JPH0768829A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高精細な画像を形成することができる画像形
成装置を提供すること。 【構成】 画像形成装置のアパチャ電極体１は、絶縁シ
ート２と、制御電極４と、絶縁シート７と、上層電極９
とからなる４層構造になっており、複数のアパチャ６が
１列にこの４層を貫通して形成されいる。そして、上層
電極９には、その位置において制御電極４と背面電極板
２２間に形成させる電位よりもトナーの帯電極性に対し
て同極性側の電圧が印加されている。

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搭載される印刷手段として
用いることが可能な画像形成装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、アパチャを有した電極に画像信号
を印加することにより、トナー粒子のアパチャ通過を制
御して支持体上に画像を得る画像記録装置は、米国特許
第３６８９９３５号明細書で提案されている。この画像
記録装置は、絶縁体の層を挟んで一方の面に形成される
連続したシールド電極と、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を有し、各絶縁された複数
の制御電極毎に３層を貫いて少なくも１列のアパチャを
有しているアパチャ電極体と、制御電極とシールド電極
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、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。

【０００３】しかし、上記構成ではアパチャーを通過し
たトナー流は支持体に到達する間に種々の理由でアパチ
ャー径より発散し、支持体上にアパチャー径より大きな
ドットが形成されてしまい、高精細な画像が得られない
といた問題があった。

【０００４】これに対し特願平４−９９６６１号の出願
では、レンズ電極を用いて、アパチャ通過後のトナー流
発散を抑えることが提案されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た構成でも完全にはトナー流の発散を抑えることはでき
ない。なぜなら、トナー流がアパチャの供給側から発生
し、以後は電界以外の力は受けずに飛翔することを前提
にしているが、１個のトナー粒子のみが飛翔するわけで
はないので、実際にはアパチャ内でトナーは互いに衝突
したり、アパチャ壁面に衝突したりしてその運動ベクト
ルは、ランダムとなってしまう。

【０００６】一方、アパチャ電極体の支持体側表層の電
極に、トナーの帯電と逆極性の電圧を印加するため、ど
うしてもアパチャから支持体側に発散した電気力線が形
成されてしまう。従って、アパチャーの支持体側出口付
近で失速したトナーも、発散した電気力線に従って発散
しながら飛翔してしまう。また、支持体側の電圧を強く
することにより電気力線の発散を抑えようとしても、放
電を誘発してしまい、実用的な電圧では不可能であると
いった問題があった。さらに、トナー流を発生させるた
めに支持体側表層の電極には、当然トナーを引き寄せる
電圧が印加されているため、この電極にトナーが付着し
てしまうこともしばしばで、穴詰まりや、また、付着し
たトナーが支持体に再度飛翔して画像かぶりの原因にも
なっていた。

【０００７】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、高精細な画像形成装置を提供す
ることを目的としている。

【０００８】

【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、そのトナー供給手段とは
トナー流制御手段を挟んで反対側に配置された背面電極
とを備え、前記トナー流制御手段を、絶縁体を介して積
層された複数の電極により構成すると共に、その複数の
電極のうち、前記背面電極側に位置する電極に対して、
その電極の位置において、それよりも供給手段側に位置
する電極と背面電極との間に形成される電位よりもトナ
ーの帯電極性側の電圧を印加したことを特徴とする。

【０００９】

【作用】上記の構成を有する本発明の画像形成装置によ
れば、トナー流制御手段の、背面電極側に位置する電極
に対して、その電極の位置において、それよりも供給手
段側に位置する電極と背面電極との間に形成される電位
よりもトナーの帯電極性側の電圧が印加されているた
め、基本的にアパチャより発散した電界が形成されず、
記録ドットの広がりが無い、高精細なドットを形成でき
うる。

【００１０】

【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。

【００１１】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が匡体（図示せず）に配設されている。前記背
面電極板２２の右には、一対の搬送ローラ１１９が配設
されており、それにより前記支持体２０を搬送し前記１
ｍｍの間隙に挿入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、前記搬送ローラ１１９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。前記定着装置２６は、シリコンゴムを表層に持
つ加圧ローラ２６ａと内部にハロゲンヒータ２６を持つ
ヒートローラ２６ｂから構成されている。

【００１２】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。そして、前記供給ローラ１２とトナー担持ローラ１
４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、両者は僅かな隙間をもって平行に配
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ものであり、ト
ナー担持ローラ１４に圧接されている。

【００１３】前記アパチャ電極体１は、図２に示すよう
に、４層構造になっており、直径１００μｍの複数のア
パチャ６が１列にこの４層を貫通して形成されいる。最
下層は、厚さ２５μｍのポリイミド製の絶縁シート２
で、その上には、各アパチャ６ごとに制御電極４が厚さ
１μｍで形成されている。さらに、これらの上層には、
厚さ２５μｍのポリイミド製の絶縁シート７が接着され
ており、また、その上層には、やはり各アパチャ６ごと
に上層電極９が厚さ１μｍで形成されている。また、ア
パチャ電極体１の断面を図４に示すように、上層電極９
に形成された開口の直径は、１４０μｍであり、更に前
記絶縁シート７部分のアパチャ６は、制御電極４部分か
ら上層電極９に向かって徐々に拡大した形状に形成され
ている。

【００１４】そして、前記アパチャ電極体１は、図３に
示すように支持体２０側に上層電極７を対向させ、絶縁
シート２がアパチャ位置でトナー担持ローラ上のトナー
と接するように配設されている。

【００１５】また、前記制御電極４とトナー担持ローラ
１４との間には、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あるいは＋５０Ｖの電圧を印加する
ように構成されている。

【００１６】そして、前記上層電極９とトナー担持ロー
ラ１４との間には、上層電極用電圧印加回路１３が接続
されている。この上層電極用電圧印加回路１３は、前記
画像信号に基いて上層電極９に対して０Ｖあるいは＋６
０Ｖの電圧を印加するように構成されている。

【００１７】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。

【００１８】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。

【００１９】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、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１
８によって薄層化されると共にマイナス（−）に帯電さ
せられ、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。

【００２０】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、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。

【００２１】ここで、図６の矢印で示す電気力線の如
く、上層電極９の無い２層のアパチャ電極体１を用いる
と、アパチャ６と支持体間では発散した電界が形成され
るため、飛翔トナーも発散してしまう。ところが、本実
施例のアパチャ電極体１では、上層電極９に上層電極用
電圧印加回路１３により、６０Ｖが接続されているの
で、図４に示すような広がりの無い電界が形成されてい
るため、アパチャ出口付近で失速したトナーが支持体上
に拡散したドットを形成することがない。上層電極９に
印加された電圧６０Ｖは、制御電極４と背面電極板２２
間に形成された電界が上層電極９の位置に形成する電位
よりも小さい値である。

【００２２】さて、上層電極９に印加される電圧の条件
を以下に詳しく述べる。上層電極９を無視し、制御電極
４と背面電極板２２間で形成される電界が図５の様であ
ったとする。図中横軸は制御電極４の位置を原点とした
背面電極板２２方向に向かう距離を示し、一方縦軸は両
電極間の電位を表す。ただし、図を解り易くするため、
電位を示す折れ線は実際の形状とは異なる。

【００２３】図中、電位の傾きが途中で変化しているの
は、ポリイミドの誘電率が空気中とは違っているためで
あり、丁度この変化点に上層電極９が位置し、その電位
は約８０Ｖである。従って、上層電極９に８０Ｖよりト
ナー帯電と同極側、つまり７０Ｖ等のマイナス側の電圧
を印加すれば、アパチャ６から背面電極板２２間の飛翔
電界の発散を抑え、よりマイナス側の電圧を印加すれば
飛翔電界を絞ることも可能となる。

【００２４】ただし、飛翔電界を絞りすぎてもトナー流
の発生効率を低下させたり、トナー同士をむやみに衝突
させて、かえってプリントを乱す。

【００２５】また、実際にはアパチャ６において、上層
電極９に形成された開口を、制御電極４の開口と同径に
形成してしまうと、制御電極４と背面電極板２２間の電
界を遮って、図５の電位分布を大きく崩してしまうし、
また、特にアパチャ内の壁面ではトナーを飛翔させる電
界が弱まり、アパチャ内部でトナー流が滞り易くなり、
トナー流の発生効率が低下する。従って、図４中で制御
電極４の開口の径をＤ１、上層電極９の径をＤ２で表せ
ば、Ｄ１よりＤ２を大きく形成して対応する。ただし、
その分飛翔電界に対するする影響力が落ちるため、上層
電極９にはよりマイナス側の電圧を印加する必要があ
り、実施例では６０Ｖを設定した。ただし、Ｄ２をあま
り大きくし過ぎるとアパチャを高密度で形成できないた
め、諸条件に合わせ、Ｄ１とＤ２の比や制御電圧を調整
して最適化させる。

【００２６】また、非画像部分に対応する制御電極４と
上層電極９には、制御電圧印加回路８と上層電極用電圧
印加回路１３からそれぞれ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。また、上層電極９には０Ｖを印加しておけば良
い。

【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】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。

【００３０】また、本実施例では、制御電極４に印加さ
れる電圧は０Ｖと５０Ｖの２値であったが、濃度変調を
するため電圧パターンが複数ある場合は、それぞれに適
した上層電極９の最適な印加電圧をあらかじめ設定して
おき、これを印加すれば良い。

【００３１】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、特表平１ー５０３２２１号公報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。

【００３２】

【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、トナー流制御手段を、絶縁体を
介して積層された複数の電極により構成すると共に、そ
の複数の電極のうち、前記背面電極側に位置する電極に
対して、その電極の位置において、それよりも供給手段
側に位置する電極と背面電極との間に形成される電位よ
りもトナーの帯電極性側の電圧を印加したことにより、
高精細な画像を形成することができる。

【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
施例を示す断面図である。

【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アパチャ電極体１とそ
の飛翔電界を示す断面図である。

【図５】本発明の画像形成装置の電位変化を示す図であ
る。

【図６】従来の画像形成装置のアパチャ電極体１とその
飛翔電界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 ９ 上層電極 １３ 上層電極用電圧印加回路 １４ トナー担持ローラ ２２ 背面電極ローラ ２４ 直流電源

Claims (2)

【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、そのトナー供給手段とはトナー流制御
   手段を挟んで反対側に配置された背面電極とを備え、 前記トナー流制御手段を、絶縁体を介して積層された複
   数の電極により構成すると共に、その複数の電極のう
   ち、前記背面電極側に位置する電極に対して、その電極
   の位置において、それよりも供給手段側に位置する電極
   と背面電極との間に形成される電位よりもトナーの帯電
   極性側の電圧を印加したことを特徴とする画像形成装
   置。
2. 【請求項２】 前記背面電極側に位置する電極部分のト
   ナー流通過部は、供給手段側に位置する電極部分のトナ
   ー流通過部よりも広く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。