JPH0776124A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】アパチャ電極体１における制御電極１４に低い
制御電圧を印加して画像形成制御の動作を確実に行い、
高品質の画像を形成することができ、画像形成装置の製
造コストを低減する。 【構成】被記録媒体３が乗る背面電極２とトナー担持ロ
ーラ９との間に、複数のアパチャ１３を有するアパチャ
電極体１を配置し、アパチャ電極体１における絶縁シー
ト１２の上面に、被記録媒体３と対向する側には、各ア
パチャ１３毎に区分して電圧印加する制御電極１４を形
成し、絶縁シート１２の下面側には、トナー担持ローラ
９の表面に近い側に連続状の固定電極１５を層状に形成
し、この固定電極１５の表面を絶縁層１６にて覆い、絶
縁層１６表面にトナー担持ローラ９を接触させる。固定
電極１５には一定電圧を常時印加する一方、制御電極１
４には、非画像形成部に対応して−３０Ｖを印加し、画
像形成部に対応して０Ｖを印加する。

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、ファクシミ
リ、プリンタ等に利用し得る画像形成装置の構造に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、画像形成装置の１つの形式とし
て、特開平２−２２６２６１号公報では、複数の開口部
（以下、アパチャと称する）が形成されたアパチャ電極
体を、荷電トナー搬送体と被記録媒体が表面に支持され
た背面電極との間に配置し、アパチャ電極体には、被記
録媒体から遠い側（トナー供給側）に、前記アパチャ箇
所毎に区分して電圧の印加をＯＮ・ＯＦＦ制御できる制
御電極を配置し、連続したシールド電極を被記録媒体に
近い側に配置し、制御電極に電圧を印加したときの電位
により、アパチャを通過するトナー粒子の流れを制御
し、画像データに対応してトナー粒子を被記録媒体表面
に画像の形状に帯電付着せしめて可視像を形成し、当該
被記録媒体の搬送下流側にて前記トナー粒子を加熱定着
させる構成を開示している。

【０００３】この構成によれば、荷電トナー搬送体に前
記制御電極の符号とは異なるバイアス電圧を印加し、該
荷電トナー搬送体の表面には、搬送するトナーに所定の
符号の電荷を帯電させた状態で、いわゆる穂立ち状のト
ナーの上端（先端）が制御電極に向かうように形成して
いる。しかして、トナーの穂立ちを形成するため、荷電
トナー搬送体表面からアパチャ電極体における制御電極
迄の距離が長くなり、そのためアパチャ電極体との間に
トナー粒子を引きつけるための電界の強さを充分確保す
るには、前記制御電極に印加すべき電圧を高くしなけれ
ばならない。従って、制御電極を駆動するための駆動回
路であるＩＣの価格が高くなる等の問題があった。

【０００４】そこで、本出願人は先に、特願平４−２５
４４９４号において、複数のアパチャを備えたアパチャ
電極体により、帯電したトナーのアパチャ通過を制御
し、トナー供給源とは前記アパチャ電極体を挟んで反対
側に位置する被記録媒体上に画像を形成する画像形成装
置において、前記アパチャ電極体に、前記トナー供給源
と対向する側に絶縁シートを形成し、被記録媒体と対向
する側には、各アパチャ毎に区分して制御電極を配置
し、前記トナー供給源の一部をなし、トナーを担持して
搬送するためのトナー担持体を前記絶縁シートと接する
ように配置し、トナー担持体と制御電極との間に、画像
信号に応じた電界を形成する手段を備えた構成を提案し
た。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この先
行技術にあってはアパチャ電極体における絶縁シートと
トナー担持体表面とが接しているので、前記特開平２−
２２６２６１号公報に開示されたものに比べてアパチャ
電極体に対してトナー担持体を接近させて配置すること
ができるものの、制御電極との間に配置した絶縁シート
の厚さの分だけトナー担持体表面との間に距離があるた
め、所定の強さの電界を形成するには、制御電極に印加
すべき電圧の高さを一層低くし、もって駆動回路である
ＩＣを低価格のものに置き換えるという初期の目的を達
成できなかった。

【０００６】本発明はこの技術的課題を達成して、簡単
な構成でかつ安価な画像形成装置を提供することを目的
とするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明の画像形成装置は、トナー粒子を担持して搬
送するトナー担持体の表面に接触させ、且つ複数のアパ
チャを備えたアパチャ電極体により、帯電されたトナー
粒子のアパチャ通過を制御し、前記トナー担持体とはア
パチャ電極体を挟んで反対側に配置された被記録媒体に
画像を形成する画像形成装置であって、前記アパチャ電
極体には、絶縁基材のトナー担持体側に電極を形成する
一方、トナー担持体の表面に近い電極の表面には、トナ
ー担持体の表面と電気的に絶縁するための絶縁層を形成
したものである。

【０００８】

【実施例】次に、本発明を具体化した実施例について説
明する。図１は本発明の画像形成装置の概要を示し、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２がシャ
ーシ（図示せず）に回動可能に支持されており、前記間
隙に挿入される印刷用紙等の被記録媒体３を矢印Ａ方向
に搬送し得るように構成され、被記録媒体３の搬送方向
下流側には画像を定着させるための定着装置４が配置さ
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部５
が配置されている。

【０００９】次に、前記各構成要素の詳細を説明する
と、トナー供給部５は、ハウジングを兼ねるトナーケー
ス６と、トナーケース６内に収納されるトナー７と、供
給ローラ８と、トナー担持体としてのアルミニウム製等
のトナー担持ローラ９と、トナー層規制ブレード１０等
から構成されている。供給ローラ８とトナー担持ローラ
９との両者は外周面を接した状態で、トナーケース６に
図１の矢印方向に回転可能に支持されている。

【００１０】供給ローラ８はトナー担持ローラ９にトナ
ー７を供給するものであり、またトナー層規制ブレード
１０では、トナー担持ローラ９の外周面に担持されるト
ナー７の量がトナー担持ローラ９の外周面で均一の厚さ
になるように調整すると共に、そのトナー７は均一に帯
電されており、トナー担持ローラ９の外周面に圧接され
ている。しかしてトナー担持ローラ９にて担持されたト
ナー７はアパチャ電極体１に向かって搬送されることに
なる。

【００１１】アパチャ電極体１は、図２及び図３に示す
ように、略２５μｍ厚さのポリイミド製の絶縁シート１
２に、直径略１００μｍの複数のアパチャ１３が１列状
に形成されており、前記被記録媒体３と対向する側に前
記各アパチャ１３毎に区分された制御電極１４を形成す
る。即ち、各アパチャ１３毎に絶縁シート１２の上側に
環状の制御電極１４が１μｍ厚さで形成されている。絶
縁基材としての絶縁シート１２の下面側には、前記全て
のアパチャ１３の箇所に連続するような固定電極１５が
１μｍ厚さで形成され、この固定電極１５を覆うよう
に、絶縁シート１２の下面側に略１０μｍ厚さのポリイ
ミド製の絶縁層１６が形成されている。

【００１２】アパチャ電極体１は、被記録媒体３と対面
するように制御電極１４が位置し、絶縁層１６がアパチ
ャ１３位置またはその箇所の近傍にてトナー担持ローラ
９の外周面に接するように配置されている。また、図３
に示すように、制御電極１４には、制御電圧印加回路
（ＩＣ、集積回路）１７が接続され、この制御電圧印加
回路１７は、画像信号に基づいて制御電極１４に対して
０Ｖもしくは−３０Ｖの電圧を印加するように構成さ
れ、固定電極１５には直流電源１８が接続され、固定電
極１５に対して＋１００Ｖの電圧を印加し得るようにな
っている。さらに、前記背面電極２とトナー担持ローラ
９との間には直流電源１８が接続されて、トナー担持ロ
ーラ９側で０Ｖ、背面電極２側で＋１ｋＶの電圧を印加
し得るようになっている。

【００１３】次に、このように構成された画像形成装置
の動作について説明すると、まず、トナー担持ローラ９
と供給ローラ８が図１の矢印方向に回転させられ、供給
ローラ８から送られたトナー７はトナー担持ローラ９の
外周面に擦りつけられ、マイナスに帯電させられてトナ
ー担持ローラ９に担持される。このトナー７は、トナー
層規制ブレード１０によって薄層化されると共に帯電さ
れた後、トナー担持ローラ９の回転に伴ってアパチャ電
極体１に向かって搬送される。そして、トナー担持ロー
ラ９上のトナー７がアパチャ電極体１における絶縁層１
６に擦られつつアパチャ１３の下に供給される。

【００１４】前記固定電極１５には画像形成動作中連続
して＋１００Ｖの電圧を印加しておくと、固定電極１５
とトナー担持ローラ９との表面と電位差によって、トナ
ー担持ローラ９から固定電極１５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７
は、電位の高い方向に静電力を受け、トナー担持ローラ
９上からアパチャ１３を通過して固定電極１５側に引き
寄せられる。この場合、画像信号に応じてその非画像部
分に対応するアパチャ１３の制御電極１４には、制御電
圧印加回路１７をＯＮにして−３０Ｖの電圧が印加され
る。そうすると、前記非画像部分に対応するアパチャ１
３の近傍には、制御電極１４と固定電極１５との電位差
（実施例では電位差絶対値１３０Ｖ）により、固定電極
１５から制御電極１４に向かう電気力線が形成され、マ
イナスに帯電したトナー７は電位の高い方向（固定電極
１５側）に静電力を受けるから、トナー担持ローラ９上
からアパチャ１３を通過することなく、制御電極１４の
手前（図３にてトナー担持ローラ９側）で留まることに
なる。

【００１５】他方、画像部分に対してはこれに対応する
アパチャ１３の制御電極１４を制御電圧印加回路１７か
ら切り離す（ＯＦＦとする）（または、制御電圧印加回
路１７からの出力を０Ｖとしても良い）。その結果、画
像部分に対応するアパチャ１３の近傍には、トナー担持
ローラ９と制御電極１４との電位差により、固定電極１
５からトナー担持ローラ９に向かう電気力線が形成され
る。その結果、マイナスに帯電したトナー７は電位の高
い方向に静電力を受け、トナー担持ローラ９上からアパ
チャ１３を通過するように引き出される。このようにし
て引き出されたトナー７は、さらに、背面電極２に印加
されている電圧（＋１０００Ｖ）によって被記録媒体３
とアパチャ電極体１との間に形成される電界により、被
記録媒体３に向かってトナー７が飛翔し、被記録媒体３
表面にはトナー７が堆積されて可視的な画素を形成す
る。

【００１６】さらに、被記録媒体３の表面にアパチャ１
３列によりトナー７の１列分の画素が形成される間に、
当該被記録媒体３をアパチャ１３の列と直角方向（図１
の矢印Ａ方向）に１画素分搬送される。このような動作
を繰り返すことにより、被記録媒体３の表面には、トナ
ー７による所定の画像が形成される。その後、定着装置
４の箇所にて被記録媒体３上にトナー像が定着されるの
である。

【００１７】前述の画像形成動作中において、２つの電
極間での電界の強さひいては帯電されたトナー７を吸引
する力は、２つの電極間の電位差に比例し、２つの電極
間の距離に反比例するのである。そして、本発明では、
アパチャ電極体１における下側の絶縁層１６の厚さ寸法
（ｄ１）を隔ててトナー担持ローラ９の表面と固定電極
１５とが対峙しているので、従来のように厚さ寸法（ｄ
２＞ｄ１）の絶縁シートを隔てて被記録媒体３側（トナ
ー担持ローラ９と反対側）に制御電極１４がある場合に
比べて、２つの電極間の距離を短くでき、従って、トナ
ー７を被記録媒体３の表面方向に引きつける力を大きく
できるのである。

【００１８】なお、従来の技術において絶縁シートの厚
さｄ２を薄くすると、アパチャ電極体１全体の引張り強
度等が低下し、耐久性が極端に悪くなるという問題があ
るが、本発明のように、絶縁シート１２の下面側（トナ
ー担持ローラ９に近い側）に固定電極１５の層を形成
し、これをさらに絶縁層１６にて覆う構成であれば、ア
パチャ電極体１全体の厚さを薄くすることなく、トナー
７を被記録媒体３の表面方向に引きつける力を大きくで
きるものでありながらアパチャ電極体１の耐久性も向上
するのである。

【００１９】しかも、本発明では、画像形成動作中、固
定電極１５には常時＋１００Ｖの電圧を印加しておく一
方、非画像の部分に対しては制御電圧印加回路１７をＯ
Ｎとして制御電極１４に−３０Ｖの電圧を印加し、画像
部分に対しては制御電圧印加回路１７をＯＦＦ（または
制御電極１４に０Ｖの電圧を印加する）というように、
出力電圧３０Ｖ等の低い電圧の駆動回路（ＩＣ）を制御
電圧印加回路１７として利用することにより、画像形成
制御の動作を実行することができるので、画像形成装置
の製造コストを低減することができるのである。

【００２０】なお、本発明において、絶縁性トナーを使
用すれば、トナー担持ローラ９と制御電極１４との間の
絶縁性は保持されるので、アパチャ１３が絶縁破壊され
ると問題も解消できる。また、絶縁性を向上させるた
め、前記実施例において制御電極１４の上面を絶縁層に
て覆うように構成しても良い。そして、前記固定電極１
５の層は、１層乃至３層程度の複数層に形成しても良い
のである。また、前記実施例では、画像形成部分に対応
する制御電極１４に対して制御電圧印加回路１７を切り
離すとしたが、この場合に制御電極１４を０Ｖまたはプ
ラス（正）の電圧の印加とする制御であっても良い。

【００２１】さらに、前記制御電極４及び固定電極１５
には交流バイアス電圧を与えても良い。固定電極１５と
制御電極１４とはトナー担持ローラ９対して上下位置を
入れ換えて配置しても良い。

【００２２】

【発明の作用・効果】以上に説明したように、本発明
は、トナー粒子を担持して搬送するトナー担持体の表面
に接触させ、且つ複数のアパチャを備えたアパチャ電極
体により、帯電されたトナー粒子のアパチャ通過を制御
し、前記トナー担持体とはアパチャ電極体を挟んで反対
側に配置された被記録媒体に画像を形成する画像形成装
置において、アパチャ電極体には、絶縁基材のトナー担
持体側に電極を形成する一方、トナー担持体の表面に近
い電極の表面には、トナー担持体の表面と電気的に絶縁
するための絶縁層を形成したものであるから、トナー担
持体と電極との間の距離を短くでき、従って、トナーを
被記録媒体の表面方向に引きつける力を大きくできるの
である。そして、トナー担持体に近い側に電極を形成
し、これをさらに絶縁層にて覆うような構成であるの
で、アパチャ電極体全体の厚さを薄くすることなく、ト
ナーを被記録媒体の表面方向に引きつける力を大きくで
きるものでありながらアパチャ電極体の耐久性も向上す
るという効果を奏するのである。

【００２３】しかも、出力電圧の低い駆動回路（ＩＣ）
を利用することにより、画像形成制御の動作を確実にで
きて高品質の画像を形成することができるので、画像形
成装置の製造コストを低減することができるという顕著
な効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】画像形成装置の概略側断面図である。

【図２】アパチャ電極体の斜視図である。

【図３】要部拡大側断面図である。

【符号の説明】

１ アパチャ電極体 ２ 背面電極 ３ 被記録媒体 ７ トナー ８ 供給ローラ ９ トナー担持体としてのトナー担持ローラ １０ トナー層規制ブレード １２ 絶縁シート １３ アパチャ １４ 制御電極 １５ 固定電極 １６ 絶縁層 １７ 制御電圧印加回路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 トナー粒子を担持して搬送するトナー担
   持体の表面に接触させ、且つ複数のアパチャを備えたア
   パチャ電極体により、帯電されたトナー粒子のアパチャ
   通過を制御し、前記トナー担持体とはアパチャ電極体を
   挟んで反対側に配置された被記録媒体に画像を形成する
   画像形成装置において、前記アパチャ電極体には、絶縁
   基材の前記トナー担持体側に電極を形成する一方、トナ
   ー担持体の表面に近い電極の表面には、トナー担持体の
   表面と電気的に絶縁するための絶縁層を形成したことを
   特徴とする画像形成装置。