JPH11301007A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 飛翔型画像形成装置において、濃度ムラ等の
ない、高品位の画像を得ることができる画像形成装置を
提供すること。 【解決手段】 顕像剤担持体と、顕像剤担持体と対向配
置され、対向位置に複数の顕像剤通過孔が形成された絶
縁基板と、顕像剤通過孔の形成位置毎に配設された制御
電極と、絶縁基板と対向配置された対向電極と、該制御
電極と該対向電極の間の間隙部に記録媒体を挿通搬送す
るための記録媒体搬送手段とを備え、対向電極に顕像剤
と逆極性の電圧を印加し、制御電極に電圧を印加するこ
とで選択的に顕像剤通過孔における顕像剤の通過を制御
し、記録媒体搬送手段により記録媒体を該間隙部に挿通
搬送させることで顕像剤像を形成する画像形成装置にお
いて、顕像剤担持体による顕像剤の搬送方向が顕像剤通
過孔列方向に対して直交する方向であり、且つ記録媒体
の進行方向に対して直交する方向と顕像剤通過孔の列形
成方向とのなす角θをθ≠０とする。

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
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、画像信号に応じてトナー等
の顕像剤を飛翔させることにより記録媒体上に所定の高
解像度画像やカラー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】コンピュータ、ワードプロセッサあるい
はファクシミリ等の画像情報出力装置から出力される電
気信号に基づいて紙等の記録媒体上に可視像を形成する
装置としてインクを使用するインクジェット方式、イン
クを溶融する熱転写方式、インクを昇華する方式、ある
いは電子写真方式等による画像形成装置が知られてい
る。

【０００３】このうち、近年の高速化、高画質化及び低
価格化の要求に伴い、ノンインパクト方式であり、プリ
ントヘッドが一体化されて比較的簡単な装置構成である
インクジェット方式が多用されつつある。

【０００４】しかしながら、インクジェット方式では、
顕像剤として液体インクを使用することから、記録紙上
で滲みが生じ易く、良好な画像が得られ難いほか、カラ
ー印字において重ね印字を行った場合には、インクの混
合による混合色の発色が期待し難い。従って、高画質が
求められる画像を得る場合には、電子写真方式のトナー
による印字が採用されている。

【０００５】顕像剤にトナーを採用した場合の印字で
は、滲みがなく、色調の濃い視覚的に優れた画像が得ら
れるほか、カラーの画像形成における複数色の混合が定
着の過程において行われ、良好な混合色を得ることがで
きる。

【０００６】以上のことから、インクジェット方式の簡
単なプロセスとトナーによる画像形成の手法と電子写真
方式の手法を組み合わせた、トナー飛翔による直接印字
方式が提案されている。

【０００７】ところで、トナー飛翔による直接印字方式
においては、絶縁層を挟んで片面に連続した基準電極と
もう一方の面に互いに絶縁された複数の制御電極から構
成され、各絶縁された複数の制御電極毎に３層を貫いて
少なくとも１列のトナー通過孔を有している絶縁基板
と、制御電極に基準電極との間に選択的に電位を与える
手段と、印可された電位によってトナー通過孔を通るト
ナー粒子の流れを変調されるよう帯電した粒子を供給す
る手段と、記録媒体をトナー通過孔に対して移動させて
記録媒体を粒子流路中に位置決めする手段から構成され
ている。

【０００８】そして、トナーの飛翔により印字を行う飛
翔型の画像形成装置において、形成画素間に空白がない
ように印字をするためにはトナー通過孔ピッチよりも印
字ドット径を大きく形成する必要がある。

【０００９】そこで、特開平２−７４３５９号公報にお
いては、等しい列間隔及び等しい開口間隔で配置した少
なくとも３列の開口を有する印字ヘッド構造を提供し、
飛翔制御部上に複数のトナー通過孔列が配置された画像
形成装置が提案されている。

【００１０】また、特開平５−１８５６４２号公報にお
いては、従来は支持体の幅方向に横一列に並んだアパチ
ャー列が相対的に移動しながら画像を出力するために
は、一列分同時に画像出力が必要であったところ、用紙
等の記録媒体進行の直交方向に対して、トナーの通過を
制御するトナー通過孔列を斜め方向に配置し、制御電極
駆動周波数と記録媒体搬送速度を同期させることで、ア
パチャーへのシリアルな画像信号により、鮮明な画像出
力の得られる画像形成装置が開示されている。

【００１１】更に、特開平５−３１９４５号公報におい
ては、従来は複数のアパチャーの列と、支持体の進行方
向とのなす角度を同じにすると、製造誤差により僅かに
狂いが生じ、出力するカラー画像にモワレ縞が生じてい
たところ、トナー通過孔列やトナー画像供給手段等を備
える複数の画像形成装置の少なくとも一つを、そのトナ
ー通過孔列と記録媒体進行方向とのなす角度が他の画像
形成部と異なるように配置することで、出力するカラー
画像にモワレ縞の発生するのを防止する画像形成装置が
開示されている。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】トナーの飛翔により印
字を行う上述のような所謂飛翔型の画像形成装置では、
画素に対応した制御電極を用いて印字を行っており、例
えば、解像度を３００ｄｐｉとするには、約８５μｍピ
ッチで形成されたトナー通過孔を用いて、１２０μｍ程
度のドットを形成している。

【００１３】ところが、トナー通過孔内部へのトナー付
着等から実際にはそれ以上に大きいトナー通過孔が求め
られる。また、トナーを制御する制御電極の外径はトナ
ー通過孔径よりも大きくなるため、絶縁基板上のトナー
通過孔及び制御電極形成密度は非常に高くなる。従っ
て、形成画素間に空白がないように印字をするためには
トナー担持体上のトナー層に係る飛翔電界も高密度化
し、隣接するトナー通過孔へ影響を及ぼすこととなる。

【００１４】従って、特開平２−７４３５９号公報のよ
うなトナー通過孔の配列を採用する場合、隣り合ったト
ナー通過孔同士でのトナーの奪い合いが発生する。ま
た、トナーの搬送方向下流側での供給量が不足しがちに
なり、隣接する電極間でのトナーの奪い合いや、トナー
搬送方向上下流間のトナー供給能力の差によって、出力
される画像に濃度ムラが発生するといった問題点があっ
た。このような問題点を解決するためには、所望の解像
度を維持しながら、更にトナー通過孔あるいは制御電極
の形成密度を低下させる必要がある。

【００１５】一方、特開平５−１８５６４２号公報で
は、シリアルな画像信号でもって画像出力を行うため
に、記録媒体進行の直交方向に対して、トナー通過孔列
を斜め方向に配置し、トナー制御電極駆動周波数と記録
媒体進行速度を同期させて、各トナー通過孔からのトナ
ー飛翔をシリアル処理で行っているため、印字速度が低
下するという問題点がある。

【００１６】また、トナー通過孔列を記録媒体進行の直
交方向に対して斜め方向に配置することで、各トナー通
過孔間距離は広くとれ、トナー通過孔及び制御電極の形
成密度は低下できるものの、記録媒体進行方向と同方向
にトナーを供給した場合は、記録媒体進行方向に対する
直交成分の距離は所望の解像度ピッチで一定のため、直
前の印字に使用された隣接しあうトナー通過孔とトナー
搾取領域が重なって、トナーが不足し、濃度ムラが発生
する恐れがある。

【００１７】更に、特開平５−３１９４５号公報では、
モワレ防止を目的とし、複数の画像形成部のうち少なく
とも一つを、そのトナー通過孔列と記録媒体進行方向と
のなす角度が他の画像形成部と異なるように配置してお
り、複数の画像形成部を備えた画像形成装置において各
トナー通過孔列の相対的角度を変化させることが特徴で
あるが、それらの内の少なくとも一つが記録媒体進行方
向と垂直方向をなしている場合もあり、このような場合
には上記特開平２−７４３５９号公報と同様の問題が発
生する。

【００１８】本発明は、上述した従来技術の問題点を鑑
み、トナーの飛翔により印字を行う画像形成装置におい
て、トナー通過孔及び制御電極の形成密度を低下させる
と同時に、隣接するトナー通過孔もしくはトナー供給方
向上下流間の全てのトナー通過孔に対するトナー供給能
力を向上させ、濃度ムラ等のない、高品位の画像を得る
ことができる画像形成装置を提供することを目的とす
る。

【００１９】

【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する顕像剤担
持体と、顕像剤担持体と対向配置され、顕像剤担持体と
の対向位置に顕像剤が通過可能な複数の顕像剤通過孔が
形成された絶縁基板と、該絶縁基板の該顕像剤通過孔の
形成位置毎に配設された制御電極と、該絶縁基板と対向
配置された対向電極と、該制御電極と該対向電極の間の
間隙部に記録媒体を挿通搬送するための記録媒体搬送手
段とを備え、該対向電極に顕像剤と逆極性の電圧を印加
すると共に、該制御電極に画像信号に応じた電圧を印加
することにより選択的に顕像剤通過孔における顕像剤の
通過を制御し、記録媒体搬送手段により記録媒体を該間
隙部に挿通搬送させることで顕像剤像を形成する画像形
成装置において、顕像剤担持体による顕像剤の搬送方向
が顕像剤通過孔列方向に対して直交する方向であり、且
つ記録媒体の進行方向に対して直交する方向と顕像剤通
過孔の列形成方向とのなす角θがθ≠０であることを特
徴とする画像形成装置である。

【００２０】このように構成することで、記録媒体進行
方向に対して直交する方向にトナー通過孔列を配置する
従来の方法（θ＝０）と比較して、飛翔制御部上のトナ
ー通過孔及び制御電極の形成密度は低下し、隣り合うト
ナー通過孔の間隔は（１／ｃｏｓθ）倍に広がり、トナ
ー通過孔列に対して直交する向きにトナーを供給するこ
とで、トナー担持体上のトナー薄層から各トナー通過孔
によって搾取できる搾取領域の幅は（１／ｃｏｓθ）倍
に拡大することから、各トナー通過孔に対して、充分な
トナーを供給できるようになり、結果として常に安定し
た画像濃度が得られると同時に、記録媒体進行方向に沿
った濃度ムラ、画像抜け等のない鮮明な画像が得られ
る。

【００２１】請求項２に記載の発明は、上記顕像剤通過
孔列は記録媒体進行に対して直交する方向に解像度ピッ
チＤで、記録媒体進行方向にＮ列設けられ、各顕像剤通
過孔からの最大顕像剤搾取領域径がＳ１である時、Ｄ×
Ｎ／ｃｏｓθ＞（Ｓ１）なる関係を満足することを特徴
とする請求項１に記載の画像形成装置であり、トナー担
持体上のトナー薄層から各トナー通過孔を通じて搾取さ
れる最大トナー搾取領域径を調査し、その結果に基づき
隣接しあうトナー通過孔の間隔がそれ以上になるように
トナー通過孔を配列することができ、記録媒体進行方向
に沿った濃度ムラ、画像抜け等のない鮮明な画像が常に
得られる。

【００２２】請求項３に記載の発明は、上記顕像剤通過
孔列は記録媒体進行方向に対して直交する方向に解像度
ピッチＤで、記録媒体進行方向にＮ列設けられ、その時
の制御電極外径がＳ２である時、Ｄ×Ｎ／ｃｏｓθ＞
１．２×（Ｓ２）なる関係を満足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、トナー搾取領域
径とトナー搾取領域に影響を及ぼす制御電極外径との関
係から、隣接しあうトナー通過孔を配列することがで
き、記録媒体進行方向に沿った濃度ムラ、画像抜け等の
ない鮮明な画像が常に得られる。

【００２３】

【発明の実施の形態】本発明の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、画像形成の
工程について図３を用いてその概要を説明する。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。

【００２４】図１及び図３のように、本方式によるトナ
ーを用いた画像形成装置は、トナー供給部３のトナーを
飛翔制御部２により画像信号に応じて制御することによ
り記録媒体Ｐにトナー像を形成するものである。

【００２５】印字部１への記録媒体Ｐの搬送方向上流側
には、給紙部４が設けられており、図１及び図３に示す
ように給紙部４は、記録媒体Ｐを収容する記録媒体収容
部４０と、この記録媒体収容部４０から記録媒体Ｐを送
り出すピックアップローラ４１、供給された記録媒体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４２とからなり、給紙ガイド板４３と紙押さえ板
４４により記録媒体Ｐは印字部１に案内される。

【００２６】また、給紙部４は、記録媒体Ｐが供給され
たことを検出する給紙センサ（図示せず）を備えてお
り、上記のピックアップローラ４１及びレジストローラ
４２はコントローラ部６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。

【００２７】そして、印字部１からの記録媒体Ｐの搬送
方向下流側には、印字部１にて記録媒体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記録媒体Ｐに
定着させる定着部５が設けられている。定着部５は、ヒ
ータ５１を内包したヒートローラ５２、圧力ローラ５
３、温度センサ５４から構成され、ヒートローラ５２は
例えば厚さ２ｍｍのアルミニウム管からなる。ヒータ５
１は、例えばハロゲンランプからなり、ヒートローラ５
２に内包されている。圧力ローラ５３は、例えばシリコ
ーン樹脂からなる。

【００２８】互いに対向して設けられた上記ヒートロー
ラ５２及び圧力ローラ５３には記録媒体Ｐを挟持して加
圧できるように、夫々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。

【００２９】温度センサ５４は、ヒートローラ５２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６の図示しない温度制御部で制御され、温
度センサ５４の測定結果に基づくヒートローラ５２の表
面温度に応じてヒータ５１のＯＮ／ＯＦＦ等を制御し、
ヒートローラ５２の表面温度を例えば１５０℃に保持す
る。また、定着部５は記録媒体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。

【００３０】尚、ヒータ５１、ヒートローラ５２、圧力
ローラ５３等の材質やヒートローラは特に限定されるも
のではなく、ヒートローラ５２の表面の温度も特に限定
されるものではない。更に、定着部５は記録媒体Ｐを加
熱定着もしくは加圧することによりトナー像を定着させ
る構成となってもよい。

【００３１】また、図示しないが、定着部５からの記録
媒体Ｐの排出側には、定着部５で処理された記録媒体Ｐ
を機外に排出する排出ローラ、及び排出された記録媒体
Ｐを受ける排出トレイが設けられている。上記のヒート
ローラ５２、圧力ローラ５３、及び排出ローラは、図示
しない駆動装置によって回転駆動される。

【００３２】トナー供給部３は、１色のトナーにつき１
本のトナー担持体３１でトナーを供給する図２（ａ）の
ような構成や、同色のトナーを収容して高解像度を実現
する図２（ｂ）のような構成を採用することができる
が、本発明においてはどちらの構成でもよく、更に例え
ば１色のトナーに対して３本のトナー担持体を対応させ
てもよい。以下の説明では１色のトナーに１本のトナー
担持体を対応させた図２（ａ）について説明を行うが、
図２（ｂ）に示すトナー供給部を用いても基本的な動作
は同じである。

【００３３】図２（ａ）のようにトナー供給部３は、ト
ナーＴが収容されているトナー貯蔵槽３５とトナー貯蔵
槽３５内のトナーＴの片寄りを防ぐとともにトナーＴを
送り出す撹拌ローラ３４と、トナーＴを担持、搬送する
円筒状の担持体（スリーブ）としてのトナー担持体３
１、トナー担持体３１にトナーを供給する第１の供給ロ
ーラ３３、トナーＴに所定の電荷を付与するとともにト
ナー担持体３１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３２から構成される。

【００３４】ドクターブレード３２は、トナー担持体３
１の対向電極１１と向かい合う位置、すなわち飛翔位置
から見てトナー担持体３１の回転方向上流側に、トナー
担持体３１に所定の圧力で接するように設けられてい
る。

【００３５】ここでトナーＴは、例えばスチレンアクリ
ルを主体とする１０μｍ程度の粒子で構成されており、
ドクターブレード３２及び供給ローラ３３近傍での撹
拌、搬送により、マイナス電荷が付与される。尚、トナ
ー担持体３１、ドクターブレード３２、供給ローラ３３
の構成は本発明において、特に限定されるものではな
い。

【００３６】トナー担持体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６０ｍｍ／ｓｅｃで回転する。トナー担持体３
１は表面に数μｍの凹凸が形成されており、トナーＴは
ドクターブレード３２によりトナー担持体３１の凹凸面
に圧接される。これにより、トナー担持体３１は、その
外周面にトナーＴを担持することができるようになって
いる。尚、トナー担持体３１の回転速度は、特に限定さ
れるものではない。

【００３７】図３のように印字部１は、トナ一担持体３
１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
（図４、５、６参照）に所定の電圧を印加することによ
りトナー担持体３１から対向電極１１へのゲート２２の
トナー通過を選択的に制御する。

【００３８】一方、記録媒体Ｐは、図１のように記録材
収容部４０に収納され、コントローラ部６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４２により搬送される。レジストロー
ラ４２により搬送された記録媒体Ｐは、ファン１２によ
って生じる吸引力（図３中の向かって上方向）により対
向電極１１に密着して搬送される。

【００３９】対向電極１１は、トナー担持体３１の外周
面からの距離が例えば１ｍｍとなるように設けられてい
る。また、対向電極１１には、対向電極電圧付与手段６
１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。

【００４０】つまり図５に示しているように、対向電極
１１とトナー担持体３１との間には、対向電極電圧付与
手段６１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ている。尚、対
向電極１１とトナー担持体３１との距離や対向電極１１
に印加される電圧は特に限定されるものではなく、種々
の値に設定されうる。

【００４１】また、コントローラ部６は、対向電極電圧
付与手段６１、制御電極電圧付与手段６２のほかに、図
示されない画像形成装置全体を制御する主制御部と、得
られた画像データを印刷すべき画像データの形式に変換
する図示されない画像処理部と、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
像データを飛翔制御部２に与えるべき画像データに変換
する画像形成制御ユニツト６３等で構成され、これらの
動作は図示されないＣＰＵやシフトレジスタ等の集積回
路により制御される。また画像処理についてもハードウ
ェアやソフトウェア、及びそれらを組み合わせたもので
実現可能であることはいうまでもない。

【００４２】上記の飛翔制御部２は、対向電極１１と平
行をなして並設され、且つ対向電極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１
１方向へのトナーが通過可能な構造となっている。そし
て、このゲート２２を囲むように設けられた制御電極２
３に印加される電位により、トナー担持体３１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。

【００４３】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１００μｍ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。
図４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を配した構成となってい
る。

【００４４】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
（絶縁基板）２５には、ゲート２２が形成されている。
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１６
０μｍに形成されており、トナー担持体３１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。

【００４５】尚、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の材質や厚さ等も種々の値を設定できる。

【００４６】上記制御電極２３は、図６に示すように給
電線２４を介して制御電極電圧付与手段６２に電気的に
接続されている。また制御電極２３は絶縁性基材の上に
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１１との絶縁が確保されている。

【００４７】図５において飛翔制御部２の制御電極２３
には、制御電極電圧付与手段６２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
電圧付与手段６２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電位と略す）には例えば３００Ｖ
を印加し、通過させない場合（以後ＯＦＦ電位と略す）
には例えば０Ｖを印加するようになっている。尚、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通過後のトナー流整流等の目的
で適時配される。

【００４８】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との対向面側に記録媒体Ｐを配すると、記録
媒体Ｐの表面に画像信号に応じたトナー像が形成され
る。尚、制御電極電圧付与手段６２は、コントローラ部
６の画像形成制御ユニット６３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。

【００４９】尚、本実施例では記録媒体Ｐの吸着手段と
してファン１２により吸着を行っているが、静電吸着や
粘着材を用いてもよい。また、記録材搬送ベルトを中間
転写ベルトに置き換えて、一旦、中間転写ベルトにトナ
ー像を形成した後に紙等に転写してもよい。

【００５０】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
能なほかにディ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。

【００５１】先ず、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６に送られると、
コントローラ部６では、画像信号をプリント開始信号や
記録媒体サイズ等の制御信号と画像データに分離し、先
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（図１参照）、記録媒体収容部４０に収容され
ている記録媒体Ｐをレジストローラ４２に当接するまで
送り出す。尚、この時記録媒体収容部４０に設けられた
記録媒体の収容の有無を検知する記録媒体検知センサ
（図示されない）により、記録媒体Ｐがあることが確認
された上でピックアップローラ４１の動作が始まる。

【００５２】次に図３のようにレジストローラ４２の等
速回転が始まり記録媒体Ｐは一定速度で、ファン１２に
よって生じる吸引力により図中上方向、即ち対向電極１
１に沿うようにして搬送される。レジストローラ４２の
回転動作の開始に同期してコントローラ部６の画像形成
制御ユニット６３で画像信号の処理が開始されるが、記
録媒体Ｐはレジストローラ４２に当接した状態から搬送
されるので、記録媒体Ｐの先端からの画像形成位置は画
像形成制御ユニット６３内で計算され記録媒体Ｐの所定
の位置に印字を行うことができる。

【００５３】（本発明の第１の実施例）次に第１の実施
例として、図２（ａ）に示すトナー供給部３に、図６に
示す飛翔制御部２を取り付けたプリンタの場合について
説明する。図２（ａ）において飛翔制御部２は一体の絶
縁基板２５上に形成され、トナー供給部３のトナー担持
体３１に対応するように電極取付台２１に取り付けられ
る。

【００５４】飛翔制御部２は図６に示しているように、
記録媒体進行方向に対して直交する方向に１／３００イ
ンチ（８５μｍ）間隔でゲート２２となる開口部が設け
られ２ａ−１、２ａ−２、・・・、２ａ−２５６０のよ
うに配置される。ここで、ゲート２２が形成された飛翔
制御部２は記録媒体進行方向に直交する方向に対してθ
（θ≠０）だけ傾けて設置されているため、ゲート２２
の列方向も記録媒体進行方向の直交する方向に対してθ
だけ傾いて整列している。

【００５５】更に図１１に示すようにトナー担持体３１
もゲート２２の列方向に準ずる形でθだけ傾けて設置さ
れ、常にゲート２２の列方向に対して直交する方向にト
ナーが供給されるようになっている。このように、ゲー
ト２２の列及びトナー担持体３１を配置することで、図
７に示した従来の設置方法（θ＝０）に対して、隣接す
る各ゲート間隔は（１／ｃｏｓθ）倍になり、一つのゲ
ート２２に対するトナーの最大採取領域の幅も（１／ｃ
ｏｓθ）倍になる。

【００５６】例えば、傾きを６０度（θ＝６０゜）とし
た場合では、従来と比較して一つのゲート２２に対する
トナーの最大採取領域幅は２倍になり、各ゲート２２に
充分なトナーを供給できる。このようにゲート２２が形
成された飛翔制御部２を記録媒体進行方向に直交する方
向に対してθ（θ≠０）だけ傾けると同時に、トナー担
持体３１もゲート２２の列方向に準ずる形でθだけ傾け
て設置し、ゲート２２の列に対して常に直交になるよう
にトナーを供給することで、各ゲート２２に対するトナ
ーの最大供給能力は（１／ｃｏｓθ）倍になり、各ゲー
ト２２に対して充分なトナーを安定して供給する結果、
記録媒体進行方向に沿った画像濃度ムラのない鮮明な画
像が得られた。

【００５７】（本発明の第２の実施例）図７に示す３０
０ｄｐｉ用のゲート配列構造を有した従来の飛翔制御部
は、記録媒体進行方向にゲート２２が２列並び、同一列
における隣接するゲート間隔は１７０μｍである。この
時、各ゲート２２を通じてトナー担持体３１表面から採
取されたのトナー搾取領域径を調査したところ、最大１
９０μｍでトナー担持体上のトナー搾取エリアは図８の
通り重なり合っていた。

【００５８】また、得られた画像には、記録媒体進行方
向に沿って、白筋上の画像抜けや濃度ムラが顕著に見ら
れた。これは隣接するゲート２２間でトナーの奪い合い
が起こり、ゲート２２毎のトナー供給ムラが発生したた
めである。

【００５９】そこで、図６において隣接するゲート２２
の間隔（８５μｍ×２＝１７０μｍ）がトナー担持体か
らのトナー搾取領域径Ｓ１（Ｓ＝１９０μｍ）以上にな
るように、記録媒体進行方向に対して直交する方向に飛
翔制御部２及びトナー担持体３１をθだけ傾けて配置す
ると同時に、ゲート２２の列に対して直交する方向にト
ナーを供給するようにした。

【００６０】トナー搾取領域が重ならないような傾きθ
は、所望の解像度ピッチをＤ、ゲート列数をＮとした場
合、 Ｄ×Ｎ／ｃｏｓθ＞（Ｓ１） より求められ、この条件式を満たす最小の傾きθは２７
度であった。

【００６１】このように各ゲート２２によってトナー担
持体３１から搾取されるトナー搾取領域径が既知の値
（１９０μｍ）である場合、ゲート配列２列で３００ｄ
ｐｉの印字を行うには、記録媒体進行方向に対して直交
する方向から２７度だけ傾けてゲート２２の配列を設け
て、ゲート２２の配列に対して直交する方向にトナーを
供給することで、記録媒体進行方向に沿った濃度ムラの
ない鮮明な画像が得られた。

【００６２】（本発明の第３の実施例）図９はトナーを
スイッチングする制御電極外径とトナー搾取領域径との
関係を示したグラフであり、トナー担持体３１からのト
ナーの搾取領域径は制御電極外径の１．２倍以下であっ
た。そこで、第２の実施例において制御電極外径をＳ２
とした時、 Ｄ×Ｎ／ｃｏｓθ＞１．２×（Ｓ２） を満たすように記録媒体進行方向に対して直交する方向
からθだけ傾けてゲート２２の配列を設けて、ゲート２
２の配列に対して直交する方向にトナーを供給すること
で、トナー担持体３１上のトナー搾取領域は図１１のよ
うに重なることがなく、記録媒体進行方向に沿った濃度
ムラのない鮮明な画像が得られた。

【００６３】（本発明の第４の実施例）解像度を３００
ｄｐｉとした場合、記録媒体進行方向に対して直交する
方向に１／３００インチ（８５μｍ）間隔でゲート２２
となる開口部が設けられるが、実際の印字ドット径は最
小ゲート間隔（８５μｍ）×２の（１／√２）倍にあた
る１２０μｍ程度必要である。最小ゲート間隔よりゲー
ト２２内径の方が大きいため、普通ゲート列は複数形成
される。

【００６４】そこで、図１０に示すように記録媒体進行
方向に対して直交する方向からθだけ傾けてゲート２２
を配列する際に、ゲート２２を記録媒体進行方向に対し
て直交する方向に所望の解像度ピッチで形成すると同時
に、トナー供給方向の直交方向に対しても等ピッチ間隔
で形成した。

【００６５】更に、ゲート２２の配列に対して直交する
方向にトナー担持体３１でトナー供給した。但し、この
時のθの値は、少なくとも第２若しくは第３の実施例を
満たしている。

【００６６】このようにトナー供給方向に対して直交す
る方向にも等ピッチで各ゲート２２を形成することで、
トナー担持体３１上のトナーを均一に使用でき、記録媒
体進行方向に沿った濃度ムラのない鮮明な画像が得られ
た。

【００６７】（本発明の第５の実施例）図１２、１３の
ように図２（ａ）に示すトナー供給部３に図６に示す飛
翔制御部を設けて、厚さ５０μｍのポリイミドシートで
形成された中間転写ベルト１３の進行方向と直交する方
向からθだけ傾けて中間転写ベルト１３の移動方向に順
に並べて設置し、中間転写ベルト１３の移動方向上流側
から順にイエロー、マゼンタ、シアン、黒のトナーを入
れ、中間転写ベルト１３上に各色のトナー像を順次形成
し定着部５において最終記録媒体としてコピー用の普通
紙記上に中間転写ベルト１３上のトナー像を溶融しつつ
転写したところ、記録媒体Ｐ上に３色及び黒からなる合
成色の画像が形成された。得られた画像は記録媒体進行
方向に濃度ムラのない鮮明なカラー画像であった。

【００６８】尚、本実施例では記録媒体Ｐとして、中間
転写ベルト１３にトナー像を形成した後に、最終記録媒
体であるところの紙（普通紙）に転写を行う構成とした
が、図１に示す形態の画像形成装置のように、中間転写
ベルト１３のかわりに直接紙を搬送して印字を行うよう
な構成にしてもよい。

【００６９】

【発明の効果】請求項１に記載の発明によれば、記録媒
体進行方向に対して直交する方向とトナー通過孔列方向
とのなす角θをθ≠０とすると同時に、トナー通過孔列
方向に対して直交する方向にトナー担持体でトナーを供
給したので、記録媒体進行方向に対して直交する方向に
トナー通過孔列を配置する従来の方法（θ＝０）と比較
して、飛翔制御部上のトナー通過孔及び制御電極の形成
密度は低下し、隣り合うトナー通過孔の間隔は（１／ｃ
ｏｓθ）倍に広がる。

【００７０】従ってそのような飛翔制御部を用いて、ト
ナー通過孔列に対して直交する向きにトナーを供給する
ことにより、トナー担持体上のトナー薄層から各トナー
通過孔によって搾取できる搾取領域の幅は（１／ｃｏｓ
θ）倍に拡大するため、各トナー通過孔に対して、充分
なトナーを供給できるようになり、常に安定した画像濃
度が得られると同時に、記録媒体進行方向に沿った濃度
ムラ、画像抜け等のない鮮明な画像が得られるという効
果が得られる。

【００７１】請求項２に記載の発明によれば、トナー担
持体上のトナー薄層から各トナー通過孔を通じて搾取さ
れる最大トナー搾取領域径を調査し、その結果に基づき
隣接しあうトナー通過孔の間隔がそれ以上になるように
トナー通過孔を配列することにより、記録媒体進行方向
に沿った濃度ムラ、画像抜け等のない鮮明な画像が常に
得られるという効果が得られる。

【００７２】請求項３に記載の発明によれば、トナー搾
取領域径とトナー搾取領域に影響を及ぼす制御電極外径
との関係から、隣接しあうトナー通過孔を配列すること
で、記録媒体進行方向に沿った濃度ムラ、画像抜け等の
ない鮮明な画像が常に得られるという効果が得られる。

【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の断面図
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
であり、（ａ）はトナー担持体と供給ローラ、ドクター
ブレードが単一の場合、（ｂ）が二つの場合を表す。

【図３】本発明の実施形態に係る印字部付近の断面図で
ある。

【図４】本発明の実施形態に係る飛翔制御部の斜視図で
ある。

【図５】本発明の実施形態に係る画像形成装置の飛翔制
御の説明図である。

【図６】本発明の実施形態に係る飛翔制御部をトナー供
給部から見た上面図である。

【図７】従来技術に係る飛翔制御部をトナー供給部から
見た上面図である。

【図８】従来技術に係るトナー担持体上のトナー搾取領
域を表す図である。

【図９】本発明の実施形態に係る制御電極外径とトナー
搾取領域径の関係を表す図である。

【図１０】本発明の実施形態に係る飛翔制御部をトナー
供給部から見た上面図である。

【図１１】本発明の実施形態に係るトナー担持体上のト
ナー搾取領域を表す図である。

【図１２】本発明の実施形態に係るカラー画像形成装置
の断面図である。

【図１３】本発明の実施形態に係るカラー画像形成装置
の飛翔制御部をトナー供給部から見た上面図である。

【符号の説明】

１ 印字部 ２、２ａ、２ｂ 飛翔制御部 ３ トナー供給部 ４ 給紙部 ５ 定着部 ６ コントローラ部 １１ 対向電極 １２ ファン １３ 中間転写ベルト ２１ 電極取付台 ２２ ゲート（顕像剤通過孔） ２３ 制御電極 ２４ 給電線 ２５ ベース基板（絶縁基板） ２６ レンズ電極 ３１、３１ａ、３１ｂ トナ一担持体（顕像剤担持体） ３２ ドクターブレード ３３ 供給ローラ ３４ 撹拌ローラ ３５ トナー貯蔵槽 ４０ 記録材（記録媒体）収容部 ４１ ピックアップローラ（記録媒体搬送手段） ４２ レジストローラ（記録媒体搬送手段） ４３ 給紙ガイド板（記録媒体搬送手段） ４４ 紙押さえ板（記録媒体搬送手段） ５１ ヒータ ５２ ヒートローラ ５３ 圧力ローラ ５４ 温度センサ ６１ 対向電極電圧付与手段 ６２ 制御電極電圧付与手段 ６３ 画像形成制御ユニット

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す
   る顕像剤担持体と、顕像剤担持体と対向配置され、顕像
   剤担持体との対向位置に顕像剤が通過可能な複数の顕像
   剤通過孔が形成された絶縁基板と、該絶縁基板の該顕像
   剤通過孔の形成位置毎に配設された制御電極と、該絶縁
   基板と対向配置された対向電極と、該制御電極と該対向
   電極の間の間隙部に記録媒体を挿通搬送するための記録
   媒体搬送手段とを備え、該対向電極に顕像剤と逆極性の
   電圧を印加すると共に、該制御電極に画像信号に応じた
   電圧を印加することにより選択的に顕像剤通過孔におけ
   る顕像剤の通過を制御し、記録媒体搬送手段により記録
   媒体を該間隙部に挿通搬送させることで顕像剤像を形成
   する画像形成装置において、 顕像剤担持体による顕像剤の搬送方向が顕像剤通過孔列
   方向に対して直交する方向であり、且つ記録媒体の進行
   方向に対して直交する方向と顕像剤通過孔の列形成方向
   とのなす角θがθ≠０であることを特徴とする画像形成
   装置。
2. 【請求項２】 上記顕像剤通過孔列は記録媒体の進行方
   向に対して直交する方向に解像度ピッチＤで、記録媒体
   進行方向にＮ列設けられ、各顕像剤通過孔からの最大顕
   像剤搾取領域径がＳ１である時、 Ｄ×Ｎ／ｃｏｓθ＞（Ｓ１） なる関係を満足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】 上記顕像剤通過孔列は記録媒体の進行方
   向に対して直交する方向に解像度ピッチＤで、記録媒体
   進行方向にＮ列設けられ、その時の制御電極外径がＳ２
   である時、 Ｄ×Ｎ／ｃｏｓθ＞１．２×（Ｓ２） なる関係を満足することを特徴とする請求項１に記載の
   画像形成装置。