JPH1128832A

JPH1128832A - 画像形成装置

Info

Publication number: JPH1128832A
Application number: JP18332497A
Authority: JP
Inventors: Shiro Wakahara; 史郎若原; Tomohiko Okada; 知彦岡田
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1997-07-09
Filing date: 1997-07-09
Publication date: 1999-02-02

Abstract

(57)【要約】【課題】トナー担持体と対向電極間に介在されるトナ
ー通過孔（ゲート）を有し、該ゲートを通過する量を環
境変化や経年変化に関係なく所望の状態に維持する。【解決手段】トナー担持体２２と対向電極２４との間
に、トナーを通過させるゲート３７を形成した制御電極
２６が介在されている。そこで、制御電極２６の上記ゲ
ート３７を通過するトナー量は、該ゲート３７の周囲に
設けられたリング状電極３６に供給される電位を制御す
ることで調整できる。リング状電極３６は、電源４０を
介してトナー飛翔状態またはトナー非飛翔状態を画像デ
ータに応じて切換制御する回路を含めて所定の電位が供
給される。トナー飛翔電位を供給する時に、環境変化や
経年変化により画像濃度状態が変化すれば基準となる画
像濃度状態に戻すために、上記電源４０の発生電位を調
整する操作部５０を画像形成装置の外部より操作できる
ように設ける。

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１−５０３２２１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、つまりシートに形成
する画像形成装置が提案されている。

【０００５】上記特開平１−５０３２２１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。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来技術、す
なわち上記公開公報に記載されるような画像形成装置に
おいては、制御電極と対向電極や担持体との距離を一定
に保ち、トナー飛翔を安定させることができる。

【０００７】しかし、制御電極、対向電極、担持体等を
一定に保つようにしても、トナー飛翔量が変化し、濃度
変化等が生じる場合がある。例えば、担持体に担持され
ているトナーの感度が変化するとトナーが受ける電界状
態が大きく変化し、これによりトナー飛翔量が大きく変
化する。

【０００８】上記トナーの感度変化としては、帯電量が
変化する場合が考えられる。トナーの帯電量は、画像形
成装置が配置される環境の変化、例えば温度や湿度変化
により大きく影響される。この環境変化において、高温
高湿の環境化ではトナーの保湿量が増加し、トナーが飛
翔しにくくなる。また低温低湿の環境化ではトナーの保
湿量が低下し、トナーが飛翔しやすくなる。

【０００９】例えば、高温高湿状態では、トナーの帯電
量が上がらず、制御電極にトナーを飛翔させる決められ
た一定の電位を供給しても、トナーが通過するゲート近
傍の電界がトナーを十分に飛翔させるように作用せず、
トナー飛翔量が低減する。そのため、良好なるトナーの
飛翔が得られなくなり、形成するドット径が変化した
り、ドット濃度が適正でなく、画質が劣化する。

【００１０】また、低温低減状態では、トナーの帯電量
が上がり過ぎ、制御電極にトナーを飛翔させる電位を供
給しても、トナーの飛翔が多くなり、必要以上の大きさ
なドット径となるか、ドットの濃度が高くなり過ぎ、ハ
ーフトーンの形成が困難になる等の画質の劣化が生じ
る。

【００１１】そのため、環境変化を検出する温度及び湿
度センサを設け、該センサの検出信号に応じて制御電極
に供給する電位を制御することが考えられる。しかし、
環境変化においても、上述した湿度センサだけでは十分
に対応しきれず、該制御を自動的に行ってもユーザが所
望する画質による画像を得ることができない。つまり、
トナーの帯電量やトナーの飛翔量は、湿度のみに対して
影響されるものではなく、トナー自身の特性、トナー担
持体の経年変化等により変化する。

【００１２】しかも、個々の画像形成装置においてもト
ナーの帯電状態が異なり、湿度センサを設けて、その検
出信号に応じて、制御電極のトナー飛翔電位を制御して
も、所望するような画質を得られない場合がある。

【００１３】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、トナーの飛翔量を所望する量に調整する
ことで、上述した環境変化による画質劣化を防止するこ
とを目的とする。

【００１４】特に、本発明の目的は、上述したトナーの
飛翔量をユーザ側で所望の画質が得られるように調整で
きるようにした画像形成装置を提供することにある。

【００１５】

【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、上記ゲートに対して顕
像剤を通過させるために形成される該ゲート近傍の電界
を可変制御するために画像形成装置の外部より調整可能
に成した外部操作部を設け、顕像剤の通過量を制御する
ことで所望の画像を得られるようにしたことを特徴とす
る。

【００１６】このような構成による画像形成装置によれ
ば、顕像剤である例えばトナーがゲートを通過する時の
ゲート近傍の電界を適宜調整できる。特に、この調整は
画像形成装置の外部より任意に行え、環境変化や経年変
化等により画像濃度等が低下し、所望の画像を得られな
い場合に、ゲート近傍の電界状態を可変制御して、一定
のトナー通過量に簡単に調整できる。この調整は、上述
したように画像形成装置の外部より行えるため、ユーザ
側で簡単にかつ任意に画質状態を選択設定できる。

【００１７】また、上述した構成の画像形成装置におい
て、上記外部操作部としては、ゲートに対応して設けら
れた電極に供給する電位を任意に調整してゲート近傍の
電界を可変制御してなり、顕像剤の通過量を制御するよ
うなものであば、直接顕像剤の通過量を制御する部分で
の調整を行えるため、最も適切なトナー飛翔量に調整で
きるため、常に最良の画質状態を維持できるように調整
できる。

【００１８】また、上述した構成の画像形成装置におい
て、上記外部操作部としては、対向電極に供給する電位
を任意に調整してゲート近傍の電界を可変制御してな
り、顕像剤の通過量を制御するようなものであれば、常
に顕像剤を飛翔させるための電界を付与している部分で
の電界状態を調整制御でき、画像形成時の切換回路を必
要とせず、電界を制御する範囲の制約を受けることがな
い。そのため、対向電極に供給するための電源回路の構
成が複雑化せず、よってコストアップを避けることがで
きる。

【００１９】さらに、上述した構成の画像形成装置にお
いて、上記制御電極が、各ゲートに対して個々に対応し
て設けられた電極と、各ゲートに対して全体に設けられ
たシールド電極とから構成され、上記外部操作部として
は、制御電極のシールド電極に供給する電位を任意に調
整してゲート近傍の電界を可変制御してなり、顕像剤の
通過量を制御するようなものとすれば、直接顕像剤の通
過を制御する部分での電界制御を行えるため、最良な状
態での画像形成を行える。しかも、画像形成のために大
きな電位切換の制御を行う必要がないため、上述したも
のと同様、電界を制御する範囲の制約が、切換を行うた
めの部材等の耐圧の影響を受けず、電源回路の回路構成
が複雑にならないため、コストアップを避けることがで
きる。

【００２０】

【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。図１は本発
明の画像形成装置において、顕像剤であるトナーの飛翔
量を調整するための操作部を画像形成装置の外部より調
整可能に設けた状態を示す斜視図である。また、図２は
本発明にかかるゲートを通過するトナーの飛翔量と、ゲ
ートに作用する時の電界、特に電極の電位変化との関係
とを示す特性図である。また、図３は本発明の画像形成
装置の全体の構造を示す内部の概略を示す断面図、図４
は図３における特に画像形成部分の詳細を示す構成図で
ある。

【００２１】まず、本発明にかかる画像形成装置である
プリンタの各要素について図３および図４を用いて概要
を説明する。本発明の画像形成装置は、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選択的に制御すること
により、記録紙上に画像を直接形成するものである。

【００２２】そこで図３に示すように、画像形成装置
は、中央部に画像形成部１を備えており、その右側には
画像形成部１へとシート状の記録媒体である記録紙を給
送するための給送装置１０が設けられており、画像形成
部１の後方、つまり記録紙の搬送方向の下流側に、形成
された画像、特にトナー像を加熱定着する定着部１１が
設けられようにして構成されている。

【００２３】上述したように、画像形成装置を中央部に
配置されている画像形成部１へとシート状の記録紙を送
り込むための給送装置１０は、記録紙４を収容するトレ
イや用紙カセット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
をガイドする給紙ガイド７及び一対のレジストローラ９
からなる。また、給送装置１０は、記録紙４が供給され
たことを検出する給紙センサ８（図４参照）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。

【００２４】また、画像形成部１からの記録紙４の出紙
側、つまり下流側には、画像形成部１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１１が設けられている。定着部
１１は、ヒータ１２、加熱ローラ１３、加圧ローラ１
４、温度センサ１５及び温度制御回路１６からなる。加
熱ローラ１３は、例えば厚さ２ｍｍのアルミニウム管か
らなる。ヒータ１２は、例えばハロゲンランプからな
り、加熱ローラ１３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
向して設けられた前記加熱ローラ１３及び加圧ローラ１
４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。

【００２５】温度センサ１５は、加熱ローラ１３表面の
温度を測定する。温度制御回路１６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１５の測定結果
に基づいてヒータ１２のＯＮ／ＯＦＦ等を制御し、加熱
ローラ１３の表面温度を例えば１５０℃に保持する。ま
た、定着部１１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１
２、加熱ローラ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。また、加熱ローラ１３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。

【００２６】また、図示しないが定着部１１からの記録
紙４の出紙側には、定着部１１で処理された記録紙４を
排紙トレイ上に排出する図４に示す排紙ローラ１７、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１３、加圧ローラ１４及び排紙
ローラ１７は、図示してない駆動装置によって駆動され
る。

【００２７】次に、本発明における画像形成部１の構成
を説明する。画像形成部１は、大きく区分してトナー供
給部２及び印刷部３から構成されている。画像形成部１
を構成するトナー供給部２は、顕像剤としてのトナー２
１が収容されているトナー収容槽２０、トナー２１を例
えば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及びトナー収容槽２０内部に
収容されているトナー２１を帯電すると共に、トナー担
持体２２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２３からなる。ドクターブレード２
３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の外周部からの距離が例えば６０μｍ
となるように設けられている。

【００２８】トナー２１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２３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の平均粒径や帯電量等は特に限定され
るものではない。

【００２９】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
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２２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、該外周面における前記位置に対応する位置で
穂立ちを形成する。

【００３０】尚、トナー担持体２２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２２は、
磁気力によりトナー２１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。

【００３１】また、画像形成部１を構成する印刷部３
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２２の外周面と対向する対向電極（背面電極）
２４と、該対向電極２４に高圧を供給する対向電極電圧
電源２５と、前記トナー担持体２２との間に設けられた
制御電極２６と、ブラシ又はローラ等からなる除電部材
２７と、該除電部材２７に除電電位を与える除電電圧電
源２８、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２９と、該帯電部材２９に帯電電位を与え
る帯電電圧電源３０と、誘電体ベルト３１と、該誘電体
ベルト３１を支持する支持ローラ３２ａ，３２ｂと、ク
リーナブレード３３を備えている。

【００３２】上記の対向電極２４は、トナー担持体２２
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３１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３１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／ｓ
ｅｃで回転する。

【００３３】また、対向電極２４には、対向電極電圧電
源２５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２４とトナー担持体２２との間に
は、上記電源２５から供給される高電圧により、トナー
担持体２２に担持されたトナー２１を対向電極２４方向
に飛翔させるのに必要な電界が付与されている。

【００３４】また、除電部材２７は、誘電体ベルト３１
の回転方向における下流側に該誘電体ベルト３１に圧接
するようにして設けられている。除電部材２７は除電電
圧電源２８によって除電電位２．５ｋＶが印加され、誘
電体ベルト３１表面に存在する不要電荷を除電する。
尚、対向電極２４の材質は特に限定されるものではな
い。また、対向電極２４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２
４に印加される電圧は特に限定されるものではない。

【００３５】なお、駆動ローラ３２ａ側の誘電体ベルト
３１に先端が当接してブレード３３が設けられている
が、該ブレード３３は、例えば用紙４の詰まりにより直
接誘電体ベルト３１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３１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３３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。

【００３６】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２６に供給するデータに変換する変換部等を備え
ている。

【００３７】一方、制御電極２６は対向電極２４表面の
接線方向と平行をなし且つ、対向電極２４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
２４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２４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２４へのトナー２
１の飛翔が制御される。また、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の
間隔で隔た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。

【００３８】図５には本発明における制御電極２６の一
例を示しており、この制御電極２６によれば、絶縁性基
板３４、高圧ドライバ３５（図１参照）、各々独立した
リング形状のリング状電極３６から構成されている。特
に、リング状電極３６は、トナーを通過させるための通
過孔３７となる部分に開口を有しており、該開口部分に
通過孔３７が形成される。また、トナー担持体２２側と
対向する基板３４表面には、トナーを通過又は非通過制
御する１枚もののシールド電極３８が設けられている。

【００３９】上記絶縁性基板３４は、例えば可撓性のポ
リイミド樹脂からなり、厚さ２５μｍに形成されてい
る。

【００４０】また、リング状電極３６は、例えば厚さ１
８μｍ程度の銅箔からなり、該電極３８の開口部に上記
通過孔つまりゲート３７が設けられており、所定の配列
に従って形成されている。各通過孔３７は、トナー担持
体２２から対向電極２４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３７と称する
こととする。

【００４１】シールド電極３８は、例えば銅箔からな
り、上記ゲート３７と、該ゲート３７の周囲に設けられ
たリング状電極３６に対応するように開口部が形成され
ている。特にリング状電極３６の開口部の径（直径）
は、例えば２００μｍ程度に形成され、またシールド電
極３８の開口部の径は、例えば２４０μｍ程度に形成さ
れている。そして、リング状電極３６及びシールド電極
３８にそれぞれ対応する開口部に上述したゲート３７が
形成されており、該ゲート３７の開口径は、例えば１６
０μｍ程度に形成されている。

【００４２】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、ゲート３７
の大きさや、絶縁性基板３４、リング状電極３６及びシ
ールド電極３８の材質や厚さ等は特に限定されるもので
はない。また、シールド電極３８は、非記録時にトナー
を飛翔させない電位を供給するものであって、設けられ
ない場合もある。

【００４３】上記ゲート３７を基板３４に形成する個数
には限定されないが、Ａ４サイズの記録紙に３００ｄｐ
ｉ（ｄｏｔｐｅｒｉｎｃｈｉ）でドットを形成する
時に、例えば２５６０個形成されており、各電極３７及
びシールド電極３８には、各給電線３９及び高圧ドライ
バ３５等を介して制御電極電圧電源４０に電気的に接続
されている。

【００４４】上記リング状電極３６及びシールド電極３
８表面は、例えば厚さ３０μｍ程度の絶縁体層４１（図
３参照）等で覆われており、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ように保護されてい
る。尚、絶縁体層４１の材質や厚さ等は特に限定される
ものではない。

【００４５】制御電極２６の上述したリング状電極３６
及びシールド電極３８には、制御電極電圧電源４０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
まり制御電極電圧電源４０はリング電極３６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２
４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）を高圧ドライバ３５
を介して切換て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、トナー飛翔に最適な電位を適宜設定すればよ
い。

【００４６】また、上記シールド電極３８には、トナー
を飛翔させる時に同様に飛翔させる上述しリング状電極
３６と同等の電位が電圧電源４２から、高圧ドライバを
介して供給され、トナーの非飛翔状態においてもリング
状電極３６と同様の電位が供給される。

【００４７】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
成装置の主制御部は、画像形成動作を開始する。

【００４８】画像形成装置は、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内の記録紙４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８にて検出される。ピックアップローラ６によって送
り出された記録紙４は帯電部材２９と支持ローラ３２ｂ
の間に搬送される。支持ローラ３２ｂには電源によって
対向電極２４とほぼ同電位が印加される。帯電部材２９
には帯電電圧電源３０によって帯電電位として１．２ｋ
Ｖが印加される。記録紙４は帯電部材２９と支持ローラ
３２ｂ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３１のトナー担持体２２との対向面側に搬送される。

【００４９】その後、画像データに応じて制御電極電圧
電源４０から制御電極２６に電位が供給される。この電
位の供給は、前記の帯電部材２９による印刷部３への記
録紙４の供給に同期したタイミングで行われる。制御電
極電圧電源４０は画像データの信号により、適宜所定の
制御電極２６、つまりリング状電極３６にＯＮ電位若し
くはＯＦＦ電位が印加され、シールド電極３８には、画
像形成動作の開始タイミングに合わせて電源４２からＯ
Ｎ電位が供給される。そのため、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３６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２４へのトナー２１の飛翔の阻止と、その解除とが適
宜行われる。

【００５０】これにより、支持ローラ３２ａ，３２ｂ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３２ａの持つ曲率で誘電体ベルト３１から剥離さ
れ、定着部１１に搬送された後、この定着部１１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１７（図３参照）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。

【００５１】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。

【００５２】（本発明の一実施形態の説明）ここで、本
発明によるトナー飛翔量を所望の状態に調整するための
一実施形態について以下に説明する。

【００５３】本発明による画像形成装置は、例えば図１
に示すように画像形成装置５５にて画像形成が完了した
記録紙４が排出される排出ローラ１７が配置される側面
に操作部５０が配置されている。つまり、図１において
は、画像形成装置５５は排出ローラ１７と対向する側面
５５ａに、画像形成後の記録紙を排出口４３を設けてお
り、この側面５５ａと対向する反対面側に記録紙４を給
紙するための給送装置１０のトレイ５等が設けられてい
る。

【００５４】トレイ５には記録紙が載置され、図３に示
す給送装置１０にて画像形成部１へと１枚給紙される。
そして、画像形成後の記録紙４は、定着部１１を通過
し、排出ローラ１７を介して排出口４３より排出され
る。

【００５５】上記記録紙４の排出位置の一側面５５ａに
は、上述したように操作部５０が画像形成装置５５の外
部より操作できるように設けられている。その操作部５
０は、例えば画像形成装置における記録部数や記録紙サ
イズ選択、その他の画像形成条件を指示する操作パネル
とは別に設けられたものであって、ユーザが任意に調整
できるように配置されている。

【００５６】そのため、操作部５０に設けられている一
つの調整摘まみ５１は、制御電極２６を構成するリング
状電極３６に供給する電位源である制御電極電圧電源
（以下電源と記す）４０に接続されており、その電源４
０からの発生電位を調整するものである。つまり、調整
摘まみ５１を任意に操作することで、上記電源４０を介
してリング状電極３６に供給する電位を制御するように
しており、リング状電極３６に対応するゲート３７のト
ナー通過量を調整できる。つまり、ゲート３７近傍に生
じる電界を可変制御し、これによりトナー通過量を制御
している。

【００５７】この実施形態においては、画像形成装置５
５では制御電極２６に付与する電位を可変制御すること
によって、ゲート近傍に作用する電界を制御しており、
これにより飛翔するトナー量を制御することが可能とな
る。そのため、トナー量の調整をユーザ側で任意に設定
できるように図１に示すように調整するための操作部５
０を画像形成装置５５の外部に設けるようにしている。

【００５８】制御電極２６の特にリング状電極３６に供
給する電位を変化させることで、トナー飛翔量が変化す
る特性を図２に示す。図２において、横軸に制御電極２
６のリング状電極３６に付与するトナーを飛翔させるた
めのＯＮ電位をとり、縦軸には各ＯＮ電位で飛翔するト
ナー量を示している。

【００５９】図２では、リング状電極３６に付与する電
位を３００Ｖで各飛翔量を規格化している。つまり、ト
ナー飛翔量が飽和した状態となり、それ以上のトナーが
飛翔しない状態である。例えば、トナー担持体２２にて
トナーを担持する量が決まるため、それ以上のトナー飛
翔が行えないためでもある。

【００６０】このようにリング状電極３６に供給する電
位によって飛翔するトナー量が調整可能である。この調
整は、図２の特性図において傾斜している部分を利用
し、トナーの飛翔量が調整できる。例えば、常温常湿状
態の環境化において、その特性を実線で示しているよう
に、基準となるトナー飛翔量での上記リング状電極３６
に供給する電位が１５０Ｖである。そのため、常温常湿
状態での環境化では、リング状電極３６に１５０Ｖの電
位になるように摘まみ５１を操作し調整することで、安
定したトナー飛翔量を確保し、基準となる画像、特に基
準濃度の画像を形成でき、よって画質を安定させること
ができる。

【００６１】しかし、飛翔するトナー量は周囲の雰囲気
によって大きく左右される。例えば高温高湿や低温低湿
環境のような環境変動によって、図２のａおよびｂの破
線で示すように、飛翔するトナー量が変化する。そこ
で、高温高湿状態での環境下では、飛翔するトナー２１
は曲線ｂのようになる。一方、低温低湿状態での環境で
は曲線ａのようになる。従って、各環境によって飛翔量
が変化して形成される画像が常温常湿時に形成される例
えば基準濃度による画質とは、大きく異なり適正な画質
が得られなくなる。

【００６２】そのため、画像形成装置を使用する環境に
よって常に一定の飛翔量を得るためにはトナーを飛翔さ
せるために制御電極のリング状電極３６に供給するＯＮ
電位である１５０Ｖに対し、高温高湿環境化ではリシグ
状電極３６に供給する電位として、例えば図２におてい
は１７０Ｖが必要となる。また、低温低湿環境化ではリ
ング状電極３６に供給する電位は、１３０Ｖが必要とな
る。このように雰囲気の環境によってリング状電極３６
に付与する電位を適宜調整するのが望ましましく、上述
したように本実施形態においては、操作部５０の摘まみ
５１を操作することで、常温常湿状態での通常のＯＮ電
位である１５０Ｖを例えば１２０Ｖから１８０Ｖの範囲
で可変可能な構成とする。

【００６３】よって、例えば得られる画像濃度が不十分
な場合、リング状電極３６に供給するＯＮ電位を１５０
Ｖから例えば１７０Ｖに可変調整する。また、得られる
画像濃度が高すぎる場合、リング状電極３６に供給する
ＯＮ電位を１５０Ｖから例えば１３０Ｖに制御すること
が可能となる。

【００６４】以上のように、この実施形態においては、
ユーザ側で環境変化に応じて画像濃度が変化すること
で、トナー飛翔量を制御する制御電極２６のリング状電
極３６に供給するＯＮ電位を任意に設定、つまり調整す
ることで基準となる濃度の画像を常に得ることができ
る。

【００６５】ここで、トナー２１の飛翔特性の変化は、
画像形成装置が設置されている環境下において影響され
るものもでなく、トナー供給部２やトナー担持体２２の
ライフ（経年変化等）によっても容易に変化する。この
場合、同様に操作部５０の調整摘まみ５１を操作するこ
とによって、リング状電極３６への供給電位を適宜調整
して所望の基準となる画像濃度が得られるようにするこ
とができる。

【００６６】さらに、ユーザ側での好みによって形成さ
れる画像濃度を自由に調整できるので非常に良好な画像
形成装置が実現できる。このような構成の画像形成装置
では、リング状電極３６に供給するＯＮ電位によって、
トナー２１の飛翔制御を行う電界を制御しているのでリ
ング状電極３６に供給する電位を調整することによって
最も効率的にトナー２１の飛翔特性が可変制御でき、最
も好適といえる。

【００６７】なお、上述したＯＮ電位の可変範囲や可変
電位の値及び図２のような特性は使用するトナー２１や
使用する画像形成装置の構成により、個々に変化するも
のであって、上述した例により一意に決定できるもので
はなく、適宜これらの特性に応じて適正値を設定するこ
とが好適である。

【００６８】（実施形態における種々の態様）上述した
本発明による実施形態にて説明したようにリング状電極
３６に供給する電位を調整する場合、リング状電極３６
に電位を供給する電源４０での切換手段（ＯＮ−ＯＦＦ
電位の切換手段）を構成するスイッチング手段であるト
ランジスタ等、例えばＦＥＴの耐圧によって電位の制御
が制限を受ける場合がある。このような場合、上記のよ
うにリング状電極３６に供給する電位を可変制御するの
ではなく、対向電極２４に付与する電位を可変制御する
ことも可能となる。

【００６９】この場合、対向電極２４は、画像形成にお
いてその都度切換制御させることはなく、ＦＥＴの耐圧
による制限を受けることはない。そのため、リング状電
極３６に対する電位制御に比較し、広範囲の電位の可変
制御が可能となり好適といえる。

【００７０】この対向電極２４に供給する電位発生源で
ある図４に示した対向電極電圧電源（以下電源と記す）
２５は、図１に示す操作部５０の調整摘まみ５２と接続
されており、これにより電源２５の発生電位が制御され
る。

【００７１】特に対向電極２４の電位を上げることで、
トナー担持体２２との間で作用する電界の大きさが制御
され、電界が大きくなることでトナー飛翔量を増大でき
る。また、電位を下げることで、電界が小さくなりトナ
ー飛翔量が減少する。このようにして、トナー飛翔量が
制御され、よって環境変化や、トナーの帯電特性の変化
に応じて画像濃度が変化する場合、対向電極２４に供給
する電位を調整することで、画像濃度を基準状態にし、
常に一定の画質状態での画像形成を可能にできる。

【００７２】また、ユーザ好みの画像濃度を適宜調整し
て所望の画質を任意に簡単に得ることができる。

【００７３】さらに本実施形態においては制御電極２６
にはリング状電極３６に供給する電位を制御するように
しているが、図５に示すようにリング状電極３６と反対
面側にシールド電極３８を設けており、このシールド電
極３８に供給する電位を制御することでも同様にして画
像濃度制御を行える。

【００７４】そのため、図１において操作部５０にはシ
ールド電極３８に供給する電位を調整する調整摘まみ５
３が設けられている。この摘まみ５３は、図４に示す電
源４２に接続されており、該摘まみ５３を操作すること
で電源４２からの発生電位が制御され、シールド電極３
８に所定の電位が供給される。

【００７５】上記シールド電極３８は、画像形成開始に
よりトナーが飛翔できる電位、例えば１５０Ｖが供給さ
れ、この電位は画像形成動作中にその都度切換え制御さ
れることはなく、少なくとも画像形成が完了するまで同
一状態を保持する。

【００７６】また、シールド電極３８に供給する電位
は、トナーが飛翔できる電位に設定されており、当然ト
ナー飛翔量を制御することが可能となる。つまり、図２
に示すような特性と同様にトナー飛翔量が供給される電
位に応じて変化し、電位を上がることで飛翔量が増大
し、下げると低減される。そのため、トナーの飛翔量が
変化する傾斜する範囲での電位調整を可能なように設定
すればよい。

【００７７】よって、このシールド電極３８に供給する
電位を、環境変化に応じて任意に調整摘まみ５３を操作
し、基準となる画像濃度が得られるように調整すればよ
い。また、ユーザ好みでの画像濃度に任意に設定でき
る。この場合において、上述したように対向電極２４の
供給電位を調整する場合と同様に、画像形成中にその都
度ＯＮ−ＯＦＦ電位に切換える手段を必要とせず、ＦＥ
Ｔの耐圧による制限を受けることがなくなり、よって該
電源４２の回路において複雑にならず、コストアップに
なるのを避けることができる。

【００７８】上記操作部５０は、上述したように摘まみ
５１〜５３をボリューム等による構成とすることで電源
４０，２５，４２等の発生電位を調整するようにしてい
る。このようなものに限らず、例えば摘まみ５１を押圧
キーとして設定し、このキー５１を一度押圧すること
で、決められた単位、例えば１０Ｖごと上昇するように
することもできる。そのため、キーを一度押圧すること
で決められた単位（例えば−１０Ｖ）で下降するように
キー５４を別に設け、任意の電位に調整するようにでき
る。

【００７９】また、操作部５０に設けた全ての摘まみ又
はキー５１〜５４を、それぞれの状況に応じて押圧操作
することで、その押圧されたキー等の部分で、供給され
る電位が決定されるようにすることもできる。そのた
め、４この操作キー５１〜５４だけでなく、それ以上の
キーを配置してより細かな濃度調整を可能にすることも
できる。

【００８０】しかも、摘まみやキー５１〜５４は、直接
電源４０，２５，４２等に接続され、発生電位を調整で
きるように説明したが、マイクロコンピュータ等を上記
操作キー５１〜５４と接続し、そのキー操作に応じて、
マイクロコンピュータを介して上述した電源４０等の発
生電位を制御することもできる。

【００８１】さらにこれらのマイクロコンピュータ所望
の制御を行うためのアプリケーションがない場合、フロ
ッピーディスクやＣＤ―ＲＯＭから該操作が可能なアプ
リケーションと必要なデータをインストールするような
構成でもよい。この他にメモリーカードを挿入する手段
を配置している場合は、制御内容を該メモリーカードに
記録してメモリーカードによって上記の制御が可能であ
る。当然、メモリカードは、例えば操作部５０が設けら
ているように外部より直接セットできるようにする。

【００８２】本発明において、上述した実施形態の説明
にて、制御電極２６としては、２次元的にゲート３７を
配列して、この各ゲート３９に対応して個々のリング状
電極３６を設けている。このような制御電極２６に限ら
ず、図６に示すように、基板３４の表裏面に互いに直交
するように帯状の行方向電極３６ｘ及びライン方向電極
３６ｙを形成し、互いに直交する交差位置にゲート３７
が形成されるようなマトリクス構造の制御電極２６であ
ってもよい。

【００８３】例えば、行方向電極３６ｘに画像信号に応
じたＮＯ又はＯＦＦ電位を供給制御し、ライン方向電極
３６ｙに周期的に一つの電極にＯＮ電位が供給されるよ
うに駆動制御する。これにより、互いの電極３６ｘ及び
３６ｙにＯＮ電位が供給されている対応のゲート３７を
介してトナーが、トナー担持体２２側より飛翔し、記録
紙４上に達して画像を形成できる。

【００８４】このような構造の制御電極２６において
も、図１に示した操作部５０の調整摘まみ５１等を用い
て、電極３６ｘ等に供給される電位制御を行える。ま
た、電極３６ｙにおいては、例えば操作部５０の調整摘
まみ５４等にて電位調整を行うこともできる。

【００８５】図６に示す構造の制御電極２６によれば、
各ゲート３７を介してトナー制御を行うために電位の切
換えを行う高圧ドライバを構成するスイッチング手段の
数を大幅に低減できる。例えば、スイッチング手段を構
成するＦＥＴ（高耐圧トランジスタ等）の個数が、図５
に示す制御電極２６の構造のものに対して１／４程度に
低減できる。

【００８６】（カラー画像形成装置）上述した実施形態
の説明においては、モノクロの画像形成装置を例にした
ものである。このような画像形成装置に限らずに、カラ
ー画像形成装置においても、上述にて説明した実施形態
を適用することで当然、同等の効果を得ることができ
る。特に、カラー画像による色の再現性が良好になり、
中間調や、１枚の画像の中で色変化が生じない忠実な画
像を再現できる。

【００８７】カラー画像形成装置は、その例を図７に示
すように、複数のトナー供給部と印刷部とを備えた画像
形成部１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄが設けらている。それぞ
れの画像形成部１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄのトナー供給部
には、カラートナー、例えばイエロー、マゼンタ、シア
ンさらにブラックのトナーが収容されている。

【００８８】そこで、記録紙４が各画像形成部と対向配
置された対向電極２４とが対向する記録領域に誘電体ベ
ルト３１に吸着されて搬送される時に、図６又は図１２
に示した構造の制御電極２６に対して各色の画像データ
に応じたトナー飛翔電位が供給制御され、各色のトナー
によるカラー画像が形成される。

【００８９】図７に示すカラー画像形成装置において
は、複数種のトナーを有しており、個々のトナー２１は
夫々違った特性を持ちうる。そのため、個々の画像形成
部に対して夫々のトナー２１に所望のトナー２１飛翔を
与えるように制御を行うのが合理的である。この制御の
方法は全ての画像形成部１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄに対し
て同じ制御電極２６の形態を使用する構成は望ましくな
い。例えばリング状電極３７を有する制御電極２６を使
用する画像形成部１ｄでは、上記の如くリング状電極３
７の開口部径が２００μｍである一方、他の画像形成部
１ｂでは２２０μｍ、画像形成部１ｃでは１９０μｍ・
・のように複数の画像形成部で使用する制御電極２６が
夫々異なる電極の形状を有する。

【００９０】そこで、各画像形成部１ａ，１ｂ，１ｃ，
１ｄにおける制御電極２６に対して、上述した実施形態
において説明したように、それぞれの色に対応して図１
に示すような操作部５０の各調整摘まみ５１〜５４を設
け、各色毎に濃度調整等が可能になる。

【００９１】このような構成では各色のトナー２１の特
性を損なうことがなく良好な画像形成が可能となる。

【００９２】なお、図１等に示し本発明の実施形態にお
いては、操作部５０を画像形成装置の記録紙の排出側面
に設けるようにしているが、この排出側面に設けること
に限定されるものではない。そのため、操作部５０の設
ける位置としては、ユーザ等が簡単に操作できる部分に
設けて任意に設定可能なようにすればよい。

【００９３】また、本発明の実施形態においては、顕像
剤として着色トナーを例に説明したが、トナーに限らず
にインク等が用いられることもある。このような場合に
おいても、当然本発明の上述した各実施形態をそのまま
適用できる。そして、トナー供給部３１の構成を、イオ
ンフロー法を適用した構成とすることも可能である。つ
まり、画像形成部１は、コロナ帯電器等によるイオン源
を備えた構成となっていてもより。この場合において
も、同様の制御電極２６及び対向電極が設けられてお
り、イオンの通過制御を行うことができる。

【００９４】しかも、画像形成装置としては、デジタル
複写機及びファクシミリ装置の印刷部、デジタルプリン
タ、プロッタ等にも利用できる。

【００９５】

【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、ゲートを通過する顕像剤の量を任意に調整できる
外部操作部を設けるため、環境変化や、装置間のばらつ
き、さらには経年変化等による画質変化を簡単に改善で
き、所望の画質を任意に得ることができる。

【００９６】また、顕像剤の通過制御を直接行う制御電
極に対して調整可能にすることで、最も安定した、最も
効率よい制御が可能となる。

【００９７】また、顕像剤の通過量を対向電極に行うよ
うにすれば、飛翔制御のために切換を行う時の耐圧等に
制限を受けることなく、調整範囲の制約を受けなくな
る。そのため、電源回路が複雑にならず、コストアップ
を回避できる。

【００９８】上記制御電極においてゲート全体に対して
シールド電極を設けるような場合には、顕像剤の通過制
御を行えるため、最適な制御を行えると同時に、画像形
成中に切換制御を行う必要がないため、調整範囲の制約
を受けず、かつ耐圧等の制約も受けることがないため、
電源回路が複雑にならず、コストアップを最小限に抑え
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を示す外観図であり、ト
ナー飛翔量の調整を行う外部に設けられた操作部を含め
て示した画像形成装置の斜視図である。

【図２】本発明にかかる画像形成部の制御電極のリング
状電極に供給する電位と、その時のトナー飛翔量との関
係を、環境変化の状態を含めて示した特性図である。

【図３】本発明における画像形成装置の全体の内部構造
を示す断面図である。

【図４】図３における画像形成装置の画像形成部の詳細
を示す構成図である。

【図５】本発明にかかる画像形成部を構成する制御電極
の一構成例を示す平面図である。

【図６】本発明にかかる画像形成部を構成する制御電極
のマトリクス形態における電極構造の一例を示す平面図
である。

【図７】カラー画像形成装置における画像形成部の一例
を示す構成図である。

【符号の説明】

１画像形成部２トナー供給部３印刷部４記録紙２０トナー収容槽２１トナー（顕像剤）２２トナー担持体２４対向電極２５対向電極に供給する電位を発生する電源２６制御電極３１誘電体ベルト３４絶縁基板３６（３６ｘ，３６ｙ）リング状電極（ｘ，ｙ方向の
電極群）３７ゲート（通過孔）３８シールド電極４０シールド電極に供給する電位を発生する電源４２リング状電極に供給する電位を発生する電源５０操作部５１〜５４調整摘まみ（操作キー）

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、上記ゲートに対して顕像剤を通過させるために形成され
る該ゲート近傍の電界を可変制御するために画像形成装
置の外部より調整可能に成した外部操作部を設け、顕像
剤の通過量を制御することで所望の画像を得られるよう
にしたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】上記外部操作部は、ゲートに対応して設
けられた電極に供給する電位を任意に調整してゲート近
傍の電界を可変制御してなり、顕像剤の通過量を制御す
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】上記外部操作部は、対向電極に供給する
電位を任意に調整してゲート近傍の電界を可変制御して
なり、顕像剤の通過量を制御す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４】上記制御電極は、各ゲートに対して個々
に対応して設けられた電極と、各ゲートに対して全体に
設けられたシールド電極とを備え、上記外部操作部は、
制御電極のシールド電極に供給する電位を任意に調整し
てゲート近傍の電界を可変制御してなり、顕像剤の通過
量を制御することを特徴とする請求項１記載の画像形成
装置。