JPH0624030A - 記録装置用トナー - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高解像度記録を実現可能な記録装置用トナー
を提供すること。 【構成】 記録手段１の内部には、回転可能なブラシロ
ーラ３と、トナー流変調手段であるアパチャ電極２１と
が設けられている。このブラシローラ３の回転方向の上
流には、掻き部材５と、供給ローラ４とが順次設けられ
ている。供給ローラ４に接触して、層厚規制部材６が設
けられる。供給ローラ４は、トナーケース７に覆われ、
このトナーケース７の内部には、トナーＴが貯蔵され
る。このトナーＴは、図２に示されるような、重合法に
よって製造された丸い形状をしたトナーが用いられる。
この重合トナーの平均粒径は、約７μｍである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、開口部を備え、この開
口部を通過する帯電トナーの流れを変調制御する手段を
有する記録装置に用いられる記録装置用トナーに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の記録装置用トナーが用い
られる記録装置は、トナー供給源と、開口部を有するア
パチャ電極と、対向電極とを備えていた。そして、この
構成により、トナー供給源から帯電したトナーがアパチ
ャ電極付近に供給され、アパチャ電極によって、トナー
流の前記開口部の通過が変調されていた。その後、変調
されたトナーは、対向電極の方向へ引き寄せられて、こ
の対向電極に搬送される支持体に付着し、画像を形成す
る。この記録装置は、例えば、米国特許第3689935号明
細書及び図面に開示されている。

【０００３】この時、前記記録装置用トナーは、図９に
示されるような、樹脂を粉砕して製造されたいわゆる粉
砕トナーが用いられていた。この時の粉砕トナーの粒径
は、およそ１５μｍである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ように構成される粉砕トナーを用いて記録を行うと、空
気中を飛翔する際の空気の粘性抵抗によって、トナーの
進行方向が変化することにより、支持体上に形成される
基本ドット径が、アパチャ電極の開口部の径よりも大き
くなっていた。この結果、この記録装置によって形成さ
れる記録の解像度が、低いものとなっていた。

【０００５】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、高解像度記録を実現し得る記録
装置用トナーを提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明の記録装置用トナーは、開口部を備え、この開
口部を通過するトナーの流れを変調制御するアパチャ電
極と、このアパチャ電極の開口部に帯電したトナーを供
給するトナー供給手段と、このアパチャ電極に対向し
て、前記トナー供給手段の反対側に配置された対向電極
とから構成される記録装置に用いられるトナーにあっ
て、前記トナーを、前記アパチャ電極の開口部を通過し
てから前記対向電極まで電気力線に沿ってなめらかに飛
翔できるような形状としている。

【０００７】また、前記記録装置用トナーは、表面に凹
凸の無い球形にする方が好ましい。更には、前記記録装
置用トナーの平均粒径を、１０μｍ以下にする方が好ま
しい。

【０００８】

【作用】上記の構成を有する本発明の記録装置用トナー
は、アパチャ電極の開口部を通過して、電気力線に沿っ
てなめらかに対向電極まで飛翔できる。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の記録装置用トナーを具体化し
た一実施例を図面を参照して説明する。

【００１０】図１は、本発明の記録装置用トナーが使用
される記録装置の概要を示す図である。

【００１１】装置外装１９の側部には、挿入口１７と、
取り出し口１８とが設けられている。装置内部には、記
録手段１と、定着手段２とが設けられている。

【００１２】記録手段１の内部には、回転可能なブラシ
ローラ３と、トナー流変調手段であるアパチャ電極２１
とが設けられている。このブラシローラ３の回転方向の
上流には、掻き部材５と、供給ローラ４とが順次設けら
ている。供給ローラ４に接触して、層厚規制部材６が設
けられている。供給ローラ４は、トナーケース７に覆わ
れ、このトナーケース７の内部にはトナーＴが貯蔵てい
る。このトナーＴは、図２に示されるような、重合法に
よって製造された丸い形状をしたトナーが用いられる。
この重合トナーの平均粒径は、約７μｍである。

【００１３】前記アパチャ電極２１は、ブラシローラ３
の１０ｍｍ上方に配置されている。図３に示すように、
アパチャ電極２１は、穴径１００μｍの多数の開口部２
２と、２５μｍ厚のポリイミドからなる絶縁層２３と、
１μｍの厚みの銅膜からなる基準電極層２４と、同じく
１μｍ厚の銅膜からなる多数の制御電極層２５とによっ
て構成されている。前記開口部２２は、アパチャ電極２
１に開口され、そして、千鳥足状に配置されている。ま
た、基準電極層２４は、絶縁層２３のブラシローラ３側
の全面に設けられている。更に、各制御電極層２５は、
絶縁層２３の上面において、開口部２２の周りに配置さ
れている。基準電極層２４は、アースに、それぞれの制
御電極層２５は、画像信号電圧印加手段Ｓにそれぞれ接
続されている。ブラシローラ３は、アースに接続されて
いる。

【００１４】また、アパチャ電極２１の端部には、励振
手段としての圧電素子９が設けられている。この圧電素
子９は、発振機１０から印加される振動電圧によって励
振され、そしてアパチャ電極２１が振動するように構成
されている。

【００１５】アパチャ電極２１の１ｍｍ上方には、対向
電極１２が設けられている。対向電極１２には電源Ｅに
接続され、アパチャ電極２１を通過してきたトナーの帯
電極性の逆の極性の電圧、例えばマイナス１キロボルト
が印加される。この電圧印加によって、アパチャ電極２
１と対向電極１２との間には、一定の電界が形成され、
アパチャ電極２１の開口部２２を通過した荷電粒子が、
直進できるような電気力線が描かれることとなる。

【００１６】一方、支持体Ｐは、挿入口１７から挿入さ
れ、ガイド１５と一対のガイドローラ１６とに導かれ、
対向電極１２に吸着保持されるように構成される。そし
て、この場所で、支持体Ｐ上にトナーＴが吸着される。
更に、支持体Ｐは、記録部１を通過した後、対向電極１
２から引き剥され、定着手段２に送られ、取り出し口１
８から取り出されるように構成されている。

【００１７】定着手段２は、ヒートローラ１３と、プレ
スローラ１４とから構成されている。これらのローラ
は、対向して配置され、これらの間を支持体Ｐが通過で
きるように構成されている。

【００１８】次に、上述の記録装置の動作について説明
する。

【００１９】記録手段１に於て、トナーＴが、供給ロー
ラ４上に担持され、層厚規制部材６によって、均一なト
ナー層が形成される。そして、均一量のトナーＴが、ブ
ラシローラ３に供給される。このときトナーＴは、供給
ローラ４、及び、ブラシローラ３と接触しつつ摩擦し
て、そして、例えば、プラス（＋）に帯電する。プラス
（＋）に帯電したトナーＴは、ブラシローラ３に担持さ
れる。

【００２０】そして、アパチャ電極２１付近に於て、掻
き部材５によって、ブラシローラ３が掻かれる。そし
て、弾性によって、ブラシがもとに戻るとき、ブラシに
適量に担持されたトナーＴが、跳ね上がる。この結果、
トナーＴが、クラウド状になって、アパチャ電極２１に
供給される。

【００２１】そして、供給されたトナーＴのクラウド
は、アパチャ電極２１によって変調される。すなわち、
画像信号電圧印加手段Ｓからマイナス７５ボルトの電圧
が、制御電極層２５に印加されるとき、開口部２２の内
部において、プラス（＋）帯電トナーが基準電極層２４
から制御電極層２５へと向かう電界が発生する。そし
て、プラス（＋）帯電したトナーＴは、開口部２２を通
過する。

【００２２】また、画像信号電圧印加手段Ｓから、電圧
が印加されないとき、開口部２２内部において、電界は
発生しない。従って、トナーＴは、開口部２２を通過し
ない。開口部２２を通過しないトナーＴは、アパチャ電
極２１に鏡像力によって付着しようとするが、圧電素子
９による励振によって、アパチャ電極２１が振動してい
るために、トナーＴが付着してもふるい落とされる。

【００２３】一方、挿入口１７から挿入された支持体Ｐ
は、ガイド１５と一対のガイドローラ１６とを経由して
対向電極１２に吸着される。そして、支持体Ｐは、記録
部１の上部にまで搬送される。この場所で、アパチャ電
極２１によって変調されたプラス（＋）帯電トナーは、
電源Ｅによってアパチャ電極２１と対向電極１２との間
に形成された電界によって支持体に飛翔吸着する。

【００２４】トナーＴの付着した支持体Ｐは、対向電極
１２から離脱し、定着手段２に搬送される。そして、支
持体Ｐ上のトナーＴは、熱定着される。この熱定着方法
は、既に公知の技術であるので、詳細な説明を省略す
る。その後、定着手段２を通過した支持体Ｐは、ガイド
１５を経由して取り出し口１８へ搬送され、そして、取
り出される。

【００２５】次に、本発明の記録装置用トナーを使用し
た第２の実施例を図７および図８を参照しながら説明す
る。

【００２６】図７は、本発明の記録装置用トナーを使用
した記録装置の概要を示す図である。

【００２７】トナー流制御手段としてのアパチャ電極体
６１の上側には、１ｍｍの間隙を有して、円柱状の背面
電極ローラ８２がシャーシ（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８１を搬送
し得るように構成されている。また、前記アパチャ電極
体６１の下側には、そのアパチャ電極体６１の長手方向
に沿って、トナー供給装置７０が配設されており、更に
は、前記背面電極ローラ８２によって搬送される支持体
８１の進行先には定着装置８５が配設されている。

【００２８】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７０は、装置全体のハウジング
を兼ねるトナーケース７１と、そのトナーケース７１内
に収納されるトナー７６と、供給ローラ７３と、トナー
担持ローラ７４と、トナー層規制ブレード７７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７
４はトナー７６を担持し、アパチャ電極体６１に向かっ
て搬送するものであり、前記供給ローラ７３は、トナー
担持ローラ７４に対してトナー７６を供給するものであ
る。

【００２９】そして、前記供給ローラ７３とトナー担持
ローラ７４は、トナーケース７１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
配設されている。また、前記トナー層規制ブレード７７
は、トナー担持ローラ７４に担持されるトナー７６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７６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７４に圧接されている。

【００３０】前記アパチャ電極体６１は、図８に示すよ
うに２５μｍ厚のポリイミド製の絶縁シート６２に直径
１００μｍの複数のアパチャ６６が１列に形成され、且
つ各アパチャ６６の上側に制御電極６３が１μｍ厚で形
成されたものである。そして前記アパチャ電極体６１
は、図８に示すように支持体８１側に制御電極６３を対
向させ、絶縁シート６２がアパチャ位置でトナー担持ロ
ーラ７４上のトナー７６と接するように配設されてい
る。

【００３１】また、前記制御電極６３とトナー担持ロー
ラ７４の間には、制御電圧印加回路６８が接続されてい
る。この制御電圧印加回路６８は、画像信号に基いて制
御電極６３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。

【００３２】更には、前記背面電極ローラ８２とトナー
担持ローラ７４との間には直流電源８３が接続されてお
り、この直流電源は前記背面電極ローラ８２に対して＋
１ｋＶの電圧を印加し得るようになっている。

【００３３】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。

【００３４】まず始めに、トナー担持ローラ７４と供給
ローラ７３の図７に示す矢印方向の回転により、供給ロ
ーラ７３から送られてくるトナー７６はトナー担持ロー
ラ７４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７４上に担持される。担持されたトナー７
６は、層規制ブレード７７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７４の回転によって
アパチャ電極体６１に向かって搬送される。そして、ト
ナー担持ローラ７４上のトナーはアパチャ電極体１の絶
縁シート６２に擦られつつアパチャ６６の下に供給され
る。

【００３５】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６３には、制御電圧印加回路６８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６６の近傍には、制御電極６３とトナ
ー担持ローラ７４の間の電位差により、制御電極６３よ
りトナー担持ローラ７４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７４上から
アパチャ６６を通過して制御電極６３側に引き出され
る。引き出されたトナー７６は、更に、背面電極８２に
印加されている電圧によって支持体８１とアパチャ電極
体６１との間に形成される電界により、支持体８１に向
かって飛翔し、支持体８１上に堆積して画素を形成す
る。

【００３６】また、非画像部分に対応する制御電極６３
には、制御電圧印加回路６８から０Ｖの電圧が印加され
る。その結果、トナー担持ローラ７４と制御電極６３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７４上のトナー７６は静電力を受けないためアパチ
ャ６６を通過しない。

【００３７】更には、支持体８１は、その面上にトナー
７６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８１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
８５によって支持体８１上に定着される。

【００３８】尚、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ー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。

【００３９】以上詳述したような記録装置において、本
発明の効果を述べるために、使用するトナーを変更して
記録を行ったとき、１つの開口部によって形成される線
の幅がどのようにう変化するかを調べた。対象としたト
ナーは、平均粒径が、１５μｍ、１０μｍ、７μｍの粉
砕トナー、及び平均粒径７μｍの重合トナーである。こ
の結果を、トナー粒径と１つの開口部によって形成され
る線の太さとの関係を示す図である図４に示す。図４に
よれば、粒径が小さいほど、１つの開口部によって形成
される線幅が、開口部の大きさに近づいていることがわ
かる。すなわち、トナーの粒径が小さいほど、トナー
が、アパチャ電極と対向電極との間に形成される電気力
線にそってなめらかに進むということがわかる。また、
粉砕し凸凹の形状をしたトナーよりも、重合法によって
製造され、丸いなめらかな形状をしたトナーを用いた方
が、より開口部の大きさに近い大きさの記録を達成でき
ることがわかる。すなわち、なめらかな丸い形状をした
ものの方が、空気との摩擦による抵抗が軽減されるため
に、アパチャ電極と対向電極の間に形成される電気力線
に沿って、なめらかに飛翔できることがわかる。

【００４０】以上説明したように、トナーの粒径を小さ
くしたり、トナーの形状を丸くすることによって、アパ
チャ電極の開口部を通過したトナーが、アパチャ電極と
対向電極との間に形成された電気力線に沿って、なめら
かに移動することができる。従って、解像度の高い記録
を達成できるようになる。

【００４１】尚、本発明は、以上説明した実施例に限定
されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲に於
て、種々の訂正を加えることが可能である。

【００４２】例えば、より空気中をなめらかに飛翔でき
るような、いわゆる流線形状をしたトナーを用いること
も可能である。

【００４３】また、平均粒径が、本実施例で述べた７μ
ｍよりも小さいトナーを用いることも可能である。

【００４４】更には、本実施例では、開口部２２の配列
が、千鳥足のアパチャ電極２１を用いたが、図５に示さ
れるような、開口部５２が、一列に配置されたアパチャ
電極５１、あるいは、図６に示されるような、絶縁層９
２を挟んで形成された電極９３、９４が、マトリックス
状にに配列され、開口部９５のピッチを狭くすることに
よって、高解像度化に対応できるアパチャ電極９１を用
いることも可能である。

【００４５】

【発明の効果】以上詳述したことから明かなように、本
発明の記録装置用トナーによれば、アパチャ電極の開口
部を通過してから対向電極までの間を、電気力線に沿っ
てなめらかに飛翔することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の記録装置用トナーを使用した記録装置
の一実施例を示す構成図である。

【図２】本発明の記録装置用トナーの粒子構造を示す電
子顕微鏡写真である。

【図３】図１に示す記録装置に搭載されるアパチャ電極
の斜視図である。

【図４】記録装置に使用されるトナーの粒径と、記録さ
れる１本線の幅との関係を示すグラフである。

【図５】アパチャ電極の変形例を示す斜視図である。

【図６】アパチャ電極の変形例を示す斜視図である。

【図７】本発明の記録装置用トナーを使用した記録装置
の第２の実施例を示す構成図である。

【図８】図７に示す記録装置に搭載されるアパチャ電極
の斜視図である。

【図９】従来の記録装置用トナーの粒子構造を示す電子
顕微鏡写真である。

【符号の説明】

３ ブラシローラ １２ 対向電極 ２１ アパチャ電極 ２２ 開口部 Ｔ トナー

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 開口部を備え、この開口部を通過するト
   ナーの流れを変調制御するアパチャ電極と、 このアパチャ電極の開口部に帯電したトナーを供給する
   トナー供給手段と、このアパチャ電極に対向して、前記
   トナー供給手段の反対側に配置された対向電極とから構
   成される記録装置用トナーに於いて、 前記トナーを、前記アパチャ電極の開口部を通過してか
   ら前記対向電極まで、電気力線に沿ってなめらかに飛翔
   できるような形状としたことを特徴とする記録装置用ト
   ナー。
2. 【請求項２】 前記記録装置用トナーを、表面に凹凸の
   無い球形としたことを特徴とする請求項１記載の記録装
   置用トナー。
3. 【請求項３】 前記記録装置用トナーの平均粒径を、１
   ０μｍ以下としたことを特徴とする請求項１記載の記録
   装置用トナー。