JPH10244699A

JPH10244699A - 画像形成装置

Info

Publication number: JPH10244699A
Application number: JP4833097A
Authority: JP
Inventors: Kenji Tani; 健次谷
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1997-03-04
Filing date: 1997-03-04
Publication date: 1998-09-14

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】簡単な手段により、画像濃度を調整できるよ
うにした画像形成装置の提供。【解決手段】トナー担持体と対向電極との間には、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に高圧電源部より高電圧が供給
され、トナー担持体と対向電極との間にトナーの飛翔を
制御する制御電極が配置されている。制御電極にはトナ
ーが通過するゲート２９が形成され、ゲート２９に対応
してリング形状のリング電極２８が形成され、リング電
極２８にトナー飛翔を行う電位ＯＮが供給された時にト
ナーがゲート２９を通過する。そこで、通常トナーを飛
翔させない第１電源３８からのＯＦＦ電位が、トレンジ
スタ３４をＯＦＦ状態とすることでリング電極２８に供
給されており、画像形成時には第２電源３９よりリング
電極２８にＯＮ電位を供給するためにトレンジスタ３４
をＯＮさせる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術】本発明は、デジタル複写機やファ
クシミリ装置のプリンタ部、またデジタルプリンタ、プ
ロッタ等に適用され、特に顕像剤を飛翔させることによ
り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】コンピュータ、ワープロ、ファクシミリ
等から出力される電気的信号より紙等の記録材上に可視
像を形成する方法として、インクを用いるインクジェッ
ト方式やインクを熔融転写する熱転写方式、昇華する方
式、電子写真方式等による画像形成方法が一般的によく
知られている。

【０００３】近年の高速化、高画質化に伴い、感光体に
光を照射して感光体上にトナー像を形成し、紙等の記録
媒体上に転写する電子写真方式が採用されている。これ
は電気信号をレーザーやＬＥＤヘッドを用いて光に変換
し、この光を予め均一に帯電しておいた感光体に照射
し、感光体表面に光強度に応じた静電潜像を形成し、こ
の静電潜像にトナー担持体に格納されたトナーを接触又
は飛翔させて、感光体表面にトナー像を形成し、このト
ナー像を記録媒体に電気的に吸着させ、かかる後、圧力
と熱の両方を加えるか、若しくは何れか一方を加えて記
録媒体にトナー像を定着させている。

【０００４】そこで、感光体などを必要とせず記録部材
上に画像を形成する画像形成装置が提案されている。例
えば、特開平６−９１９１８号公報では、顕像剤である
トナーに電界を付与し、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、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形成する画像形成装置
が提案されている。

【０００５】この従来技術による画像形成装置は、顕像
剤、つまり現像剤であるトナーを担持する担持体と、記
録媒体側に配置されている背面電極と、両者の間に上述
したトナー通過孔を備えたマトリクスドライブによる制
御電極とが配置される構成である。そして、担持体上の
トナーが制御電極の通過孔を通過する通過電位、または
通過できない非通過電位を画像データに応じて選択的に
切換えて付与制御することにより、記録媒体である用紙
表面に直接トナー像を形成することが可能になる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記特開平６−９１９
１８号公報に記載される画像形成装置に代表されるよう
なトナーを飛翔させて画像を直接記録紙上に形成する装
置においては、制御電極の構成が形成される画像に大き
く影響する。つまり、制御電極に供給される電位を制御
することで顕像剤であるトナーの通過量を制御すること
ができる。

【０００７】そのため、画像濃度に応じて、上述した電
位を制御するようなことで、その濃度調整を行うことが
可能となる。しかし、濃度を制御するために、トナー通
過量を制御する電位を大きくすることは、耐圧やリーク
等の問題があり、所定の濃度以上には設定できなくな
る。

【０００８】そこで、トナーの通過量を多くするため
に、供給する電位の幅、つまりパルス幅制御することが
考えられる。しかし、パルス幅は、記録速度の点から決
まってくる幅に設定されているため、濃度範囲を大きく
設定することができなくなる。つまり、記録速度が速く
なるに従って、そのパルス幅が狭くなり、パルス幅にて
濃度調整を行えなくなる。

【０００９】また、環境変化に応じて濃度が大きく左右
される。このような環境変化に応じて画像濃度調整を行
い、常に決められた濃度にて画像形成を行うことが望ま
れる。つまり、画質の品位を安定させるために必要なこ
とである。このような点については、上述した公報記載
の従来技術においては、何ら開示していない。特に、電
子写真方式による画像形成装置においては、感光体の帯
電電位や露光量、さらには現像バイアス等を調整するこ
とで簡単に濃度調整を行える。しかしながら、トナー等
を直接記録紙に飛翔さうるようにした画像形成装置にお
いては、上述したように簡単にはその調整を行うことが
できない。

【００１０】本発明は上述の問題を解決するために簡単
な手段により、画像濃度を調整できるようにした画像形
成装置を提供することを目的とする。

【００１１】また、本発明の目的は、制御電極に供給す
る電位又はその幅（パルス幅）等を直接制御するもので
はなく、電位の切り換え、つまり通過状態から非通過状
態への立ち下げ状態において効率よく濃度調整を行える
ようにすることにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上述した目的を達成する
ための本発明の画像形成装置は、所定の極性に帯電され
た顕像剤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顕像剤
が通過するためのゲートを有し、それに応じてゲートを
介して顕像剤を選択的に通過制御するための電極を形成
してなる制御電極とで構成され、該制御電極に顕像剤通
過電位を画像データに応じて供給制御することで上記ゲ
ートを介して顕像剤を選択的に通過させて所望の画像を
記録する画像形成装置において、上記電極に供給する顕
像剤の通過電位と非通過電位を切換える切換手段と、上
記切換手段に接続され、通過電位から非通過電位に切換
える時に波形の立ち下がり状態を制御する制御手段と、
を備えた構成とすることで、上記制御手段にて任意の画
像濃度を設定できる。つまり、顕像剤である例えばトナ
ーをゲートを介して通過させる場合、図２に示すように
通過電位（例えば＋１５０Ｖ）を供給する。そして、非
通過電位に切換え制御する時の電位波形の立ち下がり状
態を制御する。この立ち下がり状態に応じてトナーの通
過量が変化する。例えば、図３に示すように、トナーが
通過する量はＸの領域とＹ領域において決まる。トナー
の通過量（飛翔量）は、通常Ｘ領域のみであるが、立ち
上がりの電位波形の鈍り状態を利用し、さらにＹ領域が
加算された形でトナーの飛翔量を制御する。従って、図
２に示すようにＹ領域の大きさを立ち下が状態を制御す
ることで簡単に濃度制御を行える。

【００１３】本発明の目的を達成するためのより具体的
な構成は、所定の極性に帯電された顕像剤を担持する担
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顕像剤が通過するためのゲー
トを有し、それに応じてゲートを介して顕像剤を選択的
に通過制御するための電極を形成してなる制御電極とで
構成され、該制御電極に顕像剤通過電位を画像データに
応じて供給制御することで上記ゲートを介して顕像剤を
選択的に通過させて所望の画像を記録する画像形成装置
において、例えば図１に示すように上記電極（２８）に
顕像剤の通過電位と非通過電位を供給するための電源供
給回路（３３）を備え、該電源供給回路は、上記通過電
位又は非通過電位を切換え供給する切換手段（３４）
と、該切換手段に接続された可変抵抗器（３５）と、該
可変抵抗器を任意に設定可能になした制御手段（４０）
と、から構成されたことを特徴とする。

【００１４】この構成においては、切換手段であるトラ
ンジスタ（３４）にてトナーが通過する電位を供給して
いる状態で、トナーの非通過電位を供給した立ち下がり
の波形を、可変抵抗器（３５）の抵抗値を任意に設定す
ることで、画像濃度を任意に調整できるようにしてい
る。つまり、制御手段（４０）を介して抵抗器の抵抗値
が設定される。例えば、ユーザによる濃度調整操作に応
じて、上記可変抵抗器の抵抗値が設定されることにな
る。このように、電極（２８）への電位を大きく、また
はパルス幅を変更することなく、簡単な手段にて画像濃
度、特にトナーの飛翔量を制御して画像濃度を任意に設
定できる。

【００１５】そこで、上述した構成の画像形成装置にお
いて、上記制御手段には、図６に示すように環境変化を
検出する検出センサ、例えば温度又は湿度センサ（４
１，４２）からの環境状態を検出した信号に応じて可変
抵抗器（３５）の抵抗値が設定される。そのため、環境
変化により画像濃度が大きく変化し、画質が劣化するの
を防止でき、よって環境変化等に左右されることなく、
安定した画質状態で画像形成を行える。

【００１６】また、上記制御手段としては、中間調に応
じて任意の抵抗値に設定するようにしておけば、任意の
中間調をよりよく再現できる。つまり、中間調等の濃度
制御を行い、鮮明な中間調の画像を制御できる。

【００１７】

【発明の実施の形態】本発明の一実施形態について図面
を参照して説明すれば、以下の通りである。

【００１８】図１は本発明の画像形成装置を構成する特
に制御電極を構成するトナー通過孔にかかる開口電極
（本発明ではリング電極）にトナー通過電位又はトナー
非通過電位を切換制御するための電源回路部を示すブロ
ック図である。また、図２は図１における電源回路部に
よる上記リング電極に供給される電位波形の状態を示す
図、図３はその時の顕像剤であるトナーの通過量を説明
するための図である。さらに、図４は図１等における本
発明の制御電極を備えた画像形成装置の全体の構成を示
す説明図である。

【００１９】まず、本発明の画像形成装置であるプリン
タの各要素について図４を用いて概要を説明する。図４
に示すように、画像形成装置１は、情報処理装置である
ホストコンピュータ等から転送されてくる画像信号（画
像データ）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（記録紙）上に顕像化するも
のである。つまり、本発明の画像形成装置は、トナーの
飛翔を画像データに基づいて制御することにより、記録
紙上に画像を直接形成するものである。

【００２０】画像形成装置１は、その内部に画像形成部
３を備えており、この画像形成部３への記録紙の入紙側
には、給紙装置が設けられている。給紙装置は、記録媒
体としての記録紙４を収容する用紙カセット５、この用
紙カセット５から記録紙４を送り出すピックアップロー
ラ６、供給された記録紙４をガイドする図示しない給紙
ガイド及び一対のレジストローラからなる。また、給紙
装置は、記録紙４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。前記のピックアップロー
ラ（給紙ローラ）６は、図示しない駆動装置によって、
駆動される。

【００２１】また、画像形成部３からの記録紙４の出紙
側には、画像形成部３にて記録紙４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記録紙４に定着させ
る定着部７が設けられている。定着部７は、ヒータ８、
加熱ローラ９、加圧ローラ１０、温度センサ１１及び温
度制御回路１２からなる。加熱ローラ９は、例えば厚さ
２ｍｍのアルミニウム管からなる。ヒータ８は、例えば
ハロゲンランプからなり、加熱ローラ９に内蔵されてい
る。加圧ローラ１０は、例えばシリコーン樹脂からな
る。そして、互いに対向して設けられた前記加熱ローラ
９及び加圧ローラ１０には、記録紙４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。

【００２２】温度センサ１１は、加熱ローラ９表面の温
度を測定する。温度制御回路１２は、後述する主制御部
によって制御されており、温度センサ１１の測定結果に
基づいてヒータ８のＯＮ／ＯＦＦ等を制御し、加熱ロー
ラ９の表面温度を例えば１５０℃に保持する。また、定
着部７は、記録紙４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。尚、ヒータ８、加熱ロ
ーラ９、加圧ローラ１０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９表面の温度は特に限定さ
れるものではない。さらに、定着部は、記録紙４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
となっていても良い。

【００２３】また、図示しないが定着部７からの記録紙
４の出紙側には、定着部７で処理された記録紙４を排紙
トレイ上に排出する排紙ローラ、及び排出された記録紙
４を受ける排紙トレイが設けられている。前記の加熱ロ
ーラ９、加圧ローラ１０及び排紙ローラは、図示しない
駆動装置によって駆動される。

【００２４】画像形成部３を構成するトナー供給部３１
は、顕像剤としてのトナー１３が収容されているトナー
収容槽１４、トナー１３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１５及びト
ナー収容槽１４内部に設けられトナー１３を帯電すると
共に、トナー担持体１５の外周部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１６からなる。ドク
ターブレード１６は、トナー担持体１５の回転方向にお
ける上流側に、トナー担持体１５の外周部からの距離が
例えば６０μｍとなるように設けられている。

【００２５】トナー１３は、例えば平均粒径６μｍの磁
性トナーであり、ドクターブレード１６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１６とトナー
担持体１５との距離は、特に限定されるものではない。
また、トナー１３の平均粒径や帯電量等は特に限定され
るものではない。

【００２６】トナー担持体１５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
の速度が８０ｍｍ／ｓｅｃで回転する。また、トナー担
持体１５は接地されると共に、トナー担持体１５内部に
おけるドクターブレード１６と対向する位置及び後述す
る制御電極と対向する位置に、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１５は、その外周
面にトナー１３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１５の外周面に担持されたトナ
ー１３は、該外周面における前記位置に対応する位置で
穂立ちを形成する。尚、トナー担持体１５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１５
は、磁気力によりトナー１３を担持する代わりに、電気
力、又は電気力及び磁気力により担持する構成となって
いても良い。

【００２７】画像形成部３を構成する印刷部３２は、例
えば厚さ１ｍｍのアルミニウム板からなり、トナー担持
体１５の外周面と対向する対向電極（背面電極）１７
と、該対向電極１７に高圧を供給する対向電極電圧電源
１８と、前記トナー担持体１６との間に設けられた制御
電極１９と、ブラシ又はローラ等からなる除電部材２０
と、該除電部材２０に除電電位を与える除電電圧電源２
１、記録紙４を帯電させるブラシ又はローラ等からなる
帯電部材２２と、該帯電部材２２に帯電電位を与える帯
電電圧電源２３と、誘電体ベルト２４と、該誘電体ベル
ト２４を支持する支持ローラ２５，２６とを備えてい
る。

【００２８】上記の対向電極１７は、トナー担持体１５
の外周面からの距離が例えば１．１ｍｍ程度となるよう
に設けられている。誘電体ベルト２４はＰＶＤＦ（ポリ
フッ化ビニリデン）を基材とし、体積抵抗率が１０¹⁰Ω
・ｃｍ程度の材質よりなり、その厚さが７５μｍ程度に
形成されたエンドレス状のベルトである。この誘電体ベ
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／ｓｅ
ｃで回転する。

【００２９】また、対向電極１７には、対向電極電圧電
源１８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１７とトナー担持体１５との間に
は、高圧電圧電源１８によりトナー担持体１５に担持さ
れたトナー１３を対向電極１７方向に飛翔させるのに必
要な電界が付与されている。

【００３０】また、除電部材２０は、誘電体ベルト２４
の回転方向における制御電極１９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。除電部材
２０は除電電圧電源２１によって除電電位２．５ｋＶが
印加され、誘電体ベルト３２表面に存在する不要電荷を
除電する。尚、対向電極１７の材質は特に限定されるも
のではない。また、対向電極１７とトナー担持体１５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１７に印加される電圧は特に限定されるものではな
い。

【００３１】なお、駆動ローラ２６側の誘電体ベルト２
４に先端が当接してブレードが設けられていおり、該ブ
レードは、例えば用紙４の詰まりにより直接誘電体ベル
ト２４表面に付着したトナーを除去するためのクリーニ
ング部材である。これにより、紙詰まりした用紙を除去
した後の画像形成において、用紙裏面が誘電体ベルト２
４に付着したトナーで汚れるのを阻止している。このク
リーニングブレードに対応して除去したトナーを受ける
図示されていないトナー回収容器が備えられている。

【００３２】さらに、図示していないが、本発明による
画像形成装置は、先に説明したように外部からの画像デ
ータを受けるだけでなく、原稿等の画像を読取スキャナ
ー等からの画像データを受けることができる。つまり、
画像形成装置本体には、スキャナーを備えており、さら
にその画像データを画像形成部にて記録再生できるよう
なデータに画像処理する画像処理部、画像形成装置全体
を制御する制御部、画像データを必要に応じて記憶する
記憶部、画像データを本発明による画像形成部の特に制
御電極１９に供給するデータに変換する変換部等を備え
ている。

【００３３】一方、制御電極１９は対向電極１７表面の
接線方向と平行をなし且つ、対向電極１７と対向して２
次元的に広がっており、トナー担持体１５から対向電極
１７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１９に供給される電位により、トナー
担持体１５と対向電極１７との間に付与された電界が変
化し、トナー担持体１５から対向電極１７へのトナー１
７の飛翔が制御される。また、制御電極１９はトナー担
持体１５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。

【００３４】図５に上記制御電極１９の一例を示すよう
に、該制御電極１９は絶縁性の基板２７に、高圧ドライ
バ（図１に示す回路）、各々独立した導電体、すなわち
トナー担持体１５と対向する面に設けられたリング電極
２８、その電極を貫通するように設けられたトナー通過
孔２９が設けられている。基板２７は、例えばポリイミ
ド樹脂からなり、厚さ２５μｍ程度に形成されている。
また、基板２７には、上述したトナー通過孔２９が形成
されており、そのトナー通過孔２９に対応、つまり通過
孔の周囲に上記リング電極２８が形成されるようになっ
ている。

【００３５】リング電極２８は、例えば銅箔からなり、
上記基板２７におけるトナー担持体１５側に対向してお
り、所定の配列に従って設けられている。特に、リング
電極２８の直径（外周径）が２２０μｍ程度に形成さ
れ、トナー通過孔２９に対応する内部径、つまり開口径
が２００μｍ程度に形成されている。上記トナー通過孔
２９の開口径は１６０μｍ程度に形成されている。以
下、上記トナー通過孔２９をゲートと称する。

【００３６】上記ゲート２９、基板２７に形成される個
数には限定されないが、Ａ４サイズの記録記に３００ｄ
ｐｉ（ｄｏｔｐｅｒｉｎｃｈ）でドットを形成する
時に、例えば２５６０個形成されており、該ゲート２９
に対応するリング電極２８は引き出し線３０を介して高
圧ドライバを介して電源供給制御回路３３に電気的に接
続されている。

【００３７】上記リング電極２８は、例えば厚さ３０μ
ｍの絶縁体層で覆われており、これに各電極間同士の絶
縁性を確保し互いに接続されていない保護されている。
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。

【００３８】制御電極１９の上述したリング電極には、
電源供給制御回路３３により画像信号に応じたパルス、
即ち電圧が印加される。つまり電源供給制御回路３３は
リング電極２８に対し、トナー担持体１５に担持された
トナー１３を対向電極１７方向に通過させる場合には例
えば１５０Ｖ（以下ＯＮ電位と記す）を印加し、通過さ
せない場合には例えば−２００Ｖ（以下ＯＦＦ電位と記
す）を印加するようになっている。このようなトナーを
飛翔させるためのＯＮ電位とトナーを飛翔させることの
ないＯＦＦ電位の値は特に限定されるものではなく、適
宜設定すればよい。

【００３９】ここで、本画像形成装置の画像形成工程に
ついて説明する。先ず、ホストコンピュータや、画像読
取装置であるスキャナからの画像データを受けた画像形
成装置１の主制御部は、画像形成動作を開始する。

【００４０】画像形成装置１は、画像データを受け取る
と、画像形成動作を開始する。この場合、駆動装置にて
回転駆動される図４に示すピックアップローラ６により
用紙カセット５内の用紙４が画像形成部３方向へ送り出
されると共に、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。ピックアップローラ６によって送り出
された用紙４は帯電部材２２と支持ローラ２５の間に搬
送される。支持ローラ２５には対向電極電圧電源１８に
よって対向電極１７と同電位が印加される。帯電部材２
２には帯電電圧電源２３によって帯電電位として１．２
ｋＶが印加される。用紙４は帯電部材２２と支持ローラ
２５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３の印刷部３２における誘電体ベル
ト２４のトナー担持体１５との対向面側に搬送される。

【００４１】その後、画像データに応じて電源供給回路
３３から制御電極１９に電圧が供給される。この電圧の
供給は、前記の帯電部材２２による印刷部３２への記録
紙４の供給に同期したタイミングで行われる。電源供給
回路３３は画像データの信号により、適宜所定の制御電
極１９、リング電極にＯＮ電位若しくはＯＦＦ電位が印
加され、制御電極１９付近の電界が制御される。即ち、
制御電極１９のゲート２９において、画像データに応じ
てトナー担持体１５から対向電極１７へのトナー１３の
飛翔の阻止と、その解除とが適宜行われる。

【００４２】これにより、支持ローラ２５，２６の回転
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４上に画像信号に応じたトナー像が形
成される。トナー像が形成された記録紙４は支持ローラ
２６の持つ曲率で誘電体ベルト２４から剥離され、定着
部７に搬送された後に、この定着部７でトナー像が用紙
４に定着される。トナー像が定着された記録紙４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、主制御部は印刷動作の正常な終了を判断
する。

【００４３】以上の画像形成動作により、記録紙４上に
良好な画像が形成される。本画像形成装置は、記録紙４
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要と
なっている。従って、顕像体から記録紙４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と共に、装置の構成
が簡単化され、また、部品点数が削減されるので小型
化、低コスト化が可能となる。

【００４４】（本発明の一実施形態の説明）ここで、制
御電極１９は、上述したように画像データに応じてトナ
ー飛翔を制御するための電位が供給される。この時、ト
ナー１３は、飛翔しない電位（ＯＦＦ）が供給されてい
る場合には、トナー担持体１５に保持されたままで、制
御電極１９側へと飛翔することはない。そして、制御電
極１９にトナー飛翔電位（ＯＮ電位）が供給されると、
トナー１３は対向電極１７側へと吸引される電界の作用
を受け、記録紙４表面へとゲート２９を通過して到達す
る。

【００４５】この制御電極１９の特にリング電極２８に
トナー飛翔電位（ＯＮ電位）又はトナーを飛翔させない
ＯＦＦ電位を供給する本発明による回路を図１を参照し
て説明する。図１において電源供給回路３３は、電圧を
切り換え制御するものであって、切り換えを行うスイッ
チング手段を構成するトランジスタ３４、可変抵抗器３
５、シリアル／パラレル変換回路３６、パラレルポート
部３７から構成されている。

【００４６】上記可変抵抗器３５はトランジスタ３４の
Ｄ端子に接続されており、該可変抵抗器３５の他端は、
トナーの飛翔を阻止するためのＯＦＦ電位を供給する第
１電源３８が接続されている。また、トランジスタ３４
のＳ端子には、トナーを飛翔させるためのＯＮ電位を供
給するための第２電源３９が接続されている。そして、
トランジスタ３４のＧ端子には画像データに応じた信号
が、上述したパラレルポート部３７を介して供給される
ようになっている。

【００４７】パラレルポート部３７は、シリアル／パラ
レル変換回路３６に記憶されている画像データを出力す
るものであって、特に主制御部４０からのシリアル画像
データをシリアル／パラレル変換回路３６にてパラレル
データに変換して出力するようにしている。

【００４８】これは、リング電極２８は上述したよう
に、ドットの個数、つまり解像度に応じて設けられるも
のであって、３００ｄｐｉであれば２５６０個のリング
電極２８が設けられてるため、それぞれのリング電極２
８の個数に対応した個数のトランジスタ３４が必要とな
り、そのための入力信号線を引き出して配線するのは膨
大な手間となり、接続不良等の発生の原因になる。その
ため、主制御部４０にて画像データをシリアルデータに
変換し、上記シリアル／パラレル変換回路３６へ送り出
すようにしている。このようにすれば、少なくとも１
本、又は数本の信号線で済む。

【００４９】このため、電源供給回路３３は、シリアル
／パラレル変換回路３６及びパラレルポート部３７を備
えて、上述した膨大な配線処理を解消している。この電
源供給回路３３は、高圧ドライバを構成するものであっ
て、通常１チップのＩＣ化されており、制御電極１９の
基板２７等に直接配線することができる。

【００５０】以上の電源供給回路３３の構成において、
トランジスタ３４のゲートＧに供給する電圧、つまり画
像データに応じた信号によりＯＮ又はＯＦＦ動作する。
これにより、リング電極２８に第１又は第２電源３８、
３９を介して所定のＯＮ又はＯＦＦ電位が上記引き出し
線３０を介してリング電極２８に供給されることにな
る。つまり、リング電極２８は、トランジスタ３４の出
力端子、つまり端子Ｄと可変抵抗器３５との接続点とな
る出力端子に接続されている。

【００５１】そこで、トランジスタ３４への入力電圧
は、通常画像データに応じた矩形波（パルス）として入
力されるが、これに対する上記出力端子（Ｄ）の出力電
圧は、トランジスタ３４のスイッチング特性によりパル
スの立ち上がりあるいは立ち下がりが鈍った波形で出力
される。

【００５２】上記波形は、トランジスタ３４の極性によ
りパルスの立ち上がりあるいは立ち下がりのどちらが鈍
るかが決定される。例えばトランジスタ３４としてＭＯ
Ｓ型の電界効果型トランジスタの場合、Ｎチャンネルで
あれば出力パルスの立ち上がりが鈍り、Ｐチャンネルで
あれば出力パルスの立ち下がりが鈍る。図１に示すトラ
ンジスタは、ＭＯＳ型ＦＥＴのＰチャンネルを使用して
いる。

【００５３】本発明は、図１に示すようにトランジスタ
３４の出力端子（Ｄ）側には可変抵抗器３５を接続して
おり、上述したトランジスタの特性に限ることなく、そ
の抵抗値に応じて鈍り量が決定される。

【００５４】図２には、一つのリング電極２８に対して
トナーを飛翔させる電位を供給した時の電位波形を示し
ている。つまり、画像データに応じてドットを形成する
場合にはトランジスタ３４がＯＮされ、第２電源３９に
よるＯＮ電位がリング電極２８に引き出し線３０を介し
て供給される。そして、所定の幅によるＯＮ電位が供給
された後、ＯＦＦ電位に切り換えられる。つまり、トラ
ンジスタ３４がＯＦＦされ、第１電源３８よりＯＦＦ電
位がリング電極２８に供給される。

【００５５】この時、可変抵抗器３５の抵抗値に応じて
ＯＮ電位からＯＦＦ電位への立ち下がりの波形が変化す
る。図２において、立ち下がり波形“Ａ”の状態では、
例えば可変抵抗器３５の抵抗値を１００ｋΩに、“Ｂ”
は抵抗値を１ＭΩに、“Ｃ”は抵抗値を５ＭΩに、
“Ｄ”は抵抗値を１０ＭΩに設定した場合の波形であ
る。従って、抵抗値を大きくすることでＯＮ電位からＯ
ＦＦ電位に立ち上がる波形が鈍くなる。

【００５６】通常、トナー１３はＯＦＦ電位からＯＮ電
位に立ち上がった状態からトナー担持体１５より飛翔し
ようとする。例えば、リング電極２８にＯＦＦ電位とし
て−２００Ｖが供給され、ＯＮ電位として＋１５０Ｖが
供給される場合、供給電圧が正になった時点からトナー
１３が飛翔を開始する。図３はその状態を示すものであ
って、ＯＮ電位への立ち上がりは速く、その立ち上がり
時点よりトナー飛翔が開始され、ＯＮ電位からＯＦＦ電
位の立ち下がり時点でトナー１３の飛翔状態が阻止され
る。この時のトナーが飛翔される領域Ｘはパルス幅によ
って決まり、通常は一定である。

【００５７】この場合、ＯＦＦ電位の立ち下がりが急、
つまり鋭い場合には、上述した領域Ｘで決まるトナーの
飛翔量となる。しかし、本発明のように可変抵抗器３５
を設けて、その抵抗値を可変にすることで、立ち下がり
波形の鈍り状態が変化する。この時、ＯＮ電位からＯＦ
Ｆ電位の立ち下がりによる鈍り波形、特に負の電圧に切
り換わるまでは、トナー飛翔が継続する。つまり、Ｙで
示す領域を変化させることによりトナー飛翔量を簡単に
調整できる。

【００５８】通常、ＯＦＦからＯＮ電位に切り換えてか
ら再度ＯＦＦ電位に切り換えるまでの期間は記録速度に
応じて決められたものとなっている。そしてＯＮ電位に
おける電圧値も、濃度や耐圧、リーク等の問題から決め
られたものとなる。そこで、本発明においては、立ち下
がり波形の鈍りを有効に利用して濃度調整を行うように
している。

【００５９】そこで、主制御部４０を介して可変抵抗器
３５の抵抗値を任意に調整することができる。そのた
め、その濃度調整においてはユーザ側で任意に行えるよ
うにすることができる。例えば、画像形成装置１本体の
操作パネル上に、濃度設定ようの濃度操作キーを備え、
そのキー操作に応じて可変抵抗器３５の値を設定する。
つまり、濃度を濃くする場合、その操作キーを操作すれ
ば、主制御部４０は可変抵抗器３５の抵抗値を大きくす
るようにする。これにより、簡単に任意の画像濃度に設
定できる。

【００６０】また、画像濃度に応じては、環境変化等に
応じて自動的に行うようにすることもできる。また、画
像形成装置による温度状況等を検出し、その検出温度に
応じて可変抵抗器３５の抵抗値を変更し、常に一定の濃
度、つまり一つのドットを形成するトナー量となる飛翔
量を一定にすることができる。

【００６１】よって、単にトナーの通過又は非通過電位
を切換制御するだけで、安定した濃度状態で、画質品位
の優れた画像を提供することができる。

【００６２】（本発明の他の実施形態の説明）以上説明
たように、本発明においては制御電極１９を構成するリ
ング電極２８に供給する電位の切り換え制御により、簡
単に濃度を任意に設定することができる。そこで、さら
に本発明を発展させるための実施形態を以下に説明す
る。

【００６３】つまり、本実施形態においては、環境変換
に全く左右されずに、常に決められあ画質品位で画像形
成を行えるようにしたものである。そのため、この実施
形態においては、図６に示すように主制御部４０には、
環境変化を検出する温度及び湿度センサ４１及び４２か
らの検出信号を入力するように構成しており、主制御部
４０は、掲出された温度及び湿度信号に基づいて可変抵
抗器３５の抵抗値を制御するようにしたものである。

【００６４】環境変化、例えば温度及び湿度変化により
画像濃度、つまりトナーの飛翔量に差が生じ、画像濃度
等の画質が大きく変化する。図７には、温度及び湿度変
化に応じて濃度状態が変化する特性を示している。

【００６５】図７において、画像形成装置の設定場所の
気温が２５℃、湿度が６０％程度の、所謂常温常湿時に
おけるトナー飛翔量と、気温が４０℃で湿度が９０％程
度の所謂、高温多湿時におけるトナー飛翔量の違いを示
している。この特性図から理解できるように、トナーを
飛翔させるためにＯＮ電位として＋１５０Ｖの電圧をリ
ング電極２８に供給さると、常温常湿時には、正常な濃
度の画像を得るためのトナー飛翔量を得ることができ
る。しかし、高温高湿時には所定濃度を得るためのトナ
ー飛翔量となならず、画像がボケたり、淡い画質状態と
なる。また、トナーの飛翔開始電圧を比較しても、常温
常湿時に比べて高温高湿時の開始電圧が９０Ｖ程度に高
くなる。従って、通常では、常温常湿状態における画像
濃度に設定するためには、トナー通過電位１５０Ｖにさ
らに９０Ｖを越える電位を加算した電位を供給する必要
がある。

【００６６】そのため、環境変化により高温高湿状態へ
と以降すれば、画像濃度が低下し、画質品位が低下す
る。この画質品位の低下を解消し、常に一定の安定した
画質状態での画像形成を行えるように、主制御部４０
は、温度及び湿度センサ４１、４２からの検出信号を入
力することで、可変抵抗器３５の抵抗値を制御する。こ
の制御においては、高温高湿状態へと以降する時に、抵
抗値を大きくするように制御する。これにより、図２及
び図３に示すように電位波形の立ち下がりの鈍りを大き
くし、トナー飛翔量を多くし、画像濃度の低下、つまり
トナー飛翔量が少なくなる状態を補い、所定のトナー飛
翔量となるようにすることができる。

【００６７】つまり、図８に示すように常温常湿状態に
おいて、画像形成上、高品質な画像を形成する場合、ド
ットの濃度はマクベス濃度計による測定で、その値が
０．７〜１．３の間で濃度調整を行う必要がある。その
ための図１に示す可変抵抗器３５の抵抗値としては０．
１〜１０ＭΩの範囲で設定することが良好な画像を得る
ことできる。従って、その範囲での濃度調整を行うと同
時に、上述したように環境変化、つまり温度、湿度検出
に応じて、０．７〜１．３の濃度範囲に入るように可変
抵抗器３５の抵抗値を制御すればよい。これは、この実
施形態に限ることではなく、上述した一実施形態におい
ても同様にであり、上述した濃度範囲内で濃度調整を行
うようにする。

【００６８】以上のように、リング電極２８にＯＮ電位
を供給する電圧値としては、図７における常温常湿時に
環境状態において設定された基準値である。この基準値
を変更することなく、本発明においては抵抗値の値を制
御することでトナー飛翔量を制御している。そのため、
電圧値を切り換えることもなく、耐圧やリーク等の問題
をも合わせて解消している。しかも、画質品位は、環境
変化に左右されず、一定の状態を維持できる。これは、
自動的に行えるため、ユーザサイドでの面倒な操作を必
要としなくなる。

【００６９】（本発明の実施形態における別態様）本発
明においては、リング電極２８に供給する電圧値を制御
してトナー飛翔量を制御するものではないため、回路構
成そのものは従前と全く同一となり、非常に簡単な手段
にてトナー飛翔量の制御が可能となる。そのため、耐圧
等によるリーク等の問題が解消される。

【００７０】そこで、トナーの飛翔量を制御できること
は、画像濃度を一定の濃度に保つだけでなく、中間調
（ハーフトーン）を再現する場合にも有効となる。

【００７１】図２に示したように可変抵抗器３５の値を
種々変化させた時に、立ち下がりが種々変化する。そこ
で、トナーが飛翔するＸの領域を省いた状態において、
例えば立ち下がり波形“Ｄ”における１０ＭΩ状態での
トナー飛翔量を１００％とした場合、“Ｃ”による５Ｍ
Ωでのトナー飛翔量が６０％、“Ｂ”における１ｋΩで
のトナー飛翔量が３０％、そして“Ａ”における１００
ｋΩでのトナー飛翔量を１０％とすれば、それぞれのト
ナー量によるグレーパターンによる中間調を再現でき
る。従って、画像データの濃度情報に応じてトナー飛翔
量を、可変抵抗器３５の抵抗値制御を行うことで簡単に
行える。

【００７２】そこで、ＯＮ電位におけるパルス幅に相当
するＸ領域によるトナー飛翔量を考慮する場合には、そ
の時のパルス幅を狭く設定するようにして濃度を調整す
るようにすればよい。そのため、記録速度等を変化させ
ることなく、簡単に中間調等を忠実に再現することが可
能となる。

【００７３】なお、以上説明した実施形態においては、
制御電極１９は、ここのトナー通過孔２９に対応して設
けたリング電極２８を設ける構成において説明したが、
このような構成ではなく、図９に示すようなマトリクス
構成による制御電極であっても本発明を実施することが
できる。

【００７４】つまり、図９において、制御電極１９は、
絶縁基板２７の表裏面に帯状電極群２８ａ及び２８ｂを
互いに直交（交差）する状態（Ｘ及びＹ方向）で形成し
ている。表裏面の帯状電極群２８ｓ及び２８ｂが交差す
るそれぞれの位置に、トナー１３が通過するゲート２９
が形成されている。

【００７５】上記各帯状電極群２８ａは、例えばトナー
担持体１５側に対向する側に配置されており、周期的に
ＯＮ電位が供給される走査電極として駆動、特にトナー
飛翔を行うＯＮ電位が供給されるようになっている。そ
して、対向電極１７側と対向するように帯状電極群２８
ｂが設けられ、この帯状電極群２８ｂには、画像データ
に応じたＯＮ又はＯＦＦ電位が選択的に供給される。

【００７６】従って、走査電極である帯状電極２８ａ
と、画像データに応じて駆動される帯状電極２８ｂが共
にＯＮ電位になった対応ゲート２９がトナー通過孔とな
り、トナー飛翔を行う。これにより、記録紙４上に直接
トナーによるドット形状の画像が形成される。

【００７７】このような構成による制御電極１９におい
ても、図１に示すような回路にて帯状電極群２８ａ及び
２８ｂにＯＮ又はＯＦＦ電位を供給され、立ち上がり波
形を図２に示すように可変調整するようにすることで、
濃度調整を簡単に行える。この場合、画像データに応じ
て駆動される電極群２８ｂに対応した駆動回路、つまり
ＯＮ又はＯＦＦ電位を供給する図１に示す回路を、それ
ぞれに設けても画像濃度調整を行える。

【００７８】以上説明した図９に示す制御電極１９の構
成によれば、走査電極である帯状電極群２８ａは、４個
であり、その個数の電源供給回路３３を設ければよい。
また、画像データに応じて駆動される帯状電極群２８ｂ
の個数は、２５６０／４個、つまりＡ４サイズにおいて
３００ｄｐｉでの解像度での画像を形成する場合には、
６４０個の図１に示す電源供給回路３３を対応して設け
ればよい。従って、２５６０個の図１に示す電源供給回
路３３を大幅に削減できる。

【００７９】

【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、画質状態を補償するめに、例えば画像濃度を決め
れた範囲内に設定するために、パルス幅や電圧値を変更
することなく、簡単な手段にて濃度調整を可能にしてお
り、これにより安定した画質状態で画像形成を行える。

【００８０】上記画像濃度はユーザが任意に設定できる
だけでなく、環境変化を検出しこれに応じて一定の画質
状態に自動制御することが可能となり、常に安定した画
質状態で画像形成を行える。

【００８１】また、中間調においても、一つのドットを
構成する濃度を簡単に調整できるため、中間調を忠実に
再現さることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の画像形成装置による顕像剤であるトナ
ー飛翔量を調整制御するための電源供給部分の一実施形
態における回路構成を示す図である。

【図２】図１に示す電源供給部によるトナー飛翔量を調
整制御するための電位波形の状態を示す特性図である。

【図３】図２における電位波形の立ち下がり状態でのト
ナー飛翔量を説明するため説明図である。

【図４】図１に示すトナー飛翔を制御するための電源供
給部分を備えた画像形成装置の全体の構成例を示す断面
図である。

【図５】本発明にかかる制御電極の構造の一例を示す平
面図である。

【図６】本発明の画像形成装置において、環境変化に応
じてトナー飛翔量を調整制御し、常に一定の画質状態を
得るための電源供給部の他の実施形態を説明するための
回路構成を示す図である。

【図７】図６による環境変化、特に温度及び湿度変化に
応じてトナー飛翔量とトナー飛翔量を制御する電圧との
関係を示した特性図である。

【図８】本発明におけるトナー飛翔量を調整するための
抵抗値と、形成される画像濃度との関係を示す特性図で
ある。

【図９】本発明にかかる制御電極の他の構造例であるマ
トリクス電極構造を示す平面図である。

【符号の説明】

１画像形成装置３画像形成部４記録紙５給紙カセット６給紙ローラ７定着部１３トナー（顕像剤）１４トナー収容部１５トナー担持体１７対向電極１９制御電極２４誘電体ベルト２７絶縁基板２８リング電極（電極）２８ａ，２８ｂ帯状電極（電極）２９ゲート３３電源供給回路３４スイッチングトレンジスタ（切換手段）３５可変抵抗器３８ＯＦＦ電位供給用電源３９ＯＮ電位供給用電源４０主制御部（制御手段）４１温度検出センサ（環境変化検出手段）４２湿度検出センサ（環境変化検出手段）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】所定の極性に帯電された顕像剤を担持す
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顕像剤が通過するための
ゲートを有し、それに応じてゲートを介して顕像剤を選
択的に通過制御するための電極を形成してなる制御電極
とで構成され、該制御電極に顕像剤通過電位を画像デー
タに応じて供給制御することで上記ゲートを介して顕像
剤を選択的に通過させて所望の画像を記録する画像形成
装置において、上記電極に供給する顕像剤の通過電位と非通過電位を切
換える切換手段と、上記切換手段に接続され、通過電位から非通過電位に切
換える時に波形の立ち下がり状態を制御する制御手段
と、を備え、上記制御手段にて任意の画像濃度に設定するこ
とを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】所定の極性に帯電された顕像剤を担持す
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顕像剤が通過するための
ゲートを有し、それに応じてゲートを介して顕像剤を選
択的に通過制御するための電極を形成してなる制御電極
とで構成され、該制御電極に顕像剤通過電位を画像デー
タに応じて供給制御することで上記ゲートを介して顕像
剤を選択的に通過させて所望の画像を記録する画像形成
装置において、上記電極に顕像剤の通過電位と非通過電位を供給するた
めの電源供給回路を備え、該電源供給回路は、上記通過
電位又は非通過電位を切換え供給する切換手段と、該切
換手段に接続された可変抵抗器と、該可変抵抗器を任意
に設定可能になした制御手段と、から構成されたことを
特徴とする画像形成装置。
【請求項３】上記制御手段は、環境変化を検出する検
出センサからの出力に応じて、上記可変抵抗器の抵抗値
を設定す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】上記制御手段は、中間調に応じて任意の
抵抗値に設定することを特徴とする請求項２記載の画像
形成装置。