JP2011022272A - Image forming apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、トナー担持体の表面上でホッピングさせたトナーを直接記録方式によって記録部材に付着させて画像を形成する複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置に関するものである。 The present invention relates to an image forming apparatus such as a copying machine, a facsimile, or a printer that forms an image by attaching toner hopped on the surface of a toner carrier to a recording member by a direct recording method.
従来、直接記録方式によって画像を形成する画像形成装置としては、例えば特許文献１に記載のものが知られている。直接記録方式では、潜像を形成してからその潜像にトナーを付着させるという間接的な電子写真プロセスによらずに、次のようなプロセスによってトナー像を形成する。即ち、潜像を形成していない記録体のドット形成領域に対してトナーを選択的に付着させるという直接的なプロセスである。図１は、従来の直接記録方式の画像形成装置における要部構成を示す構成図である。同図において、トナー担持体としてのトナー担持ローラ９０１は、その回転軸線を図中左右方向に延在させる姿勢で配設され、図示しない駆動手段によって回転駆動せしめられる。表面にトナー粒子Ｔを担持したトナー担持ローラ９０１の図中下方には、複数の貫通孔９０２を具備する回路基板９０３が配設されている。貫通孔９０２の周囲には、孔を囲む孔近傍電極としてのリング状の飛翔制御電極９０４が形成されている。同図では、便宜上、貫通孔９０２と飛翔制御電極９０４との組合せ（以下、「孔−電極組」という）を１つしか図示していないが、実際には複数設けている。
2. Description of the Related Art Conventionally, as an image forming apparatus that forms an image by a direct recording method, for example, an apparatus described in
回路基板９０３の図中下方には、回路基板９０３を介してトナー担持ローラ９０１に対向する対向電極９０６と、この対向電極６上で図示しない搬送手段によって図紙面に直交する方向に搬送される記録紙９０７とが配設されている。トナー担持ローラ９０１は、例えば接地された状態で、マイナス極性のトナー粒子Ｔを表面に担持する。この状態で、複数の貫通孔９０２のうち、記録紙９０７の画像部に対応する位置にある貫通孔９０２である画像孔を囲んでいる飛翔制御電極９０４に対し、例えばプラス極性の記録オン電圧を印加したとする。すると、トナー担持ローラ９０１の表面上において、その飛翔制御電極９０４と対向する位置にあるトナー粒子Ｔに、ローラ側から電極側に向かう静電気力が作用する。これにより、トナー粒子Ｔの集合体がドット状の形状でトナー担持ローラ９０１から飛翔して貫通孔９０２内に進入する。そして、飛翔制御電極９０４と、これよりも高い電位になっている対向電極９０６との間に形成される電界に引かれて飛翔を続け、貫通孔９０２を通過して記録紙７の表面に付着する。この付着により、トナー粒子Ｔの集合体はドットを形成する。
Below the
このような直接記録方式においては、複数の飛翔制御電極９０４に対する記録オン電圧の入切を、それぞれ専用のＩＣによって個別に行う必要があり、そのＩＣはかなりの数になる。例えば、６００［ｄｐｉ］の解像度で画像を形成する仕様では、貫通孔９０２と飛翔制御電極９０４とからなる「孔−電極組」を４９６０組設ける必要があるため、前述のＩＣが４９６０個必要になる。一般に、ＩＣはその耐電圧が高くなるほど高価になるため、直接記録方式では記録オン電圧の値をできるだけ低く抑えることが重要になる。ところが、鏡像力、ファンデルワールス力、液架橋力などによるトナー担持ローラ９０１とトナー粒子Ｔとの付着力に打ち勝てる電界を形成するためには、記録オン電圧の値を少なくとも５００［Ｖ］以上にする必要がある。このことが、低コスト化を図る上での障害になっていた。
In such a direct recording method, it is necessary to individually turn on / off the recording on voltage with respect to the plurality of
一方、従来、いわゆるホッピング現像方式によって現像を行う画像形成装置が知られている。ホッピング現像方式では、ローラや磁性キャリアに付着させたトナー粒子を現像に用いるのではなく、トナー担持体の表面上でホッピングさせたトナー粒子を現像に用いる。例えば、特許文献２に記載の画像形成装置は、周方向に所定のピッチで配設された複数のホッピング電極を具備する筒状のトナー担持体を有している。複数のホッピング電極のうち、偶数番目の配列位置にあるものに対しては、互いに同じＡ相の繰り返しパルス電圧を印加する一方で、奇数番目の配列位置にあるものに対しては、互いに同じＢ相の繰り返しパルス電圧を印加する。これにより、互いに隣り合う２つのホッピング電極の間に交番電界を形成して、トナー粒子をＡ相電極とＢ相電極との間において往復でホッピングさせる。そして、トナー担持体の回転により、ホッピング中のトナー粒子Ｔを潜像担持体に対向する現像領域に搬送して現像に寄与させる。 On the other hand, an image forming apparatus that performs development by a so-called hopping development method is conventionally known. In the hopping development method, toner particles attached to a roller or a magnetic carrier are not used for development, but toner particles hopped on the surface of the toner carrier are used for development. For example, the image forming apparatus described in Patent Document 2 includes a cylindrical toner carrier having a plurality of hopping electrodes arranged at a predetermined pitch in the circumferential direction. Among the plurality of hopping electrodes, the same A-phase repetitive pulse voltages are applied to the even-numbered arrangement positions, while the same B is applied to the odd-numbered arrangement positions. Apply repetitive pulse voltage of phase. As a result, an alternating electric field is formed between the two adjacent hopping electrodes, and the toner particles are hopped back and forth between the A-phase electrode and the B-phase electrode. Then, by the rotation of the toner carrying member, the toner particles T being hopped are conveyed to the developing region facing the latent image carrying member to contribute to the development.
ホッピング現像方式としては、トナー担持体を回転等によって表面移動させずに、トナー担持体の表面上のトナー粒子を現像領域に搬送する方式も知られている。例えば、特許文献３の画像形成装置では、次のようにしてトナー粒子を現像領域に搬送している。即ち、この画像形成装置では、Ａ相電極、Ｂ相電極、Ｃ相電極という順で並ぶ３相の電極からなる電極組を、トナー担持体に複数並べて配設している。そして、トナー担持体の表面上において、Ａ相電極上からＢ相電極上へ、Ｂ相電極上からＣ相電極上へ、Ｃ相電極上からＡ相電極上へ、という順でトナー粒子を繰り返しホッピングさせていく。このホッピングにより、平板状のトナー担持体の一端側から他端側の現像領域に向けてトナー粒子を搬送している。
As a hopping development method, a method is also known in which toner particles on the surface of a toner carrier are transported to a development region without moving the surface of the toner carrier by rotation or the like. For example, in the image forming apparatus of
何れのホッピング現像方式においても、トナー担持体の表面上でトナー粒子をホッピングさせることで、トナー担持体とトナー粒子との付着力を無くすことが可能である。この原理を、図１に示した直接記録方式の構成に応用すれば、記録オン電圧の値を大幅に低減することが可能である。トナー粒子Ｔにおけるトナー担持ローラ９０１表面との付着力をホッピングによって無くすことで、トナー粒子Ｔを回路基板９０３の貫通孔９０２に通すための電界として、付着力に打ち勝つほど強いものを形成する必要がなくなるからである。このように、トナー担持体の表面上でホッピングさせたトナーを貫通孔に通す直接記録方式（以下、ホッピング直接記録方式という）を利用する画像形成装置としては、特許文献４に記載のものが知られている。
In any hopping development method, it is possible to eliminate adhesion between the toner carrier and the toner particles by hopping the toner particles on the surface of the toner carrier. If this principle is applied to the configuration of the direct recording system shown in FIG. 1, the value of the recording on voltage can be greatly reduced. By eliminating the adhesion force of the toner particles T with the surface of the
ところが、ホッピング直接記録方式においては、次に説明する理由により、画像濃度ムラを引き起こし易いという不具合があった。即ち、図２は、ホッピング直接記録方式の画像形成装置における要部構成を示す構成図である。同図において、トナー担持ローラ９０１の表面上には、ホッピングしたトナーによる浮遊トナー層Ｌｔが形成されている。この浮遊トナー層Ｌｔの厚みはローラ全周に渡ってほぼ均一であり、浮遊トナー層Ｌｔはローラ湾曲面に沿って湾曲した形状をなしている。これに対し、板状の回路基板９０３の表面は平面であるので、回路基板９０３に形成された複数の貫通孔９０２は、互いに浮遊トナー層Ｌｔとの距離である層〜孔間距離が異なっている。すると、層〜孔間距離が比較的小さくなっている貫通孔９０２よりも、比較的大きくなっている貫通孔９０２の方が、トナー通過量を減少させてドットの画像濃度を低くする。図示の例では、４つの貫通孔９０２のうち、両端の２つの貫通孔が、中央寄りの２つの貫通孔に比べてそれぞれトナー通過量を減少させてドットの画像濃度を低くするのである。このことが、画像濃度ムラを引き起こす原因になっていた。
However, the hopping direct recording method has a problem that it easily causes image density unevenness for the reason described below. That is, FIG. 2 is a configuration diagram showing a main configuration of an image forming apparatus of a hopping direct recording method. In the figure, on the surface of the
本発明は以上の問題に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、画像濃度ムラを従来よりも抑えることができるホッピング直接記録方式の画像形成装置を提供することである。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide an image forming apparatus of a hopping direct recording system capable of suppressing image density unevenness as compared with the conventional art.
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、基板を厚み方向に貫通する貫通孔、及び該貫通孔の近傍に設けられた孔近傍電極の組合せを複数具備する回路基板と、自らの湾曲表面に担持したトナーを、前記湾曲表面に沿って並ぶ複数のホッピング電極の間でホッピングさせることで前記湾曲表面上に浮遊トナー層を形成しながら、前記湾曲表面の移動、あるいはトナーの繰り返しのホッピングによる該浮遊トナー層の移動で、トナーを前記回路基板との対向領域に搬送するトナー担持体と、ホッピング用周期パルス電圧を前記複数のホッピング電極に印加して、トナーをホッピングさせるための電界をホッピング電極間に形成するホッピング電圧印加手段と、前記回路基板における前記トナー担持体との対向面とは反対側の面に対して所定の間隙を介して対向する対向電極と、前記回路基板における複数の貫通孔のうち、画像を記録する記録部材の画像部に対応する位置にある貫通孔である画像孔と前記組合せをなしている孔近傍電極に対し、ドットを記録するための記録オン電圧を印加にする一方で、複数の貫通孔のうち、前記記録部材の非画像部に対応する位置にある貫通孔である非画像孔と前記組合せをなしている孔近傍電極に対し、ドットを記録しないための記録オフ電圧を印加する記録電圧印加手段とを備え、前記トナー担持体の湾曲表面と前記回路電極との対向領域にて、前記湾曲表面上の浮遊トナー層中のトナーを、前記画像孔に通して対向電極に向けて飛翔させ、対向電極上の記録部材に付着させてドットを記録することで画像を形成する画像形成装置において、前記湾曲表面と前記回路基板との間の空間内であって、且つ前記回路基板における貫通孔と前記湾曲表面との距離が比較的大きくなっている領域に、前記記浮遊トナー層の厚みをより大きくするための増厚電極を設けるとともに、該増厚電極に増厚用電圧を印加して前記浮遊トナー層における増厚電極対向箇所の厚みを増厚せしめる増厚電圧印加手段を設け、前記増厚電圧として、前記ホッピング用周期パルス電圧の単位時間あたりの平均電位よりもトナーの帯電極性とは反対極性側に大きな値であり、且つ前記記録オン電圧よりもトナーの帯電極性側に大きな値の直流電圧からなるもの、あるいは、中心値が前記平均電位よりもトナーの帯電極性とは反対極性側に大きく、且つトナーの帯電極性側のピークが前記平均電位、前記記録オン電位又は前記記録オフ電位よりも前記帯電極性側に大きい周期パルス電圧からなるもの、を採用したことを特徴とするものである。
また、請求項２の発明は、請求項１の画像形成装置であって、前記増厚用電圧は、前記ピーク値が前記平均電位よりもトナーの帯電極性側に大きい周期パルス電圧からなることを特徴とするものである。
また、請求項３の発明は、請求項１の画像形成装置であって、前記増厚用電圧が、直流成分だけからなることを特徴とするものである。
また、請求項４の発明は、請求項１乃至３の何れかの画像形成装置であって、前記記録オフ電圧が、直流成分だけからなる前記増厚用電圧よりもトナーの帯電極性側に大きな値であるか、あるいは、周期パルス電圧からなる前記増厚用電圧の中心値よりもトナーの帯電極性側に大きな値であることを特徴とするものである。
また、請求項５の発明は、請求項１又は２の画像形成装置であって、前記増厚用電圧は、周波数が前記ホッピング用周期パルス電圧の周波数よりも高い周期パルス電圧からなることを特徴とするものである。
また、請求項６の発明は、請求項１乃至５の何れかの画像形成装置において、前記増厚電極として、ワイヤーからなるものを用いたことを特徴とするものである。
また、請求項７の発明は、請求項１乃至６の何れかの画像形成装置において、上記増厚電極として、絶縁性材料からなる表面層を具備するものを用いたことを特徴とするものである。
In order to achieve the above object, the invention of
According to a second aspect of the present invention, in the image forming apparatus of the first aspect, the thickening voltage is a periodic pulse voltage in which the peak value is larger on the charging polarity side of the toner than the average potential. It is a feature.
According to a third aspect of the present invention, in the image forming apparatus of the first aspect, the thickening voltage comprises only a direct current component.
According to a fourth aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to any one of the first to third aspects, the recording off voltage is larger on the charging polarity side of the toner than the thickening voltage including only a direct current component. Or a value larger on the charging polarity side of the toner than the central value of the thickening voltage composed of a periodic pulse voltage.
The invention of claim 5 is the image forming apparatus according to
According to a sixth aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to any one of the first to fifth aspects, the thickening electrode is made of a wire.
According to a seventh aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to any one of the first to sixth aspects, the thickening electrode is provided with a surface layer made of an insulating material. is there.
これらの発明では、トナー担持体の湾曲表面と回路基板との間の空間内であって、且つその湾曲表面と回路基板の貫通孔との距離が比較的大きくなっている領域において、トナー担持体のホッピング電極に印加されるホッピング用周期パルス電圧の平均電位よりも、増厚電極に印加される増厚用電圧の方がトナーの帯電極性とは逆極性側に大きな値になっていることで、湾曲表面上でホッピングしたトナーがホッピングの軌道を超えて増厚電極の周辺に集まる。これにより、トナー担持体の湾曲表面と貫通孔との距離が比較的大きくなっている領域において、比較的小さくなっている領域に比べて浮遊トナー層の厚みが増大することで、回路基板の各貫通孔と浮遊トナー層との距離のバラツキが低減される。すると、各貫通孔に対する通過トナー量のバラツキが低減されるので、画像濃度ムラを従来よりも抑えることができる。
なお、これらの発明においては、増厚用電圧として、画像孔の近傍に配設された孔近傍電極に印加される記録オン電圧よりもトナーの帯電極性側に大きな値（直流成分の値、又は周期パルス電圧の中心値）のものを増厚電極に印加することで、後述するように、増厚電極へのトナー固着の発生を抑えることが可能になるという効果を奏することもできる。
In these inventions, the toner carrier is in a space between the curved surface of the toner carrier and the circuit board and the distance between the curved surface and the through hole of the circuit board is relatively large. The thickening voltage applied to the thickening electrode is larger than the average potential of the periodic pulse voltage for hopping applied to the hopping electrode. The toner hopped on the curved surface gathers around the thickening electrode beyond the hopping trajectory. As a result, in the region where the distance between the curved surface of the toner carrier and the through hole is relatively large, the thickness of the floating toner layer is increased compared to the region where the distance is relatively small. Variation in the distance between the through hole and the floating toner layer is reduced. As a result, variations in the amount of passing toner with respect to each through-hole are reduced, so that image density unevenness can be suppressed as compared with the conventional case.
In these inventions, as the thickening voltage, a value larger than the recording on voltage applied to the hole vicinity electrode disposed in the vicinity of the image hole (the value of the DC component, or By applying the periodic pulse voltage (the center value of the periodic pulse voltage) to the thickening electrode, it is possible to produce an effect that it is possible to suppress the occurrence of toner sticking to the thickening electrode, as will be described later.
以下、本発明を適用したホッピング直接記録方式の画像形成装置として、カラープリンタ（以下、単にプリンタという）の一実施形態について説明する。
まず、本プリンタの基本的な構成について説明する。図３は実施形態に係るプリンタを示す概略構成図である。同図において、本プリンタは、イエロー（Ｙ），マゼンタ（Ｍ），シアン（Ｃ），黒（Ｋ）のトナーを用いて画像を形成するＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋ用の画像形成部９０Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ、記録ベルト駆動装置１００、給紙カセット１２０、レジストローラ対１２２、定着装置１３０などを備えている。
Hereinafter, an embodiment of a color printer (hereinafter simply referred to as a printer) will be described as an image forming apparatus of a hopping direct recording system to which the present invention is applied.
First, the basic configuration of the printer will be described. FIG. 3 is a schematic configuration diagram illustrating the printer according to the embodiment. In this figure, the printer includes an
画像形成部９０Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋは、水平方向に所定のピッチで並ぶように配設され、それぞれ、回路基板１０Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋや、トナー担持体たるトナー担持スリーブ３０Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋなどを有している。
The
記録ベルト駆動装置１００は、画像形成部９０Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの上方に配設されている。無端状の中間記録ベルト１０１、駆動ローラ１０２、従動ローラ１０３、対向電極板１０４Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ、ベルトクリーニング装置１１０、転写ローラ１１５などを有している。記録部材としての中間記録ベルト１０１は、駆動ローラ１０２と従動ローラ１０３とによって水平方向に延在する姿勢で張架されながら、駆動ローラ１０２の図中反時計回りの回転駆動によって図中反時計回り方向に無端移動せしめられる。中間記録ベルト１０１のおもて面（ループ外面）は、ベルト無端移動に伴って画像形成部９０Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋとの対向位置を順次通過していく。この際、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋトナー像が順次重ね合わせて記録されていく。これにより、中間記録ベルト１０１のおもて面には４色重ね合わせトナー像が形成される。
The recording
記録ベルト駆動装置１００の４つの対向電極板１０４Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋは、中間記録ベルト１０１のループ内で、ベルトを介して、画像形成部９０Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの回路基板３０Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋに対向するように配設されている。また、記録ベルト駆動装置１００の転写ローラ１１５は、中間記録ベルト１０１のループ外に配設され、ベルトにおける駆動ローラ１０２に対する掛け回し箇所に当接して転写ニップを形成している。この転写ニップにおいては、図示しない電源によってプラスの転写バイアスが印加される転写ローラ１１５と、駆動ローラ１０２との電位差によって転写電界が形成されている。
The four
記録ベルト駆動装置１００のベルトクリーニング装置１１０は、中間記録ベルト１０１における周方向の全領域のうち、転写ニップを通過した後、Ｙ用の画像形成部９０Ｙとの対向位置に進入する前の領域に当接するように配設されている。
The
給紙カセット１２０は、複数枚の記録紙Ｐを重ね合わせて収容しており、一番上の記録紙Ｐの給紙ローラ１２０ａを当接させている。そして、所定のタイミングで給紙ローラ１２０を回転駆動させて、一番上の記録紙Ｐを給紙路１２１に向けて送り出す。送り出された記録紙Ｐは、上述の転写ニップの直前に配設されたレジストローラ対１２２のローラ間に挟まれる。レジストローラ対１２２は、ローラ間に挟み込んだ記録紙Ｐを、中間記録ベルト１０１上の４色重ね合わせトナー像に密着させ得るタイミングを見計らって転写ニップに向けて送り出す。転写ニップで記録紙Ｐに密着せしめられた４色重ね合わせトナー像は、転写電界やニップ圧の作用によって記録紙Ｐに転写され、記録紙Ｐの白色と相まってフルカラートナー像になる。このようにしてフルカラートナー像が形成された記録紙Ｐは、転写ニップから定着装置１３０に送られてフルカラートナー像が定着せしめられた後、機外へと排出される。なお、定着装置１３０は、ハロゲンランプ等の発熱源を内包する加熱ローラ１２１とこれに向けて押圧されている加圧ローラ１２２との当接によって定着ニップを形成している。そして、この定着ニップ内に記録紙Ｐを挟み込んだ際に、ニップ圧や加熱の作用によってフルカラートナー像を記録紙Ｐの表面に定着せしめる。
The
ベルトクリーニング装置１１０は、転写ニップを通過した後の中間記録ベルト１０１に付着している転写残トナーをクリーニングする。
The
図４は、Ｙ用の画像形成部（９０Ｙ）のトナー担持スリーブ３０Ｙを示す斜視図である。また、図５は、このトナー担持スリーブ３０Ｙの横断面図である。また、図６は、トナー担持スリーブ３０Ｙの円筒部３１Ｙを平面的に展開した平面展開図である。図４に示すように、トナー担持スリーブ３０Ｙは、円筒部３１Ｙ、これの軸線方向の両端面にそれぞれ接続されたフランジ３６Ｙ，３８Ｙ、それぞれのフランジの中心から突出する軸部材３７Ｙ，３９Ｙなどを有している。円筒部３１Ｙの周面には、ローラ軸線方向に延在する形状の複数の電極３３Ｙが、周方向（回転方向）に所定のピッチで並ぶように形成されている。これら電極のうち、周方向において１個おきに並んでいるもの同士は、互いに同じ電位状態にされる電気的に同相の電極になっている。具体的には、円筒部３１Ｙの周面には、図５や図６に示すように、Ａ相電極３３ａＹとＢ相電極３３ｂＹとが周方向に交互に並ぶように配設されている。Ａ相電極３３ａＹは、円筒部３１Ｙの軸線方向の一端まで延在しており、円筒部３１Ｙの一端には金属製のフランジ３６Ｙが接続されている（図４を参照）。このフランジ３６Ｙにより、複数のＡ相電極３３ａＹが互いに電気的に導通している。また、Ｂ相電極３３ｂＹは、円筒部３１Ｙの軸線方向の他端まで延在しており、円筒部３１Ｙの他端には金属製のフランジ３８Ｙが接続されている。このフランジ３８Ｙにより、複数のＢ相電極３３ｂＹが互いに電気的に導通している。
FIG. 4 is a perspective view showing the
図４に示したトナー担持スリーブ３０Ｙは、軸線方向の両端の軸部材３７Ｙ，３９Ｙがそれぞれ回転自在に支持されながら回転駆動される。そして、図示のように、図中左側のフランジ３６Ｙには、搬送制御部９１Ｙによって周期パルス電圧からなるＡ相ホッピング電圧（Ａ相ホッピング用周期パルス電圧）が印加される。この印加は、フランジ３６Ｙに摺擦する図示しない摺擦電極を介して行われる。フランジ３６Ｙに印加されたＡ相ホッピング電圧は、複数のＡ相電極３３ａＹにそれぞれ導かれる。また、図中右側のフランジ３８Ｙには、搬送制御部９１Ｙによって周期パルス電圧からなるＢ相ホッピング電圧が印加される。この印加は、フランジ３８Ｙに摺擦する図示しない摺擦電極を介して行われる。フランジ３８Ｙに印加されたＢ相ホッピング電圧は、複数のＢ相電極３３ｂＹにそれぞれ導かれる。
The
図７は、Ａ相電極３３ａＹに印加されるＡ相ホッピング電圧、及びＢ相電極３３ｂＹに印加されるＢ相ホッピング電圧の波形を示すグラフである。Ａ相ホッピング電圧と、Ｂ相ホッピング電圧とは、図示のように互いに逆位相になっており、単位時間あたりにおける平均電位は互いに同じである。それぞれのホッピング電圧の波形における中心位置で水平方向に延在している線が、この平均電位を示している。これにより、Ａ相電極３３ａＹやＢ相電極３３ｂＹは、平均的にトナーとは逆極性の電位を帯びる。このようなホッピング電圧がそれぞれの電極に印加されると、トナー担持スリーブ３０Ｙにおける円筒部３１Ｙの表面上のＹトナーが、Ａ相電極３３ａＹ上とＢ相電極３３ｂＹ上との間を往復移動するように繰り返しホッピングする。以下、トナー担持スリーブ３０Ｙの表面上でトナーが所定の周期でホッピングを繰り返している状態をフレア（Ｆｌａｒｅ）という。
FIG. 7 is a graph showing waveforms of the A-phase hopping voltage applied to the A-phase electrode 33aY and the B-phase hopping voltage applied to the B-phase electrode 33bY. The A-phase hopping voltage and the B-phase hopping voltage are in opposite phases as shown in the figure, and the average potentials per unit time are the same. A line extending in the horizontal direction at the center position in the waveform of each hopping voltage indicates this average potential. As a result, the A-phase electrode 33aY and the B-phase electrode 33bY have an electric potential having a polarity opposite to that of the toner on average. When such a hopping voltage is applied to each electrode, the Y toner on the surface of the
Ａ相ホッピング電圧やＢ相ホッピング電圧としては、周波数が０．５〜７［ｋＨｚ］でピークツウピーク電圧が±６０〜±３００Ｖである周期パルス電圧に、平均電位調整のためのＤＣ電圧を重畳したものを例示することができる。なお、図示のような矩形波状のパルス電圧では、極性が瞬時に切り替わるため、トナーに対して大きな静電力を付与することが可能である。但し、サイン波状のパルス電圧や三角波状のパルス電圧を採用してもよい。また、Ａ相電極３３ａＹとＢ相電極３３ｂＹとのうち、一方に対して周波数ｆの矩形波状のホッピング電圧を印加する一方で、もう一方に対して前記パルス電圧の平均電位となる直流電圧を印加しても、互いに逆位相のホッピング電圧を採用する場合と同様に、フレア現象を生起せしめることが可能である（図８）。 As the A-phase hopping voltage and B-phase hopping voltage, a DC voltage for adjusting the average potential is superimposed on a periodic pulse voltage having a frequency of 0.5 to 7 [kHz] and a peak-to-peak voltage of ± 60 to ± 300 V. Can be illustrated. Note that with the rectangular wave pulse voltage as shown in the figure, the polarity is instantaneously switched, so that a large electrostatic force can be applied to the toner. However, a sinusoidal pulse voltage or a triangular wave pulse voltage may be employed. In addition, a rectangular wave hopping voltage having a frequency f is applied to one of the A-phase electrode 33aY and the B-phase electrode 33bY, while a DC voltage that is an average potential of the pulse voltage is applied to the other. However, as in the case where hopping voltages having opposite phases are employed, it is possible to cause a flare phenomenon (FIG. 8).
円筒部３１Ｙの周面におけるＡ相電極３３ａＹ上とＢ相電極３３ｂＹとの間をホッピングによる往復移動の繰り返しで、円筒部３１Ｙの周面上にフレアを形成しているＹトナーは、トナー担持スリーブ３０Ｙの回転駆動により、図３に示したＹ用の回路基板１０Ｙに対向するＹ用の記録領域まで搬送される。そして、その記録領域にて、その放物線状のホッピング軌跡の頂点付近で回路基板１０Ｙの近傍に至ると、必要に応じて回路基板１０Ｙの後述する図示しない貫通孔内に取り込まれて、トナー像の記録に寄与する。
The Y toner forming a flare on the peripheral surface of the
なお、図５に示したように、円筒部３１Ｙの表面には、絶縁材料からなる表面保護層３４Ｙを設けている。この表面保護層３４Ｙにより、ＹトナーとＡ相電極３３ａＹやＢ相電極３３ｂＹとの直接接触を回避することで、電極からＹトナーへの電荷注入の発生を回避している。
As shown in FIG. 5, a surface
先に示した図５において、円筒部３１Ｙの円筒状の基材３２Ｙとしては、ガラス基板、樹脂基板、セラミックス基板等の絶縁性材料からなる基板、アルミ等の導電性材料からなる基板にＳｉＯ２等の絶縁膜を成膜したもの、ポリイミドフィルム等の変形可能な材料からなる基板などを用いることができる。
In FIG. 5 described above, as the
Ａ相電極３３ａＹやＢ相電極３３ｂＹについては、次のようにして作成した。即ち、まず、基板３２Ｙ上にＡｌ、Ｎｉ−Ｃｒ等の導電性材料を０．１〜１０［μｍ］の厚みで成膜してから、これをフォトリソグラフィー技術等によって所要の電極形状にパターン化して各電極を得た。導電性材料からなる膜を、メッキ等によって電極形状にパターン加工してもよい。
The A-phase electrode 33aY and the B-phase electrode 33bY were prepared as follows. That is, first, a conductive material such as Al or Ni-Cr is formed on the
表面保護層３４Ｙとしては、例えばＳｉＯ２、ＴｉＯ２、ＴｉＮ、Ｔａ２Ｏ５などを厚さ０．５〜１０［μｍ］で成膜して形成している。ポリカーボネート、ポリイミド、メチルメタアクリレート等の有機材料を０．５〜１０μｍ厚に薄膜印刷塗布して加熱硬化したものでもよい。
As the surface
図９は、Ｙ用の画像形成部９０Ｙの一部とその周囲とを示す拡大構成図である。トナー担持体としてのトナー担持スリーブ３０Ｙは、表面上のトナーをＡ相電極とＢ相電極との間でホッピングさせてフレアを形成しながら、図中時計回り方向に回転駆動する。このトナー担持スリーブ３０Ｙの上方にはＹ用の回路基板１０Ｙが配設されており、スリーブとの間に距離ｄのギャップを介在させている。更に、回路基板１０Ｙの上方では、中間記録ベルト１０１が図中矢印Ａ方向に移動しており、更にその上方には対向電極板１０４Ｙがベルトと回路基板１０Ｙとを介してトナー担持スリーブ３０Ｙに対向している。
FIG. 9 is an enlarged configuration diagram showing a part of the Y
回路基板１０Ｙは、絶縁性基板１１Ｙを具備している。また、絶縁性基板１１Ｙに形成された複数の貫通孔１４Ｙと、それぞれの貫通孔１４Ｙに個別に対応する複数の飛翔制御電極１２Ｙとを具備している。
The
図１０は、孔近傍電極としての飛翔制御電極１２Ｙに印加される記録オン電圧Ｖｃ−ｏｎと記録オフ電圧Ｖｃ−ｏｆｆとの関係を示すグラフである。また、図１１は、回路基板１０Ｙを中間記録ベルト１０１とともにトナー担持スリーブ側から示す平面図である。図９では、便宜上、貫通孔１４Ｙと飛翔制御電極１２Ｙとの組合せを１つしか示していなかったが、図１１に示すように、回路基板１０Ｙには、その組合せが複数形成されている。飛翔制御電極１２Ｙは、そのリング形状のループ内側に１つの貫通孔１４Ｙを位置させるように形成されている。複数の飛翔制御電極には、それぞれ金属からなる図示しないリード部が繋がっており、これらリード部は互いに絶縁を維持する状態で、後述する記録制御部（図９の２８Ｙ）に接続されている。
FIG. 10 is a graph showing the relationship between the recording on voltage Vc-on and the recording off voltage Vc-off applied to the
平面方向において、リング状の飛翔制御電極１２Ｙの電極幅は１０〜１００［μｍ］である。リング状の飛翔制御電極１２Ｙの内側に形成された貫通孔１４Ｙの径は、形成するドットの径に応じて決定されるが、直径φで５０〜２００［μｍ］程度である。
In the plane direction, the electrode width of the ring-shaped
回路基板１０Ｙは、例えば次のようにして製造されたものである。即ち、まず、厚さ３０〜１００［μｍ］の絶縁性フィルムからなる絶縁性基板１１Ｙの表面に、厚さ０．２〜１［μｍ］程度の金属蒸着膜（例えばアルミ蒸着膜）を形成する。絶縁性フィルムの材質としては、ポリイミド、ＰＥＴ、ＰＥＮ、ＰＥＳ等を例示することができる。次に、フォトリソグラフィー技術に用いるフォトレジストをスピンナで塗布後、プリベーク及びマスク露光を行う。そして、フォトレジストの加熱硬化を進めた後、金属エッチング液によって金属蒸着膜を個々の電極やリードの形状にパターンニングする。フィルムの裏面にも電極パターンが必要な場合には、同様のパターンニングを行う。貫通孔１４Ｙについては、電極パターン形成後にパンチ加工、レーザー加工、スパッタエッチング加工等のドライエッチング加工などによって形成する。
The
先に図９に示したように、搬送制御部９１Ｙは、トナー担持スリーブ３０ＹのＡ相電極やＢ相電極に対し、先に図７に示したＡ相ホッピング電圧やＢ相パルスを印加して、スリーブ表面上のトナーを電極間でホッピングさせる。それらパルス電圧は、何れもデューティ比が５０％になっているので、ピークツウピーク電圧Ｖｐｐの中心電位が、スリーブ表面上での平均電位Ｖｓとなる。ホッピング電圧の周波数ｆは、例えば、０．５〜７［ＫＨｚ］程度である。ホッピング電圧のＶｐｐは、±６０〜±３００［Ｖ］程度がよい。
As previously shown in FIG. 9, the
一方、回路基板１０Ｙの飛翔制御電極１２Ｙは記録制御部２８Ｙに接続されている。この記録制御部２８Ｙは、回路基板１０Ｙの複数の飛翔制御電極１２Ｙに対する、記録オン電圧Ｖｃ−ｏｎや記録オフ電圧Ｖｃ−ｏｆｆ（図１０参照）の印加をそれぞれ個別に入切することができる。図１０に示した記録オン電圧Ｖｃ−ｏｎと記録オフ電圧Ｖｃ−ｏｆｆとの間の点線は、上述したＡ相ホッピング電圧とＢ相ホッピング電圧との平均電位Ｖｓを示している。つまり、ホッピング電圧の平均電位Ｖｓは、飛翔制御電極１２Ｙに印加される記録オン電圧Ｖｃ−ｏｎと記録オフ電圧Ｖｃ−ｏｆｆとの間の値になっている。より詳しく説明すると、記録オン電圧Ｖｃ−ｏｎは、スリーブの平均電位Ｖｓよりも、トナーの帯電極性とは逆極性側に大きな値になっている。これにより、複数の飛翔制御電極１２Ｙのうち、記録オン電圧Ｖｃ−ｏｎが印加されたものは、その上方に位置しているスリーブ表面上のホッピングトナーを自らに向けて引き寄せるようになる。これに対し、記録オフ電圧Ｖｃ−ｏｆｆは、スリーブの平均電位Ｖｓよりも、トナーの帯電極性側に大きな値になっている。これにより、複数の飛翔制御電極１２Ｙのうち、記録オフ電圧Ｖｃ−ｏｆｆが印加されたものは、その上方に位置しているスリーブ表面上のホッピングトナーを自らと反発させるようになる。
On the other hand, the
回路基板１０Ｙと中間記録ベルト１０１とを介してトナー担持スリーブ３０Ｙに対向している対向電極１０４Ｙには、対向電源１１６によって対向バイアスＶｐが印加されている。この対向バイアスは、トナーの帯電極性とは逆極性であり、且つ上述した記録オン電圧Ｖｃ−ｏｎよりも、トナーとは逆極性側に大きな値になっている。
A counter bias Vp is applied by a
図１２は、記録オン電圧Ｖｃ−ｏｎが印加された状態の飛翔制御電極１２Ｙと、その周囲とを示す拡大模式図である。図示の飛翔制御電極１２Ｙには、トナーの帯電極性とは逆極性の＋５０［Ｖ］の記録オン電圧Ｖｃ−ｏｎが印加されている。また、図示しない対向電極板（図９の１０４Ｙ）には、トナーの帯電極性と同極性であり、且つ記録オン電圧Ｖｃ−ｏｎよりも大きな＋６００［Ｖ］の対向バイアスＶｐが印加されている。すると、図示のように、貫通孔１４Ｙを取り囲んでいる共通電極１３Ｙの表面上から延びた電気力線が、貫通孔１４Ｙ内に回り込み、更に、孔内を通過して図示しない対向電極板に向けて真っ直ぐに延びる。加えて、トナー担持スリーブの電極から延びた電気力線が貫通孔１４Ｙを経由して図示しない対向電極板まで延びる。この電気力線は、電極周りの電気力線の様子を所定のアルゴリズムで分析するシミュレーションプログラムによって求められたものである。図示しないトナー担持スリーブの表面上でホッピングしているトナーは、図示の電気力線に引かれて貫通孔１４Ｙ内に進入した後、孔を通過して図示しない対向電極板に向けて飛翔する。そして、対向電極板状の中間記録ベルトに着地してドットを形成する。
FIG. 12 is an enlarged schematic diagram showing the
なお、このシミュレーションでは、ホッピング電圧のピークの一方を＋２００［Ｖ］、他方を−２００［Ｖ］に設定した（平均電位＝０Ｖ）。また、トナー担持スリーブの円筒部３１Ｙと、回路基板１０Ｙとの間隔を０．２［ｍｍ］に設定している。また、貫通孔１４Ｙの直径φを１２０［μｍ］に設定し、飛翔制御電極１２Ｙの幅を５０［μｍ］に設定した。
In this simulation, one of the peaks of the hopping voltage was set to +200 [V] and the other was set to −200 [V] (average potential = 0 V). Further, the interval between the
図１３は、記録オフ電圧Ｖｃ−ｏｆｆが印加された状態の飛翔制御電極１２Ｙと、その周囲とを示す拡大模式図である。図示の飛翔制御電極１２Ｙには、−２００［Ｖ］の記録オフ電位Ｖｃ−ｏｆｆが印加されている。このような条件では、図示のように、飛翔制御電極１２Ｙの表面から発生する電気力線が回路基板１０Ｙにおけるトナー担持スリーブ側の表面上に出ることなく、ループ内側面から貫通孔１４Ｙ内に進入した後、図示しない対向電極板に向けて真っ直ぐに延びる。また、トナー担持スリーブの円筒部３１Ｙからは電気力線が発生しない状態になる。このため、円筒部３１Ｙの表面上でホッピングする図示しないトナーは、貫通孔１４Ｙ内に取り込まれることなく、ホッピングを維持する。よって、記録オフ電位Ｖｃ−ｏｆｆが印加される飛翔制御電極１２Ｙとの対向位置では、ドットが中間記録ベルト上に記録されない。
FIG. 13 is an enlarged schematic diagram showing the
図１４は、Ｙ用の画像形成部（９０Ｙ）を示す拡大構成図である。図３では、便宜上、トナー担持スリーブ３０Ｙの周囲構成を割愛して示していたが、図１４に示すように、トナー担持スリーブ３０Ｙは、ホッピングユニット４０Ｙのケーシング４１Ｙ内に収容されている。ホッピングユニット４０Ｙは、トナー担持スリーブ３０Ｙの他に、第１剤収容部４８Ｙ、第２剤収容部４６Ｙ、磁気ブラシ部などを有している。
FIG. 14 is an enlarged configuration diagram illustrating the Y image forming unit (90Y). In FIG. 3, for convenience, the peripheral structure of the
第１剤収容部４８Ｙは、図中時計回り方向に回転駆動される第１搬送スクリュウ４９Ｙを、図示しない磁性キャリアとトナーとを混合した混合剤とともに収容している。また、第２剤収容部４６Ｙは、図中反時計回りに回転駆動される第２搬送スクリュウ４７Ｙを、混合剤とともに収容している。これら剤収容部は、互いに仕切壁によって仕切られているが、一部が互いに連通口を介して連通している。
The first
第１搬送スクリュウ４９Ｙは、その回転駆動によって第１収容部４８Ｙ内の混合剤を回転撹拌しながら、図紙面に直交する方向における手前側から奥側へと搬送する。このとき、搬送途中の混合剤は、第１収容部４８Ｙの天板に固定されたトナー濃度センサ５０Ｙによってトナー濃度が検知される。そして、図中奥側の端部付近まで搬送された混合剤は、仕切壁の連通口を経て、第２収容部４６Ｙ内に進入する。
The first conveying
第２収容部４６Ｙは、後述するトナー供給ロール４２Ｙを収容する磁気ブラシ形成部に連通しており、第２搬送スクリュウ４７Ｙとトナー供給ロール４２Ｙとは所定の間隙を介して互いに軸線方向を平行にする姿勢で対向している。第２収容部４６Ｙ内の第２搬送スクリュウ４７Ｙは、その回転駆動によって第２収容部４６Ｙ内の混合剤を回転撹拌しながら、図中奥側から手前側へと搬送する。この過程において、第２搬送スクリュウ４７Ｙによって搬送される混合剤の一部は、トナー供給ロール４２Ｙの筒状のトナー供給スリーブ４３Ｙによって汲み上げられる。そして、トナー供給スリーブ４３Ｙの図中反時計回り方向の回転駆動に伴って、後述するトナー供給領域を通過した後、トナー供給スリーブ４３Ｙの表面から離脱して再び第２収容部４６Ｙ内に戻される。その後、第２搬送スクリュウ４７Ｙによって図中手前側の端部付近まで搬送された混合剤は、仕切壁の連通口を経て第１収容部４８Ｙ内に戻される。
The
上述したトナー濃度センサ５０Ｙは、透磁率センサからなる。このトナー濃度センサ５０Ｙによる混合剤の透磁率の検知結果は、電圧信号として図示しない制御部に送られる。混合剤の透磁率は、混合剤のＫトナー濃度と相関を示すため、トナー濃度センサ５０Ｙはトナー濃度に応じた値の電圧を出力することになる。
The
本プリンタの図示しない制御部はデータ記憶手段としてのＲＡＭ（Random Access Memory）を備えており、この中にトナー濃度センサ５０Ｙからの出力電圧の目標値であるＹ用のＶｔｒｅｆを格納している。そして、トナー濃度センサ５０Ｙからの出力電圧値と、ＲＡＭ内のＹ用のＶｔｒｅｆとを比較して、比較結果に応じた時間だけ図示しないトナー供給装置を駆動させる。この駆動により、作像に伴うトナー消費によってトナー濃度を低下させた混合剤に対し、第１収容部４８Ｙ内に適量のトナーが供給される。このため、第２収容部４６Ｙ内の混合剤のトナー濃度が所定の範囲内に維持される。
A control unit (not shown) of the printer includes a RAM (Random Access Memory) as data storage means, and stores therein a Vtref for Y that is a target value of an output voltage from the
トナー供給ロール４２Ｙは、図中反時計回り方向に回転駆動される非磁性材料からなる筒状のトナー供給スリーブ４３Ｙと、これに連れ回らないように内包されるマグネットローラ４４Ｙとを有している。筒状のトナー供給スリーブ４３Ｙは、アルミニウム、真鍮、ステンレス、導電性樹脂などの非磁性体が円筒形に形成されたものである。また、マグネットローラ４４Ｙは、図示のように、回転方向に並ぶ複数の磁極（図中１２時の位置から反時計回り方向に順にＮ極、Ｓ極、Ｎ極、Ｓ極、Ｎ極、Ｓ極）を有している。これら磁極により、トナー供給スリーブ４３Ｙの周面上に混合剤が吸着せしめられて、磁力線に沿って穂立ちした磁気ブラシとなる。
The
トナー供給スリーブ４３Ｙの表面に汲み上げられた混合剤は、トナー供給スリーブ４３Ｙの回転に伴って図中反時計回り方向に回転する。そして、自らの先端をトナー供給スリーブ４３Ｙの表面に対して所定の間隙を介して対向させている規制部材４５Ｙとの対向位置である担持量規制位置に進入する。このとき、規制部材４５Ｙとスリーブ表面との間隙を通過することで、スリーブ表面上における担持量が規制される。
The mixture pumped up on the surface of the
トナー供給スリーブ４３Ｙの図中左側方では、トナー担持体たるトナー担持スリーブ３０Ｙがトナー供給スリーブ４３Ｙ表面と所定の間隙を介して対向しながら、図示しない駆動手段によって図中反時計回り方向に回転駆動されている。トナー供給スリーブ４３Ｙの回転に伴って上述の担持量規制位置を通過した混合剤は、トナー担持スリーブ３０Ｙとの接触位置であるトナー供給領域に進入して、磁気ブラシ先端を摺擦せしめながら移動する。この摺擦や、トナー供給スリーブ４３Ｙとトナー担持スリーブ３０Ｙとの電位差などにより、磁気ブラシ中のトナーがトナー担持スリーブ３０Ｙの表面上に供給される。なお、トナー供給スリーブ４３Ｙには、バイアス制御部５５Ｙにより、可変可能なバイアスが印加される。トナー供給スリーブ４３Ｙからトナー担持スリーブ３０Ｙへのトナー供給を行うときには、バイアス制御部５５Ｙにより、トナー供給スリーブ４３Ｙに対してトナー供給バイアスが印加される。これにより、トナー供給スリーブ４３Ｙとトナー担持スリーブ３０Ｙとの間に、トナーを前者から後者に移動させる電界が形成される。供給バイアスは、トナーの帯電極性と同極性の直流電圧でもよいし、かかる直流電圧に交流電圧を重畳したものでもよい。
On the left side of the
トナー供給領域を通過したトナー供給スリーブ４３Ｙ上の磁気ブラシ（混合剤）は、スリーブの回転に伴って第２収容部４６Ｙとの対向位置まで搬送される。この対向位置の付近には、マグネットローラ４４Ｙに磁極が設けられておらず、混合剤をスリーブ表面に引き付ける磁力が作用していないため、混合剤はスリーブ表面から離脱して第２収容部４６Ｙ内に戻る。なお、マグネットローラ４４Ｙとして、６つの磁極を有するものの代わりに、６つを超える磁極を有するものを用いてもよい。
The magnetic brush (mixture) on the
トナー供給スリーブ４３Ｙから供給されたトナーを担持するトナー担持スリーブ３０Ｙは、ケーシング４１Ｙに設けられた開口から周面の一部を露出させている。この露出箇所は、回路基板１０Ｙに対向している。
The
トナー担持スリーブ３０Ｙの表面上に供給されたトナーは、トナー担持スリーブ３０Ｙの表面上でホッピングしながら、トナー担持スリーブ３０Ｙの回転に伴って、トナー供給領域から回路基板１０Ｙとの対向領域に向けて搬送される。そして、回路基板１０Ｙとの対向領域において、必要に応じて回路基板１０Ｙの貫通孔内に取り込まれて、ドットの記録に寄与する。Ｙ用の画像形成部（９０Ｙ）について詳しく説明してきたが、他色の画像形成部（９０Ｍ，Ｃ，Ｋ）もＹ用のものと同様の構成になっている。
The toner supplied onto the surface of the
以上の構成の本プリンタにおいては、特許文献１に記載の画像形成装置のようなトナー担持体の表面に付着させているトナーを回路基板の貫通孔内に取り込むものとは異なり、トナー担持体の表面上でホッピングさせているトナーを回路基板の貫通孔内に取り込んでいる。これにより、回路基板の飛翔制御電極に対する印加電圧を制御する記録制御部（例えば２８Ｙ）の低コスト化を図ることができる。具体的には、複数の飛翔制御電極に対する記録オン電圧Ｖｃ−ｏｎや記録オフ電圧Ｖｃ−ｏｆｆの入切については、専用のＩＣによって個別に行う必要がある。このＩＣの数は、相当数に及ぶ。例えば、６００［ｄｐｉ］の解像度で画像を形成する仕様では、前述のＩＣを４９６０個設ける必要がある。一般に、ＩＣは、その耐電圧が高くなるほどチップ面積を必要とするため高価になる。直接記録方式では、いかに制御電圧を下げるかが、記録制御部の低コスト化を図る上で重要な要素となる。ところが、特許文献１に記載の画像形成装置では、ＩＣとして、少なくとも５００［Ｖ］以上の耐電圧のものを用いる必要がある。これは次に説明する理由による。即ち、トナーとトナー担持スリーブとには、鏡像力、ファンデルワールス力、液架橋力などによって互いに引き付け合うような付着力が作用しており、これに打ち勝つだけの電界をつくり出すには、少なくとも絶対値が５００［Ｖ］以上であるバイアスを飛翔制御電極に印加しなければならないのである。これに対し、本プリンタにおいては、トナー担持スリーブ３０Ｙの表面上でトナーをホッピングさせることで、スリーブ表面とトナーとの付着力をなくしているので、数十［Ｖ］程度のバイアスを飛翔制御電極に印加すれば、記録のオンオフを制御することが可能である。つまり、上述のＩＣとして、２００［Ｖ］程度の耐電圧のものでよいのである。
In the printer having the above-described configuration, unlike the image forming apparatus described in Japanese Patent Application Laid-Open No. H10-294707, the toner that is attached to the surface of the toner carrier is taken into the through hole of the circuit board. The toner hopped on the surface is taken into the through hole of the circuit board. As a result, the cost of the recording control unit (for example, 28Y) that controls the voltage applied to the flight control electrode of the circuit board can be reduced. Specifically, the recording on voltage Vc-on and the recording off voltage Vc-off with respect to the plurality of flight control electrodes need to be individually performed by a dedicated IC. The number of ICs is considerable. For example, in the specification for forming an image with a resolution of 600 [dpi], it is necessary to provide 4960 ICs. In general, an IC is expensive because it requires a chip area as its withstand voltage increases. In the direct recording method, how to lower the control voltage is an important factor in reducing the cost of the recording control unit. However, in the image forming apparatus described in
なお、従来、直接記録方式の画像形成装置において、特許第２９３３９３０号公報や特公平２−５２２６０号公報に記載のもののように、トナー担持体に交流電圧を印加することで、いわゆるジャンピング現像方式のように、トナー担持体の表面上のトナーをその表面に吸着させたり、表面から離脱させたりを繰り返すようにした画像形成装置が知られている。しかしながら、この方式では、トナー担持体の表面上からトナーを離脱させる原理として、本プリンタのようにトナー担持体の電極間の電位差を利用しているのではなく、トナー担持体と回路基板との電位差を利用している。このような方式では、トナー担持体に印加する交流電圧として、ピークツウピーク電位の非常に大きなものを採用する必要がある。すると、飛翔制御電極に印加する記録オン電圧もそれに応じた大きな値のものを採用する必要があるので、上述のＩＣの耐電圧を小さくすることが困難である。 Conventionally, in a direct recording type image forming apparatus, as described in Japanese Patent No. 2933930 and Japanese Patent Publication No. 2-52260, an AC voltage is applied to a toner carrier, so-called jumping development type. As described above, there is known an image forming apparatus in which the toner on the surface of the toner carrier is repeatedly adsorbed on the surface or separated from the surface. However, in this method, as a principle of releasing the toner from the surface of the toner carrier, the potential difference between the electrodes of the toner carrier is not used as in this printer, but the toner carrier and the circuit board are not used. Potential difference is used. In such a system, it is necessary to employ an extremely high peak-to-peak potential as the AC voltage applied to the toner carrier. Then, since it is necessary to adopt a recording on voltage applied to the flight control electrode having a large value according to the recording on voltage, it is difficult to reduce the withstand voltage of the IC.
次に、本プリンタの特徴的な構成について説明する。
図１５は、実施形態に係るプリンタのＹ用の画像形成部におけるトナー担持スリーブと対向電極板との間を示す拡大構成図である。同図において、トナー担持スリーブの円筒部３１Ｙの湾曲表面と、板状の回路基板１０Ｙとの間の空間内であって、且つ回路基板１０Ｙにおける複数の貫通孔１４Ｙのうち、湾曲表面との距離が比較的大きくなっている貫通孔１４Ｙの近傍の位置には、浮遊トナー層Ｌｔの厚みをより大きくするための増厚電極１３Ｙが配設されている。具体的には、複数の貫通孔１４Ｙのうち、円筒部３１Ｙの湾曲表面３１Ｙによるトナー搬送方向で最も上流側に位置している貫通孔１４Ｙは、複数の孔形成領域における図中左端に位置している。また、トナー搬送方向で最も下流側に位置している貫通孔１４Ｙは、複数の貫通孔１４Ｙが形成されている孔形成領域における図中右端に位置している。これら貫通孔１４Ｙは、トナー搬送方向の中央寄りに位置している他の２つの貫通孔１４Ｙに比べて、円筒部３１Ｙの湾曲平面との距離が大きくなっている。すると、浮遊トナー層Ｌｔの厚みが周方向において一様である場合には、他の２つの貫通孔１４Ｙに比べて、浮遊トナー層Ｌｔとの距離が大きくなって、ドットの画像濃度を低下させてしまう。
Next, a characteristic configuration of the printer will be described.
FIG. 15 is an enlarged configuration diagram illustrating a space between the toner carrying sleeve and the counter electrode plate in the Y image forming unit of the printer according to the embodiment. In the drawing, the distance between the curved surface of the
そこで、実施形態に係るプリンタにおいては、図示のように、回路基板１０Ｙの孔形成領域の右端に位置している貫通孔１４Ｙの近傍と、左端に位置している貫通孔１４Ｙの近傍とにそれぞれ、増厚電極１３Ｙを配設している。これら増厚電極１３Ｙは、図１１に示したように、トナー担持スリーブの軸線方向に延在するワイヤー状のものである。
Therefore, in the printer according to the embodiment, as illustrated, in the vicinity of the through
図１５において、２つの増厚電極１３Ｙには、それぞれ増厚電圧印加手段としての増厚電源９２Ｙにより、増厚用電圧が印加されている。この増厚用電圧は、図７に示したホッピング電圧の単位時間あたりの平均電位よりも、トナーの帯電極性とは反対極性側（本例ではプラス側）に大きな値（周期パルス電圧の場合は平均電位）になっている。このような増厚用電圧が印加される増厚電極１３Ｙとトナー担持スリーブの表面との間では、図示のように、浮遊トナー層Ｌｔの厚みが通常よりも大きくなる。これにより、貫通孔１４Ｙと浮遊トナー層Ｌｔとの距離のバラツキを低減することで、各貫通孔１４Ｙに対する通過トナー量を均一化せしめて、画像濃度ムラを従来よりも抑えることができる。
In FIG. 15, a thickening voltage is applied to the two thickening
なお、増厚用電圧は、図１０に示した＋５０［Ｖ］の記録オン電圧Ｖｃ−ｏｎよりもトナーの帯電極性側に大きな値になっている。これにより、増厚電極１３Ｙの周辺にトナーを集めていても、そのトナーを画像孔に進入させることができる。
Note that the thickening voltage is larger on the charging polarity side of the toner than the recording on voltage Vc-on of +50 [V] shown in FIG. Thereby, even if the toner is collected around the thickening
また、Ｙ用の画像形成部だけについて説明したが、他色用の画像形成部においても、同様の構成により、各貫通孔１４Ｙに対する通過トナー量を均一化せしめて、画像濃度ムラを従来よりも抑えるようになっている。また、トナー搬送方向に直交する方向において所定の間隔で並ぶ複数の貫通孔１４Ｙ及び飛翔制御電極１２Ｙの組合せからなる孔電極列を、トナー搬送方向に４列並べた構成の回路基板１０Ｙについて説明したが、４列以外、例えば２列、３列、４列、５列、６列、７列、８列などでもよい。但し、互いに隣合うドットで両端を重ね合わせる都合上、２列以上の孔電極列にして、ある列で形成したドット間を、他の列で補う必要がある。なお、増厚用周期パルス電圧については、周波数を例えば０．３〜５［ｋＨｚ］程度にし、且つ、数十Ｖ〜数百ＶのＶｐｐに設定することが望ましい。
Although only the Y image forming portion has been described, the image forming portions for other colors also have the same configuration to make the amount of toner passing through each through-
次に、本発明者らが行った実験について説明する。本発明者らは、先のシミュレーションで想定した各種電極やギャップの条件と同様のハード構成を有する試験機を用意した。そして、増厚電極１３Ｙに印加する増厚電圧を変化させながら、それぞれの電圧条件下でそれぞれ数百枚のテストプリントを行った。そして、１列目の貫通孔１４Ｙによって形成されたドットと、４列目の貫通孔１４Ｙによって形成されたドットとで画像濃度の差（以下、単に画像濃度ムラという）があるか否かを判定した。また、増厚電極１３Ｙに対するトナー固着の有無を調べた。Ａ相電極やＢ相電極に印加するホッピング電圧について、Ｖｐｐ（ピークツウピーク電圧）＝４００［Ｖ］、周波数＝０．３〜５［ｋＨｚ］に設定した。また、飛翔制御電極１２Ｙに印加する記録オン電圧Ｖｃ−ｏｎについては＋５０［Ｖ］とした。また、飛翔制御電極１２Ｙに印加する記録オフ電圧Ｖｃ−ｏｆｆについては−２００［Ｖ］とした。増厚電極１３Ｙに印加する増厚電圧として、直流＋１５０［Ｖ］、直流＋３０、直流−１００［Ｖ］を採用した実験番号１、２、３における結果を次の表１、表２、表３に示す。
増厚電圧を直流＋１５０［Ｖ］に設定した実験番号１においては、表１に示すように、画像濃度ムラを解消することができた。増厚電極１３Ｙに増厚電圧を印加して、増厚電極１３Ｙの周辺で浮遊トナー層の厚みを増厚せしめたことで、列１〜列４における浮遊トナー層と貫通孔との距離のバラツキを低減したためである。しかしながら、増厚電極１３Ｙに対するトナー固着が発生してしまった。このトナー固着は、次のような理由によって生じたものであると考えられる。即ち、増厚電極１３Ｙに直流＋１５０［Ｖ］の増厚電圧を印加した場合、ホッピング電圧の平均電位が０［Ｖ］になるトナー担持スリーブ３１Ｙと、増厚電極１３Ｙとの間に、トナーをスリーブ側から増厚電極１３Ｙに向けて移動させる電界が形成される。また、−２００［Ｖ］の記録オフ電圧Ｖｃ−ｏｆｆが印加される飛翔制御電極１２Ｙと、増厚電極１３Ｙとの間に、トナーを飛翔制御電極１２Ｙ側から増厚電極１３Ｙに向けて移動させる電界が形成される。また、＋５０［Ｖ］の記録オン電圧が印加される飛翔制御電極１２Ｙと、増厚電極１３Ｙとの間に、増厚電極１３Ｙとの間に、トナーを飛翔制御電極１２Ｙ側から増厚電極１３Ｙに向けて移動させる電界が形成される。このように、増厚電極１３Ｙに対して、周囲の全ての電極からトナーを引き付けるようになるので、増厚電極１３Ｙに対して長期に渡ってトナーを引き付けてトナー固着を発生させてしまったと考えられる。
In Experiment No. 1 in which the thickening voltage was set to DC +150 [V], as shown in Table 1, the image density unevenness could be eliminated. By applying a thickening voltage to the thickening
なお、スリーブ回転方向上流側、下流側にそれぞれ配設している２つの増厚電極１３Ｙのうち、前者については、図１５に示したように、４列目の貫通孔１４Ｙよりもスリーブ回転方向上流側に配設している。また、後者については、１列目の貫通孔１４Ｙよりもスリーブ回転方向下流側に配設している。このような配設では、スリーブ表面と、回路基板１０Ｙにおける１列目の孔電極列〜４列目の孔電極列を配設している領域との間には、増厚電極１３Ｙを介在させず、それよりも外側の領域に増厚電極１３Ｙを存在させることになる。すると、実験番号１５のように、増厚電極１３Ｙに印加する増厚電圧を、飛翔制御電極１２Ｙに印加する記録オン電圧Ｖｃ−ｏｎよりもプラス側に大きな値にしても、マイナス帯電性のトナーをその飛翔制御電極１２Ｙの中の画像孔に進入させることができる。
Of the two thickening
増厚電圧を直流＋３０［Ｖ］に設定した実験番号２においても、表２に示したように、画像濃度ムラを解消することができた。増厚電極１３Ｙの周辺で浮遊トナー層の厚みを増厚せしめたことで、列１〜列４における浮遊トナー層と貫通孔との距離のバラツキを低減したからである。また、実験番号１とは異なり、増厚電極１３Ｙにトナーの付着による汚れを発生させたものの、増厚電極１３Ｙに対するトナー固着については解消することができた。＋３０［Ｖ］の増厚電圧の条件では、増厚電極１３Ｙの表面上のトナーを、＋５０［Ｖ］の記録オン電圧Ｖｃ−ｏｎが印加される飛翔制御電極１２Ｙに向けて引き離すことで、トナー固着を回避することができたと考えられる。
Also in Experiment No. 2 in which the thickening voltage was set to DC +30 [V], as shown in Table 2, the image density unevenness could be eliminated. This is because the variation in the distance between the floating toner layer and the through hole in the first to fourth columns is reduced by increasing the thickness of the floating toner layer around the thickening
増厚電圧を直流−１００［Ｖ］に設定した実験番号３においては、表３に示したように、画像濃度ムラが発生してしまった。この画像濃度ムラは、肉眼でもはっきりとわかるほど、顕著なものであった。＋１００［Ｖ］の増厚電圧では、トナーを増厚電極１３Ｙ側から、平均電位０［Ｖ］のスリーブ側に向けて移動させる電界が両者間に形成されるため、浮遊トナー層の厚みを却って小さくしてしまったためと思われる。
In the
以上の実験結果から、増厚電圧として直流電圧を採用した場合には、その値を、次のようにすることで、増厚電極１３Ｙの周辺で浮遊トナー層の厚みを増厚せしめて画像濃度ムラを抑え得ることがわかった。即ち、ホッピング用周期パルス電圧たるホッピング電圧の単位時間あたりの平均電位よりもトナーの帯電極性とは反対極性側に大きな値にするのである。また、直流電圧からなる増厚電圧を、次のような値にすることで、増厚電極１３Ｙに対するトナー固着の発生を抑え得ることもわかった。即ち、記録オン電圧Ｖｃ−ｏｎよりもトナーの帯電極性側に大きな値にするのである。
From the above experimental results, when a DC voltage is adopted as the thickening voltage, the value is set as follows to increase the thickness of the floating toner layer around the thickening
本発明者らは次に、増厚電圧として、交流成分を含むものを採用して同様の実験を行った。交流成分としては、Ｖｐｐ＝４００［Ｖ］のものを採用した。ホッピング電圧、記録オン電圧Ｖｃ−ｏｎ、記録オフ電圧Ｖｃ−ｏｆｆは、先の実験と同様である。実験番号４、５、６の結果を次の表４、表５、表６に示す。
これらの表に示すように、実験番号４、５、６の何れにおいても、増厚電極１３Ｙに対するトナー固着の発生を回避することができた。何れの実験においても、増厚電圧のＡＣ下側ピークを迎えたときの増厚電極１３Ｙの電位（−５０、−１７０又は−３００）が、−２００［Ｖ］の記録オフ電圧Ｖｃ−ｏｆｆよりもプラス側に大きくなって、増厚電極１３Ｙ表面のトナーをから飛翔制御電極１２Ｙ（Ｖｃ−ｏｆｆを印加したもの）に向けて引き離したためであると考えられる。但し、実験番号４、５では、画像濃度ムラを引き起こしていないのに対し、実験番号６では画像濃度ムラを発生させてしまっている。実験番号６では、増厚電圧の平均電位（−１００Ｖ）がホッピング電圧の平均電圧（０Ｖ）よりもマイナス側に大きいために、浮遊トナー層を増厚させることができなかったからである。
As shown in these tables, in any of Experiment Nos. 4, 5, and 6, it was possible to avoid toner sticking to the thickening
これらの結果から、増厚電圧として交流成分を含むものを採用した場合には、その値を、次のようにすることで、増厚電極１３Ｙの周辺で浮遊トナー層の厚みを増厚せしめて画像濃度ムラを抑え得ることがわかった。即ち、中心値がホッピング電圧の単位時間あたりの平均電位よりもトナーの帯電極性とは反対極性側に大きい値にするのである。また、交流成分を含む増厚電圧を、次のような値にすることで、増厚電極１３Ｙに対するトナー固着の発生を抑え得ることもわかった。即ち、トナーの帯電極性側のピークが前記平均電位、記録オン電圧Ｖｃ−ｏｃ又は記録オフ電位Ｖｃ−ｏｆｆよりもトナーの帯電極性側に大きい値である。
From these results, when a voltage including an AC component is adopted as the thickening voltage, the value is set as follows to increase the thickness of the floating toner layer around the thickening
そこで、実施形態に係るプリンタにおいては、増厚電圧として直流電圧を採用した場合には、その値を、ホッピング電圧の単位時間あたりの平均電位よりもトナーの帯電極性とは反対極性側に大きく、且つ、記録オン電圧Ｖｃ−ｏｎよりもトナーの帯電極性側に大きな値にしている。また、増厚電圧として交流成分を含むものを採用した場合には、中心値を、ホッピング電圧の単位時間あたりの平均電位よりもトナーの帯電極性とは反対極性側に大きな値にし、且つ、トナーの帯電極性側のピークを、前記平均電位、記録オン電圧Ｖｃ−ｏｃ又は記録オフ電位Ｖｃ−ｏｆｆよりもトナーの帯電極性側に大きな値にしている。なお、本発明において、周期パルス電圧とは、周期的に変動する波形の電圧を意味しており、その波形はサイン波、矩形波、三角波など、どのような形状であってもよい。一般的な交流電圧も周期パルス電圧である。 Therefore, in the printer according to the embodiment, when a DC voltage is adopted as the thickening voltage, the value is larger than the average potential per unit time of the hopping voltage on the side opposite to the charging polarity of the toner, In addition, the value is larger on the charging polarity side of the toner than the recording on voltage Vc-on. In addition, when a voltage including an AC component is used as the thickening voltage, the center value is set to a value larger than the average potential per unit time of the hopping voltage on the side opposite to the charging polarity of the toner, and the toner Is set to a value larger on the charging polarity side of the toner than the average potential, the recording on voltage Vc-oc, or the recording off potential Vc-off. In the present invention, the periodic pulse voltage means a voltage having a waveform that fluctuates periodically, and the waveform may have any shape such as a sine wave, a rectangular wave, or a triangular wave. A general AC voltage is also a periodic pulse voltage.
次に、本発明者らは、増厚用周期パルス電圧の周波数を、ホッピング用周期パルス電圧の周波数よりも低くした条件で実験を行ったところ、画像濃度ムラを発生させてしまった。前述のような周波数の関係では、飛翔制御電極１２Ｙに記録オン電圧Ｖｃ−ｏｎを印加したときにおけるトナーのホッピング高さにバラツキが生じてしまうからだと思われる。増厚用周期パルス電圧の周波数を、ホッピング用周期パルス電圧の周波数よりも高くした条件では、前述の条件に比べて明らかに画像濃度ムラが改善された。特に、前者の周波数を後者の周波数の２倍以上に設定した場合、画像濃度ムラは殆ど発生しなくなった。そこで、実施形態に係るプリンタにおいては、増厚用周期パルス電圧として、その周波数がホッピング周期用パルス電圧の周波数の２倍以上であるものを採用している。
Next, when the inventors conducted an experiment under the condition that the frequency of the thickening periodic pulse voltage was lower than the frequency of the hopping periodic pulse voltage, uneven image density was generated. This is probably because the toner hopping height varies when the recording on voltage Vc-on is applied to the
次に、実施形態に係るプリンタの各変形例について説明する。なお、以下に特筆しない限り、各変形例に係るプリンタの構成は実施形態と同様である。
［第１変形例］
図１６は、第１変形例に係るプリンタのＹ用の画像形成部におけるトナー担持スリーブと対向電極板との間を示す拡大構成図である。回路基板１０Ｙにおいて、複数の貫通孔１４Ｙが形成された孔形成領域のトナー搬送方向の中心位置Ｐ１を、トナー担持体の円筒部３１Ｙの湾曲表面と回路基板１０Ｙとが最接近する位置Ｐ２よりもトナー搬送方向の下流側にずらしている。そして、増厚電極１３Ｙについては、回路基板１０Ｙの孔形成領域の左端に形成された貫通孔１４Ｙと、右端に形成された貫通孔１４Ｙとのうち、トナー搬送方向の最下流側となる前者の貫通孔１３に対してだけ、増厚電極１３Ｙを近くに配設している。かかる構成では、図示のように、１つの増厚電極１３Ｙだけで、回路基板１０Ｙの孔形成領域における貫通孔１４Ｙと浮遊トナー層Ｌｔとの距離の均等化を図ることができる。
Next, modifications of the printer according to the embodiment will be described. Unless otherwise specified below, the configuration of the printer according to each modification is the same as that of the embodiment.
[First Modification]
FIG. 16 is an enlarged configuration diagram showing a space between the toner carrying sleeve and the counter electrode plate in the image forming unit for Y of the printer according to the first modification. In the
なお、回路基板１０Ｙをずらす方向及び増厚電極１３Ｙを配設する位置を、図１６の構成とは逆の関係にしても、同様にして、１つの増厚電極１３Ｙだけで、回路基板１０Ｙの孔形成領域における貫通孔１４Ｙと浮遊トナー層Ｌｔとの距離の均等化を図ることができる。具体的には、回路基板１０Ｙにおける孔形成領域のトナー搬送方向の中心位置Ｐ１を、トナー担持体の円筒部３１Ｙの湾曲表面と回路基板１０Ｙとが最接近する位置Ｐ２よりもトナー搬送方向の上流側にずらす。加えて、回路基板１０Ｙの孔形成領域の右端（トナー搬送方向の最下流側）の貫通孔１３に対してだけ、増厚電極１３Ｙを近傍に配設する。
In addition, even if the direction in which the
また、増厚用電圧として、直流電圧だけからなるものを採用している。具体的には、ホッピング電圧の単位時間あたりの平均電位よりもトナーの帯電極性とは反対極性側に大きく、且つ、記録オン電圧Ｖｃ−ｏｎよりもトナーの帯電極性側に大きな値の直流電圧である。 Further, a voltage consisting only of a DC voltage is adopted as the voltage for thickening. Specifically, a DC voltage having a value larger than the average potential per unit time of the hopping voltage on the side opposite to the toner charging polarity and larger than the recording on voltage Vc-on on the toner charging polarity side. is there.
［第２変形例］
濃度ムラをできるだけ抑えるためには、トナー担持スリーブのＡ相電極やＢ相電極の配設ピッチを数十［μｍ］といった微小なものにする必要がある。ところが、微小ピッチで配設されたＡ相電極やＢ相電極に対して、トナーの良好なホッピングのために振幅の大きなホッピング電圧を印加すると、電極間で電流のリークを発生させ易くなってしまう。このリークは、具体的には次のようにして発生する。即ち、先に図５に示したように、Ａ相電極３３ａＹとＢ相電極３３ｂＹとの間には、絶縁材料を介在させている。これにより、Ａ相電極３３ａＹとＢ相電極３３ｂＹとの間での放電の発生を抑えている。ところが、Ａ相電極３３ａＹと、Ｂ相電極３３ｂＹと、前述の絶縁材料とは、何れも絶縁性の基材３２Ｙの表面という同一平面上に形成されている。そして、Ａ相電極３３ａＹと基材３２Ｙとの界面、絶縁材料と基材３２Ｙとの界面、Ｂ相電極３３ｂＹと基材３２Ｙの界面が連続して繋がった状態にある。Ａ相電極３３ａＹとＢ相電極３３ｂＹとのうち、少なくとも何れか一方に振幅の大きなホッピング電圧が印加されると、その連続した界面で電極間の放電が発生して電流のリークを引き起こしてしまうことがある。
[Second Modification]
In order to suppress the density unevenness as much as possible, it is necessary to make the arrangement pitch of the A-phase electrode and the B-phase electrode of the toner carrying sleeve as small as several tens [μm]. However, if a hopping voltage having a large amplitude is applied to the A-phase electrode and the B-phase electrode arranged at a minute pitch for good hopping of the toner, current leakage is likely to occur between the electrodes. . Specifically, this leak occurs as follows. That is, as shown in FIG. 5, an insulating material is interposed between the A-phase electrode 33aY and the B-phase electrode 33bY. Thereby, generation | occurrence | production of the discharge between A phase electrode 33aY and B phase electrode 33bY is suppressed. However, the A-phase electrode 33aY, the B-phase electrode 33bY, and the above-described insulating material are all formed on the same plane as the surface of the insulating
図１７は、第２変形例に係るプリンタにおけるＹ用のトナー担持スリーブの円筒部３１Ｙを平面的に展開した平面展開図である。また、図１８は、その円筒部３１Ｙを示す横断面図である。第２変形例に係るプリンタにおいては、図示のように、Ａ相電極３３ａＹとＢ相電極３３ｂＹとを、両者間に少なくとも１つの絶縁層３５Ｙを介在させる互いに異なった階層に形成した多層構造のトナー担持スリーブを用いている。このトナー担持スリーブにおいては、円筒状の基材３２Ｙの表面における全域に金属層を被覆して、この金属層をＢ相電極３３ｂＹとして機能させている。Ｂ相電極３３ｂＹの表面上には、樹脂からなる絶縁層３５Ｙを積層している。更に、この絶縁層３５Ｙの表面上において、周方向に所定ピッチで並ぶ複数のＡ相電極３３ａＹを形成している。Ｂ相電極３３ｂＹは、筒状の１つの大きな電極であるが、トナー担持スリーブの周方向においては、所定ピッチで並ぶ複数のＡ相電極３３ａＹの間にそれぞれ第１電極が存在することになる。このため、円筒部３１Ｙの表面上において、複数のＡ相電極３３ａＹと、Ｂ相電極３３ｂＹにおけるＡ相電極間に相当する箇所との間で、トナーをホッピングさせることが可能である。また、筒状の大きなＢ相電極３３ｂＹと、複数のＡ相電極３３ａＹとを、互いの間に絶縁層３５Ｙを介在させる別々の階層に形成したことで、Ａ相電極３３ａＹとＢ相電極３３ｂＹとを連続した界面で繋げない構造になっている。よって、Ａ相電極３３ａＹとＢ相電極３３ｂＹとの間での放電の発生を抑えて、振幅の比較的大きなホッピング電圧を印加することが可能になる。
FIG. 17 is a plan development view in which the
［第３変形例］
図１９は、第３変形例に係るプリンタのＹ用のホッピングユニット４０Ｙを示す拡大構成図である。このホッピングユニット４０Ｙは、トナーと磁性キャリアとを混合した混合剤を収容する代わりに、トナーそのものを収容している。トナー収容部内に収容しているトナーを、回転するトナー供給ローラ５２Ｙの弾性材料からなるローラ部と、これに当接しながら回転する帯電ローラ５３Ｙとの間にトナーを挟み込むことで、トナーの摩擦帯電を助長しながら、そのトナーをトナー供給ローラ５２Ｙ表面で汲み上げる。汲み上げられたトナーは、トナー供給ローラ５２Ｙに当接している規制部材５１Ｙによって層厚が規制された後、トナー供給ローラ５２Ｙの回転に伴ってトナー担持スリーブ３０Ｙとの対向領域まで搬送される。
[Third Modification]
FIG. 19 is an enlarged configuration diagram showing a
プリントジョブ時には、トナー供給ローラ５２Ｙに対して、バイアス制御部５５Ｙによって供給バイアスが印加される。この供給バイアスは、トナー担持スリーブ３０ＹのＡ相電極やＢ相電極に印加されるパルス電圧の平均電位Ｖｓよりも、トナーの帯電極性とは逆極性側に大きな値のバイアスである。よって、トナー供給ローラ５２Ｙと、トナー担持スリーブ３０Ｙとの間には、トナーをトナー供給ローラ５２Ｙ側からスリーブ側に移動させる電界が形成される。トナー供給ローラ５２Ｙの表面上のトナーは、その電界の作用によってローラ表面からスリーブ表面に転移する。トナー担持スリーブ３０Ｙの表面上では、既に説明したように、トナーのホッピングによるフレアが形成される。フレアを形成しているトナーの一部は、回路基板１０Ｙの貫通孔内に取り込まれてドットの形成に寄与する。
During a print job, a supply bias is applied to the
回路基板１０Ｙとの対向領域で回路基板１０Ｙの貫通孔内に取り込まれなかったトナーは、トナー担持スリーブ３０Ｙの回転に伴ってケーシング内に至った後、図示しない回収手段によってトナー担持スリーブ３０Ｙの表面から回収される。回収されたトナーは再びトナー収容部される。
The toner that has not been taken into the through hole of the
かかる構成においては、実施形態に比べて、ホッピングユニット４０Ｙの構造を簡素化することができる。
In such a configuration, the structure of the hopping
［第４変形例］
図２０は、第４変形例に係るプリンタを示す概略構成図である。このプリンタは、記録ベルト駆動装置１５０の構成が実施形態のものとは異なる。記録ベルト駆動装置１５０は、無端状の紙搬送ベルト１５１を無端移動させながら、この紙搬送ベルト１５１のおもて面に記録紙Ｐを吸着させる。そして、紙搬送ベルト１５１の無端移動に伴って、記録紙ＰをＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋ用の画像形成部（９０Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）との対向位置に順次通していく。これにより、記録紙Ｐには、フルカラートナー像が形成される。
[Fourth Modification]
FIG. 20 is a schematic configuration diagram illustrating a printer according to a fourth modification. In this printer, the configuration of the recording
なお、紙搬送ベルト１５１のベルトループ内側には、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ用の対向電極板１５４Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋが配設されており、ベルトを介してＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋ用の回路基板１０Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋに対向している。また、紙搬送ベルト１５１は、ポリイミド等からなり、図示しない帯電ローラなどの帯電手段によって帯電せしめられることで、記録紙Ｐをおもて面に吸着させる。
In addition,
紙搬送ベルト１５１の無端移動に伴って、駆動ローラ１５２に対するベルト掛け回し箇所まで移動した記録紙Ｐは、紙搬送ベルト１５１から分離されて、定着装置１３０に渡される。
With the endless movement of the
以上の構成の本プリンタでは、紙搬送ベルト１５１と、回路基板１０Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋとの間に記録紙Ｐを介在させるので、回路基板１０Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋとベルトとの距離を実施形態の構成よりも大きくしてしまうが、転写工程が不要になるため、転写工程での画像劣化を回避することができる。また、ベルトをクリーニングするクリーニング手段を省略して、低コスト化を図ることもできる。
In the printer having the above configuration, since the recording paper P is interposed between the
［第５変形例］
図２１は、第５変形例に係るプリンタにおけるＹ用のトナー担持スリーブの円筒部３１Ｙを平面的に展開した平面展開図である。また、図２２は、この円筒部３１Ｙを示す断面図である。トナー担持スリーブの円筒部３１Ｙにおいて、スリーブ周方向に沿って並ぶ複数の電極としては、Ａ相電極３３ａＹ、Ｂ相電極３３ｂＹの他に、Ｃ相電極３３ｃＹがある。Ａ相、Ｂ相、Ｃ相という３つを１組にして、この組が繰り返し並んでいる。
[Fifth Modification]
FIG. 21 is a plan development view in which the
図２３は、Ａ相電極３３ａＹに印加されるＡ相ホッピング電圧、Ｂ相電極３３ｂＹに印加されるＢ相ホッピング電圧、及びＣ相電極３３ｃＹに印加されるＣ相パルス電圧の波形を示すグラフである。図示のように、これら３つのパルス電圧は互いに位相ずれした関係にあるが、ピークツウピーク電圧や周期は互いに同じである。このようなパルス電圧が印加されると、トナー担持スリーブの表面上のトナーは、Ａ相、Ｂ相、Ｃ相という順で、電極間を順次ホッピングしていく。これにより、トナーは、スリーブ表面上を自らのホッピングによる移動だけで周回する。本プリンタにおいては、トナーをホッピングさせながら、ホッピングによってスリーブ表面上を周回させることで、トナー担持スリーブの回転駆動を不要にしている。 FIG. 23 is a graph showing waveforms of the A-phase hopping voltage applied to the A-phase electrode 33aY, the B-phase hopping voltage applied to the B-phase electrode 33bY, and the C-phase pulse voltage applied to the C-phase electrode 33cY. . As shown in the figure, these three pulse voltages are in a phase-shifted relationship, but the peak-to-peak voltage and period are the same. When such a pulse voltage is applied, the toner on the surface of the toner carrying sleeve sequentially hops between the electrodes in the order of A phase, B phase, and C phase. As a result, the toner circulates on the sleeve surface only by its own hopping movement. In this printer, the toner carrying sleeve is not required to be rotated by rotating around the sleeve surface by hopping while hopping the toner.
以上、実施形態に係るプリンタにおいては、増厚電圧として、ホッピング電圧の平均電位よりもトナーの帯電極性とは反対極性側に大きな値であり、且つ記録オン電圧よりもトナーの帯電極性側に大きな値の直流電圧からなるもの、あるいは、中心値が前記平均電位よりもトナーの帯電極性とは反対極性側に大きく、且つトナーの帯電極性側のピークが前記平均電位、記録オン電位又は記録オフ電位よりも前記帯電極性側に大きい周期パルス電圧からなるもの、を採用している。かかる構成では、上述したように、画像濃度ムラの発生を抑えることができるのに加えて、増厚電極１３Ｙに対するトナー固着を抑えることができる。
As described above, in the printer according to the embodiment, the thickening voltage is larger on the side opposite to the toner charging polarity than the average potential of the hopping voltage, and larger on the toner charging polarity side than the recording on voltage. Or a central value larger than the average potential on the polarity opposite to the toner charging polarity, and a peak on the toner charging polarity side has the average potential, recording on potential, or recording off potential. In other words, the one having a periodic pulse voltage larger than the charging polarity side is employed. In this configuration, as described above, it is possible to suppress the occurrence of image density unevenness, and to suppress toner adhesion to the thickening
なお、実施形態に係るプリンタにおいて、増厚電極１３Ｙに印加する増厚電圧として、片側ピーク値がホッピング用周期パルス電圧の単位時間あたりの平均電位（Ｖｓ）よりもトナーの帯電極性側であるマイナス側に大きい周期パルス電圧からなる増厚用周期パルス電圧を採用すれば、次のような作用効果を奏することが可能である。即ち、増厚用周期パルス電圧が前述の片側ピーク値になるタイミングで、それまで増厚電極１３Ｙの表面上に付着していたトナーを、増厚電極１３Ｙから引き離してスリーブ表面に向けて移動させることで、トナーを増厚電極１３Ｙに電気的に付着させ続けることによる増厚電極１３Ｙに対するトナー固着の発生を解消することができる。
In the printer according to the embodiment, as the thickening voltage applied to the thickening
また、第１変形例に係るプリンタにおいては、増厚用電圧として、直流成分だけからなるものを採用しているので、周期パルス電圧を含むものを採用する場合に比べて、増厚用電圧の電源の低コスト化を図ることができる。 In addition, since the printer according to the first modification employs only the DC component as the thickening voltage, the thickening voltage is higher than that using the one including the periodic pulse voltage. The cost of the power supply can be reduced.
また、実施形態に係るプリンタにおいては、記録オフ電圧Ｖｃ−ｏｎとして、増厚用周期パルス電圧の中心値（＋３０Ｖ）よりもトナーの帯電極性側であるマイナス側に大きな値（−２００Ｖ）のものを採用しているので、上述したように、非画像孔にトナーを進入させてしまうことによる地汚れの発生を抑えることができる。なお、第１変形例に係るプリンタにおいては、記録オフ電圧Ｖｃ−ｏｎとして、直流成分だけからなる増厚用電圧（＋３０Ｖ）よりもトナーの帯電極性側であるマイナス側に大きな値（−２００Ｖ）のものを採用しているので、同様の理由により、非画像孔にトナーを進入させてしまうことによる地汚れの発生を抑えることができる。 In the printer according to the embodiment, the recording off voltage Vc-on has a value (−200 V) larger on the minus side that is the charging polarity side of the toner than the central value (+30 V) of the thickening periodic pulse voltage. Therefore, as described above, it is possible to suppress the occurrence of background contamination due to the toner entering the non-image hole. In the printer according to the first modified example, the recording off voltage Vc-on is a value (−200 V) that is larger on the minus side that is the charging polarity side of the toner than the thickening voltage (+30 V) that consists of only the DC component. Therefore, for the same reason, it is possible to suppress the occurrence of scumming due to the toner entering the non-image holes.
また、実施形態に係るプリンタにおいては、増厚用周期パルス電圧として、周波数がホッピング用周期パルス電圧の周波数よりも高いものを採用しているので、上述したように、低いものを採用する場合に比べて、画像濃度ムラの発生を抑えることができる。 Further, in the printer according to the embodiment, as the periodic pulse voltage for thickening, the frequency is higher than the frequency of the periodic pulse voltage for hopping. In comparison, the occurrence of uneven image density can be suppressed.
また、実施形態に係るプリンタにおいては、増厚電極１３Ｙとして、ワイヤーからなるものを用いている。かかる構成では、トナー担持スリーブ３０Ｙと回路基板１０Ｙとの間の狭いギャップ内に、増厚電極１３Ｙを容易に配設することができる。また、ワイヤーをある程度のテンションで張架しながら、その張架姿勢を調整することで、増厚電極１３Ｙと回路基板１０Ｙとの距離を容易に調整することができる。
In the printer according to the embodiment, the
また、実施形態に係るプリンタにおいては、増厚電極１３Ｙとして、金属からなるワイヤーの無垢の表面上に、樹脂等の絶縁材料からなる表面層を被覆したものを用いている。かかる構成では、絶縁性の表面層により、増厚電極１３Ｙから、増厚電極１３Ｙ表面に付着したトナーへの電荷注入の発生を回避することができる。また、増厚電極から周辺の金属部材への放電や電流のリークの発生を抑えることもできる。
In the printer according to the embodiment, as the thickening
１０Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ：回路基板（基板）
１２Ｙ：飛翔制御電極（孔近傍電極）
１３Ｙ：増厚電極
１４Ｙ：貫通孔
２８Ｙ：記録制御部（記録電圧印加手段）
３０Ｙ：トナー担持スリーブ（トナー担持体）
３３ａＹ：Ａ相電極（ホッピング電極）
３３ｂＹ：Ｂ相電極（ホッピング電極）
３３ｃＹ：Ｃ相電極（ホッピング電極）
９２Ｙ：増圧電源（増厚電圧印加手段）
１０１：中間記録ベルト（記録部材）
１０４Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ：対向電極板（対向電極）
Ｐ：記録紙（記録部材）
10Y, M, C, K: Circuit board (board)
12Y: Flight control electrode (near hole electrode)
13Y:
30Y: Toner carrying sleeve (toner carrier)
33aY: Phase A electrode (hopping electrode)
33bY: B phase electrode (hopping electrode)
33cY: C phase electrode (hopping electrode)
92Y: Booster power supply (thickening voltage application means)
101: Intermediate recording belt (recording member)
104Y, M, C, K: Counter electrode plate (counter electrode)
P: Recording paper (recording member)
Claims (7)
自らの湾曲表面に担持したトナーを、前記湾曲表面に沿って並ぶ複数のホッピング電極の間でホッピングさせることで前記湾曲表面上に浮遊トナー層を形成しながら、前記湾曲表面の移動、あるいはトナーの繰り返しのホッピングによる該浮遊トナー層の移動で、トナーを前記回路基板との対向領域に搬送するトナー担持体と、
ホッピング用周期パルス電圧を前記複数のホッピング電極に印加して、トナーをホッピングさせるための電界をホッピング電極間に形成するホッピング電圧印加手段と、
前記回路基板における前記トナー担持体との対向面とは反対側の面に対して所定の間隙を介して対向する対向電極と、
前記回路基板における複数の貫通孔のうち、画像を記録する記録部材の画像部に対応する位置にある貫通孔である画像孔と前記組合せをなしている孔近傍電極に対し、ドットを記録するための記録オン電圧を印加にする一方で、複数の貫通孔のうち、前記記録部材の非画像部に対応する位置にある貫通孔である非画像孔と前記組合せをなしている孔近傍電極に対し、ドットを記録しないための記録オフ電圧を印加する記録電圧印加手段とを備え、
前記トナー担持体の湾曲表面と前記回路電極との対向領域にて、前記湾曲表面上の浮遊トナー層中のトナーを、前記画像孔に通して対向電極に向けて飛翔させ、対向電極上の記録部材に付着させてドットを記録することで画像を形成する画像形成装置において、
前記湾曲表面と前記回路基板との間の空間内であって、且つ前記回路基板における貫通孔と前記湾曲表面との距離が比較的大きくなっている領域に、前記記浮遊トナー層の厚みをより大きくするための増厚電極を設けるとともに、
該増厚電極に増厚用電圧を印加して前記浮遊トナー層における増厚電極対向箇所の厚みを増厚せしめる増厚電圧印加手段を設け、
前記増厚電圧として、前記ホッピング用周期パルス電圧の単位時間あたりの平均電位よりもトナーの帯電極性とは反対極性側に大きな値であり、且つ前記記録オン電圧よりもトナーの帯電極性側に大きな値の直流電圧からなるもの、あるいは、中心値が前記平均電位よりもトナーの帯電極性とは反対極性側に大きく、且つトナーの帯電極性側のピーク値が前記平均電位、前記記録オン電位又は前記記録オフ電位よりも前記帯電極性側に大きい周期パルス電圧からなるもの、を採用したことを特徴とする画像形成装置。 A circuit board comprising a plurality of combinations of through-holes penetrating the substrate in the thickness direction, and hole-surrounding electrodes provided in the vicinity of the through-holes;
While the toner carried on its curved surface is hopped between a plurality of hopping electrodes arranged along the curved surface, a floating toner layer is formed on the curved surface. A toner carrier that conveys toner to a region facing the circuit board by movement of the floating toner layer by repeated hopping;
Hopping voltage application means for applying a hopping periodic pulse voltage to the plurality of hopping electrodes to form an electric field for hopping the toner between the hopping electrodes;
A counter electrode facing the surface opposite to the surface facing the toner carrier on the circuit board via a predetermined gap;
In order to record dots in the through hole in the circuit board, the hole adjacent electrode forming the combination with the image hole that is a through hole at a position corresponding to the image portion of the recording member that records the image While applying the recording-on voltage, a plurality of through-holes with respect to the non-image hole which is a through hole located at a position corresponding to the non-image portion of the recording member and the hole vicinity electrode forming the combination And a recording voltage applying means for applying a recording off voltage for not recording dots,
In the region where the curved surface of the toner carrier and the circuit electrode are opposed, the toner in the floating toner layer on the curved surface is caused to fly toward the counter electrode through the image hole, and recording on the counter electrode is performed. In an image forming apparatus that forms an image by recording dots attached to a member,
In the space between the curved surface and the circuit board, and in a region where the distance between the through hole and the curved surface in the circuit board is relatively large, the thickness of the floating toner layer is further increased. While providing a thickened electrode to enlarge,
A thickening voltage applying means for applying a thickening voltage to the thickening electrode to increase the thickness of the portion of the floating toner layer facing the thickening electrode;
The thickening voltage is larger on the side opposite to the toner charging polarity than the average potential per unit time of the periodic pulse voltage for hopping, and larger on the charging polarity side of the toner than the recording on voltage. Or a central value larger than the average potential on the polarity opposite to the toner charging polarity, and a peak value on the toner charging polarity side is the average potential, the recording on potential, or the An image forming apparatus comprising a periodic pulse voltage larger than the recording off potential on the charging polarity side.
前記増厚用電圧は、前記ピーク値が前記平均電位よりもトナーの帯電極性側に大きい周期パルス電圧からなることを特徴とする画像形成装置。 The image forming apparatus according to claim 1,
2. The image forming apparatus according to claim 1, wherein the thickening voltage is a periodic pulse voltage having the peak value larger than the average potential on the charging polarity side of the toner.
前記増厚用電圧が、直流成分だけからな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 according to claim 1, wherein the thickening voltage comprises only a direct current component.
前記記録オフ電圧が、直流成分だけからなる前記増厚用電圧よりもトナーの帯電極性側に大きな値であるか、あるいは、周期パルス電圧からなる前記増厚用電圧の中心値よりもトナーの帯電極性側に大きな値であることを特徴とする画像形成装置。 The image forming apparatus according to any one of claims 1 to 3,
The recording off voltage is larger on the charging polarity side of the toner than the thickening voltage consisting only of a DC component, or the toner charge is larger than the central value of the thickening voltage consisting of a periodic pulse voltage. An image forming apparatus having a large value on the polarity side.
前記増厚用電圧は、周波数が前記ホッピング用周期パルス電圧の周波数よりも高い周期パルス電圧からなることを特徴とする画像形成装置。 The image forming apparatus according to claim 1, wherein:
2. The image forming apparatus according to claim 1, wherein the thickening voltage is a periodic pulse voltage whose frequency is higher than a frequency of the hopping periodic pulse voltage.
前記増厚電極として、ワイヤーからなるものを用いたことを特徴とする画像形成装置。 The image forming apparatus according to claim 1,
An image forming apparatus using a wire made of a wire as the thickening electrode.
上記増厚電極として、絶縁性材料からなる表面層を具備するものを用いたことを特徴とする画像形成装置。 The image forming apparatus according to claim 1,
An image forming apparatus using an electrode having a surface layer made of an insulating material as the thickening electrode.
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