(57)【要約】【課題】  感光体にミストを効率良く供給し、所要の印字品質を得ることができ、また装置全体の大型化を防ぎ、コスト低減を図ることができる画像形成装置を得る。【解決手段】  水性インクによるミストを、コロナ帯電器３で帯電するとともに、現像電極５に交番バイアスを印加する。また、コロナ帯電器によりミストを帯電すると同時に小粒径化する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
インクをミスト化し、潜像を現像するミスト現像方式による画像形成装置であって、
ミストをコロナ帯電器で帯電するとともに、
現像電極に交番バイアスを印加するように構成したことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
インクをミスト化し、潜像を現像するミスト現像方式による画像形成装置であって、
霧化手段によって微粒化したミストを帯電すると同時に分裂させて小粒径化するように構成したことを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２記載の画像形成装置において、
インクとして、水系溶媒にインクを分散したものを使用することを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波振動子を用いてインクをミスト化する電子写真方式の画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、小粒径トナーを使用する方式として液体現像方式が提案、実用化されていたが、キャリア液として石油系溶媒を使用しなければならず、コスト高、排気の問題、消防法の問題があった。また、接触現像なので、トナーとともにキャリア液も感光体に付着してしまうので、感光体の周りに現像ローラーを始め、スクイーズローラーやキャリア液回収機構および乾燥機構が必要になり装置が大型化する問題があった。
【０００３】
また、簡易な液体現像方式としてインクを霧化して現像する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この方式は非接触現像方式なので、従来の液体現像方式のような不要なキャリア液が感光体に付着してしまう問題が発生せず、該感光体の周りに現像ローラー、スクイーズローラー等を配置する必要がなくなり、簡易な構成で現像器が構成できる。
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−０４２６５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、従来一般的な乾式電子写真方式では、トナー粒径が最小でも６μｍなので、高精細な画像再現には向いていない。５μｍ以下のトナーを使用する場合、液体現像装置が考えられるが、乾式現像装置に比べて装置が大型化、石油系溶媒を使用するので消防法、環境への影響が小さくないといった問題が生じる。
【０００６】
このため、上述した特許文献１等にあるように、インクをミスト化した現像方式が提案されているが、超音波振動によるミスト化方式を採用した場合、印字速度向上のためにインク霧化量を増加させると超音波振動子の個数を増加する事が考えられるが、装置が大型化するという不具合が生じる。また、振動子の大型化も考えられる
【０００７】
また、スプレーを使用し微粒化したミストを吹き付ける現像装置では、微粒化するために二流体微粒化（気流微粒化）を用いる必要があるが、エアコンプレーサが必要となり装置の大型化および騒音の問題があった。
【０００８】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、感光体にミストを効率良く供給し、所要の印字品質を得ることができ、また装置全体の大型化を防ぎ、さらにコスト低減を図ることができる画像形成装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
このような目的に応えるために本発明（請求項１記載の発明）に係る画像形成装置は、インクをミスト化し、潜像を現像するミスト現像方式による画像形成装置であって、ミストをコロナ帯電器で帯電するとともに、現像電極に交番バイアスを印加するように構成したことを特徴とする。
【００１０】
本発明（請求項２記載の発明）に係る画像形成装置は、インクをミスト化し、潜像を現像するミスト現像方式による画像形成装置であって、霧化手段によって微粒化したミストを帯電すると同時に分裂させて小粒径化するように構成したことを特徴とする。
【００１１】
本発明（請求項３記載の発明）に係る画像形成装置は、請求項１または請求項２において、インクとして、水系溶媒にインクを分散したものを使用することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
以上説明したように本発明に係る画像形成装置によれば、インクをミスト化し、潜像を現像するミスト現像方式において、ミストをコロナ帯電器で帯電し、現像電極に交番バイアスを印加し、ミストクラウド現象を行わせるようにしているので、従来の乾式現像方式に比べて小粒径のトナーを使用でき、高解像度の画像を得ることができる。
【００１３】
また、液体現像方式では、石油系の溶媒を使用しなければならないが、本発明では水性溶媒を使用できるので、コストが安く、引火性の問題がなく、さらに吸引した場合の人体への影響も少ない等の利点がある。
【００１４】
また、本発明によれば、インクをミスト化し、潜像を現像するミスト現像方式において、霧化手段によって微粒化したミストを帯電すると同時に分裂させて小粒径化しているから、乾式現像方式に比べて小粒径のトナーが使用できるので高解像度の画像を得ることが可能になる。
【００１５】
さらに、本発明によれば、レイリー分裂を起こすことにより、ミストの帯電と同時に小粒径化することが可能になる。
【００１６】
また、液体現像方式では、感光体に対して現像ロール、スクイーズロール  乾燥器が必要であるから装置の小型化が困難であるが、本発明によれば、現像装置のレイアウトの自由度が高く、小径感光体の使用が可能になり、コストダウンにつながる。
【００１７】
さらに、本発明によれば、水性溶媒の使用が可能なので、保管場所に消防法の規制が係らないから、流通コストを低減できる。また、装置の排気処理が要らなくなるので、マシンコストが下げられる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
図１は本発明に係る画像形成装置の第１の実施形態を示す現像部分の模式的断面図であり、同図において、この実施形態では、電子写真方式の現像方式として、霧化されたインクミストを感光体上の静電パターンに応じて付着させる場合を説明する。
【００１９】
これを簡単に説明すると、ミスト発生部Ａは、インク溜め槽２と超音波振動子１と水性インクとで構成され、超音波振動子２の振動により水性インクがミスト化される。
【００２０】
インク溜め槽２中の水性インクは、超音波振動子１によってミスト状になり、現像器内に放出される。この現像器内では、ミスト搬送手段としての搬送用ファン６の動作により矢印方向にミストが搬送される。
【００２１】
インク溜め槽２からミスト化した水性インクは、ミスト帯電部Ｂに到達する。
【００２２】
このミスト帯電Ｂは、コロナ帯電器３と対向電極４で構成されている。
【００２３】
ミスト化した水性インクは、コロナ帯電器３と対向電極４との間に発生するイオン流により帯電する。なお、ミストを負帯電したい場合には、マイナスのコロナ放電がコロナ帯電器３で発生する。
【００２４】
ミスト帯電部Ｂで帯電したミストは、さらに搬送され現像部Ｃに到達する。
帯電したミストは感光体７上に形成された静電パターンに応じて感光体７に付着する。
なお、現像工程の詳細は後述する。
【００２５】
感光体７上に付着したミストは感光体７の回転により転写により用紙に転写され、その後定着工程に進み記録が完了する。
【００２６】
現像部Ｃで感光体７に付着しなかったミストは、ファン６により現像器内を搬送され、ミスト発生部Ａに戻り、再び現像器内を循環する。
【００２７】
ここで、一般的な液体現像方式では、トナーは石油系溶媒とのゼーター電位により帯電されているが、本発明では、水系溶媒にインクを分散したものを使用することができる。これは、ミスト化したインク溶液をコロナ帯電器３のイオン流により帯電させるので、水系の溶媒を使用することが可能となるのである。
【００２８】
現像部Ｃの詳細を、図２（ａ），（ｂ）に示す。
すなわち、ミストは現像器内を循環しているので、図２（ａ）に示すように流れている。この状態でも感光体７に潜像が形成されると現像は可能であるが、感光体７近傍に達する機会が少ないので現像効率が悪い。
【００２９】
さて、本発明によれば、図２（ｂ）に示すように感光体７近傍にミストを効率良く供給するために、現像電極５に交流バイアスを印加してミストクラウドを開口部８に形成することを特徴とする。
【００３０】
ここで、感光体７の帯電電位を−６００Ｖ、光書き込み電位を−５０Ｖとした場合、現像電極５にＤＣ−３００Ｖを印加すると、図２（ａ）のような状態になる。
【００３１】
上述したように光書き込み電位の部分が開口部８近傍に達した場合、現像電極５と光書き込み電位間の電界によりミストは感光体７に付着し潜像の現像が可能になるが、現像電極５に開口部８近傍にミストクラウドが発生するように交番バイアスを印加すると現像効率が向上する。
【００３２】
このような交番バイアスとしては、例えば直流−３００Ｖに周波数２ＫＨｚ，Ｖｐｐ１００Ｖの交流バイアスを重畳したものが用いられる。
超音波振動子１を１．７ＭＨｚで駆動した場合、ミスト径は、３μｍとなる。
【００３３】
また、水性インク中に含まれる染料または顔料成分はこのミスト径よりも十分に小さいので、乾式電子写真方式に比べて高精細な画像を得ることができる。
さらに、液体現像方式では実現不可能だった水性溶媒が使用できるので、消防法の問題、臭気の問題が発生せず、コストダウンにつながる。
【００３４】
以上の構成によれば、乾式現像方式に比べて小粒径のトナーが使用できる。また、液体現像方式では、石油系の溶媒を使用しなければならないが、本発明では、水性溶媒を使用できるので、コストが安く、引火性の問題がなく、吸引した場合の人体への影響も少ない等の利点がある。
【００３５】
図３は本発明に係る画像形成装置の第２の実施形態を示すものであり、ここでは、本発明であるミスト現像方式を採用した電子写真方式の模式的断面図を示す。
これを簡単に説明すると、感光体７は、矢印１７の方向に回転する。帯電ローラー１４で所定の帯電電位に帯電させられた感光体７は、ライン型の光書き込みヘッド９（たとえば、ＬＥＤヘッド）により画像データに応じた静電潜像を感光体７上に形成する。
【００３６】
感光体７の回転により該感光体７上の潜像は、現像器１１の前に到達する。
現像器１１はミスト現像方式を使用した構成になっており、その詳細は前述した図１で説明した通りである。
【００３７】
現像器１１により現像された感光体７上の潜像は感光体７の回転により転写部へ到達する。転写部では転写ローラー１２と感光体７との間に用紙Ｐが矢印１６の向きに不図示の搬送方法によって供給される。転写ローラー１２には所定の電圧が印加され感光体７上のミストインク１８が用紙Ｐに転移し転写が完了する。
【００３８】
用紙Ｐはさらに搬送され、定着器１５によって用紙Ｐ上のミストインク１８を用紙Ｐに定着して記録は完了する。
【００３９】
転写後の感光体７はさらに回転し、スプレー装置の前を通過しクリーナー１３によって感光体７上の残留ミストインクを除去する。
通常動作の場合にはスプレー装置は動作しない。その後、帯電ローラー１４によって再び所定の電位に帯電され記録を継続する。
【００４０】
上述した構成において、ミスト帯電部Ｂでは、微粒化したミストを帯電すると同時に分裂させて小粒径化するようにしている。
【００４１】
すなわち、ミスト帯電部Ｂは、帯電機能と小粒径化機能を併せ持つ。これを詳述すると、ミスト帯電部Ｂに達したインクは、コロナ帯電器３が発生したイオンにより帯電させられる。ミストの表面電荷密度が上昇すると、表面電荷の反発力がミストの表面張力に打ち勝ちミストを分裂する。この現象をレイリー分裂と言う。つまり、帯電と同時に小粒径化することが可能になる。
【００４２】
ここで、レイリー分裂を発生させるための電荷量ｑ［Ｃ］は、以下の式で与えられる。
【００４３】
【数１】
2009258271.tif 000003
ここで、ｒ［ｍ］はミストの半径、Γ［Ｎ／ｍ］はミストの表面張力、ε0は真空の誘電率である。
【００４４】
つまり、ミスト帯電部Ｂでは、帯電前のミストに対して十分な電荷量を与え、その結果ミストが分裂し小粒径化が行われる。
コロナ電圧はミストの粒径、表面張力を考慮して決定される。
【００４５】
上述した方法により特に分級装置を用意する必要がなく、帯電と同時にレイリー分裂を生じることにより小粒形化することが可能になる。
【００４６】
表面張力３０dyne/cmのインクを用いた場合の例を図４に示す。
コロナ帯電器３には−６ｋＶが印加される。
そして、ミスト帯電部Ｂを通過する前のインクの粒度分布は、図４の実線に示されるように４μｍ近辺を中心とした分布となる。
【００４７】
すなわち、インク帯電部Ｂを通過すると図４の点線で示すように粒径３μｍを中心とした粒度分布に変化しさらに粒度分布もシャープになる。インク帯電部Ｃでミストを帯電することによりレイリー分裂が発生し小粒径化を行うことができる。
【００４８】
そして、このような構成によれば、乾式現像方式に比べて小粒径のトナーが使用できるので高解像度の画像を得ることが可能になる。
また、レイリー分裂を起こすことにより、ミストの帯電と同時に小粒径化することが可能になる。
【００４９】
さらに、液体現像方式では、感光体７に対して現像ロール、スクイーズロール、乾燥器が必要であって、装置の小型化が困難であるが、本発明によれば、現像装置のレイアウトの自由度が高く、小径感光体の使用が可能になるとともに、コストダウンを図れるという利点を奏する。
【００５０】
ここで、上述した実施形態では、インクとして、水系溶媒にインクを分散した水性インクを使用することが可能となる。
【００５１】
すなわち、本発明による帯電方式では、ミストにコロナ帯電器３で発生したイオンが付着することにより帯電する。したがって、従来の液体現像方式のように石油系溶媒中でゼーター電位によりトナーが帯電する方式ではないので、水性溶媒の使用が可能になるのである。
【００５２】
また、このような石油系溶媒は引火点が低いので貯蔵等に制限があり、コスト高につながり、さらに蒸気の排出規制もあり装置の排気処理にも複雑な装置が必要となるが、本発明によれば、水性溶媒の使用が可能になるので低コストでの装置の製造が可能になり、保管の問題も発生しない。
【００５３】
ここで、表面張力６０dyne/cmの水性インクを使用した場合の例を、図５に示す。
コロナ帯電器３には−６ｋＶが印加される。
【００５４】
ミスト帯電部Ｂを通過する前のインクの粒度分布は図５の実線に示されるように８μｍ近辺を中心としたかなり広い分布となる。また、インク帯電部Ｂを通過すると、図５の点線で示すように粒径３μｍを中心とした粒度分布に変化しさらに粒度分布もシャープになる。
なお、この図５の実施例でも図４の実施例と同様に、帯電と同時にレイリー分裂を発生することにより小粒径化を行うことができる。
【００５５】
そして、このような構成によれば、水性溶媒の使用が可能なので保管場所に消防法の規制がかからないので、流通コストを低減できる。また、装置の排気処理がいらなくなるので、マシンコストも低減できる。
【００５６】
なお、本発明は上述した実施の形態で説明した構造には限定されず、画像形成装置を構成する各部の形状、構造等を適宜変形、変更し得ることはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明に係る画像形成装置の第１の実施形態を示す現像部分の模式的断面図である。
【図２】（ａ），（ｂ）は図１の撮像部の詳細図である。
【図３】本発明に係る画像形成装置の第２の実施形態を示し、ミスト現像方式を採用した電子写真方式の模式的断面図である。
【図４】表面張力３０dyne/cmのインクを用いた場合においてコロナ帯電する前後のインクミストの粒径分布を示すグラフである。
【図５】表面張力６０dyne/cmの水性インクを使用した場合においてコロナ帯電する前後のインクミストの粒径分布を示すグラフである。
【符号の説明】
【００５８】
１…超音波振動子、２…インク溜め槽、３…コロナ帯電器、４…対向電極、５…現像電極、６…ファン、７…感光体、８…開口部、９…光書き込みヘッド、１１…現像器、１２…転写ローラー、１３…クリーナー、１４…帯電ローラー、１５…定着器、１６…用紙進行方向、１７…回転方向、１８…ミストインク、Ａ…ミスト発生部、Ｂ…ミスト帯電部、Ｃ…現像部、Ｐ…用紙。
【図１】
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【図２】
2009258271.tif 000005
【図３】
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【図４】
2009258271.tif 000007
【図５】
2009258271.tif 000008