JPH07125301A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 飛散の少ないドット形成が可能で、高精細な
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】 本画像形成装置における担持スリーブ１４の
アパチャ直下部には、マグネットローラ９の磁力を遮断
する磁気遮断層７が埋設されている。

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は、トナー流制御手段に印
加されたトナー流を発生させようとする制御電圧によ
り、金属ローラ等のトナー担持体からトナーが分離し、
アパチャを通過してトナー流となる際、トナー流が分離
する位置にばらつきがでてしまい、これが高精細な画像
形成を阻害する原因となっていた。

【０００８】図５および図６を用いてより詳しく説明す
ると、制御電圧をオンにすると担持ローラ４４上のトナ
ーに飛翔させようとする電界が及ぶのは大体、図６に示
すａの円弧の範囲であり、これは制御電極４が円環形で
あれば、その外周にほぼ等しい。アパチャ径に相対する
円弧ｂの内部ではオンの電界を受けたトナーが担持ロー
ラから分離し、ただちにアパチャを通過してトナー流と
なるが、その外側の部分、すなわち制御電極４の下側で
は担持ローラから分離しようにも、アパチャ電極体のベ
ースフィルムが障壁となって分離できず、ベースフィル
ムに付着することになる。アパチャのトナー搬送方向上
流側でベースフィルムに付着したトナーは、付着しなが
ら凝集体となってアパチャまで押し流され、一部はトナ
ー流となる。しかし、凝集体のまま飛んでいくものが多
いため、粒径がより大きなトナーが飛んでいくことと同
等になり、支持体に形成されるドットは飛散が多く、見
苦しいものとなってしまう。また、下流側に付着したト
ナーも後続のトナーを一部せき止め、アパチャに対して
凝集体のトナーを供給してしまい、やはり飛散の多いド
ットを形成する一因となる。さらに、前記円弧ｂの内部
から分離したトナーでも、その分離位置の違いによっ
て、トナー流としての飛翔軌跡が異なるため、飛散した
ドットが形成される一因となる。

【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、飛散の少ないドット形成が可能
で、高精細な画像を得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。

【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、トナーを担持する搬送する
トナー担持体を有し、前記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、更
には、前記トナー担持体が磁界を遮断する遮断手段を有
している。

【００１１】

【作用】上記の構成を有する本発明の画像形成装置は、
遮断手段が磁界を遮断することにより、トナー担持体か
らトナーが分離する位置を限定して、飛散の少ないドッ
トを形成する。

【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に収納される磁性のトナー１６と、供給
ローラ１２と、担持スリーブ１４と、マグネットローラ
９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、前記担持スリーブ１４はトナーケース１１
に固定されているが、その内部に配置されたマグネット
ローラ９の矢印方向の磁力と回転により、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
る。ただし、図４に示すように、担持スリーブ１４のア
パチャ直下部には、前記マグネットローラ９の磁力を遮
断する磁気遮断層７が埋設されている。磁気遮蔽層７の
材質としては、例えば、強磁性体であるパーマロイが用
いられる。前記供給ローラ１２は、担持スリーブ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、担持スリーブ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とマグネット
ローラ９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、
平行に配設されている。また、担持スリーブ１４と供給
ローラ１２、及び担持スリーブ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。

【００１６】さらに、前記トナー層厚規制体１８は、真
鍮性の剛体であり、担持スリーブに対して５０μｍ程度
の隙間を隔てて配置されている。そして、担持スリーブ
１４上で穂立ちしながら搬送されるトナーが、トナー層
厚規制体１８を通過する際、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。また、回収ブレード１
９は回収ローラ１７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１７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。

【００１７】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スリーブ１
４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と担持スリーブ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が担持スリーブ１４の周面の最左部分と、担持ス
リーブ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、担持スリーブ１
４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。

【００１９】更には、アパチャ電極体１自体は、図３に
示すように担持スリーブ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と担持スリーブ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。

【００２０】また、前記制御電極４と担持スリーブ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と担持ス
リーブ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＋１ｋ
Ｖ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、アジテータ１７と供給ローラ
１２とマグネトローラ９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
１６は担持スリーブ１４に擦りつけられ、担持スリーブ
１４上に担持される。担持されたトナー１６は、層厚規
制体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、引き続きマグネットローラ９の回転によりア
パチャ電極体１に向かって搬送される。そして、担持ス
リーブ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。

【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と担持スリーブ
１４の間の電位差により、制御電極４より担持スリーブ
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、担持スリーブ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。前述の如く、トナー担持スリー
ブ１４から分離するトナーは磁気遮蔽体７によって図４
のＣで示す領域に限定されているため、トナー流には凝
集体が混入せず、また飛翔軌跡も安定し、支持体上には
飛散の極めて少ないドットが形成される。

【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、担持スリーブ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、担持スリーブ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。

【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】アパチャ６を通過せず担持スリーブ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。

【００２８】上記の如く、担持スリーブ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、
一度担持スリーブ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。

【００２９】また、本実施例では各構成部品の配置は理
想的であり、担持スリーブ１４のトナー搬送上流から順
に供給ローラ１２、層厚規制体１８、アパチャ電極体
１、回収ローラ１５が配置され、且つ、担持スリーブ１
４の片側に、重力方向の上向から順に、層厚規制体１
８、供給ローラ１２、回収ローラ１２が配置され、担持
スリーブ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。

【００３０】すなわち、層厚規制体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と担持スリーブ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１９
によりトナー溜に回収されるため、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、層厚規制体１８によって発生した、余剰ト
ナーが担持スリーブ１４と供給ローラ１２の接触部分上
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。

【００３１】さらに、担持スリーブ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。

【００３２】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、担持スリーブ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。

【００３３】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と対向する担持スリーブ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。

【００３４】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。

【００３５】更には、担持スリーブ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。

【００３６】また、アパチャ電極体１の絶縁性シート２
は担持スリーブ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スリーブ１４上にトナー１６が存在
しない場合でも、制御電極４と担持スリーブ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。

【００３７】また、アパチャ電極体１と担持スリーブ１
４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、担持スリーブ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。

【００３８】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。

【００３９】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。

【００４０】また、本実施例では担持スリーブ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
１５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第１
の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。

【００４１】さらに、本実施例では回転しないトナー担
持スリーブの一部に磁気遮蔽体７を埋設したが、例え
ば、図５に示すように、担持スリーブ１４は回転可能と
し、その内側に磁気遮蔽体７を設置しておいてもよい。

【００４２】磁気遮蔽体の材質としては、パーマロイに
限らずフェライトやセンダスト等強磁性体となりうるも
のなら利用できるし、また、単層のみで用いるのでな
く、薄層化したものを重ね合わせて用いると、より効果
的に磁気遮蔽が可能となる。

【００４３】

【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担持体が磁界を遮断する遮
断手段を有することにより、トナーがトナー担持体から
離れる位置が限定されるため、飛散の少ないドット形成
が可能となり、高精細な画像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
極体と担持スリーブ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のアパチャ近傍の構成を
示す断面図である。

【図５】本発明の画像形成装置の構成を具体化した他の
実施例を示す図である。

【図６】従来の画像形成装置のアパチャ近傍の構成を示
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 ６ アパチャ ７ 磁気遮蔽体 ８ 制御電圧印加回路 ９ マグネットローラ １２ 供給ローラ １４ 担持スリーブ １５ 回収ローラ １７ アジテータ １８ 層厚規制体 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、トナーを担持するトナー担持体を有し、
   前記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、 前記トナー担持体が磁界を遮断する遮断手段を有するこ
   とを特徴とする画像形成装置。