JP3258410B2 - 記録用電極 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、複写機やプリンターに
利用する画像記録装置に使用される記録用電極に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、荷電粒子を直接変調して受像体上
に記録する画像記録装置が、提案されている。すなわち
米国特許第３６８９９３５号明細書及び図面において開
示されているように、トナー供給源と、開口部を有した
記録電極と、対向電極とから構成されている。記録電極
は、絶縁層を介して設けられた基準電極と多数の制御電
極とから構成され、基準電極と、制御電極とが重なる部
分に開口部が設けられている。トナー供給源から帯電し
たトナーが記録電極の基準電極に供給され、この記録電
極により、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、対向電極の方向に引き寄
せられて、その後、この対向電極上に搬送される支持体
に付着して画像が形成される。

【０００３】この装置に於いては、記録電極は次のよう
な構成をとっていた。すなわち、特願平３−３４２４７
号の願書に添付した明細書及び図面に於いて示されるよ
うに、ポリイミド等の樹脂フィルム上に、導電層と開口
部とを形成して記録用電極としていた。

【０００４】さらに、本出願人らは検討を進め、特願平
４−２５４４９４号の出願にて既に出願しているよう
に、トナーを保持した担持体と記録電極とを接触させて
配置することによって記録特性を大きく改善することが
できた。この記録用電極は、図７に示すような構造をし
ている。図７は、従来の記録用電極の斜視図である。す
なわち、記録用電極１００は、基材１０１の中央に貫通
口たるアパチャー１０２が設けられていて、上面には開
口電極部１０３が配置されている。基材１０１は、ポリ
イミドを始めとする樹脂フィルム等の絶縁体で構成され
ている。ここでアパチャー１０１と開口電極部１０３
は、同一径を有した貫通口となっていた。そして、トナ
ー流オン時には６０ボルト、またオフ時には０ボルトを
開口電極部１０３に印加することにより、トナーを受像
紙上に飛翔制御して記録を行うことができる。

【０００５】前記記録用電極１００の裏面すなわち開口
電極１０３が設けられていない面は、基材面が直接露出
しており、この場合いわゆる平滑な樹脂面となってい
た。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この様
に形成された記録用電極に於いて、次のような問題が発
生していた。すなわち、記録に際して十分な記録速度や
解像度が得られにくかった。特に解像度については、ト
ナーの安定な供給が十分行われていないのか、記録され
るドットが乱れ、非常に大きな問題となっていた。

【０００７】この課題に対し更に検討を進めたところ、
アパチャー電極と担持ローラとで挟まれたトナー層の挙
動に問題が絞られてきた。ほぼ平滑面である基材面とブ
ラスト処理された担持ローラ間に存在するトナー層は、
印字中には１００ｍｍ／ｓ以上の速度で流動する。この
時特にアパチャー電極が平滑すぎる場合には、トナーが
転動しにくくなり、均一で安定なトナー供給が行われな
くなったりすることがわかってきた。

【０００８】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、記録特性の優れた記録用電極を
提案することにより、良好な画像出力を可能にすること
を目的としている。

【０００９】

【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、複数の開口
部が列設された絶縁性の基材と、前記各開口部に対応し
て前記基材の表面に形成された制御電極とを備え、前記
基材の前記制御電極が形成された表面側とは反対の裏面
側に設けられたトナー担持体との間に挟まれながら前記
開口部まで搬送されたトナーを、前記トナー担持体と前
記制御電極との間に電界を発生させることによってトナ
ー担持体から飛翔させ、前記開口部を貫通させ、前記基
材の前記表面側に搬送された被記録媒体上に付着させ
て、所望の画像を前記被記録媒体上に記録するためのも
のを対象として、特に、前記基材の裏面は、前記開口部
近傍において前記トナーの粒径よりも小さい表面粗さに
形成されていることを特徴としている。 また、請求項２
に記載の記録用電極は、前記基材の裏面が、前記開口部
近傍であって前記トナー担持体の回転方向上流側におい
て前記トナーの粒径よりも小さい表面粗さに形成されて
いることを特徴としている。

【００１０】

【作用】上記の構成を有する本発明の請求項１に記載の
記録用電極において、トナー担 持体によって担持された
トナーは、開口部近傍においてトナーの粒径よりも小さ
い表面粗さに形成された基材の裏面とトナー担持体との
間に挟まれながら開口部まで搬送され、トナー担持体と
制御電極との間に発生した電界によってトナー担持体か
ら飛翔し、開口部を貫通し、基材の表面側に搬送された
被記録媒体上に付着して、所望の画像を被記録媒体上に
記録するので、トナー担持体と制御電極とで挟まれたト
ナーは、両部材から十分な機械的拘束力を与えられなが
ら回転して搬送され、トナーの挙動が極めて均質化され
るだけでなく、粉砕効果もあるため、開口部に対するト
ナー供給が非常に円滑化できる。その結果、解像度など
記録特性が飛躍的に向上し、その効果は極めて高いもの
となる。また、請求項２に記載の記録用電極において、
基材の裏面は、開口部近傍であってトナー担持体の回転
方向上流側においてトナーの粒径よりも小さい表面粗さ
に形成されているので、開口部に対するトナー供給が効
果的に円滑化できる。その結果、解像度など記録特性が
飛躍的に向上し、その効果は極めて高いものとなる。

【００１１】

【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。

【００１２】図１は、本発明の記録用電極を適用した画
像記録装置の断面図である。画像記録装置１０は、大き
くプロセスユニット２０、記録用電極３０、定着器４
０、用紙搬送ユニット５０、対向電極６０、及び電源部
７０とで構成されている。本装置においては、プロセス
ユニット２０部分において記録用電極３０により、用紙
５１上にトナー像が形成された後に、定着器４０で加熱
定着が行われて排出される。

【００１３】記録装置の外装１１には、左側面に出力紙
の排出口１２及びトレー１３が、設けられている。

【００１４】本機中央に設置されたプロセスユニット２
０は、次のような構成を有している。すなわち、プロセ
スユニット２０は、帯電ユニット２１及びトナー供給ユ
ニット２２とで構成されていて、前記帯電ユニット２１
には、図中矢印方向に回転可能なトナー担持体としての
担持ローラ２３、供給ローラ２４、アジテータ２６、及
びブレード２５が配置されている。担持ローラ２３は、
金属もしくは樹脂等の絶縁体の表面を有した剛体のロー
ラであり、後述する記録用電極３０とは、トナー層を介
して密着して設けられている。両ローラはいずれも接地
されている。供給ローラ２４は、スポンジやゴムででき
た弾性体のローラであり、前記担持ローラ２３と共同し
て、トナーを帯電せしめる。

【００１５】トナー供給ユニット２２は、内部にはトナ
ー２７が充填されていて、ユーザがトナー補給の際に装
着される。トナー２７は、粒径７μｍ程度のいわゆる小
粒径トナーが画像的に好ましく、粉砕トナー、重合トナ
ー共に使用できる。本機に設置がなされると、トナー２
７は帯電ユニット２１に放出され、アジテータ２６によ
りかくはんされる。

【００１６】プロセスユニット２０の下部には、記録用
電極３０が配置されている。ここで図２及び図３を使用
して、記録用電極について説明する。図２は、本発明を
実施した記録用電極の開口電極側の斜視図であり、また
図３は、その裏面の斜視図である。記録用電極３０は、
基材としての基板３１上に開口部としてのアパチャー３
２が多数設けられていて、各アパチャーの周辺に設置さ
れた制御電極としての開口電極３３とそれに連なる導線
部３４とで構成されている。

【００１７】基板３１は、絶縁性基板であれば良く、ポ
リイミドやポリエステル等の樹脂フィルムや、アルミナ
やジルコニア等のセラミックが使用できる。本実施例で
は、ポリイミド樹脂フィルムを使用する。基板３１の厚
みは、印加電圧にもよるが５０μｍ以下望ましくは２５
μｍ程度が選択されると良い。ただしこの厚みは、アパ
チャー近傍においてのみ適用されるのであって、外形的
には大きな規制とならない。

【００１８】さらに基板３１の裏面側は、表面全体が次
のような形状になっている。すなわち表面はいわゆる延
伸にて作成されたポリイミドフィルム面に、アルミナ粉
等によりサンドブラスト法にて加工し、表面をきわめて
微少な凹凸面形状に形成している。

【００１９】それにより表面性状を示す表面粗さは、前
記トナーの粒径より小さいことが必要であり、さらに詳
細には十点平均粗さ（Ｒｚ）でトナー粒径の３０パーセ
ント以下の値を持つことが望ましい。例えば５ミクロン
のトナーであれば、１μｍＲｚ（ＪＩＳ Ｂ ０６０
１）以下であることが良好な結果をもたらす。

【００２０】アパチャー３２は、前記基板３１を貫通す
る穴であり、穴径としては、３００ＤＰＩの場合、１０
０〜１２０μｍ程度が選択される。アパチャー３２の周
囲には、開口電極部３３が配置されている。開口電極部
３３は、アパチャー３２より大きい内径を有していて、
厚さ１μｍ以下の銅のスパッタ膜や蒸着膜で形成されて
いる。

【００２１】開口電極部３３より導線部が延ばされてい
て、図示しない駆動回路、シフトレジスタやラッチ回路
からなるデータ出力回路に接続されている。駆動回路に
より画像信号データに基づき、開口電極３３に、０ボル
トと６０ボルトを選択的に印加することができる。

【００２２】プロセスユニット２０と、被記録媒体とし
ての用紙５１を挟んで、対向電極６０が設けられてい
る。対向電極６０は、１キロボルトの電圧が印加される
電極部６２と、前記電極部を保持絶縁する支持部６１と
で構成されている。

【００２３】さらに、装置下方には、用紙搬送ユニット
５０が設けられている。用紙搬送ユニット５０は、用紙
５１を収納する用紙カセット５２と、けり出しローラ５
３と、用紙反転ローラ５４と、搬送ガイド５５と、送出
ローラ５６と、搬送ローラ５７とで構成されている。各
ローラは、図中矢印方向に回転可能であり、用紙を搬送
することを行える。

【００２４】また、用紙搬送方向下流に定着ユニット４
０が、配置されている。定着ユニット４０は、ヒータ４
２を内蔵したヒートローラ４３と、加圧ローラ４１によ
り構成されている。

【００２５】装置上方には、記録に必要なデータ処理を
行うコントローラ部７１と、駆動や電圧制御をつかさど
る電源部７０が設けられている。

【００２６】次に本実施例の作用について、説明をす
る。

【００２７】外部のコンピュータからデータが送出され
てくると、本装置は作動を開始する。プロセスユニット
２０においては、収納されたトナー２７がアジテータ２
６により、供給ローラ２４に送られ、接地されたブレー
ド２５の摩擦帯電により、負帯電性を付与される。帯電
したトナー２７は、供給ローラ２４から担持ローラ２３
にのせられ、記録用電極３０と接する位置まで運ばれ
る。

【００２８】この様子を図４及び図５を使用して説明を
する。図４は、担持体とアパチャー電極近傍の上面図と
断面図であり、また図５はその断面の詳細拡大図であ
る。ここにおいてトナー２７は、アパチャー電極の基材
３１と担持ローラ２３の両者に挟まれて転動していく。
この際、本実施例では基材面が粗面に形成され、更に、
その表面粗さがトナー粒径より小さい表面粗さが形成さ
れているため、トナーが基材面に良好にかみ込まれるた
め挙動がきわめて円滑化できる。その結果、アパチャー
３２に供給されるトナー量や特性が均質化される。

【００２９】記録電極においては、データ出力回路から
の信号が導線部を通じて、駆動回路に伝達される。これ
により駆動回路は、０ボルトと６０ボルトを選択的に開
口電極部３３に印加する。このとき接地した担持ローラ
２３と開口電極３３間には、電界が発生し、記録電極３
０と担持ローラ２３により挟まれたトナーは、静電力を
受け、記録制御を行うことができる。すなわち、０ボル
ト印加時には、トナーはアパチャーへ移動することなく
静止しているが、６０ボルト印加時には、負帯電したト
ナーはアパチャーをくぐり抜け、その後、対向電極６０
によって形成された電界により飛翔する。この時前述し
たようにトナー供給はきわめて円滑に行われているた
め、アパチャーによる電界制御も十分可能となる。

【００３０】装置の起動と同時に用紙搬送ユニット５０
からは、用紙５１が送出されてくる。すなわち、半円状
の蹴りだしローラ５３が、用紙カセット５２より用紙５
１を送り出し、用紙反転ローラ５４によって搬送方向を
変更された後、搬送ガイド５５と搬送ローラ５７により
保持送出される。用紙５１が、前記記録電極３０のアパ
チャー３３直下にくると、トナー２７が飛翔して付着す
る。このように各開口電極３３の電圧を独自に制御する
ことにより、トナーが飛翔して画像が用紙５１上に形成
される。この様に本実施例では、トナーが良好な状態で
供給されるので、電界によりトナーは十分制御され、優
れた印字品質が達成できる。

【００３１】その後、トナーによる画像が形成された用
紙５１は、定着器４０へと搬送される。そして、ここで
用紙上の画像が、ヒートローラ４３と加圧ローラ４１に
よって圧接されることにより定着される。この定着方法
は一般的な方法であるため、詳細な説明は省略する。画
像形成された用紙は、搬送ガイド５５を経由して、排出
口１２へと搬送され出力される。

【００３２】本発明は上述した実施例に拘ることなく、
その主旨を逸脱しない範囲で変更は可能である。本実施
例では、片面のみに開口電極がある記録電極に付いて説
明したが、両面に開口電極を有した記録用電極について
も当然実施する事は可能であり、同様な効果を発現でき
る。また図６に示すように、記録用電極３０の基材３１
裏面のアパチャー３２の上流側の一部のみを粗面３１ａ
にしても差し支えない。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したことから明かなように、本
願発明の請求項１に記載の記録用電極によれば、トナー
担持体によって担持されたトナーは、開口部近傍におい
てトナーの粒径よりも小さい表面粗さに形成された基材
の裏面とトナー担持体との間に挟まれながら開口部まで
搬送され、トナー担持体と制御電極との間に発生した電
界によってトナー担持体から飛翔し、開口部を貫通し、
基材の表面側に搬送された被記録媒体上に付着して、所
望の画像を被記録媒体上に記録するので、トナー担持体
と制御電極とで挟まれたトナーは、両部材から十分な機
械的拘束力を与えられながら回転して搬送され、トナー
の挙動が極めて均質化されるだけでなく、粉砕効果もあ
るため、開口部に対するトナー供給が非常に円滑化でき
る。その結果、解像度など記録特性が飛躍的に向上し、
その効果は極めて高いものとなる。また、請求項２に記
載の記録用電極によれば、基材の裏面は、開口部近傍で
あってトナー担持体の回転方向上流側においてトナーの
粒径よりも小さい表面粗さに形成されているので、開口
部に対するトナー供給が効果的に円滑化できる。その結
果、解像度など記録特性が飛躍的に向上し、その効果は
極めて高いものとなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の記録用電極を用いた画像記録装置の断
面図である。

【図２】その記録電極の開孔電極側斜視図である。

【図３】電極の開孔電極反対面の斜視図である。

【図４】アパチャー近傍のトナーの挙動を示す図であ
り、図４（ａ）は、記録電極の平面図、図４（ｂ）は、
図４（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。

【図５】図４の詳細拡大図である。

【図６】他の実施例を示す図である。

【図７】従来の記録電極の斜視図である。

【符号の説明】

２０ プロセスユニット ２７ トナー ３０ 記録用電極 ３１ 基板 ３２ アパチャー ３３ 開孔電極

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の開口部が列設された絶縁性の基材
   と、 前記各開口部に対応して前記基材の表面に形成された制
   御電極とを備え、 前記基材の前記制御電極が形成された表面側とは反対の
   裏面側に設けられたトナー担持体との間に挟まれながら
   前記開口部まで搬送されたトナーを、前記トナー担持体
   と前記制御電極との間に電界を発生させることによって
   トナー担持体から飛翔させ、前記開口部を貫通させ、前
   記基材の前記表面側に搬送された被記録媒体上に付着さ
   せて、所望の画像を前記被記録媒体上に記録するための
   記録用電極において、 前記基材の裏面は、前記開口部近傍において前記トナー
   の粒径よりも小さい表面粗さに形成されていることを特
   徴とする記録用電極。
2. 【請求項２】 前記基材の裏面は、前記開口部近傍であ
   って前記トナー担持体の回転方向上流側において前記ト
   ナーの粒径よりも小さい表面粗さに形成されていること
   を特徴とする請求項１に記載の記録用電極。