JPH05305728A - 記録装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 アパチャー電極を安定して振動させることに
より、開口部のトナーによる詰まりを抑え、安価で、記
録不能に陥らない高品質な記録装置を提供することを目
的とする。 【構成】 アパチャー電極２０は、絶縁層２１を弾性体
である電極膜によってほぼサンドイッチされ、絶縁層２
１の露出される部分の最長距離が、絶縁層に励振される
振動の半波長よりも短いために、絶縁層の露出部分の振
動は、節のない振動のモードとなる。この結果、アパチ
ャー電極２０に励振される振動が、絶縁層２１によっ
て、振幅の乱れが生じることがなくなって、基準電極２
２及び制御電極２３に主に伝わるようになる。

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の流れを変調制御する手段を
有する記録装置であって、複写機、プリンター等に適用
される記録装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の記録装置は、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
ら構成される。図４に示されるように、アパチャー電極
７０は、ポリイミドなどから構成される絶縁層７１を介
して、基準電極７２と、多数の制御電極７３とから構成
され、基準電極７２と、制御電極７３とが重なる部分に
開口部７４が設けられる。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、そして、画像が形成される。この記録装置
は、例えば、米国特許第３６８９９３５号の明細書及び
図面に開示されている。

【０００３】さて、この記録装置は、アパチャー電極の
開口部がトナーによって穴ずまりを起こすという致命的
な問題点があった。そこで、本出願人は、特願平２−１
９６７８１号の願書に添付した明細書及び図面におい
て、励振手段をアパチャー電極に備え付けることによっ
て、アパチャー電極を振動させて、開口部に詰まったト
ナーをふるい落として記録安定性を飛躍的に向上させた
ものを提案した。

【０００４】図４に示される前記アパチャー電極７０の
他に、図５に示されるような、絶縁性のポリイミドフィ
ルム８１と、その片側に設けられた８本のスキャン電極
８２と、その反対の面に設けられた多数のデータ電極８
３と、前記スキャン電極８２とデータ電極８３とが交差
した場所に設けられる開口部８４とから構成される高解
像度記録可能なマトリックスタイプのアパチャー電極８
０を用いることも可能である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たような従来の記録装置は、励振手段によって、アパチ
ャー電極を効率よく励振することができなかった。これ
は、アパチャー電極の絶縁層として用いられているポリ
イミドなどの樹脂フィルムが、金属に比べ、比較的低い
弾性率の材料であるために、２０キロヘルツ以上の高周
波で安定して励振することが困難であったためである。
この結果、アパチャー電極にトナーが付着して、記録が
できなかった。

【０００６】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、アパチャー電極を安定して励振
できるようにすることによって、開口部のトナーによる
詰まりを抑え、安価で、記録不能に陥らない高品質な記
録装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明の記録装置は、少なくとも２つの電極膜のパタ
ーンが絶縁層を介して設けられ、それら２つの電極膜の
重なった部分に開口部を備え、この開口部を通過するト
ナーの流れを変調制御するアパチャー電極と、そのアパ
チャー電極を励振する励振手段と、前記アパチャー電極
の開口部に帯電したトナーを供給するトナー供給手段
と、前記アパチャー電極に対向して、前記トナー供給手
段の反対側に配置され、前記開口部を通過するトナーを
引き寄せる対向電極とを備える記録装置に於いて、前記
アパチャー電極の電極膜を絶縁層よりも弾性率が高い材
料で構成し、更に、前記アパチャー電極の電極膜が形成
されない部分であって、絶縁層の露出した部分の最長距
離を絶縁層に励振される振動の半波長よりも短くしてい
る。

【０００８】

【作用】上記の構成を有する本発明の記録装置によれ
ば、アパチャー電極の電極膜はポリイミドなどの樹脂フ
ィルムよりも高い弾性率をもっている物質によって大部
分が構成されるため、励振手段により安定して振動す
る。また、絶縁層は電極膜から露出した部分の最長距離
が絶縁層に励振される振動の半波長よりも短いため、振
動の節がなく、振幅の乱れを生じることがない。

【０００９】

【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。

【００１０】図１は本発明を適用した記録装置の機械的
構成を示す図である。

【００１１】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。

【００１２】記録部１の内部にはブラシローラ１１と、
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１
１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。供給ローラ１２とブラシロー
ラ１１は、トナーケース１４によって囲まれた領域にあ
る。また、トナーケース１４の内部には、トナーＴが貯
蔵されており、更には供給ローラ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。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。

【００１３】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２２と多数の制御電極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。基準電極２２は、絶縁層２１の
ブラシローラ１１側の全面に設けられ、各制御電極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２２及び制御電極２３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１μｍ程度のポ
リイミドよりも弾性率の高い物質（以後弾性体と表現す
る）である金属膜、例えば銅によって構成されている。
開口部２４は、穴径８０μｍの貫通穴であり、ピッチ
０．２５ミリで１列に配列されている。基準電極２２は
アースに、各制御電極２３は画像信号Ｓにそれぞれ接続
されている。

【００１４】このアパチャー電極２０は、露出穴４１を
備えた弾性体からなる振動体４２に接着されている。露
出穴４１は、アパチャー電極２０の開口部２４が露出さ
れ、トナーの供給ができるような位置に設けられるよう
に構成されている。この振動体４２が、励振されること
によって、この振動体４２に接着されたアパチャー電極
２０が励振されることとなる。ここで、アパチャー電極
２０の絶縁層２１に形成される基準電極２２及び制御電
極２３の銅などの弾性体からなる電極膜は、弾性率が、
ポリイミドなどの樹脂フィルムに比べて、はるかに高い
弾性率をもっているために、波長の長い振動が励振され
ることができる。すなわち、電極膜には、絶縁層２１に
比べて、より広い領域にわたって、振幅のむらの少ない
安定な振動が形成されることが可能である。この理由に
よって、アパチャー電極の電極膜は、特に前記振動体４
２の露出穴４１に位置する部分に於て、極力広い面積
に、すなわち、前記アパチャー電極の電極膜の形成され
ずに絶縁層の露出した部分の最長距離が、絶縁層に励振
される振動の半波長よりも短くなるように形成されるよ
うにする。

【００１５】本実施例の場合、基準電極２２は、絶縁層
２１の片側の面の全面に設けられている。そして、反対
側に、制御電極２３は、極力大きな面積で形成されてい
る。例えば、各制御電極２３は、幅０．２ミリの電極膜
で、開口部２４と同じピッチで、すなわちピッチ０．２
５ミリで、１列に配列されている。従って、制御電極２
３の間隔は、０．０５ミリあって、１５０ボルトの電位
差まで、絶縁破壊を起こさない構造とする。

【００１６】すなわち、このアパチャー電極２０は、絶
縁層２１を弾性体である電極膜によってほぼサンドイッ
チされ、絶縁層２１の露出される部分の最長距離が、絶
縁層に励振される振動の半波長よりも短くされるため
に、絶縁層の露出部分の振動は、節のない振動のモード
となる。この結果、アパチャー電極２０に励振される振
動が、絶縁層２１によって、振幅の乱れが生じることが
なくなって、基準電極２２及び制御電極２３に主に伝わ
るようになる。

【００１７】アパチャー電極２０の１ミリ上方には対向
電極２５が配置されている。この対向電極２５とこのア
パチャー電極２０との間のスペースに支持体Ｐが通過す
る。対向電極２５は、例えばマイナス（−）１０００ボ
ルトのの電源Ｅに接続されている。

【００１８】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。

【００１９】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。

【００２０】次に、上記のように構成された記録装置に
ついて、その動作を説明する。

【００２１】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は、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の層を形成し、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。

【００２２】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。

【００２３】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（−）
７５ボルトが制御電極２３に印加されるとき、開口部２
４の内部においてプラス（＋）帯電したトナーＴが基準
電極２２から制御電極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から制
御電極２３に、０もしくは、プラス７５ボルトの電圧が
印加されると、開口部２４内部においてプラス帯電トナ
ーが通過できるような電界が存在しなくなるので、プラ
ス帯電したトナーＴは開口部２４を通過しない。

【００２４】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。

【００２５】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。振動体４２には４０キロヘルツ
の均一な進行波が励振される。この振動体４２の励振方
法は、特願平３−２４１５０６号の出願等に詳細に記載
してあるため、ここでは説明を省略する。そして、この
振動体４２の振動が、接着されたアパチャー電極２０に
伝わることによって、アパチャー電極２０が振動する。
ここで、図４や、図５に示される従来のアパチャー電極
７０、８０には、振動体４２の振動がうまく伝わらなか
った。すなわち、アパチャー電極の構成部材が、絶縁層
２１に用いられるポリイミドが、柔らかい物質であるた
めに、アパチャー電極に励振される振動が、露出穴４１
に於て、乱れを生じるためである。

【００２６】ここで、この振動の乱れについて、詳細に
説明する。一般に、弾性体を伝播する横並の波長を表わ
す式、

【００２７】

【数１】

【００２８】によれば、２５μｍのポリイミドにできる
４０キロヘルツの振動の半波長は、０．６８ミリであ
る。従って、絶縁層であるポリイミドの露出される部分
の最長長さが、０．６８ミリよりも大きい場合、この絶
縁層の露出部では、振動の節が現われて、周辺部での振
幅の乱れが生じる。一方、本発明では、この絶縁層の露
出部の最長長さが、０．６８ミリよりも小さいとしてい
るために、この絶縁層の露出部では、振動の節が現われ
なくなり、同じ大きさの振幅で、周辺部が振動する。従
って、絶縁層部分での振動の乱れが生じなくなるわけで
ある。

【００２９】上記の作用によって、アパチャー電極の振
動に対して、絶縁層の振動が無視できるものとなるため
に、アパチャー電極２０が、安定に励振されることとな
る。

【００３０】対向電極２５には電源Ｅによってマイナス
（−）１０００ボルトが印加されている。この電圧印加
によって対向電極２５とアパチャー電極２０との間には
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。熱
定着部２を通過した支持体Ｐはガイド３３を経由して取
り出し口４へ搬送され、取り出される。

【００３２】以上説明したことから明かなように本実施
例によれば、アパチャー電極を効率よく励振できるよう
になるため、アパチャー電極の振動が安定になる。従っ
て、アパチャー電極の開口部のトナーによる詰まりが、
抑えられることとなる。

【００３３】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種
々の変更を加えることができる。

【００３４】本実施例では、電極膜を銅で形成すること
を特徴としたが、電極膜は、ポリイミドよりも弾性率の
高い材料であれば何でもよく、アルミ、金、銀、ニッケ
ル、モリブデン等のほとんどの金属材料が適用され得
る。

【００３５】例えば、本実施例ではアパチャー電極の電
極膜を、極力大きな面積で形成させることを特徴ずけた
が、電極膜の厚みを厚くすることによって、更に、振動
を伝わり易くすることも可能である。

【００３６】また、あえて述べるまでもないものの、例
えば、図３に示されるように、大きな解像度が要求され
る場合、マトリックス構造をしたアパチャー電極５０が
用いられる。このアパチャー電極５０は、８本のスキャ
ン電極５２と、多数のデータ電極５３とが、ポリイミド
からなる絶縁層５１を挟んで設けられ、前記データ電極
５３とスキャン電極５２との交差した部分に、開口部５
４が設けられる。このアパチャー電極５０は、図５に示
される従来のマトリックスタイプのアパチャー電極８０
に比べて、データ電極５３を広く形成したことを特徴と
する。この構成によれば、弾性体からなる電極膜は振動
体４２により励振され、その結果アパチャー電極５０は
効率よくが励振される。

【００３７】また、本実施例では、制御電極や、データ
電極の形成される面積を広く取ることによって、アパチ
ャー電極に振動が伝わり易くしたが、電圧を印加する電
極膜としての役割を果たさない場所に、振動伝播を促進
するための弾性体の電極膜を形成しておくことも可能で
ある。この場合、リソグラフィーによって、制御電極な
どを形成するときに、振動伝播を促進する電極膜を同時
に形成することができる。

【００３８】更に、電極膜のピッチ間に、絶縁性の弾性
体、例えば、セラミックス材料などを形成すれば更に効
果がある。

【００３９】

【発明の効果】以上詳述したことから明かなように、本
発明の記録装置は、アパチャー電極の電極膜を絶縁層よ
りも弾性率が高い材料で構成し、更に、アパチャー電極
の電極膜が形成されない部分であって、絶縁層の露出し
た部分の最長距離を絶縁層に励振される振動の半波長よ
りも短くしたことにより、アパチャー電極は振幅の乱れ
を生じることなく、安定して振動することができる。従
って、アパチャー電極の開口部のトナーによる詰まりを
十分に抑えることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を実施した記録装置の構成を示す断面図
である。

【図２】本発明の記録装置に搭載されるアパチャー電極
の斜視図である。

【図３】本発明の記録装置に搭載されるアパチャー電極
の変形例を示す斜視図である。

【図４】従来の記録装置に搭載されるアパチャー電極を
示す斜視図である。

【図５】従来の記録装置に搭載される他のアパチャー電
極を示す斜視図である。

【符号の説明】

１２ 供給ローラ ２０ アパチャー電極 ２１ 絶縁層 ２２ 基準電極 ２３ 制御電極 ２４ 開口部 ４２ 振動体 Ｔ トナー

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも２つの電極膜のパターンが絶
   縁層を介して設けられ、それら２つの電極膜の重なった
   部分に開口部を備え、この開口部を通過するトナーの流
   れを変調制御するアパチャー電極と、 そのアパチャー電極を励振する励振手段と、 前記アパチャー電極の開口部に帯電したトナーを供給す
   るトナー供給手段と、 前記アパチャー電極に対向して、前記トナー供給手段の
   反対側に配置され、前記開口部を通過するトナーを引き
   寄せる対向電極とを備える記録装置に於いて、 前記アパチャー電極の電極膜を絶縁層よりも弾性率が高
   い材料で構成し、更に、前記アパチャー電極の電極膜が
   形成されない部分であって、絶縁層の露出した部分の最
   長距離を絶縁層に励振される振動の半波長よりも短くし
   たことを特徴とする記録装置。