(57)【要約】【課題】ベタ画像などの高面積画像の濃度ムラの発生を防止できる構成を備えた画像形成装置提供する。【解決手段】トナーなどの剤を担持可能な剤担持体１とこれに対向して整列された複数の開口５Ａをおよびその開口５Ａに電界形成が可能な制御電極６を設け、制御電極６での選択的な通電制御により通電制御されている開口５Ａ内に剤担持体１からの剤を飛翔させて剤担持体１と反対側に位置する記録媒体７に剤を付着させる構成を備えた画像形成装置において、前記剤担持体１には曲率を有する回転可能な部材が用いられ、該剤担持体１に対向する前記制御電極６を有する基材５は、前記剤担持体１の回転方向上流側から下流側に沿って上流側よりも下流側での前記像担持体１との対向間隔が小さくされていることを特徴としている。【選択図】図９
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナーなどの剤を担持可能な剤担持体とこれに対向して整列された複数の開口をおよびその開口に電界形成が可能な制御電極を設け、制御電極での選択的な通電制御により通電制御されている開口内に剤担持体からの剤を飛翔させて剤担持体と反対側に位置する記録媒体に剤を付着させる構成を備えた画像形成装置において、
前記剤担持体には曲率を有する回転可能な部材が用いられ、
該剤担持体に対向する前記制御電極を有する基材は、前記剤担持体の回転方向上流側から下流側に沿って上流側よりも下流側での前記像担持体との対向間隔が小さくされていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
トナーなどの剤を担持可能な剤担持体とこれに対向して整列された複数の開口をおよびその開口に電界形成が可能な制御電極を設け、制御電極での選択的な通電制御により通電制御されている開口内に剤担持体からの剤を飛翔させて剤担持体と反対側に位置する記録媒体に剤を付着させる構成を備えた画像形成装置において、
前記剤担持体には曲率を有する回転可能な部材が用いられ、
該剤担持体に対向する前記制御電極を有する基材は、前記剤担持体の回転方向上流側から下流側に沿って上流側よりも下流側での開口面積が大きくされていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
前記制御電極は、画像信号に対応して印加されるバイアスが、記前記剤担持体の回転方向上流側から下流側に沿って１ドットあたりのＯＮ時間を短くされていることを特徴とする請求項１または２記載の画像形成装置。
【請求項４】
トナーなどの剤を担持可能な剤担持体とこれに対向して整列された複数の開口をおよびその開口に電界形成が可能な制御電極および該制御電極を挟んで前記材担持体と反対側に平面状に移動する記録媒体を設け、制御電極での選択的な通電制御により通電制御されている開口内に剤担持体からの剤を飛翔させて剤担持体と反対側に位置する記録媒体に剤を付着させる構成を備えた画像形成装置において、
前記剤担持体には曲率を有する回転可能な部材が用いられ、
前記制御電極は、画像信号に対応して印加されるバイアスが、パルス幅変調による１ドット多値制御が用いられ、該バイアスのＯＮ動作開始タイミングが、像担持体の移動方向上流側および下流側に対応した前記開口の各列を対象としてデューティ比１００％で１ドットを形成する時間より短い時間となるバイアス制御が行われることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像形成装置に関し、さらに詳しくは、開口に生じた電界を利用してその開口でのトナーなどの剤通過状態を制御して記録媒体に向けた剤の飛翔状態を調整することにより記録媒体上でのドット画像の形成状態を制御する構成に関する。
【背景技術】
【０００２】
記録媒体上に可視像を形成する方法の一つに、トナーなどの剤を担持可能な剤担持体とこれに対向して規律正しく設けられた複数の開口をおよびその開口に電界形成が可能な制御電極を設け、制御電極での選択的な通電制御により通電制御されている開口内に剤担持体からの剤を飛翔させて剤担持体と反対側に位置する記録体に剤を付着させる方法がある(例えば、特許文献１)。
【０００３】
トナーなどの剤を飛翔させて記録媒体に付着されるための構成としては、開口を形成されたフレキシブルプリント基板の表裏に電路を設け、剤担持体と対向する側で開口周囲に設けられている電極が剤として用いられるトナーを飛翔させる信号電極とされ、剤担持体と反対側に位置する電極が交流電源に接続されて剤担持体上のトナーをジャンピングさせる電極とされている構成が提案されている(例えば、特許文献２)。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
図１は、剤担持体側に設けられている交流電源からの給電電極が複数分割して設けられた場合の剤吐出部の構成を対象とした図であり、同図において、剤担持体１における表面近傍では、図２に示すように、奇数番目(図２において符号２１，２３，・・・で示す電極が相当)の電極同士がそれぞれ結線されると共に、偶数番目(図２において符号２２，２４，・・・で示す電極が相当の電極同士が結線されて交流電源４に接続されている。
【０００５】
各電極に交流電圧を印加すると、位相変化により剤担持体１上の剤であるトナーＴは、奇数番目の電極群と偶数番目の電極群とを往復するようにジャンプし、いわゆる、フレア現象を生じる。
【０００６】
剤担持体１には、ローラなどが用いられることが多く、そのローラが図示しない駆動手段により回転駆動される。なお、図１において符号３は、絶縁体を示している。
【０００７】
一方、剤担持体１の表面に対向する位置には、複数の開口５Ａを整列配置したフレキシブルプリント基板５が設けられている。フレキシブルプリント基板５における剤担持体１と対向する側の面において開口５Ａの周縁には制御電極６が設けられ、制御電極６と反対側の面には図示しないがベース電極が設けられている。
【０００８】
制御電極６は、帯電しているトナーを選択的に飛翔されるための電極であり、画像情報信号に応じて通電されることにより剤担持体１に担持されているトナーを、フレキシブルプリント基板５を挟んで剤担持体１と反対側に位置する記録媒体７に向け飛翔するようになっている。記録媒体７は、トナーＴの静電吸着のためのバイアス印加が行われる背面電極を兼ねた転写ベルト８に保持されている。
【０００９】
制御電極６は、その構成が図３に示されている。
図３において制御電極６は、例えば、Ａ４幅の記録媒体７を対象として６００ｄｐｉの画素密度を得るために４９６０個が設けられている。
このような数の制御電極６を設ける場合、主走査方向に約４２μｍ毎で開口部を整列させることになるが、開口部の周縁にリング状の制御電極６が設けられていると、開口間において絶縁した状態で配線を一直線に設けることが困難である。
【００１０】
そこで、図３に示すように、主走査方向に加えて副走査方向にそれぞれ開口６Ａの位置をずらして配列ピッチを設定することが考えられる。図３に示す配列においては、８列構成としている。
【００１１】
一方、図４は、フレキシブルプリント基板５に設けられている制御電極６と剤担持体１との対向関係を、像担持体１にローラを用いた場合で、ローラの軸方向一方側から見た状態を示す図である。
同図において、製造の容易性を考慮してフレキシブルプリント基板５を平面上に形成した場合には、曲率を持つ剤担持体１に対向する面と剤担持体１の表面との間の対向間隔が制御電極６の配列位置によって異なることになる。
【００１２】
開口５Ａからのトナーの飛翔量が相当するトナー吐出量は、バイアス条件などが制御電極６の全てにおいて同じ場合には、上述した対向間隔に依存性があるので、列によってトナー吐出量が異なってしまうことになる、
【００１３】
制御電極６を有するフレキシブルプリント基板５の加工性を考慮してフレキシブルプリント基板５を平面状に形成した場合には、上述したトナー吐出量の違いを画像信号のパルス幅変調制御により改善することが考えられる。
つまり、図５に示すように、ある任意の列の出力による縦ライン画像パターンを形成し、これを８列構成の制御電極を用いて記録媒体上にそのパターン画像を形成して画像濃度ＩＤを測定した結果に基づき、濃度差が生じている箇所を対象として制御電極間での吐出バイアスをパルス変調により１ドット多値制御する。
【００１４】
上述したパターン画像の画像濃度ＩＤは、図６に示す結果となる。
この結果において、中央よりも外側の列から出力したパターン画像の画像濃度ＩＤが低下している。
このような結果を踏まえ、画像濃度ＩＤが低下しているドットに対応する制御電極を対象としてパルス変調制御を実行すると、図７に示すように、各列からの縦ライン画像パターンの画像濃度ＩＤが平衡化し、殆ど差がない画像を得ることができるようになる。
【００１５】
しかし、上述した制御をベタ画像のような項面積画像を対象として実行する場合には、外側の列の開口からの吐出量が中央の列よりも低下し、画像ムラを発生することが本発明者の実験により判明した。
【００１６】
本発明の目的は、上記従来の画像形成装置における問題、特に、トナーの飛翔制御によりトナーを記録媒体に付着される方式をでの不具合に鑑み、ベタ画像などの高面積画像の濃度ムラの発生を防止できる構成を備えた画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記目的を達成するため、本発明は次の構成よりなる。
（１）トナーなどの剤を担持可能な剤担持体とこれに対向して整列された複数の開口をおよびその開口に電界形成が可能な制御電極を設け、制御電極での選択的な通電制御により通電制御されている開口内に剤担持体からの剤を飛翔させて剤担持体と反対側に位置する記録媒体に剤を付着させる構成を備えた画像形成装置において、
前記剤担持体には曲率を有する回転可能な部材が用いられ、
該剤担持体に対向する前記制御電極を有する基材は、前記剤担持体の回転方向上流側から下流側に沿って上流側よりも下流側での前記像担持体との対向間隔が小さくされていることを特徴とする画像形成装置。
【００１８】
（２）トナーなどの剤を担持可能な剤担持体とこれに対向して整列された複数の開口をおよびその開口に電界形成が可能な制御電極を設け、制御電極での選択的な通電制御により通電制御されている開口内に剤担持体からの剤を飛翔させて剤担持体と反対側に位置する記録媒体に剤を付着させる構成を備えた画像形成装置において、
前記剤担持体には曲率を有する回転可能な部材が用いられ、
該剤担持体に対向する前記制御電極を有する基材は、前記剤担持体の回転方向上流側から下流側に沿って上流側よりも下流側での開口面積が大きくされていることを特徴とする画像形成装置。
【００１９】
（３）前記制御電極は、画像信号に対応して印加されるバイアスが、記前記剤担持体の回転方向上流側から下流側に沿って１ドットあたりのＯＮ時間を短くされていることを特徴とする（１）または（２）記載の画像形成装置。
【００２０】
（４）トナーなどの剤を担持可能な剤担持体とこれに対向して整列された複数の開口をおよびその開口に電界形成が可能な制御電極および該制御電極を挟んで前記材担持体と反対側に平面状に移動する記録媒体を設け、制御電極での選択的な通電制御により通電制御されている開口内に剤担持体からの剤を飛翔させて剤担持体と反対側に位置する記録媒体に剤を付着させる構成を備えた画像形成装置において、
前記剤担持体には曲率を有する回転可能な部材が用いられ、
前記制御電極は、画像信号に対応して印加されるバイアスが、パルス幅変調による１ドット多値制御が用いられ、該バイアスのＯＮ動作開始タイミングが、像担持体の移動方向上流側および下流側に対応した前記開口の各列を対象としてデューティ比１００％で１ドットを形成する時間より短い時間となるバイアス制御が行われることを特徴とする画像形成装置。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、曲率を有する材担持体の移動方向上流側と下流側とで剤の吐出条件を異ならせることができる。これにより、ベタ画像などの高面積画像を形成する際に剤担持体の移動方向下流側で吐出量が低下するのを防止して、画像濃度ムラの発生を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】画像形成装置に用いられる剤吐出部の構成を説明するための模式図である。
【図２】図１に示した剤吐出部に用いられる剤担持体の構成を説明するための図である。
【図３】図１に示した剤吐出部に用いられる制御電極の構成を説明するための平面図である。
【図４】に示した剤吐出部における剤担持体と制御電極を備えた基材との配置関係を説明するための図である。
【図５】図４に示した制御電極を用いて形成されるパターン画像の一例を説明するための平面図である。
【図６】図５に示した濃度ＩＤと制御電極の配列位置との関係を説明するための線図である。
【図７】図４に示した構成を対象として濃度差を補正する制御を行った結果を説明するための線図である。
【図８】本発明で着目した現象を説明するための図である。
【図９】本実施例の特徴を説明するための図である。
【図１０】本実施例の要部変形例による吐出量と開口系との関係を説明するための図である。
【図１１】本実施例の要部に関する他の変形例を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、図示実施例により本発明を説明する。
まず、本発明が着目した現象について図８を用いて説明すると次の通りである。
図８は、図１に示した構成を対象とした場合で、トナーを吐出させたときの供給側に吐出されるトナーの領域を斜線で示した図である。
【００２４】
図８において、実際に吐出されるトナーは開口５Ａから上の部分だけでなく、開口５Ａ近傍で外側からも吐出されるということを本発明者は見出した。
そのため開口５Ａが図３のように配置されていると、全ベタ画像のような高画像面積を出力した場合、剤担持体１の回転方向最下流側の開口では、上流側の開口と比べて供給側の開口付近のトナー量が減るため、吐出量が低下する。
このような高面積画像ではなく、比較的低画像面積の画像では下流側でもトナー量があまり減らないため、図７の結果を得ることができたパルス変調制御によって吐出量がほぼ一定となることが確認されている。
【００２５】
図９は、上記着目した現象を踏まえ、その現象を解消するための実施例を説明するための図である。
図９に実施例においては、制御電極６を備えた基材であるフレキシブルプリント基板４を、剤担持体１の移動方向上流側から下流側に沿って上流側よりも下流側での対向間隔を短くしている。つまり、剤担持体１の移動方向上流側よりも下流側において制御電極６が剤担持体１の周面に接近している構成とされている。
【００２６】
本実施例は、以上のような構成であるから、同じ吐出バイアスを印加しても上流側では電界が弱く下流側では強くすることができるので、高画像面積での下流側での吐出量低下を防ぐことができ、高画像面積での画像ムラが補正できることになる。
【００２７】
なお、上記実施例において採用した諸元値は、次の通りである。
フレアローラの電極幅８０μｍ，電極間隔８０μｍ、フレアローラの周速度：１００ｍｍ／ｓ、フレアローラと制御電極間のＧａｐ：約２００μｍ、制御電極のリング幅：８０μｍ、制御電極に印加するバイアス：フレア印加バイアスのＯＦＦＳＥＴ値に対してＯＮバイアス：＋１２０（Ｖ）、ＯＦＦバイアス：−１８０（Ｖ）印写体のＧａｐ：約５００μｍ、印写バイアス：フレア印加バイアスのＯＦＦＳＥＴ値に対して＋７５０Ｖ、印写体の線速度：４２ｍｍ／ｓ、フレアローラ上のトナーの単位面積当たりのトナー量は約０．４（ｍｇ／ｃｍ２）、単位質量当たりの帯電量は約−３０〜−２０（μＣ／ｇ）である。フレアバイアスの条件は、Ａ相とＢ相に印加するバイアス：Ｖｐｐ２５０Ｖ，周波数：１ＫＨｚの矩形波である。
【００２８】
次の実施例の要部変形例について説明する。
本構成においては、平面状に製造されて制御電極５を有するフレキシブルプリント基板５に設けられている開口５Ａの径、つまり開口径を、剤担持体１の移動方向上流側よりも下流側において大きくしている。これにより、剤担持体１の移動方向下流画に位置する開口での吐出量が上流側の開口に対して多くされることになる。
【００２９】
図１０は、剤担持体１に対する開口５Ａの対向間隔画材担持体１の移動方向全域に亘って同じとされ、さらに、吐出バイアス、吐出ＯＮ時での１ドットの吐出量と開口系との関係を示す図である。
同図からも明らかなように、平面状に製造されたフレキシブルプリント基板での開口５Ａと剤担持体１との対向間隔が異なる場合においても、その移動方向下流側での吐出量が増加されていることで、下流側での吐出量不足による濃度ムラが解消されることになる。
【００３０】
次に実施例の要部に関する別の変形例を説明する。
本構成においては、図９に示したフレキシブルプリント基板５の構成、つまり曲率を有するローラが用いられる場合を対象として、剤担持体の移動方向上流側と下流側とで吐出バイアスを異ならせる点を特徴としている。
【００３１】
つまり、図９および図１０を用いて説明した構成においては、高面積画像を対象とした場合に濃度ムラの発生を防止することが可能となる反面、低面積画像を対象とした場合には、剤担持体１の移動方向上流側でのトナー吐出量が下流側のそれに比べて少なくなる関係となる。このため、低面積画像を対象とする場合には、剤担持体の移動方向下流側での１ドットあたりの吐出バイアスＯＮ時間を短くして上流側でのトナー吐出量とを平衡化させて各列からの縦ライン画像パターンの画像ＩＤを等しくするようになっている。
【００３２】
このように、剤担持体の移動方向下流側での吐出バイアス音時間を上流側に対して短くすると、高面積画像を対象とした場合には濃度ムラが生じることも考えられるが、図９および図１０を用いて説明した構成を併せることで吐出バイアスＯＮ時間の制御よりも開口と剤担持体との対向間隔の調整や開口径の制御を行った場合の濃度ムラ防止のための貢献度が大きいことが実験により確認されているので、濃度ムラ防止を主眼とする場合には、高面積画像だけでなく低面積画像をも対象として濃度ムラが解消できる点で効果が大きいといえる。
【００３３】
次に上記実施例の要部に関するさらに別の例を説明する。
本構成においては、図１１に示すように、図９において説明した剤担持体１とフレキシブルプリント基板５との対向間隔を対象とし、フレキシブルプリント基板５を挟んで剤担持体１と反対側にて移動する記録媒体が平面状に移動することを前提として、１ドットをパルス変調により多値化制御する際の吐出タイミングをデューティ比１００％で１ドットを形成する時間よりも短い時間で開口の各列に対応して変化させることを特徴としている。
【００３４】
この理由は次の通りである。
複数のユニットを並べて配置してカラー画像を形成する場合は、中間転写ベルトが用いられることが多く、また記録紙などの記録媒体に直接吐出する場合でも吐出する近傍では、ほとんど平面状となる。
従って、図１１に示すように上述した構成の場合、各列に対して開口と記録媒体との対向間隔が異なることになる。
【００３５】
以上のような構成では以下の課題があることがわかった。
記録媒体７は図１１のように水平方向に移動しているので、開口５Ａから記録媒体７に着弾するまでの時間が同じでも各列に対する副走査方向のズレを補正するために、各列に対応して信号ＯＮタイミングはずらして印加する。
さらにこの構成では、開口から印写体までの距離が異なるため、トナーが印写体に着弾するまでの時間が異なってくる。
【００３６】
例えば最上流の開口と印写体との距離：４００（μｍ）、最下流の開口と印写体との距離：３００（μｍ）、開口から印写体までトナーが移動する平均速度を１（ｍ／ｓ）とすると、トナーが着弾するまでの時間は０．１（ｍｓｅｃ）異なる。印写体が２００（ｍｍ／ｓ）で移動しているとすると、開口から印写体までの距離が異なるために２０（μｍ）ドット位置がずれることになる。
実際、１ドット横ラインを形成したものを観察すると、印写紙の搬送方向にドットがずれていることが観察された。そのズレ量は、印写体の搬送速度や開口と印写体との距離、或いはトナーの飛翔速度に寄与するトナーの帯電量や印写体に印加する印写バイアスにより異なるが、おおむね１ドットのサイズより小さいレベルとなることが多い。
【００３７】
この位置ズレは、１ドットをパルス幅変調により多値化する制御で、吐出バイアスＯＮのスタートタイミングを、ｄｕｔｙ：１００％で１ドットを形成する時間より短い時間で開口の各列に対応して変える制御をすることで補正することができる。
【００３８】
以上のように、本実施例においては、高面積画像を形成する際に、剤担持体の移動方向下流側においてトナー吐出量が少なくなるのを、対向間隔を異ならせることで電界強度を大きくできること、さらには、吐出量に影響する面積の増大化することで吐出量を多くできることにより上流側と下流側とで濃度ムラが生じるのを抑えることが可能となる。
【００３９】
また、上述した高面積画像を対象としたトナー吐出量の設定を行った場合に底面積画像を形成する際には、下流側でのトナー吐出量が少なくなるようにして上流側との濃度の不均一さをなくすようにしているので、これによっても面積がオズのサイズに拘わらず濃度ムラの発生を防止することができる。
【００４０】
しかも、相対移動する記録媒体および剤担持体に対して開口から吐出されるトナーの着弾位置がずれるような場合でも、剤担持体の移動方向において吐出タイミングを異ならせることにより、記録媒体でのトナーの着弾(付着)位置がずれるのを防止することができる。
【符号の説明】
【００４１】
１  剤担持体
２  剤担持体側の剤ジャンピング用電極
４  交流電源
５  フレキシブルプリント基板
５Ａ  開口
６  制御電極
７  記録媒体
８  中間転写ベルト
【先行技術文献】
【特許文献】
【００４２】
【特許文献１】特表２００１−５０５４１６号公報
【特許文献２】特開平０２−５２２６０号公報
【図１】
2013031942.tif 000003
【図２】
2013031942.tif 000004
【図３】
2013031942.tif 000005
【図４】
2013031942.tif 000006
【図５】
2013031942.tif 000007
【図６】
2013031942.tif 000008
【図７】
2013031942.tif 000009
【図８】
2013031942.tif 000010
【図９】
2013031942.tif 000011
【図１０】
2013031942.tif 000012
【図１１】
2013031942.tif 000013