JPH09226164A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 各記録ユニットの全体に亙って常に均一な印
字特性が得られる画像形成装置を提供することである。 【解決手段】 複数のアパチャ３２が形成され、かつそ
れ等のアパチャ３２にそれぞれ制御電極３３を設けた記
録用電極３４と、その記録用電極３４の各アパチャ３２
にトナー２７を供給する担持ローラ２３とを備えた複数
の記録ユニット２１を、用紙５１の搬送方向に並列配置
し、その各記録ユニット２１の各担持ローラ２３の中心
を結ぶ線（Ｐ）が、用紙５１の中心線（Ｑ）と平行にな
るように設定される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複写機、プリン
タ、プロッタ、ファクシミリ等に利用し得る画像形成装
置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の画像形成装置の１つとし
て、複数の小さな開口部（以下、アパチャと称する）を
有した電極アレーの制御電極に画像信号による駆動信号
を印加することにより、荷電体であるトナー粒子のアパ
チャ通過を制御し、通過したトナー粒子により印字用紙
等の受像体上に画像を形成する画像形成装置が、例え
ば、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、電極アレーを
挟んで、トナー担持ローラと受像体とを対向させ、さら
に、受像体の背面に背面電極ローラを設けた構成となっ
ている。また、この画像形成装置では、電極アレーは、
厚さ２５μｍであるポリイミド製の絶縁シートに直径１
００μｍの複数のアパチャが、電極アレーの長手方向に
一列に形成され、その各アパチャの周囲に厚さ１μｍ、
幅２０μｍの銅箔からなる制御電極が各々形成されてい
る。この電極アレーは、制御電極が設けられている面を
受像体に対向させて配置されている。この画像形成装置
では、制御電極に制御電圧印加回路から画像信号に応じ
た制御電圧を印加して、トナー担持ローラが担持するト
ナー粒子の飛翔を制御し、受像体上に画像を形成してい
る。

【０００４】さらに、このような画像記録方法を利用し
カラー画像形成装置が、特開平５−１２４２４８号公報
において開示されている。この装置においては、イエロ
ー、マゼンタ、シアンの各色のトナーを有した３台、も
しくは黒を加えた４台の記録ユニットを、用紙搬送方向
に直列に配置して、用紙を搬送しながら各色を順次記録
する構成となっている。

【０００５】

【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よれば、記録ユニ
ットが直列方向に３乃至４台搭載されるため、これ等の
配置状態が大きな問題となっていた。即ち、各記録ユニ
ットが受像体に対していずれも適切に配置されているこ
とが最も重要であることがわかってきた。

【０００６】前記各記録ユニットの配置については、前
記受像体に対して特に留意をせずに搭載されていた。そ
のために、各色の記録ユニットの位置が相互にがずれる
ことにより、形成される画像に乱れが発生していた。即
ち、例えば、電極アレーの制御電極と受像体との間のギ
ャップが前記各記録ユニット毎に異なった場合、トナー
の飛翔距離の相違に起因して、前記受像体に対するトナ
ーの堆積密度が異なり、形成される画像に濃淡等が発生
することになる。

【０００７】然るに、本発明は、上述した問題点を解決
するためになされたものであり、各記録ユニットの全体
に亙って常に均一な印字特性が得られる画像形成装置を
提供することを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明の請求項１に記載の画像形成装置は、複数の
開口部が形成され、かつそれ等の開口部にそれぞれ制御
電極を設けた電極アレーと、その電極アレーの各開口部
に荷電体を供給する荷電体供給手段とを備えた記録ユニ
ットを、受像体の搬送方向に対して複数配置したものを
対象として、特に、前記複数の記録ユニットを、それぞ
れ前記受像体に対する一定の離間位置に配置したもので
ある。従って、前記各記録ユニットの制御電極と受像体
との間のギャップを一定にすることができるので、各色
の印字特性を一定に揃えることができ、画像品質を向上
することができる。

【０００９】また、請求項２に記載の画像形成装置は、
前記各記録ユニットの前記制御電極と前記受像体との間
の距離を一定にしたものである。従って、前記各記録ユ
ニットの制御電極と受像体との間のギャップをさらに正
確に一致させることができ、各色の印字特性を一層均一
に揃えることができる。

【００１０】また、請求項３に記載の画像形成装置は、
少なくとも前記各記録ユニットに対応する位置において
前記受像体を平面配置する一方、その受像体の平面と略
平行な面内に前記各記録ユニットの前記制御電極を配置
したものである。従って、前記各記録体ユニットは、前
記受像体の平面を基準として平面的に配置できるので、
画像形成装置を容易に構成することができると共に、前
記受像体に対する前記各記録体ユニットの配置位置の精
度を容易、かつ確実に高めることができ、印字特性を一
層安定させることがてきる。

【００１１】さらに、請求項４に記載の画像形成装置
は、前記各記録ユニットを前記受像体の平面と略平行な
一直線上に配置したものである。従って、前記受像体に
対する前記各記録ユニットの位置決めを一層容易に行う
ことができ、低コストで製造可能な画像形成装置を提供
することができ、しかも、印字特性を一層安定させるこ
とがてきる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の画像形成装置を
具体化した実施の形態を図面を参照しながら説明する。

【００１３】図１は、本実施の形態の画像形成装置の断
面図である。同図において、画像形成装置１０は、主と
して、プロセスユニット２０と、記録用電極ユニット３
０と、定着器４０と、用紙搬送ユニット５０と、対向電
極６０と、電源部７０とによって構成されている。本装
置においては、プロセスユニット２０において、前記記
録用電極ユニット３０により、受像体としての用紙５１
上にフルカラーのトナー像を形成した後、前記定着器４
０によって加熱定着が行われ、画像を形成した用紙５１
を外部に排出するようになっている。

【００１４】画像形成装置１０のカバー１１には、左側
面に用紙５１を排出せる排出口１２及びトレー１３が設
けられている。

【００１５】次に，本装置のプロセスユニット２０の部
分を図２を使用して説明する。プロセスユニット２０
は、本実施の形態の場合、４個の記録ユニット２１
（Ｙ，Ｍ，Ｃ，ＢＫ）及びトナー供給ユニット２２
（Ｙ，Ｍ，Ｃ，ＢＫ）とで構成されている。前記記録ユ
ニット２１は、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シア
ン（Ｃ）、ブラック（ＢＫ）の各色を記録するためにそ
の各色に対応して各別に設けられ、前記用紙５１の搬送
方向に並列配置されている。その各色の記録ユニット２
１は、それぞれ略同一に構成されているため、ここでは
例えば右端のイエローの記録ユニット２１を中心に説明
する。

【００１６】前記記録ユニット２１内には、トナー２７
を周面に担持するための荷電体供給手段としての担持ロ
ーラ２３と、トナー２７を前記担持ローラ２３に供給す
るための供給ローラ２４と、前記担持ローラ２３に供給
されたトナー２７を均一の層厚に調節するブレード２５
と、電極アレーとしての記録用電極３４とが配置されて
いる。前記担持ローラ２３は、金属もしくはゴムや樹脂
等の絶縁体の表面を有した剛体のローラであり、前記記
録用電極３４とは、トナー層を介して密着して設けられ
ている。前記供給ローラ２４は、スポンジもしくはゴム
等の弾性を有するローラであり、前記担持ローラ２３よ
り小さな径を有している。前記ブレード２５は、金属も
しくはゴム等により形成された層形成用部材である。

【００１７】前記トナー供給ユニット２２は、前記各色
毎に対応する色のトナー２７を内部に充填していて、ト
ナー補給の際にユーザによって装着される。前記トナー
２７は、粒径７μｍ程度の所謂小粒径トナーが画像形成
用に好ましく、その他、粉砕トナーや重合トナーも使用
することができる。

【００１８】前記プロセスユニット２０の下部には、記
録用電極ユニット３０が配置されている。その記録電極
ユニット３０には、各色に一つずつ対応した前記記録用
電極３４が設けられている。ここで、図３を参照して、
その記録用電極３４について説明する。この記録用電極
３４は、図２に示すように、２５μｍの厚さのポリイミ
ド製の絶縁シート３１に直径１００μｍの複数の開口
部、即ち、トナー流制御部としてのアパチャ３２が一列
に形成され、かつ各アパチャ３２の下側に制御電極３３
が８μｍの厚さで形成されたものである。そして、前記
記録用電極３４は、用紙５１側に制御電極３３を対向さ
せ、絶縁シート３１がアパチャ３２の部分で担持ローラ
２３上のトナー２７と密着するように配設されている。

【００１９】また、前記制御電極３３とトナー担持ロー
ラ２３との間には、制御電圧印加回路（図示せず）が接
続されている。この制御電圧印加回路は、画像信号に基
いて制御電極３２に対して０Ｖ、もしくは＋４０Ｖの電
圧を印加するように構成されている。

【００２０】前記プロセスユニット２０の下方には、前
記用紙５１を挟んで、対向電極６０が設けられている。
対向電極６０は、１キロボルトの電圧が印加される電極
部６２と、前記電極部６２を保持絶縁する支持部６１と
で構成されている。

【００２１】さらに、装置下方には、用紙搬送ユニット
５０が設けられている。その用紙搬送ユニット５０は、
前記用紙５１を収納する用紙カセット５２と、最上部の
用紙５１を蹴り出す蹴り出しローラ５３と、用紙反転ロ
ーラ５４と、搬送ガイド５５と、送出ローラ５６と、上
下三対の搬送ローラ５７とで構成されている。各ローラ
は、図１に示される矢印方向に回転可能であり、前記用
紙カセット５２から取り出された用紙５１を図１の左方
に給送するようになっている。

【００２２】ここで、本発明の要部について説明する。
４色の各色に対応する各記録ユニット２１の各担持ロー
ラ２３の中心を結ぶ直線を、図３中においてＰで示す。
また、用紙５１の中心線を、図３中においてＱで示す。
このように示される直線Ｐ及び直線Ｑは平行となるよう
に設定されている。この構成をなすためには、当然のこ
とながら、用紙５１を導く用紙搬送路、つまり、本実施
の形態の場合には対向電極部６２が直線Ｐと平行であ
る。そして、各色の記録ユニット２１が、それぞれ用紙
搬送路と同一のギャプを有して配置されている。このた
め、前記各記録ユニット２１の制御電極３３と前記用紙
５１との間の距離が一定になっている。

【００２３】また、用紙搬送方向下流には、定着ユニッ
ト４０が配置されている。その定着ユニット４０は、ヒ
ータ４２を内蔵したヒートローラ４３と、加圧ローラ４
１とにより構成されている。

【００２４】装置上方には、記録に必要なデータ処理を
行うコントローラ部７１と、駆動や電圧制御を司る電源
部７０が設けられている。

【００２５】次に、以上のように構成された本実施の形
態の作用について説明をする。

【００２６】外部のコンピュータからデータがコントロ
ーラ部７１に入力されると、本装置は作動を開始する。
プロセスユニット２０においては、収納されたトナー２
７が負帯電性を付与されて担持ローラ２３に担持され、
記録用電極３４と接する位置まで運ばれる。

【００２７】記録用電極３４においては、データ出力回
路からの信号が導線部を通じて、駆動回路に伝達され
る。これにより駆動回路は、０ボルトと４０ボルトを選
択的に制御電極３３に印加する。このとき接地した担持
ローラ２３と制御電極３３との間には電界が発生し、記
録用電極ユニット３０と担持ローラ２３とによって挟ま
れたトナー２７は静電力を受け、記録制御を行うことが
できる。即ち、０ボルト印加時には、トナー２７はアパ
チャ３２へ移動することなく静止しているが、４０ボル
ト印加時には、負帯電したトナー２７はアパチャ３２を
くぐり抜け、その後、対向電極６０によって形成された
電界により用紙５１に向けて飛翔する。

【００２８】装置の起動と同時に、用紙搬送ユニット５
０からは、用紙５１が送出されてくる。即ち、半円状の
蹴り出しローラ５３が、用紙カセット５２より用紙５１
を送り出し、用紙反転ローラ５４によって搬送方向を変
更された後、搬送ガイド５５と搬送ローラ５７とにより
保持送出される。用紙５１が、前記記録電極ユニット３
０のアパチャ３３直下にくると、トナー２７が飛翔して
付着する。

【００２９】その後、トナー２７による画像が形成され
た用紙５１は、定着器４０へと搬送される。そして、こ
こで用紙上の画像が、ヒートローラ４３と加圧ローラ４
１によって加熱圧接されることにより定着される。この
定着方法は一般的な方法であるため、詳細な説明は省略
する。画像形成された用紙５１は、搬送ガイド５５を経
由して、排出口１２へと搬送され排出される。

【００３０】上述したプロセスにより印字が行われるの
であるが、４色のカラーの各記録ユニット２１の各担持
ローラ中心線（Ｐ線）と、用紙中心線（Ｑ線）とが平行
である。このため、各色の記録ユニット２１と用紙５１
との間のギャップが同一となっている。つまり、トナー
２７が担持ローラ２３を離れ、アパチャ３３を通過後、
用紙５１に到達する距離が各色同一になっている。その
ため、信号に応じて飛翔した各色のトナー２７が、同じ
飛翔距離を飛ぶため、非常に揃った印字特性が発揮でき
る。

【００３１】各色の記録ユニット２１は、コスト低減の
ため共通のユニットを使用して、内蔵するトナー２７の
みを変えた構成となっている。このため、トナーそのも
のも、記録ユニット２１に合わせ、各色間でできる限り
特性を合わせるように調整されている。同一の記録ユニ
ット２１で、色以外の同特性を有するトナー２７を使用
して印字するには、上述のギャップが各色で等しいこと
が必須である。

【００３２】次に、本発明を具体化した第二の実施の形
態を説明する。

【００３３】図４は、本実施の形態の記録ユニット近傍
の断面図である。第一の実施の形態と同一の機能を有す
る部材には、同一の名称及び番号を付与する。４色の記
録ユニット２１は、転写ベルト５８の平面部分に対向し
て配置されていてる。転写ベルト５８は、ポリイミド、
ポリエステル、もしくは金属製の無端状ベルトによって
構成されている。転写ベルト５８には、駆動用のローラ
５９が張力を付加させる形で設けられている。

【００３４】ここで、各記録ユニット２１の各担持ロー
ラ２３の中心を結ぶ直線Ｐと、転写ベルト５８の中心線
Ｑとは平行になるように設定されている。このように配
置された各記録ユニット２１と転写ベルト５８とによ
り、各色のトナー２７は揃った飛翔特性で転写ベルト５
８に向かって飛んでいくことが可能になる。このように
転写ベルト５８上に形成された画像は、受像体である用
紙５１に転写され、その後図示しない定着手段によって
定着される。

【００３５】なお、本発明は、以上詳述した実施の形態
に限定されるものではなく、その要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。

【００３６】例えば、本実施の形態においては、記録ユ
ニット内の担持ローラの中心線と、用紙の中心線とを平
行にすることにより、各色の安定な記録を実現したが、
基本的には各色のトナー飛翔距離が同一であればかまわ
ない。このため、平行とするべき線はアパチャ電極体の
制御電極表面、担持ローラ表面等の一定面を各記録ユニ
ット間で結んだ直線と、用紙搬送路、背面電極表面等の
一定面を通る直線が平行であればよい。

【００３７】さらに、本発明では前述した二本の直線を
平行にしたが、各記録ユニットの一定箇所を結ぶ線は、
曲線であってもかまわない。この場合には、装置の外形
形状に合わせたユニット配置が選択できる反面、位置決
めの技術がやや難しい。

【００３８】例えば、前記実施例の形態では非画像形成
部分に対応するアパチャの制御電圧を０Ｖとしたが、こ
れは負の電圧であっても良い。この場合、よりかぶりの
少ない画像を得ることができる。また、前記実施例にお
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号明細書及び
図面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。

【００３９】さらに、本実施の形態では、所謂フルカラ
ーの記録装置に関して説明したが、例えば、二色や三色
のマルチカラーの記録装置、もしくは４台以上の記録ユ
ニットを使用する画像形成装置に適用してもよい。

【００４０】また、本実施の形態では、所謂乾式のトナ
ーを使用した直接記録装置について説明したが、この記
録装置では着色剤が荷電体になる印字材料ならどのよう
なものでも使用可能であり、例えば、液体現像トナー、
荷電性インク等に適用することも勿論可能である。

【００４１】

【発明の効果】以上説明したことから明かなように、
本発明の請求項１に記載の画像形成装置によれば、特
に、複数の記録ユニットを、それぞれ受像体に対する一
定の離間位置に配置したものであるから、前記各記録ユ
ニットの制御電極と受像体との間のギャップを一定にす
ることができ、各色の印字特性を一定に揃えることがで
きると共に、画像品質を向上することができる。

【００４２】また、請求項２に記載の画像形成装置によ
れば、前記各記録ユニットの前記制御電極と前記受像体
との間の距離を一定にしたので、前記各記録ユニットの
制御電極と受像体との間のギャップをさらに正確に一致
させることができ、各色の印字特性を一層均一に揃える
ことができる。

【００４３】また、請求項３に記載の画像形成装置によ
れば、少なくとも前記各記録ユニットに対応する位置に
おいて前記受像体を平面配置する一方、その受像体の平
面と略平行な面内に前記各記録ユニットの前記制御電極
を配置したものであるから、前記各記録体ユニットは、
前記受像体の平面を基準として平面的に配置できるの
で、画像形成装置を容易に構成することができると共
に、前記受像体に対する前記各記録体ユニットの配置位
置の精度を容易、かつ確実に高めることができる。そし
て、印字特性を一層安定させることがてきる。

【００４４】さらに、請求項４に記載の画像形成装置に
よれば、前記各記録ユニットを前記受像体の平面と略平
行な一直線上に配置したものであるから、前記受像体に
対する前記各記録ユニットの位置決めを一層容易に行う
ことができ、低コストで製造可能な画像形成装置を提供
することができ、しかも、印字特性を一層安定させるこ
とがてきる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一の実施の形態の画像形成装置の構
成を模式的に示す図である。

【図２】各記録ユニットの構成を模式的に示す図であ
る。

【図３】画像形成装置に用いられる電極アレーの構成を
示す斜視図である。

【図４】本発明の第二の実施の形態の記録ユニットの構
成を模式的に示す図である。

【符号の説明】

２１ 記録ユニット ２７ トナー ３０ 記録用電極ユニット ３２ アパチャ ３３ 制御電極 ３４ 記録用電極 ５１ 用紙 ５８ 転写ベルト

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の開口部が形成され、かつそれ等の
   開口部にそれぞれ制御電極を設けた電極アレーと、その
   電極アレーの各開口部に荷電体を供給する荷電体供給手
   段とを備えた記録ユニットを、受像体の搬送方向に対し
   て複数配置した画像形成装置において、 前記複数の記録ユニットを、それぞれ前記受像体に対す
   る一定の離間位置に配置したことを特徴とする画像形成
   装置。
2. 【請求項２】 前記各記録ユニットの前記制御電極と前
   記受像体との間の距離を一定にし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】 少なくとも前記各記録ユニットに対応す
   る位置において前記受像体を平面配置する一方、その受
   像体の平面と略平行な面内に前記各記録ユニットの前記
   制御電極を配置したことを特徴とする請求項１もしくは
   ２に記載の画像形成装置。
4. 【請求項４】 前記各記録ユニットを前記受像体の平面
   と略平行な一直線上に配置したことを特徴とする請求項
   ３に記載の画像形成装置。