JP3305611B2

JP3305611B2 - 画像形成装置

Info

Publication number: JP3305611B2
Application number: JP05509097A
Authority: JP
Inventors: 暢彦中野
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1997-03-10
Filing date: 1997-03-10
Publication date: 2002-07-24
Anticipated expiration: 2017-03-10
Also published as: DE69806661T2; DE69806661D1; EP0864946B1; JPH10250135A; EP0864946A1; US6102524A

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、プロッタ等の画像形成装置のうち、顕像剤を飛翔さ
せて記録媒体上に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、紙などの記録媒体上に画像信号に
対応する可視像を形成する画像形成技術が知られてい
る。例えば、特開平７−４７７０８号公報には、荷電粒
子に電界を付与して電気力によって飛翔させ、飛翔路に
配置した複数の通過孔を含む制御電極に印加する電位を
変化させて記録媒体に荷電粒子を付着させて潜像を形成
する際に、飛翔させる荷電粒子の微粉末を除去するよう
構成した画像形成装置が開示されている。

【０００３】具体的には、この従来技術のものは、分級
ローラーに保持した帯電した荷電粒子をブレードとの弾
性衝突の反作用によりトナー担持ローラーへ飛翔させる
際に、微粉末が除去された荷電粒子のみを移行させるト
ナー担持ローラー上のトナーを制御電極によって飛翔制
御するものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術は、顕像剤の嵩比重に関して何等考慮していない
ため、かかる顕像剤の嵩比重の差異に起因して印字結果
にバラツキが生ずるという問題がある。

【０００５】その結果、ディジタル複写機及びファクシ
ミリ装置や、ディジタルプリンタ、プロッタ等の画像形
成装置を用いる際に、コストパフォーマンスやユーザの
好みといった観点から顕像剤を自由に選択できないのが
現状である。

【０００６】このため、顕像剤の分布のみならず嵩比重
に対応する画像形成制御を適切に行い、顕像剤の嵩比重
の差異と関係なくいかに良好な画像形成を行うかが重要
な課題となっている。

【０００７】そこで、本発明では、上記課題を解決し
て、嵩比重の異なる各種顕像剤を使用する場合であって
も、該嵩比重に応答する良好な画像を容易に形成するこ
とができる画像形成装置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、第１の発明は、少なくとも１色の顕像剤を担持する
担持体と、該担持体と対向配置した対向部材とを有し、
前記担持体と対向部材との間の距離ｄ（ｍｍ）が顕像剤
の層厚ｄｔ（ｍｍ）とｄ＞＞ｄｔの関係にある画像形成
装置において、前記担持体と対向部材の電位差をΔＶ
（Ｖ）とし、電界強度をＥ（Ｖ／ｍｍ）とし、顕像剤の
嵩比重をＡＤ（ｇ／ｃｃ）とした際に、該嵩比重ＡＤ
（ｇ／ｃｃ）と前記電位差ΔＶ（Ｖ）とがΔＶ／ｄ＝Ｅ
＞５．５−１０×ＡＤの関係を有する任意の顕像剤を用
いることを特徴とする。

【０００９】また、第２の発明は、少なくとも１色の顕
像剤を担持する担持体を有する供給手段と、該担持体と
対向配置した対向電極と、前記担持体から飛翔した顕像
剤を通過する複数の通過孔と電極群を有する前記対向電
極及び担持体の間に配置した制御電極とを有し、前記制
御電極に印加する電位を画像データに応じて制御して前
記制御電極と対向電極との間に搬送される記録媒体に画
像を形成する画像形成装置において、前記対向電極と担
持体との電位差及び距離に基づく電界強度と、前記制御
電極と担持体との電位差及び距離に基づく電界強度とに
よって形成される前記担持体表面の顕像剤に働く電界強
度Ｅ０（Ｖ／ｍｍ）と、前記顕像剤の嵩比重ＡＤ（ｇ／
ｃｃ）がＥ０＞２．５−４×ＡＤの関係を有する任意の
顕像剤を用いることを特徴とする。

【００１０】また、第３の発明は、前記供給手段は、複
数のカラーの顕像剤をそれぞれ担持する複数の担持体を
具備することを特徴とする。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。なお、この実施の形態で
は、負電荷のトナーに対応する画像形成装置に本発明を
適用した場合について説明する。

【００１２】図１は、第１の実施の形態で用いる画像形
成装置の概念を示す説明図である。顕像剤Ｅは、顕像剤
担持体Ａ、顕像剤供給ローラＢ、顕像剤規制ブレードＣ
との摩擦にて負帯電し、該顕像剤規制ブレードＣにより
顕像剤担持体Ａ上に層形成される。

【００１３】顕像剤担持体Ａに担持された帯電した顕像
剤Ｅは、顕像剤担持体Ａと対向部材Ｆとの電位差及び距
離に基づいて発生する電界によって対向部材Ｆに飛翔す
る。なお、かかる顕像剤担持体Ａに対する対向部材Ｆの
電位は正である。

【００１４】本実施の形態では、対向部材Ｆに記録紙を
取り付け、顕像担持体Ａと対向部材Ｆの電位差及び距離
に基づいて生じる電界強度を任意に変化させ、そのとき
に記録紙に飛翔した顕像剤Ｅを熱ロール定着にて定着さ
せて濃度測定を行い、電界強度に対する飛翔濃度を測定
した。なお、画像濃度を１．３以上とするために、各顕
像剤Ｅでの画像濃度１．３を得ることができる電界強度
を評価基準とした。

【００１５】顕像剤担持体Ａ上に層形成された顕像剤Ｅ
の層厚５０ｕｍ〜１００ｕｍと比較して、顕像剤担持体
Ａと対向部材Ｆとの距離を１ｍｍと充分大きく設定し、
また顕像剤担持体Ａと対向部材Ｆとの電位差を２５０Ｖ
〜３ｋＶまで可変とし、顕像剤Ｅを飛翔されたときの電
界に対する画像濃度を測定した。

【００１６】評価対象の顕像剤Ｅとしては、Ｓｔ／Ａｃ
樹脂、カーボンブラック、負帯電系帯電制御剤及び剥形
剤を予備混合し、溶融混練後に粉砕分級を行って任意の
粒径のものを取得した。また、外添は流動化剤としてシ
リカを使用し、適宜その後表面の熱処理を行っている。

【００１７】顕像剤Ｅの因子としては、粒径、流動化剤
量、帯電制御量及び種類、外添後の熱処理の有無とし、
２７種類の嵩比重ＡＤが異なる顕像剤Ｅを用いた。な
お、顕像剤Ｅの嵩比重ＡＤは、ＪＩＳ−Ｋ５１０１に定
める測定器具を、また画像濃度は反射型濃度計（Ｘ−ｒ
ｉｔｅ３１０）を用いることとした。

【００１８】これら２７種類の顕像剤の嵩比重及び画像
濃度として必要な濃度１．３を得る電界強度Ｅ（以下
「ＩＤ＝１．３」と言う。）を実験的に求めた結果、顕
像剤担持体Ａと対向部材Ｆの電位差ΔＶ及び距離ｄによ
り生ずる電界Ｅにおいて ΔＶ／ｄ（ID=1.3）＝Ｅ（ID=1.3）＞５．５−１０×Ａ
Ｄを満たす電界強度を与えることで、任意の嵩比重を持つ
顕像剤５を用いることが可能となる。

【００１９】図２は、本実施の形態で用いた各種顕像剤
と、嵩比重及び電界強度（ＩＤ＝１．３）の関係を示す
図であり、具体的には、粒子径、シリカ添加量、ＣＣＡ
添加量、ＣＣＡ種及び外添熱処理の有無がそれぞれ異な
るトナーすなわち顕像剤ごとに、嵩比重及び電界強度を
示している。

【００２０】図３は、図２に示す各顕像剤の嵩比重ＡＤ
と必要電界強度との関係を示す図であり、同図に示すよ
うに、顕像剤の嵩比重ＡＤとＩＤ＝１．３における電界
強度は反比例の相対関係にあり、嵩比重が増加するにつ
れて電界強度は減少する。

【００２１】なお、このＩＤ＝１．３における各電界強
度は、５．５−１０×ＡＤよりも常に大きな値となって
いる。すなわち、嵩比重ＡＤは任意の値をとるが、生産
可能若しくは使用可能な範囲として、嵩比重ＡＤが０．
３５（ｇ／ｃｃ）以上０．５０（ｇ／ｃｃ）以下である
ことが望ましいことが分かる。

【００２２】上述してきたように、本実施の形態では、
顕像剤担持体Ａと該顕像剤担持体Ａに対向配置した対向
部材Ｆとを有する場合に、顕像剤担持体Ａと対向部材Ｆ
の電位差をΔＶとし、顕像剤担持体Ａと対向部材Ｆの距
離をｄとし、電界強度をＥとし、嵩比重をＡＤとする
と、顕像剤の嵩比重ＡＤと、顕像剤担持体Ａと対向部材
Ｆとの電位差ΔＶ並びに距離ｄから算出される電界強度
は、 ΔＶ／ｄ＝Ｅ＞５．５−１０×ＡＤの関係となるよう構成したので、トナーの嵩比重の如何
を問わず良好な画像を形成することができる。以上、第
１の実施の形態について説明した。

【００２３】次に、第２の実施の形態について説明す
る。図４は、第２の実施の形態で用いる画像形成装置の
断面図である。図４に示すように、この画像形成装置
は、画像信号に応じた画像を、顕像剤としてのトナーを
使用して記録媒体である用紙上に顕在化する画像形成部
１を備え、この画像形成部１内にトナー供給部２及び印
刷部を有する。

【００２４】具体的には、この画像形成部１では、トナ
ーを飛翔させて用紙に付着させるとともに、このトナー
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。

【００２５】また、この画像形成装置は、画像を形成す
る用紙を用紙カセットから取り出す給紙装置１０と、画
像形成部１において用紙上に形成されたトナー像を該用
紙に定着させる定着部１１とを有する。

【００２６】次に、上記画像形成装置の具体的な構成に
ついて説明する。図５は、第２の実施の形態で用いる画
像形成装置の構成を示す図である。図５に示すように、
この画像形成装置は、トナー供給部２と印刷部３とを有
する画像形成部１を備えており、該画像形成部１では、
画像信号に応じた画像を、顕像剤としてのトナーを使用
して記録媒体である用紙上に顕在化する。

【００２７】この画像形成部１の用紙の入紙側には給紙
装置１０が設けられており、該給紙装置１０は、記録媒
体としての用紙５を収容する用紙カセット４と、該用紙
カセット４から用紙５を送り出すピックアップローラ６
と、供給された用紙５をガイドする給紙ガイド７とから
なる。

【００２８】また、この給紙装置５には、用紙５が供給
されたことを検出する給紙センサが設けられており、上
記ピックアップローラ６は、図示しない駆動装置によっ
て回転駆動される。

【００２９】一方、画像形成部１からの用紙の出紙側に
は、画像形成部１において用紙５上に形成したトナー像
を加熱及び加圧することにより、該トナー像を用紙５に
定着させる定着部１１が設けられている。

【００３０】定着部１１は、厚さ２ｍｍのアルミニウム
管からなる加熱ローラ１２と、ハロゲンランプランプか
らなるヒータ１３と、シリコーン樹脂からなる加圧ロー
ラ１４と、加熱ローラ１２の表面温度を測定する温度セ
ンサ１５と、温度制御回路８０と、用紙５が排出された
ことを検出する図示しない排紙センサとからなる。

【００３１】そして、互いに対向して設けられた加熱ロ
ーラ１２及び加圧ローラ１４には、用紙５を挟んで加圧
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。

【００３２】温度制御回路８０は、主制御部によって制
御されており、温度センサ１５の測定結果に基づいてヒ
ータ１３のオン／オフ等を制御し、加熱ローラ１２表面
の温度を例えば１５０℃に保持する。なお、加熱ローラ
１２、ヒータ１３、加圧ローラ１４等の材質及び加熱ロ
ーラ１２の表面温度は特に限定されるものではなく、ま
た用紙５を加熱もしくは加圧することでトナー像を定着
させてもよい。

【００３３】また、図示省略したが、定着部１１からの
用紙の出紙側には、定着部１１で処理された用紙５を排
紙トレイ上に排出する排紙ローラと、排紙された用紙５
を受ける排紙トレイが設けられており、加熱ローラ１
２、加圧ローラ１４及び排紙ローラは、図示しない駆動
装置によって回転駆動される。

【００３４】画像形成部１のトナー供給部２は、顕像剤
としてのトナー２１が収容されているトナー収容槽２０
と、トナー２１を担持する円筒状のトナー担持体２２
と、トナー収容槽２０の内部に設けられ、トナー２１を
帯電及びトナー担持体２２の外周面に担持されるトナー
層の厚さの規制を行うドクターブレード２３とを有す
る。

【００３５】このドクターブレード２３は、弾性体であ
り、またトナー担持体２２の回転方向における印字部よ
りも上流に、トナー担持体２２の外周面に接触するよう
に設けられているため、トナー２１は、ドクターブレー
ド２３との摩擦により電荷が付与される。なお、このド
クターブレード２３とトナー担持体２２との距離は、特
に限定されるものではない。

【００３６】トナー担持体２２は、図示しない駆動装置
によって駆動され、例えばその表面での速度が８０ｍｍ
／ｓｅｃとなるよう図中矢印ａ方向に回転する。また、
このトナー担持体２２は接地され、その外周面にトナー
２１を担持できるよう構成されている。なお、トナー担
持体２２の回転速度は特に限定されるものではない。

【００３７】画像形成部１の印刷部３は、例えば厚さ１
ｍｍのアルミニウム板からなり、トナー担持体２２の外
周面と対向する対向電極２５と、該対向電極２５に高圧
を供給する高圧電源３０と、上記トナー担持体２２との
間に設けられた制御電極２６と、除電ブラシ２８と、該
除電ブラシ２８に除電電位を与える除電電源１７と、用
紙５を帯電させる帯電ブラシ８と、該帯電ブラシ８に帯
電電位を与える帯電電源１８と、誘電体ベルト２４と、
該誘電体ベルト２４を支持する支持部材１６ａ及び１６
ｂと、クリーナーブレード１９とを備えている。

【００３８】対向電極２５は、トナー担持体２２の外周
面からの距離が例えば１．０ｍｍとなるように設けられ
ており、誘電ベルト２４は、ＰＶＤＦを基材として、体
積抵抗率が１０¹⁰Ω・ｃｍであり、厚さが７５μｍであ
る。なお、この誘電体ベルト２４は、図示しない駆動装
置によって駆動され、例えばその表面での速度が３０ｍ
ｍ／ｓｅｃで図中矢印方向に回転する。

【００３９】また、対向電極２５には、高圧電源３０に
より例えば２．３ｋＶの高圧が印加されているため、対
向電極２５とトナー担持体２２との間には、高圧電源３
０から印加された高圧により、トナー担持体２２に担持
されたトナー２１を対向電極２５方向に飛翔させるため
の電界が付与される。

【００４０】除電ブラシ２８は、誘電体ベルト２４の回
転方向における制御電極２６の下流側に該誘電体ベルト
２４に圧接するよう設けられ、この除電ブラシ２８に
は、除電電源１７から除電電位２．５ｋＶを印加するこ
とにより、誘電体ベルト２４表面の不要電荷を除電す
る。

【００４１】クリーニングブレード１９は、例えば紙詰
まりすなわちペーパージャム等の不測の事態により誘電
体ベルト２４表面にトナー２１が付着した場合に、この
トナー２１を除去して、用紙裏面が該トナー２１によっ
て汚染されることを防止するものである。

【００４２】なお、対向電極２５の材質、対向電極２５
とトナー担持体２２との距離、対向電極２５の回転速度
及び印加電圧は、特に限定されるものではない。

【００４３】また、図示省略したが、この画像形成装置
は、画像形成装置全体を制御する主制御部と、得られた
画像データを印刷すべき画像データの形式に変換する画
像処理部と、変換された該画像データを記憶する画像メ
モリと、変換された該画像データを記憶する画像メモリ
と、画像処理部から得られた画像データを制御電極２６
に与えるべき画像データに変換する画像形成制御ユニッ
トとを備えている。

【００４４】制御電極２６は、対向電極２５表面の接線
方向と平行をなし、かつ、対向電極２５と対向して２次
元的に広がっており、トナー担持体２２から対向電極２
５方向へのトナー流が通過可能な構造となっている。

【００４５】そして、この制御電極２６に供給される電
位により、トナー担持体２２表面に付与された電界が変
化し、トナー担持体２２から対向電極２５へのトナー２
１の飛翔が制御される。

【００４６】制御電極２６は、トナー担持体２２の外周
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。

【００４７】図６及び図７は、図５に示す制御電極２６
の平面構造及び断面構造を示す図である。同図に示すよ
うに、制御電極２６は、絶縁性基板２６ａと、図示しな
い高圧ドライバと、各々独立したリング状の導電体すな
わちリング状電極２７とから構成される。

【００４８】基板２６ａは、例えばポリイミド樹脂から
なり、厚さ２５μｍに形成されるとともに、後述するゲ
ート２９となるべき孔が形成される。

【００４９】リング状電極２７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、上記
基板２６ａの対向電極２５側に所定の配列に従って配置
されている。

【００５０】また、各孔の開口部は、例えば直径１６０
μｍに形成されており、トナー担持体２２から対向電極
２５へ飛翔するトナー２１の通過部（以下「ゲート２
９」と言う。）となる。なお、制御電極２６とトナー担
持体２２との距離についても、特に限定されるものでは
ない。

【００５１】また、リング状電極２７には、開口部径が
２００μｍの開口部が設けられており、上記基板２６ａ
のトナー担持体２２側には上記ゲート２９に対応した位
置に後述する開口部径を有する厚さ１８μｍの銅箔から
なるシールド電極３９が配置されている。なお、ゲート
２９の大きさや、基板２６ａ及びリング状電極２７の材
質や厚さ等は特に限定されるものではない。

【００５２】上記ゲート２９すなわちリング状電極２７
上の孔は、例えば２５６０個形成されており、各リング
状電極２７は、給電線４１及び図示しない高圧ドライバ
を介して制御電源部３１に電気的に接続される。なお、
リング状電極２７の個数は特に限定されるものではな
い。

【００５３】また、上記シールド電極３９の表面、リン
グ状電極２７の表面及び給電線４１の表面は、厚さ３０
μｍの図示しない絶縁体層で覆われており、この絶縁層
によって、リング状電極２７相互の絶縁性、給電線４１
相互の絶縁性、互いに接続されていないリング状電極２
７と給電線４１との間の絶縁性及び上記トナー担持体２
２や対向電極２５との絶縁性が確保される。なお、絶縁
体層の材質や厚さについても特に限定されるものではな
い。

【００５４】制御電極２６のリング状電極２７には、制
御電極部３１により画像信号に応じたパルス、すなわち
電圧が印加される。つまり、制御電源部３１は、リング
状電極２７に対し、トナー担持体２２に担持されたトナ
ー２１を対向電極２５方向に通過する場合には例えば２
００Ｖを印加し、通過させない場合には例えば−１５０
Ｖを印加する。

【００５５】また、制御電極２６に配されたシールド電
極３９には、シールド電源４０からシールド電位−２０
Ｖが供給され、制御電極２６にトナー２１が付着するの
を防止する。

【００５６】このように、制御電極２６への付与電位を
画像信号に応じて制御し、対向電極２５におけるトナー
担持体２２との対向面側に用紙５を配すると、用紙５の
表面に画像信号に応じたトナー像が形成される。なお、
上記制御電源部３１は、図示しない画像形成制御ユニッ
トから送られる制御電極制御信号によって制御されてい
る。以上、第２の実施の形態で用いる画像形成装置の具
体的な構成について説明した。

【００５７】次に、上記画像形成装置の具体的な処理動
作について図５に基づいて説明する。なおここでは、本
発明をデジタルコピーの印字部分に適用した場合を示す
ものとする。

【００５８】まず最初に、画像読み取り部に複写すべき
原稿が載置され、図示しないコピースタートボタンが操
作されると、この入力を受けた主制御部は画像形成動作
を開始する。

【００５９】具体的には、画像読み取り部によって原稿
画像が読み取られ、その画像データが画像処理部で処理
され、画像メモリに記憶した画像データが、画像形成制
御ユニットに転送される。そして、画像形成制御ユニッ
トでは、入力された画像データを制御電極２６に与える
制御電極制御信号に変換する。

【００６０】また、画像形成制御ユニットが所定量の制
御電極制御信号を得ると、図示しない駆動装置が作動
し、この駆動装置に回転駆動されるピックアップローラ
６によって、用紙カセット４内の用紙５が画像形成部１
方向へ送り出され、正常な給紙状態を給紙センサが検出
する。なお、制御電極制御信号の上記所定量は、画像形
成装置の構成等によって異なるものである。

【００６１】ピックアップローラ６によって送り出され
た用紙５は、帯電電源１８により１．２ｋＶの帯電電位
が印加された帯電ブラシ８と、高圧電源３０によって対
向電極２５と同電位が印加された支持部材１６の間に搬
送される。

【００６２】用紙５には、帯電ブラシ８と支持部材１６
ａとの電位差による電荷が供給され、静電気的に吸着さ
れた状態で印刷部３の誘電体ベルト２４のトナー担持体
２２との対向面側に搬送される。

【００６３】その後、画像形成ユニットは、帯電ブラシ
８による印刷部３への用紙５の供給に同期したタイミン
グで制御電極制御信号を制御電源部３１に供給し、制御
電源部３１では、この制御電極制御信号に基づいて、制
御電極２６の各リング状電極２７に印加する高圧を制御
する。

【００６４】つまり、制御電源部３１は、適宜所定のリ
ング状電極２７に対して２００Ｖ若しくは−１５０Ｖの
電圧を印加することにより、制御電極２６付近の電界を
制御し、制御電極２６のゲート２９において、トナー担
持体２２から対向電極２５へのトナー２１の画像データ
に応じた飛翔の阻止及び解除が行われる。

【００６５】これにより、対向電極２５の表面の誘電体
ベルト２４の移動に伴って出紙側に３０ｍｍ／ｓｅｃの
速度で移動する用紙５上に、画像信号に応じたトナー像
が形成される。

【００６６】トナー像が形成された用紙５は、支持部材
１６ｂの持つ極率で誘電体ベルト２４から剥離されて定
着部１１に搬送された後に、該定着部１１がトナー像を
用紙５に定着する。

【００６７】トナー像が定着された用紙５は、排紙ロー
ラにて排紙トレイ上に排出され、該排出が正常に行われ
たことを排紙センサで検出し、この検出により主制御部
が印刷動作の正常な終了を判断する。上記一連の画像形
成動作により、用紙５に良好な画像が形成される。

【００６８】なお、この画像形成装置は、用紙５上に画
像を直接形成するので、従来の画像形成装置が用いる感
光体や誘電体ドラム等の顕像体が不要となる。このた
め、顕像体から用紙５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ず、装置の信頼性が向上す
る。また、装置の構成が簡略化されるとともに、部品点
数が削減されるので、小型化及び低廉化が可能となる。
また、ここでは本発明をデジタルコピーの印字部分に適
用した場合を示したが、コンピュータの出力端末機の印
字部分として使用する場合についても、同様の手順で動
作することが可能である。

【００６９】このように、トナー担持体２２は接地さ
れ、対向電極２５と支持部材１６ａとの間には２．３ｋ
Ｖが印加され、帯電ブラシ８には１．２ｋＶの高圧が印
加されている。したがって、帯電ブラシ８と支持部材１
６ａの間の電位差によって、帯電ブラシ８と誘電体ベル
ト２４との間に搬送された用紙５の表面にはマイナスの
電荷が供給される。

【００７０】マイナスの電荷が供給されると、該電荷の
静電気力によって用紙５は誘電体ベルト２４に吸着され
たまま、誘電体ベルト２４の移動によってゲート２９の
直下に移動する。誘電体ベルト２４表面の電荷はゲート
２９の直下に到達するまでに時間減衰して対向電極２５
の電位との兼ね合いから表面電位は２ｋＶとなる。

【００７１】この状態で、トナー担持体２２に担持され
たトナー２１を対向電極２５方向に通過させるべく、制
御電源部３１により、制御電極２６のリング状電極２７
に対して２００Ｖの電圧を印加し、トナー２１がゲート
２９を通過させない場合には−１５０Ｖの電位を印加す
る。このように、用紙５を誘電体ベルト２４に吸着した
状態で用紙５表面に画像を直接形成する。

【００７２】なお、上記説明では、トナー２１を通過さ
せるべく制御電極２６のリング状電極２７に付与する電
位が、１５０Ｖである場合を示したが、該電位は、トナ
ー２１の所望の飛翔制御を行うことができれば特に限定
されない。また、対向電極２５の印加電圧と帯電ブラシ
８に印加する電位及びゲート２９直下での用紙５の表面
電位についても、トナー２１の所望の飛翔制御を行うこ
とができれば特に限定されない。なお、トナー２１の通
過を阻止すべく制御電極２６のリング状電極２７に付与
する電位は、特に限定されるものではない。さらに、本
実施の形態では、ゲート２９のトナー２１の飛翔制御は
個々のゲート２９を１つの電極で制御するシングルドラ
イブの場合を示したが、マトリックス制御によるマトリ
ックス電極を使用した場合に適用することもできる。ま
た、本発明に係わる画像形成装置は、ディジタル複写機
またはファクシミリ装置の印字部や、ディジタルプリン
タ、プロッタに適用することもできる。以上、図４に示
す画像形成装置の処理動作について説明した。

【００７３】次に、モノクロの画像形成装置を用いて各
種顕像剤を利用した場合の画像評価結果について説明す
る。ただし、ここでは電界強度を可変として画像を形成
するために電圧設定を可変とする。

【００７４】まず、制御電極２６のリング状電極２７の
電位による電界が対向電極２５の電位による電界以上と
なる場合を想定して、制御電極２６のリング状電極２７
の電圧で決まる電界強度によりドット濃度を確認した。

【００７５】トナー担持体２２と制御電極２６のリング
状電極２７の距離は１００ｕｍ、トナー担持体２２と対
向電極２５の距離は１ｍｍと固定し、トナー担持体２２
は接地し、対向電極２５の電圧を０．５ｋＶ〜３ｋＶと
し、制御電極２６のリング状電極２７は５０Ｖ〜３００
Ｖの範囲で可変として画像形成を行った。

【００７６】また、トナーは、上記第１の実施の形態で
示した５つのサンプル（Ｎｏ．３，４，１６，２１，２
２）を使用し、画像評価としてはドット濃度を画像解析
装置（三谷商事製のSPECTRUM2）にて測定した。

【００７７】この測定において良好な印字を行うための
ドット濃度としては０．７以上が必要であるため、各種
トナーにおいて対向電極２５及び制御電極２６のリング
状電極２７の電圧を変化させて、ドット濃度が０．７以
上になる電圧を求め電界換算した。

【００７８】上記方法により各種トナーにおける最低必
要電界は以下に示すものとなる。サンプルＮｏ．３（嵩比重0.370g/cc）０．８５ｋＶ／ｍｍサンプルＮｏ．４（嵩比重0.397g/cc）１．０５ｋＶ／ｍｍサンプルＮｏ．１６（嵩比重0.370g/cc）０．８１ｋＶ／ｍｍサンプルＮｏ．２１（嵩比重0.417g/cc）０．９５ｋＶ／ｍｍサンプルＮｏ．２２（嵩比重0.370g/cc）１．３５ｋＶ／ｍｍ

【００７９】かかる結果から、トナーの嵩比重と必要電
界強度の関係が、 ΔＶ１／ｄ１＝Ｅ１＞２．５−４×ＡＤを満たせば、必要なドット濃度が得られ良好な画像の獲
得につながる。ただし、ΔＶ１は制御電極と顕像剤担持
体の電位差を示し、ｄ１は制御電極と顕像剤担持体の距
離を示し、Ｅ１は電界強度（ｋＶ／ｍｍ）を示し、ＡＤ
は嵩比重（ｇ／ｃｍ³）を示すものとする。

【００８０】この結果を参照すると、第１の実施の形態
に示すトナー嵩比重に対する電界強度よりも、本実施の
形態の電界強度の方が低い。その理由を説明すると、本
実施の形態では、トナーを飛翔させるための対向電極と
して、制御電極２６のリング状電極２７と対向電極２５
を有しており、制御電極２６のリング状電極２７はトナ
ーに近接している。このため、スリープ上においてリン
グ状電極２７の面積以上の範囲Ｓ２からトナーが飛翔さ
れ、かつリング状電極２７の通過によって飛翔トナーが
絞られてドットが形成されるため、スリープ上のトナー
の飛翔量は第１の実施の形態よりも少なくて良いからで
ある。

【００８１】なお、本実施の形態では、本発明をモノク
ロの画像形成装置に適用する場合を示したが、本発明は
カラーの画像形成装置に適用することもできる。このた
め、本発明をカラーの画像形成装置に適用した場合につ
いて説明する。

【００８２】図８は、本発明を適用したカラー画像形成
装置の構成を示す図である。同図に示すように、ここで
は複数のトナー供給部２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄと印刷部
３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄとを備えた画像形成部１ａ、１
ｂ、１ｃ、１ｄをそれぞれ配するとともに、各トナー供
給部２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄはイエロー、マゼンダ、シ
アン、ブラックに対応づける。その他の構成については
図２に示すものと同様に構成することができる。

【００８３】そして、本発明では、カラートナーの嵩比
重によって適切に電界強度を調節できるため、所望の色
再現と良好なカラー画像の形成を実現することができ
る。

【００８４】なお、上記第１及び第２の実施の形態で
は、負電荷のトナーに対応する構成を備えたプリンタに
本発明を適用する場合を示したが、本発明はこれに限定
されるものではなく、正電荷のトナーに対応する構成を
有する画像形成装置に適用することも可能である。

【００８５】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、第１の発明
は、担持体と対向部材の電位差をΔＶとし、電界強度を
Ｅとし、顕像剤の嵩比重をＡＤとした際に、該嵩比重Ａ
Ｄと前記電位差ΔＶとがΔＶ／ｄ＝Ｅ＞５．５−１０×
ＡＤの関係を有する任意の顕像剤を用いるよう構成した
ので、電界強度を調整することによって、顕像剤の嵩比
重を問わず良好な画像形成が可能となる。

【００８６】また、第２の発明は、対向電極と担持体と
の電位差及び距離に基づく電界強度と、制御電極と担持
体との電位差及び距離に基づく電界強度とによって形成
される担持体表面の顕像剤に働く電界強度Ｅ０と、顕像
剤の嵩比重ＡＤがＥ０＞２．５−４×ＡＤの関係を有す
る任意の顕像剤を用いるよう構成したので、制御電極と
対向電極の電界強度を適切に調整することによって、ト
ナーの嵩比重を問わず良好な画像形成が可能となる。

【００８７】また、第３の発明は、複数のカラーの顕像
剤をそれぞれ担持する複数の担持体を供給手段に備える
よう構成したので、制御電極と対向電極の２つの電極に
よる電界強度の影響度に基づいて電界強度を調整するこ
とにより、トナーの嵩比重を問わず忠実な色再現が可能
で良好なカラー画像形成が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施の形態で用いる画像形成装置の概念
を示す説明図である。

【図２】第１の実施の形態で用いた各種顕像剤と、嵩比
重及び電界強度の関係を示す図である。

【図３】図２に示す各顕像剤の嵩比重ＡＤと必要電界強
度との関係を示す図である。

【図４】第２の実施の形態で用いる画像形成装置の断面
図である。

【図５】第２の実施の形態で用いる画像形成装置の構成
を示す図である。

【図６】図５に示す制御電極の平面構造を示す図であ
る。

【図７】図５に示す制御電極の断面構造を示す図であ
る。

【図８】本発明を適用したカラー画像形成装置の構成を
示す図である。

【符号の説明】

Ａ…顕像剤担持体Ｂ…顕像剤供給ローラーＣ…顕像剤規制ブレードＤ…顕像剤ボックスＥ…顕像剤、Ｆ…対向部材Ｇ…電源Ｈ…記録紙１，１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ…画像形成部２…トナー供給部３…印刷部４…用紙カセット５…用紙６…ピックアップローラ７…給紙ガイド８…帯電ブラシ１０…給紙装置１１…定着部１２…加熱ローラ１３…ヒータ１４…加圧ローラ１５…温度センサ１６ａ，１６ｂ…支持部材１７…除電電源１８…帯電電源１９…クリーナーブレード２０…トナー収容槽２１…トナー２２…トナー担持体２３…ドクターブレード２４…誘電体ベルト２５…対向電極２６…制御電極２６ａ…絶縁性基板２７…リング状電極２８…除電ブラシ２９…ゲート３０…高圧電源３１…制御電源部３９…シールド電極４０…シールド電源４１…給電線８０…温度制御回路

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも１色の顕像剤を担持する担持
体と、該担持体と対向配置した対向部材とを有し、前記
担持体と対向部材との間の距離ｄ（ｍｍ）が顕像剤の層
厚ｄｔ（ｍｍ）とｄ＞＞ｄｔの関係にある画像形成装置
において、前記担持体と対向部材の電位差をΔＶ（Ｖ）とし、電界
強度をＥ（Ｖ／ｍｍ）とし、顕像剤の嵩比重をＡＤ（ｇ
／ｃｃ）とした際に、該嵩比重ＡＤ（ｇ／ｃｃ）と前記
電位差ΔＶ（Ｖ）とが ΔＶ／ｄ＝Ｅ＞５．５−１０×ＡＤの関係を有する任意の顕像剤を用いることを特徴とする
画像形成装置。
【請求項２】少なくとも１色の顕像剤を担持する担持
体を有する供給手段と、該担持体と対向配置した対向電
極と、前記担持体から飛翔した顕像剤を通過する複数の
通過孔と電極群を有する前記対向電極及び担持体の間に
配置した制御電極とを有し、前記制御電極に印加する電
位を画像データに応じて制御して前記制御電極と対向電
極との間に搬送される記録媒体に画像を形成する画像形
成装置において、前記対向電極と担持体との電位差及び距離に基づく電界
強度と、前記制御電極と担持体との電位差及び距離に基
づく電界強度とによって形成される前記担持体表面の顕
像剤に働く電界強度Ｅ０（Ｖ／ｍｍ）と、前記顕像剤の
嵩比重ＡＤ（ｇ／ｃｃ）がＥ０＞２．５−４×ＡＤの関係を有する任意の顕像剤を用いることを特徴とする
画像形成装置。
【請求項３】前記供給手段は、複数のカラーの顕像剤をそれぞれ担持する複数の担持体
を具備することを特徴とする請求項２記載の画像形成装
置。