JPH08258319A - パウダージェット画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 この発明は、磁気ブラシによって、第１電極
と第２電極との間に生じる電界が乱れるのを防止でき、
かぶり等がない高濃度の画像が得られるパウダージェッ
ト画像形成装置を提供することを目的とする。 【構成】 パウダージェット画像形成装置において、印
字ヘッド２と現像剤供給ローラ１との間に、グリッド電
極３０が設けられており、グリッド電極３０には、第１
電極２１の長さ方向に間隔をおいて、第２電極２２と平
行にのびた複数のスリット３１が形成されており、グリ
ッド電極３０のスリット３１のピッチは、第１電極２１
上の現像剤挿通孔２３のピッチと同じであり、グリッド
電極３０における隣り合うスリット３１の間部分である
架橋部３２の幅中央が第２電極２１の幅中央の真上に位
置しており、グリッド電極３０の架橋部３２の幅は現像
剤挿通孔２３の直径より大きく、グリッド電極３０のス
リット３１の幅は２成分現像剤のキャリアの直径より大
きい。

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
像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】本出願人は、図８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に供給するために、トナーと
磁性キャリアとからなる２成分系現像剤を保持するトナ
ー供給ローラ１と、印字ヘッド２を通過したトナーを記
録紙Ｐに転写させるためのベースローラ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。トナー供給ローラ１として
は、内部に磁石を有するマグネットローラが用いられて
いる。

【０００３】印字ヘッド２は、図９および図１０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のベースローラ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２
１および複数の第２電極２２によって、マトリクス状電
極部が構成されている。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１１は、各第１電極２
１の印加電圧Ｖ１−０〜Ｖ１−７の変化を示している。
図１１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、ベースローラ３によって、第
１電極２１と直交する方向（図９に矢印Ａで示す方向）
に搬送される。ベースローラ３には、たとえば、＋５０
０Ｖ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５０が取り付けられ
ている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記のパウダージェッ
ト画像形成装置では、トナー供給ローラ１と第１電極２
１との間の電界によって、トナー供給ローラ１側から第
１電極２１上にトナーが供給される。そして、第１電極
２１と第２電極２２との間の電界によって、第１電極２
１上に溜められたトナーがトナー挿通孔２３を通過し
て、記録紙に転写される。

【０００８】２成分系現像剤を用いた場合には、トナー
供給ローラ１により搬送される現像剤（トナーおよびキ
ャリア）は、磁気ブラシを形成する。そして、オフ電圧
が印加されている第１電極２１に磁気ブラシの先端が接
近または接触したときに、磁気ブラシの先端と第１電極
２１との間の電界により、磁気ブラシからトナーのみが
第１電極２１に供給される。

【０００９】一方、磁気ブラシの先端がトナー挿通孔２
３に接近すると、磁気ブラシの先端と第２電極２２との
間で電界が生じ、第１電極２１と第２電極２２とによっ
て生じるトナー挿通孔２３内の電界が乱れ、かぶり等が
発生する原因となる。

【００１０】磁気ブラシの先端がトナー挿通孔２３に接
近した際に、磁気ブラシの先端と第２電極２２との間で
の電界を小さくするために、磁気ブラシの先端と第１電
極２１との距離を大きくさせることが考えられる。しか
しながら、このようにすると、磁気ブラシの先端と第１
電極２１との間の電界が小さくなり、第１電極２１への
トナー供給量が少なくなり、画像濃度が低下する。

【００１１】この発明は、磁気ブラシによって、第１電
極と第２電極との間に生じる電界が乱れるのを防止で
き、かぶり等がない高濃度の画像が得られるパウダージ
ェット画像形成装置を提供することを目的とする。

【００１２】

【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は、キャリアとトナーとからなる
２成分現像剤が用いられるパウダージェット画像形成装
置であって、印字ヘッドと、印字ヘッドを挟む配置で設
けられた現像剤供給ローラおよびベース電極とを備え、
印字ヘッドは、絶縁層と、絶縁層の現像剤供給ローラ側
表面に形成された複数本の第１電極と、絶縁層のベース
電極側表面に形成された複数本の第２電極とを備え、第
１電極と第２電極とによってマトリクス状電極部が印字
ヘッドに形成されており、印字ヘッドにおける第１電極
と第２電極との各交点位置に現像剤挿通孔が開けられて
おり、現像剤供給ローラと第１電極との間の電界によっ
て現像剤供給ローラ側から第１電極側に現像剤が供給さ
れ、第１電極側に供給された現像剤が第１電極と第２電
極との間の電界によって現像剤挿通孔を通過するパウダ
ージェット画像形成装置において、印字ヘッドと現像剤
供給ローラとの間に、グリッド電極が設けられており、
グリッド電極には、第１電極の長さ方向に間隔をおい
て、第２電極と平行にのびた複数のスリットが形成され
ており、グリッド電極のスリットのピッチは、第１電極
上の現像剤挿通孔のピッチと同じであり、グリッド電極
における隣り合うスリットの間部分である架橋部の幅中
央が第２電極の幅中央の真上に位置しており、グリッド
電極の架橋部の幅は現像剤挿通孔の直径より大きく、グ
リッド電極のスリットの幅は２成分現像剤のキャリアの
直径より大きいことを特徴とする。

【００１３】グリッド電極の架橋部に、２成分現像剤の
トナーを通過させるがキャリアを通過させない形状およ
び大きさのトナー回収用孔を形成してもよい。

【００１４】

【作用】グリッド電極のスリットの幅はキャリアの直径
より大きいので、現像剤供給ローラ表面に形成された磁
気ブラシは、グリッド電極のスリットから第１電極に進
出する。グリッド電極のスリットから第１電極２１進出
した磁気ブラシの先端がオフ電圧が印加されている第１
電極に接近または接触すると、磁気ブラシからトナーの
みが第１電極上に移動する。

【００１５】グリッド電極のスリットのピッチは、第１
電極上の現像剤挿通孔のピッチと同じであり、グリッド
電極における隣り合うスリットの間部分である架橋部の
幅中央が第２電極の幅中央の真上に位置している。ま
た、グリッド電極の架橋部の幅は現像剤挿通孔の直径よ
り大きいので、全ての現像剤挿通孔の真上にグリッド電
極の架橋部またはグリッド電極におけるスリットが形成
されていない部分が位置している。このため、グリッド
電極のスリットから第１電極側に進出した磁気ブラシの
先端は、現像剤挿通孔に接近しない。この結果、かぶり
がなく高濃度の画像が得られる。

【００１６】

【実施例】以下、図１〜図７を参照して、この発明の実
施例について説明する。

【００１７】（１）パウダージェット画像形成装置の構
成の説明。

【００１８】図１は、パウダージェット画像形成装置の
構成を示している。

【００１９】このパウダージェット画像形成装置では、
記録紙Ｐは、ガイド板５により案内されて、ベースロー
ラ３、定着ローラ４を通って排出される。ベースローラ
４の下方位置には、印字ヘッド２が配されている。

【００２０】印字ヘッド２には、トナー供給部１０から
トナーが供給される。トナーは、この例では負極性に帯
電されているものとする。

【００２１】トナー供給部１０は、トナーと磁性キャリ
アとからなる２成分系現像剤が充填されているケーシン
グ１１、ケーシング１１内に回転自在に配された攪拌パ
ッド６、ケーシング１１内に回転自在に配されたトナー
供給ローラ１を備えている。トナー供給ローラ１として
は、内部に磁石を有するマグネットローラが用いられて
いる。攪拌パッド６およびトナー供給ローラ１は、図示
しないモータにより所定方向に回転駆動される。

【００２２】印字ヘッド２は、図２〜図５に示すよう
に、絶縁基板（絶縁層）２０と、絶縁基板２０のトナー
供給ローラ１側表面に形成された複数の第１電極２１
と、絶縁基板２０のベースローラ３側表面に形成された
複数の第２電極２２とを備えている。複数の第１電極２
１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。

【００２３】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５０が取り付けられ
ている。

【００２４】印字ヘッド２とトナー供給ローラ１との間
には、矩形板状の金属製グリッド電極３０が配されてい
る。グリッド電極３０には、第２電極２２の長さ方向に
平行な複数のスリット３１が、第１電極２１の長さ方向
に等しい間隔をおいて形成されている。グリッド電極３
０における隣合うスリット３１の間部分を架橋部３２と
いうことにする。グリッド電極３０の両側部が、スペー
サ４０を介して印字ヘッド２に固定されることにより、
グリッド電極３０は印字ヘッド２に取り付けられてい
る。

【００２５】グリッド電極３０のスリット２１のピッチ
Ｐｇ（図５参照）、すなわちスリット２１の幅Ｗａと架
橋部３２の幅Ｗｂとの和は、第１電極２１上のトナー挿
通孔２３のピッチＰｐと同じである。そして、グリッド
電極３０は、その架橋部３２の幅中央が、第２電極２２
の幅中央と一致するようにして印字ヘッド２に取り付け
られている。

【００２６】架橋部３２の幅Ｗｂは、トナー挿通孔２３
を覆えるように、トナー挿通孔２３の直径φｐより大き
く形成されている。したがって、印字ヘッド２の全ての
トナー挿通孔２３の真上にグリッド電極３０の架橋部３
２またはグリッド電極３０のスリット３１の形成されて
いない部分が位置している。さらに、スリット３１の幅
Ｗａは、磁気ブラシがスリット３１から第１電極２１側
に進出できるように、２成分系現像剤のキャリアの粒径
（直径）φｃより大きくされている。なお、２成分系現
像剤のキャリアの粒径（直径）φｃは５０μｍ程度であ
り、２成分系現像剤のトナーの粒径（直径）φｔは１０
μｍ程度である。

【００２７】以上の条件を数式で示すと数式１のように
なる。

【００２８】

【数１】Ｐｇ＝Ｗａ＋Ｗｂ＝Ｐｐ Ｗａ＞φｃ Ｗｂ＞φｐ

【００２９】つまり、架橋部３２の幅Ｗｂは、次の数式
２の条件を満たすような長さに設定されている。

【００３０】

【数２】φｐ＜Ｗｂ＜Ｐｇ−φｃ

【００３１】記録紙Ｐは、ベースローラ３によって、第
１電極２１と直交する方向（図２に矢印Ａで示す方向）
に搬送される。

【００３２】この画像形成装置の動作モードには、１頁
単位で印字を行うための印字モードと、トナーをトナー
供給部１０に回収するためのトナー回収モードとがあ
る。印字モードによって一頁分の印字が終了してから、
次の一頁分の印字が開始されるまでの間に、トナー回収
モードによる処理が行われる。つまり、印字モードによ
って一頁分の印字が終了した直後に、動作モードが一定
期間、トナー回収モードに設定される。トナー回収モー
ドは、第１電極２１上に過剰に堆積したトナー、トナー
挿通孔２３内に堆積しているトナー等をトナー供給部１
０に回収するために設けられている。

【００３３】（２）印字モード時の動作の説明

【００３４】図６は、印字モード時の各部の電位の変化
を示している。

【００３５】トナー供給ローラ１には、たとえば０Ｖと
＋２００Ｖとの２値をとる周期電圧が印加される。グリ
ッド電極３０には、たとえば、＋５０Ｖと＋１５０Ｖと
の２値をとる周期電圧が印加される。

【００３６】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。

【００３７】各第２電極２２には、画像情報に基づい
て、オン電圧（たとえば０Ｖ）およびオフ電圧（たとえ
ば−２００Ｖ）とが選択的に印加される。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。

【００３８】ベースローラ３には、たとえば、＋２００
Ｖの一定電圧が印加される。超音波振動子５０は、第１
電極２１のダイナミックスキャンに同期してオンオフ制
御される。

【００３９】グリッド電極３０の電位がトナー供給ロー
ラ１の電位より高いときに、グリッド電極３０とトナー
供給ローラ１との間に、トナー供給ローラ１からグリッ
ド電極３０側にトナーを移動させるための電界が発生す
る。また、第１電極２１の電位がグリッド電極３０の電
位より高いとき（第１電極２１にオフ電圧が印加されて
いるとき）に、第１電極２１とグリッド電極３０との間
に、グリッド電極３０から第１電極２１側にトナーを移
動させるための電界が発生し、グリッド電極３０のスリ
ット３１を通過した磁気ブラシからトナーのみが第１電
極２１に供給され、第１電極２１上にトナーが堆積され
る。

【００４０】第２電極２２の電位が第１電極２１の電位
より高いとき（両電極にオン電圧が印加されていると
き）に、第１電極２１上に堆積されているトナーがトナ
ー挿通孔２３を通過する。そして、第２電極２２とベー
スローラ３との電位差によって、トナー挿通孔２３を通
過したトナーが記録紙Ｐに転写される。

【００４１】上記バウダージェット画像形成装置では、
グリッド電極３０のスリット３１の幅Ｗａはキャリアの
粒径φｃより大きいので、図５に示すように、トナー供
給ローラ１表面に形成された磁気ブラシ１００は、グリ
ッド電極３０のスリット３１から第１電極２１側に進出
する。グリッド電極３０のスリット３１から第１電極２
１側に進出した磁気ブラシ１００の先端がオフ電圧が印
加されている第１電極２１に接近または接触すると、磁
気ブラシ１００からトナーのみが第１電極２１上に移動
する。

【００４２】グリッド電極３０の架橋部３２の幅中心は
第２電極２２の幅中心上にありかつの架橋部３２の幅Ｗ
ｂはトナー挿通孔２３の直径φｐより大きいので、全て
のトナー挿通孔２３の真上にグリッド電極３０の架橋部
３２またはグリッド電極３０におけるスリット３１が形
成されていない部分が位置しているので、図５に示すよ
うに、グリッド電極３０のスリット３１から第１電極２
１側に進出した磁気ブラシ１００の先端は、トナー挿通
孔２３に接近しない。この結果、かぶりがなく高濃度の
画像が得られる。

【００４３】（３）トナー回収モード時の動作の説明

【００４４】トナー回収モード時には、トナー供給ロー
ラ１、グリッド電極３０、各第１電極２１、各第２電極
２２には、次の数式３で示す関係を満たすような定電圧
が印加される。数式３において、Ｖ２Ｒは第２電極２２
への印加電圧、Ｖ１Ｒは第１電極２１への印加電圧、Ｖ
ＧＲはグリッド電極３０への印加電圧、ＶＳＲはトナー
供給ローラ１への印加電圧をそれぞれ表している。

【００４５】

【数３】Ｖ２Ｒ＜Ｖ１Ｒ＜ＶＧＲ＜ＶＳＲ

【００４６】トナー回収モード時に、トナー供給ローラ
１、グリッド電極３０、各第１電極２１および各第２電
極２２への印加電圧を上記数式３の関係を満たすように
設定することにより、次のような電界が生じる。

【００４７】第２電極２２と第１電極２１との間には、
各第２電極２２から第１電極２１にトナーを移動させる
ような電界が発生する。各第１電極２１とグリッド電極
１１０との間には、各第１電極２１からグリッド電極３
０にトナーを移動させるような電界が発生する。また、
グリッド電極３０とトナー供給ローラ１との間には、グ
リッド電極３０からトナー供給ローラ１にトナーを移動
させるような電界が発生する。したがって、印字ヘッド
２に滞留している過剰なトナーがトナー供給部１０に回
収される。

【００４８】トナー回収モード時におけるトナー供給ロ
ーラ１、グリッド電極３０、各第１電極２１および各第
２電極２２への印加電圧としては、上記数式１の関係を
満たすことができれば、印字モード時においてそれらに
印加される２値の電圧のうちの一方の電圧に設定しても
よい。このようにすると、トナー回収のために新たな電
源回路を設ける必要がなくなる。

【００４９】また、トナー回収モード時においても、ト
ナー回収効率を高くするために、超音波振動子５０を駆
動させることが好ましい。特に、印字モード中に比べて
印字ヘッド２に印加される平均振動エネルギーが多くな
るように、超音波振動子５０を駆動制御することが好ま
しい。

【００５０】また、ベースローラ３への印加電圧ＶＢＲ
を第２電極２２への印加電圧Ｖ２Ｒより小さくすること
が好ましい。この理由は、次の通りである。印字中にお
いては、ベースローラ３への印加電圧ＶＢＲは、第２電
極２２への印加電圧Ｖ２Ｒより大きい。トナー回収中に
おいてもベースローラ３への印加電圧ＶＢＲを、第２電
極２２への印加電圧Ｖ２Ｒより大きくすると、トナー挿
通孔２３内のトナーが第２電極２２とベースローラ３と
の電位差によって、トナー挿通孔２３内をベースローラ
３側に移動してしまうおそれがある。特に、トナー回収
中において、超音波振動子５０を駆動している場合に
は、このおそれがある。

【００５１】ベースローラ３への印加電圧ＶＢＲを第２
電極２２への印加電圧Ｖ２Ｒより小さい値に設定するこ
とにより、トナー挿通孔２３内のトナーが、ベースロー
ラ３側に移動するのを防止できる。

【００５２】なお、トナーの帯電極性が正極性である場
合には、トナー回収モード時における各部の印加電圧の
大小関係は、上述したのとは逆になる。

【００５３】ところで、トナー回収モード時において、
グリッド電極３０の第１電極２１側に付着したトナーは
回収されにくい。そこで、図７に示すように、グリッド
電極３０の架橋部３１に、２成分現像剤のトナーが通過
できかつ２成分現像剤キャリアが通過できない形状およ
び大きさのトナー回収用孔３３を形成するようにしても
よい。

【００５４】トナー回収用孔３３が、たとえば円形であ
る場合には、トナー回収用孔の直径は、トナーの粒径
（直径）φｔより大きくかつキャリアの粒径（直径）φ
ｃより小さくされる。トナー回収用孔３３が、たとえば
楕円形である場合には、トナー回収用孔の短軸の長さ
は、トナーの粒径（直径）φｔより大きくかつキャリア
の粒径（直径）φｃより小さくされる。トナー回収用孔
３３が、たとえば矩形である場合には、トナー回収用孔
の短辺は、トナーの粒径（直径）φｔより大きくかつキ
ャリアの粒径（直径）φｃより小さくされる。

【００５５】なお、上記実施例では、超音波振動子５０
が設けられているが、超音波振動子５０が設けられてい
ないパウダージェット画像形成装置にもこの発明を適用
することができる。

【００５６】

【発明の効果】この発明によれば、磁気ブラシによっ
て、第１電極と第２電極との間に生じる電界が乱れるの
を防止することができる。このため、かぶり等のない高
濃度の画像が得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】パウダージェット画像形成装置の構成を示す模
式図である。

【図２】印字ヘッドを示す平面図である。

【図３】図２のａ−ａ線に沿う断面図である。

【図４】印字ヘッドとトナー供給ローラとの関係を示す
断面図である。

【図５】印字ヘッドとトナー供給ローラとの関係を示す
断面図である。

【図６】印字モード時における各部への印加電圧を示す
タイムチャートである。

【図７】トナー回収用孔が形成されたグリッド電極を示
す平面図である。

【図８】本出願人が開発した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９】印字ヘッドを示す平面図である。

【図１０】図１０のｂ−ｂ線に沿う断面図である。

【図１１】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。

【符号の説明】

１ トナー供給ローラ ２ 印字ヘッド ３ ベースローラ 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 ３２ 架橋部 ３３ トナー回収用孔

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 キャリアとトナーとからなる２成分現像
   剤が用いられるパウダージェット画像形成装置であっ
   て、印字ヘッドと、印字ヘッドを挟む配置で設けられた
   現像剤供給ローラおよびベース電極とを備え、印字ヘッ
   ドは、絶縁層と、絶縁層の現像剤供給ローラ側表面に形
   成された複数本の第１電極と、絶縁層のベース電極側表
   面に形成された複数本の第２電極とを備え、第１電極と
   第２電極とによってマトリクス状電極部が印字ヘッドに
   形成されており、印字ヘッドにおける第１電極と第２電
   極との各交点位置に現像剤挿通孔が開けられており、現
   像剤供給ローラと第１電極との間の電界によって現像剤
   供給ローラ側から第１電極側に現像剤が供給され、第１
   電極側に供給された現像剤が第１電極と第２電極との間
   の電界によって現像剤挿通孔を通過するパウダージェッ
   ト画像形成装置において、 印字ヘッドと現像剤供給ローラとの間に、グリッド電極
   が設けられており、グリッド電極には、第１電極の長さ
   方向に間隔をおいて、第２電極と平行にのびた複数のス
   リットが形成されており、グリッド電極のスリットのピ
   ッチは、第１電極上の現像剤挿通孔のピッチと同じであ
   り、グリッド電極における隣り合うスリットの間部分で
   ある架橋部の幅中央が第２電極の幅中央の真上に位置し
   ており、グリッド電極の架橋部の幅は現像剤挿通孔の直
   径より大きく、グリッド電極のスリットの幅は２成分現
   像剤のキャリアの直径より大きいことを特徴とするパウ
   ダージェット画像形成装置。
2. 【請求項２】 グリッド電極の架橋部に、２成分現像剤
   のトナーを通過させるがキャリアを通過させない形状お
   よび大きさのトナー回収用孔が形成されていることを特
   徴とする請求項１に記載のパウダージェット画像形成装
   置。