JPH08104023A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 低い制御電圧で高画質な画像を出力できる画
像形成装置を提供すること。 【構成】 前記プリントヘッド１は、１００μｍ厚の絶
縁基板２に複数のアパチャ６が１列に形成され、且つ各
アパチャ６の上側に制御電極４が形成され、アパチャの
下側には各アパチャ毎にトラップ電極３が配置され、ア
パチャ列の端に堰部材としてのトナー止め５が形成され
たものであり、各アパチャ６が本発明のトナー流制御部
を構成する。そして、前記プリントヘッド１は、画像記
録媒体２０側に制御電極４を対向させ、アパチャ６がト
ラップ電極３よりトナー担持ローラー回転方向に位置す
る向きに向けられ、絶縁基板２がアパチャ位置でトナー
担持ローラ１４上の２０μｍ程度の間隙を有して配設さ
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画像記録媒体上に画
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、画像記録媒体とアパチャ電極体が
相対的に移動し得るよう画像記録媒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、特表平１ー５０３２２１号公報にお
いて提案されているように、格子状電極マトリクスによ
ってトナーの通過を制御し、画像記録媒体上に画像を得
るものがある。

【０００５】しかしこれらの装置によると、トナー粒子
がアパチャに目詰まりして記録品質が低下すると共に、
記録速度もあまり早くすることができなかった。

【０００６】本出願人は、更に検討を進め、特願平４ー
２５４４９４号の出願において既に出願しているよう
に、トナーを保持した担持体とアパチャ電極体等トナー
流制御体とを接触させて配置することにより記録特性を
大きく改善することができる画像形成装置も提案してい
る。この装置によれば、アパチャ電極体のアパチャが目
詰まりすることがなくて画質の向上はめざましく、画像
形成装置として小型化、低コスト化が可能となった。

【０００７】また、本出願人は、特願平５−４７８４８
号の明細書および図面に記載されるように、トナー流制
御体から小孔や、メッシュの編み目を省くことにより、
製造が簡単で目詰まりのないエッジ電極体を用い、その
結果、安価で長期にわたって高画質な画像を出力できる
画像形成装置を提案した。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たようなトナー流制御体としてアパチャ電極体、エッジ
電極体を用いたものは、電極の周辺からトナー担持体に
至るフリンジ電界を利用してトナー流を制御するもので
あるので、印加電圧に対する印加電界の強度が小さく、
高いコントラストを得るために高い制御電圧を必要とし
た。そのため高価な駆動素子を必要とし、装置のコスト
を上げていた。

【０００９】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、低い制御電圧で高画質な画像を
出力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。

【００１０】

【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、トナー流制御部を有するト
ナー流制御手段と、そのトナー流制御手段に帯電したト
ナーを供給するトナー担持体と、そのトナー担持体とは
トナー流制御手段を挟んで反対側に設けられた飛翔電界
形成手段とより成り、前記トナー担持体よって供給され
るトナーがトナー流制御部を通過するのを制御して、ト
ナー流制御手段と飛翔電界形成手段の間に配置される画
像記録媒体上に画像を形成する画像形成装置において、
前記トナー流制御手段がトナー流制御手段のトナー供給
側に引き寄せたトナーを留める堰部材と、画素毎にトナ
ー担持体上のトナーに電界を印加するトラップ電極を備
えている。

【００１１】また、前記堰部材と前記トラップ電極が前
記トナー流制御部よりトナー供給上流側に配置してもよ
い。

【００１２】さらに、前記堰部材と前記トラップ電極が
前記トナー流制御部よりトナー供給下流側に配置されて
いることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。

【００１３】

【作用】上記の構成を有する本発明の画像形成装置のう
ち、堰部材とトラップ電極がトナー流制御部よりトナー
供給上流側に配置されている場合、まず、トナーはトナ
ー担持体に担持されトラップ電極方向に搬送される。

【００１４】そこで、画像部に対応するトラップ電極に
はトナーを引きつける電圧が印加される。

【００１５】その結果、画像部に対応するトラップ電極
にはトナーが付着し、付着したトナーは堰部材にせき止
められトラップ電極上に留まる。トラップ電極上に留ま
ったトナーは、担持体に担持され続けて供給されるトナ
ー層をほぐす。担持体上のトナー層は鏡像力、ファンデ
ルワールス力によって担持体と付着しているが、トラッ
プ電極上のトナーによってほぐされることにより付着力
から解放されてトナー流制御部に供給される。トナー流
制御部には、供給トナーに担持体上から画像記録媒体方
向へ静電力が印加されるよう電界が形成されておりトナ
ーは画像記録媒体上に飛翔し画素を形成する。

【００１６】また、非画像部に対応するトラップ電極に
は電圧を印加しないか、トナーを反発させる電圧を印加
する。

【００１７】その結果、非画像部に対応するトラップ電
極にはトナーは付着しないのでトナーは担持体に担持さ
れたままで、画像記録媒体方向に向かわない。

【００１８】画像記録媒体との対向位置を変えながら上
記プロセスを繰り返すことにより、画像記録媒体全面に
トナー像を形成する。

【００１９】上記の構成を有する本発明の画像形成装置
のうち、堰部材とトラップ電極がトナー流制御部よりト
ナー供給下流側に配置されている場合、まず、トナーは
トナー担持体に担持されトラップ電極方向に搬送され
る。

【００２０】そこで、画像部に対応するトラップ電極に
はトナーを引きつける電圧が印加される。

【００２１】その結果、画像部に対応するトラップ電極
にはトナーが付着し、付着したトナーは堰部材にせき止
められトラップ電極上に留まる。トラップ電極上に留ま
ったトナーは、担持体に担持され続けて供給されるトナ
ーをせき止める。トナー流制御部には、供給トナーに担
持体上から画像記録媒体方向へ静電力が印加されるよう
背面電極により電界が形成されておりトナーは画像記録
媒体上に飛翔し画素を形成する。

【００２２】また、非画像部に対応するトラップ電極に
は電圧を印加しないか、トナーを反発させる電圧を印加
する。

【００２３】その結果、非画像部に対応するトラップ電
極にはトナーは付着しないのでトナーは担持体に担持さ
れたままで、画像記録媒体方向に向かわない。

【００２４】画像記録媒体との対向位置を変えながら上
記プロセスを繰り返すことにより、画像記録媒体全面に
トナー像を形成する。

【００２５】

【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。

【００２６】図１は、本発明の画像形成装置の概要を示
す図であり、トナーを供給するトナー供給装置１０に沿
ってトナー流制御手段としてのプリントヘッド１が配置
され、プリントヘッド１の上側には、０．２ｍｍの間隙
を有して画像の画像記録媒体２０とその背面に円柱状の
背面電極としての背面電極ローラ２２がシャーシ（図示
せず）に回動可能に配設されている。背面電極ローラ２
２は、前記間隙に挿入される画像記録媒体２０を搬送し
得るように構成され、更には、前記背面電極ローラ２２
によって搬送される画像記録媒体２０の進行先には定着
装置２６が配設されている。

【００２７】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
担持体としてのトナー担持ローラ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１４は金属製で基準電極をなし、ま
た、トナー１６を担持し、プリントヘッド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。

【００２８】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。

【００２９】前記プリントヘッド１は、図２に示すよう
に１００μｍ厚の絶縁基板２に複数のアパチャ６が１列
に形成され、且つ各アパチャ６の上側に制御電極４が形
成され、アパチャの下側には各アパチャ毎にトラップ電
極３が配置され、アパチャ列の端に堰部材としてのトナ
ー止め５が形成されたものであり、各アパチャ６が本発
明のトナー流制御部を構成する。そして、前記プリント
ヘッド１は、図１に示すように画像記録媒体２０側に制
御電極４を対向させ、アパチャ６がトラップ電極３より
トナー担持ローラー回転方向に位置する向きに向けら
れ、絶縁基板２がアパチャ位置でトナー担持ローラ１４
上の２０μｍ程度の間隙を有して配設されている。

【００３０】また、前記トラップ電極３及び制御電極４
とトナー担持ローラ１４の間には、画像信号に基いて＋
２０Ｖ、もしくは−２０Ｖの電圧を印加するように構成
されている。

【００３１】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、背面電極用電源としての直
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＋３００Ｖの電圧を印加し得る
ようになっている。

【００３２】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。

【００３３】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１
６は層規制ブレード１８によって薄層化され、トナー担
持ローラ１４の回転によってプリントヘッド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
ーはプリントヘッド１のエッジ部６の下に供給される。

【００３４】ここで、画像信号に応じて、その画像部分
に対応するトラップ電極３及び制御電極４には、＋２０
Ｖの電圧が印加される。その結果、図３に示すように画
像部分に対応するトラップ電極３にはトナー１６が付着
し、付着したトナー１６はトナー止め５にせき止められ
トラップ電極３上に留まる。トラップ電極３上に留まっ
たトナーは、担持ローラー１４に担持され続けて供給さ
れるトナー層をほぐす。担持ローラー１４上のトナー層
は鏡像力、ファンデルワールス力によって担持ローラ１
４と付着しているが、トラップ電極３上のトナーによっ
てほぐされることにより付着力から解放されてアパチャ
６に供給される。アパチャ６には、制御電極からアパチ
ャを通って担持ローラー上に至る電気力線が形成され、
担持ローラー上のほぐされたトナーは静電力を受けてア
パチャ６を通過し画像記録媒体２０側に引き出される。
引き出されたトナーは背面電極ローラー２２が形成する
飛翔電界により画像記録媒体上に至り堆積して画素を形
成する。

【００３５】また、非画像部に対応するトラップ電極３
及び制御電極４には−２０Ｖを印加する。

【００３６】その結果、図４に示すように非画像部に対
応するトラップ電極３にはトナーは付着せず、トナー担
持ローラー１４上のトナーはトナー担持ローラーに押し
つけられる静電力を受け、担持ローラ１４に担持された
ままで、アパチャ下を通過し画像記録媒体２０方向に向
かわない。

【００３７】更には、画像記録媒体２０は、その面上に
トナー１６により１列幅の画素が形成される間に、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
により画像記録媒体２０の全面にトナー像が形成され、
その後、定着装置２６によって画像記録媒体２０上に定
着される。

【００３８】図５は、本発明の画像形成装置の第２の実
施例の概要を示す図であり、トナーを供給するトナー供
給装置１０に沿ってトナー流制御手段としてのプリント
ヘッド１が配置され、プリントヘッド１０１の上側に
は、０．２ｍｍの間隙を有して画像の画像記録媒体２０
とその背面に円柱状の背面電極としての背面電極ローラ
２２がシャーシ（図示せず）に回動可能に配設されてい
る。背面電極ローラ２２は、前記間隙に挿入される画像
記録媒体２０を搬送し得るように構成され、更には、前
記背面電極ローラ２２によって搬送される画像記録媒体
２０の進行先には定着装置２６が配設されている。

【００３９】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
担持体としてのトナー担持ローラ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１４は金属製で基準電極をなし、ま
た、トナー１６を担持し、プリントヘッド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。

【００４０】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。

【００４１】前記プリントヘッド１０１は、図６に示す
ように１００μｍ厚の絶縁基板２の裏面に複数のトラッ
プ電極３がエッジ１０６沿って１列に形成され、トラッ
プ電極３の端に堰部材としてのトナー止め５が形成され
たものであり、エッジ１０６が本発明のトナー流制御部
を構成する。そして、前記プリントヘッド１０１は、図
６に示すようにトラップ電極の形成されている面をトナ
ー担持ローラー１４側に向け、エッジ１０６、トラップ
電極３の順に進む向きがトナー担持ローラー１４の回転
方向と同じになるよう向けられ、絶縁基板２がアパチャ
位置でトナー担持ローラ１４上の２０μｍ程度の間隙を
有して配設されている。

【００４２】また、前記トラップ電極３とトナー担持ロ
ーラ１４の間には、画像信号に基いて＋２０Ｖ、もしく
は−２０Ｖの電圧を印加するように構成されている。

【００４３】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、背面電極用電源としての直
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＋３００Ｖの電圧を印加し得る
ようになっている。

【００４４】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。

【００４５】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１
６は層規制ブレード１８によって薄層化され、トナー担
持ローラ１４の回転によってプリントヘッド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
ーはプリントヘッド１のエッジ部６の下に供給される。

【００４６】ここで、画像信号に応じて、その画像部分
に対応するトラップ電極３には、＋２０Ｖの電圧が印加
される。その結果、図７に示すように画像部分に対応す
るトラップ電極３にはトナー１６が付着し、付着したト
ナー１６はトナー止め５にせき止められトラップ電極３
上に留まる。トラップ電極３上に留まったトナーは、担
持ローラー１４に担持され続けて供給されるトナー層を
せき止める。エッジ１０６には、背面電極ローラー２２
からトラップ電極３に至る電気力線が形成されておりせ
き止められてトナーは静電力を受けて画像記録媒体２０
に向かって飛翔しさらには堆積して画素を形成する。

【００４７】また、非画像部に対応するトラップ電極３
には−２０Ｖを印加する。

【００４８】その結果、図８に示すように非画像部に対
応するトラップ電極３にはトナーは付着せず、トナー担
持ローラー１４上のトナーはトナー担持ローラーに押し
つけられる静電力を受け、担持ローラ１４に担持された
ままで、プリントヘッド１０１下を通過し画像記録媒体
２０方向に向かわない。

【００４９】更には、画像記録媒体２０は、その面上に
トナー１６により１列幅の画素が形成される間に、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
により画像記録媒体２０の全面にトナー像が形成され、
その後、定着装置２６によって画像記録媒体２０上に定
着される。

【００５０】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。

【００５１】例えば、上記実施例においてはトラップ電
極をプリントヘッドのトナー供給側に形成したが、これ
は画像記録媒体側でもよい。この場合、第１の実施例で
は制御電極を兼ねることができる。第２の実施例では、
オン時にトナーをプリントヘッドの画像記録媒体側に引
き出す電界がエッジに沿って形成され、よりコントラス
トを向上させることができる。

【００５２】また、第２の実施例も第１の実施例同様、
トナー流制御部としてエッジに替えてアパチャやスリッ
トを用いても差し支えない。

【００５３】

【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、せき部材とトラップ電極
により供給トナーに静電力の加え機械的な力を印加する
ことができる。その結果、低い制御電圧で高画質な画像
を出力できる画像形成装置を提供することができる。

【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
施例を示す概要図である。

【図２】プリントヘッドを示す斜視図である。

【図３】本画像形成装置のプリントヘッドのオン時にお
けるアパチャ周辺を示す図である。

【図４】本画像形成装置のプリントヘッドのオフ時にお
けるアパチャ周辺を示す図である。

【図５】本発明の画像形成装置の構成を具体化した第２
の実施例を示す概要図である。

【図６】第２の実施例におけるプリントヘッドを示す斜
視図である。

【図７】本画像形成装置の第２実施例におけるプリント
ヘッドのオン時のアパチャ周辺を示す図である。

【図８】本画像形成装置の第２の実施例におけるプリン
トヘッドのオフ時のアパチャ周辺を示す図である。

【符号の説明】

１ プリントヘッド ３ トラップ電極 ５ トナー止め ６ アパチャ １４ トナー担持ローラ ２２ 背面電極 ２４ 直流電源

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 トナー流制御部を有するトナー流制御手
   段と、そのトナー流制御手段に帯電したトナーを供給す
   るトナー担持体と、そのトナー担持体とはトナー流制御
   手段を挟んで反対側に設けられた飛翔電界形成手段とよ
   り成り、前記トナー担持体よって供給されるトナーがト
   ナー流制御部を通過するのを制御して、トナー流制御手
   段と飛翔電界形成手段の間に配置される画像記録媒体上
   に画像を形成する画像形成装置において、 前記トナー流制御手段がトナー流制御手段のトナー供給
   側に引き寄せたトナーを留める堰部材と、 画素毎にトナー担持体上のトナーに電界を印加するトラ
   ップ電極とを備えていることを特徴とした画像形成装
   置。
2. 【請求項２】前記堰部材と前記トラップ電極が前記トナ
   ー流制御部よりトナー供給上流側に配置されていること
   を特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 【請求項３】前記堰部材と前記トラップ電極が前記トナ
   ー流制御部よりトナー供給下流側に配置されていること
   を特徴とする請求項１記載の画像形成装置。