JPH11301010A - 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、電極表面の顕
像剤付着、非印字部からの顕像剤漏れを防止し、画像信
号に忠実に顕像剤の飛翔を制御することで、良好な画素
および画像を形成する。 【解決手段】 顕像剤担持体３１に対向配置され顕像剤
が通過可能なゲート２２、ゲート２２を共有する顕像剤
担持体３１に近い側の第１の制御電極２３と、第１の制
御電極２３と絶縁層を介して対向電極側の第２の制御電
極群２６とからなる制御電極２、制御電極２に対向配置
され顕像剤と逆極性の電圧印加が可能な対向電極１１、
制御電極２に顕像剤が通過する電圧を印加する制御電極
電圧印加手段７２、７３を含む画像形成装置において、
制御電極電圧印加手段７２、７３が第１の制御電極２３
に印加する顕像剤通過電圧波形が、１画素形成時間（３
００μＳ）内において複数のＯＮ電位とＯＦＦ電位が６
０μＳ毎に交互に印加される。

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
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、トナー等の顕像剤を記録媒
体上へ飛翔させることにより画像を形成する画像形成装
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、感光体に照射して静電像を感光体上に形成
し、トナーで現像するところの所謂電子写真方式が多く
用いられてきたが、近年、コンピューター等による急速
なディジタル化が進み、インクやトナー等の顕像剤を直
接飛翔させる飛翔型の画像形成装置（以後飛翔型画像形
成装置と略す）が提案されている。

【０００３】また顕像剤としてトナーを用い、トナーを
直接飛翔させる飛翔型の画像形成装置においては、電子
写真方式と同等のトナーによる高品位の印字が実現で
き、更に、光学書込系や感光体などが不要となることか
ら、これまで数々の方式が提案されてきている。

【０００４】例えば、特公平６−３０９０１号公報にお
いては、中間記録媒体や静電像を光学的に発生する装置
を不要にし、使用トナー量の効率を向上させて製造費や
稼動コストを低減させることを目的として、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、特開平６−２２７０２１号公報にお
いては、１画素形成時に印加するトナー通過電圧波形を
複数のパルスから形成することで、制御電極へのトナー
堆積を防止し安定した画像を得る記録装置が開示されて
いる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上述の通り、特公平１
−３０９０１号公報においては、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おり、従
来の電子写真方式の画像形成装置では必要であった中間
記録媒体や静電像を光学的に発生する装置を不要にする
ことができ、使用トナー量の効率を向上させて製造費や
稼動コストを低減させることができるという点で有効な
ものである。

【０００７】しかしながら、同公報に代表される従来の
飛翔型画像形成装置においては、画像信号に応じたトナ
ーの飛翔制御を実現する方法として、互いに直交する電
極によって形成される電界によりトナーの飛翔を制御す
る方法が採られており、このような方法においては、直
交する両方の電極が非印字となるＯＦＦ電位の他に、ど
ちらか片方がＯＦＦ電位となる場合においてもトナー飛
翔の完全な遮断が求められる。

【０００８】ところが、これら飛翔型画像形成装置にお
いては、トナーを遮断するための電界と印字飛翔時との
電界の差が小さく、どちらか片方がＯＦＦ電位となる場
合においても、トナーが漏れだし、記録材上の非印字領
域にトナーが付着し、画質を低下させるという問題点が
あった。

【０００９】また、トナー担持体上から１画素形成時間
内において単独パルス波形の飛翔電界にてトナーを飛翔
させる場合、トナーが凝集塊状態でゲート（顕像剤通過
孔）中に進入しやすく、その中には、逆もしくは弱帯電
トナーも含まれており、これらの逆もしくは弱帯電トナ
ーはゲートを通過後、記録材（記録媒体）上に完全に転
写されず、画像を乱したり、飛翔制御部の対向電極面側
に堆積したりする恐れがあった。

【００１０】更に、飛翔制御部の対向電極面側に堆積し
たトナーは、記録材表面を直接汚染したり、飛翔電界に
悪影響を及ぼし、トナービームを偏向させ、画質劣化を
招いていたことから、飛翔制御部の対向電極側をクリー
ニングする機構を新たに設ける必要があるという問題点
があった。

【００１１】一方、特開平６−２２７０２１号公報で
は、１画素形成するためのトナー通過電圧波形を複数パ
ルスから形成された波形とすることで、トナー通過電圧
印加中の制御電極に堆積したトナーをトナー通過電圧Ｏ
ＦＦ時に対向電極方向に飛翔、記録材に付着させること
で、制御電極へのトナーの堆積、ゲート目詰まり防止を
図っている。

【００１２】しかしながら、制御電極およびその近傍に
付着、堆積するトナーは、必ずしも所望の極性を有した
トナーだけではなく、それら全てのトナーをトナー通過
電圧ＯＦＦ時に対向電極方向に飛翔、記録材に付着させ
ることは困難なため、画質劣化を解消するには至らない
という問題点があった。

【００１３】本発明は、上述した従来技術の問題点に鑑
みなされたものであり、その目的とするところは、飛翔
型画像形成装置において画像信号に忠実に顕像剤の飛翔
を制御すると同時に飛翔制御部への顕像剤付着を防止す
ることで良好な画素および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。

【００１４】

【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回動可能
な顕像剤担持体と、該顕像剤担持体と所定の間隙をもっ
て対向配置され、該顕像剤担持体上の顕像剤粒子が通過
可能な複数の顕像剤通過孔を含む制御手段と、該制御手
段に対し該顕像剤担持体とは反対側に対向配置され、顕
像剤の帯電極性と逆極性の電圧印加が可能な対向電極
と、該制御手段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、該制御
手段は、１つの顕像剤通過孔に対して少なくとも２層の
電極で構成され、且つ２層の電極は１つの顕像剤通過孔
を共有する該顕像剤担持体に近い側に配された第１の制
御電極群と、該第１の制御電極群と絶縁層を介して該対
向電極側に配された第２の制御電極群とから構成され、
該第１、第２の制御電極群に対し画像信号に応じて選択
的に顕像剤通過電圧を印加する制御電極電圧印加手段を
含み、該制御電極電圧印加手段が第１、第２制御電極群
に対し所定の顕像剤通過電圧を選択的に印加することに
より、顕像剤通過孔における顕像剤の通過を制御し、該
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、該制御電極電圧印加手段が該第１の制御電極に印加
する顕像剤通過電圧波形は、１画素形成時間内において
複数のＯＮ電位とＯＦＦ電位が交互に印加されるもので
あることを特徴とする画像形成装置である。

【００１５】従って、顕像剤担持体と飛翔制御部の顕像
剤担持体側表面の間で顕像剤をにおける個々の粒子が分
散されたもの（所謂クラウド状態）にして、トナー粒子
を十分に分散させた形態にすることができ、第２の制御
電極にＯＮ電圧を印加し、記録材上に顕像剤を飛翔させ
る場合、正規な帯電量を有する顕像剤のみが顕像剤通過
孔を通過し記録材上に到達する一方、逆帯電や弱帯電の
顕像剤は、顕像剤通過孔を通過することはなく、一旦顕
像剤通過孔を通過した逆帯電や弱帯電顕像剤が記録材上
に保持されずに、飛翔制御部上に付着することを効果的
に防止できる。そして、記録材表面を直接汚染したり、
顕像剤ビームの偏向による画像の乱れは解消され、鮮明
な画像が得られ、更に新たにクリーニング機構を設置す
る必要もなくなる。

【００１６】請求項２に記載の発明は、請求項１におい
て、上記第１の制御電極群に印加する顕像剤通過電圧波
形が１画素形成時間内において複数のＯＮ電位とＯＦＦ
電位から構成され、そのＯＮ電位印加周期又はＯＮ電位
の１パルス当たりの印加時間は、上記第２の制御電極へ
の印加電圧がＯＦＦ電位の時、それぞれ顕像剤が顕像剤
通過孔に進入を開始する周期又は時間より短いことを特
徴とするので、１画素形成時間終了後、第１の制御電極
への印加電圧がＯＦＦ電圧、第２の制御電極がＯＮ電圧
に切り替わっても、顕像剤が顕像剤通過孔を通過して記
録材上まで飛翔することはなく、画像信号に忠実な鮮明
な画像が得られる。

【００１７】請求項３に記載の発明は、請求項１乃至３
において、上記制御電極電圧印加手段は、非印字状態と
するために上記第１、第２の制御電極群に対し所定電圧
を印加し、上記顕像剤担持体上の顕像剤を前もって第１
の制御電極群の方向へ飛翔させ該第１の制御電極群上に
担持させると共に、印字状態とするために上記第１、第
２の制御電極群に対し所定電圧を印加し、該第１の制御
電極群上の該顕像剤の飛翔を制御して画像形成すること
を特徴とするので、印字に使用される顕像剤は個々の粒
子が分散されたものであり、それらの帯電極性は揃って
おり、飛翔制御部上に顕像剤が堆積することはなく、記
録材を汚したり、顕像剤ビームを曲げたりすることで、
画質を劣化させることがなくなる。

【００１８】

【発明の実施の形態】本実施例に係る現像方法を用いた
飛翔型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２、図３および図８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良く、更にトナー
以外のインク等からなる他の顕像剤を採用しても良く、
本願の趣旨から逸脱しない範囲で各種の応用が可能であ
ることはいうまでもない。更に、単色現像の場合のみを
例示しているが、本実施形態に則って、複数色の現像部
を装置内に配設することも可能であり、更に記録媒体が
記録用紙の場合について記載しているが、例えば複数色
を現像するために、中間転写体に顕像剤を飛翔させても
良く、また単色の場合であっても、用紙以外の材料に顕
像材を飛翔させても良く、何れの場合も本願特有の効
果、作用を奏することができる。

【００２０】図２および図３に示しているように、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材Ｐ上にトナー像を形成するもので
ある。

【００２１】印字部１への記録材Ｐの搬送方向上流側に
は、給紙部４が設けられている。給紙部４は、記録材Ｐ
を収容する記録材収容部４０と、この記録材収容部４０
から記録材Ｐを送り出すピックアップローラ４１、供給
された記録材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４２とからなり、給紙ガイド板４
３と紙押さえ板４４により印字部１に案内される。

【００２２】また、給紙部４は、記録材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およびレジストローラ４
２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。

【００２３】また、印字部１からの記録材Ｐの搬送方向
下流側には、印字部１にて記録材Ｐ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記録材Ｐに定着さ
せる定着部６が設けられている。定着部６は、ヒータ６
１を内包したヒートローラ６２、圧力ローラ６３、温度
センサ６４から構成される。

【００２４】ヒートローラ６２は例えば厚さ２ｍｍのア
ルミニウム管、ヒータ６１は例えばハロゲンランプから
構成され、ヒータ６１はヒートローラ６２に内包されて
いる。

【００２５】圧力ローラ６３は例えばシリコーン樹脂か
らなり、互いに対向して設けられた上記ヒートローラ６
２および圧力ローラ６３には記録材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。

【００２６】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のものであり、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。ま
た、定着部６は記録材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。

【００２７】尚、ヒータ６１、ヒートローラ６２、圧力
ローラ６３等の材質は特に限定されるものではなく、ヒ
ートローラ６２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６は記録材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
良い。

【００２８】また、図示しないが、定着部６からの記録
材Ｐの排出側には、定着部６で処理された記録材Ｐを機
外に排出する排出ローラ、および排出された記録材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６２、圧力ローラ６３、および排出ローラは、図示し
ない駆動装置によって回転駆動される。

【００２９】トナー供給部３は、図２のように、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、搬送する円筒状の担持
体（スリーブ）としてのトナー担持体３１、トナー担持
体３１上のトナーＴをトナー担持体３１より回収する回
収部材３６、トナー担持体３１にトナーを供給する供給
ローラ３３、トナーＴに所定の電荷を付与すると共にト
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からなる。

【００３０】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、即ち飛翔位置から
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。
尚、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、ドクターブレード３２およ
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。

【００３１】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、図中の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の表面には数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、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
なく、製品仕様によって各種値を設定すれば良い。

【００３２】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および対向電極１１から構成さ
れ、図４から図６に示すように、画像信号に応じて第１
の制御電極２３と第２の制御電極２６に対し所定の電圧
を印加することにより、ゲート２２を通過してトナー担
持体３１から対向電極１１へ到達するトナーの飛翔を選
択的に制御することができる。

【００３３】一方、記録材Ｐは、記録材収容部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
送された記録材Ｐは、給紙ガイド板４３と紙押さえ板４
４により対向電極１１に密着して搬送される。

【００３４】そして対向電極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
れており、対向電極１１には、対向電極電圧印加手段７
１により、例えば印字動作時において２ｋＶの高圧電圧
が印加されている。

【００３５】つまり、対向電極１１とトナー担持体３１
との間には、対向電極電圧印加手段７１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との距離は、特に限定されるものではなく、対向
電極１１に印加される電圧も特に限定されるものではな
い。

【００３６】また、コントローラ部７は、図８に示すよ
うに対向電極電圧印加手段７１、第１の制御電極電圧印
加手段７２、第２の制御電極電圧印加手段７３の他に、
画像形成装置全体を制御する図示しない主制御部と、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
する図示しない画像処理部と、変換された該画像データ
を記憶する図示しない画像メモリと、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７４等を備えてい
る。

【００３７】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、電極基
板２５内に絶縁層を介して積層されている第１の制御電
極２３・・・と第２の制御電極２６・・・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。

【００３８】上記の電極基板２５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。
そして図４、および図５に示すように、第１の制御電極
２３・・・と第２の制御電極２６・・・は互いに直交す
るように配されており、それぞれの制御電極の交差部に
おいてトナーＴの通過が可能なゲート２２を有する。
尚、図６に示すように第１の制御電極２３・・・と第２
の制御電極２６・・・は絶縁層を介して積層するように
配置されている。

【００３９】絶縁層は、例えばポリイミド樹脂からな
り、厚さ２５μｍに形成されており、絶縁層の両側に厚
さ１８μｍの銅箔の制御電極パターンが形成される。更
に、銅箔の制御電極パターンを保護するために第１の制
御電極２３・・・と接続される給電線２４・・・およ
び、第２の制御電極２６・・・と接続される給電線２７
・・・のパターンの上には２０μｍのエポキシ層が形成
される。また、電極基板２５には、第１の制御電極２３
・・・と第２の制御電極２６・・・が交差する位置にそ
れぞれの電極パターンを貫通するように所定の配列でゲ
ート２２…となるべき孔が形成されている。

【００４０】第１の制御電極２３は、例えば記録材Ｐの
進行方向に対して直交する角度で設けられており、絶縁
層を挟んで記録材Ｐの進行方向に対して所定の角度で傾
けて並列して設けられた第２の制御電極２６と交差する
位置にそれぞれの電極パターンを貫通するようにゲート
２２・・・を形成する１８０μｍの開口部が開けられて
いる。

【００４１】第１の制御電極２３には３００μｍの電極
径が形成され、第２の制御電極２６には第１の制御電極
２３より小さい２３０μｍの電極径が形成されている。
尚、ゲート２２の開口部より第１の制御電極２３、およ
び第２の制御電極２６の電極径が大きいことから両方の
電極は開口部において完全に絶縁される。また、第１の
制御電極２３および第２の制御電極２６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く、第１の
制御電極２３および第２の制御電極２６には開口部が設
けられているが、この開口部径やゲート２２・・・の大
きさ、絶縁層および制御電極の材質や厚さ等は、特に限
定されるものではない。

【００４２】上記第１の制御電極２３は、給電線２４を
介して第１の制御電極電圧印加手段７２に電気的に接続
されており、第２の制御電極２６は給電線２７を介して
第２の制御電極電圧印加手段７３に電気的に接続されて
いる。これら、第１の制御電極２３・・・および第２の
制御電極２６・・・は絶縁性基材の上に配設され、これ
により第１の制御電極２３・・・同士の絶縁性、給電線
２４・・・同士の絶縁性、第２の制御電極２６・・・同
士の絶縁性、給電線２７・・・同士の絶縁性、第１の制
御電極２３・・・と第２の制御電極２６・・・との絶縁
性、および、上記トナー担持体３１や対向電極１１との
絶縁が確保されている。

【００４３】図８に示しているように、飛翔制御部２の
第１の制御電極２３・・・および、第２の制御電極２６
には、第１の制御電極電圧印加手段７２および第２の制
御電極電圧印加手段７３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、トナー担持体３
１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）には例えば第１の制御電
極２３に３５０Ｖ、第２の制御電極２６のに３００Ｖを
印加し、通過させない場合（以後ＯＦＦ電位）には例え
ば両方もしくはどちらか一方の制御電極に０Ｖを印加す
るようになっている。尚、ＯＮ電位、ＯＦＦ電位の値は
電極形状やその他の条件に応じて第１の制御電圧と第２
の制御電圧について適宜設定される。

【００４４】このように、第１の制御電極２３・・・と
第２の制御電極２６・・・への付与電位を画像信号に応
じて制御し、対向電極１１におけるトナー担持体３１と
の対向面側に記録材Ｐを配すると、記録材Ｐの表面に画
像信号に応じたトナー像が形成される。尚、第１の制御
電極電圧印加手段７２および、第２の制御電極電圧印加
手段７３は、コントローラ部７の画像形成制御ユニット
７４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。

【００４５】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
能な他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の飛翔型画像形成装置に本発
明を適用させた場合の説明である。

【００４６】（本発明の第１の実施形態）先ず、例えば
図示されないホストコンピューター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記録材サイズ等の制御信
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、記録材収容部４
０に収容されている記録材Ｐをレジストローラ４２に当
接するまで送り出す。尚、この時記録材収容部４０に設
けられた記録材の収容の有無を検知する記録材検知セン
サ（図示されない）により、記録材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。

【００４７】次にレジストローラ４２の等速回転が始ま
り記録材Ｐは一定速度で給紙ガイド板４３上を紙押さえ
板４４で給紙ガイド板４３に押しつけられながら対向電
極１１に搬送される。そしてレジストローラ４２の回転
動作の開始に同期してコントローラ部７の画像形成制御
ユニット７４で画像信号の処理が開始されるが、記録材
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７４内で計算され記録材Ｐの所定の位置に印
字を行うことができる。

【００４８】次に飛翔制御部での動作について図２、図
３及び図８により説明する。ドクターブレード３２と供
給ローラ３３での撹拌、摺擦により所定の極性（本実施
形態では負極性）に帯電されたトナーＴは、トナー担持
体３１の回転により飛翔制御部２のゲート２２・・・に
対向する位置に搬送される。ここで第１の制御電極２３
側、第２の制御電極２６側の両電極にＯＮの電圧が印加
されると、トナーがトナー担持体３１から離れる電界が
形成され、対向電極１１に印加された電圧の影響によ
り、対向電極１１上を移動する記録材Ｐ上にトナーが飛
翔させたられ、所定のトナー像が形成される。

【００４９】図９は従来技術において、１画素形成時に
おける第１の制御電極２３へのＯＮ電圧印加波形を示し
たものであり、ＯＮ電圧は単独パルスで構成される。こ
こで例えば１パルス印加する時間は例えば３００μｓｅ
ｃであり、第１の制御電極２３のＯＮ電圧とＯＦＦ電圧
はそれぞれ３５０Ｖと０Ｖ、第２の制御電極２６のＯＮ
電圧とＯＦＦ電圧はそれぞれ３００Ｖと０Ｖである。

【００５０】また、トナー担持体３１には、５０Ｖのバ
イアス電圧を印加しており、図１１の（ａ）から（ｄ）
は第１の制御電極２３への印加電圧波形が単独パルスで
構成されたことを表すものである。

【００５１】図１１（ａ）は第１の制御電極２３上にＯ
ＦＦ電圧が印加されている状態を表しており、トナー担
持体３１上に形成されたトナー層中には、逆帯電トナー
（この場合は正極性）や弱帯電トナーも含まれている。
また図１１（ｂ）は、画像データに基づき、第１の制御
電極２３、第２の制御電極２６にＯＮ電圧が印加された
状態を示している。そして第１の制御電極２３に印加す
る電圧波形が単独パルスのみで構成された場合、トナー
担持体３１上のトナーはある程度凝集した状態で、逆帯
電トナーや弱帯電トナーを包括しながらゲート２２へと
進入する（図１１（ｃ））。

【００５２】このように凝集したトナーは、ゲート２２
の出口近傍もしくは、記録材Ｐとの衝突等により砕か
れ、その後、逆帯電トナーや弱帯電トナーは電界や記録
材との衝突により飛翔制御部２方向に働く力を受けて、
最終的に制御電極部２の対向電極１１側の面に堆積する
（図１１（ｄ））。このように飛翔制御部２の対向電極
１１側面に堆積したトナーは記録材Ｐ表面を汚染した
り、ゲートの目詰まり原因となる。

【００５３】そこで、図１０のように１画素形成時間内
に第１の制御電極２３に印加するＯＮ電圧波形を複数か
らなるパルス波とした。ここでパルス周期は１２０μｓ
ｅｃ、１パルス印加時間は６０μｓｅｃであった。そし
てその時のトナーの挙動を図１１（ａ）、（ｂ）、
（ｅ）、（ｆ）に示す。

【００５４】画像データに基づき、第１の制御電極２
３、第２の制御電極２６ともにＯＮ電圧が印加された状
態（図１１（ｂ））までは、従来の単独パルス波印加時
と同様であるが、第１の制御電極２３にＯＦＦ電圧を印
加すると、トナーが運動している向きとは逆向きの電界
が作用する。この操作が繰り返されると、トナー担持体
３１と飛翔制御部２のトナー担持体３１側との間でトナ
ーはクラウド状態になり、トナー凝集体は個々のトナー
粒子へと分散される。この状態で、第２の制御電極２６
にＯＮ電圧を印加すると、正規な帯電量を有すトナーの
みがゲート２２を通過し、飛翔制御部２へのトナーの堆
積は解消され、鮮明な画像が得られた。

【００５５】（本発明の第２の実施形態）１ドット形成
時間を３００μｓｅｃとして、１画素形成時間内でＯＮ
電圧とＯＦＦ電圧を同時間ずつ交互に印加する形で、第
１の制御電極２３へのＯＮ電位印加のパルス周期を変え
て、１画素形成時間終了後、第１の制御電極２３へ印加
する電圧がＯＮ電圧からＯＦＦ電圧に、第２の制御電極
２６へ印加する電圧がＯＦＦ電圧からＯＮ電圧に切り替
わった時のゲート２２からのトナー漏れを調査した。こ
こで第１の制御電極２３のＯＮ電圧とＯＦＦ電圧はそれ
ぞれ３５０Ｖと０Ｖ、第２の制御電極２６のＯＮ電圧と
ＯＦＦ電圧はそれぞれ３００Ｖと０Ｖとした。表１にト
ナー漏れの結果を示す。

【００５６】

【表１】

【００５７】表１に示すように第２の制御電極２６がＯ
ＦＦ電位の時、１画素形成時間内で第１の制御電極２３
へのＯＮ電位印加周期が２００μｓｅｃを越えるとトナ
ー漏れが確認された。また、第１の制御電極２３へのＯ
Ｎ電圧波形とその時のトナーの挙動を図１２、図１３に
示す。

【００５８】第１の制御電極２３へのＯＮ電圧波形が単
独パルス波形の場合、第２の制御電極２６の印加電圧が
ＯＦＦ電圧であっても、図１２（ａ）のように、ゲート
２２内部には記録材Ｐ方向に運動するトナーが存在し、
１画素形成時間終了後、第１の制御電極２３への印加電
圧がＯＦＦ電圧、第２の制御電極２６への印加電圧がＯ
Ｎ電圧に切り替わったゲート２２においては、図１２
（ｂ）のように画像データに逆らって、トナーは記録材
Ｐ上にまで飛翔した。この様な現象は、第１の制御電極
２３へのＯＮ電圧波形を複数パルス波形とした場合も、
そのパルス周期が２００μｓｅｃを越えると同様であっ
た。

【００５９】そこで第１の制御電極２３へのＯＮ電圧を
複数パルス波形として、１画素形成時間内でＯＮ電圧を
印加するパルスの周期を１５０μｓｅｃとした。その結
果、第２の制御電極２６がＯＦＦ電位では、図１３
（ａ）のようにトナーはトナー担持体３１からは離脱す
るが、ゲート２２へは進入せず、１画素形成時間終了
後、第１の制御電極２３がＯＦＦ電位、第２の制御電極
２６がＯＮ電位に切り替わっても、図１３（ｂ）のよう
に、トナーがゲート２２を通過して、記録材Ｐ上に転写
されることはなかった。パルス周期を１５０μｓｅｃ以
下とした場合も、同様であった。

【００６０】このように、１画素形成時間内において、
第１の制御電極２３に印加するＯＮ電圧波形を複数パル
スから構成し、そのＯＮ電圧パルス周期を第２の制御電
極２６がＯＦＦ電位の時、トナーがゲート２２に進入を
開始するパルス周期より短くすることで、トナー漏れが
解消され鮮明な画像が得られた。

【００６１】（本発明の第３の実施形態）１画素形成時
間内において、第１の制御電極２３に印加するＯＮ電圧
波形を複数パルスから構成し、１ドット形成時間を３０
０μｓｅｃ、パルス周期を１５０μｓｅｃとして、第１
の制御電極２３に印加する１パルス当たりの印加時間を
変えて、１画素形成期間終了後、第１の制御電極２３へ
印加する電圧がＯＮ電圧からＯＦＦ電圧に、第２の制御
電極２６へ印加する電圧がＯＦＦ電圧からＯＮ電圧に切
り替わった時のゲート２２からのトナー漏れを調査し
た。

【００６２】第１の制御電極２３のＯＮ電圧とＯＦＦ電
圧はそれぞれ３５０Ｖと０Ｖ、第２の制御電極２６のＯ
Ｎ電圧とＯＦＦ電圧はそれぞれ３００Ｖと０Ｖとした。
表２にトナー漏れの結果を示す。

【００６３】

【表２】

【００６４】表２に示しているように、第２の制御電極
２６がＯＦＦ電圧の時、第１の制御電極２３へのＯＮ電
圧の１パルス印加時間が１００μｓｅｃを越えるとトナ
ー漏れが確認された。この時の、トナーの挙動は図１
２、図１３と同様、パルス印加時間が１００μｓｅｃを
越えると第２の制御電極２６の印加電圧がＯＦＦ電圧で
あっても図１２（ａ）のように、トナーはゲート２２内
に進入し、１画素形成時間終了後、第１の制御電極２３
への印加電圧がＯＦＦ状態になると同時に第２の制御電
極２６電圧がＯＮ状態に切り替わったゲート２２におい
ては、図１２（ｂ）のように画像データに逆らって、ト
ナーは記録材Ｐ上にまで飛翔した。

【００６５】ところが、パルス印加時間が８０μｓｅｃ
以下では第２の制御電極２６がＯＦＦ状態では、図１３
（ａ）のようにトナーはトナー担持体３１からは離脱す
るが、ゲート２２へは進入せず、第１の制御電極２３へ
の印加電圧がＯＦＦ、第２の制御電極２６への印加電圧
がＯＮ状態に切り替わっても、図１３（ｂ）のように、
トナーがゲート２２を通過して、記録材Ｐ上に転写され
ることはなかった。

【００６６】このように、１画素形成時間内において、
第１の制御電極２３に印加するＯＮ電圧波形を複数パル
スから構成し、そのＯＮ電圧の１パルス当たりの印加時
間を第２の制御電極２６がＯＦＦ電位の時は、トナーが
ゲート２２に進入を開始する１パルス印加時間より短く
することで、トナー漏れが解消され鮮明な画像が得られ
た。

【００６７】（本発明の第４の実施形態）ドットを印字
しない時に、ゲート２２ではなく第１の制御電極２３上
に前以ってトナーを飛翔させる（以後、プレ飛翔と略
す）させるように、図７に示す電極構成を有する飛翔制
御部２において、各第１の制御電極２３にはＯＮ電圧
（例えば−１００Ｖ）およびＯＦＦ電圧（例えば＋３０
０Ｖ）とが選択的に印加され、各第２の制御電極２６に
は、ＯＮ電圧（例えば０Ｖ）およびＯＦＦ電圧（例えば
−２００Ｖ）とが選択的に印加されるようになってい
る。またトナー担持体３１は接地されており、図９のよ
うな電圧制御により両電極にＯＮ電圧が印加された時の
み、ゲート２２をトナーが通過してドットが形成され
る。

【００６８】ここで、第１の制御電極２３がＯＦＦ状態
の時は、トナー担持体３１から第１の制御電極２３上に
トナーが飛翔する電界が働くが、第１の制御電極２３と
第２の制御電極２６間には、上記電界と逆向きの電界が
常に形成され、トナーはゲート２２を通過することはな
く、第１の制御電極２３上にプレ飛翔するに留まる。

【００６９】次に第１の制御電極２３にＯＮ電圧が印加
されると、第１の制御電極２３上のトナーはトナー担持
体３１へと戻ろうとする。このタイミングで、第２の制
御電極２６にＯＮ電圧を印加すれば、第２の制御電極２
６および対向電極１１からの電界によりトナーはゲート
２２を通過し、記録材Ｐ上にドットを形成する。

【００７０】このように、印字しない時に第１の制御電
極２３上にトナーをプレ飛翔させて、プレ飛翔トナーを
印字に用いる構成において、第１の制御電極２３に印加
するＯＮ電圧波形を複数パルスからなる波形にした。そ
の時のトナーの飛翔状態を図１４に示す。第１の制御電
極２３上にプレ飛翔したトナーをパルス電圧によってト
ナー担持体３１と第１の制御電極２３間で分散しなが
ら、第２の制御電極２６印加電圧および対向電極１１印
加電圧によってゲート２２を通過することによって、所
望極性トナーのみが飛翔し、飛翔制御部２にトナーが堆
積することがなくなり、鮮明な画像が得られた。

【００７１】

【発明の効果】請求項１に記載の発明によれば、飛翔型
の画像形成装置において、制御電極電圧印加手段は第１
の制御電極に印加する顕像剤通過電圧波形が、１画素形
成時間内において複数のＯＮ電位とＯＦＦ電位が交互に
印加されるものであることを特徴としているので、顕像
剤担持体と飛翔制御部の顕像剤担持体側表面の間で顕像
剤をクラウド状態にして、トナー粒子を十分に分散させ
た形態にしている。

【００７２】そして、第２の制御電極にＯＮ電圧を印加
し、記録材上に顕像剤を飛翔させる場合、正規な帯電量
を有する顕像剤のみが顕像剤通過孔を通過し記録材上に
到達する一方、逆帯電や弱帯電の顕像剤は、顕像剤通過
孔を通過することはなく、一旦顕像剤通過孔を通過した
逆帯電や弱帯電顕像剤が記録材上に保持されずに、飛翔
制御部上に付着することを効果的に防止できる。従っ
て、記録材表面を直接汚染したり、顕像剤ビームの偏向
による画像の乱れは解消され、鮮明な画像が得られ、更
に新たにクリーニング機構を設置する必要もなくなると
いう効果も得られる。

【００７３】請求項２に記載の発明によれば、第１の制
御電極群に印加する顕像剤通過電圧波形が１画素形成時
間内において複数のＯＮ電位とＯＦＦ電位から構成さ
れ、そのＯＮ電位印加周期又はＯＮ電位の１パルス当た
りの印加時間が、上記第２の制御電極への印加電圧がＯ
ＦＦ電位の時、それぞれ顕像剤が顕像剤通過孔に進入を
開始する周期又は時間より短いことを特徴としているの
で、１画素形成時間終了後、第１の制御電極への印加電
圧がＯＦＦ電圧、第２の制御電極がＯＮ電圧に切り替わ
っても、顕像剤が顕像剤通過孔を通過して記録材上まで
飛翔することはなく、画像信号に忠実な鮮明な画像が得
られるという効果が得られる。

【００７４】請求項３に記載の発明によれば、制御電極
電圧印加手段が非印字状態とするために第１、第２の制
御電極群に対し所定電圧を印加し、顕像剤担持体上の顕
像剤を前もって第１の制御電極群の方向へ飛翔させ第１
の制御電極群上に担持させると共に、印字状態とするた
めに第１、第２の制御電極群に対し所定電圧を印加し、
第１の制御電極群上の該顕像剤の飛翔を制御して画像形
成することを特徴とするので、印字に使用されるトナー
は個々の粒子上に分散されたものであり、それらの帯電
極性は揃っているので、飛翔制御部上に顕像剤が堆積す
ることはなく、記録材を汚したり、顕像剤ビームを曲げ
たりすることで、画質を劣化させることがないという効
果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明における実施形態に係る飛翔型画像形成
装置の断面図である。

【図２】本発明における実施形態に係るトナー供給部の
断面図である。

【図３】本発明における実施形態に係る印字部の断面図
である。

【図４】本発明における実施形態に係る飛翔制御部をト
ナー担持体側から見た図を表す。

【図５】本発明における実施形態に係る飛翔制御部を対
向電極側から見た図を表す。

【図６】本発明における実施形態に係る飛翔制御電極の
斜視図である。

【図７】本発明における実施形態に係るプレ飛翔型飛翔
制御電極の斜視図である。

【図８】本発明における実施形態に係る飛翔制御の説明
図である。

【図９】従来技術における制御電圧印加波形を表す説明
図である。

【図１０】本発明における実施形態に係る制御電圧印加
波形を表す説明図である。

【図１１】本発明おける実施形態に係るトナーの挙動を
説明するための説明図である。

【図１２】従来技術におけるトナーの挙動を説明するた
めの説明図である。

【図１３】本発明における他の実施形態に係るトナーの
挙動を説明する説明図である。

【図１４】本発明における他の実施形態に係るトナー挙
動を説明する説明図である。

【符号の説明】

１ 印字部 ２ 制御電極部（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 １２ ファン ２１ 電極取付台 ２２ ゲート ２３ 第１の制御電極（群） ２４、２７ 給電線 ２５ 電極基板 ２６ 第２の制御電極（群） ３１ トナー担持体（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 ３６ 回収部材 ４０ 記録材収容部 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 紙押え板（記録媒体搬送手段） ６１ ヒータ ６２ ヒートローラ ６３ 圧力ローラ ６４ 温度センサ ７１ 対向電極電圧印加手段 ７２ 第１の制御電極電圧印加手段（制御電極電圧印加
手段） ７３ 第２の制御電極電圧印加手段（制御電極電圧印加
手段） ７４ 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
   る回動可能な顕像剤担持体と、該顕像剤担持体と所定の
   間隙をもって対向配置され、該顕像剤担持体上の顕像剤
   粒子が通過可能な複数の顕像剤通過孔を含む制御手段
   と、該制御手段に対し該顕像剤担持体とは反対側に対向
   配置され、顕像剤の帯電極性と逆極性の電圧印加が可能
   な対向電極と、該制御手段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、該制御手段は、１つの顕像剤通過孔に対して少なく
   とも２層の電極で構成され、且つ２層の電極は１つの顕
   像剤通過孔を共有する該顕像剤担持体に近い側に配され
   た第１の制御電極群と、該第１の制御電極群と絶縁層を
   介して該対向電極側に配された第２の制御電極群とから
   構成され、該第１、第２の制御電極群に対し画像信号に
   応じて選択的に顕像剤通過電圧を印加する制御電極電圧
   印加手段を含み、該制御電極電圧印加手段が第１、第２
   制御電極群に対し所定の顕像剤通過電圧を選択的に印加
   することにより、顕像剤通過孔における顕像剤の通過を
   制御し、該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、 該制御電極電圧印加手段が該第１の制御電極に印加する
   顕像剤通過電圧波形は、１画素形成時間内において複数
   のＯＮ電位とＯＦＦ電位が交互に印加されるものである
   ことを特徴とする画像形成装置。
2. 【請求項２】 上記第１の制御電極群に印加する顕像剤
   通過電圧波形が１画素形成時間内において複数のＯＮ電
   位とＯＦＦ電位から構成され、そのＯＮ電位印加周期又
   はＯＮ電位の１パルス当たりの印加時間は、上記第２の
   制御電極への印加電圧がＯＦＦ電位の時、それぞれ顕像
   剤が顕像剤通過孔に進入を開始する周期又は時間より短
   いことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 【請求項３】 上記制御電極電圧印加手段は、非印字状
   態とするために上記第１、第２の制御電極群に対し所定
   電圧を印加し、上記顕像剤担持体上の顕像剤を前もって
   第１の制御電極群の方向へ飛翔させ該第１の制御電極群
   上に担持させると共に、印字状態とするために上記第
   １、第２の制御電極群に対し所定電圧を印加し、該第１
   の制御電極群上の該顕像剤飛翔を制御して画像形成する
   ことを特徴とする請求項１乃至３に記載の画像形成装
   置。