JPH0761024A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 画像ムラや濃度の変動が無く十分な画像コン
トラストを得ることのできるトナー供給手段を備えた画
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の上側
に、背面電極ローラ２２が回動可能に配設され、アパチ
ャ電極体１の下側に、トナー供給装置１０が配設されて
いる。前記トナー供給装置１０は、トナー１６を収納す
るトナーケース１１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。アパチャ電極体１に対するトナー供給装置１
０のトナ−供給量は、トナー供給速度の上昇に伴う画像
コントラストの上昇が飽和する点以上に設定されてい
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において、アパチャに対す
るトナーの供給速度が低いと、モータの回転速度のムラ
によって生ずるトナー供給速度ムラのために、画像濃度
にムラが生じるという問題点が生じた。供給速度を上昇
させていくと、このムラは改善されていき、ある供給速
度でムラが気にならなくなるが、このときの供給速度
は、アパチャ電極に印加する制御電圧の大きさ、すなわ
ち制御電界の大きさによって変化した。

【０００８】この現象は、以下のように説明できる。あ
る強さの制御電界を与えたとき、トナー供給速度が低い
領域では、供給されたトナーの全てがアパチャを通過で
きるが、トナー供給速度が上がってくると、直径約１０
０μｍの小さなアパチャに多数のトナーが殺到すること
に加え、トナーの飛翔速度は空気の粘性抵抗によりアパ
チャ出口付近で一定になるので、過剰量のトナー供給を
行っても、アパチャを通過できるトナー量は、与えられ
た制御電界によってアパチャを通過させることができる
所定の量で飽和する。

【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、画像濃度ムラが無く十分な画像
濃度を得ることのできるトナー供給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、帯電したトナーの流れを制
御するトナー流制御手段と、前記トナーを担持し、その
トナーを前記トナー流制御手段に対して供給するトナー
供給手段とを備える画像形成装置であって、前記トナー
供給装置のトナー供給量を、あるトナー流制御手段の制
御条件のもとで、トナー供給量の上昇に伴う画像コント
ラストの上昇が飽和する点以上に設定したことを特徴と
する。

【００１１】

【作用】上記の構成を有する本発明の画像形成装置で
は、トナー供給装置のトナー供給量が、トナー供給量の
上昇に伴う画像コントラストの上昇が飽和する点以上に
設定されているため、トナー供給装置に備えられている
モータ等の回転速度ムラによって形成画像が乱されるこ
とがなく、良好な画像出力を行うことができる。

【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、円柱状
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。

【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
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。

【００１５】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、トナー担持ローラ１４は、ステ
ッピングモータ３６に接続され、供給ローラ１２もまた
モータ（図示せず）に接続されており、それぞれのロー
ラは、前記のモータによって駆動されている。

【００１６】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
１００μｍ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、もしくは任意の＋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。

【００２２】次に、本実施例の要部の構成を、図１、図
４、及び図５を参照しながら説明する。

【００２３】少なくとも前記ステッピングモータ３６を
駆動するための担持ローラドライバ３８、制御電圧印加
回路８、及び直流電源２４は、周知のＣＰＵなどにより
構成された印字制御部４０によって制御されている。

【００２４】前記印字制御部４０の記憶部は、図４に示
すような、制御電圧に対するトナー供給速度の関係をテ
ーブルとして記憶している。

【００２５】図５のグラフは、上記のグラフを作成する
ために用いられるもので、トナー供給速度に対応してい
る担持ローラ回転周速度と、形成画像（ベタ黒）との関
係を、５種類の制御電極４の制御電圧について示したも
のである。

【００２６】ここで、実線、点線、及び破線で示したプ
ロットは、印字オン時の制御電圧を＋１５０〜＋６０Ｖ
とし、各制御電圧を採用したときにおける、形成画像
（ベタ黒）の可視光吸収率のトナー供給速度に対する変
化を示したものであり、２点鎖線は、上と同様に印字オ
フの場合についてのプロットである。また、黒丸（●）
は、各制御電圧における飽和トナー供給速度を示したも
のである。これをプロットしたものが図４に示すグラフ
である。

【００２７】例えば、図４に示すグラフよれば、オン時
の制御電圧を＋１２０Ｖとすると、飽和トナー供給速度
は、１００ｍｍ／ｓであり、これ以上遅くトナ−担持ロ
ーラ１４を回転させると、トナーは供給不足の状態にな
り、図５からも明かなように、トナー供給速度のわずか
な変化によって濃度が変化してしまうので、支持体２０
の搬送方向に対してムラのある、不安定な画像形成条件
となってしまう。

【００２８】従って、制御電圧とトナー供給速度は、図
４における斜線部に示されたような関係を保つように制
御される必要があり、オン時の制御電圧は、操作パネル
上に設けられ、使用者によって操作される濃度調整スイ
ッチ（図示せず）に連動して、前記印字制御部４０によ
って変更される。

【００２９】例えば、オン時に＋１２０Ｖで駆動してお
り、トナー供給速度が１１０ｍｍ／ｓであった初期状態
に対して、前記濃度調整スイッチによって濃度を高くす
るように操作され、オン時の制御電圧が＋１４０Ｖに設
定されたとする。この場合には、トナー供給速度が１１
０ｍｍ／ｓのままでは、図４を見れば分かるように、ト
ナー供給不足になってしまうので、トナー供給速度を１
３０ｍｍ／ｓに上げるように、印字制御部４０から前記
担持ローラドライバ３８に信号が送られ、これによっ
て、十分なトナー供給量が得られ、濃度変動のない安定
した画像形成が可能となる。

【００３０】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。

【００３１】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。

【００３２】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、
前記印字制御部４０によって制御された印字オン時の制
御電圧が印加される。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１
４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１
６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。

【００３３】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
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。

【００３４】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。

【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、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。

【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。

【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
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。

【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、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。

【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。

【００４３】更に、上述の実施例では、トナー担持ロー
ラ１４の回転速度を制御してトナー供給装置のトナー供
給量を変更するようにしたが、トナー担持ローラ１４へ
のトナー層規制ブレード１８の接触圧を変更してトナー
担持ローラ１４上のトナ−層の厚さを変えることにより
トナー供給量を変更するようにしてもよい。

【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、トナー供給装置のトナー供給量
が、トナー供給量の上昇に伴う画像コントラストの上昇
が飽和する点以上に設定されているため、トナー供給量
のわずかな変動に伴う画像濃度変動、ならびに濃度ムラ
を抑制することができ、したがって形成画像が汚される
ことがなく、良好なコントラストの画像出力を安定して
行うことができる。

【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】印字制御回路の作動要領を説明するためのグラ
フを示した図である。

【図５】図４に示したグラフを作成する要領を説明する
ためのグラフを示した図である。

【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 ２２ 背面電極ローラ ２４ 直流電源 ３６ ステッピングモータ ４０ 印字制御部

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、 前記トナーを担持し、そのトナーを前記トナー流制御手
   段に対して供給するトナー供給手段とを備える画像形成
   装置において、 前記トナー供給装置のトナー供給量を、あるトナー流制
   御手段の制御条件のもとで、トナー供給量の上昇に伴う
   画像コントラストの上昇が飽和する点以上に設定したこ
   とを特徴とする画像形成装置。