JPH07178955A - パウダージェット画像形成装置における印字ヘッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 この発明の目的は、各第１電極とトナー供給
ローラ外面との距離が異なることによって、各第１電極
付近における現像剤供給用電界が変動するのを防止で
き、画像濃度ムラの発生を防止できるパウダージェット
画像形成装置における印字ヘッドを提供することにあ
る。 【構成】 パウダージェット画像形成装置における印字
ヘッドにおいて、第１電極２１と現像剤供給ローラ１と
の間に、絶縁層２０表面に平行に、複数の開口３１と架
橋電極部とが形成されたグリッド電極３０が設けられて
いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、パウダージェット画
像形成装置における印字ヘッドに関する。

【０００２】

【従来の技術】本出願人は、図７に示すようなパウダー
ジェット画像形成装置を既に開発している。このパウダ
ージェット画像形成装置は、所定の極性、たとえば負極
性に帯電されたトナーの通過を制御する印字ヘッド２
と、トナーを印字ヘッド２に供給するためのトナー供給
ローラ１と、記録紙Ｐを印字ヘッド２がわに導くための
記録紙搬送ローラ３と、記録紙Ｐに転写されたトナーを
記録紙Ｐに定着させるための定着ローラ４とを備えてい
る。

【０００３】印字ヘッド２は、図８および図９に示すよ
うに、絶縁基板２０と、絶縁基板２０のトナー供給ロー
ラ１がわの表面に形成された複数の第１電極２１と、絶
縁基板２０の記録紙搬送ローラ３がわの表面に形成され
た複数の第２電極２２とを備えている。複数の第１電極
２１および複数の第２電極２２によって、マトリクス状
電極が構成されている。各第１電極２１と各第２電極２
２との各交点位置には、印字ヘッド２を貫通するトナー
通過孔２３が開けられている。

【０００４】各第１電極２１には、オン電圧（たとえば
−１００Ｖ）およびオフ電圧（たとえば＋３００Ｖ）と
が選択的に印加される。各第２電極２２には、オン電圧
（たとえば０Ｖ）およびオフ電圧（たとえば−２００
Ｖ）とが選択的に印加される。図４は、各第１電極２１
の印加電圧Ｖ１−０〜Ｖ１−７の変化を示している。図
４に示すように、各第１電極２１はダイミックスキャン
制御され、所定単位時間間隔で印加電圧が順次オンされ
る。そして、第１電極２１および第２電極２２の両方の
印加電圧がオン電圧のときのみ、それらの交点にあるト
ナー挿通孔２３をトナーが通過しドット印字が行われ
る。

【０００５】記録紙Ｐは、記録紙搬送ローラ３によっ
て、第１電極２１と直角方向にかつ第１電極２１のダイ
ナミックスキャンによる制御が進む方向（図８に矢印Ａ
で示す方向）に搬送される。記録紙搬送ローラ３には、
＋５００Ｖの電圧が印加されている。トナー供給ローラ
１は接地されており、その表面電位は０Ｖである。

【０００６】印字ヘッド２には、印字ヘッド２に超音波
振動を与えて、トナー挿通孔２３にトナーが目詰まりす
るのを防止するための超音波振動子５が取り付けられて
いる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、トナー供給
ローラ１から印字ヘッド２へのトナーの供給は、トナー
供給ローラ１の電位とオフ電圧時の第１電極２１の電位
との差によって生じる電界（トナー供給用電界）の作用
により行われる。ところが、トナー供給ローラ１の外面
は曲面であるため、印字が行われる際、印字ヘッド２の
各第１電極２１とトナー供給ローラ１外面との距離が異
なる。このため、各第１電極２１付近におけるトナー供
給用電界が異なる。したがって、上記パウダージェット
画像形成装置では、画像濃度ムラが発生するという問題
がある。

【０００８】また、トナーとキャリアとからなる現像剤
を用いた場合、鉄系微粒子であるキャリアが現像剤挿通
孔に入り込むことによって第１電極と第２電極とが短絡
したり、キャリアが現像剤挿通孔を通って記録紙に衝突
して記録紙上のトナーを拡散したりするといった問題が
ある。

【０００９】この発明の目的は、各第１電極とトナー供
給ローラ外面との距離が異なることによって、各第１電
極付近における現像剤供給用電界が変動するのを防止で
き、画像濃度ムラの発生を防止できるパウダージェット
画像形成装置における印字ヘッドを提供することにあ
る。

【００１０】この発明の他の目的は、鉄系微粒子である
キャリアが現像剤挿通孔に入り込むことによって第１電
極と第２電極とが短絡したり、キャリアが現像剤挿通孔
を通って記録紙に衝突して記録紙上のトナーを拡散した
りするといったことを回避できるパウダージェット画像
形成装置における印字ヘッドを提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】この発明によるパウダー
ジェット画像形成装置における印字ヘッドは、絶縁層の
現像剤供給ローラがわ表面に形成された複数本の第１電
極と、絶縁層の記録紙搬送部がわ表面に形成された複数
本の第２電極とによってマトリクス状電極が形成されて
おり、第１電極と第２電極との各交点に現像剤挿通孔が
開けられているパウダージェット画像形成装置における
印字ヘッドにおいて、第１電極と現像剤供給ローラとの
間に、絶縁層表面と平行に、複数の開口と架橋電極部と
が形成されたグリッド電極が設けられていることを特徴
とする。

【００１２】上記グリッド電極の形状としては、格子状
のものの他、互いに平行な複数のスリットが１列状に形
成された形状のものも含まれる。上記グリッド電極とし
ては、少なくとも各現像剤挿通孔に対向する位置に電極
部を有するものを用いることが好ましい。

【００１３】現像剤として、キャリアとトナーとからな
る２成分現像剤が用いられている場合には、グリット電
極の各開口の形状および大きさは、トナーを通過させる
が、キャリアを通過させないように形成されていること
が好ましい。グリット電極の各開口が、たとえば、所定
の方向にのびたスリットである場合には、各スリットの
幅が、トナーの粒径より大きくかつキャリアの粒径より
小さいことが好ましい。

【００１４】また、グリッド電極の開口が形成される領
域の面積に対する、全開口部の総面積の比率は、３０％
以上で７０％以下であることが好ましい。

【００１５】グリッド電極は、たとえば、次のようにし
て製造される。まず、金属板を両面からエッチング加工
して、所定幅を有する複数のスリットを金属板に形成す
る（第１ステップ）。次に、スリットが形成された金属
板の全表面に、電解メッキまたは無電解メッキにより金
属層を形成する（第２ステップ）。これにより、スリッ
ト幅が上記第１ステップで形成されたスリットの幅より
小さな複数の微小スリットを有するグリッド電極が製造
される。

【００１６】また、グリッド電極は、たとえば、次のよ
うにして製造される。まず、金属板を片面からエッチン
グ加工して、所定幅を有する複数のスリットを金属板に
形成する（第１ステップ）。次に、スリットが形成され
た金属板を非金属板に載せて接着した後、スリットが形
成された金属板の全表面に、電解メッキまたは無電解メ
ッキにより金属層を形成する（第２ステップ）。そし
て、金属層が形成された金属板から非金属板を剥がす
（第３ステップ）。これにより、スリット幅が上記第１
ステップで形成されたスリットの幅より小さな複数の微
小スリットを有するグリッド電極が製造される。

【００１７】

【作用】第１電極と現像剤供給ローラとの間に、絶縁層
表面と平行に、グリッド電極が設けられているので、各
第１電極とグリッド電極との距離が一定となる。このた
め、グリッド電極に所定の電圧を印加することにより、
各第１電極とグリッド電極との間に、現像剤を第１電極
に供給するための電界を均一に発生させることができ
る。この結果、画像濃度ムラの発生が防止される。

【００１８】また、グリッド電極に形成された各開口の
形状および大きさが、トナーを通過させるが、キャリア
を通過させないように形成されている場合には、キャリ
アが印字ヘッドの現像剤挿通孔に入り込むのを防止でき
る。このため、キャリアが現像剤挿通孔に入り込みこと
によって第１電極と第２電極とが短絡したり、キャリア
が現像剤挿通孔を通って記録紙に衝突して記録紙上のト
ナーを拡散したりするといったことが回避される。

【００１９】

【実施例】以下、図１〜図６を参照して、この発明の実
施例について説明する。

【００２０】図１および図２は、印字ヘッド２００を示
している。図１および図２において、図８および図９と
同じものには同じ符号を付けている。現像剤としては、
トナーとキャリアとからなる２成分系のものが用いられ
ている。また、この例では、トナーは、負極性に帯電さ
れているものとする。

【００２１】この印字ヘッド２００では、従来の印字ヘ
ッド２（図８参照）と同様に、絶縁基板２０と、絶縁基
板２０のトナー供給ローラ１がわの表面に形成された複
数の第１電極２１と、絶縁基板２０の記録紙搬送ローラ
３がわの表面に形成された複数の第２電極２２とを備え
ている。複数の第１電極２１および複数の第２電極２２
によって、マトリクス状電極が構成されている。各第１
電極２１と各第２電極２２との各交点位置には、印字ヘ
ッド２を貫通するトナー通過孔２３が開けられている。

【００２２】各第１電極２１には、オン電圧（たとえば
−１００Ｖ）およびオフ電圧（たとえば＋３００Ｖ）と
が選択的に印加される。各第２電極２２には、オン電圧
（たとえば０Ｖ）およびオフ電圧（たとえば−２００
Ｖ）とが選択的に印加される。図４は、各第１電極２１
の印加電圧Ｖ１−０〜Ｖ１−７の変化を示している。図
４に示すように、各第１電極２１はダイミックスキャン
制御され、所定単位時間間隔で印加電圧が順次オンされ
る。そして、第１電極２１および第２電極２２の両方の
印加電圧がオン電圧のときのみ、それらの交点にあるト
ナー挿通孔２３をトナーが通過しドット印字が行われ
る。

【００２３】この印字ヘッド２００では、従来の印字ヘ
ッド２と異なり、図１および図２に示すように、第１電
極２１と現像剤供給ローラ１との間に、絶縁基板２０表
面と平行に、矩形板状のグリッド電極３０が設けられて
いる。グリッド電極３０は、矩形板状であり、絶縁基板
２０のトナー供給ローラ１がわ表面における隣合う第２
電極２２の間部分に対応する位置に、第２電極２２と平
行なスリット３１がそれぞれ形成されている。そして、
グリッド電極３０におけるスリット３１の間の架橋電極
部は、トナー挿通孔２３に対向する位置に配されてい
る。

【００２４】全第１電極２１の左端部および右端部上に
は、記録紙の搬送方向（図１に矢印Ａで示す方向）に延
びたスペーサ３２がそれぞれ形成されており、両スペー
サ３２上にグリッド電極３０の両端部が載せられて固定
されている。グリッド電極３０の厚さは、０．０５〜
２．００ｍｍ程度が好ましい。グリッド電極３０の厚さ
が０．０５〜２．００ｍｍより薄いと強度不足となり、
０．０５〜２．００ｍｍより厚いと加工性が悪くなる。
第１電極２１とグリッド電極３０との間の距離は、０．
２〜１．５ｍｍ程度である。また、グリッド電極３０の
スリットが形成される領域の面積に対する、全スリット
の総面積の比率が、３０以上で７０％以下にされてい
る。

【００２５】また、グリッド電極３０に形成された各ス
リット３１の幅は、２成分系現像剤のトナーの粒径より
大きくかつキャリアの粒径より小さく形成されている。
たとえば、このパウダージェット画像形成装置に用いら
れる２成分系現像剤のトナーの粒径（中心粒径）が１０
μｍ程度であり、キャリアの粒径（中心粒径）が５０μ
ｍ程度あるとすると、この例では、グリッド電極３０に
形成された各スリット３１の幅は、３０μｍに形成され
ている。

【００２６】グリッド電極３０には、たとえば、トナー
供給ローラ１の電位より大きくかつ第１電極２１のオフ
電圧（＋３００Ｖ）より小さな電圧が印加される。グリ
ッド電極３０の印加電圧としては、＋１００〜＋２００
Ｖが好ましい。

【００２７】上記印字ヘッド２００を用いたパウダージ
ェット画像形成装置では、トナー供給ローラ１の電位と
グリット電極３０の電位との差によって、トナー供給ロ
ーラ１とグリット電極３０との間に第１のトナー供給用
電界が生じる。また、グリット電極３０の電位と、オフ
電圧が印加されたときの第１電極２１の電位との差によ
って、グリット電極３０と第１電極２１との間に第２の
トナー供給用電界が生じる。

【００２８】上記第１のトナー供給用電界によって、ト
ナー供給ローラ１がわからグリット電極３０がわにトナ
ーが供給される。そして、上記第２のトナー供給用電界
によって、グリット電極３がわから、第１電極２１がわ
にトナーが供給される。第１電極２１がわに供給された
トナーは、第１電極２１と第２電極２２とにオン電圧が
印加されたときに、第１電極２１と第２電極２２との電
位差によって、トナー挿通孔２３を通過して記録紙上に
転写される。

【００２９】上記印字ヘッド２００では、図３に示すよ
うに、各第１電極２１とグリッド電極３０との距離が一
定となる。このため、グリッド電極３０に所定の電圧を
印加することにより、各第１電極２１とグリッド電極３
０との間に、トナーを第１電極２１に供給するための電
界を均一に発生させることができる。この結果、画像濃
度ムラの発生が防止される。

【００３０】また、グリッド電極３０に形成された各ス
リット３１の幅は、２成分系現像剤のトナーの粒径より
大きくかつキャリアの粒径より小さく形成されているの
で、キャリアが印字ヘッドのトナー挿通孔２３に入り込
むのを防止できる。このため、キャリアがトナー挿通孔
２３に入り込みことによって第１電極２１と第２電極２
２とが短絡したり、キャリアがトナー挿通孔２３を通っ
て記録紙に衝突して記録紙上のトナーを拡散したりする
といったことが回避される。

【００３１】上記実施例では、グリッド電極３０におけ
るスリット３１の間の架橋電極部は、図２に示すように
トナー挿通孔２３に対向する位置に配されている。この
ため、グリッド電極３０におけるスリット３１を通過し
たトナーは、第１電極２１のトナー挿通孔２３以外の部
分に供給される。そして、第１電極２１のダイナミック
スキャンに基づく、第１電極２１とグリッド電極３０と
の間の電界の変化および超音波振動による拡散により、
第１電極２１のトナー挿通孔２３以外の部分に供給され
たトナーが、トナー挿通孔２３付近に供給され、印字が
必要な時にトナー挿通孔２３を通過する。

【００３２】グリッド電極３０におけるスリット３１の
間の架橋電極部がトナー挿通孔２３に対向する位置に配
されているので、トナー供給ローラ１からトナーがスリ
ット３１を素通りして、トナー挿通孔２３に送られると
いったことが防止される。このため、トナーの通過が許
可されていない状態において、トナーがトナー挿通孔２
３を通過するといったことが防止され、画像乱れ（かぶ
り）の発生が防止される。

【００３３】また、グリッド電極３０のスリット３１が
形成される領域の面積に対する、全スリット３１の総面
積の比率（以下、スリット開口率という）が、３０以上
で７０％以下にされているのは、次の理由による。すな
わち、スリット開口率が、３０％未満であると、トナー
供給ローラ１からスリット３１を介して第１電極２１側
に供給されるトナー量が少なくなりすぎ、充分な印字濃
度が得られなくなる。一方、スリット開口率が、７０％
を越えると、架橋電極部が少なくなり、第１電極２１と
グリット電極３０との間の電界を一定にするといったグ
リッド電極３０の効果が薄れ、画像むらが解消されなく
なる。

【００３４】上記実施例では、グリッド電極としては、
互いに平行なスリットが形成された形状のものが用いら
れているが、碁盤状に複数の矩形の開口があけられた格
子状のものを用いてもよい。

【００３５】以下、厚さ２０μｍ〜５０μｍのステンレ
ス等の金属薄板から、最終的に幅３０μｍのスリット３
１が形成されたグリッド電極３０を製造する方法につい
て、説明する。この製造方法には、２つの方法がある。

【００３６】（１）第１方法

【００３７】図５は、第１方法を示している。まず、図
５（ａ）に示すような厚さ２０μｍ〜５０μｍのステン
レス等の金属薄板３００を両面からエッチング加工し
て、スリット幅ｄが５０〜１００μｍ程度のスリット３
０１を形成する（図５（ｂ））。

【００３８】次に、スリット３０１が形成された金属薄
板３００の全表面に、無電解メッキによりＮｉ等の金属
層３０２を形成する。これにより、スリット幅Ｄが３０
μｍのスリット３１を形成する（図５（ｃ））。

【００３９】第１方法のより具体的な例について、図５
を参照して、説明する。まず、厚さ３０μｍのステンレ
ス板（ＳＵＳ３０４）３００を、両面から化学エッチン
グ処理し、幅ｄが７０μｍのスリット３０１を形成す
る。次に、スリット３０１が形成されたステンレス板３
００の全表面に、無電解メッキにより厚さ２０μｍのＮ
ｉ層１０２を形成する。これにより、スリット幅Ｄが３
０μｍのスリット３１を有し、厚さＨが７０μｍのグリ
ッド電極３０が得られる。この具体例では、スリット３
１におけるトナーが供給される上方の開口の幅が、スリ
ット３１の最小幅より大きくなるので、トナーを第１電
極２１がわに多く供給できる。

【００４０】（２）第２方法

【００４１】図６は、第２方法を示している。まず、図
６（ａ）に示すような厚さ２０μｍ〜５０μｍのステン
レス等の金属薄板４００を上面からエッチング加工し
て、スリット幅ｄが８０〜１３０μｍ程度のスリット４
０１を形成する（図６（ｂ））。

【００４２】次に、スリット４０１が形成された金属薄
板４００をガラス板等の非金属板５００に載せて接着し
た後、非金属板５００上の金属薄板４００の表面に、無
電解メッキによりＮｉ等の金属層４０２を形成する（図
６（ｃ））。

【００４３】この後、非金属板５００を金属板４００か
ら外す。これにより、これにより、スリット幅ｄが３０
μｍのスリット３１を有するグリッド電極３０が得られ
る（図６（ｄ））。

【００４４】第２方法のより具体的な例について、図６
を参照して説明する。まず、厚さ３０μｍのステンレス
板（ＳＵＳ３０４）４００を、上面から化学エッチング
処理し、幅ｄが１１０μｍのスリット４０１を形成す
る。次に、スリット４０１が形成されたステンレス板４
００をガラス板５００に載せ、エポキシ系接着剤により
接着する。次に、ガラス板５００上のステンレス板４０
０の表面に、無電解メッキにより厚さ４０μｍのＮｉ層
４０２を形成する。

【００４５】この後、ガラス板５００をステンレス板４
００から外す。これにより、これにより、スリット幅Ｄ
が３０μｍのスリット３１を有し、厚さＨが７０μｍの
グリッド電極３０が得られる。この具体例では、スリッ
ト３１の最小幅は３０μｍであるが、上方のトナーが供
給される開口の幅は１１０μ程度となるので、トナーを
第１電極２１がわにより多く供給できる。

【００４６】

【発明の効果】この発明によれば、各第１電極とトナー
供給ローラ外面との距離が異なることによって、各第１
電極付近における現像剤供給用電界が変動するのを防止
でき、画像濃度ムラの発生を防止できる。

【００４７】また、グリット電極の各開口の形状および
大きさが、トナーを通過させるが、キャリアを通過させ
ないように形成されている場合には、キャリアが現像剤
挿通孔に入り込みことによって第１電極と第２電極とが
短絡したり、キャリアが現像剤挿通孔を通って記録紙に
衝突して記録紙上のトナーを拡散したりするといったこ
とが回避される。

【図面の簡単な説明】

【図１】印字ヘッドを示す平面図である。

【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図である。

【図３】トナー供給ローラと印字ヘッドとの関係を示す
部分拡大断面図である。

【図４】各第１電極への印加電圧の変化を示すタイムチ
ャートである。

【図５】グリッド電極の製造方法を示す工程図である。

【図６】グリッド電極の他の製造方法を示す工程図であ
る。

【図７】パウダージェット画像形成装置の概略構成を示
す構成図である。

【図８】従来の印字ヘッドを示す平面図である。

【図９】図８のＩＸ−ＩＸ線に沿う断面図である。

【符号の説明】

２００ 印字ヘッド ２０ 絶縁層 ２１ 第１電極 ２２ 第２電極 ２３ トナー挿通孔 ３０ グリッド電極 ３１ スリット

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 杉村 英樹 大阪府大阪市中央区玉造１丁目２番28号 三田工業株式会社内

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 絶縁層の現像剤供給ローラがわ表面に形
   成された複数本の第１電極と、絶縁層の記録紙搬送部が
   わ表面に形成された複数本の第２電極とによってマトリ
   クス状電極が形成されており、第１電極と第２電極との
   各交点に現像剤挿通孔が開けられているパウダージェッ
   ト画像形成装置における印字ヘッドにおいて、 第１電極と現像剤供給ローラとの間に、絶縁層表面と平
   行に、複数の開口と架橋電極部とが形成されたグリッド
   電極が設けられていることを特徴とするパウダージェッ
   ト画像形成装置における印字ヘッド。
2. 【請求項２】 グリッド電極は、少なくとも各現像剤挿
   通孔に対向する位置に架橋電極部を有するものである請
   求項１記載のパウダージェット画像形成装置における印
   字ヘッド。
3. 【請求項３】 現像剤として、キャリアとトナーとから
   なる２成分現像剤が用いられており、各開口の形状およ
   び大きさは、トナーを通過させるが、キャリアを通過さ
   せないように形成されていることを特徴とする請求項１
   および２のいずれかに記載のパウダージェット画像形成
   装置における印字ヘッド。
4. 【請求項４】 現像剤として、キャリアとトナーとから
   なる２成分現像剤が用いられており、各開口が所定の方
   向にのびたスリットであり、各スリットの幅が、トナー
   の粒径より大きくかつキャリアの粒径より小さいことを
   特徴とする請求項１および２のいずれかに記載のパウダ
   ージェット画像形成装置における印字ヘッド。
5. 【請求項５】 グリッド電極の開口が形成される領域の
   面積に対する、全開口部の総面積の比率が、３０％以上
   で７０％以下である請求項１、２、３および４のいずれ
   かに記載のパウダージェット画像形成装置における印字
   ヘッド。
6. 【請求項６】 金属板を両面からエッチング加工して、
   所定幅を有する複数のスリットを金属板に形成する第１
   ステップ、およびスリットが形成された金属板の全表面
   に、電解メッキまたは無電解メッキにより金属層を形成
   する第２ステップにより、 スリット幅が上記第１ステップで形成されたスリットの
   幅より小さな複数の微小スリットを有するグリッド電極
   が製造される請求項１、２、３、４および５のいずれか
   に記載のパウダージェット画像形成装置における印字ヘ
   ッド。
7. 【請求項７】 金属板を片面からエッチング加工して、
   所定幅を有する複数のスリットを金属板に形成する第１
   ステップ、 スリットが形成された金属板を非金属板に載せて接着し
   た後、スリットが形成された金属板の全表面に、電解メ
   ッキまたは無電解メッキにより金属層を形成する第２ス
   テップ、および金属層が形成された金属板から非金属板
   を剥がす第３ステップにより、 スリット幅が上記第１ステップで形成されたスリットの
   幅より小さな複数の微小スリットを有するグリッド電極
   が製造される請求項１、２、３、４および５のいずれか
   に記載のパウダージェット画像形成装置における印字ヘ
   ッド。