JPH07117267A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 担持体上に担持されるトナー層にむらが発生
することなく、安定して均一な画像濃度が得ることが可
能な画像形成装置を提供すること。 【構成】 本画像形成装置には、トナー層規制ブレード
１８が設けられており、これは、エッチング加工によっ
て製作された厚さ０．１ｍｍ程度のステンレスバネ鋼の
板材よりなり、その先端には曲げ加工が施されている。
また、曲げ加工部分のＲの外側近辺は、曲げ加工後、図
中の矢印に示す方向に研磨加工され、曲げ方向の傷や割
れが完全に消去されている。そして、前記曲げ加工部分
近傍を担持ローラ１４に圧接することにより、担持され
るトナー１６の量をローラ面上で単層で均一になるよう
調整するとともに、そのトナー１６を均一に帯電させ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】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
の開口部（以下、アパチャと称する）が形成された電極
を用いて、その電極に対して画像データに基いて電圧を
印加し、トナー粒子が前記アパチャを通過し得るよう制
御して、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、米国特許第３６８９９３５号の明細書に
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
と、この平板の一方の面に形成される連続した基準電極
と、他方の面に形成される互いに絶縁された複数の制御
電極とからなり、前記各制御電極毎に前記３者を貫いて
少なくも１列のアパチャが形成されたアパチャ電極体
と、前記基準電極と制御電極との間に選択的に電位を与
える手段と、印加された電位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よう帯電したトナー粒
子を供給する手段と、支持体とアパチャ電極体が相対的
に移動し得るよう支持体を粒子流路中に位置決めする手
段とから構成されている。

【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
号の明細書には、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】ここにおいて、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
ものである。

【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は、金属ローラ等の回転す
るトナー担持手段に対して金属ブレード等の層規制手段
を押圧することにより、薄層のトナーを均一に担持さ
せ、これをトナー流制御手段に供給していた。

【０００８】ところが、トナー担持手段に担持されるト
ナー層は、トナー搬送方向とは直行方向に、担持層厚の
むらが発生しやすく、このむらは直接に出力画像濃度の
むらとなって現れていた。すなわち、厚く担持された部
分は濃度が濃くなり、薄く担持された部分は濃度が薄く
なることにより、大変見苦しい画像出力となってしまっ
ていた。ここにおいて、担持層厚のむらが発生する大き
な原因としては、担持規制手段の表面状態が挙げられ
る。そして、一般的な層規制手段としては薄肉のステン
レスバネ鋼板の先端に曲げ加工を施し、その曲げ部分を
担持体に押しつけるといった、弾性金属ブレートを用い
る方法が簡易で安価な方法として考えられる。

【０００９】しかしながら、上記ブレードの曲げ加工部
分にはなるべく小さく、かつ均一な形状が要求されるた
め、加工原理上どうしても微細な割れが、曲げ方向に生
じてしまう。また、ブレードの強度や加工安定性上での
配慮から、曲げ方向と素材の圧延方向とは一致させる必
要があるが、その場合、素材表面に発生する、圧延成形
時にどうしてもできてしまう圧延方向に伸びた凹凸の傷
がブレードの曲げ方向につくことになる。このようなブ
レードに発生する、担持体のトナー搬送方向と一致した
微細な割れや圧延成形時の傷などは、ひどい場合、ただ
ちにトナー担持体の担持層厚のむらとなってしまう。割
れや傷が比較的小さくて、運転当初には問題がないよう
な場合でも、やはり、トナー担持層に与える続ける加圧
力のむら等により、トナーにひっかき傷をつくり、ダメ
ージを与え続けるため、長時間使用していると、ブレー
ドにトナーが固着し始め、これが原因でやはり担持層厚
のむらが発生する。

【００１０】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、担持体に担持されるトナー層に
むらが発生することなく、安定して均一な画像濃度が得
ること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。

【００１１】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明の画像形成装置は、帯電したトナーの流れを制
御するトナー流制御手段と、そのトナー制御手段にトナ
ーを供給するトナー供給手段とを備えるものであり、更
には、前記トナー供給手段が、トナーを担持する担持体
と、その担持体の長手方向に沿って配置され、担持され
るトナーの層の厚さを規制する層厚規制部材とを有し、
前記層厚規制部材はトナー搬送方向とは直行の方向に研
磨されている。

【００１２】

【作用】上記の構成を有する本発明の画像形成装置は、
層厚規制部材がトナー搬送方向とは直行の方向に研磨さ
れており、長時間に渡る使用でもトナーの担持層厚を均
一に保持することができる。

【００１３】

【実施例】以下、本発明を具体化した一実施例を図面を
参照しながら説明する。

【００１４】図１は、本発明の画像形成装置の概要を示
す図であり、トナー流制御手段としてのアパチャ電極体
１の左側には、１ｍｍの間隙を有して、背面電極板２２
がシャーシ（図示せず）に配設されている。背面電極板
２２の下方には、一対の搬送ローラ１１９が配置されて
おり支持体２０を搬送し、前記１ｍｍの間隙に挿入され
る得るように構成されている。また、前記アパチャ電極
体１の右側には、そのアパチャ電極体１の長手方向に沿
って、トナー供給装置１０が配設されており、更には、
前記背面電極板２２によって搬送される支持体２０の進
行先には定着装置２６が配設されている。

【００１５】次に、上記各構成要素の詳細を説明する
と、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、担持ローラ１４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
から構成されている。ここにおいて、前記担持ローラ１
４はトナー１６を担持し、アパチャ電極体１に向かって
搬送するものであり、前記供給ローラ１２は、担持ロー
ラ１４に対してトナー１６を供給するものである。ま
た、回収ローラ１５はステンレス鋼の軸にナイロンブラ
シの生地が接着してあり、担持ローラ１４に残留したト
ナーをはぎ取るものである。さらに、アジテータ１７は
未使用トナー及び、回収ローラ１５により回収されたト
ナーをトナー溜２１で混合して攪拌するものである。

【００１６】そして、前記供給ローラ１２と担持ローラ
１４と回収ローラ１５とアジテータ１７は、トナーケー
ス１１に図示する矢印方向に回転可能に支持されてお
り、平行に配設されている。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
はそれぞれ接した状態で配設されている。

【００１７】さらに、前記トナー層規制ブレード１８
は、図４に示すように、エッチング加工によって製作さ
れた厚さ０．１ｍｍ程度のステンレスバネ鋼の板材より
なり、その先端には曲げ加工が施されている。また、曲
げ加工部分のＲの外側近辺は、曲げ加工後、図中の矢印
に示す方向に研磨加工され、曲げ方向の傷や割れが完全
に消去されている。この、研磨加工は砥石車を高速回転
させ、曲げ加工部に圧し当てて切削するが、砥石車の回
転方向はステンレスバネ鋼の長手方向に一致させてあ
る。そして、前記曲げ加工部分近傍を担持ローラ１４に
圧接することにより、担持されるトナー１６の量をロー
ラ面上で単層で均一になるよう調整するとともに、その
トナー１６を均一に帯電させるようになっている。ま
た、回収ブレード１９は回収ローラ１７のブラシ先端と
接触する様に配置されており、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。

【００１８】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に直径１
００μｍの複数のアパチャ６が１列に形成され、且つ上
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、絶縁シート２のアパチャ位置で担持ローラ１４
に対して圧接されている。

【００１９】ここにおいて、前記アパチャ電極体１のア
パチャ６と担持ローラ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
３０が担持ローラ１４の周面の最左部分と、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、担持ローラ１４の周面
の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、安定してトナーを飛翔させることができる。

【００２０】更には、アパチャ電極体１自体は、図３に
示すように担持ローラ１４に対して、アパチャ６を中心
として上下に同じ角度だけたわむように圧接されてい
る。これにより、アパチャ電極体１と担持ローラ１４と
の接触面積を大きくすることができるとともに、アパチ
ャ６の下部周辺を上下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。

【００２１】また、前記制御電極４と担持ローラ１４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。

【００２２】更には、前記背面電極ローラ２２と担持ロ
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。

【００２３】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。

【００２４】まず始めに、アジテータ１７と供給ローラ
１２と担持ローラ１４との図１に示す矢印方向の回転に
より、トナー溜１９のトナー１６は供給ローラ１２に付
着させられ、さらに供給ローラ１２に付着したトナー１
６は担持ローラ１４に擦りつけられ、担持ローラ１４上
に担持される。担持されたトナー１６は、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帯電させ
れた後、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。

【００２５】ここで、画像信号に応じて、その画像部分
に対応する制御電極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、画像部分に対応
するアパチャ６の近傍には、制御電極４と担持ローラ１
４の間の電位差により、制御電極４より担持ローラ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、
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、更に、
背面電極板２２に印加されている電圧によって支持体２
０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
画素を形成する。

【００２６】前述したように、層規制ブレード１８は研
磨によってトナー搬送方向における傷や割れが排除され
ているため、長時間に渡って均質な厚さのトナー層をア
パチャ６に対して供給することができるため、画像濃度
が長時間に渡って安定している。

【００２７】また、非画像部分に対応する制御電極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
が形成されないことにより、担持ローラ１４上のトナー
１６は静電力を受けないためアパチャ６を通過しない。

【００２８】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、上記のプロセ
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。

【００２９】アパチャ６を通過せず担持ローラ１４に残
留したトナーは回収ローラ１５のブラシで掻き取られ
て、これに付着し、さらに、ブラシに付着したトナーは
回収ブレード２１で剥ぎ取られてトナー溜に回収され
る。トナー溜２１に回収されたトナーはアジテータ１７
の回転により未使用のトナーと混合、攪拌され、その一
部はまた供給ローラ１２に付着して行く。

【００３０】上記の如く、担持ローラ１４上にトナーが
残留し続ける事は無く、常に装置内を循環し続けるた
め、摩擦熱によりトナーが劣化することはなく、また、
一度担持ローラ１４上で帯電したトナーも回収によっ
て、自然に放電されやすく、次回に使用される時は、最
適な帯電特性に制御しやすい。

【００３１】また、本実施例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、且つ、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１
８、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ー電極体１
が配置されている。

【００３２】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間をす
り抜けたトナーも回収ローラ１２に落下するため問題は
無いし、回収ローラ１５上のトナーは、回収ブレード１
９によりトナー溜に回収されるため、廃棄トナーを発生
させる事が無い。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の接触部
分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、トナーの劣化をより軽減させる効果
がある。

【００３３】さらに、担持ローラ１４の右方で行われる
トナーの循環は、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
体のシールも極めて自然にできる。

【００３４】上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。

【００３５】上記のプロセスにおいて、制御電極４によ
る制御電界は、制御電極４とアパチャ６の内部、および
そのアパチャ６と対向する担持ローラ１４のトナー担持
面との間に形成されるので、担持されるトナー１６に直
接、制御電界を印加できるため、制御効率がよい。

【００３６】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、非画像
部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を通過しないよう制御できるた
め、トナーの制御性が良い。

【００３７】更には、担持ローラ１４とアパチャ電極体
１はトナー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。

【００３８】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が接触して電
気的に短絡し、駆動素子を壊すことはない。

【００３９】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の入口部分で接触して
いることにより、アパチャ６の入口部分に堆積するトナ
ー１６は、担持ローラ１４により順次供給されるトナー
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。

【００４０】尚、本発明は、以上詳述した実施例に限定
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、上記実施例では非画像部分に対応
するアパチャの制御電圧を０Ｖとしたが、これは負の電
圧であっても良い。この場合、よりかぶりの少ない画像
を得ることができる。また、上記実施例においては、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】また、本実施例では担持ローラ１４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１
５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実施例
で用いたような回収ローラ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。

【００４３】さらに、本実施例では層規制ブレード１８
を研磨する際、高速回転する砥石車を用いたが、逆に砥
石を固定し、これに加工部を長手方向に移動させながら
圧接させても良い。また、この加工はホーニング仕上
げ、超上げ、ラップ仕上げ、バフ仕上げ、バレル仕上
げ、バニシ仕上げ、ローラ仕上げ、超音波加工や、ある
いは液体ホーニングやショットピーニングを含む吹き付
け加工などでも良く、砥石や砥粒、あるいは砥粒液等の
接触加工部材が加工部と長手方向の相対運動を主として
接すれば良い。

【００４４】

【発明の効果】以上説明したことから明かなように、本
発明の画像形成装置は、トナー供給手段が、トナーを担
持する担持体と、その担持体の長手方向に沿って配置さ
れ、担持されるトナーの層の厚さを規制する層厚規制部
材とを有し、前記層厚規制部材はトナー搬送方向とは直
行の方向に研磨されていることにより、長時間に渡って
トナーの担持層厚を均一に保持することができるため、
安定して均一な画像濃度を得ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の画像形成装置の構成を具体化した一実
施例を示す図である。

【図２】本発明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。

【図３】本発明の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構成を模式的に表す図である。

【図４】本発明の画像形成装置に用いられる層厚規制部
材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 ２ 絶縁性シート ４ 制御電極 ６ アパチャ ８ 制御電圧印加回路 １２ 供給ローラ １４ 担持ローラ １５ 回収ローラ １７ アジテータ １８ 層規制ブレード １９ 回収ブレード ２２ 背面電極板 ２４ 直流電源

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０４Ｎ 1/29 Ｅ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 帯電したトナーの流れを制御するトナー
   流制御手段と、そのトナー制御手段にトナーを供給する
   トナー供給手段とを備える画像形成装置において、 前記トナー供給手段が、トナーを担持する担持体と、そ
   の担持体の長手方向に沿って配置され、担持されるトナ
   ーの層の厚さを規制する層厚規制部材とを有し、前記層
   厚規制部材はトナー搬送方向とは直行の方向に研磨され
   ていることを特徴とする画像形成装置。