JP2000190552A - 粉体現像剤噴射式画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 各貫通孔に対して記録媒体上に複数のドット
を形成し、さらに、１ドット形成する時間の短い高速度
の場合でも各ドットが乱れることなく所望の画質が得ら
れる粉末現像剤噴射式画像形成装置を提供する。 【解決手段】 コントローラ４８から個別電極３６に対
して、現像剤担持体１２に保持されている現像剤１８を
背面電極２０に向けて付勢する電圧を印加し、上記現像
剤１８を孔３４を介して飛翔させ、隔壁２６と背面電極
２０との間にある記録媒体２８に付着させるとともに、
偏向電極４０に対して、現像剤１８の飛翔方向を変更す
る電圧を印加し、記録媒体上の現像剤１８の付着位置を
変える画像形成装置において、一端側の画素５０１から
他端側の画素５０３まで順に現像剤を付着させ、次に、
他端側の別の画素５０４から、一端側の別の画素５０６
まで順に現像剤１８を付着させる動作を繰り返す。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、現像剤担持体に担
持されている粉体現像剤を電気的な力により飛翔させて
記録媒体に付着させる、粉体現像剤噴射式画像形成装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】上記画像形成装置の一態様として、米国
特許第５、４７７、２５０号公報に開示されているもの
がある。この画像形成装置は、荷電性の粉末現像剤を担
持する現像剤担持ローラと、現像剤担持ローラに所定の
間隔を置いて対向する背面電極と、現像剤担持ローラ上
の現像剤を背面電極に向けて付勢する電界を形成するた
めの電源を有する。現像剤担持ローラと背面電極との間
には隔壁が配置され、この隔壁と背面電極との間に記録
媒体の通過できる空間が形成されている。隔壁は、現像
剤担持ローラと背面電極との対向する領域に位置する部
分に、記録媒体搬送方向に垂直な方向に沿うように複数
の貫通孔が形成されている。また、隔壁は、各貫通孔の
周囲に個別電極を有し、各個別電極が駆動電源に接続さ
れている。

【０００３】この画像形成装置によれば、作成すべき画
像に基づく画像信号に対応した電圧が駆動電源から個別
電極に印加される。このとき、印加電圧は、現像剤担持
ローラに保持されている現像剤を背面電極に向けて電気
的に付勢する極性を有する。したがって、この印加電圧
により生じる電界の付勢力と、現像剤担持ローラと背面
電極との間に形成されている電界の付勢力との協力によ
り、印加された個別電極に対向する位置にある一群の現
像剤が現像剤担持ローラから分離し、対応する貫通孔を
介して、隔壁と背面電極との間にある記録媒体に到達
し、この記録媒体上に現像剤のドットが形成される。そ
して、ドットの集合により記録媒体上に目的の画像が形
成される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うに各貫通孔に対応して記録媒体上に１つのドットしか
形成しない形態の画像形成装置では、記録媒体搬送方向
に垂直な方向の所望の画素数に等しい数の貫通孔を設け
る必要がある。一方で、高解像度を得るためには、貫通
孔の大きさを小さくするか、あるいは貫通孔同士の間隔
を短くする必要がある。しかしながら、貫通孔を小さく
すると貫通孔の内面に現像剤が付着することにより貫通
孔が目詰まりし易くなるし、また、貫通孔同士の間隔を
短くすると個別電極の配置が難しくなる。

【０００５】そこで、本発明は、貫通孔を通過する現像
剤の飛翔方向を変えることにより各貫通孔に対して記録
媒体上に複数のドットを形成し、さらに、短時間で多く
のドットを形成する高速度の場合でも各ドットが乱れる
ことなく所望の画質を得ることができる粉末現像剤噴射
式画像形成装置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、請求項１に係る粉末現像剤噴射式画像形成装
置は、（ａ） 荷電性の粉体現像剤を担持し、この現像
剤を所定の方向に搬送する現像剤担持体と、（ｂ） 非
導電性材料からなり、現像剤担持体と所定の間隔を置い
て対向し、現像剤担持体に近接する領域に複数の貫通孔
を有する隔壁と、（ｃ） 貫通孔の近傍に配置された第
１の電極及び第２の電極と、（ｄ） 画像信号に基づい
て第１の電極に電圧を印加し、現像剤担持体から貫通孔
を介して隔壁を通過する第１の方向に現像剤を付勢する
電界の強度を変えることにより、貫通孔に対向した現像
剤担持部分に保持されている現像剤を貫通孔を介して飛
翔させ、隔壁を挟んで現像剤担持体の反対側にある記録
媒体に付着させるとともに、画像信号に基づいて第２の
電極に電圧を印加し、前記第１の方向と略直交し且つ記
録媒体の搬送方向に垂直な第２の方向に現像剤を付勢す
る第２の電界を形成することによって、現像剤の飛翔方
向を変更し、記録媒体上の現像剤の付着位置を変える出
力部とを有し、各貫通孔は、記録媒体上の前記第２の方
向に沿って位置された複数の画素が対応しており、前記
出力部は、第２の方向に関して一端側の画素から他端側
の画素まで順に現像剤を付着させ、次に、前記他端側の
画素と記録媒体搬送方向に関して隣り合う他端側の別の
画素から、前記一端側の画素と記録媒体搬送方向に関し
て隣り合う一端側の別の画素まで順に現像剤を付着させ
る動作を繰り返すことを特徴とするものである。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の好適な実施の形態を説明する。図１は、本発明に係る
粉体現像剤噴射式画像形成装置における画像作成部１０
の概略構成を示す。画像作成部１０は、導電性の材料か
らなる現像剤担持ローラ（現像剤担持体）１２を有す
る。現像剤担持ローラ１２は矢印１４で示す方向に回転
自在に支持されている。また、現像剤担持ローラ１２
は、第１のバイアス電源１６に接続され、所定の電圧
（本実施形態では負極性のバイアス電圧Ｖ_B1）が印加で
きるようにしてある。現像剤担持ローラ１２の外周には
粉体の現像剤１８が担持されており、この現像剤１８は
所定の極性（本実施形態では負極性）に帯電されてい
る。

【０００８】現像剤担持ローラ１２の下方には、この現
像剤担持ローラ１２と所定の間隔をあけて背面電極ロー
ラ（背面電極）２０が、現像剤担持ローラ１２と平行に
設けてある。背面電極ローラ２０は矢印２２で示す方向
に回転自在に支持されている。また、背面電極ローラ２
０は第２のバイアス電源２４に接続され、所定の電圧
（本実施形態では正極性のバイアス電圧Ｖ_B2）が印加で
きるようにしてある。バイアス電圧Ｖ_B1、Ｖ_B2の値は、
現像剤担持ローラ１２と背面電極ローラ２０との電位差
によってそれらの間に形成される鉛直方向の電界によ
り、現像剤担持ローラ１２に担持されている負極帯電現
像剤１８が背面電極ローラ２０に向けて吸引されるが、
その吸引力だけでは現像剤１８が現像剤担持ローラ１２
から分離しないように調節されている。

【０００９】現像剤担持ローラ１２と背面電極ローラ２
０との間には隔壁２６が配置されている。現像剤担持ロ
ーラ１２と隔壁２６の間隔Ｌ₁は、現像剤担持ローラ１
２に保持されている現像剤１８が隔壁２６との接触によ
り掻き取られないように、両者の間に僅かの隙間を設け
るか、または両者の接触圧を最小限に抑えるように設定
する。他方、背面電極ローラ２０と隔壁２６の間隔Ｌ₂
は、これらの間を記録媒体２８（例えば、紙、樹脂フィ
ルム）が通過できるとともに、後に説明するように、こ
の記録媒体２８に付着した現像剤１８が隔壁２６と接触
しない程度の空間３０が形成されるように設定する。

【００１０】隔壁２６は非導電性材料からなる薄い板で
形成されている。図１〜図４に示すように、隔壁２６の
一部、すなわち現像剤担持ローラ１２と背面電極ローラ
２０とが対向する領域（印刷領域３２）に含まれる部分
には、この隔壁２６を貫通する複数の孔３４が、現像剤
担持ローラ１２の中心軸と平行な線上に、所定の間隔を
あけて形成されている。隔壁２６の内部または表面に
は、各孔３４を囲むように、リング状の個別電極３６が
設けてある。個別電極３６は、図２に示すように第３の
バイアス電源３８に接続され、バイアス電圧Ｖ_B3が印加
できるようにしてある。

【００１１】図４に最もよく示されているように、各孔
３４の近傍で且つ背面電極ローラ２０側には、個別電極
３６に対向して一対の偏向電極４０Ｌ、４０Ｒが設けて
ある。これらの偏向電極４０Ｌ、４０Ｒは、略同一の弓
型形状であり、孔３４の中心軸４２及び記録媒体２８の
搬送方向に平行な線４３に関して互いに略対称に配置さ
れている（ただし、理解しやすいように図では偏向電極
４０を個別電極３６の外側に描いてある。）。また、図
２に示すように、偏向電極４０Ｌは第４のバイアス電源
４４に接続され、バイアス電圧Ｖ_B4が印加できるように
なっており、偏向電極４０Ｒは第５のバイアス電源４６
に接続され、バイアス電圧Ｖ_B5が印加できるようにして
ある。後で詳しく述べるように、これらの偏向電極４０
に印加する電圧を調整することによって孔３４内に生じ
る電界の方向を変え、各孔３４に対し複数のドットを形
成することができる。本実施形態では、各孔３４を通過
する現像剤１８によって、記録媒体搬送方向に垂直な線
上に位置する記録媒体２８上の３つの点（例えば、図４
の５０１、５０２、５０３及び５０４、５０５、５０
６）を中心とするような３つのドットが形成される。

【００１２】図２に示すように、バイアス電源３８、４
４、４６はコントローラ（ＣＰＵ）４８に接続されてお
り、コントローラ４８から出力される信号に応じて、以
下に詳細に説明するように、それぞれの出力（バイアス
電圧Ｖ_B3、Ｖ_B4、Ｖ_B5）を調整するように構成されてい
る。

【００１３】このように構成された画像作成部１０の画
像作成動作について説明する。現像剤担持ローラ１２、
背面電極ローラ２０は、それぞれ矢印１４、矢印２２方
向に一定の速度で回転する。画像信号が未入力状態で、
コントローラ４０はバイアス電源３８、４４、４６にそ
れぞれ所定の信号を出力する。この信号に対応して、バ
イアス電源３８、４４、４６は、個別電極３６、偏向電
極４０Ｌ、４０Ｒに印加するバイアス電圧を０Ｖに設定
する（図５参照）。

【００１４】記録媒体２８が印刷領域３２に運ばれ、さ
らに、画像信号が入力されると（図５の時刻ｔ₀）、コ
ントローラ４０はバイアス電源Ｖ_B3、Ｖ_B4、Ｖ_B5に所定
の信号を出力する。この信号を受信すると、バイアス電
源Ｖ_B3、Ｖ_B4、Ｖ_B5は、偏向電極４０Ｒに印加するバイ
アス電圧Ｖ_B5を０Ｖのままで、個別電極３６に印加する
バイアス電圧Ｖ_B3の値を０からＶ₃に上げ、偏向電極４
０Ｌに印加するバイアス電圧Ｖ_B4の値を０から正極性の
２Ｖ₀に上げる。これにより、すでに第１と第２のバイ
アス電源１６、２４により現像剤担持ローラ１２と背面
電極ローラ２０との間に形成されている電界よりも大き
く、さらに偏向電極４０Ｌ側に現像剤１８を付勢する電
界Ｅ₁が形成される[図６（ａ）参照]。その結果、対応
する貫通孔３４に対向する現像剤担持ローラ部分に保持
されている現像剤１８は、現像剤担持ローラ１２から分
離して孔３４内に入り、偏向電極４０Ｌにより水平方向
左側に偏向して飛翔し、図４の点５０１を中心とするド
ットを形成する。

【００１５】この大きな電界Ｅ₁の形成される時間は、
図５における時刻ｔ₀から時刻ｔ₁までである。時刻ｔ₁
になると、第３のバイアス電源３８から個別電極３６に
印加される電圧Ｖ_B3の値が、Ｖ₃から０に低下する。一
方、第４のバイアス電源４４から偏向電極４０Ｌに印加
するバイアス電圧Ｖ_B4は現状（２Ｖ₀）を維持する。こ
れは、時刻ｔ₁の直前に現像剤担持ローラ１２から分離
した現像剤１８も偏向電極４０Ｌによって水平方向左側
に偏向できるようにするためである。時刻ｔ₂になる
と、偏向電極４０Ｌに印加する電圧Ｖ_B4の値は、２Ｖ₀
から０に戻る。

【００１６】１ドットの形成に要する時間Ｔが経過し
て、時刻ｔ₀＋Ｔになると、バイアス電源Ｖ_B3、Ｖ_B4、
Ｖ_B5は、個別電極３６に印加するバイアス電圧Ｖ_B3の値
を０からＶ₃に上げ、偏向電極４０Ｌ、４０Ｒに印加す
るバイアス電圧Ｖ_B4、Ｖ_B5の値をともに０からＶ₀に上
げる。これにより、すでに第１と第２のバイアス電源１
６、２４により現像剤担持ローラ１２と背面電極ローラ
２０との間に形成されている電界よりも大きな鉛直方向
の電界Ｅ₂が形成されるが、偏向電極４０Ｌ、４０Ｒに
印加された電圧はＶ₀で等しいので水平方向には電界が
生じない[図６（ｂ）参照]。その結果、対応する貫通孔
３４に対向する現像剤担持ローラ部分に保持されている
現像剤１８は、現像剤担持ローラ１２から分離して孔３
４内を鉛直方向に通過し、図４の点５０２を中心にドッ
トを形成する。この状態は時刻ｔ₀＋Ｔから所定時間後
の時刻ｔ₁＋Ｔまで維持される。

【００１７】時刻ｔ₁＋Ｔになると、第３のバイアス電
源３８から個別電極３６に印加される電圧Ｖ_B3の値が、
Ｖ₃から０に低下する。一方、バイアス電源４４、４６
から偏向電極４０Ｌ、４０Ｒに印加するバイアス電圧Ｖ
_B4、Ｖ_B5は時刻ｔ₂＋Ｔまで現状（Ｖ₀）を維持する。な
お、偏向電極４０Ｌ、４０Ｒに印加する電圧の和を水平
方向左側の場合（及び後で示すように水平方向右側の場
合）に印加した電圧２Ｖ₀と等しく設定し、また、時刻
ｔ₁＋Ｔ後も偏向電極４０Ｌ、４０Ｒに電圧を印加した
のは、偏向しない場合と偏向する場合の条件をなるべく
等しくするようにした一つの実施形態にすぎず、これら
の設定に限るわけではない。

【００１８】時刻ｔ₀＋２Ｔになると、バイアス電源Ｖ
_B3、Ｖ_B4、Ｖ_B5は、偏向電極４０Ｌに印加するバイアス
電圧Ｖ_B4を０Ｖのままで、個別電極３６に印加するバイ
アス電圧Ｖ_B3の値をを０からＶ₃、偏向電極４０Ｒに印
加するバイアス電圧Ｖ_B5の値を０から２Ｖ₀に上げる。
これにより、すでに第１と第２のバイアス電源１６、２
４により現像剤担持ローラ１２と背面電極ローラ２０と
の間に形成されている電界よりも大きく、さらに偏向電
極４０Ｒ側に現像剤１８を付勢する電界Ｅ₃が形成され
る[図６（ｃ）参照]。その結果、対応する貫通孔３４に
対向する現像剤担持ローラ部分に保持されている現像剤
１８は、現像剤担持ローラ１２から分離して孔３４内に
入り、偏向電極４０Ｒにより水平方向右側に偏向して飛
翔し、図４の点５０３を中心とするドットを形成する。

【００１９】この大きな電界Ｅ₃の形成される時間は、
図５における時刻ｔ₀＋２Ｔから時刻ｔ₁＋２Ｔまでであ
る。時刻ｔ₁＋２Ｔになると、第３のバイアス電源３８
から個別電極３６に印加される電圧Ｖ_B3の値が、Ｖ₃か
ら０に低下する。一方、第５のバイアス電源４６から偏
向電極４０Ｒに印加するバイアス電圧Ｖ_B5は現状（２Ｖ
₀）を維持する。これにより、時刻ｔ₁＋２Ｔの直前に現
像剤担持ローラ１２から分離した現像剤１８も偏向電極
４０Ｒによって水平方向右側に偏向できるようになって
いる。時刻ｔ₂＋２Ｔになると、偏向電極４０Ｒに印加
する電圧Ｖ_B5の値は、２Ｖ₀から０に戻る。

【００２０】上記のように図４の左側から右側に順番に
ドットを形成したのに続いて、孔３４の下方に点５０５
がくると、今度は、右側から左側の順に、すなわち、ま
ず右側の点５０４を中心としたドット、続いて真ん中の
点５０５を中心としたドット、最後に左側の点５０６を
中心としたドットを形成するように、個別電極３６、偏
向電極４０Ｌ、４０Ｒに印加される電圧が調整される。
その後は、左側から右側、さらに右側から左側という順
を繰り返して記録媒体２８上にドットを形成する。

【００２１】ここで、記録媒体搬送方向に垂直な方向に
関して一端側から他端側に向かって順に現像剤１８を付
着させ、これを周期的に繰り返す場合、例えば、図４に
おいて５０１、５０２、５０３の順にドットを形成した
後、５０６、５０５、５０４の順にドットを形成する場
合を考える。このとき、点５０４にドットを形成するた
めに現像剤担持ローラ１２から分離した現像剤１８のう
ち、点５０６にドットを形成するために偏向電極４０Ｌ
に電圧を印加する際に記録媒体２８に到達していない現
像剤１８が、偏向電極４０Ｌによって形成された電界の
影響を受けて、５０６の方に向かいながら記録媒体２８
に着弾してしまい画像が乱れる恐れがある。これは、１
ドットを形成する時間Ｔが短い高速度の画像形成装置に
おいて特に顕著に現われる。これに対し、本発明では、
記録媒体搬送方向に垂直な方向に関して一端側から他端
側に向かって順に現像剤１８を付着させ、次に他端側か
ら一端側に向かって順に現像剤１８を付着させるのでＴ
を短くしても、例えば点５０４に対する偏向電極４０Ｒ
の印加によって点５０３に形成するドットが乱れること
がなく、所望の画質を得ることができる。

【００２２】このようにして、記録媒体部分に形成され
た多数のドットの集合により目的の画像が作成される。
なお、記録媒体２８に付着した現像剤は記録媒体２８と
共に図示しない定着工程に運ばれ、そこで加熱溶融され
て記録媒体２８に固定される。

【００２３】以上の説明は本発明の一実施形態に関する
ものであって、本発明は種々改変可能である。例えば、
所望の画像濃度を得るために個別電極３６、偏向電極４
０Ｌ、４０Ｒに印加するバイアス電圧Ｖ_B3、Ｖ_B4、Ｖ_B5
の値は変更可能であり、また、画素を更に増やすため
に、図５に示したパルス以外にさらに別のパルス電圧を
印加してもよい。例えば、個別電極３６に印加するパル
スのピーク電圧をＶ₃のままで、偏向電極４０Ｌに印加
するパルスのピーク電圧を１．５Ｖ₀、偏向電極４０Ｒ
に印加するパルスのピーク電圧を０．５Ｖ₀にするよう
な時間を、上記実施形態における左側に偏向させる時間
と偏向させずに鉛直方向に飛翔させる時間との間に設け
た場合は、図６（ａ）と図６（ｂ）の中間のようにやや
左側に向いて形成された電界によって、記録媒体２８に
形成されるドットは、図４の点５０１と５０２の間にな
る。このように、各孔３４によって形成されるドットの
数は、２つ以上の任意の数が可能である。

【００２４】また、現像剤担持ローラ１２と背面電極ロ
ーラ２０に印加するバイアス電圧Ｖ_B1、Ｖ_B2の極性及び
大きさ、現像剤の極性は、以上に説明した現像剤の飛翔
に悪影響を与えない範囲で変更できる。

【００２５】さらに、現像剤担持体、背面電極はローラ
に限るものでなく、ベルト、剛性の板であってもよい。
要するに、現像剤担持体は現像剤を担持できる部材であ
ればよく、背面電極は、現像剤担持体と協働して、現像
剤担持体に保持されている現像剤を背面電極に向けて吸
引できることができるものであればよい。

【００２６】さらにまた、隔壁２６に形成する孔は複数
列設けてもよいし、その配置形態は千鳥状態であっても
よい。

【００２７】

【発明の効果】本発明の画像形成装置によれば、記録媒
体搬送方向に垂直な方向に関して一端側から他端側に向
かって順に現像剤１８を付着させ、次に他端側から一端
側に向かって順に現像剤１８を付着させるので、あるド
ットを形成するために偏向電極４０に印加しても隣のド
ットの形成に対する影響が小さく、１ドットを形成する
ための時間を短くしても所望の画質を得ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る画像形成装置の画像作成部を模
式的に表した断面図。

【図２】 本発明に係る画像作成部の孔周辺を模式的に
表した断面図。

【図３】 隔壁に形成した孔、個別電極、偏向電極の平
面図。

【図４】 隔壁に形成した孔と記録媒体上に形成するド
ットの中心点との位置関係を示す斜視図。

【図５】 個別電極、２つの偏向電極に印加するバイア
ス電圧の波形図。

【図６】 現像剤担持ローラと背面電極ローラの間に形
成される電界の様子を示す図。

【符号の説明】

１０：画像作成部、１２：現像剤担持ローラ（現像剤担
持体）、１６：第１のバイアス電源、１８：現像剤、２
０：背面電極ローラ（背面電極）、２４：第２のバイア
ス電源、２６：隔壁、２８：記録媒体、３４：孔、３
６：個別電極、３８：第３のバイアス電源、４０：偏向
電極、４４：第４のバイアス電源、４６：第５のバイア
ス電源、４８：コントローラ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2C162 AE02 AE25 AE31 AE47 AE74 AE84 AF06 AF07 AF13 AF19 AF70 AH03 AH14 AH20 CA02 CA12 CA24 2H029 AA01 AB01 AB07 AB16 AC02

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 （ａ） 荷電性の粉体現像剤を担持し、
   この現像剤を所定の方向に搬送する現像剤担持体と、
   （ｂ） 非導電性材料からなり、現像剤担持体と所定の
   間隔を置いて対向し、現像剤担持体に近接する領域に複
   数の貫通孔を有する隔壁と、（ｃ） 貫通孔の近傍に配
   置された第１の電極及び第２の電極と、（ｄ） 画像信
   号に基づいて第１の電極に電圧を印加し、現像剤担持体
   から貫通孔を介して隔壁を通過する第１の方向に現像剤
   を付勢する電界の強度を変えることにより、貫通孔に対
   向した現像剤担持部分に保持されている現像剤を貫通孔
   を介して飛翔させ、隔壁を挟んで現像剤担持体の反対側
   にある記録媒体に付着させるとともに、 画像信号に基づいて第２の電極に電圧を印加し、前記第
   １の方向と略直交し且つ記録媒体の搬送方向に垂直な第
   ２の方向に現像剤を付勢する第２の電界を形成すること
   によって、現像剤の飛翔方向を変更し、記録媒体上の現
   像剤の付着位置を変える出力部とを有し、 各貫通孔は、記録媒体上の前記第２の方向に沿って位置
   された複数の画素が対応しており、 前記出力部は、第２の方向に関して一端側の画素から他
   端側の画素まで順に現像剤を付着させ、次に、前記他端
   側の画素と記録媒体搬送方向に関して隣り合う他端側の
   別の画素から、前記一端側の画素と記録媒体搬送方向に
   関して隣り合う一端側の別の画素まで順に現像剤を付着
   させる動作を繰り返すことを特徴とする粉体現像剤噴射
   式画像形成装置。