JP2002273928A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 画像形成装置について、トナー通過制御手段
３におけるトナー通過孔列５，５が配設された通過孔列
領域Ｓを幅方向に２等分する直線と、トナー通過孔列
５，５近傍の曲率半径Ｒの中心Ｏを通りトナー通過孔列
５，５方向に延びる直線とを通る基準面Ｌから、スペー
サ１２及びトナー担持体１の接触位置Ｃｐまでの接触距
離ΔＣｐを間接的に規定できるようにして、トナー担持
体１とトナー通過制御手段３との間隔ΔＬｋの適正な設
定を容易化して、形成画像の画質を向上させる。 【解決手段】 接触距離ΔＣｐが、基準面Ｌからトナー
担持体１の軸心までの軸心距離Δｅのみに応じて一義的
に決定されるように構成する。すなわち、定数をｋとし
て、ΔＣｐ＝ｋΔｅ及び１．１≦ｋ≦１．７を満足する
ように構成する。

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、ファクシ
ミリ、プリンタ等に適用される画像形成装置に関し、特
に、トナー担持体から対向部材へのトナーの飛翔を制御
して、対向部材にトナーを付着させて画像形成を行う画
像形成装置に関する技術分野に属する。

【０００２】

【従来の技術】近年、パソコンの能力向上及びネットワ
ーク技術の進歩に伴って、大量のドキュメントを扱うこ
とができ、またカラードキュメントも扱うことができる
処理能力の高いプリンタや複写機に対する要請が強くな
っている。しかしながら、満足のいく高品質の白黒やカ
ラーのドキュメントを出力可能でかつ処理速度の高い画
像形成装置は開発途上にあって出現が待たれている。

【０００３】その一つとして電界の作用によりトナーを
記録紙や中間の画像担持ベルトなどの受像手段上に飛翔
させて画像を形成する所謂「トナージェット（登録商
標）」方式の画像形成技術が知られている。

【０００４】その種の画像形成装置としては、特公昭４
４−２６３３３号公報や米国特許第３，６８９，９３５
号明細書（特公昭６０−２０７４７号公報参照）や特表
平９−５００８４２号公報などに開示されたものが知ら
れている。その一例として、特願平１０−１００７８０
号において開示したものを、図１２を参照して説明す
る。

【０００５】図１２において、３１は帯電したトナーを
担持して搬送する接地されたトナー担持体、３２は規制
ブレードで、トナー担持体３１上のトナーを１〜３層に
制御するとともにさらに帯電させる。３３は供給ローラ
で、トナー担持体３１に対するトナー供給とトナー帯電
を行う。３４はトナー通過制御手段で、トナー通過孔３
５が形成されるとともにその周囲に制御電極３６が配設
されている。制御電極３６には制御電源３７から画像信
号に対応する電圧が印加される。３８は背面電極、３９
は背面電極電源である。４０は背面電極３８上を搬送さ
れる記録紙などの受像手段である。

【０００６】以上の構成において、供給ローラ３３及び
トナー担持体３１を動作させることにより規制ブレード
３２にてトナー担持体３１上に一様なトナー層を形成し
て搬送している状態で、背面電極３８に電圧を印加し、
受像手段４０を移動させつつその移動に同期して制御電
極３６に対して駆動ＩＣ等の制御電源３７にて画像信号
に対応する電圧を印加すると、トナー担持体３１上のト
ナーが画像信号に応じてトナー通過孔３５を通って受像
手段４０上に飛翔して付着し、受像手段４０上に所要の
画像が形成される。

【０００７】ところで、受像手段４０の全面に例えば６
００ｄｐｉ（インチ当たり６００ドットの密度）の精細
な画像を形成するためには、トナー通過制御手段３４に
そのようなピッチでトナー通過孔３５を配設する必要が
あり、一列では当然配列できないため、図１４に示すよ
うに、トナー通過孔３５及び制御電極３６を多数列（図
示例では８列）配列している。トナー通過孔３５及び制
御電極３６は円形で、各制御電極３６に導通する接続電
極は相互の干渉を避けるためにトナー担持体３１の移動
方向両側に延設され、それぞれ制御電圧を出力する駆動
ＩＣのリードに接続されている。

【０００８】なお、図１２においては受像手段４０が記
録紙等から成り、その上に直接画像を形成する構成例を
示したが、記録紙などは厚さのばらつき、湿度による性
状の変化、移動中の変形等が発生し易く、またカラープ
リンタの場合には記録紙搬送のばらつきにより各色の画
像形成タイミングの同期をとり難く、画像品質が低下し
易い等の問題があるため、特願平１０−１００７８０号
において開示したように、受像手段４０として中間の画
像担持ベルトを用い、この画像担持ベルトに形成された
画像を一括して記録紙等に転写するように構成した方が
好ましい場合がある。

【０００９】これを図１３を参照して説明すると、４３
は受像手段４０としての無端状の画像担持ベルトで、樹
脂中に導電フィラーを分散した抵抗１０¹⁰Ω・ｃｍ程度
のフィルムで構成され、一対のローラ４４ａ，４４ｂ間
に巻回されている。４５は給紙トレイから記録紙４６を
１枚づつ送り出すピックアップローラ、４７は給紙され
た記録紙４６と画像位置の同期をとるタイミングロー
ラ、４８は画像担持ベルト４２上に形成されたトナー画
像を記録紙４６に転写する転写ローラであり、画像担持
ベルト４３を間に挟んでローラ４４ａに向けて押圧され
るとともに、転写電圧が印加される。４９は定着装置
で、トナー画像が転写された記録紙４６を加熱・加圧す
ることによりトナー画像を記録紙４６に定着する。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述のよう
な画像形成装置において、トナー通過孔を通過するトナ
ー量は、トナー担持体と、制御電極が配設されているト
ナー通過制御手段との間隔ΔＬｋに大きく影響を受け
る。すなわち、その間隔ΔＬｋが小さ過ぎるときには、
トナー通過孔を通過するトナー量が増大して、記録用紙
等の対向手段が汚れてしまう所謂かぶりという問題が生
じる一方、その間隔ΔＬｋが大きくなり過ぎると、トナ
ー通過孔を通過するトナー量が減少して、形成画像が薄
くなるという問題が生じる。従って、形成画像を高画質
化するためには、そのトナー担持体とトナー通過制御手
段との間隔ΔＬｋを適正に確保することが必要である。

【００１１】そこで、トナー通過制御手段におけるトナ
ー通過孔列が配設された通過孔列領域を幅方向に２等分
する直線と、トナー通過孔列近傍の曲率半径の中心を通
りこのトナー通過孔列方向に延びる直線とを通る平面を
基準面とし、この基準面から、トナー通過制御手段上に
トナー担持体に当接するように設けたスペーサのトナー
担持体との接触位置Ｃｐまでの接触距離ΔＣｐの大きさ
を所定範囲の目的値に設定することにより、上記間隔Δ
Ｌｋを確保することが考えられる。

【００１２】しかし、実際には、上記接触距離ΔＣｐを
変化させると、スペーサとトナー担持体との接触圧やト
ナー通過制御手段の曲率等のパラメータも変化してしま
うため、上記目的値が変わってしまう。つまり、接触距
離ΔＣｐをその目的値の大きさに設定することで上記間
隔ΔＬｋを適正に確保することは極めて難しいという問
題がある。

【００１３】本発明は斯かる問題に鑑みてなされたもの
であり、その目的とするところは、画像形成装置につい
て、スペーサとトナー担持体との接触圧やトナー通過制
御手段の曲率等のパラメータを変えずに、接触距離ΔＣ
ｐを間接的に規定できるようにすることで、トナー担持
体とトナー通過制御手段との間隔ΔＬｋの適正な確保を
容易化して、形成画像の品質を向上させることにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、請求項１の発明では、トナーを担持して搬送する
ローラからなるトナー担持体と、前記トナー担持体に対
向して配設された対向部材と、前記トナー担持体及び対
向部材の間に配設され、トナー担持体のトナーを対向部
材側に向かって通過させるトナー通過孔を前記トナー担
持体の軸心と平行に配列してなるトナー通過孔列を有し
ていて、該トナー通過孔でのトナーの通過を外部からの
画像信号に基づいて制御するトナー通過制御手段と、前
記トナー通過制御手段上に前記トナー担持体に当接する
ように設けられたスペーサとを備える画像形成装置が前
提である。そして、前記トナー通過制御手段におけるト
ナー通過孔列が配設された通過孔列領域を幅方向に２等
分する直線と、トナー通過孔列近傍の曲率半径の中心を
通り該トナー通過孔列方向に延びる直線とを通る基準面
から、前記スペーサ及びトナー担持体の接触位置までの
接触距離ΔＣｐが、前記基準面からトナー担持体の軸心
までの軸心距離Δｅのみに応じて一義的に決定されてな
ることを特徴とする。

【００１５】また、請求項２の発明では、トナーを担持
して搬送するローラからなるトナー担持体と、前記トナ
ー担持体に対向して配設された対向部材と、前記トナー
担持体及び対向部材の間に配設され、トナー担持体のト
ナーを対向部材側に向かって通過させるトナー通過孔を
前記トナー担持体の軸心と平行に配列してなるトナー通
過孔列を有していて、該トナー通過孔でのトナーの通過
を外部からの画像信号に基づいて制御するトナー通過制
御手段と、前記トナー通過制御手段上に前記トナー担持
体に当接するように設けられたスペーサとを備える画像
形成装置が前提である。そして、前記トナー通過制御手
段におけるトナー通過孔列が配設された通過孔列領域を
幅方向に２等分する直線を通りかつトナー担持体から対
向部材へ向かうトナーの通過方向に延びる基準面から、
前記スペーサ及びトナー担持体の接触位置までの接触距
離ΔＣｐが、前記基準面からトナー担持体の軸心までの
軸心距離Δｅのみに応じて一義的に決定されてなること
を特徴とする。

【００１６】これらの発明により、上記接触距離ΔＣｐ
が軸心距離Δｅのみに応じて一義的に決定されるので、
上述した接触距離ΔＣｐの目的値の前提条件となるパラ
メータ、つまりスペーサとトナー担持体との接触圧や、
その接触位置におけるトナー通過制御手段の曲率等の他
のパラメータを変えることなく、軸心距離Δｅによって
接触距離ΔＣｐを間接的に規定することができる。すな
わち、軸心距離Δｅの設定により、直接的ではなくて、
間接的に接触距離ΔＣｐを規定して、トナー担持体とト
ナー通過制御手段との間隔ΔＬｋを容易にかつ適正に設
定することができるとともに、トナー通過孔を通過する
トナー量を適正にして、形成画像の品質の向上を図るこ
とができる。

【００１７】請求項３の発明では、定数をｋとしたと
き、 ΔＣｐ＝ｋΔｅ ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥ １．１≦ｋ≦１．７ ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥ を満足していることを特徴とする。

【００１８】定数ｋが１．１よりも小さいときには、接
触距離ΔＣｐ及び軸心距離Δｅの値が近くなり、トナー
通過孔列近傍の曲率半径は大きくなる。このとき、軸心
距離Δｅが大きくなると、上記間隔ΔＬｋは急激に大き
くなって、形成画像の濃度が薄くなるため、その間隔Δ
Ｌｋを適正な大きさに設定することができない。つま
り、軸心距離Δｅの適正値を得ることができない。

【００１９】一方、定数ｋが１．７よりも大きいときに
は、トナー通過孔列近傍の曲率半径が小さくなって、ト
ナー担持体の半径に極めて近くなるので、接触位置が不
安定となってしまう。また、間隔ΔＬｋが小さくなるた
めに、所謂かぶりが発生する。このとき、軸心距離Δｅ
を大きくするようにしても、軸心距離Δｅの増加に対す
る上記間隔ΔＬｋの増加率が小さいので、このかぶりを
解消することができない。

【００２０】従って、上記本発明の構成によって、トナ
ー通過孔を通過するトナー量が適正となる間隔ΔＬｋを
設定するための軸心距離Δｅの適正値を得ることができ
る。そして、その軸心距離Δｅを設定することにより間
接的に接触距離ΔＣｐを規定して、望ましい上記間隔Δ
Ｌｋを容易に設定することができるとともに、形成画像
の品質を向上させることができる。

【００２１】また、請求項４の発明では、定数をｋとし
たとき、 ΔＣｐ＝ｋΔｅ ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥ １．２≦ｋ≦１．６ ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥ を満足することが好ましい。

【００２２】請求項５の発明では、定数をｋとしたと
き、 ΔＣｐ＝ｋΔｅ ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥ ｋ＝１．４ ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥ を満足することを特徴とする。このことにより、望まし
い定数ｋの値を得ることができる。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。本実施形態の画像形成装置の概略構
成を示す図１において、１は帯電したトナー２を担持し
て搬送するトナー担持体で、接地された回転可能なロー
ラからなり、帯電されたトナー２が１〜３層の薄層状態
で吸着されている。

【００２４】３はトナー通過制御手段であり、その構成
については後で詳しく説明するが、通常トナー通過制御
手段３は制御電極を内包した柔軟なポリイミド等の樹脂
フィルムにより構成されている。そして、トナー通過制
御手段３はトナー担持体１の軸方向と直交する方向の両
端部でケーシングなどの固定体に支持されており、さら
にその両端部のうち少なくとも一方が弾性支持されてい
る。本実施形態では、トナー通過制御手段３は後述のト
ナー通過孔列４近傍でのトナー２の搬送方向上手側（同
図における上側）でばね１３を介して固定体に弾性支持
される一方、下手側（同図における下側）で固定体に固
定支持されている。尚、トナー通過制御手段３は同上手
側で固定体に固定支持される一方、下手側で固定体に弾
性支持されるようにしてもよい。

【００２５】この時のばね１３によって発生するトナー
担持体１とトナー通過制御手段３との接触圧力は、０．
００２〜０．２Ｎ／ｍｍ²が適当である（例えば、接触
長さ２００ｍｍ、接触幅０．５ｍｍ及び接触力２Ｎのと
き接触圧力は０．０２Ｎ／ｍｍ²である）。これはトナ
ー通過孔地点でのトナー担持体１とトナー通過制御手段
３の間の間隔を常に維持するために、トナー担持体１の
回転軸心の偏心に追従して常にトナー担持体１とトナー
通過制御手段３が同じ状態で接触している必要があるた
めであり、かつ強すぎる接触圧によりトナー担持体１上
のトナー層が変形しない必要があるためである。この接
触圧力は、トナー担持体１及びトナー通過制御手段３の
材質等により若干変動する。

【００２６】６は回転可能なローラからなりトナー通過
制御手段３を間に挟んでトナー担持体１に対向するよう
に配設された背面電極である。７はトナー担持体１に対
向して配設され、背面電極６とトナー通過制御手段３と
の間の一定経路上を矢印ａの方向に搬送される記録紙又
は画像担持ベルトなどの対向部材である。

【００２７】トナー通過制御手段３は、図１及び２に示
すように、トナー担持体１及び対向部材７の間に配設さ
れ、トナー担持体１のトナー２を対向部材７側に向かっ
て通過させるトナー通過孔４をトナー担持体１の軸心と
平行に配列してなるトナー通過孔列５を有している。詳
しくは、このトナー通過孔列５は、トナー通過孔４がト
ナー担持体１の軸心方向に沿って配列されてなり、本実
施形態では、２列のトナー通過孔列５，５が互いに近接
するようにして設けられている。

【００２８】そして、トナー通過制御手段３は、このト
ナー通過孔列５でのトナー２の通過を外部からの画像信
号に基づいて制御するように構成されている。すなわ
ち、図２に示すように、このトナー通過制御手段３は、
５０μｍ厚程度のメインフィルム８とその両面に１０〜
１５μｍ厚程度の接着剤層にて貼り付けられた１０〜３
０μｍ厚程度の上下のカバーフィルム９ａ，９ｂから成
る３層のポリイミド樹脂フィルムにて構成されている。
尚、各フィルムの材質や寸法や構成層数などについては
これに限定されるものではなく、任意に設計すればよ
い。そして、同図において、メインフィルム８の上面に
は各トナー通過孔４の周囲を取り囲むように制御電極１
０が配設され、メインフィルム８の下面にはトナー通過
孔４を両側から取り囲むように一対の偏向電極１１ａ，
１１ｂが配設されている。これら電極１０，１１ａ，１
１ｂはメインフィルム８上にパターン形成された８〜２
０μｍ厚程度のＣｕ膜にて構成されている。

【００２９】トナー通過孔４の開口形状は図５（ａ）に
示すように円形であるが、長円形や楕円形等の形状であ
ってもよい。寸法的には、直径が７０〜１２０μｍ程度
に設定されている。また、トナー通過孔４の内周壁面の
表面粗さＲは、トナー２の外添剤の平均粒径以下の０．
１〜０．５μｍ以下としている。このような表面粗さＲ
の穴加工は、エキシマレーザやプレス加工で穴開け加工
することによって可能であり、またその他ＹＡＧレーザ
やＣＯ₂レーザ等で穴開け加工した後、エッチング等の
後処理を行ってもよい。

【００３０】トナー通過孔４の周囲の制御電極１０も図
５（ａ）に示すようにトナー通過孔４の平面形状に対応
した形状が好ましい。さらに、図５（ｂ）に示すように
隣接するトナー通過孔４で偏向電極１１ａ，１１ｂは共
通化している。

【００３１】そして、トナー通過制御手段３上には、ト
ナー担持体１に当接するように設けられて所定の厚さを
有するスペーサ１２が配設されている。すなわち、この
スペーサ１２は、トナー通過制御手段３のトナー担持体
１との対向面上であって、トナー通過孔列５，５の近傍
に固着された状態で設けられている。また、スペーサ１
２は電気的に接地されており、その厚みは５〜２０μｍ
が好ましく、本実施形態では例えば１０μｍとしてい
る。

【００３２】そして、本発明の特徴として、図１及び図
２にも示すように、基準面Ｌは、トナー通過制御手段３
におけるトナー通過孔列５，５が配設された領域であっ
て、このトナー通過孔列に沿って帯状に延びる通過孔列
領域Ｓをその幅方向（つまり、トナー通過孔列近傍にお
けるトナーの搬送方向）に２等分しかつトナー通過孔列
方向に延びる基準直線と、トナー通過孔列５，５近傍の
曲率半径Ｒの中心Ｏを通りこのトナー通過孔列方向に延
びる直線とを通る平面である。そして、本実施形態に係
る画像形成装置は、この基準面Ｌから、スペーサ１２及
びトナー担持体１の接触位置Ｃｐまでの接触距離ΔＣｐ
が、基準面Ｌからトナー担持体１の軸心までの軸心距離
Δｅのみに応じて一義的に決定されてなる。

【００３３】すなわち、本実施形態に係る画像形成装置
は、定数をｋとしたとき、 ΔＣｐ＝ｋΔｅ ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥ なる関係式を満足するように構成されている。そして、さらに定数ｋが、 １．１≦ｋ≦１．７ ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥ を満足するようになされている。

【００３４】以上の構成において、画像形成動作時の各
制御電極１０に対する印加電圧Ｖｐは、例えば−５０
Ｖ，２００Ｖ，２５０Ｖの間で、偏向電極１１ａ，１１
ｂに対する印加電圧ＶDD-L，ＶDD-Rは、例えば１５０
Ｖ，０Ｖ，−１５０Ｖの間で、それぞれ図４に示すよう
なタイミングで切り換えられ、背面電極６に対する印加
電極は例えば１０００Ｖとされている。

【００３５】図４においては、偏向電極１１ａ，１１ｂ
がともに０Ｖで、制御電極１０を−５０Ｖとして背面電
極６による電界がトナー担持体１に吸着されたトナー２
に影響を与えないようにした状態から、まず左の偏向電
極１１ａに＋１５０Ｖ、右の偏向電極１１ｂに−１５０
Ｖを印加して−帯電したトナー２を左に偏向させるよう
にした状態で、制御電極１０にまず２５０Ｖの電圧を印
加してトナー担持体１に吸着しているトナー２を引き剥
がし、その後２００Ｖの電圧を印加することによって、
図３（ａ）に示すように、そのトナー２はトナー通過孔
４を通過するとともに左側に偏向して飛翔し、対向部材
７上のトナー通過孔４に対向する位置よりも左側に例え
ば４０μｍ程度変位した位置にトナーが付与される。次
に、左右の偏向電極１１ａ，１１ｂを共に０Ｖとした状
態で、制御電極１０に上記と同様に電圧を印加すること
によって、図３（ｂ）に示すように、対向部材７上のト
ナー通過孔４に対向する位置にトナー２が付与される。
次に、左の偏向電極１１ａに−１５０Ｖ、右の偏向電極
１１ｂに＋１５０Ｖを印加して−帯電したトナー２を右
に偏向させるようにした状態で、制御電極１０に上記と
同様に電圧を印加することによって、図３（ｃ）に示す
ように、対向部材７上のトナー通過孔４に対向する位置
よりも右側に同じく４０μｍ程度変位した位置にトナー
が付与される。こうして、制御電極１０、偏向電極１１
ａ，１１ｂに対する印加電圧を順次切り換えることによ
って１つのトナー通過孔４にて左右と中央の３点に対し
てトナーを付与される。

【００３６】尚、トナー２がトナー通過孔４を通らない
ようにする場合にも、制御電極１０に対する印加電圧を
仮想線で示すように−５０Ｖから一旦０Ｖとすることに
よって、トナー２の内、逆極性（＋極性）に帯電してト
ナー通過制御手段３の表面に堆積しているトナー２がト
ナー担持体１に吸着されている−帯電のトナー２側に戻
るような運動をし、制御電極１０の上方に堆積した逆極
性のトナー２を核にして−帯電したトナー２がトナー通
過孔４の周囲に堆積し、トナー通過孔４の目詰まりの原
因になるのを防止している。

【００３７】そのとき、形成画像を良好なものとするた
めに、接触距離ΔＣｐの大きさを所定範囲の目的値に設
定することによって、トナー担持体１とトナー通過制御
手段３との間隔ΔＬｋを適正に確保することが考えられ
る。しかし、実際には、上記接触距離ΔＣｐを変化させ
ると、スペーサ１２とトナー担持体１との接触圧やトナ
ー通過制御手段３の曲率半径Ｒ等のパラメータも変化し
てしまうため、上記目的値が変わってしまう。つまり、
接触距離ΔＣｐをその目的値の大きさに設定することで
上記間隔ΔＬｋを適正に確保することは困難である。

【００３８】これに対して、本発明の構成によって、接
触距離ΔＣｐが軸心距離Δｅのみに応じて一義的に決定
されるので、上記接触距離ΔＣｐの目的値の所定範囲の
前提条件となる上記各種パラメータを変化させることな
く、軸心距離Δｅにより接触距離ΔＣｐを間接的に規定
することができる。すなわち、軸心距離Δｅの設定によ
り、直接的ではなくて、間接的に接触距離ΔＣｐを規定
することによって、トナー担持体１とトナー通過制御手
段３との間隔ΔＬｋを容易にかつ適正に設定することが
できる。従って、トナー通過孔４を通過するトナー量を
適正にして、形成画像の品質の向上を図ることができ
る。

【００３９】さらに、本実施形態に係る画像形成装置
が、上記数式及び数式を満足するように構成されて
いるので、トナー通過孔４を通過するトナー量が適正と
なる上記間隔ΔＬｋを設定するための軸心距離Δｅの適
正値を得ることができる。

【００４０】すなわち、定数ｋが１．１よりも小さいと
きには、接触距離ΔＣｐ及び軸心距離Δｅの値が近くな
り、トナー通過孔列５，５近傍の曲率半径Ｒは大きくな
る。このとき、軸心距離Δｅが大きくなると、上記間隔
ΔＬｋは急激に大きくなって、形成画像の濃度が薄くな
るため、その間隔ΔＬｋを適正な大きさに設定すること
ができない。つまり、軸心距離Δｅの適正値を得ること
ができない。

【００４１】一方、定数ｋが１．７よりも大きいときに
は、トナー通過孔列５，５近傍の曲率半径Ｒが小さくな
って、トナー担持体１の半径に極めて近くなるので、接
触位置が不安定となってしまう。また、上記間隔ΔＬｋ
が小さくなるために、所謂かぶりが発生する。このと
き、軸心距離Δｅを大きくするようにしても、軸心距離
Δｅの増加に対する間隔ΔＬｋの増加率が小さいので、
このかぶりを解消することができない。

【００４２】従って、軸心距離Δｅの適正値を得ること
ができ、その軸心距離Δｅを設定することにより間接的
に接触距離ΔＣｐを規定して、望ましい上記間隔ΔＬｋ
を容易に設定することができるとともに、形成画像の品
質を向上させることができる。

【００４３】尚、上記実施形態では、基準面Ｌを、トナ
ー通過制御手段３におけるトナー通過孔列５，５が配設
された通過孔列領域Ｓをその幅方向に２等分する基準直
線と、トナー通過孔列５，５近傍の曲率半径Ｒの中心Ｏ
を通りこのトナー通過孔列方向に延びる直線とを通る平
面としたが、この代わりに、トナー通過制御手段３にお
けるトナー通過孔列５，５が配設された領域であって、
このトナー通過孔列５，５に沿って帯状に延びる通過孔
列領域Ｓをその幅方向（つまり、トナー通過孔列５，５
近傍におけるトナー２の搬送方向）に２等分しかつトナ
ー通過孔列５，５方向に延びる基準直線を通りかつトナ
ー担持体１から記録用紙等の対向部材７へ向かうトナー
２の通過方向に延びる平面であるようにしてもよい。こ
のように基準平面を規定しても、上記実施形態と同様の
作用効果を奏することができる。

【００４４】また、上記数式とともに、上記定数ｋが １．２≦ｋ≦１．６ ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥ を満足するように画像形成装置を構成してもよく、この
ように定数ｋの範囲を規定しても、上記トナー担持体１
とトナー通過制御手段３との間隔ΔＬｋを適正に確保し
て、形成画像の品質を向上させるのに好ましい。

【００４５】さらに、上記数式とともに、上記定数ｋ
が ｋ＝１．４ ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥ を満足するように画像形成装置を構成するようにしても
よい。このことにより、望ましい定数ｋの値を得ること
ができる。

【００４６】そして、スペーサ１２は本実施形態に限ら
ず、電気的に接地されていなくてもよく、スペーサ１２
の材料をして樹脂等の絶縁材料を用いてもよい。また、
スペーサ１２の厚みを０、つまり、スペーサとしてトナ
ー通過制御手段３そのものを用いた構成としてもよく、
本発明の趣旨を何等損なうものではない。

【００４７】

【実施例】図６にも概略的に示すように、上記実施形態
に示した画像形成装置について、トナー担持体１の保持
位置、トナー通過孔４近傍のトナー通過制御手段３の曲
率半径Ｒ等を所定の値に設定した場合における、接触距
離ΔＣｐ及び軸心距離Δｅの大きさと形成画像の画質と
の関係を検討した。

【００４８】実施例１〜４及び比較例１〜３におけるそ
れぞれの各種仕様パラメータを表１の上段に示す。

【００４９】

【表１】

【００５０】具体的には、トナー担持体１の半径を９ｍ
ｍ、トナー通過制御手段３の厚みを０．１ｍｍ、トナー
通過制御手段３の剛性を１５０Ｎｍｍ²とし、トナー通
過制御手段３の一端を固定支持する一方、他端（図６に
おける上側）に、図中に矢印で示すように、接触位置Ｃ
ｐから離れる方向へ５Ｎの張力を加えて支持するように
した。

【００５１】また、図６にも示すように、トナー担持体
１とトナー通過制御手段３上のスペーサとの接触位置Ｃ
ｐを原点Ｏとしており、この原点Ｏにおけるトナー担持
体１に接する接線方向をＸ方向（同図中上方向が正方
向）、このＸ方向に直交する方向をＹ方向（同図中右方
向が正方向）とする座標系を設定する。

【００５２】そして、表１におけるトナー通過制御手段
３の保持位置とは、トナー通過制御手段３の張力を負荷
する一端部の保持位置の座標、つまり原点ＯからＸ方向
及びＹ方向への距離を示している。このとき、他端部の
保持位置は、Ｙ座標が上記一端部と同一であり、Ｘ座標
が上記一端部のＸ座標に対するマイナス座標となるよう
な位置としている。つまり、Ｙ軸に対して対称な２点で
トナー通過制御手段３を保持するようしており、例え
ば、実施例１では、図６における上側一端部及び他端部
の保持位置の座標（Ｘｍｍ，Ｙｍｍ）は、それぞれ（１
９ｍｍ，３ｍｍ），（−１９ｍｍ，３ｍｍ）となる。

【００５３】そして、実施例１〜４では保持位置（Ｘｍ
ｍ，Ｙｍｍ）を、それぞれ（１９ｍｍ，３ｍｍ），（１
９ｍｍ，５ｍｍ），（１９ｍｍ，７ｍｍ），（１９ｍ
ｍ，９ｍｍ）としており、比較例１〜３では、それぞれ
（１９ｍｍ，１ｍｍ），（２５ｍｍ，３ｍｍ），（１９
ｍｍ，１１ｍｍ）としている。

【００５４】また、このときの各実施例１〜４及び比較
例１〜３の原点Ｏ近傍の曲率半径Ｒは、それぞれ２８，
１９，１４，１０、８０，４８，９ｍｍとなる。尚、曲
率半径Ｒは原点Ｏ近傍の３点の座標を測定することによ
り計測することができる。

【００５５】そして、このような仕様の下で、基準面Ｌ
からトナー担持体１の軸心までの軸心距離Δｅを０から
増大させるとともに、そのときの形成画像の濃度と、基
準面Ｌからスペーサ及びトナー担持体１の接触位置Ｃｐ
までの接触距離ΔＣｐとを測定した。

【００５６】軸心距離Δｅの計測は、図７に示すよう
に、目盛り付き拡大スコープ２１により、トナー担持体
１の軸心と、２列のトナー通過孔列が配設された通過孔
列領域Ｓを幅方向に２等分する基準直線との距離を測定
することにより行った。

【００５７】そして、接触距離ΔＣｐの計測は、トナー
担持体１を数秒間回転させた後、このトナー担持体１の
回転を停止させて、制御電極１０及び背面電極６に数秒
間所定の電圧を印加する。その後、画像形成装置のケー
シング（図示省略）からトナー担持体１を取り出して、
その表面を同じく拡大スコープ２１で観察することによ
り行った。

【００５８】すなわち、図８（ａ）に示すように、トナ
ー担持体１の表面にはトナー層が形成されているが、ト
ナー担持体１及びスペーサが接触していた部分は、その
接触によりトナー層が排除されて、所定の接触幅を有す
る直線状の接触跡２２が残る。一方、上記電圧の印加に
より、このトナー担持体１上におけるトナー通過孔に対
応する部分のトナーがその表面から引き剥がされて記録
用紙へ着弾するため、上記電圧印加後のトナー担持体１
の表面には、トナー通過孔に対応するようにしてトナー
層のない２列の印字跡２１，２１が形成される。図８
（ｂ）にも示すように、この２列の印字跡２１，２１の
中央を通る基準線２１ａと、上記接触跡２２の接触幅中
央を通る中心線２２ａとの距離を上記拡大スコープ２１
により測定することにより接触距離ΔＣｐを計測した。

【００５９】さらに、このとき、形成画像の状態を計測
した。図９に示すように、形成画像の濃度については、
印字部の濃度をマクベス濃度計により測定した。具体的
には、最も濃度の大きい所謂べた調の形成画像２５ａに
ついては、マクベス濃度が１．４以上であること、ま
た、中間的な濃度中間調の形成画像２５ｂについては、
マクベス濃度が０．５〜０．７であることをそれぞれ高
画質の条件とした。また、かぶり（つまり記録用紙上に
おける非印字部分２６の汚れ）は、その記録用紙上の非
印字部分２６の濃度を同様にマクベス濃度計により測定
した。

【００６０】これらの軸心距離Δｅ、接触距離ΔＣｐ及
び形成画像の状態を実験結果として上記表１の下段に示
す。この実験結果からわかるように、比較例１及び２の
ものでは、軸心距離Δｅが０．２８，０．２７ｍｍを境
にかぶり発生状態から画像濃度が薄い状態へそれぞれ移
行している。また、比較例３のものでは０以上の全域に
亘ってかぶりが発生する状態となっている。このよう
に、比較例１〜３のものでは、形成画像が高画質となる
軸心距離Δｅの値がない。

【００６１】これに対して、実施例１〜４のものでは軸
心距離Δｅの値がそれぞれ０．２５，０．２３，０．２
１，０．１９未満のときには、かぶりの発生状態となる
一方、軸心距離Δｅの値がそれぞれ０．３３，０．３
６，０．４４，０．９０よりも大きくなるときには、画
像濃度が薄い状態となる。しかし、このかぶりの発生状
態から画像濃度が薄い状態へ移行するまでに、形成画像
が高画質状態となる軸心距離Δｅの値の範囲が存在する
ことがわかる。

【００６２】従って、画像形成装置がΔＣｐ＝ｋΔｅな
る関係を満足し、さらにそのときの定数ｋが上記数式
（１．１≦ｋ≦１．７）を満足する実施例１〜４のもの
では形成画像を高画質にすることができる一方、定数ｋ
が上記数式を満足しない比較例１〜３のものでは形成
画像を高画質にすることができないことがわかる。

【００６３】ところで、上記間隔ΔＬｋを適正に確保す
るための接触距離ΔＣｐの所定範囲の目的値は、画像形
成装置を構成する上記パラメータに基づいて得ることが
できる。すなわち、例えば、接触位置Ｃｐ近傍の曲率半
径Ｒが１４ｍｍであるとき、形成画像が薄くならずに高
画質となるのに必要なΔＬｋの最大値は６μｍであるこ
とから、図１０のグラフより、ΔＣｐ≦０．５ｍｍが必
要条件となる。

【００６４】一方、図１１に示すように、トナー通過孔
列５，５の列間距離が０．３ｍｍ、トナー通過孔４にお
けるトナー通過孔列５，５の配列方向に垂直な方向の大
きさが０．１ｍｍであるとき、トナー通過孔列５，５の
中央を通る基準線とスペーサの端部との間隔は０．２５
〜０．３ｍｍよりも大きい必要があるため、ΔＣｐ≧
０．３が必要条件となる。従って、このときの接触距離
ΔＣｐの目的値の所定範囲は、 ０．３≦ΔＣｐ≦０．５ ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥ となる。

【００６５】したがって、実際にトナー通過制御手段３
に対してトナー担持体１を組み付ける場合には、数式
（１．１≦ｋ≦１．７）を満たす定数ｋを、例えばｋ＝
１．４として、数式（ΔＣｐ＝ｋΔｅ）及び数式と
に基づいて、軸心距離Δｅの満たすべき値の範囲は、 ０．２１≦Δｅ≦０．３６ ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥ となるので、軸心距離Δｅをこの数式の範囲を満たす
大きさに直接的に設定することによって、形成画像が高
画質となる画像形成装置を容易に実現することができ
る。

【００６６】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１の発明に
よると、トナー担持体及びこのトナー担持体に対向して
配設された対向部材の間に配設され、トナー担持体のト
ナーを対向部材側に向かって通過させるトナー通過孔か
らなるトナー通過孔列を有していて、トナー通過孔での
トナーの通過を外部からの画像信号に基づいて制御する
トナー通過制御手段と、このトナー通過制御手段上にト
ナー担持体に当接するように設けられたスペーサとを備
える画像形成装置に対して、トナー通過制御手段におけ
るトナー通過孔列が配設された通過孔列領域を幅方向に
２等分する直線と、トナー通過孔列近傍の曲率半径の中
心を通りトナー通過孔列方向に延びる直線とを通る基準
面から、スペーサ及びトナー担持体の接触位置までの接
触距離ΔＣｐが、基準面からトナー担持体の軸心までの
軸心距離Δｅのみに応じて一義的に決定されてなる。ま
た、請求項２の発明では、トナー通過制御手段における
トナー通過孔列が配設された通過孔列領域を幅方向に２
等分する直線を通りかつトナー担持体から対向部材へ向
かうトナーの通過方向に延びる基準面から、スペーサ及
びトナー担持体の接触位置までの接触距離ΔＣｐが、基
準面からトナー担持体の軸心までの軸心距離Δｅのみに
応じて一義的に決定されてなることにより、スペーサと
トナー担持体との接触圧や、その接触位置におけるトナ
ー通過制御手段の曲率等の他のパラメータを変えること
なく、軸心距離Δｅによって接触距離ΔＣｐを間接的に
規定することができる。従って、軸心距離Δｅの設定に
よりトナー担持体とトナー通過制御手段との間隔ΔＬｋ
を容易にかつ適正に設定することができるとともに、形
成画像の品質の向上を図ることができる。

【００６７】請求項３の発明によると、定数をｋとした
とき、ΔＣｐ＝ｋΔｅ及び１．１≦ｋ≦１．７の２つの
関係式を満足していることにより、間隔ΔＬｋを設定す
るための軸心距離Δｅの適正値を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施形態に係る画像形成装置を示す説明図で
ある。

【図２】同実施形態の要部の拡大縦断正面図である。

【図３】同実施形態の任意のトナー通過孔における３つ
の動作状態を示す縦断側面図である。

【図４】同実施形態における制御電極と偏向電極への印
加電圧のタイミング図である。

【図５】同実施形態における各電極の配設状態を示す平
面図である。

【図６】本実施例における画像形成装置の座標系を示す
概略図である。

【図７】軸心距離Δｅの測定系を示す説明図である。

【図８】接触位置ΔＣｐの測定系を示す説明図である。

【図９】記録用紙に形成された画像を示す説明図であ
る。

【図１０】接触距離ΔＣｐとトナー担持体及びトナー通
過制御手段の間隔ΔＬｋとの関係を示すグラフ図であ
る。

【図１１】トナー通過孔列の近傍をスペーサとともに拡
大して示す平面図である。

【図１２】従来例の画像形成装置の要部構成図である。

【図１３】従来例の画像形成装置の全体構成を示す構成
図である。

【図１４】同従来例における各電極の配設状態を示す平
面図である。

【符号の説明】

Ｓ 通過孔列領域 Ｏ 曲率半径の中心 Ｒ 曲率半径 Ｌ 基準面 Ｃｐ 接触位置 ΔＣｐ 接触距離 Δｅ 軸心距離 ｋ 定数 １ トナー担持体 ２ トナー ３ トナー通過制御手段 ４ トナー通過孔 ５ トナー通過孔列 ７ 対向部材 １２ スペーサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 597063831 Ｏｎｎｅｒｅｄｓ Ｂｒｙｇｇａ 13 421 57 Ｖｅｓｔｒａ Ｆｒｏｌｕｎｄ ａ Ｓｗｅｄｅｎ (72)発明者 伊藤 太一 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Ｆターム(参考） 2C162 AE25 AE31 AE47 AE56 AE74 CA02 CA12 CA24 2H029 DB04

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 トナーを担持して搬送するローラからな
   るトナー担持体と、 前記トナー担持体に対向して配設された対向部材と、 前記トナー担持体及び対向部材の間に配設され、トナー
   担持体のトナーを対向部材側に向かって通過させるトナ
   ー通過孔を前記トナー担持体の軸心と平行に配列してな
   るトナー通過孔列を有していて、該トナー通過孔でのト
   ナーの通過を外部からの画像信号に基づいて制御するト
   ナー通過制御手段と、 前記トナー通過制御手段上に前記トナー担持体に当接す
   るように設けられたスペーサとを備える画像形成装置に
   おいて、 前記トナー通過制御手段におけるトナー通過孔列が配設
   された通過孔列領域を幅方向に２等分する直線と、トナ
   ー通過孔列近傍の曲率半径の中心を通り該トナー通過孔
   列方向に延びる直線とを通る基準面から、前記スペーサ
   及びトナー担持体の接触位置までの接触距離ΔＣｐが、
   前記基準面からトナー担持体の軸心までの軸心距離Δｅ
   のみに応じて一義的に決定されてなることを特徴とする
   画像形成装置。
2. 【請求項２】 トナーを担持して搬送するローラからな
   るトナー担持体と、 前記トナー担持体に対向して配設された対向部材と、 前記トナー担持体及び対向部材の間に配設され、トナー
   担持体のトナーを対向部材側に向かって通過させるトナ
   ー通過孔を前記トナー担持体の軸心と平行に配列してな
   るトナー通過孔列を有していて、該トナー通過孔でのト
   ナーの通過を外部からの画像信号に基づいて制御するト
   ナー通過制御手段と、 前記トナー通過制御手段上に前記トナー担持体に当接す
   るように設けられたスペーサとを備える画像形成装置に
   おいて、 前記トナー通過制御手段におけるトナー通過孔列が配設
   された通過孔列領域を幅方向に２等分する直線を通りか
   つトナー担持体から対向部材へ向かうトナーの通過方向
   に延びる基準面から、前記スペーサ及びトナー担持体の
   接触位置までの接触距離ΔＣｐが、前記基準面からトナ
   ー担持体の軸心までの軸心距離Δｅのみに応じて一義的
   に決定されてなることを特徴とする画像形成装置。
3. 【請求項３】 定数をｋとしたとき、 ΔＣｐ＝ｋΔｅ １．１≦ｋ≦１．７ を満足していることを特徴とする請求項１又は２記載の
   画像形成装置。
4. 【請求項４】 定数をｋとしたとき、 ΔＣｐ＝ｋΔｅ １．２≦ｋ≦１．６ を満足していることを特徴とする請求項１又は２記載の
   画像形成装置。
5. 【請求項５】 定数をｋとしたとき、 ΔＣｐ＝ｋΔｅ ｋ＝１．４ を満足していることを特徴とする請求項１又は２記載の
   画像形成装置。