JP3762811B2 - 導電性粒子の飛翔制御方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、複写機、レーザビームプリンタ等の電子写真装置に用いられる導電性トナーなどの導電性粒子の飛翔を制御する技術に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、この種の導電性粒子の飛翔を制御する方法としては、例えば、次のような方法が知られている。
図10に示すように、この画像形成装置100においては、例えば、金属からなる回転可能な磁気ロール101が設けられ、ブレード部材103によってこの磁気ロール101上に導電性トナー102が均一に付着される。そして、この磁気ロール101と対向する位置に平板状の電極104が設けられ、これらの磁気ロール101及び電極104間には、導電性トナー102の飛翔を加速制御するため2つの平行な制御電極105、106が設けられる。さらに、電極104と制御電極105との間には、電極104に密着するように記録シート107が設けられる。
【0003】
そして、電極104には、直流電源108、109及び111によって所定の正電圧が印加されるように構成される。また、電極104側の制御電極105は、切換スイッチ112によって逆極性の直流電源110と接続可能とされ、これにより制御電極105を磁気ロール101より低電位にして導電性トナー102が磁気ロール101側へ押し戻されるように構成されている。
【0004】
このような構成において電極104に所定の電圧を印加し、切換スイッチ112を切り換えることにより、導電性トナー102の飛翔を制御して記録シート107上に所望の画像を形成することができる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の技術においては、次のような問題があった。
すなわち、図10に示す装置の場合、電極104及び制御電極105、106に電圧を印加する際に、導電性トナー102が発散しながら飛翔するため、導電性粒子102が制御電極105、106に付着してしまい、正確な印刷を行うことが困難であるとともに、導電性トナー102が無駄になってしまうという問題があった。
【0006】
また、従来の方法では、磁気ロール101を回転させるためのモータ等の駆動手段が必要となるので装置構成が複雑になり、しかも、ブレード部材103で磁気ロール101上の導電性トナー102の厚みを均一にしているため、ブレード部材103と磁気ロール101間のギャップ調整が困難で、画像の濃淡むらが生じたり、ブレード部材103付近において導電性トナー102が固着してしまう(ブロッキング)という問題もあった。
【0007】
本発明は、このような従来の技術の課題を解決するためになされたもので、導電性粒子を発散させることなく電極間を飛翔させることができる導電性粒子の飛翔制御方法を提供することを目的とするものである。
【0008】
また、本発明は、機械的な動作を伴うことなく容易に導電性粒子を電極に沿って移動させることができる導電性粒子の飛翔制御方法を提供することを目的とするものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】
平行に対向配置した一対の平板電極間に導電性粒子を配してこれらの電極に所定の電圧を印加すると、第1の電極に接する導電性粒子がこの電極と同電位に帯電して相互の反発力により第2の電極に向かって飛翔し、さらに、第2の電極に到達した導電性粒子は、第2の電極と同電位になることによってこの電極から電気的な反発力を受けるとともに、力学的な反力を受けることにより、再び第1の電極に向かって飛翔する。
ここで、導電性粒子として、例えば電子写真用トナーのように凹凸のあるものを用いた場合には、電極間を飛翔する際に各導電性粒子が種々の方向に発散してしまうため、導電性粒子を所望の方向に飛翔させることは困難である。
本発明者等は、かかる点について鋭意研究を重ねた結果、対向配置した一対の電極を特定の形状、位置関係とすることにより、凹凸のある導電性粒子であっても、その飛翔の方向を制御しうることを見い出し、本発明を完成するに至った。
【0010】
本発明はかかる知見に基づいてなされたもので、請求項1記載の発明は、凹部を形成した第1の電極と、該第1の電極の凹部に対して所定の間隔をおいて対向配置した第2の電極との間に所定の電圧を印加し、上記第1及び第2の電極の間に配置した導電性粒子に電気力を作用させることによって飛翔する導電性粒子の飛翔を制御する方法であって、上記第1及び第2の電極に直流電圧を印加した状態で、当該第1の電極上に供給された導電性粒子を上記第2の電極に向かって飛翔させ、上記第2の電極に到達した導電性粒子を上記第1の電極に向かって飛翔させ、さらに、上記第1の電極に到達した導電性粒子を上記第2の電極に向って再び飛翔させる動作を繰り返す際に、上記第2の電極から上記第1の電極に到達した導電性粒子に対し、上記第1の電極から上記第2の電極に向かう電気力線が収束するように発生させた電場と、上記第1の電極の凹部からの力学的反発力とにより、当該導電性粒子に対して相互に接近する方向成分の力を作用させることによって、上記第1及び第2の電極の間において該導電性粒子が密集した状態で往復運動を繰り返すように制御することを特徴とする。
【0011】
一方、請求項2記載の発明は、請求項1記載の発明において、対向配置した第1及び第2の電極に直流電圧を印加して該電極間に配した導電性粒子を飛翔させる際、該導電性粒子に対して上記電極の面に沿う方向成分の力を作用させることを特徴とする。
【0012】
この場合、請求項3記載の発明のように、請求項2記載の発明において、第1及び第2の電極のうち第1の電極から第2の電極に向かう電気力線が該電極の面に沿う方向に湾曲するように該電極間に電場を発生させることも効果的である。
【0013】
また、請求項4記載の発明のように、請求項2又は3のいずれか1項記載の発明において、第1の電極に形成した傾斜面からの力学的反発力によって該電極間に配した導電性粒子に対して該電極の面に沿う方向成分の力を作用させることも効果的である。
【0014】
他方、請求項5記載の発明は、対向配置した第1及び第2の電極と、該電極に直流電圧を印加する直流電源とを有し、上記第1の電極に、該電極間に配した導電性粒子に対し飛翔時に相互に接近する方向成分の力を作用させるための凹部を形成し、該凹部は、その周縁部分に設けられ中央部分に向ってなだらかな曲面状に形成された傾斜部と、上記中央部分に形成された平面部とを有する導電性粒子の飛翔制御装置を制御する方法であって、上記第1及び第2の電極に直流電圧を印加した状態で、当該第1の電極上に供給された導電性粒子を上記第2の電極に向かって飛翔させ、上記第2の電極に到達した導電性粒子を上記第1の電極に向かって飛翔させ、さらに、上記第1の電極に到達した導電性粒子を上記第2の電極に向って再び飛翔させる動作を繰り返す際に、上記第2の電極から上記第1の電極に到達した導電性粒子に対し、上記第1の電極から上記第2の電極に向かう電気力線が収束するように発生させた電場と、上記第1の電極の凹部からの力学的反発力とにより、当該導電性粒子に対して相互に接近する方向成分の力を作用させることによって、上記第1及び第2の電極の間において該導電性粒子が密集した状態で往復運動を繰り返すように制御することを特徴とする。
【0015】
また、請求項6記載の発明は、請求項5記載の発明において、上記導電性粒子の飛翔制御装置は、上記第1の電極の凹部に、該電極間に配した導電性粒子に対し飛翔時に該電極の面に沿う方向成分の電気力及び力学的反発力を作用させるための相対的な傾斜面を形成したことを特徴とする。
【0016】
さらに、請求項7記載の発明は、請求項5記載の発明において、上記導電性粒子の飛翔制御装置は、上記第1の電極に、該電極間に配した導電性粒子に対し飛翔時に相互に接近する方向成分の電気力及び力学的反発力を作用させるための凹部と、該電極間に配した導電性粒子に対し飛翔時に該電極の面に沿う方向成分の電気力及び力学的反発力を作用させるための相対的な傾斜面とを形成したことを特徴とする。
【0017】
さらに、請求項8記載の発明は、対向配置した第1及び第2の電極と、該電極に画像信号に応じて所定の電圧を印加する電源とを有し、上記第1の電極に、上記第1及び第2の電極間に配した導電性トナーに対し飛翔時に相互に接近する方向成分の電気力及び力学的反発力を作用させるための凹部を形成するとともに、上記第2の電極の近傍に、上記第1の電極から飛翔した上記導電性トナーを付着させるための記録媒体を配置し、上記第1の電極と上記記録媒体との間に、上記導電性トナーを通過させるための孔を有し該導電性トナーの通過を制御する直流電圧を上記第1の電極との間に印加するように構成された制御電極を上記第1の電極に対向配置した画像形成装置を制御する方法であって、上記第1の電極及び上記制御電極に直流電圧を印加した状態で、当該第1の電極上に供給された導電性粒子を上記制御電極に向かって飛翔させ、上記制御電極に到達した導電性粒子を上記第1の電極に向かって飛翔させ、さらに、上記第1の電極に到達した導電性粒子を上記制御電極に向って再び飛翔させる動作を繰り返す際に、上記制御電極から上記第1の電極に到達した導電性粒子に対し、上記第1の電極から上記制御電極に向かう電気力線が収束するように発生させた電場と、上記第1の電極の凹部からの力学的反発力とにより、当該導電性粒子に対して相互に接近する方向成分の力を作用させることによって、上記第1の電極及び上記制御電極の間において該導電性粒子が密集した状態で往復運動を繰り返すように制御することを特徴とする。
【0018】
さらにまた、請求項9記載の発明は、請求項8記載の発明において、上記画像形成装置は、上記制御電極と記録媒体との間に、導電性トナーを通過させるための孔を有し制御回路によって逆極性の電圧を印加するように構成された他の制御電極をさらに配置したことを特徴とする。
【0019】
この場合、請求項10記載の発明のように、請求項8又は9のいずれか1項記載の発明において、請求項7記載の方法によって導電性トナーを凹部に供給するように制御することも効果的である。
【0020】
また、請求項11記載の発明は、対向配置した導電性の被加工物と電極に対して所定の電圧を印加し、上記被加工物より硬度の大きい導電性粒子を上記被加工物と電極間において飛翔させる際、上記被加工物に向かう導電性粒子に対して請求項1記載の方法によって相互に接近する方向成分の電気力及び力学的反発力を作用させて上記被加工物の表面の粗面化を行うことを特徴とする。
【0021】
この場合、請求項12記載の発明のように、請求項11記載の方法によって電子写真感光体の表面のホーニング加工を行うことも効果的である。
【0022】
かかる構成を有する請求項1記載の発明の場合、第1の電極に到達した導電性粒子を第2の電極に向って再び飛翔させる際に、第1及び第2の電極に直流電圧を印加した状態で、第1の電極から第2の電極に向かう電気力線が収束するように発生させた電場と、第1の電極の凹部からの力学的反発力とにより、当該導電性粒子に対して相互に接近する方向成分の力を作用させる。そして、この動作を繰り返すことによって、第1及び第2の電極の間において導電性粒子が密集した状態で往復運動を繰り返すように制御する。
その結果、本発明によれば、導電性粒子を第1及び第2の電極の間において発散させることなく繰り返し往復運動させながら保持することが可能になる。
【0023】
また、請求項2記載の発明のように、請求項1記載の発明において、対向配置した第1及び第2の電極に直流電圧を印加してこれらの電極間に配した導電性粒子を飛翔させる際、この導電性粒子に対して上述の電極の面に沿う方向成分の力を作用させることによって、導電性粒子は上述の電極間における飛翔を繰り返しながらその面に沿って移動するようになる。
【0024】
この場合、請求項3記載の発明のように、請求項2記載の発明において、対向配置した一対の電極のうち一方の電極から他方の電極に向かう電気力線がこれらの電極の面に沿う方向に湾曲するように当該電極間に電場を発生させる方法、又は、請求項4記載の発明のように、請求項2又は3記載の発明において、対向配置した一対の電極に形成した傾斜面からの力学的反発力によって当該電極間に配した導電性粒子に対してこれらの電極の面に沿う方向成分の力を作用させる方法を用いれば、容易に導電性粒子に対して上述の電極の面に沿う方向成分の力を作用させることができ、その結果、導電性粒子は上述の電極間における飛翔を繰り返しながら電極面に沿って移動するようになる。
【0025】
一方、請求項5記載の発明のように、対向配置した第1及び第2の電極と、これらの電極に直流電圧を印加する直流電源とを有し、上記第1の電極に、これらの電極間に配した導電性粒子に対し飛翔時に相互に接近する方向成分の力を作用させるための凹部を形成し、この凹部が、その周縁部分に設けられ中央部分に向ってなだらかな曲面状に形成された傾斜部と、上記中央部分に形成された平面部とを有する導電性粒子の飛翔制御装置において、第1の電極に到達した導電性粒子を第2の電極に向って再び飛翔させる際に、第1及び第2の電極に直流電圧を印加した状態で、第1の電極から第2の電極に向かう電気力線が収束するように発生させた電場と、第1の電極の凹部からの力学的反発力とにより、当該導電性粒子に対して相互に接近する方向成分の力を作用させ、この動作を繰り返すことによって、第1及び第2の電極の間において導電性粒子が密集した状態で往復運動を繰り返すように制御すれば、簡素な構成の装置において、第1及び第2の電極の間において導電性粒子を発散させることなく繰り返し往復運動させながら保持することが可能になる。
【0026】
この場合、請求項6記載の発明のように、請求項5記載の発明において、上記導電性粒子の飛翔制御装置の第1の電極の凹部に、これらの電極間に配した導電性粒子に対し飛翔時に当該電極の面に沿う方向成分の電気的及び力学的反発力を作用させるための相対的な傾斜面を形成すれば、一対の電極間において導電性粒子を発散させずに電極面に沿って移動させることが可能になる。
【0027】
さらに、請求項7記載の発明のように、請求項5記載の発明において、上記導電性粒子の飛翔制御装置の第1の電極に、これらの電極間に配した導電性粒子に対し飛翔時に相互に接近する方向成分の電気力及び力学的反発力を作用させるための凹部と、この導電性粒子に対し飛翔時に当該電極の面に沿う方向成分の電気的及び力学的反発力を作用させるための相対的な傾斜面とを形成すれば、簡単な構成で、一対の電極間における導電性粒子の移動と密集飛翔を行うことが可能になる。
【0028】
一方、請求項8記載の発明のように、対向配置した第1及び第2の電極と、これらの電極に画像信号に応じて所定の電圧を印加する電源とを有し、上述の第1の電極に、上述の第1及び第2の電極間に配した導電性トナーに対し飛翔時に相互に接近する方向成分の電気力及び力学的反発力を作用させるための凹部を形成するとともに、第2の電極の近傍に、第1の電極から飛翔した導電性トナーを付着させるための記録媒体を配置し、第1の電極と記録媒体との間に、導電性トナーを通過させるための孔を有し導電性トナーの通過を制御する直流電圧を第1の電極との間に印加するように構成された制御電極を上記第1の電極に対向配置した画像形成装置において、第1の電極に到達した導電性粒子を制御電極に向って再び飛翔させる際に、第1の電極及び制御電極に直流電圧を印加した状態で、第1の電極から制御電極に向かう電気力線が収束するように発生させた電場と、第1の電極の凹部からの力学的反発力とにより、当該導電性粒子に対して相互に接近する方向成分の力を作用させ、この動作を繰り返すことによって、第1の電極及び制御電極の間において導電性粒子が密集した状態で往復運動を繰り返すように制御すれば、画像形成の際に導電性トナーが飛散してしまうことなく、密集した状態で記録媒体に付着するため、安定した画像形成が行われる。
【0029】
この場合、請求項9記載の発明のように、請求項8記載の発明において、上記画像形成装置の制御電極と記録媒体との間に、導電性トナーを通過させるための孔を有し制御回路によって逆極性の電圧を印加するように構成された他の制御電極をさらに配置すれば、制御回路による制御によって導電性トナーが記録媒体に到達するか否かを制御することができ、記録媒体上に所望のトナー像を形成することができる。
【0030】
また、請求項10記載の発明のように、請求項8又は9記載の発明において、請求項7記載の方法によって導電性トナーを第1の電極の凹部に供給するように制御すれば、導電性トナーを搬送等させるための機械的な動作を行う手段を省略することが可能になる。
【0031】
一方、請求項11記載の発明のように、対向配置した導電性の被加工物と電極に対して所定の電圧を印加し、この被加工物より硬度の大きい導電性粒子をこの被加工物と電極間において飛翔させる際、この被加工物に向かう導電性粒子に対して請求項1記載の方法によって相互に接近する方向成分の電気力及び力学的反発力を作用させてこの被加工物の表面の粗面化を行えば、複雑な構成をとることなく、電圧等を変えるだけで種々の条件の表面処理を行うことができる。
【0032】
特に、請求項12記載の発明のように、請求項11記載の方法により電子写真感光体の表面のホーニング加工を行うようにすれば、水等を使用することなく、容易に微細な加工を行うことが可能になる。
【0033】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る導電性粒子の運動制御方法の好ましい実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
【0034】
図1は、本発明に係る導電性粒子の飛翔制御装置の一実施の形態を示す概略構成図であり、図1(a)は平面図、図1(b)は図1(a)のX−X線断面図、図1(c)は図1(a)のY−Y線断面図である。
【0035】
図1に示すように、本実施の形態に係る導電性粒子の飛翔制御装置1は、一対の平板状の例えば金属からなる第1及び第2の電極2、3を有し、これら第1及び第2の電極2、3は直流電源4に接続されている。
【0036】
第1及び第2の電極2、3は、ともに長尺の四角形状の部材からなり、所定の間隔をおいて平行に配置されている。そして、下方に位置する第1の電極2は直流電源4の負の端子に接続され、上方に位置する第2の電極3は直流電源4の正の端子に接続されている。
【0037】
第1の電極2には、その長手方向に延びる長尺の凹部2aが形成されている。図1(b)に示すように、この凹部2aは、その周縁部分から中央部分に向かってなだらかに深くなるように形成されている。この場合、図1(b)に示すように、第1の電極2から第2の電極3へ向かう電気力線5が互いに近づくように凹部2aが形成されている。
【0038】
一方、第1及び第2の電極2、3の間には、導電性粒子6として、例えば、電子写真装置に用いられる導電性トナーが配される。この導電性粒子6の外径としては、8〜12μm程度のものから、外径1mm程度のものまで使用することができる。この場合、導電性粒子6の抵抗率としては、10〜109Ω・cmのものを使用することができる。また、導電性粒子6としては、絶縁性のトナー(約1016Ω・cm程度)と導電性キャリア(約108〜109Ω・cm程度)を混合した粒子を使用することもできる。
【0039】
このような構成を有する本実施の形態においては、次のような動作により導電性粒子6の飛翔の制御が行われる。
まず、第1及び第2の電極2、3間に所定の電圧(500V程度)を印加すると、図2(a)に示すように、第1の電極2の表面が負に帯電し、第2の電極3の表面が正に帯電する。
【0040】
その結果、第1の電極2の凹部2a上の導電性粒子6が負に帯電するため、相互間の反発力によって導電性粒子6が第2の電極3に向かって飛翔する。本実施の形態の場合、凹部2aの周縁部分から中央部分に向かってなだらかに深くなるように、さらに、第1の電極2から第2の電極3へ向かう電気力線5が互いに近づくように凹部2aが形成されていることから、導電性粒子6には相互に接近する方向成分の力が働き、導電性粒子6は第2の電極3の中央部分に向って飛翔する。
【0041】
そして、導電性粒子6は、第2の電極3に到達すると正に帯電する。その結果、図2(b)に示すように、導電性粒子6は第2の電極3との電気的及び力学的な反発力により再び第1の電極2に向かって飛翔する。
【0042】
さらに、第1の電極2に到達した導電性粒子6は、同様の作用により負に帯電し、図2(c)に示すように、再び第2の電極3に向かって飛翔する。そして、以下、同様の動作を繰り返すことにより、導電性粒子6は第1の電極2と第2の電極3の間において往復運動を繰り返す。
【0043】
図3は、本実施の形態における導電性粒子6の飛翔の軌跡Pを示すものである。
上述したように、導電性粒子6は第1及び第2の電極2、3の間を往復するが、本実施の形態の場合、第2の電極2の凹部2aが、その周縁部分から中央部分に向かってなだらかに深くなるように、さらに、第1の電極2から第2の電極3へ向かう電気力線5が互いに近づくように形成されているため、導電性粒子6には常に第2の電極3の中央部分に向かう力が働き、その結果、図3の軌跡Pで示すように、導電性粒子6が第1の電極2の凹部2aの周縁部に到達した場合であっても、その中央部分に引き戻されるようになる。
【0044】
したがって、本実施の形態によれば、第1の電極2から第2の電極3に向かって密集した状態で導電性粒子6を飛翔させることができる。
【0045】
図4(a)〜(c)は、本発明に係る導電性粒子の飛翔制御装置の他の実施の形態を示すものであり、以下、上述の実施の形態と対応する部分には同一の符号を付して説明する。
【0046】
本実施の形態に係る導電性粒子の飛翔制御装置1Aの基本的な構成は上記実施の形態と同様であり、第1の電極2と第2の電極3が対向配置され、これら第1及び第2の電極2、3は直流電源4に接続されている。そして、下方に位置する第1の電極2は直流電源4の負の端子に接続され、上方に位置する第2の電極3は直流電源4の正の端子に接続されている。
【0047】
一方、本実施の形態の場合、第1の電極2に長尺の凹部2aが形成されるが、上記実施の形態の装置と異なり、周縁部分に傾斜部2bが形成され、中央部分には平面部2cが形成されている。この場合、傾斜部2bは中央部分に向かってなだらかな曲面が形成され、この傾斜部2bから第2の電極3へ向かう電気力線5が互いに近づくように形成される。一方、第2の電極3の電極面と第1の電極2の平面部2cは平行になるように構成される。
【0048】
このような構成を有する本実施の形態の場合、第1の電極2の平面部2cにおいては、第2の電極3に向かって平行に電気力線5が向かうため、導電性粒子6には、第1の電極2又は第2の電極3の面に対して垂直に向かう方向の力が働く。
【0049】
他方、第1の電極2の凹部2aの周縁部においては、第2の電極3へ向かって電気力線5が互いに近づくように構成されているため、導電性粒子6に対して第2の電極3の中央部分に向かう方向成分の力が働く。
したがって、本実施の形態によっても、導電性粒子6を分散させることなく、第2の電極3の中央部分に集めるようにその飛翔を制御することが可能になる。
【0050】
その他の構成及び作用効果については、上述の実施の形態と同様であるのでその詳細な説明を省略する。
【0051】
なお、本発明は上述の実施の形態に限られることなく、種々の変更を行うことができる。
例えば、上述の実施の形態においては、第1の電極を下方に位置する一方、第2の電極を上方に位置するように構成したが、これらを逆に配置するようにしてもよく、また、いずれかの方向に傾けるようにしてもよい。
【0052】
さらに、第1の電極と第2の電極の両方に凹部を形成することもできる。
また、各電極及び凹部の大きさ、形状、深さ等についても、本発明の範囲内であれば、上記実施の形態に限られることなく、種々のものとすることができる。
【0053】
図5(a)(b)は、本発明に係る導電性粒子の飛翔制御装置のさらに他の実施の形態を示すものであり、以下、上述の実施の形態と対応する部分には同一の符号を付して説明する。
【0054】
本実施の形態に係る導電性粒子の飛翔制御装置7の場合も、基本的な構成は上記実施の形態と同様であり、長尺の第1の電極8と第2の電極9が対向配置され、これら第1及び第2の電極8、9は直流電源4に接続されている。そして、下方に位置する第1の電極8は直流電源4の負の端子に接続され、上方に位置する第2の電極9は直流電源4の正の端子に接続されている。
【0055】
図5(a)に示すように、本実施の形態においては、第1の電極8に、その長手方向に向かって傾斜する傾斜凹部8aが形成されている。この傾斜凹部8aは、例えば、図4に示す凹部2aと同様に、周縁部分に傾斜部8bが形成され、中央部分に平面部8cが形成されたものから構成される。
【0056】
かかる構成を有する本実施の形態の場合、図5(a)に示すように、第1及び第2の電極8、9の間において、電極面に沿ってその間隔が開く方向に電気力線5が湾曲するようになる。このため、導電性粒子6に対し、第1及び第2の電極8、9の電極面に沿う方向の成分を含む力が働く。また、導電性粒子6が電極面と衝突する際に傾斜凹部8aから同方向に力学的な力も働く。その結果、図5(b)の軌跡Qで示すように、上述の如く導電性粒子6が第1及び第2の電極8、9の間を往復運動するとともに、第1及び第2の電極8、9の電極面の離れた離れた方向(図中右側方向)に向かって移動する。
【0057】
このように、本実施の形態の装置によれば、第1及び第2の電極8、9の電極面に沿って導電性粒子6を搬送することが可能になる。
【0058】
なお、本実施の形態においては、例えば図1に示すように、周縁部分から中央部分に向かってなだらかに深くなるような傾斜凹部を形成することもできる。
また、第1及び第2の電極8、9の両方に傾斜凹部を形成することもできる。
【0059】
その他の構成及び作用効果については、上述の実施の形態と同様であるのでその詳細な説明を省略する。
【0060】
図6は、本発明のさらに他の実施の形態を示すものであり、以下、上述の実施の形態と対応する部分には同一の符号を付して説明する。
【0061】
本実施の形態に係る導電性粒子6の飛翔制御装置10の場合も、基本的な構成は上記実施の形態と同様であり、長尺の第1の電極11と第2の電極12が対向配置され、これら第1及び第2の電極11、12は直流電源4に接続されている。そして、下方に位置する第1の電極11は直流電源4の負の端子に接続され、上方に位置する第2の電極12は直流電源4の正の端子に接続されている。
【0062】
本実施の形態においては、第2の電極12に、例えば、図4に示すような凹部11aと、例えば、図5に示すような傾斜凹部11bが連続して形成されている。すなわち、第2の電極11の一方の端部(図中左側の端部)から中央部分に向かって下降するように傾斜凹部11bが形成され、さらに、第2の電極12の中央部分から他方の端部に向かって凹部11aが形成されている。
【0063】
なお、凹部11a及び傾斜凹部11bとしては、例えば、図1に示すように、周縁部分から中央部分に向かってなだらかに深くなるような傾斜凹部を形成することもできる。
【0064】
さらに、第2の電極12の一方の端部には、導電性粒子6を供給するための供給手段13が設けられている。この供給手段13は、例えば、漏斗形状の容器を有し、一定量の導電性粒子6を供給できるように構成されている。
【0065】
このような構成を有する本実施の形態によれば、第1及び第2の電極11、12に所定の電圧を印加するだけで、機械的な動作を伴うことなく、第1及び第2の電極11、12の一端部から供給した導電性粒子6を傾斜凹部11bにより連続的に搬送し、さらに、凹部11aにおいて往復運動させることが可能になる。
【0066】
その他の構成及び作用効果については、上述の実施の形態と同様であるのでその詳細な説明を省略する。
【0067】
図7(a)(b)は、本発明に係る画像形成装置の一実施の形態を示すものである。
図7(a)(b)に示すように、本実施の形態の画像形成装置20は、導電性粒子であるトナー60を飛翔させるための第1の電極21と第2の電極22とを有し、これら第1及び第2の電極21、22の間にトナー60の飛翔を制御するための制御電極23、24が設けられている。
【0068】
この場合、トナー60の外径は8〜12μmであり、また、制御電極23、24の間隔は100μm程度とすることが好ましい。
【0069】
そして、第2の電極22の第1の電極21に対向する面には、記録シート25が密着するように配置され、これら第2の電極22及び記録シート25は、例えば、ドラムやベルト等の機構により一体となって移動するように構成されている。
【0070】
第1の電極21は、上述の実施の形態と同様に長尺の部材からなり、トナー60を発散させずに飛翔させるための凹部21aが形成される。この凹部21aは、上述した図1又は図4に示すもののいずれを用いることができる。この場合、凹部21aの深さは1mm程度とすることが好ましい。
【0071】
第1の電極21及び制御電極23は直流電源28に接続される。この場合、第1の電極21は直流電源28の負の接続端子に接続され、制御電極23は直流電源28の正の端子に接続される。また、制御電極23及び制御電極24は、切換スイッチSWによって切換可能な逆極性の直流電源26、27に接続される。なお、直流電源26の起電力を上記直流電源28の起電力よりも大きくなるように構成する。
【0072】
さらに、制御電極24及び第2の電極22は直流電源29に接続される。この場合、制御電極24は直流電源29の負の接続端子に接続され、第2の電極22は直流電源29の正の端子に接続される。また、切換スイッチSWは、図示しないCPUからの信号に応じて切り換わるように構成される。
【0073】
各制御電極23、24にはトナー60を通過させるための孔23a、24aが設けられている。この場合、図7(a)(b)に示すように、例えば、第1の電極21側に位置する制御電極23の孔23aを、第2の電極22側に位置する制御電極24の孔24aよりも大きくなるように構成することが好ましい。これにより、トナー60を円滑に第2の電極24aに向かって飛翔させることができる。
【0074】
図8(a)〜(c)は、本実施の形態における制御電極23、24の例を示すものである。
本実施の形態の制御電極23、24としては、絶縁性の基板30の両面に複数の制御電極23、24を形成し、各制御電極23、24の位置に孔23a、24aを形成することによって、種々の形状のものを用いることができる。
【0075】
例えば、図8(a)に示すように、基板30上に千鳥足状に交互に制御電極24(23)及び孔24a(23a)を形成することもできるし、また、図8(b)に示すように、基板30上に4種類の制御電極24(23)及び孔24a(23a)を並べて配置することもできる。
【0076】
さらには、図8(c)に示すように、基板30の両面に、それぞれ異なる方向に延びる平行な直線状の制御電極24(23)を複数形成し、各制御電極24(23)の孔24a(23a)の位置を重ねることにより、マトリクス状の制御用電極を形成することもできる。
【0077】
特に、図8(c)の例によれば、制御用電極を駆動するための回路を少なくすることができるという効果がある。
【0078】
このような構成を有する本実施の形態の装置を用いて画像を形成する場合には、図7(a)に示すように、切換スイッチSWを切り換えて直流電源27、28及び29を直列に接続し、第1及び第2の電極21、22に所定の電圧を印加する。その結果、第1の電極21上の導電性トナー60が第2の電極22に向かって飛翔し、制御電極23、24によって加速されて記録シート25に到達する。この場合、本実施の形態においては第1の電極21の凹部21aによって形成される電場により導電性トナー60が密集した状態で飛翔するため、導電性トナー60は制御電極23、24にほとんど衝突せず、スムーズに記録シート25に付着する。
【0079】
また、ごくまれに制御電極23、24に衝突した導電性トナー60は、上記実施の形態の場合と同様に、その極性が反転して第1の電極21に戻された後、再び記録シート25に向かって飛翔するが、その際、第1の電極21の凹部21aによって形成される電場及びこの凹部21aからの反力により、発散することなく制御電極23の孔23aに向かって飛翔する。
【0080】
一方、図7(b)に示すように、図示しないCPUからの信号に応じて切換スイッチSWを切り換え、直流電源26と直流電源28を直列に接続すると、制御電極24の電位が第1の電極21の電位よりも低くなるため、導電性トナー60は第1の電極21側に押し戻され、記録シート25に到達しなくなる。その結果、記録シート25上に余白部分を形成することができる。
【0081】
そして、以上の動作を記録シート25の移動と同期させて行うことにより、記録シート25上に所望の高画質の画像を形成することができる。
【0082】
なお、本実施の形態のプリンタに、図6に示すような装置を用いてトナー60を供給するように構成すれば、トナー60を搬送等させるための機械的な動作を行う手段を省略することができ、簡易な構成で容易にトナー60を供給することができる。
【0083】
その他の構成及び作用効果については、上述の実施の形態と同様であるのでその詳細な説明を省略する。
【0084】
図9(a)(b)は、本発明に係る導電性基体の加工方法の一実施の形態を示すものであり、以下、上述の実施の形態と対応する部分には同一の符号を付して説明する。
本実施の形態は、導電性粒子の飛翔を、例えば、電子写真感光体等の被加工物の表面の粗面化に適用したものである。
【0085】
図9(a)(b)に示すように、本実施の形態においては、上記実施の形態と同様の凹部2aが形成された長尺の第1の電極2を有し、この第1の電極2と、粗面化対象である電子写真感光体31とが直流電源4に接続される。この場合、第1の電極2は直流電源4の負の接続端子に接続され、電子写真感光体31は直流電源4の正の端子に接続される。
【0086】
本実施の形態においては、導電性粒子32として、硬度が大きく、かつ、鋭利な形状を有するものを用いる。例えば、鋼鉄の粒子にダイヤモンドの粉末を混入したもの等を用いることができる。また、導電性粒子32の粒径は、最大1mm程度のものを用いることができる。
【0087】
一方、第1の電極2についても、硬度の大きい材料、例えば、ステンレス等を用いて構成される。
【0088】
このような構成を有する本実施の形態において、第1の電極2と電子写真感光体31との間に所定の電圧を印加すると、上述の実施の形態の場合と同様に、第1の電極2及び電子写真感光体31間において、導電性粒子32が電子写真感光体31に向かって密集するように往復運動し、電子写真感光体31の表面の粗面化が行われる。そして、図9(b)に示すように、電子写真感光体31を一定の速度で回転させると、水等を使用することなく、電子写真感光体31の全表面のホーニング加工を行うことが可能になる。
【0089】
その他の構成及び作用効果については、上述の実施の形態と同様であるのでその詳細な説明を省略する。
【0090】
なお、上述の各実施の形態においては、電極の表面を加工して凹部及び傾斜凹部を形成するようにしたが、平板状の電極を折曲形成することにより凹部及び傾斜凹部を形成することもできる。
【0091】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、導電性粒子に対し、簡単な構成で、電極間の往復運動や搬送など種々の飛翔に関する制御を行うことが可能になる。
【0092】
その結果、特に、導電性トナーを用いて画像形成を行う際に、装置構成を簡素化することができるとともに、導電性トナーの飛散を防止して円滑な動作を行うことが可能になる。
【0093】
また、本発明を導電性基体の表面加工に適用すれば、簡単な構成で、自由度の大きい種々の微細加工を行うことが可能になるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】 (a):本発明に係る導電性粒子の飛翔制御装置の一実施の形態の概略構成を示す平面図
(b):図1(a)のX−X線断面図
(c):図1(a)のY−Y線断面図
【図2】 (a)〜(c):同実施の形態における導電性粒子の飛翔の原理を示す説明図
【図3】 同実施の形態における導電性粒子の飛翔の軌跡を示す説明図
【図4】 (a):本発明に係る導電性粒子の飛翔制御装置の他の実施の形態の概略構成を示す平面図
(b):図4(a)のX−X線断面図
(c):図4(a)のY−Y線断面図
【図5】 (a):本発明に係る導電性粒子の飛翔制御装置のさらに他の実施の形態の概略構成を示す断面図
(b):同実施の形態における導電性粒子の飛翔の軌跡を示す説明図
【図6】 本発明に係る導電性粒子の飛翔制御装置のさらに他の実施の形態の概略構成図
【図7】 (a):本発明を用いたプリンタの一実施の形態を示す概略構成図で、画像形成動作を示すもの
(b):本発明を用いたプリンタの一実施の形態を示す概略構成図で、余白形成動作を示すもの
【図8】 (a)〜(c):同実施の形態における制御電極の例を示す平面図
【図9】 (a):本発明に係る導電性基体の加工方法の一実施の形態を示す一部破断正面図
(b):同実施の形態の一部破断側面図
【図10】従来の導電性粒子の飛翔制御方法の一例を示す説明図
【符号の説明】
1、1A、7、10…導電性粒子の飛翔制御装置 2、8、11、21…第1の電極 2a、11a…凹部 2b…傾斜部 2c…平面部 8a、11b…傾斜凹部 3、9、12、22…第2の電極 4、26、27、28、29…直流電源 5…電気力線 6…導電性粒子 20…画像形成装置 23、24…制御電極 23a、24a…孔 25…記録シート 30…基板 31…電子写真感光体 32…導電性粒子 60…トナー SW…切換スイッチ
Claims (12)
- 凹部を形成した第1の電極と、該第1の電極の凹部に対して所定の間隔をおいて対向配置した第2の電極との間に所定の電圧を印加し、上記第1及び第2の電極の間に配置した導電性粒子に電気力を作用させることによって飛翔する導電性粒子の飛翔を制御する方法であって、
上記第1及び第2の電極に直流電圧を印加した状態で、当該第1の電極上に供給された導電性粒子を上記第2の電極に向かって飛翔させ、上記第2の電極に到達した導電性粒子を上記第1の電極に向かって飛翔させ、さらに、上記第1の電極に到達した導電性粒子を上記第2の電極に向って再び飛翔させる動作を繰り返す際に、上記第2の電極から上記第1の電極に到達した導電性粒子に対し、上記第1の電極から上記第2の電極に向かう電気力線が収束するように発生させた電場と、上記第1の電極の凹部からの力学的反発力とにより、当該導電性粒子に対して相互に接近する方向成分の力を作用させることによって、上記第1及び第2の電極の間において該導電性粒子が密集した状態で往復運動を繰り返すように制御することを特徴とする導電性粒子の飛翔制御方法。 - 対向配置した第1及び第2の電極に直流電圧を印加して該電極間に配した導電性粒子を飛翔させる際、該導電性粒子に対して上記電極の面に沿う方向成分の力を作用させることを特徴とする請求項1記載の導電性粒子の飛翔制御方法。
- 第1及び第2の電極のうち第1の電極から第2の電極に向かう電気力線が該電極の面に沿う方向に湾曲するように該電極間に電場を発生させることを特徴とする請求項2記載の導電性粒子の飛翔制御方法。
- 第1の電極に形成した傾斜面からの力学的反発力によって該電極間に配した導電性粒子に対して該電極の面に沿う方向成分の力を作用させることを特徴とする請求項2又は3のいずれか1項記載の導電性粒子の飛翔制御方法。
- 対向配置した第1及び第2の電極と、該電極に直流電圧を印加する直流電源とを有し、上記第1の電極に、該電極間に配した導電性粒子に対し飛翔時に相互に接近する方向成分の力を作用させるための凹部を形成し、該凹部は、その周縁部分に設けられ中央部分に向ってなだらかな曲面状に形成された傾斜部と、上記中央部分に形成された平面部とを有する導電性粒子の飛翔制御装置を制御する方法であって、
上記第1及び第2の電極に直流電圧を印加した状態で、当該第1の電極上に供給された導電性粒子を上記第2の電極に向かって飛翔させ、上記第2の電極に到達した導電性粒子を上記第1の電極に向かって飛翔させ、さらに、上記第1の電極に到達した導電性粒子を上記第2の電極に向って再び飛翔させる動作を繰り返す際に、上記第2の電極から上記第1の電極に到達した導電性粒子に対し、上記第1の電極から上記第2の電極に向かう電気力線が収束するように発生させた電場と、上記第1の電極の凹部からの力学的反発力とにより、当該導電性粒子に対して相互に接近する方向成分の力を作用させることによって、上記第1及び第2の電極の間において該導電性粒子が密集した状態で往復運動を繰り返すように制御することを特徴とする導電性粒子の飛翔制御装置の制御方法。 - 上記導電性粒子の飛翔制御装置は、上記第1の電極の凹部に、該電極間に配した導電性粒子に対し飛翔時に該電極の面に沿う方向成分の電気力及び力学的反発力を作用させるための相対的な傾斜面を形成したことを特徴とする請求項5記載の導電性粒子の飛翔制御装置の制御方法。
- 上記導電性粒子の飛翔制御装置は、上記第1の電極に、該電極間に配した導電性粒子に対し飛翔時に相互に接近する方向成分の電気力及び力学的反発力を作用させるための凹部と、該電極間に配した導電性粒子に対し飛翔時に該電極の面に沿う方向成分の電気力及び力学的反発力を作用させるための相対的な傾斜面とを形成したことを特徴とする請求項5記載の導電性粒子の飛翔制御装置の制御方法。
- 対向配置した第1及び第2の電極と、該電極に画像信号に応じて所定の電圧を印加する電源とを有し、上記第1の電極に、上記第1及び第2の電極間に配した導電性トナーに対し飛翔時に相互に接近する方向成分の電気力及び力学的反発力を作用させるための凹部を形成するとともに、上記第2の電極の近傍に、上記第1の電極から飛翔した上記導電性トナーを付着させるための記録媒体を配置し、上記第1の電極と上記記録媒体との間に、上記導電性トナーを通過させるための孔を有し該導電性トナーの通過を制御する直流電圧を上記第1の電極との間に印加するように構成された制御電極を上記第1の電極に対向配置した画像形成装置を制御する方法であって、
上記第1の電極及び上記制御電極に直流電圧を印加した状態で、当該第1の電極上に供給された導電性粒子を上記制御電極に向かって飛翔させ、上記制御電極に到達した導電性粒子を上記第1の電極に向かって飛翔させ、さらに、上記第1の電極に到達した導電性粒子を上記制御電極に向って再び飛翔させる動作を繰り返す際に、上記制御電極から上記第1の電極に到達した導電性粒子に対し、上記第1の電極から上記制御電極に向かう電気力線が収束するように発生させた電場と、上記第1の電極の凹部からの力学的反発力とにより、当該導電性粒子に対して相互に接近する方向成分の力を作用させることによって、上記第1の電極及び上記制御電極の間において該導電性粒子が密集した状態で往復運動を繰り返すように制御することを特徴とする画像形成装置の制御方法。 - 上記画像形成装置は、上記制御電極と記録媒体との間に、導電性トナーを通過させるための孔を有し制御回路によって逆極性の電圧を印加するように構成された他の制御電極をさらに配置したことを特徴とする請求項8記載の画像形成装置の制御方法。
- 請求項7記載の方法によって導電性トナーを第1の電極の凹部に供給するように制御することを特徴とする請求項8又は9のいずれか1項記載の画像形成装置の制御方法。
- 対向配置した導電性の被加工物と電極に対して所定の電圧を印加し、上記被加工物より硬度の大きい導電性粒子を上記被加工物と電極間において飛翔させる際、上記被加工物に向かう導電性粒子に対して請求項1記載の方法によって相互に接近する方向成分の電気力及び力学的反発力を作用させて上記被加工物の表面の粗面化を行うことを特徴とする導電性基体の加工方法。
- 請求項11記載の方法によって電子写真感光体の表面のホーニング加工を行うことを特徴とする導電性基体の加工方法。
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