JPH0789120A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 制御電極３へのトナー１４の推積を防止する
ことによって、安定な記録を常に達成する。 【構成】 アパチャ近傍には、＋５０Ｖの制御電極３と
０Ｖのトナー担持ローラとの間の電位差により、制御電
極３からトナー担持ローラに向かう電気力線が形成さ
れ、アパチャ４の真下のトナー１４は、トナー担持ロー
ラからアパチャを通過して制御電極３側に引き出され、
さらに、＋１ｋＶの背面電極ローラ６と＋５０Ｖの制御
電極３との間の電位差にて、背面電極ローラ６の方向に
飛翔され、受像体Ｐに付着する。また、導電性マグロー
ラ２７に１ＫＶを印加し、制御電極３と導電性マグロー
ラ２７との間に、トナー１４がトナー担持ローラに飛翔
できる電界を形成し、制御電極３付近に付着したトナー
１４をトナー担持ローラの方向へ飛翔して、制御電極３
付近へのトナー１４の付着を抑える。

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）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３，６８９，９３５号の明細書
に開示されている。

【０００３】このような画像形成装置は、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
を与える付与手段と、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に、磁石
によりトナー粒子をくっつけながら、摩擦帯電させつつ
供給する供給手段と、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搬
送手段とから構成されている。

【０００４】さらに、アパチャを通過した帯電したトナ
ーを支持体上に引きつける対向電極を備えている。前記
制御電極に、トナーの帯電極性とは逆極性のトナー通過
電圧を印可すると、トナーがアパチャを通過し、対向電
極に向かって飛翔する。また、トナー流制御手段として
の制御電極に、トナーの帯電極性と同じ極性のトナー遮
断電圧を印加すると、トナーがアパチャを通過しない。
このように、アパチャ電極体の制御電極に印加する電圧
によって、トナーのアパチャ通過を制御して記録が達成
される。

【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において、アパチャを通過
するトナーは、すべてが対向電極の方向に飛翔するわけ
ではなく、その一部は制御電極の表面に付着する。この
トナーの制御電極への付着は、制御電極にトナー通過電
圧が印加されたときに、トナーを引きつける強い電界が
基準電極と制御電極との間に形成されることによって、
アパチャを通過した後のトナーが対向電極へ向かうこと
なく、制御電極にトナーが引き付けられるために起こ
る。

【０００６】このように制御電極にトナーが多量に付着
すると、アパチャを通過してきたトナーの対向電極まで
の滑らかな飛翔を妨げ、これにより、アパチャがトナー
によって詰まってしまい、画像形成に支障を及ぼしてき
れいな記録が行えないという問題がある。

【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、制御電極へのトナーの推積を防
止することによって、安定した画像形成が常に達成する
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。

【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、複数のアパチャを有する
アパチャ電極体と、そのアパチャ電極体に帯電したトナ
ーを供給するトナー供給装置と、アパチャ電極体におけ
るトナー供給装置と対向する側に設けられた絶縁性シー
トと、トナーをアパチャ電極体の絶縁性シートに接する
ように搬送するトナー担持体と、そのトナー担持体とア
パチャ電極体に設けられた制御電極との間に電界を形成
することにより、トナーのアパチャ通過を制御する制御
手段と、アパチャ電極体に対向して設けられ、アパチャ
を通過したトナーを受像体上に付与する対向電極と、ト
ナーのアパチャ通過後、トナー供給装置に、トナーと逆
極性の電圧を印加する逆電圧印加手段とを備えている。

【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、制御手段により、トナー担持体とアパチャ電極体
に設けられた制御電極との間に電界が形成されると、ト
ナー供給装置から帯電したトナーが、アパチャ電極体の
複数のアパチャに向かって飛翔し、アパチャを通過す
る。そして、アパチャを通過したトナーは、さらにアパ
チャ電極体に対向して設けられた対向電極に向かって飛
翔し、受像体上に付与される。

【００１０】また、トナーがアパチャを通過した後、ト
ナー供給装置には、逆電圧印加手段により、トナーと逆
極性の電圧を印加されるので、トナーのアパチャ通過時
に制御電極近傍に付着したトナーが、トナー供給装置に
向かって飛翔するため、トナーがアパチャに詰まったま
まにならない。

【００１１】

【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。

【００１２】図１は本実施例の画像記録装置の概略断面
図である。図１において、アパチャ電極板１の上方に
は、受像体Ｐを搬送するために、背面電極ローラ６がア
パチャ電極板１と約１ｍｍ隔てて、本体フレーム２６に
回動可能に配設されている。アパチャ電極板１の下方に
はトナー供給装置１０が配設されている。また、本体フ
レーム２６の側面には、受像体Ｐを画像記録装置内に挿
入する挿入口２１と、画像記録装置外に排出する排出口
２２とが設けられており、挿入口２１から挿入された受
像体Ｐは、一対のガイドローラ２３によって、図１の矢
印Ａ方向（搬送方向）に搬送され、背面電極ローラ６を
通過した後の受像体Ｐは、内部に熱源を備えたヒートロ
ーラ２４とプレスローラ２５との間にまで搬送されて、
受像体Ｐ上のトナー１４が熱定着されるようになってい
る。このヒートローラ２４とプレスローラ２５とから定
着装置が構成されている。

【００１３】さらに、トナー供給装置１０は、アルミニ
ウム製のトナー担持ローラ１１と、内部にトナー１４を
収納するトナーケース１５と、そのトナー１４をトナー
担持ローラ１１に供給する供給ローラ１２と、トナー層
規制ブレード１３と、掻き落としブレード９とから構成
されている。また、トナー担持ローラ１１と供給ローラ
１２とは、トナーケース１５内において平行に配設され
ている。そして、図３に示すように、トナー担持ローラ
１１の中心部分は導電製のマグローラ２７から形成され
ている。

【００１４】トナー層規制ブレード１３は、供給ローラ
１２によりトナー担持ローラ１１に供給されたトナー１
４の層を一定の厚さに（薄層化）するものであり、トナ
ー担持ローラ１１の正回転方向（図１における矢印Ｂ方
向）上流に圧接するように配置されている。そして、掻
き落としブレード９は、記録に使用されなかったトナー
担持ローラ１１上のトナー１４を掻き落とすものであ
り、トナー担持ローラ１１の正回転方向下流部分に圧接
するように配置されている。

【００１５】アパチャ電極板１は、図２にも詳細に示す
ように、２５μｍ厚のポリイミド製の絶縁シート２に直
径８０μｍ程度（記録密度３００ｄｐｉの場合）のアパ
チャ４が所定の間隔をおいて一列に貫通形成され、その
上側に各アパチャ４毎にアパチャ４を取り囲む制御電極
３が１μｍ厚で形成されている。また、アパチャ電極板
１は、図１に示すように、受像体Ｐ側に制御電極３を対
向させ、絶縁シート２がアパチャ４の位置でトナー担持
ローラ１１上のトナー１４と接するように支持台８に設
けられている。

【００１６】さらに、制御電極３には制御電圧印加回路
５が接続されており、その制御電圧印加回路５は画像信
号に基づいて制御電極３に０Ｖもしくは＋５０Ｖを出力
するように構成されている。また、背面電極ローラ６及
びトナー担持ローラ１１には直流電源７が接続されてお
り、直流電源７は、図５に示すタイミングで背面電極ロ
ーラ６及びトナー担持ローラ１１に＋１ｋＶを印加す
る。

【００１７】また、図１に示すように、供給ローラ１２
は図示しない第１モータにより正回転及び逆回転され、
トナー担持ローラ１１は図示しない第２モータにより正
回転及び逆回転される。そして、第１モータ及び第２モ
ータは図示しない駆動回路により駆動される。その駆動
回路は図示しないＣＰＵに接続され、このＣＰＵからの
信号により、各ローラ６，１１，１２の正逆回転を制御
する。

【００１８】次に、このように構成された画像記録装置
の画像記録動作について図５に示すタイムチャートを参
照して説明する。

【００１９】画像記録装置の電源が投入され、画像デー
タを受信すると、画像記録処理が開始される。まず、挿
入口２１より画像記録装置内部に挿入された受像体Ｐ
が、一対のガイドローラ２３によって背面電極ローラ６
まで搬送される。また、第１モータ及び第２モータによ
り、トナー担持ローラ１１と供給ローラ１２とが図１に
おいて矢印Ｂ方向に回転（正回転）する。これにより、
トナーケース１５に貯蔵されたトナー１４は供給ローラ
１２からトナー担持ローラ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。担持されたマイナス帯電トナー１４は、トナー層規
制ブレード１３によってトナー担持ローラ１１上にて薄
層化され、更なるトナー担持ローラ１１の正回転によっ
てアパチャ電極板１のアパチャ４付近に向かって搬送さ
れ、トナー担持ローラ１１上のトナー１４はアパチャ電
極板１の絶縁シート２に擦られつつアパチャ４の真下に
供給される。

【００２０】一方、図５（ａ）〜図５（ｃ）に示すよう
に、挿入された受像体Ｐの所定位置にトナー１４が付着
できるようなタイミングになると、画像信号に応じて画
像部に対応する制御電極３には、制御電圧印加回路５か
らトナー通過電圧として＋５０Ｖが印加されると共に、
背面電極ローラ６には、直流電源７から＋１ｋＶが印加
される。なお、このとき、トナー担持ローラ１１つまり
導電性マグローラ２７には、直流電源７から０Ｖが印加
されている（実質的には電圧が印加されていない）。

【００２１】その結果、画像部に対応するアパチャ４近
傍には、＋５０Ｖの印加された制御電極３と０Ｖのトナ
ー担持ローラ１１との間の電位差により、制御電極３か
らトナー担持ローラ１１に向かう電気力線が形成され
る。そして、アパチャ電極板１のアパチャ４の真下に供
給されたマイナス帯電トナー１４のほとんどは、図３に
示すように、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。さらに、制御電極３側に引き出された
マイナス帯電トナー１４は、＋１ｋＶが印加された背面
電極ローラ６と＋５０Ｖが印加された制御電極３との間
の電位差にて、制御電極３から背面電極ローラ６に向か
う電気力線も形成されるので、背面電極ローラ６の方向
に飛翔され、挿入された受像体Ｐの所定位置に付着す
る。

【００２２】ところが、＋５０Ｖの印加された制御電極
３のごく近傍においては、マイナス帯電トナー１４を引
き付ける強い電界が存在するために、図３に示すよう
に、一部のトナー１４は制御電極３に付着する。このた
め、非画像部に対応する制御電極３には、制御電圧印加
回路５から０Ｖが印加される（実質的には電圧が印加さ
れない）。このとき、アパチャ４の内部には電界が形成
されないために、トナー１４はアパチャ４を通過しな
い。

【００２３】なお、記録密度が３００ｄｐｉの場合、こ
の制御電極３に対する制御電圧印加回路５からの電圧の
＋５０Ｖから０Ｖへの切り替えのタイミングすなわちＴ
１からＴ２までの時間は、３．７５ｍＳである。

【００２４】ところが、一部のトナー１４は、依然とし
て制御電極３付近に付着したままなので、図５（ｃ）に
示すように、直流電源７によって導電性マグローラ２７
に１ＫＶが印加されると共に、引続き背面電極ローラ６
にも直流電源７から＋１ｋＶが印加される。このため、
背面電極ローラ６と制御電極３との間及び制御電極３と
導電性マグローラ２７との間に、マイナス帯電トナー１
４が背面電極ローラ６の方向及びトナー担持ローラ１１
に飛翔できる電界がそれぞれ形成されるために、図４に
示すように、５０Ｖ印加されたときに制御電極３付近に
付着したトナー１４が、背面電極ローラ６及びトナー担
持ローラ１１の方向へ飛翔する。この結果、制御電極３
表面付近へのトナー１４の付着が抑えられる。

【００２５】なお、記録密度が３００ｄｐｉの場合、直
流電源７による導電性マグローラ２７への１ＫＶの印加
時間すなわちＴ２からＴ３までの時間は、最低３．７５
ｍＳ必要であり、長ければ長いほどより制御電極３付近
へのトナー１４の付着が抑えられる。

【００２６】さらに、背面電極ローラ６には、引続き直
流電源７から＋１ｋＶが印加されているので、アパチャ
４を通過したトナー１４は、背面電極ローラ６（受像体
Ｐ）と制御電極３（アパチャ電極板１）との間に形成さ
れる電界によって、受像体Ｐに向かって飛翔し、受像体
Ｐ上に堆積して画素を形成する。

【００２７】なお、記録密度が３００ｄｐｉの場合、直
流電源７による背面電極ローラ６への１ＫＶの印加時間
すなわちＴ１からＴ４までの時間は、最低１１．２５ｍ
Ｓ必要であり、特にＴ２からＴ４までの時間は、長けれ
ばよりきれいな画像を受像体Ｐ上に形成できる。ただ
し、画像形成時間が長くなるという欠点がある。

【００２８】そして、受像体Ｐは１列の画素形成時間の
間にアパチャ列と垂直方向に１画素分送られる。このよ
うに、受像体Ｐをその長さ分搬送する間、上記のプロセ
スを繰り返すことにより受像体Ｐ全面にトナー像を形成
することができる。

【００２９】さらに、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とによって受像体Ｐ上に定
着される。

【００３０】その後、受像体Ｐは取り出し口２２の方向
に搬送され、ヒートローラ２４及びプレスローラ２５と
によって挟み込まれ、受像体Ｐ上のトナー画像は熱定着
される。トナー像の熱定着された受像体Ｐは、取り出し
口２２へ搬送され、取り出される。これにより、画像記
録処理が終了する。

【００３１】以上説明したように、本画像形成装置によ
れば、制御電極３付近に一度付着したトナー１４が、ト
ナー支持体としてのトナー担持ローラ１１の方向に飛翔
されるために、トナー流制御手段としての制御電極３へ
のトナーの推積が抑えられるので、安定な記録が常に達
成できる。また、制御電極３付近に付着したトナー１４
が、トナー担持ローラ１１に戻るために、トナー１４の
利用効率が高くなるメリットもある。

【００３２】本発明は、以上詳述した実施例に限定され
るものでなく、その主旨を逸脱しない範囲において変更
を加えることは容易である。

【００３３】例えば、制御電極付近に付着したトナーを
対向電極の方向に飛ばすために、制御電極に０Ｖを印加
したが、トナーの帯電極性と同極性の電圧を印加するこ
とによって、制御電極付近のトナーの離脱を容易にする
ことが可能となる。

【００３４】さらに、トナー流制御手段に本実施例で
は、絶縁層にアパチャを形成したアパチャ電極板を用い
たが、メッシュ状の電極等を用いることができるのこと
は、容易に理解される。

【００３５】また、本実施例に置いては、トナー供給装
置には、トナーを薄層化して帯電させる、いわゆる１成
分の帯電系を採用しているが、キャリアとトナーを混合
したような、いわゆる２成分系の帯電系などを利用して
もよい。要するに、本発明は、トナー流制御手段として
の制御電極付近に付着するトナーを除去することを目的
としているのであって、トナーの供給装置がいかなる物
になろうとも、本発明の主旨は逸脱されない。

【００３６】

【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、トナーの流れ制御する制
御電極へのトナーの推積が防止されるので、安定な記録
が常に達成できる優れた効果を有するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明の画像形成装置の断面図である。

【図２】図２は画像形成装置に用いられるアパチャ電極
板の斜視図である。

【図３】図３はトナーの流れを説明する動作説明図であ
る。

【図４】図４はトナーがアパチャを通過した後のトナー
の流れを説明する動作説明図である。

【図５】図５（ａ）は背面電極ローラに対する電圧印加
のタイムチャートを示す図、図５（ｂ）は制御電極に対
する電圧印加のタイムチャートを示す図、図５（ｃ）は
導電性マグローラに対する電圧印加のタイムチャートを
示す図である。

【符号の説明】

１ アパチャ電極板 ２ 絶縁シート ３ 制御電極 ４ アパチャ ５ 制御電圧印加回路 ６ 背面電極ローラ ７ 直流電源 １０ トナー供給装置 １１ トナー担持ローラ １４ トナー ２７ 導電性マグローラ Ｐ 受像体

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数のアパチャを有するアパチャ電極体
   と、 そのアパチャ電極体に帯電したトナーを供給するトナー
   供給装置と、 前記アパチャ電極体における前記トナー供給装置と対向
   する側に設けられた絶縁性シートと、 前記トナーを前記アパチャ電極体の絶縁性シートに接す
   るように搬送するトナー担持体と、 そのトナー担持体と前記アパチャ電極体に設けられた制
   御電極との間に電界を形成することにより、前記トナー
   のアパチャ通過を制御する制御手段と、 前記アパチャ電極体に対向して設けられ、前記アパチャ
   を通過したトナーを受像体上に付与する対向電極と、 前記トナーのアパチャ通過後、前記トナー供給装置に、
   トナーと逆極性の電圧を印加する逆電圧印加手段とを備
   えたことを特徴とする画像記録装置。