JPH11291537A - 画像形成装置 - Google Patents

画像形成装置

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Publication number
JPH11291537A
JPH11291537A JP10232098A JP10232098A JPH11291537A JP H11291537 A JPH11291537 A JP H11291537A JP 10232098 A JP10232098 A JP 10232098A JP 10232098 A JP10232098 A JP 10232098A JP H11291537 A JPH11291537 A JP H11291537A
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JP
Japan
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developer
conductive member
toner
image
electrode
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Pending
Application number
JP10232098A
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English (en)
Inventor
Yukito Nishio
幸人 西尾
Nobuhiko Nakano
暢彦 中野
Atsushi Ueda
篤 上田
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Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 装置が大型化するのを防止しながら、転写材
が制御電極やそのゲート部に接触することを防止し、ま
た簡単な構成でゲート部と転写材との距離を小さく且つ
一定に保つことができ、常に良好な画像を形成すること
のできる画像形成装置を提供すること。 【解決手段】 顕像剤担持体、対向電極、複数のゲート
部を有する制御手段、複数のゲート部に対して複数の独
立した電位の付与が可能な電圧印加手段、ゲート部に対
して顕像剤の通過を許可する第1の電位又は顕像剤の通
過を禁止する第2の電位を印加することにより転写材上
に顕像剤像を形成する画像形成装置において、対向電極
に対向配置され、制御手段との間に並設された二次元的
に広がる導電部材を備え、導電部材は各ゲート部に対し
転写材の進行方向上流側にのみ設けられると共に、各ゲ
ート部の中心間にも導電部材が存在するよう配設され
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、ディジタル複写機
及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、トナー等からなる顕像剤を
顕像剤担持体から転写材上へ飛翔させることにより画像
形成することのできる画像形成装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、画像形成装置として画像情報を光
に変換し、その光を感光体に照射して静電像を感光体上
に形成し、トナーやインク等からなる顕像剤(以後、ト
ナーで総称する)を現像するところの電子写真方式が多
く用いられてきたが、近年、コンピュータ等の普及と高
性能化による急速なディジタル化が進み、より簡単な構
成で高品位の画像形成を目指したトナーを直接飛翔させ
る飛翔型の画像形成装置が提案されている。
【0003】トナーを直接飛翔させる飛翔型の画像形成
装置では、電子写真方式と同等のトナーによる視覚的に
優れた高品位の印字が実現でき、さらに、従来の光学書
込系や感光体などが不要となることから数々の方式が提
案されている。
【0004】例えば、特公表平1−503221号公報
では、マトリックス状に形成されたワイヤーに電圧を印
加することにより、ワイヤー近傍に電荷像を形成し、電
荷像にトナーを作用させることによりトナー像を形成す
る方法が開示されている。
【0005】また、特開昭59−55763号公報で
は、一成分現像剤を担持搬送する現像剤支持体と、絶縁
層を介して第1、及び第2電極を有し、開孔を有した現
像剤通過制御手段と、上記現像剤支持体側から上記制御
手段の開孔を選択的に通過した現像剤を受取る中間記録
媒体を有し、上記中間記録媒体上の現像剤を記録部材に
転移する画像形成装置を開示している。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上述の通り、特公表平
1−503221号公報に記載された発明によれば、マ
トリックス状に形成されたワイヤーに電圧を印加するこ
とにより、ワイヤー近傍に電荷像を形成し、電荷像にト
ナーを作用させることによりトナー像を形成する方法が
開示されており、電子写真方式と同等のトナーによる視
覚的に優れた高品位の印字が実現でき、さらに、従来の
光学書込系や感光体などが不要となるという点で有効な
ものである。
【0007】しかしながら、同公報に記載の画像形成装
置によれば、記録用紙等の転写材と制御電極の距離が不
安定であり、転写材がゲート部に接触することにより形
成した画像が乱れたり、制御電極が帯電してしまう等の
問題点があった。
【0008】また、特開昭59−55763号公報に記
載された発明によれば、一成分現像剤を担持搬送する現
像剤支持体と、絶縁層を介して第1、及び第2電極を有
し、開孔を有した現像剤通過制御手段と、上記現像剤支
持体側から上記制御手段の開孔を選択的に通過した現像
剤を受取る中間記録媒体を有し、上記中間記録媒体上の
現像剤を記録部材に転移する画像形成装置を開示してお
り、制御電極(アパーチャボード)と対向電極(背面電
極)間の僅小な隙間に記録部材を導入通過させることに
より電極の摩耗、剥離、画像の劣化、紙詰り等を防止で
きるという点で有効なものであるが、中間記録媒体を備
えることから装置が大型化してしまうという問題点があ
った。
【0009】本発明は上記問題点に鑑みてなされたもの
であり、その目的とするところは、転写材が制御電極や
そのゲート部に接触することを防止することで画像の乱
れを防止し、良好な画像を形成することのできる画像形
成装置を提供することにある。
【0010】また本発明は、中間記録媒体を用いずに装
置が大型化することを防止しながら、簡単な構成でゲー
ト部と転写材との距離を小さく、かつ一定に保つことで
画像品位の低下を防止することのできる画像形成装置の
提供を目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】請求項1に記載の発明
は、所定の極性に帯電された顕像剤を担持した顕像剤担
持体と、該顕像剤担持体に対向配置され電圧印加が可能
な対向電極と、該顕像剤担持体と該対向電極との間に介
在し、顕像剤が該顕像剤担持体から該対向電極の方向に
飛翔する際に通過するための複数のゲート部を有する制
御手段と、該複数のゲート部に対して複数の独立した電
位の付与が可能な電圧印加手段と、対応する該ゲート部
に対して顕像剤の通過を許可する第1の電位又は顕像剤
の通過を禁止する第2の電位を印加することにより、該
ゲート部における顕像剤の通過を制御し、該対向電極に
近接し該制御手段に対して相対移動する転写材上に顕像
剤像を形成する画像形成装置において、該対向電極に対
向配置され、該制御手段との間に並設された二次元的に
広がる導電部材を備え、該導電部材は各ゲート部に対し
転写材の進行方向上流側にのみ設けられ、各ゲート部の
中心間にも該導電部材が存在するよう配設されることを
特徴とする画像形成装置である。
【0012】従って請求項1記載の装置によれば、転写
材は印字が行われた部分に接触することがないため画像
の乱れが発生せず、導電部材を使用しているので、転写
材との接触による摩擦帯電も防止できる。
【0013】請求項2に記載の発明は、前記導電部材に
転写材を常に接触させて画像形成することを特徴とする
請求項1に記載の画像形成装置であり、導電部材に転写
材を常に接触させることによって中間媒体を用いない簡
単な構成でゲートと転写材の距離を小さく且つ一定に保
つことができる。
【0014】請求項3に記載の発明は、前記導電部材に
は前記第1の電位より小さく前記第2の電位より大きい
電圧を印加する第2の電圧印加手段を備えることを特徴
とする請求項1に記載の画像形成装置であり、制御電極
へ印加する顕像剤を通過する第1の電位と顕像剤の通過
を阻止する第2の電位の間の電圧を印加することで印字
に対する影響を少なくできる。
【0015】
【発明の実施の形態】本実施例に係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、図3を用いてその概要を説明する。なお、図1のよ
うに、本方式による画像形成装置は、トナー供給部3の
トナーを印字部1で画像信号に応じて制御することによ
り転写材P上にトナー像を形成するものである。
【0016】印字部1への転写材Pの搬送方向上流側に
は、給紙部4が設けられており、給紙部4は、転写材P
を収容する給紙カセット40と、この給紙カセット40
から転写材Pを送り出すピックアップローラ41、供給
された転写材Pを印字のタイミングにあわせて搬送する
一対のレジストローラ43とからなり、転写材Pは給紙
ガイド板44と紙押さえ板45により印字部1に案内さ
れる。
【0017】また、給紙部4は、転写材P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41及びレジストローラ43
はコントローラ部7からの駆動信号により、図示しない
駆動装置によって回転駆動される。
【0018】さらに、印字部1からの転写材Pの搬送方
向下流側には、印字部1にて転写材P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転写材Pに定着さ
せる定着部6が設けられている。
【0019】定着部6は、ヒータ61を内包したヒート
ローラ62、圧力ローラ63、温度センサ64からな
リ、ヒートローラ62は例えば厚さ2mmのアルミニウ
ム管から構成される。ヒータ61は、例えばハロゲンラ
ンプからなり、ヒートローラ62に内包され配置されて
いる。圧力ローラ63は、例えばシリコーン樹脂から構
成される。
【0020】そして、互いに対向して設けられた上記ヒ
ートローラ62及び圧力ローラ63には転写材P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。
【0021】温度センサ64は、ヒートローラ62の表
面の温度を測定するために設けられており、測定値はコ
ントローラ部7の図示しない温度制御部で制御され温度
センサ64の測定結果に基づくヒートローラ62の表面
温度に応じてヒータ61のON/OFF等を制御し、ヒ
ートローラ62の表面温度を例えば150℃に保持す
る。
【0022】また、定着部6は転写材P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。な
お、ヒータ61、ヒートローラ62、圧力ローラ63等
の材質やヒートローラ62の表面の温度等は特に限定さ
れるものではない。
【0023】また、図示しないが、定着部6からの転写
材Pの排出側には、定着部6で処理された転写材Pを機
外に排出する排出ローラ、及び排出された転写材Pを受
ける排出トレイを画像形成装置の形状や転写材Pの排出
方向に応じて適宜設けることができる。なお、上記のヒ
ートローラ62、圧力ローラ63は、図示しない駆動装
置によって回転駆動される。
【0024】トナー供給部3は、トナーTが収容されて
いるトナー貯蔵槽35内のトナーTを撹拌してトナー貯
蔵槽35内のトナーTの片寄りを防ぐ撹拌ローラ34、
トナーTを担持、搬送するトナー担持体31、トナー担
持体31上のトナー層厚を規制するトナー層規制手段3
2、トナー担持体31にトナーを供給するとともにトナ
ーに電荷を付与する供給ローラ33が配置される。
【0025】トナーTは、例えばスチレンアクリルを主
体とする10μm程度の粒子であり、トナー収容槽35
内に収容され撹拌ローラ34の回動によりトナー担持体
31の方向に掻き出される。
【0026】トナー担持体31は、図示しない駆動装置
に繋合され、図中、矢印方向に例えばその表面での速度
が50mm/Sで回動する。トナー担持体31は表面に
数μmの凹凸が形成されており、供給ローラ33によっ
てトナー担持体31上を摺擦しながら新たなトナーが供
給され、トナー層規制手段32によって所定のトナー層
厚に成形される。
【0027】印字部1は、トナ一担持体31の外周面と
対向する飛翔制御部2及び対向電極11から構成され、
画像信号に応じてリング状の制御電極23に電圧を印加
することにより、トナー担持体31からゲート22を介
して対向電極11へ飛翔するトナーTの通過を選択的に
制御する。
【0028】一方、転写材Pは、給紙カセット40に収
納され、コントローラ部7からの印字開始信号によって
ピックアップローラ41により送り出されレジストロー
ラ43により搬送される。
【0029】レジストローラ43により搬送された転写
材Pは、給紙ガイド板44と紙押さえ板45により対向
電極11に密着して搬送される。対向電極11は、トナ
ー担持体31からの距離が例えば1mmとなるように設
けられている。
【0030】また、対向電極11には、対向電極電源7
4により、例えば印字動作時において2kVの高圧が印
加されている。つまり、対向電極11とトナー担持体3
1との間には、対向電極電源74による対向電極11へ
の電圧付与により、トナー担持体31に担持されたトナ
ーTを対向電極11方向に飛翔させるのに必要な電界が
形成される。
【0031】コントローラ部7は、対向電極電源74、
制御電極ドライバ72、制御手段の電極形状に応じて、
行電極ドライバ73やレンズ電極電源76、及び、第1
の電極層電源77、さらに、クロック、画像信号、制御
信号に基づき飛翔制御のための画像信号を生成する画像
信号処理部71、及び、図示されない画像形成装置全体
を制御する主制御部等を有する。
【0032】上記の飛翔制御部2は、対向電極11と平
行をなし、かつ、対向電極11と対向して2次元的に広
がっており、トナー担持体31から対向電極11方向へ
のトナーが通過可能な構造となっている。そして、この
制御電極23に印加される電位により、トナー担持体3
1上のトナー層に作用する電界が変化し、トナー担持体
31から対向電極11へのトナーTの飛翔が制御され
る。
【0033】上記の制御電極23は、トナー担持体31
の外周面からの距離が例えば150μmとなるように設
けられており、電極取付台21により固定保持される。
【0034】図5に示すように、飛翔制御部2は、絶縁
層を介して制御電極23とレンズ電極26を配し、さら
に、電極を保護するカバー層28を設けた構成となって
いる。
【0035】絶縁層は、例えばポリイミド樹脂からな
り、厚さ25μmに成形されている。また、ベース基板
25には、後述するゲート22となるべき孔が形成され
ている。
【0036】制御電極23は、例えば厚さ18μmの銅
箔からなり、上記孔の周りに設けられており、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3
1から対向電極11へ飛翔するトナーTの通過部となっ
ている。以下、この通過部をゲート部22と称すること
とする。
【0037】なお、制御電極23とトナー担持体31と
の距離は、特に限定されるものではない。また、制御電
極23には開口部径が200μmの開口部が設けられて
いるが、この開口部径やゲート22の大きさ、絶縁層及
び制御電極23の材質や厚さ等は、特に限定されるもの
ではない。
【0038】上記制御電極23は、給電線24を介して
制御電極ドライバ72に電気的に接続されており、制御
電極23は絶縁性基材であるベース基板25の上に配設
されており、これにより制御電極23同士の絶縁性、給
電線24同士の絶縁性、及び、互いに接続されていない
制御電極23と給電線24との間の絶縁性や対向電極1
1との絶縁が確保されている。
【0039】飛翔制御部2の制御電極23には、制御電
極ドライバ72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、制御電極ドライバ72は、
制御電極23に対し、トナー担持体31に担持されたト
ナーTを対向電極11方向に通過させる場合(以後ON
電位)には例えば300Vを印加し、通過させない場合
(以後OFF電位)には例えば0Vを印加するようにな
っている。
【0040】なお、制御電極23の絶縁層を介して対向
電極11の側のレンズ電極26は、制御電極23通過後
のトナー流を整流する等の目的で適時配置されるが、本
発明では対向電極11や第1の電極層29間の電界を決
める電極として作用する。
【0041】このように、制御電極23への付与電位を
画像信号に応じて制御し、対向電極11におけるトナー
担持体31との対向面側に転写材Pを配すると、転写材
Pの表面に画像信号に応じたトナー像が形成される。ま
た、制御電極ドライバ72は、コントローラ部7の図示
され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。
【0042】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
るが、以下はプリンタとして使用した場合において本実
施例の説明を行う。
【0043】(本発明の第1の実施形態)トナー飛翔部
について説明すると、例えば図示されないホストコンピ
ュータよりの画像信号がコントローラ部7に送られる
と、コントローラ部7では、画像信号をプリント開始信
号や転写材サイズ検知信号等の制御信号と画像データに
分離し、まず、プリント開始信号によりピックアップロ
ーラ41を回転させ、給紙カセット40に収容されてい
る転写材Pをレジストローラ43に当接するまで送り出
す。
【0044】このとき給紙カセット41に設けられた転
写材の収容の有無を検知する転写材検知センサ(図示さ
れない)により、転写材Pがあることが確認された上で
ピックアップローラ42の動作が始まる。
【0045】次にレジストローラ43の等速回転が始ま
り転写材Pは一定速度で給紙ガイド板44上を紙押さえ
板45で給紙ガイド板44に押しつけられながら対向電
極11に搬送される。このようにしてレジストローラ4
3の回転動作の開始に同期してコントローラ部7の画像
形成制御ユニットで画像信号の処理が開始される。
【0046】転写材Pはレジストローラ43に当接した
状態から搬送され、制御電極23付近ではバネ78で支
持された可動の対向電極11によって制御電極23の対
向電極11側に設けられた例えば厚みが100μmのガ
ーボン粒子が添加されたポリイミドの導電部材25aに
押し当てられる。
【0047】図4のように導電部材25aは、前記制制
御電極23と対向電極11の間に対向電極11に対向し
て二次元的に広がるものであり、各ゲートの転写材の進
行方向の上流側にのみ設けられ、導電部材電源により電
圧50Vが印加されている。この導電部材25Aによっ
て転写材Pとゲート部22の間隙は一定に保たれ、転写
材Pの先端からの画像形成位置は画像形成制御ユニット
内で計算され、転写材Pの所定の位置に印字を行うこと
ができる。
【0048】次に印字部1ではトナー供給部3におい
て、供給ローラ33との摺擦、及び、トナー層規制手段
32での摺擦により、所定の極性(本実施例では負極
性)に帯電されたトナーTは、トナー担持体31の回動
により飛翔制御部2のゲート22に対向する位置に搬送
される。なお、トナー担持体31は、トナー担持体31
が回動している間は、トナー担持体電源75により所定
の電圧が印加される。
【0049】ここで、制御電極23に、制御電極ドライ
バ72により、印字電圧(ON電位、本実施例では30
0V)が印加された場合、トナーTはゲート部22の開
口部を含めて制御電極23に向けて飛翔する。
【0050】このとき開口部であるゲート22部には対
向電極11からの電界がトナー担持体31方向に回り込
むようにして入り込む。このため制御電極23に向けて
飛翔したトナーTの中でゲート22に近い範囲のトナー
Tは、ゲート22を通過して対向電極11に向けて飛翔
し、対向電極11上を移動する転写材P上にトナー像を
形成する。
【0051】一方、制御電極23に非印字電圧(OFF
電位、本実施例では0V)が印加された場合、制御電極
23からトナー担持体31に向けての電界が形成され、
対向電極11方向への飛翔電界はゲート部22で完全に
遮断される。
【0052】本実施例では、導電部材25Aは制御電極
と一体であったが、例えば、図6に示しているように図
7で説明した制御電極23を用い、制御電極支持部材2
1に図8のような導電部材25Aを別体として設けても
よい。
【0053】そして、制御電極に導電性案内部材を一体
的にすることで、製造が容易となり、また制御電極と紙
(転写材)との距離が短くなるので、飛翔させられた顕
像剤が転写紙へ良好に付着して画質が向上する。
【0054】一方、制御電極と導電性の案内部材を別体
にすることで、両者間に静電容量ができ、距離が短くな
ると静電容量(コンデンサの容量)が大きくなることで
画像信号がコンデンサの方向に流れてしまい画質が低下
すると共に電源自体の容量も大きなものが必要になる
が、前記間隔を長く設定すれば、その静電容量が小さく
なるため、コンデンサ方向に流れる電荷を少なくでき、
制御電極の応答性が良くなり、印字速度を早くすること
ができる。
【0055】
【発明の効果】請求項1に記載の発明によれば、対向電
極に対向配置され、制御手段との間に並設された二次元
的に広がる導電部材を備え、導電部材は各ゲート部に対
し転写材の進行方向上流側にのみ設けられ、各ゲート部
の中心間にも該導電部材が存在するよう配設されること
を特徴とするので、従来は紙の電極への接触によって既
に紙の上に形成した画像を乱していたのに対し、本発明
では紙は印字が行われた部分に接触することがないため
画像の乱れが発生せず、また導電部材で構成されている
ので紙との接触による摩擦帯電等は発生しないという効
果がある。
【0056】請求項2に記載の発明によれば、請求項1
の発明において前記導電部材に転写材を常に接触させて
画像形成することを特徴としており、導電部材に紙を常
に接触させることによって中間媒体を用いない簡単な構
成でゲートと紙の距離を小さく、かつ一定に保つことが
できるという効果がある。
【0057】請求項3に記載の発明のよれば、請求項1
の発明において前記導電部材には前記第1の電位より小
さく前記第2の電位より大きい電圧を印加する第2の電
圧印加手段を備えることを特徴としており、従来は導電
部材をゲートの近傍に設置することによって導電部材が
電極として作用しトナーの飛翔電界に影響がでていた
が、本発明によれば制御電極へ印加するトナーを通過す
る第1の電位とトナーの通過を阻止する第2の電位の間
の電圧を印加することで印字に影響が少なくなるという
効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態に係る画像形成装置を示す断
面図である。
【図2】本発明の実施形態に係るトナー供給部の断面図
である。
【図3】本発明の実施形態に係る画像形成工程の説明図
である。
【図4】本発明の実施形態に係る飛翔制御電極の説明図
である。
【図5】本発明の実施形態に係る飛翔制御部のブロック
図である。
【図6】本発明の他の実施形態に係る画像形成工程の説
明図である。
【図7】本発明の実施形態に係る飛翔制御電極の説明図
である。
【図8】本発明の他の実施形態に係る導電部材の説明図
である。
【符号の説明】
1 印字部 2 飛翔制御部 3 トナー供給部 4 給紙部 6 定着部 7 コントローラ部 11 対向電極 21 制御電極支持部材(電極取付台) 22 ゲート部 23 制御電極 24 給電線 25 ベース基板 25a 導電部材 26 レンズ電極 28 カバー層 29 電極層 31 トナー担持体 32 トナー層規制手段 33 供給ローラ 34 撹拌ローラ 35 トナー収容(貯蔵)槽 40 給紙カセット 41 ピックアップローラ 43 レジストローラ 44 給紙ガイド板 45 板 61 ヒータ 62 ヒートローラ 63 圧力ローラ 64 温度センサ 71 画像信号処理部 72 制御電極ドライバ 73 行電極ドライバ 74 対向電極電源 75 トナー担持体電源 76 レンズ電極電源 77 電極層電源 78 バネ 79 導電部材電源

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 所定の極性に帯電された顕像剤を担持し
    た顕像剤担持体と、該顕像剤担持体に対向配置され電圧
    印加が可能な対向電極と、該顕像剤担持体と該対向電極
    との間に介在し、顕像剤が該顕像剤担持体から該対向電
    極の方向に飛翔する際に通過するための複数のゲート部
    を有する制御手段と、該複数のゲート部に対して複数の
    独立した電位の付与が可能な電圧印加手段と、対応する
    該ゲート部に対して顕像剤の通過を許可する第1の電位
    又は顕像剤の通過を禁止する第2の電位を印加すること
    により、該ゲート部における顕像剤の通過を制御し、該
    対向電極に近接し該制御手段に対して相対移動する転写
    材上に顕像剤像を形成する画像形成装置において、 該対向電極に対向配置され、該制御手段との間に並設さ
    れた二次元的に広がる導電部材を備え、該導電部材は各
    ゲート部に対し転写材の進行方向上流側にのみ設けら
    れ、各ゲート部の中心間にも該導電部材が存在するよう
    配設されることを特徴とする画像形成装置。
  2. 【請求項2】 前記導電部材に転写材を常に接触させて
    画像形成することを特徴とする請求項1に記載の画像形
    成装置。
  3. 【請求項3】 前記導電部材には前記第1の電位より小
    さく前記第2の電位より大きい電圧を印加する第2の電
    圧印加手段を備えることを特徴とする請求項1に記載の
    画像形成装置。
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