JPH0740578A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 画像品質に優れた画像形成装置を提供するこ
と。 【構成】 本画像形成装置は、アパチャ電極体１の絶縁
シート２上に、トナー搬送方向に対し下流側のアパチャ
近傍に粗面部７が形成されている。アパチャを通過して
きたトナーは、前記粗面部に衝突し摺擦力を与えられる
事により、鏡像力からの拘束を逃れ、電界により十分な
制御が行われる。その結果、印字濃度の高い良好な画像
品質が得られる。

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】

【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、十分な濃度の記録がな
かなか出来なかった。この問題について更に検討を進め
たところ、トナー供給方向に対し、前記アパチャの後端
にてトナーは電界制御され、その効率によって飛翔する
トナー量が決定されることが分かってきた。従って、ト
ナーの鏡像力に打ち勝つ電界力と運動エネルギーを与え
てやれば、トナー飛翔量は増大し、印字濃度は上昇す
る。しかし、現状では放電限界ぎりぎりまで電圧を印加
しているため、電界制御力は、これ以上増大させること
は出来なかった。

【０００８】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、十分な濃度の記録が可能な画像
品質に優れた画像形成装置を提供することを目的として
いる。

【０００９】

【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、荷電粒子を担持供給する担
持体と、前記担持体とは荷電粒子を介して配置され、荷
電粒子の流れを電界により直接制御する電界制御手段
と、前記電界制御手段とは受像体を挟んで配置された対
向電極とで構成された画像形成装置であって、前記電界
制御手段の、荷電粒子搬送方向下流の担持体対向面に、
摩擦係数の高い部分を備えたことを特徴とする。

【００１０】

【作用】上記の構成を有する本発明の画像形成装置は、
摩擦係数の高い部分が電界制御手段の担持体対向面の搬
送方向下流に設けているため、アパチャを通過したトナ
ーが電界制御手段の粗面に衝突し弾き飛ばされる。これ
により、トナーは鏡像力による担持体からの拘束を逃
れ、より少ない力で飛び出すことが出来るため、現在の
電界制御力により十分なトナー飛翔制御が可能となる。
結果として、より多くのトナーが飛翔するため、印字濃
度が上昇する。

【００１１】

【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。

【００１２】図１は、本発明を具体化した画像形成装置
の概要を示す図であり、電界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。

【００１３】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。

【００１４】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、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。

【００１５】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。

【００１６】アパチャ電極体１の裏面を、図３に示す。
図３において、矢印がトナー搬送方向である。絶縁シー
ト２のトナー搬送方向下流には、粗面部７が配置されて
いる。粗面部７は、サンドブラスト加工、ウエットブラ
スト加工、化学エッチング、プラズマエッチング、研削
加工、ラップ加工等をはじめとする各種の粗面化加工
や、同種の微粒子の接着固定や別材質の張り付けなどに
より作成することができ、結果的に絶縁シートの生材面
よりもアパチャ近傍の搬送方向下流表面の粗さが大きく
なっている。

【００１７】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４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。

【００１８】更には、アパチャ電極体１自体は、図４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。

【００１９】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＋５０Ｖの電圧を印加するよ
うに構成されている。

【００２０】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。

【００２１】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。

【００２２】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。

【００２３】この時トナー１６は、アパチャ電極体１の
アパチャ６を通過して、アパチャ後端にあたる絶縁シー
ト２上のアパチャ近傍の搬送方向下流部に形成された粗
面部７に達する。そしてトナー１６は、担持搬送された
エネルギーにより粗面部７にぶつかる形で衝突する。粗
面部７は、表面粗さが大きく摩擦係数も大きいため、ト
ナー１６を擦する能力が高い。トナー１６は、この擦す
る力により極めてトナ−担持ローラ１４に対する拘束力
が小さい状態になっている。すなわち、トナー１６は、
自らの電荷で発生する鏡像力によってトナ−担持ローラ
１４への拘束力を受けていたが、この擦すりによる開放
力で極めてフリーな状態となり、制御電界によって十分
なコントロールが可能となる。

【００２４】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１６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。

【００２５】この時前述したように粗面部７に当たった
トナーは、極めて電界制御性が向上するので、従来の電
界制御力によっても、オン時には十分なトナーを飛翔さ
せることができる。従って濃度の高い記録を行うことが
可能となる。

【００２６】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。

【００２７】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。

【００２８】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。

【００２９】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。

【００３０】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。

【００３１】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。

【００３２】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。

【００３３】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。

【００３４】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。

【００３５】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。

【００３６】さらに上述の実施例では、アパチャ近傍の
トナー搬送方向下流面全面に粗面部を配置した。例え
ば、図５に示すように、吐出制御に最も重要なアパチャ
６の後端部の搬送方向下流部近傍のみに粗面部７ａを形
成しても良い。これによりアパチャ６を通過し供給装置
に戻るトナーに、影響を与える事なく、且つ、粗面部７
ａの作成コストの低減が可能になる。

【００３７】

【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、摩擦係数の高い部分が電界制御
手段の担持体対向面の搬送方向下流に設けているため、
アパチャを通過したトナーが電界制御手段の粗面に衝突
し弾き飛ばされる。これにより、トナーは鏡像力による
担持体からの拘束を逃れ、より少ない力で飛び出すこと
が出来るため、現在の電界制御力により十分なトナー飛
翔制御が可能となる。結果として、より多くのトナーが
飛翔するため、印字濃度が上昇する。

【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
極体の表面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
極体の裏面構成を示す斜視図である。

【図４】本発明の画像形成装置の、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５】アパチャ電極体の他の実施例を示す斜視図であ
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 ７ 粗面部 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

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 荷電粒子を担持供給する担持体と、前記
   担持体とは荷電粒子を介して配置され、荷電粒子の流れ
   を電界により直接制御する電界制御手段と、前記電界制
   御手段とは受像体を挟んで配置された対向電極とで構成
   された画像形成装置において、 前記電界制御手段の、荷電粒子搬送方向下流の担持体対
   向面に、摩擦係数の高い部分を備えたことを特徴とする
   画像形成装置。