JP2000158695A - 画像形成方法及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】画像濃度の低下を招くことなくＦＰＣのトナー
による穴詰まりを防止する。 【解決手段】現像スリーブと対向電極との間にＦＰＣを
設け、該ＦＰＣの開口周辺に開口を静電気的に開閉する
ための制御電極を設け、該制御電極に現像スリーブと対
向電極との電位差の中間の飛翔用電圧（Ｖｃ＋Ｖｗ）を
印加し、その後、印加電圧をＶｗのみとして飛翔中のト
ナーが現像スリーブに戻ることを防止しながら該スリー
ブから新たなトナーが飛翔することを防止し、次に印加
電圧をＶｒとして開口まわりに付着しているトナーを現
像スリーブに戻す。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えばコンピュー
タ、ファクシミリ、複写機等のプリンタに使用され、帯
電粒子の担持体から該帯電粒子を画像信号に応じて飛翔
させて受像体に付着させる画像形成方法及び画像形成装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の画像形成装置では、帯電粒子を
担持し搬送する担持体と対向電極との間に上記帯電粒子
が通過するための複数の開口を有する絶縁部材が配置さ
れ、対向電極と絶縁部材との間に受像体が配置され、さ
らに各開口の周囲に制御電極が配置されている。画像形
成にあたっては、上記担持体と対向電極との間に帯電粒
子を該担持体から対向電極に向かって移送させる静電界
を形成するための電位差を与えておき、上記制御電極に
与える電圧を制御することによって上記開口を静電気的
に開閉し、画像信号に応じて帯電粒子を担持体から離し
開口を通過させて受像体に付着させることになる。

【０００３】特公平２−５２２６０号公報には、上記絶
縁部材の対向電極側を向いた面に信号電極を配置する一
方、担持体側を向いた面にベース電極を配置したものが
記載されている。このものでは、ベース電極と担持体と
の間に交流電圧を印加すると帯電粒子がこの間で躍動
し、その状態でベース電極と信号電極との間に信号電圧
を印加すると当該躍動している帯電粒子が上記開口を抜
けて対向電極に向かって飛翔するものであり、上記信号
電圧を印加しなければ又は逆向きの静電界を形成するよ
うに電圧を印加すれば、上記帯電粒子が上記開口を抜け
ることが阻止される。

【０００４】特開平９−７６５５０号公報には、上記開
口周囲の制御電極に対して、帯電粒子が当該開口を通過
することを許容する飛翔電圧と、その通過を阻止する制
止電圧とを切り換えて印加することが記載されている。
この制止電圧は、担持体と制御電極との間に飛翔電圧を
印加したときとは逆向きの静電界を形成するものであ
る。従って、制止電圧が印加されたときには制御電極側
から担持体へ帯電粒子が戻る現象が見られる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述の如く、
飛翔電圧の印加によって帯電粒子を飛翔させた状態から
制止電圧に切り換えると、つまり、該飛翔電圧を切ると
同時に上記制止電圧を印加すると、絶縁部材の開口周辺
に付着した帯電粒子が担持体に引き戻されるだけでな
く、飛翔中の帯電粒子も担持体へ引き戻されるため、得
られる画像濃度が低下する現象が見られる。

【０００６】一方、上記制止電圧によって形成される逆
向きの静電界の電位勾配を緩やかにすれば、さらには電
位勾配を生じないようにすれば、飛翔中の帯電粒子が戻
ることはなくなるものの、上記絶縁部材の開口周辺に付
着した帯電粒子も戻らなくなるため、該帯電粒子が開口
周辺に堆積していく現象が見られる。この現象は穴詰ま
りの原因になる。

【０００７】これに対して、上記制止電圧の最適なレベ
ルを実験的に求めることも考えられるが、上記画像濃度
の低下を避けながら、上記穴詰まりを防止することは実
際には難しい。

【０００８】すなわち、本発明の課題は、上記画像濃度
の低下を避けながら、上記穴詰まりを防止することにあ
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明者は、上述の如き
飛翔電圧の直後に大きな制止電圧を印加するのではな
く、該飛翔電圧を切った後、適当な時間を空けて制止電
圧を印加したところ、画像濃度の低下が見られず、しか
も、上記絶縁部材の開口周辺の帯電粒子が担持体に戻る
ことを見出し、本発明を完成するに至った。

【００１０】すなわち、請求項１に係る発明は、帯電粒
子を受像体に付着させて画像を形成する画像形成方法で
あって、上記帯電粒子を担持する担持体とこれに対向す
る対向電極との間に、該帯電粒子を対向電極に向かって
移送させる移送静電界を形成するための電位差を与える
工程と、上記担持体と対向電極との間に配置された開口
を有する制御電極に飛翔電圧を印加することにより、上
記帯電粒子が該担持体から離れ開口を通過して対向電極
に向かって飛翔するように、該担持体と対向電極との間
に開口を通る移送静電界を露出させる工程と、上記制御
電極に制限電圧を印加することにより、上記担持体から
帯電粒子が飛翔しないように上記移送静電界の露出を制
限する工程とを備え、上記制限工程は、上記飛翔電圧の
印加に続いて上記制御電極に第１制限電圧を印加し、次
いで該第１制限電圧よりも露出制限度が高く且つ上記担
持体と制御電極との間に上記飛翔電圧印加時とは逆向き
の静電界を形成する第２制限電圧を印加することによっ
て行なう、というものである。

【００１１】また、請求項２に係る発明は、帯電粒子を
受像体に付着させて画像を形成する画像形成装置であっ
て、画像を形成するための粒子に電荷を付与する帯電手
段と、上記帯電手段によって電荷が付与された帯電粒子
を担持し搬送する導電性の担持体と、上記担持体の帯電
粒子搬送位置と対向する位置に配置された対向電極と、
上記担持体と対向電極との間に配置され、上記帯電粒子
が通過するための複数の開口を有する絶縁部材と、上記
絶縁部材の各開口の周囲に設けられ、個別に制御するこ
とができる制御電極と、上記担持体と対向電極との間に
該担持体の帯電粒子を対向電極に向かって移送させる静
電界を形成するための電位差を与える移送静電界形成手
段と、画像信号を受けたときに、該画像信号に応じて選
択された上記制御電極に対して、上記帯電粒子が上記担
持体を離れ上記開口を通過して上記対向電極に向かって
飛翔するように、該担持体と対向電極との間に開口を通
る移送静電界を露出させる飛翔電圧、該露出を制限する
第１制限電圧、及び該第１制限電圧よりも露出制限度が
高く且つ該担持体と制御電極との間に上記飛翔電圧印加
時とは逆向きの静電界を形成する第２制限電圧を順に印
加する電圧制御手段とを備えている、というものであ
る。

【００１２】このような方法あるいは装置においては、
上記飛翔電圧の印加に続いて上記制御電極に印加する第
１制限電圧は、上記移送静電界の露出制限度が相対的に
低いから、帯電粒子の新たな飛翔を防止しながら、飛翔
中の帯電粒子が担持体へ戻ることを防止する、すなわ
ち、画像濃度の低下を防止するうえで有利になる。そし
て、第１制限電圧に続いて印加される第２制限電圧は、
上記移送静電界の露出制限度が高く、しかも担持体と制
御電極との間に飛翔電圧印加時とは逆向きの静電界を形
成するから、新たな帯電粒子の飛翔を確実に防止し、且
つ制御電極まわりに付着した余分な帯電粒子を担持体に
戻すことができる。

【００１３】請求項３に係る発明は、請求項２記載の画
像形成装置において、上記第１制限電圧は、上記担持体
と制御電極との間に上記飛翔電圧印加時とは逆向きの静
電界が形成されるように印加される、というものであ
る。

【００１４】すなわち、第１制限電圧印加時の担持体と
制御電極との間の電位差は零であっても、あるいは担持
体と制御電極との間に上記飛翔電圧印加時と同じ向きの
静電界が形成される場合でもその電位勾配が緩やかであ
れば、担持体から新たな帯電粒子が飛翔することを防止
できる場合があるが、請求項３に係る発明のようにすれ
ば、上記第１制限電圧の印加によって帯電粒子を担持体
に押さえ込む力が強くなり、新たな帯電粒子の飛翔を確
実に阻止するうえで有利になる。

【００１５】請求項４に係る発明は、請求項２記載の画
像形成装置において、上記第２制限電圧は次の飛翔電圧
が印加される直前に印加される、というものである。

【００１６】すなわち、それは、次の飛翔電圧が印加さ
れる際には、その時までに制御電極まわりに付着した帯
電粒子を担持体に戻して該制御電極まわりの帯電粒子付
着量を少なくし、又は実質的に零にしておく、というも
のである。換言すれば、飛翔電圧の印加がない状態が続
いた場合でも、次の飛翔電圧が印加される直前には第２
制限電圧の印加によって、制御電極まわりが清掃され
る、ということである。これにより、次の飛翔電圧の印
加によって新たな帯電粒子が飛翔したときに開口の穴詰
まりを生じ難くなる。加えて、帯電粒子が戻って担持体
に衝突することによって、帯電粒子と担持体との間に働
く静電引力が弱まり、次の飛翔電圧印加時に帯電粒子が
担持体から離れ易くなる。

【００１７】請求項５に係る発明は、請求項２記載の画
像形成装置において、上記第２制限電圧が印加される時
間は上記飛翔電圧が印加される時間よりも短い、という
ものである。

【００１８】これは、第２制限電圧についてはその印加
時間が比較的短い場合でも（例えば５０ｕｓ程度でも）
所期の帯電粒子戻し効果が得られることから、飛翔時間
をできるだけ長くし、短いサイクルで飛翔電圧を印加す
るときでも高い画像濃度が得られるようにするためであ
る。例えば、第２制限電圧の印加時間は、飛翔電圧印加
時間の０．５倍以上１．０倍未満とすればよい。

【００１９】請求項６に係る発明は、請求項２記載の画
像形成装置において、上記第２制限電圧はパルス波形に
よって印加される、というものである。

【００２０】これは、第２制限電圧を急激に立ち上げて
帯電粒子の戻し効果を高めるためであり、また、比較的
大きな電位差が得られる第２制限電圧を所要時間印加す
ることができるようにするためである。

【００２１】請求項７に係る発明は、請求項２記載の画
像形成装置において、上記第２制限電圧の印加によって
上記担持体と制御電極との間に形成される電圧差は、上
記飛翔電圧の印加によって該担持体と制御電極との間に
形成される電圧差と同等以上である、というものであ
る。

【００２２】すなわち、これは、第２制限電圧の印加に
よって担持体と制御電極との間に大きな電位差を得て、
帯電粒子を担持体に戻し易くするためである。

【００２３】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、制御電
極に対して、帯電粒子を担持体から離して飛翔させる飛
翔電圧の印加に続いて、移送静電界の露出制限度の低い
第１制限電圧を印加し、次いで該第１制限電圧よりも露
出制限度の高く且つ上記担持体と制御電極との間に上記
飛翔電圧印加時とは逆向きの静電界を形成する第２制限
電圧を印加するようにしたから、飛翔中の帯電粒子が担
持体へ戻ることの防止と制御電極まわりに付着した帯電
粒子を担持体に戻すこととの両立が図れ、画像濃度の低
下を防止しながら、穴詰まりを防止することかずでき
る。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。

【００２５】＜画像形成装置の全体構造の説明＞実施形
態に係る画像形成装置は図１に概略的に示されている。
同図において、符号１は現像剤帯電担持手段のハウジン
グを示し、該ハウジング１に、現像スリーブ２、現像剤
供給ローラ３、及び現像剤規制ブレード４が収容されて
いる。

【００２６】現像スリーブ２は、現像剤としての帯電し
たトナー（すなわち、画像形成用の帯電粒子）５を担持
し例えば２０〜４００ｍｍ／秒の周速度で回転すること
によって後述する対向電極６に対向する位置に搬送する
担持体である。この現像スリーブ２は、アルミニウム、
鉄等の金属又は合金によって円筒状に形成されており、
直径は例えば１６〜１８ｍｍ程度、厚さは例えば１ｍｍ
前後である。図例では現像スリーブ２が接地されている
が、直流又は交流の電圧を印加するようにしてもよい。

【００２７】供給ローラ３は、現像スリーブ２の外周面
に当てられて該現像スリーブ２とは逆方向に回転し、ト
ナー５を現像スリーブ２に供給するとともに、余分なト
ナー５を該現像スリーブ２から落とすものである。この
供給ローラ３は、例えば直径６ｍｍ程度の金属芯にウレ
タンスポンジ等の合成ゴムを巻き付けて外径が例えば１
２ｍｍ程度にされるものであり、現像スリーブ２と摩擦
接触することから、トナー５を帯電させる働きも有す
る。本実施形態ではトナー５は負に帯電する。

【００２８】規制ブレード４は、現像スリーブ２の外周
面に当てられ、該現像スリーブ２との摩擦によってトナ
ー５を負に帯電させるとともに、現像スリーブ４に担持
されるトナー５の量を規制するものであり、例えばトナ
ーが１〜３層程度又は厚さ１０〜２０μｍ程度担持され
るように規制される。この規制ブレード４は、一端をハ
ウジング１の支持部材に固定した、例えば厚さ０．５ｍ
ｍ前後の燐青銅板の他端部に例えば厚さ１ｍｍ前後のウ
レタンゴム等による弾性部材を取り付けたものによって
構成され、該弾性部材が現像スリーブ２に当てられる。

【００２９】従って、本実施形態では供給ローラ３と規
制ブレード４とが現像スリーブ２との関係においてトナ
ー５に帯電させる帯電手段を構成しているということが
できる。

【００３０】また、図１において、符号６は現像スリー
ブ２と対向する位置に配置された対向電極である。この
現像スリーブ２と対向電極６との間にフレキシブル・プ
リント・サーキット（以下、ＦＰＣという）７が配置さ
れ、該ＦＰＣ７と対向電極６との間を受像体としての記
録紙９が搬送ベルト１０によって搬送されて通過するよ
うになっている。また、記録紙９の搬送先には該記録紙
９に付着したトナー５を定着させる定着器１１が設けら
れている。対向電極６にはこれにトナー移送用の電圧を
印加する移送電源１２が接続されている。この電圧印加
によって、現像スリーブ２と対向電極６との間に帯電ト
ナー５を対向電極６に向かって移送させるための移送静
電界が形成されるものであり、移送電源１２は移送静電
界形成手段を構成している。この移送用の電圧は例えば
４００〜１５００Ｖとされる。

【００３１】なお、図１では現像剤帯電担持手段が１つ
だけ示されているが、例えばフルカラーの画像を形成す
る場合には、イエロー、マゼンタ、シアン及びブラック
の４種類のトナーについて同様の現像剤帯電担持手段が
構成され、これらが記録紙９の搬送方向に一列に並ぶよ
うに設けられることになる。

【００３２】図２に示すように、現像スリーブ２とＦＰ
Ｃ７との間には、該現像スリーブ２の長手方向の全長
（ＦＰＣ７の開口１６が設けられている範囲の全長）に
わたって広がった厚さ１０μｍ前後のスペーサ１３がＦ
ＰＣ７の開口１６よりもスリーブ回転方向の手前側に差
し込まれており、これにより、この現像スリーブ２とＦ
ＰＣ７の開口１６の部位との間隔が規制されている。ス
ペーサ１３の厚さを１０μｍ前後と薄くしているのは、
当該間隔を狭くすることによって後述するＶｃ印加時の
電界を大きくするためであり、また、仮にＦＰＣ７上に
トナーがたまることがあってもこれを現像スリーブ２の
回転によって崩すことができるようにするためである。
スペーサ１３の先端とＦＰＣ７の開口１６との距離は１
０００μｍ以下が望ましく、さらに望ましいのは１００
〜４００μｍである。また、ＦＰＣ７の開口１６の部位
と対向電極６との間隔は５０〜５００μｍが望ましく、
さらに望ましいのは５０〜３００μｍである。

【００３３】また、ＦＰＣ７は、片側がハウジング１に
固定され、その反対側が引張バネ１５を介してハウジン
グ１に結合されて緊張されており、この緊張によって、
ＦＰＣ７が現像スリーブ２にスペーサ１３を介して１０
Ｎ以下の圧力で当てられている。この圧力が１０Ｎ以下
であるから、スペーサ１３が現像スリーブ２の帯電トナ
ー５を掻き取ってしまうことはない。なお、帯電トナー
５の帯電量が高い場合にはそれに応じて当該圧力を大き
くすることも可能になる。トナー５と現像スリーブ２と
の間の静電引力が大きくなり、スペーサ１３によって掻
き取られ難くなるからである。

【００３４】＜ＦＰＣ７の構造説明＞ＦＰＣ７は、図３
及び図４に示すように、現像スリーブ２の長手方向に並
ぶ複数の開口１６を有するベース板１７と、該ベース板
１７の現像スリーブ２側の面に各開口１６毎に設けられ
た制御電極１９と、該ベース板１７の反対側の面（対向
電極６側の面）に各開口１６毎に設けられた一対の偏向
電極２０ａ，２０ｂと、ベース板１７の開口１６の内面
から制御電極１９及び偏向電極２０ａ，２０ｂを覆うよ
うに設けられた電気絶縁性ポリマーによるカバーコート
２１とを備えている。また、各制御電極１９は電圧制御
手段２２を介して電源２３に接続されている。

【００３５】ベース板１７は、例えばポリイミド等によ
って形成されるもので電気絶縁性を有し、その厚さは２
５〜４０μｍとされる。複数の開口１６は、トナー５を
通過させるためのものであり、この実施形態では現像ス
リーブ２の長手方向に２列に並び、該両列の開口１６，
１６同士が互いに列方向に半ピッチずつずれた位置関係
（千鳥の関係）となるように形成されている。なお、こ
の複数の開口１６は１列に並べてもよいが、２列千鳥状
に並べることによって配置の密度（ドットの密度）を高
めているものである。開口１６は、直径５０〜２００μ
ｍの円形であることが好ましいが、これと同等の開口面
積を有する楕円形あるいは多角形であってもよい。

【００３６】制御電極１９は、上記電圧制御手段２２に
よって後述する適切な電圧が選択的に印加されることに
よって、上記開口１６を静電気的に開閉する、つまり、
帯電トナー５が現像スリーブ２から離れ該開口１６を通
過して対向電極６に向かって飛翔するように、現像スリ
ーブ２と対向電極６との間に開口１６を通る移送静電界
を露出させ、また該露出を制限するものである。この制
御電極１９は図３の例では各開口１６を取り巻く（各開
口１６の周囲を巡る）リング状に形成されている。制御
電極１９の厚さは５〜２０μｍ、例えば１０μｍ前後と
される。また、制御電極１９からリード線１８が開口１
６の配列方向と直交する方向に延びている。

【００３７】但し、制御電極１９の形状は円形の他に楕
円形あるいは多角形であってもよく、また、完全なリン
グではなく一部が欠けたものであってもよい。図５は制
御電極１９の形状の他の例を示すものであり、同図の例
では円形リングの両側部（開口１６の配列方向の前側部
と後側部）がリード線１８の方向に直線状に切除された
ような形、つまり幅狭になっている。従って、相隣る制
御電極間の距離を絶縁性が得られるように確保しなが
ら、多数の開口１６（又は制御電極１９）を密に並べる
ことに有利になり、ドット密度が高くなる。

【００３８】偏向電極２０ａ，２０ｂは、開口１６を通
過する帯電トナー５を偏向させるためのものであって、
図６に示すように記録紙９の搬送方向（開口列と直交す
る方向）に対して斜めに対向するように配置され、各々
リード線２４，２４及び偏向電圧制御手段２５を介して
偏向用電源２６に接続されている。偏向電極２０ａ，２
０ｂの厚さは５〜２０μｍ、例えば１０μｍ前後とされ
る。偏向の態様については後に説明する。

【００３９】カバーコート２１は、絶縁性ポリマーのコ
ーティング又は絶縁性ポリマー薄膜の貼り付けによって
形成することができ、その厚さは例えば５〜２５μｍと
される。なお、ＦＰＣ７のベース板１７、制御電極１
９、偏向電極２０及びカバーコート２１を含む全厚は例
えば８０〜２００μｍ程度とすることが好ましい。

【００４０】＜制御電極１９による移送静電界の露出制
御の説明＞画像形成装置が使用されるときは対向電極６
に移送静電界を形成するための移送電圧Ｖbeが印加され
る。図７は外部から制御電極１９の電圧制御手段２２に
画像信号が与えられたときの該電圧制御手段２２によっ
て制御電極１９に印加される電圧のタイムチャートであ
る。

【００４１】制御電極１９には接地電位Ｖｗが与えられ
ている。画像信号が入力されると、パルス波形の制御電
圧Ｖｃが時間Ｔｂで制御電極１９に印加されるととも
に、この制御電圧Ｖｃの立ち上がりと同時にパルス波形
の重畳電圧Ｖｋが時間Ｔｋで制御電極１９に印加され
る。従って、Ｖｗ＋Ｖｃ（ないしはＶｗ＋Ｖｃ＋Ｖｋ）
が開口１６に移送静電界を露出させて帯電トナー５を現
像スリーブ２から開口１６を通過させて記録紙９へ付着
するように飛翔させる飛翔電圧になる。

【００４２】すなわち、接地電位Ｖｗは帯電トナー５と
同極性の電圧であって、例えば−１５０〜０Ｖ、さらに
は−５０Ｖ前後が望ましい。制御電圧Ｖｃは帯電トナー
５とは逆極性の電圧であって、例えば１００〜４００
Ｖ、さらには３２０Ｖ前後が望ましい。重畳電圧Ｖｋは
帯電トナー５とは逆極性の電圧であって、例えば２０〜
１５０Ｖ、さらには５０Ｖ前後が望ましい。また、時間
Ｔｂは例えば８０μｓ、時間Ｔｋは例えば２５μｓとす
ることができる。重畳電圧Ｖｋの印加は、現像スリーブ
２から帯電トナー５を離し易くするために行なわれる。

【００４３】従って、現像スリーブ２と対向電極６との
間の電圧差（移送電圧Ｖbe）の中間の電圧が飛翔電圧と
して制御電極１９に与えられることによって、図４に等
電位線で示すように、現像スリーブ２と対向電極６との
間に開口１６を通る電位勾配、すなわち、移送静電界が
形成され（露出し）、帯電トナー５は現像スリーブ２か
ら離れ開口１６を通って記録紙９に達することになる。

【００４４】この飛翔電圧が印加されているとき、開口
１６の直上の空間（現像スリーブ２の開口１６に対応す
る部位とＦＰＣ７の開口１６の部位との間の空間）で
は、そこに存する帯電トナー５が該開口１６を通過して
吐き出されることによってトナー濃度が低下する。しか
し、図４に示す等電位線から明らかなように、制御電極
１９を取り巻くようにその周囲から該制御電極１９に向
かって電位が漸次高くなった静電界を生じている。この
ため、上記開口１６の直上のトナー濃度が低下すること
に伴って、制御電極１９を取り巻く上記静電界の影響に
より、開口１６の直上空間の周囲から帯電トナー５が開
口１６に向かって移動して、制御電極１９及びその周辺
に付着する。

【００４５】すなわち、画像形成に必要なトナー量以上
の帯電トナー５が現像スリーブ２から上記開口１６に向
かって移動しているものであり、これが繰り返されるこ
とによって開口１６の閉塞を招くものである。このよう
な帯電トナー５の移動は、現像スリーブ２の帯電トナー
５の飛翔痕（帯電トナー５が飛んでなくなっている痕）
を観察し、それが開口１６に対応した円形ではなく、制
御電極１９の外形状に対応した大きな円形であることを
見出して、確認している。

【００４６】上記時間Ｔｂが経過すると、次の飛翔用の
制御電圧Ｖｃのパルスが入るまでの時間Ｔｗにおいて、
始めの時間Ｔｎは、制御電極１９には接地電位Ｖｗのみ
が時間Ｔｎだけ与えられた状態になる。この場合の接地
電位Ｖｗは上記移送静電界の露出を低レベルで制限する
第１制限電圧（−１５０〜０Ｖ）となる。

【００４７】すなわち、この接地電位Ｖｗは現像スリー
ブ２と同電位０Ｖ又はそれよりもプラスの電位（但しＶ
ｃよりも低電位）とすることもできるが、帯電トナー５
と同極性のマイナス電位とすれば、現像スリーブ２の接
地電位０Ｖよりも低いから、現像スリーブ２と制御電極
１９との間に上記移送静電界とは逆向きの第１制限静電
界を生じ、現像スリーブ２から新たな帯電トナー５が開
口１６に向かって飛翔することが確実に防止される。但
し、この第１制限静電界は電位の勾配が比較的緩やかで
あるから、第１制限電圧（接地電位Ｖｗ）が与えられた
時点で既に開口１６に向かって飛翔している帯電トナー
５はそのまま飛翔を続け、該開口１６を通過して記録紙
９に達することになる。これにより、ドットの濃度が予
定よりも薄くなることが避けられる。

【００４８】上記時間Ｔｎを経過すると、今度は次の飛
翔用の制御電圧Ｖｃのパルスが入るまでの時間Ｔｒは戻
し電圧Ｖｒが制御電極１９に印加される。この戻し電圧
Ｖｒは、帯電トナー５と同極性の電圧であり、例えば−
２５０〜−５０Ｖが望ましい。従って、制御電極１９に
は接地電位Ｖｗと戻し電圧Ｖｒとが与えられた状態にな
り、この（Ｖｗ＋Ｖｒ）が上記移送静電界の露出を高レ
ベルで制限する第２制限電圧（−３００〜−１００Ｖ）
となる。

【００４９】これにより、現像スリーブ２と制御電極１
９との間に上記移送静電界とは逆向きの第２制限静電界
を生ずる。この第２制限静電界は上記第１制限静電界よ
りも電位勾配が急である。従って、先の飛翔電圧印加時
に開口１６を通過せずに制御電極１９まわり付着した帯
電トナー５が当該第２制限静電界の影響によって現像ス
リーブ２に戻され、開口１６の穴詰まりが避けられる。

【００５０】ここに、第１制限電圧の印加によって現像
スリーブ２から新たな帯電トナー５が飛翔せず且つ飛翔
中の帯電トナー５が戻らないようにし、第２制限電圧の
印加によって制御電極１９から付着トナー５を戻す、と
いう２つの条件を満足させるためには、トナーの性状に
もよるが、この第１制限電圧と第２制限電圧と差を１０
０Ｖ以上とすることが望ましい。そして、第１制限電圧
としては、−１５０〜０Ｖが好ましいから、上記差を考
慮すると、（第１制限電圧／第２制限電圧）の比は０〜
０．６程度となる。

【００５１】また、上記時間Ｔｒとしては、５０μｓ前
後で第２制限電圧印加の効果が充分に現れる。時間Ｔｂ
及び時間Ｔｒは（Ｔｂ／Ｔｒ）比が例えば１〜２となる
ようにすることを目安に設定すればよい。

【００５２】なお、以上に説明した制御電極１９に与え
る各電圧の望ましい値ないしは望ましい範囲は、現像ス
リーブ２の接地電位が０Ｖの場合であるが、該現像スリ
ーブ２を０Ｖ以外の電位にする場合には、該現像スリー
ブ２の電位を基準として、以上で説明した各電圧値ない
しは電圧範囲に相当する電圧差が得られるように制御電
極１９に電圧を印加することになる。

【００５３】また、上記帯電トナー５の極性は負である
が、これを正極性とする場合は上記電圧差で上記実施形
態とは逆向きの静電界が形成されるように、現像スリー
ブ２，対向電極６及び制御電極１９の電圧を設定するこ
とになる。

【００５４】＜露出制限効果の確認試験及び結果の説明
＞ −ドット濃度について− 下記の条件で黒印字（ドットの形成）を行ない、そのド
ット濃度（画像反射濃度）を調べた。

【００５５】 スペーサ１３の厚さ ；１０μｍ（ステンレス製） 対向電極６とＦＰＣ７との間隔；２８０μｍ 記録紙９の搬送速度 ；６５ｍｍ／ｓ 現像スリーブ２の周速度 ；１３０ｍｍ／ｓ 現像スリーブ２の電位 ；０Ｖ 対向電極６の電位Ｖbe ；１０００Ｖ 制御電極１９の電位 Ｖｗ ；−５０Ｖ Ｖｃ ；３２０Ｖ（時間Ｔｂ；８０μｓ） Ｖｋ ；５０Ｖ（時間Ｔｋ；２５μｓ） Ｖｒ ；０Ｖ，−５０Ｖ，−１００Ｖ，−１５０Ｖ ， −２００Ｖ，−２５０Ｖの５種類 第１露出制限時間Ｔｎ ；８７μｓ 第２露出制限時間Ｔｒ ；５０μｓ 開口１６の形状 ；短軸７０μｍ×長軸１２０μｍの楕円形 制御電極１９の面積 ；２７０００μｍ² トナー５の種類 ；粉砕法で調製したトナー

【００５６】粉砕トナーは、負に帯電する順極性トナー
が大部分を占め、正に帯電する逆極性トナーが数％含ま
れたものであり、各測定値は表１に示すとおりである。
なお、帯電量については２種類を示した。なお、測定時
の温度は２６．３℃、相対湿度は５０％である。

【００５７】

【表１】

【００５８】画像反射濃度の測定結果は図８に示されて
いる。同図の比較例は第１露出制限時間Ｔｎ＝０ｓ、す
なわち、制御電圧Ｖｃに続いてその直後に戻し電圧Ｖｒ
を印加した場合である。同図によれば、比較例では戻し
電圧が大きくなるに従って画像反射濃度が低下してお
り、これは、飛翔中の帯電トナー５が戻し電圧の印加に
よって現像スリーブ２に引き戻されたことによるもので
あると認められる。これに対して、本発明の実施例では
戻し電圧が大きくなっても画像反射濃度の実質的な低下
は見られず、第１制限電圧（この場合はＶｗ）の印加が
ドット濃度の確保に有効であることがわかる。

【００５９】−開口の穴詰まりについて− 開口１６の径又は形状の異なるいくつかのＦＰＣを作成
し、各々について、戻し電圧Ｖｒを０Ｖ、−５０Ｖ、−
１００Ｖ及び−２００Ｖの４種類として、Ａ４の大きさ
の記録紙に全面にわたって黒印字を行なったとき、何枚
目で穴詰まりを発生するかを試験した。開口１６の清掃
は別に行なっていない。他の試験条件は上記ドット濃度
試験の場合と同じである。

【００６０】結果は表２に示されている。同表の開口径
に関し、開口形状円形の欄の数値は直径を意味し、開口
形状楕円形の欄の数値は短軸と長軸の長さを意味する。
例えば「６０×１１０」は短軸長さが６０μｍであり、
長軸長さが１１０μｍであることを意味する。

【００６１】

【表２】

【００６２】表２によれば、戻し電圧Ｖｒ＝０Ｖの場合
は基本的には開口径が小さくなるに従って穴詰まりの発
生に至るまでの記録紙枚数が少なくなっており、楕円形
開口で「８０×１４０」以上の大きさにすることが必要
である、ということができる。これに対して、戻し電圧
−５０Ｖ、あるいは−１００Ｖにすると、穴詰まりの発
生が少なくなり、特に戻し電圧を−２００Ｖにしたとき
には顕著な穴詰まり防止効果が認められる。すなわち、
直径が６０μｍ程度の小さな開口でも穴詰まりの発生が
見られない。

【００６３】なお、上記粉砕トナーに代えて重合法で調
製した表３のトナーについても、同様の試験を行なった
が、所期の効果が得られる戻し電圧値は粉砕トナーの場
合と多少異なるものの、同様の傾向を示した。

【００６４】また、本実施形態は、トナー５として、ト
ナーを現像スリーブ２に押しつけ層規制をして帯電させ
る一成分系のものを採用しているが、キャリアとの攪拌
によって帯電を得る二成分系のものを採用してもよい。

【００６５】

【表３】

【００６６】＜偏向電極による帯電トナーの偏向につい
ての説明＞図９の中央部は、偏向電極２０ａ，２０ｂの
両者に同電圧が印加された場合を示すものであり、帯電
トナー５は矢符で示すように開口１６をまっすぐ通過し
て記録紙９の上の当該開口位置に対応する位置に到達す
る（偏向なし）。これに対して、同図の左部は、両偏向
電極２０ａ，２０ｂのうち記録紙９の搬送方向を基準と
して開口１６の左側に配置された偏向電極２０ａに右側
に配置された偏向電極２０ｂよりも相対的に高い電圧を
印加した場合を示すものであり、負の帯電トナー５はこ
の両電極２０ａ，２０ｂ間に生ずる静電界によって左側
に偏向する。同図の右部は、右側偏向電極２０ｂに左側
偏向電極２０ａよりも相対的に高い電圧を印加した場合
を示すものであり、このときは先とは逆向きの静電界が
両偏向電極２０ａ，２０ｂ間に生ずるから、負の帯電ト
ナー５は右側に偏向することになる。

【００６７】但し、上述の如く偏向電極２０ａ，２０ｂ
は記録紙９の搬送方向に対して斜め方向に対峙している
から、上記偏向なし、左偏向及び右偏向という３つの態
様によって、図１０に示すように、記録紙９が停止して
いるときは該記録紙９の進行方向に対して斜めに直線的
に並ぶ３つのドット２７が形成される。この場合、記録
紙９がドット２７を打つ周期（時間）で相隣るドット２
７，２７のずれ量（距離）だけ搬送されるようにその搬
送速度を定めることにより、当該３つのドット２７を記
録紙９の搬送方向Ａと直交する方向に直線的に並べるこ
とができる。従って、１つの開口１６で３つのドット２
７を賄うことができ、ドットの高密度化を図ることがで
きる。

【００６８】上記偏向は電圧制御手段２５によって左右
の偏向電極２０ａ，２０ｂに印加する電圧を制御するこ
とによって行なうものであり、例えば、直進させるとき
は両電極２０ａ，２０ｂに共に５０Ｖの電圧を印加し、
左に偏向させるときは左側電極２０ａに１２０Ｖの電
圧、右側電極２０ｂに−５０Ｖの電圧をそれぞれ印加
し、右に偏向させるときは左側電極２０ａに−５０Ｖの
電圧、右側電極２０ｂに１２０Ｖの電圧をそれぞれ印加
することになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に係る画像形成装置の断面
図。

【図２】同装置の一部を拡大して示す断面図。

【図３】同装置のＦＰＣの一部の平面図。

【図４】同装置の飛翔電圧印加時の現像スリーブと対向
電極との間の等電位線を示す断面図。

【図５】同装置の制御電極の形状例を示す平面図。

【図６】同装置の偏向電極の配置を示すＦＰＣの一部の
底面図。

【図７】同装置の制御電極に印加される電圧のタイムチ
ャート。

【図８】同装置の戻し電圧と画像反射濃度との関係を示
すグラフ図。

【図９】同装置の偏向電極の電圧制御例を示す説明図。

【図１０】同装置の偏向電極を利用して形成したドット
の配置を示す平面図。

【符号の説明】

１ ハウジング ２ 現像スリーブ（担持体） ３ 供給ローラ（帯電手段） ４ 規制ブレード（帯電手段） ５ トナー（帯電粒子） ６ 対向電極 ７ ＦＰＣ ９ 記録紙（受像体） １１ 定着器 １２ 移送電源（移送静電界形成手段） １３ スペーサ １６ 開口 １７ ベース板（絶縁部材） １９ 制御電極 ２２ 電圧制御手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 597063831 Ｏｎｎｅｒｅｄｓ Ｂｒｙｇｇａ 13 421 57 Ｖｅｓｔｒａ Ｆｒｏｌｕｎｄ ａ Ｓｗｅｄｅｎ (72)発明者 九門 明 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 北岡 義隆 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 深野 明 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 北原 卓也 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 龍治 彰 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Ｆターム(参考） 2C162 AE25 AE31 AE74 AE84 AF70 AJ05 CA12 CA24

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 帯電粒子を受像体に付着させて画像を形
   成する画像形成方法であって、 上記帯電粒子を担持する担持体とこれに対向する対向電
   極との間に、該帯電粒子を対向電極に向かって移送させ
   る移送静電界を形成するための電位差を与える工程と、 上記担持体と対向電極との間に配置された開口を有する
   制御電極に飛翔電圧を印加することにより、上記帯電粒
   子が該担持体から離れ開口を通過して対向電極に向かっ
   て飛翔するように、該担持体と対向電極との間に開口を
   通る移送静電界を露出させる工程と、 上記制御電極に制限電圧を印加することにより、上記担
   持体から帯電粒子が飛翔しないように上記移送静電界の
   露出を制限する工程とを備え、 上記制限工程は、上記飛翔電圧の印加に続いて上記制御
   電極に第１制限電圧を印加し、次いで該第１制限電圧よ
   りも露出制限度が高く且つ上記担持体と制御電極との間
   に上記飛翔電圧印加時とは逆向きの静電界を形成する第
   ２制限電圧を印加することによって行なう画像形成方
   法。
2. 【請求項２】 帯電粒子を受像体に付着させて画像を形
   成する画像形成装置であって、 画像を形成するための粒子に電荷を付与する帯電手段
   と、 上記帯電手段によって電荷が付与された帯電粒子を担持
   し搬送する導電性の担持体と、 上記担持体の帯電粒子搬送位置と対向する位置に配置さ
   れた対向電極と、 上記担持体と対向電極との間に配置され、上記帯電粒子
   が通過するための複数の開口を有する絶縁部材と、 上記絶縁部材の各開口の周囲に設けられ、個別に制御す
   ることができる制御電極と、 上記担持体と対向電極との間に該担持体の帯電粒子を対
   向電極に向かって移送させる静電界を形成するための電
   位差を与える移送静電界形成手段と、 画像信号を受けたときに、該画像信号に応じて選択され
   た上記制御電極に対して、上記帯電粒子が上記担持体を
   離れ上記開口を通過して上記対向電極に向かって飛翔す
   るように、該担持体と対向電極との間に開口を通る移送
   静電界を露出させる飛翔電圧、該露出を制限する第１制
   限電圧、及び該第１制限電圧よりも露出制限度が高く且
   つ該担持体と制御電極との間に上記飛翔電圧印加時とは
   逆向きの静電界を形成する第２制限電圧を順に印加する
   電圧制御手段とを備えている画像形成装置。
3. 【請求項３】 上記第１制限電圧は、上記担持体と制御
   電極との間に上記飛翔電圧印加時とは逆向きの静電界が
   形成されるように印加される請求項２記載の画像形成装
   置。
4. 【請求項４】 上記第２制限電圧は次の飛翔電圧が印加
   される直前に印加される請求項２記載の画像形成装置。
5. 【請求項５】 上記第２制限電圧が印加される時間は上
   記飛翔電圧が印加される時間よりも短い請求項２記載の
   画像形成装置。
6. 【請求項６】 上記第２制限電圧はパルス波形によって
   印加される請求項２記載の画像形成装置。
7. 【請求項７】 上記第２制限電圧の印加によって上記担
   持体と制御電極との間に形成される電圧差は、上記飛翔
   電圧の印加によって該担持体と制御電極との間に形成さ
   れる電圧差と同等以上である請求項２記載の画像形成装
   置。