JPH10810A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 直接画像形成方式を用いる画像形成装置であ
って、微小開口部を小さくしても良好に画像形成を行う
ことができる画像形成装置を提供する。 【解決手段】 駆動電圧を与えるシールド兼分割駆動電
極上の、画像形成を行う孔中心直下のトナーに与えられ
る電界強度の絶対値がトナー飛翔開始電界強度よりも大
きくなるように、上記駆動電圧及び共通画像電極５１ａ
に印加するトナー飛翔用電圧を設定する。また、非駆動
電圧を与えるシールド兼分割駆動電極上の孔直下のトナ
ーが飛翔せず、しかも、上記シールド兼分割駆動電極直
下のトナーに与えられる電界強度の絶対値が、上記トナ
ー飛翔開始電界強度よりも小さくなるように上記非駆動
電圧を設定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複写機、ファクシ
ミリ、プリンター等の画像形成装置に係り、詳しくはト
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６−４７２９８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
−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】そこで、本出願人はトナー飛翔制御部材の
制御電極を時分割駆動できるようにした画像形成装置を
提案した（特願平８−８７７１８号）。この装置によれ
ば、例えば８分割駆動することにより上記必要となるＩ
Ｃドライバーの個数は時分割駆動しない場合の１／８の
個数ですみ、コストの低減が実現できる。図６は時分割
駆動を行うカラープリンタの一例におけるトナーを飛翔
させて記録紙に記録を行う部分（以下、記録部という）
の説明図である。この記録部においては、対向電極４、
該対向電極４に保持された記録紙１０、制御電極５、ト
ナー担持体６ａが順に配設されている。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５２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５０
０μｍの孔５４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Ｖ
１が印加される画像電極５１とする。また、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
とし、上記孔５４直下のトナーを飛翔させるために対向
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６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９００Ｖ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、例えばプラス３００
Ｖ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。上記シ
ールド電極５３は時分割駆動を行うための時分割駆動電
極としての機能も兼ねるものであり、時分割駆動で非駆
動状態にあるときには上記画像電極５１に画像記録時の
電圧を与えても上記トナーが飛翔して上記孔５４を介し
て記録紙１０に移行することのないような非駆動電圧が
印加される。

【０００７】図７の特性線ａ１は、図６の例に関して上
述の寸法及び電圧条件を採用した場合に形成される電界
分布のシミュレーション結果を示すものである。上記ト
ナーの飛翔に必要な電界強度（以下、トナー飛翔開始電
界強度という）はトナーの種類、例えば材質や粒径など
によって決まる固有のものである。例えば、上記トナー
飛翔開始電界強度が３×１０の５乗（Ｖ／ｍ）であるよ
うなトナーを用いた場合には、孔中心部から９０μｍ程
度の範囲内のトナーが飛翔することが考えられる。

【０００８】ところが、図６の例において、装置の小型
化のために上記孔の径を小さくした場合に、トナー担持
体上の上記孔部直下の部分の電界分布が変化して、画像
形成させたい箇所のトナーが飛翔しなくなってしまうこ
とがある。例えば、図７の特性線ａ２は図６の例に関し
て孔５４の直径を２００μｍにして上述の電圧条件を採
用した場合にトナー担持体上のトナー層表面に形成され
る電界分布のシミュレーション結果である。この結果に
よれば、トナーに働く電界強度は１×１０の５乗（Ｖ／
ｍ）未満とかなり弱くなり、トナー飛翔開始電界強度が
３×１０の５乗（Ｖ／ｍ）のトナーを用いたときには該
トナーは飛翔しない。

【０００９】上記孔の径を小さくした場合にも、画像形
成させたい箇所のトナーの全てを飛翔させるためには、
制御電極あるいは対向電極に印加する電圧を高くする方
法と、各電極間の距離を変える方法、具体的には対向電
極と制御電極との距離及び制御電極とトナー担持体との
距離の少なくとも一方を小さくする方法とが考えられ
る。しかしながら前者の方法では、制御電極に印加する
電圧を高くすると、上記ＩＣドライバーによる高速駆動
が困難になってしまうという問題点がある。一方、後者
の方法では画像形成をさせたい孔のトナーのみを飛翔さ
せ、かつ、上記孔以外の孔ではトナーが飛翔しないとい
う状態を満たす各電極間の距離がなかった。

【００１０】そこで、本発明者らが鋭意研究を重ねた結
果、上記各電極間の距離を変えることに加え、上記時分
割駆動電極に与える駆動電圧及び非駆動電圧を変えるこ
とにより、画像形成をさせたい孔のトナーを飛翔させ、
かつ、上記孔以外の孔ではトナーが飛翔しないという状
態を実現することができた。ところが、該状態を実現で
きる各電極間の距離及び電圧条件の中には、時分割駆動
電極直下でトナーが飛翔して該時分割駆動電極を汚した
り、孔の目詰まりを生じさせるものがあるということが
明らかになった。

【００１１】本発明は以上の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上記微小開口部を小さく
しても画像形成をさせたい孔のトナーのみを飛翔させ、
かつ、制御電極を汚したり、孔の目詰まりを生じさせた
りすることなく良好に画像形成を行うことができる画像
形成装置を提供することである。

【００１２】

【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であって、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
の第一電極の微小孔部に対向するように配設して、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画像形成電圧及び非画
像形成電圧を選択的に印加すると共に複数の第二電極そ
れぞれに互いに異なる駆動電圧及び非駆動電圧を選択的
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、画像形成電圧と駆動電圧との組み合
わせ、画像形成電圧と非駆動電圧との組み合わせ、非画
像形成電圧と駆動電圧との組み合わせ、及び、非画像形
成電圧と非駆動電圧との組み合わせのうち、画像形成電
圧と駆動電圧との組み合わせについては、対応する上記
微小開口部中心部直下のトナー担持体上のトナーに作用
する電界強度の絶対値がトナーが飛翔を開始するトナー
飛翔開始電界強度よりも大きくなり、前記微小開口部を
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ることが
なく、かつ、上記非駆動電圧を上記第二電極とトナー担
持体上のトナー層表面との間隔で除して求められる上記
第二電極部分直下のトナー担持体上のトナーに与えられ
る電界強度の絶対値が、上記トナー飛翔開始電界強度よ
りも小さくなるように、上記画像形成電圧、非画像形成
電圧、駆動電圧、非駆動電圧及び上記第二電極とトナー
担持体との間隔を設定したことを特徴とするものであ
る。

【００１３】ここで、上記トナー飛翔開始電界強度は、
トナーの種類によって異なるものであり、以下の測定方
法によって測定することができる。図８にトナー飛翔開
始電界強度の測定装置の概略構成図を示す。この装置は
トナー担持体６ａ上に設けた直径１０mm、深さ１mmの凹
部にトナーをセットし、上記トナー担持体６ａの上方
に、該トナー担持体側表面に絶縁フィルム４１を接着し
た対向電極４を１mmの間隔をおいて設置したものであ
る。そして、この装置に測定対象のトナーをセットし、
トナー担持体６ａを接地して、上記対向電極４に所定の
電圧を印加し、その後、対向電極上の絶縁フィルムに飛
翔して付着したトナーの質量（以下、トナー飛翔量とい
う。）を、通常の電子写真のトナーを測定するのと同一
の装置で測定する。そして、この測定方法により測定し
たトナーが飛翔を開始する電界強度をトナー飛翔開始電
界強度と呼ぶ。

【００１４】この画像形成装置においては、例えば、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
ずれか一つに上記駆動電圧を印加し、かつ、該駆動電圧
の印加対象でない第二電極には上記非駆動電圧を印加す
る。これと同時に、上記複数の第一電極には、該駆動電
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画像形
成電圧又は上記非画像形成電圧を印加する。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、その第一電極に画像形成電圧を印加
し、これにより対応する上記微小開口部中心部直下のト
ナー担持体上のトナーに作用する電界強度の絶対値が上
記トナー飛翔開始電界強度よりも大きくなるので、トナ
ーが飛翔する。また、同移行をさせないときは、その第
一電極に非画像形成電圧を印加する。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
駆動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、非駆動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画像形成電圧
か非画像形成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。また、上記第二
電極部分直下の領域においては、上記非駆動電圧を上記
第二電極とトナー担持体上のトナー層表面との間隔で除
して求められる上記領域のトナー担持体上のトナーに与
えられる電界強度の絶対値が、上記トナー飛翔開始電界
強度よりも小さくなるので、上記非駆動電圧を印加する
ことによりトナー担持体上のトナーに電荷が注入されて
該トナー担持体から飛翔することはない。なお、印加対
象を逐次切り替えながら、複数の第一電極のうちいずれ
か一つに画像形成電圧を印加し、かつ、該画像形成電圧
の印加対象でない第一電極に非画像形成電圧を印加し、
これと同時に、上記複数の第二電極に、該画像形成電圧
が印加されている第一電極の微小孔に対向する第二電極
の微小孔についての上記画像信号に応じて上記駆動電圧
又は上記非駆動電圧を印加するように構成してもよい。

【００１５】

【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、トナーとい
う。）が付着して、記録紙１０への記録が行われる。

【００１６】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。

【００１７】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。

【００１８】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
は、図６の例と同様の構成であるので、重複する説明は
省略する。本実施形態のカラープリンタの例において
は、図６の例と各寸法が異なっており、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１５０μｍである。また、孔
５４の直径は２００μｍである。そして、上記対向電極
４には一定電圧、例えばプラス１５００Ｖが印加されて
いる。この電圧は図６の例の場合と比較して多少高い電
圧であるが、画像形成中にオンオフする必要はないの
で、印字速度には影響しない。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、例えば３００Ｖ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、図６の例と同様
に、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。

【００１９】上記トナーが飛翔を開始する電界強度、す
なわちトナー飛翔開始電界強度は上述のようにトナーの
種類によって決まるものである。例えば、図８の装置に
導電性トナー９１であるリコー製、導電性トナーＲＩＦ
ＡＸ９０００（商品名）をセットし、トナー担持体６ａ
を接地して、上記対向電極４に所定の電圧を１msec間あ
るいは１０msec間印加し、その後、対向電極上の絶縁フ
ィルムに飛翔して付着したトナーの質量（以下、トナー
飛翔量という。）を、通常の電子写真のトナーを測定す
るのと同一の装置で測定すると、図３に示す結果が得ら
れた。この結果から、上記導電性トナー９１のトナー飛
翔開始電界強度は３×１０の５乗Ｖ／ｍであるといえ
る。 （以下、余白）

【００２０】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。

【００２１】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。

【００２２】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、少なくとも孔中心直下のトナーに与えられる電
界強度の絶対値がトナー飛翔開始電界強度よりも大きく
なるような電界が形成され、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５３１〜５３７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
せず、しかも、上記シールド兼分割駆動電極５３１〜５
３７に印加する電圧を上記シールド兼分割駆動電極５３
１〜５３７とトナー担持体６ａ上のトナー層表面との間
隔で除して求められる、シールド兼分割駆動電極５３１
〜５３７直下のトナー担持体上のトナーに与えられる電
界強度の絶対値が、上記トナー飛翔開始電界強度よりも
小さくなるような電位状態（以下、非駆動電位状態とい
う）にする。

【００２３】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５３１〜５３
８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。

【００２４】例えば、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
た記録部に関して上述した各部寸法を採用し、対向電極
にプラス１５００Ｖ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３００Ｖ、トナー
不飛翔用の電圧として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０ボルト（すなわ
ち接地）、非駆動電圧状態の電圧としてはマイナス４０
ボルトを印加する。このときの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の孔下方のトナー
層に与えられる電界強度をシミュレーションで求めた結
果を図４に示す。特性線ｂ１はトナー飛翔用の電圧が印
加されている共通画像電極５１ａの孔と重なる孔５４の
電界強度を、特性線ｂ２は、トナー不飛翔用の電圧が印
加されている共通画像電極５１ａの孔と重なる孔５４の
電界強度を示すものである。この結果によれば、たとえ
ば上記トナー９０としてトナー飛翔開始電界が３．０×
１０の５乗Ｖ／ｍであるような導電性トナー９１を用い
た場合、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、中心から
２０μｍ程度の円形領域においてトナー層に加わる電界
強度がトナー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５１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の直下では、トナー層に加わる電
界強度がトナー飛翔開始電界強度を下回って飛翔は起こ
らない。

【００２５】次に、トナー飛翔用の電圧が印加されてい
る共通画像電極５１の孔と、非駆動電圧状態の電圧とし
てマイナス４０ボルト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下方のト
ナー層に与えられる電界強度のシミュレーション結果を
図５の特性線ｃ１として示す。この結果によれば、トナ
ー層に作用する電界強度は孔中心直下から該孔の外側に
行くに従って小さくなり、孔端部の直下に達する前、具
体的には中心から４０μｍのところで電界の向きが逆転
する。そして、さらに孔５４直下の外側に行くに従い上
記孔中心直下での電界とは逆向きの電界が強く働くよう
になる。ここで、孔中心における電界強度は約プラス
２．５×１０の５乗Ｖ／ｍとなり、たとえば上記トナー
９０としてトナー飛翔開始電界強度が３．０×１０の５
乗Ｖ／ｍであるような導電性トナー９１を用いた場合、
上記電界強度がトナー飛翔開始電界強度を下回るのでト
ナーは飛翔しない。また、上記孔５４直下の外側の部分
では上記電界はマイナス４０ボルトをシールド兼分割駆
動電極５３１〜５３８とトナー担持体６ａ上のトナー層
表面との間隔１５０μｍで除して求められる電界強度−
２．６７×１０の５乗Ｖ／ｍに近づき、この強度以上に
大きくなることはない。よって、上記孔５４直下におけ
る外側の部分でトナーにマイナス電荷が注入されて飛翔
することはない。従って、上記孔５４直下における外側
の部分のトナーがシールド兼分割駆動電極側に飛翔して
孔５４を詰まらせてしまったり、該孔５４を通過して対
向電極側に移動してしまい、記録部材を汚染してしまっ
たりすることはない。比較例として、シールド兼分割駆
動電極に非駆動電圧状態の電圧としてマイナス６０ボル
トを印加したときの孔５４下方のトナー層に与えられる
電界強度をシミュレーションで求めた結果を図５の特性
線ｃ２として示す。この結果によれば、上記孔５４中心
から約７０μｍ以上の領域では電界強度の絶対値がトナ
ー飛翔開始電界強度３．０×１０の５乗Ｖ／ｍよりも大
きくなり、上記孔５４直下の外側の部分ではマイナス６
０ボルトを１５０μｍで除して求められる電界強度−
４．０×１０の５乗Ｖ／ｍにまで達する。このため、ト
ナー担持体６ａ上のトナーにマイナスの電荷が注入され
てシールド兼分割駆動電極５３１〜５３８側に飛翔して
しまう。

【００２６】上記実施形態によれば、上記孔の径を小さ
くしても孔直下でトナーを飛翔させることができ、しか
も、画像形成しない箇所のトナーが飛翔して上記孔５４
の目詰まりを起こしたり、該孔を通過してトナーが対向
電極側に移動してしまい、記録紙１０を汚染してしまっ
たりすることなく良好に画像形成を行うことができる。
なお、ＩＣドライバーを用いて駆動する画像電極５１あ
るいはシールド兼分割駆動電極５３に与える電圧は従来
と同程度に低電圧であるので高速駆動も可能である。

【００２７】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。また分割駆動を行う電極はトナー担持体に近い側
の電極、すなわちシールド電極でなく、対向電極に近い
側の電極、すなわち画像電極でもよい。

【００２８】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。

【００２９】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。

【００３０】

【発明の効果】この画像形成装置においては、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
のうち上記駆動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ときに印加する画像形成電圧によ
り、上記微小孔中心部直下のトナー担持体上トナーが飛
翔して、記録部材上に記録を行う。かつ、各第一電極の
上記非駆動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、上記第二電極部分直下の領域の
トナー担持体上のトナーに与えられる電界強度の絶対値
が上記トナー飛翔開始電界強度よりも小さくなるので、
上記非駆動電圧を印加することによりトナー担持体上の
トナーに電荷が注入されて該トナー担持体から飛翔する
ことはない。よって、上記第二電極部分直下のトナーが
飛翔して該第二電極を汚染してしまったり、上記微小孔
の目詰まりを起こしたりすることなく、良好に画像形成
を行うことができるという優れた効果がある。

【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】同プリンタで用いる導電性トナーのトナー飛翔
量の電界強度依存性を示す説明図。

【図４】同プリンタの４色の制御電極列の平面図。

【図５】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。

【図６】従来のカラープリンタの一例における記録部の
説明図。

【図７】同記録部の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。

【図８】トナー飛翔開始電界強度の測定装置の概略構成
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 シールド兼分割駆動電極 ５４ 孔 ６ トナー容器 ７ 熱ローラ ８ 加圧ローラ ９０ トナー

Claims (1)

【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であって、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
   の微小孔部に対向するように配設して、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画像形成電圧及び非画像形成電圧
   を選択的に印加すると共に複数の第二電極それぞれに互
   いに異なる駆動電圧及び非駆動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、画像形成電圧と駆動電圧との組み合わせ、画像
   形成電圧と非駆動電圧との組み合わせ、非画像形成電圧
   と駆動電圧との組み合わせ、及び、非画像形成電圧と非
   駆動電圧との組み合わせのうち、画像形成電圧と駆動電
   圧との組み合わせについては、対応する上記微小開口部
   中心部直下のトナー担持体上のトナーに作用する電界強
   度の絶対値がトナーが飛翔を開始するトナー飛翔開始電
   界強度よりも大きくなり、前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ることがなく、か
   つ、上記非駆動電圧を上記第二電極とトナー担持体上の
   トナー層表面との間隔で除して求められる上記第二電極
   部分直下のトナー担持体上のトナーに与えられる電界強
   度の絶対値が、上記トナー飛翔開始電界強度よりも小さ
   くなるように、上記画像形成電圧、非画像形成電圧、駆
   動電圧、非駆動電圧及び上記第二電極とトナー担持体と
   の間隔を設定したことを特徴とする画像形成装置。