JPH11348338A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 潜像担持体を帯電させる帯電装置用の電源装
置の小型化、簡素化、省電力化を図る。 【解決手段】 本発明の画像形成装置は、潜像担持体１
２に近接してインク担持体３０を配置し、上記潜像担持
体１２上に書き込まれた静電潜像に上記インク担持体３
０の表面を覆った導電性インク薄層３６からインク滴５
４を飛翔、付着させて現像し、現像されたインク画像を
記録媒体に転写する画像形成装置であって、上記インク
担持体３０の表面に複数の点状導電部４６を配列形成す
るとともに上記導電部４６以外の部分を絶縁部４８と
し、上記各導電部４６に導通する共通電極４２に潜像電
位とは異なる極性の所定電圧、例えば接地電圧を印加す
るようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、静電潜像にインク
滴を付着させて現像した後、用紙に転写することにより
画像を形成する画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えば特開平６−２９５１３１号
公報おいて、潜像担持体上に書き込まれた静電潜像にイ
ンク担持体上からインク滴を飛翔させて付着させ、これ
により現像されたインク画像を用紙等の記録媒体に転写
して画像を形成する画像形成装置が提案されている。

【０００３】この種の画像形成装置においてインク滴の
飛翔力は、静電潜像の電荷とインク担持体上のインクに
誘導注入される電荷との差によって形成される電界によ
りインクにクーロン力が作用することで得られる。した
がって、そのクーロン力を大きくして安定したインク飛
翔を実現するための一つの方法として、静電潜像の電位
を高くして潜像担持体とインク担持体間の電界強度を強
くする方法がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、静電潜
像の電位を高くしようとすれば、潜像担持体表面の帯電
電位を大きくする必要があり、そのためには帯電装置の
電圧を高くしなければならないので、必然的に電源装置
が大型化することになる。

【０００５】

【課題を解決するための手段】そこで、本発明は上記問
題を解決するために、潜像担持体に近接してインク担持
体を配置し、上記潜像担持体上に書き込まれた静電潜像
に上記インク担持体の表面を覆った導電性インク薄層か
らインク滴を飛翔、付着させて現像し、現像されたイン
ク画像を記録媒体に転写する画像形成装置であって、上
記インク担持体の表面に複数の点状導電部を配列形成す
るとともに上記導電部以外の部分を絶縁部とし、上記各
導電部に導通する共通電極に潜像電位とは異なる極性の
所定電圧を印加するようにしたものである。

【０００６】本発明の画像形成装置では、上記所定電圧
が接地電圧であってもよい。また、上記所定電圧は、ピ
ーク電圧がいずれも潜像電位とは逆極性になるようにし
た交流電圧であってもよい。さらに、上記複数の点状導
電部をマトリックス状に配置してもよい。

【０００７】

【発明の作用及び効果】本発明の画像形成装置では、イ
ンク担持体表面の各導電部には共通電極を介して潜像電
位とは異なる極性の所定電圧、例えば接地電圧が印加さ
れている。この状態で上記各導電部が静電潜像と対向す
ると、静電誘導により各導電部に潜像電位とは逆極性の
電荷が誘導され、この電荷が各導電部の上を覆っている
導電性インク薄層に注入される。このように注入された
導電性インク薄層の電荷と潜像担持体上の静電潜像の電
荷との差によりこれらの間に電界が形成され、この電界
の作用によって各導電部上のインクに静電潜像に向かう
方向のクーロン力が働き、これによりインクが盛り上が
ってメニスカスが形成される。すると、メニスカスの先
端に注入電荷が集中して作用するクーロン力がさらに大
きくなり、その結果、インク薄層からインク滴が分離し
て飛翔する。飛翔したインク滴は静電潜像に付着してこ
れを現像し、これにより潜像担持体上にインク画像が形
成される。その後、このインク画像は用紙等の記録媒体
に転写されて画像が形成される。

【０００８】このように本発明の画像形成装置によれ
ば、静電潜像に対向した各導電部上のインク薄層にメニ
スカスが形成されるため、電界強度がさほど強くなくて
もインクが飛翔しやすくなる。これにより、静電潜像の
電位を低くしても安定したインク飛翔を実現できるの
で、潜像担持体を帯電させるための電源装置の小型化、
簡素化、省電力化を図ることができる。

【０００９】また、静電潜像の電位を低くできることに
より、放電などの他のエレメントに対する電気的な影響
を低減することもできるため、インク作像システム全体
として安定したものになり、耐久性や環境変化に対する
信頼性を非常に高いものにできる。

【００１０】さらに、共通電極に印加する電圧をピーク
電圧がいずれも潜像電位とは逆極性になるようにした交
流電圧にすれば、電圧の変化に応じて誘起される誘導電
荷も変化し、これに伴ってクーロン力も変化するため、
インク薄層に形成されるメニスカスが電圧の振れに応じ
て振動し、これによりインクがさらに飛翔しやすくな
り、その結果、潜像電位をより低くすることができる。

【００１１】さらにまた、インク担持体上の複数の点状
導電部をマトリックス状に配置すれば、特に直線部分を
含む画像をきれいに形成することができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て添付図面を参照して説明する。図１は、本発明の実施
の形態である画像形成装置１０の概略構成図である。こ
の画像形成装置１０は、潜像担持体である感光体ドラム
１２を備えている。感光体ドラム１２は、矢印ａ方向に
回転駆動されるようになっている。感光体ドラム１２の
周囲には、その回転方向に沿って順に、感光体ドラム１
２の表面を均一帯電させるコロナ帯電装置１４と、均一
帯電した感光体ドラム１２表面に露光して露光部の電荷
を消去することにより非露光部の電荷を残すようにして
静電潜像を書き込む露光装置１６と、書き込まれた静電
潜像を導電性インクで現像するインク現像装置１８と、
現像されたインク画像を記録媒体である用紙Ｓに転写す
るための転写ローラ２０と、転写後の感光体ドラム１２
の表面をクリーニングするクリーニング装置２２と、静
電潜像を消去する除電装置２４とが配置されている。

【００１３】なお、静電潜像の書き込み方式は露光方式
に限定されるものではなく、他の方式、例えばイオンフ
ロー方式や焦電方式などによって静電潜像を書き込むよ
うにしてもよい。また、図示していないが、用紙Ｓに転
写されたインク画像を乾燥して定着させるインク定着装
置を必要に応じて設けてもよい。

【００１４】インク現像装置１８は、図２に示すよう
に、感光体ドラム１２に対向する開口部を有するケーシ
ング２６を備えている。ケーシング２６の内部には、導
電性インク２８が収容されている。ケーシング２６の開
口部には、インク担持体ローラ３０が矢印ｂ方向に回転
駆動可能に配置されている。また、ケーシング２６の上
部縁部とインク担持体ローラ３０との間にはシールロー
ラ３２が設けてあり、これによりインクの漏れと乾燥を
防止している。さらに、シールローラ３２とは反対側の
ケーシング２７の上部縁部には、インク担持体ローラ３
０との間に微小隙間を置いて配置された規制ブレード３
４が設けられている。これにより、インク担持体ローラ
３０が回転すると、感光体ドラム１２に対向するインク
担持体ローラ３０の表面を覆って導電性インク薄層３６
が形成される。このインク薄層３６は、規制ブレード３
４によって所定厚みに規制されている。

【００１５】インク担持体ローラ３０は、図３に示すよ
うに、中心部が金属ローラ３８からなり、その外周に絶
縁層４０が設けられている。絶縁層４０の外周には導電
層が設けてあり、これが共通電極４２となる。共通電極
４２の外周には、表層部となるマトリックス層４４が設
けられている。このマトリックス層４４の表面には、図
４に示すように、複数の円形の点状導電部４６がマトリ
ックス状に配列形成されており、これら導電部４６以外
の部分は絶縁部４８としてある。上記導電部４８は、図
５に示すように、円柱状をなしており、絶縁部４８に埋
め込まれるようにして形成され、その下部において共通
電極４２にそれぞれ導通している。上記点状導電部４６
は、直径が約３０〜６０μｍ、ピッチが約４０〜１００
μｍ程度が好ましい。また、マトリックス層４４の厚み
は、約５０〜２００μｍが好ましい。なお、点状導電部
４６の形状は、円形に限られるものではなく、その他の
形状、例えば、楕円、四角形等であってもよい。また、
上記インク担持体ローラ３０では、点状導電部４６をマ
トリックス状に配置したが、軸方向または周方向に隣接
する２列の点状導電部を互いに少しずらして点状導電部
が千鳥状に配置されているようにしてもよい。

【００１６】上記インク担持体ローラ３０では、点状導
電部４６を絶縁部４８に埋め込むようにして形成した
が、図６，７に示すインク担持体ローラ３０ａのよう
に、点状導電部を例えば銀ペーストを印刷することによ
って形成してもよい。この場合、金属ローラ３８の外周
に設けた絶縁層４０の表面に、図７に示すような印刷を
施す。この印刷では、インク担持体ローラ３０ａの端部
外周にリング状の共通電極４２ａを形成するとともに、
多数の円形の点状導電部４６ａをマトリックス状に形成
し、ローラ軸方向に隣接する各点状導電部４６ａ及び共
通電極４２ａを接続線５０でそれぞれ接続することによ
り各点状導電部４２ａを共通電極４２ａに導通させる。
なお、この場合においても、点状導電部４２ａの直径は
約３０〜６０μｍ、ピッチは約４０〜１００μｍ程度が
好ましい。また、接続線５０の幅は約５μｍ程度が好ま
しい。

【００１７】次に、上記構成からなる画像形成装置１０
の現像動作について説明する。図８に示すように、イン
ク担持体ローラ３０の共通電極４２はグラウンドに接続
されている。これにより、インク担持体ローラ３０表面
の各点状導電部４６には共通電極４２を介して静電潜像
の極性（マイナス）とは異なる極性の所定電圧である接
地電圧が印加されている。この状態で上記各点状導電部
４６が感光体ドラム１２の静電潜像部と対向すると、静
電誘導により各点状導電部４６に潜像電位とは逆極性の
電荷、すなわちプラスの電荷が誘導され、このプラスの
電荷が各点状導電部４６の上を覆っている導電性インク
薄層３６に注入される。このように注入された導電性イ
ンク薄層３６のプラス電荷と感光体ドラム１２の静電潜
像のマイナス電荷との差によりこれらの間に電界が形成
され、この電界の作用によって各点状導電部４６上のイ
ンクに静電潜像部に向かう方向のクーロン力が働き、こ
れにより各点状導電部４６上に位置する導電性インク薄
層３６のインクが盛り上がってメニスカス５２が形成さ
れる。すると、メニスカス５２の先端に注入電荷が集中
して作用するクーロン力がさらに大きくなり、その結
果、導電性インク薄層３６からインク滴５４が分離して
飛翔する。飛翔したインク滴５４は静電潜像に付着して
これを現像し、これにより感光体ドラム１２上にインク
画像が形成される。その後、このインク画像は用紙Ｓに
転写されて画像が形成される。

【００１８】このように本実施形態の画像形成装置１０
によれば、静電潜像部に対向した各点状導電部４６上の
インク薄層３６にメニスカス５２が形成されるため、電
界強度がさほど強くなくてもインクが飛翔しやすくな
る。これにより、静電潜像部の電位を低くしても安定し
たインク飛翔を実現できることから、感光体ドラム１２
を帯電させるための帯電装置１４の電源を小型化、簡素
化でき、省電力化を図れる。

【００１９】また、静電潜像部の電位を低くできること
により、感光体ドラム１２とインク担持体ローラ３０、
規制ブレード３４、あるいはインク現像装置１８のケー
シング２６との間での放電を少なくすることができる。
これにより、これらの他のエレメントに対する電気的な
影響を低減することもできるため、インク作像システム
全体として安定したものになり、耐久性や環境変化に対
する信頼性が非常に高いものにできる。

【００２０】さらに、インク担持体ローラ３０上の複数
の点状導電部４６がマトリックス状に配置されているた
め、特に直線部分を含む画像をきれいに形成することが
できる。

【００２１】なお、上記画像形成装置１０では、インク
担持体ローラ３０の共通電極４２に接地電圧を印加する
ようにしたが、これに限らず潜像電位とは逆極性の直流
電圧を印加してもよい。ただし、この場合には電圧値に
よっては非潜像部へのインク飛翔も起こり得るため、非
潜像部へのインク飛翔が起こらない程度の電圧値に設定
する必要がある。

【００２２】一方、図９に示す画像形成装置１０では、
インク担持体ローラ３０の共通電極４２が交流電源５６
に接続され、共通電極４２にはピーク電圧がいずれも潜
像電位とは逆極性、すなわちプラスになるようにした交
流電圧が印加されている。この場合には、電圧の変化に
応じて誘起される誘導電荷も変化し、これに伴ってクー
ロン力も変化するため、導電性インク薄層３６に形成さ
れるメニスカス５２が電圧の振れに応じて振動し、これ
によりインクがさらに飛翔しやすくなり、その結果、潜
像電位をより低くすることができる。また、上記交流電
圧の周波数を「インクドット（導電部）のピッチと周
速」に合致させた値にすると、画像ムラが少なく、細線
再現性が良くなる。さらに、上記交流電圧を画像印字に
同期させると、さらに画像ムラが少なく、細線再現性画
がより良くなる。なお、この場合には対向する点状導電
部４６によって感光体ドラム１２の非潜像部に誘導電荷
が誘起され、これにより非潜像部に対向する点状導電部
４６上のインク薄層３６にもメニスカス５２ａが形成さ
れるが、非潜像部は露光装置１６による露光で電荷が消
去されて帯電していないため、インクメニスカス５２ａ
に作用するクーロン力が弱く、インクが飛翔することは
ない。

【００２３】ここで、図９に示す画像形成装置を用いて
インク飛翔実験を行った。そのときの条件は次のように
した。感光体ドラム１２には、ＯＰＣ感光体ドラムを使
用し、感光体ドラム１２の帯電電位（すなわち静電潜像
の電位）を−３００ボルトとし、現像スピード（すなわ
ち感光体ドラムの周速）を２００ｍｍ／ｓｅｃとした。
また、インク担持体ローラ３０については、直径を１０
０ｍｍ、周速を２００ｍｍ／ｓｅｃ、点状導電部４６の
直径を３０μｍ、点状導電部４６のピッチを５０μｍと
した。さらに、共通電極４２に印可する交流電圧は、周
波数が２ｋＨｚで振幅が＋１．２ｋＶ〜＋０．３ｋＶと
した。そして、現像ギャップｇを５００μｍとした。ま
た、使用した導電性インクの組成は、カーボンブラック
（ブラック）、クロモフタルイエロー（イエロー）、キ
ナクリドンマゼンタ（マゼンタ）または銅フタロシニア
ンブルー（シアン）のいずれかを１０ｗｔ％、溶媒とし
て水を８６．９９ｗｔ％、界面活性剤としてフッ素系界
面活性剤を０．０１ｗｔ％、粘度調整剤としてポリエチ
レングリコールを１ｗｔ％、分散剤としてスチレンアク
リル酸塩を２ｗｔ％とした。これらの条件の下で実験し
たところ、インクは静電潜像に対して良好に飛翔した。

【００２４】これに対し、感光体ドラム１２の帯電電位
を−６００Ｖで、かつ、インク担持体ローラ３０の導電
部を設けずに交流電圧を印可しない条件とし、他の条件
は上記実験と同様にしたところインクは飛翔しなかっ
た。これにより、本実施形態の画像形成装置によれば、
静電潜像の電位を低くしても安定したインク飛翔が可能
であることが確認できた。

【００２５】なお、上記説明では静電潜像の極性をマイ
ナスとして説明したが、これとは逆に静電潜像の極性が
プラスの場合にも本発明を適用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 画像形成装置の概略構成図。

【図２】 インク現像装置の拡大図。

【図３】 インク担持体ローラの部分拡大図。

【図４】 図３におけるＡ部の拡大図。

【図５】 図４におけるＶ−Ｖ線断面図。

【図６】 インク担持体ローラの変形例の部分拡大図。

【図７】 図６におけるＢ部の拡大図。

【図８】 共通電極に接地電圧を印可したときのインク
の飛翔状態を示す部分拡大図。

【図９】 共通電極に交流電圧を印可したときのインク
の飛翔状態を示す部分拡大図。

【符号の説明】

１０…画像形成装置、１２…感光体ドラム（潜像担持
体）、３０…インク担持体ローラ（インク担持体）、３
６…導電性インク薄層、４２…共通電極、４６…点状導
電部、４８…絶縁部。５４…インク滴。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 潜像担持体に近接してインク担持体を配
   置し、上記潜像担持体上に書き込まれた静電潜像に上記
   インク担持体の表面を覆った導電性インク薄層からイン
   ク滴を飛翔、付着させて現像し、現像されたインク画像
   を記録媒体に転写する画像形成装置であって、上記イン
   ク担持体の表面に複数の点状導電部を配列形成するとと
   もに上記導電部以外の部分を絶縁部とし、上記各導電部
   に導通する共通電極に潜像電位とは異なる極性の所定電
   圧を印加するようにした画像形成装置。
2. 【請求項２】 上記所定電圧が接地電圧であることを特
   徴とする請求項１の画像形成装置。
3. 【請求項３】 上記所定電圧は、ピーク電圧がいずれも
   潜像電位とは逆極性になるようにした交流電圧であるこ
   とを特徴とする請求項１の画像形成装置。
4. 【請求項４】 上記複数の点状導電部をマトリックス状
   に配置したことを特徴とする請求項１の画像形成装置。