JPH10250137A

JPH10250137A - 画像形成装置

Info

Publication number: JPH10250137A
Application number: JP6148897A
Authority: JP
Inventors: Shiro Wakahara; 史郎若原; Jinichi Matsuda; 甚一松田; Yoichi Yamamoto; 洋一山本; Iwakazu Honda; 岩一本田; Koichi Fujita; 浩一藤田
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1997-03-14
Filing date: 1997-03-14
Publication date: 1998-09-22

Abstract

(57)【要約】【課題】良質な画像が得られるとともに、装置の大型
化、複雑化を回避した低コストの画像形成装置を提供す
る。【解決手段】トナー１５が担持されたトナー担持体１
７から、これに対向配置された対向電極１９に対してト
ナー１５を飛翔させるための電界が形成されている。こ
れら両者の間に、トナー１５の通過部である複数のゲー
ト３０…を有し、かつ、該ゲート３０…の周囲に設けら
れたリング状電極３１…を有する制御電極２０が配置さ
れている。この制御電極２０に通過制御電位が印加され
て、上記電界が変化することによってトナー１５の飛翔
は制御される。このとき、ブレーキ電位が上記制御電極
２０に印加されることにより、トナー１５の飛翔速度が
減速するため、トナー１５と用紙との衝突が抑制され、
トナー１５の散乱が防止される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、デジタル複写機お
よびファクシミリ装置の印字部や、デジタルプリンタな
どに適用され、粒子化させた顕像剤を飛翔させて記録媒
体に付着させるとともに、上記粒子化させた顕像剤の飛
翔を画像データに基づいて制御することにより記録媒体
上に画像を直接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】従来より、画像データを用紙などの記録
媒体上に可視像として出力する画像形成装置としては、
電気力によって飛翔させた粒子状の顕像剤を記録媒体に
付着させることによって、画像を形成するものが知られ
ている。

【０００３】具体的には、たとえば、上記顕像剤として
トナーを用い、画像データに応じて制御電極に電位を印
加して電界を変化させて該トナーの飛翔を制御し、該ト
ナーを記録媒体へ直接付着させることによって画像を記
録媒体状に直接形成する画像形成装置が特開平７−１８
６４３６号公報に開示されている。

【０００４】この装置では、上記制御電極は、トナー担
持体とこれに対向する対向電極との間に設けられてい
る。この制御電極に対して画像データに応じた電位が印
加されることによって、トナー担持体と制御電極との間
の電界が変化し、制御電極に形成されている通過口（以
下、ゲートとする）を通じてのトナーの飛翔が制御され
る。この場合、制御電極とトナー担持体との距離が、上
記ゲートのピッチよりも短くなるように形成されている
ため、トナーにおける飛翔の制御は、各ゲート毎に独立
して行うことができる。

【０００５】このため、上記方法の画像形成装置は、感
光体や誘電体ドラムなどの顕像体が不要となる。したが
って、上記顕像体から用紙などの記録媒体に対して画像
を転写する転写動作が省略され、画像を直接形成するこ
とになるため、得られる画像は、画像データに応じた良
質なものとすることができる。

【０００６】しかし、上記方法では、トナー担持体と対
向電極との間の強電界によってトナーの飛翔速度は加速
されて非常に高速となる。このため、上記トナーが用紙
などの記録媒体の表面に到達した際に、該トナーが記録
媒体の表面に衝突してトナーが跳ね返るリバウンド現象
が発生する。このリバウンド現象によって、トナーは、
画像を形成する画素領域からその周辺部へ飛散すること
になる。

【０００７】さらに、上記トナーは帯電しているため、
跳ね返ったトナー同士の間にクーロン力が作用して反発
し、該トナーは画素領域からさらに周辺部へ飛散する。
このような飛散したトナー（以下、飛散トナーとする）
と上記のリバウンドしたトナー（以下、リバウンドトナ
ーとする）が発生した場合、上記トナーによって本来画
素が形成される領域から該トナーの一部が散乱して画素
の輪郭を不鮮明とする。したがって、得られる画像のコ
ントラストが明確とならなくなり、加えて、ハーフトー
ンの再現性が低下して、画像の画質が劣化してしまう。

【０００８】さらに、上記のリバウンド現象とそれにと
もなうリバウンドトナーや飛散トナーが、カラー画像形
成装置において発生した場合では、カラーの再現性が得
られないという事態を招来する。

【０００９】すなわち、カラー画像形成装置では、用い
られるカラートナーは用紙の表面上に各色毎に順番に飛
翔して画素を形成するが、たとえば、上記カラートナー
として、イエロー、マゼンタなどが用いられたとする
と、先に、たとえばイエローのカラートナーで形成され
たイエローの画素に対して、たとえばマゼンタのカラー
トナーが、上述したような高速で飛翔して上記イエロー
の画素に衝突する現象が発生する。これによって、上記
イエローの画素が破壊されるとともに、上記リバウンド
現象によってマゼンタのカラートナーが散乱し、イエロ
ーおよびマゼンタのカラートナーが混ざり合う混色が発
生する。この混色によってさらにカラーの再現性が得ら
れなくなるとともに、画質の劣化も招来する。

【００１０】上述した画像の劣化を回避するためには、
トナーの飛翔速度、特に、記録媒体に到達する際の速度
を減速させて、該トナーが記録媒体の表面に衝突するこ
とを抑制することによって上記リバウンド現象を軽減す
る方法が考えられる。

【００１１】上記の飛翔速度を減速させる方法として、
たとえば、トナー担持体と対向電極との間に形成されて
いる、トナーが飛翔するための電界である飛翔電界を小
さくすることが技術的に容易である。

【００１２】また、リバウンド現象に伴う飛散トナーの
発生を抑制するためには、トナーの帯電量を小さくする
方法が考えられる。帯電量を小さくすることによって、
飛翔中のトナー同士の間に作用するクーロン力を小さく
することができるため、該トナー同士の反発は軽減さ
れ、飛散トナーの発生が抑制される。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記飛翔電
界を小さくするとトナーの飛翔速度が低下し、該トナー
が制御電極のゲートを通過して記録媒体に達するまでの
飛翔時間が長くなるために、画像を形成する速度が低下
するという問題点を生じている。

【００１４】また、トナーの帯電量を小さくすると、ト
ナー担持体に担持されたトナー層の状態が変化してしま
う。すなわち、トナーの帯電量は、上記トナー層の特性
値の一つであり、上記トナー層の他の特性値、たとえ
ば、搬送量や充填率、トナー層の厚さなどから独立して
制御することが困難となっている。したがって、上記ト
ナー層の状態が変化すると、画像形成部におけるトナー
を飛翔させるための諸条件、たとえば、制御電極の形状
や位置、印加される電位、あるいは対向電極の位置や印
加される電位などが、該トナー層の状態に対応するよう
に再調整されなければならない。

【００１５】上記の諸条件の再調整は、使用される部品
点数を増加させ、さらに画像形成装置そのものを大型化
させるため、製造コストの上昇を招来する。また、トナ
ー帯電量の低下は、上記トナー層の形成を不安定にする
ため、該トナーの飛翔制御が不安定となって、画像形成
に悪影響を及ぼすおそれがある。

【００１６】さらに、以上に述べてきた特開平７−１８
６４３６号公報には、用紙を対向電極と制御電極との間
にではなく、対向電極における制御電極の反対側に配置
する方法が開示されている。つまり、トナーは、トナー
担持体から制御電極を通過して対向電極に達し、さらに
該対向電極を通過して用紙に達する構成となっている。
このため、対向電極そのものの構成が複雑になり、ま
た、対向電極と制御電極との位置は、高い精度で正確に
合わせられることが必要となる。したがって、上記の方
法に基づく画像形成装置は、通常用いられているものよ
りも用いられる部品点数が増加し、製造コストが上昇す
るという問題点を生じている。

【００１７】加えて、上記の構成では、トナーの用紙へ
の到達速度は減速されるが、用紙を配置する領域が狭く
なる。このため、用紙の搬送にとって好適でなく、特に
用紙の厚さが大きいとその搬送が困難となるという問題
点を生じている。

【００１８】本発明は、以上の問題点に鑑みてなされた
ものであり、その目的は、トナーなどの顕像剤が用紙な
どの記録媒体表面に衝突するために生じる不具合を抑制
することによって、良質な画像が得られるとともに、装
置の大型化、複雑化を回避した低コストの画像形成装置
を提供することにある。

【００１９】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１記載の
画像形成装置は、以上の課題を解決するために、少なく
とも１色の粒子化された顕像剤を供給する供給手段と、
この供給手段と対向配置された対向電極と、これら両者
の間に配置され、上記顕像剤の通過部となる複数のゲー
トを有し、各ゲートの周囲に電極部が設けられている制
御電極と、上記供給手段と対向電極との間に所定の電位
差を発生させる電圧を供給する電源部と、上記各ゲート
を通過しての上記供給手段から対向電極方向への顕像剤
の飛翔を制御し、顕像剤をその飛翔方向に配されている
記録媒体に付着させて画像を形成するために、上記制御
電極に対して画像データに応じた通過制御電位を印加し
て上記供給手段と対向電極との間に存在する上記電位差
に基づく電界を変化させる制御手段とを有する画像形成
装置において、上記制御手段は、さらに、上記供給手段
と対向電極との間の領域で、上記供給手段から対向電極
方向への上記顕像剤の飛翔速度を減速させる電界を生じ
させるためのブレーキ電位を上記制御電極に印加するも
のであることを特徴としている。

【００２０】上記請求項１の記載によれば、上記制御電
極にブレーキ電位を印加することによって、粒子化され
た顕像剤の記録媒体への到達速度を減速させるため、顕
像剤が記録媒体表面に衝突することは抑制される。これ
によって、顕像剤が形成する画素の輪郭が明確になり、
かつ、ハーフトーンの再現性も向上するため、得られる
画像の画質が向上する。

【００２１】また、上記顕像剤の飛翔速度の減速は、上
記供給手段と対向電極の間の領域で、上記制御電極にブ
レーキ電位を印加することのみによって行われるため、
より画像データに対応した精確な制御が可能になるとと
もに、飛翔速度を減速させるための特別な構造を付加す
ることが必要なく、用紙などの記録媒体を配置する領域
を広くとることができる。また、画像形成装置の構造を
簡素化、低コスト化、小型化することも可能となる。

【００２２】さらに、カラー画像形成装置の場合では、
記録媒体への顕像剤の衝突が抑制されることによって、
先に飛翔した顕像剤で形成された画素が破壊されたり、
記録媒体の表面で顕像剤のリバウンド現象が発生したり
することは回避される。したがって、異なった色の顕像
剤同士の混色が防止でき、カラー再現性の劣化は防止さ
れる。

【００２３】本発明の請求項２記載の画像形成装置は、
以上の課題を解決するために、上記請求項１の構成に加
えて、上記制御手段は、上記通過制御電位として、顕像
剤のゲート通過を可能とするための通過電位と、顕像剤
のゲート通過を阻止するための通過阻止電位とを出力す
るとともに、通過電位出力状態から通過阻止電位出力状
態に切り替わるときに上記ブレーキ電位を出力するもの
であることを特徴としている。

【００２４】上記の請求項２記載の構成によれば、通過
電位と通過阻止電位との切り替え時に、ブレーキ電位が
印加されるため、顕像剤の飛翔速度は、上記ゲート近傍
で減速されることになる。つまり、供給手段からゲート
近傍までは顕像剤は所望の飛翔速度で飛翔するために、
飛翔速度が過度に減速されることはなく、画像形成速度
の低下が抑制される。また、上記の位置で減速されるこ
とにより、減速後、顕像剤が記録媒体表面に衝突するま
で、上記供給手段と対向電極との間に形成されている電
界によって再加速されることも抑制することができる。

【００２５】本発明の請求項３記載の画像形成装置は、
以上の課題を解決するために、上記請求項２の構成に加
えて、上記制御手段は、上記ブレーキ電位を顕像剤が供
給手段から制御電極に到達するよりも短い時間だけ出力
するものであることを特徴としている。

【００２６】上記の請求項３記載の構成によれば、通過
電位と通過阻止電位との切り替え時に、顕像剤が供給手
段から制御電極に到達する時間よりも短い時間でブレー
キ電位が印加されるため、帯電した顕像剤中にある程度
含まれている逆帯電の顕像剤が、上記ブレーキ電位によ
って制御電極に飛翔して付着することが防止される。こ
のため、上記逆帯電の顕像剤の付着に起因する制御電極
の電位の変化と、それに伴う顕像剤の制御不良は防止さ
れるとともに、上記顕像剤がゲートに付着することによ
って生じる該ゲートの目詰まりも防止され、良質の画像
を形成することができる。

【００２７】本発明の請求項４記載の画像形成装置は、
以上の課題を解決するために、上記請求項１から３の何
れかに記載の構成に加えて、上記制御電極は、上記供給
手段から対向電極方向へ並ぶ第１および第２電極からな
り、これらの電極のうちの最も対向電極側に配されてい
る電極に上記ブレーキ電位が印加されることを特徴とし
ている。

【００２８】上記の請求項４記載の構成によれば、顕像
剤の飛翔速度をより対向電極側で減速できるため、減速
後、顕像剤が記録媒体表面に衝突するまで再加速される
ことをより防止することができる。

【００２９】本発明の請求項５記載の画像形成装置は、
以上の課題を解決するために、上記請求項１から３の何
れかに記載の構成に加えて、上記制御電極は上記供給手
段から対向電極方向へ並ぶ第１および第２電極からな
り、これら第１および第２電極は複数の前記電極部を有
し、前記第１および第２電極のうち、前記電極部の数が
最も少ない電極に上記ブレーキ電位が印加されることを
特徴としている。

【００３０】上記請求項５記載の構成によれば、前記ブ
レーキ電位は電極部の数が最も少ない電極に印加される
ため、ブレーキ電位を切り替えるための制御回路をより
簡素化でき、部品点数の削減や画像形成装置の小型化、
低コスト化をはかることができる。

【００３１】本発明の請求項６記載の画像形成装置は、
以上の課題を解決するために、上記請求項１から３の何
れかに記載の構成に加えて、上記ブレーキ電位が印加さ
れる電極は、前記供給手段から対向電極方向へ前記制御
電極と並び、前記ゲートに対向する開口部を有するもの
であることを特徴としている。

【００３２】上記請求項６記載の構成によれば、ブレー
キ電位が印加される電極は、前記制御電極と並んで配置
されているため、飛翔している顕像剤に対する電界の変
化は、より広い対向面積でなされることになる。したが
って、より低い電位の印加で、顕像剤の飛翔速度を減速
させるに十分な電界の変化をもたらすことができる。ま
た、印加される電位が低くなるため、回路に用いられる
トランジスタなどの回路素子の耐圧を低くすることがで
き、回路の低コスト化が可能となる。さらに、ブレーキ
電位の制御において、ブレーキ電位を印加する対象とな
る電極が一つであるため、制御回路部におけるブレーキ
電位を制御する回路を２値の制御回路一つにて構成する
ことができる。これによって、上記制御回路部の構成を
より簡素化することができる。

【００３３】本発明の請求項７記載の画像形成装置は、
以上の課題を解決するために、上記請求項１から６の何
れかに記載の構成に加えて、上記ブレーキ電位が印加さ
れる電極は、通過電位が所定の順序で走査されて印加さ
れるものであることを特徴としている。

【００３４】上記請求項７記載の構成によれば、上記電
極に対しては、通過電位が画像データに関係なく用紙の
搬送に伴って印加されるため、ブレーキ電位の印加に関
してのパルス制御を行う必要がなく、制御回路部の構成
をより簡素化することができる。

【００３５】本発明の請求項８記載の画像形成装置は、
以上の課題を解決するために、上記請求項１から７の何
れかに記載の構成に加えて上記制御手段は、上記ブレー
キ電位を出力する回路として、上記通過電位から通過阻
止電位に切り替えるときにオーバーシュートを生じさせ
る回路を備えていることを特徴としている。

【００３６】上記の請求項８記載の構成によれば、通過
電位から通過阻止電位に切り替えるときにオーバーシュ
ートを生じさせることによって、制御手段からの制御信
号の波形とブレーキ電位の波形とを同期させることな
く、ブレーキ電位を印加することができる。このため、
上記波形を同期させるためのパルス制御の値の数を減少
させることができ、これにより、上記制御手段における
回路構成をより簡素化することができる。

【００３７】本発明の請求項９記載の画像形成装置は、
以上の課題を解決するために、上記請求項１から８の何
れかに記載の構成に加えて、上記電極部は、前記ゲート
と前記供給手段との位置関係に対応してブレーキ電位の
印加が可変制御されるものであることを特徴としてい
る。

【００３８】上記請求項９記載の構成によれば、ゲート
と供給手段との位置関係によって変化する顕像剤の飛翔
状態に対応して、該顕像剤の飛翔速度を適宜減速させる
ことができる。これによって、顕像剤が記録媒体に到達
する際の到達速度をほぼ一定の速度に減速することがで
きる。

【００３９】

【発明の実施の形態】

〔実施の形態１〕本発明の実施の一形態について図１か
ら図９に基づいて説明すれば、以下の通りである。な
お、本実施の形態では、本発明の画像形成装置をモノカ
ラーのデジタルプリンタに搭載した場合について説明す
る。また、これによって本発明が限定されるものではな
い。

【００４０】本発明の画像形成装置が搭載されたデジタ
ルプリンタ１は、図２および図３に示すように、画像形
成部２、給紙部３、定着部４を備えている。画像形成部
２は、顕像剤の供給手段であるトナー供給部５と印刷部
６とを有している。

【００４１】給紙部３は、画像形成部２へ記録媒体とし
ての用紙４５を給紙する側に設置されており、詳しく
は、図３に示すように、用紙カセット７、ピックアップ
ローラ８、給紙ガイド９からなる。用紙４５は用紙カセ
ット７からピックアップローラ８にて送り出され、給紙
ガイド９によって導かれて画像形成部２に供給される。
このとき、用紙４５の供給は、図示しない給紙センサに
よって検出される。また、ピックアップローラ８は図示
しない駆動装置によって回転駆動される。

【００４２】定着部４は、画像形成部２からトナー像が
形成された用紙４５を搬出する側に設置されており、詳
しくは、加熱ローラ１０、ヒータ１１、加圧ローラ１
２、温度センサ１３、および温度制御回路１４からな
る。搬出された用紙４５上に形成されているトナー像
は、互いに対向して形成されている加熱ローラ１０およ
び加圧ローラ１２の間に挟まれて加熱および加圧を受
け、用紙４５に定着される。

【００４３】上記加熱ローラ１０および加圧ローラ１２
は、それぞれの軸の両端に、図示しないスプリングなど
によって加圧のための一定の荷重が加えられている。ヒ
ータ１１は、加熱ローラ１０に内蔵されており、加熱ロ
ーラ１０を加熱する。加熱ローラ１０の温度は、温度セ
ンサ１３によって測定され、温度制御回路１４によって
調節される。上記温度制御回路１４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１３の測定結果
に基づいてヒータ１１のＯＮ／ＯＦＦなどを制御し、加
熱ローラ１０の表面温度を一定に保持する。

【００４４】また、図示しないが、定着部４からの用紙
４５の排紙側には、排紙センサ、排紙ローラ、排紙トレ
イが設けられている。この排紙センサによって上記用紙
４５の排紙が検出され、排紙ローラによって用紙４５が
排紙トレイ上に排出される。上記加熱ローラ１０、加圧
ローラ１２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。

【００４５】本実施の形態では、上記加熱ローラ１０と
して、厚さ２ｍｍのアルミニウム管が用いられ、ヒータ
１１として、ハロゲンランプが用いられ、加圧ローラ１
２として、シリコーン樹脂からなるローラが用いられる
が、これらは特に限定されるものではない。また、定着
部４では、トナー画像は加熱および加圧によって定着さ
れているが、加熱のみ、または加圧のみで定着されても
よい。

【００４６】画像形成部２のトナー供給部５は、図３に
示すように、トナー収容槽１６、トナー担持体１７およ
びドクターブレード１８からなる。トナー収容槽１６内
には顕像剤としての単一色のトナー１５が収容されてい
る。トナー担持体１７は円筒状であり、内部に図示しな
い磁石を有している。また、トナー担持体１７は、図示
しない駆動装置によって回転するとともに、帯電防止の
ために接地されている。上記トナー収容槽１６から供給
されたトナー１５は、上記磁石の磁気力によりトナー担
持体１７の外周面に担持される。

【００４７】上記磁石は、トナー担持体１７内部に、ド
クターブレード１８および後述する制御電極２０と対向
するような位置に配置されており、担持されたトナー１
５は、上記磁石の位置に対応するトナー担持体１７の外
周面において穂立ちを形成する。ドクターブレード１８
は、上記トナー収容槽１６の内部に、トナー担持体１７
の回転方向における制御電極２０の上流側に設けられ、
トナー担持体１７の外周面に担持されたトナー１５の層
を帯電させるとともに、該トナー１５の層の厚さを規制
する。

【００４８】本実施の形態では、トナー１５として、平
均粒径６μｍの磁性トナーが用いられているが特にこれ
に限定されるものではない。また、トナー担持体１７
は、図３に示す矢印Ａ方向に、その表面速度が８０ｍｍ
／ｓｅｃとなるように回転するように設定されている。
ドクターブレード１８は、トナー担持体１７の外周面か
らの距離が６０μｍとなるように設けられており、トナ
ー１５の帯電量を−４μＣ／ｇ〜−５μＣ／ｇとするよ
うに電荷を付与する。なお、上記トナー担持対１７およ
びドクターブレード１８の形状などは特に限定されるも
のではない。また、トナー担持体１７は、磁気力によっ
てトナー１５を担持する代わりに、電気力によって担持
してもよく、または、電気力および磁気力の両方によっ
て担持してもよい。

【００４９】画像形成部２の印刷部６は、対向電極１
９、制御電極２０、高圧電源２１、制御電源２２、帯電
電源２３、除電電源２４、誘電体ベルト２５、帯電ブラ
シ２６、除電ブラシ２７、ベルト支持材２８ａ・２８
ｂ、およびクリーナブレード２９を備えている。

【００５０】対向電極１９は、たとえば平板状をなし、
上記トナー担持体１７の外周面に対向して配置されてい
る。制御電極２０は、対向電極１９とトナー担持体１７
との間に配置されている。誘電体ベルト２５は、ベルト
支持材２８ａ・２８ｂによって支持され、上記対向電極
１９のトナー担持体１７に対向する表面上にベルト部が
位置するよう配置されている。誘電体ベルト２５は、図
示しない駆動装置によって回転するようになっている。

【００５１】上記誘電体ベルト２５の給紙部３側、すな
わち、誘電体ベルト２５の回転方向における上流側に
は、帯電ブラシ２６が誘電体ベルト２５に圧接するよう
に配置されている。これに対して誘電体ベルト２５の定
着部４側、すなわち、誘電体ベルト２５の回転方向にお
ける下流側には、除電ブラシ２７が誘電体ベルト２５に
圧接するように配置されている。また、クリーナブレー
ド２９は、誘電体ベルト２５の上記下流側において、除
電ブラシ２７から若干上流側となるような位置に配置さ
れている。

【００５２】上記対向電極１９に、電源部である高圧電
源２１から所定の高電圧が供給されることによって対向
電極１９とトナー担持体１７との間に電位差が生じ、こ
の電位差によって、帯電されたトナー１５をトナー担持
体１７から対向電極１９へ飛翔させるための電界が形成
される。制御電極２０は、対向電極１９の表面と平行を
なし、かつ、対向電極１９と対向して２次元的な広がり
を有するように配置され、図示しない支持材によって固
定されている。また、制御電極２０は、ゲート３０およ
び電極部であるリング状電極３１を有している。

【００５３】制御電極２０は、詳しくは、図４に示すよ
うに、絶縁性基板２０ａ、複数のゲート３０…、リング
状電極３１…および複数の給電線３２…からなってい
る。開口部としてのゲート３０は、絶縁性基板２０ａを
貫通して形成され、リング状電極３１は、ゲート３０の
周囲に形成されている。リング状電極３１は、給電線３
２を通して、制御電源２２に接続されている。上記リン
グ状電極３１…および給電線３２…の表面は、図示しな
い絶縁体層で覆われている。これによって、リング状電
極３１…同士、給電線３２…同士、および互いに接続さ
れていないリング状電極３１…と給電線３２…との間に
おける絶縁性が確保されている。

【００５４】制御電極２０は、上記の構造をとることに
より、ゲート３０…を介してトナー担持体１７側から対
向電極１９側にトナー１５が通過できるような構造とな
っている。そして、制御電源２２により通過制御電位と
しての、通過電位、通過阻止電位、ブレーキ電位の３種
類の電位が与えられる。これによって、制御電極２０
は、トナー担持体１７と対向電極１９との間に形成され
ている電界に変化を与え、トナー担持体１７から対向電
極１９へのトナー１５の飛翔を制御する。

【００５５】具体的には、上記リング状電極３１…に制
御電源２２から画像データに応じたパルスである所定の
電位が印加される。このとき、トナー担持体１７からト
ナー１５を対向電極１９方向に通過させる場合には、通
過電位であるＯＮ電位が印加される。これに対して、ト
ナー１５を通過させない場合には、通過阻止電位である
ＯＦＦ電位が印加される。また、ＯＮ電位からＯＦＦ電
位への切り替えの際に、後述するトナー１５の飛翔速度
を減速させるための電位であるブレーキ電位が印加され
る。なお、制御電源２２は図示しない画像形成制御ユニ
ットから送信されてくる制御電極制御信号によって制御
されている。

【００５６】上記帯電ブラシ２６は、帯電電源２３によ
って電位が与えられ、印刷部６に供給される用紙４５を
帯電させる。また、除電ブラシ２７は、除電電源２４に
より電位が与えられ、誘電体ベルト２５の表面に存在す
る不要な電荷を取り除く。クリーナブレード２９は、た
とえば、印刷時に紙詰まり（ペーパージャム）などの事
態が生じて誘電体ベルト２５の表面にトナー１５が付着
した場合、このトナー１５を除去して用紙４５の裏面が
該トナー１５によって汚染されることを防止する。

【００５７】本実施の形態では、対向電極１９は、厚さ
１ｍｍのアルミニウム板からなり、トナー担持体１７の
外周面から１．１ｍｍの距離をおいて設置されている。
制御電極２０は、厚さ２５μｍのポリイミド樹脂製の絶
縁性基板２０ａからなっている。ゲート３０…の径は１
６０μｍとなっている。リング状電極３１…は厚さ１８
μｍの銅板からなり、２００μｍの内径を有している。

【００５８】上記制御電極２０は、２５６０個のゲート
３０…を形成しており、その制御方法は、各ゲート３０
…近傍における電界が一つのリング状電極３１…により
制御されて変化するシングルドライブ制御となってい
る。なお、対向電極１９、制御電極２０の材質やその形
状などは特に限定されるものではない。

【００５９】また、誘電体ベルト２５は厚さ７５μｍの
ポリビニリデンフルオライド（ＰＶＤＦ）からなり、そ
の体積抵抗率は１０¹⁰Ω・ｃｍとなっているが、その材
質は特に限定されるものではない。

【００６０】上述したように、本実施の形態の画像形成
部２は、画像データに応じた画像を、顕像剤としてのト
ナー１５を飛翔させて記録媒体である用紙４５上に付着
させて顕像化するものである。上記トナー１５の飛翔
は、画像データに基づいて制御電極２０によって制御さ
れ、これによって、用紙４５上に画像が直接形成され
る。なお、上記のトナー１５としては、負帯電のものが
用いられているが、これに限定されるものではなく、正
帯電のトナーを用いる場合は、それに応じて適宜、各印
加電位の極性を設定すればよい。

【００６１】さらに、図示しないが、上記画像形成部２
は、主制御部、画像処理部、画像メモリおよび画像形成
制御ユニットからなる制御手段としての制御回路部を備
えている。主制御部は画像形成装置全体の動作を制御す
る。画像処理部は、画像読み取り装置などを用いること
によって入力された画像データを、画像形成部２におい
て用いられる画像データの形式に変換する。画像メモリ
は、上記変換された画像データを記憶する。画像形成制
御ユニットは、画像メモリに記憶された、上記変換され
た画像データを、さらに制御電極２０に用いられる画像
データの形式に変換し、この画像データを制御電極２０
を制御する制御電源２２に転送する。

【００６２】上記の制御回路部によって、以上に説明し
てきた、画像形成部２、給紙部３、定着部４を含んだ画
像形成装置全体が制御される。

【００６３】次に、上記の画像形成装置における画像形
成動作を図１（ａ）（ｂ）および図５を用いて説明す
る。なお、以下の各ステップで提示されている具体的な
数値は、本発明の実施の形態で用いられたものであっ
て、本発明の画像形成装置において所定の動作が行える
範囲であれば、特に限定されるものではない。

【００６４】まず、図５に示すように、画像読み取り部
などによって原稿などから画像が画像データとして読み
取られる（ステップ１、以下、ステップをＳと略す）。
読み取られた画像データが画像処理部により画像形成部
２で用いられる形式に変換処理され（Ｓ２）、画像メモ
リに記憶される（Ｓ３）。記憶された画像データは、画
像形成制御ユニットに転送される（Ｓ４）。画像形成制
御ユニットでは、入力された画像データが、さらに制御
電極２０を制御するための制御電極制御信号に変換され
る（Ｓ５）。

【００６５】ここで、上記画像形成制御ユニットにおい
て、上記制御電極制御信号が所定の信号であるか判定さ
れる（Ｓ６）。制御電極制御信号が所定の信号でない場
合はエラーが表示される。所定の信号であった場合は、
図１（ａ）に示す、トナー担持体１７が矢印Ａ方向に回
転してトナー収容槽１６からトナー１５が供給され、ト
ナー担持体１７の外周面にトナー層１５ａが担持される
（Ｓ７）。また、制御電極２０に対してトナー１５の飛
翔を阻止するための電位であるＯＦＦ電位（０Ｖ）が印
加される（Ｓ８）。

【００６６】その後、図１（ａ）に示す、対向電極１９
に対し高圧電源２１によって２．３ｋＶの電位が、帯電
ブラシ２６に対し帯電電源２３によって１．２ｋＶの電
位が、除電ブラシ２７に対し除電電源２４によって２．
５ｋＶの電位がそれぞれ印加されるとともに、誘電体ベ
ルト２５が回転して、画像形成動作の準備が終了する
（Ｓ９）。

【００６７】上記の画像形成動作の準備が終了し、制御
電極制御信号が所定量に達した後、上記画像形成制御ユ
ニットは、駆動装置を作動させてピックアップローラ８
を回転させる（Ｓ１０）。ピックアップローラ８は、用
紙カセット７内の用紙４５を画像形成部２へ給紙し、給
紙センサが正常な給紙状態であるか否かを検出する（Ｓ
１１）。給紙状態が正常でなければエラーが表示され、
給紙状態が正常であれば、用紙４５は画像形成部２の印
刷部６における帯電ブラシ２６とベルト支持材２８ａの
間の誘電体ベルト２５に搬送される（Ｓ１２）。

【００６８】上記ベルト支持材２８ａには高圧電源２１
によって対向電極１９と同一の電位である２．３ｋＶの
電位が印加され、帯電ブラシ２６には上記の通り１．２
ｋＶの電位が印加されている。このため用紙４５には、
帯電ブラシ２６とベルト支持材２８ａとの電位差による
負電荷が供給される（Ｓ１３）。負電荷が供給された用
紙４５は、該負電荷の静電気力によって誘電体ベルト２
５に吸着されたまま印刷部６における対向電極１９と制
御電極２０との間に搬送される。このとき用紙４５の表
面における電荷量は、上記対向電極１９と制御電極２０
との間に到達するまでの間に減衰するが、対向電極１９
の電位が２．３ｋＶであるため、誘電体ベルト２５に電
荷注入が行われることにより、該表面における電位は約
２ｋＶとなる。

【００６９】上記の印刷部６への給紙に同期して、画像
形成制御ユニットは上記制御電極制御信号を制御電源２
２に供給する。制御電源２２は、上記制御電極制御信号
に基づいて、制御電極２０の各リング状電極３１…に印
加される電位を制御する（Ｓ１４）。すなわち、制御電
源２２から制御電極２０のリング状電極３１…それぞれ
に対して、適宜、ＯＮ電位、ＯＦＦ電位、ブレーキ電位
が印加される。このとき、ＯＮ電位としては２００Ｖ、
ＯＦＦ電位としては０Ｖ、ブレーキ電位としては−１０
０Ｖが印加される。

【００７０】リング状電極３１…に対する上記各電位の
印加により、制御電極２０におけるゲート３０…付近の
電界が制御される。つまり、ゲート３０…の周囲にリン
グ状電極３１…が形成されているため、リング状電極３
１…に画像データに応じた電位が印加されるとゲート３
０…付近の電界が変化する。この電界の変化によって、
適宜、トナー担持体１７から対向電極１９へのトナー１
５の飛翔の阻止とその解除が行われる。

【００７１】上記用紙４５が搬送された誘電体ベルト２
５は、対向電極１９と制御電極２０との間を、図１
（ａ）に示す矢印Ｂの方向である排紙側に向かって３０
ｍｍ／ｓｅｃの回転速度で移動している。その上に静電
気的に吸着している用紙４５は、上記の制御電極２０へ
の電位の印加によって、画像データに応じたトナー像が
形成される（Ｓ１５）。トナー像が形成された用紙４５
は、ベルト支持材２８ｂが有している曲率によって誘電
体ベルト２５から剥離されて、定着部４に排紙される。

【００７２】排紙された用紙４５上に形成されているト
ナー像は、定着部４において、互いに対向して形成され
ている加熱ローラ１０および加圧ローラ１２の間に挟ま
れて加熱および加圧を受け、用紙４５に定着される（Ｓ
１６）。このとき、加熱ローラ１０の温度は、１５０℃
となっており、また、加圧ローラ１２には、それぞれの
軸の両端に図示しないスプリングなどによって２ｋｇの
荷重が加えられている。トナー像を定着した用紙４５
は、排紙ローラにて排紙トレイ上に排紙されるが、この
とき、排紙が正常に行われているかは排紙センサによっ
て検出される。

【００７３】上記の画像形成動作の終了は、主制御部に
よって判断される（Ｓ１７）。連続して画像形成を行う
場合は、ピックアップローラ８を作動させるＳ１０まで
戻り、画像形成が終了した場合は、スタートに戻る。上
記のＳ１〜Ｓ１７までの画像形成動作によって、用紙４
５上に画像データに応じた良質な画像が形成される。

【００７４】上記制御電極２０において、トナー１５の
飛翔を制御する方法についてさらに詳しく説明する。上
述の通り、制御電極２０には、図４に示すように複数の
ゲート３０…が形成されている。この中で、一つのゲー
ト３０ａに対してのみトナー１５を飛翔させる場合につ
いて考える。

【００７５】上記ゲート３０ａの周囲には、上述した通
り、リング状電極３１ａが形成されており、トナー１５
の飛翔は該リング状電極３１ａに加えられる電位によっ
て制御される。上記のようにゲート３０ａのみにトナー
１５が飛翔する場合、本実施の形態では、図１（ｂ）に
示すように、制御回路部から制御電源２２へ出力される
制御電極制御信号のＯＮ信号に同期して、上記リング状
電極３１ａにＯＮ電位（２００Ｖ）が印加される。

【００７６】これに対して、ゲート３０ａ以外の他のゲ
ート３０…にはトナー１５は飛翔しないので、他のゲー
ト３０…の周囲に形成されている他のリング状電極３１
…には、ＯＦＦ電位（０Ｖ）が印加され続けている。

【００７７】ＯＮ電位が印加されている時間において、
ゲート３０ａは、トナー１５が良好に飛翔することがで
きる電界となっており、所定量のトナー１５が飛翔して
良質な画素が形成される。この後、リング状電極３１ａ
には、制御電極制御信号に応じてＯＦＦ電位（０Ｖ）が
印加され、ゲート３０ａにおけるトナー１５の飛翔が阻
止される。ここで、リング状電極３１ａに対しては、Ｏ
Ｎ電位からＯＦＦ電位に移行する際にブレーキ電位（−
１００Ｖ）が印加される。なお、ブレーキ電位の印加時
間は、トナー１５のトナー担持体１７からの制御電極２
０への飛翔時間よりも短くなるように設定されている。

【００７８】従来の画像形成装置のように、リング状電
極３１ａにブレーキ電位を印加しない場合では、用紙４
５の表面に到達する際のトナー１５の飛翔速度が大きく
なるため、トナー１５が高い飛翔速度で用紙表面と衝突
してしまう。この衝突は、図６（ａ）に示すように、前
述したトナー１５のリバウンド現象を招来し、これによ
ってリバウンドトナー１５ｂと飛散トナー１５ｃとが発
生する。

【００７９】これらリバウンドトナー１５ｂと飛散トナ
ー１５ｃは、図６（ｂ）に示すように、本来１つの画素
を形成するはずの画素形成トナー１５ｄの領域から、周
辺に飛び散って散乱トナー１５ｅとなる。この散乱トナ
ー１５ｅの発生により、形成される画素の輪郭がぼや
け、この画素から得られる画像のハーフトーンは忠実に
再現されなくなる。また、カラー画像形成装置の場合で
は、上記の問題に加えて、所望の色が再現されにくくな
る。

【００８０】これに対して、本発明の画像形成装置で
は、上記のように、ＯＮ電位とＯＦＦ電位との切り替え
時に、リング状電極３１ａにブレーキ電位を印加するこ
とによって、ゲート３０ａ近傍に存在するトナー１５の
飛翔速度を減速させている。すなわち、上記ブレーキ電
位が印加されることによって生じた電界（以下、ブレー
キ電界とする）は、トナー１５に対して、対向電極１９
に向かう場合とは反対の方向、つまり、対向電極１９か
らトナー担持体１７に向かって飛翔させる方向の力を作
用させる。これによって、トナー１５がゲート３０ａを
通過する際、つまりゲート３０ａの近傍でトナー１５の
飛翔速度が減速される。

【００８１】上記のように、トナー１５は、ゲート３０
ａの近傍において飛翔速度が減速された状態で、制御電
極２０と対向電極１９との間の領域に進入する。その
後、この領域に形成されている電界によって、トナー１
５の飛翔速度はある程度加速されるものの、最終的に用
紙４５に到達する際のトナー１５の到達速度は、ブレー
キ電位を印加しない場合よりも減速される。

【００８２】ここで、トナー１５の飛翔速度の減速は、
ゲート３０ａの近傍で行われることが好ましい。トナー
１５の飛翔速度がゲート３０ａの近傍ではなく、ゲート
３０ａからトナー担持体１７側に離れた位置で減速され
たとすると、用紙４５に到達するまでの間に、一度減速
されたトナー１５の飛翔速度が十分に加速され、用紙４
５の表面へ高速で衝突する可能性があるためである。

【００８３】上記のようにして、用紙４５の表面へのト
ナー１５の衝突は抑制されるため、トナー１５のリバウ
ンド現象の発生が抑制される。リバウンド現象の発生の
抑制は、リバウンドトナー１５ｂや飛散トナー１５ｃの
発生を抑制することができるため、用紙４５上には、散
乱トナー１５ｅがほとんど見られず、画素形成トナー１
５ｄのみによって形成された輪郭の明確な画素が形成さ
れ、得られる画像のハーフトーンの再現性もより向上す
る。

【００８４】なお、ブレーキ電位の印加に際しては、上
記図１（ｂ）に示すように、リング状電極３１ａにおけ
るＯＮ電位の波形と制御電極制御信号におけるＯＮ信号
の波形とが同期し、かつ、ブレーキ電位の印加が開始さ
れるタイミングと上記ＯＮ電位の印加が終了するタイミ
ングとが同一となるように、ブレーキ電位の波形も上記
ＯＮ信号の波形と同期しなければならない。つまり、ブ
レーキ電位の印加に際しては、上記のような３値のパル
ス制御を行う必要がある。

【００８５】このため、制御電極制御信号を出力する上
記制御回路部の構成は複雑となり得る。しかし、ブレー
キ電位の印加が開始されるタイミングを、ＯＮ電位から
ＯＦＦ電位に切り替わるときにオーバーシュートさせる
ことによって、パルス制御の数を３値から２値に減少さ
せることができる。これによって、上記制御回路部の構
成を簡素化することができる。

【００８６】なお、上記ブレーキ電位の波形は、トナー
１５がゲート３０…から、制御電極２０と対向電極１９
との間の領域に進入する際の進入速度を減速できるので
あれば、特に限定されるものでない。たとえば、図７に
示すように、ＯＮ電位からＯＦＦ電位に切り替わるとき
にオーバーシュートさせ、その後、周知の微分回路や積
分回路によって、上記ＯＦＦ電位が形成されるような構
成となっていてもよい。

【００８７】ここで、上記のブレーキ電位はＯＮ電位か
らＯＦＦ電位に切り替わる際に印加され、これによって
トナー１５の飛翔速度が減速される。このため、ＯＦＦ
電位としてブレーキ電位と同一の値が印加されることに
よって、ブレーキ電位の印加が省略できることも考えら
れる。すなわち、ＯＮ電位として上記の２００Ｖが印加
された後、ブレーキ電位が印加されずに、ＯＦＦ電位と
して−１００Ｖが印加されるという方法である。

【００８８】しかし、上記ＯＦＦ電位とトナー担持体１
７の電位との電位差を大きくすると、トナー１５の飛翔
を良好に制御することは困難となる。具体的には、図１
（ａ）の構成において、トナー担持体１７は接地されて
いるため、その電位は０Ｖとなっている。これに対し
て、制御電極２０のリング状電極３１…におけるＯＦＦ
電位は上記の−１００Ｖに設定されている。ここで、ト
ナー担持体１７に担持されているトナー１５の中には、
所定の帯電極性とは異なる極性のトナー（逆帯電トナ
ー）が、通常数％の割合で存在している。上述した場合
では、トナー担持体１７に担持されたトナー１５は負帯
電のものであるが、この中に正帯電の逆帯電トナーが数
％含まれている。

【００８９】このとき、制御電極２０に印加されるＯＦ
Ｆ電位が上記の−１００Ｖであるならば、数％の正帯電
した逆帯電トナーがトナー担持体１７から制御電極２０
に飛翔する。このため、制御電極２０に逆帯電トナーが
付着して、制御電極２０の電位が所定の値から変化して
しまい、結果として、トナー１５の飛翔制御に悪影響を
与える。また、上記逆帯電トナーがゲート３０内に付着
するとゲート３０の目詰まりを招来するため、画像形成
は困難となる。

【００９０】これに対して、本発明の画像形成装置で
は、上記ＯＦＦ電位として、トナー担持体１７の電位と
同一の値の電位である０Ｖが印加され、ブレーキ電位と
して、ＯＮ電位（２００Ｖ）の極性とは逆の極性の電位
である−１００Ｖが印加されている。さらに、上記ブレ
ーキ電位の印加時間は、トナー１５のトナー担持体１７
から制御電極２０への飛翔時間よりも短くなるように設
定されている。したがって、ブレーキ電位が制御電極２
０に印加されている状態でも、逆帯電トナーが制御電極
２０に飛翔することは回避され、これに起因する問題点
を防止することが可能となる。

【００９１】上述のブレーキ電位の印加についてさらに
詳しく説明する。上記トナー担持体１７の外周面に担持
されているトナー１５が、対向電極１９側に飛翔して、
制御電極２０のゲート３０に飛翔速度ｖ₀で到達したと
する。すなわち、図８（ａ）に示すように、飛翔トナー
１５ｆは飛翔速度ｖ₀でゲート３０に到達している。こ
の飛翔トナー１５ｆは、負帯電のものであり、トナー担
持体１７から対向電極１９側に形成されている電界によ
って飛翔している。

【００９２】この状態で、リング状電極３１に印加され
た２００ＶのＯＮ電位が、−１００Ｖのブレーキ電位に
切り替わったとすると、ゲート３０において、ブレーキ
電位によるブレーキ電界が作用して、飛翔トナー１５ｆ
の飛翔速度ｖ₀が減速される。このとき、飛翔速度ｖ₀
がある程度の大きさであれば、飛翔トナー１５ｆは逆方
向に飛翔してトナー担持体１７に戻されることなく、減
速された状態でゲート３０を通過する。

【００９３】したがって、飛翔トナー１５ｆは、飛翔速
度ｖ₀から減速された飛翔速度ｖ₁を初速度として、制
御電極２０と対向電極１９との間の領域に進入する。そ
して、上記領域に形成されている電界によって加速され
て、用紙４５の表面に到達速度ｖ₂で到達する。なお、
飛翔トナー１５ｆがゲート３０を通過して上記領域に進
入した後で、リング状電極３１に印加されている−１０
０Ｖのブレーキ電位が０ＶのＯＦＦ電位に切り替わるた
め、トナー担持体１７に担持されているトナー１５に含
まれている逆帯電トナーの飛翔は阻止される。

【００９４】ここで、図８（ｂ）に示すように、飛翔速
度ｖ₀の減速が行われず、制御電極２０と対向電極１９
との間の領域に進入する際の初速度がｖ₀のままであっ
たとすると、この場合の飛翔トナー１５ｆの用紙４５へ
の到達速度ｖ₃は、初速度ｖ₀よりも加速されたものと
なる。

【００９５】ブレーキ電界によって減速された飛翔トナ
ー１５ｆの到達速度ｖ₂と、ブレーキ電界によって減速
されなかった飛翔トナー１５ｆの到達速度ｖ₃とを比較
すると、明らかにｖ₃よりもｖ₂のほうが小さい速度と
なる。飛翔トナー１５ｆの到達速度ｖ₃からｖ₂へと小
さくなることは、飛翔トナー１５ｆと用紙４５の表面と
の衝突が抑制されることになる。このため、飛翔トナー
１５ｆのリバウンド現象の発生が抑制されて、散乱トナ
ーの発生が抑制される。

【００９６】従来の特開平７−１８６４３６号公報の画
像形成装置では、対向電極１９に対して、制御電極２０
と反対側となる位置に用紙４５を配置させて画像形成を
行っている。上記構成では、飛翔トナー１５ｆは、トナ
ー担持体１７から制御電極２０を通過して対向電極１９
に達し、さらに対向電極１９を通過して用紙４５に達す
る。ここで、対向電極１９から用紙４５までの領域には
トナー１５の飛翔のための電界は形成されていない。し
たがって、飛翔トナー１５ｆは、トナー担持体１７と対
向電極１９との間の領域では、該領域に形成されていた
電界によって飛翔し、対向電極１９から用紙４５までの
領域では、それまでの飛翔速度の慣性によって飛翔して
いることになる。

【００９７】これによって、上記飛翔トナー１５ｆの到
達速度は減速されるが、上記対向電極１９から用紙４５
に達するまでの領域では、飛翔トナー１５ｆは長距離を
飛翔することはできない。したがって、上記構成では、
対向電極１９から用紙４５までの領域を狭くする必要が
ある。ところが、この領域は用紙４５を配置する領域で
もあるために、用紙４５を配置する領域が狭くなること
になり、用紙４５が搬送されにくくなる。特に、用紙４
５が封筒や厚紙など通常に用いられるコピー用紙などよ
りも大きな厚さを有している場合、用紙４５の搬送は困
難となる。

【００９８】これに対して、本発明の画像形成装置で
は、上述したように、トナー１５の減速は制御電極２０
近傍、または制御電極２０に形成されているゲート３０
内部で行われるため、用紙４５を配置する領域を広くと
ることができる。したがって、用紙４５の形状にかかわ
らず用紙４５を搬送するために好適なものとなってい
る。また、画像形成される記録媒体としては、用紙４５
に限定されず、たとえば、ＯＨＰフィルムといった樹脂
製のシートなどを用いることができる。

【００９９】ここで、上記ＯＮ電位の印加時間とブレー
キ電位の印加時間は、たとえば、次のようにして決定す
ることができる。まず、制御電極２０のリング状電極３
１に印加されるＯＮ電位の印加時間と、それによって形
成される画素の濃度とは、図９に示すように相関を示
す。

【０１００】つまり、ＯＮ電位の印加時間が５０μｓｅ
ｃ以下の場合であるｔ₁の範囲では、トナー１５は飛翔
せず、画素は形成されない。ＯＮ電位の印加時間が５０
μｓｅｃよりも長くなるとトナー１５は飛翔するが、印
加時間が１３０μｓｅｃに到るまでのｔ₂の範囲では、
画素形成に必要な濃度を確保することができない。ＯＮ
電位の印加時間が１３０μｓｅｃとなってはじめて画素
形成に必要な濃度が確保される。そして、ＯＮ電位の印
加時間が１３０μｓｅｃ以上となるｔ₃の範囲では、印
加時間が長くなるにつれて画素の濃度はある一定の濃度
Ｃ₀に漸近していき、３００μｓｅｃで濃度Ｃ₀に達す
る。

【０１０１】本実施の形態では、ＯＮ電位の印加時間は
１４０μｓｅｃであり、ブレーキ電位の印加時間は４０
μｓｅｃである。上記図９に示すように、ＯＮ電位の印
加時間を１４０μｓｅｃとすることで画素形成に必要な
濃度が達成されるｔ₃の範囲に入り、また、ブレーキ電
位の印加時間を４０μｓｅｃとすることでトナー担持体
１７に担持されているトナー１５に影響を及ぼすことを
回避するｔ₁の範囲に入っている。

【０１０２】なお、ＯＮ電位およびブレーキ電位の印加
時間は、上記の値に限定されるものではない。すなわ
ち、ＯＮ電位の印加時間が、図９に示す画素の形成に必
要な印加時間ｔ₃の範囲に入っていればよい。また、ブ
レーキ電位の印加時間は、同様に、トナー担持体１７に
担持されているトナー１５に影響を及ぼさない印加時間
ｔ₁の範囲に入っており、かつ、確実に飛翔中のトナー
１５を減速できる電位が印加できる時間であればよい。

【０１０３】以上のように、本発明の画像形成装置で
は、制御電極の電位を変化させることによって、トナー
などの顕像剤が記録媒体への到達する速度を減速させる
ことができる。これによって、顕像剤が記録媒体表面に
達したときの衝突が抑制されることにより、顕像剤のリ
バウンド現象が抑制される。したがって、顕像剤の散乱
が見られない輪郭の明確な画素が形成され、得られる画
像のハーフトーンの再現性も向上する。

【０１０４】また、本発明の画像形成装置では、画像形
成装置の構造は従来の画像形成措置よりも簡素化されて
いる。さらに、トナーの飛翔を制御するＯＮ電位の印加
時間は従来の画像形成装置と同一の時間である。加え
て、ブレーキ電位の印加時間はＯＮ電位の印加時間より
も短くなっている。したがって、小型かつ低コストであ
り、高速の画像形成を可能とした画像形成装置とするこ
とができる。

【０１０５】〔実施の形態２〕本発明の実施の他の形態
について図１０および図１１に基づいて説明すれば、以
下の通りである。本実施の形態では、上記実施の形態１
と同様に画像形成装置をモノカラーのデジタルプリンタ
に搭載した場合について説明する。なお、同一の機能を
有する部材には同一の符号を付記し、その説明を省略す
る。また、これによって本発明が限定されるものではな
い。

【０１０６】本実施の形態のデジタルプリンタは、前記
画像形成部２において、制御電極として前述したシング
ルドライブ制御の制御電極２０の代わりに、第１および
第２電極の２つの電極を有するマトリクスドライブ制御
の制御電極３５が用いられている以外は、実施の形態１
と同一である。

【０１０７】本実施の形態で用いられる制御電極３５
は、図１０（ａ）に示す構成となっている。同図におい
ては、用紙４５の搬送方向をＣ方向、このＣ方向と直交
する方向をＤ方向としている。この制御電極３５には、
マトリクス状に第１電極３７と第２電極３８とが配置さ
れ、これら第１電極３７および第２電極３８とに形成さ
れた開口部によってゲート３６…が形成されている。第
１電極３７は、４本の帯状電極３７ａ〜３７ｄからなっ
ている。各帯状電極３７ａ〜３７ｄはＤ方向に延びてお
り、各々平行にＣ方向に並んでいる。第２電極３８は、
帯状電極３８ａ…からなっており、各帯状電極３８ａ
は、それぞれ帯状電極３７ａ〜３７ｄと交差して、各々
平行にＤ方向に並んでいる。なお、帯状電極３８ａ…の
数は、本デジタルプリンタ１に要求される解像度、すな
わちゲート３６…の数に応じて設定される。

【０１０８】上記制御電極３５は、上記実施の形態１の
画像形成装置において、シングルドライブ制御の制御電
極２０に代えて配置されている。上記第１電極３７は、
図１０（ａ）におけるＥ−Ｅ線矢視断面図である図１０
（ｂ）に示すように、絶縁性基板３５ａの対向電極１９
側に配されており、また、第２電極３８はトナー担持体
１７側に配されている。

【０１０９】本実施の形態では、上記第１電極３７およ
び第２電極３８両方に対して、図１１に示すように、Ｏ
Ｎ電位およびＯＦＦ電位が印加されるが、ブレーキ電位
は、第１電極３７にのみ印加される。この電位の印加に
ついて詳しく説明するために、たとえば、複数のゲート
３６…の中で、図１０に示す一つのゲート３６ａに対し
てのみトナー１５を飛翔させる場合について考える。な
お、ゲート３６ａは、帯状電極３７ａの開口部と、帯状
電極３８ａ…の中の一つである帯状電極３８ｂの開口部
とにより構成されているとする。

【０１１０】まず、制御電極制御信号のＯＮ信号に同期
して帯状電極３７ａおよび３８ｂに対してＯＮ電位が印
加され、他の帯状電極３７ｂ〜３７ｄおよび３８ａ…に
はＯＦＦ電位が印加される。ここでゲート３６…は、第
一電極３７と第２電極３８との両方の開口部によって構
成されているため、上記の場合では、ゲート３６ａにの
み、ＯＮ電位に基づく電界の変化が生じ、ゲート３６ａ
を通じてのトナー１５の飛翔が可能となる。

【０１１１】トナー１５が飛翔してゲート３６ａに達し
た際、対向電極１９側に形成されている帯状電極３７ａ
のみにブレーキ電位が印加され、トナー１５の飛翔速度
が減速される。なお、上記のＯＮ電位の印加時間は２０
０μｓｅｃであり、ブレーキ電位の印加時間は４０μｓ
ｅｃである。このように飛翔速度が減速されたトナー１
５は、ゲート３６ａから、制御電極３５と対向電極１９
との間の領域に進入し、該領域に形成されている電界に
よってある程度加速されて、用紙４５の表面に到達す
る。上記の減速によって、前述のようにトナー１５のリ
バウンド現象は回避され、トナー１５の散乱は抑制され
る。

【０１１２】ここで、ブレーキ電位の印加は、第１電極
３７ではなく、第２電極３８であってもよく、また、第
１電極３７と第２電極３８の形成位置が逆、つまり、第
１電極３７がトナー担持体１７側に形成され、第２電極
３８が対向電極１９側に形成されていてもよい。しかし
ながら、トナー１５に対して効果的な減速を行うために
は、上述した設定が最も好ましい。これは、以下の理由
による。

【０１１３】ブレーキ電位の印加がトナー担持体１７側
の第２電極３８に対して行われた場合、トナー１５は、
ゲート３６に到達した直後に減速される。この後、対向
電極１９側の第１電極３７に印加されるＯＮ電位によっ
て、トナー１５はゲート３６通過中に加速されることに
なる。したがって、この場合では、トナー１５の減速が
十分に行われない可能性がある。

【０１１４】また、上述した設定では、第１電極３７で
は、電極部としての帯状電極数が少なく（本実施の形態
では４個）、対して、第２電極３８では、帯状電極数が
多く（本実施の形態では例えば６４０個）なっている。
ここでブレーキ電位を印加するためには、図１１に示す
ように、第１電極３７に印加されるＯＮ電位の波形、第
２電極３８に印加されるＯＮ電位の波形および制御電極
制御信号のＯＮ信号の少なくとも３値を同期させるパル
ス制御が必要となる。しかも、この３値のパルス制御
は、第１電極３７および第２電極３８を構成している各
帯状電極３７ａ〜３７ｄおよび３８ａ…毎に行われる必
要があるため、たとえば、第２電極３８に対してブレー
キ電位を印加したとすると、上記の３値のパルス制御は
６４０回路必要となり、制御回路部の複雑化と部品点数
の増加とを招来することになる。

【０１１５】したがって、ブレーキ電位の印加は、電極
部の数が少ない電極に対して行うことが好ましい。たと
えば、上述した設定では、第２電極３８は６４０個の帯
状電極３８ａからなっているのに対し、第１電極３７は
４個の帯状電極３７ａ〜３７ｄからなっている。このた
め、帯状電極３７ａ〜３７ｄに対してブレーキ電位を印
加することで、上記３値のパルス制御は４回路とするこ
とができ、制御回路部の構成が非常に簡素化される。

【０１１６】なお、本実施の形態では、第１電極３７を
構成する帯状電極３７ａ〜３７ｄに対しては、図１１に
示すように、ＯＮ電位およびブレーキ電位が３７ａ〜３
７ｄの順序で走査されて印加されるようになっている。
すなわち、第１電極３７に印加される電位は、画像デー
タに関係なく用紙４５の搬送に伴って印加される。した
がって、ブレーキ電位の印加に関してのパルス制御を行
う必要がないため、制御回路部の構成がより簡素化され
る。

【０１１７】以上のように、本発明の画像形成装置で
は、制御電極としてマトリクスドライブ制御のものを用
いることによっても、トナーの記録媒体への到達速度を
減速させることができる。したがって、高速の画像形成
を可能とし、画像形成装置の構造の簡素化、低コスト
化、小型化を実現することができる。

【０１１８】〔実施の形態３〕本発明の実施のさらに他
の形態について図１２から図１７、および図１９に基づ
いて説明すれば、以下の通りである。本実施の形態で
は、上記実施の形態１および２と同様に画像形成装置を
モノカラーのデジタルプリンタに搭載した場合について
説明する。なお、同一の機能を有する部材には同一の符
号を付記し、その説明を省略する。また、これによって
本発明が限定されるものではない。

【０１１９】本実施の形態のデジタルプリンタは、図３
に示した構成において、制御電極２０に代えて、制御電
極４０を備えたものとなっている。他の構成は実施の形
態１のデジタルプリンタ１と同一である。

【０１２０】制御電極４０は、たとえば、図１２（ａ）
に示すように、前記制御電極２０において、そのトナー
担持体１７側の表面にシールド電極４１が設けられたも
のとなっている。上記シールド電極４１は、通常、制御
電極４０へのトナー１５の付着を防止するために使用さ
れるものであり、前記制御回路部から出力される制御信
号に基づいて専用の制御電源によって制御される。シー
ルド電極４１には、図１２（ａ）における、Ｆ−Ｆ線矢
視断面図である図１２（ｂ）に示すように、ゲート３０
およびリング状電極３１との対応部分には開口部４３が
形成されている。したがって、トナー１５がゲート３０
を通過することは妨げられない。

【０１２１】シールド電極４１に対しては、トナー担持
体１７に担持されているトナー層が有している電位と同
じ値の電位か、または、該トナー層が有している電位に
対してわずかに電位差を有する同極性の電位であるシー
ルド電位が印加される。これによって、制御電極４０へ
のトナー１５の付着が防止できる。

【０１２２】上記シールド電極４１には、シールド電位
に加えてブレーキ電位を印加することができ、これによ
って、前述の構成と同様、トナー１５の飛翔速度を減速
させることができる。たとえば、図１３に示すように、
前記制御回路部から出力される制御電極制御信号におけ
るＯＮ信号に同期して、リング状電極３１に対して印加
されるＯＮ電位（２００Ｖ）がＯＦＦ電位（０Ｖ）に切
り替わる。これと同時に、前記制御回路部からの制御信
号によって、上記のシールド電極専用の制御電源は、シ
ールド電極４１に対してブレーキ電位−８０Ｖを４０μ
ｓｅｃ印加する。これによって、前述のリング状電極３
１に印加されるブレーキ電位と同様の減速効果を得るこ
とができる。

【０１２３】上記シールド電極４１は、制御電極４０の
ほぼ全面を覆うようにしてトナー担持体１７と対向して
配されているので、トナー１５に対する対向面積が広く
なる。このため、より低いブレーキ電位の印加であって
も、リング状電極３１にブレーキ電位を印加する構成と
同様の電界の変化が生じ、所望のブレーキ電界が形成さ
れる。すなわち、実施の形態１の構成では、ブレーキ電
位として−１００Ｖが印加されたが、本実施の形態の構
成では、−８０Ｖが印加されることで実施の形態１と同
様のブレーキ電界が形成される。このように、印加され
るブレーキ電位を低くすることによって、回路に用いら
れるトランジスタなどの回路素子の耐圧が低くなり、回
路の低コスト化が可能となる。

【０１２４】さらに、上述したブレーキ電位の制御で
は、ブレーキ電位を印加する対象となる電極がシールド
電極４１一つであるため、制御回路部におけるブレーキ
電位を制御する回路を２値の制御回路一つにて構成する
ことができる。加えて、実施の形態１および２のように
３値の波形を同期させるパルス制御が必要でないため、
さらに、上記制御回路部の構成を簡素化することがで
き、部品点数の削減や画像形成装置の小型化、低コスト
化を促進することができる。

【０１２５】本実施の形態では、上記シールド電極４１
として単一の電極板が用いられているが、複数の電極板
が用いられてもよい。また、本実施の形態では、シング
ルドライブ制御の制御電極２０に対して上記シールド電
極４１を別途設けた場合を例示したが、実施の形態２で
用いたマトリクスドライブ制御の制御電極３５に対して
シールド電極４１を別途設けてブレーキ電位の印加を行
ってもよい。

【０１２６】また、より効果的にトナー１５の飛翔速度
を減速させるには、図１２（ａ）（ｂ）に示すように、
シールド電極４１が、トナー担持体１７側でなく対向電
極１９側に配されるほうがよい。これは、実施の形態２
で記載したように、対向電極１９側に配される電極にブ
レーキ電位が印加されることで、トナー１５が、ゲート
３６を通過して制御電極２０と対向電極１９との間の領
域に進入する直前に減速されるためである。

【０１２７】一方、上記の場合、シールド電極４１が、
対向電極１９側の位置に配されることによって、制御電
極２０へのトナー１５の付着を防止する効果が得られに
くくなることがある。このため、シールド電極４１とは
別に、ブレーキ電位を印加するための専用の電極として
のブレーキ電極４２が、対向電極１９側に配置されてい
る構成が好ましい。

【０１２８】このとき、シールド電極４１およびブレー
キ電極４２は、制御電極２０または３５に対して独立し
て配置されてもよいが、ゲート３０または３６と開口部
４３などとの位置合わせなどに高い精度が要求される
上、上記シールド電極４１およびブレーキ電極４２を制
御電極２０または３５に取り付ける工程が煩雑になり、
画像形成装置の複雑化と大型化を招来することになる。
したがって、制御電極２０または３５、シールド電極４
１およびブレーキ電極４２は、一体化されて形成される
ことが好ましい。

【０１２９】具体的には、たとえば、図１４に示すよう
に、上記シールド電極４１が、シングルドライブ制御の
制御電極２０と一体化して形成されており、このときシ
ールド電極４１が対向電極１９側に配されるようになっ
ている構成である。また、図１６に示すように、シール
ド電極４１はマトリクスドライブ制御の制御電極３５と
一体化してもよい。同図の構成では、第１電極３７がト
ナー担持体１７側、第２電極３８が対向電極１９側に配
され、シールド電極４１が最も対向電極１９側に配され
ている。

【０１３０】加えて、図１５に示すように、トナー担持
体１７側から対向電極１９側に向かって順番に、シール
ド電極４１、制御電極２０、ブレーキ電極４２と配され
るように一体化されてもよく、または、図１７に示すよ
うに、トナー担持体１７側から対向電極１９側に向かっ
て順番に、シールド電極４１、第１電極３７、第２電極
３８、ブレーキ電極４２と配されるように一体化されて
もよい。

【０１３１】上記の図１４〜図１７に示すような一体化
では、ブレーキ電位を印加する電極を最も対向電極１９
側に配するようにすることが重要であり、このような一
体化を行うことで、部品点数の削減と画像形成装置の小
型化および低コスト化を図ることができる。

【０１３２】さらに、本実施の形態では、シールド電極
４１またはブレーキ電極４２全体に対して一括して同一
のブレーキ電位が印加されているが、上記シールド電極
４１やブレーキ電極４２は複数の領域に分割され、各領
域に対してそれぞれ異なったブレーキ電位が印加されて
もよい。

【０１３３】たとえば、ブレーキ電極４２が曲率のない
平面状に形成されている制御電極２０に一体化されてい
るとする。このとき、トナー担持体１７が曲率を有して
いると、トナー担持体１７と制御電極２０との間の距離
は、制御電極２０の中央部と偏縁部とで異なることにな
る。すなわち、上記中央部では、トナー担持体１７と制
御電極２０との距離は小さいが、上記偏縁部側に移動す
るにしたがってその距離は除々に大きくなる。このた
め、偏縁部側では、中央部と比較して、トナー１５がよ
り長い距離を飛翔することになる。飛翔距離が大きくな
ると、対向電極１９が形成する電界による加速時間が長
くなるため、偏縁部でのトナー１５の飛翔速度は、中央
部で飛翔する場合よりも増加することになる。

【０１３４】このとき、たとえば、図１９に示すよう
に、偏縁部のゲート３０をゲート３０ｂとし、中央部の
ゲート３０をゲート３０ｃとする。これらゲート３０ｂ
・３０ｃに対して同一の大きさのブレーキ電位が印加さ
れたとすると、偏縁部では上記飛翔速度が大きいため、
該ブレーキ電位によって形成されるブレーキ電界では、
トナー１５を十分に減速することができなくなるという
不具合が生じる。

【０１３５】ここで、偏縁部と中央部とでブレーキ電極
４２を図１９に示すように分割する。つまり、上記ブレ
ーキ電極４２を、偏縁部では、ゲート３０ｂのリング状
電極３１ｂと近接したブレーキ電極４２ａとし、中央部
では、ゲート３０ｃのリング状電極３１ｃと離間したブ
レーキ電極４２ｂとする。これによって、上記ゲート３
０ｂでは、ＯＮ電位が印加されるリング状電極３１ｂに
より近接した位置でブレーキ電位が印加されることにな
るため、ゲート３０ｃと比較して、より大きな減速効果
が得られる。

【０１３６】また、各ブレーキ電極４２ａ・４２ｂに対
しては、同一のブレーキ電位を印加する必要はなく、ト
ナー１５の飛翔状態に対応して適宜変化したブレーキ電
位を印加することもできる。このように、リング状電極
３１とブレーキ電極４２ａとの間隔を、トナー担持体１
７の曲率に伴う制御電極２０との距離の変化に対応させ
て変化させることによって、トナー１５の飛翔速度を該
トナー１５の飛翔状態に応じて適宜減速させることがで
き、用紙４５への到達速度をほぼ一定の速度とすること
ができる。

【０１３７】なお、ブレーキ電極４２の配置は、上記の
ようにリング状電極３１などＯＮ電位を印加する電極と
の距離を適宜変化させる方法を用いてもよいが、リング
状電極３１との距離は変化させずに、印加するブレーキ
電位の大きさのみを変化させてもよい。また、ブレーキ
電極４２の他にシールド電極４１を用いてもよい。結果
として、トナー１５の飛翔速度に応じて飛翔速度が減速
され、トナー１５の用紙４５への到達速度がほぼ一定の
速度となればよい。

【０１３８】以上のように、本発明の画像形成装置で
は、制御電極とは別にブレーキ電位を印加する電極を設
けることによって、トナーの記録媒体への到達速度を減
速させることができ、加えて、ブレーキ電位を印加する
ための制御回路部の構成を簡素化することができる。し
たがって、高速の画像形成を可能とし、画像形成装置の
構造の簡素化、低コスト化、小型化をより促進すること
ができる。

【０１３９】〔実施の形態４〕本発明の実施のさらに他
の形態について図１８に基づいて説明すれば、以下の通
りである。本実施の形態では、本発明の画像形成装置を
フルカラーの複写機に搭載した場合について説明する。
また、これによって本発明が限定されるものではない。

【０１４０】本発明の画像形成装置が搭載された複写機
５１は、図１８に示すように、トナー供給部５３ａ〜５
３ｄと印刷部５４とを備えた画像形成部５２と、給紙部
５５と、定着部５６とを備えている。

【０１４１】給紙部５５は、画像形成部５２へ記録媒体
としての用紙４５を供給する側に設置されており、用紙
カセット５７、ピックアップローラ５８、給紙ガイド５
９、図示しないピックアップローラ５８の駆動装置から
なる。また、定着部５６は、画像形成部５２からトナー
像が形成された用紙４５を搬出する側に設置されてお
り、加熱ローラ６０、ヒータ６１、加圧ローラ６２、温
度センサ６３、および温度制御回路６４、図示しない加
圧用スプリング、および、図示しない加熱ローラ６０と
加圧ローラ６２の駆動装置からなる。また、図示しない
が、定着部５６からの用紙４５の排出側には、排紙セン
サ、排紙ローラ、排紙トレイが設けられている。

【０１４２】画像形成部５２のトナー供給部５３ａ〜５
３ｄは、図示しないが、それぞれ、トナー収容槽、内部
に磁石を有するトナー担持体、ドクターブレード、駆動
装置からなる。トナー収容槽内には顕像剤としてのそれ
ぞれ異なる色のカラートナーが収容されている。画像形
成部５２の印刷部５４は、対向電極６５、制御電極６
６、高圧電源６７、制御電源６８、帯電電源６９、除電
電源７０、誘電体ベルト７１、帯電ブラシ７２、除電ブ
ラシ７３、ベルト支持材７４ａ・７４ｂ、およびクリー
ナブレード７５、図示しない誘電体ベルト７１の駆動装
置を備えている。

【０１４３】本実施の形態における画像形成部５２、給
紙部５５および定着部５６の構成および機能は、実施の
形態１に示した画像形成部２、給紙部３、定着部４と同
様であるため、その説明は省略する。また、本実施の形
態における画像形成動作についても、実施の形態１で説
明した各ステップと同様であるため、その説明は省略す
る。ただし、画像形成部５２のトナー供給部５３ａ〜５
３ｄにおいて、それぞれ異なるカラートナーが収容され
ている点は、上述した実施の形態１〜３とは異なってい
る。

【０１４４】本実施の形態では、上記カラートナーとし
て、たとえば、イエロー、マゼンタ、シアンおよびブラ
ックのトナーが用いられている。これら各カラートナー
は画像データに基づいて飛翔して、用紙４５に到達する
ことでカラーの画像が形成される。このとき、用紙４５
の表面においては、制御電極６６に印加されるブレーキ
電位によって、制御電極６６近傍の電界が変化してブレ
ーキ電界が形成され、カラートナーの飛翔速度が減速さ
れるため、前述してきたトナーの衝突と、それに伴うト
ナーのリバウンド現象の発生が抑制される。したがっ
て、先に飛翔したカラートナーで形成された画素が、後
から飛翔してくるカラートナーの衝突によって破壊され
たり、リバウンド現象によるカラートナーの散乱のため
にカラートナー同士が混色することが防止される。この
ため、良好なカラー画像の再現が可能となる。

【０１４５】上記制御電極６６としては、本実施の形態
では、前記実施の形態１と同様にシングルドライブ制御
のものが用いられているが、前述したマトリクスドライ
ブ制御のものや、シールド電極、またはブレーキ電極を
別に設けたものであってもよい。いずれもブレーキ電位
を印加してブレーキ電界を形成することによって、カラ
ートナーの飛翔速度を減速させることができるため、良
好なカラー画像を再現することができるとともに、従来
よりも画像形成装置の小型化や低コスト化を可能とす
る。

【０１４６】以上のように、本発明の画像形成装置は、
カラートナーの飛翔を制御する制御電極に対してブレー
キ電位を印加することによってカラートナーの飛翔速度
を減速させて、用紙などの記録媒体にトナーが衝突する
ことを抑制するものである。このトナーと記録媒体表面
との衝突を抑制することによって、先に飛翔したカラー
トナーで形成された画素が破壊されたり、記録媒体の表
面でカラートナーのリバウンド現象が発生したりするこ
とは抑制される。したがって、異なる色のカラートナー
同士が混色したり、カラートナーが画素の形成領域から
散乱して該画素のコントラストを劣化させることは防止
される。

【０１４７】また、制御電極にブレーキ電位を印加する
構成は簡素なものであるため、本発明の画像形成装置は
従来の画像形成装置と比較して、部品点数を削減するこ
とができ、小型化、低コスト化が可能となる。

【０１４８】以上の各実施の形態で例示してきたブレー
キ電位の値や印加時間は、一定である必要はなく、適宜
可変制御を行ってもよい。たとえば、円筒状のトナー担
持体が曲率を有している前記図１９に示すような場合
は、該トナー担持体と制御電極との間隔が一定であると
は限らず、制御電極におけるゲートの位置によって異な
ることになる。このような場合では、制御電極全体に形
成されるブレーキ電位が一定の値になるように、印加さ
れるブレーキ電位を各ゲートとトナー担持体との間隔に
応じて可変してもよい。

【０１４９】また、画像形成装置の使用条件が通常より
も大幅に異なっている場合、たとえば、画像形成装置が
高温多湿の条件下に置かれた場合では、トナーの飛翔条
件は大きく変化することが考えられる。このような場合
でも、上記のように、ブレーキ電位の値や印加時間を適
宜可変することが好適である。

【０１５０】さらに、使用するトナーやトナー担持体や
ドクターブレードの劣化によって、トナー担持体上にお
けるトナー層の状態が所定の状態から変化する場合があ
るが、このような場合でも、上記のように、ブレーキ電
位の値や印加時間を適宜可変することが望ましい。

【０１５１】上記のように、トナー担持体から制御電極
へ到達するまでのトナーの飛翔条件に応じてブレーキ電
位を可変させて印加することによって、上記条件に応じ
たブレーキ電界が形成されるため、トナーの飛翔速度は
常に適切に減速される。したがって、たとえば、画像形
成装置の使用条件によってトナーの飛翔条件が変化した
り、画像形成装置が劣化することによってトナーの飛翔
条件が変化した場合でも、常に適切なブレーキ電位が印
加され、得られる画像の画質が劣化することは防止され
る。

【０１５２】なお、本実施の形態においては、顕像剤と
してトナーが用いられた場合を例示したが、顕像剤とし
てインクが用いられてもよい。さらに、トナー供給部の
構成をイオンフロー法を適用した構成とすることもでき
る。つまり、画像形成部の構成は、コロナ帯電器などの
イオン源を備えた構成となっていてもよい。このような
場合でも、以上の実施の形態に示した場合と同様の作用
および効果を得ることができる。

【０１５３】また、本実施の形態では、本発明にかかる
画像形成装置をデジタルプリンタおよび複写機に用いた
場合について例示してきたが、これに限定されるもので
はなく、たとえば、アナログプリンタおよび複写機、フ
ァクシミリ、プロッタなどにも好適に用いることができ
る。

【０１５４】

【発明の効果】本発明の請求項１記載の画像形成装置
は、以上のように、少なくとも１色の粒子化された顕像
剤を供給する供給手段と、この供給手段と対向配置され
た対向電極と、これら両者の間に配置され、上記顕像剤
の通過部となる複数のゲートを有し、各ゲートの周囲に
電極部が設けられている制御電極と、上記供給手段と対
向電極との間に所定の電位差を発生させる電圧を供給す
る電源部と、上記各ゲートを通過しての上記供給手段か
ら対向電極方向への顕像剤の飛翔を制御し、顕像剤をそ
の飛翔方向に配されている記録媒体に付着させて画像を
形成するために、上記制御電極に対して画像データに応
じた通過制御電位を印加して上記供給手段と対向電極と
の間に存在する上記電位差に基づく電界を変化させる制
御手段とを有する画像形成装置において、上記制御手段
は、さらに、上記供給手段と対向電極との間の領域で、
上記供給手段から対向電極方向への上記顕像剤の飛翔速
度を減速させる電界を生じさせるためのブレーキ電位を
上記制御電極に印加するものである構成である。

【０１５５】それゆえ、上記構成では、上記制御電極に
ブレーキ電位を印加することによって、粒子化された顕
像剤の記録媒体への到達速度を減速させるため、顕像剤
が記録媒体表面に衝突することは抑制される。これによ
って、顕像剤が形成する画素の輪郭が明確になり、か
つ、ハーフトーンの再現性も向上するため、得られる画
像の画質が向上するという効果を奏する。

【０１５６】また、上記顕像剤の飛翔速度の減速は、上
記供給手段と対向電極の間の領域で、上記制御電極にブ
レーキ電位を印加することのみによって行われるため、
より画像データに対応した精確な制御が可能になるとと
もに、飛翔速度を減速させるための特別な構造を付加す
ることが必要なく、用紙などの記録媒体を配置する領域
を広くとることができる。また、画像形成装置の構造を
簡素化、低コスト化、小型化することも可能となる。

【０１５７】さらに、カラー画像形成装置の場合では、
記録媒体への顕像剤の衝突が抑制されることによって、
先に飛翔した顕像剤で形成された画素が破壊されたり、
記録媒体の表面で顕像剤のリバウンド現象が発生したり
することは抑制される。したがって、異なった色の顕像
剤同士の混色が防止でき、カラー再現性の劣化は防止さ
れるという効果を奏する。

【０１５８】本発明の請求項２記載の画像形成装置は、
以上のように、上記請求項１の構成に加えて、上記制御
手段は、上記通過制御電位として、顕像剤のゲート通過
を可能とするための通過電位と、顕像剤のゲート通過を
阻止するための通過阻止電位とを出力するとともに、通
過電位出力状態から通過阻止電位出力状態に切り替わる
ときに上記ブレーキ電位を出力する構成である。

【０１５９】それゆえ、上記構成では、通過電位と通過
阻止電位との切り替え時に、ブレーキ電位が印加される
ため、顕像剤の飛翔速度は、上記ゲート近傍で減速され
ることになる。つまり、供給手段からゲート近傍までは
顕像剤は所望の飛翔速度で飛翔するために、飛翔速度が
過度に減速されることはなく、画像形成速度の低下が抑
制される。また、上記の位置で減速されることにより、
減速後、顕像剤が記録媒体表面に衝突するまで、上記供
給手段と対向電極との間の電位差によって再加速される
ことも抑制することができるという効果を奏する。

【０１６０】本発明の請求項３記載の画像形成装置は、
以上のように、上記請求項２の構成に加えて、上記制御
手段は、上記ブレーキ電位を顕像剤が供給手段から制御
電極に到達するよりも短い時間だけ出力する構成であ
る。

【０１６１】それゆえ、上記構成では、通過電位と通過
阻止電位との切り替え時に、顕像剤が供給手段から制御
電極に到達する時間よりも短い時間でブレーキ電位が印
加されるため、帯電した顕像剤中にある程度含まれてい
る逆帯電の顕像剤が、上記ブレーキ電位によって、制御
電極に飛翔して付着することが防止される。このため、
上記逆帯電の顕像剤の付着に起因する制御電極の電位の
変化と、それに伴う顕像剤の制御不良は防止されるとと
もに、上記顕像剤がゲートに付着することによって生じ
る該ゲートの目詰まりも防止され、良質の画像を形成す
ることができるという効果を奏する。

【０１６２】本発明の請求項４記載の画像形成装置は、
以上のように、上記請求項１から３の何れかに記載の構
成に加えて、上記制御電極は、上記供給手段から対向電
極方向へ並ぶ第１および第２電極からなり、これらの電
極のうちの最も対向電極側に配されている電極に上記ブ
レーキ電位が印加される構成である。

【０１６３】それゆえ、上記構成では、顕像剤の飛翔速
度をより対向電極側で減速できるため、減速後、顕像剤
が記録媒体表面に衝突するまで再加速されることをより
防止することができるという効果を奏する。

【０１６４】本発明の請求項５記載の画像形成装置は、
以上のように、上記請求項１から３の何れかに記載の構
成に加えて、上記制御電極は上記供給手段から対向電極
方向へ並ぶ第１および第２電極からなり、これら第１お
よび第２電極は複数の前記電極部を有し、前記第１およ
び第２電極のうち、前記電極部の数が最も少ない電極に
上記ブレーキ電位が印加される構成である。

【０１６５】それゆえ、上記構成では、前記ブレーキ電
位は電極部の数が最も少ない電極に印加されるため、ブ
レーキ電位を切り替えるための制御回路をより簡素化で
き、部品点数の削減や画像形成装置の小型化、低コスト
化をはかることができるという効果を奏する。

【０１６６】本発明の請求項６記載の画像形成装置は、
以上のように、上記請求項１から３の何れかに記載の構
成に加えて、上記ブレーキ電位が印加される電極は、前
記供給手段から対向電極方向へ前記制御電極と並び、前
記ゲートに対向する開口部を有するものである構成であ
る。

【０１６７】それゆえ、上記構成では、ブレーキ電位が
印加される電極は、前記制御電極と並んで配置されてい
るため、飛翔している顕像剤に対する電界の変化は、よ
り広い対向面積でなされることになる。したがって、よ
り低い電位の印加で、顕像剤の飛翔速度を減速させるに
十分な電界の変化をもたらすことができる。また、印加
される電位が低くなるため、回路に用いられるトランジ
スタなどの回路素子の耐圧を低くすることができ、回路
の低コスト化が可能となる。さらに、ブレーキ電位の制
御において、ブレーキ電位を印加する対象となる電極が
一つであるため、制御回路部におけるブレーキ電位を制
御する回路を２値の制御回路一つにて構成することがで
きる。これによって、上記制御回路部の構成をより簡素
化することができるという効果を奏する。

【０１６８】本発明の請求項７記載の画像形成装置は、
以上のように、上記請求項１から６の何れかに記載の構
成に加えて、上記ブレーキ電位が印加される電極は、通
過電位が所定の順序で走査されて印加されるものである
構成である。

【０１６９】それゆえ、上記構成では、上記電極に対し
ては、通過電位が画像データに関係なく用紙の搬送に伴
って印加されるため、ブレーキ電位の印加に関してのパ
ルス制御を行う必要がなく、制御回路部の構成をより簡
素化することができるという効果を奏する。

【０１７０】本発明の請求項８記載の画像形成装置は、
以上のように、上記請求項１から７の何れかに記載の構
成に加えて上記制御手段は、上記ブレーキ電位を出力す
る回路として、上記通過電位から通過阻止電位に切り替
えるときにオーバーシュートを生じさせる回路を備えて
いる構成である。

【０１７１】それゆえ、上記構成では、通過電位から通
過阻止電位に切り替えるときにオーバーシュートを生じ
させることによって、制御手段からの制御信号の波形と
ブレーキ電位の波形とを同期させることなく、ブレーキ
電位を印加することができる。このため、上記波形を同
期させるためのパルス制御の値の数を減少させることが
でき、これにより、上記制御手段における回路構成をよ
り簡素化することができるという効果を奏する。

【０１７２】本発明の請求項９記載の画像形成装置は、
以上のように、上記請求項１から８の何れかに記載の構
成に加えて、上記電極部は、前記ゲートと前記供給手段
との位置関係に対応してブレーキ電位の印加が可変制御
されるものである構成である。

【０１７３】それゆえ、上記構成では、ゲートと供給手
段との位置関係によって変化する顕像剤の飛翔状態に対
応して、該顕像剤の飛翔速度を適宜減速させることがで
きる。これによって、顕像剤が記録媒体に到達する際の
到達速度をほぼ一定の速度に減速することができるとい
う効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は、本発明の実施の一形態であるデジタ
ルプリンタにおける画像形成部の要部の構成を示す説明
図であり、（ｂ）は、（ａ）に示した画像形成部の制御
電極に印加される電位の波形および制御信号の波形を示
す図である。

【図２】上記のデジタルプリンタの全体構成を示す概略
説明図である。

【図３】上記のデジタルプリンタの構成を示す説明図で
ある。

【図４】上記のデジタルプリンタの画素形成部に用いら
れるシングルドライブ制御の制御電極の平面図である。

【図５】上記のデジタルプリンタの画像形成動作を示す
フローチャートである。

【図６】（ａ）は、上記のデジタルプリンタの画像形成
の過程におけるトナーのリバウンド現象を示す説明図で
あり、（ｂ）は、（ａ）に示したリバウンド現象によっ
て生じるトナーの散乱状態を示す説明図である。

【図７】図４の制御電極に印加される電位の他の波形お
よび制御信号の波形を示す図である。

【図８】（ａ）は、図４の制御電極のゲートにおいて、
ブレーキ電位を印加した場合のトナーの飛翔状態を示す
説明図であり、（ｂ）は、図４の制御電極のゲートにお
いて、ブレーキ電位を印加しなかった場合のトナーの飛
翔状態を示す説明図である。

【図９】上記のデジタルプリンタの画像形成に過程にお
いて、トナーによって形成される画素の濃度と制御電極
に印加されるＯＮ電位の印加時間との関係を示すグラフ
である。

【図１０】（ａ）は、本発明の実施の他の形態に用いら
れる、上記デジタルプリンタの画像形成部に用いられる
マトリクスドライブ制御の制御電極の平面図であり、
（ｂ）は、（ａ）に示した制御電極におけるＥ−Ｅ線矢
視断面図である。

【図１１】図１０のマトリクスドライブ制御の制御電極
に印加される電位の波形および制御信号の波形を示す図
である。

【図１２】（ａ）は、本発明の実施のさらに他の形態に
用いられる、図４の制御電極の他の例を示す平面図であ
り、（ｂ）は、（ａ）に示した制御電極におけるＦ−Ｆ
線矢視断面図である。

【図１３】図１２の制御電極およびシールド電極に印加
される電位の波形および制御信号の波形を示す図であ
る。

【図１４】図１２の制御電極の他の例を示す縦断面図で
ある。

【図１５】図１２の制御電極の他の例を示す縦断面図で
ある。

【図１６】図１２の制御電極の他の例を示す縦断面図で
ある。

【図１７】図１２の制御電極の他の例を示す縦断面図で
ある。

【図１８】本発明の実施のさらに他の形態を示す、カラ
ー複写機の説明図である。

【図１９】本発明の制御電極のさらに他の形態を示す縦
断面図である。

【符号の説明】

２画像形成部５トナー供給部６印刷部１５トナー１６トナー収容槽１７トナー担持体１９対向電極２０制御電極３０ゲート３１リング状電極３５制御電極３６ゲート３７第１電極３７ａ帯状電極３８第２電極３８ａ帯状電極４０制御電極４１シールド電極４２ブレーキ電極５２画像形成部５３トナー供給部５４印刷部６５対向電極６６制御電極

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者本田岩一大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号シャープ株式会社内 (72)発明者藤田浩一大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号シャープ株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも１色の粒子化された顕像剤を供
給する供給手段と、この供給手段と対向配置された対向電極と、これら両者の間に配置され、上記顕像剤の通過部となる
複数のゲートを有し、各ゲートの周囲に電極部が設けら
れている制御電極と、上記供給手段と対向電極との間に所定の電位差を発生さ
せる電圧を供給する電源部と、上記各ゲートを通過しての上記供給手段から対向電極方
向への顕像剤の飛翔を制御し、顕像剤をその飛翔方向に
配されている記録媒体に付着させて画像を形成するため
に、上記制御電極に対して画像データに応じた通過制御
電位を印加して上記供給手段と対向電極との間に存在す
る上記電位差に基づく電界を変化させる制御手段とを有
する画像形成装置において、上記制御手段は、さらに、上記供給手段と対向電極との
間の領域で、上記供給手段から対向電極方向への上記顕
像剤の飛翔速度を減速させる電界を生じさせるためのブ
レーキ電位を上記制御電極に印加するものであることを
特徴とする画像形成装置。
【請求項２】上記制御手段は、上記通過制御電位とし
て、顕像剤のゲート通過を可能とするための通過電位
と、顕像剤のゲート通過を阻止するための通過阻止電位
とを出力するとともに、通過電位出力状態から通過阻止
電位出力状態に切り替わるときに上記ブレーキ電位を出
力するもの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、上記ブレーキ電位を顕像
剤が供給手段から制御電極に到達するよりも短い時間だ
け出力するもの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】上記制御電極は、上記供給手段から対向電
極方向へ並ぶ第１および第２電極からなり、これらの電
極のうちの最も対向電極側に配されている電極に上記ブ
レーキ電位が印加されることを特徴とする請求項１から
３の何れかに記載の画像形成装置。
【請求項５】上記制御電極は、上記供給手段から対向電
極方向へ並ぶ第１および第２電極からなり、これら第１
および第２電極は複数の前記電極部を有し、前記第１お
よび第２電極のうち、前記電極部の数が最も少ない電極
に上記ブレーキ電位が印加されることを特徴とする請求
項１から３の何れかに記載の画像形成装置。
【請求項６】上記ブレーキ電位が印加される電極は、前
記供給手段から対向電極方向へ前記制御手段と並び、前
記ゲートに対向する開口部を有するものであることを特
徴とする請求項１から３の何れかに記載の画像形成装
置。
【請求項７】上記ブレーキ電位が印加される電極は、通
過電位が所定の順序で走査されて印加されるものである
ことを特徴とする請求項１から６の何れかに記載の画像
形成装置。
【請求項８】上記制御手段は、上記ブレーキ電位を出力
する回路として、上記通過電位から通過阻止電位に切り
替えるときにオーバーシュートを生じさせる回路を備え
ていることを特徴とする請求項１から７の何れかに記載
の画像形成装置。
【請求項９】上記電極部は、前記ゲートと前記供給手段
との位置関係に対応してブレーキ電位の印加が可変制御
されるものであることを特徴とする請求項１から８の何
れかに記載の画像形成装置。