JP2006044001A - 現像装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】現像剤の搬送に支障を来さずに、現像剤像を搬送路上で形成しつつ供給し、微細な画素を表現する。
【解決手段】現像剤をスリット部６のスリットＳを通過させて転写ベルト２に付着させているので、現像剤の搬送方向への広がりを制限して、微細な画素を再現することができ、画像形成性能を向上させることができる。また、スリット部６の各電極６a、６ｄ、６ｂ、６ｃ及び対向電極７の電界によっても、現像剤の搬送方向への広がりを制限し、微細な画素の再現を可能としている。対向電極７を設けると、スリット部６のスリットＳの電界が平行電界となり、現像剤がスリットＳを速やかに通過する。
【選択図】図２

Description

本発明は、現像剤像を像担持体または記録媒体に記録するための現像装置及び画像形成装置に関する。

この種の従来の装置としては、例えば特許文献１に記載のものがある。ここでは、図１１に示す様に複数の線状電極１０１を搬送路１０２上に配列し、複数のドット状電極を配列した電極列１０３を搬送路１０２に設け、記録電極１０４を電極列１０３に対向配置している。そして、−１００Ｖ〜＋１００Ｖ（振幅電圧が２００Ｖ）の三相交流電圧を各線状電極１０１に印加して、進行波電界を形成し、この進行波電界により現像剤を搬送路１０２上で飛翔させ搬送している。また、−４００Ｖの信号電圧を電極列１０３の各ドット状電極に選択的に印加して、ドット状電極と記録電極１０４間に電界を形成し、この電界により搬送中の現像剤を記録電極１０４側に移動させて記録媒体１０５に付着させている。記録媒体１０５を搬送しつつ、電極列１０３の各ドット状電極から記録媒体１０５への現像剤の供給を繰り返して、記録媒体１０５上に現像剤像を形成している。
特開昭５９−１７９３６０号公報

しかしながら、上記従来の装置では、現像剤を記録媒体１０５へと移動させるための電界を現像剤を搬送するための進行波電界よりも十分に強くして、搬送中の現像剤を強制的に記録媒体１０５へと移動させているため、現像剤の搬送に支障を来すという問題があった。

ここで、現像剤は、負に帯電しているものとすると、−１００Ｖの電圧を印加されている線状電極１０１に対して反発し、かつ＋１００Ｖの電圧を印加されている次の線状電極１０１へと吸引され、該各線状電極１０１間で曲線を描いて飛翔する。そして、現像剤は、三相交流電圧の位相変化に伴い、各線状電極１０１間での飛翔を繰り返して搬送されて行く。

ところが、−４００Ｖの信号電圧を電極列１０３のドット状電極に印加すると、該ドット状電極周囲の電界が各線状電極１０１間の進行波電界よりも強くなって、現像剤が該ドット状電極周囲の電界を乗り越えることができず、余分な現像剤が該ドット状電極周囲に溜まる。

あるいは、各線状電極１０１間の進行波電界が電極列１０３の電界により遮断されてしまい、現像剤の搬送能力が低下して、現像剤が電極列１０３手前で溜まった。

この様な現像剤の搬送不良により、画像品質が劣化した。

また、記録電極１０４側への現像剤の移動の途中で、現像剤が広がってしまい、微細な画素を表現することができないという理由によっても、画像品質が劣化した。

そこで、本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたものであり、現像剤の搬送に支障を来さずに、現像剤像を搬送路上で形成しつつ供給することができ、微細な画素を表現することが可能な現像装置及び画像形成装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は、多相の交流電圧を搬送路の各進行波発生電極に印加して、進行波電界を形成し、この進行波電界により現像剤を搬送路上で現像領域へと搬送する現像装置において、現像領域内の進行波発生電極に沿って複数の画素記録電極を配列し、各画素記録電極にそれぞれの画素電圧を印加することにより、各画素記録電極毎に、該進行波発生電極周囲の進行波電界を制御しており、スリットを現像領域内の各画素記録電極上に設け、現像剤を各画素記録電極からスリットを介して像担持体または記録媒体へと供給している。

また、本発明の現像装置においては、スリットの表裏にそれぞれの電極を設け、スリットを通過する様に現像剤を誘導するためのそれぞれの電圧を該各電極に印加することを請求項１に記載の現像装置。

更に、本発明の現像装置においては、スリットの表における現像剤の搬送方向上流側及び下流側にそれぞれの電極を設け、かつスリットの裏における現像剤の搬送方向上流側及び下流側にそれぞれの電極を設け、スリットを通過する様に現像剤を誘導するためのそれぞれの電圧を該各電極に印加し、スリットに付着した現像剤が除去される様に該現像剤を誘導するためのそれぞれの電圧を該各電極に印加している。

また、本発明の現像装置においては、像担持体または記録媒体への現像剤の供給が行なわれていないときに、スリットに付着した現像剤が除去される様に該現像剤を誘導するためのそれぞれの電圧を該各電極に印加している。

更に、本発明の現像装置においては、各画素記録電極に印加されるそれぞれの画素電圧と、各電極に印加されるそれぞれの電圧とを同期制御している。

また、本発明においては、像担持体または記録媒体の裏面側に電極を設け、スリットを通過して像担持体または記録媒体の表面へと吸引される様に現像剤を誘導している。

更に、本発明の現像装置においては、各画素記録電極に印加されるそれぞれの画素電圧を変化させることにより、像担持体または記録媒体上の現像剤の濃度を調整している。

また、本発明の現像装置においては、搬送路は、各進行波発生電極及び各画素記録電極を支持する搬送体、及び搬送体上を移動するベルトを含んでいる。

更に、本発明の現像装置においては、各進行波発生電極を現像領域内のみに設けている。

一方、本発明の画像形成装置は、上記本発明の現像装置を備えている。

また、本発明の画像形成装置においては、相互に異なるそれぞれの色の現像剤を供給する複数の現像装置を直列に配置し、各現像装置によりそれぞれの色の現像剤を像担持体または記録媒体に供給するという多重現像によりカラー印字を行っている。

この様な本発明の現像装置によれば、現像領域内の進行波発生電極に沿って複数の画素記録電極を配列している。現像剤は、進行波電界により搬送路上で現像領域へと搬送され、現像領域内の各画素記録電極の部位に到達する。そして、各画素記録電極にそれぞれの画素電圧を印加することにより、画素記録電極毎に、現像領域内の進行波発生電極周囲の進行波電界を制御している。現像領域では、画素記録電極への印加電圧によって、現像剤の飛翔高さを制御することができ、現像剤の飛翔高さが高いと、現像剤が像担持体または記録媒体表面に付着し、現像剤の飛翔高さが低いと、現像剤が像担持体または記録媒体表面に付着しない。従って、像担持体または記録媒体上の記録画素では現像剤の飛翔高さを高くして印字を行ない、像担持体または記録媒体上の白抜き画素では現像剤の飛翔高さを低くすることで、画像を形成することができる。各画素記録電極を主走査ラインとみなすと、各画素記録電極による現像剤の記録を繰り返しつつ、この記録を副走査方向に移行させることにより、現像剤像を記録することができる。また、スリットを現像領域内の各画素記録電極上に設けているので、飛翔した現像剤がスリットを通じて像担持体または記録媒体に付着することになる。このため、スリットにより現像剤の搬送方向への広がりを制限することができ、微細な画素を再現することが可能である。

また、スリットの表裏にそれぞれの電極を設け、現像剤を誘導するためのそれぞれの電圧を該各電極に印加している。このため、像担持体または記録媒体上の記録画素では現像剤の飛翔高さを高くして、現像剤をスリットに接近させれば、スリット近傍に生成された電界により現像剤をスリットに誘導して、スリットを通過させ、像担持体または記録媒体上の記録画素に付着させて、現像剤像を記録することができる。逆に、像担持体または記録媒体上の白抜き画素では、現像剤の飛翔高さを抑えて、スリット近傍の電界により現像剤が誘導されない様にする。従って、現像剤の誘導が可能なスリットの電界範囲の内側又は外側になる様に現像剤の飛翔高さを制御すれば、画素の記録制御が可能になり、この記録制御の制御性が向上する。また、搬送方向に現像剤が広がっていても、スリットの電界により現像剤がスリットへと誘導されるので、現像剤の搬送方向の広がりを抑えて、現像剤を有効に利用することができ、印字濃度を高めることが容易になる。

更に、スリットの表における現像剤の搬送方向上流側及び下流側にそれぞれの電極を設け、かつスリットの裏における現像剤の搬送方向上流側及び下流側にそれぞれの電極を設け、現像剤を誘導するためのそれぞれの電圧を該各電極に印加している。この場合も、先に述べた様に現像剤の誘導が可能なスリットの電界範囲の内側又は外側になる様に現像剤の飛翔高さを制御することにより、像担持体または記録媒体上に画像を記録することができる。また、相互に対向する上流側の電極と下流側の電極間に交番電圧を印加すれば、スリットの面に対して鉛直方向の力を該スリットに付着した現像剤に作用させることができ、この付着した現像剤を剥離させることができる。同時に、スリットの表の電極と裏の電極間にＤＣバイアスを印加することにより、スリットの表裏の間で現像剤を搬送路へと逆向きに誘導して、スリットに付着した現像剤を搬送路に戻すことができる。これにより、スリットに付着した現像剤を像担持体または記録媒体側に飛散させずに、搬送路へと回収することができる。

更に、スリットに付着した現像剤の除去を、像担持体または記録媒体への現像剤の供給が行なわれていないとき、つまり印字が行われていないときに行うので、印字性能に影響を及ぼさずに済む。

また、各画素記録電極に印加されるそれぞれの画素電圧と、各電極に印加されるそれぞれの電圧とを同期制御しているので、現像剤が飛翔してスリットへと接近したタイミングに合わせて、現像剤をスリットに誘導することができる。このため、画素の記録に関係ない現像剤をスリットに誘導することを防ぐことができ、画像形成性能が向上する。

更に、像担持体または記録媒体の裏面側に電極を設けているので、スリットの各電極間の電界が平行電界に近づき、かつスリットの各電極と該像担持体または記録媒体の裏面側の電極間にも電界が形成される。このため、現像剤がスリットを通過して像担持体または記録媒体の表面へと吸引される様に該現像剤を速やかに誘導することができ、スリットを通過した現像剤の拡散を防ぐことができ、かつ現像剤を像担持体または記録媒体へと確実に誘導吸着させることができる。

また、各画素記録電極に印加されるそれぞれの画素電圧を変化させることにより、像担持体または記録媒体上の現像剤の濃度を調整している。例えば、各画素記録電極に印加される電圧を連続的あるいはステップ上に変化させることにより、画素の濃度変調を行う。これは、画素記録電極に印加される電圧を変化させると、現像剤の飛翔高さが変化することを利用している。この飛翔高さによってスリットに接近する現像剤の量が変化し、スリットを通過する現像剤量も変化する。従って、画素記録電極に印加される電圧によって、像担持体または記録媒体に付着する現像剤量を制御することができ、画像の濃度変調が可能となる。

更に、搬送路は、各進行波発生電極及び各画素記録電極を支持する搬送体、及び搬送体上を移動するベルトを含んでいる。この様に搬送体とベルトからなる搬送路であっても、本発明を適用することができる。現像剤を搬送路上で搬送する場合は、現像剤の搬送開始時点で、現像剤の搬送不良が発生することが多い。例えば、多量の現像剤が一度に供給されると、現像剤が進行波電界により搬送し切れなくなる。また、少量の現像剤だけが進行波電界により搬送され、現像剤の不足が生じる。これに対して、ベルトの移動により現像剤の搬送を補助しつつ、現像剤を進行波電界の強い搬送路部分まで搬送してやれば、現像剤が速やかに搬送され、現像剤の搬送不良や不足が生じることはない。また、搬送体上で現像剤の固着、滞留が生じても、ベルトが回動することによって現像領域から順次離れてゆくので、現像領域内において搬送路が常に正常な状態に保たれる。

また、進行波発生電極を現像領域内のみに設けている。これは、ベルトによる搬送を行えば、現像領域以外では進行波電界による現像剤の搬送の必要性が無くなり、進行波発生電極を少なくとも現像領域のみに設ければ良いからである。これによって、現像領域以外での現像剤飛翔による現像剤飛散の問題が解消され、進行波発生電極を内包する搬送体のコストダウンが可能となる。

一方、本発明の現像装置を備える画像形成装置においては、画像形成装置の小型化、高速化、コストダウンが容易となる。

また、相互に異なるそれぞれの色の現像剤を供給する複数の現像装置を直列に配置し、各現像装置によりそれぞれの色の現像剤を像担持体または記録媒体に供給するという多重現像によりカラー印字を行うことも可能である。

以下、本発明の実施形態を添付図面を参照しつつ詳細に説明する。

図１は、本発明の現像装置の実施例１を適用した画像形成装置を部分的に示す側面図である。この画像形成装置では、現像装置１、及び現像装置１により現像剤像が形成される転写ベルト２を設けている。

現像装置１は、現像剤の搬送、飛翔、及び印字制御を行うための搬送体３と、搬送体３を支持するための支持体４と、現像剤を現像領域まで移動させる無端ベルト５と、搬送体３で飛翔した現像剤を転写ベルト２へ導くためのスリット部６と、スリット部６のスリットＳを通過した現像剤を転写ベルト２へ吸引するための対向電極７とを備えている。

転写ベルト２としては、従来の乾式電子写真方式で使用されているものを使うことができる。この転写ベルトは、複数のローラに張架され、該各ローラの少なくとも１つにより矢印Ｂ方向に回転移動される。

支持体４は、搬送体３を支持するためのものであって、その構造を特に限定されるものではない。また、支持体４は、半円筒型であるが、その形状を限定されるものではない。その他の形状としては、コの字型のものや、若干傾斜した緩やかな曲面を有するもの等がある。

支持体４の材質としては、ＡＢＳ（アクリロニトリルブタジエンスチレン：Acrylonitrile-Butadiene-Styrene）樹脂等を挙げることができる。

無端ベルト５は、搬送体３の帯電を防止したり、現像剤が搬送体３に固着したりすることを防止する。この無端ベルト５の厚みは、１０μｍ乃至１００μｍに設定される。厚みに関して、薄い方が後で述べる搬送体３の進行波電界による現像剤の搬送力が増す。また厚い方が、耐久性、回動安定性が増す。また、無端ベルト５の基材としては、ポリイミド、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ポリ４フッ化エチレン、ポリフッ化エチレンプロピレン、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）等の有機絶縁材料、シリコーン、イソプレン、ブタジエン等のゴム材料等を挙げることができる。そして、帯電防止策のために無端ベルト５に導電性を付与する場合は、基材へのカーボン分散や、イオン導電材料の添加などを行い、抵抗値を１０^8〜１０^15Ωｃｍに設定する。

スリット部６は、絶縁体８をエッチング成形して、絶縁体８にスリットＳを形成し、スリット部６の裏における現像剤の搬送方向上流側及び下流側に各電極６ａ、６ｂを設け、スリット部６の表における現像剤の搬送方向上流側及び下流側に各電極６ｃ、６ｄを設けたものである。絶縁体８としては、ポリイミドやガラス材料等がある。各電極６ａ〜６ｄとしては、ＡｌやＣｕ等がある。

この様な構成の画像形成装置においては、既知の技術により現像剤を帯電させ、無端ベルト５上に現像剤層を形成する。例えば、ローラ（図示せず）に電圧を印加し、ローラにより現像剤を帯電させつつ、ローラから無端ベルト５へと現像剤を供給して、無端ベルト５上に現像剤層を形成する。

そして、無端ベルト５上の現像剤層を現像領域まで搬送し、現像剤を搬送体３上で飛翔させてスリット部６のスリットＳを通過させ、現像剤を矢印Ｃ方向に移動する転写ベルト２に付着させ、転写ベルト２上に現像剤像を形成する。

転写ベルト２上の現像剤像は、既知の技術により記録媒体へ転写され定着される。例えば、転写ベルト２と記録用紙を重ね合わせて、転写ベルト２と記録用紙間に電圧を印加して、転写ベルト２上の現像剤像を記録用紙に転写し、更に記録用紙を加圧及び加熱することにより、現像剤像を記録用紙上に定着させる。

尚、本実施例では、転写ベルト２上に現像剤像を一旦形成してから、現像剤像を記録用紙に転写しているが、現像剤像を記録用紙に直接形成することも可能である。

次に、搬送体３上での現像剤の動きについて、図２を参照しつつ説明する。図２は、スリット部６周辺を示す断面図である。

図２に示す様に無端ベルト５上の帯電した現像剤Ｔ1は、搬送体３に埋設された各進行波発生電極１１a、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄの進行波電界により飛翔搬送される。この飛翔搬送に際し、現像剤の飛翔高さは、スリット部６の電極６aの電界により現像剤がスリット部６に付着しない様に調整される。

搬送体３の進行波電界により現像剤が画素記録電極１０上まで搬送されると、この現像剤の飛翔高さは、画素記録電極１０の電界により制御される。そして、飛翔した現像剤がスリット部６に十分に近づくと、スリット部６の各電極６aと６ｄ、６ｂと６ｃ間の電界により、スリット部６に近づいた現像剤がスリット部６のスリットＳを通過する。更に、対向電極７とスリット部６の各電極６ｃ、６ｄ間の電界により、スリット部６のスリットＳを通過した現像剤が転写ベルト２に付着する。

従って、画素記録電極１０の電圧を調整することにより、現像剤がスリット部６に近づく様に高く飛翔させると、高く飛翔した現像剤Ｔ2がスリット部６のスリットＳを通過して転写ベルト２に付着する。また、逆に現像剤がスリット２に近づかないように低く飛翔させると、低く飛翔した現像剤Ｔ3が無端ベルト５へと戻って搬送され、現像層（図示せず）に回収される。

この様な現像剤の飛翔制御は、主走査方向の各画素記録電極１０別に行うことができる。従って、転写ベルト２上に各画素記録電極１０の制御に対応したそれぞれの画素を記録して、各画素からなる画像を形成することができる。

次に、搬送体３の構成説明する。図３（ａ）は搬送体３を示す平面図であり、図３（ｂ）は図３（ａ）のＡ−Ａに沿う断面図である。また、図４は図３（ａ）のＢ−Ｂに沿う断面図である。

搬送体３では、図３（ａ）、（ｂ）及び図４に示す様にポリイミド等からなる厚み２０μｍ程度の基材３１の両面全体に、厚み１１μｍの銅箔を貼り付け、これらの銅箔をフォトエッチングによりパターニングして、基材３１の上面に複数の進行波発生電極１１、１１ａ〜１１ｄを形成し、基材３１の下面に複数の画素記録電極１０を形成している。

そして、基材３１に複数のスルーホール３１ａを形成し、基材３１の両面にそれぞれの交流電圧ライン３４-1〜３４-4を形成し、各交流電圧ライン３４-1〜３４-4を直接又はスルーホール３１ａを介してそれぞれの進行波発生電極１１、１１ａ〜１１ｄに接続している。

また、基材３１の下面における各画素記録電極１０の右側領域に、例えば厚み略１０μｍの絶縁層３６をコーティングしている。更に、絶縁層３６上に、各画素電圧を各画素記録電極１０に導くそれぞれの画素電圧供給ライン３７を形成している。

この後に、各進行波発生電極１１、１１ａ〜１１ｄ上に、例えばポリイミドからなる１２μｍの保護層３８を形成し、各画素記録電極１０上に、例えばポリイミドからなる２５μｍの保護層３９を形成している。

各進行波発生電極１１、１１ａ〜１１ｄは、幅ｗを例えば略４０μｍ〜２５０μｍの範囲で設定され、ピッチλを例えば略５０ｄｐｉ〜３００ｄｐｉ（約５００μｍ〜約８５μｍ）の範囲で設定されることが多く、搬送体３に平行に配置される。また、各進行波発生電極１１、１１ａ〜１１ｄは、例えば４本を１組として、複数組に分けられている。そして、図５に示す様な多相交流電源４１の４相の交流電圧Ｖac1〜Ｖac4が４本の各進行波発生電極１１、１１ａ〜１１ｄにそれぞれ印加され、各交流電圧Ｖac1〜Ｖac4により進行波電界が形成される。ここでは、各交流電圧Ｖac1〜Ｖac4の電圧波形として、矩形波を例示しているが、正弦波や台形波等でも構わない。

各進行波発生電極１１、１１ａ〜１１ｄが搬送体３に設けられているので、進行波電界が搬送体３上に形成される。この進行波電界は、現像剤Ｔを搬送体３上で搬送する。このとき、現像剤Ｔは、図６に示す様に各進行波発生電極１１、１１ａ〜１１ｄ間で曲線を描いて飛翔し、この飛翔を繰り返して搬送されて行く。

尚、４相の交流電圧は、各進行波発生電極１１間で絶縁破壊が発生しない様に、例えば略１００Ｖ〜３ｋＶの範囲で設定されることが好ましい。また、その周波数は、例えば略５００Ｈｚ〜２ｋＨｚの範囲で設定されることが好ましい。但し、４相の交流電圧及びその周波数は、各進行波発生電極１１、１１ａ〜１１ｄの形状、現像剤Ｔの搬送速度、現像剤Ｔの性質等に応じて適宜に設定されれば良く、特に限定されるものではない。

一方、転写ベルト２と搬送体３が接近した現像領域Ａ内の進行波発生電極１１ｂに沿って各画素記録電極１０を配列している。各画素記録電極１０の列が主走査ラインに対応しており、各画素記録電極１０が主走査ラインの各画素に対応している。各画素記録電極１０には、主走査ラインの各画素に対応するそれぞれの画素電圧が制御回路４３から各画素電圧供給ライン３７を通じて印加される。これにより、画素記録電極１０毎に、画素記録電極１０周囲に制御電界が形成され、この制御電界により現像領域Ａ内の各進行波発生電極１１ｂ、１１ｃ間の進行波電界が制御される。この結果として、画素記録電極１０毎に、画素記録電極１０近傍の進行波電界のレベルが変化し、進行波電界による現像剤Ｔの飛翔高さが変化する。

各画素電極１０は、８０ｕｍピッチで、サイズを６０ｕｍ幅とした。これにより、３００ｄｐｉの画像形成が可能である。

さらなる高解像化のためには、各画素電極１０の微細化と、スリット部２のスリットＳの開口幅の縮小が望まれる。スリットＳの開口幅は、画素サイズ以下であることが望ましい。

また、各画素電圧を供給する制御回路４３として、ＬＣＤ、ＰＤＰ、ＥＬ等のドライバーＩＣを適用し、このドライバーＩＣを基板３１の下面における各画素記録電極１０近傍に配置して、各画素電圧供給ライン３７を短くし、各画素電圧供給ライン３７周囲に発生する余分な電界のレベルを減少させても良い。

次に、図２に示すスリット部６周辺における進行波発生電極の進行波電界、画素記録電極の制御電界、スリット部６の各電極６a、６ｄ、６ｂ、６ｃ及び対向電極７の電界等について説明する。

まず、対向電極７とスリット部６間のギャップを０．５ｍｍとし、スリット部６と無端ベルト５間のギャップを０．５ｍｍとし、進行波発生電極１１、１１ａ〜１１ｄの電極間隔を０．２５ｍｍとし、無端ベルト５の厚みを３０ｕｍとし、スリット部６の厚みを５０ｕｍとし、スリット部６のスリットＳの幅を６０ｕｍとする。

そして、図７に示す様に各進行波発生電極１１a、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄの交流電圧Ｖac1〜Ｖac4の平均値を０Ｖとし、スリット部６の各電極６a、６ｂの電圧を−２００Ｖとし、スリット部６の各電極６ｃ、６ｄの電圧を＋２００Ｖとし、対向電極７の電圧を＋５００Ｖとする。

この様な条件において、画素記録電極１０の画素電圧を０Ｖに維持すると、現像剤は、各進行波発生電極１１a〜１１ｄの進行波電界のみにより低く飛翔し、スリット部６に近づくことなく、無端ベルト５へと戻って搬送され、回収される。従って、転写ベルト２上で白抜き画素が形成される。

また、所定のタイミングで、画素記録電極１０の画素電圧を−２００Ｖに切り替えると、各進行波発生電極１１a〜１１ｄの進行波電界及び画素記録電極１０の電界により現像剤が高く飛翔し、スリット部６に近づく。そして、高く飛翔した現像剤は、スリット部６の各電極６a、６ｂ、６ｃ、６ｄの電界によりスリット部６のスリットＳを通過する様に誘導され、引き続いて対向電極７の電界により転写ベルト２へと誘導されて、転写ベルト２に付着する。これにより、転写ベルト２上に記録画素が形成される。

次に、図８のタイミングチャートに従って、画素記録電極１０の画素電圧等の制御タイミングを説明する。

まず、スリット部６の各電極６ａ、６ｂの電圧を−２００Ｖに維持し続けている。

そして、主走査ラインの各画素を記録しないときであって、現像剤が各進行波発生電極１１ｂ、１１ｃ間を飛翔しないタイミングには、スリット部６の各電極６ｃ、６ｄの電圧を＋２００Ｖから−４００Ｖに立ち下げると共に、対向電極７の電圧を＋５００Ｖから０Ｖに立ち下げる。これにより、現像剤がスリット部６のスリットＳを通過することを完全に防止している。

また、主走査ラインの各画素を記録するときには、進行波発生電極１１ｂの交流電圧を＋５００Ｖから−５００Ｖに立ち下げて、現像剤を各進行波発生電極１１ｂ、１１ｃ間で飛翔させる。

この飛翔のタイミングで、画素記録電極１０の画素電圧を０Ｖから−２００Ｖに立ち下げると、現像剤がスリット部６に近づく様に高く飛翔する。同時に、スリット部６の各電極６ｃ、６ｄの電圧を＋２００Ｖに切換え、対向電極７の電圧を５００Ｖに切換えると、高く飛翔した現像剤がスリット部６のスリットＳを通過して転写ベルト２に付着し、１つの画素が転写ベルト２に記録される。

また、この飛翔のタイミングで、画素記録電極１０の画素電圧を０Ｖに維持し続けると、現像剤がスリット２に近づかないように低く飛翔するので、スリット部６の各電極６ｃ、６ｄの電圧を＋２００Ｖに切換え、対向電極７の電圧を５００Ｖに切換えても、低く飛翔した現像剤が無端ベルト５へと戻って搬送され回収される。

従って、現像剤が各進行波発生電極１１ｂ、１１ｃ間を飛翔するタイミングで、画素記録電極１０の画素電圧を−２００Ｖに切り替え、これと同時にスリット部６の各電極６ｃ、６ｄの電圧を＋２００Ｖに切換え、対向電極７の電圧を５００Ｖに切換えると、１つの画素が転写ベルト２に記録される。

また、同タイミングで、画素記録電極１０の画素電圧を０Ｖに維持し続けると、１つの画素が白抜きとなる。

この様な画素電圧の制御は、主走査ラインに対応する各画素記録電極１０別に行われる。また、スリット部６の各電極６ｃ、６ｄの電圧及び対向電極７の電圧の制御は、主走査ライン単位で行われる。これにより、転写ベルト２上で主走査方向の各画素を記録することができ、更に転写ベルト２の副走査方向の移動に伴い、この主走査方向の記録を繰り返すことにより、転写ベルト２上で現像剤像を記録することができる。

この様に本実施例では、現像剤をスリット部６のスリットＳを通過させて転写ベルト２に付着させているので、現像剤の搬送方向への広がりを制限して、微細な画素を再現することができ、画像形成性能を向上させることができる。

また、スリット部６の各電極６a、６ｄ、６ｂ、６ｃ及び対向電極７の電界によっても、現像剤の搬送方向への広がりを制限し、微細な画素の再現を可能としている。対向電極７を設けると、スリット部６のスリットＳの電界が平行電界となり、現像剤がスリットＳを速やかに通過する。

更に、画素記録電極１０の画素電圧を進行波発生電極１１ｂの交流電圧と同期制御することにより、現像剤が飛翔してスリット部６へと接近したタイミングに合わせて、現像剤をスリット部６に誘導しているので、画素の記録に関係ない現像剤をスリット部６に誘導することを防ぐことができ、画像形成性能が向上する。

また、各進行波発生電極１１、１１ａ〜１１ｄ及び各画素記録電極１０を支持する搬送体３、及び搬送体３上を移動する無端ベルト５により現像剤を搬送しているので、現像剤が速やかに搬送され、現像剤の搬送不良や不足が生じることはない。また、搬送体３上で現像剤の固着、滞留が生じても、無端ベルト５が回動することにより現像剤が現像領域Ａから順次離れてゆくので、現像領域Ａ内において現像剤の搬送路が常に正常な状態に保たれる。

尚、画素記録電極１０の画素電圧を０〜−２００Ｖの範囲で適宜に変化させれば、現像剤の飛翔高さを調節して、スリット部６のスリットＳを通過して転写ベルト２に付着する現像剤の量を調節することができ、これにより転写ベルト２上の現像剤像の濃度を制御することができる。例えば、各画素電極１０の電圧を０〜−２００Ｖの間で６４分割すると、印字濃度がＯ．Ｄ＝０．０９〜１．４の間で６４階調得ることができた。

また、現像剤像の印字を行っていない期間、例えば画像形成装置の待機中には、図９のタイミングチャートに従って、スリット部６の各電極６a、６ｄ、６ｂ、６ｃを制御することにより、スリット部６に付着した現像剤を除去することができる。

ここでは、交流電圧を現像剤の搬送方向上流側の各電極６ａ、６ｄに印加し、逆位相の交流電圧を搬送方向下流側の各電極６ｂ、６ｃに印加し、これによって生じた電界により現像剤をスリット部６から剥離している。また、スリット部６の裏の各電極６ａ、６ｂと表の各電極６ｃ、６ｄ間にＤＣバイアスを印加し、これによって生じた電界によりスリット部６から剥離した現像剤を無端ベルト５へと戻している。このとき、各進行波発生電極１１ａ〜１１ｄにスリット部６の裏の各電極６ａ、６ｂと同じか高い電圧を印加しても良く、これにより生じた電界により現像剤を無端ベルト５へと戻すことができる。この現像剤は、無端ベルト５により搬送されて回収される。

また、現像領域Ａのみに各進行波発生電極１１ａ〜１１ｄを設け、他の領域に進行波発生電極を設けない様にしても良い。この場合は、現像領域Ａまでの現像剤の搬送及び現像領域Ａからの現像剤の搬送、つまり現像領域Ａ以外の領域での現像剤の搬送を、無端ベルト５により行い、現像領域Ａの現像剤の搬送を、各進行波発生電極１１ａ〜１１ｄの進行波電界により行う。これによって、現像領域Ａ外での現像剤の飛翔による汚染問題が解消され、また進行波発生電極１１を含む搬送体３のコストダウンが可能となる。

更に、対向電極７を省略したり、スリット部６の各電極６ａ、６ｂを省略しても、転写ベルト２上で現像剤像を形成することは可能である。

また、転写ベルトの代わりに、転写ドラムを用いたり、現像剤像を記録用紙に直接形成しても良い。

図１０は、本発明の画像形成装置の実施例２を示す側面図である。尚、図１０において図１と同様の作用を果たす部位には同じ符号を付す。

この画像形成装置では、無端ベルト５の周辺に、４台の現像装置１-1〜１-4を配置している。各現像装置１-1〜１-4は、図１の現像装置１と同様の構成であり、進行波電界により現像剤を搬送体３上で搬送しつつ、画素記録電極１０毎に、画素記録電極１０周囲の制御電界により、進行波電界による現像剤Ｔの飛翔高さを変化させて、現像剤をスリット部２のスリットＳを介して転写ベルト２に付着させたり付着させなかったりして、現像剤像を転写ベルト２表面に形成する。

また、各現像装置１-1〜１-4は、ブラック、シアン、マゼンタ、イエローの現像剤をそれぞれ保有し、これらの色の現像剤像を転写ベルト２表面に順次重ねて形成する。

これにより、カラー画像が転写ベルト２表面に形成される。このカラー画像は、転写装置１３により転写ベルト２から記録用紙Ｐへと転写され、定着装置１５により加熱及び加圧されて、記録用紙Ｐ上に定着される。

本発明の現像装置の実施例を適用した画像形成装置を部分的に示す側面図である。 図１の画像形成装置における画像形成箇所を拡大して示す側面図である。 （ａ）は現像装置における搬送体を示す平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａに沿う断面図である。 図３（ａ）のＢ−Ｂに沿う断面図である。 図３の搬送体の各進行波発生電極に印加される４相の交流電圧波形を示す図である。 図３の搬送体上の現像剤の搬送状態を示す図である。 現像装置における進行波発生電極の交流電圧の平均値、スリット部の電極の電圧、対向電極の電圧を示す図である。 現像装置における画素記録電極の画素電圧等を示すタイミングチャートである。 現像装置におけるスリット部に付着した現像剤を除去するときの該スリット部の電極の電圧等を示すタイミングチャートである。 本発明の画像形成装置の他の実施例を示す側面図である。 従来の現像装置を概念的に示す側面図である。

符号の説明

１ 現像装置
２ 転写ベルト
３ 搬送体
４ 支持体
５ 無端ベルト
６ スリット部
６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ 電極
７ 対向電極
８ 絶縁体
１０ 画素記録電極
１１、１１a、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ 進行波発生電極

Claims (11)

1. 多相の交流電圧を搬送路の各進行波発生電極に印加して、進行波電界を形成し、この進行波電界により現像剤を搬送路上で現像領域へと搬送する現像装置において、
   現像領域内の進行波発生電極に沿って複数の画素記録電極を配列し、各画素記録電極にそれぞれの画素電圧を印加することにより、各画素記録電極毎に、該進行波発生電極周囲の進行波電界を制御しており、
   スリットを現像領域内の各画素記録電極上に設け、現像剤を各画素記録電極からスリットを介して像担持体または記録媒体へと供給することを特徴とする現像装置。
2. スリットの表裏にそれぞれの電極を設け、スリットを通過する様に現像剤を誘導するためのそれぞれの電圧を該各電極に印加することを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
3. スリットの表における現像剤の搬送方向上流側及び下流側にそれぞれの電極を設け、かつスリットの裏における現像剤の搬送方向上流側及び下流側にそれぞれの電極を設け、スリットを通過する様に現像剤を誘導するためのそれぞれの電圧を該各電極に印加し、スリットに付着した現像剤が除去される様に該現像剤を誘導するためのそれぞれの電圧を該各電極に印加することを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
4. 像担持体または記録媒体への現像剤の供給が行なわれていないときに、スリットに付着した現像剤が除去される様に該現像剤を誘導するためのそれぞれの電圧を各電極に印加することを特徴とする請求項３に記載の現像装置。
5. 各画素記録電極に印加されるそれぞれの画素電圧と、各電極に印加されるそれぞれの電圧とを同期制御することを特徴とする請求項２又は３に記載の現像装置。
6. 像担持体または記録媒体の裏面側に電極を設け、スリットを通過して像担持体または記録媒体の表面へと吸引される様に現像剤を誘導するための電圧を該電極に印加することを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
7. 各画素記録電極に印加されるそれぞれの画素電圧を変化させることにより、像担持体または記録媒体上の現像剤の濃度を調整することを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
8. 搬送路は、各進行波発生電極及び各画素記録電極を支持する搬送体、及び搬送体上を移動するベルトを含むことを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
9. 各進行波発生電極を現像領域内のみに設けたことを特徴とする請求項８に記載の現像装置。
10. 請求項１乃至９のいずれかに記載の現像装置を備えることを特徴とする画像形成装置。
11. 相互に異なるそれぞれの色の現像剤を供給する複数の現像装置を直列に配置し、各現像装置によりそれぞれの色の現像剤を像担持体または記録媒体に供給するという多重現像によりカラー印字を行うことを特徴とする請求項１０に記載の画像形成装置。

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