JPH08310037A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 トナー担持ローラ１４上のトナー層厚とトナ
ー帯電量とが均一な画像形成装置を実現する。 【構成】 トナー層規制板１８は、トナー担持ローラ１
４と接触する面が、トナー担持ローラ１４と一致する曲
面を有すると共にトナー担持ローラ１４よりも低い電圧
が印加されているため、一定の区間と一定の時間をかけ
てトナー１６の層厚規制と帯電がなされるために、トナ
ー担持ローラ１４上でトナー層厚とトナー帯電量が均一
になる。

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手
段とから構成されている。

【０００４】また、例えば米国特許第４７４３９２６
号、同４７５５８３７号、同４７８０７３３号、および
同４８１４７９６号の明細書には、アパチャ電極体が支
持体側に制御電極、トナー供給側に基準電極を向けて配
設された画像形成装置が開示されている。

【０００５】これに対して、米国特許第４９１２４８９
号の明細書には、アパチャ電極体を支持体側に基準電
極、トナー供給側に制御電極を向けて配設することによ
り、オフ時に制御電極に対して印加される電圧を、上記
米国特許に開示される画像形成装置に比べて１／４程度
に抑えることができることが記載されている。

【０００６】ここにおいて、前記オフ時とは、支持体上
にトナー粒子を付着させない時、すなわち画像の空白部
分を形成する時点を意味するものであり、逆にオン時と
言えば、支持体上にトナー像を形成する時点を意味する
ものである。

【０００７】また、本出願人の出願による特開平６−１
５５７９８号公報に記載された画像形成装置が知られて
いる。この装置は、図４に示すように、トナー担持ロー
ラ１４のアパチャ６よりもトナー搬送方向の上流側にブ
レード１９が設けられている。そして、ブレード１９は
トナー１６をトナー担持ローラ１４に押圧して、トナー
層の厚さを一定にすると共にとなー１６を帯電してい
る。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たような従来の画像形成装置においては、ブレードがト
ナー粒子搬送方向に対して垂直方向に直線型（平面板
状）のブレードであるため、ブレードとトナーとの接触
機会が一点になり、トナーの帯電が不均一になるとか、
トナー担持ローラ上のトナー層厚が粗密になるとかの問
題があり、均一で抜けやかぶりのない画像が得られにく
いという欠点がある。

【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、その目的は、トナー担持ローラ
上に担持されるトナーを均一に帯電すると共に均一に層
厚形成することによって、均一で抜けやかぶりのない画
像を得ることが出来る画像形成装置を提供することにあ
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、各荷電粒子通過部毎に荷電粒子
の飛翔を制御する制御電極を有する電極アレーと、その
電極アレーの荷電粒子通過部に荷電粒子を搬送するため
に、荷電粒子を担持しながら回転する荷電粒子担持ロー
ラと、荷電粒子通過部に対して荷電粒子搬送方向の上流
側に設けられ、荷電粒子を荷電粒子担持ローラに圧接す
る荷電粒子規制部材とを備えた画像形成装置において、
荷電粒子規制部材が、荷電粒子担持ローラの荷電粒子担
持面に沿う円弧状に形成されている。

【００１１】また、請求項２記載の画像形成装置は、荷
電粒子担持ローラに印加される電圧よりも低い電圧を荷
電粒子規制部材に印加するための電圧印加手段を備えて
いる。

【００１２】そして、請求項３記載の画像形成装置は、
荷電粒子搬送方向において荷電粒子の直径の２倍以上の
長さに形成されている荷電粒子規制部材を備えている。

【００１３】

【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、荷電粒子担持ローラの荷電粒子
担持面に沿うように円弧状に形成された荷電粒子規制部
材が、荷電粒子を荷電粒子担持ローラに圧接して荷電粒
子の帯電を均一にすると共に荷電粒子の層厚を一定に
し、荷電粒子担持ローラが電極アレーの荷電粒子通過部
に荷電粒子を搬送し、電極アレーが各荷電粒子通過部毎
に荷電粒子の飛翔を制御する。

【００１４】また、請求項２記載の画像形成装置におい
ては、電圧印加手段が荷電粒子担持ローラに印加される
電圧よりも低い電圧を荷電粒子規制部材に印加する。

【００１５】そして、請求項３記載の画像形成装置にお
いては、荷電粒子規制部材が荷電粒子搬送方向において
荷電粒子の直径の２倍以上の長さに形成されている。

【００１６】

【実施例】以下、本発明を具体化した実施例を図面を参
照して説明する。

【００１７】先ず、図１を参照して本発明の第１実施例
の画像形成装置５０について説明する。

【００１８】この画像形成装置５０は、その下部にトナ
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、当該アパチャ電極体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。前記アパチ
ャ電極体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被画像形成体２０が矢印Ｃ方向に
挿入搬送される。前記背面電極ローラ２２の矢印Ｄ方向
への回動によって搬送される被画像形成体２０の搬送方
向上には、画像を被画像形成体２０に定着させる定着装
置２６が配設されている。

【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に直径１
００μｍの荷電粒子通過部としての複数のアパチャ６が
１列に形成され、且つ上面に厚さ１μｍの制御電極４が
各アパチャ６毎に形成されたものである。そして、前記
アパチャ電極体１は、図１に示すように被画像形成体２
０側に制御電極４を対向させた状態で、絶縁シート２の
アパチャ位置でトナー担持ローラ１４に対して圧接され
ている。

【００２０】また、前記制御電極４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−３０Ｖ、もしくは
＋３０Ｖの電圧を印加するように構成されている。

【００２１】更には、前記背面電極ローラ２２には直流
電源２４が接続されており、この直流電源２４は＋１ｋ
Ｖの電圧を印加し得るようになっている。

【００２２】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。

【００２３】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
する円筒形のトナー担持ローラ１４が矢印Ｂ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を前記トナー担持
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。

【００２４】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荷電粒子規制部材とし
てのトナー層規制板１７が設けられ、当該トナー層規制
板１７はトナー担持ローラ１４に圧接されている。

【００２５】次いで、前記トナー層規制板１７について
説明する。

【００２６】トナー層規制板１７は金属や樹脂、例え
ば、ＳＵＳや鉄、タングステン、チタン、アルミニウ
ム、ポリカーボネートやＰＭＭＡなどで形成されてい
る。トナー担持ローラ１４との接触面には保護層が形成
されていてもよく、この保護層はコーティングや蒸着ま
たはシート接着によって形成されている。

【００２７】保護層に用いる材料としては、有機材料、
無機材料どれでも可能であるが、トナー１６と接触し
て、トナー層規制と帯電を行わせるために、トナー１６
の帯電特性に合わせた物を用いることが望ましい。さら
に、トナー１６やトナー担持ローラ１４との摩擦による
磨耗が極力少ない物が望ましい。また、保護層に用いる
有機材料としては、ほぼ全ての樹脂が使用でき、具体的
には、ポリイミド、ポリアミド、シリコン樹脂、ポリエ
ステル、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、テフロン樹
脂、アクリル、ウレタン、ポリサルフォン等が利用でき
る。

【００２８】次に、トナー層規制板１７の形状について
説明する。

【００２９】トナー層規制板１７はトナー担持ローラ１
４と接触する面が、トナー担持ローラ１４のローラ面１
４ａと一致するように円弧状に形成された曲面部１７ａ
を有している。従って、このローラ面１４ａが本発明の
荷電粒子担持面を構成している。そして、トナー規制板
１７の曲面部１７ａとトナー担持ローラ１４のローラ面
１４ａとが一致しない場合には、トナー１６の層規制及
び帯電が一定区間もしくは時間行われなくなるために、
本実施例による効果は期待できなくなる。また、トナー
規制板１７のトナー１６の搬送方向に対する長さはトナ
ー１６の粒子径の２倍以上が望ましく、更に望ましく
は、供給ローラ１２とアパチャ電極体１との間でできる
だけ長くするのが有利である。

【００３０】次に、上述のように構成される画像形成装
置５０の動作を説明する。

【００３１】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。

【００３２】供給ローラ１２の矢印Ａ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Ｂ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１４ａ
に担持されたまま搬送され、トナー層規制板１７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Ｂ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
に擦られつつアパチャ６の下に供給される。

【００３３】次に画像の形成動作について説明する。

【００３４】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、直流
電源２４が背面電極ローラ２２に印加している＋１ｋＶ
の電圧によって被画像形成体２０とアパチャ電極体１と
の間に形成される電界により、被画像形成体２０に向か
って飛翔し、被画像形成体２０上に堆積して画素を形成
する。

【００３５】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、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。従って、被画像形成体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。

【００３６】ここで、被画像形成体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被画像形成体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、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によって被画像形成体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。

【００３７】尚、上述したプロセスの繰り返しにより、
被画像形成体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、アパチャ電
極体１に搬送されるトナー１６がトナー担持ローラ１４
上で均一な層を形成し、均一な帯電がなされていなくて
はならない。本実施例の画像形成装置５０では、トナー
層規制板１７により、一定の区間と一定の時間をかけて
トナー１６の層規制と帯電がなされるために、安定して
均一なトナー層と帯電がなされている。

【００３８】さらに、本実施例では、トナー層規制板１
７に保護層が成されていることにより、プロセスの繰り
返しによる不安定さがなく、１枚目の画像形成時のトナ
ー層厚と帯電量と、１０枚目のトナー層厚と帯電量がほ
とんど差がなかった。さらに、１枚目も１０枚目もトナ
ー層厚と帯電量の測定位置によるばらつきの差はなかっ
た。

【００３９】トナー層厚は、トナー担時ローラ１４上の
一定面積のトナー量とトナー１６の粒子径から算出し
た。また、帯電量は、同じく、一定面積当たりの帯電量
とトナー量から算出した。

【００４０】比較として、図４に示した従来の装置によ
れば、トナー層規制板をトナー層規制ブレード１９に変
更した画像形成装置５３で画像形成を試みたところ、１
枚目の画像形成時のトナー層厚と帯電量と、１０枚目の
トナー層厚と帯電量とでは、１枚目よりも１０枚目の方
がトナー層厚、帯電量ともに低い値になっている。さら
に、１０枚目の帯電量は測定位置によるばらつきが認め
られた。尚、図４において本実施例と同一の部材につい
ては同一の符号を付しその説明は省略する。

【００４１】次に、図３を参照して本発明の第２実施例
の画像形成装置５１を説明する。

【００４２】この画像形成装置５１は、前記画像形成装
置５０とほぼ同じ構成であるので、同一の部材について
は同一の符号を付しその説明を省略し、前記画像形成装
置５０と異なる画像形成装置の動作についてのみ説明す
る。

【００４３】トナー層規制板１８は電圧が印加されるよ
うになっており、この電圧の強さは、トナー担持ローラ
１４に印加される電圧よりも低い。本実施例では直流電
源２５により＋１Ｖの電圧がトナー層規制板１８に印加
されている。従って、この直流電源２５が本発明の電圧
印加手段に相当する。トナー担持ローラ１４には直流電
源１５により＋１０Ｖの電圧が印加されている。トナー
層規制板１８とトナー担持ローラ１４の間の電位差によ
り、トナー１６はトナー担持ローラ１４上に確実に担持
させられ、そのトナー層形成も電位差にあった均一な層
形成がなされる。さらに、不均一な帯電をしているトナ
ー１６はトナー担持ローラ１４とトナー層規制板１８に
よって均一に摩擦帯電される。

【００４４】上記のプロセスに後に、第１実施例と同じ
画像形成のプロセスを経て、被画像形成体２０に画像が
形成される。本実施例のトナー担持ローラ１４上のトナ
ー１６の層厚と帯電量は、前述の第１実施例のものと比
較して、層厚は同じで帯電量は高く、測定位置によるば
らつきも小さかった。

【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、上記各実施例では、アパチャの制
御電圧を画像形成時時には＋、非画像形成時には−とし
たが、トナー１６の性質によっては逆転していてもよ
い。さらに、第２実施例の場合、トナー層規制板１８の
印加電圧はトナー担持ローラ１４より低く、かつ、トナ
ー１６が逆帯電を起こさなければ、逆電圧もしくは０Ｖ
でもよい。

【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は荷電粒子担持ローラ上で均一なト
ナー層厚と帯電量を得ることができ、従って、画像品質
に優れ、安定した画像形成が可能な画像形成装置が実現
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例の画像形成装置の構成を示
した図である。

【図２】上記画像形成装置に使用されるアパチャ電極体
の斜面図である。

【図３】本発明の第２実施例の画像形成装置の構成を示
した図である。

【図４】従来の画像形成装置の構成を示した図である。

【符号の説明】

１ アパチャ電極体 ４ 制御電極 ６ アパチャ １４ トナー担持ローラ １４ａ ローラ面 １６ トナー １７ トナー層規制板 １７ａ 曲面部 １８ トナー層規制板 ２５ 直流電源

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
   電粒子通過部毎に荷電粒子の飛翔を制御する制御電極を
   有する電極アレーと、その電極アレーの荷電粒子通過部
   に荷電粒子を搬送するために、荷電粒子を担持しながら
   回転する荷電粒子担持ローラと、荷電粒子通過部に対し
   て荷電粒子搬送方向の上流側に設けられ、荷電粒子を荷
   電粒子担持ローラに圧接する荷電粒子規制部材とを備え
   た画像形成装置において、 前記荷電粒子規制部材が、前記荷電粒子担持ローラの荷
   電粒子担持面に沿う円弧状に形成されていることを特徴
   とする画像形成装置。
2. 【請求項２】 前記荷電粒子担持ローラに印加される電
   圧よりも低い電圧を前記荷電粒子規制部材に印加するた
   めの電圧印加手段を備えた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】 前記荷電粒子規制部材は、前記荷電粒子
   搬送方向において前記荷電粒子の直径の２倍以上の長さ
   に形成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。