JPH0761023A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 画像品質に優れ製造的にも無理がない画像形
成装置を提供すること。 【構成】 本画像形成装置のアパチャ電極体１は、ポリ
イミド製の絶縁シート２に、複数のアパチャ６と、その
各アパチャ６の開口周縁の一部に設けられた略Ｔ字状を
なす制御電極部と、その制御電極部からトナー１６の供
給方向に対して下流側に延びている導線部５とから構成
されている。これにより、隣接する制御電極部と導線部
５との最小距離を十分に確保できるので、絶縁破壊等を
起こすことのなく、トラブルのないヘッドを提供するこ
とができる。

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に
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、この画像形成装置を更に改良したも
のとして、特願平４−２５４４９４号の出願では、開口
部を有するアパチャ電極をトナー担持体に接触して配置
すると共に、アパチャ電極の、トナー担持体とは反対側
の面の開口部周縁に制御電極を形成した画像形成装置が
提案されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の画像形成装置においては、次のような問題が発
生していた。すなわち、画像形成装置のアパチャ電極体
におけるトナ−粒子の制御性が悪く、形成される画像に
かぶりが発生して、濃度コントラストが悪いことがあっ
た。この原因について検討を進めたところ、制御電極に
対し制御電圧を印加するための、制御電極からの引き回
し導線が悪影響を及ぼしている事がわかってきた。すな
わち、画素を形成時に、トナー搬送方向上流に引き回し
た導線部を介して制御電極に制御電圧を印加すると、そ
のときに導線部により形成される電界により、トナー担
持体に担持されたトナ−粒子がアパチャ電極のトナー担
持体側面に吸着され、そのトナ−粒子が、非画素を形成
時に解放されて、一部が制御電圧の影響に抗してアパチ
ャより吹き出し、かぶりを引き起こしていると推定され
る。

【０００６】しかしこの問題の対策として、ただ単純に
各制御電極からの導線部を、搬送方向の下流側に配置す
ることは、非常に困難であった。すなわち、例えば２０
０ｄｐｉの記録密度を得ようとすると、各アパチャのピ
ッチは１２５μｍとなり、周囲に線幅３０μｍ程度の制
御電極を有する直径１５０μｍ程度のアパチャを千鳥状
に配置し、そのアパチャ間に線幅３０μｍの導線部を配
置すると、制御電極と導線部との隣接最小距離は、５μ
ｍしか得られなかった。この距離では、隣接する制御電
極と導線部との間で放電が発生してしまい、またこれを
防止しょうとすると、線幅を細くするするしかないが、
製造工程能力とコスト面からこれ以上細線化は困難であ
った。

【０００７】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、良好な画像品質を得る事ができ
るばかりでなく、製品的にも優れた画像形成装置を提供
することを目的としている。

【０００８】

【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、前記担持体と荷電粒子を介して配置され、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、前記電界制御手段は、少なくと
も、前記荷電粒子が通過可能な複数の開口部と、その各
開口部の周囲の一部に設けられた制御電極部と、その制
御電極部から荷電粒子の供給方向に対し下流側に延びる
導線部とから構成されている。

【０００９】また、前記制御電極部は、荷電粒子の搬送
方向に対して直交する方向に延びる第１の制御電極と、
前記第１の制御電極と一体化され、且つ前記搬送方向の
下流方向に延びる第２の制御電極とで構成されていても
よい。

【００１０】

【作用】上記の構成を有する本発明の画像形成装置によ
れば、導線部を荷電粒子の供給方向に対し下流側に配置
しても、導線部等が従来と同等の線幅であったとしても
隣接する制御電極部と導線部との距離を十分に設けるこ
とができる。従って、画像品質に優れて、且つ製造的に
も無理のない画像形成装置が提供できる。

【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、本発明を実施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を、図２（ａ）及び
（ｂ）に示す。図２（ａ）は、アパチャ電極体の平面図
であり、さらに図２（ｂ）は、図２（ａ）におけるＡ−
Ａ’線断面図である。本発明の電界制御手段としてのア
パチャ電極体１は、厚さ２５μｍのポリイミド製の絶縁
シート２に、本発明の開口部としての複数のアパチャ６
と、その各アパチャ６の開口周縁の一部に設けられた略
Ｔ字状をなす制御電極部と、その制御電極部からトナー
１６の供給方向に対して下流側に延びている導線部５と
から構成されている。

【００１６】前記各アパチャ６は、一辺が約７０μｍの
大きさの開口を、約３０μｍの間隔をおいて二個配置し
て構成されると共に、千鳥状に交互に配置されて形成さ
れている。そして、前記アパチャ６の開口周縁における
絶縁シート２上面には、前記制御電極部を構成する厚さ
１μｍの第一の制御電極３と第二の制御電極４が、各ア
パチャ６に配置されている。前記第一の制御電極３は、
アパチャ６のトナー１６の搬送方向の上流側の開口縁に
沿って、トナー１６の搬送方向に対して直交するように
延びており、また、幅約３０μｍの第二の制御電極４
は、その第一の制御電極３の略中央部分から前記開口の
間を通って搬送方向に対して平行に延びている。更に、
前記第二の制御電極４には、図示しない駆動ＩＣにつな
がれた導線部５が接続されている。

【００１７】このように本実施例においては、例えば２
００ｄｐｉの記録密度を得ようとすると、各アパチャの
ピッチは１２５μｍとなり、第一の制御電極３の長さ
は、約１７０μｍであり、また、導線部５の最小幅を約
３０μｍとすると、隣接する第一の制御電極３と導線部
５との最小距離は、約２５μｍ確保することができ、隣
接する第一の制御電極３と導線部５との間で放電が発生
することがない。

【００１８】前記アパチャ電極体１は、図１に示すよう
に支持体２０側に制御電極部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。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＋５０Ｖ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、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。

【００２３】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
１６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。

【００２４】ここで、画像信号に応じて、その画像部分
に対応する導電部５には、制御電圧印加回路８から＋５
０Ｖ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、制御電極部とトナー担持ロー
ラ１４の間の電位差により、制御電極部よりトナー担持
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
通過して制御電極部側に引き出される。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】また、非画像部分に対応する制御電極部に
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と制御電極部との間に
は、電界が形成されないことにより、トナー担持ローラ
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。

【００２６】この時、上述したように本実施例において
は、隣接する第一の制御電極３と導線部５との最小距離
を十分に確保できるので、絶縁破壊等を起こすことのな
く、トラブルのないヘッドができる。さらに導線部５の
幅も太くすることができる為、製造時の歩留まりも向上
し、コスト低減も図る事ができる。また、最小ギャップ
を保持して配置する事により、きわめて密集して配線で
きるため、高解像度化に対しても非常に適した構造とす
る事が可能になる。

【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、制御電極部とアパチャ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】また本発明の他の実施例について、図４か
ら図８を利用して簡単に説明する。図４は、本発明の第
２の実施例を示すアパチャ電極体の平面図と断面図であ
り、図５は、本発明の第３の実施例を示すアパチャ電極
体の平面図と断面図であり、図６は、本発明の第４の実
施例を示すアパチャ電極体の平面図と断面図であり、図
７は、本発明の第５の実施例を示すアパチャ電極体の平
面図と断面図であり、図８は、本発明の第６の実施例を
示すアパチャ電極体の平面図と断面図である。尚、その
説明中、第１の実施例と同様の機能を有する箇所には、
同じ図番を付与して説明する。

【００３７】図４に示す第２の実施例は、第一の制御電
極３が、アパチャ６のトナー１６の搬送方向の下流側の
開口縁に沿って、トナー１６の搬送方向に対して直交す
るように配置されており、この点を除いては、第１の実
施例と同様である。

【００３８】図５に示す第３の実施例は、第一の制御電
極３が、アパチャ６のトナー１６の搬送方向の上流側お
よび下流側の開口縁に沿って、トナー１６の搬送方向に
対して直交するように配置されていると共に、導線部５
は、下流側の開口縁に沿って配置された第一の制御電極
３の略中央部分接続されており、この点を除いては、第
１の実施例と同様である。

【００３９】図６に示す第４の実施例は、アパチャ６が
１個の開口により構成されると共に、第一の制御電極３
が、アパチャ６のトナー１６の搬送方向の上流側および
下流側の開口縁に沿って、トナー１６の搬送方向に対し
て直交するように配置されている。また、第二の制御電
極４は、上流側および下流側の開口縁に配置された各第
一の制御電極３の一方の端部を結ぶように、アパチャ６
の一方の開口縁に沿って配置され、更に導線部５は、下
流側の開口縁に沿って配置された第一の制御電極３の略
中央部分接続されており、この点を除いては、第１の実
施例と同様である。

【００４０】図７に示す第５の実施例は、アパチャ６が
１個の開口により構成されると共に、第一の制御電極３
および第二の制御電極４が、アパチャ６の開口縁に沿っ
て、略Ｌ字状に配置されており、また導線部５は、第一
の制御電極３の略中央部分接続されており、この点を除
いては、第１の実施例と同様である。

【００４１】図８に示す第６の実施例は、アパチャ６が
一直線上に配置されており、この点を除いては、第１の
実施例と同様である。

【００４２】いずれの実施例においても、第一の実施例
と同様な効果を期待することができる。

【００４３】

【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、配線を搬送方向下流に配置して
も、各アパチャの導線部が従来と同等の線幅であっても
隣接との距離を十分とることが可能となる。従って、画
像品質に優れて、且つ製造的にも無理のない画像形成装
置が提供できる。

【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
極体の構成を示す平面図と断面図である。

【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表す図であ
る。

【図４】本発明の第２の実施例のアパチャ電極体の平面
図と断面図である。

【図５】本発明の第３の実施例のアパチャ電極体の平面
図と断面図である。

【図６】本発明の第４の実施例のアパチャ電極体の平面
図と断面図である。

【図７】本発明の第５の実施例のアパチャ電極体の平面
図と断面図である。

【図８】本発明の第６の実施例のアパチャ電極体の平面
図と断面図である。

【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

Claims (2)

【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、 前記担持体と荷電粒子を介して配置され、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、 前記電界制御手段は、少なくとも、前記荷電粒子が通過
   可能な複数の開口部と、その各開口部の周囲の一部に設
   けられた制御電極部と、その制御電極部から荷電粒子の
   供給方向に対し下流側に延びる導線部とから構成されて
   いることを特徴とする画像形成装置。
2. 【請求項２】 前記制御電極部は、荷電粒子の搬送方向
   に対して直交する方向に延びる第１の制御電極と、前記
   第１の制御電極と一体化され、且つ前記搬送方向の下流
   方向に延びる第２の制御電極とで構成されていることを
   特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。