JPH0740576A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 画像濃度汚れが無く十分な画像コントラスト
を得ることのできるトナー供給手段を備えた画像形成装
置を提供すること。 【構成】 画像形成装置は、トナー担持ローラ１４を駆
動するためのステッピングモータ３６の担持ローラドラ
イバ３８、制御電圧印加回路８、及び直流電源２４は、
印字制御回路４０によって制御されている。その印字制
御回路４０は、制御電極４の制御電圧に対するトナー供
給速度の関係をテーブルとしてその記憶部に記憶してい
る。オン時の制御電圧は、使用者によって操作設定され
る濃度調整スイッチに連動して、前記印字制御回路４０
によって変更され、それに伴ってトナー担持ローラ１４
のトナー供給速度が変更され、トナー供給過剰になって
しまうことがない。

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において、アパチャに対す
るトナーの供給速度が高いと、アパチャの出口にトナー
が吹き出すように堆積し、これが記録紙を汚すという問
題が生じた。供給速度を下降させていくと、この吹き出
しは改善されていき、ある供給速度で吹き出しが気にな
らなくなるが、このときの供給速度は、アパチャ電極に
印加する制御電圧の大きさ、すなわち制御電界の大きさ
によって変化した。

【０００８】この現象は、以下のように説明できる。あ
る十分な強さの制御電界を与えたとき、トナー供給速度
が低い領域では、供給されたトナーの全てがアパチャを
通過できるが、トナー供給速度が上がってくると、直径
約１００μｍの小さなアパチャに多数のトナーが殺到す
ることに加え、トナーの飛翔速度は空気の粘性抵抗によ
りアパチャ出口付近で一定になるので、過剰量のトナー
供給を行っても、アパチャを通過できるトナー量は飽和
してしまい、余分な量のトナーがアパチャ出口付近に滞
留してしまう。

【０００９】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、画像汚れが無く十分な画像コン
トラストを得ることのできるトナー供給手段を備えた画
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、前記トナーを担持し、その
トナーを前記トナー流制御手段に対して供給するトナー
供給手段とを備える画像形成装置であって、前記トナー
供給装置のトナー供給量を、前記トナー流制御手段の駆
動条件に応じて制御するためのトナー供給制御手段を設
けたことを特徴とする。

【００１１】

【作用】上記の構成を有する本発明の画像形成装置おい
ては、トナー供給装置のトナー供給量を、トナー流制御
手段の駆動条件に応じて制御するため、過剰供給トナー
によるアパチャ出口付近へのトナー滞留を防ぐことがで
き、この滞留トナーによって形成画像が乱されることが
なく、良好な画像出力を行うことができる。

【００１２】

【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。

【００１３】図１は、本発明を実施した画像形成装置の
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の上側には、１ｍｍの間隙を有して、円柱状
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、トナー供給装置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。

【００１４】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
に収納されるトナー１６と、供給ローラ１２と、トナー
担持ローラ１４と、トナー層規制ブレード１８とから構
成されている。ここにおいて、前記トナー担持ローラ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、トナー担
持ローラ１４に対してトナー１６を供給するものであ
る。

【００１５】そして、前記供給ローラ１２とトナー担持
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、両者は接した状態で平行に
配設されている。また、トナー担持ローラ１４は、ステ
ッピングモータ３６に接続され、供給ローラ１２もまた
モータ（図示せず）に接続されており、それぞれのロー
ラは前記モータによって駆動されている。

【００１６】前記トナー層規制ブレード１８は、トナー
担持ローラ１４に担持されるトナー１６の量がローラ面
上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ためのものであり、トナー担持ロー
ラ１４に圧接されている。

【００１７】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のアパチャ位置でトナー担持ロー
ラ１４に対して圧接されている。

【００１８】ここにおいて、前記アパチャ電極体１のア
パチャ６とトナー担持ローラ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がトナー担持ローラ１４の周面の最上部分
と、トナー担持ローラ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、
トナー担持ローラ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。

【００１９】更には、アパチャ電極体１自体は、図３に
示すようにトナー担持ローラ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。

【００２０】また、前記制御電極４とトナー担持ローラ
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、もしくは任意の＋の電圧を印加するよ
うに構成されている。

【００２１】更には、前記背面電極ローラ２２とトナー
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。

【００２２】次に、本実施例の要部の構成を図１、図
４、及び図５を参照しながら説明する。

【００２３】少なくとも前記ステッピングモータ３６を
駆動するための担持ローラドライバ３８、制御電圧印加
回路８、及び直流電源２４は、印字制御部４０によって
制御されている。

【００２４】前記印字制御部４０は、周知のＣＰＵによ
り構成されると共に、図４に示すような、制御電極の制
御電圧に対するトナー供給速度の関係をテーブルとして
その記憶部に記憶している。

【００２５】図５のグラフは、上記のグラフを作成する
ために用いられるもので、トナー供給速度に対応してい
る担持ローラ回転周速度と、形成画像（ベタ黒）との関
係を、５種類の制御電圧について示したものである。

【００２６】ここで、実線、点線、及び破線で示したプ
ロットは、印字オン時の制御電圧を＋１５０〜＋６０Ｖ
とし、各制御電圧を採用したときにおける、形成画像
（ベタ黒）の可視光吸収率のトナー供給速度に対する変
化を示したものであり、２点鎖線は、上と同様に印字オ
フの場合についてのプロットである。また、黒丸（●）
は、各制御電圧における飽和トナー供給速度を示したも
のである。これをプロットしたものが図４のグラフにな
る。

【００２７】例えば、図４のグラフより、オン時の制御
電圧を＋１２０Ｖとすると、飽和トナー供給速度は１０
０ｍｍ／ｓであり、これ以上速くトナ−担持ローラ１４
を回転すると、トナーは過供給の状態になり、過剰分の
トナーはアパチャ６の出口付近に堆積し、支持体２０上
の画像を乱してしまうことになる。

【００２８】したがって、制御電圧とトナー供給速度
は、図４における斜線部に示されたような関係を保つよ
うに制御される必要があり、オン時の制御電圧は、使用
者によって操作設定される濃度調整スイッチ（図示せ
ず）に連動して、前記印字制御回路４０によって変更さ
れる。

【００２９】例えば、オン時に＋１２０Ｖで駆動してお
り、トナー供給速度が９０ｍｍ／ｓであった初期状態に
対して、前記濃度調整スイッチによって濃度を低くする
ように操作され、オン時の制御電圧が＋７５Ｖに設定さ
れたとする。この場合、トナー供給速度が９０ｍｍ／ｓ
のままでは、図４を見れば分かるように、トナー供給過
剰になってしまうので、トナー供給速度を７０ｍｍ／ｓ
に落とすよう、印字制御回路４０から前記担持ローラド
ライバ３８に信号が送られる。

【００３０】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。

【００３１】まず始めに、トナー担持ローラ１４と供給
ローラ１２の図１に示す矢印方向の回転により、供給ロ
ーラ１２から送られてくるトナー１６はトナー担持ロー
ラ１４に擦りつけられ、マイナスに帯電させられてトナ
ー担持ローラ１４上に担持される。担持されたトナー１
６は、層規制ブレード１８によって薄層化されるととも
に帯電された後、トナー担持ローラ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、トナ
ー担持ローラ１４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。

【００３２】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、
前記印字制御回路４０によって制御された印字オン時の
制御電圧が印加される。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とトナー担持ローラ
１４の間の電位差により、制御電極４よりトナー担持ロ
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、トナー担持ローラ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。

【００３３】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、トナー担持ローラ１
４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。

【００３４】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。

【００３５】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、トナー担持ローラ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。

【００３６】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と対向するトナー担持ローラ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１
６に直接、制御電界を印加できるため、制御効率がよ
い。

【００３７】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。

【００３８】更には、トナー担持ローラ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。

【００３９】また、アパチャ電極体１の絶縁性シート２
はトナー担持ローラ１４側に向けられているので、トナ
ー供給系の不具合でトナー担持ローラ１４上にトナー１
６が存在しない場合でも、制御電極４とトナー担持ロー
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。

【００４０】また、アパチャ電極体１とトナー担持ロー
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、トナー担持ローラ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。

【００４１】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。

【００４２】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、特表平１−５０３２２１号の公報に記載されるよう
な編目状の電極体を用いることも可能である。

【００４３】更に上記実施例では、制御電極４の、印字
オン時の制御電圧に応じてトナ−担持ローラの回転速度
を制御するようにしたが、トナ−担持ローラの回転速度
は一定とすると共に、トナー層規制ブレードの、トナー
担持ローラ１４への圧接力を変更してトナ−担持ローラ
上のトナ−の担持厚を制御するようにしても差し支えな
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、トナー供給装置のトナー供給量
を、トナー流制御手段の駆動条件に応じて制御するよう
にしたので、トナーの過供給によるアパチャ近傍のトナ
ー堆積を抑制することができ、形成画像が汚されること
がなく、良好なコントラストの画像出力を行うことがで
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。

【図４】印字制御回路の作動要領を説明するためのグラ
フを示した図である。

【図５】図４に示したグラフを作成する要領を説明する
ためのグラフを示した図である。

【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 １４ トナー担持ローラ ２２ 背面電極ローラ ２４ 直流電源 ３６ ステッピングモータ ４０ 印字制御回路

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、 前記トナーを担持し、そのトナーを前記トナー流制御手
   段に対して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、 前記トナー供給装置のトナー供給量を、前記トナー流制
   御手段の駆動条件に応じて制御するためのトナー供給制
   御手段を設けたことを特徴とする画像形成装置。
2. 【請求項２】 前記トナー供給装置のトナー供給量を、
   トナー供給装置の駆動速度により制御するようにしたこ
   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】 前記トナー供給装置のトナー供給量を、
   トナー供給装置のトナ−担持量により制御するようにし
   たことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
4. 【請求項４】 前記トナー供給装置のトナー供給量を、
   前記トナー流制御手段のあるトナー流制御条件のもと
   で、このトナー供給量を上昇させたにもかかわらず画像
   コントラストの上昇が飽和する点以下の供給量に設定し
   たことを特徴とする請求項１乃至３に記載の画像形成装
   置。