JPH0930032A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 濃度むらや画像かぶりが無く、安定した印字
が可能な画像形成装置を実現する。 【解決手段】 アパチャ電極体１の絶縁シート２の取付
板７Ａに対してアパチャ６の反対側にはＩＣチップ９が
複数設けられ、各制御電極４は、アパチャ６から取付板
７Ａまではアパチャ６の配列方向と直交する方向に平行
に真直ぐに延びるように配線され、取付板７Ａの外側で
はＩＣチップ９に向かって集束するように、その直交方
向と屈曲して配線されている。よって、取付板７Ａと取
付板７Ｂとの間のアパチャ電極体１には皺や当接力の不
均一性が無く、その結果、濃度むらや画像かぶりが無い
安定した画像形成を行うことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】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、厚さ２５μのポリイミ
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、制御電極１０
４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。また、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】また、この画像形成装置１００において
は、図５に示すように絶縁シート１０２のアパチャ１０
６の前後に金属製の取付板１０７Ａ，１０７Ｂを接着し
て、この取付板１０７Ａ，１０７Ｂをトナーケース１１
１に固定するように構成されている。

【０００５】

【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、制御電極１０４を制
御電圧印加回路１０８に接続するために、制御電極１０
４が絶縁シート１０２上に延びているが、その延びる方
向については何も考慮されていなかった。

【０００６】そして、図５に示すように、取付板１０７
Ａ，１０７Ｂ間において、制御電極１０４がアパチャ１
０６から斜めに延びるように形成されていると、制御電
極１０４が密集する中央部はヤング率が大きいため、高
い張力となるのに対し、制御電極１０４の無い両端部は
ヤング率が小さくなり、低い張力となってしまう。その
ため、絶縁シート１０２に与えられる張力は均一になら
ず、絶縁シート１０２に皺が発生したり、あるいは絶縁
シート１０２とトナー担持ローラ１１４の当接力の不均
一が生ずる。

【０００７】この様に、絶縁シート１０２に発生した皺
や、当接力の不均一は、アパチャ下のトナーの流動状態
をトナー担持ローラ１１４の長手方向で機械的に不均一
にするため、形成された画像もトナー担持体ローラ１１
４の長手方向で画像の濃度が不均一となったり、部分的
に画像かぶりの原因ともなる。

【０００８】特に、図５に示すように、製造コスト削減
のため各アパチャ１０６の制御電極１０４に印加する電
圧を制御するための制御回路素子（集積回路素子）のＩ
Ｃチップ１０９を絶縁シート１０２の表面に実装するこ
とが考えられるが、この場合制御電極１０４は絶縁シー
ト１０２に実装されているＩＣチップ１０９に向かって
配線ピッチが狭められるため、上述したような問題点が
顕著に現われる。

【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、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、本発明の請求項１記載の画像形成装置は、複数の開
口部が少なくとも一列並んで形成されると共に各開口部
に対応する複数の制御電極を有する電極アレーと、その
電極アレーの開口部に荷電粒子を供給するための荷電粒
子供給手段とを備え、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
開口部を貫通して画像記録媒体上に選択的に飛翔させる
画像形成装置において、開口部の配列方向と直交する方
向における開口部の前後で前記電極アレーを本体フレー
ムに取付ける複数の取付手段を備え、制御電極が複数の
取付手段の間では開口部の配列方向と直行する方向に延
びるように形成されている。従って、取付手段の間の電
極アレーに皺や内部応力の不均一が発生することなく、
濃度むらや画像かぶりが無く安定した画像形成を行な
う。

【００１１】また、請求項２記載の画像形成装置は、電
極アレーが複数の取付手段のうちの少なくとも一つの取
付手段の外側にＩＣチップを有し、複数の制御電極はそ
の取付手段の外側にて直交方向と屈曲してＩＣチップに
向かって延びるように形成されている。従って、屈曲し
ている制御電極は取付手段の外側なので、その部分で皺
が発生しても、開口部付近にはこの皺が及ばないので内
部応力の不均一が発生することなく、濃度むらや画像か
ぶりが無く安定した画像形成を行なう。

【００１２】そして、請求項３記載の画像形成装置は、
複数の取付手段の内の少なくとも１つの取付手段と前記
本体フレームとの間には、電極アレーに張力を付与する
ためのバネ部材が配置されている。従って、電極アレー
を複数の取付手段の間で張力をもって張ることができる
ため、より皺の発生や内部応力の不均一を防止すること
ができ、濃度むらや画像かぶりが無く安定した画像形成
を行なう。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明を具体化した一つの
実施の形態について図面を参照しながら説明する。

【００１４】先ず、図１を参照して画像形成装置５０に
ついて説明する。

【００１５】本実施の形態である画像形成装置５０は、
その右部に荷電粒子供給手段としてのトナー供給装置１
０が設けられ、トナー供給装置１０の左方には、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の左方には、当
該アパチャ電極体１と１ｍｍの間隔を保持して背面電極
板２２が配設されている。前記アパチャ電極体１と背面
電極板２２の間隙には、搬送ローラ１９の矢示Ｄ方向の
回転により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。さらに画像記録媒
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。定着装置２６
はシリコンゴムを表層に有するプレッシャーローラ２６
ａと内部にハロゲンヒータを有するヒートローラ２６ｂ
から構成される熱定着方式である。

【００１６】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。

【００１７】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本
体フレームとしてのトナーケース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１
４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の右斜
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。

【００１８】また、トナーケース１１内において前記担
持ローラ１４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が設けられている。

【００１９】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。

【００２０】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からな
り、その絶縁シート２には、直径６０μｍの複数のアパ
チャ６が一列並んで形成されている。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。

【００２１】また、絶縁シート２には、アパチャ６の配
列方向と直交する方向におけるアパチャ６の前後に取付
手段としての取付板７Ａ、７Ｂがアパチャ６の配列方向
に延びるように接着剤等で接合してある。詳しくは、取
付板７Ａは絶縁シート２の略中央に接合され、取付板７
Ｂはアパチャ６に対して取付板７Ａの反対側に接合され
ている。

【００２２】更に、絶縁シート２の取付板７Ａに対して
アパチャ６の反対側（取付板７Ａの外側）にはＩＣチッ
プ９が複数設けられている。そして、各制御電極４は、
アパチャ６から取付板７Ａまで（取付板７Ａと取付板７
Ｂとの間）はアパチャ６の配列方向と直交する方向に平
行に真直ぐに延びるように配線され、取付板７Ａの外側
ではＩＣチップ９に向かって集束するように、その直交
方向と屈曲して配線されている。

【００２３】そして、図１に示すように、取付板７Ｂを
トナーケース１１にネジ等で固定すると共に取付板７Ａ
をバネ手段としての引っ張りバネ３０を介してトナーケ
ース１１に固定して、アパチャ電極体１をトナーケース
１１に取り付けている。

【００２４】従って、取付板７Ａ、７Ｂをトナーケース
１１に固定して、アパチャ電極体１をトナー担持ローラ
１４に圧し当てても、取付板７Ａと取付板７Ｂとの間で
は各制御電極４が平行に真直ぐ延びているため、アパチ
ャ電極体１には皺の発生もなくその剛性も均一であるた
め、均等な張力が発生している。

【００２５】また、各制御電極４は、取付板７Ａの外側
にて集束してＩＣチップに向かって延びているが、その
部分の制御電極４は取付板７Ａの外側なので、その部分
で仮に皺が発生しても、アパチャ６付近にはこの皺が及
ばない。そして、ＩＣチップ９の付近の制御電極４の延
びる方向は自由に配線できるので、その結果、ＩＣチッ
プ９を絶縁シート２の中央にまとめて自由に配置できる
のでＩＣチップ９の組み付け操作が簡単になる。

【００２６】更に、取付板７Ａは、引っ張りバネ３０に
よって引っ張られているため、取付板７Ａと取付板７Ｂ
との間のアパチャ電極体１の皺の発生を抑えている。

【００２７】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３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。

【００２８】その結果、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たわむように圧接さ
せる。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共に、
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。

【００２９】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、データ制御回路８が接続されてい
る。このデータ制御回路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ＩＣチップ９を
介して制御電極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。

【００３０】さらに、前記背面電極板２２とトナー担持
ローラ１４との間には背面電圧印加回路２４が接続され
ており、この背面電圧印加回路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。

【００３１】次に、上述のように構成される画像形成装
置の動作を図１を参照にして説明する。

【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。

【００３３】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。

【００３４】次に画像の形成動作について図１及び図
２、図３を参照して説明する。

【００３５】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、データ制御回路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、背面
電圧印加回路２４が背面電極板２２に印加している＋１
ｋＶ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。

【００３６】また、非画像部分に対応する制御電極４に
は、データ制御回路８から−３０Ｖの電圧が印加される
ため、トナー担持ローラ１４と制御電極４との間には電
界が形成されずトナー担持ローラ１４上のトナー１６は
静電力を受けない結果、トナーがアパチャ６を通過しな
い。従って、画像記録媒体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。

【００３７】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。前述の如く、本実施例のアパチャ電
極体１には皺が無く、アパチャ電極体１とトナー担持ロ
ーラ１４の当接力も均一であるため、アパチャ下での機
械的な流動も安定している結果、画像に濃度むらや画像
かぶりが少なく安定して画像を形成することができる。

【００３８】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。

【００３９】また、本実施の形態の画像形成装置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、データ制御回路８を壊すことはな
い。

【００４０】尚、本発明は、以上詳述した実施の形態に
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。

【００４１】例えば、上記実施形態においては、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。

【００４２】

【発明の効果】以上説明したことから明らかなように、
本発明の請求項１記載の画像形成装置は、制御電極が複
数の取付手段の間では開口部の配列方向と直行する方向
に延びるように形成されているため、取付手段の間の電
極アレーに皺や内部応力の不均一が発生することなく、
濃度むらや画像かぶりが無く安定した画像形成を行なう
ことができる。

【００４３】また、請求項２記載の画像形成装置は、電
極アレーの取付手段の外側にＩＣチップを配置し、制御
電極が屈曲してＩＣチップに向かって延びるように形成
されているため、屈曲している制御電極は取付手段の外
側なので、その部分で皺が発生しても、開口部付近には
この皺が及ばないので内部応力の不均一が発生すること
なく、濃度むらや画像かぶりが無く安定した画像形成を
行なうことができる。また、ＩＣチップを電極アレー上
に自由に配置できるため、その組み付けを容易にするこ
とができる。

【００４４】そして、請求項３記載の画像形成装置は、
取付手段と本体フレームとの間には、電極アレーに張力
を付与するためのバネ部材が配置されているため、電極
アレーを複数の取付手段の間で張力をもって張ることが
できるため、より皺の発生や内部応力の不均一を防止す
ることができ、濃度むらや画像かぶりが無く安定した画
像形成を行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の１つの実施形態の画像形成装置の構成
を示した正面図である。

【図２】上記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示す正面図である。

【図４】従来の画像形成装置の構成を示した正面図であ
る。

【図５】従来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。

【符号の説明】

１ アパチャ電極体 ４ 制御電極 ６ アパチャ ７Ａ 取付板 ７Ｂ 取付板 ９ ＩＣチップ １０ トナー供給装置 １１ トナーケース １４ トナー担持ローラ １６ トナー ２０ 画像記録媒体 ３０ 引っ張りバネ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の開口部が少なくとも一列並んで形
   成されると共に各開口部に対応する複数の制御電極を有
   する電極アレーと、その電極アレーの開口部に荷電粒子
   を供給するための荷電粒子供給手段とを備え、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開口部を貫通して画像記録媒体
   上に選択的に飛翔させる画像形成装置において、 前記開口部の配列方向と直交する方向における開口部の
   前後で前記電極アレーを本体フレームに取付ける複数の
   取付手段を備え、 前記制御電極は、前記複数の取付手段の間では前記開口
   部の配列方向と直行する方向に延びるように形成されて
   いることを特徴とする画像形成装置。
2. 【請求項２】 前記電極アレーは、前記複数の取付手段
   のうちの少なくとも一つの取付手段の外側にＩＣチップ
   を有し、前記複数の制御電極はその取付手段の外側にて
   前記直交方向と屈曲してＩＣチップに向かって延びるよ
   う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。
3. 【請求項３】 前記複数の取付手段の内の少なくとも１
   つの取付手段と前記本体フレームとの間には、前記電極
   アレーに張力を付与するためのバネ部材が配置されてい
   ることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。