JPH07290755A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 常に一定量で一定の帯電量のトナーを供給で
き、画像濃度のばらつきや変動が少なく、必要な濃度、
コントラストの画像や印字速度を得ることができる画像
形成装置を提供すること。 【構成】 トナー搬送装置１０は、トナー担持フィルム
１３と、トナー担持フィルムを供給するフィルム供給ロ
ール１５と、供給されたトナー担持フィルムを巻き取る
フィルム巻き取りロール１７とから構成されている。ト
ナー担持フィルム１３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。印字に供されなかったト
ナーを担持したトナー担持ベルト１３は、フィルム巻き
取りロール１７に巻き取られる。従って、印字の際に
は、常に履歴のない一定の厚さ・帯電量のトナーがアパ
チャ電極体１に供給される。

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
子を供給するトナー供給手段と、支持体とアパチャ電極
体とを相対的に移動させて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】また、上述したような従来の画像形成装置
において、トナー供給手段としては、表面が平滑、或い
は適当な粗さをもった平面状、またはブラシ状で、前記
開口部付近まで搬送される途中の帯電したトナーを一時
的に担持するトナー担持体を備え、適当なトナー帯電手
段によって帯電されたトナーをこのトナー担持体上に担
持させ、このトナーを機械的、または電磁気的な力によ
って開口部近傍まで供給するような構成のものが一般的
に用いられていた。

【０００８】例えば、本出願人は、トナーをアパチャま
で搬送するためのトナー担持部材と、このトナー担持部
材にトナーを供給するためのトナー供給部材を用い、ト
ナー担持部材表面に担持されたトナー層をアパチャ電極
体に近接、あるいは接触・圧接してトナーを供給する構
成の画像形成装置を、例えば特願平４−２５４４９４号
の願書に添付した明細書及び図面等で開示している。こ
の画像形成装置においては、開口を有する絶縁性平板上
に制御電極のみを設け、トナー担持部材の少なくともそ
の表面を導電性としてこの表面を接地して０Ｖ（ボル
ト）とし、制御電極と接地されたトナー担持部材表面と
の間に形成される電界、すなわち、トナー層の両端に直
接印加される電界によって、このトナーの飛翔のＯＮ／
ＯＦＦを制御する構成となっている。

【０００９】ここで、制御電極を形成する部位は、前記
絶縁性平板上の、支持体に対向する面上でもよいし、ト
ナー担持部材に対向する面上でもよい。特に、後者の場
合は、制御電極からトナー担持部材表面までの距離が最
小化できるので、より小さな制御電極印加電圧で印字駆
動を行うことができる。

【００１０】

【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於いては、印字操作を続
けていると、トナー担持部材の表面上に、印字に供され
ずに残留したトナーが付着したまま固着し、続いて担持
されるトナーの供給量や帯電量に変動を与える要因とな
っていた。このトナーの供給量や帯電量の変動により、
画像濃度がだんだん薄くなったり、高濃度ベタを出力し
た直後と一定時間の白地の後の出力画像の濃度に差が生
じるなどの問題が生じた。

【００１１】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、常に一定量で一定の帯電量のト
ナーを供給でき、画像濃度のばらつきや変動が少なく、
必要な濃度、コントラストの画像や印字速度を得ること
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。

【００１２】

【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、そのトナー流制御手段と対
向して配置され、少なくともトナー流制御手段と対向す
る表面が導電性もしくは半導電性の特性を有するトナー
担持フィルムと、前記トナー担持フィルムを供給するた
めのフィルム供給手段と、前記フィルム供給手段から供
給されるトナー担持フィルムを巻き取るためのフィルム
巻き取り手段と、前記フィルム供給手段から供給される
トナー担持フィルムに対してトナーを供給するためのト
ナー供給手段とを備えることを特徴とする。

【００１３】また、この場合、前記トナー担持フィルム
とトナー流制御手段とが、前記トナーを介して圧接する
よう構成されていても良い。

【００１４】

【作用】上記の構成を有する本発明の画像形成装置にお
いては、トナー供給手段により一度トナーを担持された
トナー担持フィルムは、トナー流制御手段の位置まで搬
送されてトナーを供給し、印字に供されなかったトナー
を担持したトナー担持フィルムは、そのまま搬送され、
フィルム巻き取り手段に巻き取られる。従って、印字の
際には、常に履歴のない一定の厚さ・帯電量のトナーが
トナー流制御手段に供給され、印字に供されなかった残
留トナーが次の印字の際に供されるトナー層の量や帯電
量に影響を与えることがない。

【００１５】

【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。

【００１６】図１は、本発明の画像形成装置の概要を示
す図である。

【００１７】図１において、トナー流制御手段としての
アパチャ電極体１の上側には、約１ｍｍの間隙を有し
て、円柱状の、背面電極としての背面電極ローラ２２が
シャーシ（図示せず）に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
されている。また、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の長手方向に沿って、トナー搬送
装置１０が配設されており、更には、前記背面電極ロー
ラ２２によって搬送される支持体２０の進行先には、定
着装置２６が配設されている。また、後述する全ての可
動部材、電圧印加回路及び電源、検出手段等は、制御ユ
ニット４０によって制御されている。

【００１８】前記トナー搬送装置１０は、このトナー搬
送装置１０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内に収納されるトナー１６
と、トナー供給手段としての供給ローラ１２と、トナー
担持フィルム１３と、担持フィルム支持ローラ１４と、
フィルム供給手段としてのフィルム供給ロール１５と、
フィルム巻き取り手段としてのフィルム巻き取りロール
１７と、前記トナーケース１１内壁に着接された、トナ
ー層規制手段としてのトナー層規制ブレード１８と、ニ
ップローラ１９と、テンションローラ２１から構成され
ている。

【００１９】ここにおいて、前記トナー担持フィルム１
３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、ＰＥＴやポリイミドなどのプラス
ティックフィルム基材の少なくとも一方の表面に、大地
に接続された、例えば金属などの導電性物質もしくは半
導電性物質から成る薄膜層が形成された積層フィルム状
部材、または、ステンレス等の適度な強度、剛性を持つ
金属フィルム状部材、等で構成されており、いずれにせ
よ、少なくとも一方の表面は、導電性表面（もしくは半
導電性）であることが必要である。

【００２０】使用前のトナー担持フィルム１３は、フィ
ルム保持ロール１５に巻き取られており、印字操作が進
行するごとにこのフィルム保持ロール１５より順次引き
出された後、ニップローラ１９及びテンションローラ２
１によって担持フィルム支持ローラ１４にテンションを
かけられながら巻き付けられながら搬送される。トナー
担持フィルム１３の導電性表面部分には、供給ローラ１
２によって前記トナー１６が供給され、アパチャ６の位
置で印字に供される。その後、印字に供されなかったト
ナーを担持したトナー担持フィルム１３は、フィルム巻
き取りロール１７に巻き取られる。前記テンションロー
ラ２１は、金属などの導電性材料で形成されており、接
地されている。従って、トナー担持フィルム１３の導電
性表面部分は、このテンションローラ２１を介して接地
される。

【００２１】前記トナー担持フィルム１３が金属フィル
ム状部材で構成されている場合には、担持フィルム支持
ローラ１４を接地された金属などの導電性材料で形成
し、それにより、トナー担持フィルム１３を接地するよ
うにしてもよい。

【００２２】また、前記供給ローラ１２は、トナー担持
フィルム１３に対してトナー１６を供給するものである
と同時に、この供給ローラ１２及び前記トナー担持フィ
ルム１３との接触部においてトナー１６を摩擦し、帯電
させるための部材である。

【００２３】前記供給ローラ１２及び担持フィルム支持
ローラ１４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、両者は、担持フィルム支持
ローラ１４に巻き付けられたトナー担持フィルム１３が
前記供給ローラ１２に対して一定の圧力で押し付けなが
ら接した状態となるよう、平行に配設されている。

【００２４】また、トナー担持フィルム１３と担持フィ
ルム支持ローラ１４とが接触している面は、担持フィル
ム支持ローラ１４の回転によってトナー担持フィルム１
３がフィルム巻き取りロール１５から引き出されるよ
う、一定の摩擦抵抗を持ち、担持フィルム支持ローラ
は、担持部材駆動モータ３６に接続され、供給ローラ１
２もまた、供給ローラ駆動モータ３７に接続され、使用
済みのトナー担持フィルム１３を巻き取るためのフィル
ム巻き取りロール１７も巻き取りロール駆動モータ３８
に接続されており、それぞれのローラ及び担持フィルム
１３は、制御ユニット４０からの信号に基づき、前記の
各モータによって図１の矢印の方向に駆動されている。

【００２５】そして、トナー担持フィルム１３と供給ロ
ーラ１２の図１に示す矢印方向の運動により、供給ロー
ラ１２から送られてくるトナー１６は、トナー担持フィ
ルム１３に擦りつけられ、マイナスに帯電させられ、こ
の帯電電荷によってトナー担持フィルム１３表面に対し
て誘起される鏡像力及びファンデルワールス力等の付着
力によってトナー担持フィルム１３上に担持される。

【００２６】前記トナー層規制ブレード１８は、トナー
担持フィルム１３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のものであり、図１において、ト
ナーケース１１内であって、トナー担持フィルム１３の
移動方向、すなわちトナー１６の供給方向に対して、ア
パチャ６の位置よりも上流側に配置されており、このト
ナー層規制ブレード１８は、トナー担持フィルム１３に
均一な圧力で圧接されるよう設置されている。なお、こ
のトナー層規制ブレード１８は、前記トナー担持フィル
ム１３上に担持されたトナー１６を均一に帯電させるよ
う、適当な材質やコーティングを選択したり、電源（交
流・直流及びその重畳）の接続などの構成を行ってもよ
い。

【００２７】前記アパチャ電極体１は、図２に示すよう
に厚さ１２．５〜７５μｍのポリイミド製の絶縁シート
２に直径４０〜１００μｍの円形若しくはこれと同等の
面積を有する楕円または長方形断面を有する複数のアパ
チャ６が１列に形成され、且つトナー担持フィルム１３
と対向する面に厚さ１〜１５μｍの制御電極４が各アパ
チャ６毎に形成されたものであり、アパチャ６及び制御
電極４により制御部が構成される。

【００２８】そして、前記アパチャ電極体１は、支持体
２０側に制御電極４を対向させた状態で、図３に示すよ
うに、絶縁シート２のアパチャ位置でトナー１６を介し
てトナー担持フィルム１３に対して圧接されている。

【００２９】ここにおいて、前記アパチャ電極体１のア
パチャ６と担持フィルム支持ローラ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が担持フィルム支持ローラ１４の周面
の最上部分と、担持フィルム支持ローラ１４の中心軸３
２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、担持フィルム支持ローラ１４の周面の
最上部分を基準として、左右に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。

【００３０】更には、アパチャ電極体１自体は、図３に
示すように担持フィルム支持ローラ１４に対して、アパ
チャ６を中心として左右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とトナー
担持フィルム１３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の下部周辺を左右均一に圧接す
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。

【００３１】前記制御電極４とトナー担持フィルム１３
の導電性表面との間には、制御電圧印加手段としての制
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。

【００３２】更には、前記背面電極ローラ２２とトナー
担持フィルム１３の導電性表面との間には直流電源２４
が接続されており、この直流電源は制御ユニット４０か
らの信号に従って前記背面電極ローラ２２に対して＋１
ｋＶの電圧を印加し得るようになっている。

【００３３】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。

【００３４】まず始めに、トナー担持フィルム１３と供
給ローラ１２の図１に示す矢印方向の運動により、供給
ローラ１２から送られてくるトナー１６は、トナー担持
フィルム１３に擦りつけられ、マイナスに帯電させられ
てトナー担持フィルム１３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
た後、トナー担持フィルム１３の移動によってアパチャ
電極体１に向かって搬送される。そして、トナー担持フ
ィルム１３上のトナーはアパチャ電極体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。

【００３５】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とトナー担持フ
ィルム１３の間の電位差により、制御電極４よりトナー
担持フィルム１３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、トナー担持フィルム１３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上に堆積して画素を形成する。

【００３６】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、トナー担持フィルム１３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、トナー担持フィル
ム１３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。

【００３７】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。

【００３８】上記のプロセスにおいて、アパチャ電極体
１とトナー担持フィルム１３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、トナー担持フィ
ルム１３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。

【００３９】また、制御電極４による制御電界は、制御
電極４とトナー担持フィルム１３のトナー担持面との間
に形成するので、上記のような構成のアパチャ電極体１
を用いた場合、電界を形成するギャップは担持されたト
ナー１６の層の厚さ分だけであり、この狭い間隙内に存
在するトナー１６に直接、制御電界を印加できるため、
制御効率がよく、小さな制御電圧で所望の制御電界が得
られるので制御電極４に電圧を印加するための制御電圧
印加回路８に備えられたＩＣ等の駆動素子を、耐圧の低
い安価なものを使用することができる。

【００４０】上述したように、印字に供されたトナー担
持フィルム１３の表面には、白地に対応する部分には供
給ローラ１２から供給された量のトナー１６がそのまま
残っており、濃い黒地を出力した部分においても、トナ
ー担持フィルム１３上のトナー１６がすべて支持体２０
上に飛翔するわけではなく、粒子径の小さく単位体積当
たりの帯電量の大きいトナーは鏡像力によってトナー担
持フィルム１３上に残留している。

【００４１】このように、直前の出力結果の履歴の影響
を受けたトナー担持フィルム１３表面は、そのまま図１
の矢印方向に搬送され、フィルム巻き取りロール１７に
巻き取られ、アパチャ６直下における印字操作にあたっ
ては、常に清浄なトナー担持フィルム１３上に新たに担
持されたトナー１６の層がアパチャ６に対して供給され
ることになり、したがって、上述したような、出力結果
の履歴によって搬送されてくるトナーの搬送量・帯電量
が変動してしまうような問題は起こらず、常に一定の搬
送量・帯電量のトナー１６をアパチャ６に供給すること
ができる。

【００４２】ここで、トナー担持フィルム１３上に残留
しているトナー１６は、ニップローラ１９において、ト
ナー１６を加圧もしくは加熱してトナー担持フィルム１
３上に固着させてもよい。

【００４３】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。

【００４４】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。

【００４５】また、上記実施例においては、トナー流制
御手段としてフレキシブル基板状の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。

【００４６】また、トナー担持部材の表面上に、適当な
絶縁性スペーサを着接してもよい。これによって、トナ
ー担持部材と制御電極との短絡の防止をより確実にする
と同時に、トナー流制御手段上に付着したトナーを定期
的にはぎ取り、トナー供給手段内のトナーの循環を補助
することができる。

【００４７】また、上記実施例においては、トナーの極
性を負極性としたが、他の部材の材質を適当に選択する
ことによっては正極性とすることも可能である。

【００４８】また、上記実施例においては、トナー担持
部材表面は接地された導電性物質で構成されていたが、
この導電性物質を適当なバイアス電位を与える電源と接
続してもよい。この場合、制御電極に印加する電圧は、
このバイアス電位に対応して変化するものである。

【００４９】

【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、トナー供給手段により一度トナ
ーを担持されたトナー担持フィルムは、トナー流制御手
段の位置まで搬送されてトナーを供給し、印字に供され
たトナーを担持したトナー担持フィルムは、そのまま搬
送され、フィルム巻き取りロールに巻き取られるので、
印字の際には、常に履歴のない一定の厚さ・帯電量のト
ナーがトナー流制御手段に供給されるので、印字に供さ
れなかった残留トナーが次の印字の際に供されることが
なく、トナー層の量や帯電量に影響を与えることがな
い。

【００５０】したがって、常に一定量で一定の帯電量の
トナーを供給でき、画像濃度のばらつきや変動が少な
く、必要な濃度、コントラストの画像や印字速度を得る
ことができ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
極体とトナー担持ローラとの構成を模式的に示す図であ
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 １０ トナー供給装置 １２ 供給ローラ １３ トナー担持フィルム １４ トナー担持ローラ １５ フィルム保持ロール １７ フィルム巻き取りロール １８ トナー層規制ブレード １９ ニップローラ ２２ 背面電極ローラ ２４ 直流電源 ４０ 制御ユニット

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 Ｇ０３Ｇ 15/08 ５０４ Ａ

Claims (4)

【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、 そのトナー流制御手段と対向して配置され、少なくとも
   トナー流制御手段と対向する表面が導電性もしくは半導
   電性の特性を有するトナー担持フィルムと、 前記トナー担持フィルムを供給するためのフィルム供給
   手段と、 前記フィルム供給手段から供給されるトナー担持フィル
   ムを巻き取るためのフィルム巻き取り手段と、 前記フィルム供給手段から供給されるトナー担持フィル
   ムに対してトナーを供給するためのトナー供給手段とを
   備えることを特徴とする画像形成装置。
2. 【請求項２】 前記トナー供給手段は、トナー担持フィ
   ルムの、トナー流制御手段との対向部分よりもトナー担
   持フィルムの供給方向において上流側に配置されている
   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】 前記トナー供給手段とトナー流制御手段
   との間のトナー担持フィルムには、トナー層規制手段が
   配置されていることを特徴とする請求項２に記載の画像
   形成装置。
4. 【請求項４】 前記トナー担持フィルムとトナー流制御
   手段とが、前記トナーを介して圧接するよう配置されて
   いることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。