JP3261195B2 - 画像形成装置 - Google Patents

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、ファクシミリなどに搭載される印刷手段として
用いることが可能な画像形成装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、アパチャー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ー通過を
制御し支持体上に画像を得る画像記録装置は、米国特許
第３６８９９３５号明細書で提案されている。この提案
では、絶縁体の層を挟んで片面に連続した基準電極と、
もう一方の面に互いに絶縁された複数の制御電極とを備
え、更に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列に配置されたアパチャー
を有するアパチャー電極体と、制御電極に基準電極との
間に選択的に電位を与える手段と、印加された電位によ
ってアパチャーを通るトナー粒子の流れを変調させるよ
う帯電した粒子を投射する手段と、支持体とアパチャー
電極体が相対的に移動して支持体を粒子流路中に位置決
めする手段から構成されている。

【０００３】しかしこの装置によると、トナーによるア
パチャーの目詰まりが発生し記録品質が悪いのに加え、
記録速度も十分な上げることができなかった。

【０００４】本出願人は、更に検討を進め、特願平４−
２５４４９４号の出願において既に出願しているよう
に、トナーを保持した担持体と記録電極を接触させて配
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
る画像記録装置も提案している。この装置によれば、画
質向上はめざましく、画像記録装置としても小型化、低
コスト化が可能になった。

【０００５】しかしこの装置においては、ドットが大き
くなって広がってしまうことが発生した。これについて
本出願人は検討を進めたところ、受像体背面に配置され
た対向電極が、形成されるドット径に比べ比較してかな
り大きいということが原因であることが判明し、特願平
３−１０４２２４号や特願平３−３０７８２号により既
に出願しているように、ドットごとに分割して形成した
背面電極を設けることにより、ドットの解像度を上げる
ことができた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この従
来の装置においては、次のような問題が発生していた。
すなわちこのような形状の背面電極を使用すると、記録
特性の向上は著しいのであるが、この電極のコストや組
立性の点で大きな課題があった。前者については、３０
０ＤＰＩで１００μｍ以下となるドットに対応した電極
は、非常に高価であり使用することができなかった。ま
た後者については、各アパチャーの直下に対応する分割
背面電極を位置合わせすることが非常に困難であった。

【０００７】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、解像度に優れ且つコストや組立
性にも優れた画像形成装置を提供することにある。

【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に係る画像形成装置は、トナーを保
持し供給する担持体と、その担持体に対向して配置さ
れ、表面に複数のアパチャが列設されるとともに、前記
担持体から前記アパチャに供給されるトナーの流れを電
界により直接制御する電界制御手段と、前記電界制御手
段を挟んで前記担持体に対向して配置された対向電極と
から構成され、前記担持体によって保持し供給されたト
ナーを前記電界制御手段による電界によって前記アパチ
ャを介して飛翔させ、前記電界制御手段と前記対向電極
との間に搬送された受像体上に所望の画像を形成するも
のを対象として、特に、前記対向電極の前記受像体搬送
方向における幅は、前記アパチャの径又はそれ以下の長
さに形成されていることを特徴とする。また、請求項２
に係る画像形成装置は、前記対向電極が、前記アパチャ
の列に沿って形成された金属薄板によって構成されてい
ることを特徴とする。請求項１に記載の画像形成装置。

【０００９】

【作用】上記の構成を有する本発明の画像形成装置にお
いて、担持体に保持され供給されたトナーは、電界制御
手段による電界によってアパチャを介して飛翔し、電界
制御手段と対向電極との間に搬送された受像体上に所望
の画像を形成する。ここで、対向電極の受像体搬送方向
における幅は、アパチャの径又はそれ以下の長さに形成
されているので、解像度が向上する。また、請求項２に
係る画像形成装置において、対向電極は、アパチャの列
に沿って形成された金属薄板によって構成されているの
で、背面電極は極めて簡略な構成にでき、アパチャとの
位置合わせも容易となる。

【００１０】

【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、電界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２２が保持
板２３に挟まれた状態で配設されており、前記間隙に挿
入される受像体としての支持体２０は、背面電極２２の
下端に沿って搬送されるように構成されている。また、
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１０が配設され
ており、更には、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。

【００１２】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。

【００１３】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に図示する矢印方向に
回転可能に支持されており、両者は僅かな隙間をもって
平行に配設されている。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１
６の量がローラ面上で均一になるよう調整するものであ
り、トナー担持ローラ１４に圧接されている。

【００１４】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に直径１
００μｍの複数のアパチャ６が１列に形成され、且つ絶
縁シート２の上面における各アパチャ６の開口周縁に
は、制御電極４が厚さ１μｍで形成されたものである。
そして、前記アパチャ電極体１は、図３に示すように支
持体２０側に制御電極４を対向させ、絶縁シート２がア
パチャ位置でトナー担持ローラ１４上のトナーと接する
ように配設されている。

【００１５】また、前記制御電極４とトナー担持ローラ
１４との間には、制御電圧印加回路８が接続されてい
る。この制御電圧印加回路８は、画像信号に基いて制御
電極４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。

【００１６】前記背面電極２２は、図３に示すように、
連続した導電性の金属薄板２２ａを絶縁体である保持板
２３により両面から狭持固定した構成となっている。前
記背面電極２２の薄板２２ａの厚み（図３中Ｗ）は、前
記アパチャ６の径に対し同程度かやや小さく設定されて
いる。この場合、１００ミクロン以下であればよい。ま
た、前記背面電極２２の幅は、支持体２０の紙幅以上の
長さに設定されており、前記アパチャ電極体１のアパチ
ャ６列と一致するように配置されている。

【００１７】更には、前記背面電極２２の金属薄板２２
ａとトナー担持ローラ１４との間には直流電源２４が接
続されており、この直流電源は前記背面電極２２に対し
て＋１ｋＶの電圧を印加し得るようになっている。

【００１８】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。

【００１９】まず始めに、トナー担持ローラ１４と供給
ローラ１２の図１に示す矢印方向の回転により、供給ロ
ーラ１２から送られてくるトナー１６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。担持されたトナー
１６は、層規制ブレード１８によって薄層化され、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。

【００２０】ここで、画像信号に応じて、その画像部分
に対応する制御電極４には、制御電圧印加回路８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、マイナスに帯電されたトナー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、更に、背面電極２２に印加されている電圧
によって支持体２０とアパチャ電極体１との間に形成さ
れる電界により、支持体２０に向かって飛翔し、支持体
２０上に堆積して画素を形成する。

【００２１】この時の状態を、図４を使用して説明す
る。背面電極２２の金属薄板２２ａの幅は、アパチャー
６の径と同等か小さくなっているので、飛翔したトナー
１６は背面電極２２の形成する収束される電気力線に従
い飛翔する。従って、支持体２０上には、非常に精細な
ドットが形成される。

【００２２】さらに、装置の組立てに際して背面電極２
２をアパチャー６に対する位置決めは、用紙搬送方向に
合わせるだけでよい。すなわち電極幅方向に対しては金
属薄板２２ａが連続しているので、数μｍという精度で
厳密な位置合わせを行う必要がない。従って装置の組立
性が向上し、製品のばらつきの低減やコストダウンも可
能になる。

【００２３】また、非画像部分に対応する制御電極４に
は、制御電圧印加回路８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４間には電
界が形成されないことにより、トナー担持ローラ１４上
のトナー１６は静電力を受けないためアパチャ６を通過
しない。

【００２４】更には、支持体２０は、その面上にトナー
１６により１列の画素が形成される間に、アパチャ列と
垂直の方向に１画素分送られる。そして、上記のプロセ
スを繰り返すことにより支持体２０の全面にトナー像が
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。

【００２５】上記のように構成される画像形成装置にお
いて、絶縁性トナーを用いれば、トナー担持ローラ１４
と制御電極４の間の絶縁性が保たれ、アパチャ６が絶縁
破壊することがない。

【００２６】尚、本発明は、以上詳述した実施例に限定
されるものではなく、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。

【００２７】例えば、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、これは負の電
圧であっても良い。この場合、よりかぶりの少ない画像
を得ることができる。また、上記実施例においては、ト
ナー流制御手段としてアパチャ電極体を用いたが、例え
ば、特表平１−５０３２２１号公報に記載されるような
編目状の電極体を用いることも可能である。

【００２８】また、本実施例では、背面電極２２として
金属薄板を絶縁体で挟んだものを使用したが、この背面
電極の他の実施例として次のものが考えられる。

【００２９】例えば、基材としてポリイミド、ポリエス
テル等のフィルム、もしくはガラエポやベークライトや
セラミック等の板材上に、銅やアルミの導線を形成して
も良い。この導線の幅は、上述した実施例のように１０
０μｍ以下であれば良く、長さは幅方向にあれば良い。
導線部の形成方法としてはあらかじめ基板上に一面に鍍
金、スパッタ、蒸着、銅箔張り合わせ等で形成した導体
面を、エッチング等で導線部を形成すれば良い。また基
板上に導電インクを用いて、スクリーン印刷、オフセッ
ト印刷等で直接導線部を描画しても良い。

【００３０】また上述した方法ではなく、導電部として
上記基板上に数十μｍの径を有するワイヤーや薄板を直
接接着し構成しても良い。

【００３１】さらに本発明においては、幅方向に一体化
した背面電極を設けたが、複数に分割しても同様の効果
を期待できる。

【００３２】

【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に係る画像形成装置によれば、担持体に
保持され供給されたトナーは、電界制御手段による電界
によってアパチャを介して飛翔し、電界制御手段と対向
電極との間に搬送された受像体上に所望の画像を形成す
る。ここで、対向電極の受像体搬送方向における幅は、
アパチャの径又はそれ以下の長さに形成されているの
で、解像度が向上する。また、請求項２に係る画像形成
装置において、対向電極は、アパチャの列に沿って形成
された金属薄板によって構成されているので、背面電極
は極めて簡略な構成にでき、アパチャとの位置合わせも
容易となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の画像形成装置の構成を具体化した一実
施例を示す断面図である。

【図２】本発明の画像形成装置に用いられるアパチャ電
極体の構成を示す斜視図である。

【図３】本発明の画像形成装置に用いられる背面電極の
構成を示す斜視図である。

【図４】本発明の画像形成装置のアパチャ近傍の拡大斜
視図である。

【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 ８ 制御電圧印加回路 １４ トナー担持ローラ ２２ 背面電極 ２３ 保持部材 ２４ 直流電源

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 トナーを保持し供給する担持体と、その担持体に対向して配置され、表面に複数のアパチャ
   が列設されるとともに、 前記担持体から前記アパチャに
   供給されるトナーの流れを電界により直接制御する電界
   制御手段と、 前記電界制御手段を挟んで前記担持体に対向して配置さ
   れた対向電極とから構成され、前記担持体によって保持
   し供給されたトナーを前記電界制御手段による電界によ
   って前記アパチャを介して飛翔させ、前記電界制御手段
   と前記対向電極との間に搬送された受像体上に所望の画
   像を形成する画像形成装置において、 前記対向電極の前記受像体搬送方向における幅は、前記
   アパチャの径又はそれ以下の長さに形成されていること
   を特徴とする画像形成装置。
2. 【請求項２】 前記対向電極は、前記アパチャの列に沿
   って形成された金属薄板によって構成されていることを
   特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。