JPH06328764A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 プリント濃度が安定しており、高精細な画像
形成装置を提供すること。 【構成】 トナー担持ローラ１４上のトナー１６の平均
担持層厚がトナーの平均粒子径以下になるようにした。
それにより、かぶりが問題にならない程少なくでき、そ
の量も安定している。また画像を形成する際も、濃度が
安定し、形成されるドットも飛散が少なく、高精細な画
像が得られる。

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、プリンタ、プ
ロッタ、ファクシミリなどに搭載される印刷手段として
用いることが可能な画像形成装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、アパチャを有した電極に画像信号
を印加することにより、トナー粒子のアパチャ通過を制
御して支持体上に画像を得る画像記録装置は、米国特許
第３６８９９３５号明細書で提案されている。

【０００３】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
面に形成される互いに絶縁された複数の制御電極とを有
し、各絶縁された複数の制御電極毎に３層を貫いて形成
されると共に、少なくも１列に配置されたアパチャを有
するアパチャ電極体と、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
てアパチャ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
電極体を相対的に移動させ、支持体を粒子流路中に位置
決めする手段とから構成されている。

【０００４】また、効率の良く、高速なプリントを実現
するための方法が特開平２−２２６２６１号公報で提案
されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た構成のトナー供給装置の担持ローラはアパチャ電極体
に接触しながらトナーを供給するため、担持ローラ上の
トナー層とアパチャが形成された絶縁層が接触したまま
担持ローラを回転させると、特に絶縁シート裏側のアパ
チャの壁面近傍ではトナー層が機械的にかき乱され、担
持ローラとの付着力や、あるいはトナー同士の付着力が
低減した不安定なトナーが発生し、表側の制御電極を担
持ローラと同電位としてもこの不安定なトナーがアパチ
ャを通過してしまい、いわゆる画像のかぶりが発生す
る。

【０００６】また、制御電極にプラスの電圧を印加して
意図的にトナー流を発生させる場合も、各アパチャで発
生する全トナー流量に占めるこの不安定なトナーの比率
が高いと、全トナー流量は安定性に欠ける。何故なら、
不安定トナーの不安定度や発生量は環境条件やアパチャ
電極の加工精度等の影響を受け易いためである。そのた
め、全トナー流に占める不安定トナー部からのトナー流
発生の割合を低減する必要があった。

【０００７】本発明は、上述したような従来の事情に対
処してなされたものであり、画像のかぶりが発生するこ
とがなく、且つ高精細で安定したプリントが可能な画像
形成装置を提供しようとするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明の画像形成装置のトナー供給手段の担持体はト
ナーの平均担持層厚がトナーの平均粒子径以下である。

【０００９】

【作用】上記の構成を有する本発明の画像形成装置によ
れば、トナー供給手段の担持体はトナーの平均担持層厚
がトナーの平均粒子径以下であるため、画像かぶりが少
なく、かつ形成ドットが飛散しない高精細で安定したプ
リントが可能である。

【００１０】

【実施例】以下、本発明を具体化した一実施例を図面を
参照しながら説明する。

【００１１】図１は、本発明の画像形成装置の概要を示
す図であり、トナー流制御手段としてのアパチャ電極体
１の上側には、１ｍｍの間隙を有して、回転可能なロー
ラ状の背面電極２２が匡体（図示せず）に配設されてい
る。

【００１２】前記アパチャ電極体１の下側には、そのア
パチャ電極体１の長手方向に沿って、トナー供給装置１
０が配設されている。

【００１３】アパチャ電極体１の右方には、一対の支持
体送りローラ１５が回転可能に配設されており、ここに
挿入された支持体２０を前記アパチャ電極体１と背面電
極２２の間隙に搬送する。さらに、その進行先には、定
着装置２６が配設されている。

【００１４】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１８とから構
成されている。トナー１６はスチレン−アクリル系の樹
脂を主成分としており、平均粒子径が８μｍである。

【００１５】ここにおいて、前記トナー担持ローラ１４
はトナー１６を担持し、アパチャ電極体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１６を供給するものである。
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に図示する矢印方向に回転可能に
支持されており、両者は僅かな隙間をもって平行に配設
されている。また、前記トナー層規制ブレード１８は、
トナー担持ローラ１４に担持されるトナー１６の量がロ
ーラ面上で均一になるよう調整するものであり、トナー
担持ローラ１４に圧接され、トナーの平均担持層厚がト
ナーの平均粒径である８μｍになる様に設定されてい
る。

【００１６】前記アパチャ電極体１は、図２に示すよう
に、厚さ２５μｍのポリイミド製の絶縁性シート２に直
径１００μｍの複数のアパチャ６が１列に形成さてい
る。絶縁シート２上面側に於て、各アパチャ６を取り囲
んで制御電極４が厚さ１μｍで形成されおり、前記アパ
チャ電極体１は、図１に示すように支持体２０側に制御
電極４を対向させ、絶縁シート２がアパチャ位置でトナ
ー担持ローラ上のトナーと接するように配設されてい
る。

【００１７】また、前記制御電極４とトナー担持ローラ
１４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には、画像信号に基いて０Ｖ、も
しくは＋５０Ｖの電圧が印加されるように構成されてい
る。

【００１８】更には、前記背面電極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２２に対して＋１ｋＶの電圧
を印加し得るようになっている。

【００１９】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。

【００２０】まず始めに、トナー担持ローラ１４と供給
ローラ１２の図１に示す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１
６は層規制ブレード１８によって薄層化され、トナー担
持ローラ１４の回転によってアパチャ電極体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
ーはアパチャ電極体１の絶縁性シート２に擦られつつア
パチャ６の下に供給される。

【００２１】ここで、画像信号に応じて、その画像部分
に対応する制御電極４には、制御電圧印加回路８から＋
５０Ｖ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。

【００２２】引き出されたトナー１６は、背面電極２２
に印加されている電圧によって飛翔し、支持体２０上に
堆積して画素を形成する。

【００２３】また、非画像部分に対応する制御電極４に
は、制御電圧印加回路８から０Ｖ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間には電
界が形成されないことにより、トナー担持ローラ１４上
のトナー１６は静電力を受けないためアパチャ６を通過
しない。

【００２４】更には、支持体２０は、その面上にトナー
１６により１列の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支持体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によって支持体２０上に定着される。

【００２５】ところが、前述のごとく、アパチャ電極体
１の絶縁性シート２はトナー担持ローラ１４が回転する
と、絶縁性シート２裏側のアパチャの壁面では、機械的
な摺動により、トナー担持ローラ１４との付着力や、あ
るいはトナー同士の付着力が低減した不安定なトナーが
発生し、これが画像かぶりを引き起こし、画像濃度を不
安定にし、さらに、高精細な画像形成を妨げていた。

【００２６】そこで、不安定トナーの発生を低減させる
為、種々の実験を重ねた結果、不安定トナーの発生とト
ナー担持ローラ１４のトナー担持量には相関関係があ
り、担持量をある一定値以下にすると不安定トナーの発
生を問題ない程度に抑えられることが判明した。その実
験の一例を以下説明する。

【００２７】図３はトナー担持ローラ１４上のトナー担
持量を種々制御して、制御電圧に０Ｖを印加しても記録
媒体にトナーが付着してしまう現象である画像かぶりと
の関係を示し、横軸にトナー担持ローラ１４上の単位面
積あたりの平均担持層厚を、また、縦軸には記録媒体の
かぶりによる画像濃度を取ってある。ここで、平均担持
層厚とは、トナー担持ローラ１４上の単位面積あたりに
担持されたトナー１６の担持重量をトナー１６の嵩密度
で除した値と定義する。図３から明かな様に、平均担持
層厚が、トナー１６の平均粒径である８μｍにほぼ等し
い値以下では、かぶりが問題にならない程少なくでき、
その量も安定している。これは、前記不安定なトナーの
発生が最小限に抑えられていると考えられる。

【００２８】平均担持層厚をトナー平均粒径である８μ
ｍ以下にすれば、担持量が少々変化してもかぶりが安定
しているばかりか、制御電圧に５０Ｖを印加して画像を
形成する際も、濃度が安定し、形成されるドットも飛散
が少なく、高精細な画像が得られることがわかった。

【００２９】粒径５μｍから１５μｍまでの、他の粒径
のトナーについても同様の実験をしたが、平均担持量を
トナーの平均粒径以下にするとほぼ同様の効果が得られ
た。

【００３０】上記のように構成される画像形成装置にお
いて、絶縁性トナーを用いれば、トナー担持ローラ１４
と流量制御電極４の間の絶縁性が保たれ、アパチャ６が
絶縁破壊することがない。

【００３１】尚、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。

【００３２】また、上記実施例においては、トナー流制
御手段としてアパチャ電極体を用いたが、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。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したことから明かなように、本
発明の画像形成装置によれば、トナー供給手段のトナー
担持体はトナーの平均担持層厚がトナーの平均粒子径以
下であるため、トナー流量が安定して制御でき、かつ、
形成ドットが飛散しない高精細なプリントが可能である
ことを特徴としている。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の画像形成装置の構成を具体化した一実
施例を示す断面図である。

【図２】本発明の画像形成装置に用いられるアパチャ電
極体の構成を示す斜視図である。

【図３】本発明の画像形成装置に用いられる担持ローラ
の平均担持層厚とかぶり濃度を示す図である。

【符号の説明】

１ アパチャ電極体 ２ 絶縁性シート ４ 制御電極 ６ アパチャ ８ 制御電圧印加回路 １４ トナー担持ローラ ２２ 背面電極 ２４ 直流電源

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 帯電したトナーのトナー流を制御するト
   ナー流制御手段と、その制御手段にトナーを供給するト
   ナー供給手段を備え、 前記トナー供給手段のトナー担持体はトナーの平均担持
   層厚がトナーの平均粒子径以下であることを特徴とする
   画像形成装置。