JPH10217531A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 画像品質に優れ、かつ長期間にわたり安定し
て画像形成が行える、信頼性の高い画像形成装置を提供
すること。 【解決手段】 トナー１６を表面に担持したトナー担持
ローラ１４と、アパチャ６及び制御電極４を備えたアパ
チャ電極体１とを、前記アパチャ６の近傍で接触させる
ことによってトナー１６をアパチャ６に供給しながら、
制御電極４に画像信号に応じた電圧を印加して画像形成
を行う画像形成装置５０に於いて、前記トナー担持ロー
ラ１４と前記アパチャ電極体１とは、前記制御電極４が
形成された部分で互いに摺接される。

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、前記後
者の画像形成装置に於いても、前記アパチャ電極体と前
記トナー担持ローラとの接触状態が、画像品質に大きな
影響を与えるため、以下のような問題が発生した。

【０００７】アパチャ電極体は通常、図５に示すよう
に、アパチャ６を制御電極４の端部に形成して構成され
るため、図５に於ける制御電極４の延伸方向について、
アパチャ６の列を境にその両側でアパチャ電極体の剛性
が大きく異なっていた。

【０００８】したがって、このような構成のアパチャ電
極体に対して、アパチャ６の列と平行に軸支されたトナ
ー担持ローラを、アパチャ６の列の近傍に於いて圧接
し、互いにトナーを介して摺接させることにより画像形
成を行う場合、アパチャ６の列を境にトナー担持ローラ
とアパチャ電極体との接触圧力が急変するため、アパチ
ャ６に対するトナーの円滑な供給が阻害される問題が生
じた。具体的には、前記接触圧力の急変部分であるアパ
チャ６の近傍に於いて、トナーに対して大きな圧縮応力
が加わってトナーが固着することにより、白地カブリや
濃度ムラ等が発生し、実用に十分な耐久性を達成するこ
とができなかった。

【０００９】本発明は上述した問題を解決するためにな
されたものであり、画像品質に優れ、かつ長期間にわた
り安定して画像形成が行える、信頼性の高い画像形成装
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１列状に配列形成された制御電極及び通過部を有
し、記録データに応じた前記制御電極への電圧印加によ
り、前記通過部に於ける荷電体の通過を制御する記録ヘ
ッドと、その記録ヘッドに荷電体を供給するために、表
面に荷電体を担持する荷電体担持体とを備え、前記記録
ヘッドの前記制御電極が配列形成された領域部分に於け
る、前記荷電体担持体と対向する面と、前記荷電体担持
体の表面とが接触するように構成されることを特徴とし
ている。

【００１１】すなわち、前記記録ヘッドの前記制御電極
が配列形成された領域部分に於ける、前記荷電体担持体
と対向する面と、前記荷電体担持体の表面とが接触する
ように前記記録ヘッドと前記荷電体担持体とが配設され
る。

【００１２】また、請求項２に記載の画像形成装置は、
前記記録ヘッドと前記荷電体担持体の表面との接触領域
の中心が、前記通過部の配列と一致するように構成され
ることを特徴としている。したがって、前記接触領域の
中心と前記通過部の配列とが一致しているので、各通過
部に対する荷電体の供給効率が最も高く、したがって濃
度が高く極めて良好なコントラストの画像を形成するこ
とができる。

【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】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。

【００１５】画像形成装置５０は、記録ヘッドとしての
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を供給するためのトナー供給
装置１０と、背面電極ローラ２２とを備える。

【００１６】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、６５μｍ×８０μｍ程度の矩形状開孔である、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の間に、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。

【００１７】尚、前記制御電極４及びアパチャ６は、形
成画像の解像度を３００ＤＰＩとするため、図３に示す
ように、互いに８５μｍのピッチとなるように配列形成
される。また、前記制御電極４は、線幅が約２０μｍ程
度に形成される。

【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、荷電体担持体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１
４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、前記トナーケース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、
前記トナー担持ローラ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、前記トナー
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
持した前記トナー担持ローラ１４の表面と摺接するよう
に配設される。

【００２６】ここで、本実施の形態の画像形成装置５０
の要部である、アパチャ電極体１とトナー担持ローラ１
４とが摺接する部分（以下、接触領域と称する）につい
て、図３及び図４を用いて説明する。

【００２７】図３は、前記接触領域をアパチャ電極体１
側から見た拡大平面図である。

【００２８】図３に示すように、前記接触領域がアパチ
ャ電極体１の制御電極４を有する部分の内側となり、か
つアパチャ６の配列とその接触領域の中心とが一致する
ように、前記アパチャ電極体１と前記トナー担持ローラ
１４とが配設される。

【００２９】図４は、前記接触領域近傍の拡大断面図で
ある。

【００３０】前記アパチャ電極体１と前記トナー担持ロ
ーラ１４とは、トナー１６の薄層を介して、互いに所定
の圧力をもって接触しており、その圧力によって、前記
アパチャ電極体１またはトナー担持ローラ１４のうちの
一方が他方の形状に倣うことにより、前記接触領域に於
いて互いに面接触しつつ圧接する。したがって、前記ト
ナー担持ローラ１４が図の矢印方向に回転駆動された場
合、そのトナー担持ローラ１４の表面と前記アパチャ電
極体１とは、前記接触領域に於いて前記トナー１６を介
して摺接する。

【００３１】尚、前記トナー担持ローラ１４の矢印方向
の回動により搬送されてきたトナー１６が、図４に示す
如くトナー密集部３０を形成し、そのトナー密集部３０
が前記アパチャ電極体１に付着するため、前記アパチャ
電極体１を前記トナー供給装置１０から脱着させたとき
に前記接触領域が確認できる。ここで、トナー担持ロー
ラ１４とアパチャ電極体１との接触面である前記接触領
域の大きさは、長手方向については前記トナー担持ロー
ラ１４の長さと等しく、トナー供給方向（トナー担持ロ
ーラ１４の回転方向）については、前記トナー担持ロー
ラ１４のローラ径が１２ｍｍの場合、２〜３ｍｍ程度、
前記ローラ径が２０ｍｍの場合、３〜４ｍｍ程度とな
る。

【００３２】前記の構成によれば、前記接触領域は、前
記アパチャ電極体１の前記制御電極４が形成されている
部分の範囲内にあるため、トナー供給方向（トナー担持
ローラ１４の回転方向）について、その接触領域内で前
記アパチャ電極体１と前記トナー担持ローラ１４との接
触圧力が急激に変化する箇所がない。したがって、アパ
チャ６に対して、トナー１６を円滑かつ均一に供給する
ことができ、優れた画像品質と安定した画像形成を達成
することができる。

【００３３】しかも、前記接触領域の中心と前記アパチ
ャ６の配列とが一致しているので、各アパチャ６に対す
るトナー１６の供給効率が最も高く、したがって濃度が
高く極めて良好なコントラストの画像を形成することが
できる。

【００３４】次に、本画像形成装置５０の、その他の部
分について説明する。

【００３５】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。

【００３６】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。

【００３７】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。

【００３８】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。

【００３９】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。

【００４０】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。

【００４１】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。

【００４２】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。

【００４３】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。

【００４４】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。

【００４５】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。

【００４６】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。

【００４７】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。

【００４８】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。

【００４９】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。

【００５０】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。

【００５１】例えば、前記実施の形態に於いては、制御
電極の配線幅を一定としたが、配線形状はこれに限定さ
れず、トナー供給方向についてアパチャを中心とした対
称形であればよい。したがって、前記接触領域内で剛性
的に大きな変動が起こらない範囲内に於いて、配線の一
部を細くしてもよい。この場合、アパチャに達する前の
トナーに対して制御電極が与える電界の影響を小さくす
ることができ、トナーがより円滑にアパチャに対して供
給される。

【００５２】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。

【００５３】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。

【００５４】

【発明の効果】以上に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、簡易
な構成により、荷電体担持体と記録ヘッドとの接触状態
を安定化させることができるため、画像品質に優れ、か
つ長期間にわたり安定して画像形成を行える、信頼性の
高い画像形成装置を提供することができる。

【００５５】また、請求項２に記載の画像形成装置によ
れば、前記記録ヘッドと荷電体担持体との接触領域の中
心が、通過部の配列と一致しているので、各通過部に対
する荷電体の供給効率が最も高く、したがって濃度が高
く極めて良好なコントラストの画像を形成することがで
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用いられるアパチャ電極体
の概略構成を示す斜視図である。

【図３】前記画像形成装置の要部を拡大した平面図であ
る。

【図４】前記画像形成装置の要部を拡大した断面図であ
る。

【図５】従来の画像形成装置に用いられるアパチャ電極
体の概略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 ６ アパチャ １４ トナー担持ローラ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも１列状に配列形成された制御
   電極及び通過部を有し、記録データに応じた前記制御電
   極への電圧印加により、前記通過部に於ける荷電体の通
   過を制御する記録ヘッドと、 その記録ヘッドに荷電体を供給するために、表面に荷電
   体を担持する荷電体担持体とを備え、 その荷電体担持体に担持された前記荷電体を前記通過部
   に供給し、通過部を通過した荷電体を支持体上に飛翔さ
   せることにより支持体上に画像を形成する画像形成装置
   であって、 前記記録ヘッドの前記制御電極が配列形成された領域部
   分に於ける、前記荷電体担持体と対向する面と、前記荷
   電体担持体の表面とが接触するように構成されることを
   特徴とする画像形成装置。
2. 【請求項２】 前記記録ヘッドと前記荷電体担持体の表
   面との接触領域の中心が、前記通過部の配列と一致する
   ように構成されることを特徴とする請求項１に記載の画
   像形成装置。