JP2968544B2

JP2968544B2 - 画像形成装置

Info

Publication number: JP2968544B2
Application number: JP1309544A
Authority: JP
Inventors: ラーソンオーベ; 孝澄和田; 昌幸利根; 英全相羽; 圭司厳島
Original assignee: OOBE RAASON PURODAKUSHON AB; Kyocera Corp
Current assignee: OOBE RAASON PURODAKUSHON AB; Kyocera Corp
Priority date: 1989-11-29
Filing date: 1989-11-29
Publication date: 1999-10-25
Anticipated expiration: 2014-10-25
Also published as: JPH03168768A

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関する。

「従来の技術］従来より原稿像若しくは画像情報に対応したドットパ
ターン状の変調光を利用して感光体ドラムその他の潜像
担持体に担持させた静電潜像を、現像器を利用して可視
像化した後、該可視像化したトナー像を普通紙に転写さ
せるようにした電子写真装置は公知であり、プリンタ、
複写機その他の画像形成装置に多用されている。

しかしながらかかる電子写真装置は潜像形成手段を介
してトナー像を記録材に転写せしめる事を基本とするた
めに、画像情報を光情報に変換する手段、潜像担持体、
転写手段等に加えて前記潜像担持体に付着している残存
トナーを除去する手段、該潜像担持体に書込まれたトナ
ーの除去や再帯電させる手段を必要とし、装置構成が極
めて煩雑化するのみならず、前記各種手段を潜像担持体
として機能する感光体ドラム周囲に配設せねばならず、
結果として装置大型化につながる。

かかる欠点を解消するために、静電記録紙を用い、列
状に配列した針電極を直接前記記録紙に接触させて、該
針電極に選択的に高電圧を印加させながら、前記記録紙
に静電潜像を担持たせた後、該記録紙を現像器によりト
ナー像を付着させて可視像化する静電記録装置、更には
空気中でコロナ放電を起こす発生源と静電記録紙との間
に、主走査方向に多数の微小孔を有する制御電極を配
し、該制御電極により前記発生源よりのイオンの流れを
制御しながら前記静電記録紙に潜像を形成するように構
成したイオン流型静電記録装置も存在する。

しかしながらこれらはいずれも静電記録紙を用いなけ
ればならず、汎用性にかけるのみならず、静電潜像を形
成する点においては前記電子写真方式と変りがなく而も
潜像形成行程と現像行程とを別体に構成せねばならない
為に、尚装置の小型化を図る上で限界がある。

この為、普通紙を用いて而も潜像を形成する事なく直
接トナー像を記録材上に形成可能な各種装置が種々開発
されている。

例えば特公昭60−45430号において、夫々通電制御可
能な複数の貫通孔をマトリックス状に配列したスクリー
ン状部材を導電性インク液面に対し配設し、前記制御電
極と導電性液面との間に情報信号に応じた電圧を選択的
に印加して、対応する貫通孔内に前記導電性インクを選
択的に導入させた後、該スクリーン状部材を記録材表面
に接触させて画像転写を行う画像形成装置が提案されて
いるが、かかる装置においてもスクリーン部材へのイン
ク担持工程と画像転写工程を必要とするのみならず、液
状インクを用いる構成ではドットが微小化した鮮明画像
の形成が不可能である。

又いわゆる乾式トナーを用いる方式として、例えば実
公昭52−7208号において、後記するスクリーンにトナー
を供給するトナー容器と、多数の孔によって所望の印刷
パターンが形成された第１電極であるスクリーンと、こ
れに対向配置された第２電極とを有し、電気両電極間に
直流高電圧を印加しながら記録材を挿入する事により画
像形成を行う装置も提案されているが、かかる装置にお
いてもあらかじめ所望の印刷パターンが形成されている
スクリーンを用いる為に形成される画像パターンが大き
な制約を受け、一般的に数字やアルファベット以外の画
像形成を行う不可能である。

この為長年に亙り前記画像形成装置全ての欠点を解消
し得る装置の開発が望まれていたが、最近においてスエ
ーデン国特許願第8704883号（公開日1989年６月９日）
にて前記目的に合致する画像形成装置が提案された（以
下基本技術という）。

第６図はかかる基本技術の基本構成図で、電磁気的に
トナーを薄膜状に保持したスリーブ状のトナー担持体１
と、該トナー担持体１に対向配置された背面電極２との
間にマトリックス状の制御電極３を配し、該制御電極３
をＸ−Ｙ軸方向に通電制御することにより、該マトリッ
クス間の空孔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可能に構成し、これによ
り前記背面電極２表面に配した記録紙４上に前記制御電
極３内の空孔3aを介して画像情報に対応したトナーがト
ナー担持体１より転移させる事が可能となる。

そして更にかかる発明においては前記記録紙４を前記
トナー担持体１を形成するスリーブの軸方向と直交する
方向に移動可能に構成する事により、言い換えれば前記
両電極とトナー担持体１を利用して主走査方向に一列若
しくは複数列状に形成した帯状画像と、副走査方向に搬
送される記録材とを組合せて所定面積の広域画像形成が
可能となるものである。

「発明が解決しようとする技術的課題」しかしながら前記基本技術は理論的には極めて優れた
ものであるが、実用化を図る上で種々の問題が有る。

その第１が制御電極の問題で有る。

即ち本基本技術は例えば第８図に示すように現像電界
が形成可能なトナー担持体１と背面電極２間の狭小空隙
（例えば数百μｍ）内に制御電極３と記録紙４を介在す
る構成を取るために、而も前記狭小空隙には制御電極３
の厚みに加えてトナー担持体１に担持されたトナー層1a
の膜厚まで含まれているために、結果として前記制御電
極３とトナー層1a間、及び制御電極３と記録紙４間の間
隙は夫々100μｍ前後の微小空隙となってしまう。

而もかかる微小空隙内に、トナー担持体１と背面電極
２側には現像電圧が、又前記制御電極３には前記現像電
界を制御する制御電圧が印加されているために、高湿度
下により耐電圧が低下した場合、又含湿記録紙が誤って
制御電極に接触した場合、前記制御電極と他の部材間で
漏電若しくはリークが生じ画像形成が不可能になってし
まう場合がある。

また、前記夫々の各部材間の間隔、特に制御電極３と
記録紙４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４上に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、紙自体の浮き上がりや
ふらつき等が存在し、而も前記記録紙４に担持されたト
ナー像は未だ未定着状態にある為に、間隔設定手段を記
録紙に接触させて間隔設定を行おうとすると、画像の乱
れが生じてしまう。

更にかかる欠点を解消する為に記録紙搬送方向と直交
する軸端側で間隔設定を行おうとしても紙サイズが大き
い場合中央部に浮き上がり等が生じ、均等な間隔設定を
行い得ない。

本発明はかかる基本技術の欠点に鑑み、前記制御電極
と他の部材間での漏電若しくはリーク等の発生を防止
し、これにより鮮明画像の形成の容易化を図った画像形
成装置を提供する事を目的とする。

本発明の他の目的は、紙自体の浮き上がりやふらつき
等が生じる事なく更には画像の乱れが生じる事なく精度
よく間隙設定を行い得る画像形成装置を提供する事にあ
る。

又本発明の他の目的は前記間隙に変動が生じてもこれ
を電気的に補正し、記録紙上に担持されるトナーのドッ
ト径の変動を防止し得る画像形成装置を提供する事にあ
る。

「課題を解決する為の技術手段」次に前記目的を達成し得る発明を、請求項に従って順
を追って説明するが、請求項に記載された「通電制御に
より画像情報に対応したトナー通過空孔3aを形成するト
ナー通過手段」とは一般に前記制御電気３に対応する
が、必ずしも前記制御電極３のみに限定されるものでは
なく、例えば複数の電極の組合せにより前記作用を営む
ものも含む。（以下該通過手段を例示的に制御電極３と
言う言葉で説明する。）又請求項に記載された記録材も必ずしも記録紙４のみ
に限定されるものではなく、樹脂フィルム等も含むがこ
れも例示的に記録紙４と言う言葉で説明する。

A, 先ず請求項１に記載された発明は、前記トナー通過
手段を一又は複数の導電材で形成して制御電極としての
機能を維持し得ると共に、少なくとも前記トナー担持体
と直接対面する前記導電材の表面若しくは前記記録材と
直接対面する側の導電材表面を絶縁層で形成した点にあ
る。

これにより前記制御電極３とトナー層1a間、及び制御
電極３と記録紙４間の間隙を微小空隙に設定した場合に
おいても、前記制御電極と他の部材間で漏電若しくはリ
ークが生じる恐れを完全に防止出来、鮮明画像の形成が
容易となる。

尚前記トナーに導電性トナーを用いた場合は前記導電
材の全周囲を絶縁層で被覆する必要があるが、絶縁トナ
ーを用いた場合は特にこのような点に考慮する必要がな
い。

B, 次に請求項２に記載された発明は、紙自体の浮き上
がりやふらつき等が生じる事なく更には画像の乱れが生
じる事なく精度よく間隙設定を行い得る画像形成装置を
提案するもので、かかる目的達成の為に、前記制御電極
と背面電極間の空隙より小なる、より好ましくは記録紙
より僅かに大なる開口幅を有するスリット開口を記録材
進入側に設定すると共に、該スリット開口を少なくとも
トナー通過手段より背面電極側に近接させて、より好ま
しくは前記スリット開口を背面電極とほぼ同一平面上に
設定した点に有る。

かかる技術手段によれば、前記スリット開口により記
録紙の浮き上がり等が幅方向に強制的に抑制された状態
で、記録紙が画像形成位置に進入していくために、これ
を軸方向両端側の非画像形成部でガイドした状態で挿通
しても中央部が浮き上がるのやふらつきを容易に防止で
きる。

又前記スリット開口は記録紙の画像生成前の進入側に
設定してある為に、該スリット開口と記録紙が接触して
も画像の乱れが生じる余地が全くない。

而も前記スリット開口は背面電極に沿って形成されて
いる為に前記効果が一層助長される。

Ｃ、さて前記間隙設定を機械的に精度よく行っても、
微小空隙である為に、製造上のバラツキその他により相
対的な変動割合が大きくなり、やはり記録紙上に担持さ
れるトナーのドット径に変動が生じてしまう。そこで請
求項４に記載した発明は、前記トナー通過手段の通電制
御をパルス電圧を用いて行うと共に、該通過手段と他の
部材間の間隔変化に対応させて前記パルス電圧のデュー
ティ比、パルス幅その他の電気的入力条件を変化可能に
構成した点に有る。

これにより前記間隙に変動が生じてもこれを電気的に
補正し、記録紙上に担持されるトナーのドット径の変動
を防止し得るとともに、特に前記通電制御をパルス電圧
を用いたが故に容易に且つ精度よく前記補正を行い得
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２図は本発明の実施例に係る画像形成装置を示す全
体構成図で、記録紙４搬送路上に沿ってペーパカセット15と給紙ロー
ラ16からなる給紙手段、レジストローラ17、挿入ガイド
６、第１図に詳述する画像生成部10、搬送板７、及び定
着ローラ対18から構成され、前記給紙ローラ16によりペ
ーパカセット15より給紙された記録紙４はレジストロー
ラ17の入口端で待機した後、制御電極３の通電制御時期
とタイミングを取って、搬送ガイド６を介して画像生成
部10内に送られる。

尚前記搬送ガイド６は接地された導電性部材で形成さ
れ、レジストローラ17等との摺擦により帯電した電荷を
除去した後画像生成部10に挿入可能に形成すると共に、
該ガイド６を僅かに上方に向けＲ状に湾曲させ、これに
より前記記録紙４は第１図に示すように、その先端部が
画像生成部10内の背面電極２表面に接触しながら円滑に
該表面に沿って挿通される事になる。

そして該画像生成部10内で後記するように画像情報に
対応した未定着トナー像を担持させた記録紙４は、搬送
板７を介して定着ローラ対18に挿入され画像定着が行わ
れる。

尚前記搬送板７は、搬送ガイド６と同様に接地された
平板状の導電性部材で形成され、前記画像生成部10内で
帯電した電荷を除去した後定着ローラ対に挿入可能に構
成されている。

画像生成部10は、第１本体10Aと第２本体10Bに２つに
分割可能に構成され、第１本体10Aは記録紙４搬送方向
と直交する方向に沿って下面側に帯状開口21を形成した
トナー容器８と、前記帯状開口21と対面させてトナー容
器８内に配設したトナー搬送ローラ（トナー担持体１）
と、前記トナー容器８の底面とほぼ面一に張設した制御
電極３とからなり、これらは一体的にユニット化されて
いるとともに、該ユニット体を後記する背面電極２と離
接する方向に抜出可能に構成されている。

第２本体10Bは、支持部材31に固定され、スリット空
隙11を介して前記制御電極３と対峙している背面電極２
と、弾性部材を介して前記背面電極２を位置保持する支
持体30からなり、前記支持体30は装置本体の一部を構成
する。

次にこれらの各部材について詳説するに、トナー容器
８は内部に一成分磁性トナーを収納すると共に、前記搬
送ローラと対面する内壁面にドクターブレード22を設け
る。又前記容器の底面の記録紙４搬送方向進入側には、
前記帯状開口21と隣接させて薄肉のナイフエッジ状のス
ペーサ23がほぼ記録紙４最大幅に亙って固設されてお
り、該スペーサ23により記録紙４のガイド規制を行う。
そして更に該スペーサ23上流側の底面角隅部はＲ状に湾
曲させ、搬送ガイド６との間で、進入方向に進むに連れ
徐々に狭幅化された楔状ガイド空間が形成される。

トナー搬送ローラ１は、現像スリーブ1aと該スリーブ
内に内包させた不図示の固定磁石集成体からなり、トナ
ー同士の摩擦帯電により電荷が注入されたトナーを固定
磁石集成体の磁気保持力を利用してスリーブ上に担持さ
せた後、該スリーブを矢印方向に回転させながらドクタ
ーブレード22により層厚規制を行った後、該層厚規制さ
れたトナー層が帯状開口21位置に搬送される事になる。

又前記搬送ローラ１にはバイアス電源24が印加されて
おり、これにより後記する背面電極２との間で現像電界
が形成される事になる。

制御電極３は第５図（ａ）に示すように長手方向
（Ｘ）に延在する複数本のＸ軸線X1,X2……と、該通電
線に対し所定角度傾斜させて狭幅に平行に延設する各一
対のＹ軸線Ya1,Ya2……からなり、これらを表裏両面よ
り絶縁性の薄層フィルム、例えばFPCにより挟着すると
共に、前記各対のＹ軸線とＸ軸線に挟まれる部位に貫通
孔を穿孔し、トナー通過空孔3aとなす。

この結果記録紙４の挿通速度と対応させてX1、X2線…
…を第５図（ｂ）に示すように順次時間差をもって通電
させる事により、前記空孔3aを通過するドット状のトナ
ーパターンは結果として１列状になり、この結果前記Ｙ
軸線幅を特に密にしなくても密なドットパターンの形成
が可能となる。

そして前記制御電極３は前記帯状開口21に平面状に張
設させる。

又前記制御電極３にはデューティ比変調回路37を介し
て画像情情報に対応したパルス信号（電圧）を生成し、
前記Ｘ軸線とＹ軸線を選択的に通電制御可能な通電制御
回路38が接続されている。

この結果、該通電制御回路38により生成されるパルス
信号に基づいて各デコーダ39を介して、第５図（ｂ）に
示すように前記Ｘ軸線とＹ軸線を選択的に通電制御する
事により前記空孔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が出来、こ
れにより前記背面電極２表面を挿通する記録紙４上にト
ナー搬送ローラ１側より前記制御電極３内の空孔3aを介
して画像情報に対応したトナーを供給させる事が可能と
なる。

又前記パルス信号は前記デューティ比変調回路37によ
り前記制御電極３と背面電極２若しくは記録紙の厚みに
対応させて制御電極３と記録紙４間に間隙変動が生じた
場合、これに対応させて前記パルス信号のデューティ比
やパルス幅を変更する事により、前記空孔3aを通過する
現像電界を調整し、結果的に記録紙上に担持されるトナ
ーのドット径の変動を防止する事が出来る。

背面電極２は、その本体2aを前記制御電極３と平行ス
リット間隙を介して対峙可能に帯状平板状の導電性部材
で形成すると共に、該本体2aを、同様に長手方向に延設
する絶縁性の支持部材2b上にほぼ面一になる如く固着さ
れる。そして該スペーサ23との間で前記制御電極と背面
電極間の空隙より小なる、より好ましくは記録紙より僅
かに大なる開口幅を有するスリット開口12を背面電極と
ほぼ同一平面上に形成する。

一方、支持体30は前記背面電極２が垂直方向に変位自
在な、矩形状凹部空間32を形成すると共に、該凹部空間
32の進入側上端部を、鍵形状に形成し、前記背面電極２
が位置規制されて係止可能に構成する。

そして前記背面電極２は、第３図に示すように、その
長手方向両端側に位置するトナー容器８の底面に設けた
絶縁性の位置規制部材により位置規制されて制御電極３
との間の間隔設定を精度よく行うように構成すると共
に、中央側に向けて制御電極３の非印字位置まで記録紙
ガイド部５を延設させている。

即ち、該ガイド部５は第４図に示すように、下向き円
弧状をなしその下面側に摺動抵抗の少ない樹脂等を塗布
すると共に、背面電極２との間で記録紙４が挿通可能な
微小空隙を介して対峙させている。

かかる実施例によれば搬送ガイド６より画像生成部10
に挿入された記録紙４は、スリット空隙11の進入側のス
ペーサ23に沿って案内されながらスリット開口12により
浮き上がりや湾曲等を強制しながらスリット空隙11内に
精度よく挿入される。この際ガイド面として機能する前
記スペーサ23が前記制御電極３より背面電極２側に近接
させた為に、前記スリット空隙11内に挿入された記録紙
４が誤って制御電極３側に接触する事がない。

又スリット空隙11内に挿入された記録紙４は、記録紙
ガイド部５により記録紙４を保持しながら背面電極２表
面を挿通されるが、背面電極２は弾性部材34により変位
可能に構成されている為に、記録紙の厚みの変動が生じ
ても長手方向軸端側に設けた記録紙ガイド部５と一体化
させた位置規制部材36により、制御電極３と記録紙４間
の間隙を一定に維持しつつ、該位置規制部材36に一体的
に形成した記録紙ガイド部５により記録紙４を保持しな
がら背面電極２表面を挿通可能に構成している為に、前
記記録紙４の紙厚にバラツキが生じても背面電極２の垂
直方向の位置変位によりこれを吸収し、この結果記録紙
４の浮き上がり等が生じる事なく安定して挿通されると
共に、記録紙４の紙厚にバラツキが生じても、制御電極
３と記録紙４間の間隙を一定に維持する事が可能とな
る。

尚、上記実施例においては固定磁石集成体を内包した
回転可能な搬送ローラでトナー担持体を説明したが、磁
石を固定せず回動させた外側の現像スリーブを固定して
おいてもよく、スリーブ、磁石ともに逆方向双方向に回
転させてもよい。

「効果」以上記載した如く本発明によれば前記基本技術におけ
る制御電極周りにおける問題を全て解決し、鮮明長造形
性がか能となる。

特に請求項２に記載した説明によれば、前記制御電極
と他の部材間での漏電若しくはリーク等の発生を防止す
る事が出来、又、請求項２及び３に記載した発明によれば、紙自体
の浮き上がりやふらつき等が生じる事なく更には画像の
乱れが生じる事なく精度よく間隙設定を行い得、更に請求項４に記載した発明によれば前記間隙に変動
が生じてもこれを電気的に補正し、記録紙上に担持され
るトナーのドット径を常に一定に維持し得る。

等の種々の著効を有す。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第５図は本発明の実施例にかかる画像形成装
置で、第２図は全体構成図、第１図はその要部である画
像生成部の横断面図、第３図はその軸端側の断面図、第
４図は第３図のＡ−Ａ線断面図、第５図（ａ）は制御電
極を示す要部正面図、第５図（ｂ）はその通電信号を示
す作用図、第６図及び第７図は本発明が適用される基本
発明を示す概略構成図とその通電制御状態を示す作用図
である。第８図はその模式図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者利根昌幸東京都世田谷区玉川台２丁目14番９号京セラ株式会社東京用賀事業所内 (72)発明者相羽英全東京都世田谷区玉川台２丁目14番９号京セラ株式会社東京用賀事業所内 (72)発明者厳島圭司東京都世田谷区玉川台２丁目14番９号京セラ株式会社東京用賀事業所内 (56)参考文献特開昭49−87218（ＪＰ，Ａ) 特開昭60−199668（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B41J 2/415

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】通電制御により画像情報に対応したトナー
通過空孔を形成するトナー通過手段を挟んでトナー担持
体と背面電極を配置するとともに、該背面電極表面に沿
って記録材を移動させながら、前記空孔を通過したトナ
ーを記録材上に転移可能に構成した画像形成装置におい
て、前記トナー通過手段を一又は複数の導電材で形成す
るとともに、少なくとも前記トナー担持体と直接対面す
る前記導電材の表面、若しくは前記記録材と直接対面す
る側の導電材表面を絶縁層で形成した事を特徴とする画
像形成装置
【請求項２】通電制御により画像情報に対応したトナー
通過空孔を形成するトナー通過手段を挟んでトナー担持
体と背面電極を配置するとともに、該背面電極表面に沿
って記録材を移動させながら、前記空孔を通過したトナ
ーを記録材上に転移可能に構成した画像形成装置におい
て、前記トナー通過手段と背面電極間の空隙より小なるスリ
ット開口を、記録材進入側に設定すると共に該スリット
開口を少なくともトナー通過手段より背面電極側に近接
させて設定した事を特徴とする画像形成装置
【請求項３】前記スリット開口を背面電極とほぼ同一平
面上に設定すると共に、記録材移動方向とほぼ直交する
方向における前記通過手段の両端側の非画像形成部に、
該記録材より背面電極側に近接させて記録材移動用のガ
イド面を形成した請求項２記載の画像形成装置
【請求項４】通電制御により画像情報に対応したトナー
通過空孔を形成するトナー通過手段を挟んでトナー担持
体と背面電極を配置するとともに、該背面電極表面に沿
って記録材を移動させながら、前記空孔を通過したトナ
ーを記録材上に転移可能に構成した画像形成装置におい
て、前記トナー通過手段の通電制御をパルス電圧を用い
て行うと共に、該通過手段と他の部材間の間隔変化に対
応させて前記パルス電圧のデューティ比、パルス幅その
他の電気的入力条件を変化可能に構成した事を特徴とす
る画像形成装置