JPH0592607A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 制御グリッドを介して、トナー担持体と背面
電極とを対面配置してなる画像形成装置において、ドッ
トぼけやドット変形若しくは画像の乱れ等を防止しつつ
鮮明且つ高解像度の画像形成装置を提供する事を目的と
する。 【構成】 第一発明は制御グリッド側を特定するもの
で、通電制御により前記トナー通過孔３ａを電磁気的に
開閉制御させる電極部は一般に薄膜絶縁層を挟んでその
両側に形成されるが、該一対の電極部３３ａ、３３ｂの
内、少なくとも一の電極部をトナー通過孔３ａとほぼ相
似形の環状に形成した事を特徴とするものである。第二
発明は前記背面電極２側の少なくともトナー通過孔３ａ
と対面する部位を磁性材で形成すると共に、画像形成時
に、前記磁性材形成部位２１２に磁界発生用の電流を流
しながら所定の画像形成を行なう様に構成した事を特徴
とするものである。

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画像形成装置に係り、特に電
磁気的に開閉可能なトナー通過孔をマトリックス状に配
列した制御グリッドを介して、トナーを担持するトナー
担持体と背面電極を対面配置し、該背面電極表面に沿っ
て記録材を移動させながら、画像情報に対応した制御電
圧を前記制御グリッドに印加しながらトナー通過孔を選
択的に開放し、該通過孔を介して前記トナー担持体に担
持したトナーを記録材側に転送可能に構成した画像形成
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より潜像担持体として機能する感光
体ドラムを用いずにトナー担持体上に担持させたトナー
を直接、画像情報に対応させてドットパターン上に記録
材上に転送させる画像形成装置は公知であり、（スエー
デン国特許願第8704883号他）かかる装置構成を本出願
人が先に出願した図５に示す概要図に基づいて簡単に説
明するに、１０はトナー担持体として機能する現像ロー
ラ、１２は該現像ローラ１０を回転可能に軸支すると共
に、下面側に帯状開口１３を形成したトナー容器、３は
前記帯状開口１３に張設したマトリックス状の制御グリ
ッド、２は該制御グリッド３と所定空隙介して対面配置
させた背面電極、４は前記背面電極に現像電圧を印加す
る現像バイアス電源、５は画像情報に対応する信号を生
成する制御回路、６は該信号に基づいて前記制御グリッ
ド３をスイッチングする駆動回路、７は底面より付勢さ
れたバネ71を介して前記背面電極２を所定位置に位置決
め固定させる支持板である。

【０００３】次にかかる装置の作用を簡単に説明する
に、トナー容器１２内に収納された一成分磁性トナーは
ドクターブレード１６により層厚規制した後制御グリッ
ドと対面する現像位置に導かれ、一方該現像位置では背
面電極側に設けた現像バイアス電源４により前記現像ロ
ーラ１０と背面電極２間に現像電界を印加する。そして
この状態で、制御回路５及び駆動回路６よりの信号に基
づいて該制御グリッド３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３ａ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２表面に画像情
報に同期させて記録材８を挿通させる事により、前記ト
ナー通過孔３ａを介して画像情報に対応したトナーが現
像ローラ１０より記録材側に転送されながら所定の画像
形成が可能となる。

【０００４】そして前記装置に用いる制御グリッド３は
一般にＦＰＣ若しくはワイヤ電極を用いて構成されるが
その概略構成を例えば図４に基づいて説明するに、本制
御グリッドは長手方向（Ｘ）に平行に延在する複数本の
ループ状行電極３１Χと、該行電極３１Χに対しほぼ直
交若しくは所定角度傾斜させて平行に延設する多数本の
ループ状列電極Ｙからなるマトリックス状の行／列電極
群３１Χ−３１Ｙを絶縁フィルム３２Ｂを介して表裏両
面よりサンドイッチ状に第１及び第３の絶縁性フィルム
３２Ａ，３２Ｃで挟着させると共に、前記両行／列ルー
プ電極３２Χ−３２Ｙにより囲繞される各部位に前記絶
縁フィルム３２Ａ−３２Ｃを貫通する夫々貫通孔を穿孔
し、トナー通過孔３ａとなして形成される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従って前記従来技術に
おいてはトナー通過孔３ａ自体は円形であるが、該通過
孔３ａを電磁的に開閉制御する行／列ループ電極３１Χ
−３１Ｙは平行四辺形を形成する為に、これらのループ
電極３１Χ−３１Ｙに印加される制御電圧によって生起
される制御電界分布は制御グリッド３と平行な面内にお
いて円形な等電位線とならず、等電位線の乱れが生じて
しまう。従って前記トナー通過孔３ａを例え円形に形成
しても前記制御電界によってトナー通過孔３ａを飛翔す
るトナーによって記録材８上に形成されるドットは円形
とならず、良好な画像形成が困難になる。

【０００６】又前記装置においては背面電極２がプレー
ト状に形成されている為に、前記の様にトナー通過孔３
ａを電磁的に絞ってもいわゆるレンズ効果により現像ロ
ーラ１０側より吸引されたトナーが一旦前記トナー通過
孔３ａを通過する際に集束されるも該通過孔３ａより記
録材８側に飛翔される際に前記トナーが前記プレート状
背面電極２により末広がり状に拡散されながら記録材８
上に付着する事となり、この結果前記拡散により解像度
の低減や印字ドットの周縁部が薄くなるドットぼけが生
じてしまう。

【０００７】又前記の様に背面電極がプレート状である
事は、例えその表面を絶縁材で被覆してリーク等を防止
しようとしてもピンホール等の影響により容易にリーク
等が発生しやすく、而も前記背面電極には２０００Ｖ前
後の高電圧が印加されているために、その絶縁耐力も問
題となる。

【０００８】本発明はかかる従来技術の欠点に鑑み、ド
ットぼけやドット変形若しくは画像の乱れ等を防止しつ
つ鮮明且つ高解像度の画像形成装置を提供する事を目的
とする。

【０００９】

【課題を解決する為の手段】第一発明は制御グリッド側
を特定するもので、通電制御により前記トナー通過孔３
ａを電磁気的に開閉制御させる電極部は一般に薄膜絶縁
層を挟んでその両側に形成されるが、該一対の電極部３
３ａ、３３ｂの内、少なくとも一の電極部をトナー通過
孔３ａとほぼ相似形の環状に形成した事を特徴とするも
のである。

【００１０】尚本発明は前記一対の電極部３３ａ、３３
ｂのいずれもトナー通過孔３ａとほぼ相似形の環状に形
成するのが好ましいが、この場合背面電極側に位置する
電極部３３ａ内径をトナー担持体側に位置する電極部３
３ｂ内径より小に形成する事により本発明の効果を一層
増進させる事が出来る。

【００１１】第二発明は背面電極に関するもので、特に
磁性トナーを用いた装置に適用されるものである。即ち
本発明は前記背面電極２側の少なくともトナー通過孔３
ａと対面する部位を磁性材で形成すると共に、画像形成
時に、前記磁性材形成部位２１２に磁界発生用の電流を
流しながら所定の画像形成を行なう様に構成した事を特
徴とするものである。

【００１２】この場合、前記背面電極側のトナー通過孔
３ａと対面する部位を磁性突起若しくは強磁性体で形成
し、その部分のみの磁界を強くするように構成してもよ
く、又背面電極全体を磁性材で形成してもよい。尚、前
記磁性突起は、配線パターンより上方に突出する小径リ
ングホール状若しくは小径ドット状に形成されるがこれ
のみに限定されない。

【００１３】

【作用】かかる第一発明によれば、トナー通過孔３ａの
周囲を囲繞する電極部３３ａ、３３ｂが該通過孔３ａと
相似形、より具体的には円環状であるために、これらの
電極部３３ａ、３３ｂに印加される制御電圧によって生
起される制御電界分布が円形となり、該制御電界によっ
てトナー通過孔３ａを飛翔するトナーが円形に集束され
るために、良好な画像形成が可能となる。

【００１４】この場合背面電極側に位置する電極部３３
ａ内径を現像ローラ１０側に位置する電極部３３ｂ内径
より小に形成する事により、いわゆるレンズ効果により
電界の集束を図る事が出来、これによりトナーの飛散防
止とドット径の小径化を図る事が出来、一層の良好な画
像形成が可能である。

【００１５】又図３に示す従来技術の様にトナー通過孔
３ａを挟んで二本の電極線が平行に延設するループ電極
を用いる構成ではドット通過孔３ａの配列数の二倍の電
極線が必要となり、電極線間隔が狭小化し誤接触やリー
クの恐れがあるのみならず、特に前記ドット通過孔３ａ
の配設密度を緻密化するほど背中合せに位置する隣接す
るループ電極の間隔が一層狭小化し、誤接触やリーク、
更には該ループ電極間で放電の恐れが一層増大する。

【００１６】一方本発明は前記環状の電極部３３ａ、３
３ｂ間は一本の帯線３３１によって接続されるものであ
るために、ドット通過孔３ａの配列数と同数の電極線３
３Χ、３３Ｙで足り、その分電極線３３Χ、３３Ｙ間隔
を広く取れるために、誤接触やリーク、更には該電極線
間で放電の恐れが大幅に低減すると共に、特に該電極線
幅をその分広げる事が出来、断線の恐れも低減する。

【００１７】一方第二発明は背面電極のトナー通過孔３
ａと対面する磁性材形成部位２１２に電流を流す事によ
り、トナー集束化用の磁界が形成され、トナー通過孔３
ａを通過後のトナーが前記磁界により集束化され、これ
によりトナーの飛散防止とドット径の小径化を図る事が
出来る。

【００１８】又本発明は前記磁性材形成部位２１が電磁
石的作用により磁界を形成するものであるために、画像
形成時の、更に好ましくは制御グリッドの制御パルスが
印加されている場合のみ前記磁界を発生させる事も可能
となり、従って非印字時に誤って前記制御グリッドに付
着しているトナーを吸引して背面電極表面を汚染する等
の二次汚染が生じる事がない。又本発明は磁性突起若し
くは強磁性体を用いてトナー通過孔３ａと対面する部位
２１２の磁界を部分的に強くする事により、前記効果が
一層増進する。

【００１９】

【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２
は本発明の実施例に使用される制御グリッド３で、ポリ
イミドその他の伸長性のほとんどない絶縁性薄層樹脂体
３４の上下両面側に、現像ローラ１０軸方向（Ｘ）に平
行に延在する複数本の行電極線３３Χ群と、該行電極線
３３Χ群に対し所定角度傾斜させて平行に延設する多数
本の列電極線３３Ｙ群を、蒸着、印刷、若しくはエッチ
ングで形成した後、これらを表裏両面よりサンドイッチ
状に第１及び第３の絶縁性フィルム３５、３６で挟着さ
せると共に、前記両電極３３Χ、３３Ｙ群の夫々の円環
電極部３３ａ、３３ｂが合致する内径部に夫々貫通孔を
穿孔し、トナー通過孔３ａを形成する。

【００２０】次に前記夫々の部材の形状について説明す
るに、前記電極線３３Χ、３３Ｙは例えば夫々胴箔若し
くはステンレス箔をエッチングして形成され、トナー通
過孔３ａと対応する箇所に円環状の電極部３３ａ、３３
ｂを形成すると共に、該電極部間を細帯状の通電部３３
１を介して接続する。

【００２１】絶縁性薄層樹脂体３４の上面側（トナー担
持体側）に位置する行電極線３３Χの円環３３ｂ内径は
下面側（背面電極側）に位置する列電極線３３Ｙの円環
内径より僅かに大に設定する。そして上下両面側に位置
する行／列電極線３３Χ、３３Ｙは夫々前記円環３３
ａ、３３ｂ同士が互いに同心状に合致するように所定角
度変位させて配置する。そして前記円環３３ａ、３３ｂ
の内径部に夫々中心が一致するようにトナー通過孔３ａ
を穿孔する。トナー通過孔３ａは前記下面側に位置する
円環３ａ内径より僅かに小なる円形に形成する。

【００２２】一方前記行／列電極線３３Χ、３３Ｙを挟
持する第１及び第３の絶縁性フィルム３５、３６は伸長
性のないポリイミドで形成してもよく、又絶縁性塗料を
薄層絶縁性樹脂体３４の上下両面側に直接塗布して形成
してもよい。

【００２３】次に背面電極２について図３に基づいて説
明するに、背面電極２は電極線２１の上下両側に一対の
絶縁層２２、２３をサンドイッチ状に挟持した平板プレ
ート状に形成している。そして表面側に位置する絶縁層
２１は記録材８との間でのリーク等を防止し且つ円滑な
挿通を確保するために摺動抵抗の低い絶縁性材料、例え
ばフッ素樹脂やアルマイトで形成し 一方裏面側に位置
する絶縁層２２は単なるリーク防止の為の保護層として
作用するものであり、公知の絶縁樹脂等で形成される。

【００２４】電極線２１は、前記トナー通過孔３ａの軸
線間を行方向（記録材搬送方向と直交する現像ローラ１
０軸方向）に沿って結ぶ多数本の平行導線２１１を形成
するとともに、該導線２１１を夫々右端側と左端側を接
続しはしご状に形成するとともに、その導線２１１のト
ナー通過孔３ａの軸線と交叉する部分に強磁性体からな
る磁性突起２１２を形成する。尚平行導線２１１自体は
非磁性の導線で形成するのがよい。又前記突起２１２は
必ずしも機械的に凸に形成する事なく、例えばニッケル
メッキ等でその部分のみを強磁性体で形成する事も可能
である。

【００２５】そして前記電極線２１の一端側はトランジ
スタＴｒと抵抗Ｒ１からなるスイッチ回路２４に接続さ
れ、一方他端側は抵抗値の大なる抵抗Ｒ２を介して接地
する。そして前記トランジスタＴｒのベース側に制御グ
リッド３の開閉周期と対応させてインバータ２５により
反転させたパルス電圧を印加する事により、現像バイア
ス電源より前記電極線にバイアス電圧が印加されると共
に、該電極線は抵抗Ｒ２を介して接地されているため
に、トナー通過孔３ａの開放時期と同期して前記電流が
流れ、この結果前記突起２１２にトナー通過孔３ａ開放
の都度集束磁界が励起されて、トナー通過孔３ａを通過
した飛翔トナーの集束化しながらドット形成が可能とな
る。勿論前記の様に構成する事なくプリント動作開始ス
イッチと連動させて、画像形成動作中連続的に前記電極
線２１に電流を流し、集中磁界を励起するように構成し
てもよい。

【００２６】図１は前記制御グリッドと背面電極板を用
いた本発明の実施例にかかる画像形成装置で、現像ロー
ラ１０、制御グリッド３、及び背面電極２を所定空隙介
して対面配置させると共に、前記下現像ローラ１０を接
地電位、制御グリッド３の行／列電極線３３Χ、３３Ｙ
に駆動回路６を介して制御回路５を接続し、更に背面電
極２の電極線２１をスイッチ回路２５を介して現像バイ
アス電源４に夫々接続する。

【００２７】現像ローラ１０には固定磁石集成体１１を
内包すると共に、該ローラ１０の回転により磁性トナー
を制御グリッド３と対面する側に搬送する。この状態で
記録材８を前記背面電極２上面に挿入した後、制御回路
５及び駆動回路６より出力される駆動パルスにより前記
制御グリッド３内の行／列電極線３３Χ、３３Ｙを選択
的に通電する事により画像情報に対応させて制御グリッ
ド３のトナー通過孔３ａに作用する現像電界を選択的に
開閉制御され、これにより前記背面電極２上の記録材８
上に前記制御グリッド３内のトナー通過孔３ａを介して
画像情報に対応したドットトナーが飛翔する。

【００２８】一方背面電極２側では現像バイアス電源４
がスイッチ回路２５を介して電極線３３Χ、３３Ｙに接
続されており、前記駆動回路６パルス信号６の反転パル
スがトランジスタＴｒのベース側に印加されて、該駆動
パルスと同期してパルス状の現像バイアスが、前記電極
線２１に印加されると共に、該パルス印加時に前記電極
線２１に僅かに電流が流れ、前記突起部２１２に磁界が
励起され、トナーの集束化が図れる。

【００２９】

【効果】以上記載した如く本第１発明によれば、トナー
通過孔の周囲を囲繞する電極部に印加される制御電圧に
よって生起される制御電界分布が円形となり、該制御電
界によってトナー通過孔を飛翔するトナーが円形に集束
されるために、良好な画像形成が可能となる。又本発明
は背面電極側に位置する電極部内径を現像ローラ側に位
置する電極部内径より小に形成する事により、トナーの
飛散防止とドット径の小径化を図る事が出来、一層の良
好な画像形成が可能である。更に本発明は前記電極線間
隔を従来に比して広く取れるために、誤接触やリーク、
更には該電極線間で放電の恐れが大幅に低減すると共
に、特に該電極線幅をその分広げる事が出来、断線の恐
れも低減する。一方請求項３記載の第二発明によれば、
背面電極のトナー通過孔と対面する磁性材形成部位に電
流を流す事により、トナー集束化用の磁界が形成され、
これによりトナーの飛散防止とドット径の小径化を図る
事が出来る。又本発明は、画像形成時のみ前記磁界を発
生させる事も可能となり、非印字時に誤って前記制御グ
リッドに付着しているトナーを吸引して背面電極表面を
汚染する等の二次汚染が生じる事がない。等の種々の著
効を有す。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例にかかる画像形成装置の要部構
成図

【図２】図１に用いる制御グリッドの一部切欠き斜視
図。

【図３】図１に用いる背面電極の一部断面斜視図。

【図４】従来技術にかかる画像形成装置の要部構成図

【図５】従来技術にかかる制御グリッドの斜視図

【符号の説明】

２ 背面電極 ３ 制御グリッド ３ａ トナー通過孔 １０ 現像ローラ ３４ 絶縁性薄層樹脂体 ３３ａ、３３ｂ 円環電極部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 芋生 龍士 東京都世田谷区玉川台２丁目14番９号 京 セラ株式会社東京用賀事業所内 (72)発明者 佐藤 彰 東京都世田谷区玉川台２丁目14番９号 京 セラ株式会社東京用賀事業所内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 トナー通過孔群を所定方向に沿って配列
   したトナー通過手段を介して、トナー担持体と背面電極
   とを対面配置してなる画像形成装置において通電制御に
   より前記トナー通過孔を電磁気的に開閉制御させる電極
   部を、薄膜絶縁層を挟んでその上下両面側に形成すると
   共に、該一対の電極部の内、少なくとも一の電極部をト
   ナー通過孔とほぼ相似形の環状に形成した事を特徴とす
   る画像形成装置
2. 【請求項２】 前記一対の電極部をいずれもトナー通過
   孔とほぼ相似形の環状に形成すると共に、背面電極側に
   位置する電極部内径をトナー担持体側に位置する電極部
   内径より小に形成した請求項１記載の画像形成装置
3. 【請求項３】 トナー通過孔群を所定方向に沿って配列
   したトナー通過手段を介して、磁性トナーを担持させた
   トナー担持体と背面電極とを対面配置してなる画像形成
   装置において前記背面電極側の少なくともトナー通過孔
   と対面する部位を磁性材で形成すると共に、画像形成時
   に、前記磁性材形成部位に磁界発生用の電流を流しなが
   ら所定の画像形成を行なう様に構成した事を特徴とする
   画像形成装置
4. 【請求項４】 前記背面電極側のトナー通過孔と対面す
   る部位を磁性突起若しくは強磁性体で形成した請求項３
   記載の画像形成装置。