JPH1035002A - 記録用電極 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 保護層がメッキ処理時のマスキング皮膜とし
ての機能を保ちつつ、荷電粒子通過部の孔加工に支障を
来たさない記録用電極を提供すること。 【解決手段】 アパチャ電極１は、絶縁材料からなるベ
ースフィルム２と、そのベースフィルム２に形成された
複数の荷電粒子通過部としての開孔部５と、各開孔部５
の荷電粒子通過を制御する複数の制御電極６と、その制
御電極６の保護及びメッキ処理時のマスキング皮膜とし
ての保護層３とから構成されている。ここで、制御電極
６上の保護層３ａは厚く形成され、制御電極６間の保護
層３ｂは薄く形成されているため、前記制御電極６上の
保護層３ａにはメッキは析出せず、保護層３ｂは、前記
開孔部５を形成するためのレーザー孔加工が容易に行わ
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、ファクシミリ等に適用される記録装置に用いられる
記録用電極に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の記録用電極の１つとし
て、絶縁性基板と、その絶縁性基板を貫いて設けられた
開孔部と、前記絶縁性基板の表面に、前記開孔部に対応
して設けられた制御電極とから構成されたアパチャ電極
や、そのアパチャ電極に於ける前記絶縁性基板の裏面に
対して、ポリイミド等の樹脂にカーボンブラック等、導
電性の粒子や染料等を分散させた帯電防止コート層を設
置したアパチャ電極についても提案されている。

【０００３】また、前記のような構成のアパチャ電極の
表面に、アパチャ電極及び制御電極を外傷から保護する
ための保護層が設けられているアパチャ電極について
も、例えば本出願人に係る特開平８−５８１４３号公報
等に於いて提案されている。前記保護層は、また、前記
制御電極の末端部に接続されたＩＣ実装部に対して施さ
れる金メッキやはんだメッキに於けるマスキング皮膜と
しての作用をも兼ねている。

【０００４】前記のような構成のアパチャ電極を適用し
た記録装置の一つとして、そのアパチャ電極に設けられ
た前記開孔部内に電界を発生させるために、前記制御電
極に電圧を印加する制御電圧印加手段と、前記アパチャ
電極の裏面で前記開孔部近傍に、荷電粒子としてのトナ
ーを供給するためのトナー供給手段と、前記アパチャ電
極の表面に所定の距離をおいて搬送される支持体に、前
記開孔部を通過したトナーを導くための背面電極とを備
えた記録装置が提案されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記の
特開平８−５８１４３号公報等に於いて提案されている
ようなアパチャ電極に於いて、保護層は、その厚さが薄
すぎると、マスキング皮膜としての機能を果たさず、前
記制御電極上にメッキが析出し、最悪の場合、析出した
メッキによって隣り合う制御電極が短絡し、記録時に制
御電圧印加手段が故障する問題が生じた。

【０００６】逆に、保護層が厚すぎると、荷電粒子通過
部を形成するための孔加工が困難になる問題が生じた。

【０００７】本発明は、以上の問題を解決するためにな
されたものであり、保護層がメッキ処理時のマスキング
皮膜としての機能を保ちつつ、荷電粒子通過部の孔加工
に支障を来たさない記録用電極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】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は、絶縁性基
板と、荷電粒子を通過させるために前記絶縁性基板に設
けられた荷電粒子通過部と、前記荷電粒子の通過を制御
するために前記荷電粒子通過部に対応して設けられた制
御電極と、その制御電極を保護するために前記絶縁性基
板上に設けられた保護層とを備えており、その保護層の
厚さは、前記制御電極上で最も厚くなるように形成され
たことを特徴としている。すなわち、制御電極上に於け
る保護層の厚さは、それ以外の位置に於ける保護層の厚
さよりも厚く形成される。前記制御電極上に於ける保護
層は、メッキ処理時に、前記制御電極にメッキ金属が析
出しないようにするためのマスキング皮膜として機能す
る。

【０００９】また、請求項２に記載の記録用電極に於い
ては、前記保護層は、その厚さが、前記制御電極上では
制御電極の厚さよりも厚く、それ以外の位置では制御電
極の厚さよりも薄くなるように形成されたことを特徴と
している。したがって、前記制御電極上では、その制御
電極を外傷及びメッキ処理から保護するために必要な厚
さに保護層が形成され、それ以外の位置では、レーザー
孔加工に支障を来さない十分な薄さに保護層が形成され
る。

【００１０】さらに、請求項３に記載の記録用電極は、
前記絶縁性基板がポリイミド系樹脂フィルムからなり、
かつ、前記保護層はポリイミド系樹脂からなることを特
徴としている。この場合、絶縁性基板及び保護層には同
種のポリイミド系樹脂が用いられており、前記保護層を
構成する材料の、前記絶縁性基板上に対する濡れ性が良
く、前記保護層の厚さの管理を正確に行えるために、前
記請求項１または２に記載したような保護層の厚さが精
度よく設定される。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明を具体化した一つの
実施の形態である、記録用電極としてのアパチャ電極１
の構成を、図面を参照して説明する。

【００１２】図１は、アパチャ電極１の構成の概略を示
す図である。ここで、図１（ａ）は、アパチャ電極１の
斜視図であり、図１（ｂ）は、アパチャ電極１の図１
（ａ）に於けるＢ−Ｂ線断面を、図１（ｃ）は、アパチ
ャ電極１の図１（ａ）に於けるＣ−Ｃ線断面をそれぞれ
示した拡大図である。

【００１３】アパチャ電極１は、絶縁性基板としてのベ
ースフィルム２と、そのベースフィルム２の裏面に設け
られた帯電防止コート層４と、前記ベースフィルム２と
帯電防止コート層４とを貫くように設けられ、等間隔で
一列に形成された複数の荷電粒子通過部としての開孔部
５と、前記ベースフィルム２の表面に設けられ、荷電粒
子が前記各開孔部５を通過するか否かを制御するため
に、各開孔部５に対応して設けられた複数の制御電極６
と、各制御電極６に画像信号に応じて電圧を印加するＩ
Ｃ等の駆動素子に備えられた複数の出力端子と前記複数
の制御電極６とを電気的に接続するために、前記制御電
極６の末端に形成された接続パッド部３０と、前記制御
電極６を被覆し、前記接続パッド部３０を露出するよう
に形成された保護層３とから構成されている。

【００１４】前記接続パッド部３０は、前記ＩＣ等の駆
動素子に備えられた出力端子と、ワイヤーボンディン
グ、フリップチップ等の方法で接続されるために、金や
ハンダ等のメッキが施されるが、前記保護層３は、その
メッキ処理によって前記制御電極６上にメッキ金属が析
出しないように、前記制御電極６を保護するためのマス
キング皮膜として利用され、メッキ処理後は、記録装置
内の他の手段や部材との接触によって前記制御電極６が
傷つけられないように保護するための保護膜としての機
能を有する。

【００１５】前記ベースフィルム２としては、厚さ２５
〜１００μｍの高分子樹脂フィルム、好ましくはポリイ
ミドフィルム、例えば、宇部興産製 ユーピレックスＳ
等を用いることができる。

【００１６】また、保護層３としては、合成樹脂インク
をスクリーン印刷、バーコート、スプレー塗布、スピン
コート等の方法で、前記ベースフィルム２の前記制御電
極６を形成した表面に塗布し、乾燥または重合反応によ
り硬化させることによって形成されるが、その材質とし
ては、前記ベースフィルム２と同種のポリイミド系樹脂
を用いれば、ベースフィルム２との濡れ性が良好である
ため、前記保護層３の膜厚管理を正確に行うことがで
き、密着性がよく、基板の反りやたわみを最小限に抑え
ることができる。保護層３を構成するための前記合成樹
脂インクとしては、好ましくは、低温硬化型ポリイミド
インク、例えば、宇部興産製 ユピコート等を用いるこ
とができ、これをスクリーン印刷法等によって塗布した
後、乾燥硬化させることによって保護層３が形成され
る。このとき、前記ポリイミドインクは、前記ポリイミ
ド系樹脂製のベースフィルム２の表面に対して濡れ性が
非常に良好であり、前記ポリイミドインク塗布時に、前
記ベースフィルム２上で前記ポリイミドインクが、はじ
かれたり、塗布ムラが生じることはなく、所望の厚さ
で、しかも均一な塗布を行うことができる。

【００１７】ところで、前記保護層３を構成するための
合成樹脂材料としては、透明または半透明のものが多い
ため、図１（ａ）に於いては、保護層３は透明で、その
保護層３に覆われた制御電極６等が外観からでも認識可
能な状態として図示した。

【００１８】前記保護層３は、その厚さが、前記制御電
極３上で最も厚くなるように形成されており、図１
（ｂ）に示すように、制御電極６上の保護層３ａは厚い
層に形成され、隣り合う制御電極６の間の保護層３ｂは
薄い層に形成されている。前記制御電極６は、銅箔で構
成され、その厚さとして約８μｍのものが用いられた場
合、前記保護層３ａは、前記制御電極６の厚さよりも幾
分厚い、約１０μｍ程度の厚さに形成され、前記保護層
３ｂは、前記制御電極６の厚さよりも薄い、約２μｍ程
度に形成される。

【００１９】前記接続パッド部３０に行うメッキ処理
は、図１（ｃ）に示したような開孔部５をレーザー加工
によって孔形成する前に行われるので、メッキ処理時に
於いては、未だ前記開孔部５は形成されていない。した
がって、図１（ｂ）は、図１（ａ）に於ける断面Ｂ−Ｂ
を示すと同時に、断面Ｃ−Ｃの位置に於ける孔形成前の
断面を示した図であるということもできる。この状態で
メッキ処理を行うと、図１に於ける接続パッド部３０の
みにメッキ皮膜が形成され、前記保護層３に被覆された
部分にはメッキ処理による金属は析出しない。

【００２０】ここで、前記制御電極６にメッキ金属を析
出させないためには、保護層３ａの厚さが制御電極６の
厚さよりも厚ければ、特にメッキ金属が析出しやすい箇
所である、制御電極６の縁部６ａ（図１（ｂ）に示され
ているように、この部分に於いて、保護層３ａの厚さが
局所的に薄くなりやすい）に於いても十分な厚さとな
り、この部分にメッキ金属が析出する問題を解決するこ
とが可能となる。したがって、厚い保護層３ａで覆われ
た制御電極６上にはメッキは析出しない。

【００２１】前記のメッキ処理に続いて、図１（ａ）及
び（ｃ）に示すように、隣り合う制御電極６間の所定の
位置に荷電粒子通過部としての開孔部５を、エキシマレ
ーザー等のレーザー加工によって、保護層３ｂ、ベース
フィルム２、及び帯電防止コート層４を貫いて孔形成す
る。この孔加工は、前記したように、加工前の図１
（ｂ）の状態から、加工後の図１（ｃ）の状態に形成す
る加工であるが、このとき、保護層３ｂが厚いと、孔加
工する厚さが大きくなってしまうため、孔加工しにくく
なる。

【００２２】具体的には、レーザー光の径が入射側より
も出射側の方が小さくなる傾向があり、孔加工する厚さ
が大きくなると、開孔部５の孔径が、制御電極６の形成
されている表側と、帯電防止コート層４が形成されてい
る裏側とで差が生じ、場合によっては、裏側の開孔径が
小さすぎて荷電粒子の通過の妨げになる不都合が生じ
る。また、孔加工する厚さが大きすぎると、加工時間が
長くなり、製造コストが上昇する。したがって、前記保
護層３ｂは薄く形成されていることが好適であり、少な
くとも、前記制御電極６の厚さよりも薄く形成されてい
ればよい。

【００２３】前記のように保護層３ａ及び３ｂの膜厚を
制御する方法としては、例えば、制御電極６をエッチン
グにより形成する際、エッチングのレジスト膜を制御電
極６と同じ厚さに形成してエッチングを行い、そのレジ
スト膜を制御電極６上に残したまま、その制御電極６の
膜厚よりも薄い、一様な厚さに、前記保護層３を構成す
るための合成樹脂インクを塗布する方法や、一度、保護
層３ｂに相当する厚さで、前記合成樹脂インクを、前記
保護層３を設けるべき位置に、スプレー塗布等で一様に
塗布して乾燥させた後、スクリーン印刷法によって、制
御電極６上のみに前記合成樹脂インクを重ね塗りする方
法等を用いることができる。

【００２４】なお、前記制御電極６の線幅は約２０〜８
０μｍ、開孔部５は幅が約２０〜８０μｍ、長さが約５
０〜１５０μｍ程度が好ましい。

【００２５】前記帯電防止コート層４は、導電性粒子と
してのカーボン粒子を分散させた合成樹脂インクを、ス
クリーン印刷法等によって塗布した後、乾燥、または重
合硬化させたものであり、前記合成樹脂インクとして
は、好ましくはポリイミドインク、例えば、宇部興産製
の低温硬化型ポリイミドインクであるユピコートが用い
られる。

【００２６】次に、本実施の形態のアパチャ電極１が搭
載された記録装置について、図２及び図３を用いて説明
する。

【００２７】図２に於いて、装置外装２６の右側部に
は、画像を記録すべき支持体Ｐを挿入するための挿入口
２１が設けられ、左側部には画像が記録された支持体Ｐ
が排出される取り出し口２２が設けられている。また、
記録装置の内部には、前記アパチャ電極１と、背面電極
８と、トナー帯電供給装置１０とが設けられている。

【００２８】前記トナー帯電供給装置１０は、トナーケ
ース１５と、トナー担持ローラ１１と、供給ローラ１２
と、トナー層厚規制ブレード１３とから構成されてい
る。また、前記トナーケース１５の内部には、荷電粒子
としてのトナー１４が貯蔵されている。

【００２９】前記供給ローラ１２は、前記トナー担持ロ
ーラ１１表面にトナー１４を供給しつつ、このトナー１
４を摩擦して帯電させるように、図２の矢印方向に回転
するように構成されている。また、前記トナー層厚規制
ブレード１３は、前記供給ローラ１２から前記トナー担
持ローラ１１表面に供給されたトナー１４、薄い層状に
形成されるように、前記トナー担持ローラ１１に押し当
てられる。

【００３０】前記のように、トナー１４の薄層を担持し
た前記トナー担持ローラ１１は、そのトナー１４の薄層
を介して、前記アパチャ電極１の帯電防止コート層４に
接触するように配置されている。

【００３１】また、前記アパチャ電極１の上方には、前
記背面電極８が配置されており、その背面電極８と前記
アパチャ電極１との間には支持体Ｐが通過できるよう
な、例えば、約１ミリのスペースが設けられている。そ
して、その背面電極８には、電源９によって、例えば、
プラス１キロボルトの電圧が印加される。

【００３２】前記支持体Ｐは一対のガイドローラ２３に
よって、挿入口２１から前記背面電極８の下方へ向って
搬送され、背面電極８を通過した後、内部に熱源を備え
たヒートローラ２４とプレスローラ２５との間に搬送さ
れ、支持体Ｐ上のトナー１４が熱定着されるように構成
されている。

【００３３】次に、前記のように構成された記録装置の
動作を説明する。

【００３４】トナー帯電供給装置１０に於いて、トナー
ケース１５に貯蔵されたトナー１４は、供給ローラ１２
が矢印方向に回転することによって、トナー担持ローラ
１１に供給される。このとき、トナー１４は、トナー担
持ローラ１１と供給ローラ１２との間で摩擦されてマイ
ナスに帯電する。そして、トナー担持ローラ１１が矢印
方向に回転することにより、マイナス帯電したトナー１
４は、トナー層厚規制ブレード１３を通過して薄層化さ
れ、アパチャ電極１の帯電防止コート層４と接触する。

【００３５】トナー層規制ブレード１３によって薄層化
されたトナー担持ローラ１１上のトナー１４は、鏡像力
及びファンデルワールス力からなる付着力によって、ト
ナー担持ローラ１１表面に付着しながら搬送されるが、
図３に示したように、前記接触部分に於いて、トナー担
持ローラ１１上に担持されたトナー１４のうちの上層部
は、アパチャ電極１の帯電防止コート層４と接触する部
分の摩擦力によって、トナー搬送方向と逆方向の力を受
ける。一方、トナー担持ローラ１１上に担持されたトナ
ー１４の下層部のトナー１４は、鏡像力やファンデルワ
ールス力によってトナー担持ローラ１１に付着してお
り、トナー搬送方向と同方向に移動しようとする。すな
わち、トナー担持ローラ１１上に担持されたトナー１４
の層は、上層部と下層部とで相反する力、すなわち、せ
ん断力を受ける。このせん断力は、図３に於いて、短い
矢印で示されている。また、図３に於ける長い矢印は、
トナー担持ローラ１１表面の移動方向、すなわち、トナ
ー供給方向を示す。

【００３６】前記のせん断力によって、前記トナー１４
の上層部及び下層部は、始めにトナー担持ローラ１１上
に担持された位置から移動することによって、前記付着
力から解放される。その理由としては、前記付着力を構
成する鏡像力は距離の２乗に、ファンデルワールス力は
距離の７乗にそれぞれ反比例しており、前記トナー１４
が前記トナー担持ローラ１１表面上、または前記トナー
１４同士の密着状態から流動状態に変化することによっ
て、各トナー１４の周囲に間隙が生ずるために、それら
の力が共に激減することから明らかである。

【００３７】このように、トナー担持ローラ１１との付
着力から解放されたトナー１４は、アパチャ電極１の開
孔部５まで搬送される。

【００３８】ここで、前記制御電圧印加回路７は、各制
御電極６に対して、画像データに基づいて、トナー通過
電圧またはトナー遮蔽電圧を印加し、その制御電極６に
対応して設けられた開孔部５に於いて、トナー通過が許
可されるか、またはトナー通過が遮蔽されるかを制御す
る。

【００３９】このとき、開孔部５に搬送されたトナー１
４は、トナー担持ローラ１１との付着力から解放されて
いるので、この付着力に打ち勝ってトナー１４を開孔部
５を通過させるために必要な電界のしきい値が小さくな
り、制御電極６によって形成される制御電界の変化に対
する、開孔部５のトナー１４の通過量の変化の割合が大
きくなる。したがって、開孔部５に於けるトナー１４の
大量通過と完全遮蔽との選択を、小さな制御電界の変化
で達成できる。この結果、記録濃度が上がると共に、制
御電圧印加時間を短くできるので、記録スピードも向上
させることができる。

【００４０】例えば、画像データに基づいて、トナー通
過電圧としてプラス３０ボルトの電圧が制御電極６に印
加されると、接地されたトナー担持ローラ１１と制御電
極６との間、すなわち、開孔部５の内部に於ける、その
制御電極６の近傍の部分に於いて、マイナス帯電したト
ナー１４が開孔部５を通過できる電界が発生し、トナー
遮蔽電圧としてマイナス１０ボルトの電圧が制御電極６
に印加されると、対応する開孔部５内部に於ける、その
制御電極６の近傍の部分に於いて、マイナス帯電したト
ナー１４が開孔部５の通過を阻止される電界が発生す
る。

【００４１】したがって、隣り合う制御電極６がともに
プラス３０ボルトであれば、それらの間に位置する開孔
部５内では、全ての位置でトナーが通過し、同様に、隣
り合う制御電極６がともにマイナス１０ボルトであれ
ば、それらの間に位置する開孔部５内では、全ての位置
でトナーが通過できない。また、隣り合う制御電極６の
印加電圧が異なる場合、それらの間に位置する開孔部５
内に於いて、プラス３０ボルトが印加された制御電極６
の近傍ではトナーが通過し、マイナス１０ボルトが印加
された制御電極６の近傍ではトナーが通過しないので、
ともにプラス３０ボルトである場合の半分の濃度の画素
が形成される。

【００４２】このように、画像データに応じてアパチャ
電極１の開孔部５を通過したトナー１４は、電源９によ
ってプラス１キロボルトの電圧が印加された背面電極８
とアパチャ電極１との間に形成された電界によって、前
記背面電極８に向かって静電気力を受け、支持体Ｐ上に
付着する。

【００４３】そして、順次支持体Ｐが搬送されることに
よって、トナー１４による画像が支持体Ｐ上に形成され
る。その後、支持体Ｐは、取り出し口２２の方向に搬送
され、その途中で、ヒートローラ２４とプレスローラ２
５とによって挟まれ、支持体Ｐ上のトナー１４は熱溶融
され、支持体Ｐ上に画像が定着される。

【００４４】なお、本発明は以上に詳述した実施の形態
に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲
に於いて種々の変更を加えることができる。

【００４５】例えば、前記の実施の形態に於いては、保
護層３としてポリイミド系樹脂を適用したが、この他に
も、例えば、エポキシ系樹脂、紫外線硬化型樹脂等が適
用できる。

【００４６】また、前記の実施の形態に於いては、制御
電極６は直線パターン状に構成され、開孔部５は、隣り
合う制御電極６の間に形成されていたが、この他にも、
例えば、制御電極の先端部にリング状パターンを有し、
そのリング状パターンの内側に開孔部を形成してもよ
い。

【００４７】

【発明の効果】以上に説明したことから明らかなよう
に、本発明の請求項１に記載の記録用電極によれば、保
護層を制御電極上で最も厚くなるように形成したため、
制御電極上の保護層にメッキが析出することがなく、そ
れ以外の位置では、保護層厚が薄いため、レーザー加工
により、容易に荷電粒子通過部を形成することができ
る。したがって、保護層がメッキのマスキング皮膜とし
ての機能を保ちつつ、荷電粒子通過部の孔加工に支障を
来たさない記録用電極を提供することができる。

【００４８】請求項２に記載の記録用電極によれば、前
記保護層は、その厚さが、前記制御電極上では制御電極
の厚さよりも厚く、それ以外の位置では制御電極の厚さ
よりも薄くなるように形成されているため、前記制御電
極上の保護層にメッキ金属を析出させず、しかも、レー
ザー加工による孔形成に支障を来さないため、レーザー
加工性に優れ、隣接する制御電極間のメッキ金属による
短絡のない、生産時の安定性の高い記録用電極を提供す
ることができる。

【００４９】請求項３に記載の記録用電極によれば、前
記絶縁性基板がポリイミド系樹脂フィルムからなり、保
護層もまた、同系の樹脂からなるため、前記保護層を構
成する材料の、前記絶縁性基板上に対する濡れ性が良
く、したがって、前記絶縁性基板上の前記制御電極上以
外の位置に於ける前記保護層の塗布ムラがなく、前記保
護層の厚さの設定を正確に行うことができると共に、前
記塗布ムラによって発生する、保護層のない部分や薄す
ぎる部分にメッキ金属が析出する問題が解決され、さら
に、保護層と絶縁性基板との密着性が各段に向上すると
ともに、保護層が形成された絶縁性基板の反りやたわみ
を最小限に抑えることができ、耐熱性、耐薬品性や耐久
性に優れたポリイミド樹脂の特性を活かして、メッキ液
による侵食やレーザー加工時の熱変形に強い、加工安定
性のある記録用電極を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の記録用電極の構成の概略
を示す図である。

【図２】本実施の形態の記録用電極を適用した記録装置
の構成の概略を示す図である。

【図３】前記記録装置に適用される記録用電極の拡大断
面図である。

【符号の説明】

１ アパチャ電極 ２ ベースフィルム ３、３ａ、３ｂ 保護層 ５ 開孔部 ６ 制御電極

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 絶縁性基板と、荷電粒子を通過させるた
   めに前記絶縁性基板に設けられた荷電粒子通過部と、前
   記荷電粒子の通過を制御するために前記荷電粒子通過部
   に対応して設けられた制御電極と、その制御電極を保護
   するために前記絶縁性基板上に設けられた保護層とを備
   えた記録用電極に於いて、 前記保護層は、その厚さが、前記制御電極上で最も厚く
   なるように形成されたことを特徴とする記録用電極。
2. 【請求項２】 前記保護層は、その厚さが、前記制御電
   極上では制御電極の厚さよりも厚く、それ以外の位置で
   は制御電極の厚さよりも薄くなるように形成されたこと
   を特徴とする請求項１に記載の記録用電極。
3. 【請求項３】 前記絶縁性基板はポリイミド系樹脂フィ
   ルムからなり、かつ、前記保護層はポリイミド系樹脂か
   らなることを特徴とする請求項１または２に記載の記録
   用電極。