JP2003516886A

JP2003516886A - ダイレクト印刷装置

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Publication number: JP2003516886A
Application number: JP2001545086A
Authority: JP
Inventors: ラルヴァルヨアキム
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1999-12-16
Filing date: 1999-12-16
Publication date: 2003-05-20
Also published as: WO2001043975A1; AU2661100A

Abstract

(57)【要約】本発明は、コンピュータが作成した画像情報を、帯電粒子を粒子キャリア（３３）からプリントヘッド構造（５）の孔を介して背面電極（１２）へと選択的に移動させる静電界のパターンに変換し、帯電粒子は画像受取基板（１）上に付着させるダイレクト印刷装置に関する。プリントヘッドの孔を通過するトナーの流れを改善し、孔の中や周りへのトナーの散乱や付着を減少させるために、各孔に対応する電極には、第２の面より面積が大きい第１の面が形成される。これにより、孔に臨む電極端面は粒子の孔に対して流出入させる漏斗の役割をする。さらに、電極端縁の周りの電界パターンがより均一になり、電界の周辺効果による電気的故障の危険性がかなり減少する。このことにより、制御電極へ引かれるトナーの量が減少し、トナー粒子の散乱も大幅に制限される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】（技術分野）本発明は広くはダイレクト印刷装置に関する。特に本発明は、コンピュータが
作成した画像を、帯電粒子を粒子源からプリントヘッド構造を介し背面電極へ選
択的に移動させる静電界のパターンに変換し、帯電粒子を画像受取基板上で画像
の形状に付着させる印刷装置に関する。

【０００２】（背景技術）米国特許第５８４７７３３号には、ダイレクト静電印刷装置及びコンピュータ
が作成した信号からテキストとピクチャをトナー粒子で画像受取基板上に作成す
る方法が記述されている。このような装置は画像データに従ってトナー粒子を選
択的に移動させるプリントヘッド構造を備えている。プリントヘッド構造は一般
的には絶縁基板層により構成され、帯電したトナー粒子源に臨むその表面には制
御電極アレイが形成されている。基板層は、孔と制御電極とを備え、制御電極は
一般的には環状で、孔と対応関係にある。制御電極は各孔の近傍の電界を制御し
て、各孔を帯電したトナー粒子に対し選択的に開閉させるように駆動される。同
様に各孔に対応する偏向電極が基板層の下側に設けられている。この偏向電極は
孔の周りに非対称電界を生成し、画像受取媒体上への付着の前にトナー粒子を偏
向させる。この方法はドット偏向制御（ＤＤＣ）と呼ばれ、個々の孔が数ドット
の位置にアドレスすることを可能にする。

【０００３】この公知の画像形成装置の構造、具体的にはプリントヘッド構造の問題点は、
各孔の上端の周りの電界、特に制御電極端縁の近傍での局所的な乱れである。こ
の電界の乱れによりトナー粒子の流れが妨害され、その結果孔の上端でトナー粒
子の散乱や過剰付着が発生することがあり、プリントヘッド構造が頻繁に目詰ま
りすることになる。同様の問題は、プリントヘッド構造の下側の孔の開口の周り
で発生する可能性もある。

【０００４】従って、プリントヘッド構造の近傍でのトナーの流れが改善されたダイレクト
印刷用静電画像形成装置が必要である。

【０００５】（発明の概要）本発明の一態様によれば、この目的は以下のような静電印刷装置のプリントヘ
ッド構造により達成される。すなわち、このプリントヘッド構造は、複数の孔と
少なくとも１つの導電層が基板層の第１の面に配置されている基板層を備え、導
電層は各孔に対応して少なくとも１個の電極を備えており、電極は第１の面と第
２の面とを有し、第２の面は基板層の表面に配置され、電極の端面が対応する孔
に臨んでおり、各電極の第１の面の面積が第２の面よりも小さい、という構造と
なっている。

【０００６】第２の面よりも第１の面の方が広い電極を設けることにより、孔に入り、通過
して出ていくトナー粒子の流れが改善される。このことは、トナー源と対向する
基板表面に配置される制御電極にも、背面電極と対向する基板層下側に配置され
る偏向電極にも当てはまる。これは、粒子を孔に対して流出入させる漏斗の役割
をする電極端面の形状に部分的によっている。さらに、電極端縁の周りの電界が
より均一になり、制御電極へ引かれるトナーの量が減少し、またトナー粒子の散
乱が大幅に制限される。

【０００７】各電極の第１の面と端面との間の角度が少なくとも９０°であるのが望ましく
、さらには少なくとも１１０°であるのが望ましい。このことにより、電界の周
辺効果による電気的故障の危険性がかなり減少し、孔でのトナー粒子の流れがさ
らに改善される。さらに、各電極の第２の面と端面との間の角度が多くても７０
°であると、孔の開口部の周りの電界の形状がよりよいものとなる。

【０００８】各電極の端面が第１の面、つまり、基板層から離れている面から、電極の第２
の面、つまり、基板層に接している面へ内方に湾曲していると、本発明の効果は
さらに向上する。

【０００９】各電極が対応する孔の周りをほぼ囲んでいると、各孔でのトナーの流れがより
容易に制御でき、各電極が対応する孔の周りでほぼ連続していると、流れはさら
に改善される。

【００１０】本発明は、上記のプリントヘッド構造を搭載した画像形成装置に属する。本画
像形成装置は、帯電したトナー粒子源を保持する粒子キャリアと、背面電界を生
成し、帯電したトナー粒子の粒子キャリアから自らに向かう移動を加速させる背
面電極と、粒子キャリアと背面電極との間で画像受取部材を移動させて移動した
帯電粒子を受け取る手段と、粒子キャリアと画像受取部材移動手段との間に設置
されている上述のようなプリントヘッド構造とを備えている。

【００１１】本発明の別の態様によれば、粒子キャリアに配置された帯電したトナー粒子を
背面電界により画像受取部材に向かって移動させるとともに、その移動を調整す
る、画像形成装置のプリントヘッド構造を作製する方法が提案される。本方法は
、基板層を設ける工程と、基板層に導電層を配置して、複数の電極を各々が基板
層の範囲をほぼ囲むように形成する工程と、基板層が囲まれた範囲よりも大きく
、電極よりは小さいサイズの孔を持つマスキング手段を設ける工程と、基板層が
囲まれた範囲のほぼ上に上記孔がある上記マスキング手段を上記導電層の上に位
置決めする工程と、上記基板層の囲まれた範囲と各電極の上端にある上記導電層
の少なくとも一部とを除去する工程とを備えている。

【００１２】これにより、基板層に接する第２の面よりも基板層から離れている第１の面の
面積が小さいという好適な電極形状が、プリントヘッド構造の作製中、具体的に
は、孔の機械加工と同じ１つの工程で得られる。

【００１３】好適には、必要に応じて電極端面に形状を付与するよう除去すべき範囲に特定
のターゲットフルエンスを得るために、レーザエネルギーが調整される。

【００１４】（詳細説明）以下、図面に基づいて本発明をより詳細に説明するが、限定の意図はなく、例
示をその目的とする。また、図面中の参照番号や各部分についても同様であり、
図中の各寸法は同比率ではない。

【００１５】図１に示すように、本発明の第１の実施形態に係る画像形成装置は、少なくと
も１個のプリントステーション、好適には４個のプリントステーション（Ｙ，Ｍ
，Ｃ，Ｋ）と、中間画像受取部材１と、駆動ローラ１０と、少なくとも１個の支
持ローラ１１と、好適には数個の可変保持要素１２とを備えている。４個のプリ
ントステーションは、中間画像受取部材１に対して所定の関係で配置されている
。中間画像受取部材、好適には転写ベルト１は、駆動ローラ１０に装備されてい
る。少なくとも１個の支持ローラ１１には、転写ベルト１を一定の張力に維持し
、転写ベルト１の幅方向の動きを妨げる仕組みが備わっている。可変保持要素１
２は各プリンタステーションに対し転写ベルト１を正確に位置決めするためのも
のである。

【００１６】駆動ローラ１０は好適には円筒状の金属製スリーブで、転写ベルト１の移動方
向に垂直に延びる回転軸と、１印刷サイクルあたり１個のドット位置にアドレス
可能な速度で転写ベルト１を搬送するように調整されている回転速度を持ち、行
単位走査印刷を行う。可変保持要素１２は、ベルト表面を各プリントステーショ
ンから所定の間隔で維持できるように配置されている。可変保持要素１２は好適
には円筒状のスリーブで、ベルトの移動方向に垂直にアーチ状に配置されており
、ベルト張力と結合して安定化力成分を作り出すために、少なくとも各プリント
ステーションの近傍で転写ベルト１をわずかに曲げる。この安定化力成分は、対
応するプリントステーションにかかる各々異なる電位との相互作用により転写ベ
ルト１に作用する静電引力成分とは逆方向で、好適には静電引力成分よりも大き
い。

【００１７】可変保持要素１２には、背面電界を生成する電源に接続する導電面が備わって
いる。よって、可変保持要素１２は隣接するプリントステーションに対する背面
電極となる。

【００１８】転写ベルト１は、主材として複合材料を含んだ厚さ３０ないし２００μｍの無
端バンドであるのが好ましい。主複合材料は、ガラス転位点が２６０℃で融点が
３８８℃と耐熱性が高く、約２５０℃の温度下で安定した力学的性質を持つ、熱
可塑性ポリアミド樹脂等の適当な材料を含んでいるのが好ましい。転写ベルトの
複合材料は炭素等の充填剤の濃度が均一であるものが好ましく、このことにより
転写ベルト１の表面全体にわたって導電性は均一となる。転写ベルト１の外表面
は、適当な導電性、耐熱性、接着性、剥離性及び表面平滑性を持つ厚み５ないし
３０μｍの導電性高分子材料から成る被覆層で被覆されているのが好ましい。

【００１９】転写ベルト１は異なる４個のプリントステーションを通過して搬送されるが、
トナー粒子は転写ベルトの外表面上に付着され、重ねられて４色のトナー画像を
形成する。次に、トナー画像は、幅方向に配置され転写ベルトの内表面に直接接
する固定ホルダ１４を備えた定着部１３を通過して搬送されるのが好ましい。固
定ホルダは、好適にはモリブデン等の抵抗型の加熱要素１５を備え、加熱要素１
５は転写ベルト１の内表面と接触する状態に維持されている。電流が加熱要素１
５に流れると、固定ホルダ１４は転写ベルト１の外表面に付着したトナー粒子を
溶かすのに必要な温度に達する。定着部１３は、転写ベルト１の幅方向にわたっ
て配置され固定ホルダ１４と対向する加圧ローラ１６をさらに備えている。未処
理の普通紙や他のダイレクト印刷装置に適した媒体等である情報キャリア２が、
給紙部２１から供給され、加圧ローラ１６と転写ベルトとの間に搬送される。加
圧ローラ１６は固定ホルダ１４の加熱された表面にかかる圧力で回転し、溶融し
たトナー粒子を情報キャリア２上に融着し最終的な画像を形成する。定着部１３
を通過後、転写ベルトは移動してクリーニング部１７と接触する。クリーニング
部１７は、例えば繊維性材料でできた交換可能なスクレーパブレードで、転写ベ
ルト１の幅にわたって延びており、外表面から転写しなかったトナー粒子をすべ
て取り除く。

【００２０】図２に示すように、本発明に係る画像形成装置のプリントステーションは、ト
ナー粒子保持用の交換可能、または補充可能な容器３０を好適には有する粒子供
給部３を備えている。容器３０は、前壁、後壁（図示せず）、一対の側壁、そし
て前壁から後壁に延びトナー供給要素３２を備えた細長の開口部３１がある底壁
を有し、粒子帯電部材３４を介して現像スリーブ３３へトナー粒子を連続して供
給する。粒子帯電部材３４は、繊維性弾性材料からなるまたは繊維性弾性材料で
被覆された供給ブラシもしくはローラから形成されるのが好ましい。供給ブラシ
の繊維性材料と現像スリーブの被覆材料との間の摩擦による相互作用からトナー
粒子の摩擦帯電で起こる接触電荷交換による粒子帯電のために、供給ブラシは現
像スリーブ３３の外周面に機械的に接触する。現像スリーブ３３は導電性材料で
被覆された金属からなるのが好ましく、略円筒形で、粒子容器３０の細長の開口
部３１に平行に延びる回転軸を有するのが好ましい。帯電したトナー粒子は、基
本的には（Ｑ／Ｄ）²に比例する静電力により現像スリーブ３３の表面に保持さ
れる。ここで、Ｑは粒子の電荷で、Ｄは粒子の電荷中心と現像スリーブ３３の境
界との間の距離である。帯電部は帯電用の電源（図示せず）をさらに備えていて
もよく、この電源が電荷をトナー粒子に誘導または注入するための電界を供給す
る。接触電荷交換により粒子を帯電するのが好ましいが、従来の電荷注入装置、
電荷誘導装置、コロナ帯電装置等の他の適した帯電装置を用いて本発明の範囲か
ら外れることなくこの方法を行うことができる。

【００２１】調量部３５は現像スリーブ３３に近接して設置され、現像スリーブ３３の外周
面上のトナー粒子濃度を調整し、比較的薄くかつ均一な粒子層を形成する。調量
部３５は、柔軟性もしくは剛性のある絶縁物製もしくは金属製のブレード、また
はローラ、あるいは他の均一な厚みの粒子層を供給するのに適した部材で形成さ
れてもよい。調量部３５はまた、調量用の電源（図示せず）に接続されてもよい
。調量用の電源は、粒子層の摩擦帯電に影響を与え、現像スリーブの表面の粒子
電荷密度を均一にする。

【００２２】図３に示すように、現像スリーブ３３は、現像スリーブ３３の外周面に対しプ
リントヘッド構造５を所定の位置に正確に支持しかつ維持するような位置決め装
置４０との位置関係で配置されている。位置決め装置４０は、前部、後部及び幅
方向に延びている２個の側部ルーラ４２、４３を有するフレーム４１から形成さ
れており、側部ルーラ４２、４３は現像スリーブ３３の両側にそれぞれ回転軸に
平行に設置されている。第１の側部ルーラ４２は、現像スリーブ３３の回転方向
に対し上流側に位置し、プリントヘッド構造５の幅全体にわたって延びる幅方向
の締付軸に沿って、プリントヘッド構造５を固定する締付手段４４を備えている
。第２の側部ルーラ４３は、現像スリーブ３３の下流側に位置し、現像スリーブ
３３の外周面に対し所定の位置にプリントヘッド構造５を支持するための支持部
４５、またはピボットを備えている。支持部４５と締付軸とは、プリントヘッド
構造５をその少なくとも長手方向に延びる一部でアーチ形に維持するよう互いに
位置決めされている。このアーチ形の曲率半径は、支持部４５と締付軸との相対
的な位置により決まり、現像スリーブ３３の外周面の対応する部分でプリントヘ
ッド構造５がたわむのを維持するのに必要な大きさにされる。支持部４５は、プ
リントヘッド構造５の長手方向軸上の規定の支持位置でプリントヘッド構造５に
接して配置され、プリントヘッド構造５の位置を規定の支持位置から長手方向及
び幅方向にわずかに変位できるようにする。これは、現像スリーブ３３が偏心し
た場合や不測の変化をした場合に適応させるためである。つまり、支持部４５は
プリントヘッド構造５が固定点の周りを回動可能なように配置されており、現像
スリーブ３３の不測の機械的不良に関係なく、印刷処理中のどんな時も、プリン
トヘッド構造５と現像スリーブ３３の外周面との距離を幅方向全体にわたって確
実に一定にする。位置決め装置４０の前部及び後部には、固定部材４６が備わっ
ており、固定部材４６には、粒子供給部３が定位置で配置され、現像スリーブ３
３の回転軸とプリントヘッド構造５の横断軸が一定の距離を保つようにしている
。好適には、固定部材４６は現像スリーブ３３の前端及び後端に配置されており
、現像スリーブ３３と実際のプリントステーションに対向する転写ベルト１の可
変保持要素１２とが正確に一定の間隔を置くようにしている。

【００２３】図４（ａ）ないし図４（ｃ）に示すように、本発明に係る画像形成装置のプリ
ントヘッド構造５は、柔軟性があり電気的に絶縁なポリイミド等の材料からなる
基板５０を備えている。基板５０は、所定の厚みを有していて、現像スリーブ３
３に対向する第１の面と、転写ベルト１に対向する第２の面と、印刷範囲全体に
わたり現像スリーブ３３の回転軸に平行に延びる横断軸５１と、基板５０の第１
の面から第２の面へ貫通するように形成された複数の孔５２とを有している。基
板の第１の面は、パリレン等の絶縁材料からなる第１の被覆層５０１（図５参照
）で被覆されている。第１のプリント回路は孔５２と併せて配置された複数の制
御電極５３を備えており、実施形態の中には制御電極５３と併せて配置された複
数の遮蔽電極構造（図示せず）を備えたものもある。第１のプリント回路は基板
５０と第１の被覆層５０１との間に配置されている。基板の第２の面は、パリレ
ン等の絶縁材料からなる第２の被覆層５０２で被覆されている。第２のプリント
回路は複数の偏向電極５４を備え、基板５０と第２の被覆層５０２との間に配置
されている。プリントヘッド構造５はさらに、第２の被覆層５０２の少なくとも
一部に配置され転写ベルト１に対向する、帯電防止材料、好適には酸化シリコン
など半導体材料等からなる層（図示せず）を備えている。プリントヘッド構造５
は、各印刷工程中に対応する孔５２を介して投入されるトナー粒子の量を制御す
る制御電位を供給するよう制御電極５３と接続された可変制御電源を備えた制御
部（図示せず）と連結されている。制御部はさらに、対応する孔５２を通過でき
るトナー粒子の収束と軌跡を制御する偏向電圧パルスを供給するよう偏向電極５
４に接続された偏向電源（図示せず）を備えている。実施形態の中には、制御部
が、隣接する制御電極５３を静電遮蔽する遮蔽電位を供給するよう遮蔽電極に接
続された遮蔽電源（図示せず）も備えたものがある。

【００２４】プリントヘッド構造５は、各印刷サイクルにおいて３つの偏向工程で６００ｄ
ｐｉ印刷を行うような大きさにされるのが好ましく、つまり、各印刷サイクル中
にプリントヘッド構造の各孔５２を介して３個のドット位置がアドレス可能であ
るのが好ましい。従って、幅方向においてドット位置２つ置きに１個の孔５２が
設けられ、つまり、プリントヘッド構造５の横断軸５１に平行に、１インチあた
り２００個の等間隔の孔が並んでいる。一般に孔５２は、１列または数列、好適
には各列が１インチあたり１００個の孔からなる２つの平行な列に並んでいる。
従って、孔のピッチ、言い換えると同じ列の隣りあう孔の中心軸の間隔は０．０
１インチ、つまり２５４μｍである。孔の列は、好適にはプリントヘッド構造５
の横断軸５１の両側に位置し、すべての孔が幅方向に等間隔になるように互いに
幅方向に移動させられる。孔の列の間の距離はドット位置の総数に対応して選択
されるのが好ましい。

【００２５】第１のプリント回路は、対応する孔５２の外周を囲む環状構造を有する制御電
極５３と、好適には長手方向に延びて環状構造を対応する制御電源に接続するコ
ネクタとを備えている。制御電極５３は環状構造が好ましいが、孔５２を連続的
に、または部分的に囲む様々な形状であってもよく、望ましくは孔の中心軸に対
し対称な形状がよい。実施形態の中には、特に孔５２が列にのみ配置されている
場合に、制御電極は長手方向よりも幅方向の方が小さく形成されるのがよいもの
もある。

【００２６】第２のプリント回路は、複数の偏向電極５４を備え、各偏向電極５４は対応す
る孔５２の周囲の所定の位置に間隔を置いて配置された２個の半円状または三日
月状の偏向部５４１、５４２に分割されている。偏向部５４１、５４２は、孔５
２の中心を通り、長手方向に所定の偏向角ｄの傾きを持って延びている偏向軸５
４３の両側で孔５２の中心軸に対し対称に配置されている。偏向軸５４３は、各
印刷サイクルごとに行われる偏向工程数に応じて決まる。これは印刷サイクル中
のベルトの動きの影響を相殺するためで、結果として転写ベルト上に幅方向に並
んだドット位置が得られる。例えば３つの偏向工程を使用する場合、最適な偏向
角は、ａｒｃｔａｎ（１／３）、すなわち約１８．４°に設定される。したがっ
て、第１のドットはベルトの動く方向に対しわずかに上流側に偏向し、第２のド
ットは偏向せず、第３のドットはベルトの動く方向に対しわずかに下流側に偏向
し、よって転写ベルト上に幅方向の印刷ドット配列が得られる。つまり、偏向電
極５４は上流側偏向部５４１と下流側偏向部５４２を有し、上流側偏向部５４１
は全て第１の偏向電源Ｄ１（図示せず）に接続され、下流側偏向部５４２は全て
第２の偏向電源Ｄ２（図示せず）に接続されている。

【００２７】偏向電源Ｄ１、Ｄ２は制御部（図示せず）により制御される。各印刷サイクル
において３つの偏向工程（例えば：Ｄ１＜Ｄ２；Ｄ１＝Ｄ２；Ｄ１＞Ｄ２）を行
うことができ、Ｄ１とＤ２との差は孔５２を通過するトナーの偏向軌跡、つまり
トナー画像のドット位置を決定する。

【００２８】図５（ａ）ないし図５（ｃ）に、本発明に係るプリントヘッド構造の３つの実
施形態を示す。これらの図は、プリントヘッド構造５の孔５２の両対向面と制御
電極５３の両対向端面の詳細断面図である。３つの実施形態全てにおいて、制御
電極５３は基板５０上にある下面５３２と第１の被覆層５０１により被覆された
上面５３１とを有している。制御電極５３はまた、孔５２に臨む端面５３３も有
している。偏向電極５４も図示する。第１の被覆層５０１及び第２の被覆層５０
２も孔５２の側面上まで延びていてもよい。図５において、偏向電極は制御電極
の真下に位置している。しかし、偏向電極は孔の端縁からわずかに間隔を置いて
配置してもよいのは勿論であり、このことにより孔に存在するトナー粒子の流れ
に好影響がもたらされる。

【００２９】偏向電極５４の端面はほぼ直線状かつ平行で、偏向電極５４の孔５２に対向す
る端縁は基本的に直角である。一方、制御電極５３の端面は、下面５３２と端面
５３３との間に形成された制御電極５３下端が上面５３１と端面５３３との間に
形成された上端よりもさらに孔の方へ延びるように、傾斜している。よって、制
御電極５３の上面５３１は下面５３２よりも面積が大きい。この円錐形状により
、孔５２のトナーの流れが向上し、プリントヘッド構造の目詰まりの原因となる
トナーの散乱や孔壁へのトナー粒子の堆積がかなり減少する。さらに、制御電極
の上端を後退させることにより得られる直接の効果は、孔５２の開口部で電界が
より均一になることである。特に、制御電極５３の上端周辺の局部電界密度の影
響が孔の開口部で著しく減少する。

【００３０】図５（ａ）において、制御電極の端面５３３は、上面５３１から下面５３２へ
向かい内方へ湾曲する、またはくぼんでいる。この形状により、下面５３２と端
面５３３との間で形成される下端は鋭角となり、一方上面５３１と端面５３３と
の間で形成される上端は９０°以上の角度となる。制御電極５３の下端は７０°
以下であるのが好ましい。結果として、孔５２を囲む制御電極の端面５３３は孔
５２の開口部で略円錐漏斗形を形成している。

【００３１】図５（ｂ）に示す実施形態において、制御電極５３の端面５３３は、制御電極
の上端がほぼ正方形、好適には９０°以上となるようにその全長の一部が内方へ
曲がる、またはくぼんでいる。しかし、図５（ａ）に示す実施形態とは違い、端
面５３３の下部は外方に曲がり、９０°以上の角度で制御電極の下面５３２と交
わる。本実施形態においても、孔５２へのトナーの流れが大幅に向上するという
、漏斗形による効果が得られる。さらに、制御電極５３の下端が丸まったことに
より、制御電極５３の下端での電界がより均一になり、孔を通過する電界密度の
変化によりトナー粒子の散乱がさらに減少する。

【００３２】本発明に係る第３の実施形態を図５（ｃ）に示す。本実施形態において、上面
５３１と端面５３３との間に形成された制御電極５３上端は、端面５３３が上面
５３１からほぼ９０°以上の角度で落下するような形状で丸まっている。端面５
３３の残りの部分、つまり下部はほぼ直線状で、制御電極の下端は好適には７５
°以下の鋭角である。図５（ａ）及び図５（ｂ）に示す上記実施形態における電
界形状の向上や漏斗形による効果に加えて、制御電極５３の端部を丸めたことに
より、制御電極の上端での電気的故障の可能性もかなり減少させることができる
。

【００３３】図５（ａ）ないし図５（ｃ）に示す各実施形態に共通である漏斗形の制御電極
により、トナー粒子の孔に入り通過する流れが非常に向上し、孔やその周辺にト
ナーが過剰に堆積し目詰まりを起こす可能性もかなり減少する。

【００３４】図６（ａ）ないし図６（ｅ）に基づいて、図５（ａ）ないし図５（ｃ）に示す
３種類のプリントヘッド構造の実施形態の製造方法を説明する。

【００３５】作製工程は、好適には厚みが約５０μｍのポリイミドからなる可撓性の板状で
ある基板層５０の形成で始まる。次に導電材料からなる層を基板５０の上面及び
下面に堆積し、所望の形状にエッチングして、制御電極５３及び偏向電極５４を
有する第１及び第２のプリント回路を形成し、図６（ｂ）に示す構造を得る。導
電材料は約８ないし１０μｍの厚みで堆積させた銅が好ましい。次にこの構造を
、マスク６０の下に置く。マスク６０は、図６（ｃ）に示すように、孔５２の所
望の位置にほぼ対応する所定の間隔で配置された孔を有している。マスク６０と
基板層５０とは、マスクの孔が好適には制御電極５３により囲まれる基板層５０
の範囲に集中するように配置されるが、位置決めは正確である必要はない。マス
ク６０はステンレス鋼等の金属からなるのが好ましい。基板層５０及びマスク６
０は好適には適当なジグ内に配置され、機械加工工程中に相対的に動いてしまう
のを防止する。マスク６０の孔は略円形で、制御電極５３の一部も範囲とするよ
うに、所望の孔径よりもわずかに大きい直径を持つ。しかし、マスクの孔は制御
電極５３により覆われる範囲より外側には大きくならないので、基板５０のうち
制御電極５３の内側に含まれる範囲だけがマスク６０により露出する。次に、レ
ーザミクロ機械加工、つまり、図６（ｃ）に点線で示すマスク６０の孔を介して
レーザ光を案内することにより、孔５２を基板層５０に形成する。レーザはエキ
シマレーザであるのが好ましい。レーザのエネルギーが制御電極５３に囲まれた
基板層５０に向けられると、ポリイミドが次第に除去され、孔５２が形成される
。レーザ光は基板５０の露出部分よりも広い範囲に向けられるので、マスク６０
は孔５２の形状を形成するために使用されるのではなく、制御電極５３自体が一
体化された正確なマスクとしての機能も有する。よって、レーザ加工工程により
得られる孔５２の大きさは制御電極５３の内径により決まる。なぜなら、制御電
極の構成物質が、下地となる基板層５０がレーザにより蒸発するのを防ぐからで
ある。孔５２は直径が８０ないし１２０μｍの円形であるのが好ましい。完成し
た孔５２を図６（ｄ）に示す。同時に、孔５２のすぐ横にある制御電極５３の上
面５３１もレーザにより除去される。

【００３６】除去される制御電極５３の量はエネルギー密度、またはレーザにより生成され
るターゲットフルエンスに依存する。ターゲットフルエンスが低すぎると、孔５
２の形状は歪む。この歪みにより孔５２が円状にならないと、孔５２を通過する
トナー粒子の流れが均一でなくなり、印刷品質を下げることになる。ターゲット
フルエンスが高すぎると、マスク６０により形成された露出範囲において制御電
極を完全に除去してしまう。本発明においては、レーザエネルギーを制御電極５
３の厚みの一部のみを除去するように調整し、基板層に接する側の表面積よりも
基板層５０から離れた側の表面積の方が大きい制御電極５３を得る。本発明の好
適な実施形態によれば、１Ｊ／ｃｍ²ないし２Ｊ／ｃｍ²のレーザのターゲットフ
ルエンスを使用して、所望の円周を有する孔を形成し、上面５３１及び端面５３
３、つまり制御電極５３の上端から制御電極構成物質を除去して、図５（ｃ）に
示す好ましい制御電極形状のような丸まった形状を持つ上端を形成する。図５（
ｂ）の実施形態に示す制御電極の形状は、より高い、具体的には２Ｊ／ｃｍ²な
いし４Ｊ／ｃｍ²のレーザターゲットフルエンスを使用することにより得られる
。そして、図５（ａ）の実施形態に示す制御電極の形状は、約４Ｊ／ｃｍ²以上
７Ｊ／ｃｍ²未満のターゲットフルエンスを使用することにより得られる。

【００３７】次に、プラズマクリーニング等の力学的影響の少ない方法で、プリントヘッド
構造を洗浄し、レーザ加工工程中に生成された廃出材料の堆積物を全て除去する
。そして、プリントヘッド構造の作製工程は、図６（ｅ）に示すように第１の被
覆層５０１及び第２の被覆層５０２の堆積により完了する。第１の絶縁被覆層５
０１及び第２の絶縁被覆層５０２は厚みが５ないし１０μｍのパリレンまたはポ
リイミドで、真空蒸着法を用いて基板５０上に積層されている。

【００３８】制御電極５３の下にある孔５２は、その中心軸に沿って壁面がほぼ平行である
のが好ましいが、実施形態の中には、孔の形状がその中心軸に沿って連続して、
または階段状に変化する、例えば円錐形の孔を備える方が有利なものもある。

【００３９】上記の作製工程中、制御電極５３は孔５２のマスクとして作用したが、マスク
６０は所望の孔径になるように寸法が決められることは理解できるであろう。そ
して、レーザターゲットフルエンスは、マスクの下の露出範囲にある基板層５０
及び制御電極５３の両方を除去するために使用されてもよい。基板層５０及び制
御電極５３の両方を除去するためには、７Ｊ／ｃｍ²以上のターゲットフルエン
スが使用されることになる。制御電極５３の最終形状は図５（ａ）に示すものと
同様の形状になる。

【００４０】制御電極の形状を具体的に参照して本発明を説明してきたが、基板層５０の下
面上の偏向電極５４に、さらには遮蔽電極等の孔に関連する他の電極構造にもこ
の有用な形状形成を適用することにより、孔の開口の周りの電界パターンが改善
され、プリントヘッドの孔５２を通過するトナーの流れが大幅に改善されること
が理解されよう。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の好適な実施形態に係る画像形成装置の概略図である。

【図２】図２は、図１に示すような画像形成装置におけるプリントステーションの概略
断面図である。

【図３】図３は、粒子源と画像受取部材とに関連するプリントヘッド構造の位置決めを
説明する、印刷範囲の断面図である。

【図４】図４（ａ）は、画像形成装置に使用される種類のプリントヘッド構造の部分図
で、トナー供給部に対向するプリントヘッド構造の表面を示しており、図４（ｂ
）は、画像形成装置に使用される種類のプリントヘッド構造の部分図で、中間の
転写ベルトに対向するプリントヘッド構造の表面を示しており、図４（ｃ）は、
図４（ａ）のプリントヘッド構造における線Ｉ−Ｉ、図４（ｂ）の線ＩＩ−ＩＩ
に沿う断面図である。

【図５】図５（ａ）ないし図５（ｃ）は、図４（ｃ）のプリントヘッド構造の詳細図で
あり、孔端縁での制御電極の形状を示す。

【図６】図６（ａ）ないし図６（ｅ）は、図４（ａ）、図４（ｂ）、図４（ｃ）及び図
５のプリントヘッド構造の一連の作製工程を示す。

【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書

【提出日】平成１２年１２月２０日（２０００．１２．２０）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【発明の名称】ダイレクト印刷装置

【特許請求の範囲】

【発明の詳細な説明】

【０００５】（発明の概要）本発明の一態様によれば、この目的は以下のような静電印刷装置のプリントヘ
ッド構造により達成される。すなわち、このプリントヘッド構造は、帯電したトナー粒子の流れを導く複数の孔と少なくとも１つの導電層が基板層の第１の面に
配置されている基板層を備え、導電層は各孔に対応して少なくとも１個の電極を
備えており、電極は第１の面と第２の面とを有し、第２の面は基板層の表面に配
置され、電極の端面が対応する孔に臨んでおり、各電極の第２の面と端面との間に形成された端縁は各電極の第１の面と端面との間に形成された端縁よりも孔に向かって延びている、という構造となっている。

【００１１】本発明の別の態様によれば、粒子キャリアに配置された帯電したトナー粒子を
背面電界により画像受取部材に向かって移動させるとともに、その移動を調整す
る、画像形成装置のプリントヘッド構造を作製する方法が提案される。本方法は
、基板層を設ける工程と、基板層に導電層を配置して、上記基板層から離れている第１の面と上記基板層に接する第２の面とを持つ複数の電極を各々が基板層の
範囲をほぼ囲むように形成する工程と、基板層が囲まれた範囲よりも大きく、電
極よりは小さいサイズの孔を持つマスキング手段を設ける工程と、基板層が囲ま
れた範囲のほぼ上に上記孔がある上記マスキング手段を上記導電層の上に位置決
めする工程と、上記基板層の囲まれた範囲を除去して孔を形成するとともに、上記導電層の少なくとも一部を除去して、上記第２の面が上記第１の面よりも孔に向かって延びている制御電極を形成する工程とを備えている。

【００３６】除去される制御電極５３の量はエネルギー密度、またはレーザにより生成され
るターゲットフルエンスに依存する。ターゲットフルエンスが低すぎると、孔５
２の形状は歪む。この歪みにより孔５２が円状にならないと、孔５２を通過する
トナー粒子の流れが均一でなくなり、印刷品質を下げることになる。ターゲット
フルエンスが高すぎると、マスク６０により形成された露出範囲において制御電
極を完全に除去してしまう。本発明においては、レーザエネルギーを制御電極５
３の厚みの一部のみを除去するように調整し、基板層に接する側の表面積よりも
基板層５０から離れた側の表面積の方が小さい制御電極５３を得る。本発明の好
適な実施形態によれば、１Ｊ／ｃｍ²ないし２Ｊ／ｃｍ²のレーザのターゲットフ
ルエンスを使用して、所望の円周を有する孔を形成し、上面５３１及び端面５３
３、つまり制御電極５３の上端から制御電極構成物質を除去して、図５（ｃ）に
示す好ましい制御電極形状のような丸まった形状を持つ上端を形成する。図５（
ｂ）の実施形態に示す制御電極の形状は、より高い、具体的には２Ｊ／ｃｍ²な
いし４Ｊ／ｃｍ²のレーザターゲットフルエンスを使用することにより得られる
。そして、図５（ａ）の実施形態に示す制御電極の形状は、約４Ｊ／ｃｍ²以上
７Ｊ／ｃｍ²未満のターゲットフルエンスを使用することにより得られる。

【図面の簡単な説明】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ，ＺＷ )，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷＦターム(参考） 2C162 AE25 AE31 AE47 AE74 AE86 AH03 AH06 AH14 AH23 AJ02 CA02 CA12 CA19 CA24 2H029 DB04 2H113 AA05 BA35 BB02 BB22 BC04 FA22

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の孔（５２）と、少なくとも１つの導電層が表面に配置
されている基板層（５０）とを備え、上記導電層は上記各孔（５２）に対応して少なくとも１個の電極（５３、５４
）を備えており、上記電極（５３、５４）は第１及び第２の面（５３１、５３２）を有し、上記
第２の面（５３２）は上記基板層（５０）の上記表面に配置され、上記電極の端
面（５３３）が対応する孔（５２）に臨んでいる静電印刷装置のプリントヘッド
構造において、上記各電極（５３、５４）の第１の面（５３１）の面積が第２の面（５３２）
よりも小さいことを特徴とする静電印刷装置のプリントヘッド構造。
【請求項２】上記各電極（５３、５４）の第１の面（５３１）と端面（５
３３）との間の角度が少なくとも９０°であることを特徴とする請求項１記載の
プリントヘッド構造。
【請求項３】上記各電極（５３、５４）の第１の面（５３１）と端面（５
３３）との間の角度が少なくとも１１０°であることを特徴とする請求項１また
は２記載の構造。
【請求項４】上記各電極（５３、５４）の第１の面（５３１）と端面（５
３３）との間に形成された端部が丸まっていることを特徴とする請求項１ないし
３のいずれか１つに記載の構造。
【請求項５】上記各電極（５３、５４）の第２の面（５３２）と端面（５
３３）の少なくとも一部との間の角度が多くても７０°であることを特徴とする
請求項１ないし３のいずれか１つに記載の構造。
【請求項６】上記各電極（５３、５４）の端面（５３３）が少なくとも該
電極の第１の面（５３１）と隣接する範囲において内方へ湾曲していることを特
徴とする請求項１ないし５のいずれか１つに記載の構造。
【請求項７】上記各電極（５３、５４）の端面（５３３）が少なくとも該
電極の第２の面（５３２）に向かってほぼ直線状であることを特徴とする請求項
１ないし６のいずれか１つに記載の構造。
【請求項８】上記各電極（５３、５４）が、対応する孔の周りをほぼ囲ん
でいることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１つに記載の構造。
【請求項９】上記各電極（５３）が、対応する孔（５２）の周りでほぼ連
続していることを特徴とする請求項８記載の構造。
【請求項１０】上記基板層（５０）の両表面上に導電層が配置されており
、上記各導電層は少なくとも１個の電極を備えていることを特徴とする請求項１
ないし９のいずれか１つに記載の構造。
【請求項１１】帯電したトナー粒子源を保持する粒子キャリア（３３）と
、背面電界を生成し、帯電したトナー粒子の上記粒子キャリアから自らに向かう
移動を加速させる背面電極（１２）と、上記粒子キャリア（３３）と上記背面電極（１２）との間で画像受取部材（１
）を移動させて上記移動した帯電粒子を受け取る手段と、上記粒子キャリア（３３）と上記画像受取部材移動手段との間に設置されてい
る請求項１ないし７のいずれか１つに記載のプリントヘッド構造（５）とを備え
た画像形成装置。
【請求項１２】上記電極（５３、５４）に対して、上記孔（５２）を通過
する帯電したトナー粒子の移動を制御するよう上記電極に電位をかける電源が接
続されていることを特徴とする請求項８記載の画像形成装置。
【請求項１３】粒子キャリア（３３）に配置された帯電したトナー粒子を
背面電界により画像受取部材（１）に向かって移動させるとともに、その移動を
調整する、画像形成装置のプリントヘッド構造を作製する方法であって、基板層（５０）を設ける工程と、上記基板層に導電層を配置して、複数の制御電極（５３）を各々が上記基板層
（５０）の範囲をほぼ囲むように形成する工程と、上記基板層（５０）が囲まれた範囲よりも大きく、上記制御電極（５３）より
は小さいサイズの孔を持つマスキング手段（６０）を設ける工程と、上記基板層（５０）が囲まれた範囲のほぼ上に上記孔がある上記マスキング手
段（６０）を上記導電層の上に位置決めする工程と、上記基板層の囲まれた範囲と上記各制御電極（５３）の第１の端縁にある上記
導電層の少なくとも一部とを除去する工程とを備えたことを特徴とする画像形成
装置のプリントヘッド構造の作製方法。
【請求項１４】上記基板層（５０）と上記導電層（５３）の少なくとも一
部とをレーザで除去することを特徴とする請求項１３記載の方法。
【請求項１５】７Ｊ／ｃｍ²以下のレーザフルエンスを使用することを特
徴とする請求項１４記載の方法。
【請求項１６】１Ｊ／ｃｍ²ないし２Ｊ／ｃｍ²のレーザフルエンスを使用
することを特徴とする請求項１４または１５記載の方法。
【請求項１７】上記マスク層（６０）は金属であることを特徴とする請求
項１３ないし１６のいずれか１つに記載の方法。