JP2910019B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明は、感光体ドラムその他の潜像担持体を介さず
に直接普通紙その他の記録材にトナー像を付着可能に構
成した画像形成装置に係り、特に電磁気的に開閉可能な
トナー通過孔群を所定方向に沿って配列したトナー通過
手段を介して、トナーを担持する現像ローラと背面電極
を対向配置し、該背面電極表面に沿って記録材を移動さ
せながら、画像情報に対応した制御電圧を前記トナー通
過手段に印加しながらトナー通過孔を選択的に開放し、
該通過孔を介して前記現像ローラに担持したトナーを記
録材側に転送可能に構成した画像形成装置に関する。

「従来の技術」 従来より潜像担持体として機能する感光体ドラムを用
いずに現像ローラ上に担持させたトナーを直接、画像情
報に対応させてドットパターン上に記録材上に転送され
る画像形成装置は公知であり、（スエーデン国特許願第
8704883号他） かかる装置構成を本出願人が先に出願した第５図に示
す概要図に基づいて簡単に説明するに、10′は現像ロー
ラ、12′は該現像ローラ10′を回転可能に軸支すると共
に、下面側に帯状開口13を形成したトナー容器、３′は
前記帯状開口13′に張設したマトリックス状の制御グリ
ッド、２′は該制御グリッド３′と所定空隙介して対面
配置させた背面電極、４′は前記背面電極に現像電圧を
印加する電源回路、５は画像情報に対応する信号を生成
する制御回路、６′は該信号に基づいて前記制御グリッ
ド３をスイッチングする駆動回路、20は底面より付勢さ
れたバネ71′を介して前記背面電極２′を所定位置に位
置決め固定させる装置本体である。

次にかかる装置の作用を簡単に説明するに、トナー容
器12′内に収納された一成分磁性トナーはドクターブレ
ード16により層厚規制した後規制グリッドと対面する現
像位置に導かれ、一方該現像位置では背面電極側に設け
た電源回路４′により前記現像ローラ10′と背面電極間
に現像電界を印加する。

そしてこの状態で、制御回路５及び駆動回路６′より
の信号に基づいて該制御グリッド３′をＸ−Ｙ軸方向に
通電制御することにより、該マトリックス間のトナー通
過孔3aに作用する現像電界を画像情報に対応させて選択
的に遮断若しくは導通させる事により前記背面電極２′
表面に画像情報に同期させて記録材８を挿通させる事に
より、前記トナー通過孔3aを介して画像情報に対応した
トナーが現像ローラ10′より記録材側に転送されながら
所定の画像形成が可能となる。

「発明が解決しようとする課題」 さてかかる技術によれば適切な画像濃度を得るため
に、現像ローラと背面電極間の現像ギャップを精度よく
維持する必要があるが、前記のように、背面電極及び制
御グリッドが平面状であるにも拘らず、現像ローラが円
筒状である事は、前記ギャップの高精度化を図ろうとす
ると結果的に前記現像幅を狭くせざるを得ず、その分印
字解像度の低下を招く。

この場合前記欠点を解消する為に前記現像電界強度を
現像ギャップ差に対応させて変化させる事も可能である
が、かかる構成を取ると電界制御が繁雑化するという欠
点も生じる。

而も前記現像ローラを小径化すればするほど前記欠点
が増大し、装置小型化の大きな制約になるのみならず、
而も該ローラと平面状部材の組合せでは、例えスペーサ
等を用いてもその間隔設定は中々精度よく行なう事が出
来ない。

一方前記装置においては狭小な現像ギャップ（例えば
数百μｍ）間に制御グリッドを介在する構成を取るた
め、結果として前記制御グリッドと現像ローラ間，及び
制御グリッドと背面電極間の間隙は夫々200μｍ前後の
微小空隙となってしまうが、この様な微小空隙を夫々独
立したスペーサを用いて精度よく維持する事は中々困難
である。

また前記各部材間の間隔、特に制御グリッドと背面電
極（記録紙）間の間隙が変動すると、結果として前記空
孔3aを介して記録紙上に担持されるトナーのドット径に
変動が生じ鮮明画像が形成し得ない。

この為前記間隔設定を精度よく行う必要があるが、平
面状の背面電極上を記録材が挿通する構成を取ると、紙
自体の浮き上がりやふらつき等が発生し、前記間隔変動
を精度よく抑制し得ない。

本発明はかかる従来技術の欠点に鑑み、現像ローラと
制御グリッド及び背面電極間の間隔規制を簡単な構成に
て精度よく行ない得る画像形成装置を提供する事を目的
とする。

本発明の他の目的とする所は前記間隔規制を精度よく
行ないつつも容易に現像幅の拡大が可能な画像形成装置
を提供する事にある。

本発明の他の目的とする所はトナー転送時に記録材の
ふらつきが生じる事なく背面電極上を精度よく記録材が
挿通可能な画像形成装置を提供する事を目的とする。

「課題を解決するための技術手段」 本発明は、第１図及び第２図に示すように、 電磁気的に開閉可能なトナー通過孔群を所定方向に沿
って配列したトナー通過手段を介して、トナーを担持可
能な現像ローラと、表面を記録材が移動可能な背面電極
とを対面配置してなる画像形成装置において、 前記現像ローラの軸芯方向両端の非印字領域に、前記
現像ローラとほぼ同心状に湾曲させた弧状周面を含む間
隔規制部材を配して、前記現像ローラを含む現像ユニッ
トを上方から着脱可能に構成し、 前記トナー通過手段と背面電極とを可撓性部材で形成
するとともに、前記現像ローラ装着位置において、前記
間隔規制部材が前記トナー通過手段と背面電極の非印字
領域に当接して、前記トナー通過手段と背面電極とを現
像ローラとほぼ同心状に湾曲させて配置可能に構成した
ことを特徴とする。

これにより、前記トナー通過手段たる制御グリッド３
と前記背面電極２とを現像ローラ10とほぼ同心状に湾曲
させて配置される。

そして、前記いずれの部材も同心状に凹弧状に形成さ
れているために、制御グリッド３と前記背面電極２を現
像幅方向に幅広に形成してもその間隔を均等に設定する
事が出来、これにより現像の安定化とともに、前記トナ
ー通過孔を多数列配列できるために現像速度の高速化及
び高解像化が容易に達成される。

この場合、前記制御グリッド３と背面電極２とを前も
って剛性的に湾曲させたものを用いてもよいが、例えば
前記両部材を可撓性部材で形成するとともに、間隔規制
部材たるコロ18、19を介した現像ローラ10を含む現像ユ
ニットを上方から装着することにより、その装着位置に
おいて前記制御グリッド３と背面電極２とが前記間隔規
制部材によって押圧されて配置されるので、所定曲率に
（現像ローラ10とほぼ同心状に）湾曲され自動的に且つ
精度よくセッティングが可能である。

而も前記現像ローラ10を含むユニットを取り出し可能
に構成したので、現像ローラ10を単に位置決め装着する
だけで自動的に且つ安定した間隔規制が可能でありその
分装置構成が簡単化する。

この場合間隔規制部材たるコロ18、19を制御グリッド
３若しくは背面電極２側夫々に設けて構成すると現像ロ
ーラ10と前記部材２、３間で個々に独立させて間隔規制
を行わなければならず結果として前記間隔規制方法が繁
雑化し且つ高精度な間隔規制が困難となる。

そこでこの様な場合は、前記現像ローラ10側の非印字
領域に前記トナー通過手段と前記背面電極２夫々の間隔
規制部材たるコロ18、19を配するのが好ましい。

さて記録材が挿通する制御グリッド３と背面電極２間
が湾曲しているために、記録材もガイド手段等を利用し
て該形状に沿って湾曲されながら挿通される事となる。

そして、記録材を湾曲させた場合、記録材自身のもっ
ているいわゆる腰により弾力性を生じせしめる事が出
来、この状態でガイド規制を行って挿通すると、紙自体
の浮き上がりやふらつき等が抑制され、ジャムの抑制や
記録紙と制御グリッド３間の精度よい間隔設定が可能と
なり、画像が安定化するという長所も合せ有す。

さて前記制御グリッド３は一般にFPC等の薄層部材で
形成されるが、この様な薄層部材を用いて湾曲を行なう
と軸方向若しくは現像幅方向に撓みが生じるのを避けら
れない。

そこで本発明の請求項２においては、前記トナー通過
手段を薄層部材で形成するとともに該薄層部材の、非印
字領域の前記間隔規制部材と当接部位に弾性力を有する
可撓性板状部材を配した事により前記薄層部材を湾曲さ
せた場合にも常に所定の張力をもって湾曲させる事が出
来、前記欠点の解消が図れる。

特に現像幅方向に板バネ部材を設けた場合は前記現像
ユニットを装置本体から取り出す事により自動的に湾曲
状態から平面状に復帰し、ジャム処理若しくはグリッド
交換その他のメンテナンスに有利である。

「実施例」 以下、図面に基づいて本発明の実施例を例示的に詳し
く説明する。但しこの実施例に記載されている構成部品
の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な
記載がない限りは、この発明の範囲をそれのみに限定す
る趣旨ではなく単なる説明例に過ぎない。

第１図は本発明の実施例に係る画像形成装置の要部構
成を示し、その構成を簡単に説明するに、７（A,B）は
右上端をＬ字状に欠落させた縦長方形の装置枠体で、略
中央水平線を挟んで上下に２つに分割し、図上左端側に
設けた支点72を中心に分割開放可能に構成する。

下部本体7Aはその上端中央位置に下方に垂下するガイ
ド溝73を形成し、該ガイド溝73に沿って現像ユニット１
が着脱自在に位置決め支持する。

現像ユニット１は、固定磁石集成体17を内包した現像
ローラ10と、回転軸16を介して該現像ローラ10を回転可
能に軸支すると共に、下面側に帯状開口13を形成したト
ナー容器12からなり、該帯状開口13と対面させて制御グ
リッド３と背面電極２とを、夫々所定空隙介して前記現
像ローラ10と同心状に凹弧状に湾曲して配置してなる。

そして記録材搬送路120は、下部本体7A右端側より前
記制御グリッド３と背面電極２間に形成される記録材搬
送路120に向け斜め下方に向け延伸させ、該側端側より
前記搬送路120に沿って上流側より順次給紙カセット2
1、給紙ローラ22、レジストローラ23が配設されてお
り、 一方前記現像位置の下流側は前記現像ユニット１の外
壁周囲をＲ状に迂回しながら上部本体7B側に導き、現像
ユニット１の上方位置に配した熱定着ローラ対24を通っ
て前記欠落部分に設けた排紙トレイ25まで延伸させる。

尚、図中26はファン、27は排紙ローラである。そし
て、次に前記各部材の構成について説明する。

尚、制御グリッド３は第３図に示すように長手方向
（Ｘ）に延在する複数本のループ電極31Xと、該ループ
電極31Xに対し所定角度傾斜させて平行に延設する多数
本のループ電極31Yからなるマトリックス状のループ線
群31X−31Yを絶縁層32Bを介して表裏両面よりサンドイ
ッチ状に第１及び第３の絶縁層32A,32Cで挟着させると
共に、前記両ループ線31X−31Yに挟まれる部位に前記絶
縁層31A−31Cを貫通する夫々貫通孔を穿孔し、トナー通
過孔3aとなしたFPCにより形成され、そして該グリッド
３は前記したように長方形状のFPCからなり、該FPCの各
辺の縁部に沿って板バネ33、34を貼着し、湾曲可能に補
強的機能をもたせる。

又前記FPCのトナー通過孔3a周囲の内、少なくとも背
面電極２と対面する又必要に応じてトナー通過孔3a内径
側と現像ローラ10側に第3B図に示すように界面活性剤、
導体若しくは半導体被覆層、その他の帯電防止層35を塗
布若しくは被覆し、そして前記帯電防止層35を導体若し
くは半導体被覆層で形成した場合は抵抗Ｒを介して接地
する。

この結果従来のFPCではトナー通過孔3a周囲には絶縁
層31（フィルム31A−31C）が形成されるために、前記ト
ナー通過孔3aを通過したトナーが前記絶縁層31との静電
誘導により、トナー通過孔3a周囲に付着し、該付着した
トナーが印字トナーと共に背面電極２側に落下し、印字
ドットの周囲に前記付着トナーが飛散し、解像度の低減
やドットぼけが生じてしまうが、本実施例においては前
記帯電防止層35を設けた為にこの様な不具合を解消する
事が出来る。

次に背面電極２の構成を第４図に基づいて簡単に説明
するに、本背面電極２は可撓性を有する薄板絶縁状部材
内に、トナー通過孔3aの中心を結ぶ線上に沿って櫛歯形
状の線電極29を配置し、該櫛歯電極29のトナー通過孔3a
のセンター位置29a上を小径ドーナツ状、若しくは小径
ドット状に形成しトナーの集束化を可能にしている。

この場合好ましくは前記集束手段として機能する櫛歯
状電極に、制御グリッド３のトナー通過孔3a開閉周期と
対応させてパルス電圧を印加するのがよい。

そして前記背面電極２は予め所定弧状に湾曲させてお
き、装置本体7A側の凹弧状収納部に、ほぼ表面が面一に
なる如く配置しているが、該背面電極２は可撓性を有す
る薄板部材で形成されている為に、後記現像コロ18,19
の押圧により精度よく湾曲が可能である。

第２図は現像ユニット１の構成を示し、トナー容器12
の長手方向両端側突出させた軸16に軸受けを介して一対
のコロ18、19を該軸と同心状に軸支させる。

かかる実施例によれば、第１図及び第２図に示すよう
に、前記上部本体7Bを開放した状態で、ガイド溝73を利
用して現像ユニット１を落とし込む事により、前記コロ
18、19の外周面形状に沿って制御グリッド３と背面電極
２が湾曲しつつ該コロ18、19の直径差を利用して精度よ
く間隔規制を行う事が出来、又ジャム若しくは制御グリ
ッド３の目詰まり等が生じた場合においても、前記現像
ユニット１を取り出す事により制御グリッド３の側端に
取り付けた板バネの弾性力を利用して該グリッドが元の
平板状に復帰し、ジャム処理等も容易である。尚、該グ
リッドは前記コロ18、19に固着させておいてもよく、こ
れにより背面電極２が直接開放されるために、ジャム処
理が一層容易になる。

又前記装置の記録材搬送路120は前記背面電極２の凹
弧状面に対応させて現像ユニット１を迂回する如く下部
本体7Aから上部本体7Bに向けＵ字状に形成されているた
めに自動的に反転排紙され、而も熱定着ローラは現像ユ
ニット１の上方位置にあるために、その熱エネルギーに
より現像ユニット１内のトナーの除湿が可能となる。

そして、前記記録材上に転送されたトナーは未定着ト
ナーである為に、前記画像形成後のトナーの定着を行な
う熱定着装置を前記現像位置の下流側に排する必要があ
るが、従来装置においては背面電極２が平面状に形成さ
れている為に、前記記録材搬送路が現像ローラ10の接線
方向に位置してしまい、言換えれば制御グリッド３や背
面電極２の配設方向と記録材搬送方向が交差してしま
い、従って該搬送路の下流側に定着器を配する事は前記
現像位置を挟んで十字状に前記定着器と前記電極等が配
する事により、省スペース化が達成しにくい。

そこで本実施例の特徴とする所は前記熱定着装置を前
記トナー担持体を挟んで背面電極２の反対側に配置した
事にある。

これにより装置全体が縦長になり、省スペース化が達
成されるとともに、特に前記発明のように現像位置を通
る記録材の搬送路を凹弧状に形成した場合は、これに沿
って反転させながら前記定着装置に導く事が出来、これ
により特別な反転用搬送路を設ける事なく、ページ順に
記録紙が堆積される反転排紙が容易に達成され、好まし
い。

又現像ユニットの上方に熱定着装置が存在する事は、
例えばコンピュータ本体、FAX等に取付けやすくコンポ
ーネント化しやすい。

「発明の効果」 以上記載した如く本発明によれば、前記現像ローラを
含むユニットを装置本体着脱可能に構成したので、現像
ユニットを上方から挿入して単に位置決め装着するだけ
で自動的に且つ安定した間隔規制が可能であり、その分
装置構成が簡単化するとともに、メンテナンスが容易に
行える。

また、現像ローラ10と制御グリッド３及び背面電極２
間の間隔規制を簡単な構成にて精度よく行ない得るとと
もに容易に現像幅の拡大が可能となり、これにより画像
鮮明度の向上と記録速度の高速化が可能となる。

また、本発明は記録材を湾曲した状態で挿通させる事
が出来るためにトナー転送時に記録材のふらつきが生じ
る事なく背面電極２上を精度よく記録材が挿通出来る。

等の種々の著効を有す。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明は本発明の実施例に係る画像形成装置の
概略構成図、第２図は現像ユニットと制御グリットと背
面電極の組み立て状態を示す概略図、第３図制御グリッ
トの斜視図第3B図はそのトナー集束化状態を示す作用
図、第４図は背面電極の概略図、第５図は先行技術の要
部構成図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B41J 2/385

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電磁気的に開閉可能なトナー通過孔群を所
   定方向に沿って配列したトナー通過手段を介して、トナ
   ーを担持可能な現像ローラと、表面を記録材が移動可能
   な背面電極とを対面配置してなる画像形成装置におい
   て、 前記現像ローラの軸芯方向両端の非印字領域に、前記現
   像ローラとほぼ同心状に湾曲させた弧状周面を含む間隔
   規制部材を配して、前記現像ローラを含む現像ユニット
   を上方から着脱可能に構成し、 前記トナー通過手段と背面電極とを可撓性部材で形成す
   るとともに、前記現像ローラ装着位置において、前記間
   隔規制部材が前記トナー通過手段と背面電極の非印字領
   域に当接して、前記トナー通過手段と背面電極とを現像
   ローラとほぼ同心状に湾曲させて配置可能に構成したこ
   とを特徴とする画像形成装置。
2. 【請求項２】前記トナー通過手段を薄層部材で形成する
   とともに該薄層部材の、非印字領域の前記間隔規制部材
   と当接部位に弾性力を有する可撓性板状部材を配したこ
   とを特徴とする請求項１）記載の画像形成装置。