JPH0976549A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 背面電極が不要で小型化が可能な画像形成装
置を実現する。 【解決手段】 帯電ローラ２２が画像形成前の画像記録
媒体２０に電荷を付与し、制御電圧印加回路８が選択的
に制御電極４に電圧を付与して、アパチャ６からトナー
１６を吐出させる。そして、アパチャ６から吐出したト
ナー１６は、画像記録媒体２０に付与された電荷によっ
て画像記録媒体２０に飛翔して画像形成を行う。

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、ファクシミリや特に携帯型プリンタなど
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、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よる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１００
では、アパチャ電極体１０１は、図５に示すように、厚
さ２５μのポリイミド製の絶縁シート１０２に直径１０
０μｍの複数のアパチャ１０６が、アパチャ電極体１０
１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。このアパチャ電極体１０
１は、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。

【０００４】この画像形成装置１００では、制御電極１
０４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１１６のアパチャ１０６からの吐出を制御すると
共に、背面電圧印加回路１２４から背面電極ローラ１２
２に飛翔電圧を印加することによりアパチャ１０６から
吐出したトナー１１６を画像記録媒体１２０に向かった
飛翔させて、画像記録媒体１２０上に画像を形成してい
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たような従来の画像形成装置では、前述の如く画像記録
媒体１２０の背面には背面電極ローラ１２２のような背
面電極を必要とする。これは、制御電極１０４と背面電
極ローラ１２２間に飛翔電界を形成し、アパチャ１０６
から吐出したトナー１１６を画像記録媒体１２０まで飛
翔させるために必要とされた。

【０００６】しかし、この従来の技術を携帯型のプリン
ターに適用した場合、背面電極を設けることは装置全体
が大型化するという問題点がある。

【０００７】また、画像記録媒体は背面電極とアパチャ
電極体との間に配置されるため、画像記録媒体を机上に
置いたまま画像を形成できないといった問題点がある。

【０００８】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、背面電極を不要にすることので
きる画像形成装置を提供することを目的としている。

【０００９】

【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記載の画像形成装置においては、複
数の開口部が形成され、各開口部に対応する複数の制御
電極を有する電極アレーと、その電極アレーの開口部に
荷電粒子を供給する荷電粒子供給手段と、電極アレーの
各制御電極を独立して制御することにより、荷電粒子を
荷電粒子供給手段から電極アレーの開口部を貫通して画
像記録媒体に向かって選択的に吐出させる制御電極駆動
手段とを備えた画像形成装置において、画像記録媒体に
対して電極アレーと同じ側に配置され、画像記録媒体へ
の画像形成前に、開口部から吐出した荷電粒子を画像記
録媒体へ飛翔させるための飛翔電荷を画像記録媒体へ付
与する付与手段を備えている。よって、付与手段が画像
記録媒体へ飛翔電荷を付与し、制御電極駆動手段が各制
御電極を独立して制御することによって、荷電粒子が開
口部から吐出すると共に画像記録媒体に付与された飛翔
電荷によって画像記録媒体に向かって飛翔して画像を形
成する。

【００１０】また、請求項２記載の画像形成装置におい
ては、除去手段が、画像記録媒体への画像形成後に画像
記録媒体に付与された飛翔電荷を除去する。

【００１１】そして、請求項３記載の画像形成装置にお
いては、付与手段が、画像記録媒体に対して、開口部か
ら荷電粒子が吐出される範囲よりも広い範囲に飛翔電荷
を付与する。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明を具体化した一実施
の形態を図面を参照しながら説明する。

【００１３】先ず、図１を参照して携帯型画像形成装置
５０について説明する。

【００１４】本発明の一実施の形態である携帯型画像形
成装置５０は、その中央部にトナー担持ローラ１４、ト
ナー層規制ブレード１８等からなるトナー供給機構部が
設けられ、トナー担持ローラ１４の下方には、トナー流
の制御を行うアパチャ電極体１が設けられている。この
アパチャ電極体１の右方には、金属シャフトにウレタ
ン、シリコン等の導電ゴムを成形した帯電ローラ２２が
配設されている。

【００１５】前記帯電ローラ２２はアースに繋がれてお
り、画像記録媒体２０に接しながら回転し、画像記録媒
体２０に摩擦帯電等でプラスの電荷（飛翔電荷）を与え
る。帯電ローラ２２の右方には、駆動ローラ１９が設置
されており図示しないモータで矢示Ｃ方向に回転し携帯
画像形成装置５０を右方に自走させることができる。駆
動ローラ１９は金属製のシャフトにウレタン等の導電ゴ
ムを成形してあり、アースに接続されている。

【００１６】さらにアパチャ電極体１の左方には、画像
を画像記録媒体２０に定着させる定着ローラ２６が配設
されている。定着ローラ２６は内部にハロゲンヒータを
有するヒートローラタイプの熱定着方式である。これは
前記駆動ローラ１９の回転に同期して回転し、画像記録
媒体２０上のトナーを定着していく。また、定着ローラ
２６は、アースに接続されており、帯電ローラ２２によ
って画像記録媒体２０に付与された電荷を除去するよう
になっている。

【００１７】よって、上記アパチャ電極体１が本願発明
の電極アレーを構成し、トナー担持ローラ１４が荷電粒
子供給手段を構成し、帯電ローラ２２が付与手段を構成
し、定着ローラ２６が除去手段を構成している。

【００１８】次に、上記画像形成装置５０の各部の詳細
を図面を参照して説明する。

【００１９】前記トナー供給機構は図１に示すように、
本体ケース９内のトナー貯蔵部１１内にトナー１６（荷
電粒子）が蓄えられており、本体ケース９にＤ方向へ回
転可能に取り付けられたアジテータ１７が回転すると、
これを攪拌し、左方に位置する、トナー１６を供給ロー
ラ１４に供給する。トナー１６を前記トナー担持ローラ
１４に給送する円筒形の供給ローラ１２は、本体カバー
９にＡ方向に回転可能に取り付けられており、トナー担
持ローラ１４と、互いに平行に配設され、その円筒面の
母線を接している。供給ローラ１２左方には矢印Ｂ方向
に回動可能に本体ケース９に支持されている円筒形状の
トナー担持ローラ１４があり、トナーを担持して前記ア
パチャ電極体１に搬送する。

【００２０】また、本体ケース９内においてトナー担持
ローラ１４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を均一に帯電させるためのトナー層規制ブレード１
８が設けられている。

【００２１】本体ケース９の上面には液晶ディスプレイ
７が設置されており、印字内容及び、本体からのメッセ
ージが表示される。また、液晶ディスプレイ７はタッチ
パネルにもなっており、ユーザから本体への指令もまた
ここで行う。

【００２２】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。

【００２３】前記アパチャ電極体１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２には、直
径６０μｍの開口部としての複数のアパチャ６がアパチ
ャ電極体１の長手方向に一列に形成されている。また、
そのアパチャ６の周囲には、厚さ８μｍの銅箔からなる
制御電極４が各アパチャ６毎に形成されている。

【００２４】次に、前記アパチャ電極体１のアパチャ６
とトナー担持ローラ１４との位置関係の詳細を説明する
と、図３に示すように、各アパチャ６は各々の中心線３
０がトナー担持ローラ１４の周面の最上部分と、トナー
担持ローラ１４の中心軸３２とを通過するように配置さ
れている。これによれば、各アパチャ６は、トナー担持
ローラ１４の周面の最上部分を基準として、左右に均等
に配置されることにより、各アパチャ６を通過するトナ
ー１６の分布をアパチャ内の全域で均一にすることがで
きる。また、アパチャ６の壁面とトナー１６の飛翔方向
とが平行であるため、安定してトナーを飛翔させること
ができる。

【００２５】その結果、アパチャ電極体１自体は、図３
に示すようにトナー担持ローラ１４に対して、アパチャ
６を中心として左右に同じ角度だけたわむように圧接さ
せる。これにより、アパチャ電極体１とトナー担持ロー
ラ１４との接触面積を大きくすることができると共に、
アパチャ６の下部周辺を左右均一に圧接することができ
るため、トナーの濃度むらが発生することを極力抑える
ことができる。

【００２６】次に、図２を参照してアパチャ電極体１の
アパチャ６の配置と帯電ローラ２２及び定着ローラ２６
の配置との関係を説明すると、複数のアパチャ６の列の
幅よりも帯電ローラ２２及び定着ローラ２６の幅のほう
が長くなるようにそれぞれ配置されている。従って、ア
パチャ６から吐出されるトナー１６の範囲よりも広い範
囲に亙って電荷を画像記録媒体２０上に付与することが
できるため、画像形成装置５０の自走時における位置ズ
レや各部材の組み付け時の組み付け誤差等が生じても、
電荷のない部分にトナー１６が吐出されることを防止で
きる。

【００２７】次に、各電極の制御装置について説明す
る。

【００２８】図１に示すように、前記制御電極４とトナ
ー担持ローラ１４の間には、制御電極駆動手段としての
制御電圧印加回路８が接続されている。この制御電圧印
加回路８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てい
る。

【００２９】次に、上述のように構成される画像形成装
置の動作を図１を参照にして説明する。

【００３０】アジテータ１７のＤ方向への回動によりト
ナー貯蔵部１１内に蓄えられているトナー１６は供給ロ
ーラ１２に搬送され、続いて供給ローラ１２の矢印Ａ方
向への回動により、トナー担持ローラ１４に向けて搬送
される。そして、搬送されてきたトナー１６はトナー担
持ローラ１４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上に担持される。トナー担持ローラ１
４に担持されたトナー１６は、トナー担持ローラ１４の
矢印Ｂ方向への回動とともにトナー担持ローラ１６の円
筒形のローラ面に担持されたまま搬送され、トナー層規
制ブレード１８によって薄層化されるとともに帯電を均
一化された後、トナー担持ローラ１４の矢印Ｂ方向への
回動によってアパチャ電極体１に向けて搬送される。

【００３１】そして、トナー担持ローラ１４上のトナー
はアパチャ電極体１の絶縁シート２に擦られつつアパチ
ャ６の上に供給される。

【００３２】次に画像の形成動作について図１及び図
２、図３を参照して説明する。

【００３３】画像記録媒体２０上の画像形成したい位置
の左端に本体カバー９のセット位置マーク２４が位置す
るよう、携帯型画像形成装置５０を置く。そして、タッ
チパネルとなっている液晶ディスプレイ７から印字スタ
ートを支持すると駆動ローラ１９の回転により携帯型画
像形成装置５０が右方に移動を始めると同時に帯電ロー
ラ２２が回転しながら画像記録媒体２０にプラスの電荷
を与えていく。前記画像形成したい位置がアパチャ６の
真下まで到着すると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に応じて、制御電圧印加回路８は、
その画像部分に対応する制御電極４に＋３０Ｖの電圧を
印加する。

【００３４】その結果、電圧が印加された制御電極４内
のアパチャ６には、制御電極４とトナー担持ローラ１４
の間の電位差により、制御電極４よりトナー担持ローラ
１４に向かう電気力線が形成される。それにより、マイ
ナスに帯電されたトナーは電位の高い方向に静電力を受
け、トナー担持ローラ１４上からアパチャ６を通過して
制御電極４側に引き出される。引き出されたトナー１６
は、前記帯電ローラ２２が画像記録媒体２０に帯電させ
たことによって生じる＋１ｋＶ程度の表面電圧によって
画像記録媒体２０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２０に向かって飛翔し、画
像記録媒体２０上に堆積して画素を形成する。

【００３５】また、非画像部分に対応する制御電極４に
は、制御電圧印加回路８から−３０Ｖの電圧が印加され
るため、トナー担持ローラ１４と制御電極４との間には
電界が形成されずトナー担持ローラ１４上のトナー１６
は静電力を受けない結果、トナーがアパチャ６を通過し
ない。従って、画像記録媒体２０上の当該制御電極４に
対向する部分には、画素が形成されない。

【００３６】ここで、画像記録媒体２０は、その面上に
トナー１６により１列の画素が形成されると、次に、駆
動ローラ１９により携帯型画像形成装置５０をアパチャ
６列と垂直の右方向に１画素分搬送する。そして、上記
の画像形成のプロセスを繰り返すことにより画像記録媒
体２０の全面にトナー像が形成される。そして、駆動ロ
ーラ１９は所定の画像形成を終了し、その後端が定着ロ
ーラ２６を通過すると止まる。

【００３７】前述の如く、本実施の形態のアパチャ電極
体１とトナー担持ローラ１４の当接力は均一であり、ア
パチャ下での機械的な流動も安定している結果、画像に
濃度むらや画像かぶりが少ない。

【００３８】画像記録媒体２０上に形成されたトナー像
は、順次、定着ローラ２６が通過され、定着ローラ２６
によって画像記録媒体２０上に定着されると共に画像記
録媒体２０に付与された電荷は除去される。尚、定着ロ
ーラ２６が、除去手段を兼ねているが定着ローラ２６と
は別にブラシ等を設けて電荷を除去するようにしてもよ
い。

【００３９】また、本実施例の画像形成装置５０では、
アパチャ電極体１の絶縁性シート２はトナー担持ローラ
１４側に向けられているので、トナー供給系の不具合で
トナー担持ローラ１４上にトナー１６が存在しない場合
でも、制御電極４とトナー担持ローラ１４が接触して電
気的に短絡し、制御電圧印加回路８を壊すことはない。

【００４０】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。

【００４１】例えば、上記実施例においては、帯電ロー
ラ２２をアースにつないだが、これにプラスの直流電圧
を印加しても良い。また、画像記録媒体２０上に電荷を
与える手段として帯電ローラ２２以外にも、導電性ブラ
シに５００〜２ｋＶの電圧を印加しながらこれを画像記
録媒体２０に接触させても良い。あるいは、コロトロ
ン、スコロトロンなどによってイオンを画像記録媒体２
０上に付着させても良い。

【００４２】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。

【００４３】

【発明の効果】以上説明したことから明らかなように、
本願発明の請求項１記載の画像形成装置においては、画
像形成前の画像記録媒体に電荷を付与し、その電荷によ
って荷電粒子が飛翔するようになっているため、背面電
極を必要とせず小型化が可能となる。また、画像記録媒
体に電荷を付与する付与手段は画像記録媒体に対して電
極アレーと同じ側に配置されているので、画像記録媒体
を机上に置いたまま画像形成を行うことができる。

【００４４】そして、請求項２記載の画像形成装置にお
いては、画像の形成後に画像記録媒体から電荷を除去す
るため、埃等が画像記録媒体に付着することを防止する
ことができる。

【００４５】更に、請求項３記載の画像形成装置におい
ては、画像記録媒体に対して、開口部から荷電粒子が吐
出される範囲よりも広い範囲に飛翔電荷が付与されるた
め、飛翔電荷の無い部分に荷電粒子が飛翔することを防
止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態である画像形成装置の構
成を示した正面図である。

【図２】上記画像形成装置のアパチャ電極体と帯電ロー
ラ及び定着ローラとの配置関係を説明するための模式図
である。

【図３】上記画像形成装置に用いられるアパチャ電極体
とトナー担持ローラとの位置関係を示す正面図である。

【図４】従来技術の画像形成装置の構成を示した正面図
である。

【図５】従来技術と上記一実施の形態との画像形成装置
に用いられるアパチャ電極体の構成を示す斜視図であ
る。

【符号の説明】

１ アパチャ電極体 ４ 制御電極 ６ アパチャ ８ 制御電圧印加回路 １４ トナー担持ローラ １６ トナー ２０ 画像記録媒体 ２２ 帯電ローラ ２６ 定着ローラ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の開口部が形成され、各開口部に対
   応する複数の制御電極を有する電極アレーと、その電極
   アレーの開口部に荷電粒子を供給する荷電粒子供給手段
   と、電極アレーの各制御電極を独立して制御することに
   より、荷電粒子を荷電粒子供給手段から電極アレーの開
   口部を貫通して画像記録媒体に向かって選択的に吐出さ
   せる制御電極駆動手段とを備えた画像形成装置におい
   て、 前記画像記録媒体に対して前記電極アレーと同じ側に配
   置され、画像記録媒体への画像形成前に、前記開口部か
   ら吐出した前記荷電粒子を画像記録媒体へ飛翔させるた
   めの飛翔電荷を画像記録媒体へ付与する付与手段を備え
   たことを特徴とする画像形成装置。
2. 【請求項２】 前記画像記録媒体への画像形成後に、画
   像記録媒体に付与された前記飛翔電荷を除去する除去手
   段を備えたことを特徴とする請求項１記載の画像形成装
   置。
3. 【請求項３】 前記付与手段は、前記画像記録媒体に対
   して、前記開口部から前記荷電粒子が吐出される範囲よ
   りも広い範囲に前記飛翔電荷を付与することを特徴とす
   る請求項１または２記載の画像形成装置。