JPH0781129A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 濃度むらや歪みのない美しい画像形成装置を
提供すこと。 【構成】 本画像形成装置は、そのアパチャ電極体１の
絶縁シート２が、１軸延伸法で製造されたポリイミドフ
ィルムにより形成されており、この延伸方向とアパチャ
６の配列方向が一致するようにアパチャ６が形成されて
いる。絶縁シート２の延伸方向のヤング率は、それとは
直行する方向のヤング率よりも大きいため、ゴムシート
２７により絶縁シート２の延伸方向にテンションをかけ
たとしても絶縁シート２に皺が発生することがなく、且
つアパチャ電極体１は、トナ−担持ローラ１４の外形に
忠実に沿い易く、従って両者の接触状態が安定し、濃度
むらや歪みのない美しい画像が形成できる。

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においては、図５に示すよ
うに、そのアパチャ電極体の絶縁基板２００として、ト
ナー流発生効率を向上させるため、非常に薄いポリイミ
ドのシートが用いられており、さらに、シートには一定
方向に引張力が印加されているため、シートには、引張
方向に伸びが生じてアパチャ６０の配置列に沿って無数
の皺が生じ、トナー担持体１４０に対する接触圧にばら
つきが生じていた。従って、接触圧の高い部分に位置す
るアパチャ６０では多くのトナー流が発生しやすく、ま
た接触圧の低い部分に位置するアパチャ６０ではトナー
流が発生しずらく、形成画像時にアパチャ６０の配列方
向において濃度むらが生じていた。さらに、アパチャ６
０の支持体に対する向きも変化してしまい、形成ドット
の位置ずれや画像飛散の原因となり、画像の歪を発生さ
せていた。

【０００８】だからといって、トナー制御手段を完全な
剛体にしてしまうと、トナー担持体の形状に馴染みにく
くなり、これも接触の安定性を欠く原因となる。

【０００９】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、画像の濃度むらや歪が発生する
ことがない優れた画像形成装置を提供することを目的と
している。

【００１０】

【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、トナー流制御手段の基材
を、剛性に方向依存性がある材料により構成したことを
特徴とする。

【００１１】

【作用】上記の構成を有する本発明の画像形成装置は、
剛性に方向依存性がある材料でトナー流制御手段の基材
が構成されているので、トナー流制御手段に皺が発生す
ること無く、しかもトナー担持体の形状に倣い易いた
め、両者が安定して接触し、画像に濃度むらや歪みが発
生することが無い。

【００１２】

【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。

【００１３】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、背面電
極板２２がシャーシ（図示せず）に配設されている。背
面電極板２２の右方には、一対の搬送ローラ１１９が配
置されており、それにより支持体２０を搬送して、前記
１ｍｍの間隙に挿入される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、前記背面電極板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。

【００１４】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１
４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。

【００１５】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。

【００１６】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は、絶縁シート２の長手方
向に延びている。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６位置でトナー担持
ローラ１４に対して圧接されている。圧接方法として
は、図１に示すように、アパチャ電極体１の右端側が、
ケース１１に直接固定してあり、またその左端側が、ゴ
ムシート２７を介してケース１１に固定されており、そ
れにより、前記アパチャ６の配列方向とは直行する方向
にテンションがかけられている。

【００１７】前記アパチャ電極体１の基材である絶縁シ
ート２は、１軸延伸法で製造されたポリイミドフィルム
により形成されており、この延伸方向とアパチャ６の配
列方向が一致するようにアパチャ６が形成されている。
前記絶縁シート２の延伸方向のヤング率は、それとは直
行する方向のヤング率よりも大きいため、前記ゴムシー
ト２７により絶縁シート２の延伸方向にテンションをか
けたとしても絶縁シート２に皺が発生することがなく、
且つアパチャ電極体１は、トナ−担持ローラ１４の外形
に忠実に沿い易く、従って両者の接触状態が安定する。

【００１８】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。

【００１９】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。

【００２０】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。

【００２１】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。

【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、背面電極板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】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。

【００２７】この時、本実施例では、アパチャ電極体１
の絶縁シート２は、その延伸方向にアパチャ６列が形成
してあるため、皺の発生が無く、且つ、アパチャ電極体
１はトナ−担持ローラ１４の外形に忠実に沿い易いた
め、接触状態が安定し、従って濃度むらが無く、美しい
形成画像となる。

【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、図４の如く、アパチャ６の配列方向
と平行な方向に補強材２８を各々分割して接着あるいは
コートして、アパチャ６の配列方向のヤング率を、それ
とは直行する方向のヤング率よりも大きくすれば、前述
の実施例と同様の効果が得られる。補強部材はアパチャ
電極体１のどちらの面に形成させても良いが、制御電極
４側の面に導電性部材により補強材２８を形成する場合
は、両者を絶縁するためのコート層等を設ける必要があ
る。

【００３７】更に、縦横においてヤング率が異なるガラ
ス繊維や炭素繊維等の布地に、絶縁樹脂などを含侵させ
て絶縁シート２として用いたり、あるいはガラス繊維や
炭素繊維等のフィラーを、その繊維方向をアパチャ６の
配列方向と一致させてポリイミドフィルムに混入させて
用いても良い。

【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、トナー流制御手段の基材に曲げ
剛性に方向依存性があることを特徴とし、濃度むらや歪
みの無い、高精細な画像を形成できる。

【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】本発明の画像形成装置のその他の実施例を示す
図である。

【図５】従来の画像形成装置に用いられるアパチャ電極
体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 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 背面電極板 ２４ 直流電源

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 帯電したトナーのトナー流を制御するト
   ナー流制御手段とその制御手段にトナーを供給する供給
   手段を備え、 前記トナー流制御手段の基材を、剛性に方向依存性があ
   る材料により構成したことを特徴とする画像形成装置。