JP5360551B2 - Image forming apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、直接記録方式によっ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 a direct recording method.
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、潜像を形成していない記録体の画像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によってトナー像を形成する。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。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を具備する基板903が配設されている。貫通孔902の周囲には、孔を囲むリング状の飛翔制御電極904が形成されている。なお、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。
As an image forming apparatus that forms an image by a direct recording method, for example, an apparatus described in
基板903の図中下方には、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を表面に担持する。この状態で飛翔制御電極904に例えばプラス極性の記録オン電圧が印加されると、トナー担持ローラ901の表面上で飛翔制御電極904と対向する位置にあるトナーや、これの近傍にあるトナーに、ローラ側から電極側に向かう電界が作用する。この電界の作用により、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記録する。
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、トナーを電極間でホッピングさせる。そして、ホッピングさせたトナーを、潜像担持体上の潜像に付着させることで現像を行う。このようなホッピング現像方式では、ホッピングによってトナー担持体の表面との付着力をなくしているトナーを潜像に付着させることにより、通常の1成分現像方式や2成分現像方式では実現が望めなかったほどの低電位現像を実現することができる。例えば、周囲の非画像部との電位差が僅か数十[V]である静電潜像にトナーを選択的に付着させることも可能である。 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 attached to a roller or a magnetic carrier is not used for development, but toner hopped on the surface of the toner carrier is 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 two adjacent hopping electrodes, and the toner is hopped between the electrodes. Then, development is performed by attaching the hopped toner to the latent image on the latent image carrier. In such a hopping development method, the toner that has lost its adhesion to the surface of the toner carrier by hopping is attached to the latent image, and thus cannot be realized in the normal one-component development method or the two-component development method. The low potential development can be realized. For example, toner can be selectively attached to an electrostatic latent image having a potential difference of only a few tens [V] with respect to surrounding non-image portions.
本発明者らは、直接記録方式とホッピング現像方式との両方を採用した画像形成装置を開発中である。この画像形成装置においては、ホッピングによってトナーにおけるトナー担持体表面との付着力をなくすことで、トナーを基板の貫通孔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。よって、記録オン電圧を大幅に低減することができる。 The present inventors are developing an image forming apparatus that employs both a direct recording method and a hopping development method. In this image forming apparatus, by eliminating the adhesion force of the toner to the surface of the toner carrier by hopping, it is not necessary to form an electric field for passing the toner through the through hole of the substrate so as to overcome the adhesion force. . Therefore, the recording on voltage can be greatly reduced.
しかしながら、この画像形成装置では、以下に説明する理由により、記録紙の非画像部にトナー汚れを発生させ易くなってしまうことが判明した。即ち、基板に配設した複数の貫通孔と、基板に対向する対向電極との間においては、貫通孔に対してトナーを通過させるか否かにかかわらず、トナーを対向電極に向けて静電移動させる電界を形成することになる。例えば、マイナス帯電性のトナーをトナー担持体の表面上でホッピングさせるための繰り返しパルス電圧の平均電位を0[V]にしたとする。このような繰り返しパルス電圧でホッピングするトナーを、複数の貫通孔のうち、画像部に対応する「画像孔」に引き寄せて通すためには、その「画像孔」を囲んでいる飛翔制御電極の電位を0[V]よりもプラス側に大きくする必要がある。そこで、「画像孔」を囲んでいる飛翔制御電極に印加する記録オン電圧を+50[V]に設定したとする。この記録オン電位の印加によって「画像孔」に通したトナーを対向電極に向けて静電移動させるためには、孔出口と対向電極との間に、トナーを対向電極に向けて静電移動させる電界を形成する必要がある。そこで、対向電極に印加する対向電圧を+1000[V]に設定したとする。一方、複数の貫通孔のうち、非画像部に対応する「非画像孔」においては、ホッピング中のトナーを孔側からトナー担持体側に向けて押し返してトナーの進入を阻止する必要がある。このため、「非画像孔」を囲んでいる飛翔制御電極に印加する記録オフ電圧を+200[V]に設定して、ホッピング中のトナーを平均電位0[V]のトナー担持体の表面に向けて押し返すようにしたとする。このとき、全ての飛翔制御電極に対向している対向電極には+1000[V]の対向電圧を印加しているので、「非画像孔」の孔出口と、対向電極との間にも、トナーを対向電極に向けて静電移動させる電界を形成することになるのである。 However, it has been found that this image forming apparatus is likely to cause toner contamination on the non-image portion of the recording paper for the reasons described below. In other words, between a plurality of through holes provided in the substrate and the counter electrode facing the substrate, the toner is electrostatically directed toward the counter electrode regardless of whether the toner is allowed to pass through the through hole. An electric field to be moved is formed. For example, it is assumed that the average potential of the repetitive pulse voltage for hopping the negatively charged toner on the surface of the toner carrier is set to 0 [V]. In order to draw the toner hopping with such a repetitive pulse voltage to the "image hole" corresponding to the image portion among the plurality of through holes, the potential of the flight control electrode surrounding the "image hole" Needs to be larger than 0 [V] on the plus side. Therefore, it is assumed that the recording on voltage applied to the flight control electrode surrounding the “image hole” is set to +50 [V]. In order to electrostatically move the toner passed through the “image hole” toward the counter electrode by applying the recording on potential, the toner is electrostatically moved toward the counter electrode between the hole outlet and the counter electrode. An electric field needs to be formed. Therefore, it is assumed that the counter voltage applied to the counter electrode is set to +1000 [V]. On the other hand, in the “non-image hole” corresponding to the non-image portion among the plurality of through holes, it is necessary to push back the toner being hopped from the hole side toward the toner carrier side to prevent the toner from entering. Therefore, the recording off voltage applied to the flight control electrode surrounding the “non-image hole” is set to +200 [V], and the toner during hopping is directed to the surface of the toner carrier having an average potential of 0 [V]. And push it back. At this time, since a counter voltage of +1000 [V] is applied to the counter electrode facing all the flight control electrodes, the toner is also provided between the hole outlet of the “non-image hole” and the counter electrode. Thus, an electric field for electrostatically moving the electrode toward the counter electrode is formed.
従来の一般的な直接記録方式では、トナー担持体の表面上で「非画像孔」に対向しているトナーについては、トナー担持体の表面から飛翔させずに、表面に付着させたままにしていたことから、「非画像孔」にトナーを進入させることがなかった。このため、「非画像孔」の孔出口と対向電極との間にトナー対向電極に向けて静電移動させる電界を形成していても、トナーを、「非画像孔」を通じて記録紙の非画像部に付着させてしまうことはなかった。ところが、開発中の画像形成装置では、トナー担持体の表面上の全域でトナーをホッピングさせるため、トナー担持体と「非画像孔」との対向領域でもトナーをホッピングさせることになる。「非画像孔」との対向領域でホッピングさせたトナーについては、「非画像孔」の周囲の飛翔制御電極(記録オフ電圧を印加)とトナー担持体との間の電界によってトナー担持体に向けて押し返している。しかし、環境によっては、十分に押し返すことができずに「非画像孔」に進入させてしまうことがある。具体的には、環境によっては、トナーの帯電量や流動性が非常に大きくなる。そして、トナー担持体の表面上で勢い良くホッピングしたトナーが、前述の電界中で停止せずに、慣性によって「非画像孔」まで到達してしまうのである。「非画像孔」まで到達したトナーは、孔出口から対向電極に向かう電界に従って対向電極上の記録紙まで静電移動して、トナー汚れを引き起こしてしまう。 In the conventional general direct recording method, the toner facing the “non-image hole” on the surface of the toner carrier is not allowed to fly from the surface of the toner carrier, but is left attached to the surface. Therefore, the toner did not enter the “non-image hole”. For this reason, even if an electric field is formed between the hole outlet of the “non-image hole” and the counter electrode, the toner is transferred to the non-image hole of the recording paper through the “non-image hole”. It did not adhere to the part. However, in the image forming apparatus under development, since the toner is hopped over the entire surface of the toner carrier, the toner is hopped even in the area where the toner carrier and the “non-image hole” are opposed to each other. For the toner hopped in the area opposite to the “non-image hole”, the toner is directed toward the toner carrier by the electric field between the flight control electrode (applying the recording off voltage) around the “non-image hole” and the toner carrier. Pushing back. However, depending on the environment, it may not be able to push back sufficiently and may enter a “non-image hole”. Specifically, depending on the environment, the charge amount and fluidity of the toner become very large. Then, the toner hopped vigorously on the surface of the toner carrier does not stop in the above-described electric field, but reaches the “non-image hole” by inertia. The toner that has reached the “non-image hole” electrostatically moves to the recording paper on the counter electrode according to the electric field from the hole outlet toward the counter electrode, causing toner contamination.
本発明は以上の問題点に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、記録オン電圧を従来よりも低減しつつ、記録部材の非画像部におけるトナー汚れの発生を回避することができる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-described problems, and an object of the present invention is to avoid the occurrence of toner contamination in the non-image area of the recording member while reducing the recording on-voltage as compared with the prior art. It is an object of the present invention to provide a direct recording type image forming apparatus.
上記目的を達成するために、請求項1の発明は、扁平な基体を具備するとともに、該基体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飛翔制御電極の組合せを複数具備する基板と、該基板に所定の間隙を介して対向する自らの表面にトナーを担持するトナー担持体と、該基板における該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、該対向電極に対して対向電圧を供給する対向電圧印加手段と、トナーの付着によって画像が形成される記録部材を該対向電極の表面上で搬送する搬送手段と、複数の貫通孔のうち、該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、と上記組合せをなしている飛翔制御電極に対して記録オン電圧を印加にする一方で、複数の貫通孔のうち、該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、と上記組合せをなしている飛翔制御電極に対して記録オフ電圧を印加する記録電圧印加手段とを備え、該トナー担持体の表面上のトナーを、該画像孔を通じて該対向電極に向けて静電移動させ、該対向電極上の記録部材に付着させて画像を形成する画像形成装置において、上記トナー担持体として、その表面に沿って並ぶ複数のホッピング電極を設けたものを用いるとともに、該表面上のトナーを複数のホッピング電極の間でホッピングさせるための繰り返しパルス電圧をそれらホッピング電極に印加するパルス電圧印加手段を設け、複数の上記貫通口にそれぞれ対応させて、前記基体における厚み方向の全域のうち、トナー担持体側の端部位置に配設した上記飛翔制御電極を1つだけ設け、
環境にかかわらず、該トナー担持体の表面上でホッピングしたトナーの上記非画像孔内への進入を阻止する値として、メーカーが正常動作を保証する環境範囲内における最大の高温多湿環境と最小の低温低湿環境とでそれぞれ、トナーの上記非画像孔内への進入を阻止する値に、該繰り返しパルス電圧の平均電位と、上記記録オフ電圧との差を設定し、且つ、上記記録オフ電圧を0[V]に設定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、上記繰り返しパルス電圧の平均電位が、上記記録オン電圧と上記記録オフ電圧との間の値であ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2の画像形成装置において、複数の上記飛翔制御電極に対する上記記録オン電圧の入切や上記記録オフ電圧の入切を、それぞれ専用のICによって行うようにした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3の画像形成装置であって、上記繰り返しパルス電圧の平均電位が250[V]であり、上記対向電圧が1250[V]であり、且つ、上記記録オン電圧が300[V]であることを特徴とするものである。
In order to achieve the above object, the invention of
Regardless of the environment, as a value to prevent entry into the toner carrying member surface on hopping toner of the non-image hole at the maximum of the minimum and humid environment in the environment ranges manufacturers to ensure the normal operation The difference between the average potential of the repetitive pulse voltage and the recording off voltage is set to a value that prevents the toner from entering the non-image hole in each of the low temperature and low humidity environments , and the recording off voltage Is set to 0 [V] .
According to a second aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to the first aspect, the average potential of the repetitive pulse voltage is a value between the recording on voltage and the recording off voltage. Is.
According to a third aspect of the present invention, in the image forming apparatus of the second aspect, the recording on voltage is turned on and off and the recording off voltage is turned on and off with respect to a plurality of the flight control electrodes. It is characterized by that.
According to a fourth aspect of the present invention, in the image forming apparatus of the third aspect, the average potential of the repetitive pulse voltage is 250 [V], the counter voltage is 1250 [V], and the recording is performed. The on-voltage is 300 [V].
これらの発明においては、トナーのホッピングにより、トナー担持体の表面とトナーとの付着力をなくすことで、基板の飛翔制御電極に印加する記録オン電圧を従来よりも低減することができる。
また、環境変動によって帯電量や流動性を非常に大きくしたトナーがトナー担持体の表面上で勢い良くホッピングしたとしても、繰り返しパルス電圧の平均電位と、記録オフ電圧との差が、そのトナーの非画像孔への進入を阻止する値になっているので、記録部材の非画像部におけるトナー汚れの発生を回避することができる。
In these inventions, by eliminating the adhesive force between the surface of the toner carrier and the toner by hopping the toner, the recording on voltage applied to the flight control electrode of the substrate can be reduced as compared with the prior art.
Even if the toner whose charge amount and fluidity are greatly increased due to environmental fluctuations hops vigorously on the surface of the toner carrier, the difference between the average potential of the repeated pulse voltage and the recording off voltage Since the value prevents entry into the non-image hole, it is possible to avoid the occurrence of toner contamination in the non-image portion of the recording member.
以下、本発明を適用した直接記録方式の画像形成装置であるカラープリンタ(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2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、それぞれイエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(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、中間記録装置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) which is an image forming apparatus of a direct recording system to which the present invention is applied will be described.
First, the basic configuration of the printer will be described. FIG. 2 is a schematic configuration diagram illustrating the printer according to the embodiment. In this figure, this printer is configured to form an
画像形成部90Y,M,C,Kは、鉛直方向に所定のピッチで並ぶように配設され、それぞれ、制御基板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
中間記録装置100は、画像形成部90Y,M,C,Kの図中右側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、押さえローラ103、4つの対向電極ローラ104Y,M,C,K、転写ローラ115などを有している。中間記録ベルト101は、駆動ローラ102と、4つの対向電極ローラ104Y,M,C,Kとによって縦長の姿勢で張架されながら、駆動ローラ102の図中反時計回り方向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
中間記録装置100の4つの対向電極ローラ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の制御基板10Y,M,C,Kに対向するように配設されている。また、中間記録装置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
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131とこれに向けて押圧されている加圧ローラ132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
図3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4は、このトナー担持スリーブ30Yの横断面図である。また、図5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3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4や図5に示すように、ホッピング電極としての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3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. 3 is a perspective view showing the
図3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A相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相パルス電圧は、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B相パルス電圧が印加される。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相パルス電圧は、複数のB相電極33bYにそれぞれ導かれる。
The
図6は、A相電極33aYに印加されるA相パルス電圧、及びB相電極33bYに印加されるB相パルス電圧の波形を示すグラフである。A相パルス電圧と、B相パルス電圧とは、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。それぞれのパルス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。このようなパルス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. 6 is a graph showing waveforms of the A-phase pulse voltage applied to the A-phase electrode 33aY and the B-phase pulse voltage applied to the B-phase electrode 33bY. The A-phase pulse voltage and the B-phase pulse 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 pulse 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 pulse voltage is applied to each electrode, the Y toner on the surface of the
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の矩形波状のパルス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、逆位相のパルス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7)。 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 pulse 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. Even so, it is possible to cause a flare phenomenon as in the case of employing a pulse voltage having an opposite phase (FIG. 7).
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2に示したY用の制御基板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制御基板10Yの近傍に至ると、必要に応じて制御基板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4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. 4, a surface
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、ステンレス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。
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することが可能である。即ち、まず、基板32Y上にAl、Ni−Cr等の導電性材料を0.1〜10[μm]、好ましくは0.5〜2.0[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る。
The A-phase electrode 33aY and the B-phase electrode 33bY can be created 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]、好ましくは厚さ0.5〜2[μm]で成膜したものを例示することができる。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8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にはY用の制御基板10Yが所定の間隙を介して対向配設されており、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、制御基板10Yの上方では、中間記録ベルト101が図中矢印方向に移動しており、更にその上方には対向電極ローラ104Yがベルトと制御基板10Yとを介してトナー担持スリーブ30Yに対向している。トナー担持スリーブ30Yと制御基板10Yとの間においては、図9に示すように、トナー担持スリーブ30Y上のトナーがホッピングして、制御基板10Yに近づく。
FIG. 8 is an enlarged configuration diagram showing a part of the Y
制御基板10Yは、基体としての絶縁性基板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。なお、図8や図9では、便宜上、貫通孔14Y及び飛翔制御電極12Yの組合せを1つしか示していないが、制御基板10Yには、その組合せが複数形成されている。孔近傍電極としての飛翔制御電極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リード部15Yが繋がっており、それらリード部15Yは互いに絶縁を維持する状態で、記録制御部28Yに接続されている。
The
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8に示したA相パルス電圧や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の半分の電位が、スリーブ表面上での平均電位Vsとなる。例えば、パルス電圧として、一方のピークが+150[V]で且つもう一方のピークが−150[V]のものを用いた場合、平均電位Vsは0[V]である。パルス電圧の周波数fは、例えば、0.5〜7[KHz]程度である。なお、パルス電圧のVppは、±60〜±300程度がよい。
The
一方、制御基板10Yの飛翔制御電極12Yは、スイッチングドライバ27Yに接続されている。このスイッチングドライバ27Yは、電源26Yから出力される記録オン電圧Vc−onや記録オフ電圧Vc−offの印加の入切を、複数の飛翔制御電極12Yに対して個別に行うものであり、個別の入切を実現するために、飛翔制御電極12Yと同数のICを具備している。
On the other hand, the
図10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との関係を示すグラフである。同図において、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相パルス電圧とB相パルス電圧との平均電位Vsを示している。つまり、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。引き寄せられたトナーは、貫通孔14Yを通過して対向電極ローラ104Kに向けて飛翔し、対向電極ローラ104K上の中間記録ベルト101に着地してドットを形成する。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。
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
なお、対向電極ローラ104Kに印加する対向バイアスVpの値は、制御基板10Yと対向電極ローラとの距離に応じて設定される。当然ながら、距離が大きくなるほど、対向バイアスVpは大きな値に設定される。
The value of the counter bias Vp applied to the
図11は、Y用の画像形成部(90Y)を示す拡大構成図である。図2では、便宜上、トナー担持スリーブ30Yの周囲構成を省略して示していたが、図11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. 11 is an enlarged configuration diagram illustrating the Y image forming unit (90Y). In FIG. 2, for convenience, the peripheral configuration 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、演算手段としてのCPU(Central Processing Unit)や、データ記憶手段としてのRAM(Random Access Memory)やROM(Read Only Memory)を備えている。そして、ROM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 CPU (Central Processing Unit) as calculation means, and a RAM (Random Access Memory) and ROM (Read Only Memory) as data storage means. The ROM stores the Vtref for Y, which is the target value of the 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、制御基板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制御基板10Yとの対向領域に向けて搬送される。そして、制御基板10Yとの対向領域において、必要に応じて制御基板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制御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制御基板の貫通孔内に取り込んでいる。これにより、制御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、100[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
また、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、トナーの摩擦帯電を促して、トナーの帯電量不足の発生を抑えることができる。具体的には、トナー担持スリーブ30Yの表面上でトナーを繰り返しホッピングさせると、スリーブ表面に対してトナーを繰り返し衝突させて、トナーの摩擦帯電を促すことができるのである。
Further, in this printer, by hopping the toner on the surface of the
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、実施形態に係るプリンタと同様の構成のプリンタ試験機を用意した。このプリンタにおける各色の画像形成部における条件は次の通りである。
・トナー担持スリーブと制御基板との間の間隙:200[μm]
・制御基板と中間記録ベルトとの間の間隙:300[μm]
Next, experiments conducted by the present inventors will be described.
The inventors prepared a printer testing machine having the same configuration as the printer according to the embodiment. Conditions in the image forming unit for each color in this printer are as follows.
A gap between the toner carrying sleeve and the control substrate: 200 [μm]
・ Gap between the control board and the intermediate recording belt: 300 [μm]
プリンタ試験機における各色の画像形成部のうち、K用の画像形成部だけを用いて、フレアを形成しない場合と形成した場合とにおけるトナー汚れの差を調べる実験を行った。具体的には、まず、フレアを形成しない条件で、記録オフ電圧とトナー汚れの関係とを調べた。詳しくは、トナー担持スリーブの表面上でKトナーをホッピングさせず(Aパルス電圧及びB相パルス電圧を印加しない状態)、且つ中間記録ベルト101を停止させた状態で、制御基板の全ての飛翔制御電極に対して記録オフ電圧Vc−offを所定時間だけ印加した。その後、中間記録ベルト101の表面上に付着したトナーを粘着テープに転写し、テープに付着したトナー量を観察した結果に基づいて、トナー汚れの有無を評価した。このような評価を、−50[V]、−100[V]、−150[V]、−200[V]という4通りの記録オフ電圧Vc−offの条件でそれぞれ行った。対向電極ローラ104Kに印加する対向電圧Vpについては、1000[V]で一定とした。次に、トナー担持スリーブの表面上でKトナーをホッピングさせ(Aパルス電圧及びB相パルス電圧を印加した状態)、且つ中間記録ベルト101を停止させた状態で、同様の実験を行った。トナー担持スリーブの電極に印加するA相パルス電圧、B相パルス電圧としては、ピークツウピーク電圧が1[kV]で且つ周波数fが周波数1[kHz]の矩形波であって、互いに逆位相のものを採用した。この実験の結果を次の表1に示す。
表1に示すように、トナー担持スリーブの表面上のトナーでフレアを形成しない場合には、記録オフ電圧Vc−offとして−50[V]という非常に小さな値のものを採用しても、トナー汚れを引き起こすことがなかった。これに対し、フレアを形成した場合には、記録オフ電圧Vc−offを−200[V]まで大きくしないと、トナー汚れを引き起こすことがわかった。この結果から、フレアを形成する本プリンタにおいては、フレアを形成していなかった従来の画像形成装置に比べて、トナー汚れを引き起こし易くなることがわかった。また、フレアを形成する場合、記録オフ電圧Vc−offをある程度大きくしないとトナー汚れを引き起こすことから、次のことがわかった。即ち、トナー担持スリーブと飛翔制御電極との間に、トナーを飛翔制御電極側からスリーブ側に押し返す電界を形成していても、その電界の強さによっては、ホッピングしたトナーを「非画像部孔」に進入させてしまうことがわかった。 As shown in Table 1, when flare is not formed with the toner on the surface of the toner carrying sleeve, the toner can be used even if a recording off voltage Vc-off having a very small value of −50 [V] is adopted. Dirt was not caused. On the other hand, when flare was formed, it was found that toner smearing would occur unless the recording off voltage Vc-off was increased to -200 [V]. From this result, it was found that in this printer that forms flare, toner contamination is more likely to occur than in a conventional image forming apparatus that did not form flare. In addition, when flare is formed, toner contamination occurs unless the recording off voltage Vc-off is increased to some extent. That is, even if an electric field is formed between the toner carrying sleeve and the flight control electrode to push the toner back from the flight control electrode side to the sleeve side, depending on the strength of the electric field, the hopped toner may be It was found that it would enter.
本発明者らは、この実験に鑑みて、プリンタ試験機における記録オフ電圧Vc−offを−200[V]に設定して、種々の実験を長期間に渡って行うことにした。ところが、時と場合によっては、−200[V]の記録オフ電圧Vc−offの条件でも、中間記録ベルト101の非画像部にトナー汚れを発生させてしまうことがわかった。環境によっては、トナーの帯電量や流動性が過剰になるからだと考えられた。
In view of this experiment, the present inventors set the recording off voltage Vc-off in the printer tester to −200 [V] and perform various experiments over a long period of time. However, it has been found that depending on time and circumstances, toner smearing may occur in the non-image area of the
そこで、環境にかかわらず、トナー担持スリーブの表面上でホッピングさせたトナーを、記録オフ電圧Vc−offが印加される飛翔制御電極の中央にある「非画像孔」内に進入させずにいられる値を調べてみた。具体的には、まず、プリンタ試験機の補償環境を設定した。この補償環境とは、ユーザーに対し、その補償環境で示される環境範囲で装置を使用している限り、正常な画像形成が行われることを補償するものである。この補償環境(適切な環境範囲)は、市販の画像形成装置であれば、その取り扱い説明書に明記されるのが一般的である。プリンタ試験機の補償環境を設定したら、次に、その補償環境における最大の高温多湿環境の条件を実験室内でつくり出した後、トナー汚れを回避し得る記録オフ電圧Vc−offの最小値を実験によって調べた。その後、補償環境における最小の低温低湿環境の条件を実験室内でつくり出した後、同様にして、記録オフ電圧Vc−offの最小値を実験によって調べた。そして、それら最小値のうち、何れか大きい方を、環境にかかわらず、ホッピングさせたトナーを「非画像孔」内に進入させずにいられる値とした。実験の結果、その値は−250[V]であることがわかった。 Therefore, regardless of the environment, the toner hopped on the surface of the toner carrying sleeve can be prevented from entering the “non-image hole” in the center of the flight control electrode to which the recording off voltage Vc-off is applied. I checked the value. Specifically, first, the compensation environment of the printer tester was set. This compensation environment compensates the user that normal image formation is performed as long as the apparatus is used in the environment range indicated by the compensation environment. This compensation environment (appropriate environment range) is generally specified in the instruction manual of a commercially available image forming apparatus. After setting the compensation environment of the printer testing machine, next, after creating the maximum hot and humid environment conditions in the compensation environment, the minimum value of the recording off voltage Vc-off that can avoid toner contamination is experimentally determined. Examined. Thereafter, the minimum low-temperature and low-humidity conditions in the compensation environment were created in the laboratory, and similarly, the minimum value of the recording off voltage Vc-off was examined by experiment. Of these minimum values, the larger one is set to a value at which the hopped toner can be prevented from entering the “non-image hole” regardless of the environment. As a result of the experiment, it was found that the value was −250 [V].
この実験結果に鑑みて、実施形態のプリンタにおいては、次の表2に示すように、各色の画像形成部において、「非画像孔」を囲んでいる飛翔制御電極に印加する記録オフ電圧Vc−offの値を、−250[V]に設定している。なお、表2において、Vsは、トナー担持スリーブの電極に印加するA相パルス電圧やB相パルス電圧の平均電位を示している。また、Vpは、対向電極ローラに印加する対向電圧を示している。また、Vc−onは、「画像孔」を囲んでいる飛翔制御電極に印加する記録オン電圧を示している。
かかる構成の本プリンタにおいては、各色の画像形成部にてそれぞれ、トナー担持スリーブの表面でトナーをホッピングさせて、トナー担持スリーブの表面とトナーとの付着力をなくすことで、制御基板の飛翔制御電極に印加する記録オン電圧を従来よりも低減することができる。また、トナー担持スリーブの表面上でホッピングさせたトナーの「非画像孔へ」の進入を環境にかかわらず阻止することで、中間記録ベルト101の非画像部におけるトナー汚れの発生を回避することができる。
In this printer having such a configuration, the control board flying control is performed by hopping the toner on the surface of the toner carrying sleeve in each color image forming unit to eliminate the adhesion between the surface of the toner carrying sleeve and the toner. The recording on voltage applied to the electrode can be reduced as compared with the conventional case. Further, by preventing the toner hopped on the surface of the toner carrying sleeve from entering the “non-image hole” regardless of the environment, it is possible to avoid the occurrence of toner contamination in the non-image portion of the
次に、実施形態に係るプリンタに、より特徴的な構成を付加した実施例のプリンタについて説明する。
表2に示した例では、記録オフ電圧Vc−offと記録オン電圧Vc−onとを互いに逆極性にしている。このような設定では、複数の飛翔制御電極についてそれぞれ、マイナス極性の記録オフ電圧Vc−offを入切するためのICと、プラス極性の記録オン電圧Vc−onを入切するためのICとの両方が必要になってしまう。
Next, a printer according to an example in which a more characteristic configuration is added to the printer according to the embodiment will be described.
In the example shown in Table 2, the recording off voltage Vc-off and the recording on voltage Vc-on have opposite polarities. In such a setting, for each of the plurality of flight control electrodes, an IC for turning on / off the negative polarity recording off voltage Vc-off and an IC for turning on / off the positive polarity recording on voltage Vc-on. Both are needed.
そこで、実施例に係るプリンタにおいては、表2に示した各種電圧の間の電位差と同じ電位差をそれぞれ確保した上で、記録オフ電圧を0[V]にし得る値に、平均電位Vs、対向電圧Vp、記録オフ電圧Vc−off、記録オン電圧Vc−onをそれぞれ設定している。具体的には、表2における各種の電位差は次の通りである。
・平均電位Vsと対向電圧Vpとの電位差=1000[V]
・平均電位Vsと記録オフ電圧Vc−offとの電位差=250[V]
・平均電位Vsと記録オン電圧Vc−onとの電位差=50[V]
・記録オフ電圧Vc−offと記録オン電圧Vc−onとの電位差=300[V]
Therefore, in the printer according to the embodiment, the same potential difference as that between the various voltages shown in Table 2 is secured, and the average potential Vs and the counter voltage are set to values that can set the recording off voltage to 0 [V]. Vp, recording off voltage Vc-off, and recording on voltage Vc-on are set. Specifically, various potential differences in Table 2 are as follows.
The potential difference between the average potential Vs and the counter voltage Vp = 1000 [V]
The potential difference between the average potential Vs and the recording off voltage Vc-off = 250 [V]
The potential difference between the average potential Vs and the recording on voltage Vc-on = 50 [V]
The potential difference between the recording off voltage Vc-off and the recording on voltage Vc-on = 300 [V]
これらの電位差と同じ電位差を確保した状態で、記録オフ電圧Vc−offを0[V]にするためには、次の表3に示すように、各種の電圧をそれぞれ250[V]ずつ、プラス極性側にシフトさせればよい。このようにすることで、表2と同じ機能を発揮しつつ、記録オフ電圧Vc−offを0[V]にすることができる。
そこで、実施例に係るプリンタにおいては、各色の画像形成部における電圧条件として、表3に示したものと同じ条件に設定している。 Therefore, in the printer according to the embodiment, the same voltage condition as that shown in Table 3 is set as the voltage condition in the image forming unit for each color.
次に、実施形態に係るプリンタの変形例について説明する。
図12は、変形例に係るプリンタにおける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。
Next, a modified example of the printer according to the embodiment will be described.
FIG. 12 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、制御基板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
制御基板10Yとの対向領域で制御基板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
以上、実施例に係るプリンタにおいては、記録オフ電圧Vc−offを0[V]に設定しているので、記録オフ電圧Vc−off、記録オン電圧Vc−onとして互いに逆極性の値を設定する場合に比べて、飛翔制御電極に対する電圧の入切を行うためのICの数を半分にすることができる。 As described above, in the printer according to the embodiment, since the recording off voltage Vc-off is set to 0 [V], values having opposite polarities are set as the recording off voltage Vc-off and the recording on voltage Vc-on. Compared to the case, the number of ICs for turning on / off the voltage to the flight control electrode can be halved.
10Y:制御基板(基板)
11Y:絶縁性基板(基体)
12Y:飛翔制御電極(孔近傍電極)
14Y:貫通孔
26Y:電源(記録電圧印加手段の一部)
27Y:スイッチングドライバ(記録電圧印加手段の一部)
30Y:トナー担持スリーブ(トナー担持体)
914Y:搬送制御部(パルス電圧印加手段)
100:中間記録装置(搬送手段)
101:中間記録ベルト(記録部材)
104Y,M,C,K:対向電極ローラ(対向電極)
116:対向電源(対向電圧印加手段)
10Y: Control board (board)
11Y: Insulating substrate (base)
12Y: Flight control electrode (near hole electrode)
14Y: Through
27Y: Switching driver (part of recording voltage applying means)
30Y: Toner carrying sleeve (toner carrier)
914Y: Conveyance control unit (pulse voltage application means)
100: Intermediate recording apparatus (conveying means)
101: Intermediate recording belt (recording member)
104Y, M, C, K: counter electrode roller (counter electrode)
116: Counter power supply (counter voltage applying means)
Claims (4)
該基板に所定の間隙を介して対向する自らの表面にトナーを担持するトナー担持体と、
該基板における該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、
該対向電極に対して対向電圧を供給する対向電圧印加手段と、
トナーの付着によって画像が形成される記録部材を該対向電極の表面上で搬送する搬送手段と、
複数の貫通孔のうち、該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、と上記組合せをなしている飛翔制御電極に対して記録オン電圧を印加にする一方で、複数の貫通孔のうち、該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、と上記組合せをなしている飛翔制御電極に対して記録オフ電圧を印加する記録電圧印加手段とを備え、
該トナー担持体の表面上のトナーを、該画像孔を通じて該対向電極に向けて静電移動させ、該対向電極上の記録部材に付着させて画像を形成する画像形成装置において、
上記トナー担持体として、その表面に沿って並ぶ複数のホッピング電極を設けたものを用いるとともに、
該表面上のトナーを複数のホッピング電極の間でホッピングさせるための繰り返しパルス電圧をそれらホッピング電極に印加するパルス電圧印加手段を設け、
複数の上記貫通口にそれぞれ対応させて、前記基体における厚み方向の全域のうち、トナー担持体側の端部位置に配設した上記飛翔制御電極を1つだけ設け、
環境にかかわらず、該トナー担持体の表面上でホッピングしたトナーの上記非画像孔内への進入を阻止する値として、メーカーが正常動作を保証する環境範囲内における最大の高温多湿環境と最小の低温低湿環境とでそれぞれ、トナーの上記非画像孔内への進入を阻止する値に、該繰り返しパルス電圧の平均電位と、上記記録オフ電圧との差を設定し、
且つ、上記記録オフ電圧を0[V]に設定したことを特徴とする画像形成装置。 A substrate having a flat base, a plurality of through-holes penetrating the base in the thickness direction, and a plurality of combinations of flight control electrodes provided in the vicinity of the through-hole;
A toner carrier that carries toner on its surface facing the substrate with a predetermined gap therebetween;
A counter electrode opposed to a surface of the substrate opposite to the surface facing the toner carrier via a predetermined gap;
A counter voltage applying means for supplying a counter voltage to the counter electrode;
Conveying means for conveying a recording member on which an image is formed by adhesion of toner on the surface of the counter electrode;
Among the plurality of through holes, a recording on voltage is applied to the flight control electrode having the above combination with an image hole that is a through hole at a position corresponding to the image portion of the recording member. Recording voltage applying means for applying a recording off voltage to the flight control electrode in combination with the non-image hole which is a through hole in a position corresponding to the non-image portion of the recording member And
In the image forming apparatus for forming an image by electrostatically moving the toner on the surface of the toner carrier toward the counter electrode through the image hole and attaching the toner to a recording member on the counter electrode.
As the toner carrier, a toner carrier having a plurality of hopping electrodes arranged along the surface thereof is used.
Providing a pulse voltage applying means for applying a repetitive pulse voltage for hopping the toner on the surface between the hopping electrodes to the hopping electrodes ;
In correspondence with each of the plurality of through-holes, only one flight control electrode disposed at the end position on the toner carrier side in the entire thickness direction of the base is provided,
Regardless of the environment, as a value to prevent entry into the toner carrying member surface on hopping toner of the non-image hole at the maximum of the minimum and humid environment in the environment ranges manufacturers to ensure the normal operation Set the difference between the average potential of the repetitive pulse voltage and the recording off voltage to a value that prevents the toner from entering the non-image hole in each of the low-temperature and low-humidity environments ,
An image forming apparatus characterized in that the recording off voltage is set to 0 [V] .
上記繰り返しパルス電圧の平均電位が、上記記録オン電圧と上記記録オフ電圧との間の値であることを特徴とする画像形成装置。An image forming apparatus, wherein an average potential of the repetitive pulse voltage is a value between the recording on voltage and the recording off voltage.
複数の上記飛翔制御電極に対する上記記録オン電圧の入切や上記記録オフ電圧の入切を、それぞれ専用のICによって行うようにしたことを特徴とする画像形成装置。An image forming apparatus characterized in that on / off of the recording on voltage and on / off of the recording off voltage with respect to a plurality of the flight control electrodes are respectively performed by dedicated ICs.
上記繰り返しパルス電圧の平均電位が250[V]であり、The average potential of the repetitive pulse voltage is 250 [V],
上記対向電圧が1250[V]であり、The counter voltage is 1250 [V],
且つ、上記記録オン電圧が300[V]であることを特徴とする画像形成装置。An image forming apparatus wherein the recording on voltage is 300 [V].
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