JPH0885226A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 トナー担持体表面のクリーニングを確実に行
うことができる画像形成装置を提供する。 【構成】 本画像形成装置は、アパチャ電極体１の上側
に、背面電極ローラ２２が回動可能に配設され、アパチ
ャ電極体１の下側に、トナー供給装置１０が配設されて
いる。トナー供給装置１０には、トナー１６を収納する
トナーケース１１と、供給ローラ１２と、トナー担持ロ
ーラ１４と、トナー層規制ブレード１８が備えられてお
り、更に、アパチャ電極体１に対してトナー供給を終え
たトナー担持ローラ１４表面の残留トナーを除電するた
めの除電装置５０と、除電済みのトナーをかき取るスク
レーパ５２とが備えられている。トナー担持ローラ１４
の表面に残留したトナーは除電装置５０により除電され
るので、スクレーパ５２による除去が容易になる。

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号公報等で開示
されている。

【０００３】このような画像形成装置は、図４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１２２を設けた構
成となっている。また、この画像形成装置１００に用い
られるアパチャ電極体１０１には、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。さらに、このアパチャ電極体１０１は、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。

【０００４】この画像形成装置１００では、制御電極１
０４に制御電圧印加回路１０８から画像信号に応じた制
御電圧を印加すると、制御電極１０４と帯電したトナー
１１６を担持しているトナー担持ローラ１１４との間に
電界が形成され、制御電極１０４とトナー担持ローラ１
１４との間にトナー流が発生する。そして、トナー担持
ローラ１１４上のトナー１１６はアパチャ１０６を通過
して、画像記録媒体１２０上に画像を形成する。

【０００５】前記のトナー担持ローラ１１４は、表面が
微細な凹凸を多数有する金属ローラで構成され、その表
面上にトナー１１６を担持してアパチャ電極体１０１に
供給するように構成されている。ここで、トナー担持ロ
ーラ１１４の表面には、担持していたトナーが画像形成
に使用されて、トナー１１６の残留がない部分と、画像
の白べた部分に対応したために、画像形成に使用されな
かったトナー１１６が付着したままになって残留してい
る部分が生じている。また、画像形成に使用されたトナ
ー１１６を担持していた部分でも、帯電量の多いトナー
は、飛翔せずに残留していることが多かった。この残留
トナーをそのままにしておくと、次に、供給ローラ１１
２で再びトナー１１６をトナー担持ローラ１１４に担持
させるときに、トナー層が均一にならず、帯電量にもば
らつきが生じ、制御電極１０４によるトナー流の制御が
スムーズに行かず、画質低下の原因となっていた。

【０００６】そのため、アパチャ電極体１０１のアパチ
ャ１０６の下部を通過したトナー担持ローラ１１４の表
面は、残留しているトナー１１６を除去するクリーニン
グが必要であり、従来は、図４に示すように、ゴム等の
ブレードで構成されるスクレーパ１５２によって、残留
するトナー１１６をかき落としていた。そして、その
後、供給ローラ１１２によって、トナー１１６を、再
び、トナー担持ローラ１１４の表面に均一な層として担
持していた。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、トナー
１１６には、０．５μｍ〜２０μｍ程度の粒子径のばら
つきがあり、トナーの帯電量は粒子径の小さい微粒子ト
ナーでは、かなり高く、粒子径の大きいトナーでは帯電
量が小さくなるというばらつきが生じていた。特に、微
粒子トナーは、平均粒子径よりもはるかに小さい粒子径
のトナーであり、表面積に比較して重さが軽く、単位重
さ当りの電荷量である帯電量が極めて大きくなり、トナ
ー担持ローラ１１４に付着する静電気的付着力（鏡像
力）が大きくなる。従って、アパチャ電極体１０１の制
御電極１０４に制御電圧を印加しても、トナー担持ロー
ラ１１４の表面から記録紙側に飛翔することができず、
トナー担持ローラ１１４に残留しやすく、また、粒子径
の小さいことと強力な静電気的付着力によりゴム製のブ
レードでかき落とそうとしても、十分に除去できず、次
第にトナー担持ローラ１１４の表面に融着を起こすとい
う問題も有していた。

【０００８】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、トナー担持体表面に対してトナ
ークリーニングを確実に行うことができ、トナー担持体
表面にトナー融着の発生を抑止することのできる画像形
成装置を提供することを目的としている。

【０００９】

【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
ナー担持体と、前記電極アレーに対して前記トナー担持
体と反対側に配置された画像記録媒体と、前記トナーを
前記トナー担持体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、前記トナー担持体の近傍において、前記トナー担
持体が前記開口部にトナーを供給する供給方向下流側に
設けられたトナー除電手段とを備えている。

【００１０】また、請求項２の発明の画像形成装置は、
請求項１の発明の画像形成装置の構成に加えて、前記ト
ナー除電手段に対して、前記トナー担持体がトナーを供
給する供給方向下流側に設けられたトナー除去手段を備
えている。

【００１１】さらに、請求項３の発明の画像形成装置
は、請求項２の発明の画像形成装置の構成に加えて、前
記トナー除去手段がブレードであることを特徴としてい
る。

【００１２】

【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、トナー担持体によって電極アレーの開口部に
向けてトナーが供給される。次いで、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、前記トナー担持体が搬送してきたト
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。ここで、トナー担持体に残
留したトナーは、トナー除電手段により除電される。従
って、トナー担持体に残留したトナーの帯電が除去さ
れ、静電気的付着力が減少する。よって、残留したトナ
ーがトナー担持体に残留し続け、トナー担持体に融着す
ることがない。

【００１３】また、請求項２の発明の画像形成装置で
は、トナー担持体に残留したトナーは、トナー除電手段
によりが除電された後に、トナー除去手段により除去さ
れる。従って、トナー担持体の残留トナーの除去が確実
にできる。

【００１４】さらに、請求項３の発明の画像形成装置で
は、トナー担持体に残留したトナーは、トナー除電手段
により除電された後に、ブレードにより除去される。従
って、トナー担持体の残留トナーの除去が、簡易な構造
のブレードによって確実にできる。

【００１５】

【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。

【００１６】図１は、本発明を実施した画像形成装置６
０の概要を示す図であり、トナー流を制御する電極アレ
ーとしてのアパチャ電極体１の上側には、１ｍｍの間隙
を有して、円柱状の背面電極ローラ２２がシャーシ（図
示せず）に回動可能に配設されており、前記間隙に挿入
される印字用紙やＯＨＰシート等の画像記録媒体２０を
搬送し得るように構成されている。また、前記アパチャ
電極体１の下側には、そのアパチャ電極体１の長手方向
に沿って、トナー供給装置１０が配設されており、さら
に、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、加熱定着、または加圧定着に
より定着を行う定着装置２６が配設されている。

【００１７】次に、上記各構成要素を詳細に説明する
と、前記トナー供給装置１０には、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
ー担持ローラ１４と、トナー層規制ブレード１８とが備
えられている。ここにおいて、前記トナー担持ローラ１
４は、トナー１６を担持し、アパチャ電極体１に向かっ
て搬送するものであり、円筒形の金属により構成され、
その表面は、トナー１６が担持され易いように、微細な
凹凸が多数形成されている。また、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。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に図示するそれぞれ
の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、トナー担持ローラ
１４は、ステッピングモータ３６に接続され、供給ロー
ラ１２もまたモータ（図示せず）に接続されており、そ
れぞれのローラ１２，１４は、前記各モータによって駆
動されるように構成されている。

【００１８】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のトナー量がト
ナー担持ローラ１４の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、その一端をトナー担持ローラ１４に圧接
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
１００μｍ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、画像記録媒体２０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６の位置で
トナー担持ローラ１４に対して圧接されてトナーケース
１１に固定されている。

【００２０】ここで、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３に示すように、各アパチャ６は各々の垂直線
３０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。従って、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１
６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。

【００２１】さらに、アパチャ電極体１自体は、図３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撓むように圧接され
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。

【００２２】また、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、画像信号に基いて制御電極
４に対して０Ｖ、もしくは＋３０〜＋５０Ｖ程度のプラ
スの電圧を印加するように構成されている。

【００２３】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。

【００２４】ここで、前記ステッピングモータ３６を駆
動するためのトナー担持ローラドライバ３８、制御電圧
印加回路８、及び直流電源２４は、周知のＣＰＵなどに
より構成された印字制御部４０によって制御されてい
る。

【００２５】次に、本実施例の画像形成装置６０の要部
の構成を、図１を参照しながら説明する。

【００２６】前記トナー供給装置１０には、印字位置、
すなわち、アパチャ６に対してトナー１６を供給するよ
う、アパチャ６とトナー担持ローラ１４の表面が最も接
近した位置に対して、トナー１６の搬送方向（トナー担
持ローラ１４の回転方向である矢印Ａ方向）下流側の位
置に、トナー担持ローラ１４に対向するように、除電装
置５０が備えられており、さらに、この除電装置５０よ
りも下流側の位置に、スクレーパ５２が備えられてい
る。

【００２７】前記除電装置５０としては、公知の交流コ
ロナ除電装置や、導電性ブラシ等の除電装置が利用可能
である。

【００２８】前記スクレーパ５２としては、金属やプラ
スティックやゴム製のブレード、空気流噴出ノズル、空
気流吸引ノズル等を用いることができる。スクレーパ５
２は、ブレードを用いるタイプのときは、その先端をト
ナー担持ローラ１４に接して配設され、空気流噴出ノズ
ルや空気流吸引ノズル等を用いる場合は、ノズルの先端
をトナー担持ローラ１４に近接して配設される。

【００２９】次に、上述のように構成される画像形成装
置の画像形成動作を図１を参照して説明する。

【００３０】まず、始めに、図示しない外部装置から画
像信号が印字制御部４０に送られてくると、印字制御部
４０からトナー担持ローラドライバ３８に信号が伝送さ
れ、トナー担持ローラドライバ３８が、ステンピングモ
ータ３６にステップ信号を送る。すると、ステッピング
モータ３６の回転により、トナー担持ローラ１４が矢印
Ａ方向に回転し、供給ローラ１２が矢印Ｂ方向に回転す
ることにより、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１６は、トナー担持ローラ１４の
矢印Ａ方向への回動により、トナー層規制ブレード１８
に接する位置まで搬送される。ここで、担持されたトナ
ー１６は、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にされた後、トナー担持ローラ
１４の回転によってアパチャ電極体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、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。

【００３１】ここで、画像信号に応じて、その画像部分
に対応する制御電極４には、制御電圧印加回路８から、
前記印字制御部４０によって制御された印字オン時の制
御電圧が印加される。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４とトナー担持ローラ１
４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１
６は、さらに、背面電極２２に印加されている＋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。

【００３２】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０Ｖ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。

【００３３】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、背面電極
ローラ２２及び図示しない搬送ローラの回転により、ア
パチャ６の列と垂直の方向に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る。

【００３４】このような印字動作に対してトナー１６の
供給を終えたトナー担持ローラ１４の表面には、白べた
等の非画像部分に対応する部分には、そのままトナーが
残留しており、さらに、画像部分に対応する部分におい
ても微粉トナー等の高帯電トナーが強固な鏡像力によっ
て付着し、残留している。

【００３５】ここで、トナー担持ローラ１４が矢印Ａ方
向に回動することにより、トナー担持ローラ１４上に残
留している残留トナーの部分が除電装置５０に対向する
位置に搬送されると、残留トナーは、除電装置５０によ
って、トナーの帯電の消去が行われ、残留トナーは鏡像
力から解放され、トナー担持ローラ１４上への付着力が
脆弱になる。その後、トナー担持ローラ１４の矢印Ａ方
向への回動により、残留トナーは、スクレーパ５２に対
向する位置まで搬送され、スクレーパ５２によって残留
トナーは除去される。このとき、残留トナーは除電され
ているので、付着力が脆弱であり、スクレーパ５２によ
って容易に除去され、トナー担持ローラ１４のクリーニ
ングが容易になる。

【００３６】したがって、トナー担持ローラ１４では、
残留トナーのない正常な表面が常に供給ローラ１２に相
対することになり、トナー担持ローラ１４には、トナー
１６が均一に担持され、残留トナーがトナー担持ローラ
１４上に残留し続けて、トナー担持ローラ１４の表面に
融着することはない。

【００３７】そして、最後に、画像記録媒体２０に形成
されたトナー像は、定着装置２６によって画像記録媒体
２０上に定着される。

【００３８】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。

【００３９】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０Ｖとしたが、これは、例え
ば−３０Ｖ〜−５０Ｖ程度の負の電圧であっても良い。
この場合は、よりかぶりの少ない画像を得ることができ
る。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５
０３６３４１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。

【００４０】また、本実施例の画像形成装置では、除電
装置５０及びスクレーパ５２は、各一つずつ設けたが、
これは、除電装置５０とスクレーパ５２の組合せを、例
えば２組設ける等、複数設けてもよい。

【００４１】

【発明の効果】以上説明したことから明かなように、請
求項１の発明の画像形成装置では、トナー除電手段によ
って、トナー担持体に残留したトナーの帯電を消去して
いるので、残留したトナーが除去され易くなり、トナー
担持体のクリーニングが容易かつ確実にできる。従っ
て、トナー担持体上へのトナーの融着を防止でき、良好
な画像形成が可能となる。

【００４２】また、請求項２の発明の画像形成装置で
は、トナー担持体に残留したトナーは、トナー除電手段
により除電がなされた後に、トナー除去手段により除去
される。従って、トナー除去手段によるトナー担持体上
の残留トナーの除去が容易かつ確実にでき、残留トナー
によるトナー担持体表面上のトナー融着を抑止すること
ができる。よって、良好な画像出力を行うことができ
る。

【００４３】さらに、請求項３の発明の画像形成装置で
は、トナー担持体に残留したトナーは、トナー除電手段
によりが除電された後に、ブレードにより除去される。
従って、簡易な構成のブレードによってもトナー担持体
の残留トナーの除去が容易かつ確実にできる。

【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
施例を示す図である。

【図２】本発明の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位置関係を模式的に示す図
である。

【図４】従来の画像形成装置の構成を示す図である。

【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 ６ アパチャ 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 ３６ ステッピングモータ ４０ 印字制御部 ５０ 除電装置 ５２ スクレーパ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０３Ｇ 21/00 ３１８

Claims (3)

【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担持
   体と、 前記電極アレーに対して前記トナー担持体と反対側に配
   置された画像記録媒体と、 前記トナーを前記トナー担持体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、 前記トナー担持体の近傍において、前記トナー担持体が
   前記開口部にトナーを供給する供給方向下流側に設けら
   れたトナー除電手段とを備えたことを特徴とする画像形
   成装置。
2. 【請求項２】 前記トナー除電手段に対して、前記トナ
   ー担持体がトナーを供給する供給方向下流側に設けられ
   たトナー除去手段を備え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】 前記トナー除去手段は、ブレードである
   ことを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。