(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像形成剤を収納する筐体と、
該筐体に軸支され該筐体の側面に形成された開口から筐体外部に臨み該筐体内に収容された画像形成剤を担持する剤担持体と、
複数の孔が形成され、所定の間隔をあけて該剤担持体に対向するように配設されたシート状の孔形成部材と、
該複数の孔それぞれに対応させて該孔形成部材に設けられ、該剤担持体から画像形成剤を選択的に該孔に向かって飛翔させるような電界を形成するための複数の飛翔電極と、
該筐体とは別体であり、該剤担持体を覆うように該筐体の該開口が形成された側面に設けられ、該剤担持体と対向する壁部に少なくとも該孔形成部材に形成された該複数の孔と対向する箇所に開口部が形成され、該壁部の該剤担持体に対向する側とは反対側の壁面で該孔形成部材を剤担持体軸方向にわたって保持し、該剤担持体と該孔形成部材との相対位置が所定の位置関係になるよう該剤担持体に対する該孔形成部材の位置決めをする位置決め手段と、を備え、
前記位置決め手段の前記壁部の前記剤担持体に対向する側の壁面の一部であり、該壁部に形成された前記開口部の剤担持体回転方向上流側で該剤担持体に面する縁部を、該剤担持体の表面に接触させて、該剤担持体と該孔形成部材との間の間隔が所定の間隔となるように、該剤担持体に対する該孔形成部材の位置決めを行っており、
前記位置決め手段の前記縁部を前記剤担持体上の剤の量を規制する剤規制手段として兼用したことを特徴とする作像装置。
【請求項２】
請求項１の作像装置において、
上記筐体を着脱可能に保持する保持部材を有し、
前記保持部材内に前記筐体が装着された際に上記位置決め手段の上記壁部が保持部材外部に臨むような開口が該保持部材に形成されており、
上記孔形成部材が前記保持部材の開口を覆うように前記保持部材に設けられ、
前記保持部材内に前記筐体を装着し前記保持部材の開口で前記位置決め手段を前記孔形成部材に接触させることで、前記位置決め手段により上記剤担持体に対する前記孔形成部材の位置決めがなされるように構成したことを特徴とする作像装置。
【請求項３】
請求項２の作像装置において、
上記孔形成部材は柔軟な材質からなり、
上記保持部材に設けられ上記孔形成部材に張力を付与する張力付与手段を有することを特徴とする作像装置。
【請求項４】
画像形成剤を収納する筐体と、該筐体に軸支され該筐体に形成された開口から筐体外部に臨み該筐体内に収容された画像形成剤を担持する剤担持体と、複数の孔が形成され、所定の間隔をあけて該剤担持体に対向するように配設されたシート状の孔形成部材と、該複数の孔それぞれに対応させて該孔形成部材に設けられ、該剤担持体から画像形成剤を選択的に該孔に向かって飛翔させるような電界を形成するための複数の飛翔電極と、該剤担持体と該孔形成部材との相対位置が所定の位置関係になるよう該剤担持体に対する該孔形成部材の位置決めをする位置決め手段とからなる作像手段と、
前記孔形成部材を介して前記剤担持体に対向するように配設され、該剤担持体から飛翔した画像形成剤を引き寄せるような電界を形成するための対向電極とを備え、
画像情報に基づいて、前記飛翔電界の形成によって前記剤担持体から選択的に飛翔させた画像形成剤を、前記孔を通して前記対向電極側に移行させた後、記録部材上に付着させて画像を形成する画像形成装置において、
前記作像手段として、請求項１、２または３の作像装置を用いたことを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プリンタ、ファクシミリ、複写機などの画像形成装置に用いられる作像装置、及び、その作像装置を備えた画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の画像形成装置として、トナージェット、ダイレクトトーニング、トナープロジェクションなどと称される直接記録方式の画像形成方法を採用した画像形成装置（以下、直接記録方式の画像形成装置という）が知られている（特許文献１など）。この種の画像形成装置は、電子写真プロセスのように感光体上に形成された潜像をトナー等の画像形成剤で現像し、その現像された画像を感光体上から記録紙や転写体に転写するというようなことは行わず、記録紙や転写体などに対し、飛翔させた画像形成剤を付着させて画像を直接記録紙や転写体などに形成するものである。
【０００３】
図９は、従来の直接記録方式の画像形成装置における要部構成の一例を示す構成図である。図９において、トナー担持ローラ５０１は、その軸線を図中左右方向に延在させるように配設され、図示しない駆動手段によって回転駆動せしめられながら、帯電済みのトナーＴをその表面に担持する。このトナー担持ローラ５０１の下には、複数の孔５０２を形成する孔形成部材としてのフレキシブルプリント基板（以下、ＦＰＣという）５０３が配設されている。そして、トナー担持ローラ５０１の表面に担持されたトナーは、トナー担持ローラ５０１の表面に当接する図示しないドクターブレードによりトナー量が規制された後、ＦＰＣ５０３との対向位置まで搬送される。ＦＰＣ５０３は、各孔５０２を囲むようにトナー担持ローラ５０１との対向面側に形成されたリング状の複数の飛翔電極５０４を備えている。
【０００４】
そして、ＦＰＣ５０３の下方には、ＦＰＣ５０を挟んでトナー担持ローラ５０１に対向する対向電極５０６が配設されている。また、この対向電極５０６上に搬送手段によって記録紙５０７が搬送される。図９においては、便宜上、孔５０２及び飛翔電極５０４をそれぞれ１つずつしか示していないが、実際には、ＦＰＣ５０３にこれらの組み合わせが複数形成されている。具体的には、例えば６００［ｄｐｉ］用のＦＰＣ５０３では、これらの組み合わせが４９６０個形成されている。
【０００５】
飛翔電極５０４に飛翔電圧が印加されると、トナー担持ローラ５０１上で飛翔電極５０４と対向する位置にあるトナーＴや、これの近傍にあるトナーＴに、トナー担持ローラ５０１からトナーを飛翔させるような所定強度の電界が作用する。この電界の作用により、トナーＴに加わる静電力がトナーＴとトナー担持ローラ５０１との付着力を上回り、トナーＴの集合体がドット状の形状でトナー担持ローラ５０１から選択的に飛翔して孔５０２内に進入する。そして、飛翔電極５０４と、これよりも高い電位の電圧が印加された対向電極５０６との間に形成される電界に引かれて飛翔を続け、孔５０２を通過して記録紙５０７の表面に付着してドット像となる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
直接記録方式において、ドット像の濃度や解像度が良好となる高画質な画像を得るには、トナー担持ローラ５０１とＦＰＣ５０３との間隔であるトナー供給ギャップを高精度に設定し維持する必要がある。
【０００７】
本願出願人は、直接記録方式の画像形成装置に用いられる作像装置において、トナー担持ローラと孔形成部材との間隔であるトナー供給ギャップを所定の間隔で維持できるように、特願２００８−２７３５０８号（以下、先願という）で次のような作像装置を提案した。
【０００８】
すなわち、先願に記載の作像装置は、トナーを収納する筐体と、その筐体に軸支され筐体に形成された開口から外部に臨むトナー担持ローラと、トナー担持ローラ上のトナー量を規制するトナー規制手段と、複数の孔が形成され所定の間隔をあけてトナー担持ローラに対向するシート状の孔形成部材と、複数の孔それぞれに対応させて孔形成部材に設けられた複数の飛翔電極と、を備えている。また、トナー担持ローラを覆うように前記筐体に設けられ、少なくとも孔形成部材に形成された複数の孔と対向する箇所に開口部が形成された自身の側壁で孔形成部材をトナー担持ローラ軸方向にわたって保持し、孔形成部材の孔とトナー担持ローラとの相対位置が所定の位置関係になるようトナー担持ローラに対する前記孔の位置決めをする位置決め手段を有する。そして、画像情報に基づいて、飛翔電極によって形成された飛翔電界によってトナー担持ローラから選択的に飛翔させたトナーを、孔形成部材の孔を通して記録部材上に付着させて画像を作像する。
【０００９】
先願に記載の作像装置においては、位置決め手段が前記側壁でトナー担持ローラ軸方向にわたって孔形成部材を保持するので、前記間隔がトナー担持ローラ軸方向でばらついてしまうような撓みなどが孔形成部材に生じるのを抑制することができる。したがって、トナー担持ローラと孔形成部材との間隔がトナー担持ローラ軸方向でばらつくのを抑えられ前記所定の間隔で維持することができる。
【００１０】
しかしながら、先願に記載の作像装置においては、前記位置決め手段を設ける分、部品点数が増えるためコストが上がってしまうといった問題が生じる。
【００１１】
本発明は以上の問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、低コスト化を図りつつ、剤担持体と孔形成部材との間隔を所定の間隔に設定し維持できる作像装置、及び、その作像装置を備えた画像形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、作像装置において、画像形成剤を収納する筐体と、該筐体に軸支され該筐体の側面に形成された開口から筐体外部に臨み該筐体内に収容された画像形成剤を担持する剤担持体と、複数の孔が形成され、所定の間隔をあけて該剤担持体に対向するように配設されたシート状の孔形成部材と、該複数の孔それぞれに対応させて該孔形成部材に設けられ、該剤担持体から画像形成剤を選択的に該孔に向かって飛翔させるような電界を形成するための複数の飛翔電極と、該筐体とは別体であり、該剤担持体を覆うように該筐体の該開口が形成された側面に設けられ、該剤担持体と対向する壁部に少なくとも該孔形成部材に形成された該複数の孔と対向する箇所に開口部が形成され、該壁部の該剤担持体に対向する側とは反対側の壁面で該孔形成部材を剤担持体軸方向にわたって保持し、該剤担持体と該孔形成部材との相対位置が所定の位置関係になるよう該剤担持体に対する該孔形成部材の位置決めをする位置決め手段と、を備え、前記位置決め手段の前記壁部の前記剤担持体に対向する側の壁面の一部であり、該壁部に形成された前記開口部の剤担持体回転方向上流側で該剤担持体に面する縁部を、該剤担持体の表面に接触させて、該剤担持体と該孔形成部材との間の間隔が所定の間隔となるように、該剤担持体に対する該孔形成部材の位置決めを行っており、前記位置決め手段の前記縁部を前記剤担持体上の剤の量を規制する剤規制手段として兼用したことを特徴とするものである。
また、請求項２の発明は、請求項１の作像装置において、上記筐体を着脱可能に保持する保持部材を有し、前記保持部材内に前記筐体が装着された際に上記位置決め手段の上記壁部が保持部材外部に臨むような開口が該保持部材に形成されており、上記孔形成部材が前記保持部材の開口を覆うように前記保持部材に設けられ、前記保持部材内に前記筐体を装着し前記保持部材の開口で前記位置決め手段を前記孔形成部材に接触させることで、前記位置決め手段により上記剤担持体に対する前記孔形成部材の位置決めがなされるように構成したことを特徴とするものである。
また、請求項３の発明は、請求項２の作像装置において、上記孔形成部材は柔軟な材質からなり、上記保持部材に設けられ上記孔形成部材に張力を付与する張力付与手段を有することを特徴とするものである。
また、請求項４の発明は、画像形成剤を収納する筐体と、該筐体に軸支され該筐体に形成された開口から筐体外部に臨み該筐体内に収容された画像形成剤を担持する剤担持体と、複数の孔が形成され、所定の間隔をあけて該剤担持体に対向するように配設されたシート状の孔形成部材と、該複数の孔それぞれに対応させて該孔形成部材に設けられ、該剤担持体から画像形成剤を選択的に該孔に向かって飛翔させるような電界を形成するための複数の飛翔電極と、該剤担持体と該孔形成部材との相対位置が所定の位置関係になるよう該剤担持体に対する該孔形成部材の位置決めをする位置決め手段とからなる作像手段と、前記孔形成部材を介して前記剤担持体に対向するように配設され、該剤担持体から飛翔した画像形成剤を引き寄せるような電界を形成するための対向電極とを備え、画像情報に基づいて、前記飛翔電界の形成によって前記剤担持体から選択的に飛翔させた画像形成剤を、前記孔を通して前記対向電極側に移行させた後、記録部材上に付着させて画像を形成する画像形成装置において、前記作像手段として、請求項１、２または３の作像装置を用いたことを特徴とするものである。
【００１３】
本発明においては、位置決め手段が前記壁部の剤担持体に対向する側とは反対側の壁面でトナー担持体軸方向にわたって孔形成部材を保持するので、前記間隔がトナー担持体軸方向でばらついてしまうような撓みなどが孔形成部材に生じるのを抑制することができる。したがって、トナー担持体と孔形成部材との間隔がトナー担持体軸方向でばらつくのを抑えられ前記所定の間隔で維持することができる。
また、位置決め手段の前記壁部の剤担持体に対向する側の壁面の一部を剤担持体の表面に接触または近接させて剤担持体上の剤の量を規制し、位置決め手段を剤規制手段として兼用する。これにより、剤規制手段を別途で設ける場合よりも部品点数を減らすことができ、その分、低コスト化を図ることができる。
【発明の効果】
【００１４】
以上、本発明によれば、低コスト化を図りつつ、剤担持体と孔形成部材との間隔を所定の間隔に設定し維持できるという優れた効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】作像ユニットをユニットホルダに装着した状態を示す模式図。
【図２】実施形態に係る画像形成装置の要部を示した概略構成図。
【図３】直接記録方法の模式的構成図。
【図４】制御電極に印加する制御パルスの一例を示す説明図。
【図５】トナー制御電極基板の一例を示した模式図。
【図６】作像ユニットをユニットホルダから取り外した状態を示す模式図。
【図７】ガイド部材であるホルダの一例を示す模式図。
【図８】ガイド部材の他例を示す模式図。
【図９】従来の直接記録方式の画像形成装置における要部構成の一例を示す構成図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態について説明する。
図２は転写媒体として中間転写ベルト２０を用いたカラー画像形成装置の画像形成部の構成を示す概略側面図である。プリンタユニット１２により中間転写ベルト２０にトナー像を形成し、そのトナー像を中間転写ベルト２０の１回転中に中間転写ベルト２０上で色毎に順次に重ね合わせてカラー画像を形成するカラー画像形成装置である。中間転写ベルト２０上で各色のトナー像を直接重ね合わせるので、感光体と中間転写体を用いた電子写真方式のカラー画像形成装置よりも位置ずれを少なくすることができる。
【００１７】
画像形成部において、トナー像担持体としての中間転写ベルト２０が駆動ローラ２１、テンションローラ２２、転写対向ローラ２３、トナー制御に用いる中間転写ベルト２０側の電極（対向電極）である対向ローラ２４などによって展張されて、本実施形態の場合は縦長に略垂直配置されている。
【００１８】
中間転写ベルト２０は駆動ローラ２１と連結された図示しないモータよって図中反時計周回り方向に回動される。中間転写ベルト２０の展張表面の左側には、同じ構成で収納される現像剤の色がそれぞれ異なる各色のプリンタユニット１２が四つ積み重なるようにして中間転写ベルト２０の移動方向に沿って一定の間隔を置いて順次配置されている。
【００１９】
各プリンタユニット１２は装置本体に対して横置きで、中間転写ベルト２０を挟んで各色の対応した対向ローラ２４とそれぞれ対向し、プリンタユニット１２の後述するトナー制御電極基板が中間転写ベルト２０に対して印写ギャップと言われる所定間隔（数百［μｍ］）だけ離れて設置されている。なお、その位置を印写位置としている。
【００２０】
また、中間転写ベルト２０を挟んで転写対向ローラ２３と転写部を形成する転写ローラ２７や、中間転写ベルト２０のループ内側で駆動ローラ２１と転写対向ローラ２３との間に画像形成動作の基準信号を生成するためのマークセンサ２５などが配置されている。
【００２１】
中間転写ベルト２０よりも下方には、中間転写ベルト２０を挟んで転写ローラ２７と転写対向ローラ２３とで形成される転写部に対して用紙搬送方向が斜めになるよう、上記転写部の搬入側に給紙ローラ２８やレジストローラ対２９などから成る給紙搬送部３０が、上記転写部の搬出側に定着装置３２が配置されている。また、カラー画像形成装置本体には回転軸３３が設けられており、プリンタユニット１２や給紙搬送部３０などを装置本体内に残して装置本体に対し中間転写ベルト２０や転写部や定着装置３２などを一体的に離間させることができる。
【００２２】
各プリンタユニット１２には、それぞれイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｂｋ）の各色トナーが格納されており、各プリンタユニット１２にからトナーを中間転写ベルト２０上に飛翔させて、４色のトナー像が重ね合わさるように中間転写ベルト２０上に各色トナー像を形成する。重ね合わされたトナー像は中間転写ベルト２０の回転によって転写部に送られる。
【００２３】
一方、上述したような印写や作像動作などに同期して給紙搬送部３０で用紙搬送シーケンスが動作し、給紙ローラ２８やレジストローラ対２９などにより用紙が搬送され、中間転写ベルト２０の表面に沿うように接触する。そして転写部でトナー像と用紙が合わさり、転写ローラ２７のバイアス印加により中間転写ベルト２０上の４色トナー像が一括して用紙に転写される。転写後の用紙は、図示しない除電針などにより中間転写ベルト２０から剥離され、定着装置３２に送られ用紙上にトナー像が定着される。転写後に中間転写ベルト２０に残留した残トナーは、クリーニングブレード２６でクリーニングされ、中間転写ベルト２０は次の画像形成に備える。
【００２４】
本実施形態のカラー画像形成装置は、プリンタユニット１２により中間転写ベルト２０上に４色のトナー像を重ね合わせて形成し、中間転写ベルト２０の１回転でカラー画像を出力するので、高品位なカラー画像を高速で出力することができ、しかもカラー画像形成装置の小型化が可能となる。
【００２５】
なお、本実施形態では中間転写ベルト２０を用いたカラー画像形成装置にプリンタユニット１２を搭載した形態で説明したが、本発明はそれに限定されることはない。例えば、中間転写ベルト２０などの中間転写媒体を用いずに直接、プリンタユニット１２から用紙上に各色のトナーを印写するタイプのカラー画像形成装置でも構わない。
【００２６】
図３は本発明に適応する直接記録方法の模式的構成図である。
この実施形態においては、トナーＴを飛翔させ、クラウド化した状態で担持するローラ状のトナー担持ローラ１と、トナーＴが付着させられる記録媒体３と、トナー担持ローラ１と記録媒体３との間に配置された複数のトナー通過孔４１を有するトナー制御電極基板４とを備えている。なお、図３においては、便宜上、トナー通過孔４１を１つしか示していないが、実際には、トナー通過孔４１に複数形成されている。
【００２７】
トナー担持ローラ１は、表面側にトナーＴを搬送する方向（ここでは周方向）に所定の間隔でトナーＴを搬送する方向と直交する方向（ここでは軸方向）に沿って形成された所定ピッチで設けられた複数の電極１１を有し、このトナー担持ローラ１の各電極１１には、電源５から時間によって電位の異なる平均電位Ｖｓのパスル電圧（クラウドパルス）が印加される。これにより、トナーＴをクラウド化する手段を構成している。
【００２８】
例えば、０．５［ｋＨｚ］〜７［ｋＨｚ］の周波数のパルス電圧が印加され、各電極１１の間隔はファインピッチに設けられているため、各電極１１間で強い電界が形成される。そのため、トナーＴの帯電極性に対して反発する電位にある電極１１表面からトナーＴは勢いよく飛翔し、飛翔したトナーＴは吸引する極性の電位が印加されている電極１１に引き寄せられ、パルスが切り替わることでパルス周波数に応じた上下方向の飛翔を繰り返し、トナーＴがクラウド化された状態になる。なお、パルスの周波数が高い領域では、上方高くに飛翔したトナーＴは、飛翔している間にパルスが切り替わり、電極１１表面に戻る前に再び上方に飛翔する場合もある。
【００２９】
トナー制御電極基板４は、トナーＴが通過可能なトナー通過孔（開口）４１が複数設けられ、このトナー制御電極基板４のトナー供給側面（トナー担持ローラ１側の面）のトナー通過孔４１周辺にはリング状に制御電極４２が設けられている。
【００３０】
このトナー制御電極基板４の制御電極４２には制御パスル発生手段６から例えば図４に示すような制御パルス電圧Ｖｃが印加される。この場合、トナー通過孔４１をトナーＴが通過可能な状態（ＯＮ状態）にするときには制御電極４２に電圧Ｖｃ−ｏｎが印加され、トナーＴが通過不可能な状態（ＯＦＦ状態）にするときには制御電極４２に電圧Ｖｃ−ｏｆｆが印加される。なお、トナー制御電極基板４の制御電極４２は、トナー通過孔４１周囲だけでも動作が可能であるが、トナー通過孔４１の内壁面又はトナー通過孔４１の内壁面とトナー担持ローラ１側の周囲の両方に設けたものであってもよい。
【００３１】
記録媒体３側には、記録媒体３の背面に、トナー制御電極基板４を通過したトナーＴを記録媒体３に付着させるためのバイアス電圧が印加されるバイアス電圧印加手段となる電極手段としての対向電極３１が配置され、トナー制御電極基板４を通過したトナーＴを記録媒体３に付着させるため、バイアス電源８からのバイアス電圧Ｖｐが印加される。この記録媒体３は、この上に一度画像を形成し、その後、紙に転写する中間転写ベルト２０、あるいは、記録紙であってもよい。この記録媒体３に対するバイアス電圧Ｖｐの印加は、例えば記録媒体３の背面側（トナー担持ローラ１と反対側面）に対向電極３１を配置し、この対向電極３１上面に記録媒体３を通過させる構成、あるいは、中間転写ベルト２０であれば内部に電極を埋め込んだ構成（記録媒体手段側の電極を内部電極とする構成）又は中間転写ベルト２０の背面に対向電極３１（図２においては対向ローラ２４）を配置した構成とすることができる。
【００３２】
トナー制御電極基板４の断面構図の一例を図５に示す。トナー制御電極基板４は、絶縁性の基材４５に設けられた複数のトナー通過孔４１や、複数のトナー通過孔４１それぞれの周囲に設けられたリング状の制御電極４２から構成される。
【００３３】
絶縁性の基材４５は、柔軟なフレキシブル基板（ＦＰＣ）を利用することが一般的であるが、ガラス基板などの材料を用いても良い。本実施形態では、基材４５として厚み２５［μｍ］のＦＰＣを使用した。
【００３４】
トナー通過孔４１の直径は装置の解像度により５０［μｍ］〜２００［μｍ］程度としている。トナー通過孔４１の配列は、図５に示すように千鳥配列にすることで高解像度な画像を形成することができる。
【００３５】
また、本実施形態では、制御電極４２を４０［μｍ］〜１００［μｍ］の幅を持つリング状の電極とした。また、複数のトナー通過孔４１それぞれに設けられた制御電極４２は、図示しないＩＣチップを介して電源に接続されており、電圧を可変制御して印加することが可能な構成になっている。
【００３６】
また、本願発明者らが実験を行った結果、トナー担持ローラ１とトナー制御電極基板４とのトナー供給ギャップである間隔ｄ１を５０［μｍ］〜３００［μｍ］に設定し、トナー制御電極基板４と記録媒体３との間隔ｄ２を５００［μｍ］〜１［ｍｍ］程度に設定することで、良好な画像形成を得ることができた。
【００３７】
このように構成した直接記録方法の画像形成装置においては、トナー担持ローラ１の電極１１に対して平均電位Ｖｓのパルス電圧を印加することによって、トナー担持ローラ１上でトナーＴが飛翔してクラウド化され、トナー担持ローラ１の回転又は進行波電界による搬送によってトナーＴが搬送される。一方、記録媒体３側の対向電極３１にバイアス電圧Ｖｐが印加される。
【００３８】
この状態で、トナー制御電極基板４の制御電極４２に対してトナーＴがトナー通過孔４１を通過可能な状態（ＯＮ状態）にするときには図４に示すＯＮ時の電圧Ｖｃ−ｏｎを印加し、トナーＴがトナー通過孔４１を通過不可能な状態（ＯＦＦ状態）にするときには図４に示すＯＦＦ時の電圧Ｖｃ−ｏｆｆを印加する。
【００３９】
この場合、これらの各電極１１，３１，４２に対する電圧をある値に設定することで、トナー制御電極基板４をトナー担持ローラ１のトナーＴが記録媒体３に向かって通過可能な状態にするときに、記録媒体３側とトナー制御電極基板４との間にトナー通過孔４１を通過する電気力線１０が形成される。
【００４０】
これにより、トナー担持ローラ１上でクラウド化しているトナーは電気力線１０による電界に乗ってトナー制御電極基板４のトナー通過孔４１を通過して記録媒体３上に着弾する。したがって、画像に応じてトナー制御電極基板４の各トナー通過孔４１をＯＮ／ＯＦＦ制御（開閉制御）することで、記録媒体３上に直接トナー画像を形成することができる。
【００４１】
次に、上記直接記録方法のトナー制御電極基板４とトナー担持ローラ１とを用いた本発明のプリンタユニット１２の実施例を説明する。
【００４２】
図１に、側面から見たプリンタユニット１２の概略構成図を示す。プリンタユニット１２は、トナー担持ローラ１を支持する作像ユニット１３と、画像形成装置本体に固定され作像ユニット１３を着脱可能に保持する、上ホルダ部５０ａと下ホルダ部５０ｂとを有するユニットホルダ５０とからなり、作像ユニット１３を交換可能な交換ユニットとしている。
【００４３】
作像ユニット１３には、非磁性トナーから成る一成分現像剤が収納されている。なお、磁性キャリアと非磁性トナーとから成る二成分現像剤を用いてもよい。
【００４４】
作像ユニット１３は、現像剤が格納される作像ユニットケース１３ｄと、トナーを担持するローラ状のトナー担持ローラ１、作像ユニットケース１３ｄ内の現像剤をトナー担持ローラ１に供給する供給ローラ１３ａ、及び、作像ユニットケース１３ｄ内の現像剤を撹拌する２本の攪拌スクリュ１３ｂ，１３ｃなどで構成されており、トナー担持ローラ１、供給ローラ１３ａ及び攪拌スクリュ１３ｂ，１３ｃなどは作像ユニットケース１３ｄに収納されて設けられる。
【００４５】
作像ユニットケース１３ｄは、トナー担持ローラ１が支持されている側（図の右側面）が開放されていて、トナー担持ローラ１を作像ユニットケース１３ｄの外部に露出させる構成としている。また、作像ユニットケース１３ｄのトナー担持ローラ１が支持され露出している開放側面には、トナー担持ローラ１を覆うようにホルダ１４がネジによって取り付けられている。また、このホルダ１４のトナー担持ローラ１と対向する壁部には開口が形成されている。
【００４６】
トナー担持ローラ１は作像ユニットケース１３ｄの側板に回転可能に軸支されており、図示しないモータに連結されて回転駆動する。そして、永久磁石が内包された供給ローラ１３ａによって二成分現像剤をトナー担持ローラ１と対向する位置まで搬送し、そこでトナーの一部にバイアスが印加され、そのバイアス電位によってトナー担持ローラ１に供給ローラ１３ａからトナーが転移する。または、トナー担持ローラ１と供給ローラ１３ａとの表面速度を異ならせて、その速度差による摩擦を利用してトナーを供給ローラ１３ａからトナー担持ローラ１に転移させる。トナー担持ローラ１に転移されたトナーは、上述した方法などによってクラウド状態となる。
【００４７】
ここで、ホルダ１４のトナー担持ローラ１に対向する壁部のトナー担持ローラ１と対向する側の壁面の一部、詳しくは、前記壁部に形成された開口のトナー担持ローラ回転方向上流側でトナー担持ローラ１に面する縁部１４ａが、図２に示すように、トナー担持ローラ１の表面に接触して設けられており、ホルダ１４の縁部１４ａによってトナー担持ローラ１上のトナーの量が規制される。すなわち、本実施形態では、ホルダ１４をトナー担持ローラ１上のトナー量を規制するトナー量規制手段として兼用している。これにより、トナー量規制手段を別途で設ける場合よりも部品点数を減らすことができ、その分、低コスト化を図ることができる。
【００４８】
なお、ホルダ１４の縁部１４ａは前記壁部のコシや設置角度などによって最適な押し付け圧で、トナー担持ローラ１側に押し付けられている。
【００４９】
また、本実施形態においては、ホルダ１４の前記壁部の少なくとも縁部１４ａが位置する部分の厚みを、トナー担持ローラ１とトナー制御電極基板４との間の設定すべきトナー供給ギャップに相当する厚さ（図２に示した間隔ｄ１）にしている。これにより、トナー担持ローラ１とトナー制御電極基板４それぞれに接触して両者間に挟まれたホルダ１４の前記壁部の厚さで、容易に精度良くトナー担持ローラ１とトナー制御電極基板４との間のトナー供給ギャップを所定の間隔にすることが可能となる。
【００５０】
トナー担持ローラ１の回転によって、ホルダ１４の縁部１４ａによりトナー量が規制され薄層化されたトナー担持ローラ１上のトナーは、トナー制御電極基板４と対向する位置へと運ばれる。そして、上述したような方法によって、トナー担持ローラ１上でクラウド化しているトナーを電界に乗せてトナー制御電極基板４のトナー通過孔４１を通過させ図示しない記録媒体３上に着弾させ印写する。
【００５１】
トナー担持ローラ１上の印写に用いられなかったトナーは、トナー担持ローラ１の回転により再び供給ローラ１３ａに戻ってくるようになっている。クラウド状態のトナーのトナー担持ローラ１の表面に対する付着力は非常に低いので、印写されず供給ローラ１３ａとの対向位置まで戻ってきたトナー担持ローラ１上のトナーは、供給ローラ１３ａの回転に追随した現像剤によって容易に掻き取られたり均されたりする。これを繰り返すことによって、トナー担持ローラ１上には常にほぼ一定量のトナーがクラウド状態で担持される。
【００５２】
また、経時使用によりホルダ１４の縁部１４ａにトナーが固着する虞があるが、ホルダ１４を供給ユニットの交換周期とともに容易に交換することができる。  
【００５３】
図６は、ユニットホルダ５０から作像ユニット１３を取り外した状態を示しており、図中矢印方向に作像ユニット１３をユニットホルダ５０内、すなわち、ユニットホルダ５０の上ホルダ部５０ａと下ホルダ部５０ｂとの間に形成された中空内部に差し込んで図１に示したような装着状態にする。なお、前記中空内部の作像ユニット差し込み方向両端は共に外部と連通するように開口している。
【００５４】
ユニットホルダ５０には、前記中空内部の作像ユニット差し込み方向下流側端部の開口を覆うようにトナー制御電極基板４が設けられている。トナー制御電極基板４の一端側は、下ホルダ部の外壁に取り付けられている。一方、上ホルダ部５０ａの外壁に取り付けられた支持板５６に一端が支持されたバネからなるテンション付与部材５５の他端に、トナー制御電極基板４の他端側が繋がれている。そして、トナー制御電極基板４がテンション付与部材５５により前記一端側から他端側に引っ張られ弛まないように張力が付与された状態でユニットホルダ５０に保持されている。
【００５５】
作像ユニット１３がユニットホルダ５０内に装着されるとトナー制御電極基板４とホルダ１４の壁面１４ｂとが接触し、トナー制御電極基板４がホルダ１４を介して作像ユニット１３に押し付けられる状態になる。このようにすることで、後述するように、ホルダ１４によるトナー担持ローラ１とトナー制御電極基板４との間隔であるトナー供給ギャップの管理が行われる。
【００５６】
また、テンション付与部材５５によってトナー制御電極基板４に張力を付与し、トナー制御電極基板４に弛みが生じるのを抑えつつ、ユニットホルダ５０にトナー制御電極基板４を保持できるので、トナー担持ローラ１とトナー制御電極基板４との間隔をより精度良く維持することができる
【００５７】
このように本実施形態では、トナー担持ローラ１とトナー制御電極基板４との間の間隔であるトナー供給ギャップを所定の間隔で形成し設定するために、トナー担持ローラ１とトナー制御電極基板４との相対位置を決めるホルダ１４を作像ユニット１３とトナー制御電極基板４との間に介在させている。
【００５８】
ホルダ１４を用いずに、例えばトナー担持ローラ１を覆うように湾曲させながら直接、作像ユニット１３の作像ユニットケース１３ｄにトナー制御電極基板４を取り付ける方法も考えられるが、トナー制御電極基板４の剛性の低さから、トナー制御電極基板４の全域にわたってトナー供給ギャップを精度良く設定し維持することが困難となる。また画像形成装置本体の駆動系などからの振動で共振してしまう恐れもあり、ギャップ変動などが危惧される。
【００５９】
これらを解決するには、トナー制御電極基板４を正確な位置で全域にわたってガイドして、トナー制御電極基板４に所望の面形状を形成しトナー担持ローラ１とトナー制御電極基板４との間のトナー供給ギャップが所定の間隔となるようトナー担持ローラ１に対するトナー制御電極基板４の位置決めを行う必要がある。
【００６０】
そこで本実施形態では、トナー制御電極基板４に多数開けられたトナー通過孔４１の領域を除いたトナー制御電極基板４のほぼ全域にわたって所望の面形状となるようにガイドして前記位置決めを行う位置決め手段を有している。本実施形態では、前記位置決め手段として図７に示すような、トナー制御電極基板４に多数開けられたトナー通過孔４１の領域分だけトナー担持ローラ回転方向とトナー担持ローラ軸方向とに開口した開口部１４ｃが、トナー担持ローラ１に対向する壁部に形成され、トナー通過孔４１の領域を除いたトナー制御電極基板４を前記壁部のトナー担持ローラ１と対向する側とは反対側の壁面１４ｂに接触させて保持するようなホルダ１４を、作像ユニット１３に設けている。なお、前記位置決め手段としては、図８に示すような、トナー担持ローラ１と対向する支持板１５ａと支持板１５ｂとからなり、トナー担持ローラ回転方向でトナー制御電極基板４に多数開けられたトナー通過孔４１の領域分だけ間隔を空けて、トナー通過孔４１の領域を除いたトナー制御電極基板４を、支持板１５ａと支持板１５ｂそれぞれのトナー担持ローラ１と対向する側とは反対側の壁面１５ｃや壁面１５ｄに接触させて保持するようなホルダ１５を用いても良い。
【００６１】
このホルダ１４を用いれば、上記トナー通過孔４１の領域を除いたトナー制御電極基板４のほぼ全域がホルダ１４の前記壁部で壁面１４ｂに接触して保持されるため、上述したようなトナー制御電極基板４の低剛性による欠点が解消され、トナー制御電極基板４のトナー担持体軸方向中央部付近にトナー担持体軸方向でトナー供給ギャップがばらつくような撓みや歪みなども無くなり、トナー担持ローラ１に対して正確な位置でトナー制御電極基板４に所望な面形状を形成し設定することができる。
【００６２】
また、ホルダ１４をトナー担持ローラ１とトナー制御電極基板４の間に１枚入れるだけで、トナー担持ローラ１とトナー制御電極基板４とのギャップ規制を行える構成であるため、積み上げ公差などによるトナー供給ギャップの変動を最小限に抑えることができる。
【００６３】
以上、本実施形態によれば、作像装置であるプリンタユニット１２において、画像形成剤であるトナーを収納する筐体である作像ユニットケース１３ｄと、作像ユニットケース１３ｄに軸支され作像ユニットケース１３ｄの側面に形成された開口から作像ユニットケース１３ｄ外部に臨み作像ユニットケース１３ｄ内に収容されたトナーを担持する剤担持体であるトナー担持ローラ１と、複数の孔であるトナー通過孔４１が形成され、所定の間隔をあけてトナー担持ローラ１に対向するように配設されたシート状の孔形成部材であるトナー制御電極基板４と、複数のトナー通過孔４１それぞれに対応させてトナー制御電極基板４に設けられ、トナー担持ローラ１からトナーを選択的にトナー通過孔４１に向かって飛翔させるような電界を形成するための複数の飛翔電極である制御電極４２と、作像ユニットケース１３ｄとは別体であり、トナー担持ローラ１を覆うように作像ユニットケース１３ｄの前記開口が形成された側面に設けられ、トナー担持ローラ１と対向する壁部に少なくともトナー制御電極基板４に形成された複数のトナー通過孔４１と対向する箇所に開口部１４ｃが形成され、前記壁部のトナー担持ローラ１に対向する側とは反対側の壁面１４ｂでトナー制御電極基板４をトナー担持体軸方向にわたって保持し、トナー担持ローラ１とトナー制御電極基板４との相対位置が所定の位置関係になるようトナー担持ローラ１に対するトナー制御電極基板４の位置決めをする位置決め手段であるホルダ１４と、を備え、ホルダ１４の前記壁部のトナー担持ローラ１に対向する側の壁面の一部であり、前記壁部に形成された開口部１４ｃのトナー担持ローラ回転方向上流側でトナー担持ローラ１に面する縁部１４ａを、トナー担持ローラ１の表面に接触させて、トナー担持ローラ１とトナー制御電極基板４との間の間隔が所定の間隔となるように、トナー担持ローラ１に対するトナー制御基板４の位置決めを行っており、ホルダ１４の縁部１４ｃをトナー担持ローラ１上のトナーの量を規制する剤規制手段であるトナー量規制手段として兼用した。これにより、ホルダ１４が前記壁部の壁面１４ｂでトナー担持体軸方向にわたってトナー制御電極基板４を保持するので、トナー担持ローラ１とトナー制御電極基板４との間隔がトナー担持体軸方向でばらついてしまうような撓みなどがトナー制御電極基板４に生じるのを抑制することができる。したがって、トナー担持ローラ１とトナー制御電極基板４との間隔がトナー担持体軸方向でばらつくのを抑えられ前記所定の間隔で維持することができる。また、トナー担持ローラ１の表面に接触させて設けた前記壁部の縁部１４ａによりトナー担持ローラ１上のトナーの量を規制するトナー量規制手段としてホルダ１４を兼用するので、トナー量規制手段を別途で設ける場合よりも部品点数を減らすことができ、その分、低コスト化を図ることができる。
また、本実施形態によれば、作像ユニットケース１３ｄなどからなる作像ユニット１３を着脱可能に保持する保持部材であるユニットホルダ５０を有し、ユニットホルダ５０内に作像ユニット１３が装着された際にホルダ１４の前記壁部がユニットホルダ５０外部に臨むような開口がユニットホルダ５０に形成されており、トナー制御電極基板４がユニットホルダ５０の開口を覆うようにユニットホルダ５０に設けられ、ユニットホルダ５０内に作像ユニット１３を装着しユニットホルダ５０の開口でホルダ１４をトナー制御電極基板４に接触させることで、ホルダ１４によりトナー担持ローラ１に対するトナー担持ローラ１の位置決めがなされるように構成した。これにより、トナー制御電極基板４がユニットホルダ５０に設けられているので、作像ユニット１３を交換した際にトナー制御電極基板４が作像ユニット１３と一体で交換されてしまうようなことがない。よって、トナー制御電極基板４が寿命に達していないのに作像ユニット１３と一体でトナー制御電極基板４が交換されることを抑制できる。よって、必要以上にトナー制御電極基板４の交換がなされない分、低コスト化を図ることができる。
また、本実施形態によれば、トナー制御電極基板４は柔軟な材質からなり、ユニットホルダ５０に設けられトナー制御電極基板４に張力を付与する張力付与手段であるテンション付与部材５５を有することで、トナー制御電極基板４に弛みが生じるのを抑えつつ、ユニットホルダ５０にトナー制御電極基板４を保持できる。よって、トナー担持ローラ１とトナー制御電極基板４との間隔をより精度良く維持することができる。
また、本実施形態によれば、画像形成剤であるトナーを収納する筐体である作像ユニットケース１３ｄと、作像ユニットケース１３ｄに軸支され作像ユニットケース１３ｄに形成された開口から作像ユニットケース１３ｄ外部に臨み作像ユニットケース１３ｄ内に収容されたトナーを担持するトナー担持ローラ１と、複数の孔であるトナー通過孔４１が形成され、所定の間隔をあけてトナー担持ローラ１に対向するように配設されたシート状の孔形成部材であるトナー制御電極基板４と、複数のトナー通過孔４１それぞれに対応させてトナー制御電極基板４に設けられ、トナー担持ローラ１からトナーを選択的にトナー通過孔４１に向かって飛翔させるような電界を形成するための複数の飛翔電極である制御電極４２と、トナー担持ローラ１とトナー制御電極基板４との相対位置が所定の位置関係になるようトナー担持ローラ１に対するトナー制御電極基板４の位置決めをする位置決め手段であるホルダ１４とからなる作像手段と、トナー制御電極基板４を介してトナー担持ローラ１に対向するように配設され、トナー担持ローラ１から飛翔したトナーを引き寄せるような電界を形成するための対向電極３１とを備え、画像情報に基づいて、前記飛翔電界の形成によってトナー担持ローラ１から選択的に飛翔させたトナーを、トナー通過孔４１を通して対向電極３１側に移行させた後、記録部材である記録媒体３上に付着させて画像を形成する画像形成装置において、前記作像手段として、本発明の作像装置であるプリンタユニットを用いることで、低コスト化を図りつつ、トナー担持ローラ１とトナー制御電極基板４との間隔を所定の間隔に設定し維持でき、良好な画像形成を行うことができる。
【符号の説明】
【００６４】
１      トナー担持ローラ
３      記録媒体
４      トナー制御電極基板
５      電源
６      制御パスル発生手段
８      バイアス電源
１０    電気力線
１１    電極
１２    プリンタユニット
１３    作像ユニット
１３ａ  供給ローラ
１３ｂ  攪拌スクリュ
１３ｃ  攪拌スクリュ
１３ｄ  作像ユニットケース
１４    ホルダ
１４ａ  縁部
１４ｂ  壁面
１４ｃ  開口部
１５    ホルダ
１５ａ  支持板
１５ｂ  支持板
１５ｃ  壁面
１５ｄ  壁面
２０    中間転写ベルト
２１    駆動ローラ
２２    テンションローラ
２３    転写対向ローラ
２４    対向ローラ
２５    マークセンサ
２６    クリーニングブレード
２７    転写ローラ
２８    給紙ローラ
２９    レジストローラ対
３０    給紙搬送部
３１    対向電極
３２    定着装置
３３    回転軸
４１    トナー通過孔
４２    制御電極
４５    基材
５０    ユニットホルダ
５０ａ  上ホルダ部
５０ｂ  下ホルダ部
５５    テンション付与部材
５６    支持板
５０１  トナー担持ローラ
５０２  孔
５０４  飛翔電極
５０６  対向電極
５０７  記録紙
【先行技術文献】
【特許文献】
【００６５】
【特許文献１】特許第２９１００１９号公報
【図１】
0005618177.tif 000002
【図２】
0005618177.tif 000003
【図３】
0005618177.tif 000004
【図４】
0005618177.tif 000005
【図５】
0005618177.tif 000006
【図６】
0005618177.tif 000007
【図７】
0005618177.tif 000008
【図８】
0005618177.tif 000009
【図９】
0005618177.tif 000010