JPH07117260A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 かぶりや画像濃度ムラが無く、十分な画像濃
度とコントラストを得ることの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の上側
に、背面電極ローラ２２が回動可能に配設され、アパチ
ャ電極体１の下側に、トナー供給装置１０が配設されて
いる。前記トナー供給装置１０は、トナー１６を収納す
るトナーケース１１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、圧電振動
子３６から構成されている。トナー担持ローラ１４は、
圧電振動子３６によりトナーの供給方向に加振され、ア
パチャ電極体１の裏に付着したトナー１６を定期的にリ
セットする。

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、ＯＦＦ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ＯＦＦ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ＯＮ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、アパチャ周囲に
形成されている制御電極、および制御電極駆動回路から
制御電極に信号を送るための配線部に対して、ＯＮ時の
電位（すなわちトナー帯電電荷と逆極性の電位）を与え
ると、この電位によって形成される電界によって、アパ
チャ電極体の裏側（支持体側）で、制御電極や配線部の
銅パターンの真裏に相当する部分にもトナーが付着す
る。特に、このような付着トナーがトナー供給方向に対
して上流側にあると、後から供給されてくるトナーがこ
れに妨げられ、ＯＮが続くとトナー供給不足を引き起こ
し、画像濃度が低下していくという問題が生じた。

【０００８】また、このような付着トナーは、ＯＦＦ時
には逆に電界による付着から開放され、アパチャ直下に
供給されてくるので、瞬間的に供給トナー量が通常より
多くなり、ＯＦＦ時の地かぶりや、ＯＦＦ直後にＯＮさ
れたときは、この部分だけ他のＯＮ時の濃度よりも濃く
なってしまうというような、ＯＮ濃度のムラが生じた。

【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、かぶりや画像濃度ムラが無く、
十分な画像濃度とコントラスト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、前記トナー供給手段がトナーを担持する
トナー担持体を有し、そのトナー担持体を前記トナー流
制御手段に対してトナーを介して接するよう配置すると
ともに、前記トナー担持体とトナー流制御手段との相対
速度がトナー供給方向と平行な成分を持つように、トナ
ー担持体、或いはトナー流制御手段の少なくとも一方を
振動させる加振手段を備えている。

【００１１】

【作用】上記の構成を有する本発明の画像形成装置で
は、制御電極や配線部の銅パターンの真裏に相当する部
分にトナーが付着しても、加振手段によってトナー担持
体とトナー流制御手段とが圧接しながら少なくともトナ
ー供給方向に相対運動をすることにより、付着トナーが
摩擦力によってアパチャに向かう力を受けてアパチャ直
下に供給され、加振手段の振動周期でトナー供給量が一
定になるため、この振動周期をＯＮ／ＯＦＦの周期より
も十分短くすれば、トナー付着よって印字ムラができて
形成画像が乱されることがなく、良好な画像出力を行う
ことができる。

【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、本発明を実施した画像形成装置の
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、トナー担持ローラ１４は、モー
タ（図示せず）に接続され、供給ローラ１２もまたモー
タ（図示せず）に接続されており、それぞれのローラ
は、前記のモータによって駆動されている。

【００１６】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。

【００１７】前記アパチャ電極体１は、図２に示すよう
に、厚さが２５乃至１００μｍのポリイミド製の絶縁シ
ート２に、直径３０乃至１００μｍ程度の大きさをもつ
複数のアパチャ６が１列または複数列に形成され、且つ
上面に厚さ１乃至１０μｍ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、もしくは任意の＋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、本実施例の要部の構成を、図１を参
照しながら説明する。

【００２３】圧電振動子３６は、前記トナー担持ローラ
１４を、アパチャ６直下に於けるトナー供給方向である
矢印３７の方向に振動させるように配設されており、こ
の圧電振動子３６を駆動するための振動子ドライバ３
８、制御電圧印加回路８、及び直流電源２４は、周知の
ＣＰＵなどにより構成された印字制御部４０によって制
御されている。

【００２４】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。

【００２５】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
１６は、層規制ブレード１８によって薄層化された後、
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。

【００２６】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、
前記印字制御部４０によって制御された印字ＯＮ時の制
御電圧が印加される。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１
４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１
６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。

【００２７】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。

【００２８】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。

【００２９】このとき、トナー供給方向の上流側（図１
に於ける制御電極４のうちの左側）の電極の裏面には、
印字ＯＮ時の印加電圧によって形成される電界によっ
て、トナー１６が数層付着する。

【００３０】この付着トナーは、このまま存在するとト
ナー１６の流れを妨げ、印字に悪影響を及ぼすが、圧電
振動子３６を駆動する振動子ドライバ３８からの駆動信
号の周期がＯＮ時の電圧パルスのデューティ時間より十
分短くなるように圧電振動子３６を駆動すれば、トナー
担持ローラ１４の振動によって、この付着トナーはアパ
チャ６の直下に搬送され、印字に供される。また、この
付着トナーは前記の周期でリセットされることとなる。
したがって、印字に悪影響を及ぼすことがなく、前述し
たようなトナー付着による問題を防ぐことができる。

【００３１】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。

【００３２】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。

【００３３】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。

【００３４】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。

【００３５】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
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。

【００３６】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。

【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、帯電したトナーの流れを制御す
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、前記トナー供給手段がトナーを担持するト
ナー担持体を有し、そのトナー担持体を前記トナー流制
御手段に対してトナーを介して接するよう配置するとと
もに、前記トナー担持体とトナー流制御手段との相対速
度がトナー供給方向と平行な成分を持つように、トナー
担持体或いはトナー流制御手段の少なくとも一方を振動
させる加振手段を備えたことにより、ＯＮ制御電圧印加
に伴う電極裏へのトナー付着を効果的にリセットできる
ので、かぶりや画像濃度ムラが無く、十分な画像濃度と
コントラストを得ることができる。

【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 ３６ 圧電振動子 ４０ 印字制御部

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、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、 前記トナー供給手段がトナーを担持するトナー担持体を
   有し、そのトナー担持体を前記トナー流制御手段に対し
   てトナーを介して接するよう配置するとともに、前記ト
   ナー担持体とトナー流制御手段との相対速度がトナー供
   給方向と平行な成分を持つように、トナー担持体、或い
   はトナー流制御手段の少なくとも一方を振動させる加振
   手段を備えたことを特徴とする画像形成装置。