カラー画像形成装置
【目的】 カラー画像の再現性を向上させたカラー画像形成装置を提供する。
【構成】 容器１１内にトナー担持ローラ１２等を備えたプロセスユニット２Ｙ，２Ｍ，２Ｃの下面に個別電極アレイ１５を配置し、その各開口部１７から、カラー画像データに応じた量の荷電性トナー２０を、用紙Ｐの裏面が当接する対向電極６の上方に設けた混合室４に一旦放出し、混合室４の下面の統合電極アレイ３における吐出開口部２４から吐出電極印加回路２５の制御にて用紙Ｐ上に混合済の荷電性トナー２０を吐出させて所定の色のカラー画像を得る。
【構成】 容器１１内にトナー担持ローラ１２等を備えたプロセスユニット２Ｙ，２Ｍ，２Ｃの下面に個別電極アレイ１５を配置し、その各開口部１７から、カラー画像データに応じた量の荷電性トナー２０を、用紙Ｐの裏面が当接する対向電極６の上方に設けた混合室４に一旦放出し、混合室４の下面の統合電極アレイ３における吐出開口部２４から吐出電極印加回路２５の制御にて用紙Ｐ上に混合済の荷電性トナー２０を吐出させて所定の色のカラー画像を得る。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンタ等に利用し得るカラー画像形成装置の構造に関し、さらに詳しくは、イエロー、マゼンタ、シアン等の原色の荷電性トナーを電界により飛翔させてカラー画像を形成するカラー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つの形式として、本出願人は、先に、特開平３−２１５８７４号公報において、電気絶縁性のシートに複数の開口部を列状に穿設した電極アレイに、前記各開口部毎に制御電極を設け、この電極アレイを、そのシート面がローラ状のトナー供給手段に摺接させ、該トナー供給手段にてトナーを開口部に供給する一方、トナー供給手段に対して前記電極アレイを挟んで反対側に位置する背面電極体に裏面が接するように画像記録媒体を移動させながら、各制御電極に毎に制御電圧を印加して、画像記録媒体の表面にトナーを飛翔させて付着した後、この画像記録媒体を定着装置に搬送させてトナー画像を形成する装置を提案した。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この種の画像形成装置にてカラー画像を形成するときには、イエロー、マゼンタ、シアン等の原色の荷電性トナーを電界により画像記録媒体の表面に飛翔させて１画素毎に色重ねするものであるから、１画素での色重ねがずれる等して色の再現性が充分でないという問題があった。
【０００４】本発明は、この問題を解決すべくなされたものであって、カラー画像データに応じて各原色のトナーを画像記録媒体に付着される以前に混合して、高画質のカラー画像を得ることができるカラー画像形成装置を提供することを目的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため、請求項１に記載の発明のカラー画像形成装置は、イエロー、マゼンタ、シアン等の原色の荷電性トナー毎のプロセスユニットを、複数の開口部が形成され、各開口部がそれぞれ制御電極を有する個別電極アレイと、前記荷電性トナーを前記各開口部に供給するトナー供給手段と、前記個別電極アレイの各制御電極を独立して制御することにより、前記荷電性トナーをトナー供給手段から開口部を介して選択的に飛翔させる電界制御手段とにより構成し、前記複数のプロセスユニットにおける個別電極アレイと対向して画像記録媒体を挟んで対向電極を配置し、前記各プロセスユニットの電界制御手段を、前記荷電性トナーが画像記録媒体に到達する前に互いに混合するように制御させるものである。
【０００６】また、請求項２に記載の発明は、請求項１における前記複数のプロセスユニットにおける個別電極アレイと画像記録媒体との間に、荷電性トナーを混合するための混合室を設け、該混合室の荷電性トナー放出部には、複数の開口部がそれぞれ制御電極を有する統合電極アレイを設け、該統合電極アレイにおける制御電極を、統合電界制御手段にて制御してカラー画像データに応じて前記混合した荷電性トナーを画像記録媒体に向かって選択的に飛翔させるように構成したものである。
【０００７】
【実施例】次に、本発明を具体化した実施例について説明する。図１は本発明のカラー画像形成装置の概要を示し、該カラー画像形成装置は本体ケース１内のイエロー、マゼンタ、シアンの荷電性トナー２０毎に対応する３つのプロセスユニット２Ｙ，２Ｍ，２Ｃと、この３つのプロセスユニットのトナー吐出口としての開口部１７を囲むように設けた混合室４の下面に張設した統合電極アレイ３と、定着装置７と、画像記録媒体としての用紙Ｐの用紙搬送ユニット５と、対向電極６と制御部８と電源部９とにより構成されている。
【０００８】本カラー画像形成装置では、カラー画像データに基づいて各プロセスユニット２Ｙ，２Ｍ，２Ｃから所定量の荷電性トナーを一旦混合室４に吐出し、統合電極アレイ３にて制御して、対向電極６にて裏面が帯電された用紙Ｐに前記混合した荷電性トナー２０を飛翔・付着させて、カラートナー像として可視化させた後、定着装置７で加熱・押圧してカラートナー像を定着し、本体ケース１の排紙トレイ１０に出力するものである。
【０００９】次に、前記各プロセスユニット２Ｙ，２Ｍ，２Ｃの構成について説明する。なお、これらは内部に収納する荷電性トナーの色の種類が異なるのみであるので、イエローの荷電性トナーの部分について代表的に説明し、他は省略する。プロセスユニット２Ｙは、イエローの荷電性トナー２０を収納する容器１１と該容器１１内のトナー担持ローラ１２と、トナー供給ローラ１３と、トナー層厚さを規制するための規制ブレード１４と、個別電極アレイ１５等から構成されている。
【００１０】次に、前記各構成要素の詳細を説明すると、個別電極アレイ１５は、図３に示すように、略２５μｍ程度の厚さのフィルム状のポリイミド製の電気絶縁性のシート１６に、直径略１００μｍの複数の開口部１７が用紙Ｐの搬送方向（図１及び図２の矢印Ａ方向）と直交する方向に１列状に形成されており、前記用紙Ｐと対峙する側（混合室４側）には、シート１６を貫通して形成された丸孔状や矩形状等の各開口部１７毎に、各開口部１７の円周縁に沿った環状の電極部１８ａと、該各電極部１８ａを図１の個別電界制御手段としての制御電圧印加回路２１に接続するためのリード部１８ｂとからなる制御電極１８が１μｍ厚さの銅、金等の金属にて形成されている。
【００１１】そして、前記シート１６の裏面は、開口部１７列の近傍においてトナー担持ローラ１２の外周面に摺接させるように配置する。容器１１内の銅、アルミニウム製等の金属筒製等の導電性のトナー担持ローラ１２及び供給ローラ１３は、用紙Ｐの搬送方向と直交する幅寸法とほぼ同じ長さを有し、図示しない回転駆動装置により、それぞれ、図２の矢印方向に回転させられる。容器１１内にて、トナー担持ローラ１２の回転方向上流側の円周面に接触する規制ブレード１４は、トナー担持ローラ１２の長さとほぼ等しく形成され、トナー担持ローラ１２の外周面に帯電担持された荷電性トナー２０を圧接して、その層厚さが一定に保持されるようになっている。
【００１２】荷電性トナー２０は電気絶縁性を有する粒径約７μｍ程度の小粒径トナーが画像的に好ましく、粉砕トナー、重合トナー等が使用できるものであり、供給ローラ１３によってトナー担持ローラ１４の表面に供給される。トナー担持ローラ１４は導電性材料からなるので、トナー担持ローラ１４とその表面に担持された荷電性トナー２０も含んで全体として同電位になる。
【００１３】前記３つのプロセスユニット２Ｙ，２Ｍ，２Ｃにおける３つの個別電極アレイ１５の下方を囲み、且つ１列状の開口部１７の箇所に対応するように同じく１列状に混合室４を形成する。即ち、混合室４は、用紙Ｐの幅方向に沿って開口部１７の箇所毎に区切るように１列状に配置される。そして、各混合室４の下面毎に開口部を有する統合電極アレイ３を配置する。該統合電極アレイ３の構成は、図２で示した前記個別電極アレイ１５とほぼ同じ構成であるので、その詳細の説明は省略するが、図２示すごとく、電気絶縁性のシート１６の上面は混合室４内に向き、シート１６の下面であって各吐出開口部２４の外周に形成した吐出制御電極２３は、用紙Ｐの表面（上面）であって対向電極６と約１ｍｍ程度の隙間を介して対峙するように配置される。
【００１４】なお、対向電極６は、図１及び図２に示すように、電気絶縁性の支持板６１の上面に配置した板状のものである。そして、対向電極６とトナー担持ローラ１２との間には直流電源２２が接続され、対向電極６に＋１ｋＶ程度の高電圧が印加されるようになっており、トナー担持ローラ１２と個別電極アレイ１５における制御電極１８との間に個別電界制御手段としての制御電圧印加回路（ＩＣ、集積回路）２０が接続され、画像形成データに基づいて制御電極１８に０Ｖもしくは＋４０Ｖに電圧印加されるようになっている。
【００１５】さらに、統合電極アレイ３における吐出制御電極２３とトナー担持ローラ１２との間には、統合電界制御手段としての吐出電圧印加回路２５を接続し、吐出制御電極２３側に＋２００Ｖの電圧が印加されるようになっている。なお、トナー担持ローラ１２側は０Ｖであり、これらの電力は電源部９から供給される。本体ケース１の下部には、給紙カセット６２の受け板６３に積層された用紙Ｐがばねにて側面視Ｄ字状の給紙ローラ６４の周面に押圧されるように配置され、図示しない駆動装置にて間欠回転する給紙ローラ６４の１回転にて最上位置の用紙Ｐが反転ローラ６５と搬送ガイド板６６と送り出しローラ対６７を介して、前記統合電極アレイ３と対向電極６の間にて図１の矢印Ａ方向に搬送される。なお、用紙Ｐの搬送方向下流側には、画像を定着させるための加熱ローラ７１と押圧ローラ７２とからなる定着装置７が配置されている。
【００１６】次に、このように構成されたカラー画像形成装置の記録動作（印字動作）について説明する。まず始めに、各プロセスユニット２Ｙ，２Ｍ，２Ｃにおけるトナー担持ローラ１２と、これとほぼ同じ長さのトナー供給ローラ１３とが、図２に示す矢印方向に回転することにより、容器１１内にてトナー供給ローラ１３から送られて来る荷電性トナー２０は、トナー担持ローラ１２の表面に擦り付けられる。トナー担持ローラ１２の表面に担持された荷電性トナー２０はトナー担持ローラ１２の回転によって個別電極アレイ１５に向かって搬送される。その途次、規制ブレード１４にて荷電性トナー２０が薄層化されると共にマイナスに帯電される。
【００１７】トナー担持ローラ１２の表面上の荷電性トナー２０は個別電極アレイ１５における絶縁性のシート１６に擦りつけられつつ開口部１７の下方に供給される。ここで、カラー画像データに基づいて画像形成制御に必要な制御処理を行う制御部８から制御電圧印加回路２１に伝達され、画像信号に応じて、その画像部分に対応する制御電極１８には、トレイ量に応じたパルス幅の０Ｖまたは＋４０Ｖの制御電圧が選択的に印加される。
【００１８】その結果、画像部分に対応する制御電極１８に＋４０Ｖの電圧が印加されると、画像部分に対応する開口部１７近傍には、制御電極１８と導電性のトナー担持ローラ１２と間の電位差により、制御電極部１８ａよりトナー担持ローラ１２に向かう電気力線が形成される。このときの電気力線の強度は、前記電位差に比例し、且つ制御電極１８とトナー担持ローラ１２表面との距離に反比例するものである。
【００１９】このように、前記制御電極部１８ａよりトナー担持ローラ１２に向かう電気力線により、前記マイナスに帯電された荷電性トナー２０は高い電位の方向に静電力を受け、開口部１７を通過するように混合室４内に引き出される。各プロセスユニット２Ｙ，２Ｍ，２Ｃにて前述と同様にして各色の荷電性トナー２０が混合室４内に飛翔し、当該混合室４内でこれらのトナーがクラウド状態（雲状態）で混合し、所定の色に発色する。この場合、図２に示すように、混合室４に向かう各個別電極アレイ１５の開口部１７の向きをそれから飛翔するトナー流がほぼ１点で集中されるように構成しておくと、３つのトナー流の運動量が集中点で規制され、色の混合を迅速各均一に行うことができる。
【００２０】このようにして引き出され混合した荷電性トナー２０は、さらに、統合電極アレイ３における画像形成部分に対応する吐出開口部２４の吐出制御電極２３に印加された吐出制御電圧（＋２００Ｖ）と、対向電極６に印加されている電圧（＋１ｋＶ）とによって、用紙Ｐと統合電極アレイ１との間に形成される電界により、用紙Ｐに向かって前記前もって色混合された荷電性トナー２０が飛翔し、用紙Ｐ表面には所定の色の荷電性トナー２０が堆積されて可視的な画素を形成する。
【００２１】他方、非画像部分に対する制御電極１８には、制御電圧印加回路２１から０Ｖの電圧が印加される。その結果、トナー担持ローラ１２と制御電極１８と同電位となり、トナー担持ローラ１２上の荷電性トナー２０は、開口部１７を通過することはない。従って、非画像部分に対しては、混合室４内にトナーが存在せず、統合電極アレイ３の吐出開口部２４からトナー２０が噴射することもない。
【００２２】このようにして、用紙Ｐの表面に統合電極アレイ３の吐出開口部２４列により混合された荷電性トナー２０の１列分の画素が形成される間に、当該用紙Ｐを吐出開口部２４の列と直角方向（図１の矢印Ａ方向）に１画素分搬送される。このような動作を繰り返すことにより、用紙Ｐの表面には、所定の色のトナー２０による所定のカラー画像が形成される。その後、定着装置７の箇所にて用紙Ｐ上にカラーのトナー像が加熱定着された後、排紙トレイ１０に出力されるのである。
【００２３】前記実施例では、複数の色のプロセスユニットにおける個別電極アレイ１５の開口部１７から飛翔させた荷電性トナー２０を一旦混合室４内で混合した後、統合電極アレイ３の吐出電圧にて用紙Ｐ表面に吐出させたが、別の実施例として、統合電極アレイ３を省略し、混合室４の用紙Ｐ表面への吐出開口部（図示せず）の形状及び複数の個別電極アレイ１５における開口部１７の向き、ひいては各開口部１７から飛翔する荷電性トナー２０の混合集中点を用紙Ｐ表面近傍となるように設定すれば、一層簡単な構成で且つカラー画像形成の制御も簡単にして所定の混合した色の荷電性トナーを用紙Ｐの表面付着させることができる。
【００２４】なお、カラー画像に対応して２種類以上の荷電性トナーを制御するための対応する数のプロセスユニットを備えれば良いことはいうまでもない。
【００２５】
【発明の作用・効果】以上に説明したように、請求項１に記載の発明のカラー画像形成装置は、イエロー、マゼンタ、シアン等の原色の荷電性トナー毎のプロセスユニットを、複数の開口部が形成され、各開口部がそれぞれ制御電極を有する個別電極アレイと、前記荷電性トナーを前記各開口部に供給するトナー供給手段と、前記個別電極アレイの各制御電極を独立して制御することにより、前記荷電性トナーをトナー供給手段から開口部を介して選択的に飛翔させる電界制御手段とにより構成し、前記複数のプロセスユニットにおける個別電極アレイと対向して画像記録媒体を挟んで対向電極を配置し、前記各プロセスユニットの電界制御手段を、前記荷電性トナーが画像記録媒体に到達する前に互いに混合するように制御させるものである。
【００２６】従って、イエロー、マゼンタ、シアン等の各原色の荷電性トナー毎に対応する複数のプロセスユニットでは、カラー画像データに基づいて個別電極アレイの開口部から所定量の荷電性トナーをそれぞれ飛翔させて一旦混合したものを画像記録媒体に飛翔・付着させるのであるから、従来のように、１つの画素ごとに、別別の色のトナーを重ね付着させて、結果として所定の色の画素を得るのに比べて画像記録媒体表面での色の再現性が優れ、高画質のカラー画像を得ることができるという効果を奏するのである。
【００２７】また、請求項２に記載の発明は、請求項１における前記複数のプロセスユニットにおける個別電極アレイと画像記録媒体との間に、荷電性トナーを混合するための混合室を設け、該混合室の荷電性トナー放出部には、複数の吐出開口部がそれぞれ吐出制御電極を有する統合電極アレイを設け、該統合電極アレイにおける吐出制御電極を、統合電界制御手段にて制御してカラー画像データに応じて前記混合した荷電性トナーを画像記録媒体に向かって選択的に飛翔させるように構成したものである。
【００２８】従って、前記複数のプロセスユニットのトナー吐出口としての開口部を囲むようにした混合室４で一旦荷電性トナーが充分に混合された後に、統合電極アレイの統合電界制御手段にて画像記録媒体の表面に前記混合済みのトナーを付着させるから、画素ごとの色の再現性が格段に向上し、高画質のカラー画像を得ることができるという効果を奏するのである。
【図面の簡単な説明】
【図１】カラー画像形成装置の概略側断面図である。
【図２】プロセスユニットの要部断面図である。
【図３】個別電極アレイ及び統合電極アレイの斜視図である。
【符号の説明】
２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ プロセスユニット
３ 統合電極アレイ
４ 混合室
６ 対向電極
１１ 容器
１２ トナー担持ローラ
１５ 個別電極アレイ
１６ シート
１７ 開口部
１８ 制御電極
２０ トナー
２１ 制御電圧印加回路
２３ 吐出制御電極
２４ 吐出開口部
２５ 吐出電極印加回路
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンタ等に利用し得るカラー画像形成装置の構造に関し、さらに詳しくは、イエロー、マゼンタ、シアン等の原色の荷電性トナーを電界により飛翔させてカラー画像を形成するカラー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つの形式として、本出願人は、先に、特開平３−２１５８７４号公報において、電気絶縁性のシートに複数の開口部を列状に穿設した電極アレイに、前記各開口部毎に制御電極を設け、この電極アレイを、そのシート面がローラ状のトナー供給手段に摺接させ、該トナー供給手段にてトナーを開口部に供給する一方、トナー供給手段に対して前記電極アレイを挟んで反対側に位置する背面電極体に裏面が接するように画像記録媒体を移動させながら、各制御電極に毎に制御電圧を印加して、画像記録媒体の表面にトナーを飛翔させて付着した後、この画像記録媒体を定着装置に搬送させてトナー画像を形成する装置を提案した。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この種の画像形成装置にてカラー画像を形成するときには、イエロー、マゼンタ、シアン等の原色の荷電性トナーを電界により画像記録媒体の表面に飛翔させて１画素毎に色重ねするものであるから、１画素での色重ねがずれる等して色の再現性が充分でないという問題があった。
【０００４】本発明は、この問題を解決すべくなされたものであって、カラー画像データに応じて各原色のトナーを画像記録媒体に付着される以前に混合して、高画質のカラー画像を得ることができるカラー画像形成装置を提供することを目的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため、請求項１に記載の発明のカラー画像形成装置は、イエロー、マゼンタ、シアン等の原色の荷電性トナー毎のプロセスユニットを、複数の開口部が形成され、各開口部がそれぞれ制御電極を有する個別電極アレイと、前記荷電性トナーを前記各開口部に供給するトナー供給手段と、前記個別電極アレイの各制御電極を独立して制御することにより、前記荷電性トナーをトナー供給手段から開口部を介して選択的に飛翔させる電界制御手段とにより構成し、前記複数のプロセスユニットにおける個別電極アレイと対向して画像記録媒体を挟んで対向電極を配置し、前記各プロセスユニットの電界制御手段を、前記荷電性トナーが画像記録媒体に到達する前に互いに混合するように制御させるものである。
【０００６】また、請求項２に記載の発明は、請求項１における前記複数のプロセスユニットにおける個別電極アレイと画像記録媒体との間に、荷電性トナーを混合するための混合室を設け、該混合室の荷電性トナー放出部には、複数の開口部がそれぞれ制御電極を有する統合電極アレイを設け、該統合電極アレイにおける制御電極を、統合電界制御手段にて制御してカラー画像データに応じて前記混合した荷電性トナーを画像記録媒体に向かって選択的に飛翔させるように構成したものである。
【０００７】
【実施例】次に、本発明を具体化した実施例について説明する。図１は本発明のカラー画像形成装置の概要を示し、該カラー画像形成装置は本体ケース１内のイエロー、マゼンタ、シアンの荷電性トナー２０毎に対応する３つのプロセスユニット２Ｙ，２Ｍ，２Ｃと、この３つのプロセスユニットのトナー吐出口としての開口部１７を囲むように設けた混合室４の下面に張設した統合電極アレイ３と、定着装置７と、画像記録媒体としての用紙Ｐの用紙搬送ユニット５と、対向電極６と制御部８と電源部９とにより構成されている。
【０００８】本カラー画像形成装置では、カラー画像データに基づいて各プロセスユニット２Ｙ，２Ｍ，２Ｃから所定量の荷電性トナーを一旦混合室４に吐出し、統合電極アレイ３にて制御して、対向電極６にて裏面が帯電された用紙Ｐに前記混合した荷電性トナー２０を飛翔・付着させて、カラートナー像として可視化させた後、定着装置７で加熱・押圧してカラートナー像を定着し、本体ケース１の排紙トレイ１０に出力するものである。
【０００９】次に、前記各プロセスユニット２Ｙ，２Ｍ，２Ｃの構成について説明する。なお、これらは内部に収納する荷電性トナーの色の種類が異なるのみであるので、イエローの荷電性トナーの部分について代表的に説明し、他は省略する。プロセスユニット２Ｙは、イエローの荷電性トナー２０を収納する容器１１と該容器１１内のトナー担持ローラ１２と、トナー供給ローラ１３と、トナー層厚さを規制するための規制ブレード１４と、個別電極アレイ１５等から構成されている。
【００１０】次に、前記各構成要素の詳細を説明すると、個別電極アレイ１５は、図３に示すように、略２５μｍ程度の厚さのフィルム状のポリイミド製の電気絶縁性のシート１６に、直径略１００μｍの複数の開口部１７が用紙Ｐの搬送方向（図１及び図２の矢印Ａ方向）と直交する方向に１列状に形成されており、前記用紙Ｐと対峙する側（混合室４側）には、シート１６を貫通して形成された丸孔状や矩形状等の各開口部１７毎に、各開口部１７の円周縁に沿った環状の電極部１８ａと、該各電極部１８ａを図１の個別電界制御手段としての制御電圧印加回路２１に接続するためのリード部１８ｂとからなる制御電極１８が１μｍ厚さの銅、金等の金属にて形成されている。
【００１１】そして、前記シート１６の裏面は、開口部１７列の近傍においてトナー担持ローラ１２の外周面に摺接させるように配置する。容器１１内の銅、アルミニウム製等の金属筒製等の導電性のトナー担持ローラ１２及び供給ローラ１３は、用紙Ｐの搬送方向と直交する幅寸法とほぼ同じ長さを有し、図示しない回転駆動装置により、それぞれ、図２の矢印方向に回転させられる。容器１１内にて、トナー担持ローラ１２の回転方向上流側の円周面に接触する規制ブレード１４は、トナー担持ローラ１２の長さとほぼ等しく形成され、トナー担持ローラ１２の外周面に帯電担持された荷電性トナー２０を圧接して、その層厚さが一定に保持されるようになっている。
【００１２】荷電性トナー２０は電気絶縁性を有する粒径約７μｍ程度の小粒径トナーが画像的に好ましく、粉砕トナー、重合トナー等が使用できるものであり、供給ローラ１３によってトナー担持ローラ１４の表面に供給される。トナー担持ローラ１４は導電性材料からなるので、トナー担持ローラ１４とその表面に担持された荷電性トナー２０も含んで全体として同電位になる。
【００１３】前記３つのプロセスユニット２Ｙ，２Ｍ，２Ｃにおける３つの個別電極アレイ１５の下方を囲み、且つ１列状の開口部１７の箇所に対応するように同じく１列状に混合室４を形成する。即ち、混合室４は、用紙Ｐの幅方向に沿って開口部１７の箇所毎に区切るように１列状に配置される。そして、各混合室４の下面毎に開口部を有する統合電極アレイ３を配置する。該統合電極アレイ３の構成は、図２で示した前記個別電極アレイ１５とほぼ同じ構成であるので、その詳細の説明は省略するが、図２示すごとく、電気絶縁性のシート１６の上面は混合室４内に向き、シート１６の下面であって各吐出開口部２４の外周に形成した吐出制御電極２３は、用紙Ｐの表面（上面）であって対向電極６と約１ｍｍ程度の隙間を介して対峙するように配置される。
【００１４】なお、対向電極６は、図１及び図２に示すように、電気絶縁性の支持板６１の上面に配置した板状のものである。そして、対向電極６とトナー担持ローラ１２との間には直流電源２２が接続され、対向電極６に＋１ｋＶ程度の高電圧が印加されるようになっており、トナー担持ローラ１２と個別電極アレイ１５における制御電極１８との間に個別電界制御手段としての制御電圧印加回路（ＩＣ、集積回路）２０が接続され、画像形成データに基づいて制御電極１８に０Ｖもしくは＋４０Ｖに電圧印加されるようになっている。
【００１５】さらに、統合電極アレイ３における吐出制御電極２３とトナー担持ローラ１２との間には、統合電界制御手段としての吐出電圧印加回路２５を接続し、吐出制御電極２３側に＋２００Ｖの電圧が印加されるようになっている。なお、トナー担持ローラ１２側は０Ｖであり、これらの電力は電源部９から供給される。本体ケース１の下部には、給紙カセット６２の受け板６３に積層された用紙Ｐがばねにて側面視Ｄ字状の給紙ローラ６４の周面に押圧されるように配置され、図示しない駆動装置にて間欠回転する給紙ローラ６４の１回転にて最上位置の用紙Ｐが反転ローラ６５と搬送ガイド板６６と送り出しローラ対６７を介して、前記統合電極アレイ３と対向電極６の間にて図１の矢印Ａ方向に搬送される。なお、用紙Ｐの搬送方向下流側には、画像を定着させるための加熱ローラ７１と押圧ローラ７２とからなる定着装置７が配置されている。
【００１６】次に、このように構成されたカラー画像形成装置の記録動作（印字動作）について説明する。まず始めに、各プロセスユニット２Ｙ，２Ｍ，２Ｃにおけるトナー担持ローラ１２と、これとほぼ同じ長さのトナー供給ローラ１３とが、図２に示す矢印方向に回転することにより、容器１１内にてトナー供給ローラ１３から送られて来る荷電性トナー２０は、トナー担持ローラ１２の表面に擦り付けられる。トナー担持ローラ１２の表面に担持された荷電性トナー２０はトナー担持ローラ１２の回転によって個別電極アレイ１５に向かって搬送される。その途次、規制ブレード１４にて荷電性トナー２０が薄層化されると共にマイナスに帯電される。
【００１７】トナー担持ローラ１２の表面上の荷電性トナー２０は個別電極アレイ１５における絶縁性のシート１６に擦りつけられつつ開口部１７の下方に供給される。ここで、カラー画像データに基づいて画像形成制御に必要な制御処理を行う制御部８から制御電圧印加回路２１に伝達され、画像信号に応じて、その画像部分に対応する制御電極１８には、トレイ量に応じたパルス幅の０Ｖまたは＋４０Ｖの制御電圧が選択的に印加される。
【００１８】その結果、画像部分に対応する制御電極１８に＋４０Ｖの電圧が印加されると、画像部分に対応する開口部１７近傍には、制御電極１８と導電性のトナー担持ローラ１２と間の電位差により、制御電極部１８ａよりトナー担持ローラ１２に向かう電気力線が形成される。このときの電気力線の強度は、前記電位差に比例し、且つ制御電極１８とトナー担持ローラ１２表面との距離に反比例するものである。
【００１９】このように、前記制御電極部１８ａよりトナー担持ローラ１２に向かう電気力線により、前記マイナスに帯電された荷電性トナー２０は高い電位の方向に静電力を受け、開口部１７を通過するように混合室４内に引き出される。各プロセスユニット２Ｙ，２Ｍ，２Ｃにて前述と同様にして各色の荷電性トナー２０が混合室４内に飛翔し、当該混合室４内でこれらのトナーがクラウド状態（雲状態）で混合し、所定の色に発色する。この場合、図２に示すように、混合室４に向かう各個別電極アレイ１５の開口部１７の向きをそれから飛翔するトナー流がほぼ１点で集中されるように構成しておくと、３つのトナー流の運動量が集中点で規制され、色の混合を迅速各均一に行うことができる。
【００２０】このようにして引き出され混合した荷電性トナー２０は、さらに、統合電極アレイ３における画像形成部分に対応する吐出開口部２４の吐出制御電極２３に印加された吐出制御電圧（＋２００Ｖ）と、対向電極６に印加されている電圧（＋１ｋＶ）とによって、用紙Ｐと統合電極アレイ１との間に形成される電界により、用紙Ｐに向かって前記前もって色混合された荷電性トナー２０が飛翔し、用紙Ｐ表面には所定の色の荷電性トナー２０が堆積されて可視的な画素を形成する。
【００２１】他方、非画像部分に対する制御電極１８には、制御電圧印加回路２１から０Ｖの電圧が印加される。その結果、トナー担持ローラ１２と制御電極１８と同電位となり、トナー担持ローラ１２上の荷電性トナー２０は、開口部１７を通過することはない。従って、非画像部分に対しては、混合室４内にトナーが存在せず、統合電極アレイ３の吐出開口部２４からトナー２０が噴射することもない。
【００２２】このようにして、用紙Ｐの表面に統合電極アレイ３の吐出開口部２４列により混合された荷電性トナー２０の１列分の画素が形成される間に、当該用紙Ｐを吐出開口部２４の列と直角方向（図１の矢印Ａ方向）に１画素分搬送される。このような動作を繰り返すことにより、用紙Ｐの表面には、所定の色のトナー２０による所定のカラー画像が形成される。その後、定着装置７の箇所にて用紙Ｐ上にカラーのトナー像が加熱定着された後、排紙トレイ１０に出力されるのである。
【００２３】前記実施例では、複数の色のプロセスユニットにおける個別電極アレイ１５の開口部１７から飛翔させた荷電性トナー２０を一旦混合室４内で混合した後、統合電極アレイ３の吐出電圧にて用紙Ｐ表面に吐出させたが、別の実施例として、統合電極アレイ３を省略し、混合室４の用紙Ｐ表面への吐出開口部（図示せず）の形状及び複数の個別電極アレイ１５における開口部１７の向き、ひいては各開口部１７から飛翔する荷電性トナー２０の混合集中点を用紙Ｐ表面近傍となるように設定すれば、一層簡単な構成で且つカラー画像形成の制御も簡単にして所定の混合した色の荷電性トナーを用紙Ｐの表面付着させることができる。
【００２４】なお、カラー画像に対応して２種類以上の荷電性トナーを制御するための対応する数のプロセスユニットを備えれば良いことはいうまでもない。
【００２５】
【発明の作用・効果】以上に説明したように、請求項１に記載の発明のカラー画像形成装置は、イエロー、マゼンタ、シアン等の原色の荷電性トナー毎のプロセスユニットを、複数の開口部が形成され、各開口部がそれぞれ制御電極を有する個別電極アレイと、前記荷電性トナーを前記各開口部に供給するトナー供給手段と、前記個別電極アレイの各制御電極を独立して制御することにより、前記荷電性トナーをトナー供給手段から開口部を介して選択的に飛翔させる電界制御手段とにより構成し、前記複数のプロセスユニットにおける個別電極アレイと対向して画像記録媒体を挟んで対向電極を配置し、前記各プロセスユニットの電界制御手段を、前記荷電性トナーが画像記録媒体に到達する前に互いに混合するように制御させるものである。
【００２６】従って、イエロー、マゼンタ、シアン等の各原色の荷電性トナー毎に対応する複数のプロセスユニットでは、カラー画像データに基づいて個別電極アレイの開口部から所定量の荷電性トナーをそれぞれ飛翔させて一旦混合したものを画像記録媒体に飛翔・付着させるのであるから、従来のように、１つの画素ごとに、別別の色のトナーを重ね付着させて、結果として所定の色の画素を得るのに比べて画像記録媒体表面での色の再現性が優れ、高画質のカラー画像を得ることができるという効果を奏するのである。
【００２７】また、請求項２に記載の発明は、請求項１における前記複数のプロセスユニットにおける個別電極アレイと画像記録媒体との間に、荷電性トナーを混合するための混合室を設け、該混合室の荷電性トナー放出部には、複数の吐出開口部がそれぞれ吐出制御電極を有する統合電極アレイを設け、該統合電極アレイにおける吐出制御電極を、統合電界制御手段にて制御してカラー画像データに応じて前記混合した荷電性トナーを画像記録媒体に向かって選択的に飛翔させるように構成したものである。
【００２８】従って、前記複数のプロセスユニットのトナー吐出口としての開口部を囲むようにした混合室４で一旦荷電性トナーが充分に混合された後に、統合電極アレイの統合電界制御手段にて画像記録媒体の表面に前記混合済みのトナーを付着させるから、画素ごとの色の再現性が格段に向上し、高画質のカラー画像を得ることができるという効果を奏するのである。
【図面の簡単な説明】
【図１】カラー画像形成装置の概略側断面図である。
【図２】プロセスユニットの要部断面図である。
【図３】個別電極アレイ及び統合電極アレイの斜視図である。
【符号の説明】
２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ プロセスユニット
３ 統合電極アレイ
４ 混合室
６ 対向電極
１１ 容器
１２ トナー担持ローラ
１５ 個別電極アレイ
１６ シート
１７ 開口部
１８ 制御電極
２０ トナー
２１ 制御電圧印加回路
２３ 吐出制御電極
２４ 吐出開口部
２５ 吐出電極印加回路
【特許請求の範囲】
【請求項１】 イエロー、マゼンタ、シアン等の原色の荷電性トナー毎のプロセスユニットを、複数の開口部が形成され、各開口部がそれぞれ制御電極を有する個別電極アレイと、前記荷電性トナーを前記各開口部に供給するトナー供給手段と、前記個別電極アレイの各制御電極を独立して制御することにより、前記荷電性トナーをトナー供給手段から開口部を介して選択的に飛翔させる電界制御手段とにより構成し、前記複数のプロセスユニットにおける個別電極アレイと対向して画像記録媒体を挟んで対向電極を配置し、前記各プロセスユニットの電界制御手段を、前記荷電性トナーが画像記録媒体に到達する前に互いに混合するように制御させることを特長とするカラー画像形成装置。
【請求項２】 前記複数のプロセスユニットにおける個別電極アレイと画像記録媒体との間に、荷電性トナーを混合するための混合室を設け、該混合室の荷電性トナー放出部には、複数の吐出開口部がそれぞれ吐出制御電極を有する統合電極アレイを設け、該統合電極アレイにおける吐出制御電極を、統合電界制御手段にて制御してカラー画像データに応じて前記混合した荷電性トナーを画像記録媒体に向かって選択的に飛翔させるように構成したことを特長とする請求項１記載のカラー画像形成装置。
【請求項１】 イエロー、マゼンタ、シアン等の原色の荷電性トナー毎のプロセスユニットを、複数の開口部が形成され、各開口部がそれぞれ制御電極を有する個別電極アレイと、前記荷電性トナーを前記各開口部に供給するトナー供給手段と、前記個別電極アレイの各制御電極を独立して制御することにより、前記荷電性トナーをトナー供給手段から開口部を介して選択的に飛翔させる電界制御手段とにより構成し、前記複数のプロセスユニットにおける個別電極アレイと対向して画像記録媒体を挟んで対向電極を配置し、前記各プロセスユニットの電界制御手段を、前記荷電性トナーが画像記録媒体に到達する前に互いに混合するように制御させることを特長とするカラー画像形成装置。
【請求項２】 前記複数のプロセスユニットにおける個別電極アレイと画像記録媒体との間に、荷電性トナーを混合するための混合室を設け、該混合室の荷電性トナー放出部には、複数の吐出開口部がそれぞれ吐出制御電極を有する統合電極アレイを設け、該統合電極アレイにおける吐出制御電極を、統合電界制御手段にて制御してカラー画像データに応じて前記混合した荷電性トナーを画像記録媒体に向かって選択的に飛翔させるように構成したことを特長とする請求項１記載のカラー画像形成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開平８−１１８７０８
【公開日】平成８年（１９９６）５月１４日
【国際特許分類】
【出願番号】特願平６−２５３５６６
【出願日】平成６年（１９９４）１０月１９日
【出願人】（０００００５２６７）ブラザー工業株式会社 (13,856)
【公開日】平成８年（１９９６）５月１４日
【国際特許分類】
【出願日】平成６年（１９９４）１０月１９日
【出願人】（０００００５２６７）ブラザー工業株式会社 (13,856)
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