JP3502530B2

JP3502530B2 - 画像形成装置

Info

Publication number: JP3502530B2
Application number: JP20118097A
Authority: JP
Inventors: 大作今泉; 幸人西尾; 浩一藤田; 史郎若原
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1997-07-28
Filing date: 1997-07-28
Publication date: 2004-03-02
Anticipated expiration: 2017-07-28
Also published as: US6283583B1; JPH1142807A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、デジタル複写機，
ファクシミリ装置等の印字部や、デジタルプリンタ、プ
ロッタ等に適用され、顕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】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６−９１９１８号公報のように、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
の通気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ることにより、画像を記録
媒体上に直接形成する画像形成装置があった。

【０００３】また、例えば、制御電極そのものを絶縁性
基板上にそれぞれのトナー担持体に対して、少しでも近
づくように、トナー担持体−制御電極間の距離の近い方
は、対向電極寄りの絶縁性基板面に、また、遠い方では
トナー担持体寄りの絶縁性基板面にそれぞれ制御電極を
配したものが考えられていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような画像形成装置では、荷電粒子のゲート通過を制御
する制御手段が使用されており、ゲートと担持体の間に
形成される電界制御によって顕像剤の飛翔可否を制御
し、対向電極によって形成された強電界によって記録媒
体である用紙表面に顕像剤を到達させて画像を形成して
いた。

【０００５】このような画像形成装置は、上記ゲートと
担持体の間に形成される電界によって飛翔する荷電した
顕像剤量を制御している。したがって、電界の強度が異
なる場合は、飛翔する荷電した顕像剤量が異なるように
なる。

【０００６】このような画像形成装置において、荷電し
たトナー担持体として円筒形のスリーブ及び二次元的ゲ
ート配列を具備する制御電極の場合は、円筒の曲率によ
ってスリーブと制御電極の間隔が一定ではなく、端部に
おいては中央部よりも該制御電極との距離が大きくなっ
てしまう。

【０００７】したがって、端部では形成される電界が弱
くなり、ゲートを通過する顕像剤量や飛翔の軌跡が一定
でなくなるので、端部で形成されるドット濃度が薄くコ
ントラストを得にくく、中央部において濃くなるという
傾向が見られた。

【０００８】このために、端部において顕像剤通過時に
制御電極に印加する電位を大きくする等の工夫が行われ
ている。しかし、この場合には、例えば、顕像剤飛翔制
御電位を調整するために必要な電源の数が増加するだけ
でなく、この電位の差が、電位の切り換えを行うための
切換手段に用いられるＦＥＴ（電界効果型トランジス
タ）の耐圧を越える場合には、別途、より高耐圧のＦＥ
Ｔを使用しなければならず、回路の高耐圧の絶縁対策や
ＦＥＴのコストアップが不可避でり、部品点数の増加と
装置の大型化が避けられなくなる。

【０００９】ＦＥＴの耐圧をアップしないで、顕像剤飛
翔制御を行おうとすると、次のような問題を招く。

【００１０】ＦＥＴの耐圧をアップしないで、顕像剤飛
翔のための制御電極への印加電位を大きくすると、飛翔
に必要な電位（以後ＯＮ電位）、または、飛翔を与えな
い電位（以後ＯＦＦ電位）のいずれか一方を小さくしな
ければならない。ＯＦＦ電位としてより高い電位を印加
すると、ＯＮ電位を小さくしなければならず、充分な顕
像剤の飛翔が生ぜずコントラストのないぼやけた画像と
なってしまう。

【００１１】逆に、ＯＮ電位を充分にするとＯＦＦ電位
を抑えなければならず、この場合には、顕像剤飛翔阻止
が不充分となるためかぶりが生じ、コントラストが得ら
れず画像形成が良好ではなくなってしまう。さらに、カ
ラー画像形成装置においては、ドットの形成のみならず
所望のトナー飛翔が得られないことに起因して色再現特
性が劣化し、その結果画像劣化を招いてしまう。

【００１２】このために、上記のような画像形成装置で
は、制御電極への印加電位のタイミングを変化させる試
みがなされている。上記の画像形成装置では、制御電極
への電位を変える必要はなくなるため、上記の問題とは
異なり、制御電極毎に印加電位のタイミングを変えるた
めの機構が具備されている必要が生じ、部品点数の増加
に伴うコストアップや装置の大型化が避けられなくな
る。

【００１３】上記の画像形成装置では、担持体と対向電
極との間に形成される電界を一定となるようにするため
に、絶縁性基板ごと担持体スリーブの曲率に沿うように
構成することで、担持体と対向電極との距離を一定に保
ち該電界を一定にする方法がある。

【００１４】しかし、担持体と絶縁性基板とを精度良く
設置することは困難であり、精度の悪い設置をしてしま
った場合には、絶縁性基板とトナー担持体表面とが接触
し、担持されていた顕像剤層を破壊してしまう。この場
合には、上記のような問題を発生させるほかに、顕像剤
層の状態が変化するので、所望の顕像剤飛翔制御が得ら
れず。良好な画像形成が困難となる。この場合にも、カ
ラー画像形成装置の場合は、上記と同様にカラーの色再
現が不充分となって画像劣化を招き、実際の装置への設
置はより困難であるという問題となる。

【００１５】また、上記の画像形成装置において、担持
体と対向電極との間に形成される電界を、端部と中央部
とで一定となるようにする方法として、担持体と制御電
極との位置関係を端部と中央部とで等しくなるようにす
るために、中央部では絶縁性基板の顕像剤通過ゲートの
担持体から遠い方に制御電極を配し、端部においては絶
縁性基板の顕像剤通過ゲートの担持体に近い方に制御電
極をそれぞれ配することにより、電界の不均一性をなく
し、トナー濃度差の問題を解決する試みがなされてい
る。

【００１６】この場合においては、制御電極を制御する
ための制御系を中央部制御用と端部制御用とをそれぞれ
別個に絶縁性基板上に設けるか、或いは、絶縁性基板両
面に制御電極用の配線を施す必要があり、画像形成装置
全体として装置が複雑化し、部品点数も増えコストアッ
プが不可避になるばかりでなく、両面に配線を施す関係
により制御電極制御用ＩＣを両面に取り付ける必要が生
じた場合などには、片面だけの取り付けで済む場合と比
較すると、画像形成機構の装置への取り付けが行いにく
いなどの問題が生じる。

【００１７】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の画像形成
装置は、少なくとも１色の顕像剤を担持する円筒状の担
持体を有する供給手段と、上記担持体に対向配置された
対向電極と、上記担持体と対向電極との間に電位差を発
生させる高電圧を供給する高圧電源手段と、上記担持体
と対向電極との間に配置された絶縁性基板、該絶縁性基
板に設けられた顕像剤の通過部となる複数個のゲート、
該複数のゲートの周囲に設けられた少なくとも１個以上
の電極郡とからなる制御電極、該制御電極の各電極に複
数の電位状態を与える制御回路、からなる制御手段と、
上記制御手段によって上記電極群の対応する電極に所定
の電位を印加することにより顕像剤の上記ゲートの通過
を制御して、上記対向電極に搬送された記録媒体表面に
画像を形成する画像形成装置において、上記絶縁性基板
の上記円筒状の担持体と対向する所定位置に、上記ゲー
トを通過する顕像剤の量を制御する電界の強度を調整す
べく、上記絶縁性基板の各ゲート位置での電界の強度が
均一になるようにフロート電極を設けたことを特徴とす
る。

【００１８】請求項２記載の画像形成装置は、上記担持
体と対向電極との間に形成される電界が、任意の上記ゲ
ートの開口部と上記担持体との距離に応じて上記フロー
ト電極の厚さを調整することによって制御されている。

【００１９】請求項３記載の画像形成装置は、上記担持
体と対向電極との間に形成される電界が、上記フロート
電極と上記担持体との上記電極群に対する相対位置によ
って制御されている。

【００２０】請求項４記載の画像形成装置は、上記担持
体と対向電極との間に形成される電界が、制御電極を有
する絶縁性板の厚さによって制御されている。

【００２１】

【発明の実施の形態】本発明の画像形成装置を搭載した
プリンタの実施形態１を図１及び図２の断面図を用いて
説明する。

【００２２】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。

【００２３】図２のように、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像化するものであ
る。つまり、本画像形成装置は、トナーを飛翔させて用
紙に付着させるとともに、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用紙上に画像を直接形成する
ものである。

【００２４】上記画像形成部１への用紙の入紙側には、
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。

【００２５】また、画像形成部１からの用紙５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。

【００２６】定着部１１は、加熱ローラ１２、ヒータ１
３、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２
ｍｍ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。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。

【００２７】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。

【００２８】尚、定着部１１は、用紙５を加熱定着もし
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。

【００２９】また、図示しないが、定着部１１からの用
紙５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。

【００３０】画像形成部１のトナー供給部２は、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が内部に設けられ、トナー２１を
帯電させるとともに、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。

【００３１】ドクターブレード２３は、トナー担持体２
２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。

【００３２】トナー担持体２２は、図示しない駆動装置
によって、図中、矢印Ａ方向に駆動され回転する。ま
た、トナー担持体２２は接地されるとともに、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、この外周面における位置に
対応する位置で穂立ちを形成する。

【００３３】尚、トナー担持体２２は、磁気力によりト
ナー２１を担持する変わりに、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。

【００３４】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、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，１６ｂとクリー
ナーブレード１９を備えている。

【００３５】上記対向電極２５は、トナー担持体２２の
外周面からの距離が例えば１．１ｍｍとなるように設け
られている。誘電体ベルト２４はＰＶＤＦ（ポリフッ化
ビニリデン）を基材とし、体積抵抗率で１０¹⁰Ω・ｃ
ｍ、厚さが７５μｍである。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。ま
た、対向電極２５には、高圧電源部（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２
２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。

【００３６】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の下流側に誘電体ベルト
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。

【００３７】上記クリーニングブレード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このトナー２
１によって汚染されることを防止する。

【００３８】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、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設けている。

【００３９】上記制御電極２６は、対向電極２５と平行
をなし且つ対向電極２５と対向して二次元的に広がって
おり、トナー担持体２２から対向電極２５方向へのトナ
ー２１が通過可能な構造となっている。そして、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２１の飛翔が制御される。

【００４０】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３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、すなわち、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。また、基板２
６ａには、後述するゲート２９となるべき孔が形成され
ている。

【００４１】リング状電極２７は、例えば厚さ１８μｍ
の銅同箔からなり、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。また、各リング状電極２７には開口部径
が２００μｍの開口部が設けられている。

【００４２】上記ゲート２９、すなわちリング状電極２
７に形成された孔は、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。

【００４３】そして、リング状電極２７表面及び給電線
４１表面は、厚さ３０μｍの絶縁体層２６ｃ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４１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４１との間の絶縁性及び上
記トナー担持体２２や対向電極２５との絶縁が確保され
ている。

【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、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方向に通過させる
場合（以後ＯＮ電位）には例えば１５０Ｖを印加し、通
過させない場合（以後ＯＦＦ電位）には例えば−２００
Ｖ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】上記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って、以下は
デジタルコピーの印字部分として使用した場合の画像形
成動作を図４を使用して行う。

【００４７】先ず、例えば、画像読み取り部に複写すべ
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。すなわち、画像読み取り部によって
原稿画像が読み取られ、その画像データが後述の画像処
理部で処理され、画像メモリに記憶された画像データ
が、画像形成制御ユニットに転送され、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し始める。

【００４８】また、画像形成制御ユニットは、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図２に示すピックア
ップローラ６により用紙カセット４内の用紙５が画像形
成部１方向へ送り出されるとともに、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。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。

【００４９】支持部材１６ａには高圧電源部３０によっ
て対向電極２５と同電位が印加される。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には支持部材１６ａの
電位差による電荷が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の制
御電極２６との対向面側に搬送される。尚、制御電極制
御信号の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に供給する。この制
御電極制御信号の供給は、上記の帯電ブラシ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。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の電位が
印加され、制御電極２６付近の電界が制御される。

【００５１】すなわち、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２１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表面の誘電体ベル
ト２４の移動によって出紙側に向かって３０ｍｍ／ｓｅ
ｃ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のもつ曲率で誘電体ベルト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、排紙ローラにて用紙トレイ上に排出されるととも
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要となっ
ている。

【００５４】したがって、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
構成が簡略化されるとともに、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っている。

【００５５】上記の実施形態１である画像形成装置をコ
ンピューターの出力端末機の印字部分として使用する場
合も、デジタルコピーの印字部分として使用する場合
も、処理する画像信号およびそのやり取りに相違がある
ものの画像形成動作方法そのものは何ら相違点を有しな
い。

【００５６】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。したがって、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。

【００５７】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おおむね２ｋＶとな
る。

【００５８】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。

【００５９】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。

【００６０】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に印加する電位およびゲート２９直下での
用紙５の表面電位もトナー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。

【００６１】本実施形態１におけるフロート電極３２に
ついて説明を加える。フロート電極３２を設けた場合の
画像形成部１の断面図を図６に示す。

【００６２】フロート電極３２の断面は図６のように制
御電極２６とのトナー担持体２２との間の距離に依存し
て異なっている。上記の各電極開口部は円形であるが、
これに限らず例えば楕円形状によるものであってもよ
い。例えば、リング状電極２７の形状が円形であってフ
ロート電極３２の開口部が楕円形状や方形形状でもよく
この逆でもよい。

【００６３】上記フロート電極３２は例えばエッチング
された銅箔からなる。フロート電極３２の製法や材質等
は特に限定されるものではない。尚、制御電極２６とト
ナー担持体２２の間の電界を均一にするフロート電極３
２のリング状電極の形状は本発明を逸脱しない限りにお
いて特に限定されるものではない。

【００６４】（動作原理）画像形成部１のゲート２９部
の拡大部分をフロート電極３２のあるなしの部位の夫々
を図７に示す。フロート電極３２がある場合とない場合
とを比較すると、フロート電極３２の分だけ担持体と絶
縁性基板との距離が短くなる。この状態を等価回路とし
て置き換えたものが図８である。該等価回路を利用して
動作原理を以下に説明する。

【００６５】まず、原理を示す図７の対応する部位に
ついての、誘電率、コンデンサ容量、電位差を図に示す
ように仮定する。フロート電極３２のあるなしの各条件
に同じ電圧Ｖが制御電極に印加された状態を図に示す。
その際の各コンデンサには以下の数１，数２に示すよう
な電位差を各々持つことになる。なお、図においてε ₁
は制御電極２６の絶縁基板の誘電率、ε ₂ は空気の誘電
率、ｄ _fe はフロート電極３２の厚さ（距離）である。

【００６６】

【数１】

【００６７】

【数２】

【００６８】以上の電位差からフロート電極３２のある
場合はフロート電極３２とトナー担持体２２との、ま
た、フロート電極３２のない場合は絶縁性基板とトナー
担持体２２との夫々の電界強度ＥｆおよびＥｎｆが、以
下の式である数３，数４のように表される。

【００６９】

【数３】

【００７０】

【数式４】

【００７１】以上のことから、フロート電極３２を設け
ることで、設けていない場合よりも顕像剤の飛翔量が多
くなることが説明できる。

【００７２】図９に実施形態２のフロート電極３２の形
態を示す。図９ではフロート電極３２の形状を制御電極
形状を多角形にした場合を示している。形状を変化させ
ることでフロート電極３２面とトナー担持体２２との電
界強度を変化させることができ、例えば、電界強度を強
めたい部位については電極面を配し、電界強度を強めた
くない部位については電極面を配しないような電極形状
とすることで、これを制御できる。

【００７３】尚、図９においては、電極面の形状を変化
させる方法を示したが、電極構造を二次元的に変化させ
ることに限定されるのではなく、例えば、三次元的な構
造を変化させることで形状を変化させる構成であっても
よく、この構造の変化の方法は特に限定されるものでは
ない。

【００７４】図１０にフロート電極３２の厚さを変えた
場合の実施形態３を示す。上記の動作原理で説明した通
りフロート電極３２面とトナー担持体２２との距離に比
例して電界強度が変化するので、フロート電極３２面と
トナー担持体２２との間の電界強度を強めたい場合は、
フロート電極３２の厚さを厚くすることで、それが可能
となる。トナー担持体２２が図１０に示すように曲率を
有する場合においては、端部と中央部ではフロート電極
３２面とトナー担持体２２との距離が異なるので、これ
の間の距離をフロート電極３２の高価で補正することが
できる。例えば、端部と中央部とのゲート中心間距離が
２ｍｍ、トナー担持体２２の直径が３０ｍｍの場合に厚
さ１５０μｍのフロート電極３２を設けることで、中央
部と端部との顕像化された画像の濃度がほぼ同じとな
り、良好な結果を得た。尚、フロート電極の厚さはこの
値に限定するわけではない。

【００７５】図１１にフロート電極３２の実施形態４を
示す。例えば、先のフロート電極３２の厚さを変化させ
る方法では、電極の製法によってはその厚さを制御しに
くいことが生じることがある。そのような際に絶縁性基
板をいく層かに分割して構成して、その絶縁性基板の厚
み毎に同じ厚さのフロート電極３２を配することで上記
と同様な効果を得ることができる。

【００７６】図１２にフロート電極３２の実施形態５を
示す。上記実施形態４は、絶縁性基板の厚みをトナー担
持体２２の曲率に沿って変化させつつ、且つ、その絶縁
性基板に同じ厚さのフロート電極３２を配することで、
上記フロート電極３２による効果を得るための方法であ
る。本実施形態５によれば、上記実施形態４を組み合わ
せることで、本発明の効果をより大きくすることがで
き、また細かな制御が可能となる。

【００７７】上記実施形態ではゲート２９の一つ一つを
それぞれ一つのリング状電極２７で制御するシングルド
ライブによる制御装置を例に挙げて説明しているが、制
御電極２６としてこれに限定されず、例えばマトリック
スドライブによる制御電極２６が使用可能であり、本発
明を良好に適用できる。マトリックスドライブによる制
御電極２６の実施形態６を図１３に示すが、マトリック
スドライブによる制御電極の形態はこれに限定されな
い。図１３ではリング状電極２７のかわりに帯状電極２
７ａ，２７ｂを配置している。制御電極２６のトナー担
持体２２側に帯状電極２７ｂを配置し、対向電極２５側
に帯状電極２７ａを配置する構成となっている。

【００７８】上記の不具合は白黒の画像形成装置の場
合を例に挙げて説明したが、カラー画像形成装置の場合
により顕著に現れる。カラー画像形成装置は、例えば複
数のトナー供給部（２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ）と印字部
（３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ）を備えた画像形成部（１
ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ）を配して、それぞれのトナー供
給部２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。

【００７９】上記のように、イエロー、マゼンダ、シ
アン、ブラックのトナーに対応し、本発明を施した画像
形成部（１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ）を配置し、それぞれ
のカラーの画像データに基づいてカラー画像形成が行わ
れる。その他の構成要素は図２と同じ構成としてもよ
い。このようなカラーの画像形成装置において本発明を
適用すると上記の不具合が一切発生しないので所望の色
再現と良好なカラー画像形成が得られる。

【００８０】さらに、上述したカラー画像形成装置にお
いて本発明による制御を個々の画像形成部１に対して行
ってもよく、この場合は各カラートナーの特性に応じて
より詳細な制御が可能で良好なカラー画像形成装置が実
現できる。

【００８１】尚、本実施形態において、顕像剤がトナー
２１である場合を例に挙げて説明したが、顕像剤はイン
ク等であってもよい。さらに、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１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。本実施
形態に係る画像形成装置は、例えば、デジタル複写機お
よびファクシミリ装置の印字部や、デジタルプリンタ、
プロッタ等に好適に適用することができる。

【００８２】

【発明の効果】請求項１の構成によれば、フロート電極
を利用することで特別な回路を使用することなく、制御
電極とトナー担持体との間の電界の不均一性を回避で
き、簡単な構成により電界の均一性を図ることができる
ので、部品点数の削減と装置の小型化／コストダウンが
可能となる。

【００８３】請求項２の構成によれば、絶縁性基板自身
の構造を変えることなく、本発明を適用すること、すな
わち、フロート電極を付与し、そのフロート電極の厚さ
を調整することで、制御電極とトナー担持体との距離が
異なる状況下においても、その間の電界強度を一定にす
ることができ、電界の不均一性を回避することができ
る。

【００８４】請求項３の構成によれば、フロート電極の
位置を調節することで、制御電極とトナー担持体との相
対的な位置関係を変化させて、制御電極とトナー担持体
との間の電界を制御することができ、電界の不均一性を
良好に回避することができる。

【００８５】請求項４の構成によれば、フロート電極の
厚さを変えることなく、絶縁性基板側の厚みを制御する
ことで、制御電極とトナー担持体との間の電界を制御す
ることができ、電界の不均一性を良好に回避することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態による印字部を有する画像形
成装置であるプリンタを示す概略断面図である。

【図２】本発明の実施形態１におけるプリンタを示す要
部概略断面図である。

【図３】図２の制御電極を示す平面図である。

【図４】本発明の実施形態１におけるプリンタの動作を
示すフローチャートである。

【図５】本発明の実施形態１におけるプリンタのフロー
ト電極を示す斜視図である。

【図６】本発明の実施形態１におけるプリンタのフロー
ト電極を示す断面図である。

【図７】本発明の実施形態１におけるプリンタのフロー
ト電極を示す断面拡大図である。

【図８】本発明の実施形態１におけるプリンタのフロー
ト電極の動作原理を説明するための等価回路である。

【図９】本発明の実施形態２におけるフロート電極を示
す斜視図である。

【図１０】本発明の実施形態３におけるフロート電極の
厚さを変えた例を示す断面図である。

【図１１】本発明の実施形態４におけるフロート電極を
示す断面図である。

【図１２】本発明の実施形態５におけるフロート電極を
示す断面図である。

【図１３】本発明の実施形態６においてマトリックス構
成の制御電極でのフロート電極を示す平面図である。

【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１１定着部２０トナー収容槽２１トナー２２トナー担持体２４誘電体ベルト２５対向電極２６制御電極２７リング状電極２９ゲート３０高圧電源３１制御電源部３２フロート電極

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者若原史郎大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号シャープ株式会社内 (56)参考文献特開平６−91918（ＪＰ，Ａ) 特開平８−276614（ＪＰ，Ａ) 特開平９−118036（ＪＰ，Ａ) 米国特許6012801（ＵＳ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B41J 2/385 G03G 15/05

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円筒
状の担持体を有する供給手段と、上記担持体に対向配置された対向電極と、上記担持体と対向電極との間に電位差を発生させる高電
圧を供給する高圧電源手段と、上記担持体と対向電極との間に配置された絶縁性基板、
該絶縁性基板に設けられた顕像剤の通過部となる複数個
のゲート、該複数のゲートの周囲に設けられた少なくと
も１個以上の電極郡とからなる制御電極、該制御電極の
各電極に複数の電位状態を与える制御回路、からなる制
御手段と、上記制御手段によって上記電極群の対応する電極に所定
の電位を印加することにより顕像剤の上記ゲートの通過
を制御して、上記対向電極に搬送された記録媒体表面に
画像を形成する画像形成装置において、上記絶縁性基板の上記円筒状の担持体と対向する所定位
置に、上記ゲートを通過する顕像剤の量を制御する電界
の強度を調整すべく、上記絶縁性基板の各ゲート位置で
の電界の強度が均一になるようにフロート電極を設けた
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】上記担持体と対向電極との間に形成され
る電界が、任意の上記ゲートの開口部と上記担持体との
距離に応じて上記フロート電極の厚さを調整することに
よって制御されていることを特徴とする請求項１記載の
画像形成装置。
【請求項３】上記担持体と対向電極との間に形成され
る電界が、上記フロート電極と上記担持体との上記電極
群に対する相対位置によって制御されていることを特徴
とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項４】上記担持体と対向電極との間に形成され
る電界が、制御電極を有する絶縁性板の厚さによって制
御されていることを特徴とする請求項１記載の画像形成
装置。