JP2006235035A - Image forming device - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、潜像担持体に電荷注入することにより潜像を形成する画像形成装置に関するものである。 The present invention relates to an image forming apparatus that forms a latent image by injecting charges into a latent image carrier.
従来、レーザビームプリンタ、複写機やファクシミリ装置などの画像形成装置では、光導電層を持つ感光体を帯電させた後、画像信号に対応した光ビームを感光体に照射して潜像を形成し、これを現像剤で顕像化している。また、画質を向上させるために、例えば特許文献1に記載されているように、小粒径トナーに対して現像キャリアとして重合法で作成された樹脂キャリアを用いるとともに、感光体としてアモルファスシリコンドラムを用いることが提案されている。
Conventionally, in an image forming apparatus such as a laser beam printer, a copying machine, or a facsimile machine, a photosensitive member having a photoconductive layer is charged, and then a light beam corresponding to an image signal is irradiated to the photosensitive member to form a latent image. This is visualized with a developer. In order to improve image quality, for example, as described in
しかしながら、光ビームを用いて潜像を形成する画像形成装置では、潜像の電位分布はガウシアン分布となり、スポット径は一般的に60〜80μm程度である。したがって、トナー粒径を小さくしたとしても、潜像自体が大きく、かつブロード(ガウシアン分布)となっているため、高画質化には一定の限界があった。 However, in an image forming apparatus that forms a latent image using a light beam, the potential distribution of the latent image is a Gaussian distribution, and the spot diameter is generally about 60 to 80 μm. Therefore, even if the toner particle size is reduced, the latent image itself is large and broad (Gaussian distribution), so that there is a certain limit to improving the image quality.
この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、高品質な画像を形成することができる画像形成装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide an image forming apparatus capable of forming a high-quality image.
この発明は、画像信号に対応するトナー像を形成する画像形成装置であって、上記目的を達成するため、撥水性樹脂で形成された表面層を有し、所定の回転軸回りに回転移動する潜像担持体と、潜像担持体の回転軸を含む仮想水平面よりも高い潜像担持体表面位置に向けて画像信号に応じて液滴を噴射して潜像担持体に付着させて画像信号に対応する液滴像を形成する液滴噴射ヘッドと、潜像担持体の回転方向における液滴像形成位置の下流側で、液滴像が形成された潜像担持体表面に当接してニップ部を形成する電荷付与部材と、電荷付与部材に帯電バイアスを印加してニップ部において潜像担持体を注入帯電させて液滴像に対応する潜像を形成する電荷付与制御手段と、潜像を現像する現像手段とを備えたことを特徴としている。 The present invention is an image forming apparatus for forming a toner image corresponding to an image signal, and has a surface layer formed of a water-repellent resin and rotates around a predetermined rotation axis in order to achieve the above object. The latent image carrier and droplets are ejected in accordance with the image signal toward the surface of the latent image carrier, which is higher than the virtual horizontal plane including the rotation axis of the latent image carrier, and attached to the latent image carrier to cause the image signal A droplet ejecting head for forming a droplet image corresponding to the liquid crystal, and a nip by contacting the surface of the latent image carrier on which the droplet image is formed on the downstream side of the droplet image forming position in the rotation direction of the latent image carrier. A charge imparting member that forms a latent image, a charge imparting control unit that applies a charging bias to the charge imparting member and injects and charges the latent image carrier at the nip portion to form a latent image corresponding to the droplet image, and a latent image And developing means for developing the toner.
このように構成された発明では、画像信号に応じて液滴が潜像担持体に噴射付着されて画像信号に対応した液滴像が形成される。そして、ニップ部では潜像担持体上の液滴を介して電荷付与部材により注入帯電が実行されて該潜像担持体に画像信号に対応した潜像が形成される。このように本発明は従来とは全く異なる方法により潜像を形成している。すなわち、液滴を用いて潜像を形成しているため、光ビームを用いた潜像形成とは異なりシャープな潜像が得られる。しかも、潜像担持体の表面層は撥水性樹脂で形成されているため、潜像担持体に液滴が付着した際に液滴が潜像担持体の表面層で広がるのを防止することができ、シャープな潜像を確実に形成することができ、画像品質を高めることができる。 In the invention configured as described above, droplets are jetted and attached to the latent image carrier in accordance with the image signal to form a droplet image corresponding to the image signal. In the nip portion, injection charging is executed by the charge applying member via the droplets on the latent image carrier, and a latent image corresponding to the image signal is formed on the latent image carrier. Thus, the present invention forms a latent image by a completely different method. That is, since a latent image is formed using droplets, a sharp latent image can be obtained unlike a latent image formation using a light beam. Moreover, since the surface layer of the latent image carrier is formed of a water-repellent resin, it is possible to prevent the droplets from spreading on the surface layer of the latent image carrier when the droplets adhere to the latent image carrier. And a sharp latent image can be reliably formed, and the image quality can be improved.
なお、潜像担持体は所定の回転軸回りに回転移動しており、その回転移動している潜像担持体の表面に液滴を噴射付着させるため、液滴噴射ヘッドは液滴を潜像担持体の回転軸を含む仮想水平面よりも高い潜像担持体表面位置に向けて噴射しているが、より付着性能を高めるためには、液滴噴射ヘッドの配設位置および液滴の噴射方向を工夫するのが望ましい。例えば、液滴噴射ヘッドを潜像担持体の回転軸を通る仮想鉛直線上に配置し、該仮想鉛直線に沿って液滴を噴射するように構成してもよい。 Note that the latent image carrier rotates around a predetermined rotation axis, and droplets are ejected and adhered to the surface of the rotating latent image carrier, so that the droplet ejecting head causes the droplets to become latent images. Although the liquid is ejected toward the latent image carrier surface position higher than the virtual horizontal plane including the rotation axis of the carrier, in order to further improve the adhesion performance, the position of the liquid droplet ejection head and the direction of liquid droplet ejection It is desirable to devise. For example, the liquid droplet ejecting head may be arranged on a virtual vertical line passing through the rotation axis of the latent image carrier, and the liquid droplets may be ejected along the virtual vertical line.
また、液滴噴射ヘッドが第1および第2配設条件を満足させながら潜像担持体表面位置に液滴を付着させるように構成してもよく、ここで、「第1配設条件」は、潜像担持体の表面位置における接線に平行で、しかも回転移動方向に順方向のものを接線ベクトルとしたとき、潜像担持体表面位置での接線ベクトルを基点として該接線ベクトルが重力ベクトルと回転移動方向回りになす角度αが
0゜≦α<90゜
となるという配設条件であり、「第2配設条件」は、液滴噴射ヘッドからの液滴の噴射方向が潜像担持体表面位置の接線とほぼ直交するという配設条件である。
Further, the liquid droplet ejecting head may be configured to adhere the liquid droplets to the surface position of the latent image carrier while satisfying the first and second arrangement conditions. Here, the “first arrangement condition” When the tangent vector at the surface position of the latent image carrier is parallel to the tangent at the surface position of the latent image carrier and is forward in the rotational movement direction, the tangent vector at the surface position of the latent image carrier is used as a base point. The arrangement condition is that the angle α formed around the rotational movement direction is 0 ° ≦ α <90 °, and the “second arrangement condition” is that the ejection direction of the droplets from the droplet ejection head is the latent image carrier. The arrangement condition is almost perpendicular to the tangent of the surface position.
さらに、液滴噴射ヘッドが第3および第4配設条件を満足させながら潜像担持体表面位置に液滴を付着させるように構成してもよく、ここで、「第3配設条件」は、潜像担持体の表面位置における接線に平行で、しかも回転移動方向に順方向のものを接線ベクトルとしたとき、潜像担持体表面位置での接線ベクトルを基点として該接線ベクトルが重力ベクトルと回転移動方向回りになす角度αが
90゜<α≦180゜
となるという配設条件であり、「第4配設条件」は、潜像担持体表面位置での接線ベクトルを基点として該接線ベクトルが液滴噴射ヘッドからの液滴の噴射方向と平行な噴射ベクトルと回転移動方向回りになす角度βが
0゜<β<90゜
となるという配設条件である。
Further, the liquid droplet ejecting head may be configured to cause the liquid droplets to adhere to the surface position of the latent image carrier while satisfying the third and fourth arrangement conditions. Here, the “third arrangement condition” When the tangent vector at the surface position of the latent image carrier is parallel to the tangent at the surface position of the latent image carrier and is forward in the rotational movement direction, the tangent vector at the surface position of the latent image carrier is used as a base point. The angle α formed around the rotational movement direction is 90 ° <α ≦ 180 °, and the “fourth arrangement condition” is the tangent vector with the tangent vector at the latent image carrier surface position as a base point. Is an arrangement condition in which the angle β formed between the ejection vector parallel to the ejection direction of the droplet from the droplet ejection head and the rotational movement direction is 0 ° <β <90 °.
<ニップ部での液滴介在による効果>
本願発明の主要な構成要件のひとつが液滴を用いて液滴像を形成するとともに、該液滴像を介して潜像担持体を注入帯電させて液滴像に対応する潜像を形成する点である。このように液滴を用いることの技術的意義について検証結果を踏まえて詳述し、その後で本発明にかかる実施形態について説明する。
<Effects of droplets at the nip>
One of the main constituent elements of the present invention is that a droplet image is formed by using a droplet, and a latent image carrier is injected and charged through the droplet image to form a latent image corresponding to the droplet image. Is a point. The technical significance of using droplets in this way will be described in detail based on the verification results, and then embodiments according to the present invention will be described.
潜像担持体に電荷注入することで該潜像担持体に潜像を形成するという技術に関しては、従来より周知であるが、潜像担持体に当接して電荷を付与する電荷付与部材(従来技術における帯電部材や書込部材などに相当)と潜像担持体との接触状態によって接触抵抗が変動し、潜像担持体への潜像の形成精度に大きな影響を与えることがある。これは、潜像担持体と電荷付与部材とのニップ部において潜像担持体を注入帯電する際に潜像担持体への帯電効率を向上させるには、該ニップ部における潜像担持体と電荷付与部材との接触状態が非常に重要であることを示している。そこで、本願発明者は種々の物質を該ニップ部に介在させるとともに、それらの介在により潜像担持体と電荷付与部材との接触状態の改善が認められるか否かを検証したところ、エタノールなどの液滴像をニップ部に介在させた状態で注入帯電を行うことで潜像担持体の帯電効率を高めることが可能となるという知見を得た。 A technique for forming a latent image on a latent image carrier by injecting charges into the latent image carrier is well known in the art. The contact resistance varies depending on the contact state between the latent image carrier and the charging member or the writing member in the technology), which may greatly affect the formation accuracy of the latent image on the latent image carrier. In order to improve the charging efficiency of the latent image carrier when the latent image carrier is injected and charged at the nip portion between the latent image carrier and the charge applying member, the latent image carrier and the charge at the nip portion are improved. It shows that the contact state with the applying member is very important. Therefore, the inventor of this application intervened various substances in the nip portion, and verified whether or not improvement of the contact state between the latent image carrier and the charge imparting member was recognized by the interposition, such as ethanol. It has been found that the charging efficiency of the latent image carrier can be increased by performing injection charging with the droplet image interposed in the nip portion.
上記検証を行うべく、潜像担持体に帯電ローラ(本発明の「電荷付与部材」に相当)を接触させ、その接触部分において帯電ローラによって潜像担持体表面を注入帯電する際に、潜像担持体と帯電ローラとのニップ部に種々の物質を介在させ、それぞれの場合の潜像担持体表面の帯電効率を比較した。この際、ニップ部の一の部分には物質を介在させ、他の部分には物質を介在させない状態で注入帯電を行い、それぞれの部分の帯電効率を比較している。 In order to perform the above verification, when a charging roller (corresponding to the “charge imparting member” of the present invention) is brought into contact with the latent image carrier and the surface of the latent image carrier is injected and charged by the charging roller at the contact portion, the latent image is obtained. Various materials were interposed in the nip portion between the carrier and the charging roller, and the charging efficiency of the surface of the latent image carrier in each case was compared. At this time, injection charging is performed in a state where a substance is interposed in one part of the nip portion and no substance is interposed in the other part, and the charging efficiency of each part is compared.
図1は、上記した方法により得た潜像担持体の帯電効率の示す図である。同図は潜像担持体表面の表面電位を示す図であり、横軸を時間(S)、縦軸を表面電位(V)としたものである。潜像担持体と帯電ローラとのニップ部に介在させる物質として、低級アルコールであるエタノールを用いている。同図中の実線は、ニップ部においてエタノールが介在している一の部分の表面電位を示しており、破線はエタノールの介在していない他の部分の表面電位を示している。なお、時刻0で、帯電ローラによって潜像担持体の表面電位が所定の表面電位V0となるように予め設定した帯電バイアスが帯電ローラに印加されている。
FIG. 1 is a graph showing the charging efficiency of the latent image carrier obtained by the above method. This figure shows the surface potential on the surface of the latent image carrier, with the horizontal axis representing time (S) and the vertical axis representing surface potential (V). As a substance interposed in the nip portion between the latent image carrier and the charging roller, ethanol which is a lower alcohol is used. The solid line in the figure shows the surface potential of one part where ethanol is interposed in the nip, and the broken line shows the surface potential of another part where ethanol is not interposed. At
図1から明らかなように、帯電ローラに帯電バイアスが印加されると、液滴像が介在している潜像担持体の表面位置は瞬時に略設定電位V0に注入帯電される。ところが、液滴像が介在していない潜像担持体の表面位置は、液滴像が介在している潜像担持体の表面位置に比べ帯電効率が悪く、注入帯電されない。このように、この検証結果から、ニップ部において、エタノール等の液滴を部分的に介在させることによって、潜像担持体表面の任意の位置に注入帯電を行い該潜像担持体表面に任意の形状の潜像を形成することができるという知見が得られた。 As is apparent from FIG. 1, when a charging bias is applied to the charging roller, the surface position of the latent image carrier on which the droplet image is interposed is instantaneously injected and charged to a substantially set potential V0. However, the surface position of the latent image carrier in which the droplet image is not interposed has a lower charging efficiency than the surface position of the latent image carrier in which the droplet image is interposed, and is not charged by injection. Thus, from this verification result, by partially interposing a droplet of ethanol or the like in the nip portion, injection charging is performed at an arbitrary position on the surface of the latent image carrier, and an arbitrary surface is formed on the surface of the latent image carrier. The knowledge that a latent image having a shape can be formed was obtained.
そこで、本実施形態はこれらの知見に基づき液滴を利用して潜像担持体に潜像を形成している。以下、図面を参照しつつ、各実施形態について詳述する。 Therefore, the present embodiment forms a latent image on the latent image carrier using droplets based on these findings. Hereinafter, each embodiment will be described in detail with reference to the drawings.
<第1実施形態>
図2は本発明にかかる画像形成装置の第1実施形態を示す図である。また、図3は図2の画像形成装置の電気的構成を示すブロック図である。この装置1は、ブラック(K)、シアン(C)、マゼンタ(M)、イエロー(Y)の4色のトナー(現像剤)を重ね合わせてフルカラー画像を形成するカラー印刷処理、およびブラック(K)のトナーのみを用いてモノクロ画像を形成する単色印刷処理を選択的に実行する画像形成装置である。この画像形成装置1では、ホストコンピュータなどの外部装置から画像形成指令(印刷指令)がメインコントローラ3に与えられると、このメインコントローラ3のCPU31からの指令に応じてエンジンコントローラ4がエンジン部EG各部を制御して所定の画像形成動作を実行し、普通用紙、厚紙およびOHP用透明シートなどのシート(記録材)SHに画像形成指令に対応する画像を形成する。
<First Embodiment>
FIG. 2 is a diagram showing a first embodiment of an image forming apparatus according to the present invention. FIG. 3 is a block diagram showing an electrical configuration of the image forming apparatus of FIG. The
本実施形態の画像形成装置1では、図2に示すように、ハウジング本体2内に、電源回路基板、メインコントローラ3(図3)およびエンジンコントローラ4(図3)を内蔵する電装品ボックス(図示省略)が設けられている。また、画像形成ユニット6、転写定着ユニット7および給紙ユニット8もハウジング本体2内に配設されている。
In the
これらの構成ユニットのうち転写定着ユニット7は、略水平に配置された2つのローラ71,72と、この2本のローラ71、72間に張架されて図示矢印方向D73へ循環移動自在となっている中間転写ベルト73とを備えている。そして、図示を省略する駆動モータからの駆動力によりローラ71,72の一方が駆動ローラとして回転駆動され、これによって中間転写ベルト73が方向D73に回転駆動される。また、ローラ71の内部にはハロゲンヒータ等の発熱体74が内蔵されている。そして、エンジンコントローラ4のCPU41からの指令に応じて転写定着制御部42が作動し、発熱体74をコントロールすることで最適な定着温度に制御される。このように、ローラ71は加熱ローラとして機能している。一方、この加熱ローラ71に対向して加圧ローラ75が配置されて加熱ローラ71を押圧付勢している。このように、この実施形態では、2つのローラ71,75によって後述するようにして形成された画像が給紙ユニット8により搬送されてくるシートSHに転写定着される。
Among these constituent units, the
また、転写定着ユニット7には、イエロー(Y)、マゼンタ(M)およびシアン(C)の画像形成ステーションY,M,Cの潜像担持体61に対向して配置された1次転写ローラ76がドラム状の潜像担持体61に向かって近接し、また潜像担持体61から離間移動する。このため、イエロー、マゼンタおよびシアン用の1次転写ローラ21が潜像担持体61に向かって近接移動すると、中間転写ベルト73を挟んで該潜像担持体61に当接する(図2中の実線)。そして、この当接位置が1次転写位置となっており、該1次転写位置でトナー像が中間転写ベルト73に転写される。逆に、カラー印刷を行わないときには、イエロー、マゼンタおよびシアン用の1次転写ローラ76が潜像担持体61から離間移動する(図2中の破線)。一方、ブラック(K)の画像形成ステーションKの潜像担持体61に対向して配置された1次転写ローラ76については、中間転写ベルト73を挟んで該潜像担持体61に当接されたまま回転するように構成されている。したがって、図2の実線で示すように、全1次転写ローラ76を潜像担持体61側に位置させることでカラー印刷処理が実行可能となる。一方、同図の破線で示すように、ブラック用の1次転写ローラ76を残して他の1次転写ローラ76を潜像担持体61から離間させることでモノクロ印刷処理のみを実行しつつ中間転写ベルト73が画像形成ステーションY,M,Cから離間してイエロー、マゼンタおよびシアン色については非印刷状態とすることができる。なお、ブラック用の1次転写ローラ76についても、必要に応じて潜像担持体61から離間移動させるように構成してもよい。
The
画像形成ユニット6は、複数(本実施形態では4つ)の異なる色の画像を形成する画像形成ステーションY(イエロー用),M(マゼンタ用),C(シアン用),K(ブラック用)を備えている。これらの画像形成ステーションY,M,C,Kは、図2に示すように、この順序で中間転写ベルト73の回転移動方向D73に沿って配置されている。また、各画像形成ステーションY,M,C,Kには、図4および図5に示すように、潜像担持体61が回転軸AX回りに回転方向D61に回転自在に設けられている。この実施形態では、潜像担持体61の表面に撥水性を持たせるために、表面層611を撥水性樹脂で形成している。ここで、撥水性樹脂としてはフッ素樹脂が望ましく、例えば四フッ化エチレン樹脂(ポリテトラフルオルエチレン)、ポリトリフルオルクロルエチレン等があり、その他にフッ化ビニル・三フッ化エチレン・フッ化ビニリデン・六フッ化プロピレン・ジクロルジフルオルエチレン等の重合体および共重合体を用いることができる。
The
また、各潜像担持体61の周囲には、液滴噴射ヘッド62、電荷付与部63、現像部64、除電部65およびクリーナ部66が配設されている。そして、これらの機能部によって液滴像形成動作、電荷付与動作(潜像形成動作)、現像動作、除電動作およびクリーニング動作が実行される。なお、各画像形成ステーションY,M,C,Kの配置順序は任意である。
Further, around each
各画像形成ステーションY,M,C,Kの潜像担持体61は1次転写位置TR1で中間転写ベルト73の上向きのベルト面に当接されるように配置されている。また、これらの潜像担持体61はそれぞれ専用の駆動モータに接続され、図示矢印D61に示すように、中間転写ベルト73の搬送方向に所定周速で回転駆動される。
The
液滴噴射ヘッド62は潜像担持体61の上方位置で、しかも先端部を潜像担持体61を向けた状態で回転軸AXを通る仮想鉛直線VL上に配置されている。また、この液滴噴射ヘッド62の長軸方向(回転軸AXと平行な方向)の長さは潜像担持体61の軸方向の長さとほぼ一致しており、その潜像担持体61側の先端部には所定の液滴を噴射するための複数の噴射口621を備えており、それらの噴射口621は潜像担持体61の回転軸AX方向に並んだ状態で配設されている。また、液滴噴射ヘッド62には、図2に示すように配管671により上記液滴を構成する純水やエタノールなどの液体を貯留する液体貯留タンク672と接続されている。このため、CPU41からの指令に応じてヘッド制御部43が画像形成指令に含まれる画像信号に対応して作動することで液滴噴射ヘッド62の先端噴射口621から仮想鉛直線VLに沿って潜像担持体61の表面に向けて液滴WLが噴射されて画像信号に対応する液滴像Wが形成される。例えば、全ての噴射口621から液滴が吐出された場合には、液滴像形成位置622で潜像担持体61の表面上に一本のライン状の液滴像が形成される。なお、液滴噴射ヘッド62から潜像担持体61に吐出される液滴WLとしては、純水を用いることができるが、例えば、揮発性を有するエタノール、メタノール、イソプロピルアルコール等の低級アルコールを用いてもよい。なお、本実施形態では上述した実験結果より、液滴としてエタノールを用いて液滴像Wを形成している。
The liquid
潜像担持体61の回転方向D61において、液滴像形成位置622の下流側には帯電ローラなどにより構成された電荷付与部63が潜像担持体61の回転方向D61に従動する方向D63に回転自在に配設されている。そして、この電荷付与部63は潜像担持体61に当接することによりニップ部NPを形成している。また、この電荷付与部63には、電荷付与制御部44が電気的に接続されており、所定のバイアスが電荷付与部63に印加されることによって、潜像担持体61はニップ部NPにおいて電荷付与部63により注入帯電されて液滴位置が選択的に帯電されて画像信号に対応する潜像S(図4)が潜像担持体61の表面層611に形成される。
In the rotation direction D61 of the
こうして形成された潜像Sは現像部64の現像ローラ641から供給されるトナーによって顕像化される(現像工程)。すなわち、現像制御部45から現像ローラ641に印加される現像バイアスにより現像ローラ641から潜像位置にトナーが付着されてトナー像が形成される。なお、この実施形態では、図2に示すように、現像部64は現像ローラ641に加えて、トナーを一時的に貯留する内部タンク642および供給ローラ643を備えている。また、内部タンク642にはトナーを貯留するトナー貯留タンク68が接続されており、適当なタイミングで内部タンク642にトナーを補充可能となっている。
The latent image S formed in this way is visualized by the toner supplied from the developing
こうして形成されたトナー像は1次転写位置TR1で中間転写ベルト73の表面に転写される。また、この実施形態では、潜像担持体61の回転方向D61において1次転写位置の下流側に、潜像担持体61の表面を除電する除電部65が設けられており、除電制御部46により駆動制御されて潜像担持体61の表面を除電する。また、この除電部65の下流側にて潜像担持体61に当接するようにクリーナ部66が設けられている。このクリーナ部66は、潜像担持体61の表面に当接することで1次転写後に潜像担持体61の表面に残留するトナーをクリーニング除去する。
The toner image thus formed is transferred onto the surface of the
給紙ユニット8は、シートSHが積層保持されている給紙カセット81と、給紙カセット81からシートSHを一枚ずつ給送するピックアップローラ82とからなる給紙部を備えている。そして、ピックアップローラ82により給紙カセット81から取り出されたシートSHがレジストローラ対(図示省略)を介して2次転写位置TR2に送られて中間転写ベルト73上に形成された画像が転写定着される。また、こうして転写定着処理を受けたシートSHは排紙ローラ対83を経由してハウジング本体2の上面部に設けられた排紙トレイ9に搬送される。
The
なお、図3において、符号33はホストコンピュータなどの外部装置よりインターフェース32を介して与えられた画像を記憶するためにメインコントローラ3に設けられた画像メモリである。また、符号48はCPU41が実行する演算プログラムやエンジン部EGを制御するための制御データなどを記憶したり、CPU41における演算結果やその他のデータを一時的に記憶するメモリである。
In FIG. 3,
次に潜像担持体11上にトナー像Tを形成する工程について図6を参照しつつ詳述する。図6は本実施形態において潜像担持体61上にトナー像Tが形成されるまでの工程を示す模式図である。
Next, the process of forming the toner image T on the latent image carrier 11 will be described in detail with reference to FIG. FIG. 6 is a schematic diagram showing steps until the toner image T is formed on the
(1)液滴像形成工程(図6(a))
ヘッド制御部43からの制御信号に従って複数の噴射口621のうち選択された噴射口621から潜像担持体61の表面に向けて液滴が吐出される。そして、液滴像形成位置622において画像信号に対応した液滴像Wが潜像担持体61上に形成される。液滴噴射ヘッド62は液滴像形成位置622において潜像担持体61の鉛直上方に固定されているが、潜像担持体61は矢印方向D61に回転している。したがって、複数の噴射口621の液滴噴射タイミングを画像信号に応じて制御することにより、潜像担持体61上には画像信号に対応した液滴像Wを形成することができる(図6(a)平面図参照)。
(1) Droplet image forming step (FIG. 6A)
A droplet is ejected toward the surface of the
(2)潜像形成工程(図6(b))
液滴像形成工程で形成された液滴像Wは、潜像担持体61の回転に伴って、潜像担持体61と電荷付与部63とが形成するニップ部NPに搬送される。そして、電荷付与制御部44から電荷付与部63に所定のバイアスが印加されることによって、ニップ部NPにおいて、潜像担持体61上の液滴像Wの位置へ注入帯電が選択的に実行される。このように注入帯電が実行されることによって、潜像担持体61の表面に画像信号に対応した潜像Sが形成される(図6(b)平面図参照)。なお、ニップ部NPに介在する液滴WLの作用効果は上記した実験結果に基づいている。
(2) Latent image forming step (FIG. 6B)
The droplet image W formed in the droplet image forming step is conveyed to the nip portion NP formed by the
また、液滴像Wを形成する液滴として揮発性を有するエタノールを用いている。そのため、ニップ部NPにおいて潜像担持体61の表面の液滴像Wの位置へ注入帯電が実行されて潜像Sが形成された後、形成された潜像Sが潜像担持体61の回転に伴って次の現像工程位置へ搬送される過程で該液滴像Wは揮発する。
Further, volatile ethanol is used as a droplet for forming the droplet image W. Therefore, after the injection charging is performed to the position of the droplet image W on the surface of the
(3)現像工程(図6(c))
潜像形成工程で形成された潜像Sは、潜像担持体61の回転に伴って現像位置(潜像担持体61と現像ローラ641とが対向している位置)に搬送される。このとき、上記したように、潜像Sが現像位置へ搬送される過程で、液滴像Wは潜像担持体61の表面から揮発除去されている。そして、現像位置において、現像ローラ641から潜像担持体61へトナーが付与されることによって潜像Sは現像されて、潜像担持体61の表面に画像信号に対応したトナー像Tが形成される(図6(c)平面図参照)。
(3) Development process (FIG. 6C)
The latent image S formed in the latent image forming step is conveyed to a developing position (position where the
以上のように、本実施形態によれば、液滴によって画像信号に対応した液滴像Wを潜像担持体61に形成する。そして、潜像担持体61上の液滴像Wの位置へ電荷付与部63により注入帯電して該潜像担持体61上に画像信号に対応した潜像Sを形成している。すなわち、ニップ部NPにおいて、液滴像Wが介在する位置でのみ電荷付与部63から潜像担持体61への注入帯電が行われ、潜像担持体61に潜像Sが形成される。したがって、画像信号に対応した液滴像Wと同一形状の潜像Sが潜像担持体61上に形成される。よって、潜像担持体61への静電潜像形成を安定して行うことができる。このように、潜像担持体61に液滴像Wを介して電荷付与部63により注入帯電を実行した場合、液滴像Wを介さない場合に比べて注入帯電効率が極めて向上するとともに安定した注入帯電が行われることは、上記した「ニップ部での液滴介在による効果」の項で説明したとおりである。また、このように形成された潜像Sを現像してトナー像Tを得ているので、良好なトナー像Tを得ることができる。
As described above, according to the present embodiment, the droplet image W corresponding to the image signal is formed on the
また、液滴WLを用いて潜像Sを形成しているため、光ビームを用いた潜像形成とは異なりシャープな潜像が得られる。例えば液滴噴射ヘッド62としてインクジェット方式のヘッドを採用した場合、液滴の容量を2ピコリットル程度に設定することができる。この場合には液滴の直径は約15μm程度となり、スポット径が60〜80μm程度となってしまう光ビーム露光方式に比べて高細密な潜像を形成することができる。しかも、この実施形態では、潜像担持体61の表面層611を撥水性樹脂で形成しているため、潜像担持体61に液滴が付着した際に液滴が潜像担持体61の表面層611で広がるのを防止することができ、シャープな潜像を確実に形成することができ、画像品質を高めることができる。
Further, since the latent image S is formed using the droplets WL, a sharp latent image can be obtained unlike the latent image formation using the light beam. For example, when an ink jet head is employed as the
また、この実施形態では、液滴WLとして、揮発性を有するエタノールを用いて液滴像Wを形成している。したがって、ニップ部NPに液滴像Wが介在した状態で、該ニップ部NPにおいて潜像担持体61へ電荷付与部63によって潜像Sが形成された後、該潜像Sが潜像担持体61の回転に伴ってニップ部NPから離れていく過程で潜像担持体61の表面からエタノールである液滴像Wは揮発する。よって、液滴像Wを潜像担持体61の表面から除去するのになんらかの手段を講じる必要がない。また、液滴像Wが低級アルコールであるエタノールによって形成されているため、その洗浄効果により潜像担持体61の表面をさらに清潔に保つことができる。
In this embodiment, the droplet image W is formed using volatile ethanol as the droplet WL. Therefore, after the droplet image W is present in the nip NP, the latent image S is formed on the
<第2実施形態>
図7は本発明にかかる画像形成装置の第2実施形態を示す図である。この第2実施形態が第1実施形態と大きく相違する点は、液滴噴射ヘッド62の配設位置である。ここでは、潜像担持体61に対する液滴噴射ヘッド62の配設位置を明確にするため、図7(後の図8も同様)には潜像担持体61の回転軸AXを通過する仮想水平線HLおよび仮想鉛直線VLが記載されて4つの象限[I]〜[IV]が設けられている。そして、この第2実施形態では、潜像担持体61に対して液滴噴射ヘッド62は第1象限[I]内に位置している。
Second Embodiment
FIG. 7 is a view showing a second embodiment of the image forming apparatus according to the present invention. The second embodiment is greatly different from the first embodiment in the arrangement position of the
ここで、液滴噴射ヘッド62から噴射されて潜像担持体61に付着した液滴WLに対して作用する応力について検討してみる。この液滴WLには、重力により潜像担持体61の表面を滑り落ちようとする応力Fgが作用する。これに対し、液滴噴射ヘッド62を上記のように配置した場合には、潜像担持体61の表面位置における接線TGに平行で、しかも潜像担持体61の回転移動方向D61に順方向のものを接線ベクトルVtとしたとき、潜像担持体表面位置での接線ベクトルVtを基点として該接線ベクトルVtが重力ベクトルVgと回転移動方向D61回りになす角度αは鋭角となる。そして、液滴噴射ヘッド62からの液滴の噴射方向D62が潜像担持体表面位置の接線TGとほぼ直交する場合には、こうして潜像担持体61の表面に付着した液滴WLに対して潜像担持体61の回転移動方向D61と反対方向に応力Ftが作用する。したがって、液滴WLに対して回転移動方向D61に順方向の応力Fgと逆方向の応力Ftが互いに相殺する方向に作用することとなり、潜像担持体表面上での液滴WLの移動を抑制することができる。
Here, the stress acting on the droplet WL ejected from the
以上のように、この第2実施形態では、下記の2つの配設条件(1)および(2)が満足されるように、潜像担持体61に対して液滴噴射ヘッド62が配設されている:
・配設条件(1)…本発明の「第1配設条件」
潜像担持体61に対して液滴噴射ヘッド62を第1象限[I]内に位置させる、言い換えれば潜像担持体表面位置での接線ベクトルVtを基点として該接線ベクトルVtが重力ベクトルVgと回転移動方向D61回りになす角度αが
0゜≦α<90゜
となる;
・配設条件(2)…本発明の「第2配設条件」
液滴噴射ヘッド62からの液滴の噴射方向D62が潜像担持体表面位置の接線とほぼ直交する。
このため、液滴WLに対して作用する2つの応力Fg、Ftが互いに相殺されて潜像担持体61の表面に付着した液滴WLの移動を抑制し、液滴像Wを正確に形成することができ、その結果、画像信号に対応する画像を正確に、しかも高精度に形成することができる。特に、潜像担持体61の表面層611を撥水性樹脂で形成した場合には、表面層611での液滴WLに対する応力バランスが崩れると、液滴WLが付着位置からずれ易く、液滴WLの作用する応力をコントロールすることは非常に重要となっている。
As described above, in the second embodiment, the
Arrangement condition (1): “first arrangement condition” of the present invention
The
Arrangement condition (2): “second arrangement condition” of the present invention
The droplet ejection direction D62 from the
For this reason, the two stresses Fg and Ft acting on the droplet WL cancel each other, and the movement of the droplet WL attached to the surface of the
<第3実施形態>
また、上記第2実施形態では、潜像担持体61に対して液滴噴射ヘッド62を第1象限[I]内に配設しているが、図8に示すように、第2象限[II]内に配設する、つまり、
・配設条件(3)…本発明の「第3配設条件」
潜像担持体表面位置での接線ベクトルVtを基点として該接線ベクトルVtが重力ベクトルVgと回転移動方向D61回りになす角度αが
90゜<α≦180゜
となっている
を満足するように構成してもよい。ただし、この場合には、潜像担持体61の表面に付着した液滴WLに対して潜像担持体61の回転移動方向D61と反対方向に、2つの応力Ft、Fgが作用することとなる。そこで、この第3実施形態では、これらの回転移動方向D61と逆方向の応力(Ft、Fg)による影響を消滅あるいは緩和するために、以下の配設条件、
・配設条件(4)…本発明の「第4配設条件」
潜像担持体表面位置での接線ベクトルVtを基点として該接線ベクトルVtが液滴噴射ヘッド62からの液滴の噴射方向D62と平行な噴射ベクトルViと回転移動方向D61回りになす角度βが
0゜<β<90゜
となる
を満足するように構成している。
<Third Embodiment>
In the second embodiment, the
Arrangement condition (3): “third arrangement condition” of the present invention
The angle α formed by the tangent vector Vt around the gravitational vector Vg and the rotational movement direction D61 with respect to the tangent vector Vt at the surface position of the latent image carrier is set to satisfy 90 ° <α ≦ 180 °. May be. However, in this case, two stresses Ft and Fg act on the droplet WL attached to the surface of the
Arrangement condition (4): “fourth arrangement condition” of the present invention
Using the tangent vector Vt at the latent image carrier surface position as a base point, the angle β formed by the tangent vector Vt around the ejection vector Vi parallel to the ejection direction D62 of the droplet from the
このように構成された画像形成装置では、同図(b)に示すように、噴射方向D62を潜像担持体表面の垂線に対して回転移動方向D61の逆方向に傾けて噴射しているため、液滴WLに対して回転移動方向D61と順方向の応力Fiが作用している。この応力Fiによって回転移動方向D61と逆方向の応力(Ft、Fg)が減ぜられて第2実施形態と同様の作用効果、つまり潜像担持体61の表面に付着した液滴WLの移動を抑制し、液滴像Wを正確に形成することができ、その結果、画像信号に対応する画像を正確に、しかも高精度に形成することができる。
In the image forming apparatus configured in this way, as shown in FIG. 5B, the ejection direction D62 is ejected with the perpendicular to the surface of the latent image carrier inclined in the direction opposite to the rotational movement direction D61. The rotational movement direction D61 and the forward stress Fi are acting on the droplet WL. The stress Fi reduces the stress (Ft, Fg) in the direction opposite to the rotational movement direction D61, and the same effect as in the second embodiment, that is, the movement of the droplet WL attached to the surface of the
<その他>
なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば、上記実施形態では、潜像担持体61の表面層611を撥水性樹脂で形成しているが、電荷付与部63の表面層についても撥水性樹脂により形成してもよい。このように構成することによって電荷付与部63への液滴付着を防止することができ、電荷付与を安定して行うことができる。
<Others>
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications other than those described above can be made without departing from the spirit of the present invention. For example, in the above embodiment, the surface layer 611 of the
また、上記実施形態では、カラー画像形成装置に対して本発明を適用しているが、本発明の適用対象はこれに限定されるものではなく、単色の画像形成を行う画像形成装置に対しても適用することができる。 In the above embodiment, the present invention is applied to a color image forming apparatus. However, the application target of the present invention is not limited to this, and the present invention is applied to an image forming apparatus that performs monochromatic image formation. Can also be applied.
1…画像形成装置、 44…電荷付与制御部、 61…潜像担持体、 62…液滴噴射ヘッド、 63…電荷付与部、 64…現像部(現像手段)、 611…(潜像担持体の)表面層、 622…液滴像形成位置、 AX…(潜像担持体の)回転軸、 D61…(潜像担持体の)回転移動方向、 D62…噴射方向、 HL…仮想水平線、 NP…ニップ部、 S…潜像、 T…トナー像、 TG…接線、 Vg…重力ベクトル、 Vi…噴射ベクトル、 Vt…接線ベクトル、 VL…仮想鉛直線、 W…液滴像、 WL…液滴
DESCRIPTION OF
Claims (4)
撥水性樹脂で形成された表面層を有し、所定の回転軸回りに回転移動する潜像担持体と、
前記潜像担持体の回転軸を含む仮想水平面よりも高い前記潜像担持体表面位置に向けて前記画像信号に応じて液滴を噴射して前記潜像担持体に付着させて前記画像信号に対応する液滴像を形成する液滴噴射ヘッドと、
前記潜像担持体の回転方向における液滴像形成位置の下流側で、前記液滴像が形成された前記潜像担持体表面に当接してニップ部を形成する電荷付与部材と、
前記電荷付与部材に帯電バイアスを印加して前記ニップ部において前記潜像担持体を注入帯電させて前記液滴像に対応する潜像を形成する電荷付与制御手段と、
前記潜像を現像する現像手段と
を備えたことを特徴とする画像形成装置。 In an image forming apparatus that forms a toner image corresponding to an image signal,
A latent image carrier having a surface layer formed of a water repellent resin and rotating about a predetermined rotation axis;
A droplet is ejected according to the image signal toward the surface position of the latent image carrier that is higher than the virtual horizontal plane including the rotation axis of the latent image carrier, and is attached to the latent image carrier to form the image signal. A droplet ejection head for forming a corresponding droplet image;
A charge imparting member which forms a nip portion in contact with the surface of the latent image carrier on which the droplet image is formed, on the downstream side of a droplet image formation position in the rotation direction of the latent image carrier;
Charge applying control means for applying a charging bias to the charge applying member to inject and charge the latent image carrier in the nip portion to form a latent image corresponding to the droplet image;
An image forming apparatus comprising: developing means for developing the latent image.
第1配設条件は、前記潜像担持体の表面位置における接線に平行で、しかも前記回転移動方向に順方向のものを接線ベクトルとしたとき、潜像担持体表面位置での接線ベクトルを基点として該接線ベクトルが重力ベクトルと前記回転移動方向回りになす角度αが
0゜≦α<90゜
となる。
第2配設条件は、前記液滴噴射ヘッドからの液滴の噴射方向が前記潜像担持体表面位置の接線とほぼ直交する。 The image forming apparatus according to claim 1, wherein the liquid droplet ejecting head adheres liquid droplets to a surface position of the latent image carrier while satisfying the following first and second arrangement conditions.
The first arrangement condition is that a tangent vector at the surface position of the latent image carrier is defined as a base point when a tangential vector that is parallel to the tangent line at the surface position of the latent image carrier and is forward in the rotational movement direction is a tangent vector. As a result, the angle α between the tangent vector and the gravity vector around the rotational movement direction is 0 ° ≦ α <90 °.
In the second arrangement condition, the ejection direction of the droplets from the droplet ejection head is substantially orthogonal to the tangent to the surface position of the latent image carrier.
第3配設条件は、前記潜像担持体の表面位置における接線に平行で、しかも前記回転移動方向に順方向のものを接線ベクトルとしたとき、潜像担持体表面位置での接線ベクトルを基点として該接線ベクトルが重力ベクトルと前記回転移動方向回りになす角度αが
90゜<α≦180゜
となる。
第4配設条件は、潜像担持体表面位置での接線ベクトルを基点として該接線ベクトルが前記液滴噴射ヘッドからの液滴の噴射方向と平行な噴射ベクトルと前記回転移動方向回りになす角度βが
0゜<β<90゜
となる。 The image forming apparatus according to claim 1, wherein the liquid droplet ejecting head adheres liquid droplets to a surface position of the latent image carrier while satisfying the following third and fourth arrangement conditions.
The third arrangement condition is that the tangent vector at the surface position of the latent image carrier is a base point when the tangent vector is parallel to the tangent at the surface position of the latent image carrier and is forward in the rotational movement direction. The angle α formed by the tangent vector and the gravity vector around the rotational movement direction is 90 ° <α ≦ 180 °.
The fourth arrangement condition is that an angle formed by the tangent vector at the surface of the latent image carrier surface as a base point and the rotation vector in the direction of rotation and the ejection vector parallel to the direction of ejection of the droplet from the droplet ejection head β becomes 0 ° <β <90 °.
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