JP3747823B2 - Image forming apparatus - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置、特に搬送ベルトによって所定の搬送方向に搬送される複写紙、転写紙、コピー用紙および記録紙などのシート(以下、単に「シート」という)上にトナーを飛翔させ、該シート上にトナー像を直接形成した後、該トナー像を前記シートに定着させる画像形成装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
トナーを用いた画像形成方法としては、従来よりジャンピング方式のものや、プロジェクション方式のものが最も広く用いられている。この種の画像形成方法は、感光体上に画像に対応する静電潜像を形成し、画像形成剤としてのトナーを現像ローラ等のトナー担持体から感光体上の静電潜像に付着させてトナー像を得た後、そのトナー像をシートに転写するものである。しかしながら、これらの画像形成方法では、感光体表面に静電潜像を形成する工程(感光プロセス)を必要としており、装置構成が複雑であり、かつ装置コストおよびランニングコストが高いという問題を含んでいる。そこで、近年、米国特許第3,689,935号、同第5,036,341号や特表2001−505146号公報に記載されたように、電界の作用によりトナーを所定の搬送方向に搬送されるシート上に飛翔させ、トナー像を直接シート上に形成する、いわゆる「トナージェット(登録商標)」方式の画像形成装置が注目されてきている。
【0003】
ここで、シートを所定の搬送方向に搬送させる方法として、例えばシートを搬送するために搬送ベルトを用いたシート搬送ユニットが従来より数多く用いられている。このシート搬送ユニットでは、複数のローラに搬送ベルトを掛け渡し、その搬送ベルトの表面上でシートを保持しながら、該搬送ベルトを所定の搬送方向に走行することによって、シート搬送を行っている。そして、そのシート搬送中にトナージェット方式によってトナー像が形成された後、該シートは搬送ベルトから剥離され、さらに定着ユニットに搬送されて該シートへのトナー像の定着が行われる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述したように、トナージェット方式の画像形成装置では、シートを搬送するシート搬送ユニットと、定着ユニットとはそれぞれ別個のユニットで構成されており、このことが装置の大型化および装置コストの増大の主要因の一つとなっていた。
【0005】
この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、搬送ベルトを用いてシートを搬送しながら、該シートにトナーを飛翔付着させてトナー像を形成した後、該トナー像を該シートに定着させる構造を有する画像形成装置において、装置の小型化および低コスト化を図ることを目的とする。
【0006】
この発明は上記目的を達成するために、第1および第2ローラに搬送ベルトを掛け渡し、搬送ベルトを所定の搬送方向に走行することによって、搬送ベルトの表面上でシートを保持しながら、第1ローラから第2ローラに搬送するシート搬送手段と、搬送ベルトの上方位置において搬送方向に沿って一列に並べて配置され、シート搬送手段によって搬送されている搬送中シートにトナーを上方側から飛翔させて該搬送中シート上に互いに異なる色のトナー像を形成する複数の現像器と、搬送中シートを挟んで複数の現像器のそれぞれの反対側に配置された背面電極と、第2ローラに対向して配置された第3ローラとを備え、複数の現像器のそれぞれは、帯電したトナーを担持するトナー担持体と、トナー担持体と搬送中シートとの間に配置された基体と、トナー担持体から背面電極に向けて基体に貫通形成されたトナー通過孔を取り囲むように基体に設けられた制御電極と、基体表面に設けられた半導電性層とを有し、半導電性層によって基体の帯電を防止しつつ、トナー担持体から背面電極へのトナー飛翔を制御することによって搬送中シートにトナー像を形成するトナー飛翔制御手段とを備え、第2ローラを加熱ローラで構成するとともに、第3ローラを加圧ローラとして加熱ローラに向けて押圧させて現像器によりシート上に形成されたトナー像を該シートに定着させるとともに、加熱ローラは、シートへのトナー像の定着と同時に、搬送ベルトを加熱し、搬送ベルトから放熱される熱により半導電性層を暖めている。
【0007】
このように構成された発明では、加熱ローラにより暖められた搬送ベルトから放熱される熱により、半導電性層を暖めることができる。したがって、半導電性層の抵抗値を最適化するために、該半導電性層のそれぞれに対してヒータを設ける必要が無い。よって、装置構成が簡素化されて装置の小型化および装置コストの低減が可能となる。さらに、加圧ローラを加熱ローラに向けて押圧させることで、加熱ローラがシート搬送手段の一構成要素として機能すると同時に、加圧ローラと共同して定着手段としても機能している。すなわち、トナー像を形成するためにシートが所定方向に搬送されるとともに、その搬送先(加熱ローラと加圧ローラとの間)で該シートへのトナー像の定着が同時に行われる。その結果、シート搬送ユニットと定着ユニットとを別個に設けた場合に比べて装置構成が簡素化されて装置の小型化および装置コストの低減が可能となる。
【0008】
【発明の実施の形態】
図1はこの発明にかかる画像形成装置の一実施形態を示す図である。また、図2は図1の画像形成装置を構成する現像器の拡大図である。さらに、図3は図1の画像形成装置の電気的構成を示すブロック図である。この画像形成装置では、ホストコンピュータなどの外部装置から画像信号が制御ユニット100のメインコントローラ101に与えられると、このメインコントローラ101からの信号に応じてエンジンコントローラ102が4つの現像器1Y,1M,1C,1Kの各部を制御することで、シート搬送ユニット2によって所定の搬送方向Yに搬送されてくるシートSにトナーを飛翔し、付着させて画像信号に対応するトナー像を形成する。
【0009】
このシート搬送ユニット2では、第1ローラ21と第2ローラ22とに搬送ベルト23が掛け渡されており、図示を省着する駆動モータから与えられる駆動力によって搬送ベルト23が搬送方向Yに走行する。そして、搬送ベルト23はカセット7から取り出された複写紙、転写紙、記録紙およびOHP用透明シートなどのシートSを保持しながら、第1ローラ21から第2ローラ22にシートSを搬送する。なお、この明細書では、本発明の技術事項を明確にするため、搬送ベルト23によって第1ローラ21から第2ローラ22に搬送されていくシートを「搬送中シート」と称し、また後述するようにしてトナー像が形成されたシートを「トナー像形成済シート」と称し、さらにトナー像を形成する前のシートを「トナー像未形成シート」と称する。
【0010】
また、この画像形成装置では、カラー画像を形成すべく、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)の4種類の現像器1Y,1M,1C,1Kが搬送ベルト23の搬送方向Yに沿って一列に配列されており、各現像器1Y,1M,1C,1Kが搬送中シートSに対してトナー像を形成し、最終的に4色のトナー像を重ね合わせてフルカラー画像を形成する。なお、これらの現像器1Y,1M,1C,1Kは、搬送中シートSに飛翔付着させるトナー色が互いに異なる点を除き、基本的には同一構成を有しているため、以下においては現像器1(1Y,1M,1C,1K)の共通構成および動作について、図2ないし図5を参照しつつ説明する。
【0011】
各現像器1では、ハウジング11内に、現像剤としてのトナーTが貯留されるとともに、現像ローラ12、供給ローラ13および規制ブレード14が収容されている。現像ローラ12は、帯電したトナー(すなわち、画像形成用の帯電粒子)Tを担持し、同図の矢印方向Dに所定の周速度で回転することによって後述する背面電極3に対向する位置(トナー飛翔開始位置)Jに搬送するトナー担持体である。この現像ローラ12は、アルミニウム、鉄等の金属又は合金によって円筒状に形成されており、エンジンコントローラ102に設けられた現像ローラバイアス発生部103から直流電圧が印加されている。
【0012】
供給ローラ13は現像ローラ12の外周面に当接されて、該現像ローラ12とは逆方向に回転し、トナーTを現像ローラ12に供給するとともに、余分なトナーTを該現像ローラ12から落とすものである。この供給ローラ13は、例えば金属芯にウレタンスポンジ等の合成ゴムを巻き付けてなり、現像ローラ12と摩擦接触することによってトナーTを所定極性に帯電させる働きも有する。なお、本実施形態ではトナーTは負に帯電するものとして、以下説明する。
【0013】
規制ブレード14は、現像ローラ12の回転方向Dにおいて上記供給ローラ13よりも下流側で現像ローラ12の外周面に当てられ、現像ローラ12との摩擦によってトナーTを負に帯電させるとともに、現像ローラ12に担持されるトナーTの量を規制するものであり、例えばトナーは1〜3層程度に担持されるように規制される。この規制ブレード14は、その一端をハウジング11に固定した板状金属片141の他端部に弾性部材142を取り付けたものによって構成され、弾性部材142が現像ローラ12の外周面に当接し、トナーTを規制している。
【0014】
この現像ローラ12に対向して背面電極3が配置されている。より詳しくは、背面電極3は、図2に示すように、搬送ベルト23によって搬送方向Yに搬送されている搬送中シートSを挟んで現像ローラ12の反対側に配置されている。そして、エンジンコントローラ102に設けられた背面バイアス発生部104から、現像ローラ12に印加される電圧よりも高い直流電圧が印加されており、現像ローラ12と背面電極3との間に帯電トナーTを背面電極3に向かって移送させるための移送静電界が形成されている。このため、この移送静電界によってトナー飛翔開始位置Jで帯電トナーTが現像ローラ12から背面電極3に向けて飛翔し、搬送中シートSの表面に着弾付着する。
【0015】
また、この実施形態では、搬送中シートSへの帯電トナーTの飛翔を制御するために、現像ローラ12と搬送中シートSとの間にフレキシブルプリント回路基板(以下、FPCという)4が配置されている。以下、図4および図5を参照しつつFPC4の構成および作用について説明する。
【0016】
図4はフレキシブルプリント回路基板の部分拡大断面および帯電トナーの飛翔モデルを示す図である。また、図5はフレキシブルプリント回路基板に形成された制御電極および偏向電極を示す図である。このFPC4では、現像ローラ12から背面電極3に帯電トナーTを案内するためのトナー通過孔41がポリイミド等の電気絶縁性材料よりなる基体42に穿設されている。なお、図4においては、トナー通過孔41が1つだけ示されているが、この実施形態では、複数のトナー通過孔41が図4紙面の垂直方向Xに等間隔で一列に設けられており、各トナー通過孔41を介して帯電トナーTが背面電極3側に向けて通過可能となっている。なお、この実施形態ではトナー通過孔41を1列に並べているが、複数列に並べて設けてもよい。また、トナー通過孔41の形状については、この実施形態の如く円形に形成してもよいし、また楕円形あるいは多角形であってもよい。
【0017】
また、基体42の現像ローラ12側において、各トナー通過孔41を取り囲むように、リング状に制御電極43が形成されている。また、各制御電極43からリード線44がトナー通過孔41の配列方向と直交する方向に延びている。なお、制御電極43の形状は円形に限定されるものではなく任意であり、例えば楕円形あるいは多角形であってもよく、また、完全なリングではなく一部が欠けたものであってもよい。
【0018】
また、基体42の背面電極3側において、各トナー通過孔41ごとに、一対の偏向電極45L,45Rが図5に示すように搬送中シートSの搬送方向(トナー通過孔列と直交する方向)Yに対して斜めに対向するように設けられるとともに、偏向電極45L,45Rからリード線46L,46Rがそれぞれ延設されている。
【0019】
この基体42には、図4および図5への図示は省略されているものの、高圧ドライバICなどからなる制御バイアス発生部47(図3)、L偏向バイアス発生部48L(図3)およびR偏向バイアス発生部48R(図3)が設けられている。このうち、制御バイアス発生部47は各制御電極43に電気的に接続されており、エンジンコントローラ102のCPU105からの開閉制御信号に応じて適切な電圧が選択的に印加されることによって、上記トナー通過孔41を静電気的に開閉する。つまり、各制御電極43ごとに、帯電トナーTが現像ローラ12から飛び出し、トナー通過孔41を通過して背面電極3に向かって飛翔するように、現像ローラ12と背面電極3との間にトナー通過孔41を通る移送静電界を露出させ、また該露出を制限するものである。
【0020】
また、L偏向バイアス発生部48Lは偏向電極45Lと電気的に接続されるとともに、R偏向バイアス発生部48Rは偏向電極45Rと電気的に接続されており、エンジンコントローラ102からの偏向制御信号に応じて偏向電極45L,45Rのそれぞれに適切な電圧が選択的に印加されることによって、帯電トナーTの飛翔方向を以下の3方向に切り替えている。
【0021】
(1)偏向なし:図4の矢符P1
偏向電極45L,45Rの両者に同一電圧を印加した場合には、帯電トナーTは図4の矢符P1で示すようにトナー通過孔41をまっすぐ通過して搬送中シートSの上の当該トナー通過孔41に対応する位置に飛翔する。
【0022】
(2)左偏向:図4の矢符P2
両偏向電極45L,45Rのうち搬送中シートSの搬送方向Yを基準としてトナー通過孔41の左側に配置された偏向電極45Lに右側に配置された偏向電極45Rよりも相対的に高い電圧を印加した場合には、負極性に帯電している帯電トナーTは、図4の矢符P2に示すように、両電極45L,45Rの間に生ずる偏向用静電界によって左側に偏向する。
【0023】
(3)右偏向:図4の矢符P3
両偏向電極45L,45Rのうち搬送中シートSの搬送方向Yを基準としてトナー通過孔41の右側に配置された偏向電極45Rに左側に配置された偏向電極45Lよりも相対的に高い電圧を印加した場合には、負極性に帯電している帯電トナーTは、図4の矢符P3に示すように、両電極45L,45Rの間に生ずる偏向用静電界によって右側に偏向する。
【0024】
このように、この実施形態では、帯電トナーTの飛翔方向を3方向に切替えながら、その偏向範囲内を含む搬送中シートSの着弾位置PIで帯電トナーTを搬送中シートSに着弾させている。
【0025】
ただし、上述の如く偏向電極45L,45Rは搬送中シートSの搬送方向Yに対して斜め方向に対向配置されているから、上記(1)偏向なし、(2)左偏向及び(3)右偏向という3つの態様によって、搬送中シートSが停止しているときは該搬送中シートSの搬送方向Yに対して斜めに直線的に並ぶ3つのドットが搬送中シートS上に形成される。この場合、搬送中シートSがドットを打つ周期(時間)で相隣るドットのずれ量(距離)だけ搬送されるようにその搬送速度を定めることにより、当該3つのドットを搬送中シートSの搬送方向Yと直交する方向に直線的に並べることができる。従って、1つのトナー通過孔41で3つのドットを形成することができ、ドットの高密度化を図ることができる。
【0026】
FPC4の基体42では、現像ローラ12側の表面421上と、背面電極3側の表面422上とに、帯電防止用の半導電性層49が形成されるとともに、接地電位が与えられている。これらの半導電性層49は予め設定されている温度(初期設定温度)で最適抵抗値を示し、上記のようにして飛翔する帯電トナーTがFPC4と接触することで発生する摩擦電荷をFPC4から逃がしてFPC4の帯電を効果的に防止するとともに、移送静電界および偏向用電界への影響を抑えることができるように構成されている。すなわち、半導電性層49の温度が初期設定温度あるいは許容温度範囲内に保持される間、良好な印字品質を確保可能となっている。
【0027】
また、現像ローラ12の回転方向Dにおけるトナー飛翔開始位置Jよりも上流側において、上記のように構成されたFPC4と現像ローラ12との間に現像ローラ12の長手方向(図4紙面の垂直方向)Xの全長にわたって広がったスペーサ5がFPC4のトナー通過孔41よりも回転方向Dの手前側に差し込まれており、これにより、現像ローラ12とFPC4のトナー通過孔41との間隔が一定値に規制されている。
【0028】
次に、図1に戻って、画像形成装置について全体構成および動作について説明を続ける。この画像形成装置では、上記のように構成された4つの現像器1Y,1M,1C,1Kによって搬送中シートS上に4色のトナー像が重ね合わされてカラートナー像がシートSに形成される。そして、このトナー像形成済シートSはさらに第2ローラ22に搬送されるが、その第2ローラ22に対向して第3ローラ24が配置されており、トナー像形成済シートSを挟み込みながら、これを搬送ベルト23から剥離するとともに、図示を省略する排出トレイに向けて搬送する。
【0029】
ここで、この実施形態では、第2ローラ22を加熱ローラで構成する一方、第3ローラ24を加圧ローラとして第2ローラ(加熱ローラ)22に押圧している。また、この第2ローラ22はエンジンコントローラ102内に設けられたヒータ駆動部106と電気的に接続されており、このヒータ駆動部106がエンジンコントローラ102のCPU105からの加熱制御信号に応じて第2ローラ22に内蔵されたヒータのON/OFF制御を行い、トナー像形成済シートS上のトナー像を該シートSに定着させている。このように、この実施形態では、第2ローラ22と第3ローラ24とが従来の定着ユニットと同一機能を果たしている。
【0030】
以上のように、この実施形態によれば、第2ローラ22は、シートSを搬送するシート搬送ユニット2の一構成要素であると同時に、加熱ローラで構成されており、加圧ローラたる第3ローラ24と協同して定着ユニットの加熱ローラとしても機能している。すなわち、トナー像を形成するためにシートSを所定の搬送方向Yに搬送するとともに、その搬送先(第2ローラ22と第3ローラ24との間)でトナー像形成済シートSへのトナー像の定着を同時に行うように構成しているため、シート搬送ユニットと定着ユニットとを別個に設けた場合に比べて装置構成を簡素化することができ、装置の小型化および装置コストの低減を効果的に図ることができる。
【0031】
また、この実施形態では、第2ローラ(加熱ローラ)22によって搬送ベルト23を加熱しているために、次の2つの作用効果がさらに得られる。
【0032】
(1)上記実施形態のようにFPC4上に半導電性層49を形成した場合には、半導電性層49の抵抗値を最適化する必要がある。というのも、FPC4の帯電を防止するためには、チャージアップした摩擦電荷をFPC4から効率よく逃がす必要があり、半導電性層49の抵抗値を低く設定するのが望ましいが、その一方で抵抗値が低すぎると、次のような問題が発生して印字品質の低下を招いてしまう。
【0033】
すなわち、半導電性層49の低抵抗化によって制御電極43や偏向電極45L,45Rへの電圧印加によって発生する電界が半導電性層49で遮蔽されてしまい、トナーの飛翔性やトナーの偏向量が低下してしまう。その結果、搬送中シートS上に形成されるドットの形状、寸法、黒度および解像度などに影響を及ぼして印字品質の低下を招いてしまうことがある。したがって、FPC4上に半導電性層49を設ける場合には、帯電を防止するという効果と、電界への影響を抑えるという効果とをバランスをとるように、半導電性層49の抵抗値の最適化が図られており、良好な印字を実行するためには、常に抵抗値を所定の適正範囲に維持する必要がある。
【0034】
しかしながら、従来より知られているように半導電性物質は比較的大きな温度依存性を有しているため、半導電性層49の温度が変動すると、その温度変動に伴って抵抗値が適正範囲から大きくずれて印字品質の低下を招くことがあった。
【0035】
これに対し、本実施形態では、第2ローラ(加熱ローラ)22に内蔵されているヒータを適宜ON/OFF制御するように構成しているので、シートSへのトナー像の定着と同時に、搬送ベルト23を加熱し、その搬送ベルト23から放熱される熱により半導電性層49の温度を予めメモリ107に記憶されている温度に保持して温度変動を抑制する、つまり温度の安定化を図ることができる。そのため、半導電性層49の抵抗値の変動を抑えることができ、例えば画像形成装置の内部温度や周辺温度などの変動にかかわらず、高品質な印字を実行することができる。
【0036】
(2)トナージェット方式の画像形成装置では、上記のように移送静電界によって帯電トナーTを搬送中シートSに飛翔させているので、帯電トナーTはシートSに高速で衝突することとなり、帯電トナーTがシートS上でバウンドしたり、既にシートS上に付着しているトナーTを飛散させることがある。その結果、トナー散りが発生したり、飛散したトナーがFPC4に付着して印字品質を低下させるという問題が発生することがあった。
【0037】
これに対し、上記実施形態では、定着ユニットとして機能する第2ローラ(加熱ローラ)22と第3ローラ(加圧ローラ)23によってトナー像形成済シートSに対してトナー像を定着させると同時に、第2ローラ(加熱ローラ)22によって搬送ベルト23が加熱され、さらに搬送ベルト23により搬送されるトナー像未形成シートSが高温状態の搬送ベルト23によって予熱されることとなる。その結果、予熱された搬送中シートSへのトナー着弾とほぼ同時に着弾トナーTの一部あるいは全部が溶けて着弾トナーTを搬送中シートSの着弾位置PIに確実に付着させることができる。その結果、トナー散りの発生やシートSからのトナー飛散などを抑制することができ、優れた品質で印字を行うことが可能となる。
【0038】
ここで、搬送中シートSへのトナー着弾とほぼ同時にトナーTの一部あるいは全部を確実に溶かすためには、搬送ベルト23からの熱をシートSに与えることによって、現像ローラ12の表面温度、つまり飛翔してくるトナーTの温度よりも高い温度にシートSを予熱するのが望ましい。また、着弾トナーTをより確実に溶かすためには、搬送中シートSの着弾位置PIをトナーTのガラス転移温度以上に予熱するのがより好ましい。
【0039】
なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば、上記実施形態では、第2ローラ22を加熱ローラとし、第3ローラ24を加圧ローラとしているが、これらの関係を入れ替えてもよい。つまり、第2ローラ22および第3ローラ23のうち一方を加熱ローラで構成するとともに、他方を加圧ローラで構成すればよい。
【0040】
また、上記実施形態では、半導電性層49を設けてFPC4の帯電防止を図っている画像形成装置に対して本発明を適用しているが、本発明の適用対象はこれに限定されるものではなく、帯電防止用半導電性層を設けていない画像形成装置に対しても本発明を適用することができる。
【0041】
また、上記実施形態では、偏向電極45L,45Rによって帯電トナーTの飛翔方向を3方向P1,P2,P3に切替可能な画像形成装置に対して本発明を適用しているが、本発明の適用対象はこれに限定されるものではなく、帯電トナーTの飛翔方向が固定された画像形成装置に対しても本発明を適用することができる。
【0042】
また、上記実施形態では、現像ローラ12に対して現像ローラバイアス発生部103から所定の直流電圧を印加しているが、接地したり、交流電圧を印加するように構成してもよい。
【0043】
さらに、上記実施形態では、4つの現像器1Y,1M,1C,1Kでカラー画像を形成するカラー画像形成装置に対して本発明を適用しているが、1つの現像器1で画像を形成する、いわゆる単色印字を実行する画像形成装置に対しても本発明を適用することができる。すなわち、本発明は、搬送ベルトを用いてシートを搬送しながら、該シートにトナーを飛翔付着させてトナー像を形成した後、該トナー像を該シートに定着させる構造を有する画像形成装置全般に対して適用可能となっている。
【0044】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、加熱ローラにより暖められた搬送ベルトから放熱される熱により、半導電性層を暖めることができる。したがって、半導電性層の抵抗値を最適化するために、該半導電性層のそれぞれに対してヒータを設ける必要が無い。よって、装置構成が簡素化されて装置の小型化および装置コストの低減が可能となる。さらに、加圧ローラを加熱ローラに向けて押圧させることで、加熱ローラがシート搬送手段の一構成要素として機能すると同時に、加圧ローラと共同して定着手段としても機能している。その結果、シート搬送ユニットと定着ユニットとを別個に設けた場合に比べて装置構成が簡素化されて装置の小型化および装置コストの低減が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明にかかる画像形成装置の一実施形態を示す図である。
【図2】図1の画像形成装置を構成する現像器の拡大図である。
【図3】図1の画像形成装置の電気的構成を示すブロック図である。
【図4】図1の画像形成装置において用いられているフレキシブルプリント回路基板の部分拡大断面および帯電トナーの飛翔モデルを示す図である。
【図5】フレキシブルプリント回路基板に形成された制御電極および偏向電極を示す図である。
【符号の説明】
1,1Y,1M,1C,1K…現像器
2…シート搬送ユニット
3…背面電極
4…FPC(トナー飛翔制御手段)
12…現像ローラ(トナー担持体)
21…第1ローラ
22…第2ローラ(加熱ローラ、加圧ローラ)
23…搬送ベルト
24…第3ローラ(加圧ローラ、加熱ローラ)
41…トナー通過孔
42…基体
43…制御電極
47…制御バイアス発生部
106…ヒータ駆動部
PI…着弾位置
S…シート
T…帯電トナー
Y…搬送方向[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an image forming apparatus such as a copying machine, a facsimile, a printer, and the like, particularly sheets such as copying paper, transfer paper, copying paper, and recording paper that are conveyed in a predetermined conveying direction by a conveying belt (hereinafter simply referred to as “sheet”). The present invention relates to an image forming apparatus that causes toner to fly on the sheet, directly forms a toner image on the sheet, and fixes the toner image on the sheet.
[0002]
[Prior art]
As an image forming method using toner, a jumping method and a projection method are most widely used. In this type of image forming method, an electrostatic latent image corresponding to an image is formed on a photosensitive member, and toner as an image forming agent is attached to the electrostatic latent image on the photosensitive member from a toner carrier such as a developing roller. After the toner image is obtained, the toner image is transferred to a sheet. However, these image forming methods require a process (photosensitive process) for forming an electrostatic latent image on the surface of the photosensitive member, which includes problems that the apparatus configuration is complicated, and the apparatus cost and running cost are high. Yes. Therefore, in recent years, as described in US Pat. Nos. 3,689,935, 5,036,341 and JP-T-2001-505146, toner is transported in a predetermined transport direction by the action of an electric field. An image forming apparatus of a so-called “toner jet (registered trademark)” type, in which a toner image is directly formed on a sheet by flying on the sheet, has been attracting attention.
[0003]
Here, as a method of transporting a sheet in a predetermined transport direction, for example, many sheet transport units using a transport belt for transporting a sheet have been used. In this sheet conveying unit, a sheet is conveyed by running a conveying belt around a plurality of rollers and running the conveying belt in a predetermined conveying direction while holding the sheet on the surface of the conveying belt. Then, after the toner image is formed by the toner jet method during the sheet conveyance, the sheet is peeled off from the conveyance belt, and further conveyed to the fixing unit to fix the toner image on the sheet.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
Incidentally, as described above, in the toner jet type image forming apparatus, the sheet conveying unit for conveying the sheet and the fixing unit are configured as separate units, which increases the size and cost of the apparatus. It was one of the main factors of the increase.
[0005]
The present invention has been made in view of the above problems, and has a structure in which a toner image is formed by flying and adhering toner to the sheet while the sheet is conveyed using a conveyance belt, and then the toner image is fixed to the sheet. An object of the present invention is to reduce the size and cost of the image forming apparatus.
[0006]
In order to achieve the above-mentioned object, the present invention achieves the above-described object by holding the sheet on the surface of the conveyor belt by passing the conveyor belt around the first and second rollers and running the conveyor belt in a predetermined conveyance direction. Sheet conveying means for conveying from one roller to the second roller, and arranged in a line along the conveying direction at a position above the conveying belt, the toner is caused to fly from above to the sheet being conveyed being conveyed by the sheet conveying means. A plurality of developing units that form toner images of different colors on the sheet being conveyed, a back electrode disposed on each opposite side of the plurality of developing units across the sheet being conveyed, and facing the second roller Each of the plurality of developing devices is disposed between the toner carrier that carries the charged toner and the toner carrier and the sheet being conveyed. A control electrode provided on the base so as to surround a toner passage hole formed through the base from the toner carrier toward the back electrode, and a semiconductive layer provided on the surface of the base. And a toner flying control means for forming a toner image on the sheet during conveyance by controlling toner flying from the toner carrier to the back electrode while preventing the substrate from being charged by the semiconductive layer, and heating the second roller The roller is configured to press the third roller as a pressure roller toward the heating roller to fix the toner image formed on the sheet by the developing unit to the sheet, and the heating roller includes a toner image on the sheet. Simultaneously with the fixing, the conveying belt is heated, and the semiconductive layer is warmed by the heat radiated from the conveying belt.
[0007]
In the invention configured as above, the semiconductive layer can be warmed by the heat radiated from the conveyor belt warmed by the heating roller. Therefore, it is not necessary to provide a heater for each semiconductive layer in order to optimize the resistance value of the semiconductive layer. Therefore, the apparatus configuration is simplified, and the apparatus can be downsized and the apparatus cost can be reduced. Further, by pressing the pressure roller toward the heating roller, the heating roller functions as one component of the sheet conveying unit, and also functions as a fixing unit in cooperation with the pressure roller. That is, the sheet is conveyed in a predetermined direction to form a toner image, and the toner image is fixed to the sheet at the conveyance destination (between the heating roller and the pressure roller) at the same time. As a result, the apparatus configuration is simplified as compared with the case where the sheet conveying unit and the fixing unit are provided separately, and the apparatus can be downsized and the apparatus cost can be reduced.
[0008]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 is a view showing an embodiment of an image forming apparatus according to the present invention. FIG. 2 is an enlarged view of a developing device constituting the image forming apparatus of FIG. FIG. 3 is a block diagram showing an electrical configuration of the image forming apparatus shown in FIG. In this image forming apparatus, when an image signal is given to the
[0009]
In the
[0010]
Further, in this image forming apparatus, four types of developing
[0011]
In each developing
[0012]
The
[0013]
The regulating
[0014]
A
[0015]
In this embodiment, a flexible printed circuit board (hereinafter referred to as FPC) 4 is disposed between the developing roller 12 and the sheet S being conveyed in order to control the flying of the charged toner T to the sheet S being conveyed. ing. Hereinafter, the configuration and operation of the
[0016]
FIG. 4 is a diagram showing a partially enlarged cross section of a flexible printed circuit board and a flying model of charged toner. FIG. 5 is a diagram showing control electrodes and deflection electrodes formed on the flexible printed circuit board. In this
[0017]
A
[0018]
Further, on the
[0019]
Although not shown in FIGS. 4 and 5, the
[0020]
Further, the L
[0021]
(1) No deflection: arrow P1 in FIG.
When the same voltage is applied to both the
[0022]
(2) Left deflection: arrow P2 in FIG.
A voltage that is relatively higher than the deflection electrode 45R disposed on the right side is applied to the
[0023]
(3) Right deflection: arrow P3 in FIG.
A voltage higher than the
[0024]
As described above, in this embodiment, while the flying direction of the charged toner T is switched to three directions, the charged toner T is landed on the sheet S being conveyed at the landing position PI of the sheet S being conveyed including the deflection range. .
[0025]
However, as described above, the
[0026]
In the
[0027]
Further, on the upstream side of the toner flying start position J in the rotation direction D of the developing roller 12, the longitudinal direction of the developing roller 12 (the direction perpendicular to the paper surface in FIG. 4) is between the
[0028]
Next, returning to FIG. 1, the description of the overall configuration and operation of the image forming apparatus will be continued. In this image forming apparatus, four color toner images are superimposed on the sheet S being conveyed by the four developing
[0029]
Here, in this embodiment, the
[0030]
As described above, according to this embodiment, the
[0031]
In this embodiment, since the
[0032]
(1) When the
[0033]
In other words, the reduction in resistance of the
[0034]
However, since the semiconductive material has a relatively large temperature dependency as conventionally known, when the temperature of the
[0035]
On the other hand, in the present embodiment, the heater built in the second roller (heating roller) 22 is configured to be appropriately ON / OFF controlled, so that the toner image is fixed to the sheet S and conveyed at the same time. The
[0036]
(2) In the toner jet type image forming apparatus, as described above, the charged toner T is caused to fly to the sheet S being conveyed by the transfer electrostatic field, so that the charged toner T collides with the sheet S at a high speed. The toner T may bounce on the sheet S, or the toner T already adhered on the sheet S may be scattered. As a result, there may be a problem that toner scattering occurs, or the scattered toner adheres to the
[0037]
On the other hand, in the above embodiment, the toner image is fixed on the toner image formed sheet S by the second roller (heating roller) 22 and the third roller (pressure roller) 23 functioning as a fixing unit. The
[0038]
Here, in order to surely dissolve a part or all of the toner T almost simultaneously with the landing of the toner on the sheet S during conveyance, the surface temperature of the developing roller 12 by applying heat from the
[0039]
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications other than those described above can be made without departing from the spirit of the present invention. For example, in the above embodiment, the
[0040]
In the above embodiment, the present invention is applied to the image forming apparatus in which the
[0041]
In the above embodiment, the present invention is applied to an image forming apparatus in which the flying direction of the charged toner T can be switched to the three directions P1, P2, and P3 by the
[0042]
In the above embodiment, a predetermined DC voltage is applied to the developing roller 12 from the developing roller bias generator 103. However, the developing roller 12 may be configured to be grounded or an AC voltage.
[0043]
Furthermore, in the above-described embodiment, the present invention is applied to a color image forming apparatus that forms a color image with the four developing
[0044]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the semiconductive layer can be warmed by the heat radiated from the transport belt warmed by the heating roller. Therefore, it is not necessary to provide a heater for each semiconductive layer in order to optimize the resistance value of the semiconductive layer. Therefore, the apparatus configuration is simplified, and the apparatus can be downsized and the apparatus cost can be reduced. Further, by pressing the pressure roller toward the heating roller, the heating roller functions as one component of the sheet conveying unit, and also functions as a fixing unit in cooperation with the pressure roller. As a result, the apparatus configuration is simplified as compared with the case where the sheet conveying unit and the fixing unit are provided separately, and the apparatus can be downsized and the apparatus cost can be reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of an image forming apparatus according to the present invention.
FIG. 2 is an enlarged view of a developing device constituting the image forming apparatus of FIG.
3 is a block diagram showing an electrical configuration of the image forming apparatus of FIG. 1;
4 is a diagram showing a partially enlarged cross section of a flexible printed circuit board used in the image forming apparatus of FIG. 1 and a flying model of charged toner.
FIG. 5 is a diagram showing control electrodes and deflection electrodes formed on a flexible printed circuit board.
[Explanation of symbols]
1, 1Y, 1M, 1C, 1K ...
12: Developing roller (toner carrier)
21 ...
23 ... Conveying
41 ...
Claims (1)
前記搬送ベルトの上方位置において前記搬送方向に沿って一列に並べて配置され、それぞれが前記シート搬送手段によって搬送されている搬送中シートにトナーを上方側から飛翔させて該搬送中シート上に互いに異なる色のトナー像を形成する複数の現像器と、
前記搬送中シートを挟んで前記複数の現像器のそれぞれの反対側に配置された背面電極と、
前記第2ローラに対向して配置された第3ローラとを備え、
前記複数の現像器のそれぞれは、帯電したトナーを担持するトナー担持体と、前記トナー担持体と前記搬送中シートとの間に配置された基体と、前記トナー担持体から前記背面電極に向けて前記基体に貫通形成されたトナー通過孔を取り囲むように前記基体に設けられた制御電極と、前記基体表面に設けられた半導電性層とを有し、前記半導電性層によって前記基体の帯電を防止しつつ、前記トナー担持体から前記背面電極へのトナー飛翔を制御することによって前記搬送中シートにトナー像を形成するトナー飛翔制御手段とを備え、
前記第2ローラを加熱ローラで構成するとともに、前記第3ローラを加圧ローラとして前記加熱ローラに向けて押圧させて前記現像器によりシート上に形成されたトナー像を該シートに定着させるとともに、前記加熱ローラは、シートへのトナー像の定着と同時に、前記搬送ベルトを加熱し、前記搬送ベルトから放熱される熱により前記半導電性層を暖めることを特徴とする画像形成装置。A conveyor belt is stretched between the first and second rollers, and the conveyor belt travels in a predetermined conveyor direction, so that the sheet is held on the surface of the conveyor belt while the sheet is held from the first roller to the second roller. Sheet conveying means for conveying;
In the upper position of the conveying belt, arranged in a line along the conveying direction, the toners fly from the upper side to the conveying sheets being conveyed by the sheet conveying means, and are different from each other on the conveying sheets. A plurality of developing units for forming a color toner image;
A back electrode disposed on the opposite side of each of the plurality of developing units across the sheet during conveyance;
A third roller disposed opposite to the second roller,
Each of the plurality of developing devices includes a toner carrier that carries charged toner, a base disposed between the toner carrier and the sheet being conveyed, and the toner carrier toward the back electrode. A control electrode provided on the substrate so as to surround a toner passage hole formed through the substrate; and a semiconductive layer provided on the surface of the substrate; and charging of the substrate by the semiconductive layer. Toner flying control means for forming a toner image on the sheet during conveyance by controlling toner flying from the toner carrier to the back electrode while preventing
The second roller is constituted by a heating roller, the third roller is pressed against the heating roller as a pressure roller, and the toner image formed on the sheet by the developing device is fixed on the sheet, The image forming apparatus , wherein the heating roller heats the conveying belt simultaneously with fixing of the toner image on the sheet and warms the semiconductive layer by heat radiated from the conveying belt .
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