JPH091852A - カラー画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 安価で信頼性の高いカラー画像形成装置１０
０を提供することを目的としている。 【構成】 選択電圧印加回路７０が４個のトナー担持ロ
ーラ１４、２４、３４、４４中の１個のトナー担持ロー
ラを選択し、選択されたトナー担持ローラには０Ｖ、そ
れ以外のトナー担持ローラには＋６０Ｖの電圧が印加さ
れる。駆動ＩＣ８が複数の制御電極線を独立して制御
し、その制御電極線に対応する４個のアパチャ１７、２
７、３７、４７のうち０Ｖの電圧が印加されたトナー担
持ローラに対応するアパチャからトナーが通過して画像
記録媒体５０上にカラー画素を形成する。そして、選択
電圧印加回路７０がトナー担持ローラの選択を順次切り
替えて４色のカラー画像を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、複写機、プリンタ、プ
ロッタ、ファクシミリなどに利用し得るカラー画像形成
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つとして、複数
の小さな孔（以下、アパチャと称する）を有したアパチ
ャ電極体に画像信号に基づく駆動信号を印加することに
より、トナー粒子のアパチャ通過を制御し、通過したト
ナー粒子により印字用紙等の画像記録媒体上に画像を得
る画像形成装置が、特開平６−１５５７９８号公報等に
おいて開示されている。

【０００３】このような画像形成装置は、図４に示すよ
うに、アパチャ電極体１０１を挟んで、トナー担持ロー
ラ１１４と画像記録媒体１２０とを対向させ、さらに、
画像記録媒体１２０の背面に背面電極ローラ１２２を設
けた構成となっている。また、この画像形成装置２００
では、アパチャ電極体１０１は、図５に示すように、厚
さ２５μｍのポリイミド製の絶縁シート１０２に直径１
００μｍの複数のアパチャ１０６が、アパチャ電極体１
０１の長手方向に一列に形成され、当該アパチャ１０６
の周囲に厚さ１μｍ、幅２０μｍの銅箔からなる制御電
極１０４が各々形成されている。

【０００４】このアパチャ電極体１０１は、図６に示す
ように、各アパチャ１０６は各々の中心線１３０がトナ
ー担持ローラ１１４の周面の最上部分と、トナー担持ロ
ーラ１１４の中心軸１３２とを通過するように配置され
ており、図４に示すように、制御電極１０４が設けられ
ている面を画像記録媒体１２０に対向して配置されてい
る。この画像形成装置２００では、制御電極１０４に制
御電圧印加回路１０８から画像信号に応じた制御電圧を
印加して、トナー担持ローラ１１４が担持するトナー１
１６の飛翔を制御し、画像記録媒体１２０上に画像を形
成している。

【０００５】また、特開平４−２６８５９１公報には、
上記画像形成装置を１ユニットの画素形成装置として、
トナー各色ごとに３ユニット備え、各ユニットを独立し
て制御し画像形成媒体上に各色の画像を重ねることによ
ってカラーの画像を形成するカラー画像形成装置が記載
されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たような従来のカラー画像形成装置においては、３ユニ
ットの画素形成装置が独立して構成及び制御されている
ため、構成部品の増加によりつながりコストが上昇する
という欠点がある。特に、制御電極に電圧を印加する駆
動ＩＣは高い電圧をスイッチングするため高価であり、
使用する駆動ＩＣの減少が望まれている。

【０００７】また、３ユニット分の制御電極の全てをい
ちいち駆動ＩＣの出力端子に接続しなくてはならないた
め、その接続が煩雑になると共にその信頼性を高めるこ
とが難しいという欠点があった。

【０００８】本発明は発明は、上述した問題点を解決す
るためになされたものであり、第一の目的は、部品点数
を減らすことにより安価なカラー画像形成装置を提供す
ることにある。

【０００９】また、第２の目的は制御電極の接続を簡単
にすると共にその信頼性が高いカラー画像形成装置を提
供することをにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明の請求項１記載のカラー画像形成装置は、画像
記録媒体の搬送方向に並んで配置され、それぞれ異なる
色の荷電粒子を供給するための２個以上の荷電粒子供給
手段と、複数の荷電粒子通過部が形成されると共にそれ
ぞれの荷電粒子通過部に対応する複数の制御電極を有
し、それら複数の荷電粒子通過部及び制御電極が前記荷
電粒子供給手段にそれぞれ対応するように２組以上設け
られた電極体と、画像記録媒体の搬送方向に並ぶ２組以
上の制御電極に共通して接続され、その２組以上の制御
電極毎に複数の制御電極を独立して制御して荷電粒子通
過部から荷電粒子を選択的に通過させるための制御電極
駆動手段と、２個以上の荷電粒子供給手段中の１個の荷
電粒子供給手段のみが荷電粒子の供給を行うように、１
個の荷電粒子供給手段を選択する選択手段とを備えてい
る。

【００１１】また、請求項２記載のカラー画像形成装置
は、１枚の絶縁シートに複数の荷電粒子通過部が２組以
上形成されると共に、制御電極が各組の荷電粒子通過部
に共通して複数形成されている電極体を備えている。

【００１２】そして、請求項３記載のカラー画像形成装
置は、荷電粒子を通過させるための複数の荷電粒子通過
部が形成されると共にそれぞれの荷電粒子通過部に対応
する複数の制御電極を有する電極体と、その電極体に荷
電粒子を供給するための荷電粒子供給手段とを備えた記
録ユニットを色毎に２個以上配置したカラー画像形成装
置において、各記録ユニットの複数の制御電極毎に共通
して接続されると共に、各記録ユニットにおける複数の
制御電極を独立して制御して荷電粒子通過部から荷電粒
子を選択的に通過させるための制御電極駆動手段と、各
記録ユニットの各荷電粒子供給手段中の１個の荷電粒子
供給手段のみが荷電粒子の供給を行うように、１個の荷
電粒子供給手段を選択する選択手段とを備えている。

【００１３】

【作用】上記の構成を有する本発明の請求項１記載のカ
ラー画像形成装置においては、選択手段が２個以上の荷
電粒子供給手段中の１個の荷電粒子供給手段を選択し、
選択された荷電粒子供給手段が荷電粒子を制御電極に供
給し、制御電極駆動手段が２組以上の制御電極毎に共通
して複数の制御電極を独立して制御し、制御電極が荷電
粒子供給手段から供給される荷電粒子を荷電粒子通過部
から選択的に通過させて画像記録媒体上に画素を形成す
る。そして、荷電粒子供給手段の選択を順次切り替えて
カラー画像を形成する。

【００１４】また、請求項２記載のカラー画像形成装置
においては、電極体が１枚の絶縁シートに複数の荷電粒
子通過部が２組以上形成されると共に、制御電極が各組
の荷電粒子通過部に共通して複数形成されている。

【００１５】そして、請求項３記載のカラー画像形成装
置においては、選択手段が２個以上の記録ユニット中の
１個の記録ユニットを選択し、選択された記録ユニット
の荷電粒子供給手段が電極体に荷電粒子を供給し、制御
電極駆動手段が各記録ユニットの複数の制御電極毎に共
通すると共に各記録ユニットにおける複数の制御電極を
独立して制御し、制御電極が選択された記録ユニットの
荷電粒子を荷電粒子通過部から選択的に通過させて画像
記録媒体上に画素を形成する。そして、荷電粒子供給手
段の選択を順次切り替えてカラー画像を形成する。

【００１６】

【実施例】以下、本発明を具体化した一実施例を図面を
参照しながら説明する。

【００１７】先ず、図１を参照して画像形成装置１００
について説明する。

【００１８】本発明の一実施例である画像形成装置１０
０は、その下部に記録ユニットとしての４個のトナー供
給装置１０、２０、３０、４０が並べて設けられ、各ト
ナー供給装置の上部には、トナー流の制御を行う電極体
としてのアパチャ電極体１が設けられている。このアパ
チャ電極体１の上方には、当該アパチャ電極体１と１ｍ
ｍの間隔を保持して背面電極ローラ１９、２９、３９、
４９が配設されている。

【００１９】また、アパチャ電極１と各背面電極ローラ
１９、２９、３９、４９の間隙には、トナーにより画像
が形成される画像記録媒体５０が矢印Ｃ方向に挿入搬送
される。前記背面電極ローラ１９、２９、３９、４９の
矢印Ｄ方向への回動によって搬送される画像記録媒体５
０の搬送方向上には、画像を画像記録媒体５０に定着さ
せる定着装置６０が配設されている。

【００２０】次に、上記画像形成装置１００の各部の詳
細を図面を参照して説明する。

【００２１】前記各トナー供給装置１０、２０、３０、
４０には図１に示すように、トナー供給装置全体のハウ
ジングを兼ねるトナーケース１１、２１、３１、４１が
設けられ、その各トナーケース１１、２１、３１、４１
内には、それぞれ荷電粒子としての黒トナー１６、シア
ントナー２６、マゼンタトナー３６、イエロートナー４
６が蓄えられており、また、各色トナー１６、２６、３
６、４６を担持して前記アパチャ電極体１に搬送する円
筒形の荷電粒子供給手段としてのトナー担持ローラ１
４、２４、３４、４４が矢印Ｂ方向に回動可能にトナー
ケース１１、２１、３１、４１内にそれぞれ支持されて
いる。図１においてトナー担持ローラ１４、２４、３
４、４４の左斜め下方部には、トナーケース１１、２
１、３１、４１に蓄えらているトナー１６、２６、３
６、４６を前記トナー担持ローラ１４、２４、３４、４
４に給送する円筒形の供給ローラ１２、２２、３２、４
２が設けられ、供給ローラ１２、２２、３２、４２とト
ナー担持ローラ１４、２４、３４、４４とは、互いに平
行に配設され、その円筒面の母線を接している。

【００２２】また、トナーケース１１、２１、３１、４
１内において前記供給ローラ１２、２２、３２、４２の
上方には、トナー担持ローラ１４により担持されるトナ
ー１６の量をトナー担持ローラ１４、２４、３４、４４
のローラ面上で均一になるように調整すると共に、その
トナー１６、２６、３６、４６を均一に帯電させるため
のトナー層規制ブレード１８、２８、３８、４８が設け
られ、当該トナー層規制ブレード１８、２８、３８、４
８はトナー担持ローラ１４、２４、３４、４４にその一
端を圧接されている。

【００２３】次に、アパチャ電極体１について図面を参
照して説明する。

【００２４】前記アパチャ電極体１は、図２に示すよう
に厚さ２５μｍのポリイミド製の絶縁シート２から構成
され、その絶縁シート２には、幅３５μｍの銅パターン
の制御電極としての制御電極線４が１２５μｍ間隔で長
手方向に形成画像の横方向画素数分配設され、９０μｍ
×６０μｍの複数の荷電粒子通過部としてのアパチャを
アパチャ電極体１の長手方向に一列に配列したアパチャ
が４列、黒アパチャ１７、シアンアパチャ２７、マゼン
タアパチャ３７、イエローアパチャ４７として形成され
ている。

【００２５】それぞれの制御電極線４は、その両側のア
パチャの縁を沿って配設されその一端は制御電極駆動手
段としての駆動ＩＣ８に接続されている。

【００２６】次に、前記アパチャ電極体１のアパチャ１
７、２７、３７、４７とトナー担持ローラ１４、２４、
３４、４４との位置関係の詳細を説明する。図１に示す
ように、アパチャ電極体１は４つのトナー供給装置１
０、２０、３０、４０の上部に渡し架けられており、そ
れぞれのトナー担持ローラ１４、２４、３４、４４にア
パチャ１７、２７、３７、４７が接するようトナーケー
ス１１にテンションを加えて取り付けられている。この
ときアパチャ電極体１の各アパチャ１７、２７、３７、
４７が各トナー担持ローラーの周面の各背面電極ローラ
ー１９、２９、３９、４９と対向する位置に位置づけら
れている。

【００２７】次に、各電極の制御装置について説明す
る。図１に示すように、前記制御電極線４には、駆動Ｉ
Ｃ８が接続されている。この駆動ＩＣ８は、図示しない
画像信号受信手段から送られてくる画像信号に基いて制
御電極線４に対して−３０Ｖ、もしくは＋３０Ｖの電圧
を印加するように構成されている。尚、図示しない画像
信号受信手段は、外部のコンピュータや画像読取装置や
画像通信装置等に接続されいる。

【００２８】また、各トナー担持ローラー１４、２４、
３４、４４は選択手段としての選択電圧印加回路７０と
接続されており、任意の１つの担持ローラーに０Ｖ、そ
れ以外の担持ローラーに＋６０Ｖを印加し得るようにな
っている。

【００２９】さらに、前記背面電極ローラ１９、２９、
３９、４９には直流電源８０が接続されており、この直
流電源８０は前記各背面電極ローラに対して＋１ｋＶの
電圧を印加し得るようになっている。

【００３０】次に、上述のように構成される画像形成装
置の動作を説明する。

【００３１】まず始めに、トナーの供給動作について図
１を参照して説明する。

【００３２】供給ローラ１２、２２、３２、４２の矢印
Ａ方向への回動により、トナーケース１１、２１、３
１、４１内に蓄えられているトナー１６、２６、３６、
４６はトナー担持ローラ１４、２４、３４、４４に向け
て搬送される。そして、搬送されてきたトナー１６、２
６、３６、４６はトナー担持ローラ１４、２４、３４、
４４に擦りつけられ、マイナスに帯電してトナー担持ロ
ーラ１４、２４、３４、４４に上に担持される。トナー
担持ローラ１４、２４、３４、４４に担持されたトナー
１６、２６、３６、４６は、トナー担持ローラ１４、２
４、３４、４４の矢印Ｂ方向への回動と共にトナー担持
ローラ１４、２４、３４、４４の円筒形のローラ面に担
持されたまま搬送される。トナー担持ローラー１４上の
余分なトナーはトナー層規制ブレード１８、２８、３
８、４８の圧接によりトナーケース１１、２１、３１、
４１に戻され、トナー担持ローラー１４、２４、３４、
４４上のトナー１６、２６、３６、４６は薄層化される
と共に帯電を均一化される。

【００３３】この後、トナー層はトナー担持ローラー１
４、２４、２４、４４の回転にともないアパチャ電極体
１のすべてのアパチャ１７、２７、３７、４７下に供給
される。

【００３４】次に画像の形成動作について図１及び図２
を参照して説明する。

【００３５】カラー画像の形成は色ごとに４度行われ、
画像形成媒体５０上に重ね合わされる。

【００３６】先ず、最初にイエロートナー４６を蓄えた
トナー供給装置４０のトナー担持ローラー４４に選択電
圧印加回路７０より０Ｖを印加し、それ以外のトナー供
給装置１０、２０、３０のトナー担持ローラー１４、２
４、３４には＋６０Ｖを印加する。

【００３７】ここで、制御電極線４に駆動ＩＣ８よりオ
ン時＋３０Ｖ、オフ時―３０Ｖのパルスを出力する。こ
のときのパルス幅は図示しない画像信号受信手段から送
られて来る画像信号のイエロー成分に応じた幅である。
その結果、イエローアパチャ４７部において、＋３０Ｖ
の電圧が印加された制御電極線４では制御電極線４から
アパチャ４７を通って０Ｖのトナー担持ローラー４４に
向かう電気力線が形成される。そのためトナー担持ロー
ラー４４上に担持されてアパチャ４７下に供給されたマ
イナスに帯電したトナー４６は電位の高い方向に静電力
を受け、トナー担持ローラ４４上からアパチャ４７を通
過して制御電極線４側に引き出される。引き出されたト
ナー４６は、直流電源８０が背面電極４９に印加してい
る＋１ｋＶの電圧によって画像記録媒体５０とアパチャ
電極体１との間に形成される電界により、画像記録媒体
５０に向かって飛翔し、画像記録媒体５０上に堆積しす
る。

【００３８】また、―３０Ｖの電圧を印加された制御電
極線４では０Ｖのトナー担持ローラー４４からアパチャ
４７を通って―３０Ｖの制御電極線に向かう電気力線が
形成される。そのためトナー担持ローラー４４上に担持
されてアパチャ４７下に供給されたマイナスに帯電した
トナー４６は電位の高い方向に、すなわち、トナー担持
ローラ４４上におしつけられる方向に静電力を受けるの
で、アパチャ４７を通過せずそのままトナー担持ローラ
ー４４に担持されてトナー供給装置４０内に戻る。

【００３９】このようにしてパルス幅に応じたトナーが
画像形成媒体５０に堆積しイエロー画素が形成される。

【００４０】制御電極線４は、イエローアパチャ４７と
は別のアパチャ１７、２７、３７にも共通であるので、
アパチャ１７、２７、３７に隣接した制御電極線４にも
イエロー画像に対応した電圧が印加される。しかし、ト
ナー担持ローラー１４、２４、３４に＋６０Ｖの印加さ
れたトナー担持ローラー１４、２４、３４に対応するア
パチャ１７、２７、３７では＋３０Ｖが印加された制御
電極線４に隣接するアパチャ１７、２７、３７内、及
び、―３０Ｖが印加された制御電極線４に隣接したアパ
チャ１７、２７、３７内にはどちらもトナー担持ローラ
ー１４、２４、３４から制御電極線４に向かう電気力線
が形成される。そのためトナー担持ローラー１４、２
４、３４上に担持されてアパチャ１７、２７、３７下に
供給されたマイナスに帯電したトナー１６、２６、３６
は電位の高い方向に、すなわち、トナー担持ローラ１
４、２４、３４上におしつけられる方向に静電力を受け
るので、アパチャ１７、２７、３７を通過せずそのまま
トナー担持ローラー１４、２４、３４に担持されてトナ
ー供給装置１０、２０、３０内に戻る。よって画素を形
成しない。

【００４１】次にマゼンタートナー３６を蓄えたトナー
供給装置３０のトナー担持ローラー３４に選択電圧印加
回路７０より０Ｖを印加し、それ以外のトナー供給装置
１０、２０、４０のトナー担持ローラー１４、２４、４
４には＋６０Ｖを印加する。そして、上記プロセスを繰
り返す。マゼンタトナー３６によるトナー像が形成され
た後、同様にシアントナー２６を蓄えたトナー供給装置
２０、黒トナー１６を蓄えたトナー供給装置１０におい
ても順に同様のプロセスを繰り返し、最終的に画像形成
媒体５０上に４色のトナーが堆積する。

【００４２】ここで、上記の画像記録媒体５０を搬送さ
せながら、上記プロセスを繰り返すことにより画像記録
媒体５０の全面にトナー像が形成される。その後、形成
されたトナー像は、図示しない搬送装置によって定着装
置６０に搬送され、定着装置６０によって画像記録媒体
５０上に定着される。尚、定着装置６０は、加熱定着方
式や圧力定着方式のいずれのタイプのものでもよい。

【００４３】以上、詳述したように、本実施例のカラー
画像形成装置においては、各アパチャ１７、２７、３
７、４７に共通して制御電極線４を配置し、その制御電
極線４を駆動ＩＣ８に接続するようにしたため、駆動Ｉ
Ｃ８の数を減らすことができ、全体のコストを減少する
ことができる。

【００４４】また、従来の装置に比べて駆動ＩＣに接続
する制御電極線の本数も少ないため、その接続作業が簡
単になると共に信頼性を高めることができる。

【００４５】尚、本発明は、以上詳述した実施例に限定
されるものではなく、その主旨を逸脱しない範囲におい
て、種々の変更を加えることが可能である。

【００４６】例えば、上記実施例では、制御電極として
制御電極線４を用い、それに隣接する両側のアパチャ１
７、２７、３７、４７内の電界を制御したが、図３に示
すように、制御電極９０が円形の開口部９２を囲む形で
もよい。この場合、電界が開口部全体にわたって形成さ
れるのでトナーの制御効率がよい。

【００４７】また、上記実施例ではアパチャ電極体１
が、一枚の絶縁シート２にアパチャ１７、２７、３７、
４７を形成して、それらのアパチャ１７、２７、３７、
４７に対応して制御電極線４を有しているが、アパチャ
電極体を各色のトナー供給装置毎に分かれて構成されて
いてもよく、この場合は、各アパチャ電極体の制御電極
を導線等にて接続する。

【００４８】更に、本実施例においては、黒、シアン、
マゼンタ、イエローの４色のトナー１６、２６、３６、
４６を使用したが、シアン、マゼンタ、イエローの３色
のトナーのみでもよく、また、別の色例えば黒と赤のト
ナーを使用するようにしてもよい。

【００４９】また、上記実施例においては、トナー流制
御手段としてアパチャ電極体を用いたが、例えば、米国
特許第５０３６３４１号の明細書に記載されるような編
目状の電極体を用いることも可能である。

【００５０】

【発明の効果】以上説明したことから明らかなように、
本発明のカラー画像形成装置によれば、カラー画像を形
成するための部品点数を減らすことができ、全体として
安価にすることができる。

【００５１】また、制御電極の接続を簡単にすることが
できると共にその信頼性を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の１実施例である画像形成装置の構成を
示した正面図である。

【図２】上記画像形成装置に用いられるアパチャ電極体
の構成を示す図である。

【図３】上記画像形成装置に用いられる他の実施例であ
るアパチャ電極体の一部の構成を示す図である。

【図４】従来の画像形成装置の構成を示した正面図であ
る。

【図５】従来の画像形成装置に用いられるアパチャ電極
体の構成を示す図である。

【図６】従来の画像形成装置におけるアパチャ電極体と
トナー担持ローラーの位置関係を示す図である。

【符号の説明】

１ アパチャ電極体 ２ 絶縁性シート ４ 制御電極線 ８ 制御電圧印加回路 １４、２４、３４、４４ トナー担持ローラ １６、２６、３６、４６ トナー １７、２７、３７、４７ アパチャ ５０ 画像記録媒体 ７０ 選択電圧印加回路 ９０ 制御電極 ９２ アパチャ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 画像記録媒体の搬送方向に並んで配置さ
   れ、それぞれ異なる色の荷電粒子を供給するための２個
   以上の荷電粒子供給手段と、 複数の荷電粒子通過部が形成されると共にそれぞれの荷
   電粒子通過部に対応する複数の制御電極を有し、それら
   複数の荷電粒子通過部及び制御電極が前記荷電粒子供給
   手段にそれぞれ対応するように２組以上設けられた電極
   体と、 前記画像記録媒体の搬送方向に並ぶ２組以上の制御電極
   に共通して接続され、その２組以上の制御電極毎に複数
   の制御電極を独立して制御して前記荷電粒子通過部から
   荷電粒子を選択的に通過させるための制御電極駆動手段
   と、 前記２個以上の荷電粒子供給手段中の１個の荷電粒子供
   給手段のみが前記荷電粒子の供給を行うように、１個の
   荷電粒子供給手段を選択する選択手段とを備えたことを
   特徴とするカラー画像形成装置。
2. 【請求項２】 前記電極体は１枚の絶縁シートに複数の
   荷電粒子通過部が２組以上形成されると共に、制御電極
   が各組の荷電粒子通過部に共通して複数形成されている
   ことを特徴とする請求項１記載のカラー画像形成装置。
3. 【請求項３】 荷電粒子を通過させるための複数の荷電
   粒子通過部が形成されると共にそれぞれの荷電粒子通過
   部に対応する複数の制御電極を有する電極体と、その電
   極体に荷電粒子を供給するための荷電粒子供給手段とを
   備えた記録ユニットを色毎に２個以上配置したカラー画
   像形成装置において、 各記録ユニットの複数の制御電極毎に共通して接続され
   ると共に、各記録ユニットにおける複数の制御電極を独
   立して制御して前記荷電粒子通過部から前記荷電粒子を
   選択的に通過させるための制御電極駆動手段と、 前記各記録ユニットの各荷電粒子供給手段中の１個の荷
   電粒子供給手段のみが前記荷電粒子の供給を行うよう
   に、１個の荷電粒子供給手段を選択する選択手段とを備
   えたことを特徴とするカラー画像形成装置。