JP2000301758A

JP2000301758A - 粉体現像剤噴射式画像形成装置

Info

Publication number: JP2000301758A
Application number: JP11630299A
Authority: JP
Inventors: Oichi Sano; 央一佐野
Original assignee: Minolta Co Ltd
Current assignee: Minolta Co Ltd
Priority date: 1999-04-23
Filing date: 1999-04-23
Publication date: 2000-10-31

Abstract

(57)【要約】【課題】粉体現像剤噴射式画像形成装置において、同
一の貫通孔から現像剤を連続して飛翔させる場合でも、
飛翔する現像剤の量を一定にする。【解決手段】ある貫通孔を介して現像剤を現像剤担持
ローラから分離飛翔させ記録媒体上にドットを形成する
場合、そのドット形成のための個別電極への印加パルス
の電圧値を、そのパルスから一定の周期前に先のパルス
がその個別電極へ印加されていない場合は第１の電圧に
設定し、そのパルスから一定周期前に先のパルスがその
個別電極へ印加されていた場合は、第１の電圧よりも大
きな第２の電圧に設定する。パルスのデューティ比を変
更してもよい。

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】粉体現像剤噴射式画像形成装置として、
（特開平６−２３４２３３号に対応する）米国特許第
５，４７７，２５０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して回転
する現像剤担持ローラと、現像剤担持ローラ表面上に現
像剤を均一の厚さで担持させる現像剤担持機構と、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、各個別電極が駆動装置に接続されている。

【０００３】この画像形成装置によれば、作成すべき画
像に対応した画像信号が個別電極に印加される。このと
き、画像信号は、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、画像信号の印加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、画像信号の印加された個別電
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
極との間を通過す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、該ドットの集
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】現像剤担持機構は、現
像剤担持ローラが貫通孔と対向する位置よりも回転上流
位置において、現像剤をローラ表面上に均一の厚さで担
持させる。また、現像剤担持ローラの表面は、ローラの
回転動作により所定の速度で移動している。これは、貫
通孔を介して現像剤が飛翔する際には、貫通孔に対向す
る現像剤担持ローラ表面は、極力、現像剤の厚さが均一
である新たな面となるようにするためである。しかし、
ある貫通孔を介して２回（２ドット）以上連続して現像
剤を飛翔させる場合、２回目以降の飛翔では前回の飛翔
により現像剤が幾分か飛翔（欠損）した現像剤担持ロー
ラ表面の現像剤層から現像剤が飛翔することがある。図
５はこの状況を説明するための、現像剤担持ローラ１
２、隔壁２６、貫通孔３４及び個別電極３６の部分断面
図である。（１）において、まず１回目の現像剤１８の
分離飛翔が行われる。現像剤担持ローラ１２の回転動作
により、ローラ１２表面とその表面上の現像剤１８は図
面の右方向へ移動する（２）。（３）において、２回目
の分離飛翔が行われる。一部、特に図面の左方におい
て、１回目の分離飛翔の場合と同じ厚さの現像剤１８層
から現像剤１８が分離飛翔しているが、その他の部分で
は、１回目の分離飛翔があった現像剤１８層からさらに
現像剤１８が分離飛翔しているため、その部分では飛翔
する現像剤１８の量が少なくなっている（４）。

【０００５】上述の従来技術の画像形成装置に対して
は、高解像度化の要求が最近高まっている。つまり、高
いドット密度の画像（例えば、数百ｄｐｉ《ドット／イ
ンチ》の画像）を形成することが、求められている。そ
うすると、上述のように同一の貫通孔から現像剤を連続
して飛翔させる場合、ある飛翔と次の飛翔との時間間隔
は益々短くなり、図５のような状況が起きることは避け
難くなっている。飛翔間時間間隔が短くとも、現像剤担
持ローラの回転速度を上げれば、図５のような状況は回
避し得るが、該ローラの回転速度が上がれば上がる程、
該ローラ及びその付帯機構に熱が発生しやすくなり、こ
の熱により現像剤の質変化即ち劣化が生じやすくなる。
よって、現像剤担持ローラ回転速度増加という方策に
は、限度が存する。

【０００６】本発明では、上述の画像形成装置において
同一の貫通孔から現像剤を連続して飛翔させる場合で
も、飛翔する現像剤の量を一定にすることを目的とす
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の画像形成装置は
このような目的を達成するためになされたもので、荷電
性の粉体現像剤を担持する現像剤担持体と、現像剤担持
体に対向して配置され、現像剤担持体と対向する領域に
貫通孔を有する、非導電材料からなる隔壁と、貫通孔の
近傍に配置された個別電極と、隔壁を挟んで現像剤担持
体の反対側で、隔壁に沿って記録媒体を移動させる手段
と、個別電極にパルスを印加し、これにより現像剤担持
体と隔壁との間の電界強度を変化させることで、個別電
極に対向する位置に担持されている現像剤担持体上の現
像剤を貫通孔を介して飛翔させ、隔壁に沿って移動して
いる記録媒体に付着させる制御装置とを、備えている。
この画像形成装置においては、制御装置は、一定の周期
で信号を出力する第１の信号出力部と、画像情報に応じ
て信号を出力する第２の信号出力部と、第１の信号出力
部と第２の信号出力部の両方から同時に信号が出力され
たときに信号を出力するアンド回路と、アンド回路から
の出力信号に応じて個別電極にパルスを出力する出力回
路とを有しており、さらに、この出力回路は、各パルス
の電圧を、そのパルスから上記一定の周期前に先のパル
スが出力されていない場合は第１の電圧に設定し、その
パルスから上記一定周期前に先のパルスが出力されてい
た場合は、第１の電圧よりも大きな第２の電圧に設定す
ることを特徴とする。

【０００８】出力回路は、各パルスのデューティ比を、
そのパルスから上記一定の周期前に先のパルスが出力さ
れていない場合は第１のデューティ比に設定し、そのパ
ルスから上記一定周期前に先のパルスが出力されていた
場合は、第１のデューティ比よりも大きな第２のデュー
ティ比に設定するようにしてもよい。このようにデュー
ティ比を変更する場合、各パルスの電圧は一定値であっ
てもよいし、上記のように変更してもよい。

【０００９】

【発明の効果】上述した本発明の画像形成装置を用いる
と、隔壁内のある貫通孔を介して２回（２ドット）以上
連続して現像剤を飛翔させる場合、従来では、２回目以
降の飛翔量が１回目の飛翔量よりもが少なかったが、タ
イミングにかかわらず飛翔する現像剤の量が一定にな
る。

【００１０】

【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形成部１０
の概略構成を示す。画像形成部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）に帯電されている。

【００１１】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。

【００１２】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。記録
媒体２８は、現像剤担持ローラ１２の中心軸と垂直な方
向に搬送される。

【００１３】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はコントローラ（画像制御装
置）３８に接続され、このコントローラ３８から各個別
電極３６に印字信号すなわちパルス５２が印加できるよ
うにしてある。

【００１４】コントローラ３８は、図３に示すように、
一定の周期（Ｔ）でパルス４４を発生するパルス発生器
４２と、画像形成装置で作成する画像に対応した信号を
出力する画像信号出力部４０とを有する。パルス発生器
４２と画像信号出力部４０の出力部は、ＡＮＤ回路４６
と出力回路４８を介して対応する個別電極３６に接続さ
れており、これらパルス発生器４２と画像信号出力部４
０の両方からそれぞれ信号が同時に出力されていると
き、パルス４４を出力回路４８が増幅し、その増幅した
パルス５２を個別電極３６に印加するようにしてある。

【００１５】出力回路４８は、電圧制御部５０を有す
る。後で説明するように、電圧制御部５０は、ＡＮＤ回
路４６からの出力信号の前後関係条件を判断の基礎とし
て出力回路４８が出力するパルス５２の印加電圧を決定
する。よって、コントローラ３８から各個別電極３６に
は、電圧値の異なる複数種類のパルス５２が印加され得
る。

【００１６】このように構成された画像形成部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３
８より個別電極３６にパルス５２が印加される。このと
き印加されるパルス５２は正極性である。

【００１７】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１２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１２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。

【００１８】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２８部分に付着し
てドットを形成する。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。

【００１９】次に、個別電極３６に印加するパルス５２
の電圧値について説明する。当該実施形態では、印加す
るパルス５２として、第１の電圧値と、第２の電圧値
の、２種類が用意されており、第２の電圧値は第１の電
圧値より大きく設定されている。いずれの電圧のパルス
を印加すべきかの判断は、上記電圧制御部５０が行う
が、その判断ロジックは図４のフローチャートに示され
る。

【００２０】図４では、まず、各孔３４を囲む個別電極
３６に印加すべきＡＮＤ回路４６からの信号を待ち（判
断１０４）、信号が入力されれば印加電圧を第１の電圧
値（Ｖ１）として個別電極３６へ印加し（処理１０
６）、同時に電圧制御部５０に備わるタイマ機能をスタ
ートする（処理１０８）。

【００２１】タイマはパルス発生器４２がパルス４４を
発生させる一定の周期（Ｔ）の時間を計測し（判断１１
０）、その時間が経ったときに、同じ孔の個別電極３６
に印加すべき次の信号がＡＮＤ回路４６から入力されて
きているかどうかを判断する（判断１１４）。その時点
においてＡＮＤ回路４６からの次の入力信号が存在すれ
ば、その信号の印加電圧を第２の電圧値（Ｖ２）として
個別電極３６へ印加する（処理１２０）。ここで、Ｖ２
はＶ１よりも大きい。そして再び、次のタイマ機能がス
タートする処理１１４以降へ進む。

【００２２】また、上記判断１１８の時点において、一
定周期Ｔが経ったときにＡＮＤ回路４６からの信号が入
力されてきていないならば、図４のフローチャートの当
初部分に戻り、ＡＮＤ回路４６からの信号を待つ（判断
１０４）。

【００２３】信号の終了により（判断１０２、判断１１
２）、終了する。

【００２４】記録媒体上の画像形成において図４のロジ
ックを利用すると、ある貫通孔３４を介して２回（２ド
ット）以上連続して現像剤１８を飛翔させる場合に、２
回目以降の飛翔において直前回の飛翔により現像剤１８
が幾分か飛翔（欠損）した現像剤担持ローラ１２表面の
現像剤１８層から現像剤１８が飛翔するとしても、２回
目以降の飛翔において個別電極３６に印加される電圧が
第２の電圧値となって大きくなるため、個別電極３６と
これに対向する現像剤担持ローラ１２部分との間の電界
は強度が大きくなり、結果として１回目に飛翔する現像
剤１８と略同じ量の現像剤１８が飛翔する。換言すれ
ば、１回目の現像剤１８飛翔量と２回目以降の現像剤１
８飛翔量とがほぼ等しくなるように、第１の電圧値と第
２の電圧値が決定されている。

【００２５】以下の条件で、かつ、図４のパルス電圧決
定のロジックを用いて、連続する２ドットの現像剤飛翔
量変動を測定した。測定したのはそれぞれのドットの飛
翔現像剤の重量である。また、図４のロジックではなく
パルス電圧を一定（即ち、第１の電圧値：３００ボル
ト）とする従来ロジックを用いて、かつ、他の条件は上
記測定と同一として、比較測定を行った。それぞれの結
果は、表１に示した。ここで、連続する２ドットの飛翔
量変動は、最初のドットの飛翔量を基準にした変動率
で、示されている。（Ａ）ドット密度・６００ｄｐｉ(ドット／インチ）（Ｂ）記録媒体搬送速度・５０ｍｍ／ｓｅｃ．（Ｃ）バイアス電圧・バイアス電圧Ｖ_B1：０ボルト・バイアス電圧Ｖ_B2：＋１０００ボルト（Ｄ）パルス条件・非飛翔時：０ボルト・第１の電圧値：３００ボルト・第２の電圧値：３８０ボルト（Ｅ）パルスデューティ比・５０％（Ｆ）孔径・１４０μｍ

【表１】

【００２６】本発明に基づいて記録媒体上に形成される
連続２ドットにおいて、現像剤の飛翔量にほぼ差がない
ことが、これらの測定から実証された。

【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。１つのバ
リエーションとして、パルスの電圧値を変更する代わり
に、パルスのデューティ比を変更する形態が挙げられ
る。具体的に述べると、図４のロジックにおいて、個別
電極３６へ印加するパルス５２の電圧値は一定にするの
であるが、処理１０６でパルス５２のデューティ比を第
１のデューティ比とし、処理１２０でパルス５２のデュ
ーティ比を、第１のデューティ比より大きい第２のデュ
ーティ比とすればよい。但し、何れの飛翔においても、
現像剤の飛翔量がほぼ等しくなるように、第１のデュー
ティ比と第２のデューティ比は決定されている。

【００２８】勿論、パルス５２の電圧値とデューティ比
の両方を変更することにより上記のような現像剤の飛翔
量の制御を行うという形態でも、本発明は実現し得る。

【００２９】また、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。

【００３０】さらに、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。

【００３１】さらにまた、隔壁２６に形成する孔は複数
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。

【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形成部を模
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平面図。

【図３】個別電極にパルスを印加するコントローラの
回路図。

【図４】本発明に係る画像形成装置の、パルス電圧値
決定ロジックのフローチャート。

【図５】従来技術に係る粉体現像剤噴射式画像形成装
置の、現像剤担持ローラ、隔壁、貫通孔及び個別電極に
関する、時系列変化を伴う部分断面図。

【符号の説明】

１０：画像形成部、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：コントローラ、４０：画像信号出
力部、４２：パルス発生器、４４：パルス発生器からの
パルス、４６：ＡＮＤ回路、４８：出力回路、５０：電
圧制御部、５２：出力回路からのパルス。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】荷電性の粉体現像剤を担持する現像剤担
持体と、現像剤担持体に対向して配置され、現像剤担持体と対向
する領域に貫通孔を有する、非導電材料からなる隔壁
と、貫通孔の近傍に配置された個別電極と、隔壁を挟んで現像剤担持体の反対側で、隔壁に沿って記
録媒体を移動させる手段と、個別電極にパルスを印加し、これにより現像剤担持体と
隔壁との間の電界強度を変化させることで、個別電極に
対向する位置に担持されている現像剤担持体上の現像剤
を貫通孔を介して飛翔させ、隔壁に沿って移動している
記録媒体に付着させる制御装置と備えた画像形成装置に
おいて、制御装置は、一定の周期で信号を出力する第１の信号出力部と、画像情報に応じて信号を出力する第２の信号出力部と、第１の信号出力部と第２の信号出力部の両方から同時に
信号が出力されたときに信号を出力するアンド回路と、アンド回路からの出力信号に応じて個別電極にパルスを
出力する出力回路とを有し、この出力回路は、各パルスの電圧を、そのパルスから上
記一定の周期前に先のパルスが出力されていない場合は
第１の電圧に設定し、そのパルスから上記一定周期前に
先のパルスが出力されていた場合は、第１の電圧よりも
大きな第２の電圧に設定することを特徴とする画像形成
装置。
【請求項２】荷電性の粉体現像剤を担持する現像剤担
持体と、現像剤担持体に対向して配置され、現像剤担持体と対向
する領域に貫通孔を有する、非導電材料からなる隔壁
と、貫通孔の近傍に配置された個別電極と、隔壁を挟んで現像剤担持体の反対側で、隔壁に沿って記
録媒体を移動させる手段と、個別電極にパルスを印加し、これにより現像剤担持体と
隔壁との間の電界強度を変化させることで、個別電極に
対向する位置に担持されている現像剤担持体上の現像剤
を貫通孔を介して飛翔させ、隔壁に沿って移動している
記録媒体に付着させる制御装置と備えた画像形成装置に
おいて、制御装置は、一定の周期で信号を出力する第１の信号出力部と、画像情報に応じて信号を出力する第２の信号出力部と、第１の信号出力部と第２の信号出力部の両方から同時に
信号が出力されたときに信号を出力するアンド回路と、アンド回路からの出力信号に応じて個別電極にパルスを
出力する出力回路とを有し、この出力回路は、各パルスのデューティ比を、そのパル
スから上記一定の周期前に先のパルスが出力されていな
い場合は第１のデューティ比に設定し、そのパルスから
上記一定周期前に先のパルスが出力されていた場合は、
第１のデューティ比よりも大きな第２のデューティ比に
設定することを特徴とする画像形成装置。