JP2000280515A - 粉体現像剤噴射式画像形成装置 - Google Patents

粉体現像剤噴射式画像形成装置

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JP2000280515A
JP2000280515A JP9193999A JP9193999A JP2000280515A JP 2000280515 A JP2000280515 A JP 2000280515A JP 9193999 A JP9193999 A JP 9193999A JP 9193999 A JP9193999 A JP 9193999A JP 2000280515 A JP2000280515 A JP 2000280515A
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Tokifumi Shibata
兆史 芝田
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 システム速度の低下を最小限度にとどめたま
まで、各貫通孔に対応する画素数を増やす粉末現像剤噴
射式画像形成装置を提供する。 【解決手段】 個別電極36に対して電圧を印加し、現
像剤18を孔34を介して飛翔させ、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28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、
例えば点601及び602に対応した画像をともに作成
する場合、これらの間の点606を中心とするドットの
径を点601又は点602を中心として形成したときの
ドット径より大きくすることにより、点601及び点6
02近傍ともに現像剤18を付着させるように設定す
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。隔壁には、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、例えば米国特許第5、774、15
9号に記載されているように、貫通孔、個別電極及び電
極制御ICの数を減らす目的で、現像剤の飛翔方向を変
えることにより各貫通孔に対応して複数のドットを形成
するものが考えられる。具体的には、貫通孔の近傍に、
個別電極とは別に、個別電極に電圧を印加するのと同期
して電圧を印加し、これにより現像剤を偏向する偏向電
極を設ける。
【0005】しかしながら、こうした画像形成装置で
は、各貫通孔を介して複数のドットを形成するので、シ
ステム速度が遅くなることが避けられない(各貫通孔に
対応するドットの数がnの場合、システム速度は1/n
に低下する。)。このため、製品の要求仕様を満たすた
めには、各貫通孔に対応する画素数は3つが限界であ
る。
【0006】そこで、本発明は、システム速度の低下を
最小限度にとどめたままで、各貫通孔に対応する画素数
を増やす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。
【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
電極にパルス電圧を印加し、前記第1の方向と略直交す
る第2の方向に現像剤を付勢する電界を形成することに
よって、現像剤の飛翔方向を偏向し、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、前
記第2の方向に沿って位置する、メモリー上の複数の画
素が対応しており、隣り合う2つの画素に対し一度に現
像剤を付着させる電界を形成することにより、記録媒体
に現像剤を付着させる回数を、メモリー上の上記複数の
画素の数より少なくすることを特徴とするものである。
【0008】
【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VB1)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。
【0009】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VB2)が印加で
きるようにしてある。バイアス電圧VB1、VB2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。
【0010】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。
【0011】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VB3が印加
できるようにしてある。
【0012】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VB4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VB5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。例えば、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50
1、502、503)を中心とするような3つのドット
が形成される。
【0013】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VB3、VB4、VB5)を調整するように構成されてい
る。
【0014】本発明では、図5に示すバイアス電圧に基
づいて画像作成動作を行うが、まずは一般的な画像作成
動作について図6を主に用いて説明する。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48はバイアス電源38、4
4、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。
【0015】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6の時刻t0)、コ
ントローラ48はバイアス電源38、44、46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38、44、46は、偏向電極40Rに印加するバイ
アス電圧VB5を0Vのままで、個別電極36に印加する
バイアス電圧VB3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VB4の値を0から正極性の
0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7(a)参照。但し、図では理解
し易いように電界E1の向きを描いてあり、本実施形態
では逆向きである。また、後述する図7(b)、(c)
の電界E2、E3の向きも同様に逆向きである。]。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から一群となって分離して孔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。
【0016】この大きな電界E1の形成される時間は、
図6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VB3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VB4は現状(V0)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VB4の値は、V0から0
に戻る。
【0017】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38、44、
46は、個別電極36に印加するバイアス電圧VB3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VB4、VB5の値をともに0からV1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V1で等しいので水平方向には電界が
生じない[図7(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から一群となって
分離して孔34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。
【0018】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VB3の値が、
3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、VB5は、時刻t2+Tまで現状(V1)を維持し、時
刻t2+Tになると、ともにV1から0に戻る。
【0019】時刻t0+2Tになると、バイアス電源3
8、44、46は、偏向電極40Lに印加するバイアス
電圧VB4を0Vのままで、個別電極36に印加するバイ
アス電圧VB3の値を0からV3、偏向電極40Rに印加
するバイアス電圧VB5の値を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4
0R側に現像剤18を付勢する電界E3が形成される[図
7(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から一群となって分離して孔
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。
【0020】この大きな電界E3の形成される時間は、
図6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VB3の値が、V3
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VB5は現状
(V0)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VB5の値はV0から0に戻る。
【0021】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。
【0022】ところで、こうした画像形成装置では、原
理的には、孔34から5ドット、7ドットを形成するこ
とが可能である。しかしながら、各孔34に対応する画
素数が増えると、その分システム速度が遅くなるので、
現実的には3ドットが限界である。
【0023】これに対し、本発明では、現像剤18を孔
34を介して飛翔させる回数よりも、各孔34に対応す
る画素数を多くすることで、システム速度の低下を最小
限度にとどめるようにしてある。例えば、孔34から現
像剤18を射出させる回数を3回のままで、図8(a)
に示すようにメモリー上の5画素分に対応した画像を作
成する。以下、本発明に係る画像作成動作を説明する。
【0024】図8(a)の点601に対応した画像のみ
を作成する場合は、図5(a)に示すように、図4の点
501に対応した画像を作成するために個別電極36及
び偏向電極40に対して行った電圧印加の方法(図6参
照)と略同じである。
【0025】点602に対応した画像のみを作成する場
合は、図5(c)に示すように、個別電極36に対する
電圧印加の開始時間T0”を図5(a)の点601の場
合の印加開始時間T0よりも遅らせる。その結果、偏向
電極40Lへの電圧印加により発生した電界が現像剤1
8に対して作用する時間はより短くなり、現像剤18
は、点601の手前にある点602近傍に付着する。
【0026】点601及び602に対応した画像をとも
に作成する場合は、図5(b)に示すように、個別電極
36に対する電圧印加の開始時間T0’を、点601の
場合よりは遅らせるが点602の場合より早める(すな
わちT0<T0’<T0”)ことによって、点601と点
602の間の点606を中心とするドットを形成するよ
うにしてある。さらに、個別電極36に対する電圧印加
時間T1’を、点601及び点602の場合の電圧印加
時間T1より長くする。これらの時間の差(T1’−
1)は、現像剤担持ローラ12から飛翔させる現像剤
18の量を増やして、図8(b)に示すように点606
を中心とするドットの径を点601又は点602を中心
として形成したときのドット径より大きくすることによ
り、点601及び点602近傍ともに現像剤18を付着
させるように設定される。
【0027】点603に対応した画像を作成する場合
は、図5(d)に示すように、図4の点502に対応し
た画像を作成するために個別電極36及び偏向電極40
に対して行った電圧印加の方法(図6参照)と略同じで
ある。
【0028】点605に対応した画像のみを作成する場
合は、図5(g)に示すように、図4の点503に対応
した画像のみを作成するために個別電極36及び偏向電
極40に対して行った電圧印加の方法(図6参照)と略
同じである。
【0029】点604に対応した画像のみを作成する場
合は、図5(e)に示すように、個別電極36に対する
電圧印加の開始時間T0”を点605の場合の印加開始
時間T0よりも遅らせる。その結果、偏向電極40Rへ
の電圧印加により発生した電界が現像剤18に対して作
用する時間はより短くなり、現像剤18は、点605の
手前にある点604近傍に付着する。
【0030】点604及び605に対応した画像をとも
に作成する場合は、図5(f)に示すように、個別電極
36に対する電圧印加の開始時間T0’を、点605の
場合よりは遅らせるが点604の場合より早める(すな
わちT0<T0’<T0”)ことによって、点604と点
605の間の点607を中心とするドットを形成するよ
うにしてある。さらに、個別電極36に対する電圧印加
時間T1’を、点604及び点605の場合の電圧印加
時間T1より長くする。これらの時間の差(T1’−
1)は、現像剤担持ローラ12から飛翔させる現像剤
18の量を増やして、点607を中心とするドットの径
を大きくすることにより、点604及び点605近傍と
もに現像剤18を付着させるように設定される。
【0031】以上のことからわかるように、本発明に係
る画像作成動作によれば、例えば孔34を介して現像剤
18を飛翔させる回数を3回にした場合、1回は、点6
01と点602の少なくとも1つに対応した画像を作成
し、1回は、点603に対応した画像を作成し、1回
は、点604と点605の少なくとも1つに対応した画
像を作成する。すなわち、最大3度の現像剤飛翔により
メモリー上の5画素分の画像を作成することができる
(図8(b)は、2回の現像剤射出により3ドット分の
画像を作成した例である。)。
【0032】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、
1つの貫通孔にメモリー上の4画素を対応させたシステ
ムでは、本発明に係る画像作成動作によれば、2回の現
像剤射出で実現できる。
【0033】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VB1、VB2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。
【0034】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。
【0035】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。
【0036】
【発明の効果】本発明の画像形成装置によれば、例えば
最大3回の現像剤射出によりメモリー上の5画素分の画
像を作成する場合、偏向電極40を持たない画像形成装
置に比べて、孔34、個別電極36及び電極制御ICの
数を1/5に減らすことができる一方で、システム速度
の低下を1/3に抑えることができる。
【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】 3回の現像剤射出によりメモリー上の3画素
分の画像を作成する場合において、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本発明
の一実施形態に係るバイアス電圧の波形図。
【図6】 個別電極、2つの偏向電極に印加する、一般
的なバイアス電圧の波形図。
【図7】 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。
【図8】(a) 最大3回の現像剤射出によりメモリー
上の5画素分の画像を作成する場合において、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。(b) 2回の現像剤射出により
3ドット分の画像を作成した図。
【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。

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の電極にパルス電圧を印加し、
    前記第1の方向と略直交する第2の方向に現像剤を付勢
    する電界を形成することによって、現像剤の飛翔方向を
    偏向し、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、前記第2の方向に沿って位置する、メモリ
    ー上の複数の画素が対応しており、 隣り合う2つの画素に対し一度に現像剤を付着させる電
    界を形成することにより、記録媒体に現像剤を付着させ
    る回数を、メモリー上の上記複数の画素の数より少なく
    することを特徴とする粉体現像剤噴射式画像形成装置。
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