JP3104326B2 - 画像記録装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は画像記録装置、特に感光
体表面に形成された静電潜像に対して帯電インクにより
現像する形式の画像記録装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の画像記録装置として、従来、例
えば特公平１─４０９８５号公報に記載されているよう
に、回転可能な筒状スリーブの多数の孔にインクを充填
し、この筒状スリーブを感光体の表面に対向させて、バ
イアス現像する構成のものがあった。

【０００３】また別の従来装置として、例えば特開平１
─２３５９７７号公報に記載されているように、供給孔
を有するシリンダにより現像ロールに液体現像剤を供給
し、この現像ロールの液体現像剤を感光体に接触させて
液体現像する構成のものがあった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、特公平１−
４０９８５号公報に記載された装置のように、回転可能
な筒状スリーブの多数の孔にインクを充填し、この筒状
スリーブを感光体の表面に対向させて、バイアス現像す
るものでは、長期の保管によりインクが蒸発し、現像条
件が変化したり、インクが変質したりすることがあると
いう問題や、バイアス電圧をかなり高電圧にしないと現
像できないので、装置の製造コストが高価であるという
問題があった。その上、インクは導電性（１０³ Ωｃｍ
程度以下）を有する必要があるので、カラーバリューに
乏しく、しかも抵抗値の管理が困難であった。

【０００５】一方、特開平１−２３５９７７号公報に記
載された装置のように、供給孔を有するシリンダにより
現像ロールに液体現像剤を供給し、この現像ロールの液
体現像剤を感光体に接触させて液体現像するものでは、
接触型であるので液尾引きがあるという問題、並びに液
体現像剤を用いるのでアイソパーが蒸発して、濃度変化
があるという問題があった。

【０００６】本発明はかかる事情に鑑みて成されたもの
であり、あらゆるインクを使用でき、しかも現像のバイ
アス電圧を低減でき、さらには高品位の画像を得ること
ができる画像記録装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
請求項１に記載の発明は、静電潜像担持体と、該静電潜
像担持体に静電潜像を形成する手段と、前記静電潜像に
対して帯電したインク液滴を供給して顕像化するインク
現像器とを備えた画像記録装置であって、前記インク現
像器は、インクを保持する空間を有する容器と、前記空
間に連通すると共に前記静電潜像担持体に対向する位置
に設けられたインク出口と、前記空間に対応して配設さ
れた電歪素子と、前記空間に保持されたインクが、前記
インク出口から噴射されない程度で当該インク出口方向
に向かって往復運動するように前記電歪素子を振動させ
る電圧を供給する電源とを備えたことを特徴としてい
る。また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の
画像記録装置において、前記インクを保持する空間は、
複数に区分されて、それぞれがインク室を形成すると共
に、前記電歪素子は前記インク室毎に対応して設けられ
ていることを特徴とする。さらに、請求項３に記載の発
明は、請求項２に記載の画像記録装置において、前記容
器が、表面に溝状の凹部が複数本形成された支持部材を
備え、前記凹部に対応した複数の凸部が表面に形成され
た電歪基体を、前記支持部材と一体的に組み合わせて各
凹部と各凸部との間に前記インク室を形成すると共に、
前記電歪基体の各凸部が前記電歪素子を形成するように
したことを特徴とする。

【０００８】

【作用】本発明によれば、インク現像器において、イン
クを保持する空間に対応して電歪素子を配設し、前記空
間に保持されたインクが、インク出口から噴射されない
程度で当該インク出口方向に向かって往復運動するよう
に前記電歪素子を振動させるようにしているので、イン
ク出口付近にインクが充填されると共に、その往復運動
時における慣性力によって、インクが静電潜像担持体表
面に供給されやすくなる。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を用いて詳細に
説明する。図１は本発明の一実施例における画像記録装
置の概略構成図で、円筒状の感光体１の周囲には、感光
体１を帯電させる帯電チャージャー２と、感光体１の表
面にインク３を供給するマルチノズルヘッド４と、記録
紙５を感光体１の表面に押し付ける圧力転写ローラー６
と、感光体１の表面をクリーニングするクリーニングブ
レード７およびクリーニングローラー８からなるクリー
ナーユニット９と、感光体１に残った電荷を除去するイ
レーサーランプ１０とが設置されている。マルチノズル
ヘッド４には複数のインク出口１２が感光体１の軸方向
に所定間隔おきに形成されていると共に、ノズルヘッド
の背部には、現像に使用されたインクと同量のインクを
補給するためのインク貯留部１１が設けられている。そ
して、インク貯留部１１とインク出口１２との間はイン
ク通路１３が形成されている。マルチノズルヘッド４の
インク通路１３の部分にはインク３を振動させる圧電体
１４が設置されており、マルチノズルヘッド４のインク
出口１２の付近にはインク３に電荷を注入する電荷注入
手段としての電極１５が設置されている。電極１５には
図外のバイアス印加装置により所定のバイアスが印加さ
れている。

【００１０】図２はマルチノズルヘッド４の横断面図
で、ノズル相当位置に凸部１４ａ…を形成した圧電体１
４と、ノズル相当位置に凹部１８ａ…を形成した支持部
材１８とを凸部１４ａ…と凹部１８ａ…とが嵌合する状
態で組合わされている。前記凸部１４ａ…と凹部１８ａ
…の間は間隔を有し、この部所をインク通路１３として
いる。圧電体１４の凸部の先端面には電極１９が形成さ
れており、一方、凸部１４ａと反対側の面にはコモン電
極２０が形成されている。電極１９とコモン電極２０と
の間には、図外の電源装置によりパルス電圧が印加され
る。圧電体１４と支持部材１８とは接着剤２１により互
いに接着されており、電極１９の表面は絶縁性の保護層
２２により覆われている。なお、電極１９を電荷注入用
の電極として兼用し、電極１５を省略してもよい。ま
た、インク３の抵抗が大きい場合、保護層２２を設けな
くてもよい。

【００１１】図３はインク出口１２を構成するノズルプ
レート２４の正面図、図４はマルチノズルヘッド４のイ
ンク出口１２付近の断面図で、マルチノズルヘッド４の
感光体１との対向面にはノズルプレート２４が設置され
ており、ノズルプレート２４に形成された複数の孔によ
りインク出口１２が構成されている。インク出口１２は
先細り状であり、インク通路１３に連通している。なお
ノズルプレート２４は、例えば厚さ１００μｍのポリイ
ミドにエキシマレーザーで孔を形成したものである。

【００１２】次に動作を説明する。感光体１は図外の回
転駆動装置により図１の矢印方向に回転駆動される。そ
して感光体１の表面は帯電チャージャー２により均一に
帯電されて後、図外の光ヘッドからの光２６が照射され
る。これによって、記録画像に対応した静電潜像が感光
体１表面に形成される。一方、マルチノズルヘッド４の
インク通路１３にはインク貯留部１１からインク３が補
給されており、同時に圧電体１４が、電極１９とコモン
電極２０との間に印加されているパルス電圧により凸部
１４ａを厚み振動モードで振動している。これによりイ
ンク通路１３の体積が膨縮を繰り返してインク３が振動
し、インク出口１２から出退を繰り返す。すなわちイン
ク出口１２付近のインク３はインク出口１２から噴射さ
れるのではなく、インク通路１３の長手方向に沿って往
復運動をしている。このとき、同時にインク出口１２付
近のインク３は、電極１５に印加されているバイアスに
より、感光体１の静電潜像の電荷の極性と逆の極性に帯
電する。したがってインク出口１２のインク３は、振動
によりインク出口１２の外方に向けて運動したときに、
感光体１の静電潜像の電荷による引力と、振動による慣
性力とにより、インク出口１２から飛翔し、感光体１表
面の静電潜像が形成された部分に吸着される。このイン
ク３は記録紙５に転写される。以上の動作が感光体１の
回転に伴って継続され、記録紙５に画像が記録される。
記録紙５に転写されずに感光体１の表面に残ったインク
３はクリーナーユニット９により除去され、感光体１の
表面に残った電荷はイレーサーランプ１０により消失す
る。

【００１３】このように、静電的な引力に加えて、圧電
体１４による振動を利用してインク３を感光体１の表面
に吸着するので、静電的な引力のみを用いる場合と比較
して現像のバイアス電圧を低くすることができ、したが
って製造コストの低減を図ることができる。また実質的
にあらゆるインクを使用でき、高品位の画像を得ること
ができる。また感光体１とマルチノズルヘッド４との間
のギャップ設定に余裕があるので、濃度傾斜やばらつき
が少ない。

【００１４】なお、インク３として例えば顔料分散イン
クを用いることができ、この顔料分散インクの有機溶媒
としては、例えばメチルアルコール、エチルアルコー
ル、ｎ−プロピルアルコール、ｉｓｏ─プロピルアルコ
ール、ｎ−ブチルアルコール、ｓｅｃ−ブチルアルコー
ル、ｔｅｒｔ−ブチルアルコール、ｉｓｏ−ブチルアル
コール、フルフリルアルコール、テトラヒドロフルフリ
ルアルコール等のアルコール類や、アセトン、メチルエ
チルケトン、ジアセトンアルコール等のケトンまたはケ
トンアルコール類や、モノエタノールアミン、ジエタノ
ールアミン、トリエタノールアミン等のアルカノールア
ミン類や、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトンア
ミド等のアミド類や、テトラヒドロフラン、ジオキサン
等のエーテル類や、酢酸エチル、安息香酸メチル、乳酸
エチル、エチレンカーボネート等のエステル類、エチレ
ングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレング
リコール、プロピレングリコール、テトラエチレングリ
コール、ポリエチレングリコール、グリセリン、１．
２．６─ヘキサントリオール、チオジグリコール等の多
価アルコール類や、エチレングリコールモノメチルエー
テル、エチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチ
レングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコ
ールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノメ
チルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテ
ル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレ
ングリコールジエチルエーテル等のアルキレングリコー
ルから誘導された低級アルキルモノあるいはジエーテル
類や、ヒロリドン等の含窒素環状化合物等を用いること
ができる。これらの多くの溶剤の中でも、インク３に要
求される種々の特性の改良のためには、好ましくは多価
アルコール類あるいは多価アルコールのアルキルエーテ
ル類、より好ましくはジエチレングリコール等の多価ア
ルコールを用いるのがよい。これらの成分の含有量は、
インク３の全重量に対して、重量パーセントで、一般に
は１０〜９０％、そして物性値の温度依存性を小さくす
るためには好ましくは２０〜７０％の範囲とされる。水
の含有量は、インク３の全重量に対して、重量パーセン
トで、５〜８０％、より好ましくは１０〜７０％、さら
に好ましくは２０〜７０％の範囲内とすることが望まし
い。

【００１５】またインク３の顔料としては、従来公知の
ものを含めて各種の有機あるいは無機顔料を全て使用で
きる。例えば、アゾ系、フタロシアニン系、キナクリド
ン系、アンスラキノン系、ジオキサジン系、インジゴ
系、チオインジコ系、ペリノン系、ペリレン系、イソイ
ンドレノン系、酸化チタン、カドミウム系、酸化鉄系、
カーボンブラック等の顔料を使用できる。これらの顔料
は、インク３中での粒径がほぼ０．０１ミクロンから数
ミクロン程度の微粒子状となり、分散されている。顔料
のインク３中での好適含有率は、その着色力およびイン
ク３の粘度への影響を考慮すると、インク３の全重量に
対して、重量％でほぼ３〜３０％の範囲である。

【００１６】またインク３の分散剤としては、ポリオキ
シエチレンアルキルエーテル、ポリオキシアルキルフエ
ニルエーテル、ポリオキシエチレン脂肪酸エステル、ポ
リオキシエチレンポリオキシプロピレンプロック共重合
体等のノニオン系界面活性剤や、高級アルコール硫酸系
エステル塩、ポリエキシエチレン付加物の硫酸化エステ
ル塩、脂肪酸アルキルアミドのアルキル硫酸化塩等のア
ニオン系界面活性剤や、ハロゲン化高級アルキルアンモ
ニウム等のカチオン系界面活性剤等を用いることができ
る。これら界面活性剤は、本発明において、通常、イン
ク３の組成物中、２０重量％以下、好ましくは１５重量
％以下の範囲で配合される。

【００１７】またインク３には、分散性を高めると共
に、記録面への密着性を高めるために、樹脂が溶解配合
される。このような樹脂としては、用いる溶剤に溶解す
れば特に限定されるものではないが、例えば、ポリメタ
クリル酸エステル樹脂、アクリル酸エステル─アクリル
酸共重合体樹脂、ポリビニルピロリドン、ポリビニルブ
チラール樹脂等のビニル系樹脂や、炭化水素樹脂、フエ
ノール樹脂、キシレン樹脂、ケトン樹脂、アルキド樹
脂、ポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂、マレイン酸系
樹脂、セルロース系樹脂、ロジン系樹脂、ゼラチン、カ
ゼイン、セラック等、天然および合成樹脂の１種あるい
は２種以上を用いることができる。これら樹脂の配合量
は、インク３の組成物において、通常、０．２〜３０重
量％、好ましくは０．５〜１０重量％の範囲である。イ
ンク３における樹脂の配合量が０．２重量％よりも少な
いときは、インク３中でのカーボンブラックの分散安定
性が劣ると共に、記録した際に定着性にも劣るからであ
る。

【００１８】またインク３には、その他の添加剤とし
て、防錆剤や、界面活性剤や、潤滑剤や、香料等を配合
することができる。またインク３の製造方法としては、
従来公知の方法が採用でき、上記各成分を、ホモミキサ
ー、ボールミル、ホモジナイザー、サンドミル、ロール
ミル等の分散機により混練分散することにより容易に得
ることができる。 （具体的実施例）インク３として図５のような組成のイ
ンク（ＮＯ．１〜４）を用い、上記実施例のような画像
記録装置を試作して記録を行ったところ、良好な画像が
記録された。 （別の実施例）なお、上記実施例では感光体１の外周側
から露光する構成としたが、図６のように感光体３１の
内周側から露光する構成としてもよい。すなわち感光体
３１は、円筒状の透明基体３２と、透明基体３２の外周
を覆う薄い透明導電層３３と、透明導電層３３の表面を
覆う光導電層３４と、光導電層３４の表面を覆う薄い撥
インク性オーバーコート層３５とにより構成されてお
り、図外の駆動装置により矢印Ａ方向に回転駆動され
る。透明導電層３３は、吸引バイアス電源３６の陰極端
子に電気的に接続されている。感光体３１の内部には、
透明基体３２や透明導電層３３を介して光導電層３４に
光を照射して露光させる光書き込みヘッド３７が配置さ
れており、この光書き込みヘッド３７は固定であって矢
印Ａ方向に回転しない。感光体３１の外部には、感光体
３１の外周すなわち撥インク性オーバーコート層３５の
表面であって光書き込みヘッド３７による光の照射位置
に対応する部分にインク３を供給するマルチノズルヘッ
ド４が設置されている。マルチノズルヘッド４のインク
出口１２の付近にはインク３を帯電させるための電極１
５が設置されている。さらに感光体３１の外部には、記
録紙５を感光体３１の表面に押し付ける圧力転写ローラ
ー６が回動自在に設置されている。さらに感光体３１の
外部には、感光体３１の表面をクリーニングするクリー
ニングブレード７が設置されている。光書き込みヘッド
３７による露光位置はマルチノズルヘッド４のインク出
口１２に対向している。なお図１と同一の構成要素には
同一の符号を付して構成の細部の説明を省略する。

【００１９】光書き込みヘッド３７より出射された画像
情報に応じた光は、光学レンズ３８と感光体３１の透明
基体３２と透明導電層３３とを透過して光導電層３４に
進入する。これにより光導電層３４に対のフォトキャリ
アすなわち正極のフォトキャリアと負極のフォトキャリ
アとが発生する。ここで、透明導電層３には吸引バイア
ス電源３６により負のバイアスが印加されており、電極
１５には正のバイアスが印加されているので、透明導電
層３３と電極１５との間に電界が形成され、この電界に
より正極のフォトキャリアが透明導電層３３に吸引され
ることから、負極のフォトキャリアが静電潜像として感
光体３１の表面に残り、感光体３１の表面のうち光が照
射されている部分の電位は実質的に透明導電層３３と等
電位になる。したがって感光体３１と電極１５との対向
部分に電荷注入領域が形成され、インク３が帯電する。
一方、マルチノズルヘッド４のインク通路１３には背部
のインク貯留部１１からインク３が補給されており、圧
電体１４は、電極間に印加されているパルス電圧により
凸部が厚み振動モードで変位する。これによりインク通
路１３の体積が膨縮を繰り返してインク３が振動し、イ
ンク出口１２から出退を繰り返す。すなわちインク出口
１２付近のインク３はインク出口１２から噴射されるの
ではなく、インク通路１３の長手方向に沿って往復運動
をしている。したがってインク出口１２のインク３は、
振動によりインク出口１２の外方に向けて運動したとき
に、感光体３１の静電潜像の電荷による引力と、振動に
よる慣性力とにより、インク出口１２から飛散し、感光
体３１表面の静電潜像が形成された部分に吸着される。
このインク３は記録紙５に転写される。以上の動作が感
光体３１の回転に伴って継続され、記録紙５に画像が記
録される。記録紙５に転写されずに感光体３１の表面に
残ったインク３はクリーニングブレード７により除去さ
れる。すなわちこの実施例は、図１の実施例と比較して
静電潜像の発生機構が異なっており、静電潜像が形成さ
れると同時に現像されるのである。

【００２０】上記実施例では支持部材１８の一方の面に
のみ凹部を形成し、圧電体１４の凸部を嵌合させたが、
図７のように、支持部材４１の両面に千鳥状に凹部を形
成し、これら両側の凹部に圧電体４２，４３の凸部を嵌
合させて、支持部材４１と圧電体４２，４３とを接着剤
４４により接着し、圧電体４２，４３の凸部の先端面に
各々相互に電気的に接続された電極４５を設け、圧電体
４２，４３の凸部が突設された面と反対側の面の電極４
５と対応する位置にコモン電極４６を設けて、インク通
路４７のインクを振動させるように構成してもよい。こ
のようにすれば、インク通路４７の密度すなわちインク
出口の密度を倍にすることができ、解像度を向上させる
ことができる。

【００２１】また、上記実施例では圧電体１４の凸部の
先端面とその反対側の面とに電極１９とコモン電極２０
とを設け、圧電体１４の凸部を厚み振動モードで振動さ
せるように構成したが、図８のように、圧電体１４の凸
部の両側面に電極１９とコモン電極２０とを設け、圧電
体１４の凸部を長さ振動モードで振動させるように構成
してもよい。このようにすれば、電極１９とコモン電極
２０との間の距離を短くできるので、圧電体１４を振動
させるための印加電圧を低くでき、装置の製造コストを
さらに低減できる。

【００２２】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、静
電潜像が形成された潜像担持体に対して帯電インクの供
給を行うのに、潜像担持体の表面とインク粒子との静電
的な引力に加えて、電歪素子による振動を利用してイン
クを潜像担持体の表面に付勢することから、静電的な引
力のみを用いる場合と比較して現像のバイアス電圧を低
くすることができ、したがって製造コストの低減を図る
ことができるといった効果がある。加えて、実質的にあ
らゆるインクを使用でき、高品位の画像を得ることがで
きるし、また潜像担持体とインク現像器との間のギャッ
プ設定に余裕があるので、濃度傾斜やばらつきが少ない
という優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例における画像記録装置の概略
構成図である。

【図２】マルチノズルヘッドのインク通路部分の断面図
である。

【図３】マルチノズルヘッドのノズルプレートの正面図
である。

【図４】マルチノズルヘッドのインク出口付近の断面図
である。

【図５】試作したインクの組成の説明図である。

【図６】本発明の別の実施例における画像記録装置の概
略構成図である。

【図７】マルチノズルヘッドのインク通路部分の断面図
である。

【図８】マルチノズルヘッドのインク通路部分の断面図
である。

【符号の説明】

１ 感光体 ３ インク ４ マルチノズルヘッド １１ インク貯留部（インク供給手段） １２ インク出口 １３ インク通路（間隔） １４ 圧電体 １４ａ 凸部 １５ 電極 １８ 支持部材 １８ａ 凹部 ３１ 感光体 ４２ 圧電体 ４３ 圧電体

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 静電潜像担持体と、 該静電潜像担持体に静電潜像を形成する手段と、 前記静電潜像に対して帯電したインク液滴を供給して顕
   像化するインク現像器とを備えた画像記録装置であっ
   て、 前記インク現像器は、 インクを保持する空間を有する容器と、前記空間に連通
   すると共に前記静電潜像担持体に対向する位置に設けら
   れたインク出口と、前記空間に対応して配設された電歪
   素子と、前記空間に保持されたインクが、前記インク出
   口から噴射されない程度で当該インク出口方向に向かっ
   て往復運動するように前記電歪素子を振動させる電圧を
   供給する電源とを備えたことを特徴とする画像記録装
   置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の画像記録装置におい
   て、 前記インクを保持する空間は複数に区分されて、それぞ
   れがインク室を形成すると共に、前記電歪素子は前記イ
   ンク室毎に対応して設けられていることを特徴とする請
   求項１記載の画像記録装置。
3. 【請求項３】 請求項２に記載の画像記録装置におい
   て、 前記容器は、表面に溝状の凹部が複数本形成された支持
   部材を備え、 前記凹部に対応した複数の凸部が表面に形成された電歪
   基体を、前記支持部材と一体的に組み合わせて各凹部と
   各凸部との間に前記インク室を形成すると共に、前記電
   歪基体の各凸部が前記電歪素子を形成するようにしたこ
   とを特徴とする画像記録装置。