JP2000203070A - 粉体現像剤噴射式画像形成装置のクリ―ニング機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 複数の貫通孔を有する板を有し、上記複数の
貫通孔を介して粉体現像剤を飛翔させて画像を作成する
粉体現像剤噴射式画像形成装置に用いるクリーニング装
置を提供する。 【解決手段】 本発明に係るクリーニング装置は、上記
板２６に振動を伝える振動部材４４と、上記振動部材４
４から上記板２６に伝える振動の周波数を、第１の周波
数から第２の周波数に漸次変化させる第１の過程と、上
記第２の周波数から上記第１の周波数に瞬時に変化させ
る第２の過程とを含むサイクルを繰り返す周波数制御手
段とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、板に形成された複
数の貫通孔を介して粉体現像剤を噴射し、これにより記
録媒体上に画像を形成する粉体現像剤噴射式画像形成装
置において、上記複数の貫通孔及びその近傍に付着して
いる現像剤を除去するクリーニング装置に関する。

【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、荷電性の粉体現像剤を担
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、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
うに粉体の現像剤を貫通孔を介して飛翔させる形態の画
像形成装置では、貫通孔の周辺及び内面に現像剤が付着
し、印字を継続することでその量が次第に多くなって記
録媒体上に形成されるドットの径が小さくなるという本
質的問題がある。また、最悪の場合、貫通孔が現像剤で
塞がれ、対応する部分のドットが作成されない事態が生
じる。

【０００５】そこで、本発明は、隔壁を振動させること
により、貫通孔の周辺及び内面に付着した現像剤を効果
的に除去するクリーニング装置を備えた粉体現像剤噴射
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に係るクリーニング装置は、複数の
貫通孔を有する板を有し、上記複数の貫通孔を介して粉
体現像剤を飛翔させて画像を作成する粉体現像剤噴射式
画像形成装置に用いるクリーニング装置であって、上記
板に振動を伝える振動部材と、上記振動部材から上記板
に伝える振動の周波数を、第１の周波数から第２の周波
数に漸次変化させる第１の過程と、上記第２の周波数か
ら上記第１の周波数に瞬時に変化させる第２の過程とを
含むサイクルを繰り返す周波数制御手段と、を備えたこ
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）が通過できると共に、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は非導電性の材料からなる薄い板
で形成されている。図１、２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（以後、方向Ａとす
る。）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
第１の電源回路３７を介してＣＰＵ（中央演算部）３８
に接続されている。このＣＰＵ３８は、画像形成装置で
作成する画像に対応した信号を受け、第１の電源回路３
７に信号を送り、この信号に基づいて電源回路３７が各
個別電極３６にパルス電圧４０を印加するようにしてあ
る。

【００１１】また、図３に示されるように、長方形隔壁
２６の一端には、Ａ方向に伸びた棒状部材４２を介して
圧電素子４４（セラミックスからなり、その構造は積層
型でも単層型でもよい。）が取り付けられており、隔壁
２６の他端側は固定部材４６によって固定されている。
さらに、図４に示されるように、圧電素子４４は、分極
処理されているとともに、駆動回路４８を介してＣＰＵ
３８に接続されており、ＣＰＵ３８からの出力信号に応
じて、圧電素子４４が所定の周波数で図３の矢印の方向
に振動できるように図外の電極に接続されている。これ
により、圧電素子４４の振動に伴って棒状部材４２が励
振することで、隔壁２６の一端側から他端側に進行する
Ａ方向に沿って一様な波面を有する進行波が隔壁２６に
発生し、この進行波が固定部材４６で反射して他端側か
ら一端側に進行するＡ方向に沿って一様な波面を有する
反射波となり、その結果進行波と反射波との干渉によっ
て他端部を節の１つとするＡ方向に沿って一様な波面を
有する定常波が隔壁２６に生じるようになっている。

【００１２】駆動回路４８は、図４に示すように、ＣＰ
Ｕ３８からのデジタル信号をアナログ信号に変換するＤ
／Ａ変換器５０と、このアナログ信号の電圧に応じた周
波数を出力するＶ／Ｆ変換器５２と、各周波数に応じて
パルス電圧を圧電素子４４に印加し、圧電素子４４を振
動させる第２の電源回路５４とから構成されている。

【００１３】このように構成された画像作成部１０の画
像作成動作時、記録媒体２８が印刷領域３２に運ばれる
と、この記録媒体２８と同期を取って、ＣＰＵ３８より
個別電極３６にパルス４０が印加される。このとき印加
されるパルス４０は正極性である。

【００１４】その結果、個別電極３６とこれに対向する
現像剤担持ローラ部分との間には、この現像剤担持ロー
ラ部分に保持されている負極性現像剤１８を背面電極ロ
ーラ２０に向けて付勢する新たな電界が形成される。こ
の新たに形成された電界は、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と相俟って、
現像剤担持ローラ部分に担持されている一群の現像剤１
８を現像剤担持ローラ１２から分離し、飛翔させる。

【００１５】飛翔した現像剤の集団は対応する孔３４を
通り、この孔３４に対向する記録媒体部分に付着してド
ットを形成する。そして、このようにして形成された多
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。

【００１６】続いて、貫通孔３４の周辺及び内面に付着
した現像剤１８の移動除去方法を説明する。非印字時、
ＣＰＵ３８は、圧電素子４４に印加するパルス電圧の周
波数が図５の波形になるような信号を出力する。具体的
には、時刻ｔ₀において周波数ｆ₁（例えば３５ｋＨｚ）
で圧電素子４４を振動させる。このとき隔壁２６にでき
る定常波は、図６（ａ）のようになり、孔３４周辺に堆
積した現像剤１８は、定常波の節に集まるようになる。
一方、孔３４の内面に付着した現像剤１８は、隔壁２６
の振動により背面電極ローラ２０表面に落下し、その後
適当な手段によって除去される。

【００１７】次に、時刻ｔ₀から所定時間Ｔの間に、周
波数をｆ₂（例えば２８ｋＨｚ）まで連続的に小さくす
る。周波数を小さくすると節同士の間隔は大きくなり、
それに伴って各節（及び節に集まった現像剤１８）は図
６の実線矢印が示すように圧電素子４２側へ（例えば節
Ｆは時刻ｔ₀で節Ｄが生じていた位置の近傍に）移動す
る。図６（ｂ）は、周波数がｆ₂のとき隔壁２６に生じ
る定常波を示す。なお、節の移動とともに節に集まった
現像剤１８が移動するように、節の移動速度は、例えば
毎秒数ｍｍ程度の比較的遅いのが好適であり、この場合
ｆ₁からｆ₂まで変化させる時間Ｔは数秒程度である。

【００１８】時刻ｔ₀＋Ｔのとき、周波数をｆ₂からｆ₁
に瞬時に戻す。このとき、定常波は図６（ｂ）から図６
（ａ）に変化し、それに伴って節が生じていた位置は、
図６の点線矢印が示すように振動部分に変わるが、各節
に集まっていた現像剤１８は該節の近傍に生じた新しい
節に集まるようになる（例えば図６（ｂ）で節Ｆに集ま
っていた現像剤１８は、図６（ａ）の節Ｄに集まるよう
になる。）。

【００１９】周期Ｔで上記動作を繰り返すことにより、
孔３４周辺に堆積した現像剤１８は、隔壁２６上を一定
方向（上記実施形態では固定部材４６側から圧電素子４
４側）に移動し、その後適当な手段により除去される。

【００２０】なお、圧電素子４４に印加するパルス電圧
の周波数を、高周波数から低周波数に連続的に変化させ
た後、今度は逆に低周波数から高周波数に連続的に変化
させるサイクルを繰り返す場合、節に集まっている現像
剤は単に隔壁上を移動しているだけであって、孔から現
像剤を遠ざけることはできない。これに対し、本発明で
は、高周波数から低周波数に連続的に変化させた後、該
高周波数に瞬時に戻すことによって、孔３４周辺に堆積
していた現像剤１８を、一定方向に移動させ、効果的に
孔３４から遠ざけることができる。

【００２１】また、図６に示されるように、例えば節Ｌ
は周波数を変えても僅かの移動しかなく、元の周波数に
戻すとそれに伴って節Ｌに集まっていた現像剤１８も元
の位置に戻ってしまうが、固定部材４６、振動子４４と
該節との位置関係や変化させる周波数等を考慮すること
により、そうした節が孔３４の近傍に生じないようにす
るのは容易である。

【００２２】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。上記実施
例では高周波数から低周波数に変化させたが、低周波数
から高周波数に連続的に変化させた後、該低周波数に瞬
時に戻すことによっても同様の効果を得ることができる
（この場合節の移動方向は逆になる。）。

【００２３】また、隔壁２６を振動させる振動子として
圧電素子４４を用いたが、隔壁２６を励振できるもので
あればソレノイド等どのようなものでもよい。ただし、
上記実施形態のように振動子に棒状部材４２を取り付け
ることで、隔壁２６に生じる定常波の波面が孔３４の配
置方向に平行となるようにするのが好適である。

【００２４】さらに、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】加えて、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３４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、隔壁を
振動させる周波数を、所定値から連続的に別の値に所定
時間かけて変化させた後、瞬時に所定値に戻すサイクル
を繰り返すことにより、貫通孔の内面に付着した現像剤
を除去するとともに、貫通孔の周辺に堆積した現像剤を
一定方向にのみ移動することにより効果的に除去するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 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】 隔壁に形成した孔の配置を示す隔壁の部分平
面図。

【図３】 （ａ）隔壁を振動させるクリーニング装置の
概略斜視図。（ｂ）孔近傍の現像剤の状態を示す図。

【図４】 圧電素子を振動させるための回路ブロック
図。

【図５】 圧電素子に印加するパルス電圧の周波数を示
す波形図。

【図６】 隔壁に生じる定常波を示す図。

【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、３７：電源回路、３８：ＣＰＵ、４０：
パルス電圧、４２：棒状部材、４４：圧電素子、４６：
固定部材。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の貫通孔を有する板を有し、上記複
   数の貫通孔を介して粉体現像剤を飛翔させて画像を作成
   する粉体現像剤噴射式画像形成装置に用いるクリーニン
   グ装置であって、 上記板に振動を伝える振動部材と、 上記振動部材から上記板に伝える振動の周波数を、第１
   の周波数から第２の周波数に漸次変化させる第１の過程
   と、上記第２の周波数から上記第１の周波数に瞬時に変
   化させる第２の過程とを含むサイクルを繰り返す周波数
   制御手段と、を備えたことを特徴とする粉体現像剤噴射
   式画像形成装置に用いるクリーニング装置。