JP3273088B2 - 画像形成装置 - Google Patents

画像形成装置

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JP3273088B2 JP18713793A JP18713793A JP3273088B2 JP 3273088 B2 JP3273088 B2 JP 3273088B2 JP 18713793 A JP18713793 A JP 18713793A JP 18713793 A JP18713793 A JP 18713793A JP 3273088 B2 JP3273088 B2 JP 3273088B2
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【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、フ
ァクシミリ等に利用し得る画像形成装置に関し、更に詳
細には帯電トナーを電界により飛翔させて画像を形成す
る画像形成装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、小さな孔であるアパチャーを有し
たアパチャー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、トナー粒子のアパチャー通過を制御し、
通過したトナー粒子により支持体(記録用紙等)上に画
像を得る画像形成装置が、米国特許3,689,935
号の明細書で提案されている。この提案では、前記アパ
チャー電極体は、絶縁体の層を挟んで片面に連続した導
電体の層からなる基準電極と、もう一方の面に互いに長
手方向に絶縁された導電層からなる複数の制御電極とか
ら構成され、各制御電極毎に前記3層を貫いて設けられ
るアパチャーを少なくとも1列有している。そして、こ
の画像形成装置は、さらに制御電極と基準電極との間に
電位を与える手段、例えば制御電極駆動回路と、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
加速するように帯電したトナー粒子を発生する手段と、
トナー像が形成される支持体をアパチャー電極体に対し
て相対的に移動させて支持体をトナー粒子流路中に位置
させる手段とから構成されている。また、例えば米国特
許出願946937号、同926129号、同1402
66号、及び同926158号の明細書には、アパチャ
ー電極体の支持体側に制御電極を、そして、トナー供給
側に基準電極を向けて配置された画像形成装置が開示さ
れている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記構成に係るアパチ
ャー電極体は、絶縁体よりなるシートと、このシートの
支持体側の面に取り付けられた制御電極と、トナー供給
側の面に取り付けられた基準電極とからなる構成であっ
た。これに対して本発明者は、制御電極に印加する電圧
を下げると共に全体の構造を簡略化するため、図4に示
すようにアパチャー電極体81を絶縁体よりなるシート
82とこのシート82の支持体70側の面に取り付けら
れた制御電極54とからなる構成とし、従来技術の基準
電極の機能をトナーを搬送するトナー担持ローラ64に
持たせ、アパチャー電極体81とトナー担持ローラ64
とを接触させる構成を採用した。そして、アパチャー電
極体81を用いてラインヘッドを構成するために図の奥
手方向に向かって多数のアパチャー86と制御電極54
とを設け、それぞれの制御電極54へ制御電圧印加回路
90から電圧を印加し、トナー担持ローラ64に担持さ
れたトナー66を支持体70側へ飛翔させて支持体70
へ付着させる構造を採用した。
【0004】図4に示す画像形成装置においては、上述
のように多数の制御電極54のそれぞれに電圧(制御電
圧)を印加するため、制御電圧が高いと制御電圧印加回
路90が高価になり、また、制御電極54相互の絶縁等
にもコストがかかる。このため制御電極54へ印加する
電圧を更に下げることが望まれた。
【0005】この構成において、低い制御電圧でトナー
担持ローラ64に担持されたトナー66を支持体70側
への飛翔させるには、制御電極54とトナー担持ローラ
64との距離を短く、即ち、シート82を薄くすればよ
いが、該シート82は、制御電極54を取り付ける必要
性から25μm以下にすることが技術的に困難であっ
た。このため図4に示す構成の画像形成装置では、美し
い画像を得るためには制御電極54へ100v以上の電
圧を印加することが必要であった。
【0006】本発明は、上述した課題を解決するために
なされたものであり、低い制御電圧で美しい画像を印字
し得る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】上記の目的を達成するた
め、本発明は、複数のアパチャーを備えたアパチャー電
極体により、帯電したトナーのアパチャー通過を制御
し、トナー供給源とは前記アパチャー電極体を挟んで反
対側に位置する支持体上に画像を形成する画像形成装置
であって、前記アパチャー電極体が、各アパチャー毎に
区分して設けられた制御電極と制御電極を保持する制御
電極保持体と制御電極の絶縁層とから成り、該制御電極
保持体が制御電極を前記トナー供給源と対向する側に保
持し、該制御電極の前記トナー供給源と対向する側に該
絶縁層が被着され、前記トナー供給源の一部をなし、前
記絶縁層と接するように配置され、前記トナーを担持し
て搬送するトナー担持ローラと、前記トナー担持ローラ
と制御電極との間に、画像信号に応じた電界を形成する
手段とを備えたことを特徴とする。
【0008】
【作用】上記構成を有する本発明の画像形成装置では、
制御電極のトナー担持ローラと対向する側に被着された
絶縁層がトナー担持ローラと接している。このため、制
御電極保持体に保持された制御電極は、この絶縁層の厚
みだけトナー担持ローラと離間している。このように制
御電極とトナー担持ローラとが近接しているため、低い
制御電圧でトナー担持ローラに担持されたトナーを飛翔
させることができる。
【0009】
【実施例】以下、本発明の1実施例に係る画像形成装置
について、図面を参照して説明する。図1は、本実施例
に係る画像形成装置の構成を示す概略断面図であり、ト
ナー流制御手段としてのアパチャー電極体31の上側に
は、1mmの間隔を有して、円筒状の背面電極ローラ22
がシャーシ(図示せず)に回動可能に配置されており、
上記間隔に挿入される支持体20(トナーの支持体、こ
こでは記録紙等)を搬送し得るように構成されている。
また、上記アパチャー電極体31の下側には、その長手
方向(図面の裏側に向かう方向)に沿って、トナー供給
装置10が配置されており、更には、上記背面電極ロー
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が配置されている。
【0010】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
に収容されるトナー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、アパチャー電極体31に向か
って搬送するものであり、上記供給ローラ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。
【0011】そして、上記供給ローラ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、両者は接した状態で平行
に配列されている。また、上記トナー層規制ブレード1
8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ともに、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。
【0012】アパチャー電極体31は、図2で詳細を示
すように、厚さ25μmのポリイミド製の絶縁シート3
2に、直径100μmの複数のアパチャー36が1列に
形成されている。そして、該絶縁シート32の裏面に
は、アパチャー36を中心とする円環状の電極部34a
と、該電極部34aを図1に示す制御電圧印加回路40
へ接続するためのリード部34bとから成る1μmの厚
さで形成された制御電極34が取り付けられている。こ
こで、絶縁シート32に厚さ25μmのポリイミド製の
シートを用いたのは、この絶縁シート32をこれ以上薄
くすると制御電極34等の取り付けが困難になるからで
ある。そして、この絶縁シート32及び制御電極34の
裏面には、後述するように該制御電極34とトナー担持
ローラ14との絶縁を確保するための10μmの絶縁層
37が、スクリーン印刷法によって形成されている。
【0013】ここで、図2に示すアパチャー電極体31
が、画像形成装置に取り付けられた状態を図3を参照し
て説明する。アパチャー電極体31の絶縁層37は、ト
ナー担持ローラ14と接触するように配置されており、
制御電極34は、該絶縁層37を介して該トナー担持ロ
ーラ14との絶縁が保たれている。この絶縁層37は、
制御電極34の絶縁を保つと共に、トナー担持ローラ1
4が図中矢印Aの方向に回転する際の該トナー担持ロー
ラ14との摺動に対し制御電極34を保護するように構
成されている。一方、アパチャー電極体31の絶縁シー
ト32は、制御電極34を保持するように構成されてい
る。そして、該絶縁シート32の上方には、支持体20
が背面電極ローラ22の回転により矢印Bの方向に移送
可能に位置している。
【0014】該制御電極34は図1に示すように制御電
圧印加回路40へ接続されており、該制御電圧印加回路
40は、画像情報に基づいて制御電極34に対して、0
v、若しくは、+100vの電圧を印加するように構成
されている。他方、上記トナー担持ローラ14はアース
に接続されており、上記背面電極ローラ22は直流電源
24に接続されており、この直流電源24は該背面電極
ローラ22に対して1kvの電圧を印加し得るようにな
っている。
【0015】次に、上記のように構成された画像形成装
置の動作について説明する。始めに、図1を参照しトナ
ー担持ローラ14と供給ローラ12との間で、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、トナー層規制
ブレード18によって薄層化されるとともに帯電された
後、トナー担持ローラ14の回転によってアパチャー電
極体31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ー電極体31の絶縁層3
7に擦られつつアパチャー36の下に供給される。
【0016】ここで、画像情報(画像信号)に応じて、
その画像部分に対応する制御電極34には、制御電圧印
加回路40から+50vの電圧が印加される。この時の
アパチャー電極体31における動作について、再び図3
を参照して説明する。制御電極34に50vの電圧が印
加されると、その画像部分に対応するアパチャー36近
傍には、制御電極34とトナー担持ローラ14の間の電
位差により、制御電極34からトナー担持ローラ14に
向かう電気力線が形成される。これにより、マイナスに
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上から制御電極34側に引き
離される。この引き離されたトナー16は、更に、背面
電極ローラ22に印加されている電圧によって支持体2
0と制御電極34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上に堆積されて画
素を形成する。
【0017】他方、非画像部分に対応する制御電極34
には、制御電圧印加回路40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34と
の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にアパ
チャー36を通過しない。
【0018】図2に示すアパチャー電極体31の各々の
アパチャー36において、上述したようにトナー16の
通過の制御が行われることにより1ライン分の画素の形
成が同時になされる。この1ライン分の画素が形成され
ると、図1に示す背面電極ローラ22により、アパチャ
ー36列と垂直の方向に1画素分送られる。このプロセ
スを繰り返すことにより支持体20の全面に渡ってトナ
ー像が形成される。この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。
【0019】図4に示した構成に係る画像形成装置で
は、シート82の厚みが、即ち、制御電極54とトナー
担持ローラ64との距離が25μmあるため、トナー6
6を支持体70に堆積させるのに制御電極54へ100
v以上の電位を印加する必要があった。これに対して、
図1を参照して上述した実施例の画像形成装置において
は、制御電極54とトナー担持ローラ64との距離、即
ち、絶縁層の厚みが10μmであるため、制御電極34
に印加する電圧を100vの半分の50vにしても高品
質な印字が可能となった。
【0020】なお、上述した構成の画像形成装置におい
て、トナー16に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34との間に絶縁が保たれ、アパ
チャー36が絶縁破壊されることがない。また、上記実
施例では、制御電極34を保持する部材としてポリイミ
ド製の絶縁シート32を用いたが、これは絶縁材料であ
れば適宜の材料を用いることができ、例えば、可撓性を
有しないセラミック等の基材を使用することも可能であ
る。また、絶縁層37をポリイミドのスクリーン印刷に
より形成したが、これは絶縁性があってトナー担持ロー
ラ14との摺動に対して耐久性のあるものであればどの
ような材料も用いることができ、例えば、テフロンを使
用することも好適である。
【0021】
【発明の効果】以上説明したことから明らかなように、
本発明の画像形成装置では、制御電極をトナー担持ロー
に近接させて配置し、低い制御電圧でトナー担持
ラに担持されたトナーを飛翔できるようにしたため、制
御電極に印加する電圧を低くしても美しい画像で印字す
るこができる。このため、制御電極に電位の印加を行う
制御電圧印加回路を安価に構成できると共に、絶縁耐圧
を下げることができるためにアパチャー電極体等の絶縁
構造を簡易化することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の1実施例に係る画像形成装置の概略
断面図である。
【図2】 本実施例の画像形成装置に用いるアパチャー
電極体の構成を示す斜視図である。
【図3】 本実施例のアパチャー電極体とトナー担持ロ
ーラとの構成を示す拡大断面図である。
【図4】 本発明で改良の対象となった画像形成装置の
概略断面図である。
【符号の説明】
12 供給ローラ 14 トナー担持ローラ 31 アパチャー電極体 32 絶縁シート 34 制御電極 36 アパチャー 37 絶縁層 40 制御電圧印加回路

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数のアパチャーを備えたアパチャー電
    極体により、帯電したトナーのアパチャー通過を制御
    し、トナー供給源とは前記アパチャー電極体を挟んで反
    対側に位置する支持体上に画像を形成する画像形成装置
    であって、 前記アパチャー電極体が、各アパチャー毎に区分して設
    けられた制御電極と制御電極を保持する制御電極保持体
    と制御電極の絶縁層とから成り、該制御電極保持体が制
    御電極を前記トナー供給源と対向する側に保持し、該制
    御電極の前記トナー供給源と対向する側に該絶縁層が
    着され、 前記トナー供給源の一部をなし、前記絶縁層と接するよ
    うに配置され、前記トナーを担持して搬送するトナー担
    ローラと、 前記トナー担持ローラと制御電極との間に、画像信号に
    応じた電界を形成する手段とを備えたことを特徴とする
    画像形成装置。
  2. 【請求項2】 前記トナー供給源は、トナーケースと、
    トナーケース内のトナーを担持する前記トナー担持ロー
    ラと、前記トナー担持ローラに担持された前記アパチャ
    ー電極体に搬送されるトナーを薄層化するためのトナー
    層規制ブレードとを備えたことを特徴とする請求項1に
    記載の画像形成装置。
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