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画像形成装置 - キヤノン株式会社
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発明の名称 画像形成装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開平11−143239
公開日 平成11年(1999)5月28日
出願番号 特願平9−323769
出願日 平成9年(1997)11月10日
代理人 【弁理士】
【氏名又は名称】倉橋 暎
発明者 古屋 正 / 金子 修三
要約 目的


構成
特許請求の範囲
【請求項1】 静電潜像担持体に形成された静電潜像を液体インクを使用する現像装置にて可視像とする画像形成装置であって、前記現像装置は、液体インクを微細ミスト状に霧化するミスト発生部と、前記霧化したインクを前記静電潜像と対向する現像部へ搬送するミスト搬送部と、前記現像部にて現像に使用されなかった前記霧化したインクを前記現像部から前記ミスト発生部に戻すミスト回収部と、を有し、前記現像部における前記霧化したインクの搬送方向を、前記静電潜像担持体の移動方向と対向する方向にすることを特徴とする画像形成装置。
【請求項2】 前記潜像担持体は、円筒形状であることを特徴とする請求項1の画像形成装置。
【請求項3】 前記ミスト回収部に、前記霧化したインクを搬送し、回収するためのファン手段を配置したことを特徴とする請求項1又は2の画像形成装置。
【請求項4】 前記ミスト発生部が、ミスト搬送部を兼ねることを特徴とする請求項1〜3のいずれかの項に記載の画像形成装置。
【請求項5】 前記静電潜像担持体は一つ配置され、その回りにそれぞれ異なる色の液体インクを使用する複数の前記現像装置を固定配置したことを特徴とする請求項1〜4のいずれかの項に記載の画像形成装置。
発明の詳細な説明
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、プリンタ、ファクシミリ、複写機などの画像形成装置に関するものであり、特に、電子写真、静電記録、イオンフロー法などにより感光体、絶縁体又は強誘電体などの静電潜像担持体に形成される静電潜像を、液体インクを用いこれを微細化することにより、非接触で現像し可視像とするための画像形成装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、オフィスや家庭で使用される複写機、プリンタなどに採用されている電子写真方式や静電記録方式による現像手段としては、現像剤として着色顔料を粒子中に含有させたトナーを用いる乾式現像方法が主流である。この理由として、乾式現像方法は、従来古くは用いられていた湿式現像方法に比べて、現像剤の扱い及び現像装置の小型化に有利であったことや、更には、トナーを担持し搬送する現像スリーブへのトナーの保持を磁力や、静電気力、又はファンデルワールス力を利用して調整することができ、カブリなどの画像性の向上に対して制御がし易いなどといった利点があったからである。
【0003】一方、最近、特に解像度を高め、より画質を向上させるためにはトナーの粒径を更に細かく、例えば直径5μm以下とする必要性が生じてきた。しかしながら、このようにすることによって、画像性を向上することはできるが、トナー飛散の問題が生じ、トナーの画像形成装置本体内部のみならず装置外への飛散を抑制することは技術的に困難であり、装置コストを引上げることが考えられる。
【0004】そこで、このような観点から、液体インクを微細化し、これを帯電させ、静電潜像を現像する試みが幾つか検討されている。これらの方式は、記録材としての例えば紙への直接記録を行なう従来のインクジェット法に対して、高精細な静電潜像を利用する点で高画質化が達成される。又、このような方式は、信号供与のための大掛りな微細加工が不要で、広い画像形成幅の現像装置を容易に形成できる点で高速記録化にとって有利である。
【0005】このような方式の例としては、例えば、特開昭58−215671号公報、特開平3−125171号公報、特開平5−333703号公報、更には、電子写真16巻2号(昭和52年)p21−p26などに記載のミスト現像法が挙げられる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従来のミスト現像法は、ミストの供給方法において問題を有している。
【0007】つまり、上記従来のミスト現像法によると、ミスト供給方法は、電動ファンを利用したものと、イオン風を利用したものとの2つに大きく分けられる。
【0008】電動ファンを利用したミスト供給方法による現像装置は、現像部へと安定してミストを供給し得るものの、現像部での現像に利用されなかったミストが現像装置外に流出し、画像形成装置内を汚すといった問題があった。
【0009】特に、静電潜像担持体が円筒形状、即ち、ドラム状とされる画像形成装置では、ミストの流れの中にドラムの一部が突出しているため、ドラムの回転に伴うミストの現像装置外への流出が問題となっていた。
【0010】また、イオン風を利用したものについては、ミストの帯電量が一定ではないため現像部への搬送量が安定せず、画像濃度の安定性に乏しいといった問題があった。
【0011】従って、本発明の目的は、安定したミストの供給と現像装置外へのミスト流出防止を両立した、高安定、低汚染のミスト現像を実現し、高精細な、高品質の画像を得ることのできる画像形成装置を提供することである。
【0012】
【課題を解決するための手段】上記目的は本発明に係る画像形成装置にて達成される。要約すれば、本発明は、静電潜像担持体に形成された静電潜像を液体インクを使用する現像装置にて可視像とする画像形成装置であって、前記現像装置は、液体インクを微細ミスト状に霧化するミスト発生部と、前記霧化したインクを前記静電潜像と対向する現像部へ搬送するミスト搬送部と、前記現像部にて現像に使用されなかった前記霧化したインクを前記現像部から前記ミスト発生部に戻すミスト回収部と、を有し、前記現像部における前記霧化したインクの搬送方向を、前記静電潜像担持体の移動方向と対向する方向にすることを特徴とする画像形成装置である。
【0013】本発明の一実施態様によると、前記潜像担持体は、円筒形状である。又、前記ミスト回収部に、前記霧化したインクを搬送し、回収するためのファン手段が配置される。更に、前記ミスト発生部は、ミスト搬送部を兼ねる構成とすることができる。
【0014】本発明の他の実施態様によると、前記静電潜像担持体は一つ配置され、その回りにそれぞれ異なる色の液体インクを使用する複数の前記現像装置が固定配置される。
【0015】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る画像形成装置を図面に則して更に詳しく説明する。
【0016】実施例1図5に、本発明の画像形成装置の一実施例の全体概略構成を示す。本実施例の画像形成装置では、静電潜像担持体としての例えば円筒形状、即ち、ドラム状の電子写真感光体1が設けられ、矢印X方向に回転自在とされる。感光体ドラム1は、静電潜像記録手段によって、その表面に静電潜像が形成される。つまり、本実施例では、先ず、感光体ドラム1の表面は、帯電バイアス印加電源S1が接続された帯電手段としての帯電ローラ2により所定の電位に帯電され、次いで、画像情報に応じてレーザ光L或はLEDアレイなどとされる露光(光走査)手段3により画像露光され、それによって、感光体ドラム1上に静電潜像が形成される。
【0017】この感光体ドラム1上の潜像は、本発明の特徴をなすミスト現像装置4からのインクミストにて現像され、可視像とされる。現像装置4については、後で更に詳しく説明する。
【0018】感光体ドラム1上の可視像は、次いで、転写ローラ5などが配置された転写手段により、通常、紙などとされる記録材Pに転写される。感光体ドラム1上の転写残りインクはクリーニング装置6により払拭され、その後、感光体ドラム1は次の画像形成に供される。
【0019】本発明によれば、静電潜像担持体1としては、上述の電子写真感光体のように、例えばアルミニウムなどの導電基板上に、セレン、アモルファスシリコン、有機感光体などの感光性材料のような静電荷保持体を設けた構成とすることもできるが、更には、静電荷保持体としては、ポリエチレンテレフタレート、酸化タンタルなどの絶縁性材料、或はポリフッ化ビニリデンなどの強誘電体若しくは焦電体材料などを使用することも可能である。従って、静電潜像記録手段としては、一様帯電された感光体に対する上述のレーザ、LEDアレイなどによる光情報書き込みによるほか、絶縁体、強誘電体などに対する静電スタイラス、イオンフローヘッドによる静電記録、又は、サーマルヘッドなどによる熱書き込みなどの公知の方法により静電潜像を形成することができる。この場合には、それぞれに応じて転写などの現像装置以外の装置構成も変更したものが使用可能である。
【0020】次に、図1及び図2を参照してミスト現像装置について説明する。本実施例にてミスト現像装置4は、感光体ドラム1に対向した位置に開口を有するハウジング41を備えている。開口には、バイアス印加電源S4に接続されたグリッド47が設けられている。ハウジング41の内部は、仕切板41aにより4つの部分、即ち、図2にて、水平に配置された仕切板41aの右側に位置するミスト発生部Aと、仕切板41aの上方に位置するミスト搬送部Bと、仕切板41aの下方に位置するミスト回収部Dと、更に、仕切板41aの左側に位置し、ハウジング41の開口位置にてミスト搬送部Bとミスト回収部Dとを連通する領域の現像部Cと、に区分される。
【0021】更に説明すると、ミスト発生部Aは、本実施例では、上述のように、現像部Cより離間した図1及び図2にて右側領域に形成され、ミスト発生部Aを形成するハウジング41の底壁部分41bは、凹状に形成され、所定量のインク43が貯留可能とされる。この底壁部分41bには、本実施例では、その外側に超音波振動子42が固定部材42aにより固定して設けられ、底壁41bに形成した長穴41cを介してインク43と超音波振動子42とが接触するように構成されている。超音波振動子42は超音波振動子駆動電源S3により駆動され、超音波振動子42の上部に接触して溜められているインク43をミスト化し、ミスト44を発生させる。
【0022】ミスト発生部Aで発生したミスト44は、上方へと移動し、仕切板41aの上方に形成されたミスト搬送部Bへと搬送される。このようなミスト44の移動は、仕切板41aの下方に形成されたミスト回収部Dに配置されたファン46を駆動することにより、図2に示すように、ミスト発生部Aからミスト搬送部B、そして現像部Cを通りミスト回収部Dへと流動する気流a、b、c、dが発生することにより起こる。
【0023】本実施例によると、ミスト搬送部Bにはワイヤー45aとシールド45bを有するミスト帯電用のコロナチャージャ45が配設されており、ワイヤー45aにミスト帯電バイアス印加電源S2より所定のバイアスが印加される。ワイヤー45aとシールド45b間に発生したイオンにより、ミスト搬送部Bを流動するミスト44を帯電する。
【0024】ミスト搬送部Bにて帯電されたミスト44は現像部Cへと搬送され(矢印b)、感光体ドラム1上の潜像は、グリッド47に所定のバイアスを印可することにより、現像部Cに搬送されたミストにより現像される。グリッド47へのバイアス印加電源S4を調整することにより、画像濃度の変更や非画像部へのミストの付着を防止することが可能である。グリッド47は、平行電極、メッシュ電極など任意の形状の電極とすることができるが、本実施例では、メッシュ電極とした。
【0025】現像部Cで像形成に使用されなかったミストはファン46により回収され(矢印c)、ミスト回収部Dを通ってミスト発生部Aに戻される(矢印d)。
【0026】本発明に従うと、感光体ドラム1は、現像部Cにおけるミスト移動方向(矢印c)と対向するように、図1にてX方向に移動(回動)される。もし、図4に示すように、感光体ドラム1を現像部におけるミスト移動方向(矢印c)と同方向(Z方向)に回動した場合には、感光体ドラム1とミスト44の移動に伴い矢印fのような風の流れが発生し、この風の流れが、現像部上流側ではミストの感光体への到達を妨げ、現像部下流側ではミストを現像装置外へと引き出すこととなる。この現像装置外に流出したミストは、転写材P上に付着し、画像劣化の原因となる。
【0027】そこで、本発明では、図3に示すように、現像部Cでのミスト搬送方向(矢印c)と感光体ドラム1の搬送方向Xとを逆方向になるように構成する。これにより、現像部Cの上流と下流では感光体ドラム1の回転に伴う風と現像装置内のミスト流とで矢印eのようなミストの小対流が起こり、現像部Cでのミスト量を増やし、さらに、ミストの現像装置外への流出を防止することができる。
【0028】更に、ファン46を回収部側に設置することで、ミストの現像装置内での対流(矢印a→b→c→d→a→・・・)の中で回収側の風力(矢印c)を強くし、ミストの現像装置外への流出を防止することができる。又、回収・搬送を一つのファンで行うので、回収側のミスト量と搬送側のミスト量が略等しくなり、現像部Cでのミストは大部分がファンの方向へ流れる。従って、風の影響を受けることがなく電界の力のみでミストが現像装置外に引き出されることとなる。そのために、現像に必要な量以外のミストが現像装置外へと流出するのが防止できる。更に又、ファン46を使用することで現像装置内を充分な量のミストが循環しているため、イオン風を使用した従来例に比べ、安定した現像が行える。
【0029】以上、本発明の特徴をなすミスト現像装置の一実施例についてその構成及び作用について説明したが、上記構成において、ミストの発生部が搬送部を兼ねるものでも良い。この場合には、ミスト発生のエネルギーによるミストの現像装置外への流出が起こらないように、ミスト発生部を充分に広くとることが必要である。この場合でも、現像部におけるミスト搬送方向と感光体ドラム1の搬送方向とを逆方向になるように構成することにより、本発明の効果が得られる。更に、ファンを回収側に置くことにより、本発明の効果をさらに増やすことができる。
【0030】また、本実施例では静電潜像担持体1としてドラム形状の感光体ドラムとしたが、潜像担持体1としては色々な形状を取ることができ、例えば、ベルト感光体のようなフラットなものでも使用可能である。この場合にはドラム形状と違ってミストの小対流が起こりにくくなるが、現像装置の現像部Cのハウジング形状を変えることにより対処可能である。
【0031】実施例2次に、実施例1にて説明した本発明の構成で実際に画像形成を行った実施例を示す。
【0032】図1に示す実施例1の画像形成装置にて、ミスト発生部Aに保持されるインク43としては、水、アルコール系インク、或いは油性インクなどが用いられ、体積抵抗値としては104 〜109 Ωcm程度のものが好ましく用いられる。本実施例では、水、アルコール系混合溶媒に着色顔料を3%〜5%含有し、粘度が約2cP(センチポアズ)、体積抵抗測定値が約104 Ωcmのものを用いた。
【0033】インク43をミスト化する超音波振動子42は、30Wで周波数1.7MHzの正弦波で駆動した。感光体ドラム1は表面を−700Vで均一帯電し、レーザー光を露光することで−150Vの静電潜像を形成した。
【0034】コロナチャージャ45は−20μAの定電流制御を行い、ミスト44にマイナス電荷を付与した。メッシュ状電極とされるグリッド47には現像電位として−500Vの電圧を印加し、潜像との間に反転現像の電界を形成した。
【0035】ファン46には、直径40mmのファンを8Vで駆動し、流量としては0.031itter/sec・cm2 のミスト対流を発生させた。ここで、感光体ドラム1を150mm/secで駆動し、これと対向する方向に現像装置内のミストを対流させた。
【0036】以上の条件で画像形成を行ったところ、濃度の濃い鮮明な画像が得られた。また、非画像部のカブリもなかった。更に、連続して数百枚現像を行っても、ミストの流出による画像不良は見られなかった。
【0037】実施例3図6は、本発明の画像形成装置をカラーの電子写真プリンタとして適用した実施例を示す概略構成図である。即ち、この画像形成装置は、静電潜像記録手段として複数のレーザビームを用いた光走査手段3を有するレーザビームプリンタの一例であって、静電潜像担持体1としての感光体ドラムを4つ備えている。
【0038】このプリンタは、電子写真感光体の周囲に画像形成手段を有して構成される画像形成ステーションが色に対応して4個設けられ、各画像形成ステーションにて形成された感光体上のトナー画像が、この感光体に対向して搬送される記録材Pに転写される構成を備えている。
【0039】つまり、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各画像形成ステーションPY、PM、PC、PBkにそれぞれ感光体ドラム1Y、1M、1C、1Bkが配置され、図中にて矢印方向(反時計方向)に回転される。また各感光体ドラム1Y、1M、1C、1Bkの周囲には、帯電ローラ2Y、2M、2C、2Bk、また、光走査手段としての走査光学装置3Y、3M、3C、3Bk、更に現像装置4Y、4M、4C、4Bk、転写ローラ5Y、5M、5C、5Bk、そしてクリーニング装置6Y、6M、6C、6Bkを有する画像形成手段が配設されている。本実施例にて、各現像装置4Y、4M、4C、4Bkにはインクホッパ7Y、7M、7C、7Bkがそれぞれ直結して装着されているが、インクホッパ7Y、7M、7C、7Bkは、現像装置とは離隔した位置に配置し、例えば、連結チューブなどを介して連結することもできる。
【0040】又、上記走査光学装置3Y、3M、3C、3Bkは、図示しない光源であるレーザ光源と、このレーザ光源からのレーザ光を走査する回転ポリゴンミラーと、走査ビームを感光ドラム表面の母線上に集光するfθレンズと、光束を偏向する反射ミラーと、上記走査ビームの特定位置を検出するビーム検出装置とから構成されている。
【0041】本実施例の画像形成装置にて、各画像ステーションは同じ作動とされるので、ブラックの画像ステーションPBkについてのみ説明すると、帯電ローラ2Bkにて帯電された感光体ドラム1Bkには走査光学装置3Bkにて像露光が行われ、その表面に静電潜像が形成される。この静電潜像は、現像装置4Bkにて可視像とされる。
【0042】上述の構成にて、各画像形成ステーションを通して移動される記録材P上に、順次上記感光体ドラム1Y、1M、1C、1Bk上に形成された各色のトナー像を、転写ローラ5Y、5M、5C、5Bkが配置された転写部にて転写することによってフルカラー画像が得られる。転写ローラ5Y、5M、5C、5Bkは、望ましくは弾性体で構成し、感光体ドラム1Y、1M、1C、1Bkとの間で圧力を印加する形式のものが望ましい。なお、記録材Pは給紙カセット8から供給され、各転写工程を終了した転写材Pは分離され、外部トレイ(図示せず)に排出される。
【0043】上記構成のカラー画像形成装置に、実施例1で説明した現像装置を使用したが、いずれにおいても、インクの飛散、漏洩はなく、鮮明な現像を実現し、高精細な、高品質のカラー画像を得ることができた。
【0044】実施例4図7は、本発明の画像形成装置を更に他の構成のカラーの電子写真プリンタとして適用した他の実施例を示す概略構成図である。即ち、この画像形成装置は、静電潜像担持体1として一つの感光体を備えている。本実施例で感光体1はドラム形状とされるが、ベルト状とすることもできる。又、静電潜像記録手段として、実施例3で説明したと同様の構成のレーザビームを用いた光走査手段3を有する。
【0045】このプリンタは、1つの電子写真感光体1の周囲に、それぞれ異なる色のインクを使用する複数の、本実施例では4個のイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの現像装置4Y、4M、4C、4Bkが固定して配置され、感光体1上に形成されたトナー画像が、この感光体1に対向して配置された転写ドラム状の記録材担持体9にて担持搬送される記録材Pに転写される構成とされる。
【0046】つまり、帯電ローラ2にて帯電された感光体1は光走査手段3にて像露光が行われ、その表面に静電潜像が形成される。この静電潜像は、イエロー現像装置4Yにて可視像とされる。本実施例にて、各現像装置は、別位置に設けられたインクホッパー7Y、7M、7C、7Bkからチューブを介してインクの供給が行なわれる。
【0047】一方、カセット8から矢印aのように搬送される記録材Pは、静電吸着ローラ10により転写ドラム状の記録材担持体9に静電的に吸着され、転写ローラ5が配置された転写部へと搬送される。感光体上のイエロー画像は、この転写ローラ5の作用により記録材Pに転写される。
【0048】感光体1上の転写残りインクは、クリーニング装置6により払拭され、感光体1は次の画像形成に供される。このようにして、感光体1上に順次マゼンタ、シアン、ブラックの各画像が形成され、記録材P上に重畳転写され、カラー画像が得られる。次いで、記録材Pは、分離除電器11及び分離部材12により転写ドラム9から分離され、矢印b方向に送られ、排紙トレイ13上に排紙される。
【0049】本実施例の画像形成装置においては、従来必要とされた現像装置の感光体への切換え当接手段などを必要とせず、装置構造が簡単となり、又小型化を促進し、更には、付加的に現像装置の位置精度などを安定させることができる。
【0050】上記構成のカラー画像形成装置に、実施例1で説明した現像装置を使用したが、いずれにおいても、インクの飛散、漏洩はなく、鮮明な現像を実現し、高精細な、高品質のカラー画像を得ることができた。
【0051】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の画像形成装置は、静電潜像担持体に形成された静電潜像を液体インクを使用する現像装置にて可視像とする画像形成装置であって、現像装置は、液体インクを微細ミスト状に霧化するミスト発生部と、霧化したインクを静電潜像と対向する現像部へ搬送するミスト搬送部と、現像部にて現像に使用されなかった霧化したインクを現像部からミスト発生部に戻すミスト回収部と、を有し、現像部における霧化したインクの搬送方向を、静電潜像担持体の移動方向と対向する方向にする構成とされるので、安定したミストの供給と現像装置外へのミスト流出防止を両立した、高安定、低汚染のミスト現像を実現し、高精細な、高品質の画像を得ることができる。




 

 


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