JP2000229436A - 粉体現像剤噴射式画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 予め貫通孔の内面に現像剤が付着しにくい粒
子の層を形成することにより、貫通孔を飛翔する現像剤
が貫通孔の内面に蓄積することによって貫通孔が詰まる
のを防止する粉体現像剤噴射式画像形成装置を提供す
る。 【解決手段】 画像形成前又は画像形成後に、現像剤１
８と同極性で且つ現像剤１８より荷電量の絶対値が大き
な粒子３５、又は現像剤１８より粒径の小さな流動化材
微粒子のいずれかを貫通孔３４の内面にコーティングす
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形
成される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うに粉体の現像剤を貫通孔を介して飛翔させる形態の画
像形成装置では、貫通孔の周辺及び内面に現像剤が付着
し、印字を継続することでその量が次第に多くなって記
録媒体上に形成されるドットの径が小さくなるという本
質的問題がある。最悪の場合、貫通孔が現像剤で塞が
れ、対応する部分のドットが作成されない事態が生じ
る。

【０００５】そこで、本発明は、予め貫通孔の内面に現
像剤が付着しにくい粒子の層を形成することにより、貫
通孔を飛翔する現像剤が貫通孔の内面に蓄積することに
よって貫通孔が詰まるのを防止する粉体現像剤噴射式画
像形成装置を提供することを目的とする。

【０００６】

【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に係る粉体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個
別電極と、（ｄ） 画像信号に基づいて個別電極に電圧
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ことによ
って画像を形成する手段と、（ｅ） 画像形成前又は画
像形成後に、現像剤と同極性で且つ現像剤より荷電量の
絶対値が大きな粒子、又は現像剤より粒径の小さな流動
化材微粒子のいずれかを貫通孔内面にコーティングする
手段と、を有するものである。

【０００７】請求項２係る粉体現像剤噴射式画像形成装
置は、請求項１に係る粉体現像剤噴射式画像形成装置に
おいて、上記高荷電粒子が現像剤と同じ材料からなるこ
とを特徴とするものである。

【０００８】請求項３に係る粉体現像剤噴射式画像形成
装置は、請求項１に係る粉体現像剤噴射式画像形成装置
において、上記流動化材微粒子が現像剤に使用されるも
のであることを特徴とするものである。

【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
らなるローラ状の現像剤担持体１２を有する。現像剤担
持体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、現像剤担持体１２は、第１のバイアス電源
１６に接続され、所定の電圧（ここ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
体１２の外周には、図示しない現像剤供給手段により供
給された粉体の現像剤１８が担持されており、この現像
剤１８は後に説明するブレードにより所定の極性（ここ
では負極性）に帯電されるようになっている。

【００１０】また、現像剤担持体１２の回転方向に関し
て孔(後述）の上流側に、ステンレスなどの導電性材料
からなるブレード１７が現像剤担持体に近接して配置さ
れている。このブレード１７は、現像剤担持体１２と所
定の圧力で接触するようになっており、現像剤担持体１
２の回転に伴ってブレード先端部を通過する現像剤１８
は、現像剤担持体１２外面に均一な薄膜を形成するとと
もに摩擦帯電する。さらに、ブレード１７は所定のバイ
アス電圧が印加されており、このバイアス電圧と現像剤
担持体１２のバイアス電圧Ｖ_B1との電位差により現像剤
１８の帯電量を変えることができる。

【００１１】現像剤担持体１２の下方には、この現像剤
担持体１２と所定の間隔をあけてローラ状の背面電極２
０が、現像剤担持体１２と平行に設けてある。背面電極
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２０は第２のバイアス電源２４に接
続され、所定の電圧（ここ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、現像剤担持体１２と背面電極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
担持体１２に担持されている負極帯電現像剤１８が背面
電極２０に向けて吸引されるが、その吸引力だけでは現
像剤１８が現像剤担持体１２から分離しないように調節
されている。

【００１２】現像剤担持体１２と背面電極２０との間に
は隔壁２６が配置されている。現像剤担持体１２と隔壁
２６の間隔Ｌ₁は、現像剤担持体１２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程
度の僅かの隙間が形成されるように設定する。他方、背
面電極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。

【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、２に示すように、隔壁２６の一
部、すなわち現像剤担持体１２と背面電極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、現像剤担持体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。

【００１４】また、図３に示されるように、孔３４の周
辺及び内面には、現像剤１８と同極性（本実施形態では
負極性）で且つ現像剤１８より荷電量の絶対値が大きな
粒子３５がコーティングされている（例えば、帯電量の
絶対値が約５〜４０μＣ／ｇの現像剤１８の場合、高荷
電粒子３５の帯電量の絶対値は、それより約１０μＣ／
ｇ大きい１５〜５０μＣ／ｇ程度が効果的である。）。

【００１５】ところで、こうしたコーティングは、出荷
時あるいは隔壁２６のクリーニング後（これはクリーニ
ングによりコーティングの一部が取れる可能性があるた
めである。）に行われるが、孔３４の内面をコーティン
グする方法は様々なものが考えられる。例えば、高荷電
粒子３５を隔壁２６上に堆積させた状態で適当な方法で
孔３４を通過させることによってコーティングが可能で
ある。また、この場合、孔３４の内面をコロナチャージ
などで帯電させておくと粒子３５が孔３４の内面に付着
し易い。また、隔壁２６に対し高荷電粒子３５を吹き付
けたりブラシでこすり付けたりすることによっても、孔
３４の内面にコーティングを形成することが可能であ
る。

【００１６】さらに、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。各個別電極３６は電源回路３７を介してコント
ローラ（画像制御部）３８に接続されている。このコン
トローラ３８は、画像形成装置で作成する画像に対応し
た信号を受け、電源回路３７に信号を送り、この信号に
基づいて電源回路３７が各個別電極３６にパルス電圧４
０を印加するようにしてある。

【００１７】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と同期を取ったコントローラ３８
からの信号を受けて、電源回路３７が個別電極３６にパ
ルス４０（ここでは正極性）を印加する。これにより、
個別電極３６とこれに対向する現像剤担持体部分との間
には、この現像剤担持体部分に保持されている負極性現
像剤１８を背面電極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により現像剤担持体１
２と背面電極２０との間に形成されている電界と相俟っ
て、現像剤担持体部分に担持されている一群の現像剤１
８を現像剤担持体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部分に付着してド
ットを形成する。そして、このようにして形成された多
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。

【００１９】次に、図４を参照しながら、一般に孔３４
を飛翔する現像剤１８によって孔３４が詰まる理由を説
明する。

【００２０】記録媒体２８上にドットを形成するため個
別電極３６への正極性パルス電圧４０の印加によって現
像剤担持体１２から一群となって分離した負極性現像剤
は、一旦個別電極３６方向[図４（ａ）の矢印４２]に向
かい、その一部が孔３４の内面に衝突する。その後、現
像剤の大部分は背面電極方向[図４（ｂ）の矢印４４]の
電界によって孔３４を通過する。しかしながら、孔３４
の内面と直接接触した一部の現像剤は、孔３４の内面を
現像剤と逆極性（本実施形態では正極性）に摩擦帯電さ
せ、その結果、孔３４の内面とのクーロン力により孔３
４内面に付着することになる。

【００２１】このように孔３４の内面に少なくとも一層
の現像剤が付着すると、図４（ｂ）に示すように、孔３
４（例えば内径１００μｍ）はその内面に現像剤粒子径
（例えば１０μｍ）程度の差の凹凸を有することにな
る。これらの付着現像剤層の上にさらに別のドットを形
成するための現像剤が次々と衝突すると、凹凸による立
体障害によって現像剤が背面電極方向に向かわずに、２
層、３層と付着現像剤層が成長し詰まりが発生する可能
性がある。特に、現像剤に粒子径の分布がある場合、比
較的粒子径の大きな現像剤が付着すると一気に付着現像
剤層が成長する。

【００２２】これに対し、本発明では、図３に示される
ように孔３４の内面に前もって高荷電粒子３５を付着さ
せている。この場合でも現像剤１８は孔３４を飛翔する
際に粒子３５と衝突するが、粒子３５は現像剤１８と同
極性に帯電しているので、現像剤１８がクーロン斥力に
よって弾かれる。したがって、現像剤１８は背面電極方
向に向かって飛翔し、孔３４に詰まりが発生することが
ない。

【００２３】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、
孔３４の内面をコーティングするものとして、上記実施
形態の高荷電粒子３５の代わりに、現像剤１８の流動性
を向上させる、シリカ、酸化チタン、チタン酸ストロン
チウム、ステアリン酸亜鉛などの微粒子を用いることも
できる。この場合、現像剤１８は、孔３４を飛翔する際
に上記の流動化材微粒子と衝突するが、流動化材微粒子
でコーティングした孔内面を滑るので、背面電極方向に
向かって飛翔することができる。

【００２４】また、帯電量を画像作成時より増やした現
像剤１８を、上記実施形態の高荷電粒子３５の代わりに
用いることができる。具体的には、現像剤１８の帯電量
を増やすために、非印字時においてブレード１７（図
１）に印加するバイアス電圧を調整し、それ以外は画像
作成時と同じように画像作成部１０を作動させてやれ
ば、孔３４を通過する高荷電の現像剤１８によって孔３
４の内面にコーティングが形成される。

【００２５】さらに、現像剤担持体１２と背面電極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１８及び高荷電粒子３５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。

【００２６】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。

【００２７】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。

【００２８】

【発明の効果】本発明に係る粉体現像剤噴射式画像形成
装置によれば、画像作成時に先立って、孔３４の内面に
現像剤１８が付着しにくい粒子３５の層を形成すること
により、孔３４の内面で付着現像剤層が成長する従来の
問題点を解消することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る画像形成装置を模式的に表した
断面図。

【図２】 隔壁に形成した孔及び個別電極の平面図。

【図３】 本発明に係る画像形成装置の孔周辺の拡大断
面図。

【図４】 孔に現像剤が詰まる様子を示した図。

【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、１７：ブレード、
１８：現像剤、２０：背面電極ローラ（背面電極）、２
４：第２のバイアス電源、２６：隔壁、２８：記録媒
体、３４：孔、３５：高荷電粒子、３６：個別電極、４
０：パルス。

Claims (3)

【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
   置された個別電極と、（ｄ） 画像信号に基づいて個別
   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
   ることによって画像を形成する手段と、（ｅ） 画像形
   成前又は画像形成後に、現像剤と同極性で且つ現像剤よ
   り荷電量の絶対値が大きな粒子、又は現像剤より粒径の
   小さな流動化材微粒子のいずれかを貫通孔内面にコーテ
   ィングする手段と、を有する粉体現像剤噴射式画像形成
   装置。
2. 【請求項２】 上記高荷電粒子が現像剤と同じ材料から
   なることを特徴とする請求項１の粉体現像剤噴射式画像
   形成装置。
3. 【請求項３】 上記流動化材微粒子が現像剤に使用され
   るものであることを特徴とする請求項１の粉体現像剤噴
   射式画像形成装置。