JPH09290529A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 小型で画像品質の優れた画像形成装置を提
供すること。 【解決手段】 ４組の画像記録ユニット４０Ａ〜４０Ｄ
内にはそれぞれトナー担持ローラ５４とそれより直径の
大きいトナー供給ローラ５３とが設けられ、トナー担持
ローラ５４の回転軸線とアパチャ電極体６０の開口部６
２とを結ぶ線に直交する方向（用紙Ｐの搬送方向）にお
いて、トナー供給ローラ５３の幅内にトナー担持ローラ
５４が収まるようにそれぞれ配置されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複写機、プリン
タ、プロッタ、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、画像形成装置の１つとして、複数
の小さな孔（以下、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号公報等にお
いて開示されている。

【０００３】このような画像形成装置は、図７に示すよ
うに、アパチャ電極体１０１を挟んで、トナー担持ロー
ラ１１４と用紙１２０とを対向させ、さらに、用紙１２
０の背面に背面電極ローラ１２２を設けた構成となって
いる。また、この画像形成装置では、アパチャ電極体１
０１は、厚さ２５μポリイミド製の絶縁シート１０２に
直径１００μｍ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の周囲に厚さ１μｍ、幅２０μｍの銅箔からなる
制御電極１０４が各々形成されている。このアパチャ電
極体１０１は、制御電極１０４が設けられている面を用
紙１２０に対向して配置されている。この画像形成装置
では、制御電極１０４に制御電圧印加回路１０８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
１１４が担持するトナー１１６の飛翔を制御し、用紙１
２０上に画像を形成している。また、トナー担持ローラ
１１４に接してトナー供給ローラ１１０が設けられてお
り、そして、トナー供給ローラ１１０はトナー担持ロー
ラ１１４にトナー１１６を供給するように構成されてい
る。

【０００４】さらにこのような画像記録方法を利用しカ
ラー画像形成装置が、特開平５−１２４２４８号公報に
て開示されている。この装置においては、イエロー、マ
ゼンタ、シアンの各色のトナーを有した３台もしくは黒
を加えた４台の記録ユニットを、用紙搬送方向に直列に
配置して、用紙を搬送しながら各色を順次記録していく
という構成となっている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たような従来の画像形成装置においては、トナー供給ロ
ーラがトナー担持ローラに対して用紙搬送方向にずれて
配置されているため、装置全体が用紙搬送方向に大きく
なってしまうという問題点がある。特に、カラー画像形
成装置では、記録ユニットが用紙搬送方向に３から４台
配置されるため、どうしても装置全体が用紙搬送方向に
広がるという問題点がある。すなわち、カラー用タンデ
ム機に関しては、記録ユニットの並列配置することが前
提であるため、どうしても記録ユニットの幅が装置全体
の大きさに寄与する部分が多くなっている。

【０００６】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、小型化が可能な画像形成装置を
提供することを目的としている。

【０００７】

【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記載の画像形成装置は、制御電極を
有する電極アレーと、その電極アレーに現像材を運ぶた
めに回転する担持ローラと、その担持ローラに現像材を
供給するために回転する供給ローラとを備え、電極アレ
ーと相対移動される画像記録媒体に画像を形成する画像
形成装置において、担持ローラと供給ローラとのうちの
一方のローラを、画像記録媒体の相対移動方向において
他方のローラの幅内に収まるように配置することによっ
て、画像記録媒体の相対移動方向における装置全体の大
きさを小さくする。

【０００８】また、請求項２記載の画像形成装置は、複
数のアパチャ及び制御電極を有する電極アレーと、その
電極アレーの対向して回転可能に配置されて現像材を担
持する担持ローラと、その担持ローラに近接して配置さ
れて担持ローラに現像材を供給する供給ローラとを備え
た画像形成装置において、担持ローラと供給ローラとを
その直径が異なるように形成すると共に、担持ローラと
供給ローラとのうちの一方のローラの回転軸線と前記ア
パチャとを結ぶ線に直交する方向において、担持ローラ
と供給ローラとのうちの直径の大きいローラの幅内に小
さいローラを収めるように各ローラを配置することによ
って、直交方向における装置全体の大きさを小さくす
る。

【０００９】そして、請求項３記載の画像形成装置は、
担持ローラと供給ローラとを有するユニットを複数備
え、そのユニットを画像記録媒体の相対移動方向に並ん
で配置しても、装置全体の大きさを小さくできる。

【００１０】更に、請求項４記載の画像形成装置は、担
持ローラが供給ローラよりもその直径が小さい。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照しつつ説明する。

【００１２】図１に示すように、カラー画像形成用の画
像形成装置１は、本体フレーム２内に、用紙カセット収
容部３と、用紙搬送機構１０と、定着機構３０と、４組
の画像記録ユニット４０Ａ〜４０Ｄと、４組の背面電極
８Ａ〜８Ｄと、制御ユニット７０等を組み込み、用紙Ｐ
（画像記録媒体）に一度にカラー画像を形成できるよう
に構成したものである。

【００１３】本体フレーム２の下部内の用紙カセット収
容部３には、多数の画像記録媒体としての用紙Ｐを収容
した用紙カセット４が装着され、本体フレーム２の後端
部には、用紙搬送機構１０から排出される画像形成後の
用紙Ｐを受ける排紙トレイ５も設けられている。

【００１４】前記用紙搬送機構１０は、給紙ローラ１１
と、搬送ローラ１２〜２０と、用紙ガイド２１〜２４
と、ローラ駆動機構（図示略）とを有し、用紙カセット
４の用紙Ｐを１枚ずつ、本体フレーム２の前端部から後
端部にわたる用紙搬送経路に沿って水平に搬送するよう
に構成してある。定着機構３０は、ハロゲンランプを内
蔵した加熱ローラ３１と、押圧ローラ３２とで構成され
ている。

【００１５】図２に示すように、４組の画像記録ユニッ
ト４０Ａ〜４０Ｄは、イエローのトナー６ａで黄色の画
素を記録する画像記録ユニット４０Ａと、マゼンダのト
ナー６ｂで赤色の画素を記録する画像記録ユニット４０
Ｂと、シアンのトナー６ｃで青色の画素を記録する画像
記録ユニット４０Ｃと、ブラックのトナー６ｄで黒色の
画素を記録する画像記録ユニット４０Ｄとである。これ
ら４組の画像記録ユニット４０Ａ〜４０Ｄは、金属製又
は合成樹脂製のケース部材７に用紙搬送方向に所定の等
間隔おきに直列状に装着されている。

【００１６】４組の画像記録ユニット４０Ａ〜４０Ｄに
夫々対応する４組の背面電極８Ａ〜８Ｄが、４組の画像
記録ユニット４０Ａ〜４０Ｄの下側に用紙搬送隙間を隔
てて、近接状に配設され、これら４組の背面電極８Ａ〜
８Ｄは、合成樹脂絶縁体製の電極支持体９に装着されて
いる。

【００１７】次に、４組の画像記録ユニット４０Ａ〜４
０Ｄについて、図２を参照して説明するが、これらは現
像材としてのトナー６ａ〜６ｄ以外については同一の構
造であるので、画像記録ユニット４０Ａについてのみ説
明する。

【００１８】この画像記録ユニット４０Ａは、トナー供
給機構５０と、電極アレーとしてのアパチャ電極体６０
と、アパチャ電極体６０に付設された駆動用集積回路６
５Ａ等をユニット化したものである。

【００１９】前記トナー供給機構５０は、トナーケース
５１と、トナーケース５１の上部内に形成されたトナー
収容部５２と、供給ローラとしてのトナー供給ローラ５
３と、担持ローラとしてのトナー担持ローラ５４と、ト
ナー攪拌羽根５６と、トナー規制ブレード５７等で構成
されている。前記金属製のトナーケース５１は、左右方
向（図２の紙面直交方向）に用紙Ｐの最大幅よりも数ｃ
ｍ広幅のもので、このトナーケース５１の内部には、左
右方向に用紙Ｐの最大幅以上の長さのトナー供給ローラ
５３と、トナー担持ローラ５４と、トナー攪拌羽根５６
と、トナー規制ブレード５７等が組み込まれている。

【００２０】前記トナー供給ローラ５３は、シリコン発
泡体製で、その支軸を介して回転自在に支持されてい
る。トナー供給ローラ５３は、トナー収容部５２の下端
に突出し、トナー担持ローラ５４に接触し、ローラ駆動
機構（図示略）により、トナー担持ローラ５４と同期し
て矢印の方向へ回転駆動され、トナー６ａとの摩擦接触
を介してトナー６ａをマイナス極性に帯電させ、そのト
ナー６ａをトナー担持ローラ５４へ供給するように構成
してある。

【００２１】前記トナー担持ローラ５４は、金属製のロ
ーラ部材の全外周面を半導電性被膜で被覆した構造であ
り、その支軸を介して回転自在に支持され、トナー供給
ローラ５３と同期して矢印の方向へ回転駆動される。ト
ナー担持ローラ５４の周面に層状に付着したトナー６ａ
は、絶縁材料製のトナー規制ブレード５７により、所定
の層厚（約４０〜５０μｍ）となるように規制される。
前記トナーケース５１の上端部には、合成樹脂製の蓋部
材５８が着脱自在に装着されている。前記トナー攪拌羽
根５６は、ローラ駆動機構により低速度で回転駆動さ
れ、トナー６ａをトナー供給ローラ５３の方へ移動させ
る。

【００２２】ここで、本発明の要部であるトナー供給ロ
ーラとトナー担持ローラの構成について説明する。トナ
ー供給ローラ５３は、トナー担持ローラ５４よりも、大
きな径を有している。さらに、トナー担持ローラ５４も
しくはトナー供給ローラ５３の回転軸線と開口部６２と
を結ぶ線に直交する方向（用紙Ｐの搬送方向）におい
て、トナー供給ローラ５３の幅内に、径の小さいトナー
担持ローラ５４が収まるように各ローラが配置されてい
る。このため、トナー担持ローラに対するトナー供給ロ
ーラの配置がずれている従来の画像形成装置に比べて画
像記録ユニットの大きさを小さくすることができる。

【００２３】前記アパチャ電極体６０について、図３、
図４を参照して説明する。

【００２４】アパチャ電極体６０は、合成樹脂（例え
ば、ポリイミド）製の例えば厚さ２５μｍの絶縁性シー
ト６１と、この絶縁性シート６１に形成された多数の微
小な開口部６２（アパチャ）と、絶縁性シート６１の表
面において多数の開口部６２の外周部に形成された環状
の制御電極６３と、絶縁性シート６１の表面において多
数の制御電極６３から夫々延びる多数の導線６４と、多
数の制御電極６３と導線６４の表面を覆う絶縁被膜（図
示略）と、その絶縁被膜の表面を覆う帯電防止被膜（図
示略）とで構成されている。

【００２５】前記開口部６２は直径が例えば６５μｍの
円形孔で、多数の開口部６２は、用紙Ｐの搬送方向と直
交する水平方向に１列状に形成され、開口部６２同士間
のピッチは例えば１２７μｍであり、Ａ４版対応の場合
には、開口部６２の数、つまり制御電極６３の数は１７
００個である。

【００２６】前記多数の制御電極６３と導線６４とは、
エッチングにて銅製の被膜状に形成される関係上、これ
ら制御電極６３を駆動する為の例えば１９個の駆動用集
積回路チップ６５が、絶縁製シート６１の一端側部分に
実装され、多数の導線６４が１９グループにグループ化
され１９個の駆動用集積回路チップ６５に接続されてい
る。

【００２７】図２に示すように、アパチャ電極体６０の
うちの、多数の開口部６２と制御電極６３とを含む電極
体本体部６０ａは、トナーケース５１の下端面に用紙搬
送面と平行に装着され、また、アパチャ電極体６０のう
ちの、電極体本体部６０ａから延び且つ電極駆動回路と
しての駆動用集積回路６５Ａ（これは、１９個の駆動用
集積回路チップ６５からなる）が付設された電極体延長
部６０ｂは、用紙搬送面から遠ざかる上方へ湾曲状に９
０度方向変換してトナーケース５１の後側壁５１ｂの外
面に密着して沿うように装着されている。

【００２８】前記電極体本体部６０ａは、多数の制御電
極６３が下面側に位置するように配設され、電極体本体
部６０ａの多数の開口部６２は、トナーケース５１の下
端部の下端開口５９を介して、トナー担持ローラ５４の
最下端に近接して対向する状態に配置される。それ故、
駆動用集積回路６５Ａは、電極体延長部６０ｂの外面側
に位置する状態になる。

【００２９】次に、画像記録ユニット４０Ａ〜４０Ｄの
制御系について説明する。

【００３０】画像記録ユニット４０Ａ〜４０Ｄを制御す
る為、外部から画像信号を受信する制御ユニット７０
と、各画像記録ユニット４０Ａ〜４０Ｄの駆動用集積回
路６５Ａ〜６５Ｄに駆動電圧を供給する駆動電圧発生回
路７１と、４組の背面電極８Ａ〜８Ｄに夫々所定の背面
電圧を供給する為の背面電圧発生回路７２とが設けら
れ、制御ユニット７０は、多数の制御用信号線の束から
なる制御線７３Ａ〜７３Ｄを介して、画像記録ユニット
４０Ａ〜４０Ｄの駆動用集積回路６５Ａ〜６５Ｄに夫々
接続されている。

【００３１】駆動電圧発生回路７１は、駆動用集積回路
６５Ａ〜６５Ｄに駆動電圧（−３０Ｖと＋３０Ｖ）を夫
々供給するように駆動電圧線７４Ａ〜７４Ｄを介して接
続され、各駆動用集積回路６５Ａ〜６５Ｄにおいては、
制御ユニット７０から供給される制御信号に基づいて、
各制御電極６３へ供給する駆動電圧を制御する。即ち、
画素を記録する制御電極６３には、＋３０Ｖの駆動電圧
を供給し、また、画素を記録しない制御電極６３には、
−３０Ｖの駆動電圧を供給する。

【００３２】一方、画像記録ユニット４０Ａ〜４０Ｄの
トナー担持ローラ５４は夫々接地されており、画像記録
ユニット４０Ａ〜４０Ｄに対応する４組の背面電極８Ａ
〜８Ｄには、背面電圧発生回路７２から、背面電圧線７
５Ａ〜７５Ｄを介して、共通の背面電圧（例えば、＋１
０００Ｖ）が夫々供給されている。尚、駆動電圧発生回
路７１と背面電圧発生回路７２は、制御ユニット７０か
らの起動信号により起動し、また、停止信号により作動
停止するように構成してある。

【００３３】次に、画像記録ユニット４０Ａと、背面電
極８Ａとで、画像を記録する画像形成作用について、画
像記録ユニット４０Ａを例として説明する。

【００３４】図５に示すように、マイナス極性に帯電し
たトナー６ａはトナー担持ローラ５４の周面に層状に付
着した状態で、下方のアパチャ電極体６０の多数の開口
部６２の方へ搬送される。そこで、制御電極６３に＋３
０Ｖが印加された場合には、制御電極６３からトナー担
持ローラ５４へ向かう電界により静電気力を受けて制御
電極６３の方へ飛翔し、更に、背面電極８Ａから制御電
極６３へ向かう強力な電界により静電気力を受けて背面
電極８Ａの方へ飛翔し、用紙Ｐに衝突して付着し、画素
が記録される。これに対して、制御電極６３に−３０Ｖ
が印加された場合には、前記とは逆向きの電界が発生す
るため、トナー６ａは飛翔せず、画素が記録されない。

【００３５】次に、以上説明した画像形成装置１におけ
るカラー画像形成作用について説明する。制御ユニット
７０は、カラー画像を３原色と黒色に分解した４種類の
画像信号（イエローの画像信号、マゼンダの画像信号、
シアンの画像信号、ブラックの画像信号）に基いて、駆
動用集積回路６５Ａ〜６５Ｄを夫々制御する。但し、こ
の場合、画像記録ユニット４０Ａ〜４０Ｄが用紙Ｐの搬
送方向に等しい所定間隔おきに配置され、その所定間隔
だけ用紙Ｐを搬送する搬送時間をτとすると、制御ユニ
ット７０は、イエローの画像信号に基づく制御信号を出
力後、時間τ，２τ、３τだけ夫々遅延して、マゼンダ
の画像信号に基づく制御信号、シアンの画像信号に基づ
く制御信号、ブラックの画像信号に基づく制御信号を夫
々出力する。従って、用紙Ｐを１回搬送する間に、用紙
Ｐにカラー画像が記録され、その記録後定着機構３０に
より、トナー６ａ〜６ｄが用紙Ｐに定着される。

【００３６】次に、本実施の形態における画像形成装置
１の画像形成動作について説明する。

【００３７】前述のように、各画像記録ユニット４０Ａ
〜４０Ｄにおいて、トナー担持ローラ５４がトナー供給
ローラ５３の陰に配置されている。そのため、記録ユニ
ット内で大きく幅を取るローラ部品が、用紙搬送方向に
対し最小限の大きさに収まることになる。したがって、
各画像記録ユニット４０Ａ〜４０Ｄの前後方向（用紙搬
送方向）の幅を格段に縮小して、各画像記録ユニット４
０Ａ〜４０Ｄを小型化することができる。その結果、４
組の画像記録ユニット４０Ａ〜４０Ｄ全体の、用紙搬送
方向のサイズを格段に縮小して、画像形成装置１を格段
に小型化することができる。

【００３８】次に、前記実施の形態を部分的に変更する
変形の形態について説明する。

【００３９】図６は、本発明の変形の形態を示す概略断
面図である。図中（ａ）及び（ｂ）は、トナー担持ロー
ラ５４が、トナー供給ローラ５３より小さい場合の変形
例であり、また（ｃ）〜（ｄ）はトナー担持ローラが供
給ローラより大きい場合の変形例である。（ａ）及び
（ｂ）に示すように、本発明は両ローラの軸をオフセッ
トした配置に対しても適用が可能である。もちろん
（ｃ）〜（ｄ）のように両ローラの大きさが逆転して
も、適用できるのは当然である。

【００４０】尚、トナー担持ローラ５４は金属等の剛体
で形成され、トナー供給ローラ５３はシリコン等の弾性
体で形成されているため、トナー担持ローラ５４をトナ
ー供給ローラ５３より小さくしたほうが、その逆の場合
に比べて画像形成に与える影響度が少ないため、高画質
な画像が出力できる。

【００４１】また、カラー画像形成用の画像形成装置１
以外に、単色の画像形成装置にも同様に、本発明を適用
できるし、また、用紙Ｐを鉛直方向に搬送する形式の画
像形成装置にも、同様に本発明を適用できる。

【００４２】

【発明の効果】以上、詳述したように、本発明の請求項
１の画像形成装置は、担持ローラと供給ローラとのうち
の一方のローラを、画像記録媒体の相対移動方向におい
て他方のローラの幅内に収まるように配置したため、画
像記録媒体の相対移動方向における装置全体の大きさを
小さくすることができる。

【００４３】また、請求項２記載の画像形成装置は、担
持ローラと供給ローラとをその直径が異なるように形成
すると共に、担持ローラと供給ローラとのうちの一方の
ローラの回転軸線とアパチャとを結ぶ線に直交する方向
において、担持ローラと供給ローラとのうちの直径の大
きいローラの幅内に小さいローラを収めるように各ロー
ラを配置したため、直交方向における装置全体の大きさ
を小さくすることができる。

【００４４】そして、請求項３記載の画像形成装置は、
担持ローラと供給ローラとを有するユニットを複数備
え、そのユニットを画像記録媒体の相対移動方向に並ん
で配置しても、装置全体の大きさを小さくすることがで
きる。

【００４５】更に、請求項４記載の画像形成装置は、担
持ローラが供給ローラよりもその直径が小さいため、小
型化しても高画質な画像を出力することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態に係る画像形成装置の概
略側面図である。

【図２】上記画像形成装置の要部拡大縦断側面図であ
る。

【図３】上記画像形成装置のアパチャ電極体の斜視図で
ある。

【図４】上記アパチャ電極体の開口部と制御電極と導線
の一部拡大斜視図である。

【図５】上記画像形成装置のトナー担持ローラとアパチ
ャ電極体と背面電極等の要部拡大縦断側面図である。

【図６】本発明の変形の形態におけるトナー担持ローラ
とトナー供給ローラとの配置関係を説明するための説明
図である。

【図７】従来の画像形成装置の概略側面図である。

【符号の説明】

１ 画像形成装置 ６ａ〜６ｄ トナー ４０Ａ〜４０Ｄ 画像記録ユニット ５０ トナー供給機構 ５３ トナー供給ローラ ５４ トナー担持ローラ ６０ アパチャ電極体 ６２ 開口部 ６３ 制御電極

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 制御電極を有する電極アレーと、その電
   極アレーに現像材を運ぶために回転する担持ローラと、
   その担持ローラに現像材を供給するために回転する供給
   ローラとを備え、電極アレーと相対移動される画像記録
   媒体に画像を形成する画像形成装置において、 前記担持ローラと前記供給ローラとのうちの一方のロー
   ラが、前記画像記録媒体の相対移動方向において他方の
   ローラの幅内に収まるように配置されていることを特徴
   とする画像形成装置。
2. 【請求項２】 複数のアパチャ及び制御電極を有する電
   極アレーと、その電極アレーの対向して回転可能に配置
   されて現像材を担持する担持ローラと、その担持ローラ
   に近接して配置されて担持ローラに現像材を供給する供
   給ローラとを備えた画像形成装置において、 前記担持ローラと供給ローラとはその直径が異なるよう
   に形成されると共に、担持ローラと供給ローラとのうち
   の一方のローラの回転軸線と前記アパチャとを結ぶ線に
   直交する方向において、担持ローラと供給ローラとのう
   ちの直径の大きいローラの幅内に小さいローラが収まる
   ように各ローラが配置されていることを特徴とする画像
   形成装置。
3. 【請求項３】 前記担持ローラと供給ローラとを有する
   ユニットを複数備え、そのユニットが前記画像記録媒体
   の相対移動方向に並んで配置されていることを特徴とす
   る請求項１または２記載の画像形成装置。
4. 【請求項４】 前記担持ローラは、前記供給ローラより
   も直径が小さいことを特徴とする請求項１乃至３の何れ
   かに記載の画像形成装置。