JPH06143663A - 画像記録装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 全ての開口部に対して均一にトナーを供給で
き、制御電圧の効率がよく、しかも応答性、すなわち画
像形成速度が速く、開口部が塞がれて画素が抜けること
の無い画像記録装置を提供すること。 【構成】 本発明の画像記録装置は、キャリア担持体上
に担持されたキャリアおよびそれに付着したトナーがア
パチャー電極に接して搬送されるようにして、アパチャ
ー電極の開口部に帯電したトナーを供給する。その際、
球形キャリアを用いると、アパチャー電極及びキャリア
担持体との摩擦抵抗が小さくなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、複数の開口部を備え、
これらの開口部を通過する帯電トナーの流れを変調制御
する手段を有する画像記録装置であって、特には複写
機、プリンター、プロッター、ファクシミリ等に適用さ
れる画像記録装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、複数の開口部を備えた電極（アパ
チャー電極）に画像信号を印加することによりトナー粒
子の開口部通過を制御して、対向電極上に張設された支
持体上に画像を得る画像記録装置が提案されており、例
えば米国特許３６８９９３５号の明細書等で開示されて
いる。この画像記録装置は、絶縁体の層を挟んで一方の
面に形成される連続したシールド電極と、他方の面に互
いに絶縁された状態で形成される複数の制御電極から構
成され、各絶縁された複数の制御電極毎に３層を貫いて
少なくも１列の開口部を有しているアパチャー電極と、
制御電極とシールド電極との間に選択的に電位を与える
手段と、印加された電位によって開口部を通るトナー粒
子の流れが変調されるよう帯電したトナー粒子を供給す
る手段と、支持体とアパチャー電極が相対的に移動し、
支持体を粒子流路中に位置決めする手段から構成されて
いる。

【０００３】また、例えば米国特許出願９４６９３７
号、同９２６１２９号、同１４０２６６号、および同９
２６１５８号の明細書に記載されている画像記録装置で
は、アパチャー電極が支持体側に制御電極、トナー供給
側にシールド電極を向けて配設されている。

【０００４】これに対し、特開平２−２２６２６１号公
報に示される画像記録装置は、アパチャー電極を支持体
側にシールド電極、トナー供給側に制御電極を向けて配
設されており、制御電極に印加する電圧の効率がオフ時
には約４倍高くなる効果を示している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たような従来の画像記録装置は、トナーをクラウド状し
て開口部近傍に浮遊させて供給するものであるため、制
御電極に印加する電圧のオフ時に制御電極に印加する電
圧によりクラウド状のトナーは開口部近傍から遠ざか
り、オフ時の効率が上がることと引き替えに、オフ時に
続くオン時には、開口部近傍のトナーのクラウド濃度は
非常に薄くなることにより、応答性が悪かった。

【０００６】また、クラウド状のトナーは、鏡像力等に
よって制御電極に付着することにより開口部を塞ぐた
め、印字不能となることがあった。

【０００７】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、全ての開口部に対して均一にト
ナーを供給でき、制御電圧の効率がよく、しかも応答
性、すなわち画像形成速度が速く、開口部が塞がれて画
素が抜けることの無い画像記録装置を提供することを目
的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明の画像記録装置は、複数の開口部と、これらの
開口部を通過するトナーの流れを変調制御する制御電極
とを有するアパチャー電極と、そのアパチャー電極の開
口部に対して、球形のトナーおよび磁性キャリアを供給
するトナー供給手段と、そのトナー供給手段の一部をな
し、前記磁性キャリアが前記アパチャー電極に接して転
動するよう搬送するキャリア担持体と、前記トナー供給
手段とは前記アパチャー電極を挟んで反対側に配置され
る対向電極と、前記キャリア担持体と制御電極との間に
画像信号に応じた電界を形成する手段とを備えている。

【０００９】

【作用】上記の構成を有する本発明の画像記録装置に於
いて、アパチャー電極は、開口部を通過するトナーの流
れを変調制御し、キャリア担持体は磁性キャリアをアパ
チャー電極に接して転動するよう搬送する。磁性キャリ
アにはトナーが静電引力より付着するため、アパチャー
電極の開口部に帯電したトナーを供給できる。

【００１０】ここで、キャリア担持体に担持された磁性
キャリアおよびトナーは球形であることにより、アパチ
ャー電極とキャリア担持体に挟まれて転がりながら開口
部下に搬送されるため、アパチャー電極及びキャリア担
持体との間の摩擦抵抗は非常に小さい。また、粒子径が
均一であれば、アパチャー電極とキャリア担持体との間
のギャップ間距離を、複雑な機構を用いることなく常に
一定にすることができ、トナー供給量のムラを防ぎなが
ら開口部の至近から均一にトナー供給を行うことができ
る。

【００１１】更には、オフ時に制御電極とキャリア担持
体との間に、帯電トナーに対してキャリア担持体方向に
静電力が働く電界を形成することにより、トナーの開口
部通過を阻止することができる。このときトナーは担持
体上のキャリアに付着しているので開口部近傍から遠ざ
かることはない。

【００１２】また、オン時には支持体とキャリア担持体
との間に、帯電トナーに対して支持体方向に静電力が働
くように電界を形成することにより、トナーを開口部か
ら通過させ、支持体上にトナー像を形成することができ
る。

【００１３】

【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。

【００１４】図１は本発明の画像記録装置の構成を示す
断面図である。図１において、アパチャー電極１の上側
には、１ｍｍ隙間を隔てて背面電極ローラ３２が、支持
体３１を搬送するよう匡体（図示せず）に回動可能に配
設されている。前記アパチャー電極１の下側には、トナ
ー供給装置２０が配設されている。前記支持体３１の進
行先には定着装置３５が配設されている。

【００１５】次に、トナー供給装置２０の詳細を説明す
ると、トナー供給装置２０は、トナーケース２１と、キ
ャリア担持ローラ２２と、供給ローラ２３と、規制ブレ
ード２７とから構成されている。前記トナーケース２１
内には、キャリア２６及びトナー２９が収納されるとと
もに、前記供給ローラ２３とキャリア担持ローラ２２が
平行に配設されている。ここにおいて、前記キャリア２
６は、公知の２成分電子写真用キャリアを用いることが
できる。

【００１６】前記トナーケース２１内のキャリア２６及
びトナー２９は供給ローラ２３の回転によって攪拌、摩
擦帯電され、キャリア２６上に静電気力によってトナー
２９が付着するようになっている。

【００１７】前記キャリア担持ローラ２２は、中心にマ
グネットローラ２８を有しており、その外周には厚み５
０μｍのスポンジ層２４が形成され、その外側には厚み
２０μｍのニッケル製のスリーブ２５が接着されてい
る。

【００１８】前記規制ブレード２７は、キャリア担持ロ
ーラ２２上のスリーブ２５に圧接するよう配置され、キ
ャリア２６の層の厚さが一定になるように規制するもの
である。

【００１９】前記アパチャー電極１は図２にも詳細に示
すように、３０μｍ厚のポリイミド製の絶縁シート２に
直径１２０μｍの複数の開口部６が１列に形成され、上
側には各開口部６毎にそれを取り囲むように制御電極４
が配設され、下側には連続したシールド電極３が配設さ
れている。

【００２０】前記アパチャー電極１は、図１に示すよう
に支持体３１側にシールド電極３を対向させ、制御電極
４が開口部６の位置でキャリア担持ローラ２２上のキャ
リア２６およびトナーと接するよう配設されている。

【００２１】前記制御電極４とスリーブ２５の間には、
制御電圧印加回路８が接続されており、その制御電圧駆
動回路８は画像信号によって０もしくは―３０Ｖを出力
するように構成されている。背面電極ローラ３２とスリ
ーブ２５との間には＋２．２ｋＶの直流電源３３が接続
されている。

【００２２】次に、上述のように構成される画像記録装
置の動作について説明する。

【００２３】キャリア担持ローラ２２と供給ローラ２３
の矢印方向の回転により、キャリア２６は供給ローラ２
３からキャリア担持ローラ２２のスリーブ２５に擦りつ
けられながら、マグネットローラ２８の磁力によってス
リーブ２５上に担持される。担持されたキャリア２６は
層規制ブレード２７によって層の厚さが均一になるよう
に調整され、キャリア担持ローラ２２の回転によってア
パチャー電極１付近に向かって搬送される。

【００２４】ここで前記スリーブ２５上のトナー２９
は、アパチャー電極１に擦られつつ開口部６の下に供給
され、スリーブ２５とアパチャー電極１の制御電極４は
このトナー層によって１０μｍ離れている。

【００２５】前記スリーブ２５に担持されたキャリア２
６は、球形であり流動性がある（トナーに流動化剤が外
添されている場合はさらにいっそう流動性が上がる）た
めにアパチャー電極１とスリーブ２５に挟まれて転がり
ながら開口部６の下に搬送されるので、アパチャー電極
１及びスリーブ２５との摩擦抵抗は小さく、アパチャー
電極１やスリーブ２５との摺動によって不要な振動を発
生することなく、またスリーブ２５を駆動するモーター
等の消費電力を抑え、かつスリーブ２５やアパチャー電
極１の摩耗による寿命を長くすることができる。

【００２６】前記キャリア２６はまた粒子径が均一であ
るために、アパチャー電極１とスリーブ２５との間のギ
ャップ間距離を、複雑な機構を用いることなく常に一定
にすることができ、また円滑に開口部６近傍にトナー供
給が行えるため、トナー飛散による無信号状態での開口
部６の誤通過に起因するノイズの発生やトナー供給量の
ムラを防ぎ、均一量のトナー供給を行うことができる。

【００２７】ここで、画像信号に応じ、画像部に対応す
る制御電極４には、制御電圧印加回路８から０Ｖが印加
される。その結果、画像部に対応する開口部６近傍に
は、背面電極３２とスリーブ２５間の電位差により開口
部６の背面電極３２側からスリーブ２５側に向かう電気
力線が形成される。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、スリーブ２５上から制御電
極４を通過して背面電極３２側に引き出され、さらには
支持体３１上に堆積して画素を形成する。

【００２８】非画像部に対応する制御電極４には、制御
電圧印加回路８からの―３０Ｖが印加される。その結
果、非画像部に対応する開口部６近傍では制御電極４と
スリーブ２５との電位差によりスリーブ２５から制御電
極４に向かう電気力線が形成される。スリーブ２５と制
御電極４との間で電位はスリーブ２５から制御電極４側
に低くなっているので、マイナスに帯電されたキャリア
２６は開口部６を通過しない。

【００２９】支持体３１は、１列の画素形成時間の間に
開口部６の列と垂直方向に１画素分送られる。支持体３
１をその長さ分搬送する間、上記のプロセスを繰り返す
ことにより支持体全面にトナー像を形成することができ
る。

【００３０】上記のプロセスにおいて、キャリア２６に
付着したトナーは常にアパチャー電極１に接して供給さ
れているので応答性が速い。また、制御電極４による制
御電界は、近接した制御電極４とスリーブ２５間に形成
されるので、低い制御電圧で制御できる。

【００３１】また、キャリア２６はアパチャー電極１の
制御電極４と摺動しているので制御電極４にトナーが堆
積して開口部６を塞ぐことが無い。

【００３２】以上に述べたように、本実施例の画像記録
装置に於いて、アパチャー電極１は、開口部６を通過す
るトナーの流れを変調制御し、トナー供給手段であるト
ナー供給装置２０は、キャリア担持体であるスリーブ２
５上に担持された球形の磁性キャリア２６がアパチャー
電極１に接して搬送される。キャリア２６にはトナーが
静電引力より付着しているので、アパチャー電極１の開
口部６に帯電したトナーを供給できる。ここで、スリー
ブ２５に担持されたトナーは、球形であるためにアパチ
ャー電極１とスリーブ２５に挟まれて転がりながら開口
部６の下に搬送されるので、アパチャー電極１及びスリ
ーブ２５との摩擦抵抗が小さくなり、また粒子径が均一
であるために、アパチャー電極１とスリーブ２５との間
のギャップ間距離を、複雑な機構を用いることなく常に
一定にすることができ、トナー供給量のムラを防ぎなが
ら開口部６の至近から均一にトナー供給を行うことがで
きる。

【００３３】また、オフ時には制御電極４とスリーブ２
５間に、帯電トナーにスリーブ２５方向に静電力が働く
電界を形成し、トナーの開口部６の通過を阻止する。こ
のときトナーはスリーブ２５上のキャリア２６に付着し
ているので開口部６近傍から遠ざかることはない。

【００３４】オン時には支持体３１とスリーブ２５間
に、帯電トナーに支持体方向に静電力が働く電界を形成
し、トナー２９を開口部６から通過させ支持体３１上に
トナー像を形成する。

【００３５】なお、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で種々
の変更を加えることが可能である。

【００３６】例えば、上記実施例においてアパチャー電
極１に設けられるシールド電極３は、背面電極３２によ
って形成される電界が、スリーブ２５上の開口部６の下
以外のトナーへの作用を防ぐために、電界をシールドす
るものであるので、無くてもよい。

【００３７】

【発明の効果】以上詳述したことから明かなように本発
明の画像記録装置は、複数の開口部と、これらの開口部
を通過するトナーの流れを変調制御する制御電極とを有
するアパチャー電極と、そのアパチャー電極の開口部に
対して、球形のトナーおよび磁性キャリアを供給するト
ナー供給手段と、そのトナー供給手段の一部をなし、前
記磁性キャリアが前記アパチャー電極に接して転動する
よう搬送するキャリア担持体と、前記トナー供給手段と
は前記アパチャー電極を挟んで反対側に配置される対向
電極と、前記キャリア担持体と制御電極との間に画像信
号に応じた電界を形成する手段とを備えたことにより、
全ての開口部に均一にトナーを供給できるとともに、制
御電圧の効率がよく、しかも応答性、すなわち画像形成
速度が速く、開口部が塞がれて画素が抜けることが無
い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の画像記録装置の要部の構成を具体化し
た一実施例を示す図である。

【図２】本発明の画像記録装置に搭載されるアパチャー
電極の詳細を示す斜視図である。

【符号の説明】

１ アパチャー電極 ４ 制御電極 ６ 開口部 ８ 制御電圧印加回路 ２２ キャリア担持ローラ ２６ キャリア ２９ トナー ３２ 背面電極ローラ ３３ 直流電源

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の開口部と、これらの開口部を通過
   するトナーの流れを変調制御する制御電極とを有するア
   パチャー電極と、 そのアパチャー電極の開口部に対して、球形のトナーお
   よび磁性キャリアを供給するトナー供給手段と、 そのトナー供給手段の一部をなし、前記磁性キャリアが
   前記アパチャー電極に接して転動するよう搬送するキャ
   リア担持体と、 前記トナー供給手段とは前記アパチャー電極を挟んで反
   対側に配置される対向電極と、 前記キャリア担持体と制御電極との間に画像信号に応じ
   た電界を形成する手段とを備えたことを特徴とする画像
   記録装置。