JP2837290B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、感光体ドラムその他の
潜像担持体を介さずに直接普通紙その他の記録材にトナ
ー像を付着可能に構成した画像形成装置に係り、特に電
磁気的に開閉可能なトナー通過孔群を所定方向に沿って
配列した制御グリッドを挟んでトナー担持体と背面電極
を対面配置してなる画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より潜像担持体として機能する感光
体ドラムを用いずにトナー担持体上に担持させたトナー
を直接、画像情報に対応させてドットパターン上に記録
材上に転送させる画像形成装置は公知である。（スエー
デン国特許願第8704883号他）

【０００３】かかる装置構成を図５に示す基本構成図に
基づいて簡単に説明するに、電磁気的にトナーを薄膜状
に保持したスリーブ状の現像ローラを含むトナー担持体
１と、該トナー担持体１に対向配置された背面電極２と
の間にマトリックス状の制御グリッド３を配し、該制御
グリッド３をＸ−Ｙ軸方向に通電制御することにより、
該マトリックス間のトナー通過孔3aに作用する現像電界
を画像情報に対応させて選択的に遮断若しくは導通可能
に構成し、これにより前記背面電極２表面に配した記録
紙４上に前記制御グリッド３内のトナー通過孔3aを介し
て画像情報に対応したトナーの転移が可能に構成すると
ともに、図６に示すように前記制御グリッドを主走査方
向（Ｘ）に延在する、夫々各対づつループ状に形成した
複数本のＸ軸線X1-X2…と、該軸線に対し所定角度傾斜
させて狭幅に平行に延設する各一対のループ状Ｙ軸線Ya
1-Ya2…からなるマトリックス状の導線群により形成
し、前記各対毎のＹ軸線Ya1-Ya2とＸ軸線X1-X2に挟まれ
る部位をトナー通過孔3aとなすように形成する。

【０００４】そしてかかる制御グリッド３は記録紙４の
挿通速度と対応させてX1-X2線…を順次時間差をもって
通電させる事により、前記通過孔3aを通過するドット状
の印字パターン30は結果として１列状になり、この結果
前記Ｙ軸ループ線Ya1-Ya2…幅、言換えれば主走査方向
におけるトナー通過孔間隔を特に密にしなくても密なド
ットパターンの形成が可能となるものである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】さて前記装置において
は、ワイヤ線をマトリクス状に配列固定して制御グリッ
ドを製造する方法を検討しているが、ワイヤ線を用いた
場合は前記マトリックス間隔、張力等がバラツキやすい
とともに、その交差部位において良好な絶縁性の維持を
図るのが中々困難である。この為従来よりマトリックス
状の軸線間隔の高精度化、張力の均質性、及び絶縁性の
向上を図るために、ＦＰＣにより製造することが考えら
れている。

【０００６】しかしながらＦＰＣを用いても尚次の様な
問題が生じる。先ずＦＰＣの製造方法について説明する
に、図４に示すごとく、ＦＰＣはポリイミド若しくはポ
リエステルからなる薄層基材４１上に接着層４２を介し
てＣｕ薄膜４３’を、不図示のローラ等を用いて圧着さ
せる第１接着工程（ａ）と、前記Ｃｕ薄膜４３’をエッ
チング処理して所定の配線パターン４３を形成するエッ
チング工程（ｂ）と、前記エッチング処理後の夫々のＣ
ｕ薄膜４３上に接着層４４を介してポリイミド４５をオ
ーバコートする第２接着工程（ｃ）とにより形成され
る。

【０００７】しかしながら前記の構成を取ると例えばＹ
軸方向に延設する上側ループ電極４３ａと、Χ軸方向に
延設する下側ループ電極４３ｂとの間に、薄層基材４１
と一対の接着層４２ａ、４２ｂが介在する事になるため
に必然的に厚肉（６０〜７０μｍ）となる。

【０００８】一方前記ループ電極４３ａ、４３ｂには夫
々トナー通過孔３ａを開閉するために印加される制御電
圧を印加する必要があるが、該電圧は現像ローラ１との
間の電位勾配を一定に維持する為に、その距離に比例し
て夫々のループ電極４３ａ、４３ｂに印加する電圧に差
をつけねばならず、而も図３に示すように、制御グリッ
ド３と現像ローラ１との間の空隙は０．２ｍｍ前後と極
めて薄層の為に、前記両ループ電極間の空隙が厚肉にな
ると、前記両ループ電極４３ａ、４３ｂ間の電圧差は無
視できないほど大きくなり、両電圧差により、ループ電
極４３ａ、４３ｂ間に逆電界が発生し、該逆電界がトナ
ー通過を阻止する方向に働いたり、又隣接する他の通過
孔に悪影響を及ぼしたりする。

【０００９】かかる欠点を解消するために、前記基材４
１や接着層４２を薄肉にすることが検討されているが、
基材４１を薄肉にすると前記接着工程時に行なわれる接
着層４２等の熱収縮等によりトナー通過孔３ａやループ
電極４３ａ、４３ｂに歪や変形が生じ精度よい制御グリ
ッド３を形成出来ない。

【００１０】又前記ＦＰＣには一般にエポキシ系接着剤
を用いているが、エポキシ樹脂はポリイミド等の他の樹
脂に比較して誘電率が高く、この為前記制御電圧を印加
する事によりエポキシ樹脂からなる接着層４２に電荷が
蓄積され、トナー付着が生じたり又円滑なトナー通過孔
の開閉制御を行ない得ない場合がある。

【００１１】本発明はかかる従来技術の欠点に鑑み、前
記制御グリッドの薄肉化を図りつつ該薄肉化から起因す
る各種問題点を解消し精度よい且つ高解像度の印字ドッ
トを生成可能な画像形成装置を提供する事を目的とす
る。

【００１２】

【課題を解決する為の手段】本発明はかかる技術的課題
を達成する為に、前記したＹ軸方向に延設する多数本の
ループ線からなる一の配線パターン（以下上側ループ電
極という）とΧ軸方向に延設する多数本のループ線から
なる一の配線パターン（以下下側ループ電極という、尚
Ｙ軸とΧ軸との変向角は９０°ではない）同士を接着層
を介して基材に固定するのではなく、接着層を用いずに
直接基材に接合配置した事を第一の特徴とする。

【００１３】第二の特徴とするところは、前記基材に、
誘電率ε４以下の単一絶縁樹脂体、より好ましくは２０
〜３０μｍの肉厚を有する絶縁樹脂材を用いて形成した
点にある。このような絶縁性樹脂材にはポリイミドの他
にポリエチレンやフッ素樹脂等を用いる事も出来る。

【００１４】さて、前記配線パターンの夫々の上面側は
夫々露出させる事なく絶縁被覆させる必要があるが、こ
の場合熱硬化性絶縁膜を用いる事なく紫外線硬化樹脂等
の非熱硬化性液化絶縁材を塗布／硬化させて絶縁膜を被
覆した点を第三の特徴とする。

【００１５】

【作用】かかる技術手段によれば接着層を設ける事なく
上下両ループ電極を直接基材両面側に接合可能に構成し
た為に、両ループ電極間の厚みを容易に薄肉化する事が
出来、結果として前記両ループ電極間の電圧差を小さく
してもトナー通過孔を円滑に開放可能な制御電圧を維持
する事が出来、これによりループ電極間に発生する逆電
界が小さくなるために、該逆電界がトナー通過を阻止す
る方向に働いたり、又隣接する他の通過孔に悪影響を及
ぼしたりする恐れを除く事が出来る。

【００１６】又前記基材には図７に示すようにエポキシ
樹脂に比較して誘電率の低い材料を使用し、而も前記し
た逆電界を低く押えているために、前記基材中に電荷が
蓄積される恐れが少なく、結果としてトナー通過孔にト
ナー付着が生じたり又該トナー通過孔の開閉速度の高速
化にも十分対応出来る。

【００１７】更に本発明は、前記ループ電極の表面を絶
縁性の非熱硬化性液化材料を用いて塗布／硬化させるよ
う形成した為に、全体として薄肉化が達成されその分現
像電圧を低く設定する事が出来、安全性が向上するとと
もに、前記液化材料は紫外線硬化等の非熱硬化性材料で
あるためにループ電極へのコート時に熱収縮等が生成さ
れる余地がなく、結果として薄層の基材を用いてもトナ
ー通過孔やループ電極に歪や変形が生じる事なく、精度
よい制御グリッドを形成し得る。

【００１８】この場合前記基材を余りに薄肉に設定する
と前記両ループ電極間の電位差に起因してコロナ放電等
が発生し、耐久性の面からも又絶縁耐力の面からも問題
が生じる恐れがある。そこで本発明は前記肉厚について
も２０〜３０μｍの範囲に設定し、逆電界の発生を抑制
しつつ前記欠点の防止を図っている。

【００１９】

【実施例】以下、図面に基づいて本発明の実施例を例示
的に詳しく説明する。但しこの実施例に記載されている
構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に
特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれのみ
に限定する趣旨ではなく単なる説明例に過ぎない。先ず
本発明の実施例に係る制御グリッドの製造方法を図２に
基づいて順を追って説明する。先ず薄層のＣｕ薄板５３
ａ’上に液化ポリイミド５１を塗布した後（ａ）、Ｃｕ
薄板５３ｂ’を重ね合わせ、サンドイッチ構造にて前記
液化ポリイミド５１を挟持した状態で加熱する事で脱水
縮合反応が生じ、その化学反応によりＣｕ接合がなされ
る。（ｂ）

【００２０】尚、このような接着剤を用いずにＣｕ接合
を行なう方法は既に公知である為に、その詳細な説明は
省略するが、本発明は特に前記ポリイミドの肉厚が問題
であり、余りに厚くするとトナー通過の障害となるべき
逆電界が発生し、又余りに薄肉化すると歪や絶縁耐力の
面で問題となり易い。そこで本発明は脱水後のポリイミ
ド５１の肉厚が２５μｍ前後になるように調整してい
る。又Ｃｕ薄板５３ａ’、５３ｂ’は後記するエッチン
グ処理が可能な肉厚、具体的には１８μｍ程度に設定し
ている。

【００２１】そして前記Ｃｕ薄板５３’をエッチング処
理して前記した上側ループ電極５３ａと下側ループ電極
５３ｂを形成する。（ｃ）次に前記ループ電極５３ａ、
５３ｂの表面を被覆処理を行なう訳であるが、この際前
記従来技術の様に接着層を介してポリイミドをオーバコ
ートすると、必然的に厚肉になり又接着層に電荷が蓄積
され、好ましくないのみならず厚肉化してしまう。そこ
で絶縁性の液化樹脂を塗布／硬化して直接被膜処理をす
る事が考えられる。

【００２２】そこで先ず前記基材と同種のポリイミド系
カバーコート材料５７（商品名：ＳＰＩ−１００，新日
鐵化学株式会社製造）を用いてスクリーン印刷法により
塗布した後、熱風型箱型オーブンにより、１３０〜２５
０℃の温度範囲を維持して熱硬化させる。

【００２３】そして前記の如くして形成されたＦＰＣの
ループ電極５３ａ、５３ｂの交差する部位にレーザ加工
法等にて穴明け（φ０．２５±０．１）を行ない
（ｆ）、その寸法精度を確認してみるに、任意の基準点
を中心に夫々Χ軸方向とＹ軸方向に１００ｍｍ前後離隔
した位置における２点と該２点を挟んで前記基準点の対
角線上にある１点の、計３点について寸法誤差を調べて
みるに、基準点を中心として各点までの寸法誤差が４５
〜３７５μｍ（Χ軸方向）、０〜１２６μｍ（Ｙ軸方
向）、４’４８”（角度ずれ）の夫々の誤差があり、高
解像度の画像形成を行なう上で好ましい数値でない事が
判明した。

【００２４】そこで前記オーバコート５５の材料を紫外
線硬化性のワニスに変え、前記と同様にスクリーン印刷
法により塗布した後、紫外線を照射して硬化させる。そ
して前記の如くして形成されたＦＰＣのループ電極の交
差する部位に前記と同様な加工法にて穴明けを行ない
（ｆ）、その寸法精度を前記と同様な３点について寸法
誤差を調べてみるに、ー２０〜１７μｍ（Χ軸方向）、
ー２１〜３μｍ（Ｙ軸方向）、０’４３”（角度ずれ）
と前記に比較して誤差が大幅に低減している事が確認さ
れた。そして前記制御グリッド３の断面は、前記オーバ
コート５５面が凹凸がなく平滑な面である事が確認され
た。（ｅ）

【００２５】次に本実施例の効果を確認するために、や
はり塗布材料であるポリアミドイミド系材料を用いて前
記と同様にオーバコートしたところ、やはり高精度の寸
法精度を維持している事が確認された。

【００２６】次に前記実施例により製造された制御グリ
ッドと従来技術の項で説明した制御グリッドを夫々用い
て製造した画像形成装置についてその効果確認を行なっ
た。図１は前記構成の画像形成装置の慨略図で、１は内
包した固定磁石集成体等の磁気的吸引力によりトナー層
を担持する現像ローラ、２は表面に記録材４を挿通可能
に構成した背面電極で前記現像ローラ１との間に現像電
界が形成可能に現像電圧を印加可能に構成している。

【００２７】そして前記背面電極２と現像ローラ１間に
前記した制御グリッド３Ａと３Ｂを配設する。制御グリ
ッド３Ａ、３Ｂの配設間隔は、例えば現像ローラ１と制
御グリッド３Ａ、３Ｂ間間隔を０．２±０．０５、制御
グリッド３Ａ、３Ｂと背面電極２間間隔を０．５±０．
２の範囲になるよう設定する。

【００２８】そして従来技術の制御グリッド３Ｂについ
ては、基材４１及びコート材４５を夫々２５μｍ、接着
層４２、４４を各２０μｍ、Ｃｕ簿膜を１８μｍに設定
して形成した。（グリッド肉厚１０１μｍ、薄板間空隙
６５μｍ）一方本実施例の制御グリッド３Ａはグリッド
肉厚１１１μｍ、薄板５３ａ／５３ｂ間空隙２５μｍに
設定されている。

【００２９】そしてこの状態で例えばループ電極間隔を
０．３７ｍｍ、トナー通過孔をφ０．２５±０．１、そ
してトナーにマイナス電荷が注入された絶縁性トナーを
用いた場合において、現像ローラ１側の電位を接地電
位、又背面電極２の電位を＋２０００Ｖに設定しつつ、
前記従来技術の制御グリッド３Ｂを用いた場合の制御電
圧について調べてみるに、前記トナー通過孔３ａを電磁
的に遮蔽可能な遮蔽電圧は上／下側ループ電極４３ａ／
４３ｂの制御電圧がー４００Ｖ／ー８００Ｖであった。
又開放電圧はー２００／ー５０Ｖの場合に鮮明なドット
パターンが形成されたが、前記電位差をこれよりか小さ
くするとトナー通過孔３ａの電界による目詰まりが生
じ、好ましい印字ドットが形成し得なかった。

【００３０】次に本実施例の制御グリッド３Ａを用いた
場合の制御電圧について調べてみるに、遮蔽電圧は上／
下側ループ電極５３ａ／５３ｂの制御電圧がー４００／
ー６００Ｖと前記従来技術と同様であったが、開放電圧
はー２００／ー５０Ｖの場合においても鮮明なドットパ
ターンが形成された。

【００３１】次に前記夫々の画像形成装置における印字
ドットを比較してみるに、従来技術の印字ドットに比較
して本実施例のものはドット径も大きく解像度が高い事
が確認された。

【００３２】更に前記夫々の装置について前記制御電圧
で５００時間の確認試験をおこなっっところ、従来技術
の画像形成装置においては印字ドットが経時的に薄くな
っている事が確認され、そこで制御グリッド３Ａ、３Ｂ
をとりだしてみるに、従来技術のものはトナー通過孔３
ａに付着しているトナーが多く、一部目詰りが生じてい
る事が確認されたが、本実施例のものはトナー付着がほ
とんどみられず、この面より制御グリッド３Ａに帯電が
なされていない事が確認された。

【００３３】次に本実施例のものについて背面電極２の
印加電圧を１５００Ｖにまで下げて同様な印字ドットの
形成を行なったところ、尚良好な印字が確認出来た。こ
の面より本実施例は現像電圧を低下させ安全性の向上が
図れる事が可能となる。

【００３４】次に前記ループ電極間のコロナ放電開始電
圧（絶縁破壊は起こさないけれど不連続な放電の起きる
現象）を確認してみると４６５Ｖであり、一方本実施例
においては上／下側ループ電極５３ａ／５３ｂの遮蔽電
圧がー６００／ー２００Ｖと前記コロナ放電開始電圧以
下であり、十分なる耐久性が有する事が確認された。

【００３５】

【効果】以上記載した如く本発明によれば、前記制御グ
リッドの薄肉化を図りつつ該薄肉化から起因する各種問
題点を解消し精度よい且つ高解像度の印字ドットを生成
可能な画像形成装置を提供し得る。等の種々の著効を有
す。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例にかかる画像形成装置の作用図
を示す。

【図２】本発明の実施例にかかる制御グリッドの製造手
順を示す。

【図３】従来技術にかかる画像形成装置の作用図を示
す。

【図４】従来技術にかかる制御グリッドの製造手順を示
す。

【図５】本発明が適用される基本技術を示す全体構成図

【図６】制御グリッドのΧーＹ軸ループ線の配列状態を
示す概略図

【図７】各種樹脂の誘電特性（at１ＭＨ_Z）

【符号の説明】

１ トナー担持体 ３Ａ、３Ｂ 制御グリッド ３ａ トナー通過孔 ４３ａ／４３ｂ、５３ａ／５３ｂ ループ電極 ５１ 絶縁樹脂層 ５５ 非熱硬化性液化絶縁材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B41J 2/385

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電磁気的に開閉可能なトナー通過孔群を
   配列した制御グリッドを挟んでトナー担持体と背面電極
   を対面配置してなる画像形成装置において、所定方向に
   平行に延設する多数本のループ状電極からなる一対の配
   線パターンを、誘電率ε４以下の絶縁樹脂層を介してそ
   の表裏両面側に直接接合配置するとともに、該配線パタ
   ーンの夫々の上面に非熱硬化性液化絶縁材を塗布／硬化
   させて前記制御グリッドを形成した事を特徴とする画像
   形成装置
2. 【請求項２】 前記絶縁樹脂層の肉厚を略２０〜３０μ
   ｍに設定した請求項１記載の画像形成装置