JPH0747707A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 逆極性トナーが原因となる線間飛散、白地か
ぶり、画質劣化、およびアパチャの穴詰まりがなく、安
定した画像形成を行うことのできる安価な画像形成装置
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によっ
て制御可能な極性の電荷を持ったトナーのみをトナー担
持ローラ１４上に担持させるために逆極性トナー吸着部
１６を備え、トナー担持ローラ１４に向かって飛翔中の
トナー９のうち、逆極性に帯電したトナーを選択的に吸
着させることにより取り除く。

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トナー流制御手段
としてのアパチャ電極体と、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においては、アパチャ電極
体のオン時に支持体上へ付着するような極性の電荷を持
ったトナーとは逆の極性を持ったトナー（以下、逆極性
トナーという）が存在することにより、その逆極性トナ
ー等が画像形成時に線間飛散や白地かぶり、更にはアパ
チャ電極体の制御電極を構成する銅箔に強固に付着する
ことによるアパチャの穴詰まりを引き起こし、印字不能
等の重大な欠陥を招いていた。

【０００８】また、上述したような問題を解決するため
の方法として、逆極性トナーを除去する構成の直接静電
印刷装置及び方法が、米国特許第４７５５８３７号の明
細書、及び特開平３−１４２４８０号公報に開示されて
いる。これらの方法は、アパチャ電極体に帯電トナーを
トナー雲状に供給し、このトナー雲から逆極性トナーを
除去するか、またはアパチャ電極体上で印字に用いるア
パチャから離れた位置に逆極性トナーを付着させ、これ
を印字操作後にクリーニングするように構成されるもの
である。

【０００９】しかしながら、これらの方法においても、
以下のような問題が生じていた。

【００１０】それは、一旦アパチャ電極体近傍に逆極性
トナーを供給してしまうと、密度の高いアパチャ電極体
近傍のトナー雲中において、逆極性トナーと他のトナー
とが静電引力で凝集した巨大なトナー塊が生じ、これが
オン時に支持体上に付着すると、形成画像の見た目の粒
状性が悪化して画像品質が劣化し、このトナー塊の大き
さによっては、アパチャを詰まらせてしまい、印字不能
となってしまうことである。

【００１１】また、アパチャ電極体近傍まで逆極性トナ
ーが供給されてしまうことより、アパチャ電極体上に逆
極性トナーが付着してしまうことは避けられず、この付
着した逆極性トナーに他のトナーが引きつけられ、アパ
チャ電極体上にトナーのこびり付きが生じ、これをクリ
ーニングするための機構を新たに設けなければならない
ことにより、装置のコストアップを引き起こしていた。

【００１２】したがって、上記のような問題点を解決す
るためには、アパチャ電極体に逆極性トナーを供給せ
ず、必要な極性・粒径のトナーのみを供給するような構
成のトナー供給方法が待ち望まれていた。

【００１３】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、トナー流制御手段に対して、必
要な極性のトナーのみを供給し得る手段を備えた安価な
画像形成装置を提供することを目的としている。

【００１４】

【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対
して前記帯電したトナーを供給するトナー供給手段とを
備えるものであり、更には前記トナー供給手段が、前記
トナー流制御手段により制御可能な位置までトナーを搬
送するトナー担持体と、そのトナー担持体上に、前記ト
ナー流制御手段により制御可能な極性の電荷を持ったト
ナーのみが担持されるよう、担持されるトナーを選択す
る担持トナー選択手段とを備えている。

【００１５】

【作用】上記の構成を有する本発明の画像形成装置は、
トナー供給手段の一部を構成する担持トナー選択手段
が、トナー担持体上にトナー流制御手段により制御可能
な極性の電荷を持ったトナーのみが担持されるよう、担
持されるトナーを選択する。これにより、トナー担持体
上に逆極性トナーが担持されることがなくなるため、必
要な極性のトナーとともに逆極性トナーがトナー流制御
手段近傍の印字部分に搬送されてしまうことにより発生
していた線間飛散や白地かぶり、画質劣化、及びアパチ
ャ穴詰まりによる印字不能などの欠陥の発生を防ぐこと
ができる。

【００１６】

【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。

【００１７】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、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。

【００１８】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９と、第１供給ローラ１２と、第２
供給ローラ１３と、トナー担持ローラ１４と、トナー輸
送ブレード１５と、逆極性トナー吸着部１６と、スクレ
ーパ１７と、トナー層規制ブレード１８と、クリーニン
グブラシ１９とから構成されている。

【００１９】ここにおいて、前記トナー担持ローラ１４
はトナー９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、前記第１供給ローラ１２は、第２供給
ローラ１３に対してトナー９を供給するものである。

【００２０】そして、前記第１供給ローラ１２と第２供
給ローラ１３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、前記トナー担持ローラ１４も
また、図示する矢印方向に回転可能であり、前記第２供
給ローラ１３と若干の間隙を保って平行になるようにト
ナーケース１１に支持されている。また、第２供給ロー
ラ１３は、少なくともその中心軸が金属などの導体で構
成されており、この中心軸は電源７に電気的に接続され
ている。なお、この第２供給ローラ１３の表面は、導
体、半導体または絶縁体のうちから任意に選択すること
ができる。

【００２１】前記トナー輸送ブレード１５は、その一端
が前記第２供給ローラ１３に対して圧接されており、そ
の端面において外側に向かった法線が、接触部分におけ
る前記第２供給ローラ１３の周速度方向と平行で反対向
きとなるよう配設されている。

【００２２】前記逆極性トナー吸着部１６は、金属等の
導体で構成された円柱状の部材であり、直流、交流、ま
たはその両者を重畳させた電圧を発生する電源７に接続
されている。また、この逆極性トナー吸着部１６は、前
記トナー輸送ブレード１５とトナー担持ローラ１４との
間の位置で、図１の矢印の方向に回転可能に保持されて
いる。

【００２３】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９の量がローラ面上
で均一になるよう調整す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。

【００２４】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ロー
ラ１４に対して圧接されている。

【００２５】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９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９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。

【００２６】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。

【００２７】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。

【００２８】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。

【００２９】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。

【００３０】まず始めに、第１供給ローラ１２の図１に
示す矢印方向の回転により、第１供給ローラ１２から送
られてくるトナー９は第２供給ローラ１３に擦りつけら
れ、マイナスに帯電させられる。この帯電電荷、及び前
記第２供給ローラ１３の表面を構成する前記導体層に電
気的に接続された前記電源７により前記導体層近傍に発
生する電界との静電気的引力によって、トナー９は第２
供給ローラ１３表面の導体層上に担持される。

【００３１】第２供給ローラ１３上に担持されたトナー
９は、第２供給ローラ１３の図１に示す矢印方向の回転
により搬送され、この第２供給ローラ１３に対して前述
のように当接している前記トナー輸送ブレード１５の端
面に弾性衝突し、その反作用でトナー担持ローラ１４に
向かって飛翔する。

【００３２】ここで、トナー担持ローラ１４に向かって
飛翔中のトナー９のうち、制御可能なマイナス帯電トナ
ーとは逆極性に帯電したプラス帯電トナーは、逆極性ト
ナー吸着部１６上に選択的に残留する。このとき、逆極
性トナー吸着部１６に印加する電圧は、直流のマイナス
電圧か、またはこれに交流電圧を重畳したものを印加す
ることが可能である。第２供給ローラ１３の表面に残留
した逆極性トナーは、スクレーパ１７によってはぎ取ら
れる。

【００３３】以上に述べたように、トナー担持ローラ１
４上には、後の印字動作に対して重篤な障害を及ぼす逆
極性トナーを担持することがない。トナー担持ローラ１
４上に担持されたトナー９は、トナー層規制ブレード１
８によって薄層化された後、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。

【００３４】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。

【００３５】引き出されたトナー９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。

【００３６】このとき、トナー担持ローラ１４によって
アパチャ６近傍まで搬送されたトナー９の中には逆極性
トナーが存在しないので、線間飛散や、アパチャ詰ま
り、印字不能等の重篤な欠陥を引き起こすことなく、安
定した画素の形成が可能となる。

【００３７】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９は静電力を受けないためアパチャ６を通
過しない。そして、飛翔せずにトナー担持ローラ１４に
残ったトナー９は、クリーニングブラシ１９によってト
ナー担持ローラ１４上から除去される。

【００３８】支持体２０は、その面上にトナー９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。

【００３９】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。

【００４０】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９
に直接、制御電界を印加できるため、制御効率がよい。

【００４１】また、供給されるトナー９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。

【００４２】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。

【００４３】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９
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。

【００４４】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９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９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９が堆積、架
橋してアパチャ６を塞ぐことが無い。

【００４５】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。

【００４６】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。

【００４７】また、上記実施例においては第２供給ロー
ラの表面は導体で構成したが、半導体や絶縁体で用いて
構成しても良い。

【００４８】また、上記実施例において、第２供給ロー
ラ、トナー担持ローラ、またはそれら両方に、比較的粒
径の大きいトナー、またはトナー凝集体を振り落とすた
めの振動体を接触させてもよい。

【００４９】

【発明の効果】以上詳述したことから明かなように、本
発明の画像形成装置は、記トナー供給手段が、トナー流
制御手段により制御可能な位置までトナーを搬送するト
ナー担持体と、そのトナー担持体上に、前記トナー流制
御手段により制御可能な極性の電荷を持ったトナーのみ
が担持されるよう、担持されるトナーを選択する担持ト
ナー選択手段とを備えたことにより、線間飛散、白地か
ぶり、及びアパチャ穴詰まりによる印字不能等の原因と
なっていた逆極性トナーを印字部分に接近させることな
く、必要な極性のトナーのみを供給することができるた
め、安定した画像形成を行うことができる。

【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表す図であ
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 １２ 第１供給ローラ １３ 第２供給ローラ １４ トナー担持ローラ １５ トナー輸送ブレード １６ 逆極性トナー吸着部 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】 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対して前記帯電したトナーを供
   給するトナー供給手段とを備える画像形成装置におい
   て、 前記トナー供給手段が、前記トナー流制御手段により制
   御可能な位置までトナーを搬送するトナー担持体と、そ
   のトナー担持体上に、前記トナー流制御手段により制御
   可能な極性の電荷を持ったトナーのみが担持されるよ
   う、担持されるトナーを選択する担持トナー選択手段と
   を備えたことを特徴とする画像形成装置。