JPH0789117A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 印字密度が高く、且つ高品質の画像を形成す
ることができる画像形成装置を提供すること。 【構成】 本画像形成装置は、アパチャ電極体１の上側
に、円柱状の背面電極ローラが回動可能に配設され、下
側には、そのアパチャ電極体１の長手方向に沿って、ト
ナー供給装置のトナー担持ローラが配設されている。ア
パチャ電極体１には、アパチャが２列形成され、且つそ
の上面に制御電極４が各アパチャの開口周縁毎に形成さ
れている。そして、アパチャ電極体１のトナー搬送方向
の下流側、すなわち、偶数番号の制御電極４には、上流
側、すなわち、奇数番号の制御電極４の印加電圧の状況
に応じて、＋４０Ｖ、＋４５Ｖ、＋５０Ｖのいずれかの
電圧を印加するように構成されているので、上流側およ
び下流側に位置するアパチャ列を等しい量のトナーが通
過し、それにより濃度むらのない画像を形成することが
できる。

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、この画像形成装置を更に改良したも
のとして、特願平４−２５４４９４号の出願では、開口
部を有するアパチャ電極をトナー担持体に接触して配置
すると共に、アパチャ電極の、トナー担持体とは反対側
の面の開口部周縁に制御電極を形成した画像形成装置が
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
たような従来の画像形成装置では、アパチャもしくは開
口部が一列に配設されているので、あまり印字密度を高
くすることができず、また、印字密度を高くするため
に、アパチャもしくは開口部を複数列形成した場合に
は、各列において形成される画素の濃度が異なって画像
の品質が低下するなどの問題が生じた。

【０００６】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、印字密度を高くすることができ
ると共に、高品質の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を目的としている。

【０００７】

【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、荷電粒子を保持し供給する
担持体と、前記担持体とは荷電粒子を介して配置され、
且つ荷電粒子の流れを制御するための、受像体の搬送方
向とは直行する方向に延びる制御部の列が、互いに間隔
をおいて二列形成された電界制御手段と、前記電界制御
手段に対して受像体を介して配置される対向電極とを備
え、前記荷電粒子の供給方向の下流側に位置する制御部
への制御電圧を、上流側に位置する制御部の制御状態に
応じて変更したことを特徴とする。

【０００８】

【作用】上記の構成を有する本発明の画像形成装置で
は、少なくとも、前記荷電粒子の供給方向の下流側に位
置する制御部への制御電圧が、上流側に位置する制御部
の制御状態に応じて変更され、それにより上流側の制御
部と下流側の制御部とを通過する荷電粒子が等しくな
り、従って、濃度むらのない高品質の画像が形成でき
る。

【０００９】

【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。

【００１０】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
極体１の上側には、１ｍｍの間隙を有して、対向電極と
しての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。

【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。

【００１２】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。

【００１３】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の複数個のアパチャ６が形成され、且つ上面に
厚さ１μｍの制御電極４が各アパチャ６の開口周縁毎に
形成されたものである。前記アパチャ６は、絶縁シート
２の幅方向に間隔をおいて平行に延びる２本の直線上に
配置され、各列に配置されたアパチャ６は、互いに支持
体２０の搬送方向に重ならないようにずれて配置されて
おり、これにより、記録密度を向上させることができ
る。

【００１４】ここで図６を参照して更に詳細に説明する
と、記録密度２００ｄｐｉで、記録可能な用紙サイズを
Ａ４とすると、アパチャ６の配置ピッチは１２５μｍと
なり、１個のアパチャ電極体１には、１７２８個のアパ
チャ６および制御電極４が配置されることとなる。本実
施例の場合には、アパチャ６が２列に配置されているの
で、隣接するアパチャ６の間隔は、２５０μｍとなり、
また、２５０μｍの間隔をおいて他のアバチャ列が位置
しており、さらに、各列に配置されたアパチャ６は、１
２５μｍずれて配置されている。

【００１５】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、前記アパチャ電極体１は、図３に示すよう
に、背面電極ローラ２２側に制御電極４を対向させた状
態でトナー担持ローラ１４に担持されたトナー１６を介
してトナー担持ローラ１４に圧接されていると共に、前
記トナー担持ローラ１４の中心３２と背面電極ローラ２
２の中心とを結ぶ直線を３０とすると、その直線３０上
に前記列設間隔の中央部分が位置するように配置されて
いる。また、絶縁シート２は、直線３０に対して左右同
じ角度になるようにトナー担持ローラ１４に圧接されて
いる。

【００１６】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＋４０Ｖ、＋４５Ｖ、＋５０
Ｖのうちのいずれか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。

【００１８】次に、本実施例の画像形成装置の電気的構
成を図４を参照して説明する。

【００１９】画像形成装置の制御部４０は、周知のマイ
クロプロセッサーユニットにより構成されており、制御
プログラムを記憶したＲＯＭ４１とＲＡＭ４２とがそれ
ぞれ接続されている。制御部４０には、Ｉ／Ｏ４３を介
してホスト側より画像信号が入力される。

【００２０】制御部４０に接続された第１のドライバ４
４は、アパチャ電極体１の制御電極４のうち、トナ−搬
送方向の下流側に位置する偶数番号の制御電極４に接続
されている。制御電圧印加回路８は、第１のドライバ４
４に対して０Ｖ、＋４０Ｖ、＋４５Ｖ、＋５０Ｖの電圧
を供給するように接続されており、従って、第１のドラ
イバ４４は、画像信号に基いて０Ｖ、もしくは＋４０
Ｖ、＋４５Ｖ、＋５０Ｖのうちのいずれかの電圧を印加
するように構成されている。

【００２１】また、制御部４０に接続された第２のドラ
イバ４５は、アパチャ電極体１の制御電極４のうち、ト
ナ−搬送方向の上流側に位置する奇数番号の制御電極４
に接続されている。制御電圧印加回路８は、第２のドラ
イバ４５に対して０Ｖ、＋４０Ｖの電圧を供給するよう
に接続されており、従って、第２のドライバ４５は、画
像信号に基いて０Ｖ、もしくは＋４０Ｖの電圧を印加す
るように構成されている。

【００２２】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。

【００２３】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に擦られつつ各アパチャ６の下に供給され
る。

【００２４】ここで、画像信号に応じて、その画像部分
に対応する奇数番号の制御電極４には、第２のドライバ
４５を介して制御電圧印加回路８から＋４０Ｖの電圧が
印加され、また、偶数番号の制御電極４には、奇数番号
の制御電極４の印加電圧の状況に応じて、第１のドライ
バ４４を介して制御電圧印加回路８から＋４０Ｖ、＋４
５Ｖ、＋５０Ｖのいずれかの電圧が印加される。

【００２５】すなわち、図６に示すように、偶数番号の
制御電極４の両側に位置する奇数番号の制御電極４が、
いずれもオン状態で＋４０Ｖの電圧が印加されている場
合には、その偶数番号の制御電極４には、＋５０Ｖの制
御電圧が印加され、また、偶数番号の制御電極４の両側
に位置する奇数番号の制御電極４のいずれかがオン状態
で＋４０Ｖの電圧が印加されている場合には、その偶数
番号の制御電極４には、＋４５Ｖの制御電圧が印加さ
れ、更に、偶数番号の制御電極４の両側に位置する奇数
番号の制御電極４のいずれもが、後述するオフ状態で０
Ｖの電圧が印加されている場合には、その偶数番号の制
御電極４には、＋４０Ｖの制御電圧が印加される。

【００２６】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。

【００２７】この時、各アパチャ６列が、直線３０を基
準として、左右に均等に配置されていると、最初に上流
側に位置するアパチャ６列にトナーが供給されることに
よりトナー担持ローラ１４に担持されたトナーの量が減
少するので、トナー担持ローラ１４の回転方向の下流側
に位置するアパチャ６列に対しては上流側に比べて供給
されるトナー量が減少し、濃度むらが生じる恐れがある
が、本実施例の場合、上流側、すなわち、奇数番号の制
御電極４の印加電圧の状況に応じて、下流側、すなわ
ち、偶数番号の制御電極４に、＋４０Ｖ、＋４５Ｖ、＋
５０Ｖのいずれかの電圧を印加するように構成されてい
るので、上流側および下流側に位置するアパチャ６列を
等しい量のトナー１６が通過し、濃度むらのない画像を
形成することができる。

【００２８】また、非画像部分に対応する制御電極４に
は、第１および第２のドライバ４４、４５を介して制御
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。

【００２９】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。

【００３０】次に、本実施例の画像形成装置の制御の詳
細を図５に示すフローチャートを参照して説明すると、
１７２８個ある各制御電極４の番号をＤとすると、ま
ず、Ｓ１においてイニシャライズが行われ、Ｄ＝１に設
定される。

【００３１】次に、Ｓ２において、Ｄ＞１７２８が判断
され、この場合、Ｓ２おける判断は「ＮＯ」であるの
で、次のＳ３において、Ｄが偶数かどうかが判断され
る。そこでまず、Ｄが偶数の場合について以下に説明す
る。

【００３２】Ｄが偶数の場合には、Ｓ３における判断が
「ＹＥＳ」となり、Ｓ４においてＤに対応する画像信号
がオンかどうかが判断される。対応する画像信号がオフ
の場合には、Ｓ５においてＤに対応する制御電圧が０Ｖ
に設定された後、Ｓ６においてＤの値がインクリメント
された後、上述のＳ２に戻り、次の番号の制御電極につ
いて設定が行われる。

【００３３】また、Ｓ４において、対応する画像信号が
オンの場合には、この判断が「ＹＥＳ」となり、Ｓ７〜
Ｓ９においてＤの両側に位置する制御電極（奇数番号の
制御電極）のオン・オフの状態が判断される。

【００３４】この時本実施例の場合、アパチャ電極体１
のアパチャ列は、互いに２５０μｍの間隔をおいて配置
され、且つ図１及び図４に示すように、奇数番号の制御
電極４は、偶数番号の制御電極４に対して支持体２０の
搬送方向において下流側に位置しているので、２画素分
下流側の画像信号に基づいて判断が行われる。

【００３５】そして、Ｄの両側に位置する制御電極がい
ずれもオフの場合には、Ｓ１０においてＤに対応する制
御電圧が４０Ｖに設定された後、上述のＳ６を経て次の
制御電極の設定が行われる。また、Ｄの両側に位置する
制御電極のいずれかがオンの場合には、Ｓ１１において
Ｄに対応する制御電圧が４５Ｖに設定された後、上述の
Ｓ６を経て次の制御電極の設定が行われる。更に、Ｄの
両側に位置する制御電極のいずれもがオンの場合には、
Ｓ１２においてＤに対応する制御電圧が５０Ｖに設定さ
れた後、上述のＳ６を経て次の制御電極の設定が行われ
る。

【００３６】次に、Ｄが奇数の場合について以下に説明
する。

【００３７】Ｄが奇数の場合には、Ｓ３における判断が
「ＮＯ」となり、Ｓ１３においてＤに対応する画像信号
がオンかどうかが判断される。この判断は、上述したよ
うに、奇数番号の制御電極４は、偶数番号の制御電極４
に対して支持体２０の搬送方向において下流側に位置し
ているので、２画素分下流側の画像信号に基づいて行わ
れる。そして、画像信号がオンの場合には、上述のＳ１
０においてＤに対応する制御電圧が４０Ｖに設定された
後、Ｓ６を経て次の制御電極の設定が行われる。また、
画像信号がオフの場合には、Ｓ５においてＤに対応する
制御電圧が０Ｖに設定された後、Ｓ６を経て次の制御電
極の設定が行われる。

【００３８】このようにして各制御電極の制御電圧の条
件が設定されていくが、Ｄが１７２８以上で上述のＳ２
の判断が「ＹＥＳ」となると、アパチャ電極体１の１７
２８個の制御電極４総てについて制御電圧の条件の設定
が終了したことになり、Ｓ１４においてその設定された
条件で一定時間の間、制御電極４に制御電圧が印加され
た後、総ての制御電極４にトナ−遮断電圧である０Ｖが
印加され、その後、Ｓ１５を経てＳ１に戻って次の行の
画素形成のための制御が行われる。この間、上述したよ
うに支持体２０は、搬送方向に１画素分送られる。ま
た、印字が終了の場合には、Ｓ１５の判断が「ＹＥＳ」
となり、制御が終了する。

【００３９】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。

【００４０】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。

【００４１】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。

【００４２】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。

【００４３】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。

【００４４】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。

【００４５】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。

【００４６】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。

【００４７】

【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よれば、印字密度が高く、且つ高品
質の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】要部を拡大して示す図である。

【図４】本発明の画像形成装置の電気的構成を示す図で
ある。

【図５】本発明の画像形成装置の制御のフローチャート
を示す図である。

【図６】アパチャ電極体の構成を示す図である。

【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 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 ４０ 制御部

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 荷電粒子を保持し供給する担持体と、 前記担持体とは荷電粒子を介して配置され、且つ荷電粒
   子の流れを制御するための、受像体の搬送方向とは直行
   する方向に延びる制御部の列が、互いに間隔をおいて複
   数列形成された電界制御手段と、 前記電界制御手段に対して受像体を介して配置される対
   向電極とを備え、 前記荷電粒子の供給方向の下流側に位置する制御部への
   制御電圧を、上流側に位置する制御部の制御状態に応じ
   て変更したことを特徴とする画像形成装置。
2. 【請求項２】 前記担持体は、ドラムにより構成される
   と共に、前記荷電粒子は、そのドラムの回転に伴ってそ
   の表面に担持されて供給されることを特徴とする請求項
   １に記載の画像形成装置。
3. 【請求項３】 前記電界制御手段は、制御部が二列形成
   されていると共に、前記担持体はその頂部が制御部の配
   列間隔の中間に位置するように配置されていることを特
   徴とする請求項２に記載の画像形成装置。