JPH07117264A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 低電圧駆動が可能で、安価で高速に画像を形
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。 【構成】 本画像形成装置におけるアパチャ電極体１
は、厚さ２５μｍのポリイミド製の絶縁シート２に、そ
の絶縁シート２を貫通する直径１００μｍの複数のアパ
チャ６が等間隔で１列状に配置されると共に、絶縁シー
ト２の上面側における各アパチャ６の開口周縁には、ト
ナー流制御部として厚さ１μｍの制御電極４が形成され
ている。また、制御電極４が形成される面と反対側の面
のアパチャの手前には、径が１μｍ程度で、長さが十数
μｍの導電性繊維が埋め込まれた除電層５が形成されて
いる。そして、前記アパチャ電極体１は、支持体２０に
制御電極４が対向した状態において、除電層５がアパチ
ャ６よりトナー供給上流側にくるよう配置されている。

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】しかしながら、この装置ではトナー粒子が
アパチャに目詰まりすることにより記録品質が低下する
と共に、記録速度もあまり早くすることができなかっ
た。そこで本出願人は、更に検討を進め、特願平４ー２
５４４９４号の明細書および図面において、トナーを保
持した担持体と記録電極とを接触させて配置することに
より記録特性を大きく改善することができる画像記録装
置を提案している。この装置によれば、記録電極が目詰
まりすることがないため、画質の向上はめざましく、画
像記録装置として小型化、低コスト化が可能となった。

【０００５】

【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は、トナーは担持
体上に鏡像力等によって付着して供給されるので、帯電
量が大きいトナーでは帯電量に比例する駆動力に対して
帯電量の２乗に比例して鏡像力が大きくなり、トナーを
支持体方向に飛翔させることができない。それにより、
帯電量の大きいトナーが多いと供給量に対するトナーの
使用効率が低く、プリント時間を長くしていた。また、
帯電量の大きなトナーを飛翔させるためには大きな駆動
電界を必要とするとともに高い駆動電圧を必要とし、そ
のための駆動素子等が高価になるため、装置が高価にな
る等の欠点があった。

【０００６】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、低電圧駆動が可能で、安価で高速
に画像を形成することが可能な画像形成装置を提供する
ことを目的としている。

【０００７】

【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、トナー流制御部を有するト
ナー流制御手段と、そのトナー流制御手段に帯電したト
ナーを供給するトナー担持体と、そのトナー担持体とは
前記トナー流制御手段を挟んで反対側に設けられた背面
電極とより成り、トナー担持体よって供給されるトナー
がトナー流制御部を通過するのを制御して、トナー流制
御手段と背面電極との間に配置される支持体上に画像を
形成するものであり、更には、トナー供給上流側にトナ
ーの帯電量を減じるための除電手段を備えている。

【０００８】更に前記除電手段は、トナー流制御手段の
トナー担持体との対向面に形成された導電性繊維、もし
くは導電性粒子より構成されていてもよい。

【０００９】

【作用】上記の構成を有する本発明の画像形成装置によ
れば、トナーはトナー担持体に担持され、トナー流制御
手段のもとに搬送される。そして、画像信号に応じてト
ナー流制御部に電圧が印加される。トナー担持体上のト
ナーはトナー流制御部によって形成される電界下に搬送
される前に、あらかじめ除電手段によって帯電量を減じ
られる。それにより、トナー担持体上のトナーは鏡像力
が弱められるとともに、トナー担持体との付着力が弱め
られ、トナー流制御部では比較的低い電圧によって大き
なトナー流を制御できる。

【００１０】尚、前記除電手段が、トナー流制御手段の
トナー担持体との対向面に形成された導電性繊維、もし
くは導電性粒子より構成されていてもよい。

【００１１】

【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。

【００１２】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、０．５ｍｍの間隙を有して、背面電極と
しての円柱状の背面電極ローラ２２が筐体（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。

【００１３】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１
０が配設されており、また、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２
６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はトナー１６を層状に担持し、
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内において図示する矢
印方向に回転可能に支持されており、両者は接触して配
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と共にそのトナ
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。

【００１６】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、そ
の絶縁シート２を貫通する直径１００μｍの複数のアパ
チャ６が等間隔で１列状に配置されると共に、絶縁シー
ト２の上面側における各アパチャ６の開口周縁には、ト
ナー流制御部として厚さ１μｍの制御電極４が形成され
ている。また、図３に示すように制御電極４が形成され
る面と反対側の面のアパチャーの手前には、径が１μｍ
程度で、長さが十数μｍのカーボン製導電性繊維が埋め
込まれた除電層５が形成されている。

【００１７】そして、前記アパチャ電極体１は、支持体
２０に制御電極４が対向した状態において、図３に示す
ように除電層５がアパチャー６よりトナー供給上流側に
くるよう配置されている。

【００１８】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。

【００１９】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。

【００２０】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。

【００２１】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のトナー担持部１７に上に担持され
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。帯電した
トナー１６が除電層５に近接するとトナー１６の電界及
び制御電圧による電気力線が除電層５の導電性繊維に集
中し、電界強度の勾配が大きくなることにより、微弱な
コロナ放電を形成する。このコロナ放電によって生成し
たイオンのうちプラスのイオンが、負に帯電したトナー
の電荷を中和し、除電する。実験によれば、層規制ブレ
ード１８によって薄層化された後のトナーは、環境及び
装置のばらつきによってその帯電量は３０μＣ／ｇから
６０μＣ／ｇの間でばらつくが、除電層５を通過後のト
ナーの帯電量はほぼ１５μＣ／ｇで安定し、アパチャー
下に供給される。

【００２２】一方支持体２０は、アパチャ電極体１と背
面電極ローラ２２との間に向かって搬送される。

【００２３】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、制御電極からア
パチャーを通ってトナー担持ローラー１４上に至る電気
力線が形成される。担持ローラー１４との付着力から解
放されたトナーは、制御電極４によって形成されている
電界からの静電力を受け、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。

【００２４】また、非画像部分に対応する制御電極４、
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。

【００２５】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。

【００２６】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。

【００２７】例えば、上記実施例では除電層５を導電性
繊維を用いて形成したが、その代わりに、粒径５μｍ程
度のカーボン粒子、金属粒子を用いて形成することも可
能である。

【００２８】また、上記の導電性繊維、導電性粒子は絶
縁性のシート上に形成されているが、これらの導電性繊
維、導電性粒子を接地する構成としてもよい。この場
合、イオン電荷は接地線からも供給され、より効率よく
除電することができる。

【００２９】また、導電性繊維、導電性粒子に高圧電圧
を印加し、積極的にコロナ放電させることにより除電さ
せることもできる。この場合、電源は直流でも交流でも
よい。

【００３０】また、コロナ放電のイオンだけにたよら
ず、除電層５をアパチャ電極体１に塗布し、接地した導
電性コート層、例えば、カーボンブラック塗布層に帯電
トナーを接触させ、電荷を漏洩させても効果的である。

【００３１】更には、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、上記実施例では制御電極を
絶縁シートの支持体対向面側に配置したが、これはトナ
ー供給側でもよい。

【００３２】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、特表
平１ー５０３２２１号公報に記載されるような編目状の
電極体や、特願平５−４７８４８号の明細書および図面
に記載されるようなエッジ電極を用いることも可能であ
る。

【００３３】

【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、トナー担持体上のトナー
はトナー流制御部によって形成される電界下に搬送され
る前に、あらかじめ除電手段によって帯電量を減じられ
る。これにより、トナー担持体上のトナーは鏡像力を弱
められるとともに、トナー担持体との付着力を弱られる
ため、トナー流制御部では比較的低い電圧によって大き
なトナー流を制御できる。その結果、低電圧駆動が可能
となるとともに、安価で高速に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
極体の斜視図である。

【図３】本発明の画像形成装置の要部の構成を示す断面
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 ５ 除電層 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

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 トナー流制御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帯電したトナーを供給す
   るトナー担持体と、そのトナー担持体とは前記トナー流
   制御手段を挟んで反対側に設けられた背面電極とより成
   り、トナー担持体よって供給されるトナーがトナー流制
   御部を通過するのを制御して、トナー流制御手段と背面
   電極との間に配置される支持体上に画像を形成する画像
   形成装置において、 トナー供給上流側にトナーの帯電量を減じるための除電
   手段を備えたことを特徴としている画像形成装置。
2. 【請求項２】 前記除電手段がトナー流制御手段のトナ
   ー担持体との対向面に形成された導電性繊維、もしくは
   導電性粒子よりなることを特徴とする請求項１記載の画
   像形成装置。