JPH10166641A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高精細な画像を安定して形成することを可能
とした、開口電極体を用いた画像形成装置を提供する。 【解決手段】 帯電したトナーを供給するトナー供給手
段９〜１１と、トナー供給手段９〜１１から供給された
トナーの流れを画像信号に基づいて制御して記録材５に
トナーを転移させるトナー流制御手段１，１５と、トナ
ー流制御手段１，１５により記録材５に転移されたトナ
ーを記録材５に静電気的に担持させるように設けられた
背面電極３と、トナー流制御手段１，１５から記録材搬
送方向下流側に配置されトナーを記録材５に定着させる
定着手段７，８とを有する画像形成装置において、背面
電極３はトナーを記録材５に担持した状態で記録材５を
定着手段７，８の位置まで搬送可能に設けられている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、プリンタ、複写機
などの画像形成装置であって、特に、複数の開口部が形
成された電極に対して画像データに基づいて電圧を印加
し、電極の開口部を通過したトナーによって記録材に直
接画像を形成するタイプの画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】画像形成装置のプロセスとして、従来、
一様に帯電された光導電半導体上に光情報照射して形成
される静電電荷パターンをトナーで現像し、それを記録
材に転写した後、定着するものがよく知られている。

【０００３】これに対して、より簡略化された画像形成
プロセスを有する画像形成装置として、米国特許第３６
８９９３５号に開示されたように、複数の開口部が形成
された開口電極体に画像データに基づいて電圧を印加
し、この電圧印加によって開口部を通過したトナーによ
り記録材に直接画像を形成するものが提案され、公知と
なっている。

【０００４】この画像形成装置は、帯電されたトナーを
供給するトナー供給手段と、このトナー供給手段から供
給されたトナーの流れを画像信号に基づいて制御する開
口電極体と、この開口電極体に電圧を付与する電圧付与
手段とを有している。

【０００５】ここで、トナー供給手段は、帯電したトナ
ーを開口電極体に供給するように設けられている。開口
電極体は、絶縁層と、この絶縁層の一面に設けられた互
いに絶縁された複数の制御電極と、制御電極ごとに絶縁
層を貫いて複数個形成された列状の開口部とを備えてい
る。電圧付与手段は、開口電極体の複数個の制御電極に
対して、画像信号に応じた電圧を与えるように設けられ
ている。

【０００６】電圧付与手段により画像信号に応じて、開
口電極体の複数個の制御電極の中から選択的に電圧を付
与する。すると、制御電極とトナー供給手段との間に生
じた電界により、トナー供給手段から引き出されたトナ
ーが選択された開口部を通過し、記録材に転移される。

【０００７】さらに、この開口電極体を用いた画像形成
プロセスに関連する技術として、特開平７−８９１１８
号公報に開示されたものが公知となっている。この技術
は、高精細な画像を形成するために、記録材にトナーを
転移させる記録部で記録材の背面に設けた電極（背面電
極）により、トナーを記録材に担持させる方向の静電気
力を生じさせるものである。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】この特開平７−８９１
１８号公報に開示された画像形成装置にあっては、記録
材にトナーを転移させる記録部でのみ背面電極を設ける
ものとなっている。つまり、記録部では、トナーは、背
面電極の電圧によって記録材に担持される方向の静電気
力を受ける。

【０００９】ところが、記録部から離れた下流方向、す
なわち定着器（記録材上のトナーを記録材に定着させる
もの）方向に記録材が移動すると、背面電極による静電
気力が及ばなくなり、記録材へのトナーの付着力がきわ
めて弱くなる。そのため、記録材が定着器に至るまでに
記録材にわずかな衝撃が加わっても、トナー画像の乱れ
を生じやすいものとなる。また、定着器でトナーが記録
材から離れて定着部材へ付着するいわゆる静電オフセッ
トを生じやすくなる。したがって、高精細な画像を安定
して形成することが難しいという問題がある。

【００１０】本発明の目的は、高精細な画像を安定して
形成することを可能とした、開口電極体を用いた画像形
成装置を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本出願に係る第１の発明
によれば、上記目的は、帯電したトナーを供給するトナ
ー供給手段と、このトナー供給手段から供給されたトナ
ーの流れを画像信号に基づいて制御して記録材にトナー
を転移させるトナー流制御手段と、このトナー流制御手
段により記録材に転移されたトナーを記録材に静電気的
に担持させるように設けられた背面電極と、トナー流制
御手段の記録材搬送方向下流側に配置されトナーを記録
材に定着させる定着手段とを有する画像形成装置におい
て、背面電極はトナーを記録紙に担持した状態で記録材
を定着手段の位置まで搬送可能に設けられていることに
より達成される。

【００１２】本出願に係る第２の発明によれば、上記目
的は、定着手段が第１のローラおよび第２のローラの一
対のローラからなり、背面電極は無端ベルト状に形成さ
れ且つ定着手段のいずれか一方のローラとトナー流制御
手段側に配置された第３のローラとの間に巻回されてい
ることにより達成される。

【００１３】すなわち、本出願に係る第１の発明にあっ
ては、背面電極が、トナーを記録紙に静電気力により担
持した状態で記録材を定着手段の位置まで搬送して、記
録材に対して未定着状態にあるトナー像に乱れが生じる
ことを極力防止する。

【００１４】また、本出願に係る第２の発明にあって
は、上記第１の発明の背面電極が定着手段のいずれか一
方のローラとトナー流制御手段側に配置された第３のロ
ーラとの間に巻回されており、無端ベルト状の背面電極
がトナーを記録材に静電気力により担持した状態で記録
材を定着手段の位置まで搬送することにより、記録材に
対して未定着状態にあるトナー像に乱れが生じることを
極力防止する。さらに、背面電極は、記録材が定着手段
のローラに近接、接触する際にもトナーを記録材に担持
することにより、定着手段での静電オフセットなどによ
る画像汚れを極力防止する。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の画像形成装置の好
適な実施の形態を添付図面に基づいて説明する。

【００１６】図１に、本発明の画像形成装置の一実施形
態が示されている。

【００１７】この画像形成装置は、トナー供給装置（ト
ナー供給手段）２と、このトナー供給装置２の下方に設
けられた開口電極体１を有するトナー流制御手段と、開
口電極体１の下方に設けられた背面電極３と、開口電極
体１と背面電極３の間（記録部Ａ）に記録材５を案内す
る一対のガイドローラ６と、ヒートローラ７およびプレ
スローラ８とからなる定着器（定着手段）とを備えてい
る。

【００１８】ここで、背面電極３は、無端ベルト状に形
成されている。この無端ベルト状の背面電極３は、定着
手段のヒートローラ７（第１のローラ）あるいはプレス
ローラ８（第２のローラ）のいずれか一方のローラ、本
実施形態ではプレスローラ８と、トナー流制御手段側に
配置された回転駆動ローラ１６（第３のローラ）との間
に巻回されている。

【００１９】したがって、背面電極３は、トナーを記録
材５に静電気力により担持した状態で記録材５を定着器
（ヒートローラ７およびプレスローラ８）の位置まで搬
送することができ、さらに、記録材５が定着器のヒート
ローラ７に近接、接触する際にもトナーを記録材５に担
持するものとなる（図４参照）。

【００２０】ヒートローラ７は、内部にハロゲンヒータ
７Ａなどの熱源を備えている。一方、プレスローラ８
は、無端ベルト状の背面電極３を巻回しており、ヒート
ローラ７側に加圧されて設けられている。回転駆動ロー
ラ１６は、駆動力を受けて回転し、無端ベルト状の背面
電極３をｂ方向に回転させるように設けられている。ガ
イドローラ６は、記録材５を記録部Ａに向けて案内する
ようになっている。

【００２１】記録材５は、ガイドローラ６によって記録
部Ａの図上右方から案内された後、記録部Ａで画像パタ
ーン状にトナー像が形成され、次いで無端ベルト状の背
面電極３の静電気力によりトナーが担持された状態で搬
送され、次いでヒートローラ７とプレスローラ８との間
で加熱、加圧されてトナー像が定着される。

【００２２】次に、これら各構成要素をより詳細に説明
する。

【００２３】トナー供給装置２は、トナーを収容し下向
きに開口しているホッパ９と、このホッパ９内の下方部
に設けられたトナー搬送ローラ１０と、このトナー搬送
ローラ１０の表面にトナーを均一な薄膜状に塗布するド
クターブレード１１とから構成されている。

【００２４】トナー搬送ローラ１０は、図上矢印ａで示
す方向に回転することによって、ホッパ９内のトナーを
担持してドクターブレード１１の規制により−極性に帯
電されたトナー層を形成し、この−極性に帯電されたト
ナーを開口電極体１に供給するものである。

【００２５】また、開口電極体１は、本実施形態では、
図２に示すように、絶縁シート１２と、この絶縁シート
１２の長手方向へ等間隔に複数個列状に形成された直径
１００μｍの開口部１３と、各開口部１３の周りを囲む
ように各々絶縁されて独立した１μｍ厚の導電性の制御
電極１４とから構成されている。開口電極体１は、図１
では、制御電極１４を下側に向けて配置される。

【００２６】この各制御電極１４は、図１に示した制御
電圧印加回路１５に接続されており、画像信号に基づい
て本実施形態では０Ｖもしくは＋５０Ｖの電圧が印加さ
れるようになっている。

【００２７】画像部分に対応する信号に対しては、開口
電極体１における画像部分に対応する制御電極１４に＋
５０Ｖの電圧が印加され、トナー搬送ローラ１０と制御
電極１４との間に形成された電気力線によって、−極性
のトナーがトナー搬送ローラ１０から制御電極１４側に
向かうようにする。

【００２８】一方、非画像部分に対応する信号に対して
は、制御電極１４に制御電圧印加回路１５から０Ｖの電
圧が印加され、制御電極１４とトナー搬送ローラ１０と
の間に電位差がないようにして、トナーをトナー搬送ロ
ーラ１０の表面に担持されたままとする。

【００２９】また、無端ベルト状の背面電極３は、本実
施形態では、図３に示すように、カーボンなどの導電性
粉体を内添した樹脂あるいはゴムの約１００μｍ厚の導
電層を少なくとも一層有するものとなっている。背面電
極３は、導電層一層だけのもの、あるいは導電層の片側
の面にポリイミドなどの絶縁層で裏打ちされた多層構造
のものが用いられる。背面電極３は、導電層に電源４に
よって、摺動電極を介してトナーと逆極性の＋１ｋＶの
電圧が印加されるものとなっている。背面電極３は、回
転駆動ローラ１６とプレスローラ８との間に巻回され、
記録部Ａで開口電極体１との間に約１ｍｍの間隙を保持
できるように位置されるものとなっている。背面電極３
は、回転駆動ローラ１６の回転によって、トナーを静電
気的に記録材５に担持した状態で記録材５を維持したま
ま矢印ｂの向きに回転移動されて記録材５を搬送し、プ
レスローラ８のところでトナー像を定着された後の記録
材５を離してから、再び記録部Ａに戻るようになってい
る。

【００３０】上述のように構成された画像形成装置にあ
っては、次のように記録動作がなされる。

【００３１】ホッパ９内のトナーは、トナー搬送ローラ
１０の回転にともなって、トナー搬送ローラ１０の表面
でのドクターブレード１１の規制によって−極性に摩擦
帯電され、かつトナー搬送ローラ１０の表面に薄層状に
コーティングされて、開口電極体１への供給に備える。

【００３２】非画像形成時には、トナー搬送ローラ１０
は、電源１７によって＋１ｋＶの電圧が印加され、−極
性のトナーを保持するような電界力を受ける。

【００３３】紙などの記録材５がガイドローラ６によっ
て開口電極体１と背面電極３との間の記録部Ａに案内さ
れることによって、画像形成が開始される。このとき、
トナー搬送ローラ１０は、＋１ｋＶから０Ｖの印加電圧
に切り換えられる。そして、画像信号に基づいてトナー
による記録を次のように行う。

【００３４】画像部分に対応する信号に対しては、開口
電極体１における画像部分に対応する制御電極１４に＋
５０Ｖの電圧が印加され、０Ｖのトナー搬送ローラ１０
と＋５０Ｖの制御電極１４との間に形成された電気力線
によって、−極性のトナーが制御電極１４側に向かう。
そして、その−極性のトナーは、開口電極体１の開口部
１３を通過して制御電極１４側に引き出された後、さら
に背面電極３に印加された＋１ｋＶの電位によって制御
電極１４から背面電極３に向かって飛翔し、記録材５上
に堆積、付着して画素を形成する。

【００３５】一方、非画像部分に対応する信号に対して
は、制御電極１４に制御電圧印加回路１５から０Ｖの電
圧が印加される。このとき、０Ｖの制御電極１４と０Ｖ
のトナー搬送ローラ１０との間に電位差がないため、ト
ナーは、静電気力を受けず、開口電極体１側に引き出さ
れることがなく、トナー搬送ローラ１０の表面に保持さ
れたままとなる。

【００３６】その後、記録材５は、背面電極３により＋
１ｋＶの電圧による静電気力を受けてトナーを担持した
まま定着器（ヒートローラ７とプレスローラ８）に搬送
される。すなわち、図３に示すように、トナーは、記録
部Ａで背面電極３から＋１ｋＶの電圧による静電気力を
受けるが、その静電気力が定着器までそのまま維持され
る。そのため、トナーは、記録材５の表面に強く付着
し、記録材５の移動時の衝撃に対しても散逸しづらいも
のとなる。

【００３７】背面電極３により搬送されてきた記録材５
が定着器に至った状態が図４に示されている。

【００３８】背面電極３は、プレスローラ８に巻かれ
て、ヒートローラ７との間に記録材５を案内する。これ
により、トナー画素が溶融され、記録材５上に定着され
る。ここにおいても、トナー画素は、ヒートローラ７と
近接、接触する際、常に背面電極３に印加されている＋
極性の電圧によって、記録材５の表面に付着される。し
たがって、記録材５からトナーが離れてヒートローラ７
に付着する静電オフセットを生じることなく、記録材５
にすべて定着される。

【００３９】

【発明の効果】以上説明したように、本出願に係る第１
の発明によれば、背面電極が、トナーを記録紙に静電気
力により担持した状態で記録材を定着手段の位置まで搬
送するので、記録材に対して未定着状態にあるトナー像
に乱れが生じることを極力防止でき、もって高精細画像
を形成できる。

【００４０】また、本出願に係る第２の発明によれば、
上記第１の発明の背面電極が無端ベルト状に形成され、
定着手段を構成する一対のローラのうちいずれか一方の
ローラとトナー流制御手段側に配置された第３のローラ
との間に巻回されており、背面電極がトナーを記録材に
静電気力により担持した状態で記録材を定着手段の位置
まで搬送するので、記録材に対して未定着状態にあるト
ナー像に乱れが生じることを極力防止できる。さらに、
記録材が定着手段のローラに近接、接触する際にも背面
電極により担持されているので、定着手段での静電オフ
セットなどによる画像汚れを極力防止できる。したがっ
て、簡単な構成でより高精細画像を形成できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の画像形成装置の一実施形態の概略断面
図である。

【図２】図１の画像形成装置に用いられた制御電極の斜
視図である。

【図３】図１の画像形成装置の無端ベルト状の背面電極
による記録材搬送状態を示す作用状態図である。

【図４】図１の画像形成装置の無端ベルト状の背面電極
による定着状態を示す作用状態図である。

【符号の説明】

１ 開口電極体（トナー流制御手段） ２ トナー供給手段 ３ 無端ベルト状の背面電極 ５ 記録材 ７ ヒートローラ（定着手段の第１のローラ） ８ プレスローラ（定着手段の第２のローラ） ９ ホッパ（トナー供給手段） １０ トナー搬送ローラ（トナー供給手段） １１ ドクターブレード（トナー供給手段） １５ 制御電圧印加回路（トナー流制御手段） １６ 回転駆動ローラ（第３のローラ）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 帯電したトナーを供給するトナー供給手
   段と、このトナー供給手段から供給されたトナーの流れ
   を画像信号に基づいて制御して記録材にトナーを転移さ
   せるトナー流制御手段と、このトナー流制御手段により
   記録材に転移されたトナーを記録材に静電気的に担持さ
   せるように設けられた背面電極と、トナー流制御手段の
   記録材搬送方向下流側に配置されトナーを記録材に定着
   させる定着手段とを有する画像形成装置において、背面
   電極はトナーを記録紙に担持した状態で記録材を定着手
   段の位置まで搬送可能に設けられていることを特徴とす
   る画像形成装置。
2. 【請求項２】 定着手段は第１のローラおよび第２のロ
   ーラの一対のローラからなり、背面電極は無端ベルト状
   に形成され且つ定着手段のいずれか一方のローラとトナ
   ー流制御手段側に配置された第３のローラとの間に巻回
   されていることとする請求項１に記載の画像形成装置。