JPH05127514A - シリアル型画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、制御グリッドを介してトナー担持
体と背面電極を対面配置してなる画像形成装置を利用し
効率よくシリアル方式の画像形成装置を構成し、これに
より、近年のパソコンやワープロに対応させて容易に小
型化を達成し得るものである。 【構成】 本発明は、前記基本技術のシリアル化を図る
ために、少なくとも前記制御グリッドとトナー担持体を
一体的にユニット化し、該画像ユニットを背面電極と対
面させつつ該対面距離を一定に維持して少なくとも前記
背面電極上に位置する記録材の画像形成領域間を往復移
動可能に構成した事を特徴とする。この場合前記画像形
成領域は記録紙の幅（長さ）方向における最大印字幅
（長さ）をさす。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、感光体ドラムその他の
潜像担持体を介さずに直接普通紙その他の記録材にトナ
ー像を付着可能に構成したシリアル型画像形成装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来より電子写真方式のプリンタにおい
ては、感光体ドラムをトナー像の転写を行なう記録紙幅
方向に沿って延設すると共に、該ドラム周囲に露光、現
像、転写、除電その他のプロセス手段を配設し、感光体
ドラムの周速と記録紙の移動速度を一致させながら電子
写真印刷を行なうラインプリンタ方式を採用している
が、従来の感熱式やインクジェット方式と同様に、電子
写真方式においてもシリアル化を進める動きが検討され
ている。例えば特公昭６０ー２３０３３号においては、
感光体ドラムを薄肉円筒体に形成しつつ該感光体ドラム
とその周囲に配設したプロセス手段を、プラテン軸方向
に往復動可能なキャリッジ上に搭載し、該キャリッジを
往復動させながらプラテン上に進入してきた普通紙に印
字記録するようにした装置が提案されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする技術的課題】しかしながら感
光体ドラムとともに、その周囲に配置される露光、現
像、クリーニング、除電、帯電、の全てのプロセス手段
をキャリッジ上に搭載する事はキャリッジの大型化と共
に、前記プロセス手段を駆動するための駆動モ−タも併
せて搭載せざるを得ず、結果としてキャリッジの重量負
担の増大により該キャリッジを往復動させるための駆動
系も大型化せざるを得ず、この為シリアル化による小型
化のメリットが生かされず、特に近年のパソコンやワー
プロが小型化している現在、これに対応したプリンタと
しては好ましいものではなかった。

【０００４】さて、近年感光体ドラムその他の潜像担持
体を介さずに直接普通紙その他の記録材にトナー像を付
着可能に構成した画像形成装置が提案されている。その
装置構成を図６に示す概要図に基づいて簡単に説明する
に、５０は現像ローラ、５１は該現像ローラ５０を回転
可能に軸支すると共に、下面側に帯状開口５１ａを形成
したトナー容器、５３は前記帯状開口５１ａに張設した
マトリックス状の制御グリッド、５２は該制御グリッド
５３と所定空隙介して対面配置させた背面電極、５４は
前記背面電極５２に現像バイアスを印加する電源回路、
５５は画像情報に対応する信号を生成する制御回路、５
６は該信号に基づいて前記制御グリッド５３をスイッチ
ングする駆動回路、５７は底面より付勢されたバネ５７
ａを介して前記背面電極５２を所定位置に位置決め固定
させる支持板である。

【０００５】次にかかる装置の作用を簡単に説明する
に、トナー容器５２内に収納された磁性トナーはドクタ
ーブレード５１ｂにより層厚規制した後制御グリッド５
３と対面する現像位置に導かれ、一方該現像位置では背
面電極側に設けた電源回路５４により前記現像ローラ５
０と背面電極５２間に現像電界を印加する。そしてこの
状態で、制御回路５５及び駆動回路５６よりの信号に基
づいて該制御グリッド５３をＸ−Ｙ軸方向に通電制御す
ることにより、該マトリックス状のトナー通過孔５３ａ
に作用する現像電界を画像情報に対応させて選択的に遮
断若しくは導通させる事により前記背面電極５２表面に
画像情報に同期させて記録材５８を挿通させる事によ
り、前記トナー通過孔５３ａを介して画像情報に対応し
たトナーが現像ローラ５０より記録材５８側に転移され
ながら所定の画像形成が可能となる。（以下基本技術と
いう）

【０００６】従ってかかる基本技術は感光体ドラムその
他の潜像担持体を介さずに直接普通紙その他の記録材に
トナー像を付着させるものであるために、該装置をシリ
アル型に適用する事により装置の小型化が容易に達成さ
れ、有利であるが、該装置は前記制御グリッド５３のト
ナー通過孔５３ａ内にトナーを通過させながら、画像情
報に対応したドットパターンを記録紙上に形成する構成
を取るために、而も前記制御グリッド５３やトナー通過
孔５３ａの周囲には絶縁層が被覆されているために、こ
れらの部位とトナー間で生じる摺擦により該トナーが静
電気的に吸着し、トナーの円滑な通過を妨げたりして記
録紙上に形成される画像パターンに乱れを生じさせる。

【０００７】而も図４に示すライン型の基本技術の場合
は、記録紙の紙幅と同等幅に形成したトナー担持体（以
下現像ローラという）等の画像形成部を紙長方向に移動
させればよく、従って一頁の印刷を行なう場合は一イン
チ当たりのドット数に印字領域長をかえた数値でよい
が、前記装置の画像形成部を小型にしてシリアル型に構
成すると、シリアル型の場合紙幅方向に複数回（ｎ回）
繰り返し往復運動をさせながら印字領域長に対応する印
刷を行なうように構成するために、前記制御グリッドの
トナー通過回数は前記ライン型の場合に比較して数倍多
くなり、その制御グリッドのトナー吸着量は極めて大に
なり、頻繁に制御グリッドのクリーニングを行なう必要
がある。そこでこの様なクリーニング手段を考慮してシ
リアル型装置を開発しなければ実用可能な装置の提供が
困難になる。

【０００８】本発明はかかる技術的要請に鑑み、前記画
像形成装置を利用し効率よくシリアル方式の画像形成装
置を構成し、これにより、近年のパソコンやワープロに
対応させて容易に小型化を達成し得る画像形成装置を提
供する事を目的とする。本発明の他の目的は、制御グリ
ッドのトナー付着をメインテナンス作業が煩雑化する事
なく簡単なクリーニング手段で均等且つ確実に除去し得
ると共に、これにより画像乱れが生じる事なく実用的な
シリアル型画像形成装置を提供する事にある。

【０００９】

【課題を解決する為の手段】本発明は、前記基本技術の
シリアル化を図るために、少なくとも前記制御グリッド
とトナー担持体を一体的にユニット化し、該画像ユニッ
トを背面電極と対面させつつ該対面距離を一定に維持し
て少なくとも前記背面電極上に位置する記録材の画像形
成領域間を往復移動可能に構成した事を特徴とする。こ
の場合前記画像形成領域は記録紙の幅（長さ）方向にお
ける最大印字幅（長さ）をさす。

【００１０】

【作用】かかる技術手段によれば画像情報と対応するト
ナー像が出力される制御グリッドとトナー担持体は一体
的にユニット化されているために、該ユニットを記録材
の幅（長さ）方向に繰り返し往復移動させつつ所定幅分
の画像を順次形成する事により容易にシリアル型の画像
形成装置の提供が可能となる。而も本発明は背面電極と
画像形成ユニット、より具体的には背面電極とトナー担
持体（現像ローラ）及び制御グリッド間が常に一定距離
を維持して往復移動できるために、現像電界やトナー通
過孔の電磁的開放口径（制御電圧により形成される実質
的なトナー通過孔）を一定に維持する事が出来、これに
より画像乱れが生じる事なく精緻な画像形成が可能とな
る。

【００１１】又制御グリッドとトナー担持体は一体的に
ユニット化する事が前提となるが、前記背面電極と画像
ユニットは必ずしも一体的に往復移動可能に構成する必
要はなく、画像ユニットのみを背面電極の記録材載置面
に沿って平行に往復移動可能とするのがよく、これによ
り一層の小型化が図れると共に、背面電極を固定させる
事が出来るためにプラテンとしての適用が可能となる。

【００１２】尚前記構成を取る事により制御グリッドの
クリーニングも容易になる。例えば図１に示すように、
前記画像ユニット１０のみを非画像形成領域にまで移動
可能に構成するとともに、該非画像形成領域位置に前記
ユニット１０の制御グリッドと対面可能にクリーニング
手段２０を配してもよく、これにより前記一ライン幅の
画像形成動作毎にその行末側で前記ユニット１０を非画
像形成領域に移動させてクリーニングを行なう事により
一画像ライン幅毎に、言換えれば制御グリッドに無用に
トナーが付着する前に頻繁に制御グリッド８のクリーニ
ングを行なう事が可能となる。

【００１３】又例えば図２に示すように、前記制御グリ
ッド８の対面位置より退避可能に前記背面電極４を配設
し、該背面電極４の退避により前記制御グリッド８とク
リーニング手段２０が対面可能に構成してもよく、これ
により前記一ライン幅の画像形成動作をユニット１０往
動時に行ない、その復動動作時の所定位置で前記制御グ
リッド８を退避させてクリーニング動作を行なう事が出
来、これにより前記と同様に一画像ライン幅毎に制御グ
リッド８のクリーニングを行なう事が可能となる。

【００１４】

【実施例】以下、図面に基づいて本発明の実施例を例示
的に詳しく説明する。但しこの実施例に記載されている
構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に
特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれのみ
に限定する趣旨ではなく単なる説明例に過ぎない。図３
は図１に示す本発明の実施例に係る画像形成装置の概略
構成を示し、記録紙の流れ方向に沿ってその構成を簡単
に説明するに、１は給紙カセット、２は該給紙カセット
１より記録紙を搬送路側に記録紙を給紙する給紙ロー
ラ、３はレジストローラ、４は紙ガイド板としても機能
する背面電極、５は定着器、６は反転ガイド、６ａ及び
６ｂは反転ガイド６入口端と出口端に夫々設けたガイド
ローラ、７は排紙トレーである。又前記背面電極４の上
面側には制御グリッド８とトナー担持体９が一体化され
た画像ユニット１０とが配設されている。

【００１５】そして前記レジストローラ３と、反転ガイ
ド６入口端と出口端に夫々設けたガイドローラ６ａ、６
ｂは駆動系を介して不図示のステップモ−タに連結さ
れ、画像ユニット１０の一往復動作毎に該ユニット１０
の画像形成幅だけ、ステップ送りされるよう構成する。
定着器５はステップ送りの際に画像乱れが生じないよう
に、定着ローラではなく非接触のヒータ型定着器５を用
いる。

【００１６】画像ユニット１０は、トナーを収納する容
器１１底部を開口し、該開口部に制御グリッド８を張設
するとともに、該制御グリッド８と所定空隙存してその
上面側に現像スリーブ９Ａを容器１１と一体的に固設
し、該スリーブ９Ａ内に容器１１両壁に回転可能に軸支
させた円筒状の磁石集成体９Ｂを内包する。そして更に
その上方空間にはトナー攪拌フィン１２が容器１１両壁
に回転可能に軸支されている。一方前記ユニット１０の
両側壁には、メインシャフト１３に環設されたアーム
と、ガイドレール１４上を走行するガイドローラ１５が
軸支されており、そして前記メインシャフト１３とガイ
ドレール１４は夫々記録紙搬送方向と直交する主走査方
向（幅方向）に沿って平行に延在されている。

【００１７】次に前記ユニットの駆動系について説明す
る。３０はガイドローラ１５側のユニット側壁面に取付
けたユニットモ−タで、トナー攪拌フィン１２の軸歯車
１６を介して前記ガイドローラ１５の軸歯車１７に歯合
させる。又ガイドレール１４の下面側にはラック１８が
刻設されており、磁石集成体９Ｂの回転軸に取付けた軸
歯車１９と歯合させている。

【００１８】図４は主走査方向に沿う前記装置の断面図
を示し、前図で説明出来なかった構成について説明する
に、先ず前記ユニット１０内に設けた傾斜壁には現像ロ
ーラ９に向けて延在するドクタブレード３１が取付けら
れ、該ブレード３１の先端をローラ９周面に当接させて
層厚規制可能に構成する。背面電極４は記録紙最大幅と
対応する領域に延設されている。メインシャフト１３は
前記背面電極４と平行に延在させると共に、その一端を
画像形成領域を超えて更に延在させ、該延在部の下方に
前記ユニット１０の制御グリッド８と対面可能にクリー
ニングユニット２０が配設されている。

【００１９】クリーニングユニット２０は上面を開口し
た枠体２１を仕切壁２２により２つに分割し、最初に画
像ユニット１０が対面する前室に、イオン発生器２３と
その下方位置にファン２４を配し、一方後室には制御グ
リッド８表面を摺擦可能に、ブラシローラ２５が配設さ
れている。この結果前記メインシャフト１３に沿ってク
リーニングユニット２０上に往動してきた、画像ユニッ
ト１０内の制御グリッド８は、先ず前記前室でファン２
４により運ばれたイオン流により制御グリッド８の除電
が行なわれた後、後室に導かれ、該後室でブラシローラ
２５の摺擦により制御グリッド８表面に付着しているト
ナーを掃き落とす事が可能となる。

【００２０】勿論クリーニングユニット２０は前記の構
成を採らずに、磁力若しくは電界を利用して除去する事
も可能である。例えば図５は回転磁石集成体２９を用い
た他の実施例で、磁気的吸引力により制御グリッド８か
ら前記集成体２９に吸着したトナーはトナー規制ブレー
ド２８により掻き落とされた後、紙粉除去フィルタ２７
により紙粉が除去され、底側の回収容器２６に溜まる。
そして該回収容器２６に溜まったトナーは必要に応じて
再利用に供される。

【００２１】次にかかる実施例の作用を説明する。先ず
給紙カセット１より給紙ローラ２により記録紙３３を導
き出しレジストローラ３に待機させた後、該レジストロ
ーラ３により一画像形成幅Ｌに相当する長さだけ記録紙
３３を画像ユニット１０と対面する位置まで挿通させ
る。この状態で、前記ユニットモ−タ３０を駆動させる
と軸歯車１６及び軸歯車１７を介してトナー攪拌フィン
１２とともにガイドローラ１５が回転し、メインシャフ
ト１３に位置規制されながら画像ユニット１０が主走査
方向に往動する。

【００２２】この際前記現像スリーブ９Ａに内包された
回転磁石集成体９Ｂ側の歯車１９はガイドレール１４の
ラック１８に歯合されているために、前記画像ユニット
１０の往動により前記磁石集成体９Ｂが回転し、これに
より容器１１内のトナーが前記現像スリーブ９Ａに担持
された状態でドクタブレード３１に層厚規制された後、
制御グリッド８の対面位置に導かれる。この状態で背面
電極４に現像バイアスを印加した状態で制御グリッド８
にパルス状の制御電圧を印加させる事により、該マトリ
ックス状のトナー通過孔８ａに作用する現像電界を画像
情報に対応させて選択的に遮断若しくは導通させながら
該トナー通過孔８ａを介して現像スリーブ９Ａに担持さ
れたトナーが記録紙３３側に付着し、画像ユニット１０
の移動に追従して画像形成幅Ｌと対応する所定ライン分
の画像形成が行なわれる。

【００２３】そして前記画像ユニット１０は図４に示す
様に行末まで画像形成を行なった後、更にクリーニング
ユニット２０対面位置まで往動し、前記した制御グリッ
ド８のクリーニングを行なった後、行始めに対応する位
置まで復動する。そして前記復動工程時に、レジストロ
ーラ３により一画像形成幅Ｌに相当する長さだけ記録紙
３３を画像ユニット１０と対面する位置まで挿通され、
そして前記復動終了後再度前記動作を繰り返す。

【００２４】前記画像ユニット１０のシリアル往復動に
より所定ライン幅Ｌづつ形成された未定着トナー像は定
着器５により画像定着された後、レジストローラ３と同
期してステップ回転するガイドローラ６ａ、６ｂにより
反転ガイド６内に導かれ、且つ前記画像形成が終了した
後に前記ガイドローラ６ａ、６ｂを連続回転させて排紙
トレー９に排紙させる。

【００２５】さて前記実施例は図１に示す基本構成を具
体化したものであるが、図２に示す基本構成も前記実施
例を元に容易に具現化できる。尚、図２に示す背面電極
４は退避可能に構成するために、記録紙３３全幅に亙っ
て延設させる事が困難である。この様な場合は背面電極
４を画像ユニット１０底面と同一形状に設定しつつ、該
ユニット１０と背面電極４を一体的に移動可能に構成す
る。又クリーニングユニット２０は上下に進退可能に構
成する。

【００２６】そして前記クリーニングユニット２０を下
方に退避した状態で一画像形成幅Ｌの画像形成動作をユ
ニット１０往動時に行ない、その復動動作時の所定位置
で前記制御グリッド８を水平方向に退避させた後、前記
クリーニングユニット２０を上方に接近させてクリーニ
ング動作を行なう。この結果前記実施例と同様に一画像
形成幅Ｌ毎に制御グリッド８のクリーニングを行なう事
が可能となる。

【００２７】

【効果】以上記載のごとく本発明によれば、前記画像形
成装置を利用し効率よくシリアル方式の画像形成装置を
構成し、これにより、近年のパソコンやワープロに対応
させて容易に小型化を達成し得る。又本発明によれば、
制御グリッドのトナー付着をメインテナンス作業が煩雑
化する事なく簡単なクリーニング手段で均等且つ確実に
除去し得ると共に、これにより画像乱れが生じる事なく
実用的なシリアル型画像形成装置を提供出来る。等の種
々の著効を有す。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の基本構成図

【図２】本発明の第２の基本構成図

【図３】図１の実施例を示す装置構成図

【図４】図３のＡーＡ線断面図

【図５】クリーニングユニットの変形図

【図６】従来技術にかかる画像形成装置の全体構成図

【符号の説明】

９ トナー担持体 ８ 制御グリッド ４ 背面電極 ２０ クリーニング手段

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 マトリックス状に配列したトナー通過孔
   を電磁気的に開閉可能に構成した制御グリッドを介し
   て、トナー担持体と背面電極を対面配置してなる画像形
   成装置において、 少なくとも前記制御グリッドとトナー担持体を一体的に
   ユニット化して画像ユニットとし、該画像ユニットを背
   面電極と対面させつつ該対面距離を一定に維持して少な
   くとも前記背面電極上に位置する記録材の画像形成領域
   間を往復移動可能に構成した事を特徴とするシリアル型
   画像形成装置
2. 【請求項２】 前記背面電極と画像ユニットを一体的
   に、若しくは画像ユニットを背面電極の記録材載置面に
   沿って平行に往復移動可能に構成した請求項１記載のシ
   リアル型画像形成装置
3. 【請求項３】 前記画像ユニットのみを非画像形成領域
   にまで移動可能に構成するとともに、該非画像形成領域
   位置に前記ユニットの制御グリッドと対面可能にクリー
   ニング手段を配した請求項１記載のシリアル型画像形成
   装置
4. 【請求項４】 前記制御グリッドの対面位置より退避可
   能に前記背面電極を配設し、該背面電極の退避により前
   記制御グリッドとクリーニング手段が対面可能に構成し
   た請求項１記載のシリアル型画像形成装置