JPH10329352A - 記録用電極体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 画像形成装置に搭載されたときに高品質の画
像形成を長期間可能にする記録用電極体を提供するこ
と。 【解決手段】 アパチャ電極体１は、ポリイミド製の絶
縁シート２に、直径８０μｍの複数のアパチャ６が１列
に形成され、かつ各アパチャ６の上側に、８μｍ厚の銅
箔からなる制御電極４が、各アパチャ６に対応して形成
され、かつその制御電極４及び絶縁シート２の上面を覆
うように、被覆材としての表コート３が設けられて構成
されている。表コート３は、導電物質としてのカーボン
粒子を絶縁物質としての有機合成樹脂、望ましくはポリ
イミド樹脂からなるバインダー３ａ中に分散させて塗料
状にし、それを絶縁シート２及び制御電極４を覆うよう
に塗布して塗膜とした後に、３００℃以下の雰囲気中、
望ましくは２００℃〜２８０℃の雰囲気中で数分間焼成
して硬化させた被膜である。

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
ー、プロッター、ファクシミリなどに利用し得る画像形
成装置に搭載される記録用電極体に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の記録用電極体は、複数の
開孔部（アパチャ）、及びそれらのアパチャのそれぞれ
に対応して設けられた制御電極からなるものであって、
この記録用電極体としてのアパチャ電極体を用いた画像
形成装置の１つとして、前記各制御電極に対して、画像
データに基いた所定の電圧を印加し、荷電体としてのト
ナー粒子が前記アパチャを通過し得るよう制御して、通
過したトナー粒子により画像形成媒体上に画像を形成す
るものが、例えば、特開平６−１５５７９８号公報にお
いて開示されている。

【０００３】前記の記録用電極体は、ポリイミド等の絶
縁性のフィルムと、この絶縁性のフィルムの上面に設け
られた制御電極と、この制御電極を絶縁性フィルムとと
もに覆う表コート層と、制御電極の周りに設けられ絶縁
性のフィルム及び表コート層とを貫くように設けられた
アパチャとから構成される。前記表コート層は、前記絶
縁性のフィルム上に微細配線パターン状に形成された制
御電極を外傷から保護するため等に設けられるものであ
って、例えば、宇部興産（株）製のポリイミドコーティ
ング材である、商標名「ユピコート」を、スクリーン印
刷法などによって、印刷、乾燥及び焼き付けのプロセス
により製造される。この表コート層は、絶縁性である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来の記録用電極体を搭載した画像形成装置の動作時にお
いて、前記表コート層が絶縁性であるがゆえに、この表
コート層が帯電し、アパチャにおけるトナーの通過・飛
翔に悪影響を与えていた。

【０００５】例えば、この表コート層を構成するポリイ
ミドがマイナスに帯電した場合には、マイナス帯電した
トナーが近づけないような静電界が、アパチャ電極体の
表面全面、及びその漏れ電界としてアパチャ内部に形成
され、トナーがアパチャを通過することができなかっ
た。

【０００６】また、例えば、このポリイミドがプラスに
帯電した場合には、マイナス帯電したトナーが付着する
ような静電界が、アパチャ電極体の表面全面、及びその
漏れ電界としてアパチャ内部に形成されて、トナーのア
パチャ通過を阻止することができなくなるばかりか、ア
パチャ近傍に通過してきたマイナス帯電トナーが堆積し
て、アパチャの目詰まりを起こしていた。

【０００７】本発明は上述の問題点を解決するためにな
されたものであり、その目的は、画像形成装置に搭載さ
れたときに高品質の画像形成を長期間可能にする記録用
電極体を提供することにある。

【０００８】

【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に記載の記録用電極体は、制御電
極を覆う被覆材として帯電防止材を用いたことを特徴と
している。すなわち、記録用電極体は、荷電体の通過す
る荷電体流路と、その通過を制御する制御電極とを備
え、さらに、帯電防止材からなる被覆材により前記制御
電極を覆うように構成される。

【０００９】請求項２に記載の記録用電極体は、前記帯
電防止材として、絶縁物質と、導電物質とからなり、か
つその一方を基材とし、他方を添加物とし、前記基材に
前記添加物を混合又は分散することにより構成されたも
のを用いたことを特徴としている。すなわち、記録用電
極体は、荷電体の通過する荷電体流路と、その通過を制
御する制御電極とを備え、さらに、絶縁物質と、導電物
質とからなり、かつその一方を基材とし、他方を添加物
とし、前記基材に前記添加物を混合又は分散することに
より構成された帯電防止材からなる被覆材により前記制
御電極を覆うように構成される。

【００１０】請求項３に記載の記録用電極体は、前記添
加物として、粒子径が約１μｍ以下のものを用いたこと
を特徴としている。すなわち、前記被覆材を構成する前
記帯電防止材は、絶縁物質と、導電物質とからなり、か
つその一方を基材とし、他方を粒子径が約１μｍ以下の
添加物とし、前記基材に前記添加物を混合又は分散する
ことにより構成される。

【００１１】請求項４に記載の記録用電極体は、前記添
加物として、導電性カーボン粒子を用いたことを特徴と
している。すなわち、前記被覆材を構成する前記帯電防
止材は、絶縁物質からなる基材に対して、導電物質とし
ての前記導電性カーボン粒子からなる添加物を、混合又
は分散することにより構成される。

【００１２】請求項５に記載の記録用電極体は、前記導
電性カーボン粒子として、人工黒鉛を用いたことを特徴
としている。すなわち、前記被覆材を構成する前記帯電
防止材は、絶縁物質からなる基材に対して、導電物質と
しての前記人工黒鉛粒子からなる添加物を、混合又は分
散することにより構成される。

【００１３】請求項６に記載の記録用電極体は、前記添
加物として、その粒子径が、前記荷電体の粒子径の約１
０分の１以下の大きさであるものを用いたことを特徴と
している。すなわち、記録用電極体は、荷電体の通過す
る荷電体流路と、その通過を制御する制御電極とを備
え、さらに、絶縁物質と、導電物質とからなり、かつそ
の一方を基材とし、他方を荷電体の約１０分の１以下の
粒子径を有する添加物とし、前記基材に前記添加物を混
合又は分散することにより構成された帯電防止材からな
る被覆材により前記制御電極を覆うように構成される。

【００１４】

【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ながら説明する。

【００１５】図１は、本実施の形態の記録用電極体であ
るアパチャ電極体１の構成を示す図である。

【００１６】前記アパチャ電極体１は、図１に示すよう
に、厚さ２５μｍのポリイミド製の絶縁シート２に、荷
電体流路としての直径８０μｍの複数のアパチャ６が１
列に形成され、かつ各アパチャ６の上側に、８μｍ厚の
銅箔からなる制御電極４が、各アパチャ６に対応して形
成され、かつその制御電極４及び絶縁シート２の上面を
覆うように、被覆材としての表コート３が設けられて構
成されている。この表コート３は約１０μｍの厚みにて
形成されている。

【００１７】更に、前記絶縁シート２の制御電極４及び
表コート３の形成面とは反対側の面には、裏コート５が
設けられている。この裏コート５の形成された部分は、
本アパチャ電極体１が後述する画像形成装置に装着され
た際に、その画像形成装置に備えられた荷電体担持手段
としてのトナー担持ローラ１４と、そのトナー担持ロー
ラ１４の表面に担持された荷電体としてのトナー粒子１
６を介して圧接しつつ摺動するが、この裏コート５は、
前記摺動時において帯電防止効果を奏するように構成さ
れる。前記裏コート５は、約３μｍの厚みにて形成され
る。

【００１８】図３に示すように、前記表コート３は、導
電物質としてのカーボン粒子３ｂを、絶縁物質としての
有機合成樹脂、望ましくはポリイミド樹脂からなるバイ
ンダー３ａ中に分散させて塗料状にし、それを絶縁シー
ト２及び制御電極４を覆うように塗布して塗膜とした後
に、３００℃以下の雰囲気中、望ましくは２００℃〜２
８０℃の雰囲気中で数分間焼成して硬化させた被膜であ
る。前記導電物質としては、アルミ、モリブデン、ニッ
ケル、クロム、カーボン等の導電性の微粒子を使用す
る。ここでは、カーボンが安価であるので採用した。

【００１９】具体的には、例えば、前記バインダー３ａ
として、宇部興産製のポリイミド樹脂インクである、商
品名「ユピコート」（固形分比５０パーセント）を用
い、このバインダー１０重量部に対して、三菱化成製の
導電性カーボンブラック、商品名「３０５０Ｂ」を０．
３３重量部混合すると非常に特性上良好な帯電防止コー
ティング層が形成される。すなわち、固形分の重量比
で、ポリイミド１に対して、０．０６６のカーボンを分
散すると好適である。

【００２０】また、分散方法については、直径約１ｍｍの
セラミックスビーズを分散媒として、約８０００ｒｐｍ
の回転数でコーティング液を攪拌するメディア分散法を
用いると、カーボン粒子が良好に分散される。上記三菱
化成製の導電性カーボンブラックは、凝集しない状態で
の１次粒子径が４０ｎｍであって、この分散方法を用い
ることによって、ほぼこの１次粒子径に近い状態までポ
リイミド樹脂中にカーボンが分散される。また、このカ
ーボンブラック「３０５０Ｂ」は、天然黒鉛を粉砕して
製造されたものではなく、油脂を燃やすことにより人工
的に製造された人工黒鉛であり、数十ｎｍの微細な粒径
のカーボンブラック粒子が得られる特徴がある。

【００２１】次に、本実施の形態の記録用電極体である
アパチャ電極体１の搭載された画像形成装置の一例を図
２を参照して説明する。

【００２２】アパチャ電極体１の上側には、１ｍｍの間
隙を有して、背面電極としての円柱状の背面電極ローラ
２２が、図示しないシャーシに回動可能に支持されてお
り、この背面電極ローラ２２は、図示しない搬送モータ
により、図中時計回り方向に回転駆動される。

【００２３】前記間隙に記録媒体としての画像形成媒体
（用紙やＯＨＰシート等）２０を挿入すると、この画像
形成媒体２０は、アパチャ電極体１に対して所定の間隙
を保持したまま図中左方に搬送される。

【００２４】また、前記アパチャ電極体１の下側には、
そのアパチャ電極体１における長手方向（アパチャ６の
配列方向）に沿ってトナー供給装置１０が配設されてお
り、さらに、前記背面電極ローラ２２によって搬送され
る画像形成媒体２０の進行先には、トナーを加熱溶融さ
せて画像形成媒体２０上にトナーを定着させる定着装置
２６が配設される。

【００２５】次に、上記各構成要素の詳細を説明する
と、前記トナー供給装置１０は、装置全体のハウジング
を兼ねるトナーケース１１と、そのトナーケース１１内
に収納されるトナー粒子１６と、供給ローラ１２と、ト
ナー担持ローラ１４と、トナー層規制ブレード２７とか
ら構成される。ここで、前記トナー担持ローラ１４は、
円筒形のローラ部材より構成され、その円筒面上に帯電
したトナー粒子１６を担持し、前記トナー粒子１６をア
パチャ電極体１に向かって搬送するものであり、前記供
給ローラ１２は、トナー担持ローラ１４に対してトナー
粒子１６を供給するための円筒形のローラ部材である。

【００２６】前記供給ローラ１２とトナー担持ローラ１
４は、トナーケース１１に図中の矢印方向に回転可能に
支持されており、両者は接した状態で平行に配設されて
いる。この供給ローラ１２及びトナー担持ローラ１４
は、図示しない駆動モータにより図示しないギアを介し
て連動して回転駆動される。

【００２７】また、前記トナー層規制ブレード２７は、
前記トナー担持ローラ１４の前記円筒面上に担持される
トナー粒子１６の量が前記円筒面上で均一になるよう調
整するとともに、そのトナー粒子１６を均一に帯電させ
るためのものであり、トナー担持ローラ１４に圧接され
ている。

【００２８】そして、前記アパチャ電極体１は、図２に
示されるように、画像形成媒体２０側に表コート３を対
向させ、絶縁シート２裏面の裏コート５が形成された面
のアパチャ位置でトナー担持ローラ１４上のトナー粒子
１６と接するように配設される。

【００２９】前記制御電極４とトナー担持ローラ１４と
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、ドットパターン展開された画像
信号を外部から入力し、ドットパターンのドット列の各
ドットのオンオフに応答して前記各制御電極４のオン／
オフ（＋２０Ｖ／−２０Ｖの電圧印加）を制御し、これ
を前記背面電極ローラ２２の回転駆動に関連づけて行う
ものである。すなわち、前記背面電極ローラ２２により
１ドット列分のトナーの飛翔制御が終了すれば、次のド
ット列分のトナーの飛翔制御を行う。

【００３０】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構成されてい
る。

【００３１】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。

【００３２】トナー担持ローラ１４及び供給ローラ１２
の図１における矢印方向の回転により、トナー粒子１６
は、前記供給ローラ１２により搬送されてトナー担持ロ
ーラ１４に擦りつけられ、マイナスに帯電させられてト
ナー担持ローラ１４上に担持される。

【００３３】前記トナー担持ローラ１４の円筒面上に担
持されたトナー粒子１６は、トナー層規制ブレード２７
によって薄層化されるとともに帯電された後、トナー担
持ローラ１４の回転によってアパチャ電極体１に向かっ
て搬送され、アパチャ電極体１の裏コート５に擦られつ
つ、アパチャ６の下に供給される。このとき、トナー粒
子１６は、アパチャ電極体１の裏コート５とトナー担持
ローラ１４とがトナー粒子１６を挟んで摺動することに
よって、トナー担持ローラ１４上における付着力を弱め
られた状態でアパチャ６に供給されるために、低い電圧
で、トナー流の制御を可能にしている。すなわち、アパ
チャ電極体１とトナー担持ローラ１４に担持されたトナ
ー粒子１６とを接触（アパチャ６の近傍でトナー粒子１
６をアパチャ電極体１に接触）させることにより、トナ
ー粒子１６がトナー担持ローラ１４上で転動し、トナー
粒子１６がトナー担持ローラ１４上で静止している状態
よりも小さい制御電圧（制御電極への印加電圧。以下同
じ）での制御（トナー担持ローラ１４からの電磁力によ
る離脱）が容易になる。

【００３４】そして、画像信号に応じて、その画像部分
（前記ドット列の各ドットのオン部分とする）に対応す
る制御電極４には、制御電圧印加回路８から＋２０Ｖの
電圧が印加される。その結果、画像部分に対応するアパ
チャ６の近傍には、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粒子
１６は、更に、背面電極２２に印加されている電圧によ
って画像形成媒体２０とアパチャ電極体１との間に形成
される電界により、画像形成媒体２０に向かって飛翔
し、画像形成媒体２０上に堆積してドット状の画素を形
成する。

【００３５】また、非画像部分（前記ドット列の各ドッ
トのオフ部分とする）に対応する制御電極４には、制御
電圧印加回路８から−２０Ｖの電圧が印加される。その
結果、トナー担持ローラ１４と制御電極４との間には制
御電極４に向かう電気力線が形成される。そして、マイ
ナス帯電されたトナーは、電位の高い方に静電力を受け
るので、トナー担持ローラ１４上のトナー粒子１６はア
パチャ６を通過しない。すなわち、トナー粒子１６の飛
翔は行われない。

【００３６】このとき、アパチャ６を通過してくるトナ
ー粒子１６は、帯電防止機能のある表コート３により、
背面電極ローラ２２に向かってスムーズに飛翔する。

【００３７】すなわち、従来は、制御電極を覆う表コー
トは、カーボンの混合されていない絶縁性のポリイミド
にて構成されていたために、この表コートが帯電し、ア
パチャを通過してくるトナーの飛翔に悪い影響を与えて
いた。例えば、このポリイミドがマイナスに帯電した場
合には、マイナス帯電したトナーが近づけないような静
電界がアパチャ電極体の表面全面及びその漏れ電界とし
てアパチャ内部に形成されて、トナーがアパチャを通過
することができなかった。また、例えば、このポリイミ
ドがプラスに帯電した場合には、マイナス帯電したトナ
ーが付着するような静電界が、アパチャ電極体の表面全
面及びその漏れ電界としてアパチャ内部に形成されて、
トナーのアパチャ通過を阻止することができなくなるば
かりか、アパチャ近傍に通過してきたマイナス帯電トナ
ーが堆積して、アパチャの目詰まりを起こしていた。

【００３８】これに対し、本実施の形態によれば、上述
したように、表コート６が帯電しないために、トナー粒
子１６のアパチャ６通過が忠実に制御される。更には、
アパチャ６の周りにトナー付着が起こらないので、アパ
チャ詰まりのない安定した記録が長期間にわたって達成
される。

【００３９】画像形成媒体２０は、その面上にトナー粒
子１６により１列に配列された画素が形成される間に、
アパチャ列と垂直の方向に１画素分送られる。そして、
上記のプロセスを繰り返すことにより画像形成媒体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、定着装置２６によって画像形成媒体２０上に
加熱定着される。

【００４０】尚、本発明は、以上詳述した一つの実施形
態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範
囲において、種々の変更を加えることが可能である。

【００４１】例えば、前記実施の形態においては、トナ
ー粒子の粒子径１０μｍに対してカーボン粒子の粒子径
をおよそ４０ｎｍとして説明しているが、カーボン粒子
の粒子径は、トナー粒子の流路が妨げられない程度の大
きさならいずれの大きさでもよく、目安として、トナー
粒子の粒子径の約１０分の１以下、即ち１μｍ以下なら
ば、トナー粒子の流れにほとんど影響を与えない。

【００４２】また、前記カーボン粒子として、前記実施
の形態においては、長いカーボンのストラクチャを持っ
た三菱化学製の導電性カーボンブラック、商品名「３０
５０」を用いていたが、あえて、導電性でないカーボン
ブラックと称するものでも良い。このカーボンブラック
は、短いカーボンのストラクチャであるので、導電性の
カーボンブラックに比べて配合比を高くすることによっ
て、導電性のカーボンブラックに近い帯電防止機能を示
すことが判明した。しかしながら、この場合、カーボン
粒子の配合率が高くなるので、表コートの機械的な特性
が劣ることとなるため、導電性のカーボンブラックを用
いた方がより好適である。

【００４３】また、前記実施の形態においては、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、
特表平１ー５０３２２１号公報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。

【００４４】

【発明の効果】以上に説明したことから明かなように、
本発明の請求項１に記載の記録用電極体によれば、表コ
ートが帯電しないためにトナーのアパチャ通過が忠実に
制御されるとともに、アパチャ周りにトナーの付着が起
こらないので、アパチャ詰まりのない安定した記録が長
期間達成される。

【００４５】請求項２に記載の記録用電極体によれば、
帯電防止部材が絶縁物質と導電物質との混合物であるの
で、非常に安定している。

【００４６】請求項３に記載の記録用電極体によれば、
帯電防止部材の導電物質の粒子径が１μｍ以下であるの
で、荷電体の飛翔が妨げられることがない。

【００４７】請求項４に記載の記録用電極体によれば、
導電物質がカーボン粒子であるため、安価に帯電防止材
が作製される。

【００４８】請求項５に記載の記録用電極体によれば、
カーボン粒子が人工黒鉛であるため、簡単に１μｍ以下
のカーボン粒子を形成することができる。

【００４９】請求項６に記載の記録用電極体によれば、
帯電防止材の導電物質の粒子径を荷電体の粒子径の１０
分の１以下にしたため、荷電体の飛翔がよりスムーズに
行い得ることから、高精細な記録を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の記録用電極体であるアパチャ電極体の
構成を具体化した一実施の形態を示す斜視図である。

【図２】前記アパチャ電極体を搭載した画像形成装置の
概略断面図である。

【図３】前記アパチャ電極体の要部を拡大した図であ
る。

【符号の説明】

１ アパチャ電極体 ２ 絶縁性シート ３ 表コート ３ａ ポリイミド樹脂 ３ｂ カーボン粒子 ４ 制御電極 ５ 裏コート ６ アパチャ １４ トナー担持ローラ

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 荷電体の通過する荷電体流路と、その通
   過を制御する制御電極と、その制御電極を覆う被覆材と
   から構成される記録用電極体において、 前記被覆材が、帯電防止材によって構成されることを特
   徴とする記録用電極体。
2. 【請求項２】 前記帯電防止材は、絶縁物質と、導電物
   質とからなり、かつその一方を基材とし、他方を添加物
   とし、前記基材に前記添加物を混合又は分散することに
   より構成されることを特徴とする請求項１に記載の記録
   用電極体。
3. 【請求項３】 前記添加物として、粒子径が約１μｍ以
   下のものを用いたことを特徴とする請求項２に記載の記
   録用電極体。
4. 【請求項４】 前記添加物として、導電性カーボン粒子
   を用いたことを特徴とする請求項２または３に記載の記
   録用電極体。
5. 【請求項５】 前記導電性カーボン粒子として、人工黒
   鉛を用いたことを特徴とする請求項４に記載の記録用電
   極体。
6. 【請求項６】 前記添加物として、その粒子径が、前記
   荷電体の粒子径の約１０分の１以下であるものを用いた
   ことを特徴とする請求項２乃至５のいずれかに記載の記
   録用電極体。