JPH07227998A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 良好な画像品質を呈することができる画像形
成装置を提供すること。 【構成】 本画像形成装置は、アパチャ電極体１と支持
体２０の間に、補助電極３０が設けられている。補助電
極３０は、保持部材３１上に、形成するドットに対応し
た切り欠き部３３と、電極部３２が設けられている。

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が相対的
に移動し得るよう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は、形成されるドットが、
支持体の種類や場所によって異なってしまうことがあっ
た。この対策として、背面電極の電圧を変えることによ
り改良を試みたが、支持体の抄紙むら等による繊維構造
に起因する電界のばらつきには、根本的にプロセスで対
応することは困難であり、大きな問題となっていた。

【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、支持体の静電構造にむらがあっ
たとしても、きれいなドットが形成できる画像形成装置
を提供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
に本発明の画像形成装置は、荷電粒子を担持供給する担
持体と、前記担持体と荷電粒子を介して配置され、電界
により直接制御する電界制御手段と、前記電界制御手段
とは支持体を挟んで配置された対向電極とで構成された
画像形成装置であって、前記電界制御手段と支持体間に
補助電極手段を設けたことを特徴とする。

【００１０】

【作用】上記の構成を有する本発明の画像形成装置にお
いては、支持体上に荷電粒子を飛翔させるための飛翔電
界が補助電極手段により集束され、従って支持体の静電
特性のばらつきに関わりなく、良好なドットが印字でき
る。

【００１１】

【実施例】以下、本発明を具体化した一実施例を図面を
参照しながら説明する。

【００１２】図１は、本発明の画像形成装置の概要を示
す図であり、電界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、円柱状の、背面電極
としての背面電極ローラ２２がシャーシ（図示せず）に
回動可能に配設されており、前記間隙に挿入される支持
体２０を搬送し得るように構成されている。さらに支持
体２０の搬送方向上流には、補助電極手段としての補助
電極３０が配置されている。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
記背面電極ローラ２２によって搬送される支持体２０の
進行先には、定着装置２６が配設されている。

【００１３】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
に収納された、荷電粒子としてのトナー１６と、供給ロ
ーラ１２と、担持体としてのトナー担持ローラ１４と、
トナー層規制ブレード１８とから構成されている。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。

【００１４】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
ー担持ローラ１４に圧接されている。

【００１５】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
れたものであり、アパチャ６と制御電極４とにより本発
明の制御部が構成される。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の各アパチャ６の位置
でトナー担持ローラ１４に対して圧接されている。

【００１６】ここにおいて、前記アパチャ電極体１のア
パチャ６とトナー担持ローラ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がトナー担持ローラ１４の周面の最上部分
と、トナー担持ローラ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、
トナー担持ローラ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。

【００１７】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ローラ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とトナー担持ロ
ーラ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。

【００１８】また、前記制御電極４とトナー担持ローラ
１４の間には、制御電圧印加手段としての制御電圧印加
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。

【００１９】更には、前記背面電極ローラ２２とトナー
担持ローラ１４との間には第一の電源手段としての第一
の直流電源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。

【００２０】次に、本発明の補助電極手段を構成する補
助電極３０の構成を図４を参照しながら説明する。図４
は、補助電極の斜視図である。補助電極３０は、厚さ１
００μｍのポリイミド製の保持部材３１と、複数の電極
部３２と、複数の切り欠き部３３とで構成されている。
切り欠き部３３は、形成されるドットの位置に対応した
半円状の形状を有し、すなわち、アパチャ電極体１の各
アパチャ６に対応して形成されており、その周りに電極
部３２が設けられている。その電極部３２には、トナー
担持ローラ１４との間に、第二の電源手段としての第二
の直流電源２５が接続されており、前記背面電極ローラ
２２と同様に、その第二の直流電源２５により＋８００
〜＋９００Ｖの正電圧が印加されている。

【００２１】前記補助電極３０は、切り欠き部３３がア
パチャ電極体１のアパチャ６と対向し、かつ電極部３２
が支持体２０の搬送方向の上流側に位置するようにして
アパチャ電極体１と背面電極ローラ２２との間に配置さ
れ、その補助電極３０と背面電極ローラ２２との間を支
持体２０が移動可能である。

【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
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１６は、更に、背面電極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、トナー担持ローラ１４と制御電極４との間に
は電界が形成されないことにより、トナー担持ローラ１
４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。

【００２６】この時、画像形成時には、補助電極３０が
配置され、かつその電極部３２に背面電極ローラ２２よ
りやや低い電圧が印加してあることにより、支持体上に
均一な飛翔電界が形成される。すなわち用紙上に補助電
極３０があるため、支持体２０が繊維構造を有していて
も、ドット形成位置に均一な飛翔電界が形成される。こ
の理由に付いては、現在解析中であるが、おおむね次の
ような理由が考えられる。背面電極ローラ２２と補助電
極３０との組み合わせた電界構成によって、支持体上の
きわめて小さい領域の電界強度が高まり、電気力線がそ
の流域に集中する傾向を呈するようになる。トナーは飛
翔領域に付いては、電気力線に沿った形で飛翔するの
で、当然支持体上にきわめて強い領域があれば、そこを
めざして飛んでくることになる。したがって、従来によ
うに用紙に裏面に配した背面電極のみで飛翔電界を形成
するのと異なり、支持体の性質特性に関わらず良好なド
ットが形成される。

【００２７】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。

【００２８】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。

【００２９】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ローラ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１
６に直接、制御電界を印加できるため、制御効率がよ
い。

【００３０】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。

【００３１】更には、トナー担持ローラ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。

【００３２】また、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ローラ１４上にトナー１
６が存在しない場合でも、制御電極４とトナー担持ロー
ラ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。

【００３３】また、アパチャ電極体１とトナー担持ロー
ラ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、トナー担持ローラ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。

【００３４】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。

【００３５】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。

【００３６】また、上記実施例では、補助電極３０の各
電極部３２に一律に電圧を印加するようにしたが、画像
信号に応じて、制御電圧印加回路８から＋５０Ｖの電圧
が印加された制御電極４に対応する電極部３２に第二の
直流電源２５により＋８００〜＋９００Ｖの正電圧を印
加するようにしてもよい。

【００３７】さらに、上述した実施例では、支持体上に
形成されたドットが、補助電極３０の保持部材３１に接
触しないように、支持体搬送方向を開放した切り欠き部
３３を用いた。しかし、形成されたドットが、スペーサ
等により補助電極３０に接触しないように構成されてお
れば、図５に示すような構成でもかまわない。図５は、
本発明の第二の実施例の補助電極の斜視図である。第一
の実施例と同じ機能を呈する箇所には、同一の図番を付
して説明する。本実施例では、開孔部３５が円形であ
り、その周囲に電極部３２が形成されている。このよう
な構成によっても、良好な印字が期待できる。

【００３８】

【発明の効果】以上説明したことから明かなように、本
発明の画像形成装置は、補助電極により、支持体に向か
って荷電粒子を飛翔させるための飛翔電界を、集束され
る形で形成することができるため、支持体の静電特性の
ばらつきに関わりなく、良好なドットが印字できる。

【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
極体とトナー担持ローラとの構成を模式的に表す図であ
る。

【図４】本発明の画像形成装置に用いられる補助電極の
斜視図である。

【図５】補助電極の他の実施例を示す斜視図である。

【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 背面電極ローラ ２４ 直流電源 ３０ 補助電極 ３１ 保持部材 ３２ 電極部 ３３ 切り欠き部 ３４ 開孔部

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 荷電粒子を担持供給する担持体と、 前記担持体と荷電粒子を介して配置され、電界により荷
   電粒子の流れを直接制御する電界制御手段と、 前記電界制御手段とは支持体を挟んで配置された対向電
   極とで構成された画像形成装置において、 前記電界制御手段と支持体間に補助電極手段を設けたこ
   とを特徴とする画像形成装置。
2. 【請求項２】 前記補助電極手段に、対向電極と同じ極
   性の電圧を印加したことを特徴する請求項１に記載の画
   像形成装置。
3. 【請求項３】 前記電界制御手段は、荷電粒子の通過を
   制御する多数の制御部を備えると共に、前記補助電極手
   段には、その制御部と対向する位置に電極部を有する切
   り欠き部または開孔部が形成されていることを特徴とす
   る請求項１または２に記載の画像形成装置。
4. 【請求項４】 前記荷電粒子が通過するように制御され
   た制御部と対向する電極部に選択的に電圧を印加するよ
   うに構成したことを特徴とする請求項２に記載の画像形
   成装置。