JPH11334136A

JPH11334136A - 画像形成方法及び画像形成装置

Info

Publication number: JPH11334136A
Application number: JP15843898A
Authority: JP
Inventors: Toshio Sakai; 捷夫酒井
Original assignee: Ricoh Co Ltd; Array Printers AB
Current assignee: Ricoh Co Ltd; Array Printers AB
Priority date: 1998-05-22
Filing date: 1998-05-22
Publication date: 1999-12-07

Abstract

(57)【要約】【課題】ＤＤＣ法を用いる画像形成方法又は画像形成
装置において、単位画像を形成すべく飛翔させた画像形
成粒子の集合体の先頭部を記録部材に到達させてから、
該集合体の後端部を該記録部材に到達させるまでのタイ
ムラグを短縮することができる画像形成方法又は画像形
成装置を提供する。【解決手段】飛翔制御電極としてのリング状電極２ａ
に印加する電圧値よりも偏向制御電極対２ｂに印加する
電圧値をトナーとは逆極性側に大きくする。これによ
り、現像ローラ１から発せられ且つ孔２内に進入する電
気力線のうち、孔２の内壁に接触しない電気力線の数
を、孔２ｃの内壁に終わる又は接触する電気力線の数よ
りも多く形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複写機、ファクシ
ミリ、プリンター等の画像形成装置、及びこの装置に用
いられる画像形成方法に係り、詳しくは、ドットディフ
レクションコントロール法の改良に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、画像形成方法としてダイレクトト
ーニングまたはトナープロジェクションと称される画像
形成方法が知られている。この画像形成方法（以下、飛
翔記録方法という）は、次のようなプロセスで画像を形
成するものである。即ち、孔やスリットの周りに設けた
飛翔制御電極に電圧を印加して、帯電させた画像形成粒
子、例えばトナーの層やトナークラウドに電界を加え、
該孔や該スリットに対応する特定の位置のトナー等の集
合体を選択的に飛翔させる。そして、この集合体を上記
孔や上記スリットを通して移動させて紙等の記録部材に
付着させることで、該集合体による単位画像を該記録部
材の表面に直接形成する。なお、「単位画像」とは、例
えばドット等のことを示し、画像形成粒子の集合体によ
り形成される最小単位の画像を示す概念である。

【０００３】図１は、飛翔記録方法によるトナーの飛翔
状態を示した模式図である。図中、１は粒子担持体とし
ての現像ローラ、２はポリイミド樹脂等からなる開口部
保持部材としてのフレキシブルプリント基板（以下、Ｆ
ＰＣと称する）、３は記録部材としての紙、４は対向電
極、５はトナーをそれぞれ示す。また、ＦＰＣ２は、微
小開口部としての孔２ｃと、孔２ｃの周囲に配置され、
銅等の材料から形成されたリング状の飛翔制御電極であ
るリング状電極２ａとからなる単位画像形成部としての
ドット形成部を複数有している。なお、図１は１つのド
ット形成部を拡大して示している。

【０００４】飛翔記録方法では、例えば、マイナスに帯
電するトナーを用い、現像ローラ１を接地し、対向電極
４に＋１２００［Ｖ］の直流高電圧を印加し、リング状
電極２ａに＋３００［Ｖ］の飛翔電圧（Ｖｂｌａｃｋ）
を２００［μｓｅｃ］印加する。この印加により、粒子
担持体１上のトナー５に対して６×１０⁶［Ｖ／ｍ］の
電界が作用する。そして、この作用の結果、トナー５に
加わるクーロン力が、トナー５と現像ローラ１との間に
作用している付着力や鏡像力の和を上回って、トナー５
の集合体が対向電極４に向かって飛翔し、ＦＰＣ２の孔
を通過する。この孔を通過したトナー５の集合体は、対
向電極４に印加された電圧により形成される飛翔電界に
引かれてさらに飛翔を続け、対向電極４上を搬送手段
（不図示）により所定方向に搬送されている紙３に付着
して飛翔を終える。この付着により、紙３上に複数のト
ナー５の集合体からなるドットが記録される。

【０００５】そして、近年、この飛翔記録方法の応用技
術として、上記飛翔制御電極の他に偏向制御電極を設
け、この偏向制御電極に偏向電圧を印加することによ
り、飛翔させたトナーの飛翔経路を偏向させるドットデ
ィフレクションコントロール法（以下、ＤＤＣ法と称す
る）が提案されている。

【０００６】図２（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）はそれぞれ
ＤＤＣ法によるトナー５の飛翔状態を示した模式図であ
る。図中、２ｂ１及び２ｂ２はリング状電極２ａの近傍
に対向配置された偏向制御電極対である。また、黒色で
示されるリング状電極２ａは、上記Ｖｂｌａｃｋが印加
されている状態を示す。さらに、黒色で示される偏向制
御電極２ｂ１又は２ｂ２は、後述の偏向電圧（Ｖａｃｔ
ｉｖｅ）が印加されている状態を、白色で示される飛翔
制御電極２ｂ１又は２ｂ２は、該偏向電圧が印加されて
いない状態（又はＶａｃｔｉｖｅよりもゼロに近い電圧
値であるＶｎｏｎａｃｔが印加されている状態）を、そ
れぞれ示す。

【０００７】ＤＤＣ法では、上記Ｖｂｌａｃｋに加え
て、例えば＋３３０［Ｖ］の偏向電圧（Ｖａｃｔｉｖ
ｅ）を偏向制御電極２ｂに印加することにより、トナー
５の飛翔経路を主走査方向に偏向させてトナー５の紙３
上への付着位置を、本来の付着位置から図２の左方向
（ａ）又は右方向（ｃ）にずらす。そして、このように
トナー５の紙３上への付着位置をずらすことにより、１
つの上記ドット形成部から、紙３上の３画素分に相当す
る３つのドットを形成することができる。具体的には、
紙３を副走査方向に１画素分移動させる間に、飛翔経路
を主走査方向の図面左方向に偏向させたトナー５の集合
体によるドットＬｄ（図２（ａ））と、飛翔経路を偏向
させないトナー５の集合体によるドットＮｄ（図２
（ｂ））と、飛翔経路を主走査方向の図面右方向に偏向
させたトナー５の集合体によるドットＲｄ（図２
（ｃ））とを、紙３上に形成する。なお、図２におい
て、偏向制御電極２ｂ１及び２ｂ２をそれぞれリング状
電極２ａと同一平面上に配置しているが、リング状電極
２ａより現像ローラ１側又は対向電極４側に配置しても
よい。

【０００８】図３は、ＤＤＣ法に用いられるドット形成
部の一例の平面図である。図３において、左右方向は主
走査方向、上下方向は副走査方向、２ｂ１は左偏向用の
偏向制御電極、２ｂ２は右偏向用の偏向制御電極であ
る。図に示されるように、半月状に形成された偏向制御
電極２ｂ１及び２ｂ２は、飛翔制御電極としてのリング
状２ａを挟みながら主走査方向に対してθ（１８．４
°）の角度を保持して傾斜するように配置されている。
このように偏向制御電極２ｂ１及び２ｂ２を傾斜させて
配置することにより、紙３を移動させてもドットＬｄ、
ドットＮｄ及びドットＲｄをそれぞれ主走査方向におい
て平行に形成することができる。

【０００９】以上のように、ＤＤＣ法では、１つの上記
ドット形成部により３つのドットを形成できるので、Ｆ
ＰＣの構造を簡素化して製造コストを低減することがで
きる。例えば、１００［ｄｐｉ］用のＦＰＣで３００
［ｄｐｉ］の画像を形成することができる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】ところで、飛翔記録方
法やＤＤＣ法では、ドットを形成するトナー５の集合体
はストリーム状に飛翔し、該集合体の先頭部が紙３に到
達してから最後部が紙３に到達するまでにタイムラグが
ある。そして、このタイムラグにより、ドットは正円形
にならず、紙３の移動方向に延びる楕円状に形成され
る。このため、紙３の移動速度を速めすぎると、ドット
形状の乱れにより画像の質を低下させてしまう。即ち、
従来の飛翔記録方式やＤＤＣ法においては、ドットを形
成すべく飛翔させたトナー５の集合体の先頭部を紙３に
到達させてから、該集合体の後端部を紙３に到達させる
までにタイムラグを生ずる結果、画像形成速度の高速化
が阻害されるという問題がある。特に、ＤＤＣ法におい
ては、１つのドット形成部で３つのドットを形成しなけ
ればならないので、従来の飛翔記録方法よりも紙３の移
動速度を低下させる必要がある。このため、上記タイム
ラグの短縮化が強く望まれている。

【００１１】そこで、本発明者は、トナー５の集合体を
ストリーム状に飛翔させてしまう原因を解明すべく、高
速度カメラ（コダック社製、Kodak EKTAPRO HS Motion
Analyzer Model 4540）を用いて、１４０倍の倍率でＤ
ＤＣ法におけるトナー５の飛翔状態を１秒あたり２７，
０００コマのビデオ画像として撮影した。そして、この
ビデオ画像を２５［コマ／ｓｅｃ］の速度で再生しなが
らトナー５の集合体の飛翔状態を観察したところ、次の
ような３つの現象を確認した。１．孔２ｃ内を通過中の
一部のトナー５は、孔２ｃの内壁に衝突して飛翔速度を
低減される。２．孔２ｃの内壁に衝突したトナー５の一
部は、飛翔制御電極２ａに引き付けられて孔２ｃの内壁
に付着した後、上記飛翔電圧（Ｖｂｌａｃｋ）の印加終
了に伴って再び飛翔を開始する。３．孔２ｃ周辺のＦＰ
Ｃ上面への飛翔・付着によって淘汰され、集合体を構成
しないはずのトナー５が、上記飛翔電圧（Ｖｂｌａｃ
ｋ）の印加終了に伴って該ＦＰＣ上面から離脱して孔２
ｃの内部に進入することにより、トナー５の集合体の後
端部を延長する。

【００１２】ドット形成シミュレーションシステムを用
いてＤＤＣ法によるドットＮｄ（非偏向ドット）の形成
をシミュレーションしたときにおける、トナー５の集合
体の飛翔状態を模式図である図４に示す。なお、このシ
ミュレーションシステムにおいて観察されるトナーの飛
翔状態は、実際のトナーの飛翔状態に酷似していること
が反復的な比較試験により実証されている。また、この
シミュレーション（以下、シミュレーション１と称す
る）は、次の式１から式８までに示される条件の具備を
想定して実施された。また、図４の各図はそれぞれ対向
電極４の図示を省略されおり、（ａ）はＶｂｌａｃｋが
印加された瞬間の状態を示し、（ｂ）から（ｈ）はこの
瞬間以降、０．１００［ｍｓｅｃ］経過毎の状態を順次
示すものである。

【式１】解像度＝３００［ｄｐｉ］

【式２】Ｖｂｌａｃｋ＝＋３００［Ｖ］

【式３】Ｖｎｏｎａｃｔ＝０［Ｖ］

【式４】対向電極４への印加電圧＝＋１２００［Ｖ］

【式５】Ｖｂｌａｃｋの信号パルス付与時間＝０．２０
０［ｍｓｅｃ］

【式６】トナー５の粒径＝８［μｍ］

【式７】トナー５の帯電量＝−１０［μＣ／ｇ］

【式８】飛翔トナー量＝約１５０［個／１ドット］

【００１３】飛翔記録方法やＤＤＣ法においては、図４
（ｂ）に示されるように、孔２ｃを通過する一部のトナ
ー５は孔２ｃの内壁に衝突する。そして、（ｃ）から
（ｇ）に示されるように、衝突したトナー５の一部
（（ｃ）で弓状の集合体の両端部）は飛翔速度を低減さ
れ、衝突しないトナー５から徐々に離れる。また、
（ｃ）に示されるように、他の一部はＶｂｌａｃｋを印
加された飛翔制御電極２ａに引かれ、孔２ｃの内壁に付
着する。さらに、（ｄ）に示されるように、Ｖｂｌａｃ
ｋの印加終了に伴い、孔２ｃの内壁に付着したトナー５
が飛翔を再開すると同時に、孔２ｃ周辺のＦＰＣ上面へ
の飛翔・付着によって淘汰されたトナー５が該ＦＰＣ上
面から離脱する。そして、（ｄ）から（ｈ）に示される
ように、ＦＰＣ上面から離脱したトナー５の一部が、粒
子担持体１に戻らずに、又は、粒子担持体１に一旦戻っ
た後に、孔２ｃ内に落下する。これら一連の現象によ
り、トナー５の集合体をストリーム状に飛翔させている
ことがわかる。

【００１４】なお、上記シミュレーション１で想定した
画像形成部の構成を図５に示す。図中Ｌ１からＬ１３ま
ではそれぞれ寸法［μｍ］を示し、Ｌ１＝１４０、Ｌ２
＝１０、Ｌ３＝３０、Ｌ４＝５０、Ｌ５＝１５、Ｌ６＝
１２、Ｌ７＝３０、Ｌ８＝１２、Ｌ９＝１５、Ｌ１０＝
１０、Ｌ１１＝３０、Ｌ１２＝５００、Ｌ１３＝８０で
ある。

【００１５】本発明は以上の背景に鑑みなされたもので
あり、その第１の目的とするところは、ＤＤＣ法を用い
る画像形成方法又は画像形成装置において、単位画像を
形成すべく飛翔させた画像形成粒子の集合体の先頭部を
記録部材に到達させてから、該集合体の後端部を該記録
部材に到達させるまでのタイムラグを短縮することがで
きる画像形成方法又は画像形成装置を提供することであ
る。

【００１６】また、その第２の目的とするところは、上
記第１の目的に加えて、形成する単位画像のサイズ拡大
を軽減することができる画像形成方法又は画像形成装置
を提供することである。

【００１７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１の発明は、複数の微小開口部を互いに独立
あるいは一連に設けた開口部保持部材と、該開口部保持
部材と一体又は別体に設け、粒子担持体に担持させた電
荷を有する画像形成粒子の該粒子担持体からの飛翔を制
御させる複数の飛翔制御電極と、該開口部保持部材と一
体又は別体に設け、画像形成粒子の飛翔経路の偏向を制
御させる複数の偏向制御電極とを該粒子担持体と該粒子
担持体に対向させた対向電極との間に配設し、画像情報
に基づいて、該対向電極に対向電圧を印加するととも
に、任意の飛翔制御電極に飛翔電圧を印加して該粒子担
持体から画像形成粒子を選択的に飛翔させ、又は、任意
の飛翔制御電極に飛翔電圧を、該偏向制御電極に偏向電
圧をそれぞれ印加して該粒子担持体から画像形成粒子を
選択的且つ偏向的に飛翔させ、飛翔させた画像形成粒子
を任意の微小開口部を通して該対向電極側に移行させる
ことで、該対向電極又は該対向電極上の記録部材の表面
に画像形成粒子を付着させて画像を形成する画像形成方
法であって、該粒子担持体と該対向電極との間を飛翔さ
せる画像形成粒子の集合体に対して、各画像形成粒子の
分布範囲を飛翔させる方向に拡大させないように制御す
ることを特徴とするものである。

【００１８】請求項１の発明においては、単位画像を形
成すべく飛翔させた画像形成粒子の集合体に対して、各
画像形成粒子の飛翔方向における分布範囲の拡大を軽減
する。この軽減により、飛翔させた各画像形成粒子に対
して記録部材への到達時間のバラツキを軽減することが
できる。

【００１９】請求項２の発明は、請求項１の画像形成方
法であって、上記制御が、画像形成粒子と上記微小開口
部の内壁との衝突を軽減することを特徴とするものであ
る。

【００２０】請求項２の発明においては、上記飛翔させ
た画像形成粒子と上記微小開口部の内壁との衝突を軽減
することにより、上記集合体における各画像形成粒子の
飛翔速度のバラツキ、及び、画像形成粒子の該内壁への
付着、を軽減する。この軽減により、上記集合体におけ
る各画像形成粒子は、記録部材への到達時間のバラツキ
を軽減される。

【００２１】請求項３の発明は、請求項２の画像形成方
法であって、上記粒子担持体から延び、且つ上記微小開
口部の内部に進入する電気力線のうち、該微小開口部の
内壁に接触することなく該微小開口部を通過する電気力
線が、該接触する電気力線よりも多く形成されることに
より、上記衝突が軽減されることを特徴とするものであ
る。

【００２２】請求項３の発明においては、上記粒子担持
体から上記微小開口部に進入する電気力線のうち、該微
小開口部の内壁に接触させることなく該微小開口部を通
過させる電気力線の数を、該接触させる電気力線の数よ
りも多くする条件で電界を形成させる（以下、前者の電
気力線を非壁接型電気力線と、後者の電気力線を壁接型
電気力線と、それぞれ称する）。そして、このような条
件で電界を形成させることにより、上記微小開口部を通
過する画像形成粒子のうち、該微小開口部の内壁に接触
することなく該通過する画像形成粒子の数を、該接触し
て通過する画像形成粒子の数よりも少なくする。即ち、
上記条件で電界を形成させることにより、上記衝突を軽
減し、飛翔させた各画像形成粒子における記録部材への
到達時間のバラツキを軽減する。

【００２３】請求項４の発明は、請求項３の画像形成方
法であって、上記飛翔電圧よりも画像形成粒子の電荷に
対して逆極性側に大きな値の上記偏向電圧が印加される
ことにより、上記微小開口部の内壁に接触することなく
該微小開口部を通過する電気力線が、該接触する電気力
線よりも多く形成されることを特徴とするものである。

【００２４】請求項４の発明においては、例えば、画像
形成粒子をマイナス帯電させる場合には、上記偏向電圧
の値を上記飛翔電圧の値よりもプラス側に大きく設定す
ることにより、非壁接型電気力線を壁接型電気力線より
も多く形成させる。そして、非壁接型電気力線を壁接型
電気力線よりも多く形成させることにより、上記衝突を
軽減し、飛翔させた各画像形成粒子における記録部材へ
の到達時間のバラツキを軽減する。

【００２５】請求項５の発明は、請求項４の画像形成方
法であって、上記偏向制御電極と上記微小開口部との距
離が、上記飛翔制御電極と該微小開口部との距離よりも
大きいことを特徴とするものである。

【００２６】請求項５の発明においては、上記偏向制御
電極と上記微小開口部との距離を、上記飛翔制御電極と
該微小開口部との距離よりも大きく設定することによ
り、小さく設定する場合よりも非壁接型電気力線の数を
多く形成させる。つまり、上記偏向制御電極と上記微小
開口部との距離が、上記飛翔制御電極と該微小開口部と
の距離より小さい場合よりも、非壁接型電気力線の数が
多く形成される。そして、非壁接型電気力線の数が多く
形成されることで、上記衝突がより軽減される。

【００２７】請求項６の発明は、請求項１の画像形成方
法であって、上記制御が、上記開口部保持部材の上記粒
子担持体との対向面に接触した画像形成粒子に対して、
上記微小開口部を通過させないようにすることを特徴と
するものである。

【００２８】請求項６の発明においては、上記対向面と
の接触により淘汰した画像形成粒子、即ち、単位画像の
形成には不要であり、上記集合体に混入させたくない画
像形成粒子に対して、上記微小開口部を通過させないよ
うに制御する。この制御により不要な画像形成粒子の上
記集合体への混入を軽減することで、該集合体の後端部
の延長を軽減する。

【００２９】請求項７の発明は、請求項６の画像形成方
法であって、上記制御が、上記逆極性側に大きな値の上
記偏向電圧を印加させることにより、上記対向面に付着
した画像形成粒子を該対向面から離脱させないことを特
徴とするものである。

【００３０】請求項７の発明においては、例えば、画像
形成粒子をマイナスに帯電させる場合には、上記偏向電
圧の値をプラス側に大きく設定して上記対向面と画像形
成粒子との付着力を高めることにより、上記飛翔電圧の
印加終了により該付着力を弱めてもなお、該画像形成粒
子を該対向面に付着させている状態を維持する。この状
態の維持により不要な画像形成粒子の上記集合体への混
入を軽減することで、該集合体の後端部の延長を軽減す
る。

【００３１】請求項８の発明は、請求項６の画像形成方
法であって、上記制御が所定のタイミングで上記飛翔電
圧の極性を逆転させることにより、上記微小開口部の周
囲の上記対向面から発し、且つ上記粒子担持体に到達す
る電気力線が形成されることを特徴とするものである。

【００３２】請求項８の発明においては、所定のタイミ
ングで上記飛翔電圧の極性を逆転させることにより、上
記微小開口部の周囲の対向面から発し、且つ上記粒子担
持体に到達するように電気力線を形成させる。そして、
上記微小開口部の周囲の対向面に付着した画像形成粒
子、即ち、不要な画像形成粒子、を上記粒子担持体に向
けて逆飛翔させる。この逆飛翔により、不要な画像形成
粒子の上記集合体への混入が軽減され、該集合体の後端
部の延長が軽減される。例えば、請求項７の発明では、
上記対向面のみに接触・付着した画像形成粒子について
は上記集合体への混入を軽減できる。しかし、該対向面
と該微小開口部の入り口との境界に付着した画像形成粒
子については、重力又は電界の影響により該微小開口部
に落下させて上記集合体に混入させてしまうおそれがあ
る。一方、本発明では、上記対向面に付着した画像形成
粒子を所定のタイミングで上記粒子担持体に向けて逆飛
翔させることで、該タイミングの後における上記混入と
上記集合体の後端部の延長とを防止することができる。

【００３３】請求項９の発明は、請求項８の画像形成方
法であって、上記所定のタイミングは、上記対向面に接
触することなく上記微小開口部の入り口を通過する上記
集合体の最後部が、上記粒子担持体と上記対向電極との
間の所定位置を通過した後であることを特徴とするもの
である。

【００３４】請求項９の発明においては、上記粒子担持
体と上記対向電極との間の所定位置を、例えば、上記集
合体の最後部、即ち、単位画像の形成に必要である画像
形成粒子、を上記極性の逆転により逆飛翔させないよう
な位置に設定することにより、該逆飛翔を防止すること
ができる。即ち、上記所定位置を調整することにより、
単位画像の形成に必要な画像形成粒子の逆飛翔を防止す
ることができる。

【００３５】請求項１０の発明は、請求項９の画像形成
方法であって、上記所定位置は、上記粒子担持体と上記
対向電極とに挟まれ、上記微小開口部に対向し、且つ、
上記対向面よりも該対向電極側にある空間で、上記極性
が逆転された後に形成される該粒子担持体へ向かう逆走
向電界と、該対向電極に向かう正走向電界との境界に相
当する位置よりも、該対向電極側であることを特徴とす
るものである。

【００３６】請求項１０の発明においては、上記集合体
の最後部は、上記極性を逆転されると上記正走向電界の
内側に存在するようになり、該正走向電界の影響を受け
て上記対向電極に向かう飛翔を継続する。このため、上
記極性を逆転させても上記集合体の最後部を逆飛翔させ
ない。例えば、上記所定位置を上記逆走向電界と上記正
走向電界との境界に相当する位置よりも上記粒子担持体
側に設定すると、上記極性の逆転により、上記集合体の
最後部を該逆走向電界の内側に存在させてしまう。そし
て、上記逆走向電界の影響により、上記集合体の最後部
を逆飛翔させてしまうおそれがある。本発明において
は、上記極性の逆転により、上記集合体の最後部を上記
正走向電界の内側に存在させることにより、単位画像の
形成に必要な画像形成粒子の逆飛翔を防止する。

【００３７】請求項１１の発明は、請求項９の画像形成
方法であって、上記所定位置は、上記逆走向電界と上記
正走向電界との境界に相当する位置よりも上記粒子担持
体側にあり、上記集合体の最後部は上記極性を逆転され
た後の慣性力により該正走向電界の内側に到達すること
を特徴とするものである。

【００３８】請求項１１の発明においては、上記集合体
の最後部を上記逆走向電界と上記正走向電界との境界に
相当する位置に到達させる前に、上記極性を逆転させ
る。即ち、請求項１０の発明よりも早いタイミングで上
記極性を逆転させる。そして、上記極性を逆転させるタ
イミングを早くすることで、上記対向面と上記微小開口
部の入り口との境界に付着する不要な画像形成粒子の上
記集合体への混入をより確実に軽減する。一方、上記極
性の逆転により、上記集合体の最後部は上記逆走向電界
の内側に存在するようになるが、慣性力によって上記正
走向電界の内側まで到達する。そして、上記正走向電界
の影響を受けて上記対向電極に向かう飛翔を継続する。
即ち、上記極性を逆転させるタイミングを早めることで
上記集合体の後端部の延長をより確実に軽減するととも
に、単位画像の形成に必要な画像形成粒子の逆飛翔を防
止する。

【００３９】請求項１２の発明は、請求項８の画像形成
方法であって、上記所定のタイミングは、上記対向面に
接触した画像形成粒子が上記正走向電界に相当する領域
内に進入する前であり、且つ該画像形成粒子が慣性力を
有していても該正走向電界の内側に到達しない位置に存
在するときであることを特徴とするものである。

【００４０】請求項１２の発明においては、上記対向面
に接触した画像形成粒子は、上記極性の逆転によって上
記逆走向電界の内側で、且つ慣性力を有していても上記
正走向電界に到達しない位置に存在するようになる。そ
して、上記逆走向電界の影響を受けて上記粒子担持体に
向かって逆飛翔する。この逆飛翔によって、上記対向面
に接触した画像形成粒子、即ち不要な画像形成粒子、の
上記集合体への混入が防止され、該混入による該集合体
の後端部の延長が防止される。

【００４１】上記第２の目的を達成するために、請求項
１３の発明は、請求項４又は５の画像形成方法であっ
て、所定タイミングで、上記粒子担持体と上記対向電極
とに挟まれ、上記微小開口部に対向し、且つ、上記対向
面よりも該対向電極側にある全て又は一部の空間で該対
向電極に向かって形成される正走向電界の形状を、該微
小開口部の中心軸線に向かいながら該対向電極に向かう
収束型に変形させることを特徴とするものである。

【００４２】請求項１３の発明においては、上記集合体
内の画像形成粒子は、所定のタイミングで上記正走向電
界の形状を上記収束型に変形されることにより、上記微
小開口部の中心軸線の方向に集結しながら上記対向電極
に向かって飛翔するようになる。このため、上記対向電
極又は上記記録部材における上記集合体の付着領域が縮
小される。

【００４３】請求項１４の発明は、請求項１３の画像形
成方法であって、上記正走向電界の形状が、上記飛翔電
圧、又は該飛翔電圧及び上記偏向電圧の値を変化される
ことにより変形されることを特徴とするものである。

【００４４】請求項１４の発明においては、上記飛翔電
圧、又は該飛翔電圧及び上記偏向電圧の値を変化させる
ことにより、上記正走向電界の形状を上記収束型に変化
させる。例えば、所定のタイミングで上記飛翔電圧の印
加を終了し、且つ上記偏向電圧の印加をそのまま継続す
ることで、上記正走向電界の形状を上記収束型に変化さ
せる。このように、上記正走向電界の形状を印加する電
圧値の変化により変化させるので、特別な部材や装置等
を設ける必要がない。

【００４５】請求項１５の発明は、請求項１４の画像形
成方法であって、上記変化により、上記飛翔電圧の極性
が逆転されることを特徴とするものである。

【００４６】請求項１５の発明においては、上記飛翔電
圧の極性を逆転させて上記粒子担持体と上記対向面との
間の電界の向きを該粒子担持体へ向かう方向に偏向させ
る。そして、不要な画像形成粒子を上記粒子担持体に向
けて逆飛翔させる。この逆飛翔により、不要な画像形成
粒子の上記集合体への混入が軽減され、該集合体の後端
部の延長が軽減される。

【００４７】請求項１６の発明は、請求項１５の画像形
成方法であって、上記変化により、上記飛翔電圧の値が
上記偏向電圧の値より上記逆極性側に大きくなることを
特徴とするものである。

【００４８】請求項１６の発明においては、上記逆転時
に、上記偏向電圧よりも上記逆極性側に大きい値の上記
飛翔電圧を印加することにより、正規極性側に大きい値
の該飛翔電圧を印加する場合よりも、上記集合体を飛翔
させてから該集合体の最後部を上記対向電極又は該対向
電極上の記録部材に到達させるまでの集合体飛翔時間を
短縮する場合がある。例えば、本発明者は鋭意研究によ
り上記逆転時の飛翔電圧の値を、上記偏向電圧よりも上
記逆極性側に大きく、且つ該偏向電圧との電位差を４０
０［Ｖ］以上、６００［Ｖ］以下とすることにより、正
規極性側に大きくする場合よりも集合体飛翔時間を短縮
できることを見出した。

【００４９】請求項１７の発明は、請求項１６の画像形
成方法であって、上記変化により、上記飛翔電圧と上記
偏向電圧との電位差が、２００［Ｖ］以上、６００
［Ｖ］以下になることを特徴とするものである。

【００５０】請求項１７の発明においては、上記逆転時
に、上記偏向電圧との電位差を２００［Ｖ］から６００
［Ｖ］までの範囲に設定した上記飛翔電圧を印加する。
この設定によって、集合体飛翔時間を、上記偏向電圧よ
り正規極性側に大きい値の上記飛翔電圧を印加する場合
と同等に、あるいは該場合よりも短縮する。

【００５１】請求項１８の発明は、請求項１５の画像形
成方法であって、上記変化により、上記偏向電圧の値が
上記飛翔電圧の値より上記逆極性側に大きくなることを
特徴とするものである。

【００５２】請求項１８の発明においては、上記逆転時
に、上記飛翔電圧よりも上記逆極性側に大きい値の上記
偏向電圧を印加することにより、正規極性側に大きい値
の該偏向電圧を印加する場合よりも、形成する単位画像
のサイズを縮小する場合がある。例えば、本発明者は鋭
意研究により上記逆転時の偏向電圧の値を、上記飛翔電
圧よりも上記逆極性側に大きく、且つ該飛翔電圧との電
位差を２００［Ｖ］以上に設定することにより、正規極
性側に大きくする場合よりも単位画像のサイズを短縮で
きることを見出した。

【００５３】請求項１９の発明は、請求項１８の画像形
成方法であって、上記変化により、上記飛翔電圧と上記
偏向電圧との電位差が、２００［Ｖ］以上、８００
［Ｖ］以下になることを特徴とするものである。

【００５４】請求項１９の発明においては、上記逆転時
の偏向電圧を、上記飛翔電圧よりも上記逆極性側に大き
く、且つ該飛翔電圧との電位差が２００［Ｖ］以上にな
るように設定することにより、正規極性側に大きくする
場合よりも単位画像のサイズを短縮する。さらに、上記
飛翔電圧との電位差を８００［Ｖ］以下に設定すること
により、コロナ放電の発生を抑えることができる。

【００５５】請求項２０の発明は、請求項１３、１４、
１５、１６、１７、１８又は１９の画像形成方法であっ
て、上記所定タイミングは、上記集合体の最後部が上記
対向電極又は該対向電極上の記録部材に到達し得る位置
に存在するときであることを特徴とするものである。

【００５６】本発明において、「集合体の最後部が上記
対向電極又は該対向電極上の記録部材に到達し得る位置
に存在するとき」とは、例えば、上記集合体の最後部
が、上記収束型の電界に相当する領域内に存在するとき
や、慣性力により該電界に到達することができる位置に
存在するときなどである。

【００５７】請求項２０の発明においては、上記所定タ
イミングのときに、上記集合体の最後部は上記対向電極
又は該対向電極上の記録部材に到達し得る位置に存在す
る。例えば、請求項１５の発明のように上記極性を逆転
させる場合には、上記粒子担持体に向かう電界の影響に
より上記集合体の最後部を逆飛翔させるおそれがある。
即ち、本発明においては、上記所定タイミングのとき
に、上記集合体の最後部を上記対向電極又は該対向電極
上の記録部材に到達させ得る位置に存在させることによ
り、単位画像の形成に必要な画像形成粒子の逆飛翔を防
止する。

【００５８】請求項２１の発明は、請求項２０の画像形
成方法であって、上記所定タイミングは、上記集合体の
最後部が上記収束型の電界に相当する領域内に進入する
前であることを特徴とするものである。

【００５９】請求項２１の発明においては、上記集合体
の最後部を上記収束型の電界に相当する領域内に進入さ
せる前を、上記所定タイミングとする。例えば、画像形
成粒子の正規飛翔方向において、上記収束型の電界が始
まる位置は、上記飛翔電圧や上記偏向電圧の値等によっ
て大きく異なる。また、上記集合体の飛翔経路内におい
て、上記極性の逆転によって上記粒子担持体に向かう電
界が形成される場合には、該電界が該集合体を粒子担持
体の方向に引き戻そうとする力の強さも、上記飛翔電圧
や上記偏向電圧の値等によって大きく異なる。本発明に
おいては、集合体の最後部を、上記収束型の電界に相当
する領域内に進入させる前に該電界を形成させても、該
最後部を逆飛翔させない。そして、上記集合体の最後部
をこの領域に進入させる前に上記収束型の電界を形成さ
せることにより、該最後部を該電界内に長時間存在させ
て、該最後部の上記中心軸線への偏向量をより大きくす
る。

【００６０】請求項２２の発明は、請求項２０の画像形
成方法であって、上記所定タイミングは、上記集合体の
先頭部が上記収束型の電界内の収束領域に相当する領域
内に存在するときであることを特徴とするものである。

【００６１】本発明において、「収束領域」とは、上記
収束型の電界内で、画像形成粒子を上記中心軸線に向か
って偏向させる作用が特に大きい領域のことを示す概念
である。

【００６２】請求項２２の発明においては、上記集合体
の先頭部を上記収束型の電界内の収束領域に相当する領
域内に存在させているときを上記所定タイミングとして
も、該集合体の最後部を逆飛翔させない。そして、上記
所定タイミングの後に、上記集合体の先頭部、ひいては
該集合体の最後部に、上記収束領域を通過させることに
より、該集合体の上記中心軸線への偏向量をより大きく
する。

【００６３】請求項２３の発明は、請求項２０の画像形
成方法であって、上記所定タイミングは、上記集合体の
先頭部が上記収束型の電界に相当する領域内に進入する
前であることを特徴とするものである。

【００６４】請求項２３の発明においては、上記集合体
の先頭部を、上記収束型の電界に相当する領域内に進入
させる前を上記所定タイミングとしても、該集合体の最
後部を逆飛翔させない。そして、上記集合体の先頭部を
この領域に進入させる前に上記収束型の電界を形成させ
ることにより、該集合体を該電界内に最も長時間存在さ
せることができ、該集合体における各画像形成粒子の上
記中心軸線への偏向量を大きくすることができる。

【００６５】請求項２４の発明は、互いに独立あるいは
一連に形成された複数の微小開口部を有する開口部保持
部材と、該開口部保持部材と一体又は別体に形成され、
粒子担持体に担持される電荷を有する画像形成粒子の該
粒子担持体からの飛翔を制御する複数の飛翔制御電極
と、該開口部保持部材と一体又は別体に形成され、画像
形成粒子の飛翔経路の偏向を制御する複数の偏向制御電
極と、を該粒子担持体に対向する対向電極と該粒子担持
体との間に備え、画像情報に基づいて、該対向電極に対
向電圧を印加するとともに、任意の飛翔制御電極に飛翔
電圧を印加して該粒子担持体から画像形成粒子を選択的
に飛翔させ、又は、任意の飛翔制御電極に飛翔電圧を、
該偏向制御電極に偏向電圧をそれぞれ印加して該粒子担
持体から画像形成粒子を選択的且つ偏向的に飛翔させ、
飛翔させた画像形成粒子を任意の微小開口部を通して該
対向電極側に移行させることで、該開口部保持部材と該
対向電極との間に搬送した記録部材の表面に画像形成粒
子を付着させて画像を形成する画像形成装置であって、
請求項１乃至２３の画像形成方法を用いて画像を形成す
るものである。

【００６６】請求項２４の発明においては、請求項１乃
至２３の画像形成方法を用いて画像を形成する。

【００６７】

【発明の実施の形態】まず、従来の飛翔記録方法を用い
る画像形成装置（以下、飛翔記録画像形成装置と称す
る）の一例について説明する。図６は本一例の飛翔記録
画像形成装置の要部の概略構成を示す斜視図である。本
飛翔記録画像形成装置は、画像形成粒子としてのトナー
を担持する粒子担持体としての現像ローラ１、現像ロー
ラ１に対向するように配置した対向電極４、複数のドッ
ト形成部を有するＦＰＣ２等を備えている。現像ローラ
１はトナーを収容するトナー容器６の内部に配置され、
現像ローラ１の表面には、公知技術によりトナーを担持
させることができる。本一例では、ドクターブレード７
あるいは図示を省略されたトナー供給部材と現像ローラ
１との間における摩擦によってマイナスに摩擦帯電した
トナーを、静電気力で現像ローラ１上に担持し、ドクタ
ーブレード７で規制することによりトナー層を形成して
いる。

【００６８】上記ＦＰＣ２は、トナー容器６の下壁部に
形成された開口を塞ぐように取り付けられている。この
ＦＰＣ２は、図７に示されるように、現像ローラ１と対
向電極部材４との間で現像ローラ１から対向電極４への
トナー飛翔を制御するように、複数の微小開口部として
のトナー通過孔（以下「孔」という）２ｃ及び各孔の周
りに形成された内径０．１６０［ｍｍ］の飛翔電極とし
てのリング状電極２ａを有している。

【００６９】図８は、本飛翔記録画像形成装置の画像記
録部の拡大模式図である。トナー５を担持する現像ロー
ラ１は接地され、この現像ローラ１と対向して設けられ
た対向電極４との間に、現像ローラ１上に担持されたト
ナー５を対向電極４に向けて飛翔させるための飛翔電界
を形成する高圧電源８が接続されている。この高圧電源
８により対向電極４にトナー５の平均的な帯電極性と逆
の極性の直流高電圧が印加される。

【００７０】また、現像ローラ１と対向電極部材４との
間には、ＦＰＣ２が配設されている。そして、現像ロー
ラ１とＦＰＣ２の各リング状電極２ａとの間には、画像
情報に基づいて生成された制御電圧を各リング状電極２
ａに印加する電源（以下「画像電源」という）９が接続
されている。この画像電源９により、画像情報に基づい
てＯＮ／ＯＦＦ制御されたパルス状の飛翔電圧が各リン
グ状電極２ａに対して印加される。この飛翔電圧のＯＮ
時の電圧（以下、飛翔電圧又はＶｂｌａｃｋという）の
値は例えば＋３００［Ｖ］、ＯＦＦ時の電圧（以下、非
飛翔制御電圧又はＶｗｈｉｔｅという）の値は例えば−
５０［Ｖ］に設定される。

【００７１】また、図示の装置では、上記ＦＰＣ２のリ
ング状電極２ａと対向電極４との間隔Ｌｉは０．５［ｍ
ｍ］、リング状電極２ａと現像ローラ１との間隔Ｌｋは
０．０５［ｍｍ］、現像ローラ１の周速は３００［ｍｓ
ｅｃ］、紙３の搬送速度は５０［ｍｓｅｃ］である。

【００７２】図９はトナーの飛翔状態を示した模式図で
ある。例えば、マイナスに帯電するトナーを用い、現像
ローラ１を接地し、対向電極４に＋１２００［Ｖ］の直
流高電圧（以下、対向電圧又はＶｂｅとも称する）を印
加し、飛翔制御電極２ａに＋３００［Ｖ］の飛翔制御電
圧（Ｖｂｌａｃｋ）を２００［μｓｅｃ］印加する。こ
の印加により、現像ローラ１上のトナー５に対して６×
１０⁶［Ｖ／ｍ］の電界が作用する。そして、この作用
の結果、トナー５に加わるクーロン力が、トナー５と現
像ローラ１との間に作用している付着力や鏡像力の和を
上回って、トナー５の集合体が対向電極４に向かって飛
翔し、ＦＰＣ２の孔を通過する。この孔を通過したトナ
ー５の集合体は、対向電極４に印加された電圧により形
成される飛翔電界に引かれてさらに飛翔を続け、対向電
極４上を搬送手段（不図示）により所定方向に搬送され
ている紙３に付着して飛翔を終える。この付着により、
紙３上に複数のトナー５の集合体からなるドットが記録
される。

【００７３】以上のように、従来の飛翔記録画像形成装
置を用いて紙３上に画像を形成することができる。

【００７４】次に、ＤＤＣ法を用いて画像を形成する従
来の画像形成装置（以下、ＤＤＣ画像形成装置）の一例
について説明する。本一例に係るＤＤＣ画像形成装置に
おいては、上記飛翔記録画像形成装置の構成に加え、Ｆ
ＰＣ２が現像ローラ１から飛翔したトナーを偏向する偏
向制御電極対２ｂを有している。図１０は、本ＤＤＣ画
像形成装置におけるＦＰＣ２の孔２ｃの拡大図であり、
（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図である。このＦＰＣ２
は、リング状電極２ａに加え、リング状電極２ａよりも
対向電極部材４側に偏向制御電極対である偏向制御電極
２ｂ−１及び２ｂ−２を有している。偏向制御電極２ｂ
−１及び第２偏向制御電極２ｂ−２はそれぞれ半月状、
具体的には上記リング状電極２ａの１８０度よりも小さ
な角度分に相当する形状をしていて、リング状電極２ａ
を挟んで対向的に形成されている。

【００７５】以上の構成の装置において、偏向制御電極
２ｂ−１と偏向制御電極２ｂ−２との間の電位差を変え
ると、該電位差により形成される電界が変わり、図２に
示されたようにトナー５の着地点が変わる。そして、左
右の偏向制御電極間の電位差に正比例して上記中央部に
対応する位置からのシフト量は大きくなる。（以下、余
白）

【００７６】ＤＤＣ法においては、このシフト量の調整
により１つのドット形成部で３つのドットを形成できる
ので、ドット形成部の数を減らすことが可能である。例
えば、３００［ｄｐｉ］で３分割する場合には、一つの
孔から時間的に３つに分けてトナーストリームを通過さ
せ、その先頭トナーストリームを左に３００［ｄｐｉ］
相当分約８４［μｍ］偏向させ、次のトナーストリーム
は偏向電圧を印加せずに直進させ、３番目のトナースト
リームは、右に約８４［μｍ］偏向させて画像を形成す
る。このようにすれば、１００［ｄｐｉ］用のドット形
成部数で３００［ｄｐｉ］の画像を得ることができる。

【００７７】［第１実施形態］次に、本発明を適用した
画像形成装置の第１実施形態について説明する。図１１
は、上記シミュレーション１において現像ローラ１とＦ
ＰＣ２との間に形成された電気力線のうち、現像ローラ
１から孔２ｃに進入する電気力線を示す模式図である。
図示のように、上記シミュレーション１においては、現
像ローラ１から孔２ｃに進入して形成される電気力線
が、現像ローラ１からリング状電極２ａに向けて傾斜し
て発せられ、孔２ｃの内壁で終わっている形状を呈して
いることがわかる。このような電気力線の形状により、
現像ローラ１から飛翔したトナー５の集合体の一部が、
孔２ｃを通過する際に孔２ｃの内壁と衝突していたと考
えられる。従って、孔２ｃに進入して形成される電気力
線を、孔２ｃの内壁に衝突させないように電界を形成さ
せれば、トナー５の集合体と孔２ｃの内壁との衝突を軽
減できるはずである。

【００７８】本発明者は、上記シミュレーション１で想
定した画像形成部と同様の構成において、次の表１に示
す条件で各電圧を印加したときに仮想形成される電気力
線の形状を、上記ドット形成シミュレーションシステム
を用いて調査した。

【表１】

【００７９】上記表１に示すように、本調査においては
Ｖｂｌａｃｋを＋３００［Ｖ］で一定に保ち、左右の偏
向制御電極２ｂ１及び２ｂ２へのＶｎｏｎａｃｔを＋２
００［Ｖ］ずつ順次増加させた。また、Ｖｎｏｎａｃｔ
の増加に伴い、Ｖｂｅも＋２００［Ｖ］ずつ増加させる
ことで、偏向制御電極２ｂ（１及び２）と対向電極４と
の電位差、即ち、両電極間の電界強度を一定にした。

【００８０】上記表１のＡからＥまでの条件で、各電圧
を印加したときに仮想形成された電気力線の形状を模式
図である図１２から図１６までにそれぞれ示す。それぞ
れの図に示すように、Ｖｎｏｎａｃｔの値を増加させる
に従い、孔２ｃに終わる又は接触する電気力線の数を減
少させることがわかる。また、Ｖｂｌａｃｋの値よりも
Ｖｎｏｎａｃｔの値を大きくすると、孔２の内壁に接触
しない電気力線の数を、孔２ｃの内壁に終わる又は接触
する電気力線の数よりも多く形成できることがわかる
（図１２及び１３参照）。

【００８１】上記表１のＡからＥまでの条件で、ドット
の形成をシミュレーションしたときにおけるトナー５の
飛翔状態を、模式図である図１７から図２１までにそれ
ぞれ示す（以下、本シミュレーションをシミュレーショ
ン２と称する）。それぞれの図に示すように、Ｖｎｏｎ
ａｃｔの値を増加させるに従い、トナー５の集合体にお
ける現像ローラ１から紙３までの到達時間を短縮でき
る。

【００８２】以下、本シミュレーション２において、Ｖ
ｎｏｎａｃｔの値の増加に伴い、トナー５の集合体の上
記到達時間を短縮できる原因について考察する。紙３に
到達させるトナー５の集合体を、次の２種類に分類する
ことができる。即ち、ドットを形成すべく孔２ｃを通過
させるトナー群（以下、ドット形成トナー群と称する）
と、ドットの形成には不要でありＦＰＣ２の上面への付
着により飛翔させたトナー群から淘汰するトナー群（以
下、淘汰トナー群と称する）とである。

【００８３】図１７に示されるように、上記表１のＡの
条件では、ドット形成トナー群の一部のトナー５が、孔
２ｃを通過する際に孔２ｃの内壁と衝突して拡散する。
この拡散により、ドット形成トナー群の先頭部と最後部
とにおける紙３への到達時間にタイムラグが生ずる。ま
た、孔２ｃの内壁と衝突したトナー５の一部は、リング
状電極２ａ又は偏向制御電極対２ｂに引かれて該内壁に
付着する（（ｂ）及び（ｃ）参照）。そして、Ｖｂｌａ
ｃｋの印加が終了されると、孔２ｃの内壁に付着したト
ナー５の一部は、該内壁から離脱して再び飛翔を開始す
ることで上記タイムラグをより延長している（（ｄ）参
照）。また、（ｄ）以降の図に示されるように、淘汰ト
ナー群はＶｂｌａｃｋの印加終了に伴ってＦＰＣ２上面
から離脱し、直接又は一旦現像ローラ１上に付着した後
に、一部が孔２ｃに向けて飛翔してドット形成トナー群
の後端部に混入する（以下、該混入するトナー又はトナ
ー群を混入トナー又は混入トナー群と称する）。この混
入トナー群が上記タイムラグを更に延長している。これ
らの結果、トナー群の後端部は、紙３への到達に０．７
ｍｓｅｃ以上要している（（ｈ）参照）。

【００８４】図１８に示されるように、上記表１のＢの
条件では、孔２ｃ内壁に付着するトナー５の数が低減さ
れている（（ｃ）参照）。しかし、（ｄ）以降の図に示
されるように、Ｖｂｌａｃｋの印加終了に伴って混入ト
ナー群が出現し、上記タイムラグを延長している。この
結果、トナー群の後端部は、紙３への到達に０．７［ｍ
ｓｅｃ］を要している（（ｈ）参照）。

【００８５】図１９に示されるように、上記表１のＣの
条件では、Ｖｂｌａｃｋの印加終了に伴う混入トナーの
数が低減されている（（ｄ）以降参照）。この結果、ト
ナー群の後端部における紙３への到達時間が０．６［ｍ
ｓｅｃ］に短縮されている。

【００８６】図２０又は図２１に示すように、上記表１
のＤ又はＥの条件では、Ｖｂｌａｃｋの印加を終了して
も、淘汰トナー群の各トナー５の殆どをＦＰＣ２上面か
ら離脱させず、混入トナーの数を１つ又は２つにまで低
減している（それぞれ（ｄ）参照）。この結果、トナー
群の後端部における紙３への到達時間をそれぞれ０．３
［ｍｓｅｃ］まで短縮している。この到達時間は、６０
０ｄｐｉの画像の形成を可能にする速さである。但し、
上記表１のＥの条件では、現像ローラ上の電界強度を３
×１０⁶Ｖ／ｍより大きくしていると推測され、放電を
招来するおそれがある。そこで、本発明者は、現像ロー
ラ上の電界強度を３×１０⁶とし、且つ、図１６（上記
表１のＥ）と同様の形状の電界を形成し得る各電圧値を
調査した。この調査の結果、Ｖｂｌａｃｋを＋１５０
［Ｖ］、左右のＶｎｏｎａｃｔを＋８００［Ｖ］、Ｖｂ
ｅを＋２０００［Ｖ］に設定すると、図１６と同様の形
状の電界を形成できることがわかった。なお、Ｖｂｌａ
ｃｋの値を＋３００［Ｖ］から＋１５０［Ｖ］に低下さ
せてこの電界を形成している。このため、一見、リング
状電極２ａの電圧を低下できるように思えるが、Ｖｗｈ
ｉｔｅの値も−５０［Ｖ］から−２００［Ｖ］に低下さ
せているので、ＶｂｌａｃｋとＶｗｈｉｔｅとの電位差
は変化せず＋３５０［Ｖ］のままである。

【００８７】Ｖｂｌａｃｋを＋１５０［Ｖ］、Ｖｎｏｎ
ａｃｔを＋８００［Ｖ］、Ｖｂｅを＋２０００［Ｖ］に
設定したシミュレーション（以下、シミュレーション３
と称する）におけるトナー５の飛翔状態を模式図である
図２２に示す。図示のように、本シミュレーション３で
は、トナー５が上記表１のＥの条件とほぼ同様の状態で
飛翔する。

【００８８】次に、本発明者は、各電極への印加電圧の
値を上記シミュレーション３と同等に設定し、且つ、孔
２ｃに対する偏向制御電極対２ｂの相対的距離をリング
状電極２ａよりも大きく、同等に、又は小さく設定する
条件で、上記ドット形成シミュレーションシステムによ
り電界を仮想形成させた。模式図である図２３、図２４
及び図２５に、この仮想形成の結果を示す。それぞれの
図に示されるように、偏向制御電極対２ｂを孔２ｃに近
づけるに従い、孔２ｃを通過する電気力線の数を減少さ
せてしまう。

【００８９】図２６、図２７及び図２８は、それぞれ図
２３、図２４及び図２５の電界の条件下におけるトナー
の飛翔状態を示す模式図である。それぞれの図に示され
るように、孔２ｃに対する偏向制御電極対２ｂの相対的
距離をリング状電極２ａよりも小さく設定しなければ、
即ち、リング状電極２ａより近づけなければ、トナーの
後半部の遅れを許容範囲内に納めることができる。

【００９０】そこで、以上の結果を踏まえ、第１実施形
態の画像形成装置では、上述した従来のＤＤＣ画像形成
装置の構成に加えて、次の条件１から条件３までの構成
を備えるものとする。

【条件１】マイナス帯電トナーを用いる場合には、Ｖａ
ｃｔｉｖｅ及びＶｎｏｎａｃｔの値を、Ｖｂｌａｃｋの
値よりも大きくする。

【条件２】プラス帯電トナーを用いる場合には、Ｖａｃ
ｔｉｖｅ及びＶｎｏｎａｃｔの値を、Ｖｂｌａｃｋの値
よりも小さくする。

【条件３】孔２ｃに対する偏向制御電極対２ｂの相対的
距離が、リング状電極２ａよりも小さい。

【００９１】［第２実施形態］次に、本発明を適用した
画像形成装置の第２実施形態について説明する。上述し
たように、例えば、マイナス帯電トナーを用いる場合に
は、Ｖａｃｔｉｖｅ及びＶｎｏｎａｃｔの値を、Ｖｂｌ
ａｃｋの値よりも大きくすることで、混入トナーの数を
低減して上記タイムラグを短縮できる。そして、Ｖｂｌ
ａｃｋを＋１５０［Ｖ］、Ｖｎｏｎａｃｔを＋８００
［Ｖ］、Ｖｂｅを＋２０００［Ｖ］とそれぞれ想定した
上記シミュレーション３では、混入トナーの数を２つに
まで低減でき、トナー群の紙３への到達時間を０．３
［ｍｓｅｃ］にまで短縮できた（図２２参照）。しか
し、この２つの混入トナーの出現がなければ、この到達
時間を更に０．２５［ｍｓｅｃ］にまで短縮できる（不
図示）。即ち、上記タイムラグを更に０．０５［ｍｓｅ
ｃ］短縮できる。

【００９２】本発明者は、この２つの混入トナーをどの
ように出現させているかを確かめるべく、上記シミュレ
ーションの映像を拡大し、０．０１［ｍｓｅｃ］間隔の
コマ送りで観察した。この観察の結果、ＦＰＣ２上面の
淘汰トナー群に包含されるトナー５のうち、ＦＰＣ２上
面と孔２ｃの入り口との境界部に付着したトナー５が、
Ｖｂｌａｃｋの印加開始から０．１０［ｍｓｅｃ］後
に、重力又は電界の影響により孔２ｃの内部に落下する
ことが確認された。

【００９３】そこで、この落下を防止すべく、Ｖｂｌａ
ｃｋの印加を開始してから種々のタイミングで、リング
状電極２ａにＶｂｌａｃｋと逆極性の電圧（以下、シャ
ッター電圧又はＶｓと称する）を印加することにした。
このようにリング状電極２ａに逆極性の電圧を印加する
と、現像ローラ１とＦＰＣ２上面との間に形成される電
界の向きを逆転させ、淘汰トナー群に包含されるトナー
５の一部をＦＰＣ２上面から現像ローラ１に向けて逆飛
翔させることができる。なお、現像ローラ１とＦＰＣ上
面との間において、Ｖｓの印加後の電界形状は、Ｖｂｌ
ａｃｋ印加時の電界形状が完全に逆転されるものではな
いが、本明細書においては、便宜上、逆転と称すること
とする。また、以下、リング状電極２ａへの印加電圧
を、Ｖｂｌａｃｋの印加開始からＶｓに切り替えるまで
の時間を、リング電圧切り替え時間と称する。

【００９４】図２９は、Ｖｂｌａｃｋを＋１５０
［Ｖ］、Ｖｓを−４００［Ｖ］、Ｖｎｏｎａｃｔを＋８
００［Ｖ］、Ｖｂｅを＋２０００［Ｖ］、リング電圧切
り替え時間を０．０６［ｍｓｅｃ］に、それぞれ設定し
たシミュレーション４におけるトナー５の飛翔状態を示
す模式図である。図示のように、本シミュレーション４
においては、淘汰トナー群のうち、孔２ｃ周囲のＦＰＣ
２上面に付着したトナー５がＶｓの印加に伴って逆飛翔
している。この逆飛翔により、上記２つの混入トナーは
出現していない。しかし、Ｖｓの印加によりドット形成
トナー群の形状を乱す結果、紙３への到達時間は上記シ
ミュレーション３と同様に０．３０［ｍｓｅｃ］であっ
た。なお、本シミュレーション４において、リング電圧
切り替え時間を０．０６［ｍｓｅｃ］に設定したが、こ
のタイミングは、ドット形成トナー群の後端部がＦＰＣ
２の上面を通過する前、即ち孔２ｃの内部に進入する前
である。

【００９５】図３０は、リング電圧切り替え時間を０．
０７［ｍｓｅｃ］に設定した他は、上記シミュレーショ
ン４と同様の条件に設定したシミュレーション５におけ
るトナー５の飛翔状態を示す模式図である。図示のよう
に、本シミュレーション５においても、淘汰トナーは上
記シミュレーション４と同様に出現しなかった。また、
ドット形成トナー群の形状の乱れに多少の改善が認めら
れ、この結果、ドット形成トナー群の後端部における紙
３への到達時間が０．２５［ｍｓｅｃ］まで短縮され
た。なお、図中（ｄ）はＶｂｌａｃｋの印加開始から
０．３０［ｍｓｅｃ］後の状態を示すものであり、ドッ
ト形成トナー群の後端部は、（ｃ）と（ｄ）との間の時
間帯で紙３に到達している。また、本シミュレーション
５において、リング電圧切り替え時間を０．０７［ｍｓ
ｅｃ］に設定したが、このリング電圧切り替え時間は、
ドット形成トナー群の後端部がＦＰＣ２上面、即ち孔２
ｃの入り口部を通過するタイミングである。

【００９６】図３１は、リング電圧切り替え時間を０．
０８［ｍｓｅｃ］に設定した他は、上記シミュレーショ
ン４と同様の条件に設定したシミュレーション６におけ
るトナー５の飛翔状態を示す模式図である。図示のよう
に、本シミュレーション６においても、混入トナーは出
現せず、ドット形成トナー群の後端部における紙３への
到達時間が０．２５［ｍｓｅｃ］に短縮された。さら
に、ドット形成トナー群の形状の乱れも認められない。
なお、本シミュレーション４において、リング電圧切り
替え時間を０．０８［ｍｓｅｃ］に設定したが、このリ
ング電圧切り替え時間は、ドット形成トナー群の後端部
がリング状電極２ａを通過するタイミングである。

【００９７】しかし、上記シミュレーション５及び本シ
ミュレーション６においては、上記到達時間を短縮でき
たが、ドット径の拡大が認められた。具体的には、従来
の上記ＤＤＣ画像形成装置におけるドット径が１５０
［μｍ］であるのに対し、上記シミュレーション５及び
本シミュレーション６におけるドット径はそれぞれ２０
０［μｍ］であり、５０［μｍ］拡大された。

【００９８】本発明者は、更に、リング電圧切り替え時
間を０．０９［ｍｓｅｃ］及び０．１０［ｍｓｅｃ］に
設定したシミュレーションを行った結果、リング電圧切
り替え時間を０．１０［ｍｓｅｃ］に設定した場合にお
いて、混入トナーを出現させてしまった。

【００９９】図３２及び図３３は、上記ドット形成シミ
ュレーションシステムにおいて、Ｖｓを−４００
［Ｖ］、Ｖｎｏｎａｃｔを＋８００［Ｖ］、Ｖｂｅを＋
２０００［Ｖ］に設定した条件で形成された仮想電界の
形状を、ＦＰＣ２上面より上部と下部とに分けてそれぞ
れ示す模式図である。それぞれの図に示すように、この
条件では、概ね、ＦＰＣ２上面より上部ではＦＰＣ２か
ら現像ローラ１に向かう電界が仮想形成され、ＦＰＣ２
上面より下部では孔２ｃの入り口から対向電極４に向か
う電界が仮想形成されている。リング電圧切り替え時間
を０．１０［ｍｓｅｃ］に設定した上記シミュレーショ
ンでは、ＦＰＣ２上面と孔２ｃ入り口との境界に付着し
たトナー５を、概ね孔２ｃの入り口に落下させた後、即
ち、孔２ｃ入り口から対向電極に向かう電界に相当する
領域に進入させた後に、Ｖｓを印加した結果、このトナ
ー５を対向電極４側に引き寄せていたことがわかる。こ
の結果、このトナー５を混入トナーとして出現させてい
た。従って、淘汰トナー群に包含される各トナー５を、
Ｖｓを印加した後に現像ローラ１に向けて形成される電
界領域に相当する領域内に存在させている間にＶｓを印
加すれば、該各トナー５を現像ローラ１に向けて逆飛翔
させることができると考えられる。但し、この各トナー
５が慣性力を有している場合は、該慣性力により対向電
極４に向けて形成される電界内に進入させる場合がある
と考えられる。

【０１００】図３４は、Ｖｓを−４００［Ｖ］に設定し
た他は、上記シミュレーション４と同様の条件に設定し
たシミュレーション７におけるトナー５の飛翔状態を示
す模式図である。図示のように、本シミュレーション７
においても、淘汰トナー群の一部を逆飛翔させている。
しかし、一旦逆飛翔させても、再び飛翔方向を変えて孔
２ｃに向けて飛翔するトナー５を出現させ、このトナー
５をドット形成トナー群に混入させる結果、該ドット形
成トナー群の後端部を延長させている。そして、ドット
形成トナー群の紙３への到達時間を０．６５［ｍｓｅ
ｃ］にまで延長してしまった。

【０１０１】図３５は上記シミュレーション７におい
て、Ｖｓ印加後に仮想形成された電界の形状を示す模式
図である。図に示されるように、上記シミュレーション
５においては、Ｖｓの値が小さいために、ＦＰＣ２上面
から現像ローラ１に向けて形成される電気力線は、途中
で方向転換して対向電極４に向かっている。このような
電気力線により、一旦逆飛翔させた淘汰トナーを、再度
対向電極に向けて飛翔させてドット形成トナー群に混入
させていたことがわかる。従って、孔２ｃ周囲のＦＰＣ
２上面からの電気力線を現像ローラ１に到達させ得るよ
うに、Ｖｓの値を設定する必要がある。具体的には、Ｖ
ｓの値をトナー５の帯電極性と同極性側に十分に大きく
設定する必要がある。

【０１０２】そこで、以上の結果を踏まえ、本第２実施
形態の画像形成装置は、上述した従来のＤＤＣ画像形成
装置の構成に加えて、次の条件４から条件７までの構成
を備えるものとする。

【条件４】トナー５の帯電極性と同極性のＶｓを印加す
る。

【条件５】孔２ｃ周囲のＦＰＣ２上面において、該ＦＰ
Ｃ２上面から発し、且つ現像ローラ１に到達する電気力
線を形成させ得るように、Ｖｓの値をトナー５の帯電極
性側に大きく設定している。

【条件６】ＶｂｌａｃｋからＶｓへの切り替えは、Ｖｓ
の印加により、対向電極４へ向けて形成される電界領域
内（実際にはこの電界領域に相当する領域内）に、ドッ
ト形成トナー群の最後部を進入させた後に行う。

【条件７】ＶｂｌａｃｋからＶｓへの切り替えは、Ｖｓ
の印加により、孔２ｃ周辺のＦＰＣ２上面から発し、且
つ現像ローラ１に到達するように形成される電気力線の
領域内（実際にはこの領域内に相当する領域内）から、
淘汰トナー群を脱出させる前に行う。

【０１０３】なお、上記条件６に変えて、Ｖｓの印加に
より対向電極４へ向けて形成される電界領域内（実際に
はこの電界領域に相当する領域内）に、ドット形成トナ
ー群の最後部を進入させる前であり、且つ慣性力により
該最後部を該電界領域内に到達させ得るタイミングで、
ＶｂｌａｃｋからＶｓへの切り替えを行ってもよい。

【０１０４】［第３実施形態］次に、本発明を適用した
画像形成装置の第３実施形態について説明する。図３６
は、上記ドット形成シミュレーションシステムにおい
て、Ｖｂｌａｃｋを＋３００［Ｖ］、Ｖｎｏｎａｃｔを
０［Ｖ］に設定したときに仮想形成される電界の形状を
示す模式図である。即ち、この図３６は、従来の上記Ｄ
ＤＣ画像形成装置で、上記ドットＮｄを形成するときの
電界の形状を示している。この図３６の電界と上記シミ
ュレーション５及び６で仮想形成された電界（図３３）
の形状とを比較すると、前者の電界は、孔２ｃ内壁から
孔２ｃの中心軸線に向けて電気力線が絞りこまれている
のに対し、後者の電界は、逆に該電気力線が拡散してい
る（以下、前者の電界を収束型電界、後者の電界を拡散
型電界とそれぞれ称する）。上記シミュレーション５及
び６では、このように電界が拡散型に形成されることに
より、ドットの形状を拡大していたことがわかる。一
方、トナー５と孔２ｃ内壁との衝突を軽減すべく、現像
ローラ１からの電気力線を孔２ｃ内壁で終わらせないよ
うに、換言すれば現像ローラ１からの電気力線に孔２ｃ
を通過させるようにするためには、上記条件１又は２の
ように、トナーの帯電極性とは逆極性の条件下で、Ｖａ
ｃｔｉｖｅ及びＶｎｏｎａｃｔの値をＶｂｌａｃｋの値
よりもマイナス側又はプラス側に大きくする必要があ
る。

【０１０５】しかしながら、上記条件１又は条件２によ
り形成される電界は、拡散型電界となってしまう。即
ち、上記タイムラグを極限まで低減しようとすると拡散
型電界によりドット径を拡大してしまい、該径を縮小し
ようとすると上記衝突や混入トナーの出現により該タイ
ムラグを延長してしまう。

【０１０６】本発明者は、これら相反する２つの要求を
両立させるために鋭意研究した結果、所定のタイミング
で拡散型電界から収束型電界に切り替えることで、上記
タイムラグの短縮化とドット径の縮小化を両立させるこ
とに成功した。即ち、トナーを飛翔させてから所定のタ
イミングまでは、拡散型の電界により上記衝突及び混入
トナー出現の軽減を図り、該タイミング以降は収束型の
電界によりドット径の縮小を図ることに成功した。（以下、余白）

【０１０７】ＤＤＣ画像形成装置において形成される電
界の形状は、各電極の位置及び大きさ、並びに、各印加
電圧の値、の組み合わせにより様々である。但し、一般
的には、各電極の位置は固定されているので、拡散型電
界から収束型電界に変化させるためには、各印加電圧の
値を変化させることにより行わなければならない。そし
て、拡散型電界から収束型電界に変化させるような各電
圧の組み合わせは無限に存在する。例えば、−４００
［Ｖ］のＶｓを印加したときに、−６００［Ｖ］のＶａ
ｃｔｉｖｅ又はＶｎｏｎａｃｔを印加することで収束型
電界を形成することができる。なお、収束型電界を形成
し得るこのような、Ｖｓ及びＶｎｏｎａｃｔ、又は、Ｖ
ｓ、Ｖｎｏｎａｃｔ及びＶａｃｔｉｖｅ、の組み合わせ
を収束電圧と称する。

【０１０８】ドット径を縮小するためには、ドット形成
トナー群をより長い時間、収束型電界中に存在させるべ
く、Ｖｂｌａｃｋから収束電圧への切り替えをより早く
することが望ましい。しかし、この切り替えを早めすぎ
ると、ドット形成トナー群を逆飛翔させてしまうおそれ
がある。また各トナー５を逆飛翔させなくても、飛翔方
向に拡散させて上記タイムラグを著しく延長してしまう
おそれがある。

【０１０９】そこで、本発明者は、Ｖｂｌａｃｋから収
束電圧への適切な切り替えタイミングを考察すべく、種
々の該切り替えタイミングにおけるドット形成トナー群
の紙３への到達時間と、ドット径との関係をシミュレー
ションした。このシミュレーションの結果を次の表２に
示す。なお、本シミュレーションにおいては、拡散電界
をＶｂｌａｃｋ＝＋１５０［Ｖ］、Ｖｎｏｎａｃｔ＝＋
８００［Ｖ］、Ｖｂｅ＝＋２０００［Ｖ］、現像ローラ
＝接地の条件で、収束電界をＶｓ＝−４００［Ｖ］、Ｖ
ｎｏｎａｃｔ＝−２００［Ｖ］、Ｖｂｅ＝２０００
［Ｖ］、現像ローラ＝接地の条件でそれぞれ仮想形成さ
せた。また、表２において、ＴｃはＶｂｌａｃｋから収
束電圧への切り替え時間［μｓｅｃ］を、Ｔｔはドット
形成トナー群の紙３への到達時間［μｓｅｃ］を、Ｄｄ
はドット径［μｍ］をそれぞれ示す。

【表２】

【０１１０】表２に示されるように、Ｆの条件ではドッ
ト径を比較的小さくすることができた（１３６［μ
ｍ］）が、到達時間を５００［μｓｅｃ］まで延長して
しまった。この延長の理由は上述のように、収束電圧に
切り替えた際に、ドット形成トナー群の全てのトナー５
を現像ローラ１の方向（以下、逆方向と称する）へ向か
う電界中に存在させて飛翔方向に拡散させてしまったた
めである。なお、逆方向に向かう電界中に存在させて
も、慣性力により全てのトナー５を対向電極到達させる
ことはできた。

【０１１１】上記表２のＧの条件では、各トナー５の飛
翔方向における拡散を若干軽減して、到達時間を３５０
［μｓｅｃ］に短縮するとともに、ドット径も１１４
［μｍ］に縮小することができた。なお、上記Ｆの条件
において、Ｔｃを本Ｇの条件より早めているにもかかわ
らず、ドット径を本Ｇの条件より拡大している理由は、
収束電界の各トナー５に対する収束効果よりも、各トナ
ー５の拡散効果の方が勝ったためと考えられる。

【０１１２】上記表２のＨの条件では、各トナー５の飛
翔方向における拡散をより軽減して、到達時間を３００
［μｓｅｃ］に短縮するとともに、ドット径も１０６
［μｍ］に縮小することができた。

【０１１３】上記表２のＩの条件では、各トナー５の飛
翔方向における拡散を更に軽減して、到達時間を２５０
［μｓｅｃ］に短縮することができた。しかし、ドット
径は１２１［μｍ］に拡大した。この拡大の理由はドッ
ト形成トナー群の収束電界中での存在時間を短縮した結
果、各トナー５に対する収束効果を低減したためであ
る。

【０１１４】そして、上記表２の条件Ｊ、Ｋ、Ｌの順
に、Ｔｃを延長するにしたがって、ドット径を拡大して
いることがわかる。特に、上記Ｌの条件では、ドット径
のみならず、到達時間を大幅に延長してしまった（Ｔｔ
＝４５０［μｓｅｃ］）。この延長の理由は、Ｔｃの延
長によりＦＰＣ２上面と孔２ｃ入り口部との境界部付着
させた淘汰トナーである２つのトナー５を、孔２ｃに落
下させてドット形成トナー群の後端部に混入させたため
である。

【０１１５】上記表２に示される各データをグラフ化し
たものを図３７に示す。ドット径（Ｄｄ）と到達時間
（Ｔｔ）との最適値は、要求される画質やプリント速度
によりことなるので、一概に特定されるものではない
が、例えば、ＤＤＣ法を用いる３００ｄｐｉ、２０ｐｐ
ｍのプリンタで、Ａ４版２０ｐｐｍを１００［ｍｍ／ｓ
ｅｃ］の速度で記録する際に要求されるＤｄとＴｔの値
は、次の式９及び１０のようになる。

【式９】Ｄｄ＝２５４００［μｍ］／３００［ｄｐｉ］
×１．５＝１２７［μｍ］

【式１０】Ｔｔ＝２５．４［ｍｍ］／３００［ｄｐｉ］
／１００［ｍｍ／ｓｅｃ］／３＝２８２［μｓｅｃ］

【０１１６】Ｄｄ及びＴｔの値を満足させる条件は、上
記表２のＨの条件である。但し、記録速度の短縮化より
もドット径の縮小化を重視する場合には、上記Ｇの条件
の方がよく、逆の場合には上記Ｉの条件の方がよい。そ
してこれらの結果より、ドット形成トナー群の最後部を
加速電界領域に進入させことができ、且つ先頭部を収束
電界の収束領域に存在させることができる範囲内のタイ
ミングで、拡散型電界から収束型電界に切り替える必要
があると考えられる。加えて、Ｄｄの縮小化を重視する
場合には、ドット形成トナー群の先頭部を収束型電界に
相当する領域内に進入させる前に切り替えることが望ま
しく、また、Ｔｔの短縮化を重視する場合には、ドット
形成トナー群の最後尾を収束型電界に相当する領域内に
進入させた後に切り替えることが望ましいと考えられ
る。

【０１１７】ところで、Ｔｔを更に短縮するには、ドッ
ト形成トナー群の飛翔速度をより速めればよい。即ち電
界強度をより高めればよい。そこで、本発明者は、より
高い電界強度におけるＴｔを確認すべく、収束電圧にお
けるＶｎｏｎａｃｔを−６００［Ｖ］から−２００
［Ｖ］に変更した条件でシミュレーションを行った。収
束電圧におけるＶｎｏｎａｃｔを−２００［Ｖ］にする
と、ＶｂｌａｃｋよりＶｎｏｎａｃｔの方がプラス側に
大きくなるので、リング状電極２ａから偏向制御電極対
２ｂの間は、マイナス帯電トナーに対する加速電界とし
て作用させることができる。本シミュレーションの結果
を次の表３及び図３８に示す。（以下、余白）

【表３】

【０１１８】表３及び図３８に示されるように、本シミ
ュレーションでも、Ｔｃを大きくするとドット径を拡大
し、Ｔｃを小さくするとＴｔを延長する。しかし、上記
表２及び図３７のシミュレーション結果と比較すると、
同一のＴｃ値において、Ｔｔをより短縮し、Ｄｔをより
拡大していることがわかる。そして、Ｔｃ＝８０［μｓ
ｅｃ］の条件で、Ｄｄ＝１２７［μｍ］以下、且つ、Ｔ
ｔ＝２８２［μｓｅｃ］以下を達成できた。この結果
は、ＶｓよりもＶｎｏｎａｃｔ（又はＶａｃｔｉｖｅ）
の値をトナー５と同極性側に大きく設定した場合でも、
収束型電界を形成させることができたことを示してい
る。即ち、マイナス帯電トナーを用いる場合には、Ｖｓ
よりもＶｎｏｎａｃｔ（又はＶａｃｔｉｖｅ）の値を低
くして収束電界を形成させることができる。逆に、プラ
ス帯電トナーを用いる場合には、ＶｓよりもＶｎｏｎａ
ｃｔ（又はＶａｃｔｉｖｅ）の値を高くして収束電界を
形成させることができる。

【０１１９】そして、本発明者は、Ｄｔの縮小及びＴｃ
の短縮を実現する条件で、収束電圧におけるＶｓ及びＶ
ｎｏｎａｃｔ（又はＶａｃｔｉｖｅ）の電位差の上限を
確認すべく、収束電圧におけるＶｓを−４００［Ｖ］に
維持し、Ｖｎｏｎａｃｔを−８００［Ｖ］から＋４００
［Ｖ］まで、順次２００［Ｖ］ずつ増加させてシミュレ
ーションを行った。なお、Ｔｃは８０［μｓｅｃ］に設
定した。本シミュレーションの結果を次の表４及び図３
９に示す。

【表４】

【０１２０】上記表４及び図３９に示されるように、本
シミュレーションにおいては、Ｖｎｏｎａｃｔを高める
に従い、Ｔｔを短縮する一方、Ｄｄを拡大していること
がわかる。即ち、Ｖｎｏｎａｃｔを低くする程Ｄｄを小
さくすることができる。特に、上記Ｆ３の条件では、Ｄ
ｄ＝９１［μｍ］を実現している。なお、表４及び図３
９には図示を省略してあるが、Ｖｎｏｎａｃｔの値を−
１０００、−１２００、及び−１４００［Ｖ］と順次マ
イナス側に大きく変化させても、Ｔｔ及びＤｄに変化は
認められなかった。但し、ＶｎｏｎａｃｔとＶｓとの電
位差を８００［Ｖ］よりも高く設定すると、コロナ放電
が起こるおそれがある。このため、Ｄｄの縮小化を重視
する場合には、Ｖｎｏｎａｃｔの値をＶｓよりも低く、
且つＶｓとの電位差を２００［Ｖ］以上、８００［Ｖ］
以下にすることが望ましいと考えられる。また、Ｔｔの
短縮化を重視する場合には、逆に、Ｖｎｏｎａｃｔの値
をＶｓよりも高く、且つＶｓとの電位差を２００［Ｖ］
以上、６００［Ｖ］以下にすると良好な結果を得ること
ができる。

【０１２１】そこで、以上の結果を踏まえ、本第３実施
形態の画像形成装置では、上述した従来のＤＤＣ画像形
成装置の構成に加えて、次の条件８から条件１２までの
構成を備えるものとする。

【条件８】所定のタイミングで収束電圧を印加すること
により、拡散型電界から収束型電界に切り替える。

【条件９】Ｄｄの縮小化を重視するモード、即ちファイ
ンモードでは、収束電圧におけるＶｎｏｎａｃｔの値を
Ｖｓよりも低く、且つＶｓとの電位差を２００［Ｖ］以
上、８００［Ｖ］以下とする。

【条件１０】上記ファインモードでは、ドット形成トナ
ー群の先頭部を収束型電界に相当する領域内に進入させ
る前に収束電圧を印加する。

【条件１１】Ｔｔの短縮化を重視するモード、即ち高速
プリントモードでは、収束電圧におけるＶｎｏｎａｃｔ
の値をＶｓよりも高く、且つＶｓとの電位差を２００
［Ｖ］以上、６００［Ｖ］以下とする。

【条件１２】上記高速プリントモードでは、ドット形成
トナー群の最後尾を収束型電界に相当する領域内に進入
させた後に収束電圧を印加する。

【０１２２】以上、上記第１、２及び３実施形態におい
て、リング状の飛翔制御電極と半月状の偏向制御電極対
について説明したが、各電極の構造はこれらに限らず、
様々な変形が可能である。

【０１２３】また、帯電させたトナー粒子を用いる粉体
画像形成方法や粉体画像形成装置に限らず、イオンを制
御するイオンモジュレーシヨンや、帯電させたインク滴
を電界で偏向させる荷重偏向型インクジェット等を用い
る画像形成方法又は画像形成装置にも本発明が適応可能
である。

【０１２４】また、紙などの用紙を記録部材として、該
記録材上にトナーを付着させて画像形成を行うものを例
示したが、該記録部材としては、紙などの絶縁体の他、
紙の背面に上記対向電極として機能する電極層（例えば
アルミ箔層）を形成したものでもよい。更に、該対向電
極は、回転する無端ベルト状の金属薄膜からなり、付着
されたトナーを紙などの記録部材に転写する構成のもの
でもよい。

【０１２５】

【発明の効果】請求項１、２、３、４、５、６、７、
８、９、１０、１１、１２又は１３の発明によれば、飛
翔させた各画像形成粒子に対して記録部材への到達時間
のバラツキを軽減するので、画像形成粒子の集合体の先
頭部を記録部材に到達させてから、該集合体の後端部を
該記録部材に到達させるまでのタイムラグを短縮するこ
とができるという優れた効果がある。

【０１２６】特に、請求項４の発明によれば、上記偏向
電圧及び上記飛翔電圧の値の調整により上記到達時間の
バラツキを軽減するので、上記タイムラグの短縮のため
に特別な部材や装置を設ける必要がないという優れた効
果がある。

【０１２７】また特に、請求項５の発明によれば、上記
衝突がより軽減されるので、上記タイムラグをより短縮
することができるという優れた効果がある。

【０１２８】また特に、請求項６又は７の発明によれ
ば、上記集合体の後端部の延長を軽減するので、上記タ
イムラグを短縮することができるという優れた効果があ
る。

【０１２９】また特に請求項８の発明によれば、上記所
定のタイミングの後における上記集合体の後端部の延長
を防止することができるので、該延長による上記タイム
ラグの延長を防止することができるという優れた効果が
ある。

【０１３０】また特に請求項９の発明によれば、上記所
定位置の調整により単位画像の形成に必要な画像形成粒
子の逆飛翔を防止するので、該調整によって形成画像の
濃度不足を防止することができるという優れた効果があ
る。

【０１３１】また特に請求項１０の発明によれば、単位
画像の形成に必要な画像形成粒子の逆飛翔を防止するの
で、形成画像の濃度不足を防止することができるという
優れた効果がある。

【０１３２】また特に請求項１１の発明によれば、上記
集合体の後端部の延長をより確実に軽減するとともに、
単位画像の形成に必要な画像形成粒子の逆飛翔を防止す
るので、上記タイムラグをより短縮するとともに、形成
画像の濃度不足を防止することができるという優れた効
果がある。

【０１３３】請求項１３、１４、１５、１６、１７、１
８、１９、２０、２１、２２又は２３の発明によれば、
上記対向電極又は上記記録部材における上記集合体の付
着領域が縮小されるので、形成する単位画像のサイズを
縮小することができるという優れた効果がある。

【０１３４】特に、請求項１４の発明によれば、上記正
走向電界の形状を収束型に変化させるための特別な部材
や装置等を設ける必要がないので、コストを低減するこ
とができるという優れた効果がある。

【０１３５】また特に請求項１５の発明によれば、不要
な画像形成粒子の上記混入を軽減して上記該集合体の後
端部の延長を軽減できるので、該延長による上記タイム
ラグの延長を軽減することができるという優れた効果が
ある。

【０１３６】また特に、請求項１６の発明によれば、上
記飛翔電圧と上記偏向電圧との電位差を調整することに
よって、該飛翔電圧の値を該偏向電圧より正規極性側に
大きくする場合よりも、集合体飛翔時間を短縮すること
ができるという優れた効果がある。

【０１３７】また特に、請求項１７の発明によれば、集
合体飛翔時間を、上記偏向電圧より正規極性側に大きい
値の上記飛翔電圧を印加する場合と同等に、あるいは該
場合よりも短縮することができるという優れた効果があ
る。

【０１３８】また特に、請求項１８の発明によれば、上
記偏向電圧と上記飛翔電圧との電位差を調整することに
よって、該偏向電圧の値を該飛翔電圧より正規極性側に
大きくする場合よりも、単位画像のサイズを縮小するこ
とができるという優れた効果がある。

【０１３９】また特に、請求項１９の発明によれば、上
記偏向電圧の値を上記飛翔電圧の値より正規極性側に大
きくする場合よりも、単位画像のサイズを短縮するとと
もにコロナ放電の発生を抑えることができる。

【０１４０】また特に、請求項２０の発明によれば、単
位画像の形成に必要な画像形成粒子の逆飛翔を防止する
ので、形成画像の濃度低下を防止することができるとい
う優れた効果がある。

【０１４１】また特に、請求項２１の発明によれば、上
記最後部の上記中心軸線への偏向量をより大きくするの
で、単位画像のサイズをより縮小することができるとい
う優れた効果がある。

【０１４２】また特に、請求項２２の発明によれば、上
記集合体の上記中心軸線への偏向量をより大きくするの
で、単位画像のサイズを更に縮小することができるとい
う優れた効果がある。

【０１４３】また特に、請求項２３の発明によれば、上
記集合体における各画像形成粒子の上記中心軸線への偏
向量を大きくすることができるので、単位画像のサイズ
を縮小することができるという優れた効果がある。

【０１４４】請求項２４の発明によれば、請求項１乃至
２３の画像形成方法を用いて画像を形成するので、画像
形成粒子の集合体の先頭部を記録部材に到達させてか
ら、該集合体の後端部を該記録部材に到達させるまでの
タイムラグを短縮することができるという優れた効果が
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】飛翔記録方法によるトナーの飛翔状態を示した
模式図。

【図２】（ａ）はＤＤＣ法によるドットＬｄ形成時のト
ナーの飛翔状態を示した模式図。（ｂ）はＤＤＣ法によ
るドットＮｄ形成時のトナーの飛翔状態を示した模式
図。（ｃ）はＤＤＣ法によるドットＲｄ形成時のトナー
の飛翔状態を示した模式図。

【図３】ＤＤＣ法に用いられるドット形成部の一例の平
面図。

【図４】（ａ）から（ｈ）はそれぞれシミュレーション
１において観察されたトナー群の飛翔状態を示す模式
図。

【図５】シミュレーション１で想定した画像形成部の構
成図。

【図６】従来の飛翔記録画像形成装置における要部の概
略構成の一例を示す斜視図。

【図７】同飛翔記録画像形成装置におけるＦＰＣ２の拡
大平面図。

【図８】同飛翔記録画像形成装置の画像記録部の拡大模
式図。

【図９】従来のＤＤＣ画像形成装置におけるトナーの飛
翔状態を示した模式図。

【図１０】（ａ）は同ＤＤＣ画像形成装置におけるＦＰ
Ｃ２の孔２ｃの拡大図平面図。（ｂ）は同孔２ｃの拡大
断面図。

【図１１】シミュレーション１において現像ローラ１と
ＦＰＣ２との間に形成された電気力線のうち、現像ロー
ラ１から孔２ｃに進入する電気力線を示す模式図。

【図１２】ドット形成シミュレーションシステムで条件
Ａにおいて仮想形成された電気力線を示す模式図。

【図１３】条件Ｂにおいて仮想形成された電気力線を示
す模式図。

【図１４】条件Ｃにおいて仮想形成された電気力線を示
す模式図。

【図１５】条件Ｄにおいて仮想形成された電気力線を示
す模式図。

【図１６】条件Ｅにおいて仮想形成された電気力線を示
す模式図。

【図１７】（ａ）から（ｈ）は、それぞれ条件Ａにおい
て観察されたトナー群の飛翔状態を示す模式図。

【図１８】（ａ）から（ｈ）は、それぞれ条件Ｂにおい
て観察されたトナー群の飛翔状態を示す模式図。

【図１９】（ａ）から（ｈ）は、それぞれ条件Ｃにおい
て観察されたトナー群の飛翔状態を示す模式図。

【図２０】（ａ）から（ｈ）は、それぞれ条件Ｄにおい
て観察されたトナー群の飛翔状態を示す模式図。

【図２１】（ａ）から（ｈ）は、それぞれ条件Ｅにおい
て観察されたトナー群の飛翔状態を示す模式図。

【図２２】（ａ）から（ｈ）は、それぞれシミュレーシ
ョン３において観察されたトナー群の飛翔状態を示す模
式図。

【図２３】孔２ｃに対する偏向制御電極対２ｂの相対的
距離をリング状電極２ａよりも大きく設定したときに仮
想形成された電気力線を示す模式図。

【図２４】孔２ｃに対する偏向制御電極対２ｂの相対的
距離をリング状電極２ａと同等に設定したときに仮想形
成された電気力線を示す模式図。

【図２５】孔２ｃに対する偏向制御電極対２ｂの相対的
距離をリング状電極２ａよりも小さく設定したときに仮
想形成された電気力線を示す模式図。

【図２６】（ａ）から（ｈ）は、それぞれ図２３の電気
力線を用いたときに観察されたトナー群の飛翔状態を示
す模式図。

【図２７】（ａ）から（ｈ）は、それぞれ図２４の電気
力線を用いたときに観察されたトナー群の飛翔状態を示
す模式図。

【図２８】（ａ）から（ｈ）は、それぞれ図２５の電気
力線を用いたときに観察されたトナー群の飛翔状態を示
す模式図。

【図２９】（ａ）から（ｈ）は、それぞれシミュレーシ
ョン４において観察されたトナー群の飛翔状態を示す模
式図。

【図３０】（ａ）から（ｈ）は、それぞれシミュレーシ
ョン５において観察されたトナー群の飛翔状態を示す模
式図。

【図３１】（ａ）から（ｈ）は、それぞれシミュレーシ
ョン６において観察されたトナー群の飛翔状態を示す模
式図。

【図３２】ＦＰＣ２上面より上部に仮想形成された電気
力線の模式図。

【図３３】ＦＰＣ２上面より下部に仮想形成された電気
力線の模式図。

【図３４】（ａ）から（ｈ）は、それぞれシミュレーシ
ョン７において観察されたトナー群の飛翔状態を示す模
式図。

【図３５】同シミュレーション７においてＶｓ印加後に
仮想形成された電界の形状を示す模式図。

【図３６】同ＤＤＣ画像形成装置でドットＮｄを形成す
るときの電界の形状を示す模式図。

【図３７】表２の各データを示すグラフ。

【図３８】表３の各データを示すグラフ。

【図３９】表４の各データを示すグラフ。

【符号の説明】

１現像ローラ２ＦＰＣ２ａリング状電極２ｂ偏向制御電極対２ｃトナー通過孔３紙４対向電極５トナー６トナー容器７ドクターブレード８高圧電源９画像電源

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 597063831 ＯｎｎｅｒｅｄｓＢｒｙｇｇａ 13 421 57 ＶｅｓｔｒａＦｒｏｌｕｎｄａＳｗｅｄｅｎ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の微小開口部を互いに独立あるいは一
連に設けた開口部保持部材と、該開口部保持部材と一体
又は別体に設け、粒子担持体に担持させた電荷を有する
画像形成粒子の該粒子担持体からの飛翔を制御させる複
数の飛翔制御電極と、該開口部保持部材と一体又は別体
に設け、画像形成粒子の飛翔経路の偏向を制御させる複
数の偏向制御電極とを該粒子担持体と該粒子担持体に対
向させた対向電極との間に配設し、画像情報に基づい
て、該対向電極に対向電圧を印加するとともに、任意の
飛翔制御電極に飛翔電圧を印加して該粒子担持体から画
像形成粒子を選択的に飛翔させ、又は、任意の飛翔制御
電極に飛翔電圧を、該偏向制御電極に偏向電圧をそれぞ
れ印加して該粒子担持体から画像形成粒子を選択的且つ
偏向的に飛翔させ、飛翔させた画像形成粒子を任意の微
小開口部を通して該対向電極側に移行させることで、該
対向電極又は該対向電極上の記録部材の表面に画像形成
粒子を付着させて画像を形成する画像形成方法であっ
て、該粒子担持体と該対向電極との間を飛翔させる画像
形成粒子の集合体に対して、各画像形成粒子の分布範囲
を飛翔させる方向に拡大させないように制御することを
特徴とする画像形成方法。
【請求項２】請求項１の画像形成方法であって、上記制
御が、画像形成粒子と上記微小開口部の内壁との衝突を
軽減することを特徴とする画像形成方法。
【請求項３】請求項２の画像形成方法であって、上記粒
子担持体から延び、且つ上記微小開口部の内部に進入す
る電気力線のうち、該微小開口部の内壁に接触すること
なく該微小開口部を通過する電気力線が、該接触する電
気力線よりも多く形成されることにより、上記衝突が軽
減されることを特徴とする画像形成方法。
【請求項４】請求項３の画像形成方法であって、上記飛
翔電圧よりも画像形成粒子の電荷に対して逆極性側に大
きな値の上記偏向電圧が印加されることにより、上記微
小開口部の内壁に接触することなく該微小開口部を通過
する電気力線が、該接触する電気力線よりも多く形成さ
れることを特徴とする画像形成方法。
【請求項５】請求項４の画像形成方法であって、上記偏
向制御電極と上記微小開口部との距離が、上記飛翔制御
電極と該微小開口部との距離よりも大きいことを特徴と
する画像形成方法。
【請求項６】請求項１の画像形成方法であって、上記制
御が、上記開口部保持部材の上記粒子担持体との対向面
に接触した画像形成粒子に対して、上記微小開口部を通
過させないよいうにすることを特徴とする画像形成方
法。
【請求項７】請求項６の画像形成方法であって、上記制
御が上記逆極性側に大きな値の上記偏向電圧を印加させ
ることにより、上記対向面に付着した画像形成粒子を該
対向面から離脱させないことを特徴とする画像形成方
法。
【請求項８】請求項６の画像形成方法であって、上記制
御が所定のタイミングで上記飛翔電圧の極性を逆転させ
ることにより、上記微小開口部の周囲の上記対向面から
発し、且つ上記粒子担持体に到達する電気力線が形成さ
れることを特徴とする画像形成方法。
【請求項９】請求項８の画像形成方法であって、上記所
定のタイミングは、上記対向面に接触することなく上記
微小開口部の入り口を通過する上記集合体の最後部が、
上記粒子担持体と上記対向電極との間の所定位置を通過
した後であることを特徴とする画像形成方法。
【請求項１０】請求項９の画像形成方法であって、上記
所定位置は、上記粒子担持体と上記対向電極とに挟ま
れ、上記微小開口部に対向し、且つ、上記対向面よりも
該対向電極側にある空間で、上記極性が逆転された後に
形成される該粒子担持体へ向かう逆走向電界と、該対向
電極に向かう正走向電界との境界に相当する位置より
も、該対向電極側であることを特徴とする画像形成方
法。
【請求項１１】請求項９の画像形成方法であって、上記
所定位置は、上記逆走向電界と上記正走向電界との境界
に相当する位置よりも上記粒子担持体側にあり、上記集
合体の最後部は上記極性を逆転された後の慣性力により
該正走向電界の内側に到達することを特徴とする画像形
成方法。
【請求項１２】請求項８の画像形成方法であって、上記
所定のタイミングは、上記対向面に接触した画像形成粒
子が上記逆走向電界に相当する領域内で、慣性力を有し
ていても上記正走向電界の内側に到達しない位置に存在
するときであることを特徴とする画像形成方法。
【請求項１３】請求項４又は５の画像形成方法であっ
て、所定タイミングで、上記粒子担持体と上記対向電極
とに挟まれ、上記微小開口部に対向し、且つ、上記対向
面よりも該対向電極側にある全て又は一部の空間で該対
向電極に向かって形成される正走向電界の形状を、該微
小開口部の中心軸線に向かいながら該対向電極に向かう
収束型に変形させることを特徴とする画像形成方法。
【請求項１４】請求項１３の画像形成方法であって、上
記正走向電界の形状が、上記飛翔電圧、又は該飛翔電圧
及び上記偏向電圧の値を変化されることにより変形され
ることを特徴とする画像形成方法。
【請求項１５】請求項１４の画像形成方法であって、上
記変化により、上記飛翔電圧の極性が逆転されることを
特徴とする画像形成方法。
【請求項１６】請求項１５の画像形成方法であって、上
記変化により、上記飛翔電圧の値が上記偏向電圧の値よ
り上記逆極性側に大きくなることを特徴とする画像形成
方法。
【請求項１７】請求項１６の画像形成方法であって、上
記変化により、上記飛翔電圧と上記偏向電圧との電位差
が、２００［Ｖ］以上、６００［Ｖ］以下になることを
特徴とする画像形成方法。
【請求項１８】請求項１５の画像形成方法であって、上
記変化により、上記偏向電圧の値が上記飛翔電圧の値よ
り上記逆極性側に大きくなることを特徴とする画像形成
方法。
【請求項１９】請求項１８の画像形成方法であって、上
記変化により、上記飛翔電圧と上記偏向電圧との電位差
が、２００［Ｖ］以上、８００［Ｖ］以下になることを
特徴とする画像形成方法。
【請求項２０】請求項１３、１４、１５、１６、１７、
１８又は１９の画像形成方法であって、上記所定タイミ
ングは、上記集合体の最後部が上記対向電極又は該対向
電極上の記録部材に到達し得る位置に存在するときであ
ることを特徴とする画像形成方法。
【請求項２１】請求項２０の画像形成方法であって、上
記所定タイミングは、上記集合体の最後部が上記収束型
の電界に相当する領域内に進入する前であることを特徴
とする画像形成方法。
【請求項２２】請求項２０の画像形成方法であって、上
記所定タイミングは、上記集合体の先頭部が上記収束型
の電界内の収束領域に相当する領域内に存在するときで
あることを特徴とする画像形成方法。
【請求項２３】請求項２０の画像形成方法であって、上
記所定タイミングは、上記集合体の先頭部が上記収束型
の電界に相当する領域内に進入する前であることを特徴
とする画像形成方法。
【請求項２４】互いに独立あるいは一連に形成された複
数の微小開口部を有する開口部保持部材と、該開口部保
持部材と一体又は別体に形成され、粒子担持体に担持さ
れる電荷を有する画像形成粒子の該粒子担持体からの飛
翔を制御する複数の飛翔制御電極と、該開口部保持部材
と一体又は別体に形成され、画像形成粒子の飛翔経路の
偏向を制御する複数の偏向制御電極と、を該粒子担持体
に対向する対向電極と該粒子担持体との間に備え、画像
情報に基づいて、該対向電極に対向電圧を印加するとと
もに、任意の飛翔制御電極に飛翔電圧を印加して該粒子
担持体から画像形成粒子を選択的に飛翔させ、又は、任
意の飛翔制御電極に飛翔電圧を、該偏向制御電極に偏向
電圧をそれぞれ印加して該粒子担持体から画像形成粒子
を選択的且つ偏向的に飛翔させ、飛翔させた画像形成粒
子を任意の微小開口部を通して該対向電極側に移行させ
ることで、該開口部保持部材と該対向電極との間に搬送
した記録部材の表面に画像形成粒子を付着させて画像を
形成する画像形成装置であって、請求項１乃至２３の画
像形成方法を用いて画像を形成する画像形成装置。