JPH0858145A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 トナー流を制御するアパチャ電極を用いた画
像形成装置において、アパチャの開孔率を上げて、ドッ
ト間隙を小さくでき、画像濃度を高くすることができ、
低い制御電圧で高コントラストの画像が得られるように
した。 【構成】 隣り合うアパチャ６，６に跨がるアパチャ縁
部７ａ，７ｂとこの隣り合うアパチャの境界部７ｃに配
置形成された制御電極７により、１つのドットを形成す
るトナー流を制御する。アパチャ境界部７ｃがトナーの
搬送方向に対して斜めに配されているので、アパチャ６
の列方向において隣り合うアパチャ６，６がトナー搬送
方向の一つのライン上に相互に重なり合うようになり、
ドット同士を重ね合わせることができる。

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、ファクシミリ等に適用され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づいて電圧を印加
することで電界を制御し、もってトナー粒子が前記アパ
チャを通過するのを制御して、通過したトナー粒子によ
り被画像形成媒体上に画像を形成するものが、例えば、
米国特許第３６８９９３５号明細書に開示されている。
この画像形成装置は、絶縁体よりなる基板と、この基板
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
流れが制御されるよう帯電したトナー粒子を供給する手
段と、被画像形成媒体とアパチャ電極体とを相対的に移
動させて被画像形成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。

【０００３】また、例えば、米国特許第４７４３９２６
号、同４７５５８３７号、同４７８０７３３号、及び同
４８１４７９６号の明細書には、被画像形成媒体側に制
御電極を、トナー供給側に基準電極を対向して配設した
アパチャ電極体を用いた画像形成装置が開示されてい
る。また、米国特許４９１２４８９号明細書には、被画
像形成媒体側に基準電極を、トナー供給側に制御電極を
対向して配設したアパチャ電極体を用いた画像形成装置
が開示されている。

【０００４】ところで、上述したような従来の画像形成
装置において、トナーを供給する手段、例えばトナー担
持ローラに対して、アパチャ電極体を、トナー層を介し
て接触した位置に配置することにより、アパチャ電極の
駆動を低電圧で可能とする装置が提案されている。この
装置では、アパチャ電極体は、トナー担持ローラに担持
されたトナー層に接して摺動するように配設され、同ト
ナーに機械的な応力を与え、もって、トナーがトナー担
持ローラから剥離し易いようにして、アパチャを通過す
るトナー流の制御を円滑に行えるようにしている。

【０００５】このような装置において用いられるアパチ
ャ電極体の例を図４乃至図６に示す。アパチャ電極体１
０１は、図４に示すように、絶縁基材１０２と、この絶
縁基材１０２にトナー搬送方向と直交する方向に列状に
設けられた円形状のアパチャ１０３と、アパチャ１０３
の周囲を囲む個々に独立した制御電極１０４とからな
り、当該制御電極１０４に画像信号に対応した制御電極
を印加することにより、アパチャ１０３を通過するトナ
ーの流れを制御してドット（画素）によるトナー像を形
成するものである。図５は楕円形のアパチャ１０３を一
列に配したもの、図６は個々の制御電極１０４をトナー
搬送方向と直交する方向に伸びる上流側と下流側の辺が
互いに連結された「エ」の字形とし、この各辺の間にア
パチャ１０３を形成したものである。図５の例では、個
々のアパチャ１０３の回りを囲むように制御電極１０４
が設けられており、破線で囲んだ領域１０５は被画像形
成媒体上にドットが形成される領域を示し、図６の例で
は、アパチャ１０３とそのドット形成領域１０５とが一
致したものとなる。また、図示していないが、アパチャ
を斜め楕円形状としたものや、列方向に隣り合う矩形の
アパチャの周囲を囲む制御電極の間にさらに補助的な開
口を設けたものが提案されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
たいずれのアパチャ電極体の例においても、各アパチャ
１０３によるドット形成領域１０５の間に、少なくとも
制御電極１０４の配線の太さ以上のドットを形成できな
い間隙が残り、あるいは、１ドットにつき２本の制御電
極パターンが存在することになるため、開孔率が低く、
画像濃度の低下や制御性劣化を生じる。また、開口率を
大きくするために各アパチャ１０３の形状を大きくする
と、それに伴って各アパチャ１０３の中心部分では、制
御電極１０４への電圧の印加に応じたオン・オフの電界
が生じにくい領域が発生し、そのため、画素の欠落やか
ぶりが生じ解像度が低下する。また、各アパチャ１０３
を千鳥状にずらして複数列に配置することも考えられる
が、その場合、複数列のドットを制御する繁雑さが生
じ、また、トナー搬送方向に対する上流、下流で制御特
性に差が生じて、濃度むら（縞紋様）が生じる原因とな
る。本発明は、上記問題点を解決するためになされたも
のであり、制御電極の形状を工夫することにより開孔率
を上げ、ドット間隙を小さくできて、画像濃度や制御性
が向上し、低い制御電圧で高コントラストの画像が得ら
れ、しかも、画像の欠落やかぶりが発生しにくく解像度
の向上が図れ、また、アパチャを千鳥状に配置した場合
のような制御の煩わしさや濃度むらが生じることのない
画像形成装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項１の画像形成装置は、トナーを供給するトナー
供給手段と、複数のアパチャを有し、トナー供給手段か
ら供給されアパチャを通過するトナーの流れを制御する
アパチャ電極体とを備え、アパチャ電極体を通過したト
ナーにより被画像形成媒体上に画像を形成する画像形成
装置において、アパチャ電極体は、基材と、この基材に
トナーの搬送方向に対して直交する方向に一列状に並設
された複数のアパチャと、これらの隣り合うアパチャに
跨がってトナー搬送方向上流側及び下流側のアパチャ縁
部と該隣り合うアパチャ境界部とに配置形成された制御
電極から構成され、該アパチャ境界部がトナーの搬送方
向に対して斜めに配されているものである。また、請求
項２の画像形成装置は、請求項１に記載の画像形成装置
において、被画像形成媒体を挟んでアパチャ電極体に対
向した対向電極を配置したものである。また、請求項３
の画像形成装置は、請求項１又は請求項２に記載の画像
形成装置において、アパチャ電極体のアパチャの形状を
略平行四辺形としたものである。

【０００８】

【作用】上記構成を有する本発明の画像形成装置によれ
ば、隣り合うアパチャに跨がるアパチャ縁部とこの隣り
合うアパチャの境界部に配置形成された制御電極によ
り、１つのドットを形成するトナー流が制御される。こ
のとき、アパチャ境界部がトナーの搬送方向に対して斜
めに配されているので、アパチャの列方向において隣り
合うアパチャがトナー搬送方向の一つのライン上に相互
に重なり合うようになり、隣り合うドットの間には制御
電極がないので、ドット同士をほぼ重ね合わせることが
でき、ドット間の空白をなくすることができる。これに
より、画像濃度を上げることができる。また、一列にド
ットを形成できるので、濃度むらが生じなくなる。

【０００９】

【実施例】以下、本発明を具体化した一実施例を図面を
参照して説明する。図１は、本実施例による画像形成装
置の概略構成図である。画像形成装置１は、外部装置か
ら受信した画像信号に基づいて、記録用紙やＯＨＰシー
ト等でなる被画像形成媒体２上にトナー像を形成するも
のであり、被画像形成媒体２上へのトナー流の制御を行
うアパチャ電極体３及びトナー１４を担持してアパチャ
電極体３付近に搬送し供給するトナー供給装置４を有し
ている。アパチャ電極体３は、絶縁体でなるシート状基
材５上にトナーの搬送方向と直交する方向に一列に並ん
で多数のアパチャ６が開口され、かつ、シート状基材５
の上面に各アパチャ６の周縁を個々に独立して囲むよう
に制御電極７が形成されており、アパチャ６内の電界制
御によりトナーの通過を制御するものである。アパチャ
電極体３は、そのシート状基材５上の制御電極７を被画
像形成媒体２に対向させた状態で固定部材側であるトナ
ー供給装置４に固定されている。

【００１０】また、アパチャ電極体３に対向して、被画
像形成媒体２が通過するための約１ｍｍの間隙をおい
て、背面電極ローラ９（対向電極）が図示しないシャー
シに配設され、この背面電極ローラ９でもって前記間隙
に挿入される被画像形成媒体２は図１において左方向へ
搬送されるようになっている。アパチャ電極体３及び背
面電極ローラ９は、その長手方向が被画像形成媒体２の
搬送方向とは直交する方向に配置されている。さらに、
被画像形成媒体２の搬送先には、対になった圧ローラ１
１ａと熱ローラ１１ｂからなる定着装置１１が配設され
ている。

【００１１】前記トナー供給装置４の詳細構成を説明す
ると、トナー供給装置４は、アパチャ電極体３の背面電
極ローラ９とは反対側にアパチャ電極体３の長手方向に
沿って配設されており、装置全体のハウジングを兼ねる
トナーケース１２と、そのトナーケース１２内のトナー
タンクに収納される荷電粒子としてのトナー１４と、ト
ナー供給ローラ１６と、トナー１４を均一にマイナスに
帯電させて担持しアパチャ電極体３に向けて搬送するト
ナー担持ローラ１７と、このトナー担持ローラ１７に担
持されるトナー１４の量が該ローラ１７面上で均一にな
るよう規制するために該ローラ１７に圧接されているト
ナー層規制ブレード１８とから構成されている。トナー
供給ローラ１６は、トナー担持ローラ１７に対してトナ
ー１４を供給するものであり、これらの両ローラ１６，
１７は、図１に示す矢印方向に回転可能にトナーケース
１２に支持され、互いに接した状態で平行に配設されて
おり、それらの回転軸は被画像形成媒体２の搬送方向と
直交するように配置されている。

【００１２】また、制御電極７とトナー担持ローラ１７
の間には、画像信号に基づいて制御電圧を印加する制御
電圧印加回路２１が接続され、この制御電圧印加回路２
１は、画像信号に基づいて制御電極７に対して０Ｖもし
くは＋５０Ｖの電圧を印加するように構成されている。
さらに、背面電極ローラ９とトナー担持ローラ１７との
間には、直流電源２２が接続されており、この直流電源
２２は背面電極ローラ９に対して＋１ｋＶの電圧を印加
し得るようになっている。

【００１３】次に、アパチャ電極体３の詳細構成、特
に、制御電極７及びアパチャ６の形状について図２を参
照して説明する。アパチャ電極体３の基本形態は上述し
た図４と同様であるが、図４のものとは制御電極７及び
アパチャ６の形状が相違する。すなわち、図２におい
て、アパチャ電極体３は、厚さ２５μｍのポリイミド製
のシート状基材５に、トナー搬送方向と直交する方向に
一列状に並んで複数のアパチャ６を形成し、隣り合うア
パチャ６の間に個々に制御電極７を厚さ８μｍで形成し
たものとしている。このアパチャ６は、略平行四辺形と
され、アパチャ６の並び方向に約１２５μｍ間隔で配置
されている。そして、各制御電極７は、隣り合うアパチ
ャ６，６に跨がってトナー搬送方向上流側及び下流側の
アパチャ縁部に設けられた電極７ａ，７ｂと、該隣り合
うアパチャ６，６の境界部に設けられた電極７ｃとから
なり、該アパチャ境界部の電極７ｃはトナーの搬送方向
に対して斜めに配されている。このような構成のアパチ
ャ電極体３であるため、１つの制御電極７により制御さ
れ、ドットを形成する領域は、アパチャ境界部の電極７
ｃの両側に位置する略平行四辺形のアパチャ６，６の約
半分になる。そして、アパチャ境界部の電極７ｃは斜め
にあるので、１つのドットは、トナー搬送方向の一つの
ライン上に重なって存在する隣り合うアパチャ６，６に
よって空白を生じることなく形成される。さらに、変形
例として、図３に示すように、隣り合うアパチャ６が、
上下を互い違いに配置した略台形状のものであってもよ
い。

【００１４】また、アパチャ電極体３のシート状基材５
は、被画像形成媒体２の幅（記録幅）とほぼ同じ長さを
有し、シート状基材５上におけるアパチャ６の配列ピッ
チは、例えば２００ｄｐｉの場合には１２５μｍであ
る。なお、各制御電極７には、制御電圧印加回路２１へ
接続するための導電部７ｄがアパチャ縁部７ｂとアパチ
ャ境界部７ｃとの交点付近からトナー搬送の下流方向に
向けて導出されている。

【００１５】さらに、アパチャ電極体３のアパチャ６と
トナー担持ローラ１７との位置関係を説明すると、アパ
チャ電極体３は、図１に示すように被画像形成媒体２側
に制御電極７を対向させた状態で、シート状基材５のア
パチャ６の位置でトナー担持ローラ１７に対してトナー
層を介して圧接され、トナー担持ローラ１７と摺動する
ように設けられている。そして、各アパチャ６の中心位
置を通る線がほぼトナー担持ローラ１７の周面の図示の
最上側部分とその中心軸を通るようにアパチャ電極体３
を配置し、各アパチャ６を通過するトナー１４の分布が
アパチャ内の全域で均一となるようにしている。また、
アパチャ６の壁面とトナー１４の飛翔方向とを平行とし
て、トナー１４を安定して飛翔させることができるよう
にしている。また、アパチャ電極体３自体が、トナー担
持ローラ１７に対して、アパチャ６を中心として左右
（図１上で）にほぼ同じ角度だけ撓むように接触させる
ことにより、アパチャ電極体３とトナー担持ローラ１７
との接触面積を比較的大きくすると共に、アパチャ６周
辺を左右（図１上で）均一にトナー担持ローラ１７に接
触させており、これにより、トナーの濃度むら発生を抑
えるようにしている。

【００１６】次に、上述のように構成された画像形成装
置の画像形成動作を説明する。トナー供給ローラ１６と
トナー担持ローラ１７を図１に示す矢印方向に回転させ
ることにより、トナー供給ローラ１６から送られてくる
トナー１４はトナー担持ローラ１７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１７上に担持
される。この担持されたトナー１４は、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された後、
トナー担持ローラ１７の回転によってアパチャ電極体３
に向けて搬送される。トナー担持ローラ１７上のトナー
１４はアパチャ電極体３のシート状基材５に擦られつつ
アパチャ６付近に供給される。

【００１７】次に、図示しない外部装置から送られて来
る画像信号に応じて、その画像部分に対応する制御電極
７に、制御電圧印加回路２１から＋５０Ｖの電圧が印加
される。その結果、画像部分に対応するアパチャ６の近
傍には、制御電極７とトナー担持ローラ１７の間の電位
差により、制御電極７よりトナー担持ローラ１７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１４は電位の高い方向に静電力を受け、ト
ナー担持ローラ１７上からアパチャ６を通過して制御電
極７側に引き出される。この引き出されたトナー１４
は、さらに、直流電源２２によって背面電極ローラ９に
印加されている＋１ｋＶの電圧によって被画像形成媒体
２とアパチャ電極体３との間に形成される電界により、
被画像形成媒体２に向けて飛翔し、被画像形成媒体２上
に堆積して画素を形成する。

【００１８】また、非画像部分に対応する制御電極７に
は、制御電圧印加回路２１から０Ｖの電圧が印加され
る。その結果、トナー担持ローラ１７と制御電極７との
間には、電界が形成されないことになり、トナー担持ロ
ーラ１７上のトナー１４は、静電力を受けないため、ア
パチャ６を通過しない。

【００１９】また、本実施例では上記アパチャ電極体３
を用いることで、隣り合うアパチャ６，６に跨がって位
置するトナー搬送方向上流側及び下流側のアパチャ縁部
７ａ，７ｂと、隣り合うアパチャ境界部７ｃとに配置形
成された制御電極７でもって、１つのドットが形成され
る。このアパチャ境界部７ｃがトナーの搬送方向に対し
て斜めに配されているので、隣り合うアパチャ６，６が
トナー搬送方向の一つのライン上に相互に重なり合い、
また、隣り合うドット間にはアパチャ６を遮る制御電極
７が存在しないので、開孔率が上り、ドット同士をほぼ
重ね合わせることができ、ドット間に空白が生じること
がなくなり、画像濃度を上げることができ、低い制御電
圧で高コントラストの画像が得られる。また、画像濃度
を上げるためにアパチャを大きくする必要がないので、
画像のかぶりが生じにくくなり、解像度を上げることが
できる。さらには、アパチャを千鳥状に配置するものに
比べて、１列にドットが形成されるので、濃度むらが生
じることがなく、しかも、千鳥状のアパチャの場合に行
っていたような、偶数番ドットに対する奇数番ドットの
信号の遅延といった煩わしい制御を行う必要がなくな
る。

【００２０】なお、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０Ｖとしたが、これは、例え
ば−３０Ｖ〜−５０Ｖの負の電圧であってもよく、この
場合、より一層、かぶりの少ない画像を得ることができ
る。また、上記では背面電極ローラ９を用いたものを示
したが、被画像形成媒体側が帯電トナーを吸引する電位
関係とすれば、背面電極ローラ９は必ずしも設ける必要
はない。また、トナーとしてプラスに帯電するものを用
いた場合は、制御電極７や背面電極ローラ９に印加する
電圧は上記とは逆の電位とする。

【００２１】

【発明の効果】以上のように本発明の画像形成装置によ
れば、一列状に並設された１つのアパチャに対して制御
電極のパターンが１つしか存在せず、しかも、それがト
ナーの搬送方向に対して斜めに配されたアパチャ電極体
構成であるので、アパチャの列方向において隣り合うア
パチャをトナー搬送方向の一つのライン上に相互に重な
り合せることができ、アパチャ間隙を小さくでき、開孔
率を上げることができる。従って、ドット同士をほぼ重
ね合わせることもでき、画像濃度を上げることができ、
低い制御電圧で高コントラストの画像が得られる。ま
た、画像濃度を上げるためにアパチャの大きさを大きく
する必要がないので、画像のかぶりが生じにくくなり、
解像度を上げることができる。さらには、従来のアパチ
ャを千鳥状に２列に配置したものに比べて、一列にドッ
トを形成できるので、濃度むらが生じなくなり、また、
一方のドット列を他方のそれに対して時間的に遅延させ
るといった煩わしい制御が不要となり、制御性が良好と
なる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例による画像形成装置の概略構
成図である。

【図２】実施例のアパチャ電極体のアパチャ形状の一例
を示す正面図である。

【図３】実施例のアパチャ電極体のアパチャ形状の変形
例を示す正面図である。

【図４】従来のアパチャ電極体の斜視図である。

【図５】従来のアパチャ電極体のアパチャ形状の一例を
示す正面図である。

【図６】従来のアパチャ電極体のアパチャ形状の他の例
を示す正面図である。

【符号の説明】

２ 被画像形成媒体 ３ アパチャ電極体 ４ トナー供給装置 ５ シート状基材 ６ アパチャ ７ 制御電極 ９ 背面電極ローラ（対向電極） １４ トナー １７ トナー担持ローラ

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【手続補正書】

【提出日】平成６年８月２４日

【手続補正１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図３

【補正方法】変更

【補正内容】

【図３】

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 トナーを供給するトナー供給手段と、複
   数のアパチャを有し、前記トナー供給手段から供給され
   該アパチャを通過するトナーの流れを制御するアパチャ
   電極体とを備え、前記アパチャ電極体を通過したトナー
   により被画像形成媒体上に画像を形成する画像形成装置
   において、 前記アパチャ電極体は、基材と、この基材にトナーの搬
   送方向に対して直交する方向に一列状に並設された複数
   のアパチャと、これらの隣り合うアパチャに跨がってト
   ナー搬送方向上流側及び下流側のアパチャ縁部と該隣り
   合うアパチャ境界部とに配置形成された制御電極から構
   成され、該アパチャ境界部がトナーの搬送方向に対して
   斜めに配されていることを特徴とする画像形成装置。
2. 【請求項２】 被画像形成媒体を挟んでアパチャ電極体
   に対向した対向電極を配置した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】 前記アパチャ電極体のアパチャの形状
   が、略平行四辺形であることを特徴とする請求項１又は
   請求項２に記載の画像形成装置。