JPH10211725A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 濃度ムラがない良好な画像を形成することが
でき、しかも信頼性及び耐久性に優れた画像形成装置を
提供すること。 【解決手段】 アパチャ電極体１の一端は、固定ねじ３
１によりトナーケース１１に固定され、他端は、補助バ
ネ３２にて緩やかに支持されている。

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
ー、プロッター、ファクシミリ等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、荷電体通過部としてのアパチャを
形成した電極体に対して、画像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て、支持体上に
画像を得る画像形成装置が、例えば、米国特許第３，６
８９，９３５号明細書等に於いて提案されている。

【０００３】この米国特許第３，６８９，９３５号明細
書に記載された画像形成装置は、絶縁性シートの片面に
連続したシールド電極を設け、もう一方の面に、互いに
絶縁された複数の制御電極を設け、前記複数の制御電極
毎に対応して、少なくも１列状にアパチャを形成するこ
とにより構成されたアパチャ電極体を用いたものであっ
て、前記制御電極に選択的に電位を与える手段と、アパ
チャに対して帯電したトナー粒子を供給するトナー供給
手段と、アパチャを通過したトナー粒子を静電気的に支
持体に向けて吸引するための背面電極と、支持体をアパ
チャ電極体と背面電極との間隙に導入しつつ、支持体を
順次搬送する手段とから構成される。

【０００４】しかしながら、前記構成の画像形成装置に
於いて、前記トナー供給手段は、表面に植毛を備えるブ
ラシローラ上に載せられたトナー粒子を、剛体ブレード
により弾き飛ばしてクラウド化することにより、アパチ
ャに対してトナー粒子を供給する構成であるため、トナ
ー粒子がアパチャに目詰まりして記録品質が低下すると
共に、アパチャに対するトナー粒子の供給密度が低く、
記録速度を高速化できない問題があった。

【０００５】そこで、本出願人は、鋭意検討の結果、特
開平６−１５５７９８号公報に於いて、トナー粒子を表
面に担持したトナー担持ローラとアパチャ電極体とが、
アパチャ近傍に於いて接触するように構成することによ
り、上述の問題を解決し、記録特性を大きく改善するこ
とができる画像記録装置を提案している。この画像形成
装置によれば、アパチャが目詰まりすることがなく、画
像濃度等の画質が大幅に向上し、かつ小型化、低コスト
化に対応することができる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記の
特開平６−１５５７９８号公報に記載の画像形成装置に
於いて、画像形成装置本体に対するアパチャ電極体の保
持方法が大きな問題となっていた。

【０００７】すなわち、前記構成の画像形成装置に於い
ては、予め一定の張力を与えたアパチャ電極体に対して
トナー担持ローラを摺接させることにより、アパチャに
トナーを供給するが、その摺接の状態が画像品質に大き
な影響を与える。例えば、摺接部分に於けるアパチャ電
極体とトナー担持ローラとの接触圧力が大きいと画像濃
度が高くなり、逆に前記接触圧力が小さいと画像濃度が
低くなり、ある程度以上の接触圧力がないと画像形成が
できない。

【０００８】しかも、アパチャ電極体に常時張力を与え
るようにアパチャ電極体を保持すると、いわゆるクリー
プ現象によってアパチャ電極体が部分的に変形すること
により、アパチャ電極体にシワが発生して画像濃度ムラ
が発生したり、最悪の場合にはアパチャ電極体が破断し
てしまう問題が発生した。

【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、濃度ムラがない良好な画像を形成
することができ、しかも信頼性及び耐久性に優れた画像
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に記載の画像形成装置は、少なくと
も制御電極及び荷電体通過部を絶縁性シートに列状に形
成してなる荷電体制御手段と、その荷電体制御手段に荷
電体を供給するために、その表面に荷電体を担持する荷
電体担持部材を備えた荷電体供給手段とから構成され、
前記荷電体通過部の配列方向と交差する方向に於ける、
前記荷電体制御手段の一方の端を自由端とするように前
記荷電体制御手段を保持し、前記荷電体制御手段に対し
て、前記荷電体を担持する前記荷電体担持部材の表面が
前記自由端方向に移動するように、前記荷電体制御手段
と前記荷電体担持部材とを前記荷電体通過部近傍に於い
て摺接させることを特徴としている。

【００１１】前記構成の画像形成装置は、前記荷電体担
持部材と前記荷電体制御手段との摺接によって前記荷電
体通過部近傍に供給される荷電体の通過を、前記制御電
極に印加される電圧により制御し、通過した荷電体を支
持体上へ付着させることによって画像を形成する。

【００１２】請求項２に記載の画像形成装置は、前記荷
電体制御手段のうちの前記自由端と反対側の一端を固定
端とすることを特徴としている。すなわち、前記荷電体
通過部の配列方向と交差する方向に於ける、前記荷電体
制御手段の一方の端を自由端に、他方の端を固定端とす
るように、前記荷電体制御手段を保持する。

【００１３】請求項３に記載の画像形成装置は、前記自
由端に対して、非画像形成時に前記荷電体制御手段を支
持するための補助支持手段を備えることを特徴としてい
る。したがって、前記自由端が盲動することによる画像
形成装置の故障や画像形成時の不具合が発生しない。

【００１４】

【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。

【００１５】図１は、本実施の形態の画像形成装置５０
の概略構成を示す断面図である。

【００１６】画像形成装置５０は、荷電体制御手段とし
てのアパチャ電極体１と、そのアパチャ電極体１に対し
て、荷電体としてのトナー１８を供給するための、荷電
体供給手段としてのトナー供給装置１０と、背面電極ロ
ーラ２２とを備える。

【００１７】前記アパチャ電極体１は、図２に示すよう
に、厚さ２５μｍ程度のポリイミド製の絶縁性シート２
に、直径１００μｍ程度の略円形開孔である、荷電体通
過部としてのアパチャ６を、等間隔で１列状に配列形成
すると共に、絶縁性シート２の上面側に於ける各アパチ
ャ６の開口周縁に、厚さ１μｍ程度の金属薄膜で構成さ
れる制御電極４を形成することにより構成される。

【００１８】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（アパチャ６の配列方向。以
下同じ）に沿って、トナー供給装置１０が配設される。

【００１９】前記トナー供給装置１０は、その筐体を兼
ねると共に、荷電体としてのトナー１６を収納するトナ
ーケース１１と、荷電体担持部材としてのトナー担持ロ
ーラ１４と、そのトナー担持ローラ１４の表面に対して
トナー１６を供給する供給ローラ１２と、その供給ロー
ラ１２によりトナー１６を供給されたトナー担持ローラ
１４の表面上でトナー１６の量を均一にするためのトナ
ー層規制ブレード１８とから構成される。

【００２０】前記トナー担持ローラ１４は、金属製ロー
ラ部材のローラ周面に導電性の合成ゴム又は合成樹脂層
を形成した部材であり、電気的に接地されている。

【００２１】前記供給ローラ１２は、発泡スポンジや、
ブラシローラ、ゴムローラ等、トナー１６をトナー担持
ローラ１４に対して供給するために十分な、凹凸等の搬
送性を有するローラ部材である。

【００２２】そして、前記供給ローラ１２及びトナー担
持ローラ１４は、トナーケース１１内に配設され、図１
の矢印方向に回動可能に軸支されつつ、トナー１６を介
して互いの表面が接触するように配設される。

【００２３】また、前記トナー層規制ブレード１８は、
トナー担持ローラ１４の表面上に担持されるトナー１６
の量が均一になるよう調整するために、トナー担持ロー
ラ１４に対して圧接される。

【００２４】したがって、トナー１６は、トナー担持ロ
ーラ１４と供給ローラ１２との間、及びトナー担持ロー
ラ１４とトナー層規制ブレード１８との間で、所定の極
性及び電荷量に摩擦帯電される。

【００２５】また、前記アパチャ電極体１は、図１に示
すように、アパチャ６の近傍に於いて、トナー１６を担
持したトナー担持ローラ１４の表面と摺接するように配
設される。

【００２６】ここで、本発明の要部である、アパチャ電
極体１の保持方法について、図３及び図４を用いて詳述
する。

【００２７】具体的には、図３に示すように、前記長手
方向と垂直方向に於ける、前記アパチャ電極体１の一端
を、一対の固定ネジ３１によりトナーケース１１に対し
て強固に固定する。すなわち、前記一端を固定端とす
る。そして、その固定端と反対側の端を自由端とする。

【００２８】その自由端側には、補助支持手段として
の、一対の補助バネ３２の一端が接続され、その補助バ
ネ３２の他端は、図１に示すように、トナーケース１１
の右端に係持される。この補助バネ３２は、図１に於け
るアパチャ電極体１の右端からトナーケース１１の右端
までの距離と同等の自由長のものが選択されるので、ア
パチャ電極体１の自由端の盲動を防止する機能を奏する
のみであり、アパチャ電極体１に対して予め張力を与え
るものではない。

【００２９】そして、画像形成時には、図３に示す如
く、アパチャ電極体１と接触する位置に於いて、トナー
担持ローラ１４の表面が前記自由端側に向かって移動す
るように、トナー担持ローラ１４が矢印方向に回転駆動
される。

【００３０】図４は、画像形成時（図中ａ）及び非画像
形成時（図中ｂ）に於ける、アパチャ電極体１の状態を
示す図である。

【００３１】非画像形成時には、アパチャ電極体１は補
助バネ３２により、自由端側が盲動しないように支持さ
れるが、張力は与えられていないため、アパチャ電極体
１は弛んだ状態でトナー担持ローラ１４と接触する。こ
の状態でアパチャ６の列は、トナー担持ローラ１４の回
転中心よりも自由端側にオフセットする。

【００３２】これに対して、画像形成時には、トナー担
持ローラ１４が矢印方向に回転するため、その回転に伴
い、アパチャ電極体１とトナー担持ローラ１４とが摺動
し、その摺動によって、アパチャ電極体１の摺動部分に
は図の矢印方向の動摩擦力が加わる。この動摩擦力によ
ってアパチャ電極体１が矢印方向に引っ張られることに
より、非画像形成時にオフセットしていたアパチャ６の
列の位置は、トナー担持ローラ１４の回転中心の直上に
移動すると共に、アパチャ電極体１の前記固定端と摺動
部分との間には、画像形成に必要十分な張力が発生し、
良好な画像形成が可能となる。

【００３３】また、上述したように、非画像形成時には
アパチャ電極体１に対して張力が与えられていないた
め、経時変化によるアパチャ電極体１のシワ発生や破断
等の問題が発生しない。

【００３４】さらに、非画像形成時には、アパチャ６の
列がトナー担持ローラ１４の回転中心に対して自由端側
にオフセットすることにより、非画像形成時にアパチャ
６近傍部分はトナー１６と接触しないため、輸送時や長
期保存時にアパチャ６内にトナー１６が固着することが
ない。

【００３５】加えて、非画像形成時に、誤ってトナー担
持ローラ１４が図４（ａ）に於ける矢印と反対方向に回
転した場合、前記アパチャ電極体１の自由端が図の矢印
と反対方向に移動しようとするが、補助バネ３２により
その移動が防止されるので、かかる場合に自由端がトナ
ー担持ローラ１４とトナー規制ブレード１８との間に挟
まれて傷つけられたり破断される心配がない。

【００３６】続いて、本画像形成装置５０のその他の構
成部分について説明する。

【００３７】前記背面電極ローラ２２は、図１に示すよ
うに、アパチャ電極体１の上側に、１ｍｍの間隙を介し
て回動可能に配設されており、前記間隙に挿入される支
持体２０を搬送し得るように構成される。

【００３８】アパチャ電極体１の各制御電極４は、ＩＣ
及び電源装置等で構成される制御電圧印加回路８の各出
力端子に接続される。そして、制御電圧印加回路８は、
図示しない画像データ入力部から受け取った画像データ
に基づき、制御電極４に対して、＋２０Ｖ（ＯＮ電
圧）、もしくは−２０Ｖ（ＯＦＦ電圧）を選択的に印加
するように構成される。

【００３９】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、前記背面電極
ローラ２２に対して＋１ｋＶの電圧を印加する。

【００４０】また、前記背面電極ローラ２２によって搬
送される支持体２０の進行方向先には、定着装置２６が
配設される。その定着装置２６は、内部に熱源を有する
熱ローラと、その熱ローラに圧接される圧接ローラとか
ら構成される、一対の熱定着ローラ装置であり、トナー
１６を表面に付着させた支持体２０を、前記熱ローラと
圧接ローラとの間に導入して、トナー像を熱定着した
後、図示しない排出口に向けて支持体２０を搬送する。

【００４１】前記定着装置２６を経た支持体２０は、前
記排出口より排出される。

【００４２】ここで、前記構成を有する画像形成装置５
０による、実際の画像形成動作を以下に説明する。

【００４３】本画像形成装置５０に於ける画像形成動作
は、図示しない外部装置（パーソナルコンピュータ等）
からの画像形成命令及び画像データを、前記画像データ
入力部で受信することにより開始される。

【００４４】トナー担持ローラ１４と供給ローラ１２と
が、図示しないモータ等の駆動手段から伝達される駆動
力により、図１に示す矢印方向に回転すると、供給ロー
ラ１２の表面により搬送されるトナー１６は、トナー担
持ローラ１４の表面に擦りつけられることにより負極性
に帯電され、その帯電電荷により生じる鏡像力等の付着
力によってトナー担持ローラ１４の表面上に担持され、
トナー層規制ブレード１８によって担持量が均一にされ
た後、アパチャ電極体１の配列の近傍部分に擦られつ
つ、アパチャ６の下に供給される。

【００４５】一方、支持体２０は、図示しない用紙搬送
手段により、アパチャ電極体１と背面電極ローラ２２と
の間に搬送される。背面電極ローラ２０には＋１ｋＶの
高電圧が印加されているので、支持体２０の一端が、そ
の背面電極ローラ２０に接触すると、その支持体２０は
静電吸着作用により背面電極ローラ２０に吸着し、以
降、背面電極ローラ２０の矢印方向の回転により支持体
２０が搬送される。

【００４６】ここで、前記画像データ入力部で受信した
画像データに基づき、制御電圧印加回路８によって、制
御電極４に対して所定の電圧が印加されることにより、
各アパチャ６に於けるトナー１６の通過・不通過が制御
される。

【００４７】すなわち、トナー１６によるドットを形成
すべき位置のアパチャ６に対応する制御電極４には、Ｏ
Ｎ電圧（＋２０Ｖ）が印加され、それ以外の制御電極４
にはＯＦＦ電圧（−２０Ｖ）が印加される。

【００４８】制御電極４にＯＮ電圧（＋２０Ｖ）が印加
された場合、その制御電極４とトナー担持ローラ１４と
の間には、その電位差により電界が発生する。したがっ
て、負帯電のトナー１６は、電位の高い方向に静電気力
を受けることにより、トナー担持ローラ１４の表面から
離れ、アパチャ６を通過し、＋１ｋＶの高電圧が印加さ
れた背面電極ローラ２２に向かって飛翔する途中で支持
体２０上に付着する。このように、支持体２０の表面上
に付着したトナー１６が堆積することにより、ドット状
の画素が支持体２０上に形成される。

【００４９】また、制御電極４にＯＦＦ電圧（−２０
Ｖ）が印加された場合は、トナー担持ローラ１４と制御
電極４との間に発生する電界により、負帯電のトナー１
６は、トナー担持ローラ１４に押しつけられる方向に静
電気力を受けるので、アパチャ６を通過できない。

【００５０】そして、アパチャ６の一列分について制御
電極４の印加電圧制御が行われる間に、支持体２０は、
アパチャ６の列と垂直方向に、１画素分だけ搬送され
る。このプロセスが繰り返されることにより、支持体２
０の全面にトナー像が形成される。

【００５１】その後、支持体２０上のトナー像は、定着
装置２６によって熱定着され、図示しない排出口から画
像形成装置５０の外へと排出される。

【００５２】尚、本発明は、以上に詳述した実施の形態
に限定されるものでなく、その要旨を逸脱しない範囲に
於いて、種々の変更を加えることが可能である。

【００５３】前記実施の形態に於いては、アパチャ電極
体１の自由端側を補助バネ３２により支持したが、自由
端が盲動しなければよく、例えば、バネの代わりにゴム
紐や合成樹脂ストリング等を用いてもよいし、自由端に
適当な重さのおもりを付設してもよい。

【００５４】また、前記実施の形態では、アパチャ電極
体１の自由端に対する反対側を固定端とし、具体的に
は、固定ねじ３１により固定したが、これに限定される
ものではなく、自由端よりも他端の方が固定の度合いが
強ければよい。例えば、アパチャ電極体１の自由端と反
対側の一端を、合成ゴム製シートを介してトナーケース
１１に係止する構成としてもよく、さらに、この構成に
於いて、自由端側を、前記合成ゴム製シートよりもさら
に伸縮性のある合成ゴム製シートを介してトナーケース
１１に係止する構成としてもよい。

【００５５】また、前記実施の形態に於いては、荷電体
として乾式の粉体トナーを用いたが、例えば、液体トナ
ー、荷電インク等の液体現像材に対しても、本発明は同
様の効果を奏するものである。

【００５６】さらに、前記実施の形態に於いては、いわ
ゆる単色記録方式について説明したが、複数色記録方式
が可能な、いわゆるマルチカラー方式やフルカラー方式
にも適用できる。

【００５７】

【発明の効果】以上説明したことから明かなように、本
発明の請求項１に記載の画像形成装置によれば、非画像
形成時には荷電体制御手段に不要な張力を与えることが
ない。しかも、荷電体担持部材の移動に伴う動摩擦力に
より、荷電体通過部近傍に於いて、画像形成に十分な摺
動状態を得ることができる。したがって、濃度ムラがな
い良好な画像を形成することができ、しかも信頼性及び
耐久性に優れた画像形成装置を提供することができる。

【００５８】請求項２に記載の画像形成装置によれば、
簡単な構成で荷電体制御手段を保持し、かつ画像形成時
のみに必要な張力を与えることができる。

【００５９】請求項３に記載の画像形成装置によれば、
前記自由端が盲動することによる画像形成装置の故障や
画像形成時の不具合が発生せず、常に良好な画像形成を
行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一つの実施の形態である画像形成装置
の概略構成を示す断面図である。

【図２】前記画像形成装置に備えるアパチャ電極体の要
部構成を示す斜視図である。

【図３】本実施の形態に於けるアパチャ電極体の保持方
法の概略を示す斜視図である。

【図４】画像記録時及び非画像記録時に於ける前記アパ
チャ電極体の状態を示す断面図である。

【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 １４ トナー担持ローラ ３１ 固定ねじ ３２ 補助バネ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも制御電極及び荷電体通過部を
   絶縁性シートに列状に形成してなる荷電体制御手段と、 その荷電体制御手段に荷電体を供給するために、その表
   面に荷電体を担持する荷電体担持部材を備えた荷電体供
   給手段とから構成される画像形成装置に於いて、 前記荷電体通過部の配列方向と交差する方向に於ける、
   前記荷電体制御手段の一方の端を自由端とするように、
   前記荷電体制御手段を保持し、 前記荷電体制御手段に対して、前記荷電体を担持する前
   記荷電体担持部材の表面が前記自由端方向に移動するよ
   うに、前記荷電体制御手段と前記荷電体担持部材とを前
   記荷電体通過部近傍に於いて摺接させることを特徴とす
   る画像形成装置。
2. 【請求項２】 前記荷電体制御手段のうちの前記自由端
   と反対側の一端を固定端とす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】 前記自由端に対して、非画像形成時に前
   記荷電体制御手段を支持するための補助支持手段を備え
   ることを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装
   置。