JPH0747708A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 微粉末による線間飛散や白地かぶり、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、トナー供給手段の一部と
して分級ローラ１３を備え、帯電したトナー９のうち、
平均粒径をｍ、標準偏差をσとした場合、粒径が（ｍ−
σ）より小さい微粉末の全部、または一部をローラ面上
に付着させることにより除去する。

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、トナーの平均
粒子径よりも極端に小さなトナー粒子（微粉末）が、画
像形成時に線間飛散や、白地かぶりなどを引き起こして
いた。また、これらの微粉末は、帯電量（通常は重量比
電荷Ｑ／Ｍ［coulonb/mg］で表す）が大きく、金属など
の導体に静電気的に付着しやすいため、アパチャの制御
電極を構成する銅箔に強固に付着し、その結果アパチャ
が穴詰まりを引き起こし、印字不能などの重大な欠陥を
招いていた。

【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、微粉末による線間飛散や白地か
ぶり、アパチャの穴詰まりを起こすことなく、常に安定
した画像形成を行うことの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、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
トナーの平均粒径をｍ、標準偏差をσとした場合、粒径
が（ｍ−σ）より小さい微粉末の全部、または一部を除
去するための微粉末除去手段を備えている。

【００１０】

【作用】上記の構成を有する本発明の画像形成装置は、
トナー供給手段に備えられている微粉末除去手段によっ
て、上記の微粉末を印字位置に到達する前に除去できる
ので、この微粉末が原因となっていた線間飛散や白地か
ぶり、及びアパチャ穴詰まりによる印字不能などの重篤
な欠陥の発生をを防ぐことができる。

【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、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。

【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９と、供給ローラ１２と、分級ロー
ラ１３と、トナー担持ローラ１４と、トナー輸送ブレー
ド１５と、スクレーパ１７と、トナー層規制ブレード１
８と、クリーニングブラシ１９とから構成されている。

【００１４】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、前記供給ローラ１２は、分級ローラ１
３に対してトナー９を供給するものである。

【００１５】そして、前記供給ローラ１２と分級ローラ
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、図示す
る矢印方向に回転可能であり、かつ分級ローラ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。分級ローラ１３は、少なくともその表
面は金属などの導体層で構成されており、この導体層は
電源７に電気的に接続されている。

【００１６】前記トナー輸送ブレード１５は、その一端
が前記分級ローラ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
記分級ローラ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。

【００１７】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。

【００１８】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。

【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。

【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。

【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、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９は分級ローラ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、及び前記分級ローラ
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は分級ローラ１３表面の
導体層上に担持される。

【００２５】分級ローラ１３上に担持されたトナー９
は、分級ローラ１３の図１に示す矢印方向の回転により
搬送され、この分級ローラ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。

【００２６】ここで、帯電したトナー９のうち、粒径の
小さい微粉末１６は、重量比電荷が大きく、導体表面に
付着しようとする鏡像力の大きさも、平均粒径のトナー
と比べるとはるかに大きいため、分級ローラ１３上に選
択的に残留する。このとき、分級ローラ１３表面の導体
層に印加する電圧を適宜調節することによって、残留す
る微粉末１６の粒子径の範囲を容易に変更することがで
きる。この分級ローラ１３上に残留する微粉末１６の粒
子径の範囲は、トナー９の平均粒径をｍ、標準偏差をσ
とすると、好適には（ｍ−σ）より小さい方が望ましい
が、少なくとも（ｍ−２σ）より小さい範囲であれば、
本発明の目的を十分に達成できる。

【００２７】また、分級ローラ１３表面に残留した微粉
末１６は、スクレーパ１７によってはぎ取られる。以上
に示したように、トナー担持ローラ１４上には、後の印
字動作に対して重篤な障害を及ぼす微粉末を担持するこ
とがない。

【００２８】トナー担持ローラ１４上に担持されたトナ
ー９は、トナー層規制ブレード１８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。

【００２９】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。

【００３０】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。

【００３１】このとき、トナー担持ローラ１４によって
アパチャ６近傍まで供せられたトナー９の中には、帯電
量が高く、制御電極４に静電気的に強固に付着しようと
する微粉末が存在しないので、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。

【００３２】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。

【００３３】飛翔せずにトナー供給ローラ１４に残った
トナー９は、クリーニングブラシ１９によってトナー供
給ローラ１４上から除去される。

【００３４】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。

【００３５】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。

【００３６】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。

【００３７】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。

【００３８】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。

【００３９】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。

【００４０】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。

【００４１】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。

【００４２】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。

【００４３】また、上記実施例に於いては、分級ローラ
の表面は導体で構成したが、半導体や絶縁体等を用いて
構成しても良い。

【００４４】

【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によれば、線間飛散や白地かぶり、
及びアパチャ穴詰まりによる印字不能などの原因となっ
ていた微粉末を印字部分から効果的に除去することがで
きるので、これらの問題を起こさず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 供給ローラ １３ 分級ローラ １４ トナー担持ローラ １５ トナー輸送ブレード 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、前記トナーの平均粒径をｍ、標
   準偏差をσとした場合、粒径が（ｍ−σ）より小さい微
   粉末の全部、または一部を除去するための微粉末除去手
   段を備えたことを特徴とする画像形成装置。