JP3319936B2 - 画像形成装置 - Google Patents

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、顕像化粒子を飛翔させるこ
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】近年、画像信号を紙等の記録媒体上に可
視像として出力する画像形成装置として、例えば特開平
６−１５５７９８号公報のように顕像化粒子であるトナ
ーに電界を付与してトナーを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直接付着させることによ
り、トナ一像を該記録媒体上に直接形成する画像形成装
置が提案されている。

【０００３】上記従来の画像形成装置について、図７を
参照しながら以下に説明する。

【０００４】上記従来の画像形成装置は、図７に示すよ
うに、トナー供給部５２と印刷部５３とを有する画像形
成部５１を備えており、トナー７１を飛翔させて記録媒
体である用紙５５に付着させるとともに、上記トナー７
１の飛翔を画像信号に基づいて制御することにより、用
紙５５上に画像を直接形成するようになっている。

【０００５】トナー供給部５２は、負帯電の顕像化粒子
としてのトナー７１が収容されているトナー収容箱７
０、及び、トナー７１を磁気力により担持するトナー担
持体７２からなる。トナー担持体７２は接地されてお
り、図中、矢印Ｅ方向にその表面での速度が３０ｍｍ／
ｓｅｃで回転する。トナー７１は、平均粒径が１０μｍ
の磁性トナーであり、周知の技術によって帯電量が−４
μＣ／ｇ〜−５μＣｇとなるように電荷が付与されてい
る。また、トナー７１は、トナー担持体７２の外周面に
平均厚さ８０μｍで担持されている。

【０００６】画像形成部５１の印刷部５３は、直径５０
ｍｍのアルミニウム管からなる対向電極７５と、該対向
電極７５と上記トナー担持体７２との間に設けられた制
御電極７６とを備えている。上記対向電極７５は、トナ
ー担持体７２の外周面からの距離が１ｍｍとなるように
設けられている。対向電極７５は、直流電源部８０によ
り２ｋＶの高圧が印加されており、図中、矢印Ｆ方向に
その表面での速度が３０ｍｍ／ｓｅｃでトナー担持体７
２と同じ速度で回転する。つまり、対向電極７５とトナ
ー担持体７２との間には、トナー担持体７２に担持され
たトナー７１を対向電極７５方向に飛翔させるのに必要
な電界が付与されている。

【０００７】上記制御電極７６は、対向電極７５表面の
接線方向と平行をなしかつ対向電極７５と対向して２次
元的に広がっており、トナー担持体７２から対向電極７
５方向へのトナー流が通過可能な構造となっている。そ
して、この制御電極７６に供給される電位により、トナ
ー担持体７２と対向電極７５との間に付与された電界が
変化し、トナー担持体７２から対向電極７５へのトナー
７１の飛翔が制御される。

【０００８】上記制御電極７６は、トナー担持体７２の
外周面からの距離が１００μｍとなるように設けられて
いる。制御電極７６は、厚さ５０μｍのフレキシブルプ
リント基板（ＦＰＣ）７６ａ、及び、厚さ２０μｍの銅
箔からなるリング状電極７７・・・からなっている。基
板７６ａには、トナー７１の通過部となる直径１５０μ
ｍのゲート７９・・・が形成されており、これらゲート
７９・・・の周りに上記リング状電極７７・・・が設け
られている。上記各リング状電極７７は給電線及び高圧
ドライバーを介して制御電源部９１に電気的に接続され
ている。

【０００９】制御電源部９１（図８）はトナー７１がゲ
ート７９の通過を与える１５０Ｖの電位をリング状電極
７７に与える第一電源９２と、トナー７１がゲート７９
の通過を与えない−２００Ｖの電位をリング状電極７７
に与える第二電源９５と、プルアップ抵抗９３と電位切
り換え手段であるＦＥＴ９４と、画像信号制御回路９６
からなる。通常ＦＥＴ９４は画像信号制御回路９６によ
ってＯＮ状態となり、トナー７１がゲート７９の通過を
与えない電位がリング状電極７７に付与される。画像信
号制御回路９６によってＦＥＴ９４がＯＦＦ状態となる
とトナー７１がゲート７９の通過を与える電位がリング
状電極７７に与えられる。

【００１０】リング状電極７７・・・には、制御電源部
９１により、画像信号に応じた電圧が印加される。つま
り、制御電源部９１は、リング状電極７７・・・に対
し、トナー担持体７２に担持されたトナー７１を対向電
極７５方向に通過させる場合には１５０Ｖを３００μｓ
ｅｃの間印加し、通過させない場合には−２００Ｖを印
加するようになっている。このように、制御電極７６へ
の付与電位を画像信号に応じて制御し、対向電極７５に
おけるトナー担持体７２との対向面側に用紙５５を配す
ると、用紙５５の表面に画像信号に応じたトナー像が直
接形成される。

【００１１】上記トナー担持体７２の回転、対向電極７
５の回転、制御電極７６へのトナー７１を通過させない
電位の印加、対向電極７５への高圧の印加は、単一のト
リガーによってほぼ同時に印加される。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の画像形成装
置において、制御電極７６のリング状電極７７にはトナ
ー７１を通過させる電位より、トナー７１を通過させな
い電位を印加する時間がかなり長い。特に制御電極７６
がマトリックスドライブを使用した制御を使用している
場合やカラー画像を形成する装置ならばほとんどがトナ
ー７１を通過させない電位が印加されているのでＦＥＴ
９４には常に電流が流れる。

【００１３】このために消費電力が大きいうえにＦＥＴ
９４が発熱して制御動作が不安定になる。または、冷却
のためにファンや放熱板を必要とする或いはエアフロー
を確保するためのダクトを形成するなど装置の複雑化・
部品点数の増加・コストアップなどを招来する。

【００１４】また、電流は使用するプルアップ抵抗の抵
抗値にも由来するがプルアップ抵抗の抵抗値を大きくす
ることは限界がある。例えば必要な抵抗の数は制御電極
７６にある電極の数だけ必要となり、上記従来技術では
Ａ４サイズの２１０ｍｍに３００ＤＰＩの解像度で印字
する場合に２５６０個が必要となる。これだけの量を装
置内に配置するにはスペースの問題から使用する抵抗値
に制限が生じるほか抵抗値がある程度以上大きくなると
大幅なコストアップを容易に招来する。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、請求項１記載の画像形成装置は、顕像化粒子を担
持する担持体と、該担持体に対向配置された対向電極
と、これら担持体と対向電極との間に配置され、顕像化
粒子の通過部となる複数個のゲートを有する制御電極
と、上記担持体と対向電極との間に所定の電位差を生じ
させる電位を付与すると共に、上記制御電極に付与する
電位を変化させることにより顕像化粒子の上記ゲートの
通過を制御して記録媒体に画像を形成する制御手段とを
備えた画像形成装置において、上記制御手段は、上記制
御電極のゲートを上記顕像化粒子が通過する状態を与え
る第一電位を供給する第一電源手段と、上記制御電極の
ゲートを上記顕像化粒子が通過しない状態を与える第二
電位を供給する第二電源手段の少なくとも２個以上の電
源手段と、上記第一，第二電位を含む複数の電位を切り
替えて制御電極に上記電位の１個を印加する電位切り換
え手段とからなり、上記第二電位が少なくとも抵抗素子
を介して上記電位切り換え手段に付与され、上記電位切
り換え手段はＦＥＴからなり、上記制御電極のゲートに
対し、該ＦＥＴがＯＮ状態のときに上記第一電位、上記
ＦＥＴがＯＦＦ状態のときに上記第二電位へ各々切り換
えることを特徴とする画像形成装置である。

【００１６】請求項２記載の画像形成装置は、上記担持
体の表面に速度を与える駆動手段を設け、上記制御電極
を、印加される電位に基づいてお互いに対応する開口部
を介して顕像化粒子の記録媒体への飛翔をそれぞれ選択
的に制御する複数の電極からなる第一及び第二電極群か
ら形成し、上記制御手段は、上記第一及び第二電極群の
対応する電極に所定の電位を印加して顕像化粒子の上記
ゲートの通過を制御して上記記録媒体に画像を形成させ
たことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置であ
る。

【００１７】

【発明の実施の形態】本発明の一実施例について図１乃
至図６に基づいて説明すれば、以下の通りである。尚、
以下の説明においては、負帯電のトナーに対応する構成
を備えた画像形成装置について詳述するが、正帯電のト
ナーを使用する場合には、それに応じて適宜各印加電圧
の極性を設定すればよい。

【００１８】本実施例にかかる画像形成装置の各要素に
ついて概要を説明する。

【００１９】本実施例の画像形成装置は、図１に示すよ
うに、トナー供給部２と印刷部３とを有する画像形成部
１を備えている。この画像形成部１は、画像信号に応じ
た画像を、顕像化粒子としてのトナー２１を使用して記
録媒体である用紙５上に顕像化するものである。つま
り、本画像形成装置は、トナー２１を飛翔させて用紙５
に付着させると共に、上記トナー２１の飛翔を画像信号
に基づいて制御することにより用紙５上に画像を直接形
成するものである。

【００２０】上記画像形成部１への用紙５の入紙側に
は、給紙装置１０が設けられている。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、この用紙カセット４から用紙５を送り出すピックア
ップローラ６、供給された用紙５をガイドする給紙ガイ
ド７からなる。また、給紙装置１０は、用紙５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６は、図示しない駆動装
置によって回転駆動される。

【００２１】また、画像形成部１からの用紙の出紙側に
は、画像形成部１にて用紙５上に形成されたトナー像を
加熱および加圧することにより用紙５に定着させる定着
部１１が設けられている。定着部１１は、加熱ローラ１
２、ヒータ１３、加圧ローラ１４、温度センサ１５、お
よび、温度制御回路８０からなる。加熱ローラ１２は例
えば厚さ２ｍｍのアルミニウム管からなる。ヒータ１３
は、例えばハロゲンランプからなり、加熱ローラ１２に
内蔵されている。加圧ローラ１４は、例えばシリコーン
樹脂からなる。

【００２２】そして、互いに対向して設けられた上記加
熱ローラ１２および加圧ローラ１４には、用紙５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。

【００２３】温度センサ１５は、加熱ローラ１２表面の
温度を測定する。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ＯＮ／ＯＦＦ等を制御し、加熱ローラ１
２表面の温度を例えば１５０℃に保持する。また、定着
部１１は、用紙５が排出されたことを検出する排紙セン
サ（図示せず）を備えている。

【００２４】尚、加熱ローラ１２、ヒータ１３、加圧ロ
ーラ１４等の材質は、特に限定されるものではない。ま
た、加熱ローラ１２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１１は、用紙５を加熱若しく
は加圧することによりトナー像を定着させる構成となっ
ていてもよい。

【００２５】また、図示しないが、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、および排出された用紙
５を受ける排紙トレイが設けられている。上記の加熱ロ
ーラ１２、加圧ローラ１４、および排紙ローラは、図示
しない駆動装置によって回転駆動される。

【００２６】画像形成部１のトナー供給部２は、顕像化
粒子としてのトナー２１が収容されているトナー収容槽
２０、トナー２１を磁気力により担持する円筒状の担持
体（スリーブ）としてのトナー担持体２２、および、ト
ナー収容槽２０が内部に設けられ、トナー２１を帯電さ
せると共に、トナー担持体２２の外周面に担持されるト
ナー層の厚さを規制するドクターブレード２３からな
る。ドクターブレード２３は、トナー担持体２２の回転
方向における上流側に、トナー担持体２２の外周面から
の距離が例えば６０μｍとなるように設けられている。
トナー２１は、例えば平均粒径が６μｍの磁性トナーで
あり、ドクターブレード２３により、例えば帯電量が−
４μＣ／ｇ〜−５μＣ／ｇとなるように電荷が付与され
ている。

【００２７】尚、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。またト
ナー２１の平均粒径や帯電量等は、特に限定されるもの
ではない。

【００２８】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、図中、矢印Ａ方向に例えばその表面
での速度が１００ｍｍ／ｓｅｃで回転する。また、トナ
ー担持体２２は接地されると共に、トナー担持体２２内
部におけるドクターブレード２３と対向する位置およ
び、制御電極２６（後述する）と対向する位置に、図示
しない磁石が配置されている。これにより、トナー担持
体２２は、その外周面にトナー２１を担持することがで
きるようになっている。また、トナー担持体２２の外周
面に担持されたトナー２１は、該外周面における上記位
置に対応する位置で穂立ちを形成する。

【００２９】尚、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。また、トナー担持体２２は、
磁気力によりトナー２１を担持する代わりに、電気力、
または、電気力および磁気力により担持する構成となっ
ていてもよい。

【００３０】顕像形成部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と除電
ブラシ２８に除電電位を与える除電電源１７、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、該帯電ブラシ８を駆動する駆
動手段（不図示）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，１６ｂとクリーナ
ーブレード１９を備えている。

【００３１】上記の対向電極２５は、トナー担持体２２
の外周面からの距離が例えば１ｍｍとなるように設けら
れている。誘電体ベルト２４はポリフッ化ビニリデン
（ＰＶＤＦ）を基材とし、体積抵抗率で１０¹⁴Ω・ｃ
ｍ、厚さが７５μｍである。該誘電体ベルト２４は図示
しない駆動装置によって駆動され、図中矢印方向に例え
ばその表面での速度が３０ｍｍ／ｓｅｃで回転する。

【００３２】また、対向電極２５には、高圧電源（制御
手段）３０により、例えば２．３ｋＶの高圧が印加され
ている。つまり、対向電極２５とトナー担持体２２との
間には、高圧電源部３０から印加される高圧により、ト
ナー担持体２２に担持されたトナー２１を対向電極２５
方向に飛翔させるのに必要な電界が付与されている。

【００３３】上記除電ブラシ２８は誘電体ベルト２４の
回転方向における制御電極２６下流側に該誘電体ベルト
２４に圧接するようにして設けられている。除電ブラシ
２８は除電電源１７によって除電電位２．５ｋＶが印加
され、誘電体ベルト２４表面に存在する不要電荷を除電
する。

【００３４】上記のクリーニングプレード１９は、例え
ば、紙詰まり（ペーパージャム）等の不測の事態が生じ
て対向電極２５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。

【００３５】尚、対向電極２５の材質は、特に限定され
るものではない。また、対向電極２５とトナー担持体２
２との距離は、特に限定されるものではない。さらに、
対向電極２５の回転速度や、印加される電圧は、特に限
定されるものではない。

【００３６】また、図示しないが、本画像形成装置は、
制御回路として、画像形成装置全体を制御する主制御部
と、原稿等の画像を読み取る画像読み取り装置から得ら
れた面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、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
御ユニツトとを設えている。

【００３７】上記制御電極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２１の流通が通過可能な構造となって
いる。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と対向電極２５との間に付与され
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２１の飛翔が制御される。

【００３８】上記制御電極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。図２に示すように、制御電極２６は、絶縁性の基板
２６ａ、高圧ドライバ（図示せず）、および、各々独立
したリング状の導電体、即ちリング状電極２７・・・か
らなっている。基板２６ａは、例えばポリイミド樹脂か
らなり、厚さ２５μｍに形成されている。

【００３９】また、基板２６ａには、後述するゲート２
９・・・となるべき孔が形成されている。リング状電極
２７・・・は、例えば銅箔からなり、該基板２６ａにお
けるトナー担持体２２側表面、即ち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。

【００４０】各リング状電極２７は、例えば直径２２０
μｍ、厚さ３０μｍに形成されている。また、各リング
状電極２７の開口部は、例えば直径２００μｍに形成さ
れており、トナー担持体２２から対向電極２５へ飛翔す
るトナー２１の通過部となっている。以下、この通過部
をゲート２９と称することとする。

【００４１】尚、制御電極２６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。また、ゲート２
９・・・の大きさや、基板２６ａおよびリング状電極２
７・・・の材質や厚さ等は、特に限定されるものではな
い。

【００４２】上記ゲート２９・・・、即ちリング状電極
２７・・・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２８および高圧ドライバ（図
示せず）を介して制御電源部３１に電気的に接続されて
いる。上記個数は、解像度３００ＤＰＩ（dot per inc
h）でＡ４判の用紙の横幅に相当する。尚、リング状電
極２７・・・の個数は、特に限定されるものではない。

【００４３】また、上記リング状電極２７・・・表面お
よび給電線２８表面は、厚さ３０μｍの絶縁体層（図示
せず）で覆われており、これにより、リング状電極２７
・・・同士の絶縁性、給電線２８・・・同士の絶縁性、
および、互いに接続されていないリング状電極２７・・
・と給電線２８・・・との間の絶縁性が確保されてい
る。尚、絶縁体層の材質や厚さ等は、特に限定されるも
のではない。

【００４４】制御電極２６のリング状電極２７・・・に
は、制御電源部（制御手段）３１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、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
過させる場合には例えば１５０Ｖを印加し、通過させな
い場合には例えば−２００Ｖを印加するようになってい
る。

【００４５】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。尚、制
御電源部３１は、図示しない画像形成制御ユニットから
送られてくる制御電極制御信号によって制御されてい
る。

【００４６】次に、本画像形成装置による画像形成動作
を図６を利用して説明する。

【００４７】先ず、例えば、画像読取り部に複写すべき
原稿が載置され、コピースタートボタン（図示せず）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
作を開始させる。即ち、画像読み取り部によって原稿画
像が読み取られ（Ｓ１）、その画像デー夕が画像処理部
で処理され（Ｓ２）、画像メモリに記憶される画像メモ
リに記憶された画像デ一夕が（Ｓ３）、画像形成制御ユ
ニツトに転送され（Ｓ４）、画像形成制御ユニツトで
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し始める（Ｓ５）。

【００４８】また、画像形成制御ユニツトは、所定量の
上記制御電極制御信号を得ると（Ｓ６）、スリーブが回
転し（Ｓ７）、−２００Ｖが印加され（Ｓ８）、対向電
極２５，帯電ローラー，除電ローラーが所定量に制御さ
れると共に（Ｓ９）、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図１に示すピックアップロ
ーラ６により、用紙カセツト４内の用紙５が画像形成部
１方向へ送り出されると共に（Ｓ１０）、正常な給紙状
態であることが給紙センサにて検出される（Ｓ１１）。
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
電ブラシ８と支持部材１６の間に搬送される。支持部材
１６には高圧電源３０によって対向電極２５と同電位が
印加される（Ｓ１２）。

【００４９】帯電ブラシ８には帯電電源１８によって帯
電電位として１．２ｋＶが印加される。用紙５は帯電ブ
ラシ８と支持部材１６の電位差による電荷を供給され静
電気的に吸着されたまま画像形成部１の印刷部３におけ
る誘電体ベルト２４のトナー担持体２２との対向面側に
搬送される。尚、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。

【００５０】その後、画像形成制御ユニットは、上記の
制御電極制御信号を制御電源部３１に供拾する。この制
御電極制御信号の供給は、上記帯電ブラシ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行われ
る。制御電源部３１は、上記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。

【００５１】つまり、制御電源部３１から適宜所定のリ
ング状電極２７に１５０Ｖもしくは−２００Ｖの電圧が
印加され、制御電極２６付近の電界が制御される。即
ち、制御電極２６のゲート２９において、画像データに
応じてトナー担持体２２から対向電極２５へのトナー２
１の飛翔の阻止とその解除とが適宜行われる。これによ
り、対向電極２５の回転によって出紙側に向かって３０
ｍｍ／ｓｅｃの速度で移動している用紙５上に、画像信
号に応じたトナー像が形成される。

【００５２】トナー像が形成された用紙５は支持部材１
６ｂの持つ極率で誘電体ベルト２４から剥離されて定着
部１１に搬送されたのちに、この定着部１１でトナー像
が用紙５に定着される。トナー像が定着された用紙５
は、排紙ローラにて紙トレイ上に排出されると共に、正
常に排出されたことを排紙センサにて検出される。この
検出動作に基づいて、主制御部が印刷動作の正常な終了
を判断する。

【００５３】以上の画像形成動作により、用紙５上に良
好な画像が形成される。本画像形成装置は、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で用いら
れている感光体や誘電体ドラム等の顕像体が不用となっ
ている。従って、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、画像の劣化を生じない。この
ため、装置の信頼性が向上する。また、装置の構成が簡
単化されると共に、部品点数が削減されるので、小型化
および低廉化が可能となる。

【００５４】前記したように、トナー担持体２２は接地
されており、一方、対向電極２５と支持部材１６ａは
２．３ｋＶ、帯電ブラシ８には１．２ｋＶの高圧が印加
されている。従って、帯電ブラシ８と支持部材１６ａの
間の電位差によって帯電ブラシ８と誘電体ベルト２４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。

【００５５】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。

【００５６】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１５０Ｖの電圧を一画素あたり１５０μ
ｓｅｃ印加し、トナー２１がゲート２９を通過させない
場合は−２００Ｖの電位を印加する。

【００５７】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。

【００５８】尚、上記の説明においては、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の場合を一例に挙げたが、
該電位は、トナー２１の所望した飛翔制御を行えるな
ら、特に限定されるものではない。同様に対向電極２５
の印加電位と帯電ブラシ８に印加する電位及びゲート２
９直下での用紙５の表面電位もまたトナー２１の所望し
た飛翔制御を行えるなら、特に限定されるものではな
い。

【００５９】上記実施例では制御電極２６のリング状電
極２７に印加する電位を変化させることにより、制御電
極２６のゲート２９近傍における等電位面の膨らみの度
合いを変化させることができる。つまり、ゲート２９を
通過するトナー２１に対して作用する電気力を変化させ
ることができる。このため、制御電源部３ｌにより付与
する電位を適宜変化させることにより、用紙５上に形成
される画像のドット径（ＦＬ）を任意に調節することが
できる。

【００６０】尚、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。

【００６１】次に、制御電源部３１である制御回路につ
いて説明を加える。

【００６２】図５に制御電源部３１の中の１チャンネル
８１を示す。図５のように制御電源部３１にはトナー２
１がゲート２９の通過を与える１５０Ｖの電位をリング
状電極２７に与える第一電源８５と、トナー２１がゲー
ト２９の通過を与えない−２００Ｖの電位をリング状電
極２７に与える第二電源８４と、１ＭΩのプルアップ抵
抗８３と電位切り換え手段であるＦＥＴ８８と、内部に
フォトカプラ（不図示）を有する画像信号制御回路８６
とからなる。通常ＦＥＴ８８は画像信号制御回路８６に
よってＯＮ状態となり、トナー２１がゲート２９の通過
を与えない電位がリング状電極２７に付与される。画像
信号制御回路８６によってＦＥＴ８８がＯＮ状態となる
とトナー２１がゲート２９の通過を与える電位がリング
状電極２７に与えられる。

【００６３】リング状電極２７・・・には、制御電源部
３１により図３の如く画像信号に応じた電圧が印加され
る。つまり、制御回路８１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方向に通過させる場合には１５０Ｖを１５０
μｓｅｃの間印加し、通過させない場合には−２００Ｖ
を印加するようになっている。このように、制御電極２
６への付与電位を画像信号に応じて制御し、対向電極２
５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直
接形成される。

【００６４】前述の従来技術ではトナー２１を飛翔させ
ない電位（−２００Ｖ）はＦＥＴ９４がＯＮ状態で印加
される。ＦＥＴ９４がＯＮならばＦＥＴ９４には電源９
２から電源９５への電流が流れ、ＦＥＴ９４は発熱を生
じる。

【００６５】従来技術や本実施例のような画像形成装置
では印字動作開始から印字終了までの間ではトナー２１
を飛翔させる時間以外は常にトナー２１を飛翔させない
電位を印加する。例えば、通常の文書データを印字する
場合はほとんどの時間において、トナー２１を飛翔しな
い電位（−２００Ｖ）が印加されている。従って、電圧
切り換え手段が従来のような構成ではほとんどの時間に
おいてＦＥＴ９４には電流が流れてほとんどの時間にお
いて発熱が生じる。

【００６６】発熱の回避策としてプルアップ抵抗の抵抗
値を高くして電流値を小さくすることが考えられるが、
抵抗はＦＥＴ９５の数（上記従来技術では２５６０個）
だけ必要でスペースの問題からむやみに大きくすること
ができない。更に、抵抗の大きさを変えないで大きな抵
抗値を有するものを使用することが可能であるがこの場
合は単純に抵抗のコストアップとなる。

【００６７】また、ＦＥＴ９４は電極の数（２５６０
個）だけ必要なのでプルアップ抵抗を大きくして電流値
を抑えて発熱を小さくしても、ＦＥＴ８８の数が多いの
で僅かな発熱でも全体から見ると無視できなくなる。こ
のためにＦＥＴ９４を冷却するファンや放熱板等を別途
設ける必要があった。

【００６８】しかし、本実施例では図５のようにトナー
２１が飛翔しないような電位をＦＥＴ８８がＯＦＦの状
態で印加できるのでＦＥＴ８８に流れる電流はトナー２
１が飛翔しない電位の印加時には全く流れず発熱が一切
ない。逆に、トナー２１が飛翔する電位を印加した場合
は、ＦＥＴ８８がＯＮとなって電流が流れるがこの時間
は上述のごとく１ドット当たり１５０μｓｅｃであって
非常に短く上記の従来技術に比較すると印字動作の内の
発熱が生じる時間は極く僅かになって格段に発熱が妨げ
られ、上記のようなＦＥＴ８８の発熱に由来する冷却手
段が不要となる。

【００６９】また、本実施例においては、制御電極２６
がリング状電極２７・・・を備えた構成である場合を例
に挙げて説明したが、制御電極２６の構成は特に限定さ
れるものではない。

【００７０】例えば、図４のようにリング状電極２７・
・・を設ける代わりに、制御電極２６の基板２６ａの両
面に複数本の帯状の行電極２７ａ，列電極２７ｂをマト
リックス状となるように設け、互いに交差する該帯状電
極に印加する電圧を制御することにより、トナー担持体
２２から対向電極２５へのトナー２１の飛翔を制御する
マトリックス制御構成とすることもできる。

【００７１】更に、本実施例ではモノクロの単色印字の
画像形成装置であったが複数のトナー供給部２ａ，２
ｂ，２ｃ，２ｄ・・・と印刷部３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ
・・・を備え、それぞれのトナー供給部２ａ，２ｂ，２
ｃ，２ｄ・・・にカラートナー、例えば、イエロー，マ
ゼンダ，シアン，ブラックを使用したカラー画像形成装
置を形成してもよい。

【００７２】このようなマトリックス制御を適用した電
極やカラー画像形成装置では上述のようなトナー２１を
飛翔しない電位を印加する時間が更に長くなる。例え
ば、カラー画像形成の場合、単色（例えばブラック）の
画像データが入力された場合は、他の色の（イエロー，
マゼンダ，シアン）のトナー供給部に対抗する制御電極
２６には常にトナー２１を飛翔させない電位が印加され
続ける。このような場合には本発明は更に有効となる。

【００７３】尚、本実施例においては、顕像化粒子がト
ナーである場合を例に挙げて説明したが、顕像化粒子は
インク等であってもよい。更に、トナー供給部２の構成
をイオンフロー法を適用した構成とすることも可能であ
る。つまり、画像形成部は、コロナ帯電器等のイオン源
を備えた構成となってもよい。この場合においても、上
記と同様の作用・効果を奏することができる。

【００７４】本発明にかかる画像形成装置は、例えば、
ディジタル複写機及びファクシミリ装置の印字部や、デ
ィジタルプリンタ，プロッタ等に好適に適用することが
できる。

【００７５】

【発明の効果】従来の画像形成装置においては、制御電
極のリング状電極にはトナーを通過させる電位より、ト
ナーを通過させない電位を印加する時間がかなり長い。
特に制御電極７６がマトリックスドライブを使用した制
御を使用している場合やカラー画像を形成する装置なら
ばほとんどがトナー７１を通過させない電位が印加され
ているのでＦＥＴ９４には常に電流が流れる。このため
に消費電力が大きいうえにＦＥＴが発熱して制御動作が
不安定になる。または、冷却のためにファンや放熱板を
必要とする或いはエアフローを確保するためのダクトを
形成するなど装置の複雑化・部品点数の増加・コストア
ップなどを招来する。また、電流は使用するプルアップ
抵抗の抵抗値にも由来するがプルアップ抵抗の抵抗値を
大きくすることは限界がある。例えば必要な抵抗の数は
制御電極７６にある電極の数だけ必要となり、上記従来
技術ではＡ４サイズの２１０ｍｍに３００ＤＰＩの解像
度で印字する場合に２５６０個が必要となる。これだけ
の量を装置内に配置するにはスペースの問題から使用す
る抵抗値に制限が生じるほか抵抗値がある程度以上大き
くなると大幅なコストアップを容易に招来する。 しかし
ながら請求項１記載の本発明によれば、以上のように、
トナーがゲートを通過しない電位を抵抗素子を介せず直
接印加でき、ＦＥＴがＯＮ状態のときに第一電位、ＦＥ
ＴがＯＦＦ状態のときに第二電位へ各々切り換えるの
で、トナーがゲートを通過しない電位の印加時に電位切
り換え手段に電流が流れず、消費電力の省力化が可能な
うえに電流による発熱がないので、ドライバーの温度上
昇がない。これにより、ドライバーの誤動作がなく、放
熱板や冷却ファン等の冷却対策が必要なく、抵抗素子と
冷却手段に伴うコストアップと部品点数の増加が回避で
きる。

【００７６】更に、請求項２記載の本発明によれば、以
上のように、マトリックス制御を適用した制御電極を使
用した場合にトナーがゲートを通過しない電位を印加す
る時間が長くなっても、トナーがゲートを通過しない電
位の印加時に電位切り換え手段に電流が流れず、消費電
力の省力化が可能なうえに電流による発熱がないので、
ドライバーの温度上昇がない。これにより、ドライバー
の誤動作がなく、放熱板や冷却ファン等の冷却対策が必
要なく、抵抗素子と冷却手段に伴うコストアップと部品
点数の増加が回避できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例における画像形成装置の全体
構成を示す概略の説明図である。

【図２】上記画像形成装置が備える制御電極の要部の構
成を示す正面図である。

【図３】制御電極に印加される電位を説明する説明図で
ある。

【図４】マトリックス制御を使用した制御電極を説明す
る説明図である。

【図５】電位切り換え手段の１チャンネルを説明する説
明図である。

【図６】印字動作開始時の動作を説明する説明図であ
る。

【図７】従来の画像形成装置の全体構成を示す概略の説
明図である

【図８】図７の電位切り換え手段の１チャンネルを説明
する説明図である。

【符号の説明】

１ 画像形成部 ２ トナー供給部 ３ 印刷部 ５ 用紙（記録媒体） ６ ピックアップローラー ７ ガイド ８ 帯電ブラシ １０ 給紙装置 １１ 定着部 １２ 加熱ローラー １３ ヒーター １４ 加圧ローラー １５ 温度センサー １６ 支持部材 １７ 除電電源 １８ 帯電電源 １９ クリーニングブレード ２１ トナー（顕像化粒子） ２２ トナー担持体（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 ２７ リング状電極 ２８ 除電ブラシ ２９ ゲート ３０ 高圧電源部（制御手段） ３１ 制御電源部（制御手段） ８０ 温度制御手段 ８１ 制御電源の１チャンネル ８３ 抵抗 ８４ 電源 ８５ 電源 ８６ 画像信号制御回路 ８８ ＦＥＴ

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B41J 2/385 G03G 15/05

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 顕像化粒子を担持する担持体と、該担持
   体に対向配置された対向電極と、これら担持体と対向電
   極との間に配置され、顕像化粒子の通過部となる複数個
   のゲートを有する制御電極と、上記担持体と対向電極と
   の間に所定の電位差を生じさせる電位を付与すると共
   に、上記制御電極に付与する電位を変化させることによ
   り顕像化粒子の上記ゲートの通過を制御して記録媒体に
   画像を形成する制御手段とを備えた画像形成装置におい
   て、 上記制御手段は、上記制御電極のゲートを上記顕像化粒
   子が通過する状態を与える第一電位を供給する第一電源
   手段と、上記制御電極のゲートを上記顕像化粒子が通過
   しない状態を与える第二電位を供給する第二電源手段の
   少なくとも２個以上の電源手段と、上記第一，第二電位
   を含む複数の電位を切り替えて制御電極に上記電位の１
   個を印加する電位切り換え手段とからなり、上記第二電
   位が少なくとも抵抗素子を介して上記電位切り換え手段
   に付与され、 上記電位切り換え手段はＦＥＴからなり、上記制御電極
   のゲートに対し、該ＦＥＴがＯＮ状態のときに上記第一
   電位、上記ＦＥＴがＯＦＦ状態のときに上記第二電位へ
   各々切り換える ことを特徴とする画像形成装置。
2. 【請求項２】 上記担持体の表面に速度を与える駆動手
   段を設け、 上記制御電極を、印加される電位に基づいてお互いに対
   応する開口部を介して顕像化粒子の記録媒体への飛翔を
   それぞれ選択的に制御する複数の電極からなる第一及び
   第二電極群から形成し、 上記制御手段は、上記第一及び第二電極群の対応する電
   極に所定の電位を印加して顕像化粒子の上記ゲートの通
   過を制御して上記記録媒体に画像を形成させたことを特
   徴とする請求項１記載の画像形成装置。