JP2000238273A - Image forming apparatus - Google Patents

Image forming apparatus

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JP2000238273A
JP2000238273A JP4466899A JP4466899A JP2000238273A JP 2000238273 A JP2000238273 A JP 2000238273A JP 4466899 A JP4466899 A JP 4466899A JP 4466899 A JP4466899 A JP 4466899A JP 2000238273 A JP2000238273 A JP 2000238273A
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JP
Japan
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ink
latent image
forming apparatus
image
image forming
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Pending
Application number
JP4466899A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Michio Izumi
倫生 泉
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Minolta Co Ltd
Original Assignee
Minolta Co Ltd
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Filing date
Publication date
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  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To achieve a small size, simplification and power saving of a power source device for a charging device for charging a photosensitive drum and a driving circuit system. SOLUTION: An image forming apparatus for forming an image by jumping an ink 54 from a conductive ink thin layer 36 formed covering the surface of an ink carrying roller 30 according to an electrostatic latent image on a photosensitive drum 12 so as to adhere the jumped ink 54 onto a paper indirectly, wherein an insulating layer 42 is provided on the surface of the ink carrying layer 30 as well as a large number of minute conductive projection parts 40 are formed with each tip end projecting from the insulating layer 42, and a predetermined voltage having a polarity different from that of the electrostatic latent image is applied onto the projection parts 40 is provided.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、インク担持体表面
を覆って形成された導電性インク薄層から潜像担持体上
の静電潜像または記録電極に印加される記録電圧に応じ
てインクを飛翔させ、この飛翔インクを記録媒体に間接
または直接に付着させて画像を形成する画像形成装置に
関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for forming an electrostatic latent image on a latent image carrier or a recording ink applied to a recording electrode from a thin conductive ink layer formed over the surface of the ink carrier. And an image forming apparatus that forms an image by causing the flying ink to adhere to a recording medium indirectly or directly.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、例えば特開平6−295131号
公報おいて、潜像担持体上に書き込まれた静電潜像にイ
ンク担持体上から飛翔した導電性インク滴を付着させ、
これにより現像されたインク画像を用紙等の記録媒体に
転写して画像を形成する画像形成装置が提案されてい
る。
2. Description of the Related Art Conventionally, for example, in JP-A-6-295131, a conductive ink droplet flying from an ink carrier is attached to an electrostatic latent image written on a latent image carrier,
There has been proposed an image forming apparatus that transfers an ink image developed as described above to a recording medium such as paper to form an image.

【0003】この種の画像形成装置において導電性イン
ク滴の飛翔力は、静電潜像の電荷とインク担持体上の導
電性インクに誘導注入される電荷との差によって形成さ
れる電界により導電性インクにクーロン力が作用するこ
とで得られる。したがって、そのクーロン力を大きくし
て安定したインク飛翔を実現するための一つの方法とし
て、静電潜像の電位を高くして潜像担持体とインク担持
体間の電界強度を強くする方法がある。
In this type of image forming apparatus, the flying force of a conductive ink droplet is controlled by an electric field formed by a difference between the charge of the electrostatic latent image and the charge induced and injected into the conductive ink on the ink carrier. It is obtained by the Coulomb force acting on the hydrophilic ink. Therefore, as one method for realizing stable ink flying by increasing the Coulomb force, a method of increasing the electric potential of the electrostatic latent image to increase the electric field strength between the latent image carrier and the ink carrier is known. is there.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、静電潜
像の電位を高くしようとすれば、潜像担持体表面の帯電
電位を大きくする必要があり、そのためには帯電装置の
電圧を高くしなければならないので、必然的に電源装置
が大型化することになる。
However, in order to increase the potential of the electrostatic latent image, it is necessary to increase the charging potential on the surface of the latent image carrier, and for this purpose, the voltage of the charging device must be increased. Therefore, the size of the power supply device is inevitably increased.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】そこで、本発明は上記問
題を解決するために、インク担持体表面を覆って形成さ
れた導電性インク薄層から潜像担持体上の静電潜像また
は記録電極に印加される記録電圧に応じてインクを飛翔
させ、この飛翔インクを記録媒体に間接または直接に付
着させて画像を形成する画像形成装置において、上記イ
ンク担持体の表面に絶縁層を設けるとともにこの絶縁層
から各先端が突出する多数の微小な導電性突起部を形成
し、これら突起部に上記静電潜像または上記記録電圧と
は異なる極性の所定電圧を印加することを特徴とする。
SUMMARY OF THE INVENTION In order to solve the above problems, the present invention provides a method of forming an electrostatic latent image on a latent image carrier from a thin conductive ink layer formed over the surface of the ink carrier. In an image forming apparatus which forms an image by causing ink to fly in accordance with a recording voltage applied to an electrode and indirectly or directly attaching the flying ink to a recording medium, an insulating layer is provided on the surface of the ink carrier. A large number of minute conductive protrusions, each of which protrudes from the insulating layer, are formed, and a predetermined voltage having a polarity different from the electrostatic latent image or the recording voltage is applied to these protrusions.

【0006】本発明の画像形成装置において、上記絶縁
層はインク接触角が約50°以上であり、上記突起部は
インク接触角が約30°以下であることが好ましい。
In the image forming apparatus of the present invention, it is preferable that the insulating layer has an ink contact angle of about 50 ° or more, and the protrusion has an ink contact angle of about 30 ° or less.

【0007】[0007]

【発明の作用及び効果】本発明の画像形成装置によれ
ば、インク担持体表面には導電性インク薄層が形成され
ており、インク担持体表面の各突起部には静電潜像また
は記録電圧の電位とは異なる極性の所定電圧が印加され
ている。この状態でインク担持体が例えば潜像担持体と
対向すると、静電誘導により各突起部の先端に潜像電位
とは逆極性の電荷が集中的に誘起され、この電荷が各突
起部上の導電性インク薄層に注入される。このように注
入された導電性インク薄層の電荷と潜像担持体の電荷と
の差によりこれらの間に電界が形成される。この電界
は、突起部間の絶縁層と潜像担持体との間には発生せ
ず、各突起部と潜像担持体間に集中的に発生する。この
電界の作用によって各突起部周辺のインクに潜像担持体
に向かう方向のクーロン力が働き、これにより突起部上
にインクが盛り上がってメニスカスが形成される。この
際、各突起部の先端はインク担持体表面の絶縁層よりも
突出しているので、突起部先端を覆うインク層にメニス
カスが形成されやすくなっている。
According to the image forming apparatus of the present invention, the conductive ink thin layer is formed on the surface of the ink carrier, and the electrostatic latent image or the recording is formed on each protrusion on the surface of the ink carrier. A predetermined voltage having a polarity different from the potential of the voltage is applied. When the ink carrier faces, for example, the latent image carrier in this state, charges having a polarity opposite to the latent image potential are intensively induced at the tip of each protrusion by electrostatic induction, and this charge is applied to each protrusion. Injected into a thin layer of conductive ink. An electric field is formed between the charge of the conductive ink thin layer thus injected and the charge of the latent image carrier due to the difference therebetween. This electric field is not generated between the insulating layer between the projections and the latent image carrier, but is generated intensively between each projection and the latent image carrier. Due to the action of the electric field, a Coulomb force in the direction toward the latent image carrier acts on the ink around each protrusion, whereby the ink rises on the protrusion to form a meniscus. At this time, since the tips of the projections protrude beyond the insulating layer on the surface of the ink carrier, a meniscus is easily formed on the ink layer covering the tips of the projections.

【0008】このようにメニスカスが形成されたインク
薄層が潜像担持体上の静電潜像に対向すると、メニスカ
スに作用するクーロン力がさらに大きくなり、メニスカ
スの先端からインク滴が分離して飛翔する。飛翔したイ
ンク滴は静電潜像に一旦付着してインク画像となったの
ち記録媒体に転写されて画像が形成されるか、または上
記インク滴が記録媒体に直接付着して画像が形成され
る。
When the thin ink layer on which the meniscus is formed faces the electrostatic latent image on the latent image carrier, the Coulomb force acting on the meniscus is further increased, and the ink droplet separates from the tip of the meniscus. To fly. The flying ink droplets once adhere to the electrostatic latent image to form an ink image and are then transferred to a recording medium to form an image, or the ink droplets directly adhere to the recording medium to form an image. .

【0009】このように本発明の画像形成装置によれ
ば、絶縁層から突起部を突出させることにより突起部上
にメニスカスを形成しやすくするとともに、突起部間に
絶縁層を設けることにより突起部に対応する位置で集中
的に電界を発生させるため、低電界強度であってもイン
クが飛翔しやすくなる。これにより、静電潜像または記
録電圧の電位を低くしても安定したインク飛翔を実現で
き、潜像担持体帯電用または記録電圧印加用の電源装置
および駆動回路系の小型化、簡素化、省電力化が可能に
なり、コストを安価にできる。
As described above, according to the image forming apparatus of the present invention, it is easy to form a meniscus on the projection by projecting the projection from the insulating layer, and by providing the insulating layer between the projections. Since the electric field is generated intensively at the position corresponding to the above, the ink can easily fly even at a low electric field intensity. Thus, stable ink flying can be realized even when the potential of the electrostatic latent image or the recording voltage is lowered, and the power supply device and the drive circuit system for charging the latent image carrier or applying the recording voltage can be downsized and simplified. Power can be saved, and costs can be reduced.

【0010】また、静電潜像または記録電圧の電位を低
くできることにより、放電などの他のエレメントに対す
る電気的な影響を低減することもできるため、インク作
像システム全体として安定したものになり、耐久性や環
境変化に対する信頼性を非常に高いものにできる。
Further, since the potential of the electrostatic latent image or the recording voltage can be reduced, the electrical influence on other elements such as discharge can be reduced, so that the entire ink image forming system becomes stable. Extremely high durability and reliability against environmental changes can be achieved.

【0011】さらに、本発明の画像形成装置において、
上記絶縁層はインク接触角が約50°以上であり、上記
突起部はインク接触角が約30°以下である場合には、
絶縁層によりはじかれたインクが濡れ性のよい突起部上
に集まってメニスカスがより一層形成されやすくなり、
インク飛翔に必要な電界強度をさらに低くできる。
Further, in the image forming apparatus of the present invention,
When the insulating layer has an ink contact angle of about 50 ° or more, and the protrusion has an ink contact angle of about 30 ° or less,
The ink repelled by the insulating layer gathers on the protrusions having good wettability and the meniscus is more easily formed,
The electric field strength required for ink flying can be further reduced.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て添付図面を参照して説明する。図1は、本発明の一実
施形態である画像形成装置10の概略構成図である。こ
の画像形成装置10は、潜像担持体である感光体ドラム
12を備えている。感光体ドラム12は、矢印a方向に
回転駆動されるようになっている。感光体ドラム12の
周囲には、その回転方向に沿って順に、感光体ドラム1
2の表面を均一帯電させるコロナ帯電装置14と、均一
帯電した感光体ドラム12の表面に露光して露光部の電
荷を消去することにより非露光部の電荷を残して静電潜
像を書き込む露光装置16と、書き込まれた静電潜像を
導電性インクで現像するインク現像装置18と、現像さ
れたインク画像を記録媒体である用紙Sに転写する転写
ローラ20と、転写後の感光体ドラム12の表面に残留
するインクを回収するクリーニング装置22と、静電潜
像を消去する除電装置24とが配置されている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an image forming apparatus 10 according to an embodiment of the present invention. The image forming apparatus 10 includes a photosensitive drum 12 as a latent image carrier. The photosensitive drum 12 is driven to rotate in the direction of arrow a. Around the photosensitive drum 12, the photosensitive drum 1 is sequentially arranged along the rotation direction.
2, a corona charging device 14 for uniformly charging the surface of the photosensitive drum 12, and an exposure for writing an electrostatic latent image by exposing the uniformly charged surface of the photosensitive drum 12 to erase the charge of the exposed portion, thereby leaving the charge of the non-exposed portion. Device 16, an ink developing device 18 for developing the written electrostatic latent image with conductive ink, a transfer roller 20 for transferring the developed ink image to paper S as a recording medium, and a photosensitive drum after transfer A cleaning device 22 that collects ink remaining on the surface of the cleaning device 12 and a static elimination device 24 that erases an electrostatic latent image are arranged.

【0013】なお、静電潜像の書き込み方式は露光方式
に限定されるものではなく、他の方式、例えばイオンフ
ロー方式、焦電方式、あるいは強誘電体を熱や電気によ
り分極させる方式などによって静電潜像を書き込むよう
にしてもよい。また、多数の微細電極をドラムの表面全
体に形成してもよい。これらの技術は公知のものであ
る。さらに、図示していないが、用紙Sに転写されたイ
ンク画像を乾燥して定着させるインク定着装置を必要に
応じて設けてもよい。
The method of writing an electrostatic latent image is not limited to the exposure method, but may be any other method, such as an ion flow method, a pyroelectric method, or a method in which a ferroelectric is polarized by heat or electricity. An electrostatic latent image may be written. Also, a large number of fine electrodes may be formed on the entire surface of the drum. These techniques are known. Further, although not shown, an ink fixing device for drying and fixing the ink image transferred to the sheet S may be provided as necessary.

【0014】インク現像装置18は、図2に示すよう
に、感光体ドラム12に対向する開口部を有するケーシ
ング26を備えている。ケーシング26の内部には、導
電性インク28が収容されている。ケーシング26の開
口部には、インク担持ローラ30が感光体ドラム12と
の間に僅かな隙間をあけて平行に対向配置されるととも
に矢印b方向に回転駆動可能になっている。インク担持
ローラ30は、オフセット電源38に電気的に接続され
ている。ケーシング26の上部縁部26aとインク担持
ローラ30との間にはシールローラ32が設けてあり、
これによりインクの漏れと乾燥を防止している。インク
担持ローラ30に対してシールローラ32と反対側のケ
ーシング26の上部縁部には、規制ブレード34がイン
ク担持ローラ30との間の隙間を調節可能に設けられて
いる。これにより、インク担持ローラ30が回転する
と、感光体ドラム12に対向するインク担持ローラ30
の表面を覆って導電性インク薄層36が形成される。こ
のインク薄層36は、規制ブレード34を調節すること
により所定厚みに規制することができる。
As shown in FIG. 2, the ink developing device 18 includes a casing 26 having an opening facing the photosensitive drum 12. A conductive ink 28 is accommodated inside the casing 26. At the opening of the casing 26, an ink carrying roller 30 is disposed in parallel opposition to the photosensitive drum 12 with a slight gap therebetween, and is rotatable in the direction of arrow b. The ink carrying roller 30 is electrically connected to an offset power supply 38. A seal roller 32 is provided between the upper edge 26a of the casing 26 and the ink carrying roller 30,
This prevents leakage and drying of the ink. A regulating blade 34 is provided at an upper edge of the casing 26 opposite to the seal roller 32 with respect to the ink carrying roller 30 so as to adjust a gap between the ink carrying roller 30 and the ink carrying roller 30. Thus, when the ink carrying roller 30 rotates, the ink carrying roller 30 facing the photosensitive drum 12 is rotated.
A thin conductive ink layer 36 is formed covering the surface of the conductive ink. The thin ink layer 36 can be regulated to a predetermined thickness by adjusting the regulating blade 34.

【0015】図3(a)に示すように、インク担持ロー
ラ30の表面には多数の微小な突起部40がマトリック
ス配置で形成されている。ただし、各突起部40はマト
リックス配置に限定されず、例えば図3(b)に示すよ
うな千鳥配置や、その他の一定パターンの配置であって
もよい。円柱状をなす突起部40は例えば金属等の導電
性材料からなる。この材料は、インク接触角が約30°
以下のインク濡れ性のよい性質を有する。また、インク
担持ローラ30上の各突起部40には、オフセット電源
38から潜像電位とは異なる極性、例えばプラスの所定
電圧がそれぞれ印加されるようになっている。なお、イ
ンク担持ローラ30を直接接地して、上記所定電圧を接
地電圧としてもよい。
As shown in FIG. 3A, a large number of minute projections 40 are formed on the surface of the ink carrying roller 30 in a matrix arrangement. However, the projections 40 are not limited to the matrix arrangement, but may be, for example, a staggered arrangement as shown in FIG. The columnar projection 40 is made of, for example, a conductive material such as a metal. This material has an ink contact angle of about 30 °
It has the following properties with good ink wettability. Further, a polarity different from the latent image potential, for example, a predetermined positive voltage, is applied to each of the protrusions 40 on the ink carrying roller 30 from the offset power supply 38. The predetermined voltage may be used as the ground voltage by directly grounding the ink carrying roller 30.

【0016】図4に示すように、インク担持ローラ30
の表面であって各突起部40間には絶縁層42が設けて
あり、各突起部40の先端が絶縁層42から突出してい
る。絶縁層42はインク接触角が約50°以上であるイ
ンク反発性材料で構成され、その表面張力が45dyn
e/cm以下であることが好ましい。好適な材料として
は、ポリ塩化ビニル、ポリエチレンテレフタレート、ポ
リフッ化ビニル、ポリメチルメタクリレート、ポリスチ
レン、ポリフッ化ビニリデン、ポリエチレン、ポリ三化
フッ化エチレン、ポリプロピレン、四フッ化エチレン・
エチレン共重合体、パラフィン、ポリ四フッ化エチレ
ン、ヘキサトリアコンタン、六フッ化プロピレンなどが
挙げられる。
As shown in FIG. 4, the ink carrying roller 30
An insulating layer 42 is provided between the respective protrusions 40 on the surface of the substrate, and the tip of each protrusion 40 protrudes from the insulating layer 42. The insulating layer 42 is made of an ink repellent material having an ink contact angle of about 50 ° or more, and has a surface tension of 45 dyn.
e / cm or less. Suitable materials include polyvinyl chloride, polyethylene terephthalate, polyvinyl fluoride, polymethyl methacrylate, polystyrene, polyvinylidene fluoride, polyethylene, polytrifluoroethylene, polypropylene, and tetrafluoroethylene.
Examples include ethylene copolymer, paraffin, polytetrafluoroethylene, hexatriacontan, and propylene hexafluoride.

【0017】インク担持ローラ30の軸方向および回転
方向における突起部40のピッチpは、20〜100μ
m程度が好ましい。突起部40の幅aと突起部40間の
幅bとの比a:bは、必ずしも1:1でなくてもよく、
7:3〜3:7の範囲であることが好ましい。絶縁層4
2表面からの突起部40の高さcは10〜100μm程
度が好ましい。絶縁層42の厚みdは1〜50μm程度
が好ましい。
The pitch p of the projections 40 in the axial direction and the rotation direction of the ink carrying roller 30 is 20 to 100 μm.
m is preferable. The ratio a: b of the width a of the projection 40 to the width b between the projections 40 does not necessarily have to be 1: 1.
It is preferably in the range of 7: 3 to 3: 7. Insulating layer 4
The height c of the protrusion 40 from the second surface is preferably about 10 to 100 μm. The thickness d of the insulating layer 42 is preferably about 1 to 50 μm.

【0018】なお、突起部40の形状は円柱状に限られ
ず、直方体状であってもよい。また、図5(a)に示す
ように突起部40の先端を半球形状としてもよい。この
場合、突起部40の先端が絶縁層42から僅かにでも突
出していればよく、絶縁層42が突起部40の先端の丸
みを帯びた部分にかかる程度の厚みに形成されていても
よい。また、図5(b)に示すように突起部40を円錐
状または角錐状に形成してもよいし、図5(c)に示す
ように突起部40を円錐台状または角錐台状に形成して
もよい。
The shape of the projection 40 is not limited to a column, but may be a rectangular parallelepiped. Further, as shown in FIG. 5A, the tip of the projection 40 may be formed in a hemispherical shape. In this case, it is only necessary that the tip of the protrusion 40 slightly protrudes from the insulating layer 42, and the insulating layer 42 may be formed to a thickness such that it covers the rounded portion of the tip of the protrusion 40. Further, as shown in FIG. 5B, the protrusion 40 may be formed in a conical or pyramid shape, or as shown in FIG. 5C, the protrusion 40 may be formed in a truncated cone or truncated pyramid shape. May be.

【0019】次に、上記構成からなる画像形成装置10
の動作について説明する。インク担持ローラ30が矢印
b方向に回転駆動されると、規制ブレード34で規制さ
れることにより、インク薄層36が感光体ドラム12に
対向するインク担持ローラ30の表面を覆って一様に形
成される。また、インク担持ローラ30上の各突起部4
0には、オフセット電源38からプラスの所定電圧が印
加されている。
Next, the image forming apparatus 10 having the above configuration
Will be described. When the ink carrying roller 30 is driven to rotate in the direction of arrow b, the thin ink layer 36 is uniformly formed by covering the surface of the ink carrying roller 30 facing the photosensitive drum 12 by being regulated by the regulating blade 34. Is done. In addition, each protrusion 4 on the ink carrying roller 30
A positive predetermined voltage is applied to 0 from the offset power supply 38.

【0020】この状態でインク担持ローラ30上の各突
起部40が接地された感光体ドラム12に対向すると、
図6に示すように、各突起部40の先端には静電誘導に
より潜像電位とは逆極性の電荷すなわちプラス電荷が誘
導され、このプラス電荷が各突起部40を覆っているイ
ンク薄層36に注入される。このように注入されたイン
ク薄層36のプラス電荷と感光体ドラム12の電荷との
差によりこれらの間に電界が形成される。この電界は、
突起部40間の絶縁層42と感光体ドラム12との間に
は発生せず、各突起部40と感光体ドラム12間に集中
的に発生する。この電界の作用によって各突起部40周
辺のインクに感光体ドラム12に向かう方向のクーロン
力が働き、これにより突起部40上にインクが盛り上が
ってメニスカス52が形成される。この際、各突起部4
0の先端はインク担持ローラ30表面の絶縁層42より
も突出しているので、突起部40の先端を覆うインク薄
層36にメニスカス52が形成されやすくなっている。
また、絶縁層42がインクをはじく性質を有するため、
インク濡れ性のよい突起部40の周辺にインクが集まり
やすく、これによってもメニスカス52がより一層形成
されやすくなっている。
In this state, when each projection 40 on the ink carrying roller 30 faces the grounded photosensitive drum 12,
As shown in FIG. 6, a charge having a polarity opposite to the latent image potential, that is, a positive charge is induced at the tip of each protrusion 40 by electrostatic induction, and the positive charge covers each protrusion 40. Injected into 36. An electric field is formed between the positive charge of the thin ink layer 36 thus injected and the charge of the photosensitive drum 12 between them. This electric field is
It does not occur between the insulating layer 42 between the projections 40 and the photosensitive drum 12, but occurs intensively between each projection 40 and the photosensitive drum 12. Due to the action of the electric field, a Coulomb force in the direction toward the photosensitive drum 12 acts on the ink around each of the protrusions 40, whereby the ink rises on the protrusions 40 to form a meniscus 52. At this time, each projection 4
Since the leading end of 0 protrudes beyond the insulating layer 42 on the surface of the ink carrying roller 30, the meniscus 52 is easily formed on the thin ink layer 36 covering the leading end of the projection 40.
Further, since the insulating layer 42 has a property of repelling ink,
The ink easily gathers around the protrusions 40 having good ink wettability, which also makes it easier for the meniscus 52 to be formed.

【0021】このようにメニスカス52が形成されたイ
ンク薄層36が感光体ドラム12上のマイナス帯電した
静電潜像に対向すると、メニスカス52に作用するクー
ロン力がさらに大きくなり、その結果、メニスカス52
の先端からインク滴54が分離して飛翔する。飛翔した
インク滴54は静電潜像に一旦付着してインク画像とな
ったのち、用紙Sに転写されて画像が形成される。この
ように、本実施形態の画像形成装置10では、インク担
持ローラ30から飛翔したインク滴を感光体ドラム12
上の静電潜像に一旦付着させてインク画像を形成したの
ち、このインク画像を用紙Sに転写するというように、
インク担持ローラ30からのインク滴を用紙Sに間接に
付着させて画像形成を行うものである。
When the thin ink layer 36 on which the meniscus 52 is formed is opposed to the negatively charged electrostatic latent image on the photosensitive drum 12, the Coulomb force acting on the meniscus 52 is further increased. As a result, the meniscus 52 52
The ink droplet 54 separates and flies from the tip of the ink droplet. The flying ink droplet 54 once adheres to the electrostatic latent image to form an ink image, and is then transferred to the sheet S to form an image. As described above, in the image forming apparatus 10 of the present embodiment, the ink droplets flying from the ink carrying roller 30 are
After an ink image is formed by being once attached to the upper electrostatic latent image, the ink image is transferred to paper S, and so on.
The image formation is performed by indirectly adhering ink droplets from the ink carrying roller 30 to the paper S.

【0022】以上に説明したように本実施形態の画像形
成装置10によれば、絶縁層42から突起部40を突出
させることにより突起部40上にメニスカスを形成しや
すくするとともに、突起部40間に絶縁層42を設ける
ことにより突起部40に対応する位置で集中的に電界を
発生させるため、低電界強度であってもインクが飛翔し
やすくなる。これにより、静電潜像の電位を低くしても
安定したインク飛翔を実現でき、感光体ドラム帯電用の
電源装置および駆動回路系の小型化、簡素化、省電力化
が可能になり、コストを安価にできる。
As described above, according to the image forming apparatus 10 of the present embodiment, the protrusion 40 protrudes from the insulating layer 42 so that a meniscus is easily formed on the protrusion 40, By providing the insulating layer 42 on the surface, the electric field is generated intensively at the position corresponding to the protrusion 40, so that the ink can easily fly even at a low electric field intensity. As a result, even if the potential of the electrostatic latent image is lowered, stable ink flying can be realized, and a power supply device and a drive circuit system for charging the photosensitive drum can be reduced in size, simplified, and power-saving, and cost can be reduced. Can be inexpensive.

【0023】また、静電潜像の電位を低くできることに
より、他のエレメント(例えば、インク担持ローラ3
0、インク現像装置18のケーシング26、規制ブレー
ド34など)に対する放電などの電気的影響を低減する
こともできるため、インク作像システム全体として安定
したものになり、耐久性や環境変化に対する信頼性を非
常に高いものにできる。
Further, since the potential of the electrostatic latent image can be reduced, other elements (for example,
0, the casing 26 of the ink developing device 18, the regulating blade 34, etc.), it is possible to reduce the electric influence such as electric discharge, so that the ink image forming system as a whole becomes stable, and the durability and reliability against environmental changes are improved. Can be very high.

【0024】さらに、絶縁層42はインク接触角が約5
0°以上であり、かつ突起部40はインク接触角が約3
0°以下であるため、絶縁層42によりはじかれたイン
クが濡れ性のよい突起部40上に集まってメニスカス5
2がより一層形成されやすくなり、これによってもイン
ク飛翔電界の強度低下に寄与することができる。
The insulating layer 42 has an ink contact angle of about 5
0 ° or more, and the protrusion 40 has an ink contact angle of about 3
Since the angle is equal to or less than 0 °, the ink repelled by the insulating layer 42 gathers on the protrusions 40 having good wettability and the meniscus 5
2 is more easily formed, which can also contribute to a reduction in the strength of the ink flying electric field.

【0025】ここで、本実施形態の画像形成装置10を
用いてインク飛翔実験を行った。そのときの条件は次の
ようにした。感光体ドラム12には、OPC感光体ドラ
ムを使用し、感光体ドラム12の帯電電位(すなわち静
電潜像の電位)を−300ボルトとし、現像スピード
(すなわち感光体ドラムの周速)を200mm/sec
とした。
Here, an ink flying experiment was performed using the image forming apparatus 10 of the present embodiment. The conditions at that time were as follows. An OPC photosensitive drum is used as the photosensitive drum 12, the charging potential of the photosensitive drum 12 (that is, the potential of the electrostatic latent image) is -300 volts, and the developing speed (that is, the peripheral speed of the photosensitive drum) is 200 mm. / Sec
And

【0026】また、インク担持ローラ30については、
直径を100mm、周速を200mm/sec、突起部
40のピッチpを50μm、突起部40の幅aと突起部
40間の幅bの比a:bを1:1、突起部40の高さc
を20μmとし、絶縁層42の厚みdを5μmとした。
このようなインク担持ローラ30は、まずアルミニウム
管の表面にディッピングによりポリプロピレン樹脂を厚
み5μmに塗布し、次にエキシマレーザ加工により突起
部40に対応する位置のポリプロピレン樹脂を円形状に
除去し、そしてアルミニウム管を電極として樹脂除去部
分にニッケルを電気鋳造して突起部40を形成すること
により製造した。
Further, regarding the ink carrying roller 30,
The diameter is 100 mm, the peripheral speed is 200 mm / sec, the pitch p of the projections 40 is 50 μm, the ratio a: b of the width a of the projections 40 to the width b between the projections 40 is 1: 1, and the height of the projections 40 c
Was set to 20 μm, and the thickness d of the insulating layer 42 was set to 5 μm.
Such an ink carrying roller 30 first applies a polypropylene resin to the surface of an aluminum tube by dipping to a thickness of 5 μm, and then removes the polypropylene resin at a position corresponding to the protrusion 40 by excimer laser processing in a circular shape, and The aluminum tube was used as an electrode, and nickel was electroformed on the resin-removed portion to form the projection 40, thereby manufacturing the device.

【0027】また、各突起部40にはオフセット電源3
8により+1.5kVの電圧を印加した。さらに、現像
ギャップgを500μmとした。そして、使用した導電
性インクの組成は、カーボンブラック(ブラック)、ク
ロモフタルイエロー(イエロー)、キナクリドンマゼン
タ(マゼンタ)または銅フタロシアニンブルー(シア
ン)のいずれかを10wt%、溶媒として水を87wt
%、粘度調整剤としてポリエチレングリコールを1wt
%、分散剤としてスチレンアクリル酸塩を2wt%と
し、そのときのインクの表面張力は45dyne/cm
であった。これらの条件の下で実験したところ、インク
は静電潜像に対して良好に飛翔した。
Each projection 40 has an offset power source 3
8, a voltage of +1.5 kV was applied. Further, the developing gap g was set to 500 μm. The composition of the conductive ink used was 10 wt% of carbon black (black), chromophthal yellow (yellow), quinacridone magenta (magenta) or copper phthalocyanine blue (cyan), and 87 wt% of water as a solvent.
%, 1 wt% of polyethylene glycol as viscosity modifier
%, Styrene acrylate as a dispersant was 2 wt%, and the surface tension of the ink at that time was 45 dyne / cm.
Met. Experiments under these conditions showed that the ink flew well against the electrostatic latent image.

【0028】これに対し、比較実験では、突起部40の
高さcを0としてインク担持ローラ30を平滑表面と
し、他の条件を上記実験と同様にしたところインクは飛
翔しなかった。これにより、本実施形態の画像形成装置
10によれば、低電界強度下においても安定したインク
飛翔が可能であることが確認できた。
On the other hand, in the comparative experiment, when the height c of the projection 40 was set to 0 and the ink carrying roller 30 was made to have a smooth surface, and the other conditions were the same as in the above experiment, the ink did not fly. Accordingly, it was confirmed that the image forming apparatus 10 of the present embodiment can stably fly the ink even under a low electric field intensity.

【0029】次に、図7,8を参照して本発明の別の実
施形態である画像形成装置60について説明する。上記
画像形成装置10では、インク担持ローラ30から飛翔
したインク滴を用紙Sに間接に付着させて画像形成を行
ったが、本実施形態の画像形成装置60はインク担持ロ
ーラ30から飛翔したインク滴を用紙Sに直接付着させ
て画像を形成するものである。そのために、画像形成装
置60では、図7に示すように、互いに対向する感光体
ドラム12とインク現像装置18との間を用紙Sが感光
体ドラム12と接触しながら搬送されるようにしてあ
る。他の構成は上記画像形成装置10とほぼ同じである
が、感光体ドラム12にインクが付着することがないの
でクリーニング装置22を省くことができる。また、感
光体ドラム12に対する用紙Sの密着性をよくするため
に、一対の密着ローラ62,64を必要に応じて設けて
もよい。
Next, an image forming apparatus 60 according to another embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In the image forming apparatus 10 described above, an image is formed by indirectly adhering the ink droplets flying from the ink carrying roller 30 to the paper S. However, the image forming apparatus 60 according to the present embodiment uses the ink droplets flying from the ink carrying roller 30. Is attached directly to the sheet S to form an image. For this purpose, in the image forming apparatus 60, as shown in FIG. 7, the sheet S is transported between the opposing photosensitive drum 12 and the ink developing device 18 while contacting the photosensitive drum 12. . The other configuration is almost the same as that of the image forming apparatus 10, but the ink does not adhere to the photosensitive drum 12, so that the cleaning device 22 can be omitted. Further, in order to improve the adhesion of the sheet S to the photosensitive drum 12, a pair of adhesion rollers 62 and 64 may be provided as needed.

【0030】上記画像形成装置60におけるインク飛翔
原理は、上記において図6を参照して説明したのと同様
である。図8に示すように、インク滴54は、インク担
持ローラ30上の突起部40に対応する位置から感光体
ドラム12の潜像部に向けて飛翔し、用紙Sに直接付着
して画像が形成される。本実施形態の画像形成装置60
によってもまた、上記画像形成装置10と同様の効果を
得ることができる。
The principle of ink flying in the image forming apparatus 60 is the same as that described above with reference to FIG. As shown in FIG. 8, the ink droplet 54 flies from a position corresponding to the protrusion 40 on the ink carrying roller 30 toward the latent image portion of the photosensitive drum 12 and directly adheres to the sheet S to form an image. Is done. Image forming apparatus 60 of the present embodiment
Accordingly, the same effects as those of the image forming apparatus 10 can be obtained.

【0031】次に、図9,10を参照して本発明のさら
に別の実施形態である画像形成装置70について説明す
る。この画像形成装置70では、記録電極72が用紙S
を介してインク現像装置18のインク担持ローラ30に
対向している。用紙Sは記録電極72の下部に接触しつ
つ矢印方向に搬送される。記録電極72は、図10に示
すように、用紙搬送方向と直交する方向に沿って等間隔
で配列された多数の個別電極74と、これら個別電極7
4の周囲を覆う保護絶縁部76とで構成される。上記個
別電極74は、画像の画素密度に対応する密度で配置さ
れ、各先端部が記録電極72の下部に露出している。ま
た、各個別電極74はそれぞれ、スイッチ78を介して
電源80に接続されている。スイッチ78は、画像情報
に応じて選択的にオンされ、これによりインクを飛翔さ
せてドットを形成すべき位置の個別電極74にマイナス
極性の記録電圧が印加されるようになっている。なお、
記録電極72の構成を図10に例示したが、記録電極7
2はこの形態に限定されるものではなく、他の形態のマ
ルチスタイラス電極を使用してもよい。
Next, an image forming apparatus 70 according to still another embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In this image forming apparatus 70, the recording electrode 72 is
Is opposed to the ink carrying roller 30 of the ink developing device 18 via the. The sheet S is transported in the direction of the arrow while contacting the lower part of the recording electrode 72. As shown in FIG. 10, the recording electrode 72 includes a number of individual electrodes 74 arranged at regular intervals in a direction orthogonal to the paper transport direction, and the individual electrodes 7.
4 and a protective insulating portion 76 that covers the periphery of the semiconductor device 4. The individual electrodes 74 are arranged at a density corresponding to the pixel density of an image, and each end is exposed below the recording electrode 72. Each of the individual electrodes 74 is connected to a power supply 80 via a switch 78. The switch 78 is selectively turned on in accordance with image information, so that a recording voltage having a negative polarity is applied to the individual electrode 74 at a position where a dot is to be formed by flying ink. In addition,
The configuration of the recording electrode 72 is illustrated in FIG.
2 is not limited to this form, and another form of multi-stylus electrode may be used.

【0032】上記画像形成装置70におけるインク飛翔
原理は、上記画像形成装置60の場合と同様である。た
だ、感光体ドラム12が記録電極72に置き換えられ、
マイナス電荷を有する潜像部が、マイナス極性の記録電
圧が印加された個別電極74に代わっただけである。個
別電極74に記録電圧が印加されると、これに対向する
インク担持ローラ30の突起部40に対応する位置から
インク滴が飛翔し、このインク滴が用紙Sに直接付着し
て画像が形成される。このように本実施形態の画像形成
装置70でもまた、上記インク現像装置18を用いてい
るので、上記画像形成装置10と同様の効果を得ること
ができる。
The principle of flying ink in the image forming apparatus 70 is the same as that in the image forming apparatus 60. However, the photosensitive drum 12 is replaced by the recording electrode 72,
The latent image portion having a negative charge is merely replaced with the individual electrode 74 to which a negative polarity recording voltage is applied. When a recording voltage is applied to the individual electrode 74, an ink droplet flies from a position corresponding to the protrusion 40 of the ink carrying roller 30 opposed thereto, and the ink droplet directly adheres to the sheet S to form an image. You. As described above, also in the image forming apparatus 70 of the present embodiment, since the ink developing device 18 is used, the same effect as that of the image forming apparatus 10 can be obtained.

【0033】なお、以上に説明した各画像形成装置1
0,60,70では、インク担持体としてローラ30を
用いたが、図11に示すように、上記インク担持ローラ
30と同様の表層構造を有するインク担持ベルト48を
インク現像装置18aに用いてもよい。
Each of the image forming apparatuses 1 described above
In 0, 60, and 70, the roller 30 was used as the ink carrier. However, as shown in FIG. 11, an ink carrying belt 48 having the same surface layer structure as the ink carrying roller 30 may be used in the ink developing device 18a. Good.

【0034】また、上記説明では静電潜像または記録電
圧の極性をマイナスとして説明したが、これとは逆に静
電潜像または記録電圧の極性がプラスの場合にも本発明
を適用することができる。
In the above description, the polarity of the electrostatic latent image or the recording voltage is described as minus. On the contrary, the present invention can be applied to the case where the polarity of the electrostatic latent image or the recording voltage is plus. Can be.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本発明の一実施形態である画像形成装置の概
略構成図。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an image forming apparatus according to an embodiment of the present invention.

【図2】 インク現像装置の拡大図。FIG. 2 is an enlarged view of an ink developing device.

【図3】 (a),(b)は、インク担持ローラ上の突
起部の配置パターンを示す部分拡大平面図。
FIGS. 3A and 3B are partially enlarged plan views showing an arrangement pattern of protrusions on an ink carrying roller.

【図4】 図3(a)のIV−IV線断面図。FIG. 4 is a sectional view taken along line IV-IV of FIG.

【図5】 (a)〜(c)は、突起部形状の変形例を示
す部分拡大断面図。
FIGS. 5A to 5C are partially enlarged cross-sectional views showing a modification of the shape of the protrusion.

【図6】 インク担持ローラ上の突起部に対応する位置
からインクが飛翔する原理を説明するための部分拡大
図。
FIG. 6 is a partially enlarged view for explaining the principle of ink flying from a position corresponding to a protrusion on the ink carrying roller.

【図7】 本発明の別の実施形態である画像形成装置の
概略構成図。
FIG. 7 is a schematic configuration diagram of an image forming apparatus according to another embodiment of the present invention.

【図8】 インク担持ローラ上の突起部に対応する位置
から飛翔したインクが用紙に直接付着する状態を示す部
分拡大図。
FIG. 8 is a partially enlarged view showing a state in which ink flying from a position corresponding to a protrusion on the ink carrying roller is directly attached to a sheet.

【図9】 本発明のさらに別の実施形態である画像形成
装置の概略構成図。
FIG. 9 is a schematic configuration diagram of an image forming apparatus according to still another embodiment of the present invention.

【図10】 記録電極の部分拡大図。FIG. 10 is a partially enlarged view of a recording electrode.

【図11】 インク担持体としてベルトを用いた変形例
を示す画像形成装置の概略構成図。
FIG. 11 is a schematic configuration diagram of an image forming apparatus showing a modified example using a belt as an ink carrier.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10…画像形成装置、12…感光体ドラム(潜像担持
体)、30…インク担持ローラ(インク担持体)、36
…導電性インク薄層、40…突起部、42…絶縁層、5
2…メニスカス、54…インク滴。
10 image forming apparatus, 12 photosensitive drum (latent image carrier), 30 ink carrier roller (ink carrier), 36
... a thin conductive ink layer, 40 ... a protrusion, 42 ... an insulating layer, 5
2: Meniscus, 54: Ink droplet.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 インク担持体表面を覆って形成された導
電性インク薄層から潜像担持体上の静電潜像または記録
電極に印加される記録電圧に応じてインクを飛翔させ、
この飛翔インクを記録媒体に間接または直接に付着させ
て画像を形成する画像形成装置において、 上記インク担持体の表面に絶縁層を設けるとともにこの
絶縁層から各先端が突出する多数の微小な導電性突起部
を形成し、これら突起部に上記静電潜像または上記記録
電圧とは異なる極性の所定電圧を印加することを特徴と
する画像形成装置。
An ink is ejected from a conductive ink thin layer formed over the surface of an ink carrier according to a recording voltage applied to an electrostatic latent image on a latent image carrier or a recording electrode,
In an image forming apparatus for forming an image by indirectly or directly attaching the flying ink to a recording medium, an insulating layer is provided on the surface of the ink carrier, and a large number of minute conductive members each of which protrudes from the insulating layer. An image forming apparatus comprising: forming protrusions; and applying a predetermined voltage having a polarity different from the electrostatic latent image or the recording voltage to the protrusions.
【請求項2】 上記絶縁層はインク接触角が約50°以
上であり、上記突起部はインク接触角が約30°以下で
あることを特徴とする請求項1の画像形成装置。
2. The image forming apparatus according to claim 1, wherein said insulating layer has an ink contact angle of about 50 ° or more, and said projection has an ink contact angle of about 30 ° or less.
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