JPH0768830A

JPH0768830A - 画像形成装置

Info

Publication number: JPH0768830A
Application number: JP22117893A
Authority: JP
Inventors: Tetsuya Kitamura; 哲弥北村
Original assignee: Brother Industries Ltd
Current assignee: Brother Industries Ltd
Priority date: 1993-09-06
Filing date: 1993-09-06
Publication date: 1995-03-14

Abstract

(57)【要約】【目的】明瞭なドットの形成されるような高解像度記
録対応の画像形成装置を提供すること【構成】画像形成装置は、アパチャ電極１の上側に、
０．２ｍｍの間隙を有して、対向電極としての円柱状の
対向電極ローラ６が匡体（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Ｐを搬送し得
るように構成されている。アパチャ電極１は、絶縁シー
ト２に、直径８０μｍの複数のアパチャ４が、２００ｄ
ｐｉの解像度で、すなわちピッチ１２５μｍで１列に形
成され、且つ各アパチャ４の開口周縁の一部に制御電極
３が形成されている。そして、アパチャ電極１と、支持
体までの距離とは、アパチャの２倍ピッチからアパチャ
の直径を引いた差の５倍よりも小さく設定されている。

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、プリンター、
プロッター、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、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形成装置は、米国特許第
３６８９９３５号明細書で提案されている。

【０００３】この米国特許第３６８９９３５号明細書に
記載された画像形成装置は、絶縁体の層を挟んで片面に
連続したシールド電極ともう一方の面に互いに絶縁され
た複数の制御電極とから構成され、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と、制御電極にシールド電極との
間に選択的に電位を与える手段と、アパチャ電極のアパ
チャに帯電したトナー粒子を供給する手段と、支持体の
アパチャ電極とは反対側に配置され、高電圧が印加され
た対向電極と、支持体をアパチャ電極に対して相対的に
移動させて支持体を粒子流路中に位置させる手段とから
構成されている。前記対向電極は、アルミなどの導電性
のある金属によって構成される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
画像形成装置においては、荷電粒子制御手段としてのア
パチャ電極のアパチャを通過する荷電粒子の流れは、拡
散傾向を持っていて、対向電極に案内されてきた支持体
に付着する頃には、ドットが飛散してしまって、高い解
像度の画像が形成されなかった。

【０００５】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、明瞭なドットの形成されるような
高解像度記録対応の画像形成装置を提供することを目的
としている。

【０００６】

【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、いくらかのアパチャを備え
るとともに、このアパチャの内部の電界によって、荷電
粒子の流れを制御する電界制御手段と、この電界制御手
段に荷電粒子を供給する荷電粒子供給装置と、前記電界
制御手段とは支持体を挟んで配置された対向電極とで構
成されたものであって、前記電界制御手段と前記支持体
との距離をｘ、電界制御手段のアパチャのピッチをｐ、
アパチャの最大長さをｄ、荷電粒子の飛翔拡散角度をθ
とすると、電界制御手段と前記支持体との距離が、ｘ＜
（２ｐ−ｄ）／２ｔａｎθの条件を満たすように設定さ
れている。

【０００７】

【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、アパチャを通過してきたトナーが、拡散しきる前
に、支持体上に、到着することが可能となる。

【０００８】

【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。

【０００９】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、電界制御手段としてのアパチャ電
極１の上側には、０．２ｍｍの間隙を有して、対向電極
としての円柱状の対向電極ローラ６が匡体（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Ｐを搬送し得るように構成されている。通常支持体
には、厚さ約０．１ミリの一般の普通紙が用いられるの
で、アパチャ電極１と、支持体との距離は、およそ０．
１ミリとなる。

【００１０】更に、前記アパチャ電極１の下側には、そ
のアパチャ電極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、また、アパチャ電極１の搬入側
には、前記支持体Ｐをアパチャ電極１と対向電極ローラ
６との間に搬送するための搬送ローラ２３が回転可能に
配設され、更には、前記対向電極ローラ６によって搬送
される支持体Ｐの進行先には、定着装置としてのヒート
ローラ２４とプレスローラ２５とが配設されている。

【００１１】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１５と、そのトナーケース１５内
に収納されるトナー１４と、供給ローラ１２と、トナー
担持ローラ１１と、トナー層規制ブレード１３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
１はトナー１４を担持し、アパチャ電極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１１に対してトナー１４を供給するものである。

【００１２】そして、前記供給ローラ１２とトナー担持
ローラ１１は、トナーケース１５内において図示する矢
印方向に回転可能に支持されており、両者は接触して配
設されている。また、前記トナー層規制ブレード１３
は、トナー担持ローラ１１に担持されるトナー１４の量
がローラ面上で均一になるよう調整すると共に、そのト
ナー１４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１１に圧接されている。

【００１３】前記アパチャ電極１は、図２に示すように
２５μｍ厚のポリイミド製の絶縁シート２に望ましく
は、直径８０μｍの複数のアパチャ４が、２００ｄｐｉ
の解像度で、すなわちピッチ１２５μｍで１列に形成さ
れ、且つ各アパチャ４の開口周縁の一部に制御電極３が
５μｍ厚で形成されたものである。前記制御電極３は、
絶縁シート２上のアパチャ４の周辺に形成されている。

【００１４】前記アパチャ電極１は、図１に示すように
支持体Ｐ側に制御電極３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３とトナー担持ローラ
１１の間には、制御電圧印加回路５が接続されている。
この制御電圧印加回路５は、画像信号に基いて制御電極
３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。

【００１６】前記対向電極ローラ６とトナー担持ローラ
１１との間には、直流電源７が接続されており、この直
流電源７は、前記トナー坦持ローラ１１に対して対向電
極ローラ６に＋２００ボルトの電圧を印加し得るように
なっている。

【００１７】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。

【００１８】まず始めに、トナー担持ローラ１１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１４は、トナー担持ロ
ーラ１１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１１上に担持される。担持されたトナー
１４は、層規制ブレード１３によって薄層化されると共
に更に帯電された後、トナー担持ローラ１１の回転によ
ってアパチャ電極１に向かって搬送される。そして、ト
ナー担持ローラ１１上のトナーは、アパチャ電極１の絶
縁シート２に擦られつつアパチャ４の下に供給される。

【００１９】一方支持体Ｐは、搬送ローラ２３によっ
て、アパチャ電極１と対向電極ローラ６との間に向かっ
て搬送される。この時、搬送ローラ２３によって搬送さ
れてきた支持体Ｐは、前記対向電極ローラ６に密着す
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３には、制御電圧印加回路５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４の近傍には、制御電極３とトナー担持ロ
ーラ１１の間の電位差により、制御電極３よりトナー担
持ローラ１１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１１上からアパチャ４
を通過して制御電極３側に引き出される。引き出された
トナー１４は、更に、対向電極ローラ６に印加されてい
る電圧によって支持体Ｐとアパチャ電極１との間に形成
される電界により、支持体Ｐに向かって飛翔し、支持体
Ｐ上に堆積して画素を形成する。

【００２１】このとき、アパチャ４を通過してきたトナ
ーは、飛翔奇跡が拡散傾向を持っている。具体的には、
図３に示されるように、点線に囲まれた領域をトナーが
飛翔することが実験によって確かめられている。このト
ナー飛翔拡散角度をθとする。また、図３におけるアパ
チャ４の直径をｄ、形成されるドットの直径をＤ、アパ
チャ電極１の上面からの距離をｘとすると、形成される
ドットの直径Ｄは、

【００２２】Ｄ＝ｄ＋２ｔａｎθｘ・・・

【数１】のように示される。この数式によれば、形成されるドッ
トの直径Ｄは、ｘに対して、図４に示されるような一次
的な関係となる。形成されるドットの直径は、隣接する
ドットを隠してしまうと、所望の解像度よりも低い解像
度の画像となってしまうために、隣接するドットを隠さ
ないような大きさのドット径にする必要がある。つま
り、アパチャのピッチをｐとすると、

【００２３】２ｐ＞Ｄ・・・

【数２】とのような不等式で表される。

【００２４】

【数１】および、

【数２】からＤを消去して、ｘについて解くと、

【００２５】ｘ＜（２ｐ−ｄ）／２ｔａｎθ・・・

【数３】が導き出される。

【００２６】次に、本実施例の場合について述べると、
実験の結果ｔａｎθは、約０．１であった。この時用い
られたトナーは、平均粒径が約１２μｍのポリエステル
系の粉砕トナーである。

【００２７】従って、

【数３】のｔａｎθに０．１を代入すると、

【００２８】ｘ＜５（２ｐ−ｄ）・・・

【数４】が導き出される。言葉に置き換えると、アパチャ電極１
と、支持体までの距離とは、アパチャの２倍ピッチから
アパチャの直径を引いた差の５倍よりも小さくしなけれ
ば、所望の解像度の記録を達成することができなくな
る。本実施例の場合、アパチャ径が８０μｍ、アパチャ
ピッチが１２５μｍであるので、アパチャ電極１と、支
持体との距離は、０．８５ミリよりも小さくする必要が
ある。

【００２９】また、非画像部分に対応する制御電極３に
は、制御電圧印加回路５から０Ｖの電圧が印加される。
その結果、トナー担持ローラ１１と制御電極３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
１１上のトナー１４は、静電力を受けないため、アパチ
ャ４を通過しない。

【００３０】更には、支持体Ｐは、その面上にトナー１
４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Ｐ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、ヒートローラ
２４とプレスローラ２５によって、挟み込まれることに
よって、支持体Ｐ上に定着される。

【００３１】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１１
と制御電極３との間の絶縁性が保たれ、アパチャ４が絶
縁破壊することがない。

【００３２】以上説明したことから明かなように、本実
施例の画像形成装置によれば、アパチャ電極と支持体と
の距離をアパチャの２倍ピッチからアパチャの直径を引
いた差の５倍よりも小さくすることによって、隣接する
ドットの重なりが防止されて、高い解像度の画像が形成
されるようになる。

【００３３】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。

【００３４】例えば、本実施例においては、アパチャ４
は、真円形状であるが、図５に示されるような小判穴形
状のアパチャ３４に対しても適用されることが可能であ
る。この場合、ｔａｎθが０．１、小判穴形状アパチャ
の寸法が１５０μｍ×６０μｍ、アパチャ３４のピッチ
が１２５μｍである場合、１つのアパチャの最大長さ

【００３５】１５０μｍが、

【数３】におけるｄ寸法となるために、アパチャ電極と
支持体との距離は、０．５ミリよりも小さくすることが
必要となる。

【００３６】あるいは、図６に示されるように、１つの
ドットを形成するためのアパチャ４４が多数個設けられ
る場合においては、これらのアパチャの端から端までの
最大

【００３７】長さが

【数３】におけるｄ寸法となる。

【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かなように、本
発明の画像形成装置によれば、電界制御手段と前記支持
体との距離をｘ、電界制御手段のアパチャのピッチを
ｐ、アパチャの最大長さをｄ、荷電粒子の飛翔拡散角度
をθとすると、電界制御手段と前記支持体との距離が、
ｘ＜（２ｐ−ｄ）／２ｔａｎθの条件を満たすように設
定されているので、隣接するドットの重なりが防止され
て、高い解像度の画像が形成されるようになる。

【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
極の構成を示す斜視図である。

【図３】本発明の画像形成装置の動作を説明する図であ
る。

【図４】本発明の画像形成装置の動作を説明する図であ
る。

【図５】本発明の画像形成装置に用いられる第２の実施
例のアパチャ電極の構成を示す斜視図である。

【図６】本発明の画像形成装置に用いられる第３の実施
例のアパチャ電極の構成を示す斜視図である。

【符号の説明】

１アパチャ電極２絶縁シート３制御電極４、３４、４４アパチャ５制御電圧印加回路６対向電極ローラ７直流電源１１トナー担持ローラＰ支持体

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】いくらかのアパチャを備えるとともに、
このアパチャの内部の電界によって、荷電粒子の流れを
制御する電界制御手段と、この電界制御手段に荷電粒子を供給する荷電粒子供給装
置と、前記電界制御手段とは支持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、前記電界制御手段と前記支持体との距離をｘ、電界制御
手段のアパチャのピッチをｐ、アパチャの最大長さを
ｄ、荷電粒子の飛翔拡散角度をθとすると、電界制御手段と前記支持体との距離が、ｘ＜（２ｐ−ｄ）／２ｔａｎθ の条件を満たすように設定されていることを特徴とする
画像形成装置。