JPH10337898A

JPH10337898A - 画像形成装置

Info

Publication number: JPH10337898A
Application number: JP9151937A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Ueda; 篤上田
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1997-06-10
Filing date: 1997-06-10
Publication date: 1998-12-22
Also published as: US6257709B1

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】画像形成装置において、高品位の画像を提供
する。【解決手段】トナー２１を担持するトナー担持体２２
を有する供給手段と、トナー担持体２２に対向配置され
た対向電極２５と、絶縁性基板に設けられたトナーの通
過部となる複数個のゲート２９と、ゲート２９の周囲に
設けられた２層の電極群と、電極群の対向電極２５の方
を２分割した電極群からなる制御電極２６と、制御電極
２６の個々の電極に少なくとも画像データに応じた所定
の電位を印加可能な制御回路手段とからなる制御手段を
少なくとも有し、制御手段によって電極群に対応する電
極に所定の電位を印加することによりトナー２１のゲー
ト２９の通過を制御して、制御電極と対向電極２５の間
に搬送された記録媒体５表面に画像を形成する。

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、トナー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
視像にして出力する画像形成装置として、特公平６−３
０９０１号公報には、トナー像を、一旦顕像体上に形成
することなく、用紙等の記録媒体上に直接形成する装置
が開示されている。この装置は、トナー担持体と対向電
極との間に、トナー担持体から制御電極へトナーを飛翔
させるための電界を付与するとともに、トナー担持体と
対向電極との間に設けられたグリッド電極によって、上
記トナーの飛翔を制御し、対向電極におけるトナー担持
体との対向面側に設けられた記録媒体に、直接にトナー
像を形成するものである。

【０００３】上記従来技術の画像形成装置における制御
電極は、複数の開口部を有するゲートの縁部にリング状
の電極を絶縁性基板内に配置するような構成（以下、シ
ングル駆動）、または、ゲートとなる複数の開口部を有
する帯状電極を互いに直交成分をもって絶縁性基板の両
側で交差するような構成（以下、マトリックス駆動）と
なっている。

【０００４】同様に、特開平４−１８９５５５号公報に
は、制御電極の両面に、ゲートを通過させるための電界
を形成する一対の電極を設け、該ゲートのトナーが通過
する出口側の電極を記録媒体の搬送方向に２分割し、記
録媒体の搬送に伴い、ゲートのトナーが通過する入口側
の電極と記録媒体の搬送方向上流側の分割電極、両分割
電極、搬送方向下流側の分割電極との間に、順次または
選択的に電圧を印加して、記録媒体上に直接トナー像を
形成する画像形成装置が開示されている。

【０００５】上記の技術において、直接記録媒体に制御
電極でトナー飛翔を制御し、トナー像を形成させる方式
について記載されているが、本発明とはその構成が異な
る上に、以下に説明する通りに多くの問題点を有する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】シングル駆動では、複
数の開口部を有するゲートの縁部にリング状の電極を絶
縁性基板内に配置するような構成であり、各ゲートに対
して１：１以上の、画像データに応じた所定の電位を付
与する制御回路手段が必要である。例えば、紙サイズが
レター紙（８．５×１１ｉｎｃｈ）を縦に搬送する画像
形成装置の場合、解像度３００ＤＰＩでゲートは２５６
０個である。

【０００７】このため、ゲートの電位を制御する高圧Ｆ
ＥＴは少なくとも２５６０個以上必要となる。

【０００８】以上より、高圧ＦＥＴや抵抗やコンデンサ
等の電子部品が各ゲート毎に必要となり、コストアップ
につながる。また、多くの電子部品を動作させる電源も
必要となり、電源容量が大きくなる。

【０００９】制御電極に数多くのＦＥＴを搭載すること
が発生し、制御電極のパターン線を複雑にはわす必要が
あり、制御電極の肥大化を招き、画像形成装置の大型化
や制御電極の画像形成装置への組み込み方や交換方法の
煩雑化を引き起こす。また、印字の解像度を高くする
と、ゲート付近でのパターン線の引き回しで幾何学的に
限界があり、高解像度に画像形成装置を展開できない欠
点がある。

【００１０】マトリックス駆動では、ゲートとなる複数
の開口部を有する帯状電極を互いに直交成分をもって絶
縁性基板の両側で交差するような構成であり、印字を行
っているときに、上帯状電極をトナーを飛翔させるため
に印加する電位（以下、ＯＮ電位）かつ下帯状電極にト
ナーの飛翔を与えない電位（以下、ＯＦＦ電位）、また
は、上帯状電極にＯＦＦ電位かつ下帯状電極にＯＮ電位
を印加する状態がある。このとき、トナーの飛翔を阻止
することが不十分となり、画像で意図しない位置にトナ
ーの付着し、かぶりが発生し、コントラストの高い画像
を得られない。制御電極構成上、絶縁性基板の両側に帯
状電極を配置するため、制御電極の厚みが大きくなり、
ゲートを通過するトナーが詰まる確率が高くなり、画像
後半部で白抜けが発生する。

【００１１】直接記録媒体に制御電極でトナー飛翔を制
御し、トナー像を形成させる方式では、ゲート穴径は少
なくとも印字を行いたいドット径と同等かもしくはそれ
以上にし、かつ、ゲートの縁部にリング状の電極を配置
しなければならない。制御電極にゲートを配置する場
合、幾何学的な理由より、ゲートを斜めに配置する必要
があり、トナー担持体長手の垂直方向に幅をもたせなけ
ればならない。例えば、トナー担持体長手方向一列に並
べることはできない。これが原因で、黒ベタなパターン
を印字した場合、最初にゲートを通過したトナーのトナ
ー担持体上の飛翔跡は、隣り合うゲートを通過させる電
界が形成されても、トナー担持体上には十分な量のトナ
ーが存在せず、黒ベタ中に白すじの現象が発生する。

【００１２】また、制御電極のゲートはトナー担持体の
周方向に配置され、トナー担持体が円柱の形状で曲率が
あるため、トナー担持体の中心軸から離れると、トナー
担持体とゲートの距離は大きくなり、ゲートの縁部のリ
ング状の電極が形成する電界がトナー層に及ぼす影響に
差異が起き、ゲートを通過するトナー飛翔量が変化し、
濃度むらが発生する。

【００１３】特開平４−１８９５５５号公報は、制御電
極の両面に、ゲートを通過させるための電界を形成する
一対の電極を設け、該ゲートのトナーが通過する出口側
の電極を記録媒体の搬送方向に２分割し、記録媒体の搬
送に伴い、ゲートを通過したトナーを記録媒体搬送方向
に偏向させ、記録媒体の同一の位置にドットを形成さ
し、均一な画像濃度を印字することや、階調性をもたせ
ることを目的としているため、上記に記した問題点は解
決できない。

【００１４】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の画像形成
装置は、トナーを担持するトナー担持体を有する供給手
段と、該トナー担持体に対向配置された対向電極と、こ
れらのトナー担持体と対向電極との間に配置され、絶縁
性基板と、該絶縁性基板に設けられたトナーの通過部と
なる複数個のゲートと、該複数のゲートの周囲に設けら
れた２層の電極群と、該電極群の上記対向電極の方を２
分割した電極群からなる制御電極と、該制御電極の個々
の電極に少なくとも画像データに応じた所定の電位を印
加可能な制御回路手段とからなる制御手段を少なくとも
有し、上記の制御手段によって上記電極群に対応する電
極に所定の電位を印加することによりトナーの上記ゲー
トの通過を制御して、上記制御電極と上記対向電極の間
に搬送された記録媒体表面に画像を形成する画像形成装
置において、トナーを上記トナー担持体かつ上記対向電
極に垂直な方向から角度を持って飛翔させる方法として
上記電極群の上記対向電極の方を用紙搬送方向に対して
垂直方向へ２分割した上記電極群の各々の印加する電圧
の時間を変化させることを特徴とする画像形成装置であ
る。

【００１５】請求項２記載の画像形成装置は、トナーを
担持するトナー担持体を有する供給手段と、該トナー担
持体に対向配置された対向電極と、これらのトナー担持
体と対向電極との間に配置され、絶縁性基板と、該絶縁
性基板に設けられたトナーの通過部となる複数個のゲー
トと、該複数のゲートの周囲に設けられた２層の電極群
と、該電極群の上記対向電極の方を２分割した電極群か
らなる制御電極と、該制御電極の個々の電極に少なくと
も画像データに応じた所定の電位を印加可能な制御回路
手段とからなる制御手段を少なくとも有し、上記の制御
手段によって上記電極群に対応する電極に所定の電位を
印加することによりトナーの上記ゲートの通過を制御し
て、上記制御電極と上記対向電極の間に搬送された記録
媒体表面に画像を形成する画像形成装置において、トナ
ーを上記トナー担持体かつ上記対向電極に垂直な方向か
ら角度を持って飛翔させる方法として上記電極群の上記
対向電極の方を用紙搬送方向に対して垂直方向に２分割
した上記電極群を上記ゲートから外部へ順次複数設け、
電圧を印加する上記電極群の位置を変化させることを特
徴とする画像形成装置である。

【００１６】請求項３記載の画像形成装置は、上記電極
群の上記対向電極の方を２分割した上記電極群で、各ゲ
ートから同じ位置に配置された該電極同士を接続するこ
とを特徴とする請求項１または請求項２に記載の画像形
成装置である。

【００１７】請求項４記載の画像形成装置は、上記電極
群の上記対向電極の方を２分割した上記電極群に、順次
電圧を常時印加し、かつ、上記電極群の上記トナー担持
体の方の電極群でトナーを飛翔させるか否かを決定する
ことを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置であ
る。

【００１８】

【発明の実施の形態】本実施例にかかる画像形成装置を
搭載したプリンタの断面を図１に示し、各要素について
図２を用いてその概要を説明する。

【００１９】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。

【００２０】図２のように、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
紙に付着させると共に、上記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紙上に画像を直接形成する
ものである。

【００２１】上記画像形成部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。

【００２２】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、加熟ローラ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。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。

【００２３】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、加熱ローラ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。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。

【００２４】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を加熱着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。

【００２５】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。

【００２６】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が収容されているトナー収容槽２
０、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−４
μＣ／ｇ〜−５μＣ／ｇとなるように電荷が付与されて
いる。

【００２７】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Ｊや帯電量等は、特に限定されるも
のではない。

【００２８】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８０ｍｍ／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２
２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。尚、トナー担持体２
２の回転速度は、特に限定されるものではない。

【００２９】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。

【００３０】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、トナー担持体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、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。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１．
１ｍｍとなるように設けられている。誘電体ベルト２４
はＰＶＤＦを基材とし、体積抵抗率で１０１０Ω・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。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２
２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。

【００３１】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。

【００３２】上記のクリーニングブレード１９は、例え
ば、紙詰まり（ペーパージャム）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。尚、対向電極２
５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２２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。

【００３３】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、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
像形成制御ユニットとを設えている。

【００３４】上記の制御電極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
２５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。

【００３５】上記の制御電極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４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…、リン
グ状の導電体を半分に分割した第１リング状電極右３
２、第１リング状電極左３３からなっている。基板２６
ａ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。

【００３６】また、基板２６ａには但後述するゲート
２９…となるべき孔が形成されている。リング状電極２
７…は、例えば厚さ１８μｍの銅箔、第１リング状電極
右３２と第１リング状電極左３３は５０μｍの銅箔から
なり、上記孔の周りに設けられており、上記基板２６ａ
の対向電極２５側に所定の配列に従って配置されてい
る。また、各孔の開口部は、例えば直径１６０μｍ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。

【００３７】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、各リング
状電極２７には開口部径が２００μｍの開口部が設けら
れている。

【００３８】また、ゲート２９…の大きさや、基板２６
ａおよびリング状電極２７…の材質や厚さ等は、特に限
定されるものではない。

【００３９】上記のゲート２９…、即ちリング状電極２
７…に形成された孔は、例えば６４０個形成されてお
り、各リング状電極２７は、給電線４１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。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。

【００４０】また、リング状電極２７…表面および給電
線４１表面は、厚さ３０μｍの絶縁体層２６ｂ（後述）
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４１…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４１…と
の間の絶縁性及び上記トナー担持体２２や対向電極２５
との絶縁が確保されている。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。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。

【００４１】また、制御電極２６に配されたシールド電
極３９にはシールド電源４０からシールド電位−２００
Ｖが供給され、制御電極２６にトナー２１が付着するの
を防止し、または該制御電極２６に付着してトナー２１
をトナー担持体２２から除去する効果を有する。

【００４２】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。

【００４３】上記の画像形成装置はコンピューターやワ
ードプロセッサの出力用としてのプリンタとして使用可
能なほかにデジタルコピーの印字部分にも使用可能であ
って、以下はデジタルコピーの印字部分として使用した
場合の画像形成動作を図３を使用して行う。

【００４４】先ず、例えば、画像読取り部に複写すべき
原稿が載置され、コピースタートポタン（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、その画像デー夕が画像処理部で処理さ
れ、画像メモリに記憶される画像メモリに記憶された画
像データが、画像形成制御ユニットに転送され、画像形
成制御ユニットでは、入カ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（Ｓ３０
〜Ｓ３４）。

【００４５】また、画像形成制御ユニットは、所定量の
上記制御電極制御信号を得る。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２に示すピック
アップローラ６により、用紙カセット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、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。

【００４６】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１６ａ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。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１６ａ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２
２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。

【００４７】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、上記の帯電ブラシ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。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表面の誘電体ベルト２４の移動によっ
て出紙側に向かって３０ｍｍ／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。

【００４８】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でトナー像
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（Ｓ３５〜Ｓ４２）。

【００４９】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要となっ
ている。従って、顕像体から用紙５に画像を転写するネ
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っている。

【００５０】上記の実施例である画像形成装置をコンピ
ューターの出力端末機の印字部分として使用する場合
も、デジタルコピーの印字部分として使用する場合も、
処理する画像信号およびそのやり取りに相違があるもの
の画像形成動作方法そのものはなんら相違点を有しな
い。

【００５１】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。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。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２
５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。

【００５２】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。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、１５
０Ｖ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２９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。

【００５３】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、本発明
の請求範囲を逸脱しない限りにおいて特に限定されるも
のではない。

【００５４】請求項１のトナー２１を上記トナー担持体
２２かつ上記対向電極２５に垂直な方向から角度を持っ
て飛翔させる方法について下記に記述する。

【００５５】制御電極２６は、図４に示すように、絶縁
性の基板２６ａ、高圧ドライバ、ゲート２９の周辺部の
トナー担持体２２側に配置し、リング形状で導電体のリ
ング状電極２７、ゲート２９の周辺部の対向電極２５側
に配置し、リングを半分に割った形状で導電体の第１リ
ング状電極右３２、第１リング状電極左３３からなって
いる。

【００５６】図６に示すように、第１リング状電極右３
２と第１リング状電極左３３に０ＶとＶ０ｋＶを印加し
（図５参照）、Ａの範囲にＸ方向にトナー２１が引きつ
けられるような電界Ｅ０を形成させる。

【００５７】電界Ｅ０の大きさは、第１リング状電極右
３２と第１リング状電極左３３との距離をｄとすると、Ｅ０＝Ｖ０／ｄ（１）となる。初速度がないため、空気抵抗が無視でき、Ｘ方
向での運動方程式を計算すると、ｍ・ｄｖ／ｄｔ＝ｑ・Ｅ０（２）となる。尚、ｍはトナー質量、ｑはトナー帯電量、ｖは
Ｘ方向の速度、ｔは時間となる。（２）式の運動方程式
を解いて、ｖを計算すると、ｖ＝（ｑ／ｍ）・Ｅ０・ｔ（３）となり、トナー２１のｘ方向の速度成分は時間に比例す
ることがわかる。このため、トナー２１の飛翔方向は、
第１リング状電極右３２と第１リング状電極左３３に印
加を停止するタイミングのＹ成分方向のトナー２１の飛
翔速度ベクトルと、（３）式で計算したｘ成分方向のト
ナー飛翔速度ベクトルのベクトルの合成で決定される。

【００５８】この原理より、第１リング状電極左３３
に、図５のＬのタイミングでＶ０をｔ１、ｔ２、ｔ３
（ｔ１＜ｔ２＜ｔ３）印加することで、トナー２１は
，，，に偏向し、印字を行っていく。

【００５９】請求項２のトナー２１を上記トナー担持体
２２かつ上記対向電極２５に垂直な方向から角度を持っ
て飛翔させる方法について下記に記述する。

【００６０】制御電極２６は、図７に示すように、絶縁
性の基板２６ａ、高圧ドライバ、ゲート２９の周辺部の
トナー担持体２２側に配置し、リング形状で導電体のリ
ング状電極２７、ゲート２９の周辺部の対向電極２５側
に配置し、リングを半分に割った形状で導電体の第１リ
ング状電極右３２、第１リング状電極左３３と、第１リ
ング状電極右３２と第１リング状電極左３３の外部に配
置し、リングを半分に割った形状で導電体の第２リング
状電極右３４、第２リング状電極左３５からなってい
る。

【００６１】図９で、トナー２１を偏向させる原理につ
いて説明する。図９のＡの範囲にＸ軸の＋または−方向
にトナー２１を引きつけるような電界Ｅ０を形成させ、
大きさは式（１）に示す。同様に、式（２）の運動方程
式を解いて、トナー２１のｘ方向の速度成分は式（３）
となる。

【００６２】つまり、第１リング状電極右３２、第１リ
ング状電極左３３、第２リング状電極右３４、第２リン
グ状電極左３５を組み合わせることにより、電極間同士
の距離（式（１）のｄ）を変化させ、反比例関係にある
電界Ｅ０を変化させる。式（３）より、トナー２１のｘ
方向の速度成分は電界に比例関係にあることより、ｘ成
分方向のトナー飛翔速度を変化させる。トナー２１の飛
翔方向は、Ａの範囲を越えたＹ成分方向のトナー２１の
飛翔速度ベクトルと、（３）式で計算したｘ成分方向の
トナー飛翔速度ベクトルのベクトルの合成で決定され
る。

【００６３】これにより、トナー２１は，，，
に偏向し、印字を行っていく。

【００６４】図８は、制御電極２６への配線図を表して
しる。リング状電極２７は制御電極電源部３１に接続
し、トナーを飛翔させるか否かの電圧を印加する。第１
リング状電極右３２は、第１リング状電極右スイッチ３
６を介して、０Ｖ、Ｖ０ｋＶ、フロートの状態の何れか
に接続する。第１リング状電極左３３も全く同様であ
る。次に、第２リング状電極右３４は、第２リング状電
極右スイッチ３８を介して、０Ｖ、Ｖ０ｋＶの何れかに
接続する。第２リング状電極左３５も全く同様である。
この配線により、図９の表の，，，の状態を各
スイッチでつくり、図９のように、トナー２１は，
，，に偏向し、印字を行っていく。

【００６５】請求項３に記した、各ゲート２９から同じ
位置に配置された該電極同士を接続する方法を説明す
る。請求項１の構造では図４に示すように、対向電極２
５側の給電線を接続することにより達成可能である。

【００６６】請求項２については、第１リング状電極右
給電線４４は配線している同じ平面で接続するで可能と
なるが、第２リング状電極右給電線４５はスルーホール
４６を作製し、第２リング状電極右給電線４５を配線し
ている面と反対側の面で、第２リング状電極右接続線で
接続することで可能となる。

【００６７】請求項４に記載された、電極群の対向電極
２５の方を２分割した電極群に、順次電圧を常時印加
し、かつ、電極群のトナー担持体２２の方の電極群でト
ナー２１を飛翔させるか否かを決定する方法を説明す
る。図６と図９に示すように、トナーを飛翔させる状態
を作りながら、図１２で示すシーケンスで行う。

【００６８】

【発明の効果】請求項１および請求項２の発明は、制御
電極の対向電極側の電極群で、トナー担持体と対向電極
に垂直な線に対して垂直な方向に電界を形成させる方法
であり、一つのゲートから、記録媒体表面に複数個のド
ットを順次形成していくことが可能である。これによ
り、ゲートの数が非常に減少し、ゲートの電位を制御し
ていた高圧ＦＥＴや抵抗やコンデンサ等の電子部品の数
も非常に減少し、著しいコストダウンを図れる。制御電
極に搭載した高圧ＦＥＴの数が減少し、制御電極のパタ
ーン線を簡素化が可能となり、制御電極のスリム化が図
れ、画像形成装置の小型化や制御電極の画像形成装置へ
の組み込みが容易になる。印字の解像度も理論上、高解
像度へ展開可能となる。

【００６９】また、マトリックス駆動で発生するよう
な、上帯状電ン極をＯＮ電位かつ下帯状電極にＯＦＦ電
位、または、上帯状電極にＯＦＦ電位かつ下帯状電極に
ＯＮ電位を印加する状態で、かぶりも発生しないので、
コントラストの高い良好な画像も得られる効果を奏す
る。トナー担持体上で十分なトナーがあるときに飛翔さ
せることが可能となるため、直接記録媒体に制御電極で
トナー飛翔を制御しトナー像を形成させる方式の問題の
ひとつである黒ベタ中に細い白い縦線が表れることな
い。その上、幾何学的に、制御電極のゲートもトナー担
持体長手方向横一列に配置することも可能となり、曲率
の影響でゲートとトナー担持体の距離に差異ができ、濃
度むらが発生することがなくなり、良好な画像を得られ
る効果を奏する。

【００７０】請求項３の発明は、電極群の対向電極の方
を２分割した電極群で、ゲートから同じ位置に配置され
た電極同士を接続する構成である。このため、トナー担
持体と対向電極に垂直な線に対して垂直な方向に同じ電
界が形成され、記録媒体上の目標の着地点に安定して、
トナーを飛翔させることが可能となり、良好な画像を得
られる効果を奏する。

【００７１】請求項４の発明は、電極群の対向電極の方
を２分割した電極群に、順次電圧を常時印加し、かつ、
電極群のトナー担持体の方の電極群でトナーを飛翔させ
るか否かを決定させる制御を行う。これにより、電極群
の対向電極の方を電気回路で制御可能となり、ＣＰＵの
負荷の減少を得られ、かつ、印字画像のビットマップを
実際にトナーを飛翔させるときのアルゴリズムの展開が
容易に行える効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるプリンタの断面を説明する図であ
る。

【図２】本実施例の画像形成装置の要部を説明する断面
図である。

【図３】本発明の実施例における動作開始時を説明する
図である。

【図４】本実施例の制御電極を説明する図である。

【図５】本発明の制御電極に印加する電位のタイミング
を説明する図である。

【図６】本発明に於けるトナーの飛翔軌跡を説明する図
である。

【図７】本発明による他の実施例を説明する図である。

【図８】本発明の他の形態における結線を説明する図で
ある。

【図９】本発明の他の形態によるトナー飛翔軌跡の変化
を説明する図である。

【図１０】本発明の他の形態による制御電極の要部を説
明する図である。

【図１１】本実施例による印字パターンを説明する図で
ある。

【図１２】本発明のシーケンスを示す図である。

【符号の説明】

１画像形成部２トナー供給部１０給紙装置１１定着部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】トナーを担持するトナー担持体を有する
供給手段と、該トナー担持体に対向配置された対向電極
と、これらのトナー担持体と対向電極との間に配置さ
れ、絶縁性基板と、該絶縁性基板に設けられたトナーの
通過部となる複数個のゲートと、該複数のゲートの周囲
に設けられた２層の電極群と、該電極群の上記対向電極
の方を２分割した電極群からなる制御電極と、該制御電
極の個々の電極に少なくとも画像データに応じた所定の
電位を印加可能な制御回路手段とからなる制御手段を少
なくとも有し、上記の制御手段によって上記電極群に対
応する電極に所定の電位を印加することによりトナーの
上記ゲートの通過を制御して、上記制御電極と上記対向
電極の間に搬送された記録媒体表面に画像を形成する画
像形成装置において、トナーを上記トナー担持体かつ上
記対向電極に垂直な方向から角度を持って飛翔させる方
法として上記電極群の上記対向電極の方を用紙搬送方向
に対して垂直方向へ２分割した上記電極群の各々の印加
する電圧の時間を変化させることを特徴とする画像形成
装置。
【請求項２】トナーを担持するトナー担持体を有する
供給手段と、該トナー担持体に対向配置された対向電極
と、これらのトナー担持体と対向電極との間に配置さ
れ、絶縁性基板と、該絶縁性基板に設けられたトナーの
通過部となる複数個のゲートと、該複数のゲートの周囲
に設けられた２層の電極群と、該電極群の上記対向電極
の方を２分割した電極群からなる制御電極と、該制御電
極の個々の電極に少なくとも画像データに応じた所定の
電位を印加可能な制御回路手段とからなる制御手段を少
なくとも有し、上記の制御手段によって上記電極群に対
応する電極に所定の電位を印加することによりトナーの
上記ゲートの通過を制御して、上記制御電極と上記対向
電極の間に搬送された記録媒体表面に画像を形成する画
像形成装置において、トナーを上記トナー担持体かつ上
記対向電極に垂直な方向から角度を持って飛翔させる方
法として上記電極群の上記対向電極の方を用紙搬送方向
に対して垂直方向に２分割した上記電極群を上記ゲート
から外部へ順次複数設け、電圧を印加する上記電極群の
位置を変化させることを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】上記電極群の上記対向電極の方を２分割
した上記電極群で、各ゲートから同じ位置に配置された
該電極同士を接続することを特徴とする請求項１または
請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項４】上記電極群の上記対向電極の方を２分割
した上記電極群に、順次電圧を常時印加し、かつ、上記
電極群の上記トナー担持体の方の電極群でトナーを飛翔
させるか否かを決定することを特徴とする請求項３に記
載の画像形成装置。