JPH0732641A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 トナー流制御手段に形成されたトナー回収用
の開口部より付着トナーを回収する手段を備えた画像形
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に回収
アパチャ７が形成されている。プリントアパチャ７の支
持体２０側の周囲に付着トナーした磁性トナー１６は、
内部にマグネットを持つトナー担持ローラ１４の回転に
より、回収アパチャ７まで転動しながら搬送され、さら
に回収アパチャ７を通過してトナーケース１１に回収さ
れる。

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、アパチャを通過したト
ナーが総て支持体に飛翔する訳ではなく、その一部がア
パチャの周辺に付着してしまう。この付着トナーはプリ
ントを重ねるごとに堆積してゆき、限度を超えるとアパ
チャを塞いでトナー流の発生を阻害したり、また、制御
電圧とは無関係に支持体に飛翔して形成画像を乱したり
する。

【０００８】付着トナーを除去するクリーニング機構を
設けることも考えられるが、機構が複雑になるばかり
か、クリーニングの度にプリントを止めねばならない。
また、除去したトナーは捨てられるため、無駄になる。

【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、トナー回収用の開口部が形成さ
れたトナー流制御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。

【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、そのトナー流制御手段にト
ナー回収用の開口部が形成されている。

【００１１】また、前記回収用の開口部までは、磁力に
よりトナーを搬送してもよい。

【００１２】さらに、前記回収用の開口部は、制御電極
の配線とは反対側に備えられていてもよい。

【００１３】

【作用】上記の構成を有する本発明の画像形成装置は、
トナー流制御手段に形成されたトナー回収用の開口部よ
り付着トナーを回収するため、簡単な機構で、かつプリ
ントを止めること無く付着トナーを除去することがで
き、かつ、除去したトナーは再利用されるため経済的で
ある。

【００１４】また、前記回収用の開口部までは磁力によ
りトナーをトナー流制御手段上に拘束しながら搬送する
ようにすれば、装置内でトナーが飛び散ったりして不具
合を生じることが無い。

【００１５】さらに、前記回収用の開口部は制御電極の
配線とは反対側に備えられておればトナー搬送がスムー
ズである。

【００１６】

【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。

【００１７】図１は、本発明を実施した画像形成装置の
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）に配設されいる。背面
電極板２２の右には、一対の搬送ローラ１１９が配置さ
れており、前記間隙に挿入される支持体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。定着装置２６
は、加圧ローラ２６ａと内部にヒータを有するヒートロ
ーラ２６ｂから構成されている。

【００１８】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。

【００１９】前記トナー担持ローラ１２は、８極のマグ
ネットの外周に非磁性のスリーブが嵌合され構成されて
おり、それらが一体となって回転する。また、トナ−１
６は、周知の磁性一成分トナ−で構成されている。

【００２０】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。

【００２１】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の複数のプリントアパチャ６が１列に形成さ
れ、且つ上面に厚さ１μｍの制御電極４が各プリントア
パチャ６の開口周縁に形成されたものである。さらに、
各アパチャの左側には、長軸が１２０μｍで短軸が５０
μｍである楕円形状の回収アパチャ７が千鳥配置で二列
に形成されていおり、楕円の長軸の向きは、電極体の長
手方向に一致する。

【００２２】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のプリントアパチャ６位置でトナー担
持ローラ１４に対して圧接されている。

【００２３】ここにおいて、前記アパチャ電極体１のプ
リントアパチャ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、各プリントア
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
プリントアパチャ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、各プリントアパチャ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、プリントアパチャ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。

【００２４】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、プリントア
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、プリントアパチャ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。

【００２５】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。

【００２６】更には、前記背面電極板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板２２に対して＋１ｋ
Ｖの電圧を印加し得るようになっている。

【００２７】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。

【００２８】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に擦られつつプリントアパチャ６の下に供
給される。

【００２９】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
するプリントアパチャ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上からプリ
ントアパチャ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。

【００３０】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プリントアパ
チャ６を通過しない。

【００３１】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。

【００３２】ところで、制御電極４に＋５０Ｖが印加さ
れ、プリントアパチャ６を通過したトナーは１００％が
支持体２０に飛翔するわけでは無く、若干はプリントア
パチャ６の近傍に付着してまう。この付着トナーは小量
なら問題ないが、プリントを繰り返す内にどんどん堆積
して行き、やがてはプリントアパチャ６部分において堆
積トナーのブリッジを形成し、プリントアパチャ６を塞
いでトナー流の発生を阻害する。

【００３３】また、一旦堆積したトナーが制御電圧とは
無関係に支持体に向かってしばしば飛翔するため、画像
飛散の原因となる。また、制御電圧が０Ｖ時に堆積トナ
ーが飛翔しやすいため、これがいわゆる、かぶりとなっ
て形成画像を乱す。

【００３４】しかし、本実施例では、前述のとおり磁性
トナーと、内蔵された８極マグネット自体も回転するト
ナー担持ローラ１４とを用いているため、プリントアパ
チャ６近傍に堆積しようとする付着トナーは、アパチャ
電極体１を突き抜けたトナー担持ローラ１４の磁力によ
って、不特定個が集まって、いわゆるトナーが穂立ちし
た磁気ブラシが形成される。更に、形成された磁気ブラ
シはアパチャ電極体１を突き抜けてくる磁極が反転する
ごとに、寝起きを繰り返しながらトナー担持ローラ１４
の回転方向の上流側に移動してゆく、いわゆる、磁気ブ
ラシの転動現象がおきる。転動によりどんどん移動して
行くトナーは、前記千鳥配置で楕円形状の回収アパチャ
７に到達すると、磁力で回収アパチャ７内を落下して行
きトナーケース１１のトナー貯蔵部に回収され、再利用
される。付着トナーはプリントアパチャ６近傍に堆積す
る暇もなく移動して行くため、プリントアパチャ６を塞
いでしまうことが無い。かつ磁力で拘束されながら、制
御電極４の配線側とは反対側に遠ざかり、速やかに制御
電極から離れるため、支持体２０に飛翔して記録画像を
乱すことが無い。

【００３５】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、プリントアパチャ
６が絶縁破壊することがない。

【００３６】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とプリントアパチャ６の内
部、およびそのプリントアパチャ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１６に直接、制御電界を印加できるた
め、制御効率がよい。

【００３７】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
部に対応するプリントアパチャ６内に進入しても、プリ
ントアパチャ６内部の電界でプリントアパチャ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。

【００３８】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。

【００３９】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。

【００４０】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、プリントアパチャ６の入口
部分で接触していることにより、プリントアパチャ６の
入口部分に堆積するトナー１６は、トナー担持ローラ１
４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、架橋してプリントアパチャ６を
塞ぐことが無い。

【００４１】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。

【００４２】例えば、上記実施例ではトナー回収用の開
口部は複数の回収アパチャ７で構成されているが、単一
のスリット穴でも良い。また、付着トナーは磁力で回収
アパチャ７まで搬送されているが、アパチャ電極体１に
超音波の進行波を印加してトナー搬送しても良い。

【００４３】さらに、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。

【００４４】

【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、トナー流制御手段に形成された
トナー回収用の開口部より付着トナーを回収するため、
簡単な機構で、かつプリントを止めること無く付着トナ
ーを除去することができ、かつ、除去したトナーは再利
用されるため経済的である。

【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。

【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 プリントアパチャ ７ 回収アパチャ ８ 制御電圧印加回路 １４ トナー担持ローラ ２２ 背面電極板 ２４ 直流電源

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 帯電したトナーのトナー流を制御するト
   ナー流制御手段と、その制御手段にトナーを供給するト
   ナー供給手段とを備え、 前記トナー流制御手段は、トナー回収用の開口部を備え
   たことを特徴とする画像形成装置。
2. 【請求項２】 前記回収用の開口部までは、磁力により
   トナーを搬送することを特徴とする請求項１に記載の画
   像記録装置。
3. 【請求項３】 前記回収用の開口部は、制御電極の配線
   とは反対側に備えられたことを特徴とする請求項１に記
   載の画像記録装置。