JPH10309820A

JPH10309820A - 画像形成装置

Info

Publication number: JPH10309820A
Application number: JP9122674A
Authority: JP
Inventors: Shiro Wakahara; 若原史郎; Iwakazu Honda; 岩一本田; Katsumi Adachi; 克巳足立; Yukito Nishio; 幸人西尾
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1997-05-13
Filing date: 1997-05-13
Publication date: 1998-11-24
Anticipated expiration: 2017-05-13
Also published as: US6079818A; JP3462710B2

Abstract

(57)【要約】【課題】トナーの飛翔制御を精度良く行い高品位な画
像を形成する画像形成装置を提供しようとするものであ
る。【解決手段】画像形成部１はトナー供給部２と印刷部
３とを有していて、画像信号に応じた画像を、顕像剤と
してのトナーを用いて記録媒体である用紙５上に直接形
成する。制御電極２６にはシールド電極３９が設けられ
ていて、シールド電極３９の開口部の位置、印加電圧、
開口部径の制御等により、トナー担持体２２と対向電極
２５、制御電極２６の距離によらずゲート２９を通過す
るトナー２１の飛翔を微細で均一に行うことができる。
制御電極２６のトナー担持体２２側に、更にシールド電
極を設けてより一層精密なトナー２１の制御ができ、高
品位な画像が形成できる。

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、
ファクシミリ装置の印字部、デジタルプリンタ、および
プロッタ等に用いられ、顕像剤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。

【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に、例えば特開平６−
２２７０２０号公報や特開平８−９９４３３号公報のよ
うに荷電粒子に電界を付与して電気力によって飛翔さ
せ、飛翔路に配置した複数の通過孔を含む制御電極に印
加する電位を変化させることにより、対向電極表面に配
置された記録媒体に荷電粒子を付着させて、潜像を該記
録媒体上に可視画像として直接形成する画像形成装置が
提案されている。

【０００３】上述した特開平６−２２７０２０号公報ま
たは特開平８−９９４３３号公報には制御電極としてト
ナー担持体側に、複数の電極および給電線によって該ト
ナー担持体に対して該電極および該給電線の電気的影響
をシールドする効果を持つ電極が配置されている制御電
極を使用する構成、またはマトリクス制御による制御電
極によってトナーの飛翔制御を行う構成となっている。

【０００４】上述した従来の技術に代表されるタイプの
画像形成装置では荷電粒子のゲートの通過を制御する制
御手段が用いられている。制御手段としてトナー担持体
側に配置された制御電極の各ゲートに対応した開口部を
有する単一の電極板が配置されている。しかしながら、
前記ゲートとトナー担持体の間に形成される電界によっ
て飛翔するトナー量を制御しているため、その電界が変
動すると飛翔するトナー量に変化が生じる。

【０００５】また、トナー担持体として円筒形のスリー
ブを、また制御電極として２次元ゲート配列を用いる構
成では、円筒の曲率によって該スリーブと制御電極の間
隔が一定ではなく、即ち、端部においては中央部よりも
その間隔が広がることになる。従って、端部では形成さ
れる電界が弱くなり、端部において形成されるドット濃
度が薄くてコントラストが得にくいものであった。

【０００６】この対策として、端部においてはトナー通
過時に電極に印加する電位を大きくする等の工夫が行わ
れている。しかし、この場合、例えばトナー飛翔制御電
位を調節する場合には、必要な電源の数が増加するだけ
でなく、該電位の切り替え手段として使用されるＦＥＴ
は高耐圧のものを用いる必要があり、また、高圧に対す
る絶縁対策等のため、部品点数の増加と装置の大型化、
コストアップをきたすものであった。

【０００７】また、ＦＥＴの耐圧をアップしないでトナ
ー飛翔制御のための制御電位を大きくすると、トナーを
飛翔させるために印加する電位（以下、「ＯＮ電位」と
記す）、またはトナーを飛翔させない電位（以下、「Ｏ
ＦＦ電位」と記す）のいずれか一方を小さくしなければ
ならない。このためＯＦＦ電位としてより高い電位を印
加するとＯＮ電位を小さくしなければならず、従って十
分なトナー飛翔が得られずコントラストのないボケた画
像となる。逆にＯＮ電位を十分に採るとＯＦＦ電位を抑
えなければならず、この場合はトナーの飛翔阻止が不十
分となってカブリが発生し、十分なコントラストが得ら
れず、良好な画像を得ることができない。カラー画像形
成装置の場合はカラーの色再現が不十分となる。

【０００８】このため、上述した従来の技術では電極の
大きさを変える試みがされている。しかし、担持体に担
持されたトナーは制御電極以外のゲート外の他の電極に
も飛翔する。制御電極に飛翔したトナーの殆どは制御電
極の電位の切り換えによって担持体に戻るが、制御電極
に留まるトナーも存在し、その残留したトナーによって
制御電極の見かけの電位が変化してトナー飛翔が正確に
行えなくなるものであった。

【０００９】更に、トナー飛翔が繰り返されて制御電極
のトナー付着が進んだ場合、即ち、制御電極にトナーが
大量に付着している状態で、制御電極にトナーを飛翔さ
せる電位を印加すると担持体から飛翔したトナーが制御
電極に付着したトナーと接触、或いは衝突を起こす。こ
のとき、トナー同士の付着力が非常に大きい場合、トナ
ー同士が一つの集合体を形成して制御電極に付着したま
ま留まることがある。この制御電極に留まったトナー集
合体に対して同様にトナーが飛翔付着を繰り返すとその
集合体が成長してゲートを覆い隠すほどに成長し、ま
た、トナー担持体表面に担持されたトナー層を破壊する
までに成長する。このようにゲートに目詰まりを発生
し、トナー層の状態を変化させ、良好な画像形成が困難
となる。また、カラー画像形成装置の場合はカラーの色
再現が不十分となる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】従って本発明は、トナ
ー担持体、制御電極、対向電極等の形状、制御方法を改
善して濃淡にバラツキのない、ハイコントラストで高品
位の画像を形成する、小型化、低コスト化、信頼性の向
上した画像形成装置を提供する。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、少なくとも１
色の顕像剤を担持する担持体を有する供給手段と、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
電極との間に配置された絶縁性基板と、該絶縁性基板に
設けられた顕像剤の通過部となる複数個のゲートと該複
数個のゲートの周囲に設けられた１つ以上の電極群と、
該ゲートと該ゲートに設けられた前記電極群の各電極の
少なくとも一部が前記担持体に対して直接、或いは電気
的に露出するように設けられた開口部を有する少なくと
も一つ以上の電極からなるシールド電極を有する制御電
極と、前記制御電極の個々に対して画像データに応じた
所定の電位を印加することが可能な制御回路手段からな
る制御手段を有し、前記制御手段によって前記電極群の
対応する電極に所定の電位を印加することにより顕像剤
の前記ゲートの通過を制御して、前記制御電極と前記対
向電極との間に搬送された記録媒体表面に画像を形成す
る画像形成装置である。

【００１２】請求項１の発明は、任意の前記ゲート、若
しくは該ゲートに配置された前記電極群の、前記担持体
に担持された前記顕像剤に対する電気的露出度を含む露
出度が前記シールド電極によって制御されていることを
特徴とする。

【００１３】請求項２の発明は、請求項１記載の画像形
成装置であって、前記シールド電極による前記露出度の
制御は、前記シールド電極の、前記担持体と前記電極群
に対する相対位置によって行われることを特徴とする形
成装置。

【００１４】請求項３の発明は、請求項１記載の画像形
成装置であって、前記シールド電極による前記露出度の
制御は、前記シールド電極と前記担持体と前記電極群間
の相対的電位差によって行われることを特徴とする。

【００１５】請求項４の発明は、請求項１記載の画像形
成装置であって、前記シールド電極による前記露出度の
制御は、前記シールド電極と前記電極群の前記露出が可
能な部分との比によって行われることを特徴とする。

【００１６】請求項５の発明は、請求項１記載の画像形
成装置であって、前記シールド電極による前記露出度の
制御は、請求項２ないし請求項４の少なくとも２つ以上
の前記露出度の制御を組み合わせて行われることを特徴
とする。

【００１７】請求項６の発明は、請求項１ないし５のい
ずれかに記載の画像形成装置であって、前記露出度が、
個々のゲートまたは前記各電極群に対して異なることを
特徴とする。

【００１８】請求項７の発明は、請求項１ないし５のい
ずれかに記載の画像形成装置であって、前記制御手段ま
たは前記供給手段が、前記顕像剤の特性または前記担持
体に担持された状態での該顕像剤の特性値を検出し、検
出された顕像剤の特性値と所定の顕像剤の特性を比較し
て検出値を出力する検出する手段を有すると共に、前記
制御手段が該検出器に基づいて前記露出度を制御するこ
とを特徴とする。

【００１９】請求項８の発明は、請求項１ないし５のい
ずれかに記載の画像形成装置であって、前記露出度が、
該ゲートと該顕像剤の距離若しくは前記制御手段によっ
て形成される電界の強度に応じて変化していることを特
徴とする。

【００２０】請求項９の発明は、請求項８記載の画像形
成装置であって、前記露出度の変化は、該電極の大きさ
と前記シールド電極に形成される開口部の比によって制
御されていることを特徴とする。

【００２１】請求項１０の発明は、請求項８記載の画像
形成装置であって、前記露出度の変化は、前記シールド
電極に形成された開口部に対する前記電極群に形成され
た開口部の比を、前記担持体または該担持体に担持され
た前記顕像剤と前記ゲートに配置された前記電極群との
距離の増大に応じて連続的または段階的に減少させるこ
とを特徴とする。

【００２２】請求項１１の発明は、請求項８記載の画像
形成装置であって、前記露出度の変化は、前記シールド
電極に形成された開口部に対する前記電極群に形成され
た開口部の比を、前記担持体または該担持体に担持され
た前記顕像剤と前記ゲートに配置された前記電極群との
距離の増大に応じて、該電極群の開口部の大きさを一定
にして該シールド電極の開口部を連続的または段階的に
減少させることを特徴とする。

【００２３】請求項１２の発明は、請求項８記載の画像
形成装置であって、前記シールド電極は複数に分割され
ており、前記露出度の変化は、前記各シールド電極の電
位によって制御されていることを特徴とする。

【００２４】請求項１３の発明は、請求項８記載の画像
形成装置であって、前記シールド電極は複数に分割され
ており、前記露出度の変化は、前記シールド電極間の開
口部の変化によって制御されていることを特徴とする。

【００２５】請求項１４の発明は、請求項８記載の画像
形成装置であって、前記シールド電極は複数に分割され
ており、前記露出度の変化は、前記シールド電極間の開
口部の変化、および各シールド電極電位によって制御さ
れていることを特徴とする。

【００２６】請求項１５の発明は、請求項１２ないし１
４のいずれかに記載の画像形成装置であって、前記分割
されたシールド電極の開口部が、各シールド電極におい
て、前記担持体と該シールド電極の距離に応じて順次変
化していることを特徴とする。

【００２７】請求項１６の発明は、請求項８ないし１４
のいずれかに記載の画像形成装置であって、前記シール
ド電極の位置が、前記担持体と前記電極群の距離に応じ
て連続的、または段階的に変化して前記電極群の露出度
を変化させることを特徴とする。

【００２８】請求項１７の発明は、請求項８ないし１４
のいずれかに記載の画像形成装置であって、前記シール
ド電極の位置、および該シールド電極の開口部が、前記
担持体と該開口部に対応した前記電極群の距離に応じて
連続的、または段階的に変化して前記電極群の露出度を
変化させることを特徴とする請求項８ないし１４のいず
れかに記載の画像形成装置。

【００２９】請求項１８の発明は、請求項１２ないし１
４のいずれかに記載の画像形成装置であって、前記複数
に分割されたシールド電極の位置および該シールド電極
の電位が、前記担持体と該開口部に対応した前記電極群
の距離に応じて連続的、または段階的に変化し、前記電
極群の露出度を変化させることを特徴とする。

【００３０】請求項１９の発明は、請求項１２ないし１
４のいずれかに記載の画像形成装置であって、前記複数
に分割されたシールド電極の位置、および該シールド電
極の電位、および該シールド電極の開口部が、前記担持
体と該開口部に対応した前記電極群の距離に応じて連続
的、または段階的に変化して前記電極群の前記露出度を
変化させることを特徴とする。

【００３１】請求項２０の発明は、請求項１ないし１９
のいずれかに記載の画像形成装置であって、前記シール
ド電極は、前記電極群と前記対向の間に配置された第一
のシールド電極と、同じく少なくとも前記ゲートと該ゲ
ートに設けられた前記電極群の各電極の一部が前記担持
体に対して直接、或いは電気的に露出するように設けら
れた開口部を有する一つ以上の電極からなり前記電極群
と前記担持体の間に配置された第二のシールド電極とか
らなり、前記露出度が、前記第一または第二シールド電
極、或いは第一および第二のシールド電極の相互作用に
よって制御されることを特徴とする。

【００３２】請求項２１の発明は、請求項２０記載の画
像形成装置であって、前記シールド電極による制御が、
前記担持体上に担持された顕像剤の搬送方向下流側に沿
って前記電極群の電気的露出度が増大するように行われ
ることを特徴とする。

【００３３】以上説明したように本発明においては、シ
ールド電極によって電極群の担持体または担持体に担持
されたトナーに対する電気的露出度を含む露出度を調整
することによって所望のトナー飛翔が均一に容易に得ら
れるように制御される。従って、良好な画像形成が可能
となり、更にトナー飛翔の安定化のためのトナー飛翔の
可否を決定する電位を使用しないので、電位切り替え手
段等を必要しない。トナー担持体、制御電極、対向電極
等の形状、制御方法の改善により繊細で均一なトナーの
飛翔制御が可能となり、濃淡にバラツキのない、ハイコ
ントラストで品位の高い画像形成を実現する。

【００３４】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態をについて図
１ないし図２７を参照して説明する。図１は本発明に係
わる画像形成装置の断面図であって、その構成要素とし
て画像形成部１、トナー供給部２、給紙装置１０、定着
部１１等がある。これら構成要素に関して、以下に図２
を参照して詳述する。尚、以下の説明においては負帯電
のトナーを用いた構成の画像形成装置について説明する
が、正帯電のトナーを用いる場合は、適宜、各印加電圧
の極性を設定すればよいことは当然である。

【００３５】図２に示すように画像形成部１はトナー供
給部２と印刷部３とを有していて、画像信号に応じた画
像を、顕像剤としてのトナーを用いて記録媒体である用
紙５上に顕像化するものである。即ち、本発明に係わる
画像形成装置はトナーを飛翔させて用紙５上に付着させ
ると共に、前記トナー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。

【００３６】前記画像形成部１への用紙５の入紙側に給
紙装置１０が設けられていて、この給紙装置１０は記録
媒体としての用紙５を収容する用紙カセット４、用紙カ
セット４から用紙５を送り出すピックアップローラ６、
供給された用紙５をガイドする給紙ガイド７、および用
紙５に所定の搬送速度を付与する一対のレジストローラ
１２５で構成されている。給紙装置１０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）を具備し
ている。また、ピックアップローラ６は駆動装置（図示
せず）によって回転駆動される。

【００３７】また、画像形成部１の用紙の出紙側には、
画像形成部１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１１が設けられている。定着部１１は加熱ローラ１
２、ヒータ１３、加圧ローラ１４、温度センサ１５、お
よび温度制御回路８０で構成されている。加熱ローラ１
２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１２に内蔵されている。加圧ローラ１４は、例えばシ
リコーン樹脂からなる。更に、互いに対向して設けられ
た加熱ローラ１２と加圧ローラ１４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
スプリング等（図示せず）によって、例えば２ｋｇの加
重が加えられている。

【００３８】温度センサ１５は加熱ローラ１２の表面温
度を測定する。温度制御回路８０は主制御部（図示せ
ず）によって制御されており、温度センサ１５の測定結
果に基づいてヒータ１３のＯＮ／ＯＦＦ等を制御し、加
熱ローラ１２の表面温度を、例えば１５０℃に保持す
る。また、定着部１１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。尚、加熱
ローラ１２、ヒータ１３、加圧ローラ１４等の材質は特
に限定されるものではなく、また、加熱ローラ１２の表
面温度は特に限定されるものではない。更に、定着部１
１は、用紙５を加熱定着、もしくは加圧することにより
トナー像を定着させる構成になっていてもよい。

【００３９】また、図示しないが、定着部１１からの用
紙５の出紙側には、定着部１１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。前記の加熱
ローラ１２、加圧ローラ１４、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。

【００４０】画像形成部１のトナー供給部２は、顕像剤
としてのトナー２１が収容されているトナー収容槽２
０、トナー２１を磁気力によって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２２、およびトナ
ー収容槽２０の内部に設けられ、トナー２１を帯電させ
ると共に、トナー担持体２２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２３から構成さ
れている。

【００４１】ドクターブレード２３は、トナー担持体２
２の回転方向における上流側に、トナー担持体２２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２１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２３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、トナー担持体２２とドクターブレ
ード２３との距離は、特に限定されるものではなく、ま
た、トナー２１の平均粒径や帯電量等は特に限定される
ものではない。

【００４２】トナー担持体２２は図示しない駆動装置に
よって駆動され、図２において矢印Ａの方向に例えばそ
の表面での速度が８０ｍｍ／ｓｅｃで回転する。また、
トナー担持体２２は接地されると共に、トナー担持体２
２内部におけるドクターブレード２３と対向する位置、
および制御電極２６と対向する位置に、磁石（図示せ
ず）が配置されていて、これによりトナー担持体２２
は、その外周面にトナー２１を担持することができる。
また、トナー担持体２２の外周面に担持されたトナー２
１は制御電極２６と対向する位置で穂立ちを形成する。
尚、トナー担持体２２の回転速度は特に限定されるもの
ではなく、また、トナー担持体２２は磁気力によりトナ
ー２１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にしてもよい。

【００４３】画像形成部１の印刷部３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２２の外
周面と対向する対向電極２５と、該対向電極２５に高圧
を供給する高圧電源３０と、前記トナー担持体２２との
間に設けられた制御電極２６と、除電ブラシ２８と、除
電ブラシ２８に除電電位を与える除電電源１７と、用紙
５を帯電させる帯電ブラシ８と、該帯電ブラシ８に帯電
電位を与える帯電電源１８と、誘電体ベルト２４と、該
誘電体ベルト２４を支持する支持部材１６ａおよび支持
部材１６ｂと、クリーナーブレード１９を備えている。
前記の対極電極２５は、トナー担持体２２の外周面から
の距離が例えば１．１ｍｍとなるように設けられてい
る。誘電体ベルト２４はＰＶＤＦを基材とし、体積抵抗
率で１０¹⁰Ω・ｃｍ、厚さが７５μｍである。誘電体ベ
ルト２４は図示しない駆動装置によって駆動され、矢印
Ｂの方向に、例えばその表面での速度が３０ｍｍ／ｓｅ
ｃで駆動される。

【００４４】また、対向電極２５には、高圧電源３０に
より、例えば２．３ｋＶの高圧が印加されている。即
ち、対向電極２５とトナー担持体２２との間には高圧電
源３０から印加される電圧により、トナー担持体２２に
担持されたトナー２１を対向電極２５の方向に飛翔させ
るために必要な電界が付与されている。

【００４５】前記除電ブラシ２８は誘電体ベルト２４の
回転方向における制御電圧２６の下流側に誘電体ベルト
２４に圧接するようにして設けられている。除電ブラシ
２８は除電電源１７によって除電電位２．５ｋＶが印加
され、誘電体ベルト２４の表面に存在する不要電荷を除
電する。また、前記クリーナーブレード１９は、例えば
紙詰まり（ペーパージャム）等が生じて誘電体ベルト２
４の表面にトナー２１が付着した場合に、このトナー２
１を除去して、用紙裏面がトナー２１によって汚染され
ることを防止する。

【００４６】尚、対向電極２５の材質は特に限定される
ものではなく、また、対向電極２５とトナー担持体２２
との距離は特に限定されるものではない。更に、対向電
極２５の回転速度や、印加される電圧も特に限定される
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、
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２６に与えるべき画像データに変換する画像形
成ユニットとを備えている。

【００４８】前記の制御電極２６は対向電極２５と平行
であって、且つ対向電極２５と対向して２次元的に広が
っており、トナー担持体２２から対向電極２５方向への
トナー２１が通過可能な構造となっている。更に、制御
電極２６に供給される電位により、トナー担持体２２の
表面に付与された電界が変化し、トナー担持体２２から
対向電極２５へのトナー２１の飛翔が制御される。ま
た、制御電極２６はトナー担持体２２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いて、
図示しない支持部材により固定されている。

【００４９】図３は制御電極２６について説明するため
の図であって、制御電極２６は絶縁性の基板２６ａ、高
圧ドライバー（図示せず）、および各々独立したリング
状の導電体、即ち、リング状電極２７−ｎ〜２７−ｎ＋
３からなっている。基板２６ａは、例えば厚さ２５μｍ
のポリイミド樹脂からなり、また、基板２６ａには、詳
しくは後段で説明するゲート２９−ｎ〜２９−ｎ＋３と
なる孔が形成されている。リング状電極２７は、例えば
厚さ１８μｍの銅箔からなり、前記ゲート２９の周りに
設けられていて、所定の配列にしたがって配置されてい
る。また、各ゲート２９の開口部は、例えば直径１６０
μｍで形成されており、トナー担持体２２から対向電極
２５へ飛翔するトナー２１の通過部となっている。尚、
制御電極２６とトナー担持体２２との距離は特に限定さ
れるものではない。

【００５０】更に、図２に示すように前記制御電極２６
の対向電極２５側には前記ゲート２９に対応した位置に
後段で詳述する開口部径を有する厚さ１８μｍの銅箔か
らなるシールド電極３９が配置されている。

【００５１】前記ゲート２９、即ちリング状電極２７に
形成された孔は、例えば２５６０個形成されており、各
リング状電極２７は給電線４１、および高圧ドライバー
（図示せず）を介して図２に示す制御電源部３１に電気
的に接続されている。尚、リング状電極２７の個数は特
に限定されるものではなく、また、ゲート２９の大き
さ、基板２６ａおよびリング状電極２７の材質や厚さ等
は特に限定されるものではない。

【００５２】また、前記シールド電極の表面とリング状
電極２７の表面、および給電線４１の表面は厚さ３０μ
ｍの絶縁体層２６ｂで覆われており、これによりリング
状電極２７同士の絶縁性、給電線４１同士の絶縁性、お
よび互いに接続されていないリング状電極２７と給電線
４１との間の絶縁性、およびトナー担持体２２や対向電
極２５と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２６のリング状電極２７には、図
２に示す制御電源部３１により画像信号に応じたパル
ス、即ち、電圧が印加される。制御電源部３１はリング
状電極２７に対し、トナー担持体２２に担持されたトナ
ー２１を対向電極２５の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は、例えば
−２００Ｖを印加するようになっている。また、制御電
極２６に配されたシールド電極３９にはシールド電源４
０からシールド電位−２０ｖが供給され、制御電極２６
にトナー２１が付着するのを防止し、または制御電極２
６に付着してトナー２１をトナー担持体２２から除去す
る効果を有する。

【００５４】このように、制御電極２６への付与電位を
画像信号に応じて制御し、対向電極２５におけるトナー
担持体２２との対向面側に用紙５を配置すると、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３１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】前記画像形成装置はコンピュータやワード
プロセッサの出力用プリンタとして使用可能であり、さ
らにデジタルコピーの印字部分にも使用可能である。つ
ぎに図４を参照してデジタルコピーの印字部分として使
用した場合の画像形成動作について説明する。

【００５６】まず、画像読み取り部に複写すべき原稿が
載置され、コピースタートの操作がされると（ステップ
Ｓ４０１）、この操作入力を受けて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（ステップＳ４０２）、その画像デー
タが画像処理部で処理され（ステップＳ４０３）、画像
メモリに記憶される（ステップＳ４０４）。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（ステップＳ４０５）、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２６に与える制御電
極制御信号に変換する（ステップＳ４０６）。

【００５７】画像形成制御ユニットは前記制御電極制御
信号が所定量であるか否かを判別し（ステップＳ４０
７）、所定量でなければエラー表示をして動作を停止す
る（ステップＳ４０８）。一方、所定量であればトナー
担持体２２を回転させ（ステップＳ４０９）、制御電極
２６のリング状電極２７には−２００Ｖを印加してトナ
ー２１が通過しない状態にしておく（ステップＳ４１
０）。つぎに対向電極２５に高圧を印加し、誘電体ベル
ト２４を駆動し、帯電ブラシ８と除電ブラシ２８にそれ
ぞれ対応する高圧を印加する（ステップＳ４１１）。

【００５８】つぎに図示しない駆動装置を作動させ、こ
の駆動装置によってピックアップローラ６が回転駆動さ
れ、用紙５の給紙が開始される（ステップＳ４１２）。
給紙センサで正常な給紙状態であるか否かを判別し（ス
テップＳ４１３）、正常な給紙状態でなければエラー表
示をして動作を停止する（ステップＳ４１４）。一方、
正常な給紙状態であれば、制御電極２６のリング状電極
２７に画像制御電位を印加して印字を開始する（ステッ
プＳ４１５）。印字を終了するか否かを判別し（ステッ
プＳ４１６）、引き続き印字を行う場合はステップＳ４
１２に戻って、その後の印字動作を繰り返す。一方、終
了する場合はステップＳ４０１に戻って、改めてスター
トが指令されるのを待つ。

【００５９】上述した動作フローの中で、ステップＳ４
１２のピックアップローラ６によって送り出された用紙
５は帯電ブラシ８と支持部材１６ａの間に搬送される。
支持部材１６ａには高圧電源３０によって対向電極２５
と同電位が印加される。帯電ブラシ８には帯電電源１８
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８と支持部材１６ａとの電位差による電
荷が供給され、静電気的に吸着されたまま画像形成部１
の印字部３における誘電体ベルト２４のトナー担持体２
２との対向面側に搬送される。尚、制御電極制御信号の
大きさは、画像形成装置の構成等によって異なる。

【００６０】また、画像形成制御ユニットはステップＳ
４０６で画像データを変換した制御電極制御信号を制御
電源部３１に供給する。この制御電極制御信号の供給は
前記帯電ブラシ８による印字部３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３１は前記制
御電極制御信号に基づいて、ステップＳ４１５で制御電
極２６のリング状電極２７に印加する高圧を制御する。
即ち、制御電源部３１から適宜、所定のリング状電極２
７に１５０Ｖ、もしくは−２００Ｖが印加され、制御電
極２６近辺の電界が制御される。即ち、制御電極２６の
ゲート２９において、画像データに応じてトナー担持体
２２から対向電極２５へのトナー２１の飛翔の阻止とそ
の解除が適宜行われる。これにより、対向電極２５の表
面の誘電体ベルト２４の移動によって出紙側に向かって
３０ｍｍ／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ことになる。

【００６１】トナー像が形成された用紙５は、定着部１
１に搬送された後、トナー像が用紙５に定着される。ト
ナー像が定着され用紙５は排紙ローラにて排紙トレイ上
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。正常な終了を判断
した後、ステップＳ４１６でつぎの動作を判別すること
になる。

【００６２】以上説明した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要と
なっている。従って、顕像体から用紙５に画像を転写す
る動作が省略されるので、画像の劣化が生じず、装置の
信頼性が向上する。また、装置の構成が簡単化されると
共に、部品点数が削減されるので、小型化、低価格化が
可能となっている。

【００６３】上述した実施の形態例である画像形成装置
をコンピュータの出力端末機の印字部分として使用する
場合も、デジタルコピーの印字部分として使用する場合
も、処理する画像信号や処理方法に相違はあるが、画像
形成動作方法そのものは何ら相違点を有するものではな
い。

【００６４】前述したように、トナー担持体２２は接地
されており、一方、対向電極２５と支持部材１６ａ間に
は２．３ｋＶ、帯電ブラシ８には１．２ｋＶの高圧が印
加されている。従って、帯電ブラシ８と支持部材１６ａ
の間の電位差によって帯電ブラシ８と誘電体ベルト２４
と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その静電気
力によって用紙５は誘電体ベルト２４に吸着されたまま
誘電体ベルト２４の移動によってゲート２９の直下に移
動する。誘電体ベルト２４の表面の電荷はゲート２９の
直下に到着するまでに減衰して対向電極２５の電位との
兼ね合いから表面電位は２ｋＶとなる。

【００６５】この状態でトナー担持体２２に担持された
トナー２１を対向電極２５の方向に通過させるべく、制
御電源部３１により制御電極２６のリング状電極２７に
対して１５０Ｖの電圧を印加し、トナー２１がゲート２
９を通過させない場合は−２００Ｖの電位を印加する。
このようにして用紙５を誘電体ベルト２４に吸着した状
態で用紙５の表面に画像を直接形成する。

【００６６】尚、トナー２１を通過させるべく制御電極
２６のリング状電極２７に付与する電位が、１５０Ｖの
場合を一例として説明したが、該電位はトナー２１に所
定の飛翔を与えるものであれば特に限定されない。ま
た、対向電極２５の印加電圧と帯電ブラシ８に印加する
電位、およびゲート２９直下での用紙５の表面電位も同
様に、トナー２１に所定の飛翔を与えるものであれば特
に限定されない。更に、トナー２１の通過、およびこれ
を阻止する制御電極２６のリング状電極２７に付与する
電位は、本発明の請求範囲を逸脱しないかぎりにおいて
特に限定されるものではない。

【００６７】つぎに、上述した実施の形態例において用
いる制御電極２６の構成について図５を参照して説明す
る。尚、図５は図３に示した制御電極２６の矢視Ａ−Ａ
Ａにおける断面図である。

【００６８】図５に示すように制御電極２６のシールド
電極３９の開口部径はトナー担持体２２と制御電極２６
との距離によって異なっている。例えばゲート２９−ｎ
と２９−ｎ＋３の周りの開口部径Ｌ₁ では３００μｍの
直径の、一方、ゲート２９−ｎ＋１と２９−ｎ＋２の周
りの開口部径Ｌ₂ では２２０μｍの直径の開口部が設け
られている。上述した実施例ではシールド電極３９の開
口部径を変えると、ゲート２９を通過するトナー２１の
飛翔量の調節が可能となる。

【００６９】ここで図６を参照してシールド電極３９の
開口部径とトナー２１の飛翔量について説明する。シー
ルド電極３９の開口部径を大きくすると飛翔するトナー
２１の量が増大し、本実施例では開口部径が４５０μｍ
以上で略一定量に達する。一方、開口部径が小さくなる
と飛翔するトナー２１の量が減少し開口部径が１６０μ
ｍ以下では飛翔は起こらない。尚、図６では開口部径が
５００μｍにおけるトナー飛翔量で規格化している。

【００７０】図６に示す開口部径が１６０μｍ以下では
飛翔が起こらず、また、４５０μｍ以上で飛翔量が飽和
する等の数値は、使用するトナー２１の特性、トナー担
持体２２に担持されたトナー２１の状態、リング状電極
２７の位置や開口部径、電位等によって異なるものであ
る。従って、シールド電極３９とトナー担持体２２やリ
ング状電極２７に対する相対位置やシールド電極３９の
電位を変数とした場合も同様な特性が得られる。

【００７１】また、図６に示す特性はシールド電極３９
を形成する位置を変えることによっても得られるが、そ
の位置精度は極めて高いものが要求される。従って、画
像形成装置の構成上、位置精度の確保が困難な場合はシ
ールド電極３９の開口部径の大きさによる制御、または
シールド電極３９に印加する電位による制御が望まし
い。一方、位置精度が高精度に得られる場合はこれと開
口部径制御、電位制御を組み合わせることで、より確実
で細かい制御が可能となる。尚、シールド電極３９の位
置、電位、開口部径等のパラメータの効果は画像形成装
置の特性によって異なるので適宜選択して用いる。

【００７２】上述した実施例では図５に示すように各リ
ング状電極２７の電気的な露出度をトナー担持体２２と
の距離に応じて変化させている。即ち、ゲート２９−ｎ
とゲート２９−ｎ＋３はトナー担持体２２から遠いので
シールド電極３９の開口部径を大きくし、即ち、リング
状電極２７−ｎとリング状電極２７−ｎ＋３の電気的な
露出度を大きくし、トナー担持体２２に形成される電界
の形成領域を大きくして飛翔するトナー２１の量を増大
させている。一方、ゲート２９−ｎ＋１とゲート２９−
ｎ＋２はトナー担持体２２に近いのでシールド電極３９
の開口部径を小さくし、即ち、リング状電極２７−ｎ＋
１とリング状電極２７−ｎ＋２の電気的な露出度を小さ
くし、トナー担持体２２に形成される電界の形成領域を
小さくして飛翔するトナー２１の量を減少させて均一性
を確保している。

【００７３】従来の電極形状ではゲート２９のトナー担
持体２２との距離に係わらず、同一の電位を各リング状
電極２７に印加するので、トナー担持体２２に対する遠
くのゲート２９−ｎとゲート２９−ｎ＋３に形成される
電界は、近くのゲート２９−ｎ＋１とゲート２９−ｎ＋
２に形成される電界に比して弱く、且つ、電界形成の領
域が小さくなる傾向にある。従って、ゲート２９−ｎと
ゲート２９−ｎ＋３では十分なトナー２１の飛翔が得ら
れず、コントラストの十分な画像を形成することができ
ず、ハーフトーンの忠実な再現も困難になる。また、端
部のゲート２９−ｎ、２９−ｎ＋３と中央部のゲート２
９−ｎ＋１、２９−ｎ＋２との間で濃度差が生じ、画像
を劣化させていた。

【００７４】また、端部のゲート２９−ｎ、２９−ｎ＋
３により形成される画像の濃度を増すために、各リング
状電極２７に印加する電位を大きくして、これらのゲー
トを通過するトナー２１の飛翔量を増大させると、逆に
中央部のゲート２９−ｎ＋１、２９−ｎ＋２でのトナー
２１の飛翔量が過大になり、画像が不自然になると共
に、トナー２１の使用量が必要以上に多くなってしまう
問題がある。

【００７５】この対策として従来技術では電極の大きさ
を変える試みが成されている。しかしながら従来技術に
おいて実施例のようにシールド電極３９を配置した場合
は効果的でないばかりか電極の太さを大きく変えないか
ぎり、トナー２１の飛翔量の増大に大きな効果はない。

【００７６】また、従来技術ではトナー担持体２２に担
持されたトナー２１がゲート２９に対向する領域以外の
領域の制御電極２６の各々の電極に飛翔する。制御電極
２６に飛翔したトナー２１の殆どは制御電極２６の電位
の切り換えによってトナー担持体２２に戻るが、制御電
極２６に留まるトナー２１も存在し、その残留したトナ
ー２１によって制御電極２６の見かけの電位が変化して
トナー２１の飛翔が正確に行えなくなる。

【００７７】更に、トナー２１の飛翔が繰り返されて制
御電極２６のトナー２１の付着が進んだ場合、即ち、制
御電極２６にトナー２１が大量に付着している状態で、
制御電極２６にトナー２１を飛翔させる電位を印加する
とトナー担持体２２から飛翔したトナー２１が制御電極
２６に付着したトナー２１と接触、或いは衝突を起こ
す。このとき、トナー２１同士の付着力が非常に大きい
場合、トナー２１同士が一つの集合体を形成して制御電
極２６に付着したまま留まることがある。この制御電極
２６に留まったトナー２１集合体に対して同様にトナー
２１が飛翔付着を繰り返すとその集合体が成長してゲー
ト２９を覆い隠すほどに成長し、また、トナー担持体２
２の表面に担持されたトナー層を破壊するまでに成長す
る。このようにゲート２９に目詰まりを発生し、トナー
層の状態を変化させ、良好な画像形成が困難となる。

【００７８】上述したような従来の問題点に対して本発
明の構成では、リング状電極２７の電位によって形成さ
れるトナー２１の飛翔可能な電界の形成領域を調節し
て、任意のゲート２９に対して飛翔するトナー２１の量
を所望の量に制御しているため、全てのゲート２９に対
してトナー２１が均一にしかも所定量の通過を可能とし
て、良好な画像を形成する。

【００７９】本発明の他の実施形態を図７に示す。同図
でトナー担持体２２と制御電極２６との距離によってリ
ング状電極２７の開口部の大きさを変えているものであ
る。これにより端部のゲート２９−ｎ、２９−ｎ＋３と
中央部のゲート２９−ｎ＋１、２９−ｎ＋２でのトナー
２１の飛翔量を均一にしている。この例では中央部のリ
ング状電極２７−ｎ＋１、２７−ｎ＋２の直径が大きく
なる。また、中央部のリング状電極２７を構造上十分に
大きくできない場合、詳しくは後段で説明するように対
応するシールド電極３９の開口部の直径を変えてトナー
２１の飛翔量を制御する方法と組み合わせることにより
同様の効果を得ることができる。

【００８０】本発明の他の実施形態を図８に示す。同図
では制御電圧２６のシールド電極３９を制御電圧２６と
トナー担持体２２の位置によってシールド電極３９−１
〜３９−４に分割している。更にシールド電極３９−１
とシールド電極３９−４にはシールド電源４０−１から
−２０Ｖが印化され、一方、シールド電極３９−２とシ
ールド電極３９−３にはシールド電源４０−２から−７
０Ｖが印加されている。即ち、トナー担持体２２と制御
電圧２６の距離によってシールド電極３９の電位の大き
さを変えていて、これによって端部のゲート２９−ｎ、
２９−ｎ＋３と中央部のゲート２９−ｎ＋１、２９−ｎ
＋２に対向する領域に形成される電界を制御して、端部
と中央部のゲートの飛翔量を均一化し、良好な画像を形
成している。

【００８１】図８に示す実施形態ではリング状電極２７
に印加する電圧を変えないため、電位の切り替えに必要
な耐圧の高いＦＥＴを必要としない。また、リング状電
極２７の開口部径とシールド電極３９の開口部径との差
が小さくなると開口部同士の位置合わせに対して非常に
高い制度が要求されるがこの実施形態ではリング状電極
２７とシールド電極３９の開口部径比を比較的大きくす
ることが可能であり、位置合わせが容易になる。

【００８２】本発明の他の実施形態を図９に示す。シー
ルド電極３９は図８と同様に４つのシールド電極３９−
１〜３９−３に分割されているが、シールド電極３９の
開口部径を変化させてリング状電極２７−ｎ〜２７−ｎ
＋３の露出度を変化させ、トナー２１の飛翔を制御して
いる。従って図８に示すシールド電源４０は不要とな
る。

【００８３】また、図１０は本発明の他の実施形態であ
って、各シールド電極３９−１〜３９−４に複数のゲー
ト２９−ｎ〜２９−ｎ＋３が設けられていて、より細か
なトナー２１の飛翔制御が可能となる。

【００８４】また、図１１は本発明の他の実施形態であ
って、各シールド電極３９内のリング状電極２７の周り
の開口部径を変化させたものであり、図１０に示す構成
で更に細かくトナー２１の飛翔を制御することが可能と
なる。

【００８５】また、使用する環境によって、例えば高温
高湿時には図９〜図１１に示すような形状の制御電極２
６では完全にゲート２９のトナー２１の通過量を均一に
することが困難になる。この場合、図１２に示すように
シールド電極３９−１と３９−４の端部の電極にはシー
ルド電源４０−１から、また、シールド電極３９−２と
３９−３の中央部の電極にはシールド電源４０−２から
それぞれ適切な電位を印加して対応することが可能であ
る。更にこれにシールド電極３９の開口部径に変化を付
けてより微細で正確なトナー２１の飛翔を制御すること
が可能となる。

【００８６】上述した実施形態例ではリング状電極２７
の開口部径と、シールド電極３９の開口部径の比と、シ
ールド電極３９の印加電圧に注目してリング状電極２７
の電気的露出度を制御している。これらの替わりに、或
いはこれらに加えてシールド電極３９の配置位置をリン
グ状電極２７とトナー担持体２２の位置に応じて適宜調
整してもよい。図１３はこの実施形態であってトナー担
持体２２と近接して配置された中央部のリング状電極２
７−ｎ＋１、２７−ｎ＋２に対してはシールド電極３９
−２を近接して配置し、一方、端部のリング状電極２７
−ｎ、２７−ｎ＋３に対してはシールド電極３９−１と
３９−３をそれぞれ離間して配置する。このため各々の
リング状電極２７のトナー担持体２２に対する露出度を
均一化することができ、各リング状電極２７に対して均
一なトナー２１の飛翔が得られる。

【００８７】また、図１３の実施形態に加えてより繊細
で均一なトナー２１の飛翔が必要な場合は、図１４〜図
１６の実施形態に示すようにシールド電極３９の開口部
径を変えたり、印加する電位を調節することが有効であ
る。

【００８８】図１４の実施形態ではシールド電極３９の
開口部径に関して、端部のゲート２９−ｎ、２９−ｎ＋
３に対応する開口部径Ｌ₁ 、Ｌ₄ を大きくし、一方、中
央部のゲート２９−ｎ＋１、２９−ｎ＋２に対応する開
口部径Ｌ₂ 、Ｌ₃ を小さくして構成している。

【００８９】しかしながらシールド電極３９の開口部径
とリング状電極２７の開口部径の差が小さくなって、そ
の位置合わせに困難が生じる場合は、図１５の実施形態
に示すようにシールド電極３９の開口部径Ｌ₁ 〜Ｌ₄ を
一定の大きさで形成して、端部のシールド電極３９−
１、３９−３にはシールド電源４０−１から、また、中
央部のシールド電極３９−２にはシールド電源４０−２
からそれぞれに、例えば−２０Ｖと−７０Ｖを印加して
もよい。この構成によるとシールド電極３９とリング状
電極２７の開口部差が大きく採れ、位置合わせが容易に
なる。

【００９０】更に微細で均一なトナー２１の飛翔が必要
であれば図１６の実施形態に示すようにシールド電極３
９の開口部径Ｌ₁ 〜Ｌ₄ を調整すると共に、端部のシー
ルド電極３９−１、３９−３にはシールド電源４０−１
から、また、中央部のシールド電極３９−２にはシール
ド電源４０−２から個別に電圧を印加して制御すること
が可能となることは当然である。

【００９１】また、上述した実施形態のリング状電極２
７に代わって、例えば図１７に示すような半月状の電極
２７ｃであってもよい。更に半月状の電極２７ｃに加え
てシールド電極３９の開口部径をトナー担持体２２との
距離に応じて変化させてもよく、更にまた、半月状の電
極２７ｃの大きさを変えてもよい。

【００９２】画像形成装置が使用される環境が例えば高
温高湿の環境で使用された場合は、トナー２１の種類に
よってその特性値、例えば帯電量や凝集力が変化し、ト
ナー２１の飛翔状況の変化が起きる。この場合は、例え
ばトナー２１層の表面電位を測定するプローブ（図示せ
ず）等をゲート２９に対向する領域の上流側に配置して
帯電量を測定し、その測定値によってシールド電極３９
の電位を、良好なトナー２１の飛翔が得られるように調
整することが望ましい。シールド電極３９の電位の調整
に代わって、他の部位を調整してもよいことは当然であ
る。

【００９３】また、上述した実施形態では個々のゲート
２９をそれぞれの電極で制御する制御電極２６を用いる
場合について説明したが、図１８に示すマトリックス制
御による制御電極２６を用いても良好な画像形成が可能
となる。リング状電極２７に代わって、帯状電極２７ａ
および帯状電極２７ｂを交差するように配置し、所定の
ゲート２９の選択は帯状電極２７ａと帯状電極２７ｂの
組み合わせ位置で決定するものであり、この方法による
と各ゲート２９に対する駆動手段であるドライバー用の
ＦＥＴの数を大きく低減することができる。

【００９４】図１８ではシールド電極３９の開口部径を
トナー担持体２２との距離に応じて変化させる制御電極
について示している。これに加えてシールド電極３９の
開口部と帯状電極２７ａおよび２７ｂの開口部の大き
さ、およびシールド電極３９の電位を制御してトナー２
１の飛翔状態を制御してもよい。

【００９５】更に、上述した実施例とは逆に図１９の実
施形態に示すようにトナー担持体２２とリング状電極２
７の間にシールド電極３９ａを配置する構成が可能であ
り、トナー２１の飛翔制御も同様に行うことができる。
この構成によると、対向電極２５側に配置されリング状
電極２７とシールド電極３９の開口部径の比を制御して
リング状電極２７の電気的露出度を制御する場合に比べ
てトナー２１の飛翔制御可能な電気的露出度の範囲がよ
り広くなる。即ち、開口部径の比を小さく構成しても大
きな効果が得られる。

【００９６】例えば、図５ではゲート２９−ｎ＋１、２
９−ｎ＋２に設けられたシールド電極３９の開口部径は
２２０μｍであり、ゲート２９−ｎ、２９−ｎ＋３に設
けられたその開口部径は３００μｍである。これは端部
のゲート２９−ｎ、２９−ｎ＋３と中央部のゲート２９
−ｎ＋１、２９−ｎ＋２におけるトナー２１の飛翔量の
違いを補正するために８０μｍの開口部径差が必要であ
ることを示している。

【００９７】これに対して図１９に示す実施形態の構成
では端部のゲート２９−ｎ、２９−ｎ＋３と中央部のゲ
ート２９−ｎ＋１、２９−ｎ＋２におけるシールド電極
３９ａの開口部として各々２８０μｍと２２０μｍのよ
うに小さい開口部径差で補正が可能となる。更に、シー
ルド電極３９ａに印加する電位の影響は大きいので印加
する電圧は低くても良く、低電圧化と電源コストの低下
をもたらすものである。

【００９８】尚、上述の図１９に示すシールド電極３９
ａをトナー担持体２２とリング状電極２７との間に配置
する構成に対しても、シールド電極３９ａをリング状電
極２７の反対側に配置した前述の実施形態を適用できる
ことは当然であり、ここでのその説明は省略する。

【００９９】更に、図２０の実施形態に示すようにシー
ルド電極３９を対向電極２５側に、また、シールド電極
３９ａをトナー担持体２２側のに設けることも可能であ
る。この場合、例えばシールド電極３９の開口部径を均
一に構成する一方、シールド電極３９ａについて前述の
実施形態と同様な制御を行うことも、逆にシールド電極
３９ａの開口部径を均一に構成する一方、シールド電極
３９について前述の実施形態と同様な制御を行うことも
可能である。更に、シールド電極３９、３９ａ共に前述
の実施形態と同様な制御を行うことも可能である。

【０１００】例えば図２１の実施形態はシールド電極３
９とシールド電極３９ａの両者に対していして開口部径
の制御を行った場合を示している。このように両者のシ
ールド電極に対して、各ゲート２９に対する開口部径の
比を一定にしてもよく、変化させてもよい。図２１では
端部のゲート２９−ｎ、２９−ｎ＋３の開口部径は、シ
ールド電極３９ａの方がシールド電極３９より大きく構
成している。

【０１０１】また、図２２の実施形態に示すようにシー
ルド電極３９を複数に分割し、中央部のゲート２９−ｎ
＋１、２９−ｎ＋２ではトナー担持体２２に近接して、
端部のゲート２９−ｎ、２９−ｎ＋３では離間して配置
している。逆に、端部のゲートではシールド電極３９を
接近させ、一方、中央部のゲートでは離間させる構成も
可能である。尚、シールド電極３９とシールド電極３９
ａの制御の組み合わせは上述したことに限定されず、装
置の特性に応じて適宜組み合わせて用いればよい。

【０１０２】上述したように制御電極２６の両側にシー
ルド電極を配置する構成では画像の改善に対して種々の
メリットがある。例えば図２０や図２１に示すように、
シールド電極３９ａに対して種々の開口部径の制御を行
うことによりシールド電極３９とシールド電極３９ａの
相互作用で均一なトナー２１の飛翔が得られる。この場
合は別途に電源を必要としない上にシールド電極３９、
３９ａを細かく分割する必要がない。

【０１０３】また、シールド電極３９を用いるとトナー
２１がゲート２９を通過する場合にトナー２１に対して
収束効果を得ることができる。しかしシールド電極３９
の開口部径が極端に変わると十分な収束効果を得ること
が困難な場合が生ずるが、この場合はシールド電極３９
の開口部径の変化を最小限度にとどめ、更に、シールド
電極３９の開口部径や位置、電位を制御して所望のトナ
ー２１の飛翔が得られるようにするのがよい。

【０１０４】更に、シールド電極３９はトナー担持体２
２に形成されたトナー２１層からトナー２１が飛翔する
領域に対して影響を与える。この状態を図２３を参照し
て説明すると、ゲート２９に対して、まずトナー２１の
飛翔が与えられると、トナー担持体２２上の領域Ｓ0 か
らトナー２１が飛翔する。続いて隣接したゲート２９−
１に対してトナー２１の飛翔が与えられると、ゲート２
９に対向する領域Ｓ0と同等の大きさの領域Ｓ01からも
トナー２１の飛翔が起ころうとするが、既に領域Ｓはゲ
ート２９による飛翔によってトナー２１は存在しない。
従って、ゲート２９−１によって形成されるドットは十
分なトナー２１が飛翔しないため、用紙５に形成された
ドットは小さく濃度も不十分となる。このためコントラ
ストのないボケた画像が形成されることになる。

【０１０５】このような問題に対してシールド電極３９
は有効であって、トナー２１の飛翔領域を、隣接したゲ
ート２９に対して影響を及ぼさない程度に小さく制御す
ることができる。また、シールド電極３９と組み合わせ
てリング状電極２７の電気的露出度を前述したように制
御し、任意のゲート２９に対して均一な飛翔領域を得る
ように制御することも可能である。

【０１０６】トナー２１の飛翔領域の制御はトナー２１
に近接しているシールド電極３９ａによるほうが効果が
大きい。しかし、シールド電極３９ａによって、端部の
ゲート２９と中央部のゲート２９のトナー２１の飛翔領
域を制御しても、飛翔するトナー２１の軌跡が異なって
用紙５に形成されるドットが異なる場合が生じる。この
場合はシールド電極３９を制御して飛翔するトナー２１
に収束効果を適当に付与して均一なドットを形成できる
ように制御するのがよい。

【０１０７】トナー２１の飛翔の不均一は上述したよう
にトナー担持体２２と制御電極２６の距離の不均一性に
よるばかりではなく、図２４に示すような平面を有する
ベルトのトナー担持体２２ｂを使用した場合にも生じ
る。即ち、隣接するゲート２９に対してトナー２１の飛
翔が与えられた場合、先に印字したゲート２９によって
後から印字されるゲート２９のトナー２１の飛翔に影響
が生じることがある。

【０１０８】この現象を図２５を参照して説明する。ま
ず図２５（ａ）に示すように、任意のゲート２９にトナ
ー２１の飛翔が与えられた場合、トナー担持体２２ｂに
担持されたトナー２１は領域Ｓから飛翔して用紙５に到
達し、ドットを形成する。この後、図２５（ｂ）に示す
ように、隣接したゲート２９−１に対してトナー２１の
飛翔が与えられると、ゲート２９−１に対してもゲート
２９と同等の大きさの領域Ｓ01からトナー２１の飛翔が
起ころうとするが、既に領域Ｓはゲート２９による飛翔
によってトナー２１は存在しない。従って、ゲート２９
−１によって形成されるドットは十分なトナー２１が飛
翔しないため用紙５に形成されたドットは小さく濃度も
不十分となる。このためコントラストのないボケた画像
が形成されることになる。

【０１０９】この現象はトナー担持体２２ｂの移動速度
が遅く、印字間隔に対して十分な移動が行われない場合
に、トナー担持体２２ｂの移動方向の下流側に起こる。
従って、この場合もシールド電極３９、３９ａを制御し
て均一なトナー２１の飛翔が得られるようにするのがよ
い。図２４では矢印Ｅの方向にトナー担持体２２ｂが移
動しており、シールド電極３９はその下流側にしたがっ
て開口部がＬ₁ →Ｌ₂→Ｌ₃ →Ｌ₄ の順に大きくして対
応している。例えば最も上流の開口部Ｌ₁ は２２０μｍ
で有り、順に開口部Ｌ₂ は２８０μｍ、開口部Ｌ₃ は３
００μｍ、開口部Ｌ₄ は３２０μｍである。尚、これら
開口部径の変化はトナー２１やトナー担持体２２ｂの移
動速度等、装置の特性に従って適宜決定すればよい。

【０１１０】更に、図２４に示した例と図５〜図１６に
示した例を組み合わせて制御することも可能である。例
えばシールド電極３９を複数に分解して各々に異なる電
位を与える方法がある。この場合、最も上流のシールド
電極３９にはトナー２１に最も飛翔を促さない電位を印
加し、下流に向かって順に飛翔を促さない電位を弱めて
いく等がある。

【０１１１】また、図２６に示すようにシールド電極３
９を複数に分解して最も上流のシールド電極３９−１か
ら下流のシールド電極３９−４まで、順にトナー担持体
２２ｂから離間するように構成してもよい。更に、シー
ルド電極３９−１〜３９−４の位置の制御に加えて開口
部径を制御してもよい。更にシールド電極３９−１〜３
９−４に印加する電位の制御を併用してもよい。更に加
えてシールド電極３９ａをトナー担持体２２ｂ側に配設
する構成を採り、それらの相互作用によって制御を行う
ことも可能である。

【０１１２】また、図２５に示す作用は曲率を有するト
ナー担持体２２についても発生しうる。従って平面のト
ナー担持体２２ｂと同様にシールド電極の構成を導入す
ることが有効である。

【０１１３】また、リング状電極２７に限らず、図１
７、図１８に示すような種々の電極が使用できる。ま
た、リング状電極２７とシールド電極３９との開口部径
の比によってトナー２１の飛翔を制御してもよい。更
に、各電極の開口部形状は円形に限ることなく、楕円形
状や方形形状でもよい。

【０１１４】更に、本発明に係わる画像形成装置をカラ
ー画像形成装置に用いても大きな効果が得られる。図２
７に示すように画像形成部１ａ〜１ｄをカラートナーで
あるイエロー、マゼンダ、シアン、ブラックのトナーを
供給するそれぞれのトナー供給部とそれぞれの印刷部等
から構成する。それぞれのカラートナーによる画像形成
は上述した画像形成を順次行って作成する。本発明の画
像形成装置によればカラー画像の形成においても高品位
の画像が得られることは同様である。

【０１１５】また、顕像剤としてトナーを用いた場合に
ついて説明してきたが、顕像剤はインク等であってもよ
い。また、トナー供給部の構成をイオンフロー法を適用
した構成をとることも可能である。

【０１１６】

【発明の効果】請求項１の構成によれば、シールド電極
によって電極群の担持体または担持体に担持されたトナ
ーに対する電気的露出度を含む露出度を調整することに
よって所望のトナー飛翔が均一に容易に得られるように
制御されるので、良好な画像形成が可能となる。更にト
ナー飛翔の安定化のためのトナー飛翔の可否を決定する
電位を使用しないので、電位切り替え手段等を必要しな
い。

【０１１７】請求項２の構成によれば、露出度をシール
ド電極の担持体と電極群の相対位置によって調整するの
で、担持体と制御電極の距離が制御電極の全面にわたっ
て不均一な場合に、その距離に応じてトナーの飛翔を良
好に制御する。

【０１１８】請求項３の構成によれば、露出度をシール
ド電極の担持体と電極群の電位差によって調整するの
で、トナー状態をより細かく的確に可変できる。

【０１１９】請求項４の構成によれば、露出度をシール
ド電極と前記電極群の露出が可能な部分との比によって
制御するので、より簡単な制御電極の構成が可能とな
る。

【０１２０】請求項５の構成によれば、露出度をシール
ド電極で制御する際にシールド電極の位置、電位、大き
さ等による制御を併用するので、的確で細かな制御が可
能となる。

【０１２１】請求項６の構成によれば、各ゲートの特性
に応じて各電極群の露出度が調節できる。

【０１２２】請求項７の構成によれば、画像形成装置の
使用環境によってトナーの飛翔状況が容易に変化する場
合に、その状況変化に応じてシールド電極の電位や位置
を調節できる。

【０１２３】請求項８の構成によれば、担持体と制御電
極の距離が均一でない場合、トナーの飛翔制御をするた
めに印加される電圧による担持体表面の電界が制御電極
との距離によって異なるが、シールド電極によって電極
群の担持体または担持体に担持されたトナーに対する電
気的な露出度を含む露出度を調整することによって、任
意のゲートに均一または所望のトナー飛翔量が得られる
ように制御が可能となる。

【０１２４】請求項９の構成によれば、電極群とシール
ド電極の開口部比によって、該電極群の露出度を制御す
ることができる。

【０１２５】請求項１０の構成によれば、上述した露出
度をシールド電極の開口部に対する電極群の開口部径の
比を担持体と該電極群の距離の増大に応じて小さくする
ことができる。

【０１２６】請求項１１の構成によれば、上述した露出
度をシールド電極の開口径を変えることによって制御す
るので、電極群の配列等に何ら影響をおよぼさず、電極
群の配列の多密化等による歩留りの悪化を防止する。

【０１２７】請求項１２の構成によれば、露出度を分割
されたシールド電極の印加電圧によって制御し、任意の
ゲートに均一にトナー飛翔が可能なように制御するた
め、高耐圧のＦＥＴとシールド電極の電位の切り替え手
段が不要になる。

【０１２８】請求項１３の構成によれば、露出度をシー
ルド電極の簡単な開口部径制御によって制御するので電
極群の配列等に何ら影響を与えず、電極群の配列の多密
化等による歩留りの悪化を防止する。また、単一のシー
ルド電極においては開口部径が一定であるのでシールド
電極のマスクを単純に構成することができる。

【０１２９】請求項１４の構成によれば、各シールド電
極の開口部径を変化させるので、シールド電極の作成時
の工程の複雑化とコストアップを最小限に押さえること
ができる上に、シールド電極に電位を印加することによ
って任意のゲート電極に所望のトナー飛翔を与える制御
を強力に、また繊細に制御することが可能である。

【０１３０】請求項１５の構成によれば、それぞれのシ
ールド電極において各開口部の径を担持体との距離によ
って変化させるため、より細かなトナー飛翔量の制御が
可能となる。

【０１３１】請求項１６の構成によれば、シールド電極
の位置を担持体との距離に応じて変化させて電極群の露
出度を制御するためシールド電極による電界効果をより
効果的に使用できる。

【０１３２】請求項１７の構成によれば、シールド電極
の位置と開口部径を担持体と電極群の距離に応じて変化
させて電極群の露出度を制御するため、シールド電極に
よる電界効果をより効果的に、より細かく使用できる。

【０１３３】請求項１８の構成によれば、シールド電極
の位置と印加電位を担持体との距離に応じて変化させて
電極群の露出度を制御するため、シールド電極による電
界効果をより効果的に、より細かく使用できる。

【０１３４】請求項１９の構成によれば、シールド電極
の位置と開口部径と印加電位を担持体との距離に応じて
変化させて電極群の露出度を制御するため、シールド電
極による電界効果をより効果的に、より細かく使用でき
る。

【０１３５】請求項２０の構成によれば、複数のシール
ド電極を使用して制御電極の電気的露出度を制御するの
で、制御をより効果的に、より細かく制御することが可
能となる。また、複数のシールド電極の使用によって各
シールド電極を分割して各電極に印加する電位の制御が
不要となることがあり、電源の構成部品を低減すること
が可能である。更に、トナーの飛翔領域を制御し、均一
なドットが形成可能なように制御するので良好な画像形
成を可能とする。

【０１３６】請求項２１の構成によれば、トナー担持体
の搬送方向下流側に対して下流側の電極群の電気的露出
度を大きくするので下流側でトナーの良好な飛翔が得に
くい場合も全域にわたって均一なトナー飛翔が得られ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わる画像形成装置の断面図である。

【図２】本発明に係わる画像形成装置の実施形態例の概
略断面図である。

【図３】制御電極について説明するための図である。

【図４】画像形成の動作を説明するためのフローチャー
トである。

【図５】制御電極の形態について説明するための断面図
である。

【図６】シールド電極開口径とトナー飛翔量の関係につ
いて説明するための図である。

【図７】制御電極の他の形態について説明するための図
である。

【図８】制御電極の他の形態について説明するための図
である。

【図９】制御電極の他の形態について説明するための図
である。

【図１０】制御電極の他の形態について説明するための
図である。

【図１１】制御電極の他の形態について説明するための
図である。

【図１２】制御電極の他の形態について説明するための
図である。

【図１３】制御電極の他の形態について説明するための
断面図である。

【図１４】制御電極の他の形態について説明するための
断面図である。

【図１５】制御電極の他の形態について説明するための
断面図である。

【図１６】制御電極の他の形態について説明するための
断面図である。

【図１７】制御電極の他の形態について説明するための
図である。

【図１８】シールド電極を有するマトリックスドライブ
による制御電極の説明図である。

【図１９】制御電極の他の形態について説明するための
断面図である。

【図２０】制御電極の他の形態について説明するための
断面図である。

【図２１】制御電極の他の形態について説明するための
断面図である。

【図２２】制御電極の他の形態について説明するための
断面図である。

【図２３】トナーの飛翔状態について説明するための断
面図である。

【図２４】トナー担持体および制御電極の他の形態につ
いて説明するための断面図である。

【図２５】トナーの飛翔状態について説明するための断
面図である。

【図２６】制御電極の他の形態について説明するための
断面図である。

【図２７】本発明に係わる画像形成装置によるカラー画
像形成装置の構成を示す図である。

【符号の説明】

１画像形成部２トナー供給部３印刷部４用紙カセット５用紙６ピックアップローラ７給紙ガイド８帯電ブラシ１０給紙装置１１定着部１２加熱ローラ１３ヒータ１４加圧ローラ１５温度センサ１６ａ支持体１６ｂ支持体１７除電電源１８帯電電源１９クリーナーブレード２０トナー収容槽２１トナー２２トナー担持体２２ｂトナー担持体２３ドクターブレード２４誘電体ベルト２５対向電極２５ｂ対向電極２６制御電極２６ａ基板２６ｂ絶縁体層２７リング状電極体２７ａ帯状電極２７ｂ帯状電極２８除電ブラシ２９ゲート３０高圧電源３１制御電源部３９シールド電極３９ａシールド電極４０シールド電源４１給電線８０温度制御回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者西尾幸人大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号シャープ株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも１色の顕像剤を担持する担持
体を有する供給手段と、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置された絶
縁性基板と、該絶縁性基板に設けられた顕像剤の通過部
となる複数個のゲートと該複数個のゲートの周囲に設け
られた１つ以上の電極群と、該ゲートと該ゲートに設け
られた前記電極群の各電極の少なくとも一部が前記担持
体に対して直接、或いは電気的に露出するように設けら
れた開口部を有する少なくとも一つ以上の電極からなる
シールド電極を有する制御電極と、前記制御電極の個々
に対して画像データに応じた所定の電位を印加すること
が可能な制御回路手段からなる制御手段を有し、前記制御手段によって前記電極群の対応する電極に所定
の電位を印加することにより顕像剤の前記ゲートの通過
を制御して、前記制御電極と前記対向電極との間に搬送
された記録媒体表面に画像を形成する画像形成装置にお
いて、任意の前記ゲート、若しくは該ゲートに配置された前記
電極群の、前記担持体に担持された前記顕像剤に対する
電気的露出度を含む露出度が前記シールド電極によって
制御されていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】前記シールド電極による前記露出度の制
御は、前記シールド電極の、前記担持体と前記電極群に
対する相対位置によって行われる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】前記シールド電極による前記露出度の制
御は、前記シールド電極と前記担持体と前記電極群間の
相対的電位差によって行われる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】前記シールド電極による前記露出度の制
御は、前記シールド電極と前記電極群の前記露出が可能
な部分との比によって行われる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】前記シールド電極による前記露出度の制
御は、請求項２ないし請求項４の少なくとも２つ以上の
前記露出度の制御を組み合わせて行われることを特徴と
する請求項１記載の画像形成装置。
【請求項６】前記露出度が、個々のゲートまたは前記
各電極群に対して異なることを特徴とする請求項１ない
し５のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項７】前記制御手段または前記供給手段が、前
記顕像剤の特性または前記担持体に担持された状態での
該顕像剤の特性値を検出し、検出された顕像剤の特性値
と所定の顕像剤の特性を比較して検出値を出力する検出
する手段を有すると共に、前記制御手段が該検出器に基
づいて前記露出度を制御することを特徴とする請求項１
ないし５のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項８】前記露出度が、該ゲートと該顕像剤の距
離若しくは前記制御手段によって形成される電界の強度
に応じて変化していることを特徴とする請求項１ないし
５のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項９】前記露出度の変化は、該電極の大きさと
前記シールド電極に形成される開口部の比によって制御
されていることを特徴とする請求項８記載の画像形成装
置。
【請求項１０】前記露出度の変化は、前記シールド電
極に形成された開口部に対する前記電極群に形成された
開口部の比を、前記担持体または該担持体に担持された
前記顕像剤と前記ゲートに配置された前記電極群との距
離の増大に応じて連続的または段階的に減少させること
を特徴とする請求項８記載の画像形成装置。
【請求項１１】前記露出度の変化は、前記シールド電
極に形成された開口部に対する前記電極群に形成された
開口部の比を、前記担持体または該担持体に担持された
前記顕像剤と前記ゲートに配置された前記電極群との距
離の増大に応じて、該電極群の開口部の大きさを一定に
して該シールド電極の開口部を連続的または段階的に減
少させることを特徴とする請求項８記載の画像形成装
置。
【請求項１２】前記シールド電極は複数に分割されて
おり、前記露出度の変化は、前記各シールド電極の電位
によって制御されていることを特徴とする請求項８記載
の画像形成装置。
【請求項１３】前記シールド電極は複数に分割されて
おり、前記露出度の変化は、前記シールド電極間の開口
部の変化によって制御されていることを特徴とする請求
項８記載の画像形成装置。
【請求項１４】前記シールド電極は複数に分割されて
おり、前記露出度の変化は、前記シールド電極間の開口
部の変化、および各シールド電極電位によって制御され
ていることを特徴とする請求項８記載の画像形成装置。
【請求項１５】前記分割されたシールド電極の開口部
が、各シールド電極において、前記担持体と該シールド
電極の距離に応じて順次変化していることを特徴とする
請求項１２ないし１４のいずれかに記載の画像形成装
置。
【請求項１６】前記シールド電極の位置が、前記担持
体と前記電極群の距離に応じて連続的、または段階的に
変化して前記電極群の露出度を変化させることを特徴と
する請求項８ないし１４のいずれかに記載の画像形成装
置。
【請求項１７】前記シールド電極の位置、および該シ
ールド電極の開口部が、前記担持体と該開口部に対応し
た前記電極群の距離に応じて連続的、または段階的に変
化して前記電極群の露出度を変化させることを特徴とす
る請求項８ないし１４のいずれかに記載の画像形成装
置。
【請求項１８】前記複数に分割されたシールド電極の
位置および該シールド電極の電位が、前記担持体と該開
口部に対応した前記電極群の距離に応じて連続的、また
は段階的に変化し、前記電極群の露出度を変化させるこ
とを特徴とする請求項１２ないし１４のいずれかに記載
の画像形成装置。
【請求項１９】前記複数に分割されたシールド電極の
位置、および該シールド電極の電位、および該シールド
電極の開口部が、前記担持体と該開口部に対応した前記
電極群の距離に応じて連続的、または段階的に変化して
前記電極群の前記露出度を変化させることを特徴とする
請求項１２ないし１４のいずれかに記載の画像形成装
置。
【請求項２０】前記シールド電極は、前記電極群と前
記対向の間に配置された第一のシールド電極と、同じく
少なくとも前記ゲートと該ゲートに設けられた前記電極
群の各電極の一部が前記担持体に対して直接、或いは電
気的に露出するように設けられた開口部を有する一つ以
上の電極からなり前記電極群と前記担持体の間に配置さ
れた第二のシールド電極とからなり、前記露出度が、前記第一または第二シールド電極、或い
は第一および第二のシールド電極の相互作用によって制
御されることを特徴とする請求項１ないし１９のいずれ
かに記載の画像形成装置。
【請求項２１】前記シールド電極による制御が、前記
担持体上に担持された顕像剤の搬送方向下流側に沿って
前記電極群の電気的露出度が増大するように行われるこ
とを特徴とする請求項２０記載の画像形成装置。