JP2000263832A

JP2000263832A - 画像形成装置

Info

Publication number: JP2000263832A
Application number: JP7028199A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiro Fukubatake; 好博福畑
Original assignee: Minolta Co Ltd
Current assignee: Minolta Co Ltd
Priority date: 1999-03-16
Filing date: 1999-03-16
Publication date: 2000-09-26

Abstract

(57)【要約】【課題】現像剤担持ローラの軸と平行な複数の線に沿
って多数の貫通孔と貫通孔に対応した個別電極とを配置
し、個別電極に電圧を印加することにより、現像剤担持
ローラの回転方向に関して上流側及び下流側の貫通孔を
介して、現像剤担持ローラに担持されている荷電性現像
剤を飛翔させる画像形成装置において、上流側と下流側
で消費される現像剤量を等しくする。【解決手段】上流側の貫通孔３４ａに対応する各個別
電極３６ａの間にシールド電極３７ａを設けるととも
に、下流側の貫通孔３４ｂに対応する各個別電極３６ｂ
の間に別のシールド電極３７ｂを設け、上流シールド電
極３７ａからこれに対向する現像剤担持ローラ部分に向
かう方向に現像剤１８を付勢する電界の強度を、下流シ
ールド電極３７ｂからこれに対向する現像剤担持ローラ
部分に向かう方向に現像剤１８を付勢する電界の強度よ
り大きくなるように、シールド電極３７ａ、３７ｂに電
圧を印加する。

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画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】画像形成装置として、米国特許第５、４
７７、２５０号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。従って、この印加電圧によ
り生じる付勢力と、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を移動中の記録媒体に到達し、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作成され
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このような画像形成装
置の一形態として、画素数を増やす目的から、現像剤担
持ローラの軸と平行な複数の線に沿って多数の貫通孔を
配置するとともに各貫通孔の近傍に個別電極を配置した
複数列型が知られている。しかしながら、この画像形成
装置では、現像剤担持ローラ上の現像剤は、その一部が
現像剤担持ローラの回転方向に関して上流側で消費さ
れ、残りの現像剤が下流側で消費される形態であるた
め、下流側の貫通孔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量が、上流側の貫通孔に対向する
現像剤担持ローラ部分に保持されている現像剤量よりも
少ない事態が生じる。その結果、上流側の個別電極と下
流側の個別電極に同一の電圧を印加した場合に、それぞ
れにより形成されるドットの濃度が違うという事態が生
じる。

【０００５】そこで、本発明は、上流側の貫通孔を通過
する現像剤量と下流側の貫通孔を通過する現像剤量を等
しく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に係る画像形成装置は、荷電性の粉
体現像剤を担持し所定の方向に搬送する現像剤担持体
と、現像剤担持体の現像剤搬送方向とほぼ直交する方向
に伸びる第１の線に沿って配置された複数の第１の貫通
孔と、現像剤の搬送方向に関して第１の線の下流側に位
置する第２の線に沿って配置された複数の第２の貫通孔
とを有する非導電材料からなる隔壁と、各貫通孔の近傍
に配置された個別電極と、各個別電極に電圧を印加し、
この個別電極とこれに対向する現像剤担持体部分との間
の電界強度を変化させ、これにより、この現像剤担持体
部分に担持されている現像剤を現像剤担持体部分から分
離し、個別電極に対応する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
させる出力部と、隣接する第１の貫通孔の間に配置され
た第１の電極と、隣接する第２の貫通孔の間に配置され
た第２の電極と、第１の電極に電圧を印加し、第１の電
極とこれに対向する現像剤担持体部分との間に、第１の
電極からこの現像剤担持体部分に向かう方向に現像剤を
付勢する電界を発生させる第１の出力部と、第２の電極
に電圧を印加し、第２の電極とこれに対向する現像剤担
持体部分との間に、第２の電極からこの現像剤担持体部
分に向かう方向に現像剤を付勢する電界を発生させる第
２の出力部とを有し、第１の出力部により発生させる電
界の強度を、第２の出力部により発生させる電界の強度
より大きく設定する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の間隔は、現像剤担持ローラ１２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の中心軸と平行な２つの線上に、所定の間
隔をあけて形成されている。具体的には、図２（ａ）、
（ｂ）に示すように、貫通孔３４は、現像剤担持ローラ
１２の中心軸と平行に伸びる第１の線３５ａとこれと平
行な第２の線３５ｂに沿って、等間隔に、且つ、線３５
ａ、３５ｂと直交する方向から見たときに第１の線３５
ａ上にある貫通孔３４ａの間に第２の線３５ｂ上にある
貫通孔３４ｂが位置するように（つまり、千鳥状に）配
置されている。隔壁２６はまた、その表面又は内部に、
各貫通孔３４についてこれを囲むリング状の個別電極３
６と、各個別電極３６の間に設けられたシールド電極３
７とを備えている。

【００１１】シールド電極３７は、第１の線３５ａ上の
貫通孔列３４ａと第２の線３５ｂ上の貫通孔列３４ｂと
の中間で分割された２つのシールド電極３７ａと３７ｂ
からなり、それぞれ第３、第４のバイアス電源３８、３
９に接続され、それぞれ所定の電圧Ｖ_B3、Ｖ_B4が印加さ
れるようになっている。個別電極３６は電源回路４０を
介してコントローラ４２に接続されており、このコント
ローラ４２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４０に信号を送り、この信号に基
づいて電源回路４０が各個別電極３６にパルス電圧４４
を印加するようにしてある。

【００１２】以下の説明では、適宜、印刷領域３２にお
ける現像剤担持ローラ１２の移動方向に関して上流側に
位置する線３５ａ上の貫通孔を「上流貫通孔３４ａ」、
下流側に位置する線３５ｂ上の貫通孔を「下流貫通孔３
４ｂ」と呼び、上流貫通孔３４ａの個別電極を「上流個
別電極３６ａ」、下流貫通孔３４ｂの個別電極を「下流
個別電極３６ｂ」と呼ぶ。また、各上流個別電極３６ａ
の間に設けられたシールド電極を「上流シールド電極３
７ａ」、各下流個別電極３６ｂの間に設けられたシール
ド電極を「下流シールド電極３７ｂ」と呼ぶ。

【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、コントローラ４
２より上流個別電極３６ａと下流個別電極３６ｂにそれ
ぞれ所定のパルス電圧４４（本実施形態では正極性）が
印加される。

【００１４】個別電極３６にパルス電圧４４が印加され
ることにより、この個別電極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１８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貫通孔３
４を通り、この貫通孔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２
８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】次に、個別電極３６に印加するパルス電圧
４４の波形について説明する。図３（ａ）に示すよう
に、パルス４４の電圧値は、時刻ｔ₀において基準電圧
Ｖ_REFから最大値（ピーク電圧）Ｖ_PEAKに一気に上昇す
る。ピーク電圧Ｖ_PEAKは所定時間維持され、その後、電
圧値は時刻ｔ₁の時点で基準電圧Ｖ_REFまで低下する。

【００１７】パルス４４の波形は図３（ａ）に示すもの
に限らず、例えば図３（ｂ）に示す波形のものでもよ
い．具体的には、図３（ｂ）は、図３（ａ）のパルスの
変形例を示し、電圧値がピーク電圧Ｖ_PEAKになってから
所定時間経過した時刻ｔ₂の時点で、電圧値をピーク電
圧Ｖ_PEAKからＶ_I（<Ｖ_PEAK）まで低下させたものであ
る。

【００１８】次に、シールド電極３７に印加する電圧Ｖ
_B3、Ｖ_B4の極性及びその作用について以下に説明する。
一般的に、個別電極に印加するときに発生する電界は、
この上方の現像剤担持ローラ部分に担持された現像剤だ
けでなく、該現像剤担持ローラ部分の周囲に担持された
現像剤に対しても影響を与える。その結果、ある個別電
極に電圧を印加したときに、これに隣接する個別電極に
よって飛翔量を制御すべき現像剤に対しても飛翔電界に
影響を与え、飛翔量を変化させてしまうというクロスト
ークの問題が生じる。これを解消するために、隣接する
貫通孔の間にシールド電極を設ける方法が特開平第６−
２１０８９３号に開示されている。

【００１９】しかしながら、貫通孔３４が複数列に配置
された形態の画像形成装置においては、ある上流個別電
極３６ａに電圧を印加すると、シールド電極３７ａによ
り上述のクロストークを避けることはできても、下流側
で消費すべき現像剤が上流側で消費され、その結果、上
記上流個別電極３６ａの下流側に位置する貫通孔３４ｂ
を通過する現像剤量が、上記上流個別電極３６ａに対応
する貫通孔３４ａを通過する現像剤量より少なくなるこ
とが避けられない。

【００２０】一方で、シールド電極３７に印加する電圧
Ｖ_B3、Ｖ_B4と現像剤担持ローラ１２に印加するバイアス
電圧Ｖ_B1との電位差により生じる、現像剤１８をシール
ド電極３７から現像剤担持ローラ１２に向かう方向に付
勢する力（隣り合う個別電極３６に発生する電界の互い
の影響を減少させる意味で、以下シールド力と呼ぶ。）
が大きいほど、個別電極３６に電圧を印加する際の現像
剤担持ローラ１２から背面電極２０に向けて現像剤１８
を付勢する力を小さくする作用を有するので、該個別電
極３６に対応する貫通孔３４を通る現像剤量は減少する
（本実施形態では、シールド電極３７に印加する電圧が
負極性で且つその絶対値が大きいほど、貫通孔３４を通
過する現像剤量が減少する。）。

【００２１】そこで、本発明者は、上流シールド電極３
７ａに印加するバイアス電圧Ｖ_B3によるシールド力を、
下流シールド電極３７ｂに印加するバイアス電圧Ｖ_B4に
よるシールド力より大きく設定することにより、上流側
で飛翔する現像剤量と下流側で飛翔する現像剤量を等し
くすることを見出した。

【００２２】以下の実験条件のもとで、図３（ｂ）に示
す波形のパルス電圧を上流及び下流個別電極３６ａ、３
６ｂともに印加するともに、上流シールド電極３７ａと
下流シールド電極３７ｂにそれぞれバイアス電圧Ｖ_B3、
Ｖ_B4を印加し、記録媒体２８に印字された画像の濃度を
測定した。（１）実験条件・現像剤：ミノルタ製フルカラーレーザプリンタ（商品
名：ＣｏｌｏｒＰａｇｅＰｒｏＰＳ）用黒トナー・解像度：２００ｄｐｉ・貫通孔の内径：１００μｍ・上流側と下流側（すなわち線３５ａと線３５ｂ）との
距離：３８０μｍ・Ｖ_B1：０Ｖ・Ｖ_B2：＋７５０Ｖ・現像剤担持ローラ回転速度：１５０ｍｍ／ｓｅｃ・記録媒体搬送速度：７５ｍｍ／ｓｅｃ（２）個別電極に印加するパルス電圧・Ｖ_REF：−５０Ｖ・Ｖ_I：＋３００Ｖ・Ｖ_PEAK：＋５５０Ｖ・ｔ₁−ｔ₀：８０μｓｅｃ・ｔ₂−ｔ₀：３０μｓｅｃ（Ｃ）シールド電極に印加するバイアス電圧・Ｖ_B3：−１００、−５０、０Ｖ・Ｖ_B4：−１００、−５０、０、＋５０Ｖ

【００２３】実験の結果を図４に示す。図４（ａ）は、
上流シールド電極３７ａに印加するバイアス電圧Ｖ_B3を
０Ｖに設定した場合における、下流シールド電極３７ｂ
に印加するバイアス電圧Ｖ_B4と、下流貫通孔３４ｂを通
過する現像剤１８により記録媒体２８上に形成されるド
ットの濃度（以下、これを下流画像濃度（Image Densit
y)と呼び、また、上流側の貫通孔３４ａの場合、上流画
像濃度と呼ぶ。）との関係を示す。上流シールド電極３
７ａによるシールド力が弱いために、本来なら下流貫通
孔３４ｂで飛翔すべき現像剤１８も上流貫通孔３４ａか
ら飛翔しており、このため、上流画像濃度（図の一点鎖
線）に比べて下流画像濃度が小さいことが図からわか
る。

【００２４】図４（ｂ）は、上流シールド電極３７ａに
印加するバイアス電圧Ｖ_B3を−５０Ｖに設定した場合に
おける、下流シールド電極３７ｂに印加するバイアス電
圧Ｖ _B4と下流画像濃度との関係を示す。図４（ａ）に比
べて上流シールド電極３７ａによるシールド力が強いた
めに、上流貫通孔３４ａで飛翔する現像剤１８は図４
（ａ）の場合より減少する。しかしながらまだ、下流貫
通孔３４ｂで飛翔すべき現像剤１８も上流貫通孔３４ａ
から飛翔している。したがって、上流側で飛翔する現像
剤量と下流側で飛翔する現像剤量の差が見られる（ただ
し、図４（ａ）の場合に比べて下流貫通孔３４ｂを通過
する現像剤量は増加しているので、この差が小さくなっ
ている。）。

【００２５】図４（ｃ）は、上流シールド電極３７ａに
印加するバイアス電圧Ｖ_B3を−１００Ｖに設定した場合
における、下流シールド電極３７ｂに印加するバイアス
電圧Ｖ_B4と下流画像濃度との関係を示す。上流シールド
電極３７ａによるシールド力が十分強いために、上流個
別電極３６ａに電圧を印加することで発生する電界は、
下流貫通孔３４ｂで飛翔する現像剤量に影響を及ぼさな
い。また、下流シールド電極３７ｂに印加するバイアス
電圧Ｖ_B4は、そのシールド力が大きいほど（グラフで左
方向）下流貫通孔３４ｂから飛翔する現像剤量が減少す
ることが、図４（ｃ）からわかる（図４（ａ）、（ｂ）
にもその傾向が現われている。）。

【００２６】さらに、図４（ｃ）から、上流シールド電
極３７ａに印加するバイアス電圧Ｖ _B3を−１００Ｖに設
定し、下流シールド電極３７ｂに印加するバイアス電圧
Ｖ_B4を約−２５Ｖに設定することで、上流画像濃度と下
流画像濃度を等しくできることがわかる。

【００２７】以上、本発明の具体的実施形態を説明した
が、本発明はそれらに限定されるものでなく種々改変可
能である。例えば、上記実施形態では、貫通孔３４（及
び個別電極３６）は２列に配置されていたが、３列以上
の構成でもよい。この場合、シールド電極３７を各列に
それぞれ設け、上流側から下流側に向かうほどシールド
電極３７のシールド力を小さくすれば、各貫通孔列の現
像剤飛翔量を等しくさせることが可能である。

【００２８】また、貫通孔３４、個別電極３６、シール
ド電極３７の配置及びそれらの大きさは様々である。例
えば、図５、図６はともに４列の場合を示しているが
（見やすいように貫通孔は省略した。）、図５は各個別
電極３６に対してシールド電極３７を個別に配設した例
を示し、図６は、上流側と下流側の２列（線３５ａ、３
５ｄ上）では各個別電極３６に対して個別にシールド電
極３７を配設し、その間の２列（線３５ｂ、３５ｃ上）
では各列の全ての個別電極３６に対応して共通のシール
ド電極３７を設けた例である。

【００２９】加えて、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１８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。

【００３０】さらにまた、現像剤担持体１２及び背面電
極２０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。

【００３１】

【発明の効果】本発明に係る複数列型画像形成装置によ
れば、上流側で現像剤が消費された場合でも、上流貫通
孔を通じて飛翔した量とほぼ同等量の現像剤を、下流貫
通孔を介して飛翔し、記録媒体上には一定の濃度のドッ
トで画像を形成することができる。

【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
式的に示した断面図。

【図２】（ａ）画像作成部の拡大断面図。（ｂ）個別
電極とシールド電極の平面配置図。

【図３】個別電極に印加されるパルスの波形図。

【図４】上流及び下流シールド電極に印加する電圧を
変えたときの、上流画像濃度と下流画像濃度の関係を表
わすグラフ。

【図５】貫通孔が４列の場合における、個別電極とシ
ールド電極の平面配置図。

【図６】貫通孔が４列の場合における、個別電極とシ
ールド電極の別の平面配置図。

【符号の説明】

１０：画像作成部、１２：現像剤担持ローラ、１６：第
１のバイアス電源、１８：現像剤、２０：背面電極ロー
ラ、２４：第２のバイアス電源、２６：隔壁、２８：記
録媒体、３４ａ：上流貫通孔、３４ｂ：下流貫通孔、３
６ａ：上流個別電極、３６ｂ：下流個別電極、３７ａ：
上流シールド電極、３７ｂ：下流シールド電極、３８：
第３のバイアス電源、３９：第４のバイアス電源、４
４：パルス電圧

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】荷電性の粉体現像剤を担持し所定の方向
に搬送する現像剤担持体と、現像剤担持体の現像剤搬送方向とほぼ直交する方向に伸
びる第１の線に沿って配置された複数の第１の貫通孔
と、現像剤の搬送方向に関して第１の線の下流側に位置
する第２の線に沿って配置された複数の第２の貫通孔と
を有する非導電材料からなる隔壁と、各貫通孔の近傍に配置された個別電極と、各個別電極に電圧を印加し、この個別電極とこれに対向
する現像剤担持体部分との間の電界強度を変化させ、こ
れにより、この現像剤担持体部分に担持されている現像
剤を現像剤担持体部分から分離し、個別電極に対応する
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出力部と、隣接する第１の貫通孔の間に配置された第１の電極と、隣接する第２の貫通孔の間に配置された第２の電極と、第１の電極に電圧を印加し、第１の電極とこれに対向す
る現像剤担持体部分との間に、第１の電極からこの現像
剤担持体部分に向かう方向に現像剤を付勢する電界を発
生させる第１の出力部と、第２の電極に電圧を印加し、第２の電極とこれに対向す
る現像剤担持体部分との間に、第２の電極からこの現像
剤担持体部分に向かう方向に現像剤を付勢する電界を発
生させる第２の出力部とを有し、第１の出力部により発生させる電界の強度を、第２の出
力部により発生させる電界の強度より大きく設定するこ
とを特徴とする画像形成装置。