JP3292438B2 - 画像形成用電極体とその製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、帯電されたトナー
等の荷電粒子の電極開口部（アパチャ）の通過を制御し
て、記録用紙等の画像形成媒体に画像を形成する電極体
及びその製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の画像形成装置に搭載され
るアパチャ電極は、図６に示すように、電極基板２の一
端辺から面央方向に複数の制御電極３が並列に形成さ
れ、各開口部（アパチャ）４が電極基板２に対して垂直
に開設され、トナー出力側Ｂの各開口部４の周りに制御
電極３の端部が位置し、トナー供給面側Ａの電極基板２
における隣り合う開口部４と開口部４との間に、電極基
板２の面部が形成されていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記電
極基板の間隔が一定であることを前提とすると、上述し
たように、各開口部（アパチャ）が制御電極の巾に合わ
せて電極基板の面部に対して垂直に開設されて、トナー
供給側の開口部と開口部との間に電極基板の面部が形成
されていると、この面部に載ったトナーが開口部を通じ
て出力方向に引き出すことができず、この結果、トナー
の使用効率が悪くなり、高いコントラストを得ることが
できないとう問題があった。もちろん、開口部の形状を
大きくすると開口部間の隙間は小さくなるが、電極基板
の巾及び間隔による制約がある以上、上記従来技術のア
パチャ電極はこのような問題を解決することができな
い。

【０００４】なお、特開昭５８−９１４７０号公報、及
び特開平４−１６８０６２号公報に記載のように、トナ
ー供給側に向かうに従って開口が大きくなるようにその
壁面を斜面で形成した平面視円形のアパチャ電極の開口
部（アパチャ）も知られている。

【０００５】しかしながら、特開昭５８−９１４７０号
公報に記載の開口部（アパチャ）は、その明細書に「開
孔径」という語句が記載されており、しかも同明細書
中、随所で開孔径としての「直径」という語句が記載さ
れていることから、この開孔部は平面視円形であると推
測できるが、開孔部が平面視円形であると、開孔部間の
間隔は多少狭くなるが、前述した問題を解消するほどの
ものではない。特に開孔部が平面視円形に形成されてい
ると、開孔列と直交する方向、すなわち記録紙等の画像
記録媒体の搬送方向にも開孔が広がることになり、結果
的に荒い画素の画像を出力させることに通じる。

【０００６】また、特開平４−１６８０６２号公報に記
載の開孔部（アパチャ）のうち、特に図３に記載されて
いる実施例のものは、開孔部が１本の条孔に形成されて
いるために前述のような問題は生じないが、開孔部を中
心にして対向方向に形成されている制御電極組と隣り合
う制御電極組との間の開孔を仕切る境界のようなものが
ないために、各制御電極組の電界域が干渉し合ってトナ
ーの引き出しが不明瞭になり、鮮明な画素が形成されな
いおそれがある。

【０００７】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、開口率の高い開口部を、簡単且
つローコストで形成して、高密度な画像を印字用紙等の
画像記録媒体上に形成することができ、しかもトナー等
の荷電粒子の使用効率を高くしてコントラストの高い画
像を得ることができる画像形成用電極体及びその製造方
法を提供することを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する請求
項１の発明の画像形成用電極体は、電極基板の長手方向
に複数の制御電極が並列して形成され、各制御電極に対
応して該制御電極端間に開口部が開設された電極アレー
を有し、その電極アレーの開口部に荷電粒子を供給して
該荷電粒子の開口部通過を制御し、通過した荷電粒子に
より印字用紙等の画像記録媒体上に画像を得る画像形成
用電極体において、前記各開口部の出力側の開口が２つ
の制御電極の間に配置され、且つ開口巾が荷電粒子出口
側端よりも荷電粒子供給端側の方が広くなるように、前
記開口部を構成する壁面部の内の前記制御電極が延びる
方向に沿った一対の壁面部の少なくとも一方がテーパー
状に形成されているものである。

【０００９】上記構成においては、荷電粒子供給側の各
開口部間の面部が狭いために、荷電粒子がこの面部に載
って開口部から引き出すことができないといった事態は
生じなくなる。このため、荷電粒子の使用効率は高くな
り、しかもコントラストの高い画像が得られる。

【００１０】また、請求項２の発明の画像形成用電極体
は、前記各開口部が平面視矩形を有しており、しかも前
記各開口部間の前記電極基板部分の断面形状が荷電粒子
供給側を頂点とする三角形状になっているものである。

【００１１】上記構成においては、荷電粒子の供給側の
各開口部間の電極基板部分が三角形状の頂点部分である
ために、この部分に荷電粒子が載るようなことはない。
従って、荷電粒子を開口部から引き出すことができない
といった事態は生じなくなる。このため、荷電粒子の使
用効率はさらに高くなり、より一層高いコントラストの
画像が得られる。尚、この三角形状は、前記開口部の内
壁面が多少曲面状態になっている場合も含まれ、また、
三角形状の頂点が多少丸みを帯びていたり、僅かの面部
が形成されている場合も含まれるものとする。

【００１２】なお、ここで重要なことは、本発明の場
合、請求項１，２の何れにおいても、電極基板側の対面
する内壁の少なくとも一方がテーパー形状を有している
が、記録紙等の画像出力媒体の搬送方向において対面す
る内壁はテーパー形状を有していない。このため、きめ
の細かい画像を記録紙等の画像出力媒体上に出力させる
ことができるのである。

【００１３】また請求項３の発明の画像形成用電極体の
製造方法は、電極基板の長手方向に複数の制御電極を並
列して形成し、各制御電極に対応して該制御電極端間に
開口部を開設した電極アレーを有し、その電極アレーの
開口部に荷電粒子を供給して該荷電粒子の開口部通過を
制御し、通過した荷電粒子により印字用紙等の画像記録
媒体上に画像を得る画像形成用電極体の製造方法におい
て、制御電極に対応して開設される開口部の間隔に合わ
せた開孔が形成されたマスクを電極基板上に載置し、電
極基板の荷電粒子供給端側に向かうに従って開口部の開
口巾が広く形成されるようにエキシマレーザを照射して
該開口部を開設するものである。

【００１４】上記製造方法によれば、電極基板上にマス
クを載置して、エキシマレーザの向きを傾けて電極基板
側の少なくとも一方の開口部が斜面になるように開口を
形成するだけで、簡単にアパチャ電極を製造することが
できる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明を具体化した実施の
形態を図面を参照して説明する。図１の（ａ）は本発明
の一実施の形態に係る、トナーの通過を制御するアパチ
ャ電極体の平面図、（ｂ）は（ａ）におけるＸーＸ線断
面図であり、図２の（ａ）は同じく開口部（アパチャ）
を開口列方向に拡大して示した部分断面図、（ｂ）は同
じく開口部の開口列方向と直交する方向に拡大して示し
た部分断面図、図３は本発明の他の実施の形態に係る、
トナーの通過を制御するアパチャ電極体の一部を開口列
方向に拡大して示した部分断面図、図４は同じくトナー
の通過を制御するアパチャ電極体の製造工程において、
絶縁性フイルムの面部にパラレルライン状の制御電極本
体部分を形成した状態を示した平面図、図５の（ａ）は
マスクを利用して電極基板に開口部を形成する手法を示
した平面図であり、（ｂ）は同じく開口列方向に拡大し
て示した断面図である。

【００１６】図１及び図２の各図に示すアパチャ電極体
１は、ポリイミド等からなる樹脂製の絶縁性フイルムか
らなる電極基板２の一端辺から面方向に複数の制御電極
３が並列に形成され、各々面方向の制御電極端３ａ間
に、２つの電極端３ａ，３ａに接する状態で、平面視矩
形の開口部（以下、アパチャと称す）４が開設された電
極アレー５を有するものである。なお、アパチャ電極体
１による画像形成処理については後述する。

【００１７】各アパチャ４は、平面視矩形状を有してお
り、各アパチャ４のトナー出力側の開口縁４ａは、該開
口縁４ａの２辺がそれぞれ隣り合う制御電極３の端部３
ａ，３ａに接しており、この開口縁４ａからトナー供給
側の開口縁４ａに向かうに従って広くなるようにその対
面する内壁面４ｃ，４ｃが斜面形状になって開設されて
おり、内壁面４ｃ，４ｃと直交する内壁面４ｄ，４ｄが
電極基板２の面部に対して垂直に形成されており、記録
紙等の画像出力媒体の送出方向への不必要なトナーの拡
散がないような構造を有する。よって、トナーの供給側
における各アパチャ４，４間の電極基板部分２ａが狭く
なるので、この部分にトナーは載ることはない。

【００１８】なお、このトナーの供給側における各アパ
チャ４，４間の電極基板部分２ａを、開口列方向に断面
視したときに略三角形状の頂点になるようにその内壁面
４ｃ，４ｃを斜面に形成すると、より好ましい。

【００１９】なお、図１の（ｂ）及び図２の（ａ）に示
したアパチャ４は、制御電極３が延びる方向の内壁面４
ｃ，４ｃ共に、テーパー状に形成されているが、図３に
示すように、制御電極３の延びる方向の一方の内壁面４
ｃがテーパー状に形成され、対面する他方の内壁面４
ｃ’が電極基板２の面を直交する方向に形成されたもの
であっても構わない。

【００２０】要するに、上記何れの実施の形態において
も、電極基板２のトナー供給側のアパチャ４，４間の電
極基板部分２ａにトナー１３が載らないような構造であ
れば足りる。

【００２１】なお、ここにいう略三角形状は、前記内壁
面４ｃ，４ｃが多少曲面状態になっている場合も含ま
れ、また、対向する前記内壁面４ｃ，４ｃの交わる箇所
が多少丸みを帯びていたり、僅かの面部が形成されてい
る場合も含まれるものとする。

【００２２】制御電極３は、絶縁性フイルムの面部に銅
スパッタリング膜をフォトエッチング法によって、その
一端辺から面方向に複数パラレルライン状（平行）に銅
電極面がパターニング形成されたものと、エキシマレー
ザを照射して、絶縁性フイルムの一端辺から面方向に至
る面部をパラレルライン状に焦がして形成されたカーボ
ン層によるものとの２種あるが、何れのものであっても
構わなく、個々の制御電極３は導電体となって一つのア
パチャ電極体部分が形成されている。

【００２３】続いて、本実施の形態のアパチャ電極体１
を製造する方法を詳述する。図４に示す制御電極３の引
出線部分の形成は、前述したフォトエッチング法による
ものと、エキシマレーザを利用して形成するものとがあ
り、フォトエッチング法によるものは、絶縁性フイルム
からなる電極基板２の面部に銅スパッタリング膜をフォ
トエッチング法によってパターニング形成して、絶縁性
フイルムに厚さ１μｍの厚さの銅膜を露出させて形成す
る。エキシマレーザを利用して形成するには、絶縁性フ
イルムからなる電極基板２の制御電極３相当箇所をエキ
シマレーザで照射してその表面を焦がし、これによって
形成されるカーボン層で制御電極３を形成する。

【００２４】続いて、図５の（ａ）に示すように、前記
制御電極３，３の先端部間にステンレス製のマスク７の
開口７ａを合わせるようにして電極基板２上にマスク７
を重ね合わせ、図５の（ｂ）に示すように、このマスク
７の開口７ａに合わせてエキシマレーザを（ハ）方向に
照射して開口を形成する一方、エキシマレーザを（イ）
及び（ロ）方向に照射して、このマスク７の開口７ａに
合わせ且つ電極基板２のトナー供給端に向かうに従っ
て、前記制御電極３，３側の対向する少なくとも一方の
内壁面４ｃが広くなるような斜面部を形成してアパチャ
４を開設すればよい。

【００２５】次に、本実施の形態のアパチャ電極体１を
搭載した画像形成装置１０の構成を図７を参照して説明
する。画像形成装置１０は、その右部に荷電粒子供給手
段としてのトナー供給装置１１が設けられ、このトナー
供給装置１１の左方には、トナー流の制御を行う電極ア
レイとしてのアパチャ電極体１と１ｍｍの間隔を保持し
て背面電極板１２が配設されている。アパチャ電極体１
と背面電極板１２の間隙には、搬送ローラ１３の矢印Ｄ
方向の回転によりトナー１４により画像が形成される画
像記録媒体１５が矢印Ｃ方向に挿入搬送される。さらに
画像記録媒体１５の搬送方向上には、画像を画像記録媒
体１５に定着させる定着装置１６が配設されている。定
着装置１６はシリコンゴムを表層するプレッシャーロー
ラ１７と内部にハロゲンヒータを有するヒートローラ１
８から構成される熱定着方式である。２５Ａは制御電極
３の取付板、２６はＩＣ回路であり、２５ＢはＩＣ回路
の取付板である。

【００２６】前記トナー供給装置１１には、トナー供給
装置１１全体のハウジングを兼ねる本体フレームとして
のトナーケース２０が備えられており、また、トナー１
４を担持してアパチャ電極体１に搬送する円筒形のトナ
ー担持ローラ１９が矢印Ｂ方向に回動可能にトナーケー
ス２０内に支持されている。トナー担持ローラ１９の右
斜め下方には、トナー１４をトナー担持ローラ１９に給
送する円筒形の供給ローラ２１が設けられ、供給ローラ
２１とトナー担持ローラ１９とは互いに平行に配設され
ている。

【００２７】また、トナーケース２０内において、前記
トナー担持ローラ１９の上方には、トナー担持ローラ１
９により担持されるトナー１４の量をトナー担持ローラ
１９のローラ面上で均一になるように調整すると共に、
そのトナー１４を均一帯電させるためのトナー層規制ブ
レード２２が設けられている。

【００２８】次に、上記のように構成された画像形成装
置の動作を説明する。画像信号受信手段（図示せず）か
ら送られて来る画像信号に応じて、アパチャ電極体１に
＋３０Ｖの電圧を印加し、電圧が印加されたアパチャ４
には、制御電極３とトナー担持ローラ１９に向かう電気
力線が形成され、それにより、マイナスに帯電されたト
ナー１４は電位の高い方向に静電力を受け、トナー担持
ローラ１９上からアパチャ４を通過して制御電極３側に
引き出される。引き出されたトナー１４は、背面電圧印
加回路２３が背面電極板１２に印加している＋１ＫＶの
電圧によって画像記録媒体１５とアパチャ電極体１との
間に形成される電界により、画像記録媒体１５に向かっ
て飛翔し、画像記録媒体１５上に堆積して画素を形成す
る。

【００２９】また、非画像部分に対応する制御電極３に
は、データ制御回路２４から−３０Ｖの電圧が印加され
るため、トナー担持ローラ１９と制御電極３との間に電
界が形成されず、トナー担持ローラ１９は静電力を受け
ない結果、トナー１４がアパチャ４を通過しない。よっ
て、画像記録媒体１５上の当該制御電極３に対向する部
分には、画素が形成されない。

【００３０】こうして、画像記録媒体１５上にトナー１
４により１列の画素が形成されると、次に、画像記録媒
体１５はその搬送装置によりアパチャ４の列と垂直の方
向に１画素分搬送される。上記の画像形成のプロセスを
繰り返すことにより、画像記録媒体１５の全面にトナー
像が形成される。その後、画像記録媒体１５は搬送装置
によって定着装置１６に搬送され、同媒体１５上に形成
されたトナー像は、定着装置１６によって定着される。

【００３１】なお、本発明は、上記実施の形態構成に限
られず種々の変形が可能であり、例えば、アパチャ電極
体１において、開口であるアパチャ４が平面視矩形のも
のを示したが、スリット形状のトナー粒子通過部であっ
ても同様に適用可能である。

【００３２】

【発明の効果】以上のように請求項１の発明に係る画像
形成用電極体によれば、各開口部（アパチャ）の出力側
の開口が２つの制御電極の間に配置され、且つ開口巾が
荷電粒子出口側端よりも荷電粒子供給端側の方が広くな
るように、開口の壁面部がテーパー状に形成されている
ために、荷電粒子が基板の荷電粒子供給端側の面部に載
って開口部から引き出すことができないといった事態は
生じることがない。このため、荷電粒子の使用効率を高
くすることができ、しかもコントラストの高い画像を得
ることかできる。

【００３３】また、請求項２の発明に係る画像形成用電
極体によれば、前記効果に加えて、各開口部（アパチ
ャ）が平面視矩形を有しており、しかも各開口部間の電
極基板部分の断面形状が荷電粒子供給側を頂点とする三
角形状になっているために、荷電粒子供給側の各開口部
間に荷電粒子が載るようなことはなく、荷電粒子が開口
部から引き出されないといった事態は生じない。このた
め、荷電粒子の使用効率をさらに高くすることができ、
より一層高いコントラストの画像を得ることができる。

【００３４】また、請求項３の発明に係る画像形成用電
極体の製造方法によれば、電極基板上にマスクを載置し
て、エキシマレーザの向きを傾けて電極基板側の少なく
とも一方の開口部（アパチャ）が斜面になるように開口
を形成するだけで、簡単にアパチャ電極体を製造するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は本発明の一実施の形態に係るトナーの
通過を制御するアパチャ電極体の平面図（ｂ）は（ａ）
におけるＸーＸ線断面図である。

【図２】（ａ）は同じく開口部（アパチャ）を開口列方
向に拡大して示した部分断面図、（ｂ）は同じく開口部
（アパチャ）の開口列方向と直交する方向に拡大して示
した部分断面図である。

【図３】本発明の他の実施の形態に係るトナーの通過を
制御するアパチャ電極体の一部を開口列方向に拡大して
示した部分断面図である。

【図４】同じくトナーの通過を制御するアパチャ電極体
の製造工程において、絶縁性フイルムの面部にパラレル
ライン状の制御電極本体部分を形成した状態を示した平
面図である。

【図５】（ａ）はマスクを利用して電極基板に開口部を
形成する手法を示した平面図であり、（ｂ）は同じく開
口列方向に拡大して示した断面図である。

【図６】従来の、トナー通過を制御するアパチャ電極体
の先端部を拡大して示した平面図である。

【図７】本発明の一実施の形態に係るアパチャ電極体を
搭載した画像形成装置の構成を示す断面図である。

【符号の説明】

１ アパチャ電極体 ２ 電極基板 ３ 制御電極 ４ 開口部（アパチャ） ４ｃ 開口部の内壁面（壁面部） ７ マスク １４ トナー（荷電粒子）

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電極基板の長手方向に複数の制御電極が
   並列して形成され、各制御電極に対応して該制御電極端
   間に開口部が開設された電極アレーを有し、その電極ア
   レーの開口部に荷電粒子を供給して該荷電粒子の開口部
   通過を制御し、通過した荷電粒子により印字用紙等の画
   像記録媒体上に画像を得る画像形成用電極体において、 前記各開口部の出力側の開口が２つの制御電極の間に配
   置され、且つ開口巾が荷電粒子出口側端よりも荷電粒子
   供給端側の方が広くなるように、前記開口部を構成する
   壁面部の内の前記制御電極が延びる方向に沿った一対の
   壁面部の少なくとも一方がテーパー状に形成されている
   ことを特徴とする画像形成用電極体。
2. 【請求項２】 前記各開口部が平面視矩形を有してお
   り、しかも前記各開口部間の前記電極基板部分の断面形
   状が荷電粒子供給側を頂点とする三角形状になっている
   ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成用電極体。
3. 【請求項３】 電極基板の長手方向に複数の制御電極を
   並列して形成し、各制御電極に対応して該制御電極端間
   に開口部を開設した電極アレーを有し、その電極アレー
   の開口部に荷電粒子を供給して該荷電粒子の開口部通過
   を制御し、通過した荷電粒子により印字用紙等の画像記
   録媒体上に画像を得る画像形成用電極体の製造方法にお
   いて、 前記制御電極に対応して開設される開口部の間隔に合わ
   せた開孔が形成されたマスクを電極基板上に載置し、電
   極基板の荷電粒子供給端側に向かうに従って開口部の開
   口巾が広く形成されるようにエキシマレーザを照射して
   該開口部を開設することを特徴とする画像形成用電極体
   の製造方法。