JPH07314765A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高画質な画像形成装置を提供すること。 【構成】 本画像形成装置のアパチャ電極体１は、絶縁
シート２に複数のアパチャ６が１列に形成され、且つ上
面に制御電極４が各アパチャ６毎に形成されている。さ
らに、絶縁シート２の、制御電極４が設けられた面とは
反対側の面に、トナ−の搬送方向において溝案内部５が
設けられている。それにより、トナー担持ローラ１４に
担持されたトナー１６の内、トナー担持ローラ１４の回
転に伴って各アパチャ６に対向しないトナー担持ローラ
１４部分に担持されたトナ−１６は、溝案内部５により
案内されてアパチャ６と対向する部分に搬送され、これ
によりアパチャ６には、一定量のトナー１６が供給され
ることになり、制御電極４によるトナーの制御が確実に
行え、良好な記録ができる。

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は、十分な画質を得ること
が困難であった。その課題についてさらに検討を進めた
ところ、アパチャ電極体のアパチャ直下に常に必要量の
トナーを供給していないことが分かった。すなわち、ア
パチャ電極体に供給されるトナー流がアパチャ電極体の
アパチャ直下から外れて通過することが発生するため、
電界制御を行っても必要なトナーがアパチャ電極体のア
パチャ直下に存在せず、高画質な記録を得ることが出来
なかった。さらに、特にトナー流がアパチャ電極体のア
パチャ直下から外れて通過するときには、アパチャの下
を通過しないトナーは、利用されることなくそのまま通
過してしまうため、全く印字には寄与することがなかっ
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、高画質の記録の可能な画像形成
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、帯電したトナーを供給する
トナー担持体と、前記トナー担持体とはトナーを介して
配置され、且つ電界によりトナーの流れを制御する複数
の制御部を有するトナー流制御手段と、そのトナー担持
体とはトナー流制御手段を挟んで反対側に設けられた背
面電極とで構成された画像形成装置であって、前記トナ
ー流制御手段に対して前記トナー担持体を制御部におい
て接触するように配置すると共に、トナー流制御手段の
トナー担持体側の面に、少なくとも制御部の幅より細い
幅もしくは同幅の溝をトナー搬送方向に形成したことを
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、トナー担持体上に担持されたトナーがトナー流
制御手段の制御部と対向する部分に、制御部直下を外れ
ることなくトナー搬送方向に均一に流れるように案内さ
れる。従って、記録に使用できるトナーを常に必要量供
給させることができるため、電界制御が確実に行うこと
が出来、高画質の記録が可能になる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明を具体化した一実施例を図面を
参照しながら説明する。

【００１２】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、対向電
極としての円柱状の背面電極ローラ２２が、シャーシ
（図示せず）に回動可能に配設されており、それにより
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。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
に収納されるトナー１６と、供給ローラ１２と、トナー
担持体としてのトナー担持ローラ１４と、トナー層規制
手段としての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及び制御電極４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のアパチャ位置でトナー
担持ローラ１４に対して圧接されている。

【００１６】さらに図４、図５を使用して、本実施例の
アパチャ電極体１の構成の詳細を説明する。図４は、ア
パチャ電極体の下面図であり、また図５は、図４のＢ−
Ｂ線断面図である。

【００１７】前記アパチャ電極体１の絶縁シート２の、
制御電極４が設けられた面とは反対側の面の全面に、本
発明の溝としての溝案内部５が設けられている。その溝
案内部５は、少なくともアパチャ６の直径よりも小さな
幅を有していると共に、アパチャ６にトナーを導くよう
ないわゆる細かい複数個の溝形状の構成となっており、
トナー担持ローラ１４によるトナー搬送方向と同じ方向
に延びている。

【００１８】さらに、溝案内部５は、基本的にどのよう
な材料で形成されていてもかまわないが、絶縁シートと
同様の材質で形成されていると、絶縁シート２部分と摺
動特性が変わらないため好ましく、また、溝案内部５と
絶縁シート２とは、一体に形成されていても別体であっ
ても差し支えないが、両者が同じ材料であれば、一体に
形成するのが好ましい。

【００１９】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、また、溝案内部５の延びる方向は、トナ
ー担持ローラ１４によるトナー搬送方向（支持体２０の
搬送方向）と一致している。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。

【００２０】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共
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。

【００２１】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。

【００２２】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、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。

【００２３】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。

【００２４】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
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。

【００２５】このとき、アパチャ電極体１の絶縁シート
２には、溝案内部５が設けられているため、トナー担持
ローラ１４に担持されて搬送されてくるトナー１６がト
ナー担持ローラ１４の回転方向に直進して一定量、アパ
チャ６直下に供給される。すなわち、トナー担持ローラ
１４に担持されたトナー１６は、アパチャ電極体１にに
擦られつつアパチャ６に接近するが、この時、トナー担
持ローラ１４の回転に伴って各アパチャ６に対向しない
トナー担持ローラ１４部分に担持されたトナ−１６は、
溝案内部５により案内されてアパチャ６と対向する部分
をトナー担持ローラ１４の回転方向に直進して搬送さ
れ、これによりアパチャ６には、一定量のトナー１６が
常に供給されることになる。

【００２６】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。

【００２７】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。

【００２８】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。

【００２９】このような工程により、トナーは受像体上
に記録される。この時、常にアパチャ６上流から下流へ
一定方向に直進して一定量のトナーの供給がアパチャ６
に与えられるため、制御電極４によるトナーの制御が確
実に行え、良好な記録ができる。

【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】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。

【００３２】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。

【００３３】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。

【００３４】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。

【００３５】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。

【００３６】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。

【００３７】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。

【００３８】また、上記実施例では、アパチャの上下流
全体に、溝案内部５を設けたが、図６のようにアパチャ
上流側のみに溝案内部５ａを配置しても良い。尚、図
６、図７は、本発明の第二の実施例を示す図であり、図
６はアパチャ電極体の下面図であり、図７は、図６のＣ
−Ｃ線断面図であり、第一の実施例と同様の機能を呈す
る部材には、同じ符号を付与して説明する。

【００３９】すなわち、本実施例においては、アパチャ
電極体１の絶縁シート２上には、アパチャを中心に上流
側のみに溝案内部５ａを設けている。

【００４０】また、本実施例では、アパチャの長手方向
全域に渡って、溝案内部５を設けたが、図８のようにア
パチャ穴幅のみに溝案内部５ｂを配置しても良い。尚、
図８、図９は、本発明の第三の実施例を示す図であり、
図８はアパチャ電極体の下面図であり、図９は、図８の
Ｄ−Ｄ線断面図であり、第一の実施例と同様の機能を呈
する部材には、同じ符号を付与して説明する。

【００４１】すなわち、本実施例においては、アパチャ
電極体１の絶縁シート２上には、アパチャ幅の範囲内の
みに溝案内部５ｂを設けている。

【００４２】また、本実施例では、アパチャ上下流全体
に溝案内部５を設けたが、図１０のようにアパチャ穴幅
部の上流側のみに溝案内部５ｃを配置しても良い。尚、
図１０、図１１は、本発明の第四の実施例を示す図であ
り、図１０はアパチャ電極体の下面図であり、図１１
は、図１０のＥ−Ｅ線断面図であり、第一の実施例と同
様の機能を呈する部材には、同じ符号を付与して説明す
る。

【００４３】すなわち、本実施例においては、アパチャ
電極体１の絶縁シート２上には、アパチャ幅と同じ寸法
の溝案内部５ｃを上流側のみに設けている。

【００４４】また、本実施例では、溝案内部５の溝は、
トナー担持体の移動方向に設けたが、図１２のように斜
めに溝案内部５ｄを配置しても良い。尚、図１２、図１
３は、本発明の第五の実施例を示す図であり、図１２は
アパチャ電極対の下面図であり、図１３は、図１２のＦ
−Ｆ線断面図であり、第一の実施例と同様の機能を呈す
る部材には、同じ符号を付与して説明する。

【００４５】すなわち、本実施例においては、アパチャ
電極体１の絶縁シート２上には、トナー搬送方向に対し
て斜めの溝案内部５ｄを設けている。

【００４６】また、本実施例では、溝案内部５の溝は、
半円筒状の溝形状となっているが、図１４のようにＶ字
形状の溝案内部５ｅを配置しても良い。尚、図１４は、
本発明の第六の実施例を示す図であり、第一の実施例と
同様の機能を呈する部材には、同じ符号を付与して説明
する。

【００４７】すなわち、本実施例においては、アパチャ
電極体１の絶縁シート２上には、Ｖ字形状の溝案内部５
ｅを設けている。

【００４８】また、本実施例では、溝案内部５の溝は、
半円筒状の溝形状となっているが、図１５のように角状
の溝案内部５ｆを配置しても良い。尚、図１５は、本発
明の第七の実施例を示す図であり、第一の実施例と同様
の機能を呈する部材には、同じ符号を付与して説明す
る。

【００４９】すなわち、本実施例においては、アパチャ
電極体１の絶縁シート２上には、角状の溝案内部５ｆを
設けている。

【００５０】また、本実施例では、複数の溝を連続して
溝案内部５を設けたが、図１６のように溝間を離した溝
案内部５ｇを配置しても良い。尚、図１６は、本発明の
第八の実施例を示す図であり、第一の実施例と同様の機
能を呈する部材には、同じ符号を付与して説明する。

【００５１】すなわち、本実施例においては、アパチャ
電極体１の絶縁シート２上には、間隔の空いた複数の溝
から成る溝案内部５ｇを設けている。

【００５２】

【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、トナー流制御手段に対して前記
トナー担持体を制御部において接触するように配置する
と共に、トナー流制御手段のトナー担持体側の面に、少
なくとも制御部の幅より細い幅もしくは同幅の溝をトナ
ー搬送方向に形成したので、アパチャ電極体の制御部直
下にトナーが一定方向から直進して一定量供給される。
この結果、高画質の記録の可能な画像形成装置を提供す
ることが出来る。

【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示す図であ
る。

【図４】アパチャ電極の構成を示す下面図である。

【図５】アパチャ電極の構成を示す断面図である。

【図６】本発明の第二の実施例を示すアパチャ電極体の
下面図である。

【図７】図６のＢ−Ｂ線断面図である。

【図８】本発明の第三の実施例を示すアパチャ電極体の
下面図である。

【図９】図８のＣ−Ｃ線断面図である。

【図１０】本発明の第四の実施例を示すアパチャ電極体
の下面図である。

【図１１】図１０のＤ−Ｄ線断面図である。

【図１２】本発明の第五の実施例を示すアパチャ電極体
の下面図である。

【図１３】図１２のＥ−Ｅ線断面図である。

【図１４】本発明の第六の実施例を示すアパチャ電極体
の断面図である。

【図１５】本発明の第七の実施例を示すアパチャ電極体
の断面図である。

【図１６】本発明の第八の実施例を示すアパチャ電極体
の断面図である。

【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 ５ 溝案内部 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

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 帯電したトナーを供給するトナー担持体
   と、 前記トナー担持体とはトナーを介して配置され、且つ電
   界によりトナーの流れを制御する複数の制御部を有する
   トナー流制御手段と、 そのトナー担持体とはトナー流制御手段を挟んで反対側
   に設けられた背面電極とで構成された画像形成装置にお
   いて、 前記トナー流制御手段に対して前記トナー担持体を制御
   部において接触するように配置すると共に、トナー流制
   御手段のトナー担持体側の面に、少なくとも制御部の幅
   より細い幅の溝をトナー搬送方向に形成したことを特徴
   とする画像形成装置。
2. 【請求項２】 帯電したトナーを供給するトナー担持体
   と、 前記トナー担持体とはトナーを介して配置され、且つ電
   界によりトナーの流れを制御する複数の制御部を有する
   トナー流制御手段と、 そのトナー担持体とはトナー流制御手段を挟んで反対側
   に設けられた背面電極とで構成された画像形成装置にお
   いて、 前記トナー流制御手段に対して前記トナー担持体を制御
   部において接触するように配置すると共に、トナー流制
   御手段のトナー担持体側の面に、制御部の幅と同じ幅の
   溝をトナー搬送方向に形成したことを特徴とする画像形
   成装置。
3. 【請求項３】 前記溝部は、トナー流制御手段のトナー
   担持体側の面に、制御部に対して上下流側に配置され、
   前記トナー担持体上の、制御部とは対向しない位置に担
   持されたトナーを制御部と対向する部分に上流から下流
   へ直進して一様に案内す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】 前記溝部は、トナー流制御手段のトナー
   担持体側の面に、制御部の上流側に配置され、前記トナ
   ー担持体上の、制御部とは対向しない位置に担持された
   トナーを制御部と対向する部分に上流から下流へ直進し
   て一様に案内す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。