JPH08142390A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 電極アレイにより発生する静電力を極力大き
くする。 【構成】 トナー搬送ローラ２２は、スポンジ製のロー
ラ本体部２２ａの外周部に、ニッケル製の円筒スリーブ
２２ｂを外装し、更にその円筒スリーブ２２ｂの外周面
に半導電性被膜２２ｃを設け、トナー搬送ローラ２２の
上方には、トナー搬送ローラ２２の半導電性被膜２２ｃ
に接するように多数の開口部１１を有するアパチャ電極
体１０が配置される。トナー搬送ローラ２２に対向する
アパチャ電極体１０の下面には、制御電極１２が形成さ
れているので、制御電極１２とトナー搬送ローラ２２の
距離が近くなり、強力な静電力が発生し、トナーＴの飛
翔が容易になる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、アパチャ電極体の電極
アレイに供給する駆動電圧を制御して、開口部を通過し
たトナー画像を画像記録媒体に形成するようにした画像
形成装置に関し、特に開口部を通過するトナー量を増大
させて、画像濃度を改善するようにしたものに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、本願出願人は、特開平６─７９９
０７号公報に記載のように、厚さ約２５μｍの絶縁性シ
ートに、画像記録媒体の幅方向に多数の微小な開口部
（アパチャ）を列状に設けるとともに、これら多数の開
口部に夫々設けた制御電極からなる電極アレイを有する
アパチャ電極体を設け、このアパチャ電極体の多数の開
口部にトナーを供給するトナー搬送ローラを有するとと
もに、このトナー搬送ローラにトナーを擦り付けること
で、トナー搬送ローラに付着させたトナーにマイナス電
極の静電気を帯電させ、更にトナー搬送ローラに押圧接
触するトナー規制ブレードで、トナー搬送ローラによる
トナーの搬送量を規制するトナー供給機構を設け、更に
電極アレイに対して画像記録媒体の搬送隙間を隔てて近
接状に対向して設けられたプラスの電界を発生する背面
電極に沿わせて画像記録媒体を搬送し、電極アレイに供
給する駆動電圧を個別に制御することで、トナー搬送ロ
ーラで搬送されるトナーが開口部を通過して、背面電極
の静電力により、その背面電極に向けて飛びだして画像
記録媒体に付着され、その後定着することで、トナー画
像を形成するようにした画像形成装置を提案した。

【０００３】即ち、この画像形成装置においては、アパ
チャ電極体の電極アレイは、絶縁性シートの上面、つま
り背面電極に対向する側の面に形成し、擦り付けにより
トナー搬送ローラにトナーが付着され、このトナー搬送
ローラに付着したトナーは、更に、トナー規制ブレード
で押圧されながら搬送量が規制されるので、搬送量規制
後のトナーは、トナー搬送ローラに押圧状且つ集団状に
強固に付着した状態で電極アレイに供給される。そし
て、アパチャ電極体の複数の開口部の各々がトナー搬送
ローラに押圧状に接触しているので、各開口部がこの強
固に付着しているトナー集団に接触することで、トナー
集団をほぐして移動可能にしておいて、電極アレイに＋
３０Ｖを印加したときに、制御電極と接地されているト
ナー搬送ローラとの間に発生する電界による静電力で、
トナー粒子がトナー搬送ローラの表面から離れたとき
に、背面電極から受ける大きな静電力により、その背面
電極に向けて飛びださせて画像記録するように構成され
ている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】一般に、２つの電極の
間に作用する電界強度は、これら２つの電極の距離が大
きくなるほど、反対に小さくなる。前記特開平６─７９
９０７号公報に記載の画像形成装置においては、電極ア
レイは、絶縁性シートのトナー搬送ローラと反対側の上
面に形成されており、一方の電極である制御電極と他方
の電極であるトナー搬送ローラの表面とは、絶縁性シー
トの厚さの距離を隔てているので、これら制御電極とト
ナー搬送ローラ表面との間に発生する電界は、絶縁性シ
ートの厚さ（約２５μｍ）の距離に応じて小さくなるこ
とから、複数の開口部が接触することで、ほぐされて移
動可能なトナー粒子をトナー搬送ローラ表面から飛びだ
させる為に、約３０Ｖの大きな駆動電圧を印加させなけ
ればならず、この駆動電圧を供給する電源回路が大型化
するという問題がある。

【０００５】ここで、絶縁性シートの厚さとして、アパ
チャ電極体の強度や耐摩耗性を維持する為に所定の厚さ
以上を必要とすることから、絶縁性シートの厚さを極度
に薄くすることは不可能である。そこで、電極アレイを
この絶縁性シートの下側、つまりトナー搬送ローラと対
向する下面に形成することも考えられるが、駆動電圧が
印加される制御電極が、接地されているトナー搬送ロー
ラ表面に接触して、ショートするという問題がある。

【０００６】本発明の目的は、アパチャ電極体の電極ア
レイにより発生する静電力を極力大きくして、開口部を
通過するトナー量を増大でき、濃度ムラがなく、画像濃
度の向上が図れ、綺麗な画像形成が可能な画像形成装置
を提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１の画像形成装置
は、絶縁性シートに画像記録媒体の搬送方向と直交方向
に列設された複数の開口部とこれら開口部の近傍に位置
する複数の制御電極からなる電極アレイとを形成したア
パチャ電極体と、アパチャ電極体の電極アレイに所定の
極性に帯電したトナーを供給するトナー供給機構と、ア
パチャ電極体の電極アレイに対して画像記録媒体の搬送
隙間を隔てて近接状に対向する背面電極と、画像信号に
基づいて電極アレイの複数の制御電極に印加する駆動電
圧を個別に制御する電極制御手段とを備えた画像形成装
置において、アパチャ電極体の電極アレイは、絶縁性シ
ートのトナー供給機構に対向する側の面に形成され、ト
ナー供給機構のトナー搬送ローラの外周面は、半導電性
物質が形成されたものである。

【０００８】ここで、請求項２の画像形成装置は、請求
項１の発明において、前記半導電性物質は、絶縁性材料
にカーボン粒子又は金属の微粉末を含んだ材料で構成さ
れたものである。

【０００９】

【作用】請求項１の画像形成装置においては、アパチャ
電極体の電極アレイは、絶縁性シートのトナー供給機構
に対向する側の面に形成されているので、電極アレイ
は、アパチャ電極体の絶縁シートの厚み分を隔てること
なく、トナー供給機構のトナー搬送ローラの外周面に接
近状に位置し、電極アレイとトナー搬送ローラとの距離
が小さくなることから、電極制御手段により、画像信号
に基づいて電極アレイの複数の制御電極に印加する駆動
電圧が個別に制御されると、これら電極アレイとトナー
搬送ローラ表面との間に発生する電界強度が大きくな
り、トナー搬送ローラにより搬送され、アパチャ電極体
の接触でほぐされて、電極アレイに供給された所定の極
性に帯電したトナーは、この大きな静電力により、その
トナー搬送ローラ表面から飛びだし易くなり、この飛び
だしたトナーは、アパチャ電極体の電極アレイに対して
画像記録媒体の搬送隙間を隔てて近接状に対向する背面
電極で発生した電界による大きな静電力を受けて、搬送
された画像記録媒体に付着し、濃度ムラのない、十分な
画像濃度を有する綺麗な画像を形成できる。

【００１０】更に、トナー供給機構のトナー搬送ローラ
の外周面は、半導電性物質により形成されているので、
この半導電性物質とトナー搬送ローラとは、便宜上同電
位になるので、制御電極に印加された電圧がトナー搬送
ローラに流れてショートすることがなく、更に所定の極
性に帯電したトナーの影響を及ぼす不要な静電気が、ト
ナー搬送ローラ表面上に帯電するのを確実に防止でき
る。

【００１１】請求項２の画像形成装置においては、前記
半導電性物質は、絶縁性材料にカーボン粒子又は金属の
微粉末を含んだ材料で構成されるので、含有するカーボ
ン粒子又は金属の微粉末の量を調節することで、制御電
極アレイに印加する駆動電圧やトナーの帯電量などに応
じて、半導電性物質の導電性を任意に設定することがで
きる。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面に基いて
説明する。本実施例は、トナー供給機構から供給される
トナーの移動を、アパチャ電極体で制御して、記録用紙
に画像を形成する画像形成装置に本発明を適用した場合
のものである。図１に示すように、画像形成装置１は、
その本体フレーム２内に、アパチャ電極体１０と、トナ
ー供給機構２０と、記録用紙Ｐを搬送する搬送機構と、
背面電極ローラ２８と、定着機構とを基本的に備えたも
のである。

【００１３】ここで、搬送機構は、搬送される記録用紙
Ｐを支持するガイドプレート４〜６と、搬送用ローラ４
０〜４１から構成され、定着機構は、ハロゲンランプを
内蔵して搬送方向下流側に設けられた定着用加熱ローラ
４２と、これに記録用紙Ｐを介して押圧する押圧ローラ
４３とから構成されている。更に、本体フレーム２の前
側には、多数の記録用紙Ｐを収納した給紙カセットＣＳ
が設けられ、また本体フレーム２の後側には、記録され
て排出された記録用紙Ｐを収納する排紙テーブルＤＴが
設けられている。

【００１４】先ず、トナー供給機構２０について、図１
・図２に基づいて説明する。記録用紙Ｐの幅と略同様の
幅寸法を有するトナーケース２１内には、電気絶縁性を
有する絶縁性のトナーＴが収容され、左右方向に延びる
トナー搬送ローラ２２が設けられるとともに、このトナ
ー搬送ローラ２２に近接状にトナー供給ローラ２３が設
けられ、これら両ローラ２２・２３は夫々回転可能にト
ナーケース２１に枢支されている。

【００１５】このトナー搬送ローラ２２は、図３に示す
ように、スポンジ製のローラ本体部２２ａの外周部に、
ニッケル製の円筒スリーブ２２ｂを外装し、更にその円
筒スリーブ２２ｂの外周面に半導電性被膜２２ｃを設け
たものであり、これらトナー供給ローラ２３とトナー搬
送ローラ２２とは、図示外のローラ駆動機構により、図
１に矢印で示す所定回転方向に夫々回転駆動される。

【００１６】ここで、その半導電性被膜２２ｃは、厚さ
約２〜３μｍであり、絶縁性のポリイミド樹脂にカーボ
ン粒子を含有させた、約１０⁶ 〜１０¹³Ωの電気抵抗値
を有する半導電性材料から構成され、接地された円筒ス
リーブ２２ｂと、便宜上同電位になるように構成されて
いる。また、トナー供給ローラ２３からトナー搬送ロー
ラ２２にトナーＴが供給される際に、トナーＴは、これ
ら両ローラ２２，２３で擦り付けられてマイナス電極に
帯電される。

【００１７】前記トナーケース２１の上端部には、この
トナーケース２１を覆うように、しかもトナー搬送ロー
ラ２２の上端部に上側から接触するように、略屋根型に
傾斜したアパチャ電極体１０が、その前後両端部におい
て、トナーケース２１に夫々取付けられている。このア
パチャ電極体１０は、図３に示すように、絶縁性を有す
る厚さ約２５μｍのポリイミド樹脂のフィルムからなる
可撓性を有する絶縁性シートに、その前後方向の略中央
部の位置で、左右方向向き（画像記録媒体の搬送方向と
直交方向に相当する）に、直径約６０〜６５μｍとする
円形の開口部（アパチャ）１１が、約１２７μｍ間隔
に、例えば、Ａ４用紙の印字幅の場合には約１７００個
分、１列状に形成されている。

【００１８】更に、図２・図３に示すように、これら多
数の開口部１１の各々の外周の下面、つまりトナー搬送
機構２０に対向する側の面には、金属箔からなる環状の
制御電極１２が夫々張り付けられ、各制御電極１２から
延びる細い導線１３が絶縁性シートの下側に夫々張り付
けられている。即ち、制御電極１２は、アパチャ電極体
１０の絶縁性シートの厚み分を隔てることなく、トナー
搬送ローラ２２の外周面に接近状に位置し、制御電極１
２とトナー搬送ローラ２２との距離が、例えば、３０〜
４０μｍに短くなっている。

【００１９】そして、図３に示すように、これら多数の
導線１３の各々には、画像信号に応じた、＋１５Ｖ又は
−１５Ｖの駆動電圧が、制御線Ｌを介して駆動回路５１
により個別に供給される。ここで、これら列状に設けら
れた多数の制御電極１２で電極アレイＡＬが構成されて
いる。

【００２０】一方、アパチャ電極体１０の直ぐ上側に
は、アパチャ電極体１０の電極アレイＡＬに対して記録
用紙Ｐの搬送隙間（例えば、約１ｍｍ）を隔てて近接状
に対向して背面電極ローラ２８が配設され、本体フレー
ム２に回転可能に枢支されている。そして、記録用紙Ｐ
は、この背面電極ローラ２８の下部に接しながら搬送方
向に搬送され、この記録用紙Ｐの下面には、搬送途中に
おいて、画像信号に応じて開口部１１を通過したトナー
Ｔが付着される。ここで、この背面電極ローラ２８は、
図示外のローラ駆動機構により、記録用紙Ｐの搬送速度
に同期して回転駆動される。

【００２１】次に、この画像形成装置１の、画像形成に
関する制御系について、図３に基づいて説明する。前記
背面電極ローラ２８には、電源回路Ｅ１により、約＋１
ＫＶの高電圧が常に印加され、マイナス電極に帯電され
たトナーＴを大きな静電力で背面電極ローラ２８に引き
付けるようになっている。一方、アパチャ電極体１０の
導線１３には、複数本の信号線からなる制御線Ｌを介し
て駆動回路５１が接続され、この駆動回路５１には、＋
１５Ｖと−１５Ｖの２種類の駆動電圧を出力する電源回
路Ｅ２と、マイクロコンピュータなどからなるコントロ
ールユニット５０とが接続されている。

【００２２】そして、コントロールユニット５０は、図
示外のコンピュータなどの画像送信機器に接続され、そ
の画像送信機器から受信した画像信号に応じた駆動信号
を駆動回路５１に出力するので、駆動回路５１はその駆
動信号に応じて、＋１５Ｖ又は−１５Ｖの駆動電圧を切
り換えて、制御線Ｌを介して、各導線１３に個別に供給
するようになっている。また、トナー搬送ローラ２２の
円筒スリーブ２２ｂとトナー供給ローラ２３とは常に接
地されている。

【００２３】次に、この画像形成装置１により、画像信
号に応じてトナーＴを記録用紙Ｐに付着させて画像を形
成する作用について説明する。トナー供給ローラ２３の
擦り付けにより、トナー搬送ローラ２２表面には、マイ
ナス電極に帯電したトナーＴが付着され、このトナー搬
送ローラ２２表面上のトナーＴは、トナー規制ブレード
２４で押圧されながらその搬送量及び帯電量が規制され
てアパチャ電極体１０の電極アレイＡＬに搬送される。

【００２４】そして、画像送信機器からコントロールユ
ニット５０に画像信号が送信されると、前述したよう
に、記録用紙Ｐが給紙カセットＣＳから背面電極ローラ
２８下側の所定の記録開始位置まで搬送され、コントロ
ールユニット５０から駆動回路５１に駆動信号が出力さ
れる。その結果、図３に示すように、制御線Ｌを介し
て、駆動回路５１から＋１５Ｖの駆動電圧が導線１３、
つまり制御電極１２に印加されると、制御電極１２と円
筒スリーブ２２ｂとの電位差により、制御電極１２から
円筒スリーブ２２ｂに向かう電界が発生する。

【００２５】ここで、トナー搬送ローラ２２の外周面
に、半導電性被膜２２ｃが形成されているので、この半
導電性被膜２２ｃと接地された円筒スリーブ２２ｂと
を、便宜上同電位にでき、制御電極１２に印加された駆
動電圧がトナー搬送ローラ２２に流れてショートするこ
とがなく、更にマイナス電極に帯電したトナーＴに影響
を及ぼす不要な静電気が、トナー搬送ローラ表面２２上
に帯電するのを確実に防止できる。

【００２６】このとき、これら制御電極１２と円筒スリ
ーブ２２ｂとは非常に接近しているので、これら制御電
極１２と円筒スリーブ２２ｂとの間には、非常に大きな
電界が発生する。即ち、従来のように、電極アレイＡＬ
を、アパチャ電極体１０の上側、つまり絶縁性シートの
上側に形成した場合には、制御電極１２は、トナー搬送
ローラ２２に対して、その絶縁性シートの厚さ分の距離
を隔てることになり、トナーＴを飛びださせる為には、
３０〜５０Ｖの大きな駆動電圧を制御電極１２に印加す
ることになるが、１５Ｖの低い駆動電圧でよく、電源回
路Ｅ２を小型化できる。

【００２７】そして、制御電極１２による大きな電界に
より、マイナス電極に帯電されたトナーＴは、電位の高
い方向に強力な静電力を受け、トナー搬送ローラ２２の
表面上のトナーＴの飛びだしが容易になっているとき
に、更に背面電極ローラ２８に印加された高電圧によ
り、背面電極ローラ２８と制御電極１２との間に発生し
た電界による静電力を受けて、その飛びだしたトナーＴ
が開口部１１を容易に通過して背面電極ローラ２８、つ
まり記録用紙Ｐに引き寄せされて、その記録用紙Ｐに付
着する。

【００２８】しかし、制御電極１２に−１５Ｖの電圧が
印加されたときには、前記と逆に、円筒スリーブ２２ｂ
から制御電極１２に向かう電界により、トナー搬送ロー
ラ２２の表面上のトナーＴは、開口部１１を通過するこ
とがない。そして、記録された記録用紙Ｐが搬送方向方
向に搬送され、搬送方向下流側に設けられた定着用加熱
ローラ４２により定着処理される。

【００２９】このように、電極アレイＡＬをアパチャ電
極体１０の絶縁性シートの下側、つまりトナー搬送機構
２０に対向する側の面に形成し、制御電極１２と円筒ス
リーブ２２ｂとを非常に接近させたので、これら制御電
極１２と円筒スリーブ２２ｂとの間に非常に大きな電界
が発生し、約１５Ｖの低い駆動電圧を制御電極１２に印
加するだけで、トナー搬送ローラ２２上のトナーＴを飛
びだす易くできるので、駆動電圧を出力する為の電源回
路Ｅ２を小型化できる上、濃度ムラのない、十分な画像
濃度を有する綺麗な画像を形成できる。

【００３０】更に、半導電性被膜２２ｃは、絶縁性のポ
リイミド樹脂にカーボン粒子を含有させて構成されるの
で、カーボン粒子の含有量を調節することで、電極アレ
イＡＬに印加する駆動電圧やトナーＴの帯電量などに応
じて、半導電性被膜２２ｃの導電性を任意に設定するこ
とができる。また、トナー搬送ローラ２２全体を半導電
性物質により構成しても良い。

【００３１】尚、前記半導電性被膜２２ｃは、各種の絶
縁性材料にアルミなどの金属の微粉末を含有させて構成
するなど、本発明の技術的思想の範囲内において、既存
の技術や当業者に自明の技術に基いて種々の変更を加え
ることもあり得る。また、トナーＴの記録用紙Ｐへの付
着をアパチャ電極体１０で制御するようにした種々の画
像形成装置に本発明を適用し得ることは勿論である。

【００３２】

【発明の効果】請求項１の画像形成装置によれば、絶縁
性シートに複数の開口部と電極アレイとを形成したアパ
チャ電極体と、トナーを供給するトナー供給機構と、背
面電極と、電極制御手段とを備え、更にアパチャ電極体
の電極アレイは、絶縁性シートのトナー供給機構に対向
する側の面に形成されているので、電極アレイは、アパ
チャ電極体の絶縁シートの厚み分を隔てることなく、ト
ナー供給機構のトナー搬送ローラの外周面に接近状に位
置して、電極アレイとトナー搬送ローラとの距離が小さ
くなり、制御電極に駆動電圧が印加されたときは、その
トナー搬送ローラ表面上のトナーは、制御電極とトナー
搬送ローラ間に発生した強い電界強度による強力な静電
力により、確実に飛びだし易くなり、電極アレイに印加
する駆動電圧を低くでき、駆動電圧を供給する電源回路
を小型化できる上、濃度ムラのない、十分な画像濃度を
有する綺麗な画像を形成できる。

【００３３】更に、トナー供給機構のトナー搬送ローラ
の外周面は、半導電性物質により形成されているので、
制御電極に印加された電圧がトナー搬送ローラに流れて
ショートすることがなく、また所定の極性に帯電したト
ナーに影響を及ぼす不要な静電気が、トナー搬送ローラ
表面上に帯電するのを確実に防止できる。

【００３４】請求項２の画像形成装置によれば、前記半
導電性物質は、絶縁性材料にカーボン粒子又は金属の微
粉末を含んだ材料で構成されるので、含有するカーボン
粒子又は金属の微粉末の量を調節することで、制御電極
アレイに印加する駆動電圧やトナーの帯電量などに応じ
て、半導電性物質の導電性を任意に設定することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】画像形成装置の内部機構を説明する概略側面図
である。

【図２】アパチャ電極体の部分拡大斜視図である。

【図３】記録用紙へのトナーの付着を説明する図１の要
部拡大側面図である。

【符号の説明】

１ 画像形成装置 １０ アパチャ電極体 １１ 開口部 １２ 制御電極 ２０ トナー供給機構 ２２ トナー搬送ローラ ２２ｃ 半導電性被膜 ２８ 背面電極ローラ ５０ コントロールユニット ５１ 駆動回路 Ｅ１ 電源回路 Ｅ２ 電源回路 ＡＬ 電極アレイ Ｐ 記録用紙 Ｔ トナー

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 絶縁性シートに画像記録媒体の搬送方向
   と直交方向に列設された複数の開口部とこれら開口部の
   近傍に位置する複数の制御電極からなる電極アレイとを
   形成したアパチャ電極体と、アパチャ電極体の電極アレ
   イに所定の極性に帯電したトナーを供給するトナー供給
   機構と、アパチャ電極体の電極アレイに対して画像記録
   媒体の搬送隙間を隔てて近接状に対向する背面電極と、
   画像信号に基づいて電極アレイの複数の制御電極に印加
   する駆動電圧を個別に制御する電極制御手段とを備えた
   画像形成装置において、 前記アパチャ電極体の電極アレイは、絶縁性シートのト
   ナー供給機構に対向する側の面に形成され、 前記トナー供給機構のトナー搬送ローラの外周面は、半
   導電性物質が形成されたことを特徴とする画像形成装
   置。
2. 【請求項２】 前記半導電性物質は、絶縁性材料にカー
   ボン粒子又は金属の微粉末を含んだ材料で構成されたこ
   とを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。