JPH11314396A

JPH11314396A - 画像形成装置

Info

Publication number: JPH11314396A
Application number: JP10125003A
Authority: JP
Inventors: Katsumi Adachi; 克巳足立; Daisaku Imaizumi; 大作今泉; Takasumi Wada; 孝澄和田
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1998-05-07
Filing date: 1998-05-07
Publication date: 1999-11-16
Anticipated expiration: 2018-05-07
Also published as: JP3583287B2; US6447101B1

Abstract

(57)【要約】【課題】トナー粒子の転写材への着弾時において生じ
る飛散を低減し良好な画素及び画像を形成する飛翔型の
画像形成装置を提供する。【解決手段】トナー担持体３１とトナー担持体３１に
対向する対向電極１１とが設けられる。トナー担持体３
１と対向電極１１との間には、飛翔するトナーＴの通過
部となる複数個のゲート２２を有する飛翔制御部２が配
される。飛翔制御部２の各ゲート２２に対して独立した
電位を付与し得る制御電極ドライバー７２が備えられ
る。各ゲート２２に対してトナーＴの通過を許可するＯ
Ｎ電位とトナーＴの通過を禁止するＯＦＦ電位とを印加
することによりゲート２２におけるトナーＴの通過を制
御して、転写材Ｐ上にトナー像を形成する。トナー担持
体３１と対向電極１１との電位差をＶＨとし、対向電極
１１近傍での電界強度をＥＨとするとき、ＶＨ≦１．５
ｋＶ、かつ、ＥＨ≧１．８ｋＶ／ｍｍである。

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、トナーを飛翔させることに
より記録媒体上に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】従来から、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、いわゆる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とが進み、より簡単な構
成で高品位の画像形成を目指した、インクやトナーを直
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、光学書込系や
感光体等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、この電
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】このような飛翔型の画像形成装置では、ト
ナー担持体から転写材へのトナーの飛翔のみの作用で印
字が行われていることから、トナー粒子の安定した飛翔
制御と、トナー粒子が着弾したときの飛散防止が求めら
れていた。

【０００６】例えば、特開平５−２０８５２０号公報で
は、トナー粒子が飛翔制御された後の転写材への着弾時
における飛び散りを防止する目的で、着弾時において粘
着性部材を放出して、着弾トナーを吸着すると共に、着
弾トナーの二次的な飛散を防止するようにしたカプセル
トナーを用いる方法が開示されている。

【０００７】また、特願平９−６１４８８号では、飛翔
する速度を減速し、転写材への衝突時の衝撃を弱めるこ
とを目的として、飛散を低減するためにブレーキ電位を
印加する方法が開示されている。

【０００８】さらに、特願平９−６７０００号では、飛
翔した顕像剤の記録媒体への着弾直前又は着弾直後に離
散移動する顕像剤に対して、帯電した顕像粒子（トナー
粒子）に磁界を作用させることで離散距離を低減するよ
うにした離散距離低減手段を設ける方法が開示されてい
る。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の画像形成装置では、トナーが高速で転写材に衝突す
ることから、衝突時にバウンドし、トナーの着弾位置周
辺にトナーが飛び散る現象、いわゆる飛散を招き、画像
品位を著しく劣化させるという問題点を有している。

【００１０】この点、上記の特開平５−２０８５２０号
公報では、着弾時において粘着性部材を放出するような
カプセルトナーを用いることで、着弾時に衝突の衝撃に
よりカプセルを破壊し、内包された粘着剤を放出するこ
とでトナーの飛散を防止する方法が開示されているが、
トナーの材質が著しく制限され、所望の帯電特性とする
ことが困難であるという問題点を有している。

【００１１】また、トナーに帯電付与する過程で、トナ
ー粒子が壊れない程度の衝撃に抑える必要があり、帯電
方法も過度の摺擦や押圧を伴わないような方法に制限さ
れている。

【００１２】一方、特願平９−６１４８８号では、従来
のトナーを用いて、トナーの飛翔速度を減速させる電界
を形成して、着弾時におけるトナー粒子の衝突力を滅じ
る方法が提案されている。しかしながら、着弾面におい
て転写材方向の電界が弱いことから、着弾時のバウンド
やトナー粒子間の反発力により、着弾時に横に広がると
いう問題を有している。

【００１３】また、特願平９−６７０００号では、転写
材への着弾前後の飛散を低減する為に磁界を作用させ、
帯電粒子に磁界を作用させてトナー粒子が集束するよう
な力を作用させることから、極めて強い磁力が必要とな
る上に装置が大型化するという問題がある。このため、
簡単な構成で飛散を低減できる方法が求められている。

【００１４】本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされ
たものであって、その目的は、飛翔型の画像形成装置に
おいて、トナー粒子の転写材への着弾時において生じる
飛散を低減し良好な画素及び画像を形成する画像形成装
置を提供することにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明の画
像形成装置は、上記課題を解決するために、所定の極性
に帯電されたトナーを担持するトナー担持体と、このト
ナー担持体に対向して電圧印加が可能な対向電極と、こ
れらトナー担持体と対向電極との間に、トナー担持体か
ら対向電極に向けて飛翔するトナーの通過部となる複数
個のゲートを有する制御手段とを配置する一方、上記制
御手段の各ゲートに対して独立した電位を付与し得る電
圧印加手段を備え、上記制御手段における対応する各ゲ
ートに対してトナーの通過を許可する第１の電位と、ト
ナーの通過を禁止する第２の電位とを印加することによ
りゲートにおけるトナーの通過を制御して、対向電極に
当接しかつ制御手段に対して相対移動するように設けら
れた転写材上にトナー像を形成する画像形成装置におい
て、上記トナー担持体と対向電極との電位差をＶＨと
し、対向電極近傍での電界強度をＥＨとするとき、ＶＨ
≦１．５ｋＶ、かつ、ＥＨ≧１．８ｋＶ／ｍｍであるこ
とを特徴としている。

【００１６】上記の発明によれば、トナー担持体と対向
電極との電位差と、対向電極近傍の電界強度、つまり、
転写材表面における電界強度とを最適化することによっ
て、飛散の少ない良好なトナー像を形成することができ
る。

【００１７】即ち、トナー担持体から飛び出し、制御手
段のゲートを通過したトナーＴは、図１９（ａ）（ｂ）
に示すように、対向電極１１に向かって飛翔する。

【００１８】このとき飛翔速度が速くなると、転写材Ｐ
に着弾したときの反発力が大きくなり、図１９（ａ）に
示すように大きくバウンドし、画素周辺への飛散が増大
する。

【００１９】また、転写材Ｐの近傍における電界強度が
弱い場合には、着弾直前及び着弾直後において、トナー
Ｔ相互の反発力や転写材Ｐの帯電等の影響により、図１
９（ｂ）に示すように、転写材Ｐの表面付近を滑るよう
に広がってしまう。

【００２０】上記のトナーＴの飛翔速度は、電界強度が
強く、かつ飛翔距離が長い程、加速されて着弾時の速度
が速くなり、着弾時のバウンドも大きくなる。しかし、
飛翔電界が弱い場合には、飛翔中及び着弾時におけるト
ナー粒子の相互反発力が増大し、着弾時の対向電極１１
方向への保持力が弱くなることからトナー像が拡散す
る。

【００２１】そこで、本願発明者等は、この問題を解決
するために検討を重ねた結果、トナー着弾時の飛翔速度
に影響を及ぼすトナー担持体と対向電極１１との間の電
位差ＶＨを１．５ｋＶ以下とすると共に、対向電極１１
近傍での電界強度ＥＨを１．８ｋＶ／ｍｍ以上となるよ
うに設定することで飛散の少ない集束したトナー像が形
成できることを見い出した。

【００２２】尚、制御手段が一層の制御電極のみで構成
される場合においては、制御電極のＯＮ電位（第１の電
位）とＯＦＦ電位（第２の電位）とに応じて制御電極と
対向電極１１の電位差及び対向電極１１近傍での電界強
度も変化するが、本請求項の条件を満たしていれば、飛
散のない集束したトナー像を得ることができる。

【００２３】請求項２に係る発明の画像形成装置は、上
記課題を解決するために、請求項１記載の画像形成装置
において、上記制御手段は、トナー担持体に対向して二
次元的に広がる複数かつ複層の電極層と、これら複層の
電極層を貫通する多数のゲートとを備え、上記電圧印加
手段は、画像信号に応じて選択的に電圧印加を可能とす
べく、隣接する２層の各電極層に、各ゲートに対して独
立した電位を付与することを特徴としている。

【００２４】上記の発明によれば、制御手段として２層
の電極層を配置し、２層の電極層を貫通して設けられた
ゲートに対して、２層の電極層が共にＯＮ電位となった
ときのみゲートのトナーの通過を許可する構成とするこ
とができる。

【００２５】このような配置では、２層の電極層数の積
で画素数が決まることから、電極層への電圧切替を制御
する高価なドライバー素子の数を大幅に低減することが
できる。

【００２６】また、この場合においても、トナーの着弾
時に影響を与える電界強度や制御手段と対向電極との間
の電位差は、制御手段の対向電極側の電極層のみによっ
て決まることから、請求項１と同様の効果が得られ、飛
散の少ない集束したトナー像を形成することができる。

【００２７】請求項３に係る発明の画像形成装置は、上
記課題を解決するために、請求項１又は請求項２記載の
画像形成装置において、上記制御手段は、トナー担持体
に対向して二次元的に広がる複数かつ複層の電極層と、
これら複層の電極層を貫通する多数のゲートを備え、上
記電圧印加手段は、制御手段の対向電極側に設けられた
例えばレンズ電極等の電極層に対して、一定の電圧を印
加することを特徴としている。

【００２８】上記の発明によれば、制御手段の対向電極
側に一定の電圧が印加可能な例えばレンズ電極等の電極
層を設けることで、制御電極の電圧値に関係なく、対向
電極近傍の電界強度及びレンズ電極と対向電極との間の
電位差を、請求項１の発明のように、最適の値とするこ
とができ、制御電極の印加電圧、及び電圧印加時間に関
係なく飛散の少ない集束したトナー像を形成することが
できる。

【００２９】尚、レンズ電極を、制御手段の対向電極側
に露出するように設けた場合には、紙詰まり等によって
転写材が制御手段に接触した場合においても、制御手段
の表面が帯電することを防止できる。

【００３０】請求項４に係る発明の画像形成装置は、上
記課題を解決するために、所定の極性に帯電されたトナ
ーを担持するトナー担持体と、このトナー担持体に対向
して電圧印加が可能な対向電極と、これらトナー担持体
と対向電極との間に、トナー担持体から対向電極に向け
て飛翔するトナーの通過部となる複数個のゲートを有す
る制御手段とを配置する一方、上記制御手段の各ゲート
に対して独立した電位を付与し得る電圧印加手段を備
え、上記制御手段における対応する各ゲートに対してト
ナーの通過を許可する第１の電位と、トナーの通過を禁
止する第２の電位とを印加することによりゲートにおけ
るトナーの通過を制御して、対向電極に当接しかつ制御
手段に対して相対移動するように設けられた転写材上に
トナー像を形成する画像形成装置において、上記制御手
段と対向電極との間には、対向電極に対向して二次元的
に広がり、かつ制御手段の各ゲートに対応してトナーの
通過が可能な開孔部を備えた第１の電極層がさらに配設
され、上記トナー担持体と対向電極との電位差をＶＨ、
第１の電極層と対向電極との電位差をＶ１、第１の電極
層と対向電極との距離をｄ１、及び対向電極近傍の電界
強度をＥ１（＝Ｖ１／ｄ１）とするとき、ＶＨ≦１．５
ｋＶ、かつ、Ｅ１≧１．８ｋＶ／ｍｍであることを特徴
としている。

【００３１】即ち、本願発明者等は、制御手段と対向電
極との間にトナーの通過が可能で、かつ、電圧印加が可
能な第１の電極層を設ける一方、制御手段の対向電極か
らの位置に関係なく、トナーの転写材への着弾時におい
て影響を与えるトナー担持体と対向電極との電位差をＶ
Ｈ、第１の電極層と対向電極との電位差をＶ１、第１の
電極層と対向電極との距離をｄ１、及び対向電極近傍の
電界強度をＥ１（＝Ｖ１／ｄ１）とするとき、ＶＨ≦
１．５ｋＶ、かつ、Ｅ１≧１．８ｋＶ／ｍｍと設定する
ことにより、対向電極近傍の電界強度Ｅ１を最適にし
て、飛散の少ない集束したトナー像が形成できることを
見い出した。

【００３２】例えば、トナー担持体と制御手段との間の
距離は、通常、１００μｍ程度に保持されることから、
多くの場合、制御手段はトナー担持体を合むトナー供給
部と一体的に構成される。このような場合において、ト
ナー担持体の回動動作によって制御手段がトナーの飛翔
方向に振動した場合においても、トナーの着弾時の制御
条件は第１の電極層の印加電圧と対向電極からの距離で
決まることから、飛散の少ない集束したトナー像を形成
することができる。

【００３３】尚、第１の電極層は、制御手段と別体に構
成する他、制御手段と一体となるように構成することが
できる。

【００３４】また、対向電極及び転写材との距離が一定
となるように、転写材上へのトナー着弾位置の転写材移
動方向上流側で転写材に当接させることが可能である。
これによって、第１の電極層と転写材との間隙を保持す
るようにすることが可能である。

【００３５】請求項５に係る発明の画像形成装置は、上
記課題を解決するために、請求項４記載の画像形成装置
において、上記制御手段と第１の電極層との間の電界強
度をＥ２とし、第１の電極層と対向電極との間の電界強
度をＥ１とするとき、Ｅ１＞Ｅ２とすることを特徴とし
ている。

【００３６】上記の発明によれば、第１の電極層と対向
電極との間の電界強度Ｅ１を制御手段と第１の電極層と
の間の電界強度Ｅ２よりも大きくすることで、制御手段
と対向電極との間隙を広くとった場合においても、トナ
ーの転写材への着弾時において、トナーの飛翔速度を抑
制して対向電極近傍の電界を強く設定することができ、
飛散の少ない集束したトナー像を形成することができ
る。

【００３７】請求項６に係る発明の画像形成装置は、上
記課題を解決するために、請求項５記載の画像形成装置
において、上記制御手段への第１の電位の電圧印加開始
から第２の電位の電圧印加終了までの間に、上記Ｅ１及
びＥ２が共に順次大きくなるように、上記第１の電極層
への印加電圧と上記対向電極への印加電圧とを変化させ
ることを特徴としている。

【００３８】上記の発明によれば、制御手段への第１の
電位（ＯＮ電位）の電圧印加開始に伴って、第１の電極
層と対向電極との間の電界強度（Ｅ１）と、制御手段と
第１の電極層との間の電界強度（Ｅ２）を共に順次大き
くなるように、第１の電極層への印加電圧と対向電極へ
の印加電圧とを変化させる。

【００３９】これにより、飛翔を開始するトナーが、時
間経過に伴って飛翔速度が増加する。その結果、対向電
極上において、最初に到達するトナーと最後に到達する
トナーとの時間間隔が縮まり、トナー像が転写材の搬送
方向に集束される。

【００４０】請求項７に係る発明の画像形成装置は、上
記課題を解決するために、請求項６記載の画像形成装置
において、上記第１の電極層への印加電圧の変化は、上
記対向電極へ印加電圧の変化に先立って行われることを
特徴としている。

【００４１】上記の発明によれば、第１の電極層への印
加電圧の変化を、対向電極へ印加電圧の変化に先立って
行うので、トナーの飛翔位置に応じた効率的な電圧印加
を行うことができる。

【００４２】請求項８に係る発明の画像形成装置は、上
記課題を解決するために、請求項１〜７のいずれか１項
に記載の画像形成装置において、上記転写材として無端
状部材を用いることを特徴としている。

【００４３】上記の発明によれば、例えば、転写材とし
て厚さ５０μｍのポリイミドの転写ベルト等の無端状部
材を対向電極に当接する構成とすることができる。

【００４４】これによって、制御手段と対向電極との間
の距離を１００μｍ程度にまで近接させることができ、
対向電極の電位を低く設定できる。このため、電源容量
を低減でき、絶縁破壊によるリークや感電を防止でき安
全性を高めることができる。

【００４５】また、トナーの飛翔距離を短くすることが
できることから飛翔電界が強い場合においても、トナー
着段時の衝突のエネルギーを低減でき飛散の少ないトナ
ー像が形成できるといった効果も得られる。

【００４６】請求項９に係る発明の画像形成装置は、上
記課題を解決するために、請求項１〜８のいずれか１項
に記載の画像形成装置において、上記転写材の制御手段
と対向する面の上流側に、転写材に粘着材を塗布するた
めの塗布手段が設けられていることを特徴としている。

【００４７】上記の発明によれば、転写材の制御手段と
対向する面の上流側に、転写材に粘着材を塗布するため
の塗布手段が設けられているので、転写材に着弾した時
のトナーの飛散をさらに低減することができる。

【００４８】また、転写材の移動中におけるトナーの飛
散を防止するという効果も得られる。

【００４９】

【発明の実施の形態】本発明の実施の一形態について図
１ないし図１８に基づいて説明すれば、以下の通りであ
る。

【００５０】尚、本実施の形態の画像形成装置は、図２
に示すように、トナー供給部３のトナーを印字部１にて
画像信号に応じて制御することにより転写材上にトナー
像を形成するものであり、転写材として通常のコピー用
紙を用いるものであるが、必ずしもこれに限らず、図１
８に示すように、無端状部材としての転写ベルト５４を
用いてこの転写ベルト５４上にトナー像を形成した後
に、最終記録材としての紙である記録材Ｋに転写するよ
うな構成をとることも可能である。

【００５１】本実施の形態の画像形成装置としての例え
ばプリンタには、図２に示すように、印字部１への転写
材の搬送方向上流側に給紙部４が設けられている。

【００５２】上記の給紙部４は、後述する転写材Ｐを収
容する給紙カセット４１と、この給紙カセット４１から
転写材Ｐを送り出すピックアップローラ４２と、供給さ
れた転写材Ｐを印字のタイミングに合わせて搬送する一
対のレジストローラ４３・４３とからなっている。

【００５３】上記一対のレジストローラ４３・４３を通
過した転写材Ｐは、図３に示すように、給紙ガイド板４
４と紙押さえ板４５とにより印字部１に案内される。こ
のとき、給紙部４に設けられた図示しない給紙センサ
は、上記転写材Ｐが印字部１に供給されたことを検出す
るようになっている。

【００５４】上記のピックアップローラ４２及びレジス
トローラ４３・４３は、図２に示すように、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。

【００５５】一方、印字部１からの転写材Ｐの搬送方向
下流側には、搬送ガイド板５２と印字部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とが設けられている。

【００５６】搬送ガイド板５２にはファン５１及びフィ
ルター５３が設けられており、この搬送ガイド板５２は
通過する転写材Ｐを送風しながら定着部６側へ搬送ガイ
ドするようになっている。

【００５７】定着部６は、図３に示すように、ヒータ６
１を内包したヒートローラ６２、圧力ローラ６３、及び
温度センサ６４からなっている。

【００５８】上記ヒートローラ６２は、例えば厚さ２ｍ
ｍのアルミニウム管からなっている。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
されて配置されている。圧力ローラ６３は、例えばシリ
コン樹脂からなっている。

【００５９】また、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。尚、上記のヒートローラ６２及び圧力
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。

【００６０】上記温度センサ６４は、ヒートローラ６２
の表面の温度を測定する。測定値は前記コントローラ部
７の図示しない温度制御部にて制御される。即ち、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等が制御され、
ヒートローラ６２の表面温度が例えば１５０℃に保持さ
れる。

【００６１】また、定着部６は転写材Ｐが排出されたこ
とを検出する図示しない排紙センサを備えている。尚、
ヒータ６１、ヒートローラ６２、及び圧力ローラ６３等
の材質は特に限定されるものではない。また、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。
さらに、定着部６は、後述する転写ベルト５４上のトナ
ー像を加熱及び加圧することにより後述する記録材Ｋに
転写及び定着する構成となっていても良い。

【００６２】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にて処理された転写材Ｐを
機外に排出する排出ローラや排出された転写材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。

【００６３】一方、図２に示す印字部１の下側に設けら
れたトナー供給部３には、図４に示すように、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と、トナーＴを担持し搬送するトナー担持体
３１と、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３２と、トナー担持体３１にトナーＴを
供給しかつトナーＴに電荷を付与する供給ローラ３３と
が配置されている。

【００６４】上記のトナー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、トナー貯蔵
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。

【００６５】トナー担持体３１は、図示しない駆動装置
に繋合され、同図において矢印方向に例えばその表面で
の速度が５０ｍｍ／ｓｅｃで回動する。トナー担持体３
１には、表面に数μｍの凹凸が形成されており、供給ロ
ーラ３３がトナー担持体３１上を摺擦することにより、
このトナー担持体３１に新たなトナーＴが供給される。
また、トナー担持体３１上のトナーＴは、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。

【００６６】一方、上記印字部１は、図３に示すよう
に、トナー担持体３１の外周面と対向する制御手段とし
ての飛翔制御部２及び対向電極１１から構成される。飛
翔制御部２は、図５に示すように、画像信号に応じてリ
ング状の電極層としての制御電極２３に電圧が印加され
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Ｔの通過を選択的に制御する。

【００６７】このとき、図２に示す給紙カセット４１に
収納されていた前記転写材Ｐは、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４２にて送
り出され、レジストローラ４３・４３にて搬送される。
レジストローラ４３・４３にて搬送された転写材Ｐは、
図３に示すように、給紙ガイド板４４と紙押さえ板４５
とにより対向電極１１に密着して搬送される。

【００６８】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。ま
た、対向電極１１には、図１に示すように、対向電極電
源７４にて、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
３１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。

【００６９】上記コントローラ部７は、図１に示すよう
に、対向電極電源７４、電圧印加手段としての制御電極
ドライバー７２、トナー担持体電源７５、並びにクロッ
ク、画像信号及び制御信号に基づき飛翔制御のため画像
信号を生成する画像信号処理部７１や図示されない画像
形成装置全体を制御する主制御部等を有している。

【００７０】また、コントローラ部７は、制御手段の電
極形状に応じて、同図に示す電圧印加手段としてのレン
ズ電極電源７６や、図１１に示す電圧印加手段としての
行電極ドライバー７３や、図１６に示す第１の電極層電
源７７を有するようになっている。

【００７１】上記の飛翔制御部２は、図１に示すよう
に、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Ｔ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。

【００７２】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、図３に示すように、電極取付台２１にて
固定保持されている。

【００７３】一方、飛翔制御部２は、図６に示すよう
に、制御電極２３一層から構成することが可能である一
方、図７に示すように、絶縁層を介して制御電極２３と
電極層としてのレンズ電極２６とを配し、さらに、電極
を保護するカバー層２８を設けた構成とする複数の層か
らなる電極層を有することが可能である。

【００７４】上記の絶縁層は、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、ゲート２２となるべき孔が形成されてい
る。

【００７５】上記の制御電極２３は、例えば厚さ１８μ
ｍの銅箔からなり、上記孔の周りに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１
６０μｍに形成されており、前記トナー担持体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。以下、この通過部をゲート２２と称することとす
る。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の材質や厚さ等は、特に限定されるものではない。

【００７６】また、上記制御電極２３は、図５に示すよ
うに、給電線２４を通して、図１に示す制御電極ドライ
バー７２に電気的に接続されている。また、制御電極２
３は絶縁性基材であるベース基板２５に密着して配設さ
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。

【００７７】また、飛翔制御部２の制御電極２３には、
図１に示す制御電極ドライバー７２により画像信号に応
じたパルスつまり電圧が印加される。即ち、制御電極ド
ライバー７２は、制御電極２３に対し、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
る場合には、第１の電位（以後、「ＯＮ電位」という）
として例えば３００Ｖを印加し、通過させない場合に
は、第２の電位（以後、「ＯＦＦ電位」という）として
例えば０Ｖを印加するようになっている。尚、図７に示
すように、制御電極２３の絶縁層を介して対向電極１１
側に設けられるレンズ電極２６は、制御電極２３通過後
のトナー流の整流等の目的で適時配されるが、本発明で
は対向電極１１や後述する第１の電極層２９間の電界を
決める電極として作用する。

【００７８】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を配することによっ
て、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。尚、制御電極ドライバー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。

【００７９】

【実施例】〔実施例１〕上記の画像形成装置は、コンピ
ュータ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。但し、本実施例では、プリンタとして使用
した場合についての説明を行う。

【００８０】先ず、図１に示すように、例えば図示され
ないホストコンピュータから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
と画像データとに分離する。

【００８１】次いで、図２に示すように、プリント開始
信号によりピックアップローラ４２を回転させ、給紙カ
セット４１に収容されている転写材Ｐを、図３に示すレ
ジストローラ４３に当接するまで送り出す。尚、このと
き、給紙カセット４１に設けられた転写材Ｐの収容の有
無を検知する図示しない転写材検知センサにより、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４
２の動作が始まる。

【００８２】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にて給紙ガイド板４４に押し付けられながら
対向電極１１の位置まで搬送される。

【００８３】このようにして、レジストローラ４３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
御ユニットにて画像信号の処理が開始される。このと
き、転写材Ｐはレジストローラ４３に当接した状態から
搬送されるので、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、これによって、転
写材Ｐの所定の位置に印字を行うことができる。

【００８４】次に、飛翔制御部２における動作について
説明する。

【００８５】図４に示すように、トナー供給部３では、
トナーＴは、供給ローラ３３との摺擦及びトナー層規制
手段３２による摺擦によって、所定の極性に帯電され
る。尚、本実施例では負極性に帯電される。次いで、ト
ナーＴは、図３に示すように、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。尚、トナー担持体３１は、トナー担持体３１が
回動している間は、図１に示すトナー担持体電源７５に
より所定の電圧が印加される。

【００８６】ここで、制御電極ドライバー７２にて制御
電極２３に、印字電圧（ＯＮ電位、本実施例では３００
Ｖ）が印加された場合、トナー担持体３１に担持されて
いるトナーＴは制御電極２３のゲート２２に向けて飛翔
する。このとき開口部であるゲート２２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。

【００８７】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２２にて完全に
遮断される。

【００８８】ここで、本実施例では、図６に示す一層の
制御電極２３を有した電極を用いて、対向電極１１の印
加電圧と、制御電極２３と対向電極１１との距離を変え
て転写材Ｐ上に形成されるトナー像の画像品位が最良と
なる条件について検討を行った。

【００８９】その結果、トナー担持体３１と制御電極２
３との距離を１５０μｍとして、制御電極２３に印加す
る電圧を制御電極ドライバー７２によりＯＮ電位（３５
０Ｖ）、ＯＦＦ電位（０Ｖ）として画素を形成したとこ
ろ、表１に示すようになった。

【００９０】

【表１】

【００９１】尚、上記の表１においては、トナー担持体
３１と対向電極１１との電位差をＶＨとし、対向電極１
１近傍での電界強度をＥＨとしている。また、電界強度
ＥＨは、電界強度ＥＨ＝（制御電極２３と対向電極１１との電位
差）／（制御電極２３と対向電極１１との間の距離ｄ）で示すことができる。

【００９２】さらに、評価における画像品位について
は、飛散が極めて少なく、集束した画素形成がなされて
いるものを◎、飛散が少なく集束した画素が形成されて
おり、線や文字等の印字を行った場合に非飛翔型の、例
えば通常の電子写真方式による画像形成装置で形成した
トナー像と比べて遜色ない画像品位が得られるものを
○、飛散が多く画素の輪郭が不明瞭なものを×で表すも
のとした。

【００９３】上記の表１の結果から分かるように、条件
２及び条件３が良好であった。このとき、トナー担持体
３１と対向電極１１との電位差ＶＨと、対向電極１１近
傍での電界強度ＥＨとは、ＶＨ≦１４８０(V) 、かつ、
ＥＨ≧１．８０（ｋＶ／ｍｍ）で好ましく、さらに次に
は、表１には示されていないが、ＶＨ≦１．５ｋＶ、か
つ、ＥＨ≧１．８ｋＶ／ｍｍで好ましかった。

【００９４】このように、本願発明者等は、本実施例１
により、トナー着弾時の飛翔速度に影響を及ぼすトナー
担持体３１と対向電極１１との間の電位差ＶＨを１．５
ｋＶ以下とすると共に、対向電極１１近傍での電界強度
ＥＨを１．８ｋＶ／ｍｍ以上となるように設定すること
で、飛散の少ない集束したトナー像が形成できることを
見い出した。

【００９５】尚、本実施例のように、制御手段が一層の
制御電極２３のみで構成される場合においては、制御電
極２３のＯＮ電位とＯＦＦ電位とに応じて制御電極２３
と対向電極１１との電位差ＶＨ及び対向電極１１近傍で
の電界強度ＥＨも変化するが、上記の条件を満たしてい
れば、飛散のない集束したトナー像を得ることができ
る。

【００９６】〔実施例２〕飛翔制御部２として、図８な
いし図１１に示すように、画像信号に応じて制御電極ド
ライバー７２により所定のＯＮ電位とＯＦＦ電位が印加
される制御電極２３と、一定の周期で一本のみの電極に
順次、行電極ドライバー７３によってＯＮ電位が印加さ
れる電極層としての行電極２７とを、ベース基板２５を
挟んで互いに交差するように配置して、両方の電極がＯ
Ｎ電位となったときのみゲート２２のトナーの通過が行
われるように両方の電極に印加する電圧を決めた。この
ときの条件は、以下の通りである。

【００９７】制御電極：ＯＮ電位３００Ｖ／ＯＦＦ電位０Ｖ行電極：ＯＮ電位３５０Ｖ／ＯＦＦ電位０Ｖ上記の制御条件でトナー担持体３１と行電極２７との間
の距離を１５０μｍとして、画素を形成したところ表２
に示すようになった。

【００９８】

【表２】

【００９９】上記の表２の結果から分かるように、条件
２及び条件３が良好であった。このとき、トナー担持体
３１と対向電極１１との電位差ＶＨと、対向電極１１近
傍での電界強度ＥＨとは、ＶＨ≦１４８０(V) 、かつ、
ＥＨ≧１．８０で好ましかった。

【０１００】さらに次には、表２には示されていない
が、ＶＨ≦１．５ｋＶ、かつ、ＥＨ≧１．８ｋＶ／ｍｍ
で好ましかった。

【０１０１】このように、本実施例では、制御手段とし
て、２層の電極層である制御電極２３と行電極２７とを
格子状に直交するように配置し、直交部において制御電
極２３と行電極２７とを貫通して設けられたゲート２２
に対して、制御電極２３と行電極２７とが共にＯＮ電位
となったときのみゲート２２のトナーＴの通過を許可す
る構成としている。

【０１０２】このような配置では、２層の電極層数の積
で画素数が決まることから、制御電極２３及び行電極２
７への電圧切替を制御する高価なドライバー素子の数を
大幅に低減することができる。

【０１０３】また、この場合においても、トナーＴの着
弾時に影響を与える電界強度や制御電極２３及び行電極
２７と対向電極１１との間の電位差は、制御手段の対向
電極１１側の電極層、つまり行電極２７のみによって決
まることから、電位差ＶＨ及び電界強度ＥＨを実施例１
と同じ範囲、つまりＶＨ≦１．５ｋＶ、かつ、ＥＨ≧
１．８ｋＶ／ｍｍに設定することによって、同様の効果
が得られ、飛散の少ない集束したトナー像を形成するこ
とができる。

【０１０４】〔実施例３〕飛翔制御部２として、図７及
び図１２に示すように、飛翔制御部２の対向電極１１に
面する側にレンズ電極２６を設け、図１に示すように、
レンズ電極電源７６により、レンズ電極２６に所定の電
圧を印加したところ表３に示すようになった。

【０１０５】

【表３】

【０１０６】上記の表３の結果から分かるように、条件
２及び条件３が良好であった。このとき、トナー担持体
３１と対向電極１１との電位差ＶＨと、対向電極１１近
傍での電界強度ＥＨとは、ＶＨ≦１４８０(V) 、かつ、
ＥＨ≧１．８０（KV/mm)で好ましく、さらに次には、表
３には示されていないが、ＶＨ≦１．５ｋＶ、かつ、Ｅ
Ｈ≧１．８ｋＶ／ｍｍで好ましかった。

【０１０７】尚、図７に示すように、飛翔制御部２とし
て制御電極２３とレンズ電極２６で構成されるような電
極構成をとる場合、対向電極１１近傍での電界強度ＥＨ
は、図１３（ａ）（ｂ）に示すように、レンズ電極２６
と対向電極１１との距離によって決まる。従って、図１
３（ｂ）に示すように、レンズ電極２６と対向電極１１
との距離を短くして電界強度を高くすると共に、レンズ
電極２６と対向電極１１との電位差を低く設定すること
で飛散の少ない良好な画像が形成できた。

【０１０８】このように、本実施例では、飛翔制御部２
の対向電極１１側に一定の電圧が印加可能なレンズ電極
２６を設けることで、制御電極２３の電圧値に関係な
く、対向電極１１近傍の電界強度ＥＨ及びトナー担持体
３１と対向電極１１との間の電位差ＶＨを、電位差ＶＨ
及び電界強度ＥＨを実施例１及び実施例２と同じ範囲、
つまりＶＨ≦１．５ｋＶ、かつ、ＥＨ≧１．８ｋＶ／ｍ
ｍに設定することによって、同様の効果が得られ、制御
電極２３の印加電圧、及び電圧印加時間に関係なく飛散
の少ない集束したトナー像を形成することができる。

【０１０９】尚、レンズ電極２６を、図１２に示すよう
に、飛翔制御部２の対向電極１１側に露出するように設
けた場合には、紙詰まり等によって転写材Ｐが飛翔制御
部２に接触した場合においても、飛翔制御部２の表面が
帯電することを防止できる。

【０１１０】〔実施例４〕本実施例では、図１４及び図
１５に示すように、飛翔制御部２と対向電極１１との間
に、トナーＴの通過が可能な第１の電極層２９を設け
た。ここで、飛翔制御部２のレンズ電極２６と第１の電
極層２９との間の電界強度をＥ２として表し、第１の電
極層２９と対向電極１１との間の電界強度をＥ１として
表すと、電位差ＶＨ及びトナー像の画像品位は表４に示
すようになった。また、本実施例における電極配置を、
図１６に示した。

【０１１１】

【表４】

【０１１２】上記の表４の結果から分かるように、条件
１及び条件２が最も好ましく、条件３が好ましい結果と
なった。

【０１１３】これら条件１〜条件３では、ＶＨ≦１．５
ｋＶ、かつ、Ｅ１≧１．８ｋＶ／ｍｍが確保されてお
り、前述のように、良好な画像形成が行えた。尚、条件
４ではＥ１が小さく、条件５ではＶＨが大きいため、良
好な画像形成が行えなかった。

【０１１４】条件３は、良好ではあるが、このように、
Ｅ１≦Ｅ２のような状態では、本発明の効果を十分に発
揮することができないため、望ましくは、条件１及び条
件２のように、Ｅ１＞Ｅ２、かつ、ＶＨ≦１．５ｋＶ、
かつ、Ｅ１≧１．８ｋＶ／ｍｍを満たすよう、条件を設
定した方が良い。

【０１１５】このように、本実施例では、制御手段とし
ての飛翔制御部２と対向電極１１との間にトナーＴの通
過が可能で、かつ、電圧印加が可能な第１の電極層２９
を設ける一方、飛翔制御部２の対向電極１１からの位置
に関係なくトナーＴの転写材Ｐへの着弾時において影響
を与えるトナー担持体３１と対向電極１１との電位差を
ＶＨ、第１の電極層２９と対向電極１１との電位差をＶ
１、第１の電極層２９と対向電極１１との距離をｄ１、
及び対向電極１１近傍の電界強度Ｅ１（＝Ｖ１／ｄ１）
とするとき、ＶＨ≦１．５ｋＶ、かつ、Ｅ１（＝Ｖ１／
ｄ１）≧１．８ｋＶ／ｍｍと設定することにより、対向
電極１１近傍の電界強度Ｅ１を最適にして、飛散の少な
い集束したトナー像が形成できることを見い出した。

【０１１６】例えば、トナー担持体３１と飛翔制御部２
との間の距離は、通常、１００μｍ程度に保持されるこ
とから、多くの場合、飛翔制御部２はトナー担持体３１
を含むトナー供給部３と一体的に構成される。このよう
な場合において、トナー担持体３１の回動動作によって
飛翔制御部２がトナーＴの飛翔方向に振動した場合にお
いても、トナーＴの着弾時の制御条件は第１の電極層２
９の印加電圧と対向電極１１からの距離で決まることか
ら、飛散の少ない集束したトナー像を形成することがで
きる。

【０１１７】尚、第１の電極層２９は、飛翔制御部２と
別体に構成する他、飛翔制御部２と一体となるように構
成することができる。また、対向電極１１及び転写材Ｐ
との距離が一定となるように、転写材Ｐ上へのトナー着
弾位置の転写材Ｐ移動方向上流側で転写材Ｐに当接させ
ることが可能である。これによって、第１の電極層２９
と転写材Ｐとの間隙を保持するようにすることが可能で
ある。

【０１１８】〔実施例５〕本実施例では、前記図１６に
示す対向電極１１と第１の電極層２９との間の電界強度
（Ｅ１と表す）を、レンズ電極２６と第１の電極層２９
との間の電界強度（Ｅ２と表す）よりも大きくした。

【０１１９】その結果、転写材Ｐ上のトナー像の飛散は
著しく減少した。

【０１２０】このように、制御手段としてのレンズ電極
２６と第１の電極層２９との間の電界強度をＥ２とし、
第１の電極層２９と対向電極１１との間の電界強度をＥ
１とするとき、Ｅ１＞Ｅ２とすることが可能であり、こ
れによって、レンズ電極２６と対向電極１１との間隙を
広くとった場合においても、トナーの転写材Ｐへの着弾
時において、トナーの飛翔速度を抑制して対向電極１１
近傍の電界を強く設定することができ、飛散の少ない集
束したトナー像を形成することができる。

【０１２１】〔実施例６〕本実施例では、図１７（ａ）
（ｂ）に示すように、第１の電圧印加時間（図中ｔ１−
ｔ２）の開始から、第２の電圧印加時間（図中ｔ２−ｔ
５）の終了までの間に、対向電極１１と第１の電極層２
９との間の電界強度Ｅ１と、レンズ電極２６と第１の電
極層２９との間の電界強度Ｅ２が共に順次大きくなるよ
うに、第１の電極層２９及び対向電極１１に印加する電
圧を順次大きくしたところ、転写材Ｐ上により集束した
トナー像が形成された。

【０１２２】このように、制御電極としてのレンズ電極
２６への第１の電圧印加の開始から第２の電圧印加の終
了までの間に、Ｅ１とＥ２とが共に順次増加するよう
に、上記第１の電極層２９への印加電圧及び上記対向電
極１１への印加電圧を変化させることが可能である。

【０１２３】これによって、図１７（ｂ）に示すよう
に、ｔ１からｔ５の期間に飛翔制御部２におけるレンズ
電極２６と第１の電極層２９との間の電界強度Ｅ２、及
び第１の電極層２９と対向電極１１との間の電界強度Ｅ
１を徐々に強くすることで、第１の電位、即ちｔｌから
ｔ２の間に飛翔を開始するトナーＴが、時間経過に伴っ
て飛翔速度が増加する。その結果、図１７（ａ）に示
すように、対向電極１１上において、最初に到達するト
ナーＴと最後に到達するトナーＴとの時間間隔が縮ま
り、トナー像が転写材Ｐの搬送方向に集束されるという
効果が得られる。

【０１２４】〔実施例７〕本実施例では、図１７（ａ）
（ｂ）に示すように、第１の電極層２９への電圧印加を
制御手段としての制御電極２３への第１の電圧開始（図
中ｔ１）と同時とし、第１の電極層２９への電圧印加に
遅れて、対向電極１１への電圧印加を開始（図中ｔ２）
した。

【０１２５】これによって、転写材Ｐ上のトナー像の飛
散が減少した。

【０１２６】このように、第１の電極層２９への印加電
圧の変化を、対向電極１１への印加電圧の変化に先立っ
て行うことにより、トナーＴの飛翔位置に応じた効率的
な電圧印加を行うことができる。

【０１２７】例えば、飛翔電界が２ｋＶ／ｍｍで作用
し、制御手段としての制御電極２３の位置がトナー担持
体３１から距離１５０μｍ、第１の電極層２９の位置が
トナー担持体３１から距離８００μｍ、対向電極１１の
位置がトナー担持体３１から距離１ｍｍの位置にあると
すれば、最初にトナー担持体３１から飛翔したトナーＴ
は第１の電極層２９に至るまでに３００μ秒以上の時間
を要する。尚、飛翔速度は、電界強度、トナーＴの粒子
径及びトナーＴの帯電量によって決まるが、飛翔速度の
増加に伴ってトナー粒子に対する空気抵抗が増加するこ
とから、本発明のような飛翔型の画像形成装置では、飛
翔速度の上限は略上記の値、つまり所要時間３００μ秒
以上となる。従って、対向電極１１への印加電圧の変化
は、第１の電極層２９への変化の後、つまり３００μ秒
以降で良いこととなり、消費電力が低減できるという効
果も得られる。

【０１２８】〔実施例８〕本実施例では、図１８に示す
ように、転写材Ｐとして、厚さ５０μｍのポリイミドか
らなる無端状部材としての転写ベルト５４を対向電極１
１に密着するように配置した。

【０１２９】この結果、対向電極１１と第１の電極層２
９との間の距離を１００μｍとした場合においても、転
写ベルト５４が第１の電極層２９に接触することなく、
極めて飛散が少ない集束したトナー像を形成することが
できた。

【０１３０】このように、転写材Ｐとして厚さ５０μｍ
のポリイミドの転写ベルト５４等の無端状部材を対向電
極１１に当接する構成とすることができる。

【０１３１】これによって、制御手段としての制御電極
２３と対向電極１１との間の距離を１００μｍ程度にま
で近接させることができ、対向電極１１の電位を低く設
定できる。このため、電源容量を低減でき、絶縁破壊に
よるリークや感電を防止でき安全性を高めることができ
る。

【０１３２】また、トナーＴの飛翔距離を短くすること
ができることから飛翔電界が強い場合においても、トナ
ー着段時の衝突のエネルギーを低減でき飛散の少ないト
ナー像が形成できるといった効果も得られる。

【０１３３】尚、無端状の転写ベルト５４としては、こ
の他にも導電性の例えばステンレスを１００μｍ程度の
ベルト状としたものでも良い。また、無端状の転写ベル
ト５４として、導電性の材料を用いた場合には、転写ベ
ルト５４を対向電極１１として用いることができ、転写
ベルト５４の厚みに関係なく飛翔電界を形成することが
できる。さらに、転写ベルト５４の摺擦等によって生じ
る転写ベルト５４の帯電を防止することもできる。この
他にもポリイミドにカーボンを混練して高抵抗とした転
写ベルト５４や、ポリエステルフィルム等の高分子材料
等の転写ベルト５４を用いることもできる。

【０１３４】〔実施例９〕本実施例では、図１８に示す
ように、転写ベルト５４の対向電極１１との当接位置に
おける転写ベルト５４の回動方向下流側に配置される懸
架手段を、ヒータ６１を内包したヒートローラ６２と圧
力ローラ６３とにより構成し、転写ベルト５４のトナー
担持面に記録材Ｋを密着させた。

【０１３５】この結果、転写ベルト５４上のトナーＴ
は、記録材Ｋに溶融転写されて良好なトナー像が記録材
Ｋ上に形成された。

【０１３６】このように、転写材Ｐ上のトナー像を記録
材Ｋを当てながら加熱し、転写ベルト５４から記録材Ｋ
にトナーＴを転移させることで、新たな転写手段を設け
ることなく直接転写できるので、装置を小型化すること
ができる。また、記録材Ｋに転写するときにトナー粒子
は溶融した状態となることから、転写時におけるトナー
Ｔの飛散が防止でき、飛散のない集束した転写ベルト５
４上のトナー像を印字品位を損なうことなく記録材Ｋ上
に移すことができる。

【０１３７】〔実施例１０〕本実施例では、図１８に示
すように、転写ベルト５４の対向電極１１との当接位置
における転写ベルト５４の回動方向上流側に配置された
懸架手段であるテンションプーリー５５部において転写
ベルト５４を挟持するように、粘着剤供給部８１を配置
した。尚、粘着剤供給部８１は、転写ベルト５４と摺擦
する部分が多孔質の弾性部材で構成され、転写ベルト５
４との摺擦に応じて粘着剤供給部８１内に収容されたシ
リコンオイルが転写ベルト５４に塗布されるようになっ
ている。

【０１３８】この結果、転写ベルト５４にシリコンオイ
ルを塗布した状態では、トナー着弾時の飛散はさらに減
少し、長期印字を行った場合においても良好な印字を持
続することができた。

【０１３９】このように、転写ベルト５４における制御
電極２３との対向位置に対して転写ベルト５４の移動方
向の上流側に、転写ベルト５４のトナー転写面に粘着剤
を塗布する塗布手段としての粘着剤供給部８１を設ける
ことによって、転写ベルト５４に着弾した時のトナーＴ
の飛散をさらに低減することができる。

【０１４０】また、トナーＴの着弾位置から記録材Ｋへ
の転写位置までの間における転写ベルト５４上のトナー
Ｔの飛散を防止するという効果も得られる。

【０１４１】尚、本実施例では粘着剤としてシリコンオ
イルを用いて転写及び定着時におけるヒートローラ６２
や圧力ローラ６３との離型性を改善するという効果を得
ている。しかしながら、必ずしもシリコンオイルに限ら
ず、揮発性溶媒に粘性剤を溶かした粘性剤を転写ベルト
５４に塗布し、トナー粒子の転写ベルト５４への着弾後
短時間でトナー粒子が転写ベルト５４に固着されるよう
にしても良い。

【０１４２】また、本実施例では、転写ベルト５４にシ
リコンオイルを塗布する例を述べたが、必ずしもこれに
限らず、転写材Ｐつまり用紙にシリコンオイルを塗布す
ることも可能である。

【０１４３】

【発明の効果】請求項１に係る発明の画像形成装置は、
以上のように、トナー担持体と対向電極との電位差をＶ
Ｈとし、対向電極近傍での電界強度をＥＨとするとき、
ＶＨ≦１．５ｋＶ、かつ、ＥＨ≧１．８ｋＶ／ｍｍであ
るものである。

【０１４４】それゆえ、対向電極と対向電極との電位差
と、対向電極近傍の電界強度、つまり、転写材表面にお
ける電界強度とを最適化することによって、飛散の少な
い良好なトナー像を形成することができるという効果を
奏する。

【０１４５】請求項２に係る発明の画像形成装置は、以
上のように、請求項１記載の画像形成装置において、上
記制御手段は、トナー担持体に対向して二次元的に広が
る複数かつ複層の電極層と、これら複層の電極層を貫通
する多数のゲートとを備え、上記電圧印加手段は、画像
信号に応じて選択的に電圧印加を可能とすべく、隣接す
る２層の各電極層に、各ゲートに対して独立した電位を
付与するものである。

【０１４６】それゆえ、制御手段として２層の電極層を
配置し、２層の電極層を貫通して設けられたゲートに対
して、２層の電極層が共にＯＮ電位となったときのみゲ
ートのトナーの通過を許可する構成とすることができ
る。

【０１４７】このような配置では、２層の電極層数の積
で画素数が決まることから、電極層への電圧切替を制御
する高価なドライバー素子の数を大幅に低減することが
できるという効果を奏する。

【０１４８】また、この場合においても、トナーの着弾
時に影響を与える電界強度や制御手段と対向電極との間
の電位差は、制御手段の対向電極側の電極層のみによっ
て決まることから、請求項１と同様の効果が得られ、飛
散の少ない集束したトナー像を形成することができると
いう効果を奏する。

【０１４９】請求項３に係る発明の画像形成装置は、以
上のように、請求項１又は請求項２記載の画像形成装置
において、上記制御手段は、トナー担持体に対向して二
次元的に広がる複数かつ複層の電極層と、これら複層の
電極層を貫通する多数のゲートを備え、上記電圧印加手
段は、制御手段の対向電極側に設けられた例えばレンズ
電極等の電極層に対して、一定の電圧を印加するもので
ある。

【０１５０】それゆえ、制御手段の対向電極側に一定の
電圧が印加可能な例えばレンズ電極等の電極層を設ける
ことで、制御電極の電圧値に関係なく、対向電極近傍の
電界強度及びレンズ電極と対向電極間の電位差を、請求
項１の発明のように、最適の値とすることができ、制御
電極の印加電圧、及び電圧印加時間に関係なく飛散の少
ない集束したトナー像を形成することができるという効
果を奏する。

【０１５１】尚、電極層を制御手段の対向電極側に露出
するように設けた場合には、紙詰まり等によって転写材
が制御手段に接触した場合においても、制御手段の表面
が帯電することを防止できるという効果を奏する。

【０１５２】請求項４に係る発明の画像形成装置は、以
上のように、制御手段と対向電極との間には、対向電極
に対向して二次元的に広がり、かつ制御手段の各ゲート
に対応してトナーの通過が可能な開孔部を備えた第１の
電極層がさらに配設され、上記トナー担持体と対向電極
との電位差をＶＨ、第１の電極層と対向電極との電位差
をＶ１、第１の電極層と対向電極との距離をｄ１、及び
対向電極近傍の電界強度をＥ１（＝Ｖ１／ｄ１）とする
とき、ＶＨ≦１．５ｋＶ、かつ、Ｅ１≧１．８ｋＶ／ｍ
ｍであるものである。

【０１５３】それゆえ、対向電極近傍の電界強度Ｅ１を
最適にして、飛散の少ない集束したトナー像が形成する
ことができるという効果を奏する。

【０１５４】尚、第１の電極層は、制御手段と別体に構
成する他、制御手段と一体となるように構成することが
できる。また、対向電極及び転写材との距離が一定とな
るように、転写材上へのトナー着弾位置の転写材移動方
向上流側で転写材に当接させることが可能である。これ
によって、第１の電極層と転写材との間隙を保持するよ
うにすることが可能であるという効果を奏する。

【０１５５】請求項５に係る発明の画像形成装置は、以
上のように、請求項４記載の画像形成装置において、上
記制御手段と第１の電極層との間の電界強度をＥ２と
し、第１の電極層と対向電極との間の電界強度をＥ１と
するとき、Ｅ１＞Ｅ２とするものである。

【０１５６】それゆえ、第１の電極層と対向電極との間
の電界強度Ｅ１を制御手段と第１の電極層との間の電界
強度Ｅ２よりも大きくすることで、制御手段と対向電極
との間隙を広くとった場合においても、トナーの転写材
への着弾時において、トナーの飛翔速度を抑制して対向
電極近傍の電界を強く設定することができ、飛散の少な
い集束したトナー像を形成することができるという効果
を奏する。

【０１５７】請求項６に係る発明の画像形成装置は、以
上のように、請求項５記載の画像形成装置において、上
記制御手段への第１の電位の電圧印加開始から第２の電
位の電圧印加終了までの間に、上記Ｅ１及びＥ２が共に
順次大きくなるように、上記第１の電極層への印加電圧
と上記対向電極への印加電圧とを変化させるものであ
る。

【０１５８】それゆえ、飛翔を開始するトナーが、時間
経過に伴って飛翔速度が増加する。

【０１５９】その結果、対向電極上において、最初に到
達するトナーと最後に到達するトナーとの時間間隔が縮
まり、トナー像が転写材の搬送方向に集束されるという
効果を奏する。

【０１６０】請求項７に係る発明の画像形成装置は、以
上のように、請求項６記載の画像形成装置において、上
記第１の電極層への印加電圧の変化は、上記対向電極へ
印加電圧の変化に先立って行われるものである。

【０１６１】それゆえ、第１の電極層への印加電圧の変
化を、対向電極へ印加電圧の変化に先立って行うので、
トナーの飛翔位置に応じた効率的な電圧印加を行うこと
ができるという効果を奏する。

【０１６２】請求項８に係る発明の画像形成装置は、以
上のように、請求項１〜７のいずれか１項に記載の画像
形成装置において、上記転写材として無端状部材を用い
るものである。

【０１６３】それゆえ、制御手段と対向電極との間の距
離を近接させることができ、対向電極の電位を低く設定
できる。このため、電源容量を低減でき、絶縁破壊によ
るリークや感電を防止でき安全性を高めることができる
という効果を奏する。

【０１６４】また、トナーの飛翔距離を短くすることが
できることから飛翔電界が強い場合においても、トナー
着段時の衝突のエネルギーを低減でき飛散の少ないトナ
ー像が形成できるといった効果も得られる。

【０１６５】請求項９に係る発明の画像形成装置は、以
上のように、請求項１〜８のいずれか１項に記載の画像
形成装置において、上記転写材の制御手段と対向する面
の上流側に、転写材に粘着材を塗布するための塗布手段
が設けられているものである。

【０１６６】それゆえ、転写材の制御手段と対向する面
の上流側に、転写材に粘着材を塗布するための塗布手段
が設けられているので、転写材に着弾した時のトナーの
飛散をさらに低減することができるという効果を奏す
る。

【０１６７】また、転写材の移動中におけるトナーの飛
散を防止するという効果も得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明における画像形成装置の実施の一形態を
示す説明図である。

【図２】上記画像形成装置の全体構成を示す概略図であ
る。

【図３】上記画像形成装置の印字部及び飛翔制御部を示
す概略構造図である。

【図４】上記画像形成装置のトナー供給部を示す概略構
造図である。

【図５】上記画像形成装置の飛翔制御部を示す平面図で
ある。

【図６】上記画像形成装置における制御電極一層のみで
構成した飛翔制御部を示す斜視図である。

【図７】上記画像形成装置における制御電極とレンズ電
極との二層で構成した飛翔制御部を示す斜視図である。

【図８】上記画像形成装置における制御電極と行電極と
の二層で構成した飛翔制御部のうち、制御電極のみを示
す平面図である。

【図９】上記画像形成装置における制御電極と行電極と
の二層で構成した飛翔制御部のうち、行電極のみを示す
平面図である。

【図１０】上記画像形成装置において、制御電極と行電
極との二層で構成した飛翔制御部を示す斜視図である。

【図１１】上記画像形成装置における制御電極と行電極
との二層で構成した飛翔制御部を示す説明図である。

【図１２】上記画像形成装置における制御電極と行電極
と露出したレンズ電極との三層で構成した飛翔制御部を
示す斜視図である。

【図１３】上記画像形成装置におけるレンズ電極を備え
た飛翔制御部を示すものであり、（ａ）は対向電極がレ
ンズ電極に対して遠くにある場合の概略構造図、（ｂ）
は対向電極がレンズ電極に対して近くにある場合の概略
構造図である。

【図１４】上記画像形成装置における印字部及び第１の
電極層を備えた飛翔制御部を示す概略構造図である。

【図１５】上記画像形成装置における第１の電極層を備
えた飛翔制御部を示す斜視図である。

【図１６】上記画像形成装置における第１の電極層を備
えた飛翔制御部を示す概略構造図である。

【図１７】上記画像形成装置における第１の電極層を備
えた飛翔制御部の印加電圧制御を示すものであり、
（ａ）は飛翔距離と印加時間との関係を示すタイミング
チャート、（ｂ）は印加電圧と印加時間との関係を示す
タイミングチャートである。

【図１８】転写材が転写ベルトにて構成される画像形成
装置を示す概略構造図である。

【図１９】従来の画像形成装置を示すものであり、
（ａ）はトナーの飛翔速度が大きいので、転写材Ｐに着
弾したときの反発力が大きくなって、トナーが大きくバ
ウンドし、画素周辺への飛散が増大する状態を示す説明
図、（ｂ）は転写材の近傍における電界強度が弱いの
で、着弾直前及び着弾直後において、トナー相互の反発
力や転写材Ｐの帯電等の影響により、トナーが転写材の
表面を滑るように広がる状態を示す説明図である。

【符号の説明】

２飛翔制御部（制御手段）１１対向電極２２ゲート２３制御電極（電極層）２６レンズ電極（電極層）２７行電極（電極層）２９第１の電極層３１トナー担持体５４転写ベルト（無端状部材）７２制御電極ドライバー（電圧印加手段）７３行電極ドライバー（電圧印加手段）７６レンズ電極電源（電圧印加手段）Ｐ転写材Ｔトナー

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】所定の極性に帯電されたトナーを担持する
トナー担持体と、このトナー担持体に対向して電圧印加
が可能な対向電極と、これらトナー担持体と対向電極と
の間に、トナー担持体から対向電極に向けて飛翔するト
ナーの通過部となる複数個のゲートを有する制御手段と
を配置する一方、上記制御手段の各ゲートに対して独立
した電位を付与し得る電圧印加手段を備え、上記制御手
段における対応する各ゲートに対してトナーの通過を許
可する第１の電位と、トナーの通過を禁止する第２の電
位とを印加することによりゲートにおけるトナーの通過
を制御して、対向電極に当接しかつ制御手段に対して相
対移動するように設けられた転写材上にトナー像を形成
する画像形成装置において、上記トナー担持体と対向電極との電位差をＶＨとし、対
向電極近傍での電界強度をＥＨとするとき、ＶＨ≦１．
５ｋＶ、かつ、ＥＨ≧１．８ｋＶ／ｍｍであることを特
徴とする画像形成装置。
【請求項２】上記制御手段は、トナー担持体に対向して
二次元的に広がる複数かつ複層の電極層と、これら複層
の電極層を貫通する多数のゲートとを備え、上記電圧印加手段は、画像信号に応じて選択的に電圧印
加を可能とすべく、隣接する２層の各電極層に、各ゲー
トに対して独立した電位を付与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】上記制御手段は、トナー担持体に対向して
二次元的に広がる複数かつ複層の電極層と、これら複層
の電極層を貫通する多数のゲートを備え、上記電圧印加手段は、制御手段の対向電極側に設けられ
た電極層に対して、一定の電圧を印加することを特徴と
する請求項１又は請求項２記載の画像形成装置。
【請求項４】所定の極性に帯電されたトナーを担持する
トナー担持体と、このトナー担持体に対向して電圧印加
が可能な対向電極と、これらトナー担持体と対向電極と
の間に、トナー担持体から対向電極に向けて飛翔するト
ナーの通過部となる複数個のゲートを有する制御手段と
を配置する一方、上記制御手段の各ゲートに対して独立
した電位を付与し得る電圧印加手段を備え、上記制御手
段における対応する各ゲートに対してトナーの通過を許
可する第１の電位と、トナーの通過を禁止する第２の電
位とを印加することによりゲートにおけるトナーの通過
を制御して、対向電極に当接しかつ制御手段に対して相
対移動するように設けられた転写材上にトナー像を形成
する画像形成装置において、上記制御手段と対向電極との間には、対向電極に対向し
て二次元的に広がり、かつ制御手段の各ゲートに対応し
てトナーの通過が可能な開孔部を備えた第１の電極層が
さらに配設され、上記トナー担持体と対向電極との電位
差をＶＨ、第１の電極層と対向電極との電位差をＶ１、
第１の電極層と対向電極との距離をｄ１、及び対向電極
近傍の電界強度をＥ１（＝Ｖ１／ｄ１）とするとき、Ｖ
Ｈ≦１．５ｋＶ、かつ、Ｅ１≧１．８ｋＶ／ｍｍである
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】上記制御手段と第１の電極層との間の電界
強度をＥ２とし、第１の電極層と対向電極との間の電界
強度をＥ１とするとき、Ｅ１＞Ｅ２とすることを特徴と
する請求項４記載の画像形成装置。
【請求項６】上記制御手段への第１の電位の電圧印加開
始から第２の電位の電圧印加終了までの間に、上記Ｅ１
及びＥ２が共に順次大きくなるように、上記第１の電極
層への印加電圧と上記対向電極への印加電圧とを変化さ
せることを特徴とする請求項５記載の画像形成装置。
【請求項７】上記第１の電極層への印加電圧の変化は、
上記対向電極へ印加電圧の変化に先立って行われること
を特徴とする請求項６記載の画像形成装置。
【請求項８】上記転写材として無端状部材を用いること
を特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の画像
形成装置。
【請求項９】上記転写材の制御手段と対向する面の上流
側に、転写材に粘着材を塗布するための塗布手段が設け
られていることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１
項に記載の画像形成装置。