JPH07108703A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 磁力が制御可能になっているトナー担持体を
有し、実用的な駆動電圧でも十分な濃度コントラストが
得られる画像形成装置を提供すること。 【構成】 本画像形成装置は、トナー担持スリーブ１４
の内部に上下位置の調整可能なマグネット１５が配置さ
れ、トナー担持スリーブ１４の外周最上部における磁力
の強さを変更することができる。従って、制御電圧に対
する画像濃度特性が調整でき、それにより画像かぶりが
発生することがのない様にすることができる。

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利用し得る画像形成装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、画像形成装置の１つとして、複数
の開口部（以下、アパチャと称する）が形成された電極
を用いて、そ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支持体上に画像を形
成するものが、米国特許第３６８９９３５号の明細書に
おいて開示されている。

【０００３】この画像形成装置は、絶縁体よりなる平板
と、この平板の一方の面に形成される連続した基準電極
と、他方の面に形成される互いに絶縁された複数の制御
電極とからなり、前記各制御電極毎に前記３者を貫いて
少なくも１列のアパチャが形成されたアパチャ電極体
と、前記基準電極と制御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過す
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とを相対
的に移動させて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、例えば米国特許第４７４３９２６
号、同４７５５８３７号、同４７８０７３３号、および
同４８１４７９６号の明細書には、アパチャ電極体が支
持体側に制御電極、トナー供給側に基準電極を向けて配
設された画像形成装置が開示されている。

【０００５】これに対して、米国特許第４９１２４８９
号の明細書には、アパチャ電極体を支持体側に基準電
極、トナー供給側に制御電極を向けて配設することによ
り、オフ時に制御電極に対して印加される電圧を、上記
米国特許に開示される画像形成装置に比べて１／４程度
に抑えることができることが記載されている。

【０００６】ここにおいて、前記オフ時とは、支持体上
にトナー粒子を付着させない時、すなわち画像の空白部
分を形成する時点を意味するものであり、逆にオン時と
言えば、支持体上にトナー像を形成する時点を意味する
ものである。

【０００７】

【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形成装置においては、オン時の制御
電圧とオフ時の制御電圧との電圧差を駆動電圧とする
と、この駆動電圧は、これを駆動する集積回路等の制約
から、なるべく小さい方が好ましく、実用的な駆動電圧
として、５０Ｖ以内で設定しなければならない。ところ
が、制御電極に印加する制御電圧と支持体上に形成され
る画像濃度との関係は、図４に実線で示すような特性で
あるので、駆動電圧を５０Ｖとすると、いかなる様に制
御電圧を設定しても、オン時に１．５以上の十分な濃度
が得られ、且つオフ時には０．０７以下のかぶりの無い
印字ができるようにすることは不可能であった。

【０００８】より詳しく述べると、例えば、図４の実線
において、オン時の制御電圧を５０Ｖに設定し、オフ時
の制御電圧を０Ｖに設定すると、オン時の画像濃度は
１．５以上で実用的に十分であるが、オフ時には画像か
ぶりが発生して画像濃度が十分に下がらず、見苦しい画
像となる。かといって、画像かぶりを抑えるため、図４
の実線においてオン時の制御電圧を３０Ｖに設定し、オ
フ時の制御電圧を−２０Ｖに設定すると、画像かぶりが
抑えられる濃度である０．０７まで画像濃度は十分に下
がるが、オン時の画像濃度は不十分であるため、やはり
見ずらい画像となる。

【０００９】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、実用的な低い駆動電圧でも十分
な濃度コントラストが得られる画像形成装置を提供する
ことを目的としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明の画像形成装置は、帯電したトナーの流れを制
御するトナー流制御手段と、そのトナー流制御手段にト
ナーを供給するトナー供給手段とを備え、前記供給手段
は、前記トナー流制御手段にトナーを供給する部分にお
ける磁力の強さが調整できるように設けられた磁気手段
を有するトナー担持体により構成されていることを特徴
とする。

【００１１】

【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、実用的な駆動電圧でも十分な濃度コントラストが
得られる画像形成を達成する。

【００１２】

【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。

【００１３】図１は、本発明を実施した画像形成装置の
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、背面電
極板２２がシャーシ（図示せず）に配設されている。背
面電極板２２の右方には、一対の搬送ローラ１１９が配
置されており、それにより搬送されてきた支持体２０
が、前記１ｍｍの間隙に挿入される得るように構成され
ている。また、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
１０が配設されており、更には、前記背面電極板２２に
よって搬送される支持体２０の進行先には、定着装置２
６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、中空形
状のトナー担持スリーブ１４と、トナー層規制ブレード
１８とから構成されている。ここにおいて、前記トナー
担持スリーブ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１
２は、トナー担持スリーブ１４に対してトナー１６を供
給するものである。

【００１５】そして、前記供給ローラ１２とトナー担持
スリーブ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、両者は接した状態で平行
に配設されている。また、前記トナー層規制ブレード１
８は、トナー担持スリーブ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とともに、
そのトナー１６を均一に帯電させるためのものであり、
トナー担持スリーブ１４に圧接されている。

【００１６】また、トナー担持スリーブ１４の内部に
は、シャーシ（図示せず）に上下位置を調整可能に支持
された磁気手段としてのマグネット１５が配置されてい
る。図５に示すように、マグネット１５の両端は、板バ
ネ４０により下方に押しつけられて、偏芯カム４１で支
持されるようになっている。従って、偏芯カム４１の回
転角度によってマグネット１５の上下位置は、任意に調
整が可能であり、それにより、トナー担持スリーブ１４
のアパチャ電極体１へのトナ−供給部、すなわち、トナ
ー担持スリーブ１４の外周最上部における磁力の強さを
変更することができ、従って、図４の実線で示された濃
度曲線をＹ軸方向のマイナス側に平行移動させることが
可能となる。

【００１７】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シート２に直径１
００μｍの複数のアパチャ６が１列に形成され、且つ上
面に厚さ１μｍの制御電極４が各アパチャ６毎に形成さ
れたものである。そして、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を対向させた
状態で、絶縁シート２のアパチャ位置でトナー担持スリ
ーブ１４に対して圧接されている。

【００１８】ここにおいて、前記アパチャ電極体１のア
パチャ６とトナー担持スリーブ１４との位置関係の詳細
を説明すると、図３に示すように、各アパチャ６は各々
の中心線３０がトナー担持スリーブ１４の周面の最上部
分と、トナー担持スリーブ１４の中心軸３２とを通過す
るように配置されている。これによれば、各アパチャ６
は、トナー担持スリーブ１４の周面の最上部分を基準と
して、左右に均等に配置されることにより、各アパチャ
６を通過するトナー１６の分布をアパチャ内の全域で均
一にすることができる。また、アパチャ６の壁面とトナ
ー１６の飛翔方向とが平行であるため、安定してトナー
を飛翔させることができる。

【００１９】更には、アパチャ電極体１自体は、図３に
示すようにトナー担持スリーブ１４に対して、アパチャ
６を中心として左右に同じ角度だけたわむように圧接さ
れている。これにより、アパチャ電極体１とトナー担持
スリーブ１４との接触面積を大きくすることができると
ともに、アパチャ６の下部周辺を左右均一に圧接するこ
とができるため、トナーの濃度むらが発生することを極
力抑えることができる。

【００２０】また、前記制御電極４とトナー担持スリー
ブ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、画像信号に基いて制御
電極４に対して０Ｖ、もしくは＋５０Ｖの電圧を印加す
るように構成されている。

【００２１】更には、前記背面電極ローラ２２とトナー
担持スリーブ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。

【００２２】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。

【００２３】まず始めに、トナー担持スリーブ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はトナー担持ス
リーブ１４に擦りつけられ、マイナスに帯電させられて
トナー担持スリーブ１４上に担持される。担持されたト
ナー１６は、層規制ブレード１８によって薄層化される
とともに帯電された後、トナー担持スリーブ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、トナー担持スリーブ１４上のトナーはアパチャ電極
体１の絶縁シート２に擦られつつアパチャ６の下に供給
される。

【００２４】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とトナー担持ス
リーブ１４の間の電位差により、制御電極４よりトナー
担持スリーブ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、トナー担持スリーブ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１６は、更に、背面電極板２２に印加されて
いる電圧によって支持体２０とアパチャ電極体１との間
に形成される電界により、支持体２０に向かって飛翔
し、支持体２０上に堆積して画素を形成する。

【００２５】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、トナー担持スリーブ１４と制御電極４との間
には電界が形成されないため、トナー担持スリーブ１４
上のトナー１６は静電力を受けず、さらに、前記マグネ
ット１５の固定位置を調整してトナー担持スリーブ１４
の外周最上部における磁力の強さを変更することによ
り、図４の波線の如くトナーがアパチャ６を通過して画
像かぶりが発生することがのない様にすることができ
る。

【００２６】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。

【００２７】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、トナー担持スリーブ１
４と制御電極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。

【００２８】上記のプロセスにおいて、制御電極４によ
る制御電界は、制御電極４とアパチャ６の内部、および
そのアパチャ６と対向するトナー担持スリーブ１４のト
ナー担持面との間に形成されるので、担持されるトナー
１６に直接、制御電界を印加できるため、制御効率がよ
い。

【００２９】また、供給されるトナー１６の一部が、ア
パチャ電極体１との摺動で機械的な力等を受け、非画像
部に対応するアパチャ６内に進入しても、アパチャ６内
部の電界でアパチャ６を通過しないよう制御できるた
め、トナーの制御性が良い。

【００３０】更には、トナー担持スリーブ１４とアパチ
ャ電極体１はトナー層を挟んで対向しているので、比較
的近距離に配置することができることにより、制御電圧
を低くでき、安価な駆動素子を使用することができる。

【００３１】また、アパチャ電極体１の絶縁性シート２
はトナー担持スリーブ１４側に向けられているので、ト
ナー供給系の不具合でトナー担持スリーブ１４上にトナ
ー１６が存在しない場合でも、制御電極４とトナー担持
スリーブ１４が接触して電気的に短絡し、駆動素子を壊
すことはない。

【００３２】また、アパチャ電極体１とトナー担持スリ
ーブ１４上のトナー１６とは、アパチャ６の入口部分で
接触していることにより、アパチャ６の入口部分に堆積
するトナー１６は、トナー担持スリーブ１４により順次
供給されるトナーにより押し流されるため、トナー１６
が堆積、架橋してアパチャ６を塞ぐことが無い。

【００３３】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。

【００３４】例えば、上記実施例では非画像部分に対応
するアパチャの制御電圧を０Ｖとしたが、これは負の電
圧であっても良い。この場合、よりかぶりの少ない画像
を得ることができる。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、米国特許第５０３６３４１号の明細書に記載される
ような編目状の電極体を用いることも可能である。

【００３５】また、マグネット１５は取付位置が上下方
向に調整可能であるが、これを回転させてトナー担持ス
リーブ１４表面上の磁力を調整可能にしても良い。

【００３６】

【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は、磁力が制御可能になっているト
ナー担持体を用いることにより、実用的な駆動電圧でも
十分な濃度コントラストが得られる画像形成を達成す
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アパチャ電
極体とトナー担持スリーブとの構成を模式的に示す図で
ある。

【図４】制御電圧と画像濃度との関係を示す図である。

【図５】マグネットの上下位置調整機構を示す図であ
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 トナー担持スリーブ １５ マグネット ２２ 背面電極板 ２４ 直流電源

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 帯電したトナーの流れを制御するトナー
   流制御手段と、そのトナー流制御手段にトナーを供給す
   るトナー供給手段とを備え、 前記供給手段は、前記トナー流制御手段にトナーを供給
   する部分における磁力の強さが調整できるように設けら
   れた磁気手段を有するトナー担持体により構成されてい
   ることを特徴とする画像形成装置。
2. 【請求項２】 前記トナー担持体は、中空のトナー担持
   スリーブにより構成されると共に、前記トナー流制御手
   段との間隔が調整可能なように前記磁気手段がトナー担
   持スリーブ内に配置されていることを特徴とする請求項
   １に記載の画像形成装置。