JPH08108565A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 電極アレイ１にしわが発生するのを防止す
る。 【構成】 画像記録媒体３が当接する背面電極体２とト
ナー担持ローラ１６との間に、トナー担持ローラ１６の
回転軸線と平行状に複数の開口部１２の列が並ぶように
電極アレイ１を配置し、４つのテンションローラ２６
ａ，２６ｂ，２６ｃ，２６ｄを電極アレイ１の表面の四
隅部位に押圧接触させ、これら各テンションローラを駆
動モータ２７ａ，２７ｂ，２７ｃ，２７ｄにて回転させ
て、開口部１２の列を挟んで両側に電極アレイ１に緊張
力を付与し、電極アレイ１にしわを発生させないように
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、ファクシミ
リ、プリンタ等に利用し得る画像形成装置の構造に関
し、さらに詳しくは、帯電させたトナーを電界により飛
翔させて画像を形成する画像形成装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の画像形成装置として、本
出願人は、先に、特開平６−１５５７９８号公報におい
て、薄いフィルム状の電気絶縁シートに複数の開口部を
一列状に穿設してなる電極アレイに、前記開口部ごとに
制御電極を設け、トナーが入ったトナーケース内のトナ
ー供給手段としてのトナー担持ローラに対して前記電極
アレイを挟んで反対側に用紙等の画像記録媒体を位置さ
せ、前記各制御電極に印加する制御電圧により、帯電し
たトナーの開口部通過を制御し、前記画像記録媒体上に
画像を形成する画像形成装置であって、前記トナーケー
ス内には、前記画像記録媒体の移動方向と直交する回動
軸を有するトナー担持ローラと、該トナー担持ローラの
外周面にトナーを摺接するためのトナー供給ローラとを
備える一方、用紙等の画像記録媒体が移動する方向と直
交する方向に一列状に開口部を備えた電極アレイの外周
部の複数箇所を、直接的に前記トナーケースの上面に固
定したものを提案した。

【０００３】この場合、電極アレイにおける各開口部の
下面近傍がほぼ均一な接触圧をもってトナー担持ローラ
の外周面に接触するように、フィルム状の電極アレイを
緊張させた状態にて接着剤やビスを介してトナーケース
に固定するようにしていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、電極ア
レイ自体または接着剤の経年変化により、当該電極アレ
イが部分的にしわよったり、または画像形成装置へのエ
ネルギー付与にて、電極アレイが膨張することにより、
トナーケースに固定された電極アレイへの緊張力が緩ん
で、トナー担持ローラ外周面に対する接触圧が全体的に
少なくなったり、もしくは部分的に接触圧が変化して、
各開口部におけるトナー通過量が不均一となり、画像の
濃度むらや画像の歪みが発生して印字品質が低下すると
いう問題があった。

【０００５】また、薄いフィルム状の電極アレイの広幅
面の適宜複数箇所の係止部を複数の引張ばねの端部で係
止して、当該電極アレイにそのフィルムのほぼ広幅面に
緊張力を付与する場合、電極アレイの薄いフィルムにお
ける各係止部には、各引張ばねによる引張方向の分力
と、それに対して交差する方向の分力との大きさの違い
により、この引張ばねの端部近傍の係止部には、電極ア
レイにしわができたり、トナー担持ローラ外周面に対す
る電極アレイの接触圧が各開口部で不均一となるから、
前記の問題は解決できなかった。

【０００６】本発明は、これらの技術的課題を解決する
ためになされたものであって、電極アレイにしわを発生
させず、安定した印字品質を得ることができる画像形成
装置を提供することを目的とするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、請求項１に記載の発明の画像形成装置は、複数の開
口部が形成され、各開口部がそれぞれ制御電極を有する
フィルム状の電極アレイと、前記電極アレイの開口部に
トナーを供給するトナー供給手段と、前記電極アレイに
対して前記トナー供給手段と反対側に配置された画像記
録媒体と、前記電極アレイの各制御電極を独立して制御
して前記トナーをトナー供給手段から開口部を介して前
記画像記録媒体上に選択的に飛翔させる制御回路素子
と、前記電極アレイに緊張力を付与するための引張り手
段とからなる画像形成装置において、電極アレイには、
画像記録媒体の移動方向に対して交差する方向に列状に
開口部を形成し、前記引張り手段は、前記電極アレイの
表面をトナー供給手段の表面側に向かって押圧するよう
に構成したものである。

【０００８】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の画像形成装置いおいて、前記引張り手段は、前記開口
部の列を挟んで、複数配設され、前記開口部の両側で、
前記電極アレーの表面をトナー供給手段の表面に向かっ
て押圧するように構成したものである。請求項３に記載
の発明は、請求項１又は２記載の画像形成装置におい
て、対となる引張り手段を前記開口部の列を挟んで配置
し、前記電極アレイに開口部の列と交差する方向に緊張
力を付与すべく、前記両引張り手段を電極アレイの表面
に対して回転摩擦力を付与するように構成したものであ
る。

【０００９】

【実施例】次に、本発明を具体化した実施例について説
明する。図１は本発明の画像形成装置の概要を示し、ト
ナー流制御手段としての電極アレイ１の表面より約１mm
の間隔を有して、矢印Ａ方向に回転する金属製ローラ状
の背面電極体２がフレーム（図示せず）に支持されてい
る。

【００１０】電極アレイ１と背面電極体２との間隙に挿
入される印刷用紙等の画像記録媒体３をローラ対からな
る紙送り装置４により矢印Ｂ方向に搬送し得るように構
成されている。画像記録媒体３の搬送方向下流側には、
画像を定着させるための加熱ローラ６と押圧ローラ７と
からなる定着装置５が配置されている。次に、前記各構
成要素の詳細を説明すると、トナー供給手段としてのト
ナー供給装置８は、ハウジングを兼ねるトナーケース９
と、該トナーケース９内に収納されるトナー１８と、供
給ローラ１５と、銅、アルミニウム製等の金属筒製の導
電性のトナー担持ローラ１６等から構成されている。前
記画像記録媒体３が搬送される方向と直交する方向の回
転軸を備えたトナー担持ローラ１６、供給ローラ１５
は、ほぼ同じ長さを有し、図示しない回転駆動装置によ
り、それぞれ図１の矢印Ｄ，Ｃ方向に回転させられる。

【００１１】後述する電極アレイ１の開口部１２列が、
トナー担持ローラ１６の軸線に沿い、且つトナー担持ロ
ーラ１６の外周面の一部に開口部１２が接触するように
絶縁シート１１の裏面に配置されている。トナー担持ロ
ーラ１６の回転上流側に周面に圧接するトナー層厚さ規
制用の規制ブレード１９の基端はトナーケース９に固着
されており、供給ローラ１５にて供給されたトナー１８
を、規制ブレード１９にてトナー担持ローラ１６の外周
面に摺接し、そのトナー１８の層厚さを所定の均一な厚
みに規制すると共に、トナー１８を帯電させるものであ
る。

【００１２】電極アレイ１は、図１〜図５に示すよう
に、略２５μｍ厚さの電気絶縁基材としてのポリイミド
製の絶縁シート１１に、直径略１００μｍの複数の開口
部１２が前記画像記録媒体３の移動方向と直交する方向
に１列状に形成されており、前記画像記録媒体３と対向
する側に前記各開口部１２毎に区分された制御電極１３
を形成する。

【００１３】絶縁シート１１の厚みを余り薄くすると、
前記制御電極１３の形成や、電極アレイ１自体の取扱い
が困難になるので、厚み２５μｍ厚さのポリイミド樹脂
が好適である。図３に示すように、絶縁シート１１を貫
通して形成された丸孔状等の各開口部１２毎に、絶縁シ
ート１１の上側に、各開口部１２の円周縁に沿って環状
の電極部１３ａと、該各電極部１３ａを制御電圧印加回
路２１に接続するためのリード部１３ｂとからなる制御
電極１３が１μｍ程度の厚さの銅、金等の金属にて形成
されている。

【００１４】図２及び図３の実施例では、一列状に並ん
だ開口部１２に対する制御電極のリード部１３ｂが画像
記録媒体３の移動方向に沿って伸び、図２、図４及び図
５に示すように、前記トナーケース９の上側フランジ部
に固定された枠体２５には、トナー担持ローラ１６の上
側表面が臨む開口穴２５ａを形成すると共に、トナー担
持ローラ１６の軸線に沿って延びる前後一対の突条２
３，２３を上向きに突設する。そして、前記一対の突条
２３，２３と開口穴２５ａとトナー担持ローラ１６とを
覆うように配置した電極アレイ１の裏面側のシート１１
の外周縁のうち、画像記録媒体３の移動方向の前後寄り
部位の表裏両面には、前記トナー担持ローラ１６の軸線
と平行状に延びるように配置されたゴム板または樹脂板
等による補強板２４，２４が接着剤、リベットまたはハ
トメ等にて張設され、この両補強板２４，２４を前記枠
体２５に固定する。

【００１５】さらに、第１実施例では、前記枠体２５上
の突条２３と補強板２４との間において、４つの引張り
手段としてのテンションローラ２６ａ，２６ｂ，２６
ｃ，２６ｄを、前記電極アレイ１の表面側の前後部位に
接触するように配置し、この各テンションローラ２６
ａ，２６ｂ，２６ｃ，２６ｄをそれぞれ駆動モータ２７
ａ，２７ｂ，２７ｃ，２７ｄにて図２の矢印Ｅ方向及び
それと反対向きの矢印Ｅ′方向に回転するように構成す
る。

【００１６】これにより、前記一対の突条２３，２３の
箇所にて張設された電極アレイ１におけるシート１１の
裏面がトナー担持ローラ１６の上側表面に当接し、且つ
前記回転する４つのテンションローラ２６ａ，２６ｂ，
２６ｃ，２６ｄにて開口部１２の列と直交する方向（図
２に示すＹ方向）にシート１１に緊張力を付与するよう
に構成されている。

【００１７】なお、この状態で前記開口部１２の列がト
ナー担持ローラ１６の外周上面にて上向きに押し上げら
れた状態を保持するので、換言すると、トナー担持ロー
ラ１６に対して開口部１２の列を中心にしてシート１１
が画像記録媒体３の移動方向の上流側と下流側にほぼ同
じ角度だけ撓んで１列状の開口部１２がトナー担持ロー
ラ１６の外周面に均等に圧接し、且つトナー担持ローラ
１６の外周面との接触面積が大きくなる方向の緊張力の
分力を有するものである。

【００１８】そして、背面電極体２とトナー担持ローラ
１６との間には直流電源２０が接続され、背面電極体２
に＋１ｋＶ程度の高電圧が印加されるようになってお
り、トナー担持ローラ１６と前記制御電圧印加回路２１
とを接続し、図示しないデータ制御回路からの画像形成
信号に基づき、制御電極１３に０Ｖもしくは＋５０Ｖに
電圧印加されるようになっている。

【００１９】トナー１８は電気絶縁性を有する絶縁性ト
ナーであり、供給ローラ１５によってトナー担持ローラ
１６の表面に供給される。導電性のトナー担持ローラ１
６の表面及びこれに付着されたトナー１８も含んで全体
として同電位になる。次に、このように構成された画像
形成装置の記録動作（印字動作）について説明する。

【００２０】まず始めに、トナー担持ローラ１６と、こ
れとほぼ同じ長さのトナー供給ローラ１５とは、図１に
示す矢印Ｄ，Ｃ方向にそれぞれ回転することにより、ト
ナーケース９内にてトナー供給ローラ１５から送られて
来る絶縁性トナー１８は、トナー担持ローラ１６の表面
に擦り付けられて、マイナスに大きく帯電させられる。

【００２１】次いで、トナー層厚さ規制用のブレード１
９にてトナー１８の層厚さを所定の値に薄層化し、トナ
ー担持ローラ１６の表面に担持されたトナー１８はトナ
ー担持ローラ１６の回転によって電極アレイ１に向かっ
て搬送される。トナー担持ローラ１６の表面は電極アレ
イ１の下面の絶縁シート１１に擦りつけられる。このと
き、電極アレイ１の四隅部位は、開口部１２の列を挟ん
でその両側の回転するテンションローラ２６ａ，２６
ｂ，２６ｃ，２６ｄに擦られてＹ方向とＹ′方向とに同
時に緊張力が付与されることになる。

【００２２】即ち、テンションローラ２６ａ，２６ｂ，
２６ｃ，２６ｄ箇所でフィルム状の電極アレイ１の表面
を互いに反対方向に擦る摩擦抵抗にて発生する引張り力
は、一対の突条２３，２３の箇所を介して当該電極アレ
イ１の広幅面に対して略均一に分散されて当該電極アレ
イ１にしわが発生することがなく、トナー担持ローラ１
６表面と電極アレイ１の裏面とは均一且つ安定した接触
が得られる。

【００２３】ここで、画像がある場合、データ制御回路
からの画像信号に基づいて制御電圧印加回路２１を駆動
し、その画像部分に対応する制御電極１３には、＋５０
Ｖの電圧が印加される。その結果、画像部分に対応する
開口部１２近傍には、制御電極１３と導電性のトナー担
持ローラ１６と間の電位差により、リング状の制御電極
部１３ａよりトナー担持ローラ１６に向かう電気力線が
形成される。このときの電気力線の強度は、前記電位差
に比例し、且つ制御電極１３とトナー担持ローラ１６表
面との距離に反比例するものである。

【００２４】そして、マイナスに帯電したトナー１８
は、制御電極１３からトナー担持ローラ１６に向かう電
気力線により、電位の高い方向に静電力を受け、開口部
１２を通過するように引き出される。このようにして引
き出されたトナー１８は、さらに、背面電極体２に印加
されている電圧（＋１ｋＶ）によって、画像記録媒体３
と電極アレイ１との間に形成される電界により、画像記
録媒体３に向かってトナー１８が飛翔し、画像記録媒体
３表面にはトナー１８が堆積されて可視的な画素を形成
する。

【００２５】この場合、前述のように、電極アレイ１に
しわが発生せず、且つトナー担持ローラ１６の外周面と
開口部１２の列との接触も均一して安定しているので、
トナー濃度のむらや画像歪みも発生しない画像が得られ
るのである。なお、非画像動作の場合、データ制御回路
からの信号に応じて制御電圧印加回路２１を駆動して非
画像部分に対する制御電極１３には０Ｖの電圧が印加さ
れる。その結果、トナー担持ローラ１６と制御電極１３
との間には電界が形成されないので、トナー担持ローラ
１６上のトナー１８は静電力を受けず、これらのトナー
１８は開口部１２を通過することはない。

【００２６】さらに、画像記録媒体３の表面に開口部１
２列によりトナー１８の１列分の画素が形成される間
に、当該画像記録媒体３を開口部１２の列と直角方向
（図１の矢印Ｂ方向）に１画素分搬送される。このよう
な動作を繰り返すことにより、画像記録媒体３の表面に
は、トナー１８による所定の画像が形成される。その
後、定着装置５の箇所にて画像記録媒体３上にトナー像
が加熱定着されるのである。

【００２７】上記のように構成された画像形成装置にお
いて、絶縁性トナー１８を用いれば、導電性を有するト
ナー担持ローラ１６と電極アレイ１における制御電極１
３との間の電気絶縁性が保持される。図６に示す第２実
施例では、前記図２等に示す一対の突条２３，２３を省
略したものであり、電極アレイ１の四隅部位を４つの引
張り手段としてのテンションローラ２６ａ，２６ｂ，２
６ｃ，２６ｄ箇所で押圧することにより、トナー担持ロ
ーラ１６の外周面ににシート１１の裏面が押圧され、前
記４つのテンションローラが矢印Ｅ方向とＥ′方向とに
それぞれ回転することにより、フィルム状の電極アレイ
１の表面を互いに反対方向に擦る摩擦抵抗にて引張り力
を発生させることになり、前記第１実施例とほぼ同様
に、電極アレイ１にしわがよらず、且つ各開口部１２が
トナー担持ローラ１６の外周面に均一に接触して安定し
ているので、トナー濃度のむらや画像歪みも発生しない
画像が得られるのである。

【００２８】なお、非画像動作の場合、データ制御回路
からの信号に応じて制御電圧印加回路２１を駆動して非
画像部分に対する制御電極１３には−１０Ｖ等マイナス
の電圧が印加されるようにしてもよい。この場合には、
トナー担持ローラ１６と制御電極１３との間には前記の
画像形成部分に対する電界と逆向の電界が形成されるこ
とになり、トナー担持ローラ１６上のトナー１８の飛翔
を一層制止でき、かぶりの少ない画像を形成することが
できる。

【００２９】上述のプロセスによれば、電極アレイ１に
おける制御用の電界は、制御電極１３と開口部１２に対
向する一方の電極としてのトナー担持ローラ１６の表面
との間に形成されるので、開口部１２の近傍までトナー
担持ローラ１６にて搬送されたトナー１８に、前記制御
用の電界を直接的に作用させすることができ、トナーの
制御効率が優れている。

【００３０】そして、一方の電極であるトナー担持ロー
ラ１６と制御電極１３を備えた電極アレイ１とが、搬送
されるトナー１８を挟んで極めて接近させた位置にある
ので、制御用の印加電圧を低くしても、電界強度を高め
ることができ、トナー１８の飛翔力を高めることができ
るから、制御電極１３を駆動するための制御電圧印加回
路として低電圧用の集積回路素子が使用でき、画像形成
装置の製造コストが廉価となる。

【００３１】電極アレイ１における電気絶縁性のシート
１１を一方の電極としてのトナー担持ローラ１６の外周
面に接触させる形態にすれば、トナー担持ローラ１６上
にトナー１８が担持されていなくても電気的短絡がな
い。前記引張り手段としてのテンションローラは、電極
アレイ１の平面視における四隅部位に代えて、図４の二
点鎖線で示すように、前記開口部１２の列に沿って長手
に形成し、各テンションローラごとに駆動モータを備え
るようにしても良い。さらに、前記各実施例において、
テンションローラを回転させる駆動モータは印字動作中
のみ動作させるように構成すれば、各テンションローラ
の回転による電極アレイ１との摩擦の引張り力を、当該
電極アレイ１に常時付与しないから、長期間の使用にて
電極アレイ１が不必要に伸長してしまうという不都合を
防止することができる。

【００３２】なお、制御電圧印加用の集積回路チップ
（ＩＣ）を電極アレイ１の表面における開口部１２の列
を挟んで両側もしくは片側に実装しても良い。また、本
実施例は、開口部の両側にテンションローラを配設した
が、開口部の片側のみに配設しても構わない。

【００３３】

【発明の作用・効果】以上に説明したように、請求項１
に記載の発明の画像形成装置は、複数の開口部が形成さ
れ、各開口部がそれぞれ制御電極を有するフィルム状の
電極アレイと、前記電極アレイの開口部にトナーを供給
するトナー供給手段と、前記電極アレイに対して前記ト
ナー供給手段と反対側に配置された画像記録媒体と、前
記電極アレイの各制御電極を独立して制御して前記トナ
ーをトナー供給手段から開口部を介して前記画像記録媒
体上に選択的に飛翔させる制御回路素子と、前記電極ア
レイに緊張力を付与するための引張り手段とからなる画
像形成装置において、電極アレイには、画像記録媒体の
移動方向に対して交差する方向に列状に開口部を形成
し、前記引張り手段は、電極アレイの表面をトナー供給
手段の表面側に向かって押圧するように構成したもので
ある。

【００３４】このように、本発明では、引張り手段によ
り、フィルム状の電極アレイ１を、その厚さ方向に押圧
することで、当該電極アレイの広幅面に沿う方向に緊張
力が付与されることになる。しかも、この引張り手段
は、電極アレイをトナー供給手段の表面側に押圧するの
であるから、この緊張力による電極アレイの伸長が電極
アレイの広幅面に対して略均一に分散されて当該電極ア
レイにしわが発生することがない。

【００３５】従って、画像形成動作時におけるトナー濃
度にむらが発生したり、画像に歪みが発生することがな
く、安定した画像形成を実行できるという効果を奏す
る。請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の画像形
成装置において、前記引張り手段は、前記開口部の列を
挟んで、複数配設され、前記開口部の両側で、前記電極
アレーの表面をトナー供給手段の表面に向かって押圧す
るように構成したものである。

【００３６】従って、この緊張力による電極アレイの伸
長が、前記開口部の両側で、電極アレイの広幅面に対し
て、より均一に分散されて、当該電極アレイにしわが発
生することがない。また、トナー担持ローラ表面と前記
電極アレイの開口部の列とは均一且つ安定した接触が得
られるから、画像形成動作時におけるトナー濃度にむら
が発生したり、画像に歪が発生することがなく、安定し
た画像形成を実行できるという効果を奏する。

【００３７】請求項３に記載の発明は、請求項１又は２
記載の画像形成装置において、対となる引張り手段を前
記開口部の列を挟んで配置し、前記電極アレイに開口部
の列と交差する方向に緊張力を付与すべく、前記両引張
り手段を電極アレイの表面に対して回転摩擦力を付与す
るように構成したものである。従って、従来の引張りば
ねのように、電極アレイの一箇所に集中するような引張
り力が発生せず、従って、請求項１記載の発明と同様に
電極アレイにしわが発生することがなく、且つ、トナー
担持ローラ表面と電極アレイの開口部の列とは均一且つ
安定した接触が得られるから、画像形成動作時における
トナー濃度にむらが発生したり、画像に歪みが発生する
ことがなく、安定した画像形成を実行できるという効果
を奏する。

【００３８】しかも、この引張り手段にてフィルム状の
電極アレイをその厚さ方向に緊張させているから、電極
アレイが経過変化により膨張する等の寸法変動があって
も、緩むことがなく、トナー担持ローラの外周面に対し
て電極アレイの開口部を常時密接させることができ、安
定した印字品質を得ることができるという効果を奏する
のである。

【図面の簡単な説明】

【図１】画像形成装置の概略側断面図である。

【図２】第１実施例におけるトナーケースに対する電極
アレイの装着状態を示す斜視図である。

【図３】電極アレイの要部斜視図である。

【図４】電極アレイ及び引張り手段の配置状態を示す平
面図である。

【図５】図４のＶ−Ｖ線矢視断面図である。

【図６】第２実施例の断面図である。

【符号の説明】

１ 電極アレイ ２ 背面電極体 ３ 画像記録媒体 ８ トナー供給装置 ９ トナーケース １１ 絶縁シート １２ 開口部 １３ 制御電極 １６ トナー担持ローラ ２１ 制御電圧印加回路 ２３，２３ 突条 ２４ 補強板 ２５ 枠体 ２６ａ，２６ｂ，２６ｃ，２６ｄ 引張り手段とし
てのテンションローラ ２７ａ，２７ｂ，２７ｃ，２７ｄ 駆動モータ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の開口部が形成され、各開口部がそ
   れぞれ制御電極を有するフィルム状の電極アレイと、前
   記電極アレイの開口部にトナーを供給するトナー供給手
   段と、前記電極アレイに対して前記トナー供給手段と反
   対側に配置された画像記録媒体と、前記電極アレイの各
   制御電極を独立して制御して前記トナーをトナー供給手
   段から開口部を介して前記画像記録媒体上に選択的に飛
   翔させる制御回路素子と、前記電極アレイに緊張力を付
   与するための引張り手段とからなる画像形成装置におい
   て、電極アレイには、画像記録媒体の移動方向に対して
   交差する方向に列状に開口部を形成し、前記引張り手段
   は、前記電極アレイの表面をトナー供給手段の表面側に
   向かって押圧するように構成したことを特徴とする画像
   形成装置。
2. 【請求項２】 前記引張り手段は、前記開口部の列を挟
   んで、複数配設され、前記開口部の両側で、前記電極ア
   レーの表面をトナー供給手段の表面に向かって押圧する
   ように構成したことを特徴とする請求項１に記載の画像
   形成装置。
3. 【請求項３】 対となる引張り手段を前記開口部の列を
   挟んで配置し、前記電極アレイに開口部の列と交差する
   方向に緊張力を付与すべく、前記両引張り手段を電極ア
   レイの表面に対して回転摩擦力を付与するように構成し
   たことを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装
   置。