JPH09277582A

JPH09277582A - 画像形成装置

Info

Publication number: JPH09277582A
Application number: JP8818096A
Authority: JP
Inventors: Shigeru Kagayama; 茂加賀山
Original assignee: Brother Industries Ltd
Current assignee: Brother Industries Ltd
Priority date: 1996-04-10
Filing date: 1996-04-10
Publication date: 1997-10-28

Abstract

(57)【要約】【課題】アパチャ電極を支持体に対して斜めに配置し
た場合でも、優れた画像品質を有する画像形成装置を提
供する。【解決手段】アパチャ電極体１のアパチャ６の中心と
トナー担持ローラ１４の中心とを結ぶ直線と、前記アパ
チャ６に対向する前記支持体２０表面とのなす角αが、
約４５度≦α＜９０度又は９０度＜α≦約１３５度とな
るように構成されている。

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
ー、プロッター、ファクシミリなどに利用し得る画像形
成装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、アパチャを有した電極に画像信号
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
して支持体上に画像を得る画像形成装置は、米国特許第
３６８９９３５号明細書で提案されている。

【０００３】この米国特許第３６８９９３５号明細書に
記載された画像形成装置は、絶縁体の層を挟んで片面に
連続したシールド電極ともう一方の面に互いに絶縁され
た複数の制御電極とから構成され、各絶縁された複数の
制御電極毎に３層を貫いて形成されると共に少なくも１
列状に配置されたアパチャを有するアパチャ電極体と、
制御電極にシールド電極との間に選択的に電位を与える
手段と、アパチャ電極体のアパチャに帯電したトナー粒
子を供給する手段と、支持体のアパチャ電極体とは反対
側に配置され、高電圧が印加された背面電極と、支持体
をアパチャ電極体に対して相対的に移動させて支持体を
粒子流路中に位置させる手段とから構成されている。

【０００４】しかし、この装置によると、トナー粒子が
アパチャーに目詰まりして記録品質が低下すると共に、
記録速度もあまり早くすることができなかった。

【０００５】本出願人は、更に検討を進め、特開平６−
１５５７９８号公報に示すように、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。この装置によれば、アパチャが目詰ま
りすることがなく、画質はめざましく向上し、画像記録
装置として小型化、低コスト化が可能となった。

【０００６】そして、このような画像記録装置を小型化
するために、用紙搬送の制約等の理由により、図５に示
すように、アパチャ電極１と支持体２０とを角度αをつ
けて配置することが行われていた。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな画像形成装置においては、アパチャ電極を有した記
録ユニットと支持体との配置状態が、画像品質に重要な
影響を与えることがわかった。すなわち、用紙搬送等の
制約から、アパチャ電極と支持体とを角度をつけて配置
すると、印字画像に乱れが発生する場合があるという問
題が判明した。

【０００８】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、アパチャ電極を支持体に対して斜
めに配置した場合でも、優れた画像品質を有する画像形
成装置を提供することを目的にしている。

【０００９】

【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に記載の画像形成装置は、荷電体
を通過させる開口とその荷電体の通過を制御する制御電
極とを備えた荷電体制御手段と、その荷電体制御手段に
荷電体を供給する荷電体担持体と、その荷電体担持体と
は荷電体制御手段を挟んで反対側に設けられた背面電極
とより成り、荷電体担持体によって供給される荷電体の
前記開口の通過を制御して、背面電極上に支持された支
持体上に画像を形成するものを対象として、特に、前記
開口の中心と前記荷電体担持体の中心とを結ぶ直線と、
前記開口に対向する前記支持体表面とのなす角αが、約
４５度≦α＜９０度又は９０度＜α≦約１３５度となる
ように構成されている。従って、前記荷電体の初速度に
ばらつきが生じても、前記支持体の搬送方向成分への寄
与が少ないため、印字として乱れることが少ない。さら
に、前記開口から吐出される荷電体が電界中を飛翔する
距離が短くなる。これにより飛翔する荷電体の初速のば
らつきが生じても、飛翔距離に応じて発生する用紙への
到達時間のばらつきを少なくすることができ、良好な画
像が形成される。

【００１０】

【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。

【００１１】図１は、本発明の画像形成装置の概要を示
す図であり、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、背面電極として
の円柱状の背面電極ローラ２２が筐体（図示せず）に回
動可能に配設されており、前記間隙に挿入される支持体
２０を搬送し得るように構成されている。尚、アパチャ
電極体１は本発明の荷電体制御手段を構成するものであ
る。

【００１２】前記アパチャ電極体１の下側には、そのア
パチャ電極体１の長手方向に沿って、トナー供給装置１
０が配設されており、また、アパチャ電極体１の搬入側
には、前記支持体２０をアパチャ電極体１と背面電極ロ
ーラ２２との間に搬送するための搬送ローラ２９が回転
可能に配設され、更には、前記背面電極ローラ２２によ
って搬送される支持体２０の進行先には、定着装置２６
が配設されている。尚、背面電極ローラ２２は本発明の
背面電極を構成するものである。

【００１３】次に、上記各構成要素の詳細を説明する
と、前記トナー供給装置１０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
に収納されるトナー１６と、供給ローラ１２と、トナー
担持ローラ１４と、トナー層規制ブレード１８とから構
成されている。ここにおいて、前記トナー担持ローラ１
４はトナー１６を層状に担持し、アパチャ電極体１に向
かって搬送するものであり、前記供給ローラ１２は、ト
ナー担持ローラ１４に対してトナー１６を供給するもの
である。尚、トナー１６は本発明の荷電体を、トナー担
持ローラ１４は荷電体担持体をそれぞれ構成するもので
ある。

【００１４】そして、前記供給ローラ１２とトナー担持
ローラ１４は、トナーケース１１内において図示する矢
印方向に回転可能に支持されており、両者は接触して配
設されている。また、前記トナー層規制ブレード１８
は、トナー担持ローラ１４に担持されるトナー１６の量
がローラ面上で均一になるよう調整すると共にそのトナ
ー１６を均一に帯電させるためのものであり、トナー担
持ローラ１４に圧接されている。

【００１５】前記アパチャ電極体１は、図２に示すよう
に、厚さ２５μｍのポリイミド製の絶縁シート２に、そ
の絶縁シート２を貫通する直径１００μｍの複数のアパ
チャ６が等間隔で１列状に配置されると共に、絶縁シー
ト２の上面側における各アパチャ６の開口周縁には、ト
ナー流制御部としての制御電極４が１μｍ厚で形成され
ている。そして、前記アパチャ電極体１は、図１に示す
ように、支持体２０に制御電極４が対向した状態におい
て、絶縁シート２のアパチャ位置でトナー担持ローラ１
４上のトナーと接するよう配設されている。前記制御電
極４には制御電圧印加回路８が接続され、図示しないデ
ータ入力部から入力されてくる画像データに基いて、制
御電極４に対して＋２０Ｖ（ＯＮ電圧）もしくは−２０
Ｖ（ＯＦＦ電圧）を選択的に印加可能に構成されてい
る。

【００１６】背面電極ローラ２２は、アパチャ電極体１
のアパチャ６を介してトナー担持ローラ１４と対向配置
されている。背面電極ローラ２２は、アパチャ電極体１
と略１ｍｍの間隙を有して配置されており、図示しない
シャーシに回転可能に支持されている。従って、背面電
極ローラ２２とアパチャ電極体１との間隙に支持体Ｐが
挿入可能に構成されている。また、背面電極ローラ２２
には直流電源２４が接続されており、この直流電源２４
は背面電極ローラ２２に対して＋１ｋＶの電圧を印加可
能に構成されている。

【００１７】定着装置２６は、内部に熱源を有する熱ロ
ーラ２６ａと、熱ローラ２６ａに圧接されている圧接ロ
ーラ２６ｂとから構成されている。画像の形成された支
持体２０は、定着装置２６において２つのローラ２６ａ
及び２６ｂに挟持され、トナー画像が熱定着された後、
図示しない排出口から画像形成装置外へと排出される。

【００１８】ここで、アパチャ６の中心とトナー担持ロ
ーラ１４の中心とを結ぶ直線と、アパチャ６に対向する
支持体２０表面の接線とのなす角αは、約６０度に設定
されている（図１参照）。

【００１９】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。

【００２０】図示しない外部装置からこの画像形成装置
に画像形成命令が入力されると、まずトナー担持ローラ
１４と供給ローラ１２とが、図１に示す矢印方向に回転
を開始する。すると、供給ローラ１２の表面に担持され
て搬送されてくるトナー１６は、トナー担持ローラの表
面に擦りつけられ、さらに負に帯電させられることによ
りトナー担持ローラ１４の表面上に担持される。担持さ
れたトナー１６は、トナー層規制ブレード１８によって
均一に薄層化されるとともに略均一に帯電された後、ト
ナー担持ローラ１４の回転によってアパチャ電極体１に
向かって搬送される。そして、トナー担持ローラ１４上
のトナー１６はアパチャ電極体１の絶縁シート２に擦ら
れつつアパチャ６の下に供給される。

【００２１】一方、支持体２０は、図示しない搬送ロー
ラに挟持されてアパチャ電極体１と背面電極ローラ２２
との間に向かって搬送される。

【００２２】ここで、印字データに基づき、制御電極に
電圧の印加が行われる。印字を行う箇所には、ＯＮ電圧
（＋２０Ｖ）を、また非印字箇所にはＯＦＦ電圧（−２
０Ｖ）を図示しない制御電源から印加する。制御電極４
にＯＮ電圧（＋２０Ｖ）が印加されているとき、制御電
極４とトナー担持ローラ１４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、負に帯電されたトナー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。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の電圧によって支持体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、
支持体２０に向かって飛翔する。その結果、支持体２０
に向かって飛翔したトナー１６は、支持体２０上に堆積
して画素を形成する。

【００２３】また、制御電極４にＯＦＦ電圧（−２０
Ｖ）が印加されているとき、トナー担持ローラ１４から
制御電極４に向かう電気力線が形成される。その結果、
負に帯電したトナーは担持ローラ１４に押しつけられる
方向に静電力を受けるので、アパチャ電極体１を通過し
ない。

【００２４】そして支持体２０は、その表面上にトナー
１６による一列の画素が形成される間に、図示しない支
持体搬送ローラによりアパチャ列と垂直方向に１画素分
だけ搬送される。そして、このプロセスが繰り返される
ことにより支持体２０の全面に所望の画像を表すトナー
像が形成される。その後、形成されたトナー像は、定着
装置２６によって支持体２０上に定着されるのである。
最後にトナー像の形成された支持体２０は、図示しない
排出口から画像形成装置外へと排出され、画像形成処理
は完了する。

【００２５】次に、アパチャ６の中心とトナー担持ロー
ラ１４の中心とを結ぶ直線Ａと、アパチャ６に対向する
支持体２０表面の接線Ｂとのなす角αと、印字画像の乱
れとの関係について図３を参照して説明する。図３は、
トナー飛翔状態を示す説明図である。図中トナー１６
は、支持体２０と、３０度、４５度、あるいは９０度の
角度をもってアパチャから飛翔する様子を示している。
トナー１６は、飛翔方向へ初速度Ｖ０にて、飛び出して
いくとする。この初速度は、Ｘ方向成分ＶｘとＹ方向の
成分Ｖｙに分解される。この時、Ｖｘ＝Ｖ０ＣＯＳαと
表されるが、０度≦α≦９０度の範囲では角度αが小さ
い程Ｖｘの値は大きくなる。

【００２６】ところが、Ｖｘが大きくなるということ
は、トナーの初速度の差が、トナーの用紙上への着弾位
置に大きく影響することを意味する。担持ローラ上のト
ナーは、粒径や形状、さらには帯電量等のトナーの特性
に関わるばらつきに加え、アパチャ電極と担持ローラ間
に挟まれたトナーの運動状態のばらつきも存在する。い
ろいろのばらつきを包含したトナーが、アパチャから吐
出されるのであるが、このようなトナーのばらつきは、
飛翔状態の違いになって現れる。すなわち、初速度Ｖ０
がトナーによって異なり、その違いを印字に及ぼさない
ようにするのが重要な課題である。

【００２７】このような初速度の違いを印字に及ぼさな
いようにするために、Ｖｘを小さくすることが必要とな
り、そのため角度αはできる限り９０度に近づける必要
がある。さらに、我々の実験検討によれば、印字条件と
しての角度のαの限度は、α＝４５度の時、すなわちＶ
ｘ＝０．７×Ｖ０になることがわかってきた。このよう
な条件、αを両方向で４５〜１３５度に設定すれば、ト
ナーの飛翔状態のばらつきが生じても、印字に影響を与
えることが少ない（図４参照）。

【００２８】また、上述した範囲にαを設定することに
よって、飛翔距離も短くなり、空気流等のトナーの飛翔
を乱す外乱要因に触れる時間が短縮される。そのため、
より良好な条件で印字が可能にできる。

【００２９】尚、本発明は、以上詳述した実施の形態に
限定されるものでなく、その主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。

【００３０】前記実施の形態では、アパチャ電極体１の
中心線と支持体２０とのなす角をαとして規定したが、
支持体２０のかわりに背面電極ローラ２２とのなす角を
αとしてもかまわない。

【００３１】また、前記実施の形態では、乾式の粉体で
あるいわゆるトナーについて説明をしたが、荷電体の印
字材料で有ればどんなものにでも適用できる。例えば、
液体トナー、荷電インク等の液体現像材には、良好な効
果を発揮する。

【００３２】さらに、前記実施の形態ではいわゆる単色
のユニットについて説明したが、複数のユニットを配置
したカラー機等にも適用できることは、当然である。

【００３３】

【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は、荷電体を通過
させる開口とその荷電体の通過を制御する制御電極とを
備えた荷電体制御手段と、その荷電体制御手段に荷電体
を供給する荷電体担持体と、その荷電体担持体とは荷電
体制御手段を挟んで反対側に設けられた背面電極とより
成り、荷電体担持体によって供給される荷電体の前記開
口の通過を制御して、背面電極上に支持された支持体上
に画像を形成するものを対象として、特に、前記開口の
中心と前記荷電体担持体の中心とを結ぶ直線と、前記開
口に対向する前記支持体表面とのなす角αが、約４５度
≦α＜９０度又は９０度＜α≦約１３５度となるように
構成されている。従って、前記荷電体の初速度にばらつ
きが生じても、前記支持体の搬送方向成分への寄与が少
ないため、印字として乱れることが少ない。さらに、前
記開口から吐出される荷電体が電界中を飛翔する距離が
短くなる。これにより飛翔する荷電体の初速のばらつき
が生じても、飛翔距離に応じて発生する用紙への到達時
間のばらつきを少なくすることができ、良好な画像が形
成される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の画像形成装置の構成を示
す説明図である。

【図２】アパチャ電極体の構成を示す斜視図である。

【図３】トナーの飛翔状態を示す説明図である。

【図４】画像形成装置の配置状態を示す説明図である。

【図５】従来の画像形成装置の構成を示す説明図であ
る。

【符号の説明】

１アパチャ電極体２絶縁性シート４制御電極６アパチャ１４トナー担持ローラ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】荷電体を通過させる開口とその荷電体の
通過を制御する制御電極とを備えた荷電体制御手段と、
その荷電体制御手段に荷電体を供給する荷電体担持体
と、その荷電体担持体とは荷電体制御手段を挟んで反対
側に設けられた背面電極とより成り、荷電体担持体によ
って供給される荷電体の前記開口の通過を制御して、背
面電極上に支持された支持体上に画像を形成する画像形
成装置において、前記開口の中心と前記荷電体担持体の中心とを結ぶ直線
と、前記開口に対向する前記支持体表面とのなす角α
が、約４５度≦α＜９０度又は９０度＜α≦約１３５度
となるように構成されたことを特徴とする画像形成装
置。