JPH0858142A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 被記録媒体３が当接する背面電極２とトナー
担持ローラ１８との間に、複数のアパチャ１２を有する
アパチャ電極体１を配置し、絶縁性トナー２２を搬送し
て低い制御電圧の印加にて充分な印字濃度の画像形成を
行うことができるようにする。 【構成】 内径部の磁石ローラ１９と相対方向に回転す
るトナー担持ローラ１８の表面に、導電性磁性粉体のキ
ャリア１４からなる導電性磁気ブラシ１７を形成して、
該導電性磁気ブラシ１７に絶縁性トナー２２を担持させ
る。アパチャ電極体１における制御電極１３とトナー担
持ローラ１８とに所定の電位差の電圧を印加することに
より、導電性磁気ブラシ１７に基準電極の機能を持たせ
る。導電性磁気ブラシ１７をアパチャ電極体１の絶縁シ
ート１１に接触させると絶縁性トナー２２を積極的にア
パチャ１２近傍に搬送でき、且つ導電性磁気ブラシ１７
と制御電極１３との電界領域を広くする。

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、電気絶縁性トナーを帯電させて、
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３−２１５８７４号公報
において、複数のアパチャを備えたアパチャ電極体によ
り、帯電したトナーのアパチャ通過を制御し、トナー供
給源に対して前記アパチャ電極体を挟んで反対側に位置
する被記録媒体上に画像を形成する画像形成装置であっ
て、前記アパチャ電極体は、絶縁シートの片面である前
記トナー供給源と対向する側に基準電極を形成し、被記
録媒体と対向する側には、各アパチャ毎に区分して制御
電極を配置したものにて構成され、トナー供給源は、ブ
ラシを円周面に多数植設した回転するトナー担持体と、
前記ブラシに接触させてトナーをはねあげてクラウド状
（雲状）にするためのブレードとにより構成することを
提案した。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記装
置では、電界の影響が及ぶ領域は、アパチャ電極体にお
けるアパチャ内の基準電極と制御電極との間の狭い空間
にしか形成できなかった。また、前記ブラシとブレード
とは電界形成の役割をせず、トナーのクラウド（雲）を
成形するだけのものであり、しかも、トナーのクラウド
が発生する箇所はアパチャから離れた位置であるため、
前記アパチャ電極体の基準電極と制御電極との間のアパ
チャ内の電界中にクラウド状（雲状）のトナーを積極的
に搬送し誘導することができず、前記電界中のトナー濃
度が不十分となり、印字濃度を充分に濃くすることがで
きないという問題があった。

【０００４】この欠点を解消すべく、アパチャ内の電界
の影響が及ぶ領域内にトナーを搬送するため、前記ブラ
シをアパチャ電極体に接触させると、薄いアパチャ電極
体に皺が発生したり、摩耗して耐久性が悪いという問題
がある。他方、トナーの飛翔量を高めて印字濃度を充分
にすべく、前記アパチャ内の電界の強度を高めるため、
基準電極と制御電極との間の電位差を高めるには、駆動
回路を高電圧に耐えるものにしなければならず、製造コ
ストが高くなるという問題があった。

【０００５】本発明は、これらの技術的課題を達成し
て、低い制御電圧により、充分な印字濃度を得ることが
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。

【０００６】

【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、アパチャ電
極体におけるアパチャに、電気絶縁性トナーを担持して
搬送するトナー搬送手段の表面を接近させて配置し、前
記アパチャ電極体に、画像信号を印加することにより、
トナー粒子のアパチャ通過を制御し、前記トナー搬送手
段とはアパチャ電極体を挟んで反対側に配置された被記
録媒体に画像を得る画像形成装置であって、前記アパチ
ャ電極体を、シート状の電気絶縁手段と、この電気絶縁
手段に取付けられた制御電極とにより構成する一方、ト
ナー搬送手段が、電極を兼ねるように構成され、且つ導
電性磁性粉体による磁気ブラシにて電気絶縁性トナーを
搬送するように構成されており、前記磁気ブラシの一部
が前記シート状の電気絶縁手段に接触するように構成さ
れ、前記アパチャ電極体における制御電極とトナー搬送
手段に所定の電位を付与する電圧印加回路とを備えたも
のである。

【０００７】請求項２記載の発明では、請求項１記載の
トナー搬送手段を、金属筒製のトナー担持ローラの内径
部に磁石ローラを配置して、該両ローラが相対方向に回
転するように構成し、トナー担持ローラに電極印加する
ように構成したものである。

【０００８】

【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２がフレ
ーム（図示せず）に回動可能に支持されており、図示し
ない駆動装置により、矢印Ａ方向に回転する。アパチャ
電極体１と背面電極ローラ２との間隙に挿入される印刷
用紙等の被記録媒体３を紙送り装置４により矢印Ｂ方向
に搬送し得るように構成され、被記録媒体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。

【０００９】また、前記アパチャ電極体１は後述するト
ナー供給装置８のトナーケース９上面に配置されてい
る。次に、前記各構成要素の詳細を説明すると、アパチ
ャ電極体１は、図１、図２及び図３に示すように、略２
５μｍ厚さの電気絶縁手段としてのポリイミド製の絶縁
シート１１に、直径略１００μｍの複数のアパチャ１２
が１列状に形成されており、このアパチャ１２列は被記
録媒体３の搬送方向と直交する方向に延びている。前記
被記録媒体３と対向する側に前記各アパチャ１２毎に区
分された制御電極１３を形成する。即ち、絶縁シート１
１を貫通して形成された丸孔状の各アパチャ１２毎に、
絶縁シート１１の上側に、各アパチャ１１の円周縁に沿
って環状の電極部１３ａと、該各電極部１３ａを図１の
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厚さの銅、金等の金属
にて形成されている。

【００１０】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、アパチャ電極体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。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
れる絶縁性のトナー２２と、導電性磁性粉体としてのキ
ャリア１４と供給ローラ１５と、トナー搬送手段１６等
から構成されている。

【００１１】前記キャリア１４は、導電性を有し、且つ
磁性体であるマグネタイト、あるいは鉄粉、酸化鉄粉、
銅フェライト、亜鉛フェライト等の導電性を有する磁性
粉であっても良く、キャリア１４の平均粒度は２０〜１
００μｍ程度が好ましい。また、絶縁性のトナー２２
は、非磁粉体と結着樹脂との混合物であり、必要に応じ
て被記録媒体３への定着を助けるバインダー樹脂、定着
装置５の加熱ローラ６との離型効果を持つワックス等を
混練し、粉砕、分級して粒度２０μｍ以下に設定する。
絶縁性のトナー２２は、製法別により、粉砕トナーまた
は染着トナーのいずれでも良い。

【００１２】トナー２２とキャリア１４との混合比率
は、トナー２２が５〜５０部に対してキャリア１４が４
０〜１５０部程度が好ましい。トナー搬送手段１６は、
電極を兼ねように構成され、且つ導電性磁性粉体として
のキャリア１４による導電性磁気ブラシ１７にて絶縁性
トナーを搬送するように構成されており、銅、アルミニ
ウム製等の金属筒製のトナー担持ローラ１８の内径部に
は、前記被記録媒体３が搬送される方向と直交する軸を
備えた磁石ローラ１９が配置されている。この磁石ロー
ラ１９は、磁極（Ｎ極とＳ極）が回転方向に交互に配置
され、磁石ローラ１９とトナー担持ローラ１８とは相対
的に回転すること及び磁石ローラ１９の磁力により、ト
ナー担持ローラ１８の円周外面に、前記キャリア１４に
よる適宜長さの導電性磁気ブラシ１７が形成されるもの
である。

【００１３】磁石ローラ１９とトナー担持ローラ１８と
供給ローラ１５とは、アパチャ電極体１におけるアパチ
ャ１２の列方向に沿って長く、アパチャ１２の列とほぼ
等しい長さを有する。磁石ローラ１９とトナー担持ロー
ラ１８とは図示しない回転駆動装置により、それぞれ矢
印Ｃ，Ｄ方向（互いに反対方向）に回転させられる。な
お、図示しない回転駆動装置にて供給ローラ１５が矢印
Ｅ方向（トナー担持ローラ１８の回転と同方向）に回転
するとき、トナーケース９内のトナー担持ローラ１８の
円周面に、前記導電性を有する磁性体のキャリア１４と
電気絶縁性を有するトナー２２が擦り付けられる。

【００１４】そして、トナーケース９内には、アパチャ
電極体１におけるアパチャ１２の箇所よりもトナー担持
ローラ１８の搬送上流側であって、当該トナー担持ロー
ラ１８の外周に近接して、前記導電性磁気ブラシ１７の
高さを規制するための規制ブレード２０が配置されてお
り、この規制ブレード２０により、実施例では長さが略
１ｍｍ程度に層規制されたキャリア１４よる導電性磁気
ブラシ１７が形成される。この導電性磁気ブラシ１７の
一部が前記アパチャ電極体１におけるアパチャ１２の近
傍の絶縁シート１１に接触するようにトナー担持ローラ
１８を配置する。

【００１５】前記背面電極ローラ２とトナー担持ローラ
１８との間には、直流電源２４が接続され、背面電極ロ
ーラ２に＋１ｋＶの電圧が印加されるようになってい
る。また、アパチャ電極体１における制御電極１３と、
トナー担持ローラ１８に対する電極との間には、制御電
圧印加回路２５が接続されており、制御電圧印加回路２
５は、制御電極１３に対して画像形成データに基づいて
０Ｖまたは＋５０Ｖの電圧を印加するように構成されて
いる。なお、実施例では、トナー担持ローラ１８の電位
は０Ｖである。

【００１６】トナー担持ローラ１８の表面に担持する導
電性磁気ブラシ１７は、導電性磁性粉体であるキャリア
１４であるので、トナー担持ローラ１８の電位と導電性
磁気ブラシ１７の電位とは同電位となる。従って、導電
性磁気ブラシ１７がアパチャ１２近傍の制御電極１３に
接近したときには、導電性磁気ブラシ１７が一種の基準
電極としての機能を果たすことになる。

【００１７】次に、このように構成された画像形成装置
の記録動作について説明する。まず始めに、磁気ローラ
１９が図１の矢印Ｃ方向に回転し、供給ローラ１５とト
ナー担持ローラ１８とが図１の矢印Ｄ，Ｅ方向に回転す
ることにより、供給ローラ１５から送られてくるトナー
２２と導電性磁性粉体であるキャリア１４はトナー担持
ローラ１８の円周外面に擦り付けられ、トナーは所定長
さの導電性磁気ブラシ１７を形成すると共にトナー２２
はマイナスに帯電させられて導電性磁気ブラシ１７上に
担持される。

【００１８】このトナー２２はトナー担持ローラ１８の
回転に伴って導電性磁気ブラシ１７と共にアパチャ電極
体１の下面に向かって搬送される。その途次、規制ブレ
ード２０により導電性磁気ブラシ１７が略１ｍｍ程度に
規制される。この導電性磁気ブラシ１７とトナー２２と
はアパチャ電極体１下面の絶縁シート１１に擦りつけら
れ、導電性磁気ブラシ１７からトナー２２の一部が脱落
してクラウド状（雲状）になり、アパチャ１２の近傍下
方の空間に滞留する。前記導電性磁気ブラシ１７からト
ナー２２が脱落するとき、このトナー２２はマイナスに
大きく帯電する。

【００１９】ここで、画像形成信号に応じて、その画像
部分に対応する制御電極１３には制御電圧印加回路２５
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１２の近傍には、制御電極１３と導
電性磁気ブラシ１７との間の電位差により、制御電極１
３より導電性磁気ブラシ１７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と導電性磁気ブラシ１７との距離
に反比例するものである。

【００２０】そして、この制御電極１３より導電性磁気
ブラシ１７に向かう電気力線により、導電性磁気ブラシ
１７から脱落してクラウド状となり、マイナスに帯電さ
れたトナー２２は電位の高い方向、即ち、制御電極１３
方向に静電力を受け、アパチャ１２を通過して制御電極
１３の電極部１３ａ側に引き出される。この引き出され
たトナー２２は、さらに背面電極ローラ２に印加されて
いる高電圧（実施例では＋１ｋＶ）によって被記録媒体
３とアパチャ電極体１との間に形成される電界により、
被記録媒体３の表面（実施例では下面）に向かってトナ
ー２２が飛翔し、当該被記録媒体３の表面にトナー２２
が堆積して可視的な画素を形成することができる。

【００２１】また、非画像部分に対する制御電極１３に
は、制御電圧印加回路２５から−１０Ｖの電圧が印加さ
れる。その結果、導電性磁気ブラシ１７と制御電極１３
との間には、前記と逆向きの電界が形成されないことに
なり、導電性磁気ブラシ１７表面のトナー２２及びアパ
チャ１２下方の空間に滞留しているトナー２２には、ト
ナー担持ローラ１８表面方向に向かう静電力を受けるた
め、これらのトナー２２はアパチャ１２を通過すること
はない。

【００２２】さらに、被記録媒体３の表面にアパチャ１
２列によりトナー２２の１列分の画素が形成される間
に、当該被記録媒体３をアパチャ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、被記録媒体３の表面に
は、トナー２２による所定の画像が形成される。その
後、定着装置５の箇所にて被記録媒体３上にトナー像が
定着されるのである。

【００２３】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２２を用いれば、導電性磁気ブラシ
１７とアパチャ電極体１における制御電極１３との間の
電気絶縁性が保持され、アパチャ１２が絶縁破壊される
ことはない。このように本発明では、導電性磁気ブラシ
１７の表面に帯電状態で担持されたトナー２２、及び、
アパチャ電極体１における絶縁シート１１にて導電性磁
気ブラシ１７が擦られた後脱落してクラウド状になった
帯電状態のトナー２２がアパチャ１２の近傍に密度が濃
い状態で搬送されると共に、導電性磁気ブラシ１７が一
種の基準電極の機能を果たすことになり、アパチャ１２
近傍において、一方の電極である導電性磁気ブラシ１７
と制御電極１３との距離、換言すると２つの電極間の距
離が至極短くなるので、低い電位差（制御電圧）であっ
ても、充分に濃い印字濃度を得ることができるのであ
る。

【００２４】また、出力電圧の低い駆動回路（ＩＣ）を
制御電圧印加回路２５として利用することにより、画像
形成制御の動作を実行することができるので、画像形成
装置の製造コストを低減することができるのである。さ
らに、従来の技術において絶縁シート１１の厚さを薄く
すると、アパチャ電極体１全体の引張り強度等が低下
し、耐久性が極端に悪くなるという問題があるが、本発
明のように、トナー担持ローラ１８表面に導電性磁気ブ
ラシ１７を形成させることで、アパチャ電極体１におけ
アパチャ１２内に、制御電極１３に極めて接近させて、
対峙する電極（導電性磁気ブラシ１７）を臨ませること
ができ、アパチャ電極体１全体の厚さを薄くすることな
く、トナー２２を被記録媒体３の表面方向に引きつける
力を大きくできるものでありながらアパチャ電極体１の
耐久性も向上するのである。

【００２５】前記実施例では、規制ブレード２０を通過
後の導電性磁気ブラシ１７の長さを１ｍｍ程度とした
が、アパチャ電極体１に対する接触が安定するなら、前
記長さは限定されるものではない。

【００２６】

【発明の作用・効果】以上に説明したように、本発明
は、アパチャ電極体におけるアパチャに、電気絶縁性ト
ナーを担持して搬送するトナー搬送手段の表面を接近さ
せて配置し、前記アパチャ電極体に、画像信号を印加す
ることにより、トナー粒子のアパチャ通過を制御し、前
記トナー搬送手段とはアパチャ電極体を挟んで反対側に
配置された被記録媒体に画像を得る画像形成装置であっ
て、前記アパチャ電極体を、シート状の電気絶縁手段
と、この電気絶縁手段に取付けられた制御電極とにより
構成する一方、トナー搬送手段が、電極を兼ねように構
成され、且つ導電性磁性粉体による磁気ブラシにて電気
絶縁性トナーを搬送するように構成されており、前記磁
気ブラシの一部が前記シート状の電気絶縁手段に接触す
るように構成され、前記アパチャ電極体における制御電
極とトナー搬送手段に所定の電位を付与する電圧印加回
路とを備えたものである。

【００２７】従って、導電性の磁気ブラシからなるトナ
ー搬送手段の表面に帯電状態で担持されたトナーがアパ
チャ電極体におけるシート状の絶縁手段にて擦られた後
脱落してクラウド状になり、この帯電状態のトナーがア
パチャの近傍に密度が濃い状態で搬送される。また、ト
ナー搬送手段とアパチャ電極体における制御電極との間
に所定の制御電圧を印加すると、トナー搬送手段として
の導電性磁気ブラシが一方の基準電極になるから、アパ
チャに向かってトナーの移動を静電力で制御するための
電界の及ぶ範囲を、従来のものより広くすることができ
るので、低い電位差（制御電圧）であっても、充分に濃
い印字濃度を得ることができるという顕著な効果を奏す
る。

【００２８】請求項２記載の発明では、請求項１記載の
トナー搬送手段を、金属筒製のトナー担持ローラの内径
部に磁石ローラを配置して、該両ローラが相対方向に回
転するように構成し、トナー担持ローラに電極印加する
ように構成したものである。従って、金属筒製のトナー
担持ローラに所定の電圧を印加した状態で、該トナー担
持ローラを所定方向に回転させると共に、磁石ローラを
反対方向に回転させると、金属筒製のトナー担持ローラ
の外周面には導電性磁性粉体による磁気ブラシが形成さ
れ、この磁気ブラシに電気絶縁性トナーが帯電状態で担
持される。そして、このトナーがトナー担持ローラの回
転につれて磁気ブラシと共にアパチャ電極体におけるシ
ート状の絶縁手段にて擦られた後脱落してクラウド状に
なり、この帯電状態のトナーがアパチャの近傍に密度が
濃い状態で搬送される。また、トナー担持ローラとアパ
チャ電極体における制御電極との間に所定の制御電圧を
印加すると、導電性磁気ブラシが一方の基準電極になる
から、アパチャに向かってトナーの移動を静電力で制御
するための電界の及ぶ範囲を従来のものより広くするこ
とができるので、低い電位差（制御電圧）であっても、
充分に濃い印字濃度を得ることができるという顕著な効
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】アパチャ電極体の斜視図である。

【図３】要部拡大側断面図である。

【符号の説明】

１ アパチャ電極体 ２ 背面電極 ３ 被記録媒体 ８ トナー供給装置 １１ 絶縁シート １２ アパチャ １３ 制御電極 １４ キャリア １６ トナー搬送手段 １７ 導電性磁気ブラシ １８ トナー担持ローラ １９ 磁石ローラ ２２ 絶縁性トナー ２５ 制御電圧印加回路

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 アパチャ電極体におけるアパチャに、電
   気絶縁性トナーを担持して搬送するトナー搬送手段の表
   面を接近させて配置し、前記アパチャ電極体に、画像信
   号を印加することにより、トナー粒子のアパチャ通過を
   制御し、前記トナー搬送手段とはアパチャ電極体を挟ん
   で反対側に配置された被記録媒体に画像を得る画像形成
   装置であって、前記アパチャ電極体を、シート状の電気
   絶縁手段と、この電気絶縁手段に取付けられた制御電極
   とにより構成する一方、トナー搬送手段が、電極を兼ね
   るように構成され、且つ導電性磁性粉体による磁気ブラ
   シにて電気絶縁性トナーを搬送するように構成されてお
   り、前記磁気ブラシの一部が前記シート状の電気絶縁手
   段に接触するように構成され、前記アパチャ電極体にお
   ける制御電極とトナー搬送手段に所定の電位を付与する
   電圧印加回路とを備えたことを特徴とする画像形成装
   置。
2. 【請求項２】 前記トナー搬送手段は、金属筒製のトナ
   ー担持ローラの内径部に磁石ローラを配置して、該両ロ
   ーラが相対方向に回転するように構成し、トナー担持ロ
   ーラに電極印加するように構成したことを特徴とする請
   求項１記載の画像形成装置。