JPH09193445A

JPH09193445A - 画像形成装置

Info

Publication number: JPH09193445A
Application number: JP887696A
Authority: JP
Inventors: Shiro Wakahara; 史郎若原
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1996-01-23
Filing date: 1996-01-23
Publication date: 1997-07-29

Abstract

(57)【要約】【課題】トナー担持体に担持されたトナーを選択的に
飛翔させる前に対向電極に高電圧を供給した瞬時に、担
持体のトナー飛翔が生じることで、対向電極及び制御電
極をトナーで汚し、記録紙の汚れや、画像形成不良を生
じる。【解決手段】トナー担持体２２と対向電極２５との間
には、担持されたトナーが対向電極側に飛翔できるよう
な電界を付与するために対向電極２５に高圧電源部３０
より高電圧が供給されており、トナー担持体２２と対向
電極２５との間にトナーの飛翔を制御する制御電極２６
が配置されている。この制御電極２６に形成されトナー
が飛翔するゲート２９の周囲に設けたリング状電極２７
に、記録時に制御電源部３１を介してトナーを飛翔する
電位又は飛翔しない電位が印加される。そこで、記録開
始の前に対向電極２５に高電圧が供給される時に、Ｃ−
Ｒからなる積分回路等を高圧電源部３０と対向電極２５
との間に介在させることで、電圧供給の瞬時の電圧を低
くし、徐々に所定の電圧になるように供給制御すること
で、不要なトナー飛翔を防止できる。

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本体、またディジタル
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紙等の記録媒体上に画像を直接形成
する画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、画像信号に応じて記録紙等の記録
媒体上に可視像として出力する画像形成装置として、顕
像化粒子である例えばトナーを上記記録媒体に直接付着
させることにより、トナー像を記録媒体上に直接形成す
る画像形成装置が、例えば特開平６−１５５７９８号公
報にて提案されている。

【０００３】特開平６−１５５７９８号公報記載の画像
形成装置を図７を参照して説明すれば、トナー供給部５
２と印刷部５３とを有する画像形成部５１を備えてお
り、トナー供給部５２に担持されているトナー７１を選
択的に飛翔させて記録媒体であるシート状の記録紙５５
に付着させる。この時、上記トナー７１の飛翔を画像信
号に応じて制御することにより、トナーを選択的に記録
紙５５上に直接付着させることで可視像を形成してい
る。

【０００４】上記トナー供給部５２は、例えば負帯電さ
れた顕像化粒子としてのトナー７１を収容しているトナ
ー収容部７０、及びトナー７１を例えば磁気力により担
持するトナー担持体７２から構成されている。トナー担
持体７２は接地されており、図中矢印Ｅ方向に、かつそ
の表面速度が、例えば３０ｍｍ／ｓｅｃで回転駆動され
ている。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−４μＣ／ｇ〜
−５μＣ／ｇとなるように電荷が付与される。また、ト
ナー７１は、トナー担持体７２の外周面に平均厚さ８０
μｍ程度でもって担持されている。

【０００５】画像形成部５１を構成する印刷部５３は、
直径が例えば５０ｍｍ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とから構成されている。上
記対向電極７５は、トナー担持体７２の外周面から距離
が１ｍｍ程度離間した状態で配置されている。対向電極
７５は、直流電源部８０により、例えば２ｋＶの高電圧
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で回転駆動されている。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に担持されているトナー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。

【０００６】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
７５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。

【０００７】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、例えば１００μｍとなるように配
置されている。また、制御電極７６は、厚さ５０μｍの
フレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）７６ａ、および厚
さ２０μｍ程度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１５０μｍ程度のゲート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、給電線および高電圧ドライバー（何れも図示
せず）を介して制御電源部８１に電気的に接続されてい
る。

【０００８】リング状電極７７・・・には、制御電源部
８１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８１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、例えば２００Ｖを印加
させることで、トナー７１をリング電極７７のゲート７
９を介して対向電極側の記録紙に飛翔させることができ
る。また、通過させない場合には、リング状電極７７に
−２００Ｖを印加することで、トナー担持体７２上のト
ナーは対向電極７５側へ飛翔されるのを阻止される。こ
のようにして、リング状電極７７・・・に画像信号に従
って上述した電圧を印加することで、トナーを選択的に
飛翔させて記録紙５５上に画像信号に応じた可視像を直
接形成できる。

【０００９】ここで、上記トナー担持体７２の回転、対
向電極７５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、対向電極への高圧の印加は、単一
のトリガによってほぼ同時に印加される。また、トナー
担持体７２上のトナー７１が記録紙５５上に到達するま
での飛翔時間は、トナーの帯電電荷量、トナー担持体７
２と対向電極７５との間の距離及び印加される電位差、
特に電界の強さによって決まる。その時間は、例えば２
５０μｓｅｃ程度であり、上記リング状電極７７に供給
する印加時間は、上記飛翔時間より長い３００μｓｅｃ
程度の設定している。これにより、トナーを確実に対向
電極７５上の記録紙５５へと付着させるようにしてい
る。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の画像形成装
置においては、対向電極７５に供給される高電圧は、直
流電源８０から直接印加される。この場合、トナー担持
体７２の表面に存在するトナー７１、特にゲート７９に
対向する部分に存在するトナー７１は、急激に強電界に
さらされる。従って上記の領域に存在するトナー７１
は、対向電極７５に向かう非常に強い電気力を急激に受
ける。

【００１１】これは高電圧の供給時の瞬時に、トナー７
１が非常に強い周波数成分を有する電界にさらされたの
と同等の作用を受ける。そのため、トナー担持体７２上
のトナー７１が交流電界にさらされると、トナー７１が
飛翔するのに必要な電界の閾値が下がる。

【００１２】これによりトナー７１の飛翔電界の閾値が
下がると、わずかな電界でも飛翔を開始する。このため
に直流電源８０によって高電圧が供給された瞬間に、ト
ナー７１が飛翔しやすくなり、制御電極７６にトナー７
１が飛翔しない様な電位を加えたとして、十分にトナー
７１の飛翔を抑制することができず、ゲート７９を通っ
てトナー７１が対向電極７５に向かって飛翔してしま
う。このために対向電極７５表面が上記のトナー７１で
汚れたり、この状態で記録紙５５が搬送されることによ
って、記録紙５５の裏面が汚れることにもなる。

【００１３】さらに、対向電極７５に高電圧が供給され
た瞬間に、誤って飛翔したトナー７１が制御電極７６に
付着することが容易に起こりうる。制御電極７６にトナ
ー７１が付着すると、トナー７１が持つ電荷によってリ
ング状電極７７の見かけの電位が変化し、正常に顕像化
粒子であるトナーの制御が困難となり、画像劣化が容易
に発生する。あるいは、ゲート７９が目誌まりをおこす
などの不具合が生じ、最悪の場合としては、印字が不能
となる事態が発生する。従って制御電極７６の清掃手段
を余分に設ける等の手段を講じる必要があり、部品点数
の増加、また画像形成装置の全体の複雑化、さらにはコ
ストアップなどの弊害を引き起こす。

【００１４】また、電圧を供給した瞬時には、チャタリ
ング等が生じ、その時に所定の電圧が上述した対向電極
７５に供給され、トナー担持体７２との間に所定の電位
差が生じる。この時に、上述したように、高周波の交流
電圧が印加された状態となり、トナー７１が対向電極７
５側へと飛翔しようとする作用が顕著になる。

【００１５】本発明は、上述の問題点に鑑みて、簡単な
手段にて高電圧の供給時にトナー、つまり顕像化粒子が
飛翔を防止し、高電圧が供給される対向電極等に不要な
トナー等が付着するのを阻止することを目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明の上述した目的を
達成するための画像形成装置は、顕像化粒子を担持する
担持体と、該担持体に対向して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
通過部となる複数のゲートを有する制御電極と、上記対
向電極上を搬送され上記顕像化粒子による画像が形成さ
れる記録媒体と、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電源手段とを有する
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上記搬
送される記録媒体上に画像を形成する制御手段を備えた
画像形成装置において、上記電源手段は、上記対向電極
に印加する電位が、徐々に変化し所定時間後に上記担持
体との間で所定の電位差が生じるように構成されたこと
を特徴とする。

【００１７】また、本発明の目的を達成するための画像
形成装置は、顕像化粒子を担持する担持体と、該担持体
に対向して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の
ゲートを有する制御電極と、上記対向電極上を搬送され
上記顕像化粒子による画像が形成される記録媒体と、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
電位を付与する電源手段とを有すると共に、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上記搬送される記録媒体上
に画像を形成する制御手段を備えた画像形成装置におい
て、上記電源手段と対向電極との間に、該対向電極に印
加される供給される電圧が徐々に変化し所定時間後に上
記担持体との間で所定の電位差を生じさせる回路を介在
したことを特徴とする。

【００１８】上述のように構成されていることで、対向
電極に高電圧が供給されると、例えば図５に示すように
供給される電圧が徐々に上昇し、所定の時間（ｔ２）後
に決められた電位差による電界を生じる。そのため、高
電圧供給の瞬時に生じる顕像化粒子である例えば、トナ
ーの飛翔を阻止できる。特に、電圧の供給時点では、ト
ナー担持体との間での電位差がほとんどなく、時間の経
過と共に徐々に大きくなる。このように、電圧の供給時
点でのトナーが飛翔する電界の閾値が下がっても、飛翔
させるのに十分な電界まで立ち上がるのに所定時間が必
要となるためであって、対向電極への電圧供給時点での
トナーの飛翔は生じない。そして、この高電圧の供給前
に制御電極にトナーが飛翔できない電位を印加しておけ
ば、トナーの飛翔を確実に阻止できる。

【００１９】そこで、上記電源手段と対向電極との間に
介在される回路が、時定数回路又は積分回路にて構成す
ることで、その回路構成が非常に簡単となる。そのた
め、大幅な部品点数の増加及び装置の大型化を合わせて
回避でき、これによりコストアップも回避できる。

【００２０】さらに、上記電源手段と対向電極との間に
介在される回路に、供給時点に生じるチャタリングを除
去するインダクタンス素子を接続することで、高電圧の
供給時に生じる高周波成分を効果的に除去でき、これに
よる影響をも同時に回避できる。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下に図１ないし図６に従って本
発明の実施形態を詳細に説明する。

【００２２】図１は本発明における画像形成装置の全体
的の構成を示す概略断面図である。図において、本発明
の画像形成装置は、トナー供給部２と印刷部３とで構成
される画像形成部１を備えている。画像形成部１は、画
像信号に応じて、顕像化粒子としてのトナーを使用し
て、記録媒体である記録紙上に顕像化するものである。
つまり、この画像形成装置は、トナーを選択的に飛翔さ
せて記録紙５上に付着させると共に、上記トナーの飛翔
を画像形成信号に基づいて制御することにより記録紙５
上にトナーによる可視画像を直接形成するものである。

【００２３】上記画像形成部１への記録紙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、
記録媒体としての記録紙５を収容する用紙カセット４、
この用紙カセット４から記録紙５を１枚ずつ送り出すピ
ックアップローラ（給紙ローラ）６、送り出された記録
紙５をガイドする給紙ガイド７から構成されている。ま
た、給紙装置１０は、記録紙５が給紙されたことを検出
する図示していない検出センサが、給紙経路中に設けら
れている。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。

【００２４】また、画像形成部１からの記録紙５の出紙
側には、画像形成部１にて記録紙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記録紙５に定着
させる定着装置１１が設けられている。定着装置１１
は、加熱ローラ１２、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１６から構成されて
いる。加熱ローラ１２は、例えば厚さ２ｍｍのアルミニ
ウム管表面にトナーに対して離型性のよいフッ素樹脂等
がコーティングされた状態で構成されている。上記ヒー
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。

【００２５】加圧ローラ１４は、例えばアルミニウム等
の管の表面にシリコーン樹脂からな部材をコーティング
して構成されている。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、記録
紙５を挟んで加圧することができるように、それぞれの
軸の両端には、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。

【００２６】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１６は、主制御部（後述
する）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、
加熱口一ラ１２表面の温度を例えば１５０℃に保持す
る。

【００２７】また、定着装置１１は、記録紙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。なお、加熱ローラ１２、ヒータ１３、加圧ローラ１
４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、定着装置１１は、記録紙５を加熱定着する
だけでなく、加圧定着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。

【００２８】さらに、図示しないが、定着装置１１から
の用紙の出紙側には、定着装置１１で処理された記録紙
５を排紙トレイ上に排出する排紙ローラ、および排出さ
れた記録紙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、記録
紙５を排紙する。

【００２９】画像形成部１を構成するトナー供給部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
ら構成されている。

【００３０】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程度の間隔を隔てて配
置されている。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。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
く、トナー搬送量に応じて適宜設定される。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
なく、必要に応じて設定すればよい。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例えば３０ｍｍ／ｓｅ
ｃ程度で回転駆動される。

【００３１】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、図示しない固定状態で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おり、さ
らにスリーブであるトナー担持体２２を回転させること
で磁気的に吸着（担持）しているトナーを搬送してい
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固定された磁石の磁極
位置に対応する位置で、いわゆるトナーによる穂立ちを
形成する。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く、トナーを搬送する量等に基づい
て速度を決定すればよい。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。

【００３２】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形成された、トナ一担持体２
２の外周面と対向する対向電極２５と、該対向電極２５
に高圧を供給する本発明の電源手段である高圧電源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３２と除電ブラシ３２に除電電位を
与える除電電源１７と、記録紙５を帯電させる帯電ブラ
シ３３と、該帯電ブラシ３３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
支持し走行させる支持ローラ２４ａ，２４ｂと、クリー
ナーブレード１９を備えている。

【００３３】上記の対向電極２５は、トナー担持体２２
の外周面からの離間距離が例えば１ｍｍとなるように設
けられている。

【００３４】上記対向電極２５に密着するように走行さ
れ、記録紙５を搬送するための誘電体ベルト２４は、ポ
リフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）を基材として形成され
ており、その体積抵抗率が１０¹⁴Ω・ｃｍ程度で、厚さ
が７５μｍ程度のエンドレス形状のベルトである。該誘
電体ベルト２４は、支持ローラ２４ａ，２４ｂ間に張架
され、図示しない駆動装置によって例えば支持ローラ２
４ｂを介して駆動され、図中矢印方向に、例えばその表
面での速度が３０ｍｍ／ｓｅｃで回転される。

【００３５】また、対向電極２５には、高圧電源部（電
源手段）３０により、例えば２ｋＶの高電圧が供給され
るよになっている。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から供給される高電
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
与されることになる。

【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と対向する位置のさら
に下流側で、誘電体ベルト２４に圧接するように設けら
れている。この除電ブラシ２８は除電電源１７によっ
て、例えば除電電位２．３ｋＶ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（ペーパージヤム）等の不測の事態が生じ
て誘電体ベルト２４の表面にトナー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２
１によって汚染されることを防止する。尚、対向電極２
５の材質は、特に限定されるものではなく、必要な材質
を適宜設定すればよい。また、対向電極２５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
なく、適宜設定すればよい。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な
く、使用するトナーや速度に応じて適宜設定すればよ
い。

【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、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
御ユニツトとを備えている。

【００３９】そこで上記制御電極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２５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の飛翔を選択的に制御することができる。

【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となるように配置
さられており、図示しない支持部材により固定されてい
る。図２に制御電極２６の詳細を示すように、該制御電
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・・・からなつている。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２６ａには、後述するゲート２９・
・・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２９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。各リ
ング状電極２７は、例えば直径２２０μｍ、厚さ３０μ
ｍに形成されている。また、各リング状電極２７の開口
部２９・・・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。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。

【００４１】また、ゲート２９・・・の大きさや、基板
２６ａおよびリング状電極２７・・・の材質や厚さ等
は、特に限定されるものではない。上記のゲート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、個々に給電
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（後述する）に電気的に接続されている。上記
個数は、Ａ４判の用紙の横幅における解像度３００ＤＰ
Ｉ（dot per inch）に相当し、１ライン分の画像を形成
する。

【００４２】なお、上記リング状電極２７・・・の個数
は、特に限定されるものではない。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３０
μｍの程度の絶縁体層（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。また、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。

【００４３】上記制御電極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の電圧を印加し、
通過させない場合には、例えば−２００Ｖの電圧を印加
するようになっている。このように、制御電極２６への
付与する電圧（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との対向面側の対向
電極２５上に記録紙５を送り込むと、記録紙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。

【００４４】次に、本画像形成装置による画像形成動作
を図３を参照して説明する。

【００４５】まず、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（ステップｎ１）、その画像データが画
像処理部で処理（ステップｎ２）され、画像メモリに記
憶（ステップｎ３）される。この画像メモリに記憶され
た画像デ一タが、画像形成制御ユニツトに転送（ステッ
プｎ４）され、画像形成制御ユニツトでは、入カされた
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（ステップｎ５）。

【００４６】また、画像形成制御ユニツトは、所定量の
上記制御電極に供給する制御信号を得ると、トナー担持
体２２が回転駆動（ステップｎ７）させる。このトナー
担持体（スリーブ）２２の回転により担持されるトナー
の帯電量を安定化させる。この後に、支持ローラ２４ａ
には高圧電源３０によって対向電極２５と同電位の高電
圧が供給（ステップｎ９）される。帯電ブラシ３３に
は、帯電電源１８によって帯電電位として１．２ｋＶ
が、除電ブラシ３２は除電電源１７によって除電電位が
印加（ステップｎ９）される。

【００４７】ここで、所望の制御電極信号でない場合に
は、ステップｎ６にてこのフローが中断され、エラー表
示（ステップｎ２０）が行われる。また、所望の制御電
極信号であることが確認されれば、上述したように所定
量の制御電極に供給する制御信号を得た時に、上述した
ように対向電極２５及び帯電ブラシ３３、除電ブラシ３
２に所定の高電圧が供給される前に、本発明において
は、トナー担持体２２のトナー２１を飛翔させないよう
に、制御電極２６の全てのリング状電極２７・・・にト
ナーが飛翔しない電位である−２００Ｖを印加しておく
（ステップｎ８）。

【００４８】この後に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
り、用紙カセット４内の記録紙５が画像形成部１の方向
へ送り出される（ステップｎ１０）。この時正常な給紙
状態であるか否かがステップｎ１１で確認される。つま
り、給紙される記録紙５が搬送経路中の給紙センサにて
検出されると、正常動作であるとしてステップｎ１２に
進む。

【００４９】ここで、ピックアップローラ６によって送
り出された記録紙５は、帯電ブラシ１４と支持ローラ１
６ａ間に搬送される。記録紙５は帯電ブラシ３３と支持
ローラ２４ａとの電位差による電荷を供給され静電気的
に吸着されたまま誘電体ベルト２４の走行に伴って画像
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と対向面側に搬送される。なお、制御電極制
御信号の上記所定量は、画像形成装置等によって異な
る。

【００５０】そして、画像形成制御ユニットは、ステッ
プｎ１２において上記制御電極制御信号を制御電源３１
に供給する。この制御電源制御信号の供給は、上記帯電
ブラシ３３による印字部３への記録紙５の供給タイミン
グ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に印加する電圧を制御する。つま
り、制御電源部３１から画像信号に応じた適宜所定のリ
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、誘電体ベルト２４の走行によって出紙側に向かっ
て３０ｍｍ／ｓｅｃの速度で移動している記録紙５上
に、画像信号に応じたトナー像が形成される。

【００５１】トナー像が形成された記録紙５は、支持部
材２４ｂの持つ曲率で誘電体ベルト２４から剥離されて
定着装置１１に搬送されたのちに、この定着装置１１で
トナ像が記録紙５に定着される。トナー像が定着された
記録紙５は、排紙ローラにて排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。

【００５２】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。以上の画像形成動作によ
り、記録紙５上に良好な画像が形成される。本画像形成
装置は、記録紙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。

【００５３】従って、顕像体から記録紙に画像を転写す
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
か簡単化されると共に、部品点数が削減されるので、小
型化および低コスト化が可能となる。

【００５４】ここで、トナー２１をトナー担持体２２よ
り飛翔させるま、たは飛翔させないように制御するため
に上記制御電極２６に印加する電圧を切り換えている。
その制御の前に、トナー担持体２２と対向電極２５との
間に所定の電位差を生じさせ、トナー担持体２２に担持
されたトナー２１を対向電極２５へと飛翔させる電界を
発生させるために、上記対向電極２５に高圧電源部３０
から高電圧が供給される。この電圧の供給により生じる
トナー担持体２２と対向電極２５との間のトナー２１の
飛翔状態について考えることとする。

【００５５】上述したように、トナー担持体２２は接地
されており、上述したように対向電極２５には２ｋＶの
高圧が印加される。その結果、上記トナー担持体２２と
対向電極２５との間には、等間隔で０Ｖから２ｋＶまで
の等電位面が形成されることにな。そして、対向電極２
５はトナー担持体２２の外周面からの距離が１ｍｍとな
るように設けられており、また制御電極２６はトナー担
持体２２の外周面からの距離が１００μｍとなるように
設けられているので、制御電極２６のゲート２９・・・
中心部（ゲート中心部）における位置の電位は、約２０
０Ｖとなる。尚、ゲート２９・・・の中心部の電位は、
トナー担持体２２と対向電極２５との間の電位差や、制
御電極２６の配設位置、該ゲート２９・・・の形状等に
よって決定される。

【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例えば１
５０μｓｅｃ印加する。

【００５７】なお、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。

【００５８】また、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、つ
まりトナー担持体２２側に湾曲する状態を変化させるこ
とができる。そのため、ゲート２９を通過するトナー２
１に対して作用する電気力を変化させることができる。
これにより、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、記録紙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かできる。この
ように、対向電極２５に高電圧が供給された状態で、上
記制御電極２６にトナー飛翔電圧を印加すれば、トナー
を飛翔させると同時に、ゲート２９の通過時に、上述し
たように１画素を形成するドット径を制御できる。

【００５９】一方、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、
上述の説明のように−２００Ｖとして説明したが、この
値に限定されるものではない。上記の電位は、具体的に
は、例えば実験等を行うことにより適宜決定すればよ
い。

【００６０】本発明は、上述したような記録紙５への画
像形成を行う前の段階、つまり画像形成動作の初期時
に、対向電極２５に高電圧を供給した時に生じる不都
合、特にトナー担持体２２に担持されたトナー２１が、
上記対向電極２５に飛翔するのを阻止するものである。
以下に、高圧電源３０より高電圧が対向電極２５に供給
された瞬時に、トナーが飛翔されるのを阻止する構成に
ついて、以下に詳細に説明する。

【００６１】本発明によれば、図４に示すように高圧電
源３０より上記対向電極２５に印加する際に、Ｃ−Ｒ回
路を介在させて供給するように構成している。図に示す
ように、２ｋＶの高圧電源部３０に、５０００ｐＦの高
耐圧コンデンサ３０１と、１００ＭΩの抵抗３０２とを
接続した回路を介在して、上記対向電極２５に高圧電源
３０からの高電圧を供給するようにしている。このよう
な回路を設けることで、高圧電源３０からの供給電圧は
徐々に上昇し、トナー担持体２２との間に、所定時間後
に所定の電位差が付与されることになる。この状態は、
図５の実線で示す通りである。

【００６２】そこで、図４の回路構成において、図示し
ないスイッチング素子をオンすれば、図５に示すように
対向電極２５への高電圧の供給時点（ｔ１）より、徐々
に供給される電圧が上昇し、ｔ２時間後には所定の電圧
が印加されることになる。この状態で、電圧の供給が安
定し、上述した制御電極２６に画像信号に応じた電位を
印加することで、トナーの正常な飛翔制御を行える。

【００６３】ここで、従来では、高圧電源部３０は対向
電極２５等に直結されるのが普通である。つまり、スイ
ッチング素子をオンすることで、そのまま対向電極に２
ｋＶの高圧が供給される。このような場合には、高電圧
の供給と同時に、トナー担持体２２の表面に存在するト
ナー２１に急激な、強電界状態にさらされる。この急激
な電界が生じることで、トナー担持体２２の表面に存在
するトナー２１、特にゲート２９に対向する部分に存在
するトナー２１は、急激に強電界中にさらされる。従っ
て上記の領域に存在するトナー２１は、対向電極２５に
向かう非常に強い電気力を急激に受ける。これは、高電
圧の供給時の瞬間に、トナー２１が非常に強い周波数成
分を有する電界にさらされたのと同等の作用である。ト
ナー担持体２２上のトナー２１が交流電界にさらされる
と、トナー２１が飛翔するのに必要な電界の閾値が下が
る。トナー２１の飛翔電界の閾値が下がると、わずかな
電界でも飛翔を開始する。

【００６４】このために高圧電源部３０によって高電圧
が供給された瞬間だけ、トナー２１が飛翔しやすくな
り、制御電極２６にトナー２１が飛翔しない様な電位を
加えても十分にトナー２１の飛翔を抑制することができ
ず、ゲート２９を通ってトナー２１が対向電極２５に向
かって飛翔してしまう。このために対向電極２５表面が
上記のトナー２１で汚れたり、この状態で記録紙５が搬
送されることによって記録紙５が裏面が汚れる。

【００６５】また、上述の如く不必要に飛翔したトナー
２１が制御電極２６に必要以上に付着すれば、トナー２
１が持つ電荷によってリング状電極２７の見かけの電位
が変化して正常なトナー飛翔のための制御が困難とな
り、画像劣化が発生する。しかも、ゲート２９が目詰ま
りをおこすなどの不具合が生じ、最悪の場合としては画
像形成を行えなくなる事態が発生する。従って、制御電
極２６の清掃手段を余分に設ける必要があり、部品点数
の増加、装置の複雑化、さらにコストアップ等の不具合
を生じる。

【００６６】そこで、上述の問題を回避する手段とし
て、トナー２１を飛翔させない電位を印加する制御電極
２６への供給電圧を大きくすることが考えられる。しか
しながら、この手段においても、回路の複雑化や電源電
圧の上昇に伴い、部品点数の増加等を生じる。しかも、
制御電極２６に供給する電位を上げたとしても、トナー
飛翔を確実に防止することはできない。

【００６７】この点、本発明のよる図４に示す回路構成
によれば、図５の実線にて示すように、高電圧の供給に
より時定数を持って、徐々に電圧が上昇するようにし
て、対向電極２５に供給されるため、上述した従来によ
る不具合が一切発生しない。つまり、対向電極２５に電
圧が供給された瞬間には、非常に弱い電界状態であり、
トナー２１が飛翔できる電界は生じない。特に、電源供
給の瞬時に、上述にて説明したようにトナー飛翔電界の
閾値が下がっても、飛翔するだけの電界、特に電位状態
にはなっていない。従って、トナー担持体２２に担持さ
れたトナー２１は、不要に飛翔することはない。

【００６８】さらに、上記対向電極２５への高電圧の供
給を、スイッチング手段によってなされるならば対向電
極２５に供給される高圧波形は、図５の波線のようにチ
ャタリングを生じ上記不具合が一層顕著に起こりうる。
つまり、高周波成分により対向電極２５への不要なトナ
ー２１飛翔が生じやすくなる。

【００６９】このチャタリング等による影響を解消する
ためには、図４に示す回路構成において、さらにコイル
（不図示）等のインダクタンス素子を対向電極２５との
間に直列に接続することで、回避できる。つまり、スイ
ッチング素子によるオン時に生じるチャタリングは、上
記インダクタンス素子にて吸収され、実線のような電圧
波形となる。

【００７０】上記インダクタンス素子は、高圧電源部３
０と対向電極２５との間に単独で介在させるように接続
してもよい。つまり、高周波成分を吸収できるため、不
要にトナー２１を対向電極２５へと飛翔するのを阻止で
きる。

【００７１】また、対向電極２５に印加する高圧をなま
らせる手段としては、Ｃ−Ｒによる積分回路を設けても
同様に実施できる。この場合において、上述したように
チャタリングを防止するためのコイルを併用して使用す
ることもできる。

【００７２】以上のように、本発明の実施形態によれ
ば、非常に簡単な回路を付加するだけで、対向電極２５
への高圧印加時に生じる不都合を解消できる。そのた
め、コストアップが軽減され、各構成要素の物性値を自
由に選択できるので、大幅な部品点数の増加や、装置の
大型化を回避でき、コストアップを同時に回避できる。

【００７３】なお、図４に示すように高圧電源部３０と
対向電極２５との間に、高圧印加時に、徐々に電位が上
昇するようなＣ−Ｒによる回路を介在しているが、高圧
電源部３０そのものが、図５の実線で示すように徐々に
上昇するような出力を生じるものであってもよい。

【００７４】また、上記対向電極２５に高圧電源部３０
からスイッチング素子を介して高電圧を供給する前に、
制御電極２６に、トナーが飛翔できない電位を印加して
おけば、上述した回路構成を付加した場合によるトナー
飛翔防止効果をより高めることにもなる。つまり、高電
圧が供給されたことで、トナーが飛翔しようとする状態
を阻止できる。

【００７５】上述した本発明の実施形態の説明では、制
御電極２６として図２のようなシングルドライブの制御
電極を使用したが、制御電極の形状は図６のようにマト
リクスドライブを使用した構成でも同様に実施できる。
マトリクスドライブは必要なドライブ数が、ゲートの数
だけ必要としなくなるため、大幅に削減できコストダウ
ンを図れる効果がある。

【００７６】図６に示すように制御電極２６は、基板２
６ａの表面及び裏面に帯状電極群２７ａと２７ｂを互い
に直交（交差）する状態で形成されている。表裏面の帯
状電極郡２７ａ及び２７ｂが交差するそれぞれの位置
に、トナー流を通過させるゲート２９が形成されてい
る。

【００７７】そして、表面の帯状電極郡２７ａには、例
えば画像信号に応じたトナー飛翔電位を印加する。また
裏面の帯状電極郡２７ｂには、周期的に切換えられる走
査信号に応じたトナー飛翔電位を印加する。これによ
り、ゲート２９の交差する表裏面の帯状電極郡２７ａ及
び２７ｂに同時にトナー飛翔電位が印加された状態で、
トナー担持体２２のトナー２１が飛翔され、ゲート２９
を通過後に、対向電極２５へと飛翔されることになる。

【００７８】このような構成の制御電極２６において
も、上述した実施形態での説明の場合と同様の効果が得
られる。つまり、トナー担持体２２と対向電極２５との
間にトナーが飛翔できる電界を生じさせるために、対向
電極２５に高電圧を供給する時に、制御電極２６の帯状
の各電極群２７ａ及び２７ｂにトナーが飛翔しない電位
を印加した後、該対向電極２５に高電圧が供給させるよ
うに制御する。この時、上述したように供給される電圧
が、図５の実線で示すように徐々に上昇するように供給
制御すればよい。

【００７９】さらに、顕像化粒子がトナーである場合に
つていて説明したが、この顕像化粒子はインク等であっ
ても同様に実施できる。また、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いてもよい。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。

【００８０】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、プロッタ等に好適に適用すること
ができる。

【００８１】

【発明の効果】以上説明した本発明の画像形成装置によ
れば、記録動作開始による対向電極への高電圧の供給時
に生じる不都合を解消できる。つまり、高電圧供給時に
生じる顕像化粒子、例えばトナーが対向電極側に飛翔す
るのを阻止できる。そのため、対向電極がトナーにて汚
れるのを阻止できると同時に制御電極へのトナー付着も
合わせて防止できる。

【００８２】よって、画像形成時に顕像化粒子の飛翔制
御を確実に行え、画像劣化のない良質な画像形成を行え
る。

【００８３】また、高圧印加に伴う不具合を解消するた
めの回路が非常に簡単であるため、部品点数の大幅な増
加、装置の大型化を回避でき、これによりコストアップ
を合わせて回避できる。

【００８４】さらに、インダクタンス素子を設けること
で、電圧供給時に生じる交流成分であるチャタリングの
影響を回避できるため、不要なトナー飛翔を阻止できる
効果がより助長できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による画像形成装置の全体構成を示す概
略の断面図である。

【図２】本発明における画像形成装置が備える制御電極
の一部の詳細な構成を示す平面図である。

【図３】記録制御動作の流れを示すフローチャートであ
る。

【図４】本発明による対向電極に供給する高電圧の供給
制御を行う回路を一具体例を示す回路図である。

【図５】図４における対向電極に供給される電圧波形及
び電圧供給時に生じるチャタリングの状態を示す電圧波
形を示す図である。

【図６】制御電極の他の具体例を示すもので、マトリク
ス構成を有する制御電極の平面図である。

【図７】従来の画像形成装置の画像形成原理を説明する
ための断面図である。

【符号の説明】

１画像形成部２トナー供給部３印刷部５記録紙（記録媒体）２１トナー（顕像化粒子）２２トナー担持体２５対向電極２６制御電極２７リング状電極２９ゲート３０高圧電源部（電源手段）３１制御電源部（制御手段）３０１コンデンサ（Ｃ）３０２抵抗（Ｒ）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】顕像化粒子を担持する担持体と、該担持
体に対向して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
のゲートを有する制御電極と、上記対向電極上を搬送さ
れ上記顕像化粒子による画像が形成される記録媒体と、
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
る電位を付与する電源手段とを有すると共に、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上記搬送される記録媒体
上に画像を形成する制御手段を備えた画像形成装置にお
いて、上記電源手段は、上記対向電極に印加する電位が、徐々
に変化し所定時間後に上記担持体との間で所定の電位差
が生じるように構成されたことを特徴とする画像形成装
置。
【請求項２】顕像化粒子を担持する担持体と、該担持
体に対向して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
のゲートを有する制御電極と、上記対向電極上を搬送さ
れ上記顕像化粒子による画像が形成される記録媒体と、
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
る電位を付与する電源手段とを有すると共に、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上記搬送される記録媒体
上に画像を形成する制御手段を備えた画像形成装置にお
いて、上記電源手段と対向電極との間に、該対向電極に供給さ
れる電圧が徐々に変化し所定時間後に上記担持体との間
で所定の電位差を生じさせる回路を介在したことを特徴
とする画像形成装置。
【請求項３】上記電源手段と対向電極との間に介在さ
れる回路が、時定数回路又は積分回路であることを特徴
とする請求項２記載の画像形成装置。
【請求項４】上記電源手段と対向電極との間に介在さ
れる回路は、電圧供給時に生じるチャタリングを除去す
るインダクタンス素子を接続したことを特徴とする請求
項２又は３記載の画像形成装置。