JPH10100472A - 記録用電極体の製造方法並びに記録用電極体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡易で高解像度化にも対応可能な記録用電極
体の製造方法、及び、その製造方法によって製造され
た、安価で良好な記録特性の記録用電極体を提供するこ
と。 【解決手段】 絶縁性基板４１の表面には、複数の電極
膜４２が配列形成されており、各電極膜４２のアパチャ
４７と対応する位置に於けるパターン形状は、前記配列
方向と交差する方向に延伸する直線状パターンである。
レーザー光５７はそのビーム形状が所定寸法の断面矩形
状に形成されており、これを前記配列方向に走査しなが
ら連続的に照射し、複数のアパチャ４７を列状に形成す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複写機、プリン
タ、ファクシミリ、プロッター等に装備される静電記録
方式の画像形成装置に用いられる記録用電極体及びその
製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、複数の微小な開孔部（以下、アパ
チャと称する）と、各アパチャの外周に付設した複数の
電極膜（以下、制御電極と称する）とを有する記録用電
極体であるアパチャ電極体を用いた画像形成装置であっ
て、そのアパチャ電極体を挟んで両側にトナー搬送ロー
ラー及び背面電極が配置され、そのトナー搬送ローラー
に帯電させたトナーを供給するトナー供給機構が備えら
れ、各制御電極への印加電圧を制御することによって各
アパチャに於けるトナーの通過を制御し、その通過した
トナーを背面電極による静電界で記録媒体に吸引して付
着させることによって記録を行う構成のものが、例え
ば、特開平２−２９７５７０号公報等によって提案され
ている。

【０００３】前記アパチャ電極体としては、例えば、合
成樹脂製の厚さ２５μｍ程度の薄いシート状の絶縁性基
板に、複数のアパチャと制御電極とを形成して構成され
たものが用いられ、そのアパチャ電極体は、絶縁性基板
を前記トナー搬送ローラー側に向け、制御電極を前記背
面電極側に向けた状態で使用される。

【０００４】前記複数のアパチャの形成方法としては、
前記絶縁性基板を固定して、一つのアパチャに対応する
制御電極の内側にエキシマレーザー光を照射し、前記制
御電極の内側にアパチャが形成された後、絶縁性基板を
移動させ、次のアパチャを形成するものであった。この
場合、制御電極は、アパチャを形成するためのマスクと
しての役割を果たしていた。すなわち、エキシマレーザ
ー光を、前記制御電極の内側の開口よりも若干広い面積
で照射し、前記開口と同形状の断面を有するアパチャが
形成される。

【０００５】このアパチャ形成工程に於いては、例え
ば、記録領域がＡ４幅（約２００ｍｍ）で、３００ＤＰ
Ｉの解像度の記録用電極体を製造する場合、約２３５０
個ものアパチャを形成する必要があった。

【０００６】この孔形成方法としては、エキシマレーザ
ー光を絶縁性基板に対して相対的に移動させながら行う
ものが、例えば、特開平５−１５９８７号公報に於いて
提案されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記の
特開平５−１５９８７号公報に記載の孔形成方法に於い
ては、個々の制御電極の外側にレーザー光が照射される
ことによって、その部分に誤って開口部が形成されるこ
とがないように、その部分にマスクを施す必要があっ
た。ところが、このマスクを装着した際、そのマスク開
孔と制御電極の開口とのピッチが正確でない場合に両者
にズレが生じ、また、前記絶縁性基板とマスクとの熱膨
張係数が異なる場合にも、工程中の熱履歴によって同様
のズレが生じ、これによって、誤った位置に開孔部が形
成されたり、制御電極の内側の開口のうちの一部に未加
工領域が生じる等の問題があった。

【０００８】一方、マスクを用いずにアパチャの孔加工
を行うとすれば、レーザー光のビーム形状を、アパチャ
となるべき制御電極の内側の開口の大きさよりも大き
く、それを囲う制御電極の外周よりも小さく形成し、し
かも、レーザー光が制御電極の外周からはみ出すことな
く、同時に、制御電極の内側の開口の全体にレーザー光
が照射されるように、照射位置を正確に位置合わせし、
さらに、微少な間隔で正確に絶縁性基板とレーザー光と
の相対移動を行う必要がある。そのため、高精度の送り
機構や、画像処理装置を用いてビーム照射位置を微調整
する機構等を用いなければならず、加工時間が長くな
り、製造コストが上昇した。

【０００９】本発明は、上述した問題を解決するために
なされたものであり、簡易で高解像度化にも対応可能な
記録用電極体の製造方法、及び、その製造方法によって
製造された、安価で良好な記録特性の記録用電極体を提
供することを目的としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上述した目的を達成する
ために、本発明の請求項１に記載の記録用電極体の製造
方法は、複数の電極膜に対応する複数の開孔部を形成す
るために絶縁性基板の表面側から照射するレーザー光の
光路を、前記複数の電極膜の配列方向に沿って、前記絶
縁性基板に対して相対的に移動させ、その移動の開始か
ら終了までの間、レーザー光を連続的に照射することを
特徴としている。

【００１１】請求項２に記載の記録用電極体の製造方法
は、前記電極膜として、少なくとも前記開孔部と対応す
る位置で、前記レーザー光の光路と前記絶縁性基板との
相対移動方向と交差する直線状パターンで構成されたも
のを用い、このような構成の前記絶縁性基板の開孔部と
対応する位置にレーザー光を連続的に照射しつつ、その
レーザー光と、前記絶縁性基板とを、前記複数の電極膜
の配列方向に沿って相対的に移動させて開孔部を形成す
ることを特徴としている。

【００１２】請求項３に記載の記録用電極体の製造方法
に於いては、前記レーザー光の断面形状が、少なくとも
前記照射位置に於いて矩形状に形成されることを特徴と
している。

【００１３】請求項４に記載の記録用電極体の製造方法
は、前記レーザー光の光路と、前記絶縁性基板との相対
移動を複数回繰り返して行うことを特徴としている。

【００１４】請求項５に記載の記録用電極体は、請求項
１乃至４のいずれかに記載の記録用電極体の製造方法に
よって製造される。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を用いて説明する。

【００１６】まず最初に、本実施の形態の記録用電極体
の製造方法によって製造された記録用電極体を用いた画
像形成装置について説明する。

【００１７】図４に示すように、画像形成装置１は、そ
の本体フレーム２と、画像記録媒体である用紙Ｐを搬送
する用紙搬送機構１０と、定着機構２０と、トナー３を
供給するトナー供給機構３０と、このトナー供給機構３
０本体の筐体を構成するトナーケース３１の上端に付設
された記録用電極体４０と、背面電極ローラー５０とか
ら構成されている。

【００１８】前記用紙搬送機構１０は、搬送される用紙
Ｐを支持する複数のガイドプレート１２乃至１４と、搬
送用ローラー１５及び１６と、搬送用として用いられ、
かつ定着機構２０を構成する定着用ローラー１７及び押
圧ローラー１８と、用紙Ｐの幅方向両端部数ｍｍ程の部
分を支持して搬送する図示しない搬送用ローラーと、用
紙カセット１１内の用紙を１枚ずつ給紙する図示しない
給紙ローラーと、前記の各ローラー部材を駆動する図示
しない電動モータ等とから構成されている。

【００１９】また、前記用紙搬送機構１０の一方の端で
ある本体フレーム２の前側には、多数の用紙Ｐを収納し
た給紙カセット１１が設けられ、他方の端である本体フ
レーム２の後側には、画像形成されて排出された用紙Ｐ
を受ける排紙トレイ１９が設けられている。

【００２０】定着機構２０は、ハロゲンランプを内蔵し
た定着用ローラー１７と押圧ローラー１８とからなり、
前記のように、定着用ローラー１７と押圧ローラー１８
とは、用紙搬送機構１０にも兼用されている。

【００２１】トナー供給機構３０に於いて、その筐体を
構成するトナーケース３１内には、電気絶縁性を有する
トナー３が収納されている。また、前記トナーケース３
１の内部には、トナー供給ローラー３２と、トナー搬送
ローラー３３とが、その回転中心軸が用紙幅方向（用紙
搬送方向（図４に於ける矢印Ｆ方向）に直交する方向、
すなわち、図４の図面用紙を貫く垂直方向）を向くよう
に互いに平行に、かつ、互いに表面を接触させながら回
転可能に軸支されている。

【００２２】前記トナー供給ローラー３２は、例えば、
シリコン、ウレタン等の発泡体で構成された表層を、金
属等の中心軸の周囲に形成することによって構成されて
おり、その表層によって、トナー３をトナー搬送ローラ
ー３３に向かって移送し、かつ、前記トナー搬送ローラ
３３との間の接触領域に於いて、トナー３を所定の極
性、例えば、負極性に摩擦帯電させる。

【００２３】前記トナー搬送ローラー３３は、例えば、
アルミ等からなる金属ローラ部材、あるいは、その表面
にウレタンやシリコン等のゴムからなる表層を形成して
構成されたローラ部材であり、その表面に、帯電された
トナー３を、その帯電電荷によって誘起される静電気力
によって付着させつつ、矢印Ａ方向へ搬送する。

【００２４】前記トナー供給ローラー３２及びトナー搬
送ローラー３３は、図示しない駆動機構により、矢印Ｂ
方向及びＡ方向に回転駆動される。

【００２５】前記トナーケース３１には、弾性を有する
薄い板状部材であるトナー規制ブレード３４が取付けら
れ、その湾曲状部分が、前記トナー３を担持したトナー
搬送ローラー３３表面に押圧するように配置されてお
り、前記トナー搬送ローラー３３の表面に層状に付着し
たトナー３の層厚を、所定の厚さ、例えば、約１０乃至
３０μｍ程度に規制する。なお、トナー規制ブレード３
４の材質としては、合成樹脂や、金属等を用いることが
可能であるが、トナー３の目的とする帯電状態（帯電量
及び極性）等によって、適宜選択される。

【００２６】前記トナーケース３１の上端部には、その
開口部分を覆い、かつ、前記トナー搬送ローラー３３の
上端部に層状のトナー３を介して上側から接触するよう
に、可撓性を有する記録用電極体４０が取付けられてい
る。この場合、記録用電極体４０は、前記トナー搬送ロ
ーラ３３との押圧により、図４に示すように、その中央
付近が屋根状に湾曲し、その頂点付近に於いて、前記ト
ナー搬送ローラ３３の周面にほぼ一致した状態で配置さ
れる。

【００２７】記録用電極体４０は、図５に示すように、
厚さ２５μｍの合成樹脂、例えば、ポリイミド樹脂等で
構成されたシート状の絶縁性基板４１と、その絶縁性基
板４１の上面に、前記用紙幅方向に所定の間隔で形成さ
れた電極膜４２と、その絶縁性基板４１の裏面に設けら
れた、例えば、ポリイミド等の合成樹脂にカーボン微粒
子を配合した、半導電性を示す厚さ約５μｍの帯電防止
層４６とを備えたものである。

【００２８】この記録用電極体４０の、前記用紙搬送方
向に於ける略中央部の位置には、複数の電極膜４２が、
所定の微小間隔おきに、前記用紙幅方向に１列状に配列
形成され、隣合う電極膜４２同士の間には、図３に示す
ように、絶縁性基板４１と帯電防止層４６とを貫通する
ように、所定の、例えば、約６５μｍ×６５μｍの矩形
開口形状を有する、開孔部としてのアパチャ４７が形成
され、それらアパチャ４７相互間のピッチは約８５μｍ
であり、例えば、Ａ４用紙幅（短辺）を対象とする場合
には、アパチャ４７の数は、約２３５０個である。

【００２９】図５に示すように、これらの電極膜４２の
各々には、記録すべき画像に対応する画像信号に応じ
て、例えば、＋３０Ｖ又は−３０Ｖの印加電圧が、制御
線５４、及び、導線４３を介して、駆動回路５２から個
別に供給される。

【００３０】一方、電極シート４０の上側には、用紙Ｐ
を搬送するための隙間を隔てて、背面電極ローラー５０
が配設され、その支軸５０ａを介して本体フレーム２に
回転可能に軸支されている。用紙Ｐは、この背面電極ロ
ーラー５０の下部に接しながら搬送される。その用紙Ｐ
の下面には、搬送中に、各電極膜４２に供給される印加
電圧に応じてトナー搬送ローラー３３の表面から飛翔し
アパチャ４７を通過したトナー３が付着する。なお、背
面電極ローラー５０は、図示しない駆動機構により、記
録用紙Ｐの搬送と同期して矢印Ｃの方向に回転駆動され
る。

【００３１】次に、画像形成装置１の制御系について簡
単に説明すると、図５に示すように、背面電極ローラー
５０には、電源回路５５により、約＋１ＫＶの高電圧が
常に印加され、負帯電されたトナー３を大きな静電気力
で背面電極ローラー５０に引き付けるような電界（以
下、背面電界と称する）を形成している。

【００３２】一方、記録用電極体４０の導線４３は、制
御線５４を介して駆動回路５２に接続され、この駆動回
路５２には、＋３０Ｖ及び−３０Ｖの２種類の電圧を出
力する電源回路５３と、外部から画像信号を受信する制
御ユニット５１とが接続され、その制御ユニット５１
は、画像信号に対応した制御信号を駆動回路５２に出力
し、その駆動回路５２は、その制御信号に応じて、各電
極膜４２のうちトナー３によるドットを形成すべきもの
には＋３０Ｖの電圧を、制御線５４を介して印加し、ま
た、ドットを形成すべきでないものには−３０Ｖの電圧
を印加する。尚、トナー搬送ローラー３３の表面は接地
されているものとする。

【００３３】したがって、＋３０Ｖの電圧が電極膜４２
に印加されると、電極膜４２とトナー搬送ローラー３３
との間に形成された電界によって、負帯電されたトナー
３はその電極膜４２に向かう静電気力を受け、トナー搬
送ローラー３３の表面からアパチャ４７を通過し、その
通過後は、前記背面電界による静電気力を受けて、背面
電極ローラー５０に向かって飛翔し、用紙Ｐに衝突して
付着する。しかし、電極膜４２に−３０Ｖの電圧が印加
されたときには、トナー３はトナー搬送ローラー３３か
ら飛翔しない。

【００３４】次に、以上に説明した記録用電極体４０の
製造方法について、図１乃至図３を用いて説明する。

【００３５】第１番目の工程は、パターン形成工程であ
る。すなわち、図２に示すように、絶縁性基板４１上
に、複数の電極膜４２を１列状に配列形成する。

【００３６】具体的な製造工程としては、まず、シート
状の所定のサイズの絶縁性基板４１を準備し、この絶縁
性基板４１の表面（図２に於ける上面）に、厚さ約８μ
ｍの銅膜を全面的に形成する。この銅膜形成法は、スパ
ッタリング、メッキ等を用いることができるが、絶縁性
基板４１と銅膜との密着性を向上するために、銅膜形成
前に絶縁性基板４１の表面に予め各種の処理を施しても
よい。

【００３７】次に、この銅膜の表面に、複数の電極膜４
２及び導線４３のパターンに対応するマスキング被膜を
形成した後、所定の処理液でエッチングを施し、前記電
極膜４２及び導線４３のパターンを形成する。なお、前
記マスキング被膜は、前記エッチング処理後に通常は除
去されるが、除去しなくても問題はない。

【００３８】ここで、前記電極膜４２及び導線４３のパ
ターン形状は、少なくとも各電極膜４２の先端付近、す
なわち、後にアパチャ４７を形成すべき部分に於いて直
線状パターンであり、その延伸方向は、電極膜４２の配
列方向である前記幅方向と交差する方向となるように形
成される。すなわち、各電極膜４２の配列方向と延伸方
向とは、少なくとも平行でなければよい。尚、図２乃至
図３に於いては、両者は直交するように図示されている
が、これに限定されるものではない。

【００３９】第２番目の工程は、コーティング工程であ
る。ここでは、絶縁性基板４１の、前記エッチング処理
によってパターン形成された面の裏側に、カーボン微粉
末を添加したポリイミド樹脂をコーティングし、厚さ約
５μｍの帯電防止層４６を形成して乾燥、硬化させる。

【００４０】第３番目の工程は、開孔部形成工程であ
る。ここでは、図１に示すように、絶縁性基板４１の前
記表面側からレーザー光５７を照射し、図３に示すよう
な、絶縁性基板４１と帯電防止層４６とを貫通するアパ
チャ４７の列を形成する。

【００４１】前記レーザー光５７は、マスクイメージン
グ法により、例えば、幅ｄが６５μｍ、長さｃが７ｍｍ
の矩形状に成形されており、図１に示すように、絶縁性
基板４１上の電極膜４２の先端部付近（ただし、先端部
からはみ出さない位置）に対して、図１の矢印方向に相
対移動されつつ連続的に照射される。このときのレーザ
ー光５７の照射条件は、例えば、エネルギー密度は０．
５Ｊ／ｃｍ² 、発振周波数は２００Ｈｚ、レーザー光５
７の絶縁性基板４１に対する相対移動速度は４０ｍｍ／
ｓ以下を用いることができる。

【００４２】ここで、Ａ４幅（約２１０ｍｍ）の用紙Ｐ
のうち、用紙搬送のために図示しない各種搬送ローラ部
材にニップされる部分を除いた画像形成可能な幅は、お
よそ２００ｍｍであるが、この幅にわたってアパチャ４
７を約２３５０個形成するための所要時間は、前記の条
件では７秒程度になる。したがって、工程時間が短く、
非常に生産性の高い孔加工が可能となる。

【００４３】また、電極膜４２が、少なくともアパチャ
４７と対応する位置で、レーザー光５７の走査方向と交
差する方向に延伸された直線状パターン構成を有してお
り、アパチャ４７は、隣合う電極膜４２に囲まれた部分
のみに形成される。したがって、アパチャ４７の孔形成
時に、微妙な位置合わせや正確な走査精度を何等要求す
ることなく、良好な孔加工を行うことができる。

【００４４】また、レーザー光５７は、マスクイメージ
ング法等によって、所定のビーム断面形状、前記の例で
は、６５μｍ×７ｍｍの矩形状に形成され、孔加工時
は、電極膜４２が、隣合うアパチャ４７の間を連結させ
ないためのマスクとして用いられるため、レーザー光５
７の照射のみによって、必要なアパチャ４７の形状、前
記の例では、６５μｍ四方の形状を再現でき、しかも、
絶縁性基板４１上にコンタクトマスクを装着する必要が
ないので、コンタクトマスクの浮きやズレ、コンタクト
マスクと絶縁性基板４１との熱膨張係数の違いによる両
者のピッチずれによる孔加工位置不良等の問題が発生し
ない。

【００４５】さらに、レーザー光５７は連続的に照射さ
れ、加工途中で断続したり遮断する必要がなく、レーザ
ー光源が長寿命化でき、微細なパターンピッチに対応し
てＱスイッチ等でレーザー光をＯＮ／ＯＦＦするような
複雑な処理を要することなく、容易で安価に孔加工を行
うことができる。

【００４６】以上に説明したように、本実施の形態によ
れば、微妙な位置合わせや送り精度が必要なく、簡易な
工程で記録用電極体を製造することが可能となる。

【００４７】また、前記のような電極膜のパターン構成
を有する記録用電極体は、上述したように、本実施の形
態の記録用電極体の製造方法のみに好適なものであり、
特に、このような構成の記録用電極体は、高解像度化す
るために、形成すべき開孔部の数が多くなっても、前記
の製造方法により、孔加工のための所要時間や製造コス
トが殆ど増大しない。したがって、高解像度の画像形成
が可能な記録用電極体を良好な生産性で安価に製造する
ことが可能となる。

【００４８】なお、本発明は、以上に説明した実施の形
態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範
囲に於いて、種々の変更を加えることが可能である。

【００４９】例えば、前記の実施の形態に於いては、エ
キシマレーザー光を絶縁性基板上で１回走査することに
よって開孔部を形成していたが、多数回走査してもよ
い。これによって、電極膜パターンに対するダメージを
少なくすることが可能となり、断線等が防止される。

【００５０】

【発明の効果】以上に説明したことから明らかなよう
に、本発明の請求項１に記載の記録用電極体の製造方法
によれば、短時間で必要な数の開孔部を形成でき、レー
ザー光源側の装置コスト、及び、開孔部の加工コストの
双方を低減できるため、良好な画像を形成できる記録用
電極体を安価に提供することが可能となる。

【００５１】請求項２に記載の記録用電極体の製造方法
によれば、孔加工時に複雑な位置合わせや送り精度を要
求されることがなく、容易で安価な孔加工が可能とな
り、高解像度化に対しても、特別な工程変更を要するこ
とがない。

【００５２】請求項３に記載の記録用電極体の製造方法
によれば、コンタクトマスク等を装着する必要がなく、
レーザー光を照射するだけで、必要な開孔部形状を得る
ことが可能となる。

【００５３】請求項４に記載の記録用電極体の製造方法
によれば、電極膜パターンに対するダメージを少なくす
ることが可能となり、断線等が防止される。

【００５４】請求項５に記載の記録用電極体は、高解像
度の記録が可能で、安価で信頼性が高く、したがって、
安価で良好な記録特性の画像形成装置を提供することが
可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の１つの実施の形態である記録用電極体
の製造方法を説明するための斜視図である。

【図２】記録用電極体の製造途中の段階を示す斜視図で
ある。

【図３】記録用電極体の斜視図である。

【図４】記録用電極体を用いた画像形成装置の概略構成
を示す断面図である。

【図５】前記画像形成装置の要部を拡大した断面図であ
る。

【符号の説明】

４０ 記録用電極体 ４１ 絶縁性基板 ４２ 電極膜 ４７ アパチャ ５７ レーザー光

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 表面に複数の電極膜が少なくとも１列に
   配列形成された、シート状の絶縁性基板より構成される
   記録用電極体の製造方法に於いて、 前記複数の電極膜に対応する複数の開孔部を形成するた
   めに前記絶縁性基板の表面側から照射するレーザー光の
   光路を、前記複数の電極膜の配列方向に沿って、前記絶
   縁性基板に対して相対的に移動させ、 その移動の開始から終了までの間、レーザー光を連続的
   に照射することを特徴とする記録用電極体の製造方法。
2. 【請求項２】 前記電極膜は、少なくとも前記開孔部と
   対応する位置で、前記レーザー光の光路と前記絶縁性基
   板との相対移動方向と交差する直線状パターンであるこ
   とを特徴とする請求項２に記載の記録用電極体の製造方
   法。
3. 【請求項３】 前記レーザー光は、その断面形状が、少
   なくとも前記照射位置で矩形状に形成されることを特徴
   とする請求項２または３に記載の記録用電極体の製造方
   法。
4. 【請求項４】 前記レーザー光の光路と、前記絶縁性基
   板との相対移動を複数回行うことを特徴とする請求項２
   乃至４のいずれかに記載の記録用電極体の製造方法。
5. 【請求項５】 請求項１乃至４の何れかに記載の記録用
   電極体の製造方法によって製造されたことを特徴とする
   記録用電極体。