JPH07246728A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 印字品質が優れ安定した出力の可能な画像形
成装置を提供すること。 【構成】 本画像形成装置は、アパチャ電極体１の絶縁
シート２上に、飛翔電極１９が、アパチャ６の配列方向
に沿って形成されている。飛翔電極１９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飛翔電極１９に対して＋１ｋＶの電
圧を印加し得るようになっている。更に、飛翔電極１９
は、導電性を有した弾性体が好ましく、ゴム、スポンジ
等により構成されており、押圧ローラ２２の回転に伴っ
て搬送されてきた支持体２０は、この飛翔電極１９に圧
接されて搬送される。これにより、支持体２０の表面
を、搬送時に支持体２０の厚みや繊維状態に関係なく定
電位にできる。

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づいて電圧
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とを相対
的に移動させて支持体を粒子流路中に位置決めする手段
と、アパチャ電極体に対して支持体を挟んで配置された
対向電極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、次のような欠点があっ
た。すなわち、画像形成装置の対向電極に電圧を印加す
ることにより、飛翔電界が形成されるのであるが、この
ように飛翔電界を形成すると、支持体の特性により印字
品質が大きく左右されることがわかってきた。つまり紙
質や繊維の状態により、形成されるドットの形状がゆが
んだり、飛散してかぶりとなってしまうことが発生して
いた。

【０００８】さらに困難なことに、アパチャ電極と支持
体の距離が、ドットの形状に大きく影響を与えていた。
すなわち、用紙の厚みに対応することと、且つアパチャ
電極と支持体の距離を正確に出すという二つの課題があ
った。

【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、支持体の種類に関わらず良好な
印字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。

【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、荷電粒子を担持供給する担
持体と、前記担持体とは荷電粒子を介して配置され、か
つ電界により荷電粒子の流れを制御する制御部を有する
電界制御手段と、前記電界制御手段を通過した荷電粒子
をさらに受像体に向かって飛翔させる電界を形成する飛
翔電界形成手段とで構成された画像形成装置であって、
前記飛翔電界形成手段は、受像体に対して電界制御手段
側に配置されていることを特徴とする。

【００１１】

【作用】上記の構成を有する本発明の画像形成装置にお
いては、受像体に対して電界制御手段側に配置された飛
翔電界形成手段により荷電粒子を飛翔させるための電界
が形成され、それにより電界制御手段を通過した荷電粒
子は、さらに受像体に向かって飛翔して、受像体上に堆
積する。

【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、電界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、円柱状の押圧ローラ
２２がシャーシ（図示せず）に回動可能に配設されてお
り、押圧ローラ２２の回転に伴って前記間隙に挿入され
る、受像体としての支持体２０を搬送し得るように構成
されている。

【００１４】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、前記押圧ローラ２
２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。

【００１５】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
に収納される荷電粒子としてのトナー１６と、供給ロー
ラ１２と、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。

【００１６】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。

【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
れたものであり、アパチャ６および制御電極４により制
御部が構成される。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。

【００１８】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。

【００１９】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。

【００２０】また、前記制御電極４とトナー担持ローラ
１４の間には、制御電圧印加手段としての制御電圧印加
回路８が接続されている。この制御電圧印加回路８は、
画像信号に基づいて制御電極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、アパチャ電極体１の絶縁シート２
上には、飛翔電界形成手段としての飛翔電極１９が、ア
パチャ６の配列方向に沿って形成されている。前記飛翔
電極１９は、絶縁シート２上面、すなわち、制御電極４
が形成された面と同じ面で、且つアパチャ６の、支持体
２０の搬送方向の上流側に配置されている。そして飛翔
電極１９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飛翔電極１
９に対して＋１ｋＶの電圧を印加し得るようになってい
る。更に、図４に示すように、飛翔電極１９は、導電性
を有した弾性体が好ましく、ゴム、スポンジ等により構
成されており、飛翔電極１９の上面は、支持体２０の搬
送路中に突出している。従って、押圧ローラ２２の回転
に伴って搬送されてきた支持体２０は、この飛翔電極１
９に圧接されて搬送され、このとき、支持体２０のアパ
チャ電極体１側の表面は、飛翔電極１９を介して直流電
源２４によって支持体２０の種類（厚みや紙質や繊維の
状態）に関係なく定電位とすることができ、本実施例で
は、飛翔電極１９により、本発明の押圧手段が構成され
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、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。

【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、飛翔電極１９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。

【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】このように行われる印字プロセスにおい
て、飛翔電極１９が支持体のアパチャ対向面にあるた
め、支持体表面に直接電圧が印加することが可能とな
る。したがって、従来問題であった支持体の特性のばら
つき等によるドットの乱れ等の障害が解消することがで
きる。さらに本実施例では、支持体２０と飛翔電極１９
とを接触させるため、アパチャ６と支持体２０の距離を
一定の距離にすることができる。トナーの飛翔距離が一
定になり、その結果、印字も常に安定したものとなる。

【００２８】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。

【００２９】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。

【００３０】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。

【００３１】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。

【００３２】また、アパチャ電極体１の絶縁シート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１６
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。

【００３３】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。

【００３４】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。

【００３５】本実施例では、飛翔電極１９を支持体の搬
送方向に対して上流側のみに設けたが、印字を乱さない
構成で有れば搬送方向の下流側にも配置しても良い。

【００３６】また、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、電界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】更に、上記実施例では、飛翔電極１９を、
導電性を有する弾性体で構成したが、飛翔電極１１９
を、例えば銅などの導電性を有する金属膜で構成すると
共に、前記押圧ローラ１２２を、回転可能でかつアパチ
ャ電極体１に対して接近離隔可能に取り付け、さらに圧
縮バネなどの弾性体２４により、アパチャ電極体１に向
かって付勢してもよく、それにより、前記間隙に挿入さ
れた支持体２０は、押圧ローラ１２２によりアパチャ電
極体１上の飛翔電極１１９に圧接され、この場合、弾性
体２４及び押圧ローラ１２２により、本発明の押圧手段
が構成される。また、上記実施例では、飛翔電極１９
を、アパチャ電極体１の絶縁シート２上に設けたが、ア
パチャ電極体１とは別の部材上に設けてもよい。

【００３８】

【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、飛翔電界形成手段を、受
像体に対して電界制御手段側に配置したので、受像体の
厚みや繊維状態の影響を受けずに表面を定電位にでき
る。その結果、支持体の種類に関わらず、良好な印字が
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示す図であ
る。

【図４】本発明の画像形成装置の要部の拡大断面図であ
る。

【図５】本発明の他の実施例を示す図である。

【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 ８ 制御電圧印加回路 １４ トナー担持ローラ １９ 給電手段 ２２ 背面電極ローラ ２４ 直流電源

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 荷電粒子を担持供給する担持体と、前記
   担持体とは荷電粒子を介して配置され、かつ電界により
   荷電粒子の流れを制御する制御部を有する電界制御手段
   と、前記電界制御手段を通過した荷電粒子をさらに受像
   体に向かって飛翔させる電界を形成する飛翔電界形成手
   段とで構成された画像形成装置において、 前記飛翔電界形成手段は、受像体に対して電界制御手段
   側に配置されていることを特徴とする画像形成装置。
2. 【請求項２】 前記受像体と飛翔電界形成手段とを圧接
   させるための押圧手段を有することを特徴とする請求項
   １に記載の画像形成装置。
3. 【請求項３】 前記飛翔電界形成手段は、飛翔電極で構
   成されていることを特徴とする請求項１または２に記載
   の画像形成装置。
4. 【請求項４】 前記電界制御手段は、制御部が形成され
   た絶縁シートを有し、前記飛翔電極は、その絶縁シート
   の受像体側の面に配設されていることを特徴する請求項
   ３に記載の画像形成装置。