JPH07137329A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 絶えず所望とするコントラストの高精細な記
録画像を得ることが可能な画像形成装置を提供するこ
と。 【構成】 本画像形成装置は、出力総枚数をカウントす
るカウンタ７と、そのカウント数に基づいて、制御電圧
印加回路８と背面電圧印加回路２４の設定電圧を変化し
得るよう制御するＣＰＵ９を備えている。

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、制御電極をオンにした
時、トナー流として適したトナーの性質には粒径等、若
干の選択性があるとともに、トナー表面のＣＣＡ等が剥
げ落ちる等、経時的なトナーの劣化が発生するため、ト
ナー流の発生効率や高精細なドット形成を最適にする制
御電圧、及び背面電圧の最適値は経時的に変化してしま
う。従って、経時的に不変の制御電圧および背面電圧を
印加していると、トナーの発生効率が落ちて所望のコン
トラストが得られず、また高精細な印字画像が得られな
くなってしまうといった問題があった。

【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、絶えず所望とするコントラスト
の高精細な記録画像を得ることが可能な手段を備えた画
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対
してトナーを供給するトナー供給手段と、前記トナー流
制御手段、もしくはトナー供給手段の少なくとも一方の
印加電圧を経時的に変化させるよう制御する印加電圧制
御手段とを備えている。

【００１０】

【作用】上記の構成を有する本発明の画像形成装置にお
けるトナー流制御手段は、帯電したトナーの流れを制御
し、トナー供給手段は前記トナー流制御手段に対してト
ナーを供給し、印加電圧制御手段は前記トナー流制御手
段、もしくはトナー供給手段の少なくとも一方の印加電
圧を経時的に変化させるよう制御する。

【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
おりカット紙である支持体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。

【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
のトナー溜２１に収納されるのトナー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１
７から構成されている。また、前記担持ローラ１４は、
トナー１６を担持し、アパチャ電極体１に向かって搬送
するものである。前記供給ローラ１２は、担持ローラ１
４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
地が接着してあり、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。

【００１４】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。

【００１５】さらに、前記トナー層厚規制ブレード体１
８は、担持ローラに対して圧接されており、トナー１６
の量がローラ面上で均一になるよう調整されるともに、
そのトナー１６を均一に帯電させる。また、回収ブレー
ド１９は回収ローラ１７のブラシ先端と接触する様に配
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
る様になっている。

【００１６】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の周面の最左部分と、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
してオン、オフ時に＋５０Ｖ、もしくは０Ｖの電圧を印
加するように構成されている。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。

【００２０】しかし、これらの電圧設定は初期段階のみ
である。カット紙である支持体２０への印字枚数を制御
回路系でカウントするカウンタ回路７が設置されてお
り、装置全体の制御を取り仕切る印加電圧制御手段とし
てのＣＰＵ９がこのカウント枚数を取り込みながら、制
御電圧印加回路８及び背面電圧印加回路２４を制御して
それぞれの設定電圧を図４に示す如く、経時的に変化さ
せていく。

【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、層厚規制ブレ
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、引き続き担持ローラ１４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】上記の如く、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】しかし、トナーが担持ローラ１４への担持
と回収を繰り返している内、次第に劣化して帯電特性及
び粒径分布等が変化してしまうが、前述のとおりＣＰＵ
９がカウンタ回路７の出力枚数情報に従って制御電圧及
び背面電圧を最適に設定するため、出力画像濃度のコン
トラストや解像度は経時的に安定している。

【００２９】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。

【００３０】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。

【００３１】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。

【００３２】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。

【００３３】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。

【００３４】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。

【００３５】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。

【００３６】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。

【００３７】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第１の
実施例で用いた様な回収ローラ１５の如き部品を樹脂ブ
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。

【００３８】さらに、本実施例では経時的に設定電圧を
変化させたのは、制御電圧と背面電圧のみであったが、
供給ローラ１２や回収ローラ１５に印加される電圧等、
印字品質に係わる、あらゆる電圧設定を経時的に変化さ
せることは有効である。

【００３９】あるいは、本実施例ではトナーの経時的な
劣化を、印字枚数の累計で置き換えたが、これに限ら
ず、トナー供給装置１０の運転時間で置き換えたり、こ
れらにトナー流発生量の累計をフィードバックしてトナ
ーの劣化具合を推定することができる。

【００４０】もしくは、トナーの導電性や粒径を測定で
きうるセンサーをトナー供給装置１０内に設置し、実際
にトナーの劣化状態を把握しながら諸電圧の設定値を制
御していけるなら確実性は増す。

【００４１】

【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、前記トナー流制御
手段、もしくはトナー供給手段の少なくとも一方の印加
電圧を経時的に変化させるよう制御する印加電圧制御手
段とを備えたことにより、絶えず所望とするコントラス
トの高精細な記録画像を得ることが可能となる。

【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電圧制御系
の構成を示すブロック図である。

【図５】本発明の画像形成装置に用いられる制御電極及
び背面電極に印加する電圧の経時的変化を示す図であ
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 ７ カウンタ回路 ８ 制御電圧印加回路 １４ 担持ローラ 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と、 前記トナー流制御手段、もしくはトナー供給手段の少な
   くとも一方の印加電圧を経時的に変化させるよう制御す
   る印加電圧制御手段とを備えたことを特徴とする画像形
   成装置。