JP2000211175A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 粉体現像剤噴射式画像形成装置において、画
像信号の駆動周波数を高め、結果として画像形成速度を
速める。 【解決手段】 第１の電極を、貫通孔の近傍であってか
つ現像剤の搬送方向に関して貫通孔の上流側に設け、第
２の電極を、貫通孔の近傍であってかつ第１の電極が備
わらない部位に設ける。第１の電極と第２の電極には、
それらの対向部を通過する現像剤を現像剤担持体から分
離させ、貫通孔を介して飛翔させ、そして、隔壁を挟ん
で現像剤担持体の反対側を搬送されている記録媒体に付
着させる信号を印加するのであるが、更に第１の電極に
は、その信号と逆極性の信号を印加し、第１の電極上又
は近傍に付着した現像剤を現像剤担持体に再び戻すよう
にする。

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】粉体現像剤噴射式画像形成装置として、
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】ところで、現像剤担持
ローラから分離した現像剤のうちには、貫通孔を通過し
ないで貫通孔の周囲に配置される個別電極の上に付着す
るものも存在する。なぜなら、個別電極に印加される画
像信号は、貫通孔若しくは個別電極より少し大きい部位
の、現像剤担持ローラ外周上の現像剤を、背面電極に付
勢する電界を生成し、かつその画像信号は、現像剤を引
き付ける極性であるからである。付着した現像剤をその
ままにして、貫通孔を通じてさらに現像剤の飛翔つまり
ドットの形成を継続しようとすると、次のような弊害を
生じる。 上記の従来技術の画像形成装置においては、画像信号
が個別電極に印加されれば貫通孔から現像剤が吐出さ
れ、その間及びその後現像剤担持ローラが所定分だけ回
転し、さらに同じ個別電極にて別の（次の）画像信号が
印加されれば同じ貫通孔からの次の吐出を行う。このよ
うに担持ローラが回転しているのだから、これら２回の
吐出において飛翔する現像剤が、それぞれ飛翔前に備わ
っていた担持ローラ外周上の位置は、別の部位である。
しかし、上記のように、１回の吐出において、貫通孔若
しくは個別電極より少し大きい部位の、現像剤担持ロー
ラ外周上の現像剤が分離することがあるため、上記２回
の吐出において飛翔する現像剤が、それぞれ飛翔前に備
わっていた（又は備わっているはずの）担持ローラ外周
上の部位が、少し重なることがある。そうすると、まず
貫通孔から現像剤を吐出し、所定時間後、次に再び同一
個別電極への印加により現像剤を飛翔させようとして
も、飛翔させたい現像剤の一部が既に分離して個別電極
上に付着している、というような状況が生じ得る。この
ような場合、２回目の飛翔において、現像剤の十分な飛
翔量を得ることはできない。この弊害は、現像剤担持ロ
ーラの回転速度が遅いときに顕著である。 上記の弊害解消のため、現像剤担持ローラの回転速
度を上げて該ローラの外周に担持された現像剤の移動速
度を大きくするとする。この対策をとったとしても、同
一の個別電極には上記で示したような画像信号の印加
が複数回、しかも多数回行われるのが通常であるので、
個別電極の上に現像剤がその度付着し、現像剤が徐々に
堆積する。結果として、現像剤担持ローラに保持されて
いる現像剤を画像信号が分離しようとする電界強度が時
間経過に従い弱まり、ついには現像剤が十分には分離し
なくなってしまう。

【０００５】上記、の弊害を解消する方策として、
現像剤飛翔のための画像信号印加の後、個別電極に対し
現像剤と同極性のパルスを印加することにより、付着分
の現像剤を現像剤担持ローラに戻してやる、というもの
が挙げられる。この方法において、その同極性パルス
を、ドット形成に向けて飛翔する現像剤が貫通孔を通過
した瞬間に、印加する場合を想定する。このとき、確か
に個別電極上の付着現像剤を現像剤担持ローラに戻し得
るが、同時に飛翔中の現像剤を背面電極に向けて付勢す
る電界も強めてしまい、飛翔現像剤が加速することにな
る。すると現像剤は、高速で記録媒体に衝突し、さらに
同極性に帯電した現像剤粒子間の反発力も加わり、記録
媒体上で大きく広がってしまう。これでは、画像の分解
能を損なうことになる。したがって、個別電極に印加す
る現像剤と同極性のパルスは、飛翔する現像剤が記録媒
体上に到着した以降にはじめて、印加するのが望ましい
ということになる。しかしそのようにすると、個別電極
に現像剤飛翔のために印加する画像信号の駆動周波数を
高めようとしても、限界が存在する。

【０００６】粉体現像剤噴射式画像形成装置において、
上記の画像信号の駆動周波数を高め、結果として画像形
成速度を速めるのが本発明の目的である。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の画像形成装置は
上記のような問題を解消するためになされたもので、荷
電性の粉体現像剤を担持して該現像剤を所定の方向に搬
送する現像剤担持体と、現像剤担持体に対向して配置さ
れ、この現像剤担持体と対向する領域に貫通孔を有す
る、絶縁材料からなる隔壁と、貫通孔の近傍であってか
つ現像剤の搬送方向に関して貫通孔の上流側に設けた第
１の電極と、貫通孔の近傍であってかつ第１の電極が備
わらない部位に設けた第２の電極と、第１の電極に第１
のパルスを第１のタイミングにて印加し、その後、第１
のパルスとは逆極性である第２のパルスを第２のタイミ
ングにて印加する第１の制御部と、第１のパルスの印加
開始と同時点の第１のタイミングから、第２の電極に第
３のパルスを印加する第２の制御部と、を備えている。

【０００８】さらに、上記３つのパルスにおいて、第１
のパルスと第３のパルスは、第１の電極と第２の電極と
の対向部を通過する現像剤を現像剤担持体から分離さ
せ、貫通孔を介して飛翔させ、隔壁を挟んで現像剤担持
体の反対側を搬送されている記録媒体に付着させるので
あり、第２のパルスは、第１の電極上又は近傍に付着し
た現像剤を現像剤担持体に再び戻すことを特徴とする。

【０００９】

【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性）に帯電されてい
る。

【００１０】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。

【００１１】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。

【００１２】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の中心軸と平行な線上に、所定の間隔をあ
けて形成されている。図２に示すように、現像剤担持ロ
ーラ１２に対向する隔壁２６の一方の表面には、各孔３
４を囲んで、２つの電極が配置してある。まず、現像剤
担持ローラ１２の回転方向（矢印１４方向）に関して各
孔３４の上流側には、戻し電極４０が設けてある。戻し
電極４０の幅は、現像剤担持ローラ１２の回転方向と直
行する方向に関して、対応する孔３４の幅とほぼ等しい
か、僅かに大きくしてある。次に、孔３４周囲において
戻し電極４０のない部位には、馬蹄形状に近いリング形
状の個別電極３６が設けてある。そして、戻し電極４０
は、そこから上流側に伸びるリード部４１を介してコン
トローラ３８に接続され、個別電極３６はそこから現像
剤担持ローラ１２の回転方向に関して下流側に伸びるリ
ード部３７を介してコントローラ３８に接続されてい
る。これら個別電極３６、戻し電極４０は、周知の技術
（例えば、エッチング、印刷）で形成することができ
る。

【００１３】なお、本実施形態では、個別電極３６、戻
し電極４０は、図１及び図２に示すように、隔壁２６の
現像剤担持ローラ１２に対向する面に設けてあるが、隔
壁２６の反対面又は隔壁２６の内部に設けてもよい。

【００１４】図３に示すように、コントローラ３８は、
画像形成装置で作成する画像に対応した画像信号を出力
する出力部４６と、この出力部４６から出力された信号
を個別に処理する戻し波形制御部４８、飛翔波形制御部
５０を備えている。出力部４６から戻し波形制御部４
８、飛翔波形制御部５０に出力される信号には、各画素
（ドット）に対応したオン・オフ信号のみが含まれる。
戻し波形制御部４８は、入力されたオン・オフ信号に対
応してパルス４２（図１参照）を生成すると共に、後で
説明するように、戻し電極４０に付着した現像剤を現像
剤担持ローラに再び戻すための逆極性パルス５２を重ね
合わせて戻し電極４０に印加する。飛翔波形制御部５０
は、入力されたオン・オフ信号に対応してパルス４４
（図１参照）を生成し、個別電極３６に印加する。

【００１５】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３
８より戻し電極４０及び個別電極３６にパルス４２とパ
ルス４４が印加される。このとき印加されるパルス４２
とパルス４４はいずれも正極性である。

【００１６】その結果、戻し電極４０及び個別電極３６
とこれら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。

【００１７】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。

【００１８】現像剤担持ローラ１２から分離した現像剤
１８のうちには、戻し電極４０や個別電極３６の上に付
着するものもある。そこで、コントローラ３８より戻し
電極４０に逆極性パルス５２（ここでは負極性）が印加
されて戻し電極４０上の現像剤１８が現像剤担持ローラ
１２に戻され、同一の孔３４による次画素（ドット）形
成のために十分な現像剤層が担持ローラ１２外周に作成
される。同一の孔３４による次画素形成のためには、担
持ローラ１２外周の移動方向（矢印１４）を考慮する
と、戻し電極４０上の現像剤１８を戻せば十分である。

【００１９】但し、特に、隔壁２６に貫通孔３４を複数
列設け、その配置形態を高密度の千鳥状態にするような
場合、ある孔３４からの吐出において、貫通孔３４若し
くは個別電極３６より少し大きい部位の、現像剤担持ロ
ーラ１２外周上の現像剤１８が分離し、その分離のとき
に、その近傍の孔からの吐出において飛翔すべき現像剤
１８の一部が剥離し個別電極３６上に付着する、という
ことが生じやすい。このような状況を念頭にいれて、コ
ントローラ３８より個別電極３６にも逆極性パルス（こ
こでは負極性）を印加して個別電極３６上の現像剤１８
を現像剤担持ローラ１２に戻すようにしてもよい。

【００２０】これらの動作を繰り返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１８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。

【００２１】以下、戻し波形制御部４８から戻し電極４
０に印加される第１の信号５４について、飛翔波形制御
部５０から個別電極３６に印加される第２の信号５６と
ともに図４を用いて説明する。第１の信号５４は、前で
述べたパルス４２と逆極性パルス５２を含む一連の信号
であり、第２の信号５６は、前で述べたパルス４４含む
一連の信号である。ここで図４は、本発明の１つの好適
な実施形態での、第１の信号５４と第２の信号５６の一
部分を示す。

【００２２】まず、時刻０において、第１の信号５４と
第２の信号５６のいずれもが、正極性（現像剤と逆極
性）となる。これらの印加により、現像剤担持ローラ１
２に担持された現像剤１８が該ローラ１２から分離し、
飛翔する。

【００２３】当実施形態においては、時刻０の時点で現
像剤担持ローラ１２から分離した現像剤１８が、時刻２
に貫通孔３４を通過するように各電界強度や各間隔が設
定されている。粉体現像剤噴射式画像形成装置では、通
常、分離し飛翔する現像剤１８は一塊の紡錘体形状とな
るのだが、それが貫通孔３４を通過し切るまでは（図４
においては時刻３までは）個別電極３４には継続して正
極性の信号４４が印加される。

【００２４】一方で時刻２以降、戻し電極４０には、戻
し電極４０上の現像剤１８を担持ローラ１２に戻す極性
の信号、すなわち負極性の信号５２が印加される。この
負極性の信号５２の印加は、戻し電極４０の上の現像剤
１８を担持ローラ１２に戻し切るのに十分な、時刻５ま
で継続する。担持ローラ１２から分離した現像剤１８が
貫通孔３４を通過すると同時に負極性印加が開始するか
ら、現像剤担持ローラ１２の回転速度が遅くとも（図
５）速くとも（図６）、同一の孔３４による次画素（ド
ット）の形成に十分な現像剤１８を担持ローラ１２外周
に戻すことができる。

【００２５】戻し電極４０の上の現像剤１８が担持ロー
ラ１２外周に戻った時点以降ならば、戻し電極４０及び
個別電極３６に、次画素（ドット）形成のための信号を
印加することができる。したがって結果として、画像信
号出力部４６が信号を出力する際の駆動周波数を大きく
することができる。

【００２６】個別電極３６には、時刻３から時刻６まで
の間は電位０（ゼロ）の信号が印加される。これは、正
極性を印加すると、現像剤１８が担持ローラ１２から必
要以上に分離してしまい、しかも貫通孔３４通過後の現
像剤１８の一部が個別電極３６に引き寄せられ隔壁２６
の裏面に付着するためであり、負極性を印加すると、貫
通孔３４通過後の現像剤１８の飛翔速度が必要以上に加
速する電界が形成され現像剤１８が記録媒体２８上で散
乱してしまうためである。

【００２７】個別電極３６には、時刻６から時刻７まで
の間、負極性の信号が印加される。これは、個別電極３
６上に現像剤１８が蓄積することが原因で現像剤担持ロ
ーラ１２外周の現像剤層に生じる筋状ノイズ等を、防止
する目的で、一旦付着した現像剤１８を担持ローラ１２
側へと移動させるためである。

【００２８】なお、以上の記述は本発明の一実施形態を
示すもので、本発明は種々改良可能である。例えば、図
７（ａ），（ｂ）に示す実施形態では、戻し電極４０を
現像剤担持ローラ１２の回転方向（矢印１４方向）に関
して上流方向に、あるいは上流左右方向に広げてある。
これらにより、現像剤担持ローラ１２外周における現像
剤層制御域が回転方向上流方向に広がり、現像剤担持ロ
ーラ１２がより速く回転する場合にも対応できる。

【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】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の画像形成装置によれば、現像剤担持ローラの回転速度
が遅くとも、速くとも、同一の孔による次画素（ドッ
ト）の形成に十分な現像剤が、素早く担持ローラ外周に
形成されるため、画像信号の駆動周波数を高めることが
でき、結果として全体の画像形成速度を速めることがで
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形成部を模
式的に表した断面図。

【図２】 隔壁に形成した孔及び電極の配置を示す平面
図。

【図３】 戻し電極と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】 戻し電極に印加されるパルスの波形の例
（ａ）と、個別電極に印加されるパルスの波形の例
（ｂ）。

【図５】 現像剤担持ローラの回転速度が遅い場合の、
現像剤飛翔の様子を従来例と本発明とで比較する、断面
図の時系列図。

【図６】 現像剤担持ローラの回転速度が速い場合の、
現像剤飛翔の様子を従来例と本発明とで比較する、断面
図の時系列図。

【図７】 本発明に係る戻し電極の、別の２つの好適な
実施形態。

【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、３７：個別電極リード部、３８：コント
ローラ、４０：戻し電極、４１：戻し電極リード部、４
２：戻し電極へ印加される正極性パルス、４４：個別電
極へ印加される正極性パルス、４６：画像信号出力部、
４８：戻し波形制御部、５０：飛翔波形制御部、５２：
戻し電極へ印加される負極性パルス、５４：戻し電極へ
印加される信号、５６：個別電極へ印加される信号。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 荷電性の粉体現像剤を担持して該現像剤
   を所定の方向に搬送する現像剤担持体と、 現像剤担持体に対向して配置され、この現像剤担持体と
   対向する領域に貫通孔を有する、絶縁材料からなる隔壁
   と、 貫通孔の近傍であってかつ現像剤の搬送方向に関して貫
   通孔の上流側に設けた第１の電極と、 貫通孔の近傍であってかつ第１の電極が備わらない部位
   に設けた第２の電極と、 第１の電極に第１のパルスを第１のタイミングにて印加
   し、その後、第１のパルスとは逆極性である第２のパル
   スを第２のタイミングにて印加する第１の制御部と、 第１のパルスの印加開始と同時点の第１のタイミングか
   ら、第２の電極に第３のパルスを印加する第２の制御部
   と、を備え、 第１のパルスと第３のパルスは、第１の電極と第２の電
   極との対向部を通過する現像剤を現像剤担持体から分離
   させ、貫通孔を介して飛翔させ、隔壁を挟んで現像剤担
   持体の反対側を搬送されている記録媒体に付着させ、 第２のパルスは、第１の電極上又は近傍に付着した現像
   剤を現像剤担持体に再び戻す、ことを特徴とする画像形
   成装置。