JPH09131915A

JPH09131915A - 画像形成装置

Info

Publication number: JPH09131915A
Application number: JP29111695A
Authority: JP
Inventors: Masataka Maeda; 昌孝前田
Original assignee: Brother Industries Ltd
Current assignee: Brother Industries Ltd
Priority date: 1995-11-09
Filing date: 1995-11-09
Publication date: 1997-05-20

Abstract

(57)【要約】【課題】トナーを的確にアパチャ下に供給し、必要な
画像濃度およびコントラストを容易に得ることが可能な
画像形成装置を提供すること。【解決手段】本画像形成装置のアパチャ電極体１は、
絶縁性シート２から構成され、その絶縁性シート２に制
御電極４がストライプ上に形成され、その端に多数のア
パチャ６がアパチャ電極体１の長手方向に一列に形成さ
れている。制御電極４が形成された反対側の面の制御電
極４端にあたる部分に深さ１０μｍ程度の三角形のトラ
ップ穴５が設けられている。そして、トナー担持ローラ
１４に供給されるトナー１６はトラップ穴５に保持さ
れ、その後に供給されるトナー１６はトラップ穴５に保
持されたトナー１６によってアパチャ６下に誘導され
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複写機、プリン
タ、ファクシミリなど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、この種の画像形成装置の１つとし
て、たとえば、特開平６−１５５７９８号公報に示され
るように、複数の小さなアパチャが形成されたアパチャ
電極体に画像信号による駆動信号を印加することによ
り、所定の極性に帯電された荷電粒子粒子のアパチャ通
過を制御し、通過したトナー粒子により印字用紙等の媒
体上に画像を記録するようにした画像形成装置が提案さ
れている。

【０００３】この画像形成装置では、複数のアパチャを
列状に配置した絶縁性シートからなるアパチャ電極体
を、その一面側がトナー担持ローラの周面に対向するよ
うに配置すると共に、そのアパチャ電極体のトナー担持
ローラと反対側の面、すなわち、記録媒体と対向する側
の面に、帯電したトナーのアパチャ通過を制御する制御
電極を各アパチャ毎に区分して設置し、さらに、所定の
極性の電圧が印加された背面電極ローラを、記録媒体の
裏面側に接触するように配置して、前記アパチャから引
き出されたトナーを、静電気力で記録媒体の表面に向か
って飛翔させるようにしている。

【０００４】この画像形成装置によれば、制御電極によ
る電界が、制御電極とアパチャの内部、およびそのアパ
チャと対向するトナー担持ローラのトナー担持面との間
に形成されるので、担持されるトナーに直接、制御電界
を印加できるため、制御効率がよく、また、供給される
トナーの一部が、アパチャ電極体との接触により機械的
な力等を受け、非画像部に対応するアパチャ内に進入し
ても、アパチャ内部の電界でアパチャを通過しないよう
に制御できるため、トナーの制御性も良い。よって、高
画質の画像を容易に得ることができる。さらに、トナー
担持ローラとアパチャ電極体とがトナー層を挟んで対向
しているので、それらを比較的近距離に配置することが
でき、低い制御電圧でもトナーの流れを適確に制御する
ことができる。従って、高価な制御用駆動素子等を必要
とせず、安価で、しかも信頼性が高い等の優れた効果が
期待できる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たような従来の画像形成装置では、アパチャとアパチャ
の間に供給されたトナーはアパチャから引き出すことが
できず使われていなかった。よってトナーの使用効率が
悪く高いコントラストを得ることができなかった。

【０００６】また、必要な画像濃度やコントラストを得
るため、制御電極に印加する電圧を高くしようとする
と、高価な制御用の駆動素子を必要とする等、装置全体
がコスト高となる問題点がある。

【０００７】本発明は、このような問題点を解決するた
めになされたものであって、荷電粒子を的確にアパチャ
下に供給し、必要な画像濃度およびコントラストを容易
に得ることが可能な画像形成装置を提供することを目的
としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明の請求項１記載の画像形成装置は、アパチャ
を有し電界を制御する荷電粒子流制御手段と、その荷電
粒子流制御手段に帯電した荷電粒子を供給する荷電粒子
担持体を備えた画像形成装置であって、荷電粒子流制御
手段の荷電粒子供給側のアパチャ間に設けられ、電界に
より荷電粒子を保持するための保持手段を備えているこ
とを特徴としている。

【０００９】この構成によれば荷電粒子は荷電粒子担持
体に担持され荷電粒子流制御手段に搬送される。画像信
号により画像部を形成するとき荷電粒子流制御手段は荷
電粒子をアパチャから引き出す電界を印加する。このと
きアパチャ間にも同様な電界が印加される。印加された
電界によりアパチャ間の保持手段に荷電粒子が保持され
る。保持された荷電粒子はアパチャ間で後から供給され
る荷電粒子の障害物となり荷電粒子をアパチャ下に誘導
する。誘導された荷電粒子は電界によってアパチャから
引き出され画像部を形成する。非画像部を形成すると
き、荷電粒子流制御手段は電界を印加しない、もしくは
荷電粒子担持体上の荷電粒子に加わる静電力が荷電粒子
を荷電粒子担持体に押しつける方向になるよう電界を印
加する。このときアパチャ間にも同様の電界が印加され
る。印加された電界により、アパチャ間もアパチャ下に
おいても、荷電粒子は荷電粒子担持体に担持されたま
ま、アパチャを通過することがない。

【００１０】よって高コントラストの画像が形成され
る。

【００１１】また、請求項２記載の画像形成装置は、保
持手段が荷電粒子供給上流側に配置されていることを特
徴としている。この構成によると、画像部を形成すると
き荷電粒子供給上流側のアパチャ間に荷電粒子を保持し
後から供給されてくる荷電粒子をアパチャに誘導する。

【００１２】そして、請求項３記載の画像形成装置は、
保持手段がくぼみであることを特徴としている。この構
成によると荷電粒子流制御手段がアパチャ間に電界を形
成すると、くぼみに荷電粒子が保持される。

【００１３】更に、請求項４記載の画像形成装置は、く
ぼみが荷電粒子供給上流側に向かって尖った楔形状であ
ることを特徴としている。この構成によれば、電界の印
加によりアパチャ間もしくはアパチャ間上流側において
楔形状に荷電粒子が保持される。あとから供給される荷
電粒子は楔の形にそってアパチャ下に誘導される。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明を具体化した一実施
の形態を図面を参照しながら説明する。

【００１５】図１は、本実施の形態の画像形成装置の概
略構成図であり、その下部にトナー供給装置１０が設け
られるとともに、トナー供給装置１０の上部には、トナ
ー流の制御を行う荷電粒子流制御手段としてのアパチャ
電極体１が設けられている。このアパチャ電極体１の上
方には、およそ１ｍｍの間隔を保持して背面電極ローラ
２２が回転可能に配設されている。また、アパチャ電極
体１と背面電極ローラ２２の間隙には、背面電極ローラ
２２の図１に示す矢印Ｄ方向への回動によって、さらに
は、搬送ローラ１９の回転等によって、記録媒体２０が
図１に示す矢印Ｃ方向に搬送されるとともに、その搬送
先には、一対の加圧ローラと加熱ローラとからなる熱定
着装置２６が配設されている。なお、この熱定着装置２
６は、加熱定着方式や圧力定着方式のいずれのタイプの
ものでも置換え可能である。

【００１６】次に、上記各構成要素の詳細を説明する
と、先ず、前記トナー供給装置１０は、図１に示される
ように、装置全体のハウジングを兼ねるトナーケース１
１が設けられ、そのトナーケース１１内に、荷電粒子と
してのトナー、望ましくは絶縁性のトナー１６が収納さ
れるとともに、トナー１６を担持してアパチャ電極体１
に向かって搬送するための円筒形の荷電粒子担持体とし
てのトナー担持ローラ１４が、図１に示す矢印Ｂ方向に
回動可能に設けられている。また、トナー担持ローラ１
４の左斜め下方には、トナーケース１１に収容されてい
るトナー１６をトナー担持ローラ１４に給送する円筒形
の供給ローラ１２が、図１に示す矢印Ａ方向に回転可能
に設けられている。そして、供給ローラ１２とトナー担
持ローラ１４とは、それらの円筒面の母線が接するよう
に互いに平行に配設されている。

【００１７】さらに、トナーケース１１内において、前
記トナー担持ローラ１４の左斜め上方には、同担持ロー
ラ１４により担持されるトナー１６の量をローラ面上で
均一になるように調整すると共に、そのトナー１６を所
定の極性、ここでは負極性（マイナス）に均一に帯電さ
せるための帯電ブレードを兼ねたトナー層規制ブレード
１８が設けられている。

【００１８】前記アパチャ電極体１は、図２に詳細に示
されるように、たとえば、厚さ２５μｍ程度のポリイミ
ド製の絶縁性シート２から構成され、その絶縁性シート
２に、１２５μｍピッチで幅３５μｍの金属パターンか
らなる制御電極４がストライプ上に形成され、その端に
６０μｍ×９０μｍ程度の多数のアパチャ６がアパチャ
電極体１の長手方向に一列に形成されている。制御電極
４が形成された反対側の面の制御電極端にあたる部分に
深さ１０μｍ程度の三角形のくぼみとしてのトラップ穴
５が設けられている。そして、トラップ穴５はその１頂
点がトナー担持ローラ１４によるトナー供給上流側に向
かうように配置されている。尚、トラップ穴５の形状は
必ずしも三角形でなくともよく、トナー供給上流側が尖
った楔形状であればよく、例えば釣鐘形でもよい。

【００１９】ここにおいて、アパチャ電極体１のアパチ
ャ６とトナー担持ローラ１４との位置関係の詳細を説明
すると、図１に示されるように、アパチャ電極体１は各
アパチャ６がトナー担持ローラ１４の周面の最上部分と
接するようトナー担持ローラ１４に圧接されている。ま
た、図３に示されるように、制御電極線４の引き出し側
がトナー担持ローラーの回転方向になるように配置され
ているので、トラップ穴５はアパチャ６よりトナー供給
上流側に配置される。さらに、アパチャ電極体１自体
は、図１に示すようにトナー担持ローラ１４に対して、
アパチャ６を中心として左右に同じ角度だけたわむよう
に圧接されている。これにより、トラップ穴５部もトナ
ー担持ローラ１４上のトナー１６と接触する。

【００２０】なお、前記制御電極４とトナー担持ローラ
１４の間には、制御電圧印加回路８が接続されている。
制御電圧印加回路８は、図示しない画像信号受信手段か
ら送られてくる画像信号に基いて制御電極線４に対して
−３０Ｖ、もしくは＋３０Ｖの電圧を印加するように構
成されている。尚、図示しない画像信号受信手段は、外
部のコンピュータや画像読取装置や画像通信装置等に接
続されいる。

【００２１】また、背面電極ローラ２２には、直流高圧
電源からなる背面電圧印加回路２４が接続されており、
背面電極ローラ２２に対して＋１ｋＶ程度の高電圧を印
加し得るようになっている。

【００２２】次に、上述のように構成される画像形成装
置の動作を説明する。

【００２３】先ず始めに、供給ローラ１２が図１に示す
矢印Ａ方向に回動することにより、トナーケース１１内
に収容されているトナー１６は、トナー担持ローラ１４
に向けて搬送される。そして、供給ローラ１２から供給
されてきたトナー１６は、トナー層規制ブレード１８に
よってトナー担持ローラ１４に擦りつけられ、薄層化さ
れるとともに、所定の極性、ここでは負極性（マイナ
ス）に帯電させられて、トナー担持ローラ１４上に薄く
均一な厚みのトナー層となって担持される。

【００２４】そして、トナー担持ローラ１４に担持され
たトナー１６は、トナー担持ローラ１４が矢印Ｂ方向に
回転するに伴って、トナー担持ローラ１４の円筒形のロ
ーラ表面に担持されたまま、アパチャ電極体１に向けて
搬送され、アパチャ電極体１の絶縁性シート２の下面と
接触する。このことによって、トナー粒子は担持ローラ
１４上で転動するため、担持ローラーとの付着力が緩和
されアパチャ下に供給される。

【００２５】従って、トナー担持ローラ１４との付着力
が充分に緩和された状態で、アパチャ電極体１のアパチ
ャ６下に供給されるトナー１６は、低い制御電圧でアパ
チャ６の通過を制御することが可能であり、画像信号に
応じてトナーの流れを適確に制御することができる。

【００２６】たとえば、画像信号に応じて、その画像部
に対応する制御電極４に対し、制御電圧印加回路８から
＋３０Ｖの正電圧が印加されると、その制御電極４に対
応するアパチャ６の近傍には、制御電極４とトナー担持
ローラ１４の間の電位差（電界）により、制御電極４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、負極性（マイナス）に帯電されている
トナー１６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４側
に引き出される。この引き出されたトナー１６は、さら
に、背面電極ローラ２２に印加されている＋１ｋＶの高
電圧によって、記録媒体２０とアパチャ電極体１との間
に形成される電界により、記録媒体２０に向かって飛翔
し、同媒体２０上に堆積してドット状の画素を形成す
る。

【００２７】また、非画像部に対応する制御電極４に
は、制御電圧印加回路８から０Ｖ、あるいは−３０Ｖの
負電圧が印加される。その結果、トナー担持ローラ１４
と制御電極４との間には、制御電極４よりトナー担持ロ
ーラ１４に向かう電界が形成されず、アパチャ６を通過
し得ない。しかも、このとき、−３０Ｖの負電圧が印加
されるようにした場合は、トナー担持ローラ１４よりも
低い電圧が制御電極４に印加されるため、それらの間に
前記画像部に対応する電界とは逆の電界が形成されるこ
ととなり、トナー１６の飛翔がより効果的に抑止され
る。よって、かぶりの少ない画像が形成されることとな
る。

【００２８】次に、トラップ穴５の作用を説明する。

【００２９】まず、＋３０Ｖの電圧を印加された制御電
極４の下に形成されたトラップ穴５には、図３に示すよ
うに、トナー担持ローラ１４上に担持され搬送されてき
た負に帯電したトナー１６が引きつけられ保持される。
トナー担持ローラ１４上に担持され搬送されてきたトナ
ー１６のうちアパチャ６間に向かってくるトナー１６は
図４に示すようにトラップ穴５に保持されたトナー１６
と衝突してその脇に押し流されるようにガイドされ主に
両側のアパチャ６下に誘導される。アパチャ６下に集め
られたトナー１６はアパチャ６内の電界によりアパチャ
６を通過し画素を形成する。

【００３０】また、―３０Ｖの電圧を印加された制御電
極４の下では、トナー担持ローラ１４上のトナー１６を
トナー担持ローラ１４に押しつける方向に静電力が印加
されるのでトナー１６はトナー担持ローラ１４上に担持
されたままアパチャ６近傍を通過しアパチャ６を通過し
て画素を形成することはない。

【００３１】よってアパチャ６下に多くのトナー１６を
誘導することができるため、高コントラストの画像が形
成される。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したことから明らかなように、
本発明の請求項１記載の画像形成装置によれば、保持手
段が画素形成時にアパチャ間に向かう荷電粒子を的確に
アパチャ下に供給できるので、必要な画像濃度およびコ
ントラストを容易に得ることができる。

【００３３】また、請求項２記載の画像形成装置によれ
ば、保持手段が荷電粒子供給上流側から荷電粒子をアパ
チャに向かって誘導できるため、より必要な画像濃度お
よびコントラストを容易に得ることができる。

【００３４】そして、請求項３記載の画像形成装置によ
れば、保持手段がくぼみであるため簡単に形成でき、装
置全体を安価にすることができる。

【００３５】更に、請求項３記載の画像形成装置によれ
ば、くぼみが荷電粒子供給上流側に向かって尖った楔形
状であるため、効率よく荷電粒子をアパチャに誘導する
ことができ、必要な画像濃度およびコントラストを容易
に得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を具体化した一実施の形態の画像形成装
置を示す概略構成図である。

【図２】上記画像形成装置に搭載されるアパチャ電極体
の上面図並びにその断面図である。

【図３】上記アパチャ電極体とトナー担持体との摺動部
近傍の構成を説明するための説明図である。

【図４】上記アパチャ電極体下のトナーの流れを説明す
るための説明図である。

【符号の説明】

１アパチャ電極体５トラップ穴６アパチャ１４トナー担持ローラ１６トナー

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】アパチャを有し電界を制御する荷電粒子
流制御手段と、その荷電粒子流制御手段に帯電した荷電
粒子を供給する荷電粒子担持体を備えた画像形成装置に
おいて、前記荷電粒子流制御手段の荷電粒子供給側のアパチャ間
に設けられ、電界により荷電粒子を保持するための保持
手段を備えていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】前記保持手段は、荷電粒子供給上流側に
配置されていることを特徴とする請求項１記載の画像形
成装置。
【請求項３】前記保持手段は、くぼみであることを特
徴とする請求項１または２記載の画像形成装置。
【請求項４】前記くぼみは、前記荷電粒子供給上流側
に向かって尖った楔形状であることを特徴とする請求項
３記載の画像形成装置。