JPH1095136A - 記録用電極並びに画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 全てのアパチャにトナー粒子を均一に供給し
て記録抜けのない高品質の画像形成を可能にすること。 【解決手段】 アパチャ電極１は、ポリイミド製の絶縁
シート２に複数のアパチャ６が１列に形成され、且つ各
アパチャ６の上側に制御電極４がそれぞれ形成されたも
のである。絶縁シート２の制御電極形成面とは反対側の
面には、トナー担持ローラ１４に担持された１０μｍの
トナー粒子１６と接触する部分に、コーティング層５が
形成されている。コーティング層５は、４０ｎｍのカー
ボン粒子５ｂをポリイミド樹脂５ａから成るバインダー
中に分散させて構成されているため、トナー粒子１６は
カーボン粒子５ｂに影響されることなくスムーズに全て
のアパチャ６に供給される。

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
ー、プロッター、ファクシミリなどに利用し得る画像形
成装置並びにその画像形成装置に搭載される記録用電極
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の記録用電極は複数の開口
部の設けられた電極であって、この記録用電極としての
アパチャ電極を用いた画像形成装置の１つとして、この
電極に対して、画像データに基いて電圧を印加し、トナ
ー粒子が前記アパチャを通過し得るよう制御して、通過
したトナー粒子により画像形成媒体上に画像を形成する
ものが、特開平６−１５５７９８号公報において開示さ
れている。

【０００３】更に、特開平７−１０８７０８号公報にお
いて、アパチャ電極にトナーを供給する担持体とアパチ
ャ電極とが接触する部分に、絶縁樹脂中にカーボンなど
の導電性の粒子の混合された帯電防止コート層を設ける
ことによって、記録特性を大幅に向上させた画像形成装
置が開示されている。

【０００４】そして、前記導電粒子としてのカーボンと
して、日本黒鉛製のカーボンＨＯＰを用いている。この
カーボンは、天然黒鉛であって、産出された黒鉛を粉砕
することによって粒状のカーボン粒子を生産している。
従って、そのカーボン粒子の平均粒径は約３μｍ（ミク
ロン）であるが、中には１０μｍ以上の大きなカーボン
粒子も存在する。そして、この画像形成装置に搭載され
るトナーの平均粒径も約１０μｍである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、トナー
粒子と同等の大きさのカーボン粒子が、トナーを担持し
てアパチャ電極のアパチャにまで供給するトナー担持体
とトナーを介して接触する帯電防止コート層に存在する
と、このトナー粒子と同等の大きさのカーボン粒子が、
トナーのアパチャへの供給を妨げることとなる。従っ
て、大きなカーボン粒子がトナー搬送方向上流側に存在
するアパチャには、トナーが全く供給されなくなる。す
なわち、このアパチャの部分だけ記録抜けが起こる問題
がある。

【０００６】本発明は上述の問題点を解決するためにな
されたものであり、その目的は、画像形成装置に搭載さ
れたときに記録抜けのない高品質の画像形成を可能にす
る記録用電極並びに画像形成装置を提供することにあ
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、本発明の請求項１に記載の記録用電極は、絶縁物質
と導電物質とで構成された帯電防止部が設けられたもの
であって、導電物質の粒子径が１μｍ以下である。

【０００８】また、本発明の請求項２に記載の記録用電
極は、導電物質が導電性のあるカーボン粒子である。

【０００９】そして、本発明の請求項３に記載の記録用
電極は、カーボン粒子が人工黒鉛である。

【００１０】更に、請求項４に記載の画像形成装置は、
荷電体の通過する荷電体流路とその通過を制御する制御
電極とを有する記録用電極と、その記録用電極に帯電し
た荷電体を供給する荷電体担持手段とを備え、その荷電
体担持手段によって供給される荷電体の通過を制御し
て、その荷電体担持手段とは記録用電極を挟んで反対側
に支持された記録媒体上に画像を形成する画像形成装置
において、絶縁物質と導電物質とで構成された帯電防止
部が記録用電極の荷電体担持手段側に配置され、その導
電物質の粒子径が荷電体の粒子径よりも小さい。

【００１１】また、請求項５に記載の画像形成装置は、
導電物質の粒子径が荷電体の粒子径の１０分の１以下の
大きさである。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明を具体化した一実施
の形態を図面を参照しながら説明する。

【００１３】図１は、本発明の記録用電極であるアパチ
ャ電極１の構成を示す図である。前記アパチャ電極１
は、図１に示されるように、厚さ２５μｍのポリイミド
製の絶縁シート２に荷電体流路としての直径８０μｍの
複数のアパチャ６が１列に形成され、且つ各アパチャ６
の上側に制御電極４が８μｍ厚でそれぞれ形成されたも
のである。絶縁シート２の制御電極形成面とは反対側の
面には、荷電体担持手段としてのトナー担持ローラ１４
に担持された荷電体としてのトナー１６と接触する部分
に、帯電防止部としての膜厚５μｍのコーティング層５
が形成されている。

【００１４】前記コーティング層５は、導電物質として
のカーボン粒子５ｂを絶縁物質としてのポリイミド樹脂
などの有機樹脂、望ましくはポリイミド樹脂５ａから成
るバインダー中に分散させて塗料状にし、それを絶縁シ
ート２に塗布して塗膜とした後に、３００℃以下の雰囲
気中、望ましくは２００℃〜２８０℃の雰囲気中で数分
間焼成して硬化させた被膜である。導電物質としては、
アルミ、モリブデン、ニッケル、クロム、カーボン等の
導電性の微粒子を使用する。ここでは、カーボンが安価
であるので採用した。

【００１５】ポリイミド樹脂からなるバインダー（絶縁
物質）には、宇部興産製のユピコート（固形分比５０パ
ーセント）を用い、このバインダー重量比、１０に対し
て、三菱化成製の導電性カーボンブラック３０５０Ｂを
３．３混合すると非常に特性上良好な帯電防止コーティ
ング層が形成される。すなわち固形分の重量比で、ポリ
イミド１に対して、０．６６のカーボンを分散するとよ
い。また、分散方法については、直径約２ミリのセラミッ
クスビーズを分散媒として、約８０００ｒｐｍの回転数
でコーティング液を撹拌するメディア分散法を用いる
と、よくカーボン粒子が分散される。上記三菱化成製の
導電性カーボンブラックは、凝集しない状態での１次粒
子径が４０ｎｍであって、この分散方法を用いることに
よって、ほぼこの１次粒子径にまでポリイミド樹脂中に
カーボンが分散される。また、このカーボン３０５０Ｂ
は、日本黒鉛製のカーボンＨＯＰのように天然黒鉛を粉
砕して製造されたものではなく、簡単に表現すると、油
脂を燃やすことによって、人工的に製造された人工黒鉛
であり、数十ｎｍの粒径のカーボンブラック粒子の得ら
れる特徴がある。

【００１６】そして、前記アパチャ電極１は、図１に示
すように画像形成媒体２０側に制御電極４を対向させ、
絶縁シート２上のコーティング層５が形成された面のア
パチャ位置でトナー担持ローラ１４上のトナー粒子１６
と接するように配設されている。

【００１７】次に、本実施の形態の記録用電極であるア
パチャ電極の搭載された画像形成装置の一実施の形態を
図２を参照して説明する。アパチャ電極１の上側には、
１ｍｍの間隙を有して、背面電極としての円柱状の背面
電極ローラ２２がシャーシ（図示せず）に回動可能に支
持されており、この背面電極ローラ２２は搬送モータに
より図中時計周り方向に回転駆動される。

【００１８】前記間隙に記録媒体としての画像形成媒体
（用紙，ＯＨＰシート等）２０を挿入すると、この画像
形成媒体２０はアパチャ電極１に対して所定の間隙を保
持したまま図中左方に搬送される。

【００１９】また、前記アパチャ電極１の下側には、そ
のアパチャ電極１の長手方向に沿って、トナー供給装置
１０が配設されており、更には、前記背面電極ローラ２
２によって搬送される画像形成媒体２０の進行先には、
トナーを加熱溶融させて画像形成媒体２０上にトナーを
定着させる定着装置２６が配設されている。

【００２０】次に、上記各構成要素の詳細を説明する
と、前記トナー供給装置１０は、装置全体のハウジング
を兼ねるトナーケース１１と、そのトナーケース１１内
に収納されるトナー粒子１６と、供給ローラ１２と、ト
ナー担持ローラ１４と、トナー層規制ブレード２７とか
ら構成されている。ここにおいて、前記トナー担持ロー
ラ１４はトナー粒子１６を担持し、アパチャ電極１に向
かって搬送するものであり、前記供給ローラ１２は、ト
ナー担持ローラ１４に対してトナー粒子１６を供給する
ものである。

【００２１】そして、前記供給ローラ１２とトナー担持
ローラ１４は、トナーケース１１に図中の矢印方向に回
転可能に支持されており、両者は接した状態で平行に配
設されている。この供給ローラ１２とトナー担持ローラ
１４は駆動モータにより連動して回転される。また、前
記トナー層規制ブレード２７は、トナー担持ローラ１４
に担持されるトナー粒子１６の量がローラ面上で均一に
なるよう調整するとともに、そのトナー粒子１６を均一
に帯電させるためのものであり、トナー担持ローラ１４
に圧接されている。

【００２２】前記制御電極４とトナー担持ローラ１４の
間には、制御電圧印加回路８が接続されている。この制
御電圧印加回路８は、ドットパターン展開された画像信
号を外部から入力し、ドットパターンのドット列の各ド
ットのオンオフに応答して前記各制御電極４のオンオフ
（−２０Ｖの電圧印加もしくは＋２０Ｖの電圧印加）を
制御し、これを前記背面電極ローラ２２の回転駆動に関
連づけて行うものである。つまり、前記背面電極ローラ
２２により１ドット列分のトナーの飛翔制御が終了すれ
ば、次のドット列分のトナーの飛翔制御を行うのであ
る。

【００２３】更には、前記背面電極ローラ２２とトナー
担持ローラ１４との間には直流電源２４が接続されてお
り、この直流電源は前記背面電極ローラ２２に対して＋
１ｋＶの電圧を印加し得るようになっている。

【００２４】次に、上述のように構成される画像形成装
置の動作を説明する。

【００２５】まず始めに、概略の説明を行う。トナー担
持ローラ１４と供給ローラ１２の図１中の矢印方向の回
転により、供給ローラ１２から送られてくるトナー粒子
１６は、トナー担持ローラ１４に擦りつけられ、マイナ
スに帯電させられてトナー担持ローラ１４上に担持され
る。担持されたトナー粒子１６は、層規制ブレード２７
によって薄層化されるとともに帯電された後、トナー担
持ローラ１４の回転によってアパチャ電極１に向かって
搬送される。そして、トナー担持ローラ１４上のトナー
は、アパチャ電極１のコーティング層５に擦られつつア
パチャ６の下に供給される。

【００２６】ここで、画像信号に応じて、その画像部分
（前記ドット列の各ドットのオン部分とする）に対応す
る制御電極４には、制御電圧印加回路８から＋２０Ｖの
電圧が印加される。その結果、画像部分に対応するアパ
チャ６の近傍には、制御電極４とトナー担持ローラ１４
の間の電位差により、制御電極４よりトナー担持ローラ
１４に向かう電気力線が形成される。それにより、マイ
ナスに帯電されたトナーは電位の高い方向に静電力を受
け、トナー担持ローラ１４上からアパチャ６を通過して
制御電極４側に引き出される。引き出されたトナー粒子
１６は、更に、背面電極２２に印加されている電圧によ
って画像形成媒体２０とアパチャ電極１との間に形成さ
れる電界により、画像形成媒体２０に向かって飛翔し、
画像形成媒体２０上に堆積してドット状の画素を形成す
る。

【００２７】また、非画像部分（前記ドット列の各ドッ
トのオフ部分とする）に対応する制御電極４には、制御
電圧印加回路８から−２０Ｖの電圧が印加される。その
結果、トナー担持ローラ１４と制御電極４との間には制
御電極４に向かう電気力線が形成される。そして、マイ
ナス帯電されたトナーは、電位の高い方に静電力を受け
るので、トナー担持ローラ１４上のトナー粒子１６はア
パチャ６を通過しない。つまり、トナーの飛翔は行われ
ない。

【００２８】更には、画像形成媒体２０は、その面上に
トナー粒子１６により１列に配列された画素が形成され
る間に、アパチャ列と垂直の方向に１画素分送られる。
そして、上記のプロセスを繰り返すことにより画像形成
媒体２０の全面にトナー像が形成される。その後、形成
されたトナー像は、定着装置２６によって画像形成媒体
２０上に加熱定着される。

【００２９】次に、上記の画像形成プロセスを詳細に説
明する。本プロセスの特徴とするところは、アパチャ電
極１と、トナー担持ローラ１４とが接触することによっ
て、トナー担持ローラ１４上のトナーが付着力を弱めら
れた状態で、開口部に供給されるために、低い電圧で、
トナー流の制御を可能にしている。つまり、アパチャ電
極１とトナー担持ローラ１４に担持されたトナーとを接
触（アパチャ近傍でトナーがアパチャ電極１に接触）さ
せることにより、トナー粒子１６がトナー担持ローラ１
４上で転動し、トナー粒子が静止している状態よりも弱
い制御電圧での制御（トナー担持体１４からの電磁力に
よる離脱）が容易になるのである。

【００３０】従来の画像形成装置においては、アパチャ
電極にコーティング層が設けられていないために、トナ
ー粒子がアパチャ電極に接触することにより、アパチャ
電極の裏面（トナー粒子接触面）が帯電し、そのために
トナー粒子がアパチャ電極の裏面に付着などする事によ
って、トナーの流れが滞ってしまっていた。従って、ア
パチャ電極と、トナー担持ローラとの接触面において
は、トナーの搬送状態は非常に複雑で、むらのあるもの
になっていた。この結果、一つの開口部には多量にトナ
ーが搬送され、もう一つの開口部には、まったくトナー
が搬送されなくなるという問題が発生して、この結果、
出力画像に横むらが発生して非常に見苦しいものとなっ
ていた。

【００３１】この様な問題を解決するために、特開平７
−１０８７０８号公報の画像形成装置においては、アパ
チャ電極の少なくともトナー接触部分に樹脂などにカー
ボンなどの導電性の粒子を混合することによって、帯電
防止の機能を備えたコーティング層を設けている。前記
導電性の粒子としてのカーボンとして、日本黒鉛製のカ
ーボンＨＯＰを用いている。このカーボンは、天然黒鉛
であって、産出された黒鉛を粉砕することによって粒状
のカーボンを生産している。従って、平均粒径が約３μ
ｍで、１０μｍ以上の大きな粒子も存在する。

【００３２】前記画像形成装置に搭載されるトナーの平
均粒径は約１０μｍである。従って、トナー粒子と同等
の大きさのカーボン粒子が、トナーを担持してアパチャ
電極のアパチャにまで供給するトナー担持体とトナーを
介して接触する帯電防止コート層に存在することとなっ
て、このトナー粒子と同等の大きさのカーボン粒子が、
トナーのアパチャへの供給を妨げることとなる。そし
て、大きなカーボン粒子がトナー搬送方向上流側に存在
するアパチャには、トナーが全く供給されなくなる。即
ち、このアパチャの部分だけ記録抜けが起こる問題が起
こっていた。

【００３３】そして、本発明の実施の形態においては、
図３に示すように、コーティング層５のポリイミド樹脂
５ａ中に分散されたカーボン粒子５ｂは、およそ４０ｎ
ｍであって、画像形成装置に搭載されるトナー粒子１６
の大きさ１０μｍに対して遥かに小さい。この結果、コ
ーティング層５に分散されたカーボン粒子５ｂによっ
て、トナー粒子１６のアパチャ６への供給が妨げられる
ことがなくなる。そして、トナー粒子１６がすべてのア
パチャ６にスムーズに供給されることによって、記録に
部分的な抜けなどが生じることがなくなる。

【００３４】尚、本発明は、以上詳述した一つの実施形
態に限定されるものではなく、その主旨を逸脱しない範
囲において、種々の変更を加えることが可能である。

【００３５】例えば、本実施の形態においては、トナー
粒子の粒子径１０μｍに対してカーボン粒子の粒子径を
およそ４０ｎｍとして説明しているが、カーボン粒子の
粒子径は、トナー粒子の供給が妨げられない程度の大き
さならいずれの大きさでもよく、目安としてトナー粒子
の粒子径の約１０分の１以下、即ち１μｍ以下ならばト
ナー粒子の供給にほとんど影響を与えない。

【００３６】また、本実施の形態では、コーティング層
について述べているが、ベースプレートがコーティング
層の機能を備えたものであってもよい。すなわち、ベー
スプレートが、絶縁性の樹脂と導電性の粒子とから構成
されていて、導電性粒子の粒子径が１μｍを越えないよ
うにすることも可能である。

【００３７】また、上記実施形態においては、トナー流
制御手段としてアパチャ電極を用いたが、例えば、特表
平１ー５０３２２１号公報に記載されるような編目状の
電極体を用いることも可能である。

【００３８】

【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に記載の記録用電極によれば、帯電防止
部の導電物質の粒子径が１μｍ以下であるため、帯電防
止部に沿って供給される荷電体の搬送が妨げられること
がなく、記録に部分的な抜けなどが生じることがなくな
る。

【００３９】また、請求項２に記載の記録用電極によれ
ば、導電物質がカーボン粒子であるため、安価に帯電防
止部を形成することができる。

【００４０】そして、請求項３に記載の記録用電極によ
れば、カーボン粒子が人工黒鉛であるため、簡単に１μ
ｍ以下のカーボン粒子を形成することができる。

【００４１】更に、請求項４記載の画像形成装置によれ
ば、帯電防止部の導電物質の粒子径を荷電体の粒子径よ
りも小さくしたため、帯電防止部に沿って供給される荷
電体の搬送が妨げられることがなく、荷電体がすべての
荷電体流路にスムーズに供給され、その結果、記録に部
分的な抜けなどが生じることがなくなる。

【００４２】また、請求項５記載の画像形成装置によれ
ば、帯電防止部の導電物質の粒子径を荷電体の粒子径の
１０分の１以下にしたため、荷電体の供給をよりスムー
ズに行い得、部分的な抜けがない確実なる記録を行うこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の記録用電極であるアパチャ電極の構成
を具体化した一実施の形態を示す斜視図である。

【図２】上記アパチャ電極を搭載した画像形成装置の概
略断面図である。

【図３】上記アパチャ電極のコーティング部とトナー粒
子との関係を説明するための説明図である。

【符号の説明】

１ アパチャ電極 ２ 絶縁性シート ４ 制御電極 ５ コーティング層 ５ａ ポリイミド樹脂 ５ｂ カーボン粒子 ６ アパチャ １４ トナー担持ローラ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 絶縁物質と導電物質とで構成された帯電
   防止部が設けられた記録用電極において、 前記導電物質の粒子径が１μｍ以下であることを特徴と
   する記録用電極。
2. 【請求項２】 前記導電物質が、導電性のあるカーボン
   粒子であることを特徴とする請求項１に記載の記録用電
   極。
3. 【請求項３】 前記カーボン粒子が、人工黒鉛であるこ
   とを特徴とする請求項２に記載の記録用電極。
4. 【請求項４】 荷電体の通過する荷電体流路とその通過
   を制御する制御電極とを有する記録用電極と、その記録
   用電極に帯電した荷電体を供給する荷電体担持手段とを
   備え、その荷電体担持手段によって供給される荷電体の
   通過を制御して、その荷電体担持手段とは記録用電極を
   挟んで反対側に支持された記録媒体上に画像を形成する
   画像形成装置において、 前記記録用電極の前記荷電体担持手段側に配置され、絶
   縁物質と導電物質とで構成された帯電防止部を備えると
   共に、その導電物質の粒子径が前記荷電体の粒子径より
   も小さいことを特徴とする画像形成装置。
5. 【請求項５】 前記導電物質の粒子径は、前記荷電体の
   粒子径の１０分の１以下の大きさであることを特徴とす
   る請求項４に記載の画像形成装置。