JPH0858143A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 アパチャ電極体の破損防止と異物付着の防止
が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、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６０μｍの四角形をした複数のアパチャ６がア
パチャ電極体１の長手方向に一列に形成され、且つその
アパチャ６の周囲に厚さ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。そして、そのア
パチャ電極体１の制御電極４が設けられている面全体
に、樹脂からなる保護層５が形成されている。この保護
層５により、制御電極４やアパチャ電極体１の破損の防
止と異物の付着の防止が可能になり、優れた画像品質と
安定した画像形成が可能となる。

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１２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と画像記録媒体１２０とを対向させ、さら
に、画像記録媒体１２０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１
００では、アパチャ電極体１０１は、図１３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１０
６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１２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１０８から画像信号に応じた制御電
圧を印加して、トナー担持ローラ１１４が担持するトナ
ー１１６の飛翔を制御し、画像記録媒体１２０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、画像記録媒体１２０
がアパチャ電極体１０１に１ｍｍ以下の間隔で近接して
対向しているために、画像記録媒体１２０の後端部等が
アパチャ電極体１０１に接触することがあった。この接
触が生じると、その衝撃により僅か２５μｍの厚さしか
ないアパチャ電極体１０１に傷を生じ、アパチャ電極体
１０１を破壊してしまう原因にもなっていた。

【０００５】また、アパチャ電極体１０１の傷は、画像
の欠陥の原因となり画像形成装置としては致命的なダメ
ージとなっていた。

【０００６】さらに、アパチャ電極体１０１上に設けら
れている制御電極１０４に紙粉が付着する場合があり、
この場合には、画像品質が劣化する原因になっていた。

【０００７】また、制御電極１０４に画像記録媒体１２
０が接触することがあり、制御電極１０４を破損するこ
ともあった。

【０００８】さらに、アパチャ電極体１０１に配置され
ている制御電極１０４は、僅か１μｍの厚みの銅箔で構
成されているために、銅箔の酸化や汚染等により、制御
電極１０４が断線したり、制御電極１０４間に導電性異
物が付着し短絡の原因ともなっていた。

【０００９】請求項１乃至請求項４にかかる発明は、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。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に請求項１の発明の画像形成装置は、複数の開口部が形
成され各開口部がそれぞれ制御電極を有する電極アレー
と、前記電極アレーの開口部にトナーを供給するトナー
供給手段と、前記電極アレーに対して前記トナー供給手
段と反対側に配置された画像記録媒体と、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、トナー
を前記トナー供給手段から電極アレーの開口部を貫通し
て前記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、前記電極アレーの制御電極側の表面に設けら
れた保護層とを備えている。

【００１１】また、請求項２の発明の画像形成装置で
は、請求項１の発明の画像形成装置の構成に加え、前記
保護層は電極アレーの制御電極側の表面全体に設けられ
ている。

【００１２】さらに、請求項３の発明の画像形成装置で
は、前記保護層は樹脂から構成されている。

【００１３】また、請求項４の発明の画像形成装置は、
請求項１乃至請求項３の発明の画像形成装置の有する手
段に加え、電極アレーに対し前記トナー供給手段と反対
側に配置された背面電極を設けている。

【００１４】

【作用】上記の構成を有する請求項１の発明の画像形成
装置では、トナー供給手段は電極アレーの開口部に向け
てトナーを供給する。ここで、制御電極駆動手段により
画像形成部分に対応した制御電極に選択的に電圧が印加
されるので、前記トナー供給手段が搬送してきたトナー
が、選択的に電極アレーの開口部を通過して画像記録媒
体上に画像を形成する。このとき、前記電極アレーの制
御電極側の表面には保護層を設けているので、制御電極
や電極アレーに直接画像記録媒体が接触することがな
く、制御電極や電極アレーの傷や破損を防止することが
できる。また、この保護層により制御電極に異物が付着
することも防止できる。従って、画像品質に優れ、安定
した画像形成を行うことができる。

【００１５】また、請求項２の発明の画像形成装置で
は、上記の作用に加え、電極アレーの制御電極側の表面
全体に設けた保護層により、電極アレーの強度が増加
し、電極アレーの傷付きの防止や破損防止が可能とな
り、また、電極アレー表面への異物の付着防止が可能と
なる。

【００１６】さらに、請求項３の発明の画像形成装置で
は、上記の保護層を樹脂で構成しているので、電極アレ
ーに保護層を形成することが容易且つ安価になる。

【００１７】また、請求項４の発明の画像形成装置は、
背面電極を有するタイプの画像形成装置であるが、この
タイプの画像形成装置は、背面電極を画像記録媒体の背
面に設けているためにより画像が鮮明となるが、この場
合でも上記の請求項１乃至請求項３にかかる発明と同様
の作用を生じることが可能となる。

【００１８】

【実施例】以下、上記の請求項１乃至請求項４に係る発
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。

【００１９】先ず、図１を参照して画像形成装置５０に
ついて説明する。

【００２０】本発明の一実施例である画像形成装置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画像記録媒体２０の搬送方向
上には、画像を画像記録媒体２０に定着させる定着装置
２６が配設されている。

【００２１】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。

【００２２】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、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１
２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。

【００２３】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ともに、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。

【００２４】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。

【００２５】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、そのアパチャ６の周囲
には、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。

【００２６】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、図３及
び図４に示すように、直径６０μｍ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。尚、図３に示すアパチャ電極体１は、ポリイミド
製の絶縁シート２上に制御電極４を設け、その制御電極
４をカバーするように保護層５を形成しており、さら
に、絶縁シート２の下面にはトナー担持ローラ１４と接
する摺動層７が設けられている。この摺動層７は、トナ
ー担持ローラ１４に担持されるトナー１６の滑りを良く
し、また、アパチャ電極体１の帯電防止を目的として設
けられているものであり、その材質は、ポリイミドにシ
リカ等を混合したものである。

【００２７】次いで、前記アパチャ電極体１の保護層５
について説明する。

【００２８】図２に示すように、絶縁シート２上には、
制御電極４が配設されているが、さらに、その上層に保
護層５が一面に設けられている。この保護層５の形成方
法としては、絶縁シート２上にアパチャ６と制御電極４
を各々形成した後に、保護層５を塗布または蒸着等して
形成するコーティング膜形成法や、絶縁シート２と同一
の形状に形成したシートを接着するシート接着法等があ
る。

【００２９】保護層５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、制御電極４を覆う
ため、制御電極４間の短絡を防止する必要があるので、
絶縁性が確保できる材質が望ましい。また、保護層５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。

【００３０】特に、保護層５にポリイミドを用いれば、
絶縁シート２がポリイミドで構成されているため、同一
の材料となり、熱膨張率が同一であるので、アパチャ電
極体１が温度変化をしても変形する可能性が少ない。ま
た、保護層５にポリエステルを用いれば、保護層５を形
成するときに、液体状であり塗布しやすく、また、価格
も安価であるという特徴がある。さらに、保護層５にシ
リコン樹脂を用いれば、シリコン樹脂は表面に異物が付
着しにくい特徴があるので、異物の付着防止に有効であ
る。また、保護層５にアクリルを用いれば、液体状であ
り塗布しやすいという特徴がある。さらに、保護層５に
エポキシ樹脂を用いれば、エポキシ樹脂は硬度が高く、
強硬な膜を形成することが可能になる。また、保護層５
にテフロン樹脂を用いれば、テフロン樹脂は表面がなめ
らかであり異物が付着しにくいという特徴がある。

【００３１】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５に示すように、各アパチャ６は各々の中心線３
０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３２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。

【００３２】さらに、アパチャ電極体１自体は、図５に
示すようにトナー担持ローラ１４に対して、アパチャ６
を中心として左右に同じ角度だけたわむように圧接され
ている。これにより、アパチャ電極体１とトナー担持ロ
ーラ１４との接触面積を大きくすることができるととも
に、アパチャ６の下部周辺を左右均一に圧接することが
できるため、トナーの濃度むらが発生することを極力抑
えることができる。

【００３３】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。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。

【００３４】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。

【００３５】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。

【００３６】まず始めに、トナーの供給動作について図
１を参照して説明する。

【００３７】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
とともにトナー担持ローラ１６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とも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。

【００３８】次に画像の形成動作について図１及び図２
を参照して説明する。

【００３９】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２２に印加している＋１ｋＶの電圧
によって画像記録媒体２０とアパチャ電極体１との間に
形成される電界により、画像記録媒体２０に向かって飛
翔し、画像記録媒体２０上に堆積して画素を形成する。

【００４０】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、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。

【００４１】ここで、画像記録媒体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画像記録媒体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によって画像記録媒体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。

【００４２】尚、上述したプロセスの繰り返しにより、
画像記録媒体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が異常無く機能することが必要である。本実施例
の画像形成装置５０では、アパチャ電極体１上の制御電
極４が設けられている面、即ち、画像記録媒体に対向し
た面に保護層５が設けられている。従って、画像記録媒
体２０の搬送時に画像記録媒体２０が撓んでアパチャ電
極体１に接触したり、また、画像記録媒体２０の後端部
分が図示しない搬送手段から外れてアパチャ電極体１に
接触しても、制御電極４やアパチャ電極体１は傷がつい
たり、破損したりすることがない。

【００４３】また、保護層５を設けることにより、アパ
チャ電極体１への異物の付着防止も可能となる。特に、
シリコン樹脂やテフロン樹脂を用いることにより、異物
の付着防止に顕著な効果を生じることができる。

【００４４】さらに、高湿度時に制御電極間の絶縁抵抗
が低下することがあるが、保護層５を設けることによ
り、高湿度時に絶縁抵抗の低下防止が可能となる。

【００４５】従って、本実施例の画像形成装置５０にお
いては、保護層５を設けることによりアパチャ電極体１
に発生する種々の問題を防止でき、高画質で安定した画
像形成が可能となる。

【００４６】また、本実施例の画像形成装置５０では、
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１６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、制御電圧印加回路８を壊すことはない。

【００４７】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。

【００４８】例えば、上記実施例では非画像部分に対応
するアパチャ部分の制御電極の制御電圧を−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。

【００４９】本実施例では、アパチャ電極体１の表面全
体に保護層を形成した。しかし図６及び図７に示すよう
に、保護層５は制御電極４の上方の保護層５を斜めに削
ったテーパ形状にしても良い。これにより制御電極４の
制御電圧に対して、画像記録媒体２０上の画像のコント
ラストが向上する効果がある。

【００５０】また、図８及び図９に示すように制御電極
４上のみに保護層を配置しても良い。これにより、保護
層形成工程の低コスト化等に寄与することができる。

【００５１】さらに、図１０及び図１１に示すように制
御電極４上を避けてアパチャ電極体１の表面に保護層を
形成してもよい。このようにしても、画像記録媒体２０
が制御電極４に接触することを防止でき、且つアパチャ
電極体１の強度を増加することができる。

【００５２】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。

【００５３】

【発明の効果】以上説明したことから明らかなように、
請求項１の発明の画像形成装置は、電極アレーの制御電
極側の表面上に保護層が設けられているため、制御電極
や電極アレーの表面に直接画像記録媒体が接触したり、
異物が付着することがない。従って、制御電極や電極ア
レーの傷の発生や破損を防止することができるので、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。

【００５４】また、請求項２の発明の画像形成装置で
は、上記の効果に加え、電極アレーの制御電極側の表面
全体に設けた保護層により、電極アレーの強度が増加
し、電極アレーの破損防止と異物の表面への付着防止が
より確実となる。

【００５５】さらに、請求項３の発明の画像形成装置で
は、上記の保護層を樹脂で構成しているので、電極アレ
ーに保護層を形成することが容易且つ安価になる。

【００５６】また、請求項４の発明の画像形成装置は、
背面電極を有するタイプの画像形成装置であるが、この
タイプの画像形成装置は、背面電極を画像記録媒体の背
面に設けているために画像がより鮮明となるが、この場
合でも上記の請求項１乃至請求項３にかかる発明と同様
の効果を生じることが可能である。

【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
示した正面図である。

【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】本発明の他の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平面図である。

【図４】図３に示すアパチャ電極体の平面図のＡ−Ａ’
線における断面図である。

【図５】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とトナー担持ローラとの一関係を示
す正面図である。

【図６】本発明の他の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平面図である。

【図７】図６に示すアパチャ電極体の平面図のＡ−Ａ’
線における断面図である。

【図８】本発明の他の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平面図である。

【図９】図８に示すアパチャ電極体の平面図のＡ−Ａ’
線における断面図である。

【図１０】本発明の他の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平面図である。

【図１１】図１０に示すアパチャ電極体の平面図のＡ−
Ａ’線における断面図である。

【図１２】従来の画像形成装置の構成を示す正面図であ
る。

【図１３】従来の画像形成装置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 絶縁性シート ４ 制御電極 ５ 保護層 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 ２２ 背面電極ローラ ２４ 直流電源

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の開口部が形成され、各開口部がそ
   れぞれ制御電極を有する電極アレーと、 前記電極アレーの開口部にトナーを供給するトナー供給
   手段と、 前記電極アレーに対して前記トナー供給手段と反対側に
   配置された画像記録媒体と、 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、前記トナーを前記トナー供給手段から電極アレー
   の開口部を貫通して前記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、 前記電極アレーの制御電極側の表面に設けられた保護層
   とを備えたことを特徴とする画像形成装置。
2. 【請求項２】 前記保護層は、前記電極アレーの表面全
   体に設けられてい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】 前記保護層は、樹脂から構成されている
   ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の画像
   形成装置。
4. 【請求項４】 前記電極アレーに対し前記トナー供給手
   段と反対側に配置された背面電極を有することを特徴と
   する請求項１または請求項２または請求項３に記載の画
   像形成装置。