JPH09248933A - 画像記録装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 トナー担持体と対向電極との間に配設した複
数の微小開口部及び制御電極部を備えたトナー飛翔制御
部材に電圧を印加して記録部材に画像を形成する画像記
録装置において、制御電極駆動を時分割駆動できるよう
にして駆動回路の簡素化を図る。 【解決手段】 複数の共通画像電極５１ａとシールド兼
時分割電極５３１〜５３８とを、互いに交差し、かつ、
それぞれに形成された孔５４が重なるように配置する。
シールド兼時分割電極のうち１つのみを逐次駆動電位状
態にし、該状態にある時分割電極との交差箇所にある孔
５４についての画像信号を各共通画像電極に印加する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、粉体トナーを担持
するトナー担持体と対向電極との間に配設された、互い
に独立あるいは一連の複数の微小開口部と各微小開口部
のトナー通過を制御する複数の制御電極部とを備えたト
ナー飛翔制御部材の該制御電極部に、画像信号に応じて
電圧を印加し、上記トナー担持体上からのトナーを上記
微小開口部に通して上記対向電極側に移行させ、上記ト
ナー飛翔制御部材と上記対向電極との間に位置する記録
部材上に付着させることで画像を形成する画像記録装置
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、たとえば粉体トナーを用いた画像
記録方法としてダイレクトトーニングまたはトナープロ
ジェクションと称される画像記録方式が知られている。
この画像記録方式は、孔やスリットの周りに設けた画像
電極に電圧を印加し、帯電させた粉体トナーをその孔や
スリットを通して移動（飛翔）させ、紙等の記録部材に
直接画像を形成するものである。

【０００３】上記画像記録方式については多くの提案が
なされている。例えば、特公昭４４‐２６３３３号公報
には、背面電極、記録体、制御格子、メッシュ電極、こ
のメッシュ電極にトナーを供給する毛皮ブラシを順に配
置した装置が開示されている。この装置では、絶縁性ト
ナーをブラシの回転により摩擦帯電させ、メッシュ電極
と背面電極の間の空間に形成される電界で加速して背面
電極に向かわせ、制御格子を通して紙上に像を形成す
る。この制御格子に加える電気信号の値を変えるとメッ
シュ電極と制御格子間の電界が逆転し、トナーが飛翔せ
ず地肌部（白）が形成され、また電気信号を加減するこ
とで画像濃度を変えることもできるようになっている。

【０００４】また、特公平６ー４７２９８号公報には、
対向電極、記録体、微小開口部と該微小開口部の周囲に
設けられた制御電極とを有する制御部材、層状に導電性
トナーを担持するトナー担持体を順に配置した装置が開
示されている。この装置では、トナー担持体と対向電極
との間に直流電界を与えた状態で、画像信号に応じて制
御電極の電圧状態を、トナー担持体上のトナーの記録体
に向けての飛翔を起こさせ得る電圧状態と同飛翔を起こ
させない電圧状態との間で切り換える。そして、上記制
御電極を前者の電圧状態に切り換えたときには、導電性
トナーに電荷が誘導されてトナーが飛翔し、記録体表面
に画像を形成する。このように導電性トナーを用いれば
あらかじめ電荷を付与しておかなくても、外部電界で電
荷注入させて容易に帯電させることができ、摩擦帯電を
必要としないという利点がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ここで、上記特公昭４
４‐２６３３３号公報における制御格子や上記特公平６
ー４７２９８号公報における制御電極は、記録体の搬送
方向に直交する方向に一列に配列されている。そして、
この一列に配列された複数の制御格子あるいは制御電極
の電圧状態は、記録体の搬送に合わせ画像信号に応じて
一斉に切り替えられている。このような制御格子あるい
は制御電極の構造及び電圧の印加方法を採用する場合、
駆動のためのたとえばＩＣドライバーが制御格子や制御
電極の個数にそのまま比例して多数必要になる。例え
ば、２１０mm幅のＡ４縦送りで６００ｄｐｉで印字する
場合、４９６０個の画像電極を駆動することになる。よ
って、たとえば３２個の出力端子を有し３２個の画像電
極を駆動可能なＩＣドライバーを用いる場合、必要とな
るＩＣドライバーの個数は４９６０／３２＝１５５個に
もなる。カラープリンタの場合はこれが４色分必要とな
るため、６２０個にもなる。

【０００６】本発明は上記背景に鑑みなされたものであ
り、その目的とするところは、この種の画像記録装置に
おける、トナー飛翔制御部材の制御電極駆動のための駆
動回路の簡素化を図ることである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１の発明は、トナーを担持するトナー担持体
と対向電極との間に配設された、互いに独立あるいは一
連の複数の微小開口部と各微小開口部のトナー通過を制
御する複数の制御電極部とを備えたトナー飛翔制御部材
の該制御電極部に、画像信号に応じて電圧を印加し、上
記トナー担持体上からのトナーを上記微小開口部に通し
て上記対向電極側に移行させ、上記トナー飛翔制御部材
と上記対向電極との間に位置する記録部材上に付着させ
ることで画像を形成する画像記録装置において、上記微
小開口部を構成する微小孔部が複数形成された複数の第
一電極と、上記微小開口部を構成する微小孔部が複数形
成された複数の第二電極とを、複数の第二電極が複数の
第一電極よりも上記トナー担持体側又は上記対向電極側
に位置し、かつ、各第二電極の複数の微小孔部が互いに
異なるいずれか一つの第一電極のいずれか一つの微小孔
部に対向するようにように配設して、互いに対向する第
一電極の微小孔部と第二電極の微小孔部それぞれの周囲
の第一電極部分及び第二電極部分により上記制御電極部
を構成し、上記画像信号に応じて、複数の第一電極それ
ぞれに互いに異なる第一電圧及び第二電圧を選択的に印
加するとともに複数の第ニ電極それぞれに互いに異なる
第三電圧及び第四電圧を選択的に印加する電圧印加手段
を設け、上記制御電極部を構成する第一電極及び第二電
極の微小孔部周囲部分の電圧の組み合わせである、第一
電圧と第三電圧との組み合わせ、第一電圧と第四電圧と
の組み合わせ、第二電圧と第三電圧との組み合わせ、及
び、第二電圧と第四電圧との組み合わせのうち、一つの
組み合わせについては、対応する上記微小開口部を介し
て上記対向電極側へのトナーの移行が生じ、他の３つの
組み合わせについては、対応する上記微小開口部を介し
て上記対向電極側へのトナーの移行が生じないように、
上記第一乃至第四の電圧を設定したことを特徴とするも
のである。

【０００８】ここで、この画像記録装置には、上記トナ
ー飛翔制御部材と上記対向電極との間で所定方向に記録
部材を搬送する搬送手段を設け、上記複数の第二電極
を、該搬送手段による記録部材搬送方向と交差させて該
搬送方向に並べて配置すること望ましい。

【０００９】請求項２の発明は、請求項１の画像記録装
置において、上記第一電圧と第三電圧との組み合わせに
ついて、対応する上記微小開口部を介して上記対向電極
側へのトナーの移行が生じ、かつ、第一電圧が印加され
た状態の第一電極と上記トナー担持体との間、及び、第
三電圧が印加された状態の第二電極と上記トナー担持体
との間に、トナー担持体の電位との高低が互いに同じで
ある電位差が生じるように上記第一乃至第四の電圧を設
定したことを特徴とするものである。

【００１０】請求項３の発明は、請求項２の画像記録装
置において、上記複数の第一電極の電位と上記トナー担
持体との間の電位差に基づく電界が、上記微小開口部近
傍以外の該トナー担持体上のトナーに及ばないよう、該
微小開口部近傍以外で該電界をシールドするように、上
記複数の第二電極を、所定形状にし、かつ上記複数の第
一電極よりも上記トナー担持体側に面状に並べて設けた
ことを特徴とするものである。

【００１１】請求項４の発明は、請求項３の画像記録装
置において、上記複数の第二電極に印加する第三電圧及
び第四電圧を、上記微小開口部近傍以外のトナー担持体
上のトナーが飛翔しない電圧に設定したことを特徴とす
るものである。

【００１２】請求項１乃至４の発明においては、たとえ
ば上記第一電圧と第三電圧との組み合わせについて、対
応する上記微小開口部を介して上記対向電極側へのトナ
ーの移行が生じるように上記第一乃至第四の電圧を設定
した場合、上記第三電圧を、印加対象を逐次切り替えな
がら、複数の第二電極のうちいずれか一つに印加し、か
つ、該第三電圧の印加対象でない第二電極には上記第四
電圧を印加する。これと同時に、上記複数の第一電極に
は、該第三電圧が印加されている第二電極の微小孔に対
向する第一電極の微小孔についての上記画像信号に応じ
て上記第一電圧又は上記第二電圧を印加する。すなわ
ち、該第一電極の微小孔を介して上記対向電極側へトナ
ーを移行させるときは、その第一電極に第一電圧を印加
し、同移行をさせないときは、その第一電極に第二電圧
を印加する。この電圧印加により、複数の第一電極それ
ぞれの複数の微小孔のうち上記第三電圧が印加されてい
る第二電極の微小孔に対向するものについて、これを介
して上記対向電極側へトナーを移行させるか否かを制御
する。このとき、各第一電極の他の微小孔は、第四電圧
が印加されている第二電極に対向しているため、第一電
極の印加電圧が第一電圧か第二電圧かにかかわらず、こ
れを介しての上記対向電極側へのトナー移行は生じな
い。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明を粉体画像記録装置
であるカラープリンタに適用した実施形態について説明
する。図２は本実施形態に係るカラープリンタの要部の
概略構成図である。本カラープリンタでは、記録部材と
しての記録紙１０は給紙カセット１から呼び出しローラ
２により給紙され、記録紙搬送機能を備え、支持ローラ
３１、３２に支持されたベルト状の対向電極４の矢印方
向の回動により、トナー飛翔制御部材としての制御電極
５上に送られる。このベルト状対向電極４に記録紙搬送
機能を持たせるには、例えば対向電極４に多数の孔を形
成し、図示しないバキューム装置により、紙を対向電極
表面に吸着する。そして、この制御電極５の上を水平に
送られる間に、制御電極５の下方に配置された、上部に
開口を有する４つのトナー容器６から、制御電極による
制御で飛翔した導電性カラートナー（以下、導電性トナ
ーという。）が付着して、記録紙１０への記録が行われ
る。

【００１４】上記対向電極４には、導電性の支持ローラ
３１を介して図示しない電圧印加手段により電圧が印加
されている。上記４つのトナー容器６はＹ、Ｍ、Ｃ、Ｂ
Ｋの各色のトナーを収容している。

【００１５】記録紙１０に付着したトナー９０は、定着
器としての熱ローラ７及び加圧ローラ８の間に送られて
画像を定着される。

【００１６】図３は、同カラープリンタの１色の、上記
対向電極４と上記制御電極５とトナー担持体６ａを備え
た記録部の説明図である。上記制御電極５は、トナー担
持体６ａ上のトナーに電界を与えることにより、該トナ
ーの飛翔を制御するためのものである。上記制御電極５
は、絶縁体である厚さ２５μｍのポリイミドフィルム５
２の両面に厚さ８μｍの銅箔を接着し、それぞれの銅箔
表面に電極パターンを露光後にエッチングし、最後に所
定の位置にヤグレーザ等を用いて直径５００μｍの孔５
４を設けて形成することができる。そして、対向電極４
側の上記銅箔を画像信号に応じて電圧Ｖ１が印加される
画像電極５１とし、トナー担持体６ａ側の上記銅箔を、
孔５４の直下以外の部分でトナー９０が飛翔しないよう
にするためのシールド電極５３とする。このシールド電
極５３は、対向電極４と画像電極５１に画像記録時の電
圧を与えても孔５４の直下以外の部分のトナーに加わる
電界が飛翔開始電界を下回って飛翔が起こらないような
電位状態にしておく。また、図３の例では、対向電極４
と画像電極５１の間隔は３００μｍ、シールド電極５３
とトナー９０層表面との間隔は３００μｍである。上記
対向電極４には一定電圧、例えばプラス５００Ｖが印加
されている。そして画像信号に応じて画像電極５１にト
ナーの飛翔を起こさせ得る画像形成のための電圧が印加
される。この電圧によりトナー９０層表面に形成される
電界がトナー９０の有する電荷に作用して静電力が生
じ、この静電力がトナー９０に作用しているトナー９０
間あるいはトナー担持体６ａとの付着力（ファンデルワ
ールス力）と重力との和を上回ると、トナー９０はトナ
ー９０層を離脱して破線で示す電気力線に沿って飛翔
し、記録紙１０に付着して画像を形成する。

【００１７】次に、本実施形態における制御電極５１及
びシールド電極５３の詳細について説明する。図１に１
色分の制御電極及びシールド電極の一例を示す。この例
は、６００ｄｐｉの記録を行う場合の一例である。この
例では、画像電極への記録時の電圧駆動に用いる図示し
ない高価なＩＣドライバーの使用量を減らすために６０
０ｄｐｉの主走査１ラインの画像電極を８分割駆動す
る。図１において、白抜きの矢印Ａで示すように左右方
向が記録紙の搬送方向（以下、紙搬送方向という）であ
る。上記ポリイミドフィルム５２の記録紙搬送側の面に
設ける画像電極５１は、８つの孔５４分の画像電極５１
を一体化した共通画像電極５１ａの６２０個の群により
構成されている。この６２０個の共通画像電極５１ａの
群では、各共通画像電極５１ａが紙搬送方向に対して所
定角度傾斜し、かつ、隣合う共通画像電極同士の孔中心
が紙搬送方向上で重なり合わないように隣合う共通画像
電極と間隔をおいて配列されている。具体的には、紙搬
送方向に直交する方向（以下、紙幅方向という）におけ
る孔５４中心のピッチｄ１が６００ｄｐｉ相当の４２．
３μｍになるように、上記傾斜角度及び間隔が設定され
ている。この共通画像電極５１ａの群全体の寸法は、紙
搬送方向ｗ１が１．６５ｍｍで、紙幅方向幅ｌがＡ４横
幅と同じ２１０ｍｍである。

【００１８】一方、上記ポリイミドフィルム５２の記録
紙搬送側とは反対の面には、前記シールド電極５３の機
能を兼ねた分割駆動のための８つのシールド兼分割駆動
電極５３１〜５３８が設けられている。このシールド兼
分割駆動電極５３１〜５３８は、分割駆動にあたって、
画像信号に応じてトナーを飛翔させる電圧が上記共通画
像電極５１ａに印加されている状態でも、共通画像電極
５１ａの駆動対象の孔以外の孔についてトナーが通過し
ないような電界を形成するためのものである。各シール
ド兼分割駆動電極５３１〜５３８それぞれは、搬送方向
に対して直交するように並んだ６２０個の孔を備えてい
る。そして、各シールド兼分割駆動電極５３１〜５３８
の６２０個の孔それぞれが、上記６２０個の共通画像電
極５１ａの紙搬送方向における同一順位の孔に対応する
ようにして、紙搬送方向に面状に並べられている。例え
ば、紙搬送方向で最下流に位置するシールド兼分割駆動
電極５３１の６２０個の孔それぞれは、上記６２０個の
共通画像電極５１ａの、紙搬送方向における最下流の孔
に対応する。そして、上記６２０個の共通画像電極５１
ａ及び８つのシールド兼分割駆動電極５３１〜５３８が
図示しないＩＣドライバに接続されている。

【００１９】この例の制御電極５においては、上記６２
０個の共通画像電極５１ａの孔を、紙幅方向に並ぶ紙搬
送方向で１番目の孔の列、同２番目の孔の列というよう
に、シールド兼分割電極５３１〜５３８のそれぞれに対
応する紙幅方向の孔列単位で、順次駆動状態にする。具
体的には、例えば紙搬送方向で最上流側の孔列を駆動状
態にするとき、つまり、該最上流側の孔列に相当するド
ットの画像情報に基づいたＩＣドライバの出力を共通画
像電極５１ａに印加するときは、同最上流側のシールド
兼分割駆動電極５３８を、画像信号に応じてトナーを飛
翔させる電圧が印加されている上記共通画像電極５１ａ
の孔に、飛翔トナーの通過する電界が形成され、かつ、
トナーを飛翔させない電圧が印加されている上記共通画
像電極５１ａの孔に、トナーが飛翔しない程度の電界し
か形成されない電位状態（以下、駆動電位状態という）
にする。一方、他のシールド兼分割駆動電極５３１〜５
３７は、画像信号に応じてトナーを飛翔させる電圧が印
加されている上記共通画像電極５１ａの孔にも、その直
下のトナーが飛翔しない程度の電界しか形成されない電
位状態（以下、非駆動電位状態という）にする。

【００２０】例えば、図３の例に関して上述した各部寸
法を採用し、対向電極にプラス５００Ｖを印加し、共通
画像電極５１ａにトナー飛翔用の電圧として例えばプラ
ス１４０Ｖ、トナー不飛散用の電圧として０Ｖ（すなわ
ち、接地）をそれぞれ用いた場合、上記シールド兼分割
駆動電極５３８の駆動電圧状態用の電圧としてはたとえ
ばプラス８０ボルト、非駆動電圧状態の電圧としては０
ボルト（すなわち接地）を印加する。これによれば、ト
ナー飛翔のための電界強度の下限である飛翔開始電界強
度が４．０×１０の五乗Ｖ／ｍである低抵抗トナーある
いは中抵抗のトナー（たとえば導電率が１０の−８±３
乗Ｓ／cmの中抵抗トナー）の場合、トナー飛翔用の電圧
が印加された共通画像電極５１の孔と、駆動電圧状態用
の電圧が印加されたシールド電極５３の孔とが重なる孔
５４の直下では、トナー層に加わる電界強度が飛翔開始
電界強度を上回って飛翔が起こり、該孔５４を通って対
向電極側に移転し、記録紙１０に付着する。また、印加
電圧の組み合わせがこれとは異なる孔５４、すなわち、
トナー不飛翔用の電圧が印加されている共通画像電極５
１の孔と駆動電圧状態の電圧が印加されているシールド
兼分割駆動電極５３１〜５３８の孔とが重なる孔５４
や、共通画像電極５１への印加電圧が上記トナー飛散用
電圧かトナー不飛散用電圧かをとわず、非駆動電圧状態
の電圧が印加されているシールド兼分割駆動電極５１の
孔と共通画像電極５１の孔とが重なる孔５４の直下で
は、トナー層に加わる電界が飛翔開始電界を下回って飛
翔は起こらない。

【００２１】そして、上記６２０個の共通画像電極５１
ａの紙搬送方向で例えば上流側から２番目の孔列を駆動
状態にするときは、同上流側から２番目のシールド兼分
割駆動電極５３７を駆動電位状態にし、他のシールド兼
分割駆動電極５３１〜５３６及び５３８は非駆動電位状
態にする。以上の８分割駆動で、例えば、共通画像電極
５１ａのすべてにトナーを飛翔させる電圧を印加した状
態で、シールド兼分割駆動電極５３１〜５３８の紙搬送
方向におけるピッチ分だけ記録紙が移動する時間をずら
して上記８個のシールド兼分割駆動電極５３１〜５３８
を順次駆動状態にすれば、紙幅方向に１本の直線が記録
紙１０上に記録される。

【００２２】図４は同カラープリンタの４色分の制御電
極列を模式的に示したものである。各色とも表面に６２
０個の共通画像電極からなる共通画像電極群５１Ｙ、５
１Ｍ、５１Ｃ、５１Ｂｋと、裏面に８個のシールド兼分
割駆動電極（図示せず。）を有する。なお図中、リード
線に対応して記入した数字は、６２０個の画像電極の１
番目から６２０番目それぞれとの対応を示すものであ
る。この４色分の共通画像電極群は同一のポリイミドフ
ィルム上に、上述の方法で１回のパターン露光で同時に
形成することが可能である。この形成方法によれば、４
色分の共通画像電極群間の位置精度は非常に高く、一番
離れたイエローの共通画像電極群５１Ｙとブラックの共
通画像電極群５１Ｂｋ間でもたとえば１５μｍ以下の位
置精度を保つことができる。無論、電極幅内でリード線
を引き出せるシールド兼分割駆動電極についても、上述
の方法で１回のパターン露光による４色同時形成が可能
で、高い位置精度を保つことができる。

【００２３】上記本実施形態によれば、分割駆動が可能
であるためコストの高いＩＣドライバーの使用数をほぼ
１／８に減少させて大幅なコストダウンが可能である。

【００２４】また、本実施形態によれば、シールド兼分
割駆動電極５３１〜５３８に印加する駆動電位状態の電
圧として、トナー担持体６ａの電位（０Ｖ）との高低
が、トナー飛翔用電圧が印加されている共通画像電極５
ａの電位（プラス１４０Ｖ）のトナー担持体６ａの電位
（０Ｖ）に対する高低と同じになる電圧（プラス８０
Ｖ）を印加し、この駆動電位状態にあるシールド兼分割
駆動電極によっても、孔５４の直下のトナー層に飛翔す
る向きの電界を形成する。よって、たとえばシールド兼
分割駆動電極５３１〜５３８に印加する駆動電位状態の
電圧として、トナー担持体６ａと同電位になる電圧（０
Ｖ）を印加し、共通画像電極５ａのトナー飛翔用電圧の
みで、孔５４の直下のトナー層を飛翔させる電界を形成
する場合に比して、トナー飛翔用電圧の大きさを小さく
できる。

【００２５】たとえば図５（ａ）のグラフ中の特性線ａ
１１は、図３の例に関して上述した各部寸法を採用し、
対向電極にプラス５００Ｖを印加した場合の、トナー飛
翔用の電圧としてプラス１４０Ｖが印加された共通画像
電極５１ａと、駆動電位状態の電圧としてプラス８０Ｖ
が印加されたシールド兼時分割電極５３１〜５３８とが
交差する孔５４について、トナー層表面の電界を有限要
素法を用いたシミュレーションで求めた結果を示すもの
である。横軸が孔５４の中心直下からの距離、縦軸が電
界強度である。一方、同グラフ中の特性線ｂ１１は、図
３の例に関して上述した各部寸法を採用し、対向電極に
プラス９００Ｖを印加した場合の、トナー飛翔用の電圧
としてプラス３００Ｖが印加された共通画像電極５１ａ
と、駆動電位状態の電圧としてトナー担持体６ａと同じ
０Ｖが印加されたシールド兼時分割電極５３１〜５３８
とが交差する孔５４について、同様のシミュレーション
結果を示すものである（この対向電極電圧及びトナー飛
翔用電圧は、駆動電位状態の電位を０ボルトとした場合
に、１ｍｓｅｃよりも短いトナー飛翔用電圧の印加時間
でトナーを飛翔させるのに要する電圧である）。共通画
像電極５１ａに印加するトナー飛翔用電圧が比較的低い
上記特性線ａ１１の条件でも、特性線ｂ１１の特性線の
条件と同様に、上記中心直下から６０μｍまでの範囲
で、前記飛翔開始電界強度である４．０×１０の五乗Ｖ
／ｍ以上になる。よって、いずれの条件でもこの６０μ
ｍ近傍までのトナーを飛翔させることができる。

【００２６】以上のように、トナー飛翔用電圧の大きさ
を小さくできるのて、上記ＩＣドライバによる駆動を比
較的高速で行うことが可能である。

【００２７】なお、図５（ｂ）中の特性線ａ１０は、図
３の例に関して上述した各部寸法を採用し、対向電極に
プラス５００Ｖを印加した場合の、トナー飛翔用電圧プ
ラス１４０Ｖが印加された共通画像電極５１ａと、非駆
動電位状態の電圧０Ｖが印加されたシールド兼時分割電
極５３１〜５３８とが交差する孔５４について、同様の
シミュレーション結果を示すものである。特性線ａ０１
は、図３の例に関して上述した各部寸法を採用し、対向
電極にプラス５００Ｖを印加した場合の、トナー不飛翔
用電圧０Ｖが印加された共通画像電極５１ａと、駆動電
位状態の電圧プラス８０Ｖが印加されたシールド兼時分
割電極５３１〜５３８とが交差する孔５４について、同
様のシミュレーション結果を示すものである。いずれの
特性線においても、飛翔開始電界強度である４．０×１
０の五乗Ｖ／ｍを越えることなく、トナーが飛翔しない
ことがわかる。

【００２８】上記実施形態では、８分割駆動した場合に
ついて述べたが、分割駆動の方式についてはこの限りで
ない。

【００２９】また、上記実施形態では、共通画像電極５
１ａに印加する不飛翔用電圧としてトナー担持体６ａと
同電位になる０Ｖを印加したが、これに代え、駆動電位
状態にするシールド兼時分割電極５３１〜５３８に印加
する電圧とは逆の極性の電圧を印加してもよい。これに
よれば、不飛翔用電圧を印加する共通画像電極５３１〜
５３８の駆動電位状態にするシールド兼時分割電極５３
１〜５３８と交差する孔５４直下のトナー層部分に作用
する電界を弱めることができる。よって、このようなト
ナー層部分からのトナー飛翔をより確実に防止できる。

【００３０】また、上記実施形態では、記録部材として
普通紙に直接トナーを付着させた方式についてのみ述べ
たが、例えば搬送ベルトを中間転写体として、そのうえ
に４色トナーを重ねた後、一括して普通紙に転写しても
よい。

【００３１】また、上記実施形態では、トナーを鉛直方
向下から上へトナーを飛翔させる方式について示した
が、上から下へあるいは横方向で飛翔させても同様に実
施できる。

【００３２】また、上記実施形態では、トナーとして正
又は負のみに帯電する整流性トナーを用いることもでき
る。例えば、正のみに帯電する整流性トナーとしては、
例えば、スチレンとアクリル系モノマーと下式で表され
る陽イオン性ポリマーの強重合体を母体樹脂とし、その
中に色材を分散し、通常の粉砕法で形成した後、その表
面にシリカをまぶしたものを用いることができる

【化１】 上記方法で形成した整流性トナーは上記プリンタで用い
る電圧の範囲内では正のみに帯電し、負には帯電しない
ので、該トナーを用いる場合には、各電極に上記実施形
態で述べた電圧と逆極性の電圧を印加する。整流性トナ
ーを用いれば、記録紙１０の抵抗が低い場合でも、記録
紙１０に付着した整流性トナーに所望の極性と逆極性の
電荷が注入されず、所望の極性と逆極性に帯電して逆飛
翔することがない。このため、例えば高温高湿環境下で
も充分な画像濃度が得られる。また、トナーを積層した
場合にも、静電誘導により２層目以降のトナーが所望の
極性と逆極性に帯電して逆飛翔することもないので、異
色トナーを積層して良好なフルカラープリントを得るこ
ともできる。また、トナーが一方向にしか飛翔しないよ
うな電界を与えれば、トナーが所望の極性と逆極性に帯
電して逆飛翔することがないので、記録部材に向かって
飛翔するトナーと逆飛翔するトナーが弾性衝突を起こし
て記録部材上の目的の画像の周りに散らばってトナーが
付着することがない。よって、画像と非画像の境界が明
確なシャープな画像を得ることができる。

【００３３】

【発明の効果】請求項１乃至５の発明によれば、たとえ
ば上記第一電圧と第三電圧との組み合わせについて、対
応する上記微小開口部を介して上記対向電極側へのトナ
ーの移行が生じるように上記第一乃至第四の電圧を設定
した場合、所定の電圧印加により、複数の第一電極それ
ぞれの複数の微小孔のうち上記第三電圧が印加されてい
る第二電極の微小孔に対向するものについては、これを
介して上記対向電極側へトナーを移行させるか否かを制
御し、かつ、各第一電極の他の微小孔を介しての上記対
向電極側へのトナー移行は生じないようにできるので、
互いに独立な信号状態にできる出力端子の総数が、上記
複数の第一電極と複数の第二電極との合計数の駆動回路
を使用して、互いに対向する第一電極の微小孔部と第二
電極の微小孔部それぞれの周囲の第一電極部分及び第二
電極部分によりなる上記合計数よりも多数の制御電極部
のすべてを駆動できる。よって、トナー飛翔制御部材の
制御電極駆動のための駆動回路の簡素化を図ることがで
きるという優れた効果がある。

【００３４】特に、請求項２の発明においては、対応す
る微小開口部を介して上記対向電極側へのトナーの移行
が生じさせるための第一電圧が印加された状態の第一電
極と上記トナー担持体との間と、対応する上記微小開口
部を介して上記対向電極側へのトナーの移行が生じさせ
るための第三電圧が印加された状態の第二電極と上記ト
ナー担持体との間の両方に、トナー担持体の電位との高
低が互いに同じである電位差が生じる。よって、この状
態の第一電極の電位と第二電極の電位の両方の電位が、
上記微小開口近傍のトナー担持体上トナーを、該微小開
口を介して対向電極側に移行させる電界の形成に寄与す
る。このため、第一電極と第二電極のいずれか一方のみ
に画像信号に応じた電圧を印加して上記微小開口近傍の
トナー担持体上トナーを、該微小開口を介して対向電極
側に移行させる電界を形成し、他方はたとえばトナー担
持体と同電位にする場合に比して、画像信号に応じた電
圧を小さく設定しても、十分な大きな上記電界を形成で
きる。従って、画像信号に応じた電圧の大きさを比較的
小さく設定することにより、簡易な駆動回路で高速の制
御電極部の駆動が可能になるという優れた効果がある。

【００３５】また、請求項３の発明によれば、上記複数
の第一電極よりも上記トナー担持体側に面状に並べて設
けた上記複数の第二電極により、上記複数の第一電極の
電位と上記トナー担持体との間の電位差に基づく電界
が、上記微小開口部近傍以外の該トナー担持体上のトナ
ーに及ばないよう、該微小開口部近傍以外で該電界をシ
ールドするので、該電界や、対向電極とトナー担持体と
の間の電位差に基づく電界が、上記微小開口部近傍以外
の該トナー担持体上のトナーに及んでトナー飛翔制御部
材のトナー担持体対向面に付着するのを防止できる。こ
のような付着に起因する微小開口部へのトナーつまりを
防止できる。

【００３６】更に、請求項４の発明によれば、請求項３
のシールド機能を発揮する上記複数の第二電極に印加す
る第三電圧のみに起因する電界あるいは第四電圧のみに
起因する電界によっては、上記微小開口部近傍以外のト
ナー担持体上のトナーが飛翔しることはないので、上記
微小開口部近傍以外の該トナー担持体上のトナーがトナ
ー飛翔制御部材のトナー担持体対向面に付着することに
起因する微小開口部へのトナーつまりをより良好に防止
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態に係るカラープリンタの制御電極及び
シールド電極の一例を示す説明図。

【図２】同カラープリンタの概略構成を示す正面図。

【図３】同プリンタの記録部の説明図。

【図４】同プリンタの４色の制御電極列の平面図。

【図５】（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ制御電極の孔近
傍の電界強度のシミュレーション結果の説明図。

【符号の説明】

１ 給紙カセット １０ 記録紙 ２ 呼び出しローラ ３ 搬送ローラ対 ４ 対向電極 ５ 制御電極 ５１ 画像電極 ５２ ポリイミドフィルム ５３ シールド電極 ５３１〜５３８ シールド電極 ５４ 孔 ６ トナー容器 ７ 熱ローラ ８ 加圧ローラ ９０ トナー

フロントページの続き (72)発明者 門永 雅史 東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株式 会社リコー内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】トナーを担持するトナー担持体と対向電極
   との間に配設された、互いに独立あるいは一連の複数の
   微小開口部と各微小開口部のトナー通過を制御する複数
   の制御電極部とを備えたトナー飛翔制御部材の該制御電
   極部に、画像信号に応じて電圧を印加し、上記トナー担
   持体上からのトナーを上記微小開口部に通して上記対向
   電極側に移行させ、上記トナー飛翔制御部材と上記対向
   電極との間に位置する記録部材上に付着させることで画
   像を形成する画像記録装置において、上記微小開口部を
   構成する微小孔部が複数形成された複数の第一電極と、
   上記微小開口部を構成する微小孔部が複数形成された複
   数の第二電極とを、複数の第二電極が複数の第一電極よ
   りも上記トナー担持体側又は上記対向電極側に位置し、
   かつ、各第二電極の複数の微小孔部が互いに異なるいず
   れか一つの第一電極のいずれか一つの微小孔部に対向す
   るようにように配設して、互いに対向する第一電極の微
   小孔部と第二電極の微小孔部それぞれの周囲の第一電極
   部分及び第二電極部分により上記制御電極部を構成し、
   上記画像信号に応じて、複数の第一電極それぞれに互い
   に異なる第一電圧及び第二電圧を選択的に印加するとと
   もに複数の第ニ電極それぞれに互いに異なる第三電圧及
   び第四電圧を選択的に印加する電圧印加手段を設け、上
   記制御電極部を構成する第一電極及び第二電極の微小孔
   部周囲部分の電圧の組み合わせである、第一電圧と第三
   電圧との組み合わせ、第一電圧と第四電圧との組み合わ
   せ、第二電圧と第三電圧との組み合わせ、及び、第二電
   圧と第四電圧との組み合わせのうち、一つの組み合わせ
   については、対応する上記微小開口部を介して上記対向
   電極側へのトナーの移行が生じ、他の３つの組み合わせ
   については、対応する上記微小開口部を介して上記対向
   電極側へのトナーの移行が生じないように、上記第一乃
   至第四の電圧を設定したことを特徴とする画像記録装
   置。
2. 【請求項２】請求項１の画像記録装置において、上記第
   一電圧と第三電圧との組み合わせについて、対応する上
   記微小開口部を介して上記対向電極側へのトナーの移行
   が生じ、かつ、第一電圧が印加された状態の第一電極と
   上記トナー担持体との間、及び、第三電圧が印加された
   状態の第二電極と上記トナー担持体との間に、トナー担
   持体の電位との高低が互いに同じである電位差が生じる
   ように上記第一乃至第四の電圧を設定したことを特徴と
   する画像形成装置。
3. 【請求項３】請求項２の画像記録装置において、上記複
   数の第一電極の電位と上記トナー担持体との間の電位差
   に基づく電界が、上記微小開口部近傍以外の該トナー担
   持体上のトナーに及ばないよう、該微小開口部近傍以外
   で該電界をシールドするように、上記複数の第二電極
   を、所定形状にし、かつ上記複数の第一電極よりも上記
   トナー担持体側に面状に並べて設けたことを特徴とする
   画像記録装置。
4. 【請求項４】請求項３の画像記録装置において、上記複
   数の第二電極に印加する第三電圧及び第四電圧を、上記
   微小開口部近傍以外のトナー担持体上のトナーが飛翔し
   ない電圧に設定したことを特徴とする画像記録装置。