JPH06328765A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 簡易な構成で、必要な画像濃度、コントラス
トおよび印字速度を得ることが可能な、トナー供給効率
が高いトナー供給手段を備えた画像形成装置を提供する
こと。 【構成】 本画像形成装置は、帯電したトナー１６を担
持しつつ搬送する感光性のトナー担持ローラ１３に除電
光源３２によって光を照射し、トナー１６とトナー担持
ローラ１３との間の静電引力を弱めた後にアパチャ電極
体１に対してトナーの供給を行うことにより、極めてト
ナー供給効率が良い。

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、画像形成装置の１つとして、複数
の開口部（以下、アパチャと称する）が形成された電極
を用いて、その電極に対して画像データに基いて電圧を
印加し、トナー粒子が前記アパチャを通過し得るよう制
御して、通過したトナー粒子により支持体上に画像を形
成するものが、米国特許第３６８９９３５号の明細書に
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、前記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
るトナー粒子の流れが変調されるよう帯電したトナー粒
子を供給する手段と、支持体とアパチャ電極体が相対的
に移動し得るよう支持体を粒子流路中に位置決めする手
段とから構成されている。

【０００４】また、例えば米国特許第４７４３９２６
号、同４７５５８３７号、同４７８０７３３号、および
同４８１４７９６号の明細書には、アパチャ電極体が支
持体側に制御電極、トナー供給側に基準電極を向けて配
設された画像形成装置が開示されている。

【０００５】これに対して、米国特許第４９１２４８９
号の明細書には、アパチャ電極体を支持体側に基準電
極、トナー供給側に制御電極を向けて配設することによ
り、オフ時に制御電極に対して印加される電圧を、上記
米国特許に開示される画像形成装置に比べて１／４程度
に抑えることができることが記載されている。

【０００６】ここにおいて、前記オフ時とは、支持体上
にトナー粒子を付着させない時、すなわち画像の空白部
分を形成する時点を意味するものであり、逆にオン時と
言えば、支持体上にトナー像を形成する時点を意味する
ものである。

【０００７】また、上述したような従来の画像形成装置
に於いて、トナー粒子を供給する手段としては、表面が
平滑、或いは適当な粗さをもった平面状、またはブラシ
状で、前記開口部付近まで搬送される途中の帯電したト
ナーを一時的に担持するトナー担持体を備え、適当なト
ナー帯電手段によって帯電されたトナーをこのトナー担
持体上に担持し、このトナーを機械的、または電磁気的
な力によって開口部近傍まで供給するような構成のもの
が一般的に用いられていた。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たような従来の画像形成装置に於いては、トナー担持体
の表面と帯電したトナーとの間に強固な静電引力が生じ
るため、トナー供給効率が悪くなり、必要な画像濃度や
コントラスト・印字速度を得るためには、前記アパチャ
電極体を駆動する電圧を高くしなければならず、したが
って装置全体がコスト高となっていた。

【０００９】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、簡易な構成で、必要な画像濃
度、コントラストおよび印字速度を得ることが可能な、
トナー供給効率が高いトナー供給手段を備えた画像形成
装置を提供することを目的としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明の画像形成装置は、帯電したトナーの流れを制
御するトナー流制御手段と、前記トナーを担持し、その
トナーを前記トナー流制御手段に対して供給するトナー
供給手段とを備えるものであり、更には、前記トナー供
給手段は、前記帯電したトナーを担持すべく表面が光導
電性物質で構成された感光性トナー担持体と、その感光
性トナー担持体の表面の少なくとも一部分に対して、前
記光導電性物質が光導電性を示す波長の光を照射し、除
電を行う除電露光手段とを備えている。

【００１１】

【作用】上記の構成を有する本発明の画像形成装置は、
帯電したトナーを担持しつつ搬送する感光性トナー担持
体に、除電露光手段によって光を照射し、トナーと感光
性トナー担持体との間の静電引力を弱めた後に、トナー
流制御手段に対してトナーの供給を行うことにより、極
めてトナー供給効率が良い。

【００１２】

【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。

【００１３】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、円柱状の背面電
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。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、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。

【００１４】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１３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
３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１３に対してトナー１６を供給するものであ
る。

【００１５】そして、前記供給ローラ１２とトナー担持
ローラ１３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１３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１３に圧接されている。

【００１６】また更に、トナー担持ローラ１３は、接地
された金属芯棒１４の表面に、感光層１５を被覆するよ
うに構成されている。この感光層１５は、公知の電子写
真感光体に用いられている、セレンや有機感光体（ＯＰ
Ｃ）等の素材で構成されている。

【００１７】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、且つ上
面に厚さ１μｍの制御電極４が各アパチャ６毎に形成さ
れたものである。そして、前記アパチャ電極体１は、図
１に示すように支持体２０側に制御電極４を対向させた
状態で、絶縁シート２のアパチャ位置でトナー担持ロー
ラ１３に対して圧接されている。

【００１８】また、前記制御電極４とトナー担持ローラ
１３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。

【００１９】更には、前記背面電極ローラ２２とトナー
担持ローラ１３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。

【００２０】また、トナーケース１１に内接し、かつト
ナー担持ローラ１３の回転方向について、前記アパチャ
６よりも上流側に若干遡った位置には遮光板３０が設置
されており、この遮光板３０、トナーケース１１、及び
絶縁シート２に囲まれた空間内には、除電光源３２が設
置されている。ここで、この除電光源３２は、帯電した
トナー１６を担持して矢印の方向に回転するトナー担持
ローラ１３の表面うち、アパチャ６に達する直前の部分
のみに光照射するよう、トナー担持ローラ１３の表面と
遮光板３０の先端部との間隙は約３０μｍ以下に設定さ
れている。

【００２１】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。

【００２２】まず始めに、トナー担持ローラ１３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１３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１３上に担持される。担持されたトナー１
６は、層規制ブレード１８によって薄層化されるととも
に帯電される。

【００２３】このとき、トナー担持ローラ１３の表面に
は、供給ローラ１２及びトナー１６との摩擦によって誘
起された、トナー１６の帯電電荷と逆極性の表面電荷と
トナー１６との間の静電引力と、トナー１６自身の電荷
による、トナー担持ローラ１３表面上への鏡像力とによ
り、トナー１６が強固に付着するので、十分な密度のト
ナー１６がトナー担持ローラ１３上に担持され、印字操
作に伴う装置の微小な振動や重力等の力学的作用によっ
てトナー１６がはげ落ちてしまうことがない。その後、
トナー担持ローラ１３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が、トナー担持ローラ１３上のト
ナー１６とアパチャ電極体１の絶縁シート２とが接触す
る直前に除電光源３２よりトナー担持ローラ１３に光照
射される。したがって、トナー担持ローラ１３の表面上
に誘起され、トナー１６を強固に吸着していた電荷は、
光照射によって導電性となった部分の感光層１５を通っ
て、接地された金属芯棒１４に流れ、トナー１６とトナ
ー担持ローラ１３との間の引力は非常に小さくなる。

【００２４】そして、トナー担持ローラ１３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。

【００２５】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＋
３５Ｖ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１３の間の電位差により、制御電極４よりトナー担
持ローラ１３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１３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。

【００２６】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１３と制御電極４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１
３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。

【００２７】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。

【００２８】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１３
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。

【００２９】ここで、比較例として、本実施例の担持ロ
ーラ１３の代わりに、金属製ローラや、通常の樹脂を用
いると、トナー１６の電荷による鏡像力や、摩擦帯電電
荷によりトナー１６を吸着する力は本実施例の場合に比
べてはるかに大きくなるので、この吸引力に打ち勝って
トナー１６を支持体２０に向かって飛翔させるために
は、制御電圧印加回路８から制御電極４に印加されるべ
き電圧が非常に高くなってしまい、ドライバコストの上
昇を招いていた。

【００３０】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。

【００３１】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、米国特許第５０３６３４１号の明細書に記載される
ような編目状の電極体を用いることも可能である。

【００３２】また、図３に示したように、除電露光手段
をトナー担持ローラ１３の内側に接地しても良い。この
とき、図３における遮光板３０は筒状でスリットを有
し、このスリットの開口端の少なくとも一方はアパチャ
６よりもトナー担持ローラ１３の回転方向に対して上流
側にずれた位置にあるよう固定されて配置されている。
感光層１５はスリーブ状で、内側に金属製スリーブが機
械的・電気的に接続されており、図３の矢印の方向に回
動可能に配設されている。この金属製スリーブは電気的
には接地されている。

【００３３】また、上記実施例及び変形例に於いて、除
電露光手段は印字動作中常時点灯させても良いし、大き
な面積の白地部がある場合は必要に応じて点滅させても
良く、照射面積も、遮光板なしで感光性トナー担持体全
体を照射しても良い。

【００３４】

【発明の効果】以上詳述したことから明かなように、本
発明の画像形成装置によれば、帯電したトナーを担持し
つつ搬送する感光性トナー担持体に、除電露光手段によ
って光を照射し、トナーと感光性トナー担持体との間の
静電引力を弱めた後に、トナー流制御手段に対してトナ
ーの供給を行うことにより、トナー供給効率が極めて良
いため、必要な画像濃度、コントラストおよび印字速度
を容易に得ることが可能となる。

【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の他の実施例を示す断面
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 １３ トナー担持ローラ １５ 感光層 ２２ 背面電極ローラ ２４ 直流電源 ３２ 除電光源

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 帯電したトナーの流れを制御するトナー
   流制御手段と、 前記トナーを担持し、そのトナーを前記トナー流制御手
   段に対して供給するトナー供給手段とを備える画像形成
   装置において、 前記トナー供給手段は、前記帯電したトナーを担持すべ
   く表面が光導電性物質で構成された感光性トナー担持体
   と、 その感光性トナー担持体の表面の少なくとも一部分に対
   して、前記光導電性物質が光導電性を示す波長の光を照
   射し、除電を行う除電露光手段とを備えたことを特徴と
   する画像形成装置。