JPH08142383A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 多数の制御電極の構造を簡単化でき、高速記
録を達成し得る画像形成装置を提供する。 【構成】 画像形成装置１は、本体フレーム２内に、磁
性を帯びた磁性トナー３を記録部４に移送するトナー移
送機構３０と、このトナー移送機構３０の上部にマイナ
ス極性に帯電させたトナー３を供給するトナー供給機構
４０と、複数の制御電極５０と、マスク部材５５と、背
面電極ローラ６０と、定着機構２５と、制御ユニットと
を備えている。トナー移送機構３０は、電動モータによ
り駆動され表面部に複数の磁極を有するマグネットロー
ラー３１と、移送路形成体３２により構成され、マグネ
ットローラー３１の回転磁界によりトナー３は、移送路
形成体３２の外周面上を矢印Ａと反対方向へ移送され、
制御電極５０への駆動信号の印加によりトナー３は、背
面電極ローラ６０方向へ飛翔させられ、マスク部材５５
の開口５６を通過して、用紙Ｐ上に画像を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、プリンタ、ファクシミ
リ、プロッター、複写機等に適用可能な静電記録方式の
画像形成装置に関し、特に、マグネットローラーにより
移送される磁性トナーを、制御電極と背面電極による電
界を介して画像形成媒体（用紙）に記録するようにした
画像形成装置に関するものある。

【０００２】

【従来の技術】従来、多数の微小な開口（アパチャ）
と、各開口の外周に付設した制御電極とを有するアパチ
ャ電極体と、このアパチャ電極体を挟んだ両側に位置す
るトナー搬送ローラ及び背面電極と、トナー搬送ローラ
にマイナスに帯電させたトナーを供給するトナー供給機
構とを備え、各制御電極への印加電圧を制御し、制御電
極と背面電極間の電界を介して、トナー搬送ローラの表
面のトナーを前記開口を通過させて記録媒体（用紙）に
記録するように構成した静電記録方式の画像形成装置
が、種々提案されている。

【０００３】一方、特開平２−２９７５７０号公報に
は、回転するマグネットローラーにより筒状のトナー搬
送体の表面に沿って磁性トナーを移送させ、トナー搬送
体の頂部に記録媒体の搬送方向と直交する方向の微小ス
リットを空けて対向する１対の制御電極と、その制御電
極に記録媒体通過隙間を空けて対向する円筒電極と、マ
グネットローラーの外周面に設けた螺旋電極体とを備
え、画像信号に基づいて制御される１対の制御電極と螺
旋電極体間に生じる電界（特に、エッジ電界）を介して
磁性トナーを飛翔させて記録媒体に記録するように構成
した静電記録装置が記載されている。この静電記録装置
では、前記螺旋電極体の移動を介して、１対の制御電極
間の微小スリットに沿う１画素列をシリアルに記録する
ように構成されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前記アパチャ電極体を
備えた画像形成装置では、多数の微小な開口の外周に夫
々付設される多数の制御電極の構造が複雑化し、製作コ
ストが高価になる。一方、前記公報に記載の静電記録装
置では、螺旋電極体の移動を介して、１対の制御電極間
の微小スリットに沿う１画素列をシリアルに記録する構
成であるため、記録速度が遅く、記録速度を高めるのに
限界がある。本発明の目的は、多数の制御電極の構造を
簡単化でき、高速記録を達成し得る画像形成装置を提供
することである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１の画像形成装置
は、複数の磁極を有する回転自在のマグネットローラー
と、前記マグネットローラーを回転駆動する駆動手段
と、前記マグネットローラーの外周面の外側近くに配設
され且つ表面にトナーの移送路を形成する移送路形成体
と、前記移送路の上流部に所定の極性に帯電させた磁性
トナーを供給するトナー供給機構と、前記移送路形成体
の表面部に、画像形成媒体の搬送方向と直交する方向に
列状に設けられ、画像信号に基づいて制御される複数の
制御電極と、前記画像形成媒体が通過する搬送隙間を隔
てて前記複数の制御電極に近接状に対向する背面電極と
を備えたものである。

【０００６】請求項２の画像形成装置は、請求項１の発
明において、前記複数の制御電極が、画像形成媒体の搬
送方向において、制御電極の前記搬送方向における長さ
の整数倍の間隔を空けて複数列設けられたものである。
請求項３の画像形成装置は、請求項１又は請求項２の発
明において、前記画像形成媒体が通過する搬送隙間に対
して背面電極と反対側に、複数の制御電極に対向する領
域以外の領域をマスクするマスク部材を設けたものであ
る。

【０００７】

【作用】請求項１の画像形成装置においては、複数の磁
極を有する回転自在のマグネットローラーは、駆動手段
により回転駆動される。マグネットローラーの外周面の
外側近くに配設された移送路形成体の表面には、トナー
の移送路が形成されており、トナー供給機構により、移
送路の上流部に所定の極性に帯電させた磁性トナーが供
給されると、マグネットローラーの回転磁界の作用で、
移送路形成体の表面の移送路に沿ってトナーが順々に移
送される。画像信号に基づいて制御される複数の制御電
極は、移送路形成体の表面部に、画像形成媒体の搬送方
向と直交する方向に列状に設けられ、背面電極は、画像
形成媒体が通過する搬送隙間を隔てて複数の制御電極に
近接状に対向するように設けられている。従って、画像
信号に基づいて各制御電極を制御し、各制御電極と背面
電極間にトナーを背面電極の方へ飛翔させる方向の電界
が発生すると、所定の極性に帯電した磁性トナーが背面
電極の方へ飛翔し、画像形成媒体に付着して画素が記録
される。

【０００８】請求項２の画像形成装置においては、請求
項１の発明において、前記複数の制御電極が、画像形成
媒体の搬送方向において、制御電極の前記搬送方向にお
ける長さの整数倍（これをｎ倍とする）の間隔を空けて
複数列設けられているため、第１列目の複数の制御電極
と、第２列目の複数の制御電極とを同時に制御すること
で、２列の画素を同時に記録し、その２列同時の記録を
（ｎ＋１）回実行後に、画像形成媒体を（ｎ＋１）画素
分搬送する。以上の動作を繰り返えすことで、高速記録
が可能になる。

【０００９】請求項３の画像形成装置においては、請求
項１又は請求項２の発明において、前記画像形成媒体が
通過する搬送隙間に対して背面電極と反対側に、複数の
制御電極に対向する領域以外の領域をマスクするマスク
部材を設けたので、各制御電極から拡大状に飛翔するト
ナーをマスク部材で捕捉し、記録される画像を鮮明化す
ることができる。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面に基いて
説明する。図１に示すように、画像形成装置１は、プリ
ンタやファクシミリやプロッターや複写機等に適用され
る静電記録装置であり、この画像形成装置１は、その本
体フレーム２内に、用紙Ｐ（画像形成媒体）を搬送する
用紙搬送機構１０と、磁性を帯びた磁性トナー３を記録
部４に移送するトナー移送機構３０と、このトナー移送
機構３０の上流部にマイナス極性に帯電させたトナー３
を供給するトナー供給機構４０と、複数の制御電極５０
と、マスク部材５５と、背面電極ローラー６０と、定着
機構２５と、制御ユニット７０（図２参照）とを備えた
ものである。

【００１１】ここで、用紙搬送機構１０は、用紙Ｐを支
持するガイドプレート１１〜１３と、搬送用ローラー１
４〜１７，２０，２１と、ローラー駆動機構（図示略）
等で構成され、本体フレーム２の前側には、多数の用紙
Ｐを収納した給紙カセット５が設けられ、本体フレーム
２の後側には、記録されて排出された用紙Ｐを受ける排
紙トレイ６が設けられている。また、給紙カセット５内
の用紙Ｐを１枚ずつ用紙搬送機構１０に供給する給紙ロ
ーラー（図示略）も設けられている。定着機構２５は、
ハロゲンランプを有する加熱ローラー１９と、電動モー
タで回転駆動される押圧ローラー１８とを有し、用紙Ｐ
に記録（現像）されたトナー３を用紙に定着させるもの
である。

【００１２】前記トナー移送機構３０について説明する
と、図１、図２に示すように、表面部に複数の磁極を有
するマグネットローラー３１が、その枢支軸３１ａによ
りトナーケース４１の壁部に回転自在に枢支され、この
マグネットローラー３１は、枢支軸３１ａに連結された
電動モータ（図示略）により、矢印Ａ方向へ所定の回転
速度で回転駆動される。トナー３の移送路３２ａを形成
する所定の厚さの合成樹脂絶縁体（例えば、ポリイミ
ド）製の筒状の移送路形成体３２は、マグネットローラ
ー３１の外周面に所定の小さい隙間３３を空けてマグネ
ットローラー３１に外嵌され、この移送路形成体３２は
固定的に設けられ、この移送路形成体３２の外周面に
は、静電気力で付着したトナー３が、マグネットローラ
ー３１の回転磁界で矢印Ａと反対方向へ移動する移送路
３２ａが形成されている。

【００１３】更に、移送路形成体３２の表面に静電気力
と磁力で付着したトナー３の層厚を所定の約５０μｍの
厚さに規制する合成樹脂絶縁体（例えば、ポリイミド）
製の湾曲状のトナー規制ブレード３４が、トナーケース
４１に固定的に設けられている。尚、このトナー移送機
構３０は、トナー供給機構４０のトナーケース４１内に
収容されている。

【００１４】次に、前記トナー供給機構４０について説
明すると、トナーケース４１内には、磁性を帯びたトナ
ー３を収容するトナー収容部４２と、このトナー収容部
４２内のトナー３を移送路３２ａの上流部に供給するシ
リコン発泡体製のトナー供給ローラー４３とが設けら
れ、このトナー供給ローラー４３は、電動モータ（図示
略）により矢印Ｂの方向へ回転駆動されるとともに、ト
ナー３との摩擦接触を介してトナー３をマイナスに帯電
させる。

【００１５】次に、制御電極５０と、マスク部材５５
と、背面電極６０と、制御系について説明する。図２に
示すように、移送路形成体３２の頂部には、用紙Ｐの搬
送方向と直交する水平方向に１列に且つ用紙Ｐの最大幅
以上の幅に亙って多数の制御電極５０が付設され、これ
ら制御電極５０の表面は移送路形成体３２の表面と同一
面に形成してある。図３に示すように、各制御電極５０
は、９０μｍ×９０μｍの薄い銅板又は銅被膜からな
り、これら制御電極５０は、１２５μｍのピッチで配列
され、各制御電極５０には信号線５１が接続されてい
る。

【００１６】図２に示すように、これら制御電極５０の
各々を画像信号に基づいて制御する為に、外部から画像
信号を受信する制御ユニット７０と、電源回路７１と、
制御電圧印加回路７２とが設けられている。各制御電極
５０の信号線５１が制御電圧印加回路７２に接続され、
電源回路７１に接続された制御電圧印加回路７２には、
制御ユニット７０から記録すべき画像に基づいて各制御
電極５０を制御する制御信号が供給され、制御電圧印加
回路７２から、トナー３を飛翔させない（画素を記録し
ない）各制御電極５０には０Ｖの駆動信号が出力され、
また、トナー３を飛翔させる（画素を記録する）各制御
電極５０には、−１００Ｖの駆動信号が出力される。

【００１７】前記マスク部材５５は、合成樹脂絶縁体
（例えば、ポリイミド）製の厚さ２５μｍのフィルムか
らなり、制御電極５０の上方近傍に制御電極５０との間
にトナー３の層圧に相当する約５０μｍの隙間を空けて
水平に配設され、このマスク部材５５の両端部は、図１
に示すようにトナーケース４１の上端のフランジ４１
ａ，４１ｂに固定されている。図４に示すように、マス
ク部材５５には、多数の制御電極５０に対向する多数の
開口５６が形成され、各開口５６は、９０μｍ×９０μ
ｍの大きさで、これら開口５６は１２５μｍのピッチで
配列されている。つまり、マスク部材５５は、多数の制
御電極５０に対向する領域以外の領域をマスクし、各制
御電極５０に対応して記録される画素を鮮明化する為の
ものである。但し、このマスク部材５５は、必要に応じ
て省略してもよい。

【００１８】前記背面電極ローラー６０は、マスク部材
５５の上側に、マスク部材５５との間に約７５〜１００
μｍの用紙搬送隙間を空けて、複数の制御電極５０に近
接状に対向するように配設され、この背面電極ローラー
６０は、例えばアルミニウム製の筒体で構成され、その
支軸６０ａは、本体フレーム２に回転自在に枢支され、
電動モータ（図示略）により、その周速が用紙搬送機構
１０による用紙搬送速度と等しくなるように矢印Ｃ方向
へ回転駆動される。前記背面電極ローラー６０は、その
支軸６０ａと接地線６１を介して接地されている。

【００１９】次に、以上説明した画像形成装置１の画像
形成動作について説明する。給紙カセット５内の用紙Ｐ
は、給紙ローラーより用紙搬送機構１０へ供給され、そ
の用紙Ｐは、マスク部材５５と背面電極ローラー６０間
の搬送隙間を通って搬送され、排紙トレイ６へ排出され
る。尚、画像形成の際、用紙Ｐの搬送は、１画素列分の
記録と同期するように実行される。トナー供給ローラー
４３により移送路形成体３２の表面の移送路３２ａに供
給され、マイナス極性に帯電したトナー３は、静電気力
と磁力により移送路３２ａに層状に吸着するが、複数の
磁極を有するマグネットローラー３１が、その直径と磁
極の極数とに基づいて設定される所定の回転速度で回転
するため、層状の磁性トナー３が矢印Ａと反対方向へほ
ぼ一定の速度で移送されていく。このとき、トナー規制
ブレード３４により、トナー３が一定の層厚となるよう
に規制されるため、図２に示すように、一定の層厚のト
ナー３が移送路３２ａの表面を制御電極５０の方へ移送
される。

【００２０】そして、０Ｖの制御電極５０の位置では、
制御電極５０と背面電極ローラー６０間に電界が発生し
ないため、トナー３は飛翔せず、トナー３はその制御電
極５０を通過して移送路３２ａに沿って矢印Ａと反対方
向へ移送されていく。一方、−１００Ｖが印加された制
御電極５０の位置では、背面電極ローラー６０から制御
電極５０に向かう電界が発生するため、マイナス極性に
帯電したトナー３は、制御電極５０の表面から開口５６
を通って背面電極ローラー６０の方へ飛翔し、用紙Ｐに
衝突して静電気力で用紙Ｐの表面に付着するため、用紙
Ｐに画素が記録される。こうして、多数の制御電極５０
を同時に制御することで、１画素列分の記録が微小時間
毎になされる。１画素列分の記録と同期して用紙Ｐがほ
ぼ連続的に搬送されるため、用紙Ｐに対して画像がほぼ
連続的に記録されることになる。そして、用紙Ｐが定着
機構２５を通過する際に、加熱と押圧を介してトナー３
が用紙Ｐに定着され、その後排出される。

【００２１】以上説明した画像形成装置（静電記録装
置）においては、各制御電極５０を、９０μｍ×９０μ
ｍの正方形状の薄い銅板又は銅被膜で構成できるため、
多数の制御電極５０の構造が著しく簡単化し、製作コス
ト的に有利である。そして、１画素列を同時に記録でき
るため、記録速度を十分に高め、高速記録が可能にな
る。また、マスク部材５５により、制御電極５０に対向
する領域以外の領域をマスクするように構成したので、
各画素を鮮明に記録でき、画像を鮮明に記録することが
できる。

【００２２】次に、前記実施例の一部を変更した別実施
例について説明する。前記実施例では、多数の制御電極
５０を１列だけ設けたが、この別実施例では、図５に示
すように、前記同様の多数の制御電極５０が、用紙Ｐの
搬送方向において、画素の整数倍、つまり制御電極５０
の用紙搬送方向における長さの整数倍（例えば、本実施
例では、４倍）の間隔を空けて２列設けられている。こ
れら２列の制御電極５０Ａ，５０Ｂは、前記実施例と同
様に同時に制御されるため、第１列目の制御電極５０Ａ
と第２列目の制御電極５０Ｂとで、同時に記録するが、
第１列目の制御電極５０Ａで５画素列分記録するのと並
行して、第２列目の制御電極５０Ｂで５画素列分記録し
た時点において、用紙搬送機構１０により、用紙Ｐを５
画素列分一挙に搬送する。そして、５画素列分の記録と
５画素列分の搬送とを多数回繰り返えすように構成して
ある。

【００２３】このように、第１列目の制御電極５０Ａと
第２列目の制御電極５０Ｂとで、同時に記録することが
できるため、記録速度を約２倍に高めることができる。
尚、トナー移送路形成体３２の表面を移送されるトナー
３の量は、消費されるトナー３の量に比べて十分に多
く、且つ、第１列目の制御電極５０Ａを通過したトナー
３は、第２列目の制御電極５０Ｂに達する時点までに、
再び均一な層状になるので、第２列目の制御電極５０Ｂ
においてトナー３の供給不足が発生することはない。

【００２４】尚、前記実施例において、移送路形成体３
２は、必ずしも、マグネットローラー３１と同心状に配
置する必要はなく、移送路形成体３２の直径を一層大き
く構成して、マグネットローラー３１に対して偏心状に
配置してもよい。また、移送路形成体３２は、必ずし
も、円筒体で構成する必要はなく、広幅の無端ベルト体
で構成することもできる。前記マグネットローラー３１
の回転方向は、矢印Ａの方向に限定されるものではな
く、マグネットローラー３１の直径と磁極の数と回転速
度によっては、矢印Ａと反対方向へ、つまりトナー３の
移送方向と同方向へ回転駆動するように構成してもよ
い。

【００２５】また、前記複数列の制御電極５０を設ける
場合、前記別実施例のように２列に限定されるものでは
なく、トナー３を確実に供給できる限り、３列以上の制
御電極５０を設けることもできる。更に、各列の複数の
制御電極５０を、図６に示すように、搬送方向下流側の
制御電極５０と搬送方向上流側の制御電極５０とが交互
に位置する千鳥状に配置してもよい。前記制御電極５０
の形状は正方形に限らず、用紙搬送方向に長い長方形状
や、円形状でもよく、制御電極５０の大きさとピッチ
は、前記実施例の数値に限定されるものではなく、３０
０〜６００ｄｐｉの画素を記録できるように構成するこ
ともできる。

【００２６】

【発明の効果】請求項１の画像形成装置においては、前
記のように、マグネットローラーと、このマグネットロ
ーラーを回転駆動する駆動手段と、移送路形成体と、ト
ナー供給機構と、複数の制御電極と、背面電極とを設
け、画像信号に基づいて各制御電極を制御し、各制御電
極と背面電極間に発生させた電界を介して、帯電した磁
性トナーを背面電極の方へ飛翔させて画像形成媒体に画
素を記録するように構成したので、各制御電極を薄板状
の簡単な構造の電極部材で構成できるから、制御電極の
構造を簡単化して製作コストを低減できるうえ、一度に
複数の制御電極の数に等しい複数の画素を記録できるか
ら、記録速度を十分に高め高速記録が可能になる。

【００２７】請求項２の画像形成装置においては、請求
項１の発明と同様の効果を奏するが前記複数の制御電極
が、画像形成媒体の搬送方向において、制御電極の前記
搬送方向における長さの整数倍（これをｎ倍とする）の
間隔を空けて複数列設けられているため、第１列目の複
数の制御電極と、第２列目の複数の制御電極とを同時に
制御することで、２列の画素を同時に記録し、その２列
同時の記録を（ｎ＋１）回実行後に、画像形成媒体を
（ｎ＋１）画素分搬送する。以上の動作を繰り返えすこ
とで、高速記録が可能になる。

【００２８】請求項３の画像形成装置においては、請求
項１又は請求項２の発明と同様の効果を奏するが、前記
画像形成媒体が通過する搬送隙間に対して背面電極と反
対側に、複数の制御電極に対向する領域以外の領域をマ
スクするマスク部材を設けたので、各制御電極から拡大
状に飛翔するトナーをマスク部材で捕捉し、記録される
画像を鮮明化することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係る画像形成装置の一部縦断
側面図である。

【図２】図１の画像形成装置の要部拡大断面図である。

【図３】図１の画像形成装置の複数の制御電極の平面図
である。

【図４】図１の画像形成装置のマスク部材の部分平面図
である。

【図５】別実施例に係る画像形成装置の図２相当図であ
る。

【図６】変形例に係る複数の制御電極の平面図である。

【符号の説明】

１ 画像形成装置 ３ トナー ３１ マグネットローラー ３２ 移送路形成体 ３２ａ 移送路 ４０ トナー供給機構 ５０ 制御電極 ５５ マスク部材 ６０ 背面電極ローラー

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の磁極を有する回転自在のマグネッ
   トローラーと、 前記マグネットローラーを回転駆動する駆動手段と、 前記マグネットローラーの外周面の外側近くに配設され
   且つ表面にトナーの移送路を形成する移送路形成体と、 前記移送路の上流部に所定の極性に帯電させた磁性トナ
   ーを供給するトナー供給機構と、 前記移送路形成体の表面部に、画像形成媒体の搬送方向
   と直交する方向に列状に設けられ、画像信号に基づいて
   制御される複数の制御電極と、 前記画像形成媒体が通過する搬送隙間を隔てて前記複数
   の制御電極に近接状に対向する背面電極と、 を備えたことを特徴とする画像形成装置。
2. 【請求項２】 前記複数の制御電極が、画像形成媒体の
   搬送方向において、制御電極の前記搬送方向における長
   さの整数倍の間隔を空けて複数列設けられたことを特徴
   とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 【請求項３】 前記画像形成媒体が通過する搬送隙間に
   対して背面電極と反対側に、複数の制御電極に対向する
   領域以外の領域をマスクするマスク部材を設けたことを
   特徴とする請求項１又は請求項２に記載の画像形成装
   置。