JPH07108704A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 低い制御電圧により印字制御が可能で、かつ
美しい印字を達成することができる画像形成装置を提供
すること。 【構成】 本画像形成装置は、トナー担持ローラ１４の
内部に、マグネット１５ａ、マグネット１５ｂがそれぞ
れ供給ローラ１２と層規制ブレード１８に近接して配置
されている。従って、トナー担持ローラ１４の外周上に
おける磁力は、供給ローラ１２と層規制ブレード１８と
に対応する部分が強く、またアパチャ電極体１に対応す
る部分が弱い。それにより、供給ローラ１２から送られ
てくる磁性トナー１６はトナー担持ローラ１４に磁力に
より安定して保持力される。また、トナー担持ローラ１
４のアパチャ電極体１に対応する部分では、磁力が弱い
ので、トナ−保持力が弱く、従って、制御電極４に印加
する制御電圧を低くすることができる。

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とを相対
的に移動させて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】

【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は、トナー流を発生させる
制御電圧をいかに小さくできうるかが、実用化への最大
の課題である。その打開策の一つとして、担持体の表面
をテフロン等の表面エネルギーの小さい材質で形成すれ
ば、この上に担持されたトナーとの付着力は軽減される
ため、上記制御電圧を小さく抑えることが可能となる。

【０００８】しかし、この場合トナーが担持体にうまく
担持させることが困難で、担持量が少なすぎたり、むら
の多い担持状態になりやすいといった問題があった。か
といって、単に担持ローラをマグネットにして磁性トナ
ーを用いれば、担持状態は安定するが、拘束力が大き過
ぎて制御電圧を小さくするという当初の目的は果たされ
なかった。

【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、制御電圧が小さく、かつ、美し
い印字を達成することができる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、帯電したトナーのトナー流
を制御するトナー流制御手段と、その制御手段にトナー
を供給するトナー担持体とを備え、前記トナー担持体に
は、その表面における磁力が、前記トナー流制御手段へ
のトナ−供給部とそれ以外の部分とで異なるように磁性
体を設けたことを特徴とする。

【００１１】

【作用】上記の構成を有する本発明の画像形成装置にお
いては、トナー担持体の表面における磁力が、前記トナ
ー流制御手段へのトナ−供給部とそれ以外の部分とで異
なるので、トナー担持体はトナ−を安定して担持するこ
とができると共に、トナー流制御手段へのトナ−供給部
では、トナ−の拘束力が弱く、従って低い制御電圧によ
り印字制御が可能となる。

【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、背面電極板２２
がシャーシ（図示せず）に配設されている。背面電極板
２２の右方には、一対の搬送ローラ１１９が配置されて
おり、支持体２０を搬送して、前記１ｍｍの間隙に挿入
される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、前記背面電極板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
に収納される一成分型の磁性トナー１６と、供給ローラ
１２と、トナー担持体としてのトナー担持ローラ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１４は磁性トナー
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１
４に対して磁性トナー１６を供給するものである。トナ
ー担持ローラはアルミ等の金属製であるが、その表面に
は、５０μｍ程度の厚さでテフロン樹脂がコートされて
いる。

【００１５】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１４に担持される磁性トナー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、
その磁性トナー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。

【００１６】また、トナー担持ローラ１４の内部には、
シャーシ（図示せず）に固定された磁性体としてのマグ
ネット１５ａ、マグネット１５ｂがそれぞれ供給ローラ
１２と層規制ブレード１８に近接して配置されている。
従って、トナー担持ローラ１４の外周上における磁力
は、供給ローラ１２と層規制ブレード１８とに対応する
部分が強く、またアパチャ電極体１に対応する部分が弱
くなるように構成されている。

【００１７】マグネット１５ａ、マグネット１５ｂの固
定位置は、それぞれ供給ローラ１２と層規制ブレード１
８との距離が変えられるように調整可能となっており、
この調整により供給ローラ１２と層規制ブレード１８と
の接触部における磁力を変化させることができる。

【００１８】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１４に対して圧接されている。

【００１９】ここにおいて、前記アパチャ電極体１のア
パチャ６とトナー担持ローラ１４との位置関係の詳細を
説明すると、図３に示すように、各アパチャ６は各々の
中心線３０がトナー担持ローラ１４の周面の最上部分
と、トナー担持ローラ１４の中心軸３２とを通過するよ
うに配置されている。これによれば、各アパチャ６は、
トナー担持ローラ１４の周面の最上部分を基準として、
左右に均等に配置されることにより、各アパチャ６を通
過する磁性トナー１６の分布をアパチャ内の全域で均一
にすることができる。また、アパチャ６の壁面と磁性ト
ナー１６の飛翔方向とが平行であるため、安定して磁性
トナーを飛翔させることができる。

【００２０】更には、アパチャ電極体１自体は、図３に
示すようにトナー担持ローラ１４に対して、アパチャ６
を中心として左右に同じ角度だけたわむように圧接され
ている。これにより、アパチャ電極体１とトナー担持ロ
ーラ１４との接触面積を大きくすることができるととも
に、アパチャ６の下部周辺を左右均一に圧接することが
できるため、磁性トナー１６の濃度むらが発生すること
を極力抑えることができる。

【００２１】また、前記制御電極４とトナー担持ローラ
１４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＋３０Ｖの電圧を印加するよ
うに構成されている。

【００２２】更には、前記背面電極ローラ２２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。

【００２３】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。

【００２４】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から送られてくる磁性トナー１６はトナー担持
ローラ１４に擦りつけられ、トナー担持ローラ１４上に
担持される。トナー担持ローラ１４表面はトナーが非常
に付着しずらい素材である前記テフロン樹脂がコートさ
れているが、前記マグネット１５ａの磁力が磁性トナー
１６を引き付けているため、担持量が不足することが無
い。尚、ここにおける担持量はマグネット１５ａの取り
付け位置を調整することにより適当な量に制御可能であ
る。

【００２５】また、担持された磁性トナー１６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
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。この際も、本来前記テフ
ロン樹脂コートはトナーの保持力が小さいため、層規制
ブレード１８を通り抜ける通過量が過不足したり、むら
になったりしやすいのだが、前記マグネット１５ｂの磁
力がやはり安定した保持力を保つため、こういった不具
合が発生しない。尚、マグネット１５ｂの取り付け位置
を調整することにより、やはり層規制ブレード１８の通
過量を適当量に制御することは可能である。

【００２６】そして、トナー担持ローラ１４上の磁性ト
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。

【００２７】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＋
３０Ｖ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磁性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。

【００２８】この時、トナー担持ローラ１４のアパチャ
電極体１に対応する部分における磁力は弱く、またトナ
ー担持ローラ１４はテフロン樹脂コートされているの
で、この部分におけるトナー担持ローラ１４のトナ−保
持力は弱く、従って、制御電極４に印加する制御電圧を
低くすることができる。従って、制御電圧を制御するた
めの素子として耐圧が低いものを用いることができ、安
価な素子を用いて装置を安く製造することができる。

【００２９】制御電極４側に引き出された磁性トナー１
６は、さらに、背面電極板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２
０上に堆積して画素を形成する。

【００３０】この時、トナー担持ローラ１４上に磁性ト
ナ−１６がムラなく安定して保持されているので、美し
い品質のよい画像を形成することができるまた、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上の磁性トナー１６は静
電力を受けないためアパチャ６を通過しない。

【００３１】更には、支持体２０は、その面上に磁性ト
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。

【００３２】上記のように構成される画像形成装置にお
いて、絶縁性磁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。

【００３３】上記のプロセスにおいて、制御電極４によ
る制御電界は、制御電極４とアパチャ６の内部、および
そのアパチャ６と対向するトナー担持ローラ１４のトナ
ー担持面との間に形成されるので、担持される磁性トナ
ー１６に直接、制御電界を印加できるため、制御効率が
よい。

【００３４】また、供給される磁性トナー１６の一部
が、アパチャ電極体１との摺動で機械的な力等を受け、
非画像部に対応するアパチャ６内に進入しても、アパチ
ャ６内部の電界でアパチャ６を通過しないよう制御でき
るため、磁性トナーの制御性が良い。

【００３５】更には、トナー担持ローラ１４とアパチャ
電極体１は磁性トナー層を挟んで対向しているので、比
較的近距離に配置することができることにより、制御電
圧を低くでき、安価な駆動素子を使用することができ
る。

【００３６】また、アパチャ電極体１の絶縁性シート２
はトナー担持ローラ１４側に向けられているので、トナ
ー供給系の不具合でトナー担持ローラ１４上に磁性トナ
ー１６が存在しない場合でも、制御電極４とトナー担持
ローラ１４が接触して電気的に短絡し、駆動素子を壊す
ことはない。

【００３７】また、アパチャ電極体１とトナー担持ロー
ラ１４上の磁性トナー１６とは、アパチャ６の入口部分
で接触していることにより、アパチャ６の入口部分に堆
積する磁性トナー１６は、トナー担持ローラ１４により
順次供給される磁性トナーにより押し流されるため、磁
性トナー１６が堆積、架橋してアパチャ６を塞ぐことが
無い。

【００３８】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。

【００３９】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。

【００４０】また、マグネット１５ａ、ｂはそれぞれの
内部で回転可能にして、トナー担持ローラ上１４上の磁
力を調整可能にしても良い。

【００４１】さらに、トナー担持ローラ１４にコートす
る樹脂はテフロンに限らず、表面エネルギーの小さな材
料なら良い。

【００４２】

【発明の効果】以上説明したことから明かなように、本
発明の画像形成装置によれば、トナー担持体の表面にお
ける磁力が、前記トナー流制御手段へのトナ−供給部と
それ以外の部分とで異なるので、トナー担持体はトナ−
を安定して担持することができると共に、トナー流制御
手段へのトナ−供給部では、トナ−の拘束力が弱く、従
って低い制御電圧により印字制御が可能となり、かつ美
しい印字を達成することができる。

【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アパチャ電
極体とトナー担持ローラとの構成を模式的に示す図であ
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 １５ａマグネット １５ｂマグネット ２２ 背面電極板 ２４ 直流電源

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 帯電したトナーのトナー流を制御するト
   ナー流制御手段と、その制御手段にトナーを供給するト
   ナー担持体とを備え、 前記トナー担持体には、その表面における磁力が、前記
   トナー流制御手段へのトナ−供給部とそれ以外の部分と
   で異なるように磁性体を設けたことを特徴とする画像形
   成装置。
2. 【請求項２】 前記トナー流制御手段へのトナ−供給部
   における磁力がそれ以外の部分に比べて弱くなるように
   磁性体を配置したことを特徴とする請求項１に記載の画
   像形成装置。