JPH1158810A

JPH1158810A - 画像形成装置及び方法

Info

Publication number: JPH1158810A
Application number: JP9227850A
Authority: JP
Inventors: Hideo Yamasa; 英雄山佐; Koichi Irihara; 紘一入原
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1997-08-25
Filing date: 1997-08-25
Publication date: 1999-03-02
Also published as: US6097410A

Abstract

(57)【要約】【課題】インクの飛翔を電界で制御するだけではな
く、インク表面の高さも制御することにより、インクの
飛翔をより正確に長期間安定して制御する。【解決手段】導電性又は帯電した粒子を含んだ顕像化
インクと、該顕像化インクに下部を浸した上記顕像化イ
ンクの供給部となる複数個の供給孔を有するインク制御
層と、該インク制御層と近接配置された上記顕像化イン
クの通過部となる複数個の通過孔を有する電位制御層
と、該電位制御層に対向した対向電極と、上記顕像化イ
ンクと対向電極との間に所定の電位差を生じさせる電位
を付与するとともに、上記電位制御層に電位を付与する
ための電源部とを備えた画像形成装置が、上記インク制
御層における複数個の供給孔の中の一方向の列グループ
毎に上記顕像化インクの表面高さを順次変化させる変化
手段（３０、４１、４３）と、上記電位制御層の通過孔
の中の上記列グループと交差する方向の行グループ毎に
電位の制御を行うことによってドット毎のインクの飛翔
を制御する制御電極手段３３からなる。

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
タに適用され、顕像化インク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及び画像形成方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、画像信号を紙等の記録媒体上に可
視像として出力する画像形成装置には、一般にゼログラ
フィーと呼ばれる手法を使用したものがある。この画像
形成装置は、電気−光学特性を有する顕像体、即ち感光
体上に、光学的書き込み手段により静電潜像を形成し、
この静電潜像に顕像化粒子であるトナーを付着させて顕
像化した後、この像を紙等の記録媒体上に転写すること
により、画像信号を記録媒体上に可視像として形成する
ものである。

【０００３】しかし、このような構成では、静電潜像を
形成するための特殊な構造の顕像体が必要であると共
に、静電潜像の書き込み手段、および顕像体の残留電荷
を消去する除電手段が必要である。また、顕像体上に形
成されたトナー像を記録媒体に転写する構造が複雑であ
る。このため、画像形成装置の構成が複雑になると共
に、装置の小型化に限度があるといった問題点を有して
いた。

【０００４】そこで、トナー担持ローラ上に帯電したト
ナーを担持し、このトナーをクーロン力によって直接記
録媒体上へと飛翔させ画像の形成を行うトナー飛翔記録
方式の画像形成装置が、特表平０１−５０３２２１号公
報、特開平０７−１８６４３６号公報などに開示されて
いる。

【０００５】以下、従来のトナー飛翔記録方式による画
像形成装置について説明する。図１０は従来例における
画像形成装置の構成図、図１１は従来例における画像形
成装置のトナー飛翔部の拡大図、図１２は従来例におけ
る制御電極の平面図である。

【０００６】図１０において、１は現像槽で１内部には
トナー担持体２が配設され、トナー担持体２にはトナー
供給ローラ３と層厚規制部材５が圧接されている。ま
た、トナー担持体２に対向して対向電極６が制御電極９
を挟んで配設されている。

【０００７】図１１と図１２に示すように、制御電極９
は、トナー供給ローラの長手方向に平行な複数の電極１
０（Ｘ方向電極）と厚さ数十μｍの薄膜状の絶縁体１１
とＸ方向電極１０と交差する方向に複数の電極１２（Ｙ
方向電極）が積層されており、Ｘ方向電極１０とＹ方向
電極１２の交差する位置にトナー通過孔１３が形成され
ている。

【０００８】以上のように構成された画像形成装置につ
いて、以下にその動作について説明する。ここではトナ
ー４は負に帯電するとする。現像槽１内部のトナー４は
トナー供給ローラ３によってトナー担持体２に供給され
る。このときトナー担持体２とトナー供給ローラ３の摩
擦によってトナー４は負に帯電し、トナー担持体２上に
供給される。トナー担持体２上に付着したトナー４は層
厚規制部材５まで搬送され、前記層厚規制部材５により
再度帯電され同時に、１０〜５０μｍの一定の層厚に規
制される。その後トナー４は制御電極９の対向部に搬送
される。

【０００９】制御電極９は、画像情報に応じて信号を生
成する制御回路１４及び該信号に基づいて電圧を印加す
る駆動回路１５に接続している。制御回路１４で選択さ
れたＸ方向電極１０とＹ方向電極１２には、ドット印字
時各々Ｖａボルト、非印字時はＶｂボルトが印加され
る。トナー担持体２には外部電源１６によってＶｓボル
トが印加され、対向電極６には外部電源１７によってＶ
ｔボルトが印加される。このＶａ、Ｖｂ、Ｖｓ、Ｖｔの
値は、トナー飛翔を制御出来るように予め決めらてい
る。すなわち、トナー担持体２と対向電極６の間に出来
る電界の強さを、制御電極に与える電位（Ｖａ、Ｖｂ）
によって電磁気的に変えることにより、トナーの飛翔を
制御出来るように決められている。

【００１０】負極性に帯電した状態でトナー担持体２に
より制御電極９対向部まで搬送されたトナー４はドット
印字時Ｘ方向電極１０とＹ方向電極１２に各々Ｖａボル
ト印加されると、飛翔開始電界以上となり、トナー通過
孔１３方向に飛翔する。トナー通過孔１３まで飛翔した
トナー４は、Ｖｔボルトに印加された対向電極６により
記録媒体７方向の電界の力を受け、記録媒体７上に転移
する。ドット非印字時においては、Ｘ方向電極１０又は
Ｙ方向電極１２のいずれか一方若しくは両者にＶｂボル
ト印加されるため、トナー飛翔開始電界に達せず、−極
性に帯電したトナー４はトナー通過孔１３方向に飛翔す
ることはない。

【００１１】トナー通過孔１３の配列は、ドットを連続
した線状の画像として表すために、隣接ドットを一部重
ねた状態でトナー担持体２の長手方向に平行な４列のト
ナー通過孔１３群を形成しており、各トナー担持体２に
平行に形成されたトナー通過孔１３群毎に制御タイミン
グを変更し、画像を形成する。最後に可視像が形成され
た記録媒体７は、定着ローラ８に搬送されて定着され、
画像が得られる。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の構成では、トナー担持体２と対向電極６の間に出来
る電界の強さを、Ｘ方向電極１０とＹ方向電極１２に与
える電位（Ｖａ、Ｖｂ）によって電磁気的に変えること
により、トナーの飛翔を制御しようとしていたが、実際
にはＸ方向電極１０とＹ方向電極１２のどちらか一方に
飛翔電圧Ｖａを印加しただけで、トナーが飛翔してしま
うことがあり、動作が不安定であった。

【００１３】また、上記の構成では、制御電極９の表面
にトナーが堆積したり、トナー通過孔１３の穴をトナー
が塞いだりして、正常な画像を長期間安定に形成するこ
とが出来ないという問題もあることがわかった。

【００１４】これらの問題は逆帯電トナーや弱帯電トナ
ーが多いと生じやすいことがわかった。また、飛翔状態
を観察すると、トナーは１粒毎にばらばらに飛翔するの
ではなく、数個から数十個のトナーがひと固まりで飛翔
するため、飛翔中に分裂して当初の方向と別の方向に飛
んで行くことがあると考えられ、このことも、上記問題
の一因であると推定される。

【００１５】そのため、上記逆帯電トナーや弱帯電トナ
ーを除去する装置を現像槽内に付加することも考えられ
たが（特開平８−６３８３号公報等）、装置が複雑にな
り、コストが上がるなどの問題がある。

【００１６】本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされ
たものであり、その目的は、顕像化粒子の飛翔制御が安
定に確実に行え、制御電極の清掃や交換等のメンテナン
スを行わなくても長期間良質の画質を得ることができ、
かつ低コスト、省スペースな画像形成装置及び方法を提
供することを提供することを目的とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の画像形成
装置は、導電性又は帯電した粒子を含んだ顕像化インク
と、該顕像化インクに下部を浸した上記顕像化インクの
供給部となる複数個の供給孔を有するインク制御層と、
該インク制御層と近接配置された上記顕像化インクの通
過部となる複数個の通過孔を有する電位制御層と、該電
位制御層に対向した対向電極と、上記顕像化インクと対
向電極との間に所定の電位差を生じさせる電位を付与す
るとともに、上記電位制御層に電位を付与するための電
源部とを備え、上記インク制御層における複数個の供給
孔の中の一方向の列グループ毎に上記顕像化インクの表
面高さを順次変化させる変化手段と、上記電位制御層の
通過孔の中の上記列グループと交差する方向の行グルー
プ毎に電位の制御を行うことによってドット毎のインク
の飛翔を制御する制御手段からなることを特徴とする。

【００１８】請求項１記載の画像形成装置によれば、イ
ンクの飛翔を電界で制御するだけではなく、インク表面
の高さも制御することにより、インクの飛翔をより正確
に長期間安定して制御することが可能となり、長期間安
定して良質の画像を得ることができる。また、制御電極
についても、従来の複雑なマトリックス電極を使用する
必要がなく、低コスト化できる。

【００１９】また、インクを使用することによって、容
易に均一粒径、均一帯電の微粒子を得ることができるの
で、制御電極の表面に顕像化粒子が堆積したり、顕像化
粒子通過孔の穴を顕像化粒子が塞いだりすることがな
く、飛翔制御電極の清掃や交換等のメンテナンスを行わ
なくても、長期間安定して良質の画像を得ることができ
る。

【００２０】請求項２記載の画像形成装置によれば、上
記インク制御層における供給孔の上記顕像化インクの表
面高さを電界によって行うことを特徴とする。

【００２１】請求項３記載の画像形成装置によれば、上
記インク制御層における供給孔の上記顕像化インクの表
面高さを機械的手段によって行うことを特徴とする。

【００２２】請求項４記載の画像形成装置によれば、上
記インク制御層における供給孔の上記顕像化インクの表
面高さを熱的手段によって行うことを特徴とする。

【００２３】請求項５記載の画像形成方法によれば、導
電性又は帯電した粒子を含んだ顕像化インクと、該顕像
化インクに下部を浸した上記顕像化インクの供給部とな
る複数個の供給孔を有するインク制御層と、該インク制
御層と近接配置された上記顕像化インクの通過部となる
複数個の通過孔を有する電位制御層と、該電位制御層に
対向した対向電極と、上記顕像化インクと対向電極との
間に所定の電位差を生じさせる電位を付与するととも
に、上記電位制御層に電位を付与するための電源部とを
備え、上記インク制御層における複数個の供給孔の中の
一方向の列グループ毎に上記顕像化インクの表面高さを
順次変化させるステップと、上記電位制御層の通過孔の
中の上記列グループと交差する方向の行グループ毎に電
位の制御を行うことによってドット毎のインクの飛翔を
制御するステップからなることを特徴とする。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態の画
像形成装置及び画像形成方法について図面を参照しなが
ら説明する。

【００２５】（第１の実施の形態）図１は本発明の第１
の実施の形態における画像形成装置の構成原理図、図２
は本発明の第１の実施の形態におけるインク制御層と電
位制御層の拡大斜視断面図、図３は本発明の第１の実施
の形態におけるインク制御層の電位制御原理図である。

【００２６】図１において、インク槽２１内に導電イン
ク２２が入っており、インク制御層２３の下側はインク
２２中に予め決められた深さで浸されている。インク制
御層２３のインクと反対側にはスペーサー２５を介し
て、近接した位置に飛翔制御層２４が配設され、さらに
若干離れた位置に対向電極６が配設されている。

【００２７】インク制御層２３は、厚さ数ｍｍの薄板状
の絶縁体３１とその内部に埋め込まれたインク制御層の
長手方向に平行な複数の対からなるインク供給制御電極
３０（ｘ方向電極）から構成され、該インク供給制御電
極対Ｘｎの間にインク供給孔３２がｘ方向に沿ってあら
かじめ定められたピッチで形成されている。また、イン
ク供給孔３２の直径も、飛翔したときに適切なインク粒
径になるように予め定められている。

【００２８】次に図２において、飛翔制御層２４はイン
ク制御層２３の上表面から０．５〜１ｍｍのところにス
ペーサー２５によって近接して設けられており、厚さ
０．０５〜数ｍｍのフィルム状又は薄板状の絶縁体３４
と、その内部に埋め込まれた、上記Ｘ方向電極３０と交
差する方向の複数の飛翔制御電極３３（Ｙ方向電極）か
ら構成されている。そしてその飛翔制御電極対Ｙｍに沿
ってインク粒子通過長孔３５が設けられている。

【００２９】そして対向電極６が飛翔制御層２４からさ
らに数ｍｍ〜１ｃｍのところに設けられ、外部電源１７
によって予め定められた電位が印加されている。

【００３０】以上のように構成された画像形成装置につ
いて、以下にその動作について説明する。インク槽２１
の導電インク２２は外部電源２９によってインク表面が
−１００Ｖになるように電圧が印加されており、導電イ
ンク２２は帯電量がばらつくことなく均一に帯電する。

【００３１】インク制御層２３の動作原理図を図３
（ａ）と（ｂ）に示す。インク供給制御電極３０に駆動
電源２６の電圧が印加されない状態のとき、（インク供
給孔３２中のインク表面高さは、インク制御層２３の外
部でのインク高さを３６の点線位置に予め調整すること
により、）表面張力によって３７で表示される点線位置
がインク表面高さになる（図３（ａ））。

【００３２】また、インク供給制御電極３０の一対に、
駆動電源２６から予め決められたマイナス電圧（本実施
の形態では−１２０Ｖ〜−２００Ｖ）が印加されると、
電極間の電界がインクのマイナス電荷と反発し合うた
め、インク表面高さは、３８で表示される点線位置にな
る。インク高さの３７と３８の高低差は、約０．１ｍｍ
〜１ｍｍが望ましい（図３（ｂ））。

【００３３】各インク供給制御電極３０と各飛翔制御電
極３３は、画像情報に応じて信号を生成する制御回路２
８及び該信号に基づいて電圧を印加するそれぞれの駆動
電源２６、２７に接続されている。制御回路２８で選択
されたインク供給制御電極の一対Ｘｎにはインク表面を
高い位置にする電圧（本実施の形態では開放電圧）が印
加され、それ以外のＸ電極にはインク表面を低い位置に
する電圧（本実施の形態では−１２０Ｖ〜−２００Ｖ）
が印加される。同時に制御回路２８で選択された飛翔制
御電極の一対Ｙｍには飛翔許可電圧が印加され、それ以
外の電極対には飛翔阻止電圧が印加される。

【００３４】ここで、インク２２の表面と対向電極６と
の間に生じる電界がインク飛翔開始電圧Ｅｔｈよりも弱
い電界の場合、インクの飛翔原理を図４（ａ）、
（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）を用いて説明する。

【００３５】図４（ａ）はインク表面高さ（低いとき：
ａ位置３８、高いとき：ｂ位置３７）と飛翔制御電極３
３と対向電極６の概略位置図である。

【００３６】図４（ｂ）においては、飛翔制御電極３３
に飛翔許可時の電圧であるＶｍ（本実施の形態では＋１
００Ｖ）が印加されている場合で、インク表面高さ３
７、３８の電位はＶｓ（本実施の形態では−１００Ｖ）
で、対向電極６には電位Ｖｂ（本実施の形態では＋５０
０Ｖ）が印加されている。このときの電界の強さは図４
（ｃ）に示すように、インク表面高さが低いときはＥ
ａ、インク表面高さが高いときはＥｂとなりＥａ＜Ｅｔ
ｈ＜Ｅｂの関係を満足する。ここでＥｔｈはインクの飛
翔開始電圧である。すなわち、飛翔制御電極３３に飛翔
許可時の電圧であるＶｍ（本実施の形態では＋１００
Ｖ）が印加されている場合、インク表面高さが低いとき
はインクは飛翔せず、インク表面高さが高いときだけ飛
翔することがわかる。

【００３７】電界Ｅｂによって飛翔したインク粒子は、
飛翔制御電極３３まで飛翔し、さらに、飛翔制御電極３
３と対向電極６の間の電界によって対向電極側に飛翔を
続け、記録媒体７上に転移する。このとき、予め適切な
粒径になるようにインク供給孔３２の径の大きさが決め
られているので、均一粒径、均一帯電のインク粒が容易
に得られ、かつ飛翔途中で分裂したりもしない。

【００３８】図４（ｄ）においては、飛翔制御電極３３
に飛翔阻止時の電位であるＶｏ（本実施の形態では０
Ｖ）が印加されている場合で、インク表面高さ３７、３
８の電位はＶｓ（本実施の形態では−１００Ｖ）で、対
向電極６には電位Ｖｂ（本実施の形態では＋５００Ｖ）
が印加されている。このときの電界の強さは図４（ｅ）
に示すように、インク表面高さが低いときはＥａ’、イ
ンク表面高さが高いときはＥｂ’となりＥａ’＜Ｅｂ’
＜Ｅｔｈの関係を満足する。すなわち、飛翔制御電極３
３に飛翔阻止時の電圧であるＶｏ（本実施の形態では０
Ｖ）が印加されている場合、インク表面高さが低いとき
も、高いときにもインクは飛翔しないことがわかる。以
上のように、インクの飛翔制御を安定に確実に行うこと
が出来る。

【００３９】次に、インク２２の表面と対向電極６との
間に生じる電界がインク飛翔開始電圧Ｅｔｈよりも強い
電界の場合、インクの飛翔原理を図５（ａ）、（ｂ）、
（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）を用いて説明する。

【００４０】図５（ａ）はインク表面高さ（低いとき：
ａ位置３８、高いとき：ｂ位置３７）と飛翔制御電極３
３と対向電極６の概略位置図である。

【００４１】図５（ｂ）においては、飛翔制御電極３３
に飛翔阻止時の電位であるＶｐ（本実施の形態では０
Ｖ）が印加されている場合で、インク表面高さ３７、３
８の電位はＶｓ’（本実施の形態では−１００Ｖ）で、
対向電極６には電位Ｖｂ’（本実施の形態では＋８００
Ｖ）が印加されている。このときの電界の強さは図５
（ｃ）に示すように、インク表面高さが低いときはＥ
ａ’’、インク表面高さが高いときはＥｂ’’となりＥ
ａ’’＜Ｅｂ’’＜Ｅｔｈの関係を満足する。すなわ
ち、飛翔制御電極３３に飛翔阻止時の電圧であるＶｐ
（本実施の形態では０Ｖ）が印加されている場合、イン
ク表面高さが低いときも、高いときにもインクは飛翔し
ないことがわかる。

【００４２】図５（ｄ）においては、飛翔制御電極３３
に飛翔許可時の電圧であるＶｑ（本実施の形態では＋１
００Ｖ）が印加されている場合で、インク表面高さ３
７、３８は電位がＶｓ（本実施の形態では−１００
Ｖ）、対向電極６は電位がＶｂ’（本実施の形態では＋
８００Ｖ）が印加されている。このときの電界の強さは
図５（ｅ）に示すように、インク表面高さが低いときは
Ｅａ’’’、インク表面高さが高いときはＥｂ’’’と
なりＥａ’’’＜Ｅｔｈ＜Ｅｂ’’’の関係を満足す
る。すなわち、飛翔制御電極３３に飛翔許可時の電圧で
あるＶｑ（本実施の形態では＋１００Ｖ）が印加されて
いる場合、インク表面高さが低いときはインクは飛翔せ
ず、インク表面高さが高いときだけ飛翔することがわか
る。

【００４３】電界Ｅｂ’’’によって飛翔したインク粒
子は、飛翔制御電極３３まで飛翔し、さらに、飛翔制御
電極３３と対向電極６の間の電界によって対向電極側に
飛翔を続け、記録媒体７上に転移する。このとき、予め
適切な粒径になるようにインク供給孔３２の径の大きさ
が決められているので、均一粒径、均一帯電のインク粒
が容易に得られ、かつ飛翔途中で分裂したりもしない。
以上のように、インクの飛翔制御を安定に確実に行うこ
とが出来る。

【００４４】また、インク粒子供給孔３２は、ドットを
連続した線上の画像として表すために、隣接ドットを一
部重ねた状態でｘ方向に平行な複数列のインク粒子供給
孔群を形成しており、かつ、該複数列のインク粒子供給
孔群と交差するｙ方向に平行な複数のインク粒子通過長
孔群が形成されているので、上記インク粒子供給孔群と
インク粒子通過長孔群の制御タイミングを制御回路２８
で制御することにより、上記の原理に基づいて、ドット
毎のインクの飛翔を安定に確実に制御し、画像を形成す
る。

【００４５】最後に、対向電極６方向に飛翔したインク
粒子は、移動する記録媒体７上に吸着、乾燥して、最終
画像が得られる。

【００４６】（第２の実施の形態）以下、本発明の第２
の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

【００４７】図１は本発明の第２の実施の形態における
画像形成装置の構成原理図、図６は本発明の第２の実施
の形態におけるインク制御層と電位制御層の拡大斜視断
面図、図７は本発明の第２の実施の形態におけるインク
制御層の動作原理図である。

【００４８】図１においては、前記したように、インク
槽２１内に導電インク２２が入っており、インク制御層
２３の下側はインク２２中に予め決められた深さで浸さ
れている。インク制御層２３のインクと反対側にはスペ
ーサー２５を介して、近接した位置に飛翔制御層２４が
配設され、さらに若干離れた位置に対向電極６が配設さ
れている。

【００４９】インク制御層２３は、厚さ数ｍｍ〜１ｃｍ
程度の薄板状の絶縁体３１で構成され、インク供給孔３
２がｘ方向に沿ってあらかじめ定められたピッチで形成
されている。また、インク供給孔３２の直径も、飛翔し
たときに適切なインク粒径になるように予め定められて
いる。そのインク供給孔３２の下部には、複数の板状磁
性体４０がインク制御層の長手方向（ｘ方向）に平行に
なるように組み込まれている。複数の板状磁性体４０の
両端の上側には、複数の電磁石４１が個々の板状磁性体
４０に対応して設けられている。

【００５０】次に飛翔制御層２４はインク制御層２３の
上表面から０．５〜１ｍｍのところにスペーサー２５
（電磁石４１を兼用してもよい）によって近接して設け
られており、厚さ０．０５〜数ｍｍのフィルム状又は薄
板状の絶縁体３４と、その内部に埋め込まれた、上記板
状磁性体４０と交差する方向の複数の飛翔制御電極３３
（Ｙ方向電極）から構成されている。そしてその飛翔制
御電極対Ｙｍに沿ってインク粒子通過長孔３５が設けら
れている。

【００５１】そして対向電極６が飛翔制御層２４からさ
らに数ｍｍ〜１ｃｍのところに設けられ、外部電源１７
によって予め定められた電位が印加されている。以上の
ように構成された画像形成装置について、以下にその動
作について説明する。

【００５２】インク槽２１の導電インク２２は外部電源
２９によってインク表面が−１００Ｖになるように電圧
が印加されており、導電インク２２は帯電量がばらつく
ことなく均一に帯電する。

【００５３】インク制御層２３の動作原理図を図７
（ａ）と（ｂ）に示す。電磁石４１が駆動電源２６によ
って駆動されない状態のとき、板状磁性体４０は下位置
にあり、３８で表示される点線位置がインク表面高さに
なる（図７（ａ）の左）。

【００５４】電磁石４１が駆動電源２６によって駆動さ
れると、板状磁性体４０は急激に上昇し、インク表面高
さは、３７で表示される点線位置になる。インク高さの
３７と３８の高低差は、約０．１ｍｍ〜１ｍｍが望まし
い（図７（ａ）の右と図７（ｂ））。

【００５５】各電磁石４１と各飛翔制御電極３３は、画
像情報に応じて信号を生成する制御回路２８及び該信号
に基づいて電圧を印加するそれぞれの駆動電源２６、２
７に接続されている。制御回路２８で選択された板状磁
性体Ｘｎに対応する電磁石４１はインク表面を高い位置
にするよう駆動され、それ以外の板状磁性体Ｘに対応す
る電磁石４１は駆動されない。同時に制御回路２８で選
択された飛翔制御電極の一対Ｙｍには飛翔許可電圧が印
加され、それ以外の電極対には飛翔阻止電圧が印加され
る。

【００５６】このようにして、インク表面の高低と飛翔
制御電極の電圧制御を組合せて行うことで、第１の実施
の形態の図４及び図５で示したのと全く同様の結果が得
られる。

【００５７】また、インク粒子供給孔３２は、ドットを
連続した線上の画像として表すために、隣接ドットを一
部重ねた状態でｘ方向に平行な複数列のインク粒子供給
孔群を形成しており、かつ、該複数列のインク粒子供給
孔群と交差するｙ方向に平行な複数のインク粒子通過長
孔群が形成されているので、上記インク粒子供給孔群と
インク粒子通過長孔群の制御タイミングを制御回路２８
で制御することにより、上記の原理に基づいて、ドット
毎のインクの飛翔を安定に確実に制御し、画像を形成す
る。最後に、対向電極６方向に飛翔したインク粒子は、
移動する記録媒体７上に吸着、乾燥して、最終画像が得
られる。

【００５８】尚、本実施の形態では磁性体と磁力を利用
して、インク供給孔のインク高低を制御するという一例
を示したが、他の機械的な力で、インク供給孔のインク
高低を制御する方法も当然本出願の内容に含まれること
は明らかである。

【００５９】（第３の実施の形態）以下、本発明の第３
の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

【００６０】図１は本発明の第３の実施の形態における
画像形成装置の構成原理図、図８は本発明の第３の実施
の形態におけるインク制御層と電位制御層の拡大斜視断
面図、図９は本発明の第３の実施の形態におけるインク
制御層の動作原理図である。

【００６１】図１においては、前記したように、インク
槽２１内に導電インク２２が入っており、インク制御層
２３の下側はインク２２中に予め決められた深さで浸さ
れている。インク制御層２３のインクと反対側にはスペ
ーサー２５を介して、近接した位置に飛翔制御層２４が
配設され、さらに若干離れた位置に対向電極６が配設さ
れている。

【００６２】インク制御層２３は、厚さ数ｍｍ〜１ｃｍ
程度のの薄板状の絶縁体３１で構成され、インク供給孔
３２がｘ方向に沿ってあらかじめ定められたピッチで形
成されている。また、インク供給孔３２の直径も、飛翔
したときに適切なインク粒径になるように予め定められ
ている。そのインク供給孔３２の下部には、複数の板状
保持体４２がインク制御層の長手方向（ｘ方向）に平行
になるように組み込まれている。上記板状保持体４２の
上部には、発熱体４３が設けられ、更に中に気体（窒
素、空気等）を含んだ膨張可能な弾性体４４が設けられ
ている。

【００６３】次に飛翔制御層２４はインク制御層２３の
上表面から０．５〜１ｍｍのところにスペーサー２５
（電磁石４１を兼用してもよい）によって近接して設け
られており、厚さ０．０５〜数ｍｍのフィルム状又は薄
板状の絶縁体３４と、その内部に埋め込まれた、上記板
状保持体４２と交差する方向の複数の飛翔制御電極３３
（Ｙ方向電極）から構成されている。そしてその飛翔制
御電極対Ｙｍに沿ってインク粒子通過長孔３５が設けら
れている。

【００６４】そして対向電極６が飛翔制御層２４からさ
らに数ｍｍ〜１ｃｍのところに設けられ、外部電源１７
によって予め定められた電位が印加されている。

【００６５】以上のように構成された画像形成装置につ
いて、以下にその動作について説明する。インク槽２１
の導電インク２２は外部電源２９によってインク表面が
−１００Ｖになるように電圧が印加されており、導電イ
ンク２２は帯電量がばらつくことなく均一に帯電する。

【００６６】インク制御層２３の動作原理図を図９
（ａ）と（ｂ）に示す。発熱体４３が駆動電源２６によ
って発熱されない状態のとき、弾性体４４は小さい状態
にあり、３８で表示される点線位置がインク表面高さに
なる（図９（ａ）の左）。

【００６７】発熱体４３が駆動電源２６によって発熱さ
れると、弾性体４４は急激に膨張し、インク表面高さ
は、３７で表示される点線位置になる。インク高さの３
７と３８の高低差は、約０．１ｍｍ〜１ｍｍが望ましい
（図９（ａ）の右と図９（ｂ））。

【００６８】発熱体４３と各飛翔制御電極３３は、画像
情報に応じて信号を生成する制御回路２８及び該信号に
基づいて電圧を印加するそれぞれの駆動電源２６、２７
に接続されている。制御回路２８で選択された板状保持
体Ｘｎに対応する発熱体４３はインク表面を高い位置に
するよう発熱され、それ以外の板状保持体Ｘに対応する
発熱体４３は駆動されない。同時に制御回路２８で選択
された飛翔制御電極の一対Ｙｍには飛翔許可電圧が印加
され、それ以外の電極対には飛翔阻止電圧が印加され
る。

【００６９】このようにして、インク表面の高低と飛翔
制御電極の電圧制御を組合せて行うことで、第１の実施
の形態の図４及び図５で示したのと全く同様の結果が得
られる。

【００７０】また、インク粒子供給孔３２は、ドットを
連続した線上の画像として表すために、隣接ドットを一
部重ねた状態でｘ方向に平行な複数列のインク粒子供給
孔群を形成しており、かつ、該複数列のインク粒子供給
孔群と交差するｙ方向に平行な複数のインク粒子通過長
孔群が形成されているので、上記インク粒子供給孔群と
インク粒子通過長孔群の制御タイミングを制御回路２８
で制御することにより、上記の原理に基づいて、ドット
毎のインクの飛翔を安定に確実に制御し、画像を形成す
る。

【００７１】最後に、対向電極６方向に飛翔したインク
粒子は、移動する記録媒体７上に吸着、乾燥して、最終
画像が得られる。

【００７２】尚、本実施の形態では発熱体と気体を含ん
だ弾性体を利用して、インク供給孔のインク高低を制御
するという一例を示したが、他の熱的な原理（例えばイ
ンク自体の膨張）で、インク供給孔のインク高低を制御
する方法も当然本出願の内容に含まれることは明らかで
ある。

【００７３】上記第１〜第３の実施の形態では、インク
供給孔１個が１個の画素に対応するようにしたが、必ず
しもそのようにする必要はなく、複数のインク供給孔で
１個の画素を形成した場合でも、記録媒体上に適正なド
ットを形成することが出来れば問題ない。

【００７４】上記第１〜第３の実施の形態では導電イン
クについて示したが、インク中に帯電した微粒子等を含
んだインクを使用しても、本特許の基本原理が適用でき
ることは明らかである。

【００７５】上記第１〜第３の実施の形態において、各
電極等（インク２２、対向電極６、飛翔制御電極３３）
に与える極性及び電位は、各電極間距離、インク表面高
低差などによって適時変更するもので、上記値に限定す
るものではない。

【００７６】その他、本発明は上記しかつ図面に示した
実施の形態のみに限定されるものではなく、要旨を逸脱
しない範囲内で適宜変形して実施できることは勿論であ
る。

【００７７】

【発明の効果】本発明の画像形成方法及び画像形成装置
は、インクの飛翔を電界で制御するだけではなく、イン
ク表面の高さも制御することにより、インクの飛翔をよ
り正確に長期間安定して制御することが可能となり、長
期間安定して良質の画像を得ることができる。また、制
御電極についても、従来の複雑なマトリックス電極を使
用する必要がなく、低コスト化できる。

【００７８】また、インクを使用することによって、容
易に均一粒径、均一帯電の微粒子を得ることができるの
で、制御電極の表面に顕像化粒子が堆積したり、顕像化
粒子通過孔の穴を顕像化粒子が塞いだりすることがな
く、飛翔制御電極の清掃や交換等のメンテナンスを行わ
なくても、長期間安定して良質の画像を得ることができ
る。

【００７９】また、本発明の画像形成方法及び装置は、
特別な帯電装置や定着装置が不要になるので、低コス
ト、省スペースの画像形成方法及び画像形成装置を提供
することができる。

【００８０】また、さらにインク表面の高さの制御を電
界で行う場合、高速に制御可能なので高速なプリンタに
適している。また、インク表面の高さの制御を機械的に
行う場合、高圧の回路を切り替える必要がなく、複雑な
制御電極層を積層することもないので、低コストの装置
を提供出来る。

【００８１】インク表面の高さの制御を熱的に行う場合
も、高圧の回路を切り替える必要がなく、低コストの装
置を提供出来、動作箇所も少ないので故障等が生じにく
い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１、第２、第３の実施の形態におけ
る画像形成装置の構成図である。

【図２】本発明の第１の実施の形態におけるインク制御
層と電位制御層の拡大斜視断面図である。

【図３】本発明の第１の実施の形態におけるインク制御
層の動作原理図である。

【図４】本発明の第１、第２、第３の実施の形態におけ
るインクの飛翔原理説明図（１）である。

【図５】本発明の第１、第２、第３の実施の形態におけ
るインクの飛翔原理説明図（２）である。

【図６】本発明の第２の実施の形態におけるインク制御
層と電位制御層の拡大斜視断面図である。

【図７】本発明の第２の実施の形態におけるインク制御
層の動作原理図である。

【図８】本発明の第３の実施の形態におけるインク制御
層と電位制御層の拡大斜視断面図である。

【図９】本発明の第３の実施の形態におけるインク制御
層の動作原理図である。

【図１０】従来例における画像形成装置の構成図であ
る。

【図１１】従来例における粒子飛翔部の拡大図である。

【図１２】従来例及び本実施の形態における制御電極部
の拡大構成図である。

【符号の説明】

６対向電極１７外部電源２１インク槽２２導電インク２３インク制御層２５スペーサー２４飛翔制御層３１絶縁体３２インク供給孔３５インク粒子通過長孔４１電磁石４２板状保持体４４弾性体

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】導電性又は帯電した粒子を含んだ顕像化
インクと、該顕像化インクに下部を浸した上記顕像化イ
ンクの供給部となる複数個の供給孔を有するインク制御
層と、該インク制御層と近接配置された上記顕像化イン
クの通過部となる複数個の通過孔を有する電位制御層
と、該電位制御層に対向した対向電極と、上記顕像化イ
ンクと対向電極との間に所定の電位差を生じさせる電位
を付与するとともに、上記電位制御層に電位を付与する
ための電源部とを備え、上記インク制御層における複数個の供給孔の中の一方向
の列グループ毎に上記顕像化インクの表面高さを順次変
化させる変化手段と、上記電位制御層の通過孔の中の上記列グループと交差す
る方向の行グループ毎に電位の制御を行うことによって
ドット毎のインクの飛翔を制御する制御手段からなるこ
とを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】上記インク制御層における供給孔の上記
顕像化インクの表面高さを電界によって行うことを特徴
とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】上記インク制御層における供給孔の上記
顕像化インクの表面高さを機械的手段によって行うこと
を特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項４】上記インク制御層における供給孔の上記
顕像化インクの表面高さを熱的手段によって行うことを
特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項５】導電性又は帯電した粒子を含んだ顕像化
インクと、該顕像化インクに下部を浸した上記顕像化イ
ンクの供給部となる複数個の供給孔を有するインク制御
層と、該インク制御層と近接配置された上記顕像化イン
クの通過部となる複数個の通過孔を有する電位制御層
と、該電位制御層に対向した対向電極と、上記顕像化イ
ンクと対向電極との間に所定の電位差を生じさせる電位
を付与するとともに、上記電位制御層に電位を付与する
ための電源部とを備え、上記インク制御層における複数個の供給孔の中の一方向
の列グループ毎に上記顕像化インクの表面高さを順次変
化させるステップと、上記電位制御層の通過孔の中の上記列グループと交差す
る方向の行グループ毎に電位の制御を行うことによって
ドット毎のインクの飛翔を制御するステップからなるこ
とを特徴とする画像形成方法。