JP2000025262A - 直接印刷装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 トナー帯電量が大きい場合でも背景カブリの
無い良好な画像を印刷する。 【解決手段】 第１ローラ５と第２ローラ６とからなる
印刷粒子保持手段と、背面電極１３と、印刷ヘッド１５
とからなり、印刷ヘッド１５の孔１６の周囲に設けた制
御電極１７への電圧を制御することにより、印刷粒子保
持手段５，６に保持した印刷粒子８を印刷ヘッド１５の
孔１６を通過させて被印刷媒体２上に画像を印刷する直
接印刷装置１００において、非印刷部に対応する印刷ヘ
ッド１５の孔１６の制御電極１７に、印刷粒子保持手段
５，６に保持された印刷粒子８と同極性であって、その
印刷粒子８の表層の電位以上の電圧を印加する。非印刷
部の制御電極１７の電圧をＶｗ、第１ローラ５の電圧を
Ｖ１、第２ローラ６の電圧をＶ２とすると、｜Ｖｗ−Ｖ
２｜ ≧ ｜Ｖ１−Ｖ２｜となるようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複写機やプリンタ
ー等に使用される直接印刷装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、シートに画像を直接形成する
直接印刷装置の一種として、トナー等の印刷粒子を用い
て画像を形成するものが知られている。この直接印刷装
置では、トナーを保持して現像に供する第１ローラと第
２ローラからなるダブルローラを備えた現像器と、該現
像器の第２ローラに対向する背面電極と、該背面電極と
前記第２ローラとの間に配置されて複数の孔を有すると
ともにこれらの孔を包囲する制御電極を有する印刷ヘッ
ドとを有している。現像器の第１ローラには電圧Ｖ１が
印加され、第２ローラには電圧Ｖ２が印加されている。
背面電極には電圧Ｖ_BEが印加され、これにより、第２ロ
ーラと背面電極との間に第２ローラより孔を通って背面
電極側に飛翔させる電界が形成されている。印刷ヘッド
の制御電極には、トナーと逆極性の印刷電圧Ｖｂとトナ
ーと同極性の非印刷電圧Ｖｗとが選択的に印加される。

【０００３】図４（Ａ）は、前記従来の直接印刷装置の
第１ローラ、第２ローラ、及び制御電極間の電位分布を
示す。制御電極にトナーと逆極性の電圧Ｖｂ（例えば、
＋３００ボルト）を印加すると、例えばＶ２＝０ボルト
が印加された（すなわち、接地された）第２ローラ上の
トナーが飛翔する。また、制御電極にトナーと同極性の
電圧Ｖｗ（例えば、−５０ボルト）を印加すると、トナ
ーは飛翔しない。このような印刷ヘッドの制御電極に印
加する電圧Ｖｂ，Ｖｗを所望の画像信号に基づいて切り
換えると、当該画像信号に応じたトナー画像がシート上
に印刷される。

【０００４】トナー帯電量が大きい場合には、第２ロー
ラへの付着力が大きくなるので、トナーは飛翔しなくな
り、所望の画像濃度が得られない。そこで、図４（Ｂ）
に示すように、トナー帯電量が大きい場合には、小さい
場合に比べて第１ローラへの印加電圧Ｖ１を大きくし、
これにより第１ローラから第２ローラへのトナーの移動
を促進して第２ローラ上のトナー付着量を多く、すなわ
ち、多層化することで、第２ローラ上のトナー表層の付
着力を弱めて該トナー表層が飛翔しやすくし、十分な画
像濃度を得るようにしていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしがなら、第２ロ
ーラ上の多層化したトナーの表層は、図４（Ｂ）に示す
ように、第１ローラと同じ電位（−２００ボルト）に上
昇しているので、非印刷部でも第２ローラ上のトナーが
少量ながら飛翔し、画像の背景カブリが生じるという問
題があった。

【０００６】本発明は、かかる問題点に鑑みてなされた
もので、トナー帯電量が大きい場合でも背景カブリの無
い良好な画像を印刷することができる直接印刷装置を提
供することを課題とするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明は、被印刷媒体に印刷粒子を直接に付着させ
て印刷する直接印刷装置において、所定の極性に帯電す
る印刷粒子を保持する印刷粒子保持手段と、該印刷粒子
保持手段に対向して配置された背面電極と、該背面電極
に接続され、前記印刷粒子保持手段に保持された印刷粒
子を前記背面電極に向けて電気的に吸引して飛翔させる
電界を形成する電源と、前記印刷粒子保持手段と前記背
面電極の間に配置され、前記印刷粒子が通過できる複数
の孔と該孔の周囲に配置された制御電極とを備えた印刷
ヘッドと、該印刷ヘッドの制御電極に、画像信号に基づ
いて前記印刷粒子の飛翔を許容する電圧と許容しない電
圧とを印加するドライバとからなり、前記印刷粒子保持
手段は、第１ローラと、該第１ローラに接触するととも
に前記背面電極に対向する第２ローラとを有し、非印刷
部に対応する印刷ヘッドの孔の制御電極に、印刷粒子保
持手段に保持された印刷粒子と同極性であって、その印
刷粒子の表層の電位以上の電圧を印加するようにしたこ
とを特徴とするものである。

【０００８】ここで、前記非印刷部に対応する印刷ヘッ
ドの孔の制御電極に印加する電圧Ｖｗは、第１ローラの
電圧をＶ１、第２ローラの電圧をＶ２とすると、 ｜Ｖｗ−Ｖ２｜ ≧ ｜Ｖ１−Ｖ２｜ の関係を満たすように印加することが好ましい。

【０００９】前記構成からなる本発明の直接印刷装置で
は、非印刷部に対応する印刷ヘッドの孔の制御電極に、
印刷粒子保持手段に保持された印刷粒子と同極性であっ
て、その印刷粒子の表層の電位以上の電圧を印加するの
で、非印刷部で、第２ローラと制御電極の間に、印刷粒
子が制御電極に向かって飛翔しない方向の電界が形成さ
れ、印刷粒子の帯電量が大きい場合でも背景カブリが無
くなる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面に従って説明する。

【００１１】図１は本発明の実施形態にかかる直接印刷
装置１００を示す。

【００１２】この直接印刷装置１００は、図示しない供
給ローラからシート通路１に沿って矢印ａ方向に搬送さ
れるシート２に画像を印刷するもので、全体を符号３で
示す現像装置を有する。現像装置３は、容器４と、第１
ローラ５と、第２ローラ６とからなっている。容器４
は、開口部７を有し、内部には印刷粒子として負極性に
帯電する１成分のトナー粒子（以下、単にトナーとい
う。）８が収容されている。第１ローラ５は容器４の開
口部７に配設され、矢印ｂ方向に回転駆動可能に支持さ
れた駆動ローラ９と、該駆動ローラ９に外装された現像
スリーブ１０とからなっている。

【００１３】現像スリーブ１０は、ニッケル等の金属材
料、導電性が付与されたナイロン等の樹脂材料からな
り、前記駆動ローラ９よりも径が大きく、その内面に前
記駆動ローラ９に内接することによって弛み部１１が形
成され、駆動ローラ９とともに矢印ｂ方向に回転するよ
うになっている。現像スリーブ１０の外面には前記容器
４の内面から延設されたステンレス鋼等の金属材料から
なるブレード１２が接触している。現像スリーブ１０に
は、電圧Ｖ１が印加されている。第２ローラ６は、前記
第１ローラ５の現像スリーブ１０の弛み部１１に接触す
るとともに、後述する背面電極１３に対向するするよう
に配置され、矢印ｃ方向に回転駆動可能に支持されてい
る。この第２ローラ１０は、導電性材料からなり、接地
されている（Ｖ２＝０ボルト）。

【００１４】直接印刷装置１００は、また全体を符号１
３で示す背面電極を有する。背面電極１３は、シート通
路１に対して前記現像装置３と反対側に、前記現像装置
３の第２ローラ６と対向するように配置されている。こ
の背面電極１３は、絶縁材料からなるサポート１４によ
って支持されている。背面電極１３には、所定の極性
（本実施形態では正極性）の例えば＋１２００ボルトの
電圧Ｖ_BEが印加されている。これにより、この背面電極
１３と前記第２ローラ６との間に、第２ローラ６上の負
極性に帯電したトナー８が電気的に背面電極１３に吸引
されるような電界が形成されるようになっている。

【００１５】直接印刷装置１００は、さらに前記現像装
置３と背面電極１３との間でかつシート通路１に対して
前記背面電極１３と反対側に、全体を符号１５で示す印
刷ヘッドを有している。印刷ヘッド１５の前記第２ロー
ラ６と前記背面電極１３との対向領域には、トナー８の
平均粒径（約数μｍから１０数μｍ）よりも実質的に大
きい、約２５から２００μｍの内径を有するた複数の孔
１６が設けられている。これらの孔１６はシート通路１
に直交する方向に配列されている。

【００１６】印刷ヘッド１５は、また、それぞれの孔１
６を包囲するドーナツ状の制御電極１７を有する。この
制御電極１７はドライバ１８に印刷配線１９を介して電
気的に接続され、このドライバ１８から各制御電極１７
に画像信号が伝送されるようにしてある。また、ドライ
バ１８は画像のデータを出力するコントローラ２０に電
気的に接続されている。

【００１７】前記ドライバ１８により各制御電極１７に
伝送される画像信号は、シート２の非印刷部Wに対応す
る孔１６の制御電極１７に印加される電圧Ｖｗと、シー
ト２の印刷部Bに対応する孔１６の制御電極１７に印加
される電圧Ｖｂとからなり、これらの電圧ＶｗとＶｂは
コントローラ２０からの画像データに応じてスイッチ２
１により切り換えられる。本実施形態では、例えば、ト
ナー帯電量が小さい場合は、非印刷部Ｗの電圧Ｖｗは約
−５０ボルト、印刷部Ｂの電圧Ｖｂは約＋３００ボルト
であり、トナー帯電量が大きい場合は、非印刷部Ｗの電
圧Ｖｗは約−２００ボルト、印刷部Ｂの電圧Ｖｂは約＋
３００ボルトである。

【００１８】前記第１ローラ５の現像スリーブ１０、前
記第２ローラ６、前記制御電極１７にそれぞれ印加する
電圧Ｖ１，Ｖ２，Ｖｗ，Ｖｂをまとめると、表１の通り
である。

【表１】 トナー帯電量 電位（ボルト）（μｃ／ｇ） Ｖｂ Ｖｗ Ｖ２ Ｖ１ −５ ＋３００ −５０ ０ ０ −１５ ＋３００ −２００ ０ −２００

【００１９】次に、前記構成からなる直接印刷装置１０
０の動作を説明する。

【００２０】直接印刷装置１００では、図示しないメイ
ンモータが駆動して、０ボルトが印加された第１ローラ
５の駆動ローラ９が矢印ｂで示す方向に回転駆動され、
これに伴い現像スリーブ１０が同方向に回転する。容器
４内のトナー８は現像スリーブ１０上を移動してブレー
ド１２との接触領域に運ばれ、そこでブレード１２との
接触により負極性の静電荷が与えられ、現像スリーブ１
０上に保持される。現像スリーブ１０上に保持されたト
ナー８は、接地された第２ローラ６との対向領域におい
て当該第２ローラ６に供給される。

【００２１】一方、印刷ヘッド１５には、トナー非飛翔
時、約−５０ボルトの電圧Ｖｗが制御電極１７に印加さ
れている。したがって、第２ローラ６上の負極性に帯電
したトナー８は制御電極１７に対して電気的に反発し、
孔１６に向けて飛翔することなく、第２ローラ６上に溜
まる。

【００２２】コントローラ２０は、再現すべき画像に対
応した画像データを、ドライバ１８に出力する。この画
像データに対応して、ドライバ１８はスイッチ２１を切
り換えることにより、各制御電極１７に非印刷部Ｗには
−５０ボルトの電圧Ｖｗ、印刷部Ｂには＋３００ボルト
の電圧Ｖｂを印加する。例えば、図２に示すように
「Ａ」という文字画像を印刷する場合の非印刷部Ｗに対
応する孔１６の制御電極１７には−５０ボルトの電圧Ｖ
ｗ、印刷部Ｂに対応する孔１６の制御電極１７には＋３
００ボルトの電圧Ｖｂを印加する。

【００２３】その結果、非印刷部Ｗでは、図３（Ａ）に
示すように、制御電極１７は第２ローラ６上のトナー８
と同極性で、第２ローラ６よりもマイナス側の電位にな
っているので、第２ローラ６上のトナー８は制御電極１
７には飛翔せず、シート２上には画像は形成されない。
一方、印刷部Ｂでは、制御電極１７に＋３００ボルトの
電圧Ｖｂが印加されるので、制御電極１７に対向する第
２ローラ６上のローラ６の部分にあるトナー８は、制御
電極１７と背面電極１３に電気的に吸引され、孔１６を
通って飛翔する。この結果、トナー８の固まりが、シー
ト２に付着して、シート２上に画像が形成される。

【００２４】使用するトナー８の種類や色等のトナー８
の条件が変わってトナー帯電量が大きくなると、トナー
８の第２ローラ６への付着力が強くなってトナー８が飛
翔しにくくなり、所望濃度の画像が得られなくなるの
で、図３（Ｂ）に示すように、第１ローラ５の現像スリ
ーブ１０に印加する電圧Ｖ１を０ボルトからトナー８と
同極性の−２００ボルトに変更する。これにより、第１
ローラ５の現像スリーブ１０上のトナー８が第２ローラ
６に移動する量が多くなり、第２ローラ６上のトナー８
が多層化して、その表層のトナー８の第２ローラ６への
付着力が弱まる。この結果、第２ローラ６上の表層のト
ナー８の飛翔が容易になり、印刷部Ｂでは所望濃度の画
像が得られる。

【００２５】しかしながら、非印刷部Ｗでは、制御電極
１７に印加する電圧Ｖｗがトナー帯電量が小さい場合と
同様に−５０ボルトのままであると、トナー８の飛翔を
抑えることができず、少量のトナー８が飛翔して背景カ
ブリが生じる。そこで、非印刷部Ｗに対応する制御電極
１７に印加する電圧Ｖｗを−５０ボルトから−２００ボ
ルトに変更する。この結果、第２ローラ６のトナー８表
層の電位と制御電極１７の電位とがほぼ等しくなり、ト
ナー８の飛翔が抑制され、背景カブリが無くなる。

【００２６】前記実施形態では、非印刷部に対応する制
御電極１７に印加する電圧Ｖｗを−２００ボルトにして
いるが、これは第２ローラ６のトナー８表層の電位が約
−２００ボルトであったからであり、この電圧Ｖｗをさ
らにマイナス側にすることにより、背景カブリを完全に
無くすことができる。第２ローラ６のトナー８表層の電
位は、第１ローラ５の現像スリーブ１０の電圧Ｖ１によ
って決定される。よって、制御電極１７に印加する電圧
Ｖｗは、 ｜Ｖｗ−Ｖ２｜ ≧ ｜Ｖ１−Ｖ２｜ の関係を満たすようにすればよい。ただし、制御電極１
７に印加する電圧Ｖｗの最大値は、印刷ヘッド１５が絶
縁破壊しない程度、例えば−５００ボルトである。この
値は、他の電極に印加される電圧、他の電極との距離、
ヘッドの表面材料あるいは形状等により適宜設定する。

【００２７】なお、以上の実施形態は単一の現像装置を
有するモノクロの直接印刷装置について説明したが、本
発明は複数の直接印刷装置をシート搬送方向に配設した
タンデム型のカラー直接印刷装置にも適用することがで
きる。

【００２８】また、前記実施形態では、現像剤としてト
ナーのみからなる１成分現像剤を用いたが、トナーとキ
ャリアからなる２成分現像剤を用いてもよい。

【００２９】以上のように、特定の実施形態を参照して
本発明を説明したが、請求の範囲に記載した発明の範囲
から逸脱することなく修正や変形をしてもよいことは当
然である。

【００３０】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、非印刷部に対応する印刷ヘッドの孔の制御電
極に、印刷粒子保持手段に保持された印刷粒子と同極性
であって、その印刷粒子の表層の電位以上の電圧を印加
するので、非印刷部で、第２ローラと制御電極の間に、
印刷粒子が制御電極に向かって飛翔しない方向の電界が
形成され、印刷粒子の帯電量が大きい場合でも背景カブ
リの無い良好な画像を印刷することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施形態にかかる直接印刷装置の概
略断面図。

【図２】 図１の印刷ヘッドの正面図。

【図３】 トナー帯電量が小さい場合（Ａ）と大きい場
合（Ｂ）における、本発明による直接印刷装置の第１ロ
ーラ、第２ローラ、及び制御電極の間の電位分布を示す
図。

【図４】 トナー帯電量が小さい場合（Ａ）と大きい場
合（Ｂ）における、従来の直接印刷装置の第１ローラ、
第２ローラ、及び制御電極の間の電位分布を示す図。

【符号の説明】

２…シート（被印刷媒体）、 ５…第１ローラ（印刷粒子保持手段） ６…第２ローラ（印刷粒子保持手段）、 ８…トナー（印刷粒子）、 １３…背面電極、 １５…印刷ヘッド、 １６…孔、 １７…制御電極。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 宇野 浩二 大阪府大阪市中央区安土町二丁目３番13号 大阪国際ビル ミノルタ株式会社内 Ｆターム(参考） 2C162 AE31 AE74 AE84 AF70 CA02 CA12 CA24 2H029 AB16 AD01

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被印刷媒体に印刷粒子を直接に付着させ
   て印刷する直接印刷装置において、 所定の極性に帯電する印刷粒子を保持する印刷粒子保持
   手段と、 該印刷粒子保持手段に対向して配置された背面電極と、 該背面電極に接続され、前記印刷粒子保持手段に保持さ
   れた印刷粒子を前記背面電極に向けて電気的に吸引して
   飛翔させる電界を形成する電源と、 前記印刷粒子保持手段と前記背面電極の間に配置され、
   前記印刷粒子が通過できる複数の孔と該孔の周囲に配置
   された制御電極とを備えた印刷ヘッドと、 該印刷ヘッドの制御電極に、画像信号に基づいて前記印
   刷粒子の飛翔を許容する電圧と許容しない電圧とを印加
   するドライバとからなり、 前記印刷粒子保持手段は、第１ローラと、該第１ローラ
   に接触するとともに前記背面電極に対向する第２ローラ
   とを有し、 非印刷部に対応する印刷ヘッドの孔の制御電極に、印刷
   粒子保持手段に保持された印刷粒子と同極性であって、
   その印刷粒子の表層の電位以上の電圧を印加するように
   したことを特徴とする直接印刷装置。
2. 【請求項２】 前記非印刷部に対応する印刷ヘッドの孔
   の制御電極に印加する電圧Ｖｗは、第１ローラの電圧を
   Ｖ１、第２ローラの電圧をＶ２とすると、 ｜Ｖｗ−Ｖ２｜ ≧ ｜Ｖ１−Ｖ２｜ の関係を満たすように印加することを特徴とする請求項
   １に記載の直接印刷装置。