JP2009223037A - Image forming device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、画像形成装置に関する。 The present invention relates to an image forming apparatus.
一般に、複写機やプリンタ等の画像形成装置で用いられる画像形成方式として電子写真方式が用いられる。これは、コロナ放電器や帯電ロール等の帯電器によって帯電された感光体に対して、レーザやLEDアレイを用いて光イメージを照射することで静電潜像を形成し、この形成された静電潜像に対し帯電したトナーを用いて現像することで可視像化するようにしたものである。そして、このように電子写真方式を利用した画像形成装置は、オンデマンド性に優れ、普通紙への画像形成が可能なことから、オフィスを中心に広く普及している。 Generally, an electrophotographic method is used as an image forming method used in an image forming apparatus such as a copying machine or a printer. This is because an electrostatic latent image is formed by irradiating a photoconductor charged with a charger such as a corona discharger or a charging roll with a laser or LED array to form an electrostatic latent image. The electrostatic latent image is developed with a charged toner so as to be visualized. An image forming apparatus using an electrophotographic method as described above is widely used mainly in offices because it has excellent on-demand characteristics and can form images on plain paper.
一方、電子写真方式での環境影響への配慮などから、マトリクス状に電極を配列し、帯電器を使用しない方式の画像形成装置が提案されている(特許文献1〜4参照)。特許文献1では、画素電極をスイッチングする薄膜トランジスタ(TFT)をマトリクス状に形成すると共に蓄積容量を夫々のTFTに設け、蓄積容量での電荷蓄積効果により安定した現像を行うようにした方式の画像形成装置が提案されている。また、特許文献2では、スイッチング素子をマトリクス状に構成し、レーザ照射することで、画素毎に発生する表面電位を変化させるようにした方式の画像形成装置が提案されている。更に、特許文献3では、マトリクス状に配列したスイッチング素子毎に二層分割された蓄積容量を持たせ、画像部/非画像部の電位を調整した構成が提案されている。そして、特許文献4では、マトリクス状に配列したスイッチング素子を使って画素毎の潜像を形成する方式の画像形成装置が提案されている。
On the other hand, an image forming apparatus of a system in which electrodes are arranged in a matrix and does not use a charger has been proposed in consideration of environmental influences in the electrophotographic system (see
本発明の技術的課題は、画素単位で縦横にマトリクス状に配列された画素電極を有する像保持体上で多色のトナー像を多重化する方式の画像形成方式にて、画素電極を用いない方式に比べ、良好な画質を得ると共に長期に亘る画質の安定化を図ることにある。 The technical problem of the present invention is that no pixel electrode is used in an image forming method in which multicolor toner images are multiplexed on an image carrier having pixel electrodes arranged in a matrix in the vertical and horizontal directions in pixel units. Compared to the system, it is to obtain a good image quality and to stabilize the image quality over a long period of time.
請求項1に係る発明は、移動可能な支持体及びこの支持体に支持され且つ支持体の移動方向に沿った方向を副走査方向、これに直交する方向を主走査方向として縦横に配列された画素電極を有する像保持体と、画素電極夫々に対し色毎の画像信号に基づいた各色潜像電圧を印加し、像保持体に画素電極毎の潜像電位で表される各色潜像パターンを書き込む像書込手段と、像保持体の移動方向に沿って像保持体に対向配置され、像保持体に対向する現像位置にて前記各色潜像パターンを対応する色トナーで可視像化する複数の現像手段と、像書込手段によって各色潜像パターンを書き込むに当たり、画素電極毎に既に形成された色トナー像の存在に基づく電圧補正分を考慮して色毎の画像信号に基づく各色潜像電圧を決定した上で像書込手段を制御する潜像書込制御手段とを備える画像形成装置である。 According to the first aspect of the present invention, the movable support and the support supported by the support are arranged vertically and horizontally with the direction along the moving direction of the support being the sub-scanning direction and the direction orthogonal to the direction being the main scanning direction. Each color latent image voltage based on an image signal for each color is applied to the image carrier having pixel electrodes and each color electrode, and each color latent image pattern represented by the latent image potential for each pixel electrode is applied to the image carrier. An image writing means for writing and the image holding member are arranged so as to face the image holding member along the moving direction of the image holding member, and each color latent image pattern is visualized with a corresponding color toner at a developing position facing the image holding member. In writing each color latent image pattern by a plurality of developing means and image writing means, each color latent image based on the image signal for each color is taken into consideration in consideration of voltage correction based on the presence of a color toner image already formed for each pixel electrode. After determining the image voltage, the image writing means An image forming apparatus and a latent image writing control means Gosuru.
請求項2に係る発明は、請求項1に係る画像形成装置において、前記潜像書込制御手段は、夫々前色までの画像信号の大きさ及び当該色の画像信号の大きさを累積した大きさになるように各色潜像電圧を決定する画像形成装置である。
請求項3に係る発明は、請求項1に係る画像形成装置のうち像保持体が回転体である態様において、像保持体の周長をL0、隣り合う現像位置間の最小弧の長さをL1、像保持体の周速をVとしたときに、副走査方向の走査速度Sが、S≧(L0/L1)Vの関係を満たすように設定されている画像形成装置である。
請求項4に係る発明は、請求項1に係る画像形成装置において、前記潜像書込手段は、薄膜トランジスタを用いて画素電極に潜像電圧を印加するように構成されている画像形成装置である。
According to a second aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to the first aspect, the latent image writing control means is a magnitude obtained by accumulating the magnitude of the image signal up to the previous color and the magnitude of the image signal of the color. This is an image forming apparatus that determines each color latent image voltage so as to be equal.
According to a third aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to the first aspect, in which the image holding member is a rotating member, the circumference of the image holding member is L0, and the minimum arc length between adjacent developing positions is set. This is an image forming apparatus in which the scanning speed S in the sub-scanning direction is set so as to satisfy the relationship S ≧ (L0 / L1) V, where L1 and the peripheral speed of the image carrier are V.
The invention according to
請求項5に係る発明は、請求項1に係る画像形成装置において、前記現像手段は、前記像保持体に対向配置され且つ帯電された導電性トナーを現像位置まで保持搬送するトナー保持体と、このトナー保持体の前記像保持体とは異なる側に対向配置される電荷注入部材とを有し、この電荷注入部材と前記トナー保持体との間に電荷注入電界を作用させることで未帯電の導電性トナーに電荷注入する電荷注入手段とを備える画像形成装置である。
請求項6に係る発明は、請求項5に係る画像形成装置において、前記トナー保持体は、前記像保持体に対向して回転可能に設けられ、現像位置まで導電性トナーを保持搬送して像保持体上の潜像を導電性トナーにて現像する現像トナー保持体と、この現像トナー保持体に対向して現像トナー保持体よりも速い回転速度で回転可能に設けられ、現像トナー保持体の現像位置から離れた部位に至るまで前記電荷注入手段にて電荷注入された導電性トナーを保持搬送する中間トナー保持体とを有し、現像トナー保持体と中間トナー保持体との間に設けられた移動電界形成手段により、中間トナー保持体から現像トナー保持体に向かって導電性トナーを移動させる移動電界を作用させるようにした画像形成装置である。
According to a fifth aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to the first aspect, the developing unit is disposed opposite to the image holding body and holds the charged conductive toner to the developing position and conveys the toner holding body, A charge injection member disposed opposite to the toner holding body on a side different from the image holding body, and an uncharged electric field is applied between the charge injection member and the toner holding body by applying a charge injection electric field. An image forming apparatus includes charge injection means for injecting charge into conductive toner.
According to a sixth aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to the fifth aspect, the toner holding member is rotatably provided facing the image holding member, and holds and conveys the conductive toner to the developing position. A developing toner holder that develops the latent image on the holder with conductive toner, and is provided to be opposed to the developing toner holder and can be rotated at a higher rotational speed than the developing toner holder. An intermediate toner holding body for holding and transporting the conductive toner charged by the charge injection means until reaching a position away from the developing position, and is provided between the developing toner holding body and the intermediate toner holding body. In the image forming apparatus, the moving electric field forming unit applies a moving electric field for moving the conductive toner from the intermediate toner holding member toward the developing toner holding member.
請求項7に係る発明は、請求項5に係る画像形成装置において、前記像保持体と前記トナー保持体とは非接触に配置されている画像形成装置である。
請求項8に係る発明は、請求項5又は6に係る画像形成装置において、前記電荷注入手段は、電荷注入電界を作用させながら導電性トナーを挟んで摺擦することで当該導電性トナーに電荷注入を行うようにした画像形成装置である。
請求項9に係る発明は、請求項8に係る画像形成装置において、前記導電性トナーは、現像位置では当該導電性トナーの電荷保持性を保つように高抵抗に変化し、かつ、電荷注入電界が作用する領域では当該導電性トナーの電荷注入を容易にするように低抵抗に変化する画像形成装置である。
The invention according to claim 7 is the image forming apparatus according to
According to an eighth aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to the fifth or sixth aspect, the charge injecting means charges the conductive toner by sliding the conductive toner while the charge injection electric field is applied. The image forming apparatus is configured to perform injection.
According to a ninth aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to the eighth aspect, the conductive toner changes to a high resistance so as to maintain the charge retention of the conductive toner at the development position, and a charge injection electric field. In the image forming apparatus, the image forming apparatus changes to a low resistance so as to facilitate the charge injection of the conductive toner.
請求項10に係る発明は、移動可能な支持体及びこの支持体に支持され且つ支持体の移動方向に沿った方向を副走査方向、これに直交する方向を主走査方向として縦横に配列された画素電極を有する像保持体と、画素電極夫々に対し色毎の画像信号に基づいた各色潜像電圧を印加し、像保持体に画素電極毎の潜像電位で表される各色潜像パターンを書き込む像書込手段と、像保持体の移動方向に沿って像保持体に対向配置され、像保持体に対向する現像位置にて前記各色潜像パターンを対応する色トナーで可視像化する複数の現像手段と、像書込手段によって各色潜像パターンを書き込むに当たり、画素電極毎に既に形成された色トナー像の存在に基づく電圧補正分を考慮して色毎の画像信号に基づく各色潜像電圧を決定した上で像書込手段を制御する潜像書込制御手段と、前記複数の現像手段により像保持体上に形成された各色トナー像を転写媒体に転写する転写手段とを備える画像形成装置である。 According to the tenth aspect of the present invention, the movable support and the support supported by the support are arranged vertically and horizontally with the direction along the moving direction of the support being the sub-scanning direction and the direction orthogonal to the direction being the main scanning direction. Each color latent image voltage based on an image signal for each color is applied to the image carrier having pixel electrodes and each color electrode, and each color latent image pattern represented by the latent image potential for each pixel electrode is applied to the image carrier. An image writing means for writing and the image holding member are arranged so as to face the image holding member along the moving direction of the image holding member, and each color latent image pattern is visualized with a corresponding color toner at a developing position facing the image holding member. In writing each color latent image pattern by a plurality of developing means and image writing means, each color latent image based on the image signal for each color is taken into consideration in consideration of voltage correction based on the presence of a color toner image already formed for each pixel electrode. Image writing means after determining image voltage A latent image writing control means for controlling an image forming apparatus including a transfer unit for transferring the transfer medium the color toner image formed on the image holding member by said plurality of developing means.
請求項11に係る発明は、請求項10に係る画像形成装置において、前記転写手段は、前記像保持体に対向配置されると共に所定の転写電圧が印加され且つ像保持体との間に所定の転写電界を作用させる転写部材を有する画像形成装置である。
請求項12に係る発明は、請求項10に係る画像形成装置において、前記像書込手段は、前記潜像パターンを書き込むことに加え、画素電極毎に既に形成された各色トナー像に基づいた転写電圧を印加し、像保持体に前記転写電圧による画素電極毎の転写電位変化としての転写像パターンを書き込むものであり、前記転写手段は、転写像パターンを書き込む前記像書込手段と、像保持体に対向配置され且つ画素電極夫々との間で像書込手段による転写像パターンに応じた転写電界を作用させる対向電極部材とを有する画像形成装置である。
請求項13に係る発明は、請求項12に係る画像形成装置において、更に、前記像書込手段によって転写像パターンを書き込むに当たり、前記複数の現像手段により画素電極毎に既に形成された各色トナー像を考慮した転写電圧を決定した上で像書込手段を制御する転写像書込制御手段を有する画像形成装置である。
According to an eleventh aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to the tenth aspect, the transfer unit is disposed to face the image carrier, and a predetermined transfer voltage is applied to the image carrier and a predetermined amount is provided between the transfer unit and the image carrier. An image forming apparatus having a transfer member for applying a transfer electric field.
According to a twelfth aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to the tenth aspect, in addition to writing the latent image pattern, the image writing unit performs transfer based on each color toner image already formed for each pixel electrode. A voltage is applied, and a transfer image pattern as a transfer potential change for each pixel electrode by the transfer voltage is written on the image holding body, and the transfer means includes the image writing means for writing the transfer image pattern, and image holding An image forming apparatus including a counter electrode member disposed opposite to a body and applying a transfer electric field corresponding to a transfer image pattern by an image writing unit between each pixel electrode.
According to a thirteenth aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to the twelfth aspect, each color toner image already formed for each pixel electrode by the plurality of developing units when the transfer image pattern is written by the image writing unit. The image forming apparatus includes a transfer image writing control unit that controls the image writing unit after determining a transfer voltage in consideration of the above.
請求項14に係る発明は、請求項12に係る画像形成装置のうち像保持体が回転体である態様において、像保持体の周長をL0、隣り合う現像位置間の最小弧の長さをL1、最終色の現像位置から対向部材と像保持体との対向部位である転写位置までの弧の長さをL2、像保持体の周速をVとしたときに、副走査方向の走査速度Sが、S≧(L0/L1)V、かつ、S≧(L0/L2)Vの関係を満たすように設定されている画像形成装置である。 According to a fourteenth aspect of the invention, in the image forming apparatus according to the twelfth aspect, in which the image holding member is a rotating member, the circumference of the image holding member is L0, and the minimum arc length between adjacent development positions is set. L1, the length of the arc from the development position of the final color to the transfer position, which is the facing portion between the facing member and the image carrier, is L2, and the circumferential speed of the image carrier is V, the scanning speed in the sub-scanning direction In the image forming apparatus, S is set so as to satisfy the relationship of S ≧ (L0 / L1) V and S ≧ (L0 / L2) V.
請求項1に係る発明によれば、画素単位で縦横にマトリクス状に配列された画素電極を有する像保持体上で多色のトナー像を多重化する方式の画像形成方式にて、画素電極を用いない方式に比べ、良好な画質を得ると共に長期に亘る画質の安定化を図ることができる。
請求項2に係る発明によれば、本構成を有しないものに比べ、二色目以降のトナーの多重化が一層良好になされるようになる。
請求項3に係る発明によれば、本構成を有しないものに比べ、最小現像位置間隔においても少なくとも1回の副走査が行われることで、現像時の潜像電圧が安定しトナーの多重化が確実になされるようになる。
請求項4に係る発明によれば、本構成を有しないものに比べ、画素電極に対する電圧印加を安定して行うことが可能になり、画素電極に所望の電圧を選択的に容易に印加することができるようになる。
According to the first aspect of the present invention, in the image forming method of multiplexing the multi-color toner images on the image carrier having the pixel electrodes arranged in a matrix in the vertical and horizontal directions in pixel units, Compared with a method that does not use it, it is possible to obtain a good image quality and to stabilize the image quality over a long period of time.
According to the second aspect of the invention, the second and subsequent toners can be multiplexed more favorably than those not having this configuration.
According to the third aspect of the present invention, the latent image voltage at the time of development is stabilized and toner multiplexing is performed by performing at least one sub-scan even at the minimum development position interval as compared with the case without this configuration. Will be made surely.
According to the fourth aspect of the invention, it is possible to stably apply a voltage to the pixel electrode as compared with the case without this configuration, and a desired voltage can be selectively and easily applied to the pixel electrode. Will be able to.
請求項5に係る発明によれば、本構成を有しないものに比べ、電荷注入電界によって電荷注入された導電性トナーを用いることで、環境劣化や経時劣化を抑えることができ、更に、装置の小型化を図ることができる。
請求項6に係る発明によれば、本構成を有しないものに比べ、電荷注入電界によって電荷注入された導電性トナーを用いながら、画像濃度が十分確保されると共に、環境劣化や経時劣化を抑えることができ、更に、装置の小型化を図ることができる。
請求項7に係る発明によれば、本構成を有しないものに比べ、現像時の先行するトナー像を損傷することもなく、良好な多重化を行うことが可能になる。
請求項8に係る発明によれば、本構成を有しないものに比べ、導電性トナーに対する均一で安定した電荷注入がなされるようになる。
請求項9に係る発明によれば、本構成を有しないものに比べ、現像位置では電荷保持性が良好に保たれる一方、電荷注入電界作用域では電荷注入が効率的になされるようになる。
According to the fifth aspect of the present invention, the use of the conductive toner injected with a charge injection electric field can suppress environmental deterioration and deterioration over time, compared to the apparatus without this configuration. Miniaturization can be achieved.
According to the sixth aspect of the present invention, as compared with the case without the present configuration, a sufficiently high image density can be secured and environmental deterioration and deterioration with time can be suppressed while using conductive toner injected with a charge injection electric field. In addition, the apparatus can be miniaturized.
According to the seventh aspect of the present invention, it is possible to perform good multiplexing without damaging the preceding toner image at the time of development as compared with the case without this configuration.
According to the eighth aspect of the present invention, uniform and stable charge injection with respect to the conductive toner can be performed as compared with the case without this configuration.
According to the ninth aspect of the present invention, the charge retaining property is kept good at the developing position as compared with the case not having this configuration, while the charge injection is efficiently performed in the electric field region of charge injection. .
請求項10に係る発明によれば、画素単位で縦横にマトリクス状に配列された画素電極を有する像保持体上で多色のトナー像を多重化する方式の画像形成方式にて、画素電極を用いない方式に比べ、転写画像として良好な画質を得ると共に長期に亘る画質の安定化を図ることができる。
請求項11に係る発明によれば、転写部材により具体的な転写がなされるようになる。
請求項12に係る発明によれば、画素電極を使った転写が可能になり、転写時の転写電界の広がりを抑えることができ、画質が向上する。
請求項13に係る発明によれば、本構成を有しないものに比べ、画素電極に形成されたトナー像に合わせて転写電界を形成できるようになり、高画質での転写が可能になる。
請求項14に係る発明によれば、本構成を有しないものに比べ、現像時の潜像電圧が安定しトナーの多重化が確実になされるようになると共に、転写時の転写電圧を画素電極に印加することができるようになり、転写性能も安定する。
According to the tenth aspect of the present invention, in the image forming method of multiplexing the multi-color toner images on the image carrier having the pixel electrodes arranged in a matrix in the vertical and horizontal directions in pixel units, the pixel electrodes are Compared to a method that does not use it, it is possible to obtain a good image quality as a transfer image and to stabilize the image quality over a long period of time.
According to the invention of
According to the twelfth aspect of the present invention, transfer using the pixel electrode becomes possible, and the spread of the transfer electric field at the time of transfer can be suppressed, and the image quality is improved.
According to the thirteenth aspect of the present invention, compared to a case without this configuration, a transfer electric field can be formed in accordance with the toner image formed on the pixel electrode, and transfer with high image quality becomes possible.
According to the fourteenth aspect of the invention, the latent image voltage at the time of development is stabilized and toner multiplexing is ensured, and the transfer voltage at the time of transfer is set to the pixel electrode as compared with the case without this configuration. The transfer performance can be stabilized.
先ず、本発明が適用される実施の形態モデルの概要を説明する。
◎実施の形態モデルの概要
図1(a)(b)は本発明を具現化する実施の形態モデルに係る画像形成装置の概要を示すものである。同図において、画像形成装置の代表的モデルとしては、移動可能な支持体1a及びこの支持体1aに支持され且つ支持体1aの移動方向に沿った方向を副走査方向、これに直交する方向を主走査方向として縦横に配列された画素電極1bを有する像保持体1と、画素電極1b夫々に対し色毎の画像信号に基づいた各色潜像電圧を印加し、像保持体1に画素電極1b毎の潜像電位で表される各色潜像パターンを書き込む像書込手段2と、像保持体1の移動方向に沿って像保持体1に対向配置され、像保持体1に対向する現像位置にて前記各色潜像パターンを対応する色トナーで可視像化する複数の現像手段3(3a〜3d)と、像書込手段2によって各色潜像パターンを書き込むに当たり、画素電極1b毎に既に形成された色トナー像の存在に基づく電圧補正分を考慮して色毎の画像信号に基づく各色潜像電圧を決定した上で像書込手段2を制御する潜像書込制御手段4とを備えている。
First, an outline of an embodiment model to which the present invention is applied will be described.
Outline of Embodiment Model FIGS. 1A and 1B show an outline of an image forming apparatus according to an embodiment model embodying the present invention. In the figure, as a representative model of the image forming apparatus, a movable support 1a and a direction supported by the support 1a and along the moving direction of the support 1a are the sub-scanning direction, and the direction orthogonal to the direction is the same. An
ここで、支持体1aは、画素電極1b等を支持できる移動可能なものであればその形状は特に限定されないが、装置を小型化する観点からすれば回転可能な態様が好適である。また、画素電極1bは画素単位で縦横に配列されていればよく、画素電極1bの数量は特に限定されないが、通常の画像が形成できる解像度を実現できる程度になっていることが好ましい。また、現像手段3の数量は複数であればよく、例えばフルカラー用の四色の態様や、特色や透明色を備えるものであっても差し支えなく、更には、一部に同一色を複数備えるようにしても差し支えない。
Here, the shape of the support 1a is not particularly limited as long as it can move the
更に、像書込手段2によって各色潜像を書き込むに当たり、潜像書込制御手段4によって考慮される電圧補正分とは、複数の現像手段3による各色の現像を行う際に、前色までに画素電極1bに形成されたトナー像の上に新たな色トナーを良好に付着させるようにするために、潜像電圧として付加される電圧分を意味する。
Further, when writing each color latent image by the image writing means 2, the voltage correction amount considered by the latent image writing control means 4 is the number of colors before the previous color when developing each color by the plurality of developing
次に、本実施の形態モデルの理解を深める上で、比較モデルとして電子写真方式において感光体上で多色トナー像を重ねる所謂IOI(イメージ・オン・イメージ)方式について説明する。
図23に示すように、この比較モデルでは、一つの感光体200(像保持体に相当)に対し四色のトナー像を形成するため、感光体200上を帯電する帯電装置210(210a〜210d)、帯電された感光体200上を露光して潜像を形成する露光装置220(220a〜220d)、形成された潜像を可視像化するためにトナーにて現像する現像装置230(230a〜230d)の夫々の組合せを、感光体200の回転方向に沿って順次四組並べた構成のものとなっている。また、図中、符号240は、感光体200上で多重化されたトナー像を記録材に一括転写する転写装置であり、符号250は、転写後の感光体200上を清掃する清掃装置である。
Next, in order to deepen the understanding of the present embodiment model, a so-called IOI (image on image) method in which multicolor toner images are superimposed on a photoreceptor in an electrophotographic method will be described as a comparative model.
As shown in FIG. 23, in this comparative model, a charging device 210 (210a to 210d) that charges the surface of the
このようなIOI方式では、二色目以降のプロセスにおいて、感光体200上に形成された前色までのトナー層上から帯電及び露光を行って潜像を形成した後、前色までのトナー層に重ねるようにして次色の現像を行う必要から、感光体200上に形成された既存のトナー層で光の散乱、吸収が生じ、次色の画質劣化を起こし易い問題がある。また、トナーが帯電装置210の直下を通過するため、帯電装置210自体が汚れ易く、更に、トナーが帯電装置210によって強い履歴を受けることから転写装置240での転写時に転写不具合を起こし易いなどの問題がある。
一方、帯電装置210としては感光体200に接触する接触型は適用できないなどの制約の他、感光体200の周囲に帯電装置210、露光装置220、現像装置230を全て配置する必要もあり、勢い装置構成が大型化する虞がある。
In such an IOI method, in the process for the second and subsequent colors, a latent image is formed by charging and exposing the toner layer up to the previous color formed on the
On the other hand, the charging
更に、帯電装置210を用いることから、感光体200側の帯電電位もばらつき易く、このようなばらつきによって濃度むら、色むら、すじ等の画質劣化を生じたり、所望のトナー量で現像されず、色再現性が低下する虞もある。更にまた、帯電装置210がトナーによって汚染され、所望の帯電がなされなくなったり、帯電装置210の放電(帯電装置210自体の放電や感光体200との間隙による放電)による放電生成物の発生が感光体200を変質させたり、清掃装置250による清掃性能を低下させる虞もある。
Further, since the
このような比較モデルに対し、本実施の形態モデルでは、図1(a)(b)に示すように、像保持体1として画素毎に縦横に配列された画素電極1bを設けたものを用い、特に、この画素電極1bに印加する潜像電圧として、画素電極1b上に既に形成されたトナーの存在に基づく電圧補正分を考慮して、画像信号に基づく各色潜像電圧を印加するようにしたので、図23に示す比較モデルのような帯電装置210や露光装置220を必要とはせず、像保持体1の画素電極1b毎に所定の潜像電圧が印加されることで、現像位置では所望のトナー量を画素電極1bに付着させることができるようになる。そのため、画質の向上及び長期に亘る安定した画質を得ることができるようになる。
In contrast to such a comparison model, in the present embodiment model, as shown in FIGS. 1A and 1B, an
また、二色目以降の色再現性を向上させる観点からすれば、潜像書込制御手段4は、夫々前色までの画像信号の大きさ及び当該色の画像信号の大きさを累積した大きさになるように各色潜像電圧を決定することが好ましい。これによれば、例えば前色までにトナーが付着した画素電極1bに対してはより大きな潜像電圧を印加することができ、それに続く現像手段3での現像時には画素電極1bに既にトナーが付着した状態であっても、その上から所望の現像を行うことができるようになり、良好なトナーの付着によって色再現性も含めた画質が向上するようになる。
From the viewpoint of improving the color reproducibility for the second and subsequent colors, the latent image
更に、像保持体1が回転体である態様においては、現像手段3による現像時に当該現像手段3での現像を良好に行う観点からすれば、像保持体1の周長をL0、隣り合う現像位置間の最小弧の長さをL1、像保持体1の周速をVとしたときに、副走査方向の走査速度Sが、S≧(L0/L1)Vの関係を満たすように設定されていることが好ましい。これにより、現像手段3によって現像がなされる際に、各色の現像位置までに各色に対応した潜像電圧が確実に画素電極1bに印加されるようになり、夫々の現像位置での良好な現像がなされるようになる。
Further, in the aspect in which the
また、本実施の形態モデルでは、画素電極1bに対する電圧印加を安定して行う観点から、像書込手段2は、薄膜トランジスタを用いて画素電極1bに電圧を印加するように構成されていることが好ましく、このように薄膜トランジスタをスイッチング素子として用いることで、通常の薄膜技術を用いて多数のスイッチング素子を形成できると共に、安定したスイッチング性能も確保できるようになる。
In the present embodiment model, from the viewpoint of stably applying a voltage to the
更に、現像性能を向上させる観点から、現像手段3は、像保持体1に対向配置され且つ帯電された導電性トナーを現像位置まで保持搬送するトナー保持体と、このトナー保持体の像保持体1とは異なる側に対向配置される電荷注入部材とを有し、電荷注入部材とトナー保持体との間に電荷注入電界を作用させることで未帯電の導電性トナーに電荷注入する電荷注入手段とを備えることが好ましい。
Further, from the viewpoint of improving the developing performance, the developing
更にまた、このような現像手段3でのトナー濃度を向上させる観点からすれば、トナー保持体は、像保持体1に対向して回転可能に設けられ、現像位置まで導電性トナーを保持搬送して像保持体1上の潜像を導電性トナーにて現像する現像トナー保持体と、この現像トナー保持体に対向して現像トナー保持体よりも速い回転速度で回転可能に設けられ、現像トナー保持体の現像位置から離れた部位に至るまで電荷注入手段にて電荷注入された導電性トナーを保持搬送する中間トナー保持体とを有し、現像トナー保持体と中間トナー保持体との間に設けられた移動電界形成手段により、中間トナー保持体から現像トナー保持体に向かって導電性トナーを移動させる移動電界を作用させるようにすることが好ましい。
また、複数の現像手段3による現像を良好に行う観点から、像保持体1とトナー保持体とは非接触に配置されていることが好ましい。
Furthermore, from the viewpoint of improving the toner density in the developing
Further, from the viewpoint of satisfactorily developing with the plurality of developing
そして、トナーとして導電性トナーを使用する際、均一で安定した電荷注入を行う観点から、電荷注入手段は、電荷注入電界を作用させながら導電性トナーを挟んで摺擦することで当該導電性トナーに電荷注入を行うようにすることが好ましい。
また、導電性トナーは、現像位置では当該導電性トナーの電荷保持性を保つように高抵抗に変化し、かつ、電荷注入電界が作用する領域では当該導電性トナーの電荷注入を容易にするように低抵抗に変化することが好ましく、導電性トナーがこのように振る舞うことで、導電性トナーへの電荷注入時及び現像時の安定化を図ることができるようになる。
From the standpoint of uniform and stable charge injection when using conductive toner as the toner, the charge injection means rubs the conductive toner while sandwiching the conductive toner while applying a charge injection electric field. It is preferable to perform charge injection.
Further, the conductive toner changes to a high resistance so as to maintain the charge retention of the conductive toner at the development position, and facilitates the charge injection of the conductive toner in a region where a charge injection electric field acts. The resistance is preferably changed to a low resistance, and the conductive toner behaves in this manner, so that stabilization at the time of charge injection and development into the conductive toner can be achieved.
また、本実施の形態モデルでの第二の態様の画像形成装置としては、図1(a)(b)に示すように、移動可能な支持体1a及びこの支持体1aに支持され且つ支持体1aの移動方向に沿った方向を副走査方向、これに直交する方向を主走査方向として縦横に配列された画素電極1bを有する像保持体1と、画素電極1b夫々に対し色毎の画像信号に基づいた各色潜像電圧を印加し、像保持体1に画素電極1b毎の潜像電位で表される各色潜像パターンを書き込む像書込手段2と、像保持体1の移動方向に沿って像保持体1に対向配置され、像保持体1に対向する現像位置にて各色潜像パターンを対応する色トナーで可視像化する複数の現像手段3と、像書込手段2によって各色潜像パターンを書き込むに当たり、画素電極1b毎に既に形成された色トナー像の存在に基づく電圧補正分を考慮して色毎の画像信号に基づく各色潜像電圧を決定した上で像書込手段2を制御する潜像書込制御手段4と、複数の現像手段3により像保持体1上に形成された各色トナー像を転写媒体5に転写する転写手段6とを備える。
Further, as the image forming apparatus of the second aspect in the present embodiment model, as shown in FIGS. 1A and 1B, a movable support 1a and a support supported by and supported by the support 1a. An
ここで、「複数の現像手段3により像保持体1上に形成された各色トナー像」とは、全ての現像手段3によって同一画素電極1b上に形成されたトナー像を意味し、トナー像の付着がないものから、全ての現像手段3にてトナー像が多重化されたものまでを指す。
また、転写手段6によって像保持体1上のトナー像が転写される転写媒体5としては記録材の態様であってもよいし、中間転写体の態様にてこの中間転写体を介して記録材に転写するようにしたものであっても差し支えない。このように転写手段6を備えることで、像保持体1上のトナー像を確実に転写媒体5へ転写することができ、転写媒体5上での良好な画質が確保されるようになる。更に、転写手段6としては、特に限定されないが、装置構成を簡略化させる観点からすれば、転写手段6は、像保持体1に対向配置されると共に所定の転写電圧が印加され且つ像保持体1との間に所定の転写電界を作用させる転写部材を有することが好ましい。この転写部材としては転写ロールのように像保持体1に接触するタイプであってもよいし、コロトロン等の像保持体1に非接触なタイプであってもよい。
Here, “each color toner image formed on the
Further, the
そして、転写時に画素電極1bを用いる観点からすれば、像書込手段2は、潜像パターンを書き込むことに加え、画素電極1b毎に既に形成された各色トナー像に基づいた転写電圧を印加し、像保持体1に前記転写電圧による画素電極1b毎の転写電位変化としての転写像パターンを書き込むものであり、転写手段6は、転写像パターンを書き込む像書込手段2と、像保持体1に対向配置され且つ画素電極1b夫々との間で像書込手段2による転写像パターンに応じた転写電界を作用させる対向電極部材とを有することが好ましい。
また、ここで、画素電極1b上のトナー像に合わせて転写を行う観点からすれば、更に、像書込手段2によって転写像パターンを書き込むに当たり、複数の現像手段3により画素電極1b毎に既に形成された各色トナー像を考慮した転写電圧を決定した上で像書込手段2を制御する転写像書込制御手段7を有することが好ましい。
From the viewpoint of using the
Here, from the viewpoint of performing transfer in accordance with the toner image on the
特に、このように転写時にも画素電極1bを用いる態様にあっては、画素電極1b毎に所望の転写電界を作用させることができるようになり、転写条件が安定し画質の向上が一層なされるようになる。
そして、このような画像形成装置で像保持体1が回転体である態様においては、像保持体1の周長をL0、隣り合う現像位置間の最小弧の長さをL1、最終色の現像位置から対向部材と像保持体1との対向部位である転写位置までの弧の長さをL2、像保持体1の周速をVとしたときに、副走査方向の走査速度Sが、S≧(L0/L1)V、かつ、S≧(L0/L2)Vの関係を満たすように設定されていることが好ましい。これにより、転写手段6による転写時にも所望の転写電圧を画素電極1bに印加することができるようになり、良好な転写がなされるようになる。
In particular, in such an embodiment in which the
In such an image forming apparatus in which the
以下、添付図面に示す実施の形態に基づいてこの発明を詳細に説明する。
◎実施の形態1
図2は、上述の実施の形態モデルが適用された画像形成装置の実施の形態1を示す。同図において、本実施の形態のカラー画像形成装置は、例えば電子写真方式にて各色成分(例えばイエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K))の各色トナー像が多重化されて保持される像保持体10を設け、像保持体10の周囲に像保持体10とは離間配置されて各色成分のトナーで像保持体10上の潜像を現像して可視像化する四つの現像器30(30a〜30d)を順次配列したものとなっている。尚、各色成分の配列は特に限定されず、適宜選択するようにすればよく、また、その数量も複数色であれば四色に限定されるものではなく、二色以上であればよく、例えば一部に透明色や特色を用いたり、同色を複数備えるようにしてもよい。
Hereinafter, the present invention will be described in detail based on embodiments shown in the accompanying drawings.
FIG. 2 shows
また、像保持体10の周囲には、各色の現像器30によって像保持体10上で多重化された多重トナー像を、記録材供給部50から供給された記録材上に一括転写する転写器54や、像保持体10上の残留トナーを清掃する清掃器55が設けられている。尚、現像器30と像保持体10との間には所定の現像バイアスが作用するようになっており、また、転写器54と像保持体10との間にも所定の転写バイアスが作用するようになっている。
更に、本実施の形態の記録材供給部50の周囲には、記録材供給部50から記録材を給送する給送ロール51と、給送された記録材を捌き搬送することで一枚の記録材を下流側に搬送する捌き機構52が設けられている。
Further, around the
Further, around the recording
そして、捌き機構52から搬送された記録材は、位置決めロール53によって位置決めされた後、所定のタイミングで搬送され、像保持体10と転写器54との対向部位である転写位置にて、像保持体10と転写器54との間に作用する転写電界により像保持体10上の多重トナー像が記録材上に一括転写される。記録材上に転写されたトナー像は、定着器56によって定着された後、装置側方に設けられた記録材排出部57に排出される。
Then, the recording material conveyed from the
本実施の形態の像保持体10は、図3に示すように、回転可能な支持体である剛体ドラム11上に、フィルム上に多数の画素が所謂マトリクス状に形成されたマトリクスパネル20を巻き付けて固定支持したものとなっている。マトリクスパネル20は、例えばポリイミドフィルムに対し、所謂IC製造プロセス等で用いられる薄膜技術を利用して作製したもので、画素(図示せず)が剛体ドラム11の回転方向に沿った方向を副走査方向とし、回転軸に沿った方向を主走査方向として、縦横にマトリクス状に配列されている。そして、このようにマトリクス状に配列された画素は、主走査方向に沿った画素の配列を走査ラインとし、副走査方向に沿った画素の配列をデータラインとしている。そのため、マトリクスパネル20のデータライン及び走査ラインには、像書込手段の一要素として各画素に接続される複数のデータ用ドライバ21及び走査用ドライバ22が適宜数設けられ、これらのドライバ21,22への入力線は更にまとめられて本数を少なくした段階でマトリクスパネル20を通して、剛体ドラム11の内面側にまで配線されるようになっている。
As shown in FIG. 3, the
剛体ドラム11は、その外周面の一部に回転軸方向に沿った開口部11aが設けられる一方、剛体ドラム11の軸中心部には、マトリクスパネル20と外部との電気的接続を行うための所謂スリップリング14が設けられ、剛体ドラム11は固定されたスリップリング14の周りを回転するようになっている。
そして、剛体ドラム11の内周面側には、図4(a)(b)に示すように、適宜数の端子12が略剛体ドラム11の回転軸方向に沿って設けられ、これらの端子12は夫々マトリクスパネル20のデータ用ドライバ21及び走査用ドライバ22へと接続されている。更に、これらの端子12には、回転軸中心方向で且つ夫々の端部が互いに離間する方向に延びるスライダ13が端子12に接続される形で設けられ、このスライダ13の凹部にスリップリング14の集電環14aが装着されるようになっている。尚、スリップリング14の集電環14a部位は、両側の絶縁環14bより径が小さくなっており、剛体ドラム11の回転によってもスライダ13がその対向する集電環14aに常時接触した状態を保つようになっている。尚、剛体ドラム11の開口部11aは、例えばシールテープにて塞がれており、像保持体10が回転する際の気流の抵抗が低減されると共に、現像時のトナーの影響も防ぐようになっている。
The
On the inner peripheral surface side of the
そのため、マトリクスパネル20と外部との信号の伝達は、スリップリング14の集電環14aに対応してスリップリング14内に配線されたリード線15から、集電環14a及びスライダ13を介してマトリクスパネル20との間で行われるようになり、剛体ドラム11が回転しても、マトリクスパネル20との信号の伝達が適切に行えるようになっている。尚、剛体ドラム11の回転方法は、特に限定されず、例えば剛体ドラム11の外周面端部側を回転ロールに圧接させて回転させるようにしてもよいし、スリップリング14の挿入側とは異なる側で剛体ドラム11自体を回転させる回転軸を備えるようにしても差し支えない。
Therefore, signal transmission between the
次に、マトリクスパネル20の画素について説明する。
本実施の形態のマトリクスパネル20は、図5(a)に示すように、縦横に画素が配列されており、各画素は、(b)に示すように、画素電極24と、画素電極24に印加される電圧を個々に切り替えるスイッチング素子等で構成された所謂アクティブマトリクス方式が採用されている。本実施の形態の像書込手段の一要素であるスイッチング素子としては例えばTFT(Thin Film Transistor)23を用い、その他、画素電極24の電位を維持する蓄積容量25及び各種配線(ソース線、ゲート線等)が夫々形成されている。各画素及び画素間の結線は、データライン毎にTFT23のソースが結線されるソース線、走査ライン毎にTFT23のゲートが結線されるゲート線としてまとめられている。また、TFT23のドレインには画素電極24と蓄積容量25が並列に接続され、蓄積容量25の一方は走査ライン毎にまとめられ(図示せず)、(c)のような等価回路を呈するように構成されている。
Next, the pixels of the
As shown in FIG. 5A, the
マトリクスパネル20は、このように各画素を多数並べた構成のため、そのドライブ方式は次のように行われる。
つまり、マトリクスパネル20は、図6に示すように、データライン及び走査ライン毎に所定数の画素がまとめられ、TFT23のソース側がデータライン毎に夫々データ用ドライバ21へ接続される一方、TFT23のゲート側が走査ライン毎に夫々走査用ドライバ22に接続されており、データ用ドライバ21及び走査用ドライバ22は、潜像書込制御装置100によって駆動されるようになっている。そのため、これらのデータ用ドライバ21及び走査用ドライバ22を駆動することで、所定の画素に所定の電圧が印加できるようになる。データ用ドライバ21としては、例えばサンプルホールド付きのシフトレジスタ、ラッチ、バッファ等で構成され、走査用ドライバ22としては、例えばカウンタ、ラッチ、バッファ等で構成される。尚、図6では、画素電極24は省略しているが、TFT23と蓄積容量25との間に接続された画素電極24が設けられていることは云うまでもない。
Since the
That is, in the
ここで、本実施の形態における画素電極24夫々の切り替え動作について図5(c)を用いて説明する。つまり、画素電極24を動作させるには、TFT23の走査ライン側に接続されたゲート(ゲート線)にON電圧を印加すると、TFT23のソース−ドレイン間が導通状態となり、ソース電圧と等価になるまで蓄積容量25が充電される。この充電された電荷が画素電極24の電位になり、例えば静電潜像を形成する潜像電位になる。また、その状態でゲートにOFF電圧が印加され、ソース−ドレイン間が遮断されても蓄積容量25の蓄積効果によって電位はそのまま保持されるため、以降にソース電圧が変化してもゲートにON電圧が印加されない限り画素電極24の電位はそのまま保持されるようになる。
Here, the switching operation of each
そのため、各画素のTFT23のソース側へ例えば像濃度に相当する信号電圧を印加すると共に、ゲート側へON電圧を印加することにより、走査ライン1ライン分に潜像電圧が印加され、1ライン分の潜像パターンが形成されるようになる。そして、ON電圧を印加するゲートを像保持体10の回転方向と例えば逆方向に順次移動(走査)し、データラインに順次新たな信号電圧を印加することにより、二次元の潜像パターンが形成されるようになる。
Therefore, by applying a signal voltage corresponding to, for example, image density to the source side of the
このように画素電極24に所定の潜像電圧を印加するために、本実施の形態ではデータ用ドライバ21や走査用ドライバ22を制御する潜像書込制御装置100が設けられている。潜像書込制御装置100は、図7に示すように、画像信号に基づく電圧信号や制御信号をマトリクスパネル20のデータ用ドライバ21及び走査用ドライバ22に伝達するようになっている。そのため、潜像書込制御装置100内には、画像信号から少なくとも一画面分の画像データを記憶するメモリ部101と、各色毎にメモリ部101からの画像データを階調変換する階調変換部103(103a〜103d)及び階調変換された画像データに対応する潜像電圧を設定する潜像電圧設定部104(104a〜104d)からなる各色潜像書込部102(具体的にはY色潜像書込部102a〜K色潜像書込部102d)と、これらの各色潜像書込部102の潜像電圧設定部104にて潜像電圧を設定する際の潜像電圧用電源部105と、制御信号に対応して各種タイミング制御を行うタイミング制御部106、および、各色潜像書込部102にて設定された潜像電圧のうち、データ用ドライバ21に伝達する情報を分岐する分岐部107等で構成されている。
In this embodiment, a latent image
特に、本実施の形態では、図中点線で示すように、夫々の潜像電圧設定部104(104a〜104d)では、上流側の潜像電圧設定部104にて設定された電圧によって画素電極24に付着するトナー像の存在に基づく電圧補正分を考慮して、下流側の潜像電圧設定部104ではこの電圧補正分を付加することで新たな潜像電圧として設定するようになっている。つまり、画素電極24に対する前色までの画像信号の大きさと当該色の画像信号の大きさとを累積した大きさの潜像電圧となるようにしている。このことは、上流側の潜像電圧設定部104で設定された潜像電圧を単に付加して累積するようにしてもよいし、各色トナーの持っている電荷量等によって各色毎の補正を行い、その値を累積するようにしてもよい。
そして、画像信号や制御信号が潜像書込制御装置100に入力されることで、潜像書込制御装置100がデータ用ドライバ21及び走査用ドライバ22を制御し、画素電極24夫々に画像信号に基づいた各色の潜像電圧が印加されるようになる。
In particular, in the present embodiment, as indicated by the dotted line in the figure, in each latent image voltage setting unit 104 (104a to 104d), the
Then, by inputting an image signal or a control signal to the latent image
また、潜像書込制御装置100による走査用ドライバ22の駆動タイミングに工夫がなされており、像保持体10と各色の現像器30との対向部位である現像位置では、画素電極24の潜像電位が当該現像位置に対応するものとなるように、各パラメータが設定されている。
In addition, the drive timing of the
本実施の形態では、図8に示すように、像保持体10の周長をL0、各現像器30のうち隣り合う現像器30の間の距離が一番近い箇所の弧の長さ(最小弧の長さ)をL1、像保持体10の周速をV、像保持体10の副走査方向の走査速度をSとしたときに、次の関係を満たすように各パラメータが設定されている。
(最小弧の長さL1/周速V)≧(周長L0/走査速度S)
つまり、最小現像位置間距離を像保持体10の一つの画素電極24が通過する時間が、副走査一周に要する時間より長く設定されることで、現像位置間距離が最も短い場所でも、その間隔の中で画素電極24の副走査が一回以上確実になされるようになり、このことは、現像器30の現像位置を含み上流側(当該現像器30の上流側に隣り合う現像器30との間)で画素電極24の走査が確実になされることを意味する。
したがって、走査速度S≧(周長L0/最小弧の長さL1)×周速Vを満足するようにすればよい。また、このことは、走査方向を逆にしても同様である。
In the present embodiment, as shown in FIG. 8, the circumference of the
(Minimum arc length L1 / peripheral speed V) ≧ (peripheral length L0 / scanning speed S)
That is, the time required for one
Therefore, the scanning speed S ≧ (peripheral length L0 / minimum arc length L1) × peripheral speed V may be satisfied. This is the same even if the scanning direction is reversed.
このことについて、図9を用いて説明する。画素電極(図示せず)に対して各色の潜像電圧を印加するタイミングは、図のα〜δの領域内にある画素電極に対して走査がなされた際に、夫々α領域ではY色、β領域ではM色、γ領域ではC色、δ領域ではK色の潜像電圧を印加するようにすればよい。このことは、例えば像保持体10の画素電極の基準位置を決めて、この基準位置が像保持体10の回転によって現在どこにあるのかを判断できれば可能となる。
このとき、像保持体10の一回転に対し各色の潜像を形成するようにするには、最小弧の長さL1がC色とK色との間とすると、K色の潜像電圧を印加する領域がδ領域しかないため、走査速度Sを上げる必要がある。つまり、δ領域で像保持体10の一周をカバーする必要から、周長L0を最小弧の長さL1で除した値に像保持体10の周速Vを乗した値以上の走査速度Sになるようにすることで、図のδ領域でK色の潜像電圧を印加するようにしても像保持体10の一周分の潜像形成が可能になる。
また、走査速度Sを速めることで、δ領域を狭く設定することができるようになり、特に、上流側のC色への影響を抑えることもできるようになる。
This will be described with reference to FIG. The timing of applying the latent image voltage of each color to the pixel electrode (not shown) is Y color in the α region when scanning is performed on the pixel electrodes in the α to δ regions in the figure. A latent image voltage of M color may be applied in the β region, C color in the γ region, and K color in the δ region. This can be achieved, for example, by determining the reference position of the pixel electrode of the
At this time, in order to form a latent image of each color with respect to one rotation of the
Further, by increasing the scanning speed S, the δ region can be set narrower, and in particular, the influence on the upstream C color can also be suppressed.
この関係は、像保持体10に開口部11aがあっても、走査速度として像保持体10の周長に沿って画素電極24を仮想配置したときの走査速度とするようにすれば、同様の関係となることは明らかである。尚、本実施の形態では、現像器30の間隔よりもこの開口部11aの方が遙かに狭くなるように構成されていることは云うまでもない。
This relationship is the same if the scanning speed when the
また、本実施の形態では、画素電極24に印加する潜像電圧として画像信号から階調変換部103を介して行うようになっているため、潜像電圧を単なる二値化ではなく、それ以上に多値化することが可能になり、画像濃度に合わせた潜像電圧を画素電極24に印加することができるようになる。このことを、図10を用いて説明する。今、画像信号(画像データ)の各色濃度に対し、例えば三段階の閾値(図中、A,B,Cで示す)を設け、C以下であれば電圧を0とし、Cを超えB以下であればV/3、Bを超えA以下であれば2V/3、Aを超えればVとするようにすれば、4階調の潜像が形成されるようになる。
In the present embodiment, since the latent image voltage applied to the
次に、このように、四段階に分類された画像データに基づく潜像電圧を画素電極24に印加するための方式について図11を用いて説明する。今、階調変換された信号が、図11(a)のような信号であり、データラインの主走査方向に沿って「…a,b,c,d…」、次の主走査方向に「…b,a,d,c…」の画像が得られたものとすると、潜像電圧設定部104(図7参照)では、例えば図11(b)に示すように、a,b,c,dに合わせて二値化されたデータを先ず生成する。つまり、「…00011011……01001110…」のようなデータ信号が生成される。そして、この生成信号から、「00」〜「11」までに対応する電圧を潜像電圧用電源部105から夫々選択することで、四段階の潜像電圧波形が設定される。このように設定された潜像電圧波形をデータ用ドライバ21に伝達し、走査用ドライバ22にタイミング制御用の制御信号を伝達することで、図11(c)に示すように、画素電極24毎に濃度の異なる各色の潜像電位が形成されることとなる。つまり、画素電極24による潜像パターンが形成される。
Next, a method for applying the latent image voltage based on the image data classified into the four stages to the
このように、画素電極24に印加する潜像電圧を階調変換したものとすることで、現像により画素電極24上に付着するトナー量を変化させることができ、より画質のよい画像を形成することができるようになる。
ここで、階調数については特に限られず、実用上問題ない範囲であればよく、また、階調を行わずに単に二値化された潜像電圧を印加するようにしてもよいことは云うまでもない。更に、ここでは、画像信号に基づく潜像電圧を印加する方法としてアクティブマトリクス方式で用いられる階調方式、すなわち、電圧振幅を所定の階調数とした電圧階調方式を示したが、例えばフレームレートで階調表示を行うフレームレート階調方式を用いるようにしてもよいことは云うまでもない。
In this way, by converting the latent image voltage applied to the
Here, the number of gradations is not particularly limited, and may be in a range that does not cause a problem in practice. It is also possible to simply apply a binarized latent image voltage without performing gradation. Not too long. Furthermore, here, a gradation method used in the active matrix method as a method of applying a latent image voltage based on an image signal, that is, a voltage gradation method in which the voltage amplitude is a predetermined number of gradations is shown. Needless to say, a frame rate gradation method that performs gradation display at a rate may be used.
更に、本実施の形態では、像保持体10上で各色のトナー像をより好適に多重化するために、次のような工夫がなされている。このことについて、図12を用いて説明する。
例えば、画素電極24で一色目と二色目の現像を行うことを想定すると、本実施の形態では図12(a)に示すように、一色目の潜像電圧が印加されて一色目の現像が終了すると、所定のトナーが画素電極24上に付着する。次に、二色目の潜像電圧は、画素電極24上に付着した一色目のトナーの存在に基づく電圧補正分を考慮してその分大きな潜像電圧が印加される。その結果、二色目の現像を終えた画素電極24上には、一色目のトナーの上に所望量の二色目のトナーが付着し、良好な画像が得られるようになる。その後、三色目、四色目も同様にして行われる。
一方、図12(b)に示す比較の形態のように、二色目の潜像電圧に対し電圧補正分を考慮しない場合には、二色目の現像時に画素電極24上に既に付着している一色目のトナーの存在のために、二色目のトナーを画素電極24上に吸引する方向の十分な電界を形成することができず、二色目のトナーの付着が十分になされないようになる。そのため、画質の劣化が生じるようになる。
Furthermore, in the present embodiment, the following device is devised in order to more suitably multiplex the toner images of the respective colors on the
For example, assuming that the first and second color development is performed by the
On the other hand, when the voltage correction is not considered for the latent image voltage of the second color as in the comparative form shown in FIG. 12B, the one already attached on the
すなわち、本実施の形態では、図13に示すように、一色目では、画素電極24と現像器30a(具体的には後述する現像ロール33)との間には画像信号に基づいてトナーを現像するために必要な電位差V1が加わり現像が行われ、一色目のY色が画素電極24上に付着形成される。また、二色目では、M色のトナーと現像器30bとの間に画像信号に基づいたトナーを現像するために必要な電位差V2を確保するために、Y色トナーの分の電位差ΔV1を嵩上げした(V2+ΔV1)の電位差が画素電極24と現像器30bとの間に確保できるようにする。更に、三色目では、C色のトナーと現像器30cとの間に画像信号に基づいたトナーを現像するために必要な電位差V3を確保するために、Y色トナーの分の電位差ΔV1及びM色トナーの分の電位差ΔV2を嵩上げした(V3+ΔV1+ΔV2)の電位差が画素電極24と現像器30cとの間に確保できるようにする。四色目も同様にして、(V4+ΔV1+ΔV2+ΔV3)の電位差が画素電極24と現像器30dとの間に確保できるようにする。このΔV1〜ΔV3が電圧補正分に相当するようになる。ここで、電圧補正分としては、前色までに印加された潜像電圧(V1〜V3に対応する値)を用いるようにしてもよいし、使用するトナーの特性に合わせて別途選定するようにしてもよく、実験等にてより適切な値を確認する方がよい。
That is, in this embodiment, as shown in FIG. 13, in the first color, toner is developed between the
図14は、更に、このことを分かり易く説明するために一例を示したものである。ここでは、分かり易くするため、階調変換を三階調とし(例えば、潜像電圧として、0V、5V、10Vの三階調で示すものとする)、濃度がゼロ、薄い、濃いの三段階に対応するようにした。図中、1番目の例は、一色目(Y色)から四色目(K色)までが全て10V(濃い濃度)のものとなっており、画素電極24に対しては、一色目の現像では潜像電圧(具体的には画素電極24に印加する信号電圧)が10V、二色目の現像では潜像電圧が20V、三色目の現像では潜像電圧が30V、四色目の現像では潜像電圧が40Vとなるようになっている。 FIG. 14 shows an example to further explain this easily. Here, for the sake of easy understanding, the gradation conversion is assumed to be three gradations (for example, the latent image voltage is indicated by three gradations of 0V, 5V, and 10V), and the density is zero, light, and dark. It was made to correspond to. In the figure, the first example is that the first color (Y color) to the fourth color (K color) are all 10V (dense density). The latent image voltage (specifically, the signal voltage applied to the pixel electrode 24) is 10V, the latent image voltage is 20V in the second color development, the latent image voltage is 30V in the third color development, and the latent image voltage in the fourth color development. Is 40V.
また、2番目の例は、一色目(Y色)及び二色目(M色)が5V(薄い濃度)、三色目(C色)及び四色目(K色)が10V(濃い濃度)のものとなっており、画素電極24に対しては、一色目で5V、二色目で10V、三色目で20V、四色目で30Vとなっている。
更に、3番目の例は、全て薄い濃度のもので、一色目で5V、二色目で10V、三色目で15V、四色目で20Vとなっている。
更にまた、4番目の例は、二色目までがなく、三色目(C色)と四色目(K色)の薄い濃度のみが多重化されたもので、三色目で5V、四色目で10Vとなっている。
また、5番目は、いずれの色もなく、白紙状態を示しており、この部位の潜像電圧は一色目から四色目までが全て0Vとなっている。
In the second example, the first color (Y color) and the second color (M color) are 5V (light density), and the third color (C color) and the fourth color (K color) are 10V (dark density). For the
Further, the third example is all of a low density, with 5V for the first color, 10V for the second color, 15V for the third color, and 20V for the fourth color.
Furthermore, in the fourth example, there is no second color, and only the light colors of the third color (C color) and the fourth color (K color) are multiplexed. The third color is 5V and the fourth color is 10V. It has become.
Further, the fifth indicates a blank state without any color, and the latent image voltage of this portion is 0 V from the first color to the fourth color.
このように、像保持体10が現像されることで画素電極24上に形成された既存のトナーによる電圧補正分を考慮して、下流側の各現像位置では新たにトナーを現像するために要する電界を作用させるための電圧と、既存のトナーの電圧補正分とを累積した電圧を新たな潜像電圧として対応する画素電極24に印加するようにしたので、像保持体10上で多色のトナーを多重化しても所望のトナー量を像保持体10上に形成することができ、画質が良好な画像を得ることができるようになる。つまり、後段の現像ほど、印加する潜像電圧を大きくすることで、現像が良好になされるようになる。ただし、各色によって、トナーの帯電量が異なる等により、現像特性が異なることが想定されるため、実際に潜像電圧として印加する電圧は、実験等を行って補正するようにすればよい。また、画素電極24を駆動するTFT23の特性等によって画素電極24に潜像電圧を印加した後の潜像電位の現像位置までの減衰等も考慮する方がよい。
In this way, considering the voltage correction due to the existing toner formed on the
以上のように、本実施の形態では、画素電極24に現像位置に対応する潜像電圧が印加されることで、各現像器30にて良好な現像がなされ、所望のトナーが像保持体10側に付着するようになる。その後、転写位置にて記録材上に転写が行われる。図15は、本実施の形態における転写時の様子を示すもので、像保持体10と転写器54との間には、転写電界を作用させるためのバイアス電源54aが設けられている。このとき、転写電界としては、例えば、像保持体10と転写器54との間の転写位置での電界が、四色のトナーが多重化され且つ付着量が最も多い状態を想定した場合の所望の転写電界となるようにすることで、像保持体10上のトナーの全量をほぼ転写させることができるようになる。
As described above, in the present embodiment, the latent image voltage corresponding to the development position is applied to the
このように、本実施の形態では、画素の位置及び形状は画素電極の位置及び形状で決まり、潜像電位は画素電極への印加電圧(潜像電圧)で決まるため、従来技術のような不安定要素がなくなり、画素の位置、形状、電位が一義的に決定され、濃度むら、色むら、すじ、色ずれ等の発生がない高画質が得られるようになる。また、帯電器がないため、帯電器自身がトナーに汚染され帯電不良を起こしたり、帯電器から発生する放電生成物が感光体を変質させたり、また、放電生成物によりクリーニング性能を低下させたりすることがない。また、非常に簡素なプロセスでカラー化が実現できる。従来のIOI方式とは異なり、トナー像上から帯電、露光を行うことなく、電極電圧を制御することにより、所望の静電潜像を形成できるため、画質劣化や帯電器汚れによる信頼性低下の虞もない。 As described above, in this embodiment, the position and shape of the pixel are determined by the position and shape of the pixel electrode, and the latent image potential is determined by the voltage applied to the pixel electrode (latent image voltage). The stable element is eliminated, and the position, shape, and potential of the pixel are uniquely determined, and high image quality that does not cause density unevenness, color unevenness, streaks, color shift, and the like can be obtained. In addition, since there is no charger, the charger itself is contaminated with toner, resulting in poor charging, the discharge product generated from the charger alters the photoreceptor, and the discharge product reduces the cleaning performance. There is nothing to do. In addition, colorization can be realized by a very simple process. Unlike the conventional IOI method, a desired electrostatic latent image can be formed by controlling the electrode voltage without charging and exposing from the toner image. There is no fear.
そして、本実施の形態では、図3及び図4に示すように、像保持体10に開口部11aを設け、マトリクスパネル20からスリップリング14への電気的接続は、開口部11aを経由して接続された端子12を通じて行うようにしたが、例えばマトリクスパネル20から剛体ドラム11の回転軸方向にマトリクスパネル20からの接続を延ばし、剛体ドラム11の端面を介して端子12に接続するようにして、開口部11aをなくすようにすることも可能である。
In the present embodiment, as shown in FIGS. 3 and 4, an
◎実施の形態2
図16は、実施の形態2に係る画像形成装置に用いられる現像器30を示したもので、特にトナーとして導電性トナーを用いるように工夫したものとなっている。尚、各現像器30(30a〜30d:図2参照)は、略同様に構成されるため、ここでは一つの現像器30について説明する。
本実施の形態における現像器30は、導電性トナー(以降適宜トナーと略す)が収容される現像ハウジング31を有し、この現像ハウジング31には像保持体10に対向して現像用開口32を開設すると共に、この現像用開口32に面して像保持体10と離間配置し且つ対向部位で同方向(With)に回転する現像ロール(現像トナー保持体に相当する)33を配設し、像保持体10と現像ロール33との間にバイアス電源42によって所定の現像バイアスを印加することで、像保持体10と現像ロール33とが対向する現像領域(現像位置に相当)に現像電界を作用させるようになっている。そして、本実施の形態の現像ロール33は、像保持体10の周速の1〜2倍で回転するように設定されている。
Embodiment 2
FIG. 16 shows a developing
The developing
また、現像ロール33の像保持体10と異なる側には、現像ロール33に対向して、帯電された導電性トナーを保持して搬送する中間トナー保持体としての中間ロール34が設けられている。
本実施の形態における中間ロール34は、現像ロール33の外径と略同様に構成され、現像ロール33との対向部位にて互いに異なる方向(Against)に回転すると共に、その周速が現像ロール33の周速の1.2〜2倍の大きさになるように設定されている。また、中間ロール34と現像ロール33との間にバイアス電源43によって所定の移動バイアスを印加することで、中間ロール34と現像ロール33とが対向する移動領域に移動電界を作用させ、中間ロール34上のトナーを現像ロール33に移動し易くしている。
Further, on the side of the developing
The
更に、中間ロール34の略上方に対向する位置には、未帯電のトナーに電荷を注入可能な電荷注入部材としての電荷注入ロール35が設けられている。
本実施の形態の電荷注入ロール35は、例えばアルミニウム又はステンレス等の金属製のロール部材にて構成され、中間ロール34との間にバイアス電源44によって所定の電荷注入バイアスを印加することで、電荷注入ロール35と中間ロール34とが対向する電荷注入領域に電荷注入電界を作用させるようになっている。更に、電荷注入ロール35は、中間ロール34との対向部位で互いに同方向(With)に回転するようになっており、その周速は中間ロール34の周速の1.5〜2.5倍となっている。
Further, a
The
また、本実施の形態の現像器30には、中間ロール34にトナーを供給するために、例えばポリウレタン樹脂等からなる導電性フォームロール構成のトナー供給ロール36が、電荷注入ロール35より中間ロール34の回転方向上流側位置にて中間ロール34に対向配置され、中間ロール34との対向部位で互いに異なる方向(Against)に回転するように設けられている。また、トナー供給ロール36は中間ロール34の周速の0.3〜1.0倍の周速で回転するように設定されている。そして、本実施の形態では、このトナー供給ロール36と中間ロール34とは電気的に短絡されている。そのため、電荷注入ロール35と中間ロール34との間で、中間ロール34表面が帯電されても、トナー供給ロール36と中間ロール34の電位を均一にする作用が働き、中間ロール34表面の帯電を抑える効果、すなわち、除電効果が作用するようになると共に、中間ロール34上に付着したトナーを清掃することができ、トナー供給ロール36が中間ロール34のリフレッシュ機能を果たすようになっている。
Further, in the developing
更に、トナー供給ロール36の後方には、トナー供給ロール36へトナーを撹拌供給するアジテータ41が設けられ、この部位に収容されているトナーをトナー供給ロール36側へ供給できるようになっている。
Further, an
また、中間ロール34のトナー供給ロール36と電荷注入ロール35との間には、中間ロール34へトナー供給ロール36から供給されたトナーを規制して層状にする層形成ブレード37が設けられている。この層形成ブレード37は例えば0.05〜0.2mm厚のステンレスやりん青銅等の板状ばね部材からなるもので、現像ハウジング31にその一端側が固定された支持部材37aの自由端側に固定支持されるようになっている。そして、特に、層形成ブレード37は自由端側の面が中間ロール34側に所定の押圧力で圧接するように設けられており、中間ロール34上のトナーを余分に掻き落とすことなく、層状に並べる効果がより一層発揮できるようになっている。尚、層形成ブレード37としては、トナーを層状にできるものであれば特に限定されず、板状ばね部材表面に弾性体を設けるようにしても差し支えない。
Further, a
一方、現像ロール33の現像領域より下流側で中間ロール34との間にて現像ロール33に対向する位置には、現像ロール33に接触するように例えばアルミニウム製の金属ロールからなるリフレッシュロール38が設けられている。そして、このリフレッシュロール38を接地することで、現像ロール33上の残留トナーを静電的に除去すると共に、現像ロール33表面の除電機能を果たすようになっている。また、このリフレッシュロール38には図示外の金属製ブレードが設けられ、リフレッシュロール38に付着したトナーを回収するようになっている。尚、リフレッシュロール38としては金属ロールに限られず、例えば導電性繊維を用いたブラシを用いるようにしてもよい。
On the other hand, a
また、本実施の形態で用いられる導電性トナーは、例えば図17(a)に示すように、導電性を有する材料からなる導電性トナー基体(導電性コア)を有し、この導電性コアの周囲を絶縁性被覆層(例えば絶縁性樹脂層)で被覆すると共に、導電性コアの一部が露出するように前記絶縁性被覆層に適宜数の凹部を設けたものが用いられる。
本実施の形態において、導電性トナーは、重合法や各種公知のカプセル化技術で作製することができる。この時、導電性コアは、ポリエステル系樹脂やスチレン−アクリル系樹脂に導電性カーボンやITO等の透明導電粉などの導電剤を分散させたり、ポリエステル系樹脂やスチレン−アクリル系樹脂からなる粒子表面を前記導電剤により被覆することによって、作製される。
Further, the conductive toner used in the present embodiment has a conductive toner base (conductive core) made of a conductive material as shown in FIG. 17A, for example. The periphery is covered with an insulating coating layer (for example, an insulating resin layer), and the insulating coating layer is provided with an appropriate number of recesses so that a part of the conductive core is exposed.
In the present embodiment, the conductive toner can be produced by a polymerization method or various known encapsulation techniques. At this time, the conductive core is formed by dispersing a conductive agent such as conductive carbon or transparent conductive powder such as ITO in a polyester resin or a styrene-acrylic resin, or a particle surface made of a polyester resin or a styrene-acrylic resin. Is coated with the conductive agent.
このような態様の導電性トナーに対し高電界を印加すると低抵抗化する傾向を示す。そして、低抵抗化する電界の大きさについては、トナーの主として凹部の占有割合、あるいは、絶縁性被覆層の厚さなどに依存する。このメカニズムについては、導電性コアが絶縁性被覆層にて被覆されているため、導電性コア自体がコア同士接触することや直接電極部材等に接触することがなく、絶縁性被覆層を介して一定の微小間隙を保つことになり、この結果、例えば高電界が印加された時、トンネル効果等により導通することになるものと推測される。 When a high electric field is applied to the conductive toner of such an aspect, the resistance tends to decrease. The magnitude of the electric field that lowers the resistance depends mainly on the occupation ratio of the concave portion of the toner or the thickness of the insulating coating layer. About this mechanism, since the conductive core is covered with the insulating coating layer, the conductive core itself does not contact the cores or directly contact the electrode member, etc. As a result, it is presumed that when a high electric field is applied, for example, the tunnel effect or the like is conducted.
また、導電性トナーの他の態様としては、例えば図17(b)に示すように、導電性コアを絶縁性若しくは半導電性の被覆層にて被覆し、被覆層の厚さhを適宜調整することにより、トナーの抵抗を調整可能とした態様等適宜選定して差し支えない。このとき、半導電性の被覆層については、それ自体半導電性の材料を用いるようにしてもよいし、例えば絶縁性樹脂に、酸化チタンや酸化すず等の金属酸化物や導電性カーボンを微量含有させた半導電性樹脂を用いるようにしてもよい。そして、導電性コアとしては、例えば通常の絶縁性トナーからなる絶縁性トナー基体(絶縁性コア)の外表面近傍に導電性微粒子を付着させる態様や、絶縁性コアの内部に導電性微粒子を混入させるものなど適宜選定して差し支えない。 As another embodiment of the conductive toner, for example, as shown in FIG. 17B, the conductive core is covered with an insulating or semiconductive coating layer, and the thickness h of the coating layer is adjusted appropriately. By doing so, it is possible to appropriately select a mode in which the resistance of the toner can be adjusted. At this time, for the semiconductive coating layer, a semiconductive material itself may be used. For example, a trace amount of metal oxide such as titanium oxide or tin oxide or conductive carbon may be added to the insulating resin. You may make it use the semiconductive resin contained. As the conductive core, for example, a mode in which conductive fine particles adhere to the vicinity of the outer surface of an insulating toner base (insulating core) made of a normal insulating toner, or conductive fine particles are mixed inside the insulating core. You can choose what you want.
このような導電性トナーを使用する際の現像器30での作動について概略を説明する。アジテータ41により撹拌されたトナーが、トナー供給ロール36側に供給された後、トナー供給ロール36の回転によって中間ロール34との対向部位に運ばれ、Against回転の中間ロール34側に供給される。中間ロール34上に供給されたトナーは層形成ブレード37によってその層厚が規制され、略均一なトナー層が形成される。この均一に形成された中間ロール34上のトナー層は、中間ロール34と電荷注入ロール35との対向部位にて、両者間に挟持され摺擦されながら、バイアス電源44によりもたらされる電荷注入電界によって電荷注入される。
An outline of the operation of the developing
このような状態において、両者間に挟持されたトナーは単層以下に揃えられることから、トナーと電荷注入ロール35との接触確率が高められ、しかも、トナーの接触抵抗を小さくすることが可能になり、その分、トナーの見かけ上の抵抗が小さくなり、トナーは低抵抗な状態で電荷注入されるようになる。そのため、電荷注入電界としては、比較的低電界であっても、トナーには効率的に電荷注入が行われるようになる。特に、本実施の形態では、電荷注入ロール35がトナーへの電荷注入機能を専用に行うことができるため、電荷注入作用を安定して行うことができるという特長がある。
In such a state, since the toner sandwiched between them is arranged to be equal to or less than a single layer, the contact probability between the toner and the
このように、単層以下にしたトナーに対して電荷注入を行うことで、トナーに対する電荷注入が効果的になされ、WST(Wrong Sign Toner)の発生を抑えることができるようになる。そして、電荷注入ロール35との対向部位を経た中間ロール34上には、均一な電荷注入がなされた単層以下のトナー層となって、中間ロール34に保持されて搬送されるようになる。このとき、電荷注入ロール35と中間ロール34との間にトナーを挟持し、特に、摺擦しながら電荷注入するようにしているため、トナーの電荷注入ロール35への接触確率が高まり、かつ、接触抵抗を低減することが可能であるため、低い電荷注入電界にてトナーを単層状態で効率的に電荷注入することが可能になる。また、トナー層間にせん断力が与えられるため、トナーが分極状態で重なることを防止でき、電荷注入電界が仮に高電界の場合であってもWSTの発生を防止できるようになる。
In this way, by performing charge injection on the toner having a single layer or less, charge injection into the toner is effectively performed and generation of WST (Wrong Sign Toner) can be suppressed. Then, on the
次に、電荷注入によって帯電されたトナーは中間ロール34と現像ロール33との対向部位に搬送される。ここでは、中間ロール34と現像ロール33とを互いにAgainst回転させ、バイアス電源43により移動電界を作用させるようにしているので、トナーは中間ロール34と現像ロール33とのニップを通過することなく、静電的に現像ロール33へ移動するようになり、トナー帯電量を全く変化させることがない。更に、現像ロール33の周速に対し中間ロール34の周速を1.2〜2倍に増加させているため、中間ロール34から現像ロール33へ移動するトナー量を多くすることができ、結果的に現像ロール33上のトナー量密度を中間ロール34上のトナー量密度の略1.2〜2倍にすることができるようになり、現像ロール33上のトナー量密度を中間ロール34上のトナー量密度より上昇させることができるようになる。尚、このとき、中間ロール34と現像ロール33とは、必ずしもAgainst回転する必要はなく、With回転させるようにしてもよい。このことは、移動電界が電荷注入電界に比べ小さく設定されているため、この移動時にトナーの帯電状態を変化させる虞が少ないことによる。
Next, the toner charged by the charge injection is conveyed to a portion where the
そして、現像ロール33上に移動したトナーは、そのまま現像ロール33上を搬送されて現像ロール33と像保持体10との対向部位に進む。ここで、バイアス電源42による現像電界が作用することで、現像ロール33上のトナーが静電潜像を現像して可視像化するようになる。このとき、現像ロール33上のトナー量密度が高くなっていることから、静電潜像に合わせた画像濃度を実現できるようになる。また、このことにより、現像ロール33の周速を徒に速める必要もないことから、現像ロール33の回転によって像保持体10上のトナーを掻き取ることもないため、細線再現性や粒状性等の画質劣化もなく、十分な画像濃度を得ることができるようになる。尚、現像電界は電荷注入電界より低電界となっているため、電荷注入電界にて導電性トナーに注入された電荷が、現像電界で逃げることもなく、良好な現像が実施される。
Then, the toner that has moved onto the developing
また、図18は、上述した現像器30(図16参照)の変形の形態の現像器30’を示したものであり、このような現像器30’を使用するようにしてもよい。ここに示す現像器30’は、上述した現像器30と略同様に構成されるが、電荷注入ロール35が独立して設けられるものではなく、中間ロール34とトナー供給ロール36との間に設けられる一方、層形成ブレード37が電荷注入ロール35上のトナーを規制するように設けられている点が大きく異なる。そのため、トナーは、トナー供給ロール36から電荷注入ロール35に搬送され、電荷注入ロール35から中間ロール34を経て現像ロール33に搬送されるようになる。尚、符号39は中間ロール34に設けられたリフレッシュロールである。
FIG. 18 shows a developing
このような構成の現像器30’での作動について説明する。現像器30’は、現像ハウジング31内において導電性トナーがアジテータ41により撹拌され、撹拌されたトナーはトナー供給ロール36側に供給される。トナー供給ロール36と電荷注入ロール35とは互いにAgainst回転しているため、トナー供給ロール36に供給されたトナーは、電荷注入ロール35との対向部位で電荷注入ロール35側へと移動する。電荷注入ロール35上に移動したトナーは、層形成ブレード37によって層厚規制され、電荷注入ロール35で搬送されるトナーは所定のトナー層を形成する。
The operation of the developing device 30 'having such a configuration will be described. In the developing
層形成ブレード37によって形成されたトナー層は、電荷注入ロール35と中間ロール34との対向部位にて、この間に作用する電荷注入電界により電荷が注入されて帯電される。このとき、トナーは電荷注入ロール35と中間ロール34との間に挟持され、かつ、両者間の周速差によって摺擦されながら単層以下の層になって電荷注入されることになり、トナーと電荷注入ロール35との接触確率が高められ、しかも、トナーの接触抵抗を小さくすることが可能になり、その分、トナーの見かけ上の抵抗が小さくなり、トナーは低抵抗な状態で電荷注入される。
The toner layer formed by the
電荷が注入され帯電されたトナーは、中間ロール34上に単層以下のトナー層として保持されてそのまま搬送されるようになり、中間ロール34と現像ロール33との対向部位に達する。ここでは、両者間にトナーの移動を容易にする方向の移動電界を作用させると共に、更に、互いにAgainst回転を行い、中間ロール34の周速が現像ロール33の周速より速くなっているため、現像ロール33上には中間ロール34上のトナー量密度より高いトナー量密度のトナー層が形成され、現像ロール33上に保持されて搬送される。現像ロール33によって搬送されたトナーは、像保持体10との対向部位である現像領域にて、現像電界によって像保持体10上の潜像が現像されて可視像化される。
The charged and charged toner is held as a single or lower toner layer on the
以上のように、この現像器30’にあっても、現像ロール33上のトナー量密度を中間ロール34上のトナー量密度より大きくすることができ、その分、画像濃度を高くすることができるようになる。また、現像領域での低電荷トナーや逆極性トナーが生成されることは少なく、かぶりやトナークラウドを有効に防止できるようになる。
As described above, even in the developing
本実施の形態では、以上説明したような現像器30,30’を用いる態様を示したが、現像器30としては、像保持体10上に形成された潜像を可視像化できるものであればよく、上述の現像器30,30’において、現像ロール33と中間ロール34とを一体化したような態様のものであってもよい。
また、像保持体10に対する低電界作用での現像を可能とする観点からは、トナーとして導電性トナーを用いる方が好ましいが、通常用いられる絶縁性トナーを使用するようにしてもよいことは云うまでもない。
In the present embodiment, the embodiment using the developing
Further, from the viewpoint of enabling development with a low electric field action on the
◎実施の形態3
図19は、実施の形態3の画像形成装置に用いられる潜像書込制御装置100’のブロック図を示したものである。本実施の形態の潜像書込制御装置100’は、実施の形態1の潜像書込制御装置100(図7参照)と略同様に構成されるが、本実施の形態では、潜像書込制御装置100’にて転写時にも画素電極24に転写電圧を印加するようにしている点が実施の形態1と異なる。尚、実施の形態1と同様の構成要素には同様の符号を付し、ここではその詳細な説明を省略する。
FIG. 19 shows a block diagram of a latent image writing
図19において、本実施の形態の潜像書込制御装置100’は、画像信号から少なくとも一画面分の画像データを記憶するメモリ部101と、各色毎にメモリ部101からの画像データを階調変換する階調変換部103(103a〜103d)及び階調変換された画像データに対応する潜像電圧を設定する潜像電圧設定部104(104a〜104d)からなる各色潜像書込部102(具体的にはY色潜像書込部102a〜K色潜像書込部102d)と、これらの各色潜像書込部102の潜像電圧設定部104にて潜像電圧を設定する際の潜像電圧用電源部105と、制御信号に対応して各種タイミング制御を行うタイミング制御部106、更に、メモリ部101からの各色の画像データから画素電極24毎に形成されたトナー像に基づいた転写電圧を設定する転写電圧設定部108、転写電圧設定部108にて転写電圧を設定する際の転写電圧用電源部109,および、各色潜像書込部102及び転写電圧設定部108にて設定された潜像電圧及び転写電圧のうち、データ用ドライバ21に伝達する信号を分岐する分岐部107’で構成されている。
In FIG. 19, a latent image writing
つまり、本実施の形態においては、潜像書込制御装置100’にて、転写像書込制御も同時に行うようになっている。そのため、画像信号や制御信号が潜像書込制御装置100’に入力されることで、データ用ドライバ21及び走査用ドライバ22が駆動され、画素電極24夫々に、所定のタイミングで各色の潜像電圧を印加したり、転写電圧を印加するようになる。
That is, in the present embodiment, the latent image
そして、本実施の形態では、画素電極24に既に形成されたトナーに基づく電圧補正分を考慮して潜像電圧が決定されると共に、現像によって画素電極24に形成されたトナー(転写像パターン)を考慮した転写電圧を決定するようになっている。
また、本実施の形態では、潜像書込制御装置100’による走査用ドライバ22の駆動タイミングに工夫がなされており、像保持体10と各色の現像器30との対向部位である現像位置では、画素電極24の潜像電位が当該現像位置に対応する潜像電位になるようにすると共に、像保持体10と転写器54との対向部位である転写位置では、画素電極24上に形成されたトナーを良好に転写させる転写電位になるようになっている。
In this embodiment, the latent image voltage is determined in consideration of the voltage correction based on the toner already formed on the
Further, in the present embodiment, the drive timing of the
そのため、本実施の形態では、図20に示すように、像保持体10の周長をL0、各現像器30のうち隣り合う現像器30間の距離が一番近い箇所の弧の長さ(最小弧の長さ)をL1、最下流の現像器30dとこの現像器30dに隣り合う転写器54との間の弧の長さをL2、像保持体10の周速をV、像保持体10の副走査方向の走査速度をSとしたときに、次の関係を満たすように各パラメータが設定されている。
(最小弧の長さL1/周速V)≧(周長L0/走査速度S)
つまり、最小現像位置間距離を像保持体10の一つの画素電極24が通過する時間が、副走査一周に要する時間より長く設定されることで、現像位置間距離が最も短い場所でも、その間隔の中で画素電極24の副走査が一回以上確実になされるようになり、このことは、現像器30の現像位置を含み上流側(当該現像器30の上流側に隣り合う現像器30との間)で画素電極24の走査が確実になされることを意味する。
したがって、走査速度S≧(周長L0/最小弧の長さL1)×周速Vを満足するようにすればよい。
Therefore, in the present embodiment, as shown in FIG. 20, the circumference of the
(Minimum arc length L1 / peripheral speed V) ≧ (peripheral length L0 / scanning speed S)
That is, the time required for one
Therefore, the scanning speed S ≧ (peripheral length L0 / minimum arc length L1) × peripheral speed V may be satisfied.
更に、本実施の形態では、次の関係を満たすように各パラメータが設定されている。
(現像器と転写器の弧の長さL2/周速V)≧(周長L0/走査速度S)
つまり、最下流の現像器30dと転写器54との間隔を像保持体10の一つの画素電極24が通過する時間が、副走査一周に要する時間よりも長く設定されることで、現像器30dと転写器54との間で画素電極24の副走査が一回以上確実になされるようになり、転写時の画素電極24に対し、転写電圧が印加されることを確実にすることを意味する。
したがって、走査速度S≧(周長L0/現像器と転写器の弧の長さL2)×周速Vを満足するようにすればよい。
Furthermore, in this embodiment, each parameter is set so as to satisfy the following relationship.
(Developer and transfer unit arc length L2 / peripheral speed V) ≧ (peripheral length L0 / scanning speed S)
That is, the time required for one
Therefore, the scanning speed S ≧ (peripheral length L0 / arc length L2 of the developing device and the transfer device) × the peripheral speed V may be satisfied.
次に、本実施の形態における転写時の作動について説明する。
本実施の形態では、画素電極24に印加する転写電圧として、現像されて画素電極24に形成された各色トナー像を考慮した電圧値が選定される。つまり、図21(a)(b)に示すように、現像後の画素電極24上に形成されたトナー量に応じて転写電圧を画素電極24に印加することで、記録材上に転写されるトナー量は画素電極24上に形成されたトナー量に応じたものとなる。尚、(a)はトナー量が多い状態のものを示し、(b)は少ない状態のものを示している。
ただし、ここで、各色トナーは電荷量等が異なることもあり、これらの要因を加味して転写電圧を決定することが好ましい。
Next, the operation at the time of transfer in the present embodiment will be described.
In the present embodiment, as the transfer voltage to be applied to the
However, here, the amount of charge and the like of each color toner may differ, and it is preferable to determine the transfer voltage in consideration of these factors.
このことを更に詳細に説明する。図22(a)は転写時の像保持体10と転写器54との間の構成の概略図を示すものであり、像保持体10上の画素電極24には、現像によって例えば多重化されたトナーが付着しているものとし、転写器54は接地されている。尚、ここでは使用するトナーを負帯電トナーとして想定している。
このような構成にあって、本実施の形態では、画素電極24へのトナー付着を良好にするために、画素電極(A)では、例えば30V、画素電極(B)では例えば10Vの潜像電圧を最終色(本例ではK色)の現像に対応して印加することで、所定量のトナーが画素電極(A),(B)に夫々付着しているものとする。
This will be described in more detail. FIG. 22A shows a schematic diagram of a configuration between the
In such a configuration, in the present embodiment, in order to improve the toner adhesion to the
このような画素電極24が転写位置にそのまま達すると、転写時のトナーには、トナーを画素電極24側に留めようとする力が働き、転写が旨くなされない。そのため、画素電極24が転写位置に達する際に、画素電極24に対し、夫々の画素電極24に付着したトナー量に応じた転写電圧を印加することで、トナーが記録材上に転写されるようになる。このとき、図22(b)に示すように、画素電極(A)ではトナー量が多く、画素電極(B)ではトナー量が少ないため、転写に要する転写電界は、その電界強度として画素電極(A)の方が画素電極(B)より大きくなるようにする必要がある。
When such a
そのため、本実施の形態では、現像時に付着したトナー量に基づいて、画素電極24に印加した潜像電圧とは異なる新たな転写電圧を画素電極24に印加するようにしている。その結果、転写電圧が印加された画素電極24と転写器54との間では、トナー量が多い画素電極(A)の転写電界をトナー量が少ない画素電極(B)の転写電界より大きくすることで、画素電極(A)に付着していたトナーは大きな転写電界によって転写される一方、画素電極(B)に付着していたトナーは小さな転写電界によって転写されるようになり、トナー付着量の如何を問わず、適正にトナーが転写されるようになる。そのため、記録材上の画像濃度等がより適正に実現されるようになる。
Therefore, in the present embodiment, a new transfer voltage different from the latent image voltage applied to the
ここで、転写電圧としては、図22(a)の状態で例えば画素電極(A)が30V(潜像電圧に相当)であったものに対し、転写電圧として例えば−30Vを印加するようにし、また、画素電極(B)が10Vであったものに対し、転写電圧として例えば−10Vを印加するようにすればよい。 Here, as the transfer voltage, for example, -30 V is applied as the transfer voltage to the pixel electrode (A) of 30 V (corresponding to the latent image voltage) in the state of FIG. Moreover, what is necessary is just to apply -10V as a transfer voltage with respect to what was 10V for the pixel electrode (B).
以上のように、本実施の形態では、潜像書込制御装置100’を経由して、マトリクスパネル20内の画素電極24夫々に対し所定の電圧を与えることができ、潜像の形成工程並びに転写工程が画素電極24毎に異なる電圧を印加して行うことができ、現像位置及び転写位置での電界の広がりも抑えられ、良好な画像形成がなされるようになる。また、潜像電圧が階調変換されたものとなっているため、現像時に画素電極24上に形成されるトナー量を異ならせ、より画質のよい画像を形成することができるようになる。
As described above, in the present embodiment, it is possible to apply a predetermined voltage to each of the
以上の実施の形態では、像保持体10として剛体ドラム11にマトリクスパネル20を巻き付ける態様のものを示したが、像保持体10としては、例えばアルミニウム合金等からなる剛体ドラム11上に薄膜技術を用いて直接マトリクスパネル20を形成するようにしても差し支えない。また、像保持体10として、平板状のものを用い、現像器30を並列に配置するようにしてもよく、この場合、像保持体10を移動させるようにすればよい。
更に、転写位置にて像保持体10上の多重化トナー像を直接記録材に転写する態様を示したが、一旦、中間転写体に転写した後に、記録材上に再度転写するようにしても差し支えない。
更にまた、像保持体10上に例えば二色の現像器30を設け、この像保持体10を二組中間転写体に並べて配置し、夫々の像保持体10上で重ねられたトナー像を中間転写体上で更に重ねるようにしても差し支えない。
In the above embodiment, the
Further, although the mode in which the multiplexed toner image on the
Furthermore, for example, a two-
1…像保持体,1a…支持体,1b…画素電極,2…像書込手段,3(3a〜3d)…現像手段,4…潜像書込制御手段,5…転写媒体,6…転写手段,7…転写像書込制御手段
DESCRIPTION OF
Claims (14)
画素電極夫々に対し色毎の画像信号に基づいた各色潜像電圧を印加し、像保持体に画素電極毎の潜像電位で表される各色潜像パターンを書き込む像書込手段と、
像保持体の移動方向に沿って像保持体に対向配置され、像保持体に対向する現像位置にて前記各色潜像パターンを対応する色トナーで可視像化する複数の現像手段と、
像書込手段によって各色潜像パターンを書き込むに当たり、画素電極毎に既に形成された色トナー像の存在に基づく電圧補正分を考慮して色毎の画像信号に基づく各色潜像電圧を決定した上で像書込手段を制御する潜像書込制御手段とを備えることを特徴とする画像形成装置。 A movable support and an image carrier supported by the support and having pixel electrodes arranged vertically and horizontally with the direction along the direction of movement of the support as a sub-scanning direction and a direction orthogonal to the direction as a main scanning direction; ,
Image writing means for applying each color latent image voltage based on an image signal for each color to each pixel electrode, and writing each color latent image pattern represented by the latent image potential for each pixel electrode on the image carrier;
A plurality of developing means arranged to face the image holding body along the moving direction of the image holding body and visualize each color latent image pattern with a corresponding color toner at a developing position facing the image holding body;
In writing each color latent image pattern by the image writing means, each color latent image voltage based on the image signal for each color is determined in consideration of the voltage correction based on the presence of the color toner image already formed for each pixel electrode. And a latent image writing control means for controlling the image writing means.
前記潜像書込制御手段は、夫々前色までの画像信号の大きさ及び当該色の画像信号の大きさを累積した大きさになるように各色潜像電圧を決定することを特徴とする画像形成装置。 The image forming apparatus according to claim 1.
The latent image writing control means determines each color latent image voltage so that the magnitude of the image signal up to the previous color and the magnitude of the image signal of the color are accumulated. Forming equipment.
像保持体の周長をL0、隣り合う現像位置間の最小弧の長さをL1、像保持体の周速をVとしたときに、副走査方向の走査速度Sが、
S≧(L0/L1)V
の関係を満たすように設定されていることを特徴とする画像形成装置。 The image forming apparatus according to claim 1, wherein the image holding body is a rotating body.
When the circumferential length of the image carrier is L0, the length of the minimum arc between adjacent development positions is L1, and the circumferential velocity of the image carrier is V, the scanning speed S in the sub-scanning direction is:
S ≧ (L0 / L1) V
An image forming apparatus that is set to satisfy the above relationship.
前記潜像書込手段は、薄膜トランジスタを用いて画素電極に潜像電圧を印加するように構成されていることを特徴とする画像形成装置。 The image forming apparatus according to claim 1.
The image forming apparatus, wherein the latent image writing unit is configured to apply a latent image voltage to the pixel electrode using a thin film transistor.
前記現像手段は、
前記像保持体に対向配置され且つ帯電された導電性トナーを現像位置まで保持搬送するトナー保持体と、このトナー保持体の前記像保持体とは異なる側に対向配置される電荷注入部材とを有し、
この電荷注入部材と前記トナー保持体との間に電荷注入電界を作用させることで未帯電の導電性トナーに電荷注入する電荷注入手段とを備えることを特徴とする画像形成装置。 The image forming apparatus according to claim 1.
The developing means includes
A toner holding member disposed opposite to the image holding member and holding and transporting the charged conductive toner to a developing position; and a charge injection member arranged opposite to the image holding member on a side different from the image holding member. Have
An image forming apparatus comprising: charge injection means for injecting charges into uncharged conductive toner by applying a charge injection electric field between the charge injection member and the toner holder.
前記トナー保持体は、
前記像保持体に対向して回転可能に設けられ、現像位置まで導電性トナーを保持搬送して像保持体上の潜像を導電性トナーにて現像する現像トナー保持体と、
この現像トナー保持体に対向して現像トナー保持体よりも速い回転速度で回転可能に設けられ、現像トナー保持体の現像位置から離れた部位に至るまで前記電荷注入手段にて電荷注入された導電性トナーを保持搬送する中間トナー保持体とを有し、
現像トナー保持体と中間トナー保持体との間に設けられた移動電界形成手段により、中間トナー保持体から現像トナー保持体に向かって導電性トナーを移動させる移動電界を作用させるようにしたことを特徴とする画像形成装置。 The image forming apparatus according to claim 5.
The toner holder is
A developing toner holder that is rotatably provided facing the image carrier, holds and conveys the conductive toner to a development position, and develops the latent image on the image carrier with the conductive toner;
A conductive member that is provided so as to be able to rotate at a higher rotational speed than the developing toner holding member so as to face the developing toner holding member, and has been charged by the charge injecting means until reaching a portion away from the developing position of the developing toner holding member. An intermediate toner holder for holding and transporting the functional toner,
The moving electric field forming means provided between the developing toner holding member and the intermediate toner holding member causes a moving electric field to move the conductive toner from the intermediate toner holding member to the developing toner holding member. An image forming apparatus.
前記像保持体と前記トナー保持体とは非接触に配置されていることを特徴とする画像形成装置。 The image forming apparatus according to claim 5.
The image forming apparatus, wherein the image holding member and the toner holding member are arranged in a non-contact manner.
前記電荷注入手段は、電荷注入電界を作用させながら導電性トナーを挟んで摺擦することで当該導電性トナーに電荷注入を行うようにしたものであることを特徴とする画像形成装置。 The image forming apparatus according to claim 5 or 6,
The image forming apparatus according to claim 1, wherein the charge injection means performs charge injection on the conductive toner by rubbing and rubbing the conductive toner while applying a charge injection electric field.
前記導電性トナーは、現像位置では当該導電性トナーの電荷保持性を保つように高抵抗に変化し、かつ、電荷注入電界が作用する領域では当該導電性トナーの電荷注入を容易にするように低抵抗に変化することを特徴とする画像形成装置。 The image forming apparatus according to claim 8.
The conductive toner is changed to a high resistance so as to maintain the charge retention property of the conductive toner at the development position, and the charge injection of the conductive toner is facilitated in a region where a charge injection electric field acts. An image forming apparatus characterized by changing to a low resistance.
画素電極夫々に対し色毎の画像信号に基づいた各色潜像電圧を印加し、像保持体に画素電極毎の潜像電位で表される各色潜像パターンを書き込む像書込手段と、
像保持体の移動方向に沿って像保持体に対向配置され、像保持体に対向する現像位置にて前記各色潜像パターンを対応する色トナーで可視像化する複数の現像手段と、
像書込手段によって各色潜像パターンを書き込むに当たり、画素電極毎に既に形成された色トナー像の存在に基づく電圧補正分を考慮して色毎の画像信号に基づく各色潜像電圧を決定した上で像書込手段を制御する潜像書込制御手段と、
前記複数の現像手段により像保持体上に形成された各色トナー像を転写媒体に転写する転写手段とを備えることを特徴とする画像形成装置。 A movable support and an image carrier supported by the support and having pixel electrodes arranged vertically and horizontally with the direction along the direction of movement of the support as a sub-scanning direction and a direction orthogonal to the direction as a main scanning direction; ,
Image writing means for applying each color latent image voltage based on an image signal for each color to each pixel electrode, and writing each color latent image pattern represented by the latent image potential for each pixel electrode on the image carrier;
A plurality of developing means arranged to face the image holding body along the moving direction of the image holding body and visualize each color latent image pattern with a corresponding color toner at a developing position facing the image holding body;
In writing each color latent image pattern by the image writing means, each color latent image voltage based on the image signal for each color is determined in consideration of the voltage correction based on the presence of the color toner image already formed for each pixel electrode. Latent image writing control means for controlling the image writing means at
An image forming apparatus comprising: transfer means for transferring each color toner image formed on the image carrier by the plurality of developing means to a transfer medium.
前記転写手段は、前記像保持体に対向配置されると共に所定の転写電圧が印加され且つ像保持体との間に所定の転写電界を作用させる転写部材を有することを特徴とする画像形成装置。 The image forming apparatus according to claim 10.
The image forming apparatus according to claim 1, wherein the transfer unit includes a transfer member that is disposed to face the image carrier and to which a predetermined transfer voltage is applied and a predetermined transfer electric field acts between the transfer unit and the image carrier.
前記像書込手段は、前記潜像パターンを書き込むことに加え、画素電極毎に既に形成された各色トナー像に基づいた転写電圧を印加し、像保持体に前記転写電圧による画素電極毎の転写電位変化としての転写像パターンを書き込むものであり、
前記転写手段は、転写像パターンを書き込む前記像書込手段と、像保持体に対向配置され且つ画素電極夫々との間で像書込手段による転写像パターンに応じた転写電界を作用させる対向電極部材とを有することを特徴とする画像形成装置。 The image forming apparatus according to claim 10.
In addition to writing the latent image pattern, the image writing unit applies a transfer voltage based on each color toner image already formed for each pixel electrode, and transfers the image for each pixel electrode based on the transfer voltage. Write the transferred image pattern as potential change,
The transfer means is a counter electrode that is placed opposite to the image writing means for writing the transfer image pattern and an image holding member and applies a transfer electric field according to the transfer image pattern by the image writing means between the pixel electrodes. And an image forming apparatus.
更に、前記像書込手段によって転写像パターンを書き込むに当たり、前記複数の現像手段により画素電極毎に既に形成された各色トナー像を考慮した転写電圧を決定した上で像書込手段を制御する転写像書込制御手段を有することを特徴とする画像形成装置。 The image forming apparatus according to claim 12.
Further, when writing the transfer image pattern by the image writing unit, the transfer for controlling the image writing unit after determining the transfer voltage in consideration of each color toner image already formed for each pixel electrode by the plurality of developing units. An image forming apparatus comprising an image writing control unit.
像保持体の周長をL0、隣り合う現像位置間の最小弧の長さをL1、最終色の現像位置から対向部材と像保持体との対向部位である転写位置までの弧の長さをL2、像保持体の周速をVとしたときに、副走査方向の走査速度Sが、
S≧(L0/L1)V、かつ、S≧(L0/L2)V
の関係を満たすように設定されていることを特徴とする画像形成装置。 The aspect of the image forming apparatus according to claim 12, wherein the image holding body is a rotating body.
The circumference of the image carrier is L0, the length of the minimum arc between adjacent development positions is L1, and the length of the arc from the development position of the final color to the transfer position which is the opposite part between the opposing member and the image carrier. When the peripheral speed of the image carrier is L2, the scanning speed S in the sub-scanning direction is
S ≧ (L0 / L1) V and S ≧ (L0 / L2) V
An image forming apparatus that is set to satisfy the above relationship.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008068107A JP2009223037A (en) | 2008-03-17 | 2008-03-17 | Image forming device |
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Cited By (2)
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---|---|---|---|---|
JP2012056203A (en) * | 2010-09-09 | 2012-03-22 | Fuji Xerox Co Ltd | Image carrier and image forming apparatus using the same |
JP2012232576A (en) * | 2011-05-03 | 2012-11-29 | Xerox Corp | Digital marking using bipolar image organizer |
-
2008
- 2008-03-17 JP JP2008068107A patent/JP2009223037A/en not_active Withdrawn
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