JPH09240033A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 トナー担持体表面のトナーに作用する電界の
強度の中央部と端部で差が大きくなり端部ではトナーの
飛翔制御に必要な電位が大きくなり、使用する電源の数
が増えたり使用するトランジスタの耐圧がさらに大きく
なる。このため部品点数の増加とコストアップを招来す
る。 【解決手段】 制御電極１９として行電極３０ａ…，３
１ａ…と列電極３２ａ…，３３ａを設け、行電極３０，
３１と列電極３２，３３は４×６４０のマトリックス電
極を構成している。行電極３０ａ〜３０ｄ，３１ａ〜３
１ｄの８本は４本づつのグループを形成していて８チャ
ンネルの電圧切り換え手段２９ｆで夫々制御されてい
る。列電極３２，３３は３２０本づつのグループを形成
し、６４チャンネルの電圧切り換え手段２９ａ〜２９ｅ
の５個の電圧切り換え手段で制御される。

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
及びファクシミリ装置の印字部や、ディジタルプリン
タ、プロッタ等に適用され、顕像化粒子を飛翔させるこ
とにより記録媒体上に画像を形成する画像形成装置に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、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として、顕像化粒子で
あるトナーを上記記録媒体に直接付着させることによ
り、トナー像を該記録媒体上に直接形成する画像形成装
置が提案されている（例えば特開平６−１５５７９８号
公報）。上記従来の画像形成装置について、図４を参照
しながら以下に説明する。

【０００３】上記従来の画像形成装置は、図４に示すよ
うに、トナー供給部５１と印刷部５２とを有する画像形
成部５３を供えており、トナー５４を飛翔させて記録媒
体である用紙５５に付着させると共に、上記トナー５４
の飛翔を画像信号に基づいて制御することにより、用紙
５５上に画像を直接形成するようになっている。

【０００４】トナー供給部５１は、負帯電の顕像化粒子
としてのトナー５４が収容されているトナー収容箱５
６、及び、トナー５４を磁気力により担持するトナー担
持体５７からなる。トナー担持体５７は接地されてお
り、図中、矢印方向にその表面での速度が３０ｍｍ／se
cで回転する。トナー５４は、平均粒径が１０μｍの磁
性トナーであり、周知の技術によって帯電量が−４μＣ
／ｇ〜−５μＣ／ｇとなるように電荷が付与されてい
る。また、トナー５４は、トナー担持体５７の外周面に
平均厚さ８０μｍで担持されている。

【０００５】画像形成部５３の印刷部５２は、直径５０
ｍｍのアルミニウム管からなる対向電極５８と、該対向
電極５８と上記トナー担持体５７との間に設けられた制
御電極５９とを供えている。上記の対向電極５８は、ト
ナー担持体５７の外周面からの距離が１ｍｍとなるよう
に設けられている。対向電極５８は、直流電源部６０に
より２ｋＶの高圧が印加されており、図中、矢印方向に
その表面での速度が３０ｍｍ／secでトナー担持体５７
と同じ周速で回転する。つまり、対向電極５８とトナー
担持体５７との間には、トナー担持体５７に担持された
トナー５４を対向電極５８方向に飛翔させるのに必要な
電界が付与されている。

【０００６】上記の制御電極５９は、対向電極５８表面
の接線方向と平行をなし、かつ対向電極５８と対向して
２次元的に広がっており、トナー担持体５７から対向電
極５８方向へのトナー流が通過可能な構造となってい
る。そして、この制御電極５９に供給される電位によ
り、トナー担持体５７と対向電極５８との間に付与され
た電界が変化し、トナー担持体５７から対向電極５８へ
のトナー５４の飛翔が制御される。

【０００７】上記の制御電極５９は、トナー担持体５７
の外周面からの距離が１００μｍとなるように設けられ
ている。制御電極５８は、図６のように厚さ５０μｍの
フレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）５９ａ、および、
厚さ２０μｍの銅箔からなる帯状電極６１（行電極６１
ａと列電極６１ｂとからなる）からなっている。基板５
９ａには、トナー５４の通過部となる直径１５０μｍの
ゲート６２が形成されており、これらゲート６２の周り
に上記の帯状電極６１が設けられている。上記各帯状電
極６１は、給電線および高圧ドライバーを介して制御電
源部６３に電気的に接続されている。

【０００８】制御電源部６３（図４）はトナー５４がゲ
ート６２の通過を与える１５０Ｖの電位を帯状電位６１
に与える第一電源６４と、トナー５４がゲート６２の通
過を与えない−２００Ｖの電位を帯状電極６１に与える
第二電源６５と、プルアップ抵抗６６と電圧切り換え手
段であるＦＥＴ６７と、画像信号制御回路６８からな
る。通常ＦＥＴ６７は画像信号制御回路６８によってＯ
Ｎ状態となり、トナー５４がゲート６２の通過を与えな
い電位が帯状電極６１に付与される。画像信号制御回路
６８によってＦＥＴ６７がＯＦＦ状態となるとトナー５
４がゲート６２の通過を与える電位が帯状電極６１に与
えられる。帯状電極６１には、制御電源部６３により、
画像信号に応じた電圧が印加される。つまり、制御電源
部６３は、帯状電極６１に対し、トナー担持対５７に担
持されたトナー５４を対向電極５８方向に通過させる場
合には１５０Ｖを３００μsecの間印加し、通過させな
い場合には−２００Ｖを印加するようになっている。こ
のように、制御電極５９への付与電位を画像信号に応じ
て制御し、対向電極５８におけるトナー担持体５７との
対向面側に用紙５５を配すると、用紙５５の表面に画像
信号に応じたトナー像が直接形成される。

【０００９】上記のトナー担持体５７の回転、対向電極
５８の回転、制御電極５９へのトナー５４を通過させな
い電位の印加、対向電極５８への高圧の印加は、単一の
トリガーによってほぼ同時に印加される。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の画像形成装
置において、制御電極５８のマトリックス制御を使用し
ているのでゲート６２を１個の電極でシングルドライブ
する場合よりも電位を切り換えるトランジスタや電圧切
り換え手段の数が格段に少なくなる利点がある。電圧切
り換え手段の数がどの程度削減できるかは、制御電極の
長さ方向に延びる列電極（図６の６１ｂ）に配置される
ゲートの数で決まる。一枚の帯状電極に配置されるゲー
トの数が多いほど削減される電圧切り換え手段の数は少
なくなる。例えば、シングルドライブの場合はＡ４にた
いして３００ＤＰＩならば、必要なトランジスタの数は
２５６０個であるが従来技術のように４×６４０のマト
リックスドライブでは６４４個となる。これを８×３２
０のマトリックスドライブにすると、トランジスタの個
数は３２８個と約半数に削減できる。

【００１１】ところが、従来技術の４×６４０のマトリ
ックスから８×３２０マトリックスにすると制御電極５
８の長さ（図６のＬ）が長くなる。制御電極５８の長さ
が長くなると制御電極５８のＬ方向の中央部と端部では
トナー担持体５７との距離が変化し、中央部では短く端
部では長くなる。

【００１２】このために、制御電極５９の長さが長くな
るとトナー担持体５７と制御電極５９の距離が中央部と
端部とで異なる。この場合トナー担持体５７の表面のト
ナー５４が感じる電界は制御電極５９の中央部に対向す
る部分と端部に対向する部分では違いが大きくなる。

【００１３】例えば、制御電極５９の中央部に対向する
部分での電界と端部に対向する部分での電界は端部に対
向する部分の電界が弱くなるのでトナー５４の飛翔制御
が困難となる場合があり、最悪の場合は飛翔制御が不可
能となる。

【００１４】これを回避するために今までは大きく分け
て２つが考えられていた。１つは電極に印加する電位を
中央部と端部で変えること、２つ目はトナー担持体５７
の制御電極５９に対向する部分を平らにすることであ
る。

【００１５】制御電極５９に印加する電位を端部と中央
部で変える場合、電源の数が増えるのは容易に思いつく
が、他に使用する電圧切り換え手段の耐圧が更に高くな
ると同時に電極間の絶縁も更に高くしなければならな
い。したがって部品点数の増加とコストアップは避けら
れない。トナー担持体５７の制御電極５９の対向面を平
らにするためにはトナー担持体５７をベルトで形成する
ことが容易に考えられるが、この場合もトナー５４の層
厚や帯電量が制御しにくいなどベルトによるトナー５４
の搬送は技術的には上記のスリーブを使用する場合より
も困難でベルトの撓み等によって制御電極５９との距離
が不安定になるなどの問題も内在しているために部品点
数の増加と装置の大型化・コストアップは避けられな
い。

【００１６】つまり、上記の２つの対策はいずれも新た
な問題とコストアップを容易に招来することとなった
が、トナー担持体５７表面のトナー５４に作用する電界
の強度の中央部と端部で差が大きくなり端部ではトナー
５４の飛翔制御に必要な電位が大きくなる。従って、使
用する電源の数が増えたり使用するトランジスタの耐圧
がさらに大きくなる。このため部品点数の増加とコスト
アップを招来する。

【００１７】制御電極５８の長さが長くなることによる
トナー５４の飛翔制御に関する不具合を回避する対策と
してトナー担持体５７としてベルト部材を使用すること
が検討されている。

【００１８】ベルト部材を使用しても制御電極５８の長
さが長くなると平行を保つ部分が長くなりベルトの撓み
やしわの影響がでやすくなり、望ましくない。更に、ベ
ルトを使用すると部品点数の増加と装置の大型化・コス
トアップは避けられない。

【００１９】更に、カラーの画像形成装置を形成した場
合は、制御電極５８を通常複数使用する。この場合も、
使用するトランジスタの個数を削減するために、マトリ
ックス制御の形態を変える場合、上記のように電極の長
さが長くなる。この度合いは白黒の場合と比較すると、
単純に使用するトナー５４の色の数だけ長くなる。した
がって、カラーの場合は上記の不具合が一層顕著にな
る。

【００２０】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の本発明の
画像形成装置は、上記の課題を解決するために、顕像化
粒子を担持する担持体と、該担持体に対向配置された対
向電極と、これら担持体と対向電極との間に配され、顕
像化粒子の通過部となる複数個のゲートを有する制御電
極と、上記制御電極は、上記担持体と対向電極との間に
順に設けられ、複数の開口部と各開口部の周囲に設けら
れた電極とを夫々備え、該電極に印加される電位に基づ
いて互いに対応する開口部を介して帯電顕像化粒子の記
録媒体への飛翔を夫々選択的に制御する第一及び第二制
御電極群とからなり、上記第一及び第二制御電極群の対
応する電極に所定の電位を印加し顕像化粒子の上記ゲー
トの通過を制御して画像を形成する制御手段とを備えた
画像形成装置であって、上記第一制御電極群と第二制御
電極群は複数の電極からなるグループを複数形成してい
る。

【００２１】請求項２記載の本発明の画像形成装置は、
上記制御手段は内部に上記第一及び第二制御電極群の電
極に印加する電位を切り換える電圧切り換え手段を有
し、上記第一及び第二制御電極群のどちらか一方の電極
群の各グループが上記電圧切り換え手段を共有してい
る。

【００２２】請求項３記載の本発明の画像形成装置は、
上記電圧切り換え手段を共有する上記電極群のグループ
数以上、上記電圧切り換え手段を共有しない電極群のグ
ループ数が形成されている。

【００２３】上記の構成によれば、第１及び第２制御電
極群からなる制御電極の長さを変えることなく使用する
トランジスタの個数が削減でき、制御電極の長さが変化
しないのでトナー担持体と制御電極の距離がトランジス
タ削減前と変化せず、トランジスタ飛翔制御に必要な物
理的要素が全く変化しないので、トランジスタ削減に伴
うトナーの飛翔制御の物理量の調整が一切必要でなく、
物理量の調整のための部品が増加することがない。

【００２４】請求項４記載の本発明の画像形成装置は、
上記担持体を複数のカラー顕像化粒子を担持するよう複
数個設け、上記制御手段は上記第一及び第二制御電極群
のどちらか一方の各グループの中の任意の１個の電極に
単一の端子から同電位を夫々印加可能としている。

【００２５】上記の構成によれば、カラーの画像形成装
置においても、上記担持体を複数のカラー顕像化粒子を
担持するよう複数個設け、上記制御手段は上記第一及び
第二制御電極群のどちらか一方の各グループの中の任意
の１個の電極に単一の端子から同電位を夫々印加可能と
している。

【００２６】請求項５記載の本発明の画像形成装置は、
顕像化粒子を担持する担持体と、該担持体に対向配置さ
れた対向電極と、これら担持体と対向電極との間に配さ
れ、顕像化粒子の通過部となる複数個のゲートを有する
制御電極と、上記制御電極は、上記担持体と対向電極と
の間に順に設けられ、複数の開口部と各開口部の周囲に
設けられた電極とを夫々備え、該電極に印加される電位
に基づいて互いに対応する開口部を介して帯電顕像化粒
子の記録媒体への飛翔を夫々選択的に制御する第一及び
第二制御電極群とからなり、上記第一及び第二制御電極
群の対応する電極に所定の電位を印加し顕像化粒子の上
記ゲートの通過を制御して画像を形成する制御手段とを
備えた画像形成装置であって、記制御手段は内部に上記
第一及び第二制御電極群の電極に印加する電位を切り換
える電圧切り換え手段を有し、上記第一及び第二制御電
極群の夫々の電極群は複数の電極からなる２個のグルー
プを形成し、上記第一及び第二制御電極群のどちらか一
方の各グループの中の任意の１個の電極に単一の端子か
ら同電位を夫々印加する制御手段を設けている。

【００２７】上記の構成によれば、第１及び第２制御電
極群からなる制御電極の長さを変えることなく使用する
トランジスタの個数が削減でき、制御電極の長さが変化
しないのでトナー担持体と制御電極の距離がトランジス
タ削減前と変化せず、トランジスタ飛翔制御に必要な物
理的要素が全く変化しないので、トランジスタ削減に伴
うトナーの飛翔制御の物理量の調整が一切必要でなく、
物理量の調整のための部品が増加することがなく、同一
のトランジスタから電極群に電位を印加するための給電
線の配置が最も簡単で第１及び第２制御電極群の間に給
電線を配置する必要がなく制御電極の構成を簡略化で
き、電極間の電圧リークも防げる。

【００２８】請求項６記載の本発明の画像形成装置は、
上記担持体を複数のカラー顕像化粒子を担持するよう複
数個設けている。

【００２９】上記の構成によれば、カラーの画像形成装
置においても、第１及び第２制御電極群からなる制御電
極の長さを変えることなく使用するトランジスタの個数
が削減でき、制御電極の長さが変化しないのでトナー担
持体と制御電極の距離がトランジスタ削減前と変化せ
ず、トランジスタ飛翔制御に必要な物理的要素が全く変
化しないので、トランジスタ削減に伴うトナーの飛翔制
御の物理量の調整が一切必要でなく、物理量の調整のた
めの部品が増加することがなく、同一のトランジスタか
ら電極群に電位を印加するための給電線の配置が最も簡
単で第１及び第２制御電極群の間に給電線を配置する必
要がなく制御電極の構成を簡略化でき、電極間の電圧リ
ークも防げる。

【００３０】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について図１
乃至図３に基づいて説明すれば、以下の通りである。
尚、以下の説明においては、負帯電のトナーに対応する
構成を備えた画像形成装置について詳述するが、正帯電
のトナーを使用する場合には、それに応じて適宜各印加
電圧の極性を設定すればよい。

【００３１】本実施の形態にかかる画像形成装置の各要
素について概要を説明する。

【００３２】本実施の形態の画像形成装置は、図１に示
すように、トナー供給部１と印加部２とを有する画像形
成部３を備えている。この画像形成部３は、画像信号に
応じた画像を、顕像化粒子としてのトナー４を使用して
記録媒体である用紙５上に顕像化するものである。つま
り、本画像形成装置は、トナー４を飛翔させて用紙５に
付着させると共に、上記トナー４の飛翔を画像信号に基
づいて制御することにより用紙５上に画像を直接形成す
るものである。

【００３３】上記画像形成部３への用紙５の入紙側に
は、給紙装置６が設けられている。給紙装置６は、記録
媒体としての用紙５を収容する用紙カセット７、この用
紙カセット７から用紙５を送り出すピックアップローラ
８、供給された用紙５をガイドする給紙ガイド９からな
る。また、給紙装置６は、用紙５が供給されたことを検
出する給紙センサ（図示せず）を備えている。上記のピ
ックアップローラ８は、図示しない駆動装置によって回
転駆動される。

【００３４】また、画像形成部３からの用紙５の出紙側
には、画像形成部３にて用紙５上に形成されたトナー像
を加熱および加圧することにより用紙５に定着させる定
着部１０が設けられている。定着部１０は、加熱ローラ
１１、ヒータ１２、加圧ローラ１３、温度センサ１４、
および、温度制御回路１５からなる。

【００３５】加熱ローラ１１は例えば、厚さ２ｍｍのア
ルミニウム管からなる。ヒータ１３は例えばハロゲンラ
ンプからなり、加熱ローラ１１に内蔵されている。加圧
ローラ１３は、例えばシリコーン樹脂からなる。そし
て、互いに対向して設けられた上記加熱ローラ１１およ
び加圧ローラ１３には、用紙５を挟んで加圧することが
できるように、それぞれの軸の両端に図示しないスプリ
ング等によって例えば２ｋｇの荷重が加えられている。
温度センサ１４は、加熱ローラ１１表面の温度を測定す
る。温度制御回路１５は、主制御部（後述する）によっ
て制御されており、温度センサ１４の測定結果に基づい
てヒータ１２のＯＮ／ＯＦＦ等を制御し、加熱ローラ１
１表面の温度を例えば１５０℃に保持する。

【００３６】また、定着部１０は、用紙５が排出された
ことを検出する排紙センサ（図示せず）を備えている。

【００３７】尚、加熱ローラ１１、ヒータ１２、加圧ロ
ーラ１３等の材質は、特に限定されるものではない。ま
た、加熱ローラ１１表面の温度は、特に限定されるもの
ではない。さらに、定着部１０は、用紙５を加熱若しく
は加圧することによりトナー像を定着させる構成となっ
ていてもよい。

【００３８】また、図示しないが、定着部１０からの用
紙の出紙側には、定着部１０で処理された用紙５を排紙
トレイ上に排出する排紙ローラ、および排出された用紙
５を受ける排紙トレイが設けられている。上記の加熱ロ
ーラ１１、加圧ローラ１３、および排紙ローラは、図示
しない駆動装置によって回転駆動される。

【００３９】画像形成部３のトナー供給部１は、顕像化
粒子としてのトナー４が収容されているトナー収容槽１
６、トナー４を磁気力により担持する円筒状の担持体
（スリーブ）としてのトナー担持体１７、および、トナ
ー収容槽１６が内部に設けられ、トナー４を帯電させる
と共に、トナー担持体１７の外周面に担持されるトナー
層の厚さを規制するドクターブレード１８からなる。ド
クターブレード１８は、トナー担持体１７の回転方向に
おける上流側に、トナー担持体１７の外周面からの距離
が例えば６０μｍとなるように設けられている。トナー
４は、例えば平均粒径が６μｍの磁性トナーであり、ド
クターブレード１８により、例えば帯電量が−４μＣ／
ｇ〜−５μＣ／ｇとなるように電荷が付与されている。
尚、ドクターブレード１８とトナー担持体１７との距離
は、特に限定されるものではない。またトナー４の平均
粒径や帯電量等は、特に限定されるものではない。

【００４０】トナー担持体１７は、図示しない駆動装置
によって駆動され、図中、矢印Ａ方向に例えばその表面
での速度が１００ｍｍ／secで回転する。また、トナー
担持体１７は接地されると共に、トナー担持体１７内部
におけるドクターブレード１８と対向する位置および、
制御電極１９（後述する）と対向する位置に、図示しな
い磁石が配置されている。これにより、トナー担持体１
７は、その外周面にトナー４を担持することができるよ
うになっている。また、トナー担持体１７の外周面に担
持されたトナー４は、該外周面における上記位置に対応
する位置でいわゆる穂立ちを形成する。

【００４１】尚、トナー担持体１７の回転速度は、特に
限定されるものではない。また、トナー担持体１７は、
磁気力によりトナー４を担持する代わりに、電気力、ま
たは電気力および磁気力により担持する構成となってい
てもよい。

【００４２】顕像形成部３の印刷部２は、例えば厚さ１
ｍｍのアルミニウム板からなり、トナー担持体１７の外
周面と対向する対向電極２０と、該対向電極２０に高圧
を供給する高圧電源２１と、上記トナー担持体１７との
間に設けられた制御電極１９と、除電ブラシ２２と除電
ブラシ２２に除電電位を与える除電電源２３、用紙５を
帯電させる帯電ブラシ２４と、該帯電ブラシ２４を駆動
する駆動手段（図示せず）と、該帯電ブラシ２４に帯電
電位を与える帯電電源２５と、誘電体ベルト２６と、該
誘電体ベルト２６を支持する支持部材２７ａ，２７ｂと
クリーナーブレード２８を備えている。

【００４３】上記対向電極２０は、トナー担持体１７の
外周面からの距離が例えば１ｍｍとなるように設けられ
ている。誘電体ベルト２６はＰＶＤＦを基材とし、体積
抵抗率で１０¹⁴Ω・ｃｍ、厚さが７５μｍである。該誘
電体ベルト２６は図示しない駆動装置によって駆動さ
れ、図中矢印方向に例えばその表面での速度が３０ｍｍ
／secで回転する。また、対向電極２０には、高圧電源
部（制御手段）２１により、例えば２．３ｋＶの高圧が
印加されている。つまり、対向電極２０とトナー担持体
１７との間には、高圧電源部２１から印加される高圧に
より、トナー担持体１７に担持されたトナー４を対向電
極２０方向に飛翔させるのに必要な電界が付与されてい
る。

【００４４】上記帯電ブラシ２４はウレタンを母剤とす
る発砲ゴムを使用し硬度がＪＩＳ−Ａ３０°、抵抗値が
１０⁸ Ω・ｃｍの特性を有する。

【００４５】上記除電ブラシ２２は誘電体ベルト２６の
回転方向における制御電極１９下流側に該誘電体ベルト
２６に圧接するようにして設けられている。除電ブラシ
２２は除電電源２３によって除電電位２．５ｋＶが印加
され、誘電体ベルト２６表面に存在する不要電荷を除電
する。

【００４６】上記のクリーニングプレード２８は、例え
ば、紙詰まり（ペーパージャム）等の不測の事態が生じ
て対向電極２０表面にトナー４が付着した場合に、この
トナー４を除去して、用紙５裏面が該トナー４によって
汚染されることを防止する。尚、対向電極２０の材質
は、特に限定されるものではない。また、対向電極２０
とトナー担持体１７との距離は、特に限定されるもので
はない。さらに、対向電極２０の回転速度や、印加され
る電圧は、特に限定されるものではない。

【００４７】また、図示しないが、本画像形成装置は、
制御回路として、画像形成装置全体を制御する主制御部
と、原稿等の画像を読み取る画像読み取り装置から得ら
れた画像データを印刷すべき画像データの形式に変換す
る画像処理部と、変換された該画像データを記憶する画
像メモリと、画像処理部から得られた画像データを制御
電極１９に与えるべき画像データに変換する画像形成制
御ユニットとを設けている。

【００４８】上記の制御電極１９は、対向電極２０表面
の接線方向と平行をなしかつ対向電極２０と対向して２
次元的に広がっており、トナー担持体１７から対向電極
２０方向へのトナー流が通過可能な構造となっている。
そして、この制御電極１９に供給される電位により、ト
ナー担持体１７表面のトナー４に付与された電界が変化
し、トナー担持体１７から対向電極２０へのトナー４の
飛翔が制御される。

【００４９】上記の制御電極１９は、トナー担持体１７
の外周面からの距離が例えば１００μｍとなるように設
けられており、図示しない支持部材により固定されてい
る。図２に示すように、制御電極１９は、絶縁性の基板
１９ａ、電圧切り換え手段２９ａ〜２９ｆ、及び、各々
独立した帯状の導電体、即ち帯状電極３０，３１，３
２，３３からなっている。基板１９ａは、例えばポリイ
ミド樹脂からなり、厚さ２５μｍに形成されている。ま
た、基板１９ａには、後述するゲート３４となるべき孔
が形成されている。帯状電極３０〜３３は、例えば銅箔
からなり、該基板１９ａにおけるトナー担持体１７側表
面と対向電極２０側、即ち上記孔の周りに設けられてお
り、所定の配列に従って配置されている。各帯状電極３
０〜３３は、例えば直径２２０μｍ、厚さ３０μｍに形
成されている。また、各帯状電極２９の開口部は、例え
ば直径２００μｍに形成されており、トナー担持体１７
から対向電極２０へ飛翔するトナー４の通過部となって
いる。以下、この通過部をゲート３４と称することとな
る。尚、制御電極１９とトナー担持体１７との距離は、
特に限定されるものではない。また、ゲート３４の大き
さや、基板１９ａおよび帯状電極３０〜３３の材質や厚
さ等は、特に限定されるものではない。

【００５０】上記のゲート３４、即ち、帯状電極３０〜
３３は、例えば２５６０個形成されており、各帯状電極
３０〜３３は、給電線３５を介して制御電源部３６（後
述する）の６４チャンネルの電圧切り換え手段２９ａ〜
２９ｆに電気的に接続されている。

【００５１】上記個数は、Ａ４判の用紙の横幅における
解像度３００ＤＰＩ（dot per inch）に相当する。尚、
帯状電極３０〜３３の個数は、特に限定されるものでは
ない。

【００５２】また、上記帯状電極３０〜３３表面および
給電線３５表面は、厚さ３０μｍの絶縁体層（図示せ
ず）で覆われており、これにより、帯状電極３０〜３３
同士の絶縁性、給電線３５同士の絶縁性、および、互い
に接続されていない帯状電極３０〜３３と給電線３５と
の間の絶縁性が確保されている。尚、絶縁体層の材質や
厚さ等は、特に限定されるものではない。

【００５３】制御電極１９の帯状電極３０〜３３には、
制御電源部（制御手段）３６により画像信号に応じたパ
ルス、即ち、電圧が印加される。つまり、制御電源部３
６は、帯状電極３０に対し、トナー担持体１７に担持さ
れたトナー４を対向電極２０方向に通過させる場合には
例えば１５０Ｖを印加し、通過させない場合に例えば−
２００Ｖを印加するようになっている。

【００５４】このように、制御電極１９への付与電位を
画像信号に応じて制御し、対向電極２０におけるトナー
担持体１７との対向面側に用紙５を配すると、用紙５の
表面に画像信号に応じたトナー像が形成される。尚、制
御電源部３６は、図示しない画像形成制御ユニットから
送られてくる制御電極制御信号によって制御されてい
る。

【００５５】次に、本画像形成装置による画像形成動作
を図３を利用して説明する。

【００５６】先ず、例えば、画像読取り部に複写すべき
原稿が載置され、コピースタートボタン（図示せず）が
操作されると、この入力を受けた主制御部は画像形成動
作を開始させる。即ち、画像読み取り部によって原稿画
像が読み取られ、その画像データが画像処理部で処理さ
れ、画像メモリに記憶される。画像メモリに記憶された
画像データが、画像形成制御ユニットに転送され、画像
形成制御ユニットでは、入力された画像データを制御電
極１９に与える制御電極制御信号に変換し始める。

【００５７】また、画像形成制御ユニットは、所定量の
上記制御電極制御信号を得ると、図示しない駆動装置が
作動し、この駆動装置に回転駆動される図１に示すピッ
クアップローラ８により、用紙カセット７内の用紙５が
画像形成部３方向へ送り出されると共に、正常な給紙状
態であることが給紙センサにて検出される。ピックアッ
プローラ８によって送り出された用紙５は帯電ブラシ２
４と支持部材２７ａ，２７ｂの間に搬送される。支持部
材２７ａ，２７ｂには高圧電源２１によって対向電極２
０と同電位が印加れる。帯電ブラシ２４には帯電電極２
５によって帯電電位として１．２ｋＶが印加される。用
紙５は帯電ブラシ２４と支持部材２７ａ，２７ｂの電位
差による電荷を供給され静電気的に吸着されたまま画像
形成部３の印刷部２における誘電体ベルト２６のトナー
担持体１７との対向面側に搬送される。尚、制御電極制
御信号の上記所定量は、画像形成装置の構成等によって
異なる。

【００５８】その後、画像形成制御ユニットは、上記の
制御電極制御信号を制御電源部３６に供給する。この制
御電極制御信号の供給は、上記の帯電ブラシ２４による
印刷部２への用紙５の供給に同期したタイミングで行わ
れる。制御電源部３６は、上記の制御電極制御信号に基
づいて、制御電極１９の各帯状電極３０〜３３に印加す
る高圧を制御する。つまり、制御電源部３６から適宜所
定の帯状電極３０に１５０Ｖもしくは−２００Ｖの電圧
が印加され、制御電極１９付近の電界が制御される。即
ち、制御電極１９のゲート３４において、画像データに
応じてトナー担持体１７から対向電極２０へのトナー４
の飛翔の阻止とその解除とが適宜行われる。これによ
り、対向電極２０の回転によって出紙側に向かって３０
ｍｍ／secの速度で移動している用紙５上に、画像信号
に応じたトナー像が形成される。

【００５９】トナー像が形成された用紙５は支持部材２
７ｂの持つ極率で誘電体ベルト２６から剥離されて定着
部１０に搬送されたのちに、この定着部１０でトナー像
が用紙５に定着される。トナー像が定着された用紙５
は、排紙ローラにて紙トレイ上に排出されると共に、正
常に排出されたことを排紙センサにて検出される。この
検出動作に基づいて、主制御部が印刷動作の正常な終了
を判断する。

【００６０】以上の画像形成動作により、用紙５上に良
好な画像が形成される。本画像形成装置は、用紙５上に
画像を直接形成するので、従来の画像形成装置で用いら
れている感光体や誘電体ドラム等の顕像体が不用となっ
ている。

【００６１】従って、顕像体から用紙５に画像を転写す
る転写動作が省略されるので、画像の劣化を生じない。
このため、装置の信頼性が向上する。また、装置の構成
が簡略化されると共に、部品点数が削減されるので、小
型化および低廉化が可能となっている。

【００６２】前記したように、トナー担持体１７は接地
されており、一方、対向電極２０と支持部材２７ａは
２．３ｋＶ、帯電ブラシ２４には１．２ｋＶの高圧が印
加されている。したがって、帯電ブラシ２４と支持部材
２７ａの間の電位差によって帯電ブラシ２４と誘電体ベ
ルト２６の間に搬送された用紙５の表面にはマイナスの
電荷が供給される。マイナスの電荷が供給されると該電
荷の静電気力によって用紙５は誘電体ベルト２６に吸着
されたまま誘電体ベルト２６の移動によってゲート３４
の直下に移動する。誘電体ベルト２６表面の電荷はゲー
ト３４の直下に到達するまでに時間減衰して対向電極２
０の電位との兼ね合いから表面電位は２ｋＶとなる。

【００６３】この状態で、トナー担持体１７に担持され
たトナー４を対向電極２０方向に通過させるべく、制御
電源部３５により、制御電極１９の帯状電極３０〜３３
に対して１５０Ｖの電圧を一画素あたり１５０μsec印
加し、トナー４がゲート３４を通過させない場合は−２
００Ｖの電位を印加する。このように用紙５を誘電体ベ
ルト２６に吸着した状態で用紙５表面に直接形成する。

【００６４】尚、上記の説明においては、トナー４を通
過させるべく制御電極１９の帯状電極３０〜３３に付与
する電位が、１５０Ｖの場合を一例に挙げたが、当該電
位はトナー４の所望した飛翔制御を行えるなら、特に限
定されるものではない。同様に、対向電極２０の印加電
位と帯電ブラシ２４に印加する電位及びゲート３４直下
の用紙５の表面電位もまたトナー４の所望した飛翔制御
を行えるなら、特に限定されるものではない。

【００６５】上記実施例では、制御電極１９の帯状電極
３０，３１に印加する電位を変化させることにより、制
御電極１９のゲート３４近傍における等電位面の膨らみ
の度合いを変化させることができる。つまり、ゲート３
４を通過するトナー４のに対して作用する電気力を変化
させることができる。このため、制御電源部３５により
付与する電位を適宜変化させることにより、用紙５上に
形成される画像のドット径を任意に調節することができ
る。尚、トナー４の通過を阻止すべく制御電極１９の帯
状電極３０〜３３に付与する電位は、特に限定されるも
のではない。

【００６６】本実施例で制御電極１９として使用してい
るマトリックス電極をさらに説明する。

【００６７】図２のように行電極３０ａ…，３１ａ…と
列電極３２ａ…，３３ａが設けられている。行電極３
０，３１と列電極３２，３３は４×６４０のマトリック
ス電極を構成している。行電極３０ａ〜３０ｄ，３１ａ
〜３１ｄの８本は図２のように４本づつのグループを形
成していて８チャンネルの電圧切り換え手段２９ｆで夫
々制御されている。列電極３２，３３は３２０本づつの
グループを形成し、６４チャンネルの電圧切り換え手段
２９ａ〜２９ｅの５個の電圧切り換え手段で制御され
る。

【００６８】具体的に例えば図２のゲート３４（１）と
３４（３２０）がＯＮで他のゲート３４がＯＦＦの場合
は以下の制御となる。

【００６９】まず、電圧切り換え手段２９ｆによって行
電極３０ａがＯＮ、他の行電極３０ｂ〜３０ｄと行電極
３１ａ〜３１ｄはＯＦＦ、電圧切り換え手段２９ａによ
って列電極３２ａと列電極３３ａはＯＮ、列電極３２ｂ
〜３２（３２０）と列電極３３ｂ〜３３（３２０）はＯ
ＦＦとされ、まず行列ともにＯＮとなったゲート３４
（１）が印字される。

【００７０】次に、電圧切り換え手段２９ｆによって行
電極３１ａがＯＮ、他の行電極３０ａ〜３０ｄと行電極
３１ｂ〜３１ｄはＯＦＦ、列電極３２ａとなった列電極
３３ａはＯＮ、列電極３２ｂ〜３２（３２０）と列電極
３３ｂ〜３３（３２０）はＯＦＦとされ、行列共にＯＮ
となったゲート３４ｂが印字される。

【００７１】本実施例においては４×６４０のマトリッ
クス制御に必要なトランジスタの数を約半数に削減でき
た。従来技術においては４×６４０のマトリックス制御
では使用するトランジスタは６４４個であったが、本実
施例は上記のように３２８個となり、６４チャンネルの
電圧切り換え手段２９は半数の５個となる。

【００７２】従って、本実施例のように電極をグループ
に分割し、グループ毎に制御することによって使用する
電圧切り換え手段の数を削減するので上記のように制御
電極１９の長さが変化することがなく、制御電極１９の
長さが長くなることによる不具合はすべて回避できる。

【００７３】更に、本実施例ではマノクロの単色印字の
画像形成装置であったが、複数個のトナー供給部と複数
個の印刷部を備え、夫々のトナー供給部にカラートナ
ー、例えばイエロー，マゼンダ，シアン，ブラックを使
用したカラー画像形成装置を形成してもよく、このよう
な場合には本実施例は更に有効となる。

【００７４】例えば、４×６４０のマトリックス制御を
使用した制御電極１９に本発明を使用した場合は、１色
に対して上記のように５個の電圧切り換え手段が削減で
きるので結果的に削減できる電圧切り換え手段の数は４
倍の２０個となり、大幅なコストダウンが可能である。

【００７５】また、上記実施例では電極群のグループ数
を２個としている。グループ数を３個以上に形成するこ
とも原理上可能であるが、列電極群のグループ数Ｎと行
電極群のグループ数ｎに対して、Ｎ≦ｎでなければなら
ない。

【００７６】例えば、ｎ＞Ｎの場合は１本の列電極に対
応する行電極に１個のトランジスタから電位を供給され
る２個以上の電極が存在し、印字制御が不可能となる。

【００７７】また、電極群のグループ数が３個以上の場
合、例えば上記実施例の行電極を３個のグループに分割
する場合は、両端のグループへの給電線の配置は容易で
あるが、中央部のグループには給電線の配置が困難とな
る。中央部のグループには行電極の間に給電線を配置す
る必要があり、より細かい電極パターンが必要となる。
ところが、上記のように印加する電位が高電圧であるの
で電極間での電流リーク等が容易に起こり得るため信頼
性の低下等が問題となる。

【００７８】本発明によれば、行電極の間に給電線を配
置する必要がなく制御電極の構成を簡略化でき、歩留ま
りの低下とコストダウンが可能となる。

【００７９】尚、本実施例においては、顕像化粒子がト
ナーである場合を例に挙げて説明したが、顕像化粒子は
インク等であってもよい。更に、トナー供給部の構成を
イオンフロー法を適用した構成とすることも可能であ
る。つまり、画像形成部は、コロナ帯電器等のイオン源
を備えた構成となっていてもよい。この場合において
も、上記と同様の作用・効果を奏することができる。

【００８０】本発明にかかる画像形成装置は、例えば、
ディジタル複写機及びファクシミリ装置の印字部や、デ
ィジタルプリンタ，プロッタ等に好適に適用することが
できる。

【００８１】

【発明の効果】本発明の請求項１乃至請求項３記載の画
像形成装置は上記構成であるから、第１及び第２制御電
極群からなる制御電極の長さを変えることなく使用する
トランジスタの個数が削減でき、制御電極の長さが変化
しないのでトナー担持体と制御電極の距離がトランジス
タ削減前と変化せず、トランジスタ飛翔制御に必要な物
理的要素が全く変化しないので、トランジスタ削減に伴
うトナーの飛翔制御の物理量の調整が一切必要でなく、
物理量の調整のために必要な部品の増加を防止すること
ができる。

【００８２】請求項４記載の画像形成装置は、上記担持
体を複数のカラー顕像化粒子を担持するよう複数個設
け、上記制御手段は上記第一及び第二制御電極群のどち
らか一方の各グループの中の任意の１個の電極に単一の
端子から同電位を夫々印加可能とすることができ、カラ
ーの画像形成装置においても、第１及び第２制御電極群
からなる制御電極の長さを変えることなく使用するトラ
ンジスタの個数が削減でき、制御電極の長さが変化しな
いのでトナー担持体と制御電極の距離がトランジスタ削
減前と変化せず、トランジスタ飛翔制御に必要な物理的
要素が全く変化しないので、トランジスタ削減に伴うト
ナーの飛翔制御の物理量の調整が一切必要でなく、物理
量の調整のために必要な部品の増加を防止することがで
きる。

【００８３】請求項５記載の画像形成装置は、第１及び
第２制御電極群からなる制御電極の長さを変えることな
く使用するトランジスタの個数が削減でき、制御電極の
長さが変化しないのでトナー担持体と制御電極の距離が
トランジスタ削減前と変化せず、トランジスタ飛翔制御
に必要な物理的要素が全く変化しないので、トランジス
タ削減に伴うトナーの飛翔制御の物理量の調整が一切必
要でなく、物理量の調整のための部品の増加を防止する
ことができる。また、グループ数が２個の場合、、同一
のトランジスタから電極群に電位を印加するための給電
線の配置が最も簡単で第１及び第２制御電極群の間に給
電線を配置する必要がなく制御電極の構成を簡略化で
き、電極間の電圧リークを確実に防止することができ、
歩留まりの低下及びコストダウンを図ることができる。

【００８４】請求項６記載の画像形成装置は、カラーの
画像形成装置においても、第１及び第２制御電極群から
なる制御電極の長さを変えることなく使用するトランジ
スタの個数が削減でき、制御電極の長さが変化しないの
でトナー担持体と制御電極の距離がトランジスタ削減前
と変化せず、トランジスタ飛翔制御に必要な物理的要素
が全く変化しないので、トランジスタ削減に伴うトナー
の飛翔制御の物理量の調整が一切必要でなく、物理量の
調整のための部品の増加を防止することができる。ま
た、グループ数が２個の場合、、同一のトランジスタか
ら電極群に電位を印加するための給電線の配置が最も簡
単で第１及び第２制御電極群の間に給電線を配置する必
要がなく制御電極の構成を簡略化でき、電極間の電圧リ
ークを確実に防止することができ、歩留まりの低下及び
コストダウンを図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態における画像形成装置の全体
構成を示す概略説明図である。

【図２】上記画像形成装置が備える制御電極の要部の構
成を示す正面図である。

【図３】画像形成装置の動作開始時の動作を説明する説
明図である。

【図４】従来技術の画像形成装置の構成を説明する概略
説明図である。

【図５】従来技術の画像形成装置における制御手段を説
明する説明図である。

【図６】従来技術の画像形成装置の制御電極の正面図で
ある。

【符号の説明】

３ 画像形成部 ４ トナー（顕像化粒子） ５ 用紙 １７ トナー担持体（担持体） １９ 制御電極 ２０ 対向電極 ２１ 高圧電源部（制御手段） ２９ 帯状電極 ３０，３１ 行電極 ３２，３３ 列電極 ３４ ゲート ３５ 制御電源部（制御手段） ３６ 画像信号制御回路

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 顕像化粒子を担持する担持体と、 該担持体に対向配置された対向電極と、 これら担持体と対向電極との間に配され、顕像化粒子の
   通過部となる複数個のゲートを有する制御電極と、 上記制御電極は、上記担持体と対向電極との間に順に設
   けられ、複数の開口部と各開口部の周囲に設けられた電
   極とを夫々備え、該電極に印加される電位に基づいて互
   いに対応する開口部を介して帯電顕像化粒子の記録媒体
   への飛翔を夫々選択的に制御する第一及び第二制御電極
   群とからなり、 上記第一及び第二制御電極群の対応する電極に所定の電
   位を印加し顕像化粒子の上記ゲートの通過を制御して画
   像を形成する制御手段とを備えた画像形成装置であっ
   て、 上記第一制御電極群と第二制御電極群は複数の電極から
   なるグループを複数形成していることを特徴とする画像
   形成装置。
2. 【請求項２】 上記制御手段は内部に上記第一及び第二
   制御電極群の電極に印加する電位を切り換える電圧切り
   換え手段を有し、 上記第一及び第二制御電極群のどちらか一方の電極群の
   各グループが上記電圧切り換え手段を共有したことを特
   徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 【請求項３】 上記電圧切り換え手段を共有する上記電
   極群のグループ数以上、上記電圧切り換え手段を共有し
   ない電極群のグループ数が形成されたことを特徴とする
   請求項２記載の画像形成装置。
4. 【請求項４】 上記担持体を複数のカラー顕像化粒子を
   担持するよう複数個設け、 上記制御手段は上記第一及び第二制御電極群のどちらか
   一方の各グループの中の任意の１個の電極に単一の端子
   から同電位を夫々印加可能としたことを特徴とする請求
   項３記載の画像形成装置。
5. 【請求項５】 顕像化粒子を担持する担持体と、 該担持体に対向配置された対向電極と、 これら担持体と対向電極との間に配され、顕像化粒子の
   通過部となる複数個のゲートを有する制御電極と、 上記制御電極は、上記担持体と対向電極との間に順に設
   けられ、複数の開口部と各開口部の周囲に設けられた電
   極とを夫々備え、該電極に印加される電位に基づいて互
   いに対応する開口部を介して帯電顕像化粒子の記録媒体
   への飛翔を夫々選択的に制御する第一及び第二制御電極
   群とからなり、 上記第一及び第二制御電極群の対応する電極に所定の電
   位を印加し顕像化粒子の上記ゲートの通過を制御して画
   像を形成する制御手段とを備えた画像形成装置であっ
   て、上記制御手段は内部に上記第一及び第二制御電極群
   の電極に印加する電位を切り換える電圧切り換え手段を
   有し、 上記第一及び第二制御電極群の夫々の電極群は複数の電
   極からなる２個のグループを形成し、 上記第一及び第二制御電極群のどちらか一方の各グルー
   プの中の任意の１個の電極に単一の端子から同電位を夫
   々印加する制御手段を設けたことを特徴とする画像形成
   装置。
6. 【請求項６】 上記担持体を複数のカラー顕像化粒子を
   担持するよう複数個設けたことを特徴とする請求項５記
   載の画像形成装置。