JPH0939287A - 記録電極及びその記録電極を備えた画像記録装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 電界効率が高く且つ剛性のあるアパチャ電極
体１及びそのアパチャ電極体１を備えた画像形成装置５
０を提供すること。 【構成】 アパチャ電極体１は、絶縁シート２を基材に
して、接着層９、絶縁フィルム７、摺動面コート７とで
構成されている。絶縁フィルム５は、基材と同材質であ
り、厚みが薄いことと機械的強度が高いことにより、優
れた記録特性と生産性を実現できる。また、絶縁フィル
ム５によってアパチャ電極体１全体の強度を増すことが
できるため、絶縁シート２のアパチャ６周りの厚さを薄
くできるため、背面電極ローラと制御電極４との間で形
成される飛翔電界を絶縁シート２により弱めることな
く、確実にトナーを飛翔させることができる。

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、プロッタ、ファクシミリなどに利用し得る記録電極
及びその記録電極を備えた画像形成装置に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】従来、画像形成装置の１つとして、複数
の小さな開口部（以下、アパチャと称する）を有した記
録電極たる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、トナー粒子のアパチャ通過を制御
し、通過したトナー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が、特開平６−１５５７
９８号公報等において開示されている。

【０００３】このような画像形成装置は、図６に示すよ
うに、アパチャ電極体１０１を挟んで、トナー担持ロー
ラ１１４と画像記録媒体１２０とを対向させ、さらに、
画像記録媒体１２０の背面に背面電極ローラ１２２を設
けた構成となっている。また、この画像形成装置では、
アパチャ電極体１０１は、厚さ２５μポリイミド製の絶
縁シート１０２に直径１００μｍの複数のアパチャ１０
６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の周囲に厚さ１μｍ、幅２０μ
ｍの銅箔からなる制御電極１０４が各々形成されてい
る。このアパチャ電極体１０１は、制御電極１０４が設
けられている面を画像記録媒体１２０に対向して配置さ
れている。この画像形成装置では、制御電極１０４に制
御電圧印加回路１０８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１１４が担持するトナー１
１６の飛翔を制御し、画像記録媒体１２０上に画像を形
成している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たような従来の画像形成装置では、アパチャ電極体が非
常に微細な構成となるため、製造上大きな問題があっ
た。すなわち、本方式においてはトナーを電界制御する
ため、アパチャ電極体の絶縁シートの厚みは薄いほどト
ナー担持ローラと制御電極との距離が短くなるためその
電界効率は高くなる。反面、絶縁シートを薄くしていく
ことはその製造がきわめて難しくなるため製造コストが
上昇するという問題点がある。

【０００５】そこで、本願出願者は特開平７−７６９２
号公報に記載されたように、基板のトナー担持ローラ側
に制御電極を設けると共に絶縁性部材により制御電極を
被覆してトナー担持ローラと制御電極とが電気的接触し
ないようにした記録電極を提案した。

【０００６】この提案においては絶縁性部材として、樹
脂のインクをスクリーン印刷等でコーティングすること
によりコート層を形成し、それによりトナー担持ローラ
と制御電極との距離を短くして、電界印可に関する絶縁
層厚みを低減すると共に、アパチャ電極体の強度を確保
しようとした。しかし、絶縁層厚みを薄くすることが可
能ではあったが、スクリーン印刷等でコート層を形成し
ているため、このコート層の厚みにばらつきが発生する
という問題点がある。

【０００７】また、この提案においては、強度、特にア
パチャ近傍の剛性については非常な問題が発生してい
た。すなわち、背面電極と制御電極との間で形成される
飛翔電界は、その背面電極と制御電極との間に位置する
基板により弱められてしまうため、基板のアパチャ部分
の背面電極側は大きくえぐる必要があった。つまり厚み
のある基板は、アパチャ近傍を大きく切り取られるた
め、アパチャ電極体のアパチャ部分の強度はコート層に
依存されているが、コート層は強度的には全く低いた
め、最悪の場合はアパチャを中心にして引きちぎられて
しまうという問題点がある。

【０００８】本願発明は、上述した問題点を解決するた
めになされたものであり、制御電極下の絶縁体層を薄く
しつつ且つ強度的にも優れた記録電極及びその記録電極
を備えた画像記録装置を提供することを目的としてい
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明の請求項１記載の記録電極は、絶縁性部材か
らなる基板と、その基板上に設けられた複数の制御電極
と、基板上の制御電極側に配置され、その制御電極を被
覆するための絶縁フィルムと、複数の制御電極に対応し
て基板と絶縁フィルムとに形成された複数の開口部とを
備えている。従って、絶縁フィルムが記録電極全体の強
度を高めることができる。

【００１０】また、請求項２記載の記録電極は、絶縁フ
ィルムを基板と同材質で構成している。従って、線膨張
係数が等しく、素材の特性の不一致に起因するそりや曲
がりなどが発生することがない。従って、量産しやすく
印字特性のよい記録電極が提供できる。

【００１１】そして、請求項３記載の記録電極は、基板
における制御電極側と反対側の前記開口部の径が絶縁フ
ィルムの前記開口部の径よりも大きく形成されている。
従って、荷電粒子が開口部を通過しやすい。

【００１２】更に、請求項４記載の画像形成装置は、絶
縁性部材からなる基板と、その基板上に設けられた複数
の制御電極と、その制御電極を被覆するように基板に配
置された絶縁フィルムと、複数の制御電極に対応するよ
うに基板及び絶縁フィルムに形成された複数の開口部と
を有する記録電極と、その記録電極の絶縁フィルムに接
触するように配置され、複数の開口部に荷電粒子を供給
するための荷電粒子担持体と、複数の制御電極を独立し
て制御することにより複数の開口部からの荷電粒子の飛
翔を制御するための制御手段とを備えている。従って、
絶縁フィルムにより、荷電粒子担持体と制御電極との間
に印可される制御電界強度が向上し、良好な印字特性が
発揮できる。さらに、絶縁フィルムを使用するため、剛
性もあり引っ張り強度も向上するため、損傷を受ける可
能性が非常に少なくなり、安定した印字をする事が可能
になる。

【００１３】

【実施例】以下、本発明を具体化した一実施例を図面を
参照しながら説明する。

【００１４】先ず、図１を参照して本記録電極を使用す
る画像形成装置５０について説明する。

【００１５】本発明を適用する画像形成装置５０は、そ
の下部にトナー供給装置１０が設けられ、トナー供給装
置１０の上部には、トナー流の制御を行う記録電極とし
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の上方には、当該アパチャ電極体１と１ｍｍの
間隔を保持して背面電極ローラ２２が配設されている。
前記アパチャ電極１と背面電極ローラ２２の間隙には、
トナーにより画像が形成される画像記録媒体２０が矢印
Ｃ方向に挿入搬送される。前記背面電極ローラ２２の矢
印Ｄ方向への回動によって搬送される画像記録媒体２０
の搬送方向上には、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。

【００１６】次に、アパチャ電極体１について図２から
図４を参照して説明する。図２は、アパチャ電極体１の
概要を示す斜視図であり、図３はアパチャ近傍の拡大斜
視図、また図４は図３のＢ−Ｂ’部の断面図である。

【００１７】前記アパチャ電極体１は、図２に示すよう
に厚さ５０μｍのポリイミド製の基板としての絶縁シー
ト２から構成され、その絶縁シート２には、一辺が６０
μｍの四角形をした複数の開口部としてのアパチャ６が
アパチャ電極体１の長手方向に一列（図中Ａ−Ａ’）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が各アパチャ６毎に
形成されている。さらに、制御電極４から延びた配線部
が配置され、その端部には駆動ＩＣ３が設けられてい
る。

【００１８】さらに、アパチャ近傍を詳細に説明する。
図３は、アパチャ近傍の斜視図である。絶縁シート２に
は、ストライプ状の制御電極４が配置されている。制御
電極４の先には、アパチャ６が設けられている。ここ
で、アパチャ６は必ずしも図３に示すように四角形に限
られるものではなく、例えば、直径６０μｍの円形でも
よく、その他、楕円形、三角形、平行四辺形等の形状の
ものでもよい。絶縁シート２としては、ポリイミド、ポ
リエステル、ポリアミド等の樹脂フィルムや、ジルコニ
ア、アルミナ、窒化珪素等のセラミックシートが使用で
きる。絶縁シート２の厚みは、５０μｍ以上が生産性を
考えると好ましい。

【００１９】絶縁シート２の上には、接着層９を介して
絶縁フィルム５が設けられている。絶縁フィルム５は、
前記絶縁シート２と同材質が好ましいが、線膨張係数が
合致していれば別材質でも使用可能である。絶縁フィル
ム５の厚みは、２５μｍ以下が好ましく、基本的に制御
電極に電圧を印可したときに、十分な電界強度が得られ
るような厚みにする必要がある。接着層９は、エポキ
シ、ポリイミド、アクリル等の接着剤により形成されて
いる。

【００２０】絶縁フィルム５の上には、さらに摺動面コ
ート７が行われている。摺動面コート７は、トナー１６
及び荷電粒子担持体としてのトナー担持ローラ１４との
接触によって発生する摺動層の帯電を防止し、良好な接
触状態を確保するために配置するものであり、カーボン
を含んだ樹脂からなる。

【００２１】そして、アパチャ６は絶縁シート２と共に
接着層９、絶縁フィルム５、摺動面コート７を貫いて形
成されており、絶縁シート２の制御電極４と反対側（背
面電極ローラ２２側、図４の上面側）のアパチャ６の径
は絶縁フィルム５側（トナー担持ローラ１４側、図４の
下面側）のアパチャ６の径よりも大きく形成されてい
る。従って、背面電極ローラ２２と制御電極４との間で
形成される飛翔電界は、絶縁シート２により弱められる
ことなく、確実にトナー１６を飛翔させることができ
る。尚、図３においては、接着層９及び摺動面コート７
の図示を省略している。

【００２２】次に、前記アパチャ電極体１のアパチャ６
とトナー担持ローラ１４との位置関係の詳細を説明する
と、図５に示すように、各アパチャ６は各々の中心線３
０がトナー担持ローラ１４の周面の最上部分と、トナー
担持ローラ１４の中心軸３２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の周面の最上部分を基準として、左右に均等
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。

【００２３】さらに、アパチャ電極体１自体は、図５に
示すようにトナー担持ローラ１４に対して、アパチャ６
を中心として左右に同じ角度だけたわむように圧接され
ている。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とも
に、アパチャ６の下部周辺を左右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。

【００２４】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、前記制御電極４とトナー担持ロ
ーラ１４の間には、制御手段としての制御電圧印加回路
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、もしくは＋３０Ｖの
電圧を印加するように構成されている。さらに基準電極
は、担持ローラと同様に接地されている。尚、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。

【００２５】さらに、前記背面電極ローラ２２とトナー
担持ローラ１４との間には直流電源２４が接続されてお
り、この直流電源２４は前記背面電極ローラ２２に対し
て＋１ｋＶの電圧を印加し得るようになっている。

【００２６】次に、上述のように構成される画像形成装
置の動作を説明する。

【００２７】まず始めに、トナーの供給動作について図
１を参照して説明する。

【００２８】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。そして、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１４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
て薄層化されるとともに帯電を均一化された後、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。そして、トナー担持ロー
ラ１４上のトナー１６はアパチャ電極体１の摺動面コー
ト７に擦られつつアパチャ６の下に供給される。

【００２９】次に画像の形成動作について参照して説明
する。

【００３０】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との電位
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１６は電位の高い方向に静電力を受け、ト
ナー担持ローラ１４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、直
流電源２４が背面電極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。

【００３１】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。その結果、基準電極３とトナー担持ローラ１４と制
御電極４との間には電界が形成されないことにより、ト
ナー担持ローラ１４上のトナー１６は静電力を受けない
ためアパチャ６を通過しない。従って、像記録媒体２０
上の当該制御電極４に対向する部分には、画素が形成さ
れない。

【００３２】ここで、画像記録媒体２０は、その面上に
トナー１６により１列の画素が形成されると、次に、図
示しない搬送手段により、アパチャ６列と垂直の方向に
１画素分搬送される。そして、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、図
示しない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。
尚、定着装置２６は、加熱定着方式や圧力定着方式のい
ずれのタイプのものでもよい。

【００３３】尚、上述したプロセスの繰り返しにより、
画像記録媒体２０上に画像が記録されるのであるが、こ
の画像形成動作が円滑に行われるためには、アパチャ電
極が効率的に電界を形成できることと、強度的に優れて
いることが重要となる。本発明のアパチャ電極には、制
御電極４下に配置された絶縁フィルム５により、厚みを
薄くしても強度的に保てるため、電界効率と機械的剛性
が両立できる。したがって、トナーは良好な電界制御と
機械的構成により、安定で効率的な制御をされ、結果と
して良好な印字を実現できる。

【００３４】また、絶縁層厚が薄くても高剛性であるた
め、アパチャ電極の生産上も簡便になる。したがって、
生産歩留まりも高く、低廉なアパチャ電極が供給でき
る。

【００３５】尚、本発明は、以上詳述した実施例に限定
されるものではなく、その主旨を逸脱しない範囲におい
て、種々の変更を加えることが可能である。

【００３６】また、上記実施例においては、トナー流制
御手段としてアパチャ電極体を用いたが、例えば、米国
特許第５０３６３４１号の明細書に記載されるような編
目状の電極体を用いることも可能である。

【００３７】

【発明の効果】以上説明したことから明らかなように、
本発明の請求項１記載の記録電極は、開口部と制御電極
が設けられた基板に絶縁フィルムを密着したことによ
り、荷電粒子担持体と制御電極間に印可される制御電界
強度が向上し、良好な印字特性が発揮できる。さらに、
絶縁フィルムを使用するため、剛性もあり引っ張り強度
も向上するため、損傷を受ける可能性が非常に少なくな
り、安定した印字をする事が可能になる。

【００３８】また、請求項２の記録電極においては、絶
縁フィルムと基板とが同材質であるため、線膨張係数が
等しく、素材の特性の不一致に起因するそりや曲がりな
どが発生することがない。従って、量産しやすく印字特
性のよい記録電極が提供できる。

【００３９】更に、請求項３の記録電極においては、基
板における前記制御電極側と反対側の開口部の径が絶縁
フィルムの前記開口部の径よりも大きく形成されてい
る。従って、背面電極と制御電極との間で形成される飛
翔電界は、その背面電極と制御電極との間に位置する基
板により弱められることなく、荷電粒子が開口部を通過
しやすい。

【００４０】そして、請求項４記載の画像形成装置にお
いては、請求項１記載の記録電極を備えているため、請
求項１と同様に安定した印字をする事が可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の記録電極を使用した画像形成装置の構
成を示した正面図である。

【図２】本発明の１実施例であるアパチャ電極体の構成
を示す斜視図である。

【図３】上記アパチャ電極体のアパチャ近傍の斜視図で
ある。

【図４】上記アパチャ電極体のアパチャ近傍の断面図で
ある。

【図５】本発明の１実施例である画像形成装置に用いら
れるアパチャ電極体とトナー担持ローラとの一関係を示
す正面図である。

【図６】従来の画像形成装置の構成を示した正面図であ
る。

【符号の説明】

１ アパチャ電極体 ２ 絶縁性シート ４ 制御電極 ５ 絶縁フィルム ６ アパチャ ８ 制御電圧印加回路 １４ トナー担持ローラ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 絶縁性部材からなる基板と、 その基板上に設けられた複数の制御電極と、 前記基板上の前記制御電極側に配置され、その制御電極
   を被覆するための絶縁フィルムと、 前記複数の制御電極に対応して前記基板と前記絶縁フィ
   ルムとに形成された複数の開口部とを備えたことを特徴
   とする記録電極。
2. 【請求項２】 前記絶縁フィルムは、前記基板と同材質
   であることを特徴とする請求項１記載の記録電極。
3. 【請求項３】 前記基板における前記制御電極側と反対
   側の前記開口部の径は前記絶縁フィルムの前記開口部の
   径よりも大きいことを特徴とする請求項１記載の記録電
   極。
4. 【請求項４】 絶縁性部材からなる基板と、その基板上
   に設けられた複数の制御電極と、その制御電極を被覆す
   るように基板に配置された絶縁フィルムと、複数の制御
   電極に対応するように基板及び絶縁フィルムに形成され
   た複数の開口部とを有する記録電極と、 その記録電極の絶縁フィルムに接触するように配置さ
   れ、前記複数の開口部に荷電粒子を供給するための荷電
   粒子担持体と、 前記複数の制御電極を独立して制御することにより前記
   複数の開口部からの荷電粒子の飛翔を制御するための制
   御手段とを備えたことを特徴とする画像形成装置。