JPH07117259A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 白地のかぶりが無く、十分なコントラストの
画像を得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、アパチャ電極体１に構成
されたアパチャ６の大きさが、トナー１６の平均粒径程
度の大きさに形成されている。

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】

【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おいて、トナー帯電部分
では、トナーの帯電極性が均一にならず、いわゆる「逆
極性トナー」が生じていた。このため、この逆極性トナ
ーが核となり、その周囲の正しい極性のトナーを引き連
れてトナー凝集体を構成し、これがオフ時においてもア
パチャから吹き出してきて、支持体に付着して白地部に
かぶりを生じさせ、形成した画像のコントラストを悪化
させるという問題が生じていた。

【０００８】また、トナーの粒径分布において最大粒子
径付近の、いわゆる「大粒径トナー」は、小さい粒径の
トナーと比べると、トナー供給手段との間の静電的、も
しくはファンデルワールス力的相互作用が、制御電極に
よるトナー飛翔電界の作用に対して相対的に小さくなる
ため、上述したような、逆極性トナーに起因するトナー
凝集体と同様の問題が生じていた。

【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、白地のかぶりが無く、十分なコ
ントラストの画像を得ることの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、帯電したトナーの流れを制
御するために開口部を有するトナー流制御手段と、その
トナー流制御手段に対してトナーを供給するトナー供給
手段とを備えるものであり、更には、前記開口部が、ト
ナーの平均粒径程度の大きさに形成されている。

【００１１】

【作用】上記の構成を有する本発明の画像形成装置は、
トナー流制御手段の開口部が、トナーの平均粒径程度の
大きさに形成されていることにより、トナー凝集体や大
粒径トナーが開口部を通過しないので、これらに起因す
る支持体の白地かぶりが起こることがなく、良好なコン
トラストの画像を形成し得る。

【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、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。

【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に担持されるトナー１６の量
がローラ面上で均一になるよう調整するためのものであ
り、トナー担持ローラ１４に圧接されている。なお、こ
のトナー層規制ブレード１８は、前記トナー担持ローラ
上に担持されたトナー１６を均一に帯電させるよう、適
当な材質を選択したり、電源の接続などの構成を行って
もよい。

【００１６】尚、トナー１６は、周知の粉砕法、及び重
合法によって、任意の粒径分布、及び帯電量分布のもの
を製作可能であるが、本実施例に於いては、平均粒径８
μｍ、２０μｍ以上の粒径のトナーの累積割合が０％、
１０．３μｍ以上２３％、４．８μｍ以下１％、３．０
μｍ以下０％のような分布のトナーを使用することとす
る。

【００１７】前記アパチャ電極体１は、図２に示すよう
に厚さ約２５μｍのポリイミド製の絶縁シート２に、直
径１０μｍ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。

【００１８】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の壁面とトナー１６
の飛翔方向とが平行であるため、安定してトナーを飛翔
させることができる。

【００１９】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、トナーの濃度むらが発生することを極力抑
えることができる。

【００２０】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＋５０Ｖの電圧を印加するよ
うに構成されている。

【００２１】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。

【００２２】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。

【００２３】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。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。

【００２４】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。

【００２５】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１
４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。

【００２６】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。

【００２７】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。

【００２８】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、担持されるトナー１
６に直接、制御電界を印加できるため、制御効率がよ
い。

【００２９】また、供給されるトナー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、トナーの制御性が良い。

【００３０】更には、トナー担持ローラ１４とアパチャ
電極体１は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。

【００３１】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上にトナー１
６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。

【００３２】また、アパチャ電極体１とトナー担持ロー
ラ１４上のトナー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
るトナー１６は、トナー担持ローラ１４により順次供給
されるトナーにより押し流されるため、トナー１６が堆
積、架橋してアパチャ６を塞ぐことが無い。

【００３３】ここで、トナー帯電部分であるトナー担持
ローラ１４と供給ローラ１２との摩擦摺動部分において
トナー１６同士が摩擦した場合、プラスとマイナスの２
種類の極性の帯電トナーが発生してしまい、逆電極トナ
ー（本実施例に於いてはプラス極性トナー）は周囲のマ
イナス極性トナーと静電気的な引力で凝集体を形成す
る。この凝集体は、他のトナーと比較して帯電量が小さ
く、したがってトナー担持ローラ１４への拘束力が小さ
い。

【００３４】また、トナー１６の粒径分布において最大
粒子径である２０μｍ付近の、いわゆる「大粒径トナ
ー」は、平均粒径のトナーと比べると、トナー担持ロー
ラ１４との間の静電的、もしくはファンデルワールス力
的付着力が、制御電極４によるトナー飛翔電界の作用に
対して相対的に小さくなる。

【００３５】このような、トナー担持ローラ１４上への
拘束力が小さい上述の凝集体や大粒径トナーは、オフ時
においても容易にトナー担持ローラ１４から離脱して支
持体２０に付着しようとする。万が一これらが支持体２
０に付着してしまうと、白地部のかぶりが生じ、形成し
た画像のコントラストを悪化させるという問題が生じて
しまう。

【００３６】しかし、本実施例の画像形成装置に於いて
は、トナー１６のうち、粒子径が、アパチャ６の開口径
である１０μｍを越えるものは、アパチャー６を通過で
きない。したがって、上述のようなトナー凝集体や大粒
径トナーが開口部がアパチャ６を通過して支持体２０に
付着し白地かぶりが起こることがない。

【００３７】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。

【００３８】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。

【００３９】

【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は、トナー流制御手段における開口
部を、トナーの平均粒径程度の大きさに形成したことに
より、トナー凝集体や大粒径トナーが開口部を通過しな
いので、これらに起因する支持体の白地かぶりが起こる
ことがなく、良好なコントラストの画像を形成すること
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 ２２ 背面電極ローラ ２４ 直流電源

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ために
   開口部を有するトナー流制御手段と、 そのトナー流制御手段に対してトナーを供給するトナー
   供給手段とを備える画像形成装置において、 前記開口部を、トナーの平均粒径程度の大きさに形成し
   たことを特徴とする画像形成装置。