JPH11301014A - 画像形成方法及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ＤＤＣ法を用いる画像形成方法又は画像形成
装置において、高速に画像を形成することができる画像
形成方法又は画像形成装置を提供する。 【解決手段】 ＦＰＣ２の対向電極４側の表面に厚さＬ
１２（２０［μｍ］）のシールド電極１１を設けた。

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、プリンター等の画像形成装置、及びこの装置に用
いられる画像形成方法に係り、詳しくは、ドットディフ
レクションコントロール法の改良に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、画像形成方法としてダイレクトト
ーニングまたはトナープロジェクションと称される画像
形成方法が知られている。この画像形成方法（以下、直
接記録方法という）は、次のようなプロセスで画像を形
成するものである。即ち、孔やスリットの周りに設けた
飛翔制御電極に電圧を印加して、帯電させた画像形成粒
子、例えばトナーの層やトナークラウドに電界を加え、
該孔や該スリットに対応する特定の位置のトナー等の集
合体を選択的に飛翔させる。そして、この集合体を上記
孔や上記スリットを通して移動させて紙等の記録部材に
付着させることで、該集合体による単位画像を該記録部
材の表面に直接形成する。なお、「単位画像」とは、例
えばドット等のことを示し、画像形成粒子の集合体によ
り形成される最小単位の画像を示す概念である。

【０００３】図１は、直接記録方法によるトナーの飛翔
状態を示した模式図である。図中、１は粒子担持体、２
はポリイミド樹脂等からなる開口部保持部材としてのフ
レキシブルプリント基板（以下、ＦＰＣと称する）、３
は記録部材としての紙、４は対向電極、５はトナーをそ
れぞれ示す。また、ＦＰＣ２は、微小開口部としての孔
２ｃと、孔２ｃの周囲に配置され、銅等の材料から形成
されたリング状の飛翔制御電極２ａとからなる単位画像
形成部としてのドット形成部を複数有している。なお、
図１は１つのドット形成部を拡大して示している。

【０００４】直接記録方法では、例えば、マイナスに帯
電するトナーを用い、粒子担持体１を接地し、対向電極
４に＋９００［Ｖ］の直流高電圧を印加し、飛翔制御電
極２ａに＋３２５［Ｖ］の飛翔電圧（Ｖｂｌａｃｋ）を
２００［μｓｅｃ］印加する。この印加により、粒子担
持体１上のトナー５に対して６×１０⁶［Ｖ／ｍ］の電
界が作用する。そして、この作用の結果、トナー５に加
わるクーロン力が、トナー５と粒子担持体１との間に作
用している付着力や鏡像力の和を上回って、トナー５の
集合体が対向電極４に向かって飛翔し、ＦＰＣ２の孔を
通過する。この孔を通過したトナー５の集合体は、対向
電極４に印加された電圧により形成される飛翔電界に引
かれてさらに飛翔を続け、対向電極４上を搬送手段（不
図示）により所定方向に搬送されている紙３に付着して
飛翔を終える。この付着により、紙３上に複数のトナー
５の集合体からなるドットが記録される。

【０００５】そして、近年、この直接記録方法の応用技
術として、上記飛翔制御電極の他に偏向制御電極を設
け、この偏向制御電極に偏向電圧を印加することによ
り、飛翔させたトナーの飛翔経路を偏向させるドットデ
ィフレクションコントロール法（以下、ＤＤＣ法と称す
る）が、スウェーデンのアレイ プリンターズ ＡＢ社
により提案されている。

【０００６】図２（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）はそれぞれ
ＤＤＣ法によるトナー５の飛翔状態を示した模式図であ
る。図中、２ｂ１及び２ｂ２は飛翔制御電極２ａの近傍
に対向配置された偏向制御電極対である。また、黒色で
示される飛翔制御電極２ａは、上記Ｖｂｌａｃｋが印加
されている状態を示す。さらに、黒色で示される偏向制
御電極２ｂ１又は２ｂ２は、後述の偏向電圧（Ｖａｃｔ
ｉｖｅ）が印加されている状態を、白色で示される飛翔
制御電極２ｂ１又は２ｂ２は、該偏向電圧が印加されて
いない状態（又はＶａｃｔｉｖｅよりもゼロに近い電圧
値であるＶｎｏｎａｃｔが印加されている状態）を、そ
れぞれ示す。

【０００７】ＤＤＣ法では、上記Ｖｂｌａｃｋに加え
て、例えば＋３２５［Ｖ］の偏向電圧（Ｖａｃｔｉｖ
ｅ）を偏向制御電極に印加することにより、トナー５の
飛翔経路を主走査方向に偏向させてトナー５の紙３上へ
の付着位置を、本来の付着位置から図２の左方向（ａ）
又は右方向（ｃ）にずらす。そして、このようにトナー
５の紙３上への付着位置をずらすことにより、１つの上
記ドット形成部から、紙３上の３画素分に相当する３つ
のドットを形成することができる。具体的には、紙３を
副走査方向に１画素分移動させる間に、飛翔経路を主走
査方向の図面左方向に偏向させたトナー５の集合体によ
るドットＬｄ（図２（ａ））と、飛翔経路を偏向させな
いトナー５の集合体によるドットＮｄ（図２（ｂ））
と、飛翔経路を主走査方向の図面右方向に偏向させたト
ナー５の集合体によるドットＲｄ（図２（ｃ））とを、
紙３上に形成する。

【０００８】以上のように、ＤＤＣ法では、１つの上記
ドット形成部により３つのドットを形成できるので、Ｆ
ＰＣの構造を簡素化して製造コストを低減することがで
きる。例えば、１００［ｄｐｉ］用のＦＰＣで３００
［ｄｐｉ］の画像を形成することができる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところで、ＤＤＣ法で
は直接記録方法よりも画像形成速度を大幅に低下させな
いと良好な品質の画像を得ることができないという問題
があった。そこで、本発明者らが鋭意研究を行ったとこ
ろ、この問題の原因を次のように見出した。即ち、ＤＤ
Ｃ法では１つのドット形成部で３つのドットを形成する
ので、従来の直接記録方法と同等の速度で画像を形成す
るためには、１ドットの形成に要する時間を１／３に短
縮しなければならない。しかし、１ドットの形成時間を
従来の直接記録方法の１／３に短縮すると、ドットを形
成すべく上記現像ローラ１から飛翔させたトナー５の集
合体の後半部を紙３に到達させる前に、次のドットを形
成すべく上記偏向電圧（ＶａｃｔｉｖｅやＶｎｏｎａｃ
ｔ）の値を変化させなければならない。一方、この後半
部は紙３に到達する前に上記偏向電圧の値を変化される
と、その飛翔経路を偏向されてしまう。そして、この偏
向により上記後半部の紙３への付着位置が正規位置から
ずれ、このずれが形成画像の形状を乱していた。

【００１０】以下、上記原因を解明すべく本発明者らが
行った試験について説明する。

【試験１】従来の直接記録方法、即ち１つのドット形成
部で１つのドットを形成する方法、を用い、次の式１か
ら４までの条件を満たす状態で画像を形成した。

【式１】解像度＝３００［ｄｐｉ］

【式２】記録部材の移動速度＝５０［ｍｍ／ｓｅｃ］

【式３】Ｖｂｌａｃｋの信号パルス付与時間＝０．２０
０［ｍｓｅｃ］

【式４】Ｖｂｌａｃｋの信号パルス付与間隔＝１．６９
３［ｍｓｅｃ］毎（紙３が１つのドット形成部を通過す
る時間毎）

【００１１】

【試験２】ＤＤＣ法の３００［ｄｐｉ］画像形成用ＦＰ
Ｃ、即ち直接記録方法の１００［ｄｐｉ］画像形成用Ｆ
ＰＣとドット形成部の数が同じであるＦＰＣ、を用い、
上記式１から３、及び次の式５から７までの条件を満た
す状態でＤＤＣ法により画像を形成し、上記試験１によ
り形成した画像と比較した。この比較の結果、試験２に
より形成した画像の品質は、試験１により形成した画像
の品質よりも劣っていた。

【式５】Ｖｂｌａｃｋの信号パルス付与間隔＝１．６９
３［ｍｓｅｃ］／３≒０．５６４［ｍｓｅｃ］（１つの
ドット形成部で３つのドットを形成すべく１／３とし
た）

【式６】Ｖｂｌａｃｋの信号パルス付与時間＝０．２０
０［ｍｓｅｃ］

【式７】Ｖａｃｔｉｖｅ及びＶｎｏｎａｃｔの信号パル
ス付与時間＝０．５６４［ｍｓｅｃ］

【００１２】

【試験３】試験２と同様に画像を形成しながら、高速度
カメラ（コダック社製、Kodak EKTAPRO HS Motion Anal
yzer Model 4540）を用いて、１４０倍の倍率でトナー
５の飛翔状態を１秒あたり２７，０００コマのビデオ画
像として撮影した。そして、このビデオ画像を２５［コ
マ／ｓｅｃ］の速度で再生しながらトナー５の飛翔状態
を観察したところ、例えば、図２（ａ）に示される左偏
向の電界中にトナー５の集合体の後半部を飛翔させてい
るときに、次のドットを形成すべく図２（ｂ）に示され
る非偏向の電界に切り替えると、該後半部の飛翔経路を
センター方向にずらし、ドットＬｄの形状をセンター方
向に延長してしまうことを確認した。そして、この延長
によりドットＬｄの形状を乱していた。

【００１３】

【試験４】ドット形成シミュレーションプログラムを用
いるシミュレーションシステムにより、ＤＤＣ法におけ
るドット形成のシミュレーションを行った。なお、この
シミュレーションシステムにおいて観察されるトナーの
飛翔状態は、実際のトナーの飛翔状態に酷似しているこ
とが反復的な比較試験により実証されている。図３に本
シミュレーションで想定したＦＰＣ等の構成を示す。図
中の１０はガード電極であり、対向電極４に印加された
電圧を現像ローラ１に対してシールドすることで、現像
ローラ１からのトナー５の飛翔に影響を与えないように
している。また、図中Ｌ１からＬ１２まではそれぞれ寸
法［μｍ］を示し、Ｌ１＝１４０、Ｌ２＝３０、Ｌ３＝
１０、Ｌ４＝５０、Ｌ５＝１０、Ｌ６＝１０、Ｌ７＝２
０、Ｌ８＝３０、Ｌ９＝１５、Ｌ１０＝４２０、Ｌ１１
＝８０である。図示した構成のＦＰＣの使用、及び、次
の式８から式１８までの条件具備、を想定して上記ドッ
トＬｄ、上記ドットＮｄ及び上記ドットＲｄの形成をシ
ミュレーションした。なお、本シミュレーションでは、
印加するＶａｃｔｉｖｅ及びＶｎｏｎａｃｔの値を変化
させない状態（式１５）を想定している。

【式８】トナー５の粒径＝７［μｍ］

【式９】トナー５の帯電量＝−５［μＣ／ｇ］

【式１０】飛翔トナー量＝１５０個

【式１１】対向電極４への印加電圧＝＋１６００［Ｖ］

【式１２】非偏向時のＶａｃｔｉｖｅ及びＶｎｏｎａｃ
ｔ＝それぞれ＋１２５［Ｖ］

【式１３】偏向時のＶａｃｔｉｖｅ＝＋２２５［Ｖ］

【式１４】偏向時のＶｎｏｎａｃｔ＝＋２５［Ｖ］

【式１５】Ｖａｃｔｉｖｅ及びＶｎｏｎａｃｔの信号パ
ルス付与時間＝０．７００［ｍｓｅｃ］以上

【式１６】Ｖｂｌａｃｋ＝＋３２５［Ｖ］

【式１７】Ｖｂｌａｃｋの信号パルス付与時間＝０．２
００［ｍｓｅｃ］

【式１８】ガード電極１０への印加電圧＝−５０［Ｖ］

【００１４】本試験４において、上記ドットＮｄ（非偏
向により形成するドット）の形成をシミュレーションし
たときに観察されたトナー５の集合体の飛翔状態を模式
図である図４に示す。なお、図４においては対向電極４
の図示を省略した。また、（ａ）はＶｂｌａｃｋ、Ｖａ
ｃｔｉｖｅ及びＶｎｏｎａｃｔを印加された瞬間の状態
を示し、（ｂ）から（ｈ）は、この瞬間以降、０．１０
０［ｍｓｅｃ］経過毎の状態を順次示すものである。

【００１５】

【試験５】Ｖａｃｔｉｖｅ及びＶｎｏｎａｃｔを変化さ
せた場合における、ドットの形成を上記シミュレーショ
ンシステムによりシミュレーションした。図５、図６、
図７にそれぞれ、上記ドットＬｄ（左偏向により形成す
るドット）、上記ドットＮｄ（非偏向により形成するド
ット）、上記ドットＲｄ（右偏向により形成するドッ
ト）の形成をシミュレーションしたときにおける各電極
への電圧印加のタイミングチャートを示す。図５に示す
ように、本試験５におけるシミュレーションでは、上記
ドットＬｄの形成において、各電極への電圧印加を開始
してから０．４００［ｍｓｅｃ］後に、上記ドットＮｄ
を形成すべく非偏向の電圧印加条件に切り替えた場合を
想定した。また同様に、上記ドットＮｄの形成において
は右偏向の、上記ドットＲｄの形成においては左偏向
の、電圧印加条件に切り替えた場合を想定した（図６及
び図７）。

【００１６】本試験５において、上記ドットＮｄの形成
をシミュレーションしたときに観察されたトナー５の集
合体の飛翔状態を模式図である図８に示す。図４と図８
とを比較すると、各電極への電圧印加を開始してから
０．４００［ｍｓｅｃ］後まで（（ａ）から（ｅ）ま
で）、即ちＶａｃｔｉｖｅ及びＶｎｏｎａｃｔの値を切
り替えるまでは、両者におけるトナー５の飛翔状態が全
く同様である。しかし、Ｖａｃｔｉｖｅ及びＶｎｏｎａ
ｃｔの値が切り替えられると、ＦＰＣ２と紙３との間に
おいて、飛翔したトナー５の集合体のうち、後半部のト
ナー５の飛翔経路が偏向され、該トナー５の紙３への付
着位置が正規位置から大きくずれてしまうことが解る。
そしてこの結果、ドット形状が大きく乱れている。同様
の乱れは、本試験５で上記ドットＬｄや上記ドットＲｄ
の形成をシミュレーションしたときにも認められ、特
に、図９に示されるように、ドットＲｄの形成において
は、ドット形状の乱れの度合いが大きかった。なお、図
９（ａ）はＶａｃｔｉｖｅ及びＶｎｏｎａｃｔの値を変
化させない場合、（ｂ）は両者の値を変化させた場合、
を想定してシミュレーションしたときにおける各電極へ
の電圧印加開始から７００［μｓｅｃ］後のトナー５の
飛翔状態を示す模式図である。

【００１７】上記試験４において、上記ドットＬｄ、上
記ドットＮｄ及び上記ドットＲｄの形成のシミュレーシ
ョンに用いられた模擬電界の電気力線をそれぞれ図１
０、図１１及び図１２に示す。例えば、図１０において
点Ｐの位置を電気力線に沿って飛翔中のトナー５は、Ｖ
ａｃｔｉｖｅ及びＶｎｏｎａｃｔの値の変化により電界
の状態を図１１に示されるように変化されると、図１１
に示されるように右下に向かう電気力線に沿って右に移
動する。即ち、トナー５の集合体の後半部は、この間を
飛翔しているときに、ＦＰＣ２と対向電極４との間に形
成される電界の状態を変化されることにより、飛翔経路
を偏向されていたと考えられる。

【００１８】本発明は以上の背景に鑑みなされたもので
あり、その目的とするところは、ＤＤＣ法を用いる画像
形成方法又は画像形成装置において、高速に画像を形成
することができる画像形成方法又は画像形成装置を提供
することである。

【００１９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１の発明は、複数の微小開口部を互いに独立
あるいは一連に設けた開口部保持部材と、該開口部保持
部材と一体又は別体に設け、粒子担持体に担持させた微
小な画像形成粒子の該粒子担持体からの飛翔を制御させ
る複数の飛翔制御電極と、該開口部保持部材と一体又は
別体に設け、画像形成粒子の飛翔経路の偏向を制御させ
る複数の偏向制御電極とを該粒子担持体と該粒子担持体
に対向させた対向電極との間に配設し、画像情報に基づ
いて、任意の飛翔制御電極に飛翔電圧を印加して該粒子
担持体から画像形成粒子を選択的に飛翔させ、又は、任
意の飛翔制御電極に飛翔電圧を、該偏向制御電極に偏向
電圧をそれぞれ印加して該粒子担持体から画像形成粒子
を選択的且つ偏向的に飛翔させ、該飛翔させた画像形成
粒子を任意の微小開口部を通して該対向電極側に移行さ
せることで、該対向電極上又は該対向電極上の記録部材
上に、該移行させた画像形成粒子を付着させて画像を形
成する画像形成方法であって、該偏向制御電極に印加す
る該偏向電圧の値を変化させても、該微小開口部を通過
させた後の画像形成粒子の飛翔経路に影響を及ぼさない
ように制御することを特徴とするものである。

【００２０】請求項１の発明においては、上記偏向制御
電極に印加する上記偏向電圧の値を変化させても、上記
微小開口部を通過させた後の画像形成粒子の飛翔経路に
影響を及ぼさないように制御する。この制御により、飛
翔した画像形成粒子集合体は、上記微小開口部を通過し
た後に上記偏向電圧の値を変化されても飛翔経路に影響
を及ぼされない。従って、飛翔させた画像形成粒子に対
して、上記微小開口部を通過させれば上記対向電極上又
は上記記録部材上に到達させていなくても、上記偏向電
圧の値を変化させることができる。即ち、単位画像を形
成すべく飛翔させた画像形成粒子の集合体の全体を上記
対向電極上又は上記記録部材上に到達させなくても、次
の単位画像を形成すべく上記偏向電圧を変化させること
ができる。

【００２１】請求項２の発明は、請求項１の画像形成方
法であって、上記開口部保持部材における、上記対向電
極側の面、又は、該面に近傍且つ平行な内層、にシール
ド電極を設け、該シールド電極よりも上記粒子担持体側
に上記飛翔制御電極及び上記偏向制御電極を設けて、該
対向電極、該飛翔制御電極、該偏向制御電極及び該シー
ルド電極に印加する電圧の値をそれぞれ所定値又は所定
範囲に設定することにより、上記影響を及ぼさないよう
に制御することを特徴とするものである。

【００２２】請求項２の発明においては、上記設定を行
うことにより、上記偏向制御電極に印加する上記偏向電
圧の値を上記所定範囲で変化させても、上記微小開口部
を通過させた後の画像形成粒子の飛翔経路に影響を及ぼ
さないように制御する。具体的には、上記シールド部材
での遮蔽により、該シールド電極よりも上記粒子担持体
側に生ずる電気的変化を、該シールド電極よりも上記対
向電極側に伝えなくすべく、上記値をそれぞれ適切な所
定値又は所定範囲に設定する。そして、このような設定
により上記偏向電圧の値の変化が上記シールド電極と上
記対向電極との間の空間に伝わらなくなる。このため、
単位画像を形成すべく飛翔させた画像形成粒子の集合体
の全体を上記対向電極上又は上記記録部材上に到達させ
る前であっても、上記微小開口部を通過させていれば次
の単位画像を形成すべく上記偏向電圧を変化させること
ができる。

【００２３】請求項３の発明は、請求項２の画像形成方
法であって、上記対向電極に印加する電圧よりもゼロに
近く、且つ、上記飛翔制御電極や上記偏向制御電極に印
加する電圧よりも該対向電極に印加する電圧に近い、値
の電圧を上記シールド電極に印加することを特徴とする
ものである。

【００２４】請求項３の発明においては、上記シールド
電極に印加する電圧を、上記飛翔制御電極や上記偏向制
御電極に印加する電圧よりも、上記対向電極に印加する
電圧に近い値に設定することにより、画像形成粒子の単
位画像形成部における付着・滞留を大幅に軽減する。例
えば、画像形成粒子をマイナス極性に帯電させる場合、
上記偏向電圧や上記飛翔電圧の値を上記シールド電極に
印加する電圧値よりも大きくすると、飛翔させた画像形
成粒子を上記飛翔制御電極や上記偏向制御電極に引き付
けて付着・滞留させてしまうおそれがある。一方、飛翔
された画像形成粒子は、上記シールド電極に印加される
電圧値が上記偏向電圧や上記飛翔電圧の値よりも大きけ
れば、上記飛翔制御電極や上記偏向制御電極に引き付け
られても、さらに該シールド電極に引き付けられ、ひい
ては上記対向電極に向かって飛翔する。即ち、画像形成
粒子の単位画像形成部における付着・滞留が大幅に軽減
される。そして、この軽減により、画像形成粒子の単位
画像形成部における通過速度が速まるとともに、該単位
画像形成部における画像形成粒子の残留が軽減される。

【００２５】請求項４の発明は、請求項２の画像形成方
法であって、上記対向電極や上記偏向制御電極に印加す
る電圧よりもゼロに近い値の電圧を、上記シールド電極
に印加することを特徴とするものである。 （以下、余白）

【００２６】請求項４の発明においては、単位画像を形
成すべく飛翔させた画像形成粒子の集合体の拡散を軽減
するとともに、該集合体の上記対向電極上又は上記記録
部材上における付着領域の拡散を軽減する。本発明者ら
は鋭意研究により、上記対向電極や上記偏向制御電極に
印加する電圧よりもゼロに近い値の電圧を上記シールド
電極に印加すると、飛翔させた画像形成粒子の集合体の
拡散を軽減できることを見出した。

【００２７】請求項５の発明は、請求項４の画像形成方
法であって、画像形成粒子同士に静電的な反発力を生じ
ても、該反発力による画像形成粒子の集合体の拡散を生
じないように、上記偏向制御電極に印加する電圧と上記
シールド電極に印加する電圧との電位差を適切な値に設
定することを特徴とするものである。

【００２８】請求項５の発明においては、画像形成粒子
同士に静電的な反発力を生じても、該反発力による画像
形成粒子の集合体の拡散を生じない。本発明者らは鋭意
研究により、上記電位差を適切な値に設定することで、
上記反発力による画像形成粒子の集合体の拡散を防止で
きることを見出した。

【００２９】請求項６の発明は、請求項５の画像形成方
法であって、上記電位差の値を１００［Ｖ］以上に設定
することを特徴とするものである。

【００３０】請求項６の発明においては、上記電位差の
値を１００［Ｖ］以上に設定することにより、画像形成
粒子同士に静電的な反発力を生じても該反発力による画
像形成粒子の集合体の拡散を生じない。

【００３１】請求項７の発明は、請求項４、５又は６の
画像形成方法であって、上記電位差の値を１００［Ｖ］
以上３５０［Ｖ］以下に設定することを特徴とするもの
である。

【００３２】請求項７の発明においては、上記電位差の
値を１００［Ｖ］以上３５０［Ｖ］以下に設定すること
により、上記偏向制御電極の表面、又は、上記微小開口
部の内壁、における画像形成粒子の付着・滞留を大幅に
軽減する。本発明者らは鋭意研究により、上記電位差の
値を１００［Ｖ］以上３５０［Ｖ］以下に設定すると、
上記偏向制御電極の表面や、例えば該偏向制御電極を上
記開口部保持部材の内層に設けている場合には上記微小
開口部の内壁、における画像形成粒子の付着・滞留を大
幅に軽減できることを見出した。

【００３３】請求項８の発明は、請求項１、２、３、
４、５、６又は７の画像形成方法であって、単位画像を
形成すべく画像形成粒子の集合体を上記飛翔させ、該集
合体の略全量に対して上記微小開口部を通過させた直後
に、上記偏向制御電極に印加する電圧の値を変化させる
ことを特徴とするものである。

【００３４】請求項８の発明においては、単位画像を形
成すべく飛翔させた画像形成粒子の集合体の飛翔経路に
影響を及ぼさず、且つ最も早いタイミングで上記偏向電
圧の値を変化させることができる。

【００３５】請求項９の発明は、互いに独立あるいは一
連に形成された複数の微小開口部を有する開口部保持部
材と、該開口部保持部材と一体又は別体に形成され、粒
子担持体に担持される微小な画像形成粒子の該粒子担持
体からの飛翔を制御する複数の飛翔制御電極と、該開口
部保持部材と一体又は別体に形成され、画像形成粒子の
飛翔経路の偏向を制御する複数の偏向制御電極と、を該
粒子担持体に対向する対向電極と該粒子担持体との間に
備え、画像情報に基づいて、任意の飛翔制御電極に飛翔
電圧を印加して該粒子担持体から画像形成粒子を選択的
に飛翔させ、又は、任意の飛翔制御電極に飛翔電圧を、
該偏向制御電極に偏向電圧をそれぞれ印加して該粒子担
持体から画像形成粒子を選択的且つ偏向的に飛翔させ、
該飛翔させた画像形成粒子を任意の微小開口部を通して
該対向電極側に移行させることで、該対向電極上又は該
対向電極上の記録部材上に、該移行させた画像形成粒子
を付着させて画像を形成する画像形成装置であって、該
開口部保持部材における、上記対向電極側の面、又は、
該面に近傍且つ平行な内層、形成されたシールド電極
と、該シールド電極よりも上記粒子担持体側に形成され
た上記飛翔制御電極及び上記偏向制御電極とを備え、該
対向電極、該飛翔制御電極、該偏向制御電極及び該シー
ルド電極にそれぞれ所定値又は所定範囲の電圧を印加す
ることを特徴とするものである。

【００３６】請求項９の発明においては、上記対向電
極、上記飛翔制御電極、上記偏向制御電極及び上記シー
ルド電極にそれぞれ所定値又は所定範囲の電圧を印加す
ることにより、該偏向制御電極に印加する上記偏向電圧
の値を該所定範囲で変化させても、上記微小開口部を通
過させた後の画像形成粒子の飛翔経路に影響を及ぼさな
い。具体的には、上記シールド部材での遮蔽により、該
シールド電極よりも上記粒子担持体側に生ずる電気的変
化を、該シールド電極よりも上記対向電極側に伝えない
ような値又は範囲にそれぞれ設定された電圧を、各電極
に対してそれぞれ印加する。このため、単位画像を形成
すべく飛翔させた画像形成粒子の集合体の全体を上記対
向電極上又は上記記録部材上に到達させる前であって
も、上記微小開口部を通過させていれば次の単位画像を
形成すべく上記偏向電圧を変化させることができる。

【００３７】請求項１０の発明は、請求項９の画像形成
装置であって、請求項２、３、４、５、６、７又は８の
画像形成方法を用いて画像を形成することを特徴とする
ものである。

【００３８】請求項１０の発明においては、請求項２、
３、４、５、６、７又は８の画像形成方法により画像を
形成する。

【００３９】

【発明の実施の形態】まず、従来の直接記録方法を用い
る画像形成装置（以下、直接記録画像形成装置と称す
る）の一例について説明する。図１３は本一例の直接記
録画像形成装置の要部の概略構成を示す斜視図である。
本直接記録画像形成装置は、画像形成粒子としてのトナ
ーを担持する粒子担持体としての現像ローラ１、該現像
ローラ１に対向するように配置した対向電極としての対
向電極部材４、複数のドット形成部を有するＦＰＣ２等
を備えている。現像ローラ１はトナーを収容するトナー
容器６の内部に配置され、現像ローラ１の表面には、公
知技術によりトナーを担持させることができる。本一例
では、ドクターブレード７あるいは図示を省略されたト
ナー供給部材と現像ローラ１との間における摩擦によっ
てマイナスに摩擦帯電したトナーを、静電気力で現像ロ
ーラ１上に担持し、ドクターブレード７で規制すること
によりトナー層を形成している。

【００４０】上記ＦＰＣ２は、トナー容器６の下壁部に
形成された開口を塞ぐように取り付けられている。この
ＦＰＣ２は、図１４に示されるように、現像ローラ１と
対向電極部材４との間で現像ローラ１から対向電極部材
４へのトナー飛翔を制御するように、複数の微小開口部
としてのトナー通過孔（以下「孔」という）２ｃ及び各
孔の周りに形成された内径０．１６０［ｍｍ］の飛翔電
極としてのリング状電極２ａを有している。この孔２ｃ
の内径、及び、紙３の搬送方向と直交する方向（現像ロ
ーラ１の軸方向）における孔２ｃ間のピッチｐｈは、紙
３に記録する画像の解像度に応じて設定される。本一例
では、解像度３００［ｄｐｉ］程度の画像を記録できる
ように、厚さ０．０７５［ｍｍ］のポリイミドからなる
基板に、内径φが０．１４０［ｍｍ］の孔２ｃを、上記
ピッチｐｈが０．０８４５［ｍｍ］となる間隔で形成し
ている。また、この孔２ｃは、紙３の搬送方向の幅Ｗが
約２［ｍｍ］の領域に８列（２ｃ−１〜２ｃ−８）形成
され、孔２ｃの総数は２３００個となっている。各孔２
ｃの周りには互いに電気的に独立した、内径が０．１６
０［mm］のリング状電極２ａが形成され、各リング状電
極２ａは、画像情報に応じた電圧を印加するための電源
回路に接続されている。

【００４１】図１５は、本直接記録画像形成装置の画像
記録部の拡大模式図である。トナー５を担持する現像ロ
ーラ１は接地され、この現像ローラ１と対向して設けら
れた対向電極部材４との間に、現像ローラ１上に担持さ
れたトナー５を対向電極部材４に向けて飛翔させるため
の飛翔電界を形成する高圧電源８が接続されている。こ
の高圧電源８により対向電極部材４にトナー５の平均的
な帯電極性と逆の極性の直流高電圧が印加される。

【００４２】また、現像ローラ１と対向電極部材４との
間には、ＦＰＣ２が配設されている。そして、現像ロー
ラ１とＦＰＣ２の各リング状電極２ａとの間には、画像
情報に基づいて生成された制御電圧を各リング状電極２
ａに印加する電源（以下「画像電源」という）９が接続
されている。この画像電源９により、画像情報に基づい
てＯＮ／ＯＦＦ制御されたパルス状の制御電圧が各リン
グ状電極２ａに対して印加される。この制御電圧のＯＮ
時の電圧（以下、飛翔制御電圧又はＶｂｌａｃｋとい
う）の値は例えば＋３２５［Ｖ］、ＯＦＦ時の電圧（以
下、非飛翔制御電圧又はＶｗｈｉｔｅという）の値は例
えば−５０［Ｖ］に設定される。

【００４３】また、図示の装置では、上記ＦＰＣ２のリ
ング状電極２ａと対向電極部材４との間隔Ｌｉは０．５
［ｍｍ］、リング状電極２ａと現像ローラ１との間隔Ｌ
ｋは０．０５［ｍｍ］、現像ローラ１の周速は３００
［ｍｍ／ｓｅｃ］、紙３の搬送速度は５０［ｍｍ／ｓｅ
ｃ］である。

【００４４】図１６はトナーの飛翔状態を示した模式図
である。例えば、マイナスに帯電するトナーを用い、現
像ローラ１を接地し、対向電極４に＋１２００［Ｖ］の
直流高電圧（以下、Ｖｂｅとも称する）を印加し、飛翔
制御電極２ａに＋３２５［Ｖ］の飛翔制御電圧（Ｖｂｌ
ａｃｋ）を２００［μｓｅｃ］印加する。この印加によ
り、現像ローラ１上のトナー５に対して６×１０⁶［Ｖ
／ｍ］の電界が作用する。そして、この作用の結果、ト
ナー５に加わるクーロン力が、トナー５と粒子担持体１
との間に作用している付着力や鏡像力の和を上回って、
トナー５の集合体が対向電極４に向かって飛翔し、ＦＰ
Ｃ２の孔を通過する。この孔を通過したトナー５の集合
体は、対向電極４に印加された電圧により形成される飛
翔電界に引かれてさらに飛翔を続け、対向電極４上を搬
送手段（不図示）により所定方向に搬送されている紙３
に付着して飛翔を終える。この付着により、紙３上に複
数のトナー５の集合体からなるドットが記録される。な
お、この装置において、紙３上のトナーを付着させない
非画像部に対応するリング状電極２ａには、−５０
［Ｖ］の非飛翔制御電圧（Ｖｗｈｉｔｅ）が印加され
る。

【００４５】以上のように、従来の直接記録画像形成装
置を用いて紙３上に画像を形成することができる

【００４６】次に、ＤＤＣ法を用いて画像を形成する従
来の画像形成装置（以下、ＤＤＣ画像形成装置）の一例
について説明する。本一例に係るＤＤＣ画像形成装置に
おいては、上記直接記録画像形成装置の構成に加え、Ｆ
ＰＣ２が現像ローラ１から飛翔したトナーを偏向する偏
向制御電極対２ｂを有している。図１７は、本ＤＤＣ画
像形成装置におけるＦＰＣ２の孔２ｃの拡大図であり、
（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図である。このＦＰＣ２
は、リング状電極２ａに加え、リング状電極２ａよりも
対向電極部材４側に偏向制御電極対である偏向制御電極
２ｂ−１及び２ｂ−２を有している。偏向制御電極２ｂ
−１及び第２偏向制御電極２ｂ−２はそれぞれバナナ
状、具体的には上記リング状の飛翔制御電極２ａの１８
０度よりも小さな角度分に相当する形状をしていて、飛
翔制御電極２ａの真下に上述の孔２ｃを挟んで対向的に
形成されている。図中の１０はガード電極であり、対向
電極４に印加された電圧を現像ローラ１に対してシール
ドすることで、現像ローラ１からのトナー５の飛翔に影
響を与えないようにしている。

【００４７】以上の構成の装置において、偏向制御電極
２ｂ−１と偏向制御電極２ｂ−２との間の電位差を変え
ると、該電位差により形成される電界（以下、偏向電界
という）が変わり、図２に示されたようにトナー５の着
地点が変わる。偏向制御電極２ｂ−２への印加電圧を０
［Ｖ］一定とし、偏向制御電極２ｂ−１への印加電圧を
変化させた状態を想定し、上記シミュレーションシステ
ムによりシミュレーションを行ったときの、偏向制御電
極２ｂ−１への印加電圧と、紙３上の上記中央部に対応
する位置からのトナー着地点のシフト量との関係を図１
８に示す。図示のように左右の偏向制御電極間の電位差
に正比例して上記中央部に対応する位置からのシフト量
は大きくなる。実測でも、ドットの位置は偏向電位差に
従って変わっていた。

【００４８】上述のようにＤＤＣ法によれば、ドット形
成部の数を減らすことが可能である。例えば、３００
［ｄｐｉ］で３分割する場合には、一つの孔から時間的
に３つに分けてトナーストリームを通過させ、その先頭
トナーストリームを左に３００［ｄｐｉ］相当分約８４
［μｍ］偏向させ、次のトナーストリームは偏向電圧を
印加せずに直進させ、３番目のトナーストリームは、右
に約８４［μｍ］偏向させて画像を形成する。このよう
にすれば、１００［ｄｐｉ］用のドット形成部数で３０
０［ｄｐｉ］の画像を得ることができる。

【００４９】次に、本発明を適用した画像形成装置の実
施形態について説明する。図１９は本実施形態に係る画
像形成装置の画像形成部の拡大断面図である。図示のよ
うに、本画像形成装置のＦＰＣ２は、対向電極４側の表
面に厚さＬ１２（２０［μｍ］）のシールド電極１１を
備えている。シールド電極１１と紙３の間の距離Ｌ１３
は４００［μｍ］であり、Ｌ１２及びＬ１３以外の配置
距離については、図３に示された画像形成部と同様であ
る。

【００５０】ＦＰＣ２の各飛翔制御電極２ａ、左偏向制
御電極２ｂ−１、右偏向制御電極２ｂ−２、対向電極
４、ガード電極１０及びシールド電極１１には、それぞ
れ図示を省略された電気回路により、それぞれ個別の値
の電圧が印加される。例えば、本実施形態においては、
各飛翔制御電極２ａに＋３２５［Ｖ］のＶｂｌａｃｋ又
は−５０［Ｖ］のＶｗｈｉｔｅが、左偏向制御電極２ｂ
−１又は右偏向制御電極に＋１２５〜＋５２５［Ｖ］の
Ｖａｃｔｉｖｅ又は＋２５〜＋４２５［Ｖ］のＶｎｏｎ
ａｃｔが、対向電極４に＋１１００〜＋１６００［Ｖ］
の対向電圧が、ガード電極１０に−５０［Ｖ］のガード
電圧が、シールド電極１１に＋１００〜＋６００［Ｖ］
のシールド電圧が印加される。なお、Ｖａｃｔｉｖｅ、
Ｖｎｏｎａｃｔ、対向電圧及びシールド電圧の値は、操
作者によりそれぞれ前述の範囲内で適宜設定される。一
方、図示を省略された制御回路は、各電極に対して、図
示を省略された電源より操作者に設定された値の電圧を
印加するように制御する。以上の構成の他は、上記ＤＤ
Ｃ画像形成装置の構成と同様であるので、説明を省略す
る。

【００５１】次に上記実施形態の画像形成装置に請求項
１、２、３及び８の構成を適用した第１実施例について
説明する。本第１実施例の画像形成装置は、シールド電
極１１に＋６００［Ｖ］のシールド電圧を印加するよう
に設定されている。シールド電極１１以外の各電極に印
加される各電圧値は、上記試験５のＤＤＣ画像形成装置
における各電圧値と同様である。即ち、対向電極４に＋
１６００［Ｖ］の対向電圧が、飛翔制御電極２ａに＋３
２５［Ｖ］のＶｂｌａｃｋが、ガード電極１０に−５０
［Ｖ］のガード電圧がそれぞれ印加される。また、左偏
向制御電極２ｂ−１に対しては、上記ドットＬｄ（左偏
向ドット）を形成する場合には＋２２５［Ｖ］のＶａｃ
ｔｉｖｅを、上記ドットＮｄ（非偏向ドット）を形成す
る場合には＋１２５［Ｖ］のＶａｃｔｉｖｅを、上記ド
ットＲｄ（右偏向ドット）を形成する場合には＋２５
［Ｖ］のＶｎｏｎａｃｔをそれぞれ印加する。また、右
偏向制御電極２ｂ−２に対しては、上記ドットＬｄ（左
偏向ドット）を形成する場合には＋２５［Ｖ］のＶｎｏ
ｎａｃｔを、上記ドットＮｄ（非偏向ドット）を形成す
る場合には＋１２５［Ｖ］のＶａｃｔｉｖｅを、上記ド
ットＲｄ（右偏向ドット）を形成する場合には＋２２５
［Ｖ］のＶａｃｔｉｖｅをそれぞれ印加する。なお、本
第１実施例の画像形成装置における各電極への電圧印加
のタイミングも、上記試験５の画像形成装置と同様であ
り、図５、図６及び図７に示された通りである。即ち、
各電極への電圧印加を開始してから０．４００［ｍｓｅ
ｃ］後に、次のドットを形成すべくＶａｃｔｉｖｅ及び
Ｖｎｏｎａｃｔの値を変化させる。但し、上述したよう
に、本第１実施例の画像形成装置は、これらの図に示さ
れる電極の他に上記シールド電極１１を備えており、こ
のシールド電極１１には＋６００［Ｖ］のシールド電圧
が、ガード電極１０と同様のタイミングで継続的に印加
されている。

【００５２】以上のような各電圧値の設定により、シー
ルド電圧（＋６００［Ｖ］）は常に、対向電圧（＋１６
００［Ｖ］）よりもゼロに近く、且つＶｂｌａｃｋ（＋
３２５［Ｖ］）や偏向電圧（＋２５、＋１２５又は＋２
２５［Ｖ］）よりも該対向電圧に近い値となる。

【００５３】図２０に、本第１実施例の画像形成装置の
使用を想定して、上記シミュレーションシステムにより
上記ドットＮｄ（非偏向ドット）の形成をシミュレーシ
ョンしたときのトナー５の飛翔状態を、模式図である図
２０に示す。図８と図２０とを比較すると、本第１実施
例の画像形成装置では、各電極への電圧印加を開始して
から０．４００［ｍｓｅｃ］後（各図の（ｅ））に次の
ドットＲｄを形成すべくＶａｃｔｉｖｅ及びＶｎｏｎａ
ｃｔの値を切り替えても、ＦＰＣ２と紙３との間におけ
るトナー５の集合体の飛翔経路を偏向させないことが解
る。同様に、上記ドットＬｄ（左偏向ドット）や上記ド
ットＲｄ（右偏向ドット）の形成をシミュレーションし
たときにも、ＦＰＣ２と紙３との間におけるトナー５の
集合体の飛翔経路を偏向させないことを確認した。特
に、図２１に示されるように、上記試験５でドット形状
の乱れの度合いが大きかったドットＲｄの形成において
は、ドット形状に著しい改善が認められることが図９と
の比較から解る。

【００５４】本第１実施例において、上記ドットＬｄ、
上記ドットＮｄ及び上記ドットＲｄの形成のシミュレー
ションに用いられた模擬電界の電気力線をそれぞれ図２
２、図２３及び図２４に示す。これら３つの図を比較す
ると、孔２ｃ内の電気力線の向きはそれぞれ大きく異な
るが、驚いたことにＦＰＣ２と紙３（ひいては対向電極
４）との間の電気力線の向きはそれぞれ全く同様である
ことが解る。即ち、シールド電極１０は、シールド電極
１０より現像ローラ１側に生ずる電気的変化を、シール
ド電極１０より対向電極４側に伝えないように強力に遮
蔽している。このため、ＦＰＣ２と紙３との間を飛翔中
のトナー５の飛翔経路は、Ｖａｃｔｉｖｅ及びＶｎｏｎ
ａｃｔの値が＋２５〜＋２２５［Ｖ］の範囲内で変化さ
れても、偏向されない。従って、トナー５の集合体に孔
２ｃを通過させさえすれば、ＦＰＣ２と紙３との間に該
集合体を飛翔させていても、次のドットを形成すべくＶ
ａｃｔｉｖｅ及びＶｎｏｎａｃｔの値を変化させること
ができる。本第１実施例においては、従来のＤＤＣ画像
形成装置で０．８００［ｍｍ／ｓｅｃ］以上要していた
１ドット形成時間を、０．４［ｍｍ／ｓｅｃ］に低減す
ることができる。即ち、画像形成速度を従来の２倍以上
にすることができる。

【００５５】以上、本第１実施例の画像形成装置によれ
ば、ドットを形成すべく飛翔させたトナー５の集合体の
略全体に孔２ｃを通過させさえすれば、ＦＰＣ２と紙３
との間に該集合体を飛翔させていても、次のドットを形
成すべくＶａｃｔｉｖｅ及びＶｎｏｎａｃｔの値を変化
させることができるので、画像形成の速度を速めること
ができる。

【００５６】次に、上記実施形態の画像形成装置に請求
項３の構成を適用しない第１比較例について説明する。
本第１比較例の画像形成装置のシールド電極１１には、
＋１００［Ｖ］のシールド電極が印加される。即ち、シ
ールド電極１１には、飛翔電圧（＋３２５［Ｖ］）や偏
向電圧のＶａｃｔｉｖｅ（＋１２５又は＋２２５）より
もゼロに近い値のシールド電圧が印加される。

【００５７】以上の構成以外は、上記第１実施例の画像
形成装置を同様であるので説明を省略する。

【００５８】本第１比較例の画像形成装置の使用を想定
して、上記シミュレーションシステムにより上記ドット
Ｎｄ（非偏向ドット）の形成をシミュレーションしたと
きのトナー５の飛翔状態を、模式図である図２５に示
す。図２０と図２５とを比較すると、本実施例の画像形
成装置では多量のトナー５が偏向制御電極２ｂに付着・
滞留して、孔２ｃを通過していないことがわかる。即
ち、本比較例の画像形成装置では、小さい値（ゼロに近
い値）のシールド電圧をシールド電極１１に印加する結
果、マイナス帯電させて飛翔させたトナー５を飛翔制御
電極２ａや偏向制御電極２ｂに引き付けて付着・滞留さ
せてしまう。このような付着・滞留が生ずると、画像形
成速度を低下させるばかりでなく、飛翔制御電極２ａ、
偏向制御電極２ｂ及び孔２ｃからなるドット形成部の目
詰まりや、形成画像の濃度低下を引き起こしてしまう。

【００５９】一方、マイナス帯電されて飛翔されたトナ
ー５は、上記第１実施例のように、シールド電極１１に
印加される電圧値がＶａｃｔｉｖｅやＶｂｌａｃｋの値
よりも大きければ（対向電圧の値に近ければ）、飛翔制
御電極２ａや偏向制御電極２ｂに引き付けられても、さ
らにシールド電極１１に引き付けられ、ひいては対向電
極４に向かって飛翔する。

【００６０】即ち、上記第１実施例の画像形成装置によ
れば、ドット形成部におけるトナー５の付着・滞留を軽
減するので、画像形成の速度をより速めるとともに、ド
ット形成部の目詰まりや、形成画像の濃度低下を軽減す
ることができる。 （以下、余白）

【００６１】次に、本発明者らが実施した請求項４、
５、６及び７の構成に係る試験６について説明する。次
の表１に示されるような５通りの各電圧値の印加を想定
して、上記シミュレーションシステムにより上記ドット
Ｎｄ（非偏向ドット）の形成をシミュレーションした。
なお、本シミュレーションにおける各電極への電圧印加
のタイミングは、上記試験５や上記第１実施例と同様で
ある。なお、表１に示される数値の単位は全て［Ｖ］で
ある。また、「左２ｂ−１」は左偏向制御電極２ｂ−１
であり、「右２ｂ−２」は右偏向制御電極２ｂ−２であ
る。また、括弧内に示される数値は、それぞれシールド
電圧との電位差を示す。

【表１】

【００６２】表１に示されるように、本試験６において
は、シールド電圧と対向電圧との電位差を１０００
［Ｖ］に設定した条件を想定し、且つ各シミュレーショ
ンにおけるシールド電圧の値を＋１００［Ｖ］ずつ変化
させた。

【００６３】上記ドットＮｄの上記各シミュレーション
において、それぞれ＋５００、＋４００、＋３００、＋
２００及び＋１００［Ｖ］のシールド電圧の印加を想定
したときのトナー５の飛翔状態を、それぞれ模式図であ
る図２６、２７、２８、２９及び３０に示す。これら５
つの図及び図２０の比較から、次の５つの事項が判明し
た。 １．偏向電圧（ＶａｃｔｉｖｅやＶｎｏｎａｃｔ）とシ
ールド電圧との電位差を小さく設定する程、トナー５の
集合体の飛翔経路を横に拡散させてドット形状を乱す反
面、該電位差を大きく設定する程、該飛翔経路を絞り込
んで正規形状のドットを形成する。 ２．偏向電圧とシールド電圧との電位差を２５［Ｖ］に
設定すると上記拡散によりドット形状を乱してしまう
が、１２５［Ｖ］に設定すると満足できる形状のドット
を得ることができる。 ３．偏向電圧とシールド電圧との電位差を小さく設定す
る程、トナー５の偏向制御電極電極への付着・滞留を軽
減する反面、該電位差を大きく設定する程、該付着・滞
留を助長する。 ４．偏向電圧とシールド電圧との電位差を４２５［Ｖ］
に設定すると上記付着・滞留により孔２ｃにおけるトナ
ー５の通過速度の低下、形成ドットの濃度低下、及び孔
２ｃの目詰まり等の不具合を生じてしまうが、３２５
［Ｖ］に設定すると該不具合を生じない。 ５．偏向電圧とシールド電圧との電位差を２２５［Ｖ］
に設定すると、トナー５の偏向制御電極２ｂへの付着・
滞留を軽減でき、且つ上記第１実施例の画像形成装置よ
りも、トナー５の集合体を横に拡散させることなく飛翔
させることができる（図２０と図２８との比較より）。

【００６４】本試験６において、偏向電圧とシールド電
圧との電位差を２２５［Ｖ］に設定したシミュレーショ
ンにおける模擬電界の電気力線を図３１に示す。図に示
されるように、この電気力線は孔２ｃの出口から孔２ｃ
の中心軸線に向かって絞り込まれている。一方、図２３
に示されるように、上記第１実施例の上記ドットＮｄの
形成時における電気力線は、孔２ｃの出口から横に広が
っている。このため、本試験６において偏向電圧とシー
ルド電圧との電位差を２２５［Ｖ］に設定した場合に
は、上記実施例１の画像形成装置よりもトナー５の集合
体を横に拡散させることなく飛翔させていた。なお、図
３０において、トナー５の集合体の飛翔経路に若干の拡
散が認められるが、この拡散にはマイナス帯電したトナ
ー５同士の静電的な反発力が関与していると考えられ
る。即ち、偏向電圧とシールド電圧との電位差を小さく
設定しすぎると、トナー５同士の静電的な反発力によ
り、飛翔させたトナーの飛翔経路を若干ながら拡散させ
てしまうと考えられる。

【００６５】次に、上記実施形態の画像形成装置に請求
項４、５、６及び７の構成を適用した第２実施例につい
て説明する。本第２実施例の画像形成装置の各電極に
は、次の表２に示される電圧値が印加される。なお、表
２において、括弧内に示される数値、「左２ｂ−１」及
び「右２ｂ−２」は、表１と同様の概念である。

【表２】

【００６６】表２に示されるように、本第２実施例の画
像形成装置における偏向電圧（ＶａｃｔｉｖｅやＶｎｏ
ｎａｃｔ）とシールド電圧との電位差は、１２５〜３２
５［Ｖ］の範囲に設定されている。この範囲は、トナー
５の偏向制御電極２ｂへの付着を軽減し、且つ、飛翔さ
せたトナー５の集合体の飛翔経路を拡散させない範囲で
あることが上記試験６により判明している。以上の構成
の他は、上記第１実施例の画像形成装置と同様であるの
で説明を省略する。

【００６７】以上の構成において、本第２実施例の画像
形成装置においては、ドットを形成すべく飛翔させたト
ナー５の集合体の拡散を軽減するとともに、該集合体の
紙３上における付着領域の拡散を軽減する。従って、マ
イナス帯電したトナー５同士に静電的な反発力を生じて
も、該反発力によるトナー５の集合体の拡散を防止して
いる。また、偏向制御電極２ｂの表面や孔２ｃの内壁に
おけるトナー５の付着・滞留を大幅に軽減する。

【００６８】以上、本第２実施例の画像形成装置によれ
ば、ドットを形成すべく飛翔させたトナー５の集合体の
紙３上における付着領域の拡散を軽減するので、形成ド
ットの形状の乱れを軽減することができる。また、マイ
ナス帯電したトナー５同士に静電的な反発力を生じても
該反発力によるトナー５の集合体の拡散を生じないの
で、形成するドットの形状の乱れをより軽減することが
できる。また、偏向制御電極２ｂの表面や孔２ｃの内壁
におけるトナー５の付着・滞留を大幅に軽減するので、
画像形成の速度をより速めとともに、ドット形成部の目
詰まりや形成画像の濃度低下を軽減することができる。

【００６９】なお、本明細書の実施形態及び各実施例に
おいて、ＦＰＣ２の現像ローラ１側に飛翔制御電極２ａ
を設け、対向電極４側に偏向制御電極２ｂを設けた画像
形成装置について説明したが、図２に示したように、飛
翔制御電極２ａと同一平面で且つ飛翔制御電極２ａの外
側に偏向制御電極２ｂを設けてもよい。また、各電極の
構造は、リング状やバナナ状に限らず、様々な変形が可
能である。また、帯電させたトナー粒子を用いる粉体画
像形成方法や粉体画像形成装置に限らず、イオンを制御
するイオンモジュレーシヨンや、帯電させたインク滴を
電界で偏向させる荷重偏向型インクジェット等を用いる
画像形成方法又は画像形成装置にも本発明が適応可能で
ある。

【００７０】また、紙などの用紙を記録部材として、該
記録材上にトナーを付着させて画像形成を行うものを例
示したが、該記録部材としては、紙などの絶縁体の他、
紙の背面に上記対向電極として機能する電極層（例えば
アルミ箔層）を形成したものでもよい。更に、該対向電
極は、回転する無端ベルト状の金属薄膜からなり、付着
されたトナーを紙などの記録部材に転写する構成のもの
でもよい。

【００７１】さらに、上記試験６において説明を省略し
たが、本発明者らの詳細な試験により、満足できる形状
のドットを形成し得る上記電位差（偏向電圧とシールド
電圧との電位差）の最小値は１００［Ｖ］程度であっ
た。また、トナー５の偏向制御電極２ｂへの付着・滞留
を軽減し得る上記電位差の最大値は３５０［Ｖ］程度で
あった。

【００７２】

【発明の効果】請求項１、２、３、４、５、６、７、
８、９又は１０の発明によれば、単位画像を形成すべく
飛翔させた画像形成粒子の集合体の全体を上記対向電極
上又は上記記録部材上に到達させなくても、次の単位画
像を形成すべく上記偏向電圧を変化させることができる
ので、画像形成の速度を速めることができるという優れ
た効果がある。

【００７３】特に請求項３の発明によれば、画像形成粒
子の単位画像形成部における通過速度を速めるので、画
像形成の速度をより速めることができるという優れた効
果がある。また、上記単位画像形成部における画像形成
粒子の残留を軽減するので、該微小開口部、上記偏向制
御電極、又は上記偏向制御電極の目詰まりや、形成画像
の濃度低下を軽減することができるという優れた効果が
ある。

【００７４】また、請求項４の発明によれば、単位画像
を形成すべく飛翔させた画像形成粒子の集合体の上記対
向電極上又は上記記録部材上における付着領域の拡散を
軽減するので、形成する単位画像の形状の乱れを軽減す
ることができるという優れた効果がある。

【００７５】また、請求項５の発明によれば、画像形成
粒子同士に静電的な反発力を生じても該反発力による画
像形成粒子の集合体の拡散を生じないので、形成する単
位画像の形状の乱れをより軽減することができるという
優れた効果がある。

【００７６】また、請求項６の発明によれば、画像形成
粒子同士に静電的な反発力を生じても該反発力による画
像形成粒子の集合体の拡散を生じないので、形成する単
位画像の形状の乱れを防止することができるという優れ
た効果がある。

【００７７】また、請求項７の発明によれば、上記偏向
制御電極の表面、又は、上記微小開口部の内壁、におけ
る画像形成粒子の付着・滞留を大幅に軽減するので、請
求項３と同様の作用により、画像形成の速度をより速め
とともに、該微小開口部又は該偏向制御電極の目詰まり
や形成画像の濃度低下を軽減することができるという優
れた効果がある。

【００７８】また、請求項８の発明によれば、単位画像
を形成すべく飛翔させた画像形成粒子の集合体の飛翔経
路に影響を及ぼさず、且つ最も早いタイミングで上記偏
向電圧の値を変化させることができるので、該影響を及
ばさない範囲内で画像形成速度を最も速くすることがで
きるという優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】直接記録方法によるトナーの飛翔状態を示した
模式図。

【図２】（ａ）はＤＤＣ法によるドットＬｄ形成時のト
ナーの飛翔状態を示した模式図。（ｂ）はＤＤＣ法によ
るドットＮｄ形成時のトナーの飛翔状態を示した模式
図。（ｃ）はＤＤＣ法によるドットＲｄ形成時のトナー
の飛翔状態を示した模式図。

【図３】試験４のシミュレーションで想定した画像形成
部の構成図。

【図４】（ａ）から（ｈ）は、それぞれドットＮｄの形
成を想定した同シミュレーションにおけるトナー５の飛
翔状態の模式図。

【図５】試験５のシミュレーションにおけるドットＬｄ
形成時の電圧印加のタイミングチャート。

【図６】同シミュレーションにおけるドットＮｄ形成時
の電圧印加のタイミングチャート。

【図７】同シミュレーションにおけるドットＲｄ形成時
の電圧印加のタイミングチャート。

【図８】（ａ）から（ｈ）は、それぞれドットＮｄの形
成を想定した同シミュレーションにおけるトナー５の飛
翔状態の模式図。

【図９】（ａ）はドットＲｄの形成を想定した試験４の
シミュレーションにおけるトナー５の飛翔状態の模式
図。（ｂ）はドットＲｄの形成を想定した試験５のシミ
ュレーションにおけるトナー５の飛翔状態の模式図。

【図１０】ドットＬｄの形成を想定した試験４のシミュ
レーションに用いられた模擬電界の模式図。

【図１１】ドットＮｄの形成を想定した同シミュレーシ
ョンに用いられた模擬電界の模式図。

【図１２】ドットＲｄの形成を想定した同シミュレーシ
ョンに用いられた模擬電界の模式図。

【図１３】従来の直接記録画像形成装置の概略構成を示
す斜視図。

【図１４】同直接記録画像形成装置のＦＰＣを示す拡大
平面図。

【図１５】同直接記録画像形成装置の画像記録部の拡大
模式図。

【図１６】同直接記録画像形成装置におけるトナーの飛
翔状態を示した模式図。

【図１７】（ａ）はＤＤＣ画像形成装置におけるＦＰＣ
２の孔２ｃの拡大図平面図。（ｂ）は同孔２の拡大断面
図。

【図１８】偏向制御電極２ｂ−１への印加電圧と、紙３
上におけるトナー着地点のシフト量との関係を示す図。

【図１９】本実施形態に係る画像形成装置の画像形成部
の拡大断面図。

【図２０】（ａ）から（ｈ）は、それぞれドットＮｄの
形成を想定した第１実施例のシミュレーションにおける
トナー５の飛翔状態の模式図。

【図２１】ドットＲｄの形成を想定した同シミュレーシ
ョンにおけるトナー５の飛翔状態の模式図。

【図２２】ドットＬｄの形成を想定した同シミュレーシ
ョンに用いられた模擬電界の模式図。

【図２３】ドットＮｄの形成を想定した同シミュレーシ
ョンに用いられた模擬電界の模式図。

【図２４】ドットＲｄの形成を想定した同シミュレーシ
ョンに用いられた模擬電界の模式図。

【図２５】（ａ）から（ｈ）は、それぞれドットＮｄの
形成を想定した第１比較例のシミュレーションにおける
トナー５の飛翔状態の模式図。

【図２６】（ａ）から（ｈ）は、それぞれ＋５００
［Ｖ］のシールド電圧の印加によりドットＮｄの形成を
想定した第２比較例のシミュレーションにおけるトナー
５の飛翔状態の模式図。

【図２７】（ａ）から（ｈ）は、それぞれ同シミュレー
ションで＋４００［Ｖ］のシールド電圧の印加を想定し
た場合におけるトナー５の飛翔状態の模式図。

【図２８】（ａ）から（ｈ）は、それぞれ同シミュレー
ションで＋３００［Ｖ］のシールド電圧の印加を想定し
た場合におけるトナー５の飛翔状態の模式図。

【図２９】（ａ）から（ｈ）は、それぞれ同シミュレー
ションで＋２００［Ｖ］のシールド電圧の印加を想定し
た場合におけるトナー５の飛翔状態の模式図。

【図３０】（ａ）から（ｈ）は、それぞれ同シミュレー
ションで＋１００［Ｖ］のシールド電圧の印加を想定し
た場合におけるトナー５の飛翔状態の模式図。

【図３１】偏向電圧とシールド電圧との電位差を２２５
［Ｖ］に設定した試験６のシミュレーションにおける模
擬電界の模式図。

【符号の説明】

１ 現像ローラ ２ ＦＰＣ ２ａ リング状電極 ２ｂ 偏向制御電極 ２ｃ トナー通過孔 ３ 紙 ４ 対向電極部材 ５ トナー ６ トナー容器 ７ ドクターブレード ８ 高圧電源 ９ 画像電源 １０ ガード電極 １１ シールド電極

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 597063831 Ｏｎｎｅｒｅｄｓ Ｂｒｙｇｇａ 13 421 57 Ｖｅｓｔｒａ Ｆｒｏｌｕｎｄ ａ Ｓｗｅｄｅｎ (72)発明者 門永 雅史 東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株式 会社リコー内 (72)発明者 徳増 貴彦 東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株式 会社リコー内 (72)発明者 ダニエル ニルソン ビルゲル ヤールスガータン 20 アイ− 414 69 ヨーテボリ スウェーデン

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数の微小開口部を互いに独立あるいは一
   連に設けた開口部保持部材と、該開口部保持部材と一体
   又は別体に設け、粒子担持体に担持させた微小な画像形
   成粒子の該粒子担持体からの飛翔を制御させる複数の飛
   翔制御電極と、該開口部保持部材と一体又は別体に設
   け、画像形成粒子の飛翔経路の偏向を制御させる複数の
   偏向制御電極とを該粒子担持体と該粒子担持体に対向さ
   せた対向電極との間に配設し、画像情報に基づいて、任
   意の飛翔制御電極に飛翔電圧を印加して該粒子担持体か
   ら画像形成粒子を選択的に飛翔させ、又は、任意の飛翔
   制御電極に飛翔電圧を、該偏向制御電極に偏向電圧をそ
   れぞれ印加して該粒子担持体から画像形成粒子を選択的
   且つ偏向的に飛翔させ、該飛翔させた画像形成粒子を任
   意の微小開口部を通して該対向電極側に移行させること
   で、該対向電極上又は該対向電極上の記録部材上に、該
   移行させた画像形成粒子を付着させて画像を形成する画
   像形成方法であって、該偏向制御電極に印加する該偏向
   電圧の値を変化させても、該微小開口部を通過させた後
   の画像形成粒子の飛翔経路に影響を及ぼさないように制
   御することを特徴とする画像形成方法。
2. 【請求項２】請求項１の画像形成方法であって、上記開
   口部保持部材における、上記対向電極側の面、又は、該
   面に近傍且つ平行な内層、にシールド電極を設け、該シ
   ールド電極よりも上記粒子担持体側に上記飛翔制御電極
   及び上記偏向制御電極を設けて、該対向電極、該飛翔制
   御電極、該偏向制御電極及び該シールド電極に印加する
   電圧の値をそれぞれ所定値又は所定範囲に設定すること
   により、上記影響を及ぼさないように制御することを特
   徴とする画像形成方法。
3. 【請求項３】請求項２の画像形成方法であって、上記対
   向電極に印加する電圧よりもゼロに近く、且つ、上記飛
   翔制御電極や上記偏向制御電極に印加する電圧よりも該
   対向電極に印加する電圧に近い、値の電圧を上記シール
   ド電極に印加することを特徴とする画像形成方法。
4. 【請求項４】請求項２の画像形成方法であって、上記対
   向電極や上記偏向制御電極に印加する電圧よりもゼロに
   近い値の電圧を、上記シールド電極に印加することを特
   徴とする画像形成方法。
5. 【請求項５】請求項４の画像形成方法であって、画像形
   成粒子同士に静電的な反発力を生じても、該反発力によ
   る画像形成粒子の集合体の拡散を生じないように、上記
   偏向制御電極に印加する電圧と、上記シールド電極に印
   加する電圧との電位差を適切な値に設定することを特徴
   とする画像形成方法。
6. 【請求項６】請求項５の画像形成方法であって、上記電
   位差の値を１００［Ｖ］以上に設定することを特徴とす
   る画像形成方法。
7. 【請求項７】請求項４、５又は６の画像形成方法であっ
   て、上記電位差の値を１００［Ｖ］以上３５０［Ｖ］以
   下に設定することを特徴とする画像形成方法。
8. 【請求項８】請求項１、２、３、４、５、６又は７の画
   像形成方法であって、単位画像を形成すべく画像形成粒
   子の集合体を上記飛翔させ、該集合体の略全量に対して
   上記微小開口部を通過させた直後に、上記偏向制御電極
   に印加する電圧の値を変化させることを特徴とする画像
   形成方法。
9. 【請求項９】互いに独立あるいは一連に形成された複数
   の微小開口部を有する開口部保持部材と、該開口部保持
   部材と一体又は別体に形成され、粒子担持体に担持され
   る微小な画像形成粒子の該粒子担持体からの飛翔を制御
   する複数の飛翔制御電極と、該開口部保持部材と一体又
   は別体に形成され、画像形成粒子の飛翔経路の偏向を制
   御する複数の偏向制御電極と、を該粒子担持体に対向す
   る対向電極と該粒子担持体との間に備え、画像情報に基
   づいて、任意の飛翔制御電極に飛翔電圧を印加して該粒
   子担持体から画像形成粒子を選択的に飛翔させ、又は、
   任意の飛翔制御電極に飛翔電圧を、該偏向制御電極に偏
   向電圧をそれぞれ印加して該粒子担持体から画像形成粒
   子を選択的且つ偏向的に飛翔させ、該飛翔させた画像形
   成粒子を任意の微小開口部を通して該対向電極側に移行
   させることで、該対向電極上又は該対向電極上の記録部
   材上に、該移行させた画像形成粒子を付着させて画像を
   形成する画像形成装置であって、該開口部保持部材にお
   ける、上記対向電極側の面、又は、該面に近傍且つ平行
   な内層、形成されたシールド電極と、該シールド電極よ
   りも上記粒子担持体側に形成された上記飛翔制御電極及
   び上記偏向制御電極とを備え、該対向電極、該飛翔制御
   電極、該偏向制御電極及び該シールド電極にそれぞれ所
   定値又は所定範囲の電圧を印加することを特徴とする画
   像形成装置。
10. 【請求項１０】請求項９の画像形成装置であって、請求
    項２、３、４、５、６、７又は８の画像形成方法を用い
    て画像を形成することを特徴とする画像形成装置。