(57)【要約】【課題】現像剤の搬送に支障を来さずに、現像剤像を搬送路上で形成しつつ供給する。【解決手段】各進行波発生電極３２は、進行波電界を発生し、現像剤Ｔを現像剤搬送路２１の下端から上端へと搬送する。誘電体ドラム１１と現像剤搬送路２１が接近した現像領域Ａ内の進行波発生電極３２Ａに沿って各画素記録電極３３を配列している。画素記録電極３３毎に、画素記録電極３３周囲に制御電界が形成され、この制御電界により現像領域Ａ内の各進行波発生電極３２Ａ、３２Ｂ間の進行波電界が制御され、現像剤Ｔが誘電体ドラム１１表面に付着したり付着しなかったりする。各画像記録電極３３による現像剤Ｔの記録を繰り返しつつ、誘電体ドラム１１表面を副走査方向に移動させることにより、現像剤像を誘電体ドラム１１表面に形成することができる。【選択図】図２
2005022253.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
多相の交流電圧を搬送路の各進行波発生電極に印加して、進行波電界を形成し、この進行波電界により現像剤を搬送路上で現像領域へと搬送する現像装置において、
現像領域内の進行波発生電極に沿って複数の画素記録電極を配列し、各画素記録電極にそれぞれの画素電圧を印加することにより、画素記録電極毎に、現像領域内の進行波発生電極周囲の進行波電界を制御することを特徴とする現像装置。
【請求項２】
絶縁層の一方の面に各進行波発生電極を設け、該絶縁層の他方の面に各画素記録電極を設けたことを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
【請求項３】
絶縁層の厚みは、１０μｍ以上２００μｍ以下であることを特徴とする請求項２に記載の現像装置。
【請求項４】
各画素電圧を各画素記録電極に導くそれぞれの画素電圧供給ラインと各進行波発生電極との間に、シールド層を設けたことを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
【請求項５】
進行波電界により現像剤を各進行波発生電極間で飛翔させつつ搬送しており、画素記録電極毎に、現像領域内の進行波発生電極周囲の進行波電界を制御して、現像剤の飛翔高さを制御することを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
【請求項６】
各画素記録電極に印加される各画素電圧は、各進行波発生電極に印加される多相の交流電圧に同期することを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
【請求項７】
現像プロセス速度をＶとし、画素サイズをＰとすると、１画素を記録するための画素電圧の印加時間をＰ／Ｖ以下に設定することを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
【請求項８】
搬送路に供給される現像剤を収容した現像剤槽を備えることを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
【請求項９】
搬送路は、各進行波発生電極及び各画素記録電極を支持する支持体、及び支持体上を移動するベルトを含むことを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれかに記載の現像装置と、
現像装置の各画素記録電極に対向配置された誘電体とを備え、
画素記録電極毎に、現像領域内の進行波発生電極周囲の進行波電界を制御して、現像剤の飛翔高さを制御し、これにより現像剤像を誘電体表面に付着させ、誘電体表面の現像剤像を記録媒体に転写して定着させることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１１】
請求項１乃至９のいずれかに記載の現像装置と、
現像装置の各画素記録電極の対向位置で記録媒体を搬送する搬送手段とを備え、
画素記録電極毎に、現像領域内の進行波発生電極周囲の進行波電界を制御して、現像剤の飛翔高さを制御し、これにより現像剤像を記録媒体表面に付着させ、記録媒体表面の現像剤像を定着させることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１２】
相互に異なるそれぞれの色の現像剤を供給する複数の現像装置を備えることを特徴とする請求項１０又は１１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、現像剤像を記録媒体に記録するための現像装置及び画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の従来の装置としては、例えば特許文献１に記載のものがある。ここでは、図１１に示す様に複数の線状電極１０１を搬送路１０２上に配列し、複数のドット状電極を配列してなる電極列１０３を搬送路１０２に設け、記録電極１０４を電極列１０３に対向配置している。そして、−１００Ｖ〜＋１００Ｖ（振幅電圧が２００Ｖ）の三相交流電圧を各線状電極１０１に印加して、進行波電界を形成し、この進行波電界により現像剤を搬送路１０２上で飛翔させ搬送している。また、−４００Ｖの信号電圧を電極列１０３の各ドット状電極に選択的に印加して、ドット状電極と記録電極１０４間に電界を形成し、この電界により搬送中の現像剤を搬送路１０２から記録電極１０４へと移動させて記録媒体１０５に付着させている。記録媒体１０５を搬送しつつ、電極列１０３の各ドット状電極から記録媒体１０５への現像剤の供給を繰り返して、記録媒体１０５上に現像剤像を形成している。
【０００３】
【特許文献１】
特開昭５９−１７９３６０号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の装置では、現像剤を記録媒体１０５へと移動させるための電界を現像剤を搬送するための進行波電界よりも十分に強くして、搬送中の現像剤を強制的に記録媒体１０５へと移動させているため、現像剤の搬送に支障を来すという問題があった。
【０００５】
ここで、現像剤は、負に帯電されているものとすると、−１００Ｖの電圧を印加されている線状電極１０１に対して反発し、かつ＋１００Ｖの電圧を印加されている次の線状電極１０１へと吸引され、該各線状電極１０１間で曲線を描いて飛翔する。そして、現像剤は、三相交流電圧の位相変化に伴い、各線状電極１０１間での飛翔を繰り返して搬送されて行く。
【０００６】
ところが、−４００Ｖの信号電圧を電極列１０３のドット状電極に印加すると、該ドット状電極周囲の電界が各線状電極１０１間の進行波電界よりも強くなって、現像剤が該ドット状電極周囲の電界を乗り越えることができず、余分な現像剤が該ドット状電極周囲に溜まった。
【０００７】
あるいは、各線状電極１０１間の進行波電界が電極列１０３の電界により遮断されてしまい、現像剤の搬送能力が低下して、現像剤が電極列１０３手間で溜まった。
【０００８】
この様な現像剤の搬送不良により、画像品質が劣化した。
【０００９】
そこで、本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたものであり、現像剤の搬送に支障を来さずに、現像剤像を搬送路上で形成しつつ供給することが可能な現像装置、及び画像形成装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は、多相の交流電圧を搬送路の各進行波発生電極に印加して、進行波電界を形成し、この進行波電界により現像剤を搬送路上で現像領域へと搬送する現像装置において、現像領域内の進行波発生電極に沿って複数の画素記録電極を配列し、各画素記録電極にそれぞれの画素電圧を印加することにより、画素記録電極毎に、現像領域内の進行波発生電極周囲の進行波電界を制御している。
【００１１】
この様な本発明の現像装置によれば、現像領域内の進行波発生電極に沿って複数の画素記録電極を配列している。現像剤は、進行波電界により搬送路上で現像領域へと搬送され、現像領域内の各画素記録電極の部位に到達する。そして、各画素記録電極にそれぞれの画素電圧を印加することにより、画素記録電極毎に、現像領域内の進行波発生電極周囲の進行波電界を制御している。現像領域では、画素記録電極毎に、進行波電界のレベルが変化し、進行波電界による現像剤の変位量が変化する。このため、各画像記録電極の近傍では、現像剤のそれぞれの変位量に応じて、現像剤による記録を行なうことができる。各画像記録電極を主走査ラインとみなして、各画像記録電極による現像剤の記録を繰り返しつつ、この記録を副走査方向に移行させることにより、現像剤像を記録することができる。
【００１２】
また、本発明においては、絶縁層の一方の面に各進行波発生電極を設け、該絶縁層の他方の面に各画素記録電極を設けている。
【００１３】
この様に各進行波発生電極と各画素記録電極を絶縁層の両面に振り分ければ、各進行波発生電極と各画素記録電極間を確実に絶縁することができ、各進行波発生電極に対する各画素記録電極の配置位置の自由度が高くなる。また、各進行波発生電極を絶縁層に埋設して、搬送路表面を滑らかにすることができ、搬送路上での現像剤の溜まりを防止することができる。
【００１４】
更に、本発明においては、絶縁層の厚みは、１０μｍ以上２００μｍ以下である。
【００１５】
絶縁層の厚みが１０μｍ未満であると、絶縁層の強度が不足して、絶縁層が損傷され易くなる。また、絶縁層の厚みが２００μｍを超えると、各進行波発生電極と各画素記録電極間が広がり過ぎて、各画素記録電極による進行波電界の制御が困難になる。
【００１６】
また、本発明においては、各画素電圧を各画素記録電極に導くそれぞれの画素電圧供給ラインと各進行波発生電極との間に、シールド層を設けている。
【００１７】
各画素電圧を各画素記録電極に導くそれぞれの画素電圧供給ライン周囲にも電界が形成されるので、各画素電圧供給ラインと各進行波発生電極間にシールド層を設けて、この電界をシールド層により遮断し、この電界が進行波電界に影響を及ぼすことを防止して、現像剤の搬送に支障が来さない様にしている。
【００１８】
更に、本発明においては、進行波電界により現像剤を各進行波発生電極間で飛翔させつつ搬送しており、画素記録電極毎に、現像領域内の進行波発生電極周囲の進行波電界を制御して、現像剤の飛翔高さを制御している。
【００１９】
一般には、現像剤が各進行波発生電極間で飛翔しつつ搬送されることから、各画素記録電極により進行波電界を制御すると、現像剤の飛翔高さを制御することになる。
【００２０】
また、本発明においては、各画素記録電極に印加される各画素電圧は、各進行波発生電極に印加される多相の交流電圧に同期している。
【００２１】
これにより、現像領域内の進行波発生電極周囲の進行波電界を確実に制御することができ、現像剤の飛翔高さを確実に制御することができる。
【００２２】
更に、本発明においては、現像プロセス速度をＶとし、画素サイズをＰとすると、１画素を記録するための画素電圧の印加時間をＰ／Ｖ以下に設定している。
【００２３】
これにより、画素サイズＰ以下で、画素を記録することが可能になる。
【００２４】
また、本発明においては、搬送路に供給される現像剤を収容した現像剤槽を備えている。
【００２５】
この場合は、現像剤槽を交換することにより、現像剤の補給等が可能になる。
【００２６】
更に、本発明においては、搬送路は、各進行波発生電極及び各画素記録電極を支持する支持体、及び支持体上を移動するベルトを含んでいる。
【００２７】
この様に支持体とベルトからなる搬送路であっても、本発明を適用することができる。現像剤を搬送路上で搬送する場合は、現像剤の搬送開始時点で、現像剤の搬送不良が発生することが多い。例えば、多量の現像剤が一度に供給されると、現像剤が進行波電界により搬送し切れなくなる。また、少量の現像剤だけが進行波電界により搬送され、現像剤の不足が生じる。本発明の様にベルトの移動により現像剤の搬送を補助しつつ、現像剤を進行波電界の強い搬送路部分まで搬送してやれば、現像剤が速やかに搬送され、現像剤の搬送不良や不足が生じることはない。
【００２８】
次に、本発明の画像形成装置は、上記本発明の現像装置と、現像装置の各画素記録電極に対向配置された誘電体とを備え、画素記録電極毎に、現像領域内の進行波発生電極周囲の進行波電界を制御して、現像剤の飛翔高さを制御し、これにより現像剤像を誘電体表面に付着させ、誘電体表面の現像剤像を記録媒体に転写して定着させている。
【００２９】
この様な本発明の画像形成装置によれば、画素記録電極毎に、現像領域内の進行波発生電極周囲の進行波電界を制御して、現像剤の飛翔高さを制御している。現像剤の飛翔高さが高いと、現像剤が誘電体表面に付着し、現像剤の飛翔高さが低いと、現像剤が誘電体表面に付着しない。各画像記録電極を主走査ラインとみなし、各画像記録電極による現像剤の記録を繰り返しつつ、誘電体表面を副走査方向に移動させることにより、現像剤像を記録することができる。この誘電体表面の現像剤像は、記録媒体に転写されて定着される。
【００３０】
また、本発明の画像形成装置は、上記本発明の現像装置と、現像装置の各画素記録電極の対向位置で記録媒体を搬送する搬送手段とを備え、画素記録電極毎に、現像領域内の進行波発生電極周囲の進行波電界を制御して、現像剤の飛翔高さを制御し、これにより現像剤像を記録媒体表面に付着させ、記録媒体表面の現像剤像を定着させている。
【００３１】
この様な本発明の画像形成装置では、現像剤の飛翔高さが高いと、現像剤が記録媒体表面に付着し、現像剤の飛翔高さが低いと、現像剤が記録媒体表面に付着しない。各画像記録電極を主走査ラインとみなし、各画像記録電極による現像剤の記録を繰り返しつつ、記録媒体表面を副走査方向に移動させることにより、現像剤像を記録することができる。この記録媒体表面の現像剤像は、定着される。
【００３２】
更に、本発明の画像形成装置においては、相互に異なるそれぞれの色の現像剤を供給する複数の現像装置を備えている。
【００３３】
この様に各色の現像剤を供給する複数の現像装置を用いて、各色の現像剤像を誘電体表面もしくは記録媒体表面に順次重ねて記録すれば、カラー画像を得ることができる。
【００３４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を添付図面を参照して詳細に説明する。
【００３５】
図１は、本発明の画像形成装置の一実施形態を示す側面図である。この画像形成装置では、誘電体ドラム１１の周辺に、現像装置１２、転写装置１３、及びクリーニング装置１４等を誘電体ドラム１１の回転方向の上流側から順に配置している。また、記録用紙Ｐの搬送方向下流側には、定着装置１５を配置している。記録用紙Ｐは、誘電体ドラム１１と転写装置１３間を通過し、定着装置１５へと搬送される。
【００３６】
ここでは、誘電体ドラム１１を矢印Ｂの方向に回転させつつ、現像装置１２により現像剤像を形成して、現像剤像を現像装置１２から誘電体ドラム１１表面に供給している。これにより、現像剤像が誘電体ドラム１１表面に付着する。そして、現像剤像は、転写装置１３により誘電体ドラム１１表面から記録用紙Ｐへと転写され、定着装置１５により加熱及び加圧されて、記録用紙Ｐ上に定着される。この後、誘電体ドラム１１上の残留現像剤や紙粉をクリーニング装置１４により除去して、誘電体ドラム１１をクリーニングする。
【００３７】
誘電体ドラム１１は、例えばアルミニウム等の金属ドラム１１ａの外周に、誘電体層１１ｂを形成したものである。誘電体ドラム１１表面は、図示されない帯電装置等から電荷を直接与えることにより帯電させても良いし、誘電体ドラム１１に電圧を加えることにより帯電させても良い。
【００３８】
転写装置１３は、コロナ帯電器、あるいは転写ローラや転写ブラシ等を備えている。クリーニング装置１４は、誘電体ドラム１１の表面に摺接するクリーニングブレード等である。
【００３９】
尚、誘電体ドラム１１、及び各装置１３〜１５として、他の方式のものを適用しても構わない。
【００４０】
次に、本実施形態の現像装置１２は、図２に示す様に１成分の絶縁性トナーである現像剤Ｔを収容した現像剤槽２０、進行波電界を発生して現像剤Ｔを搬送する現像剤搬送路２１、現像剤Ｔを現像剤槽２０から現像剤搬送路２１へと供給する現像剤供給ローラ２３、現像剤Ｔを攪拌しつつ現像剤供給ローラ２３へと移動させるミキシングパドル２４、及び現像剤搬送路２１から現像剤槽２０へと現像剤Ｔを回収する現像剤回収ローラ２５等を備えている。
【００４１】
現像剤槽２０の開口部２０ａは、誘電体ドラム１１の側方に対向しており、この開口部２０ａに支持体２８を固定し、この支持体２８の外周面に現像剤搬送路２１を固定している。従って、現像剤槽２０の開口部２０ａが現像剤搬送路２１により塞がれ、この内側が現像剤Ｔの貯蔵庫となる。
【００４２】
支持体２８は、現像剤搬送路２１を誘電体ドラム１１表面に対して平行に支持するためのものであって、その構造を特に限定されるものではない。また、支持体２８は、半円筒型であるが、その形状を限定されるものではない。その他の形状としては、コの字型のものや、若干傾斜した緩やかな曲面を有するもの等がある。
【００４３】
支持体２８の材質としては、ＡＢＳ（アクリロニトリルブタジエンスチレン：Ａｃｒｙｌｏｎｉｔｒｉｌｅ−Ｂｕｔａｄｉｅｎｅ−Ｓｔｙｒｅｎｅ）樹脂等を挙げることができる。
【００４４】
現像剤供給ローラ２３は、現像剤搬送路２１の下端に沿って配置されており、回転自在に支持されて、図示しないモーター等により回転駆動され、現像剤Ｔを現像剤搬送路２１へと供給する。現像剤供給ローラ２３の回転方向Ｄは、現像剤搬送路２１に対向する該現像剤供給ローラ２３の外周面が現像剤Ｔの搬送方向に回転移動する様に設定されている。また、現像剤供給ローラ２３は、バネ等により現像剤搬送路２１側に付勢され、現像剤搬送路２１に圧接されて線接触しており、現像剤搬送路２１との摩擦により現像剤Ｔを帯電させる。また、ブレード２６は、薄板状のものであって、現像剤供給ローラ２３に圧接して、現像剤Ｔを摩擦帯電させ、現像剤Ｔの層厚を規制する。
【００４５】
尚、現像剤供給ローラ２３と現像剤搬送路２１間の圧接圧力を変更可能にして、この圧接圧力を調節制御しても構わない。
【００４６】
現像剤供給ローラ２３の材質としては、例えばシリコーン、ウレタン、ＥＰＤＭ（エチレン−プロピレン−ジエン−メチレン共重合体）等のソリッドゴムや発泡ゴム等を挙げることができる。また、供給ローラ用バイアス直流電圧を現像剤供給ローラ２３に印加する場合は、カーボンブラックやイオン導電剤等を添加して、現像剤供給ローラ２３に導電性を付与しても良い。
【００４７】
現像剤回収ローラ２５は、現像剤搬送路２１の上端に沿って配置されており、回転自在に支持されて、図示しないモーター等により反時計回りに回転駆動される。現像剤回収ローラ２５は、現像剤搬送路２１に線接触して摺接し、現像剤搬送路２１上の残留現像剤や紙粉を掻き取って、現像剤搬送路２１をクリーニングし、現像剤Ｔを現像剤槽２０へと回収する。
【００４８】
現像剤槽２０内の現像剤が無くなったときには、現像装置１２全体の交換により現像剤を補給する。すなわち、現像装置１２そのものが画像形成装置に対してユニット化されている。これにより、現像剤の補給と同時に、消耗部品の交換も行なうことができる。
【００４９】
図３（ａ）は現像剤搬送路２１を示す平面図であり、図３（ｂ）は図３（ａ）のＡ−Ａに沿う断面図である。また、図４は図３（ａ）のＢ−Ｂに沿う断面図である。
【００５０】
現像剤搬送路２１では、図３（ａ）、（ｂ）及び図４に示す様にポリイミド等からなる厚み２５μｍ程度の基材３１の両面全体に、厚み１８μｍの銅箔を貼り付け、これらの銅箔をフォトエッチングによりパターニングして、基材３１の上面に複数の進行波発生電極３２を形成し、基材３１の下面に複数の画素記録電極３３を形成している。
【００５１】
そして、基材３１に複数のスルーホール３１ａを形成し、基材３１の両面にそれぞれの交流電圧ライン３４−１〜３４−４を形成し、各交流電圧ライン３４−１〜３４−４を直接又はスルーホール３１ａを介してそれぞれの進行波発生電極３２に接続している。
【００５２】
また、基材３１の下面における各画素記録電極３３の右側領域に、例えば銅からなる厚み略１０μｍのシールド層３５を形成し、この上に厚み略１０μｍの絶縁層３６をコーティングしている。更に、絶縁層３６上に、各画素電圧を各画素記録電極３３に導くそれぞれの画素電圧供給ライン３７を形成している。
【００５３】
この後に、各進行波発生電極３２上に、例えばポリイミドからなる２５μｍの保護層３８を形成し、各画素記録電極３３上に、例えばポリイミドからなる２５μｍの保護層３９を形成している。
【００５４】
この結果として、現像剤搬送路２１の厚みが略７５μｍとなる。現像剤搬送路２１の基材３１の厚みは、１０μｍ以上２００μｍ以下であることが好ましい。基材３１の厚みが１０μｍ未満であると、基材３１の強度が不足して、各進行波発生電極３２や各画素記録電極３３等の加工中に、基材３１が損傷され易くなる。また、基材３１の厚みが２００μｍを超えると、各進行波発生電極３２と各画素記録電極３３間が広がり過ぎて、後で述べる各画素記録電極３３による進行波電界の制御が困難になる。
【００５５】
各進行波発生電極３２は、幅ｗを例えば略４０μｍ〜２５０μｍの範囲で設定され、ピッチλを例えば略５０ｄｐｉ〜３００ｄｐｉ（約５００μｍ〜約８５μｍ）の範囲で設定されることが多く、現像剤搬送路２１の下端から上端にかけて平行に配置される。また、各進行波発生電極３２は、例えば４本程度を１組として、複数組に分けられている。そして、図５に示す様な多相交流電源４１の４相の交流電圧Ｖａｃ１〜Ｖａｃ４と、バイアス直流電源４２のバイアス直流電圧とが重畳されて４本の各進行波発生電極３２にそれぞれ印加される。各交流電圧Ｖａｃ１〜Ｖａｃ４により、進行波電界が形成される。ここでは、各交流電圧Ｖａｃ１〜Ｖａｃ４の電圧波形として、矩形波を例示しているが、正弦波や台形波等でも構わない。
【００５６】
各進行波発生電極３２が現像剤搬送路２１の下端から上端にかけて設けられているので、進行波電界が現像剤搬送路２１の下端から上端にかけて形成される。この進行波電界は、現像剤Ｔを現像剤搬送路２１の下端から上端へと矢印Ｃの方向に搬送する。
【００５７】
また、現像剤Ｔは、図６に示す様に各進行波発生電極３２Ａ〜Ｄ間で曲線を描いて飛翔し、この飛翔を繰り返して搬送されて行く。
【００５８】
先に述べた様に現像剤供給ローラ２３は、現像剤Ｔを現像剤槽２０から現像剤搬送路２１へと供給する。そして、進行波電界は、現像剤Ｔを現像剤搬送路２１の下端から上端へと搬送する。更に、現像剤回収ローラ２５は、現像剤Ｔを現像剤搬送路２１から現像剤槽２０へと回収する。
【００５９】
尚、４相の交流電圧は、各進行波発生電極３２間で絶縁破壊が発生しない様に、例えば略１００Ｖ〜３ｋＶの範囲で設定されることが好ましい。また、その周波数は、例えば略１００Ｈｚ〜５ｋＨｚの範囲で設定されることが好ましい。但し、４相の交流電圧及びその周波数は、各進行波発生電極３２の形状、現像剤Ｔの搬送速度、現像剤Ｔの性質等に応じて適宜に設定されれば良く、特に限定されるものではない。
【００６０】
一方、誘電体ドラム１１と現像剤搬送路２１が接近した現像領域Ａ内の進行波発生電極３２Ａに沿って各画素記録電極３３を配列している。各画素記録電極３３の列が主走査ラインに対応しており、各画素記録電極３３が主走査ラインの各画素に対応している。各画素記録電極３３には、主走査ラインの各画素に対応するそれぞれの画素電圧が制御回路４３から各画素電圧供給ライン３７を通じて印加される。これにより、画素記録電極３３毎に、画素記録電極３３周囲に制御電界が形成され、この制御電界により現像領域Ａ内の各進行波発生電極３２Ａ、３２Ｂ間の進行波電界が制御される。この結果として、画素記録電極３３毎に、画素記録電極３３近傍の進行波電界のレベルが変化し、進行波電界による現像剤Ｔの飛翔高さが変化する。
【００６１】
そして、現像剤Ｔの飛翔高さが高いと、現像剤Ｔが誘電体ドラム１１表面に付着し、現像剤Ｔの飛翔高さが低いと、現像剤Ｔが誘電体ドラム１１表面に付着しない。各画像記録電極３３が主走査ラインの各画素に対応していることから、各画像記録電極３３による現像剤Ｔの記録を繰り返しつつ、誘電体ドラム１１表面を副走査方向に移動させることにより、現像剤像を誘電体ドラム１１表面に形成することができる。
【００６２】
先に述べた様に基材３１の下面において、図４の各画素記録電極３３の右側領域に、シールド層３５を形成し、この上に絶縁層３６をコーティングしてから、各画素記録電極３３に導くそれぞれの画素電圧供給ライン３７を形成している。従って、各画素電圧供給ライン３７と該各画素電圧供給ライン３７に重なる各進行波発生電極３２との間には、シールド層３５が介在することになる。このシールド層３５は、接地電位に設定されており、各画素電圧供給ライン３７を通じてのそれぞれの画素電圧の印加に際し、各画素電圧供給ライン３７周囲に発生する余分な電界を遮断して、この余分な電界が進行波電界に影響を及ぼすことを防止する。
【００６３】
仮に、シールド層３５を省略したならば、各画素電圧供給ライン３７周囲に発生する余分な電界が進行波電界に影響を及ぼして、現像領域Ａから外れる箇所で、現像剤Ｔの飛翔高さが高くなり、この飛翔した現像剤Ｔが誘電体ドラム１１表面に付着する可能性があり、これにより誘電体ドラム１１表面の現像剤像にゴースト像が生じて、画像品質の劣化を招く。
【００６４】
尚、シールド層を基材３１の上面に形成し、この上に絶縁層を形成してから、各進行波電極３２を形成しても構わない
また、各画素電圧を供給する制御回路４３として、ＬＣＤ、ＰＤＰ、ＥＬ等のドライバーＩＣを適用し、このドライバーＩＣを基板３１の下面における各画素記録電極３３近傍に配置して、各画素電圧供給ライン３７を短くし、各画素電圧供給ライン３７周囲に発生する余分な電界のレベルを減少させても良い。
【００６５】
ここで、各画素記録電極３３周囲の制御電界は、該各画素記録電極３３に印加されるそれぞれの画素電圧によって調節される。そして、各画素電圧は、現像剤Ｔが各進行波発生電極３２Ａ、３２Ｂ間で飛翔するタイミングで、各画素記録電極３３に印加される。これにより、現像剤Ｔの飛翔高さが制御される。
【００６６】
図７は、現像領域Ａ近傍の各進行波発生電極３２Ａ〜３２Ｄに印加される４相の交流電圧Ｖａｃと画素記録電極３３に印加される画素電圧Ｖｐｃを示すタイミングチャートである。このタイミングチャートにおいては、飛翔タイミングｔｓで、現像領域Ａ内の各進行波発生電極３２Ａ、３２Ｂの交流電圧Ｖａｃが−１０００Ｖ及び＋１０００Ｖに設定されて、現像剤Ｔが該各進行波発生電極３２Ａ、３２Ｂ間を飛翔しており、同飛翔タイミングｔｓで、画素電圧Ｖｐｃが−２００Ｖに切り替えられると、現像剤Ｔの飛翔高さが高くなる。また、飛翔タイミングｔｓで、画素電圧Ｖｐｃが接地電位に切り替えられると、現像剤Ｔの飛翔高さが低くなる。
【００６７】
このタイミングチャートから明らかな様に、４相の交流電圧Ｖａｃと画素電圧Ｖｐｃは、相互に同期している。例えば、この同期は、４相の交流電圧Ｖａｃ及び画素電圧Ｖｐｃの制御信号を共通化したり、あるいは４相の交流電圧Ｖａｃの制御信号をトリガーとして、画素電圧Ｖｐｃの制御信号を生成したりすることによりなされる。
【００６８】
例えば、各進行波発生電極３２のピッチλを５０８μｍとし、現像領域Ａ内の各進行波発生電極３２Ａ、３２Ｂから現像剤搬送路２１表面までの距離を２５μｍとし、現像剤搬送路２１表面から誘電体ドラム１１表面までの距離を１ｍｍとし、４相の交流電圧Ｖａｃ１〜Ｖａｃ４を接地電位中心の矩形波とし、各交流電圧Ｖａｃ１〜Ｖａｃ４の振幅電圧及び周波数を２ｋＶ及び７５０Ｈｚとし、現像剤（１成分の絶縁性トナー）Ｔの平均帯電量を−１２ｕｑ／ｇとし、現像剤搬送路２１上の現像剤Ｔの層の厚みを１．０ｍｇ／ｃｍ２とし、誘電体ドラム１１表面の電位を−１００Ｖとする。この場合は、画素記録電極３３が接地電位に設定されたときに、図６に示す様に画素記録電極３３上の現像剤Ｔが軌跡Ｅを描いて飛翔し、現像剤Ｔの飛翔高さが低くなって、現像剤Ｔが誘電体ドラム１１表面に付着しない。また、画素記録電極３３が−２００Ｖに設定されたときに、図６に示す様に画素記録電極３３上の現像剤Ｔが軌跡Ｆを描いて飛翔し、現像剤Ｔの飛翔高さが高くなって、現像剤Ｔが誘電体ドラム１１表面に付着する。従って、画素記録電極３３毎に、画素記録電極３３を接地電位及び−２００Ｖのいずれかに設定することにより、現像剤Ｔを誘電体ドラム１１表面に付着させたり付着させなかったりすることができる。
【００６９】
尚、仮に図７の飛翔タイミングｔｓから外れた他のタイミングで、画素電圧Ｖｐｃが−２００Ｖに切り替えられたならば、現像剤Ｔの搬送が滑らかに行われず、現像剤Ｔ各画素記録電極３３周辺に滞留してしまって、画像の記録濃度の制御が困難になる。
【００７０】
また、現像剤搬送路２１では、基材３１の上面に各進行波発生電極３２を形成し、基材３１の下面に各画素記録電極３３を形成していることから、画素電極３３周囲の制御電界が各進行波発生電極３２間の進行波電界を直接的に遮ることはない。更に、−２００Ｖの画素電圧Ｖｐｃが±１０００Ｖの４相の交流電圧Ｖａｃよりも十分に小さく設定されていることからも、画素電極３３周囲の制御電界が各進行波発生電極３２間の進行波電界を遮ることはない。このため、進行波電界による現像剤Ｔの搬送に支障を来すことなく、画素電極３３による現像剤Ｔの飛翔高さの制御を行なうことができる。
【００７１】
また、現像剤Ｔの飛翔高さは、画素電極３３周囲の制御電界に応じて進行波発生電極３２からの現像剤Ｔの飛び出し角度と高さが変化することにより制御されるものと考えられる。
【００７２】
また、４相の交流電圧Ｖａｃ及び画素電圧Ｖｐｃのレベルや周波数等は、画像の記録濃度等に応じて適宜に設定すれば良い。また、現像剤Ｔの材質は、進行波電界により搬送されるものであれば、特に限定されるものではない。
【００７３】
次に、各画素記録電極３３により誘電体ドラム１１表面に記録される現像剤像の画素密度及びサイズについて述べる。
【００７４】
まず、各画素記録電極３３が主走査ラインの各画素に対応することから、主走査方向の画素密度が１２００ｄｐｉであれば、各画素記録電極３３のピッチが略２１μｍに設定される。
【００７５】
また、誘電体ドラム１１表面の速度と、副走査方向の画素サイズと、画素記録電極３３に印加される画素電圧Ｖｐｃが−２００Ｖとなる期間とが相関している。誘電体ドラム１１表面の速度をＶとし、画素サイズをＰとすると、画素の記録時間がＰ／Ｖとなる。例えば、速度Ｖ＝１００ｍｍ／ｓとし、画素サイズＰ＝２０μｍとすると、画素の記録時間が０．２ｍｓとなる。更に、４相の交流電圧Ｖａｃの周波数を７５０Ｈｚとすると、現像領域Ａ内の各進行波発生電極３２Ａ、３２Ｂ間での現像剤Ｔの搬送時間が４相の交流電圧Ｖａｃの周期の１／４である０．３３ｍｓとなる。従って、各進行波発生電極３２Ａ、３２Ｂ間での現像剤Ｔの搬送時間０．３３ｍｓ内に、０．２ｍｓだけ画素電圧Ｖｐｃを−２００Ｖに設定すれば、画素サイズＰ＝２０μｍの画素を誘電体ドラム１１表面に記録することができる。すなわち、画素の記録時間をＰ／Ｖ以下に設定すれば、画素サイズをＰ以下に設定することができる。これにより、誘電体ドラム１１表面上で各画素が重なり合わずに済む。
【００７６】
図８は、図１の画像形成装置に適用し得る他の現像装置を示す側面図である。尚、図８において、図２と同様の作用を果たす部位には同じ符号を付す。
【００７７】
この現像装置１２Ａでは、図２の現像剤搬送路２１の代わりに、現像剤搬送部５０を設けている。
【００７８】
現像剤搬送部５０は、現像剤槽２０の開口部に固定された支持体５１と、現像剤槽２０の内側に設けられた駆動ローラ５２及び従動ローラ５３と、誘電体ドラム１１に対向する支持体５１の表面に設けられた搬送体５５と、搬送体５５、駆動ローラ５２、及び従動ローラ５３の外周に掛け渡された無端ベルト５４と、現像剤搬送部５０裏面側で現像剤が無端ベルト５４に接触することを防ぐ遮蔽壁５６とを備えている。
【００７９】
支持体５１は、誘電体ドラム１１側で、若干傾斜した緩やかな曲面を描いており、この曲面に沿って搬送体５５を設け、搬送体５５を誘電体ドラム１１に対向させている。この支持体５１の材質としては、ＡＢＳ（アクリロニトリルブタジエンスチレン：Ａｃｒｙｌｏｎｉｔｒｉｌｅ−Ｂｕｔａｄｉｅｎｅ−Ｓｔｙｒｅｎｅ）樹脂等を挙げることができる。
【００８０】
尚、誘電体ドラム１１側の搬送体５５の面が半円弧状であっても、略平面状であっても構わない。
【００８１】
駆動ローラ５２は、図示しないモーター、ギヤ、プーリー、ベルト等からなる駆動機構により所定の周速度で回転駆動され、無端ベルト５４を回転移動する。この駆動ローラ５２は、例えばＳＵＳや鉄等の金属ローラ、あるいは金属ローラの周囲をゴム、フィルム、スポンジ等により被ったものである。
【００８２】
従動ローラ５３は、図示しないバネ等により駆動ローラ５２に押し付けられて、駆動ローラ５２との間に無端ベルト５４を挟み込だ状態で、駆動ローラ５２と共に回転し、無端ベルト５４を滑らかに回転移動させる。この従動ローラ５３も、駆動ローラ５２と同様に、例えばＳＵＳや鉄等の金属ローラ、あるいは金属ローラの周囲をゴム、フィルム、スポンジ等により被ったものである。
【００８３】
尚、従動ローラ５３の代わりに、もう１つの駆動ローラを設け、２つの駆動ローラを相互に押し付けて、これらの駆動ローラ間に無端ベルト５４を挟み込んでも構わない。あるは、従動ローラ５３の代わりに、多角柱等の棒を用いても良い。また、従動ローラ５３を接地して、無端ベルト５４等の除電のために用いても構わない。
【００８４】
クリーニングブレード５７は、遮蔽壁５６に固定されて、無端ベルト５４に圧接されており、無端ベルト５４に付着残留している現像剤を掻き取って、無端ベルト５４表面をクリーニングし、掻き取った現像剤を現像剤槽２０に戻す。このクリーニングブレード５７の材質としては、ＳＵＳ、ニッケルコートを施した鉄、ウレタン、シリコンゴム等を挙げることができる。
【００８５】
無端ベルト５４は、搬送体５５の帯電を防止したり、現像剤が搬送体５５に固着したりすることを防止する。この無端ベルト５４の厚みは、後で述べる搬送体５５上の各電極間ピッチに応じて５μｍ乃至２００μｍに設定され、望ましくは１０μｍ乃至１００μｍに設定される。この無端ベルト５４の材質としては、ポリイミド、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ポリ４フッ化エチレン、ポリフッ化エチレンプロピレン、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）等の有機絶縁材料、シリコーン、イソプレン、ブタジエン等のゴム材料等を挙げることができる。
【００８６】
搬送体５５では、図２の現像剤搬送路２１と同様に、ポリイミド等からなる基材３１の両面全体に、銅箔を貼り付け、これらの銅箔をフォトエッチングによりパターニングして、基材３１の上面に複数の進行波発生電極３２を形成し、基材３１の下面に複数の画素記録電極３３を形成している。そして、基材３１の両面にそれぞれの交流電圧ライン３４−１〜３４−４を形成し、各交流電圧ライン３４−１〜３４−４を直接又はスルーホール３１ａを介してそれぞれの進行波発生電極３２に接続している。また、基材３１の下面において、図４の各画素記録電極３３の右側領域に、シールド層３５を形成し、この上に厚み略１０μｍの絶縁層３６をコーティングし、更に絶縁層３６上に、各画素電圧を各画素記録電極３３に導くそれぞれの画素電圧供給ライン３７を形成している。この後に、各進行波発生電極３２上に、２５μｍの保護層３８を形成し、各画素記録電極３３上に、保護層３９を形成している。
【００８７】
各進行波発生電極は、４本程度を１組として、複数組に分けられており、多相交流電源３２の４相の交流電圧Ｖａｃ１〜Ｖａｃ４とバイアス直流電圧を重畳してそれぞれ印加され、進行波電界を形成する。また、各画素記録電極３３には、主走査ラインの各画素に対応するそれぞれの画素電圧が印加され、画素記録電極３３毎に、画素記録電極３３周囲に制御電界が形成され、この制御電界により現像領域Ａ内の各進行波発生電極３２Ａ、３２Ｂ間の進行波電界が制御される。
【００８８】
尚、無端ベルト５４上の現像剤の搬送速度は、例えば無端ベルト５４上の現像剤を検出する一対の赤外線センサを設け、各赤外線センサによる現像剤のそれぞれの検出時間とそれぞれの検出箇所間の距離に基づいて求めたり、高速度ビデオカメラを用いて計測したりする方法がある（ＩＳ  ＆  Ｔｓ  ＮＩＰ  １５：１９９９  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ  ｏｎ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｐｒｉｎｔｉｎｇ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ  ｐ．２６２−２６５を参照）。
【００８９】
この現像装置１２Ａにおいて、無端ベルト５４は、搬送体５５上を現像剤の搬送速度よりも十分に遅い速度で現像剤の搬送方向Ｃに移動する。また、搬送体５５の各進行波発生電極により形成された進行波電界が無端ベルト５４を透過し、この進行波電界により無端ベルト５４上の現像剤が搬送される。無端ベルト５４の移動による搬送面のリフレッシュにより、現像剤の搬送量の安定化と正確な制御が可能になり、現像むら及び画像の濃度むらを確実に防止することができる。
【００９０】
図９は、本発明の画像形成装置の他の実施形態を示す側面図である。尚、図９において、図１と同様の作用を果たす部位には同じ符号を付す。
【００９１】
この画像形成装置では、誘電体ドラム１１の周辺に、４台の現像装置１２−１〜１２−４を配置している。各現像装置１２−１〜１２−４は、図２の現像装置１２と同様の構成であり、進行波電界により現像剤を現像剤搬送路２１上で搬送しつつ、画素記録電極３３毎に、画素記録電極３３周囲の制御電界により、進行波電界による現像剤Ｔの飛翔高さを変化させて、現像剤を誘電体ドラム１１表面に付着させたり付着させなかったりして、現像剤像を誘電体ドラム１１表面に形成する。
【００９２】
また、各現像装置１２−１〜１２−４は、ブラック、シアン、マゼンタ、イエローの現像剤をそれぞれ保有し、これらの色の現像剤像を誘電体ドラム１１表面に順次重ねて形成する。
【００９３】
これにより、カラー画像が誘電体ドラム１１表面に形成される。このカラー画像は、転写装置１３により誘電体ドラム１１表面から記録用紙Ｐへと転写され、定着装置１５により加熱及び加圧されて、記録用紙Ｐ上に定着される。
【００９４】
図１０は、本発明の画像形成装置の別の実施形態を示す側面図である。この画像形成装置では、記録用紙Ｐを各搬送ローラ６１により搬送しており、記録用紙Ｐの搬送経路に沿って、帯電ローラ６２、現像装置１２、及び定着装置６３を配置している。現像装置１２は、図２に示すものである。帯電ローラ６２は、一定電位を印加されており、記録用紙Ｐに接触して、電荷を記録用紙Ｐに与える。
【００９５】
ここでは、記録用紙Ｐを搬送しつつ、帯電ローラ６２により記録用紙Ｐ表面を帯電させ、現像装置１２により現像剤像を形成して、現像剤像を現像装置１２から記録用紙Ｐ表面に供給し付着させている。そして、記録用紙Ｐを定着装置６３により加熱及び加圧して、記録用紙Ｐの現像剤像を定着させている。
【００９６】
尚、定着プロセスが不要な現像剤を用いる場合は、定着装置６３を省略することができる。
【００９７】
本発明は、上記各実施形態に限定されるものではなく、多様に変形することができる。例えば、誘電体ドラム１１の代わりに、誘電体ベルト等を用いても良い。
【００９８】
【発明の効果】
以上説明した様に本発明の現像装置によれば、現像領域内の進行波発生電極に沿って複数の画素記録電極を配列している。現像剤は、進行波電界により搬送路上で現像領域へと搬送され、現像領域内の各画素記録電極の部位に到達する。そして、各画素記録電極にそれぞれの画素電圧を印加することにより、画素記録電極毎に、現像領域内の進行波発生電極周囲の進行波電界を制御する。現像領域では、画素記録電極毎に、進行波電界のレベルが変化し、進行波電界による現像剤の変位量が変化する。このため、各画像記録電極の近傍では、現像剤のそれぞれの変位量に応じて、現像剤による記録を行なうことができる。各画像記録電極を主走査ラインとみなして、各画像記録電極による現像剤の記録を繰り返しつつ、この記録を副走査方向に移行させることにより、現像剤像を記録することができる。
【００９９】
また、本発明の画像形成装置によれば、画素記録電極毎に、現像領域内の進行波発生電極周囲の進行波電界を制御して、現像剤の飛翔高さを制御している。現像剤の飛翔高さが高いと、現像剤が誘電体表面又は記録媒体表面に付着し、現像剤の飛翔高さが低いと、現像剤が付着しない。各画像記録電極を主走査ラインとみなし、各画像記録電極による現像剤の記録を繰り返しつつ、誘電体表面又は記録媒体表面を副走査方向に移動させることにより、現像剤像を記録することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の画像形成装置の一実施形態を示す側面図である。
【図２】図１の画像形成装置における現像装置を示す側面図である。
【図３】（ａ）は図２の現像装置における現像剤搬送路を示す平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａに沿う断面図である。
【図４】図３（ａ）のＢ−Ｂに沿う断面図である。
【図５】図３の現像剤搬送路の各進行波発生電極に印加される４相の交流電圧波形を示す図である。
【図６】図３の現像剤搬送路上の現像剤の搬送状態を示す図である。
【図７】図２の現像装置における現像領域Ａ近傍の各進行波発生電極に印加される４相の交流電圧Ｖａｃと画素記録電極に印加される画素電圧Ｖｐｃを示すタイミングチャートである。
【図８】図１の画像形成装置に適用し得る他の現像装置を示す側面図である。
【図９】本発明の画像形成装置の他の実施形態を示す側面図である。
【図１０】本発明の画像形成装置の別の実施形態を示す側面図である。
【図１１】従来の現像装置を概念的に示す側面図である。
【符号の説明】
１１    誘電体ドラム
１２    現像装置
１３    転写装置
１４    クリーニング装置
１８    定着装置
２０    現像剤槽
２１    現像剤搬送路
２３    現像剤供給ローラ
２４    ミキシングパドル
２５    現像剤剤回収ローラ
２６    ブレード
２８    支持体
３２    進行波発生電極
３３    画素記録電極
４１    多相交流電源
４２    バイアス直流電源
４３    制御回路
５１    支持体
５２    駆動ローラ
５３    従動ローラ
５４    無端ベルト
５５    搬送体
５６    遮蔽壁
５７    クリーニングブレード
【図１】
2005022253.tif 000003
【図２】
2005022253.tif 000004
【図３】
2005022253.tif 000005
【図４】
2005022253.tif 000006
【図５】
2005022253.tif 000007
【図６】
2005022253.tif 000008
【図７】
2005022253.tif 000009
【図８】
2005022253.tif 000010
【図９】
2005022253.tif 000011
【図１０】
2005022253.tif 000012
【図１１】
2005022253.tif 000013