JPH07266610A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 画像品質の優れた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のアパ
チャ６のトナー搬送方向上流に、トナー層規制ブレード
１８を備えている。トナー層規制ブレード１８には、開
口部１９が配置されていて、非制御トナーがアパチャ到
達前にその非制御トナーを除去することが可能である。

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
のアパチャ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ようにしたもの
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に帯電したトナー
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、印字時にかぶりが発生
したりして、画像品質の安定性に問題があることがあっ
た。さらに、本画像形成装置の印字時に、アパチャ電極
体のアパチャから、湧き出るような非制御トナーの流出
が発生し、これがアパチャ電極体上にたまってしまって
いた。このアパチャ電極上のトナーにより、支持体が汚
れたり、印字されるトナーが十分制御されずコントラス
トが得られなかったりしていた。この対策としてアパチ
ャ電極をクリーニング機構等を検討しているが、装置が
煩雑複雑化したりする欠点も発生したりした。すなわ
ち、この問題に対する抜本的対策でないため、吹き出す
非制御トナーを減少させることは、できなかった。

【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、アパチャ電極体から吐出する非
制御トナーを抑え、良好な画像品質を呈する画像形成装
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、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、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、前記電界制御手段とは受像体を挟んで配置
された対向電極とで構成された画像形成装置であって、
少なくとも前記電界制御手段の制御部の、荷電粒子搬送
方向の上流側に開口部を設けたことを特徴とする。

【００１０】

【作用】上記の構成を有する本発明の画像形成装置は、
担持体に担持された荷電粒子は、電界制御手段の制御部
に達する前に、搬送方向上流にある開口部に搬送され
る。ここで、制御部の非印字状態と同様の電界的且つ機
械的条件を与えられることにより、制御されにくい荷電
粒子は、全て担持体から開口部を経て放出され、担持体
から剥離される。したがって、制御部では、制御されに
くい荷電粒子は存在せず、かぶりがなくコントラストが
高い画像を形成できる。

【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、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、背面電極
としての背面電極ローラ２２がシャーシ（図示せず）に
回動可能に配設されており、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。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１
０が配設されており、更には、前記背面電極ローラ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、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。

【００１４】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。

【００１５】ここで、本実施例のトナー層規制ブレード
について、詳細に説明する。図４は、トナー層規制ブレ
ードを示す斜視図である。本発明の別の部材としてのト
ナー層規制ブレード１８は、ステンレス等の金属材料で
構成されており、トナー担持ローラ１４上に担持された
トナー層に圧接して配置されると共に、そのトナー層と
の接触面には、直径１００μｍの多数の開口部１９が１
列に形成されている。トナー層規制ブレード１８とトナ
ー担持ローラ１４との間には、直流電源２５に接続され
ており、それにより、トナー層規制ブレード１８には、
ー１０Ｖの電圧が印加されている。そして、このトナー
層規制ブレード１８により、トナー担持ローラ１４に担
持されるトナー１６の量がトナー担持ローラ１４面上で
均一になるよう調整されるとともに、そのトナー１６を
均一に負極に帯電させる。また、この時、トナー担持ロ
ーラ１４に担持されたトナー１６の内、負極に十分帯電
しなかったトナー１６等は、開口部１９を通して排除さ
れ、トナーケース１１内に回収される。

【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
れたものであり、アパチャ６及び制御電極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。

【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に対してー１０Ｖ、もし
くは＋４０Ｖ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
１６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。

【００２３】この時、トナー層規制ブレード１８には、
ー１０Ｖの電圧が印加されているので、開口部１９には
いわゆるオフになった状態の電界が形成されている。こ
の時開口部１９から吐出されてくるトナーは、いわゆる
かぶりの状態の非制御トナーであり、このようなトナー
はトナータンクに回収される。この時回収される非制御
トナーは、まだ十分には解析されていないが、概ね次の
ように考えられる。このような非制御トナーは、十分に
帯電されていないトナーや、流動性が極めて悪いトナー
等の、いわゆる異常トナーであり、通常の電界制御では
制御されること無く噴出する。

【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＋
４０Ｖ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。

【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からー１０Ｖ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】このようなプロセスにより印字が行われる
が、アパチャ位置に到達する前に、非制御トナーを除去
することにより、印字時にはかぶりの無い良好な出力が
可能となる。

【００２７】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。

【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
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】上述した実施例に於いては、層規制ブレー
ドに開口部を設けたが、アパチャ電極体１の絶縁シート
２に、開口部を配置して同様の機能をもたせても良い。
図５は第２の実施例を示す図であり、アパチャ電極体１
のアパチャ６のトナー搬送方向上流に、多数の開口部１
９が配置されている。

【００３６】また、上述した実施例では、開口部にはい
わゆるオフ電圧（ー１０Ｖ）を印加したが、特に電圧を
印加しなくても良い。この際には、いわゆる電界効果で
吐出するトナーでなく、機械的力で非制御となるトナー
を除去することができる。

【００３７】さらに、上述した実施例では、開口部上方
には特に電界を形成しなかったが、背面電極に相当する
ものを配置して、よりアパチャ下でのオフ条件に近いよ
うにしても良い。また、トナー層規制ブレード１８は、
ステンレス等の導電性金属材料で構成したが、トナー層
規制ブレード１８を、合成樹脂等の絶縁材料で構成し、
開口部１９の開口周縁に電極を形成し、その電極にー１
０Ｖの電圧を印加するようにしてもよい。

【００３８】また、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ー１０Ｖとしたが、これはこ
の電圧に限定されるものではなく、例えば、０Ｖの電圧
であっても良い。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】

【発明の効果】以上説明したことから明らかなように、
本発明の画像形成装置においては、担持体に担持された
荷電粒子は、電界制御手段の制御部に達する前に、搬送
方向上流にある開口部に搬送される。ここで、制御部の
非印字状態と同様の電界的または機械的条件を与えるこ
とにより、制御されにくい荷電粒子は、全て担持体から
開口部を経て放出され、担持体から剥離される。したが
って、制御部では、制御されにくい荷電粒子は存在せ
ず、かぶりがなくコントラストが高い画像を形成でき
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に用いられるトナー層規
制ブレードの斜視図である。

【図５】本発明の第２の実施例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 １８ トナー層規制ブレード １９ 開口部 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、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、
   前記電界制御手段とは受像体を挟んで配置された対向電
   極とで構成された画像形成装置において、 少なくとも前記電界制御手段の制御部の、荷電粒子搬送
   方向の上流側に開口部を設けたことを特徴とする画像形
   成装置。
2. 【請求項２】 少なくとも前記開口部の周辺に、荷電粒
   子の帯電極性と同極の電圧を印加したことを特徴とする
   請求項１に記載の画像形成装置。
3. 【請求項３】 前記電界制御手段は、絶縁シートと、そ
   の絶縁シートに形成されたアパチャと、そのアパチャの
   開口周縁に形成された制御電極とから成り、前記開口部
   が電界制御手段の絶縁シートに形成されていることを特
   徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
4. 【請求項４】 前記開口部が、前記電界制御手段とは別
   の部材に形成されていることを特徴とする請求項１に記
   載の画像形成装置。