JPH08112934A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 電極アレイ１と背面電極体２との間を通過す
る画像記録媒体３の搬送状態を安定化させる。 【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、背面電極体２と定着装置５との
間の画像記録媒体３の搬送経路に安定化ローラ２２を配
置する。背面電極体２に印加する電圧と逆極性の電圧を
安定化ローラ２２に印加して、搬送される画像記録媒体
３の裏面を吸引し、画像記録媒体３の先端部または後端
部が電極アレイ１の表面に接触しないようにする。

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、画像形成装置の１つの形式とし
て、本出願人は、先に、特開平６−１５５７９８号公報
において、複数の開口部を一列状に配置した電極アレイ
により、帯電したトナーの開口部通過を制御し、導電性
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
対側に位置する画像記録媒体上に画像を形成する画像形
成装置において、前記電極アレイにおける電気絶縁性の
シートを前記トナー担持ローラの周面と対向するように
配置し、画像記録媒体と対向する前記シートの片面側に
は、各開口部毎に区分して制御電極を配置し、前記開口
部から引き出されたトナーを静電力で画像記録媒体の表
面に向かって飛翔させるため、当該画像記録媒体の裏面
側に接触するように背面電極体を配置し、この背面電極
体に所定の極性の電圧を印加するように構成する。ま
た、画像記録媒体の表面に画素として付着したトナー
は、搬送下流側に設けた定着装置により、画像を定着さ
せることを提案した。

【０００３】ところで、この種の画像形成装置にて高品
質の画像を得るには、画像記録媒体の表面と電極アレイ
の表面との間隔（隙間）を０．５ｍｍ程度とすることが
好ましい。また、背面電極体よりも画像記録媒体の搬送
下流側においては、電極アレイの開口部から飛翔したト
ナーが画素として画像記録媒体の表面側に付着している
から、この画像記録媒体の表面を電極アレイの表面等に
擦れないようにして安定して定着装置まで搬送する必要
がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来の構成では、背面電極体の表面に向かって画像記録媒
体を搬送するときに、一対の搬送ローラにて画像記録媒
体の表裏両面を挟んで搬送することは可能であるが、前
記搬送下流側であって定着装置迄の間では、前記のよう
に一対の搬送ローラを使用すると、前記画像記録媒体の
表面に付着した画素としてのトナーに乱れが生じて所定
の画像を得ることが出来ないから、背面電極体と定着装
置の間の画像記録媒体の搬送が非常に不安定となる。

【０００５】特に、画像記録媒体の先端縁が定着装置に
届く迄の間や、画像記録媒体の後端が背面電極体の箇所
から離れた状態では、当該画像記録媒体の表面が電極ア
レイの表面等に接触しながら搬送されるおそれが高くな
り、画像形成に支障をきたすという問題があった。この
問題を解消するため、前記定着装置を背面電極体に接近
させて配置することも考えられたが、この種の定着方式
は一般にトナーに熱を加えるものであるため、定着装置
における加熱手段を電極アレイ等を含むトナーケースに
接近させると、輻射熱等によりトナーの溶解、凝結が発
生するという問題か別途発生するし、定着時に適宜の押
圧力で画像記録媒体に押しつけるローラが存在して嵩高
いため、前記定着装置を背面電極体に近接させて配置す
ることができないという問題もあった。

【０００６】本発明は、これらの問題を解決すべくなさ
れたものであり、高品質の画像が得られるように、画像
記録媒体の搬送を安定させ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記載の発明の画像形成装置は、複数の開口
部と該各開口部に対する制御電極とを備えた電極アレイ
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背面電極体及び画像記録媒体
と、前記電極アレイの各制御電極を独立して制御するこ
とにより、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電極
駆動手段とからなる画像形成装置であって、前記背面電
極体にて前記画像記録媒体の裏面に所定の極性の電荷を
担持する一方、背面電極体よりも画像記録媒体の搬送方
向の下流側には、前記極性とは逆極性の電圧を印加させ
た搬送安定化手段を、画像記録媒体の裏面に近接する位
置に設けたものである。

【０００８】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の画像形成装置において、前記搬送安定化手段を、画像
記録媒体の搬送経路に対して遠近動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または
請求項２に記載の画像形成装置において、画像記録媒体
の搬送上流側には、画像記録媒体の表面側を前記背面電
極体に近接させるための規制手段を設けたものである。

【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０．
５ｍｍ〜１mmの間隔を有して、金属製平板状の背面電極
体２がフレーム（図示せず）に支持されている。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Ａ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。

【００１０】また、電極アレイ１は、トナー供給装置８
のトナーケース９の開口穴に対して適宜緊張力を付与し
て取付けられている。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と、トナー溜まり室１４内のトナー１８
を攪拌しながら供給ローラ１５に向かって供給するアジ
テータ１７と、トナー担持ローラ１６の周面にトナー１
８を一定の層厚さにてこすり付けるための規制ブレード
１９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及びアジテータ１７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の矢印方向に回転させられる。

【００１１】トナー担持ローラ１６の外周面の一部は、
後述する電極アレイ１の開口部１２列の近傍に接触する
ように絶縁シート１１の裏面に対峙して配置されてい
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、アジテータ１７から供給
ローラ１５を介して供給されたトナー１８を、規制ブレ
ード１９の広幅面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２に示すように、略２
５μｍ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４０μｍ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２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】また、図１を参照して理解できるように、
電極アレイ１は、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たわんで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ように張設されている。

【００１５】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と前記集積回路チップ２３と
の間には、データ制御回路２８を接続し、該データ制御
回路２８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。

【００１６】なお、アジテータ１７、トナー供給ローラ
１５、規制ブレード１９は０Ｖに接地されている。さら
に、画像記録媒体３の搬送下流側には、背面電極体２と
前記定着装置５との間に、前記背面電極体にて前記画像
記録媒体の裏面に所定の極性の電荷を担持する一方、背
面電極体２に印加する電圧（実施例では＋１ｋＶ）の極
性とは逆極性の電圧を印加させたアルミ等の導電性材料
からなる搬送安定化手段としての搬送安定化ローラ２２
を、画像記録媒体３の裏面に近接する位置に設けるもの
である。実施例では、安定化電圧印加回路２３を介して
前記搬送安定化ローラ２２に−５ｋＶの電圧を印加する
ものであり、この搬送安定化ローラ２２は、図示しない
駆動モータにより図１の矢印方向に回転する。

【００１７】なお、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１６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。

【００１８】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及びアジテー
タ１７が、図１に示す矢印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る。次いで、トナー層厚さ規
制用のブレード１９にてトナー１８の層厚さを所定の値
に薄層化し、且つマイナスに帯電されたトナー１８はト
ナー担持ローラ１６の表面に担持される。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１８は、電極アレイ１の絶縁シート１１に擦
りつけられつつ、開口部１２の下に供給される。

【００１９】他方、給紙指令に応じて、画像記録媒体３
は、図１に示す給紙装置４を介して背面電極体２と電極
アレイ１との隙間内に搬送される。背面電極体２に＋１
ｋＶの電圧を印加しているので、当該箇所で背面電極体
２に接触した画像記録媒体３の裏面は静電力でプラスに
帯電されられる。次いで、搬送安定化ローラ２２に−５
ｋＶの電圧が印加されているから、前記プラスに帯電し
た画像記録媒体３の先端が搬送安定化ローラ２２に箇所
に来ると、静電力により搬送安定化ローラ２２の表面側
に引きつけられることになる。

【００２０】ここで、画像がある場合、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、＋５０Ｖ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。

【００２１】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。

【００２２】また、非画像部分に対しては、制御電極１
３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。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画素分搬送する。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。

【００２３】この場合、画像記録媒体３を定着装置５の
方向に搬送するため、当該画像記録媒体３の先端部位の
裏面が静電力で搬送安定化ローラ２２に対して非接触状
態で吸引された状態で、図示しない搬送機構を介して搬
送安定化ローラ２２を矢印Ａ方向に１画素分に対応する
距離づつ移動させる。これにより、画像記録媒体３には
適当なテンションが作用し、電極アレイ１表面と画像記
録媒体３の表面とが接触せず、且つ隙間が安定し、トナ
ー像が乱れることがない。

【００２４】画像記録媒体３の先端部位が定着装置５に
挟持されると、搬送安定化ローラ２２への電圧印加を停
止すると共に、背面電極体２方向に戻す。画像記録媒体
３の後端部が背面電極体２から離れる寸前で、前記搬送
安定化ローラ２２に所定の電圧（−５ｋＶ）を印加する
ことにより、画像記録媒体３の後端縁等表面が電極アレ
イ１の表面に接触するのを防止することができる。この
状態で搬送安定化ローラ２２を定着装置５に向けて移動
させると、画像記録媒体３の表面はトナーケース９等に
接触せず、トナー画像が乱れず、定着装置５にて綺麗に
定着させることができる。

【００２５】なお、搬送安定化ローラ２２に印加する所
定の逆極性の電圧の値を適当に設定することにより、ま
たは、印加電圧値は一定のまま、搬送安定化ローラ２２
を画像記録媒体３の裏面に対して遠近移動調節可能に構
成することにより、画像記録媒体３の裏面が搬送安定化
ローラ２２の表面に対して接触しない（非接触）状態で
吸引させることができる。このようにすれば、画像記録
媒体の先端が搬送安定化ローラ２２の周面に巻き付い
て、定着装置５への噛み込みが不可能になることを防止
できる。この状態で搬送安定化ローラ２２を回転駆動す
ることにより、搬送安定化ローラ２２を背面電極体２と
定着装置５との間で往復移動させなくとも画像記録媒体
３にテンションを付与しつつ定着装置５に向かって搬送
するように構成しても良い。

【００２６】別の実施例として、背面電極体２の後端部
近傍に配置した搬送安定化ローラ２２を画像記録媒体３
の裏面に対して遠近動させるように構成し、画像記録媒
体３の先端が搬送安定化ローラ２２に到着するまでの初
期状態では、搬送安定化ローラ２２への印加電圧を大き
くし、且つ画像記録媒体３の裏面に接近するように搬送
安定化ローラ２２を移動させて、画像記録媒体３の先端
が搬送安定化ローラ２２にて完全にキャッチさせたのち
は、搬送安定化ローラ２２を画像記録媒体３の裏面から
若干離間させ、給紙装置４の搬送速度より速い速度で搬
送安定化ローラ２２を回転させてテンションを付与す
る。また、画像記録媒体３３の後端だ背面電極体２から
離れた後は、給紙装置４の搬送速度と同じ速度となるよ
うに搬送安定化ローラ２２を回転させて安定した搬送を
実現するようにしても良い。

【００２７】さらに、画像記録媒体３の先端縁または後
端縁が搬送安定化ローラ２２に巻きつかないように適当
なタイミングにて、印加すべき逆極性印加電圧の値を強
弱調節したり、電圧印加を適宜時間だけ停止しても良
い。さらに、前記実施例では、搬送安定化ローラ２２を
金属製としたが、その表面に電気絶縁性の合成樹脂材に
てコーティングしたり、半導電性ゴムまたは樹脂製ロー
ラにて構成すれば、周辺部品との電気的短絡の危険を無
くすることができる。

【００２８】また、画像記録媒体３の先端が背面電極体
２に向かって進入するとき、電極アレイ１の表面に接触
しないように、図１に示すように、平板状の規制体２４
を搬送上流側である背面電極体２の近傍に配置し、この
規制体２４にて画像記録媒体３を背面電極体２表面に押
しつけるようにバネ付勢しても良い。この規制体は、画
像記録媒体３の搬送上流側である背面電極体２の近傍で
あって、画像記録媒体３の裏面と対面するする位置で、
印加した静電力にて画像記録媒体３を吸引するローラ状
のものであっても良い。

【００２９】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。なお、非画像動作
の場合、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。

【００３０】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。

【００３１】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２１と
して低電圧用のものが使用でき、画像形成装置の製造コ
ストが廉価となる。

【００３２】電極アレイ１における電気絶縁シート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。な
お、本発明における背面電極体２は、ローラ状に形成し
ても良いことはいうまでもない。

【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、複数の開口部と該各開
口部に対する制御電極とを備えた電極アレイと、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
側に配置された背面電極体及び画像記録媒体と、前記電
極アレイの各制御電極を独立して制御することにより、
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電極駆動手段と
からなる画像形成装置において、前記背面電極体にて前
記画像記録媒体の裏面に所定の極性の電荷を担持する一
方、背面電極体よりも画像記録媒体の搬送方向の下流側
には、前記極性とは逆極性の電圧を印加させた搬送安定
化手段を、画像記録媒体の裏面に近接する位置に設けた
ものである。

【００３４】従って、表面にトナー像が付着した画像記
録媒体の先端縁が定着装置に届く迄の間や、画像記録媒
体の後端が背面電極体の箇所から離れた状態であって
も、前記搬送安定化手段に印加された逆極性の電圧にて
画像記録媒体の裏面を吸引し、当該画像記録媒体の表面
が電極アレイの表面等に接触しながら搬送されるという
事態を回避することができるから、一旦形成されたトナ
ー像の乱れがなくなり、安定した画像形成ができるとい
う効果を奏する。

【００３５】また、請求項２に記載の発明は、請求項１
記載の画像形成装置において、前記搬送安定化手段を、
画像記録媒体の搬送経路に対して遠近動するように構成
したものであるから、搬送安定化手段に印加された逆極
性の電圧にて画像記録媒体の裏面を吸引したとき、その
吸引力の過大または不足を補正し、当該画像記録媒体２
の先端部や後端部が搬送安定化手段に巻きついたり、吸
着して離れなくなるような事態や、逆に搬送安定化手段
から離れ過ぎるという事態を至極簡単に防止できる。従
って、本発明によれば、請求項１の発明と同様の効果に
加えて、安定して画像記録媒体を搬送することができる
という効果を奏する。

【００３６】請求項３に記載の発明は、請求項１または
請求項２記載の画像形成装置において、画像記録媒体の
搬送上流側には、画像記録媒体の表面側を前記背面電極
体に近接させるための規制手段を設けたものである。従
って、画像記録媒体の先端が背面電極体に近づくように
搬送する初期時や、反対に画像記録媒体の後端が給紙装
置から離れる終期時において、画像記録媒体の表面が電
極アレイに接触してトナー像が乱れるのを防止して請求
項１の発明と同様の効果に加えて、安定して画像記録媒
体を搬送することができるという効果を奏する。

【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】電極アレイの一部切欠き要部拡大斜視図であ
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 ４ 給紙装置 ５ 定着装置 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 ２０ 直流電源 ２１ 制御電圧印加回路 ２２ 搬送安定化ローラ ２３ 安定化電圧印加回路 ２４ 規制体

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の開口部と該各開口部に対する制御
   電極とを備えた電極アレイと、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背面
   電極体及び画像記録媒体と、前記電極アレイの各制御電
   極を独立して制御することにより、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電極駆動手段とからなる画像形成装
   置において、前記背面電極体にて前記画像記録媒体の裏
   面に所定の極性の電荷を担持する一方、背面電極体より
   も画像記録媒体の搬送方向の下流側には、前記極性とは
   逆極性の電圧を印加させた搬送安定化手段を、画像記録
   媒体の裏面に近接する位置に設けたことを特徴とする画
   像形成装置。
2. 【請求項２】 前記搬送安定化手段を、画像記録媒体の
   搬送経路に対して遠近動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】 画像記録媒体の搬送上流側には、画像記
   録媒体の表面側を前記背面電極体に近接させるための規
   制手段を設けたことを特徴とする請求項１または請求項
   ２に記載の画像形成装置。