JPH1191153A

JPH1191153A - 画像形成装置

Info

Publication number: JPH1191153A
Application number: JP25306397A
Authority: JP
Inventors: Kisho Sato; 紀章佐藤
Original assignee: Brother Industries Ltd
Current assignee: Brother Industries Ltd
Priority date: 1997-09-18
Filing date: 1997-09-18
Publication date: 1999-04-06

Abstract

(57)【要約】【課題】実用的な低い制御電圧でも、良好な画像形成
に必要な濃度コントラストを得ることができる画像形成
装置を提供すること。【解決手段】アパチャ短径Ｄ、試験用メッシュ開口径
ｄとしたとき、０．８Ｄ＜ｄ＜１．２Ｄのメッシュを適
度に通りにくいトナーは、トナー溜２１、供給ローラ１
２、及び層規制ブレード１８を経た直後の担持ローラ１
４上に担持された段階では、アパチャ短径よりもわずか
に大きい凝集体を形成しており、これが担持ローラ１４
とアパチャ電極体１との接触部において機械的な力を受
けて若干のほぐし作用を受け、かつオン時における電界
の作用を受けることによって、オン時において反射濃度
１．５を得るために十分な量のトナーがアパチャ６を通
過して飛翔するとともに、オフ時にはトナー凝集体がア
パチャ６を通過しにくいため、印加電圧が低くても被り
にくい。

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、画像形成装置の１つとして、複数
の開孔部（以下、アパチャと称する）と、その各アパチ
ャに対応して設けられた電極部とを有するアパチャ電極
体を用い、そのアパチャ電極体の前記電極部に対する印
加電圧を画像データに基いて制御することにより、トナ
ー粒子の前記アパチャにおける通過を制御し、通過した
トナー粒子により支持体上に画像を形成するものが、例
えば、米国特許第３６８９９３５号明細書において開示
されている。

【０００３】この画像形成装置は、絶縁体よりなる平板
の一方の面に、連続した基準電極を形成し、他方の面
に、互いに絶縁された複数の制御電極を形成し、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
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、さらに、画像信号に応じて選択的に前
記基準電極と制御電極との間の電位差を与える手段と、
帯電したトナー粒子を前記アパチャに供給する手段と、
支持体をトナー粒子流路中で、支持体がアパチャ電極体
に対して相対的に移動させる手段とから構成され、前記
電位差によってアパチャを通過するトナー粒子の流れが
変調されることにより前記支持体上に画像を形成する。

【０００４】また、例えば、米国特許第４７４３９２６
号、同４７５５８３７号、同４７８０７３３号、および
同４８１４７９６号の各明細書には、アパチャ電極体が
支持体側に制御電極、トナー供給側に基準電極を向けて
配設された画像形成装置が開示されている。

【０００５】これに対して、米国特許第４９１２４８９
号明細書には、アパチャ電極体を、支持体側に基準電
極、トナー供給側に制御電極を向けて配設することによ
り、オフ時に制御電極に対して印加される電圧を、上記
米国特許に開示される画像形成装置に比べて１／４程度
に抑えることができることが記載されている。

【０００６】尚、前記オフ時とは、支持体上にトナー粒
子を付着させない時、すなわち、画像の空白部分を形成
する時点を意味するものであり、逆にオン時と言えば、
支持体上にトナー像を形成する時点を意味するものとす
る。また、制御電極への印加電圧を、以下「制御電圧」
と称する。

【０００７】

【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において、オン時の制御電
圧とオフ時の制御電圧の差（以下、これを駆動電圧と称
する）は、ＩＣ等の集積回路によって駆動されるので、
安価な集積回路を使用することにより画像形成装置を提
供するためには、なるべく小さな駆動電圧であることが
好ましく、実用的には、５０Ｖ以内に設定しなければな
らない。ところが、従来、支持体に形成される画像濃度
と制御電圧との関係は、図４（ａ）における破線に示す
ようになっていた。したがって、オン時に１．５以上の
十分な濃度が得られ、かつオフ時のカブリ濃度を０．０
７以下に抑える良質な画像形成を５０Ｖの駆動電圧で行
うことは、前記従来の画像形成装置においては、如何に
オン時及びオフ時の制御電圧を設定しても不可能であっ
た。

【０００８】詳述すると、図４（ａ）の破線に示す制御
電圧と画像濃度との関係（以下、制御電圧特性という）
において、制御電圧が高くなるほど、制御電圧変化に対
する画像濃度変化の度合い（感度）が高くなっている。
したがって、オン時に対応する高い制御電極の領域にあ
っては、制御電圧の印加により応答性よくトナー流が発
生するが、逆にオフ時に対応する低い制御電極の領域に
あっては、トナー流を発生させないためにマイナス電圧
をいくら印加しても、その制御電圧印加に対して応答性
が悪く、トナー流が途切れにくい問題があった。

【０００９】例えば、図４（ａ）の破線において、オン
時の制御電圧を７０Ｖに設定し、オフ時の制御電圧を２
０Ｖに設定すると、オン時の画像濃度は１．５以上で実
用的に十分な濃度が得られるが、オフ時には濃度が０．
０７を大きく超え、いわゆる白地カブリが発生して見苦
しい画像となる。

【００１０】一方、上述の白地カブリを抑えるため、図
４（ａ）の破線において、オン時の制御電圧を３０Ｖに
設定し、オフ時の制御電圧を−２０Ｖに設定すると、濃
度値は紙のみの濃度測定値である０．０７まで十分に下
がり、オフ時の白地カブリが抑えられるが、オン時の画
像濃度は不十分であるため、やはり見づらい画像とな
る。

【００１１】前記制御電圧特性は、図４（ｂ）の実線の
ごとく、ある電圧しきい値で２値的に変化するものが最
も理想的であり、この場合、前記駆動電圧は極めて小さ
くできる。しかし、実際の制御電圧特性は、図４（ａ）
の破線のようになり、上述のように、駆動電圧が大きく
なってしまう。この原因としては種々あるが、最大の原
因は、トナー流制御手段に供給されるトナーの帯電量に
ばらつきがあるということである。

【００１２】すなわち、トナーの粒子径や、外添剤・荷
電制御剤の存在量や分布等が、トナー粒子のすべてにつ
いて一定であり、かつ全てのトナー粒子が全て一次粒子
として存在すれば、全てのトナー粒子について全く同じ
帯電量が与えられ、制御電圧印加による外部電界に起因
してトナー粒子に働く静電気力も全てのトナー粒子につ
いて均一に働くので、帯電したトナー粒子をアパチャ電
極体に対して供給する部材とトナー粒子との間の相互作
用（付着力等）が全てのトナーについて均一に働くとす
れば、前記静電気力と前記相互作用とが釣り合うしきい
値電圧より小さな制御電圧ではトナー流が全く発生せ
ず、前記しきい値電圧より大きな制御電圧では全てのト
ナーがアパチャを通過することとなる。

【００１３】しかしながら、前記トナーの粒子径や外添
剤等、及び前記相互作用は、実際には、かなりのばらつ
きがあり、しかも、全てのトナーが一次粒子として存在
することはなく、その多くは凝集体を形成している。し
たがって、このようなばらつきや凝集体の形成に応じ
て、前記しきい値電圧にも大きな分布が生じるため、制
御電圧を上げていくと、飛翔しやすいトナーから徐々に
トナー流となって飛翔していくことにより、制御電圧特
性は図４（ａ）の破線で示すように、始めはなだらかで
次第に急峻になる曲線を描くこととなる。

【００１４】上述したように、従来のこの種の画像形成
装置においては、低い駆動電圧、特に市販の安価なＩＣ
が使用できる５０Ｖ以下の駆動電圧で、良好な画像形成
に必要な濃度コントラストを達成することはできなかっ
た。

【００１５】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、実用的な低い制御電圧でも、良
好な画像形成に必要な濃度コントラストを得ることがで
きる画像形成装置を提供することを目的としている。

【００１６】

【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、基材に少
なくとも開孔部、及び各開孔部に対応して設けられ画像
信号に応じた電圧が印加される制御電極を設け、帯電し
たトナーの前記開孔部における通過を前記電圧により制
御するトナー流制御手段と、その表面に前記帯電したト
ナーを担持し、かつ前記開孔部近傍において前記基材と
接触することにより、前記開孔部に対してトナーを供給
するトナー担持部材を少なくとも有するトナー供給手段
とを備えたものを対象として、特に、前記トナーとし
て、前記開孔部における最も小さい内径よりも一次粒子
径が小さく、かつ前記内径よりも大きな凝集体を形成し
ているものを用いたことを特徴としている。

【００１７】このトナーは、前記開孔部の前記内径より
も大きな凝集体を形成することにより、オフ時において
は前記開孔部を通過しにくい。また、オン時において
は、前記トナー担持部材と基材との接触により前記開孔
部にトナーを供給することから、制御電圧印加によりト
ナーに働く静電気力が極めて大きくなること、及び前記
接触によりトナーに機械的外力が働くこと、の両者が相
俟って、トナーの開孔部における通過を促進する。した
がって、画像形成に際して実用的な駆動電圧で、かつ実
用上十分な濃度コントラストが得られる。

【００１８】また、請求項２に記載の画像形成装置は、
前記トナーとして、前記内径をＤ、試験用篩のメッシュ
開口径をｄとした場合に、０．８Ｄ＜ｄ＜１．２Ｄ、
１．８Ｄ＜ｄ＜２．２Ｄ、及び３Ｄ＜ｄ＜３．５Ｄの範
囲にある３種の試験用篩を、この順に下から重ね、振り
幅２ｍｍで６０Ｈｚ、２０秒間振動させてトナー２０ｇ
をふるいにかけたとき、最下部のメッシュ上に試料が約
０．５〜１０．０ｇ残るものを用いたことを特徴として
いる。

【００１９】すなわち、このような条件を満足するトナ
ーは、開孔部の前記内径と近い大きさのメッシュを通り
にくいことから、開孔部においても通過しにくいので、
低制御電圧印加時において白地カブリを抑え、かつ高制
御電圧印加時において十分な画像濃度が得られることと
なり、画像形成に際して実用的な駆動電圧で、かつ実用
上十分な濃度コントラストが得られる。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明を具体化した一実施
の形態を図面を参照しながら説明する。

【００２１】図１は、本実施の形態の画像形成装置の概
略構成を示す図である。

【００２２】トナー流制御手段としてのアパチャ電極体
１の図１における左側には、約１ｍｍの間隙を隔てて背
面電極板２２がシャーシ（図示せず）に配設される。そ
の背面電極板２２の図１における下方には、一対の搬送
ローラ１１９が配置されており、普通紙や中間転写媒体
等の支持体２０を搬送し、これを前記約１ｍｍの間隙に
挿入される得るように構成される。また、前記アパチャ
電極体１の図１における右側には、そのアパチャ電極体
１の長手方向（図１の紙面と垂直の方向）に沿って、ト
ナー供給手段としてのトナー供給装置１０が配設され
る。さらに、前記間隙を経た支持体２０の進行先には、
その支持体２０の表面に付着したトナー１６を熱や圧力
等により定着するための定着装置２６が配設される。

【００２３】次に、前記各構成要素の詳細を説明する。

【００２４】前記トナー供給装置１０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内のトナー溜２１に収納されるトナー１６と、供
給ローラ１２と、トナー担持部材としての担持ローラ１
４と、回収ローラ１５と、トナー層規制ブレード１８
と、回収ブレード１９と、アジテータ１７とから構成さ
れる。

【００２５】ここで、前記担持ローラ１４は、その表面
にトナー１６を担持し、アパチャ電極体１に向かって搬
送するためのローラ状部材であり、例えば、金属ローラ
の表面に導電性ゴム層を形成したもの等を用いることが
できる。

【００２６】前記供給ローラ１２は、前記担持ローラ１
４に対してトナー１６を供給するものであり、例えば、
スポンジローラ等により構成される。

【００２７】前記回収ローラ１５は、例えば、ステンレ
ス鋼の軸にナイロンブラシの生地を接着することにより
構成されたブラシローラ部材であり、前記担持ローラ１
４に残留したトナー１６をはぎ取り回収するためのもの
である。

【００２８】前記アジテータ１７は、トナー溜２１内に
おいて、トナー１６のうち未使用のもの、及び回収ロー
ラ１５により回収されたものを混合し攪拌するものであ
り、例えば、金属製回動軸に、コの字形の針金や、合成
樹脂製の羽根等を接着等により付設したもの等を用いる
ことができる。

【００２９】そして、前記供給ローラ１２、担持ローラ
１４、回収ローラ１５、及びアジテータ１７は、トナー
ケース１１に対して、それぞれ図示する矢印方向に、図
示しない駆動手段により回動可能に軸支され、かつ互い
にその回動中心軸が平行になるように配設される。

【００３０】また、担持ローラ１４と供給ローラ１２、
及び担持ローラ１４と回収ローラ１５は、それぞれ互い
に接した状態で配設される。

【００３１】さらに、前記トナー層規制ブレード１８
は、担持ローラ１４のローラ面上に担持されるトナー１
６の量が均一になるように調整するとともに、そのトナ
ー１６を均一に帯電させるためのものであり、担持ロー
ラ１４の前記ローラ面上に対して圧接されている。ま
た、回収ブレード１９は、回収ローラ１７のブラシ先端
と接触するように配置されており、回収ローラ１７が回
転すると、ブラシに付着しているトナーがトナー溜２１
に剥ぎ取られて落ちるようになっている。

【００３２】前記アパチャ電極体１は、図２にその要部
を示すように、厚さ２５μｍのポリイミド製の基材であ
る絶縁シート２に、直径１００μｍの円形程度の開口面
積を有する開孔部としてのアパチャ６が１列に多数形成
され、かつその上面に厚さ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、支持体２０側に制御
電極４を対向させた状態で、前記トナーケース１１に対
して張設されるとともに、絶縁シート２のアパチャ６近
傍位置で担持ローラ１４により圧接され、前記ポリイミ
ド製の絶縁シート２の可撓性及び弾性により、図１及び
図３に示すように撓みつつ、アパチャ６近傍において前
記担持ローラ１４とトナー１６を介して面接触するよう
に配設されている。

【００３３】尚、前記アパチャ電極体１と担持ローラ１
４との面接触における位置関係は、図３においては、各
アパチャ６の中心線が担持ローラ１４の中心軸３２を通
過するように配置されたものについて示している。この
配置によれば、各アパチャ６は、担持ローラ１４の周面
の図３における最左部分を基準として上下均等に配置さ
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１６を飛翔させることがで
きる。

【００３４】さらに、アパチャ電極体１は、図３におけ
るアパチャ６を中心とした上側・下側とも、それぞれ同
じ角度だけたわむように担持ローラ１４に対して圧接さ
れている。これにより、アパチャ電極体１と担持ローラ
１４との接触面の面積を大きくすることができるととも
に、前記接触面における接触圧を均一にすることができ
るため、濃度ムラの発生を抑えることができる。

【００３５】電気的に接地された担持ローラ１４と制御
電極４との間には、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＋５０Ｖの電圧を印加す
るように構成されている。

【００３６】さらに、前記背面電極板２２と前記担持ロ
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、前記背面電極板２２に対して＋１ｋＶ
の電圧を印加し得るようになっており、アパチャ６を通
過したトナー１６を支持体２０に静電気的に引きつける
ための電界を形成するようになっている。

【００３７】次に、上述のように構成される画像形成装
置の動作を説明する。

【００３８】まず始めに、アジテータ１７、供給ローラ
１２、及び担持ローラ１４の図１に示す矢印方向の回転
により、トナー１６は、トナー溜１９内から供給ローラ
１２に付着させられ、さらに、担持ローラ１４に擦りつ
けられることにより、担持ローラ１４上に担持され、層
規制ブレード１８によって薄層化されるとともにマイナ
ス極性に均一に帯電させた後、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、担持ローラ１４上のトナー１６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。

【００３９】ここで、画像信号に応じ、トナー１６によ
るドットを形成すべき（オン時の）制御電極４には、制
御電圧印加回路８から＋５０Ｖの電圧が印加される。そ
の結果、そのアパチャ６の近傍には、制御電極４と担持
ローラ１４の間の電位差により電界が形成され、マイナ
ス帯電のトナー１６は、電位の高い方向に静電気力を受
け、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、さらに、背面電極板２２に印加さ
れている電圧によって支持体２０とアパチャ電極体１と
の間に形成される電界により、支持体２０に向かって飛
翔し、支持体２０上に堆積してドット状の画素を形成す
る。

【００４０】また、トナー１６によるドットを形成すべ
きでない（オフ時の）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、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、担持
ローラ１４上のトナー１６は、静電力を受けないのでア
パチャ６を通過しない。

【００４１】更には、支持体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間に、アパチャ列と
垂直の方向に１画素分送られる。そして、上述のプロセ
スを繰り返すことにより、支持体２０の全面にトナー像
が形成される。その後、形成されたトナー像は、定着装
置２６によって支持体２０上に定着される。

【００４２】アパチャ６を通過せず担持ローラ１４に残
留したトナー１６は、回収ローラ１５のブラシで掻き取
られ、さらに、回収ブレード２１で剥ぎ取られてトナー
溜２１に回収される。トナー溜２１に回収されたトナー
１６はアジテータ１７の回転により未使用のトナー１６
と混合、攪拌され、その一部は再び供給ローラ１２に付
着して行く。

【００４３】上述の如く、トナー１６は、担持ローラ１
４上に残留し続ける事は無く、常に装置内を循環し続け
るため、摩擦熱により劣化することはなく、また、一度
担持ローラ１４上で帯電したものでも、回収によって自
然に放電され、次回に使用される際にも使用履歴は画像
形成に影響しない。

【００４４】また、本実施の形態では各構成部品の配置
は理想的であり、担持ローラ１４のトナー搬送上流側か
ら順に、供給ローラ１２、層規制ブレード１８、アパチ
ャ電極体１、回収ローラ１５が配置され、かつ、担持ロ
ーラ１４の片側に、重力方向の上向から順に、層規制ブ
レード１８、供給ローラ１２、回収ローラ１２が配置さ
れ、担持ローラ１４の、これらとは反対側にアパチャ電
極体１が配置されている。

【００４５】すなわち、層規制ブレード１８で発生する
余剰トナーは、供給ローラ１４に重力で落下するので問
題はなく、また、供給ローラ１２と担持ローラ１４との
間をすり抜けたトナー１６も回収ローラ１２に落下する
ため問題は無いし、回収ローラ１５上のトナー１６は、
回収ブレード１９によりトナー溜２１に回収されるた
め、廃棄トナーを発生させる事が無い。そして、供給ロ
ーラ１２の外形等を適宜調整することにより、層規制ブ
レード１８によって発生した余剰トナーが、担持ローラ
１４と供給ローラ１２との接触部分の上方になるべく滞
留せず、回収ローラ１５へ落下し易くしておくことは、
トナー１６の劣化をより軽減させる効果がある。

【００４６】さらに、担持ローラ１４の図１における右
方で行われるトナー１６の循環は、左方に配置されたア
パチャ電極体１に対して、余計なトナーを混入させるこ
とはなく、装置全体のシール（トナー漏れ防止）も極め
て自然にできる。

【００４７】前記のように構成される画像形成装置にお
いて、絶縁性トナーを用いれば、担持ローラ１４と制御
電極４の間の絶縁性が保たれ、アパチャ６が絶縁破壊す
ることがない。

【００４８】上述のプロセスにおいて、制御電極４への
制御電圧印加により生ずる電界は、制御電極４とアパチ
ャ６の内部との間、及びそのアパチャ６と対向する担持
ローラ１４のトナーを担持する円筒面との間に形成され
るので、担持されるトナー１６に直接電界を作用させる
ため、トナー流の電界制御の効率がよい。

【００４９】また、供給されるトナー１６の一部が、ア
パチャ電極体１との摺動で機械的な力等を受け、オフ時
に対応するアパチャ６内に進入しても、アパチャ６内部
の電界でアパチャ６を通過しないように制御できるた
め、トナーの制御性が良い。

【００５０】さらに、担持ローラ１４とアパチャ電極体
１とは、トナー１６の層を挟んで対向しているので、比
較的近距離に配置することができることにより、制御電
圧を低くでき、安価な駆動素子を使用することができ
る。

【００５１】また、アパチャ電極体１の絶縁性シート２
は、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と担持ローラ１４とが接触す
ることによる電気的な短絡でＩＣ等の駆動素子が壊され
ることがない。

【００５２】また、アパチャ電極体１と担持ローラ１４
上のトナー１６とは、アパチャ６の入口付近で接触して
いることにより、トナー１６がアパチャ６の入口部分に
堆積しようとしても、担持ローラ１４により順次供給さ
れるトナー１６により押し流されるため、トナー１６が
堆積、架橋してアパチャ６を塞ぐことが無い。

【００５３】尚、ここで使用されるトナー１６は、アパ
チャ電極体１と担持ローラー１４との間で摺動によるス
トレスが加えられることになるが、架橋剤を添加するこ
とにより、トナー１６の合成樹脂成分の高分子領域を増
やしているため、このような高ストレス状態でも耐久性
に問題が生じない。

【００５４】次に、本実施の形態の画像形成装置に用い
られるトナー１６の成分について説明する。

【００５５】樹脂（三菱レイヨン製ポリエステル）１００重量部着色剤（三菱化学製カーボンブラック）１３重量部ＷＡＸ（三洋化成製ポリプロピレン）５重量部荷電制御剤（オリエント化学製含金属染料）２重量部を配合し、連続式の１軸押出機を用いて混練、冷却、粉
砕、分級して、負帯電黒色粒子を得た。これに、日本ア
エロジル製シリカ微粉体を１〜３重量部外添してトナー
Ａ〜Ｈを得た。これらのトナーを上述の画像形成装置を
用いて評価した結果を表１に示す。

【００５６】

【表１】

【００５７】尚、このトナーＡ〜Ｈは、混練、冷却、粉
砕、分級、外添量の各条件をそれぞれ変えたものであ
り、これにより、表１に示すように、それぞれトナー粒
子径が異なり、また流動性・凝集度の異なる８種類のト
ナーを得た。

【００５８】表１には、前記トナーＡ〜Ｈについて、ア
パチャ６の形状を７７μｍ×１００μｍの長円形（オー
バル形状）、担持ローラ１４の周速度を毎秒１００ｍ
ｍ、供給ローラ１２の周速度を毎秒１００ｍｍ、アジテ
ータ１７の周速度を毎分３０回転、支持体２０（Ｘｅｒ
ｏｘ社製普通紙、品番４０２４）の搬送速度を毎秒２５
ｍｍ（印字枚数＝毎分６枚に相当）、オン／オフの制御
電圧を＋５０Ｖ／０Ｖの条件で画像形成テストを行った
ときの、オン／オフにおける反射濃度データを、それぞ
れ「濃度」及び「被り」の欄に示した。尚、「濃度」及
び「被り」の測定は、ＭＡＣＨＢＥＴＨ社製ＲＤ９１４
反射濃度計を使用した。以上のように測定した場合、
「濃度」は１．５以上、「被り」は０．０７以下である
ことが実用上望ましい。

【００５９】表１には、また、７７μｍ×１００μｍの
アパチャ径に対応して、６０メッシュ（目開き２５０μ
ｍ）、１００メッシュ（目開き１４９μｍ）、２００メ
ッシュ（目開き７４μｍ）の篩を、この順に上から重ね
たものを用意し、前記６０メッシュの上にトナーを２０
ｇ乗せ、振り幅２ｍｍで、１秒間あたり６０回で２０秒
間ふるいにかけたときの、２００メッシュ上に残ったト
ナー重量のデータを示した。尚、前記の各篩は、アパチ
ャ短径Ｄ、試験用篩のメッシュ開口径ｄとした場合に、
０．８Ｄ＜ｄ＜１．２Ｄ、１．８Ｄ＜ｄ＜２．２Ｄ、３
Ｄ＜ｄ＜３．５Ｄの範囲となるように選定したものであ
る。

【００６０】表１から明らかなように、最下部（２００
メッシュ）のメッシュ上に残る試料が所定の範囲内（約
０．５〜１０ｇ）に入っているトナーＡ、Ｂ、Ｃは、そ
の他のトナーに比べ、濃度、被りが実用十分な範囲にあ
る。また、トナーＡを用い、制御電圧をスキャンさせつ
つ各制御電圧に対応する反射濃度を測定することにより
求めた制御電圧特性を図４（ａ）の実線で示す。この図
から明らかなように、トナーＡは、図４（ｂ）に示す理
想的な関係には及ばないものの、従来例（破線のもの）
よりも優れたコントラストを小さな駆動電圧で実現可能
である。

【００６１】これに対し、前記所定の範囲より大きいト
ナーＤ、Ｅは、濃度は十分得られるが、被りが多くなり
実用的な範囲を満たさない。また、所定の範囲より小さ
いトナーＦ、Ｇは、濃度、被りとも実用的な範囲を満た
さなかった。

【００６２】以上、表１から明らかなように、アパチャ
短径（今回は７７μｍ）に近い大きさ（アパチャ開口径
Ｄ、試験用メッシュ開口径ｄとしたとき、０．８Ｄ＜ｄ
＜１．２Ｄ）のメッシュを適度に通りにくいトナーは、
トナー溜２１、供給ローラ１２、及び層規制ブレード１
８を経た直後の担持ローラ１４上に担持された段階で
は、アパチャ短径よりもわずかに大きい凝集体を形成し
ていると考えられ、これが担持ローラ１４とアパチャ電
極体１との接触部において機械的な力を受けて若干のほ
ぐし作用を受け、かつオン時における電界の作用を受け
ることによって、オン時において反射濃度１．５を得る
ために十分な量のトナーがアパチャ６を通過して飛翔す
るとともに、オフ時にはトナー凝集体がアパチャ６を通
過しにくいため、印加電圧が低くても被りにくい。

【００６３】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、その要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。

【００６４】例えば、前記実施の形態においては、トナ
ー流制御手段としてアパチャ電極体を用いたが、米国特
許第５０３６３４１号明細書に記載されるような網目状
の電極体を用いることも可能である。

【００６５】また、前記実施の形態では、担持ローラ１
４上の残留トナーを回収する手段としてブラシ状の回収
ローラ１５を用いたが、これに限らず、粘着性の強いシ
リコンゴム等でも良い。また、ウレタン等の樹脂ブレー
ドで剥ぎとっても良い。その場合、剥ぎ取られたトナー
は、前記実施の形態における回収ローラ１５のような部
品を樹脂ブレードの下部に配置してトナー溜２１まで回
収する必要がある。

【００６６】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明の請求項
１の画像形成装置によれば、オフ時に対応する低い制御
電圧の印加時にトナーが開孔部を通過しにくいため、オ
フ時の白地カブリを抑えることができる。したがって、
実用的な低い制御電圧でも、良好な画像形成に必要な濃
度コントラストを得られる画像形成装置を提供すること
ができる。

【００６７】また、請求項２に記載の画像形成装置によ
れば、開孔部の最も小さい内径をＤとし、試験用篩のメ
ッシュ開口径をｄとしたとき、０．８Ｄ＜ｄ＜１．２、
１．８Ｄ＜ｄ＜２．２Ｄ、３Ｄ＜ｄ＜３．５Ｄの範囲に
ある３種の試験用篩を、この順に下から重ね、振り幅２
ｍｍで６０Ｈｚ、２０秒間振動させてトナー２０グラム
をふるいにかけたとき、最下部のメッシュ上に試料が約
０．５〜１０．０ｇ残るトナー、すなわち、アパチャと
同等の大きさである最上部のメッシュを通過しにくい凝
集体を多く含むトナーを用いることによって、オフ時に
対応する低い制御電圧の印加時にトナーが開孔部を通過
しにくいため、オフ時の白地カブリを抑えることができ
る。したがって、実用的な低い制御電圧でも、良好な画
像形成に必要な濃度コントラストを得られる画像形成装
置を提供することができる。

【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
の要部を切断して拡大した斜視図である。

【図３】前記画像形成装置に用いられるアパチャ電極体
と担持ローラとの接触状態を模式的に示す図である。

【図４】前記画像形成装置及び従来の画像形成装置にお
ける制御電圧特性を示す説明図である。

【符号の説明】

１アパチャ電極体２絶縁シート４制御電極６アパチャ１０トナー供給手段１２トナー担持ローラ１６トナー

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基材に少なくとも開孔部、及び各開孔部
に対応して設けられ画像信号に応じた電圧が印加される
制御電極を設け、帯電したトナーの前記開孔部における
通過を前記電圧により制御するトナー流制御手段と、その表面に前記帯電したトナーを担持し、かつ前記開孔
部近傍において前記基材と接触することにより、前記開
孔部に対してトナーを供給するトナー担持部材を少なく
とも有するトナー供給手段と、を備える画像形成装置であって、前記トナーとして、前記開孔部における最も小さい内径
よりも一次粒子径が小さく、かつ前記内径よりも大きな
凝集体を形成しているものを用いたことを特徴とする画
像形成装置。
【請求項２】前記トナーとして、前記内径をＤ、試験
用篩のメッシュ開口径をｄとした場合に、０．８Ｄ＜ｄ
＜１．２Ｄ、１．８Ｄ＜ｄ＜２．２Ｄ、及び３Ｄ＜ｄ＜
３．５Ｄの範囲にある３種の試験用篩を、この順に下か
ら重ね、振り幅２ｍｍで６０Ｈｚ、２０秒間振動させて
トナー２０ｇをふるいにかけたとき、最下部のメッシュ
上に試料が約０．５〜１０．０ｇ残るものを用いたこと
を特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。