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JP2009039948A - Image forming apparatus - Google Patents

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JP2009039948A
JP2009039948A JP2007207479A JP2007207479A JP2009039948A JP 2009039948 A JP2009039948 A JP 2009039948A JP 2007207479 A JP2007207479 A JP 2007207479A JP 2007207479 A JP2007207479 A JP 2007207479A JP 2009039948 A JP2009039948 A JP 2009039948A
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Japan
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toner
electrode
control
image forming
forming apparatus
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Pending
Application number
JP2007207479A
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Japanese (ja)
Inventor
Masanori Horiie
正紀 堀家
Nobuaki Kondo
信昭 近藤
Yoshinori Nakagawa
悦典 中川
Shin Kayahara
伸 茅原
Yasuyuki Ishii
保之 石井
Eisaku Murakami
栄作 村上
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ricoh Co Ltd
Original Assignee
Ricoh Co Ltd
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Publication date
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To solve the problem that control of on/off of passing of a toner cannot be stably carried out when the toner adheres to a toner control means surface and the periphery of a toner passing hole in the case where an image is formed by a direct recording system. <P>SOLUTION: The image forming apparatus includes a toner carrier 1 which carries the toner by flying and turning the toner to a cloud, a recording medium means 3 to which the toner is adhered, and a toner control means 4 with a plurality of the toner passing holes 41 arranged between the toner carrier 1 and the recording medium means 3. The toner control means 4 has a control electrode 42 and a common electrode 43 set on the toner carrier side surface. Moreover, a discrete back electrode 44 is prepared on the recording medium means side face. When the toner of the toner carrier 1 is enabled to pass through the toner passing holes of the toner control means 4 towards the recording medium means, a line of electric force is formed in a loop shape between the recording medium means 3 side and the common electrode 43 of the toner control means 4 while detouring the control electrode 42. The same potential is impressed to the control electrode 42 and the discrete back electrode 44 at all times. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は画像形成装置に関し、特に、トナー担持体から飛翔させたトナーを開閉制御されるトナー通過穴を介して記録媒体手段に飛翔付着させて画像を形成する画像形成装置に関する。   The present invention relates to an image forming apparatus, and more particularly to an image forming apparatus that forms an image by flying and adhering toner ejected from a toner carrying member to recording medium means through a toner passage hole that is controlled to open and close.

従来の画像形成装置として、トナージェット、ダイレクトトーニング、トナープロジェクションなどと称される、トナー(記録材)によって記録媒体(中間転写媒体を含む)上に画像を直接記録する方式のものが知られている。   As a conventional image forming apparatus, an apparatus that directly records an image on a recording medium (including an intermediate transfer medium) with toner (recording material), which is called toner jet, direct toning, or toner projection, is known. Yes.

例えば、特許文献1には、トナーホッパから供給されたトナーに、固定ブレード又は回転ローラとの摩擦帯電によって帯電電荷を与え、回転搬送した後、制御部材に印加する制御パルスと回転ローラとの間の電界でトナーの飛翔を制御するものが記載されている。
特開昭63−136058号公報
For example, Patent Document 1 discloses that a toner supplied from a toner hopper is charged with a charge by frictional charging with a fixed blade or a rotating roller, and is rotated and conveyed, and then between a control pulse applied to a control member and the rotating roller. A device that controls the flying of toner by an electric field is described.
Japanese Unexamined Patent Publication No. 63-136058

ここでは、帯電電荷を有するトナーが回転ローラ表面に静電的に付着しており、そのトナーを制御パルスで剥離する必要がある。回転ローラと制御部材は数100μm以上のギャップを有するため、剥離のために印加する制御パルスは必然的に500V以上の高い電圧を必要とし、画素に対応した数が必要な制御用のドライバコストは非常に高価になってしまう問題、さらに、回転ローラに付着しているトナーを剥離して飛翔させるため応答性が悪く時間遅れの問題もある。   Here, the charged toner is electrostatically attached to the surface of the rotating roller, and the toner needs to be peeled off by a control pulse. Since the rotating roller and the control member have a gap of several hundred μm or more, the control pulse applied for peeling inevitably requires a high voltage of 500 V or more, and the driver cost for control that requires a number corresponding to the pixel is There is also a problem that it becomes very expensive, and further, there is a problem of poor response and time delay because the toner adhering to the rotating roller is peeled off to fly.

特許文献2、特許文献3には、回転する現像剤支持体と制御手段の間に交番バイアスを印加しながら現像剤通過の制御電極に制御パルスを印加するものが記載されている。
特許第2933930号公報 特公平2−52260号公報
Patent Documents 2 and 3 describe a technique in which a control pulse is applied to a control electrode for passing a developer while an alternating bias is applied between the rotating developer support and the control means.
Japanese Patent No. 2933930 Japanese Patent Publication No. 2-52260

この構成は、上記特許文献1に記載の装置のような応答性の問題は軽減されるものの、トナーの飛翔領域全体に一様な交番電界を印加して、現像剤が現像剤支持体に付着している時間と飛翔状態を繰り返すようにしている。そのため、現像剤支持体に付着している現像剤を剥離するために強い交番バイアスを印加する必要があり、剥離したトナーは勢いよく制御手段側へ飛翔して多くの現像剤が制御手段の電極に付着すること避けられず、信頼性に大きい問題がある。さらに、現像剤支持体と制御手段は前記と同様のギャップを有するため両者の間に印加している電圧値は500V以上と高く、この電界に対して現像剤を通過または阻止させる電界を形成する制御パルスは同様に高い電圧値を必要とするためドライバコストの問題は解決できていない。   In this configuration, although the problem of responsiveness as in the apparatus described in Patent Document 1 is reduced, a uniform alternating electric field is applied to the entire flying region of the toner so that the developer adheres to the developer support. The time and flight status are repeated. Therefore, it is necessary to apply a strong alternating bias in order to peel off the developer adhering to the developer support, and the peeled toner flies to the control means side vigorously and a lot of developer is applied to the electrodes of the control means. Adhering to the surface is inevitable, and there is a big problem in reliability. Further, since the developer support and the control means have the same gap as described above, the voltage value applied between them is as high as 500 V or more, and an electric field that allows the developer to pass or block is formed with respect to this electric field. Similarly, since the control pulse requires a high voltage value, the problem of the driver cost cannot be solved.

一方、特許文献4には、現像剤担持体に複数の電極を有し、この電極間に時間的に変化する電界を形成してトナーを制御電極側へ飛翔させる構成が記載されている。
特開昭59−181370号公報
On the other hand, Patent Document 4 describes a configuration in which a developer carrying member has a plurality of electrodes, and an electric field that changes with time is formed between the electrodes to cause toner to fly to the control electrode side.
JP 59-181370 A

ここでは、制御電極近傍に飛翔して浮遊するトナーの通過を制御するため、前記特許文献1ないし3の装置の制御電圧が高くなる欠点は解決されている。   Here, in order to control the passage of the toner that flies near the control electrode and floats, the disadvantage that the control voltage of the devices of Patent Documents 1 to 3 becomes high is solved.

特許文献5には、上記特許文献4と同様に、現像剤担持体に複数の電極を有し、この電極間に時間的に変化する電界を形成してトナー飛翔させる構成であり、トナーの通過を制御する制御電極が、それまで記録媒体側に設置されていたものをトナーの供給側面に設置することが記載されている。
特開平02−226261号公報
Similar to Patent Document 4, Patent Document 5 has a configuration in which a developer carrying member has a plurality of electrodes, and an electric field that changes with time is formed between the electrodes to cause toner to fly. It is described that the control electrode for controlling the toner is installed on the toner supply side, which has been installed on the recording medium side.
JP 02-226261 A

この構成では、従前の装置では400V必要であった制御電圧が100Vにできること、および制御電極が設けてある印字ヘッドに付着するトナーを除去した場合、トナー供給源に戻すことが可能であることが記載されている。   In this configuration, the control voltage required to be 400 V in the previous apparatus can be set to 100 V, and when the toner adhering to the print head provided with the control electrode is removed, it can be returned to the toner supply source. Are listed.

特許文献6には、回転円筒スリーブでトナーを供給し、印写面電位とスリーブ間の均一電界でアパーチャーを通過させる静電力を与える構成であり、アパーチャーを囲む制御電極と印写面側に対になった偏向電極を設け、印刷の主走査方向のドット密度を上げることが記載されている。
特表2001−505146号公報
In Patent Document 6, toner is supplied by a rotating cylindrical sleeve, and an electrostatic force is passed through the aperture with a printing surface potential and a uniform electric field between the sleeves. The control electrode surrounding the aperture and the printing surface side are paired with each other. It is described that a deflection electrode is provided to increase the dot density in the main scanning direction of printing.
JP-T-2001-505146

ここでは、トナーの通過を制御する制御電極の間にガード電極を設け、制御電界間の相互作用を防止することが記載されている。   Here, it is described that a guard electrode is provided between control electrodes for controlling the passage of toner to prevent interaction between control electric fields.

特許文献7には、トナー供給ローラでトナーを供給し、開口部保持部材のトナー供給ローラ側にトナーの飛翔を制御する制御電極とトナーの飛翔経路を偏向させる偏向電極とを配置したものが記載されている。
特開平11−301014号公報
Japanese Patent Application Laid-Open No. H10-260260 describes a toner supply roller that supplies toner, and a control electrode that controls the flying of the toner and a deflection electrode that deflects the flying path of the toner are disposed on the toner supply roller side of the opening holding member. Has been.
JP 11-301014 A

従来の直接記録方式によって画像を形成する基本構成は例えば図16に示すように構成される。図22において、剤担持体としてのトナー担持ローラ501は、その軸線を図中左右方向に延在させるように配設され、図示しない駆動手段によって回転駆動せしめられながら、帯電済みのトナーTをその表面に担持する。このトナー担持ローラ501の下には、複数の穴502を形成する穴形成部材としてのフレキシブルプリント基板503が配設されている。FPC503は、各穴502を囲むようにトナー担持ローラ501との対向面側に形成されたリング状の複数の飛翔電極504を備えている。   A basic configuration for forming an image by a conventional direct recording method is configured as shown in FIG. 16, for example. In FIG. 22, a toner carrying roller 501 as an agent carrying member is arranged so that its axis extends in the left-right direction in the figure, and is rotated by a driving means (not shown) while charging the charged toner T. Supported on the surface. Under the toner carrying roller 501, a flexible printed circuit board 503 is provided as a hole forming member for forming a plurality of holes 502. The FPC 503 includes a plurality of ring-shaped flying electrodes 504 formed on the side facing the toner carrying roller 501 so as to surround each hole 502.

そして、上記FPC503の下方には、これを介してトナー担持ローラ501に対向する対向電極506と、この対向電極506上で搬送手段によって搬送される記録紙507とが配設されている。なお、図22においては、便宜上、穴502、飛翔電極504をそれぞれ1つずつしか示していないが、実際には、FPC503にこれらの組み合わせが複数形成されている。具体的には、例えば600dpi用のFPC503では、これらの組み合わせが4960個形成されている。   Under the FPC 503, a counter electrode 506 that faces the toner carrying roller 501 through the FPC 503, and a recording paper 507 that is transported by the transport unit on the counter electrode 506 are disposed. In FIG. 22, only one hole 502 and one flying electrode 504 are shown for convenience, but in reality, a plurality of these combinations are formed in the FPC 503. Specifically, for example, in the 600 dpi FPC 503, 4960 combinations of these are formed.

そこで、トナー担持ローラ501は、例えば接地された状態で、マイナス極性に帯電したトナーTを表面に担持する。上記飛翔電極504にプラス極性の飛翔電圧が印加されると、トナー担持ローラ501上で飛翔電極504と対向する位置にあるトナーTや、これの近傍にあるトナーTに所定強度の電界が作用する。この電界の作用により、トナーTに加わる静電力が、トナーTとトナー担持ローラ501との付着力を上回り、トナーTの集合体がドット状の形状でトナー担持ローラ501から選択的に飛翔して穴502内に進入する。   Therefore, the toner carrying roller 501 carries, for example, the toner T charged to the negative polarity on the surface in a grounded state. When a flying voltage having a positive polarity is applied to the flying electrode 504, an electric field having a predetermined intensity acts on the toner T at the position facing the flying electrode 504 on the toner carrying roller 501 and the toner T in the vicinity thereof. . Due to the action of the electric field, the electrostatic force applied to the toner T exceeds the adhesive force between the toner T and the toner carrying roller 501, and the aggregate of the toner T selectively flies from the toner carrying roller 501 in a dot shape. Enter the hole 502.

そして、飛翔電極504と、これよりも高い電位を帯びている上記対向電極506との間に形成される電界に引かれて飛翔を続け、穴502を通過して上記記録紙507の表面に付着する。この付着により、トナーTの集合体はドット像となる。   Then, it continues to fly by being attracted by an electric field formed between the flying electrode 504 and the counter electrode 506 having a higher potential, and passes through the hole 502 and adheres to the surface of the recording paper 507. To do. Due to this adhesion, the aggregate of the toner T becomes a dot image.

この場合、各飛翔電極504に対する飛翔電圧のON/OFFについては、それぞれ専用のICによって個別に制御する必要がある。即ち、直接記録方式の画像形成装置においては、電圧が高い場合、高価なICが飛翔電極504と同じ数だけ必要になる。例えば600dpi用のFPC3を用いる場合には、高価なスイッチング素子を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り、直接記録方式の画像形成装置では、いかに制御電圧を下げるかが、装置の低コスト化を図る上での重要な要素となる。   In this case, ON / OFF of the flying voltage for each flying electrode 504 needs to be individually controlled by a dedicated IC. That is, in the direct recording type image forming apparatus, when the voltage is high, the same number of expensive ICs as the flying electrodes 504 are required. For example, when an FPC 3 for 600 dpi is used, 4960 expensive switching elements need to be provided. In general, an IC is expensive because it requires a chip area as its withstand voltage increases. In a direct recording type image forming apparatus, how to lower the control voltage is important for reducing the cost of the apparatus. It becomes an element.

しかしながら、トナーTとトナー担持ローラ501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、これが飛翔電圧の引き下げの妨げになっている。その結果、図22に示す装置では少なくとも500V以上の飛翔電圧を印加する必要がある。   However, the toner T and the toner carrying roller 501 have adhesion forces that attract each other by mirror image force, van der Waals force, liquid bridging force, and the like, which hinders the reduction of the flying voltage. . As a result, it is necessary to apply a flying voltage of at least 500 V or more in the apparatus shown in FIG.

これに対して、特許文献4に記載されているような現像剤担持体に複数の電極を有し、この電極間に時間的に変化する電界を形成してトナーをクラウド化し、トナーを制御電極側へ飛翔させる構成を採用することで、飛翔電極への印加電圧の低電圧化は可能となる。   On the other hand, the developer carrying member as described in Patent Document 4 has a plurality of electrodes, and an electric field that changes with time is formed between the electrodes to cloud the toner, and the toner is used as a control electrode. By adopting the configuration of flying to the side, the voltage applied to the flying electrode can be lowered.

しかしながら、現像剤担持体上に設けた複数の微細ピッチ電極間相互に電位差を与えて強い電界を発生してトナーを飛翔させているため、飛翔したトナーが制御電極の表面に付着し、トナーが堆積、またトナーが通過する穴の周辺にも付着が発生し、時間の経過とともにトナーの通過量に変動が起き、画像濃度の変動が発生し易いという課題がある。   However, since a strong electric field is generated between the plurality of fine pitch electrodes provided on the developer carrying member to generate a strong electric field, the flying toner adheres to the surface of the control electrode, and the toner There is a problem that the accumulation and adhesion also occur around the hole through which the toner passes, and the passage amount of the toner varies with time, and the image density is likely to vary.

また、現像剤担持体表面で飛翔してクラウド状態のトナーは高さ方向に分布しており、単に制御電極に制御パルスを印加するだけではトナー通過穴を通過するトナーの利用効率が悪く、印刷速度の確保が難しい。さらに、クラウド状態のトナーの付着は、静止した状態で連続して使用する制御電極への付着だけではなく、その周辺部材への付着堆積が進み、その結果、制御電極を形成した部材全体の電位がトナーの帯電極性に応じた方向の電位に上昇し、現像剤担持体表面からのトナーの飛翔に対して逆バイアスの電界として作用し、飛翔効率が低下してしまうという問題がある。   In addition, the toner in the cloud state that flies on the surface of the developer carrier is distributed in the height direction, and simply applying a control pulse to the control electrode results in poor use efficiency of the toner passing through the toner passage hole, and printing. It is difficult to secure speed. Furthermore, the adhesion of toner in the cloud state not only adheres to the control electrode that is used continuously in a stationary state, but also proceeds to adhere and accumulate on its peripheral members. As a result, the potential of the entire member on which the control electrode is formed is increased. Rises to a potential in a direction corresponding to the charging polarity of the toner, acts as a reverse bias electric field for the toner flying from the surface of the developer carrying member, and the flying efficiency is lowered.

本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、トナー制御手段表面やトナー通過穴周辺にトナーが付着することを低減し、トナーの通過のオン/オフの制御を安定して行うことができるとともに、トナーの利用効率を向上し、更にトナー通過穴の径に対して形成ドットの径を小さくできるようにすることを目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and can reduce the adhesion of toner to the surface of the toner control means and the vicinity of the toner passage hole, and stably control the on / off of the toner passage. Another object of the present invention is to improve the toner utilization efficiency and reduce the diameter of the formed dots with respect to the diameter of the toner passage hole.

上記の課題を解決するため、本発明に係る画像形成装置は、トナーを飛翔させ、クラウド化して担持するトナー担持体と、トナーが付着させられる記録媒体手段と、トナー担持体と記録媒体手段との間に配置された複数のトナー通過穴を有するトナー制御手段と、を備え、トナー制御手段は、トナー担持体側表面に、トナー通過穴の周囲及び穴内壁の少なくともいずれかにトナーの通過を制御する制御電極が設けられ、この制御電極の外側に複数のトナー通過穴に共通の共通電極が設けられ、更に記録媒体手段側にトナー通過穴の周囲にそれぞれ個別背面電極が設けられ、トナー制御手段のトナー通過穴をトナー担持体のトナーが記録媒体手段に向かって通過可能な状態にするとき、記録媒体手段側とトナー制御手段の共通電極との間に制御電極を迂回してループ状に電気力線が形成され、トナー制御手段の制御電極と個別背面電極は常時同じ電位が印加される構成とした。   In order to solve the above-described problems, an image forming apparatus according to the present invention includes a toner carrier that carries toner in a clouded state, a recording medium unit to which the toner is attached, a toner carrier, and a recording medium unit. And a toner control means having a plurality of toner passage holes disposed between the toner carrier and the toner control means for controlling the passage of the toner on the surface of the toner carrying member on at least one of the periphery of the toner passage hole and the inner wall of the hole. And a common electrode common to the plurality of toner passage holes on the outside of the control electrode, and further, individual back electrodes are provided around the toner passage holes on the recording medium means side. Control is performed between the recording medium means side and the common electrode of the toner control means when the toner on the toner carrier is allowed to pass through the toner passage hole toward the recording medium means. Electric lines of force are formed in a loop, bypassing the electrode, the control electrode and the individual back electrodes of the toner control means has a configuration in which the same potential at all times is applied.

ここで、トナー担持体のトナーをクラウド化する手段に対し時間的に変動する平均電位Vsの電圧を印加し、トナー制御手段の制御電極に対しトナーがトナー通過穴を通過可能な状態にするときに電圧Vc-onを、トナーがトナー通過穴を通過不可能な状態にするときに電圧Vc-offを印加し、共通電極に電圧Vgを印加し、トナー制御手段を通過したトナーを記録媒体手段に導いてトナーを付着させるために記録媒体手段側にバイアス電圧Vpを印加するとき、
トナーを通過可能な状態にするときの各電位の関係は、
Vp>Vc-on>Vs>Vg
であって、トナーが負帯電トナーの場合はバイアス電圧Vpがプラス電位側に高くなる関係、正帯電トナーの場合はバイアス電圧Vpがマイナス電位側に高くなる設定である構成とできる。
Here, when the voltage of the average potential Vs that varies with time is applied to the means for clouding the toner on the toner carrier, the toner can pass through the toner passage hole with respect to the control electrode of the toner control means. Voltage Vc-on, voltage Vc-off is applied when the toner cannot pass through the toner passage hole, voltage Vg is applied to the common electrode, and the toner passing through the toner control means is recorded on the recording medium means. When the bias voltage Vp is applied to the recording medium means side in order to guide the toner to adhere the toner,
The relationship between each potential when the toner can pass is as follows:
Vp>Vc-on>Vs> Vg
When the toner is a negatively charged toner, the bias voltage Vp is increased to the positive potential side. When the toner is a positively charged toner, the bias voltage Vp is increased to the negative potential side.

この場合、トナーがトナー通過穴を通過不可能な状態にするときの各電位の関係は、
Vs>Vg であり、且つ、Vs>Vc-off
であって、トナーが負帯電トナーの場合は平均電位Vsがプラス電位側に高くなる関係、正帯電トナーの場合は平均電位Vsがマイナス電位側に高くなる設定である構成とできる。
In this case, the relationship between the potentials when the toner cannot pass through the toner passage hole is as follows.
Vs> Vg and Vs> Vc-off
In the case where the toner is a negatively charged toner, the average potential Vs is increased to the positive potential side. In the case of the positively charged toner, the average potential Vs is increased to the negative potential side.

また、トナー担持体のトナーをクラウド化する手段に対し時間的に変動する平均電位Vsの電圧を印加し、トナー制御手段の制御電極に対しトナーがトナー通過穴を通過可能な状態にするときに電圧Vc-onを、トナーがトナー通過穴を通過不可能な状態にするときに電圧Vc-offを印加し、共通電極に電圧Vgを印加し、トナー制御手段を通過したトナーを記録媒体手段側に導いてトナーを付着させるために記録媒体手段側にバイアス電圧Vpを印加するとき、
トナー担持体の表面にトナーが存在している状態で、トナー制御手段の制御電極側からトナー担持体側を見たときのトナーによる電位をVtとすると、
トナーがトナー通過穴を通過可能な状態にするときの各電位の関係は、
Vp>Vc-on>(Vs+Vt)>Vg
であって、トナーが負帯電トナーの場合は(Vs+Vt)がプラス電位側に高くなる関係、正帯電トナーの場合は(Vs+Vt)がマイナス電位側に高くなる設定である構成とできる。
In addition, when the voltage of the average potential Vs that varies with time is applied to the toner-carrying means on the toner carrier, the toner can pass through the toner passage hole with respect to the control electrode of the toner control means. The voltage Vc-on is applied when the toner cannot pass through the toner passage hole, the voltage Vc-off is applied, the voltage Vg is applied to the common electrode, and the toner that has passed through the toner control means is transferred to the recording medium means side. When the bias voltage Vp is applied to the recording medium means side in order to guide the toner to adhere the toner,
When the toner is present on the surface of the toner carrier, the potential of the toner when the toner carrier is viewed from the control electrode side of the toner control means is Vt.
The relationship between each potential when the toner can pass through the toner passage hole is as follows.
Vp>Vc-on> (Vs + Vt)> Vg
In this case, when the toner is a negatively charged toner, (Vs + Vt) is increased to the positive potential side, and when the toner is a positively charged toner, (Vs + Vt) is set to be increased to the negative potential side.

また、トナー制御手段の共通電極は、制御電極の外側をリング状に囲む形状である構成とできる。あるいは、トナー制御手段の共通電極は、制御電極の外側に間隔を置いてベタ状に設けられている構成とできる。あるいは、トナー制御手段の共通電極は、制御電極と同一平面に絶縁領域を介して設けられている構成とできる。   Further, the common electrode of the toner control unit can be configured to have a shape surrounding the outside of the control electrode in a ring shape. Alternatively, the common electrode of the toner control means can be configured to be solid and spaced outside the control electrode. Alternatively, the common electrode of the toner control means can be configured to be provided on the same plane as the control electrode via an insulating region.

また、トナー制御手段の制御電極と個別背面電極はトナー通過穴の内壁面を介して導通している構成とできる。あるいは、トナー制御手段の制御電極と個別背面電極はトナー通過穴の内壁面以外の箇所で導通している構成とできる。   Further, the control electrode of the toner control means and the individual back electrode can be electrically connected through the inner wall surface of the toner passage hole. Alternatively, the control electrode of the toner control means and the individual back electrode can be electrically connected at a place other than the inner wall surface of the toner passage hole.

また、トナー制御手段の個別背面電極の面積が制御電極の面積よりも大きい構成とできる。また、トナー制御手段の制御電極及び個別背面電極はトナー通過穴の周囲にリング状に設けられ、制御電極の外径に対して個別背面電極の外径が大きい構成とできる。   Further, the area of the individual back electrode of the toner control means can be larger than the area of the control electrode. Further, the control electrode and the individual back electrode of the toner control means are provided in a ring shape around the toner passage hole, and the outer diameter of the individual back electrode can be larger than the outer diameter of the control electrode.

また、トナー担持体は、表面側に所定の間隔で配設された複数の電極を有し、隣接電極相互の間でトナーを吸引する方向と反発する方向を交互に繰り返す関係の電圧が印加され、電極に印加する2相の電極間ピッチ又はn本毎の各電極にn相の位相電圧を印加するときのn相の電極間ピッチに対して、トナー担持体表面とトナー制御手段のトナー担持体側面の間の距離が大きい構成とできる。   The toner carrier has a plurality of electrodes arranged on the surface side at a predetermined interval, and a voltage having a relationship of alternately repeating the direction of attracting and repelling toner between adjacent electrodes is applied. The surface of the toner carrier and the toner carrier of the toner control means with respect to the pitch between the two-phase electrodes applied to the electrodes or the pitch between the n-phase electrodes when the n-phase voltage is applied to every n electrodes. The distance between body side surfaces can be large.

また、記録媒体手段が記録紙であり、記録紙の背面に設けた電極手段にバイアス電圧が印加される構成とできる。あるいは、記録媒体手段が中間転写媒体であり、中間転写媒体自体又は中間転写媒体の背面に設けた電極手段にバイアス電圧が印加される構成とできる。   Further, the recording medium means may be recording paper, and a bias voltage may be applied to the electrode means provided on the back surface of the recording paper. Alternatively, the recording medium means may be an intermediate transfer medium, and a bias voltage may be applied to the intermediate transfer medium itself or electrode means provided on the back surface of the intermediate transfer medium.

また、異なる色のトナーを重ねて記録媒体手段上にカラー画像を形成する構成とできる。   Further, a color image can be formed on the recording medium means by superposing different color toners.

本発明に係る画像形成装置によれば、トナーをクラウド化する手段を備え、トナー制御手段をトナー担持体のトナーが記録媒体手段に向かって通過可能にするとき、記録媒体手段側とトナー制御手段の共通電極との間にトナーの通過を制御する制御電極を迂回してループ状に電気力線が形成される構成としたので、トナー制御手段表面やトナー通過穴周辺にトナーが付着することが低減され、トナーの通過のオン/オフの制御を安定に行うことができるとともに、トナーの利用効率を向上することができ、更にトナー制御手段の記録媒体手段側にトナー通過穴の周囲にそれぞれ個別背面電極が設けられて、制御電極と個別背面電極は常時同じ電位が印加される構成としたので、クラウド化されたトナーを記録媒体手段側に飛翔させるループ状の電界強度を確保でき、ノズル通過穴の径に対して形成ドットの径を小さくして高解像度化を図れる。   According to the image forming apparatus of the present invention, the recording medium means side and the toner control means are provided with means for converting the toner into a cloud, and the toner control means allows the toner on the toner carrier to pass toward the recording medium means. Since the electric force lines are formed in a loop shape around the control electrode that controls the passage of toner between the common electrode and the toner, the toner may adhere to the surface of the toner control means or around the toner passage hole. It is possible to stably control ON / OFF of the passage of toner, and to improve the toner utilization efficiency. Further, the toner control means can be individually provided around the toner passage hole on the recording medium means side. Since the back electrode is provided and the same potential is always applied to the control electrode and the individual back electrode, a loop shape that causes the clouded toner to fly to the recording medium means side The field strength can be secured, thereby high resolution by reducing the diameter of dots formed with respect to the diameter of the nozzle passage hole.

以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して説明する。まず、本発明の基本的構成について図1の模式的構成図を参照して説明する。
この基本構成においては、トナーTを飛翔させ、クラウド化した状態で担持するローラ状のトナー担持体1と、トナーTが付着させられる記録媒体手段3と、トナー担持体1と記録媒体手段3との間に配置された複数のトナー通過穴41を有するトナー制御手段4とを備えている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. First, the basic configuration of the present invention will be described with reference to the schematic configuration diagram of FIG.
In this basic configuration, a toner carrier 1 in the form of a roller that carries toner T in a clouded state, recording medium means 3 to which toner T is attached, toner carrier 1 and recording medium means 3, And a toner control means 4 having a plurality of toner passage holes 41 arranged between the two.

トナー担持体1は、表面側にトナーTを搬送する方向(ここでは周方向)に所定の間隔でトナーTを搬送する方向と直交する方向(ここでは軸方向)に沿って形成された所定ピッチで設けられた複数の電極11を有し、このトナー担持体1の各電極11には、電圧印加手段5から時間によって電位の異なる平均電位Vsのパルス電圧(クラウドパスル)が印加される。これにより、トナーTをクラウド化する手段を構成している。   The toner carrier 1 has a predetermined pitch formed along a direction (here, an axial direction) orthogonal to a direction in which the toner T is conveyed at a predetermined interval in the direction (here, the circumferential direction) in which the toner T is conveyed to the surface side. The voltage application means 5 applies a pulse voltage (cloud pulse) having an average potential Vs that varies with time to each electrode 11 of the toner carrier 1. This constitutes a means for converting the toner T into a cloud.

例えば、0.5KHz〜7KHzの周波数のパルス電圧が印加され、各電極11、11の間隔はファインピッチに設けられているため、電極11、11間で強い電界が形成される。そのため、トナーTの帯電極性に対して反発する電位にある電極11表面からトナーTは勢いよく飛翔し、飛翔したトナーTは吸引する極性の電位が印加されている電極11に引き寄せられ、パルスが切り替わることでパルス周波数に応じた上下方向の飛翔を繰り返し、トナーTがクラウド化された状態になる。なお、パルスの周波数が高い領域では、上方高くに飛翔したトナーTは、飛翔している間にパルスが切り替わり、電極11表面に戻る前に再び上方に飛翔する場合もある。   For example, a pulse voltage having a frequency of 0.5 KHz to 7 KHz is applied, and the distance between the electrodes 11 and 11 is set at a fine pitch, so that a strong electric field is formed between the electrodes 11 and 11. Therefore, the toner T flies vigorously from the surface of the electrode 11 at a potential repelling the charged polarity of the toner T, and the toner T that has flew is attracted to the electrode 11 to which the potential of the attracting polarity is applied, and a pulse is generated. By switching, the vertical flight according to the pulse frequency is repeated, and the toner T is in a cloud state. In the region where the frequency of the pulse is high, the toner T that has flew upward may change its pulse while flying, and may fly upward again before returning to the surface of the electrode 11.

トナー制御手段4は、トナーTが通過可能なトナー通過穴(開口)41が複数設けられ、このトナー制御手段4のトナー供給側面(トナー担持体1側の面)の各トナー通過穴41周辺には各トナー通過穴41に対して個別的にリング状に制御電極(個別制御電極、個別電極ともいう。)42が設けられ、更にトナー通過穴41に対し制御電極42の外側に絶縁領域を介して複数のトナー通過穴41に共通の共通電極43が設けられている。なお、「共通の」とは同じ電位が印加されること、ないし、電気的に繋がっていることを意味する。   The toner control means 4 is provided with a plurality of toner passage holes (openings) 41 through which the toner T can pass, and around each toner passage hole 41 on the toner supply side surface (surface on the toner carrier 1 side) of the toner control means 4. Each of the toner passage holes 41 is individually provided with a control electrode 42 (also referred to as an individual control electrode or an individual electrode) in a ring shape, and further to the toner passage hole 41 via an insulating region outside the control electrode 42. A common electrode 43 common to the plurality of toner passage holes 41 is provided. Note that “common” means that the same potential is applied, or that they are electrically connected.

このトナー制御手段4の制御電極42には制御パスル発生手段6から例えば図2に示すような制御パルスVcが印加される。この場合、トナー通過穴41をトナーTが通過可能な状態(ON状態)にするときには制御電極42に電圧Vc-onが印加され、トナーTが通過不可能な状態(OFF状態)にするときには制御電極42に電圧Vc-offが印加される。また、共通電極43には常時電源手段7から電圧Vgが印加される。トナー制御手段4の制御電極42は、通過穴41周囲だけでも動作が可能であるが、通過穴41の内壁面又は通過穴41の内壁面とトナー担持体1側の周囲の両方に設けたものであってもよい。   For example, a control pulse Vc as shown in FIG. 2 is applied to the control electrode 42 of the toner control means 4 from the control pulse generating means 6. In this case, the voltage Vc-on is applied to the control electrode 42 when the toner T is allowed to pass through the toner passage hole 41 (ON state), and the control is performed when the toner T is not allowed to pass (OFF state). A voltage Vc-off is applied to the electrode 42. Further, the voltage Vg is constantly applied from the power supply means 7 to the common electrode 43. The control electrode 42 of the toner control means 4 can operate only around the passage hole 41, but is provided on both the inner wall surface of the passage hole 41 or the inner wall surface of the passage hole 41 and the periphery on the toner carrier 1 side. It may be.

記録媒体手段3側には、記録媒体手段3の背面に、トナー制御手段4を通過したトナーTを記録媒体手段3に付着させるためのバイアス電圧が印加されるバイアス電圧印加手段となる電極手段としての背面電極31が配置され、トナー制御手段4を通過したトナーTを記録媒体手段3に付着させるため、バイアス電源手段8からのバイアス電圧Vpが印加される。この記録媒体手段3は、この上に一度画像を形成し、その後紙に転写する中間転写記録媒体、あるいは、記録紙であってもよい。この記録媒体手段3に対するバイアス電圧Vpの印加は、例えば記録媒体手段3の背面側(トナー担持体1と反対側面)に背面電極31を配置し、この背面電極31上面に記録媒体手段3を通過させる構成、あるいは、中間転写記録媒体であれば内部に電極を埋め込んだ構成(記録媒体手段側の電極を内部電極とする構成)又は中間転写記録媒体の背面に背面電極31を配置した構成とすることができる。   On the recording medium means 3 side, an electrode means serving as a bias voltage applying means is applied to the back surface of the recording medium means 3 and a bias voltage for applying the toner T that has passed through the toner control means 4 to the recording medium means 3 is applied. The bias voltage Vp from the bias power supply means 8 is applied to adhere the toner T that has passed through the toner control means 4 to the recording medium means 3. The recording medium means 3 may be an intermediate transfer recording medium or recording paper on which an image is once formed and then transferred to paper. For the application of the bias voltage Vp to the recording medium means 3, for example, a back electrode 31 is disposed on the back side of the recording medium means 3 (the side opposite to the toner carrier 1), and the recording medium means 3 passes above the back electrode 31. In the case of an intermediate transfer recording medium, an electrode is embedded inside (an arrangement in which the electrode on the recording medium means side is an internal electrode) or a back electrode 31 is disposed on the back surface of the intermediate transfer recording medium. be able to.

ここで、トナー担持体1表面のトナーをクラウド化する手段として、トナー担持体1表面に設けられた複数の電極11を備え、各電極11に平均電位Vsのパルス電圧を印加する。このとき、隣接する電極11相互の間でトナーTを吸引する方向と反発する方向を交互に繰り返す関係の電圧を印加する2相の電極間ピッチp(又は、n本毎の各電極11にn相の位相電圧を印加するn相の電極間ピッチ)に対し、トナー担持体1表面とトナー制御手段4のトナー担持体1側面(トナー担持体1側の表面の意味)の間の距離dが大きくなる関係(p<d)でトナー担持体1とトナー制御手段4とを配置している。   Here, as means for clouding the toner on the surface of the toner carrier 1, a plurality of electrodes 11 provided on the surface of the toner carrier 1 are provided, and a pulse voltage having an average potential Vs is applied to each electrode 11. At this time, a two-phase inter-electrode pitch p (or n is applied to each of the n electrodes 11 for applying a voltage that alternately repeats the direction of attracting and repelling the toner T between the adjacent electrodes 11. The distance d between the surface of the toner carrier 1 and the side surface of the toner carrier 1 of the toner control means 4 (meaning the surface on the toner carrier 1 side) is The toner carrier 1 and the toner control means 4 are arranged in a relationship of increasing (p <d).

つまり、p>dの関係ではトナー担持体1の電極11表面に形成される飛翔電界がトナー制御手段4のトナー担持体1側表面のON/OFF電界と干渉を起こし、後述するトナー制御手段4のループ電界が乱れるためである。そのため、制御電極42表面へのトナー付着の発生が起きやすくなる。p<dの条件においては、制御電極42へトナーが付着することを確実に防止でき、連続したドットを印写しても濃度が変化することなく、良好な画像が得られる。   That is, in the relationship of p> d, the flying electric field formed on the surface of the electrode 11 of the toner carrier 1 causes interference with the ON / OFF electric field on the toner carrier 1 side surface of the toner controller 4, and the toner controller 4 described later. This is because the loop electric field is disturbed. Therefore, toner adhesion to the surface of the control electrode 42 is likely to occur. Under the condition of p <d, it is possible to reliably prevent the toner from adhering to the control electrode 42, and a good image can be obtained without changing the density even if continuous dots are printed.

次に、トナー制御手段4の具体的構成の一例について図3を参照して説明する。なお、図3(a)は同トナー制御手段の印写面側の説明図、(b)は同じくトナー供給側面の説明図である。
この例は、絶縁基板(基材)45のトナー供給側(トナー担持体11側)面に、トナー通過穴41を囲む形で10〜100μm幅のリング状の制御電極42を設け、この制御電極42から20〜50μmの間隔を置いて、つまり、絶縁基材45で形成される絶縁領域を介して、制御電極42と同一面に、複数のトナー通過穴41に共通のバイアス電圧Vgを印加する共通電極43を設けた構成である。
Next, an example of a specific configuration of the toner control unit 4 will be described with reference to FIG. FIG. 3A is an explanatory diagram on the printing surface side of the toner control means, and FIG. 3B is an explanatory diagram of the toner supply side surface.
In this example, a ring-shaped control electrode 42 having a width of 10 to 100 μm is provided on the surface of the insulating substrate (base material) 45 on the toner supply side (toner carrier 11 side) so as to surround the toner passage hole 41. A common bias voltage Vg is applied to the plurality of toner passage holes 41 at an interval of 20 to 50 μm from 42, that is, through the insulating region formed of the insulating base material 45, on the same surface as the control electrode 42. In this configuration, a common electrode 43 is provided.

トナー通過穴41は、形成するドット径のサイズで決定するが直径φ30μm〜φ150μmである。制御電極42は個々にトナーTの通過をON、OFF制御するためのドライバ回路(駆動回路)に接続するためのリードパターン42aが接続され、また共通電極43は共通のリードパターン43aに接続されている。また、絶縁基板45の印写面側(記録媒体手段3側の面)はトナー通過穴41が開口した状態である。   The toner passage hole 41 has a diameter of 30 μm to 150 μm, which is determined by the size of the dot diameter to be formed. The control electrode 42 is connected to a lead pattern 42a for connection to a driver circuit (drive circuit) for controlling ON / OFF of the passage of the toner T, and the common electrode 43 is connected to a common lead pattern 43a. Yes. Further, the toner passing hole 41 is opened on the printing surface side (the surface on the recording medium means 3 side) of the insulating substrate 45.

このように、トナー制御手段の共通電極は、制御電極の外側を絶縁領域を介してリング状に囲む形状である構成とすることで、記録媒体手段側のバイアス電位と制御電極外側の共通電極間に形成する電気力を各トナー通過穴独立の電気力線として形成できるため、マルチ駆動(複数のノズル通過穴からトナーを飛翔させる駆動)のときの相互干渉(他のトナー通過穴の状態を受けること)が発生しない。   As described above, the common electrode of the toner control unit is configured to surround the outer side of the control electrode in a ring shape through the insulating region, so that the bias potential on the recording medium unit side and the common electrode on the outer side of the control electrode are between Can be formed as independent lines of electric force for each toner passage hole, so that mutual interference during multi-driving (drive that causes toner to fly from a plurality of nozzle passage holes) (under the condition of other toner passage holes) Does not occur.

また、トナー制御手段の制御電極と共通電極を同一面上形成することで、一回の製造プロセスで同時に形成でき、精度よく低コストに電極を作ることができる。   Also, by forming the control electrode and the common electrode of the toner control means on the same surface, they can be formed simultaneously in a single manufacturing process, and the electrodes can be made with high accuracy and at low cost.

また、トナー制御手段4の具体的構成の他の例について図4を参照して説明する。なお、図4(a)は同トナー制御手段の印写面側の説明図、(b)は同じくトナー供給側面の説明図である。
この例は、絶縁基板(基材)45のトナー供給側(トナー担持体11側)面に、トナー通過穴41を囲む形で10〜100μm幅のリング状の制御電極42を設け、この制御電極42から20〜50μmの絶縁領域の間隔を置いて複数のトナー通過穴41に共通のバイアス電圧Vgを印加する共通電極43が空いたスペース全体を覆うようにベタ状に設けられた構成としている。
Another example of the specific configuration of the toner control unit 4 will be described with reference to FIG. 4A is an explanatory view on the printing surface side of the toner control means, and FIG. 4B is an explanatory view of the toner supply side surface.
In this example, a ring-shaped control electrode 42 having a width of 10 to 100 μm is provided on the surface of the insulating substrate (base material) 45 on the toner supply side (toner carrier 11 side) so as to surround the toner passage hole 41. The common electrode 43 for applying a common bias voltage Vg to the plurality of toner passage holes 41 is provided in a solid shape so as to cover the entire vacant space with an interval between the insulating regions of 42 to 20 to 50 μm.

このように、トナー制御手段の共通電極は、制御電極の外側に絶縁領域を介してベタ状に設けられている構成、つまり、共通電極を制御電極の外側領域全体にわたり形成することで、記録媒体手段側のバイアス電位の電界をシールドすることができ、かつ制御電極へのトナー付着低減、およびトナーの利用効率向上を図れる。   In this way, the common electrode of the toner control unit is configured to be solid on the outside of the control electrode via the insulating region, that is, the common electrode is formed over the entire outside region of the control electrode, so that the recording medium The electric field of the bias potential on the means side can be shielded, toner adhesion to the control electrode can be reduced, and toner utilization efficiency can be improved.

このようなトナー制御手段4の具体的製造方法は、基材45である絶縁性部材として、コスト、製造プロセスの観点から樹脂フィルム、例えば、ポリイミド、PET、PEN、PES等で、厚さは30μm〜100μmのものを使用し、まずフィルム面に0.2μm〜1μmのAl蒸着膜を形成する。次に、フォトリソ工程で、フォトレジストをスピンナで塗布後、プリベーク、マスク露光を行ない、現像した後、フォトレジストの加熱硬化を進めた後、Alエッチング液によるAlのパタンニングを行う。フィルムの裏面にも電極パターンが必要な場合は上記と同様に可能であるが、穴加工用のマスクとして使用するパターンを裏面に形成してもよい。トナー通過穴41となる貫通穴の形成は、パターン形成後プレスによる機械的な加工、または裏面に形成したパターンを利用したエキシマレーザー加工、またはスパッタエッチング加工等のドライエッチング加工によれば、位置ずれの無い高精度な穴加工が可能である。   A specific manufacturing method of such a toner control unit 4 is a resin film such as polyimide, PET, PEN, PES, etc. from the viewpoint of cost and manufacturing process as an insulating member as the base material 45, and has a thickness of 30 μm. A 100 μm film is used, and an Al deposited film of 0.2 μm to 1 μm is first formed on the film surface. Next, in the photolithography process, after applying a photoresist with a spinner, pre-baking and mask exposure are performed, development is performed, and after the photoresist is heated and cured, Al patterning is performed with an Al etching solution. If an electrode pattern is also required on the back surface of the film, it can be performed in the same manner as described above, but a pattern used as a mask for hole processing may be formed on the back surface. The formation of the through hole serving as the toner passage hole 41 can be achieved by mechanical processing using a press after pattern formation, excimer laser processing using a pattern formed on the back surface, or dry etching processing such as sputter etching processing. High-accuracy drilling can be performed.

このように構成した画像形成装置においては、トナー担持体1の電極11に対して平均電位Vsのパルス電圧を印加することによって、トナー担持体1上でトナーTが飛翔してクラウド化され、トナー担持体1の回転又は進行波電界による搬送によってトナーTが搬送される。一方、記録媒体手段3側の背面電極31に印写バイアス電圧Vpが印加される。   In the image forming apparatus configured as described above, by applying a pulse voltage of the average potential Vs to the electrode 11 of the toner carrier 1, the toner T flies over the toner carrier 1 to be clouded, and the toner The toner T is transported by the rotation of the carrier 1 or by the traveling wave electric field. On the other hand, the printing bias voltage Vp is applied to the back electrode 31 on the recording medium means 3 side.

この状態で、トナー制御手段4の共通電極43に対して電圧Vgを印加し、制御電極42に対してトナーTがトナー通過穴41を通過可能な状態(ON状態)にするときには図2に示すON時の電圧Vc-onを印加し、トナーTがトナー通過穴41を通過不可能な状態(OFF状態)にするときには図2に示すOFF時の電圧Vc-offを印加する。   In this state, when the voltage Vg is applied to the common electrode 43 of the toner control means 4 so that the toner T can pass through the toner passage hole 41 with respect to the control electrode 42 (ON state), it is shown in FIG. The voltage Vc-on at the time of ON is applied, and the voltage Vc-off at the time of OFF shown in FIG. 2 is applied when the toner T is in a state where it cannot pass through the toner passage hole 41 (OFF state).

この場合、これらの各電極11,31,42,43に対する電圧を後述するように設定することで、トナー制御手段4をトナー担持体1のトナーTが記録媒体手段3に向かって通過可能な状態にするときに、記録媒体手段3側とトナー制御手段4の共通電極53との間にトナーの通過を制御する制御電極42を迂回してループ状に電気力線10が形成される。   In this case, by setting the voltages for these electrodes 11, 31, 42, 43 as described later, the toner T of the toner carrier 1 can pass through the toner control means 4 toward the recording medium means 3. In this case, the electric force lines 10 are formed in a loop shape around the control electrode 42 for controlling the passage of toner between the recording medium means 3 side and the common electrode 53 of the toner control means 4.

これにより、トナー担持体1上でクラウド化しているトナーは電気力線10による電界に乗ってトナー制御手段4のトナー通過穴41を通過して記録媒体手段3上に着弾する。したがって、画像に応じてトナー制御手段41の各トナー通過穴41をON/OFF制御(開閉制御)することで、記録媒体手段3上に直接トナー画像を形成することができる。そして、記録媒体手段3側とトナー制御手段4の共通電極43との間にトナーの通過を制御する制御電極42を迂回してループ状に電気力線10が形成されることから、制御電極42やトナー通過穴41周辺へのトナーの付着が低減され、またトナーをクラウド化していることでトナーの利用効率が向上する。   As a result, the clouded toner on the toner carrier 1 rides on the electric field generated by the electric force lines 10, passes through the toner passage hole 41 of the toner control unit 4, and lands on the recording medium unit 3. Therefore, a toner image can be formed directly on the recording medium means 3 by ON / OFF control (open / close control) of each toner passage hole 41 of the toner control means 41 according to the image. Since the electric lines of force 10 are formed in a loop shape around the control electrode 42 that controls the passage of toner between the recording medium means 3 side and the common electrode 43 of the toner control means 4, the control electrode 42. In addition, toner adhesion to the periphery of the toner passage hole 41 is reduced, and the use efficiency of the toner is improved by making the toner cloud.

次に、トナー担持体1の電極11に対するパルス電圧の平均電位Vs、記録媒体手段3側のバイアス電圧Vp、トナー制御手段4の制御電極42に対する制御パルス電圧Vc、共通電極43に対する電圧Vgについて、図5をも参照して説明する。なお、図5は、トナー担持体1、トナー制御手段4、記録媒体手段3の二次元断面電界強度分布のシミュレーション結果に基づくトナー通過穴を通過する電気力線を示す説明図である。   Next, regarding the average potential Vs of the pulse voltage for the electrode 11 of the toner carrier 1, the bias voltage Vp on the recording medium means 3 side, the control pulse voltage Vc for the control electrode 42 of the toner control means 4, and the voltage Vg for the common electrode 43, This will be described with reference to FIG. FIG. 5 is an explanatory diagram showing electric lines of force that pass through the toner passage holes based on the simulation results of the two-dimensional cross-sectional electric field intensity distribution of the toner carrier 1, the toner control means 4, and the recording medium means 3.

トナー担持体1の電極11には平均電位Vsのパルス電圧(電位が時間的に変動する電位)を印加する。この場合、バイアス電圧の波高値は電極ピッチ、使用するトナー等に応じて設定する。例えば、±60〜±300Vpp(ppはピーク−ピーク)の範囲内で設定することが好ましく、ここでは、±150Vpp、DC電圧成分0Vの電圧を印加している。したがって、トナー制御手段4に対するトナー担持体側1側のDCバイアスとしては0Vであり、平均電位Vs=0Vとなる。なお、トナー担持体1とトナー制御手段4の間隔dは0.3mmとしている。   A pulse voltage having an average potential Vs (a potential at which the potential varies with time) is applied to the electrode 11 of the toner carrier 1. In this case, the peak value of the bias voltage is set according to the electrode pitch, the toner to be used, and the like. For example, it is preferable to set within a range of ± 60 to ± 300 Vpp (pp is peak-peak), and here, a voltage of ± 150 Vpp and a DC voltage component of 0 V is applied. Therefore, the DC bias on the toner carrier side 1 with respect to the toner control means 4 is 0V, and the average potential Vs = 0V. Note that the distance d between the toner carrier 1 and the toner control means 4 is 0.3 mm.

また、この例では、トナー制御手段4のトナー通過穴41の直径φ100μm、リング状の制御電極42の穴中心方向の幅は30μm、制御電極42は共通電極43の間隔は50μmである。   In this example, the diameter of the toner passing hole 41 of the toner control means 4 is 100 μm, the width of the ring-shaped control electrode 42 in the center direction of the hole is 30 μm, and the interval between the control electrodes 42 and the common electrode 43 is 50 μm.

このトナー制御手段4の共通電極43へのバイアスVgはDC−125Vであり、トナー担持体1への平均電位Vsのパルス電圧との関係はトナーTを常にトナー担持体1側へ向ける方向のバイアスであるため、この共通電極43面へのトナー付着はない。   The bias Vg to the common electrode 43 of the toner control means 4 is DC-125 V, and the relationship with the pulse voltage of the average potential Vs to the toner carrier 1 is a bias in a direction in which the toner T is always directed to the toner carrier 1 side. Therefore, no toner adheres to the surface of the common electrode 43.

そして、トナー制御手段4の制御電極42には、トナーTがトナー通過穴41を通過可能な状態(ON状態)にする場合、制御パルス電圧Vc-onは+50V、トナーTを通過させる時以外の阻止状態の(通過不可能な状態にする)場合の電圧Vc-offは−125Vとしている。記録媒体手段3の背面電極31へのバイアス電圧Vpはトナー制御手段4と記録媒体手段3との間隔にもよるが、例えば+200〜+1500VのDC電圧を印加すればよい。ここでは、トナー制御手段4と記録媒体手段3との間隔0.3mmとしてDC+300Vを印加し、マイナス帯電トナーを記録媒体手段3の表面にを引き寄せる電位勾配としている。   The control electrode 42 of the toner control means 4 has a control pulse voltage Vc-on of +50 V when toner T can pass through the toner passage hole 41 (ON state), except when the toner T is passed. The voltage Vc-off in the blocking state (to make it impossible to pass through) is −125V. Although the bias voltage Vp to the back electrode 31 of the recording medium means 3 depends on the interval between the toner control means 4 and the recording medium means 3, for example, a DC voltage of +200 to +1500 V may be applied. Here, DC + 300V is applied at a distance of 0.3 mm between the toner control means 4 and the recording medium means 3, and a potential gradient that draws negatively charged toner to the surface of the recording medium means 3 is used.

各電極11、42,43、31に印加する電位の関係を以上のように設定することで、マイナスに帯電したトナーをトナー通過穴31を通過可能な状態にする場合においては、最もプラス側に電位が高い記録媒体手段3側の電極31から出る電気力線のうち、トナー制御手段4のトナー通過穴41を通る電気力線の多くが、トナー通過穴41を通過した後、一番電位の低い共通電極43に入ることになる。このとき、近接した距離にあるトナー制御手段4の制御電極42と共通電極43にも175Vの電位があるため、その間にも強い電気力線が生じる。   By setting the relationship between the potentials applied to the electrodes 11, 42, 43, and 31 as described above, when the toner charged negatively is allowed to pass through the toner passage hole 31, the most positive side is set. Of the electric force lines that come out from the electrode 31 on the recording medium means 3 side with a high potential, most of the electric force lines that pass through the toner passage hole 41 of the toner control means 4 pass through the toner passage hole 41 and then have the highest potential. The low common electrode 43 is entered. At this time, since the control electrode 42 and the common electrode 43 of the toner control unit 4 located at close distances also have a potential of 175 V, strong lines of electric force are generated between them.

そのため、図5(a)に示すように、トナーTがトナー通過穴41を通過可能な状態(ON状態)にしたときには、先の記録媒体手段3側の電極31からトナー通過穴41を通る電気力線10は、制御電極42に入ること無く(制御電極42を迂回して)、−125Vと最も電位の低い共通電極43に多くが入るため、ループ状に拡がった形状となる。つまり、記録媒体手段3側とトナー制御手段4の共通電極43との間に制御電極42を迂回してループ状に電気力線10が形成される。   Therefore, as shown in FIG. 5A, when the toner T is allowed to pass through the toner passage hole 41 (ON state), the electricity passing through the toner passage hole 41 from the electrode 31 on the previous recording medium means 3 side. The force line 10 does not enter the control electrode 42 (bypassing the control electrode 42), and most of the force line 10 enters the common electrode 43 having the lowest potential of −125 V, and thus has a shape that expands in a loop shape. That is, the electric lines of force 10 are formed in a loop shape around the control electrode 42 between the recording medium means 3 side and the common electrode 43 of the toner control means 4.

したがって、トナー担持体1上でクラウド状態にあるマイナス帯電トナーTがこの電気力線10に沿ってトナー通過穴41を通過し、記録媒体手段3の表面に多くのトナーTが移動することができる。   Therefore, the negatively charged toner T in the cloud state on the toner carrier 1 passes through the toner passage hole 41 along the electric force lines 10 and a large amount of toner T can move to the surface of the recording medium means 3. .

このとき制御電極42には+50Vが印加され、トナー担持体1の0Vとの関係は、トナーTを制御電極42へ吸着する関係にあるため、本来であればこの+50Vが印加されている間に制御電極42表面にトナーが付着するはずであるが、図5(a)のシミュレーションの結果から分かる様に、+50Vが印加されている制御電極42上方を記録媒体手段3側電極からトナー通過穴41を通って共通電極43に入る電気力線10が覆っているため、制御電極41へトナーTが付着することが防止される。   At this time, + 50V is applied to the control electrode 42, and the relationship between the toner carrier 1 and 0V is the relationship in which the toner T is adsorbed to the control electrode 42. The toner should adhere to the surface of the control electrode 42, but as can be seen from the simulation result of FIG. 5A, the toner passage hole 41 extends from the recording medium means 3 side electrode over the control electrode 42 to which +50 V is applied. Since the electric lines of force 10 passing through the common electrode 43 through the cover are covered, the toner T is prevented from adhering to the control electrode 41.

一方、トナーTがトナー通過穴41を通過不可能な阻止状態(OFF状態)にした場合、制御電極42には−125Vが印加され、共通電極43に対する電位と同じ電位であり、トナー担持体1の電位0Vとの関係は、トナーTをトナー担持体1側に反発する関係であり、トナー制御手段4へのトナーTの付着はないし、図5(b)に示すように記録媒体手段3側電極からの電気力がトナー通過穴41を通り抜ける電気力線もないため、トナーTがトナー通過穴41を通過することもなく、地汚れ画像は発生しない。なお、阻止状態(OFF状態)の制御電極42への印加電圧は共通電極43の電位と同じ電位である必要はなく、よりマイナス側の電位であってもトナーTの通過を阻止する(OFF状態にする)ことはできる。   On the other hand, when the toner T is in a blocking state (OFF state) in which the toner T cannot pass through the toner passage hole 41, −125 V is applied to the control electrode 42, which is the same potential as the common electrode 43. Is a relationship that repels the toner T toward the toner carrier 1, and the toner T does not adhere to the toner control means 4, and the recording medium means 3 side as shown in FIG. 5B. Since there is no electric force line through which the electric force from the electrode passes through the toner passage hole 41, the toner T does not pass through the toner passage hole 41, and a background image is not generated. Note that the voltage applied to the control electrode 42 in the blocking state (OFF state) does not have to be the same as the potential of the common electrode 43, and even if the potential is more negative, the toner T is blocked from passing (OFF state). Can).

このように、トナーを飛翔させ、クラウド化して担持するトナー担持体と、トナーが付着させられる記録媒体手段と、トナー担持体と記録媒体手段との間に配置された複数のトナー通過穴を有するトナー制御手段と、を備え、トナー制御手段は、トナー担持体側表面に、トナー通過穴の周囲及び穴内壁の少なくともいずれかにトナーの通過を制御する制御電極が設けられ、この制御電極の外側に複数のトナー通過穴に共通の共通電極が設けられ、トナー制御手段のトナー通過穴をトナー担持体のトナーが記録媒体手段に向かって通過可能な状態にするとき、記録媒体手段側とトナー制御手段の共通電極との間に制御電極を迂回してループ状に電気力線が形成されることにより、トナーを吸引する電位が印加される制御電極表面やその周囲へのトナー付着を大幅に低減でき、トナーの通過のオン/オフの制御を安定して行うことができるとともに、記録媒体手段側のバイアス電位と制御電極外側の共通電極間に形成される電気力線はトナー担持体側ではトナー通過穴の径より大きく広がり、クラウド化されたトナーを広範囲に捕獲して印写面側に向けて飛翔させることが可能となってトナーの利用効率が上がり、印刷濃度の確保、印刷速度の向上を図れる。   As described above, the toner carrier that carries the toner in a clouded manner, the recording medium means to which the toner is adhered, and the plurality of toner passage holes arranged between the toner carrier and the recording medium means are provided. Toner control means, and the toner control means is provided with a control electrode for controlling the passage of the toner on at least one of the periphery of the toner passage hole and the inner wall of the hole on the surface of the toner carrier, and outside the control electrode. When a common electrode common to the plurality of toner passage holes is provided, and the toner on the toner carrier is allowed to pass through the toner passage hole of the toner control means toward the recording medium means, the recording medium means side and the toner control means By forming a line of electric force around the control electrode around the common electrode, a potential for attracting toner is applied to the surface of the control electrode and its surroundings. The adhesion of toner can be greatly reduced, the on / off control of toner passage can be stably performed, and the lines of electric force formed between the bias potential on the recording medium means side and the common electrode outside the control electrode are On the toner carrier side, it expands larger than the diameter of the toner passage hole, and it is possible to capture a large amount of clouded toner and fly it toward the printing surface, increasing the toner usage efficiency and ensuring printing density. The printing speed can be improved.

また、各電極に印加する電位の関係として、トナー担持体1の電極11のDCバイアスとして−50V、パルスの波高値を+150V〜−150Vとして、±150Vpp−50VDCを印加すると、平均電位Vsは−50Vとなる。そして、トナー制御手段4の制御電極42のトナー通過ON時の電位Vc-onが0V、トナー通過OFF時の電位Vc-offが−175Vであっても、上述した例と等価である。この場合、制御電極42に印加する電圧Vcが0〜−175Vの一極性電圧のON、OFFであるため、ドライバ回路の構成が簡単になりコスト的にも有利である。   Further, regarding the relationship of the potential applied to each electrode, when the DC bias of the electrode 11 of the toner carrier 1 is −50 V, the pulse peak value is +150 V to −150 V, and ± 150 Vpp−50 VDC is applied, the average potential Vs is − 50V. Even when the potential Vc-on of the control electrode 42 of the toner control unit 4 when the toner passage is ON is 0 V and the potential Vc-off when the toner passage is OFF is -175 V, it is equivalent to the above-described example. In this case, since the voltage Vc applied to the control electrode 42 is ON or OFF of a unipolar voltage of 0 to -175 V, the configuration of the driver circuit is simplified, which is advantageous in terms of cost.

このように、上述したトナー通過ON時に各電極に対して印加する電位の関係を、次のように設定することで、記録媒体手段側とトナー制御手段の共通電極との間に制御電極を迂回してループ状に電気力線を形成することができる。   Thus, by setting the relationship of the potential applied to each electrode when the toner passage is ON as described above as follows, the control electrode is bypassed between the recording medium means side and the common electrode of the toner control means. Thus, electric lines of force can be formed in a loop shape.

つまり、トナー担持体1の電極11に対し時間的に変動する平均電位Vsの電位を印加し、トナー制御手段4の制御電極42に対しトナーがトナー通過穴41を通過可能な状態にするときに電圧Vc-onを、共通電極43に電圧Vgを印加し、トナーがトナー通過穴41を通過不可能な状態にするときに電圧Vc-offを印加し、トナー制御手段4を通過したトナーを記録媒体手段3に導いてトナーを付着させるために記録媒体手段3側にバイアス電圧Vpを印加するとき、
トナーがトナー通過穴41を通過可能な状態にするときの各電位の関係は、
Vp>Vc-on>Vs>Vg
とし、トナーが負帯電トナーの場合はバイアス電圧Vpがプラス電位側に高くなる関係、正帯電トナーの場合はバイアス電圧Vpがマイナス電位側に高くなる設定とする。
That is, when an average potential Vs that varies with time is applied to the electrode 11 of the toner carrier 1, the toner can pass through the toner passage hole 41 to the control electrode 42 of the toner control unit 4. The voltage Vc-on is applied to the common electrode 43, the voltage Vc-off is applied when the toner cannot pass through the toner passage hole 41, and the toner passing through the toner control means 4 is recorded. When a bias voltage Vp is applied to the recording medium means 3 in order to guide the medium means 3 to adhere toner,
The relationship between each potential when the toner is allowed to pass through the toner passage hole 41 is as follows.
Vp>Vc-on>Vs> Vg
In the case where the toner is negatively charged toner, the bias voltage Vp is increased to the positive potential side. In the case of the positively charged toner, the bias voltage Vp is increased to the negative potential side.

また、この場合、トナーがトナー通過穴41を通過不可能な状態にするときの各電位の関係は、
Vs>Vg であり、且つ、Vs>Vc-off
であって、トナーが負帯電トナーの場合は平均電位Vsがプラス電位側に高くなる関係、正帯電トナーの場合は平均電位Vsがマイナス電位側に高くなる設定とすることが好ましい。
In this case, the relationship between the potentials when the toner cannot pass through the toner passage hole 41 is as follows.
Vs> Vg and Vs> Vc-off
In the case where the toner is a negatively charged toner, the average potential Vs is preferably increased to the plus potential side. In the case of the positively charged toner, the average potential Vs is preferably set to be increased to the minus potential side.

各電極11、42、43、31に対する電位の関係を上述した関係に設定することにより、記録媒体手段側のバイアス電位とトナー担持体の電位間に直接形成される電気力線が低減され、記録媒体手段側のバイアス電位と制御電極外側の共通電極間に電気力を形成することができ、これにより、トナーを吸引する電位が印加される制御電極へのトナー付着を大幅に低減できて、制御電位が安定する。また、記録媒体手段側のバイアス電位と制御電極外側の共通電極間に形成される電気力線は、トナー供給側ではトナー通過穴の径より大きく広がるため、クラウド化されたトナーを広範囲に捕獲して印写面側に向けて飛翔させることが可能となり、トナーの利用効率が上がり、印刷濃度の確保、印刷速度の向上を図ることができる。さらに、トナー制御手段の共通電極はトナーを常に反発する関係の電位にあるため、トナーの付着が発生することがなく、共通電極の電位を一定に保つことが可能となり信頼性の高い画像形成装置を実現できる。   By setting the potential relationship with respect to each electrode 11, 42, 43, 31 to the above-described relationship, the lines of electric force directly formed between the bias potential on the recording medium means side and the potential of the toner carrier are reduced, and recording is performed. An electric force can be generated between the bias potential on the medium means side and the common electrode outside the control electrode, which can greatly reduce toner adhesion to the control electrode to which the potential for attracting toner is applied and control Potential stabilizes. In addition, the lines of electric force formed between the bias potential on the recording medium means side and the common electrode outside the control electrode are wider than the diameter of the toner passage hole on the toner supply side, so that the clouded toner is captured in a wide range. This makes it possible to fly toward the printing surface side, increasing the toner utilization efficiency, ensuring the printing density, and improving the printing speed. Further, since the common electrode of the toner control unit is at a potential that always repels the toner, toner adhesion does not occur, and the common electrode potential can be kept constant, and the image forming apparatus has high reliability. Can be realized.

さらに、高速印刷のためにトナー担持体1表面のトナー量が多くなった場合、また帯電電荷量が大きいトナーを使用して印刷を行う場合は、トナーが有する電荷によるトナー電位を無視できなくなり、各電極に印加する電位決定に考慮が必要となる。   Furthermore, when the amount of toner on the surface of the toner carrier 1 is increased due to high-speed printing, or when printing is performed using a toner having a large charge amount, the toner potential due to the charge of the toner cannot be ignored. Consideration must be made in determining the potential applied to each electrode.

具体的に説明すると、トナー担持体1表面の供給トナー量m/Amg/cmに対するトナー電位の変化は図6に示すようになる。ここでは、トナーはマイナスに帯電したトナーの例であり、トナー担持体1表面の単位面積当たりのトナー量が増加するに従って、制御電極42側からみた表面電位はマイナス電位に上昇する。そして、供給したトナーがトナー担持体1表面に単に付着したままの電位Voに対して、トナー担持体1表面の電極に電圧を印加してトナーが電極11相互の電気力線に沿って上下の飛翔を繰り返すクラウド状態の電位Vtは大きく上昇する。これは、トナーがトナー担持体1表面より上方の空間にある方が、個々のトナーの周囲に対する結合静電容量が小さくなり、その結果電位が上昇するためである。 More specifically, the change in toner potential with respect to the supplied toner amount m / Amg / cm 2 on the surface of the toner carrier 1 is as shown in FIG. Here, the toner is an example of a negatively charged toner, and as the amount of toner per unit area on the surface of the toner carrier 1 increases, the surface potential viewed from the control electrode 42 side increases to a negative potential. Then, a voltage is applied to the electrode on the surface of the toner carrier 1 with respect to the potential Vo where the supplied toner is simply attached to the surface of the toner carrier 1, and the toner moves up and down along the lines of electric force between the electrodes 11. The potential Vt in the cloud state where the flight repeats greatly increases. This is because when the toner is in a space above the surface of the toner carrier 1, the coupling capacitance with respect to the periphery of the individual toner is reduced, and as a result, the potential is increased.

このクラウド状態のトナー電位Vtの測定は、トナー担持体1表面の各電極11にパルス電圧を印加しながら、供給したトナーをクラウド状態にしてその上方に表面電位計を設定することで、容易に測定することができる。具体的には、クラウド化を起こすパルスを印加して、後述する一成分、または二成分ローラからトナーを供給しながらトナー担持体1を回転、又は進行波パルスでトナーを搬送し、トナー制御手段4が設定される位置にてトナー担持体1表面から2mm程度上方に表面電位計を設置して測定する。図6の結果は、帯電電荷量が−15〜−25μC/gのトナー供給した場合のVo、そのトナーを飛翔高さが表面近傍から200μmの範囲でクラウド状態にした場合のトナー電位Vtの場合の例である。   The measurement of the toner potential Vt in the cloud state can be easily performed by applying a pulse voltage to each electrode 11 on the surface of the toner carrier 1 and setting the surface potential meter above the supplied toner in the cloud state. Can be measured. Specifically, the toner control unit applies a pulse that causes clouding, rotates the toner carrier 1 while supplying toner from a one-component or two-component roller, which will be described later, or conveys the toner with a traveling wave pulse, and controls toner At a position where 4 is set, a surface potential meter is installed about 2 mm above the surface of the toner carrier 1 and measured. The results in FIG. 6 are for Vo when the charged charge amount is −15 to −25 μC / g, and when the toner potential is Vt when the toner is in a cloud state with a flying height in the range of 200 μm from the vicinity of the surface. It is an example.

この図6に示す各供給トナー量においてトナー制御手段4によりトナーの通過のON/OFF制御を行って印刷を行った結果、トナー制御手段4の電極42、43表面に付着したトナー量を評価した結果を図7に示している。この図7の結果において、供給トナー量が少ない領域は電極42、43へのトナー付着はないが、供給トナー量が増加して0.9mg/cmはトナー電位Vtが−80Vとなり、制御電極42へのトナー付着が起き始める。 As a result of printing by performing ON / OFF control of the passage of toner by the toner control unit 4 at each supplied toner amount shown in FIG. 6, the amount of toner adhered to the surfaces of the electrodes 42 and 43 of the toner control unit 4 was evaluated. The results are shown in FIG. In the result of FIG. 7, in the region where the amount of supplied toner is small, there is no toner adhesion to the electrodes 42 and 43, but the amount of supplied toner increases and the toner potential Vt becomes −80 V at 0.9 mg / cm 2. Toner adhesion to 42 begins to occur.

これは、等価的にトナー担持体1の電位がマイナス側に電位上昇してトナー制御手段4の共通電極42との電位差が小さくなった結果、記録媒体手段3側電極から出てトナー通過穴42を通る電気力線のうち、トナー担持体1に直接入る電気力線が増加し、共通電極43へ入るループ状の電気力線が減ったためである。すなわち、ループ状の電気力線が少なくなると、飛翔エネルギーの高いトナーがループ状の電気力線に乗って印写面の方向に飛翔することなく、ON電圧が印加されている制御電極42まで飛翔するためである。   This is because the potential of the toner carrier 1 is equivalently increased to the minus side and the potential difference from the common electrode 42 of the toner control means 4 is reduced, so that the toner passing hole 42 comes out of the recording medium means 3 side electrode. This is because the electric lines of force that directly enter the toner carrier 1 increase among the electric lines of force passing through, and the loop-shaped electric lines of force that enter the common electrode 43 decrease. That is, when the number of loop electric lines of force decreases, toner having high flying energy rides on the loop electric lines of force and does not fly in the direction of the printing surface, but jumps to the control electrode 42 to which the ON voltage is applied. It is to do.

さらに、供給トナー量が増加して1.2mg/cm超えると、トナー電位Vtは−120V以上の値となる。この領域では、トナー制御手段4の共通電極43のバイアス電位Vg(−125V)との電位差がなくなり、飛翔エネルギーを有するトナーが共通電極43まで到達し始めてトナー付着が起きた結果である。また、制御電極42へのトナー付着量も増えてくる。 Further, when the supplied toner amount increases and exceeds 1.2 mg / cm 2 , the toner potential Vt becomes a value of −120 V or more. In this region, the potential difference from the bias potential Vg (−125 V) of the common electrode 43 of the toner control unit 4 disappears, and the toner having flying energy starts to reach the common electrode 43 and the toner adheres. In addition, the amount of toner attached to the control electrode 42 also increases.

これらのトナー付着は、定期的な電極クリーニングの頻度を上げることで、使用できないことはないが、画質低下が発生する。トナー付着が発生しない条件であれば、連続印刷においても画像濃度が低下することなく、信頼性の高い画像記録装置が可能となる。   These toner adhesions are not unusable by increasing the frequency of periodic electrode cleaning, but image quality deteriorates. As long as toner adhesion does not occur, a highly reliable image recording apparatus can be achieved without decreasing image density even in continuous printing.

そこで、トナー量が多い場合、また帯電電荷量が大きいトナーを使用して画像を形成する場合は、各電極に対する電位を、次の条件で設定することで、電極へのトナー付着回避、トナー利用効率の向上で画像濃度が低下することなく高速印刷が可能になる。   Therefore, when the amount of toner is large, or when an image is formed using toner with a large amount of charged charge, the potential for each electrode is set under the following conditions to avoid toner adhesion to the electrode and use of toner High efficiency enables high-speed printing without lowering image density.

すなわち、電荷を有するトナーがトナー担持体1表面から飛翔してクラウド状態にある制御電極42側からみたトナー電位をVtとしたとき(他の条件は上記の条件と同じとする。)、トナーの通過をONさせる場合の各電位の関係は、
Vp>Vc-on>(Vs+Vt)>Vg
と、負帯電トナーの場合はVpがプラス電位側に高くなる関係、正帯電トナーの場合はVpがマイナス電位側に高くなる設定とする。
That is, when the toner potential as seen from the control electrode 42 side in the cloud state where the charged toner flies from the surface of the toner carrier 1 is Vt (other conditions are the same as the above conditions), the toner. The relationship of each potential when turning on the passage is
Vp>Vc-on> (Vs + Vt)> Vg
In the case of negatively charged toner, Vp increases to the positive potential side, and in the case of positively charged toner, Vp increases to the negative potential side.

また、トナーの通過をOFFさせる場合の各電位の関係は、
(Vs+Vt)>Vg であり、且つ、(Vs+Vt)>Vc-off
と、負帯電トナーの場合は(Vs+Vt)がプラス電位側に高くなる関係、正帯電トナーの場合は(Vs+Vt)がマイナス電位側に高くなる関係に設定する。
The relationship between the potentials when the toner passage is turned off is as follows:
(Vs + Vt)> Vg and (Vs + Vt)> Vc−off
In the case of negatively charged toner, the relationship is set such that (Vs + Vt) increases to the positive potential side, and in the case of positively charged toner, the relationship is set such that (Vs + Vt) increases to the negative potential side.

各電極11、42、43、31に対する電位を上記のように設定する、つまり、トナー供給側の電位として、トナー担持体表面のトナーが飛翔することによる電位も考慮して各電極電位を適正に設定することで、印刷速度が速い供給トナー量が多い場合、またトナーの帯電電荷量が大きい場合においても、制御電極などへのトナー付着の低減、トナー利用効率の向上を図れ、高濃度、高速印刷の画像形成装置を実現することができる。この場合、トナーをクラウド化していない(パルスを印加していない)状態でも、上述した電位の関係に設定することで、制御電極などにトナー付着が発生しないため、信頼性が向上する。   The potentials for the electrodes 11, 42, 43, and 31 are set as described above. In other words, the potential on the toner supply side is appropriately set in consideration of the potential due to the toner flying on the surface of the toner carrier. With this setting, even when the amount of supplied toner is high and the charged charge amount of the toner is large, the toner adhesion to the control electrode can be reduced and the toner utilization efficiency can be improved. A printing image forming apparatus can be realized. In this case, even when the toner is not clouded (no pulse is applied), the toner is not attached to the control electrode or the like by setting the above-described potential relationship, so that the reliability is improved.

また、前述したように、トナー担持体は、表面側に所定の間隔で配設された複数の電極を有し、隣接電極相互の間でトナーを吸引する方向と反発する方向を交互に繰り返す関係の電圧が印加され、電極に印加する2相の電極間ピッチp(又はn本毎の各電極にn相の位相電圧を印加するときのn相の電極間ピッチ)に対して、トナー担持体表面とトナー制御手段のトナー担持体側面の間の距離dが大きい構成とする。   Further, as described above, the toner carrier has a plurality of electrodes arranged on the surface side at a predetermined interval, and alternately repeats the direction of attracting toner and the direction of repulsion between adjacent electrodes. Is applied to the electrode, and the toner carrier is applied to the pitch p between the two phases applied to the electrodes (or the pitch between the n-phase electrodes when the n-phase voltage is applied to every n electrodes). The distance d between the surface and the side surface of the toner carrier of the toner control means is large.

これにより、記録媒体手段側の印写バイアスからトナー制御手段の共通電極に向けて形成されるループ状電気力線を強いものとし、クラウド化されたトナーを印写面に向けてより多く飛翔させることができ、高速、高品質のドット形成が可能となる。   As a result, the loop electric field lines formed from the printing bias on the recording medium means side toward the common electrode of the toner control means are strengthened, and the clouded toner is caused to fly more toward the printing surface. This enables high-speed, high-quality dot formation.

なお、上記の例では、トナー担持体表面の複数の電極にクラウドパルスを印加してトナーがクラウド状態にある場合の条件について説明したが、トナーを飛翔させていない状態の制御電極側からみたトナーによる電位をVtとしたとき前記と同条件に設定することで、電極へのトナー付着を回避する効果がある。つまり、クラウドパルスの印加をOFFしてトナーのクラウドが無い状態においても、僅かなトナーが浮遊している。この僅かな浮遊トナーの電位は無視できるが、トナー担持体表面に着地して乗っているトナー電位があり、この電位Vtを考慮した(Vs+Vt)も前記と同条件の範囲に設定することで、同じ効果が得られる。   In the above example, the condition when the toner is in the cloud state by applying the cloud pulse to the plurality of electrodes on the surface of the toner carrier has been described, but the toner viewed from the control electrode side in the state where the toner is not flying When the potential due to is set to Vt, setting the same condition as described above has an effect of avoiding toner adhesion to the electrode. That is, even when the application of the cloud pulse is turned off and there is no toner cloud, a slight amount of toner is floating. Although the slight potential of the floating toner is negligible, there is a toner potential landing on the surface of the toner carrying member, and (Vs + Vt) in consideration of this potential Vt is also set in the same condition range as above. The same effect can be obtained.

上述したように、本発明では、トナー担持体表面のトナーを飛翔させてクラウド化する手段に時間的に変動する電位を印加する。例えば、トナーの供給はトナーを搬送供給するトナー担持体の表面にトナーを搬送する方向と直交する方向に所定ピッチで設けられた複数の電極を有するトナー担持体から供給する。ここで、トナー制御手段の共通電極がない場合、各電極への電位の設定が上述した範囲に無い場合は、電極へのトナー付着が急速に発生する等、信頼性の低下は避けられない。また、クラウド化したトナーの利用効率が非常に低下するため、画像濃度の確保、高速印刷の画像形成装置を達成することはできなくなる。   As described above, in the present invention, a time-varying potential is applied to the means for causing the toner on the surface of the toner carrier to fly and clouding. For example, the toner is supplied from a toner carrier having a plurality of electrodes provided at a predetermined pitch in a direction orthogonal to the direction in which the toner is conveyed on the surface of the toner carrier for conveying and supplying the toner. Here, when there is no common electrode of the toner control means, and when the potential setting to each electrode is not within the above-described range, a decrease in reliability is unavoidable, such as toner adhesion to the electrode rapidly occurring. In addition, since the use efficiency of the clouded toner is greatly reduced, it is impossible to secure an image density and achieve an image forming apparatus for high-speed printing.

次に、上述した基本構成に適用した本発明の一実施形態について図8に示す模式的説明図を参照して説明する。
この実施形態において、トナー制御手段4には、前述したように、トナーTが通過可能なトナー通過穴(開口)41が複数設けられ、このトナー制御手段4のトナー供給側面(トナー担持体1側の面)の各トナー通過穴41周辺には各トナー通過穴41に対して個別的にリング状に制御電極42が設けられ、トナー通過穴41に対し制御電極42の外側に絶縁領域を介して複数のトナー通過穴41に共通の共通電極43が設けられている。
Next, an embodiment of the present invention applied to the basic configuration described above will be described with reference to a schematic explanatory diagram shown in FIG.
In this embodiment, as described above, the toner control means 4 is provided with a plurality of toner passage holes (openings) 41 through which the toner T can pass, and the toner supply side surface (toner carrier 1 side) of the toner control means 4. The control electrodes 42 are individually provided in a ring shape around the toner passage holes 41 around the toner passage holes 41, and the toner passage holes 41 are provided outside the control electrodes 42 via insulating regions. A common electrode 43 common to the plurality of toner passage holes 41 is provided.

さらに、このトナー制御手段4の記録媒体手段3側面(記録媒体手段3側の面)の各トナー通過穴41周辺には、各トナー通過穴41に対して個別的に、制御電極42よりも面積が大きい個別背面電極44が設けられ、この個別背面電極44には常時制御電極42と同じ電位Vs(=Vr)が印加されている。   Further, the area around each toner passage hole 41 on the side surface of the recording medium means 3 (the surface on the recording medium means 3 side) of the toner control means 4 is individually larger than the control electrode 42 with respect to each toner passage hole 41. The individual back electrode 44 having a large current is provided, and the same potential Vs (= Vr) as that of the control electrode 42 is always applied to the individual back electrode 44.

このようなトナー制御手段4の具体的構成の一例について図9を参照して説明する。
このトナー制御手段4は、絶縁基板(基材)45のトナー供給側(トナー担持体11側)面に、図4で説明したと同様に、トナー通過穴41を囲む形で10〜100μm幅のリング状の制御電極42を設け、この制御電極42から20〜50μmの絶縁領域の間隔を置いて複数のトナー通過穴41に共通のバイアス電圧Vgを印加する共通電極43が空いたスペース全体を覆うようにベタ状に設けられている。
An example of a specific configuration of the toner control unit 4 will be described with reference to FIG.
The toner control means 4 has a width of 10 to 100 μm on the toner supply side (toner carrier 11 side) surface of the insulating substrate (base material) 45 so as to surround the toner passage hole 41 as described in FIG. A ring-shaped control electrode 42 is provided, and the entire space in which the common electrode 43 for applying the common bias voltage Vg to the plurality of toner passage holes 41 is spaced from the control electrode 42 with an interval of an insulating region of 20 to 50 μm is covered. It is provided in a solid shape.

一方、絶縁基板45の記録媒体手段側(印写面側)にはトナー通過穴41を囲む形で制御電極42よりも径が大きいリング状の個別背面電極44が設けられている。この個別背面電極44は例えばAl蒸着で形成されている。   On the other hand, on the recording medium means side (printing surface side) of the insulating substrate 45, a ring-shaped individual back electrode 44 having a diameter larger than that of the control electrode 42 so as to surround the toner passage hole 41 is provided. The individual back electrode 44 is formed by, for example, Al vapor deposition.

なお、その他のトナー担持体1、記録媒体手段3などの構成については基本構成と同じであるので説明を省略する。   The other configurations of the toner carrier 1, the recording medium means 3 and the like are the same as the basic configuration, and thus the description thereof is omitted.

このように構成したトナー制御手段4の各制御電極42に対する電位Vc、共通電極43に対する電位Vg、個別背面電極44に対する電位Vrとして、それぞれ+50V、−125V、+50Vを印加したときの電極電界分布のシミュレーション結果を図10に示している。   In the toner control means 4 configured as described above, the electric field distributions of the electrodes when +50 V, −125 V, and +50 V are applied as the potential Vc for each control electrode 42, the potential Vg for the common electrode 43, and the potential Vr for the individual back electrode 44, respectively. The simulation result is shown in FIG.

ここでは、個別背面電極44の電位Vrと制御電極41の電位Vcとは同電位であり、また、トナー担持体1の電極11に対する平均電位Vsは0Vとしている。   Here, the potential Vr of the individual back electrode 44 and the potential Vc of the control electrode 41 are the same potential, and the average potential Vs with respect to the electrode 11 of the toner carrier 1 is 0V.

この結果、トナーがトナー通過穴41を通過可能な状態(ON状態)にするとき、クラウド状態のトナーを取り込んで印写面側に飛翔させるループ状の電界(電気力線10)は、前述した図5(a)の場合(個別背面電極44がない場合)に比べて、幅が広く、トナー通過穴41を通過する電気力線10の量が多いことが分かる。   As a result, when the toner is allowed to pass through the toner passage hole 41 (ON state), the loop-shaped electric field (electric field lines 10) that takes in the toner in the cloud state and flies to the printing surface side is described above. Compared to the case of FIG. 5A (the case where there is no individual back electrode 44), it can be seen that the width is wide and the amount of the electric lines of force 10 passing through the toner passage hole 41 is large.

これは、図5(a)の場合には、共通電極43の電圧Vgの電界が印写面側に作用し、印写面側のトナー通過穴41近傍にも作用して印写バイアスVpからの電気力線の通過量を制限しているのに対して、図10の例では個別背面電極44の電圧Vrが電圧Vcと同じ電位で、制御電極印写面側のトナー通過穴41近傍の表面電位が図5(a)の場合に比較して高い電位であるため、トナー通過穴41を通過する電気力線が多くなった結果である。   In the case of FIG. 5A, the electric field of the voltage Vg of the common electrode 43 acts on the printing surface side, and also acts on the vicinity of the toner passage hole 41 on the printing surface side, from the printing bias Vp. 10, the voltage Vr of the individual back electrode 44 is the same potential as the voltage Vc, and in the vicinity of the toner passage hole 41 near the control electrode printing surface side. Since the surface potential is higher than that in the case of FIG. 5A, it is a result that the electric lines of force passing through the toner passage hole 41 are increased.

このとき、トナー制御手段4の各制御電極42の面積に対して個別背面電極44の面積がより大きい形状に設定することで、前記の効果はより顕著となる。または、トナー制御手段4の各制御電極42と各個別背面電極44の形状をトナー通過穴44を囲む形でリング形状とし、制御電極44の外径に対して個別背面電極44の外径寸法をより大きく設定することでも前記の効果は顕著になる。   At this time, by setting the area of the individual back electrode 44 to be larger than the area of each control electrode 42 of the toner control means 4, the above effect becomes more remarkable. Alternatively, the shape of each control electrode 42 and each individual back electrode 44 of the toner control means 4 is a ring shape surrounding the toner passage hole 44, and the outer diameter of the individual back electrode 44 is set to the outer diameter of the control electrode 44. Even if the value is set larger, the above effect becomes remarkable.

ここで、トナー制御手段4の個別背面電極44の電位Vrと制御電極42の電位Vcとを異なる電位とした場合について図11及び図12を参照して説明する。
図11(a)、(b)は、図8の構成において、制御電極42に印加する電位Vc(+50V)に対し、個別背面電極44に印加する電圧Vrを、+10V、+30Vと低くした(−40V、−20V低くなる。)場合の電界分布を示している。また、図12(a)、(b)は、図8の構成において、制御電極42に印加する電位Vc(+50V)に対し、個別背面電極44に印加する電圧Vrを、+70V、+90Vと高くした(+20V、+40V高くなる。)場合の電界分布を示している。なお、その他の電圧は図10の例(実施形態)と同様である。
Here, a case where the potential Vr of the individual back electrode 44 of the toner control means 4 and the potential Vc of the control electrode 42 are set to different potentials will be described with reference to FIGS.
11A and 11B, in the configuration of FIG. 8, the voltage Vr applied to the individual back electrode 44 is lowered to +10 V and +30 V with respect to the potential Vc (+50 V) applied to the control electrode 42 (− The electric field distribution in the case of 40V and −20V lower) is shown. 12A and 12B, in the configuration of FIG. 8, the voltage Vr applied to the individual back electrode 44 is increased to +70 V and +90 V with respect to the potential Vc (+50 V) applied to the control electrode 42. The electric field distribution in the case of (+ 20V, + 40V increases) is shown. Other voltages are the same as those in the example (embodiment) of FIG.

この結果から、個別背面電極44の電圧Vrが制御電極42の電圧Vcよりマイナス側の電位である図11(a)、(b)の場合には、印写面バイアス電圧Vpが印加される記録媒体手段3側からトナー通過穴41を通る電気力線10の量が減少し、その結果クラウド化されたトナーを印写面(記録媒体手段3)側に飛翔させる力が減って印写濃度が低下する。これは、個別背面電極44の電圧Vrと印写面バイアス電圧Vpの間で形成される電気力線がトナー通過穴41の開口エッジ部にはみ出すために、トナー通過穴41を通過する電気力線が減少することによる。   From this result, in the case of FIGS. 11A and 11B in which the voltage Vr of the individual back electrode 44 is a negative potential with respect to the voltage Vc of the control electrode 42, the recording surface bias voltage Vp is applied. The amount of the electric force line 10 passing through the toner passage hole 41 from the medium means 3 side is reduced, and as a result, the force to fly the clouded toner to the printing surface (recording medium means 3) side is reduced and the printing density is increased. descend. This is because an electric force line formed between the voltage Vr of the individual back electrode 44 and the printing surface bias voltage Vp protrudes to the opening edge portion of the toner passage hole 41, and thus the electric force line passing through the toner passage hole 41. Due to the decrease.

また、個別背面電極44の電圧Vrが制御電極42の電圧Vcよりプラス側の電位である図12(a)、(b)の場合には、印写面バイアス電圧Vpが印加される記録媒体手段3側からトナー通過穴41を通る電気力線10はトナー通過穴41の全体に拡がっており、形成されるドット径が図10の例に比較して大きくなる。そのため、トナー通過穴41の開口径を小さくする必要があり、トナー通過穴41にトナー、微粉、紙粉等が付着した場合、飛翔トナーが衝突してドット欠けが発生し易く、図10の例に比較して信頼性が低下する。   In the case of FIGS. 12A and 12B in which the voltage Vr of the individual back electrode 44 is a potential on the plus side of the voltage Vc of the control electrode 42, the recording medium means to which the printing surface bias voltage Vp is applied. The electric lines of force 10 passing through the toner passage hole 41 from the third side extend to the entire toner passage hole 41, and the formed dot diameter is larger than that in the example of FIG. Therefore, it is necessary to reduce the opening diameter of the toner passage hole 41, and when toner, fine powder, paper powder, or the like adheres to the toner passage hole 41, the flying toner collides and dot missing is likely to occur. The reliability is lower than that.

また、制御電極42の電圧Vc及び個別背面電極44の電圧Vrをドット毎にそれぞれ異なる電圧で印加する構成では、トナー通過穴41の数の2倍のドライバ(回路)を必要とするため、コストアップとなる。   In addition, in the configuration in which the voltage Vc of the control electrode 42 and the voltage Vr of the individual back electrode 44 are applied at different voltages for each dot, twice as many drivers (circuits) as the number of toner passage holes 41 are required. It will be up.

したがって、実施形態のように制御電極42の電圧Vcと個別背面電極44の電圧Vrは同じ電圧を印加することにより、トナーを印写面に飛翔させる電界の強度を保ち、且つトナー通過穴41の穴径に対して形成ドット径を小さくして高解像度の画像が得られ、しかもドライバコストの上昇を抑えることができる。   Therefore, as in the embodiment, the voltage Vc of the control electrode 42 and the voltage Vr of the individual back electrode 44 are applied with the same voltage, so that the strength of the electric field that causes the toner to fly to the printing surface is maintained, and the toner passage hole 41 It is possible to obtain a high resolution image by reducing the formed dot diameter with respect to the hole diameter, and to suppress an increase in driver cost.

そして、より大きい効果を得るための制御電極42と個別背面電極44の形状については、前述したように、トナー制御手段41の各制御電極42の面積に対して個別背面電極44の面積がより大きい形状に設定する。または、トナー制御手段41の各制御電極42と各個別背面電極44の形状をトナー通過穴41を囲む形でほぼリング形状とし、制御電極42の外径に対して個別背面電極44の外径寸法をより大きく設定する。   As for the shapes of the control electrode 42 and the individual back electrode 44 for obtaining a greater effect, the area of the individual back electrode 44 is larger than the area of each control electrode 42 of the toner control means 41 as described above. Set to shape. Alternatively, the shape of each control electrode 42 and each individual back electrode 44 of the toner control means 41 is substantially ring-shaped so as to surround the toner passage hole 41, and the outer diameter of the individual back electrode 44 with respect to the outer diameter of the control electrode 42. Set a larger value.

次に、本発明の他の実施形態について図13に示す模式的説明図を参照して説明する。
この実施形態では、トナー制御手段41の制御電極42と個別背面電極44がトナー通過穴41の内壁面に設けた導通パターン46を介して接続されている。この導通パターン46の形成は、例えば、トナー通過穴41以外をメタルマスクで覆い、Al、Au、ITO等の導電性材料の蒸着、スパッタで内壁面に成膜する、または、トナー通過穴41以外の部分にレジスト膜を形成した後メッキによる導電性膜を成膜することなどで行うことができる。
Next, another embodiment of the present invention will be described with reference to a schematic explanatory view shown in FIG.
In this embodiment, the control electrode 42 of the toner control means 41 and the individual back electrode 44 are connected via a conduction pattern 46 provided on the inner wall surface of the toner passage hole 41. The conductive pattern 46 is formed by, for example, covering a portion other than the toner passage hole 41 with a metal mask, depositing a conductive material such as Al, Au, ITO, etc., forming a film on the inner wall surface by sputtering, or other than the toner passage hole 41. After forming a resist film on this portion, a conductive film can be formed by plating.

これにより、トナー制御手段41の制御電極42に印加する電圧Vcと個別背面電極44に印加する電圧Vrは常に同じ電圧になる。この場合、個別背面電極44の引出しパターン44aを図示しないドライバに接続して電圧Vc(=Vr)を印加することで、前述した基本構成で説明した図3、図4に示す制御電極42からの引出しパターン42aが不要になるので、制御電極42側へのトナー付着が一層低減されることになる。また、各トナー通過穴41によってトナードットを形成するための制御信号発生用のドライバは、各ノズル通過穴41の数に対応した数があればよいことになる。   As a result, the voltage Vc applied to the control electrode 42 of the toner control means 41 and the voltage Vr applied to the individual back electrode 44 are always the same voltage. In this case, by connecting the lead pattern 44a of the individual back electrode 44 to a driver (not shown) and applying the voltage Vc (= Vr), the control electrode 42 shown in FIG. 3 and FIG. Since the drawing pattern 42a is unnecessary, toner adhesion to the control electrode 42 side is further reduced. In addition, it is sufficient that the number of drivers for generating control signals for forming toner dots by the toner passage holes 41 corresponds to the number of the nozzle passage holes 41.

なお、ここでは、トナー通過穴41の内壁面に設けた導通パターン46によって制御電極42と個別背面電極44の導通をとったが、これに限らず、トナー通過穴41以外の箇所に導通用のスルーホール(穴)を設け、制御電極42と個別背面電極44を導通することも可能である。このときの導通用スルーホールは導通のみを考慮すればよいため、必要最低限の穴でよく、導通処理も穴内壁を埋め尽くすものであってもよいことから、導通用穴に導電性インクを噴射して埋めることもできる。   Here, the control electrode 42 and the individual back electrode 44 are connected to each other by the conductive pattern 46 provided on the inner wall surface of the toner passage hole 41. It is also possible to provide a through hole (hole) so that the control electrode 42 and the individual back electrode 44 are electrically connected. Since the through hole for conduction at this time only needs to consider conduction, it may be the minimum necessary hole, and the conduction treatment may also fill the inner wall of the hole. Can be filled by spraying.

トナー通過穴41の内壁面全体を導電性膜(導通パターン46)で覆うことは、トナーを飛翔させるためのループ状電気力線のトナー通過穴41内部での歪みが大きくなるが、トナー通過穴41以外の箇所に導通用の穴を設ける構成とすることで、そのループ状電気力線の歪みが抑えられ、トナーの飛翔にとっては印写面への飛翔経路の曲がりが減少し、ドット品質が向上する。   Covering the entire inner wall surface of the toner passage hole 41 with the conductive film (conduction pattern 46) increases the distortion inside the toner passage hole 41 of the loop electric lines of force for flying the toner. By adopting a configuration in which holes for conduction are provided at locations other than 41, the distortion of the loop electric lines of force can be suppressed, and for the flight of toner, the bending of the flight path to the printing surface is reduced, and the dot quality is improved. improves.

次に、本発明に係る画像形成装置の一例について図14を参照して説明する。なお、図14は同画像形成装置の模式的構成図である。
この画像形成装置は、前述した実施形態のユニットを4個設けてイエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)の4色分のトナーのクラウド化とトナー制御手段によるON/OFF制御を行ってカラー画像を形成する画像形成装置の例である。
Next, an example of an image forming apparatus according to the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 14 is a schematic configuration diagram of the image forming apparatus.
In this image forming apparatus, four units of the above-described embodiment are provided, and toner for four colors of yellow (Y), magenta (M), cyan (C), and black (K) is converted into a cloud and a toner control unit. 1 is an example of an image forming apparatus that performs ON / OFF control to form a color image.

つまり、この画像形成装置は、記録媒体手段である中間転写記録体103に沿って、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)の4色分のトナーのクラウド化して供給する4個のトナー供給ユニット100y、101m、101c、101k(色を区別しないときは「トナー供給ユニット100」という。以下同様。)を配置し、各トナー供給ユニット100と中間転写記録体103との間に、それぞれ前記実施形態のトナー制御手段4と同様な構成のトナー制御手段104を配置している。   That is, this image forming apparatus forms a cloud of toner for four colors of yellow (Y), magenta (M), cyan (C), and black (K) along the intermediate transfer recording body 103 which is a recording medium means. Four toner supply units 100y, 101m, 101c, and 101k (hereinafter referred to as “toner supply unit 100” when the colors are not distinguished. The same applies hereinafter) are arranged, and each toner supply unit 100 and the intermediate transfer recording member 103 are arranged. The toner control means 104 having the same configuration as that of the toner control means 4 of the above-described embodiment is disposed therebetween.

ここで、中間転写記録体103は、2つのローラ132、133との間に掛け回されて矢示方向に周回移動する。この中間転写記録体103の背面(内側)には各トナー供給ユニット100に対応して記録媒体手段側電極である背面電極131が配置されている。また、転写後の中間転写記録体103上の残トナーを除去するクリーニングユニット135が備えられる。   Here, the intermediate transfer recording member 103 is wound around the two rollers 132 and 133 and moves in the direction indicated by the arrow. On the back surface (inside) of the intermediate transfer recording body 103, a back electrode 131 that is a recording medium means side electrode is disposed corresponding to each toner supply unit 100. Further, a cleaning unit 135 for removing residual toner on the intermediate transfer recording body 103 after the transfer is provided.

トナー供給ユニット100は、トナーをクラウド化させるために電圧を印加する複数の電極111を並べて配置したトナー担持体1と同様な構成の円筒状のトナー担持体101と、このトナー担持体101にトナーを補給する回転するトナー補給ローラ113と、トナー担持体101上のトナー量を規制するブレード114を備えている。   The toner supply unit 100 includes a cylindrical toner carrier 101 having a configuration similar to that of the toner carrier 1 in which a plurality of electrodes 111 for applying a voltage for arranging the toner into a cloud are arranged side by side. A rotating toner supply roller 113 for supplying toner, and a blade 114 for regulating the amount of toner on the toner carrier 101.

ここでは、トナー補給ローラ113からトナー担持体101にトナーが補給されるとともに、トナー補給ローラ113上のトナーとトナー担持体101との摩擦によってトナーの摩擦帯電が行われる。また、トナー補給ローラ113の下流側のブレード114は、トナー担持体101表面のトナー量を薄層で一定量にするとともに、トナー帯電量の安定化も図っている。   Here, toner is replenished from the toner replenishing roller 113 to the toner carrier 101 and frictional charging of the toner is performed by friction between the toner on the toner replenishing roller 113 and the toner carrier 101. The blade 114 on the downstream side of the toner replenishing roller 113 keeps the toner amount on the surface of the toner carrying member 101 constant by a thin layer and stabilizes the toner charge amount.

そして、トナー供給ユニット100で供給されるトナーがトナー制御手段104によって画像に応じてON/OFF制御されることで中間転写記録体103上に飛翔され、中間転写記録体103上にカラーのトナー画像が形成される。   Then, the toner supplied by the toner supply unit 100 is ON / OFF controlled according to the image by the toner control unit 104, so that it flies onto the intermediate transfer recording body 103, and a color toner image is formed on the intermediate transfer recording body 103. Is formed.

一方、下方に記録紙150を収容する給紙部105が配置され、給紙部105から記録紙150がピックアップローラ(給紙ローラ)106で給紙されて、中間転写記録体103を掛け回したローラ132に対向して配置した転写ローラ107で中間転写記録体103上のトナー画像が転写され、定着ユニット108でトナーが記録紙150上に溶融定着されて排紙される。   On the other hand, a paper feeding unit 105 that accommodates the recording paper 150 is disposed below. The recording paper 150 is fed from the paper feeding unit 105 by a pickup roller (paper feeding roller) 106 and is wound around the intermediate transfer recording body 103. The toner image on the intermediate transfer recording body 103 is transferred by the transfer roller 107 disposed opposite to the roller 132, and the toner is melted and fixed on the recording paper 150 by the fixing unit 108 and discharged.

なお、ここでは図示していないが、記録紙150の裏面側の転写ローラ107に+バイアスが印加されることで中間転写記録体103から記録紙150面へのトナー画像の転写が行われる。また、上述したように中間転写記録体103はクリーニングユニット135で残トナーがクリーニングされて、次の画像形成が行われる。   Although not shown here, the toner image is transferred from the intermediate transfer recording body 103 to the surface of the recording paper 150 by applying a + bias to the transfer roller 107 on the back side of the recording paper 150. Further, as described above, the intermediate transfer recording member 103 is cleaned with the remaining toner by the cleaning unit 135, and the next image formation is performed.

このように、この画像形成装置は、中間転写記録体に4色画像を形成した後、給紙部から供給される記録紙に転写を行う中間転写記録方式である。この中間転写記録方式の場合は、印写面(トナーが着弾する面、画像形成面ともいう。)とトナー制御手段との間隔を一定に保つ精度確保が容易であり、トナー飛翔速度が低い条件で高画質化を図ることができる。また、平滑で体積抵抗率の調整によって電荷が蓄積しない、電位変動のない印写面が得られ、クラウド化したトナーの通過のON/OFFで直接印刷する画像形成装置は電位に対する感度が高く、印写面バイアス電位の変動に対して画質変動が発生しやすいが、この構成であれば信頼性の高い、高画質のカラー画像を得ることができる。   As described above, this image forming apparatus is an intermediate transfer recording method in which a four-color image is formed on an intermediate transfer recording body and then transferred to a recording sheet supplied from a paper feeding unit. In the case of this intermediate transfer recording method, it is easy to ensure the accuracy of maintaining a constant distance between the printing surface (the surface on which toner is landed, also referred to as an image forming surface) and the toner control means, and the toner flying speed is low. Can improve image quality. In addition, an image forming apparatus that prints directly with ON / OFF of the passage of the clouded toner can obtain a printing surface that is smooth and does not accumulate charges by adjusting the volume resistivity, and has no potential fluctuation, and has high sensitivity to potential, Although image quality fluctuations are likely to occur with respect to fluctuations in the printing surface bias potential, this configuration makes it possible to obtain a reliable and high-quality color image.

次に、本発明に係る画像形成装置の他の例について図15を参照して説明する。なお、図15は同画像形成装置の模式的構成図である。
この画像形成装置は、記録媒体手段を記録紙として、記録紙上に直接画像を形成する例である。つまり、ここでは、給紙部105から供給される記録紙150を紙搬送ベルト161に静電的に吸着してトナー供給ユニット100の領域を通過させ、トナー制御手段104の画像に応じたON/OFF制御によって記録紙150上に直接カラー画像を形成する。
Next, another example of the image forming apparatus according to the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 15 is a schematic configuration diagram of the image forming apparatus.
This image forming apparatus is an example in which an image is directly formed on a recording sheet using a recording medium means as a recording sheet. That is, here, the recording paper 150 supplied from the paper supply unit 105 is electrostatically attracted to the paper transport belt 161 and passed through the area of the toner supply unit 100, and ON / OFF according to the image of the toner control unit 104. A color image is directly formed on the recording paper 150 by the OFF control.

なお、紙搬送ベルト161は、ポリイミド等から形成され、2つのローラ162、163に掛け回されて矢示方向に周回移動し、図示しない帯電ローラなどの帯電手段によって帯電されることで記録紙150を静電的に吸着保持して搬送する。なお、給紙部105から記録紙150を紙搬送ベルト161に導くためのガイド164、レジストローラ165なども配置されている。   The paper transport belt 161 is formed of polyimide or the like, is wound around two rollers 162 and 163, moves around in the direction of the arrow, and is charged by a charging unit such as a charging roller (not shown), thereby being recorded on the recording paper 150. Are electrostatically attracted and transported. A guide 164 and a registration roller 165 for guiding the recording paper 150 from the paper supply unit 105 to the paper transport belt 161 are also arranged.

この構成では、トナー通過を制御するトナー制御手段104と通過後のトナーを記録紙150に導くためのバイアスを印加する背面電極131の間にポリイミド等の紙搬送ベルト161及び記録紙150があるため、トナー制御手段104と背面電極131の間隔を非常に狭く設定することが難しいが、他方、記録紙150上に直接カラー画像を形成し、転写プロセスがないため、転写によるトナー散りで画質低下することがなくなる。   In this configuration, there is a paper transport belt 161 such as polyimide and the recording paper 150 between the toner control means 104 that controls the passage of toner and the back electrode 131 that applies a bias for guiding the toner after passing to the recording paper 150. However, it is difficult to set the distance between the toner control unit 104 and the back electrode 131 very narrow, but on the other hand, since a color image is formed directly on the recording paper 150 and there is no transfer process, the image quality deteriorates due to toner scattering due to transfer. Nothing will happen.

また、前記図14で説明した構成のようなベルトクリーニング機構を必要としないこと等もあり、小型、低コストの画像形成装置の実現に有利である。トナーをクラウド化する本構成では、印写面バイアスを低い設定にしてトナーを導くことも可能であるため、紙面へのトナーの着弾スピードも低く設定でき、トナーの散りが起きない高画質の画像形成装置を得ることができる。   Further, the belt cleaning mechanism as in the configuration described with reference to FIG. 14 is not necessary, which is advantageous for realizing a small-sized and low-cost image forming apparatus. In this configuration where the toner is made into a cloud, it is possible to guide the toner by setting the printing surface bias low, so that the landing speed of the toner on the paper surface can also be set low, and a high quality image that does not cause toner scattering. A forming device can be obtained.

次に、上述した画像形成装置で用いるトナー担持体の一例について図16を参照して説明する。なお、図16(a)はトナー担持体を展開した状態で示す模式的平面説明図、図16(b)は同じく模式的断面説明図である。
この例は、トナー担持体表面に複数の電極を設け、1本おきの2組を共通にした2相用電極を備え、180°位相の異なる2相パルス(図17参照)を印加して、隣接電極同士で吸引と反発を繰り返す2相電界を形成するトナー担持体の例である。
Next, an example of a toner carrier used in the above-described image forming apparatus will be described with reference to FIG. FIG. 16A is a schematic plan view showing the toner carrier unfolded, and FIG. 16B is a schematic cross-sectional view showing the same.
In this example, a plurality of electrodes are provided on the surface of the toner carrier, two electrodes for every other pair are used in common, and a two-phase pulse (see FIG. 17) having a phase difference of 180 ° is applied. This is an example of a toner carrier that forms a two-phase electric field that repeats suction and repulsion between adjacent electrodes.

このトナー担持体101は、絶縁性基板101Aの表面上に複数の電極111としてA相用電極111Aと、B相用電極111Bとを設け、その上に表面保護層101Bを設けたものである。櫛歯状の電極111A、111Bは、トナーの搬送方向と直交する方向に微細なピッチに並行に設け、両サイドには共通のバスライン111Aa、111Baで外部の図示しない2相パルス発生回路にそれぞれ接続されている。   In this toner carrier 101, an A-phase electrode 111A and a B-phase electrode 111B are provided as a plurality of electrodes 111 on the surface of an insulating substrate 101A, and a surface protective layer 101B is provided thereon. Comb-like electrodes 111A and 111B are provided in parallel at a fine pitch in a direction orthogonal to the toner transport direction, and both sides are connected to an external two-phase pulse generation circuit (not shown) by common bus lines 111Aa and 111Ba, respectively. It is connected.

電極111A、111Bに印加するパルス電圧は、周波数が0.5KHz〜7KHz、DC電圧をバイアスに含むパルス電圧であるが、その波高値は±60〜±300V等、電極幅、電極間隔に応じたパルス電圧を印加する。この2相電界の場合は、隣接同士の電界方向の切り替わりに応じてトナーの反発飛翔と吸引飛翔を繰り返し、トナーは相互の電極間を往復移動する。そして、トナー担持体101全体は、トナーを搬送する方向に回転移動するものである。   The pulse voltage applied to the electrodes 111A and 111B is a pulse voltage having a frequency of 0.5 KHz to 7 KHz and a DC voltage as a bias, but its peak value is ± 60 to ± 300 V, etc., depending on the electrode width and the electrode interval. Apply pulse voltage. In the case of this two-phase electric field, toner repulsion flight and suction flight are repeated according to switching of the electric field direction between adjacent ones, and the toner reciprocates between the mutual electrodes. The entire toner carrier 101 rotates in the direction in which the toner is conveyed.

このように、トナー担持体表面のトナーを飛翔させてクラウド化する手段が、トナー担持体表面にトナーの搬送方向と直交する方向に長く延びて所定の間隔で配設された複数の電極を有し、各電極に印加する電圧は隣接電極相互の間でトナーを吸引する方向と反発する方向を交互に繰り返す関係の電圧を印加し、トナー担持体が回転移動することでトナーの搬送とクラウド化を行う構成とすることで、トナー担持体表面のトナーの搬送に関して、トナーの帯電品質に左右されない安定なトナーの搬送が可能となり、装置全体としても信頼性の高い画像形成装置を実現できる。   As described above, the means for flying the toner on the surface of the toner carrying member to form a cloud has a plurality of electrodes arranged on the surface of the toner carrying member so as to extend in a direction perpendicular to the toner conveying direction and at predetermined intervals. The voltage applied to each electrode applies a voltage that alternately repeats the direction of attracting and repelling toner between adjacent electrodes, and the toner carrier rotates and moves, so that the toner is conveyed and clouded. With this configuration, it is possible to stably convey the toner regardless of the charge quality of the toner with respect to the toner conveyance on the surface of the toner carrier, and it is possible to realize a highly reliable image forming apparatus as a whole.

次に、上述した画像形成装置で用いるトナー担持体の他の例について図18を参照して説明する。なお、図18(a)はトナー担持体を展開した状態で示す模式的平面説明図、図18(b)は同じく模式的断面説明図である。
この例は、3相進行波電界を形成するトナー担持体の例である。絶縁性基材101A上にA相、B相の電極111A、111B、その上層に絶縁層101Cを形成した後C相電極111Cを形成し、このC相電極111Cの上に表面保護層101Bを設けている。
Next, another example of the toner carrier used in the above-described image forming apparatus will be described with reference to FIG. FIG. 18A is a schematic plan view illustrating a state where the toner carrier is unfolded, and FIG. 18B is a schematic cross-sectional view illustrating the same.
This example is an example of a toner carrier that forms a three-phase traveling wave electric field. The A-phase and B-phase electrodes 111A and 111B are formed on the insulating substrate 101A, the insulating layer 101C is formed thereon, and then the C-phase electrode 111C is formed. The surface protective layer 101B is provided on the C-phase electrode 111C. ing.

各ABC3相の電極111A,111B、111Cは、トナーの搬送方向と直交する方向に微細なピッチに並行に設け、両サイドには共通のバスライン111Aa,111Ba、111Caで外部の図示しない3相パルス発生回路にそれぞれ接続されている。   Each ABC 3-phase electrode 111A, 111B, 111C is provided in parallel at a fine pitch in a direction orthogonal to the toner transport direction, and a common bus line 111Aa, 111Ba, 111Ca is provided on both sides by an external three-phase pulse (not shown). Each is connected to a generator circuit.

この3相進行波電界を用いる場合は、図19に示すように、1周期で120°位相がシフトしたパルス電圧を順次印加することで、トナー担持体101表面にはパルスの切り替わりに伴って電界も順次シフトする進行波電界が発生し、電界が切り替わる方向に帯電トナーは上方への飛翔を繰り返すと同時に搬送されるため、基本的にトナー担持体101は回転しないで静止したままで良い。   In the case of using this three-phase traveling wave electric field, as shown in FIG. 19, by sequentially applying a pulse voltage whose phase is shifted by 120 ° in one cycle, the electric field is applied to the surface of the toner carrier 101 in accordance with the switching of the pulse. However, since the traveling wave electric field that sequentially shifts is generated and the charged toner is repeatedly transported upward in the direction in which the electric field is switched, the toner carrier 101 basically remains stationary without rotating.

このように、トナー担持体表面のトナーを飛翔させてクラウド化する手段が、トナー担持体表面にトナーの搬送方向と直交する方向に長く延びて所定の間隔で配設された複数の電極を有し、n本毎の各電極にn相の位相電圧を印加して電極相互の間で進行波電界を形成することでトナーの搬送とクラウド化を行う構成とすることで、トナー担持体表面のトナーの搬送に関して、トナー搬送を行う部分が回転駆動を必要としないため、平面的なベルト形状も可能となり、レイアウトの自由度から装置全体の小形化、低コスト化が可能となる。   As described above, the means for flying the toner on the surface of the toner carrying member to form a cloud has a plurality of electrodes arranged on the surface of the toner carrying member so as to extend in a direction perpendicular to the toner conveying direction and at predetermined intervals. In addition, by applying a phase voltage of n phase to each n electrodes and forming a traveling wave electric field between the electrodes, the toner is conveyed and clouded, so that With respect to toner conveyance, the toner conveying portion does not require rotational driving, and thus a planar belt shape is possible, and the entire apparatus can be reduced in size and cost due to the freedom of layout.

また、長期間の使用に際し、電極表面にはトナーの外添剤等微細な粒子が堆積する場合は、画像形成の時間以外に行うクリーニングモードのシーケンスによって、トナー担持体101表面をクリーニングすることで搬送の信頼性が確保できる。クリーニングは、クリーニングモードの時のみトナー担持体101表面に接する構成で、回転ブラシ、ブレート、吸引スリット等でクリーニングを行う。電極111A,111B、111Cに印加するパルス電圧は、前記と同様に、周波数が0.5KHz〜7KHz、DC電圧をバイアスに含むパルス電圧であるが、その波高値は±60〜±300V等、電極幅、電極間隔に応じたパルスを印加する。   Further, when fine particles such as an external additive of toner are deposited on the electrode surface during long-term use, the surface of the toner carrier 101 is cleaned by a cleaning mode sequence other than the image formation time. Transport reliability can be ensured. The cleaning is configured to come into contact with the surface of the toner carrier 101 only in the cleaning mode, and cleaning is performed with a rotating brush, a blade, a suction slit, and the like. The pulse voltage applied to the electrodes 111A, 111B, and 111C is a pulse voltage having a frequency of 0.5 KHz to 7 KHz and a DC voltage as a bias, as described above, and its peak value is ± 60 to ± 300 V, etc. A pulse corresponding to the width and electrode interval is applied.

これらのトナー担持体101の具体的構成において、ベース基板である絶縁性基板101Aは、例えば、樹脂或いはセラミックス等の絶縁性材料からなるもの、或いは、アルミなどの導電性材料からなる基材にSiO等の絶縁膜を成膜したもの、ポリイミドフィルムなどのフレキシブルに変形可能な材料からなるものなどを用いることができる。また、電極111は、ベース基板上にAl、Ni−Cr等の導電性材料を0.1〜1μm厚さで成膜し、フォトリソ技術等を用いて所要の電極形状にパターン化して形成、または銅箔を積層、メッキ等で形成した後フォトリソでパターン化してもよい。 In the specific configuration of the toner carrier 101, an insulating substrate 101A as a base substrate is made of, for example, an insulating material such as resin or ceramics, or a base material made of an electrically conductive material such as aluminum. A film formed of an insulating film such as 2 or a film made of a flexible deformable material such as a polyimide film can be used. In addition, the electrode 111 is formed by forming a conductive material such as Al or Ni—Cr with a thickness of 0.1 to 1 μm on the base substrate and patterning it into a required electrode shape using a photolithography technique or the like. The copper foil may be formed by lamination, plating or the like and then patterned by photolithography.

表面保護層101Bとしては、例えば、SiO、TiO、TiN、Taなどを厚さ0.5〜2μmで蒸着成膜して形成、またはポリカーボネート、ポリイミド、メチルメタアクリレート等の有機材料を2〜10μm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 protective layer 101B, for example, SiO 2 , TiO 2 , TiN, Ta 2 O 5 or the like is formed by vapor deposition with a thickness of 0.5 to 2 μm, or an organic material such as polycarbonate, polyimide, or methyl methacrylate. May be applied by thin film printing to a thickness of 2 to 10 μm and heat-cured.

このように構成したトナー担持体においては、駆動回路から飛翔用のパルスを印加して飛翔電界を形成することで、トナー担持体上の帯電したトナーは反発力及び/又は吸引力を受けて上下方向への飛翔、進行波方向への搬送が行われる。 In the toner carrier configured as described above, a flying pulse is applied from the drive circuit to form a flying electric field, so that the charged toner on the toner carrier receives a repulsive force and / or suction force and moves up and down. Flight in the direction and transport in the traveling wave direction are performed.

次に、上記画像形成装置におけるトナー供給ユニット100の具体的な構成の一例について図20を参照して説明する。
このトナー供給ユニット100は、磁性キャリアと非磁性トナーから成る二成分記録剤を用いる例である。記録剤収容部201は2つの室201A、201Bに分けられており、トナー供給ユニット100内の両端部の記録剤通路(図示せず)によって繋がっている。記録剤収容部201には二成分記録剤が収容されており、各室201A、201Bにある攪拌搬送スクリュー202A、202Bによって攪拌されながら記録剤収容部201内を搬送されている。
Next, an example of a specific configuration of the toner supply unit 100 in the image forming apparatus will be described with reference to FIG.
This toner supply unit 100 is an example in which a two-component recording material comprising a magnetic carrier and a non-magnetic toner is used. The recording agent storage unit 201 is divided into two chambers 201 </ b> A and 201 </ b> B and is connected by recording agent passages (not shown) at both ends in the toner supply unit 100. The recording agent storage unit 201 stores a two-component recording agent and is transported through the recording agent storage unit 201 while being stirred by the stirring transport screws 202A and 202B in the chambers 201A and 201B.

記録剤収容部201の室201Aにはトナー補給口203が配置されており、図示しないトナー収容部からトナー補給口203を通って、記録剤収容部201内に補給される。記録剤収容部201には記録剤の透磁率を検知する図示しないトナー濃度センサが設置されており、記録剤の濃度を検知している。記録剤収容部201のトナー濃度が減少すると、トナー補給口203から記録剤収容部201内にトナーが補給される。   A toner supply port 203 is disposed in the chamber 201 </ b> A of the recording agent storage unit 201, and is supplied into the recording agent storage unit 201 from a toner storage unit (not shown) through the toner supply port 203. The recording agent storage unit 201 is provided with a toner concentration sensor (not shown) that detects the magnetic permeability of the recording agent, and detects the concentration of the recording agent. When the toner concentration in the recording agent storage unit 201 decreases, toner is supplied into the recording agent storage unit 201 from the toner supply port 203.

そして、攪拌搬送スクリュー202Bと対向する位置には、トナー補給ローラとしてのマグブラシローラ204が配置されている。マグブラシローラ204の内部には固定された磁石が配置されおり、マグブラシローラ204の回転と磁力によって、記録剤収容部201内の記録剤はマグブラシローラ204表面に汲み上げられる。記録剤の汲み上げ位置よりマグブラシローラ204の回転方向上流において、マグブラシローラ204と対向する位置に記録剤層規制部材205が設けられている。   A magnet brush 204 as a toner replenishing roller is disposed at a position facing the agitating and conveying screw 202B. A fixed magnet is disposed inside the mag brush roller 204, and the recording agent in the recording agent storage unit 201 is pumped up to the surface of the mag brush roller 204 by the rotation and magnetic force of the mag brush roller 204. A recording material layer regulating member 205 is provided at a position facing the mag brush roller 204 upstream of the recording material pumping position in the rotational direction of the mag brush roller 204.

汲み上げ位置で汲み上げたれた記録剤は記録剤層規制部材205によって一定量の記録剤層厚に規制される。記録剤層規制部材205を通った記録剤はマグブラシローラ204の回転に伴って、トナー担持体101と対向する位置まで搬送される。マグブラシローラ204には、第一電圧印加手段211によって供給バイアスが印加されている。   The recording agent pumped up at the pumping position is regulated to a certain amount of recording agent layer by the recording agent layer regulating member 205. The recording agent that has passed through the recording agent layer regulating member 205 is conveyed to a position facing the toner carrier 101 as the magnetic brush roller 204 rotates. A supply bias is applied to the magnet brush roller 204 by the first voltage applying means 211.

トナー担持体101には、第二電圧印加手段212によって前述した図11或いは図13に示す電圧が電極111に印加されている。マグブラシローラ204と対向する位置においては、第一、第二電圧印加手段211、212によってトナー担持体101とマグブラシローラ204との間に電界が生じている。その電界からの静電気力を受け、トナーはキャリアから分離し、トナー担持体101表面に移動する。トナー担持体101表面に達したトナーは、第二電圧印加手段212から電極111に印加された電圧が形成する電界によってクラウド化し、トナー担持体101の回転、またはトナー担持体101の進行波電界によって搬送される。   The voltage shown in FIG. 11 or FIG. 13 described above is applied to the electrode 111 by the second voltage applying means 212 to the toner carrier 101. At a position facing the mag brush roller 204, an electric field is generated between the toner carrier 101 and the mag brush roller 204 by the first and second voltage applying means 211 and 212. Under the electrostatic force from the electric field, the toner is separated from the carrier and moves to the surface of the toner carrier 101. The toner that has reached the surface of the toner carrier 101 is clouded by the electric field formed by the voltage applied to the electrode 111 from the second voltage application unit 212, and is generated by the rotation of the toner carrier 101 or the traveling wave electric field of the toner carrier 101. Be transported.

そして、トナー制御手段104と対向する位置まで搬送されたトナーは、制御電極42のトナー通過ON/OFFの制御電界により選択的に記録媒体手段側に飛翔されて、トナーのドット印写が制御される。   Then, the toner conveyed to a position facing the toner control unit 104 is selectively jumped to the recording medium unit side by the control electric field of toner control ON / OFF of the control electrode 42, and the dot printing of the toner is controlled. The

次に、上記画像形成装置におけるトナー供給ユニット100の具体的な構成の一例について図21を参照して説明する。
このトナー供給ユニット100は、非磁性トナーから成る一成分記録剤を用いる例である。トナーは記録剤収容部201に収容されており、帯電ローラ220によってトナーはトナー補給ローラ113と摩擦帯電を行い、静電気力によってトナー補給ローラ113上に汲み上げられる。トナー補給ローラ113上のトナーは記録剤層規制部材114によって薄層とされ、トナー補給ローラ113の回転に伴ってトナー担持体101と対向する位置に搬送される。
Next, an example of a specific configuration of the toner supply unit 100 in the image forming apparatus will be described with reference to FIG.
The toner supply unit 100 is an example using a one-component recording material made of non-magnetic toner. The toner is stored in the recording material storage unit 201. The toner is frictionally charged with the toner supply roller 113 by the charging roller 220, and is pumped up onto the toner supply roller 113 by electrostatic force. The toner on the toner supply roller 113 is made into a thin layer by the recording material layer regulating member 114 and is conveyed to a position facing the toner carrier 101 as the toner supply roller 113 rotates.

このとき、トナー補給ローラ113には、第一電圧印加手段221によって供給バイアスが印加されている。トナー担持体101には、第二電圧印加手段222によって電極111に電圧が印加されている。したがって、トナー担持体101と対向する位置においては、第一、第二電圧印加手段221、222によってトナー担持体101とトナー補給ローラ113との間に電界が生じ、その電界からの静電気力を受け、トナーはトナー補給ローラ113から分離し、トナー担持体101表面に移動する。   At this time, a supply bias is applied to the toner supply roller 113 by the first voltage applying unit 221. A voltage is applied to the electrode 111 by the second voltage applying means 222 in the toner carrier 101. Accordingly, at the position facing the toner carrier 101, an electric field is generated between the toner carrier 101 and the toner supply roller 113 by the first and second voltage applying means 221 and 222, and the electrostatic force from the electric field is received. The toner is separated from the toner supply roller 113 and moves to the surface of the toner carrier 101.

前記の例と同様に、トナー担持体101表面に達したトナーは、第二電圧印加手段222から電極11に印加された電圧が形成する電界によってクラウド化し、トナー担持体101の回転、またはトナー担持体101の進行波電界によって搬送される。   Similar to the above example, the toner that reaches the surface of the toner carrier 101 is clouded by the electric field formed by the voltage applied to the electrode 11 from the second voltage applying means 222, and the rotation of the toner carrier 101 or the toner carrier It is carried by the traveling wave electric field of the body 101.

そして、トナー制御手段104と対向する位置まで搬送されたトナーは、制御電極42のトナー通過ON/OFFの制御電界により選択的に記録媒体手段側に飛翔されて、トナーのドット印写が制御される。   Then, the toner conveyed to a position facing the toner control unit 104 is selectively jumped to the recording medium unit side by the control electric field of toner control ON / OFF of the control electrode 42, and the dot printing of the toner is controlled. The

なお、これらの各トナー供給ユニット100において、印写に寄与しなかったトナーはトナー担持体101によってさらに搬送され、図示しない回収手段によってトナー担持体101表面から回収される。回収されたトナーは再び記録剤収容部201に戻され、トナー供給ユニット100内を循環する。   In each of these toner supply units 100, the toner that has not contributed to the printing is further conveyed by the toner carrier 101 and is collected from the surface of the toner carrier 101 by a collecting means (not shown). The collected toner is returned again to the recording material container 201 and circulates in the toner supply unit 100.

なお、上記の説明では主に負帯電トナーを例にしているが、正帯電トナーを用いることもできる。   In the above description, mainly negatively charged toner is taken as an example, but positively charged toner can also be used.

本発明の基本構成の説明に供する模式的構成図である。It is a typical block diagram with which it uses for description of the basic composition of this invention. 制御電極に印加する制御パルスの一例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows an example of the control pulse applied to a control electrode. (a)はトナー制御手段の一例を示す印写面側の説明図、(b)は同じくトナー供給側面の説明図である。(A) is an explanatory view on the printing surface side showing an example of toner control means, and (b) is an explanatory view on the toner supply side surface. (a)はトナー制御手段の他の例を示す印写面側の説明図、(b)は同じくトナー供給側面の説明図である。(A) is an explanatory view on the printing surface side showing another example of the toner control means, and (b) is an explanatory view of the toner supply side surface. (a)はトナー制御手段がトナー通過可能状態時の二次元断面電界強度分布のシミュレーション結果に基づくトナー通過穴を通過する電気力線を示す説明図、(b)は同じくトナー通過不可能状態時の電気力線を示す線図である。(A) is explanatory drawing which shows the electric force line which passes a toner passage hole based on the simulation result of the two-dimensional cross-sectional electric field strength distribution when the toner control means is in a state where the toner can pass, and (b) is also when the toner cannot pass through It is a diagram which shows the electric lines of force. 供給トナー量とトナー電位の関係の一例を示す説明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram illustrating an example of a relationship between a supplied toner amount and a toner potential. 供給トナー量とトナー制御手段へのトナー付着の関係の説明に供する説明図である。FIG. 7 is an explanatory diagram for explaining a relationship between a supplied toner amount and toner adhesion to a toner control unit. 本発明の一実施形態を示す模式的説明図である。It is a typical explanatory view showing one embodiment of the present invention. (a)は同実施形態のトナー制御手段の他の例を示す印写面側の説明図、(b)は同じくトナー供給側面の説明図である。(A) is explanatory drawing by the side of a printing surface which shows the other example of the toner control means of the embodiment, (b) is explanatory drawing by the side of a toner supply similarly. 同実施形態のトナー制御手段がトナー通過可能状態時の二次元断面電界強度分布のシミュレーション結果に基づくトナー通過穴を通過する電気力線を示す説明図である。FIG. 7 is an explanatory diagram showing electric lines of force that pass through a toner passage hole based on a simulation result of a two-dimensional cross-sectional electric field intensity distribution when the toner control unit of the embodiment is in a state where the toner can pass. 制御電極と個別背面電極の電位を異にした場合の図10と同様な説明図である。It is explanatory drawing similar to FIG. 10 at the time of making the electric potential of a control electrode and an individual back electrode different. 制御電極と個別背面電極の電位を異にした場合の図10と同様な説明図である。It is explanatory drawing similar to FIG. 10 at the time of making the electric potential of a control electrode and an individual back electrode different. 本発明の他の実施形態を示す模式的説明図である。It is a typical explanatory view showing other embodiments of the present invention. 本発明に係る画像形成装置の一例を示す模式的説明図である。1 is a schematic explanatory diagram illustrating an example of an image forming apparatus according to the present invention. 本発明に係る画像形成装置の他の例を示す模式的説明図である。FIG. 6 is a schematic explanatory view showing another example of an image forming apparatus according to the present invention. (a)はトナー担持体の一例を展開した状態で示す模式的平面説明図、(b)は同じく模式的断面説明図である。(A) is a schematic plan view showing an example of a toner carrier, and (b) is a schematic cross-sectional view. 同トナー担持体の電極に印加するパルス状電圧の一例を示す説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram illustrating an example of a pulse voltage applied to an electrode of the toner carrier. (a)はトナー担持体の他の例を展開した状態で示す模式的平面説明図、(b)は同じく模式的断面説明図である(A) is a schematic plan view showing another example of the toner carrier, and (b) is a schematic cross-sectional view. 同トナー担持体の電極に印加するパルス状電圧の一例を示す説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram illustrating an example of a pulse voltage applied to an electrode of the toner carrier. トナー供給ユニットの一例を示す模式的説明図である。FIG. 3 is a schematic explanatory diagram illustrating an example of a toner supply unit. トナー供給ユニットの他の例を示す模式的説明図である。FIG. 6 is a schematic explanatory diagram illustrating another example of a toner supply unit. 従来の直接記録方式の装置の基本構成を示す模式的説明図である。It is a typical explanatory view showing a basic configuration of a conventional direct recording system apparatus.

符号の説明Explanation of symbols

1…トナー担持体
3…記録媒体手段
4…トナー制御手段
11…電極
41…トナー通過穴
42…制御電極
43…共通電極
44…個別背面電極
100…トナー供給ユニット
101…トナー担持体
103…中間転写記録体
104…トナー制御手段
150…記録紙
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Toner carrier 3 ... Recording medium means 4 ... Toner control means 11 ... Electrode 41 ... Toner passage hole 42 ... Control electrode 43 ... Common electrode 44 ... Individual back electrode 100 ... Toner supply unit 101 ... Toner carrier 103 ... Intermediate transfer Recording member 104 ... Toner control means 150 ... Recording paper

Claims (16)

トナーを飛翔させ、クラウド化して担持するトナー担持体と、
前記トナーが付着させられる記録媒体手段と、
前記トナー担持体と前記記録媒体手段との間に配置された複数のトナー通過穴を有するトナー制御手段と、を備え、
前記トナー制御手段は、前記トナー担持体側表面に、前記トナー通過穴の周囲及び穴内壁の少なくともいずれかに前記トナーの通過を制御する制御電極が設けられ、この制御電極の外側に複数の前記トナー通過穴に共通の共通電極が設けられ、更に前記記録媒体手段側に前記トナー通過穴の周囲にそれぞれ個別背面電極が設けられ、
前記トナー制御手段の前記トナー通過穴を前記トナー担持体の前記トナーが前記記録媒体手段に向かって通過可能な状態にするとき、前記記録媒体手段側と前記トナー制御手段の前記共通電極との間に前記制御電極を迂回してループ状に電気力線が形成され、
前記トナー制御手段の前記制御電極と個別背面電極は常時同じ電位が印加される
ことを特徴とする画像形成装置。
A toner carrier that flies the toner and carries it in a cloud;
A recording medium means to which the toner is attached;
A toner control means having a plurality of toner passage holes disposed between the toner carrier and the recording medium means,
The toner control means is provided with a control electrode for controlling the passage of the toner on at least one of the periphery of the toner passage hole and the inner wall of the hole on the surface of the toner carrier, and a plurality of the toners are disposed outside the control electrode. A common electrode common to the passage holes is provided, and further, individual back electrodes are provided around the toner passage holes on the recording medium means side,
When the toner of the toner carrying member is allowed to pass through the toner passage hole of the toner control means toward the recording medium means, the recording medium means side and the common electrode of the toner control means are between The electric lines of force are formed in a loop around the control electrode,
The image forming apparatus according to claim 1, wherein the same potential is always applied to the control electrode and the individual back electrode of the toner control means.
請求項1に記載の画像形成装置において、
前記トナー担持体のトナーをクラウド化する手段に対し時間的に変動する平均電位Vsの電圧を印加し、
前記トナー制御手段の制御電極に対し前記トナーが前記トナー通過穴を通過可能な状態にするときに電圧Vc-onを、前記トナーが前記トナー通過穴を通過不可能な状態にするときに電圧Vc-offを印加し、前記共通電極に電圧Vgを印加し、
前記トナー制御手段を通過したトナーを前記記録媒体手段に導いてトナーを付着させるために前記記録媒体手段側にバイアス電圧Vpを印加するとき、
前記トナーを通過可能な状態にするときの各電位の関係は、
Vp>Vc-on>Vs>Vg
であって、前記トナーが負帯電トナーの場合は前記バイアス電圧Vpがプラス電位側に高くなる関係、正帯電トナーの場合は前記バイアス電圧Vpがマイナス電位側に高くなる設定であることを特徴とする画像形成装置。
The image forming apparatus according to claim 1,
Applying a voltage of an average potential Vs that changes with time to the means for clouding the toner on the toner carrier,
The voltage Vc-on is set when the toner is allowed to pass through the toner passage hole with respect to the control electrode of the toner control means, and the voltage Vc is set when the toner is not allowed to pass through the toner passage hole. -off is applied, voltage Vg is applied to the common electrode,
When a bias voltage Vp is applied to the recording medium means side in order to guide the toner that has passed through the toner control means to the recording medium means to adhere the toner,
The relationship between the potentials when the toner is allowed to pass is as follows:
Vp>Vc-on>Vs> Vg
The bias voltage Vp is increased to the positive potential side when the toner is a negatively charged toner, and the bias voltage Vp is set to be increased to the negative potential side when the toner is a positively charged toner. Image forming apparatus.
請求項2に記載の画像形成装置において、前記トナーが前記トナー通過穴を通過不可能な状態にするときの各電位の関係は、
Vs>Vg であり、且つ、Vs>Vc-off
であって、前記トナーが負帯電トナーの場合は前記平均電位Vsがプラス電位側に高くなる関係、正帯電トナーの場合は前記平均電位Vsがマイナス電位側に高くなる設定であることを特徴とする画像形成装置。
The image forming apparatus according to claim 2, wherein the relationship between the potentials when the toner cannot pass through the toner passage hole is as follows:
Vs> Vg and Vs> Vc-off
When the toner is a negatively charged toner, the average potential Vs is increased to the positive potential side. When the toner is a positively charged toner, the average potential Vs is increased to the negative potential side. Image forming apparatus.
請求項1に記載の画像形成装置において、
前記トナー担持体のトナーをクラウド化する手段に対し時間的に変動する平均電位Vsの電圧を印加し、
前記トナー制御手段の制御電極に対し前記トナーが前記トナー通過穴を通過可能な状態にするときに電圧Vc-onを、前記トナーが前記トナー通過穴を通過不可能な状態にするときに電圧Vc-offを印加し、前記共通電極に電圧Vgを印加し、
前記トナー制御手段を通過したトナーを前記記録媒体手段側に導いてトナーを付着させるために前記記録媒体手段側にバイアス電圧Vpを印加するとき、
前記トナー担持体の表面に前記トナーが存在している状態で、前記トナー制御手段の制御電極側から前記トナー担持体側を見たときの前記トナーによる電位をVtとすると、
前記トナーが前記トナー通過穴を通過可能な状態にするときの各電位の関係は、
Vp>Vc-on>(Vs+Vt)>Vg
であって、前記トナーが負帯電トナーの場合は前記(Vs+Vt)がプラス電位側に高くなる関係、正帯電トナーの場合は前記(Vs+Vt)がマイナス電位側に高くなる設定であることを特徴とする画像形成装置。
The image forming apparatus according to claim 1,
Applying a voltage of an average potential Vs that changes with time to the means for clouding the toner on the toner carrier,
The voltage Vc-on is set when the toner is allowed to pass through the toner passage hole with respect to the control electrode of the toner control means, and the voltage Vc is set when the toner is not allowed to pass through the toner passage hole. -off is applied, voltage Vg is applied to the common electrode,
When a bias voltage Vp is applied to the recording medium means side in order to guide the toner that has passed through the toner control means to the recording medium means side and adhere the toner,
When the toner is present on the surface of the toner carrier, the potential of the toner when the toner carrier is viewed from the control electrode side of the toner control means is Vt.
The relationship between each potential when the toner is allowed to pass through the toner passage hole is as follows:
Vp>Vc-on> (Vs + Vt)> Vg
When (Vs + Vt) is a negatively charged toner, the (Vs + Vt) is increased to the positive potential side. When the toner is a positively charged toner, (Vs + Vt) is set to be increased to the negative potential side. Image forming apparatus.
請求項4に記載の画像形成装置において、前記トナーが前記トナー通過穴を通過不可能な状態にするときの各電位の関係は、
(Vs+Vt)>Vg であり、且つ、(Vs+Vt)>Vc-off
であって、前記トナーが負帯電トナーの場合は前記電位(Vs+Vt)がプラス電位側に高くなる関係、正帯電トナーの場合は前記電位(Vs+Vt)がマイナス電位側に高くなる設定であることを特徴とする画像形成装置。
5. The image forming apparatus according to claim 4, wherein the relationship between the potentials when the toner cannot pass through the toner passage hole is as follows:
(Vs + Vt)> Vg and (Vs + Vt)> Vc−off
When the toner is a negatively charged toner, the potential (Vs + Vt) is increased to the positive potential side, and when the toner is a positively charged toner, the potential (Vs + Vt) is set to be increased to the negative potential side. An image forming apparatus.
請求項1ない5のいずれかに記載の画像形成装置において、前記トナー制御手段の共通電極は、前記制御電極の外側を絶縁領域を介してリング状に囲む形状であることを特徴とする画像形成装置。   6. The image forming apparatus according to claim 1, wherein the common electrode of the toner control unit has a shape surrounding the outside of the control electrode in a ring shape through an insulating region. apparatus. 請求項1ない5のいずれかに記載の画像形成装置において、前記トナー制御手段の共通電極は、前記制御電極の外側に絶縁領域を介してベタ状に設けられていることを特徴とする画像形成装置。   6. The image forming apparatus according to claim 1, wherein the common electrode of the toner control unit is provided in a solid shape outside the control electrode through an insulating region. apparatus. 請求項1ないし5のいずれかに記載の画像形成装置において、前記トナー制御手段の共通電極は、前記制御電極と同一平面に絶縁領域を介して設けられていることを特徴とする画像形成装置。   6. The image forming apparatus according to claim 1, wherein the common electrode of the toner control unit is provided on the same plane as the control electrode via an insulating region. 請求項1ないし8のいずれかに記載の画像形成装置において、前記トナー制御手段の制御電極と個別背面電極は前記トナー通過穴の内壁面を介して導通していることを特徴とする画像形成装置。   9. The image forming apparatus according to claim 1, wherein the control electrode of the toner control unit and the individual back electrode are electrically connected through an inner wall surface of the toner passage hole. . 請求項1ないし8のいずれかに記載の画像形成装置において、前記トナー制御手段の制御電極と個別背面電極は前記トナー通過穴の内壁面以外の箇所で導通していることを特徴とする画像形成装置。   9. The image forming apparatus according to claim 1, wherein the control electrode of the toner control unit and the individual back electrode are electrically connected at a place other than the inner wall surface of the toner passage hole. apparatus. 請求項1ないし10のいずれかに記載の画像形成装置において、前記トナー制御手段の前記個別背面電極の面積が前記制御電極の面積よりも大きいことを特徴とする画像形成装置。   11. The image forming apparatus according to claim 1, wherein an area of the individual back electrode of the toner control unit is larger than an area of the control electrode. 請求項1ないし10のいずれかに記載の画像形成装置において、前記トナー制御手段の前記制御電極及び前記個別背面電極は前記トナー通過穴の周囲にリング状に設けられ、前記制御電極の外径に対して前記個別背面電極の外径が大きいことを特徴とする画像形成装置。   11. The image forming apparatus according to claim 1, wherein the control electrode and the individual back electrode of the toner control unit are provided in a ring shape around the toner passage hole, and have an outer diameter of the control electrode. In contrast, the image forming apparatus is characterized in that the individual back electrode has a large outer diameter. 請求項1ないし12のいずれかに記載の画像形成装置において、前記トナー担持体は、表面側に所定の間隔で配設された複数の電極を有し、隣接電極相互の間で前記トナーを吸引する方向と反発する方向を交互に繰り返す関係の電圧が印加され、前記電極に印加する2相の電極間ピッチ又はn本毎の各電極にn相の位相電圧を印加するときのn相の電極間ピッチに対して、前記トナー担持体表面と前記トナー制御手段のトナー担持体側面の間の距離が大きいことを特徴とする画像形成装置。   13. The image forming apparatus according to claim 1, wherein the toner carrier has a plurality of electrodes arranged at a predetermined interval on a surface side, and sucks the toner between adjacent electrodes. N-phase electrode when a voltage having a relationship of alternately repeating the reversing direction and the repelling direction is applied, and the n-phase phase voltage is applied to each of the two-phase pitches applied to the electrodes or every n electrodes. An image forming apparatus characterized in that a distance between a surface of the toner carrier and a side surface of the toner carrier of the toner control unit is large with respect to an inter-pitch. 請求項1ないし12のいずれかに記載の画像形成装置において、前記記録媒体手段が記録紙であり、前記記録紙の背面に設けた電極手段にバイアス電圧が印加されることを特徴とする画像形成装置。   13. The image forming apparatus according to claim 1, wherein the recording medium means is recording paper, and a bias voltage is applied to electrode means provided on the back surface of the recording paper. apparatus. 請求項1ないし12のいずれかに記載の画像形成装置において、前記記録媒体手段が中間転写媒体であり、前記中間転写媒体自体又は中間転写媒体の背面に設けた電極手段にバイアス電圧が印加されることを特徴とする画像形成装置。   13. The image forming apparatus according to claim 1, wherein the recording medium means is an intermediate transfer medium, and a bias voltage is applied to the intermediate transfer medium itself or electrode means provided on the back surface of the intermediate transfer medium. An image forming apparatus. 請求項1ないし15のいずれかに記載の画像形成装置において、異なる色の前記トナーを重ねて前記記録媒体手段上にカラー画像を形成することを特徴とする画像形成装置。   16. The image forming apparatus according to claim 1, wherein a color image is formed on the recording medium means by superimposing the toners of different colors.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2011022272A (en) * 2009-07-14 2011-02-03 Ricoh Co Ltd Image forming apparatus
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