JP5696932B2 - 画像形成装置 - Google Patents

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本発明は、直接記録方式とホッピング方式とを併用し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。
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、トナー保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との組合せを１つしか図示していないが、実際には複数設けている。
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９０７７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。
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との組合せを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。
そこで、特許文献１に記載の画像形成装置では、直接記録方式において、トナー担持ローラの表面に吸着させたトナーではなく、その表面上でホッピングさせたトナーを用いるホッピング方式を採用している。詳しくは、この画像形成装置は、トナー担持ローラ９０１として、図２に示すような第１電極たるＡ相電極９０１ａと第２電極たるＢ相電極９０１ｂとを周方向に交互に配設したものを用いる。Ａ相電極９０１ａに対しては、図３に示すようなＡ相繰り返しパルス電圧を印加する。また、Ｂ相電極９０１ｂに対しては、図示のように、Ａ相繰り返しパルス電圧と逆位相で、且つ位相以外の条件がＡ相繰り返しパルス電圧と同じ条件に調整したＢ相繰り返しパルス電圧を印加する。この印加により、トナー担持ローラ９０１の表面上において、互いに隣り合うＡ相電極９０１ａとＢ相電極９０１ｂとの間でトナー粒子をホッピングによって往復移動させる。このようにしてトナー粒子をホッピングさせているトナー担持ローラ９０１を回転させて、ホッピング中のトナー粒子を回路基板９０３の貫通孔９０２との対向位置に搬送する。トナー粒子をホッピングさせていることで、トナー担持ローラ９０１の表面とトナー粒子との付着力を無くしているので、トナー粒子を貫通孔９０２に通すための電界として、前記表面との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、上述した記録オン電圧を大幅に低減して、記録オン電圧のスイッチング用のＩＣの低コスト化を図ることができる。
ところが、かかる構成では、ベタ画像などといった画像面積率の高い画像を連続して出力すると、画像濃度を次第に低下させていき、やがて画像濃度不足を引き起こしてしまうという現象を発生させ易くなることが、本発明者らの実験によって判明した。そこで、本発明者らは、かかる現象を引き起こしてしまう原因について鋭意研究したところ、次のようなことがわかってきた。即ち、トナー粒子Ｔをホッピングさせた状態では、図４に示すように、回路基板９０３の飛翔制御電極９０４に記録オン電圧を印加して一部のトナー粒子Ｔを貫通孔９０２に進入させる際、孔周囲のトナー粒子Ｔを基板表面の孔周囲箇所に付着させる。基板表面の孔周囲箇所には、トナーとは逆極性の記録オン電圧が印加される飛翔制御電極９０４が存在するからである。記録オン電圧の印加時間は長くてもせいぜい数百［ｍｓｅｃ］程度であり、その印加が終わると、飛翔制御電極９０４にはトナーと同極性の記録オフ電圧が印加される。これにより、通常は基板表面の孔周囲箇所に付着していたトナー粒子Ｔが飛翔制御電極９０４と反発して基板表面から離れる。ところが、高画像面積率の画像を連続出力する際に、同じ飛翔制御電極９０４に対して記録オン電圧を短時間のうちに繰り返し印加していると、トナー粒子Ｔを基板表面の孔周囲箇所に強く押し付けてしまう。そして、トナー粒子Ｔと基板表面との付着力や、基板表面上のトナー粒子同士の付着力を非常に高めてしまい、飛翔制御電極９０４に記録オフ電圧を印加してもトナー粒子を基板表面から離間させることができなくなることがある。すると、多くのトナー粒子が基板表面の孔周囲箇所に付着したままの状態になり、それらトナー粒子の電荷により、貫通孔９０２に対するトナー粒子の進入を阻害する電界が孔周囲に形成されてしまう。この電界の形成により、貫通孔９０２に対するトナー通過量を低減してしまうことが、画像濃度不足を引き起こしている原因になっていることがわかった。
本発明は、以上の背景に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、直接記録方式とホッピング方式とを併用する構成において、回路基板表面の孔近傍箇所にトナーを固着させることに起因する画像濃度不足の発生を抑えることである。
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これの近傍に設けられた孔近傍電極の組合せである孔電極組を複数具備する回路基板と、前記回路基板に対向する自らの表面に沿って並ぶ第１電極及び第２電極の組合せを複数具備し、且つ前記表面上にトナーを保持するトナー保持体と、前記回路基板に対してトナー保持体側とは反対側から対向する対向電極と、画像情報を取得する画像情報取得手段と、前記第１電極及び第２電極のうち、少なくとも一方に対して周期的に変化する電圧を印加することで、前記トナー保持体の表面上のトナー粒子を両電極間でホッピングさせる第１電圧印加手段と、前記画像情報取得手段によって取得された画像情報に基づいて、前記回路基板における複数の前記孔近傍電極のうち、画像を構成するためのドットに対応する位置にある前記貫通孔である画像孔と組合せをなしている前記孔近傍電極に対して記録オン電圧を印加することで、前記トナー保持体の表面上でホッピングしているトナー粒子を前記画像孔に進入させる一方で、ドットに対応する位置にない前記貫通孔である非画像孔と組合せをなしている前記孔近傍電極に対して記録オフ電圧を印加することで、前記トナー保持体の表面上でホッピングしているトナー粒子の前記非画像孔への進入を阻止する第２電圧印加手段と、少なくとも前記第１電圧印加手段及び第２電圧印加手段を制御する制御手段とを備え、前記画像孔に進入したトナー粒子を前記対向電極に向けて飛翔させて、前記対向電極又はこれの表面上にある記録シートにドットを形成する画像形成装置において、前記画像情報に基づく画像を前記対向電極又は記録シートに形成していないときに、前記第１電極及び第２電極のうち、何れか一方に対して、所定の周期で立ち上がりと立ち下がりとを繰り返す繰り返しパルス電圧を印加しながら、他方に対して、前記繰り返しパルス電圧の立ち上がりピーク値と立ち下がりピーク値との中心の値の一定電圧を印加し、同時に、前記孔近傍電極に対して、ホッピング中のトナーを前記貫通孔内に進入させ得る値の進入電圧と、ホッピング中のトナーの前記貫通孔内への進入を阻止し得る値の阻止電圧とを交互に切り換えて印加することで、前記貫通孔の周囲に付着したトナーの除去を促進するトナー除去促進処理を実施するように、前記制御手段を構成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の画像形成装置において、前記画像情報取得手段によって取得された画像情報に基づく画像形成を終えた後に、前記トナー除去促進処理を実施するように、前記制御手段を構成した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の画像形成装置において、複数の記録シートに対して連続的に画像を形成する連続画像形成モードの実行中に、前記第１電極及び第２電極のうち、一方に対し、周期的に変化する電圧として前記繰り返しパルス電圧を印加しつつ、他方に対し、前記一定電圧を印加して、前記トナー保持体の表面上のトナーをホッピングさせる処理を実行するように、前記制御手段を構成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の画像形成装置において、自らの無端移動する表面を前記回路基板と前記対向電極との間に通す無端移動体を設けるとともに、前記連続画像形成モードの実行中に、複数の前記孔近傍電極のうち、前記無端移動体の表面のシート間対応領域に対向しているものに対して前記進入電圧及び阻止電圧を交互に切り換えて印加することで、前記回路基板の全ての前記貫通孔のうち、前記シート間対応領域に対向している前記貫通孔の周囲箇所に対してのみ、前記トナー除去促進処理を施すように、前記制御手段を構成した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乃至４の何れかの画像形成装置において、前記対向電極、又はこれの表面上にある部材、に形成された画像の画像濃度を検知する画像濃度検知手段を設けるとともに、所定のタイミングで、単位面積あたりのドット数の違いによって互いに画像濃度を異ならせた複数の中間調テスト画像を形成し、それぞれの中間調テスト画像についての画像濃度の検知結果に基づいて、中間調画像部におけるドット数を決定するトッド数決定処理を実施し、且つ、複数の前記中間調テスト画像を前記トナー除去促進処理によって形成するように、前記制御手段を構成した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、ドットの形成のために前記記録オン電圧を印加した前記孔近傍電極に対しては、ドット形成後に前記記録オフ電圧を印加するようにし、且つ、所定枚数の記録シートに対して画像形成を行う毎に、前記所定枚数における出力１枚あたりの平均出力ドット数を算出し、算出結果が所定の閾値を超えた場合にのみ、前記トナー除去促進処理を実施するように、前記制御手段を構成し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５の何れかの画像形成装置において、ドットの形成のために前記記録オン電圧を印加した前記孔近傍電極に対しては、ドット形成後に前記記録オフ電圧を印加するようにし、且つ、所定枚数の記録シートに対して画像形成を行う毎に、複数の前記貫通孔についてそれぞれ、前記所定枚数における累積出力ドット数、あるいは累積出力ドット数の出力可能ドット数に対する割合を個別に算出し、算出結果が所定の閾値を超えた貫通孔に対してのみ、その孔周囲箇所に対する前記トナー除去促進処理を実施するように、前記制御手段を構成したことを特徴とするものである。
これらの発明においては、画像形成を行っていないときに、トナー保持体に配設された第１電極及び第２電極のうち、何れか一方に対して、所定の周期で立ち上がりと立ち下がりとを繰り返す繰り返しパルス電圧を印加しながら、他方に対して、前記繰り返しパルス電圧の立ち上がりピーク値と立ち下がりピーク値との中心の値の一定電圧を印加し、同時に、孔近傍電極に対して、進入電圧と阻止電圧とを交互に切り換えて印加するトナー除去促進処理を実施することで、本発明者らが後述する実験で明らかにしたように、回路基板表面の孔近傍箇所に付着してしまったトナーの除去を促進する。このようなトナー除去促進処理を実施して、回路基板表面の孔近傍箇所へのトナー固着を抑えることで、トナー固着に起因する画像濃度不足の発生を抑えることができる。
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。 直接記録方式とホッピング方式とを併用した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。 同画像形成装置のトナー担持ローラの第１電極に印加される第１繰り返し電圧と第２電極に印加される第２繰り返し電圧との経時変化を示す波形図。 同トナー担持ローラ上におけるトナー粒子のホッピング状態を示す構成図。 実施形態に係るプリンタを示す概略構成図。 同プリンタにおけるＹ用の画像形成部のトナー保持スリーブを示す斜視図。 同トナー保持スリーブを示す横断面図。 同トナー保持スリーブの円筒部を平面的に展開した平面展開図。 同画像形成部の一部とその周囲とを示す拡大構成図。 同画像形成部の回路基板の孔近傍電極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。 同回路基板を中間記録ベルト側から示す平面図。 同回路基板をトナー保持スリーブ側から示す平面図。 同画像形成部を示す拡大構成図。 実施形態に係るプリンタの第１変形例における回路基板をトナー保持スリーブ側から示す平面図。 第２変形例に係るプリンタのＹ用のホッピングユニットを示す拡大構成図。 従来装置における連続プリント枚数と画像ＩＤ（画像濃度）との関係を示すグラフ。 （ａ）は、実験２において、トナー担持ローラの第１電極と第２電極とのうち、何れか一方に対して印加された電圧の経時変化を示す波形図。（ｂ）は、実験２において、他方の電極に印加された電圧の経時変化を示す波形図。 記録オン電圧Ｖｃ−ｏｎのディーティ比と波形との関係を示す波形図。 実施形態に係るプリンタのＹ用の回路基板における貫通孔１４Ｙ及び孔近傍電極を示す平面図。 第１実施例に係るプリンタにおける各処理のタイミングの一例を示すタイミングチャート。 第２実施例に係るプリンタにおける各処理のタイミングの一例を示すタイミングチャート。
以下、本発明を適用した画像形成装置として、直接記録方式のプリンタ（以下、単にプリンタという）の実施形態について説明する。
まず、このプリンタの基本的な構成について説明する。図５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、このプリンタは、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。
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、トナー保持体たるトナー保持スリーブ３０Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋなどを有している。
中間記録装置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。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。
中間記録装置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、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。
中間記録装置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。
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。
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。
図６は、Ｙ用の画像形成部（９０Ｙ）のトナー保持スリーブ３０Ｙを示す斜視図である。また、図７は、このトナー保持スリーブ３０Ｙの横断面図である。また、図８は、トナー保持スリーブ３０Ｙの円筒部３１Ｙを平面的に展開した平面展開図である。図６に示すように、トナー保持スリーブ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。
円筒部３１Ｙの周面には、図７に示すように、第１電極３３ａＹと第２電極３３ｂＹとが周方向に交互に並ぶように配設されている。第１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６を参照）。このフランジ３６Ｙにより、複数の第１電極３３ａＹが互いに電気的に導通している。また、第２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、複数の第２電極３３ｂＹが互いに電気的に導通している。
図６に示したトナー保持スリーブ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によって第１電極用の電圧が印加される。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に印加された第１電極用の電圧は、複数の第１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によって第２電極用の電圧が印加される。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に印加された第２繰り返しパルス電圧は、複数の第２電極３３ｂＹにそれぞれ導かれる。
このように、第１電極３３ａＹに第１電極用の電圧が印加されるとともに、第２電極３３ｂＹに第２電極用の電圧が印加されることで、図７に示すように、トナー保持スリーブ３０Ｙの表面上において、トナー粒子Ｔが第１電極３３ａＹと第２電極３３ｂＹとの間を繰り返しホッピングする。以下、トナー粒子Ｔをこのようにして繰り返しホッピングさせている状態をフレア（Ｆｌａｒｅ）という。
円筒部３１Ｙの周面における第１電極３３ａＹ上と第２電極３３ｂＹとの間におけるホッピングの繰り返しで、円筒部３１Ｙの周面上にフレアを形成しているＹトナーは、トナー保持スリーブ３０Ｙの回転駆動により、図５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。
なお、図７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トナーと第１電極３３ａＹや第２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。
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。第１実施形態では、基板３２Ｙとして、膜厚０．１［ｍｍ］のポリイミドフィルムを使用し、このポリイミドフィルムをアルミ製のローラに巻きつけることで、筒状のフィルムを得た。
第１電極３３ａＹや第２電極３３ｂＹについては、例えば次のようにして作成する。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。これらの電極の幅Ｗ（ローラ表面移動方向の長さ）については、トナーの体積平均粒径の１倍以上２０倍以下とすることが望ましい。実施形態では、電極の材料としてＡｌを使用し、これを２［μｍ］の厚みで成膜した。
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。
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。トナー保持体としてのトナー保持スリーブ３０Ｙは、表面上のトナーを第１電極と第２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。このトナー保持スリーブ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とを介してトナー保持スリーブ３０Ｙに対向している。
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孔近傍電極１２Ｙ及び共通電極１３Ｙとを具備している。
図１０は、孔近傍電極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）側から示す平面図である。また、図１２は、回路基板１０Ｙをトナー保持スリーブ（３０Ｙ）側から示す平面図である。図９では、便宜上、貫通孔１４Ｙ、及び孔近傍電極１２Ｙの組合せを１つしか示していなかったが、図１２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。孔近傍電極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。また、共通電極１３Ｙは、そのリング状の形状の内側に孔近傍電極を位置させつつ、孔近傍電極と所定の間隙を維持するように形成されている。複数の孔近傍電極には、それぞれ金属からなるリード部１５Ｙが繋がっており、これらリード部Ｙは互いに絶縁を維持する状態で、後述する記録制御部に接続されている。また、複数の共通電極１３Ｙは、共通リード部１６Ｙを介して互いに導通している。
平面方向において、リング状の孔近傍電極１２Ｙの電極幅は１０〜１００［μｍ］であり、この孔近傍電極１２Ｙから２０〜５０［μｍ］の距離をおいて、リング状の共通電極１３Ｙが孔近傍電極１２Ｙを囲んでいる。孔近傍電極１２Ｙと共通電極１３Ｙとの間には絶縁層が介在している。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３０〜１５０［μｍ］程度である。
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。複数の孔近傍電極１２Ｙと、複数の共通電極１３Ｙとを絶縁性基板１１Ｙの同一面に配設することで、それらを１回のパターンニングで同時に形成して、製造コストを抑えつつ、両電極間の位置精度を良好に維持することができる。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。
先に図９に示したように、搬送制御部９１Ｙは、トナー保持スリーブ３０Ｙの第１電極、第２電極に対し、第１電極用の電圧、第２電極用の電圧を印加して、スリーブ表面上のトナー粒子を両電極間でホッピングさせる。
一方、回路基板１０Ｙの孔近傍電極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の複数の孔近傍電極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、上述した第１電極用の電圧や第２電極用の電圧が印加されるトナー保持スリーブ３０Ｙの平均電位を示している。この平均電位は、孔近傍電極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。
中間記録ベルトにドットを記録するためのドット記録処理を実施する際には、複数の孔近傍電極１２Ｙのうち、ドットに対応するものに記録オン電圧Ｖｃ−ｏｎを印加する。記録オン電圧Ｖｃ−ｏｎが印加された公金帽電極１２Ｙ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、複数の孔近傍電極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。
貫通孔１４Ｙ及び孔近傍電極１２Ｙを取り囲んでいる共通電極１３Ｙには、共通電源２９Ｙによって共通バイアスＶｇが印加されている。この共通バイアスＶｇの値は、上述した記録オフ電圧Ｖｃ−ｏｆｆと同じになっている。また、回路基板１０Ｙと中間記録ベルト１０１とを介してトナー保持スリーブ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。
トナー保持スリーブ３０Ｙの表面上でホッピングしているトナー粒子は、記録オン電圧Ｖｃ−ｏｎが印加されている孔近傍電極１２Ｙの中の貫通孔１４Ｙである画像孔内に進入した後、画像孔を通過して図示しない対向電極板１０４Ｙに向けて飛翔する。そして、対向電極板１０４Ｙ上の中間記録ベルト１０１に着地してドットを形成する。
なお、対向電極板１０４Ｙに印加する対向バイアスＶｐの値は、回路基板１０Ｙと対向電極板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。マイナス帯電性のトナーであれば、＋２００〜＋１５００［Ｖ］程度に設定される。孔近傍電極１２Ｙに印加する記録オフ電圧Ｖｃ−ｏｆｆについては、共通電極１３Ｙに印加する共通バイアスＶｐと同じ値にする必要はなく、それよりもトナー帯電極性側に大きくしてもよい。
図１３は、Ｙ用の画像形成部（９０Ｙ）を示す拡大構成図である。図５では、便宜上、トナー保持スリーブ３０Ｙの周囲構成を割愛して示していたが、図１３に示すように、トナー保持スリーブ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、トナー保持スリーブ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。
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。
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。
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。
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メイン制御部に送られる。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。
本プリンタの図示しないメイン制御部は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭなどを備えており、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ用の記録制御部（例えば図９に示した２８Ｙ）や、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ用の搬送制御部（例えば図９に示した９１Ｙ）に接続されている。そして、ＲＡＭ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。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。Ｍ，Ｃ，Ｋについても、同様のトナー濃度制御を行う。
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。
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。
トナー供給スリーブ４３Ｙの図中左側方では、トナー保持体たるトナー保持スリーブ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、トナー保持スリーブ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とトナー保持スリーブ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保持スリーブ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からトナー保持スリーブ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とトナー保持スリーブ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。
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。
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保持スリーブ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。
トナー保持スリーブ３０Ｙの表面上に供給されたトナーは、トナー保持スリーブ３０Ｙの表面上でホッピングしながら、トナー保持スリーブ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。
以上の構成の本プリンタにおいては、トナー保持体の表面に付着させているトナー粒子を回路基板の画像孔内に取り込むものとは異なり、トナー保持スリーブの表面上でホッピングさせているトナー粒子を回路基板の画像孔内に取り込んでいる。これにより、回路基板の孔近傍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、複数の孔近傍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、一般的な直接記録方式では、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、トナー粒子とトナー保持体とには、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孔近傍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、トナー保持スリーブ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］程度のバイアスを孔近傍電極に印加すれば、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。
図１４は、実施形態に係るプリンタの第１変形例におけるＹ用の回路基板１０Ｙをトナー保持スリーブ（３０Ｙ）側から示す平面図である。第１変形例に係るプリンタの回路基板１０Ｙは、共通電極１３Ｙを基板面のほぼ全域に渡ってベタ状に形成し、且つ、孔近傍電極１２Ｙの形成エリアやその周囲だけ、共通電極１３Ｙを設けない領域としている。共通電極１３Ｙを基板面のほぼ全域に渡って形成することで、共通電極１３Ｙに対するクリーニングバイアスの印加により、基板面のほぼ全域に対してクリーニング処理を施すことができる。
図１５は、実施形態に係るプリンタの第２変形例における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保持スリーブ３０Ｙとの対向領域まで搬送される。
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、トナー保持スリーブ３０Ｙの第１電極や第２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、トナー保持スリーブ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。トナー保持スリーブ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。
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、トナー保持スリーブ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保持スリーブ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。
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。
次に、従来装置で発生していた不具合について説明する。
本発明者らは、実施形態に係るプリンタと同様の機械的構造になっているプリンタ試験機を用意した。このプリンタ試験機における諸条件は次に列記する通りである。
・トナー保持スリーブにおける第１電極や第２電極の幅Ｗ：８０［μｍ］。
・トナー保持スリーブの表面上における第１電極と第２電極との間の間隙：８０［μｍ］。
・孔近傍電極のリングの幅：８０［μｍ］。
・トナー保持スリーブの回転線速：１００［ｍｍ／ｓｅｃ］。
・トナー保持スリーブと回路基板との間のギャップ：約２００［μｍ］。
・回路基板と中間記録ベルト１０１との間のギャップ：約５００［μｍ］。
・中間記録ベルト１０１の線速：４２［ｍｍ／ｓｅｃ］。
・トナー保持スリーブの表面上における単位面積当たりのトナー担持量：約０．４［ｍｇ／ｃｍ２］。
・トナー保持スリーブの表面上におけるトナーの平均帯電量：−２０〜−３０［μＣ／ｇ］。
・第１電極に印加する第１繰り返しパルス電圧のピークツウピーク電位：２５０［Ｖ］。
・第１繰り返しパルス電圧の周波数１［ｋＨｚ］。
・第２電極に印加する第２繰り返しパルス電圧のピークツウピーク電位：２５０［Ｖ］。
・第２繰り返しパルス電圧の位相：第１繰り返しパルス電圧とは逆位相。
・第１、第２繰り返しパルス電圧の波形：矩形波。
・第１、第２繰り返しパルス電圧の最大値と最小値との中心の値（以下、パルス中心電圧という）：０［Ｖ］
・孔近傍電極に印加する記録オン電圧Ｖｃ−ｏｎ：１２０［Ｖ］（＝パルス中心電圧＋１２０Ｖ）。
・記録オン電圧Ｖｃ−ｏｎの印加時間：連続（全面ベタ印字のため、全ての孔近傍電極に対してＶｃ−ｏｎを連続して印加した）。
・対向電極板に印加する対向バイアスＶｐ：７５０［Ｖ］（パルス中心電圧＋７５０Ｖ）。
［実験１］
このような条件のプリントテスト機を用いて、複数のＡ４サイズの用紙に対して黒ベタ画像を連続して出力する連続プリント試験を行った。図１６は、この連続プリント試験における連続プリント枚数と画像ＩＤ（画像濃度）との関係を示すグラフである。図示のように、連続プリントを９枚行っただけで、画像ＩＤが１枚目に比べて約０．３も低下している。
本発明者らは、このような画像ＩＤの低下をきたす原因について鋭意研究を行ったところ、次のようなことを見出した。即ち、ホッピングトナーによるフレアをトナー保持スリーブと回路基板との間に形成している状態で、画像孔に対応する孔近傍電極に対して記録オン電圧Ｖｃ−ｏｎを印加すると、回路基板表面における画像孔の周囲箇所にホッピング中のトナー粒子の一部を付着させる。ベタ画像などといった高画像面積率の画像を連続出力すると、前記周囲箇所とトナー粒子との付着力や、前記周囲箇所上におけるトナー粒子同士の付着力を過剰に高めてしまう。すると、それらトナー粒子の電荷により、画像孔に対するトナー粒子の進入を阻害する電界が画像孔周囲に形成されてしまう。この電界の形成により、画像孔に対するトナー通過量を低減してしまうことが、画像濃度不足を引き起こしている原因になっていることがわかった。
なお、画像孔周囲の付着トナー粒子が非常に多くなってくると、付着トナー粒子で画像孔を塞いでしまい、画像を正常に記録することができなくなるおそれもある。
この実験１では、記録オン電圧Ｖｃ−ｏｎを連続して印加したが、実際の装置では、ベタ画像を出力するにしても、次のような電圧制御を行う仕様を採用することもある。即ち、ある程度の時間だけ記録オン電圧Ｖｃ−ｏｎを印加して１ドットを形成した後、少しの時間だけ記録オン電圧Ｖｃ−ｏｎに代えて記録オフ電圧Ｖｃ−ｏｆｆを印加するという処理を繰り返し実施することで、副走査方向に並ぶ複数のドットを形成してベタ画像を得る仕様である。このような仕様において、記録オン電圧Ｖｃ−ｏｎの印加によって回路基板の孔周囲箇所にトナーを付着させた後、トナーと同極性の記録オフ電圧Ｖｃ−ｏｆｆに切り替えても、トナーを孔周囲箇所に付着させたままになることがある。電気的には、回路基板の孔近傍電極とトナーとを反発させていても、回路基板とトナーとに働く鏡像力やファンデルワールス力の方がその反発力よりも勝ってしまうからである。
［実験２］
本発明者らは、次のような実験（以下、実験２という）を行った。プリンタ試験機における第１電圧及び第２電圧の組合せを、実験１で採用したような互いに逆位相のものから、図１７（ａ）及び（ｂ）に示すものに変更した。図１７（ａ）に示すように、実験２においては、第１電極に印加する第１電圧と、第２電極に印加する第２電圧とのうち、何れか一方として、所定の周期で立ち上がりと立ち下がりとを繰り返す繰り返しパルス電圧を印加した。また、図１７（ｂ）に示すように、他方として、一定電圧を印加した。この一定電圧は、前記繰り返しパルス電圧の最小値と最大値との中心値Ｖｏと同じ値になっている。このような電圧条件では、図１７（ａ）に示した繰り返しパルス電圧の値を最大値（Ｖｍａｘ）にしたときと、最小値（Ｖｍｉｎ）にしたときとでそれぞれ、第１電極と第２電極との電位差を最大にする。その最大電位差は、繰り返しパルス電圧のピークツウピーク値Ｖｐｐのちょうど半分になる。すると、図３に示したような繰り返しパルス電圧の組合せを採用していた従来装置に比べて、ピークツウピーク値Ｖｐｐを最大で２倍にまで増大させることが可能になる。例えば、プリント試験機では、第１電極と第２電極との間の放電を回避するためには、前述の最大電位差を２５０［Ｖ］以下に留める必要があり、図３に示したような繰り返しパルス電圧の組合せを採用した場合には、ピークツウピーク値Ｖｐｐを２５０［Ｖ］以下に留める必要があった。これに対し、図１７（ａ）及び（Ｂ）に示した電圧の組合せを採用した場合、図１７（ａ）の繰り返しパルス電圧のピークツウピーク値Ｖｐｐを図３の２倍の５００［Ｖ］に設定しても、第１電極と第２電極との最大電位差を２５０［Ｖ］に留めることが可能なのである。そこで、実験２では、図１７（ａ）に示した繰り返し電圧のピークツウピーク値Ｖｐｐを、実験１の２倍である５００［Ｖ］に設定した（周波数＝１ｋＶ）。また、第２電圧として、図１７（ｂ）に示したような一定電圧を採用した。この一定電圧は、パルス中心電圧と同じ値であるため、０［Ｖ］である。それ以外の条件は、実験１と同じにして、複数のＡ４サイズの用紙に対して黒ベタ画像を連続して出力した。そして、拡大鏡を用いて、回路基板の貫通孔の周囲箇所に対するトナー付着の度合いを観察した。すると、実験１に比べて、貫通孔の周囲箇所に付着したトナーの量が少し減ったことを確認することができた。
実験１に比べて、実験２において孔周囲箇所に対するトナー付着量が減ったのは、次に説明する理由によるものと考えられる。即ち、上述したように、実験１では、Ａ相電極とＢ相電極との間における放電の発生を回避するために、第１電圧や第２電圧のピークツウピーク値Ｖｐｐを２５０［Ｖ］に留めていた。これに対し、実験２では、両電極間での放電の発生を回避しつつ、第１電圧のピークツウピーク値Ｖｐｐを５００［Ｖ］に引き上げている。これにより、トナー粒子のホッピング高さを、実験１のよりも大幅に大きくしている。すると、回路基板表面の孔近傍箇所（孔近傍電極の真上）に付着させてしまったトナー粒子に対して、ホッピング中のトナー粒子を衝突させ易くして、前者のトナー粒子の孔近傍箇所からの離脱を促す。これにより、実験１に比べて、回路基板表面の孔近傍箇所に付着させたままにしてしまうトナー粒子の数を減らすことで、孔近傍箇所にトナーを固着させることに起因する画像濃度不足の発生を抑えることができたと考えられる。但し、多量のベタ画像を出力し続けると、固着トナーを徐々に増加させてしまうことがわかった。
［実験３］
実験３では、まず、実験１と全く同じ条件で、複数のＡ４サイズの用紙に対して黒ベタ画像を連続して出力した。これにより、回路基板の孔周囲箇所に、トナーを意図的に付着させた。そして、拡大鏡を用いてその付着量を目視観察した。次に、実験２と同様に、トナー保持ローラの第１電極に対して、図１７（ａ）に示した繰り返しパルス電圧を印加し、且つ、第２電極に対して図１７（ｂ）に示した一定電圧を印加して、トナー保持ローラの表面上のトナーをホッピングさせた。同時に、全ての孔近傍電極に対して、＋１２０［Ｖ］の記録オン電圧Ｖｃ−ｏｎと、−１８０［Ｖ］の記録オフ電圧Ｖｃ−ｏｆｆとを交互に切り換えて印加した。このような電圧の印加を、１０秒間行った。その後、拡大鏡を用いて、回路基板の貫通孔の周囲箇所に対するトナー付着の有無を観察して、トナー除去性を×（付着トナーが殆ど減っていない）、△（付着トナーが少し減った）、○（付着トナーが大きく減った）の三段階で評価した。このような工程を、記録オン電圧Ｖｃ−ｏｎのデューティ比＝０、２５、５０、７５、１００［％］の５通りの条件について、それぞれ行った。かかる実験３の結果を次の表１に示す。なお、記録オン電圧Ｖｃ−ｏｎのデューティ比は、記録オン電圧Ｖｃ−ｏｎの１回あたりの持続時間と、記録オフ電圧Ｖｃ−ｏｆｆの１回あたりの持続時間との和に対する前者の割合である。よって、ディーティ比＝０［％］は、図１８に示すように、記録オン電圧Ｖｃ−ｏｎを全く印加しないで、記録オフ電圧Ｖｃ−ｏｆｆを印加し続けたことを意味している。また、ディーティ比＝１００［％］は、記録オフ電圧Ｖｃ−ｏｆｆを全く印加しないで、記録オン電圧Ｖｃ−ｏｎを印加し続けたことを意味している。
Figure 0005696932
表１に示すように、記録オン電圧Ｖｃ−ｏｎのディーティ比を０［％］や１００［％］に設定した条件では、回路基板の孔周囲箇所に付着しているトナーを除去することはできなかった。しかし、記録オン電圧Ｖｃ−ｏｎのディーティ比を０［％］よりも高く、且つ１００［％］よりも低く設定した条件では、回路基板の孔周囲箇所に付着しているトナーを除去することができた。特に、ディーティ比を５０［％］に設定した条件では、トナーを良好に除去することができた。
このように、デューティ比を［％］よりも高く、且つ１００［％］よりも低く設定することで、孔周囲箇所に付着しているトナーを除去することができたのは、次に説明する理由によると考えられる。即ち、記録オン電圧Ｖｃ−ｏｎと記録オフ電圧Ｖｃ−ｏｆｆとの切り替えによって急激に電界の向きが変化するときに、ホッピングによって孔周囲箇所の付近で浮遊していたトナーがその進行方向を急激に変化させるのに伴って、孔周囲箇所に付着しているトナーに衝突して、そのトナーの剥離を助長したと考えられる。
この実験３により、孔周囲箇所にトナーを付着させてしまっても、図１７に示すような電圧条件でトナーをホッピングさせながら、孔近傍電極に対して、トナーを貫通孔に進入させ得る電圧と、進入を阻止し得る電圧とを交互に切り換えて印加することで、その付着トナーを除去し得ることがわかった。
次に、実施形態に係るプリンタの特徴的な構成について説明する。図１９は、実施形態に係るプリンタのＹ用の回路基板における貫通孔１４Ｙ及び孔近傍電極を示す平面図である。なお、以下、貫通孔と孔近傍電極との組合せを孔電極組という。図１９において、矢印Ｂ方向は、図示しない記録紙の搬送方向（＝副走査方向）を示している。また、矢印Ａ方向は、記録紙の搬送方向に直交する方向（＝主走査方向）を示している。同図に示す孔電極組配列では、主走査方向に列Ａ（１列目）〜列Ｈ（８列目）の８つの電極列を形成している。電極列に配設される孔近傍電極１２Ｙの大きさは、直径３００［μｍ］である。孔近傍電極１２Ｙの中心には、直径１５０［μｍ］の貫通孔１４Ｙが形成されている。それぞれの電極列においては、このような孔電極組が「４×β」のピッチで主走査方向（矢印Ａ方向）に並んでいる。図示の例では、「β」として、１５０［ｄｐｉ］の解像度を実現する場合のドットピッチである１６９．３［μｍ］を採用している。よって、各電極列では、「孔−電極組」を１５０／４＝３７．５［ｄｉｐ］のドットピッチと同じピッチで配設していることになる。列Ａ（１列目）〜列Ｄ（４列目）までは、図示のように、主走査方向（矢印Ａ方向）における孔電極組の位置が、「β」ずつずれている。よって、列Ａ（１列目）〜列Ｄ（４列目）の４列では、主走査方向において、１５０［ｄｐｉ］の解像度に相当するドットピッチが実現されている。また、列Ｅ（５列目）の「孔−電極組」は、図示のように、主走査方向において、列Ａ（１列目）の孔電極組と、列Ｂ（２列目）の孔電極組との中間に位置している。同様にして、列Ｆ（６列目）の孔電極組は列Ｂ（２列目）の孔電極組と、列Ｃ（３列目）の孔電極組との中間、列Ｇ（７列目）の孔電極組は列Ｃ（３列目）の孔電極組と、列Ｄ（４列目）の孔電極組との中間、列Ｈ（８列目）の孔電極組は列Ｄ（４列目）の孔−電極組と、列Ｅ（５列目）の孔電極組との中間に、それぞれ位置している。これにより、列Ａ〜列Ｈの８列で、３００［ｄｐｉ］の解像度に相当するα＝８４．６［μｍ］のドットピッチを実現している。副走査方向（矢印Ｂ方向）における各電極列の配設ピッチであるγは、αの４倍であるγ（＝３３８．７μｍ）に設定されている。各列１個ずつの計８個の孔電極組は、主走査方向において８４．６×８＝６７６．８［μｍ］のライン画像を形成する。Ａ４サイズの短手方向の寸法は、２１０［ｍｍ］＝２１００００［μｍ］であるので、短手方向の全域に延在するライン画像の形成を可能にするために、「２１００００／６７６．８×８＝２４８２」個の孔電極組を形成している。
本プリンタは、外部のパーソナルコンピュータ等から送られてきた画像情報を取得する画像情報取得手段として、図示しないシリアルポートやＵＳＢポートなどを有している。先に示した図９において、Ｙ用の記録制御部２８Ｙは、Ｙ用のトナー保持スリーブ３０Ｙの第１電極３３ａＹと第２電極３３ｂＹとのうち、少なくとも一方に対して周期的に変化する電圧を印加することで、トナー保持スリーブ３０Ｙの表面上のトナー粒子を両電極間でホッピングさせる第１電圧印加手段として機能している。また、Ｙ用の搬送制御部９１Ｙは、第２電圧印加手段として機能している。第２電圧印加手段たる搬送制御部９１Ｙは、画像情報取得手段によって取得された画像情報に基づいて、回路基板１０Ｙにおける複数の孔近傍電極１２Ｙのうち、画像を構成するためのドットに対応する位置にある貫通孔である画像孔と組合せをなしている孔近傍電極１２Ｙに対して記録オン電圧Ｖｃ−ｏｎを印加することで、トナー保持スリーブ３０Ｙの表面上でホッピングしているトナー粒子を画像孔に進入させる。また、ドットに対応する位置にない貫通孔である非画像孔と組合せをなしている孔近傍電極１２Ｙに対して記録オフ電圧Ｖｃ−ｏｆｆを印加することで、トナー保持スリーブ３０Ｙの表面上でホッピングしているトナー粒子の非画像孔への進入を阻止する。同図では、便宜上、Ｙ用の装置しか示していないが、本プリンタは、Ｍ，Ｃ，Ｋについても、同様の装置を具備している。Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ用の記録制御部や搬送制御部は、それぞれメイン制御部に接続されている。メイン制御部は、自らが発する制御信号により、各色の記録制御部や搬送制御部を制御することが可能である。
メイン制御部は、画像情報取得手段によって取得された画像情報に基づく画像を記録シートたる中間記録ベルト（図５の１０１）に形成していないときに、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの各色についてそれぞれ、回路基板に対してトナー除去促進処理を実施するように構成されている。このトナー除去促進処理では、各色のトナー保持スリーブの第１電極（例えば３３ａＹ）に対して、先に図１７（ａ）に示したような繰り返しパルス電圧を印加する。また、第２電極（３３ｂＹ）に対して、先に図１７（ｂ）に示したような一定電圧（前記繰り返しパルス電圧の中心値）を印加する。また、各色の回路基板の孔近傍電極（例えば１２Ｙ）に対して、記録オン電圧Ｖｃ−ｏｎと記録オフ電圧Ｖｃ−ｏｆｆとを交互に印加する。このときの記録オン電圧Ｖｃ−ｏｎのデューティ比は５０［％］である。このようなトナー除去促進処理をＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋの各色についてそれぞれ実施することで、各色の回路基板についてそれぞれ、孔周囲箇所へのトナー固着を抑えて、トナー固着に起因する画像濃度不足の発生を抑えることができる。
なお、トナー除去促進処理において、孔近傍電極に対して、記録オン電圧Ｖｃ−ｏｎと記録オフ電圧Ｖｃ−ｏｆｆとを交互に切り換えて印加する例について説明したが、記録オン電圧Ｖｃ−ｏｎとは異なる値の進入電圧と、記録オフ電圧Ｖｃ−ｏｆｆとは異なる値の阻止電圧とを交互に切り換えて印加してもよい。ここで言う進入電圧とは、トナー保持スリーブ表面上でホッピングしているトナーを貫通孔に進入させ得る値の電圧である。また、阻止電圧とは、トナー保持スリーブ表面上でホッピングしているトナーの貫通孔への進入を阻止し得る値の電圧である。
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各実施例のプリンタについて説明する。なお、以下に特筆しない限り、各実施例に係るプリンタの構成は、実施形態と同様である。
［第１実施例］
第１実施例に係るメイン制御部は、プリントジョブ終了時に、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの各色についてそれぞれトナー除去促進処理を実施するようになっている。プリントジョブは、ＵＳＢポートなどの画像情報取得手段によって取得された画像情報に基づいて画像を形成する動作である。また、プリントジョブ終了時は、画像情報に基づく画像の全てを中間記録ベルト（１０１）に形成した後、中間記録ベルトの駆動を停止させるまでの期間である。このプリントジョブ終了時には、中間記録ベルトの表面の一部領域に残っているトナー像を記録シートに２次転写したり、２次転写後の一定期間、ベルトクリーニングのために中間記録ベルトを駆動したりする。その間に、各色の回路基板に対してそれぞれトナー除去促進処理を実施して、孔周囲箇所に付着したトナーを除去する。
図２０は、第１実施例に係るプリンタにおける各処理のタイミングの一例を示すタイミングチャートである。同図においては、画像情報取得手段によって取得された画像情報に基づいて、２枚の記録シートに対して連続的に画像を形成する連続プリントモードのプリントジョブが実行されたときのタイミングチャートを示している。同図に示されているドット記録処理は、中間記録ベルトのシート対応領域に対してドットを記録して画像を形成する処理である。図示の例では、２枚目のドット記録処理を終了した時点で、画像情報に基づく画像の全てを中間記録ベルトに形成したことになる。その後、中間記録ベルトの駆動を停止するまでの期間が、プリントジョブ終了時である。このプリントジョブ終了時において、図示のように、トナー除去促進処理を行って（各色についてそれぞれ）、回路基板の孔周囲箇所に対する付着トナーを除去する。
かかる構成においては、プリントジョブ終了時の時間を利用してトナー除去促進処理を実施することで、装置のダウンタイムを発生させることなく、各色の回路基板における孔周囲箇所に付着したトナーを除去することができる。更には、各色の回路基板における孔周囲箇所の付着トナーを良好に除去した状態で、プリントジョブを開始することができる。
［第２実施例］
第１実施例に係るプリンタにおいては、各色の回路基板の孔周囲箇所における付着トナーを良好に除去した状態でプリントジョブを開始することができる。しかし、プリントジョブとして、連続プリントモードのジョブが行われる場合に、連続プリント枚数が比較的多いと、プリント枚数の増加に伴って孔周囲箇所における付着トナーを徐々に増加させていく。そして、連続プリント中に、画像濃度不足を発生させてしまうおそれがある。
そこで、第２実施例に係るプリンタのメイン制御部は、ＵＳＢポート等の画像情報取得手段によって取得された画像情報に基づく連続プリントモード（連続画像形成モード）の実行中に、各色の画像形成部（９０Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）において、トナーを次のようにしてホッピングさせるようになっている。即ち、トナー保持スリーブの第１電極及び第２電極のうち、一方に対し、図１７（ａ）に示した繰り返しパルス電圧を印加する。また、他方に対し、図１７（ｂ）に示した一定電圧を印加する。このような電圧条件によってトナーをホッピングさせると、上述したように、図３に示した従来の電圧条件を採用する場合に比べて、トナーのホッピング高さ（繰り返しパルス電圧のピークツウピーク値Ｖｐｐ）を大きくすることが可能になる。そして、ホッピングさせたトナーを、回路基板の孔周囲箇所に対する付着トナーに衝突させて、付着トナーの除去を促すことで、付着トナーの増加を抑えることができる。
また、第２実施例に係るプリンタのメイン制御部は、各色の画像形成部（９０Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）において、次のようなトナー除去促進処理を行うようになっている。即ち、複数の孔近傍電極（例えば１２Ｙ）のうち、無端移動体たる中間記録ベルト（１０１）の表面のシート間対応領域に対向しているものに対し、進入電圧たる記録オン電圧Ｖｃ−ｏｎ、及び阻止電圧たる記録オフ電圧Ｖｃ−ｏｆｆを交互に切り換えて印加する。これにより、回路基板の全ての貫通孔（例えば１４Ｙ）のうち、中間記録ベルトのシート間対応領域に対向している貫通孔の周囲箇所に対してのみ、トナー除去促進処理を施す。中間記録ベルトのシート間対応領域は、中間記録ベルトの周方向における全域のうち、互いに隣り合う２つのシート対応領域の間の領域である。また、シート対応領域は、転写ニップで記録シートに密着せしめられる領域である。このシート対応領域には、回路基板との対向位置において、前記記録シートに転写すべきトナー像が記録される。このときは、画像情報に基づいて各孔近傍電極に対する記録オン電圧Ｖｃ−ｏｎのオンオフを制御する必要があるので、記録オン電圧Ｖｃ−ｏｎと記録オフ電圧Ｖｃ−ｏｆｆとを強制的に交互に切り換えて印加するトナー除去促進処理を行うことができない。しかし、中間記録ベルトのシート間対応領域には、画像情報に基づくトナー像を形成しないので、複数の貫通孔のうち、シート間対応領域に対向している貫通孔については、その孔周囲箇所に対するトナー除去促進処理を行うことが可能である。そこで、中間記録ベルトのシート間対応領域に対向している貫通孔の周囲箇所に対してのみ、トナー除去促進処理を施すのである。かかる構成では、連続プリントモードの実行中に、中間記録ベルトのシート間対応領域を回路基板との対向位置に進入させる毎に、回路基板における全ての孔周囲箇所に対してトナー除去促進処理を実行することで、孔周囲箇所に対する付着トナーの増加を回避することができる。
図２１は、第２実施例に係るプリンタにおける各処理のタイミングの一例を示すタイミングチャートである。同図においては、画像情報取得手段によって取得された画像情報に基づいて、４枚以上の記録シートに対して連続的に画像を形成する連続プリントモードのプリントジョブが実行されたときのタイミングチャートを示している。図示のように、先行する記録シート（例えば１枚目）に対応するドット記録処理を終えた後、後続の記録シート（例えば２枚目）に対応するドット記録処理を開始するまでの間に、トナー除去処理が行われている。これは、回路基板との対向位置に対して中間記録ベルトのシート間対応領域を進入させているときに、トナー除去促進処理を実施していることを表している。
同図において、転写バイアスは、転写ローラ（図５の１１５）に対して印加されるトナーの帯電極性とは逆極性のバイアスである。かかる印加により、中間記録ベルト（図５の１０１）と転写ローラ（図５の１１５）との当接による転写ニップに、トナーをベルト側から転写ローラ側に静電移動させる転写電界を形成して、転写ニップ内に挟み込んだ記録シートに対してベルト上のトナー像を転写することができる。転写ニップに対しては、中間記録ベルトの表面におけるシート対応領域とシート間対応領域とが交互に進入する。それらのうち、シート対応領域は、転写ニップに挟み込まれた記録シートが密着せしめられるため、転写ローラに直接接触することがない。自らが担持しているトナー像を、自らに密着せしめられている記録シートに転移させる。一方、中間記録ベルトのシート間対応領域は、転写ニップ内で記録シートが密着せしめられないため、転写ローラに直接接触する。このとき、転写ローラに対して転写バイアスが印加されて転写ニップ内に転写電界が形成されていると、中間記録ベルトのシート間対応領域に付着しているトナー（トナー除去促進処理によって付着したもの）が転写ローラ表面に転移してしまう。すると、そのトナーをベルトクリーニング装置（１１０）によって除去することができなくなってしまう。更には、転写ローラへのトナー付着により、記録シートの裏面をトナーで汚してしまう裏汚れを引き起こしてしまう。そこで、第２実施例に係るプリンタにおいては、図示のように、転写ニップに対して中間記録ベルトのシート対応領域を進入させているとき（転写ニップに記録シートを送り込んでいるとき）だけ、転写ローラに対して転写バイアスを印加する。そして、転写ニップに対して中間記録ベルトのシート間対応領域を進入させているときには、転写ローラに対して転写阻止バイアスを印加する。この転写阻止バイアスは、トナーの帯電極性と同じ極性のバイアスである。かかる転写阻止バイアスが転写ローラに印加されると、トナーを転写ローラ側からベルト側に移動させる転写阻止電界が形成されるため、転写ローラ表面へのトナーの転移が阻止される。これにより、トナー除去促進処理の実行によって中間記録ベルトのシート間対応領域に付着させてしまったトナーの転写ローラへの転移を回避して、そのトナーをベルトクリーニング装置によって適切に除去することができる。
［第３実施例］
第３実施例に係るプリンタのメイン制御部は、所定の時間が経過する毎や、所定枚数のプリントを行う毎などの所定の定期的なタイミングで、ドット数決定処理を実行するようになっている。そのタイミングが到来したときに、プリントジョブ中である場合には、プリントジョブを一時中断してドット数決定処理を実施する。
ドット数決定処理は、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの各色についてそれぞれ、所望の中間調濃度が得られるように、画像の中間調部におけるドット面積比の設定を調整する処理である。以下、Ｙを例にして、ドット数決定処理を説明する。ドット数決定処理では、まず、互いに画像濃度の異なる複数の中間調テスト画像をＹトナーによって中間記録ベルトの表面に形成する。それら中間調テスト画像は、中間記録ベルトの幅方向のほぼ全域に渡って延在する横長の画像であり、その長さは、先に示した図１９にて、図中矢印Ａ方向における、列Ａの左端の貫通孔１４Ｙから、列Ｈの右端（図示せず）の貫通孔までの距離に相当する。かかる中間調テスト画像の形成には、回路基板に形成されている全ての孔電極組が関与する。複数の中間調テスト画像は、単位面積あたりのドット数が互いに異なっており、それによって画像濃度が互いに異なっている。いわゆる面積階調と呼ばれる中間調表現法により、中間調が実現されているのである。
先に示した図５において、駆動ローラ１０２の下方には、反射型フォトセンサからなる画像濃度センサ１５０が配設されている。この画像濃度センサ１５０は、発光素子及び受光素子を具備している。そして、発光素子から発した光で、中間記録ベルト１０１の周方向における全域のうち、駆動ローラ１０２に対する掛け回し箇所を照射する。この照射によってベルト表面で反射した反射光は、画像濃度センサ１５０の受光素子によって受光される。中間記録ベルト１０１の表面上に形成された中間調テスト画像の画像濃度が高くなるほど、受光素子による受光量が少なくなる。つまり、画像濃度センサ１５０は、受光量に基づいて画像濃度を検知することができる。
メイン制御部は、中間記録ベルト１０１の表面に形成した複数の中間調テスト画像の画像濃度を、画像濃度センサ１５０からの出力に基づいてそれぞれ把握する。そして、複数の中間調テスト画像の中から、所望の画像濃度が得られているものを特定した後、その中間調テスト画像の単位面積あたりのドット数に基づいて、各階調における単位面積あたりのドット数を決定することで、各階調でそれぞれ所望の画像濃度が得られるようにする。
このようなドット数決定処理を実行する際に、メイン制御部は、複数の中間調テスト画像をトナー除去促進処理によって形成するようになっている。具体的には、トナー除去促進処理では、孔近傍電極に対して、記録オン電圧Ｖｃ−ｏｎと、記録オフ電圧Ｖｃ−ｏｆｆとを交互に切り換えて印加する。そして、記録オン電圧Ｖｃ−ｏｎの印加により、中間記録ベルト１０１にドットを記録してしまうが、この現象を逆に利用して、中間調テストトナー像を形成するのである。その際、全ての孔近傍電極に対する記録オン電圧Ｖｃ−ｏｎと記録オフ電圧Ｖｃ−ｏｆｆとの交互切り替えを同期させる。記録オン電圧Ｖｃ−ｏｎのディーティ比を変化させることで、単位面積あたりのドット数を異ならせる。
かかる構成では、ドット数決定処理で複数の中間調テストトナー像を形成する際に、同時に全ての孔周囲箇所に対してトナー除去促進処理を施して、孔周囲箇所からトナーを除去することができる。
［第４実施例］
トナー除去促進処理では、上述したように、記録オン電圧Ｖｃ−ｏｎと記録オフ電圧Ｖｃ−ｏｆｆとの交互切り換えによって中間記録ベルト（１０１）にトナーを付着させてしまう。Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの各色についてそれぞれ、中間記録ベルトに対してトナーを不規則に付着させることから、中間記録ベルトの表面は、各色のトナーが入り交じって付着した状態になる。それらのトナーは、ベルトクリーニング装置（１１０）によって除去されるが、各色が入り交じった状態であるので、再生はできない。つまり、トナー除去促進処理の実行によって中間記録ベルトに付着させてしまったトナーは、画像形成に全く寄与しないまま無駄に消費されることになる。
一方、回路基板の孔周囲箇所に対するトナー付着は、ベタ画像を長時間に渡って出力し続けたとき、即ち、その孔周囲箇所に存在している孔近傍電極に対して、記録オン電圧Ｖｃ−ｏｎの印加を長時間に渡って継続したときに発生する。換言すれば、ベタ画像を長時間に渡って出力し続けないとき、即ち、その孔周囲箇所に存在している孔近傍電極に対して、記録オン電圧Ｖｃ−ｏｎの印加を長時間に渡って継続しないときには、孔周囲箇所に対するトナー付着は発生しない。このようなときに、トナー除去促進処理を実行するのは無意味である。
そこで、第４実施例に係るプリンタのメイン制御部は、出力１枚あたりの平均出力ドット数が所定の閾値を超えた場合にのみ、トナー除去促進処理を実施するようになっている。出力１枚あたりの平均出力ドット数については、所定枚数の記録シートに対して画像形成を行う毎に、新たに算出する。例えば、１０枚プリント毎に、１枚目から１０枚目までの総出力ドット数を１０（１０枚）で除算して、出力１枚あたりの平均出力ドット数を算出するのである。かかる平均出力ドット数が所定の閾値を超えた場合には、その１０枚の出力を行っている間に、各孔近傍電極に対して、記録オン電圧Ｖｃ−ｏｎの印加を長時間に渡って継続した可能性が高い。そこで、このような場合にのみ、トナー除去促進処理を実施する。このような処理を、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの各色についてそれぞれ、個別に実施する。つまり、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋのうち、Ｙだけ、平均出力ドット数が所定の閾値を超えた場合いは、Ｙの回路基板に対してだけ、トナー除去促進処理を実施する。トナー除去促進処理の実施を決定したときに、出力すべきプリントがまだ残っている場合には、プリントジョブを一時中断してトナー除去促進処理を行う。
かかる構成では、各孔近傍電極に対して、記録オン電圧Ｖｃ−ｏｎの印加を長時間に渡って継続した可能性が高い場合にのみ、トナー除去促進処理を実施することで、トナー付着が起こっていないにもかかわらずトナー除去促進処理を実施してしまうという、無意味なトナー除去促進処理の実施の発生を抑えることができる。
［第５実施例］
第４実施例に係るプリンタにおいては、無意味なトナー除去促進処理の実施の発生を抑えることが可能であるが、複数の貫通孔の１つずつに着目すると、無意味なトナー除去促進処理の実施の発生を回避することはできない。具体的には、トナー付着は、個々の貫通孔の周囲でそれぞれ個別に発生するものであり、付着量は、個々の貫通孔にそれぞれ個別に対応する孔近傍電極に対する記録オン電圧Ｖｃ−ｏｎの印加持続時間の違いにより、個々の孔周囲箇所でそれぞれ異なってくる。たとえ、殆どの孔周囲箇所において多量のトナー付着が発生していても、いくつかの孔周囲箇所ではトナー付着が全く発生していないこともある。このような場合に、第４実施例に係るプリンタでは、全ての孔周囲箇所に対してトナー除去促進処理を行ってしまうので、前述したいくつかの孔周囲箇所に対しては、トナー除去促進処理を無意味に実施してしまうことになる。
そこで、第５実施例に係るプリンタのメイン制御部は、個々の貫通孔についてそれぞれ、累積出力ドット数、あるいは、累積出力ドット数の出力可能ドット数に対する割合、を個別に算出する。累積出力ドットについては、所定枚数の記録シートに対して画像形成を行う毎に、新たに算出する。例えば、１０枚プリント毎に、個々の貫通孔についてそれぞれ、１枚目から１０枚目までにおける累積出力ドット数を個別に算出するのである。なお、出力可能ドット数は、ドットを出力し続けたと仮定した場合における総出力ドット数である。例えば、１枚目から１０枚目までにおける累積出力ドット数を算出する場合、それに対応する出力可能ドット数は、１枚目から１０枚目でドットを出力し続けたと仮定した場合における総出力ドット数である。複数の貫通孔のうち、累積出力ドット数、あるいは、累積出力ドット数の出力可能ドット数に対する割合が、所定の閾値を超えていない貫通孔は、その周囲に対するトナー付着が殆ど発生していない。そのような貫通孔は、それに対応する孔近傍電極に対して、記録オン電圧Ｖｃ−ｏｎの印加が長時間に渡って継続して行われていないからである。これに対し、累積出力ドット数、あるいは、累積出力ドット数の出力可能ドット数に対する割合が、所定の閾値を超えた貫通孔は、その周囲に対するトナー付着が発生しているとみなして差し支えない。そのような貫通孔は、それに対応する孔近傍電極に対して、記録オン電圧Ｖｃ−ｏｎの印加が長時間に渡って継続して行われたからである。そこで、メイン制御部は、累積出力ドット数、あるいは、累積出力ドット数の出力可能ドット数に対する割合が、所定の閾値を超えた貫通孔についてのみ、それに対応する孔近傍電極に対して記録オン電圧Ｖｃ−ｏｎと記録オフ電圧Ｖｃ−ｏｆｆとの交互印加によるトナー除去促進処理を行う。このようなトナー除去促進処理の実施を、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの各色についてそれぞれ個別に実施する。かかる構成においては、トナー除去促進処理の無意味な実施の発生を回避することができる。
これまで、中間記録ベルト１０１の表面に形成した画像を、記録シートに転写する構成のプリンタを例にして本発明を説明してきたが、無端状のシート搬送ベルトの表面に保持した記録シートに対して、各色の画像形成部（９０Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）によって直接的に画像を記録する構成にも、本発明を適用することが可能である。
以上、第１実施例に係るプリンタにおいては、画像情報取得手段によって取得された画像情報に基づく画像形成を終えた後であるプリントジョブ終了時に、トナー除去促進処理を実施するように、制御手段たるメイン制御部を構成している。かかる構成では、既に説明したように、装置のダウンタイムを発生させることなく、各色の回路基板における孔周囲箇所に付着したトナーを除去することができる。更には、各色の回路基板における孔周囲箇所の付着トナーを良好に除去した状態で、プリントジョブを開始することもできる。
また、第２実施例に係るプリンタにおいては、連続画像形成モードたる連続プリントモードの実行中に、トナー保持スリーブの第１電極及び第２電極のうち、一方に対し、周期的に変化する電圧として、図１７（ａ）に示した繰り返しパルス電圧を印加しつつ、他方に対し、図１７（ｂ）に示した一定電圧を印加して、トナー保持スリーブの表面上のトナーをホッピングさせる処理を実行するように、メイン制御部を構成している。かかる構成では、既に説明したように、第１電極及び第２電極に対する電圧の印加条件として、図３に示した従来の電圧条件を採用する場合に比べて、付着トナーの増加を抑えることができる。
また、第２実施例に係るプリンタにおいては、自らの無端移動する表面を回路基板（例えば、１０Ｙ）と、対向電極板（例えば１０４Ｙ）との間に通す無端移動体としての中間記録ベルト１０１を設けている。そして、次のような処理を実施するように、メイン制御部を構成している。即ち、連続プリントモードの実行中に、回路基板における複数の孔近傍電極のうち、中間記録ベルト１０１の表面のシート間対応領域に対向しているものに対して、進入電圧たる記録オン電圧Ｖｃ−ｏｎ、及び阻止電圧たる記録オフ電圧Ｖｃ−ｏｆｆを交互に切り換えて印加する。これにより、回路基板の全ての貫通孔のうち、中間記録ベルトのシート間対応領域に対向している貫通孔の周囲箇所に対してのみ、トナー除去促進処理を施す。かかる構成では、既に説明したように、中間記録ベルトのシート間対応領域を回路基板との対向位置に進入させる毎に、回路基板における全ての孔周囲箇所に対してトナー除去促進処理を実行することで、孔周囲箇所に対する付着トナーの増加を回避することができる。
また、第３実施例に係るプリンタにおいては、対向電極（例えば１０４Ｙ）の表面上にある部材である中間記録ベルト１０１、に形成された画像の画像濃度を検知する画像濃度検知手段たる画像濃度センサ１５０を設けている。そして、次のような処理を実施するように、メイン制御部を構成している。即ち、所定のタイミングで、単位面積あたりのドット数の違いによって互いに画像濃度を異ならせた複数の中間調テスト画像を形成し、それぞれの中間調テスト画像についての画像濃度の検知結果に基づいて、中間調画像部におけるドット数を決定するトッド数決定処理を実施する。この際、複数の中間調テスト画像をトナー除去促進処理によって形成する。かかる構成では、既に説明したように、ドット数決定処理で複数の中間調テストトナー像を形成する際に、同時に全ての孔周囲箇所に対してトナー除去促進処理を施して、孔周囲箇所からトナーを除去することができる。
また、第４実施例に係るプリンタにおいては、所定枚数の記録シートに対して画像形成を行う毎に、その所定枚数における出力１枚あたりの平均出力ドット数を算出し、算出結果が所定の閾値を超えた場合にのみ、トナー除去促進処理を実施するように、メイン制御部を構成している。かかる構成では、既に説明したように、トナー付着が起こっていないにもかかわらずトナー除去促進処理を実施してしまうという、無意味なトナー除去促進処理の実施の発生を抑えることができる。
また、第５実施例に係るプリンタにおいては、次のような処理を実施するように、メイン制御部を構成している。即ち、所定枚数の記録シートに対して画像形成を行う毎に、回路基板における複数の貫通孔についてそれぞれ、その所定枚数における累積出力ドット数、あるいは累積出力ドット数の出力可能ドット数に対する割合を個別に算出する。そして、算出結果が所定の閾値を超えた貫通孔に対してのみ、その孔周囲箇所に対するトナー除去促進処理を実施する。かかる構成では、既に説明したように、トナー除去促進処理の無意味な実施の発生を回避することができる。
１０Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ：回路基板
１１Ｙ：絶縁性基板（基板）
１２Ｙ：孔近傍電極
１４Ｙ：貫通孔
２８Ｙ：記録制御部（第２電圧印加手段）
３０Ｙ：トナー保持スリーブ（トナー保持体）
３３ａＹ：第１電極
３３ｂＹ：第２電極
９１Ｙ：搬送制御部（第１電圧印加手段）
１０１：中間記録ベルト（無端移動体）
１０４Ｙ：対向電極板（対向電極）
特開２００９−３９９４８号公報

Claims (7)

  1. 基板を厚み方向に貫通する貫通孔及びこれの近傍に設けられた孔近傍電極の組合せである孔電極組を複数具備する回路基板と、
    前記回路基板に対向する自らの表面に沿って並ぶ第１電極及び第２電極の組合せを複数具備し、且つ前記表面上にトナーを保持するトナー保持体と、
    前記回路基板に対してトナー保持体側とは反対側から対向する対向電極と、
    画像情報を取得する画像情報取得手段と、
    前記第１電極及び第２電極のうち、少なくとも一方に対して周期的に変化する電圧を印加することで、前記トナー保持体の表面上のトナー粒子を両電極間でホッピングさせる第１電圧印加手段と、
    前記画像情報取得手段によって取得された画像情報に基づいて、前記回路基板における複数の前記孔近傍電極のうち、画像を構成するためのドットに対応する位置にある前記貫通孔である画像孔と組合せをなしている前記孔近傍電極に対して記録オン電圧を印加することで、前記トナー保持体の表面上でホッピングしているトナー粒子を前記画像孔に進入させる一方で、ドットに対応する位置にない前記貫通孔である非画像孔と組合せをなしている前記孔近傍電極に対して記録オフ電圧を印加することで、前記トナー保持体の表面上でホッピングしているトナー粒子の前記非画像孔への進入を阻止する第２電圧印加手段と、
    少なくとも前記第１電圧印加手段及び第２電圧印加手段を制御する制御手段とを備え、
    前記画像孔に進入したトナー粒子を前記対向電極に向けて飛翔させて、前記対向電極又はこれの表面上にある記録シートにドットを形成する画像形成装置において、
    前記画像情報に基づく画像を前記対向電極又は記録シートに形成していないときに、前記第１電極及び第２電極のうち、何れか一方に対して、所定の周期で立ち上がりと立ち下がりとを繰り返す繰り返しパルス電圧を印加しながら、他方に対して、前記繰り返しパルス電圧の立ち上がりピーク値と立ち下がりピーク値との中心の値の一定電圧を印加し、同時に、前記孔近傍電極に対して、ホッピング中のトナーを前記貫通孔内に進入させ得る値の進入電圧と、ホッピング中のトナーの前記貫通孔内への進入を阻止し得る値の阻止電圧とを交互に切り換えて印加することで、前記貫通孔の周囲に付着したトナーの除去を促進するトナー除去促進処理を実施するように、前記制御手段を構成したことを特徴とする画像形成装置。
  2. 請求項１の画像形成装置において、
    前記画像情報取得手段によって取得された画像情報に基づく画像形成を終えた後に、前記トナー除去促進処理を実施するように、前記制御手段を構成したことを特徴とする画像形成装置。
  3. 請求項１の画像形成装置において、
    複数の記録シートに対して連続的に画像を形成する連続画像形成モードの実行中に、前記第１電極及び第２電極のうち、一方に対し、周期的に変化する電圧として前記繰り返しパルス電圧を印加しつつ、他方に対し、前記一定電圧を印加して、前記トナー保持体の表面上のトナーをホッピングさせる処理を実行するように、前記制御手段を構成したことを特徴とする画像形成装置。
  4. 請求項３の画像形成装置において、
    自らの無端移動する表面を前記回路基板と前記対向電極との間に通す無端移動体を設けるとともに、
    前記連続画像形成モードの実行中に、複数の前記孔近傍電極のうち、前記無端移動体の表面のシート間対応領域に対向しているものに対して前記進入電圧及び阻止電圧を交互に切り換えて印加することで、前記回路基板の全ての前記貫通孔のうち、前記シート間対応領域に対向している前記貫通孔の周囲箇所に対してのみ、前記トナー除去促進処理を施すように、前記制御手段を構成したことを特徴とする画像形成装置。
  5. 請求項１乃至４の何れかの画像形成装置において、
    前記対向電極、又はこれの表面上にある部材、に形成された画像の画像濃度を検知する画像濃度検知手段を設けるとともに、
    所定のタイミングで、単位面積あたりのドット数の違いによって互いに画像濃度を異ならせた複数の中間調テスト画像を形成し、それぞれの中間調テスト画像についての画像濃度の検知結果に基づいて、中間調画像部におけるドット数を決定するトッド数決定処理を実施し、且つ、複数の前記中間調テスト画像を前記トナー除去促進処理によって形成するように、前記制御手段を構成したことを特徴とする画像形成装置。
  6. 請求項１乃至５の何れかの画像形成装置において、
    ドットの形成のために前記記録オン電圧を印加した前記孔近傍電極に対しては、ドット形成後に前記記録オフ電圧を印加するようにし、且つ、所定枚数の記録シートに対して画像形成を行う毎に、前記所定枚数における出力１枚あたりの平均出力ドット数を算出し、算出結果が所定の閾値を超えた場合にのみ、前記トナー除去促進処理を実施するように、前記制御手段を構成したことを特徴とする画像形成装置。
  7. 請求項１乃至５の何れかの画像形成装置において、
    ドットの形成のために前記記録オン電圧を印加した前記孔近傍電極に対しては、ドット形成後に前記記録オフ電圧を印加するようにし、且つ、所定枚数の記録シートに対して画像形成を行う毎に、複数の前記貫通孔についてそれぞれ、前記所定枚数における累積出力ドット数、あるいは累積出力ドット数の出力可能ドット数に対する割合を個別に算出し、算出結果が所定の閾値を超えた貫通孔に対してのみ、その孔周囲箇所に対する前記トナー除去促進処理を実施するように、前記制御手段を構成したことを特徴とする画像形成装置。
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