JPH08142389A

JPH08142389A - 画像形成装置

Info

Publication number: JPH08142389A
Application number: JP30831494A
Authority: JP
Inventors: Osamu Takagi; 修高木
Original assignee: Brother Industries Ltd
Current assignee: Brother Industries Ltd
Priority date: 1994-11-16
Filing date: 1994-11-16
Publication date: 1996-06-04

Abstract

(57)【要約】【目的】フルカラー画像を記録する際の記録性能を高
める。【構成】複数の開口部１４２と当該開口部１４２の近
傍に配設された制御電極１４３を有するアパチャ電極体
１４０の下方に、アパチャ電極体１４０の開口部１４２
にイエロー、マゼンダ、シアン、ブラックの４種のトナ
ー１０３ａ〜１０３ｄを混合したトナー１０３を搬送す
るトナー搬送ローラ１３３が配設され、アパチャ電極体
１４０の開口部１４２の上方には、当該アパチャ電極体
１４０と一定の間隙をおいて、背面電極ローラー１５０
が対向配置されている。背面電極ローラー１５０には、
制御ユニット１４６からの指令に基づいて印加する背面
電圧を切換える背面電圧切換回路１４９が接続され、背
面電圧は、印字に使用するトナー１０３の種類１０３ａ
〜１０３ｄにより切換られる。

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、プリンタ、フ
ァクシミリ、プロッター等に適用可能な画像形成装置で
あって、アパチャ電極体に形成した複数の開口部の制御
電極の電圧を制御して、開口部を通過したトナーを記録
媒体に付着させて記録する画像形成装置に関し、特にト
ナーの電気的特性に応じて背面電極の電圧を制御するよ
うにしたものに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、絶縁性シートに画像記録媒体の搬
送方向と直交方向に列設された複数の開口部とこれら開
口部の近傍に位置する複数の制御電極からなる電極アレ
イとを形成してなるアパチャ電極体と、アパチャ電極体
の電極アレイにトナーを供給するトナー供給機構と、ア
パチャ電極体の電極アレイに対して画像記録媒体の搬送
隙間を隔てて近接状に対向する背面電極と、画像信号に
基づいて電極アレイの複数の制御電極に印加する駆動電
圧を個別に制御する制御ユニットとを設け、制御ユニッ
トにより、画像信号に基づいて、電極駆動回路を介し
て、各制御電極へ印加する駆動電圧を制御し、制御電極
と背面電極間の電界を介して、トナー搬送ローラーの表
面のトナーを開口部を通過させて画像記録媒体（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（例えば、特開平２−２９７５
７０号公報参照）。この種の画像形成装置においては、
通常、トナーをマイナスに帯電させ、背面電極を所定の
プラスの高電圧に保持し、制御電極に、画素形成の有無
に応じて＋３０Ｖ又は−３０Ｖを印加するように構成し
てある。

【０００３】一方、特開平４−８０７７６号公報には、
前記同様の画像形成装置であって、アパチャ電極体の開
口部の両面に、トナー搬送ローラー側に位置する基準電
極と、背面電極側に位置する制御電極とを設け、基準電
極とトナー搬送ローラー間に交流を印加してトナーを浮
動させるとともに、背面電極を接地し、プラスに帯電し
た第１トナーと、マイナスに帯電した第２トナーとの混
合トナーを適用し、制御電極にマイナスの駆動電圧を印
加して第１トナーを飛翔させ、制御電極にプラスの駆動
電圧を印加して第２トナーを飛翔させるように構成した
複数色の画像を形成可能な画像形成装置が記載されてい
る。但し、この画像形成装置においても、背面電極は、
トナーの種類に関係なく、常時接地状態に保持される。

【０００４】また、特開平５−１２４２４８号公報に
は、イエロー、マゼンダ、シアンの３色のトナーに対応
する３組の画像記録ユニットを、画像記録媒体の搬送方
向に所定間隔おきに直列状に配設して、カラー画像を形
成できるように構成した画像形成装置が記載されてい
る。尚、イエロー、マゼンダ、シアン、ブラックの４色
のトナーに対応する４組の画像記録ユニットを、画像記
録媒体の搬送方向に所定間隔おきに直列状に配設する場
合もある。尚、前記各画像記録ユニットは、アパチャ電
極体とトナー供給機構とで構成されるが、背面電極とし
ては、複数の画像記録ユニットに共通のものが適用さ
れ、一定の高電圧に保持される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】前記特開平２−２９７
５７０号公報や特開平５−１２４２４８号公報に記載さ
れているように、背面電極に所定の高電圧を印加し、制
御電極と背面電極間に電界を形成するようにした画像形
成装置において、マルチカラー画像やフルカラー画像形
成の為に、複数種類のトナーを適用する場合、従来で
は、トナーの種類に応じて背面電極の電圧を変えるよう
には構成されていない。

【０００６】しかし、各種類のトナー毎に、組成、粒
径、比重、電気抵抗値、帯電特性、流動性、付着特性等
の諸物性が著しく異なるため、トナーを飛翔させて画素
を形成する際の記録特性が変動するにも係わらず、複数
種類のトナーに対して背面電極の電圧を一定に設定する
ため、少なくとも一部の種類のトナーに対しては、背面
電圧の過不足が生じ、記録性能を十分に高めることがで
きないという問題がある。このことは、制御電極に印
加する駆動電圧についても同様で、従来、トナーの種類
に応じて駆動電圧を変えるようには構成されていないた
め、少なくとも一部の種類のトナーに対しては、駆動電
圧の過不足が生じ、記録性能を十分に高めることができ
ないという問題がある。本発明の目的は、複数種類のト
ナーを適用して、マルチカラー画像やフルカラー画像を
記録する際の記録性能を高めることである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１の画像形成装置
は、絶縁性シートに画像記録媒体の搬送方向と直交方向
に列設された複数の開口部とこれら開口部の近傍に位置
する複数の制御電極からなる電極アレイとを形成したア
パチャ電極体と、アパチャ電極体の電極アレイにトナー
を供給するトナー供給機構と、アパチャ電極体の電極ア
レイに対して画像記録媒体の搬送隙間を隔てて近接状に
対向する背面電極と、画像信号に基づいて電極アレイの
複数の制御電極に印加する駆動電圧を個別に制御する電
極制御手段とを備えた画像形成装置において、前記トナ
ー供給機構を、カラーの画像形成用の複数種類のトナー
を混合してなる混合トナーを供給するように構成し、前
記背面電極に印加する背面電圧を、各画像形成処理毎に
画像形成に供される何れか１種類のトナーに適合した電
圧に切換える背面電圧切換手段を設けたものである。

【０００８】請求項２の画像形成装置は、請求項１の発
明において、前記電極制御手段は、前記駆動電圧を、各
画像形成処理毎に画像形成に供される何れか１種類のト
ナーに適合した電圧に切換える駆動電圧切換手段を備え
たものである。

【０００９】請求項３の画像形成装置は、絶縁性シート
に画像記録媒体の搬送方向と直交方向に列設された複数
の開口部とこれら開口部の近傍に位置する複数の制御電
極からなる電極アレイとを形成してなるアパチャ電極体
と、アパチャ電極体の電極アレイにトナーを供給するト
ナー供給機構と、アパチャ電極体の電極アレイに対して
画像記録媒体の搬送隙間を隔てて近接状に対向する背面
電極と、画像信号に基づいて電極アレイの複数の制御電
極に印加する駆動電圧を個別に制御する電極制御手段と
を備えた画像形成装置において、カラー画像形成の為に
複数種類のトナーを夫々適用する複数の画像記録ユニッ
トであって、各々が前記アパチャ電極体とトナー供給機
構と背面電極とを含む複数の画像記録ユニットを設け、
前記複数の画像記録ユニットの複数の背面電極に、トナ
ーの種類に応じた背面電圧を夫々印加する背面電圧印加
手段を設けたものである。

【００１０】請求項４の画像形成装置は、請求項３の発
明において、前記複数の画像記録ユニットの複数の電極
アレイを夫々制御する複数の前記電極制御手段を含む電
極制御ユニットを設け、前記複数の画像記録ユニットの
複数の電極アレイに付随させて、電極制御ユニットで制
御される複数の電極駆動回路を夫々設け、前記複数の電
極駆動回路にトナーの種類に応じた駆動電圧を夫々供給
する駆動電圧供給手段を設けたものである。

【００１１】

【作用】請求項１の画像形成装置においては、アパチャ
電極体は、絶縁性シートに形成された複数の開口部と複
数の制御電極からなる電極アレイとを有し、トナー供給
機構により電極アレイにトナーが供給され、電極制御手
段により、画像信号に基づいて電極アレイの複数の制御
電極に印加する電圧が個別に制御され、トナー供給機構
と制御電極間に形成される電界と、制御電極と背面電極
間に形成される電界とを介して、トナーが開口部を通過
して飛翔し、アパチャ電極体と背面電極間に位置する画
像記録媒体に記録される。

【００１２】ここで、トナー供給機構は、カラーの画像
形成用の複数種類のトナーを混合してなる混合トナーを
供給し、背面電圧切換手段は、背面電極に印加する背面
電圧を、各画像形成処理毎に画像形成に供される何れか
１種類のトナーに適合した電圧に切換えるため、その種
類のトナーに適した電界を制御電極と背面電極間に形成
して記録することができる。

【００１３】例えば、フルカラー画像形成の為に３種類
のトナー（イエロー、マゼンダ、シアンのトナー）の混
合トナーを適用する場合、同一の画像記録媒体に３回の
画像形成処理を行なって、フルカラーの画像を記録する
ことになるが、イエローのトナーで画像形成処理する際
には、そのトナーに適合した背面電圧に制御し、マゼン
ダのトナーで画像形成処理する際には、そのトナーに適
合した背面電圧に制御し、シアンのトナーで画像形成処
理する際には、そのトナーに適合した背面電圧に制御す
る。以上のように、各画像形成処理毎に画像形成に供さ
れる何れか１種類のトナーに適合した電圧に切換えるこ
とで、マルチカラーやフルカラー画像を記録する際の記
録性能を格段に高めることができる。

【００１４】請求項２の画像形成装置においては、請求
項１と同様の作用を奏するが、前記電極制御手段は、制
御電極に印加する駆動電圧を、各画像形成処理毎に画像
形成に供される何れか１種類のトナーに適合した電圧に
切換える駆動電圧切換手段を備えているため、その種類
のトナーに適した電界をトナー供給機構と制御電極間に
形成して記録することができるため、マルチカラーやフ
ルカラー画像を記録する際の記録性能を格段に高めるこ
とができる。

【００１５】請求項３の画像形成装置においては、カラ
ー画像形成の為に複数種類のトナーを夫々適用する複数
の画像記録ユニットが設けられており、各画像記録ユニ
ットは、アパチャ電極体とトナー供給機構と背面電極と
を備えている。各画像記録ユニットにおいて、アパチャ
電極体は、絶縁性シートに形成された複数の開口部と複
数の制御電極からなる電極アレイとを有し、トナー供給
機構により電極アレイにトナーが供給され、電極制御手
段により、画像信号に基づいて電極アレイの複数の制御
電極に印加する電圧が個別に制御され、トナー供給機構
と制御電極間に形成される電界と、制御電極と背面電極
間に形成される電界とを介して、トナーが開口部を通過
して飛翔し、アパチャ電極体と背面電極間に位置する画
像記録媒体に記録される。

【００１６】複数の画像記録ユニットの複数の背面電極
に、トナーの種類に応じた背面電圧を夫々印加する背面
電圧印加手段を設けたため、各画像記録ユニットにおい
て、請求項１と同様に、制御電極と背面電極間に、トナ
ーの種類に応じた電界を形成して記録することができ
る。こうして、各画像記録ユニットにおける記録性能を
高め、カラー画像形成の記録性能を格段に高めることが
できる。

【００１７】請求項４の画像形成装置においては、請求
項３と同様の作用を奏するが、複数の画像記録ユニット
の複数の電極アレイを夫々制御する複数の電極制御手段
を含む電極制御ユニットを設け、複数の画像記録ユニッ
トの複数の電極アレイに付随させて、電極制御ユニット
で制御される複数の電極駆動回路を夫々設け、複数の電
極駆動回路にトナーの種類に応じた駆動電圧を夫々供給
する駆動電圧供給手段を設けたので、各画像記録ユニッ
トにおける電極アレイの複数の制御電極に印加する駆動
電圧をトナーの種類に応じた電圧に設定し、制御電極と
背面電極間にトナーの種類に応じた電界を形成して記録
することができる。こうして、請求項２と同様に、マル
チカラーやフルカラー画像を記録する際の記録性能を格
段に高めることができる。

【００１８】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
つつ説明する。図１に示すように、画像形成装置１００
は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、プロッター等に
適用可能で且つフルカラーの画像を記録できる画像記録
装置であり、この画像形成装置１００は、その本体フレ
ーム１０２内に、用紙Ｐ（画像記録媒体）を搬送する用
紙搬送機構１１０と、定着機構１２０と、イエローとマ
ゼンダとシアンとブラックの４種類のトナーを混合した
混合トナー１０３と、トナー供給機構１３０と、このト
ナー供給機構１３０のトナーケース１３１の上端に付設
されたアパチャ電極体１４０と、背面電極ローラー１５
０とを設けたものである。

【００１９】前記用紙搬送機構１１０は、搬送される用
紙Ｐを支持する複数のガイドプレート１１２〜１１４
と、複数の搬送用ローラー１１５，１１６と、搬送用ロ
ーラー１１５，１１６と定着機構１２０の間において用
紙Ｐの幅方向両端部数ｍｍ程の部分を支持して搬送する
搬送用ローラー（図示略）と、用紙カセット１１１内の
用紙を１枚ずつ給紙する給紙ローラー（図示略）と、用
紙搬送機構１１０を駆動するローラー駆動機構（図示
略）等で構成され、本体フレーム１０２の前側には、多
数の用紙Ｐを収納した給紙カセット１１１が設けられ、
本体フレーム１０２の後側には、画像記録後に排出され
た用紙Ｐを受ける排紙トレイ１１９が設けられている。
定着機構１２０は、ハロゲンランプを内蔵した定着用ロ
ーラー１１７と押圧ローラー１１８とで加熱しつつ加圧
して定着させるように構成してある。

【００２０】次に、トナー供給機構１３０について説明
すると、用紙搬送方向（前方から後方向き）に直交する
方向に、用紙Ｐの最大幅より広幅のトナーケース１３１
内には、イエローのトナー１０３ａと、マゼンダのトナ
ー１０３ｂと、シアンのトナー１０３ｃと、ブラックの
トナー１０３ｄとを混合した混合トナー１０３が収納さ
れている。トナーケース１３１の内部には、トナー供給
ローラー１３２と、トナー搬送ローラー１３３とが左右
方向向きに水平に配設され、これらローラー１３２，１
３３は、夫々回転可能に枢支されている。トナー供給ロ
ーラー１３２は、シリコン発泡体製のもので、トナー１
０３をトナー搬送ローラー１３３の方へ移送し且つトナ
ー１０３との摩擦接触を介してトナー１０３に帯電させ
る。

【００２１】前記４種のトナー１０３ａ〜１０３ｄは、
公知の組成のものであるが、これらは、組成、粒径、比
重、電気抵抗値、帯電特性、流動特性等が異なってお
り、本実施例の場合、トナー供給機構１３０において、
平均帯電量にて、トナー１０３ａは−３０μクーロン／
ｇに帯電し、トナー１０３ｂは−２０μクーロン／ｇに
帯電し、トナー１０３ｃは−１０μクーロン／ｇに帯電
し、トナー１０３ｄは＋３０μクーロン／ｇに帯電する
ように構成してある。尚、トナー１０３ａ〜１０３ｄの
帯電量は、基本的には平均粒径と、図４の特性に基づい
て設定できるが、公知の荷電制御剤の組成や添加量を適
切に設定することで、所望の値に設定することができ
る。

【００２２】トナー搬送ローラー１３３は、絶縁性の合
成樹脂発泡体製のローラー本体部の外周に、ニッケル製
のスリーブを外嵌し、そのスリーブの外周面に半導電性
被膜を形成した構造であり、トナー搬送ローラー１３３
の表面に静電気力で付着したトナー１０３が、矢印Ａ方
向へ搬送される。これらトナー供給ローラー１３２とト
ナー搬送ローラー１３３とは、図示外のローラー駆動機
構により、矢印Ｂ方向及び矢印Ａ方向へ回転駆動され
る。前記トナーケース１３１には、薄い板状の弾性を有
する絶縁材料製のトナー規制ブレード１３４が取付けら
れ、その湾曲状部分がトナー搬送ローラー１３３に押圧
状に接触しており、トナー搬送ローラー１３３の表面に
層状に付着したトナー３の層厚が、このトナー規制ブレ
ード１３４で所定厚さ（約40〜50μｍ）に規制される。

【００２３】前記トナーケース１３１の上端部には、ト
ナーケース１３１の上端の開口部分を覆うように、且つ
トナー搬送ローラー１３３の上端部に層状のトナー１０
３を介して上側から接触するように、ほぼ屋根型に傾斜
したアパチャ電極体１４０が取付けられている。アパチ
ャ電極体１４０について説明すると、図１、図３に示す
ように、アパチャ電極体１４０は、合成樹脂（例えば、
ポリイミド）製の厚さ２５μｍの絶縁性シート１４１
に、多数の微小な開口部１４２と、これら多数の開口部
１４２の近傍に夫々位置する多数の環状の制御電極１４
３からなる電極アレイ１４４と、これら多数の制御電極
１４３から夫々延びる多数の導線１４５とを形成したも
のである。

【００２４】即ち、絶縁性シート１４１の前後方向（用
紙搬送方向）の略中央部の位置には、多数の直径６５μ
ｍの開口部１４２が約１２７μｍ間隔おきに、左右方向
向き且つ水平に１列状に形成され、絶縁性シート１４１
の表面には、各開口部１４２の外周部に位置する環状の
制御電極１４３が銅被膜で構成され、各制御電極１４３
から銅被膜製の導線１４５が一方向へ延ばされている。
但し、絶縁性シート１４１のうちの、制御電極１４３と
導線１４５の反対側の表面を、開口部１４２を除いて、
合成樹脂製の絶縁被膜で覆い、その絶縁被膜の表面を半
導電製の帯電防止用被膜で覆うこともある。尚、最大サ
イズの用紙として、例えば、Ａ４版用紙を対象とする場
合には、開口部１４２の数（つまり、制御電極１４３の
数）は、約１７００個である。

【００２５】図１、図２に示すように、アパチャ電極体
１４０は、電極アレイ１４４が、用紙搬送隙間を隔て
て、背面電極１５０の最下端部に近接状に対向する状態
に装着される。アパチャ電極体１４０の直ぐ上側には、
背面電極ローラー１５０（背面電極に相当する）が配設
され、この背面電極ローラー１５０は、その支軸１５０
ａを介して本体フレーム１０２に回転可能に枢支されて
いる。用紙Ｐは、この背面電極ローラー１５０の下部に
接しながら搬送方向に水平に搬送され、この用紙Ｐの下
面には、トナー搬送ローラー１３３の表面から飛翔し開
口部１４２を通過したトナー１０３が付着する。背面電
極ローラー１５０は、図示外のローラ駆動機構により、
記録用紙Ｐの搬送と同期して矢印Ｃの方向へ回転駆動さ
れる。

【００２６】ここで、この画像形成装置１００によりフ
ルカラーの画像を記録する場合には、最初の画像形成処
理において、イエローのトナー１０３ａのみを飛翔させ
て記録し、次の画像形成処理において、マゼンダのトナ
ー１０３ｂのみを飛翔させて記録し、次の画像形成処理
において、シアンのトナー１０３ｃのみを飛翔させて記
録し、次の画像形成処理において、ブラックのトナー１
０３ｄのみを飛翔させて記録することになる。

【００２７】次に、画像記録装置１００の制御系につい
て説明する。図２に示すように、外部から画像信号を受
信する制御ユニット１４６と、この制御ユニット１４６
から制御信号を受ける電極駆動回路１４７と、制御ユニ
ット１４６からの指令に応じて電極駆動回路１４７に供
給する駆動電圧を切換える駆動電圧切換回路１４８と、
制御ユニット１４６からの指令に応じて背面電極１５０
に印加する背面電圧を切換える背面電圧切換回路１４９
とが設けられている。尚、トナー搬送ローラー１３３
は、常時接地されている。

【００２８】駆動電圧切換回路１４８は、電極駆動回路
１４７に対して、１０Ｖと−１０Ｖ、２０Ｖと−２０
Ｖ、３０Ｖと−３０Ｖ、−１０Ｖと１０Ｖの４通りの駆
動電圧を択一的に供給するように構成され、制御ユニッ
ト１４６から、イエローを指定する指令を受けると１０
Ｖと−１０Ｖの駆動電圧を出力し、マゼンダを指定する
指令を受けると２０Ｖと−２０Ｖの駆動電圧を出力し、
シアンを指定する指令を受けると３０Ｖと−３０Ｖの駆
動電圧を出力し、ブラックを指定する指令を受けると−
１０Ｖと１０Ｖの駆動電圧を出力するように構成されて
いる。

【００２９】前記電極駆動回路１４７は、多数の信号線
の束からなる制御線を介して多数の制御電極１４３から
延びる導線１４５に夫々接続され、この電極駆動回路１
４７は、多数の制御電極１４３に夫々対応する多数のス
イッチング素子を有し、制御ユニット１４６からの制御
信号に基づいて、多数の制御電極１４３に供給する駆動
電圧を個別に制御する。即ち、トナー１０３ａで記録す
る際には、画素を記録する制御電極１４３に１０Ｖ、画
素を記録しない制御電極１４３に−１０Ｖを夫々出力
し、また、トナー１０３ｂで記録する際には、画素を記
録する制御電極１４３に２０Ｖ、画素を記録しない制御
電極１４３に−２０Ｖを夫々出力し、また、トナー１０
３ｃで記録する際には、画素を記録する制御電極１４３
に３０Ｖ、画素を記録しない制御電極１４３に−３０Ｖ
を夫々出力し、また、トナー１０３ｄで記録する際に
は、画素を記録する制御電極１４３に−１０Ｖ、画素を
記録しない制御電極１４３に１０Ｖを夫々出力する。

【００３０】前記背面電圧切換回路１４９は、制御ユニ
ット１４６からの指令に基づいて、各画像形成処理にお
いて画像形成に供する何れか１種類のトナー１０３ａ〜
１０３ｄに応じて、背面電極１５０に印加する背面電圧
を次のように切換えるように構成されている。トナー１
０３ａで記録する際には、背面電圧を９００Ｖに切換
え、また、トナー１０３ｂで記録する際には、背面電圧
を１０００Ｖに切換え、また、トナー１０３ｃで記録す
る際には、背面電圧を１１００Ｖに切換え、また、トナ
ー１０３ｄで記録する際には、背面電圧を−９００Ｖに
切換える。尚、以上の背面電圧は、トナー１０３ａ〜１
０３ｄの前記平均帯電量と、図５に示す特性に基づいて
設定したものである。

【００３１】次に、前記画像形成装置１００の画像形成
の動作と、画像形成装置１００の作用について、イエロ
ーのトナー１０３ａで記録する場合を例として説明す
る。図２に示すように、混合トナー１０３がトナー搬送
ローラー１３３により、電極アレイ１４４の所へ搬送さ
れるが、画素を記録する制御電極１４３には１０Ｖの駆
動電圧が印加され、また、画素を記録しない制御電極１
４３には−１０Ｖがされ、また、背面電極１５０には９
００Ｖが印加される。制御電極１４３に１０Ｖが印加さ
れると、制御電極１４３からトナー搬送ローラー１３３
に向かう電界と、背面電極１５０から制御電極１４３に
向かう電界とが生じ、トナー１０３ａが静電気力を受け
て制御電極１４３の方へ開口部１４２を通過して飛翔
し、背面電極１５０の方へ飛翔して用紙Ｐに衝突して付
着する。しかし、制御電極１４３に−１０Ｖが印加され
ると、前記とは反対向きの電界しか発生しないため、ト
ナー１０３ａが飛翔しない。

【００３２】ここで、トナー１０３ａの組成、粒径、比
重、電気抵抗値、平均帯電量、流動特性等に適合するよ
うに、前記１０Ｖの駆動電圧と、９００Ｖの背面電圧と
が設定されているため、混合トナー１０３のうちのトナ
ー１０３ａのみが飛翔してイエローの画素が記録される
ことになる。ここで、開口部１４２内の電界について考
察すると、１０Ｖの駆動電圧により制御電極１４３の近
傍には所定の電界が発生し、開口部１４２の中心部の電
界は前記電界よりも弱くなるが、背面電極１５０からの
漏れ電界により開口部１４２の中心部の電界が補強され
る。そして、制御電極１４３の駆動電圧と背面電圧とを
前記のようにトナー１０３ａに適合するように設定する
ことで、開口部１４２内に、トナー１０３ａのみを飛翔
させ得る均一な電界を形成できるため、混合トナー１０
３のうちのトナー１０３ａのみが飛翔してイエローの画
素が記録されることになる。

【００３３】このことは、その他のトナー１０３ｂ〜１
０３ｄについても同様であり、各画像形成処理において
画像形成に供される何れか１種類のトナーに適合するよ
うに、制御電極１４３に印加する駆動電圧と、背面電極
１５０に印加する背面電圧とを、前記のように適切に設
定するため、画像形成に供されるべきトナーのみを飛翔
させることができる。以上説明したように、トナー１０
３ａ〜１０３ｄのうち、各画像形成処理において画像形
成に供される１種類のトナーに適合するように、制御電
極１４３を駆動する駆動電圧と、背面電極１５０に印加
する背面電圧とを切換えることにより、各画像形成処理
毎に画像形成に供されるべきトナーのみを飛翔させて、
各画像形成処理毎の記録性能を高め、フルカラーの画像
を記録する記録性能を格段に高めることができる。

【００３４】別実施例・・・・・図６〜図１０参照次に、画像形成装置の別実施例について図６〜図１０を
参照しつつ説明する。図６に示すように、画像形成装置
１は、フルカラーの画像形成用の画像記録装置であり、
この画像形成装置１は、本体フレーム２内に、用紙カセ
ット収容部３と、用紙搬送機構１０と、定着機構３０
と、４組の画像記録ユニット４０Ａ〜４０Ｄと、制御ユ
ニット７０等を組み込み、用紙Ｐ（画像記録媒体）に一
度にフルカラー画像を形成できるように構成したもので
ある。本体フレーム２の下部内の用紙カセット収容部３
には、多数の用紙Ｐを収容した用紙カセット４が装着さ
れ、本体フレーム２の後端部には用紙搬送機構１０から
排出される画像形成後の用紙Ｐを受ける排紙トレイ５も
設けられている。

【００３５】前記用紙搬送機構１０は、給紙ローラー１
１と、搬送ローラー１２〜２０と、用紙ガイド２１〜２
４と、ローラー駆動機構（図示略）とを有し、用紙カセ
ット４の用紙Ｐを１枚ずつ、本体フレーム２の前端部か
ら後端部にわたる用紙搬送経路に沿って搬送するように
構成してある。定着機構３０は、ハロゲンランプを内蔵
した加熱ローラー３１と、押圧ローラー３２とで構成さ
れている。４組の画像記録ユニット４０Ａ〜４０Ｄは、
イエローのトナー６ａで記録する画像記録ユニット４０
Ａと、マジェンダのトナー６ｂで記録する画像記録ユニ
ット４０Ｂと、シアンのトナー６ｃで記録する画像記録
ユニット４０Ｃと、ブラックのトナー６ｄで記録する画
像記録ユニット４０Ｄとである（図７参照）。これら４
組の画像記録ユニット４０Ａ〜４０Ｄは、金属製又は合
成樹脂製のケース部材７に用紙搬送方向に所定の等間隔
おきに直列状に装着されている。

【００３６】次に、４組の画像記録ユニット４０Ａ〜４
０Ｄについて、図７を参照して説明するが、これらはト
ナー６ａ〜６ｄ以外については同一の構造であるので、
画像記録ユニット４０Ａについて説明する。この画像記
録ユニット４０Ａは、トナー供給機構５０と、アパチャ
電極体６０と、アパチャ電極体６０に付設された電極駆
動回路６５Ａと、背面電極４８Ａ、等で構成されてい
る。前記トナー供給機構５０は、トナーケース５１と、
トナーケース５１の上部内に形成されたトナー収容部５
２と、トナー供給ローラー５３と、トナー搬送ローラー
５４と、トナー攪拌羽根５６と、トナー規制ブレード５
７等で構成されている。前記金属製のトナーケース５１
は、左右方向（図７の紙面直交方向）に用紙Ｐの最大幅
よりも数ｃｍ広幅のもので、このトナーケース５１の内
部には、左右方向に用紙Ｐの最大幅以上の長さのトナー
供給ローラー５３と、トナー搬送ローラー５４と、トナ
ー攪拌羽根５５と、トナー規制ブレード５７等が組み込
まれている。

【００３７】前記トナー供給ローラー５３は、シリコン
発泡体製で、その支軸を介して回転自在に支持されてい
る。トナー供給ローラー５３は、トナー収容部５２の下
端に突出し、トナー搬送ローラー５４に接触し、ローラ
ー駆動機構（図示略）により、トナー搬送ローラー５４
と同期して矢印の方向へ回転駆動され、トナー６ａとの
摩擦接触を介してトナー６ａをマイナス極性に帯電さ
せ、そのトナー６ａをトナー搬送ローラー５４へ供給す
るように構成してある。前記トナー収容部５２の底部に
は、トナー６ａの供給量を規制する規制部５１ａが、ト
ナー供給ローラー５３の周面に近接状に形成されてい
る。

【００３８】前記トナー搬送ローラー５４は、金属製の
ローラー部材の全外周面を半導電性被膜で被覆した構造
であり、その支軸を介して回転自在に支持され、トナー
供給ローラー５３と同期して矢印の方向へ回転駆動され
る。トナー搬送ローラー５４の周面に層状に付着したト
ナー６ａは、絶縁材料製のトナー規制ブレード５７によ
り、所定の層厚（約４０〜５０μｍ）に規制される。前
記トナーケース５１の上端部には、合成樹脂製の蓋部材
５８が着脱自在に装着されている。前記トナー攪拌羽根
５６は、前記ローラー駆動機構により、低速度で回転駆
動され、トナー６ａをトナー供給ローラー５３の方へ移
動させる。

【００３９】前記アパチャ電極体６０について、図８、
図９を参照して説明する。アパチャ電極体６０は、合成
樹脂（例えば、ポリイミド）製の例えば厚さ２５μｍの
絶縁性シート６１と、この絶縁性シート６１に形成され
た多数の微小な開口部６２（アパチャ）と、絶縁性シー
ト６１の表面において多数の開口部６２の外周部に夫々
形成された多数の環状の制御電極６３からなる電極アレ
イ６４と、絶縁性シート６１の表面において多数の制御
電極６３から夫々延びる多数の導線６３ａと、絶縁性シ
ート６１のうちの多数の制御電極６３及び導線６３ａと
反対側の表面（但し、開口部６２を除く部分）を覆う絶
縁被膜（図示略）と、その絶縁被膜の表面を覆う帯電防
止被膜（図示略）とで構成されている。

【００４０】前記開口部６２は直径が例えば６５μｍの
円形孔で、多数の開口部６２は、用紙Ｐの搬送方向と直
交する水平方向に１列状に形成され、開口部６２同士間
のピッチは例えば１２７μｍであり、Ａ４版対応の場合
には、開口部６２の数、つまり、電極アレイ６４の制御
電極６３の数は１７００個である。前記多数の制御電極
６３と導線６３ａとは、エッチングにて銅製の被膜状に
形成される関係上、これら制御電極６３を駆動する例え
ば１９個の駆動用集積回路チップ６５が、絶縁製シート
６１の一端側部分に実装され、多数の導線６３ａが１９
グループに区分され１９個の駆動用集積回路チップ６５
に接続されている。

【００４１】図７に示すように、アパチャ電極体６０の
うちの、多数の開口部６２と制御電極６３とを含む電極
体本体部６０ａは、トナーケース５１の下端面に用紙搬
送面と平行に装着され、また、アパチャ電極体６０のう
ちの、電極体本体部６０ａから延び且つ電極駆動回路６
５Ａ（これは、１９個の駆動用集積回路チップ６５から
なる）が付設された電極体延長部６０ｂは、用紙搬送面
から遠ざかる上方へ湾曲状に９０度方向変換してトナー
ケース５１の後側壁５１ｂの外面に密着して沿うように
装着されている。

【００４２】前記電極体本体部６０ａは、多数の制御電
極６３が下面側に位置するように配設され、電極体本体
部６０ａの多数の開口部６２は、トナーケース５１の下
端部の下端開口５９を介して、トナー搬送ローラー５４
の最下端に近接して対向する状態に配置される。それ
故、電極駆動回路６５Ａは、電極体延長部６０ｂの外面
側に位置する状態になる。画像記録ユニット４０Ａの背
面電極４８Ａは、トナーケース５１の下側に用紙搬送隙
間を隔てて近接状に配設され、この背面電極４８Ａは、
合成樹脂絶縁体製の電極支持体９に装着されている。

【００４３】次に、画像記録ユニット４０Ａ〜４０Ｄの
制御系について説明する。図７に示すように、画像記録
ユニット４０Ａ〜４０Ｄを制御する為、外部から画像信
号を受信する制御ユニット７０と、各画像記録ユニット
４０Ａ〜４０Ｄの電極駆動回路６５Ａ〜６５Ｄに駆動電
圧を供給する駆動電圧発生回路７１と、４組の背面電極
４８Ａ〜４８Ｄに夫々所定の背面電圧を供給する為の背
面電圧発生回路７２とが設けられ、制御ユニット７０
は、多数の制御用信号線の束からなる制御線７３Ａ〜７
３Ｄを介して、画像記録ユニット４０Ａ〜４０Ｄの電極
駆動回路６５Ａ〜６５Ｄに夫々接続されている。

【００４４】駆動電圧発生回路７１は、電極駆動回路６
５Ａ〜６５Ｄに、１０Ｖと−１０Ｖ、２０Ｖと−２０
Ｖ、３０Ｖと−３０Ｖ、−１０Ｖと１０Ｖの駆動電圧
を、２芯の駆動電圧線７４Ａ〜７４Ｄを介して夫々供給
するように構成され、各電極駆動回路６５Ａ〜６５Ｄに
おいては、制御ユニット７０から供給される制御信号に
基づいて、各制御電極６３へ供給する駆動電圧を制御す
る。画像記録ユニット４０Ａ〜４０Ｄにおいて、画素を
形成する制御電極６３には、１０Ｖ，２０Ｖ，３０Ｖ，
−１０Ｖの駆動電圧が夫々供給され、画素を形成しない
制御電極６３には、−１０Ｖ，−２０Ｖ，−３０Ｖ，１
０Ｖの駆動電圧が夫々供給される。尚、トナー６ａ〜６
ｄは、前記実施例のトナー１０３ａ〜１０３ｄと同様の
ものであるので、駆動電圧も、また、次に説明する背面
電圧も、前記実施例と同様に設定される。

【００４５】一方、画像記録ユニット４０Ａ〜４０Ｄの
トナー搬送ローラー５４は夫々接地されており、画像記
録ユニット４０Ａ〜４０Ｄに対応する４組の背面電極４
８Ａ〜４８Ｄには、背面電圧発生回路７２から、背面電
圧線７５Ａ〜７５Ｄを介して、９００Ｖ，１０００Ｖ、
１１００Ｖ，−９００Ｖの背面電圧が夫々印加されてい
る。尚、駆動電圧発生回路７１と背面電圧発生回路７２
は、制御ユニット７０からの起動信号により起動し、ま
た、停止信号により作動停止するように構成してある。
尚、画像記録ユニット４０Ａ〜４０Ｄにおいて画像を記
録する画像形成の動作については、前記実施例と同様で
あるので、その説明は省略する。

【００４６】次に、以上説明した画像形成装置１におけ
るカラー画像形成の動作等について説明する。制御ユニ
ット７０は、カラー画像を３原色と黒色に分解した４種
類の画像信号（イエローの画像信号、マゼンダの画像信
号、シアンの画像信号、ブラックの画像信号）に基い
て、電極駆動回路６５Ａ〜６５Ｄを夫々制御する。但
し、この場合、画像記録ユニット４０Ａ〜４０Ｄが用紙
Ｐの搬送方向に等しい所定間隔おきに配置され、その所
定間隔だけ用紙Ｐを搬送する搬送時間をτとすると、制
御ユニット７０は、イエローの画像信号に基づく制御信
号を出力後、時間τ，２τ、３τだけ夫々遅延して、マ
ゼンダの画像信号に基づく制御信号、シアンの画像信号
に基づく制御信号、ブラックの画像信号に基づく制御信
号を夫々出力する。従って、用紙Ｐを１回搬送する間
に、用紙Ｐにカラー画像が記録され、その記録後定着機
構３０により、トナー６ａ〜６ｄが用紙Ｐに定着され
る。

【００４７】画像記録ユニット４０Ａ〜４０Ｄにおい
て、トナー６ａ〜６ｄに夫々適合した駆動電圧を制御電
極６２に印加するとともに、トナー６ａ〜６ｄに夫々適
合した背面電圧を背面電極４８Ａ〜４８Ｄに印加するよ
うに構成してあるため、画像記録ユニット４０Ａ〜４０
Ｄにおける画像記録性能を格段に高めて、画像形成装置
１におけるフルカラー画像を記録する記録性能を格段に
高めることができる。尚、本実施例の画像形成装置１を
部分的に変更する変形例について説明すると、トナー６
ａ〜６ｄの組成、粒径、比重、電気抵抗値、帯電特性、
流動特性等の変更に応じて、制御電極６２に印加する駆
動電圧、背面電極４８Ａ〜４８Ｄに印加する背面電圧等
を適宜変更することも有り得る。また、画像形成装置１
は、用紙Ｐを鉛直方向に搬送する形式に構成してもよい
し、また、ブラック用の画像記録ユニット４０Ｄは、必
要に応じて省略してもよい。

【００４８】

【発明の効果】請求項１の画像形成装置においては、前
記作用の欄で説明したように、トナー供給機構を、カラ
ーの画像形成用の複数種類のトナーを混合してなる混合
トナーを供給するように構成し、背面電極に印加する背
面電圧を、各画像形成処理毎に画像形成に供される何れ
か１種類のトナーに適合した電圧に切換える背面電圧切
換手段を設けたので、各画像形成処理毎に画像形成に供
される１種類のトナーに適した電界を制御電極と背面電
極間に形成して記録することができる。その結果、各画
像形成処理毎に画像形成に供される何れか１種類のトナ
ーに適合した電圧に切換えることで、マルチカラーやフ
ルカラー画像を記録する際の記録性能を格段に高めるこ
とができる。

【００４９】請求項２の画像形成装置においては、請求
項１と同様の効果を奏するが、前記電極制御手段は、制
御電極に印加する駆動電圧を、各画像形成処理毎に画像
形成に供される何れか１種類のトナーに適合した電圧に
切換える駆動電圧切換手段を備えているため、その種類
のトナーに適した電界をトナー供給機構と制御電極間に
形成して記録することができるため、マルチカラーやフ
ルカラー画像を記録する際の記録性能を格段に高めるこ
とができる。

【００５０】請求項３の画像形成装置においては、カラ
ー画像形成の為に複数種類のトナーを夫々適用する複数
の画像記録ユニットであって、各々がアパチャ電極体と
トナー供給機構と背面電極とを含む複数の画像記録ユニ
ットが設けられ、複数の画像記録ユニットの複数の背面
電極に、トナーの種類に応じた背面電圧を夫々印加する
背面電圧印加手段を設けたため、各画像記録ユニットに
おいて、請求項１と同様に、制御電極と背面電極間に、
トナーの種類に応じた電界を形成して記録することがで
きる。こうして、各画像記録ユニットにおける記録性能
を高め、カラー画像形成の記録性能を格段に高めること
ができる。

【００５１】請求項４の画像形成装置においては、請求
項３と同様の効果を奏するが、複数の画像記録ユニット
の複数の電極アレイを夫々制御する複数の電極制御手段
を含む電極制御ユニットを設け、複数の画像記録ユニッ
トの複数の電極アレイに付随させて、電極制御ユニット
で制御される複数の電極駆動回路を夫々設け、複数の電
極駆動回路にトナーの種類に応じた駆動電圧を夫々供給
する駆動電圧供給手段を設けたので、各画像記録ユニッ
トにおける電極アレイの複数の制御電極に印加する駆動
電極をトナーの種類に応じた電圧に設定し、制御電極と
背面電極間にトナーの種類に応じた電界を形成して記録
することができる。こうして、請求項２と同様に、マル
チカラーやフルカラー画像を記録する際の記録性能を格
段に高めることができる。

【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】前記画像形成装置の要部拡大断面図である。

【図３】前記画像形成装置のアパチャ電極体の部分斜視
図である。

【図４】トナーの粒径と平均帯電量との相関特性図であ
る。

【図５】トナーの平均帯電量と背面電圧との相関特性図
である。

【図６】本発明の別実施例に係る画像形成装置の一部縦
断側面図である。

【図７】図６の画像形成装置の４組の画像記録ユニット
の縦断側面図である。

【図８】図６の画像形成装置のアパチャ電極体の斜視図
である。

【図９】図８のアパチャ電極体の要部拡大斜視図であ
る。

【図１０】図６の画像形成装置の画像記録ユニットの要
部拡大断面である。

【符号の説明】

１画像形成装置４０Ａ〜４０Ｄ画像記録ユニット４８Ａ〜４８Ｄ背面電極５０トナー供給機構６０アパチャ電極体６１絶縁性シート６２開口部６３制御電極６４電極アレイ６５Ａ〜６５Ｄ電極駆動回路７０制御ユニット７１駆動電圧発生回路７２背面電圧発生回路１００画像形成装置１３０トナー供給機構１４０アパチャ電極体１４１絶縁性シート１４２開口部１４３制御電極１４４電極アレイ１４６制御ユニット１４７電極駆動回路１４８駆動電圧切換回路１４９背面電圧切換回路１５０背面電極ローラー

───────────────────────────────────────────────────── 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Ｇ０３Ｇ 15/01 Ｚ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】絶縁性シートに画像記録媒体の搬送方向
と直交方向に列設された複数の開口部とこれら開口部の
近傍に位置する複数の制御電極からなる電極アレイとを
形成したアパチャ電極体と、アパチャ電極体の電極アレ
イにトナーを供給するトナー供給機構と、アパチャ電極
体の電極アレイに対して画像記録媒体の搬送隙間を隔て
て近接状に対向する背面電極と、画像信号に基づいて電
極アレイの複数の制御電極に印加する駆動電圧を個別に
制御する電極制御手段とを備えた画像形成装置におい
て、前記トナー供給機構を、カラーの画像形成用の複数種類
のトナーを混合してなる混合トナーを供給するように構
成し、前記背面電極に印加する背面電圧を、各画像形成処理毎
に画像形成に供される何れか１種類のトナーに適合した
電圧に切換える背面電圧切換手段を設けたことを特徴と
する画像形成装置。
【請求項２】前記電極制御手段は、前記駆動電圧を、
各画像形成処理毎に画像形成に供される何れか１種類の
トナーに適合した電圧に切換える駆動電圧切換手段を含
むことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】絶縁性シートに画像記録媒体の搬送方向
と直交方向に列設された複数の開口部とこれら開口部の
近傍に位置する複数の制御電極からなる電極アレイとを
形成してなるアパチャ電極体と、アパチャ電極体の電極
アレイにトナーを供給するトナー供給機構と、アパチャ
電極体の電極アレイに対して画像記録媒体の搬送隙間を
隔てて近接状に対向する背面電極と、画像信号に基づい
て電極アレイの複数の制御電極に印加する駆動電圧を個
別に制御する電極制御手段とを備えた画像形成装置にお
いて、カラー画像形成の為に複数種類のトナーを夫々適用する
複数の画像記録ユニットであって、各々が前記アパチャ
電極体とトナー供給機構と背面電極とを含む複数の画像
記録ユニットを設け、前記複数の画像記録ユニットの複数の背面電極に、トナ
ーの種類に応じた背面電圧を夫々印加する背面電圧印加
手段を設けたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】前記複数の画像記録ユニットの複数の電
極アレイを夫々制御する複数の前記電極制御手段を含む
電極制御ユニットを設け、前記複数の画像記録ユニットの複数の電極アレイに付随
させて、電極制御ユニットで制御される複数の電極駆動
回路を夫々設け、前記複数の電極駆動回路にトナーの種類に応じた駆動電
圧を夫々供給する駆動電圧供給手段を設けたことを特徴
とする請求項３に記載の画像形成装置。