JPH08142396A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 アパチャ電極体の絶縁性シートの帯電を防止
する。する。 【構成】 アパチャ電極体４０の絶縁シート４１が、ト
ナー搬送ローラー３３に対向する面には、トナー３との
摩擦接触により正に帯電する第１のバインダー樹脂と、
トナー３との摩擦接触により負に帯電する第２のバイン
ダー樹脂とを、約１対１の比率で混合してなるバインダ
ー樹脂で構成される帯電防止コート層４６が形成され、
トナー搬送ローラー３３の回動により、トナー３とアパ
チャ電極体４０の絶縁シート４１との間に摩擦接触が生
じても、絶縁シート４１が帯電しない。

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、フ
ァクシミリ、プロッター等に適用可能な画像形成装置で
あって、アパチャ電極体に形成した複数の開口部の制御
電極の電圧を制御してトナーを飛翔させて記録媒体に記
録する画像形成装置に関し、特にアパチャ電極体の帯電
を防止するように改善したものに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、絶縁性シートに画像記録媒体の搬
送方向と直交方向に列設された複数の開口部とこれら開
口部の近傍に位置する複数の制御電極からなる電極アレ
イとを形成してなるアパチャ電極体と、アパチャ電極体
の電極アレイにトナーを供給するトナー供給機構と、ア
パチャ電極体の電極アレイに対して画像記録媒体の搬送
隙間を隔てて近接状に対向する背面電極と、画像信号に
基づいて電極アレイの複数の制御電極に印加する駆動電
圧を個別に制御する制御ユニットとを設け、制御ユニッ
トにより、画像信号に基づいて、電極駆動回路を介し
て、各制御電極へ印加する駆動電圧を制御し、制御電極
とトナー搬送ローラー間の電界と、制御電極と背面電極
間の電界を介して、トナー搬送ローラーの表面のトナー
を開口部を通過させて画像記録媒体（用紙）に記録する
ように構成した静電記録方式の画像形成装置が、種々提
案されている（例えば、特開平２−２９７５７０号、特
開平６−１５５７９８号公報参照）。

【０００３】この種の画像形成装置においては、通常、
前記複数の開口部は、直径６５〜１００μｍの大きさの
微小開口部であり、前記アパチャ電極体の絶縁性シート
は、トナー搬送ローラーの周面のトナー層に摺接する状
態に配設され、トナー供給機構は、トナー搬送ローラー
の周面にマイナスに帯電したトナーを付着させて搬送す
るように構成され、背面電極に約１０００Ｖを印加して
おき、制御電極に、画素形成の有無に応じて＋３０〜５
０Ｖ又は−３０〜０Ｖを印加するように構成してある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】絶縁アパチャ電極体の
絶縁性シートがトナー搬送ローラーの周面のトナー層に
摺接する状態に配設されるため、絶縁性シートのトナー
搬送ローラー側の表面に帯電する。この帯電の極性は、
絶縁性シートを構成する絶縁材料の、トナーに対する摩
擦帯電特性に応じて正又は負になる。アパチャ電極体が
正に帯電すると、開口部内にはトナー搬送ローラー側か
ら背面電極の方へ向かう電界、つまり、トナーを飛翔さ
せる場合の電界と反対向きの電界が発生するため、トナ
ーのトナー搬送ローラーからの離脱性と飛翔力が低下す
るため、画像品質が低下する。これに対して、アパチャ
電極体が負に帯電すると、開口部内には背面電極側から
トナー搬送ローラーの方へ向かう電界、つまり、トナー
を飛翔させる場合の電界と同じ向きの電界が発生するた
め、制御電極に−３０〜０Ｖが印加されても、僅かなト
ナーがトナー搬送ローラーから背面電極の方へ飛翔し、
画像記録媒体のうちの画素を記録する必要のない部分に
トナーが付着し、画像品質が低下する。

【０００５】そこで、本願出願人は、先の出願（特願平
５−２５８７００号）において、アパチャ電極体を構成
する絶縁性シートのトナー搬送ローラーに対向する表面
に、ポリイミド系樹脂にカーボン微粉末とシリカを添加
したバインダー樹脂からなる高抵抗の帯電防止コート層
を形成する技術を提案した。しかし、種々実験した結
果、この帯電防止コート層によっても、絶縁性シートの
帯電を十分に解消すること困難であることが判明した。
本発明の目的は、トナーとの摩擦接触によりアパチャ電
極体の絶縁性シートが帯電するのを防止できるような画
像形成装置を提供することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１の画像形成装置
は、絶縁性シートに画像記録媒体の搬送方向と直交方向
に列設された複数の開口部とこれら開口部の近傍に位置
する複数の制御電極からなる電極アレイとを形成したア
パチャ電極体と、アパチャ電極体の電極アレイにトナー
搬送ローラーを介してトナーを供給するトナー供給機構
と、アパチャ電極体の電極アレイに対して画像記録媒体
の搬送隙間を隔てて近接状に対向する背面電極と、画像
信号に基づいて電極アレイの複数の制御電極に印加する
駆動電圧を個別に制御する電極制御手段とを備えた画像
形成装置において、前記絶縁性シートのうちの、少なく
ともトナー搬送ローラーに近接する部分のトナー搬送ロ
ーラーに対向する表面に、複数のバインダー樹脂を主成
分とする帯電防止コート層を形成したものである。

【０００７】請求項２の画像形成装置は、請求項１の発
明において、前記複数のバインダー樹脂は、トナーとの
摩擦接触により正に帯電するバインダー樹脂と、トナー
との摩擦接触により負に帯電するバインダー樹脂とから
なることを特徴とするものである。

【０００８】

【作用】請求項１の画像形成装置においては、アパチャ
電極体は、絶縁性シートに複数の開口部とこれら開口部
の近傍に位置する複数の制御電極からなる電極アレイと
を形成してなり、背面電極は電極アレイに対して画像記
録媒体の搬送隙間を隔てて近接状に対向し、トナー供給
機構によりトナー搬送ローラーを介して電極アレイにト
ナーが供給され、電極制御手段により、画像信号に基づ
いて電極アレイの複数の制御電極に印加する駆動電圧を
個別に制御することで、制御電極とトナー供給機構間の
電界と、制御電極と背面電極間の電界とを介して、トナ
ーを飛翔させて画像が記録される。

【０００９】ここで、前記絶縁性シートのうちの、少な
くともトナー搬送ローラーに近接する部分のトナー搬送
ローラーに対向する表面に、複数のバインダー樹脂を主
成分とする帯電防止コート層を形成してある。例えば、
１種類のバインダー樹脂を主成分とする帯電防止コート
層を形成する場合には、カーボン微粉末等を添加してあ
っても、その１種類のバインダー樹脂を主成分とする帯
電防止コート層のうちの、トナーと摩擦接触する部分の
表面は、トナーとの摩擦接触により、正又は負の何れか
に帯電するため、絶縁性シートの帯電を完全に解消する
ことは困難である。しかし、本発明では、複数のバイン
ダー樹脂を主成分とする帯電防止コート層を形成するた
め、複数のバインダー樹脂の種類や帯電特性や混合比率
等を適切に設定することで、帯電防止コート層のトナー
に対する帯電特性を自由に調整して、帯電防止コート層
への帯電を解消又は著しく低減することができる。

【００１０】請求項２の画像形成装置においては、請求
項１と同様の作用を奏するが、前記複数のバインダー樹
脂は、トナーとの摩擦接触により正に帯電するバインダ
ー樹脂と、トナーとの摩擦接触により負に帯電するバイ
ンダー樹脂とからなるので、帯電防止コート層の表面に
は、トナーとの摩擦接触を介して、正の電荷と負の電荷
とが混在して帯電することになるから、全体として見掛
け上は電気的にほぼ中性の状態になる。つまり、帯電防
止コート層の表面への帯電を実質的に解消することがで
きる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面に基いて
説明する。図１に示すように、画像形成装置１は、複写
機、プリンタ、ファクシミリ、プロッター等に適用可能
な画像記録装置であり、この画像形成装置１は、その本
体フレーム２内に、用紙Ｐ（画像記録媒体）を搬送する
用紙搬送機構１０と、定着機構２０と、所定量の一般的
な組成のブラックのトナー３と、トナー供給機構３０
と、このトナー供給機構３０のトナーケース３１の上端
に付設されたアパチャ電極体４０と、背面電極ローラー
５０とを設けたものである。

【００１２】前記用紙搬送機構１０は、搬送される用紙
Ｐを支持する複数のガイドプレート１２〜１４と、複数
の搬送用ローラー１５，１６と、搬送用ローラー１５，
１６と定着機構２０の間において用紙Ｐの幅方向両端部
数ｍｍ程の部分を支持して搬送する搬送用ローラー（図
示略）と、用紙カセット１１内の用紙を１枚ずつ給紙す
る給紙ローラー（図示略）と、用紙搬送機構１０を駆動
するローラー駆動機構（図示略）等で構成され、本体フ
レーム２の前側には、多数の用紙Ｐを収納した給紙カセ
ット１１が設けられ、本体フレーム２の後側には、記録
されて排出された用紙Ｐを受ける排紙トレイ１９が設け
られている。定着機構２０は、ハロゲンランプを内蔵し
た定着用ローラー１７と押圧ローラー１８とからなり、
用紙Ｐの下面に記録されたトナー３を加熱しつつ押圧し
て用紙Ｐに定着させるものである。

【００１３】次に、トナー供給機構３０について説明す
ると、用紙搬送方向（前方から後方向き）に直交する方
向に、用紙Ｐの最大幅より広幅のトナーケース３１内に
は、電気絶縁性を有するトナー３が収納されている。ト
ナーケース３１の内部には、トナー供給ローラー３２
と、トナー搬送ローラー３３とが左右方向向きに水平に
配設され、これらローラー３２，３３は、夫々回転可能
に枢支されている。トナー供給ローラー３２は、シリコ
ン発泡体で構成されており、このトナー供給ローラー３
２は、トナー３をトナー搬送ローラー３３の方へ移送し
且つトナー３との摩擦接触を介してトナー３をマイナス
極性に帯電させる。

【００１４】トナー搬送ローラー３３は、絶縁材料から
なる合成樹脂発泡体製のローラー本体部の外周に、ニッ
ケル製のスリーブを外嵌した構造であり、このトナー搬
送ローラー３３の表面に静電気力で付着したトナー３
が、矢印Ａ方向へ搬送される。これらトナー供給ローラ
ー３２とトナー搬送ローラー３３とは、図示外のローラ
ー駆動機構により、矢印Ｂ方向及び矢印Ａ方向へ回転駆
動される。尚、トナー搬送ローラー３３の全周面には、
合成樹脂製絶縁被膜又は半導電性被膜を形成する場合も
ある。前記トナーケース３１には、薄い板状の弾性を有
する絶縁材料製のトナー規制ブレード３４が取付けら
れ、その湾曲状部分がトナー搬送ローラー３３に押圧状
に接触しており、トナー搬送ローラー３３の表面に層状
に付着したトナー３の層厚が、このトナー規制ブレード
３４で所定厚さ（約40〜50μｍ）に規制される。

【００１５】トナーケース３１の上端部には、トナーケ
ース３１の上端の開口部分を覆うように且つトナー搬送
ローラー３３の上端部に層状のトナー３を介して上側か
ら接触するように、ほぼ屋根型に傾斜したアパチャ電極
体４０が取付けられている。このアパチャ電極体４０に
ついて説明すると、図３に示すように、アパチャ電極体
４０は、合成樹脂（例えば、ポリイミド）製の厚さ２５
μｍの絶縁性シート４１と、多数の微小な開口部４２
と、絶縁性シート４１の表面において多数の開口部４２
の外周部に夫々形成された多数の環状の制御電極４３か
らなる電極アレイ４４と、これら多数の制御電極４３か
ら夫々所定方向へ延びる多数の導線４５と、絶縁性シー
ト４１のうちのトナー搬送ローラー３３に対向する側の
表面を覆う帯電防止コート層４６等で構成されている。

【００１６】前記絶縁性シート４１の前後方向の略中央
部の位置には、多数の開口部４２が、用紙Ｐの搬送方向
と直交する水平方向へ所定の微小間隔おきに１列状に形
成され、絶縁性シート４１の表面には、各開口部４２の
外周を囲繞する銅被膜製の環状の制御電極４３と制御電
極４３から一体的に延びる銅被膜製の導線４５とが形成
されている。前記開口部４２の直径は例えば６５〜１０
０μｍで、開口部４２間のピッチは約１２７μｍであ
り、例えば、Ａ４版用紙を対象とする場合には、開口部
４２の数（つまり、制御電極４３の数）は、約１７００
個である。

【００１７】次に、前記帯電防止コート層４６について
説明する。アパチャ電極体４０の電極アレイ４４の近く
の部分は、トナー搬送ローラー３３の上端部分に、絶縁
性シート４１の張力により弾性的に接触するように配設
され、トナー３と摩擦接触してトナー３の層を解きほぐ
すように配設される。そのため、絶縁性シート４１のう
ちのトナー３と摩擦接触する部分に、正又は負の電荷が
帯電するが、その帯電を防止する為に帯電防止コート層
４６が形成される。

【００１８】この帯電防止コート層４６は、トナー３と
の摩擦接触により正に帯電する第１のバインダー樹脂
と、トナー３との摩擦接触により負に帯電する第２のバ
インダー樹脂とを、約１対１の比率で混合してなるバイ
ンダー樹脂で構成され、帯電防止コート層４６の膜厚は
例えば約５μｍである。そして、本実施例の場合、帯電
防止コート層４６は、絶縁性シート４１のうちのトナー
搬送ローラー３３側の表面の全面に形成される。

【００１９】前記トナー３がブラックの一般的なトナー
である場合、第１のバインダー樹脂としては、例えば、
次の何れかの合成樹脂を適用することができる。ポリエ
ステル樹脂〔商品名「エリーテルＵＥ３２０３」（ユニ
チカ製）〕、ポリイミド樹脂〔商品名「ＳＰ１１００
Ｎ」（新日鉄化学製）〕、含フッ素変性シリコン樹脂
〔商品名「ＵＡ５３Ｆ」（三洋化成製）〕。

【００２０】前記トナー３が前記の一般的なトナーであ
る場合、第２のバインダー樹脂としては、例えば、次の
何れかの合成樹脂を適用することができる。ポリエステ
ル樹脂〔商品名「セリコールＥＧＲ」（東洋インク
製）〕、ポリイミド樹脂〔商品名「ユピコートＦＳ１０
０Ｌ」（宇部興産製）〕、シリコンゴム〔商品名「ＤＣ
１−２５７７」（東レダウ製）〕、シリコン樹脂〔商品
名「ＳＥ１７４０」（東レダウ製）〕、アクリルウレタ
ンシリコン樹脂〔商品名「クリヤマ−UA90（三洋化成
製）〕、シリコン樹脂〔商品名「ＳＲ２４１０」（信越
シリコーン製）〕。但し、前記第１のバインダー樹脂と
第２バインダー樹脂とが化学反応して、トナー３に対す
る帯電特性が変化するような両バインダー樹脂の組合せ
にはしないものとする。また、前記第１のバインダー樹
脂と第２バインダー樹脂は、例示に過ぎず、これら以外
の合成樹脂を適用することもできる。

【００２１】一方、図１、図２に示すように、アパチャ
電極体４０の直ぐ上側には、用紙Ｐを搬送する搬送隙間
を隔てて背面電極ローラー５０（これが背面電極に相当
する）が配設され、この背面電極ローラー５０は、その
支軸５０ａを介して本体フレーム２に回転可能に枢支さ
れ、図示外のローラ駆動機構により記録用紙Ｐの搬送と
同期して矢印Ｃの方向へ回転駆動される。用紙Ｐは、こ
の背面電極ローラー５０の下端部に接しながら搬送方向
に搬送され、この用紙Ｐの下面には、搬送中に制御電極
４３に印加される駆動電圧に応じてトナー搬送ローラー
３３の表面から飛翔し開口部４２を通過したトナー３が
付着する。

【００２２】次に、画像形成装置１の制御系について簡
単に説明すると、図２に示すように、背面電極ローラー
５０には、電源回路６１により、約＋１０００Ｖの高電
圧が常に印加され、マイナスに帯電されたトナー３を大
きな静電気力で背面電極ローラー５０に引き付けるよう
になっている。一方、外部から画像信号を受信する制御
ユニット６０と、電源回路６２と、電極駆動回路６３と
が設けられ、制御ユニット６０により、画像信号に基づ
いて、電極駆動回路６３を介して多数の制御電極４３に
印加する駆動電圧を制御するように構成してある。尚、
両電源回路６１，６２は、制御ユニット６０からの起動
指令により起動し、停止指令により作動停止するように
構成してある。

【００２３】即ち、アパチャ電極体４０の多数の導線４
５は、多数本の信号線からなる制御線６４を介して電極
駆動回路６３に接続され、この電極駆動回路６３には、
電源回路６２から＋３０Ｖと−３０Ｖの２種類の駆動電
圧が供給される。制御ユニット６０は、多数の制御電極
４２の為の画像信号に応じた制御信号を電極駆動回路６
３に同時に出力し、電極駆動回路６３は、画素を記録す
る各制御電極４２には＋３０Ｖの駆動電圧を制御線６４
を介して出力し、画素を記録しない各制御電極４２には
−３０Ｖの駆動電圧を制御線６４を介して出力する。

【００２４】次に、以上説明した画像形成装置１の画像
形成動作と、画像形成装置１の作用について説明する。
図２に示すように、マイナス極性に帯電したトナー３
は、トナー搬送ローラー３３の周面に付着した状態で、
電極アレイ４４の方へ搬送され、制御電極４３に＋３０
Ｖが印加されると、トナー３は制御電極４３からトナー
搬送ローラー３３へ向かう電界から静電気力を受け、開
口部４２を通過して制御電極４３の方へ飛翔し、更に背
面電極ローラー５０から制御電極４３へ向かう強力な電
界から静電気力を受けて背面電極ローラー５０の方ヘ飛
翔し、用紙Ｐに衝突して付着し、その後定着機構２０に
より用紙Ｐに定着される。

【００２５】ここで、アパチャ電極体４０の絶縁性シー
ト４１は、電極アレイ４４の付近においてトナー３と摩
擦接触するが、絶縁性シート４１のトナー搬送ローラー
３３側の全表面に帯電防止コート層４６が形成され、こ
の帯電防止コート層４６は、トナー３との摩擦接触によ
り正に帯電する第１のバインダー樹脂と、トナー３との
摩擦接触により負に帯電する第２のバインダー樹脂とか
らなるバインダー樹脂とで構成されているため、帯電防
止コート層４６の表面には、トナー３との摩擦接触によ
り、正の電荷と負の電荷とが混在して帯電することにな
る。その結果、絶縁性シート４１のトナー搬送ローラー
３３側の表面は、見掛け上は電気的に中性の状態とな
り、帯電していないのと実質的に同様の状態になるか
ら、絶縁性シート４１の帯電に起因する画像品質の低下
を完全に解消することができる。

【００２６】次に、前記実施例を部分的に変更する変形
例について補足的に説明する。前記帯電防止コート層４
６を、第１のバインダー樹脂と、第２バインダー樹脂と
を主成分とし、そこに導電性付与の為のカーボン微粉末
を添加したバインダー樹脂で構成したり、更に摺動性付
与の為にシリカの微粉末を追加的に添加したバインダー
樹脂で構成したりすることも可能である。また、トナー
３の物性や組成が変更される場合には、そのトナーの物
性との関連において第１のバインダー樹脂及び第２のバ
インダー樹脂を選択する必要がある。また、前記実施例
では、絶縁性シート４１のトナー搬送ローラー３３側の
表面の全面に帯電防止コート層４６を形成したが、絶縁
性シート４１のトナー搬送ローラー３３側の表面のうち
のトナー搬送ローラー３３に近接する部分のみに帯電防
止コート層４６を形成してもよい。また、絶縁性シート
４１のトナー搬送ローラー３３と反対側の表面にも、帯
電防止コート層４６を形成してもよい。

【００２７】また、前記実施例は、ブラックのトナー３
を適用した場合について説明したが、カラー画像を記録
する為にカラー用トナー（イエローのトナー、マゼンダ
のトナー、シアンのトナー）を適用する場合には、各色
の画像形成ユニットにおいて、各カラー用トナーに対す
る帯電特性に基づいて、第１のバインダー樹脂と第２の
バインダー樹脂とを選択する必要がある。また、前記実
施例における制御電極４３の配置は一例に過ぎず、制御
電極４３を絶縁性シート４１のうちのトナー搬送ローラ
ー３３側に配置する場合にも、本発明を同様に適用可能
であるし、アパチャ電極体４０における全部の開口部４
２を省略する場合にも、本発明を同様に適用可能であ
る。

【００２８】

【発明の効果】請求項１の画像形成装置においては、ア
パチャ電極体の絶縁性シートのうちの、少なくともトナ
ー搬送ローラーに近接する部分のトナー搬送ローラーに
対向する表面に、複数のバインダー樹脂を主成分とする
帯電防止コート層を形成したことにより、複数のバイン
ダー樹脂の種類や帯電特性や混合比率等を適切に設定す
ることで、帯電防止コート層のトナーに対する帯電特性
を自由に調整して、帯電防止コート層への帯電を解消又
は著しく低減することができる。これにより、絶縁性シ
ートの帯電に起因する画像品質の低下を、解消したり、
著しく改善したりすることができ、画像品質を高めるこ
とができる。

【００２９】請求項２の画像形成装置においては、請求
項１と同様の効果を奏するが、前記複数のバインダー樹
脂は、トナーとの摩擦接触により正に帯電するバインダ
ー樹脂と、トナーとの摩擦接触により負に帯電するバイ
ンダー樹脂とからなるので、帯電防止コート層の表面に
は、トナーとの摩擦接触を介して、正の電荷と負の電荷
とが混在して帯電することになるから、全体として見掛
け上は電気的にほぼ中性の状態になる。つまり、帯電防
止コート層の表面への帯電を実質的に解消することがで
きる。それ故、絶縁性シートの帯電に起因する画像品質
の低下を解消することができ、画像品質を格段に高める
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係る画像形成装置の一部縦断
側面図である。

【図２】図１の画像形成装置の要部拡大断面図である。

【図３】前記画像形成装置のアパチャ電極体の部分斜視
図である。

【図４】前記画像形成装置のアパチャ電極体の要部拡大
断面図である。

【符号の説明】

１ 画像形成装置 ３０ トナー供給機構 ４０ アパチャ電極体 ４１ 絶縁性シート ４２ 開口部 ４３ 制御電極 ４６ 帯電防止コート層 ６０ 制御ユニット ６１ 電源回路 ６２ 電源回路 ６３ 電極駆動回路

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 絶縁性シートに画像記録媒体の搬送方向
   と直交方向に列設された複数の開口部とこれら開口部の
   近傍に位置する複数の制御電極からなる電極アレイとを
   形成したアパチャ電極体と、アパチャ電極体の電極アレ
   イにトナー搬送ローラーを介してトナーを供給するトナ
   ー供給機構と、アパチャ電極体の電極アレイに対して画
   像記録媒体の搬送隙間を隔てて近接状に対向する背面電
   極と、画像信号に基づいて電極アレイの複数の制御電極
   に印加する駆動電圧を個別に制御する電極制御手段とを
   備えた画像形成装置において、 前記絶縁性シートのうちの、少なくともトナー搬送ロー
   ラーに近接する部分のトナー搬送ローラーに対向する表
   面に、複数のバインダー樹脂を主成分とする帯電防止コ
   ート層を形成したことを特徴とする画像形成装置。
2. 【請求項２】 前記複数のバインダー樹脂は、トナーと
   の摩擦接触により正に帯電するバインダー樹脂と、トナ
   ーとの摩擦接触により負に帯電するバインダー樹脂とか
   らなることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装
   置。