JP2004090252A - 書込ヘッドの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】解像度の高い画像を得るとともに、電流のクロストークの問題を解消でき、かつ像担持体に安定して書込電極を当接させる。
【解決手段】像担持体2上に静電潜像を形成する書込ヘッド3の製造方法において、フィルム状基板3a上に書込電極3b、3b′と該書込電極に配線する配線部9、9′を形成した後に、前記書込電極がフィルム状基板の一方の面に配置される位置Y′−Y′で折り曲げて書込ヘッドを製造する。
【選択図】図7
【解決手段】像担持体2上に静電潜像を形成する書込ヘッド3の製造方法において、フィルム状基板3a上に書込電極3b、3b′と該書込電極に配線する配線部9、9′を形成した後に、前記書込電極がフィルム状基板の一方の面に配置される位置Y′−Y′で折り曲げて書込ヘッドを製造する。
【選択図】図7
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、書込電極により像担持体上に静電潜像を形成することにより画像を形成する書込ヘッドに関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、静電複写機やプリンタ等の画像形成装置においては、一般的に帯電装置により感光体の表面を一様帯電し、この一様帯電された感光体の表面にレーザ光あるいはLEDランプ光等の露光装置の光を露光することにより、感光体の表面に静電潜像を形成するようにしている。そして、感光体の表面の静電潜像を現像装置で現像して感光体の表面にトナー像を形成し、このトナー像を転写装置によって紙等の転写材に転写して画像を形成している。
【0003】
このような従来の一般的な画像形成装置では、静電潜像の書込装置である露光装置がレーザ光あるいはLEDランプ光発生装置等によって構成されているため、画像形成装置が大型でかつ複雑な構成になっている。そこで、静電潜像の書込装置として、レーザ光やLEDランプ光を用いずに書込電極により像担持体の表面に静電潜像を書き込む画像形成装置が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
【0004】
この画像形成装置においては、像担持体上を一様電荷状態にした後、書込電極に書込電圧が印加され、主として、互いに面接触している帯電体層と書込ヘッドの書込電極との間の電荷移動(例えば、電荷注入等)により、静電潜像が一様電荷状態の帯電体層上に書き込まれる。そして、帯電体層上の静電潜像が現像装置によって搬送される現像剤で現像され、その現像剤像が、転写電圧が印加された転写ローラにより紙等の転写材に転写される。
【0005】
従来、前記書込ヘッドとしては、像担持体の軸方向に一列に書込電極を配置する方式、2枚の書込ヘッドを配設し像担持体の軸方向に書込電極を2列に配置する方式、フィルム状基板を像担持体の軸方向と直交する方向の中央部分で像担持体の軸方向に沿ってヘアピンカーブ状に折り曲げられ、ヘアピンカーブ状部分の所定位置に書込電極を形成する方式が知られている。
【0006】
【特許文献1】
特開2002−172813号公報(段落番号
【0076】〜
【0080】お
よび図12、
【0087】および図16、
【0074】、
【0075】、
【0085】、
【0086】および図11、図15)
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、像担持体の軸方向に一列に書込電極を配置する方式においては、隣接する書込電極の配線部間の幅が狭いため電流のクロストーク(漏れ)が生じるとともに、解像度をさらに上げるために書込電極の数を増やすことが困難であるとういう問題を有している。また、2枚の書込ヘッドを配設する方式においては、クロストークの問題は解消できるが、書込ヘッドを2列並べるため書込電極間の位置精度を出すのが困難であるとういう問題を有し、またスペースが大きくなり小型化に不向きであるとともにコストが増大するという問題を有している。また、ヘアピンカーブ状部分の所定位置に書込電極を配置する方式においては、クロストークの問題は解決することができるが、ヘアピンカーブ状部の弾性力が不安定であるため、像担持体に安定して当接するのが極めて困難であり、また、スペースが大きくなり小型化に不向きであるという問題を有している。
【0008】
本発明は、上記従来の問題を解決するものであって、解像度の高い画像を得るとともに、電流のクロストークの問題を解消でき、かつ像担持体に安定して書込電極を当接させることができる書込ヘッドの製造方法を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の書込ヘッドの製造方法は、像担持体上に静電潜像を形成する書込ヘッドの製造方法において、フィルム状基板上に書込電極と該書込電極に配線する配線部を形成した後に、前記書込電極がフィルム状基板の一方の面に配置される位置で折り曲げて書込ヘッドを製造することを特徴とする。
また、前記フィルム状基板が折り曲げられ接着されていることを特徴とする。
また、前記像担持体の副走査方向に複数列の書込電極を配置していることを特徴とする。
また、前記隣接する列の書込電極が像担持体の主走査方向に千鳥状に配置されていることを特徴とする。
また、前記隣接する列の書込電極が像担持体の副走査方向にオーバーラップして配置されていることを特徴とする。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下、図面を用いて、本発明の実施の形態について説明する。図1は、本発明が適用される画像形成装置の1実施形態を示し、図(A)は基本構成を模式的に示す図、図(B)は図(A)の像担持体を部分的にかつ模式的に示す拡大断面図である。
【0011】
図(A)に示すように、画像形成装置1は、アルミニウム等の導電性材料からなるとともに接地されている基材2aの外周に絶縁性を有して設けられ、かつ静電潜像が形成される帯電体層2bを有する像担持体2と、FPC(Flexible Print Circuit )あるいはPET(ポリエチレンテレフタレート)等の絶縁性が高くかつ比較的柔らかく弾性のある可撓性のフィルム状基板3aに支持されかつこのフィルム状基板3aの撓みによる弱い弾性復元力で像担持体2の帯電体層2b上に軽く押圧されて面接触し、この帯電体層2b上に静電潜像を書き込む書込電極3bを有する書込ヘッド3と、現像剤担持体である現像ローラ4aを有する現像装置4と、転写部材である転写ローラ6aを有する転写装置6とを少なくとも備えている。
【0012】
帯電体層2bは、絶縁層である誘電体層2cとこの誘電体層2cの表層に設けられた像書込部である独立電極部2dとから構成されている。図(B)に示すように、この独立電極部2dは誘電体層2cの表層に配設された多数の独立フローティング電極(以下、単に独立電極ともいう)2d1から構成されている。これらの独立電極2d1は互いに電気的に独立しかつ誘電体層2cの表面から露出した海島構造に形成されている。なお、図(A)には誘電体層2cと独立電極部2dとが区画されて示されているが、これは説明の便宜上区画しているだけであって、図(B)に明瞭に示すように、誘電体層2cと独立電極部2dとは明確に区画されるものではなく、誘電体層2cの表層における多数の独立電極2d1が存在する部分が独立電極部2dである。
そして、像書込時に、ICドライバ11を介して印加される例えばプラスの電圧が書込電極3bから書込電圧V1として独立電極部2dに印加されて、この独立電極部2dの像書込部にプラスの電荷が帯電することで、独立電極部2dに像書込が行われる。
【0013】
誘電体層2cの材料としては、ポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリアリレート、ポリサルホン、ポリフェニレンオキシド、塩化ビニル樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、アルキド樹脂、フェノール樹脂、ポリアミド樹脂、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体樹脂のいずれか単体、もしくは2種以上のポリマーアロイを用いる。
【0014】
独立電極部2dにおいては、前述の樹脂と多数の導電性微粒子とをその混合比(濃度)を調整して溶剤中で樹脂分散(希釈混合分散)したものを誘電体層2cの表層に、スプレー法、ディップ法等の一般的な適宜の方法で塗布することにより多数の独立電極2d1が作製される。その場合、各独立電極2d1は表面に露出している。また、研磨により、多数の独立電極2d1を露出させるようにすることもできる。その場合、表面平滑性が向上し、書込電極3bとの接触抵抗が低減するとともに、書込ヘッド3と帯電体層2bとの摩耗が低減する利点がある。
【0015】
導電性微粒子の材料としては、
▲1▼Cu、Al、Ni、Ag、C、Mo等の金属微粒子、
▲2▼ZnO(酸化亜鉛)、酸化錫、酸化アンチモン、酸化チタン等を導電化処理した微粒子(例えば、アンチモン、インジウム等をドーピングして導電化処理したもの等)、
▲3▼ポリアセチレン、ポリチオフィン、ポリピロール等にヨウ素をドーピングして高分子錯体にした導電性微粒子、が用いられる。
【0016】
このように構成された画像形成装置1においては、像担持体2の帯電体層2b上を一様電荷状態にした後、書込電極3bに書込電圧が書込電極3bのICドライバ11を介して印加され、主として、互いに面接触している像担持体2と書込ヘッド3の書込電極3bとの間の電荷移動(例えば、電荷注入等)により、静電潜像が一様電荷状態の像担持体2上に書き込まれる。そして、像担持体2上の静電潜像が像担持体2の帯電体層2b上に書き込まれる。そして、像担持体2の帯電体層2b上の静電潜像が現像装置4の現像ローラ4aによって搬送される現像剤で現像され、その現像剤像が、転写電圧が印加された転写ローラ6aにより紙等の転写材5に転写される。
【0017】
図2は、書込装置3の書込電極3bの帯電または除電による静電潜像の書込の原理を説明し、図(a)は書込電極3bと像担持体2との接触部の拡大図、図(b)はこの接触部の電気的等価回路図、図(c)ないし図(f)は各パラメータと像担持体2の表面電位との関係を示す図である。図3は、像担持体に対する帯電または除電を説明し、図(a)は電荷注入による像担持体に対する帯電または除電の説明図、図(b)は放電による像担持体に対する帯電または除電の説明図、図(c)はパッシェンの法則を説明する図である。
【0018】
図2(a)に示すように像担持体2は、アルミニウム等の導電性材料からなり、接地されている基材2aと、この基材2aの外周に形成された絶縁性を有する帯電体層2bとからなっている。書込装置3のFPC等からなるフィルム状基板3aに支持されている書込電極3bが前述のように帯電体層2bに所定の小さな押圧力で接触しているとともに、像担持体2が所定の速度Vで移動(回転)している。この小さな押圧力は、幅300mmで押圧力10N以下、すなわち線圧0.03N/mm以下が書込電極3bと像担持体2との接触を安定化し、電荷注入または放電を安定化する上で好ましく、摩耗の観点から接触を安定の保つ状態を維持しつつ極力線圧を下げることが望ましい。
【0019】
書込電極3bには、所定の高電圧V0または所定の低電圧V1がフィルム状基板3aを介して選択的に切り替えられて印加されるようになっている(前述のように±の電荷があるため、高電圧は絶対値が高い電圧をいい、また、低電圧は高電圧と同じ極性として絶対値が低い電圧または0Vをいう。本明細書における本発明の説明では、この低電圧はすべて接地電圧であるとしているので、以下の説明では、高電圧V0を所定電圧V0といい、低電圧V1を接地電圧V1という。接地電圧V1は0Vであることは言うまでもない)。
【0020】
すなわち、書込電極3bと像担持体2との接触部(ニップ部)において、図2(b)に示す電気的な等価回路が構成されている。図2(b)において、Rは書込電極3bの抵抗を示し、Cは像担持体2の容量を示している。書込電極3bの抵抗Rは、A側の(−)の所定電圧V0またはB側の接地電圧V1に選択的に切換接続されるようになっている。
【0021】
等価回路において、書込電極3bをA側に接続してこの書込電極3bに(−)の所定電圧V0を印加したときの書込電極3bの抵抗Rと像担持体2の表面電位との関係は、図2(c)に実線で示すように書込電極3bの抵抗Rが小さい領域では像担持体2の表面電位が一定の所定電圧V0となり、書込電極3bの抵抗Rが所定値より大きい領域であると、像担持体2の表面電位の絶対値が低下する。一方、書込電極3bをB側に接続してこの書込電極3bを接地したときの書込電極3bの抵抗Rと像担持体2の表面電位との関係は、図2(c)に点線で示すように書込電極3bの抵抗Rが小さい領域では像担持体2の表面電位が一定のほぼ接地電圧V1となり、書込電極3bの抵抗Rが所定値より大きい領域であると、像担持体2の表面電位の絶対値が上昇する。
【0022】
そして、書込電極3bの抵抗Rが小さく像担持体2の表面電位が一定の所定電圧V0または一定の接地電圧V1である領域では、図3(a)に示すように像担持体2に接触する書込電極3bと像担持体2の帯電体層2bとの間で、電圧の低い方から高い方へ直接(−)の電荷の電荷注入が行われる。すなわち、電荷注入により像担持体2が帯電または除電される。また、書込電極3bの抵抗Rが大きく像担持体2の表面電位が変化し始める領域では、電荷注入による像担持体2の帯電または除電が次第に小さくなってくるとともに、書込電極3bの抵抗Rが大きくなることで図3(b)に示すようにフィルム状基板3aの後述する導電パターンと像担持体2との間で放電が生じてくるようになる。
【0023】
このフィルム状基板3aの導電パターンと像担持体2の基材2aとの間で生じる放電はフィルム状基板3aと像担持体2との間の電圧(所定電圧V0)の絶対値が放電開始電圧Vthより大きくなったときに生じるが、フィルム状基板3aおよび像担持体2間のギャップとこの放電開始電圧Vthとの関係はパッシェンの法則により図3(c)に示すようになる。すなわち、ギャップが約30μm位であるとき放電開始電圧Vthが最も小さく、ギャップが約30μmより小さくても大きくても放電開始電圧Vthが大きくなり、放電が発生し難くなる。この放電によっても像担持体2の表面が帯電または除電されるようになる。しかし、書込電極3の抵抗Rがこの領域であるときには、電荷注入による像担持体2の帯電または除電が大きいとともに放電による像担持体2の帯電または除電が小さく、像担持体2の帯電または除電は電荷注入による帯電または除電が支配的となっている。この電荷注入による帯電または除電では、像担持体2の表面電位は、書込電極3bに印加される所定電圧V0または接地電圧V1となる。電荷注入による帯電の場合、書込電極3bに供給される所定電圧V0は書込電極3bと像担持体2の基材2aとの間で放電が発生する放電開始電圧Vth以下に設定するのが望ましい。
【0024】
書込電極3bの抵抗Rが更に大きい領域であると、電荷注入による像担持体2の帯電または除電が小さく、放電による像担持体2の帯電または除電が電荷注入による帯電または除電より大きくなり、像担持体2の帯電または除電は次第に放電による帯電または除電が支配的となってくる。すなわち、書込電極3bの抵抗Rが大きくなると、像担持体2の表面は主に放電によって帯電または除電され、電荷注入による像担持体2はほとんど帯電または除電されなくなる。この放電による帯電または除電では、像担持体2の表面電位は、書込電極3bに印加される所定電圧V0または接地電圧V1から放電開始電圧Vthを差し引いた電圧となる。なお、所定電圧V0が(+)の電圧でも同じである。
【0025】
したがって、電極の3bの抵抗Rを、像担持体2の表面電位が一定の所定電圧|V0|(±の電圧があるため、絶対値で表す)あるいは一定の接地電圧V1となる小さい領域に設定するとともに、書込電極3bに印加する電圧を所定電圧V0と接地電圧V1との間でスイッチング制御することにより、電荷注入による像担持体2の帯電または除電を行うことができるようになる。
【0026】
また、書込電極3bをA側に接続してこの書込電極3bに(−)の所定電圧
V0を印加したときの像担持体2の容量Cと像担持体2の表面電位との関係は、図2(d)に実線で示すように誘電体2bの容量Cが小さい領域では像担持体2の表面電位が一定の所定電圧V0となり、誘電体2bの容量Cが所定値より大きい領域では、像担持体2の表面電位の絶対値が低下する。一方、書込電極3bをB側に接続してこの書込電極3bを接地したときの像担持体2の容量Cと像担持体2の表面電位との関係は、図2(d)に点線で示すように像担持体2の容量Cが小さい領域では像担持体2の表面電位が一定のほぼ接地電圧V1となり、像担持体2の容量Cが所定値より大きい領域では、像担持体2の表面電位の絶対値が上昇する。
【0027】
そして、像担持体2の容量Cが小さく像担持体2の表面電位が一定の所定電圧V0または一定の接地電圧V1である領域では、像担持体2に接触する書込電極3bと像担持体2の帯電体層2bとの間で直接(−)の電荷の電荷注入が行われる。すなわち、電荷注入により像担持体2が帯電または除電される。また、像担持体2の容量Cが大きく像担持体2の表面電位が変化し始める領域では、電荷注入による像担持体2の帯電または除電が次第に小さくなってくるとともに、像担持体2の容量Cが大きくなることで図3(b)に示すようにフィルム状基板3aと像担持体2との間で放電が生じてくるようになる。この放電によっても像担持体2の表面が帯電または除電されるようになる。しかし、像担持体容量Cがこの領域であるときには、電荷注入による像担持体2の帯電または除電が大きいとともに放電による像担持体2の帯電または除電が小さく、像担持体2の帯電または除電は電荷注入による帯電または除電が支配的となっている。この電荷注入による帯電または除電では、像担持体2の表面電位は、書込電極3bに印加される所定電圧V0または接地電圧V1となる。
【0028】
像担持体2の容量Cが更に大きい領域であると、書込電極3bと像担持体2の帯電体層2bとので間でこの電荷注入はほとんど行われない。すなわち、電荷注入によっては像担持体2は帯電または除電されなくなる。なお、所定電圧V0が(+)の電圧の場合でも同様である。
したがって、像担持体2の容量Cを、像担持体2の表面電位が一定の所定電圧|V0|(±の電圧があるため、絶対値で表す)あるいは一定の接地電圧V1となる小さい領域に設定するとともに、書込電極3bに印加する電圧を所定電圧V0と接地電圧V1との間でスイッチング制御することにより、電荷注入による像担持体2の帯電または除電を行うことができるようになる。
【0029】
更に、書込電極3bをA側に接続してこの書込電極3bに(−)の所定電圧
V0を印加したときの像担持体2の速度(周速度)vと像担持体2の表面電位との関係は、図2(e)に実線で示すように像担持体2の速度vが比較的小さい領域では、像担持体2の表面電位は速度vが大きくなるにしたがって上昇し、像担持体2の速度vが所定値より大きくなると、像担持体2の表面電位の絶対値は一定の電圧となる。像担持体2の表面電位が像担持体2の速度vの増大に応じて大きくなるのは、書込電極3bと像担持体2との間の摩擦による像担持体2への電荷注入の容易化によるものであると考えられる。この摩擦による電荷注入の容易化は像担持体2の速度vがある程度大きくなると変化しなく、ほぼ一定となる。一方、書込電極3bをB側に接続してこの書込電極3bを接地したときの誘電体2bの速度vと誘電体2bの表面電位との関係は、図2(e)に点線で示すように誘電体2bの速度vに関係なく一定の接地電圧V1となる。なお、所定電圧V0が(+)の電圧の場合でも同様である。
【0030】
更に、書込電極3bをA側に接続してこの書込電極3bに(−)の所定電圧V0を印加したときの書込電極3bの像担持体2への押圧力(以下、単に書込電極3bの圧力という)と像担持体2の表面電位との関係は、図2(f)に実線で示すように書込電極3bの圧力がきわめて小さい領域では、像担持体2の表面電位は書込電極3bの圧力が大きくなるにしたがって比較的急上昇し、書込電極3bの圧力が所定値より大きくなると、像担持体2の表面電位の絶対値は一定の電圧となる。像担持体2の表面電位が書込電極3bの圧力の増大に応じて急上昇するのは、書込電極3bと像担持体2との接触が書込電極3bの圧力の増大にしたがってより確実になることによるものであると考えられる。この書込電極3bと像担持体2との接触の確実性は、書込電極3bの圧力がある程度大きくなると変化しなく、ほぼ一定となる。一方、書込電極3bをB側に接続してこの書込電極3bを接地したときの書込電極3bの圧力と像担持体2の表面電位との関係は、図2(f)に点線で示すように書込電極3bの圧力に関係なく一定の接地電圧V1となる。なお、所定電圧V0が(+)の電圧の場合でも同様である。
【0031】
このようにして、書込電極3bの抵抗Rおよび像担持体2の容量Cを像担持体2の表面電位が一定の所定電圧となるように設定するとともに、像担持体2の速度vおよび書込電極3bの圧力を像担持体2の表面電位が一定の所定電圧となるように制御し、書込電極3bに印加する電圧を所定電圧V0と接地電圧V1との間でスイッチング制御することにより、電荷注入による像担持体2の帯電または除電を確実にかつ簡単に行うことができるようになる。
【0032】
なお、前述の例では書込電極3bに印加する所定電圧V0が直流電圧であるが、直流電圧に交流電圧を重畳することもできる。交流電圧を重畳する場合は、直流成分を像担持体2に印加する電圧とし、また、交流成分の振幅を放電開始電圧Vthの2倍以上に設定するとともに、交流成分の周波数を像担持体2の回転における周波数の500〜1000倍程度が好ましい(例えば、像担持体2の径が30φでかつ像担持体2の周速度が180mm/secであるとすると、像担持体2の回転における周波数が2Hzであるから、交流成分の周波数は1000〜2000Hzとなる)。
【0033】
このように直流電圧に交流電圧を重畳させることにより、書込電極3bの放電による帯電または除電がより安定するとともに、交流電圧により書込電極3bが振動することで、書込電極3bに付着する異物を除去でき、この書込電極3bの汚れが防止されるようになる。
【0034】
図4は、書込電極3bに所定電圧V0および接地電圧V1を切替接続するためのスイッチング回路を示す図である。例えば4列に配置された書込電極3bは、それぞれ、対応する高電圧スイッチ(High Voltage Switch;H.V.S.W.)15に接続されており、これらの高電圧スイッチ15は、それぞれ、対応する電極3bを所定電圧V0と接地電圧V1とに切替接続するようになっている。各高電圧スイッチ15には、それぞれシフトレジスタ(S.R.)16からの画像書込制御信号が入力され、またこのシフトレジスタ16には、バッファ17に蓄えられている画像信号およびクロック18からのクロック信号がそれぞれ入力される。そして、シフトレジスタ16からの画像書込制御信号はアンド回路19によりエンコーダ20からの書込タイミング信号に基づいて各高電圧スイッチ15に入力されるようになる。各高電圧スイッチ15およびアンド回路19により各書込電極3bへの供給電圧を切替制御する前述のドライバ11が構成されている。
【0035】
図5は、各電極3bの各高電圧スイッチ15をそれぞれ所定電圧V0または接地電圧V1に選択的に切替制御したときの状態を示し、(a)は各電極の電圧状態を示す図、(b)は(a)の電圧状態で正規現像したときの現像剤像を示す図、(c)は(a)の電圧状態で反転現像したときの現像剤像を示す図である。
【0036】
図5において、例えばn−2番目、n−1番目、n番目、n+1番目、n+2番目の各電極3bが、それぞれの高電圧スイッチ15が切替制御されて(a)に示す電圧状態になっているとする。そこで、このような電圧状態の各電極で像担持体2に静電潜像の書込を行うとともに、正規現像によりこの静電潜像を現像すると、現像剤8が像担持体2の所定電圧V0部上に付着し、(b)にハッチングで示すような現像剤像が得られる。また、同様にして静電潜像の書込を行い、反転現像によりこの静電潜像を現像すると、現像剤8が像担持体2の接地電圧V1部上に付着し、(c)にハッチングで示すような現像剤像が得られる。
【0037】
このように構成された書込ヘッド3を用いた画像形成装置1によれば、書込電極3bをフィルム状基板3aの小さな弾性復元力による軽い押圧力で像担持体2に接触させているので、書込電極3bを像担持体2に安定して接触させることができるようになる。したがって、像担持体2に対する書込電極3bによる帯電をより安定して高精度に行うことができる。これにより、静電潜像の書込をより安定して行うことができるので、良好な画像を確実にかつ高精度に得ることができる。
【0038】
また、書込電極3bを軽い押圧力で像担持体2に接触させているだけであるので、書込電極3bによる像担持体2の損傷を防止でき、像担持体2の耐久性を向上させることができる。更に、書込装置3として書込電極3bを用いているだけであり、従来のような大型のレーザ光発生装置やLEDランプ光発生装置等を設けないので、装置をより一層小型化することができるとともに、部品点数をより一層削減できて一層シンプルで安価な画像形成装置を得ることができる。また、書込電極3bによりオゾンの発生をより一層抑制することができるようになる。
【0039】
図6は、図1の書込ヘッドの具体例を模式的に示す平面図である。各ドライバ11はフィルム状基板3a上に形成されかつ断面矩形状の薄い平板状の例えば銅箔からなる配線部9により電気的に接続されているとともに、同様に各ドライバ11と複数の書込電極3bとがフィルム状基板3a上に形成された配線部9により電気的に接続、配線されている。これらの配線部9は、例えばエッチング等の従来の薄膜パターン形成方法で形成することができる。そして、図において上方の配線部9からラインデータ、書込タイミング信号および高圧電源が各々のドライバ11に供給されるようになっている。
【0040】
次に、図7により本発明の書込ヘッドの製造方法の1実施形態について説明する。図(A)はフィルム状基板の平面図、図(B)はフィルム状基板の折曲後の平面図、図(C)は図(B)の側面図である。
図(A)において、フィルム状基板3aの一方の面には、像担持体の軸方向線Y−Yを挟んで書込電極3b、3b′を像担持体の軸方向線Y−Yと平行に複数個、2列に形成し、また、各書込電極3b、3b′に導通する配線部9、9′を像担持体の軸方向線Y−Yと直交する方向に形成する。フィルム状基板3aの左右両側部にはドライバ11、11′が配置され、各書込電極3b、3b′はそれぞれ配線部9、9′を介してドライバ11、11′に接続、導通するように形成している。
次に、2列の書込電極3b、3b′がフィルム状基板3aの一方の面に配置される位置になるように、折曲線Y′−Y′に沿ってフィルム状基板3aを折り曲げると、図(B)に示す書込ヘッド3が製造される。
【0041】
このようにして製造された書込ヘッド3は、図(C)に示すように、フィルム状基板3aの一方の面の先端側に、副走査方向(像担持体2の移動方向)に間隔をおいて2列の書込電極3b、3b′を主走査方向(像担持体2の軸方向)に複数個配置している。フィルム状基板3aの両面には、像担持体2から離れた位置にドライバ11、11′が固定されている。先端側の書込電極3b′より手前側の書込電極3bは、フィルム状基板3aの一方の面に形成された配線部9を介して一方のドライバ11に配線接続され、先端側の書込電極3b′は、フィルム状基板3aの先端部およびフィルム状基板3aの他方の面に形成された配線部9′を介して他方のドライバ11′に配線接続されている。
【0042】
書込電極3b、3b′の配置パターンは、一方の列の書込電極3bの間に他方の列の書込電極3b′が位置するように、書込電極3b、3b′を像担持体2の軸方向に千鳥状に配置している。これにより、高精細の画像を得ることができる。なお、書込電極3b、3b′の形状は、円形以外に、三角形、矩形、台形、平行四辺形等、任意の形状を採用することができる。
【0043】
本実施形態においては、フィルム状基板3aの一方の面に書込電極3b、3b′を形成し、フィルム状基板3aの両面に書込電極3b、3b′に対応した配線部9、9′を形成するため、電流のクロストークを防止することができるとともに、フィルム状基板3aの両面に配線部9、9′を密に配置することができ、フィルム状基板3aの弾性力を安定させることができる。
【0044】
図8は、書込電極3b、3b′の他の配置例を示す平面図である。図(A)の例においては、書込電極3b、3b′の形状を矩形にするとともに、一方の列の書込電極3bと他方の列の書込電極3b′を像担持体の移動方向にオーバーラップするように配置している。これにより、書込電極3b、3b′への書込電圧を両方オン、一方のみオンすることにより階調制御を可能にしている。
図(B)の例においては、書込電極3b、3b′の形状を三角形にするとともに、一方の書込電極3bと他方の書込電極3b′とを交互に1列に配置させるようにしている。
【0045】
図9は、本発明の他の実施形態を示す側面図である。なお、前記実施形態と同一の構成については同一番号を付けて説明を省略する。図(A)の実施形態においては、図7(A)においてフィルム状基板3aの裏側全面に接着剤を塗布し折り曲げた後、接着している。これにより、書込ヘッド3を像担持体2に当接したとき弾性力を安定させることができる。図(B)の実施形態においては、フィルム状基板3aの裏側で書込電極3b、3b′を除いた部分に接着剤を塗布し折り曲げた後、接着している。本実施形態においては、フィルム状基板3aの先端部を膨らませる構成になるため、書込電極3b、3b′部の弾性を増すことができる。
【0046】
図10は、本発明に係わる書込電極の製造例を説明するための図である。まず、絶縁材(フィルム状基板3aに相当)PIの片面に金属箔Cuを積層し、さらに金属箔Cuの上面にフォトレジストPRを塗布し(1)、次に、フォトレジストPR上に配線パターンを形成したマスクを被せて露光する(2)。次に、感光したフォトレジストPR部をエッチングして除去した(3)後、金属箔Cuの剥き出し部をエッチングにより除去することにより、配線部9を形成する(4)。次に、フォトレジストPRを全面に塗布した(5)後、書込電極が必要な部分にレーザを照射してフォトレジストPRに穴開けし(6、7)、次に、除去したフォトレジストPR部に必要な厚さの金属(書込電極に相当する凸部)をめっきした(8)後、フォトレジストPRを除去すれば、(9)(10)に示すように、フィルム状基板3a上に配線部9と、配線部9から突出した書込電極3bを有する書込ヘッド3が得られる。
【0047】
図11は、本発明に係わる書込電極の他の製造例を説明するための図である。(1)〜(5)のステップは図10と同様である。配線部9を形成した(5)後、書込電極に相当する凸部をつける部分のみフォトレジストPRを塗布し(6)、レジストPRのない部分のCuをエッチングにより所定の厚み分除去して凸部との間に段差を確保し(7)た後、凸部のフォトレジストPRを除去すれば、(8)(9)に示すように、フィルム状基板3a上に配線部9と、配線部9から突出した書込電極3bを有する書込ヘッド3が得られる。
【0048】
図12は、本発明に係わる書込電極の他の製造例を説明するための図である。まず、絶縁材(フィルム状基板3aに相当)PIの片面に金属箔Cuを積層し、さらに金属箔Cuの上面にフォトレジストPRを塗布し(1)、次に、フォトレジストPR上に書込電極パターンを形成したマスクを被せて露光する(2)。次に、感光したフォトレジストPR部をエッチングして穴開けした(3、4)後、金属箔Cuの剥き出し部に金属Cuをめっきし(5)、次にフォトレジストPRを除去する(6)。次に、再度フォトレジストPRを全面に塗布した(7)後、フォトレジストPR上に配線パターンを形成したマスクを被せて露光する(8)。不要な配線部をエッチングにより除去した後、フォトレジストPRを除去すれば、(9)(10)に示すように、フィルム状基板3a上に配線部9と、配線部9から突出した書込電極3bを有する書込ヘッド3が得られる。
【0049】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、種々の変更が可能である。例えば、上記実施形態においては、フィルム状基板の一方の面に副走査方向に1列または2列の書込電極を形成しているが、3列以上の複数列の書込電極を形成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明が適用される画像形成装置の例を示す図である。
【図2】静電潜像の書込の原理を説明するための図である。
【図3】像担持体に対する帯電または除電を説明するための図である。
【図4】書込電極のスイッチング回路を示す図である。
【図5】書込電極を選択的に切替制御したときの現像剤像を示す図である。
【図6】図1の書込ヘッドの具体例を模式的に示す平面図である。
【図7】本発明における書込ヘッドの製造方法の1実施形態を説明するための図である。
【図8】図7の書込電極の他の配置例を示す平面図である。
【図9】本発明の他の実施形態を説明するための図である。
【図10】本発明に係わる書込電極の製造例を説明するための図である。
【図11】本発明に係わる書込電極の他の製造例を説明するための図である。
【図12】本発明に係わる書込電極の他の製造例を説明するための図である。
【符号の説明】
2…像担持体、3…書込ヘッド、3a…フィルム状基板、3b、3b′…書込電極、9、9′…配線部、Y′−Y′…折曲線
【発明の属する技術分野】
本発明は、書込電極により像担持体上に静電潜像を形成することにより画像を形成する書込ヘッドに関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、静電複写機やプリンタ等の画像形成装置においては、一般的に帯電装置により感光体の表面を一様帯電し、この一様帯電された感光体の表面にレーザ光あるいはLEDランプ光等の露光装置の光を露光することにより、感光体の表面に静電潜像を形成するようにしている。そして、感光体の表面の静電潜像を現像装置で現像して感光体の表面にトナー像を形成し、このトナー像を転写装置によって紙等の転写材に転写して画像を形成している。
【0003】
このような従来の一般的な画像形成装置では、静電潜像の書込装置である露光装置がレーザ光あるいはLEDランプ光発生装置等によって構成されているため、画像形成装置が大型でかつ複雑な構成になっている。そこで、静電潜像の書込装置として、レーザ光やLEDランプ光を用いずに書込電極により像担持体の表面に静電潜像を書き込む画像形成装置が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
【0004】
この画像形成装置においては、像担持体上を一様電荷状態にした後、書込電極に書込電圧が印加され、主として、互いに面接触している帯電体層と書込ヘッドの書込電極との間の電荷移動(例えば、電荷注入等)により、静電潜像が一様電荷状態の帯電体層上に書き込まれる。そして、帯電体層上の静電潜像が現像装置によって搬送される現像剤で現像され、その現像剤像が、転写電圧が印加された転写ローラにより紙等の転写材に転写される。
【0005】
従来、前記書込ヘッドとしては、像担持体の軸方向に一列に書込電極を配置する方式、2枚の書込ヘッドを配設し像担持体の軸方向に書込電極を2列に配置する方式、フィルム状基板を像担持体の軸方向と直交する方向の中央部分で像担持体の軸方向に沿ってヘアピンカーブ状に折り曲げられ、ヘアピンカーブ状部分の所定位置に書込電極を形成する方式が知られている。
【0006】
【特許文献1】
特開2002−172813号公報(段落番号
【0076】〜
【0080】お
よび図12、
【0087】および図16、
【0074】、
【0075】、
【0085】、
【0086】および図11、図15)
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、像担持体の軸方向に一列に書込電極を配置する方式においては、隣接する書込電極の配線部間の幅が狭いため電流のクロストーク(漏れ)が生じるとともに、解像度をさらに上げるために書込電極の数を増やすことが困難であるとういう問題を有している。また、2枚の書込ヘッドを配設する方式においては、クロストークの問題は解消できるが、書込ヘッドを2列並べるため書込電極間の位置精度を出すのが困難であるとういう問題を有し、またスペースが大きくなり小型化に不向きであるとともにコストが増大するという問題を有している。また、ヘアピンカーブ状部分の所定位置に書込電極を配置する方式においては、クロストークの問題は解決することができるが、ヘアピンカーブ状部の弾性力が不安定であるため、像担持体に安定して当接するのが極めて困難であり、また、スペースが大きくなり小型化に不向きであるという問題を有している。
【0008】
本発明は、上記従来の問題を解決するものであって、解像度の高い画像を得るとともに、電流のクロストークの問題を解消でき、かつ像担持体に安定して書込電極を当接させることができる書込ヘッドの製造方法を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の書込ヘッドの製造方法は、像担持体上に静電潜像を形成する書込ヘッドの製造方法において、フィルム状基板上に書込電極と該書込電極に配線する配線部を形成した後に、前記書込電極がフィルム状基板の一方の面に配置される位置で折り曲げて書込ヘッドを製造することを特徴とする。
また、前記フィルム状基板が折り曲げられ接着されていることを特徴とする。
また、前記像担持体の副走査方向に複数列の書込電極を配置していることを特徴とする。
また、前記隣接する列の書込電極が像担持体の主走査方向に千鳥状に配置されていることを特徴とする。
また、前記隣接する列の書込電極が像担持体の副走査方向にオーバーラップして配置されていることを特徴とする。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下、図面を用いて、本発明の実施の形態について説明する。図1は、本発明が適用される画像形成装置の1実施形態を示し、図(A)は基本構成を模式的に示す図、図(B)は図(A)の像担持体を部分的にかつ模式的に示す拡大断面図である。
【0011】
図(A)に示すように、画像形成装置1は、アルミニウム等の導電性材料からなるとともに接地されている基材2aの外周に絶縁性を有して設けられ、かつ静電潜像が形成される帯電体層2bを有する像担持体2と、FPC(Flexible Print Circuit )あるいはPET(ポリエチレンテレフタレート)等の絶縁性が高くかつ比較的柔らかく弾性のある可撓性のフィルム状基板3aに支持されかつこのフィルム状基板3aの撓みによる弱い弾性復元力で像担持体2の帯電体層2b上に軽く押圧されて面接触し、この帯電体層2b上に静電潜像を書き込む書込電極3bを有する書込ヘッド3と、現像剤担持体である現像ローラ4aを有する現像装置4と、転写部材である転写ローラ6aを有する転写装置6とを少なくとも備えている。
【0012】
帯電体層2bは、絶縁層である誘電体層2cとこの誘電体層2cの表層に設けられた像書込部である独立電極部2dとから構成されている。図(B)に示すように、この独立電極部2dは誘電体層2cの表層に配設された多数の独立フローティング電極(以下、単に独立電極ともいう)2d1から構成されている。これらの独立電極2d1は互いに電気的に独立しかつ誘電体層2cの表面から露出した海島構造に形成されている。なお、図(A)には誘電体層2cと独立電極部2dとが区画されて示されているが、これは説明の便宜上区画しているだけであって、図(B)に明瞭に示すように、誘電体層2cと独立電極部2dとは明確に区画されるものではなく、誘電体層2cの表層における多数の独立電極2d1が存在する部分が独立電極部2dである。
そして、像書込時に、ICドライバ11を介して印加される例えばプラスの電圧が書込電極3bから書込電圧V1として独立電極部2dに印加されて、この独立電極部2dの像書込部にプラスの電荷が帯電することで、独立電極部2dに像書込が行われる。
【0013】
誘電体層2cの材料としては、ポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリアリレート、ポリサルホン、ポリフェニレンオキシド、塩化ビニル樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、アルキド樹脂、フェノール樹脂、ポリアミド樹脂、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体樹脂のいずれか単体、もしくは2種以上のポリマーアロイを用いる。
【0014】
独立電極部2dにおいては、前述の樹脂と多数の導電性微粒子とをその混合比(濃度)を調整して溶剤中で樹脂分散(希釈混合分散)したものを誘電体層2cの表層に、スプレー法、ディップ法等の一般的な適宜の方法で塗布することにより多数の独立電極2d1が作製される。その場合、各独立電極2d1は表面に露出している。また、研磨により、多数の独立電極2d1を露出させるようにすることもできる。その場合、表面平滑性が向上し、書込電極3bとの接触抵抗が低減するとともに、書込ヘッド3と帯電体層2bとの摩耗が低減する利点がある。
【0015】
導電性微粒子の材料としては、
▲1▼Cu、Al、Ni、Ag、C、Mo等の金属微粒子、
▲2▼ZnO(酸化亜鉛)、酸化錫、酸化アンチモン、酸化チタン等を導電化処理した微粒子(例えば、アンチモン、インジウム等をドーピングして導電化処理したもの等)、
▲3▼ポリアセチレン、ポリチオフィン、ポリピロール等にヨウ素をドーピングして高分子錯体にした導電性微粒子、が用いられる。
【0016】
このように構成された画像形成装置1においては、像担持体2の帯電体層2b上を一様電荷状態にした後、書込電極3bに書込電圧が書込電極3bのICドライバ11を介して印加され、主として、互いに面接触している像担持体2と書込ヘッド3の書込電極3bとの間の電荷移動(例えば、電荷注入等)により、静電潜像が一様電荷状態の像担持体2上に書き込まれる。そして、像担持体2上の静電潜像が像担持体2の帯電体層2b上に書き込まれる。そして、像担持体2の帯電体層2b上の静電潜像が現像装置4の現像ローラ4aによって搬送される現像剤で現像され、その現像剤像が、転写電圧が印加された転写ローラ6aにより紙等の転写材5に転写される。
【0017】
図2は、書込装置3の書込電極3bの帯電または除電による静電潜像の書込の原理を説明し、図(a)は書込電極3bと像担持体2との接触部の拡大図、図(b)はこの接触部の電気的等価回路図、図(c)ないし図(f)は各パラメータと像担持体2の表面電位との関係を示す図である。図3は、像担持体に対する帯電または除電を説明し、図(a)は電荷注入による像担持体に対する帯電または除電の説明図、図(b)は放電による像担持体に対する帯電または除電の説明図、図(c)はパッシェンの法則を説明する図である。
【0018】
図2(a)に示すように像担持体2は、アルミニウム等の導電性材料からなり、接地されている基材2aと、この基材2aの外周に形成された絶縁性を有する帯電体層2bとからなっている。書込装置3のFPC等からなるフィルム状基板3aに支持されている書込電極3bが前述のように帯電体層2bに所定の小さな押圧力で接触しているとともに、像担持体2が所定の速度Vで移動(回転)している。この小さな押圧力は、幅300mmで押圧力10N以下、すなわち線圧0.03N/mm以下が書込電極3bと像担持体2との接触を安定化し、電荷注入または放電を安定化する上で好ましく、摩耗の観点から接触を安定の保つ状態を維持しつつ極力線圧を下げることが望ましい。
【0019】
書込電極3bには、所定の高電圧V0または所定の低電圧V1がフィルム状基板3aを介して選択的に切り替えられて印加されるようになっている(前述のように±の電荷があるため、高電圧は絶対値が高い電圧をいい、また、低電圧は高電圧と同じ極性として絶対値が低い電圧または0Vをいう。本明細書における本発明の説明では、この低電圧はすべて接地電圧であるとしているので、以下の説明では、高電圧V0を所定電圧V0といい、低電圧V1を接地電圧V1という。接地電圧V1は0Vであることは言うまでもない)。
【0020】
すなわち、書込電極3bと像担持体2との接触部(ニップ部)において、図2(b)に示す電気的な等価回路が構成されている。図2(b)において、Rは書込電極3bの抵抗を示し、Cは像担持体2の容量を示している。書込電極3bの抵抗Rは、A側の(−)の所定電圧V0またはB側の接地電圧V1に選択的に切換接続されるようになっている。
【0021】
等価回路において、書込電極3bをA側に接続してこの書込電極3bに(−)の所定電圧V0を印加したときの書込電極3bの抵抗Rと像担持体2の表面電位との関係は、図2(c)に実線で示すように書込電極3bの抵抗Rが小さい領域では像担持体2の表面電位が一定の所定電圧V0となり、書込電極3bの抵抗Rが所定値より大きい領域であると、像担持体2の表面電位の絶対値が低下する。一方、書込電極3bをB側に接続してこの書込電極3bを接地したときの書込電極3bの抵抗Rと像担持体2の表面電位との関係は、図2(c)に点線で示すように書込電極3bの抵抗Rが小さい領域では像担持体2の表面電位が一定のほぼ接地電圧V1となり、書込電極3bの抵抗Rが所定値より大きい領域であると、像担持体2の表面電位の絶対値が上昇する。
【0022】
そして、書込電極3bの抵抗Rが小さく像担持体2の表面電位が一定の所定電圧V0または一定の接地電圧V1である領域では、図3(a)に示すように像担持体2に接触する書込電極3bと像担持体2の帯電体層2bとの間で、電圧の低い方から高い方へ直接(−)の電荷の電荷注入が行われる。すなわち、電荷注入により像担持体2が帯電または除電される。また、書込電極3bの抵抗Rが大きく像担持体2の表面電位が変化し始める領域では、電荷注入による像担持体2の帯電または除電が次第に小さくなってくるとともに、書込電極3bの抵抗Rが大きくなることで図3(b)に示すようにフィルム状基板3aの後述する導電パターンと像担持体2との間で放電が生じてくるようになる。
【0023】
このフィルム状基板3aの導電パターンと像担持体2の基材2aとの間で生じる放電はフィルム状基板3aと像担持体2との間の電圧(所定電圧V0)の絶対値が放電開始電圧Vthより大きくなったときに生じるが、フィルム状基板3aおよび像担持体2間のギャップとこの放電開始電圧Vthとの関係はパッシェンの法則により図3(c)に示すようになる。すなわち、ギャップが約30μm位であるとき放電開始電圧Vthが最も小さく、ギャップが約30μmより小さくても大きくても放電開始電圧Vthが大きくなり、放電が発生し難くなる。この放電によっても像担持体2の表面が帯電または除電されるようになる。しかし、書込電極3の抵抗Rがこの領域であるときには、電荷注入による像担持体2の帯電または除電が大きいとともに放電による像担持体2の帯電または除電が小さく、像担持体2の帯電または除電は電荷注入による帯電または除電が支配的となっている。この電荷注入による帯電または除電では、像担持体2の表面電位は、書込電極3bに印加される所定電圧V0または接地電圧V1となる。電荷注入による帯電の場合、書込電極3bに供給される所定電圧V0は書込電極3bと像担持体2の基材2aとの間で放電が発生する放電開始電圧Vth以下に設定するのが望ましい。
【0024】
書込電極3bの抵抗Rが更に大きい領域であると、電荷注入による像担持体2の帯電または除電が小さく、放電による像担持体2の帯電または除電が電荷注入による帯電または除電より大きくなり、像担持体2の帯電または除電は次第に放電による帯電または除電が支配的となってくる。すなわち、書込電極3bの抵抗Rが大きくなると、像担持体2の表面は主に放電によって帯電または除電され、電荷注入による像担持体2はほとんど帯電または除電されなくなる。この放電による帯電または除電では、像担持体2の表面電位は、書込電極3bに印加される所定電圧V0または接地電圧V1から放電開始電圧Vthを差し引いた電圧となる。なお、所定電圧V0が(+)の電圧でも同じである。
【0025】
したがって、電極の3bの抵抗Rを、像担持体2の表面電位が一定の所定電圧|V0|(±の電圧があるため、絶対値で表す)あるいは一定の接地電圧V1となる小さい領域に設定するとともに、書込電極3bに印加する電圧を所定電圧V0と接地電圧V1との間でスイッチング制御することにより、電荷注入による像担持体2の帯電または除電を行うことができるようになる。
【0026】
また、書込電極3bをA側に接続してこの書込電極3bに(−)の所定電圧
V0を印加したときの像担持体2の容量Cと像担持体2の表面電位との関係は、図2(d)に実線で示すように誘電体2bの容量Cが小さい領域では像担持体2の表面電位が一定の所定電圧V0となり、誘電体2bの容量Cが所定値より大きい領域では、像担持体2の表面電位の絶対値が低下する。一方、書込電極3bをB側に接続してこの書込電極3bを接地したときの像担持体2の容量Cと像担持体2の表面電位との関係は、図2(d)に点線で示すように像担持体2の容量Cが小さい領域では像担持体2の表面電位が一定のほぼ接地電圧V1となり、像担持体2の容量Cが所定値より大きい領域では、像担持体2の表面電位の絶対値が上昇する。
【0027】
そして、像担持体2の容量Cが小さく像担持体2の表面電位が一定の所定電圧V0または一定の接地電圧V1である領域では、像担持体2に接触する書込電極3bと像担持体2の帯電体層2bとの間で直接(−)の電荷の電荷注入が行われる。すなわち、電荷注入により像担持体2が帯電または除電される。また、像担持体2の容量Cが大きく像担持体2の表面電位が変化し始める領域では、電荷注入による像担持体2の帯電または除電が次第に小さくなってくるとともに、像担持体2の容量Cが大きくなることで図3(b)に示すようにフィルム状基板3aと像担持体2との間で放電が生じてくるようになる。この放電によっても像担持体2の表面が帯電または除電されるようになる。しかし、像担持体容量Cがこの領域であるときには、電荷注入による像担持体2の帯電または除電が大きいとともに放電による像担持体2の帯電または除電が小さく、像担持体2の帯電または除電は電荷注入による帯電または除電が支配的となっている。この電荷注入による帯電または除電では、像担持体2の表面電位は、書込電極3bに印加される所定電圧V0または接地電圧V1となる。
【0028】
像担持体2の容量Cが更に大きい領域であると、書込電極3bと像担持体2の帯電体層2bとので間でこの電荷注入はほとんど行われない。すなわち、電荷注入によっては像担持体2は帯電または除電されなくなる。なお、所定電圧V0が(+)の電圧の場合でも同様である。
したがって、像担持体2の容量Cを、像担持体2の表面電位が一定の所定電圧|V0|(±の電圧があるため、絶対値で表す)あるいは一定の接地電圧V1となる小さい領域に設定するとともに、書込電極3bに印加する電圧を所定電圧V0と接地電圧V1との間でスイッチング制御することにより、電荷注入による像担持体2の帯電または除電を行うことができるようになる。
【0029】
更に、書込電極3bをA側に接続してこの書込電極3bに(−)の所定電圧
V0を印加したときの像担持体2の速度(周速度)vと像担持体2の表面電位との関係は、図2(e)に実線で示すように像担持体2の速度vが比較的小さい領域では、像担持体2の表面電位は速度vが大きくなるにしたがって上昇し、像担持体2の速度vが所定値より大きくなると、像担持体2の表面電位の絶対値は一定の電圧となる。像担持体2の表面電位が像担持体2の速度vの増大に応じて大きくなるのは、書込電極3bと像担持体2との間の摩擦による像担持体2への電荷注入の容易化によるものであると考えられる。この摩擦による電荷注入の容易化は像担持体2の速度vがある程度大きくなると変化しなく、ほぼ一定となる。一方、書込電極3bをB側に接続してこの書込電極3bを接地したときの誘電体2bの速度vと誘電体2bの表面電位との関係は、図2(e)に点線で示すように誘電体2bの速度vに関係なく一定の接地電圧V1となる。なお、所定電圧V0が(+)の電圧の場合でも同様である。
【0030】
更に、書込電極3bをA側に接続してこの書込電極3bに(−)の所定電圧V0を印加したときの書込電極3bの像担持体2への押圧力(以下、単に書込電極3bの圧力という)と像担持体2の表面電位との関係は、図2(f)に実線で示すように書込電極3bの圧力がきわめて小さい領域では、像担持体2の表面電位は書込電極3bの圧力が大きくなるにしたがって比較的急上昇し、書込電極3bの圧力が所定値より大きくなると、像担持体2の表面電位の絶対値は一定の電圧となる。像担持体2の表面電位が書込電極3bの圧力の増大に応じて急上昇するのは、書込電極3bと像担持体2との接触が書込電極3bの圧力の増大にしたがってより確実になることによるものであると考えられる。この書込電極3bと像担持体2との接触の確実性は、書込電極3bの圧力がある程度大きくなると変化しなく、ほぼ一定となる。一方、書込電極3bをB側に接続してこの書込電極3bを接地したときの書込電極3bの圧力と像担持体2の表面電位との関係は、図2(f)に点線で示すように書込電極3bの圧力に関係なく一定の接地電圧V1となる。なお、所定電圧V0が(+)の電圧の場合でも同様である。
【0031】
このようにして、書込電極3bの抵抗Rおよび像担持体2の容量Cを像担持体2の表面電位が一定の所定電圧となるように設定するとともに、像担持体2の速度vおよび書込電極3bの圧力を像担持体2の表面電位が一定の所定電圧となるように制御し、書込電極3bに印加する電圧を所定電圧V0と接地電圧V1との間でスイッチング制御することにより、電荷注入による像担持体2の帯電または除電を確実にかつ簡単に行うことができるようになる。
【0032】
なお、前述の例では書込電極3bに印加する所定電圧V0が直流電圧であるが、直流電圧に交流電圧を重畳することもできる。交流電圧を重畳する場合は、直流成分を像担持体2に印加する電圧とし、また、交流成分の振幅を放電開始電圧Vthの2倍以上に設定するとともに、交流成分の周波数を像担持体2の回転における周波数の500〜1000倍程度が好ましい(例えば、像担持体2の径が30φでかつ像担持体2の周速度が180mm/secであるとすると、像担持体2の回転における周波数が2Hzであるから、交流成分の周波数は1000〜2000Hzとなる)。
【0033】
このように直流電圧に交流電圧を重畳させることにより、書込電極3bの放電による帯電または除電がより安定するとともに、交流電圧により書込電極3bが振動することで、書込電極3bに付着する異物を除去でき、この書込電極3bの汚れが防止されるようになる。
【0034】
図4は、書込電極3bに所定電圧V0および接地電圧V1を切替接続するためのスイッチング回路を示す図である。例えば4列に配置された書込電極3bは、それぞれ、対応する高電圧スイッチ(High Voltage Switch;H.V.S.W.)15に接続されており、これらの高電圧スイッチ15は、それぞれ、対応する電極3bを所定電圧V0と接地電圧V1とに切替接続するようになっている。各高電圧スイッチ15には、それぞれシフトレジスタ(S.R.)16からの画像書込制御信号が入力され、またこのシフトレジスタ16には、バッファ17に蓄えられている画像信号およびクロック18からのクロック信号がそれぞれ入力される。そして、シフトレジスタ16からの画像書込制御信号はアンド回路19によりエンコーダ20からの書込タイミング信号に基づいて各高電圧スイッチ15に入力されるようになる。各高電圧スイッチ15およびアンド回路19により各書込電極3bへの供給電圧を切替制御する前述のドライバ11が構成されている。
【0035】
図5は、各電極3bの各高電圧スイッチ15をそれぞれ所定電圧V0または接地電圧V1に選択的に切替制御したときの状態を示し、(a)は各電極の電圧状態を示す図、(b)は(a)の電圧状態で正規現像したときの現像剤像を示す図、(c)は(a)の電圧状態で反転現像したときの現像剤像を示す図である。
【0036】
図5において、例えばn−2番目、n−1番目、n番目、n+1番目、n+2番目の各電極3bが、それぞれの高電圧スイッチ15が切替制御されて(a)に示す電圧状態になっているとする。そこで、このような電圧状態の各電極で像担持体2に静電潜像の書込を行うとともに、正規現像によりこの静電潜像を現像すると、現像剤8が像担持体2の所定電圧V0部上に付着し、(b)にハッチングで示すような現像剤像が得られる。また、同様にして静電潜像の書込を行い、反転現像によりこの静電潜像を現像すると、現像剤8が像担持体2の接地電圧V1部上に付着し、(c)にハッチングで示すような現像剤像が得られる。
【0037】
このように構成された書込ヘッド3を用いた画像形成装置1によれば、書込電極3bをフィルム状基板3aの小さな弾性復元力による軽い押圧力で像担持体2に接触させているので、書込電極3bを像担持体2に安定して接触させることができるようになる。したがって、像担持体2に対する書込電極3bによる帯電をより安定して高精度に行うことができる。これにより、静電潜像の書込をより安定して行うことができるので、良好な画像を確実にかつ高精度に得ることができる。
【0038】
また、書込電極3bを軽い押圧力で像担持体2に接触させているだけであるので、書込電極3bによる像担持体2の損傷を防止でき、像担持体2の耐久性を向上させることができる。更に、書込装置3として書込電極3bを用いているだけであり、従来のような大型のレーザ光発生装置やLEDランプ光発生装置等を設けないので、装置をより一層小型化することができるとともに、部品点数をより一層削減できて一層シンプルで安価な画像形成装置を得ることができる。また、書込電極3bによりオゾンの発生をより一層抑制することができるようになる。
【0039】
図6は、図1の書込ヘッドの具体例を模式的に示す平面図である。各ドライバ11はフィルム状基板3a上に形成されかつ断面矩形状の薄い平板状の例えば銅箔からなる配線部9により電気的に接続されているとともに、同様に各ドライバ11と複数の書込電極3bとがフィルム状基板3a上に形成された配線部9により電気的に接続、配線されている。これらの配線部9は、例えばエッチング等の従来の薄膜パターン形成方法で形成することができる。そして、図において上方の配線部9からラインデータ、書込タイミング信号および高圧電源が各々のドライバ11に供給されるようになっている。
【0040】
次に、図7により本発明の書込ヘッドの製造方法の1実施形態について説明する。図(A)はフィルム状基板の平面図、図(B)はフィルム状基板の折曲後の平面図、図(C)は図(B)の側面図である。
図(A)において、フィルム状基板3aの一方の面には、像担持体の軸方向線Y−Yを挟んで書込電極3b、3b′を像担持体の軸方向線Y−Yと平行に複数個、2列に形成し、また、各書込電極3b、3b′に導通する配線部9、9′を像担持体の軸方向線Y−Yと直交する方向に形成する。フィルム状基板3aの左右両側部にはドライバ11、11′が配置され、各書込電極3b、3b′はそれぞれ配線部9、9′を介してドライバ11、11′に接続、導通するように形成している。
次に、2列の書込電極3b、3b′がフィルム状基板3aの一方の面に配置される位置になるように、折曲線Y′−Y′に沿ってフィルム状基板3aを折り曲げると、図(B)に示す書込ヘッド3が製造される。
【0041】
このようにして製造された書込ヘッド3は、図(C)に示すように、フィルム状基板3aの一方の面の先端側に、副走査方向(像担持体2の移動方向)に間隔をおいて2列の書込電極3b、3b′を主走査方向(像担持体2の軸方向)に複数個配置している。フィルム状基板3aの両面には、像担持体2から離れた位置にドライバ11、11′が固定されている。先端側の書込電極3b′より手前側の書込電極3bは、フィルム状基板3aの一方の面に形成された配線部9を介して一方のドライバ11に配線接続され、先端側の書込電極3b′は、フィルム状基板3aの先端部およびフィルム状基板3aの他方の面に形成された配線部9′を介して他方のドライバ11′に配線接続されている。
【0042】
書込電極3b、3b′の配置パターンは、一方の列の書込電極3bの間に他方の列の書込電極3b′が位置するように、書込電極3b、3b′を像担持体2の軸方向に千鳥状に配置している。これにより、高精細の画像を得ることができる。なお、書込電極3b、3b′の形状は、円形以外に、三角形、矩形、台形、平行四辺形等、任意の形状を採用することができる。
【0043】
本実施形態においては、フィルム状基板3aの一方の面に書込電極3b、3b′を形成し、フィルム状基板3aの両面に書込電極3b、3b′に対応した配線部9、9′を形成するため、電流のクロストークを防止することができるとともに、フィルム状基板3aの両面に配線部9、9′を密に配置することができ、フィルム状基板3aの弾性力を安定させることができる。
【0044】
図8は、書込電極3b、3b′の他の配置例を示す平面図である。図(A)の例においては、書込電極3b、3b′の形状を矩形にするとともに、一方の列の書込電極3bと他方の列の書込電極3b′を像担持体の移動方向にオーバーラップするように配置している。これにより、書込電極3b、3b′への書込電圧を両方オン、一方のみオンすることにより階調制御を可能にしている。
図(B)の例においては、書込電極3b、3b′の形状を三角形にするとともに、一方の書込電極3bと他方の書込電極3b′とを交互に1列に配置させるようにしている。
【0045】
図9は、本発明の他の実施形態を示す側面図である。なお、前記実施形態と同一の構成については同一番号を付けて説明を省略する。図(A)の実施形態においては、図7(A)においてフィルム状基板3aの裏側全面に接着剤を塗布し折り曲げた後、接着している。これにより、書込ヘッド3を像担持体2に当接したとき弾性力を安定させることができる。図(B)の実施形態においては、フィルム状基板3aの裏側で書込電極3b、3b′を除いた部分に接着剤を塗布し折り曲げた後、接着している。本実施形態においては、フィルム状基板3aの先端部を膨らませる構成になるため、書込電極3b、3b′部の弾性を増すことができる。
【0046】
図10は、本発明に係わる書込電極の製造例を説明するための図である。まず、絶縁材(フィルム状基板3aに相当)PIの片面に金属箔Cuを積層し、さらに金属箔Cuの上面にフォトレジストPRを塗布し(1)、次に、フォトレジストPR上に配線パターンを形成したマスクを被せて露光する(2)。次に、感光したフォトレジストPR部をエッチングして除去した(3)後、金属箔Cuの剥き出し部をエッチングにより除去することにより、配線部9を形成する(4)。次に、フォトレジストPRを全面に塗布した(5)後、書込電極が必要な部分にレーザを照射してフォトレジストPRに穴開けし(6、7)、次に、除去したフォトレジストPR部に必要な厚さの金属(書込電極に相当する凸部)をめっきした(8)後、フォトレジストPRを除去すれば、(9)(10)に示すように、フィルム状基板3a上に配線部9と、配線部9から突出した書込電極3bを有する書込ヘッド3が得られる。
【0047】
図11は、本発明に係わる書込電極の他の製造例を説明するための図である。(1)〜(5)のステップは図10と同様である。配線部9を形成した(5)後、書込電極に相当する凸部をつける部分のみフォトレジストPRを塗布し(6)、レジストPRのない部分のCuをエッチングにより所定の厚み分除去して凸部との間に段差を確保し(7)た後、凸部のフォトレジストPRを除去すれば、(8)(9)に示すように、フィルム状基板3a上に配線部9と、配線部9から突出した書込電極3bを有する書込ヘッド3が得られる。
【0048】
図12は、本発明に係わる書込電極の他の製造例を説明するための図である。まず、絶縁材(フィルム状基板3aに相当)PIの片面に金属箔Cuを積層し、さらに金属箔Cuの上面にフォトレジストPRを塗布し(1)、次に、フォトレジストPR上に書込電極パターンを形成したマスクを被せて露光する(2)。次に、感光したフォトレジストPR部をエッチングして穴開けした(3、4)後、金属箔Cuの剥き出し部に金属Cuをめっきし(5)、次にフォトレジストPRを除去する(6)。次に、再度フォトレジストPRを全面に塗布した(7)後、フォトレジストPR上に配線パターンを形成したマスクを被せて露光する(8)。不要な配線部をエッチングにより除去した後、フォトレジストPRを除去すれば、(9)(10)に示すように、フィルム状基板3a上に配線部9と、配線部9から突出した書込電極3bを有する書込ヘッド3が得られる。
【0049】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、種々の変更が可能である。例えば、上記実施形態においては、フィルム状基板の一方の面に副走査方向に1列または2列の書込電極を形成しているが、3列以上の複数列の書込電極を形成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明が適用される画像形成装置の例を示す図である。
【図2】静電潜像の書込の原理を説明するための図である。
【図3】像担持体に対する帯電または除電を説明するための図である。
【図4】書込電極のスイッチング回路を示す図である。
【図5】書込電極を選択的に切替制御したときの現像剤像を示す図である。
【図6】図1の書込ヘッドの具体例を模式的に示す平面図である。
【図7】本発明における書込ヘッドの製造方法の1実施形態を説明するための図である。
【図8】図7の書込電極の他の配置例を示す平面図である。
【図9】本発明の他の実施形態を説明するための図である。
【図10】本発明に係わる書込電極の製造例を説明するための図である。
【図11】本発明に係わる書込電極の他の製造例を説明するための図である。
【図12】本発明に係わる書込電極の他の製造例を説明するための図である。
【符号の説明】
2…像担持体、3…書込ヘッド、3a…フィルム状基板、3b、3b′…書込電極、9、9′…配線部、Y′−Y′…折曲線
Claims (5)
- 像担持体上に静電潜像を形成する書込ヘッドの製造方法において、フィルム状基板上に書込電極と該書込電極に配線する配線部を形成した後に、前記書込電極がフィルム状基板の一方の面に配置される位置で折り曲げて書込ヘッドを製造することを特徴とする書込ヘッドの製造方法。
- 前記フィルム状基板が折り曲げられ接着されていることを特徴とする請求項1記載の書込ヘッドの製造方法。
- 前記像担持体の副走査方向に複数列の書込電極を配置していることを特徴とする請求項1又は2記載の書込ヘッドの製造方法。
- 前記隣接する列の書込電極が像担持体の主走査方向に千鳥状に配置されていることを特徴とする請求項3記載の書込ヘッドの製造方法。
- 前記隣接する列の書込電極が像担持体の副走査方向にオーバーラップして配置されていることを特徴とする請求項3記載の書込ヘッドの製造方法。
Priority Applications (2)
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JP2002251147A JP2004090252A (ja) | 2002-08-29 | 2002-08-29 | 書込ヘッドの製造方法 |
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