JPH11208013A

JPH11208013A - トナー及び画像形成装置

Info

Publication number: JPH11208013A
Application number: JP3206998A
Authority: JP
Inventors: Toshio Sakai; 捷夫酒井; Shinichi Kuramoto; 信一倉本; Klokkal Peyre; クロッカルペール
Original assignee: Ricoh Co Ltd; Array Printers AB
Current assignee: Ricoh Co Ltd; Array Printers AB
Priority date: 1998-01-29
Filing date: 1998-01-29
Publication date: 1999-08-03

Abstract

(57)【要約】【課題】直接画像記録方式を用いて画像を形成する画
像形成装置に用いるトナー及び画像形成装置において、
チリを解消できるトナー及び画像形成装置を提供する。【解決手段】対向電極部材２及びトナー制御部材３の
有する制御電極が該対向電極部材２と現像ローラ１との
間のトナーの飛翔空間に形成する電界により該トナーが
受ける静電力と、該トナーの飛翔中に該飛翔空間の空気
により受ける空気抵抗力とが同じオーダーになるような
大きさと形状であるトナーを用いて画像形成を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複写機、ファクシ
ミリ、プリンター等の画像形成装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、粉体画像形成方法としてダイレク
トトーニングまたはトナープロジェクションと称される
画像形成方式が知られている。この画像形成方式は、孔
やスリットの周りに設けた制御電極部に電圧を印加して
帯電させたトナー層又はトナークラウドに電界を加え、
特定の位置のトナーを選択的に飛翔させ、その孔やスリ
ットを通して移動させて紙等の記録部材に直接画像を形
成するものである。

【０００３】図５は、このような画像形成方式を採用し
た画像形成装置の画像記録部の拡大模式図である。トナ
ー７を担持する現像ローラ１は接地され、この現像ロー
ラ１と対向して設けられた対向電極部材２との間に、現
像ローラ１上に担持されたトナー７を対向電極部材２に
向けて飛翔させるための飛翔電界を形成する飛翔電界形
成手段としての電源８が接続されている。この電源８に
より対向電極部材２にトナー７の平均的な帯電極性と逆
の極性の直流高電圧が印加される。

【０００４】また、現像ローラ１と対向電極部材２との
間には、微小開口部としてのトナー通過孔３１と、該ト
ナー通過孔３１の周りに設けられた制御電極３２とを有
するトナー飛翔制御部材としてのＦＰＣ３が配設されて
いる。そして、該現像ローラ１と該ＦＰＣ３の各制御電
極３２との間には、画像情報に基づいて生成された制御
電圧を各制御電極３２に印加する電源（以下「画像電
源」という）９が接続されている。この画像電源９によ
り、画像情報に基づいてＯＮ／ＯＦＦ制御されたパルス
状の制御電圧が各制御電極３２に対して印加される。こ
の制御電圧のＯＮ時の電圧（以下、画像信号電圧とい
う）の値は例えば＋３２５Ｖ、ＯＦＦ時の電圧（以下、
非画像信号電圧という）の値は例えば−５０Ｖに設定さ
れる。

【０００５】また、図示の装置では、上記ＦＰＣ３の制
御電極３２と対向電極部材２との間隔Ｌｉは０．５ｍ
ｍ、制御電極３２と現像ローラ１との間隔Ｌｋは０．０
５ｍｍ、現像ローラ１の周速は３００ｍｍ／ｓｅｃ、紙
６の搬送速度は１００ｍｍ／ｓｅｃである。

【０００６】図６はトナーの飛翔状態を示した模式図で
ある。例えば、マイナスに帯電するトナーを用い、現像
ローラ１を接地し、対向電極部材２に＋１．２ｋＶの直
流高電圧を印加し、制御電極３２に＋３２５Ｖの画像信
号電圧Ｖblackを２００μｓｅｃ印加すると、現像ロー
ラ１上のトナー７に対して３×１０⁶Ｖ／ｍの電界が作
用する。その電界の作用の結果、トナー７に加わるクー
ロン力が、トナー７と現像ローラ１との間に作用してい
る付着力や鏡像力の和を上回って、トナー７は対向電極
部材２に向かって飛翔し始め、ＦＰＣ３のトナー通過孔
３１を通過し、対向電極部材２に印加した電圧で形成さ
れる飛翔電界に引かれて飛翔し続け、対向電極部材２上
を図示しない搬送手段により所定方向に搬送されている
紙６に当たって止まり、紙６上に画像が記録される。な
お、この装置において、紙６上のトナーを付着させない
非画像部に対応する制御電極３２には、−５０Ｖの非画
像信号電圧Ｖwhiteが印加される。

【０００７】以上のように、上記構成の画像形成装置を
用いて紙６上に画像を形成することができる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記構成の
装置を使用して連続的に１０００枚のプリントを行った
ところ、初期はシャープな画像であったのが、次第に画
像のシャープ性が劣化した。そのプリント画像を倍率５
０倍のルーペで観察したところ、初期のプリントの文字
の周りにはトナーはほとんど散らばっていないのに、最
後にはかなり多くのトナーが散らばっている（以下、チ
リという）のがみられた。これは、図６に示すように、
トナーが紙６に付着する際に、該トナーが該紙６からラ
ンダムに跳ね返り、該跳ね返ったトナーのうちのいくつ
かのトナー７ａが、図中矢印で示すように紙６の面に平
行な方向への初速度を得て移動し、ドット７１を形成す
るトナーから離れた位置に付着することで生じる。

【０００９】本発明者らは、このようなチリの発生とい
う問題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、トナーの粒
径及び形状が上記チリの発生に関与していることを見い
だした。

【００１０】なお、このようなチリの発生を防止する方
法として、先に本出願人は、上記トナー飛翔制御部材の
開口部を通過したトナーを通過させる開口部を有し、上
記トナー担持体から飛翔したトナーを加速させるような
加速電界を形成し、かつ、対向電極との間を飛翔するト
ナーを減速させるような減速電界を形成するための中間
電極を、上記トナー飛翔制御部材と上記対向電極との間
に設けた構成の画像形成装置を提案した（特願平９−１
４３３７６号）。しかしながら、この装置では、装置構
成が複雑になってしまう。

【００１１】また、帯電させたトナーを電界で制御して
飛翔させ、紙に直接記録する場合に、記録部材として紙
に代え粘着テープを使用すれば、跳ね返りがなくなり画
像チリが解消されることが知られている（Fred W.Schmi
dlin et.al,"DirectElectrostatic Printing(DEP)-A Si
mple Powder Marking Process",The SixthInternationa
l Congress On Advances In Non-Impact Printing Tech
nologies,1990）。しかし、この方法では、紙に直接記
録することができない。

【００１２】本発明は以上の背景に鑑みなされたもので
あり、その目的とするところは、チリを解消できる画像
形成装置を提供することである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１の発明は、トナーを担持するトナー担持体
と、該トナー担持体と対向する対向電極と、該トナー担
持体と対向電極との間に配設され、互いに独立あるいは
一連の複数の微小開口部と各微小開口部のトナー通過を
制御する複数の制御電極部とを有するトナー飛翔制御部
材とを備え、該トナー飛翔制御部材の上記制御電極部
に、画像信号に応じて電圧を印加することにより、上記
トナー担持体上のトナーを選択的に飛翔させ、該飛翔さ
せたトナーを上記微小開口部に通して上記対向電極側に
移行させ、該対向電極又は該対向電極上の記録部材上に
付着させることで画像を形成する画像形成装置で使用さ
れるトナーにおいて、上記対向電極及び上記制御電極部
が該対向電極と上記トナー担持体との間のトナーの飛翔
空間に形成する電界により該トナーが受ける静電力と、
該トナーの飛翔中に該飛翔空間の空気により受ける空気
抵抗力とが同じオーダーになるような大きさと形状であ
ることを特徴とするものである。

【００１４】請求項２の発明は、トナーを担持するトナ
ー担持体と、該トナー担持体と対向する対向電極と、該
トナー担持体と対向電極との間に配設され、互いに独立
あるいは一連の複数の微小開口部と各微小開口部のトナ
ー通過を制御する複数の制御電極部とを有するトナー飛
翔制御部材とを備え、該トナー飛翔制御部材の上記制御
電極部に、画像信号に応じて電圧を印加することによ
り、上記トナー担持体上のトナーを選択的に飛翔させ、
該飛翔させたトナーを上記微小開口部に通して上記対向
電極側に移行させ、該対向電極又は該対向電極上の記録
部材上に付着させることで画像を形成する画像形成装置
で使用されるトナーにおいて、上記対向電極又は上記記
録部材と衝突して跳ね返り、該対向電極面に平行な方向
の初速度を得て該方向に移動したときに、該方向の速度
がゼロになるまでの該トナーの移動距離が４０μｍ以内
となる空気抵抗力を受けるような大きさと形状であるこ
とを特徴とするものである。

【００１５】請求項３の発明は、請求項１又は２のトナ
ーにおいて、粒径が８μｍ以下であることを特徴とする
ものである。

【００１６】請求項４の発明は、請求項１又は２のトナ
ーにおいて、粒径が８μｍ以下の球形トナーと同等の空
気抵抗力を受けるような大きさと形状であることを特徴
とするものである。

【００１７】請求項５の発明は、トナーを担持するトナ
ー担持体と、該トナー担持体と対向する対向電極と、該
トナー担持体と対向電極との間に配設され、互いに独立
あるいは一連の複数の微小開口部と各微小開口部のトナ
ー通過を制御する複数の制御電極部とを有するトナー飛
翔制御部材とを備え、該トナー飛翔制御部材の上記制御
電極部に、画像信号に応じて電圧を印加することによ
り、上記トナー担持体上のトナーを選択的に飛翔させ、
該飛翔させたトナーを上記微小開口部に通して上記対向
電極側に移行させ、該対向電極又は該対向電極上の記録
部材上に付着させることで画像を形成する画像形成装置
において、上記トナーとして、上記対向電極及び上記制
御電極部がトナーの飛翔空間に形成する電界により該ト
ナーが受ける静電力と、該トナーの飛翔中に該飛翔空間
の空気により受ける空気抵抗力とが同じオーダーになる
ような大きさと形状であるトナーを用いたことを特徴と
するものである。

【００１８】請求項６の発明は、トナーを担持するトナ
ー担持体と、該トナー担持体と対向する対向電極と、該
トナー担持体と対向電極との間に配設され、互いに独立
あるいは一連の複数の微小開口部と各微小開口部のトナ
ー通過を制御する複数の制御電極部とを有するトナー飛
翔制御部材とを備え、該トナー飛翔制御部材の上記制御
電極部に、画像信号に応じて電圧を印加することによ
り、上記トナー担持体上のトナーを選択的に飛翔させ、
該飛翔させたトナーを上記微小開口部に通して上記対向
電極側に移行させ、該対向電極又は該対向電極上の記録
部材上に付着させることで画像を形成する画像形成装置
において、上記トナーとして、上記対向電極又は上記記
録部材と衝突して跳ね返り、該対向電極面に平行な方向
の初速度を得て該方向に移動したときに、水平速度がゼ
ロになるまでの該トナーの移動距離が４０μｍ以内とな
る空気抵抗力を受けるような大きさと形状であるトナー
を用いたことを特徴とするものである。

【００１９】請求項１、３、４、５、及び、６の発明に
おいては、上記対向電極及び上記制御電極部が該対向電
極と上記トナー担持体との間のトナーの飛翔空間に形成
する電界により該トナーが受ける静電力と、該トナーの
飛翔中に該飛翔空間の空気により受ける空気抵抗力とが
同じオーダーになる。これにより、該トナーの飛翔速度
が空気抵抗力によって次第に低下し、上記対向電極又は
上記記録部材に到達するときの速度が比較的小さくな
る。よって、該トナーが対向電極又は記録部材に衝突し
て跳ね返りにくくなる。また、該対向電極又は該記録部
材に到達する際に、該トナーが該対向電極又は該記録部
材に衝突して該対向電極面に平行な方向の初速度を得て
該方向に移動しようとしても、該トナーが上記空気抵抗
力を受けることで、該方向に比較的移動しにくくなる。
よって、該トナーが対向電極又は記録部材に衝突して跳
ね返った場合でも、該対向電極又は記録部材上の上記ト
ナーを付着させようとする所望の領域から離れた位置に
付着しにくくなる。また、上記空気抵抗力のオーダーが
上記静電力のオーダーよりも大きい場合に比して、トナ
ーが記録部材に到達するまでの時間が短くなり、画像形
成速度を高速にできる。

【００２０】請求項２乃至６の発明によれば、上記トナ
ーが上記対向電極又は上記記録部材と衝突して跳ね返
り、該対向電極面に平行な方向の初速度を得て該方向に
移動したときに、該方向の速度がゼロになるまでの該ト
ナーの移動距離が４０μｍ以内となる空気抵抗力を受け
る。これにより、該トナーが対向電極又は記録部材に衝
突して跳ね返った場合でも、該対向電極又は記録部材上
の上記トナーを付着させようとする所望の領域の縁から
外側に４０μｍまでの領域よりも外の位置に付着するの
を防止できる。

【００２１】

【発明の実施の形態】図１は本実施形態に係る画像形成
装置の要部の概略構成を示す斜視図である。本画像形成
装置は、トナーを担持するトナー担持体としての現像ロ
ーラ１、該現像ローラ１に対向するように配置した対向
電極としての対向電極部材２、粒子飛翔制御部材として
のトナー制御部材であるＦＰＣ３等を備えている。上記
現像ローラ１はトナーを収容するトナー容器４の内部に
配置され、該現像ローラ１の表面には、公知の電子写真
方式の画像形成装置でトナー担持体にトナーを担持する
ときに採用される公知技術により、トナーを担持するこ
とができる。本実施形態では、ドクターブレード５ある
いは図示しないトナー供給部材と現像ローラ１との間で
の摩擦によってマイナスに摩擦帯電したトナーを、静電
気力で現像ローラ１上に担持し、ドクターブレード５で
規制することによりトナー層を形成している。

【００２２】上記ＦＰＣ３は、トナー容器４の下壁部に
形成された開口を塞ぐように取り付けられている。この
ＦＰＣ３は、図２に示すように、現像ローラ１と対向電
極部材２との間で該現像ローラ１から該対向電極部材２
へのトナー飛翔を制御するように、複数の微小開口部と
してのトナー通過孔（以下「孔」という）３１及び各孔
の周りに形成された内径φが０．１６０mmのリング状の
制御電極３２を有している。この孔３１の直径φｈや、
記録媒体としての紙６の搬送方向と直交する方向（現像
ローラ１の軸方向）における孔３１間のピッチＰｈ等
は、紙６に記録する画像の解像度に応じて設定される。
本実施形態では、解像度３００ｄｐｉ程度の画像を記録
できるように、厚さ０．０７５ｍｍのポリイミドからな
る基板に、直径φｈが０．１４０ｍｍの孔３１を、上記
ピッチＰｈが０．０８４５ｍｍとなる間隔で形成してい
る。また、この孔３１は、紙６の搬送方向の幅Ｗが約２
ｍｍの領域に８列（３１−１〜３１−８）形成され、孔
３１の総数は２３００個となっている。各孔３１の周り
には互いに電気的に独立した、内径φが０．１６０mmの
リング状の制御電極３２が形成され、各制御電極３２
は、画像情報に応じた電圧を印加するための電源回路に
接続されている。

【００２３】図１の画像形成装置の画像記録部の基本的
な構成、寸法、電圧条件、及び、トナーの飛翔原理につ
いては、前述の図５及び図６を用いて説明したものと同
様であるので説明を省略する。

【００２４】本発明者らは、前述の１０００枚の連続プ
リントを行ったときに次第にチリが発生しやすくなった
原因を知るために、まず、初期のトナー及び最後のトナ
ー、具体的には１枚目の画像形成を行う直前の現像ロー
ラ１上のトナー及び１０００枚の連続プリントを行った
直後の現像ローラ１上のトナーを採取して、その帯電量
及びその分布と、その粒径及びその分布を細川ミクロン
社製の粒子アナライザー（Ｅ−ｓｐａｒｔ：商品名）で
測定した。その結果、平均帯電量及び帯電量分布は変わ
らず、平均粒径もほとんど変わらないのに、９μｍ以上
のトナーの割合が増えていることがわかった。この結果
は粒径が大きいトナーが画像チリの発生に関与している
ことを示唆している。このように比較的粒径が大きいト
ナーの割合が増えるのは、現像ローラ１上のトナーが上
記ドクターブレード５で規制する際に、該比較的粒径が
大きいトナーが、比較的粒径が小さいトナーに比してド
クターブレード５での規制部を通過しにくいためである
と考えられる。

【００２５】次に、上記粒径が大きいトナーが画像チリ
の発生に関与しているという推定を確認するために、コ
ダック社製の高速度カメラ（ＫｏｄａｋＥＫＴＡＰＲ
ＯＨＳＭｏｔｉｏｎＡｎａｌｙｚｅｒＭｏｄｅｌ
４５４０：商品名）を使用し、トナーの飛翔及び着地
の状態を倍率１４０倍、２７０００コマ／秒で撮影し、
２５コマ／秒で再生して観察した。その結果、解像力が
高くないので定量的な測定は困難であるが、着地時に大
きく跳ねるトナーは粒径が大きいように見えた。

【００２６】さらに、トナー粒径とチリの発生との関係
を詳しく調べるために、トナー粒径を３．０μｍ、６．
０μｍ、７．０μｍ、８．０μｍ、９．０μｍ、１２．
０μｍ、１５．０μｍ、１８．０μｍに変えて、該トナ
ーの飛翔及び着地の様子をシミュレーションした。この
シミュレーションの結果は高速度カメラの撮影結果とよ
く一致することが前もって何度も確認されている。な
お、このシミュレーションは、トナーの帯電量を−１０
μＣ／ｇに、対向電極部材２への印加電圧を＋１０００
Ｖに、制御電極３２への印加電圧を＋２５０Ｖに設定
し、現像ローラ１を接地し、現像ローラ１上に３層重ね
た合計１５０乃至７５個のトナーについて行った。これ
らのシミュレーションの結果、粒径３．０μｍの場合に
は、トナーが紙６に着地する際に全く跳ね返らず、粒径
６．０μｍの場合にもほとんど跳ね返らないのに対し、
粒径７．０μｍ以上では跳ね返りが少しずつ増加してい
くことがわかった。３００ｄｐｉの画像を形成する場合
には、その理想的なドット径が１２０乃至１４０μｍ程
度であるので、許容最大ドット径をその１．５倍とする
と１８０乃至２１０μｍとなる。従って、水平方向の許
容移動距離は約４０μｍである。しかし、特に粒径９．
０μｍ以上では跳ね返りがかなり大きくなり、上記３０
０ｄｐｉの画像形成時の許容限度である４０μｍをはる
かに越え、さらに１８μｍトナーでは５００μｍ以上も
遠くに跳んでいた。

【００２７】これらのシミュレーション結果から、粒径
ごとに左右にもっとも遠くまで跳ね返ったトナーのセン
ターからの距離（以下、跳ね返り距離という）を読みと
り、トナー粒径と該跳ね返り距離との関係を求めた。こ
の結果を図３に示す。この結果から、トナー粒径と跳ね
返り距離との間に、トナー粒径が大きくなるほど跳ね返
り距離が大きくなるという強い相関関係があるのは明ら
かである。

【００２８】ところで、上記シミュレーションにおい
て、トナー粒径は互いに異なっていても帯電量Ｑ／ｍは
互いに等しく設定している。また、上記各電極への電圧
印加によって現像ローラ１と対向電極部材２との間のト
ナー飛翔空間に形成される電界Ｅも互いに等しいので、
該トナー飛翔空間でトナーが受ける静電力Ｆ＝ＱＥによ
る加速度ａは、ａ＝Ｆ／ｍ＝ＱＥ／ｍ＝（Ｑ／ｍ）×Ｅ
となり、トナー粒径によらず一定となる。その結果、ト
ナーの衝突速度も等しくなるはずである。さらに、上記
シミュレーションでは粒径に関わらず、衝突係数も０．
７１に設定して行っているので、跳ね返り距離は粒径に
よらず一定になるはずである。

【００２９】そこで、本発明者らは、上記シミュレーシ
ョンから得られた結果でトナー粒径が大きくなるほど跳
ね返り距離が大きくなるという関係が得られた理由を得
るべくシミュレーション結果をさらに検討した。する
と、静電力に基づく速度は粒径によらず一定になるはず
であるにもかかわらず、粒径が小さいほど、着地までに
長い時間を要していることが判明した。ここで、本発明
者らは空気抵抗に着目し、空気抵抗がない条件で粒径
６．０μｍのトナーについて、同様に飛翔と跳ね返りの
シミュレーションを行い、比較検討を行った。その結
果、空気抵抗がある場合にはほとんど跳ね返らなかった
のに、空気抵抗がないと１８μｍのトナーのように５０
０μｍ以上も大きく跳ね返るという結果が得られた。従
って、空気抵抗がない場合には小粒径トナーでも大粒径
トナーと同じく大きく跳ね返るのが明らかである。

【００３０】次に、空気抵抗の影響を調べるために、前
記シミュレーション結果からトナー粒径ごとに飛翔速度
及び衝突時の衝突速度（以下、着地速度という）を求
め、該トナー粒径と飛翔速度及び着地速度との関係を求
めた。この結果を図４に示す。なお、実際のトナーと同
じ粒径６．０μｍ、帯電量−１０μＣ／ｇで同様にシミ
ュレーションしたときの飛翔速度は、１．２m/secとな
り、高速度カメラの撮影結果から求めた値１．３m/sec
とよく一致したので、このシミュレーション結果は実測
で得られるものと同様の結果が得られると考えられる。
図４から、飛翔及び着地速度は粒径によって大きく異な
り、粒径が小さいほど飛翔速度速度及び着地速度が小さ
くなることがわかる。特に１０μｍ以下では速度が大き
く低下するのがわかる。これは、粒径が小さいほど空気
抵抗の影響が大きく、飛翔速度及び着地速度が低下す
る、換言すれば、粒径が大きいトナーほど空気抵抗の影
響が小さく、飛翔速度及び着地速度が高くなるからであ
る。ストークスの法則によれば、空気抵抗力は粒径に比
例するので、粒径が大きいトナーほど空気抵抗の影響が
少なく速度が速くなるというのは矛盾しているように見
える。しかし、粒径が大きくなるとそのトナーの有する
電荷量は粒径の３乗で大きくなり、該トナーに作用する
静電力も粒径の３乗で大きくなる。従って、粒径の１乗
で作用する空気抵抗力は相対的に小さくなり、飛翔速度
は空気抵抗がない状態に限りなく近づくのである。

【００３１】以上の結果から、小粒径トナーで跳ね返り
距離が大粒径トナーより大幅に短くなった理由は、相対
的に空気抵抗力が大きくなり、着地速度が遅く具体的に
は２m/sec以下になったためと結論される。

【００３２】次に、空気抵抗によらず他の方法で着地速
度を２m/sec以下に低下させた場合でも、跳ね返り距離
が短くなるかどうかを調べるために、トナー粒径が１８
μｍのトナーについて、前記シミュレーションの場合に
比較して、トナー飛翔空間に形成する電界を弱めること
で上記着地速度を遅くして同様のシミュレーションを行
った。この場合の電圧条件は、対向電極への印加電圧を
１０００Ｖから２５０Ｖに、制御電極３２への印加電圧
を２５０Ｖから６３Ｖに、それぞれ１／４にして、この
結果形成される電界の強さが前記シミュレーションの場
合に比して１／４となるようにした。この結果、着地速
度は、電界を弱めない場合のトナー粒径が９μｍのトナ
ーのシミュレーションで得られた着地速度とほぼ同じ着
地速度（２m/sec）に低下したが、跳ね返り距離は、該
９μｍのトナーの跳ね返り距離よりもはるかに大きく、
５００μｍ近くも跳ね返っていた。

【００３３】電界を弱くすると、衝突後のトナー７が紙
６に再度到達するまでの時間も長くなり、その間に水平
方向に移動する距離も長くなるわけであるが、それを考
慮しても上記跳ね返り距離は非常に大きい。この結果か
ら、小粒径トナーでは空気抵抗により上記着地速度が遅
くなるのみならず、紙６に衝突して水平方向の初速度を
得て、横すなわち水平方向に移動するときに、空気抵抗
が大きく働いてブレーキがかかり、水平移動距離が短く
なっていたと考えられる。この解析結果から、跳ね返り
を小さくして画像チリを防ぐためには、トナーが紙６に
到達するまでの該トナー７の飛翔速度及び着地速度を許
容範囲内に抑えることが可能な、上記静電力に抗する空
気抵抗力を受けるようなトナー、あるいは、初速度運動
するトナーを許容される距離内で止めることができる空
気抵抗を受けるようなトナーを使用すればよいことは明
らかである。

【００３４】そこで、本実施形態に係る画像形成装置に
おいては、上記対向電極部材２及び上記制御電極３２
が、該対向電極部材２と現像ローラ１との間のトナー７
の飛翔空間に形成する電界により該トナーが受ける静電
力と、該トナーの飛翔中に該飛翔空間の空気により受け
る空気抵抗力とが同じオーダーになるような大きさと形
状であるトナーを用いて画像形成を行う。また、本画像
形成装置においては、上記跳ね返り距離が３００ｄｐｉ
の画像を形成する際の許容限度である４０μｍ以内に収
まるようなトナーを用いて画像形成を行う。具体的に
は、飛翔したトナー７が上記紙６に衝突して跳ね返り、
対向電極面に平行な方向（以下、水平方向という）の初
速度を得て該水平方向に移動したときに、該水平方向の
速度がゼロになるまでの該トナーの移動距離が４０μｍ
以内となる空気抵抗力を受けるような大きさと形状であ
るトナーを用いて画像形成を行う。

【００３５】ここで、該空気抵抗力は、トナーの粒径と
形状とによって決まる。図示の装置においては、上記条
件を満たすようなトナーとして、８μｍ以下の球形トナ
ーを用いて画像形成を行う。このような粒径及び形状の
トナーを用いれば、前述のシミュレーション結果からも
明らかなように、空気抵抗力によりトナー７が紙６に衝
突する際の着地速度が抑えられるとともに、該衝突後に
水平方向への初速度を得て移動したときに、該水平方向
の速度がゼロになるまでのトナーの移動距離が４０μｍ
以内となる。これにより、チリを解消し、良好な画質の
画像を得ることができる。

【００３６】なお、上記トナーは、必ずしも球形トナー
である必要はない。例えば、不定形トナーを用いた場合
でも、上記８μｍ以下の球形トナーと同等以上の空気抵
抗力を受けるような大きさ及び形状であれば、同様の効
果を得ることができる。

【００３７】

【発明の効果】請求項１乃至６の発明によれば、チリを
解消して、良好な画質の画像を得ることができるという
優れた効果がある。なお、装置構成が簡単であり、か
つ、紙に直接記録することができるという優れた効果も
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態に係る画像形成装置の要部の概略構成
を示す斜視図。

【図２】同画像形成装置のトナー制御部材における制御
電極のパターンを示す説明図。

【図３】トナー粒径と跳ね返り距離との関係を示す説明
図。

【図４】トナー粒径と飛翔速度及び着地速度との関係を
示す説明図。

【図５】従来の画像形成装置の画像記録部の拡大模式
図。

【図６】同画像記録部におけるトナーの飛翔状態を示す
模式図。

【符号の説明】

１トナー担持体２対向電極部材３トナー制御部材３１孔３２制御電極４トナー容器５ドクターブレード６紙（記録媒体）７トナー８電源９画像電源

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者倉本信一東京都大田区中馬込１丁目３番６号株式会社リコー内 (72)発明者ペールクロッカルスウェーデンブヨルランダストランド 97 ピーオーボックス3178 エス−423 61 トルスランダ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】トナーを担持するトナー担持体と、該トナ
ー担持体と対向する対向電極と、該トナー担持体と対向
電極との間に配設され、互いに独立あるいは一連の複数
の微小開口部と各微小開口部のトナー通過を制御する複
数の制御電極部とを有するトナー飛翔制御部材とを備
え、該トナー飛翔制御部材の上記制御電極部に、画像信
号に応じて電圧を印加することにより、上記トナー担持
体上のトナーを選択的に飛翔させ、該飛翔させたトナー
を上記微小開口部に通して上記対向電極側に移行させ、
該対向電極又は該対向電極上の記録部材上に付着させる
ことで画像を形成する画像形成装置で使用されるトナー
において、上記対向電極及び上記制御電極部が該対向電極と上記ト
ナー担持体との間のトナーの飛翔空間に形成する電界に
より該トナーが受ける静電力と、該トナーの飛翔中に該
飛翔空間の空気により受ける空気抵抗力とが同じオーダ
ーになるような大きさと形状であることを特徴とするト
ナー。
【請求項２】トナーを担持するトナー担持体と、該トナ
ー担持体と対向する対向電極と、該トナー担持体と対向
電極との間に配設され、互いに独立あるいは一連の複数
の微小開口部と各微小開口部のトナー通過を制御する複
数の制御電極部とを有するトナー飛翔制御部材とを備
え、該トナー飛翔制御部材の上記制御電極部に、画像信
号に応じて電圧を印加することにより、上記トナー担持
体上のトナーを選択的に飛翔させ、該飛翔させたトナー
を上記微小開口部に通して上記対向電極側に移行させ、
該対向電極又は該対向電極上の記録部材上に付着させる
ことで画像を形成する画像形成装置で使用されるトナー
において、上記対向電極又は上記記録部材と衝突して跳ね返り、該
対向電極面に平行な方向の初速度を得て該方向に移動し
たときに、該方向の速度がゼロになるまでの該トナーの
移動距離が４０μｍ以内となる空気抵抗力を受けるよう
な大きさと形状であることを特徴とするトナー。
【請求項３】請求項１又は２のトナーにおいて、粒径が８μｍ以下であることを特徴とする球形トナー。
【請求項４】請求項１又は２のトナーにおいて、粒径が８μｍ以下の球形トナーと同等の空気抵抗力を受
けるような大きさと形状であることを特徴とするトナ
ー。
【請求項５】トナーを担持するトナー担持体と、該トナ
ー担持体と対向する対向電極と、該トナー担持体と対向
電極との間に配設され、互いに独立あるいは一連の複数
の微小開口部と各微小開口部のトナー通過を制御する複
数の制御電極部とを有するトナー飛翔制御部材とを備
え、該トナー飛翔制御部材の上記制御電極部に、画像信
号に応じて電圧を印加することにより、上記トナー担持
体上のトナーを選択的に飛翔させ、該飛翔させたトナー
を上記微小開口部に通して上記対向電極側に移行させ、
該対向電極又は該対向電極上の記録部材上に付着させる
ことで画像を形成する画像形成装置において、上記トナーとして、上記対向電極及び上記制御電極部が
トナーの飛翔空間に形成する電界により該トナーが受け
る静電力と、該トナーの飛翔中に該飛翔空間の空気によ
り受ける空気抵抗力とが同じオーダーになるような大き
さと形状であるトナーを用いたことを特徴とする画像形
成装置。
【請求項６】トナーを担持するトナー担持体と、該トナ
ー担持体と対向する対向電極と、該トナー担持体と対向
電極との間に配設され、互いに独立あるいは一連の複数
の微小開口部と各微小開口部のトナー通過を制御する複
数の制御電極部とを有するトナー飛翔制御部材とを備
え、該トナー飛翔制御部材の上記制御電極部に、画像信
号に応じて電圧を印加することにより、上記トナー担持
体上のトナーを選択的に飛翔させ、該飛翔させたトナー
を上記微小開口部に通して上記対向電極側に移行させ、
該対向電極又は該対向電極上の記録部材上に付着させる
ことで画像を形成する画像形成装置において、上記トナーとして、上記対向電極又は上記記録部材と衝
突して跳ね返り、該対向電極面に平行な方向の初速度を
得て該方向に移動したときに、水平速度がゼロになるま
での該トナーの移動距離が４０μｍ以内となる空気抵抗
力を受けるような大きさと形状であるトナーを用いたこ
とを特徴とする画像形成装置。