JPH11301011A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】画像のカブリや画素の欠落を生じることがな
く、十分なコントラストを有する画像を形成する。 【構成】制御部７に、−１８０Ｖの電源に接続されたフ
ォトスイッチ７２ａと＋２７０Ｖの電源及び＋２０Ｖの
電源に接続されたフォトスイッチ７２ｂとを備えたトナ
ー担持体電圧印加回路７２を設けた。電圧印加回路７２
は、信号作成部７ａから出力される駆動信号に基づくフ
ォトスイッチ７２ａ及び７２ｂのオン／オフの組み合わ
せに応じて、制御電極２３に＋３００Ｖの制御電圧が印
加されている間にトナー担持体３１に対する印加電圧を
＋２０Ｖから−１８０Ｖに切り換えてトナーＴの飛翔を
促進し、制御電極２３の印加電圧が＋３００Ｖから＋０
Ｖに切り換わるタイミングから所定期間において＋２７
０Ｖの電圧をトナー担持体３１に印加してベース基板２
５に当接したトナーＴやトナー担持体３１とベース基板
２５との間に浮遊しているトナーＴをトナー担持体３１
の表面に吸引する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、飛翔電界を形成した
貫通孔を経由してトナー供給源からトナーを記録媒体に
飛翔させて画像形成を行う画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】画像信号を記録媒体上に可視像として形
成する画像形成装置として、所定の電荷を帯電したトナ
ー粒子を画像信号に応じて選択的に飛翔制御する所謂直
接記録方式の画像形成装置が多数提案されている。この
直接記録方式の画像形成装置では、微細な通過孔の近傍
に配置した制御電極に対する電圧の印加状態を制御し、
通過孔を経由する飛翔電界を選択的に形成することによ
り、画像信号に応じた選択的なトナーの飛翔制御が行わ
れる。

【０００３】即ち、直接記録方式の画像形成装置では、
トナー供給源のトナーを通過孔を経由して記録媒体に飛
翔させるために、トナー供給源のトナーを通過孔に吸引
する電界、通過孔においてトナーを記録媒体側に飛翔さ
せる電界、及び、トナーを記録媒体に吸着させる電界を
形成する必要がある。特に、トナー供給源のトナーを通
過孔に吸引する電界、及び、通過孔においてトナーを記
録媒体側に飛翔させる電界の強度はトナー供給源から記
録媒体へのトナーの飛翔量に与える影響が大きく、記録
媒体上における画像濃度を高くすべくトナー供給源から
のトナーの飛翔量を多くするためにはこれらのトナー供
給源と通過孔に形成した制御電極との間の電位差を大き
くする必要がある。

【０００４】ところが、制御電極に対する印加電圧は制
御電極に対する電圧の印加を制御する高圧ドライバの耐
圧特性によって制限されるため、制御電極への印加電圧
を大きくすることによってトナー供給源と制御電極との
間の電位差を大きくすることには限界がある。一方、ト
ナー供給源に制御電極への印加電圧と逆極性の電圧を印
加して制御電極との電位差を大きくしようとした場合、
画像の白画素に対応する通過孔においてトナーの通過を
規制するために制御電極への電圧の印加をオフした際に
も、トナー供給源と制御電極との間に電位差を生じ、記
録媒体へのトナーの吸着を確実に規制することができ
ず、記録媒体に形成される画像にカブリを生じてコント
ラストが低下する。

【０００５】そこで、従来の直接記録方式の画像形成装
置として、例えば、特開昭５８−４４４５７号公報に
は、トナー供給源と制御手段との間に交番電界を作用さ
せることにより、トナーの往復移動によって通過孔をク
リーニングし、トナーの飛翔を促進するようにした構成
が開示されている。また、特開昭５８−９６５７０号公
報には、トナー供給源と制御手段との間に交番電界を作
用させるとともに、非印字時においてトナー供給源にト
ナーと逆極性の電圧を印加し、制御手段のトナーのトナ
ー供給源に戻すようにした構成が開示されている。さら
に、特開平４−３４４２６３号公報には、上下２層の制
御手段の相互作用によっトナーの制御電極の通過を制御
する構成において、トナー供給源とトナー供給源側の制
御電極との間に印字時には制御電極側にトナーが吸引さ
れるような電界を発生させ、非印字時にはトナー供給源
側にトナーが吸引されるような電界を発生させるように
した構成が開示されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開昭
５８−４４４５７号公報及び特開昭５８−９６５７０号
公報に開示された構成では、トナー供給源と制御手段と
の間に交番電界を作用させるようにしているため、トナ
ーの躍動が安定せず、非印字部において飛翔を抑制でき
ないトナーが発生し、交番電圧の振動周期に同期した画
像のカブリを生じる問題がある。また、特開平４−３４
４２６３号公報に開示された構成でも、非印字部におい
て飛翔を抑制できないトナーが発生し、制御電極へのト
ナーの付着や画像のカブリが生じ、また、非印字時にト
ナーをトナー供給源側に吸引する電界が生じることによ
り、トナー供給源において逆帯電したトナーが制御手段
に吸引され、通過孔の目詰まりを発生する等の問題が生
じ、いずれの構成においても画像形成状態を良好に維持
することができない問題がある。

【０００７】この発明の目的は、トナー供給源のトナー
を複数の通過孔を選択的に経由して記録媒体に飛翔させ
て画像を形成する際に、画像の黒画素に対応する印字時
の通過孔に多量のトナーを通過させる一方、画像の白画
素に対応する非印字時の通過孔におけるトナーの通過を
確実に規制するとともに、通過孔におけるトナーの目詰
まりを確実に防止し、画像のカブリや画素の欠落を生じ
ることがなく、十分なコントラストを有する画像を形成
することができる画像形成装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載した発明
は、通過孔に配置した制御電極に印字時又は非印字時の
制御電圧を選択的に印加して飛翔電界を形成し、トナー
供給源のトナーを飛翔電界が形成された通過孔を経由し
て記録媒体に飛翔させる画像形成装置において、トナー
供給源に対して、非印字時の制御電圧との間に電位差を
生じない第１の電圧と、トナーの帯電極性と同極性の電
圧であって第１の電圧よりも絶対値の大きい第２の電圧
と、トナーの帯電極性と逆極性の電圧であって第１の電
圧よりも絶対値の大きい第３の電圧と、前記第１の電圧
と、をこの順に印加するとともに、制御電圧の印加タイ
ミングの各周期に含まれる印字時の制御電圧の印加期間
に少なくとも第２の電圧を印加する電圧制御手段を設け
たことを特徴とする。

【０００９】請求項１に記載した発明においては、電圧
制御手段からトナー供給源に対して、先ず、非印字時の
制御電圧との間に電位差を生じない第１の電圧が印加さ
れ、次に、トナーの帯電極性と同極性の電圧であって第
１の電圧よりも絶対値の大きい第２の電圧が印加され、
さらに、トナーの帯電極性と逆極性の電圧であって第１
の電圧よりも絶対値の大きい第３の電圧が印加され、最
後に、非印字時の制御電圧との間に電位差を生じない第
１の電圧が印加され、制御電圧の印加タイミングの各周
期に含まれる印字時の制御電圧の印加期間に少なくとも
第２の電圧が印加される。

【００１０】通過孔に配置した制御電極に印字時の制御
電圧が印加された状態で、トナー供給源に第１の電圧が
印加されると制御電極とトナー供給源との間に制御電極
側への電界が形成されてトナー供給源からある程度のト
ナーが通過孔に吸引され、トナー供給源に第２の電圧が
印加されると制御電極とトナー供給源との間に制御電極
側への電界強度の大きい電界が形成されてトナー供給源
から多量のトナーが通過孔に吸引され、第３の電圧が印
加されると制御電極とトナー供給源との間には電界が形
成されずトナー供給源から通過孔にトナーが吸引されな
い。

【００１１】一方、通過孔に配置した制御電極に非印字
時の制御電圧が印加された状態で、トナー供給源に第１
の電圧が印加されると制御電極とトナー供給源との間に
電界が形成されないためにトナー供給源から通過孔にト
ナーが吸引されず、トナー供給源に第２の電圧が印加さ
れると制御電極とトナー供給源との間に制御電極側への
電界が形成されてトナー供給源からある程度のトナーが
通過孔に吸引され、トナー供給源に第３の電圧が印加さ
れると制御電極とトナー供給源との間にトナー供給源側
への電界が形成されてこの間に位置するトナーがトナー
供給源に吸引される。

【００１２】したがって、制御電圧の印加タイミングの
１周期に含まれる印字時の制御電圧の印加期間において
制御電極に印字時の制御電圧が印加されている状態で、
トナー供給源に少なくとも第２の電圧が印加されること
により、トナー供給源から制御電極側に電界強度の大き
い電界が形成され、多量のトナーが通過孔を経由して記
録媒体に吸着し、この後、トナー供給源に第３の電圧が
印加されることにより、制御電極に印字時の制御電圧が
印加されている場合にはトナー供給源から制御電極側へ
の電界が形成されなくなってトナーの飛翔が停止し、制
御電極に非印字時の制御電圧が印加されている場合に
は、制御電極からトナー供給源側への電界が形成されて
トナー供給源と制御電極との間に位置するトナーがトナ
ー供給源に戻され、制御電極に印字時の制御電圧が印加
されている間に記録媒体に対して多量のトナーが飛翔す
るとともに、制御電極に非印字時の制御電圧が印加され
ている間に記録媒体に対するトナーの飛翔が確実に規制
される。

【００１３】請求項２に記載した発明は、前記電圧制御
手段が、制御電圧の印加タイミングの各周期に含まれる
非印字時の制御電圧の印加期間に第３の電圧と第１の電
圧とをこの順に印加することを特徴とする。

【００１４】請求項２に記載した発明においては、制御
電圧の印加タイミングの各周期に含まれる印字時の制御
電圧の印加期間においてトナー供給源に第２の電圧が印
加された後、制御電圧の印加タイミングの各周期に含ま
れる非印字時の制御電圧の印加期間においてトナー供給
源に第３の電圧が印加される。したがって、制御電圧の
印加タイミングの１周期を印字時の制御電圧の印加期間
と非印字時の制御電圧の印加期間とによって構成した場
合に、印字時の制御電圧の印加期間にトナー供給源に第
２の電圧が印加されることによってトナー供給源から制
御電極側に吸引されたトナーのうちトナー供給源と制御
電極との間に位置するトナーが、非印字時の制御電圧の
印加期間にトナー供給源に第３の電圧が印加されること
によってトナー供給源に戻され、画像形成状態の劣化の
原因となる制御電極や通過孔におけるトナーの付着を生
じることがない。

【００１５】請求項３に記載した発明は、前記電圧制御
手段が、第３の電圧として第２の電圧よりも絶対値の大
きい電圧を印加することを特徴とする。

【００１６】請求項３に記載した発明においては、トナ
ー供給源から制御電極側に形成される電界の電界強度を
大きくする第２の電圧がトナー供給源に印加された後、
第２の電圧に対して逆極性で且つ絶対値が大きい第３の
電圧が印加される。したがって、トナー供給源から通過
孔へのトナーの吸引の停止、又は、制御電極とトナー供
給源との間に位置するトナーのトナー供給源への吸引が
確実に行われる。

【００１７】請求項４に記載した発明は、前記電圧制御
手段が、第３の電圧を第２の電圧よりも長い期間にわた
って印加することを特徴とする。

【００１８】請求項４に記載した発明においては、トナ
ー供給源から制御電極側に形成される電界の電界強度を
大きくする第２の電圧がトナー供給源に印加された後、
第２の電圧に対して逆極性で且つ印加期間の長い第３の
電圧が印加される。したがって、トナー供給源から通過
孔へのトナーの吸引の停止、又は、制御電極とトナー供
給源との間に位置するトナーのトナー供給源への吸引が
確実に行われる。

【００１９】請求項５に記載した発明は、前記制御電極
のトナー供給源側に絶縁層を介して導電層を形成し、こ
の導電層に対して前記電圧制御手段からトナー供給源と
同一の電圧を印加することを特徴とする。

【００２０】請求項５に記載した発明においては、トナ
ー供給源と制御電極との間にトナー供給源と同一の電圧
が印加される導電層が形成される。したがって、トナー
供給源に対して印加される第１乃至第３の電圧の影響が
トナー供給源において制御電極に対向する範囲のみに作
用する。

【００２１】

【発明の実施の形態】図１はこの発明の実施形態に係る
画像形成装置の構成を示す概略図であり、図２は同画像
形成装置の印字部を含む要部の構成を示す図であり、図
３は印字部に含まれる制御基板の平面図及び部分断面斜
視図である。画像形成装置１０は、印字部１、給紙部
４、定着部６及び制御部７から構成されている。給紙部
４は、画像形成装置１０の本体の上面に装着された給紙
カセット４０、給紙カセット４０に収納されている記録
媒体Ｐを１枚ずつ送り出すピックアップローラ４１、及
び、送り出された記録媒体Ｐを所定のタイミングで印字
部１内に導くレジストローラ４２を備えている。ピック
アップローラ４１及びレジストローラ４２は、制御部７
から出力される駆動信号に基づいて図外の駆動機構を介
して所定のタイミングで駆動される。

【００２２】定着部６は、内部にハロゲンランプ等のヒ
ータ６１を収納した円筒状のヒートローラ６２、ヒート
ローラ６２に所定の圧力で当接する圧力ローラ６３、及
び、ヒートローラ６２の温度を検出する温度センサ６４
を備えており、温度センサ６４の検出信号に基づいてヒ
ータ６１をオン／オフ制御することにより、ヒートロー
ラ６２の表面温度をトナーを溶融可能な温度に維持す
る。印字部１を通過した記録媒体Ｐは、定着部６におい
てヒートローラ６２と圧力ローラ６３との間に導かれ、
加熱及び加圧を受ける。これによって、記録媒体Ｐの表
面に付着したトナーが溶融して記録媒体Ｐの表面に定着
する。

【００２３】印字部１は、所定の極性及び所定の値に帯
電させた所定量のトナーＴを供給するトナー帯電器３、
トナー帯電器３によって供給されたトナーの飛翔制御を
行う制御基板２、制御基板２に一定の間隙を挟んで対向
する対向電極１１を、下方から上方に向かってこの順に
配置して構成されている。対向電極１１は、トナー帯電
器３に備えられたトナー担持体３１の周面に対して例え
ば１ｍｍの間隙を設けて配置されており、制御部７の対
向電極電圧印加回路７１から例えば２ｋＶの電圧が印加
される。

【００２４】トナーＴを収納するトナー帯電器３は、ト
ナー担持体３１、ブレード３２、供給ローラ３３及び攪
拌部材３４を備えている。トナー担持体３１は、図外の
駆動機構を介して駆動され、図２中に矢印で示す方向に
例えば周速６０ｍｍ／ｓｅｃで回転する。トナー帯電器
３、特に、トナー担持体３１、ブレード３２及び供給ロ
ーラ３３がこの発明のトナー供給源に相当する。

【００２５】トナー担持体３１の表面には、数μｍ程度
の凹凸が形成されており、ブレード３２の端部が圧接す
る。このブレード３２の圧接により、トナー担持体３１
の表面にトナーＴが担持される。トナー担持体３１に
は、制御部７のトナー担持体電圧印加回路７２から後述
する電圧が印加される。供給ローラ３３は、図外の駆動
機構を介して駆動され、図２中に矢印で示す方向に回転
し、トナー帯電器３内に収納されたトナーＴをトナー担
持体３１の表面にに供給する。トナーＴは、例えばスチ
レンアクリルを主体とする粒径１０μｍ程度の粉体であ
り、攪拌部材３４による攪拌を受けて所定の電荷を帯電
する。この実施形態では、一例として負の電荷を帯電す
るトナーＴを用いる。

【００２６】制御基板２は、トナー帯電器３の上面の開
口部に形成された取付台２１に止めネジ２１ａを介して
トナー担持体３１との間に例えば１００μｍの間隙を設
けて取り付けられている。この制御基板２は、例えば厚
さ２５μｍのポリイミド樹脂を素材とするベース基板２
５に、複数の通過孔２２、制御電極２３及び給電電極２
４を形成して構成されている。制御電極２３のそれぞれ
には給電電極２４を介して制御部７の制御電極電圧印加
回路７３から制御電圧が画像情報に応じて選択的に印加
される。

【００２７】リング状の制御電極２３は例えば厚さ１８
μｍの銅箔により直径約２００μｍにして、開口径が約
１６０μｍの通過孔２２の縁部に形成されている。通過
孔２２は、一例として、ベース基板２５において、記録
媒体Ｐの搬送方向に対して所定角度傾斜した方向に４個
ずつ、記録媒体Ｐの搬送方向に直交する方向に６４０個
ずつ形成されており、合計２５６０個形成されている。
即ち、この例では、制御基板２において、長手方向に搬
送されるＡ４サイズの記録媒体Ｐに対して、３００ＤＰ
Ｉの解像度に対応する個数の通過孔２２が形成されてお
り、各通過孔２２の記録媒体Ｐの搬送方向に直交する方
向の間隔は、１／３００インチ（８５μｍ）にされてい
る。

【００２８】なお、トナー担持体３１と制御基板２及び
対向電極１１との距離、通過孔２２の開口径、制御電極
２３の電極径、対向電極１１に印加する電圧、並びに、
ベース基板２５の構成は、トナーＴの組成や記録媒体Ｐ
の種類等によって適宜決定することができる。例えば、
ベース基板２５に、制御電極２３のそれぞれに対応する
レンズ電極を設け、制御電極２３の位置を通過した後に
おけるトナーＴの飛翔方向を整流するようにしてもよ
い。

【００２９】給紙部４からレジストローラ４３の回転に
より印字部１に導かれた記録媒体Ｐは、吸引装置５１の
吸引力により対向電極１１及びガイド部材４３の下面に
吸着した状態で、対向電極１１と制御基板２との間に搬
送される。この間において記録媒体Ｐの下面にトナー担
持体３１から選択的に飛翔したトナーＴが付着する。下
面にトナーＴが付着した記録媒体Ｐは、ヒートローラ６
２と圧力ローラ６３との間において加熱及び加圧され、
トナーＴが溶融して記録媒体Ｐの下面に定着する。

【００３０】図４は、上記画像形成装置の制御部に含ま
れるトナー担持体電圧印加回路及び制御電極電圧印加回
路の構成を示す図である。トナー担持体３１に電圧を印
加するトナー担持体電圧印加回路７２、及び、制御電極
２３に電圧を印加する制御電極電圧印加回路７３を備え
た制御部７は、印字クロックパルス、画像信号及び制御
信号が入力される信号作成部７ａを備えている。

【００３１】トナー担持体電圧印加回路７２は−１８０
Ｖの第１電源に接続されたフォトスイッチ７２ａと＋２
７０Ｖの第３電源及び＋２０Ｖの第１電源に接続された
フォトスイッチ７２ｂとを備えており、制御電極電圧印
加回路７３は＋３００Ｖの第４電源に接続されたフォト
スイッチ７３ａを備えている。信号作成部７ａは、印字
クロックパルス及び画像信号に基づいてフォトスイッチ
７３ａの駆動信号を作成するとともに、印字クロックパ
ルス及び制御信号に基づいてフォトスイッチ７２ａ及び
７２ｂのそれぞれの駆動信号を作成し、作成した駆動信
号をフォトスイッチ７２ａ，７２ｂ及び７３ａに出力す
る。

【００３２】トナー担持体電圧印加回路７２は、信号作
成部７ａから出力される駆動信号に基づくフォトスイッ
チ７２ａ及び７２ｂのオン／オフの組み合わせに応じて
第１電源、第２電源又は第３電源のいずれかをトナー担
持体３１に接続する。即ち、トナー担持体電圧印加回路
７２は、フォトスイッチ７２ａがオンしている状態では
フォトスイッチ７２ｂのオン／オフに拘らずトナー担持
体３１に−１８０Ｖの第２電源を接続し、フォトスイッ
チ７２ａがオフしている状態ではフォトスイッチ７２ｂ
のオン／オフに応じてトナー担持体３１に＋２７０Ｖの
第３電源又は＋２０Ｖの第１電源を接続する。

【００３３】制御電極電圧印加回路７３は、信号作成部
７ａから出力される駆動信号に基づいてオン／オフする
フォトスイッチ７３ａを介して第４電源を制御電極２３
に選択的に接続する。なお、前述のように、対向電極１
１は、図外の対向電極電圧印加回路７１により印字動作
時において常に＋２ｋＶの電源に接続される。また、ト
ナー帯電器３内において負の電荷を帯電したトナーＴ
は、トナー担持体３１の周面に層状に担持される。

【００３４】図５は、上記トナー担持体電圧印加回路及
び制御電極電圧印加回路によるトナー担持体及び制御電
極に対する電圧の印加状態を示すタイミングチャートで
ある。制御部７の信号作成部７ａは、制御基板２に対す
る記録媒体Ｐの相対的な移動に同期した周期ｔの矩形波
である印字クロックパルスに基づいてトナー担持体電圧
印加回路７２及び制御電極電圧印加回路７３に入力すべ
き駆動信号を作成する。即ち、印字クロックパルスは、
記録媒体Ｐに形成される画像の記録媒体Ｐの搬送方向に
おける解像度を決定する。

【００３５】信号作成部７ａは、印字クロックパルス及
び画像信号に基づいて印字期間ｔＢ、非印字期間ｔＷの
駆動信号を制御電極電圧印加回路７３のフォトスイッチ
７３ａに出力する。即ち、記録媒体Ｐに形成する画像の
黒画素に対向する制御電極２３に対して、制御電極電圧
印加回路７３から印字期間ｔＢの間において＋３００Ｖ
の制御電圧が印字クロックパルスに同期して印加され
る。

【００３６】また、信号作成部７ａは、印字クロックパ
ルス及び制御信号に基づいてトナー担持体電圧印加回路
７２のフォトスイッチ７２ａ，７２ｂに駆動信号を出力
する。これによって、トナー担持体３１に対して、印字
クロックパルスから時間ｔＡだけ遅れたタイミングから
時間ｔＢが経過するまでの間において−１８０Ｖの第２
の電圧Ｖ２が印加され、時間ｔＢから時間ｔＣまでの間
において＋２７０Ｖの第３の電圧Ｖ３が印加され、その
他の期間において＋２０Ｖの第１の電圧Ｖ１が印加され
る。即ち、印字期間ｔＢの開始時から時間ｔＡが経過し
た時にトナー担持体３１に対する印加電圧が第１の電圧
Ｖ１から第２の電圧Ｖ２に切り換わり、さらに、印字期
間ｔＢが経過した非印字期間ｔＷの開始時に第２の電圧
Ｖ２から第２の電圧Ｖ３に切り換わり、さらに、非印字
期間ｔＷの開始時から時間ｔＣが経過した時に第３の電
圧Ｖ３から第１の電圧Ｖ１に切り換わる。

【００３７】画像の黒画素に対向する制御電極２３に対
して印字期間ｔＢにおける＋３００Ｖの制御電圧の印加
が開始された時には、トナー担持体３１には＋２０Ｖの
電圧が印加されており、トナー担持体３１から制御電極
２３に対して２８０Ｖの電位差による電界が形成され、
トナー担持体３１に担持されたトナーＴが制御電極２３
側に飛翔する。

【００３８】この状態で時間ｔＡが経過してトナー担持
体３１に印加される電圧が−１８０Ｖの第２の電圧Ｖ２
に切り換わると、トナー担持体３１と制御電極２３との
間に４８０Ｖの電位差が生じ、トナー担持体３１から制
御電極２３に形成される電界の電界強度が高くなり、ト
ナー担持体３１からのトナーＴの飛翔が促進されるとと
もに、トナー担持体３１から飛翔したトナーＴのうち、
制御電極２３に接近したトナーＴが通過孔２２を経由し
て対向電極１１方向に飛翔し、制御電極２３と対向電極
１１との間に位置する記録媒体Ｐの表面に付着する。

【００３９】印字期間ｔＢが終了して制御電極２３に＋
３００Ｖの電圧が印加されなくなると、同時にトナー担
持体３１に対する印加電圧は＋２７０Ｖに切り換わり、
非印字期間ｔＷにおける時間ｔＣの間において制御電極
２３とトナー担持体３１との間に２７０Ｖの電位差によ
ってトナー担持体３１の表面方向の電界が形成され、ベ
ース基板２５に当接したトナーＴ、及び、トナー担持体
３１とベース基板２５との間に浮遊しているトナーＴが
トナー担持体３１の表面に吸引される。

【００４０】さらに、非印字期間ｔＷにおける時間ｔＣ
が経過すると、トナー担持体３１に対する印加電圧は＋
２０Ｖに切り換わり、トナー担持体３１と制御電極２３
との間の電位差が殆どなくなり、トナー担持体３１の表
面に対するトナーＴの移動を生じなくなる。

【００４１】画像の白画素に対向する制御電極２３に対
しては印字期間ｔＢにおいて＋３００Ｖの制御電圧は印
加されず、トナー担持体３１に＋２０Ｖの電圧が印加さ
れている状態では、トナー担持体３１と制御電極２３と
の間の電位差が殆どなくなり、トナー担持体３１の表面
に対するトナーＴの移動を生じない。

【００４２】この状態で、時間ｔＡが経過してトナー担
持体３１に印加される電圧が−１８０Ｖの第２の電圧Ｖ
２に切り換わると、トナー担持体３１と制御電極２３と
の間に１８０Ｖの電位差が生じ、トナー担持体３１から
制御電極２３に対して電界強度の比較的弱い電界が形成
される。これによって、トナー担持体３１からトナーＴ
が浮遊する。

【００４３】さらに、時間ｔＢが経過すると、トナー担
持体３１に対する印加電圧は＋２７０Ｖに切り換わり、
非印字期間ｔＷにおける時間ｔＣの間において制御電極
２３とトナー担持体３１との間に２７０Ｖの電位差によ
ってトナー担持体３１の表面方向の電界が形成され、ト
ナー担持体３１から浮遊したトナーＴがトナー担持体３
１の表面に吸引される。

【００４４】この後、非印字期間ｔＷにおける時間ｔＣ
が経過すると、トナー担持体３１に対する印加電圧は＋
２０Ｖに切り換わり、トナー担持体３１と制御電極２３
との間の電位差が殆どなくなり、トナー担持体３１の表
面に対するトナーＴの移動を生じなくなる。

【００４５】上記の構成により、トナーＴの飛翔を抑制
するためにトナー担持体３１に印加する第３の電圧の絶
対値をトナーＴの飛翔を促進するためにトナー担持体３
１に印加する第２の電圧の絶対値よりも大きくすること
ができ、例えば、印字期間ｔＢを５００μｓｅｃ、非印
字期間ｔＷを１５００μｓｅｃ、時間ｔＡを３８０μｓ
ｅｃ、時間ｔＣを１２０μｓｅｃとし、第２の電圧Ｖ２
の印加時間と第３の電圧Ｖ３の印加時間とを同一にして
画像形成動作を実行することにより、記録媒体Ｐの表面
において画像の黒画素に対応する印字部に十分なトナー
Ｔを付着させることができるとともに、画像の白画素に
対応する非印字部にトナーＴが付着することを確実に規
制して、カブリのない良好な画像を形成することができ
た。

【００４６】なお、図５に示した第３の電圧Ｖ３の印加
時間ｔＣを第２の電圧Ｖ２の印加時間（ｔＢ−ｔＡ）に
比較して十分に長くすることにより、第３の電圧Ｖ３の
絶対値が第２の電圧Ｖ２に比較して十分に大きくない場
合にも、ベース基板２５に当接したトナーＴやトナー担
持体３１とベース基板２５との間に浮遊しているトナー
Ｔを確実にトナー担持体３１の周面に吸着させることが
できる。例えば、図６に示すように、トナー担持体３１
に第３の電圧Ｖ３を印加する第３電源が例えば２２０Ｖ
である場合にも、第３の電圧Ｖ３の印加時間（ｔＢ−ｔ
Ａ）を２４０μｓｅｃとすることによって画像のカブリ
の発生や記録媒体Ｐの汚損を確実に防止することができ
た。

【００４７】また、図７に示すように、図４に示した構
成において画像の黒画素に対向する制御電極２３に対し
て印字期間ｔＢにおける＋３００Ｖの制御電圧の印加が
開始されると同時に、トナー担持体３１に対する印加電
圧を＋２０Ｖの第１の電圧Ｖ１から−１８０Ｖの第２の
電圧Ｖ２に切り換え、印字期間ｔＢ内における所定時間
経過後に第２の電圧Ｖ２から＋２７０Ｖの第３の電圧Ｖ
３に切り換える。

【００４８】この処理により、印字期間ｔＢの当初から
トナー担持体３１と制御電極２３との間に４８０Ｖの電
位差が生じ、トナー担持体３１から制御電極２３に電界
強度が十分に大きい電界が形成され、トナー担持体３１
から多量のトナーＴが飛翔する。また、印字期間ｔＢ内
における所定時間の経過後に＋２７０Ｖの第３の電圧Ｖ
３に切り換えた場合、トナー担持体３１と制御電極２３
との電位差が３０Ｖになることから、トナー担持体３１
の表面からのトナーＴの飛翔は略停止するが、トナー担
持体３１と記録媒体Ｐとの間に浮遊しているトナーＴは
対向電極１１側への飛翔を継続し、さらに、＋２０の第
１の電圧Ｖ１に切り換えられると、トナー担持体３１と
制御電極２３との電位差が２８０Ｖになって、トナー担
持体３１からトナーＴの飛翔が再開される。したがっ
て、トナー担持体３１に第３の電圧Ｖ３を印加すること
によって記録媒体Ｐの印字部に対するトナーＴの付着に
支障を生じることはない。

【００４９】一方、画像の白画素に対向する制御電極２
３に対して＋３００Ｖの制御電圧が印加されていない状
態では、トナー担持体３１に−１８０Ｖの第２の電圧Ｖ
２が印加されることにより、トナー担持体３１と制御電
極２３との間に１８０Ｖの電位差により制御電極２３方
向への電界が形成され、トナー担持体３１からトナーＴ
が飛翔するが、この後にトナー担持体３１に＋２７０Ｖ
の第３の電圧Ｖ３が印加されることにより、トナー担持
体３１と制御電極２３との間に２７０Ｖの電位差により
トナー担持体３１方向への電界が形成され、トナー担持
体３１から飛翔したトナーＴがトナー担持体３１に戻さ
れる。この結果、記録媒体Ｐの非印字部にトナーＴが付
着することがなく、画像のカブリや記録媒体Ｐの汚損を
生じることがない。なお、トナー担持体３１に対する第
２の電圧Ｖ２及び第３の電圧Ｖ３の印加時間は、例え
ば、１２０μｍとすることができる。

【００５０】図８はこの発明の別の実施形態に係る画像
形成装置の制御部に含まれるトナー担持体電圧印加回路
及び制御電極電圧印加回路の構成を示す図であり、図９
は同トナー担持体電圧印加回路及び制御電極電圧印加回
路による電圧の印加状態を示すタイミングチャートであ
る。この実施形態に係る画像形成装置では、図４に示し
た構成に加えて、制御基板２を構成するベース基板２５
のトナー担持体３１に対向する面に、トナー担持体３１
に電気的に接続されたシールド電極２７を設けたもので
ある。ベース基板２５においてシールド電極２７は制御
電極２３との間に絶縁層を備えている。この構成におい
て、例えば、図５に示した状態で制御電極２３及びトナ
ー担持体３１に電圧を印加すると、トナー担持体３１と
同一の電圧がシールド電極２７に印加され、トナー担持
体３１と制御電極２３との間の電位差によって形成され
る電界の影響は、トナー担持体３１の周面において通過
孔２２の下方のみに限定される。このため、トナー担持
体３１に担持されたトナーＴのうち、印字部に対向する
範囲以外の部分のトナーＴに電気的なストレスを与える
ことがなく、トナーＴの劣化を防止して寿命を長期化す
ることができる。

【００５１】なお、トナー帯電器３内において、トナー
担持体３１、ブレード３２及び供給ローラ３３を電気的
に接続することにより、トナー担持体３１とブレード３
３及び供給ローラ３３との間で振動電界が発生すること
を防止し、トナー担持体３１の周面にトナーＴを均一に
担持させることができる。

【００５２】また、トナー帯電器３内に例えば止めネジ
２１ａ等の他の導電部材が存在する場合に、他の導電部
材とトナー担持体３１との距離をトナー担持体３１と制
御電極２３との距離よりも長くすることにより、トナー
担持体３１から飛翔したトナーＴが他の導電部材に付着
しないようにし、記録媒体Ｐの印字部におけるトナーＴ
の付着量が減少することによる画像の抜けを防止するこ
とができる。

【００５３】

【発明の効果】請求項１に記載した発明によれば、制御
電圧の印加タイミングの１周期に含まれる印字時の制御
電圧の印加期間において制御電極に印字時の制御電圧を
印加している状態で、トナー供給源に少なくとも第２の
電圧を印加することにより、トナー供給源から制御電極
側に電界強度の大きい電界を形成して多量のトナーが通
過孔を経由して記録媒体に吸着するようにするととも
に、この後にトナー供給源に第３の電圧を印加すること
により、制御電極に印字時の制御電圧が印加されている
場合にはトナー供給源から制御電極側への電界を形成し
ないようにしてトナーの飛翔を停止させることができ、
また、制御電極に非印字時の制御電圧が印加されている
場合には制御電極からトナー供給源側への電界を形成し
てトナー供給源と制御電極との間に位置するトナーをト
ナー供給源に戻すことができ、制御電極に印字時の制御
電圧が印加されている間に記録媒体に対して多量のトナ
ーを飛翔させることができるとともに、制御電極に非印
字時の制御電圧が印加されている間に記録媒体に対する
トナーの飛翔を確実に規制することができ、画像形成状
態を常に良好に維持することができる。

【００５４】請求項２に記載した発明によれば、制御電
圧の印加タイミングの各周期に含まれる印字時の制御電
圧の印加期間においてトナー供給源に第２の電圧を印加
した後、制御電圧の印加タイミングの各周期に含まれる
非印字時の制御電圧の印加期間においてトナー供給源に
第３の電圧を印加することにより、制御電圧の印加タイ
ミングの１周期を印字時の制御電圧の印加期間と非印字
時の制御電圧の印加期間とによって構成した場合に、印
字時の制御電圧の印加期間にトナー供給源に第２の電圧
を印加することによってトナー供給源から制御電極側に
吸引されたトナーのうちトナー供給源と制御電極との間
に位置するトナーを、非印字時の制御電圧の印加期間に
トナー供給源に第３の電圧を印加することによってトナ
ー供給源に戻し、画像形成状態の劣化の原因となる制御
電極や通過孔におけるトナーの付着を確実に防止するこ
とができる。

【００５５】請求項３に記載した発明によれば、トナー
供給源から制御電極側に形成される電界の電界強度を大
きくする第２の電圧をトナー供給源に印加した後、第２
の電圧に対して逆極性で且つ絶対値が大きい第３の電圧
を印加することにより、トナー供給源から通過孔へのト
ナーの吸引の停止、及び、制御電極とトナー供給源との
間に位置するトナーのトナー供給源への吸引を確実に行
わせることができる。請求項４に記載した発明によれ
ば、トナー供給源から制御電極側に形成される電界の電
界強度を大きくする第２の電圧をトナー供給源に印加し
た後、第２の電圧に対して逆極性で且つ印加期間の長い
第３の電圧を印加することにより、トナー供給源から通
過孔へのトナーの吸引の停止、及び、制御電極とトナー
供給源との間に位置するトナーのトナー供給源への吸引
を確実に行わせることができる。請求項５に記載した発
明によれば、トナー供給源と制御電極との間にトナー供
給源と同一の電圧を印加する導電層を形成することによ
り、トナー供給源に対して印加される第１乃至第３の電
圧の影響がトナー供給源において制御電極に対向する部
分のみに作用させることができ、トナー供給源において
制御電極に対向しない部分のトナーに電気的なストレス
が生じないようにしてトナーの寿命を長期化することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施形態に係る画像形成装置の構成
を示す概略図である。

【図２】同画像形成装置の印字部を含む要部の構成を示
す図である。

【図３】印字部に含まれる制御基板の平面図及び部分断
面斜視図である。

【図４】上記画像形成装置の制御部に含まれるトナー担
持体電圧印加回路及び制御電極電圧印加回路の構成を示
す図である。

【図５】上記トナー担持体電圧印加回路及び制御電極電
圧印加回路によるトナー担持体及び制御電極に対する電
圧の印加状態を示すタイミングチャートである。

【図６】同トナー担持体電圧印加回路及び制御電極電圧
印加回路による別の電圧印加状態を示すタイミングチャ
ートである。

【図７】同トナー担持体電圧印加回路及び制御電極電圧
印加回路によるさらに別の電圧印加状態を示すタイミン
グチャートである。

【図８】この発明の別の実施形態に係る画像形成装置の
制御部に含まれるトナー担持体電圧印加回路及び制御電
極電圧印加回路の構成を示す図である。

【図９】同トナー担持体電圧印加回路及び制御電極電圧
印加回路による電圧印加状態を示すタイミングチャート
である。

【符号の説明】

１−印字部 ２−制御基板 ３−トナー帯電器 ４−給紙部 ７−制御部 １０−画像形成装置 １１−対向電極 ２２−通過孔 ２３−制御電極 ２５−ベース基板 ３１−トナー担持体 ３２−ブレード ３３−供給ローラ ７１−対向電極電源 ７２−トナー担持体電圧印加回路 ７３−制御電極電圧印加回路

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】通過孔に配置した制御電極に印字時又は非
   印字時の制御電圧を選択的に印加して飛翔電界を形成
   し、トナー供給源のトナーを飛翔電界が形成された通過
   孔を経由して記録媒体に飛翔させる画像形成装置におい
   て、 トナー供給源に対して、非印字時の制御電圧が印加され
   た制御電極との間に飛翔電界を形成しない第１の電圧
   と、トナーの帯電極性と同極性の電圧であって第１の電
   圧よりも絶対値の大きい第２の電圧と、トナーの帯電極
   性と逆極性の電圧であって第１の電圧よりも絶対値の大
   きい第３の電圧と、前記第１の電圧と、をこの順に印加
   するとともに、制御電圧の印加タイミングの各周期にお
   ける印字時の制御電圧の印加期間に少なくとも第２の電
   圧を印加する電圧制御手段を設けたことを特徴とする画
   像形成装置。
2. 【請求項２】前記電圧制御手段が、制御電圧の印加タイ
   ミングの各周期における非印字時の制御電圧の印加期間
   に第３の電圧と第１の電圧とをこの順に印加する請求項
   １に記載の画像形成装置。
3. 【請求項３】前記電圧制御手段が、第３の電圧として第
   ２の電圧よりも絶対値の大きい電圧を印加する請求項１
   又は２に記載の画像形成装置。
4. 【請求項４】前記電圧制御手段が、第３の電圧を第２の
   電圧よりも長い期間にわたって印加する請求項１又は２
   に記載の画像形成装置。
5. 【請求項５】前記制御電極のトナー供給源側に絶縁層を
   介して導電層を形成し、この導電層に対して前記電圧制
   御手段からトナー供給源と同一の電圧を印加する請求項
   １乃至５のいずれかに記載の画像形成装置。