JPH1076701A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 定着機構を簡易化できる画像形成装置を提供
することを目的としている。 【解決手段】 トナー担持ローラ１６はローラ部２７と
ヒーター２６とで構成されており、トナー担持ローラ１
４のローラ部２７上に乗せられたトナー１６がヒーター
によって加熱され軟化溶融されながら、アパチャ６の近
傍へ搬送されていき、アパチャ６の直下で制御電極４に
よる電界制御が行われる。この時、トナー１６は軟化溶
融されていて、電界制御により飛翔され、支持体２０上
に到達する。この時、トナー１６は軟化溶融した状態で
あるので、そのまま支持体２０上に定着される。

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
ー、プロッター、ファクシミリ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、アパチャを有した電極に画像信号
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
して支持体上に画像を得る画像形成装置は、米国特許第
３６８９９３５号明細書で提案されている。

【０００３】この米国特許第３６８９９３５号明細書に
記載された画像形成装置は、絶縁体の層を挟んで片面に
連続したシールド電極ともう一方の面に互いに絶縁され
た複数の制御電極とから構成され、各絶縁された複数の
制御電極毎に３層を貫いて形成されると共に少なくも１
列状に配置されたアパチャを有するアパチャ電極体と、
制御電極にシールド電極との間に選択的に電位を与える
手段と、アパチャ電極体のアパチャに帯電したトナー粒
子を供給する手段と、支持体のアパチャ電極体とは反対
側に配置され、高電圧が印加された背面電極と、支持体
をアパチャ電極体に対して相対的に移動させて支持体を
粒子流路中に位置させる手段とから構成されている。

【０００４】しかしこの装置によると、トナー粒子がア
パチャーに目詰まりして記録品質が低下すると共に、記
録速度もあまり早くすることができなかった。

【０００５】よって、本出願人は、特開平６ー１５５７
９８号公報に示すように、トナーを保持した担持体とア
パチャ電極体とを接触させて配置することにより記録特
性を大きく改善することができる画像記録装置も提案し
ている。この装置によれば、アパチャが目詰まりするこ
とがなくて画質の向上はめざましく、画像記録装置とし
て小型化、低コスト化が可能となった。

【０００６】また、このような画像形成装置において
は、トナーを使用して印字を行うため、印字後受像体を
加熱する定着工程が必要であった。この定着工程は、通
常ヒートローラと、加圧ローラとで、受像体を加圧しな
がら定着していた。このような定着装置が設けられた画
像形成装置は、装置が大型化したり、また、受像体を加
熱することが必要になるため記録に対してさまざまな規
制が存在していた。

【０００７】このため、本出願人は、特開平３−２５３
８７０号公報に示すように、アパチャ電極体に加熱手段
を設け、該加熱手段によりトナーを加熱してアパチャの
つまりをなくすことを考案した。この発明によれば、つ
まり防止のみならず、溶融したトナーを受像体上に飛翔
することが可能となるため、後で定着を行うことなくト
ナーを受像体に固定化することができる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この方
式では、アパチャ電極体を加熱するため、加熱手段が配
置しにくく、且つ複雑な構成となってしまっていた。ま
た、アパチャ電極体と接した部分でしかトナーが加熱さ
れないため、トナーが十分に溶融しないという問題点が
ある。

【０００９】そのため、画像形成装置が高価なものとな
ってしまったり、受像体への定着性が問題となってい
た。

【００１０】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、小型で優れた画像品質を有する画
像形成装置を提供することを目的にしている。

【００１１】

【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の画像形成装置は、制御電極及び
荷電体通過部を有する荷電体制御手段と、その荷電体制
御手段に荷電体を供給する荷電体担持手段とを備え、荷
電体担持体によって供給される荷電体の荷電体荷電体通
過部の通過を制御して、支持体上に画像を形成する画像
形成装置において、加熱手段が荷電体担持手段を加熱す
る。

【００１２】これにより、簡易的な機構により荷電体の
支持体上への定着をすることができ、小型で安価な構成
で、後定着工程の不要にすることが可能な画像形成装置
を実現できる。

【００１３】また、請求項２の画像形成装置では、荷電
体が熱可塑性の樹脂を主成分にしている。

【００１４】これにより、荷電体担持手段の加熱によ
り、荷電体が軟化溶融し、電界制御により飛翔後、支持
体上にそのまま定着固定が可能になる。

【００１５】

【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。

【００１６】図１は、本実施の形態の画像形成装置の概
要を示す図であり、荷電体制御手段としてのアパチャ電
極体１の上側には、１ｍｍの間隙を有して、背面電極と
しての円柱状の背面電極ローラ２２がきょう体（図示せ
ず）に回動可能に配設されており、前記間隙に挿入され
る支持体２０を搬送し得るように構成されている。

【００１７】前記アパチャ電極体１の下側には、そのア
パチャ電極体１の長手方向に沿って、トナー供給装置１
０が配設されている。

【００１８】次に、上記各構成要素の詳細を説明する
と、前記トナー供給装置１０は、装置全体のハウジング
を兼ねるトナーケース１１と、そのトナーケース１１内
に収納される荷電体としてのトナー１６と、供給ローラ
１２と、トナー担持ローラ１４と、トナー層規制ブレー
ド１８とから構成されている。ここにおいて、前記トナ
ー担持ローラ１４はトナー１６を層状に担持し、アパチ
ャ電極体１に向かって搬送するものであり、前記供給ロ
ーラ１２は、トナー担持ローラ１４に対してトナー１６
を供給するものである。また、トナー１６は熱可塑性の
樹脂を主成分にして形成されている。

【００１９】そして、前記供給ローラ１２とトナー担持
ローラ１４は、トナーケース１１内において図示する矢
印方向に回転可能に支持されており、両者は接触して配
設されている。また、前記トナー層規制ブレード１８
は、トナー担持ローラ１４に担持されるトナー１６の量
がローラ面上で均一になるよう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ものであり、トナー担
持ローラ１４に圧接されている。

【００２０】ここで、トナー担持ローラ１４について、
詳細に説明する。本トナー担持ローラ１４は、アルミも
しくは軽金属等で構成されたシームレスの荷電体担持手
段としてのローラ部２７と、内蔵されたヒーター２６と
で構成されている。ヒーター２６は、本発明の加熱手段
の一例として設けられていて、トナー担持ローラ１４全
体を暖めることが可能である。前記ヒーター２６は、制
御装置２８により、少なくともトナー１６が軟化する温
度までは加熱するように制御されている。ローラ部２７
の表面には、トナー１６の離型性を高めるように、シリ
コンもしくはフッ素でコーティングを行ってもよい。

【００２１】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に、そ
の絶縁シート２を貫通する直径１００μｍの複数のアパ
チャ６が等間隔で１列状に配置されると共に、絶縁シー
ト２の上面側における各アパチャ６の開口周縁には、ト
ナー流制御部としての制御電極４が８μｍ厚で形成され
ている。そして、前記アパチャ電極体１は、図１に示す
ように、支持体２０に制御電極４が対向した状態におい
て、絶縁シート２のアパチャ位置でトナー担持ローラ１
４上のトナーと接するよう配設されている。

【００２２】制御電圧印加回路８は、アパチャ電極体１
の制御電極４に接続されいる。そして制御電圧印加回路
８は、図示しないデータ入力部から入力されてくる画像
データに基いて、制御電極４に対して＋２０Ｖ（ＯＮ電
圧）もしくは−２０Ｖ（ＯＦＦ電圧）を選択的に印加可
能に構成されている。また、背面電極ローラ２２には直
流電源２４が接続されており、この直流電源２４は背面
電極ローラ２２に対して＋１ｋＶの電圧を印加可能に構
成されている。

【００２３】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。

【００２４】図示しない外部装置からこの画像形成装置
に画像形成命令が入力されると、まずトナー担持ローラ
１４と供給ローラ１２とが、図１に示す矢印方向に回転
を開始する。すると、供給ローラ１２の表面に担持され
て搬送されてくるトナー１６は、トナー担持ローラの表
面に擦りつけられ、さらに負に帯電させられることによ
りトナー担持ローラ１４の表面上に担持される。担持さ
れたトナー１６は、トナー層規制ブレード１８によって
均一に薄層化されるとともに略均一に帯電された後、ト
ナー担持ローラ１４の回転によってアパチャ電極体１に
向かって搬送される。そして、トナー担持ローラ１４上
のトナー１６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の下に供給される。

【００２５】一方、支持体２０は、アパチャ電極体１と
背面電極ローラ２２との間に向かって搬送される。

【００２６】ここで、印字データに基ずき、制御電極４
に電圧の印可が行われる。印字を行う箇所には、ＯＮ電
圧（＋２０Ｖ）を、また非印字箇所にはＯＦＦ電圧（−
２０Ｖ）を制御電圧印加回路８から印可する。制御電極
４にＯＮ電圧（＋２０Ｖ）が印加されているとき、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、負に帯電されたトナー１６
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、さらに背面電極ロ
ーラ２２に印加されている＋１ｋＶの電圧によって支持
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、支持体２０に向かって飛翔する。その結果、支持体
２０に向かって飛翔したトナー１６は、支持体２０上に
堆積して画素を形成する。

【００２７】また、制御電極４にＯＦＦ電圧（−２０
Ｖ）が印加されているとき、トナー担持ローラ１４から
制御電極４に向かう電気力線が形成される。その結果、
負に帯電したトナーは担持ローラ１４に押しつけられる
方向に静電力を受けるので、アパチャを通過しない。

【００２８】そして支持体２０は、その表面上にトナー
１６による一列の画素が形成される間に、アパチャ列と
垂直方向に１画素分だけ搬送される。そして、このプロ
セスが繰り返されることにより支持体２０の全面に所望
の画像を表すトナー像が形成される。

【００２９】次に本発明の要部の作用について、説明を
行う。このような記録工程が実施される際に、電源がオ
ンになると同時に、トナー担持ローラ１４のヒーター２
６が加熱を開始する。ヒーター２６は、トナー１６が軟
化する温度、例えば１５０℃程度になると、定温制御を
行う。トナー担持ローラ１４のローラ部２７上に乗せら
れたトナー１６は、加熱され軟化溶融されながら、アパ
チャ６の近傍へ搬送されていく。

【００３０】アパチャ６の直下では、制御電極４による
電界制御が行われる。この時、トナー１６は軟化溶融さ
れていて、電界制御により飛翔される。オン電界で飛翔
したトナー１６は、支持体２０上に到達する。この時、
トナー１６は軟化溶融した状態であるので、そのまま支
持体２０上に定着される。

【００３１】以上のようなプロセスを経て、トナー１６
による画像形成が行われるのであるが、本実施の形態に
おいては次のような効果が発揮される。まず、トナー担
持ローラ１４にヒーター２６が内蔵配置されるため、機
械構成上非常に配置しやすく、コスト的にも問題が少な
い。当然、トナー１６を溶融して吐出するため、定着機
構は不要となる。さらに、ヒーター２６はトナー担持ロ
ーラ全体を加熱するため、常にトナー１６が恒温状態と
なり、全体として環境温度変動に強い印字システムが構
成できる。

【００３２】尚、本発明は、以上詳述した実施の形態に
限定されるものでなく、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。

【００３３】本実施の形態では、トナー担持ローラ１４
のみにヒーター２６を設けてが、従来例のようにアパチ
ャ電極体にも加熱手段を設けてもよい。この場合には、
アパチャ電極体でのみ加熱するのではなく、二方向から
の加熱となるため、大変安定した加熱方式となる。すな
わち、トナー担持ローラ１４で予備加熱した後、アパチ
ャ電極体で追加加熱するプロセスとなり、トナーに対し
十分な熱量を与えることが可能となる。

【００３４】さらに、本実施の形態では、印字後の定着
機構は廃止している。しかし、後定着機構を設けてさら
に定着力を強化してもよい。この場合には、通常の定着
機構より少ない加熱エネルギーで十分な定着力が得られ
る。

【００３５】また、本実施の形態では、乾式の粉体であ
るいわゆるトナーについて説明をしたが、荷電体の印字
材料で有ればどんなものにでも適用できる。例えば、液
体トナー、荷電インク等の液体現像材を使用して印字を
行った場合にでも、速乾性を始め良好な効果を発揮す
る。また、ホットメルト系インクを使用しても、非常に
優れた効果を呈することが可能になる。

【００３６】さらに、本実施の形態ではいわゆる単色の
ユニットについて説明したが、複数のユニットを配置し
たカラー機等にも適用できることは、当然である。

【００３７】また、本実施の形態においては、荷電体制
御手段として、アパチャ電極体１を用いたが、特表平１
−５０３２２１号の公報に記載されたメッシュ状の荷電
体制御手段や特開平６−２５５１６３の公報に記載され
た記録エッジ部を有する荷電体制御手段を用いることも
可能であるのは、容易に理解される。

【００３８】

【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記載の画像形成装置は、荷電体制御手段
に荷電体を供給する荷電体担持手段を加熱するようにし
ているため、簡易的な機構により荷電体を支持体上に定
着することができる。よって、小型で安価な構成で、後
定着工程を不要にすることが可能になる。

【００３９】また、請求項２の画像形成装置では、荷電
体が熱可塑性の樹脂を主成分にしているため、荷電体担
持手段が加熱されることにより軟化溶融して、電界制御
により飛翔後、支持体にそのまま定着固定が可能にな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態の画像形成装置の概要を
示す図である。

【図２】上記画像形成装置に用いられるアパチャ電極体
の構成を示す斜視図である。

【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 ６ アパチャ １４ トナー担持ローラ ２６ ヒーター ２７ ローラ部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 制御電極及び荷電体通過部を有する荷電
   体制御手段と、その荷電体制御手段に荷電体を供給する
   荷電体担持手段とを備え、荷電体担持手段によって供給
   される荷電体の荷電体通過部の通過を制御して、支持体
   上に画像を形成する画像形成装置において、 前記荷電体担持手段を加熱するための加熱手段を備えた
   ことを特徴とする画像形成装置。
2. 【請求項２】 前記荷電体は、熱可塑性の樹脂を主成分
   にすることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装
   置。