JPH09240038A

JPH09240038A - 画像形成装置

Info

Publication number: JPH09240038A
Application number: JP5115296A
Authority: JP
Inventors: Shiro Wakahara; 史郎若原; Takasumi Wada; 孝澄和田
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1996-03-08
Filing date: 1996-03-08
Publication date: 1997-09-16

Abstract

(57)【要約】【課題】ＦＥＴの発熱による制御動作の不安定が生じ
るため、冷却ファン等の部品が必要となり部品点数の増
加や装置の複雑化が生じる。【解決手段】顕像化粒子の担持体に対向配置した対向
電極と、担持体と対向電極との間に配置し、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、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、制御電極に付与する電位を変化させ
て顕像化粒子の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、制御手段は、ゲートを顕
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
一電源と、ゲートを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の少なくとも２個以上の
電源手段と、第一，第二電位を含む複数の電位を切り替
えて制御電極に電位の１個を印加する電位切り換え手段
と、第一電位をパルス状で電位切り換え手段に供給する
パルス発生手段とからなり、第一電位を抵抗素子を介し
て電位切り換え手段に供給るとともに、第一電位をパル
スで電位切り換え手段に付与する。

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が、上記従来技術においては電位の
印加方法にまでは言及されていない。トナーを電気力で
飛翔させて直接画像を形成する方式の如く一般的なタイ
プの画像形成装置について、図９を参照しながら以下に
説明する。

【０００３】上記従来の画像形成装置は、図９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。

【０００４】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。

【０００５】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。

【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。

【０００７】制御電源部９１（図１０）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７
９の通過を与えない−２００Ｖの電位をリング状電極７
７に与える第二電源９５と、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Ｏ
Ｎ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。

【０００８】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。

【０００９】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。

【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、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。例えば、印字動作
を開始して実際に用紙５５が搬送されて印字が行われる
間での時間や連続印字が行われる場合の用紙５５間など
はトナー７１にゲート７９の通過を与えない電位を供給
する。

【００１１】したがって、通常のテキストデータを印字
する場合はほとんどがトナー７１を通過させない電位が
印加されていると言ってもよい。この場合上記従来技術
ではトナー７１を通過させない電位の印加中はＦＥＴ９
４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ＦＥＴ９４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。

【００１２】また、電流は使用する抵抗９３所謂プルア
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。

【００１３】また、上記の不具合を回避するためにトナ
ー７１がゲート７９を通過しない電位を抵抗を介してＦ
ＥＴ９４に供給する方法が考えられている。トナー７１
がゲート７９を通過しない電位を抵抗を介してＦＥＴ９
４に供給する場合は、トナー７１がゲート７９を通過し
ない電位がＦＥＴ９４がＯＦＦの場合に制御電極７６に
供給されるのでＦＥＴ９４に電流が流れず、発熱がな
い。したがって、上記の不具合が発生しない。

【００１４】しかし、この場合リング状電極７７に印加
される電位波形は、トナー７１が通過する電位（１５０
Ｖ）からトナー７１が通過しない電位（−２００Ｖ）に
切り替わる瞬間にひずみが生じる。リング状電極７７に
印加するパルスに歪みが生じるとトナー７１が飛翔しな
い電位に切り替えても必要以上にトナー７１が飛翔し続
け濃度が必要以上に濃くなり、１ドットが所定以上に大
きくなる。

【００１５】また、波形の歪み部分によって飛翔したト
ナーによってドットが尾を引いたようになり、ドット同
士がこの尾によって重なり合ったりするなどの不具合を
生じハーフトーンなどの再現性に乏しくなる等の画像劣
化を招来する。このような状態では飛散が増える等ドッ
トが不明瞭になり、コントラストと鮮明さにかけるぼや
けた画像になってしまう。

【００１６】したがって、印加電位の波形が歪んでいる
状態ではトナー７１が飛翔しないようにトナー７１の物
性値を制御したりするなどの対策が必要となり、トナー
７１の材料組成の複雑化と現像槽の部品単数の増加と装
置の大型化・コストアップは避けられない。或いは、歪
みのために１ドットの印字間隔を長くするまたは用紙５
５の搬送速度を低下することが考えられるが、この場合
は印字速度の低下を招来する。

【００１７】この他に、実質的にトナー７１が飛翔する
電位の印加時間が長くなるのでドットの形状が用紙５５
の進行方向に長くなるなど画像の劣化が生じる。電位波
形の歪みを回避してゲート７９からのトナー７１漏れを
防止するためにトナー７１を飛翔させない電位を高くす
ることが検討されているが、電位を高くすると使用する
ＦＥＴ９４の高圧が更に高くなる他に、電源の耐圧化と
制御電極７６のパターンの耐圧向上が不可欠となる。

【００１８】したがって、単純に部品点数の増加と装置
の大型化・コストアップは避けられない。更にドットの
重なりを回避するためにドット径を小さくする方法も考
えられるが制御電極の開口部を更に小さくする必要が生
じ、トナーによる目詰まりなどの諸問題を誘発する。

【００１９】

【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、上記第一電位をパルス状で上記電位切り換え
手段に供給するパルス発生手段とからなり、上記第一電
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
に供給されるとともに、上記第一電位がパルスで上記電
位切り換え手段に付与されることを特徴とする画像形成
装置である。

【００２０】請求項２記載の画像形成装置は、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、上記第一電位をパルス状で上
記電位切り換え手段に供給するパルス発生手段とからな
り、上記第一電位が少なくとも抵抗素子を介して上記電
位切り換え手段に供給されるとともに、上記第一電位が
パルスで上記電位切り換え手段に付与され、該パルスの
パルス幅ｔと上記制御電極に上記第一電位を供給する時
間Ｔがｔ≧Ｔであることを特徴とする請求項１記載の画
像形成装置である。

【００２１】請求項３記載の画像形成装置は、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、上記第一電位をパルス状で上
記電位切り換え手段に供給するパルス発生手段とからな
り、上記第一電位が少なくとも抵抗素子を介して上記電
位切り換え手段に供給されるとともに、上記第一電位が
パルスで上記電位切り換え手段に付与され、該パルスの
パルス幅ｔと上記制御電極に上記第一電位を供給する時
間Ｔがｔ≧Ｔであって、上記制御電極に上記第二電位を
供給しない状態では少なくとも上記第一電位が上記電位
切り換え手段に供給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である。

【００２２】請求項４記載の画像形成装置は、上記電位
切り換え手段が複数設けられ、複数の電位切り換え手段
が上記パルス発生手段を共有したことを特徴とする請求
項１または請求項２若しくは請求項３記載の画像形成装
置である。

【００２３】

【発明の実施の形態】本発明の一実施例について図１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。

【００２４】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。

【００２５】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。

【００２６】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。

【００２７】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。

【００２８】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。

【００２９】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、加熱口一ラ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。

【００３０】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。

【００３１】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。

【００３２】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。

【００３３】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。

【００３４】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。

【００３５】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。

【００３６】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、トナ一担持体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。

【００３７】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。

【００３８】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。

【００３９】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。

【００４０】上記のクリーニングプレード１９は、例え
ば、紙詰まり（ペーパージヤム）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、用紙裏面が該トナー２
１によって汚染されることを防止する。

【００４１】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。

【００４２】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。

【００４３】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。

【００４４】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。

【００４５】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。

【００４６】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。

【００４７】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。

【００４８】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（ｄｏｔｐｅ
ｒｉｎｃｈ）でＡ４判の用紙の横幅に相当する。

【００４９】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。

【００５０】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。

【００５１】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。

【００５２】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。

【００５３】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。

【００５４】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）。

【００５５】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）。

【００５６】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。

【００５７】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。

【００５８】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。

【００５９】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−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。

【００６０】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。

【００６１】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。

【００６２】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。

【００６３】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２００μ
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。

【００６４】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。

【００６５】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。

【００６６】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。

【００６７】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。

【００６８】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。

【００６９】図８に制御電源部３１の中の１チャンネル
８１を示す。図８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の電位を与える第二
電源８４と、１００ｋΩの抵抗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とパルス発生手段であるＦ
ＥＴ８９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。このとき、ＦＥＴ８９はＯＦＦとなっていてＦＥＴ
８９とＦＥＴ８８には電流が流れない。

【００７０】トナー２１にゲート２９の通過を与えて印
字を行う場合は、画像信号制御回路８６によってまずＦ
ＥＴ８９をＯＮにし、この状態でＦＥＴ８８がＯＦＦ状
態とするとトナー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。逆に、トナー２１の
ゲート２９の通過を停止する場合はまずＦＥＴ８８をＯ
Ｎにし、この状態でＦＥＴ８９がＯＦＦ状態とするとト
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。

【００７１】リング状電極２７・・・には、制御電源部
３１により図５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２００
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。

【００７２】前述の従来技術では、制御電極２６にトナ
ー２１のゲート２９の通過を与えない電位の印加中は常
にＦＥＴ９４に電流が流れ続ける。本実施例のようなタ
イプの画像形成装置はトナー２１にゲート２９の通過を
与える電位の供給時間よりも通過を与えない電位の供給
時間が長い。例えば１ドットの印字時間は本実施例では
２００μｓｅｃであるのに対し、トナー２１にゲート２
９の通過を与える電位の印加時間は１個のゲート２９に
関しては最小でも２．８ｍｓｅｃ（印字速度がＡ４版で
４ＰＰＭに相当）であり、ほとんどがトナー２１にゲー
ト２９の通過を与えない電位が印加されている。

【００７３】このほか装置が動作を開始して用紙５がゲ
ート２９の直下まで移動する間や連続印字における用紙
５の紙間では常に上記制御電極２６にトナー２１にゲー
ト２９の通過を与えない電位が印加されている。

【００７４】このように従来技術の回路ではＦＥＴと抵
抗に電流が流れることが不可避で、発熱と大きな消費電
力に関する不具合が生じていた。例えば、ＦＥＴの温度
上昇によってＦＥＴの動作が不安定になるのでＦＥＴの
冷却のための放熱板やファンまたはエアフローを確保す
るためのダクトの設置などが必要となったり電源の電流
容量を大きくする必要が生じ、部品点数の増加と装置の
大型化・コストアップは避けられなかった。

【００７５】ＦＥＴによる発熱回避と消費電力の低下の
ために図３の回路構成が考えられる。図３のように電源
９５が抵抗９３を介してＦＥＴ９４に印加されている。
この場合はトナー２１にゲート２９の通過を与えない電
位の印加時にＦＥＴに電流が流れないので発熱と消費電
力に関する不具合は回避できるが印加電位の波形が歪
み、画像劣化を招いていた。

【００７６】図３の回路におけるトナー２１を飛翔させ
る電位（１５０Ｖ）からトナー２１を飛翔させない電位
（−２００Ｖ）への切り替え波形は図４のようになる。
図４のように１５０Ｖから−２００Ｖ電位に電位が切り
替わる場合に印加電位波形が大きく歪んでいるのがわか
る。

【００７７】この状態で、印字を行えば電位をトナー２
１を飛翔させない電位に切り替えても制御電極２６に印
加される電位は完全には変化できず、波形が歪んでいる
間にトナー２１は若干ではあるが飛翔を続け、漏れトナ
ーとなる。

【００７８】この漏れトナーによって濃度が必要以上に
濃くなり、１ドットが所定以上に大きくなる。または、
波形の歪み部分によって飛翔した漏れトナーによってド
ットが尾を引いたようになり、ドット同士がこの尾によ
って重なり合ったりするなどの不具合を生じハーフトー
ンなどの再現性に乏しくなる等の画像劣化を招来する。
このような漏れトナーは飛散となる傾向が強く、飛散の
状態が悪化してドットが不明瞭になりコントラストと鮮
明さにかけるぼやけた画像になってしまう。

【００７９】これを回避するために波形が歪みの状態で
はトナー２１が飛翔しないようにトナー２１の飛翔を開
始する電界の閾値を制御するなどトナー２１の物性値を
制御したりするなどの対策が必要となりトナー２１の材
料組成の複雑化と現像槽の部品点数の増加と装置の大型
化・コストアップは避けられない。

【００８０】このほかにトナー２１が飛翔しない電位を
大きくすることが考えられるが、これも電源のコストア
ップとＦＥＴ９４の高耐圧化が必要でさらなるコストア
ップが容易に推測できる上に制御電極２６におけるリン
グ状電極２７間の絶縁強化かどさまざまな不具合を招来
する。

【００８１】これに対して上記の従来技術での印加電位
波形を図１１に示す。図１１のように電位の立ち下がり
の波形の歪みが解消されている。

【００８２】従来技術では図１０のような回路構成とし
ているので、トナーを通過させる電位からトナー２１を
飛翔させない電位の切り替え時にパルス波形の歪みが発
生しない。したがって、トナー２１を通過させない電位
に切り替えた後でもパルス波形の歪みによってトナー２
１が飛翔し続けるようなことがない。したがって、所定
のドット形状と濃度を常に再現できるので良好な画像を
安定して形成できる。ところが、従来技術は上記のよう
に消費電力と発熱の点から大きな問題を内包している。

【００８３】本発明による実施例では上述した複数の相
反する問題を同時に回避できる。

【００８４】例えば、図８のように出力電位波形はトナ
ー２１にゲート２９を通過する電位から通過しない電位
に切り替え時に抵抗８３の影響を受けないので出力波形
は図１１と同様な波形が得られ、波形の歪みが生じな
い。

【００８５】本実施例の回路では、上記のようにゲート
２９をトナーを通過させる電位からトナー２１を通過さ
せない電位の切り替え時に漏れトナーが発生せず上記の
ような漏れトナー対策が必要ない。例えばトナー２１の
物性値を制御したりトナー２１にゲート２９の通過を与
えない電位を大きくする等の必要がなくなると同時に、
漏れトナーによる尾がなくなり、飛散のないコントラス
トのよい所望のドット形状と濃度が実現でき、良好な画
像を得ることができる。

【００８６】そのうえ、トナー２１にゲート２９を通過
しない電位をリング状電極２７に印加する場合はＦＥＴ
８９はＯＦＦとなっているので回路に電流が流れず、発
熱が生じない、また、消費電力を抑えることが可能とな
る。

【００８７】したがって、放熱板やファン・エアダクト
などの冷却手段が不要となり、ＦＥＴ８８の動作も安定
し、所望のトナー２１飛翔制御が可能となり、電源の電
流容量を小さくできる。

【００８８】本発明を施した実施例においては更なる効
果が得られる。

【００８９】上記の実施例の図８の回路構成ではパルス
発生手段が複数のＦＥＴ８８によって共有可能であるの
で、パルス発生手段を配置するための部品点数の増加と
コストアップはほとんど回避できる。例えばＦＥＴ８８
と抵抗８３はリング状電極２７の数だけ必要であって上
記実施例では２５６０個が必要であるがＦＥＴ８９は原
理的には１個でよく、ＦＥＴの必要個数は１個増えるだ
けとなる。

【００９０】更に図５のような制御を行うのでＦＥＴ８
８とＦＥＴ８９が同時にＯＦＦになることがない。ＦＥ
Ｔ８８とＦＥＴ８９が同時にＯＦＦになるとリング状電
極２７は電気的にフロート状態となり、リング状電極２
７の電位は予測不可能な制御不能な不安定な電位とな
り、トナー２１の制御ができなくなる。トナー２１の制
御が不能となるとＦＥＴ８８とＦＥＴ８９が同時にＯＦ
Ｆとなった場合にトナー２１が漏れたり制御電極２６に
付着してゲート２９が目詰まりを起こすなどの不具合を
生じる。

【００９１】漏れトナーの飛翔経路は上記のようにリン
グ状電極２７が電気的に浮いているので制御電極２６周
辺の電界方向は不安定かつ不規則でトナー２１飛翔経路
制御が困難である、トナー飛翔経路制御が困難な状態で
飛翔したトナー２１は所望のドット形成領域に到達する
とは限らず非画像領域に到達しドットの飛散やカブリと
なって現れる。したがってカブリの多いコントラストの
ない飛散の多いドットとなり、良好な画像が得られな
い。

【００９２】本実施例では図５のような制御を行うので
ＦＥＴ８９とＦＥＴ８８が同時にＯＦＦとなることがな
くリング状電極２７の印加電位を常に安定して所望の電
位に制御可能である。したがって、漏れトナーが一切発
生せず正しい画像形成動作が保証され、良好な画像が形
成できる。

【００９３】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。

【００９４】

【発明の効果】請求項１から４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供給
するときに、トナーがゲートを通過する電位は電位切り
換え手段に供給されないので、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上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。

【００９５】これによりドライバーの誤動作がなく、加
熱板や冷却ファンなどの冷却対策が必要なく、これに伴
うコストアップや部品点数の増加が回避できる。また、
印加電位波形が歪まないのでトナーの漏れとドットの変
形が回避でき、良好なドットの形状と濃度が得られ、コ
ントラストがよく忠実なハーフトーンの再現が可能であ
る。

【００９６】更に、請求項４の構成によれば、以上のよ
うに電位切り換え手段に供給するパルス発生手段は制御
電極の数だけ必要でなく、該パルス発生手段を複数の電
位切り換え手段で共有できるのでパルス発生手段に伴う
部品点数の増加と装置の大型化・コストアップが避けら
れる。

【００９７】また、請求項２及び３の記載の構成によれ
ば、制御電極が電気的に浮いた状態が存在しないので制
御電極の電位が津熱に安定した所望の電位となり、良好
のトナー制御が可能で良好の画像が形成できる。

【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】本発明の回路構成を示す説明図である。

【図４】図３の回路における電位波形を説明する説明図
である。

【図５】制御電極に印加される電位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】実施例における電位波形を説明する説明図であ
る。

【図８】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９】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１０】図９の回路構成を示す説明図である。

【図１１】従来技術における電位波形を説明する説明図
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８８ＦＥＴ８９ＦＥＴ

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、上記第一電位をパル
ス状で上記電位切り換え手段に供給するパルス発生手段
とからなり、上記第一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供給されるとともに、上記第
一電位がパルスで上記電位切り換え手段に付与されるこ
とを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】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、上記
第一電位をパルス状で上記電位切り換え手段に供給する
パルス発生手段とからなり、上記第一電位が少なくとも
抵抗素子を介して上記電位切り換え手段に供給されると
ともに、上記第一電位がパルスで上記電位切り換え手段
に付与され、該パルスのパルス幅ｔと上記制御電極に上
記第一電位を供給する時間Ｔがｔ≧Ｔであることを特徴
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、上記
第一電位をパルス状で上記電位切り換え手段に供給する
パルス発生手段とからなり、上記第一電位が少なくとも
抵抗素子を介して上記電位切り換え手段に供給されると
ともに、上記第一電位がパルスで上記電位切り換え手段
に付与され、該パルスのパルス幅ｔと上記制御電極に上
記第一電位を供給する時間Ｔがｔ≧Ｔであって、上記制
御電極に上記第二電位を供給しない状態では少なくとも
上記第一電位が上記電位切り換え手段に供給されている
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】上記電位切り換え手段が複数設けられ、
複数の電位切り換え手段が上記パルス発生手段を共有し
たことを特徴とする請求項１または請求項２若しくは請
求項３記載の画像形成装置。