JPH10264436A - 画像形成装置および方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 画像形成装置において、トナーの飛翔状態を
補正して良好な画像を得る。 【解決手段】 画像形成装置において、前記対向電極
に、前記顕像化粒子を引き寄せる第１の電位と、該第１
の電位とは異なるレベルの第２の電位を印加すると共
に、前記第１の電位と前記第２の電位は、少なくとも前
記制御電極に付与する各パルス内で切り換わる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ディジタル複写機
及びファクシミリ装置の印字部や、ディジタルプリン
タ、プロッタ等に適用され、顕像剤を飛翔させることに
より記録媒体上に画像を形成する画像形成装置に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】コンピュータ、ワープロ、ファクシミリ
等から出力される電気的信号より紙等の記録材上に可視
像を形成する方法として、インクを用いるインクジェッ
ト方式やインクを溶融転写する熱転写方式、昇華する方
式、電子写真方式等による画像形成方法が知られてい
る。

【０００３】近年の高速化、高画質化、低価格化に伴い
ノンインパクト方式でプリントヘッドを一体化し、比較
的簡単な装置構成であるインクジェット方式の採用が多
くなってきているが、インクジェット方式では、液体で
あるところのインクを用いることから、紙の上でにじみ
が生じて良好な画像が得られない他、カラー印字におい
て重ね印字を行った場合にはインクの混合による混合色
の発色が期待できないことから、高品質が求められる場
合には電子写真方式のトナーによる印字が採用されてい
る。

【０００４】トナーによる印字はにじみが無く、色調の
濃い視覚的に優れた画像が得られる他、カラー化におい
て複数の色を混合した場合、定着の過程において混合さ
れ良好な混合色が得られる。

【０００５】このようなことから、インクジェット方式
の簡単なプロセスとトナーによる画像を組み合わせたト
ナーによる直接印字方式が提案されている。

【０００６】例えば、特開昭６１−２１６６号公報で
は、現像剤搬送担体と、制御部材と、記録体及び背面電
極からなる画像形成装置において、現像剤搬送担体と背
面電極との間の電界を制御することにより記録体上に画
像を形成する構成となっている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】前述した特開昭６１−
２１６６号公報のような構成において、制御部材の開口
部を通過したトナーを背面電極に電気的に引き寄せ印刷
用紙上に画像を形成させているが、トナーを電界により
背面電極方向に引き寄せると、用紙上に一旦付着したト
ナーがその飛翔速度によりバウンドし形成されるべきド
ット領域外に飛び散ってしまい、画像のレベルを低下さ
せてしまう。

【０００８】この飛び散りを防ぐためにはトナー飛翔速
度を遅くしなくてはならないが、これを行おうとする
と、トナー担持体と背面電極間に生じる電界を制御しな
くてはならない。例えば背面電極を高くするとそれだけ
トナー担持体と背面電極間の電界が強くなり、トナー飛
翔速度も速くなってしまうためトナーの飛び散りが多く
なる。

【０００９】このため、飛び散りを無くそうとすると背
面電極に印加する電圧を低くしなくてはならないが、こ
の場合、開口部を通過するトナー飛翔量を減少させてし
まい、所望のトナー飛翔量のドットを形成することはで
きない。

【００１０】そこで、本発明では少なくとも飛翔したト
ナーが印刷用紙上に着地するタイミング時において、背
面電極に印加する電圧を、トナーを引き寄せるべく画像
形成時に印加する電圧レベルよりも低く設定することに
より、トナー飛翔速度を減速させ、用紙上に一旦着地し
たトナーがバウンドし、形成されるべきドット領域外に
飛び散ってしまうのを防ぐことであり、マトリクス状に
構成された制御電極のスキャン電位が印加される電極群
に印加するパルスタイミング内で前記背面電極に印加す
る電圧を制御することにより、全ゲートを通過するトナ
ーに対して前記制御を作用させることを可能とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の画像形成
装置は、顕像化粒子を担持する担持体と、該担持体に対
向配置された対向電極と、これら担持体と対向電極との
間に配置され、顕像化粒子の通過部となる複数個のゲー
トを有する制御電極と、該制御電極と前記対向電極との
間に搬送され、画像を記録する記録媒体と、前記担持体
と前記対向電極との間に所定の電位差を生じさせる電位
を付与する電位付与手段とを備え、前記制御電極に発生
する電界により前記顕像化粒子の前記ゲートの通過を制
御して前記記録媒体上に画像を形成する画像形成装置に
おいて、前記対向電極に、前記顕像化粒子を引き寄せる
第１の電位と、該第１の電位とは異なるレベルの第２の
電位を印加すると共に、前記第１の電位と前記第２の電
位は、少なくとも前記制御電極に付与する各パルス内で
切り換わることを特徴とする画像形成装置である。

【００１２】請求項２記載の画像形成装置は、前記対向
電極に印加される前記第１の電位をＡ、前記第２の電位
をＢとした場合、前記担持体と前記対向電極間の電位差
をＡ＞Ｂとすることを特徴とする請求項１記載の画像形
成装置である。

【００１３】請求項３記載の画像形成装置は、前記対向
電極に印加される前記第１の電位の印加時間をＣ、前記
第２の電位の印加時間をＤとした場合、その関係をＣ＞
Ｄとすることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置
である。

【００１４】請求項４記載の画像形成装置は、前記対向
電極に印加される前記第１の電位と前記第２の電位は、
少なくとも同極性であることを特徴とする請求項１記載
の画像形成装置である。

【００１５】請求項５記載の画像形成装置は、前記対向
電極に印加される前記第２の電位は、少なくとも前記第
１の電位を分圧して得ることを特徴とする請求項１記載
の画像形成装置である。

【００１６】請求項６記載の画像形成装置の制御方法
は、顕像化粒子を担持する担持体と、該担持体に対向配
置された対向電極と、これら担持体と対向電極との間に
配置された絶縁性基板と、該絶縁性基板に設けられた顕
像剤の通過部となる複数個のゲートと、該複数のゲート
の周囲であって、前記絶縁性基板の前記担持体側に設け
られた第１電極群及び前記対向電極側に設けられた第２
電極群を少なくとも２つ以上の電極群からなる制御電極
と、該制御電極と前記対向電極との間に搬送され、画像
を記録する記録媒体と、前記担持体と前記対向電極との
間に所定の電位差を生じさせる電位を付与する電位付与
手段とを備え、前記制御電極に発生する電界により前記
顕像化粒子の前記ゲートの通過を制御して前記記録媒体
上に画像を形成する画像形成装置の制御方法において、
前記制御電極の前記第１電極群及び前記第２電極群のう
ち、どちらか一方の電極群におけるそれぞれの電極群に
対し、パルスによるスキャン電位を印加し、前記対向電
極に、前記顕像化粒子を引き寄せる第１の電位と、該第
１の電位とは異なるレベルの第２の電位を印加すると共
に、前記第１の電位と前記第２の電位は、少なくとも前
記制御電極の前記スキャン電位が印加される電極群にお
ける、各電極群に印加する各パルス内で切り換えられる
ことを特徴とする画像形成装置の制御方法である。

【００１７】請求項７記載の画像形成装置の制御方法
は、前記制御電極の前記パルスによるスキャン電位が印
加される前記第１電極群及び前記第２電極群のうち、ど
ちらか一方の電極群において、前記パルスは、前記顕像
化粒子の前記ゲートの通過を阻止するべく方向の電位を
含むと共に、少なくとも電位が付与されている期間内に
前記対向電極に前記第２の電位を印加することを特徴と
する請求項６記載の画像形成装置の制御方法である。

【００１８】

【発明の実施の形態】本発明の一実施例について説明す
れば以下の通りである。

【００１９】尚、以下の説明においては、負帯電のトナ
ーに対応する構成を備えた画像形成装置について詳述す
るが、正帯電のトナーを使用する場合には、それに応じ
て適宜各印加電圧の極性を設定すれば良い。本実施例に
係る画像形成装置を搭載したプリンタの断面を図１に示
し、各要素について図２を用いてその概要を説明する。

【００２０】図２のように、印字部１０２は、ホストコ
ンピュータからの画像信号に応じた画像を、顕像剤とし
てのトナー１２を使用して記録媒体である用紙８上に顕
像化するものである。つまり、本画像形成装置は、トナ
ー１２の飛翔を画像信号に基づいて制御することにより
紙上に画像を直接形成するものである。

【００２１】画像形成部３への用紙の入紙側には、給紙
部１０１が設けられている。給紙部１０１には、記録媒
体としての用紙８を収容する用紙カセット７、この用紙
カセット７から用紙８を送り出すピックアップローラ
５、供給された用紙８をガイドする図示しない給紙ガイ
ド及び一対のレジストローラからなる。

【００２２】また、給紙部１０１は、用紙８が供給され
たことを検出する給紙センサ（図示せず）を備えてい
る。前記のピックアップローラ５は、図示しない駆動装
置によって駆動される。

【００２３】また、画像形成部３からの用紙８の出紙側
には、画像形成部３にて用紙８上に形成されたトナー像
を加熱及び加圧することにより用紙８に定着させる定着
部１０３が設けられている。定着部１０３は、ヒーター
４０、加熱ローラ４１、加圧ローラ４２、温度センサ４
３及び温度制御回路５４からなる。加熱ローラ４１は、
例えば厚さ２ｍｍのアルミニウム管からなる。ヒーター
４０は、例えばハロゲンランプからなり加熱ローラ４１
に内蔵されている。加圧ローラ４２は、例えばシリコー
ン樹脂からなる。

【００２４】そして、互いに対向して設けられた前記加
熱ローラ４１及び加圧ローラ４２には、用紙８を挟んで
加圧することができるように、それぞれの軸の両端に図
示しないスプリング等によって例えば２ｋｇの荷重が加
えられている。温度センサ４３は、加熱ローラ４１表面
の温度を測定する。温度制御回路５４は、後述する主制
御部によって制御されており、温度センサ４３の測定結
果に基づいてヒーター４０のＯＮ／ＯＦＦ等を制御し、
加熱ローラ４１の表面温度を例えば１５０℃に保持す
る。

【００２５】また、定着部１０３は用紙８が排出したこ
とを検出する排紙センサ（図示せず）を備えている。
尚、ヒーター４０、加熱ローラ４１、加圧ローラ４２等
の材質は特に限定されるものではない。

【００２６】また、加熱ローラ４１表面の温度は特に限
定されるものではない。さらに、定着部１０３は、用紙
８を加熱若しくは加圧することによりトナー像を定着さ
せる構成となっていても良い。

【００２７】また、図示しないが定着部１０３からの用
紙８の出紙側には、定着部１０３で処理された用紙８を
排紙トレイ上に排出する排紙ローラ、及び排出された用
紙８を受ける排紙トレイが設けられている。前記の加熱
ローラ４１、加圧ローラ４２及び排紙ローラは、図示し
ない駆動装置によって駆動される。

【００２８】画像形成部３のトナー供給部４は、顕像剤
としてのトナー １２が収容されているトナー収容槽１
１、トナー１２を磁気力により担持する円筒状の担持体
（スリーブ）としてのトナー担持体１０及びトナー収容
槽１１内部に設けられトナー１２を帯電すると共に、ト
ナー担持体１０の外周面に担持されるトナー層の厚さを
規制するドクターブレード１３からなる。

【００２９】ドクターブレード１３は、トナー担持体１
０の回転方向における上流側に、トナー担持体１０の外
周面からの距離が例えば６０μｍとなるように設けられ
ている。トナー１２は、例えば平均粒径が６μｍの磁性
トナーであり、ドクターブレード１３により、例えば帯
電量が−４μＣ／ｇ〜−５μＣ／ｇとなるように電荷が
付与されている。

【００３０】尚、ドクターブレード１３とトナー担持体
１０との距離は特に限定されるものではない。また、ト
ナー１２の平均粒径や帯電量等は特に限定されるもので
はない。

【００３１】トナー担持体１０は、図示しない駆動装置
によって駆動され図中、矢印Ａ方向に例えばその表面の
速度が８０ｍｍ／ｓｅｃで回転する。また、トナー担持
体１０は接地されると共に、トナー担持体１０内部にお
けるドクターブレード１３と対向する位置及び後述する
制御電極２０と対向する位置に図示しない磁石が配置さ
れている。

【００３２】これにより、トナー担持体１０は、その外
周面にトナー１２を担持することができるようになって
いる。また、トナー担持体１０の外周面に担持されたト
ナー１２は、該外周面における前記位置に対応する位置
で穂立ちを形成する。

【００３３】尚、トナー担持体１０の回転速度は特に限
定されるものではない。また、トナー担持体１０は、磁
気力によりトナー１２を担持する代わりに、電気力、又
は電気力及び磁気力により担持する構成となっていても
良い。

【００３４】画像形成部３の印刷部は、例えば厚さ１ｍ
ｍのアルミニウム板からなり、トナー担持体１０の外周
面と対向する対向電極３０と、該対向電極３０に印加す
る高電圧を発生させる後述する対向電極電源５２と、前
記トナー担持体１０との間に設けられた制御電極２０
と、吸引力により用紙８を吸着搬送するファンモータ６
とを備えている。

【００３５】ここで、本画像形成装置の画像形成工程に
ついて説明する。先ず、図示しないホストコンピュータ
からの信号を受けたプリンタの主制御部は画像形成動作
を開始する。

【００３６】即ち、ホストコンピュータの情報である画
像データを制御電極の配列パターンに変換した後、制御
電極制御部に送られる。プリンタの主制御部は、図示し
ない駆動装置を作動させ、この駆動装置に回転駆動され
るピックアップローラ５により用紙カセット７内の用紙
８が画像形成部３方向へ送り出されると共に、正常な給
紙状態であることが給紙センサにて検出される。ピック
アップローラ５によって送り出された用紙８は画像形成
部３へ搬送される。

【００３７】その後、画像データに応じて制御電極制御
部から信号が出力され、それぞれの電位切換え手段によ
り制御電極２０に電圧が印加される。この印加される電
圧は例えば１５０Ｖ若しくは−２００Ｖに印加され、制
御電極付近の電界が制御される。即ち制御電極２０のゲ
ートにおいて、画像データに応じてトナー担持体１０か
ら対向電極３０へのトナー１２の飛翔の阻止とその解除
とが適宜行われる。これにより出紙側に向かって３０ｍ
ｍ／ｓｅｃの速度で移動している用紙８上に画像信号に
応じたトナー像が形成される。

【００３８】トナー像が形成された用紙８は定着部１０
３に搬送された後に、該定着部１０３でトナー像が用紙
８に定着される。トナー像が定着された用紙８は、排紙
ローラにて紙トレイ上に排出されると共に、正常に排出
されたことを排紙センサにて検出される。この検出動作
に基づいてプリンタの主制御部は印刷動作の正常な終了
を判断する。

【００３９】以上の画像形成動作により、用紙８上に良
好な画像が形成される。本画像形成装置は用紙８上に画
像を直接形成するので、従来の画像形成装置で用いられ
ている感光体や誘電体ドラム等の顕像体が不要となって
いる。従って、顕像体から用紙８に画像を転写する転写
動作が省略されるので画像の劣化を生じない。このた
め、装置の信頼性が向上すると共に、装置の構成が簡単
化され、また、部品点数が削減されるので小型化、低廉
化が可能となっている。

【００４０】（実施例１）上記のような画像形成装置に
おいて、制御電極２０は図３に示すように絶縁性基板２
１、各々独立したリング状の導電体、即ちリング状電極
２２及び各リング状電極２２に対応するように開口部が
設けられた板状のシールド電極２３からなっている。絶
縁性基板２１は、例えばポリイミド樹脂からなり、厚さ
２５μｍに形成されている。

【００４１】また、絶縁性基板２１には後述するゲート
２４となるべき孔が形成されている。リング状電極２２
は、例えば銅箔からなり前記孔の周りに設けられており
所定の配列に従って配置されている。また、各孔の開口
部は例えば１６０μｍに形成されており、トナー担持体
１０から対向電極３０へ飛翔するトナー１２の通過部と
なっている。以下、この通過部をゲート２４と称するこ
ととする。シールド電極２３は、例えば銅箔からなり前
記ゲート２４とその周りに設けられた前記リング状電極
２２に対応するように開口部が設けられている。

【００４２】尚、制御電極２０とトナー担持体１０との
距離は特に限定されるものではない。また、各リング状
電極２２には開口部径が２２０μｍの開口部が設けられ
ている。また、ゲート２４の大きさや、絶縁性基板２
１、リング状電極２２及びシールド電極２３の材質や厚
さ等は特に限定されるものではない。

【００４３】前記のゲート２４、即ちリング状電極２２
に形成された孔は、例えば２５６０個形成されており、
各リング状電極２２は、給電線２５を介して電位切換え
手段に電気的に接続されている。尚、リング状電極２２
の個数は特に限定されるものではない。

【００４４】前記リング状電極２２表面、シールド電極
２３表面及び給電線２５表面は、厚さ３０μｍの図示し
ない絶縁体層で覆われており、これによりリング状電極
２２同士の絶縁性、給電線２５同士の絶縁性及び互いに
接続されていないリング状電極２２と給電線２５との間
の絶縁性が確保されていると共に、リング状電極２２表
面、シールド電極２３表面及び給電線２５表面が、他の
部材或いは導電性物質とショートしないように保護され
ている。尚、絶縁体層の材質や厚さ等は特に限定される
ものではない。

【００４５】続いて、制御電極２０に対向して配置され
ている対向電極３０の制御について説明する。対向電極
３０は、第１０図に示すように対向電極電源５２により
図４に示すようなタイミングパルスで制御される。図４
のように対向電極３０は制御電極２０の各リング状電極
２２に印加されるパルス電位に同期してトナー１２を引
き寄せる方向の電位と、トナー１２を引き寄せ且つその
速度を減速させる電位とに切り換えられる。

【００４６】これは、少なくとも飛翔したトナーが印刷
用紙上に着地するタイミング時において、背面電極に印
加する電圧を、トナーを引き寄せるべく画像形成時に印
加する電圧レベルよりも低く設定することにより、トナ
ー飛翔速度を減速させ、用紙上に一旦着地したトナーが
バウンドし、形成されるべきドット領域外に飛び散って
しまうのを防ぐためである。しかもそのパルスは、例え
ば第８図及び第９図に示されるように、電圧レベルとし
てはトナー１２を引き寄せる方向の電位を２．３ｋＶ、
トナー １２を引き寄せ且つその速度を減速させる電位
を１．３ｋＶと規定し、その印加時間を電圧レベルとし
てはトナー１２を引き寄せる方向の電位印加時間を２０
０μｓｅｃ、トナー１２を引き寄せ且つその速度を減速
させる電位印加時間を１００μｓｅｃと規定している。

【００４７】これは、トナー１２を引き寄せる方向の電
位印加時間を極力長くし、所望のトナー飛翔量を得るた
めである。また、トナー１２を引き寄せる方向の電位
と、トナー１２を引き寄せ且つその速度を減速させる電
位は少なくとも同極性としなければならない。なぜな
ら、例えばトナー１２を引き寄せ且つその速度を減速さ
せる電位をトナー１２を引き寄せる方向の電位とは逆極
性の電位を印加した場合、既に飛翔して用紙８上に付着
したトナー１２と対向電極３０との電界の関係において
互いに反発する力が作用して形成したドットを乱してし
まう恐れがあるため、少なくとも両電位は同極性としな
ければならないのである。

【００４８】さらに、図１０に示すように対向電極電源
５２の構成は、前記両電位のうち、高いレベルの電位、
即ちトナー１２を引き寄せる方向の電位の出力から抵抗
を介して分圧し、もう一方のトナー１２を引き寄せ且つ
その速度を減速させる電位を得る回路構成とすること
で、非常に簡単な構成で両電位を得ることが可能とな
り、低廉化が図れる。

【００４９】尚、トナー１２を引き寄せる方向の電位レ
ベル、トナー１２を引き寄せ且つその速度を減速させる
電位レベル、及びトナー１２を引き寄せる方向の電位印
加時間、トナー１２を引き寄せ且つその速度を減速させ
る電位印加時間は、トナー１２の特性値又はプリント速
度等により、本発明が言わんとする構成を逸脱しない範
囲において変更可能である。

【００５０】このように、対向電極に、前記顕像化粒子
を引き寄せる第１の電位と、該第１の電位とは異なるレ
ベルの第２の電位を印加すると共に、前記第１の電位と
前記第２の電位は、少なくとも前記制御電極の各リング
状電極２２に印加するパルス電位内で切り換えられるこ
とで、飛翔した顕像化粒子が前記記録媒体上に着地した
時に生じるバウンドにより、形成されるべきドットの領
域外に飛び散るのを防止し、常に高品位な画像を提供す
ることができるのである。

【００５１】（実施例２）上記のような画像形成装置に
おいて、制御電極２０は図５に示すように対向電極３０
表面の接線方向と平行をなし且つ対向電極３０と対向し
て２次元的に広がっており、トナー担持体１０から対向
電極３０方向へのトナー流が通過可能な構造となってい
る。そして、この制御電極２０に供給される電位によ
り、トナー担持体１０表面のトナー １２に付与された
電界が変化し、トナー担持体１０から対向電極３０への
トナー飛翔が制御される。

【００５２】前記制御電極２０は、トナー担持体１０外
周面からの距離が例えば１００μｍとなるように設けら
れており、図示しない支持部材により固定されている。
図５に示すように制御電極２０は絶縁性基板２１、制御
電極電源５０ａ、５０ｂ、各々独立した帯状の導電体、
即ち帯状電極２００−１、２００−２…２００−６４０
と、２１０−１、２１０−２、２１０−３、２１０−
４、及び給電線２５からなっている。絶縁性基板２１
は、例えばポリイミド樹脂からなり、厚さ２５μｍに形
成されている。

【００５３】また、絶縁性基板２１にはゲートとなるべ
き孔が形成されている。帯状電極２００−１、２００−
２…２００−６４０と、２１０−１、２１０−２、２１
０−３、２１０−４は、例えば銅箔からなり、前記絶縁
性基板２１におけるトナー担持体１０側表面と対向電極
３０側、即ち前記孔の周りに設けられており、所定の配
列に従って配置されている。帯状電極２００−１、２０
０−２…２００−６４０と、２１０−１、２１０−２、
２１０−３、２１０−４は、例えば直径２２０μｍ、厚
さ３０μｍに形成されている。

【００５４】また、帯状電極２００−１、２００−２…
２００−６４０と、２１０−１、２１０−２、２１０−
３、２１０−４の開口部は、例えば直径２００μｍに形
成されており、トナー担持体１０から対向電極３０へ飛
翔するトナー１２の通過部となっている。ここで、この
通過部を以下、ゲートと称する。

【００５５】尚、制御電極２０とトナー担持体１０との
距離は特に限定されるものではない。また、ゲートの大
きさや、絶縁性基板２１及び帯状電極２００−１、２０
０−２…２００−６４０と、２１０−１、２１０−２、
２１０−３、２１０−４の材質や厚さ等は特に限定され
るものではない。

【００５６】前記ゲート３００は例えば２５６０個形成
されており、各帯状電極２００−１、２００−２…２０
０−６４０と、２１０−１、２１０−２、２１０−３、
２１０−４は、給電線２２を介して制御電極電源５０
ａ、５０ｂに電気的に接続されている。前記ゲート３０
０の個数は、Ａ４判の用紙の横幅における解像度３００
ｄｐｉ（ｄｏｔ ｐｅｒ ｉｎｃｈ）に相当する。尚、
帯状電極２００−１、２００−２…２００−６４０と、
２１０−１、２１０−２、２１０−３、２１０−４の個
数は特に限定されるものではない。

【００５７】また、前記帯状電極２００−１、２００−
２…２００−６４０と、２１０−１、２１０−２、２１
０−３、２１０−４表面及び給電線２２表面は、厚さ３
０μｍの絶縁体層（図示せず）で覆われており、これに
より、帯状電極２００−１、２００−２…２００−６４
０と、２１０−１、２１０−２、２１０−３、２１０−
４同士の絶縁性、給電線２２同士の絶縁性、及び互いに
接続されていない帯状電極２００−１、２００−２…２
００−６４０と、２１０−１、２１０−２、２１０−
３、２１０−４と給電線２２との間の絶縁性が確保され
ている。尚、絶縁体層の材質や厚さ等は特に限定される
ものではない。

【００５８】制御電極２０の各帯状電極２００−１、２
００−２…２００−６４０と、２１０−１、２１０−
２、２１０−３、２１０−４は、制御電極電源５０ａ、
５０ｂにより画像データに応じて制御されるが、その制
御内容は、例えば帯状電極２００−１、２００−２…２
００−６４０を列電極、帯状電極２１０−１、２１０−
２、２１０−３、２１０−４を行電極と定義した場合、
行電極の制御電極電源５０ａは、１発の入力パルスを例
えばシフトレジスタにより４本の出力に展開し、これを
図６に示すタイミングチャートのように各電極毎にスキ
ャンさせる。この行電極の各パルス電圧に応じて列電極
は所定の電極を制御電極電源５０ｂによりＯＮさせる。

【００５９】ここで、具体的に図５のゲート３００−１
と３００−６４０がＯＮで他のゲート３００がＯＦＦの
場合は以下の制御となる。先ず、制御電極電源５０ａに
よって行電極２１０−４がＯＮ、他の行電極２１０−１
〜３はＯＦＦ、制御電極電源５０ｂによって列電極２０
０−１はＯＮ、２００−２〜６４０はＯＦＦとされ、ま
ず行列共にＯＮとなったゲート３００−１が印字され
る。

【００６０】次に制御電極電源５０ａによって行電極２
２０−４がＯＮ、他の行電極２１０−１〜３はＯＦＦ、
列電極２００−６４０はＯＮ、２００ａ−１〜６３９は
ＯＦＦとされ、行列共にＯＮとなったゲート３００−６
４０が印字される。

【００６１】続いて、制御電極２０に対向して配置され
ている対向電極３０の制御について説明する。対向電極
３０は、図１０に示すように対向電極電源５２により図
６に示すようなタイミングパルスで制御される。図６の
ように対向電極３０は制御電極２０の行電極２１０−
１、２１０−２、２１０−３、２１０−４に印加される
パルス電位に同期してトナー１２を引き寄せる方向の電
位と、トナー１２を引き寄せ且つその速度を減速させる
電位とに切り換えられる。

【００６２】これは、少なくとも飛翔したトナーが印刷
用紙上に着地するタイミング時において、背面電極に印
加する電圧を、トナーを引き寄せるべく画像形成時に印
加する電圧レベルよりも低く設定することにより、トナ
ー飛翔速度を減速させ、用紙上に一旦着地したトナーが
バウンドし、形成されるべきドット領域外に飛び散って
しまうのを防ぐためである。

【００６３】しかもそのパルスは、例えば図８及び図９
に示されるように、電圧レベルとしてはトナー１２を引
き寄せる方向の電位を２．３ｋＶ、トナー１２を引き寄
せ且つその速度を減速させる電位を１．３ｋＶと規定
し、その印加時間を電圧レベルとしてはトナー１２を引
き寄せる方向の電位印加時間を２００μｓｅｃ、トナー
１２を引き寄せ且つその速度を減速させる電位印加時間
を１００μｓｅｃと規定している。

【００６４】これは、トナー１２を引き寄せる方向の電
位印加時間を極力長くし、所望のトナー飛翔量を得るた
めである。また、トナー１２を引き寄せる方向の電位
と、トナー１２を引き寄せ且つその速度を減速させる電
位は少なくとも同極性としなければならない。なぜな
ら、例えばトナー１２を引き寄せ且つその速度を減速さ
せる電位をトナー１２を引き寄せる方向の電位とは逆極
性の電位を印加した場合、既に飛翔して用紙８上に付着
したトナー１２と対向電極３０との電界の関係において
互いに反発する力が作用して形成したドットを乱してし
まう恐れがあるため、少なくとも両電位は同極性としな
ければならないのである。

【００６５】さらに、図１０に示すように対向電極電源
５２の構成は、前記両電位のうち、高いレベルの電位、
即ちトナー１２を引き寄せる方向の電位の出力から抵抗
を介して分圧し、もう一方のトナー１２を引き寄せ且つ
その速度を減速させる電位を得る回路構成とすること
で、非常に簡単な構成で両電位を得ることが可能とな
り、低廉化が図れる。尚、トナー１２を引き寄せる方向
の電位レベル、トナー１２を引き寄せ且つその速度を減
速させる電位レベル、及びトナー１２を引き寄せる方向
の電位印加時間、トナー１２を引き寄せ且つその速度を
減速させる電位印加時間は、トナー１２の特性値又はプ
リント速度等により、本発明が言わんとする構成を逸脱
しない範囲において変更可能である。

【００６６】このように、対向電極に、前記顕像化粒子
を引き寄せる第１の電位と、該第１の電位とは異なるレ
ベルの第２の電位を印加すると共に、前記第１の電位と
前記第２の電位は、少なくとも前記制御電極の前記スキ
ャン電位が印加される電極群における、各電極群に印加
するパルス電位内で切り換えられることで、飛翔した顕
像化粒子が前記記録媒体上に着地した時に生じるバウン
ドにより、形成されるべきドットの領域外に飛び散るの
を防止し、常に高品位な画像を提供することができるの
である。

【００６７】（実施例３）上記のような画像形成装置に
おいて、制御電極２０は図５に示すように対向電極３０
表面の接線方向と平行をなし且つ対向電極３０と対向し
て２次元的に広がっており、トナー担持体１０から対向
電極３０方向へのトナー流が通過可能な構造となってい
る。そして、この制御電極２０に供給される電位によ
り、トナー担持体１０表面のトナー１２に付与された電
界が変化し、トナー担持体１０から対向電極３０へのト
ナー飛翔が制御される。

【００６８】前記制御電極２０は、トナー担持体１０外
周面からの距離が例えば１００μｍとなるように設けら
れており、図示しない支持部材により固定されている。
図５に示すように制御電極２０は絶縁性基板２１、制御
電極電源５０ａ、５０ｂ、各々独立した帯状の導電体、
即ち帯状電極２００−１、２００−２…２００−６４０
と、２１０−１、２１０−２、２１０−３、２１０−
４、及び給電線２５からなっている。絶縁性基板２１
は、例えばポリイミド樹脂からなり、厚さ２５μｍに形
成されている。

【００６９】また、絶縁性基板２１にはゲートとなるべ
き孔が形成されている。帯状電極２００−１、２００−
２…２００−６４０と、２１０−１、２１０−２、２１
０−３、２１０−４は、例えば銅箔からなり、前記絶縁
性基板２１におけるトナー担持体１０側表面と対向電極
３０側、即ち前記孔の周りに設けられており、所定の配
列に従って配置されている。帯状電極２００−１、２０
０−２…２００−６４０と、２１０−１、２１０−２、
２１０−３、２１０−４は、例えば直径２２０μｍ、厚
さ３０μｍに形成されている。

【００７０】また、帯状電極２００−１、２００−２…
２００−６４０と、２１０−１、２１０−２、２１０−
３、２１０−４の開口部は、例えば直径２００μｍに形
成されており、トナー担持体１０から対向電極３０へ飛
翔するトナー１２の通過部となっている。ここで、この
通過部を以下、ゲートと称する。

【００７１】尚、制御電極２０とトナー担持体１０との
距離は特に限定されるものではない。また、ゲートの大
きさや、絶縁性基板２１及び帯状電極２００−１、２０
０−２…２００−６４０と、２１０−１、２１０−２、
２１０−３、２１０−４の材質や厚さ等は特に限定され
るものではない。

【００７２】前記ゲート３００は例えば２５６０個形成
されており、各帯状電極２００−１、２００−２…２０
０−６４０と、２１０−１、２１０−２、２１０−３、
２１０−４は、給電線２２を介して制御電極電源５０
ａ、５０ｂに電気的に接続されている。前記ゲート３０
０の個数は、Ａ４判の用紙の横幅における解像度３００
ｄｐｉ（ｄｏｔ ｐｅｒ ｉｎｃｈ）に相当する。尚、
帯状電極２００−１、２００−２…２００−６４０と、
２１０−１、２１０−２、２１０−３、２１０−４の個
数は特に限定されるものではない。

【００７３】また、前記帯状電極２００−１、２００−
２…２００−６４０と、２１０−１、２１０−２、２１
０−３、２１０−４表面及び給電線２２表面は、厚さ３
０μｍの絶縁体層（図示せず）で覆われており、これに
より、帯状電極２００−１、２００−２…２００−６４
０と、２１０−１、２１０−２、２１０−３、２１０−
４同士の絶縁性、給電線２２同士の絶縁性、及び互いに
接続されていない帯状電極２００−１、２００−２…２
００−６４０と、２１０−１、２１０−２、２１０−
３、２１０−４と給電線２２との間の絶縁性が確保され
ている。尚、絶縁体層の材質や厚さ等は特に限定される
ものではない。

【００７４】制御電極２０の各帯状電極２００−１、２
００−２…２００−６４０と、２１０−１、２１０−
２、２１０−３、２１０−４は、制御電極電源５０ａ、
５０ｂにより画像データに応じて制御されるが、その制
御内容は、例えば帯状電極２００−１、２００−２…２
００−６４０を列電極、帯状電極２１０−１、２１０−
２、２１０−３、２１０−４を行電極と定義した場合、
行電極の制御電極電源５０ａは、１発の入力パルスを例
えばシフトレジスタにより４本の出力に展開し、これを
図７に示すタイミングチャートのように各電極毎にスキ
ャンさせる。

【００７５】この行電極の各パルス電圧に応じて列電極
は所定の電極を制御電極電源５０ｂによりＯＮさせる
が、この時、各行電極のパルスでトナーの飛翔を阻止す
るべく方向の電圧が印加されている領域においては列電
極に同じくトナーの飛翔を阻止するべく電圧を印加す
る。これは、行電極において、パルスとパルスの間にＯ
ＦＦ期間を設けることによりトナーが形成されるべきド
ットの領域外に飛翔する所謂トナー漏れを防止するため
である。

【００７６】ここで、具体的に図５のゲート３００−１
と３００−６４０がＯＮで他のゲート３００がＯＦＦの
場合は以下の制御となる。先ず、制御電極電源５０ａに
よって行電極２１０−４がＯＮ、他の行電極２１０−１
〜３はＯＦＦ、制御電極電源５０ｂによって列電極２０
０−１はＯＮ、２００−２〜６４０はＯＦＦとされ、ま
ず行列共にＯＮとなったゲート３００−１が印字され
る。

【００７７】次に制御電極電源５０ａによって行電極２
２０−４がＯＮ、他の行電極２１０−１〜３はＯＦＦ、
列電極２００−６４０はＯＮ、２００ａ−１〜６３９は
ＯＦＦとされ、行列共にＯＮとなったゲート３００−６
４０が印字される。

【００７８】続いて、制御電極２０に対向して配置され
ている対向電極３０の制御について説明する。対向電極
３０は、第１０図に示すように対向電極電源５２により
図７に示すようなタイミングパルスで制御される。図７
のように対向電極３０は制御電極２０の行電極２１０−
１、２１０−２、２１０−３、２１０−４に印加される
パルス電位に同期してトナー１２を引き寄せる方向の電
位と、トナー１２を引き寄せ且つその速度を減速させる
電位とに切り換えられ、且つトナー１２を引き寄せ且つ
その速度を減速させる電位を制御電極２０の行電極の各
パルスのトナーの通過を阻止すべき方向の電位が印加さ
れている期間内に印加される。

【００７９】これは、少なくとも飛翔したトナーが印刷
用紙上に着地するタイミング時において、背面電極に印
加する電圧を、トナーを引き寄せるべく画像形成時に印
加する電圧レベルよりも低く設定することにより、トナ
ー飛翔速度を減速させ、用紙上に一旦着地したトナーが
バウンドし、形成されるべきドット領域外に飛び散って
しまうのを防ぐためである。

【００８０】さらに、制御電極２０の行電極の各パルス
におけるトナー１２を飛翔させるべき方向の電位が印加
されている間にトナー１２を引き寄せる方向の電位を対
向電極３０に印加することでトナー飛翔量を減らす事無
く所望の制御が実現できる。しかもそのパルスは、例え
ば図８及び図９に示されるように、電圧レベルとしては
トナー１２を引き寄せる方向の電位を２．３ｋＶ、トナ
ー１２を引き寄せ且つその速度を減速させる電位を１．
３ｋＶと規定し、その印加時間を電圧レベルとしてはト
ナー１２を引き寄せる方向の電位印加時間を２００μｓ
ｅｃ、トナー１２を引き寄せ且つその速度を減速させる
電位印加時間を１００μｓｅｃと規定している。

【００８１】これは、トナー１２を引き寄せる方向の電
位印加時間を極力長くし、所望のトナー飛翔量を得るた
めである。また、トナー１２を引き寄せる方向の電位
と、トナー１２を引き寄せ且つその速度を減速させる電
位は少なくとも同極性としなければならない。なぜな
ら、例えばトナー１２を引き寄せ且つその速度を減速さ
せる電位をトナー１２を引き寄せる方向の電位とは逆極
性の電位を印加した場合、既に飛翔して用紙８上に付着
したトナー１２と対向電極３０との電界の関係において
互いに反発する力が作用して形成したドットを乱してし
まう恐れがあるため、少なくとも両電位は同極性としな
ければならないのである。

【００８２】さらに、図１０に示すように対向電極電源
５２の構成は、前記両電位のうち、高いレベルの電位、
即ちトナー１２を引き寄せる方向の電位の出力から抵抗
を介して分圧し、もう一方のトナー１２を引き寄せ且つ
その速度を減速させる電位を得る回路構成とすること
で、非常に簡単な構成で両電位を得ることが可能とな
り、低廉化が図れる。

【００８３】尚、トナー１２を引き寄せる方向の電位レ
ベル、トナー１２を引き寄せ且つその速度を減速させる
電位レベル、及びトナー１２を引き寄せる方向の電位印
加時間、トナー１２を引き寄せ且つその速度を減速させ
る電位印加時間は、トナー１２の特性値又はプリント速
度等により、本発明が言わんとする構成を逸脱しない範
囲において変更可能である。

【００８４】このように、対向電極に、前記顕像化粒子
を引き寄せる第１の電位と、該第１の電位とは異なるレ
ベルの第２の電位を印加すると共に、前記第１の電位と
前記第２の電位は、少なくとも前記制御電極の前記スキ
ャン電位が印加される電極群における、各電極群に印加
するパルス電位内で切り換えられることで、飛翔した顕
像化粒子が前記記録媒体上に着地した時に生じるバウン
ドにより、形成されるべきドットの領域外に飛び散るの
を防止し、常に高品位な画像を提供することができるの
である。

【００８５】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、顕像化粒
子を担持する担持体と、該担持体に対向配置された対向
電極と、これら担持体と対向電極との間に配置され、顕
像化粒子の通過部となる複数個のゲートを有する制御電
極と、該制御電極と前記対向電極との間に搬送され、画
像を記録する記録媒体と、前記担持体と前記対向電極と
の間に所定の電位差を生じさせる電位を付与する電位付
与手段とを備え、前記制御電極に発生する電界により前
記顕像化粒子の前記ゲートの通過を制御して前記記録媒
体上に画像を形成する画像形成装置において、前記対向
電極に、前記顕像化粒子を引き寄せる第１の電位と、該
第１の電位とは異なるレベルの第２の電位を印加すると
共に、前記第１の電位と前記第２の電位は、少なくとも
前記制御電極に付与する各パルス内で切り換わること
で、飛翔した顕像化粒子が前記記録媒体上に着地した時
に生じるバウンドにより、形成されるべきドットの領域
外に飛び散るのを防止し、常に高品位な画像を提供する
ことができる。

【００８６】請求項２記載の発明によれば、前記顕像化
粒子が負極性に帯電する顕像化粒子であって、前記対向
電極に印加される前記第１の電位をＡ、前記第２の電位
をＢとした場合、前記担持体と前記対向電極間の電位差
をＡ＞Ｂとすることで、顕像化粒子の飛翔量を減少させ
る事無く、前記顕像化粒子の飛び散りを防止し、印字品
位の高い画像を形成することができる。

【００８７】請求項３記載の発明によれば、前記対向電
極に印加される前記第１の電位の印加時間をＣ、前記第
２の電位の印加時間をＤとした場合、その関係をＣ＞Ｄ
とすることで、顕像化粒子の飛翔量を減少させる事無
く、前記顕像化粒子の飛び散りを防止し、印字品位の高
い画像を形成することができる。

【００８８】請求項４記載の発明によれば、前記対向電
極に印加される前記第１の電位と前記第２の電位は、少
なくとも同極性とすることで、一旦記録媒体上に着地し
た顕像化粒子を乱す事無く、常に均一なドットを形成す
ることができる。

【００８９】請求項５記載の発明によれば、前記対向電
極に印加される前記第２の電位は、少なくとも前記第１
の電位を分圧して得ることで、簡単な回路構成で前記制
御を高精度に行わしめることができる。

【００９０】請求項６記載の発明によれば、顕像化粒子
を担持する担持体と、該担持体に対向配置された対向電
極と、これら担持体と対向電極との間に配置された絶縁
性基板と、該絶縁性基板に設けられた顕像剤の通過部と
なる複数個のゲートと、該複数のゲートの周囲であっ
て、前記絶縁性基板の前記担持体側に設けられた第１電
極群及び前記対向電極側に設けられた第２電極群を少な
くとも２つ以上の電極群からなる制御電極と、該制御電
極と前記対向電極との間に搬送され、画像を記録する記
録媒体と、前記担持体と前記対向電極との間に所定の電
位差を生じさせる電位を付与する電位付与手段とを備
え、前記制御電極に発生する電界により前記顕像化粒子
の前記ゲートの通過を制御して前記記録媒体上に画像を
形成する画像形成装置において、前記制御電極の前記第
１電極群及び前記第２電極群のうち、どちらか一方の電
極群におけるそれぞれの電極群に対し、パルスによるス
キャン電位を印加し、前記対向電極に、前記顕像化粒子
を引き寄せる第１の電位と、該第１の電位とは異なるレ
ベルの第２の電位を印加すると共に、前記第１の電位と
前記第２の電位は、少なくとも前記制御電極の前記スキ
ャン電位が印加される電極群における、各電極群に印加
する各パルス内で切り換えられることで、飛翔した顕像
化粒子が前記記録媒体上に着地した時に生じるバウンド
により、形成されるべきドットの領域外に飛び散るのを
防止し、常に高品位な画像を提供することができる。

【００９１】請求項７記載の発明によれば、前記制御電
極の前記パルスによるスキャン電位が印加される前記第
１電極群及び前記第２電極群のうち、どちらか一方の電
極群において、前記パルスは、前記顕像化粒子の前記ゲ
ートの通過を阻止するべく方向の電位を含むと共に、少
なくとも電位が付与されている期間内に前記対向電極に
前記第２の電位を印加することで、顕像化粒子の飛翔量
を減少させる事無く、前記顕像化粒子の飛び散りを防止
し、印字品位の高い画像を形成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による画像形成装置の一例を示す断面図
である。

【図２】本発明による画像形成部の要部の構成を示す説
明図である。

【図３】本発明の一実施例における制御電極の構成を示
す図である。

【図４】制御電極と対向電極との電位印加タイミングを
示す図である。

【図５】本発明の一実施例における制御電極の構成を示
す図である。

【図６】制御電極の行電極と対向電極との電位印加タイ
ミングを示す図である。

【図７】制御電極の行電極と対向電極との電位印加タイ
ミングを示す図である。

【図８】対向電極に印加する電位レベルの一例を示す図
である。

【図９】対向電極に印加する印加時間の一例を示す図で
ある。

【図１０】対向電極電源の構成の一例を示す図である。

【符号の説明】

３ 画像形成部 ５ ピックアップローラ ７ 用紙カセット ８ 用紙 １０ トナー担持体 １２ トナー ２０ 制御電極 ３０ 対向電極 ４０ ヒーター ４１ 加熱ローラ ４２ 加圧ローラ ４３ 温度センサ

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 顕像化粒子を担持する担持体と、該担持
   体に対向配置された対向電極と、これら担持体と対向電
   極との間に配置され、顕像化粒子の通過部となる複数個
   のゲートを有する制御電極と、該制御電極と前記対向電
   極との間に搬送され、画像を記録する記録媒体と、前記
   担持体と前記対向電極との間に所定の電位差を生じさせ
   る電位を付与する電位付与手段とを備え、前記制御電極
   に発生する電界により前記顕像化粒子の前記ゲートの通
   過を制御して前記記録媒体上に画像を形成する画像形成
   装置において、 前記対向電極に、前記顕像化粒子を引き寄せる第１の電
   位と、該第１の電位とは異なるレベルの第２の電位を印
   加すると共に、前記第１の電位と前記第２の電位は、少
   なくとも前記制御電極に付与する各パルス内で切り換わ
   ることを特徴とする画像形成装置。
2. 【請求項２】 前記対向電極に印加される前記第１の電
   位をＡ、前記第２の電位をＢとした場合、前記担持体と
   前記対向電極間の電位差をＡ＞Ｂとすることを特徴とす
   る請求項１記載の画像形成装置。
3. 【請求項３】 前記対向電極に印加される前記第１の電
   位の印加時間をＣ、前記第２の電位の印加時間をＤとし
   た場合、その関係をＣ＞Ｄとすることを特徴とする請求
   項１記載の画像形成装置。
4. 【請求項４】 前記対向電極に印加される前記第１の電
   位と前記第２の電位は、少なくとも同極性であることを
   特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
5. 【請求項５】 前記対向電極に印加される前記第２の電
   位は、少なくとも前記第１の電位を分圧して得ることを
   特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
6. 【請求項６】 顕像化粒子を担持する担持体と、該担持
   体に対向配置された対向電極と、これら担持体と対向電
   極との間に配置された絶縁性基板と、該絶縁性基板に設
   けられた顕像剤の通過部となる複数個のゲートと、該複
   数のゲートの周囲であって、前記絶縁性基板の前記担持
   体側に設けられた第１電極群及び前記対向電極側に設け
   られた第２電極群を少なくとも２つ以上の電極群からな
   る制御電極と、該制御電極と前記対向電極との間に搬送
   され、画像を記録する記録媒体と、前記担持体と前記対
   向電極との間に所定の電位差を生じさせる電位を付与す
   る電位付与手段とを備え、前記制御電極に発生する電界
   により前記顕像化粒子の前記ゲートの通過を制御して前
   記記録媒体上に画像を形成する画像形成装置の制御方法
   において、 前記制御電極の前記第１電極群及び前記第２電極群のう
   ち、どちらか一方の電極群におけるそれぞれの電極群に
   対し、パルスによるスキャン電位を印加し、前記対向電
   極に、前記顕像化粒子を引き寄せる第１の電位と、該第
   １の電位とは異なるレベルの第２の電位を印加すると共
   に、前記第１の電位と前記第２の電位は、少なくとも前
   記制御電極の前記スキャン電位が印加される電極群にお
   ける、各電極群に印加する各パルス内で切り換えられる
   ことを特徴とする画像形成装置の制御方法。
7. 【請求項７】 前記制御電極の前記パルスによるスキャ
   ン電位が印加される前記第１電極群及び前記第２電極群
   のうち、どちらか一方の電極群において、 前記パルスは、前記顕像化粒子の前記ゲートの通過を阻
   止するべく方向の電位を含むと共に、少なくとも電位が
   付与されている期間内に前記対向電極に前記第２の電位
   を印加することを特徴とする請求項６記載の画像形成装
   置の制御方法。