JP3212042B2 - 画像形成装置及びその製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、開口部を備え、この開
口部を通過する帯電トナー等の荷電粒子の流れを変調制
御する手段を有する画像形成装置及びその画像形成装置
の製造方法に 関し、特には複写機、プリンター等に適用
される画像形成装置及び画像形成装置の製造方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の画像形成装置は、トナー
供給源と、開口部を有するアパチャー電極と、対向電極
とから構成されている。アパチャー電極は、絶縁層を介
して、基準電極と、多数の制御電極とから構成され、基
準電極と、制御電極とが重なる部分に開口部が設けられ
ている。トナー供給源から帯電したトナーがアパチャー
電極の基準電極側に供給され、このアパチャー電極によ
って、トナー流の前記開口部の通過が変調される。そし
て、変調されたトナーは、対向電極の方向へ引き寄せら
れて、この対向電極に搬送される支持体に付着し、それ
により、画像が形成される。この画像形成装置は、例え
ば、米国特許第３６８９９３５号明細書及び図面に開示
されている。

【０００３】この画像形成装置に於て、アパチャー電極
は、対向電極などとのギャップを高精度に保ち、且つ曲
げ振動が効率よく励振されるように、バネなどを用いて
テンションが与えられながら保持されていた。この画像
形成装置は、特願平２−３１０９０２号に添付された明
細書及び図面に於て開示されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たような従来の画像形成装置は、バネなどのテンション
を与える手段を有しているために、アパチャー電極周り
が大きくなるという欠点があった。

【０００５】本発明は、上述した問題点を解決するため
になされたものであり、バネなどのテンション付与手段
を用いることなく、アパチャー電極にテンションを与え
るようにして、被記録媒体上に形成される画像の乱れを
防止したコンパクトな画像形成装置及びその画像装置の
製造方法を提供することを目的とする。

【０００６】

【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に記載の画像形成装置は、複数の開
口部が形成されたシート状の基板と、画像信号に基づい
て前記各開口部に個別に電界を発生させる電界発生手段
と、その電界発生手段によって発生した電界により、前
記基板の一方側に収納された荷電粒子を、前記開口部か
ら前記基板の他方側に飛翔させ、前記電界内に搬送され
た被記録媒体上に転写させて、所望の画像を前記被記録
媒体上に形成するものを対象として、特に、前記基板の
下には前記複数の開口部に連通する１の貫通孔を有し、
前記基板よりも熱膨張率の大きい部材が固着されている
ことを特徴としている。

【０００７】また、請求項２に記載の画像形成装置の製
造方法は、複数の開口部が形成されたシート状の基板
と、画像信号に基づいて前記各開口部に個別に電界を発
生させる電界発生手段と、その電界発生手段によって発
生した電界により、前記基板の一方側に収納された荷電
粒子を、前記開口部から前記基板の他方側に飛翔させ、
前記電界内に搬送された被記録媒体上に転写させて、所
望の画像を前記被記録媒体上に形成する画像形成装置の
製造方法を対象として、特に、前記基板よりも熱膨張率
が大きく中心に１の貫通孔を有する部材の表面に熱硬化
性の接着剤を塗布し、前記貫通孔に前記複数の開口部が
対応するように前記部材の表面に前記基板を載置し、前
記部材及び前記基板を加熱して前記接着剤を硬化させ、
前記部材及び前記基板を室温まで冷却して製造すること
を特徴としている。

【０００８】

【作用】上記の構成を有する本発明の請求項１に記載の
画像形成装置において、シート状の基板の一方側に収納
された荷電粒子は、電界発生手段により発生した電界に
よって、開口部からシート状の基板の他方側に向かって
飛翔し、電界内に搬送された被記録媒体上に付着する
が、シート状の基板の下には複数の開口部に連通する１
の貫通孔を有し、シート状の基板よりも熱膨張率の大き
い部材が固着されているので、シート状の基板が熱膨張
率の大きな部材によって四方に引っ張られ、コンパクト
な構成でシート状の基板に適当なテンションを付与する
ことができ、 被記録媒体上に形成される画像の乱れを防
止することができる。

【０００９】また、請求項２に記載の画像形成装置の製
造方法において、基板よりも熱膨張率が大きく中心に１
の貫通孔を有する部材の表面に熱硬化性の接着剤を塗布
し、貫通孔に複数の開口部が対応するように部材の表面
に基板を載置し、部材及び基板を加熱して熱硬化性の接
着剤を硬化させ、部材及び基板を室温まで冷却して画像
形成装置を製造するので、シート状の基板が熱膨張率の
大きな部材によって四方に引っ張られ、コンパクトな構
成でシート状の基板に適当なテンションを付与すること
ができ、被記録媒体上に形成される画像の乱れを防止す
ることができる。

【００１０】

【実施例】以下、本発明を具体化した一実施例を図面を
参照して説明する。

【００１１】図１は本発明を適用した画像形成装置の概
略構成図である。

【００１２】装置外装５の側部には、挿入口３と取り出
し口４とが設けられており、装置内部には、記録部１と
それに隣接して熱定着部２とが設けられている。挿入口
３から入った被記録媒体である支持体Ｐは記録部１で画
像記録された後、この支持体Ｐ上の画像は熱定着部２に
おいて支持体Ｐ上に熱定着される。そして、支持体Ｐは
ガイド３３を経由して取り出し口４から取り出される。

【００１３】記録部１の内部にはブラシローラ１１と、
シート状の基板としてのアパチャー電極２０と対向電極
２５とが設けられている。前記ブラシローラ１１の周囲
には、ブラシローラ１１の回転方向の上流に、ブラシロ
ーラ１１を掻く掻き部材１５と、供給ローラ１２とが前
記ブラシローラ１１に接触して設けられている。この供
給ローラ１２とブラシローラ１１などは、トナーケース
１４によって囲まれた領域にある。更にトナーケース１
４の内部には、荷電粒子であるトナーＴが貯蔵されてい
る。更に供給ローラ１２に接触して、ここに付着したト
ナーＴを均一なトナーＴの層にするための層厚規制部材
１３が設けられている。ブラシローラ１１は、アースに
接続されている。

【００１４】ブラシローラ１１の上方にはアパチャー電
極２０が配置されている。

【００１５】図２に詳細に示すようにアパチャー電極２
０は、絶縁層２１を基準電極層２２と多数の制御電極層
２３とにより挟んで形成され、更に、列状に設けられた
多数の開口部２４を有する。なお、本発明の電界発生手
段は、対向電極２５、基準電極層２２及び制御電極層２
３により構成されている。基準電極層２２は、絶縁層２
１のブラシローラ１１側の全面に設けられ、各制御電極
層２３は、絶縁層２１の上面において開口部２４の周り
に配置される。絶縁層２１は、厚さ２５μｍの高分子樹
脂フィルム、例えばポリイミドによって構成されてい
る。また、基準電極層２２及び制御電極層２４は、薄膜
形成法、例えばスパッタリング法で形成された厚さ１μ
ｍ程度の金属膜、例えば銅によって構成されている。第
１の開口部である開口部２４は、穴径約８０μｍの貫通
穴である。基準電極層２２はアースに、各制御電極層２
３は画像信号Ｓにそれぞれ接続されている。

【００１６】更に、図２に示されるように、前記アパチ
ャー電極２０は、貫通孔としてのスリット４１を備えた
弾性体からなる第２の板状部材である振動体４２に熱硬
化性のエポキシ接着剤によって接着されている。この振
動体４２は、アパチャー電極２０の構成物質である銅
や、ポリイミドよりも熱膨張率の大きな物質、例えばア
ルミによって構成される。アルミ、銅、及びポリイミド
の熱膨張率は、それぞれ、２．４＊１０−５／℃、１．
７＊１０−５／℃、２．０＊１０−５／℃である。

【００１７】アパチャー電極２０は、振動体４２に接着
された後、スリット４１部分に於てテンションを与えら
れることになる。これを図３を用いて詳述する。図３
は、アパチャー電極と振動体との接着工程を説明する断
面図である。図３（ａ）に於いて、振動体４２にシルク
印刷によって、熱硬化性のエポキシ樹脂系の接着剤５
０、例えばスリーボンド社の２２１２Ｂが、１０μｍぐ
らいの厚みで塗布された後に、アパチャー電極２０が、
その接着剤塗布面に載せられる。この時スリット４２の
部分には、アパチャー電極２０の開口部２４が位置され
るようにして、アパチャー電極２０が振動体４２上に載
せられる。この際、アパチャー電極２０のスリット４１
部分には、ある程度のたるみをもたせてもよい。

【００１８】次に、接着剤５０を硬化させるために、ア
パチャー電極２０、振動体４２が、１２０度までに加熱
される。この加熱によって、図３（ｂ）に示されるよう
に、アパチャー電極２０よりも振動体４２が、熱膨張率
の違いによって、大きく膨張する。そして、見かけ上ス
リット４１の幅が小さくなった状態で、接着剤５０が硬
化して、アパチャー電極２０と、振動体４２が強固に接
着される。そして、接着されたアパチャー電極２０及び
振動体４２が室温にまで冷却されて、接着工程が完了す
る。図３（ｃ）に示されるように、この冷却によって、
振動体４２がアパチャー電極２０よりも大きく縮んでス
リット４１部分にあるアパチャー電極２０にテンション
が与えられることとなる。

【００１９】上述の接着によって、スリット４１は、ア
パチャー電極２０に１列に設けられた開口部２４が露出
され、トナーの供給が可能なような位置に設けられる。
図２に示されるように、振動体４２の両端には、励振体
４３及び、振動吸収体４４が設けられ、振動体４２に曲
げ振動の進行波が走るように構成される。励振体４３及
び、振動吸収体４４は、例えば、圧電素子を挟み込んだ
構成のランジュバン振動子が用いられる。励振体４３
は、ランジュバン振動子の圧電体に適当な振動電圧を印
加することによって振動体４２を励振できるように構成
される。また、振動吸収体４４のランジュバン振動子の
圧電素子４６には、抵抗４８が接続され、振動の歪によ
る起電力を消費できるように構成される。

【００２０】振動体４２に励振された振動は、アパチャ
ー電極２０に伝えられる。すなわち、振動体４２のスリ
ット４１以外の部分に接着されたアパチャー電極は、そ
のまま振動体４２に追従して振動する。スリット４１部
分に設けられたアパチャー電極は、スリット幅方向の両
端部を励振部として振動体４２に追従して振動する。ア
パチャー電極２０の上方には対向電極２５が配置されて
いる。更に、この対向電極２５とこのアパチャー電極２
０との間に支持体Ｐが通過できるようなスペースが設け
られている。この対向電極２５は、例えばマイナス
（−）の電源Ｅに接続されている。

【００２１】支持体Ｐはガイド３３及び一対のガイドロ
ーラ３４によって、挿入口３から対向電極２５を経由し
て熱定着部２まで搬送される。

【００２２】熱定着部２の内部には、内部に熱源を備え
たヒートローラ３１とプレスローラ３２とが接触して設
けられており、支持体Ｐがこのヒートローラ３１とプレ
スローラ３２との間を通過できるように構成されてい
る。

【００２３】次に、上記のように構成された画像形成装
置について、その動作を説明する。

【００２４】記録部１内部において、供給ローラ１２に
担持されたトナーＴが、この供給ローラ１２が回転する
ことによって一定のトナーＴの層が形成され、そしてブ
ラシローラ１１に供給される。このとき、トナーＴは供
給ローラ１２及びブラシローラ１１と接触しつつ摩擦し
て、例えばプラス（＋）に帯電する。プラス（＋）に帯
電したトナーＴは、ブラシローラ１１に担持され、アパ
チャー電極２０まで供給される。

【００２５】一方、挿入口３より装置内部に挿入された
支持体Ｐは、ガイド３３とガイドローラ３４とによって
対向電極２５に搬送される。

【００２６】そして、この場所で画像信号Ｓからアパチ
ャー電極２０の制御電極層２３に画像信号電圧が印加さ
れる。この画像信号電圧に基づいてトナーＴの流れが変
調制御される。すなわち、画像信号Ｓからマイナス
（−）電圧が制御電極層２３に印加されるとき、開口部
２４の内部においてプラス（＋）帯電したトナーＴが基
準電極層２２から制御電極層２３へと向かう電界が発生
し、トナーＴは開口部２４を通過する。また画像信号Ｓ
から電圧が印加されないときは、開口部２４内部におい
て電界は発生しないので、トナーＴは開口部２４を通過
しない。

【００２７】さてここで、アパチャー電極２０は、振動
体４２が振動することによって、これに追従して振動す
る。そして、鏡像力及びファンデルワールス力でアパチ
ャー電極２０に付着している、または、付着しようとす
るほとんどのトナーＴが、この励振によって振動加速度
が与えられて、落下する。

【００２８】ここでアパチャー電極２０に発生する振動
について詳細に述べる。励振体４３の圧電素子に振動体
４２が共振できるような周波数、例えば４０キロヘルツ
の振動電圧が印加される。すると、振動体４２には４０
キロヘルツの進行波が発生する。そして、振動体４２に
よって懸架されたスリット４１の部分のアパチャー電極
２０は、振動体４２に励振された振動に忠実に追従する
ことができる。すなわち、アパチャー電極２０にテンシ
ョンが与えられていることによって、曲げ剛性をもたせ
られているために、曲げ振動が忠実に伝わる。

【００２９】この結果、アパチャー電極のすべての開口
部付近が、均一な振幅で振動され、全ての開口部のトナ
ーによる詰まりが抑えられる。

【００３０】対向電極２５には電源Ｅによってマイナス
（−）電圧が印加されている。この電圧によって対向電
極２５とアパチャー電極２０との間に電界が形成され、
この電界に沿って変調されたトナーＴが対向電極２５へ
吸引される。そして支持体ＰにトナーＴが塗布される。

【００３１】その後、支持体Ｐは記録部１から熱定着部
２へと搬送され、支持体Ｐ上の画像は熱定着される。

【００３２】熱定着部２を通過した支持体Ｐはガイド３
３を経由して取り出し口４へ搬送され、取り出される。

【００３３】以上説明したように本実施例によれば、バ
ネなどの余分なテンション付与手段を用いることなし
に、アパチャー電極にテンションを与えることができる
ために、装置が非常にコンパクトになる。

【００３４】本発明は、以上詳述した実施例に限定され
るものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において変
更を加えることができることは容易である。

【００３５】

【発明の効果】以上説明したことから明かなように、本
発明の請求項１に記載の画像形成装置によれば、シート
状の基板の一方側に収納された荷電粒子は、電界発生手
段により発生した電界によって、開口部からシート状の
基板の他方側に向かって飛翔し、電界内に搬送された被
記録媒体上に付着するが、シート状の基板の下には複数
の開口部に連通する１の貫通孔を有し、シート状の基板
よりも熱膨張率の大きい部材が固着されているので、シ
ート状の基板が熱膨張率の大きな部材によって四方に引
っ張られ、コンパクトな構成でシート状の基板に適当な
テンションを付与することができ、被記録媒体上に形成
される画像の乱れを防止することができる。

【００３６】また、請求項２に記載の画像形成装置の製
造方法によれば、基板よりも熱膨張率が大きく中心に１
の貫通孔を有する部材の表面に熱硬化性の接着剤を塗布
し、貫通孔に複数の開口部が対応するように部材の表面
に基板を載置し、部材及び基板を加熱して熱硬化性の接
着剤を硬化させ、部材及び基板を室温まで冷却して画像
形成装置を製造するので、シート状の基板が熱膨張率の
大きな部材によって四方に引っ張られ、コンパクトな構
成でシート状の基板に適当なテンションを付与すること
ができ、被記録媒体上に形成される画像の乱れを防止す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の画像形成装置の構成を示す断面図であ
る。

【図２】本発明の画像形成装置に搭載されるアパチャー
電極周辺の斜視図である。

【図３】本発明の画像形成装置に搭載されるアパチャー
電極と振動体とを接着する工程を説明する図である。

【符号の説明】

２０ アパチャー電極 ２４ 開口部 ４１ スリット ４２ 振動体 ５０ 接着剤

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B41J 2/385 G03G 15/05

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の開口部が形成されたシート状の基
   板と、画 像信号に基づいて前記各開口部に個別に電界を発生さ
   せる電界発生手段と、 その電界発生手段によって発生した電界により、前記基
   板の一方側に収納された荷電粒子を、前記開口部から前
   記基板の他方側に飛翔させ、前記電界内に搬送された被
   記録媒体上に転写させて、所望の画像を前記被記録媒体
   上に形成する画像形成装置において、前記基板の下には前記複数の開口部に連通する１の貫通
   孔を有し、前記基板よりも熱膨張率の大きい部材が固着
   されていることを特徴とする画像形成装置。
2. 【請求項２】 複数の開口部が形成されたシート状の基
   板と、 画像信号に基づいて前記各開口部に個別に電界を発生さ
   せる電界発生手段と、 その電界発生手段によって発生した電界により、前記基
   板の一方側に収納された荷電粒子を、前記開口部から前
   記基板の他方側に飛翔させ、前記電界内に搬送された被
   記録媒体上に転写させて、所望の画像を前記被記録媒体
   上に形成する画像形成装置の製造方法において、 前記基板よりも熱膨張率が大きく中心に１の貫通孔を有
   する部材の表面に熱硬化性の接着剤を塗布し、 前記貫通孔に前記複数の開口部が対応するように前記部
   材の表面に前記基板を載置し、 前記部材及び前記基板を加熱して前記接着剤を硬化さ
   せ、 前記部材及び前記基板を室温まで冷却して製造すること
   を特徴とする画像形成装置の製造方法。