JPH03168766A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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錬担
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
静電潜像を担持させた後、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，静電潜銀を形成
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
像形成工程と現像工程とを別体に構威せねばならない為
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銀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，前記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事が不
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６１！Ｉ
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ｌ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の転移が
可能となる． そして更に前記記録紙４を前記トナー担持体ｌ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ｌ
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．
即ち，本基本技術における現像方式について電子写真方
式との対比の上でより詳細に説明するに．例えば公知の
電・子写真方式における現像方式は、画像情報に対応す
る静電潜像を担持させた潜像保持体と、磁気的若しくは
静電的にトナー層を薄膜状態で担持させるトナー担持体
とを僅少間隔で対峙させた状態で，両者間を矢印方向に
相対移動させながら、例えば摩擦帯電その他により前記
潜像と逆極性の電荷を注入したトナーを前記保持体表面
の電荷形成部に選択的に付着させる方法（正規現像）と
、前記潜像と同極性の電荷を注入したトナーを前記保持
体表面の非電荷形成部に選択的に付着させる方法（反転
現像）とが存在するが、いずれも潜像担持体側に画像情
報に対応した電荷若しくは非電荷形成部が選択的に形成
した点を特徴とするものである． 一方、本基本技術における現像方式は、トナー担持体１
と背面電極２との間に現像電界を形成するという点につ
いては、前記電子写真方式と同一であるが、前記電子写
真方式と異なり背面電極２には一律に現像電圧を印加し
ておき、該両部材間に、空孔３ａを略マトリックス状に
形成した制御電極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、これにより前記空孔３ａを介して背面電極２表
面に配した記録紙４上にトナーを転移させる事が可能と
なるものである． 例えば第６図（ａ）に示すようにトナーが負の極性の場
合、トナー担持体１側をＯＶ　（接地）、背面電極２側
を＋■゛。に設定する事により、背面電極２側へのトナ
ーの転移が可能になる現像電界が形成される訳であるが
、この際前記現像間隔のほぼ中間に位置する制御電極に
印加された制御電圧が＋１／２Ｖ０の場合は前記現像電
界に何等影響を与えず、背面電極２全面に現像力が付与
される事となる． しかしながらこの状態では前記制御電圧とトナーが逆極
性の為に、制御電極にトナーが直接付着し、記録紙側へ
のトナー転移が不可能になる．そこで例えば第６図（ｂ
）に示すように前記トナーと同極性の弱い制御電圧−■
，を印加した場合においては、該制・御電圧に起因して
電極周囲における現像電界に歪を受けるが、該電極から
離れた空孔３ａ部分については，現像電界が背面電極２
側まで導通し、背面電極２上に位置する記録紙にトナー
が付着する事となる．（以下この制御電圧をオープン電
圧−ｖ１という） そして更に前記制御電圧の強度を大にしていくことによ
り第６図（Ｃ）に示すように前記トナーと同極性の弱い
制御電圧−■２を印加した場合においては、該制御電圧
の増加に比例して電極周囲に発生する逆電界が一層大に
なり、該逆電界により前記空孔３ａ部分が閉鎖され、ト
ナーは逆にトナー担持体１側に引戻される方向に力が働
く事になる．（以下この制御電圧−ｖ２をクロス電圧−
■２という）従って画像情報に対応させて前記空孔３ａ
周囲を囲繞するＸ−Ｙ軸線にオープン電圧−■，とクロ
ス電圧一■２を選択的に印加させる事により、背面電極
２表面に配した記録紙４上に前記オーブン電圧−■，が
印加された空孔３ａを通過したトナーがドットパターン
状に転移させる事が出来る． ｒ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ちのであるが、実
用化を図る上で種々の問題が有る． 即ち本基本技術は前記したように現像電界が形成可能な
トナー担持体ｌ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、而も制御電極３と背面電極２間は、記録紙に多
少の紙厚のバラッキ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の膜厚を考慮して多少の余裕度を
もって設計しなければならない為に、結果として前記制
御電極３とトナー担持体１間が極めて微小空隙となって
しまう． 而も，前記微小空隙で対峙しているトナー担持体ｌと制
御電極３間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、前記トナー担持体ｌと制御電極３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．又前記トナーを．導電材で形成した場合は、該トナ
ーが導電性部材として架橋して前記ｒｔｍ像形成が全く
不可能になってしまう． 更に前記基本技術においては制御電極に設けた空孔３ａ
をより小径に形成し、記録紙上の画像ドットパターンの
高密度化を図った場合において、而も前記したようにオ
ープン電圧−■，はトナーと同極性の為に前記空孔３ａ
のトナー通過域はより小径化してしまい、結果としてド
ットが痩せた、言い換えれば網点濃度の薄い画像が形成
されてしまう事になる． 本発明はかかる基本技術の技術的課題に鑑み、本基本発
明に最も適した現像方式を組込んだ画像形成装置を提供
する事を目的とする． 又本発明の他の目的は、十分なる画像濃度と、鮮明画像
を達成し得る画像形成装置を提供する事にある． 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極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
ち含む．《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．） 又各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、樹脂フイルム等も含むがこ
れも例示的に記録紙４と言う言葉で説明する． 「課題を解決する為の技術手段」 先ず、請求項１に記載した発明においてはトナー担持体
１とＭ＃電極間での漏電若しくはリークを防止しつつ、
円滑な現像を保証する為に、トナー担持体１を導電材で
形成するとともに、少なくとも前記トナー通過手段と対
面する表面を絶Ｂ層で形成した事を特徴とするものであ
る．即ち本発明によれば、トナー担持体１が導電性部材
で形威されている事は該担持体ｌ側を接地、背面電極２
側を＋Ｖ０に設定する事により、前記した現像電界が形
成されるとともに、該担持体ｌの表面層は絶縁されてい
る為に、制御電極とトナー担持体１間が漏電若しくはリ
ークする恐れはない この場合前記トナーを導電材で形成した場合は制御電極
側も表面層を絶縁する必要があるが、使用トナーが絶縁
トナーの場合、トナー担持体１側のみを絶縁層で形成す
る事により前記目的が達成され、従って『制御電極側の
表面層を絶縁する事」は必ずしも本発明の必須要件では
ない．又前記トナー担持体ｌの表面層を絶縁する事は後
記実施例に示すように、該担持体１の接地をＯＦＦにす
ることにより結果として該担持体１　の電位を無限大に
することが出来、これにより制御電極をＯＶ　（接地）
にした場合と該制御電極と背面電極２間で現像電界が形
成出来、この結果制御電極の空孔３ａに付着したトナー
を、非印字時において背面電極２上を通過する記録紙似
落とす事が出来，制御電極のクリーニングが容易になる
．一方請求項２に記載した発明は、制御電極内の空孔３
ａを画像ドットパターンの高密度化を図るために、より
小径化した場合においてもトナー通過を円滑に保証し、
十分なる画像濃度と鮮明画像を得る事の出来る画像形成
装置を提供する事を目的とするもので、その特徴とする
ところは、一成分磁性トナーを用い、該トナーによりト
ナー担持体１上にトナー穂９を形成すると共に、該トナ
ー穂９が少なくとも前記制御電極表面を接触可能に構成
した事にある． この結果オーブン電圧−■，の印加により、トナーが通
過可能に電界が形成された空孔３ａ内に強制的にトナー
穂９が侵入し、十分なる画ｌ！ｌＡ濃度を有するドット
パターンの形成が可能となる．この場合前記トナー担持
体ｌと背面電極２間に形成する現像電界を、極性が正負
に振れる交番電界で形成する事により、トナーが一方向
の転移ではなく前記現像間隔で揺動しながらトナー付着
が可能となる為に、より鮮明画像の形成と空孔３ａ内へ
のトナー付着を防止出来る． 「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８ 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搬送蹄上に沿ってペーパカセットｌ５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ｌ８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． そして該画像形成部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． 画像生成部ＩＯは、着脱可能なユニット体１０Ａと該ユ
ニット体１０Ａに対面配置され、装置本体側に装着され
た背面電極２からなる． ユニット体１０Ａは下面側に帯状開口２ｌを形成したト
ナー容器８と，前記帯状開口２ｌ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ｌ）
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、これらを一体的に軸止若しくは固定
してユニット化を図るとともに、該ユニット体１０Ａを
背面電極２と離接するほぼ垂直方向に抜出可能に構成す
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ｌ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８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
ッジ状のスベーサ２３がほぼ記録紙４最大幅に亙って闇
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を形
成する． トナー搬送ローラｌは、現像スリーブ１ａと該スリーブ
内に内包させた固定磁石集成体１ｂからなり、前記現像
スリーブ１ａを表面をアルマイト処理若しくは絶縁層を
被覆したアルミ筒（非磁性筒）で形成すると共に、該現
像スリーブｌａをスイッチ５０を介して接地させる． 制御電極３は第４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ＸＩ　，　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Ｙａｌ，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、トナー通過用
空孔３ａとなす． 通電制御回路３８はホスト側よりの画像情報に対応させ
て後記する制御電圧（一■１、−■２）をパルス状に生
成可能に構成すると共に、該ＸＩ，Ｘ２線・・・・・・
に印加する制御電圧を、第４図（ｂ）に示すように記録
紙４の挿通速度と対応させてを順次時間差をもって通電
させる事により、前記空孔３ａを通過して記録紙上に形
成されるドット状のトナーパタ−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記
録紙４上に密なるトナードットパターンの形成が可能と
なる．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、該導電性部材に現像電圧生成
用電源を接続し極性が正負に振られる交流若しくはパル
ス状の交番電圧を印加可能に構成する． 次に本実施例の現像動作について第３図に基づいて説明
する． 先ず現像スリーブ１ａを接地させて前記背面電極２と現
像スリーブ間の現像間隔に交番電界を形成した状態で，
該スリーブｌａを矢印方向に回転させる事により、トナ
ー容器８内で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１ｂの磁気保持力を利用し
てスリーブｌａ上に担持させつつ、ドクターブレード２
２により層厚規制を行った後、現像位置に搬送される事
になる．第３図に示すように現像位置では内包する固定
磁石集成体によりスリーブ上にト・ナー穂９を形成する
と共に、該トナー穂９が制御電極表面を摺擦しながら下
流側に移動する． この状態で前記通電制御回路３８側より画像情報に対応
させてパルス状の制御電圧（−Ｖ，、−ｖ２）を第４図
（ｂ）に示すように印加する事により、オーブン電圧−
■，が印加された空孔３ａ内に強制的にトナー穂９が侵
入しながら、レジストローラによりタイミングを取って
背面電極２表面に挿通された記録紙上に前記画像情報に
対応したトナードットパターンが形成される． この場合、前記背面電極２に印加される現像電圧は、正
負に振れる交流電圧である為に、前記現像間隔でスリー
ブ側に引戻しながら記録紙上にトナーが付着され、より
鮮明画像の形成と空孔３ａ内へのトナー付着が防止出来
る． 尚、前記、スリーブの表面はアルマイト処理等により絶
縁されている制御電極との間でリークや漏電が生じる事
はない． そして適宜枚数の記録紙への画像形成後、前記スリーブ
に接続されているスイッチ５０をＯＦＦにし、その電位
を無限大に設定するとともに、制御電極を切換えスイッ
チ５ｌにより接地側に切換えた後、記録紙を挿通しなが
ら背面電極２に現像電圧を印加する事により、制御電極
の空孔３ａに付着したトナーを記録紙に落とし、該制御
電極のクリーニングを行う事が出来る． 『効果』 以上記載した如く本発明によれば、本基本技術に最も適
した現像方式を提供し得ると共に、制御電極の空孔を小
径化して画像パターンの高密度化を図った場合において
も、十分なる画像濃度と鮮明画像を達成し得る．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係る画像形成装置
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図はその現像部分の拡大図、第
４図（ａ）は制御電極を示す要部正面図、（ｂ）はその
通電信号を示す作用図、第５図及び第６図（ａ）（ｂ）
（ｃ）は本発明が適用される基本発明を示す概略構成図
とその現像制御状態を示す作用図である．

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 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、トナー担持体と対
   面電極を配置し現像電圧を印加可能に構成するとともに
   、前記対面電極表面に沿って記録材を移動させながら、
   前記通過手段を介してトナー担持体より記録媒体上にト
   ナーを選択的に転移可能に構成した画像形成装置におい
   て、トナー担持体を導電材で形成するとともに、該導電
   材の、少なくとも前記トナー通過手段と対面する表面を
   絶縁層で形成した事を特徴とする画像形成装置２）前記
   トナーに一成分磁性トナーを用い、該トナーによりトナ
   ー担持体上にトナー穂を形成すると共に、該トナー穂が
   少なくとも前記制御電極表面を接触可能に構成した事を
   特徴とする請求項１記載の画像形成装置 ３）前記トナー担持体と背面電極間に形成する現像電界
   が、極性が正負に振れる交番電界である請求項１記載の
   画像形成装置