JPH07117271A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 トナー流の発生効率が良く、トナー固着の無
い画像形成装置を提供すること。 【構成】 本画像形成装置には、トナーを担持する担持
ローラ１４と接触するように回収ローラ１５が設けられ
ており、この回収ローラ１５はステンレス鋼の軸にナイ
ロンブラシの生地が接着されたものであり、担持ローラ
１４に残留したトナーをはぎ取るものである。また、回
収ローラ１５の右方には未使用トナー及び回収ローラ１
５により回収されたトナーをトナー溜２１で混合して攪
拌するためのアジテータ１７が設けられている。更に
は、回収ローラ１５とアジテータ１７の間には回収ブレ
ード１９がブラシ先端と接触するように配置されてお
り、回収ローラ１５が回転すると、ブラシに付着してい
るトナーがトナー溜２１に剥ぎ取られて落ちるようにな
っている。

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は、トナー流に適したトナ
ーの帯電量が非常に狭い範囲にあるため、その範囲外の
トナー流に適さない帯電量のトナーが、例えば担持ロー
ラ等の担持手段に居残り続けるため、トナー流の発生効
率を低下させるといった問題があった。

【０００８】そればかりか、担持手段に居残り続けるト
ナーは、トナー流制御手段や帯電手段等と接触を続ける
と、摩擦熱により変形、劣化し、やがてはトナー流制御
手段、トナー帯電手段等の接触部やトナー担持体等に固
着してしまうといった問題があった。そして、トナー固
着が発生すると、トナー帯電量が不安定になったり、ト
ナー担持体上の担持量が安定せず不均一になったりし、
あるいはトナー担持体とトナー流制御手段との接触状態
が安定しないなどといった種々の不具合が発生し、出力
画像も全く安定性に欠けるものとなってしまっていた。

【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、トナー流の発生効率が良く、ト
ナー固着の無い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を備えるものであ
り、前記トナー供給手段がトナーを担持するトナー担持
体を有するとともに、そのトナー担持体上に担持され、
トナー流とならずに残留したトナーを回収する回収手段
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は、
トナー担持体上に担持され、トナー流とならずに残留し
たトナーを回収手段により回収する。それにより、トナ
ー担持体上には、トナー流に適さないトナーがいつまで
も居残ることがない。

【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の左側には、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の下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、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の右側には、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
のトナー溜２１に収納されるトナー１６と、供給ローラ
１２と、担持ローラ１４と、回収ローラ１５とトナー層
規制ブレード１８と回収ブレード１９とアジテータ１７
から構成されている。ここにおいて、前記担持ローラ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、担持ロー
ラ１４に対してトナー１６を供給するものである。ま
た、回収ローラ１５はステンレス鋼の軸にナイロンブラ
シの生地が接着されたものであり、担持ローラ１４に残
留したトナーをはぎ取るものである。さらに、アジテー
タ１７は未使用トナー、及び回収ローラ１５により回収
されたトナーをトナー溜２１で混合して攪拌するもので
ある。

【００１５】そして、前記供給ローラ１２と担持ローラ
１４と回収ローラ１５とアジテータ１７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、平行に配設されている。また、担持ローラ１４と供
給ローラ１２、及び担持ローラ１４と回収ローラ１５は
それぞれ接した状態で配設されている。さらに、前記ト
ナー層規制ブレード１８は、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、担持ローラ１４に圧接されている。また、
回収ブレード１９は回収ローラ１５のブラシ先端と接触
するように配置されており、回収ローラ１５が回転する
と、ブラシに付着しているトナーがトナー溜２１に剥ぎ
取られて落ちるようになっている。

【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のアパチャ位置で担持ローラ１４
に対して圧接されている。

【００１７】ここにおいて、前記アパチャ電極体１のア
パチャ６と担持ローラ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が担持ローラ１４の周面の最上部分と、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、担持ローラ１４の周面
の最左部分を基準として、上下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。

【００１８】更には、アパチャ電極体１自体は、図３に
示すように担持ローラ１４に対して、アパチャ６を中心
として上下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の下部周辺を上下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。

【００１９】また、前記制御電極４と担持ローラ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。

【００２０】更には、前記背面電極ローラ２２と担持ロ
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。

【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、アジテータ１７と供給ローラ
１２と担持ローラ１４との図１に示す矢印方向の回転に
より、トナー溜１９のトナー１６は供給ローラ１２に付
着させられ、さらに供給ローラ１２に付着したトナー１
６は担持ローラ１４に擦りつけられ、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るとともにマイナス帯電させ
れた後、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、担持ローラ１４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。

【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、画像部分に対応
するアパチャ６の近傍には、制御電極４と担持ローラ１
４の間の電位差により、制御電極４より担持ローラ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、
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、
背面電極板２２に印加されている電圧によって支持体２
０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、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、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】アパチャ６を通過せず担持ローラ１４に残
留したトナーは回収ローラ１５のブラシで掻き取られ
て、これに付着し、さらにブラシに付着したトナーは回
収ブレード２１で剥ぎ取られてトナー溜２１に回収され
る。トナー溜２１に回収されたトナーはアジテータ１７
の回転により未使用のトナーと混合、攪拌され、その一
部はまた供給ローラ１２に付着して行く。

【００２７】上記の構成により、担持ローラ１４上にト
ナーが残留し続ける事は無く、常に装置内を循環し続け
るため、摩擦熱によりトナーが劣化することはなく、ま
た、一度担持ローラ１４上で帯電したトナーも回収によ
って、自然に放電されやすく、次回に使用される時は、
最適な帯電特性に制御しやすい。

【００２８】また、本実施例では各構成部品の配置は理
想的であり、担持ローラ１４のトナー搬送上流から順に
供給ローラ１２、層規制ブレード１８、アパチャ電極体
１、回収ローラ１５が配置され、且つ、担持ローラ１４
の片側に、重力方向の上向から順に、層規制ブレード１
８、供給ローラ１２、回収ローラ１２が配置され、担持
ローラ１４の、これらとは反対側にアパチャー電極体１
が配置されている。

【００２９】すなわち、層規制ブレード１８で発生する
余剰トナーは供給ローラ１４に重力で落下するので問題
はなく、また、供給ローラ１２と担持ローラ１４間をす
り抜けたトナーも回収ローラ１２に落下するため問題は
無いし、回収ローラ１５上のトナーは、回収ブレード１
９によりトナー溜２１に回収されるため、廃棄トナーを
発生させる事が無い。供給ローラ１２の外形等を適宜調
整することにより、層規制ブレード１８によって発生し
た、余剰トナーが担持ローラ１４と供給ローラ１２の接
触部分の上方になるべく滞留せず、回収ローラ１５へ落
下し易くしておくことは、トナーの劣化をより軽減させ
る効果がある。

【００３０】さらに、担持ローラ１４の右方で行われる
トナーの循環は、左方に配置されたアパチャ電極体１に
対して、余計なトナーを混入させることはなく、装置全
体のシールも極めて自然にできる。

【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、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１６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、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、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】また、本実施例では担持ローラ１４上の残
留トナーを回収する手段としてブラシ状の回収ローラ１
５を用いたが、これに限らず、粘着性の強いシリコンゴ
ム等でも良い。また、ウレタン等の樹脂ブレードで剥ぎ
とっても良い。その場合、剥ぎ取られたトナーは、本実
施例で用いたような回収ローラ１５のような部品を樹脂
ブレードの下部に配置してトナー溜２１まで回収する必
要がある。

【００４０】

【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、トナー供給手段がトナーを担持
するトナー担持体を有するとともに、そのトナー担持体
上に担持され、トナー流とならずに残留したトナーを回
収する回収手段を備えたことにより、トナー担持体上に
はトナー流に適さないトナーがいつまでも居残ることが
ないため、トナー流の発生効率が良くなるとともに、ト
ナー固着による不具合が生じることがない。

【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
極体と担持ローラとの構成を模式的に表す図である。

【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 １２ 供給ローラ １４ 担持ローラ １５ 回収ローラ １７ アジテータ １８ 層規制ブレード １９ 回収ブレード ２２ 背面電極板 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
   有するとともに、そのトナー担持体上に担持され、トナ
   ー流とならずに残留したトナーを回収する回収手段を備
   えたことを特徴とする画像形成装置。