JPH09141913A - 画像形成装置用電極体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電極基板と、その基板の制御電極へ印加する
駆動信号を制御する回路基板とを接合し、制御電極と回
路基板の配線とを結線して一体化して成る画像形成装置
用電極体において、電極基板と回路基板との熱膨脹・収
縮に起因する接点破壊を防止する。 【解決手段】 トナーの通過を制御する制御電極４の設
けられた電極基板２と、この制御電極４へ印加する駆動
信号を制御する回路基板３とが接合され、かつ、制御電
極４と回路基板３の配線とが結線されており、電極基板
２や回路基板３が発熱等により熱膨脹したとしても、電
極基板２と回路基板３の各基材の熱膨脹率が略等しくさ
れているので、結線部が破壊に至るようなことが防止さ
れる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複写機、プリン
タ、ファクシミリ等に利用可能であって、荷電粒子の通
過を制御して画像を得る画像形成装置用電極体に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、画像形成装置の一つとして、複数
の小さな荷電粒子通過部（アパチャと称する）を有した
アパチャ電極体に画像信号による駆動信号を印加するこ
とにより、トナーのアパチャ通過を制御し、通過したト
ナーにより印字用紙等の画像記録媒体上に画像を得る画
像形成装置が、特開平６−１５５７９８号公報等に示さ
れるように開示されている。

【０００３】このような画像形成装置は、図４に示され
るように、アパチャ電極体１０１を挟んでトナー担持ロ
ーラ１０２と画像記録媒体１０３とを対向させ、さら
に、画像記録媒体１０３の背面に背面電極ローラ１０４
を設けた構成となっている。そして、上記アパチャ電極
体１０１は、薄いシート状のポリイミド材等でなるフレ
キシブル基板（ＦＰＣ）１０５上に、微細径の複数のア
パチャ１０６がアパチャ電極体１０１の長手方向に一列
に形成され、当該アパチャ１０６の周囲に銅箔からなる
制御電極１０７が各々形成されている。このアパチャ電
極体１０１は、トナーケース１１１に固定され、制御電
極１０７に制御電圧印加回路１１２から画像信号に応じ
た制御電圧を印加して、トナー担持ローラ１０２が担持
するトナー１１３の飛翔を制御し、画像記録媒体１０３
上に画像を形成している。

【０００４】ところで、上記のようなアパチャ電極体１
０１においては、微細なアパチャ１０６を多数形成する
必要から、ポリイミド材等でなる薄くてフレキシブルな
基板１０５にエキシマレーザ加工等を施すことにより開
口を形成しているが、このアパチャ電極体１０１を、図
５に示すように、制御電極１０７に印加される駆動信号
を制御するＩＣチップ等の回路素子１１５をも一体にフ
レキシブル基板１０５上に配置しようとすると、同基板
１０５上にて、多数の制御電極１０７の配線と回路素子
１１５の端子とを電気的に接続することになる。その電
気的結線にワイヤボンディング法等を用いるとすると、
基板１０５の位置決めを正確に行なう必要があるが、同
基板１０５がリジッドでなくフレキシブルであることか
ら、正確な位置決めは容易ではなく、その結果、製造コ
ストが高くついていた。

【０００５】本出願人は、このような製造上の問題を解
消すべく、アパチャ電極の形成されたフレキシブルな制
御基板と、回路素子を配置する回路基板とを別個のもの
とし、この回路基板にはリジッドな基材を用いて両基板
を接合して一体化すると共に、互いの配線をワイヤボン
ディング法等により電気結線するようにした構成を提案
した（例えば、実開平４−１２８８４３号公報参照）。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ように２つの基板を一体化して成るアパチャ電極体は、
プリンタ等に用いる場合、少なくともＡ４サイズの長さ
が必要となり、比較的に長尺なものとなる。そのような
２つの異なる素材の基板が接合され、電気結線されてい
る長尺の構成においては、使用環境の温度変化に伴う素
材の熱膨脹・収縮差に起因して、結線部分（接点）が破
壊する虞がある。

【０００７】本発明は、上述した問題点を解決するため
になされたものであり、電極基板と、その基板の制御電
極へ印加する駆動信号を制御する回路基板とを接合し、
制御電極と回路基板の配線とを結線して一体化して成る
電極体にあって、電極基板と回路基板との熱膨脹・収縮
に起因する接点破壊を発生することのない画像形成装置
用電極体を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項１の発明の画像形成装置用電極体は、複数の荷
電粒子通過部と、その各荷電粒子通過部に対応して複数
の制御電極が形成された電極基板を有し、荷電粒子通過
部に荷電された荷電粒子を供給して荷電粒子の通過を制
御し、通過した荷電粒子により印字用紙等の画像記録媒
体上に画像を得る画像形成装置用電極体において、制御
電極へ印加する駆動信号を制御する回路基板を備え、電
極基板と回路基板とを接合すると共に制御電極と回路基
板の配線とを結線し、電極基板と回路基板の各基材の熱
膨脹率を略等しくしたものである。上記構成において
は、荷電粒子の通過を制御する制御電極の設けられた電
極基板と、この制御電極へ印加する駆動信号を制御する
回路基板とが接合され、かつ、制御電極と回路基板の配
線とが結線されており、電極基板や回路基板が通電等に
よる発熱により熱膨脹したとしても、電極基板と回路基
板の各基材の熱膨脹率が略等しくされているので、結線
部が破壊に至るようなことが防止される。しかも、荷電
粒子通過部が形成される電極基板には薄いフレキシブル
な基材を用い、回路基板には比較的にリジッドな基材を
用いることができるので、製造上での配線等のための基
材の位置決めが容易に行え、製造上でのネックは解消さ
れる。

【０００９】また、請求項２の発明の画像形成装置用電
極体は、上記請求項１に記載の構成において、電極基板
と回路基板の接合部近傍に、これら基材の膨脹・収縮を
吸収する吸収手段を設けたものである。上記構成におい
ては、電極基板や回路基板が発熱により熱膨脹して、電
極基板と回路基板の各基材の僅かな熱膨脹差が生じたと
しても、吸収手段がこれら基材の膨脹・収縮を吸収する
ので、確実に上記作用が得られる。

【００１０】また、請求項３の発明の画像形成装置用電
極体は、上記請求項１又は請求項２に記載の構成におい
て、吸収手段として、基材に形成したスリット又は溝を
用いたものである。上記構成においては、電極基板と回
路基板の各基材の僅かな熱膨脹差が生じたとしても、基
材に形成されたスリット又は溝がこれら基材の膨脹・収
縮を吸収して、上記作用が得られる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明を具体化した一実施
の形態を図面を参照して説明する。図１は本実施の形態
による電極体が搭載された画像形成装置の断面図、図２
は同装置に用いられた電極体と回路基板の斜視図、図３
は電極体と回路基板の接合部の平面図である。まず、図
１に示す画像形成装置について説明する。画像形成装置
は、トナー画像を画像記録媒体２０に形成するためのト
ナー供給装置１０を備え、このトナー供給装置１０の一
端部には、トナー流の制御を行う電極アレーとしてのア
パチャ電極体１が設けられている。このアパチャ電極体
１に対向して、該アパチャ電極体１と１ｍｍ程度の間隔
を保持して背面電極板２２が配設されている。アパチャ
電極体１と背面電極板２２の間隙に、搬送ローラ１９の
矢示Ｄ方向の回転により画像記録媒体２０が矢印Ｃ方向
に挿入搬送される。さらに、画像記録媒体２０の搬送方
向には、画像を画像記録媒体２０に定着させる定着装置
２６が配設されている。定着装置２６は、シリコンゴム
を表層に有するプレッシャーローラ２６ａと内部にハロ
ゲンヒータを有するヒートローラ２６ｂから構成される
熱定着方式を用いている。

【００１２】次に、画像形成装置の各部の詳細を説明す
る。トナー供給装置１０は、図１に示されるように、ハ
ウジングを兼ねるフレームとしてのトナーケース１１を
備え、このトナーケース１１内には、荷電粒子としての
トナー１６が蓄えられ、また、トナー１６を担持してア
パチャ電極体１に搬送する円筒形の荷電粒子供給手段と
してのトナー担持ローラ１４が矢印Ｂ方向に回動可能に
トナーケース１１内に支持されている。また、トナー担
持ローラ１４の近傍には、トナーケース１１に蓄えらて
いるトナー１６をトナー担持ローラ１４に給送する円筒
形の供給ローラ１２が設けられ、この供給ローラ１２と
トナー担持ローラ１４とは、互いに平行に配設され、そ
の円筒面の母線を接している。また、トナーケース１１
内においてトナー担持ローラ１４の上方には、トナー担
持ローラ１４により担持されるトナー１６の量をトナー
担持ローラ１４のローラ面上で均一になるように調整す
ると共に、そのトナー１６を均一に帯電させるためのト
ナー層規制ブレード１８が設けられている。

【００１３】次に、アパチャ電極体１の詳細を説明す
る。アパチャ電極体１は、図２、図３に示すように、厚
さ２５μｍのポリイミド製の絶縁シート２を電極基板と
し、その絶縁シート２には、直径６０μｍの複数の開孔
としてのアパチャ６（微細であるのでアパチャ列を図２
では一点鎖線で示す）がアパチャ電極体１の長手方向に
一列に形成されている。また、そのアパチャ６の周囲に
は、厚さ８μｍの銅箔からなる制御電極４（微細である
ので制御電極を図２では群として破線で示す）が各アパ
チャ６毎に形成されている。なお、図１では、模式的に
アパチャ６を実際よりも大きく描いている。

【００１４】さらに、アパチャ電極体１には、制御電極
４へ印加する駆動信号を制御するＩＣ３の実装された回
路基板５が備えられ、絶縁シート２の一端部下面とこの
回路基板５の一端部上面とを接着剤等を用いて接合する
と共に、制御電極４と回路基板５の配線とを結線してい
る。また、絶縁シート２と回路基板５の各基材の熱膨脹
率が略等しくなるように材質を選択し、さらに、回路基
板５には適宜の位置に基材の熱膨脹・収縮を吸収するた
めのスリット５ｂが入れられている。絶縁シート２は、
薄くて剛性の強いポリイミドやその他の樹脂材又はセラ
ミック等の材料で作成することができる。このように、
各基材の熱膨脹率が略等しくなるように材質を選択し、
あるいは、基材の熱膨脹・収縮を吸収するためのスリッ
ト５ｂが入れられているのは、絶縁シート２と回路基板
５とが熱膨脹により伸びに差が生じたとしても、歪みを
逃がすことができ、結線部分が破壊するに至ることを防
止するためである。

【００１５】また、図３に示すように、絶縁シート２の
制御電極４の配線４ｃと回路基板５の配線５ｃとの結線
は、ワイヤボンディング法又は異方性導電膜、その他の
方法により行うことができる。また、図１に示すよう
に、アパチャ電極体１の絶縁シート２及び回路基板５
は、取り付け用の部材に接着剤等により接合され、この
部材を介してトナーケース１１に取付けられている。

【００１６】次に、アパチャ電極体１のアパチャ６とト
ナー担持ローラ１４との位置関係を説明すると、各アパ
チャ６は各々の中心線がトナー担持ローラ１４の周面の
最先端部と、トナー担持ローラ１４の中心軸とを通過す
るように配置されている。これによれば、各アパチャ６
は、トナー担持ローラ１４の周面の最先端部を基準とし
て、トナー搬送方向に均等に配置されることにより、各
アパチャ６を通過するトナー１６の分布をアパチャ内の
全域で均一にすることができる。また、アパチャ６の壁
面とトナー１６の飛翔方向とが平行であるため、安定し
てトナーを飛翔させることができる。アパチャ電極体１
自体は、トナー担持ローラ１４に対して、アパチャ６を
中心としてトナー搬送方向に同じ角度だけ撓むように圧
接させる。これにより、アパチャ電極体１とトナー担持
ローラ１４との接触面積を大きくすることができると共
に、アパチャ６の下部周辺をトナー搬送方向に均一に圧
接することができるため、トナーの濃度むらが発生する
ことを極力抑えることができる。

【００１７】次に、各電極の制御装置について説明す
る。図１に示すように、制御電極４とトナー担持ローラ
１４の間には、制御電圧印加回路８が接続されている。
この制御電圧印加回路８は、図示しない画像信号受信手
段から送られてくる画像信号に基いて制御電極４に対し
て−３０Ｖ、若しくは＋３０Ｖの電圧を印加するように
構成されている。なお、図示しない画像信号受信手段
は、外部のコンピュータや画像読取装置や画像通信装置
等に接続されいる。さらに、背面電極板２２とトナー担
持ローラ１４との間には背面電圧印加回路２４が接続さ
れており、この背面電圧印加回路２４は背面電極ローラ
２２に対して＋１ｋＶの電圧を印加し得るようになって
いる。

【００１８】次に、上述のように構成された画像形成装
置の動作を図１を参照にして説明する。供給ローラ１２
の矢印Ａ方向への回動により、トナーケース１１内に蓄
えられているトナー１６はトナー担持ローラ１４に向け
て搬送される。搬送されてきたトナー１６はトナー担持
ローラ１４に擦りつけられ、マイナスに帯電してトナー
担持ローラ１４上に担持される。トナー担持ローラ１４
に担持されたトナー１６は、トナー担持ローラ１４の矢
印Ｂ方向への回動と共にトナー担持ローラ１６の円筒形
のローラ面に担持されたまま搬送され、トナー層規制ブ
レード１８によって薄層化されると共に帯電を均一化さ
れ、トナー担持ローラ１４の矢印Ｂ方向への回動によっ
てアパチャ電極体１に向けて搬送される。トナー担持ロ
ーラ１４上のトナーはアパチャ電極体１の絶縁シート２
に擦られつつ、アパチャ６の下に供給される。

【００１９】次に、画像形成動作について説明する。図
示しない画像信号受信手段から送られて来る画像信号に
応じて、制御電圧印加回路８は、その画像部分に対応す
る制御電極４に＋３０Ｖの電圧を印加する。その結果、
電圧が印加された制御電極４内のアパチャ６には、制御
電極４とトナー担持ローラ１４の間の電位差により、制
御電極４よりトナー担持ローラ１４に向かう電気力線が
形成される。それにより、マイナスに帯電されたトナー
は電位の高い方向に静電力を受け、トナー担持ローラ１
４上からアパチャ６を通過して制御電極４側に引き出さ
れる。引き出されたトナー１６は、背面電圧印加回路２
４が背面電極板２２に印加している＋１ｋＶの電圧によ
って画像記録媒体２０とアパチャ電極体１との間に形成
される電界により、画像記録媒体２０に向かって飛翔
し、画像記録媒体２０上に堆積して画素を形成する。

【００２０】また、非画像部分に対応する制御電極４に
は、制御電圧印加回路８から−３０Ｖの電圧が印加され
るため、トナー担持ローラ１４と制御電極４との間には
電界が形成されずトナー担持ローラ１４上のトナー１６
は静電力を受けない結果、トナーがアパチャ６を通過し
ない。従って、画像記録媒体２０上の制御電極４に対向
する部分には、画素が形成されない。こうして、画像記
録媒体２０の面上には、トナー１６により１列の画素が
形成され、次に、搬送手段により、アパチャ６列と垂直
の方向に１画素分搬送される。上記の画像形成のプロセ
スを繰り返すことにより画像記録媒体２０の全面にトナ
ー像が形成される。その後、形成されたトナー像は、搬
送装置によって定着装置２６に搬送され、定着装置２６
によって画像記録媒体２０上に定着される。

【００２１】上記実施の形態の画像形成装置用電極体に
よれば、接合された絶縁シート２と回路基板５でなる電
極体の動作中に、周辺雰囲気、環境の温度変化や電極体
自身の発熱に伴い、熱膨脹・収縮が発生したとしても、
絶縁シート２と回路基板５の各基材の熱膨脹率を略等し
くしているので、両者の膨脹・収縮差が生じることが少
なく、従って、電極体が例えばＡ４サイズの画像形成に
必要な長尺なものであっても両基板の配線の結線部分が
接点破壊に至ることが防止される。さらに、回路基板３
の適宜の位置に基材の熱膨脹・収縮を吸収するためのス
リット５ｂが入れられているので、仮に両基板の熱膨脹
による伸びに差が生じたとしても、その歪みを逃がすこ
とができ、接点破壊に至ることが防止される。また、ト
ナーの通過するアパチャ６が形成される電極基板である
絶縁シート２には薄いフレキシブルな基材を用い、回路
基板５には比較的にリジッドな基材を用いることができ
るので、製造上での配線等のための基材の位置決めが容
易に行え、結線等の作業が容易に行える。

【００２２】なお、本発明は上記実施の形態の構成に限
られず種々の変形が可能である。例えば、上記実施の形
態では、両基板の基材の熱膨脹率を略等しくし、かつ、
スリットを設けたものを示したが、両基板の基材の熱膨
脹率を略等しくするだけでも、熱膨脹による伸びに差が
生じることが少なく、接点破壊に至ることを防止する効
果がある。また、スリットを回路基板５に設けたものを
示したが、絶縁シート２側に設けてもよいし、スリット
に代えて、基材を部分的に分断したものであってもよ
い。また、画像形成装置としては、トナー以外の粒子、
例えば、色素を内部に含んだマイクロカプセルを用いて
画像形成するものであってもよい。さらには、上記で
は、トナーのアパチャ通過を制御することで画像形成を
行うものを示したが、例えば、特開平６−２５５１６３
号公報に示されるように、アパチャ電極でなく、トナー
の流れに対して片側のみに制御電極が形成されたような
構成のものであっても構わない。

【００２３】

【発明の効果】以上のように請求項１の発明に係る画像
形成装置用電極体によれば、制御電極の設けられた電極
基板と、その制御電極に印加する駆動信号を制御する回
路基板とが接合され、電極基板と回路基板の各基材の熱
膨脹率が略等しくされているので、電極基板や回路基板
が熱膨脹したとしても、制御電極と回路基板の配線との
結線部が破壊に至るようなことが防止される。また、請
求項２又は請求項３の発明に係る画像形成装置用電極体
によれば、電極基板と回路基板の各基材の僅かな熱膨脹
差が生じたとしても、吸収手段がこれら基材の膨脹・収
縮を吸収するので、確実に上記作用効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態による電極体が搭載され
た画像形成装置の断面図である。

【図２】同装置に用いられた電極体と回路基板の斜視図
である。

【図３】同装置に用いられた電極体の結線部の平面図で
ある。

【図４】従来の画像形成装置の概略断面図である。

【図５】従来のアパチャ電極体の平面図である。

【符号の説明】

１ アパチャ電極体 ２ 絶縁シート（電極基板） ４ 制御電極 ５ 回路基板 ５ｂ スリット ６ アパチャ １０ トナー供給装置 １６ トナー ２０ 画像記録媒体

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の荷電粒子通過部と、その各荷電粒
   子通過部に対応して複数の制御電極が形成された電極基
   板を有し、前記荷電粒子通過部に荷電された荷電粒子を
   供給して該荷電粒子の通過を制御し、通過した荷電粒子
   により印字用紙等の画像記録媒体上に画像を得る画像形
   成装置用電極体において、 前記制御電極へ印加する駆動信号を制御する回路基板を
   備え、 前記電極基板と前記回路基板とを接合すると共に前記制
   御電極と該回路基板の配線とを結線し、 前記電極基板と前記回路基板の各基材の熱膨脹率を略等
   しくしたことを特徴とする画像形成装置用電極体。
2. 【請求項２】 前記電極基板と前記回路基板の接合部近
   傍に、これら基材の膨脹・収縮を吸収する吸収手段を設
   けたことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置用
   電極体。
3. 【請求項３】 前記吸収手段が、前記基材に形成したス
   リット又は溝であることを特徴とする請求項１又は請求
   項２に記載の画像形成装置用電極体。