JPH11334137A

JPH11334137A - 画像形成装置及び画像形成方法

Info

Publication number: JPH11334137A
Application number: JP7639699A
Authority: JP
Inventors: Akira Kumon; 明九門; Masahiro Aizawa; 昌宏相澤; Yoshitaka Kitaoka; 義隆北岡; Katsutoshi Ogawa; 勝敏小川; Hiroyuki Matsuo; 浩之松尾; Akira Fukano; 明深野; Akira Riyuuji; 彰龍治
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1998-03-24
Filing date: 1999-03-19
Publication date: 1999-12-07

Abstract

(57)【要約】【課題】高電圧を切り換えるスイッチング素子を用い
る必要がなく、穴詰まりの発生しにくい小型で低コスト
の画像形成装置を得るとともに、また高精度の画像を形
成することができる画像形成方法を得ることを目的とす
る。【解決手段】画像形成装置及び画像形成方法は、現像
ローラ２から離間した帯電粒子を移動させ現像ローラ２
と背面電極８との間に直接または間接的に移送電界を形
成して帯電粒子の移動量を制御する制御電極１６を有す
るものであり、現像ローラ２と制御電極１６との間に帯
電粒子を現像ローラ２から離間させるための飛翔開始電
圧より低く、帯電粒子と反対の極性の飛翔開始未満電圧
を印加してバイアス静電界を形成するよう構成した。

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、プリンタに係り、特に、記録部材にトナーを噴射し
て記録を行うための画像形成装置及び画像形成方法に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、オフィスではパーソナルコンピュ
タの能力向上に伴い、大量のドキュメントを扱うように
なってきた。また、ネットワーク技術の進歩によって処
理能力の高いプリンタ、複写機が普及しつつある。さら
に、インクジェットプリンタなどの急速な普及によって
カラードキュメントも増加の傾向にある。しかしなが
ら、スピードをはじめ満足のいく白黒ドキュメント及び
カラードキュメントを出力することが可能な装置は、開
発途上にあり、そのような装置の出現が待たれている。

【０００３】以下、従来の技術を図を用いて説明する。
図８は、日本の特公昭４４−２６３３３号公報に記載さ
れた電気信号記録方法の概略構成を示す断面図である。
図８において、トナー７５はブラシ７６の回転による毛
皮との摩擦によって、例えば負に帯電する。メッシュ電
極７４と背面電極７１との間には、帯電したトナー７５
を記録体７２の方向へ加速する電界を形成するための電
源７７が接続されている。このように電界を形成した状
態において、メッシュ電極７４と制御格子７３との間に
画像情報に応じた電気信号７８を印加すると、印加した
電気信号７８の極性と強度に応じてメッシュ電極７４を
通過するトナー７５の量及び記録体７２への付着位置を
制御できる。メッシュ電極７４と背面電極７１との間に
は電源７７によってトナー７５を記録体７２の方向へ加
速する平行電界が形成されている。制御格子７３に“ｏ
ｎ”信号（トナー７５が負帯電の場合には正極性印加）
の電気信号７８を与えると、ゲートが開き、トナー７５
は平行電界にのって記録体７２の方向に移動する。一
方、制御格子７３に“ｏｆｆ”信号（トナー７５が負帯
電の場合は、負極性印加）の電気信号７８を与えると、
ゲートが閉じ、トナー７５は制御格子７３を通過できな
い。このように電気信号７８の“ｏｎ”“ｏｆｆ”信号
の組み合わせによって画像を記録する。

【０００４】図９は、日本の特公平２−５２２６０号公
報に記載された別の構成による画像記録装置の概略構成
を示す断面図である。図９において、信号電極１０１と
ベース電極１０３は、絶縁部材１０２を介して穴１０４
の周囲に形成されている。記録部材１０５は、背面電極
１０６の信号電極１０１に対向する面上を移動するよう
構成されている。背面電極１０６は直流電源１０９に接
続され、約３００Ｖの電圧が印加されている。一成分絶
縁性磁性トナー１１１はトナー搬送部材１０７により画
像形成位置に搬送される。トナー搬送部材１０７とベー
ス電極１０３との間には交流電源１０８が接続されてい
る。信号電源１１０は、信号電極１０１とベース電極１
０３に接続されており、それぞれには５０Ｖの記録用の
電圧が印加されている。図９において、トナー搬送部材
１０７は固定磁石１１２を有しており、トナー搬送部材
１０７の近傍には磁性ブレード１１４が設けられてい
る。

【０００５】次に、図９に示した従来の画像形成装置に
おける像形成動作について説明する。トナー搬送部材１
０７上には、１成分絶縁性磁性トナー１１１が磁性ブレ
ード１１４によって薄層形成される。ベース電極１０３
とトナー搬送部材１０７との間に、交流もしくは直流を
重畳した交流を印加すると、１成分絶縁性磁性トナー１
１１が往復運動をはじめる。この状態において、信号電
極１０１に記録信号が入力されると、１成分絶縁性磁性
トナー１１１は穴１０４を抜けて背面電極１０６に印加
された電界に従って記録部材１０５に付着する。この結
果、記録部材１０５上には像が形成される。一方、信号
電極１０１に電圧の印加がない場合、または、逆の極性
の電圧が印加された場合には、１成分絶縁性磁性トナー
１１１は穴１０４を通過せず像形成は行われない。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような従来の画像記録装置おいては、以下のような問題
があった。

【０００７】（１）まず、特公昭４４−２６３３３号公
報に開示されたような、図８に示した、メッシュ電極７
４と背面電極７１との間に形成された平行電界を制御格
子７３に加える電気信号によって制御する従来の画像形
成装置における問題について説明する。このような従来
の画像形成装置では、メッシュ電極７４と制御格子７３
との間の距離を十分にとり、制御格子７３によって形成
される開閉信号が十分に機能するようにしなければなら
なかった。ところが、メッシュ電極７４と制御格子７３
との距離を大きくとると、飛翔するトナー７５の制御性
が悪くなり、良好な画像が得られなかった。また、この
ような画像形成装置では、トナー７５が周囲に飛散し、
装置としての基本的な性能を満足するものではなかっ
た。逆に、メッシュ電極７４と制御格子７３を近接、あ
るいは接触させるような場合、電気信号としては大きな
電圧差を有する信号を用いなければならず、高電圧を切
り換えるスイッチング素子を用いねばならなかった。従
って、このような画像形成装置は、装置としての大型化
及び高コスト化は免れなかった。

【０００８】（２）特公平２−５２２６０号公報に記載
されたように、図９に示した絶縁部材１０２の両側に信
号電極１０１、ベース電極１０３を形成する方式におい
ては、トナー１１１を飛翔させる電気力線が、信号電極
１０１とベース電極１０３間に強く形成される。このた
め、穴１０４を形成する内壁面にトナー１１１が付着し
やすく、トナー１１１による穴詰まりが発生しやすかっ
た。

【０００９】（３）また、絶縁部材１０２の両側に信号
電極１０１とベース電極１０３を形成する方式では、電
気力線が常に両電極間に形成されるため、電界方向に関
係なくトナー１１１が穴１０４の内壁面に付着し易く、
穴１０４から付着したトナー１１１を取り除くための別
の手段を必要とした。本発明は、上記の問題を解決する
ものであり、高電圧を切り換えるスイッチング素子を用
いる必要がなく、穴詰まりの発生しにくい小型で低コス
トの画像形成装置を得るとともに、また高精度の画像を
形成することができる画像形成方法を得ることを目的と
する。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明に係る画像形成装
置は、前記の問題を解決するものであり、少なくとも粒
子に電荷を付与して帯電粒子を形成する帯電手段、帯電
粒子を搬送する導電性の帯電粒子搬送手段、帯電粒子を
直接または間接的に受容する背面電極、前記帯電粒子搬
送手段と前記背面電極との間に配設されて複数の開口を
有し、前記開口内または前記開口の周縁部の少なくとも
一部に形成され互いに独立した複数の制御電極を有する
アパーチャ電極、及び画像情報に応じて前記帯電粒子を
前記背面電極が受容する必要のないとき、前記帯電粒子
の帯電極性と実質的に反対極性の電圧であり、帯電粒子
が前記帯電粒子搬送手段から離間する飛翔開始電圧より
低い飛翔開始未満電圧を前記制御電極に印加するバイア
ス電源を具備する。上記のように構成された本発明の画
像形成装置は、制御電極に帯電粒子の飛翔開始電圧より
低い飛翔開始未満電圧を印加することによって、電位差
の小さい信号によって帯電粒子の飛翔を制御することが
可能となり、電源に使用するスイッチング素子を低電圧
仕様のものが使用でき、コストの低減が可能となる。

【００１１】また、本発明に係る画像形成装置は、前記
アパーチャ電極の開口における背面電極側の周縁部の少
なくとも一部に形成され、画像情報に応じて前記帯電粒
子の飛翔方向を偏向する偏向電極をさらに具備するよう
構成しても良い。上記のように構成された本発明の画像
形成装置は、偏向電極により帯電粒子の移動方向を制御
することによって大幅なスイッチング素子の削減が可能
となる。

【００１２】また、本発明に係る画像形成装置は、画像
情報に応じて開口内を通過する帯電粒子を制御するため
に前記バイアス電源に対して制御信号を出力する制御電
源を有し、前記バイアス電源が入力された前記制御信号
にバイアス電圧を重畳して飛翔開始電圧又は飛翔開始未
満電圧を前記制御電極に印加するよう構成してもよい。
上記のように構成された本発明の画像形成装置において
は、制御信号の電圧とバイアス電圧との重畳によって大
きな飛翔電界を開口内に形成して帯電粒子が詰まること
を抑えることが可能となる。

【００１３】また、本発明に係る画像形成装置は、画像
情報に応じて前記帯電粒子を前記帯電粒子搬送手段から
飛翔させないとき、前記帯電粒子と同一の極性の電圧を
前記制御電極に印加する停止用電源をさらに具備するよ
う構成してもよい。上記のように構成された本発明によ
れば、印字電界を形成後、停止静電界を形成して帯電粒
子の開口内の通過を阻止することができる。

【００１４】本発明に係る画像形成方法は、帯電手段に
より少なくとも粒子を帯電させる工程、帯電粒子を画像
形成位置に帯電粒子搬送手段により搬送する工程、前記
画像形成位置において前記帯電粒子搬送手段に対向して
配置されたアパーチャー電極の開口の周縁部に形成され
た制御電極に対して、前記背面電極が前記帯電粒子を受
容する必要のないとき、前記帯電粒子の帯電極性と実質
的に反対の極性の電圧であり、前記帯電粒子が前記帯電
粒子搬送手段から離間する飛翔開始電圧より低い飛翔開
始未満電圧を印加する工程、及び画像情報に応じて前記
帯電粒子を選択的に前記帯電粒子搬送手段から前記開口
を通過して前記背面電極へ飛翔させる印字電界を形成す
る工程を有する。上記のような本発明の画像形成方法に
よれば、予め帯電粒子電極と制御電極との間に帯電粒子
が帯電粒子電極から離れる飛翔開始電圧より低い飛翔開
始未満電圧を印加しているので、電位差の小さい信号に
よって帯電粒子の飛翔を制御でき、電源に用いるスイッ
チング素子も低電圧仕様のものが使用できる。

【００１５】また、本発明に係る画像形成方法は、前記
アパーチャ電極の開口における背面電極側の周縁部の少
なくとも一部に形成され、偏向電極により画像情報に応
じて前記帯電粒子の飛翔方向を偏向する工程をさらに有
する。上記のように構成された本発明の画像形成方法
は、偏向電極により帯電粒子の移動方向を制御すること
によって大幅なスイッチング素子の削減が可能となる。

【００１６】また、本発明に係る画像形成方法は、制御
電源が画像情報に応じて開口内を通過する帯電粒子を制
御するために前記バイアス電源に対して制御信号を出力
する工程と、当該制御信号に応じて前記バイアス電源が
バイアス電圧を重畳した飛翔開始電圧と飛翔開始未満電
圧とを前記制御電極に印加する工程をさらに有する。上
記のように構成された本発明の画像形成方法において
は、制御信号の電圧とバイアス電圧との重畳によって大
きな飛翔電界を開口内に形成して帯電粒子が詰まること
を抑えることが可能となる。

【００１７】また、本発明に係る画像形成方法は、画像
情報に応じて前記帯電粒子を前記帯電粒子搬送手段から
飛翔させないとき、前記帯電粒子と同一の極性の電圧を
前記制御電極に印加する工程をさらに有する。上記のよ
うに構成された本発明によれば、印字電界を形成後、停
止静電界を形成して帯電粒子の開口内の通過を阻止する
ことができる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る画像形成装置
の好適な実施例について添付の図面を用いて説明する。

【００１９】《実施例１》図１は本発明に係る実施例１
の画像形成装置の概略構成を示す断面図である。図１に
おいて、帯電粒子搬送手段としての現像ローラ２は、帯
電粒子であるトナーを搬送する。実施例１における現像
ローラ２は外径が２０ｍｍ、厚み１ｍｍのアルミニウム
の筒を用いて形成し、その現像ローラ２は接地して構成
した。実施例１の現像ローラ２は、アルミニウムにより
構成したが、鉄などの金属、または合金により構成して
もよい。また、本発明は実施例１の構成に限定されるも
のではなく、現像ローラ２に直流または交流の電圧を印
加するよう構成してもよい。規制ブレード４は、ウレタ
ンなどの弾性部材により形成されており、硬度は４０か
ら８０度（ＪＩＳＫ６３０１Ａスケール）である。

【００２０】現像ローラ２に対するトナー層を規制する
規制ブレード４の自由端長（取り付け部材からはみ出し
た部分の長さ）は、５〜１５ｍｍである。規制ブレード
４による現像ローラ２への線圧は５〜４０ｇ／ｃｍが適
当であり、この規制ブレード４の押圧により、現像ロー
ラ２上にトナーを１〜３層形成する。規制ブレード４は
電気的にフロート状態、接地状態、又は直流乃至交流の
電圧を印加して用いられる。実施例１においては規制ブ
レード４はフロート状態で用いた。トナーは、現像ロー
ラ２と規制ブレード４との間に挟み込まれ、ここで小さ
な撹拌を受けて現像ローラ２から電荷を受け取り帯電す
る。

【００２１】現像ローラ２と接する供給ローラ６は、鉄
などの金属軸（実施例１では直径８ｍｍ）上に、発泡性
のウレタンなどの合成ゴムを２〜６ｍｍ程度の厚みに形
成している。供給ローラ６の表面の硬度は３０度（ロー
ラ状に加工したものをＪＩＳＫ６３０１Ａスケールの
方法で測定）である。現像ローラ２への食い込み量は
０.１〜２ｍｍの範囲が好ましい。供給ローラ６は接
地、又は直流乃至交流の電圧が印加されて用いられる。
供給ローラ６は、トナーの帯電を補助するほかトナーの
供給もコントロールする。実施例１においては負帯電ト
ナーを用いた。実施例１の背面電極８は、金属板で構成
したが、樹脂中に導電フィラーを分散したフィルムを用
いてもよい。この場合のフィルムの抵抗は１０²〜１０
¹⁰Ω・ｃｍ程度が好ましい。トナー像の記録は背面電極
８の上にトナーを直接付着させて形成するか、背面電極
８上に記録用紙２０を載置してこの記録用紙２０上にト
ナーを付着させてトナー像を形成してもよい。また、背
面電極８を前述したようにエンドレスのフィルム状に加
工し、このフィルム上にトナーを直接記録した後に、記
録用紙２０に転写をするよう構成してもよい。背面電極
８と後述するアパーチャ電極との距離は５０〜１０００
μｍの範囲が好ましい。

【００２２】図１に示した画像形成装置では、記録用紙
２０上に記録をする様子を示している。アパーチャ電極
１２は、絶縁性フィルム上に形成した複数の開口１４
と、それぞれの開口１４に対応した複数の制御電極１６
とを有している。アパーチャ電極１２は図１の手前から
奥に向かって、複数の開口１４と複数の制御電極１６が
列状に並べられている。アパーチャ電極１２の絶縁性フ
ィルムは、厚さ１０〜１００μｍが適当であり、ポリイ
ミド、ポリエチレンテレフタレートなどの材料が好まし
い。なお、図１において、２２は制御電源、２３はバイ
アス電源、２４は停止用電源であり、これらについては
後述する。

【００２３】図２の（ａ）は実施例１におけるアパーチ
ャ電極１２の構成を示す断面図であり、図２の（ｂ）は
アパーチャ電極１２の平面図である。制御電極１６は、
図２の（ａ）に示すように開口１４の周縁部を取り巻く
ようにリング状に形成されている。本発明の画像形成装
置の制御電極１６は、上記構成に限定されるものではな
く、開口１４の内壁面に設けてもよい。

【００２４】図２の（ｂ）において、制御電極１６から
導出しているリード線１８は、制御電源２２に接続され
ており、絶縁フィルム上にパターンにより形成されてい
る。各制御電極１６の表面には１〜１０μｍの薄い樹脂
層が形成されている（図示せず）。図２の（ｂ）におい
て、２つの開口１４を離間して示したが、実際には、複
数の開口１４は千鳥状に配置されている。すべての開口
１４からトナーを吹き出して記録したときに、全黒の画
像が形成できるよう全ての開口１４は、互いに補完する
よう千鳥状に配置されている。開口１４の直径は５０〜
２００μｍが好ましい。実施例１では、開口１４の直径
は１５０μｍ、開口１４の内径は１２０μｍである。制
御電極１６の電極は銅などの金属から構成され、厚みは
５〜３０μｍが好ましい。制御電極１６は、リード線１
８を通して制御電源２２に各々独立して接続されてい
る。制御電源２２は、電圧を発生する電圧発生部（図示
せず）とこの電圧を切り換えるためのスイッチング素子
からなる。スイッチング素子の１個には、３２、６４、
１２８個程度のチャンネルがあり、リード線１８を介し
て制御電極１６に供給する電圧を各々制御できる。例え
ば、１インチ当たり３００ドットの記録密度(３００ｄ
ｐｉ)で記録する場合、スイッチング素子として６４チ
ャンネルのものを用いると、３００個の開口を制御する
のには６４チャンネルを有するスイッチング素子が５個
必要となる。

【００２５】図３は、制御電極１６に印加する電圧波形
を示しており、縦軸が電圧、横軸が時間である。図３に
おいて、Ｔｔ期間は、１ドットを形成するのに必要な時
間を示し、解像度によって決定される。例えば、３００
ｄｐｉ(dot/inch)のドットを形成するためには、１イン
チ(inch)２５.４ｍｍを３００ドット(Dot)で割ると１ド
ットの直径は約８３μｍとなる。この１ドットを形成す
る間に記録用紙２０が１ドット分移動すればよい。従っ
て、記録用紙２０の速度を、例えば、６０ｍｍ／ｓとす
ると、Ｔｔ期間は約１３９０μｓとなる。

【００２６】図３の（ａ）は、制御電極１６に対する飛
翔開始未満電圧をＴｉ期間印加する電圧波形を示してい
る。ある一定の距離条件（例えば、アパーチャー電極１
２と現像ローラ２との間の距離などの条件）において、
ある一定の印加電圧以上でドット形成を始めるため、こ
のときの印加電圧を飛翔開始電圧と定義し、その飛翔開
始電圧より低い電圧を飛翔開始未満電圧と定義する。従
って、制御電極１６に飛翔開始未満電圧が印加されてい
るとき、トナーは背面電極８の方へ飛翔せず印字されな
い。

【００２７】図４は制御電極１６に印加される飛翔開始
電圧を示しており、図４において横軸が制御電極１６へ
の印加電圧を示し、縦軸がドットの画像濃度を示してい
る。図３の（ａ）に示したＴｉ期間は１ドット形成時間
であるＴｔ期間内の任意の時間を選ぶことができる。こ
のＴｉ期間は、後述するＴｂ期間より短い方が好まし
い。実施例１において、飛翔開始未満電圧は、バイアス
電源２３により制御電極１６により印加される。この飛
翔開始未満電圧は信号の有り無しに関わらず全ての制御
電極１６に印加してもよい。図３の（ａ）に示すよう
に、Ｔｉ期間の経過後、制御電極１６には負の電圧が印
加され、開口１４内のトナーの通過を阻止する停止静電
界が形成される。

【００２８】一方、図３の（ｂ）には、記録を行う場合
（トナーを飛翔させる場合）の制御電極１６に対する印
加電圧の波形を示している。図３の（ｂ）に示すよう
に、飛翔開始電圧を超える信号電圧（画像の記録信号）
がＴｂ期間に印加される。このＴｂ期間は、トナーが現
像ローラ２から離れ、背面電極８に到達するまでの時間
以上の時間となる必要がある。具体的には、Ｔｂ期間は
ドットの濃度が飽和する時間に調整されており、実施例
１ではＴｂ期間は２００μｓであった。このとき、バイ
アス電界は、信号電圧がつくる交番電界に同期させるの
が消費電力低減の観点から好ましい。図３の（ｂ）にお
いて、Ｔｂ期間に続くＴｗ期間は、現像ローラ２からの
トナーの離間を抑える電界が発生する時間を示してい
る。制御電極１６にはトナーの帯電極性と同一の極性を
特別の電源、例えば停止用電源２４を設けて印加するよ
う構成すればよい。実施例１では負帯電のトナーを用い
たので−１００Ｖを制御電極１６に印加する停止用電源
２４を用いた。上述の例に従えば、Ｔｔ期間は１３９０
μｓであるので、Ｔｂ＝２００μｓとの差、約１１９０
μｓの間に−１００Ｖの電圧を制御電極１６に印加す
る。

【００２９】次に、図５を用いて実施例１の画像形成装
置の全体の動作について説明する。図５は、実施例１の
画像形成装置の概略構成を示す図である。図５におい
て、中間像保持体としての中間転写ベルト３０は、樹脂
中に導電フィラーを分散したフィルムで形成されてお
り、中間転写ベルト３０の抵抗は１０¹⁰Ω・ｃｍであ
る。背面電極８は中間転写ベルト３０の背後から開口１
４に対向する位置に接触して配置されている。ピックア
ップローラ３２は、給紙トレイから記録用紙２０を一枚
毎に送り出すため設けられている。タイミングローラ３
４は、給紙された記録用紙２０と画像位置を調整する。
中間転写ベルト３０上に形成されたトナー像は、転写ロ
ーラ３６により記録用紙２０に転写される。転写ローラ
３６は金属ローラ上にウレタンなどの発泡スポンジを導
電処理したものである。転写ローラ３６の外径は２０ｍ
ｍであり、硬度はＪＩＳＫ６３０１Ａスケールで約
３０度である。転写ローラ３６の金属軸の両端は、約５
００から１０００ｇの圧力で中間転写ベルト３０に押し
当てられている。転写ローラ３６の電気的な抵抗は、接
地した金属板に上述した圧力で押さえ、金属軸に５００
Ｖ印加して測定すると、約１０⁶〜１０⁷Ωであった。

【００３０】定着装置３８は、記録用紙２０の上に形成
されたトナーを圧力と熱で定着する。実施例１で用いた
トナーは記録用紙２０への固着が樹脂を熱で溶融して行
う構成であるため、樹脂としてスチレン−アクリル系共
重合体を用いた。トナーとしてはこの他に、スチレン−
ブタジエン系共重合体、ポリエステル樹脂、エポキシ樹
脂及びこれらの混合樹脂が適当である。もちろん磁性粉
体を含有する磁性トナーを用いてもよく、この場合、磁
性粉としては、フェライト、マグネタイトをはじめとす
る鉄、コバルト、ニッケルなどの強磁性を示す元素を含
む合金、化合物などが有効である。磁性粉の保持力は１
００〜５００Ｏｅのものが適当で、また、樹脂に対して
磁性粉はトナー粒子１００重量部に対して２０〜４０重
量％が適当である。この他、電荷制御剤やトナーの流動
性を制御するためにシリカ(SiO₂)、酸化チタン(TiO₂)、
ステアリン酸の金属塩等を０.１〜５重量％添加するこ
とが好ましい。特に、シリカは流動性を大きく左右し、
開口１４にトナーが詰まることを避けることができる。
また、シリカは直径が小さく高い帯電性を有することか
ら、電気力に強く引かれ開口１４の内壁面に付着しやす
い。しかし、開口１４の内壁面に付着したトナーは開口
１４を通過する際の運動を促進するコロの役割を果たす
ため、穴詰まりを防止できる。シリカは窒素吸着による
ＢＥＴ比表面積で１００〜３００ｍ²／ｇの範囲にある
ものが適当である。１００ｍ²／ｇを下回るような小径
のシリカを用いると樹脂を寸断するように混ざり込むた
め充分な定着性を得ることができない。

【００３１】次に、実施例１の画像形成装置における画
像形成動作について説明する。アパーチャー電極１２に
は解像度、例えば３００ｄｐｉならば１インチあたり３
００個の開口１４が設けられている。これらの開口１４
の列は図５において紙面の手前から奥に向かう方向に配
置されており、複数の開口１４はほぼ背面電極８に対向
する位置に並べられている。制御電極１６は、それぞれ
の開口１４の周縁部に形成され、スイッチング素子にリ
ード線１８（図２の（ｂ）参照）を介して各々接続され
ている。それぞれの制御電極１６は入力された画像情報
に従い、図３の（ａ）と（ｂ）に示した印加電圧波形を
組み合わせて、トナーを中間転写ベルト３０に移送して
画像形成を行う。実施例１では、現像ローラ２とアパー
チャー電極１２との間の距離は約５０μｍであり、アパ
ーチャー電極１２と背面電極８との間の距離は約１５０
μｍである。背面電極８には、予め約１０００Ｖの電圧
が印加されている。中間転写ベルト３０上に形成された
トナー像は、このトナー像に同期させて給紙された記録
用紙２０に、転写ローラ３６によって背面から約５００
Ｖ電圧を印加して転写する。記録用紙２０上に転写され
たトナー像は定着装置３８によって固着され、機外に排
出される。

【００３２】上記のように、実施例１の画像形成装置
は、予め現像ローラ２と制御電極１６との間にトナーが
現像ローラ２から離れる印加電圧より未満のバイアス電
圧が印加されている。このように構成することによっ
て、電位差の小さい信号によってトナーの飛翔を制御で
きる。この結果、実施例１の画像形成装置はスイッチン
グ素子として低電圧仕様のものが使用できる。また、実
施例１によれば、バイアス電圧と信号電圧が重畳された
電圧によって大きな飛翔電界を開口１４内に形成して、
トナーが開口１４に詰まることが防止されており、良好
な画像形成が可能となる。

【００３３】《実施例２》次に、本発明に係る実施例２
の画像形成装置について添付の図面を参照して説明す
る。図６は、実施例２の画像形成装置の概略構成を示す
断面図である。実施例２において、前述の実施例１と同
じ機能、構成を有するものには、同一の符号を付し、そ
の説明は省略する。実施例２の画像形成装置において、
実施例１の画像形成装置と異なる点は、アパーチャー電
極１２の背面電極８側に制御電極１６とは異なる偏向電
極４８を設けた点である。このような位置に設けた電極
としては、例えば、特開平４−１８９５５４号公報に記
載された画像形成装置がある。この特開平４−１８９５
５４号公報の画像形成装置の電極は、トナーを現像ロー
ラから引き出すための制御電極である。

【００３４】実施例２の画像形成装置における偏向電極
４８は、現像ローラ２から飛翔したトナーの移送方向を
変更するものであり、この変更方向は偏向電極４８に印
加される電圧によって調整される。アパーチャー電極１
２上の全ての制御電極１６には、常に図３の（ａ）に示
した飛翔開始未満の電圧が印加されている。そして、画
像情報の画像部分に対応する位置の制御電極１６には図
３の（ｂ）に示した電圧が印加される。制御電極１６に
図３の（ｂ）に示した電圧が印加された状態において、
開口１４を通り抜けたトナーには偏向電極４８により偏
向するための電界が形成される。

【００３５】図６において、偏向電極４８は、図面上の
上部にある上部電極４８ａと下部にある下部電極４８ｂ
に分けられており、上部電極４８ａと下部電極４８ｂは
それぞれ独立して別の電源（図示せず）に接続され制御
されている。例えば、図６の偏向電極４８の上部電極４
８ａには強い負極性の電圧が印加され、下部電極４８ｂ
には弱い負極性の電圧が印加されると、負帯電のトナー
は上部電極４８ａとは静電反発を起こし、下部電極４８
ｂの方向に曲がる。また、上部電極４８ａと下部電極４
８ｂに印加する電圧の強弱を反対にすると、トナーは上
部電極４８ａの方向に曲がる。このように偏向電極４８
を用いてトナーを偏向させることにより、一つの開口１
４から上方向、下方向、直進方向の３方向にトナーの移
送方向を制御できる。

【００３６】図７は、制御電極１６、偏向電極４８の上
部電極４８ａ、及び偏向電極４８の下部電極４８ｂに印
加する電圧波形の例を示す。図７の（ａ）に示した電圧
波形は、制御電極１６に印加される電圧波形であり、図
３の（ｂ）に示した電圧波形と同じである。図７の
（ｂ）の電圧波形は、偏向電極４８の上部電極４８ａに
印加される電圧波形である。また、図７の（ｃ）の電圧
波形は偏向電極４８の下部電極４８ｂに印加される電圧
波形を示している。図７において、横軸は時間を示し、
縦軸は電圧を示している。偏向電極４８の上部電極４８
ａと下部電極４８ｂに印加される電圧は、図７に示すよ
うに、偏向電極４８の上部電極４８ａには強い負電圧
（実施例２では、約−１５０Ｖ）を最初のドット形成時
（図７において（Ｉ）で示す期間）に印加する。一方、
下部電極４８ｂには弱い負電圧（実施例２では、約−５
０Ｖ）を印加する。このように偏向電極４８に電圧を印
加することにより、開口１４から飛び出したトナーは、
下部電極４８ｂ側に曲げられる。

【００３７】次のドット形成時（図７において（II）で
示す期間）において、上部電極４８ａと下部電極４８ｂ
に同電圧（実施例２では、約−１００Ｖ）を印加する。
この結果、開口１４から飛び出すトナーは偏向電極４８
により曲げられることなく直進して移動する。

【００３８】さらに、次のドット形成時（図７において
（III）で示す期間）には、最初のドット形成時（図７
の（Ｉ）で示す期間）において偏向した方向とは反対の
方向にトナーが曲がるように、上部電極４８ａに弱い負
電圧（−５０Ｖ）、下部電極４８ｂに強い負電圧（−１
５０Ｖ）を印加する。制御電極１６に画像形成のための
制御信号が入らなければ、トナーの背面電極側への移送
は起こらないので、偏向電極４８に印加する電圧波形
は、図７に示すパターンの繰り返しを常時印加しておけ
ばよい。本発明は、図７に示した電圧波形のパターンに
限定されるものではなく、上部電極４８ａと下部電極４
８ｂに印加する電圧の大小やタイミングなどは偏向させ
る距離や方向に応じて電圧波形が選択される。例えば、
現像ローラ２とアパーチャー電極１２との距離は約３０
から５０μｍであり、トナーは現像ローラ２を離れて開
口１４に到達するまでに約２０から４０μｓの時間がか
かる。従って、偏向電極４８に電圧を印加するタイミン
グは、ドット形成サイクル（図３の（ｂ）のＴｔ期間）
の始めから３０〜５０μｓ遅らせて偏向電極４８に印加
するよう構成してもよい。

【００３９】以上のように、実施例２の画像形成装置に
よれば、アパーチャー電極１２の開口１４の背面電極側
に偏向電極４８を設けることによって、トッドの形成と
変位を自在に制御できるだけでなく、一つの開口１４か
ら複数のドットを形成することができる。この結果、実
施例２の画像形成装置によれば、スイッチング素子の個
数を節約できるなど、コスト低減に大きく寄与できる。

【００４０】

【発明の効果】以上のように構成した本発明の画像像形
成装置は、以下のような効果がある。予め帯電粒子電極
である現像ローラ２と制御電極１６との間に帯電粒子で
あるトナーが現像ローラ２を離れる印加電圧より低いバ
イアス電圧を印加することによって、電位差の小さい信
号によってトナーの飛翔を制御できる構成を有する。こ
の結果、本発明の画像形成装置においては、スイッチン
グ素子として低電圧仕様のものが使用できる。また、本
発明によれば、バイアス電圧と信号電圧が重畳された電
圧によって大きな飛翔電界を開口内に形成して、帯電粒
子が開口内に詰まることを抑制して、良好な画像を形成
する画像形成装置及び画像形成方法を提供することがで
きる。さらに、本発明によれば、開口１４の背面電極側
の周縁部の少なくとも一部に形成された偏向電極４８
と、偏向電極４８に電圧を印加するための偏向電源とを
具備しているため、偏向電極４８は偏向電界を形成し帯
電粒子の背面電極８に受容する位置を制御して高精度の
画像を形成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る実施例１の画像形成装置の概略構
成を示す断面図である。

【図２】本発明に係る実施例１の画像形成装置に於ける
アパーチャー電極の構成図であり、（ａ）はその断面
図、（ｂ）はその平面図である。

【図３】本発明に係る実施例１の画像形成装置に於ける
制御電極に印加される電圧波形図であり、（ａ）は飛翔
開始未満電圧をＴｉ期間印加する電圧波形図であり、
（ｂ）は記録を行う場合（トナーを飛翔させる場合）に
印加する電圧波形図である。

【図４】本発明に係る実施例１の画像形成装置に於ける
トナーの飛翔開始電圧を示しており、横軸が制御電極へ
の印加電圧、縦軸がドットの画像濃度を示す場合の飛翔
開始電圧を示すグラフである。

【図５】本発明に係る実施例１の画像形成装置の全体を
示す構成図である。

【図６】本発明の実施例２の画像形成装置の概略構成を
示す断面図である。

【図７】本発明の実施例２の画像形成装置に於ける制御
電極並びに偏向電極の上部電極と下部電極に印加する電
圧波形図である。

【図８】従来の画像形成装置の概略構成を示す断面図で
ある。

【図９】従来の画像形成装置を概略構成を示す断面図で
ある。

【符号の説明】

２現像ローラ４規制ブレード６供給ローラ８背面電極１２アパーチャ電極１４開口１６制御電極２０記録用紙２２制御電源２４停止用電源

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者小川勝敏大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (72)発明者松尾浩之大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (72)発明者深野明大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (72)発明者龍治彰大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも粒子に電荷を付与して帯電粒
子を形成する帯電手段、帯電粒子を搬送する導電性の帯電粒子搬送手段、帯電粒子を直接または間接的に受容する背面電極、前記帯電粒子搬送手段と前記背面電極との間に配設され
て複数の開口を有し、前記開口内または前記開口の周縁
部の少なくとも一部に形成され互いに独立した複数の制
御電極を有するアパーチャ電極、及び画像情報に応じて
前記帯電粒子を前記背面電極が受容する必要のないと
き、前記帯電粒子の帯電極性と実質的に反対極性の電圧
であり、帯電粒子が前記帯電粒子搬送手段から離間する
飛翔開始電圧より低い飛翔開始未満電圧を前記制御電極
に印加するバイアス電源、を具備することを特徴とする
画像形成装置。
【請求項２】前記アパーチャ電極の開口における背面
電極側の周縁部の少なくとも一部に形成され、画像情報
に応じて前記帯電粒子の飛翔方向を偏向する偏向電極を
さらに具備する請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】画像情報に応じて開口内を通過する帯電
粒子を制御するために前記バイアス電源に対して制御信
号を出力する制御電源を有し、前記バイアス電源が入力
された前記制御信号にバイアス電圧を重畳して飛翔開始
電圧又は飛翔開始未満電圧を前記制御電極に印加するよ
う構成した請求項１又は２記載の画像形成装置。
【請求項４】画像情報に応じて前記帯電粒子を前記帯
電粒子搬送手段から飛翔させないとき、前記帯電粒子と
同一の極性の電圧を前記制御電極に印加する停止用電源
をさらに具備する請求項１又は２記載の画像形成装置。
【請求項５】帯電手段により少なくとも粒子を帯電さ
せる工程、帯電粒子を画像形成位置に帯電粒子搬送手段により搬送
する工程、前記画像形成位置において前記帯電粒子搬送手段に対向
して配置されたアパーチャー電極の開口の周縁部に形成
された制御電極に対して、前記背面電極が前記帯電粒子
を受容する必要のないとき、前記帯電粒子の帯電極性と
実質的に反対の極性の電圧であり、前記帯電粒子が前記
帯電粒子搬送手段から離間する飛翔開始電圧より低い飛
翔開始未満電圧を印加する工程、及び画像情報に応じて
前記帯電粒子を選択的に前記帯電粒子搬送手段から前記
開口を通過して前記背面電極へ飛翔させる印字電界を形
成する工程、を有することを特徴とする画像形成方法。
【請求項６】前記アパーチャ電極の開口における背面
電極側の周縁部の少なくとも一部に形成され、偏向電極
により画像情報に応じて前記帯電粒子の飛翔方向を偏向
する工程をさらに有する請求項５記載の画像形成方法。
【請求項７】制御電源が画像情報に応じて開口内を通
過する帯電粒子を制御するために前記バイアス電源に対
して制御信号を出力する工程と、当該制御信号に応じて
前記バイアス電源がバイアス電圧を重畳した飛翔開始電
圧と飛翔開始未満電圧とを前記制御電極に印加する工程
をさらに有する請求項５又は６記載の画像形成方法。
【請求項８】画像情報に応じて前記帯電粒子を前記帯
電粒子搬送手段から飛翔させないとき、前記帯電粒子と
同一の極性の電圧を前記制御電極に印加する工程をさら
に有する請求項５又は６記載の画像形成方法。