JPH08112929A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 駆動素子を削減でき装置の小型化が可能な画
像形成装置を提供する。 【構成】 アパチャ電極体８は、２５μｍ厚のポリイミ
ド製の絶縁シート３２により構成されており、この絶縁
シート３２には、所定の大きさの四角形をした複数のア
パチャＡ０，Ａ１，・・・，Ａｎが長手方向に沿って一
列に形成され、更に、アパチャ列の両端と各アパチャＡ
０，Ａ１，・・・，Ａｎの間には、夫々所定の厚さの銅
箔からなるスキャン電極Ｓ０，Ｓ１，・・・，Ｓｎ/2お
よびデータ電極Ｄ０，Ｄ１，・・・，Ｄｎ/2が交互に配
設されている。各アパチャＡ０，Ａ１，・・・Ａｎにお
けるトナーの通過は、夫々アパチャの両縁に配設された
一対のスキャン電極およびデータ電極により制御され
る。従って、データ電極を駆動制御する駆動素子の数
は、スキャン電極を設けない場合に比べて半分にでき
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、複写機、プリンタ、プ
ロッタ、ファクシミリなどに利用し得る画像形成装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、画像形成装置の１つとして、
例えば特開平６−１５５７９８号公報等に開示されてい
るように、トナーを通過させるための複数の小さな孔
（以下、アパチャと称する）を有し、各アパチャ毎に制
御電極が設けられたアパチャ電極体を備え、このアパチ
ャ電極体の各制御電極に、外部より入力される画像信号
に応じた駆動信号を印加することによりトナーのアパチ
ャ通過を制御し、通過したトナーにより印字用紙等の画
像記録媒体上にトナー像を形成させる所謂トナージェッ
ト方式の画像形成装置が知られている。

【０００３】そしてこの種の装置では、近年、画像の高
画質化が要求されており、そのためには、アパチャ数を
増加させ、より多くのドット数で画像を表現する必要が
ある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、この種の画像
形成装置では、各アパチャ毎に設けられた制御電極に対
して、該制御電極を駆動するための駆動素子を夫々設け
る必要があるため、画像を高画質化するためにアパチャ
数を増加させると、これに伴い駆動素子も同数だけ増加
して装置が大型化すると共に、装置が高価なものになっ
てしまうという問題があった。

【０００５】本発明は、上述した問題点を解決するため
になされたものであり、駆動素子を削減でき、装置の小
型化が可能な画像形成装置を提供することを目的として
いる。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めになされた請求項１に記載の発明は、トナーを通過さ
せるための複数のアパチャが１列に形成され、該アパチ
ャの開口縁部には夫々制御電極を有するアパチャ電極体
と、帯電したトナーを担持して前記アパチャの近傍に供
給するトナー供給手段と、外部から入力される画像信号
に応じて前記各制御電極と前記トナー供給手段との間に
印加する電圧を制御して、前記トナー供給手段により前
記アパチャの近傍に供給されたトナーのアパチャ通過を
制御する制御電極駆動手段と、画像記録媒体を挟んで前
記アパチャ電極体とは反対側に配設され、該画像記録媒
体を搬送すると共に、前記トナー供給手段との間に所定
の電界を形成するための所定電圧が印加され、前記制御
電極駆動手段により前記アパチャを通過したトナーを更
に飛翔させ前記画像記録媒体上に付着堆積させてトナー
像を形成する背面電極と、を備えた画像形成装置におい
て、前記制御電極は、前記アパチャ電極体に形成された
アパチャ列の両端、及び各アパチャの間に配設され、か
つ、各制御電極は、配列方向に沿って交互にデータ電極
とスキャン電極とに類別されると共に、前記制御電極駆
動手段は、前記各データ電極に、外部から入力される画
像信号に応じて、トナーのアパチャ通過，或は不通過を
制御するためのデータ制御電圧を印加するデータ電極駆
動手段と、前記各スキャン電極に、前記アパチャを挟ん
で対向する前記データ電極によるアパチャ通過の制御を
可能にする駆動電圧、或は不能にする阻止電圧のいずれ
かを印加するスキャン電極駆動手段と、からなり、前記
スキャン電極駆動手段は、連続する２ｎ（ｎ≧１）個毎
のスキャン電極において、該２ｎ個のスキャン電極のい
ずれか一つが駆動電圧になり、しかも所定周期内に全て
のスキャン電極が一度づつ駆動電圧になるよう駆動電圧
を印加すると共に、前記データ電極駆動手段は、駆動電
圧が印加された前記各スキャン電極とは夫々アパチャを
挟んで対向する各一対の前記データ電極に、当該アパチ
ャを制御するための前記データ制御電圧を印加すること
を特徴とする。

【０００７】また、請求項２に記載の発明は、請求項１
に記載の画像形成装置において、前記スキャン電極と前
記データ電極とでは、互いに異なる方向に向けて配線用
の電極パタンが延設されていることを特徴とする。また
次に、請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の画像
形成装置において、前記トナー供給手段は、前記アパチ
ャ電極体に形成されたアパチャの配列方向とは直交する
方向に沿ってトナーを担持し搬送する担持ローラからな
り、前記スキャン電極の配線用の電極パタンは、前記担
持ローラによるトナー搬送方向の上流に向けて延設され
ていることを特徴とする。

【０００８】

【作用および発明の効果】上記のように構成された請求
項１に記載の画像形成装置においては、トナー供給手段
が、帯電したトナーをアパチャ近傍に供給すると共に、
制御電極駆動手段が外部から入力される画像信号に応じ
て、各制御電極とトナー供給手段との間に電圧を印加す
ることにより、各アパチャ内およびアパチャ近傍のトナ
ー供給手段上に所定の電界を形成する。これにより、ア
パチャ近傍に供給されたトナーは、制御電極駆動手段に
より形成された電界により静電力を受け、飛翔してアパ
チャを通過する。

【０００９】また、背面電極には所定電圧が印加されて
おり、背面電極とトナー供給手段との間には、所定の電
界が形成されている。このため、アパチャを通過したト
ナーは、この背面電極とトナー供給手段との間に形成さ
れた電界により静電力を受けて更に飛翔し、背面電極と
アパチャ電極体との間に配設された画像記録媒体上に付
着堆積してトナー像が形成される。

【００１０】なお、制御電極は、アパチャ電極体に長手
方向に沿って一列に形成されたアパチャ列の両端、及び
各アパチャの間に夫々配設され、かつ、各制御電極は、
配列方向に沿って交互にデータ電極とスキャン電極とに
類別されており、スキャン電極に所定の駆動電圧が印加
されている場合にのみ、アパチャを挟んで対向するデー
タ電極によるアパチャ通過の制御が可能となるようにさ
れている。

【００１１】そして、スキャン電極駆動手段が、連続す
る２ｎ（ｎ≧１）個毎のスキャン電極において、該２ｎ
個のスキャン電極のいずれか一つが駆動電圧になり、し
かも所定周期内に全てのスキャン電極が一度づつ駆動電
圧になるよう駆動電圧を印加すると共に、データ電極駆
動手段が、駆動電圧が印加された各スキャン電極とは夫
々アパチャを挟んで対向する各一対のデータ電極に、当
該アパチャを制御するためのデータ制御電圧を印加す
る。

【００１２】これにより、駆動電圧が印加されたスキャ
ン電極の両側に位置するアパチャにおいて、当該スキャ
ン電極に対向するデータ電極によりトナーのアパチャ通
過が制御され、以後、２ｎ個のスキャン電極に順次駆動
電圧が印加されることにより、全てのアパチャにおい
て、トナーのアパチャ通過が一度ずつ制御され、画像記
録媒体には１ライン分のトナー像が形成されることにな
る。

【００１３】従って、本発明によれば、制御電極を駆動
するには、全アパチャ数の略半数だけ設けられた各デー
タ電極を夫々駆動するための駆動素子と、２ｎ個毎の配
置されたスキャン電極を夫々一括に駆動するための２ｎ
個の駆動素子があればよく、全アパチャ数と同数の駆動
素子が必要な従来装置に比べて、駆動素子の数を大幅に
削減でき、延いては、装置を小型化できると共に安価に
構成できる。

【００１４】また、本発明によれば、スキャン電極およ
びデータ電極がアパチャの両縁に設けられており、スキ
ャン電極とデータ電極とは、トナー供給手段に担持され
た帯電したトナーに対して同じ影響力を持つため、トナ
ーの制御性が良く、品質のよい画像が得られる。

【００１５】即ち、一つのアパチャを二つの電極にて制
御するものとして、二次元的に形成されたアパチャの上
下に、スキャン電極とデータ電極とをマトリクス状に設
けるものが知られているが、この場合、各電極のトナー
への影響は、トナー供給手段に近い側に配置された電極
の影響が支配的になるため、トナー供給手段から遠い側
に配置された電極はトナーの制御にあまり寄与できず、
トナーの制御性が悪かったのであるが、アパチャの両縁
に設けられたスキャン電極とデータ電極とは、トナーに
対して同じ影響力を持つため、一つのアパチャを二つの
電極により制御しているにも関わらず制御性がよいので
ある。

【００１６】次に、請求項２に記載の画像形成装置にお
いては、スキャン電極とデータ電極とでは、互いに異な
る方向に向けて配線用の電極パタンが延設されている。
従って、本発明によれば、制御電極の半数ずつが、夫々
反対方向に向けて配置されるため、全ての制御電極が同
じ方向に向けて配置される場合に比べて、各制御電極の
間隔を２倍にすることができ、外部からの配線作業等を
容易にすることができる。

【００１７】また次に、請求項３に記載の画像形成装置
においては、トナー供給手段は、アパチャ電極体に形成
されたアパチャの配列方向とは直交する方向に沿ってト
ナーを担持し搬送する担持ローラからなり、スキャン電
極の配線用の電極パタンは、担持ローラによるトナー搬
送方向の上流に向けて延設されている。

【００１８】従って、本発明によれば、トナー搬送方向
の上流におけるスキャン電極体へのトナーの付着を防止
でき、延いては画像品質の劣化を防止できる。即ち、ト
ナー搬送方向の上流においてスキャン電極体にトナーが
付着し、付着したトナーが塊となってアパチャに供給さ
れてしまうと、トナーによりアパチャが塞がれてしまっ
たり、トナーの供給量が過剰になって画像むらを生じ画
像品質を劣化させてしまうのであるが、トナーを飛翔を
阻止するためにトナーと同じ極性の電圧が印加されるス
キャン電極をトナー搬送方向の上流に向けて延設するこ
とにより、スキャン電極が配設されている付近にはトナ
ーを反発する静電力が働くため、この付近のスキャン電
極体にはトナーが付着しにくくなり、その結果、画像品
質の劣化が防止されるのである。

【００１９】

【実施例】以下、本発明を具体化した実施例について図
面と共に説明する。図２は、実施例の画像形成装置２の
概略構成を示す説明図である。図２に示すように、本実
施例の画像形成装置２は、トナーＴを通過させるための
複数のアパチャＡ，及びトナーＴのアパチャ通過を制御
するために各アパチャＡ付近に設けられた制御電極６を
有するアパチャ電極体８と、アパチャ電極体８の下部に
設けられ、記録紙やＯＨＰ用紙等の画像記録媒体Ｐに画
像を形成するためのトナーＴを蓄えると共に、該トナー
Ｔをアパチャ電極体８の下部に供給するトナー供給装置
１０と、アパチャ電極体８の上部に該アパチャ電極体８
に対し所定間隔（本実施例では１ｍｍ）をあけて回動可
能に支持され、アパチャ電極体８との間に挿入される画
像記録媒体Ｐを搬送する円筒状の背面電極ローラ１２
と、背面電極ローラ１２とアパチャ電極体８との間を通
過した画像記録媒体Ｐの搬送経路に設けられ、内部にヒ
ータを有し発熱して画像記録媒体Ｐを所定の温度に加熱
する熱ローラ１４，及び画像記録媒体Ｐを挟んで熱ロー
ラ１４に対向する位置に設けられ、熱ローラ１４と共に
画像記録媒体Ｐを圧接しながら搬送する圧力ローラ１６
からなる定着装置１８と、背面電極ローラ１２に所定の
高電圧（本実施例では１ｋＶ）を印加し、背面電極ロー
ラ１２と制御電極６との間に所定の電界を形成する直流
電源２０と、外部から入力される画像データに応じて制
御電極６に所定の電圧を印加し、トナーＴのアパチャＡ
通過を制御する制御電圧印加回路２２とにより構成され
ている。

【００２０】なお、背面電極ローラ１２，及び定着装置
１８を構成する熱ローラ１４，圧力ローラ１６は、図示
しない駆動回路により所定の速度で回転駆動されてお
り、画像記録媒体Ｐを所定の速度で図中左方向（矢印Ｘ
方向）に搬送している。また、制御電圧印加回路２２
は、外部のコンピュータや画像読取装置や画像通信装置
等に接続され、これらの装置から画像データが入力され
る。

【００２１】ここで、トナー供給装置１０は、トナー供
給装置１０のハウジングを兼ねるトナーケース２４と、
トナーケース２４内に回動可能に支持された円筒形のト
ナー担持ローラ２６と、同様にトナーケース２４内に回
動可能に支持されると共に、トナー担持ローラ２６と接
した状態で平行に配設された円筒形の供給ローラ２８
と、供給ローラ２８の上方にその一端がトナー担持ロー
ラ２６のローラ面を押圧するように配設された平板状の
トナー層規制ブレード３０とにより構成されている。

【００２２】なお、トナー担持ローラ２６および供給ロ
ーラ２８は、図示しない駆動回路により、所定の速度で
図中時計回り方向（矢印Ｙ方向）に回動駆動されてい
る。また、トナー担持ローラ２６は、表面部分が電極体
で被覆されており、その電位が０Ｖとなるように電気的
に接地されている。

【００２３】このように構成されたトナー供給装置１０
においては、供給ローラ２８の回動により、トナーケー
ス２４内に蓄えられたトナーＴが、トナー担持ローラ２
６に向けて搬送される。そして、供給ローラ２８とトナ
ー担持ローラ２６との接触面まで搬送されたトナーＴ
は、トナー担持ローラ２６に擦り付けられてマイナスに
帯電すると共に、トナー担持ローラ２６に担持される。
こうしてトナー担持ローラ２６に担持されたトナーＴ
は、トナー担持ローラ２６の回動により、アパチャ電極
体８に向けて搬送され、その途中で、トナー層規制ブレ
ード３０により、ローラ面上で均一にトナーが分布する
よう薄層化されると共に、各トナーＴの帯電量を均一に
された後、アパチャ電極体８に供給される。

【００２４】次に、アパチャ電極体８は、図１に示すよ
うに、所定の厚さ（本実施例では２５μｍ）のポリイミ
ド製の絶縁シート３２により構成されており、この絶縁
シート３２には、所定の大きさ（本実施例では９０μｍ
×４０μｍ）の四角形をした複数のアパチャＡ０，Ａ
１，…が長手方向に沿って一列に形成され、更に、アパ
チャ列の両端と各アパチャＡ０，Ａ１，…の間には、夫
々所定の厚さ（本実施例では８μｍ）の銅箔からなる制
御電極６としてのスキャン電極Ｓ０，Ｓ１，…およびデ
ータ電極Ｄ０，Ｄ１，…が交互に配設されている。な
お、スキャン電極Ｓ０，Ｓ１，…およびデータ電極Ｄ
０，Ｄ１，…は、アパチャ電極体８の長手方向に沿った
夫々反対側の端部に向けて延設されており、当該各端部
から外部の回路に配線されるようにされている。

【００２５】なお、各アパチャＡ０，Ａ１，…における
トナーＴのアパチャ通過は、夫々、アパチャの両縁に配
設された一対のスキャン電極およびデータ電極（例え
ば、アパチャＡ２であれば、スキャン電極Ｓ１およびデ
ータ電極Ｄ１）により制御される。

【００２６】このように構成されたアパチャ電極体８
は、図１に示すように、スキャン電極Ｓ０，Ｓ１，…を
トナーが供給される方向の上流に位置させ、かつ、制御
電極６が形成されている面を背面電極ローラ１２に対向
させた状態で、トナー担持ローラ２６の上部を圧接する
ように配設される。

【００２７】ここで、アパチャ電極体８のアパチャＡ
０，Ａ１，…とトナー担持ローラ２６との位置関係を詳
細に説明する。図３に示すように、各アパチャＡ０，Ａ
１，…は夫々中心線Ｃが、トナー担持ローラ２６の周面
の最上部分およびトナー担持ローラ２６の中心軸Ｂを通
過するように配設されている。これによれば、各アパチ
ャＡ０，Ａ１，…を、トナー担持ローラ２６の周面の最
上部分を基準として、左右に均等に配置することがで
き、各アパチャＡを通過するトナーＴの分布を、アパチ
ャＡ０，Ａ１，…内の全域で均一にすることができる。
また、アパチャＡ０，Ａ１，…の壁面とトナーＴの飛翔
方向とが平行になるため、安定したトナーＴの飛翔が可
能となる。

【００２８】また、アパチャ電極体８自体は、トナー担
持ローラ２６に対して、アパチャＡ０，Ａ１，…を中心
として左右に同じ角度だけたわむように圧接されてい
る。これにより、アパチャ電極体８とトナー担持ローラ
２６との接触面積が大きくなり、アパチャＡの下部周辺
が左右均一に圧接されるため、トナーＴの濃度むらの発
生を極力抑えることができる。

【００２９】ここで、アパチャ電極体８における、スキ
ャン電極Ｓ０，Ｓ１，…およびデータ電極Ｄ０，Ｄ１，
…の動作について説明する。スキャン電極Ｓ０，Ｓ１，
…には、アパチャを挟んで対向するデータ電極Ｄ０，Ｄ
１，…によるトナーＴの制御を可能にする駆動電圧（０
Ｖ），或はトナーＴの制御を不能にする阻止電圧（−４
０Ｖ）が印加され、一方、データ電極Ｄ０，Ｄ１，…に
は、画像データに応じて、トナーＴを通過させるべきア
パチャを制御する時には＋４０Ｖ，トナーＴを通過させ
るべきでないアパチャを制御する時には０Ｖとなるデー
タ電圧が印加される。

【００３０】そして、トナー担持ローラ２６に担持され
マイナスに帯電したトナーＴは、これらスキャン電極Ｓ
０，Ｓ１，…およびデータ電極Ｄ０，Ｄ１，…と、接地
されたトナー担持ローラ２６との間に形成される電界に
応じて静電力を受けることにより、下記の［表１］に示
すように、アパチャ通過，非通過を制御される。

【００３１】

【表１】 即ち、スキャン電極Ｓ０，Ｓ１，…に駆動電圧（０Ｖ）
が印加された場合には、スキャン電極Ｓ０，Ｓ１，…と
トナー担持ローラ２６とは同電位となるため、スキャン
電極がトナーＴに影響を及ぼすことがなく、トナーＴ
は、データ電極Ｄ０，Ｄ１，…に印加される電圧のみに
より制御される。従って、データ電極Ｄ０，Ｄ１，…に
０Ｖのデータ電圧が印加された時には、データ電極Ｄ
０，Ｄ１，…とトナー担持ローラ２６とは同電位とな
り、トナーＴには静電力が働かないため、トナーＴは、
トナー担持ローラ２６上に留まり、また、データ電極Ｄ
０，Ｄ１，…に＋４０Ｖのデータ電圧が印加された時に
は、データ電極Ｄ０，Ｄ１，…の電位がトナー担持ロー
ラ２６の電位より高くなり、トナーＴにはデータ電極に
向かう静電力が働くため、トナーＴはトナー担持ローラ
２６の表面から飛翔してアパチャＡを通過し、アパチャ
電極体８の制御電極６が形成されている側に引き出され
ることになる。

【００３２】一方、スキャン電極Ｓ０，Ｓ１，…に阻止
電圧（−４０Ｖ）が印加された場合には、トナー担持ロ
ーラ２６の電位がスキャン電極Ｓ０，Ｓ１，…の電位よ
り高くなるため、トナーＴにはスキャン電極Ｓ０，Ｓ
１，…からトナー担持ローラ２６に向かう静電力が働
く。従って、データ電極Ｄ０，Ｄ１，…に０Ｖのデータ
電圧が印加されている時には、データ電極Ｄ０，Ｄ１，
…はトナーＴに何等影響を及ぼさないため、トナーＴ
は、スキャン電極Ｓ０，Ｓ１，…とトナー担持ローラ２
６との間に働く静電力により、トナー担持ローラ２６上
に留まることになる。また、データ電極Ｄ０，Ｄ１，…
に＋４０Ｖのデータ電圧が印加されている時にも、トナ
ー担持ローラ２６からデータ電極Ｄ０，Ｄ１，…に向か
う静電力は、スキャン電極Ｓ０，Ｓ１，…からトナー担
持ローラ２６に向かう静電力により打ち消されてしまう
ため、トナーＴには静電力が働かず、その結果、トナー
Ｔは、トナー担持ローラ２６上に留まることになる。

【００３３】次に、上記スキャン電極Ｓ０，Ｓ１，…と
データ電極Ｄ０，Ｄ１，…とを駆動制御する制御電圧印
加回路２２について説明する。なお、制御電圧印加回路
２２は、簡単な論理回路により構成されるため、具体的
な回路は省略して、その動作についてのみ、図４，図５
に沿って具体的に説明する。

【００３４】図４は、制御電圧印加回路２２におけるス
キャン電極Ｓ０，Ｓ１，…およびデータ電極Ｄ０，Ｄ
１，…の駆動制御動作を示すタイムチャートである。ま
ず、制御電圧印加回路２２は、図４に示すように、スキ
ャン電極Ｓ０，Ｓ１，…のうち、配列順に従って、偶数
番目に配置されたスキャン電極Ｓ０，Ｓ２，…を第１の
スキャングループＳＧ１とし、奇数番目に配置されたス
キャン電極Ｓ１，Ｓ３，…を第２のスキャングループＳ
Ｇ２とし、１ライン分のトナー像を形成するのに要する
１フレーム周期のうち、前半周期では、第１のスキャン
グループＳＧ１に駆動電圧（０Ｖ），第２のスキャング
ループＳＧ２に阻止電圧（−４０Ｖ）を印加し、また後
半周期では、第１のスキャングループＳＧ１に阻止電
圧，第２のスキャングループＳＧ２に駆動電圧を印加す
るというように、所定の周期で交互に駆動電圧および阻
止電圧を各グループＳＧ１，ＳＧ２毎に印加する。

【００３５】そして、前半周期には、第１のスキャング
ループＳＧ１に属するスキャン電極Ｓ０，Ｓ２，…と各
データ電極Ｄ０，Ｄ１，…との間に挟まれたアパチャＡ
０，Ａ３，Ａ４，Ａ７，…におけるトナーＴのアパチャ
通過を制御するためのデータ電圧を、各データ電極Ｄ
０，Ｄ１，…に印加し、また、後半周期には、第２のス
キャングループＳＧ２に属するスキャン電極Ｓ１，Ｓ
３，…と各データ電極Ｄ０，Ｄ１，…との間に挟まれた
アパチャＡ１，Ａ２，Ａ５，Ａ６，…におけるトナーＴ
のアパチャ通過を制御するためのデータを、各データ電
極Ｄ０，Ｄ１…に印加する。

【００３６】なお、前半周期におけるアパチャ電極体８
各部の状態を図５に示す。斜線で示されたアパチャＡ
０，Ａ３，Ａ４，Ａ７，…がデータ電極Ｄ０，Ｄ１，…
により制御される。また、後半周期では、各スキャン電
極Ｓ０，Ｓ１，…に印加される駆動電圧と阻止電圧とが
反転し、斜線で示された以外のアパチャが各データ電極
により制御される。

【００３７】つまり、各データ電極Ｄ０，Ｄ１，…は、
夫々が隣接する２つのアパチャにおけるトナーＴのアパ
チャ通過を制御することになり、制御電圧印加回路２２
は、これら２つのデータ電圧を、アパチャを挟んで対向
するスキャン電極Ｓ０，Ｓ１，…に駆動電圧が印加され
るのに応じて、時分割で順次印加するのである。

【００３８】このようにして、半周期毎に夫々半数のア
パチャにおいてトナーＴのアパチャ通過が制御され、結
局、１フレーム周期毎に全アパチャＡ０，Ａ１，…にお
いてトナーＴのアパチャ通過が制御されることになる。
以上のように構成された画像形成装置２においては、外
部より画像データが入力されると、制御電圧印加回路２
２が、まず、前半周期では、第１のスキャングループＳ
Ｇ１に駆動電圧（０Ｖ）を印加し、第２のスキャングル
ープＳＧ２に阻止電圧（−４０Ｖ）を印加すると共に、
各データ電極Ｄ０，Ｄ１，…に、画像データに応じて、
トナーＴを通過させるべきアパチャを制御するデータ電
極には＋４０Ｖのデータ電圧を、トナーＴを通過させる
べきでないアパチャを制御するデータ電極には０Ｖのデ
ータ電圧を印加する。

【００３９】すると、＋４０Ｖのデータ電圧が印加され
たデータ電極と駆動電圧が印加された第１のスキャング
ループＳＧに属するスキャン電極Ｓ０，Ｓ２，…とに挟
まれたアパチャ付近では、トナー担持ローラ２６に担持
されたトナーが飛翔してアパチャを通過し、アパチャ電
極体８の制御電極６側に引き出される。ここで、背面電
極ローラ１２には直流電源２０により＋１ｋＶの電圧が
印加されており、制御電極６側に引き出されたトナーＴ
は、背面電極ローラ１２と制御電極６との間の電位差に
より形成される電界により、静電力を受けて更に電位の
高い背面電極ローラ１２に向けて飛翔し、アパチャ電極
体８と背面電極ローラ１２の間を搬送される画像記録媒
体Ｐ上に付着堆積する。

【００４０】また、０Ｖのデータ電圧が印加されたデー
タ電極により制御されるアパチャ、および阻止電圧が印
加されたスキャン電極Ｓ１，Ｓ２，…に隣接するアパチ
ャでは、トナーＴはトナー担持ローラ２６の表面から飛
翔することなく、トナー担持ローラ２６上に保持され
る。

【００４１】この結果、画像記録媒体Ｐ上において、駆
動電圧が印加された第１のスキャングループＳＧ１に属
するスキャン電極Ｓ０，Ｓ１，…と、夫々所定のデータ
電圧が印加された各データ電極Ｄ０，Ｄ１，…とに挟ま
れたアパチャＡ０，Ａ３，Ａ４，…に対向する部分に、
半ライン分のトナー像が形成される。

【００４２】次に、後半周期では、第１のスキャングル
ープＳＧ１に阻止電圧（−４０Ｖ）を印加し、第２のス
キャングループＳＧ２に駆動電圧（０Ｖ）を印加すると
共に、各データ電極Ｄ０，Ｄ１，…に夫々画像データに
応じたデータ電圧を印加することにより、前半周期でト
ナーのアパチャ通過が阻止されていたアパチャにおい
て、上述の前半周期と同様にトナーのアパチャ通過を制
御することにより、画像記録媒体Ｐ上には、残りの半ラ
イン分のトナー像が形成され、その結果、１フレーム周
期が終了する毎に、画像記録媒体Ｐには、１ライン分の
トナー像が形成される。

【００４３】このようにして、画像記録媒体Ｐに、１ラ
イン分のトナー像が形成される間に、背面電極ローラ１
２および定着装置１８の回転駆動により、画像記録媒体
Ｐが、アパチャＡ列に対して垂直方向に１画素分だけ移
送され、このプロセスを繰り返すことにより画像記録媒
体Ｐ上には、１画面分のトナー像が形成される。

【００４４】その後、トナー像が形成された画像記録媒
体Ｐは、定着装置１８の配設された位置まで移送され、
圧力ローラ１６が、画像形成媒体Ｐを熱ローラ１４に押
しつけ、画像記録媒体Ｐを押圧すると共に、所定温度に
まで加熱された熱ローラ１４が、画像形成媒体Ｐに熱を
加えることで、トナー像は画像形成媒体Ｐに定着され、
画像記録媒体Ｐに画像を形成する一連の動作を終了す
る。

【００４５】以上説明したように、本実施例の画像形成
装置２においては、制御電極６をスキャン電極Ｓ０，Ｓ
１，…とデータ電極Ｄ０，Ｄ１，…とで構成し、しか
も、スキャン電極Ｓ０，Ｓ１，…を第１および第２のス
キャングループＳＧ１，ＳＧ２に分けることにより、こ
れら第１および第２のスキャングループＳＧ１，ＳＧ２
に前半周期と後半周期とで交互に駆動電圧と阻止電圧と
を印加し、また各データ電極Ｄ０，Ｄ１，…には、アパ
チャを挟んで対向するスキャン電極に交互に駆動電圧が
印加されるのに応じて、当該アパチャにおけるトナーＴ
のアパチャ通過を制御するためのデータ電圧を時分割で
印加している。

【００４６】従って、本実施例によれば、アパチャ毎に
設けられた制御電極に夫々駆動素子を必要とする従来の
画像形成装置に比べて、大幅に駆動素子を削減すること
ができ、装置を小型化できると共に、装置を安価に構成
できる。即ち、本実施例においてスキャン電極Ｓ０，Ｓ
１，…およびデータ電極Ｄ０，Ｄ１，…からなる制御電
極６の全てを駆動するには、各データ電極Ｄ０，Ｄ１，
…を夫々駆動するために使用する全アパチャ数の半数の
駆動素子と、各スキャン電極Ｓ０，Ｓ１，…を第１およ
び第２のスキャングループＳＧ１，ＳＧ２毎に一括して
駆動するために使用する２個の駆動素子とがあればよ
く、全アパチャ数と同数の駆動素子を必要とする従来装
置に比べ、駆動素子を略半減させることができるのであ
る。

【００４７】また、本実施例によれば、制御電極６，即
ちスキャン電極Ｓ０，Ｓ１，…とデータ電極Ｄ０，Ｄ
１，…とが、各アパチャＡ０，Ａ１，…の両縁に設けら
れており、両電極のトナーＴへの影響力は同じになるた
め、トナーの制御性がよく、品質のよい画像を形成する
ことができる。

【００４８】即ち、同様に２つの制御電極で１つのアパ
チャを制御する方法の一つとして、例えば、２次元的に
アパチャを形成し、アパチャの上下にマトリクス状に制
御電極を配置したアパチャ電極体が知られているが、こ
の場合、トナーＴに近い側に配置された電極の影響力が
支配的になり、トナーＴの制御性が良くなかったのであ
るが、本実施例では、両電極ともトナーＴに対して同等
の位置関係にあり、両電極のトナーＴへの影響力が同じ
になるため、トナーＴを良好に制御できるのである。

【００４９】また、本実施例の画像形成装置２によれ
ば、アパチャ電極体８において、スキャン電極Ｓ０，Ｓ
１，…がトナー担持ローラ２６によるトナー搬送方向の
上流に配置されるようにされているため、トナー搬送方
向の上流において、アパチャ電極体８の裏面（トナー担
持ローラ２６に対向する面）にトナーＴが拘束されるこ
とがなく、安定した画像形成ができる。

【００５０】即ち、トナー搬送方向の上流においてアパ
チャ電極体８の裏面にトナーＴが拘束され、この拘束さ
れたトナーが塊となってアパチャＡ０，Ａ１，…に供給
されてしまうと、トナーＴによりアパチャＡ０，Ａ１，
…が塞がれてしまったり、トナーＴの供給量が過剰にな
って画像むらを生じ画像品質を劣化させてしまうのであ
るが、トナーＴが担持されているトナー担持ローラ２６
と同電位となる駆動電圧（０Ｖ）或はトナー担持ローラ
２６より低い電位となる阻止電圧（−４０Ｖ）が印加さ
れるスキャン電極をトナー搬送方向の上流に向けて延設
すれば、トナー搬送方向の上流においてトナーＴにアパ
チャ電極体８に向かう静電力が働くことがないため、そ
の付近のアパチャ電極体８の裏面にはトナーＴが拘束さ
れにくくなり、その結果、安定した画像形成ができるの
である。

【００５１】また、本実施例においては、制御電極６
は、アパチャ電極体８の背面電極と対向する側の面に配
置されている。このため、アパチャＡ０，Ａ１，…に供
給されるトナーＴの一部が、アパチャ電極体８との摺動
により機械的な力等を受け、トナーＴを通過させるべき
でないアパチャ内に進入してしまったとしても、トナー
Ｔには、アパチャを通過させるような静電力は働かない
ため、このトナーＴがアパチャを通過することはなく、
画像品質を劣化させることがない。

【００５２】更に、本実施例によれば、アパチャ電極体
８は、トナー担持ローラ２６に圧接するように配置され
ており、従って、スキャン電極Ｓ０，Ｓ１，…およびデ
ータ電極Ｄ０，Ｄ１，…からなる制御電極６と接地され
たトナー担持ローラ２６とは、近距離に配置されている
ので、制御電極６を比較的低い電圧で制御することがで
き、制御電極６を駆動するための駆動素子として安価な
ものを使用することができる。

【００５３】次に、上記実施例では、スキャン電極Ｓ
０，Ｓ１，…を２つのスキャングループＳＧ１，ＳＧ２
に分割して制御する例を示したが、４つのスキャングル
ープに分割して制御する例を以下で説明する。図６は、
その場合の制御電圧印加回路２２における制御動作を示
すタイムチャートである。

【００５４】図６に示すように、制御電圧印加回路２２
は、スキャン電極Ｓ０，Ｓ１，…をその配列順に従っ
て、スキャン電極Ｓ０，Ｓ４，…を第１のスキャングル
ープＳＧ１１，スキャン電極Ｓ１，Ｓ５，…を第２のス
キャングループＳＧ１２，スキャン電極Ｓ２，Ｓ６，…
を第３のスキャングループＳＧ１３，スキャン電極Ｓ
３，Ｓ７，…を第４のスキャングループＳＧ１４とし、
１フレーム周期のうち、最初の１／４周期（第１四半周
期）には、第１のスキャングループＳＧ１１，次の１／
４周期（第２四半周期）には、第２のスキャングループ
ＳＧ１２，続く１／４周期（第３四半周期）には、第３
のスキャングループＳＧ１３，最後の１／４周期（第４
四半周期）には第４のスキャングループＳＧ１４にのみ
夫々駆動電圧（０Ｖ）を順次印加し、他のスキャングル
ープには阻止電圧（−４０Ｖ）を印加する。

【００５５】そして、第１四半周期では、第１のスキャ
ングループＳＧ１１に属するスキャン電極Ｓ０，Ｓ４…
と、該スキャン電極に対向するデータ電極Ｄ０，Ｄ３，
Ｄ４，…との間に挟まれたアパチャＡ０，Ａ７，Ａ８，
…におけるトナーＴのアパチャ通過を制御するために、
当該データ電極Ｄ０，Ｄ３，Ｄ４，…に画像データに応
じた所定のデータ電圧（０Ｖ或は＋４０Ｖ）を印加し、
以下同様に、第２四半周期では、アパチャＡ１，Ａ２，
Ａ９，…を制御するために、データ電極Ｄ０，Ｄ１，Ｄ
４，…にデータ電圧を印加し、第３四半周期には、アパ
チャＡ３，Ａ４，…を制御するために、データ電極Ｄ
１，Ｄ２，…にデータ電圧を印加し、第４四半周期に
は、アパチャＡ５，Ａ６，…を制御するために、データ
電極Ｄ２，Ｄ３，…にデータ電圧を印加する。

【００５６】このように、各四半周期毎に、夫々半数の
データ電極にデータ電圧が印加されることにより、全ア
パチャＡ０，Ａ１，…の内、夫々１／４のアパチャにお
いてトナーＴのアパチャ通過が制御され、結局、１フレ
ーム周期毎に全アパチャＡ０，Ａ１，…においてトナー
Ｔのアパチャ通過が制御されることになる。

【００５７】このように、第１および第２のスキャング
ループＳＧ１１，ＳＧ１２に挟まれたデータ電極Ｄ０，
Ｄ４，…は、第１および第２四半周期に、第２および第
３のスキャングループＳＧ１２，ＳＧ１３に挟まれたデ
ータ電極Ｄ１，Ｄ５，…は、第２および第３四半周期
に、第３および第４のスキャングループＳＧ１３，Ｓ１
４に挟まれたデータ電極Ｄ２，Ｄ６，…は、第３および
第４四半周期に、第４および第１のスキャングループＳ
Ｇ１４，ＳＧ１１に挟まれたデータ電極Ｄ３，Ｄ７，…
は、第４および第１四半周期に、夫々駆動される。

【００５８】ここで、データ電極Ｄ０，Ｄ４，…及びデ
ータ電極Ｄ２，Ｄ６，…に着目してみると、第１および
第２四半周期と、第３および第４四半周期とで、夫々排
他的にデータ電圧が印加されており、同様に、データ電
極Ｄ１，Ｄ５，…及びデータ電極Ｄ３，Ｄ７，…に着目
してみると、第２および第３四半周期と第４および第１
四半周期とで、夫々排他的にデータ電圧が印加されてい
る。

【００５９】従って、データ電極Ｄ０，Ｄ４，…とデー
タ電極Ｄ２，Ｄ６，…とを一対の組とし、データ電極Ｄ
１，Ｄ５，…とデータ電極Ｄ３，Ｄ７，…とを一対の組
として、各データ電極をＤ０とＤ２，Ｄ１とＤ３，Ｄ４
とＤ６，…というように接続しても駆動可能であり、こ
の場合、一つの駆動素子で２つのデータ電極，延いては
４つのアパチャを制御することになる。

【００６０】即ち、このように制御すれば、スキャン電
極Ｓ０，Ｓ１，…を駆動するための駆動素子は、４つの
スキャングループＳＧ１〜ＳＧ４を夫々駆動する必要が
あるため、２個から４個に増えるのであるが、データ電
極Ｄ０，Ｄ１，…を駆動するための駆動素子は、アパチ
ャ数の１／４だけあればよく、図４に示した上記実施例
より更に駆動素子数を削減することができ、更に装置を
小型化し、装置を安価に構成できる。

【００６１】尚、本発明は、以上詳述した実施例に限定
されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲におい
て、種々の変更を加えることが可能である。例えば、上
記実施例では、スキャン電極Ｓ０，Ｓ１，…とデータ電
極Ｄ０，Ｄ１，…とを異なる縁部に向けて延設したアパ
チャ電極体８を使用しているが、図６に示すように、ス
キャン電極体Ｓ０，Ｓ１，…およびデータ電極体Ｄ０，
Ｄ１，…共に同じ縁部に向けて延設したアパチャ電極体
３８を使用しても良い。なお、この場合、トナー担持ロ
ーラ２６により搬送されるトナーＴに悪影響を与えない
ためにもトナー搬送方向の下流側に向けて延設すること
が望ましい。

【００６２】また、上記実施例ではトナーＴを通過させ
るべきでないアパチャを制御する際に、データ電極Ｄ
０，Ｄ１，…には０Ｖのデータ電圧を印加しているが、
このデータ電圧は、トナーＴを担持しているトナー担持
ローラ２６の電位（０Ｖ）以下であればよく、例えば−
４０Ｖでもよい。

【００６３】更に、上記実施例において使用するトナー
を絶縁性のトナーに限定すれば、例え、何等かの予期し
ない原因でアパチャＡ０，Ａ１，…にトナーＴが堆積す
ることにより、トナーＴを介してトナー担持ローラ２６
と制御電極６とが接触したとしても、この間の絶縁性は
保たれるため、短絡により制御電極６が破壊されること
がない。

【００６４】また、上記実施例においては、アパチャＡ
０，Ａ１，…が一列に形成されたアパチャ電極体８を用
いているが、例えば、米国特許第５０３６３４１号の明
細書に記載されるように、アパチャが２次元的に形成さ
れたアパチャ電極体を用いることも可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例の画像形成装置２に用いられるアパチャ
電極体８の構成を示す斜視図である。

【図２】実施例の画像形成装置２の概略構成を示す図で
ある。

【図３】アパチャ電極体８とトナー担持ローラ２６との
位置関係を模式的に示した説明図である。

【図４】制御電圧印加回路２２によるスキャン電極Ｓお
よびデータ電極Ｄへの電圧印加制御を説明するタイムチ
ャートである。

【図５】アパチャ電極体８の動作を示す説明図である。

【図６】制御電圧印加回路２２によるスキャン電極Ｓお
よびデータ電極Ｄへの他の電圧印加制御を説明するタイ
ムチャートである。

【図７】他の構成のアパチャ電極体３８を示す斜視図で
ある。

【符号の説明】

２…画像形成装置 ６…制御電極 ８，３８…
アパチャ電極体 １０…トナー供給装置 １２…背面電極ローラ １
４…熱ローラ １６…圧力ローラ １８…定着装置 ２０…直流電
源 ２２…制御電圧印加回路 ２４…トナーケース ２
６…トナー担持ローラ ２８…供給ローラ ３０…トナー層規制ブレード
３２…絶縁シート Ａｉ（ｉ＝０，１，…）…アパチャ Ｓｊ（ｊ＝０，
１，…）…スキャン電極 Ｄｋ（ｋ＝０，１，…）…データ電極

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 トナーを通過させるための複数のアパチ
   ャが１列に形成され、該アパチャの開口縁部には夫々制
   御電極を有するアパチャ電極体と、 帯電したトナーを担持して前記アパチャの近傍に供給す
   るトナー供給手段と、 外部から入力される画像信号に応じて前記各制御電極と
   前記トナー供給手段との間に印加する電圧を制御して、
   前記トナー供給手段により前記アパチャの近傍に供給さ
   れたトナーのアパチャ通過を制御する制御電極駆動手段
   と、 画像記録媒体を挟んで前記アパチャ電極体とは反対側に
   配設され、該画像記録媒体を搬送すると共に、前記トナ
   ー供給手段との間に所定の電界を形成するための所定電
   圧が印加され、前記制御電極駆動手段により前記アパチ
   ャを通過したトナーを更に飛翔させ前記画像記録媒体上
   に付着堆積させてトナー像を形成する背面電極と、 を備えた画像形成装置において、 前記制御電極は、前記アパチャ電極体に形成されたアパ
   チャ列の両端、及び各アパチャの間に配設され、かつ、
   各制御電極は、配列方向に沿って交互にデータ電極とス
   キャン電極とに類別されると共に、 前記制御電極駆動手段は、 前記各データ電極に、外部から入力される画像信号に応
   じて、トナーのアパチャ通過，或は不通過を制御するた
   めのデータ制御電圧を印加するデータ電極駆動手段と、 前記各スキャン電極に、前記アパチャを挟んで対向する
   前記データ電極によるアパチャ通過の制御を可能にする
   駆動電圧、或は不能にする阻止電圧のいずれかを印加す
   るスキャン電極駆動手段と、 からなり、前記スキャン電極駆動手段は、連続する２ｎ
   （ｎ≧１）個毎のスキャン電極において、該２ｎ個のス
   キャン電極のいずれか一つが駆動電圧になり、しかも所
   定周期内に全てのスキャン電極が一度づつ駆動電圧にな
   るよう駆動電圧を印加すると共に、前記データ電極駆動
   手段は、駆動電圧が印加された前記各スキャン電極とは
   夫々アパチャを挟んで対向する各一対の前記データ電極
   に、当該アパチャを制御するための前記データ制御電圧
   を印加することを特徴とする画像形成装置。
2. 【請求項２】 前記スキャン電極と前記データ電極とで
   は、互いに異なる方向に向けて配線用の電極パタンが延
   設されていることを特徴とする請求項１に記載の画像形
   成装置。
3. 【請求項３】 請求項２に記載の画像形成装置におい
   て、 前記トナー供給手段は、前記アパチャ電極体に形成され
   たアパチャの配列方向とは直交する方向に沿ってトナー
   を担持し搬送する担持ローラからなり、 前記スキャン電極の配線用の電極パタンは、前記担持ロ
   ーラによるトナー搬送方向の上流に向けて延設されてい
   ることを特徴とする画像形成装置。