JP2000203071A - 粉体現像剤噴射式画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 現像剤担持ローラを回転させるモータとし
て、隔壁を振動できる機能を持った振動型モータを用い
ることにより、隔壁に設けた貫通孔の周辺及び内面に付
着した現像剤を効率的に除去することのできる粉体現像
剤噴射式画像形成装置を提供する。 【解決手段】 振動型モータ４６は、現像剤担持ローラ
１２に接触し、所定範囲の周波数の電圧を印加すること
によって、現像剤ローラ１２を回転させるように振動す
るとともに、防振部材４２を介して隔壁２６に接続さ
れ、上記所定範囲の周波数と異なる範囲の周波数の電圧
を印加することによって、隔壁２６を振動させるように
振動する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、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、荷電性の粉体現像剤を担
持し、所定方向に回転自在に支持された現像剤担持ロー
ラと、現像剤担持ローラを回転させるモータと、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】この問題を解決するために、従来では隔壁
を振動させることにより貫通孔及びその近傍に付着した
現像剤を移動除去する専用の振動装置が用いられていた
が、画像形成時には隔壁が振動しないように振動装置を
制御する必要があるため、コストが高くなるという別の
問題が生じていた。

【０００６】そこで、本発明は、現像剤担持ローラを回
転させるモータとして、隔壁を振動できる機能を持った
振動型モータを用いることにより、貫通孔の周辺及び内
面に付着した現像剤を効率的に除去することのできる粉
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。

【０００７】

【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に係る粉体現像剤噴射式画像形成装
置は、（ａ） 粉体現像剤を担持し、所定の方向に回転
自在に支持された円筒部材と、（ｂ） 円筒部材と所定
の間隔を置いて対向し、円筒部材に近接する領域に複数
の貫通孔を有する板とを有し、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おいて、円筒部材に接触し、所定範
囲の周波数の電圧を印加することによって、円筒部材を
回転させるように振動するとともに、防振部材を介して
上記板に接続され、上記所定範囲の周波数と異なる範囲
の周波数の電圧を印加することによって、上記板を振動
させるように振動する駆動源を有することを特徴とする
ものである。

【０００８】請求項２に係る粉体現像剤噴射式画像形成
装置は、請求項１の粉体現像剤噴射式画像形成装置にお
いて、１つの上記駆動源で複数の上記円筒部材を回転さ
せることを特徴とするものである。

【０００９】

【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、その中心に沿って伸びる
軸１３によって支持されており、後述する駆動手段によ
り矢印１４で示す方向に回転できるようになっている。
また、現像剤担持ローラ１２は、第１のバイアス電源１
６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。

【００１０】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。

【００１１】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、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。

【００１２】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、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２
０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１３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は電源回路３７を介してＣＰ
Ｕ（中央処理装置）３８に接続されている。このＣＰＵ
３８は、画像形成装置で作成する画像に対応した信号を
受け、電源回路３７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。

【００１３】このように構成された画像形成装置によれ
ば、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３
６に正極性のパルス４０が印加される。

【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。また、現像剤１８が孔３４
を飛翔する際に、孔３４の内面及び周辺に現像剤１８の
一部が付着するが、これらの現像剤１８は、後で詳しく
述べるように隔壁２６を振動させることにより除去され
る。

【００１６】次に、現像剤担持ローラ１２の回転及び隔
壁２６の振動に係る構成について説明する。図３に示さ
れるように、隔壁２６は略長方形をしており、現像剤担
持ローラ１２の中心軸１３に直交する方向（これは記録
媒体２８の搬送方向と略同一方向である。）に伸びた一
対の縁部の一方は防振部材４２に連結され、さらにこの
防振部材４２が振動伝播部材４４を介して振動部材４６
（例えば圧電素子）に連結されている。なお、隔壁２６
と防振部材４２、及び防振部材４２と振動伝達部材４４
の連結は、例えばリベットなどの固定部材によって行わ
れている。図４で最もよく示されるように、振動伝達部
材４４は、その上面で現像剤担持ローラ１２と接触する
とともにその下面で振動部材４６と接触し、その結果、
次に説明するように振動部材４６の振動に伴って振動伝
達部材４４が振動し、この振動が現像剤担持ローラ１２
の回転力に変換されるようになっている。

【００１７】続いて、振動部材４６の構成と振動の動作
を説明する。図５に示すように、振動部材４６は、４つ
の板状圧電素子４６ａ、４６ｂ、４６ｃ、４６ｄを、１
つの圧電素子を基準として水平方向にそれぞれ所定距離
スライドさせた状態で並列に並べたものである。また、
各圧電素子４６の振動伝達部材４４に対向する面の中心
部には、Ｖ型形状の突起部５０を設けてあり、突起部５
０がその上方に配置された振動伝達部材４４と所定の圧
力で接触するようになっている。

【００１８】また、振動部材４６は、遅延回路を含む駆
動回路４８を介してＣＰＵ３８に接続されており（図４
参照）、ＣＰＵ３８からの出力信号に応じて、圧電素子
４６ａに周期１／ｆ（ｆは周波数）のパルス電圧が印加
されるとともに、圧電素子４６ｃ、４６ｂ、４６ｄに上
記パルス電圧とはそれぞれ１／４ｆ、２／４ｆ、３／４
ｆだけ時間の遅れた（すなわち位相のずれた）パルス電
圧が印加されるようになっており、各圧電素子４６ａ、
４６ｂ、４６ｃ、４６ｄは印加パルス電圧に応じて図５
の矢印の方向に振動するようになっている。

【００１９】したがって、振動部材４６を振動させると
振動伝達部材４４に振動が伝播され、その結果、現像剤
担持ローラ１２に対向する振動伝達部材４４の表面には
回転運動が生じる。この回転運動によって、従来からよ
く知られているように振動伝達部材４４に接触する現像
剤担持ローラ１２が回転する。

【００２０】次に、図６を用いて防振部材４２の防振特
性を説明する。振動部材４６（及び振動伝達部材４４）
の周波数ｆを漸次上げると、振動の伝達率[これは隔壁
２６の振幅／振動部材４６の振幅）を表わす。]が大き
くなり、ｆが隔壁２６の固有振動数に等しいとき隔壁２
６の振幅が最大になる。その後、隔壁２６の振幅は小さ
くなり、振動の伝達率が１に等しい所定値ｆ₀を超えた
比較的高い周波数ｆにおいては、振動部材４６の振動が
隔壁２６に伝わらないようになっている（なお、図にお
ける防振部材４２の防振域とは、振動部材４６の振幅よ
り隔壁２６の振幅が小さい領域を表わす。）。

【００２１】続いて、図７、８を主に参照して、上記の
ように構成された画像作成部１０の起動時、印字（画像
作成）時、非印字時及び停止時の動作を説明する。

【００２２】時刻ｔ₀において画像作成部１０を起動さ
せる。具体的には、ＣＰＵ３８からの出力信号によって
振動部材４６の振動を開始させた後、この振動数を漸次
上昇させる。これとともに現像剤担持ローラ１２が加速
しながら回転し、隔壁２６も振動する[図８（ａ）参
照]。隔壁２６の振動は、時刻ｔ₀前に隔壁２６の孔３４
及びその近傍に付着した現像剤１８を除去する補助的役
割を果たす。

【００２３】所定時刻ｔ₁を経過して振動部材４６の周
波数がｆ₀を超えると、隔壁２６の振幅は、防振部材４
２による減衰作用によって振動部材４６の振幅より小さ
くなり、印字が開始される時刻ｔ₂までには、隔壁２６
は振動を停止する。

【００２４】個別電極３６にパルス電圧を印加する間、
すなわち印字時、振動部材４６は一定周波数ｆ₁で振動
し、それに伴って現像剤担持ローラ１２は一定速度で回
転するが、隔壁２６は図８（ｂ）のように防振部材４２
によって振動が抑えられる。

【００２５】非印字時、すなわち時刻ｔ₃〜ｔ₂＋Ｔ（Ｔ
は１枚の記録媒体２８に画像を形成するための時間に対
応する。）までの間、振動部材４６の周波数を現像剤担
持ローラ１２の駆動周波数ｆ₁より低くさせる。これに
より、隔壁２６は図８（ａ）のように再び振動するが、
これは振動部材４６の周波数が防振部材４２の防振域以
下すなわちｆ₀以下で顕著に見られる。このとき、隔壁
２６に設けた孔３４及びその周辺に付着した現像剤１８
は、孔３４を通って落下するかあるいは孔の周辺から移
動し、その後適当な手段により除去される。

【００２６】上記のような印字時と非印字時の動作を所
定の回数繰り返した後、画像作成部１０を停止させるた
めに、振動部材４６の周波数を漸次下げる。それに伴っ
て図８（ａ）のように隔壁２６が振動し、孔３４及びそ
の周辺に付着した現像剤を移動させることができる。

【００２７】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、
現像剤担持ローラ１２の駆動及び隔壁２６の振動を行う
振動部材として、電圧によって振動する圧電素子４６の
代わりに、磁界をかけることによって振動する磁歪素子
などを用いてもよい。

【００２８】また、図９のように複数の現像剤担持ロー
ラ１２を用いてカラー画像を形成する場合でも、振動部
材４６の配置と振動部材４６同士の振動の位相関係とを
適当に組み合わせることにより、より少ない振動部材４
６で複数の現像剤担持ローラ１２を回転させることが可
能である。

【００２９】さらに、現像剤担持ローラ１２を回転さ
せ、隔壁２６を振動させる振動部材４６を、他のローラ
（例えば背面電極ローラ２０や記録媒体搬送ローラ）を
回転させるのに同時に用いるように構成することも可能
である。

【００３０】なお、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。

【００３１】加えて、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。すなわち、背面
電極は、現像剤担持ローラと協働して、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吸引でき
ることができるものであればよい。

【００３２】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。

【００３３】

【発明の効果】本発明の画像形成装置によれば、現像剤
担持ローラを回転させるモータに隔壁を振動できる機能
を持たせることで駆動手段の数が減り、従来の画像形成
装置よりもコストを抑えることができる。

【００３４】また、印字時以外の時間に隔壁２６を振動
させることで、孔３４及びその近傍に付着した現像剤１
８を効率よく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】 現像剤担持ローラを回転させ、隔壁を振動さ
せる駆動手段を示す斜視図。

【図４】 図３の断面図。

【図５】 （ａ）振動部材の構成を示す斜視図。（ｂ）
振動部材の正面図。

【図６】 振動部材の周波数と振動の伝達率の関係を示
すグラフ。

【図７】 振動部材の周波数を示す波形図。

【図８】 （ａ）図４において、画像作成部の起動時・
停止時及び非印字時での隔壁の振動を示す図。（ｂ）図
４において、印字時での隔壁の様子を示す図。

【図９】 カラー画像用に複数の現像剤担持ローラを用
いたときの現像剤担持ローラ駆動手段を示す断面図。

【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：防振部材、４４：振動伝達部材、４
６：振動部材（圧電素子）。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2C162 AE01 AE04 AE12 AE25 AE31 AE40 AE74 AE89 AH14 AH15 AJ07 AJ17 CA02 CA12 CA13 CA24 2H077 AD02 AD04 AD35 AE08 BA03 CA05 DB25 EA16 EA21 GA13

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 （ａ） 粉体現像剤を担持し、所定の方
   向に回転自在に支持された円筒部材と、（ｂ） 円筒部
   材と所定の間隔を置いて対向し、円筒部材に近接する領
   域に複数の貫通孔を有する板とを有し、 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おいて、 円筒部材に接触し、所定範囲の周波数の電圧を印加する
   ことによって、円筒部材を回転させるように振動すると
   ともに、 防振部材を介して上記板に接続され、上記所定範囲の周
   波数と異なる範囲の周波数の電圧を印加することによっ
   て、上記板を振動させるように振動する駆動源を有する
   ことを特徴とする粉体現像剤噴射式画像形成装置。
2. 【請求項２】 １つの上記駆動源で複数の上記円筒部材
   を回転させることを特徴とする請求項１の粉体現像剤噴
   射式画像形成装置。