JP3263412B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、画像形成装置に係り、
特に帯電トナーを電界により飛翔させて画像を形成する
画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、米国特許第３，６８９，９３５号
において、小さな孔であるアパチャーを有するアパチャ
ー電極体に画像信号に基づく駆動信号を印加することに
より、トナー粒子のアパチャー通過を制御し、通過した
トナー粒子により支持体上に画像を得る画像形成装置が
提案されている。この画像形成装置おいては、アパチャ
ー電極体は、絶縁体層を挟んで一方の面に連続した導電
体層からなる基準電極と、他方の面に絶縁された導電層
からなる複数の加速電極とから構成され、各加速電極毎
に前記３層（基準電極・絶縁体層・加速電極）を貫いて
設けられたアパチャーを少なくとも１列有している。

【０００３】この画像形成装置は、更に加速電極に基準
電極との間に電位を与える加速電極駆動回路と、印加さ
れた電位によりアパチャーを通るトナー粒子の流れを加
速せしめるために帯電させたトナー粒子を発生する帯電
手段と、トナー像が形成される支持体（例えば、記録
紙）と、支持体をアパチャー電極体に相対的に移動させ
前記支持体をトナー粒子流路中に位置決めする位置決め
手段とを有して構成されている。

【０００４】この装置においては、トナーを所定の短時
間内にアパチャーを通過させ、移動する支持体にトナー
を付着させてドットを形成する。この場合、そのドット
を画像信号に応じて支持体上に多数形成させることによ
り画像を形成している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記構
成の画像形成装置では、トナーがアパチャーを通過する
か、不通過かの２種類の制御を行うだけであるため、階
調性のあるドットを形成できず、階調性のある画像を形
成する場合には複数のドットで階調を表現するディザ法
を用いていた。そのため、解像度が低下するという欠点
があった。

【０００６】そこで、本発明は上記問題点を解決するた
めになされたものであり、アパチャー電極に荷電粒子を
通過せしめて画像を形成する画像形成装置において、階
調性を有する画像を解像度を低下させることなく得られ
るようにした画像形成装置を提供することを目的とす
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の請求項１に記載の画像形成装置は、荷電粒
子を通過させるために列設された開口部と、その開口部
に対応して設けられた制御電極とを有するアパーチャ電
極体と、そのアパチャ電極体に対向して設けられた背面
電極体と、前記制御電極及び前記背面電極体に電圧を印
加して前記荷電粒子を前記開口部から飛翔させる荷電粒
子制御手段とを備え、前記荷電粒子制御 手段によって前
記開口部から飛翔した前記荷電粒子を、前記アパチャ電
極体と前記背面電極体との間に搬送された被記録媒体に
付着させて前記被記録媒体上に所望の画像を形成するも
のを対象として、特に、前記アパチャ電極体に対して前
記背面電極体とは反対側に設けられ、前記開口部へ侵入
する荷電粒子量を制御する荷電粒子量制御手段を備えた
ことを特徴としている。

【０００８】

【作用】本発明の請求項１に記載の画像形成装置構成に
おいて、荷電粒子は、制御電極及び背面電極体に印加さ
れる電圧により形成される電界によってアパチャ電極体
の開口部から飛翔し、アパチャ電極体と背面電極体との
間に搬送された被記録媒体に付着して被記録媒体上に所
望の画像を形成する。ここで、荷電粒子は、アパチャ電
極体に対して背面電極体とは反対側に設けられた荷電量
粒子量制御手段によって、開口部へ侵入する量を制御さ
れるので、被記録媒体上には、開口部の数に対応して解
像度を低下させることなく、階調性を有する所望の画像
を形成することができる。

【０００９】

【実施例】以下、本発明を図示の実施例に基づいて説明
する。図１に本発明の実施例の画像形成装置Ｍの側断面
図を示し、図２に画像形成装置Ｍの制御系の要部ブロッ
ク図を示し、図３に前記画像形成装置Ｍに用いるアパチ
ャー電極体１の斜視図を示す。

【００１０】先ず、図１に基づいて画像形成装置Ｍの全
体構成を説明する。図１に示すように、荷電粒子として
のトナー粒子の進行方向を制御するアパチャー電極体１
の中央部に形成された開口部としてのアパチャー６の下
方に対向して対向制御電極５が配置されている。この対
向制御電極５は、画像信号に基づいて０Ｖ〜２５．６Ｖ
の２５６通りに変化する電圧を発生する制御電圧回路１
４に接続され、この制御電圧回路１４は画像信号を直列
信号から並列信号に変換する直並列変換回路１５に接続
されている。前記直並列変換回路１５は、図２に示すよ
うに、対向制御電極５の数（ｎ個）に相当する数だけ設
けられた制御電圧回路１４ａ、１４ｂ〜１４ｎにそれぞ
れ接続されている。各制御電圧回路１４ａ、１４ｂ〜１
４ｎは、例えば００ｈ〜ＦＦｈ（１６進、以下同じ）で
表される８ビットのデジタル信号として入力される画像
信号をアナログ電圧に変換するＤ／Ａ変換回路（図示せ
ず）と、このアナログ電圧を対向制御電極５に印加する
電圧に変換する電圧変換回路（図示せず）とから構成さ
れている。例えば、制御電圧回路１４は、画像信号００
ｈに対しては−２５．６Ｖを出力し、画像信号ＦＦｈに
対しては０Ｖを出力する。

【００１１】なお、対向制御電極５が本発明の荷電粒子
量制御手段を構成する。

【００１２】また、アパチャー電極体１の下方にはトナ
ー２２を収納するトナーケース２１が配置され、このト
ナーケース２１内にはトナー２２を反時計方向に回転し
ながらアパチャー６方向に供給するブラシローラ２０が
配置されている。このブラシローラ２０は接地され、ブ
ラシローラ２０の上方近傍にはブラシに付着したトナー
を跳ね飛ばすためのブラシ掻きローラ２４が配置されて
いる。前記ブラシローラ２０の右方には、ブラシローラ
２０にトナーを供給する供給ローラ２３が、互いに接触
するように配置されている。

【００１３】前記アパチャー電極体１のアパチャー６の
上方には時計方向に回転する背面電極体としての背面電
極１１が配置され、この背面電極１１は高圧電源１２の
負極に接続されている。前記背面電極１１とアパチャー
電極体６との間に被記録媒体としての支持体１０が挿入
される。

【００１４】ここで、前記アパチャー電極体１の詳細構
成を図３に基づいて説明する。図３に示すように、板状
の絶縁層２の上面側（図１においてはトナー供給側）に
は基準電極３が形成され、絶縁層２の下面側（図１にお
いては支持体側）には制御電極としての加速電極４が形
成されている。これら基準電極３、絶縁層２、加速電極
４を貫通して丸孔からなるアパチャー６が列状に穿設さ
れている。このアパチャー６の列の幅は、支持体１０の
幅（図１において紙面方向）にほぼ等しい。加速電極４
は作像時に電圧を発生する加速電圧回路１３に接続さ
れ、基準電極３は接地されている。

【００１５】なお、高圧電源１２及び加速電圧回路１３
が本発明の荷電粒子制御手段と構成する。

【００１６】次に動作を説明する。図示しない駆動手段
によるブラシローラ２０と供給ローラ２３の回転に伴
い、トナー２２はブラシローラ２０のブラシとの摩擦に
より正に帯電された帯電トナーとなって前記ブラシに担
持される。トナー２２はブラシローラ２０の回転により
ブラシ掻きブレード２４付近に向けて搬送される。する
と、ブラシ掻きブレード２４に弾かれた前記ブラシ上の
トナー２２は、ブラシの弾性により跳ね上げられクラウ
ド状になって基準電極３の下側に供給される。このと
き、対向制御電極５には制御電圧回路１４により画像信
号に基づいた電圧が印加されているので、アパチャー６
の下部には前記電圧による電界が発生している。このた
め、前記正帯電されて供給されたトナー２２は、電界強
度に応じた速度でアパチャー６内部に進入する。

【００１７】例えば、画像信号が００ｈである場合に
は、トナー２２はアパチャー６に進入するに十分な速度
になっていないのでトナー２２はアパチャー６に進入で
きないが、画像信号がＦＦｈの場合にはトナー２２は速
い速度でアパチャー６に進入する。

【００１８】アパチャー６の内部には加速電極４に向か
う電気力線を有する電界が形成されているので、アパチ
ャー６に進入したトナー２２は、この電界によりアパチ
ャー電極体１の裏面（下面）から表面（上面）に引き出
される。この引き出されたトナー２２は、背面電極１１
により支持体１０上まで飛翔して前記支持体１０に保持
され、トナー画像部を形成する。

【００１９】一方、対向制御電極５に印加される電圧
は、前述の如く制御電圧回路１４により画像信号に基づ
いて０Ｖ〜２５．６Ｖに２５６通りに変化する。この印
加電圧により基準電極３下方の電界強度が変化するの
で、アパチャー６に進入するトナー２２の速度も変化す
る。このためアパチャー６を通過するトナー２２の量も
変化し、各ドットのトナー量が変化するので、各ドット
の濃度を２５６通りに変化させることができる。

【００２０】即ち、図４に示すように、画像信号（例え
ば、００ｈ、１０ｈ、ＦＦｈ）に応じて形成される各ド
ットの濃度が制御される。また、非作像時には加速電圧
回路１３は電圧を発生しないので、トナー２２はアパチ
ャー６には進入しない。

【００２１】以上に説明したプロセスを支持体１０を搬
送させつつ各画素において繰り返し画像形成を行うこと
により、支持体１０上にトナー画像が形成される。この
ようにして形成されたトナー画像は、各ドット毎に階調
性を有するので、解像度をそのまま保ち、階調性を有す
る画像を形成することが可能となる。

【００２２】

【発明の効果】以上説明したように本発明の請求項１に
記載の画像形成装置構成によれば、荷電粒子は、制御電
極及び背面電極体に印加される電圧により形成される電
界によってアパチャ電極体の開口部から飛翔し、アパチ
ャ電極体と背面電極体との間に搬送された被記録媒体に
付着して被記録媒体上に所望の画像を形成する。ここ
で、荷電粒子は、アパチャ電極体に対して背面電極体と
は反対側に設けられた荷電量粒子量制御手段によって、
開口部へ侵入する量を制御されるので、被記録媒体上に
は、開口部の数に対応して解像度を低下させることな
く、階調性を有する所望の画像を形成することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の画像形成装置の要部側断面図
である。

【図２】前記画像形成装置の画像信号を２５６通りに変
換するブロック図である。

【図３】前記画像形成装置のアパチャーの斜視図であ
る。

【図４】前記画像形成装置において画像信号の濃度に応
じてドットが階調性を有するようになることを模式的に
示す図である。

【符号の説明】

１…アパチャー電極体 ２…絶縁層 ３…基準電極 ４…加速電極 ５…対向制御電極 ６…アパチャー １０…支持体 １１…背面電極 １２…高圧電源 １３…加速電圧回路 １４…制御電圧回路 １５…直並列変換回路 ２０…ブラシローラ ２２…トナー ２３…供給ローラ

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 荷電粒子を通過させるために列設された
   開口部と、その開口部に対応して設けられた制御電極と
   を有するアパーチャ電極体と、 そのアパチャ電極体に対向して設けられた背面電極体
   と、 前記制御電極及び前記背面電極体に電圧を印加して前記
   荷電粒子を前記開口部から飛翔させる荷電粒子制御手段
   とを備え、 前記荷電粒子制御手段によって前記開口部から飛翔した
   前記荷電粒子を、前記アパチャ電極体と前記背面電極体
   との間に搬送された被記録媒体に付着させて前記被記録
   媒体上に所望の画像を形成する画像形成装置において、 前記アパチャ電極体に対して前記背面電極体とは反対側
   に設けられ、前記開口部へ侵入する荷電粒子量を制御す
   る荷電粒子量制御手段を備えた ことを特徴とする画像形
   成装置。