JP3583287B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

【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、トナー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】
従来から、画像形成装置として画像情報を光に変換し、感光体に照射して静電像を感光体上に形成し、トナーで現像する、いわゆる電子写真方式が多く用いられてきたが、近年、コンピュータ等の普及と高性能化による急速なディジタル化とが進み、より簡単な構成で高品位の画像形成を目指した、インクやトナーを直接飛翔させる飛翔型の画像形成装置が提案されている。
【０００３】
トナーを直接飛翔させる飛翔型の画像形成装置では、電子写真方式と同等のトナーによる視覚的に優れた高品位の印字が実現でき、さらに、光学書込系や感光体等が不要となることから数々の方式が提案されている。
【０００４】
例えば、特表平１−５０３２２１号公報では、マトリックス状に形成されたワイヤーに電圧を印加することによりワイヤー近傍に電荷像を形成し、この電荷像にトナーを作用させることによりトナー像を形成する方法が開示されている。
【０００５】
このような飛翔型の画像形成装置では、トナー担持体から転写材へのトナーの飛翔のみの作用で印字が行われていることから、トナー粒子の安定した飛翔制御と、トナー粒子が着弾したときの飛散防止が求められていた。
【０００６】
例えば、特開平５−２０８５２０号公報では、トナー粒子が飛翔制御された後の転写材への着弾時における飛び散りを防止する目的で、着弾時において粘着性部材を放出して、着弾トナーを吸着すると共に、着弾トナーの二次的な飛散を防止するようにしたカプセルトナーを用いる方法が開示されている。
【０００７】
また、特願平９−６１４８８号では、飛翔する速度を減速し、転写材への衝突時の衝撃を弱めることを目的として、飛散を低減するためにブレーキ電位を印加する方法が開示されている。
【０００８】
さらに、特願平９−６７０００号では、飛翔した顕像剤の記録媒体への着弾直前又は着弾直後に離散移動する顕像剤に対して、帯電した顕像粒子（トナー粒子）に磁界を作用させることで離散距離を低減するようにした離散距離低減手段を設ける方法が開示されている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の画像形成装置では、トナーが高速で転写材に衝突することから、衝突時にバウンドし、トナーの着弾位置周辺にトナーが飛び散る現象、いわゆる飛散を招き、画像品位を著しく劣化させるという問題点を有している。
【００１０】
この点、上記の特開平５−２０８５２０号公報では、着弾時において粘着性部材を放出するようなカプセルトナーを用いることで、着弾時に衝突の衝撃によりカプセルを破壊し、内包された粘着剤を放出することでトナーの飛散を防止する方法が開示されているが、トナーの材質が著しく制限され、所望の帯電特性とすることが困難であるという問題点を有している。
【００１１】
また、トナーに帯電付与する過程で、トナー粒子が壊れない程度の衝撃に抑える必要があり、帯電方法も過度の摺擦や押圧を伴わないような方法に制限されている。
【００１２】
一方、特願平９−６１４８８号では、従来のトナーを用いて、トナーの飛翔速度を減速させる電界を形成して、着弾時におけるトナー粒子の衝突力を減じる方法が提案されている。しかしながら、着弾面において転写材方向の電界が弱いことから、着弾時のバウンドやトナー粒子間の反発力により、着弾時に横に広がるという問題を有している。
【００１３】
また、特願平９−６７０００号では、転写材への着弾前後の飛散を低減する為に磁界を作用させ、帯電粒子に磁界を作用させてトナー粒子が集束するような力を作用させることから、極めて強い磁力が必要となる上に装置が大型化するという問題がある。このため、簡単な構成で飛散を低減できる方法が求められている。
【００１４】
本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたものであって、その目的は、飛翔型の画像形成装置において、トナー粒子の転写材への着弾時において生じる飛散を低減し良好な画素及び画像を形成する画像形成装置を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明の画像形成装置は、上記課題を解決するために、所定の極性に帯電されたトナーを担持するトナー担持体と、このトナー担持体に対向して電圧印加が可能な対向電極と、これらトナー担持体と対向電極との間に、トナー担持体から対向電極に向けて飛翔するトナーの通過部となる複数個のゲートを有する制御手段とを配置する一方、上記制御手段の各ゲートに対して独立した電位を付与し得る電圧印加手段を備え、上記制御手段における対応する各ゲートに対してトナーの通過を許可する第１の電位と、トナーの通過を禁止する第２の電位とを印加することによりゲートにおけるトナーの通過を制御して、対向電極に当接しかつ制御手段に対して相対移動するように設けられた転写材上にトナー像を形成する画像形成装置において、上記トナー担持体と対向電極との電位差をＶＨとし、対向電極近傍での電界強度をＥＨとするとき、１２３０Ｖ≦ＶＨ≦１．５ｋＶ、かつ、ＥＨ≧１．８ｋＶ／ｍｍであることを特徴としている。
【００１６】
上記の発明によれば、トナー担持体と対向電極との電位差と、対向電極近傍の電界強度、つまり、転写材表面における電界強度とを最適化することによって、飛散の少ない良好なトナー像を形成することができる。
【００１７】
即ち、トナー担持体から飛び出し、制御手段のゲートを通過したトナーＴは、図１９（ａ）（ｂ）に示すように、対向電極１１に向かって飛翔する。
【００１８】
このとき飛翔速度が速くなると、転写材Ｐに着弾したときの反発力が大きくなり、図１９（ａ）に示すように大きくバウンドし、画素周辺への飛散が増大する。
【００１９】
また、転写材Ｐの近傍における電界強度が弱い場合には、着弾直前及び着弾直後において、トナーＴ相互の反発力や転写材Ｐの帯電等の影響により、図１９（ｂ）に示すように、転写材Ｐの表面付近を滑るように広がってしまう。
【００２０】
上記のトナーＴの飛翔速度は、電界強度が強く、かつ飛翔距離が長い程、加速されて着弾時の速度が速くなり、着弾時のバウンドも大きくなる。しかし、飛翔電界が弱い場合には、飛翔中及び着弾時におけるトナー粒子の相互反発力が増大し、着弾時の対向電極１１方向への保持力が弱くなることからトナー像が拡散する。
【００２１】
そこで、本願発明者等は、この問題を解決するために検討を重ねた結果、トナー着弾時の飛翔速度に影響を及ぼすトナー担持体と対向電極１１との間の電位差ＶＨを、１２３０Ｖ≦ＶＨ≦１．５ｋＶとすると共に、対向電極１１近傍での電界強度ＥＨを１．８ｋＶ／ｍｍ以上となるように設定することで飛散の少ない集束したトナー像が形成できることを見い出した。
【００２２】
尚、制御手段が一層の制御電極のみで構成される場合においては、制御電極のＯＮ電位（第１の電位）とＯＦＦ電位（第２の電位）とに応じて制御電極と対向電極１１の電位差及び対向電極１１近傍での電界強度も変化するが、本請求項の条件を満たしていれば、飛散のない集束したトナー像を得ることができる。
【００２３】
また、本発明の画像形成装置は、上記制御手段は、トナー担持体に対向して二次元的に広がる複数かつ複層の電極層と、これら複層の電極層を貫通する多数のゲートとを備え、上記電圧印加手段は、画像信号に応じて選択的に電圧印加を可能とすべく、隣接する２層の各電極層に、各ゲートに対して独立した電位を付与することを特徴としている。
【００２４】
上記の発明によれば、制御手段として２層の電極層を配置し、２層の電極層を貫通して設けられたゲートに対して、２層の電極層が共にＯＮ電位となったときのみゲートのトナーの通過を許可する構成とすることができる。
【００２５】
このような配置では、２層における各電極数の積で画素数が決まることから、各電極層の各電極への電圧切替を制御する高価なドライバー素子の数を大幅に低減することができる。
【００２６】
また、この場合においても、トナーの着弾時に影響を与える電界強度や制御手段と対向電極との間の電位差は、制御手段の対向電極側の電極層のみによって決まることから、上記発明と同様の効果が得られ、飛散の少ない集束したトナー像を形成することができる。
【００２７】
また、本発明の画像形成装置は、上記制御手段は、トナー担持体に対向して二次元的に広がる複数かつ複層の電極層と、これら複層の電極層を貫通する多数のゲートを備え、上記電圧印加手段は、制御手段の対向電極側に設けられた例えばレンズ電極等の電極層に対して、一定の電圧を印加することを特徴としている。
【００２８】
上記の発明によれば、制御手段の対向電極側に一定の電圧が印加可能な例えばレンズ電極等の電極層を設けることで、制御電極の電圧値に関係なく、対向電極近傍の電界強度及びレンズ電極と対向電極との間の電位差を、請求項１の発明のように、最適の値とすることができ、制御電極の印加電圧、及び電圧印加時間に関係なく飛散の少ない集束したトナー像を形成することができる。
【００２９】
尚、レンズ電極を、制御手段の対向電極側に露出するように設けた場合には、紙詰まり等によって転写材が制御手段に接触した場合においても、制御手段の表面が帯電することを防止できる。
【００３０】
また、本発明の画像形成装置は、所定の極性に帯電されたトナーを担持するトナー担持体と、このトナー担持体に対向して電圧印加が可能な対向電極と、これらトナー担持体と対向電極との間に、トナー担持体から対向電極に向けて飛翔するトナーの通過部となる複数個のゲートを有する制御手段とを配置する一方、上記制御手段の各ゲートに対して独立した電位を付与し得る電圧印加手段を備え、上記制御手段における対応する各ゲートに対してトナーの通過を許可する第１の電位と、トナーの通過を禁止する第２の電位とを印加することによりゲートにおけるトナーの通過を制御して、対向電極に当接しかつ制御手段に対して相対移動するように設けられた転写材上にトナー像を形成する画像形成装置において、上記制御手段と対向電極との間には、対向電極に対向して二次元的に広がり、かつ制御手段の各ゲートに対応してトナーの通過が可能な開孔部を備えた第１の電極層がさらに配設され、上記トナー担持体と対向電極との電位差をＶＨ、第１の電極層と対向電極との電位差をＶ１、第１の電極層と対向電極との距離をｄ１、及び対向電極近傍の電界強度をＥ１（＝Ｖ１／ｄ１）とするとき、ＶＨ≦１．５ｋＶ（１０００Ｖ以下を除く）、かつ、Ｅ１≧１．８ｋＶ／ｍｍであることを特徴としている。
【００３１】
即ち、本願発明者等は、制御手段と対向電極との間にトナーの通過が可能で、かつ、電圧印加が可能な第１の電極層を設ける一方、制御手段の対向電極からの位置に関係なく、トナーの転写材への着弾時において影響を与えるトナー担持体と対向電極との電位差をＶＨ、第１の電極層と対向電極との電位差をＶ１、第１の電極層と対向電極との距離をｄ１、及び対向電極近傍の電界強度をＥ１（＝Ｖ１／ｄ１）とするとき、ＶＨ≦１．５ｋＶ（１０００Ｖ以下を除く）、かつ、Ｅ１≧１．８ｋＶ／ｍｍと設定することにより、対向電極近傍の電界強度Ｅ１を最適にして、飛散の少ない集束したトナー像が形成できることを見い出した。
【００３２】
例えば、トナー担持体と制御手段との間の距離は、通常、１００μｍ程度に保持されることから、多くの場合、制御手段はトナー担持体を含むトナー供給部と一体的に構成される。このような場合において、トナー担持体の回動動作によって制御手段がトナーの飛翔方向に振動した場合においても、トナーの着弾時の制御条件は第１の電極層の印加電圧と対向電極からの距離で決まることから、飛散の少ない集束したトナー像を形成することができる。
【００３３】
尚、第１の電極層は、制御手段と別体に構成する他、制御手段と一体となるように構成することができる。
【００３４】
また、対向電極及び転写材との距離が一定となるように、転写材上へのトナー着弾位置の転写材移動方向上流側で転写材に当接させることが可能である。これによって、第１の電極層と転写材との間隙を保持するようにすることが可能である。
【００３５】
また、本発明の画像形成装置は、上記制御手段と第１の電極層との間の電界強度をＥ２とし、第１の電極層と対向電極との間の電界強度をＥ１とするとき、Ｅ１＞Ｅ２とすることを特徴としている。
【００３６】
上記の発明によれば、第１の電極層と対向電極との間の電界強度Ｅ１を制御手段と第１の電極層との間の電界強度Ｅ２よりも大きくすることで、制御手段と対向電極との間隙を広くとった場合においても、トナーの転写材への着弾時において、トナーの飛翔速度を抑制して対向電極近傍の電界を強く設定することができ、飛散の少ない集束したトナー像を形成することができる。
【００３７】
また、本発明の画像形成装置は、上記制御手段への第１の電位の電圧印加開始から第２の電位の電圧印加終了までの間に、上記Ｅ１及びＥ２が共に順次大きくなるように、上記第１の電極層への印加電圧と上記対向電極への印加電圧とを変化させることを特徴としている。
【００３８】
上記の発明によれば、制御手段への第１の電位（ＯＮ電位）の電圧印加開始に伴って、第１の電極層と対向電極との間の電界強度（Ｅ１）と、制御手段と第１の電極層との間の電界強度（Ｅ２）を共に順次大きくなるように、第１の電極層への印加電圧と対向電極への印加電圧とを変化させる。
【００３９】
これにより、飛翔を開始するトナーが、時間経過に伴って飛翔速度が増加する。その結果、対向電極上において、最初に到達するトナーと最後に到達するトナーとの時間間隔が縮まり、トナー像が転写材の搬送方向に集束される。
【００４０】
また、本発明の画像形成装置は、上記第１の電極層への印加電圧の変化は、上記対向電極へ印加電圧の変化に先立って行われることを特徴としている。
【００４１】
上記の発明によれば、第１の電極層への印加電圧の変化を、対向電極へ印加電圧の変化に先立って行うので、トナーの飛翔位置に応じた効率的な電圧印加を行うことができる。
【００４２】
また、本発明の画像形成装置は、上記転写材として無端状部材を用いることを特徴としている。
【００４３】
上記の発明によれば、例えば、転写材として厚さ５０μｍのポリイミドの転写ベルト等の無端状部材を対向電極に当接する構成とすることができる。
【００４４】
これによって、制御手段と対向電極との間の距離を１００μｍ程度にまで近接させることができ、対向電極の電位を低く設定できる。このため、電源容量を低減でき、絶縁破壊によるリークや感電を防止でき安全性を高めることができる。
【００４５】
また、トナーの飛翔距離を短くすることができることから飛翔電界が強い場合においても、トナー着段時の衝突のエネルギーを低減でき飛散の少ないトナー像が形成できるといった効果も得られる。
【００４６】
また、本発明の画像形成装置は、上記転写材の制御手段と対向する面の上流側に、転写材に粘着材を塗布するための塗布手段が設けられていることを特徴としている。
【００４７】
上記の発明によれば、転写材の制御手段と対向する面の上流側に、転写材に粘着材を塗布するための塗布手段が設けられているので、転写材に着弾した時のトナーの飛散をさらに低減することができる。
【００４８】
また、転写材の移動中におけるトナーの飛散を防止するという効果も得られる。
【００４９】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の一形態について図１ないし図１８に基づいて説明すれば、以下の通りである。
【００５０】
尚、本実施の形態の画像形成装置は、図２に示すように、トナー供給部３のトナーを印字部１にて画像信号に応じて制御することにより転写材上にトナー像を形成するものであり、転写材として通常のコピー用紙を用いるものであるが、必ずしもこれに限らず、図１８に示すように、無端状部材としての転写ベルト５４を用いてこの転写ベルト５４上にトナー像を形成した後に、最終記録材としての紙である記録材Ｋに転写するような構成をとることも可能である。
【００５１】
本実施の形態の画像形成装置としての例えばプリンタには、図２に示すように、印字部１への転写材の搬送方向上流側に給紙部４が設けられている。
【００５２】
上記の給紙部４は、後述する転写材Ｐを収容する給紙カセット４１と、この給紙カセット４１から転写材Ｐを送り出すピックアップローラ４２と、供給された転写材Ｐを印字のタイミングに合わせて搬送する一対のレジストローラ４３・４３とからなっている。
【００５３】
上記一対のレジストローラ４３・４３を通過した転写材Ｐは、図３に示すように、給紙ガイド板４４と紙押さえ板４５とにより印字部１に案内される。このとき、給紙部４に設けられた図示しない給紙センサは、上記転写材Ｐが印字部１に供給されたことを検出するようになっている。
【００５４】
上記のピックアップローラ４２及びレジストローラ４３・４３は、図２に示すように、コントローラ部７からの駆動信号により、図示しない駆動装置によって回転駆動される。
【００５５】
一方、印字部１からの転写材Ｐの搬送方向下流側には、搬送ガイド板５２と印字部１にて転写材Ｐ上に形成されたトナー像を加熱及び加圧することにより転写材Ｐに定着させる定着部６とが設けられている。
【００５６】
搬送ガイド板５２にはファン５１及びフィルター５３が設けられており、この搬送ガイド板５２は通過する転写材Ｐを送風しながら定着部６側へ搬送ガイドするようになっている。
【００５７】
定着部６は、図３に示すように、ヒータ６１を内包したヒートローラ６２、圧力ローラ６３、及び温度センサ６４からなっている。
【００５８】
上記ヒートローラ６２は、例えば厚さ２ｍｍのアルミニウム管からなっている。ヒータ６１は、例えばハロゲンランプからなり、ヒートローラ６２に内包されて配置されている。圧力ローラ６３は、例えばシリコン樹脂からなっている。
【００５９】
また、互いに対向して設けられた上記ヒートローラ６２及び圧力ローラ６３には、転写材Ｐ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。尚、上記のヒートローラ６２及び圧力ローラ６３は、図示しない駆動装置によって回転駆動される。
【００６０】
上記温度センサ６４は、ヒートローラ６２の表面の温度を測定する。測定値は前記コントローラ部７の図示しない温度制御部にて制御される。即ち、温度センサ６４の測定結果に基づくヒートローラ６２の表面温度に応じてヒータ６１のＯＮ／ＯＦＦ等が制御され、ヒートローラ６２の表面温度が例えば１５０℃に保持される。
【００６１】
また、定着部６は転写材Ｐが排出されたことを検出する図示しない排紙センサを備えている。尚、ヒータ６１、ヒートローラ６２、及び圧力ローラ６３等の材質は特に限定されるものではない。また、ヒートローラ６２の表面の温度も特に限定されるものではない。さらに、定着部６は、後述する転写ベルト５４上のトナー像を加熱及び加圧することにより後述する記録材Ｋに転写及び定着する構成となっていても良い。
【００６２】
また、図示しないが、定着部６からの転写材Ｐの排出側には、定着部６にて処理された転写材Ｐを機外に排出する排出ローラや排出された転写材Ｐを受ける排出トレイを画像形成装置の形状や転写材Ｐの排出方向に応じて適宜設けることができる。
【００６３】
一方、図２に示す印字部１の下側に設けられたトナー供給部３には、図４に示すように、トナーＴが収容されているトナー貯蔵槽３５内のトナーＴを攪拌してトナー貯蔵槽３５内のトナーＴの片寄りを防ぐ攪拌ローラ３４と、トナーＴを担持し搬送するトナー担持体３１と、トナー担持体３１上のトナー層厚を規制するトナー層規制手段３２と、トナー担持体３１にトナーＴを供給しかつトナーＴに電荷を付与する供給ローラ３３とが配置されている。
【００６４】
上記のトナーＴは、例えばスチレンアクリルを主体とする１０μｍ程度の粒子であり、トナー貯蔵槽３５内に収容され、攪拌ローラ３４の回動によりトナー担持体３１の方向に掻き出される。
【００６５】
トナー担持体３１は、図示しない駆動装置に繋合され、同図において矢印方向に例えばその表面での速度が５０ｍｍ／ｓｅｃで回動する。トナー担持体３１には、表面に数μｍの凹凸が形成されており、供給ローラ３３がトナー担持体３１上を摺擦することにより、このトナー担持体３１に新たなトナーＴが供給される。また、トナー担持体３１上のトナーＴは、トナー層規制手段３２によって所定のトナー層厚に成形される。
【００６６】
一方、上記印字部１は、図３に示すように、トナー担持体３１の外周面と対向する制御手段としての飛翔制御部２及び対向電極１１から構成される。飛翔制御部２は、図５に示すように、画像信号に応じてリング状の電極層としての制御電極２３に電圧が印加されることにより、トナー担持体３１から対向電極１１へのゲート２２のトナーＴの通過を選択的に制御する。
【００６７】
このとき、図２に示す給紙カセット４１に収納されていた前記転写材Ｐは、コントローラ部７からの印字開始信号によってピックアップローラ４２にて送り出され、レジストローラ４３・４３にて搬送される。レジストローラ４３・４３にて搬送された転写材Ｐは、図３に示すように、給紙ガイド板４４と紙押さえ板４５とにより対向電極１１に密着して搬送される。
【００６８】
対向電極１１は、トナー担持体３１からの距離が例えば１ｍｍとなるように設けられている。また、対向電極１１には、図１に示すように、対向電極電源７４にて、例えば印字動作時において２ｋＶの高圧が印加されている。つまり、対向電極１１とトナー担持体３１との間には、対向電極電源７４による対向電極１１への電圧付与により、トナー担持体３１に担持されたトナーＴを対向電極１１方向に飛翔させるのに必要な電界が形成される。
【００６９】
上記コントローラ部７は、図１に示すように、対向電極電源７４、電圧印加手段としての制御電極ドライバー７２、トナー担持体電源７５、並びにクロック、画像信号及び制御信号に基づき飛翔制御のため画像信号を生成する画像信号処理部７１や図示されない画像形成装置全体を制御する主制御部等を有している。
【００７０】
また、コントローラ部７は、制御手段の電極形状に応じて、同図に示す電圧印加手段としてのレンズ電極電源７６や、図１１に示す電圧印加手段としての行電極ドライバー７３や、図１６に示す第１の電極層電源７７を有するようになっている。
【００７１】
上記の飛翔制御部２は、図１に示すように、対向電極１１と平行をなし、かつ、対向電極１１と対向して２次元的に広がっており、トナー担持体３１から対向電極１１方向へのトナーＴが通過可能な構造となっている。そして、この制御電極２３に印加される電位により、トナー担持体３１上のトナー層に作用する電界が変化し、トナー担持体３１から対向電極１１へのトナーＴの飛翔が制御される。
【００７２】
上記の制御電極２３は、トナー担持体３１の外周面からの距離が例えば１５０μｍとなるように設けられており、図３に示すように、電極取付台２１にて固定保持されている。
【００７３】
一方、飛翔制御部２は、図６に示すように、制御電極２３一層から構成することが可能である一方、図７に示すように、絶縁層を介して制御電極２３と電極層としてのレンズ電極２６とを配し、さらに、電極を保護するカバー層２８を設けた構成とする複数の層からなる電極層を有することが可能である。
【００７４】
上記の絶縁層は、例えばポリイミド樹脂からなり、厚さ２５μｍに成形されて
いる。また、ベース基板２５には、ゲート２２となるべき孔が形成されている。
【００７５】
上記の制御電極２３は、例えば厚さ１８μｍの銅箔からなり、上記孔の周りに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、前記トナー担持体３１から対向電極１１へ飛翔するトナーＴの通過部となっている。以下、この通過部をゲート２２と称することとする。尚、制御電極２３とトナー担持体３１との距離は、特に限定されるものではない。また、制御電極２３には開口部径が２００μｍの開口部が設けられているが、この開口部径やゲート２２の大きさ、絶縁層及び制御電極２３の材質や厚さ等は、特に限定されるものではない。
【００７６】
また、上記制御電極２３は、図５に示すように、給電線２４を通して、図１に示す制御電極ドライバー７２に電気的に接続されている。また、制御電極２３は絶縁性基材であるベース基板２５に密着して配設されており、これにより、制御電極２３同士の絶縁性、給電線２４同士の絶縁性、及び互いに接続されていない制御電極２３と給電線２４との間の絶縁性や対向電極１１との絶縁が確保されている。
【００７７】
また、飛翔制御部２の制御電極２３には、図１に示す制御電極ドライバー７２により画像信号に応じたパルスつまり電圧が印加される。即ち、制御電極ドライバー７２は、制御電極２３に対し、トナー担持体３１に担持されたトナーＴを対向電極１１方向に通過させる場合には、第１の電位（以後、「ＯＮ電位」という）として例えば３００Ｖを印加し、通過させない場合には、第２の電位（以後、「ＯＦＦ電位」という）として例えば０Ｖを印加するようになっている。尚、図７に示すように、制御電極２３の絶縁層を介して対向電極１１側に設けられるレンズ電極２６は、制御電極２３通過後のトナー流の整流等の目的で適時配されるが、本発明では対向電極１１や後述する第１の電極層２９間の電界を決める電極として作用する。
【００７８】
このように、制御電極２３への付与電位を画像信号に応じて制御し、対向電極１１におけるトナー担持体３１との対向面側に転写材Ｐを配することによって、転写材Ｐの表面に画像信号に応じたトナー像が形成される。尚、制御電極ドライバー７２は、コントローラ部７の図示され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。
【００７９】
【実施例】
〔実施例１〕
上記の画像形成装置は、コンピュータやワードプロセッサの出力用としてのプリンタとして使用可能な他にデジタルコピーの印字部分にも使用可能である。但し、本実施例では、プリンタとして使用した場合についての説明を行う。
【００８０】
先ず、図１に示すように、例えば図示されないホストコンピュータからの画像信号がコントローラ部７に送られると、コントローラ部７では、画像信号をプリント開始信号や転写材サイズ検知信号等の制御信号と画像データとに分離する。
【００８１】
次いで、図２に示すように、プリント開始信号によりピックアップローラ４２を回転させ、給紙カセット４１に収容されている転写材Ｐを、図３に示すレジストローラ４３に当接するまで送り出す。尚、このとき、給紙カセット４１に設けられた転写材Ｐの収容の有無を検知する図示しない転写材検知センサにより、転写材Ｐがあることが確認された上でピックアップローラ４２の動作が始まる。
【００８２】
次に、レジストローラ４３の等速回転が始まり、転写材Ｐは一定速度で給紙ガイド板４４上を紙押さえ板４５にて給紙ガイド板４４に押し付けられながら対向電極１１の位置まで搬送される。
【００８３】
このようにして、レジストローラ４３の回転動作の開始に同期してコントローラ部７の画像形成制御ユニットにて画像信号の処理が開始される。このとき、転写材Ｐはレジストローラ４３に当接した状態から搬送されるので、転写材Ｐの先端からの画像形成位置は画像形成制御ユニット内で計算され、これによって、転写材Ｐの所定の位置に印字を行うことができる。
【００８４】
次に、飛翔制御部２における動作について説明する。
【００８５】
図４に示すように、トナー供給部３では、トナーＴは、供給ローラ３３との摺擦及びトナー層規制手段３２による摺擦によって、所定の極性に帯電される。尚、本実施例では負極性に帯電される。次いで、トナーＴは、図３に示すように、トナー担持体３１の回動により飛翔制御部２のゲート２２に対向する位置に搬送される。尚、トナー担持体３１は、トナー担持体３１が回動している間は、図１に示すトナー担持体電源７５により所定の電圧が印加される。
【００８６】
ここで、制御電極ドライバー７２にて制御電極２３に、印字電圧（ＯＮ電位、本実施例では３００Ｖ）が印加された場合、トナー担持体３１に担持されているトナーＴは制御電極２３のゲート２２に向けて飛翔する。このとき開口部であるゲート２２には、対向電極１１からの電界がトナー担持体３１方向に回り込むようにして入り込む。このため、制御電極２３に向けて飛翔したトナーＴの中でゲート２２に近い範囲のトナーＴは、ゲート２２を通過して対向電極１１に向けて飛翔し、対向電極１１上を移動する転写材Ｐ上にトナー像を形成する。
【００８７】
一方、制御電極２３に非印字電圧（ＯＦＦ電位、本実施例では０Ｖ）が印加された場合、制御電極２３からトナー担持体３１に向けての電界が形成され、対向電極１１方向への飛翔電界はゲート２２にて完全に遮断される。
【００８８】
ここで、本実施例では、図６に示す一層の制御電極２３を有した電極を用いて、対向電極１１の印加電圧と、制御電極２３と対向電極１１との距離を変えて転写材Ｐ上に形成されるトナー像の画像品位が最良となる条件について検討を行った。
【００８９】
その結果、トナー担持体３１と制御電極２３との距離を１５０μｍとして、制御電極２３に印加する電圧を制御電極ドライバー７２によりＯＮ電位（３５０Ｖ）、ＯＦＦ電位（０Ｖ）として画素を形成したところ、表１に示すようになった。
【００９０】
【表１】

【００９１】
尚、上記の表１においては、トナー担持体３１と対向電極１１との電位差をＶＨとし、対向電極１１近傍での電界強度をＥＨとしている。また、電界強度ＥＨは、
電界強度ＥＨ＝（制御電極２３と対向電極１１との電位差）／（制御電極 ２３と対向電極１１との間の距離ｄ）
で示すことができる。
【００９２】
さらに、評価における画像品位については、飛散が極めて少なく、集束した画素形成がなされているものを◎、飛散が少なく集束した画素が形成されており、線や文字等の印字を行った場合に非飛翔型の、例えば通常の電子写真方式による画像形成装置で形成したトナー像と比べて遜色ない画像品位が得られるものを○、飛散が多く画素の輪郭が不明瞭なものを×で表すものとした。
【００９３】
上記の表１の結果から分かるように、条件２及び条件３が良好であった。このとき、トナー担持体３１と対向電極１１との電位差ＶＨと、対向電極１１近傍での電界強度ＥＨとは、ＶＨ≦１４８０(V) 、かつ、ＥＨ≧１．８０（ｋＶ／ｍｍ）で好ましく、さらに次には、表１には示されていないが、ＶＨ≦１．５ｋＶ、かつ、ＥＨ≧１．８ｋＶ／ｍｍで好ましかった。
【００９４】
このように、本願発明者等は、本実施例１により、トナー着弾時の飛翔速度に影響を及ぼすトナー担持体３１と対向電極１１との間の電位差ＶＨを１．５ｋＶ以下とすると共に、対向電極１１近傍での電界強度ＥＨを１．８ｋＶ／ｍｍ以上となるように設定することで、飛散の少ない集束したトナー像が形成できることを見い出した。
【００９５】
尚、本実施例のように、制御手段が一層の制御電極２３のみで構成される場合においては、制御電極２３のＯＮ電位とＯＦＦ電位とに応じて制御電極２３と対向電極１１との電位差ＶＨ及び対向電極１１近傍での電界強度ＥＨも変化するが、上記の条件を満たしていれば、飛散のない集束したトナー像を得ることができる。
【００９６】
〔実施例２〕
飛翔制御部２として、図８ないし図１１に示すように、画像信号に応じて制御電極ドライバー７２により所定のＯＮ電位とＯＦＦ電位が印加される制御電極２３と、一定の周期で一本のみの電極に順次、行電極ドライバー７３によってＯＮ電位が印加される電極層としての行電極２７とを、ベース基板２５を挟んで互いに交差するように配置して、両方の電極がＯＮ電位となったときのみゲート２２のトナーの通過が行われるように両方の電極に印加する電圧を決めた。このときの条件は、以下の通りである。
【００９７】
制御電極：ＯＮ電位３００Ｖ／ＯＦＦ電位０Ｖ
行電極：ＯＮ電位３５０Ｖ／ＯＦＦ電位０Ｖ
上記の制御条件でトナー担持体３１と行電極２７との間の距離を１５０μｍとして、画素を形成したところ表２に示すようになった。
【００９８】
【表２】

【００９９】
上記の表２の結果から分かるように、条件２及び条件３が良好であった。このとき、トナー担持体３１と対向電極１１との電位差ＶＨと、対向電極１１近傍での電界強度ＥＨとは、ＶＨ≦１４８０(V) 、かつ、ＥＨ≧１．８０で好ましかった。
【０１００】
さらに次には、表２には示されていないが、ＶＨ≦１．５ｋＶ、かつ、ＥＨ≧１．８ｋＶ／ｍｍで好ましかった。
【０１０１】
このように、本実施例では、制御手段として、２層の電極層である制御電極２３と行電極２７とを格子状に直交するように配置し、直交部において制御電極２３と行電極２７とを貫通して設けられたゲート２２に対して、制御電極２３と行電極２７とが共にＯＮ電位となったときのみゲート２２のトナーＴの通過を許可する構成としている。
【０１０２】
このような配置では、制御電極２３と行電極２７との２層における各電極数の積で画素数が決まることから、ドライバー素子の数は、各制御電極２３を制御する各制御電極ドライバー７２の数と各行電極２７を制御する各行電極ドライバーの数との和となり、ドライバー素子の数を大幅に低減することができる。
【０１０３】
また、この場合においても、トナーＴの着弾時に影響を与える電界強度や制御電極２３及び行電極２７と対向電極１１との間の電位差は、制御手段の対向電極１１側の電極層、つまり行電極２７のみによって決まることから、電位差ＶＨ及び電界強度ＥＨを実施例１と同じ範囲、つまりＶＨ≦１．５ｋＶ、かつ、ＥＨ≧１．８ｋＶ／ｍｍに設定することによって、同様の効果が得られ、飛散の少ない集束したトナー像を形成することができる。
【０１０４】
〔実施例３〕
飛翔制御部２として、図７及び図１２に示すように、飛翔制御部２の対向電極１１に面する側にレンズ電極２６を設け、図１に示すように、レンズ電極電源７６により、レンズ電極２６に所定の電圧を印加したところ表３に示すようになった。
【０１０５】
【表３】

【０１０６】
上記の表３の結果から分かるように、条件２及び条件３が良好であった。このとき、トナー担持体３１と対向電極１１との電位差ＶＨと、対向電極１１近傍での電界強度ＥＨとは、ＶＨ≦１４８０(V) 、かつ、ＥＨ≧１．８０（KV/mm)で好ましく、さらに次には、表３には示されていないが、ＶＨ≦１．５ｋＶ、かつ、ＥＨ≧１．８ｋＶ／ｍｍで好ましかった。
【０１０７】
尚、図７に示すように、飛翔制御部２として制御電極２３とレンズ電極２６で構成されるような電極構成をとる場合、対向電極１１近傍での電界強度ＥＨは、図１３（ａ）（ｂ）に示すように、レンズ電極２６と対向電極１１との距離によって決まる。従って、図１３（ｂ）に示すように、レンズ電極２６と対向電極１１との距離を短くして電界強度を高くすると共に、レンズ電極２６と対向電極１１との電位差を低く設定することで飛散の少ない良好な画像が形成できた。
【０１０８】
このように、本実施例では、飛翔制御部２の対向電極１１側に一定の電圧が印加可能なレンズ電極２６を設けることで、制御電極２３の電圧値に関係なく、対向電極１１近傍の電界強度ＥＨ及びトナー担持体３１と対向電極１１との間の電位差ＶＨを、電位差ＶＨ及び電界強度ＥＨを実施例１及び実施例２と同じ範囲、つまりＶＨ≦１．５ｋＶ、かつ、ＥＨ≧１．８ｋＶ／ｍｍに設定することによって、同様の効果が得られ、制御電極２３の印加電圧、及び電圧印加時間に関係なく飛散の少ない集束したトナー像を形成することができる。
【０１０９】
尚、レンズ電極２６を、図１２に示すように、飛翔制御部２の対向電極１１側に露出するように設けた場合には、紙詰まり等によって転写材Ｐが飛翔制御部２に接触した場合においても、飛翔制御部２の表面が帯電することを防止できる。
【０１１０】
〔実施例４〕
本実施例では、図１４及び図１５に示すように、飛翔制御部２と対向電極１１との間に、トナーＴの通過が可能な第１の電極層２９を設けた。ここで、飛翔制御部２のレンズ電極２６と第１の電極層２９との間の電界強度をＥ２として表し、第１の電極層２９と対向電極１１との間の電界強度をＥ１として表すと、電位差ＶＨ及びトナー像の画像品位は表４に示すようになった。また、本実施例における電極配置を、図１６に示した。
【０１１１】
【表４】

【０１１２】
上記の表４の結果から分かるように、条件１及び条件２が最も好ましく、条件３が好ましい結果となった。
【０１１３】
これら条件１〜条件３では、ＶＨ≦１．５ｋＶ、かつ、Ｅ１≧１．８ｋＶ／ｍｍが確保されており、前述のように、良好な画像形成が行えた。尚、条件４では
Ｅ１が小さく、条件５ではＶＨが大きいため、良好な画像形成が行えなかった。
【０１１４】
条件３は、良好ではあるが、このように、Ｅ１≦Ｅ２のような状態では、本発明の効果を十分に発揮することができないため、望ましくは、条件１及び条件２のように、Ｅ１＞Ｅ２、かつ、ＶＨ≦１．５ｋＶ、かつ、Ｅ１≧１．８ｋＶ／ｍｍを満たすよう、条件を設定した方が良い。
【０１１５】
このように、本実施例では、制御手段としての飛翔制御部２と対向電極１１との間にトナーＴの通過が可能で、かつ、電圧印加が可能な第１の電極層２９を設ける一方、飛翔制御部２の対向電極１１からの位置に関係なくトナーＴの転写材Ｐへの着弾時において影響を与えるトナー担持体３１と対向電極１１との電位差をＶＨ、第１の電極層２９と対向電極１１との電位差をＶ１、第１の電極層２９と対向電極１１との距離をｄ１、及び対向電極１１近傍の電界強度Ｅ１（＝Ｖ１／ｄ１）とするとき、ＶＨ≦１．５ｋＶ、かつ、Ｅ１（＝Ｖ１／ｄ１）≧１．８ｋＶ／ｍｍと設定することにより、対向電極１１近傍の電界強度Ｅ１を最適にして、飛散の少ない集束したトナー像が形成できることを見い出した。
【０１１６】
例えば、トナー担持体３１と飛翔制御部２との間の距離は、通常、１００μｍ程度に保持されることから、多くの場合、飛翔制御部２はトナー担持体３１を含むトナー供給部３と一体的に構成される。このような場合において、トナー担持体３１の回動動作によって飛翔制御部２がトナーＴの飛翔方向に振動した場合においても、トナーＴの着弾時の制御条件は第１の電極層２９の印加電圧と対向電極１１からの距離で決まることから、飛散の少ない集束したトナー像を形成することができる。
【０１１７】
尚、第１の電極層２９は、飛翔制御部２と別体に構成する他、飛翔制御部２と一体となるように構成することができる。また、対向電極１１及び転写材Ｐとの距離が一定となるように、転写材Ｐ上へのトナー着弾位置の転写材Ｐ移動方向上流側で転写材Ｐに当接させることが可能である。これによって、第１の電極層２９と転写材Ｐとの間隙を保持するようにすることが可能である。
【０１１８】
〔実施例５〕
本実施例では、前記図１６に示す対向電極１１と第１の電極層２９との間の電界強度（Ｅ１と表す）を、レンズ電極２６と第１の電極層２９との間の電界強度（Ｅ２と表す）よりも大きくした。
【０１１９】
その結果、転写材Ｐ上のトナー像の飛散は著しく減少した。
【０１２０】
このように、制御手段としてのレンズ電極２６と第１の電極層２９との間の電界強度をＥ２とし、第１の電極層２９と対向電極１１との間の電界強度をＥ１とするとき、Ｅ１＞Ｅ２とすることが可能であり、これによって、レンズ電極２６と対向電極１１との間隙を広くとった場合においても、トナーの転写材Ｐへの着弾時において、トナーの飛翔速度を抑制して対向電極１１近傍の電界を強く設定することができ、飛散の少ない集束したトナー像を形成することができる。
【０１２１】
〔実施例６〕
本実施例では、図１７（ａ）（ｂ）に示すように、第１の電圧印加時間（図中ｔ１−ｔ２）の開始から、第２の電圧印加時間（図中ｔ２−ｔ５）の終了までの間に、対向電極１１と第１の電極層２９との間の電界強度Ｅ１と、レンズ電極２６と第１の電極層２９との間の電界強度Ｅ２が共に順次大きくなるように、第１の電極層２９及び対向電極１１に印加する電圧を順次大きくしたところ、転写材Ｐ上により集束したトナー像が形成された。
【０１２２】
このように、制御電極としてのレンズ電極２６への第１の電圧印加の開始から第２の電圧印加の終了までの間に、Ｅ１とＥ２とが共に順次増加するように、上記第１の電極層２９への印加電圧及び上記対向電極１１への印加電圧を変化させることが可能である。
【０１２３】
これによって、図１７（ｂ）に示すように、ｔ１からｔ５の期間に飛翔制御部２におけるレンズ電極２６と第１の電極層２９との間の電界強度Ｅ２、及び第１の電極層２９と対向電極１１との間の電界強度Ｅ１を徐々に強くすることで、第１の電位、即ちｔｌからｔ２の間に飛翔を開始するトナーＴが、時間経過に伴って飛翔速度が増加する。
【０１２４】
その結果、図１７（ａ）に示すように、対向電極１１上において、最初に到達するトナーＴと最後に到達するトナーＴとの時間間隔が縮まり、トナー像が転写材Ｐの搬送方向に集束されるという効果が得られる。
【０１２５】
〔実施例７〕
本実施例では、図１７（ａ）（ｂ）に示すように、第１の電極層２９への電圧印加を制御手段としての制御電極２３への第１の電圧開始（図中ｔ１）と同時とし、第１の電極層２９への電圧印加に遅れて、対向電極１１への電圧印加を開始（図中ｔ２）した。
【０１２６】
これによって、転写材Ｐ上のトナー像の飛散が減少した。
【０１２７】
このように、第１の電極層２９への印加電圧の変化を、対向電極１１への印加電圧の変化に先立って行うことにより、トナーＴの飛翔位置に応じた効率的な電圧印加を行うことができる。
【０１２８】
例えば、飛翔電界が２ｋＶ／ｍｍで作用し、制御手段としての制御電極２３の位置がトナー担持体３１から距離１５０μｍ、第１の電極層２９の位置がトナー担持体３１から距離８００μｍ、対向電極１１の位置がトナー担持体３１から距離１ｍｍの位置にあるとすれば、最初にトナー担持体３１から飛翔したトナーＴは第１の電極層２９に至るまでに３００μ秒以上の時間を要する。尚、飛翔速度は、電界強度、トナーＴの粒子径及びトナーＴの帯電量によって決まるが、飛翔速度の増加に伴ってトナー粒子に対する空気抵抗が増加することから、本発明のような飛翔型の画像形成装置では、飛翔速度の上限は略上記の値、つまり所要時間３００μ秒以上となる。従って、対向電極１１への印加電圧の変化は、第１の電極層２９への変化の後、つまり３００μ秒以降で良いこととなり、消費電力が低減できるという効果も得られる。
【０１２９】
〔実施例８〕
本実施例では、図１８に示すように、転写材Ｐとして、厚さ５０μｍのポリイミドからなる無端状部材としての転写ベルト５４を対向電極１１に密着するように配置した。
【０１３０】
この結果、対向電極１１と第１の電極層２９との間の距離を１００μｍとした場合においても、転写ベルト５４が第１の電極層２９に接触することなく、極めて飛散が少ない集束したトナー像を形成することができた。
【０１３１】
このように、転写材Ｐとして厚さ５０μｍのポリイミドの転写ベルト５４等の無端状部材を対向電極１１に当接する構成とすることができる。
【０１３２】
これによって、制御手段としての制御電極２３と対向電極１１との間の距離を１００μｍ程度にまで近接させることができ、対向電極１１の電位を低く設定できる。このため、電源容量を低減でき、絶縁破壊によるリークや感電を防止でき安全性を高めることができる。
【０１３３】
また、トナーＴの飛翔距離を短くすることができることから飛翔電界が強い場合においても、トナー着段時の衝突のエネルギーを低減でき飛散の少ないトナー像が形成できるといった効果も得られる。
【０１３４】
尚、無端状の転写ベルト５４としては、この他にも導電性の例えばステンレスを１００μｍ程度のベルト状としたものでも良い。また、無端状の転写ベルト５４として、導電性の材料を用いた場合には、転写ベルト５４を対向電極１１として用いることができ、転写ベルト５４の厚みに関係なく飛翔電界を形成することができる。さらに、転写ベルト５４の摺擦等によって生じる転写ベルト５４の帯電を防止することもできる。この他にもポリイミドにカーボンを混練して高抵抗とした転写ベルト５４や、ポリエステルフィルム等の高分子材料等の転写ベルト５４を用いることもできる。
【０１３５】
〔実施例９〕
本実施例では、図１８に示すように、転写ベルト５４の対向電極１１との当接位置における転写ベルト５４の回動方向下流側に配置される懸架手段を、ヒータ６１を内包したヒートローラ６２と圧力ローラ６３とにより構成し、転写ベルト５４のトナー担持面に記録材Ｋを密着させた。
【０１３６】
この結果、転写ベルト５４上のトナーＴは、記録材Ｋに溶融転写されて良好なトナー像が記録材Ｋ上に形成された。
【０１３７】
このように、転写材Ｐ上のトナー像を記録材Ｋを当てながら加熱し、転写ベルト５４から記録材ＫにトナーＴを転移させることで、新たな転写手段を設けることなく直接転写できるので、装置を小型化することができる。また、記録材Ｋに転写するときにトナー粒子は溶融した状態となることから、転写時におけるトナーＴの飛散が防止でき、飛散のない集束した転写ベルト５４上のトナー像を印字品位を損なうことなく記録材Ｋ上に移すことができる。
【０１３８】
〔実施例１０〕
本実施例では、図１８に示すように、転写ベルト５４の対向電極１１との当接位置における転写ベルト５４の回動方向上流側に配置された懸架手段であるテンションプーリー５５部において転写ベルト５４を挟持するように、粘着剤供給部８１を配置した。尚、粘着剤供給部８１は、転写ベルト５４と摺擦する部分が多孔質の弾性部材で構成され、転写ベルト５４との摺擦に応じて粘着剤供給部８１内に収容されたシリコンオイルが転写ベルト５４に塗布されるようになっている。
【０１３９】
この結果、転写ベルト５４にシリコンオイルを塗布した状態では、トナー着弾時の飛散はさらに減少し、長期印字を行った場合においても良好な印字を持続することができた。
【０１４０】
このように、転写ベルト５４における制御電極２３との対向位置に対して転写ベルト５４の移動方向の上流側に、転写ベルト５４のトナー転写面に粘着剤を塗布する塗布手段としての粘着剤供給部８１を設けることによって、転写ベルト５４に着弾した時のトナーＴの飛散をさらに低減することができる。
【０１４１】
また、トナーＴの着弾位置から記録材Ｋへの転写位置までの間における転写ベルト５４上のトナーＴの飛散を防止するという効果も得られる。
【０１４２】
尚、本実施例では粘着剤としてシリコンオイルを用いて転写及び定着時におけるヒートローラ６２や圧力ローラ６３との離型性を改善するという効果を得ている。しかしながら、必ずしもシリコンオイルに限らず、揮発性溶媒に粘性剤を溶かした粘性剤を転写ベルト５４に塗布し、トナー粒子の転写ベルト５４への着弾後短時間でトナー粒子が転写ベルト５４に固着されるようにしても良い。
【０１４３】
また、本実施例では、転写ベルト５４にシリコンオイルを塗布する例を述べたが、必ずしもこれに限らず、転写材Ｐつまり用紙にシリコンオイルを塗布することも可能である。
【０１４４】
【発明の効果】
本発明の画像形成装置は、以上のように、トナー担持体と対向電極との電位差をＶＨとし、対向電極近傍での電界強度をＥＨとするとき、１２３０Ｖ≦ＶＨ≦１．５ｋＶ、かつ、ＥＨ≧１．８ｋＶ／ｍｍであるものである。
【０１４５】
それゆえ、対向電極と対向電極との電位差と、対向電極近傍の電界強度、つまり、転写材表面における電界強度とを最適化することによって、飛散の少ない良好なトナー像を形成することができるという効果を奏する。
【０１４６】
また、本発明の画像形成装置は、上記制御手段は、トナー担持体に対向して二次元的に広がる複数かつ複層の電極層と、これら複層の電極層を貫通する多数のゲートとを備え、上記電圧印加手段は、画像信号に応じて選択的に電圧印加を可能とすべく、隣接する２層の各電極層に、各ゲートに対して独立した電位を付与するものである。
【０１４７】
それゆえ、制御手段として２層の電極層を配置し、２層の電極層を貫通して設けられたゲートに対して、２層の電極層が共にＯＮ電位となったときのみゲートのトナーの通過を許可する構成とすることができる。
【０１４８】
このような配置では、２層の電極層数の積で画素数が決まることから、電極層への電圧切替を制御する高価なドライバー素子の数を大幅に低減することができるという効果を奏する。
【０１４９】
また、この場合においても、トナーの着弾時に影響を与える電界強度や制御手段と対向電極との間の電位差は、制御手段の対向電極側の電極層のみによって決まることから、上記発明と同様の効果が得られ、飛散の少ない集束したトナー像を形成することができるという効果を奏する。
【０１５０】
また、本発明の画像形成装置は、上記制御手段は、トナー担持体に対向して二次元的に広がる複数かつ複層の電極層と、これら複層の電極層を貫通する多数のゲートを備え、上記電圧印加手段は、制御手段の対向電極側に設けられた例えばレンズ電極等の電極層に対して、一定の電圧を印加するものである。
【０１５１】
それゆえ、制御手段の対向電極側に一定の電圧が印加可能な例えばレンズ電極等の電極層を設けることで、制御電極の電圧値に関係なく、対向電極近傍の電界強度及びレンズ電極と対向電極間の電位差を、上記発明のように、最適の値とすることができ、制御電極の印加電圧、及び電圧印加時間に関係なく飛散の少ない集束したトナー像を形成することができるという効果を奏する。
【０１５２】
尚、電極層を制御手段の対向電極側に露出するように設けた場合には、紙詰まり等によって転写材が制御手段に接触した場合においても、制御手段の表面が帯電することを防止できるという効果を奏する。
【０１５３】
また、本発明の画像形成装置は、制御手段と対向電極との間には、対向電極に対向して二次元的に広がり、かつ制御手段の各ゲートに対応してトナーの通過が可能な開孔部を備えた第１の電極層がさらに配設され、上記トナー担持体と対向電極との電位差をＶＨ、第１の電極層と対向電極との電位差をＶ１、第１の電極層と対向電極との距離をｄ１、及び対向電極近傍の電界強度をＥ１（＝Ｖ１／ｄ１）とするとき、ＶＨ≦１．５ｋＶ（１０００Ｖ以下を除く）、かつ、Ｅ１≧１．８ｋＶ／ｍｍであるものである。
【０１５４】
それゆえ、対向電極近傍の電界強度Ｅ１を最適にして、飛散の少ない集束したトナー像が形成することができるという効果を奏する。
【０１５５】
尚、第１の電極層は、制御手段と別体に構成する他、制御手段と一体となるように構成することができる。また、対向電極及び転写材との距離が一定となるように、転写材上へのトナー着弾位置の転写材移動方向上流側で転写材に当接させることが可能である。これによって、第１の電極層と転写材との間隙を保持するようにすることが可能であるという効果を奏する。
【０１５６】
また、本発明の画像形成装置は、上記制御手段と第１の電極層との間の電界強度をＥ２とし、第１の電極層と対向電極との間の電界強度をＥ１とするとき、Ｅ１＞Ｅ２とするものである。
【０１５７】
それゆえ、第１の電極層と対向電極との間の電界強度Ｅ１を制御手段と第１の電極層との間の電界強度Ｅ２よりも大きくすることで、制御手段と対向電極との間隙を広くとった場合においても、トナーの転写材への着弾時において、トナーの飛翔速度を抑制して対向電極近傍の電界を強く設定することができ、飛散の少ない集束したトナー像を形成することができるという効果を奏する。
【０１５８】
また、本発明の画像形成装置は、上記制御手段への第１の電位の電圧印加開始から第２の電位の電圧印加終了までの間に、上記Ｅ１及びＥ２が共に順次大きくなるように、上記第１の電極層への印加電圧と上記対向電極への印加電圧とを変化させるものである。
【０１５９】
それゆえ、飛翔を開始するトナーが、時間経過に伴って飛翔速度が増加する。
【０１６０】
その結果、対向電極上において、最初に到達するトナーと最後に到達するトナーとの時間間隔が縮まり、トナー像が転写材の搬送方向に集束されるという効果を奏する。
【０１６１】
また、本発明の画像形成装置は、上記第１の電極層への印加電圧の変化は、上記対向電極へ印加電圧の変化に先立って行われるものである。
【０１６２】
それゆえ、第１の電極層への印加電圧の変化を、対向電極へ印加電圧の変化に先立って行うので、トナーの飛翔位置に応じた効率的な電圧印加を行うことができるという効果を奏する。
【０１６３】
また、本発明の画像形成装置は、上記転写材として無端状部材を用いるものである。
【０１６４】
それゆえ、制御手段と対向電極との間の距離を近接させることができ、対向電極の電位を低く設定できる。このため、電源容量を低減でき、絶縁破壊によるリークや感電を防止でき安全性を高めることができるという効果を奏する。
【０１６５】
また、トナーの飛翔距離を短くすることができることから飛翔電界が強い場合においても、トナー着段時の衝突のエネルギーを低減でき飛散の少ないトナー像が形成できるといった効果も得られる。
【０１６６】
また、本発明の画像形成装置は、上記転写材の制御手段と対向する面の上流側に、転写材に粘着材を塗布するための塗布手段が設けられているものである。
【０１６７】
それゆえ、転写材の制御手段と対向する面の上流側に、転写材に粘着材を塗布するための塗布手段が設けられているので、転写材に着弾した時のトナーの飛散をさらに低減することができるという効果を奏する。
【０１６８】
また、転写材の移動中におけるトナーの飛散を防止するという効果も得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明における画像形成装置の実施の一形態を示す説明図である。
【図２】上記画像形成装置の全体構成を示す概略図である。
【図３】上記画像形成装置の印字部及び飛翔制御部を示す概略構造図である。
【図４】上記画像形成装置のトナー供給部を示す概略構造図である。
【図５】上記画像形成装置の飛翔制御部を示す平面図である。
【図６】上記画像形成装置における制御電極一層のみで構成した飛翔制御部を示す斜視図である。
【図７】上記画像形成装置における制御電極とレンズ電極との二層で構成した飛翔制御部を示す斜視図である。
【図８】上記画像形成装置における制御電極と行電極との二層で構成した飛翔制御部のうち、制御電極のみを示す平面図である。
【図９】上記画像形成装置における制御電極と行電極との二層で構成した飛翔制御部のうち、行電極のみを示す平面図である。
【図１０】上記画像形成装置において、制御電極と行電極との二層で構成した飛翔制御部を示す斜視図である。
【図１１】上記画像形成装置における制御電極と行電極との二層で構成した飛翔制御部を示す説明図である。
【図１２】上記画像形成装置における制御電極と行電極と露出したレンズ電極との三層で構成した飛翔制御部を示す斜視図である。
【図１３】上記画像形成装置におけるレンズ電極を備えた飛翔制御部を示すものであり、（ａ）は対向電極がレンズ電極に対して遠くにある場合の概略構造図、（ｂ）は対向電極がレンズ電極に対して近くにある場合の概略構造図である。
【図１４】上記画像形成装置における印字部及び第１の電極層を備えた飛翔制御部を示す概略構造図である。
【図１５】上記画像形成装置における第１の電極層を備えた飛翔制御部を示す斜視図である。
【図１６】上記画像形成装置における第１の電極層を備えた飛翔制御部を示す概略構造図である。
【図１７】上記画像形成装置における第１の電極層を備えた飛翔制御部の印加電圧制御を示すものであり、（ａ）は飛翔距離と印加時間との関係を示すタイミングチャート、（ｂ）は印加電圧と印加時間との関係を示すタイミングチャートである。
【図１８】転写材が転写ベルトにて構成される画像形成装置を示す概略構造図である。
【図１９】従来の画像形成装置を示すものであり、（ａ）はトナーの飛翔速度が大きいので、転写材Ｐに着弾したときの反発力が大きくなって、トナーが大きくバウンドし、画素周辺への飛散が増大する状態を示す説明図、（ｂ）は転写材の近傍における電界強度が弱いので、着弾直前及び着弾直後において、トナー相互の反発力や転写材Ｐの帯電等の影響により、トナーが転写材の表面を滑るように広がる状態を示す説明図である。
【符号の説明】
２ 飛翔制御部（制御手段）
１１ 対向電極
２２ ゲート
２３ 制御電極（電極層）
２６ レンズ電極（電極層）
２７ 行電極（電極層）
２９ 第１の電極層
３１ トナー担持体
５４ 転写ベルト（無端状部材）
７２ 制御電極ドライバー（電圧印加手段）
７３ 行電極ドライバー（電圧印加手段）
７６ レンズ電極電源（電圧印加手段）
Ｐ 転写材
Ｔ トナー

Claims (9)

1. 所定の極性に帯電されたトナーを担持するトナー担持体と、このトナー担持体に対向して電圧印加が可能な対向電極と、これらトナー担持体と対向電極との間に、トナー担持体から対向電極に向けて飛翔するトナーの通過部となる複数個のゲートを有する制御手段とを配置する一方、上記制御手段の各ゲートに対して独立した電位を付与し得る電圧印加手段を備え、上記制御手段における対応する各ゲートに対してトナーの通過を許可する第１の電位と、トナーの通過を禁止する第２の電位とを印加することによりゲートにおけるトナーの通過を制御して、対向電極に当接しかつ制御手段に対して相対移動するように設けられた転写材上にトナー像を形成する画像形成装置において、
   上記トナー担持体と対向電極との電位差をＶＨとし、対向電極近傍での電界強度（対向電極に最も近い電極への印加電圧と対向電極印加電圧との差をその間隔で除した値）をＥＨとするとき、ＶＨ≦１．５ｋＶ、かつ、ＥＨ≧１．８ｋＶ／ｍｍであることを特徴とする画像形成装置。
2. 上記制御手段は、トナー担持体に対向して二次元的に広がる複数かつ複層の電極層と、これら複層の電極層を貫通する多数のゲートとを備え、
   上記電圧印加手段は、画像信号に応じて選択的に電圧印加を可能とすべく、隣接する２層の各電極層に、各ゲートに対して独立した電位を付与することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 上記制御手段は、トナー担持体に対向して二次元的に広がる複数かつ複層の電極層と、これら複層の電極層を貫通する多数のゲートを備え、
   上記電圧印加手段は、制御手段の対向電極側に設けられた電極層に対して、一定の電圧を印加することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の画像形成装置。
4. 所定の極性に帯電されたトナーを担持するトナー担持体と、このトナー担持体に対向して電圧印加が可能な対向電極と、これらトナー担持体と対向電極との間に、トナー担持体から対向電極に向けて飛翔するトナーの通過部となる複数個のゲートを有する制御手段とを配置する一方、上記制御手段の各ゲートに対して独立した電位を付与し得る電圧印加手段を備え、上記制御手段における対応する各ゲートに対してトナーの通過を許可する第１の電位と、トナーの通過を禁止する第２の電位とを印加することによりゲートにおけるトナーの通過を制御して、対向電極に当接しかつ制御手段に対して相対移動するように設けられた転写材上にトナー像を形成する画像形成装置において、
   上記制御手段と対向電極との間には、対向電極に対向して二次元的に広がり、かつ制御手段の各ゲートに対応してトナーの通過が可能な開孔部を備えた第１の電極層がさらに配設され、上記トナー担持体と対向電極との電位差をＶＨ、第１の電極層と対向電極との電位差をＶ１、第１の電極層と対向電極との距離をｄ１、及び対向電極近傍の電界強度（対向電極に最も近い電極への印加電圧と対向電極印加電圧との差をその間隔で除した値）をＥ１（＝Ｖ１／ｄ１）とするとき、ＶＨ≦１．５ｋＶ、かつ、Ｅ１≧１．８ｋＶ／ｍｍであることを特徴とする画像形成装置。
5. 上記制御手段と第１の電極層との間の電界強度をＥ２とし、第１の電極層と対向電極との間の電界強度をＥ１とするとき、Ｅ１＞Ｅ２とすることを特徴とする請求項４記載の画像形成装置。
6. 所定の極性に帯電されたトナーを担持するトナー担持体と、このトナー担持体に対向して電圧印加が可能な対向電極と、これらトナー担持体と対向電極との間に、トナー担持体から対向電極に向けて飛翔するトナーの通過部となる複数個のゲートを有する制御手段とを配置する一方、上記制御手段の各ゲートに対して独立した電位を付与し得る電圧印加手段を備え、上記制御手段における対応する各ゲートに対してトナーの通過を許可する第１の電位と、トナーの通過を禁止する第２の電位とを印加することによりゲートにおけるトナーの通過を制御して、対向電極に当接しかつ制御手段に対して相対移動するように設けられた転写材上にトナー像を形成する画像形成装置において、
   上記制御手段と対向電極との間には、対向電極に対向して二次元的に広がり、かつ制御手段の各ゲートに対応してトナーの通過が可能な開孔部を備えた第１の電極層がさらに配設され、上記トナー担持体と対向電極との電位差をＶＨ、第１の電極層と対向電極との電位差をＶ１、第１の電極層と対向電極との距離をｄ１、及び対向電極近傍の電界強度（対向電極に最も近い電極への印加電圧と対向電極印加電圧との差をその間隔で除した値）をＥ１（＝Ｖ１／ｄ１）とするとき、ＶＨ≦１．５ｋＶ、かつ、Ｅ１≧１．８ｋＶ／ｍｍであると共に、
   上記制御手段と第１の電極層との間の電界強度をＥ２とし、第１の電極層と対向電極との間の電界強度をＥ１とするとき、Ｅ１＞Ｅ２とする一方、
   上記制御手段への第１の電位の電圧印加開始から第２の電位の電圧印加終了までの間に、上記Ｅ１及びＥ２が共に順次大きくなるように、上記第１の電極層への印加電圧と上記対向電極への印加電圧とを変化させることを特徴とする画像形成装置。
7. 上記第１の電極層への印加電圧の変化は、上記対向電極へ印加電圧の変化に先立って行われることを特徴とする請求項６記載の画像形成装置。
8. 上記転写材として無端状部材を用いることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の画像形成装置。
9. 上記転写材の制御手段と対向する面の上流側に、転写材に粘着材を塗布するための塗布手段が設けられていることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の画像形成装置。

Images