JPH08300718A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 トナー担持ローラ１４が担持するトナー層の
厚みや担持量が部分的に異なっても、安定した印字の可
能な画像形成装置を実現する。 【構成】 アパチャ電極体１は、トナー１６が通過する
複数のアパチャ６を有する絶縁シート２の上面にアパチ
ャ６と交互に配置された複数の制御電極４と、絶縁シー
ト２の下面にアパチャ６と交互に配置された複数の基準
電極３と、アパチャ６の前後に基準電極３に沿ってなだ
らかに傾斜した流路５とを備え、トナー担持ローラ１４
がアパチャ電極体１にトナー１６を供給すると、流路５
がトナー１６を基準電極３よりも制御電極４側に移動
し、基準電極３と制御電極４との間で形成される制御電
界でアパチャ６からのトナー１６の吐出を制御する。

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、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
の小さな孔（以下、アパチャと称する）を有したアパチ
ャ電極体に画像信号による駆動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、通過したトナ
ー粒子により印字用紙等の画像記録媒体上に画像を得る
画像形成装置が、特開平６−１５５７９８号公報等にお
いて開示されている。

【０００３】このような画像形成装置は、図７に示すよ
うに、アパチャ電極体１０１を挟んで、トナー担持ロー
ラ１１４と用紙１２０とを対向させ、さらに、用紙１２
０の背面に背面電極ローラ１２２を設けた構成となって
いる。また、この画像形成装置１００では、アパチャ電
極体１０１は、図８に示すように、厚さ２５μポリイミ
ド製の絶縁シート１０２に直径１００μｍの複数のアパ
チャ１０６が、アパチャ電極体１０１の長手方向に一列
に形成され、当該アパチャ１０６の周囲に厚さ１μｍ、
幅２０μｍの銅箔からなる制御電極１０４が各々形成さ
れている。このアパチャ電極体１０１は、図１０に示す
ように、制御電極１０４が設けられている面を画像記録
媒体１２０に対向して配置されている。この画像形成装
置１００では、制御電極１０４に制御電圧印加回路１０
８から画像信号に応じた制御電圧を印加すると共に直流
電源１２４に直流電圧を印加して、トナー担持ローラ１
１４が担持するトナー１１６の飛翔を制御し、用紙１２
０上に画像を形成している。

【０００４】

【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、トナー担持ローラと
制御電極との間で形成される制御電界でアパチャからの
トナーの吐出量を制御しているのであるが、担持ローラ
上のトナー層の変動により制御効率が変化していた。す
なわち、トナー層の厚みや担持量が部分的に異なったり
すると、制御電界の強度が変動し吐出されるトナー量が
変わり十分な濃度が得られなかったり、また逆にかぶり
が発生したりして良好な画像品質が得られなかった。

【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、優れた画像品質と安定した画像
形成が可能な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
に本発明の請求項１記載の画像形成装置は、複数の荷電
粒子通過部が形成され、各荷電粒子通過部に対応するよ
うに制御電極と基準電極とを有する電極アレーと、電極
アレーの荷電粒子通過部に荷電粒子を供給するために、
電極アレーの基準電極側に配置された荷電粒子供給手段
と、電極アレーの各制御電極を独立して制御することに
より、荷電粒子を荷電粒子供給手段から電極アレーの荷
電粒子通過部を通過して画像記録媒体上に選択的に飛翔
させる制御電極駆動手段と、電極アレーの荷電粒子通過
部の周辺において基準電極よりも制御電極側に荷電粒子
の移動を許容するための流路とを備えている。

【０００７】また、請求項２記載の画像形成装置は、荷
電粒子を画像記録媒体に向かって飛翔して画像を形成す
るための画像形成装置において、荷電粒子を選択的に通
過させるための複数の荷電粒子通過部を有する絶縁シー
トと、その絶縁シートの画像記録媒体と向き合う一面に
荷電粒子通過部と交互に配置された複数の制御電極と、
絶縁シートの他面に荷電粒子通過部と交互に配置された
複数の基準電極と、基準電極と接触するように配置さ
れ、荷電粒子通過部に荷電粒子を供給するための荷電粒
子担持ローラと、絶縁シートの荷電粒子通過部近傍にお
ける複数の基準電極間に設けられ、荷電粒子を基準電極
よりも制御電極側に移動するための流路とを備えてい
る。

【０００８】そして、請求項３記載の画像形成装置は、
流路が荷電粒子通過部に対する荷電粒子の供給の少なく
とも上流側に荷電粒子通過部と連続して形成されている
切欠部である。

【０００９】

【作用】上記の構成を有する本発明の請求項１記載の画
像形成装置においては、荷電粒子供給手段が電極アレー
の荷電粒子通過部に荷電粒子を供給すると、電極アレー
の流路が荷電粒子通過部の周辺において基準電極よりも
制御電極側に荷電粒子の移動を許容し、電極アレーの基
準電極と制御電極との間で形成される制御電界で荷電粒
子通過部からの荷電粒子の吐出を制御する。

【００１０】また、請求項２記載の画像形成装置におい
ては、荷電粒子担持ローラが荷電粒子通過部に荷電粒子
を供給すると、流路が荷電粒子を基準電極よりも制御電
極側に移動し、電極アレーの基準電極と制御電極との間
で形成される制御電界で荷電粒子通過部からの荷電粒子
の吐出を制御する。

【００１１】そして、請求項３記載の画像形成装置にお
いては、切欠部が荷電粒子通過部上流側から荷電粒子を
荷電粒子通過部に供給する。

【００１２】

【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。

【００１３】先ず、図１を参照して画像形成装置５０に
ついて説明する。

【００１４】本発明の一実施例である画像形成装置５０
は、その下部に荷電粒子供給手段としてのトナー供給装
置１０が設けられ、トナー供給装置１０の上部には、ト
ナー流の制御を行う電極アレーとしてのアパチャ電極体
１が設けられている。このアパチャ電極体１の上方に
は、アパチャ電極体１と１ｍｍの間隔を保持して背面電
極ローラ２２が配設されている。アパチャ電極１と背面
電極ローラ２２の間隙には、トナーにより画像が形成さ
れる画像記録媒体としての用紙２０が矢印方向に挿入搬
送される。また、背面電極ローラ２２の矢印方向への回
動によって搬送される用紙２０の搬送方向上には、画像
を用紙２０に定着させる定着装置２６が配設されてい
る。

【００１５】次に、上記画像形成装置５０の各部の詳細
を図面を参照して説明する。

【００１６】前記トナー供給装置１０には図１に示すよ
うに、トナー供給装置１０全体のハウジングを兼ねるト
ナーケース１１が設けられ、そのトナーケース１１内に
は、荷電粒子としてのトナー１６が蓄えられており、ま
た、トナー１６を担持して前記アパチャ電極体１に搬送
する円筒形の荷電粒子担持ローラとしてのトナー担持ロ
ーラ１４が矢印方向に回動可能にトナーケース１１内に
支持されている。図１においてトナー担持ローラ１４の
左斜め下方部には、トナーケース１１に蓄えらているト
ナー１６をトナー担持ローラ１４に給送する円筒形の供
給ローラ１２が設けられ、供給ローラ１２とトナー担持
ローラ１４とは、互いに平行に配設され、その円筒面の
母線を接している。

【００１７】また、トナーケース１１内において前記供
給ローラ１２の上方には、トナー担持ローラ１４により
担持されるトナー１６の量をトナー担持ローラ１４のロ
ーラ面上で均一になるように調整すると共に、そのトナ
ー１６を均一に帯電させるためのトナー層規制ブレード
１８が設けられ、当該トナー層規制ブレード１８はトナ
ー担持ローラ１４にその一端を圧接されている。

【００１８】次に、アパチャ電極体１について図面を参
照して説明する。

【００１９】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から構成
され、その絶縁シート２には、一辺が６０μｍの四角形
をした荷電粒子通過部としての複数のアパチャ６がアパ
チャ電極体１の長手方向に一列に形成されている。ま
た、絶縁シート２の上面においては複数のアパチャ６の
間に、厚さ８μｍの銅箔からなる制御電極４が各アパチ
ャ６毎に形成されている。

【００２０】更に、図３及び図４を利用してアパチャ６
近傍を詳細に説明する。図３及び図４は、アパチャ電極
体１の一部の下面図及びそのＡ−Ａ線断面図である。絶
縁シート２の下面においては複数のアパチャ６の間に、
厚さ８μｍの銅箔からなる基準電極３が制御電極４に対
応するように各アパチャ６毎に形成されている。また、
複数の基準電極３の間における複数のアパチャ６近傍に
はそれぞれ流路５が設けられている。流路５は、アパチ
ャ６から連続してトナー担持ローラ１４のトナー供給方
向に沿ってなだらかに傾斜して形成された切欠部から構
成されている。即ち、流路５はその断面がトナー供給方
向の上流側及び下流側に傾斜した漏斗形状となってい
て、トナー担持ローラ１４より供給されたトナー１６が
基準電極３よりも制御電極４側に移動できるようになっ
ている。このトナー流路５の作成には、物理的な加工法
や化学的な加工法のいずれも適用できる。前者として
は、エキシマレーザ加工、遊離砥粒による加工、切削加
工等があり、また後者については、エッチング加工等が
ある。

【００２１】ここで、アパチャ６は必ずしも図２に示す
ように四角形に限られるものではなく、例えば、直径６
０μｍの円形でもよく、その他、楕円形、三角形、平行
四辺形等の形状のものでもよい。また、制御電極４の形
状もアパチャ６の形状に合わせて変更可能である。更
に、アパチャ電極体１に変えて特開平６−２５５１６３
号公報に記載されたように記録エッジ部を有するエッジ
電極体を使用してもよい。

【００２２】次に、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、図１に示すように、各アパチャ６は各々の中心線が
トナー担持ローラ１４の周面の最上部分と、トナー担持
ローラ１４の中心軸とを通過するように配置されてい
る。これによれば、各アパチャ６は、トナー担持ローラ
１４の周面の最上部分を基準として、左右に均等に配置
されることにより、各アパチャ６を通過するトナー１６
の分布をアパチャ内の全域で均一にすることができる。
また、アパチャ６の壁面とトナー１６の飛翔方向とが平
行であるため、安定してトナーを飛翔させることができ
る。

【００２３】次に、各電極の制御装置について説明す
る。図１に示すように、前記制御電極４とトナー担持ロ
ーラ１４の間には、制御電極駆動手段としての制御電圧
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、図示しない画像信号受信手段から送られてくる画像
信号に基いて制御電極４に対して−３０Ｖ、もしくは＋
３０Ｖの電圧を印加するように構成されている。さらに
基準電極３は、トナー担持ローラ１４と同様に接地され
ている。尚、図示しない画像信号受信手段は、外部のコ
ンピュータや画像読取装置や画像通信装置等に接続され
いる。

【００２４】さらに、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２４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。

【００２５】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。

【００２６】まず始めに、トナー１６の供給動作につい
て図１を参照して説明する。

【００２７】供給ローラ１２の矢印方向への回動によ
り、トナーケース１１内に蓄えられているトナー１６は
トナー担持ローラ１４に向けて搬送される。そして、搬
送されてきたトナー１６はトナー担持ローラ１４に擦り
つけられ、マイナスに帯電してトナー担持ローラ１４上
に担持される。トナー担持ローラ１４に担持されたトナ
ー１６は、トナー担持ローラ１４の矢印方向への回動と
共にトナー担持ローラ１４の円筒形のローラ面に担持さ
れたまま搬送され、トナー層規制ブレード１８によって
薄層化されると共に帯電を均一化された後、トナー担持
ローラ１４の矢印方向への回動によってアパチャ電極体
１に向けて搬送される。そして、トナー担持ローラ１４
上のトナー１６はアパチャ電極体１の絶縁シート２に擦
られつつ、流路５を通り基準電極３の上方、即ち基準電
極３と制御電極４との間に移動しながらアパチャ６の下
に供給される。また、本実施例においては、基準電極３
を複数に分割し、その複数の基準電極３間の流路５をア
パチャ６に向かってなだらかに傾斜した切欠部で構成し
たことから、トナー１６は絶縁シート２に接触し始める
時から確実に流路５に案内されてアパチャ６に導かれ
る。

【００２８】次に画像の形成動作について説明すると、
図示しない画像信号受信手段から送られて来る画像信号
に応じて、制御電圧印加回路８は、その画像部分に対応
する制御電極４に＋３０Ｖの電圧を印加する。その結
果、電圧が印加された制御電極４内のアパチャ６には、
制御電極４と基準電極３との電位差により、基準電極３
と制御電極４との間に発生する制御電界によって、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、直流電源２４が背面電
極２２に印加している＋１ｋＶの電圧によって用紙２０
とアパチャ電極体１との間に形成される電界により、用
紙２０に向かって飛翔し、用紙２０上に堆積して画素を
形成する。

【００２９】また、非画像部分に対応する制御電極４に
は、制御電圧印加回路８から−３０Ｖの電圧が印加され
る。その結果、基準電極３及びトナー担持ローラ１４と
制御電極４との間には逆向きの電気力線が形成されて、
トナー１６はトナー担持ローラ１４に引き戻されて、ア
パチャ６を通過しない。従って、像記録媒体２０上の当
該制御電極４に対向する部分には、画素が形成されな
い。

【００３０】ここで、用紙２０は、その面上にトナー１
６により１列の画素が形成されると、次に、図示しない
搬送手段により、アパチャ６列と垂直の方向に１画素分
搬送される。そして、上記の画像形成のプロセスを繰り
返すことにより用紙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、図示しない搬送装
置によって定着装置２６に搬送され、定着装置２６によ
って用紙２０上に定着される。尚、定着装置２６は、加
熱定着方式や圧力定着方式のいずれのタイプのものでも
よい。

【００３１】尚、上述したプロセスの繰り返しにより、
用紙２０上に画像が記録されるのであるが、この画像形
成動作が円滑に行われるためには、上記制御電界が確実
に形成されていることが重要である。本実施例の画像形
成装置５０では、アパチャ電極体１の基準電極３と制御
電極４との間で制御電界を形成するためその安定性が確
保でき、流路５によって基準電極３と制御電極４との間
にトナー１６を移動できるため確実にトナー１６を用紙
に飛翔することができる。従って、トナー担持ローラ１
４が担持するトナー層の厚みや担持量が部分的に異なっ
ても、アパチャ６から吐出されるトナー量が変わること
なく安定した良好な画像品質が得られる。

【００３２】また、本実施例の画像形成装置５０におい
ては、基準電極３とトナー担持ローラ１４とが同電位で
あることから、トナー供給装置１０の不具合でトナー担
持ローラ１４上にトナー１６が存在しない場合でも、基
準電極３とトナー担持ローラ１４の間で放電したり電気
的にショートしたりすることなく、トラブルを起こすこ
となく印字できる。

【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、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−３０Ｖとしたが、これはゼ
ロ電圧であっても良い。この場合、より低電圧駆動が可
能となる。

【００３５】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。

【００３６】更に、本実施例においては、複数に分割し
た基準電極３を備えていたが、図６に示すように、１つ
の基準電極３３に複数の楕円形状の流路３５を備えるよ
うにしてもよい。

【００３７】また、本実施例においては、流路５をアパ
チャ６に対してトナー担持ローラ１４によるトナー１６
供給方向の上流側と下流側との両方に設けているが、そ
の上流側のみに設けてもよい。

【００３８】

【発明の効果】以上説明したことから明らかなように、
本発明の画像形成装置によれば、流路によって制御電極
と基準電極と間に荷電粒子を移動することができ、この
移動された荷電粒子が基準電極と制御電極と間に形成さ
れた電界により確実に荷電粒子通過部を通過して画像記
録媒体上に画像を形成するため、印字品質を向上するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の１実施例である画像形成装置の構成を
示した図である。

【図２】本発明の１実施例である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】上記アパチャ電極体の一部を示す下面図であ
る。

【図４】上記アパチャ電極体の断面図である。

【図５】上記アパチャ電極体とトナー担持ローラとの関
係を示す説明図である。

【図６】変形例のアパチャ電極体の一部を示す下面図で
ある。

【図７】従来技術の画像形成装置の構成を示した図であ
る。

【図８】従来のアパチャ電極体の構成を示す斜視図であ
る。

【符号の説明】

１ アパチャ電極体 ２ 絶縁シート ３ 基準電極 ４ 制御電極 ５ 流路 ６ アパチャ ７ 摺動層 ８ 制御電圧印加回路 １４ トナー担持ローラ ３３ 基準電極 ３５ 流路

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の荷電粒子通過部が形成され、各荷
   電粒子通過部に対応するように制御電極と基準電極とを
   有する電極アレーと、 前記電極アレーの荷電粒子通過部に荷電粒子を供給する
   ために、電極アレーの前記基準電極側に配置された荷電
   粒子供給手段と、 前記電極アレーの各制御電極を独立して制御することに
   より、前記荷電粒子を前記荷電粒子供給手段から電極ア
   レーの荷電粒子通過部を通過して画像記録媒体上に選択
   的に飛翔させる制御電極駆動手段と、 前記電極アレーの荷電粒子通過部の周辺において基準電
   極よりも制御電極側に前記荷電粒子の移動を許容するた
   めの流路とを備えたことを特徴とする画像形成装置。
2. 【請求項２】 荷電粒子を画像記録媒体に向かって飛翔
   して画像を形成するための画像形成装置において、 前記荷電粒子を選択的に通過させるための複数の荷電粒
   子通過部を有する絶縁シートと、 その絶縁シートの前記画像記録媒体と向き合う一面に前
   記荷電粒子通過部と交互に配置された複数の制御電極
   と、 前記絶縁シートの他面に前記荷電粒子通過部と交互に配
   置された複数の基準電極と、 前記基準電極と接触するように配置され、前記荷電粒子
   通過部に前記荷電粒子を供給するための荷電粒子担持ロ
   ーラと、 前記絶縁シートの前記荷電粒子通過部近傍における前記
   複数の基準電極間に設けられ、前記荷電粒子を基準電極
   よりも前記制御電極側に移動するための流路とを備えた
   ことを特徴とする画像形成装置。
3. 【請求項３】 前記流路は、前記荷電粒子通過部に対す
   る荷電粒子の供給の少なくとも上流側に荷電粒子通過部
   と連続して形成されている切欠部であることを特徴とす
   る請求項１または２記載の画像形成装置。