JP2000006460A

JP2000006460A - 飛翔型画像形成装置

Info

Publication number: JP2000006460A
Application number: JP10174210A
Authority: JP
Inventors: Katsumi Adachi; 克己足立
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1998-06-22
Filing date: 1998-06-22
Publication date: 2000-01-11
Also published as: US6357861B1

Abstract

(57)【要約】【課題】現像剤を高密度なクラウド状態で安定供給
し、低電圧で飛翔／非飛翔の制御を行って画像形成し、
かつ制御電極の位置精度の影響が小さい飛翔型画像形成
装置を提供する。【解決手段】現像剤担持体３１は、所定の極性を帯電
した現像剤Ｔを担持する。現像剤は、図示しない対向電
極により矢印方向へ飛翔する電界が与えられ、対向電極
上を移動する図示しない記録媒体に画像を形成する。対
向電極と現像剤担持体３１間に第１制御電極層２１と第
２制御電極層２２とを備え、各層の各ゲート２１２１，
２２２１の現像剤の通過を制御する各制御電極２１０，
２２０を備える。この構成により、各制御電極層２１，
２２の間で形成する現像剤クラウドの量，密度，供給タ
イミングを最適な状態に制御でき、安定した均一な画像
形成が可能となる。

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
およ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、現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】従来、画像形成装置として、画像情報を
光に変換し、感光体に照射して静電像を感光体上に形成
し、現像剤で現像するところの、所謂、電子写真方式が
多く用いられてきたが、近年、コンピュータ等の普及と
高性能化による急速なディジタル化が進み、より簡単な
構成で高品位の画像形成を目指してインクや現像剤を直
接飛翔させる飛翔型の画像形成装置が提案されている。
現像剤を直接飛翔させる飛翔型の画像形成装置では、電
子写真方式と同等の現像剤による視覚的に優れた高品位
の印字が実現でき、さらに、光学書込系や感光体などが
不要となることから数々の方式が提案されている。例え
ば、特公平１−５０３２２１号公報ではマトリックス状
に形成されたワイヤに電圧を印加することにより、ワイ
ヤ近傍に電荷像を形成し、電荷像に現像剤を作用させる
ことにより現像剤像を形成する方法が開示されている。

【０００３】このような飛翔型画像形成装置において、
現像剤担持体と現像剤は静電気的な力、分子間力，液架
橋力等の様々な付着力をもって接しており、現像剤を飛
翔させるにはこれらの付着力に打ち勝つような数ＭＶ／
ｍ以上の強電界を現像剤に作用させなくてはならない。
また、現像剤の飛翔を制御するには複数の制御電極と高
圧のスイッチングデバイスが必要であるが、このような
高耐圧ＩＣの耐圧は３００Ｖ程度であり、数ＭＶ／ｍの
電界強度を得るには現像剤担持体〜制御電極間距離を１
００μｍ程度に設定する必要があり、現像剤担持体〜制
御電極間距離をμｍオーダー精度で厳密に保つ必要があ
る。その精度が保たれないと飛翔電界強度の局所的な不
均一が生じ、現像剤飛翔量のばらつきが生じてしまう。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術における
問題点を解決するため、現像剤担持体との付着力から解
放するために現像剤をクラウド状にして供給する考えが
いくつか示されている。特開平３−２１５８７４号公報
では、ブラシ状の現像剤担持体を用い、ブラシ部をブレ
ードで弾くことによりクラウド状態を形成する考えが開
示されている。また、特開平４−１６８０６４号公報，
特開平４−２３８０５０号公報，特開平５−１３１６７
１号公報ではベルト状の現像剤担持体を用い、制御電極
と対峙する位置にてベルト裏面からカム状部材を接触さ
せたり、超音波振動を与えたり、電気振動を与えたりし
てクラウド状態を形成する考えが開示されている。

【０００５】しかしながら、ブラシ状の現像剤担持体を
用いた場合、現像剤の搬送量の制御が不均一であった
り、経時変化によるブラシ繊維の倒毛により、クラウド
状態が変化するといった問題が発生する。また、ベルト
状の現像剤担持体を用いた場合、与えた振動がベルトを
伝って現像剤層形成部に影響を与えたり、制御電極と対
峙する部分のベルトの位置そのものが変化するため、飛
翔電界が変化してしまい、現像剤飛翔量に影響を与えて
しまう。さらには、このように機械的な振動を与えただ
けでは均一で安定したクラウド状態を供給することが難
しく、凝集体が残ってしまい、これらが電極への付着や
開口部を塞ぐといった問題を引き起こす。

【０００６】このような問題に対して、特開平５−３３
０１２６号公報では特開平３−２１５８７４号公報のよ
うな方法でクラウド状態を形成した後、現像剤の飛翔路
を挟んで一対の電極を設け、この間に振動電界を形成し
て凝集体を粉砕し、クラウド状態をさらに進行させる考
えが開示されている。しかしながらこのような方法で
も、クラウド状態を発生させる機構が上述のように不安
定であり、振動電界を形成しても所望の効果を安定して
得るのは困難である。また、現像剤の持つ電荷量は分布
を有する事があり、こういった場合に不適切な条件の振
動電界を形成するとクラウドの密度をかえって低下させ
てしまい、部分的に画像濃度が低下するといった問題が
起こることが判明した。さらに現像剤の飛翔方向を挟む
ような振動電界を与える構成において、電圧印加条件が
不適切な場合、飛翔方向と直交する方向の速度成分が与
えられ、現像剤飛翔過程で現像剤の拡散が生じ、画像形
成に悪影響を及ぼすことが判明した。

【０００７】本発明は、上述のごとき情報に鑑みてなさ
れたもので、現像剤を高密度なクラウド状態で安定供給
し、低電圧で飛翔／非飛翔の制御を行って画像形成し、
かつ制御電極の位置精度の影響が小さい飛翔型画像形成
装置を提供することを目的とするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、所定
の極性に帯電された現像剤を担持する現像剤担持体と、
該現像剤担持体に対向し、該現像剤担持体に担持させた
現像剤を飛翔させる電界を形成する電圧印加が可能な対
向電極と、該対向電極と前記現像剤担持体との間で、画
像形成に用いる現像剤の通過部となる画像形成用ゲート
を有する第１のゲート部と、該第１のゲート部の画像形
成用ゲートにおける現像剤の通過を許可する電圧または
現像剤の通過を禁止する電圧が選択的に印加可能な第１
の制御電極部と、前記第１のゲート部と前記現像剤担持
体の間で、前記画像形成に用いる現像剤を前記現像剤担
持体より採取するための現像剤の通過部となる採取用ゲ
ートを有する第２のゲート部と、該第２のゲート部の採
取用ゲートに対して、現像剤の通過を許可する電圧また
は現像剤の通過を禁止する電圧が選択的に印加可能な第
２の制御電極部とを備え、前記第１制御電極部及び前記
第２の制御電極部の作用により、前記対向電極と前記第
１のゲート部の間で前記第１のゲート部に対して相対移
動する記録媒体上に現像剤による画像を形成することを
特徴としたものである。

【０００９】請求項２の発明は、請求項１記載の飛翔型
画像形成装置において、前記第１のゲート部と前記第２
のゲート部との間に、現像剤の飛翔方向に対して垂直方
向の振動電界を形成する少なくとも一対の振動電界形成
電極を備えることを特徴としたものである。

【００１０】請求項３の発明は、請求項２記載の飛翔型
画像形成装置において、前記１対の振動電界形成電極に
よって形成される振動電界の向きが変化するようにした
ことを特徴としたものである。

【００１１】請求項４の発明は、請求項３記載の飛翔型
画像形成装置において、変化する前記振動電界の向きが
正負等量であるようにしたことを特徴としたものであ
る。

【００１２】請求項５の発明は、請求項２ないし４いず
れか１記載の飛翔型画像形成装置において、前記１対の
振動電界形成電極は、その各電極面を記録媒体移動方向
に直交する方向に一致する面として対向させることを特
徴としたものである。

【００１３】請求項６の発明は、請求項１ないし５いず
れか１記載の飛翔型画像形成装置において、前記第１の
ゲート部における前記第２のゲート部側に、該第２のゲ
ート部に対向して二次元的に広がり、前記第１のゲート
部の画像形成用ゲートが貫通するシールド電極層を備
え、該シールド電極層の作用により、前記第１あるいは
第２のゲート部に対する現像剤の不要な接近を抑制可能
としたことを特徴としたものである。

【００１４】請求項７の発明は、請求項１ないし６いず
れか１記載の飛翔型画像形成装置において、前記第２の
ゲート部における前記第１のゲート部側に、該第１のゲ
ート部に対向して広がり、前記第２のゲート部の採取用
ゲートが貫通するシールド電極層を備え、該シールド電
極層の作用により、前記第１及び第２のゲート部に対す
る現像剤の不要な接近を抑制可能としたことを特徴とし
たものである。

【００１５】請求項８の発明は、請求項１ないし７いず
れか１記載の飛翔型画像形成装置において、前記第１の
ゲート部における前記対向電極側に、該対向電極に対向
して二次元的に広がり、前記第１のゲート部の画像形成
用ゲートが貫通するシールド電極層を備え、該シールド
電極層の作用により、前記第１及び第２のゲート部に対
する現像剤の不要な接近を抑制可能としたことを特徴と
したものである。

【００１６】請求項９の発明は、請求項１ないし８いず
れか１記載の飛翔型画像形成装置において、前記第２の
ゲート部における前記現像剤担持体側に、該現像剤担持
体に対向して二次元的に広がり、前記第２のゲート部の
採取用ゲートが貫通するシールド電極層を備え、該シー
ルド電極層の作用により、前記第１及び第２のゲート部
に対する現像剤の不要な接近を抑制可能としたことを特
徴としたものである。

【００１７】請求項１０の発明は、請求項２ないし９い
ずれか１記載の飛翔型画像形成装置において、前記第１
のゲート部に該第２のゲート部に対向して二次元的に広
がり、前記第１のゲート部の画像形成用ゲートが貫通す
るシールド電極層を備えるとともに、前記第２のゲート
部に該第１のゲート部に対向して広がり、前記第２のゲ
ート部の採取用ゲートが貫通するシールド電極層を備
え、少なくとも１対以上の前記振動電界形成電極間に振
動電界を形成しているとき、前記第１のゲート部におけ
る前記第２のゲート部側に最も近い位置に設けられたシ
ールド電極層と、前記第２のゲート部における前記第１
のゲート部側に最も近い位置に設けられたシールド電極
層には同一の電位が与えられることを特徴としたもので
ある。

【００１８】請求項１１の発明は、請求項１ないし１０
いずれか１記載の飛翔型画像形成装置において、前記第
１のゲート部の画像形成用ゲートの開口中心と、前記第
２のゲート部の採取用ゲートの開口中心が、同軸上に位
置しないように配されていることを特徴としたものであ
る。

【００１９】請求項１２の発明は、請求項１１記載の飛
翔型画像形成装置において、前記第１のゲート部の画像
形成用ゲートの開口部と、前記第２のゲート部の採取用
ゲートの開口部が、現像剤飛翔方向と垂直方向で重なら
ないように配されることを特徴としたものである。

【００２０】請求項１３の発明は、請求項１１または１
２記載の飛翔型画像形成装置において、前記第１のゲー
ト部の画像形成用ゲートと、前記第２のゲート部の採取
用ゲートは、振動電界形成方向に互いにずれるように配
されることを特徴としたものである。

【００２１】請求項１４の発明は、請求項１１ないし１
３いずれか１記載の飛翔型画像形成装置において、前記
第１のゲート部の画像形成用ゲートと、前記第２のゲー
ト部の採取用ゲートは、記録媒体の移動方向に互いにず
れるように配されることを特徴としたものである。

【００２２】請求項１５の発明は、請求項２ないし１４
いずれか１記載の飛翔型画像形成装置において、前記第
１のゲート部の画像形成用ゲートに対する現像剤の通過
を許可する電圧の印加タイミングに、前記１対の振動電
界形成電極間で現像剤が反転する際に該現像剤の移動速
度が０になるタイミングを含むようにすることを特徴と
したものである。

【００２３】請求項１６の発明は、請求項１５記載の飛
翔型画像形成装置において、前記１対の振動電界形成電
極間における現像剤の移動速度が０となる複数の位置に
よって現像剤の空間密度が異なる場合に、前記第１のゲ
ート部の画像形成用ゲートに対する現像剤の通過を許可
する電圧の印加タイミングに、空間密度が高くなる方の
タイミングを選択的に含むようにすることを特徴とした
ものである。

【００２４】請求項１７の発明は、請求項１５または１
６記載の飛翔型画像形成装置において、前記第１のゲー
ト部の各画像形成用ゲートが、前記１対の振動電界形成
電極間における現像剤の移動速度が０となる位置近傍に
存在するように構成したことを特徴としたものである。

【００２５】請求項１８の発明は、請求項１７記載の飛
翔型画像形成装置において、前記第１のゲート部の画像
形成用ゲート近傍で、前記１対の振動電界形成電極間に
おける現像剤の移動速度が０となるように、前記振動電
界形成電極に印加する電圧を制御することを特徴とした
ものである。

【００２６】請求項１９の発明は、請求項１５ないし１
８いずれか１記載の飛翔型画像形成装置において、前記
空間密度が高くなるタイミングが、前記第２のゲート部
の採取用ゲート近傍で生じるように、前記振動電界形成
用電極に印加する電圧を制御することを特徴としたもの
である。

【００２７】請求項２０の発明は、請求項２ないし１９
いずれか１記載の飛翔型画像形成装置において、前記第
２のゲート部の採取用ゲートに対する現像剤の通過を許
可する電圧の印加タイミングに、前記１対の振動電界形
成用電極間に形成された振動電界強度の絶対値が最大と
なるタイミングを含まないようにすることを特徴とした
ものである。

【００２８】請求項２１の発明は、請求項２ないし２０
いずれか１記載の飛翔型画像形成装置において、前記第
２のゲート部は、前記１対の振動電界形成電極による振
動電界形成範囲内に、前記採取用ゲートに加えて、前記
第１のゲート部と前記第２のゲート部の間の余剰な現像
剤を前記現像剤担持体側へ排出してクリーニングするた
めのクリーニング用ゲートを少なくとも一つ以上設けた
ことを特徴としたものである。

【００２９】請求項２２の発明は、請求項２１記載の飛
翔型画像形成装置において、前記クリーニング用ゲート
は、前記振動電界形成電極に隣接して配されていること
を特徴としたものである。

【００３０】請求項２３の発明は、請求項２１または２
２記載の飛翔型画像形成装置において、前記クリーニン
グ用ゲートの開口は、該開口の長軸方向が前記第２のゲ
ート部の長手方向に一致する形状を有していることを特
徴としたものである。

【００３１】請求項２４の発明は、請求項２１ないし２
３いずれか１記載の飛翔型画像形成装置において、前記
第２のゲート部は、前記クリーニング用ゲート毎に現像
剤の通過／不通過を制御する電界を形成する電極層を備
えることを特徴としたものである。

【００３２】請求項２５の発明は、請求項２ないし２４
いずれか１記載の飛翔型画像形成装置において、前記第
１のゲート部は、前記一対の振動電界形成電極における
振動電界形成範囲内に前記画像形成用ゲートを二つ以上
備えることを特徴としたものである。

【００３３】請求項２６の発明は、請求項２５記載の飛
翔型画像形成装置において、前記１対の振動電界形成電
極による振動電界範囲内における二つ以上の前記画像形
成用ゲートに、少なくとも１回ずつ現像剤の通過を許可
する電圧を印加する間に、同一の該振動電界形成電極に
よる振動電界範囲内の前記採取用ゲートに対し、現像剤
の通過を許可する電圧を少なくとも２回以上印加するよ
うにしたことを特徴としたものである。

【００３４】請求項２７の発明は、請求項２６記載の飛
翔型画像形成装置において、前記第２のゲート部の採取
用ゲートに対する現像剤の通過を許可する電圧の印加タ
イミングを、振動電界周期をＴとするとき（１／２）Ｔ
＋ｎＴ（ｎは整数）を満足するタイミングとすることを
特徴としたものである。

【００３５】請求項２８の発明は、請求項２ないし２７
いずれか１記載の飛翔型画像形成装置において、前記第
１のゲート部と前記第２のゲート部との間で、該各ゲー
ト部間の間隙を保持する間隙保持手段を設けることを特
徴としたものである。

【００３６】請求項２９の発明は、請求項２８記載の飛
翔型画像形成装置において、前記振動電界形成電極は、
前記間隙保持手段上に配されていることを特徴としたも
のである。

【００３７】請求項３０の発明は、請求項２８記載の飛
翔型画像形成装置において、前記間隙保持手段を導電性
材料で形成するとともに電圧印加を可能とし、該間隙保
持手段を前記振動電界形成電極として機能させるように
構成したことことを特徴としたものである。

【００３８】請求項３１の発明は、請求項２８ないし３
０いずれか１記載の飛翔型画像形成装置において、前記
第１のゲート部の一部、または前記第２のゲート部の一
部、または前記第１及び第２のゲート部の一部を前記間
隙保持手段として機能させるように前記各ゲート部の形
状を設定したことを特徴としたものである。

【００３９】請求項３２の発明は、請求項１ないし３１
いずれか１記載の飛翔型画像形成装置において、前記画
像形成用ゲートを複数備え、前記第１の制御電極は、前
記画像形成用ゲートが貫通し、複数の該画像形成用ゲー
ト毎に電圧印加を可能とした複数層の電極によりマトリ
クスを構成してなるようにすることにより、個々の前記
画像形成用ゲートに対して選択的な電圧の印加を可能と
したことを特徴としたものである。

【００４０】請求項３３の発明は、請求項１ないし３１
いずれか１記載の飛翔型画像形成装置において、前記画
像形成用ゲートを複数備え、前記第１の制御電極は、複
数の画像形成用ゲート毎に電圧印加が可能な構成とし、
前記第１のゲート部及び前記第２のゲート部への電圧印
加の組み合わせにより、前記第１のゲート部の画像形成
用ゲートにおける現像剤の通過／不通過を制御すること
を特徴としたものである。

【００４１】請求項３４の発明は、請求項１ないし３３
いずれか１記載の飛翔型画像形成装置において、前記第
２のゲート部の採取用ゲートに現像剤の通過を許可する
電圧は、現像剤を通過させる方向の電界が経時的に強く
なる電圧であることを特徴としたものである。

【００４２】請求項３５の発明は、請求項１ないし３４
いずれか１記載の飛翔型画像形成装置において、前記第
１のゲート部の画像形成用ゲートに現像剤の通過を許可
する電圧は、現像剤を通過させる方向の電界が経時的に
強くなる電圧であることを特徴としたものである。

【００４３】請求項３６の発明は、請求項１ないし３５
いずれか１記載の飛翔型画像形成装置において、前記第
１のゲート部の画像形成用ゲートに現像剤の通過を許可
する電圧が印加されたとき前記対向電極に与えられる電
圧は、現像剤を対向電極方向に向かわせる電界が経時的
に強くなる電圧であることを特徴としたものである。

【００４４】請求項３７の発明は、請求項１ないし３６
いずれか１記載の飛翔型画像形成装置において、前記現
像剤担持体は、少なくとも前記第２のゲート部の採取用
ゲートが存在する領域の対向領域において、前記第２の
ゲート部に対して平行に現像剤を搬送するように構成さ
れることを特徴としたものである。

【００４５】

【発明の実施の形態】本実施例にかかる画像形成装置を
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ないし図１０２を用いてその概要を説明する。な
お、図１のように、本方式による画像形成装置は、現像
剤供給部３の現像剤を印字部１で画像信号に応じて制御
することにより記録媒体Ｐ上に現像剤像を形成するもの
である。

【００４６】まず図１および図２をもとに本画像形成装
置の動作の概要を説明する。印字部１への記録媒体Ｐの
搬送方向上流側には、給紙部４が設けられている。給紙
部４は、記録媒体Ｐを収容する給紙カセット４１と、こ
の給紙カセット４１から記録媒体Ｐを送り出すピックア
ップローラ４２、供給された記録媒体Ｐを印字のタイミ
ングにあわせて搬送する一対のレジストローラ４３とか
らなり、給紙ガイド板４４と紙押さえ板４５により印字
部１に案内される。また、給紙部４は、記録媒体Ｐ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。上記のピックアップローラ４２およびレジスト
ローラ４３はコントローラ部７からの駆動信号により、
図示しない駆動装置によって回転駆動される。

【００４７】また、印字部１からの記録媒体Ｐの搬送方
向下流側には、印字部１にて記録媒体Ｐ上に形成された
現像剤像を加熱および加圧することにより記録媒体Ｐに
定着させる定着部６が設けられている。定着部６は、ヒ
ータ６１を内包したヒートローラ６２、圧力ローラ６
３、温度センサ６４からなる。ヒートローラ６２は、例
えば厚さ２ｍｍのアルミニウム管からなる。ヒータ６１
は、例えばハロゲンランプからなり、ヒートローラ６２
に内包されて配置されている。圧力ローラ６３は、例え
ばシリコーン樹脂からなる。そして、互いに対向して設
けられた上記ヒートローラ６２および圧力ローラ６３に
は記録媒体Ｐ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。

【００４８】温度センサ６４は、ヒートローラ６２の表
面の温度を測定する。測定値はコントローラ部７の図示
しない温度制御部で制御され、温度センサ６４の測定結
果に基づくヒートローラ６２の表面温度に応じてヒータ
６１のＯＮ／ＯＦＦ等を制御し、ヒートローラ６２の表
面温度を例えば１５０℃に保持する。また、定着部６は
記録媒体Ｐが排出されたことを検出する配紙センサ（図
示せず）を備えている。なお、ヒータ６１、ヒートロー
ラ６２、圧力ローラ６３等の材質は特に限定されるもの
ではない。また、ヒートローラ６２の表面の温度は特に
限定されるものではない。さらに、定着部６は転写ベル
ト（図示せず）上の現像剤像を加熱，加圧することによ
り記録媒体Ｐに転写，定着する構成としてもよい。

【００４９】また、図示しないが、定着部６からの記録
媒体Ｐの排出側には、定着部６で処理された記録媒体Ｐ
を機外に排出する排出ローラ、および排出された記録媒
体Ｐを受ける排出トレイを画像形成装置の形状や記録媒
体Ｐの排出方向に応じて適宜設けることができる。な
お、上記のヒートローラ６２、圧力ローラ６３は、図示
しない駆動装置によって回転駆動される。現像剤供給部
３は図３に示すように、現像剤Ｔが収容されている現像
剤貯蔵槽３５内の現像剤Ｔを撹拌して現像剤貯蔵槽３５
内の現像剤Ｔの片寄りを防ぐ撹拌ローラ３４，及び現像
剤Ｔを担持，搬送する現像剤担持体３１に現像剤を供給
するとともに現像剤に電荷を付与する供給ローラ３３が
配置される。

【００５０】現像剤Ｔは、例えばスチレンアクリルを主
体とする１０μｍ程度の粒子であり、現像剤貯蔵槽３５
内に収容され撹拌ローラ３４の回動により現像剤担持体
３１の方向に掻き出される。現像剤担持体３１は、図示
しない駆動装置に繋合され、図中、矢印方向Ｍに例えば
その表面での速度が５０ｍｍ／ｓｅｃで回動する。現像
剤担持体３１は表面に数μｍの凹凸が形成されており、
供給ローラ３３が現像剤担持体３１上を摺擦しながら新
たな現像剤を供給し、現像剤層規制手段によって所定の
現像剤層厚に成形される。

【００５１】印字部１は、トナー担持体３１の外周面と
対向する飛翔制御部２および対向電極１１から構成さ
れ、図４に示すように画像信号に応じてリング状の第２
制御電極２２０に第２制御電極ドライバ７２２より電圧
を印加することにより現像剤担持体３１から現像剤Ｔを
解離させ第２ゲート２２２１の通過を制御し、さらにリ
ング状の第１制御電極２１０に第１制御電極ドライバ７
２１より電圧を印加することにより対向電極１１への第
１ゲート２１２１の現像剤Ｔの通過を選択的に制御す
る。一方、記録媒体Ｐは、給紙カセット４１に収納さ
れ、コントローラ部７からの印字開始信号によってピッ
クアップローラ４２により送り出され、レジストローラ
４３により搬送される。レジストローラ４３により搬送
された記録媒体Ｐは、給紙ガイド板４４と紙押さえ板４
５により対向電極１１に密着して搬送される。

【００５２】対向電極１１は、現像剤担持体３１からの
距離が例えば１ｍｍとなるように設けられている。ま
た、対向電極１１には、図示しない対向電極電源によ
り、例えば印字動作時において２ｋＶの高圧が所定のタ
イミングで印加されている。つまり、対向電極１１と現
像剤担持体３１との間には、図示しない対向電極電源に
よる対向電極１１への電圧付与により、現像剤担持体３
１に担持された現像剤Ｔを対向電極１１方向に飛翔させ
るのに必要な電界が形成される。コントローラ部７は、
対向電極電源（図示せず）、第１制御電極ドライバ７２
１、第２制御電極ドライバ７２２、現像剤担持体電源７
７、また制御手段の電極形状に応じて、第１列制御電極
ドライバ（図示せず）や第１行制御電極ドライバ（図示
せず）や第１シールド電極電源７６１や第２シールド電
極電源７６２や第３シールド電極電源７６３や第４シー
ルド電極電源７６４や第１クリーニング電極電源７８１
や第２クリーニング電極電源７８２や振動電界形成電源
７０及び、さらに、クロック，画像信号，制御信号に基
づき飛翔制御の為の画像信号を生成する画像信号処理部
（図示せず），及び図示されない画像形成装置全体を制
御する主制御部等を有する。

【００５３】また、これ以降に記載する実施例等におい
て、上記の各電源より所定の電極に与えられる電位を以
下の記号を以て表すことがある。Ｖ₁：第１制御電極電位Ｖ₂：第２制御電極電位Ｖ_d：現像剤担持体電位Ｖ_s1：第１シールド電極電位Ｖ_s2：第２シールド電極電位Ｖ_s3：第３シールド電極電位Ｖ_s4：第４シールド電極電位Ｖ_v：振動電界形成電極電位Ｖ_c1：第１クリーニング電極電位Ｖ_c2：第２クリーニング電極電位Ｖ_H：対向電極電位

【００５４】上記の飛翔制御部２は、対向電極１１と対
向して２次元的に広がる第１制御電極層２１と第２制御
電極層２２から成り、現像剤担持体３１から対向電極１
１方向への現像剤が通過可能な構造となっている。そし
て、第２制御電極２２０に印加される電位により、現像
剤担持体３１上の現像剤層に作用する電界が変化し、現
像剤担持体３１から第１制御電極層２１と第２制御電極
層２２の間に形成される空間に現像剤Ｔが移動し、第１
制御電極２１０に印加される電位によってその空間内で
クラウド状になった現像剤Ｔに対して作用する電界が変
化し、対向電極１１への現像剤Ｔの飛翔が制御される。

【００５５】上記の第２制御電極層２２は現像剤担持体
３１の外周面からの距離が例えば２００〜５００μｍと
なるように設けられており、図示しない電極取付台によ
り固定保持される。図５〜図７に示すように、第２制御
電極層２２は、絶縁基材層２２５１上に開口部を有する
第２制御電極２２０を配し、さらに、電極を保護，絶縁
する絶縁基材層２２５３（図４他参照）を設けた構成と
なっている。

【００５６】第２制御電極は図５，及び図６に示すよう
に開口部が独立した形状であっても良いし、図７に示す
ように連続した開口部を有する形状でもよい。絶縁層
は、例えばポリイミド樹脂からなり、厚さ２５μｍに成
形されている。また、絶縁基材層２２５１，２２５３に
は、前述の第２ゲート２２２１となるベき孔が形成され
ている。第２制御電極２２０は、例えば厚さ１８μｍの
銅箔からなり、上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、
例えば直径１６０μｍで形成されており、現像剤担持体
３１から第１制御電極層２１と第２制御電極層２２の間
へ飛翔する現像剤Ｔの通過部となっている。この通過部
を第２ゲート２２２１と称する。

【００５７】また、上記の第１制御電極層２１は、第２
制御電極層２２から２００〜５００μｍとなるように設
けられている。図８〜図９に示すように、絶縁基材層２
１５１上に第１制御電極２１０を配し、その上に電極を
保護，絶縁する絶縁基材層２１５３（図４他参照）を設
けた構成となっている。絶縁基材層は、例えばポリイミ
ド樹脂からなり、厚さ２５μｍに成形されている。ま
た、絶縁基材層２１５１，２１５３には、第１ゲート２
１２１となるベき孔が形成されている。第１制御電極２
１０は、例えば厚さ１８μｍの銅箔からなり、上記孔の
周りに設けられており、所定の配列に従って配置され、
各々が独立して所定の電位が印加されるようになってい
る。図８は、記録媒体移動方向に２行に分かれて配置さ
れた場合、図９は４行に分かれて配置された場合の例を
示すものである。また、各孔の開口部は、例えば直径１
２０μｍに形成されており、第１制御電極層２１と第２
制御電極層２２の間の空間から対向電極１１へ飛翔する
現像剤Ｔの通過部となっている。この通過部を第１ゲー
ト２１２１と称する。

【００５８】なお、第２制御電極層２２と現像剤担持体
３１との距離、あるいは第２制御電極層２２と第１制御
電極層２１との距離は、上記の値に特に限定されるもの
ではない。また、第１制御電極層２１には開口部径１２
０μｍの第１ゲート２１２１が、第２制御電極層２２に
は開口部径１６０μｍの第２ゲート２２２１が設けられ
ているが、この各ゲートの大きさ、絶縁層および各制御
電極の材質や厚さ等は特に限定されるものではない。

【００５９】上記第１制御電極２１０は、給電線２１６
０を介して第１制御電極ドライバ７２１に電気的に接続
されている。また、第１制御電極２１０は絶縁性基材で
あるベース基板２１５１の上に配設されており、これに
より、第１制御電極２１０同士の絶縁性、給電線２１６
０同士の絶縁性、および、互いに接続されていない第１
制御電極２１０と給電線２１６０との間の絶縁性や対向
電極１１との絶縁が確保されている。

【００６０】上記第２制御電極２２０は給電線２２６０
を介して第２制御電極ドライバ７２２に電気的に接続さ
れている。また第２制御電極層長手方向、すなわち記録
媒体進行方向に直交する方向に隣接して並ぶ第２制御電
極２２０は互いに電気的に接続されている。第２制御電
極２２０は長手方向に電気的に接続されているため、各
第２ゲート２２２１全てに給電する場合でも、出力信号
は数チャンネルで済む。このとき、多数のスイッチング
チャンネルを有する高圧ドライバＩＣではスイッチング
電圧は３００Ｖ程度であるため、十分な現像剤の飛翔量
を得るには第２制御電極層２２と現像剤担持体３１間の
距離を１００μｍ前後に保たなくてはならない。このよ
うな状態では第２制御電極層２２と現像剤担持体間の距
離変化に対して、現像剤に作用する電界強度が大きく変
化し、ひいては現像剤飛翔量の変化を引き起こす。この
ため、第２制御電極ドライバ７２２としては、高いスイ
ッチング電圧を有するＦＥＴ等を用いたものにする方が
望ましい。また、第２制御電極２２０は絶縁性基材であ
るベース基板２２５１の上に配設されており、これによ
り、第２制御電極層２２の記録媒体進行方向に並ぶ第２
制御電極２２０同士の絶縁性、給電線２２６０同士の絶
縁性、および、互いに接続されていない第２制御電極２
２０と給電線２２６０との間の絶縁性や対向電極１１と
の絶縁が確保されている。

【００６１】飛翔制御部２の第２制御電極２２０には、
第２制御電極ドライバ７２２により画像信号に応じたパ
ルス、即ち、電圧が印加される。つまり、現像剤担持体
３１に担持された現像剤Ｔを第２ゲート２２２１に通過
させる場合（以後第２ＯＮ電位）には、第２制御電極ド
ライバ７２２は第２制御電極２２０に対し、例えば＋１
０００Ｖを印加し、通過させない場合（以後第２ＯＦＦ
電位）には例えば０Ｖを印加するようになっている。こ
のとき、第１制御電極２１０には現像剤担持体３１と同
電位、もしくは第１制御電極２１０と現像剤担持体３１
間に、第２ゲート２２２１を通過してきた現像剤の移動
を妨げる方向の電界が形成されるような電位が印加され
る。ここではその電位（以後第１ＯＦＦ電位）として０
Ｖが印加される。なお、第１制御電極２１０を駆動する
第１制御電極ドライバ７２１に多数のスイッチングチャ
ンネルを有する高圧ドライバＩＣを用いた場合、該ドラ
イバＩＣのＯＦＦ状態では設置電位を与えた方がＩＣの
故障防止という観点からは好ましい。このように第１制
御電極２１０にＯＦＦ電位が与えられた状態で、第２ゲ
ート２２２１を通過してきた現像剤は第１制御電極２１
０付近でその速度が０になり、第１制御電極層２１の第
１ゲート２１２１を通過することができず、第１制御電
極層２１と第２制御電極層２２の間に漂い、クラウド状
態を形成する。

【００６２】次に第１ゲート２１２１を通過させる場
合、第１制御電極２１０には例えば＋３００Ｖのパルス
（以後第１ＯＮ電位）が印加される。このとき、第２制
御電極２２０に第２ＯＦＦ電位、ここでは０Ｖが印加さ
れ、この状態では第１制御電極層２１と第２制御電極層
２２間にはクラウド状になっている現像剤を対向電極側
へ飛翔させる電界が形成され、現像剤は第１ゲート２１
２１を通過する。このとき対向電極に例えば＋１０００
Ｖの電位が印加されると、第１制御電極２１０と対向電
極間にも現像剤を対向電極側へ飛翔させる電界が形成さ
れ、対向電極上にある記録媒体上に画素が形成される。
また、第１ＯＮ電位印加後、第１制御電極２１０と現像
剤担持体３１間に現像剤を現像剤担持体側へ移動させる
ような電界を形成する。ここでは例えば現像剤担持体３
１に＋１０００Ｖ、第２制御電極２２０に＋５００Ｖが
印加される。このような動作により現像剤を現像剤担持
体側へ移動させるような電界が形成され、使用されなか
った現像剤を再び現像剤担持体側へ戻すことができる。
このような一連の動作を繰り返して画像形成が行われ
る。

【００６３】このように、第１制御電極２１０，第２制
御電極２２０，現像剤担持体３１，対向電極１１への付
与電位を画像信号に応じて制御し、対向電極１１におけ
る現像剤担持体３１との対向面側に記録媒体Ｐを配する
と、記録媒体Ｐの表面に画像信号に応じた現像剤像が形
成される。なお、各電源およびドライバは、コントロー
ラ部７の図示されない画像形成制御ユニットから送られ
てくる制御電極制御信号によって制御されている。上記
の画像形成装置はコンピュータやワードプロセッサの出
力用としてのプリンタとして使用可能なほかにデジタル
コピーの印字部分にも使用可能であるが、以下はプリン
タとして使用した場合において本実施例の説明を行う。

【００６４】（実施例１）まず、例えば図示されないホ
ストコンピュータよりの画像信号がコントローラ部７に
送られると、コントローラ部７では、画像信号をプリン
ト開始信号や記録媒体サイズ検知信号等の制御信号と画
像データに分離し、まず、プリント開始信号によりピッ
クアップローラ４２を回転させ、給紙カセット４１に収
容されている記録媒体Ｐをレジストローラ４３に当接す
るまで送り出す。なお、このとき給紙カセット４１に設
けられた記録媒体Ｐの収容の有無を検知する記録媒体検
知センサ（図示されない）により、記録媒体Ｐがあるこ
とが確認された上でピックアップローラ４２の動作が始
まる。次にレジストローラ４３の等速回転が始まり、記
録媒体Ｐは、給紙ガイド板４４上を紙押さえ板４５で給
紙ガイド板４４に押しつけられながら一定速度で対向電
極１１に搬送される。

【００６５】このようにしてレジストローラ４３の回転
動作の開始に同期してコントローラ部７の画像形成制御
ユニットで画像信号の処理が開始されるが、記録媒体Ｐ
はレジストローラ４３に当接した状態から搬送されるの
で、記録媒体Ｐの先端からの画像形成位置としては、画
像形成制御ユニット内で計算され記録媒体Ｐの所定の位
置に印字を行うことができる。また、現像剤供給部３に
おいて、供給ローラ３３との摺擦、および、現像剤層規
制手段３２での摺擦により、所定の極性（本実施例では
負極性）に帯電された現像剤Ｔは、現像剤担持体３１の
回動により飛翔制御部２の第２ゲート２２２１に対向す
る位置に搬送される。

【００６６】次に、飛翔制御部での動作について図１０
ないし図１５により説明する。本実施例では図１０に示
すような電圧印加タイミングで画像形成を行う。まず、
図１０に示す状態において、現像剤担持体３１が回動し
ている間は、現像剤担持体電源７７により所定の電圧、
本実施例では０Ｖが現像剤担持体３１に対して印加され
る。次に、図１１に示すような状態２では、第２制御電
極２２０に対し、第２制御電極ドライバ７２２により画
像信号に応じたパルス、即ち、電圧が印加される。つま
り、第２制御電極ドライバ７２２は、第２制御電極２２
０に対し、現像剤担持体３１に担持された現像剤Ｔを第
２ゲート２２２１に通過させる場合には第２ＯＮ電位と
して、例えば＋１０００Ｖを印加し、このとき第２制御
電極２２０と現像剤担持体間には、現像剤を第２制御電
極２２０側へ移動させるような電界が形成される。また
第２ゲート２２２１を通過させない場合には、第２ＯＦ
Ｆ電位として、例えば０Ｖを印加するようになってお
り、このとき第２制御電極２２０と現像剤担持体間の電
界強度はほぼ０であり、現像剤は飛翔しない。第２ＯＮ
電位が印加されると現像剤Ｔは第２ゲート２２２１の開
口部を含めて第２制御電極２２０に向けて飛翔する。

【００６７】次に、図１２に示すような状態３について
説明する。第１制御電極２１０には現像剤担持体３１と
同電位、もしくは第１制御電極２１０と現像剤担持体３
１間に、第２ゲート２２２１を通過してきた現像剤の移
動を妨げる方向の電界が形成されるような電位が印加さ
れる。ここではその電位（第１ＯＦＦ電位）として０Ｖ
が印加される。なお、第１制御電極２１０を駆動する第
１制御電極ドライバ７２１に多数のスイッチングチャン
ネルを有する高圧ドライバＩＣを用いた場合、該ドライ
バＩＣはＯＦＦ状態では接地電位、０Ｖを与えた方がＩ
Ｃの故障防止という観点からは好ましい。このように第
１制御電極２１０にＯＦＦ電位が与えられた状態で、第
２ゲート２２２１を通過してきた現像剤は第１制御電極
２１０付近でその速度が０になり、第１制御電極層２１
の第１ゲート２１２１を通過することができず、またこ
のときに第２制御電極２２０に第２ＯＦＦ電位が与えら
れれば、現像剤は第２ゲート２２２１を通過することも
できないため、第１制御電極層２１と第２制御電極層２
２間に漂い、クラウド状態を形成する。

【００６８】次に、図１３に示すような状態４について
説明する。第１ゲート２１２１を通過させる場合、第１
制御電極２１０には第１ＯＮ電位として、例えば＋３０
０Ｖのパルスが印加される。このとき、第２制御電極２
２０に第２ＯＦＦ電位、ここでは０Ｖが印加されてお
り、この状態では第１制御電極層２１と第２制御電極層
２２間にはクラウド状になっている現像剤を対向電極側
へ飛翔させる電界が形成され、現像剤は第１ゲート２１
２１を通過する。このとき対向電極に例えば＋１０００
Ｖの電位が印加されると第１制御電極２１０と対向電極
間にも現像剤を対向電極側へ飛翔させる電界が形成さ
れ、対向電極上にある記録媒体上に画素が形成される。

【００６９】次に、図１３及び図１４に示すような状態
５について説明する。図１３に示すように第１ＯＮ電位
印加後、第１ゲート２１２１を通過せずに、第１および
第２制御電極層間に現像剤が残ることがある。あるいは
第１制御電極に第１ＯＮ電位が印加されなかった領域で
も同様の状態になる。これらの使用されなかった現像剤
を第１および第２制御電極層間から除去し、それらを現
像剤担持体上、もしくは図示しない現像剤回収機構に移
動させるために、本実施例では例えば第１制御電極２１
０と現像剤担持体３１間に現像剤を現像剤担持体側へ移
動させるような電界を形成する。ここでは例えば第２制
御電極に＋５００Ｖ，現像剤担持体に＋１０００Ｖが印
加される。このような動作により現像剤を現像剤担持体
側へ移動させるような電界が形成され、第１制御電極２
１０に第１ＯＮ電位が印加されず使用されずに残った現
像剤や第１制御電極２１０に第１ＯＮ電位が印加されて
いる間に第１ゲート２１２１を通過できずに残った現像
剤を再び現像剤担持体側へ回収することができる。この
ような一連の動作を繰り返して画像形成が行われる。

【００７０】本実施例のような形態を用いることによ
り、現像剤を第１制御電極層２１から記録媒体上へ飛翔
させる際、現像剤はクラウド状になっており、飛翔を妨
げる方向の力の作用が極めて小さくなった状態であるた
め、現像剤を飛翔させるのに必要な電界強度が小さくな
り、現像剤の飛翔／非飛翔を制御するための第１制御電
極２１０の駆動電圧を小さくできる。さらに、第１制御
電極層２１と第２制御電極層２２の間に形成される現像
剤クラウドは、第２制御電極層２２を通って形成される
ものであり、供給される現像剤クラウドはその量，密
度，供給される時期等が任意の状態に制御でき、安定し
たクラウド状態の供給が可能となる。

【００７１】（実施例２）飛翔制御部２として、図１６
ないし図２１に示すように、第１制御電極層２１と第２
制御電極層２２の間に現像剤飛翔方向に対して垂直方向
の振動電界を形成する一対の振動電界形成電極２３０を
設けた。この振動電界形成電極２３０は、第１制御電極
層２１および第２制御電極層２２の長手方向に伸びる構
造を有する。本実施例では振動電界形成電極の高さ（現
像剤飛翔方向の長さ）は２００μｍとした。また、この
一対の電極間距離は１ｍｍとした。また、この振動電界
形成電極の一方は振動電界形成電源７０に電気的に接続
され、他方は設置電位、すなわち０Ｖとなっており、本
実施例では振幅２０００Ｖ、周波数１ｋＨｚの正弦波が
印加される。また、振動電界形成電源７０により直流成
分の電圧を重畳することもできる。本実施例では直流成
分の電圧は０Ｖとした。

【００７２】以下、本実施例形態での動作について図１
６ないし図２１をもとに説明する。図１６は本実施例で
の各電極への印加電圧タイミングの一例である。まず、
図１７に示すように、上記の実施例１と同様にして、第
１制御電極層２１と第２制御電極層２２間に現像剤クラ
ウドを形成する。次に、振動電界形成電極２３０に電圧
が印加され、振動電界形成電極間に振動電界が形成され
る。図１８に示すようにこの振動電界の作用を受け、ク
ラウド状の現像剤は往復運動を行い、クラウド中の現像
剤の凝集体を解離し、さらに現像剤の均一分散性が高め
られ、現像剤の制御がより効果的に行われる。

【００７３】次に図１９に示すように、往復運動中の現
像剤が第１ゲート２１２１近傍にあるとき、第１制御電
極２１０に第１ＯＮ電位が与えられ、以下前述の実施例
１と同様にして記録媒体上に画像形成がなされる。この
とき振動電界は印加されたままでもよいが、第１ゲート
２１２１部付近に現像剤を滞在させるために印加を止め
てもよい。

【００７４】また、図２０に示すように第１ＯＮ電位印
加後、第１制御電極２１０と現像剤担持体３１間に現像
剤を現像剤担持体側へ移動させるような電界を形成す
る。ここでは、例えば第２制御電極２２０に＋５００
Ｖ、現像剤担持体３１に＋１０００Ｖが印加される。こ
のような動作により現像剤を現像剤担持体側へ移動させ
るような電界が形成され、第１制御電極２１０に第１Ｏ
Ｎ電位が印加されず使用されずに残った現像剤や第１制
御電極２１０に第１ＯＮ電位が印加されている間に第１
ゲート２１２１を通過できずに残った現像剤を再び現像
剤担持体側へ回収することができる。このとき、第１Ｏ
Ｎ電位印加時に振動電界の印加を止めた場合については
そのまま、上記の現像剤処理を行えばよいが、第１ＯＮ
電位印加時に振動電界が形成されたままの場合、現像剤
が第２ゲート２２２１近傍に位置したときに上記の現像
剤回収処理を行えばよい。このような一連の動作を繰り
返して画像形成が行われる。

【００７５】なお、本実施例では振動電界の向きを変え
ることにより、現像剤の運動の向きが変化するような状
態にすることができるため、凝集した現像剤をより効果
的に分散させることができる。また、本実施例では振動
電界の形成方向は記録媒体の進行方向としたが、この場
合は電極間距離が短くなるため必要な振動電界強度を得
るための電圧を低く抑えることができる。しかし、所望
の振動電界強度を得るのに必要な電圧が実施上問題にな
らないときは、記録媒体の進行方向と直交する方向、す
なわち制御電極層の長手方向に振動電界を形成してもか
まわない。

【００７６】また、本実施例では振動電界の向きが変わ
り、かつその強度が正負各方向で等量となるように設定
した。これはこのような電圧設定がもっとも簡便であ
り、低コスト化にも有効であるためである。さらには第
１ゲート２１２１と第２ゲート２２２１がほぼ同一中心
軸に設定されるため、現像剤が往復運動を行う場所を第
２ゲート２２２１付近に設定できる。よって、第１ゲー
ト２１２１と第２ゲート２２２１の距離が離れている場
合等は振動電界に直流電界を重畳し、現像剤の位置を移
動させるような動作を行ってもよい。

【００７７】（実施例３）上記実施例２において、振動
電界形成電極２３０に振動電圧を印加し、第１制御電極
層２１と第２制御電極層２２間にて現像剤を往復運動さ
せる際、例えば記録媒体進行方向に隣接する第１制御電
極２１０にて現像剤飛翔動作を行っている場合、記録媒
体進行方向に隣接する第１制御電極２１０の間隔や記録
媒体の移動速度等によっては、対向電極には現像剤を対
向電極側へ移動させるような電界を形成する電位が与え
られている状況が生じることがある。このような場合、
往復運動中に現像剤は第１制御電極層２１側に接触する
ようになり、円滑な往復運動が妨げられることがある。

【００７８】本実施例はそのような状況においても円滑
な現像剤の往復運動を行うようにしたものである。本実
施例によれば、図２２に示すような第１制御電極２１０
の第２制御電極層２２側に絶縁基材層２１５１を介し
て、記録媒体移動方向の幅が一対の振動電界形成電極間
の距離以上であり、第１制御電極層２１の長手方向に伸
びる電極（第１シールド電極）２１４１と該電極２１４
１の第２制御電極層２２側に絶縁基材層２１５２を設け
る。また図２３に示すように、この電極２１４１および
絶縁基材層２１５２は、第１制御電極層２１の複数の第
１ゲート２１２１に対応した位置に開口部を有してい
る。また第１ゲート２１２１が記録媒体移動方向に４行
にわたって配置されている場合は、図２４に示すような
構造を採ってもよい。この電極２１４１を第１シールド
電極２１４１とする。また、第１シールド電極２１４１
は第１シールド電極電源７６１に電気的に接続され、所
望の電位が与えられる。

【００７９】以下、本実施例での動作について説明す
る。上記の実施例２と同様にして、第１制御電極層２１
と第２制御電極層２２間に現像剤クラウドを形成する。
このとき、第１シールド電極２１４１には０Ｖが印加さ
れる。このとき対向電極１１に現像剤を飛翔させるよう
な電位が印加されていても、第１シールド電極２１４１
によって対向電極の影響は電気的に遮断されるので第１
制御電極層２１と第２制御電極層２２間には対向電極の
影響が及ばない。

【００８０】つぎに振動電界形成電極２３０に電圧が印
加され、振動電界形成電極間に振動電界が形成される。
このとき、第１シールド電極２１４１、第１制御電極２
１０，第２制御電極２２０、及び現像剤担持体３１には
０Ｖが印加されており、第１制御電極層２１と第２制御
電極層２２の現像剤飛翔方向の電界強度はほぼ０であ
る。よって振動電界の作用を受けたクラウド状の現像剤
は円滑に往復運動を行い、クラウド中の現像剤の凝集体
を解離し、さらに現像剤の均一分散性を高める。

【００８１】以下、前述の実施例２と同様にして記録媒
体上に画像形成がなされ、次いで使用されなかった現像
剤回収処理動作が行われる。このような一連の動作を繰
り返して画像形成が行われる。本実施例のような形態に
より、対向電極に如何なる電位が与えられた状況でも、
現像剤の振動電界中での円滑な運動が安定しておこなわ
れる。

【００８２】（実施例４）上記実施例３において、第１
シールド電極２１４１の位置を第１制御電極２１０の第
２制御電極層２２側としたが、図２５に示すように対向
電極側に配置することもできる。この場合、該電極を第
３シールド電極２１４２と呼ぶ。なお、ここで２１５４
は絶縁基材層、７６３は第３シールド電極電源である。
この場合も、作用，動作は実施例３と同様であり、本実
施例のような形態により、対向電極に如何なる電位が与
えられた状況でも、現像剤の振動電界中での円滑な運動
が安定して行われる。

【００８３】さらに、本実施例の構成によって第１制御
電極層２１の対向電極側に付着した現像剤の清掃を行う
ことができるので有用である。すなわち、記録媒体より
の落下等の理由で第１制御電極層２１上に現像剤が付し
たりすることがあるが、このような場合、第３シールド
電極２１４２に電気的に接続された第３シールド電極電
源より振動電圧あるいは直流電圧等を印加し、付着現像
剤を対向電極側へ移動させるような電界を対向電極等と
の間に形成することにより第１制御電極層２１の清掃作
業を行う。また、本実施例では第１シールド電極２１４
１を併設しても何ら問題ないことは明らかである。

【００８４】（実施例５）上記実施例において、振動電
界形成電極２３０に振動電圧を印加し、第１制御電極層
２１と第２制御電極層２２間にて現像剤を往復運動させ
る際、例えば記録媒体進行方向に隣接する第１制御電極
２１０にて未使用の現像剤処理動作を行っていた場合、
記録媒体進行方向に隣接する第１制御電極２１０の間隔
や記録媒体の移動速度等によっては、現像剤担持体には
現像剤を現像剤担持体側へ移動させるような電界を形成
する電位が与えられている状況が生じることがある。こ
のような場合、往復運動中に現像剤は第２制御電極層２
２側に接触するようになり、円滑な往復運動が妨げられ
ることがある。本実施例はそのような状況においても、
円滑な現像剤の往復運動を行うためのものである。

【００８５】本実施例によれば、図２６に示すように第
２制御電極２２０の第１制御電極層２１側に絶縁基材層
２２５３を介して、記録媒体進行方向の幅が一対の振動
電界形成電極間の距離以上であり、第２制御電極層２２
の長手方向に伸びる電極（第２シールド電極）２２４１
と該電極２２４１のさらに第１制御電極層２１側に絶縁
基材層２２５４を設ける。また、図２７，図２８に示す
ように、この電極２２４１および絶縁基材層２２５４
は、第２制御電極層２２の複数の第２ゲート２２２１に
対応した位置に開口部を有している構造であり、第２制
御電極２２０が図５，図６のような形態である場合は図
２７のような形態としてもよく、また第２制御電極が図
７のような形態であるときは図２８のような形態にして
もよい。この電極２２４１を第２シールド電極２２４１
と記す。また、第２シールド電極２２４１は電気的に第
２シールド電極電源７６２に接続され、所望の電位が与
えられる。

【００８６】以下、本実施例での動作について説明す
る。前述した実施例１と同様にして、第１制御電極層２
１と第２制御電極層２２間に現像剤クラウドを形成す
る。このとき、第２シールド電極２２４１には０Ｖが印
加される。このとき現像剤担持体３１に現像剤を回収す
るような電位が印加されていても、第２シールド電極２
２４１によって現像剤担持体の影響は電気的に遮断され
るので第１制御電極層２１と第２制御電極層２２間には
現像担持体の影響が及ばない。

【００８７】つぎに、振動電界形成電極２３０に電圧が
印加され、振動電界形成電極間に振動電界が形成され
る。このとき、第２シールド電極２２４１，第１制御電
極２１０，第２制御電極２２０，対向電極には０Ｖが印
加される。また、記録媒体移動方向に隣接する第２制御
電極部における未使用現像剤の回収作業が行われ（回収
手段図示せず）、現像剤担持体３１には＋１０００Ｖが
印加されている。しかしながら、第２シールド電極２２
４１にて現像剤担持体３１の影響は電気的に遮断される
ため、第１制御電極層２１と第２制御電極層２２間の現
像剤飛翔方向の電界強度はほぼ０となる。よって振動電
界の作用を受けたクラウド状の現像剤は円滑に往復運動
を行い、クラウド中の現像剤の凝集体を解離し、さらに
現像剤の均一分散性を高める。

【００８８】以下前述の実施例２と同様にして記録媒体
上に画像形成がなされ、次いで使用されなかった現像剤
回収処理動作が行われる。なお、本実施例の場合、第２
シールド電極２２４１の電界のシールド効果で現像剤担
持体３１による電界形成が不十分な場合があり、使用さ
れなかった現像剤の回収が行われない場合がある。この
ような場合は例えば第２シールド電極２２４１にも正極
性の数百Ｖの電位を印加し、現像剤を現像剤担持体方向
へ戻すような電界を増加させてもよい。このような一連
の動作を繰り返して画像形成が行われる。本実施例の様
な形態をとることにより、現像剤担持体に如何なる電位
が与えられた状況でも、現像剤の振動電界中での円滑な
運動が安定して行われる。

【００８９】（実施例６）上記実施例５において第２シ
ールド電極２２４１の位置は第２制御電極２２０の第１
制御電極層２１側としたが、図２９に示すように現像剤
担持体３１側に配置することもできる。この場合該電極
を第４シールド電極２２４２と呼ぶ。この場合も、作
用，動作は実施例５と同様であり、現像剤担持体に如何
なる電位が与えられた状況でも、現像剤の振動電界中で
の円滑な運動が安定しておこなわれる。

【００９０】さらに、本実施例の構成によって第２制御
電極２２０による現像剤担持体からの現像剤採取量を制
御できる。これは図３０，図３１に示すように第２制御
電極２２０の形状によっては、実際に第２ゲート２２２
１を通過して画像形成に用いられる現像剤の量よりも多
い現像剤を現像剤担持体から採取してしまう。現像剤を
多量に採取されたこのような領域が、現像剤搬送方向の
下流側に位置する別の第２制御電極２２０部に到達した
時、この電極では十分な現像剤を採取することができな
い。従って当該制御電極の領域では十分な濃度の画素を
形成することができず、画像上に欠陥が生じる。これを
解決するために第２ゲート２２２１と同等程度の開口径
を有する第４シールド電極２２４２を配することで、第
２制御電極２２０により形成される現像剤担持体上への
電界作用範囲はほぼ第２ゲート２２２１の径程度にな
り、無駄な現像剤消費が解消され、現像剤搬送方向下流
側にても所望の画像形成が可能になる。また、本実施例
では第２シールド電極２２４１を併設しても何ら問題な
いことは明らかである。

【００９１】（実施例７）上記実施例３ないし６におけ
る各シールド電極を具備するものであって、各シールド
電極毎に機能分離した形態で画像形成動作を行うことが
できる。例えば第１シールド電極２１４１及び第２シー
ルド電極２２４１には同電位が印加され、第１制御電極
層２１および第２制御電極層２２間の現像剤飛翔方向の
電界強度をほぼ０にして安定したクラウド状態の形成を
行い、現像剤担持体および対向電極に如何なる電位が与
えられた状況でも、現像剤の振動電界中での円滑な運動
が安定して行われるようにする。また、第３シールド電
極２１４２は第１制御電極層２１の対向電極側の清掃効
果を司り、また、第４シールド電極２２４２では現像剤
採取量域の制御が可能となる。その機能，動作の詳細は
上記実施例３〜６に記載の通りである。

【００９２】（実施例８）上述した実施例１ないし７で
は、第１制御電極層２１と第２制御電極層２２間に現像
剤クラウドを形成する際、しばしば第２ゲート２２２１
を通過した現像剤がそのまま第１ゲート２１２１を通過
してしまうことがある。このゲートにおいて、現像剤を
非飛翔状態にしたい場合、あるいは飛翔させたいゲート
であっても飛翔させるべきタイミングでない場合、上記
のように意に反して各ゲートを通過した現像剤は対向電
極上にある記録媒体の所望でない位置に付着し、画像上
の欠陥となる。

【００９３】このような現象を未然に防ぐため図３３に
示すように第１制御電極層２１と第２制御電極層２２の
各ゲートの中心軸が一致しないように各ゲートを配置す
る。ここでは、各ゲートは記録媒体の移動方向にずらし
た配置とし、各ゲートの中心軸間距離を３００μｍとし
て、その開口部がまったく重ならないように各ゲートを
配置した。また振動電界形成方向は上記実施例と同様、
記録媒体移動方向とした。

【００９４】以下、本実施形態での動作について図３２
ないし図３９を参照し、第１および第２シールド電極を
設けた実施例４および６の形態をもとに説明する。図３
２は、本実施例における各電極への電圧印加タイミング
の一例である。以後、このタイミングを用いた場合につ
いて説明する。まず、図３３に示す状態１では、回動し
ている現像剤担持体３１に現像剤担持体電源７７により
所定の電圧（本実施例では０Ｖ）が印加される。

【００９５】次に第２制御電極ドライバ７２２により画
像信号に応じた第２ＯＮ電位が第２制御電極２２０に印
加される。本実施例では第２ＯＮ電位として＋１０００
Ｖを印加した。このとき、第１シールド電極２１４１お
よび第２シールド電極２２４１には０Ｖを印加し、第１
制御電極層２１と第２制御電極層２２間の空間に現像剤
飛翔方向の電界がほぼ０となる状態を形成している。

【００９６】このとき図３４に示すように第２ＯＮ電位
が印加されると現像剤Ｔは第２ゲート２２２１の開口部
を含めて第２制御電極２２０に向けて飛翔し、第２ゲー
ト２２２１を現像剤が通過する。このとき、第２ゲート
２２２１が対峙する第１制御電極層２１には開口部は存
在せず、第１シールド電極２１４１面が存在している。
この第１シールド電極２１４１面には前述の通り０Ｖが
印加されており、現像剤は第１シールド電極２１４１と
第２制御電極２２０間の電界によりそのスピードが減じ
られ、第１制御電極層２１に到達する前に止まる。

【００９７】しかしながら第２制御電極２２０に印加す
る電位が第２ＯＦＦ電位になったとき、前述の減速電界
は存在せず、一部の現像剤は第１制御電極層２１まで到
達する場合がある。しかしながら、現像剤が到達した第
１制御電極層２１の面には開口部がないため、現像剤の
動きはそこで止まる。その後は第１シールド電極２１４
１および第２シールド電極２２４１により形成される電
界強度がほぼ０の空間内にクラウド状になって存在す
る。このように電界の作用による現像剤の運動を抑制す
る機構がない場合、本実施例のように第１および第２の
ゲートの開口部が完全に重ならないような構造を採るこ
とにより、前述の問題が解決される。

【００９８】このとき振動電界形成電極間に振幅２００
０Ｖ，周波数１ｋＨｚの正弦波状の振動電圧が印加され
ると、図３５ないし図３６に示すように現像剤は往復運
動を行う。図３６に示すように現像剤クラウド位置がほ
ぼ第１ゲート２１２１近傍に到達したとき、第１ゲート
２１２１に現像剤を通過させるときは第１制御電極２１
０に第１ＯＮ電位として３００Ｖを印加することによ
り、図３７に示すように第１ゲート２１２１を現像剤が
通過する。このように第１および第２ゲートの位置を振
動電界形成方向に互いにずらすことにより、現像剤クラ
ウドの位置を第１ゲート部に移動させるための手段を別
途設ける必要がなく、構成の簡素化に有効である。この
とき図示しない対向電極に例えば＋１０００Ｖの電位が
印加されると、第１制御電極２１０と対向電極間にも現
像剤Ｔを対向電極側へ飛翔させる電界が形成され、対向
電極上にある記録媒体上に画素が形成される。

【００９９】また、第１ＯＮ電位印加後、第１制御電極
２１０と現像剤担持体３１間に現像剤を現像剤担持体側
へ移動させるような電界を形成する。そのタイミングと
しては、使用されなかったクラウド状の現像剤が図３８
に示すように第２ゲート２２２１近傍に到達したとき
に、例えば第２制御電極２２０に＋５００Ｖ，現像剤担
持体３１に＋１０００Ｖを印加する。このような動作に
より現像剤を現像剤担持体側へ移動させるような電界が
形成され、使用されなかった現像剤を再び現像剤担持体
３１側へ回収することができる。このような一連の動作
を繰り返して画像形成が行われる。

【０１００】なお、本実施例では振動電界電圧を小さく
するため、第１ゲートと第２ゲートの位置を記録媒体進
行方向に互いにずらしたが、たとえば振動電圧が設定値
に特に制限がない場合、制御電極層長手方向にずらし、
振動電界方向もこれにならうようにしてもよく、上述の
構成に限定されるものではない。また、現像剤の漏れ量
が小さい場合、本実施例のように完全に各ゲート開口部
をずらさなくてもよく、この場合、制御電極部を小さく
することができる。

【０１０１】（実施例９）また、上記実施例において振
動電界形成電極側に振動電界が形成され、現像剤が往復
運動し、第１制御電極２１０にＯＮ電位を印加するタイ
ミングとして、現像剤の往復運動の速度が０となるタイ
ミングを含ませるようにしてもよい。本発明者が振動電
界中の現像剤の運動状態を高解像度の高速度カメラ等を
用いて調べたところ、図４０において電源７０に正弦波
の振動電圧を与え、ｒ方向に振動電界を形成した際、時
間ｔ＝０のときｒ＝０点に現像剤を置くと、現像剤はｒ
＝ａ点とｒ＝ｂ点間で往復運動を繰り返すことが認めら
れた。図４０に振動電界中における現像剤の運動状態を
概念的に示している。振動電界が形成され、その中を往
復している現像剤は、現像剤の飛翔方向（図４０のｚ方
向）に対して垂直方向（図４０のｒ方向）の速度成分を
有しているが、そのｒ方向の速度がｚ方向にくらべて無
視できない程度に大きい場合、第１ＯＮ電位が印加さ
れ、現像剤が第１ゲート２１２１を通過し、記録媒体方
向へ飛翔した際、飛翔過程で現像剤がｒ方向に拡散し、
しばしば画素形成に悪影響を及ぼす。

【０１０２】これを防ぐために、現像剤の運動速度が０
になるタイミング、すなわち現像剤がその往復運動の向
きを変えるタイミングを含むように第１制御電極２１０
に第１ＯＮ電位を印加し、現像剤を飛翔させれば上記の
影響を抑制することができる。現像剤がその往復運動の
向きを変えるタイミングの前後においては現像剤ｒ方向
の速度が非常に小さくなっており、このような状態では
現像剤の飛翔過程におけるｒ方向の拡散は大きく改善さ
れる。

【０１０３】また、第１制御電極２１０および第１ゲー
ト２１２１の位置は、現像剤の往復運動の向きが変わる
領域に設定されるか、あるいは振動電界条件を適切に選
択して第１制御電極２１０や第１ゲート２１２１の位置
に往復運動の折り返し位置を設定するのが望ましい。こ
のような形態を採ることにより、往復運動速度がほぼ０
になったときのクラウド状の現像剤のほとんどが第１ゲ
ート２１２１を通過でき、現像剤を有効に使用できる。

【０１０４】また、振動電界形成用電極間に印加される
電圧は、現像剤の往復運動の向きが変わる領域を第１ゲ
ート付近となるように調節するようにしてもよい。この
ような構成を採ることにより、たとえば現像剤の帯電量
が変化する等の状況において、現像剤の往復運動がほぼ
０になる位置が第１ゲート部と異なる状態になったと
き、電極形状を変えることなく、クラウド状の現像剤の
ほとんどが第１ゲートを通過でき、往復運動速度がほぼ
０になった現像剤を有効に使用できる。

【０１０５】（実施例１０）上記実施例において、現像
剤が第２制御電極層２２に設けられた第２ゲート２２２
１に近い状態にある時に第１制御電極２１０に第１ＯＮ
電位を印加してもよい。図４１及び図４２に正弦波状の
振動電圧が振動電界形成電極に印加された場合の現像剤
の運動状態を示す。本発明者が振動電界中の現像剤の運
動状態を高解像度の高速度カメラ等を用いてさらに詳し
く調べたところ、図４１及び図４２のｒ方向に往復運動
をする現像剤が往復運動の向きを変えるとき、すなわち
速度が０になるときに図４１のようにクラウド密度が低
い状態と、図４２のようにクラウド密度が高い状態が現
われることが判明した。このとき、振動電圧Ｖ_vとして
は、最大振幅Ｖ_oが１０００Ｖで、周波数ｆ＝１０００
Ｈｚの正弦波（Ｖ_o・ｓｉｎ（２πｆｔ））が印加さ
れ、振動電界形成電極２３０の間隔は２ｍｍとした。ま
た、振動電圧を印加するタイミングは、現像剤が第２ゲ
ート２２２１を完全に通過し、第１および第２制御電極
層間にクラウド状態を形成した時とした。このとき、第
２ゲート部から約２００ないし３００μｍの地点（図４
１及び図４２のｒ＝ｂ点）から約８００ないし９００μ
ｍの地点（図４１及び図４２のｒ＝ａ点）間で現像剤が
往復運動している様子が認められた。前述のクラウド密
度が高いところは第２ゲート２２２１から約２００〜３
００μｍ付近に、またクラウド密度の低い方は約８００
〜９００μｍ付近に観測された。

【０１０６】さらに、第１制御電極２１０の位置を上記
のクラウド密度が低い部分に設定した構成（図４１）
と、密度の高い部分に設定した構成（図４２）のそれぞ
れにおいて、第１制御電極２１０に第１ＯＮ電位を印加
し、記録媒体上に画像形成を行った。このときも振動電
界条件およびタイミングは前述の条件と同一とした。ま
た、第２ゲート２２２１と第１ゲート２１２１の中心間
距離は図４１では約８５０μｍ、図４２では約２５０μ
ｍに設定した。他の条件については上記実施例と同等の
設定である。その結果、クラウド密度の低い部分では画
像の濃度が低くなったが、クラウド密度の高い部分では
所望の必要な濃度が得られた。

【０１０７】この理由について、さらに検討を行ったと
ころ、現像剤比電荷（その現像剤の帯電量を質量で割っ
た値。以下Ｑ／Ｍと記す）の分布が関係することが判明
した。図４１と図４２でそれぞれ記録媒体上に飛翔した
現像剤のＱ／Ｍ分布を測定したところ、前者は後者に比
べ分布の中心値の絶対値が高く、また後者は現像剤担持
体上の現像剤のＱ／Ｍ分布と非常に似ていることが認め
られた。本実施例で用いた現像剤の現像剤担持体上にお
けるＱ／Ｍ分布は、約−５〜−１０×１０^-3（Ｃ／ｋ
ｇ）のものが約８０％含まれており、平均的な現像剤の
粒子径は約１０μｍであった。またクラウド密度の低い
部分で飛翔させた現像剤のＱ／Ｍ分布は、平均粒子径は
上記とほぼ同じであるが、Ｑ／Ｍは約−８〜−１２×１
０^-3（Ｃ／ｋｇ）のものが約８０％含まれていた。そこ
で、このような帯電粒子が振動電界中でどのような運動
をするのかを、現像剤のＱ／Ｍを−１０^-2（Ｃ／ｋｇ）
とした場合と、−５×１０^-3（Ｃ／ｋｇ）とした場合
で、図４３に示すようなモデルによりそれぞれの粒子の
運動方程式を立てて検証した。なお、ここでは空気抵抗
の影響は考慮し、空気の粘性抵抗ηを１.８２×１０^-5
（Ｎ・ｓ／ｍ²）とした。

【０１０８】図４４に振動電圧，現像剤粒子の速度，変
位量の時間変化の計算結果を示す。図４４中の実線はＱ
／Ｍ＝−１０^-2（Ｃ／ｋｇ）の高比電荷の現像剤粒子の
運動状態を示し、点線はＱ／Ｍ＝−５×１０^-3（Ｃ／ｋ
ｇ）の低比電荷の現像剤粒子の運動状態を示したもので
ある。振動電圧の１周期の中に速度が０となるタイミン
グが２回ある。その一方をＡ，他方をＢとする。また、
比電荷の違いによって往復運動の振幅が異なることが認
められる。速度が０となるタイミングＢの時、粒子の位
置を見ると、比電荷の大小によりその位置が大きく異な
っているが、一方、Ａの時は比電荷の大小による位置の
差は小さい。つまり、タイミングＡのときは狭い領域に
現像剤が集中して高密度なクラウド状態を形成してお
り、タイミングＢでは広範囲に現像剤が散在しているた
め低密度のクラウド状態になっていると考えられる。

【０１０９】また、現像剤が高密度クラウドを形成する
位置は前述の実施例では第２ゲートの位置（ｒ＝０位
置）から１６０ないし３１０μｍの位置である。また、
高比電荷（ここでは−１０^-2Ｃ／ｋｇ）の粒子が往復運
動するとき、第２ゲートから約７８０μｍの位置でもっ
とも離れる。この位置は、前述のクラウド状態を観察し
た際に現像剤が往復動作をする領域とほぼ一致する。こ
のとき第２ゲートから離れた側における往復位置がやや
観察位置と異なっているが、この現像は、実際の現像剤
の中に含まれるさらに高い比電荷を有する粒子によるも
のと考えられる。以上のような理由により、本実施例の
形態を用いることによって、現像剤の比電荷ばらつきが
あっても、現像剤のクラウド密度が高くなるときに第１
ゲートに現像剤を通過させることによって、安定して必
要な現像剤飛翔量を得ることができる。

【０１１０】また、簡便に用いることができる正弦波状
の振動電界で、その振動電界の大きさが正負等量な場
合、クラウド密度が高くなる部分はｒ＝０の位置、すな
わち第２ゲートに現像剤が近づくときであり、従って現
像剤速度が０になる時でかつ、第２ゲートに近づいたと
きに第１ゲートを通過させるように制御するのが望まし
いことが判明した。以上の観察，実験，計算解析によ
り、現像剤が第２制御電極層２２に設けられた第２ゲー
ト２２２１に近い状態の時に第１制御電極２１０に第１
ＯＮ電位を印加することにより、クラウドの密度が高い
ために、十分な現像剤飛翔量が得られる。

【０１１１】（実施例１１）本実施例では、上記実施例
９，１０において、第２制御電極２２０に第２ＯＮ電位
が印加され、第１制御電極層２１および第２制御電極層
２２間に現像剤クラウドを発生させるタイミングを、振
動電界強度の絶対値が最大となるタイミングを含まない
ようにするものである。本発明者は、振動電界中の現像
剤の運動状態を高解像度の高速度カメラ等を用いてさら
に詳しく調べたところ、第２ゲートを通過して振動電界
中に入った現像剤に関して、振動電界の位相によって往
復運動をする現像剤の速度が０になるときの現像剤クラ
ウドの状態が変化することを突き止めた。それによる
と、たとえば振動電圧を正弦波状にし、振動電界中に現
像剤クラウドを発生させた際、振動電界の位相が約１／
４あるいは約３／４周期ずれたとき、すなわち振動電圧
の絶対値が最大となったときに第１制御電極層２１およ
び第２制御電極層２２間に第２ゲート２２２１を通過し
た現像剤が存在した場合に、振動電界の作用を受けて現
像剤が往復運動をはじめるが、この場合は図４５に示す
ように往復運動領域の両端部、すなわち現像剤の運動速
度が０になるときのクラウド密度が低くなるという現象
が認められた。

【０１１２】この現象について、上記実施例１０にて述
べたような現像剤の運動状態を計算したところ、振動電
圧を正弦波としたとき、その周期の１／４および３／４
の時、すなわち振動電界の絶対値が最大となるときに、
現像剤が振動電界中に置かれた場合、図４６および図４
７に示すような挙動をとることが判明した。図４６は、
振動電界に１／４周期遅れて現像剤を振動電界中に置い
た場合であるが、現像剤の速度が０になる、すなわち往
復運動の折り返しタイミングにて、現像剤のＱ／Ｍの違
いによる変位量の差が最も大きくなっており、クラウド
密度が低くなることを示している。この現象は振動電界
周期の１周期中で現像剤の速度が０になる２ヶ所位相位
置の両方にて起こる。また、図４２は振動電界周期の３
／４周期遅れて振動電界中に現像剤が置かれた場合であ
るが、このときも図４６の場合と同様の現象が起きるこ
とが示された。このような現象は振動電界周期の１／４
あるいは３／４周期の前後でも若干の程度の違いはある
が同様の現象が起こることも確認された。

【０１１３】以上のような実験，計算解析より、高密度
なクラウド状態を形成し、かつ現像剤の飛翔中の拡散の
少ない画像形成を行うには、第２制御電極２２０に第２
ＯＮ電位が印加され、第１制御電極層２１および第２制
御電極層２２間に現像剤クラウドを発生させるタイミン
グに、振動電界中の絶対値が最大となるタイミングを含
まないようにすることが好適である。このような形態を
とることにより、現像剤の速度が小さく、かつ高密度な
クラウド状態で画像形成を行うことができる。

【０１１４】（実施例１２）上記実施例２ないし１１に
て、記録媒体上への現像剤飛翔行程の後、使用されなか
った現像剤を再び現像剤担持体へ回収する行程におい
て、さらに現像剤の回収性を向上させるための構成を有
する実施例を図４８ないし図５２に示す。使用されなか
った現像剤が第１および第２制御電極層間に残留し、蓄
積していくとゲート部の目詰まりを引き起こしたり、振
動電界形成中の現像剤の運動を妨げたりといった問題が
発生する。本実施例はそのような問題を解決するもので
ある。

【０１１５】図４９，図５３ないし図５５に示すよう
に、第２制御電極層２２の記録媒体移動方向に、第２ゲ
ート２２２１とほぼ同じ方向に配列する別のゲートとし
て第１のクリーニングゲート２２２３を設け、この第１
クリーニングゲート２２２３部に相当する第２シールド
電極２２４１に開口部を設ける。またこのゲート２２２
３は振動電界形成電極に近接した位置にある構造であ
る。以下に、本実施例の動作について図４８ないし図５
２を以て説明する。上記実施例と同様な動作を以て、記
録媒体上へ画素形成を行った後、第１制御電極２１０の
第１ＯＮ電位が切れ、第１ＯＦＦ電位が印加され、図５
０に示すように、場合によっては使用されなかった現像
剤が第１および第２制御電極層間に残る。

【０１１６】このとき図４８の状態５に示すような電圧
を付与し、振動電界形成電極間に現像剤が第１クリーニ
ングゲート２２２３の方へ移動するような電界を形成す
る。図５１に示すように、この電界によって使用されな
かった現像剤は第１クリーニングゲート２２２３の近傍
に移動する。このような形態を採ることにより、使用さ
れなかった現像剤のほとんどが第１クリーニングゲート
２２２３付近に集められるので、現像剤の回収効率が向
上できる。次に図４８の状態６に示すように、例えば第
２シールド電極２２４１に＋３００Ｖ、現像剤担持体に
＋５００Ｖの電位を与える。このような動作により現像
剤には現像剤担持体へ戻るような電界が形成され、図５
２に示すように現像剤の回収行程を実行することができ
る。

【０１１７】本実施例のような形態を採ることにより、
使用されなかった現像剤が第１および第２制御電極層間
に残留し、蓄積していくとゲート部の目詰まりを引き起
こしたり、振動電界形成中の現像剤の運動を妨げたりと
いった問題も発生せず安定した画像形成が可能となる。
また、図５４に示すように第１クリーニングゲート２２
２３は、未使用現像剤のゲートの通過性をあげて、クリ
ーニング効率を向上させるために制御電極層長手方向に
ゲート孔の長軸成分をもつ形状であってもよい。

【０１１８】さらには、図５５に示すように第１クリー
ニングゲート２２２３は、未使用現像剤のゲートの通過
性をあげて、クリーニング効率を向上させるために制御
電極長手方向に連続したスリット状の開口部を有する形
状であってもよい。また、第２シールド電極２２４１の
代わりに第４シールド電極２２４２を配し、第１クリー
ニングゲート２２２３に対応する箇所に開口部を設けて
もよいし、第２シールド電極２２４１，第４シールド電
極２２４２を併設してもよいことは明らかである。

【０１１９】（実施例１３）上記実施例１２において、
図５６ないし図６３に示すように第２シールド電極２２
４１あるいは第４シールド電極２２４２の第２制御電極
２２０側に使用されなかった現像剤の通過・不通過を制
御する電極として第１クリーニング電極２２３１を設け
てもよい。本実施例では、第２シールド電極２２４１と
組み合わせた場合について説明する。

【０１２０】この第１クリーニング電極２２３１は、図
６１に示すように第２制御電極２２０が設置されている
絶縁基材層２２５１の上に第２制御電極２２０と同じ面
に設けられ、第２制御電極２２０とは電気的に絶縁され
た構造となっている。また第１クリーニング電極２２３
１は第１クリーニング電極電源７８１に電気的に接続さ
れており、本実施例では未使用現像剤を通過させる時の
電位（以後、第１クリーニングＯＮ電位と記す）として
＋３００Ｖが印加され、通過させないときの電位（以
後、第１クリーニングＯＦＦ電位と記す）として０Ｖが
印加される。また、第１クリーニング電極２２３１のゲ
ート（第１クリーニングゲート）２２２３に対応する箇
所には開口部が設けられている。

【０１２１】以下、本実施例での動作について図５６な
いし図６０を参照して説明する。図５８及び図５９に示
すように、上記実施例１２の如く、画像形成動作を終了
し、使用されなかった現像剤が第１クリーニングゲート
２２２３付近に移動する。次に第１クリーニング電極２
２３１に第１クリーニング電位が、現像剤担持体３１に
は＋４００Ｖの電位が印加される。またこのときは第２
シールド電極２２４１には０Ｖが印加されたままでよ
い。これにより現像剤が第１クリーニング電極２２３１
を通り、現像剤担持体へ移動させるような電界が形成さ
れ、この電界の作用によって図６０に示すように使用さ
れなかった現像剤が現像剤担持体へ回収される。

【０１２２】このような形態をとることにより、使用さ
れなかった現像剤が第１および第２制御電極層間に残留
し蓄積してゲート部の目詰まりを引き起こしたり、振動
電界形成中の現像剤の運動を妨げたりといった問題を解
決できる。さらに例えば図示しない記録媒体移動方向に
隣接する一対の振動電界形成電極間で現像剤のクラウド
化を行っており、かつ第２シールド電極２２４１を共用
している場合でも、前述のクラウド化を阻害することな
く、未使用現像剤の回収作業を行うことができるため、
複数対の振動電界形成電極間における画像形成過程と現
像剤回収過程を独立して実行することができ、画像形成
の安定性や画像形成速度の向上に有効である。また、図
６５に示すように第１クリーニング電極２２３１の開口
部は制御電極層長手方向に長軸成分を持つ形状であって
も良い。さらには図６３に示すように第１クリーニング
電極２２３１の開口部は制御電極層長手方向に連続した
スリット状の開口部を有する形状であってもよい。ま
た、第２シールド電極２２４１の代わりに第４シールド
電極２２４２を配し、第１クリーニングゲート２２２３
に対応する箇所に開口部を設けてもよいし、第２シール
ド電極２２４１，第４シールド電極２２４２を併設して
もよいことは明らかである。

【０１２３】（実施例１４）上記実施例１２にて、記録
媒体上への現像剤飛翔行程の後、使用されなかった現像
剤を再び現像剤担持体へ回収する行程において、さらに
現像剤の回収性を向上させるようにした実施例を図６４
ないし図６８に示す。図６５，図６９に示すように、第
２制御電極層２２に、記録媒体移動方向に、第２ゲート
２２２１とほぼ同じ方向に配列する第１クリーニングゲ
ート２２２３を設け、第１クリーニングゲート２２２３
部に相当する第２シールド電極２２４１に開口部を設け
る。さらにその逆方向にも記録媒体移動方向に第１クリ
ーニングゲート２２２３とほぼ同じ方向に配列する別の
ゲートとして第２クリーニングゲート２２２４を設け、
この第２クリーニングゲート２２２４部に相当する第２
シールド電極２２４１に開口部を設ける。また、このゲ
ート２２２４は振動電界形成電極に近接した位置にある
構造である。

【０１２４】以下に、本実施例の動作について図６４な
いし図６８を参照して説明する。上記実施例１２と同様
な動作を以て、記録媒体上への画素形成を行った後、使
用されなかった現像剤の回収処理が行われるが、まれに
未使用の現像剤中に所望の帯電極性とは逆極性をもった
現像剤（以後、逆極性現像剤と記す）が混入している場
合がある。図６４の状態５に示すように電圧を印加し、
振動電界形成電極間に所望の極性の現像剤を第１クリー
ニングゲート２２２３の方へ移動させるような電界を形
成した際、図６６に示すように第１クリーニングゲート
２２２３付近には所望の極性の未使用現像剤が、また第
２クリーニングゲート２２２４付近には所望の極性の逆
極性現像剤が集められる。なお、図６６において、白丸
は所望の極性の現像剤であり、内部に点を付した丸は逆
極性の現像剤を表す。

【０１２５】次に、図６４の状態６に示すように、例え
ば第２シールド電極２２４１に＋３００Ｖ、現像剤担持
体３１に＋５００Ｖの電位を与える。このような動作に
より所望の極性の現像剤には現像剤担持体へ戻るような
電界が形成され、図６７に示すように現像剤の回収を行
うことができる。次に、図６４の状態７に示すような例
えば第２シールド電極２２４１に−３００Ｖ、現像剤担
持体３１に−５００Ｖの電位を与える。このような動作
により逆極性現像剤には現像剤担持体へ戻るような電界
が形成され、図６８に示すように逆極性現像剤の回収を
行うことができる。また、これらの現像剤回収処理中に
おいて現像剤担持体３１の電位が変化することにより第
２ゲート２２２１部への現像剤飛翔が懸念されるとき
は、第２制御電極２２０の電位を現像剤担持体電位に近
い値としてもよい。

【０１２６】このような形態をとることにより、クラウ
ド状態の現像剤中に逆極性のものが存在していても、そ
れらを回収処理することができる。また、図７０に示す
ように第２クリーニングゲート２２２４は制御電極層長
手方向にゲート孔の長軸成分をもつ形状であってもよ
い。さらには図７１に示すように第２クリーニングゲー
ト２２２４は制御電極層長手方向に連続したスリット状
開口部を有する形状であってもよい。また、第２シール
ド電極２２４１の代わりに第４シールド電極２２４２を
配し、第２クリーニングゲート２２２４に対応する箇所
に開口部を設けてもよいし、第２シールド電極２２４
１，第４シールド電極２２４２を併設してもよいことは
明らかである。また、上記実施例１３のような第１クリ
ーニング電極を設けてもよい。

【０１２７】（実施例１５）上記実施例１４にて、図７
２ないし図７９に示すように第２クリーニングゲート部
の第２シールド電極２２４１あるいは第４シールド電極
２２４２の第２制御電極２２０側に使用されなかった現
像剤の通過・不通過を制御する電極として第２クリーニ
ング電極２２３２を設けてもよい。本実施例では第２シ
ールド電極および第１クリーニング電極と組み合わせた
場合について説明する。

【０１２８】この第２クリーニング電極２２３２は、図
７７に示すように第２制御電極２２０が設置されている
絶縁基材層２２５１上における第２制御電極２２０の設
置面と同じ面に設けられ、かつ第２制御電極２２０とは
電気的に絶縁された構造となっている。また、第２クリ
ーニング電極２２３２は第２クリーニング電極電源７８
２に電気的に接続されており、本実施例では未使用逆極
性現像剤を通過させる時の電位（以後、第２クリーニン
グＯＮ電位と記す）として−３００Ｖが印加され、通過
させないときの電位（以後、第２クリーニングＯＦＦ電
位と記す）として０Ｖが印加される。また、第２クリー
ニングゲート２２２４に対応する箇所には開口部が設け
られている。

【０１２９】以下、本実施例形態での動作について図７
２ないし図７６を参照して説明する。上記実施例１４と
同様な動作を以て、記録媒体上への画素形成を行った
後、使用されなかった現像剤の回収処理が行われるが、
まれに未使用の現像剤中に所望の帯電極性とは逆の現像
剤（逆極性現像剤）が混入している場合がある。図７２
の状態５に示すような電圧を付与し、振動電界形成電極
間に所望の極性の現像剤を第１クリーニングゲート２２
２３の方へ移動させるような電界を形成した際、図７４
に示すように第１クリーニングゲート２２２３付近には
所望の極性の未使用現像剤が、また第２クリーニングゲ
ート２２２４付近には逆極性現像剤が集められる。な
お、図７４において、白丸は所望の極性の現像剤であ
り、内部に点を付した丸は逆極性の現像剤を表す。

【０１３０】次に、図７２の状態６に示すような例えば
第１クリーニング電極２２３１に＋３００Ｖ、現像剤担
持体に＋５００Ｖの電位を与える。このような動作によ
り現像剤には現像剤担持体３１へ戻るような電界が形成
され、図７５に示すように現像剤の回収を行うことがで
きる。次に、図７２の状態７に示すように例えば第２ク
リーニング電極２２３２に−３００Ｖ，現像剤担持体３
１に−５００Ｖの電位を与える。このような動作により
逆極性現像剤には現像剤担持体へ戻るような電界が形成
され、図７６に示すように逆極性現像剤の回収を行うこ
とができる。また、これらの現像剤回収処理中におい
て、現像剤担持体の電位が変化することにより第２ゲー
ト２２２１部への現像剤飛翔が懸念されるときは、第２
制御電極２２０の電位を現像剤担持体電位に近い値とし
てもよい。

【０１３１】このような形態をとることにより、クラウ
ド状態の現像剤中に逆極性のものが存在していても、そ
れらを回収処理することができる。また、図７８に示す
ように第２クリーニング電極２２３２の開口部は制御電
極層長手方向にゲート孔の長軸成分をもつ形状であって
もよい。さらには、図７９に示すように第２クリーニン
グ電極２２３２の開口部は制御電極層長手方向に連続し
たスリット状の開口部を有する形状であってもよい。ま
た、第２シールド電極２２４１の代わりに第４シールド
電極２２４２を配し、第２クリーニングゲート２２２４
に対応する箇所に開口部を設けてもよいし、第２シール
ド電極２２４１，第４シールド電極２２４２を併設して
もよいことは明らかである。また、本実施例では第１ク
リーニング電極２２３１を設けているが、必要に応じて
廃止してもよい。

【０１３２】（実施例１６）また、図８０ないし図９０
に示すように一対の振動電界形成電極間において、第１
制御電極層２１に２つ以上のゲートを設けるようにして
もよい。本実施例のような形態をとることにより、振動
電界形成電極２３０の数および第２制御電極２２０の数
を減じることができ、制御電極部構造の簡素化に有効で
ある。本実施例の動作説明の前に、振動電界中での現像
剤の運動状態について述べる。上記実施例１０，１１で
述べたような方法で、正弦波状の振動電界が形成された
場合、該振動電界の位相により現像剤の運動状態の変化
を調べた。図９１及び図９２は実施例１０，１１と同様
の条件で、ｔ＝０の時（図９１）と、振動電界周期の１
／２時間遅れて現像剤が振動電界中に置かれた場合（図
９２）における現像剤の運動状態を計算したものであ
る。これによると、高密度の現像剤クラウドの発生位置
および発生時間は、現像剤が振動電界中に置かれたとき
の振動電圧の仕組の違いによって異なることが判明し
た。また、振動電界周期の１／２、あるいはｎを整数と
するとき振動電界周期の（１／２＋ｎ）倍ずれた際、高
密度クラウドが発生する位置は最初に現像剤が置かれた
原点位置を中心に対称となる場所に発生し、またそのク
ラウド密度も同程度になることが判明した。高速度カメ
ラ等による現像剤の飛翔観測でもこのような現象が認め
られた。

【０１３３】この現象を利用すれば、第２ゲート２２２
１を現像剤が通過する時間を、振動電荷周期の（１／２
＋ｎ）倍ずらし（ここでのｎは整数）、現像剤クラウド
が高密度となる位置に第１ゲート２１２１を少なくとも
２つ以上設け、各第１ゲート部で高密度クラウドが形成
された際に、第１ゲート２１２１を通過するよう制御す
ればよい。これにより振動電界形成方向に複数行に渡っ
て第１制御電極が並ぶ場合、振動電界を形成する電極組
の数は第１制御電極の行数より少なくすることができ
る。このような原理に基づいた本実施例の動作について
図８０ないし図９０を参照して説明する。

【０１３４】図８０は、図８１に示す本実施例における
各電極への電圧の印加タイミングであり、本実施例の動
作は大きく分けて状態１から状態７に分けられる。ま
ず、図８２に示す状態２のとき第２制御電極２２０に＋
１０００Ｖが印加され、現像剤が現像剤担持体より第２
ゲート２２２１を通過して第１および第２制御電極層間
に第１次の現像剤クラウドが形成される。次に振動電界
形成電極２３０間に正弦波の振動電界が形成され、この
間で前述の第１次の現像剤クラウドが往復運動をする。
このとき生じるクラウド密度の低い状態を図８３に示
し、クラウド密度の高い状態を図８４に示す。

【０１３５】次に状態３に移行し、振動電界周期をＴと
するとき、（１／２＋１）Ｔ時間後に、第２制御電極２
２０に＋１０００Ｖが印加され、図８５に示すように第
１および第２制御電極層間に第２次の現像剤クラウドが
形成される。このとき前述の第１次の現像剤クラウド
は、第２ゲート２２２１から最も離れた位置で密度の低
い状態を形成している。この後、第２次の現像剤クラウ
ドは（１／２＋１）周期遅れた振動電界の作用を受け
て、振動電界中を往復運動する。

【０１３６】次に状態４に移行する。この時点では第１
次の現像剤クラウドが第１ゲート２１２１付近で高密度
クラウドを形成している。このとき図８６に示すように
第１制御電極２１０ａに＋３００Ｖの第１ＯＮ電位が印
加され、現像剤が第１ゲート２１２１ａを通過する。ま
た図示していないがこのときには対向電極にも＋１００
０Ｖが印加され、第１ゲート２１２１ａを通過した現像
剤は対向電極上にある記録媒体上に飛翔し、画像形成が
なされる。

【０１３７】次に状態５に移行する。この時点では第２
次の現像剤クラウドが第１ゲート２１２１ｂ付近で高密
度クラウドを形成する。このとき図８７に示すように第
１制御電極２１０ｂに＋３００Ｖの第１ＯＮ電位が印加
され、現像剤が第１ゲート２１２１ｂを通過する。ま
た、図示していないが、このときには対向電極にも＋１
０００Ｖが印加され、第１ゲート２１２１ｂを通過した
現像剤は対向電極上にある記録媒体上に飛翔し、画像形
成がなされる。その後、上記実施例１５に記載したよう
な動作を以て、使用されなかった現像剤の回収処理が行
われる。このときの各電極への印加電圧タイミングを図
８０における状態６，７，８に示し、またそのときの現
像剤の運動状態を図８８ないし図９０に示す。以上のよ
うな一連の動作を繰り返して画像形成が成される。

【０１３８】また、第２ゲート２２２１に現像剤を通過
させる時間を振動電荷周期の（１／２＋ｎ）倍ずらすこ
とによって、２つの第１ゲートにおける現像剤クラウド
の密度を同等にできるため、各第１ゲート毎の現像剤の
飛翔状態を均一にでき、安定した画像形成が可能とな
る。なお、本実施例では第２ゲートに現像剤を通過させ
る時間を振動電荷周期の（１／２＋ｎ）倍ずらしたが、
特に現像剤比電荷分布等に起因するクラウド密度変化が
それほど問題にならないときなど、この値に限るもので
はなく、十分な効果を得られる範囲で変更が可能であ
る。

【０１３９】また、一対の振動電界形成電極間に形成さ
れる各第１ゲートに１回ずつの第１ＯＮ電位を印加する
までに、第２ゲートからの現像剤飛翔を２回行っている
ので、クリーニングの回数が少なくなり、画像形成速度
の向上に有効である。なお、画像形成速度がそれほど問
題とならない場合、一対の振動電界形成電極間に形成さ
れる２つの第１ゲートの一方で画像形成後、いったん第
１および第２制御電極層間をクリーニングし、その後他
方の第１ゲートで画像形成を行ってもよい。この場合も
振動電界形成電極の数および第２制御電極の数を減じる
ことができ、制御電極部構造の簡素化に有効である。

【０１４０】（実施例１７）第１制御電極層２１と第２
制御電極層２２間の距離を一定に保つために図９３ない
し図９５に示すような各種形態の間隙保持部材２４０を
前記の各制御電極層間に挿入してもよい。図９３は間隙
保持部材２４０の長手方向を制御電極層の長手方向に一
致する形状とした実施例を示すものである。このような
間隙保持部材２４０を用いることによって第１制御電極
層２１および第２制御電極層２２間の間隔を、均一に保
持することができる。また、第１制御電極層２１および
第２制御電極層２２の長手方向の両端部で記録媒体移動
方向に伸びるごとくの形状としてもよい。ただこの場合
は各制御電極層の長手方向の中央部で電極層自身のたる
み等により間隙が短くなったりする場合があり、各制御
電極層の両端部を引っ張るような機構を設け、これを回
避するような使用が望ましい。

【０１４１】図９４は振動電界形成電極２３０を間隙保
持部材２４０上に形成した実施例を示すものである。こ
れにより、第１および第２制御電極間距離だけでなく、
それらと振動電界形成電極間距離についても簡単に位置
決めでき、装置の簡略化に有効である。また、上記の間
隙保持部材２４０を導電性の材料としてもよい。材料と
しては金属，もしくは導電性を有する樹脂等が用いられ
る。これにより、間隙保持部材２４０は間隙保持機能と
振動電界形成用電極としての両機能を有するようにする
ことができ、装置の簡略化，構成部品数の削減に有効で
ある。さらには図９５に示すように第１制御電極層ある
いは第２制御電極層を間隙保持機能を有する形状として
もよい。この場合も、装置の簡略化，構成部品数の削減
に有効である。

【０１４２】（実施例１８）上記実施例において、第１
制御電極層２１の第１制御電極２１０を２層のＸ−Ｙマ
トリックス状に構成にしてもよい。本実施例では、図９
６に示すような第１制御電極層２１の第１ゲート２１２
１に対応した箇所に開口部を有する電極を記録媒体移動
方向に連ねて電気的に接続した第１列制御電極２１３１
と図９７に示すような第１制御電極層２１の第１ゲート
２１２１に対応した箇所に開口部を有する電極を第１制
御電極層長手方向に連ねて電気的に接続した第１行制御
電極２１３２を、図９８に示すように絶縁基材層２１５
１を介して電気的に絶縁し、積層した構造の制御電極と
した。

【０１４３】また、第１列制御電極２１３１は、第１列
制御電極給電線２１６１を介して図示しない第１列制御
電極ドライバに、また第１行制御電極２１３２は第１行
制御電極給電線２１６２を介して図示しない第１行制御
ドライバに電気的に接続され、行電極および列電極に印
加される電圧の組み合わせによって所望のゲート部にお
ける現像剤の通過・不通過を制御する電界を形成する。
このような制御電極構成は一般にマトリックス方式と呼
ばれ、各ゲートを制御するのに必要な高圧ＩＣの数を削
減できる方式としていくつか提案されている。しかしな
がらこの方式では行電極と列電極の両方がＯＮ状態にな
ったときに現像剤を通過させ、他の状態（ＯＦＦ／ＯＦ
Ｆ，ＯＮ／ＯＦＦ，ＯＦＦ／ＯＮ）ではゲートの通過を
禁止するようにしなければならない。１つのゲートを１
つの電極で制御する場合に比べ、同じスイッチング電圧
のドライバＩＣを用いた場合、現像剤の通過を許可する
ときに形成される飛翔電界強度を大きくとれないため、
現像剤の飛翔量が不足してしまうといった不具合が生じ
る。しかしながら本発明のような低電界で現像剤飛翔を
可能とするような構成では上記のような不具合は発生せ
ず、有効である。このような第１制御電極層を用いて画
像形成を行う動作は上記実施例と同様にして行うことが
できるものである。また、本実施例では行電極を４つ配
した構造であるが、この値は特に限定されるものではな
い。

【０１４４】（実施例１９）また、上記実施例１８にお
いて、図９６に示すような第１制御電極層２１の制御電
極２１０を第１ゲート２１２１に対応した箇所を記録媒
体移動方向に連ねて電気的に接続した第１列制御電極２
１３１のみとした構造の制御電極としてもよい。また上
記実施例１８の第１行制御電極２１３２の作用を第２制
御電極２２０に持たせる。この場合、第２制御電極２２
０に第２ＯＮ電位が印加され、第１制御電極層２１およ
び第２制御電極層２２間に現像剤クラウドが形成された
ゲート部において、第１列制御電極２１３１に現像剤の
通過を許可する電位が与えられたゲートのみ、現像剤の
通過・不通過の制御がなされる。この場合についても上
記実施例１３のような必要な高圧ＩＣの数を削減できる
という効果が得られる。

【０１４５】（実施例２０）また、上記実施例において
第１制御電極２１０に印加する第２ＯＮ電位は、現像剤
を第１制御電極層２１側に移動させる方向の電界が順次
大きくなるように変化させてもよい。図９９に示すよう
に、ある粒子が時間と共に増加する電界の作用を受けて
運動するとき、図１００に示すように、運動を開始する
時間差よりも、所望の位置に到達する時間差の方が小さ
くなる。本実施例はこのような現象を本発明に適用する
ものである。図１０１および図１０２に本実施例の電圧
印加例と、その電圧が印加される飛翔制御部の構成図を
示す。

【０１４６】現像剤は現像剤担持体３１との付着力の差
からある程度の時間差をもって飛翔を始める。そのた
め、第２ゲート２２２１を通過して所望の現像剤量を第
１制御電極２１０および第２制御電極層２２間に到達さ
せるまでにある程度の時間差が生まれる。そこで本実施
例のように図１０１に示すような電圧を第２ＯＮ電位と
して印加した場合、最初に現像剤担持体を飛び出した現
像剤と、最後に飛び出した現像剤との第１制御電極層２
１および第２制御電極層２２間に到達する時間差を短縮
できる。これによって第１制御電極層２１および第２制
御電極層２２間で振動電界を受けて現像剤が往復運動を
開始する際、振動電界の位相差を小さくすることがで
き、現像剤クラウドの高密度化が実現できる。さらには
図１０１に示すように、第１制御電極２１０に印加する
第１ＯＮ電位、また対向電位についても現像剤を記録媒
体側に移動させる方向の電界が順次大きくなるように変
化させてもよい。

【０１４７】１回の第１ＯＮ電位が与えられた時に第１
ゲート２１２１から飛翔した現像剤が記録媒体上へ到達
するまでに大きな時間差があると、記録媒体が移動して
いるため画素が記録媒体の移動方向に拡散してしまう。
この時間差は現像剤が第１ゲート２１２１を出発する時
の時間差によって生み出されるものである。そこで本発
明のように、現像剤を記録媒体側に移動させる方向の電
界が順次大きくなるように対向電極電位を変化させるこ
とによって、現像剤の記録媒体への到達時間差を小さく
することができ、不要な画素の拡散を抑制できる。

【０１４８】また、現像剤が第１ゲート２１２１を出発
するときの時間差は、１回の第１ＯＮ電位が与えられた
時に飛翔した現像剤が第１および第２制御電極層間から
第１ゲート２１２１を通過するときの時間差である。よ
ってここでも第１ゲート２１２１を通過する時間差を小
さくするために、本実施例のように第１ゲート２１２１
を通過させる方向の電界が順次大きくなるように第１制
御電極電位を変化させることによって、記録媒体への到
達時間差を小さくすることができ、画素の広がりを抑制
できる。また、これらはそれぞれ独立に実施されてもそ
の効果は現われるものであり、他の制約条件との兼ね合
いで適宜選択してもよい。

【０１４９】（実施例２１）上述の各実施例では現像剤
担持体は円筒状の構成を有するものであったが、第２制
御電極層２２のゲート部が存在する領域において、第２
制御電極層２２と平行に現像剤を担持するような構成を
有するものであってもよい。本実施例では図１０３に示
すようなベルト状の現像剤担持体を用いた。図１０３に
おいて、現像剤Ｔはベルト状の現像剤担持体３６上に担
持されて搬送される。また、当該現像剤担持体３６はベ
ルトテンション付与部材３７により一定の張力が与えら
れる。さらにこの現像剤担持体３６の裏面側には該担持
体に所望の電位を与えるための現像剤担持体電位付与部
材３８が設けられた構造を有するものである。他の部
材，機構，動作については図３にて説明した内容と同様
である。

【０１５０】これによって現像剤担持体の曲率により生
じる第２制御電極層２２と現像剤担持体間の距離変化が
解消され、現像剤担持体進行方向の各ゲート部にて第２
制御電極層２２と現像剤担持体間の距離がほぼ一定に保
たれ、現像剤担持体３６から現像剤を飛翔させるための
電界強度も一定に保たれるので、第２ゲート２２２１を
通過する現像剤量も各ゲートで一定となる。このような
作用により均一な画像を形成することができる。第１制
御電極２１０を記録媒体移動方向に複数配した場合、記
録媒体移動方向における第１ゲート２１２１および第２
ゲート２２２１の幅が長くなり、このような場合には本
実施例のような形態は特に有効である。また、上述した
実施例における振動電界を形成する構成においても、制
御電極層の現像剤担持体進行方向の長さが長くなるた
め、本実施例の形態は有効である。

【０１５１】以上、本発明について実施例１から実施例
２１に基づいて説明したが、これら実施例に記載された
値はこれに限定されるものではない。例えば、振動電界
を形成する条件として、その波形は三角波は矩形波でも
よいし、振動電界周波数も画像形成速度との兼ね合いで
数１０Ｈｚから数１０キロＨｚ、あるいはそれ以上の値
にしてもよいし、他の各電極に印加される電圧値につい
ても使用形態に適した様々な値を印加してもよい。さら
に機械的条件として、電極層の開口径や、電極層の位置
等についても使用形態に適した様々な値を採ってもよ
い。

【０１５２】

【発明の効果】請求項１の効果：現像剤を第１制御電極
層から記録媒体上へ飛翔させる際、現像剤はクラウド状
になっており、飛翔を妨げる方向の力の作用が極めて小
さくなった状態であるため、現像剤を飛翔させるのに必
要な電界強度が小さくなり、現像剤の飛翔・非飛翔を制
御するための第１制御電極の駆動電圧を小さくできる。
さらに、第１制御電極層と第２制御電極層の間に形成さ
れる現像剤クラウドは、第２制御電極層を通って形成さ
れるものであり、供給される現像剤クラウドはその量，
密度，供給タイミング等を任意の状態に制御でき、安定
したクラウド状態の形成が可能となる。

【０１５３】請求項２の効果：請求項１の効果に加え
て、振動電界形成電極に電圧が印加され、振動電界形成
電極間に振動電界が形成されることにより、クラウド状
の現像剤は往復運動を行い、クラウド中の現像剤の凝集
体を解離し、さらに現像剤の均一分散性を高める。それ
により現像剤の制御がより効果的になる。

【０１５４】請求項３の効果：請求項２の効果に加え
て、振動電界の向きを変えることによって現像剤の運動
の向きが変化するような状態にできるため、凝集した現
像剤を分散させるのにより効果的である。

【０１５５】請求項４の効果：請求項３の効果に加え
て、振動電界の向きが変わり、かつその強度が正負各方
向で等量となるように設定することによって電圧設定を
簡便とすることができ、低コスト化にも有効である。

【０１５６】請求項５の効果：請求項２ないし４いずれ
か１の効果に加えて、振動電界の形成方向を記録媒体の
進行方向とすることで、振動電界形成電極間の距離が短
くなるため必要な振動電界強度を得るための電圧を低く
押さえることができる。

【０１５７】請求項６の効果：請求項１ないし５いずれ
か１の効果に加えて、対向電極に如何なる電位が与えら
れた状況でも、現像剤の振動電界中での円滑な運動が安
定しておこなわれる。

【０１５８】請求項７の効果：請求項１ないし６いずれ
か１の効果に加えて、現像剤担持体に如何なる電位が与
えられた状況でも、現像剤の振動電界中での円滑な運動
が安定しておこなわれる。

【０１５９】請求項８の効果：請求項１ないし７いずれ
か１の効果に加えて、対向電極に如何なる電位が与えら
れた状況でも、現像剤の振動電界中での円滑な運動が安
定しておこなわれる。さらには記録媒体よりの落下等の
理由で第１制御電極層上に現像剤が付したりすることが
あるが、このような場合、第３シールド電極に電気的に
接続された第３シールド電極電源より振動電圧あるいは
直流電圧等を印加し、対向電極等との間に付着現像剤を
移動させるような電界を形成し、付着現像剤を対向電極
側へ移動させることにより、第１制御電極層の対向電極
側に付着した現像剤の清掃を行うことができる。

【０１６０】請求項９の効果：請求項１ないし８いずれ
か１の効果に加えて、現像剤担持体に如何なる電位が与
えられた状況でも、現像剤の振動電界中での円滑な運動
が安定して行われる。さらには無駄な現像剤消費が解消
され、現像剤搬送方向下流側にても所望の画像形成が可
能になる。

【０１６１】請求項１０の効果：請求項２ないし９いず
れか１の効果に加えて、第１制御電極層および第２制御
電極層間の現像剤飛翔方向の電界強度をほぼ０にして安
定したクラウド状態を形成することができ、現像剤担持
体および対向電極に如何なる電位が与えられた状況で
も、現像剤の振動電界中での円滑な運動が安定して行わ
れるようにすることができる。

【０１６２】請求項１１の効果：請求項１ないし１０い
ずれか１の効果に加えて、不必要に第１ゲートを通過し
た現像剤が対向電極上にある記録媒体の所望でない位置
に付着することによる画像上の欠陥発生を抑制すること
ができる。

【０１６３】請求項１２の効果：請求項１１の効果に加
えて、第１および第２ゲートの開口部が完全に重ならな
いような構造を採ることにより、画像上の欠陥発生の抑
制の効果をより向上させることができる。

【０１６４】請求項１３の効果：請求項１１または１２
の効果に加えて、第１および第２ゲートの位置を振動電
界形成方向にずらすことにより、現像剤クラウドの位置
を第１ゲート部に異動させるための手段を別途設ける必
要がなく、構成の簡素化に有効である。

【０１６５】請求項１４の効果：請求項１ないし１３い
ずれか１の効果に加えて、第１ゲートと第２ゲートの位
置を記録媒体進行方向にずらすことにより、必要な振動
電界強度を得るための振動電界電圧を小さくすることが
でき、低コスト化に有効である。

【０１６６】請求項１５の効果：請求項２ないし１４い
ずれか１の効果に加えて、現像剤の運動速度が０になる
タイミング、すなわち現像剤がその往復運動の向きを変
えるタイミングを含むように第１制御電極に第１ＯＮ電
位を印加して現像剤を飛翔させることにより、現像剤の
飛翔過程で拡散を抑制することができ、画像形成への悪
影響を軽減できる。

【０１６７】請求項１６の効果：請求項１５の効果に加
えて、現像剤の比電荷ばらつきがあっても、現像剤のク
ラウド密度が高くなるときに第１ゲートに現像剤を通過
させることによって、安定して必要な現像剤飛翔量を得
ることができる。

【０１６８】請求項１７の効果：請求項１５または１６
の効果に加えて、現像剤の往復運動速度がほぼ０になっ
たときのクラウド状の現像剤のほとんどが第１ゲートを
通過でき、現像剤を有効に使用できる。

【０１６９】請求項１８の効果：請求項１７の効果に加
えて、たとえば現像剤の帯電量が変化する等の状況にお
いて、現像剤の往復運動速度がほぼ０になる位置が第１
ゲート部と異なる状態になったとき、電極形状を変える
ことなく、クラウド状の現像剤のほとんどが第１ゲート
を通過できるように制御でき、現像剤を有効に使用でき
る。

【０１７０】請求項１９の効果：請求項１５ないし１８
いずれか１の効果に加えて、簡便な形態の振動電圧電源
を用いることができるため、低コスト化に有効である。

【０１７１】請求項２０の効果：請求項２ないし１９い
ずれか１の効果に加えて、現像剤の速度が小さく、かつ
高密度なクラウド状態で画像形成できるため、安定して
必要な現像剤飛翔量を得ることができる。

【０１７２】請求項２１の効果：請求項２ないし２０い
ずれか１の効果に加えて、使用されなかった現像剤が第
１および第２制御電極層間に残留・蓄積していくことに
よるゲートの部の目詰まりや振動電界形成中の現像剤の
運動を妨害といった問題が発生せず、安定した画像形成
が可能となる。

【０１７３】請求項２２の効果：請求項２１の効果に加
えて、使用されなかった現像剤のほとんどがクリーニン
グゲート付近に集められるので、現像剤の回収効率を向
上させることができる。

【０１７４】請求項２３の効果：請求項２１または２２
の効果に加えて、未使用現像剤のゲートの通過性をあげ
て、クリーニング効率を向上させることができる。

【０１７５】請求項２４の効果：請求項２１ないし２３
いずれか１の効果に加えて、例えば記録媒体進行方向に
隣接する一対の振動電界形成電極間で現像剤のクラウド
化を行い、かつ第２シールド電極を共用して用いている
場合でも、前述のクラウド化を阻害することなく、未使
用現像剤の回収作業を行うことができるため、複数の一
対の振動電界形成電極間での画像形成と現像剤回収を独
立して行うことができ、画像形成の安定性や画像形成速
度の向上に有効である。

【０１７６】請求項２５の効果：請求項２ないし２４い
ずれか１の効果に加えて、振動電界形成電極の数および
第２制御電極の数を減じることができ、制御電極部構造
の簡素化に有効である。

【０１７７】請求項２６の効果：請求項２５の効果に加
えて、一対の振動電界形成電極間に形成される各第１ゲ
ートに１回ずつの第１ＯＮ電位を印加するまでに、第２
ゲートからの現像剤飛翔を２回行っているので、クリー
ニングの回数が少なくなり、画像形成速度の向上に有効
である。

【０１７８】請求項２７の効果：請求項２６の効果に加
えて、第２ゲートに現像剤を通過させる時間を振動電荷
周期の（１／２＋ｎ）倍ずらすことによって、現像剤の
比電荷にばらつきがあっても、２つの第１ゲートでの現
像剤クラウドの密度を同等にできるため、各第１ゲート
毎での現像剤の飛翔状態を均一にでき、安定した画像形
成が可能となる。

【０１７９】請求項２８ないし３１の効果：請求項２な
いし２７いずれか１の効果に加えて、第１制御電極層お
よび第２制御電極層間の間隔を、長手方向に均一に保持
することができ、装置の簡略化，構成部品数の削減に有
効である。

【０１８０】請求項３２及び３３の効果：請求項１ない
し３１いずれか１の効果に加えて、各ゲートを制御する
のに必要な高圧ＩＣの数を削減でき、低コスト化に有効
である。

【０１８１】請求項３４の効果：請求項１ないし３３い
ずれか１の効果に加えて、現像剤担持体を最初に飛び出
した現像剤と、最後に飛び出した現像剤の第１制御電極
層および第２制御電極層間に到達する時間差を短縮でき
る。これによって第１制御電極層および第２制御電極層
間で振動電界を受けて往復運動を開始する際、各々の現
像剤が作用を受ける振動電界の位相差を小さくすること
ができ、現像剤クラウドの高密度化を向上させることが
できる。

【０１８２】請求項３５の効果：請求項１ないし３４い
ずれか１の効果に加えて、現像剤を記録媒体側に移動さ
せる方向の電界が順次大きくなるように対向電極電位を
変化させることによって、記録媒体への現像剤の到達時
間差を小さくすることができ、画素の広がりを抑制でき
るので有効である。

【０１８３】請求項３６の効果：請求項１ないし３５い
ずれか１の効果に加えて、第１ゲートを通過させる方向
の電界が順次大きくなるように第１制御電極電位を変化
させることによって、記録媒体への現像剤の到達時間差
を小さくすることができ、画素の広がりを抑制できるの
で有効である。

【０１８４】請求項３７の効果：請求項１ないし３６い
ずれか１の効果に加えて、第１制御電極を記録媒体進行
方向に複数に配した場合で第１ゲートおよび第２ゲート
が配される記録媒体進行方向の幅が長くなっても、現像
剤担持体の曲率による第２制御電極層と現像剤担持体間
の距離変化が解消され、現像剤担持体進行方向の各ゲー
ト部にて第２制御電極層と現像剤担持体間の距離とをほ
ぼ一定に保つことができ、現像剤担持体から現像剤を飛
翔させるための電界強度も一定に保たれるので、各第２
ゲートを通過する現像剤量を一定とすることができ、均
一な画像形成を達成できる。また、振動電界を形成する
ような場合も、制御電極層の現像剤担持体進行方向の長
さが大きくなるが、この場合も上記と同等の理由で均一
な画像形成を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わる画像形成装置の一構成例を示す
断面図である。

【図２】本発明による画像形成装置の画像形成工程の説
明図である。

【図３】本発明を採用した画像形成装置の現像剤供給部
の一例を示す概略構成図である。

【図４】本発明に用いる画像形成装置の飛翔制御部にお
ける画像形成工程を説明するための図である。

【図５】本発明に用いる第２制御電極の構成例を説明す
るための図である。

【図６】本発明に用いる第２制御電極の別の構成例を説
明するための図である。

【図７】本発明に用いる第２制御電極の別の構成例を説
明するための図である。

【図８】本発明に用いる第１制御電極の構成例を説明す
るための図である。

【図９】本発明に用いる第１制御電極の別の構成例を説
明するための図である。

【図１０】本発明を採用した画像形成装置の飛翔制御部
の実施形態と、その動作を説明するための図である。

【図１１】本発明を採用した画像形成装置の飛翔制御部
の実施形態と、その動作を説明するための図である。

【図１２】本発明を採用した画像形成装置の飛翔制御部
の実施形態と、その動作を説明するための図である。

【図１３】本発明を採用した画像形成装置の飛翔制御部
の実施形態と、その動作を説明するための図である。

【図１４】本発明を採用した画像形成装置の飛翔制御部
の実施形態と、その動作を説明するための図である。

【図１５】本発明を採用した画像形成装置の飛翔制御部
の実施形態と、その動作を説明するための図である。

【図１６】本発明を採用した画像形成装置であり、振動
電界形成電極を設けた場合の飛翔制御部の構成と、その
動作を説明するための図である。

【図１７】本発明を採用した画像形成装置であり、振動
電界形成電極を設けた場合の飛翔制御部の構成と、その
動作を説明するための図である。

【図１８】本発明を採用した画像形成装置であり、振動
電界形成電極を設けた場合の飛翔制御部の構成と、その
動作を説明するための図である。

【図１９】本発明を採用した画像形成装置であり、振動
電界形成電極を設けた場合の飛翔制御部の構成と、その
動作を説明するための図である。

【図２０】本発明を採用した画像形成装置であり、振動
電界形成電極を設けた場合の飛翔制御部の構成と、その
動作を説明するための図である。

【図２１】本発明を採用した画像形成装置であり、振動
電界形成電極を設けた場合の飛翔制御部の構成と、その
動作を説明するための図である。

【図２２】本発明を採用した画像形成装置であり、第１
シールド電極を具備した場合の飛翔制御部の構成例を説
明するための図である。

【図２３】本発明に用いる第１あるいは第３シールド電
極の構成例を説明するための図である。

【図２４】本発明に用いる第１あるいは第３シールド電
極の別の構成例を説明するための図である。

【図２５】本発明を採用した画像形成装置であり、第３
シールド電極を具備した場合の飛翔制御部の構成例を説
明するための図である。

【図２６】本発明を採用した画像形成装置であり、第２
シールド電極を具備した場合の飛翔制御部の構成例を説
明するための図である。

【図２７】本発明に用いる第２あるいは第４シールド電
極の構成例を説明するための図である。

【図２８】本発明に用いる第１あるいは第３シールド電
極の別の構成例を説明するための図である。

【図２９】本発明を採用した画像形成装置であり、第４
シールド電極を具備した場合の飛翔制御部の構成例を説
明するための図である。

【図３０】本発明を採用した画像形成装置における現像
剤採取量域の状態の一例を説明するための図である。

【図３１】本発明を採用した画像形成装置における現像
剤採取量域の状態の別の例を説明するための図である。

【図３２】本発明を採用した画像形成装置であり、第１
ゲートと第２ゲートをずらした場合の飛翔制御部の構成
例とその動作を説明するための図である。

【図３３】本発明を採用した画像形成装置であり、第１
ゲートと第２ゲートをずらした場合の飛翔制御部の構成
例とその動作を説明するための図である。

【図３４】本発明を採用した画像形成装置であり、第１
ゲートと第２ゲートをずらした場合の飛翔制御部の構成
例とその動作を説明するための図である。

【図３５】本発明を採用した画像形成装置であり、第１
ゲートと第２ゲートをずらした場合の飛翔制御部の構成
例とその動作を説明するための図である。

【図３６】本発明を採用した画像形成装置であり、第１
ゲートと第２ゲートをずらした場合の飛翔制御部の構成
例とその動作を説明するための図である。

【図３７】本発明を採用した画像形成装置であり、第１
ゲートと第２ゲートをずらした場合の飛翔制御部の構成
例とその動作を説明するための図である。

【図３８】本発明を採用した画像形成装置であり、第１
ゲートと第２ゲートをずらした場合の飛翔制御部の構成
例とその動作を説明するための図である。

【図３９】本発明を採用した画像形成装置であり、第１
ゲートと第２ゲートをずらした場合の飛翔制御部の構成
例とその動作を説明するための図である。

【図４０】本発明を採用した画像形成装置の飛翔制御部
における現像剤の運動状態の一例を説明するための図で
ある。

【図４１】本発明による画像形成装置の飛翔制御部にお
ける現像剤の別の運動状態を説明するための図である。

【図４２】本発明による画像形成装置の飛翔制御部にお
ける現像剤の別の運動状態を説明するための図である。

【図４３】本発明を採用した画像形成装置の飛翔制御部
における現像剤の運動状態を計算解析するときのモデル
図とその解析結果の例を説明するための図である。

【図４４】本発明を採用した画像形成装置の飛翔制御部
における現像剤の運動状態を計算解析するときのモデル
図とその解析結果の例を説明するための図である。

【図４５】本発明を採用した画像形成装置の飛翔制御部
における現像剤の別の運動状態を説明するための図であ
る。

【図４６】本発明を採用した画像形成装置の飛翔制御部
における現像剤の別の運動状態を計算解析した解析結果
を説明するための図である。

【図４７】本発明を採用した画像形成装置の飛翔制御部
における現像剤の別の運動状態を計算解析した解析結果
を説明するための図である。

【図４８】本発明を採用した画像形成装置であり、第１
クリーニングゲートを設けた場合の飛翔制御部の構成例
とその動作を説明するための図である。

【図４９】本発明を採用した画像形成装置であり、第１
クリーニングゲートを設けた場合の飛翔制御部の構成例
とその動作を説明するための図である。

【図５０】本発明を採用した画像形成装置であり、第１
クリーニングゲートを設けた場合の飛翔制御部の構成例
とその動作を説明するための図である。

【図５１】本発明を採用した画像形成装置であり、第１
クリーニングゲートを設けた場合の飛翔制御部の構成例
とその動作を説明するための図である。

【図５２】本発明を採用した画像形成装置であり、第１
クリーニングゲートを設けた場合の飛翔制御部の構成例
とその動作を説明するための図である。

【図５３】本発明に用いる第１クリーニングゲートを設
けた場合の、第２あるいは第４シールド電極の構成例を
説明するための図である。

【図５４】本発明に用いる第１クリーニングゲートを設
けた場合の、第２あるいは第４シールド電極の構成例を
説明するための図である。

【図５５】本発明に用いる第１クリーニングゲートを設
けた場合の、第２あるいは第４シールド電極の構成例を
説明するための図である。

【図５６】本発明を採用した画像形成装置であり、第１
クリーニングゲートおよび第１クリーニング電極を設け
た場合の飛翔制御部の構成例とその動作を説明するため
の図である。

【図５７】本発明を採用した画像形成装置であり、第１
クリーニングゲートおよび第１クリーニング電極を設け
た場合の飛翔制御部の構成例とその動作を説明するため
の図である。

【図５８】本発明を採用した画像形成装置であり、第１
クリーニングゲートおよび第１クリーニング電極を設け
た場合の飛翔制御部の構成例とその動作を説明するため
の図である。

【図５９】本発明を採用した画像形成装置であり、第１
クリーニングゲートおよび第１クリーニング電極を設け
た場合の飛翔制御部の構成例とその動作を説明するため
の図である。

【図６０】本発明を採用した画像形成装置であり、第１
クリーニングゲートおよび第１クリーニング電極を設け
た場合の飛翔制御部の構成例とその動作を説明するため
の図である。

【図６１】本発明に用いる第１クリーニング電極の構成
例を説明するための図である。

【図６２】本発明に用いる第１クリーニング電極の構成
例を説明するための図である。

【図６３】本発明に用いる第１クリーニング電極の構成
例を説明するための図である。

【図６４】本発明を採用した画像形成装置であり、第１
および第２クリーニングゲートを設けた場合の飛翔制御
部の構成例とその動作を説明するための図である。

【図６５】本発明を採用した画像形成装置であり、第１
および第２クリーニングゲートを設けた場合の飛翔制御
部の構成例とその動作を説明するための図である。

【図６６】本発明を採用した画像形成装置であり、第１
および第２クリーニングゲートを設けた場合の飛翔制御
部の構成例とその動作を説明するための図である。

【図６７】本発明を採用した画像形成装置であり、第１
および第２クリーニングゲートを設けた場合の飛翔制御
部の構成例とその動作を説明するための図である。

【図６８】本発明を採用した画像形成装置であり、第１
および第２クリーニングゲートを設けた場合の飛翔制御
部の構成例とその動作を説明するための図である。

【図６９】本発明に用いる第１および第２クリーニング
ゲートを設けた場合の、第２あるいは第４シールド電極
の構成例を説明するための図である。

【図７０】本発明に用いる第１および第２クリーニング
ゲートを設けた場合の、第２あるいは第４シールド電極
の構成例を説明するための図である。

【図７１】本発明に用いる第１および第２クリーニング
ゲートを設けた場合の、第２あるいは第４シールド電極
の構成例を説明するための図である。

【図７２】本発明を採用した画像形成装置であり、第１
および第２クリーニングゲートと、第１および第２クリ
ーニング電極を設けた場合の飛翔制御部の構成例とその
動作を説明するための図である。

【図７３】本発明を採用した画像形成装置であり、第１
および第２クリーニングゲートと、第１および第２クリ
ーニング電極を設けた場合の飛翔制御部の構成例とその
動作を説明するための図である。

【図７４】本発明を採用した画像形成装置であり、第１
および第２クリーニングゲートと、第１および第２クリ
ーニング電極を設けた場合の飛翔制御部の構成例とその
動作を説明するための図である。

【図７５】本発明を採用した画像形成装置であり、第１
および第２クリーニングゲートと、第１および第２クリ
ーニング電極を設けた場合の飛翔制御部の構成例とその
動作を説明するための図である。

【図７６】本発明を採用した画像形成装置であり、第１
および第２クリーニングゲートと、第１および第２クリ
ーニング電極を設けた場合の飛翔制御部の構成例とその
動作を説明するための図である。

【図７７】本発明に用いる第１および第２クリーニング
電極の構成例を説明するための図である。

【図７８】本発明に用いる第１および第２クリーニング
電極の構成例を説明するための図である。

【図７９】本発明に用いる第１および第２クリーニング
電極の構成例を説明するための図である。

【図８０】本発明を採用した画像形成装置であり、一対
の振動電界形成電極間に２つの第１ゲートを設けた場合
の飛翔制御部の構成例とその動作を説明するための図で
ある。

【図８１】本発明を採用した画像形成装置であり、一対
の振動電界形成電極間に２つの第１ゲートを設けた場合
の飛翔制御部の構成例とその動作を説明するための図で
ある。

【図８２】本発明を採用した画像形成装置であり、一対
の振動電界形成電極間に２つの第１ゲートを設けた場合
の飛翔制御部の構成例とその動作を説明するための図で
ある。

【図８３】本発明を採用した画像形成装置であり、一対
の振動電界形成電極間に２つの第１ゲートを設けた場合
の飛翔制御部の構成例とその動作を説明するための図で
ある。

【図８４】本発明を採用した画像形成装置であり、一対
の振動電界形成電極間に２つの第１ゲートを設けた場合
の飛翔制御部の構成例とその動作を説明するための図で
ある。

【図８５】本発明を採用した画像形成装置であり、一対
の振動電界形成電極間に２つの第１ゲートを設けた場合
の飛翔制御部の構成例とその動作を説明するための図で
ある。

【図８６】本発明を採用した画像形成装置であり、一対
の振動電界形成電極間に２つの第１ゲートを設けた場合
の飛翔制御部の構成例とその動作を説明するための図で
ある。

【図８７】本発明を採用した画像形成装置であり、一対
の振動電界形成電極間に２つの第１ゲートを設けた場合
の飛翔制御部の構成例とその動作を説明するための図で
ある。

【図８８】本発明を採用した画像形成装置であり、一対
の振動電界形成電極間に２つの第１ゲートを設けた場合
の飛翔制御部の構成例とその動作を説明するための図で
ある。

【図８９】本発明を採用した画像形成装置であり、一対
の振動電界形成電極間に２つの第１ゲートを設けた場合
の飛翔制御部の構成例とその動作を説明するための図で
ある。

【図９０】本発明を採用した画像形成装置であり、一対
の振動電界形成電極間に２つの第１ゲートを設けた場合
の飛翔制御部の構成例とその動作を説明するための図で
ある。

【図９１】本発明を採用した画像形成装置の飛翔制御部
における現像剤の別の運動状態を計算解析した解析結果
を説明するための図である。

【図９２】本発明を採用した画像形成装置の飛翔制御部
における現像剤の別の運動状態を計算解析した解析結果
を説明するための図である。

【図９３】本発明を採用した画像形成装置における第１
および第２制御電極層間の間隙保持機構の例を説明する
ための図である。

【図９４】本発明を採用した画像形成装置における第１
および第２制御電極層間の間隙保持機構の例を説明する
ための図である。

【図９５】本発明を採用した画像形成装置における第１
および第２制御電極層間の間隙保持機構の例を説明する
ための図である。

【図９６】本発明に用いる第１制御電極をＸ−Ｙマトリ
クス状にした場合の構成例を説明するための図である。

【図９７】本発明に用いる第１制御電極をＸ−Ｙマトリ
クス状にした場合の構成例を説明するための図である。

【図９８】本発明に用いる第１制御電極をＸ−Ｙマトリ
クス状にした場合の構成例を説明するための図である。

【図９９】本発明を採用した画像形成装置において、時
間変化する電圧が与えられたときの帯電粒子の運動状態
を説明するための図である。

【図１００】本発明を採用した画像形成装置において、
時間変化する電圧が与えられたときの帯電粒子の運動状
態を説明するための図である。

【図１０１】本発明を採用した画像形成装置において、
時間変化する電圧を与えるときの動作を説明するための
図である。

【図１０２】本発明を採用した画像形成装置において、
時間変化する電圧を与えるときの動作を説明するための
図である。

【図１０３】本発明を採用した画像形成装置の現像剤供
給部であり、ベルト状の現像剤担持体を設けた構成例を
示す図である。

【符号の説明】

１…印字部、２…飛翔制御部、３…現像剤供給部、４…
給紙部、６…定着部、７…コントローラ部、１１…対向
電極、２１…第１制御電極層、２２…第２制御電極層、
３１，３６…現像剤担持体、３２…現像剤層規制手段、
３３…供給ローラ、３４…撹拌ローラ、３５…現像剤貯
蔵槽、３７…ベルトテンション付与部材、３８…現像剤
担持体電位付与部材、４１…給紙カセット、４２…ピッ
クアップローラ、４３…レジストローラ、４４…給紙ガ
イド板、４５…紙押さえ板、６１…ヒータ、６２…ヒー
トローラ、６３…圧力ローラ、６４…温度センサ、７０
…振動電界形成電源、７７…現像剤担持体電源、２１
０，２１０ａ，２１０ｂ…第１制御電極、２２０…第２
制御電極、２３０…振動電界形成電極、２４０…間隙保
持部材、７２１…第１制御電極ドライバ、７２２…第２
制御電極ドライバ、７６１…第１シールド電極電源、７
６２…第２シールド電極電源、７６３…第３シールド電
極電源、７６４…第４シールド電極電源、７８１…第１
クリーニング電極電源、７８２…第２クリーニング電極
電源、２１２１，２１２１ａ，２１２１ｂ…第１ゲー
ト、２１３１…第１列制御電極、２１３２…第１行制御
電極、２１４１…第１シールド電極、２１４２…第３シ
ールド電極、２１５１，２１５２，２１５３，２１５
４，２２５１，２２５３，２２５４…絶縁基材層（ベー
ス基板）、２１６０，２２６０…給電線、２１６１…第
１列制御電極給電線、２１６２…第１行制御電極給電
線、２２２１…第２ゲート、２２２３…第１クリーニン
グゲート、２２２４…第２クリーニングゲート、２２３
１…第１クリーニング電極、２２３２…第２クリーニン
グ電極、２２４１…第２シールド電極、２２４２…第４
シールド電極、Ｍ…現像剤担持体回転方向、Ｐ…記録媒
体、Ｔ…現像剤。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】所定の極性に帯電された現像剤を担持す
る現像剤担持体と、該現像剤担持体に対向し、該現像剤
担持体に担持させた現像剤を飛翔させる電界を形成する
電圧印加が可能な対向電極と、該対向電極と前記現像剤
担持体との間で、画像形成に用いる現像剤の通過部とな
る画像形成用ゲートを有する第１のゲート部と、該第１
のゲート部の画像形成用ゲートにおける現像剤の通過を
許可する電圧または現像剤の通過を禁止する電圧が選択
的に印加可能な第１の制御電極部と、前記第１のゲート
部と前記現像剤担持体の間で、前記画像形成に用いる現
像剤を前記現像剤担持体より採取するための現像剤の通
過部となる採取用ゲートを有する第２のゲート部と、該
第２のゲート部の採取用ゲートに対して、現像剤の通過
を許可する電圧または現像剤の通過を禁止する電圧が選
択的に印加可能な第２の制御電極部とを備え、前記第１
制御電極部及び前記第２の制御電極部の作用により、前
記対向電極と前記第１のゲート部の間で前記第１のゲー
ト部に対して相対移動する記録媒体上に現像剤による画
像を形成することを特徴とする飛翔型画像形成装置。
【請求項２】請求項１記載の飛翔型画像形成装置にお
いて、前記第１のゲート部と前記第２のゲート部との間
に、現像剤の飛翔方向に対して垂直方向の振動電界を形
成する少なくとも一対の振動電界形成電極を備えること
を特徴とする飛翔型画像形成装置。
【請求項３】請求項２記載の飛翔型画像形成装置にお
いて、前記１対の振動電界形成電極によって形成される
振動電界の向きが変化するようにしたことを特徴とする
飛翔型画像形成装置。
【請求項４】請求項３記載の飛翔型画像形成装置にお
いて、変化する前記振動電界の向きが正負等量であるよ
うにしたことを特徴とする飛翔型画像形成装置。
【請求項５】請求項２ないし４いずれか１記載の飛翔
型画像形成装置において、前記１対の振動電界形成電極
は、その各電極面を記録媒体移動方向に直交する方向に
一致する面として対向させることを特徴とする飛翔型画
像形成装置。
【請求項６】請求項１ないし５いずれか１記載の飛翔
型画像形成装置において、前記第１のゲート部における
前記第２のゲート部側に、該第２のゲート部に対向して
二次元的に広がり、前記第１のゲート部の画像形成用ゲ
ートが貫通するシールド電極層を備え、該シールド電極
層の作用により、前記第１あるいは第２のゲート部に対
する現像剤の不要な接近を抑制可能としたことを特徴と
する飛翔型画像形成装置。
【請求項７】請求項１ないし６いずれか１記載の飛翔
型画像形成装置において、前記第２のゲート部における
前記第１のゲート部側に、該第１のゲート部に対向して
広がり、前記第２のゲート部の採取用ゲートが貫通する
シールド電極層を備え、該シールド電極層の作用によ
り、前記第１及び第２のゲート部に対する現像剤の不要
な接近を抑制可能としたことを特徴とする飛翔型画像形
成装置。
【請求項８】請求項１ないし７いずれか１記載の飛翔
型画像形成装置において、前記第１のゲート部における
前記対向電極側に、該対向電極に対向して二次元的に広
がり、前記第１のゲート部の画像形成用ゲートが貫通す
るシールド電極層を備え、該シールド電極層の作用によ
り、前記第１及び第２のゲート部に対する現像剤の不要
な接近を抑制可能としたことを特徴とする飛翔型画像形
成装置。
【請求項９】請求項１ないし８いずれか１記載の飛翔
型画像形成装置において、前記第２のゲート部における
前記現像剤担持体側に、該現像剤担持体に対向して二次
元的に広がり、前記第２のゲート部の採取用ゲートが貫
通するシールド電極層を備え、該シールド電極層の作用
により、前記第１及び第２のゲート部に対する現像剤の
不要な接近を抑制可能としたことを特徴とする飛翔型画
像形成装置。
【請求項１０】請求項２ないし９いずれか１記載の飛
翔型画像形成装置において、前記第１のゲート部に該第
２のゲート部に対向して二次元的に広がり、前記第１の
ゲート部の画像形成用ゲートが貫通するシールド電極層
を備えるとともに、前記第２のゲート部に該第１のゲー
ト部に対向して広がり、前記第２のゲート部の採取用ゲ
ートが貫通するシールド電極層を備え、少なくとも１対
以上の前記振動電界形成電極間に振動電界を形成してい
るとき、前記第１のゲート部における前記第２のゲート
部側に最も近い位置に設けられたシールド電極層と、前
記第２のゲート部における前記第１のゲート部側に最も
近い位置に設けられたシールド電極層には同一の電位が
与えられることを特徴とする飛翔型画像形成装置。
【請求項１１】請求項１ないし１０いずれか１記載の
飛翔型画像形成装置において、前記第１のゲート部の画
像形成用ゲートの開口中心と、前記第２のゲート部の採
取用ゲートの開口中心が、同軸上に位置しないように配
されていることを特徴とする飛翔型画像形成装置。
【請求項１２】請求項１１記載の飛翔型画像形成装置
において、前記第１のゲート部の画像形成用ゲートの開
口部と、前記第２のゲート部の採取用ゲートの開口部
が、現像剤飛翔方向と垂直方向で重ならないように配さ
れることを特徴とする飛翔型画像形成装置。
【請求項１３】請求項１１または１２記載の飛翔型画
像形成装置において、前記第１のゲート部の画像形成用
ゲートと、前記第２のゲート部の採取用ゲートは、振動
電界形成方向に互いにずれるように配されることを特徴
とする飛翔型画像形成装置。
【請求項１４】請求項１１ないし１３いずれか１記載
の飛翔型画像形成装置において、前記第１のゲート部の
画像形成用ゲートと、前記第２のゲート部の採取用ゲー
トは、記録媒体の移動方向に互いにずれるように配され
ることを特徴とする飛翔型画像形成装置。
【請求項１５】請求項２ないし１４いずれか１記載の
飛翔型画像形成装置において、前記第１のゲート部の画
像形成用ゲートに対する現像剤の通過を許可する電圧の
印加タイミングに、前記１対の振動電界形成電極間で現
像剤が反転する際に該現像剤の移動速度が０になるタイ
ミングを含むようにすることを特徴とする飛翔型画像形
成装置。
【請求項１６】請求項１５記載の飛翔型画像形成装置
において、前記１対の振動電界形成電極間における現像
剤の移動速度が０となる複数の位置によって現像剤の空
間密度が異なる場合に、前記第１のゲート部の画像形成
用ゲートに対する現像剤の通過を許可する電圧の印加タ
イミングに、空間密度が高くなる方のタイミングを選択
的に含むようにすることを特徴とする飛翔型画像形成装
置。
【請求項１７】請求項１５または１６記載の飛翔型画
像形成装置において、前記第１のゲート部の各画像形成
用ゲートが、前記１対の振動電界形成電極間における現
像剤の移動速度が０となる位置近傍に存在するように構
成したことを特徴とする飛翔型画像形成装置。
【請求項１８】請求項１７記載の飛翔型画像形成装置
において、前記第１のゲート部の画像形成用ゲート近傍
で、前記１対の振動電界形成電極間における現像剤の移
動速度が０となるように、前記振動電界形成電極に印加
する電圧を制御することを特徴とする飛翔型画像形成装
置。
【請求項１９】請求項１５ないし１８いずれか１記載
の飛翔型画像形成装置において、前記空間密度が高くな
るタイミングが、前記第２のゲート部の採取用ゲート近
傍で生じるように、前記振動電界形成用電極に印加する
電圧を制御することを特徴とする飛翔型画像形成装置。
【請求項２０】請求項２ないし１９いずれか１記載の
飛翔型画像形成装置において、前記第２のゲート部の採
取用ゲートに対する現像剤の通過を許可する電圧の印加
タイミングに、前記１対の振動電界形成用電極間に形成
された振動電界強度の絶対値が最大となるタイミングを
含まないようにすることを特徴とする飛翔型画像形成装
置。
【請求項２１】請求項２ないし２０いずれか１記載の
飛翔型画像形成装置において、前記第２のゲート部は、
前記１対の振動電界形成電極による振動電界形成範囲内
に、前記採取用ゲートに加えて、前記第１のゲート部と
前記第２のゲート部の間の余剰な現像剤を前記現像剤担
持体側へ排出してクリーニングするためのクリーニング
用ゲートを少なくとも一つ以上設けたことを特徴とする
飛翔型画像形成装置。
【請求項２２】請求項２１記載の飛翔型画像形成装置
において、前記クリーニング用ゲートは、前記振動電界
形成電極に隣接して配されていることを特徴とする飛翔
型画像形成装置。
【請求項２３】請求項２１または２２記載の飛翔型画
像形成装置において、前記クリーニング用ゲートの開口
は、該開口の長軸方向が前記第２のゲート部の長手方向
に一致する形状を有していることを特徴とする飛翔型画
像形成装置。
【請求項２４】請求項２１ないし２３いずれか１記載
の飛翔型画像形成装置において、前記第２のゲート部
は、前記クリーニング用ゲート毎に現像剤の通過／不通
過を制御する電界を形成する電極層を備えることを特徴
とする飛翔型画像形成装置。
【請求項２５】請求項２ないし２４いずれか１記載の
飛翔型画像形成装置において、前記第１のゲート部は、
前記一対の振動電界形成電極における振動電界形成範囲
内に前記画像形成用ゲートを二つ以上備えることを特徴
とする飛翔型画像形成装置。
【請求項２６】請求項２５記載の飛翔型画像形成装置
において、前記１対の振動電界形成電極による振動電界
範囲内における二つ以上の前記画像形成用ゲートに、少
なくとも１回ずつ現像剤の通過を許可する電圧を印加す
る間に、同一の該振動電界形成電極による振動電界範囲
内の前記採取用ゲートに対し、現像剤の通過を許可する
電圧を少なくとも２回以上印加するようにしたことを特
徴とする飛翔型画像形成装置。
【請求項２７】請求項２６記載の飛翔型画像形成装置
において、前記第２のゲート部の採取用ゲートに対する
現像剤の通過を許可する電圧の印加タイミングを、振動
電界周期をＴとするとき（１／２）Ｔ＋ｎＴ（ｎは整
数）を満足するタイミングとすることを特徴とする飛翔
型画像形成装置。
【請求項２８】請求項２ないし２７いずれか１記載の
飛翔型画像形成装置において、前記第１のゲート部と前
記第２のゲート部との間で、該各ゲート部間の間隙を保
持する間隙保持手段を設けることを特徴とする飛翔型画
像形成装置。
【請求項２９】請求項２８記載の飛翔型画像形成装置
において、前記振動電界形成電極は、前記間隙保持手段
上に配されていることを特徴とする飛翔型画像形成装
置。
【請求項３０】請求項２８記載の飛翔型画像形成装置
において、前記間隙保持手段を導電性材料で形成すると
ともに電圧印加を可能とし、該間隙保持手段を前記振動
電界形成電極として機能させるように構成したことこと
を特徴とする飛翔型画像形成装置。
【請求項３１】請求項２８ないし３０いずれか１記載
の飛翔型画像形成装置において、前記第１のゲート部の
一部、または前記第２のゲート部の一部、または前記第
１及び第２のゲート部の一部を前記間隙保持手段として
機能させるように前記各ゲート部の形状を設定したこと
を特徴とする飛翔型画像形成装置。
【請求項３２】請求項１ないし３１いずれか１記載の
飛翔型画像形成装置において、前記画像形成用ゲートを
複数備え、前記第１の制御電極は、前記画像形成用ゲー
トが貫通し、複数の該画像形成用ゲート毎に電圧印加を
可能とした複数層の電極によりマトリクスを構成してな
るようにすることにより、個々の前記画像形成用ゲート
に対して選択的な電圧の印加を可能としたことを特徴と
する飛翔型画像形成装置。
【請求項３３】請求項１ないし３１いずれか１記載の
飛翔型画像形成装置において、前記画像形成用ゲートを
複数備え、前記第１の制御電極は、複数の画像形成用ゲ
ート毎に電圧印加が可能な構成とし、前記第１のゲート
部及び前記第２のゲート部への電圧印加の組み合わせに
より、前記第１のゲート部の画像形成用ゲートにおける
現像剤の通過／不通過を制御することを特徴とする飛翔
型画像形成装置。
【請求項３４】請求項１ないし３３いずれか１記載の
飛翔型画像形成装置において、前記第２のゲート部の採
取用ゲートに現像剤の通過を許可する電圧は、現像剤を
通過させる方向の電界が経時的に強くなる電圧であるこ
とを特徴とする飛翔型画像形成装置。
【請求項３５】請求項１ないし３４いずれか１記載の
飛翔型画像形成装置において、前記第１のゲート部の画
像形成用ゲートに現像剤の通過を許可する電圧は、現像
剤を通過させる方向の電界が経時的に強くなる電圧であ
ることを特徴とする飛翔型画像形成装置。
【請求項３６】請求項１ないし３５いずれか１記載の
飛翔型画像形成装置において、前記第１のゲート部の画
像形成用ゲートに現像剤の通過を許可する電圧が印加さ
れたとき前記対向電極に与えられる電圧は、現像剤を対
向電極方向に向かわせる電界が経時的に強くなる電圧で
あることを特徴とする飛翔型画像形成装置。
【請求項３７】請求項１ないし３６いずれか１記載の
飛翔型画像形成装置において、前記現像剤担持体は、少
なくとも前記第２のゲート部の採取用ゲートが存在する
領域の対向領域において、前記第２のゲート部に対して
平行に現像剤を搬送するように構成されることを特徴と
する飛翔型画像形成装置。