JPH09136447A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 荷電粒子が電極体の粒子通過部を通過するこ
とを制御し、通過した荷電粒子により画像記録媒体上に
画像を得る装置において、画像記録媒体を固定した状態
で、この媒体に対して画像形成のための電極体等で成る
ヘッド部を走査することにより、簡単な構成にて、搬送
し難い画像記録媒体に対して容易に画像形成することを
可能とする。 【解決手段】 トナーの通過を制御する電極体を備えた
記録へッド５ａ，５ｂ，５ｃがユニット化されていて、
この記録へッドが、支持台４上に載置された画像記録媒
体３に対向した状態にて走査可能に設けられ、走査しつ
つ画像記録媒体３に画像形成を行う。

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
等に利用可能であって、トナー等の荷電粒子の通過を制
御して画像を得る画像形成装置に関し、特に、画像形成
媒体を固定して記録ヘッド側を移動して画像を形成する
装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、画像形成装置の一つとして、複数
の小さな開孔部（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号公報等に示
されるように開示されている。

【０００３】このような画像形成装置は、図５に示され
るように、アパチャ電極体１０１を挟んでトナー担持ロ
ーラ１０２と画像記録媒体１０３とを対向させ、さら
に、画像記録媒体１０３の背面に背面電極ローラ１０４
を設けた構成となっている。そして、上記アパチャ電極
体１０１は、薄いシート状のポリイミド材等でなるフレ
キシブル基板（ＦＰＣ）１０５上に、微細径の複数のア
パチャ１０６がアパチャ電極体１０１の長手方向に一列
に形成され、当該アパチャ１０６の周囲に銅箔からなる
制御電極１０７が各々形成されている。このアパチャ電
極体１０１は、トナーケース１１１に固定され、制御電
極１０７に制御電圧印加回路１１２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１０２が担持
するトナー１１３の飛翔を制御し、画像記録媒体１０３
上に画像を形成している。

【０００４】ところで、上記のような画像形成装置で
は、画像記録媒体１０３、つまり受像体は印字用紙や布
であり、アパチャ電極体１０１等で成る固定された記録
ヘッドに対して受像体が搬送され、画像が形成されるも
のである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような画像形成装置においては、搬送し難い受像体、例
えば、リジッドな製品や異形の物体、さらには布等の形
状が定まりにくいものをアパチャ電極体１０１に対向す
る位置に搬送して記録することは困難であるが、最近で
は、工業用にそのような製品や物体に画像を記録したい
との要請が増大しつつあり、そのような要請に応える必
要が生じてきた。

【０００６】本発明は、上述したような要請に応えるも
のであり、荷電粒子が電極体の粒子通過部を通過するこ
とを制御し、通過した荷電粒子により画像記録媒体上に
画像を得る装置にあって、画像記録媒体（受像体）を固
定した状態で、この媒体に対して画像形成のための電極
体等で成るヘッド部を走査することにより、簡単な構成
にて、搬送し難い画像記録媒体上に容易に画像を形成す
ることが可能な画像形成装置を提供することを目的とす
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項１の発明の画像形成装置は、アレー状の複数の
荷電粒子通過部と、その各荷電粒子通過部に対応して複
数の制御電極が形成された電極体と、荷電粒子通過部に
荷電された粒子を供給する荷電粒子供給手段とを備え、
荷電粒子が電極体の荷電粒子通過部を通過することを制
御し、通過した荷電粒子により画像記録媒体上に画像を
得る画像形成装置において、画像記録媒体を載置する支
持台を備え、電極体と荷電粒子供給手段とが記録へッド
としてユニット化され、このユニットされた記録へッド
が支持台上に載置された画像記録媒体に対向した状態に
て走査可能に設けられているものである。上記構成にお
いては、電極体と荷電粒子供給手段とがユニット化され
た記録へッドを支持台上に載置された画像記録媒体に対
向した状態にて走査させる。そのとき、電極体を画像デ
ータに応じて制御することにより、荷電粒子が荷電粒子
通過部を通過することが制御され、画像記録媒体上に画
像が形成される。これにより、搬送し難い画像記録媒体
に対しても、容易に画像を形成することができる。

【０００８】また、請求項２の発明の画像形成装置は、
上記請求項１に記載の構成において、支持台には、電極
体の荷電粒子通過部を通過した荷電粒子を吸引する背面
電極が設けられているものである。上記構成において
は、画像記録媒体を支持台上に載置することで、画像記
録媒体の背面に背面電極が位置するので、記録へッドの
荷電粒子通過部を通過した荷電粒子は背面電極に吸引さ
れて画像記録媒体に向けて飛翔し、画像を形成する。

【０００９】また、請求項３の発明の画像形成装置は、
上記請求項１又は請求項２に記載の構成において、ユニ
ット化された記録へッドがカラー画像形成用に複数個設
けられ、さらに、画像記録媒体に得られた画像を定着す
る定着手段が走査可能に設けられているものである。上
記構成においては、搬送し難い画像記録媒体に対して任
意の色の画像形成を行い、定着を行うことができる。

【００１０】

【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て説明する。図１は本実施の形態
による画像形成装置の外観図、図２は同装置の側面図、
図３は図２のＡ−Ａ線断面図である。画像形成装置１
は、基台となるベース２と、ベース２上に設けられ、受
像体としての画像記録媒体３が載置される支持台４と、
支持台４上に載置された画像記録媒体３に対向した状態
にて走査可能に設けられ、ユニット化された複数の記録
へッド５ａ，５ｂ，５ｃ（総称して５）及び定着手段と
しての定着器６とから構成される。記録へッド５ａ，５
ｂ，５ｃは、それぞれシアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、
イエロー（Ｙ）のトナーにより画像記録媒体３にカラー
画像記録を行うためのものである。支持台４には背面電
極７が設けられている。記録へッド５ａ，５ｂ，５ｃ及
び定着器６は、ベース２の両側に固定されたガイド軸８
に案内されると共に回転駆動制御されるスクリュー軸９
ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄに個々にネジ結合され、走査可能
とされている。スクリュー軸９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄ
は、不図示の制御装置により駆動が制御されるモータ及
び駆動伝達切替え機構１０により個別に回転駆動され
る。

【００１１】各記録へッド５は、外装カバーとしてのハ
ウジング１１と、このハウジング１１内に設けられた各
色の荷電粒子としてのトナー１２が収納されたトナーケ
ース１３と、トナーの通過を制御する電極アレーとして
のアパチャ電極体１４と、このアパチャ電極体１４に設
けられた荷電粒子通過部としての開孔部１５（以下、ア
パチャという。後述の図４参照）に向けてトナー１２を
搬送する円筒形の荷電粒子供給手段としてのトナー担持
ローラ１６とから構成される。このトナー担持ローラ１
６は、アパチャ電極体１４と平行に対向配置されるよう
にハウジング１１に回転可能に支持され、モータ１７に
より回転駆動される。なお、トナーケース１３内には、
トナー担持ローラ１６により担持されるトナー１２の量
をトナー担持ローラ１６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１２を均一に帯電させる
ためのトナー層規制ブレード（図示なし）が設けられて
いる。また、定着器６は、画像記録媒体３に得られた画
像を熱定着するもので、記録へッド５と同様に外装カバ
ーとしてのハウジング内に、ヒータを内蔵したプレッシ
ャーローラが回転自在に設けられている。

【００１２】また、アパチャ電極体１４は、図４に示す
ように、厚さ２５μｍのポリイミド製の絶縁シート２１
を基板とし、その絶縁シート２１には、直径６０μｍの
複数のアパチャ１５がアパチャ電極体１４の長手方向に
一列に形成されている。またそのアパチャ１５の周囲に
は、トナー１２の通過を制御する厚さ８μｍの銅箔から
なる制御電極２２が各アパチャ１５毎に形成されてい
る。また、前記支持台４に設けられた背面電極７は、ア
パチャ電極体１４のアパチャ１５を通過したトナー１２
を吸引するものである。アパチャ電極体１４と背面電極
７との間隔は、各記録へッド５が走査したときに、支持
台４上に載置された画像記録媒体３が通過するに必要な
距離、例えば数ｍｍだけ保持されるように設定されてい
る。

【００１３】アパチャ電極体１４のアパチャ１５とトナ
ー担持ローラ１６との位置関係を説明すると、各アパチ
ャ１５は各々の中心線がトナー担持ローラ１６の周面の
最下部分と、トナー担持ローラ１６の中心軸３２とを通
過するように配置されている。ことにより、各アパチャ
１５を通過するトナー１２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１５の壁面と
トナー１２の飛翔方向とが平行となるため、安定してト
ナーを飛翔させることができる。

【００１４】次に、各電極の制御装置について説明す
る。制御電極２２とトナー担持ローラ１６の間には、制
御電圧印加回路（不図示）が接続されている。この制御
電圧印加回路は、画像信号受信手段（不図示）から送ら
れてくる画像信号に基いて制御電極２２に対して−３０
Ｖ、もしくは＋３０Ｖの電圧を印加するように構成され
ている。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いる。さらに、
背面電極７とトナー担持ローラ１６との間には背面電圧
印加回路（不図示）が接続されており、この背面電圧印
加回路は背面電極７に対して＋１ｋＶの電圧を印加し得
るようになっている。

【００１５】次に、上述のように構成された画像形成装
置１による画像形成動作について説明する。図１に示す
ように、支持台４の上に画像記録媒体３、ここではＴシ
ャツを載置し、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各記録へッド５ａ，５ｂ，５ｃ
を順次、図２の左方から右方向へ走査させつつ、画像形
成動作させて画像記録媒体３に画像を形成し、最後に定
着器６を走査させて、画像を定着させる。

【００１６】次に、各記録へッド５により行われる画像
形成動作について説明する。各記録へッド５のトナーケ
ース１３内に蓄えられているトナー１２はトナー担持ロ
ーラ１６に擦りつけられ、マイナスに帯電してトナー担
持ローラ１６上に担持され、トナー担持ローラ１６の回
転と共に搬送され、不図示のトナー層規制ブレードによ
って薄層化された後、アパチャ電極体１４に向けて搬送
される。そして、トナー担持ローラ１６上のトナーはア
パチャ電極体１４の絶縁シート２１に擦られつつアパチ
ャ１５の下に供給される。不図示の制御電圧印加回路
は、画像部分に対応する制御電極２２に＋３０Ｖの電圧
を印加する。その結果、電圧が印加された制御電極２２
内のアパチャ１５には、制御電極２２とトナー担持ロー
ラ１６の間の電位差により、制御電極２２よりトナー担
持ローラ１６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１６上からアパチャ１５
を通過して制御電極２２側に引き出される。引き出され
たトナー１２は、不図示の背面電圧印加回路が背面電極
板７に印加している＋１ｋＶの電圧によって画像記録媒
体３とアパチャ電極体１４との間に形成される電界によ
り、画像記録媒体３に向かって飛翔し、画像記録媒体３
上に堆積して画素を形成する。

【００１７】また、非画像部分に対応する制御電極２２
には、制御電圧印加回路から−３０Ｖの電圧が印加され
るため、トナー担持ローラ１６と制御電極２２との間に
は電界が形成されず、トナー担持ローラ１６上のトナー
１２は静電力を受けない結果、トナーがアパチャ１５を
通過しない。従って、画像記録媒体３上の当該制御電極
２２に対向する部分には、画素が形成されない。

【００１８】こうして画像記録媒体３上にトナー１２に
より１列の画素が形成されると、次に、記録へッド５
は、アパチャ１５の列と垂直の方向に１画素分搬送され
る。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３の全面にトナー像が形成される。その
後、形成されたトナー像は、定着器６の走査によって画
像記録媒体３上に定着される。なお、定着器６は、加熱
定着方式の他に圧力定着方式を用いてもよい。

【００１９】上記実施の形態の画像形成装置１によれ
ば、受像体である画像記録媒体３は搬送されることなく
支持台４上に載置され、記録ヘッド５の方が移動走査し
て静止している画像記録媒体３に画像を形成するので、
搬送し難い受像体、例えば、リジッドな製品や異形の物
体、さらには布等の形状が定まりにくいものであって
も、比較的簡単な構成により、容易にそのような受像体
に画像を記録することができる。

【００２０】なお、本発明は上記実施の形態構成に限ら
れず種々の変形が可能である。例えば、上記実施の形態
では、カラー画像を形成できるように、Ｙ，Ｍ，Ｃの各
色のトナーを収納した記録ヘッド５ａ，５ｂ，５ｃを備
えたものを示したが、さらに黒色（Ｂ）のトナーを収納
した記録ヘッドを備えたものであってもよく、また、モ
ノクロ画像でよい場合は、一色のトナーを収納した記録
ヘッドが１個だけ備えられたものであっても構わない。
また、トナー以外の粒子、例えば、色素を内部に含んだ
マイクロカプセルを用いて画像形成するものであっても
よい。さらには、トナーのアパチャ通過を制御すること
で、画像形成を行うものを示したが、例えば、特開平６
−２５５１６３号公報に示されるように、アパチャ電極
でなく、トナーの流れに対して片側のみに制御電極が形
成されたような構成のものであっても構わない。

【００２１】

【発明の効果】以上のように請求項１の発明に係る画像
形成装置によれば、電極体と荷電粒子供給手段とが記録
へッドとしてユニット化され、支持台上に載置された画
像記録媒体に対向した状態にて走査可能とされているの
で、荷電粒子の荷電粒子通過部への通過を制御すること
により、搬送し難いリジッド又は異形の画像記録媒体に
対しても、容易に画像を形成することができる。また、
請求項２の発明に係る画像形成装置によれば、画像記録
媒体が載置される支持台に背面電極が設けられているの
で、荷電粒子が背面電極に吸引されることで画像記録媒
体に向けて確実に飛翔して、良質な画像を形成すること
ができる。また、請求項３の発明に係る画像形成装置に
よれば、カラー画像形成用に複数個の記録へッドと定着
手段とが走査可能に設けられているので、搬送の困難な
画像記録媒体に対して、簡単な構成にて容易にカラー画
像を形成し、定着することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態による画像形成装置の外
観図である。

【図２】同装置の側面図である。

【図３】図２のＡ−Ａ線断面図である。

【図４】アパチャ電極体の斜視図である。

【図５】画像形成装置図である。

【符号の説明】

１ 画像形成装置 ４ 支持台 ５ａ，５ｂ，５ｃ 記録へッド ６ 定着器 ７ 背面電極 １２ トナー １４ アパチャ電極体 １５ 開孔部（アパチャ） １６ トナー担持ローラ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 アレー状の複数の荷電粒子通過部と、そ
   の各荷電粒子通過部に対応して複数の制御電極が形成さ
   れた電極体と、前記荷電粒子通過部に荷電された粒子を
   供給する荷電粒子供給手段とを備え、前記荷電粒子が前
   記電極体の荷電粒子通過部を通過することを制御し、通
   過した荷電粒子により画像記録媒体上に画像を得る画像
   形成装置において、 前記画像記録媒体を載置する支持台を備え、 前記電極体と前記荷電粒子供給手段とが記録へッドとし
   てユニット化され、このユニットされた記録へッドが前
   記支持台上に載置された画像記録媒体に対向した状態に
   て走査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】 前記支持台には、前記電極体の荷電粒子
   通過部を通過した荷電粒子を吸引する背面電極が設けら
   れていることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装
   置。
3. 【請求項３】 前記ユニット化された記録へッドがカラ
   ー画像形成用に複数個設けられ、さらに、前記画像記録
   媒体に得られた画像を定着する定着手段が走査可能に設
   けられていることを特徴とする請求項１又は請求項２に
   記載の画像形成装置。