JPH09314889A

JPH09314889A - 画像形成装置

Info

Publication number: JPH09314889A
Application number: JP8133279A
Authority: JP
Inventors: Shiro Wakahara; 史郎若原
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1996-05-28
Filing date: 1996-05-28
Publication date: 1997-12-09
Also published as: US6056390A; EP0810493A3; EP0810493B1; DE69716340D1; CN1106597C; EP0810493A2; DE69716340T2; CN1170156A

Abstract

(57)【要約】【課題】隣接する複数のゲートを介して顕像剤を連続的
に飛翔させた場合でも十分な顕像剤量を確保することが
てき、顕像剤量の不足に起因する画像の欠落等の画像形
成状態の劣化を確実に防止する。【解決手段】ゲート２９ｎとゲートｎ＋１との中心間距
離をｄ、ゲート２９ｎとゲートｎ＋１との中心位置との
偏向角度をθ、トナー担持体２２の周面におけるトナー
非付着領域２２ｎの最大長さをＬ、トナー担持体２２の
周速をｖｓ、リング状電極２７ｎとリング状電極２７ｎ
＋１との間の電位の印加時間差をｔ、ゲート２９ｎのリ
ング状電極２７ｎに連続して電位が印加される場合の時
間的間隔（トナーを通過させない電位の最短の継続時
間）をＴとして、Ｌ／Ｔ≦ｖｓ≦ｄ／ｔ・ cosθ−１／ｔ（Ｌ²−ｄ²si
n²θ）^1/2 によりトナー担持体２２の周速を設定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、ディジタル複写
機、ファクシミリ装置及びレーザプリンタ等の画像記録
装置に関し、特に、顕像剤を記録媒体上に飛翔させて画
像形成を行う画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】画像データを用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には、例えば特開平６−
１５５７９８号公報に開示されているように、顕像剤で
あるトナーを記録媒体上に飛翔させることにより、トナ
ー像を記録媒体上に直接形成するようにしたものがあ
る。この画像形成装置は、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、トナー供給部５２からトナー７１を飛翔させて記録
媒体である用紙５５上に付着させるようにしており、ト
ナー７１の飛翔を画像データに基づいて制御する。

【０００３】トナー供給部５２は、負帯電の現像剤たる
トナー７１を収納したトナー収容槽７０、及び、周面に
トナー７１を磁気力により担持して矢印Ｅ方向に回転す
るトナー担持体７２からなる。印刷部５３は、円筒形状
の対向電極７５、及び、対向電極７５とトナー担持体７
２との間に設けられた制御電極７６からなる。対向電極
体７５は矢印Ｆ方向に回転し、対向電極７５と制御段極
７６との間に用紙５５が矢印Ｇ方向に搬送される。

【０００４】図１０（Ａ）に示すように、制御電極７６
には、複数のゲート７９が形成されており、このゲート
７９の縁部にリング状電極７７が形成されている。この
リング状電極７７に対して図９に示す制御電源部８１か
ら画像データに応じた電圧を選択的に印加することによ
り、トナー担持体７２の周面に担持されたトナー７１
を、ゲート７９に選択的に通過させて対向電極７５方向
に飛翔させ、対向電極７５と制御電極７６との間に導か
れた用紙５５上に付着させる。

【０００５】以上のように構成された画像形成装置は、
用紙等の記録媒体の表面に画像を直接形成するものであ
り、従来の画像形成装置で用いられている感光体等の画
像顕像体が不要となる。また、画像顕像体から用紙上に
画像を転写する工程が省略でき、この工程における画像
の劣化を防止することができる。さらに、装置の構造が
簡略化されるとともに、部品点数を減少でき、装置の小
型化及びコストダウンを実現できる。

【０００６】

【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、トナー担持体７２の周速と用紙
５５の搬送速度とが等しいため、図１０（Ｂ）に示すよ
うに、任意の１つのゲート７９ｎにトナー７１を通過さ
せた後、これに隣接するゲート７９ｎ＋１にもトナー７
１を通過させる場合に、図１０（Ｃ）に示すように、先
にトナー７１が通過したゲート７９ｎによってトナー担
持体７２の周面に生じたトナー非付着領域７２ｎと、次
に印字を行うゲート７９ｎ＋１に対向するトナー担持体
７２の周面の領域７２ｎ＋１とが、この間におけるトナ
ー担持体７２の回転により重複し、後に印字を行うトナ
ー担持体７２の周面の領域７２ｎ＋１の一部にトナー７
１が存在しない場合がある。このために、ゲート７９ｎ
＋１におけるトナー７１の供給量が不足して形成画像に
おけるドット濃度やドット径が不足し、画像のコントラ
ストが低下するとともに、ハーフトーンの再現性も劣化
する。また、カラー画像形成装置においては所望する色
が再現されない。さらに、画像に白筋や色抜け等の画像
の欠落を生じる場合もある。

【０００７】このような画質の劣化を防止するために
は、トナー担持体７２の周面におけるトナー７１の密度
を上げることが考えられる。しかし、トナー担持体７２
おけるトナー密度には限界があり、十分な密度が得られ
ないのが現状である。さらに、トナー担持体７２におけ
るトナー層厚も不安定になり易く、所望の層厚さを得ら
れない場合も生じ、安定した画像を形成することができ
ない。

【０００８】また、トナー７１の密度を高くするために
トナー担持体７２におけるトナー層厚を厚くすると、制
御電極７６とトナー７１との距離が短くなることにな
り、制御電極７６にトナー７１が付着し易くなると同時
に層厚がより不安定となる。また、制御電極７６にトナ
ー７１が付着すると、トナー７１が有する電荷が持つ電
位によって制御電極７６の電位が変化し、画像形成のた
めの電位の制御が正しく行えず、ゲート７９の目詰まり
の原因ともなる。

【０００９】これを回避すべく、制御電極７６をトナー
担持体７２から遠ざけると、トナー担持体７２、対向電
極７５及び制御電極７６に印加すべき電位が上昇し、電
源コストの上昇を招くとともに、対向電極７５に対する
印加電位の上昇によりさらに厳重な絶縁対策が必要とな
り、制御電極７６に印加する電位を切り換える高圧ドラ
イバのコストも上昇する。

【００１０】この発明の目的は、制御電極におけるゲー
トの配置状態、及び、トナー担持体の周面に形成される
トナー非付着領域の形状に基づいて、トナー担持体の周
速を規定することにより、任意のゲートを介して顕像剤
を飛翔させた後、このゲートに隣接するゲートを介して
現像剤を飛翔させる際に、先の顕像剤の飛翔によってト
ナー担持体の周面に生じた顕像剤の非付着領域が、後の
顕像剤の飛翔量に影響を与えることがなく、隣接する複
数のゲートを介して顕像剤を連続的に飛翔させた場合で
も十分な顕像剤量を確保することがてき、顕像剤量の不
足に起因する画像の欠落等の画像形成状態の劣化を確実
に防止することができる画像形成装置を提供することに
ある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載した発明
は、表面に顕像剤を担持する担持体と、担持体に所定の
間隙を設けて対向する対向電極と、担持体と対向電極と
の間に配置され、顕像剤粒子が通過する複数のゲートを
形成した制御電極と、担持体の表面を制御電極に対して
一定の速度で移動させる駆動制御手段と、を備え、制御
電極の電位を変化させることによりゲートに顕像剤粒子
を選択的に通過させて対向電極と制御電極との間に搬送
された記録媒体上に顕像剤画像を形成する画像形成装置
において、前記駆動制御手段による担持体表面の移動速
度を、制御電極に対する記録媒体の移動速度より速くし
たことを特徴とする。

【００１２】請求項２に記載した発明は、前記駆動制御
手段による担持体表面の移動速度を、制御電極に対する
記録媒体の移動速度、前記制御電極におけるゲートの配
列状態、及び、顕像剤がゲートを通過することにより担
持体表面に形成される顕像剤の付着していない領域の大
きさに基づいて設定したことを特徴とする。

【００１３】請求項３に記載した発明は、前記駆動制御
手段による担持体表面の移動速度ｖｓが、近傍のゲート
に対して電位を変化させる最短の時間間隔をｔ、電位を
変化させるタイミングが最も近接する２つのゲートの中
心間隔をｄ、担持体表面における顕像剤非付着領域の最
大長をＬ、電位を変化させるタイミングが最も近接する
２つのゲートの中心を結ぶ直線と記録媒体の搬送方向と
のなす角度をθとして、ｖｓ≦ｄ／ｔ・ cosθ−１／ｔ（Ｌ²−ｄ²sin²θ）
^1/2 により設定したことを特徴とする。

【００１４】請求項４に記載した発明は、前記駆動制御
手段による担持体表面の移動速度ｖｓを、担持体表面に
おける顕像剤非付着領域の最大長をＬ、同一のゲートに
対する顕像剤を通過させない電位の最短の継続時間をＴ
として、Ｌ≦ｖｓ・Ｔにより設定したことを特徴とする。

【００１５】

【発明の実施の形態】図１は、この発明の実施形態の一
例である画像形成装置の構成を示す図である。画像形成
装置は、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。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を収納する用紙カ
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。上記のピックアップローラ６は、
図外の駆動装置から回転力の供給を受ける。

【００１６】画像形成部１の出紙側には、画像形成部１
において用紙５上に形成されたトナー像を加熱及び加圧
して用紙５上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１２、ヒータ１３、加圧
ローラ１４、温度センサ１５及び温度制御回路１６から
なる。加熱ローラ１２は、例えば厚さ２ｍｍ程度のアル
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、例えばシリコン樹脂からなる。加熱ロー
ラ１２及び加圧ローラ１４は一定の押圧力で圧接して設
けられている。温度センサ１５は、加熱ローラ１２の表
面温度を測定する。温度制御回路１６は、温度センサ１
５の測定結果に基づいて、ヒータ１３を駆動制御し、加
熱ローラ１２の表面温度を、トナーを溶融可能な例えば
１５０℃に保持する。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を備えている。なお、定着
部１１は、用紙５を加熱又は加圧することによりトナー
像を定着させる構成であってもよい。

【００１７】画像形成部１のトナー供給部２は、顕像剤
としてのトナー２１を収納したトナー収容槽２０、トナ
ー２１を磁力により担持する円筒状の担持体２２、及
び、トナー２１に電荷を付与するとともにトナー担持体
２２の周面に担持されるトナー槽の厚さを規制するドク
タブレード２３を備えている。ドクタブレード２３は、
トナー担持体２２の外周面の回転方向における上流側に
おいて、トナー担持体２２の外周面からの距離が例えば
６０μｍとなるように固定されている。トナー２１は、
例えば平均粒径が６μｍの磁性トナーであり、ドクタブ
レード２３により、例えば−４μＣ／ｇ〜−５μＣ／ｇ
の電荷が帯電されている。

【００１８】トナー担持体２２は、駆動制御部３３から
回転力を供給されており、矢印Ａ方向に一定の周速で回
転する。また、トナー担持体２２は接地されているとと
もに、トナー担持体２２の内部には、ドクタブレード２
３に対向する位置、及び、後述する制御電極２６に対向
する位置に、図示しない磁石が備えられている。この構
成により、トナー担持体２２の周面にトナー２１が磁気
吸着するとともに、トナー担持体２２の周面に担持され
たトナー２１は、磁石が設けられた位置において所謂穂
立ちを形成する。なお、トナー担持体２２が電気力また
は磁気力と電気力によりトナー２１を担持するものであ
ってもよい。

【００１９】印刷部３は、トナー担持体２２の周面に対
向する位置において一対のローラ１６ａ，１６ｂに張架
された誘電体ベルト２４、誘電体ベルト２４の上側の内
周面に接触する対向電極２５、対向電極２５に高圧を印
加する高圧電源３０、トナー担持体２２と対向電極２５
との間に配置された制御電極２６、誘電体ベルト２４の
外周面に接触する除電ブラシ３２、除電ブラシ３２に除
電電位を与える除電電源１７、誘電体ベルト２４の外周
面に当接するクリーナ１９、及び、誘電体ベルト２４の
上面を搬送中の用紙５を帯電させる帯電ブラシ８を備え
ている。

【００２０】対向電極２５は、例えば１ｍｍ程度の厚さ
のアルミニウム板を素材とし、トナー担持体２２の周面
からの距離が、例えば１ｍｍとなる位置に配置されてい
る。誘電体ベルト２４は、例えばＰＶＤＦを基体とし、
体積抵抗率が１０¹⁰Ω・ｃｍ、厚さが７５μｍである。
誘電体ベルト２４を支持するローラ１６ａ，１６ｂは、
図外の駆動装置によって駆動され、矢印Ｂ方向に、一定
の周速で回転する。また、対向電極２５には高圧電源３
０により、例えば２．３ｋＶの高圧が印加される。この
構成により、対向電極２５とトナー担持体２２との間に
は、トナー担持体２２の周面に担持されたトナー２１を
対向電極２５側に飛翔させるために必要な電界が形成さ
れる。

【００２１】除電ブラシ３２は、誘電体ベルト２４の回
転方向における制御電極２６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３２は除
電電源１７から、例えば２．５ｋＶの除電電位が印加さ
れており、誘電体ベルト２４に存在する不要電荷を除去
する。クリーナ１９は、例えば、紙詰まり等が生じた際
に誘電体ベルト２４の外周面に付着したトナーによって
次に搬送される用紙５の裏面が汚損することを防止すべ
く、誘電体ベルト２４の外周面に付着したトナーを除去
する。

【００２２】なお、この画像形成装置は、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、画像読取
装置から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、を備えている。

【００２３】図２は、上記画像形成装置が有する制御電
極の平面図である。制御電極２６は、トナー担持体２２
の周面からの距離が、例えば１００μｍとなる位置に、
対向電極２５に水平となるように図外の支持部材により
支持されている。制御電極２６は、厚さ７５μｍ程度の
ポリイミド樹脂等の絶縁性の板状体に複数のリング状電
極２７を互いに独立して設けることにより構成されてい
る。リング状電極２７は、複数のゲート２９のそれぞれ
の縁部に独立して形成されている。このリング状電極２
９は、例えば銅箔を素材として厚さ３０μｍにされてい
る。このゲート２９を介してトナー担持体２２の周面か
ら対向電極２５方向にトナー２１が流通する。リング状
電極２７には給電線２８及び図外の高圧ドライバを介し
て制御電源部３１に接続されており、制御電極２６にお
いてゲート２９及びリング状電極２７は、例えば２５６
０個形成されている。この個数は、Ａ４判の用紙の搬送
方向に垂直な方向における解像度３００ＤＰＩに相当す
る。リング状電極２７の表面及び給電線２８の表面は、
厚さ３０μｍの絶縁体層で覆われており、リング状電極
２７同士の絶縁性、給電線２８同士の絶縁性、及び、対
応していないリング状電極２７と給電線２８との絶縁性
が確保されている。

【００２４】制御電極２６のリング状電極２７に印加す
る電位を制御することにより、トナー担持体２２と対向
電極２５との間に形成された電界の強さが変化し、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。即ち、リング状電極２７には、制御電源部
３１により画像データに応じて選択的に電圧が印加され
る。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。こ
のように、制御電極２６に供給する電位を画像データに
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を配置すると、用紙５の表面に画
像データに応じたトナー像が形成される。なお、制御電
源部３１は、図外の画像形成制御ユニットから供給され
る制御電極制御信号によって制御される。

【００２５】図３は、上記画像形成装置における画像形
成動作の処理手順を示すフローチャートである。画像読
取部に原稿が載置され、コピーボタンが操作されると、
画像読取動作が実行される。即ち、画像読取部によって
原稿の画像が読み取られ、読み取られた画像データが画
像処理部において画像処理されて画像メモリに格納され
る（ｓ１〜ｓ３）。この画像データが所定のタイミング
で画像形成制御ユニットに供給され（ｓ４）、画像形成
制御ユニットでは供給された画像データを制御電極２６
に与えるべき制御電極制御信号に変換する（ｓ５）。画
像形成制御ユニットは、所定量の制御電極制御信号を作
成した段階でトナー担持体２２を回転駆動し（ｓ６，ｓ
７）、制御電極２６に−２００Ｖの電圧を印加する（ｓ
８）。また、ローラ１６ａに対して高圧電源３０から対
向電極２５と同一の電位を印加し（ｓ８）、帯電ブラシ
１４には帯電電源１８から１．２ｋＶの帯電電位を印加
し、除電ブラシ３２には除電電源１７から除電電位を印
加する（ｓ９）。

【００２６】この後、図外の駆動装置が動作を開始し、
ピックアップローラ６が回転を開始する（ｓ１０）。こ
のピックアップローラ６の回転により用紙カセット４内
の用紙が画像形成部１方向に送り出され、正常な用紙で
あるか否かの判断を経て（ｓ１１）、帯電ブラシ１４と
誘電体ベルト２４との間に導かれる。用紙５は、帯電ブ
ラシ１４と誘電体ベルト２４との電位差による電荷の供
給を受け、誘電体ベルト２４の外周面に静電吸着した状
態で、誘電体ベルト２４の回転移動にともなって印刷部
３内のトナー担持体２２に対向する位置に搬送される。

【００２７】次いで、画像形成制御ユニットは、作成し
た制御電極制御信号を制御電源部３１に供給し、制御電
源部３１から制御電極２６のリング状電極２７に対して
高圧が印加される（ｓ１２）。制御電極制御信号の供給
は、誘電体ベルト２４による用紙５の搬送に同期して行
われる。制御電源部３１は、制御電極制御信号に基づい
てリング状電極２７に印加すべき高圧を制御する。これ
によって、制御電源部３１から所定のリング状電極２７
に対して１５０Ｖ又は−２００Ｖの電圧が印加され、制
御電極２６の近傍の電界の強さが制御される。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方向へのトナー２２
の飛翔の可否が選択され、誘電体ベルト２４の回転移動
により出紙側に３０ｍｍ／ｓｅｃの速度で移動する用紙
５の表面に画像データに応じたトナー像が形成される。
トナー像が形成された用紙５は、ローラ１６ｂの曲率に
より誘電体ベルト２４から剥離し、定着部１１に導かれ
る。定着部１１においてトナー像が定着された用紙５
は、図示しない排紙ローラによって排紙トレイ上に排出
される。

【００２８】図４は、上記制御基板の要部の拡大図であ
る。図４（Ａ）において、ゲート２９ｎ及びゲート２９
ｎ＋１の両方にトナー２１を通過させて画像を形成する
場合、先ず、ゲート２９ｎのリング状電極２７ｎに電位
を印加し、次にゲート２９ｎ＋１のリング状電極２７ｎ
＋１に電位を印加する。リング状電極２７ｎに電位を印
加することにより、トナー担持体２２の周面においてゲ
ート２９ｎに対向する部分からトナー２１が対向電極２
５方向に飛翔し、トナー担持体２２の周面には図４
（Ｂ）に示すように、トナー２１が存在しないトナー非
付着領域２２ｎが形成される。この状態からリング状電
極２７ｎ＋１に電位を印加すると、トナー担持体２２の
周面においてゲート２９ｎ＋１に対向する部分にもトナ
ー非付着領域２２ｎ＋１が形成されるはずである。この
時、リング状電極２７ｎとリング状電極２７ｎ＋１とに
対する電位の印加タイミングの差におけるトナー担持体
２２の回転によってトナー非付着領域２２ｎが、図４
（Ｂ）中一点鎖線で示す位置に移動する。

【００２９】一般に、制御基板２６に形成された複数の
ゲート２９は、これらの全てにより画像の搬送方向に直
交する方向の１ラインに相当するものであるため、リン
グ状電極２７ｎとリング状電極２７ｎ＋１とに対する印
加タイミングの時間間隔の間におけるトナー担持体２２
の回転によるトナー非付着領域２２ｎの移動量が、ゲー
ト２９ｎとゲート２９ｎ＋１との間隔に等しい場合、図
４（Ｂ）に示すように、リング状電極２７ｎ＋１に電位
を印加する際にゲート２９ｎ＋１に対向するトナー担持
体２２の周面の領域の一部がトナー非付着領域２２ｎに
重複する。このため、リング状電極２７ｎ＋１に電位を
印加した際に、トナー担持体２２の周面からのトナー２
１の飛翔量が減少し、用紙５上に形成される画像に欠け
を生じる。

【００３０】このような画像の欠けを防止するために
は、トナー担持体２２の周面におけるトナー２１の密度
を上げることが考えられる。しかし、トナー担持体２２
のトナー２１の密度には限界があり、十分な密度が得ら
れないのが現状である。さらに、トナー２１の層の厚さ
も不安定になりやすく、所望の層の厚さを得られない場
合も生じ、安定した画像を形成することができない。

【００３１】また、トナー２１の密度を高くするために
層厚を厚くすると、制御電極２６とトナー２１層との距
離が短くなることになり、制御電極２６にトナー２１が
付着し易くなると同時に層厚が一層不安定となる。制御
電極２６にトナー２１が付着すると、トナー２１が有す
る電荷が持つ電位によって制御電極２６の電位が変化
し、画像形成のための電位の制御が正しく行えず、ゲー
ト２９の目詰まりの原因ともなる。これを回避すべく、
制御電極２６をトナー担持体２２から遠ざけると、トナ
ー担持体２２、対向電極２５及び制御電極２６に印加す
べき電位が上昇し、電源コストの上昇を招くとともに、
対向電極２５に対する印加電位の上昇によりさらに厳重
な絶縁対策が必要となり、制御電極２６に印加する電位
を切り換える高圧ドライバのコストも上昇する。

【００３２】以上のような不具合は、任意の１つのゲー
ト２９ｎにトナー２１を通過させた後、これに隣接する
ゲート２９ｎ＋１にもトナー２１を通過させる場合に、
先に印字したゲート２９ｎによってトナー担持体２２の
周面に生じたトナー非付着領域２２ｎと、次に印字を行
うゲート２９ｎ＋１に対向するトナー担持体２２の周面
の領域２２ｎ＋１とが重複し、後に印字を行うトナー担
持体２２の周面の領域２２ｎ＋１の一部にトナー２１が
存在しないことにより生じる。このために、トナー２１
の供給量が不足し、形成される印字ドット濃度やドット
径が不足し、画像のコントラストが低下し、ハーフトー
ンの再現性も劣化する。また、カラー画像形成装置にお
いては所望する色の再現が得られない。さらに、画像に
白筋や色抜け等の画像の欠落を生じる場合もある。

【００３３】そこで、ゲート２９の直径及び位置関係に
基づいてトナー担持体２２の周速を規定することによ
り、上述の不具合を解消する。即ち、ゲート２９ｎを経
由してトナー２１が飛翔することによりにより生じたト
ナー担持体２２の周面におけるトナー非付着領域２２ｎ
が、ゲート２９ｎに隣接するゲート２９ｎ＋１に設けら
れているリング状電極２７ｎ＋１に電位が印加される時
点で、ゲート２９ｎ＋１に対向するトナー非付着領域２
２ｎ＋１と重複しない位置に移動するように、トナー担
持体２２の周速を規制する。

【００３４】図５（Ａ）に示すように、ゲート２９ｎと
ゲートｎ＋１との中心間距離をｄ、ゲート２９ｎとゲー
トｎ＋１との中心位置との偏向角度をθ、トナー担持体
２２の周面におけるトナー非付着領域２２ｎの最大長を
Ｌ、トナー担持体２２の周速をｖｓ、リング状電極２７
ｎとリング状電極２７ｎ＋１との間の電位の印加時間差
をｔとして、ｖｓ・ｔ≦ｄ cosθ−（Ｌ²−ｄ²sin²θ）^1/2 を満足することが条件となる。したがって、トナー担持
体２２の周速ｖｓは、ｖｓ≦ｄ／ｔ・ cosθ−１／ｔ（Ｌ²−ｄ²sin²θ）^1/2・・・（１）でなければならない。このようにしてトナー担持体２２
の周速ｖｓを、用紙５の搬送速度よりも速い速度に設定
することができる。

【００３５】さらに、ゲート２９ｎのリング状電極２７
ｎに連続して電位が印加される場合、今回のトナー担持
体２２の周面におけるトナー非付着領域２２ｎが、前回
のリング状電極ゲート２９に電位が印加された際に形成
されたトナー非付着領域２２ｎ′と重複しないようにす
る必要がある。このためには、今回、ゲート２９ｎのリ
ング状電極２７ｎに再度電位が印加されるまでに、前回
のトナー非付着領域２２ｎ′が少なくとも図５（Ｂ）に
示す位置、即ち、今回形成されるトナー非付着領域２２
ｎと重複しない位置に移動していなければならない。

【００３６】そこで、ゲート２９ｎのリング状電極２７
ｎに連続して電位が印加される場合の時間的間隔をＴと
して、Ｌ≦ｖｓ・Ｔ・・・（２）を満足することも条件となる。上記（１）式及び（２）
式より、トナー担持体２２の周速ｖｓが取り得る範囲
は、Ｌ／Ｔ≦ｖｓ≦ｄ／ｔ・ cosθ−１／ｔ（Ｌ²−ｄ²si
n²θ）^1/2 となる。

【００３７】いま、Ｌ＝２０３μｍ、ｄ＝３７０μｍ、
θ＝１３°、ｔ＝４００μｓｅｃ、Ｔ＝２．５μｓｅｃ
である場合には、トナー担持体２２の周速ｖｓは、およ
そ８１ｍｍ／ｓｅｃ以上、４３８ｍｍ／ｓｅｃ以下とな
る。

【００３８】以上のように、Ｌ≦ｄの場合には、トナー
担持体２２の周速ｖｓは現実的な値を取るが、Ｌ≧ｄの
場合には、トナー担持体２２の周速ｖｓは非常に大きな
値となって現実的でない。例えば、図６（Ａ）に示すよ
うに複数のゲート４９及びリング状電極４７が配置され
た制御電極４６において、上述の不具合を防ぐために
は、図６（Ｂ）に示すように、ゲート４９ｎ＋１にトナ
ーを通過させる際に、トナー非付着領域４３ｎがトナー
非付着領域４３ｎ＋１を越える位置まで移動している必
要がある。このため、トナー担持体２２の周速ｖｓは、ｖｓ≧ｄ／ｔ・ cosθ＋１／ｔ（Ｌ²−ｄ²sin²θ）
^1/2 でなければならず、上記の条件では、ｖｓ≧１８０３ｍ
ｍ／ｓｅｃとなってしまう。したがって、Ｌ≦ｄである
ことを条件とすることにより、トナー担持体２２の周速
を実現可能な範囲に規制することができる。

【００３９】なお、上記の実施形態では、顕像剤として
トナーを用いたが、インクを用いることもできる。ま
た、リング状電極２７を有する制御電極２６に代えて、
図７に示すように、基板の両面に複数の帯状電極５１，
５２をマトリックス状に配置し、互いに直交する帯状電
極に印加する電圧を制御することによっても、トナー担
持体からのトナーの飛翔を制御することができる。

【００４０】さらに、図８に示すように、複数のトナー
供給部２ａ〜２ｄ及び制御電極２６ａ〜２６ｄを有する
複数の画像形成部１ａ〜１ｄを備え、トナー供給部２ａ
〜２ｄのそれぞれに、例えばイエロー、マゼンタ、シア
ン及びブラックのトナーを収納したカラー画像形成装置
においても、本発明を同様に実施することができる。こ
のように構成されたカラー画像形成装置に本発明を適用
することにより、所望のトナー量を確保して十分なドッ
ト径及びドット濃度を得ることができ、色再現性の良好
なカラー画像を形成することができる。

【００４１】また、トナー供給部をイオンフロー法を適
用した構成としたものにおいても本発明を同様に実施す
ることができる。

【００４２】加えて、上記の例では、位置的に隣接する
２つのゲートの関係について規定したが、トナーの通過
タイミングが最も近接する２つのゲートが位置的に隣接
していない場合にも、この発明を同様に実施できる。

【００４３】

【発明の効果】この発明によれば、制御電極の任意のゲ
ートを介して顕像剤を飛翔させた後、このゲートに隣接
するゲートを介して現像剤を飛翔させる際に、先の顕像
剤の飛翔によってトナー担持体の周面に生じた顕像剤の
非付着領域が、後の顕像剤の飛翔量に影響を与えること
がなく、隣接する複数のゲートを介して顕像剤を連続的
に飛翔させた場合でも十分な顕像剤量を確保することが
てき、顕像剤量の不足に起因する画像の欠落等の画像形
成状態の劣化を確実に防止することができる利点があ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明が適用される画像記録装置の要部の構成
を示す概略図である。

【図２】同画像形成装置が有する制御電極の要部の平面
図である。

【図３】同画像形成装置における画像形成動作の処理手
順を示すフローチャートである。

【図４】本発明を適用しない場合の同画像形成装置のト
ナー担持体におけるトナー非付着領域の形成状態を示す
図である。

【図５】本発明を適用した場合の同画像形成装置のトナ
ー担持体におけるトナー非付着領域の形成状態を示す図
である。

【図６】本発明を適用しない場合の同画像形成装置のト
ナー担持体におけるトナー非付着領域の形成状態を示す
図である。

【図７】この発明が適用される別の画像形成装置が有す
る制御電極の要部の平面図である。

【図８】この発明が適用されるカラー画像形成装置の要
部の構成を示す概略図である。

【図９】従来の画像形成装置の要部の構成を示す概略図
である。

【図１０】同従来の画像形成装置のトナー担持体におけ
るトナー非付着領域の形成状態を示す図である。

【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１４−帯電ブラシ２１−トナー（顕像剤）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３１−制御電源部３２−除電ブラシ３３−駆動制御部２２ｎ，２２ｎ＋１−トナー非付着領域

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】表面に顕像剤を担持する担持体と、担持体
に所定の間隙を設けて対向する対向電極と、担持体と対
向電極との間に配置され、顕像剤粒子が通過する複数の
ゲートを形成した制御電極と、担持体の表面を制御電極
に対して一定の速度で移動させる駆動制御手段と、を備
え、制御電極の電位を変化させることによりゲートに顕
像剤粒子を選択的に通過させて対向電極と制御電極との
間に搬送された記録媒体上に顕像剤画像を形成する画像
形成装置において、前記駆動制御手段による担持体表面の移動速度を、制御
電極に対する記録媒体の移動速度より速くしたことを特
徴とする画像形成装置。
【請求項２】前記駆動制御手段による担持体表面の移動
速度を、制御電極に対する記録媒体の移動速度、前記制
御電極におけるゲートの配列状態、及び、顕像剤がゲー
トを通過することにより担持体表面に形成される顕像剤
の付着していない領域の大きさに基づいて設定した請求
項１に記載の画像記録装置。
【請求項３】前記駆動制御手段による担持体表面の移動
速度ｖｓが、近傍のゲートに対して電位を変化させる最
短の時間間隔をｔ、電位を変化させるタイミングが最も
近接する２つのゲートの中心間隔をｄ、担持体表面にお
ける顕像剤非付着領域の最大長をＬ、電位を変化させる
タイミングが最も近接する２つのゲートの中心を結ぶ直
線と記録媒体の搬送方向とのなす角度をθとして、ｖｓ≦ｄ／ｔ・ cosθ−１／ｔ（Ｌ²−ｄ²sin²θ）
^1/2 により設定される請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項４】前記駆動制御手段による担持体表面の移動
速度ｖｓが、担持体表面における顕像剤非付着領域の最
大長をＬ、同一のゲートに対する顕像剤を通過させない
電位の最短の継続時間をＴとして、Ｌ≦ｖｓ・Ｔにより設定される請求項２または３に記載の画像形成装
置。