JPH07125296A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 画像に濃度がむらがなく、高精細で安定した
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。 【構成】 本画像形成装置のトナー担持ローラ１４は、
快削鋼を基材としており、その基材はガラスビーズを投
射材とするサンドブラスト加工によって、表面が２μｍ
Ｒｚ程度の粗さに加工され、その後、表面上に無電解で
ニッケル鍍金層を８μｍ程度形成することにより、１μ
ｍＲｚ程度の粗さに仕上げられている。

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は、トナーを担持しつつ搬
送する担持体として、アルミ等の金属基材にサンドブラ
スト処理等を施して表面をあらしたローラなどを用いて
いた。しかし、このような加工法では、基材の表面を微
視的に観察するとどうしても刺刺しくなってしまう。こ
のため、担持体に形成されるトナー層を薄く、均一で、
しかもトナー流制御手段との接触部においては滑らかで
安定した流動状態でなければならないと言った諸条件を
ことごとく満たすことができなかった。そして、これら
諸条件が満たされないと、形成された画像は濃度むらが
大きく、安定性に欠け、且つ形成ドットもぼやけたもの
となってしまっていた。

【０００８】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、画像に濃度むらがなく、高精細
で安定した画像形成を行う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。

【０００９】

【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ト
ナーを供給するトナー供給手段を備えるものであり、更
には、前記トナー供給手段が、粗面化加工を施した基材
上に、それを被覆するコート層が形成されたトナー担持
体を有している。

【００１０】

【作用】上記の構成を有する本発明の画像形成装置は、
トナー供給手段が、粗面化加工を施した基材上に、それ
を被覆するコート層が形成されたトナー担持体を有して
おり、その表面状態が滑らかであるため、トナーの担持
状態が薄く、且つ均一で安定しており、トナー流制御手
段との接触部においてもトナーは滑らかで、安定した転
がりで摺動し、部分的に滞ったり、凝集する事が無い。
これにより、濃度むらがなく、高精細で安定した画像を
形成し得る。

【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、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、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。

【００１３】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。

【００１４】トナー担持ローラ１４は、快削鋼を基材１
４ａとしており、その基材１４ａはガラスビーズを投射
材とするサンドブラスト加工によって、一旦表面は２μ
ｍＲｚ程度の粗さになるが、その表面は図４に示す如く
刺刺しくて、トナーの搬送能力はあるものの、このまま
使用すると前述のごとく種々の問題が発生する。従っ
て、サンドブラスト後の表面に無電解でニッケル鍍金層
１４ｂを８μｍ程度形成することにより、図５に示すよ
うに滑らかで１μｍＲｚ程度の粗さの表面に仕上げられ
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。

【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のアパチャ位置でトナー担持ロー
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。

【００１８】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。

【００１９】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。

【００２０】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。

【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、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。ト
ナー１６が担持され、層規制ブレード１８を適当量がす
り抜け、アパチャ電極体１まで搬送できるのは、トナー
担持ローラ１４の表面が適度にあらされているおかげで
ある。

【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２０上に堆積して画素を形成する。

【００２４】ここにおいて、前述したとおり、トナー担
持ローラ１４はブラスト処理した後、鍍金が被覆され
て、滑らかな表面状態であるため、トナーの担持状態が
薄く、且つ均一で安定しており、アパチャ電極体１との
接触部においてもトナー１６は滑らかに、安定した転が
りで摺動し、部分的に滞ったり、凝集する事が無い。従
って、トナー流としてアパチャを通過していくトナー量
は制御電圧に安定して制御されるため、画像濃度はむら
無く安定しており、また、アパチャを通過するトナーは
凝集体として支持体に飛翔しない為、ドットが広がって
しまうこと無く、高精細な画像を維持できる。

【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】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。

【００３４】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。

【００３５】本実施例では、ブラスト加工の投射剤とし
て、滑らかな表面に仕上がりやすいガラスビーズを用い
ているが、加工対象に適合させて、亜鉛、ステンレス、
鋼、アルミ、ナイロンやこれらの混合物を使ってもよ
い。また、ブラスト方法はサンドブラストに限らず、ウ
エットブラストや、化学エッチング等、表面をあらす加
工であればよい。

【００３６】更には、ブラスト後のニッケル鍍金は無電
解で行ったが、化学鍍金でもよいし、鍍金はニッケルに
限らず、亜鉛や錫やクロム系でもよい。

【００３７】トナー担持ローラ１４の基材１４ａとして
は、快削鋼に限らずステンレス鋼等の金属でもよく、表
面処理もこれに適したものを選択すればよい。例えば、
アルミを基材に選んだら、アルマイト処理によってコー
ト層を設ければ良い。

【００３８】また、ブラスト後の処理としては鍍金に限
らず樹脂コートやゴムコートや固体潤滑剤等をコートし
ても良い。樹脂コートとしてはナイロン系、テフロン
系、ポリイミド系のもの、或いはポリアセタールなどが
挙げられ、また、ゴムとしてはシリコン系、ＣＲ、ＳＢ
Ｒ、ＮＢＲなどが列挙できる。

【００３９】また、固体潤滑剤としては二硫化モリブデ
ンや、その他、窒化タンタル等をコートしても良い。鍍
金やコートの厚みは８μｍに限らずブラスト加工の条件
や電極体との相性によって最適化すれば良い。これらの
コート層にはカーボンを混入する等して、適度な電気抵
抗値にすることも価値がある。

【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、粗面化加工
を施した基材上に、それを被覆するコート層が形成され
たトナー担持体を有することにより、画像に濃度がむら
がなく、高精細で安定した画像形成を行うことが可能と
なる。

【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表す図であ
る。

【図４】本発明の画像形成装置に用いられるトナー担持
ローラのブラスト加工後の表面状態を示す断面図であ
る。

【図５】図４に示すトナー担持ローラに対して鍍金処理
を施した後の表面状態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 ６ アパチャ ８ 制御電圧印加回路 １４ トナー担持ローラ １４ａ 基材 １４ｂ ニッケル鍍金層 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、粗面化加工を施した基材上に、
   それを被覆するコート層が形成されたトナー担持体を有
   することを特徴とする画像形成装置。