JPH0858146A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 トナーの流れを制御するアパチャ電極体を用
いた画像形成装置にあって、アパチャ電極体がトナー層
に与える応力を全体的に均一にすることができ、もっ
て、トナー層厚を均一にすることができ、濃度むら発生
を防止する。 【構成】 アパチャ電極体３をトナー層を介してトナー
担持ローラに摺動し得る状態に保持し、アパチャ電極体
３のシート状基材５にアパチャ６のトナー搬送方向上流
側又は下流側にアパチャ６と同方向に並んで複数の穴又
は孔６ａを設ける。シート状基材５にテンションが付与
されていることから、穴又は孔６ａの上流側、下流側に
規則正しい凹凸が形成され、この凹凸がトナー層に摺動
することにより、トナー層をすきほぐし、層厚を均一化
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、プリンタ、プ
ロッタ、ファクシミリ等に適用され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づいて電圧を印加
することで電界を制御し、もってトナー粒子が前記アパ
チャを通過するのを制御して、通過したトナー粒子によ
り被画像形成媒体上に画像を形成するものが、例えば、
米国特許第３６８９９３５号明細書に開示されている。

【０００３】この画像形成装置は、絶縁体よりなる基材
と、この基材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制御されるよう帯電したトナー粒
子を供給する手段と、被画像形成媒体とアパチャ電極体
とを相対的に移動させて被画像形成媒体を粒子流路中に
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、及び同
４８１４７９６号の明細書には、被画像形成媒体側に制
御電極を、トナー供給側に基準電極を対向して配設した
アパチャ電極体を用いた画像形成装置が開示されてい
る。また、米国特許４９１２４８９号明細書には、被画
像形成媒体側に基準電極を、トナー供給側に制御電極を
対向して配設したアパチャ電極体を用いた画像形成装置
が開示されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述したよ
うな従来の画像形成装置において、トナーを供給する手
段、例えばトナー担持ローラに対して、アパチャ電極体
を、トナー層を介して接触した位置に配置することによ
り、アパチャ電極の駆動を低電圧で可能とする装置が提
案されている。従来のアパチ電極体の例を図６に示して
いる。アパチャ電極体３１は、絶縁材料でなるシート状
基材５１に一列状に所定のピッチでアパチャ６１が開口
され、このアパチャ６１の周囲に個別に銅箔でなる制御
電極７１が形成されたものである。そして、画像形成装
置では、このようなアパチャ電極体が、トナー担持ロー
ラに担持されたトナー層に接して摺動するように配設さ
れ、同トナーに機械的な応力を与え、もって、トナーが
トナー担持ローラから剥離し易いようにして、アパチャ
を通過するトナーの流れの制御を円滑に行えるようにし
ている。しかしながら、このような構成においては、ア
パチャ電極体とトナー層とが面接触しているため、トナ
ー層に加わる応力が全体的に不均一になり易く、画像の
濃度むらを発生する原因となっていた。

【０００６】本発明は、上記問題点を解決するためにな
されたものであり、トナー層に接して摺動するように配
設したアパチャ電極体を用いた装置にあって、アパチャ
電極体がトナー層に与える応力を全体的に均一にするこ
とができ、もって、トナー層厚を均一にすることがで
き、濃度むらを起こすことのない画像形成装置を提供す
ることを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項１の画像形成装置は、トナーを供給するトナー
供給手段と、複数のアパチャを有し、トナー供給手段か
ら供給されアパチャを通過するトナーの流れを制御する
アパチャ電極体とを備え、アパチャ電極体を通過したト
ナーにより被画像形成媒体上に画像を形成する画像形成
装置において、アパチャ電極体が、シート状基材と、こ
のシート状基材にトナーの搬送方向に対して直交する方
向に一列状に並設されたアパチャと、このアパチャの周
縁に配置形成された制御電極とから構成され、トナー層
を介してトナー供給手段に摺動し得る状態にテンション
をもって保持されており、かつ、前記シート状基材に
は、アパチャのトナー搬送方向上流側又は下流側にアパ
チャと同方向に並んで複数の穴又は孔を設けたものであ
る。また、請求項２の画像形成装置は、請求項１に記載
の画像形成装置において、被画像形成媒体を挟んでアパ
チャ電極体に対向して対向電極を配置したものである。
また、請求項３の画像形成装置は、請求項１又は請求項
２に記載の画像形成装置において、穴又は孔を、アパチ
ャの設けられたピッチと同一又は整数分の一のピッチで
設けたものである。

【０００８】

【作用】上記構成を有する本発明の画像形成装置によれ
ば、トナーの搬送方向に対して直交する方向に一列状に
並設されたアパチャを有したアパチャ電極体が、トナー
層を介してトナー供給手段に摺動し得る状態に保持さ
れ、アパチャ電極体のシート状基材にアパチャのトナー
搬送方向上流側又は下流側にアパチャと同方向に並んで
複数の穴又は孔が設けられており、そのシート状基材に
テンションが付与されていることから、穴又は孔の上流
側、下流側に比較的に規則正しい凹凸が形成され、この
凹凸がトナー層に摺動することにより、トナー層をすき
ほぐし、層厚を均一化する。

【０００９】

【実施例】以下、本発明を具体化した一実施例を図面を
参照して説明する。図１は、本実施例による画像形成装
置の概略構成図である。画像形成装置１は、図示しない
外部装置から受信した画像信号に基づいて、記録用紙や
ＯＨＰシート等でなる被画像形成媒体２上にトナー像を
形成するものであり、被画像形成媒体２上へのトナーの
流れを制御するアパチャ電極体３及びトナー１２を担持
してアパチャ電極体３付近に搬送し供給するトナー供給
装置４を有している。アパチャ電極体３は、絶縁体でな
るシート状基材５上にトナーの搬送方向と直交する方向
に一列に並んで多数のアパチャ６が開口され、かつ、シ
ート状基材５の上面に各アパチャ６の周縁を個々に独立
して囲むように制御電極７が形成されており、アパチャ
６内の電界制御によりトナーの通過を制御するものであ
る。

【００１０】また、アパチャ電極体３の上側には、被画
像形成媒体２が通過するための約１ｍｍの間隙をおい
て、アパチャ電極体３に対向して円柱状の背面電極ロー
ラ８（対向電極）が図示しないシャーシに回動可能に配
設されており、前記間隙に挿入される被画像形成媒体２
を、図１において左方向へ搬送し得るように構成されて
いる。アパチャ電極体３及び背面電極ローラ８は、その
長手方向が被画像形成媒体２の搬送方向とは直交する方
向に配置されている。また、アパチャ電極体３の下側に
は、前記トナー供給装置４がアパチャ電極体３の長手方
向に沿って配設されている。さらに、背面電極ローラ８
によって搬送される被画像形成媒体２の搬送先には、対
になった圧ローラ９ａと熱ローラ９ｂとからなる定着装
置９が配設されている。

【００１１】さらに、各構成部材の詳細を説明すると、
トナー供給装置４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
る荷電粒子としてのトナー１２と、トナー供給ローラ１
３と、トナー１２を均一に帯電させて担持しアパチャ電
極体３に向けて搬送するトナー担持ローラ１４と、この
トナー担持ローラ１４に担持されるトナー１２の量が該
ローラ１４面上で均一になるよう規制するために該ロー
ラ１４に圧接されているトナー層規制ブレード１５とか
ら構成されている。トナー供給ローラ１３は、トナー担
持ローラ１４に対してトナー１２を供給するものであ
り、これらの両ローラ１３，１４は、図示した矢印方向
に回転可能にトナーケース１１に支持され、互いに近接
した状態で平行に配設されており、それらの回転軸は被
画像形成媒体２の搬送方向と直交するように配置されて
いる。

【００１２】また、制御電極７とトナー担持ローラ１４
の間には、図示しない外部装置から送られて来る画像信
号に基づいて制御電圧を印加する制御電圧印加回路２１
が接続され、この制御電圧印加回路２１は、画像信号に
基づいて制御電極７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。さらに、背面電極
ローラ８とトナー担持ローラ１４との間には、直流電源
２２が接続されており、この直流電源２２は背面電極ロ
ーラ８に対して＋１ｋＶの電圧を印加し得るようになっ
ている。

【００１３】次に、アパチャ電極体３の詳細構成につい
て図２を参照して説明する。アパチャ電極体３は、厚さ
２５μｍのポリイミド製の絶縁性の基材５に、直径が約
６０μｍの孔である複数のアパチャ６が１列に形成さ
れ、かつ各アパチャ６の周囲に制御電極７が厚さ８μｍ
の銅箔で形成されたものである。このアパチャ電極体３
の基材５は、被画像形成媒体２の幅（記録幅）とほぼ同
じ長さを有し、基材５上におけるアパチャ６の配列ピッ
チは、例えば２００ｄｐｉの場合には１２５μｍであ
る。また、アパチャ６の周囲に設けられている各制御電
極７の銅箔部の幅が２０μｍとすると、互いに隣接する
各制御電極７間には、２５μｍの空間が存在する。アパ
チャ電極体３は、図１に示すように被画像形成媒体２側
に制御電極７を対向させた状態で、基材５のアパチャ６
の位置でトナー担持ローラ１４に対してトナー層を介し
て接触し、トナー担持ローラ１４と摺動するように設け
られている。

【００１４】また、アパチャ電極体３は、その基材５に
アパチャ６の並び方向とは直交する方向、つまりトナー
の搬送方向にテンションを持たせた状態で固定部材側の
トナーケース１１に取り付けられ、アパチャ電極体３の
一部がトナー担持ローラ１４に圧接した状態とされる。
また、アパチャ電極体３の各制御電極７には、制御電圧
印加回路２１からの電圧を印加するための導電部７ａが
トナー搬送の下流方向に向けて設けられている。一方、
アパチャ電極体３の基材５には、アパチャ６のトナー搬
送の上流方向側に、アパチャ６の並び方向と平行に一列
に複数の孔６ａが設けられている。この孔６ａは図示の
ごとく各アパチャ６に対応して均一な間隔（アパチャの
ピッチ）で設けられても、あるいはアパチャ６の数の整
数倍設けられてもよい。この孔６ａを設けたことによる
作用は後述する。

【００１５】さらに、アパチャ電極体３のアパチャ６と
トナー担持ローラ１４との位置関係を詳細に説明する
と、各アパチャ６の中心線がほぼトナー担持ローラ１４
の周面の最上部分とその中心軸を通るようにアパチャ電
極体３を配置し、各アパチャ６を通過するトナー１２の
分布がアパチャ内の全域で均一となるようにしている。
また、アパチャ６の壁面６ｂとトナー１２の飛翔方向と
を平行として、トナーを安定して飛翔させることができ
るようにしている。また、アパチャ電極体３自体が、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（図１上で）にほぼ同じ角度だけ撓むように接触さ
せることにより、アパチャ電極体３とトナー担持ローラ
１４との接触面積を比較的大きくすると共に、アパチャ
６の下部周辺を左右（図１上で）均一にトナー担持ロー
ラ１４に接触させており、これにより、トナーの濃度む
ら発生を抑えるようにしている。

【００１６】次に、上述のように構成された画像形成装
置の画像形成動作を説明する。トナー担持ローラ１４と
トナー供給ローラ１３を図１に示す矢印方向に回転させ
ることにより、トナー供給ローラ１３から送られてくる
トナー１２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。この担持されたトナー１２は、トナー層規制ブ
レード１５によって薄層化されると共に帯電された後、
トナー担持ローラ１４の回転によってアパチャ電極体３
に向けて搬送される。トナー担持ローラ１４上のトナー
１２はアパチャ電極体３の基材５に擦られつつアパチャ
６の下に供給される。

【００１７】ここで、図示しない外部装置から送られて
来る画像信号に応じて、その画像部分に対応する制御電
極７に、制御電圧印加回路２１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７とトナー担持ローラ１４の間の電
位差により、制御電極７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１２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７側に引き出される。この引き出されたトナー１２
は、さらに、直流電源２２によって背面電極ローラ８に
印加されている＋１ｋＶの電圧によって被画像形成媒体
２とアパチャ電極体３との間に形成される電界により、
被画像形成媒体２に向けて飛翔し、その上に堆積して画
素を形成する。

【００１８】また、非画像部分に対応する制御電極７に
は、制御電圧印加回路２１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７との
間には、電界が形成されないことになり、トナー担持ロ
ーラ１４上のトナー１２は、静電力を受けないため、ア
パチャ６を通過しない。

【００１９】本実施例では、アパチャ電極体３のシート
状基材５がトナー搬送方向にテンションを持たせた状態
で設けられているので、アパチャ電極体３のトナー搬送
方向と直交する方向（幅方向）にテンションの反作用と
して縮み作用が生じるが、アパチャ６の並び方向と平行
に各アパチャ６に対応して均一な間隔で孔６ａが設けら
れていることにより、この孔６ａの上流側又は下流側に
おいて孔６ａの並び方向に皺もしくは凹凸が規則正しく
形成される現象が生じる。このため、図２のＡ−Ａ´線
上でのアパチャ電極体３がトナー担持ローラ１４上のト
ナー層に接している圧力分布を調べると、図３に示すよ
うに規則正しく変化したものとなる。このため、トナー
層に加わる接触圧は櫛状になり、トナー層をすきほぐす
ことができる。この結果、トナー層厚の均一化にも寄与
することになり、記録濃度のむら発生を防止できる。

【００２０】なお、上記実施例では、孔６ａをアパチャ
６のトナー搬送方向上流側に設けたものを示したが、ア
パチャ６のトナー搬送方向下流側に設けてもよい。この
場合、アパチャ電極体３の導電部７ａと干渉しないよう
レイアウトする必要がある。また、孔６ａがアパチャ電
極体３の基材５を貫通したものを示したが、基材５を貫
通したものに代えて、図４の断面図に示すように基材５
のトナー担持ローラ１４に対面する側に窪んだ穴６ａを
設けたものであってもよい。また、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、例えば−３０Ｖ〜−５０Ｖの負の電圧であ
ってもよく、この場合、より一層、かぶりの少ない画像
を得ることができる。また、上記では背面電極ローラ８
を用いたものを示したが、記録用紙側が帯電トナーを吸
引する電位関係とすれば、背面電極ローラ８は必ずしも
設ける必要はない。また、トナーとしてプラスに帯電す
るものを用いた場合は、制御電極７や背面電極ローラ８
に印加する電圧等は上記とは逆の電位とする。また、図
５はアパチャ電極体３のさらに他の実施例を示し、シー
ト状基材５に設けた孔６ａをアパチャ６の設けられたピ
ッチに対して２倍のピッチで設けたものである。

【００２１】

【発明の効果】以上のように本発明の画像形成装置によ
れば、供給されるトナー層に接触させ摺動するように設
けたアパチャ電極体を用いて画像形成を行う装置にあっ
て、アパチャ電極体のシート状基材にアパチャのトナー
搬送方向上流側又は下流側にアパチャと同方向に並んで
複数の穴又は孔を設けたことにより、穴又は孔の上流
側、下流側に比較的に規則正しい凹凸が形成され、この
凹凸がトナー層と摺動するので、トナー層をすきほぐ
し、トナー層厚が均一化され、従って、画像の濃度むら
を起こすことがなくなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例による画像形成装置の概略構
成図である。

【図２】アパチャ電極体の斜視図である。

【図３】アパチャ電極体に設けた孔の作用を説明するた
めの図である。

【図４】アパチャ電極体の他の実施例を示す側断面図で
ある。

【図５】アパチャ電極体のさらに他の実施例を示す斜視
図である。

【図６】従来のアパチャ電極体の斜視図である。

【符号の説明】

２ 被画像形成媒体 ３ アパチャ電極体 ４ トナー供給装置 ５ シート状基材 ６ アパチャ ６ａ 孔 ７ 制御電極 ８ 背面電極ローラ（対向電極） １２ トナー １４ トナー担持ローラ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 トナーを供給するトナー供給手段と、複
   数のアパチャを有し、前記トナー供給手段から供給され
   該アパチャを通過するトナーの流れを制御するアパチャ
   電極体とを備え、前記アパチャ電極体を通過したトナー
   により被画像形成媒体上に画像を形成する画像形成装置
   において、 前記アパチャ電極体は、シート状基材と、このシート状
   基材にトナーの搬送方向に対して直交する方向に一列状
   に並設されたアパチャと、このアパチャの周縁に配置形
   成された制御電極とから構成され、トナー層を介してト
   ナー供給手段に摺動し得る状態にテンションをもって保
   持されており、かつ、 前記シート状基材には、アパチャのトナー搬送方向上流
   側又は下流側にアパチャと同方向に並んで複数の穴又は
   孔を設けたことを特徴とする画像形成装置。
2. 【請求項２】 被画像形成媒体を挟んで前記アパチャ電
   極体に対向して対向電極を配置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】 前記穴又は孔を、アパチャの設けられた
   ピッチと同一又は整数分の一のピッチで設けたことを特
   徴とする請求項１又は請求項２に記載の画像形成装置。