JP2000326545A - 荷電粒子通過制御基板及びこれを用いた粉体現像剤噴射式画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 粉体現像剤噴射式画像形成装置の現像剤噴射
貫通孔を備えた隔壁において、ワイヤボンデイング等の
結線のコストを削減し、さらに、表面面積を小さくす
る。 【解決手段】 コントローラからの画像信号と高圧電源
からの高電圧とを受けて、画像信号をパルスに変換し更
にパルスの電圧を増幅して個別電極に印加する高電圧出
力回路部が、個別電極とリード部と共に、隔壁内に一体
に形成されている。上記の隔壁を１ユニットとして、複
数並べて配置し、隔壁部を構成してもよい。

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
に関するもので、特に、該画像形成装置において利用さ
れる現像剤飛翔制御基板に関する。

【０００２】

【従来の技術】粉体現像剤噴射式画像形成装置として、
例えば（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、各個別電極がリ
ード部等を介しコントローラに接続されている。

【０００３】この画像形成装置によれば、作成すべき画
像に対応した画像パルスが個別電極に印加される。この
とき、画像パルスは、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、画像パルス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、画像パルスの印加され
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】上記のような従来技術の画像形成装置にお
いては、コントローラで作成される画像信号は、例え
ば、０〜数ボルト（Ｖ）の低電圧の信号である。実際に
個別電極に印加するパルスは、例えば数百ボルト（Ｖ）
の高電圧のパルスでなければならない。低電圧信号を高
電圧パルスにまで変換し増幅するのは、例えば、上記隔
壁の一部に固定されている高電圧出力回路である。

【０００５】図６は、上述の従来技術の画像形成装置に
おいて、コントローラ１３８、個別電極１３６、高圧電
源１４２、高電圧出力回路１５０及び隔壁１２６の関係
を示すブロック図である。さらに、図７は、上述の従来
技術の画像形成装置における隔壁１２６及び高電圧出力
回路１５０の、概略平面図（１）とその側断面図（２）
を示している。但し、平面図（１）においては絶縁コー
ト部１４８を省いて示してある。図６と図７を参照しつ
つ、コントローラ１３８、個別電極１３６、高圧電源１
４２、高電圧出力回路１５０及び隔壁１２６の関係と動
作を説明する。隔壁１２６には、複数の貫通孔１３４が
少なくとも１つの線上に等間隔に形成されている。それ
ら貫通孔１３４の近傍に個別電極１３６が配置されてい
る。隔壁１２６にはさらに、別途製作された高電圧出力
回路１５０が固定され接着されている。高電圧出力回路
１５０には、コントローラ１３８にて生成される画像信
号が入力される。該高電圧出力回路１５０は該画像信号
をパルス化しさらに高圧電源１４２の電圧（数百ボル
ト）を利用してそのパルスを増幅し、そしてその増幅し
た画像パルスを出力する。高電圧出力回路１５０の出力
部はリード部１５４により個別電極１３６に繋がれてお
り、よって、個別電極１３６には画像パルスが印加され
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記のように、隔壁１
２６と高電圧出力回路１５０とは別々に製作され、後工
程にて両者が接着される。その接着時に、両者の必要部
位をワイヤボンデイング１０６等により結線する。この
ような技術を用いて結線作業を行うと、かなり多くのコ
ストが費やされる。さらに、隔壁１２６においては、別
途製作される高電圧出力回路１５０との接着及び結線を
行うことを前提として、個別電極１３６のリード部１５
４の回路パターンを形成せねばならず、そうすると一定
以上の表面面積を確保しておかなければならない。

【０００７】本発明では、上記粉体現像剤噴射式画像形
成装置の上記隔壁、即ち現像剤噴射貫通孔を備えた隔壁
において、ワイヤボンデイング等の結線の作業に費やさ
れるコストを低減させ、さらに、表面面積を小さくする
ことを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】まず本発明の荷電粒子通
過基板はこのような目的を達成するためになされたもの
で、この荷電粒子通過基板は、個別電極と、その個別電
極の近傍に配置された貫通孔と、一体的に組み込まれた
集積回路部と、集積回路部からの出力を個別電極に繋げ
るリード部とを備え、集積回路部は、外部からの信号と
電源からの電圧とを受けて、該信号をパルスに変換し更
にそのパルスの電圧を増幅して個別電極に印加し、貫通
孔の近傍の電界強度を変化させる機能を有する。

【０００９】また本発明の粉体現像剤噴射式画像形成装
置も上記のような目的達成のためになされたもので、貫
通孔を備える基板の貫通孔を介して現像剤を飛翔させる
ことにより記録媒体上に画像を形成する。その粉体現像
剤噴射式画像形成装置において、その基板がさらに、そ
の貫通孔の近傍に配置された個別電極と、一体的に組み
込まれた集積回路部と、集積回路部からの出力を個別電
極に繋げるリード部とを備え、集積回路部は、外部から
の信号と電源からの電圧とを受けて、該信号をパルスに
変換し更にそのパルスの電圧を増幅して個別電極に印加
し、そして、貫通孔の近傍の電界強度を変化させて現像
剤を飛翔させる機能を有する。

【００１０】上述の荷電粒子通過基板を、複数並べて配
置して、粉体現像剤噴射式画像形成装置を形成してもよ
い。

【００１１】

【発明の効果】本発明に係る粉体現像剤噴射式画像形成
装置の現像剤噴射貫通孔を備えた隔壁では、回路パター
ンにおいて不必要な部位を削減することができる。よっ
て、隔壁の全体の大きさを小さくすることができ、更に
は画像形成装置全体の小型化が可能になる。また、従来
技術において必要であったワイヤボンデイング等の結線
の作業が不要になり、低コスト化が可能になる。

【００１２】

【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。

【００１３】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。

【００１４】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。

【００１５】隔壁２６は主に非導電性材料からなる薄い
板で、後で説明するように、複数の層を重ねて形成され
ている。また、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。隔壁２６の内部には、まず、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。さらに、隔壁２６の内部には、集積回路である高電
圧出力回路部５０が設けてある（図３、図４参照）。個
別電極３６は隔壁２６内のリード部５４を介して高電圧
出力回路部５０と接続しており、そこからコントローラ
３８に接続されている。高電圧出力回路部５０はさら
に、数百ボルトの電圧を与え得る高圧電源４２と接続し
ている（図３参照）。

【００１６】図３は、本発明に係る画像形成装置１０に
て、コントローラ３８（画像信号出力部４０）、高圧電
源４２及び隔壁２６（個別電極３６、高電圧出力回路部
５０）の関係を示すブロック図である。図３に示すよう
に、コントローラ３８は、画像形成装置１０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を有
する。この画像信号出力部４０から信号が出力される
と、隔壁２６内部の高電圧出力回路部５０が該信号をパ
ルス化しさらに電源４２の高電圧（数百ボルト）を利用
してそのパルスを増幅し、その増幅したパルス５２をリ
ード部５４を介して個別電極３６に印加するようにして
ある。

【００１７】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から高電圧出力回路部５０及びリード部５４を介して
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。

【００１８】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。

【００１９】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。

【００２０】次に、隔壁２６の構造について説明する。
図４は、本発明に係る画像形成装置における隔壁２６
の、概略平面図（１）とその側断面図（２）を示してい
る。但し、平面図（１）においては絶縁コート部４８を
省いて示してある。

【００２１】側断面図（２）に示すように、隔壁２６
は、下方からベース層４４、回路パターン層４６、絶縁
コート層４８を重ね合わせて構成されている。ベース層
４４は、例えば、シリコン薄板である。

【００２２】回路パターン層４６においては、高電圧出
力回路部５０と、個別電極３６及びリード部５４が、回
路パターンとして展開されている。高電圧出力回路部５
０においては、トランジスタ等の種々の回路の要素によ
り、集積回路が構成されている。また、導電材料を用い
た回路パターンにより、複数の個別電極３６及びそのリ
ード部５４が構成されている。

【００２３】そして、絶縁コート層４８は、例えば、酸
化ケイ素（ＳｉＯ₂）の薄層である。

【００２４】図４（１）（２）が示すように、前に説明
した従来技術（図７）の高電圧出力回路１５０の機能を
果たす部位は、高電圧出力回路部５０として隔壁２６内
部にパターン回路として組み込まれている。また、該部
位５０は、高電圧出力回路部５０の回路パターンの構成
に応じて、適宜、電源４２及びコントローラ３８と接続
される。このように、個別電極３６、リード部５４、高
電圧出力回路部５０は、隔壁２６内部の回路パターン層
４６に一体のものとして組み込まれるが、この一体化
は、従来技術である集積回路の製造技術を用いれば容易
に実現できる。

【００２５】以上のように、粉体噴射式画像形成装置１
０の粉体噴射貫通孔３４を備える隔壁２６において、高
電圧出力回路部５０を、個別電極３６やリード部５４と
同様にパターン回路として形成すると、不必要な隔壁２
６の部位を削減して隔壁２６の全体の大きさを小さくす
ることができる。また、個別電極３４やリード部５４と
同時に一体化して形成することにより、従来技術におい
て必要であったワイヤボンデイング６等の結線の作業が
不要になり、低コスト化、及び隔壁２６ひいては画像形
成装置１０の小型化が、可能になる。

【００２６】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、図５に示すように図４の隔壁を複
数個並べて利用することもできる。例えば、画像形成装
置１０において記録媒体２８の面積を大きくしたいのな
らば、それに合わせて貫通孔３４の数を増加させねばな
らず隔壁２６の面積も大きくしなければならない。しか
し、一枚板状である隔壁２６を大きくすることは、技術
的に困難を伴い高コストになることである。そこで、図
５のように比較的小さな隔壁２６をユニットとして横一
列に並べることにより、面積の大きな記録媒体２８に画
像を形成する装置において用いることができる。この場
合貫通孔３４が１つの線上に等間隔で配置されるよう
に、隔壁２６のユニットが組み合わされている。

【００２７】現像剤担持ローラ１２と背面電極ローラ２
０に印加するバイアス電圧Ｖ_B1、Ｖ _B2の極性及び大き
さ、現像剤の極性に関しては、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。

【００２８】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。

【００２９】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】 本発明に係る画像形成装置にて、コントロー
ラ（画像信号出力部）、高圧電源及び隔壁（個別電極、
高電圧出力回路部）の関係を示すブロック図。

【図４】 本発明に係る画像形成装置における隔壁の、
概略平面図（１）とその側断面図（２）。

【図５】 本発明に係る画像形成装置の隔壁の、別の好
ましい実施形態。

【図６】 従来技術の画像形成装置にて、コントロー
ラ、個別電極、高圧電源、高電圧出力回路及び隔壁の関
係を示すブロック図。

【図７】 従来技術の画像形成装置における隔壁及び高
電圧出力回路の、概略平面図（１）とその側断面図
（２）。

【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：電源、４４：ベース層、４６：回路パター
ン層、４８：絶縁コート層、５０：高電圧出力回路部、
５２：画像パルス、５４：リード部。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 個別電極と、 その個別電極の近傍に配置された貫通孔と、 一体的に組み込まれた集積回路部と、 集積回路部からの出力を個別電極に繋げるリード部とを
   備え、 集積回路部は、外部からの信号と電源からの電圧とを受
   けて、該信号をパルスに変換し更にそのパルスの電圧を
   増幅して個別電極に印加し、貫通孔の近傍の電界強度を
   変化させる機能を有する、荷電粒子通過基板。
2. 【請求項２】 貫通孔を備える基板の貫通孔を介して現
   像剤を飛翔させることにより記録媒体上に画像を形成す
   る粉体現像剤噴射式画像形成装置において、 その基板がさらに、 その貫通孔の近傍に配置された個別電極と、 一体的に組み込まれた集積回路部と、 集積回路部からの出力を個別電極に繋げるリード部とを
   備え、 集積回路部は、外部からの信号と電源からの電圧とを受
   けて、該信号をパルスに変換し更にそのパルスの電圧を
   増幅して個別電極に印加し、そして、貫通孔の近傍の電
   界強度を変化させて現像剤を飛翔させる機能を有する、
   粉体現像剤噴射式画像形成装置。
3. 【請求項３】 請求項１の荷電粒子通過基板を、複数並
   べて配置することを特徴とする粉体現像剤噴射式画像形
   成装置。