JP2000326542A

JP2000326542A - 画像形成装置

Info

Publication number: JP2000326542A
Application number: JP11138226A
Authority: JP
Inventors: Katsutoshi Ogawa; 勝敏小川; Masahiro Aizawa; 昌宏相澤; Akira Kumon; 明九門; Akira Fukano; 明深野
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd; Array Printers AB
Current assignee: Panasonic Holdings Corp; Array Printers AB
Priority date: 1999-05-19
Filing date: 1999-05-19
Publication date: 2000-11-28

Abstract

(57)【要約】【課題】印字画像左右端部における画像濃度の低下や
濃度ムラを防止できる画像形成装置を提供する。【解決手段】トナーを担持して移動するトナー担持体
と、トナーを通過させる複数のトナー通過孔を有すると
ともに少なくともその周囲を取り囲むように配設された
制御電極に画像信号に対応した電圧を印加してトナーの
通過を制御するトナー通過制御手段３とを有する画像形
成装置において、制御電極が配列された制御電極列５の
長手方向の幅Ｗ１が画像形成幅Ｗ２よりも広く、かつ制
御電極列５の長手方向両端部Ｂ１、Ｂ２が画像形成幅Ｗ
２よりも外側に配置されるトナー通過制御手段３を用い
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、プリンタ等に適用される画像形成装置に関し、特
に画像信号によって制御される現像剤通過制御手段にて
現像剤担持体から背面電極への現像剤の飛翔を制御し、
現像剤通過制御手段と背面電極の間に位置する受像手段
に現像剤を付着させて画像形成を行う画像形成装置に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、パソコンの能力向上及びネットワ
ーク技術の進歩に伴って、大量のドキュメントを扱うこ
とができ、またカラードキュメントも扱うことができる
処理能力の高いプリンタや複写機に対する要請が強くな
っている。しかしながら、満足のいく高品質の白黒やカ
ラーのドキュメントを出力可能でかつ処理速度の高い画
像形成装置は開発途上にあって出現が待たれている。

【０００３】その一つとして、電界の作用によりトナー
を記録紙や中間の画像担持ベルトなどの受像手段上に飛
翔させ、画像を形成する所謂「トナージェット（登録商
標）」方式の画像形成技術が知られている。

【０００４】その種の画像形成装置としては、特公昭４
４−２６３３３号公報や米国特許第３，６８９，９３５
号明細書（特公昭６０−２０７４７号公報参照）や特表
平９−５００８４２号公報などに開示されたものが知ら
れている。その一例として、特願平１０−１００７８０
号において開示したものを、図１２を参照して説明す
る。

【０００５】図１２において、３１は帯電したトナーを
担持して搬送する接地されたトナー担持体、３２は規制
ブレードで、トナー担持体３１上のトナーを１〜３層に
制御するとともにさらに帯電させる。３３は供給ローラ
で、トナー担持体３１に対するトナー供給とトナー帯電
を行う。３４はトナー通過制御手段で、トナー通過孔３
５が形成されるとともにその周囲に制御電極３６が配設
されている。制御電極３６には制御電源３７から画像信
号に対応する電圧が印加される。３８は背面電極、３９
は背面電極電源である。４０は背面電極３８上を搬送さ
れる記録紙などの受像手段である。

【０００６】以上の構成において、供給ローラ３３及び
トナー担持体３１を動作させることにより規制ブレード
３２にてトナー担持体３１上に一様なトナー層を形成し
て搬送している状態で、背面電極３８に電圧を印加し、
受像手段４０を移動させつつその移動に同期して制御電
極３６に対して駆動ＩＣ等の制御電源３７にて画像信号
に対応する電圧を印加すると、トナー担持体３１上のト
ナーが画像信号に応じてトナー通過孔３５を通って受像
手段４０上に飛翔して付着し、受像手段４０上に所要の
画像が形成される。

【０００７】ところで、受像手段４０の全面に例えば６
００ｄｐｉ（インチ当たり６００ドットの密度）の精細
な画像を形成するためには、トナー通過制御手段３４に
そのようなピッチでトナー通過孔３５を配設する必要が
あり、一列では当然配列できないため、図１３に示すよ
うに、トナー通過孔３５及び制御電極３６を多数列（図
示例では８列）配列している。トナー通過孔３５及び制
御電極３６は円形で、各制御電極３６に導通する接続電
極は相互の干渉を避けるためにトナー担持体３１の移動
方向両側に延設され、それぞれ制御電圧を出力する駆動
ＩＣのリードに接続されている。

【０００８】なお、図１２においては受像手段４０が記
録紙等から成り、その上に直接画像を形成する構成例を
示したが、記録紙などは厚さのばらつき、湿度による性
状の変化、移動中の変形等が発生し易く、またカラープ
リンタの場合には記録紙搬送のばらつきにより各色の画
像形成タイミングの同期をとり難く、画像品質が低下し
易い等の問題があるため、特願平１０−１００７８０号
において開示したように、受像手段４０として中間の画
像担持ベルトを用い、この画像担持ベルトに形成された
画像を一括して記録紙等に転写するように構成した方が
好ましい場合がある。

【０００９】これを図１４を参照して説明すると、４３
は受像手段４０としての無端状の画像担持ベルトで、樹
脂中に導電フィラーを分散した抵抗１０１０Ω・ｃｍ程
度のフィルムで構成され、一対のローラ４４ａ、４４ｂ
間に巻回されている。４５は給紙トレイから記録紙４６
を１枚づつ送り出すピックアップローラ、４７は給紙さ
れた記録紙４６と画像位置の同期をとるタイミングロー
ラ、４８は画像担持ベルト４３上に形成されたトナー画
像を記録紙４６に転写する転写ローラであり、画像担持
ベルト４３を間に挟んでローラ４４ａに向けて押圧され
るとともに、転写電圧が印加される。４９は定着装置
で、トナー画像が転写された記録紙４６を加熱・加圧す
ることによりトナー画像を記録紙４６に定着する。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】ところで、トナー通過
孔やその周囲に配設された制御電極が配列されたトナー
通過孔列および制御電極列の長手方向の幅が、受像手段
の移動方向に直交する方向での受像手段の最大印字幅と
同等もしくはそれ以下の場合、次のような問題点を有し
ていた。

【００１１】（１）形成された画像のうち左右端部の領
域で、画像濃度が低下したり、画像濃度ムラが発生す
る。

【００１２】（２）トナー通過制御手段が受像手段の移
動方向に対して直交する方向にずれて配置されると、受
像手段に対向する制御電極が存在しない領域、すなわち
画像形成できない領域が発生してしまう。

【００１３】（３）トナー通過制御手段が、受像手段の
移動方向に直交する直交線に対して平行に配置されなか
った場合、直交線と制御電極列とがなす角度をθ、制御
電極列の長手方向の幅をＷ１とすると、画像形成領域Ｗ
２は、Ｗ２＝Ｗ１ｃｏｓθに限られてしまう。

【００１４】特にトナー通過制御手段を画像形成装置か
ら着脱可能な構成にした場合、着脱動作を容易にするた
めに、トナー通過制御手段と画像形成装置との間に所定
のクリアランスが必要となる。このため、正規の位置に
トナー通過制御手段を保持することは困難な点から、上
記の（２）、（３）が大きな問題点となる。また、複数
個のトナー通過制御手段を具備したカラー画像形成装置
の場合、上記の（２）、（３）が解決されないと、各色
が正規の位置に重畳されない、いわゆる色ずれという問
題となって発生してしまう。

【００１５】本発明は、上記従来の問題点に鑑み、左右
端部まで適正に画像形成できるとともにカラー画像の場
合に色ずれのない画像を形成できる画像形成装置を提供
することを目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明の画像形成装置
は、帯電されたトナーを担持して移動するトナー担持体
と、トナーを通過させる複数のトナー通過孔を有すると
ともにその周囲を取り囲むように配設された制御電極に
画像信号に対応した電圧を印加してトナーの通過を制御
するトナー通過制御手段と、通過したトナーが付与され
る受像手段と、受像手段の背面に配設されてトナーを吸
引する背面電極とを有する画像形成装置において、制御
電極が配列された制御電極列の長手方向の幅を、受像手
段の移動方向に対して直交する方向の画像形成幅よりも
広く、かつ制御電極列の長手方向の両端部を画像形成幅
よりも外側に配置したものである。これにより、画像形
成領域外にも制御電極が余分に配列される構成となる。

【００１７】このような構成によって得られる作用を、
図１１を用いて詳しく説明する。

【００１８】図１１は、トナー通過制御手段の端部近傍
図であり、図１１（ａ）は、トナー通過制御手段の端部
近傍における断面図、図１１（ｂ）は、トナー通過制御
手段の端部近傍における上面図を示す。図１１中、１は
トナー坦持体、２はトナー担持体１上に形成されたトナ
ー層、３はトナー通過制御手段である。また４ａ、４
ｂ、４ｃは互いに隣接したトナー通過孔、１０ａ、１０
ｂ、１０ｃはトナー通過孔４ａ、４ｂ、４ｃの周辺にそ
れぞれ設けられた制御電極であり、制御電極１０ｃが、
制御電極列最端部の制御電極を示す。また、図１１中の
矢印は、制御電極１０ａ〜１０ｃに正の電圧を印加し、
トナー担持体１を接地したときの制御電極１０ａ〜１０
ｃとトナー担持体１との間で形成された電気力線を示
す。

【００１９】形成画像の左右端部で画像濃度が低下する
理由を図１１を用いて説明する。すなわち、制御電極１
０ｂは制御電極１０ａ、１０ｃに隣接するため、図１１
（ａ）中の領域Ａでの制御電極列とトナー坦持体１との
間の電気力線が密となる。これに対し、最端部に位置す
る制御電極１０ｃの右側には、電場を発生する手段が存
在しないため、図１１（ａ）中の領域Ｂでの電気力線は
広がり、その密度は疎となる。すなわち、領域Ｂでの電
界強度は領域Ａに比べて小さくなる。このため最端部の
制御電極１０ｃによりトナー担持体１から引き剥がされ
るトナー量は少なくなり、制御電極１０ｃで印字された
画像濃度は、制御電極１０ｂに比べて低くなる。

【００２０】これに対し本発明では、画像形成幅の外側
にも制御電極が余分に配列されているので、電気力線が
疎となる領域Ｂは画像形成領域の外側に位置し、画像形
成領域内においては領域Ａのような均等な電界強度が形
成される。よって、均一な電界強度領域Ａ内でトナーが
トナー通過制御手段に移動するので、形成画像の中央部
と左右端部とでの画像濃度のムラのない良質な画像が得
られることとなる。

【００２１】また、制御電極列の画像形成幅より外側の
部分には、少なくとも画像形成動作中、現像剤による現
像剤通過孔の通過を阻止する電圧を印加するようにする
ことにより、画像形成幅の外側に配置されたトナー通過
孔から背面電極側へのトナー通過が阻止される。

【００２２】また、制御電極列の最大画像形成幅より内
側に配列された部分にのみ、現像剤通過孔を設けること
により、最大画像形成幅より外側に配置されたトナー通
過孔からトナーが背面電極にこぼれるという問題が完全
に抑えられる。

【００２３】また、受像手段に対するトナー通過制御手
段の相対位置を元に、画像信号が供給される制御電極の
アドレスを補正する補正手段を具備すると、トナー通過
制御手段は画像形成幅より広い幅の制御電極列を有して
いるので、正規な位置に配置されていなくても画像形成
幅の領域に対応する部分の制御電極に画像信号を供給す
るように補正手段にてアドレスを補正することにより、
受像手段に形成される画像形成幅を正規の幅に調整され
ることとなる。

【００２４】また、補正手段が、受像手段に対するトナ
ー通過制御手段の相対位置を検知する検知手段と、検出
手段から発信される検出信号を元に補正データを算出す
る算出手段と、算出手段から求められた補正データを保
存する記憶手段とを具備すると、検知手段で検知された
トナー通過制御手段の相対位置が補正データとして記憶
手段に保存されているので、画像形成動作の度に検知か
ら算出、保存までの一連の補正動作が省略されることと
なる。

【００２５】また、補正手段に具備された検出手段と算
出手段とを画像形成装置から着脱可能にすることによ
り、必要時のみ検出手段と算出手段とを画像形成装置に
装着して補正することができる。

【００２６】また、トナー担持体とトナー通過制御手段
とが、それぞれ複数個配置された画像形成装置に上記の
補正手段が設けられると、各色のトナー通過制御手段が
それぞれ正規の位置に配置されていなくても、補正手段
により各色のトナーが正しい画像形成位置に付与される
ので、色ズレのない上質な画像が出力されることとな
る。

【００２７】また、トナー通過制御手段を画像形成装置
本体から着脱可能であるとともに、トナー通過制御手段
が画像形成装置本体に装着される度に、補正手段による
補正動作が実施されるように構成すると、トナー通過制
御手段を画像形成装置本体に繰り返し脱着しても、補正
手段により印字幅の変動や色ズレなどが抑えられ、よっ
てトナー通過制御手段とその設置位置の間に十分なクリ
アランスが確保されるので、メンテナンス性能が向上す
ることとなる。

【００２８】また、本発明の画像形成装置は、帯電され
たトナーを担持して移動するトナー担持体と、トナーを
通過させる複数のトナー通過孔を有するとともにその周
囲を取り囲むように配設された制御電極に画像信号に対
応した電圧を印加してトナーの通過を制御するトナー通
過制御手段と、画像信号に応じた電圧を制御電極に供給
する電圧供給手段と、通過したトナーが付与される受像
手段と、受像手段の背面に配設されてトナーを吸引する
背面電極とを有する画像形成装置において、受像手段の
移動方向に対して直交する方向に制御電極が配列された
制御電極列の長手方向両端部の外側に配置され、所定の
電圧が印加される外部電極を具備するものであり、画像
形成幅の外側に配置された制御電極と同様、均質な電界
強度が制御電極列の全幅に形成されるので、画像形成領
域の左右端部での濃度低下や濃度ムラが抑制されること
となる。それと同時に、リング状電極やトナー通過孔な
どの製造面積が減少するので、トナー通過制御手段の製
造が容易となる。

【００２９】また、外部電極は制御電極と電圧供給手段
とを結ぶリード線に対して平行に延設することができ
る。トナー担持体上に形成されたトナー層はトナー通過
孔と対向する位置まで搬送される途中リード線に近接す
る。リード線には制御電極への画像信号が印加されてい
るため、リード線とトナー担持体との間に電界が形成さ
れる。外部電極がリード線に対して平行に延設されるこ
とにより、トナー通過孔列の端部の位置に供給されるト
ナー層は、トナー通過孔列の中央部と同一の電界を通過
するので、搬送途中でトナー通過孔列端部のトナー層が
脱落することなく、トナー通過孔列までトナー層が搬送
されることとなる。

【００３０】また、外部電極にトナーの帯電極性と同極
性の電圧を印加するようにすると、トナー担持体上の順
極性トナーは外部電極に対して電気的反発力を受けるの
で、順極性トナーの外部電極上への付着、堆積が防止さ
れることとなる。

【００３１】また、外部電極に交番電圧を重畳するよう
にすると、順極性トナーだけでなく、逆極性トナーの外
部電極上への付着、堆積が防止される。それと同時に、
トナーが外部電極上に付着した場合でも、トナー担持体
と外部電極との間に形成される交番電界が、外部電極上
のトナーをトナー担持体側に回収する電場として作用す
ることとなる。

【００３２】また、画像形成動作中にトナーの通過を阻
止する制御電極に印加される電圧を外部電極に印加する
ようにすると、新たに外部電極用の電源を設けることな
く、トナー通過制御手段とトナー担持体との間に形成さ
れる電界強度がトナー通過孔列の長手方向の幅で均一化
されることとなる。

【００３３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の画像形成装置の各
実施形態の全体構成について、図１〜図４を参照して説
明する。

【００３４】図１において、１は帯電したトナー２を担
持して搬送するトナー担持体で、接地された回転可能な
スリーブから成り、図１中矢印Ｂ方向に回転移動する。
トナー担持体１の表面には、負極性に帯電されたトナー
２が１〜３層の薄層状態で吸着されている。３はトナー
通過制御手段で、フレキシブルプリント基板にて構成さ
れる。４はトナー担持体１上のトナー２が通過するトナ
ー通過孔である。トナー通過孔４の列は、トナー担持体
１の軸心からトナー通過制御手段３に垂直に下ろした中
心線Ｏに対して３００〜５００μｍ程度トナー担持体１
の移動方向下手側の位置に配設されている。

【００３５】１２はトナー通過孔４からトナー担持体１
回転方向上流側に配置されたスペーサである。スペーサ
１２はトナー通過制御手段３上に設けられ、トナー担持
体１上のトナー層２と接触することでトナー担持体１と
トナー通過制御手段３との距離Ｌｋを５〜５０ミクロン
程度の値で一定に維持する。スペーサ１２の材質として
はステンレスやアルミなどの金属フィルムや、ＰＥＴや
ＰＴＦＥ、ポリイミド等のプラスチックフィルムを用い
る。

【００３６】６はトナー通過制御手段３を間に挟んでト
ナー担持体１に対向するように配設された背面電極であ
り、７はこの背面電極６とトナー通過制御手段３との間
の一定経路上を搬送される記録紙、画像担持ベルト、画
像担持ドラムなどの受像手段である。

【００３７】トナー通過制御手段３は、図１に示すよう
に、５０μｍ厚程度の基層８とその両面に１０〜１５μ
ｍ厚程度の接着剤層にて貼り付けられた１０〜３０μｍ
厚程度の上下の保護層９ａ、９ｂから成る３層のポリイ
ミド樹脂フィルムにて構成されている。勿論、各層のフ
ィルムの材質や寸法や構成層数などについてはこれに限
定されるものではなく、任意に設計すればよい。

【００３８】基層８の上面にはトナー通過孔４の周囲を
取り囲むように制御電極１０が配設され、基層８の下面
にはトナー通過孔４を両側から取り囲むように一対の偏
向電極１１ａ、１１ｂが配設されている。これら電極１
０、１１ａ、１１ｂは基層８上にパターン形成された８
〜２０μｍ厚程度のＣｕ膜にて構成されている。

【００３９】各トナー通過孔４の形状は、図２（ａ）に
示すように円形であるが、長円形や楕円形等の形状であ
ってもよい。寸法的には、直径が７０〜１２０μｍ程度
に設定されている。また、トナー通過孔４の内周壁面の
表面粗さＲは、トナー２の外添剤の平均粒径以下の０．
１〜０．５μｍ以下としている。このような表面粗さＲ
の穴加工は、エキシマレーザやプレス加工で穴開け加工
することによって可能であり、またその他ＹＡＧレーザ
やＣＯ₂レーザ等で穴開け加工した後、エッチング等の
後処理を行ってもよい。

【００４０】トナー通過孔４の周囲の制御電極１０も、
図２（ａ）に示すようにトナー通過孔４の平面形状に対
応した形状が好ましい。また、偏向電極１１ａ、１１ｂ
は、図２（ｂ）に示すように隣接するトナー通過孔４で
共通化している。

【００４１】以上の構成において、各制御電極１０に対
する印加電圧Ｖｐは、例えば−５０Ｖ、２００Ｖ、２５
０Ｖの間で、偏向電極１１ａ、１１ｂに対する印加電圧
ＶＤＤ−Ｌ、ＶＤＤ−Ｒは、例えば１５０Ｖ、０Ｖ、−
１５０Ｖの間で、それぞれ図３に示すようなタイミング
で切り換えられ、背面電極６に対する印加電極は例えば
１０００Ｖとされている。

【００４２】図３においては、偏向電極１１ａ、１１ｂ
がともに０Ｖで、制御電極１０を−５０Ｖとして背面電
極６による電界がトナー担持体１に吸着されたトナー２
に影響を与えないようにした状態から、まず左の偏向電
極１１ａに＋１５０Ｖ、右の偏向電極１１ｂに−１５０
Ｖを印加して−帯電したトナー２を左に偏向させるよう
にした状態で、制御電極１０にまず２５０Ｖの電圧を印
加してトナー担持体１に吸着しているトナー２を引き剥
がし、その後２００Ｖの電圧を印加することによって、
図４（ａ）に示すように、そのトナー２はトナー通過孔
４を通過するとともに左側に偏向して飛翔し、受像手段
７上のトナー通過孔４に対向する位置よりも左側に例え
ば４０μｍ程度変位した位置にトナーが付与される。次
に、左右の偏向電極１１ａ、１１ｂを共に０Ｖとした状
態で、制御電極１０に上記と同様に電圧を印加すること
によって、図４（ｂ）に示すように、受像手段７上のト
ナー通過孔４に対向する位置にトナー２が付与される。
次に、左の偏向電極１１ａに−１５０Ｖ、右の偏向電極
１１ｂに＋１５０Ｖを印加して−帯電したトナー２を右
に偏向させるようにした状態で、制御電極１０に上記と
同様に電圧を印加することによって、図４（ｃ）に示す
ように、受像手段７上のトナー通過孔４に対向する位置
よりも右側に同じく４０μｍ程度変位した位置にトナー
が付与される。こうして、制御電極１０、偏向電極１１
ａ、１１ｂに対する印加電圧を順次切り換えることによ
って１つのトナー通過孔４にて左右と中央の３点に対し
てトナー２を付与される。

【００４３】なお、トナー２がトナー通過孔４を通らな
いようにする場合にも、制御電極１０に対する印加電圧
を二点鎖線で示すように−５０Ｖから一旦０Ｖとするこ
とによって、トナー２の内、逆極性（正極性）に帯電し
てトナー通過制御手段３の表面に堆積しているトナー２
がトナー担持体１に吸着されている−帯電のトナー２側
に戻るような運動をし、制御電極１０の上方に堆積した
逆極性のトナー２を核にして−帯電したトナー２がトナ
ー通過孔４の周囲に堆積し、トナー通過孔４の目詰まり
の原因になるのを防止している。

【００４４】以下、以上のような全体構成の画像形成装
置における各実施形態の要部構成について具体的に説明
する。

【００４５】（第１の実施形態）図５は、第１の実施形
態におけるトナー担持体１からトナー通過制御手段３を
通じて受像手段７を見たときの上面図である。以下、受
像手段７の搬送方向に直交する方向をＸ方向、受像紙の
搬送方向をＹ方向と定義する。

【００４６】図５中、３はトナー通過制御手段で、５は
図２（ａ）に示した制御電極１０がＸ方向に配列された
制御電極列であり、７は受像手段である。

【００４７】このとき制御電極列５と受像手段７とのＸ
方向におけるそれぞれの幅をＷ１、Ｗ２とすると、下
式、Ｗ１＞Ｗ２を満たすように構成されるとともに、図５中のＢ１、Ｂ
２に示すように、受像手段７の外側の領域にも制御電極
列５が存在するように配置構成されている。

【００４８】また、１３は各制御電極１０に接続された
駆動ＩＣである。２１はコンピュータなどの外部装置で
あり、画像データを発信する。１５は画像信号発生手段
で、外部装置２１からの画像データを受信し、それに基
づいて画像信号を各駆動ＩＣ１３に供給する。１６は制
御電極１０に所定の電圧を供給するための電源であり、
それぞれの駆動ＩＣ１３に接続されている。駆動ＩＣ１
３は、画像信号発生手段１５からの画像信号に対応して
電源１６から電圧が供給される制御電極１０を選択す
る。

【００４９】次に、動作を説明する。まず、受像手段７
が図５中の矢印Ａ方向に搬送される。受像手段７がトナ
ー通過制御手段３と対向する位置に搬送されると同時
に、各制御電極１０のＯＮ／ＯＦＦを選択するための画
像信号が画像信号発生手段１５から各駆動ＩＣ１３に供
給される。上記の画像信号に従って、図３に示したよう
な所定の電圧が制御電極１０へ電源１６から選択的に供
給される。これにより、トナー担持体１（図５中図示せ
ず）上に担持されたトナー２は、各制御電極１０の内側
に設けられたトナー通過孔４を通過し、受像手段７上に
着弾する。また、図５中のＢ１、Ｂ２の領域の制御電極
１０には、図３に二点鎖線で示したような、トナー２の
帯電極性と同極性の変動電圧が供給される。受像手段７
が矢印Ａ方向に移動しながらトナー通過孔４を通過した
トナー２を受け止めていくことにより、最終的に受像手
段７上にトナー像が形成される。

【００５０】以上の動作により、Ｂ１、Ｂ２の領域にお
ける制御電極１０にも電圧が印加されるので、受像手段
７の左右端部に対応する制御電極１０で電気力線が疎に
なることなく、トナー担持体１と制御電極列５の間でＸ
方向にわたり均等な電界が形成される。これにより受像
手段７の中央部と左右端部とで画像濃度のムラがない良
質なトナー画像が受像手段７上に形成される。また、Ｂ
１、Ｂ２の領域、すなわち受像手段７の領域外に位置す
る制御電極１０にはトナー２と同極性の電圧が印加され
るので、トナー担持体１上のトナー２はトナー通過制御
手段３側へ移動することがない。これにより、受像手段
７の領域外におけるトナー通過孔４からトナー２が吐出
されることがないので、受像手段左右端部へのトナー付
着や画像形成装置内のトナー汚れが防止される。

【００５１】なお、トナー通過制御手段３のＢ１、Ｂ２
の領域の部分では制御電極１０のみを有し、トナー通過
孔４を設けておかないことが望ましい。これにより受像
手段７の領域外におけるトナー２の吐出を完全に防止す
ることができる。

【００５２】また、本実施形態で示したように、トナー
通過制御手段３のＢ１、Ｂ２の領域に設けられた電極に
は、図３に二点鎖線で示したような、変動電圧を印加す
ることが好ましい。例えば、領域Ｂ１、Ｂ２の電極に直
流定電圧を印加すると、トナー担持体１上のトナー層に
混在している逆極性トナーが、領域Ｂ１、Ｂ２の電極に
付着するので、長時間画像形成動作を繰り返すことによ
り、領域Ｂ１、Ｂ２の電極にトナーが堆積し、その結果
トナー担持体１とトナー通過制御手段３との距離が変動
するという問題が発生する。

【００５３】（第２の実施形態）第１の実施形態におい
ては、トナー通過制御手段３のＢ１、Ｂ２の領域にリン
グ状の制御電極１０を設けたが、それに代えてプレート
状またはリード線状の外部電極を設けても同様の効果を
得ることができるとともに、リング形状のような複雑な
微細加工を施す領域が少なくなるので、トナー通過制御
手段３の製造が容易になる。

【００５４】本実施形態では、図６に示すようにＢ１、
Ｂ２の領域にリード線状の外部電極を配置している。図
６はトナー担持体１側からみた本実施形態のトナー通過
制御手段３の上面図である。図６中、矢印Ａは画像形成
動作中に回転するトナー担持体１（図示せず）の回転方
向及び受像手段７の移動方向を示す。トナー通過孔４は
Ｘ方向に二列配列され、各トナー通過孔４の周囲にリン
グ状制御電極１０が設けられている。２３はリード線
で、各制御電極１０と各制御電極１０に電圧パルスを供
給する駆動ＩＣ１３（図示せず）とを接続している。２
２は外部電極であり、画像形成領域の外側（領域Ｂ１、
Ｂ２）で、リード線２３に並んで配列される。また外部
電極２２には、図３の二点鎖線に示したような阻止電圧
が画像形成動作の間常時印加される。上記に示した構成
のトナー通過制御手段３は、第１の実施形態と同様に配
置され、画像形成動作を実施する。

【００５５】以上の構成により、外部電極２２が第１の
実施形態の領域Ｂ１、Ｂ２の制御電極１０と同様の作用
を果たすので、受像手段７の左右端部に対応する制御電
極１０で電気力線が疎になることなく、トナー担持体１
と制御電極列５の間でＸ方向にわたり均等な電界が形成
される。これにより受像手段７の中央部と左右端部とで
画像濃度のムラがない良質なトナー画像が受像手段７上
に形成される。また、トナー担持体１上のトナー層は、
トナー通過孔４まで搬送される途中、Ｂ１、Ｂ２に配列
された外部電極２２とリード線２３列の近傍を通過す
る。Ｂ１、Ｂ２の領域ではリード線２３列と同じトナー
と同極性の電圧が印加されているので、トナー通過孔４
に到達する前にトナー担持体上のトナーがＢ１、Ｂ２領
域近傍に移動することがない。よって、トナー層の長手
方向両端部でトナーが脱落することなく、トナー通過孔
４まで供給されるので、画像中央部と両端部とで同一の
トナー層厚条件にて印字が可能となる。

【００５６】なお、本実施形態で示したように、Ｂ１、
Ｂ２の領域の外部電極２２には、トナーと同極性の電圧
を印加する以外に、極性が反転する交番電圧を重畳して
もよい。例えば、領域Ｂ１、Ｂ２の電極に直流定電圧を
印加すると、トナー担持体１上のトナー層に混在してい
る逆極性トナーが、領域Ｂ１、Ｂ２の電極に付着するの
で、長時間画像形成動作を繰り返すことにより、領域Ｂ
１、Ｂ２の電極にトナーが堆積し、その結果トナー担持
体１とトナー通過制御手段３との距離が変動するという
問題が発生する。よって交番電圧を重畳することによ
り、逆極性トナーもトナー担持体１側に移動できる電場
を形成することができる。

【００５７】（第３の実施形態）図７は第３の実施形態
におけるトナー担持体１からトナー通過制御手段３を通
じて受像紙を見たときの上面図である。図５と同様に、
受像紙の搬送方向に直交する方向をＸ方向、受像紙の搬
送方向をＹ方向と定義する。

【００５８】図７中、トナー通過制御手段３は、図２で
示した偏向電極１１ａ、１１ｂを具備している。また、
制御電極列５のＸ方向の幅が画像形成幅より広くなるよ
うに各制御電極１０がトナー通過制御手段３に設けられ
ている。

【００５９】トナー通過制御手段３の取り付け位置は、
第１の実施形態に示したように、Ｘ方向に対して平行で
あることが望ましい。しかしながら、トナー通過制御手
段３の取り付け位置に高い精度が求められる。さらに、
トナー通過制御手段３を画像形成装置から着脱可能な構
成にする場合、着脱動作を容易にするために、トナー通
過制御手段３と画像形成装置との間に所定のクリアラン
スが必要となる。このため、確実にＸ方向に平行となる
ようにトナー通過制御手段３を画像形成装置に取り付け
ることは困難である。よって本実施形態では、図７に示
すように、トナー通過制御手段３は、Ｘ方向に対して角
度θをもって取り付けられている。さらに、トナー通過
制御手段３は、正規の位置からＸ、Ｙのそれぞれの方向
で、△Ｘ、△Ｙほどずれている。

【００６０】１７は検知手段であり、受像手段７上に形
成されたトナー像の位置を検出する。１８は算出手段で
あり、検知手段１７から供給される検出信号を受信す
る。１９は、トナー通過制御手段３が正規に配置された
状態での画像情報が記憶されている参照データメモリで
あり、算出手段１８に画像情報を供給する。２０は補正
データメモリであり、参照データメモリ１９を参照して
算出手段１８で算出された補正データを保存する。補正
データメモリ２０は画像信号発生手段１５に接続されて
おり、保存された補正データを画像信号発生手段１５に
供給する。また、２１はコンピュータなどの外部装置で
あり、画像データを画像信号発生手段１５に供給する。

【００６１】以上のような構成において、通常状態のま
ま画像形成した場合、Ｘ方向に対して角度θをもった横
線が形成されてしまう。例えば、θを０．５度、Ｗ２を
１８０ｍｍとした場合、受像手段７に形成した横線の最
左端と最右端とのＹ方向のズレが、Ｗ２ｔａｎθ＝１８０×ｔａｎ０．５＝１．５７［ｍ
ｍ］の値で生じてしまう。さらにトナー通過制御手段３が
Ｘ、Ｙ方向にΔＸ、△Ｙをもってずれて設置されている
ため、角度θ、ΔＸ、△Ｙを補正して画像形成する必要
がある。

【００６２】以下に、図７、及び図８、図９を参照して
補正手順および画像形成動作手順を詳細に説明する。

【００６３】図８、図９にトナー通過制御手段３の画像
形成領域マトリックスを示す。各マトリックスのマス目
は一つの画素を表す。図８、図９中、１〜２４行、Ａ〜
Ｉ列で示す破線のマトリックスは、トナー通過制御手段
３が正規の位置に配置された場合の画像形成可能な画素
領域を表す。また、３１〜５４行、ａ〜ｉ列で示す実線
のマトリックスは、角度θ、△Ｘ、△Ｙをもって配置さ
れたトナー通過制御手段３による画像形成可能な領域を
表す。以後、例えばＡ列１行の画素を示す場合はＡ１、
ｉ列５４行の画素を示す場合はｉ５４と記す。また、図
８は補正前、図９は補正後の印字画像を示す。

【００６４】先ず、画像形成動作を開始する前に補正動
作を行う。初めに受像手段７が図７中の矢印Ａ方向に搬
送される。受像手段７がトナー通過制御手段３と対向す
る位置に搬送されると、トナー通過制御手段３にて、Ｗ
２よりも短い横線Ｌが受像手段７上に画像形成される。
トナー通過制御手段３が正規の位置に設置された状態で
画像形成した場合、図８、図９のマトリックス中Ｆ３〜
Ｆ２２で示すような理想横線Ｌ０が形成される。この理
想横線Ｌ０に対応するマトリックスのアドレスに関する
情報は予め参照データメモリ１９に記憶されている。こ
れに対し、本例では、トナー通過制御手段３は角度θ、
△Ｘ、△Ｙをもって設置されているため、図８、図９の
マトリックス中、ｆ３３〜ｆ５２に示す横線Ｌが受像手
段７に印字される。

【００６５】横線Ｌは受像手段７に担持されて、検知手
段１７に対向する位置まで搬送され、横線Ｌの左右端部
の位置すなわち、ｆ３３とｆ５２とのＸＹ方向の位置が
検知される。ｆ３３とｆ５２とのＸＹ方向の位置に関す
る情報は、算出手段１８に転送される。算出手段１８で
は、ｆ３３とｆ５２とのＸＹ方向の位置に関する情報か
ら角度θが算出される。また参照データメモリ１９から
理想横線Ｌ０のアドレスに関する情報が算出手段１８に
転送される。これにより算出手段１８で、ｆ３３とＦ３
またはｆ５２とＦ２２のＸＹ方向の位置を比較すること
により、△Ｘ、△Ｙが求められる。以上の算出された角
度θ、△Ｘ、△Ｙにより、補正データメモリ２０には画
像データのアドレスを補正する補正データテーブルが作
成、保存される。

【００６６】次に、画像形成動作を説明する。コンピュ
ータなどの外部装置２１からの指示に従い、画像形成動
作を開始する。画像信号発生手段１５は、外部装置２１
から供給される画像データのアドレスを、補正データメ
モリ２０に保存された補正データテーブルを元に補正す
る。例えば図９に示すように、Ｆ３〜Ｆ２２のエリアに
ドットを形成するには、ｇ３２〜ｇ３４、ｆ３５〜ｆ４
４、ｅ４５〜ｅ５１のアドレスが選択されるよう補正す
る。

【００６７】以上のように画像データのアドレスを補正
した後、さらに画像信号発生手段１５は、画像データを
画像信号に変換し、駆動ＩＣ１３に画像信号を供給す
る。それと同時に受像手段７が矢印Ａに沿ってトナー通
過制御手段３に対向する位置まで搬送される。上記の画
像信号に従って、図３に示したような所定の電圧が電源
１６から制御電極１０へ選択的に供給される。これによ
り、トナー担持体１（図示せず）上に担持されたトナー
は、各制御電極１０の内側に設けられたトナー通過孔４
を通過し、受像手段７上に着弾する。これにより、例え
ば図９に示すＦ３〜Ｆ２２のエリアを画像形成する場合
は、ｇ３２〜ｇ３４、ｆ３５〜ｆ４４、ｅ４５〜ｅ５１
にドットが形成される。

【００６８】これ以降の画像形成動作は、補正データメ
モリ２０にトナー通過制御手段３の相対位置に関する情
報が格納されているので、検出手段から算出手段に至る
までの補正動作を省略することができる。

【００６９】なお、上記の方法では、ｇ列、ｆ列、ｅ列
と１画素分ずらして補正しているため、スムーズな直線
にはならない。スムーズな直線を形成するには、制御電
極１０に印加する電圧パルスを一画素形成させる周期か
ら遅延させて印加する方法がある。例えば、図１０に１
／２画素分電圧パルスを遅延させた場合の補正結果を示
す。さらに１／４画素分、１／８画素分と、遅延時間を
短くして電圧パルスの印加タイミングをコントロールす
ることにより、スムーズな直線に近似することができ
る。ただし、各トナー通過孔４に共通の偏向電極１１
ａ、１１ｂを用いて飛翔するトナーの軌道を変更する方
式では、一画素形成する周期に同期して印加電圧の電圧
値を変動させているため、制御電極１０に印加する電圧
パルスを遅延すると、トナーが受像手段上に到達する前
に、トナーの飛翔軌道を偏向されてしまう可能性があ
る。このため、各トナー通過孔４に、独立制御が可能な
偏向電極および偏向電圧供給手段が必要となる。

【００７０】本実施形態によれば、制御電極列５が予め
画像形成幅よりも広い範囲でトナー通過制御手段３に設
けられているので、トナー通過制御手段３がＸ方向にず
れて配置されても、全画像形成幅をカバーしているの
で、正規の画像形成位置への補正が可能となる。このよ
うな補正方法は、複数色のトナー担持体１とそれぞれの
トナー担持体１に対向する複数のトナー通過制御手段３
を用いたカラー画像形成装置にも用いることができる。
これにより、各色のトナー通過制御手段３が正規の位置
に配置されていなくても、色ズレを補正することができ
る。

【００７１】なお、ΔＸと△Ｙ、角度θの情報は補正デ
ータテーブルとして補正データメモリ２０に保存される
ため、画像形成動作の度に上記の補正動作を実施する必
要がない。例えば、トナー通過制御手段３が画像形成装
置本体から着脱可能な場合、トナー通過制御手段３を画
像形成装置本体に装着した直後に、上記の補正動作を実
施するだけでよい。

【００７２】また、例えばトナー通過制御手段３が画像
形成装置本体に固定されている場合、工場出荷の直前に
上記の補正動作をするだけでよく、この場合は検知手段
１７、参照データメモリ１９、算出手段１８は、工場出
荷直前の補正作業や定期メンテナンス等以外は不要とな
るので、工場出荷後の画像形成装置本体に備え付ける必
要はない。これにより部品点数の少ない安価な画像形成
装置を提供することができる。

【００７３】また、上述の補正動作は、所定枚数を印字
した後や、環境が変動した場合などに適宜実施すること
が好ましい。本実施形態で示したようなポリイミド樹脂
を基材としたトナー通過制御手段３は吸湿すると寸法が
変化しやすいためである。

【００７４】また受像手段７を、矢印Ａの方向に沿って
回転移動する記録用紙担持体と、記録用紙担持体上に担
持・搬送される普通紙やＯＨＰシートなどの記録用紙と
で構成してもよい。このような構成における補正動作お
よび画像形成動作は以下の通りである。まず、トナー通
過制御手段３の位置補正に利用する横線を記録用紙担持
体上に直接形成する。横線は、その後検出手段にて検出
された後、クリーニング手段にて記録用紙担持体上から
除去される。次に記録用紙を記録用紙担持体上に担持し
てトナー通過制御手段３との対向位置に搬送する。トナ
ー通過制御手段３は検地手段１７が発信する検出信号を
元に補正された画像信号により選択的にトナーを記録用
紙上に着弾させ、トナー像を形成する。以上の動作にに
より、位置補正のために記録用紙を用いることがないの
で、記録用紙の無駄がないという利点を有する。

【００７５】同様に、受像手段７を中間転写体として構
成し、中間転写体上に形成したトナー像を普通紙やＯＨ
Ｐシートなどの記録用紙上に転写させてもよい。位置補
正用の横線を中間転写体上に形成させることで、上述の
記録用紙と記録用紙担持体とで構成された受像手段と同
様の効果が得られると同時に、記録用紙にトナー像を直
接形成することがないので、記録用紙の厚みや電気抵抗
に依存することなく、安定したトナー像を記録用紙上に
形成することができる。

【００７６】

【発明の効果】本発明の画像形成装置によれば、以上の
説明から明らかなように、制御電極列の左右端部が画像
形成領域内には存在せず、その外側まで延設されている
ので、画像形成領域内に対向する全ての制御電極で均等
な電界が形成され、全幅にわたってムラのない画像を形
成することができる。

【００７７】また、画像形成領域外の制御電極にトナー
と同極性の電圧を印加するか、あるいは予め画像形成領
域外にトナー通過孔を設けておかないことで、画像形成
領域外でのトナーこぼれを防止することができる。

【００７８】また、受像手段に対するトナー通過制御手
段の相対位置を元に、画像信号が供給される制御電極の
アドレスを補正する補正手段を具備することにより、ト
ナー通過制御手段が正規な位置に配置されていなくて
も、画像形成幅を調整することができる。

【００７９】また、補正手段が補正データを保存する記
憶手段を具備することにより、画像形成動作の度に補正
動作を実施することがないので、画像形成開始までの時
間が短縮されるとともに、補正動作に使用するトナーの
消費量を低減することができる。

【００８０】また、補正手段に具備された検知手段と算
出手段とを画像形成装置から着脱可能にすることによ
り、工場出荷工程で補正した後画像形成装置本体から検
知手段と算出手段を取り外して出荷することができるの
で、画像形成装置のコストを下げることが出来る。

【００８１】また、トナー担持体とトナー通過制御手段
とが、それぞれ複数個配置された画像形成装置に上記の
補正手段を設けることにより色ズレのない上質な画像を
出力することができる。

【００８２】また、トナー通過制御手段を画像形成装置
本体から着脱可能にすることにより、画像形成幅の変動
や色ズレなどを起こすことなく、画像形成装置のメンテ
ナンスが容易になる。

【００８３】また、制御電極列の左右端部に所定電圧が
印加される外部電極を設けることにより、画像形成幅の
外側に配置された制御電極と同様の効果が外部電極で得
られると同時に、リング状電極やトナー通過孔などの作
製面積が少なくなるので、トナー通過制御手段の製造が
容易になる。

【００８４】また、外部電極を制御電極と制御電極に対
する電圧供給手段を結ぶリード線に対して平行に延設す
ることにより、各トナー通過孔には均一なトナー層が搬
送されるので、画像左右端部での濃度低下や濃度ムラを
防止することができる。

【００８５】また、外部電極にトナーの帯電極性と同極
性の電圧を印加することにより、順極性のトナーが外部
電極周辺に付着することがないので、トナー担持体とト
ナー通過制御手段との距離が一定に保たれる。

【００８６】また、外部電極に交番電界を重畳すること
により、順極性トナーだけでなく、逆極性トナーの外部
電極周辺への付着を防止することが出来る。

【００８７】また、画像形成動作中にトナーの通過を阻
止する制御電極に印加される電圧を外部電極に印加する
ことにより、新たに外部電極用の電源を設けることな
く、トナー通過制御手段とトナー担持体との間に形成さ
れる電界強度を制御電極列の長手方向の幅で均一にする
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の画像形成装置の各実施形態における要
部の縦断正面図である。

【図２】同実施形態における各電極の配設状態を示し、
（ａ）は電極の配設状態を示す平面図、（ｂ）は偏向電
極の配設状態を示す平面図である。

【図３】同実施形態における電極と偏向電極への印加電
圧のタイミング図である。

【図４】同実施形態の任意のトナー通過孔における３つ
の動作状態を示す縦断側面図である。

【図５】本発明の画像形成装置の第１の実施形態におけ
るトナー担持体からトナー通過制御手段をみたときの上
面図である。

【図６】本発明の画像形成装置の第２の実施形態におけ
るトナー担持体からトナー通過制御手段をみたときの上
面図である。

【図７】本発明の画像形成装置の第３の実施形態におけ
るトナー担持体からトナー通過制御手段を通じて受像紙
を見たときの上面図である。

【図８】同実施形態における補正前のトナー通過制御手
段の印字領域マトリックスの説明図である。

【図９】同実施形態における補正後の印字画像の説明図
である。

【図１０】同実施形態における１／２画素分電圧パルス
を遅延させて補正した印字画像の説明図である。

【図１１】従来例の画像形成装置におけるトナー通過制
御手段の端部近傍図であり、（ａ）は端部近傍の断面
図、（ｂ）は端部近傍の上面図である。

【図１２】従来例の画像形成装置の基本構成を示す構成
図である。

【図１３】同従来例におけるトナー通過孔及び電極の配
設状態を示す平面図である。

【図１４】別の従来例の画像形成装置の全体構成を示す
構成図である。

【符号の説明】

１トナー担持体２トナー３トナー通過制御手段４トナー通過孔５制御電極列６背面電極７受像手段１０制御電極１７検知手段１８算出手段２０補正データメモリ２２外部電極２３リード線

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 597063831 ＯｎｎｅｒｅｄｓＢｒｙｇｇａ 13 421 57 ＶｅｓｔｒａＦｒｏｌｕｎｄａＳｗｅｄｅｎ (72)発明者相澤昌宏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)発明者九門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Ｆターム(参考） 2C162 AE25 AE31 AE74 AE84 AF03 AH02 AH15 AH20 CA02 CA12 CA24 2H029 DB04

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】帯電された現像剤を担持して移動する現
像剤担持体と、現像剤を通過させる複数の現像剤通過孔
を有するとともにその周囲を取り囲むように配設された
制御電極に画像信号に対応した電圧を印加して現像剤の
通過を制御する現像剤通過制御手段と、通過した現像剤
が付与される受像手段と、受像手段の背面に配設されて
現像剤を吸引する背面電極とを有する画像形成装置にお
いて、制御電極が配列された制御電極列の長手方向の幅
を、受像手段の移動方向に対して直交する方向の画像形
成幅よりも広く、かつ制御電極列の長手方向の両端部を
画像形成幅よりも外側に配置したことを特徴とする画像
形成装置。
【請求項２】制御電極列の画像形成幅より外側の部分
には、少なくとも画像形成動作中、現像剤による現像剤
通過孔の通過を阻止する電圧を印加するようにしたこと
を特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】制御電極列の最大画像形成幅より内側に
配列された部分にのみ、現像剤通過孔を設けたことを特
徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項４】受像手段に対する現像剤通過制御手段の
相対位置を元に、画像信号が供給される制御電極のアド
レスを補正する補正手段を具備した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】補正手段は、受像手段に対する現像剤通
過制御手段の相対位置を検知する検知手段と、検出手段
から発信される検出信号を元に補正データを算出する算
出手段と、算出手段から求められた補正データを保存す
る記憶手段とを具備した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】検知手段と算出手段とは、画像形成装置
から脱着可能であ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】現像剤担持体と現像剤担持体の対向する
現像剤通過制御手段とが、それぞれ複数個配置されてい
ることを特徴とする請求項４〜６の何れかに記載の画像
形成装置。
【請求項８】現像剤通過制御手段は画像形成装置本体
から着脱可能であるとともに、現像剤通過制御手段が画
像形成装置本体に装着される度に、補正手段による補正
動作を実施するようにしたことを特徴とする請求項４〜
７の何れかに記載の画像形成装置。
【請求項９】帯電された現像剤を担持して移動する現
像剤担持体と、現像剤を通過させる複数の現像剤通過孔
を有するとともにその周囲を取り囲むように配設された
制御電極に画像信号に対応した電圧を印加して現像剤の
通過を制御する現像剤通過制御手段と、画像信号に対応
した電圧を制御電極に供給する電圧供給手段と、通過し
た現像剤が付与される受像手段と、受像手段の背面に配
設されて現像剤を吸引する背面電極とを有する画像形成
装置において、制御電極が配列された制御電極列の長手
方向両端部の外側に配置され所定の電圧が印加される外
部電極を具備したことを特徴とする画像形成装置。
【請求項１０】外部電極は、制御電極と電圧供給手段
とを結ぶリード線に対して平行して延設されていること
を特徴とする請求項９記載の画像形成装置。
【請求項１１】外部電極には、常に現像剤の帯電極性
と同極性の電圧が印加されることを特徴とする請求項９
または１０に記載の画像形成装置。
【請求項１２】外部電極には、交番電圧が重畳される
ことを特徴とする請求項１１に記載の画像形成装置。
【請求項１３】画像形成動作中に現像剤の通過を阻止
する制御電極に印加される電圧が外部電極に印加される
ことを特徴とする請求項９または１０に記載の画像形成
装置。