JPH0740581A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 供給されるトナーの運動を十分に制御し、か
ぶりの少ない記録画像を得ることが可能な画像形成装置
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の絶縁シ
ート２上には、長手方向に沿って多数の溝部３が形成さ
れており、供給されたトナーは、この溝部３により一旦
拘束され、一様に運動量を制御されるので、異常な動き
をするトナーが激減することにより、アパチャでの電界
制御にも関わらず飛翔してしまうような異常トナーが無
くなり、画像品質が向上する。

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
子を供給するトナー供給手段と、支持体とアパチャ電極
体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、記録品質に問題が発生
していた。すなわち、オフ時にトナーを飛翔させないよ
うに電界制御するにも関わらず、一部のトナーが飛び出
して支持体上に付着される事が発生していた。出願人は
この原因を検討し、供給されるトナーの運動特性が非常
に重要な問題である事をつきとめた。

【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、供給されるトナーの運動を十分
に制御し、かぶりの少ない記録画像を得ることが可能な
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、荷電粒子を担持し、それを
供給する担持体と、その担持体と前記荷電粒子を介して
配置され、電界により荷電粒子を直接制御する電界制御
手段と、その電界制御手段と受像体を挟んで配置された
対向電極とを備えるものであり、更には前記電界制御手
段の前記担持体と対向する面上に、担持体の移動方向に
沿って連続する凹凸が形成されている。

【００１０】

【作用】上記の構成を有する本発明の画像形成装置は、
電界制御手段に形成された凹凸により、供給トナーの運
動を規制し、制御不能な運動状態のトナーを激減させ
る。それにより、電界によるトナーの飛翔制御が十分可
能になり、コントラストの高い良好な画像品質が得られ
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。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
に収納される荷電粒子としてのトナー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。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
れたものである。そして、絶縁シート２の表面には長手
方向に無数の溝部が形成されている。図４は、本発明の
要部であるアパチャ電極体の表面近傍の構成を示す断面
図であり、表面には、三角状の溝部３が形成されてい
る。前記溝部３の大きさは、使用するトナーの粒径、形
状によって異なるが、概ねトナー粒径より小さなくぼ
み、例えば１０μｍ以下の溝を有していれば良い。

【００１６】さらに、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１
４に対して圧接されている。

【００１７】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。

【００１８】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。

【００１９】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。

【００２０】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。

【００２１】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。

【００２２】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。

【００２３】この時、トナー１６は絶縁シート２上に形
成された溝部により拘束され、極めて揃った運動状態を
得る事ができる。すなわち各トナーは、一度、溝部３に
とらえられた形になり、特別に大きな運動量を持つトナ
ーや滞留しているトナーは、その拘束により運動制御を
与える事ができる。つまり異常な運動特性を有するトナ
ーが少なくなり、一様な運動特性を有するトナー集団に
なる。

【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、従来は異常な運動量を持ったトナ
ーも供給されていたため、このような電界により制御す
る事ができず、アパチャ６から飛び出してしまうトナー
があった。しかし、本実施例により各トナーの運動が均
一に制御されるため、そのような異常トナーは発生しな
い。従って、画像かぶりの無い優れた記録品質が得られ
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、本実施例ではいわゆる三角状の溝部
を使用したが、これに限定されることはない。例えば、
図５に示すような断面が長方形状の溝部を利用しても良
いし、図６に示すような断面が円状の溝部を利用しても
良い。

【００３７】さらに本実施例においては、アパチャ電極
体の幅方向いっぱいに連続した溝部を形成したが、これ
に限定される事はない。幅方向にいくつかに分割して溝
部を形成しても構わないし、さらにトナー搬送上流のみ
等の一部に形成しても構わない。

【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、電界制御手段の担持体と対向す
る面上に、担持体の移動方向に沿って連続する凹凸を形
成したことにより、供給トナーの運動が規制され、制御
不能な運動状態のトナーが激減するため、電界により十
分トナーの飛翔制御を行うことが可能になり、コントラ
ストの高い良好な記録画像を得ることができる。

【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示す図であ
る。

【図４】図２に示すアパチャ電極体の表面近傍の断面図
である。

【図５】アパチャ電極体の表面近傍の第１の変形例を示
す断面図である。

【図６】アパチャ電極体の表面近傍の第２の変形例を示
す断面図である。

【符号の説明】

１ アパチャ電極体 ２ 絶縁性シート ３ 溝部 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

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 荷電粒子を担持し、それを供給する担持
   体と、 その担持体と前記荷電粒子を介して配置され、電界によ
   り荷電粒子を直接制御する電界制御手段と、 その電界制御手段と受像体を挟んで配置された対向電極
   とを備える画像形成装置において、 前記電界制御手段の前記担持体と対向する面上に、担持
   体の移動方向に沿って連続する凹凸を形成したことを特
   徴とする画像形成装置。