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JP5333904B2 - Image forming apparatus - Google Patents

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JP5333904B2
JP5333904B2 JP2008263445A JP2008263445A JP5333904B2 JP 5333904 B2 JP5333904 B2 JP 5333904B2 JP 2008263445 A JP2008263445 A JP 2008263445A JP 2008263445 A JP2008263445 A JP 2008263445A JP 5333904 B2 JP5333904 B2 JP 5333904B2
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政範 斉藤
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an image forming apparatus that can suppress disturbance in a hopping state of toner on a toner carrier so as to prevent occurrence of density variation in an image formed on a recording medium. <P>SOLUTION: This image forming apparatus includes the toner carrier 1 having a plurality of electrodes 11 arranged on its surface at predetermined intervals; a voltage applying means 5 that generates, on the surface of the toner carrier, an electric field for hopping the toner while applying an n-phase alternate voltage varying with time to the plurality of electrodes; a hole forming member 45 having a plurality of holes 41 formed thereon and facing the toner carrier; a plurality of flying electrodes 42 in which each is provided at least one of a periphery and an inner wall of the hole on the surface of the hole forming member facing the toner carrier corresponding to the respective holes so as to cause the toner to fly from the toner carrier; and an opposing electrode 31 that faces the toner carrier through the hole forming member therebetween so as to form an electric field for attracting the flying toner. The application of the alternate voltage to the plurality of electrodes is intermittently carried out with the voltage applying means. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&amp;INPIT

Description

本発明は、プリンタ、ファクシミリ、複写機などの画像形成装置に係り、詳しくは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孔を介して記録媒体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ものである。   The present invention relates to an image forming apparatus such as a printer, a facsimile machine, and a copying machine, and more specifically, forms an image by flying and adhering toner ejected from a toner carrier onto a recording medium through a toner passage hole that is controlled to open and close. The present invention relates to an image forming apparatus.

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直接記録方式の画像形成方法を採用した画像形成装置(以下、直接記録方式の画像形成装置という)が知られている(特許文献1など)。この種の画像形成装置は、電子写真プロセスのように感光体上に形成された潜像をトナー等の画像形成剤で現像し、その現像された画像を感光体上から記録紙や転写体に転写するというようなことは行わず、記録紙や転写体などに対し、飛翔させた画像形成剤を付着させて画像を直接記録紙や転写体などに形成するものである。   As a conventional image forming apparatus, an image forming apparatus employing a direct recording type image forming method called toner jet, direct toning, toner projection or the like (hereinafter referred to as a direct recording type image forming apparatus) is known. (Patent Document 1 etc.). In this type of image forming apparatus, a latent image formed on a photoconductor is developed with an image forming agent such as toner as in an electrophotographic process, and the developed image is transferred from the photoconductor to a recording paper or transfer body. The image is not directly transferred, but the flying image forming agent is attached to the recording paper or transfer body to directly form the image on the recording paper or transfer body.

図17は、従来の直接記録方式の画像形成装置における要部構成の一例を示す構成図である。図17において、トナー担持体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。このトナー担持体501の下には、複数の孔502を形成する孔形成部材としてのフレキシブルプリント基板(以下、FPCという)503が配設されている。FPC503は、各孔502を囲むようにトナー担持体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。   FIG. 17 is a configuration diagram illustrating an example of a main configuration of a conventional direct recording type image forming apparatus. In FIG. 17, a toner carrier 501 is disposed so that its axis extends in the left-right direction in the figure, and carries the charged toner T on its surface while being driven to rotate by a driving means (not shown). Under the toner carrier 501, a flexible printed circuit board (hereinafter referred to as FPC) 503 as a hole forming member for forming a plurality of holes 502 is disposed. The FPC 503 includes a plurality of ring-shaped flying electrodes 504 formed on the side facing the toner carrier 501 so as to surround each hole 502.

そして、FPC503の下方には、これを介してトナー担持体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。図17においては、便宜上、孔502及び飛翔電極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。   Below the FPC 503, a counter electrode 506 that faces the toner carrier 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. 17, for convenience, only one hole 502 and one flying electrode 504 are shown, but actually, a plurality of these combinations are formed in the FPC 503. Specifically, for example, in an FPC 503 for 600 dpi, 4960 combinations of these are formed.

また、トナー担持体501には、絶縁性の支持基材の周方向に複数の電極511が所定の間隔で配設されている。これら電極511は、互いに隣り合う2つの電極からなる電極対が繰り返し配設されたものである。それぞれの電極対における2つの電極の間には交番電界が形成される。すると、電極対における一方の電極の上に位置していたトナーが浮上して他方の電極の上に着地したり、他方の電極の上から浮上して一方の電極の上に着地したりする。このようなトナーのホッピングが繰り返し行われることで、トナー担持体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をクラウド状態で表面に担持する。飛翔電極504にプラス極性の飛翔電圧が印加されると、飛翔電極504と対向する位置にあるトナー担持体501の表面付近で浮遊しているトナーTや、これの近傍で浮遊しているトナーTなど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がトナー担持体501から選択的に飛翔して孔502内に進入する。そして、孔502内に進入したトナーTは、プラス極性の対向バイアスが印加された対向電極506によって形成される電界に引かれて飛翔を続け、孔502を通過し記録紙507の表面に付着してドット画素像となる。
特開昭59−181370号公報
The toner carrier 501 is provided with a plurality of electrodes 511 at predetermined intervals in the circumferential direction of the insulating support base. These electrodes 511 are formed by repeatedly arranging electrode pairs composed of two adjacent electrodes. An alternating electric field is formed between the two electrodes in each electrode pair. Then, the toner located on one electrode in the electrode pair floats and landes on the other electrode, or floats on the other electrode and landes on one electrode. By repeatedly performing such toner hopping, the toner carrier 501 carries, for example, the toner T charged in the negative polarity on the surface in a cloud state while being grounded. When a positive polarity flying voltage is applied to the flying electrode 504, the toner T floating near the surface of the toner carrier 501 at the position facing the flying electrode 504, or the toner T floating near the toner T An electric field of a predetermined strength acts on the Due to the action of this electric field, the toner T selectively flies from the toner carrier 501 and enters the hole 502. The toner T that has entered the hole 502 continues to fly by being attracted by the electric field formed by the counter electrode 506 to which a positive-polarity counter bias is applied, passes through the hole 502, and adheres to the surface of the recording paper 507. Dot image.
JP 59-181370 A

ここで、一方の電極上に位置していたトナーが浮上し他方の電極上に着地したり、他方の電極上から浮上し一方の電極上に着地したりするように、上記交番電界の切り替わりに追従してトナーがホッピングすると、トナー担持体501上のいずれの箇所においてもトナーのホッピング状態は比較的揃う。   Here, the alternating electric field is switched so that the toner located on one electrode floats and landes on the other electrode, or floats on the other electrode and landes on one electrode. When the toner hops by following, the toner hopping state is relatively uniform at any location on the toner carrier 501.

しかしながら、上記交番電界の切り替わりに一部のトナーが追従できなくなると、交番電界切り替え時に電極上に着地しているトナーや電極上に着地していないトナーなどが混在し、トナーのホッピング状態が乱れてしまう。上記交番電界の切り替わりに追従できないトナーの分布はトナー担持体501上の箇所毎で異なるため、トナー担持体501上の箇所毎でトナーのホッピング状態が異なる。このように、トナー担持体501上の箇所毎でトナーのホッピング状態が異なってしまうと、トナーがホッピングすることで形成されるトナークラウドのトナー濃度がトナー担持体501上の箇所毎でばらついてしまう。このようにトナークラウドのトナー濃度にばらつきが生じてしまうと、トナー担持体501から飛翔しFPC503に形成された複数の孔502それぞれを通過するトナーの量が複数の孔502ごとで異なってしまう。そのため、複数の孔502それぞれを通って記録紙507の表面まで飛翔し複数の孔502それぞれに対応して形成された各ドット画素像のトナー付着量にばらつきが生じ、これらドット画素像が集まって形成される画像に画像濃度むらなどが発生するといった問題が生じる。   However, if some of the toners cannot follow the switching of the alternating electric field, toners that have landed on the electrodes or toners that have not landed on the electrodes at the time of switching of the alternating electric fields are mixed, and the hopping state of the toner is disturbed. End up. Since the distribution of the toner that cannot follow the switching of the alternating electric field is different for each location on the toner carrier 501, the toner hopping state is different for each location on the toner carrier 501. As described above, if the toner hopping state varies depending on the location on the toner carrier 501, the toner density of the toner cloud formed by the toner hopping varies depending on the location on the toner carrier 501. . When the toner density in the toner cloud varies in this way, the amount of toner that flies from the toner carrier 501 and passes through each of the plurality of holes 502 formed in the FPC 503 is different for each of the plurality of holes 502. Therefore, the toner adhering amount of each dot pixel image formed corresponding to each of the plurality of holes 502 is fluctuated through the plurality of holes 502 and flying to the surface of the recording paper 507, and these dot pixel images are collected. There arises a problem that unevenness of image density occurs in the formed image.

また、トナーを2つの電極間で往復移動するようにホッピングさせるのではなく、トナー担持体の表面上のトナーを一定方向に移動させつつホッピングさせる画像形成装置も知られている。例えば、A相、B相、C相という3つの電極がその順序で繰り返し配設されたトナー担持体を用いた画像形成装置では、トナー担持体の表面上でトナーをA相電極上からB相電極上へ、B相電極上からC相電極上へ、C相電極上からA相電極上へというように順次ホッピングさせてトナー担持体の表面上のトナーを一定方向に移動させる。このような構成の画像形成装置であっても、上述したような問題が生じる。   There is also known an image forming apparatus that does not hop toner so as to reciprocate between two electrodes but hops toner while moving the toner on the surface of the toner carrier in a certain direction. For example, in an image forming apparatus using a toner carrier in which three electrodes of A phase, B phase, and C phase are repeatedly arranged in that order, toner is transferred from the A phase electrode to the B phase on the surface of the toner carrier. The toner on the surface of the toner carrier is moved in a certain direction by sequentially hopping on the electrodes, from the B phase electrode to the C phase electrode, and from the C phase electrode to the A phase electrode. Even the image forming apparatus having such a configuration has the above-described problems.

本発明は以上の問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、トナー担持体上のトナーのホッピング状態の乱れを抑えて記録部材上に形成された画像に画像濃度むらなどが生じるのを抑制できる画像形成装置を提供することである。   The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to suppress irregularities in the hopping state of the toner on the toner carrier and to cause image density unevenness in an image formed on the recording member. An object of the present invention is to provide an image forming apparatus that can be suppressed.

上記目的を達成するために、請求項1の発明は、支持基材の表面に沿うように複数の電極が所定の間隔で配設されたトナー担持体と、該トナー担持体の表面に担持されている所定極性に帯電したトナーをホッピングさせる電界を該トナー担持体の表面上に発生させるように、n相(nは1以上)の交番電圧を該複数の電極に印加する電圧印加手段と、複数の孔が形成され、該トナー担持体に対向するように配設された孔形成部材と、該複数の孔それぞれに対応させて該孔形成部材の該トナー担持体に対向する側の面における孔周囲または孔内壁の少なくとも一方に設けられ、該トナー担持体からトナーを選択的に飛翔させるような電界を形成するための複数の飛翔電極と、該孔形成部材を介して該トナー担持体に対向するように配設され、該トナー担持体から飛翔したトナーを引き寄せるような電界を形成するための対向電極とを備え、画像情報に基づいて、前記飛翔電界の形成によって前記トナー担持体から選択的に飛翔させたトナーを、前記孔を通して前記対向電極側に移行させた後、記録部材上に付着させて画像を形成する画像形成装置において、前記電圧印加手段による前記複数の電極への前記交番電圧の印加を間欠的に行うように構成したことを特徴とするものである。
また、請求項2の発明は、請求項1の画像形成装置において、上記電圧印加手段は、所定時間T2内に周期T1の交番電圧を所定回数m回印加するものであり、T2>T1×mの関係を満たすことを特徴とするものである。
また、請求項3の発明は、請求項1または2の画像形成装置において、上記電圧印加手段によって上記トナー担持体の複数の電極間に印加されるn相の交番電圧は、同じタイミング且つ異位相で交番することを特徴とするものである。
また、請求項4の発明は、請求項2の画像形成装置において、上記電圧印加手段によって上記トナー担持体の複数の電極間に印加されるn相の交番電圧のうち少なくとも1相は、上記周期T1の交番電圧であることを特徴とするものである。
また、請求項5の発明は、請求項1、2、3または4の画像形成装置において、上記複数の孔それぞれに対応させて上記対向する側の面における孔周囲に上記飛翔電極を介して設けられた複数の外周電極を有しており、上記対向電極と該外周電極との間に、該飛翔したトナーが該外周電極側から該飛翔電極を跨いで該孔を通り該対向電極側に向かって移行するような電界を形成するように構成したことを特徴とするものである。
また、請求項6の発明は、請求項5の画像形成装置において、上記外周電極は、上記飛翔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ものである。
また、請求項7の発明は、請求項5の画像形成装置において、上記外周電極は、上記飛翔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ものである。
また、請求項8の発明は、請求項5、6または7の画像形成装置において、上記外周電極は、上記飛翔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ものである。
また、請求項9の発明は、請求項1、2、3、4、5、6、7または8の画像形成装置において、上記トナー担持体の表面に配設された複数の電極の隣接する電極間で上記トナーを吸引する方向と反発する方向とを交互に繰り返す関係の電圧が上記電圧印加手段によって印加され、該電極に印加する2相の電極間ピッチまたはn本毎の各電極にn相の位相電圧を印加する構成であることを特徴とするものである。
また、請求項10の発明は、請求項1、2、3、4、5、6、7または8の画像形成装置において、上記トナー担持体の表面に配設された複数の電極の隣接する電極間で上記トナーを吸引する方向と反発する方向とを交互に繰り返す関係の電圧が上記電圧印加手段によって印加され、該電極に印加する2相の電極間ピッチまたはn本毎の各電極にn相の位相電圧を印加するときのn相の電極間ピッチよりも、該トナー担持体の表面と上記孔形成部材のトナー担持体側の表面との間隔のほうが大きいことを特徴とするものである。
また、請求項11の発明は、請求項1、2、3、4、5、6、7、8、9または10の画像形成装置において、上記記録部材は記録紙であり、上記孔形成部材を介して上記トナー担持体と対向する該記録紙の背面となる位置に上記対向電極を設けたことを特徴とするものである。
また、請求項12の発明は、請求項1、2、3、4、5、6、7、8、9または10の画像形成装置において、上記記録部材は中間転写体であり、該中間転写体自体または上記孔形成部材を介して上記トナー担持体と対向する中間転写体の背面となる位置に、上記対向電極を設けたことを特徴とするものである。
また、請求項13の発明は、請求項1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11または12の画像形成装置において、異なる色のトナーを重ねて上記記録部材上にカラー画像を形成することを特徴とするものである。
In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 is directed to a toner carrier having a plurality of electrodes arranged at predetermined intervals along the surface of the support substrate, and carried on the surface of the toner carrier. Voltage applying means for applying an n-phase (n is 1 or more) alternating voltage to the plurality of electrodes so that an electric field for hopping the toner charged to a predetermined polarity is generated on the surface of the toner carrier; A hole forming member having a plurality of holes formed so as to face the toner carrier, and a surface of the hole forming member facing the toner carrier corresponding to each of the plurality of holes A plurality of flying electrodes provided on at least one of the periphery of the hole or the inner wall of the hole for forming an electric field for selectively flying toner from the toner carrier, and the toner carrier via the hole forming member Arranged to face each other, A counter electrode for forming an electric field that attracts toner flying from the toner carrier, and the toner selectively ejected from the toner carrier by forming the flying electric field based on image information, In the image forming apparatus that forms an image by being transferred to the counter electrode side through the hole and then depositing on the recording member, the voltage application unit intermittently applies the alternating voltage to the plurality of electrodes. It is characterized by comprising.
According to a second aspect of the present invention, in the image forming apparatus of the first aspect, the voltage applying means applies an alternating voltage having a period T1 a predetermined number of times m within a predetermined time T2, and T2> T1 × m. It is characterized by satisfying this relationship.
According to a third aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to the first or second aspect, the n-phase alternating voltage applied between the plurality of electrodes of the toner carrier by the voltage applying means is the same timing and different. It is characterized by alternating in phases.
According to a fourth aspect of the present invention, in the image forming apparatus of the second aspect, at least one of the n-phase alternating voltages applied between the plurality of electrodes of the toner carrier by the voltage applying unit is the period. It is an alternating voltage of T1.
According to a fifth aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to the first, second, third, or fourth aspect, the flying electrode is provided around the hole on the surface on the opposite side so as to correspond to each of the plurality of holes. A plurality of outer peripheral electrodes, and between the counter electrode and the outer peripheral electrode, the flying toner crosses the flying electrode from the outer peripheral electrode side to the counter electrode side through the hole. Thus, it is configured to form an electric field that shifts.
According to a sixth aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to the fifth aspect, the outer peripheral electrode has a shape surrounding the outside of the flying electrode in a ring shape through an insulating region.
According to a seventh aspect of the present invention, in the image forming apparatus of the fifth aspect, the outer peripheral electrode is provided in a solid shape outside the flying electrode via an insulating region.
According to an eighth aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to the fifth, sixth or seventh aspect, the outer peripheral electrode is provided on the same plane as the flying electrode via an insulating region. is there.
According to a ninth aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to the first, second, third, fourth, fifth, sixth, seventh, or eighth aspect, the electrodes adjacent to the plurality of electrodes disposed on the surface of the toner carrier. A voltage having a relationship of alternately repeating the toner attracting direction and the repelling direction is applied by the voltage applying means, and the pitch between the two phases applied to the electrodes or the n-phase is applied to each n-th electrode. The phase voltage is applied.
The tenth aspect of the present invention is the image forming apparatus according to the first, second, third, fourth, fifth, sixth, seventh or eighth aspect, wherein an electrode adjacent to the plurality of electrodes disposed on the surface of the toner carrier is provided. A voltage having a relationship of alternately repeating the toner attracting direction and the repelling direction is applied by the voltage applying means, and the pitch between the two phases applied to the electrodes or the n-phase is applied to each n-th electrode. The distance between the surface of the toner carrier and the surface of the hole forming member on the toner carrier side is larger than the pitch between the n-phase electrodes when the phase voltage is applied.
The invention according to claim 11 is the image forming apparatus according to claim 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 or 10, wherein the recording member is recording paper, and the hole forming member is The counter electrode is provided at a position on the back side of the recording paper facing the toner carrier.
According to a twelfth aspect of the present invention, in the image forming apparatus of the first, second, third, fourth, fifth, sixth, seventh, eighth, ninth, or tenth aspect, the recording member is an intermediate transfer member, and the intermediate transfer member. The counter electrode is provided at a position on the back surface of the intermediate transfer member facing the toner carrier via itself or the hole forming member.
The invention according to claim 13 is the image forming apparatus according to claim 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11 or 12, wherein the recording member is formed by superimposing different color toners. A color image is formed thereon.

本発明においては、電圧印加手段によって複数の電極に交番電圧が間欠的に印加されるので、トナーのホッピングが断続的に行われ交番電圧が印加されずホッピングをしていないときのトナーはトナー担持体上に担持される。これにより、交番電圧の切り替わりに追従できないトナーが現れたとしても、トナーのホッピングが断続的に行われるので、トナーのホッピングが行われないときにホッピング開始位置をトナー担持体上に揃えることができる。よって、次に交番電圧が印加されてトナーのホッピングが開始される時には、トナー担持体上のいずれの箇所においてもトナー担持体上からトナーが飛び跳ねることになり、連続的に交番電圧を印加する場合よりも、トナー担持体上の箇所毎でトナーのホッピング状態が乱れてしまうのを抑制することができる。したがって、トナーがホッピングすることで形成されるトナークラウドのトナー濃度がトナー担持体上の箇所毎でばらついてしまうのを抑制することができ、トナー担持体から飛翔し上記複数の孔それぞれを通過するトナーの量にばらつきが生じるのを抑えられる。ゆえに、上記複数の孔それぞれを通って記録部材の表面まで飛翔し複数の孔それぞれに対応して形成された各ドット画素像のトナー付着量のばらつきが抑えられ、これらドット画素像が集まって形成された画像に画像濃度むらなどが生じるの抑制できる。   In the present invention, since the alternating voltage is intermittently applied to the plurality of electrodes by the voltage applying means, the toner hopping is intermittently performed, and the toner when the alternating voltage is not applied and the toner is not hopped is not supported by the toner. It is carried on the body. As a result, even if toner that cannot follow the switching of the alternating voltage appears, toner hopping is intermittently performed, so that the hopping start position can be aligned on the toner carrier when toner hopping is not performed. . Therefore, when the alternating voltage is next applied and toner hopping is started, the toner jumps from the toner carrier at any location on the toner carrier, and the alternating voltage is applied continuously. As a result, it is possible to prevent the toner hopping state from being disturbed at each location on the toner carrier. Accordingly, it is possible to prevent the toner density of the toner cloud formed by toner hopping from being scattered at each location on the toner carrier, and fly from the toner carrier and pass through each of the plurality of holes. Variations in the amount of toner can be suppressed. Therefore, the dispersion of the toner adhesion amount of each dot pixel image formed corresponding to each of the plurality of holes by flying through the plurality of holes to the surface of the recording member is suppressed, and these dot pixel images are formed together. It is possible to suppress the occurrence of uneven image density or the like in the processed image.

以上、本発明によれば、トナー担持体上のトナーのホッピング状態の乱れを抑えて記録部材上に形成された画像に画像濃度むらなどが生じるのを抑制できるという優れた効果がある。   As described above, according to the present invention, there is an excellent effect that it is possible to suppress the irregularity of the hopping state of the toner on the toner carrier and to suppress the occurrence of uneven image density in the image formed on the recording member.

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。本発明の一実施形態について図2の模式的構成図を参照して説明する。
この実施形態においては、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3と、トナー担持体1と記録媒体3との間に配置された複数のトナー通過孔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. An embodiment of the present invention will be described with reference to the schematic configuration diagram of FIG.
In this embodiment, a toner carrier 1 in the form of a roller that carries toner T in a clouded state, a recording medium 3 to which the toner T is attached, and between the toner carrier 1 and the recording medium 3. And a toner control means 4 having a plurality of toner passage holes 41 arranged on the surface.

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のパスル電圧(クラウドパルス)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. A pulse voltage (cloud pulse) having an average potential Vs having a different potential with time is applied from the voltage application means 5 to each electrode 11 of the toner carrier 1. This constitutes a means for converting the toner T into a cloud.

例えば、0.5[kHz]〜7[kHz]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。
トナーTを飛翔をさらに安定させるために、さらに調整したパルス電圧を印加することが有効である。詳しくは後述する。
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. The 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.
In order to further stabilize the flying of the toner T, it is effective to apply a further adjusted pulse voltage. Details will be described later.

トナー制御手段4は、トナーTが通過可能なトナー通過孔(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)のトナー通過孔41周辺にはリング状に制御電極42が設けられ、更にトナー通過孔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孔41に共通の共通電極43が設けられている。   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 the toner passage holes 41 on the toner supply side surface (surface on the toner carrier 1 side) of the toner control means 4. A control electrode 42 is provided in a ring shape, and a common electrode 43 common to the plurality of toner passage holes 41 is provided outside the control electrode 42 with respect to the toner passage hole 41 via an insulating region.

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3に示すような制御パルスVcが印加される。この場合、トナー通過孔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には電源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、トナー通過孔41周囲だけでも動作が可能であるが、トナー通過孔41の内壁面又はトナー通過孔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. 3 is applied from the control pulse generating means 6 to the control electrode 42 of the toner control means 4. 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. A voltage Vg is applied to the common electrode 43 from the power source 7. The control electrode 42 of the toner control means 4 can operate only around the toner passage hole 41, but on both the inner wall surface of the toner passage hole 41 or the inner wall surface of the toner passage hole 41 and the periphery on the toner carrier 1 side. It may be provided.

記録媒体3側には、記録媒体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3に対するバイアス電圧Vpの印加は、例えば記録媒体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 3 side, a back electrode as an electrode means serving as a bias voltage applying means to which a bias voltage for applying the toner T that has passed the toner control means 4 to the recording medium 3 is applied to the back surface of the recording medium 3. The bias voltage Vp from the bias power supply unit 8 is applied to attach the toner T that has passed through the toner control unit 4 to the recording medium 3. This recording medium 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 3, for example, a back electrode 31 is disposed on the back side (the side opposite to the toner carrier 1) of the recording medium 3 and the recording medium 3 is passed over the back electrode 31; Alternatively, in the case of an intermediate transfer recording medium, a configuration in which an electrode is embedded inside (a configuration in which an electrode on the recording medium side is used as an internal electrode) or a configuration in which a back electrode 31 is disposed on the back surface of the intermediate transfer recording medium can be employed.

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に電圧Vs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 voltage 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、図4(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1側)面に、トナー通過孔41を囲む形で10〜100[μm]幅のリング状の制御電極42を設け、この制御電極42から20〜50[μm]の間隔を置いて、つまり、絶縁基板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、複数のトナー通過孔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. 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 1 side) so as to surround the toner passage hole 41. A bias common to the plurality of toner passage holes 41 on the same surface as the control electrode 42 at an interval of 20 to 50 [μm] from the control electrode 42, that is, through an insulating region formed by the insulating substrate 45. In this configuration, a common electrode 43 for applying the voltage Vg is provided.

トナー通過孔41は、形成するドット径のサイズで決定するが直径φ30[μm]〜φ150[μm]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3側の面)はトナー通過孔41が開口した状態である。   The toner passage hole 41 has a diameter of φ30 [μm] to φ150 [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 3 side) of the insulating substrate 45.

このように、トナー制御手段4の共通電極43は、制御電極42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、記録媒体側のバイアス電位と制御電極42外側の共通電極43間に形成する電気力を各トナー通過孔独立の電気力線として形成できるため、マルチ駆動(複数のトナー通過孔からトナーを飛翔させる駆動)のときの相互干渉(他のトナー通過孔の状態を受けること)が発生しない。   As described above, the common electrode 43 of the toner control unit 4 is configured to surround the outside of the control electrode 42 in a ring shape through the insulating region, so that the bias potential on the recording medium side and the outside of the control electrode 42 are Since the electric force formed between the common electrodes 43 can be formed as an independent line of electric force for each toner passage hole, mutual interference (multiple other toner passage holes) at the time of multi-drive (driving the toner from a plurality of toner passage holes) Will not occur).

また、トナー制御手段4の制御電極42と共通電極43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。   Further, by forming the control electrode 42 and the common electrode 43 of the toner control means 4 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5を参照して説明する。なお、図5(a)は同トナー制御手段4の印写面側の説明図、図5(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1側)面に、トナー通過孔41を囲む形で10〜100[μm]幅のリング状の制御電極42を設け、この制御電極42から20〜50[μm]の絶縁領域の間隔を置いて複数のトナー通過孔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. 5A is an explanatory view of the toner control unit 4 on the printing surface side, and FIG. 5B 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 1 side) so as to surround the toner passage hole 41. A common electrode 43 for applying a common bias voltage Vg to the plurality of toner passing holes 41 is provided in a solid shape so as to cover the entire space with an interval of an insulating region of 20 to 50 [μm] from the control electrode 42. The configuration is as follows.

このように、トナー制御手段4の共通電極43は、制御電極42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43を制御電極42の外側領域全体にわたり形成することで、記録媒体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42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。   As described above, the common electrode 43 of the toner control unit 4 is configured to be solid on the outside of the control electrode 42 via the insulating region, that is, the common electrode 43 is formed over the entire outer region of the control electrode 42. As a result, the electric field of the bias potential on the recording medium side can be shielded, toner adhesion to the control electrode 42 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、絶縁基板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30[μm]〜100[μm]のものを使用し、まずフィルム面に0.2[μm]〜1[μm]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、孔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。トナー通過孔41となる貫通孔の形成は、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孔加工が可能である。   A specific method for manufacturing the toner control unit 4 is an insulating member serving as the insulating substrate 45, which is a resin film, for example, polyimide, PET, PEN, PES, etc. in terms of cost and manufacturing process, and has a thickness of 30. [Μm] to 100 [μm] 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 side of the film, it is possible in the same manner as described above, but a pattern used as a mask for hole processing may be formed on the back side. The formation of the through-hole serving as the toner passage hole 41 is caused by positional displacement according to mechanical processing by pressing 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 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がトナー通過孔41を通過可能な状態(ON状態)にするときには図3に示すON時の電圧Vc−onを印加し、トナーTがトナー通過孔41を通過不可能な状態(OFF状態)にするときには図3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. When the voltage Vc-on at the time of ON is applied and the toner T enters a state where it cannot pass through the toner passage hole 41 (OFF state), the voltage Vc-off at the time of OFF shown in FIG. 3 is applied.

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3に向かって通過可能な状態にするときに、記録媒体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。   In this case, the voltages for these electrodes 11, 31, 42, 43 are set as will be described later so that the toner T of the toner carrier 1 can pass through the toner carrier 1 toward the recording medium 3. In this case, the electric force lines 10 are formed in a loop shape around the control electrode 42 that controls the passage of toner between the recording medium 3 side and the common electrode 43 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のトナー通過孔41を通過して記録媒体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4の各トナー通過孔41をON/OFF制御(開閉制御)することで、記録媒体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やトナー通過孔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 and passes through the toner passage hole 41 of the toner control unit 4 and lands on the recording medium 3. Therefore, a toner image can be directly formed on the recording medium 3 by performing ON / OFF control (open / close control) of each toner passage hole 41 of the toner control unit 4 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 3 side and the common electrode 43 of the toner control means 4, 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.

そこで、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6をも参照して説明する。なお、図6は、トナー担持体1、トナー制御手段4、記録媒体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孔を通過する電気力線を示す説明図である。   Therefore, 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 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 are shown in FIG. Will also be described. FIG. 6 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 unit 4, and the recording medium 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0[V]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1側のDCバイアスとしては0[V]であり、平均電位Vs=0[V]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0.3[mm]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 0 [V] is applied. Therefore, the DC bias on the toner carrier 1 side with respect to the toner control unit 4 is 0 [V], and the average potential Vs = 0 [V]. 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のトナー通過孔41の直径φ100[μm]、リング状の制御電極42の孔中心方向の幅は30[μm]、制御電極42は共通電極43の間隔は50[μm]である。   Further, in this example, the diameter φ100 [μm] of the toner passage hole 41 of the toner control means 4, the width of the ring-shaped control electrode 42 in the center direction of the hole is 30 [μm], and the distance 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−125[V]であり、トナー担持体1へのパルス電圧の平均電位Vs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 average potential Vs of the pulse voltage to the toner carrier 1 always directs the toner T to the toner carrier 1 side. Due to the directional bias, 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がトナー通過孔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+50[V]、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−125[V]としている。記録媒体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3との間隔にもよるが、例えば+200〜+1500[V]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3との間隔0.3[mm]としてDC+300[V]を印加し、マイナス帯電トナーを記録媒体3の表面にを引き寄せる電位勾配としている。   When the toner T is in a state (ON state) in which the toner T can pass through the toner passage hole 41, the control pulse voltage Vc-on is +50 [V] and the toner T is passed through the control electrode 42 of the toner control unit 4. The voltage Vc-off in the blocking state other than the time (to make it impossible to pass) is set to -125 [V]. Although the bias voltage Vp to the back electrode 31 of the recording medium 3 depends on the interval between the toner control means 4 and the recording medium 3, for example, a DC voltage of +200 to +1500 [V] may be applied. Here, DC + 300 [V] is applied as an interval of 0.3 [mm] between the toner control unit 4 and the recording medium 3, and a potential gradient that draws negatively charged toner to the surface of the recording medium 3 is set.

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孔41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3側の背面電極31から出る電気力線のうち、トナー制御手段4のトナー通過孔41を通る電気力線の多くが、トナー通過孔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 41, the most positive side is set. Of the electric lines of force generated from the back electrode 31 on the side of the recording medium 3 having a high potential, most of the electric lines of force passing 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6(a)に示すように、トナーTがトナー通過孔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3側の背面電極31からトナー通過孔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)、−125[V]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。   For this reason, as shown in FIG. 6A, 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 rear electrode 31 on the recording medium 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]. That is, the electric lines of force 10 are formed in a loop shape around the control electrode 42 between the recording medium 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孔41を通過し、記録媒体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 lot of toner T can move to the surface of the recording medium 3.

このとき制御電極42には+50[V]が印加され、トナー担持体1の0[V]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+50[V]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6(a)のシミュレーションの結果から分かる様に、+50[V]が印加されている制御電極42上方を記録媒体3側電極からトナー通過孔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42へトナーTが付着することが防止される。   At this time, +50 [V] is applied to the control electrode 42, and the relationship between the toner carrier 1 and 0 [V] is the relationship in which the toner T is attracted to the control electrode 42. While the toner is supposed to adhere to the surface of the control electrode 42 while V] is applied, as can be seen from the simulation result of FIG. 6A, above the control electrode 42 to which +50 [V] is applied. Is covered by the lines of electric force 10 entering the common electrode 43 from the recording medium 3 side electrode through the toner passage hole 41, so that the toner T is prevented from adhering to the control electrode 42.

一方、トナーTがトナー通過孔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−125[V]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0[V]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6(b)に示すように記録媒体3側電極からの電気力がトナー通過孔41を通り抜ける電気力線もないため、トナーTがトナー通過孔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 enters a blocking state (OFF state) in which the toner cannot pass through the toner passage hole 41, −125 [V] is applied to the control electrode 42, which is the same potential as the potential with respect to the common electrode 43. The relationship with the potential 0 [V] of the carrier 1 is a relationship in which the toner T is repelled toward the toner carrier 1, and the toner T does not adhere to the toner control means 4, and as shown in FIG. Further, since there is no electric force line through which the electric force from the recording medium 3 side 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1と、トナーが付着させられる記録媒体と、トナー担持体1と記録媒体との間に配置された複数のトナー通過孔を有するトナー制御手段4と、を備え、トナー制御手段4は、トナー担持体1側表面に、トナー通過孔の周囲及び孔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42が設けられ、この制御電極42の外側に複数のトナー通過孔に共通の共通電極43が設けられ、トナー制御手段4のトナー通過孔をトナー担持体1のトナーが記録媒体に向かって通過可能な状態にするとき、記録媒体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42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、記録媒体側のバイアス電位と制御電極42外側の共通電極43間に形成される電気力線はトナー担持体1側ではトナー通過孔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 carrying body 1 that carries the toner in a clouded manner, the recording medium to which the toner is attached, and the plurality of toner passage holes arranged between the toner carrying body 1 and the recording medium are provided. Toner control means 4, and the toner control means 4 is provided with a control electrode 42 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 1. When a common electrode 43 common to a plurality of toner passage holes is provided outside the control electrode 42 and the toner passage hole of the toner control means 4 is in a state where the toner on the toner carrier 1 can pass toward the recording medium, A control line is formed between the recording medium side and the common electrode 43 of the toner control means 4 so as to bypass the control electrode 42 and form a line of electric force in a loop. 42 can greatly reduce the adhesion of toner to the surface and its surroundings, and can stably control the on / off of the passage of toner, and between the bias potential on the recording medium side and the common electrode 43 outside the control electrode 42. The lines of electric force formed on the toner carrier 1 are larger than the diameter of the toner passage hole on the toner carrier 1 side, so that the clouded toner can be captured in a wide range and fly toward the printing surface side. The use efficiency of the printer can be improved, the printing density can be ensured, and 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−50[V]、パルスの波高値を+150[V]〜−150[V]として、±150Vpp−50[V]DCを印加すると、平均電位Vsは−50[V]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−175[V]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〜−175[V]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, 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 When [V] DC is applied, the average potential Vs becomes −50 [V]. Even if the potential Vc-on of the control electrode 42 of the toner control means 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 with 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を形成することができる。   As described above, the relationship between the potentials applied to the respective electrodes when the toner passage is ON is set as follows, so that the control electrode 42 is provided between the recording medium side and the common electrode 43 of the toner control unit 4. The electric lines of force can be formed in a loop shape by bypassing.

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のパルス電圧を印加し、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孔41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孔41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43に電圧Vg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3に導いてトナーを付着させるために記録媒体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孔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 a pulse voltage having an average potential Vs that varies with time is applied to the electrode 11 of the toner carrying member 1 so that the toner can pass through the toner passage hole 41 with respect to the control electrode 42 of the toner control means 4. And the voltage Vc-off is applied when the toner cannot pass through the toner passage hole 41, the voltage Vg is applied to the common electrode 43, and the toner that has passed through the toner control means 4 is removed. When a bias voltage Vp is applied to the recording medium 3 in order to guide the recording medium 3 to adhere toner, the relationship between the potentials when the toner is allowed to pass through the toner passage hole 41 is expressed as Vp> Vc−. On> Vs> Vg, and 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. It is a constant.

また、この場合、トナーがトナー通過孔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 Vs> Vg and Vs> Vc−off, and the toner is negatively charged toner. In this case, it is preferable that the average potential Vs be increased to the positive potential side. In the case of positively charged toner, the average potential Vs is preferably increased to the negative 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、記録媒体側のバイアス電位とトナー担持体1の電位間に直接形成される電気力線が低減され、記録媒体側のバイアス電位と制御電極42外側の共通電極43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42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、記録媒体側のバイアス電位と制御電極42外側の共通電極43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孔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4の共通電極43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43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 side and the potential of the toner carrier 1 are reduced, and recording is performed. An electric force can be formed between the bias potential on the medium side and the common electrode 43 outside the control electrode 42, thereby greatly reducing toner adhesion to the control electrode 42 to which a potential for attracting toner is applied. The control potential is stabilized. In addition, since the electric lines of force formed between the bias potential on the recording medium side and the common electrode 43 outside the control electrode 42 are larger than the diameter of the toner passage hole on the toner supply side, the clouded toner is captured in a wide range. As a result, it is possible to fly toward the printing surface side, the use efficiency of the toner can be improved, the printing density can be ensured, and the printing speed can be improved. Further, since the common electrode 43 of the toner control unit 4 is at a potential that always repels the toner, toner adhesion does not occur, and the potential of the common electrode 43 can be kept constant, and the reliability is high. An image forming apparatus 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/Am]([g/cm)に対するトナー電位の変化は図7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 / Am] ([g / 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2[mm]程度上方に表面電位計を設置して測定する。図7の結果は、帯電電荷量が−15〜−25[μC/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200[μm]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 In the position where 4 is set, the surface potential meter is installed about 2 [mm] above the surface of the toner carrier 1 and measured. The result of FIG. 7 is that Vo when the toner having a charged charge amount of −15 to −25 [μC / g] is supplied, and the toner is in a cloud state in the range of flying height of 200 [μm] from the vicinity of the surface. This is an example in the case of the toner potential Vt.

この図7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の制御電極42、共通電極43表面に付着したトナー量を評価した結果を図8に示している。この図8の結果において、供給トナー量が少ない領域は制御電極42、共通電極43へのトナー付着はないが、供給トナー量が増加して0.9[mg/cm]はトナー電位Vtが−80[V]となり、制御電極42へのトナー付着が起き始める。 The amount of toner adhering to the surfaces of the control electrode 42 and the common electrode 43 of the toner control unit 4 as a result of printing by performing ON / OFF control of the passage of toner by the toner control unit 4 for each supply toner amount shown in FIG. FIG. 8 shows the result of the evaluation. In the result of FIG. 8, in the region where the supplied toner amount is small, the toner does not adhere to the control electrode 42 and the common electrode 43, but the supplied toner amount increases and the toner potential Vt is 0.9 [mg / cm 2 ]. −80 [V], and toner adhesion to the control electrode 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43との電位差が小さくなった結果、記録媒体3側電極から出てトナー通過孔41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, as a result, the potential of the toner carrier 1 is increased to the negative side and the potential difference with the common electrode 43 of the toner control means 4 is reduced, so that the toner passing hole 41 exits from the recording medium 3 side electrode. This is because, among the passing electric force lines, the electric force lines directly entering the toner carrier 1 are increased, and the loop-shaped electric force lines entering the common electrode 43 are decreased. 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1.2[mg/cm]を超えると、トナー電位Vtは−120[V]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(−125[V])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 means 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(その他は前記の条件と同じ)、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 seen from the side of the control electrode 42 in the cloud state where the charged toner flies from the surface of the toner carrier 1 is Vt (the other conditions are the same as above), the toner passage is turned on. Vp> Vc-on> (Vs + Vt)> Vg, Vp is higher on the positive potential side in the case of negatively charged toner, and Vp is higher on the negative potential side in the case of positively charged toner. Set.

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 (Vs + Vt)> Vg, and (Vs + Vt)> Vc−off, and in the case of negatively charged toner, (Vs + Vt) is higher on the positive potential side. 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1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42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42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. That is, the potentials on the toner supply side are appropriately set in consideration of the potential due to the toner flying on the surface of the toner carrier 1. With this setting, even when the amount of supplied toner is fast and the charge amount of the toner is large, the toner adhesion to the control electrode 42 and the like can be reduced and the toner utilization efficiency can be improved. Thus, an image forming apparatus for high-speed printing 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 42 or the like by setting the above-described potential relationship, so that the reliability is improved.

なお、上記の例では、トナー担持体1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42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1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 in which the cloud pulse is applied to the plurality of electrodes on the surface of the toner carrier 1 and the toner is in the cloud state has been described. However, from the control electrode 42 side where the toner is not flying. By setting the same condition as above when the potential due to the observed toner is Vt, there is 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 that is landed on the surface of the toner carrying member 1, and (Vs + Vt) in consideration of this potential Vt is also set within the same range as described above. The same effect can be obtained.

上述したように、本実施形態では、トナー担持体1表面のトナーをホッピングさせてクラウド化する際に、時間的に変動する電圧をトナー担持体1の複数の電極11に印加する。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1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11を有するトナー担持体1から供給する。ここで、トナー制御手段4の共通電極43が設けられてない場合や、各電極11、42、43、31に対する電位の設定が上述した範囲に無い場合などでは、制御電極42へのトナー付着が急速に発生する等、トナー飛翔制御の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、画像濃度の確保や高速印刷などが困難となる。   As described above, in the present embodiment, when the toner on the surface of the toner carrier 1 is hopped into a cloud, a temporally varying voltage is applied to the plurality of electrodes 11 of the toner carrier 1. For example, the toner is supplied from the toner carrier 1 having a plurality of electrodes 11 provided at a predetermined pitch in the direction orthogonal to the direction in which the toner is conveyed on the surface of the toner carrier 1 that conveys and supplies the toner. Here, when the common electrode 43 of the toner control unit 4 is not provided or when the potential setting for each of the electrodes 11, 42, 43, and 31 is not within the above-described range, the toner adheres to the control electrode 42. A decrease in the reliability of toner flight control such as rapid occurrence is unavoidable. In addition, since the use efficiency of the clouded toner is greatly reduced, it is difficult to ensure image density and perform high-speed printing.

トナー担持体1表面上のトナーが十分にクラウド化し活性な条件であっても、各トナー通過孔41から印写されたドットが集まって形成される画像としては、必ずしも良好な画像が得られない場合がある。その原因を調べるために、トナーのクラウド状態を高速度カメラで観察した。トナー担持体1の電極11に印加する電圧であるVmax,pは十分に活性化する条件で固定し、印加する電圧(交番電圧)の周波数を変化させおこなった。電極11に印加する交番電圧の周波数が低い場合、電極11上のトナーは電圧の切り替わりにより浮き上がり近隣の電極11上に付着する動きを繰り返し、トナーのホッピング状態は比較的そろっていた。電極11に印加する交番電圧の周波数をより高い周波数にしていった場合、電圧の切り替わりによりトナーは電極11上から浮き上がり近隣の電極11に付着するような動きをするが、次の電圧の切り替わり時に、飛翔した一部のトナーが近隣の電極11に付着する前の状態となり、次の電圧の切り替わりに追従できなくなってトナーのホッピング状態に乱れが生じてくることが観察された。また、トナーのホッピング状態が乱れてくる条件と、記録媒体3上に印写されたドットが乱れやすくなる条件とが一致することから、このトナーのホッピング状態が乱れる条件において、トナー担持体1上の電極間でトナーをホッピングさせる電界に、十分にコントロールされていないトナーが存在することが、印写ドットの不安定性に寄与するものと考えられる。   Even when the toner on the surface of the toner carrier 1 is sufficiently crowded and activated, a good image is not necessarily obtained as an image formed by collecting dots printed from each toner passage hole 41. There is a case. In order to investigate the cause, the cloud state of the toner was observed with a high-speed camera. Vmax and p which are voltages applied to the electrode 11 of the toner carrier 1 were fixed under sufficiently activated conditions, and the frequency of the applied voltage (alternating voltage) was changed. When the frequency of the alternating voltage applied to the electrode 11 is low, the toner on the electrode 11 is lifted by the voltage switching and repeatedly moves on the adjacent electrode 11, and the toner hopping state is relatively uniform. When the frequency of the alternating voltage applied to the electrode 11 is set to a higher frequency, the toner moves up from the electrode 11 and adheres to the neighboring electrode 11 due to the switching of the voltage, but at the next voltage switching. It was observed that a part of the flying toner was in a state before adhering to the neighboring electrode 11, and could not follow the next voltage switching, and the toner hopping state was disturbed. In addition, since the condition that the toner hopping state is disturbed and the condition that the dots printed on the recording medium 3 are likely to be disturbed coincide with each other, the toner carrier 1 is subjected to the condition that the toner hopping state is disturbed. The presence of toner that is not sufficiently controlled in the electric field for hopping the toner between the electrodes is considered to contribute to the instability of the printed dots.

つまり、電極間の交番電界の切り替わりに一部のトナーが追従できなくなると、交番電界切り替え時に電極11上に着地しているトナーや電極11上に着地していないトナーなどが混在し、トナーのホッピング状態が乱れてしまう。上記交番電界の切り替わりに追従できないトナーの分布はトナー担持体1上の箇所毎で異なるため、トナー担持体1上の箇所毎でトナーのホッピング状態が異なる。このように、トナー担持体1上の箇所毎でトナーのホッピング状態が異なってしまうと、トナーがホッピングすることで形成されるトナークラウドのトナー濃度(クラウド密度)がトナー担持体1上の箇所毎でばらついてしまう。このようにトナークラウドのトナー濃度にばらつきが生じてしまうと、トナー担持体1から飛翔し絶縁基板45に形成された複数のトナー通過孔41それぞれを通過するトナーの量が複数のトナー通過孔41ごとで異なってしまう。そのため、複数のトナー通過孔41それぞれを通って記録媒体3の表面まで飛翔し複数のトナー通過孔41それぞれに対応して形成された各ドット画素像のトナー付着量にばらつきが生じ、これらドット画素像が集まって形成される画像に画像濃度むらなどが発生するといった問題が生じる。   In other words, when some toner cannot follow the switching of the alternating electric field between the electrodes, the toner that has landed on the electrode 11 or the toner that has not landed on the electrode 11 at the time of switching the alternating electric field is mixed. The hopping state is disturbed. Since the distribution of the toner that cannot follow the switching of the alternating electric field is different for each location on the toner carrier 1, the toner hopping state is different for each location on the toner carrier 1. As described above, when the hopping state of the toner is different at each location on the toner carrier 1, the toner density (cloud density) of the toner cloud formed by the hopping of the toner is different at each location on the toner carrier 1. It will vary. When the toner density of the toner cloud varies as described above, the amount of toner flying from the toner carrier 1 and passing through each of the plurality of toner passage holes 41 formed in the insulating substrate 45 is the plurality of toner passage holes 41. Will be different. For this reason, the toner adhering amount of each dot pixel image formed corresponding to each of the plurality of toner passage holes 41 varies by passing through each of the plurality of toner passage holes 41 and flying to the surface of the recording medium 3. There arises a problem that image density unevenness occurs in an image formed by collecting images.

そこで、本実施形態においては、電圧印加手段5によるトナー担持体1の電極11への交番電圧の印加を間欠的に行う。このように、電圧印加手段5によって複数の電極11に交番電圧が間欠的に印加されることで、複数の電極11に交番電圧が印加されずホッピングをしていないときのトナーはトナー担持体1上に担持される。これにより、交番電圧の切り替わりに追従できないトナーが現れたとしても、トナーのホッピングが断続的に行われることで、トナー担持体1上のいずれの箇所においてもトナーのホッピング開始位置をトナー担持体1上にすることができる。よって、次に交番電圧が印加されてトナーのホッピングが開始される時には、トナー担持体1上のいずれの箇所においてもトナー担持体1上からトナーが飛び跳ねることになり、連続的に交番電圧を印加する場合よりも、トナー担持体1上の箇所毎でトナーのホッピング状態が乱れてしまうのを抑制することができる。したがって、トナーがホッピングすることで形成されるトナークラウドのトナー濃度がトナー担持体1上の箇所毎でばらついてしまうのを抑制することができ、トナー担持体1から飛翔し複数のトナー通過孔41それぞれを通過するトナーの量にばらつきが生じるのを抑えられる。すなわち、図6(a)に示したように、トナー通過on時には記録媒体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(跨いで)ループ状に電気力線10が形成されるので、そのループ状の電気力線10近傍にあるトナーは、トナー通過孔41を通って記録媒体3側に向かう力を受ける。このとき、トナー担持体1と絶縁基板45(トナー制御手段4)との間にある電気力線10から、トナー通過孔41を通って記録媒体3側に向かう力を受ける領域に安定したトナークラウドがあれば、安定した量のトナーが電気力線10に沿ってトナー担持体1側からトナー通過孔41を通過し記録媒体3上に印写される。ゆえに、複数のトナー通過孔41それぞれを通って記録媒体3の表面まで飛翔し複数のトナー通過孔41それぞれに対応して形成された各ドット画素像のトナー付着量のばらつきが抑えられ、これらドット画素像が集まって形成された画像に画像濃度むらなどが生じるの抑制できる。   Therefore, in the present embodiment, an alternating voltage is intermittently applied to the electrode 11 of the toner carrier 1 by the voltage application means 5. As described above, the alternating voltage is intermittently applied to the plurality of electrodes 11 by the voltage applying means 5, so that the toner when the alternating voltage is not applied to the plurality of electrodes 11 and hopping is not performed is used as the toner carrier 1. Supported on. As a result, even when toner that cannot follow the switching of the alternating voltage appears, the toner hopping is intermittently performed, so that the toner hopping start position can be set at any location on the toner carrier 1. Can be on top. Therefore, when the alternating voltage is applied next and toner hopping is started, the toner jumps from the toner carrier 1 at any location on the toner carrier 1, and the alternating voltage is continuously applied. It is possible to prevent the toner hopping state from being disturbed at each location on the toner carrier 1 than when the toner is carried. Therefore, it is possible to prevent the toner density of the toner cloud formed by toner hopping from being scattered at each location on the toner carrier 1, and the toner cloud 1 can fly from the toner carrier 1 and have a plurality of toner passage holes 41. Variations in the amount of toner passing through each can be suppressed. That is, as shown in FIG. 6A, when toner passes on, the control electrode 42 is bypassed (stranded) between the recording medium 3 side and the common electrode 43 of the toner control means 4, and the electric force is looped. Since the line 10 is formed, the toner in the vicinity of the loop-shaped electric force line 10 receives a force toward the recording medium 3 through the toner passage hole 41. At this time, a stable toner cloud is generated in a region that receives a force from the electric force line 10 between the toner carrier 1 and the insulating substrate 45 (toner control means 4) through the toner passage hole 41 toward the recording medium 3 side. If there is, a stable amount of toner passes through the toner passage hole 41 along the electric force line 10 from the toner carrier 1 side and is printed on the recording medium 3. Therefore, the toner adhering amount of each dot pixel image formed corresponding to each of the plurality of toner passage holes 41 through the plurality of toner passage holes 41 and flying to the surface of the recording medium 3 is suppressed. It is possible to suppress image density unevenness in an image formed by collecting pixel images.

また、印加電圧の切り替わり回数が多いほど印写画像濃度は得られやすく、単純に電極11に印加する交番電圧を低周波としたのでは、十分な画像濃度が得られ難い。そのため、良好な画像を得るためには、トナーのホッピング状態のコントロールと、画像濃度とを両立させることが課題となる。   In addition, the printed image density is easily obtained as the applied voltage is switched more frequently. If the alternating voltage applied to the electrode 11 is simply set to a low frequency, it is difficult to obtain a sufficient image density. Therefore, in order to obtain a good image, it becomes a problem to achieve both control of the hopping state of the toner and image density.

本実施形態では、上記課題を解決するために、図1に示すような電圧を2相(A相及びB相)で印加した。この電圧は、周期T1の交番電圧をm回交番させる印加を周期T2で繰り返すようにしたものであり、周期T2で示される所定時間内において、まず周期T1の交番電圧をm回連続して印加し、そのm回の電圧印加が終わった後の残りの時間には周期T1の交番電圧の電圧印加を行わないようにしている。このように、本実施形態においては、所定時間T2内でトナーをホッピングさせるための交番電圧を電極11に印加しない時間がある。よって、このような電圧印加をT2毎に行う、言い換えれば、周期T1の交番電圧を間欠的に行うことで、トナーのホッピング状態を落ち着かせ、トナーのホッピンング状態がコントロールされない状態となるのを防ぐことができる。これにより、後述する実験結果などからもわかるように、周期T1の交番電圧を所定回数m回作用させる印加を所定時間T2毎に行うことによって、トナーのクラウド状態を適切にコントロールすることが可能となり、周期T1の交番電圧をm回繰り返し電極11に印加することで所望の画像濃度を得ることが可能となる。   In the present embodiment, in order to solve the above-described problem, voltages as shown in FIG. 1 are applied in two phases (A phase and B phase). This voltage is obtained by repeating the application of alternating the alternating voltage of the cycle T1 m times in the cycle T2. First, the alternating voltage of the cycle T1 is first applied m times continuously within a predetermined time indicated by the cycle T2. In the remaining time after the m times of voltage application, the voltage application of the alternating voltage of the period T1 is not performed. As described above, in this embodiment, there is a time during which the alternating voltage for hopping the toner is not applied to the electrode 11 within the predetermined time T2. Therefore, such voltage application is performed every T2, in other words, the alternating voltage of the period T1 is intermittently performed, so that the toner hopping state is settled and the toner hopping state is prevented from being uncontrolled. be able to. As a result, as can be seen from the experimental results to be described later, it is possible to appropriately control the cloud state of the toner by applying the alternating voltage of the cycle T1 for a predetermined number of times m every predetermined time T2. The desired image density can be obtained by applying the alternating voltage of the period T1 to the electrode 11 repeatedly m times.

図9に、トナー担持体1の電極11に印加する交番電圧の一例を示す。A相は周期T1で周期T2のパルスがm回交番するものであり、B相は、周期T1でA相のT1とは逆位相で交番する電圧である。このような電圧をトナー担持体1の電極11に印加した場合でも、トナークラウドが安定化するとともに、m回の交番によって十分なクラウド密度が得られ、画像濃度が得られている。   FIG. 9 shows an example of an alternating voltage applied to the electrode 11 of the toner carrier 1. The A phase is a voltage in which the pulses of the cycle T2 with the cycle T1 alternate m times, and the B phase is a voltage that alternates with the cycle T1 in the opposite phase to the A1 phase T1. Even when such a voltage is applied to the electrode 11 of the toner carrier 1, the toner cloud is stabilized, and a sufficient cloud density is obtained and the image density is obtained by m alternating times.

次に、本発明に係る画像形成装置の一例について図10を参照して説明する。なお、図10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104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 the image forming apparatus according to the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 10 is a schematic configuration diagram of the image forming apparatus.
In this image forming apparatus, four units of the above-described embodiment are provided to form a cloud of toner for four colors of yellow (Y), magenta (M), cyan (C), and black (K), and toner control unit 104. 2 is an example of an image forming apparatus that forms a color image by performing ON / OFF control according to FIG.

つまり、この画像形成装置は、記録媒体である中間転写体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 supplies toner for four colors of yellow (Y), magenta (M), cyan (C), and black (K) in a cloud form along the intermediate transfer member 103 as a recording medium. 4 toner supply units 100y, 101m, 101c, and 101k (referred to as “toner supply unit 100” when colors are not distinguished from each other; the same shall apply hereinafter) are arranged between each toner supply unit 100 and the intermediate transfer member 103. Further, a toner control unit 104 having the same configuration as the toner control unit 4 of the above-described embodiment is disposed.

ここで、中間転写体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 member 103 is wound around the two rollers 132 and 133 and moves in the direction indicated by the arrow. A back electrode 131 which is a recording medium side electrode is disposed on the back surface (inside) of the intermediate transfer member 103 corresponding to each toner supply unit 100. Further, a cleaning unit 135 for removing residual toner on the intermediate transfer member 103 after 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体103上に飛翔され、中間転写体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 turned on / off according to the image by the toner control unit 104, so that it flies onto the intermediate transfer member 103, and a color toner image is formed on the intermediate transfer member 103. Is done.

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, and the recording paper 150 is fed from the paper feeding unit 105 by the pickup roller (paper feeding roller) 106 and the intermediate transfer member 103 is wound around the roller. The toner image on the intermediate transfer member 103 is transferred by the transfer roller 107 disposed so as to be opposed to 132, and the toner is melt-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 member 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 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104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 keeping a constant distance between the printing surface (the surface on which the toner lands and the image forming surface) and the toner control means 104, and the toner flying speed is low. High image quality can be achieved under certain conditions. 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11を参照して説明する。なお、図11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. 11 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 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、図10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. 10 is not necessary, which is advantageous for realizing a small 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101の一例について図12を参照して説明する。なお、図12(a)はトナー担持体101を展開した状態で示す模式的平面説明図、図12(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101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1参照)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101の例である。
Next, an example of the toner carrier 101 used in the above-described image forming apparatus will be described with reference to FIG. 12A is a schematic plan view illustrating the toner carrier 101 in a developed state, and FIG. 12B is a schematic cross-sectional view illustrating the same.
In this example, a plurality of electrodes are provided on the surface of the toner carrying member 101, two pairs of electrodes for every other pair are provided in common, and two-phase pulses having different phases of 180 [°] (see FIG. 1) are applied. This is an example of the toner carrier 101 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、絶縁性基材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。   This toner carrier 101 is provided with an A-phase electrode 111A and a B-phase electrode 111B as a plurality of electrodes 111 on the surface of an insulating substrate 101A, and a surface protective layer 101B 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0.5[kHz]〜7[kHz]、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〜±300[V]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 including a DC voltage as a bias, and its peak value is ± 60 to ± 300 [V], etc. A pulse voltage corresponding to the electrode width and electrode interval is applied. 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101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101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101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101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 101 to form a cloud extends on the surface of the toner carrying member 101 in a direction perpendicular to the toner transport direction and is arranged at a predetermined interval. The voltage applied to each electrode is a voltage having a relationship that alternately repeats the direction of attracting and repelling toner between adjacent electrodes, and the toner carrier 101 rotates to move the toner. And the clouding configuration, the toner transport on the surface of the toner carrier 101 can be stably transported regardless of the toner charging quality, and the image forming apparatus with high reliability can be obtained as a whole. realizable.

次に、上述した画像形成装置で用いるトナー担持体101の他の例について図13を参照して説明する。なお、図13(a)はトナー担持体101を展開した状態で示す模式的平面説明図、図13(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101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 101 used in the above-described image forming apparatus will be described with reference to FIG. FIG. 13A is a schematic plan view illustrating the toner carrier 101 in a developed state, and FIG. 13B is a schematic cross-sectional view illustrating the same.
This example is an example of the toner carrier 101 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 conveyance direction, and external buses 111Aa, 111Ba, 111Ca are provided on both sides by a common 3-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14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. 14, by sequentially applying a pulse voltage whose phase is shifted by 120 [°] in one cycle, the surface of the toner carrier 101 is changed with the switching of the pulse. In this case, a traveling wave electric field that sequentially shifts the electric field is generated, and the charged toner is transported at the same time as it repeatedly flies upward in the direction in which the electric field switches, so that the toner carrier 101 basically remains stationary without rotating. .

このように、トナー担持体101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101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101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 101 to form a cloud extends on the surface of the toner carrying member 101 in a direction perpendicular to the toner transport direction and is arranged at a predetermined interval. A toner carrier by applying a n-phase phase voltage to each n electrodes and forming a traveling wave electric field between the electrodes, thereby carrying the toner and forming a cloud. With respect to the toner conveyance on the surface 101, the toner conveying portion does not need to be driven to rotate, so that a flat 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0.5[kHz]〜7[kHz]、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〜±300[V]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 including a DC voltage as a bias, as described above, and its peak value is ± 60. A pulse corresponding to the electrode width and electrode interval, such as up to ± 300 [V], 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材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0.1〜1[μm]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 a specific configuration of the toner carrier 101, the insulating base 101A as a base substrate is, for example, a base made of an insulating material such as resin or ceramics, or a base made of a conductive material such as aluminum. A film formed of an insulating film such as SiO 2 or a film made of a flexible and deformable material such as a polyimide film can be used. 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 a base substrate, and patterning it into a required electrode shape using a photolithographic technique or the like. Alternatively, 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0.5〜2[μm]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2〜10[μm]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 and the like are formed by vapor deposition with a thickness of 0.5 to 2 [μm], or polycarbonate, polyimide, methyl methacrylate, etc. The organic material 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101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101上の帯電したトナーは反発力や吸引力など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 101 configured as described above, a flying electric field is formed by applying a flying pulse from the drive circuit, so that the charged toner on the toner carrier 101 receives a repulsive force or an attractive force. Flight in the vertical 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15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1或いは図14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、第一電圧印加手段211及び第二電圧印加手段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 above-described voltage shown in FIG. 1 or FIG. 14 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 voltage applying means 211 and the second voltage applying means 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 means 104 is selectively jumped to the recording medium 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. .

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16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上のトナーはブレード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 blade 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、第一電圧印加手段221及び第二電圧印加手段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 voltage application unit 221 and the second voltage application unit 222, and electrostatic force from the electric field is generated. In response, the toner is separated from the toner supply roller 113 and moved 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、制御電極のトナー通過ON/OFFの制御電界により選択的に記録媒体側に飛翔されて、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 means 104 is selectively ejected to the recording medium side by the control electric field of toner control ON / OFF of the control electrode, and the dot printing of the toner is controlled.

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.

[実験]
次に、図11に示した画像形成装置を用いて行った、トナー供給ユニット内のトナー担持体101の複数の電極111に印加する電圧のかけ方を変化させたときに記録紙150上に形成される画像の状態の評価実験について説明する。
[Experiment]
Next, it is formed on the recording paper 150 when the method of applying the voltage applied to the plurality of electrodes 111 of the toner carrier 101 in the toner supply unit is changed using the image forming apparatus shown in FIG. An evaluation experiment of the state of the image to be performed will be described.

実施例1においては、±150Vppの2相の交番電圧を同じタイミングで異位相となるようにトナー担持体101の複数の電極111に印加し、且つ、2[ms]周期(周期T2)毎に、まず0.2[ms]周期(周期T1)の交番電圧を3回(m=3)連続印加し、その連続印加後の残りの時間(1.2[ms]の間)には交番電圧の印加せず、間欠的に0.2[ms]周期の交番電圧を電極111に印加した。   In Example 1, a two-phase alternating voltage of ± 150 Vpp is applied to the plurality of electrodes 111 of the toner carrier 101 so as to have different phases at the same timing, and every 2 [ms] period (period T2). First, an alternating voltage having a period of 0.2 [ms] (period T1) is continuously applied three times (m = 3), and is alternated for the remaining time (for 1.2 [ms]) after the continuous application. An alternating voltage having a period of 0.2 [ms] was intermittently applied to the electrode 111 without applying a voltage.

実施例2においては、±150Vppの2相の交番電圧を同じタイミングで異位相となるようにトナー担持体101の複数の電極111に印加し、且つ、2[ms]周期(周期T2)毎に、まず0.2[ms]周期(周期T1)の交番電圧を4回(m=4)連続印加し、その連続印加後の残りの時間(1.2[ms]の間)には交番電圧の印加せず、間欠的に0.2[ms]周期の交番電圧を電極111に印加した。   In Example 2, two-phase alternating voltages of ± 150 Vpp are applied to the plurality of electrodes 111 of the toner carrier 101 so as to have different phases at the same timing, and every 2 [ms] period (period T2). First, an alternating voltage having a period of 0.2 [ms] (period T1) is continuously applied four times (m = 4), and alternating for the remaining time after the continuous application (for 1.2 [ms]). An alternating voltage having a period of 0.2 [ms] was intermittently applied to the electrode 111 without applying a voltage.

実施例3においては、±150Vppの2相の交番電圧を同じタイミングで異位相となるようにトナー担持体101の複数の電極111に印加し、且つ、2[ms]周期(周期T2)毎に、まず0.2[ms]周期(周期T1)の交番電圧を6回(m=6)連続印加し、その連続印加後の残りの時間(1.2[ms]の間)には交番電圧の印加せず、間欠的に0.2[ms]周期の交番電圧を電極111に印加した。   In Example 3, a two-phase alternating voltage of ± 150 Vpp is applied to the plurality of electrodes 111 of the toner carrier 101 so as to have different phases at the same timing, and every 2 [ms] period (period T2). First, an alternating voltage having a period of 0.2 [ms] (period T1) is continuously applied 6 times (m = 6), and the alternating voltage is alternating for the remaining time (for 1.2 [ms]) after the continuous application. An alternating voltage having a period of 0.2 [ms] was intermittently applied to the electrode 111 without applying a voltage.

実施例4においては、±150Vppの2相の交番電圧を同じタイミングで異位相となるようにトナー担持体101の複数の電極111に印加し、且つ、2[ms]周期(周期T2)毎に、まず0.2[ms]周期(周期T1)の交番電圧を7回(m=7)連続印加し、その連続印加後の残りの時間(1.2[ms]の間)には交番電圧の印加せず、間欠的に0.2[ms]周期の交番電圧を電極111に印加した。   In Embodiment 4, two-phase alternating voltages of ± 150 Vpp are applied to the plurality of electrodes 111 of the toner carrier 101 so as to have different phases at the same timing, and every 2 [ms] period (period T2). First, an alternating voltage having a period of 0.2 [ms] (period T1) is continuously applied 7 times (m = 7), and the alternating voltage is alternated for the remaining time (for 1.2 [ms]) after the continuous application. An alternating voltage having a period of 0.2 [ms] was intermittently applied to the electrode 111 without applying a voltage.

実施例5においては、2相の交番電圧のうち、一方の交番電圧を±150[Vpp]とし、他方の交番電圧が上記一方の交番電圧の電圧振幅の中心電圧、すなわち、0[V]としてトナー担持体101の複数の電極111に印加し、且つ、2[ms]周期(周期T2)毎に、まず0.2[ms](周期T1)周期の交番電圧を4回(m=4)連続印加し、その連続印加後の残りの時間(1.2[ms]の間)には交番電圧の印加せず、間欠的に0.2[ms]周期の交番電圧を電極111に印加した。   In the fifth embodiment, one of the two-phase alternating voltages is ± 150 [Vpp], and the other alternating voltage is the center voltage of the voltage amplitude of the one alternating voltage, that is, 0 [V]. First, an alternating voltage having a period of 0.2 [ms] (period T1) is applied four times (m = 4) every 2 [ms] period (period T2). The voltage was continuously applied, and the alternating voltage was intermittently applied to the electrode 111 without applying the alternating voltage for the remaining time (1.2 [ms]) after the continuous application. .

実施例6においては、2相の交番電圧のうち、一方の交番電圧を±300[Vpp]とし、他方の交番電圧が上記一方の交番電圧の電圧振幅の中心電圧、すなわち、0[V]としてトナー担持体101の複数の電極111に印加し、且つ、2[ms]周期(周期T2)毎に、まず0.2[ms]周期(周期T1)の交番電圧を4回(m=4)連続印加し、その連続印加後の残りの時間(1.2[ms]の間)には交番電圧の印加せず、間欠的に0.2[ms]周期の交番電圧を電極111に印加した。   In Example 6, one of the two-phase alternating voltages is ± 300 [Vpp], and the other alternating voltage is the center voltage of the voltage amplitude of the one alternating voltage, that is, 0 [V]. First, an alternating voltage of 0.2 [ms] period (period T1) is applied four times (m = 4) every 2 [ms] period (period T2). The voltage was continuously applied, and the alternating voltage was intermittently applied to the electrode 111 without applying the alternating voltage for the remaining time (1.2 [ms]) after the continuous application. .

比較例1においては、連続的に±150Vpp、2[ms]周期の2相の交番電圧を同じタイミングで異位相となるようにトナー担持体101の複数の電極111に印加した。   In Comparative Example 1, a two-phase alternating voltage of ± 150 Vpp and a period of 2 [ms] was continuously applied to the plurality of electrodes 111 of the toner carrier 101 so as to have different phases at the same timing.

比較例2におていは、連続的に±150Vpp、0.2[ms]周期の2相の交番電圧を同じタイミングで異位相となるようにトナー担持体101の複数の電極111に印加した。   In Comparative Example 2, a two-phase alternating voltage of ± 150 Vpp and a period of 0.2 [ms] was continuously applied to the plurality of electrodes 111 of the toner carrier 101 so as to have different phases at the same timing. .

各実験条件で記録紙150上に形成された画像の状態の評価は、その画像を形成するドットの径及び濃度を目視によって主観的に評価し総合評価として、良好なものを「◎」、実使用上許容できるものを「○」、実使用上許容できないものを「×」とした。   The evaluation of the state of the image formed on the recording paper 150 under each experimental condition is based on subjective evaluation of the diameter and density of the dots forming the image by visual observation. Those that were acceptable for use were marked with “◯”, and those that were unacceptable for actual use were marked with “x”.

この評価実験の実験結果を表1に示す。   The experimental results of this evaluation experiment are shown in Table 1.

Figure 0005333904
Figure 0005333904

実施例1から実施例6においては、いずれの評価も良好「◎」または実使用上許容できる「○」となり、比較例1及び比較例2においては、いずれの評価も実使用上許容できない「×」となった。このことから、トナー担持体101の複数の電極111に交番電圧を間欠的に印加することで、トナーのホッピング状態が乱れるのを抑えられトナーのクラウド状態を適切にコントロールすることが可能となり、上述した理由などによって良好な画像形成が行えることがわかる。   In Examples 1 to 6, all evaluations were good “「 ”or“ ◯ ”acceptable in actual use, and in Comparative Examples 1 and 2, neither evaluation was acceptable in actual use“ × ” " From this, by intermittently applying an alternating voltage to the plurality of electrodes 111 of the toner carrying member 101, it is possible to prevent the toner hopping state from being disturbed and to appropriately control the toner cloud state. It can be seen that good image formation can be performed for the reasons described above.

また、実施例1から実施例6の実験結果から、0.2[ms]周期(T1)の交番電圧を印加する回数mは、ドットの径のばらつき低減に関して言えば回数mが6以下のときにその効果が強く見られた。また、ドットの濃度に関しては、回数mが4以上でほぼ同じ程度の濃度となった。このことから、クラウド状態になっているトナーの濃度(クラウド密度)が、回数mの値の増加とともに増加するが、印写へ使われるトナー量に対して回数m=4程度でクラウド状態のトナーの濃度(クラウド密度)が十分となることがわかる。   Further, from the experimental results of Example 1 to Example 6, the number m of applying the alternating voltage of 0.2 [ms] period (T1) is the number m of 6 or less in terms of dot diameter variation reduction. The effect was strongly seen. Regarding the dot density, the density m was almost the same when the number m was 4 or more. Therefore, the density of the toner in the cloud state (cloud density) increases as the value of the number of times m increases. It can be seen that the density (cloud density) is sufficient.

また、実施例5においては、電極間の電位差が両電極に実施例2のような交番電圧をかける場合の1/2となるため、すなわち、実施例2においては電位差が150[V]であるのに対して実施例5では電位差が75[V]となる。そのため、実施例2よりも電位差が小さくなる分、トナーのホッピングが活性されないため、クラウド状態になっているトナーの濃度が実施例1よりも小さくなったと考えられる。   Further, in the fifth embodiment, the potential difference between the electrodes is ½ that when the alternating voltage as in the second embodiment is applied to both electrodes, that is, in the second embodiment, the potential difference is 150 [V]. On the other hand, in Example 5, the potential difference is 75 [V]. For this reason, the toner hopping is not activated as much as the potential difference is smaller than that in the second embodiment, so that it is considered that the density of the toner in the cloud state is smaller than that in the first embodiment.

また、実施例6において、実施例5の実験条件に対して交番電圧の振幅を2倍にし、実施例6における電極間の電位差を実施例2と同じ150[V]にすることで、評価結果が実施例2と同様の結果が得られた。つまり、電極間の電位差が実施例2と同じで、且つ、0.2[ms]周期(T1)の交番電圧が実施例1と同じように4回(m=4)印加されるので、クラウド状態になっているトナーの濃度(クラウド密度)が実施例2と同程度になったためだと考えられる。   In Example 6, the evaluation result was obtained by doubling the amplitude of the alternating voltage with respect to the experimental condition of Example 5 and setting the potential difference between the electrodes in Example 6 to 150 [V], which is the same as in Example 2. However, the same results as in Example 2 were obtained. In other words, the potential difference between the electrodes is the same as that in the second embodiment, and the alternating voltage of 0.2 [ms] period (T1) is applied four times (m = 4) as in the first embodiment. This is considered to be because the density of the toner in the state (cloud density) is about the same as in Example 2.

以上、本実施形態によれば、支持基材の表面に沿うように複数の電極11が所定の間隔で配設されたトナー担持体1と、時間的に変化するn相(nは1以上)の交番電圧を複数の電極11に印加して、トナー担持体1の表面に担持されている所定極性に帯電したトナーをホッピングさせる電界をトナー担持体1の表面上に発生させる電圧印加手段5と、複数の孔であるトナー通過孔41が形成され、トナー担持体1に対向するように配設された孔形成部材である絶縁基板45と、複数のトナー通過孔それぞれに対応させて絶縁基板45のトナー担持体1に対向する側の面におけるトナー通過孔周囲またはトナー通過孔内壁の少なくとも一方に設けられ、トナー担持体1からトナーを選択的に飛翔させるような電界を形成するための複数の飛翔電極である制御電極42と、絶縁基板45を介してトナー担持体1に対向するように配設され、トナー担持体1から飛翔したトナーを引き寄せるような電界を形成するための対向電極である背面電極31とを備え、画像情報に基づいて、上記飛翔電界の形成によってトナー担持体1から選択的に飛翔させたトナーを、トナー通過孔41を通して背面電極31側に移行させた後、記録部材上に付着させて画像を形成する画像形成装置において、電圧印加手段5による複数の電極11への上記交番電圧の印加を間欠的に行うように構成した。本実施形態においては、電圧印加手段5によって複数の電極11に交番電圧が間欠的に印加されるので、複数の電極11に交番電圧が印加されずホッピングをしていないときのトナーはトナー担持体1上に担持される。これにより、交番電圧の切り替わりに追従できないトナーが現れたとしても、トナーのホッピングが断続的に行われることで、トナー担持体1上のいずれの箇所においてもトナーのホッピング開始位置をトナー担持体1上にすることができる。よって、次に交番電圧が印加されてトナーのホッピングが開始される時には、トナー担持体1上のいずれの箇所においてもトナー担持体1上からトナーが飛び跳ねることになり、連続的に交番電圧を印加する場合よりも、トナー担持体1上の箇所毎でトナーのホッピング状態が乱れてしまうのを抑制することができる。したがって、トナーがホッピングすることで形成されるトナークラウドのトナー濃度がトナー担持体1上の箇所毎でばらついてしまうのを抑制することができ、トナー担持体1から飛翔し複数のトナー通過孔41それぞれを通過するトナーの量にばらつきが生じるのを抑えられる。ゆえに、複数のトナー通過孔41それぞれを通って記録媒体3の表面まで飛翔し複数のトナー通過孔41それぞれに対応して形成された各ドット画素像のトナー付着量のばらつきが抑えられ、これらドット画素像が集まって形成された画像に画像濃度むらなどが生じるの抑制できる。
また、本実施形態によれば、電圧印加手段5は、所定時間T2内に周期T1の交番電圧を所定回数m回印加するものであり、T2>T1×mの関係を満たすことで、上述したように、トナーのホッピング状態を落ち着かせつつ、十分な画像濃度を得ることができる。
また、本実施形態によれば、電圧印加手段5によってトナー担持体1の複数の電極11間に印加されるn相の交番電圧は、同じタイミング且つ異位相で交番することで、電圧の切り替えタイミングに追従させてトナーのホッピングを効率良く行うことができ、また、トナーのクラウド状態が安定化するとともに、m回の交番によって十分なクラウド密度(クラウド状態のトナーの濃度)となり、トナー担持体1から飛翔し複数のトナー通過孔41を通過するトナーの量がトナー通過孔41ごとでばらつくことがなく、その結果、所望の画像濃度で記録媒体3上に画像を形成することができる。
また、本実施形態によれば、電圧印加手段5によってトナー担持体1の複数の電極11間に印加されるn相の交番電圧のうち少なくとも1相は、上記周期T1の交番電圧であることで、このような構成においても、トナーのクラウド状態が安定化するとともに、m回の交番によって十分なクラウド密度(クラウド状態のトナーの濃度)となり、トナー担持体1から飛翔し複数のトナー通過孔41を通過するトナーの量がトナー通過孔41ごとでばらつくことがなく、その結果、所望の画像濃度で記録媒体3上に画像を形成することができる。
また、本実施形態によれば、複数のトナー通過孔それぞれに対応させて上記対向する側の面におけるトナー通過孔周囲に制御電極42を介して設けられた複数の外周電極である共通電極43を有しており、背面電極31と共通電極43との間に、飛翔したトナーが共通電極43側から制御電極42を跨いでトナー通過孔41を通り背面電極31側に向かって移行するような電界を形成するように構成した。ここで、このように形成される電界の状態を表す電気力線は、トナー通過孔41を通り、且つ、制御電極42を跨ぐようにトナー担持体1と絶縁基板45(トナー制御手段4)との間の空間を通って、背面電極31と共通電極43との間に形成される。そのため、トナー担持体1から制御電極42に向かって飛翔してきたトナーは、制御電極42に達する前に上記電気力線に達し、その電気力線に沿って共通電極43側からトナー通過孔41を通り背面電極31側に向かって移行される。よって、トナー担持体1から飛翔したトナーが制御電極42に到達し難くなり、制御電極42に付着するトナーを低減させることができる。経時で制御電極42の表面にトナーが堆積すると、制御電極42によって形成されるトナーを飛翔させる電界が弱まってしまい、トナーの飛翔効率が低下してしまう。そのため、経時でトナー通過孔41を通過するトナーの通過量が変化し、所望の画像濃度が得られなくなる。したがって、本実施形態のように制御電極42に付着するトナーを低減させることでトナーの飛翔効率が低減するのを抑えられ、経時で所望の画像濃度を得ることができる。
また、本実施形態によれば、共通電極43を制御電極42の外側を絶縁領域を介してリング状に囲む形状とすることで、背面電極31と制御電極42外側の共通電極43との間に形成する電気力を各トナー通過孔41独立の電気力線として形成できるため、マルチ駆動(複数のトナー通過孔41からトナーを飛翔させる駆動)のときに相互干渉(他のトナー通過孔41の状態を受けること)が発生するのを抑制できる。
また、本実施形態によれば、共通電極43を制御電極42の外側に絶縁領域を介してベタ状に設ける、つまり、共通電極43を制御電極42の外側領域全体にわたり形成することで、背面電極31側の電界をシールドすることができ、且つ、制御電極42へのトナー付着低減及びトナーの利用効率向上を図ることができる。
また、本実施形態によれば、共通電極43を制御電極42と同一平面に絶縁領域を介して設けることで、一回の製造プロセスで同時に形成でき、精度良く且つ低コストで絶縁基板45に制御電極42と共通電極43とを形成できる。
また、本実施形態によれば、トナー担持体1の表面に配設された複数の電極11の隣接する電極間でトナーを吸引する方向と反発する方向とを交互に繰り返す関係の電圧が電圧印加手段5によって印加され、電極11に印加する2相の電極間ピッチまたはn本毎の各電極11にn相の位相電圧を印加するような構成であることで、隣り合う電極間には必ず逆位相の電圧が加わっているようになり、電圧の切り替えタイミングに追従させてトナーのホッピングを効率良く行うことができる。また、マルチ駆動(複数のトナー通過孔41からトナーを飛翔させる駆動)のときに相互干渉(他のトナー通過孔41の状態を受けること)が発生するのを抑制できる。
また、本実施形態によれば、トナー担持体1の表面に配設された複数の電極11の隣接する電極間でトナーを吸引する方向と反発する方向とを交互に繰り返す関係の電圧が電圧印加手段5によって印加され、電極11に印加する2相の電極間ピッチまたはn本毎の各電極11にn相の位相電圧を印加するときのn相の電極間ピッチよりも、トナー担持体1の表面と絶縁基板45のトナー担持体1側の表面との間隔のほうが大きいことで、上述したように、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がなく、良好な画像が得られる。
また、本実施形態によれば、記録媒体3は記録紙であり、絶縁基板45を介してトナー担持体1と対向する記録紙の背面となる位置に背面電極31を設けた構成であっても上述したような種々の効果を得ることができる。
また、本実施形態によれば、記録媒体3は中間転写体であり、中間転写体自体または絶縁基板45を介してトナー担持体1と対向する中間転写体の背面となる位置に背面電極31を設けた構成であっても上述したような種々の効果を得ることができる。
また、本実施形態によれば、異なる色のトナーを記録媒体3上で重ね合わせて記録媒体3上にカラー画像を形成するように構成した、本発明を適用する直接記録方式の画像形成装置によってカラー画像を形成することで、上述したように高画質のカラー画像を得ることができる。
As described above, according to the present embodiment, the toner carrier 1 in which the plurality of electrodes 11 are arranged at predetermined intervals along the surface of the support base, and the n phase that changes with time (n is 1 or more). Voltage applying means 5 for generating an electric field on the surface of the toner carrying member 1 by applying the alternating voltage of the above to the plurality of electrodes 11 and hopping the toner charged to a predetermined polarity carried on the surface of the toner carrying member 1. A plurality of toner passage holes 41 are formed, and an insulating substrate 45 which is a hole forming member disposed so as to face the toner carrier 1 and an insulating substrate 45 corresponding to each of the plurality of toner passage holes. Are provided on at least one of the periphery of the toner passage hole and the inner wall of the toner passage hole on the surface opposite to the toner carrier 1 to form a plurality of electric fields for selectively flying the toner from the toner carrier 1. flying A control electrode 42 that is a pole and a rear surface that is disposed so as to face the toner carrier 1 through the insulating substrate 45 and is a counter electrode for forming an electric field that attracts toner flying from the toner carrier 1 The toner is selectively ejected from the toner carrier 1 by the formation of the flying electric field based on the image information, and is transferred to the back electrode 31 side through the toner passage hole 41 and then on the recording member. In the image forming apparatus that forms an image by adhering to the electrode, the alternating voltage is applied to the plurality of electrodes 11 by the voltage applying means 5 intermittently. In this embodiment, since the alternating voltage is intermittently applied to the plurality of electrodes 11 by the voltage applying means 5, the toner when the alternating voltage is not applied to the plurality of electrodes 11 and hopping is not performed is used as the toner carrier. 1 is carried. As a result, even when toner that cannot follow the switching of the alternating voltage appears, the toner hopping is intermittently performed, so that the toner hopping start position can be set at any location on the toner carrier 1. Can be on top. Therefore, when the alternating voltage is applied next and toner hopping is started, the toner jumps from the toner carrier 1 at any location on the toner carrier 1, and the alternating voltage is continuously applied. It is possible to prevent the toner hopping state from being disturbed at each location on the toner carrier 1 than when the toner is carried. Therefore, it is possible to prevent the toner density of the toner cloud formed by toner hopping from being scattered at each location on the toner carrier 1, and the toner cloud 1 can fly from the toner carrier 1 and have a plurality of toner passage holes 41. Variations in the amount of toner passing through each can be suppressed. Therefore, the toner adhering amount of each dot pixel image formed corresponding to each of the plurality of toner passage holes 41 through the plurality of toner passage holes 41 and flying to the surface of the recording medium 3 is suppressed. It is possible to suppress image density unevenness in an image formed by collecting pixel images.
In addition, according to the present embodiment, the voltage applying means 5 applies the alternating voltage of the cycle T1 a predetermined number of times m within the predetermined time T2, and satisfies the relationship of T2> T1 × m as described above. As described above, it is possible to obtain a sufficient image density while calming the hopping state of the toner.
In addition, according to the present embodiment, the n-phase alternating voltage applied between the plurality of electrodes 11 of the toner carrier 1 by the voltage applying unit 5 is switched at the same timing and at different phases, thereby switching the voltage. The toner can be efficiently hopped by following the timing, and the toner cloud state is stabilized, and a sufficient cloud density (concentration of the toner in the cloud state) is obtained by m times of alternation. The amount of toner flying from 1 and passing through the plurality of toner passage holes 41 does not vary for each toner passage hole 41, and as a result, an image can be formed on the recording medium 3 with a desired image density.
Further, according to the present embodiment, at least one of the n-phase alternating voltages applied between the plurality of electrodes 11 of the toner carrier 1 by the voltage applying means 5 is the alternating voltage having the period T1. Even in such a configuration, the cloud state of the toner is stabilized, and a sufficient cloud density (concentration of the toner in the cloud state) is obtained by m times of alternating, so that the toner flies from the toner carrier 1 and the plurality of toner passage holes 41. The amount of toner passing through the toner does not vary for each toner passage hole 41, and as a result, an image can be formed on the recording medium 3 with a desired image density.
Further, according to the present embodiment, the common electrode 43 that is a plurality of outer peripheral electrodes provided via the control electrode 42 around the toner passage hole on the surface on the opposite side corresponding to each of the plurality of toner passage holes. The electric field between the back electrode 31 and the common electrode 43 is such that the flying toner moves from the common electrode 43 side to the control electrode 42 through the toner passage hole 41 toward the back electrode 31 side. Was configured to form. Here, the electric lines of force representing the state of the electric field formed in this way pass through the toner passage hole 41 and straddle the control electrode 42, and the toner carrier 1 and the insulating substrate 45 (toner control means 4). A space between the back electrode 31 and the common electrode 43 is formed. Therefore, the toner flying from the toner carrier 1 toward the control electrode 42 reaches the electric force line before reaching the control electrode 42, and passes through the toner passage hole 41 from the common electrode 43 side along the electric force line. It moves toward the back electrode 31 side. Therefore, the toner flying from the toner carrier 1 becomes difficult to reach the control electrode 42, and the toner adhering to the control electrode 42 can be reduced. When toner accumulates on the surface of the control electrode 42 over time, the electric field for flying the toner formed by the control electrode 42 is weakened, and the flying efficiency of the toner is reduced. For this reason, the amount of toner passing through the toner passage hole 41 changes with time, and a desired image density cannot be obtained. Therefore, by reducing the toner adhering to the control electrode 42 as in this embodiment, it is possible to suppress the toner flying efficiency from being reduced, and a desired image density can be obtained over time.
Further, according to the present embodiment, the common electrode 43 is formed so as to surround the outside of the control electrode 42 in a ring shape with an insulating region interposed therebetween, so that the common electrode 43 is interposed between the back electrode 31 and the common electrode 43 outside the control electrode 42. Since the electric force to be formed can be formed as an independent line of electric force for each toner passage hole 41, mutual interference (the state of the other toner passage holes 41) at the time of multi-drive (drive that causes toner to fly from the plurality of toner passage holes 41). Can be suppressed.
Further, according to the present embodiment, the common electrode 43 is provided in a solid shape outside the control electrode 42 via the insulating region, that is, the common electrode 43 is formed over the entire outer region of the control electrode 42, so that the back electrode The electric field on the 31st side can be shielded, toner adhesion to the control electrode 42 can be reduced, and toner utilization efficiency can be improved.
In addition, according to the present embodiment, the common electrode 43 is provided on the same plane as the control electrode 42 via the insulating region, so that it can be simultaneously formed in a single manufacturing process and controlled to the insulating substrate 45 with high accuracy and low cost. The electrode 42 and the common electrode 43 can be formed.
In addition, according to the present embodiment, a voltage having a relationship in which a toner suction direction and a repulsion direction are alternately repeated between adjacent electrodes of a plurality of electrodes 11 disposed on the surface of the toner carrier 1 is applied with a voltage. The configuration is such that an n-phase phase voltage is applied to each of the n electrodes 11 by applying a pitch between the two electrodes applied by the means 5 and applied to the electrodes 11. Phase voltage is applied, and toner hopping can be efficiently performed following the voltage switching timing. In addition, it is possible to suppress the occurrence of mutual interference (receiving the state of other toner passage holes 41) during multi-drive (drive that causes toner to fly from the plurality of toner passage holes 41).
In addition, according to the present embodiment, a voltage having a relationship in which a toner suction direction and a repulsion direction are alternately repeated between adjacent electrodes of a plurality of electrodes 11 disposed on the surface of the toner carrier 1 is applied with a voltage. The pitch of the toner carrier 1 is greater than the pitch between the two-phase electrodes applied by the means 5 and applied to the electrodes 11 or the n-phase pitch between the n-phase electrodes 11. Since the distance between the surface and the surface of the insulating substrate 45 on the toner carrier 1 side is larger, as described above, it is possible to reliably prevent toner from adhering to the control electrode 42, and even if continuous dots are printed. A good image can be obtained without changing the density.
Further, according to the present embodiment, the recording medium 3 is a recording paper, and the back electrode 31 is provided at a position on the back of the recording paper facing the toner carrier 1 with the insulating substrate 45 interposed therebetween. Various effects as described above can be obtained.
Further, according to the present embodiment, the recording medium 3 is an intermediate transfer body, and the back electrode 31 is provided at a position that is the back surface of the intermediate transfer body facing the toner carrier 1 via the intermediate transfer body itself or the insulating substrate 45. Even with the provided configuration, various effects as described above can be obtained.
Further, according to the present embodiment, a direct recording type image forming apparatus to which the present invention is applied, which is configured to form a color image on the recording medium 3 by superimposing different color toners on the recording medium 3. By forming a color image, a high-quality color image can be obtained as described above.

トナー担持体の電極に印加するパルス電圧の一例を示す波形図。FIG. 6 is a waveform diagram illustrating an example of a pulse voltage applied to an electrode of a toner carrier. 直接記録方法の模式的構成図。FIG. 3 is a schematic configuration diagram of a direct recording method. 制御電極に印加する制御パルスの一例を示す説明図。Explanatory drawing which shows an example of the control pulse applied to a control electrode. (a)トナー制御手段の印写面側の模式図。(b)トナー制御手段のトナー供給側面の説明図。(A) Schematic diagram of the toner control means on the printing surface side. FIG. 6B is an explanatory diagram of a toner supply side surface of the toner control unit. (a)トナー制御手段の印写面側の模式図。(b)トナー制御手段のトナー供給側面の説明図。(A) Schematic diagram of the toner control means on the printing surface side. FIG. 6B is an explanatory diagram of a toner supply side surface of the toner control unit. (a)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孔を通過する電気力線を示す説明図。(b)トナー制御手段がトナー通過不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孔を通過する電気力線を示す説明図。(A) 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 a toner control means is a state which can pass toner. (B) 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 a toner control means cannot pass toner. 供給トナー量とトナー電位との関係を示したグラフ。6 is a graph showing the relationship between the supplied toner amount and the toner potential. 供給トナー量とトナー制御手段へのトナー付着量との関係を示したグラフ。6 is a graph showing the relationship between the supplied toner amount and the toner adhesion amount to the toner control means. トナー担持体の一方の電極に矩形波状のパルス電圧を印加し、他方の電極に直流電圧を印加した際の波形図。FIG. 6 is a waveform diagram when a rectangular wave pulse voltage is applied to one electrode of a toner carrier and a DC voltage is applied to the other electrode. 本実施形態に係る画像形成装置の一例を示す模式的説明図。1 is a schematic explanatory diagram illustrating an example of an image forming apparatus according to an embodiment. 本実施形態に係る画像形成装置の他の例を示す模式的説明図。FIG. 6 is a schematic explanatory view showing another example of the image forming apparatus according to the present embodiment. (a)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)同トナー担持体の模式的断面説明図。(A) Schematic plane explanatory drawing shown in the state which developed an example of the toner carrier. (B) A schematic cross-sectional explanatory view of the toner carrier. (a)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)同トナー担持体の模式的断面説明図。(A) The typical plane explanatory view shown in the state where other examples of the toner carrier were developed. (B) A schematic cross-sectional explanatory view of the toner carrier. トナー担持体の電極に印加するパルス電圧の他の例を示す波形図。FIG. 6 is a waveform diagram showing another example of a pulse voltage applied to an electrode of a toner carrier. トナー供給ユニットの一例を示す模式的説明図。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。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図。FIG. 10 is a schematic diagram showing a basic configuration of a conventional direct recording apparatus.

符号の説明Explanation of symbols

1 トナー担持体
3 記録媒体
4 トナー制御手段
5 電圧印加手段
6 制御パスル発生手段
7 電源
8 バイアス電源手段
10 電気力線
11 電極
31 背面電極
41 トナー通過孔
42 制御電極
42a リードパターン
43 共通電極
43a リードパターン
45 絶縁基板
100 トナー供給ユニット
101 トナー担持体
101A 絶縁性基材
101B 表面保護層
101C 絶縁層
103 中間転写記録体
104 トナー制御手段
105 給紙部
107 転写ローラ
108 定着ユニット
111 電極
113 トナー補給ローラ
114 ブレード
131 背面電極
132 ローラ
135 クリーニングユニット
150 記録紙
161 紙搬送ベルト
162 ローラ
164 ガイド
165 レジストローラ
201 記録剤収容部
203 トナー補給口
204 マグブラシローラ
205 記録剤層規制部材
211 第一電圧印加手段
212 第二電圧印加手段
220 帯電ローラ
221 第一電圧印加手段
222 第二電圧印加手段
501 トナー担持体
502 孔
504 飛翔電極
506 対向電極
507 記録紙
511 電極
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Toner carrier 3 Recording medium 4 Toner control means 5 Voltage application means 6 Control pulse generation means 7 Power supply 8 Bias power supply means 10 Electric field line 11 Electrode 31 Back electrode 41 Toner passage hole 42 Control electrode 42a Lead pattern 43 Common electrode 43a Lead Pattern 45 Insulating substrate 100 Toner supply unit 101 Toner carrier 101A Insulating substrate 101B Surface protective layer 101C Insulating layer 103 Intermediate transfer recording medium 104 Toner control means 105 Paper feed unit 107 Transfer roller 108 Fixing unit 111 Electrode 113 Toner supply roller 114 Blade 131 Back electrode 132 Roller 135 Cleaning unit 150 Recording paper 161 Paper transport belt 162 Roller 164 Guide 165 Registration roller 201 Recording agent container 203 Toner supply port 204 Mag brush roller 205 Recording agent layer regulating member 211 First voltage applying means 212 Second voltage applying means 220 Charging roller 221 First voltage applying means 222 Second voltage applying means 501 Toner carrier 502 Hole 504 Flying electrode 506 Counter electrode 507 Recording Paper 511 electrode

Claims (13)

支持基材の表面に沿うように複数の電極が所定の間隔で配設されたトナー担持体と、
該トナー担持体の表面に担持されている所定極性に帯電したトナーをホッピングさせる電界を該トナー担持体の表面上に発生させるように、n相(nは1以上)の交番電圧を該複数の電極に印加する電圧印加手段と、
複数の孔が形成され、該トナー担持体に対向するように配設された孔形成部材と、
該複数の孔それぞれに対応させて該孔形成部材の該トナー担持体に対向する側の面における孔周囲または孔内壁の少なくとも一方に設けられ、該トナー担持体からトナーを選択的に飛翔させるような電界を形成するための複数の飛翔電極と、
該孔形成部材を介して該トナー担持体に対向するように配設され、該トナー担持体から飛翔したトナーを引き寄せるような電界を形成するための対向電極とを備え、
画像情報に基づいて、前記飛翔電界の形成によって前記トナー担持体から選択的に飛翔させたトナーを、前記孔を通して前記対向電極側に移行させた後、記録部材上に付着させて画像を形成する画像形成装置において、
前記電圧印加手段による前記複数の電極への前記交番電圧の印加を間欠的に行うように構成したことを特徴とする画像形成装置。
A toner carrier having a plurality of electrodes arranged at predetermined intervals along the surface of the support substrate;
An n-phase (n is 1 or more) alternating voltage is applied to the plurality of alternating voltages so that an electric field for hopping the toner charged to a predetermined polarity carried on the surface of the toner carrier is generated on the surface of the toner carrier. Voltage applying means for applying to the electrode;
A hole forming member in which a plurality of holes are formed and disposed to face the toner carrier;
Corresponding to each of the plurality of holes, the hole forming member is provided on at least one of the periphery of the hole or the inner wall of the hole on the surface on the side facing the toner carrier, and the toner is selectively ejected from the toner carrier. A plurality of flying electrodes to form a simple electric field;
A counter electrode disposed so as to face the toner carrier via the hole-forming member, and for forming an electric field that attracts toner flying from the toner carrier;
Based on the image information, the toner selectively ejected from the toner carrier by the formation of the flying electric field is transferred to the counter electrode side through the hole and then adhered to the recording member to form an image. In the image forming apparatus,
An image forming apparatus configured to intermittently apply the alternating voltage to the plurality of electrodes by the voltage applying unit.
請求項1の画像形成装置において、
上記電圧印加手段は、所定時間T2内に周期T1の交番電圧を所定回数m回印加するものであり、T2>T1×mの関係を満たすことを特徴とする画像形成装置。
The image forming apparatus according to claim 1.
The image forming apparatus, wherein the voltage applying unit applies an alternating voltage having a cycle T1 a predetermined number of times m within a predetermined time T2, and satisfies a relationship of T2> T1 × m.
請求項1または2の画像形成装置において、
上記電圧印加手段によって上記トナー担持体の複数の電極間に印加されるn相の交番電圧は、同じタイミング且つ異位相で交番することを特徴とする画像形成装置。
The image forming apparatus according to claim 1 or 2,
An n-phase alternating voltage applied between a plurality of electrodes of the toner carrier by the voltage applying means alternates at the same timing and in different phases.
請求項2の画像形成装置において、
上記電圧印加手段によって上記トナー担持体の複数の電極間に印加されるn相の交番電圧のうち少なくとも1相は、上記周期T1の交番電圧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.
An image forming apparatus, wherein at least one of the n-phase alternating voltages applied between the plurality of electrodes of the toner carrier by the voltage applying means is the alternating voltage having the period T1.
請求項1、2、3または4の画像形成装置において、
上記複数の孔それぞれに対応させて上記対向する側の面における孔周囲に上記飛翔電極を介して設けられた複数の外周電極を有しており、
上記対向電極と該外周電極との間に、該飛翔したトナーが該外周電極側から該飛翔電極を跨いで該孔を通り該対向電極側に向かって移行するような電界を形成するように構成したことを特徴とする画像形成装置。
The image forming apparatus according to claim 1, 2, 3, or 4.
Having a plurality of outer peripheral electrodes provided via the flying electrodes around the holes on the surface on the opposite side corresponding to each of the plurality of holes;
An electric field is formed between the counter electrode and the outer peripheral electrode so that the flying toner moves from the outer peripheral electrode side to the counter electrode side through the hole across the flying electrode. An image forming apparatus.
請求項5の画像形成装置において、
上記外周電極は、上記飛翔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。
The image forming apparatus according to claim 5.
The image forming apparatus, wherein the outer peripheral electrode has a shape surrounding the outside of the flying electrode in a ring shape with an insulating region interposed therebetween.
請求項5の画像形成装置において、
上記外周電極は、上記飛翔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。
The image forming apparatus according to claim 5.
The image forming apparatus, wherein the outer peripheral electrode is provided in a solid shape outside the flying electrode through an insulating region.
請求項5、6または7の画像形成装置において、
上記外周電極は、上記飛翔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。
The image forming apparatus according to claim 5, 6 or 7.
The image forming apparatus, wherein the outer peripheral electrode is provided on the same plane as the flying electrode through an insulating region.
請求項1、2、3、4、5、6、7または8の画像形成装置において、
上記トナー担持体の表面に配設された複数の電極の隣接する電極間で上記トナーを吸引する方向と反発する方向とを交互に繰り返す関係の電圧が上記電圧印加手段によって印加され、該電極に印加する2相の電極間ピッチまたはn本毎の各電極にn相の位相電圧を印加する構成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, 2, 3, 4, 5, 6, 7 or 8.
A voltage having a relationship of alternately repeating the direction of attracting and repelling the toner between adjacent electrodes of the plurality of electrodes disposed on the surface of the toner carrier is applied by the voltage applying means, An image forming apparatus characterized in that an n-phase phase voltage is applied to a pitch between two-phase electrodes to be applied or every n electrodes.
請求項1、2、3、4、5、6、7または8の画像形成装置において、
上記トナー担持体の表面に配設された複数の電極の隣接する電極間で上記トナーを吸引する方向と反発する方向とを交互に繰り返す関係の電圧が上記電圧印加手段によって印加され、該電極に印加する2相の電極間ピッチまたはn本毎の各電極にn相の位相電圧を印加するときのn相の電極間ピッチよりも、該トナー担持体の表面と上記孔形成部材のトナー担持体側の表面との間隔のほうが大きいことを特徴とする画像形成装置。
The image forming apparatus according to claim 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 or 8.
A voltage having a relationship of alternately repeating the direction of attracting and repelling the toner between adjacent electrodes of the plurality of electrodes disposed on the surface of the toner carrier is applied by the voltage applying means, More than the pitch between the two-phase electrodes to be applied or the pitch between the n-phase electrodes when the n-phase voltage is applied to each n-th electrode, the surface of the toner carrier and the toner carrier side of the hole forming member An image forming apparatus having a larger distance from the surface.
請求項1、2、3、4、5、6、7、8、9または10の画像形成装置において、
上記記録部材は記録紙であり、上記孔形成部材を介して上記トナー担持体と対向する該記録紙の背面となる位置に上記対向電極を設けたことを特徴とする画像形成装置。
The image forming apparatus according to claim 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 or 10.
An image forming apparatus, wherein the recording member is a recording sheet, and the counter electrode is provided at a position on the back side of the recording sheet facing the toner carrier through the hole forming member.
請求項1、2、3、4、5、6、7、8、9または10の画像形成装置において、
上記記録部材は中間転写体であり、該中間転写体自体または上記孔形成部材を介して上記トナー担持体と対向する中間転写体の背面となる位置に、上記対向電極を設けたことを特徴とする画像形成装置。
The image forming apparatus according to claim 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 or 10.
The recording member is an intermediate transfer member, and the counter electrode is provided at a position on the back surface of the intermediate transfer member facing the toner carrier via the intermediate transfer member itself or the hole forming member. Image forming apparatus.
請求項1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11または12の画像形成装置において、
異なる色のトナーを重ねて上記記録部材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。
The image forming apparatus according to claim 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11 or 12.
An image forming apparatus, wherein a color image is formed on the recording member by superimposing different color toners.
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JPS59181370A (en) * 1983-03-31 1984-10-15 Toshiba Corp Recording device
US4860036A (en) * 1988-07-29 1989-08-22 Xerox Corporation Direct electrostatic printer (DEP) and printhead structure therefor
JPH11301011A (en) * 1998-04-23 1999-11-02 Sharp Corp Image forming apparatus
JP3530124B2 (en) * 2000-09-22 2004-05-24 シャープ株式会社 Developing device and image forming apparatus having the same
JP2006044001A (en) * 2004-08-03 2006-02-16 Sharp Corp Development apparatus and image forming apparatus
JP5186847B2 (en) * 2007-09-10 2013-04-24 株式会社リコー Image forming apparatus

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