JPH08118708A - カラー画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 カラー画像の再現性を向上させたカラー画像
形成装置を提供する。 【構成】 容器１１内にトナー担持ローラ１２等を備え
たプロセスユニット２Ｙ，２Ｍ，２Ｃの下面に個別電極
アレイ１５を配置し、その各開口部１７から、カラー画
像データに応じた量の荷電性トナー２０を、用紙Ｐの裏
面が当接する対向電極６の上方に設けた混合室４に一旦
放出し、混合室４の下面の統合電極アレイ３における吐
出開口部２４から吐出電極印加回路２５の制御にて用紙
Ｐ上に混合済の荷電性トナー２０を吐出させて所定の色
のカラー画像を得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、複写機、ファクシミ
リ、プリンタ等に利用し得るカラー画像形成装置の構造
に関し、さらに詳しくは、イエロー、マゼンタ、シアン
等の原色の荷電性トナーを電界により飛翔させてカラー
画像を形成するカラー画像形成装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、画像形成装置の１つの形式とし
て、本出願人は、先に、特開平３−２１５８７４号公報
において、電気絶縁性のシートに複数の開口部を列状に
穿設した電極アレイに、前記各開口部毎に制御電極を設
け、この電極アレイを、そのシート面がローラ状のトナ
ー供給手段に摺接させ、該トナー供給手段にてトナーを
開口部に供給する一方、トナー供給手段に対して前記電
極アレイを挟んで反対側に位置する背面電極体に裏面が
接するように画像記録媒体を移動させながら、各制御電
極に毎に制御電圧を印加して、画像記録媒体の表面にト
ナーを飛翔させて付着した後、この画像記録媒体を定着
装置に搬送させてトナー画像を形成する装置を提案し
た。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この種
の画像形成装置にてカラー画像を形成するときには、イ
エロー、マゼンタ、シアン等の原色の荷電性トナーを電
界により画像記録媒体の表面に飛翔させて１画素毎に色
重ねするものであるから、１画素での色重ねがずれる等
して色の再現性が充分でないという問題があった。

【０００４】本発明は、この問題を解決すべくなされた
ものであって、カラー画像データに応じて各原色のトナ
ーを画像記録媒体に付着される以前に混合して、高画質
のカラー画像を得ることができるカラー画像形成装置を
提供することを目的とするものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、請求項１に記載の発明のカラー画像形成装置は、イ
エロー、マゼンタ、シアン等の原色の荷電性トナー毎の
プロセスユニットを、複数の開口部が形成され、各開口
部がそれぞれ制御電極を有する個別電極アレイと、前記
荷電性トナーを前記各開口部に供給するトナー供給手段
と、前記個別電極アレイの各制御電極を独立して制御す
ることにより、前記荷電性トナーをトナー供給手段から
開口部を介して選択的に飛翔させる電界制御手段とによ
り構成し、前記複数のプロセスユニットにおける個別電
極アレイと対向して画像記録媒体を挟んで対向電極を配
置し、前記各プロセスユニットの電界制御手段を、前記
荷電性トナーが画像記録媒体に到達する前に互いに混合
するように制御させるものである。

【０００６】また、請求項２に記載の発明は、請求項１
における前記複数のプロセスユニットにおける個別電極
アレイと画像記録媒体との間に、荷電性トナーを混合す
るための混合室を設け、該混合室の荷電性トナー放出部
には、複数の開口部がそれぞれ制御電極を有する統合電
極アレイを設け、該統合電極アレイにおける制御電極
を、統合電界制御手段にて制御してカラー画像データに
応じて前記混合した荷電性トナーを画像記録媒体に向か
って選択的に飛翔させるように構成したものである。

【０００７】

【実施例】次に、本発明を具体化した実施例について説
明する。図１は本発明のカラー画像形成装置の概要を示
し、該カラー画像形成装置は本体ケース１内のイエロ
ー、マゼンタ、シアンの荷電性トナー２０毎に対応する
３つのプロセスユニット２Ｙ，２Ｍ，２Ｃと、この３つ
のプロセスユニットのトナー吐出口としての開口部１７
を囲むように設けた混合室４の下面に張設した統合電極
アレイ３と、定着装置７と、画像記録媒体としての用紙
Ｐの用紙搬送ユニット５と、対向電極６と制御部８と電
源部９とにより構成されている。

【０００８】本カラー画像形成装置では、カラー画像デ
ータに基づいて各プロセスユニット２Ｙ，２Ｍ，２Ｃか
ら所定量の荷電性トナーを一旦混合室４に吐出し、統合
電極アレイ３にて制御して、対向電極６にて裏面が帯電
された用紙Ｐに前記混合した荷電性トナー２０を飛翔・
付着させて、カラートナー像として可視化させた後、定
着装置７で加熱・押圧してカラートナー像を定着し、本
体ケース１の排紙トレイ１０に出力するものである。

【０００９】次に、前記各プロセスユニット２Ｙ，２
Ｍ，２Ｃの構成について説明する。なお、これらは内部
に収納する荷電性トナーの色の種類が異なるのみである
ので、イエローの荷電性トナーの部分について代表的に
説明し、他は省略する。プロセスユニット２Ｙは、イエ
ローの荷電性トナー２０を収納する容器１１と該容器１
１内のトナー担持ローラ１２と、トナー供給ローラ１３
と、トナー層厚さを規制するための規制ブレード１４
と、個別電極アレイ１５等から構成されている。

【００１０】次に、前記各構成要素の詳細を説明する
と、個別電極アレイ１５は、図３に示すように、略２５
μｍ程度の厚さのフィルム状のポリイミド製の電気絶縁
性のシート１６に、直径略１００μｍの複数の開口部１
７が用紙Ｐの搬送方向（図１及び図２の矢印Ａ方向）と
直交する方向に１列状に形成されており、前記用紙Ｐと
対峙する側（混合室４側）には、シート１６を貫通して
形成された丸孔状や矩形状等の各開口部１７毎に、各開
口部１７の円周縁に沿った環状の電極部１８ａと、該各
電極部１８ａを図１の個別電界制御手段としての制御電
圧印加回路２１に接続するためのリード部１８ｂとから
なる制御電極１８が１μｍ厚さの銅、金等の金属にて形
成されている。

【００１１】そして、前記シート１６の裏面は、開口部
１７列の近傍においてトナー担持ローラ１２の外周面に
摺接させるように配置する。容器１１内の銅、アルミニ
ウム製等の金属筒製等の導電性のトナー担持ローラ１２
及び供給ローラ１３は、用紙Ｐの搬送方向と直交する幅
寸法とほぼ同じ長さを有し、図示しない回転駆動装置に
より、それぞれ、図２の矢印方向に回転させられる。容
器１１内にて、トナー担持ローラ１２の回転方向上流側
の円周面に接触する規制ブレード１４は、トナー担持ロ
ーラ１２の長さとほぼ等しく形成され、トナー担持ロー
ラ１２の外周面に帯電担持された荷電性トナー２０を圧
接して、その層厚さが一定に保持されるようになってい
る。

【００１２】荷電性トナー２０は電気絶縁性を有する粒
径約７μｍ程度の小粒径トナーが画像的に好ましく、粉
砕トナー、重合トナー等が使用できるものであり、供給
ローラ１３によってトナー担持ローラ１４の表面に供給
される。トナー担持ローラ１４は導電性材料からなるの
で、トナー担持ローラ１４とその表面に担持された荷電
性トナー２０も含んで全体として同電位になる。

【００１３】前記３つのプロセスユニット２Ｙ，２Ｍ，
２Ｃにおける３つの個別電極アレイ１５の下方を囲み、
且つ１列状の開口部１７の箇所に対応するように同じく
１列状に混合室４を形成する。即ち、混合室４は、用紙
Ｐの幅方向に沿って開口部１７の箇所毎に区切るように
１列状に配置される。そして、各混合室４の下面毎に開
口部を有する統合電極アレイ３を配置する。該統合電極
アレイ３の構成は、図２で示した前記個別電極アレイ１
５とほぼ同じ構成であるので、その詳細の説明は省略す
るが、図２示すごとく、電気絶縁性のシート１６の上面
は混合室４内に向き、シート１６の下面であって各吐出
開口部２４の外周に形成した吐出制御電極２３は、用紙
Ｐの表面（上面）であって対向電極６と約１ｍｍ程度の
隙間を介して対峙するように配置される。

【００１４】なお、対向電極６は、図１及び図２に示す
ように、電気絶縁性の支持板６１の上面に配置した板状
のものである。そして、対向電極６とトナー担持ローラ
１２との間には直流電源２２が接続され、対向電極６に
＋１ｋＶ程度の高電圧が印加されるようになっており、
トナー担持ローラ１２と個別電極アレイ１５における制
御電極１８との間に個別電界制御手段としての制御電圧
印加回路（ＩＣ、集積回路）２０が接続され、画像形成
データに基づいて制御電極１８に０Ｖもしくは＋４０Ｖ
に電圧印加されるようになっている。

【００１５】さらに、統合電極アレイ３における吐出制
御電極２３とトナー担持ローラ１２との間には、統合電
界制御手段としての吐出電圧印加回路２５を接続し、吐
出制御電極２３側に＋２００Ｖの電圧が印加されるよう
になっている。なお、トナー担持ローラ１２側は０Ｖで
あり、これらの電力は電源部９から供給される。本体ケ
ース１の下部には、給紙カセット６２の受け板６３に積
層された用紙Ｐがばねにて側面視Ｄ字状の給紙ローラ６
４の周面に押圧されるように配置され、図示しない駆動
装置にて間欠回転する給紙ローラ６４の１回転にて最上
位置の用紙Ｐが反転ローラ６５と搬送ガイド板６６と送
り出しローラ対６７を介して、前記統合電極アレイ３と
対向電極６の間にて図１の矢印Ａ方向に搬送される。な
お、用紙Ｐの搬送方向下流側には、画像を定着させるた
めの加熱ローラ７１と押圧ローラ７２とからなる定着装
置７が配置されている。

【００１６】次に、このように構成されたカラー画像形
成装置の記録動作（印字動作）について説明する。まず
始めに、各プロセスユニット２Ｙ，２Ｍ，２Ｃにおける
トナー担持ローラ１２と、これとほぼ同じ長さのトナー
供給ローラ１３とが、図２に示す矢印方向に回転するこ
とにより、容器１１内にてトナー供給ローラ１３から送
られて来る荷電性トナー２０は、トナー担持ローラ１２
の表面に擦り付けられる。トナー担持ローラ１２の表面
に担持された荷電性トナー２０はトナー担持ローラ１２
の回転によって個別電極アレイ１５に向かって搬送され
る。その途次、規制ブレード１４にて荷電性トナー２０
が薄層化されると共にマイナスに帯電される。

【００１７】トナー担持ローラ１２の表面上の荷電性ト
ナー２０は個別電極アレイ１５における絶縁性のシート
１６に擦りつけられつつ開口部１７の下方に供給され
る。ここで、カラー画像データに基づいて画像形成制御
に必要な制御処理を行う制御部８から制御電圧印加回路
２１に伝達され、画像信号に応じて、その画像部分に対
応する制御電極１８には、トレイ量に応じたパルス幅の
０Ｖまたは＋４０Ｖの制御電圧が選択的に印加される。

【００１８】その結果、画像部分に対応する制御電極１
８に＋４０Ｖの電圧が印加されると、画像部分に対応す
る開口部１７近傍には、制御電極１８と導電性のトナー
担持ローラ１２と間の電位差により、制御電極部１８ａ
よりトナー担持ローラ１２に向かう電気力線が形成され
る。このときの電気力線の強度は、前記電位差に比例
し、且つ制御電極１８とトナー担持ローラ１２表面との
距離に反比例するものである。

【００１９】このように、前記制御電極部１８ａよりト
ナー担持ローラ１２に向かう電気力線により、前記マイ
ナスに帯電された荷電性トナー２０は高い電位の方向に
静電力を受け、開口部１７を通過するように混合室４内
に引き出される。各プロセスユニット２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ
にて前述と同様にして各色の荷電性トナー２０が混合室
４内に飛翔し、当該混合室４内でこれらのトナーがクラ
ウド状態（雲状態）で混合し、所定の色に発色する。こ
の場合、図２に示すように、混合室４に向かう各個別電
極アレイ１５の開口部１７の向きをそれから飛翔するト
ナー流がほぼ１点で集中されるように構成しておくと、
３つのトナー流の運動量が集中点で規制され、色の混合
を迅速各均一に行うことができる。

【００２０】このようにして引き出され混合した荷電性
トナー２０は、さらに、統合電極アレイ３における画像
形成部分に対応する吐出開口部２４の吐出制御電極２３
に印加された吐出制御電圧（＋２００Ｖ）と、対向電極
６に印加されている電圧（＋１ｋＶ）とによって、用紙
Ｐと統合電極アレイ１との間に形成される電界により、
用紙Ｐに向かって前記前もって色混合された荷電性トナ
ー２０が飛翔し、用紙Ｐ表面には所定の色の荷電性トナ
ー２０が堆積されて可視的な画素を形成する。

【００２１】他方、非画像部分に対する制御電極１８に
は、制御電圧印加回路２１から０Ｖの電圧が印加され
る。その結果、トナー担持ローラ１２と制御電極１８と
同電位となり、トナー担持ローラ１２上の荷電性トナー
２０は、開口部１７を通過することはない。従って、非
画像部分に対しては、混合室４内にトナーが存在せず、
統合電極アレイ３の吐出開口部２４からトナー２０が噴
射することもない。

【００２２】このようにして、用紙Ｐの表面に統合電極
アレイ３の吐出開口部２４列により混合された荷電性ト
ナー２０の１列分の画素が形成される間に、当該用紙Ｐ
を吐出開口部２４の列と直角方向（図１の矢印Ａ方向）
に１画素分搬送される。このような動作を繰り返すこと
により、用紙Ｐの表面には、所定の色のトナー２０によ
る所定のカラー画像が形成される。その後、定着装置７
の箇所にて用紙Ｐ上にカラーのトナー像が加熱定着され
た後、排紙トレイ１０に出力されるのである。

【００２３】前記実施例では、複数の色のプロセスユニ
ットにおける個別電極アレイ１５の開口部１７から飛翔
させた荷電性トナー２０を一旦混合室４内で混合した
後、統合電極アレイ３の吐出電圧にて用紙Ｐ表面に吐出
させたが、別の実施例として、統合電極アレイ３を省略
し、混合室４の用紙Ｐ表面への吐出開口部（図示せず）
の形状及び複数の個別電極アレイ１５における開口部１
７の向き、ひいては各開口部１７から飛翔する荷電性ト
ナー２０の混合集中点を用紙Ｐ表面近傍となるように設
定すれば、一層簡単な構成で且つカラー画像形成の制御
も簡単にして所定の混合した色の荷電性トナーを用紙Ｐ
の表面付着させることができる。

【００２４】なお、カラー画像に対応して２種類以上の
荷電性トナーを制御するための対応する数のプロセスユ
ニットを備えれば良いことはいうまでもない。

【００２５】

【発明の作用・効果】以上に説明したように、請求項１
に記載の発明のカラー画像形成装置は、イエロー、マゼ
ンタ、シアン等の原色の荷電性トナー毎のプロセスユニ
ットを、複数の開口部が形成され、各開口部がそれぞれ
制御電極を有する個別電極アレイと、前記荷電性トナー
を前記各開口部に供給するトナー供給手段と、前記個別
電極アレイの各制御電極を独立して制御することによ
り、前記荷電性トナーをトナー供給手段から開口部を介
して選択的に飛翔させる電界制御手段とにより構成し、
前記複数のプロセスユニットにおける個別電極アレイと
対向して画像記録媒体を挟んで対向電極を配置し、前記
各プロセスユニットの電界制御手段を、前記荷電性トナ
ーが画像記録媒体に到達する前に互いに混合するように
制御させるものである。

【００２６】従って、イエロー、マゼンタ、シアン等の
各原色の荷電性トナー毎に対応する複数のプロセスユニ
ットでは、カラー画像データに基づいて個別電極アレイ
の開口部から所定量の荷電性トナーをそれぞれ飛翔させ
て一旦混合したものを画像記録媒体に飛翔・付着させる
のであるから、従来のように、１つの画素ごとに、別別
の色のトナーを重ね付着させて、結果として所定の色の
画素を得るのに比べて画像記録媒体表面での色の再現性
が優れ、高画質のカラー画像を得ることができるという
効果を奏するのである。

【００２７】また、請求項２に記載の発明は、請求項１
における前記複数のプロセスユニットにおける個別電極
アレイと画像記録媒体との間に、荷電性トナーを混合す
るための混合室を設け、該混合室の荷電性トナー放出部
には、複数の吐出開口部がそれぞれ吐出制御電極を有す
る統合電極アレイを設け、該統合電極アレイにおける吐
出制御電極を、統合電界制御手段にて制御してカラー画
像データに応じて前記混合した荷電性トナーを画像記録
媒体に向かって選択的に飛翔させるように構成したもの
である。

【００２８】従って、前記複数のプロセスユニットのト
ナー吐出口としての開口部を囲むようにした混合室４で
一旦荷電性トナーが充分に混合された後に、統合電極ア
レイの統合電界制御手段にて画像記録媒体の表面に前記
混合済みのトナーを付着させるから、画素ごとの色の再
現性が格段に向上し、高画質のカラー画像を得ることが
できるという効果を奏するのである。

【図面の簡単な説明】

【図１】カラー画像形成装置の概略側断面図である。

【図２】プロセスユニットの要部断面図である。

【図３】個別電極アレイ及び統合電極アレイの斜視図で
ある。

【符号の説明】

２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ プロセスユニット ３ 統合電極アレイ ４ 混合室 ６ 対向電極 １１ 容器 １２ トナー担持ローラ １５ 個別電極アレイ １６ シート １７ 開口部 １８ 制御電極 ２０ トナー ２１ 制御電圧印加回路 ２３ 吐出制御電極 ２４ 吐出開口部 ２５ 吐出電極印加回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０４Ｎ 1/40 Ｄ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 イエロー、マゼンタ、シアン等の原色の
   荷電性トナー毎のプロセスユニットを、複数の開口部が
   形成され、各開口部がそれぞれ制御電極を有する個別電
   極アレイと、前記荷電性トナーを前記各開口部に供給す
   るトナー供給手段と、前記個別電極アレイの各制御電極
   を独立して制御することにより、前記荷電性トナーをト
   ナー供給手段から開口部を介して選択的に飛翔させる電
   界制御手段とにより構成し、前記複数のプロセスユニッ
   トにおける個別電極アレイと対向して画像記録媒体を挟
   んで対向電極を配置し、前記各プロセスユニットの電界
   制御手段を、前記荷電性トナーが画像記録媒体に到達す
   る前に互いに混合するように制御させることを特長とす
   るカラー画像形成装置。
2. 【請求項２】 前記複数のプロセスユニットにおける個
   別電極アレイと画像記録媒体との間に、荷電性トナーを
   混合するための混合室を設け、該混合室の荷電性トナー
   放出部には、複数の吐出開口部がそれぞれ吐出制御電極
   を有する統合電極アレイを設け、該統合電極アレイにお
   ける吐出制御電極を、統合電界制御手段にて制御してカ
   ラー画像データに応じて前記混合した荷電性トナーを画
   像記録媒体に向かって選択的に飛翔させるように構成し
   たことを特長とする請求項１記載のカラー画像形成装
   置。