JPH1148518A

JPH1148518A - 画像形成装置

Info

Publication number: JPH1148518A
Application number: JP20558697A
Authority: JP
Inventors: Masaharu Kimura; 正治木村; Shiro Wakahara; 史郎若原
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1997-07-31
Filing date: 1997-07-31
Publication date: 1999-02-23

Abstract

(57)【要約】【課題】凹凸部を形成した担持体表面からの顕像剤の
飛翔量を一定とすることにより、画像濃度ムラの発生を
防止し、良好な画像形成を可能とする画像形成装置を提
供する。【解決手段】トナー供給部１の担持体２は、スリーブ
形状をしており、その周表面に飛翔領域を規程する複数
の凸部２ａと凹部２ｂを形成したものである。制御電極
部４は、従来技術で説明した構成と同一であり、電極基
板６に制御電極７ａ，７ｂが担持体２の軸方向に一定間
隔で設けた平行な線上にそれぞれ一定のピッチで配列さ
れ、且つ制御電極７ａと制御電極７ｂは互い違いになる
ように配置されている。制御電極７ａ，７ｂの中心に
は、トナーを通過させるゲート８ａ，８ｂが設けられて
いる。

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
およ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
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、例えば特開平
８−１３７２１７号公報、特開平８−９９４３３号公報
に記載されているように、トナー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
（ゲート）を含む制御電極に印加する電位を変化させて
記録媒体にトナーを付着させることにより、画像を該記
録媒体上に直接形成する画像形成装置が種々提案されて
いる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術の制御電極、制御方法では、実際に記録する場合
にはつぎに説明するような問題点があった。上述した従
来技術に代表される形態の画像形成装置のトナー飛翔部
は、図２９に示すように、トナー供給部１０１と、トナ
ーの飛翔を制御する制御電極部１０５からなる構成であ
る。トナー供給部１０１は、トナーを収容するトナー収
容槽１０３と顕像剤を担持する円筒状の担持体１０２と
からなる。制御電極部１０５は、担持体１０２に対向し
て設けられ、複数の列状の制御電極１０７ａ，１０７ｂ
と、その上に形成した電極基板３とからなる。制御電極
１０７ａ，１０７ｂに印加する電位を制御してゲート１
０８ａ，１０８ｂを通過するトナー量を調整して、記録
媒体（図示せず）上に所定の記録密度に応じた記録を行
なう。

【０００４】図３０（ａ）は制御電極１０７ａの列によ
る記録状態であり、同図（ｂ）は制御電極１０７ｂの列
による記録状態を示している。さて、記録に際しては、
図３０（ａ）に示すように、記録密度に対応したドット
ピッチ寸法ｃより大きな範囲ｄのトナー１０９を、担持
体１０２より矢印方向に飛翔させ、背面電極（図示せ
ず）上に搬送された記録媒体上に飛翔させる。この時、
担持体１０２の移動に伴い、隣接する制御電極１０７
ａ，１０７ｂ間で、記録時に担持体１０２上の使用する
トナー領域に干渉が生じる。即ち、図３０（ｂ）に示す
ように、担持体１０２の搬送方向の下流位置に属する制
御電極１０７ｂにおいて、上流位置の制御電極１０７ａ
で範囲ｄのトナー層が既に用いられており、この範囲ｄ
を含んだ範囲のトナー領域ｅが記録に用いられる。その
ため、下流位置ではトナー供給量が減少し、従ってトナ
ー飛翔量が減少することによって、記録濃度が低下する
現象が生じる。

【０００５】従って、列毎の記録濃度が異なることとな
り、記録結果として記録媒体の移動方向に対して縦筋状
の白抜けが生じ、記録品位を損ねることになっていた。
この問題は制御電極の配置上生じるもので、高解像度化
に伴うドットピッチの狭寸法化、もしくは列分割配置数
の増加等に伴い顕著に現れることとなる。

【０００６】特開平８−１３７２１７号公報には、上述
した問題を回避する方法として、トナー搬送ローラー表
面に、トナーを収容する凹部を配置する内容が開示され
ている。しかしながら、該凹部に１ドットを形成するの
に十分なトナー量を収容するためには、極めて大きな凹
部を必要とする上に、該凹部に大量のトナーを収容しよ
うとすると、トナーがブリッジを形成しやすく、十分な
トナーを収容することが困難となる。また、凹部が大き
くなると、該凹部に収容されたトナーが飛翔しにくくな
る等の不具合が発生する。さらに、該凹部内部の不要ト
ナーの清掃がより困難となって現像メモリーを容易に引
き起こすことになる。これらを回避しようとするとさら
に複雑な制御や構成を必要とすることになる。

【０００７】また、特開平８−９９４３３号公報には、
上述した問題を回避する方法として制御電極の位置関係
（各列）によりトナー通過ゲートの径、電極幅を変える
技術が開示されている。しかしながら、電極径、ゲート
径を変えることにより、記録ドットの均一化を図るに
は、トナー層の飛翔領域が異なるため、物理的形状に応
じた複雑な制御を必要とすることになる。

【０００８】本発明は、上記課題を鑑みてなされたもの
であり、凹凸部を形成した担持体表面からの顕像剤の飛
翔量を一定とすることにより、画像濃度ムラの発生を防
止し、良好な画像形成を可能とする画像形成装置を提供
することを目的とする。

【０００９】

【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顕像剤供給手段
と、前記担持体と該担持体に対向配置された対向電極と
の間に設けられた絶縁性基板と、該絶縁性基板に設けら
れた顕像剤の通過部を形成する複数のゲートと、該複数
のゲートの周囲に設けられた電極とからなる制御電極
と、前記制御電極の各々の電極に少なくとも画像データ
に対応した電位の印加を可能とする制御回路とからなる
制御手段とを有し、前記制御手段によって前記電極に所
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。

【００１０】請求項１の発明は、前記担持体の表面に顕
像剤の飛翔領域を規定する凹凸部を形成すると共に、該
凹凸部の凹部の大きさは、該凹部に担持される顕像剤の
量が任意の独立した１画素を形成する顕像剤量よりは少
なく、且つ隣接した画素を形成するために必要な最低限
以上の量が保持される大きさであることを特徴とする。

【００１１】請求項２の発明は、請求項１に記載の画像
形成装置であって、前記担持体の表面に設けた凸部の形
成ピッチが、解像度に対応したゲートピッチと同一ピッ
チであることを特徴とする。

【００１２】請求項３の発明は、請求項１に記載の画像
形成装置であって、前記担持体の表面に設けた凸部の形
成ピッチが、解像度に対応したゲートピッチより狭いピ
ッチであることを特徴とする。

【００１３】請求項４の発明は、請求項１に記載の画像
形成装置であって、前記担持体の表面に設けた凹凸部
は、メッキ加工で形成されることを特徴とする。

【００１４】請求項５の発明は、請求項１に記載の画像
形成装置であって、前記担持体の表面に設けた凹凸部に
対応した凹凸形状を有する帯電ブレードを具備すること
を特徴とする。

【００１５】請求項６の発明は、請求項１に記載の画像
形成装置であって、前記担持体の表面に残留した未使用
のトナーを除去するために、該担持体表面の凹凸形状に
対応できるかきとり部材を具備することを特徴とする。

【００１６】請求項７の発明は、請求項１に記載の画像
形成装置前記担持体の表面に設けた凹部に供給するトナ
ーを予め帯電させる帯電機構を具備することを特徴とす
る。

【００１７】請求項８の発明は、請求項１に記載の画像
形成装置であって、前記担持体の表面に設けた凸部の少
なくとも壁部を圧電素子で形成することを特徴とする。

【００１８】請求項９の発明は、請求項１に記載の画像
形成装置であって、前記担持体の表面に設けた凹部の少
なくとも底面を圧電素子で形成することを特徴とする。

【００１９】請求項１０の発明は、請求項８に記載の画
像形成装置であって、前記顕像剤供給手段には前記担持
体に担持される顕像剤層厚を規制する層厚規制ブレード
が備えられており、前記圧電素子で形成された凹凸部の
うち、凸部上端面部に形成された圧電素子駆動用の電極
の電気的接続を前記層厚規制ブレードで行なうことを特
徴とする。

【００２０】請求項１１の発明は、請求項１に記載の画
像形成装置であって、前記担持体の表面に設けた凹凸部
の凹部底面に、記録媒体の移動方向に対して垂直な方向
に延伸した複数の電極を設け、記録媒体の移動方向に飛
翔領域を規定する電位を与える電源手段を設けることを
特徴とする。

【００２１】請求項１２の発明は、請求項１に記載の画
像形成装置であって、前記担持体の表面に設けた凹凸部
の凹部底面に、記録媒体の移動方向に対して垂直な方向
に延伸した複数の担持体電極を設け、記録媒体の移動方
向における前記担持体と前記制御電極の距離に応じて、
前記担持体電極毎に飛翔電界を一定にする電位を与える
電源手段を設けることを特徴とする。

【００２２】請求項１３の発明は、請求項１に記載の画
像形成装置であって、前記担持体の表面に設けた凹凸部
の凹部底面に、記録媒体の移動方向に垂直な方向に延伸
した複数の担持体電極を設け、該担持体電極が延伸した
方向における前記担持体と前記制御電極の距離に応じ
て、前記担持体電極に飛翔電界を一定にする電位を、前
記担持体電極が延伸した方向に与える電源手段を設ける
ことを特徴とする。

【００２３】請求項１の発明においては、記録時に用い
られる顕像剤の飛翔領域が規定され、飛翔量が一定とな
り、従って各記録ドットの顕像剤量が一定となるため良
好な画像形成が可能である。さらに、凹部に多量のトナ
ーを配置しないので該凹部からのトナーの飛翔が容易に
得られる上に不要なトナーの除去が容易であり、現像メ
モリーは発生しない。

【００２４】請求項２の発明においては、顕像剤の飛翔
領域を規定する、解像度に対応したゲートピッチの凹凸
部を担持体表面に設けることによって、記録時に隣接す
るチャンネル間で顕像剤の飛翔領域が干渉することがな
く、記録ドット間で飛翔量を一定にすることが可能とな
る。

【００２５】請求項３の発明においては、凹凸部のピッ
チをゲートピッチより狭くすることで制御電極と凹凸部
の位置合わせを不要とすることが可能となる。

【００２６】請求項４の発明においては、担持体の表面
に設けた凹凸部が、メッキ加工で形成されるので、高精
度且つ高密度の加工が可能でとなる。しかも、金属で形
成できるため、耐摩耗性を向上できる。

【００２７】請求項５の発明においては、担持体表面の
凹凸形状に対応した形状の凹凸を持つ帯電ブレードを備
えることにより、安定した帯電量を凹部に充填される顕
像剤に付与することが可能であり、従って安定したトナ
ー飛翔量を得ることが可能となる。

【００２８】請求項６の発明においては、担持体表面の
凹凸形状に対応できるかきとり部材を備えることによ
り、記録に用いられなかった顕像剤を凹部から確実に除
去することが可能となるため、常に顕像剤層がリフレッ
シュされて安定した特性を有する顕像剤層の形成が可能
となり、従って安定したトナー飛翔量を得ることが可能
となる。

【００２９】請求項７の発明においては、顕像剤を予め
帯電させる機構を備え、その後凹凸を有する担持体凹部
に顕像剤を供給することにより、より安定した帯電量を
付与された顕像剤が得られ、従ってより安定したトナー
飛翔量を得ることが可能となる。

【００３０】請求項８または９の発明においては、担持
体表面に圧電素子で凸部を形成するため、または、担持
体表面に設けた凹部底面を圧電素子で形成するため、顕
像剤に振動を付与することが可能となり、凹部に充填さ
れた顕像剤層の表面状態を平滑化することが可能とな
る。これによって、制御電極と顕像剤層間の距離が一定
に保たれ、顕像剤層に対する飛翔電界が一定するため、
安定したトナー飛翔量を得ることが可能となる。

【００３１】請求項１０の発明においては、圧電素子の
上電極の電気的接続を層規程ブレードで兼用したことに
より、これにともなうコストアップを回避することが可
能となる。

【００３２】請求項１１の発明においては、担持体表面
の凹部底面に、記録媒体の移動方向に対して垂直な方向
に延伸した複数の電極を設け、記録媒体の移動方向に飛
翔領域を規定する電位を与えるので、担持体周方向の飛
翔領域を規程することが可能となる。

【００３３】請求項１２または１３の発明においては、
担持体電極に、機構、生産上生じた制御電極と担持体間
の寸法のバラツキによる飛翔電界のバラツキを補正する
電位をそれに応じて与えることにより、各制御電極部分
に形成される飛翔電界を一定にすることが可能となる。
従って飛翔領域がより安定し、一定したトナー飛翔量を
得ることが可能となる。

【００３４】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態につ
いて、図面を参照しながら、説明する。

【００３５】＜第１実施形態＞図１ないし図３を参照し
て第１実施形態について説明する。図１は、本発明に係
る画像形成装置の第１実施形態であるトナー飛翔部を示
す斜視図である。トナー飛翔部は、従来技術で説明した
トナー飛翔部と同様に、トナーを供給するトナー供給部
１とトナーの飛翔を制御する制御電極部５からなる構成
である。トナー供給部１の担持体２は、スリーブ形状を
しており、その周表面に飛翔領域を規程する複数の凸部
２ａと凹部２ｂを形成したものである。制御電極部５
は、従来技術で説明した構成と同一であり、電極基板６
に制御電極７ａ，７ｂが担持体２の軸方向に一定間隔で
設けた平行な線上にそれぞれ一定のピッチで配列され、
且つ制御電極７ａと制御電極７ｂは互い違いになるよう
に配置されている。制御電極７ａ，７ｂの中心には、ト
ナーを通過させるゲート８ａ，８ｂが設けられている。

【００３６】図２は、担持体２の表面の拡大図であっ
て、担持体２の凸部２ａの形状をよく示している。尚、
凸部２ａは直線状に表されているが、拡大されて図示さ
れているためであり、実際には凸部２ａは、担持体２の
周方向に湾曲していることは当然である。

【００３７】つぎに図３は参照しながら第１実施形態の
動作について説明する。図３は、トナーの飛翔状態を示
す説明図であり、（ａ）は制御電極７ａにおけるトナー
飛翔を示し、（ｂ）は制御電極７ｂにおけるトナー飛翔
を示す。凸部２ａは、担持体２の表面であって周方向に
ドットピッチｃと同一のピッチで、即ち、制御電極７
ａ，７ｂ（ゲート８ａ，８ｂ）のそれぞれを含めたピッ
チで、ゲート８ａ，８ｂが凸部２ａ間の中央に位置する
ように形成されている。トナー９は凸部２ａの間の凹部
２ｂに配置され、さらにその上に全表面にわたってトナ
ー９ａが所定の厚さで積層される。

【００３８】まず、制御電極７ａでの記録中は図３
（ａ）に示すように、範囲ｆ（凹部の範囲）にあるトナ
ー９と、その周辺のトナー９ａとが、制御電極７ａのゲ
ート８ａを透過して記録媒体（図示せず）に向かって飛
翔する。このとき、凸部２ａのため隣接する凹部のトナ
ー９はそのまま残留する。制御電極７ａでの記録後、担
持体２の移動方向の下流に位置する制御電極７ｂでの記
録では、図３（ｂ）に示すように、範囲ｇ（凹部の範
囲）にあるトナー９と、その上のトナー９ａとが、制御
電極７ｂのゲート８ｂを透過して記録媒体に向かって飛
翔する。このとき前述したように凸部２ａがあるため、
制御電極７ａの記録時には、範囲ｇのトナー６が所定量
以上に使われることはない。従って、制御電極７ｂでの
記録に十分なトナー量が確保でき、列毎のトナー飛翔量
が一定する。

【００３９】＜第２実施形態＞つぎに図４を参照して、
第２実施形態について説明する。図４は、本発明に係る
画像形成装置の第２実施形態のトナー飛翔状態を示す説
明図である。本実施形態は担持体２に形成する凸部２ａ
を、図３の記号ｆで示すピッチよりも狭いピッチで設け
たものであり、トナー６の制御電極７ａ，７ｂに対する
飛翔領域は、さらに精密に限定されると共に、飛翔領域
中に複数の凸部２ａがあるため、この飛翔領域を規定す
る凸部２ａと制御電極７ａ，７ｂとの位置合わせが不要
となる。

【００４０】＜第３実施形態＞つぎに図５を参照して、
第３実施形態について説明する。図５は、本発明に係る
画像形成装置の第３実施形態であるトナー飛翔部を示す
斜視図である。このトナー飛翔部は、無端ベルト形状か
らなる担持体１０の表面に凹凸を形成したものである。
制御電極７ａ，７ｂと担持体７との間に形成される電界
によって飛翔するトナーの量を制御するが、表面に凹凸
を有する担持体１０を無端ベルトで構成することによっ
て、トナーの飛翔領域を限定すると共に、制御電極７
ａ，７ｂと担持体１０間の距離が一定となる。従って、
トナーの飛翔を制御する各制御電極での飛翔電界が一定
となり、トナーの飛翔量を一定にすることができる。

【００４１】＜第４実施形態＞つぎに図６を参照して、
第４実施形態について説明する。図６は本発明に係る画
像形成装置の第４実施形態である担持体の表面の拡大図
である。この担持体１１は、表面に担持体１１の周方
向、および担持体１１の軸方向に凸部１１ａを格子状に
形成したものである。したがって、担持体１１の周方
向、即ち移動方向についてもトナーの飛翔領域を規定す
ることが可能となり、より安定したトナー飛翔量が得ら
れる。

【００４２】上述した第１〜第４の実施形態では凸部の
間の凹部に配置されるトナー９に加えて、図３に示すよ
うに、凸部２ａの上部に、所定の厚さでトナー９ａが積
層されているため、１画素の印刷を形成するトナーは凹
部に配置されたトナー９と上記トナー９ａから十分な量
が供給される。尚、該凹部とその上には１画素を形成す
るために必要最小限のトナーが供給されるようになって
いる。

【００４３】上述した凹部が無い場合は印刷する画像に
白抜けが生じる。図７は白抜けの状態を説明するための
図であって、３画素幅のラインを印字した例を示してい
る。従来の構成においては、例えば図７中のＬ₁ に対応
するゲートに対して、まず印字が行なわれるとすると、
電極が対応する範囲よりも広い範囲からトナーが印字の
ために飛翔され、つぎのＬ₂ のラインの印字のときのは
トナー量が不足して十分な線幅と濃度が得られず、白抜
け部１２が生じる。しかしながら、上述した各実施形態
のように担持体２の表面に凹部を設けた場合は、隣接し
た制御電極が動作しても下流側の制御電極の動作に対す
るトナー量が確保されるために白抜けの生じることはな
い。

【００４４】また、凹部には白抜けが生じない程度のト
ナー量を配置し、更にその上部に共通したトナー層を設
けてトナーを供給する構成を採ることにより、残留トナ
ーの清掃がよく行なわれ、残留トナーが多い場合の現像
メモリーを引き起こすことはなく、画質の向上が得られ
る。

【００４５】つぎに、上記実施形態の担持体の凸部に対
する高精度、且つ高密度な形成方法について図８を参照
して説明する。図８（ａ）に示すように、アルミ材から
なる担持体２の表面にフォトレジスト１３を塗布し、所
定の工程を経た後、所定のパターンを有したフォトマス
ク１４を介して露光を行なう。更に、同図（ｂ）に示す
ように、所定の現像剤を用いて現像を行なうことによ
り、厚さ数十μｍの所定のレジストパターン１５を得
る。その後、同図（ｃ）示すように、担持体２をサンド
ブラスト加工、もしくはウエットエッチング、或いはド
ライエッチングを行なうことによって凹部２ｂを形成す
る。つぎに、同図（ｄ）に示すように、所定の溶剤を用
いてレジストパターン１５を除去し、担持体２の表面に
凹凸を形成するものである。

【００４６】こうして、担持体２に対して高精度、且つ
高密度な凹凸部を形成できるので、飛翔領域の寸法が安
定的に確保され、各記録ドット間で一定した飛翔量を得
ることができる。また、このような加工によって、金属
等の耐摩耗性の高い材料でも高精度の加工が可能とな
り、担持体の耐摩耗性を向上できる。さらに、サンドブ
ラスト加工により凹部表面を荒くして顕像剤の搬送性を
向上させることが可能である。

【００４７】また、凸部の他の形成工程について図９を
参照して説明する。図９（ａ）に示すように、アルミ材
からなる担持体２の表面にフォトレジスト１３を塗布
し、所定の工程を経た後、所定のパターンを有したフォ
トマスク１４を介して露光を行なう。つぎに、同図
（ｂ）に示すように、所定の現像剤を用いて現像を行な
うことにより、所定のレジストパターン１６を得る。そ
の後、同図（ｃ）に示すように、アルミの担持体２を電
極として電解メッキ法によりレジストパターン１６間に
メッキパターン１７を形成する。ここで電解メッキ法と
しては、例えばスルファミン酸ニッケル浴ニッケルメッ
キを用いることが可能である。つぎに、同図（ｄ）に示
すように、所定の溶剤を用いてレジストパターン１６を
除去し、担持体２の表面に耐磨耗性の優れた金属膜から
なる凸部が得られる。

【００４８】＜第５実施形態＞つぎに図１０ないし図１
２を参照して、第５実施形態について説明する。図１０
は本発明に係る画像形成装置の第５実施形態であるトナ
ー飛翔部を示す断面図である。トナー飛翔部は、これを
構成する要部の担持体２と、制御電極およびゲートを有
する電極基板６と、トナー９と、トナー９を帯電させ、
担持体２に供給するブレード１８と、トナー９をブレー
ド１８の方向に供給する供給ローラー１９と、トナー９
の厚みを規制する矩形のブレード２０から構成されてい
る。ブレード１８は、図１１に示すように担持体２の表
面の担持体凹凸部２ａ，２ｂに対応して形成された凹凸
部１８ａ，１８ｂを有する。

【００４９】トナー９は供給ローラー１９によってブレ
ード１８の方向に供給され、ここでトナー９は帯電さ
れ、且つ図１２に示す凹部２ｂに供給される。ブレード
１８に対し、担持体２の表面の担持体凹凸部２ａ，２ｂ
に対応して凹凸形状１８ａ，１８ｂを設けることによ
り、担持体凹部２ｂに供給されるトナー９を安定して帯
電することが可能となる。つぎに矩形状のブレード２０
によってトナー９の層の厚みが規定され、制御基板３に
対向する位置まで搬送された後、記録信号に応じて制御
電極により飛翔電界が形成され、トナー９が記録媒体
（図示せず）上に飛翔して印字される。

【００５０】＜第６実施形態＞つぎに図１３を参照し
て、第６実施形態について説明する。図１３は本発明に
係る画像形成装置の第６実施形態であるトナー飛翔部を
示す断面図である。このトナー飛翔部は、担持体２と、
制御電極およびゲートを有する制御基板６と、トナー９
と、表面が平坦である担持体２１と、トナー９を帯電さ
せ、且つ担持体２１の表面に所定の厚みで付着させる矩
形状のブレード２２と、トナー９をブレード２２の方向
に供給する供給ローラー１９から構成されている。

【００５１】トナー９は供給ローラー１９によって矩形
状のブレード２１の方向に供給され、表面が平坦である
担持体１９上にブレード２１によって帯電、且つトナー
９の層の厚みが規定されて付着される。その後、例えば
アルミ円筒からなり、表面に凹凸形状を有する担持体２
と対向する位置に搬送される。担持体２に設けられた凹
凸形状の凹部底面に形成された電極と担持体１９とで形
成される飛翔電界によって、トナー９が飛翔して担持体
２の凹部に供給される。その後、制御基板３に対向する
位置までトナー９が搬送された後、記録信号に応じて制
御電極により飛翔電界が形成され、トナー９が記録媒体
（図示せず）上に飛翔して印字される。

【００５２】＜第７実施形態＞つぎに図１４を参照し
て、第７実施形態について説明する。本実施形態は図１
０に示す第５実施形態に、更に図１４に示すブレード１
８と同様の凹凸形状を有するかきとりブレード２３を具
備したものである。このブレード２３は担持体２の表面
に残留した、記録に供されなかったトナー２４を除去す
ることを目的とするものであり、トナー層を常にリフレ
ッシュして安定した記録を保つものである。

【００５３】＜第８実施形態＞つぎに図１５を参照し
て、第８実施形態について説明する。本実施形態は図１
０に示す第５実施形態に、更に除去ブラシ２３を具備し
たものである。この除去ブラシ２５は担持体２の表面に
残留した、記録に供されなかったトナー２４を除去する
ことを目的とするものであり、トナー層を常にリフレッ
シュして安定した記録を保つものである。

【００５４】＜第９実施形態＞つぎに図１６ないし図１
８を参照して、第９実施形態について説明する。本実施
形態は担持体２の表面に形成する凸部に関するものであ
る。図１６は担持体２の表面に形成する凸部の構成を示
し、担持体２の表面に下電極２６、その上にＰＺＴ膜２
７、さらにその上に上電極２８からなる厚さ数十μｍの
凸部が所定のピッチで設けられている。

【００５５】通常、図１７に示すように担持体２の表面
に厚みが規制されて付着されたトナー９は、担持体２の
走行ムラ、および規制ブレードの仕上がり状態によっ
て、担持体軸方向と周方向に微妙なムラが生じ、印字ム
ラを生じさせる。しかしながら本実施形態の図１６の凸
部の上下電極に電圧を印加すると、図１８に示すように
ＰＺＴ膜２５は圧電効果により矢印方向に変位し、これ
によって凸部が振動して、凸部間に供給されたトナー９
が振動し、平滑化される。従って、制御電極とトナー９
との距離が一定に保たれ、飛翔電界が一定となって、ト
ナー９の飛翔が一様に安定して行なわれる。

【００５６】つぎに、図１９を参照し、第９実施形態に
おけるＰＺＴ膜２７の水熱合成法による形成方法につい
て説明する。まず、図１９（ａ）に示すように、担持体
２がＫＯＨにより腐食する材質（例えばＡｌ）で構成さ
れている場合、担持体２の表面に耐腐食性の材質（例え
ばＮｉ）からなる保護層２９を形成した後、表面にスパ
ッタ等によりＴｉ膜３０を形成する。つぎに同図（ｂ）
に示すように、フォトリソグラフィ、ドライエッチング
等公知の工程によりパターニングされた所定のＴｉ形状
３１を得る。つぎに、同図（ｃ）に示すように、担持体
２をＫＯＨ溶液中に浸漬し、パターン化されたＴｉとＫ
ＯＨ溶液中のｐｂ、Ｚｒ成分とを所定の条件にてオート
クレーブ中で反応させて厚さ１μｍのＰＺＴ種結晶膜３
２を形成する。洗浄、乾燥等の工程を経た後、同図
（ｄ）に示すように、ＫＯＨ溶液中に浸漬し、ＰＺＴ種
結晶膜３２上にＫＯＨ溶液中のｐｂ、Ｚｒ、Ｔｉ成分
を、所定の条件にてオートクレーブ中で反応させて、厚
さ数十μｍのＰＺＴ種結晶膜３３を成長させる。つぎ
に、洗浄、乾燥等の工程を経た後、上電極２８を所定の
工程により形成する。水熱合成法を用いることにより三
次元形状の微細なパターンのＰＺＴ膜からなる凸部を形
成することが可能である。

【００５７】＜第１０実施形態＞つぎに図２０ないし図
２２を参照して、第１０実施形態について説明する。本
実施形態は担持体２の表面に形成する凹凸部と電極に関
するものである。図２０に示すように本実施形態は、担
持体２の表面に下電極３４、その上にＰＺＴ膜３５、さ
らにその上に上電極３６を設け、さらに上電極３６の上
に凸部２ａを形成し、その凸部２ａ間と凸部２ａ上にト
ナー９を配置するものである。

【００５８】通常、図２１に示すように担持体２の表面
に厚みが規制されて設けられたトナー９は担持体２の走
行ムラ、および規制ブレードの仕上がり状態によって、
担持体軸方向と周方向に微妙なムラが生じ、印字ムラを
生じさせる。しかしながら本実施形態の図２０に示す上
下電極に電圧を印加すると、図２２に示すようにＰＺＴ
膜３５は圧電効果により矢印方向に変位し、これによっ
て上電極３６の表面が振動して、凸部２ａ間に供給され
たトナー９が振動し、平滑化される。従って、制御電極
とトナー９との距離が一定に保たれ、飛翔電界が一定と
なって、トナー９の飛翔が一様に安定して行なわれる。
ＰＺＴ膜３５への電圧印加は、下電極３４は担持体２よ
り電気的接続を取り、上電極３６は図１０に示すトナー
の厚みを規制するブレード２０により電気的接続を取っ
て行なう。

【００５９】つぎに、図２３を参照し、第１０実施形態
におけるＰＺＴ膜２５の水熱合成法による形成方法につ
いて説明する。図２３（ａ）に示すように、担持体２が
ＫＯＨにより腐食する材質（例えばＡｌ）で構成されて
いる場合、担持体２の表面に耐腐食性の材質（例えばＮ
ｉ）からなる保護層２９を形成した後、表面にスパッタ
等によりＴｉ膜３０を形成する。つぎに同図（ｂ）に示
すように、担持体２をＫＯＨ溶液中に浸漬し、パターン
化されたＴｉとＫＯＨ溶液中のｐｂ、Ｚｒ成分とを所定
の条件にてオートクレーブ中で反応させて厚さ１μｍの
ＰＺＴ種結晶膜３７を形成する。洗浄、乾燥等の工程を
経た後、同図（ｃ）に示すように、ＫＯＨ溶液中に浸漬
し、ＰＺＴ種結晶膜３７上にＫＯＨ溶液中のｐｂ、Ｚ
ｒ、Ｔｉ成分とを所定の条件にてオートクレーブ中で反
応させて厚さ数十μｍのＰＺＴ種結晶膜３８を成長させ
る。つぎに、同図（ｄ）に示すように、洗浄、乾燥等の
工程を経た後、上電極２８を所定の工程により形成す
る。つぎに、前述したフォトリソ工程によりレジストも
しくは金属膜からなる凸部３９を形成する。

【００６０】＜第１１実施形態＞つぎに図２４ないし図
２７を参照して、第１１実施形態について説明する。本
実施形態は図２４に示すように、無端ベルト等で形成さ
れた担持体４０の表面の凹部底面に絶縁層（図示せず）
を介して飛翔領域を規定する担持体電極４１を設ける。
担持体電極４１は、担持体４０の軸方向（記録媒体の移
動方向に垂直な方向）に延伸して平行に周面全体に一定
間隔で複数形成されている。この担持体電極４１は制御
電極７ａ，７ｂに対応して配置されており、外部に配置
された外部電極４２を介して電圧を印加する。

【００６１】これにより記録時に、記録に関与する制御
電極に対応する担持体電極４１に電位を与えることで、
担持体４０の周方向（記録媒体の移動方向）の飛翔領域
が電気的に規定されるため、安定したトナー飛翔量が得
られる。尚、図２５は飛翔領域周辺の拡大図である。

【００６２】本実施形態では制御電極７ａ，７ｂと担持
体４０の間に形成される電界によって飛翔するトナー量
を制御するが、制御電極７ａ，７ｂと担持体４０との距
離が異なると各制御電極と担持体５との間の電界強度に
差が生じ、トナー飛翔が均一にならない。従って、制御
電極７ａ，７ｂと担持体４０の距離の変化によらず、こ
の電界強度を一定に保つことが必要となるが、担持体電
極４１の電位を制御電極７ａ，７ｂと担持体４０の距離
に対応して変えることにより、各制御電極と担持体４０
との間の電界強度を一定に調整することが容易となっ
た。制御電極列がさらに多くても同様である。

【００６３】例えば図２６に示すように担持体４０が曲
率を持つ場合、制御電極７ａとこれに対応する電極４１
ａ間の距離と、制御電極７ｂとこれに対応する電極４１
ｂ間の距離が異なり、それぞれの電界強度、即ち飛翔電
界が異なることになる。これに対し、例えば制御電極７
ａと担持体電極４１ａ間の距離が制御電極７ｂと担持体
電極４１ｂ間の距離が長いとすると、担持体電極４１ａ
に印加する電位Ｖ₁ を、担持体電極４１ｂに印加する電
位Ｖ₂ より低くして、飛翔電界が等しくなるようにそれ
ぞれの電圧を調整することにより均一なトナー飛翔を得
ることができる。尚、電位Ｖ₁ と電位Ｖ₂ はトナーの帯
電極性に応じて決定されることは当然である。

【００６４】また、図２７に示すように、各制御電極の
列に対応した担持体電極４１の両端４３，４４に電位差
を設けることにより、担持体軸方向に生じる電極基板６
の傾きによる各制御電極と担持体４０との距離の差異を
補正することが可能となり、各制御電極と担持体４０と
の間の電界強度を一定にすることが容易となる。

【００６５】例えば、電極基板６と担持体４０との距離
が端４３で大きく、端４４で狭く設定された場合、抵抗
体で構成した担持体電極４１に電源４５で負電位を端４
３に印加し、担持体電極４１の端４４よりも端４３での
電位を低下させる。これにより端４３での担持体電極４
１とこれに対応する制御電極間の電位差は端４４での電
位差よりも大きくなり、従って、担持体電極４１と各制
御電極間の電界強度、即ち飛翔電界を一定にすることが
可能となる。担持体電極４１の端４４での終端は抵抗４
６を用いているが、別途電源を用いてもよいことは当然
である。また、電源４５の電圧や抵抗４６の値は電極基
板６と担持体４０との不平行度合いやトナーの帯電極性
に応じて決定されることは当然である。

【００６６】＜第１２実施形態＞つぎに図２８を参照し
て、第１２実施形態について説明する。本実施形態は上
述した、例えば図１０に示す第５実施形態の画像形成装
置を複数個用いてカラー画像形成装置を構成したもので
ある。図２８に示すようにトナーとしてカラー画像形成
用に例えばイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン
（Ｃ）、ブラック（Ｂ）の色調の顕像剤を供給した複数
の現像層にて記録を行なう場合、上述した実施形態の画
像形成装置を用いることにより、飛翔領域が効果的に規
定され、従って各色調のトナーの飛翔量が安定するた
め、適切な色再現が得られる良好なカラー画像が形成さ
れる。尚、本実施形態のカラー画像形成装置に用いられ
る現象装置は第５実施形態の現象装置に限ることはない
ことは当然である。

【００６７】また、上述した各実施形態において顕像剤
がトナーである場合を例に挙げて説明したが、これに限
ることはなく、インク等であってもよい。また、本発明
の係わる画像形成装置は、例えばディジタル複写機およ
びファクシミリ装置の印字部や、ディジタルプリンタ、
プロッタ等に用いても好適である。

【００６８】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明の画
像形成装置によれば、次のような効果がある。

【００６９】請求項１の発明によれば、担持体表面に形
成された凹凸部の凹部の大きさは、凹部に担持される顕
像剤の量が任意の独立した１画素を形成する顕像剤量よ
りは少なく、且つ隣接した画素を形成するために必要な
最低限以上の量が保持される大きさであるので、記録時
に用いられる顕像剤の飛翔領域が規定され、飛翔量が一
定となり、従って各記録ドットの顕像剤量が一定となる
ため良好な画像形成が可能である。さらに、凹部に多量
のトナーを配置しないので該凹部からのトナーの飛翔が
容易に得られる上に不要なトナーの除去が容易であり、
現像メモリーは発生しない。

【００７０】請求項２の発明によれば、担持体の表面に
設けた凸部の形成ピッチが、解像度に対応したゲートピ
ッチと同一ピッチであるので、記録時に隣接するチャン
ネル間で顕像剤の飛翔領域が干渉することがなく、記録
ドット間で飛翔量を一定にすることが可能となる。

【００７１】請求項３の発明によれば、凹凸部のピッチ
を記録ドットピッチより狭くすることで制御電極と凹凸
部の位置合わせを不要とすることができ、良好な画像を
形成することが可能となる。

【００７２】請求項４の発明によれば、メッキ加工によ
って担持体の凹凸部を形成するので、担持体を金属等の
耐磨耗性の高い材質で形成でき、長時間の現像にも凹凸
形状の劣化の生じることのない、高精度、且つ高密度な
凹凸部を形成することが可能である。このため飛翔領域
がより安定し、各記録ドット間で一定したトナー飛翔量
を得ることができ、良好な画像を形成することが可能と
なる。

【００７３】請求項５の発明によれば、担持体表面の凹
凸形状に対応した形状の凹凸を持つ帯電ブレードを備え
るので、安定した帯電量を凹部に充填される顕像剤に付
与することが可能であり、従って安定したトナー飛翔量
を得ることができ、良好な画像を形成することが可能と
なる。

【００７４】請求項６の発明によれば、担持体の表面に
残留した未使用のトナーを除去するために、該担持体表
面の凹凸形状に対応できるかきとり部材を具備するの
で、記録に用いられなかった顕像剤を凹部から確実に除
去することが可能となるため、常に顕像剤層がリフレッ
シュされて安定した特性を有する顕像剤層の形成が可能
となり、従って安定したトナー飛翔量を得ることがで
き、良好な画像を形成することが可能となる。

【００７５】請求項７の発明によれば、顕像剤を予め帯
電させる機構を備えるので、その後凹凸を有する担持体
凹部に顕像剤を供給することにより、より安定した帯電
量を付与された顕像剤が得られ、従ってより安定したト
ナー飛翔量を得ることができ、良好な画像を形成するこ
とが可能となる。

【００７６】請求項８または９の発明によれば、担持体
表面に圧電素子で凸部を形成するので、または、担持体
表面に設けた凹部底面を圧電素子で形成するので、顕像
剤に振動を付与することが可能となり、凹部に充填され
た顕像剤層の表面状態を平滑化することが可能となる。
これによって、制御電極と顕像剤層間の距離が一定に保
たれ、顕像剤層に対する飛翔電界が一定となるため、安
定したトナー飛翔量を得ることができ、良好な画像を形
成することが可能となる。

【００７７】請求項１０の発明によれば、圧電素子の上
電極の電気的接続を層規程用のブレードで兼用したの
で、これにともなうコストアップを回避することが可能
となる。

【００７８】請求項１１の発明によれば、担持体の表面
に設けた凹凸部の凹部底面に、記録媒体の移動方向に対
して垂直な方向に延伸した複数の電極を設け、記録媒体
の移動方向に飛翔領域を規定する電位を与えるので、飛
翔領域がより安定し、一定した飛翔量を得ることがで
き、良好な画像形成が可能となる。

【００７９】請求項１２の発明によれば、記録媒体の移
動方向における担持体と制御電極の距離に応じて、担持
体電極毎に飛翔電界を一定にする電位を与えるので、担
持体と制御電極の距離がばらついても、飛翔領域がより
安定し、一定した飛翔量を得ることができ、良好な画像
形成が可能となる。

【００８０】請求項１３の発明によれば、担持体電極が
延伸した方向における担持体と制御電極の距離に応じ
て、担持体電極に飛翔電界を一定にする電位を、担持体
電極が延伸した方向に与えるので、担持体と制御電極の
距離がばらついても、飛翔領域がより安定し、一定した
飛翔量を得ることができ、良好な画像形成が可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る画像形成装置の第１実施形態であ
るトナー飛翔部を示す斜視図である。

【図２】第１実施形態の担持体の表面の拡大図である。

【図３】（ａ）、（ｂ）はトナーの飛翔状態を示す説明
図である。

【図４】本発明に係る画像形成装置の第２実施形態のト
ナー飛翔状態を示す説明図である。

【図５】本発明に係る画像形成装置の第３実施形態であ
るトナー飛翔部を示す斜視図である。

【図６】本発明に係る画像形成装置の第４実施形態であ
る担持体の表面の拡大図である。

【図７】は画像の白抜けを示す説明図である。

【図８】（ａ）〜（ｄ）は本発明に係わる担持体の製造
工程の説明図である。

【図９】（ａ）〜（ｄ）は本発明に係わる担持体の他の
製造工程の説明図である。

【図１０】図９に続く担持体の製造工程図である。

【図１１】本発明に係る画像形成装置の第５実施形態で
あるトナー飛翔部を示す断面図である。

【図１２】第５実施形態のブレードの概略図である。

【図１３】本発明に係る画像形成装置の第６実施形態で
あるトナー飛翔部を示す断面図である。

【図１４】本発明に係る画像形成装置の第７実施形態で
あるトナー飛翔部を示す断面図である。

【図１５】本発明に係る画像形成装置の第８実施形態で
あるトナー飛翔部を示す断面図である。

【図１６】本発明に係る画像形成装置の第９実施形態で
ある担持体の表面に形成する凸部を示す斜視図である。

【図１７】第９実施形態の担持体表面の部分断面図であ
る。

【図１８】第９実施形態のＰＺＴ膜の振動を示す説明図
である。

【図１９】（ａ）〜（ｅ）は第９実施形態におけるＰＺ
Ｔ膜の水熱合成法による形成方法を示す説明図である。

【図２０】本発明に係る画像形成装置の第１０実施形態
である担持体の表面に形成する凸部を示す斜視図であ
る。

【図２１】第１０実施形態の担持体表面の部分断面図で
ある。

【図２２】第１０実施形態のＰＺＴ膜の振動を示す説明
図である。

【図２３】（ａ）〜（ｄ）は第１０実施形態におけるＰ
ＺＴ膜の水熱合成法による形成方法を示す説明図であ
る。

【図２４】本発明に係る画像形成装置の第１１実施形態
であるトナー飛翔部を示す斜視図である。

【図２５】第１１実施形態の担持体の表面の拡大図であ
る。

【図２６】担持体周方向の飛翔領域周辺の拡大図であ
る。

【図２７】担持体軸方向の飛翔領域周辺の拡大図であ
る。

【図２８】本発明に係る画像形成装置の第１２実施形態
を示す断面図である。

【図２９】従来の画像形成装置のトナー飛翔部を示す構
成図である。

【図３０】（ａ）、（ｂ）は制御電極の列による記録状
態を示す説明図である。

【符号の説明】

１トナー供給部２担持体２ａ凸部２ｂ凹部５制御電極部６電極基板７ａ，７ｂ制御電極８ａ，８ｂゲート

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
体を有する顕像剤供給手段と、前記担持体と該担持体に対向配置された対向電極との間
に設けられた絶縁性基板と、該絶縁性基板に設けられた
顕像剤の通過部を形成する複数のゲートと、該複数のゲ
ートの周囲に設けられた電極とからなる制御電極と、前記制御電極の各々の電極に少なくとも画像データに対
応した電位の印加を可能とする制御回路とからなる制御
手段とを有し、前記制御手段によって前記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、前記担持体の表面に顕像剤の飛翔領域を規定する凹凸部
を形成すると共に、該凹凸部の凹部の大きさは、該凹部
に担持される顕像剤の量が任意の独立した１画素を形成
する顕像剤量よりは少なく、且つ隣接した画素を形成す
るために必要な最低限以上の量が保持される大きさであ
ることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】前記担持体の表面に設けた凸部の形成ピ
ッチが、解像度に対応したゲートピッチと同一ピッチで
あることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】前記担持体の表面に設けた凸部の形成ピ
ッチが、解像度に対応したゲートピッチより狭いピッチ
であることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装
置。
【請求項４】前記担持体の表面に設けた凹凸部は、メ
ッキ加工で形成されることを特徴とする請求項１に記載
の画像形成装置。
【請求項５】前記担持体の表面に設けた凹凸部に対応
した凹凸形状を有する帯電ブレードを具備することを特
徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項６】前記担持体の表面に残留した未使用のト
ナーを除去するために、該担持体表面の凹凸形状に対応
できるかきとり部材を具備することを特徴とする請求項
１に記載の画像形成装置。
【請求項７】前記担持体の表面に設けた凹部に供給す
るトナーを予め帯電させる帯電機構を具備することを特
徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項８】前記担持体の表面に設けた凸部の少なく
とも壁部を圧電素子で形成することを特徴とする請求項
１に記載の画像形成装置。
【請求項９】前記担持体の表面に設けた凹部の少なく
とも底面を圧電素子で形成することを特徴とする請求項
１に記載の画像形成装置。
【請求項１０】前記顕像剤供給手段には前記担持体に
担持される顕像剤層厚を規制する層厚規制ブレードが備
えられており、前記圧電素子で形成された凹凸部のうち、凸部上端面部
に形成された圧電素子駆動用の電極の電気的接続を前記
層厚規制ブレードで行なうことを特徴とする請求項８に
記載の画像形成装置。
【請求項１１】前記担持体の表面に設けた凹凸部の凹
部底面に、記録媒体の移動方向に対して垂直な方向に延
伸した複数の電極を設け、記録媒体の移動方向に飛翔領
域を規定する電位を与える電源手段を設けることを特徴
とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項１２】前記担持体の表面に設けた凹凸部の凹
部底面に、記録媒体の移動方向に対して垂直な方向に延
伸した複数の担持体電極を設け、記録媒体の移動方向に
おける前記担持体と前記制御電極の距離に応じて、前記
担持体電極毎に飛翔電界を一定にする電位を与える電源
手段を設けることを特徴とする請求項１に記載の画像形
成装置。
【請求項１３】前記担持体の表面に設けた凹凸部の凹
部底面に、記録媒体の移動方向に垂直な方向に延伸した
複数の担持体電極を設け、該担持体電極が延伸した方向
における前記担持体と前記制御電極の距離に応じて、前
記担持体電極に飛翔電界を一定にする電位を、前記担持
体電極が延伸した方向に与える電源手段を設けることを
特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。