JPH09240036A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 層規制用に特別な部材を必要とせず、構成が
簡単で安価に構成することができる画像形成装置を提供
することである。 【解決手段】 アパチャ電極体１は、そのベース２のア
パチャ６が設置された部分の裏面がトナー担持ローラー
１４に圧接され、前記ベース２には、前記アパチャ６に
対するトナー供給上流側であって前記トナー担持ローラ
１４に対向する側の面に、前記トナー担持ローラ１４に
対する迎え角が約８０度の層規制面１８が形成される。

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、画像形成装置の１つとして、複数
の開口（以下、アパチャと称する）が形成された電極体
を用いて、その電極体に対して画像データに基いて電圧
を印加し、粒子状の荷電体（以下、トナーと称する）が
前記アパチャを通過し得るよう制御して、通過したトナ
ーにより支持体上に画像を形成するものが、米国特許第
３６８９９３５号明細書及び図面において開示されてい
る。

【０００３】この画像形成装置は、絶縁体よりなる平板
と、この平板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、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
ーの流れが変調されるように帯電したトナーを供給する
手段と、支持体とアパチャ電極体とを相対的に移動させ
て支持体をトナー流路中に位置決めする手段とから構成
されている。

【０００４】しかしながら、この装置は、トナーがアパ
チャに目詰まりするために記録品質が低下し易く、かつ
記録速度もあまり早くすることができなかった。

【０００５】そこで、本出願人はさらに検討を進め、特
開平６−１５５７９８号公報で、トナーを保持した担持
体とアパチャ電極体とを接触させて配置することにより
記録特性を大きく改善することができる画像記録装置を
提案している。

【０００６】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、即ち、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。

【０００７】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、及びそのアパチ
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侵入して
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、かぶりがでない。依って、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、それ等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的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。

【０００８】このプロセスにおいて、むらの無い画像を
得るために、アパチャの下に供給されるトナー担持体上
のトナーの厚さは均一である必要がある。そのため、ト
ナー担持ローラー上のトナーをトナー担持ローラー方向
に押圧させるよう配置された金属製層規制ブレードとの
間をくぐらせトナー層厚を均一にするようにしたものが
用いられている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記プ
ロセスにおいては、トナー担持ローラー上のトナーの層
厚を均一にするための特別なブレードを必要とするた
め、その装置の構成が複雑になり、小型化、低コスト化
が難しいという問題点があった。

【００１０】本発明は、上述した問題点を解決するため
になされたものであり、層規制用に特別な部材を必要と
せず、構成が簡単で安価に構成することができる画像形
成装置を提供することを目的としている。

【００１１】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、請求項１記載の画像形成装置は、複数の開口にそれ
ぞれその開口の電界を制御する制御電極を有する荷電体
流制御手段と、その荷電体流制御手段に対して帯電した
荷電体を供給する荷電体担持手段とを備えたものを対象
として、特に、前記荷電体流制御手段には、その開口に
対する荷電体の供給上流側であって前記荷電体担持手段
に対向する側の面に、前記荷電体供給手段に対する迎え
角が約４０度から９０度の層規制面を設けたものであ
る。

【００１２】従って、この発明によれば、前記荷電体担
持手段に担持された荷電体が前記荷電体流制御手段の開
口の位置まで搬送される前に、前記層規制面によって余
分な荷電体が荷電体担持手段から掻き取られ、前記荷電
体担持手段に担持された荷電体の層厚が均一になる。

【００１３】また、請求項２に記載の画像形成装置は、
前記層規制面が、前記荷電体制御手段に形成された溝の
一面として形成される。従って、前記荷電体制御手段に
前記溝を形成することにより、前記層規制面を容易に形
成することができる。

【００１４】また、請求項３に記載の画像形成装置は、
前記層規制面における前記荷電体供給手段側の末端部に
角部を形成したものである。従って、前記角部により余
分な前記荷電体の掻き取りを確実に行なうことができ、
前記荷電体担持手段に担持された荷電体の層厚をより正
確に均一にすることができる。

【００１５】また、請求項４に記載の画像形成装置は、
前記層規制面に対する前記荷電体の供給上流側において
前記荷電体流制御手段に、前記層規制面の迎え角より小
さな角度で層規制面と反対側に傾斜する傾斜面を設けた
ものである。従って、前記層規制面によって掻き取った
荷電体を前記層規制面との間に滞留させることなく円滑
にその供給上流側に排除することができる。

【００１６】また、請求項５に記載の画像形成装置は、
前記層規制面に対する前記荷電体の供給上流側において
前記荷電体流制御手段に、前記層規制面と同様の迎え角
を有する補助層規制面を設けたものである。従って、前
記荷電体担持手段によってより多くの荷電体が搬送され
た場合でも、先ず、前記補助層規制面によって過剰な大
部分の荷電体を掻き取ることができ、引続き行なわれる
前記層規制面での荷電体掻き取り負荷を軽減して、前記
荷電体担持手段に担持された荷電体の層厚をより正確に
均一にすることができる。

【００１７】さらに、請求項６に記載の画像形成装置
は、前記補助層規制面における前記荷電体供給手段側の
末端部に角部を形成し、その補助層規制面の角部と前記
荷電体供給手段との間の距離を、前記層規制面の角部と
前記荷電体供給手段との間の距離よりも大きく設定した
ものである。従って、特に前記層規制面の角部によって
掻き取られた荷電体が前記補助層規制面との間に滞留す
ることなく円滑にその供給上流側に排除することができ
る。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の画像形成装置を
具体化した実施の形態について図面を参照して説明す
る。

【００１９】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
られると共に、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体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としての背
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２６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。

【００２０】次に、前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、荷電体とし
ての絶縁性のトナー１６が収納されると共に、トナー１
６を担持してアパチャ電極体１に向かって搬送するため
の荷電体担持手段としての円筒形のトナー担持ローラ１
４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１４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。

【００２１】前記アパチャ電極体１は、図２に詳細に示
されるように、例えば、厚さ２５μｍ程度のポリイミド
製の絶縁性のベース２によって構成され、そのベース２
に、直径６０μｍ程度の多数の開口であるアパチャ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。
また、そのアパチャ６の周囲には、厚さ８μｍ程度の
銅、あるいは、金等の導電性金属パターンからなる制御
電極４が各アパチャ６毎に形成されている。

【００２２】アパチャ列の一方の側において、前記制御
電極４から、導電性金属パターンからなる引き出し線７
が引き出され、ベース２上に搭載された駆動ＩＣ８に接
続されている。

【００２３】アパチャ電極体１の制御電極４が形成され
た面の裏面には、アパチャ列と平行に約１ｍｍ離れて層
規制溝９が形成されており、その層規制溝９を形成する
面のうちアパチャ列に近い面はベース２の裏面と約８０
度の角度をなす層規制面１８を形成している。また、前
記層規制面１８における前記トナー担持ローラ１４側の
末端部に角部１８Ａが形成される。そして、前記層規制
溝９を形成する他の面は、前記層規制面１８の迎え角よ
り小さな角度で層規制面１８と反対側つまり、トナー１
６の供給上流側に傾斜する傾斜面２１とされる。

【００２４】前記アパチャ電極体１はトナー担持ローラ
ー１４に対して、アパチャ６の各々の中心線がトナー担
持ローラ１４の周面の最上部分と、トナー担持ローラ１
４の中心軸とを通過する位置で、駆動ＩＣ８側をトナー
供給下流側、層規制溝９側をトナー供給上流側に向けら
れて配置され、アパチャ電極体１のベース２のＩＣ搭載
側の端部と反対側の端部は張力を加えてトナーケースに
接着されているので、ベース２はアパチャ列を中心に両
側を約３度撓ませてアパチャ列を中心にその両側約１ｍ
ｍの部分がトナー担持ローラー１４に圧接している。

【００２５】これによれば、各アパチャ６は、トナー担
持ローラ１４の周面の最上部分を基準として、左右に均
等に配置されることにより、各アパチャ６を通過するト
ナー１６の分布をアパチャ６内の全域で均一にすること
ができる。しかも、アパチャ６の壁面とトナー１６の飛
翔方向とが平行であるため、安定してトナーを飛翔させ
ることができる。

【００２６】また、アパチャ電極体のベース２のトナー
供給上流側の層規制溝９の層規制面１８の角部１８Ａが
トナー担持ローラー１４に圧接され、層規制面１８はト
ナー担持ローラー１４に対して約８０度の迎え角を形成
している。

【００２７】なお、駆動ＩＣ８は、画像信号に基づい
て、画像部に対応する制御電極４に対しては＋３０Ｖ程
度の正電圧を、非画像部に対応する制御電極４に対して
は０Ｖ、あるいは、−３０Ｖ程度の負電圧を印加するよ
うに構成されている。一方、前記背面電極ローラ２２と
トナー担持ローラ１４との間には、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。

【００２８】次に、上述のように構成された画像形成装
置の動作を説明する。

【００２９】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
されたトナー１６の内、余分なものは、アパチャ電極体
１の層規制面１８の角部１８Ａによって掻き取られ、そ
の層規制面１８によってトナー供給上流側に戻され、一
定量のトナー１６が、アパチャ電極体１と担持ローラー
間に誘導され、薄く、かつ均一な厚みのトナー層となっ
て担持される。トナー担持ローラー１４上で薄層化され
たトナー１６はトナー担持ローラー１４、アパチャ電極
間に誘導され、アパチャ電極に擦られながら所定の極
性、ここでは負極性（マイナス）に帯電させられる。

【００３０】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
回転するのに伴って、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
て搬送される。

【００３１】トナー担持ローラー１４上のトナー１６
は、アパチャ電極体１と擦られ転動しているので、トナ
ー担持ローラ１４とトナー１６の付着力が充分に緩和さ
れ、この状態で、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１６の流れを的確に制御することができる。

【００３２】例えば、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、制御駆動ＩＣ８から＋３０
Ｖ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との間の電位差により、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２
０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。

【００３３】また、非画像部に対応する制御電極４に
は、駆動ＩＣ８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。依っ
て、かぶりの少ない画像が形成されることになる。

【００３４】一方、アパチャ電極体１と背面電極ローラ
２２との間隙を通って搬送される記録媒体２０は、その
面上にトナー１６によって１列の画素が形成される間
に、各アパチャ６の列と直交する方向に１画素分送られ
る。そして、前記のプロセスを繰り返すことにより、記
録媒体２０の全面にトナー像が形成される。その後、記
録媒体２０に形成されたトナー像は、熱定着装置２６に
よって記録媒体２０上に定着される。

【００３５】なお、本発明は、以上詳述した実施の形態
に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲
において、種々の変更を加えることが可能である。

【００３６】前記実施の形態では、アパチャ電極体１に
一つの層規制面１８を設けたが、図４に本発明の他の実
施の形態として示したように、前記層規制面１８に対す
る前記トナー供給上流側において前記アパチャ電極体１
に、前記層規制面１８と同様の迎え角を有する補助層規
制面３０を設けてもよい。その層規制面３０における前
記トナー担持ローラ１４側の末端部に角部３０Ａが形成
され、そして、その層規制面３０に対するトナー供給上
流側には、前記層規制面３０の迎え角より小さな角度で
層規制面１８と反対側に傾斜する傾斜面３１が形成され
る。そして、補助層規制面３０の角部３０Ａと前記トナ
ー担持ローラ１４との間の距離は、前記層規制面１８の
角部１８Ａと前記トナー担持ローラ１４との間の距離よ
りも大きく設定されている。

【００３７】この構成によれば、前記トナー担持ローラ
１４によってより多くのトナー１６が搬送された場合で
も、先ず、前記補助層規制面３０によって過剰な大部分
のトナー１６を掻き取ることができ、引続き行なわれる
前記層規制面１８でのトナー掻き取り負荷を軽減して、
前記トナー担持ローラ１４に担持されたトナー１６の層
厚をより正確に均一にすることができる。しかも、特に
前記層規制面１８の角部１８Ａによって掻き取られたト
ナー１６が前記補助層規制面３０の角部３０Ａとの間に
滞留することなく円滑にトナー供給上流側に排除され
る。

【００３８】また、前記実施の形態では、層規制面１８
の迎え角を約８０度としたが、この角度に限定されな
い。この迎え角は約４０度から９０度の範囲内であれば
任意に設定可能である。ただし、その迎え角が小さくな
ると、トナー層厚が大きく、かつ密度が高くなって、形
成される層厚の安定性が低くなるので、最も好ましくは
約７０度から９０度がよい。特に９０度のときは、ベー
ス２の製法が簡単になる効果がある。

【００３９】また、前記実施例の形態においては、荷電
体流制御手段として、円形のアパチャ６を一列に配列し
たアパチャ電極体１を用いたが、例えば、三角形、ある
いは四角形等の角形のアパチャであってもよいし、特表
平１−５０３２２１号公報に記載されるようなメッシュ
状の電極体を用いることも可能である。

【００４０】

【発明の効果】以上説明したことから明かなように、本
発明の請求項１に記載の画像形成装置によれば、特に、
荷電体流制御手段には、その開口に対する荷電体の供給
上流側であって荷電体担持手段に対向する側の面に、前
記荷電体供給手段に対する迎え角が約４０度から９０度
の層規制面を設けたので、トナー層規制部材を特別に設
ける必要が無く、構成が簡単で安価に製造できる画像形
成装置を提供することができる。

【００４１】また、請求項２に記載の画像形成装置によ
れば、前記層規制面が、前記荷電体制御手段に形成され
た溝の一面として形成したものであるため、前記荷電体
制御手段に前記溝を形成する簡単な方法によって、前記
層規制面を容易に形成することができる。

【００４２】また、請求項３に記載の画像形成装置によ
れば、前記層規制面における前記荷電体供給手段側の末
端部に角部を形成したので、前記角部により余分な前記
荷電体の掻き取りを確実に行なうことができ、前記荷電
体担持手段に担持された荷電体の層厚をより正確に均一
にすることができる。

【００４３】また、請求項４に記載の画像形成装置によ
れば、前記層規制面に対する前記荷電体の供給上流側に
おいて前記荷電体流制御手段に、前記層規制面の迎え角
より小さな角度で層規制面と反対側に傾斜する傾斜面を
設けたので、前記層規制面によって掻き取った荷電体を
前記層規制面との間に滞留させることなく円滑にその供
給上流側に排除することができる。

【００４４】また、請求項５に記載の画像形成装置によ
れば、前記層規制面に対する前記荷電体の供給上流側に
おいて前記荷電体流制御手段に、前記層規制面と同様の
迎え角を有する補助層規制面を設けたので、前記荷電体
担持手段によってより多くの荷電体が搬送された場合で
も、先ず、前記補助層規制面によって過剰な大部分の荷
電体を掻き取ることができ、引続き行なわれる前記層規
制面での荷電体掻き取り負荷を軽減して、前記荷電体担
持手段に担持された荷電体の層厚をより正確に均一にす
ることができる。

【００４５】さらに、請求項６に記載の画像形成装置に
よれば、前記補助層規制面における前記荷電体供給手段
側の末端部に角部を形成し、その補助層規制面の角部と
前記荷電体供給手段との間の距離を、前記層規制面の角
部と前記荷電体供給手段との間の距離よりも大きく設定
したので、特に前記層規制面の角部によって掻き取られ
た荷電体が前記補助層規制面との間に滞留することなく
円滑にその供給上流側に排除することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を具体化した画像形成装置の概略構成図
である。

【図２】アパチャ電極体を上方から視た一部切欠斜視図
である。

【図３】アパチャ電極体の要部拡大側断面図である。

【図４】本発明を具体化した他のアパチャ電極体の要部
拡大側断面図である。

【符号の説明】

１ アパチャ電極体 ２ ベース ４ 制御電極 ６ アパチャ ９ 層規制溝 １４ トナー担持ローラー １６ トナー １８ 層規制面 １８Ａ 角部 ２１ 傾斜面 ３０ 補助層規制面 ３０Ａ 角部 ３１ 傾斜面

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の開口にそれぞれその開口の電界を
   制御する制御電極を有する荷電体流制御手段と、その荷
   電体流制御手段に対して帯電した荷電体を供給する荷電
   体担持手段とを備えた画像形成装置において、 前記荷電体流制御手段には、その開口に対する荷電体の
   供給上流側であって前記荷電体担持手段に対向する側の
   面に、前記荷電体供給手段に対する迎え角が約４０度か
   ら９０度の層規制面を設けたことを特徴とする画像形成
   装置。
2. 【請求項２】 前記層規制面は、前記荷電体制御手段に
   形成された溝の一面である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】 前記層規制面における前記荷電体供給手
   段側の末端部に、角部を形成したことを特徴とする請求
   項１もしくは２に記載の画像形成装置。
4. 【請求項４】 前記荷電体流制御手段には、前記層規制
   面に対する前記荷電体の供給上流側に、その層規制面の
   迎え角より小さな角度で層規制面と反対側に傾斜する傾
   斜面を設けたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれ
   かに記載の画像形成装置。
5. 【請求項５】 前記荷電体流制御手段には、前記層規制
   面に対する前記荷電体の供給上流側に、その層規制面と
   同様の迎え角を有する補助層規制面を設けたことを特徴
   とする請求項１乃至４のいずれかに記載の画像形成装
   置。
6. 【請求項６】 前記補助層規制面における前記荷電体供
   給手段側の末端部に角部を形成し、 その補助層規制面の角部と前記荷電体供給手段との間の
   距離を、前記層規制面の角部と前記荷電体供給手段との
   間の距離よりも大きく設定したことを特徴とする請求項
   ５に記載の画像形成装置。