(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナーを担持するトナー担持体と、
前記トナーが付着させられる記録媒体手段と、
前記トナー担持体と前記記録媒体手段との間に配置された複数のトナー通過開口を有するトナー制御手段と、
前記記録媒体手段側に電圧を印加する対向電極手段と、
前記トナー制御手段の前記トナー担持体側表面で前記トナー通過開口側に設けられた第１の電極及びこの第１の電極から離れた位置に設けられた第２の電極と、
前記対向電極手段と前記トナー担持体間の電位差をＶ１、前記対向電極手段と前記トナー担持体間の距離をＬ１、前記第２の電極と前記対向電極手段間の電位差をＶ２、前記第２の電極から前記第１の電極を経て前記対向電極手段に至る間の距離をＬ２とするとき、
前記電位差Ｖ１が３００〜１５００Ｖ、電位差Ｖ２が８００〜２０００Ｖ、距離Ｌ１が２７５〜１０００μｍ、距離Ｌ２が４２５〜８５０μｍであって、かつ
Ｖ１／Ｌ１＜Ｖ２／Ｌ２、の関係が成り立つ、
電圧を、前記トナー担持体、前記第１の電極、前記第２の電極及び前記対向電極手段にそれぞれ印加する電圧印加手段と
を備えていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
請求項１に記載の画像形成装置において、前記トナーが負帯電トナーであるときには前記対向電極手段に印加する電圧Ｖｐがプラス電位側に高くなる関係、前記トナーが正帯電トナーであるときには前記対向電極手段に印加する電圧Ｖｐがマイナス電位側に高くなる関係であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の画像形成装置において、前記トナーが前記トナー通過開口を通過不可能な状態にするときの各電位の関係は、前記トナー担持体に印加する電圧の平均電位をＶｓ、前記第２の電極に印加する電圧をＶｇ、前記第１の電極に印加する電圧をＶｃ−ｏｆｆとしたとき、
Ｖｓ＞Ｖｇであり、且つ、Ｖｓ＞Ｖｃ-ｏｆｆ
であって、前記トナーが負帯電トナーであるときには前記平均電位Ｖｓがプラス電位側に高くなる関係、前記トナーが正帯電トナーであるときには前記平均電位Ｖｓがマイナス電位側に高くなる関係であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
請求項３に記載の画像形成装置において、前記トナー担持体上のトナー層の電位をＶｔとするとき、前記トナーが負帯電トナーであるときには、Ｖｓ＞Ｖｔ＞Ｖｇ、の関係になり、前記トナーが正帯電トナーであるときには、Ｖｓ＜Ｖｔ＜Ｖｇ、の関係になることを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかに記載の画像形成装置において、前記トナー担持体は、前記トナーをクラウド化して担持し、前記第２の電極と前記対向電極手段間で形成される電気力線と前記トナー制御手段との間に前記トナーが存在することを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】
請求項５に記載の画像形成装置において、前記トナー担持体は、表面側に所定の間隔で配設された複数の電極を有し、隣接電極相互の間で前記トナーを吸引する方向と反発する方向を交互に繰り返す関係の電圧が印加され、前記電極に印加する２相の電極間ピッチ又はｎ本毎の各電極にｎ相の位相電圧を印加するときのｎ相の電極間ピッチに対して、前記トナー担持体表面と前記トナー制御手段のトナー担持体側面の間の距離が大きいことを特徴とする画像形成装置
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれかに記載の画像形成装置において、前記記録媒体手段が記録紙であり、前記記録紙の背面に設けた対向電極手段が配置されていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項８】
請求項１ないし６のいずれかに記載の画像形成装置において、前記記録媒体手段が中間転写媒体であり、前記中間転写媒体自体が前記対向電極手段を兼ね又は前記中間転写媒体の背面に前記対向電極手段が設けられていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項９】
請求項１ないし８のいずれかに記載の画像形成装置において、異なる色の前記トナーを重ねて前記記録媒体手段上にカラー画像を形成することを特徴とする画像形成装置。
【請求項１０】
請求項１ないし９のいずれかに記載の画像形成装置において、前記トナー制御手段の前記トナー通過開口を前記トナー担持体の前記トナーが前記記録媒体手段に向かって通過可能な状態にするとき、前記記録媒体手段側と前記トナー制御手段の前記第２の電極との間に前記第１の電極を迂回してループ状に電気力線が形成される
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項１１】
請求項１ないし１０のいずれかに記載の画像形成装置において、前記第１の電極を覆う絶縁層を備えていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載の画像形成装置において、前記第１の電極を覆う絶縁層は樹脂材料で形成され、厚みが２〜２０μｍの範囲内にあることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は画像形成装置に関し、特に、トナー担持体から飛翔させたトナーを開閉制御されるトナー通過開口（トナー通過穴、開口部などともいう。）を介して記録媒体手段に飛翔付着させて画像を形成する画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の画像形成装置として、トナージェット、ダイレクトトーニング、トナープロジェクションなどと称される、トナー（記録材）によって記録媒体（中間転写媒体を含む）上に画像を直接記録する方式のものが知られている。このような直接記録方式の画像形成方法は、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（トナー）の層やトナークラウドに電界を加え、孔やスリットに対応する特定の位置のトナーの集合体を選択的に飛翔させ、この集合体を孔やスリットを通して移動させて紙などの記録部材に付着させることで、集合体による単位画像（例えばドット等のことを意味し、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意味である。）を記録部材の表面に直接形成する。なお、本願において、「トナー」とは、トナー、画像形成粒子、微粒子、記録材（剤）などと称されるものを含み、記録媒体（記録部材）に画像を付与できるものの総称である。
【０００３】
例えば、特許文献１には、トナーホッパから供給されたトナーに、固定ブレード又は回転ローラとの摩擦帯電によって帯電電荷を与え、回転搬送した後、制御部材に印加する制御パルスと回転ローラとの間の電界でトナーの飛翔を制御するものが記載されている。
【特許文献１】特開昭６３−１３６０５８号公報
【０００４】
ここでは、帯電電荷を有するトナーが回転ローラ表面に静電的に付着しており、そのトナーを制御パルスで剥離する必要がある。回転ローラと制御部材は数１００μｍ以上のギャップを有するため、剥離のために印加する制御パルスは必然的に５００Ｖ以上の高い電圧を必要とし、画素に対応した数が必要な制御用のドライバコストは非常に高価になってしまう問題、さらに、回転ローラに付着しているトナーを剥離して飛翔させるため応答性が悪く時間遅れの問題もある。
【０００５】
特許文献２、特許文献３には、回転する現像剤支持体と制御手段の間に交番バイアスを印加しながら現像剤通過の制御電極に制御パルスを印加するものが記載されている。
【特許文献２】特許第２９３３９３０号公報
【特許文献３】特公平２−５２２６０号公報
【０００６】
この構成は、上記特許文献１に記載の装置のような応答性の問題は軽減されるものの、トナーの飛翔領域全体に一様な交番電界を印加して、現像剤が現像剤支持体に付着している時間と飛翔状態を繰り返すようにしている。そのため、現像剤支持体に付着している現像剤を剥離するために強い交番バイアスを印加する必要があり、剥離したトナーは勢いよく制御手段側へ飛翔して多くの現像剤が制御手段の電極に付着すること避けられず、信頼性に大きい問題がある。さらに、現像剤支持体と制御手段は前記と同様のギャップを有するため両者の間に印加している電圧値は５００Ｖ以上と高く、この電界に対して現像剤を通過または阻止させる電界を形成する制御パルスは同様に高い電圧値を必要とするためドライバコストの問題は解決できていない。
【０００７】
一方、特許文献４には、現像剤担持体に複数の電極を有し、この電極間に時間的に変化する電界を形成してトナーを制御電極側へ飛翔させる構成が記載されている。
【特許文献４】特開昭５９−１８１３７０号公報
【０００８】
ここでは、制御電極近傍に飛翔して浮遊するトナーの通過を制御するため、前記特許文献１ないし３の装置の制御電圧が高くなる欠点は解決されている。
【０００９】
特許文献５には、上記特許文献４と同様に、現像剤担持体に複数の電極を有し、この電極間に時間的に変化する電界を形成してトナー飛翔させる構成であり、トナーの通過を制御する制御電極が、それまで記録媒体側に設置されていたものをトナーの供給側面に設置することが記載されている。
【特許文献５】特開平０２−２２６２６１号公報
【００１０】
この構成では、従前の装置では４００Ｖ必要であった制御電圧が１００Ｖにできること、および制御電極が設けてある印字ヘッドに付着するトナーを除去した場合、トナー供給源に戻すことが可能であることが記載されている。
【００１１】
特許文献６には、回転円筒スリーブでトナーを供給し、印写面電位とスリーブ間の均一電界でアパーチャーを通過させる静電力を与える構成であり、アパーチャーを囲む制御電極と印写面側に対になった偏向電極を設け、印刷の主走査方向のドット密度を上げることが記載されている。
【特許文献６】特表２００１−５０５１４６号公報
【００１２】
ここでは、トナーの通過を制御する制御電極の間にガード電極を設け、制御電界間の相互作用を防止することが記載されている。
【００１３】
特許文献７には、トナー供給ローラでトナーを供給し、開口部保持部材のトナー供給ローラ側にトナーの飛翔を制御する制御電極とトナーの飛翔経路を偏向させる偏向電極とを配置したものが記載されている。また、この特許文献７には制御電極の外側にガード電極なるものを設けて、制御電極以外の部分にトナーが付着することを防止する構成も記載されている。
【特許文献７】特開平１１−３０１０１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
従来の直接記録方式によって画像を形成する基本構成は例えば図２２に示すように構成される。図２２において、剤担持体としてのトナー担持ローラ５０１は、その軸線を図中左右方向に延在させるように配設され、図示しない駆動手段によって回転駆動せしめられながら、帯電済みのトナーＴをその表面に担持する。このトナー担持ローラ５０１の下には、複数の穴５０２を形成する穴形成部材としてのフレキシブルプリント基板５０３が配設されている。ＦＰＣ５０３は、各穴５０２を囲むようにトナー担持ローラ５０１との対向面側に形成されたリング状の複数の飛翔電極５０４を備えている。
【００１５】
そして、上記ＦＰＣ５０３の下方には、これを介してトナー担持ローラ５０１に対向する対向電極５０６と、この対向電極５０６上で搬送手段によって搬送される記録紙５０７とが配設されている。なお、図１６においては、便宜上、穴５０２、飛翔電極５０４をそれぞれ１つずつしか示していないが、実際には、ＦＰＣ５０３にこれらの組み合わせが複数形成されている。具体的には、例えば６００dpi用のＦＰＣ５０３では、これらの組み合わせが４９６０個形成されている。
【００１６】
そこで、トナー担持ローラ５０１は、例えば接地された状態で、マイナス極性に帯電したトナーＴを表面に担持する。上記飛翔電極５０４にプラス極性の飛翔電圧が印加されると、トナー担持ローラ５０１上で飛翔電極５０４と対向する位置にあるトナーＴや、これの近傍にあるトナーＴに所定強度の電界が作用する。この電界の作用により、トナーＴに加わる静電力が、トナーＴとトナー担持ローラ５０１との付着力を上回り、トナーＴの集合体がドット状の形状でトナー担持ローラ５０１から選択的に飛翔して穴５０２内に進入する。
【００１７】
そして、飛翔電極５０４と、これよりも高い電位を帯びている上記対向電極５０６との間に形成される電界に引かれて飛翔を続け、穴５０２を通過して上記記録紙５０７の表面に付着する。この付着により、トナーＴの集合体はドット像となる。
【００１８】
この場合、各飛翔電極５０４に対する飛翔電圧のＯＮ／ＯＦＦについては、それぞれ専用のＩＣによって個別に制御する必要がある。即ち、直接記録方式の画像形成装置においては、電圧が高い場合、高価なＩＣが飛翔電極５０４と同じ数だけ必要になる。例えば６００dpi用のＦＰＣ３を用いる場合には、高価なスイッチング素子を４９６０個設ける必要がある。一般に、ＩＣは、その耐電圧が高くなるほどチップ面積を必要とするため高価になり、直接記録方式の画像形成装置では、いかに制御電圧を下げるかが、装置の低コスト化を図る上での重要な要素となる。
【００１９】
しかしながら、トナーＴとトナー担持ローラ５０１とには、鏡像力、ファンデルワールス力、液架橋力などによって互いに引き付け合うような付着力が作用しており、これが飛翔電圧の引き下げの妨げになっている。その結果、図１５に示す装置では少なくとも５００Ｖ以上の飛翔電圧を印加する必要がある。
【００２０】
これに対して、特許文献４に記載されているような現像剤担持体に複数の電極を有し、この電極間に時間的に変化する電界を形成してトナーをクラウド化し、トナーを制御電極側へ飛翔させる構成を採用することで、飛翔電極への印加電圧の低電圧化は可能となる。
【００２１】
しかしながら、現像剤担持体上に設けた複数の微細ピッチ電極間相互に電位差を与えて強い電界を発生してトナーを飛翔させているため、飛翔したトナーが制御電極の表面に付着し、トナーが堆積、またトナーが通過する穴の周辺にも付着が発生し、時間の経過とともにトナーの通過量に変動が起き、画像濃度の変動が発生し易いという課題がある。
【００２２】
また、現像剤担持体表面で飛翔してクラウド状態のトナーは高さ方向に分布しており、単に制御電極に制御パルスを印加するだけではトナー通過開口を通過するトナーの利用効率が悪く、印刷速度の確保が難しい。さらに、クラウド状態のトナーの付着は、静止した状態で連続して使用する制御電極への付着だけではなく、その周辺部材への付着堆積が進み、その結果、制御電極を形成した部材全体の電位がトナーの帯電極性に応じた方向の電位に上昇し、現像剤担持体表面からのトナーの飛翔に対して逆バイアスの電界として作用し、飛翔効率が低下してしまうという問題がある。
【００２３】
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、トナー制御手段表面やトナー通過開口周辺にトナーが付着することを低減し、トナーの通過のオン／オフの制御を安定して行うことができるとともに、トナーの利用効率を向上することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
上記の課題を解決するため、本発明に係る画像形成装置は、
トナーを担持するトナー担持体と、トナーが付着させられる記録媒体手段と、
トナー担持体と記録媒体手段との間に配置された複数のトナー通過開口を有するトナー制御手段と、記録媒体手段側に電圧を印加する対向電極手段と、
トナー制御手段のトナー担持体側表面でトナー通過開口側に設けられた第１の電極及びこの第１の電極から離れた位置に設けられた第２の電極と、
対向電極手段とトナー担持体間の電位差をＶ１、対向電極手段とトナー担持体間の距離をＬ１、第２の電極と対向電極手段間の電位差をＶ２、第２の電極から第１の電極を経て対向電極手段に至る間の距離をＬ２とするとき、
電位差Ｖ１が３００〜１５００Ｖ、電位差Ｖ２が８００〜２０００Ｖ、距離Ｌ１が２７５〜１０００μｍ、距離Ｌ２が４２５〜８５０μｍであって、かつ
Ｖ１／Ｌ１＜Ｖ２／Ｌ２、の関係が成り立つ、
電圧を、トナー担持体、第１の電極、第２の電極及び対向電極手段にそれぞれ印加する電圧印加手段とを備えている構成とした。
【００２５】
ここで、トナーが負帯電トナーであるときには対向電極手段に印加する電圧Ｖｐがプラス電位側に高くなる関係、トナーが正帯電トナーであるときには対向電極手段に印加する電圧Ｖｐがマイナス電位側に高くなる関係である構成とできる。
【００２６】
また、トナーがトナー通過開口を通過不可能な状態にするときの各電位の関係は、トナー担持体に印加する電圧の平均電位をＶｓ、第２の電極に印加する電圧をＶｇ、第１の電極に印加する電圧をＶｃ−ｏｆｆとしたとき、
Ｖｓ＞Ｖｇであり、且つ、Ｖｓ＞Ｖｃ-ｏｆｆ
であって、トナーが負帯電トナーであるときには平均電位Ｖｓがプラス電位側に高くなる関係、トナーが正帯電トナーであるときには平均電位Ｖｓがマイナス電位側に高くなる関係である構成とできる。
【００２７】
この場合、トナー担持体上のトナー層の電位をＶｔとするとき、トナーが負帯電トナーであるときには、Ｖｓ＞Ｖｔ＞Ｖｇ、の関係になり、トナーが正帯電トナーであるときには、Ｖｓ＜Ｖｔ＜Ｖｇ、の関係になる構成とできる。
【００２８】
また、トナー担持体は、トナーをクラウド化して担持し、第２の電極と対向電極手段間で形成される電気力線とトナー制御手段との間にトナーが存在する構成とできる。
【００２９】
この場合、トナー担持体は、表面側に所定の間隔で配設された複数の電極を有し、隣接電極相互の間でトナーを吸引する方向と反発する方向を交互に繰り返す関係の電圧が印加され、電極に印加する２相の電極間ピッチ又はｎ本毎の各電極にｎ相の位相電圧を印加するときのｎ相の電極間ピッチに対して、トナー担持体表面とトナー制御手段のトナー担持体側面の間の距離が大きい構成とできる。
【００３０】
また、記録媒体手段が記録紙であり、記録紙の背面に設けた対向電極手段が配置されている構成とできる。
【００３１】
また、記録媒体手段が中間転写媒体であり、中間転写媒体自体が対向電極手段を兼ね又は中間転写媒体の背面に対向電極手段が設けられている構成とできる。
【００３２】
また、異なる色のトナーを重ねて記録媒体手段上にカラー画像を形成する構成とできる。
【００３３】
また、トナー制御手段のトナー通過開口をトナー担持体のトナーが記録媒体手段に向かって通過可能な状態にするとき、記録媒体手段側とトナー制御手段の第２の電極との間に第１の電極を迂回してループ状に電気力線が形成される構成とできる。
【００３４】
また、第１の電極を覆う絶縁層を備えている構成とできる。この場合、第１の電極を覆う絶縁層は樹脂材料で形成され、厚みが２〜２０μｍの範囲内にある構成とできる。
【発明の効果】
【００３５】
本発明に係る画像形成装置によれば、対向電極手段とトナー担持体間の電圧をＶ１、対向電極手段とトナー担持体間の距離をＬ１、第２の電極と対向電極手段間の電圧をＶ２、第２の電極及び第１の電極と対向電極間の距離をＬ２とするとき、電位差Ｖ１が３００〜１５００Ｖ、電位差Ｖ２が８００〜２０００Ｖ、距離Ｌ１が２７５〜１０００μｍ、距離Ｌ２が４２５〜８５０μｍであって、かつ、Ｖ１／Ｌ１＜Ｖ２／Ｌ２、の関係が成り立つ電圧を、トナー担持体、第１の電極、第２の電極及び対向電極手段にそれぞれ印加する構成としたので、トナー制御手段をトナー担持体のトナーが記録媒体手段に向かって通過可能にするとき、記録媒体手段側とトナー制御手段の第２の電極との間にトナーの通過を制御する第１の電極を迂回してループ状に電気力線が形成され、トナー制御手段表面やトナー通過開口周辺にトナーが付着することが低減され、トナーの通過のオン／オフの制御を安定に行うことができるとともに、トナーの利用効率を向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して説明する。本発明の一実施形態について図１の模式的構成図及び図２の要部斜視説明図を参照して説明する。
この実施形態においては、トナーＴを担持するローラ状のトナー担持体１と、トナーＴが付着させられる記録媒体手段３と、トナー担持体１と記録媒体手段３との間に配置された複数のトナー通過開口であるトナー通過穴４１を有するトナー制御手段４とを備えている。
【００３７】
トナー担持体１は、トナーＴを収容するトナー容器１３の内部に配置され、図示しないトナー供給部材とトナー担持体１との間における摩擦などによってマイナスに摩擦帯電したトナーＴを、静電気力で表面上に担持し、ドクターブレード１４で規制することによりトナー層を形成している。このトナー担持体１にはバイアス電圧Ｖｓ（ここでは、Ｖｓ＝接地電位）が印加される。
【００３８】
トナー制御手段４は、トナーＴが通過可能なトナー通過穴（開口）４１が複数設けられ、このトナー制御手段４のトナー供給側面（トナー担持体１側の面）のトナー通過開口４１周辺にはリング状に第１の電極である制御電極４２が設けられ、更にトナー通過穴４１に対し制御電極４２の外側に絶縁領域を介して、つまり制御電極４２から離れた位置に複数のトナー通過穴４１に共通の第２の電極である共通電極４３が設けられている。
【００３９】
このトナー制御手段４の制御電極４２には電圧印加手段である制御パルス発生手段６から例えば図３に示すような制御パルスＶｃが印加される。この場合、トナー通過穴４１をトナーＴが通過可能な状態（ＯＮ状態）にするときには制御電極４２に電圧Ｖｃ-onが印加され、トナーＴが通過不可能な状態（ＯＦＦ状態）にするときには制御電極４２に電圧Ｖｃ-offが印加される。また、共通電極４３には電圧印加手段である電源手段７から電圧Ｖｇが印加される。トナー制御手段４の制御電極４２は、トナー通過穴４１周囲だけでも動作が可能であるが、トナー通過穴４１の内壁面又はトナー通過穴４１の内壁面とトナー担持体１側の周囲の両方に設けたものであってもよい。
【００４０】
なお、第１の電極である制御電極４２は絶縁層で覆われていることが好ましい。この絶縁層は樹脂材料、例えば、ＰＩ、ＰＡ、ウレタン、アクリル、メラニン、アルキッド、テフロン（登録商標）、フッ素樹脂などを挙げることができる。この絶縁層の厚みは２〜２０μｍに範囲内にあることが好ましい。厚みが２μｍ未満であると絶縁性能が劣り、２０μｍを超えると電界の形成が不十分になる。
【００４１】
また、絶縁層としては、例えばＰＩとテフロン（登録商標）からなる構成とし、絶縁性とトナー付着防止を機能的に分離することもできる。また、第１の電極である制御電極４２及び第２の電極である共通電極４３のいずれも絶縁層で覆う構成とすることもできる。
【００４２】
このように制御電極４２を絶縁層で覆うことによって、制御電極にトナーが付着することを低減でき、第１、第２の電極（制御電極−共通電極）間の絶縁性が維持され、長期的に安定した画像品質を得ることができるようになる。
【００４３】
記録媒体手段３の背面には対向電極手段としての背面電極３１が配置され、トナー制御手段４を通過したトナーＴを記録媒体手段３に付着させるため、電圧印加手段であるバイアス電源手段８からのバイアス電圧Ｖｐが印加される。この記録媒体手段３は、この上に一度画像を形成し、その後紙に転写する中間転写記録媒体、あるいは、記録紙であってもよい。この記録媒体手段３に対するバイアス電圧Ｖｐの印加は、例えば記録媒体手段３の背面側（トナー担持体１と反対側面）に背面電極３１を配置し、この背面電極３１上面に記録媒体手段３を通過させる構成、あるいは、中間転写記録媒体であれば内部に対向電極手段を埋め込んだ構成又は中間転写記録媒体の背面に背面電極３１を配置した構成とすることができる。
【００４４】
次に、トナー制御手段４の具体的構成の一例について図４を参照して説明する。
この例は、絶縁基板（基材）４５のトナー供給側（トナー担持体１１側）面に、トナー通過穴４１を囲む形で１０〜１００μｍ幅のリング状の制御電極４２を設け、この制御電極４２から２０〜５０μｍの間隔を置いて、つまり、絶縁基材４５で形成される絶縁領域を介して、制御電極４２と同一面に、複数のトナー通過穴４１に共通のバイアス電圧Ｖｇを印加する共通電極４３を設けた構成である。
【００４５】
トナー通過穴４１は、形成するドット径のサイズで決定するが直径φ３０μｍ〜φ１５０μｍである。制御電極４２は個々にトナーＴの通過をＯＮ、ＯＦＦ制御するためのドライバ回路（制御パルス発生手段：駆動回路）に接続するためのリードパターン４２ａが接続され、また共通電極４３は共通のリードパターン４３ａに接続されている。また、絶縁基板４５の印写面側（記録媒体手段３側の面）はトナー通過穴４１が開口した状態である。
【００４６】
このように、トナー制御手段の共通電極は、制御電極の外側を、絶縁領域を介してリング状に囲む形状である構成とすることで、記録媒体手段側のバイアス電位と制御電極外側の共通電極間に形成する電気力を各トナー通過穴独立の電気力線として形成できるため、マルチ駆動（複数のノズル通過穴からトナーを飛翔させる駆動）のときの相互干渉（他のトナー通過穴の状態を受けること）が発生しない。
【００４７】
また、トナー制御手段の制御電極と共通電極を同一面上形成することで、一回の製造プロセスで同時に形成でき、精度よく低コストに電極を作ることができる。
【００４８】
また、トナー制御手段４の具体的構成の他の例について図５を参照して説明する。
この例は、絶縁基板（基材）４５のトナー供給側（トナー担持体１１側）面に、トナー通過穴４１を囲む形で１０〜１００μｍ幅のリング状の制御電極４２を設け、この制御電極４２から２０〜５０μｍの絶縁領域の間隔を置いて複数のトナー通過穴４１に共通のバイアス電圧Ｖｇを印加する共通電極４３が空いたスペース全体を覆うようにベタ状に設けられた構成としている。
【００４９】
このように、トナー制御手段の共通電極は、制御電極の外側に絶縁領域を介してベタ状に設けられている構成、つまり、共通電極を制御電極の外側領域全体にわたり形成することで、記録媒体手段側のバイアス電位の電界をシールドすることができ、かつ制御電極へのトナー付着低減、およびトナーの利用効率向上を図れる。
【００５０】
このようなトナー制御手段４の具体的製造方法は、基材４５である絶縁性部材として、コスト、製造プロセスの観点から樹脂フィルム、例えば、ポリイミド、ＰＥＴ、ＰＥＮ、ＰＥＳ等で、厚さは３０μｍ〜１００μｍのものを使用し、まずフィルム面に０．２μｍ〜１μｍのＡｌ蒸着膜を形成する。次に、フォトリソ工程で、フォトレジストをスピンナで塗布後、プリベーク、マスク露光を行ない、現像した後、フォトレジストの加熱硬化を進めた後、Ａｌエッチング液によるＡｌのパタンニングを行う。フィルムの裏面にも電極パターンが必要な場合は上記と同様に可能であるが、穴加工用のマスクとして使用するパターンを裏面に形成してもよい。トナー通過穴４１となる貫通穴の形成は、パターン形成後プレスによる機械的な加工、または裏面に形成したパターンを利用したエキシマレーザー加工、またはスパッタエッチング加工等のドライエッチング加工によれば、位置ずれの無い高精度な穴加工が可能である。
【００５１】
次に、トナー担持体１に印加する電圧Ｖｓ、対向電極手段（背面電極）３１に印加する電圧Ｖｐ、トナー制御手段４の制御電極４２に印加する電圧Ｖｃ、共通電極４３に印加する電圧Ｖｇの関係について図６をも参照して説明する。
ここでは、トナー担持体１に電圧Ｖｓ、対向電極手段（背面電極）３１に電圧Ｖｐ、トナー制御手段４の制御電極４２に電圧Ｖｃ、共通電極４３に電圧Ｖｇを印加したときに、対向電極手段（背面電極）３１とトナー担持体１間の電位差をＶ１、対向電極手段３１とトナー担持体１間の距離をＬ１、共通電極４３と対向電極手段３１間の電位差をＶ２、共通電極４３から制御電極４２を経て対向電極手段３１に至る間の距離をＬ２（図１参照）とするとき、Ｖ１／Ｌ１＜Ｖ２／Ｌ２、の関係が成り立つように、各電圧を印加するようにしている。
【００５２】
例えば、負帯電トナーを使用する場合、トナー担持体１を接地し、対向電極手段３１に＋３００Ｖの直流高電圧Ｖｐを印加し、制御電極４２に画像信号に基づいてＯＮ／ＯＦＦ制御される制御パルスＶｃ（Ｖｃ-on＝＋５０、Ｖｃ-off＝−１２５Ｖ）、共通電極４３に−１２５Ｖの電圧Ｖｇを印加する。なお、制御パルスＶｃのＯＮ状態の電圧Ｖｃ-onの印加時間は２１０［μｓｅｃ］とし、像担持体１の周速は３００［ｍｍ／ｓｅｃ］、記録媒体手段３の搬送速度は１００［ｍｍ／ｓｅｃ］とする。また、トナーの帯電量は−３０〜−２０μＣ／ｇ、トナーの体積平均径は６．２μｍである。
【００５３】
これにより、制御電極４２に電圧Ｖｃ-on（＋５０Ｖ）が印加されているトナー通過穴４１の部分では、図６（ａ）に示すように、対向電極手段３１側からトナー制御手段４の制御電極４２を迂回して共通電極４３に入るループ状電気力線１０が形成され、トナー担持体１上の負電荷を持ったトナーＴに対して電界が作用し、この作用の結果、トナーＴに加わるクーロン力が、トナーＴとトナー担持体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Ｔの集合体がループ状電気力線１０に誘導され、対向電極手段３１に向かって飛翔し、制御電極４２に付着することなく、トナー通過穴４１中央を通過する。
【００５４】
このトナー通過穴４１を通過したトナーＴの集合体は、対向電極手段３１に印加された電圧Ｖｐにより形成される飛翔電界に引かれて更に飛翔を続け、対向電極手段３１上を搬送手段（不図示）により所定方向に搬送されている記録媒体手段３に付着して飛翔を終える。
【００５５】
一方、制御電極４２に電圧Ｖｃ-offが印加されているトナー通過穴４１の部分では、図６（ｂ）に示すように、対向電極手段３１側からトナー制御手段４の制御電極４２に入る電気力線が形成され、トナーＴがトナー通過穴４１を通過することができない。
【００５６】
ここで、異なる電界条件について実験結果の一例について図７を参照して説明する。
トナー制御手段４１の制御電極４２に電圧Ｖｃ-on（＝＋５０Ｖ）を印加し、対向電極手段３１の電圧Ｖｐ、トナー担持体１の電圧Ｖｓ、共通電極４３の電圧Ｖｇ、距離Ｌ１、Ｌ２、トナー制御手段４を形成するＦＰＣの厚みをそれぞれ図７（ａ）に示す、実施例、比較例１、比較例２に欄のように変更したときのトナー制御手段４１の制御電極４２に対するトナーの付着状況を観察した。
【００５７】
なお、図７（ｂ）は、図７（ａ）の各電圧Ｖｐ、Ｖｓ、Ｖｇ及び電位差Ｖ１（Ｖ１＝ＶｐとＶｓの電位差）、電位差Ｖ２（Ｖ２＝ＶｐとＶｇの電位差）と、各距離Ｌ１、Ｌ２を抜き出したものである。また、図７（ｃ）は、電位差Ｖ１、距離Ｌ１及びその結果Ｖ１／Ｌ１と、電位差Ｖ２、距離Ｌ２及びその結果Ｖ２／Ｌ２との関係を表したものである。
【００５８】
この結果、電位差Ｖ１、Ｖ２と距離Ｌ１、Ｌ２の関係が、Ｖ１／Ｌ１＜Ｖ２／Ｌ２のとき（実施例）では、前述した図６（ａ）に示すループ状電気力線が形成され、制御電極４２にはトナーが付着しなかった（図７（ａ）、（ｃ）中「無」で示している。）。
【００５９】
これに対し、電位差Ｖ１、Ｖ２と距離Ｌ１、Ｌ２の関係が、Ｖ１／Ｌ１＞Ｖ２／Ｌ２（比較例１）では、図８に示すようにトナー担持体１に入る電気力線が形成されてループ状電気力線は形成されず、制御電極４２にはトナーが付着した（図７（ａ）、（ｃ）中「有」で示している。）。また、Ｖ１／Ｌ１＝Ｖ２／Ｌ２（比較例２）では、図９に示すようにトナー担持体１に入る電気力線とある程度共通電極４３側に向かおうとする電気力線が形成されるものの、ループ状電気力線は形成されず、制御電極４２にはトナーが付着した（図７（ａ）、（ｃ）中「有」で示している。）。
【００６０】
また、電位差Ｖ１、距離Ｌ１、電位差Ｖ２、距離Ｌ２に関連する印加電圧及び距離の範囲については、シミュレーションと実験の結果から、次のとおりとなることが確認された。
つまり、電位差Ｖ１、Ｖ２の関係については、電圧Ｖｐは両者に共通な電圧であり３００〜１５００Ｖが使用範囲であり、電位差Ｖ１に寄与する電圧Ｖｓは０Ｖ一定とした（Ｖｓ＝０Ｖ）とき、電位差Ｖ２に寄与する電圧Ｖｇの最大使用可能な値は、電極４２、４３との放電等を考慮すると５００Ｖであった。その結果、電位差Ｖ１は３００〜１５００Ｖ、電位差Ｖ２は８００〜２０００Ｖの範囲内になる電圧とする。
【００６１】
また、距離Ｌ１、Ｌ２の関係については、印写面側（記録媒体手段側）のギャップは両者に共通の距離であり１５０〜５００μｍが使用範囲であり、制御電極（第１の電極）４２の基材の厚さは２５〜１００μｍの範囲を考慮すると、距離Ｌ１、Ｌ２で重複する範囲の距離は１７５〜６００μｍであり、供給側ギャップ（トナー担持体１とトナー制御手段４との間のギャップの使用範囲は１００〜４００μｍ、トナー通過穴４１端部と共通電極４３間距離の使用可能な最大距離は２５０μｍであった。その結果、距離Ｌ１は２７５〜１０００μｍ、距離Ｌ２は４２５〜８５０μｍの範囲内になる距離である。
【００６２】
これらの値について、上記範囲の大小関係を比較すると、
Ｖ１／Ｌ１＝300/275〜1500/275〜300/1000〜1500/1000＝1.1〜5.5〜0.3〜1.5
Ｖ２／Ｌ２＝800/425〜2000/425〜800/ 850〜2000/ 850＝1.9〜4.7〜0.9〜2.3
である。
【００６３】
なお、上記の説明では負帯電トナーで説明しているが、正帯電トナーを用いる場合には、各電圧の極性を逆にすることで、同様な挙動を示す（電気力線の向きは逆になる。）。
【００６４】
このように、対向電極手段とトナー担持体間の電位差をＶ１、対向電極手段とトナー担持体間の距離をＬ１、第２の電極と対向電極手段間の電位差をＶ２、第２の電極から第１の電極を経て対向電極手段に至る間の距離をＬ２とするとき、電位差Ｖ１が３００〜１５００Ｖ、電位差Ｖ２が８００〜２０００Ｖ、距離Ｌ１が２７５〜１０００μｍ、距離Ｌ２が４２５〜８５０μｍであって、かつ、Ｖ１／Ｌ１＜Ｖ２／Ｌ２、の関係が成り立つ電圧を、トナー担持体、第１の電極、第２の電極及び対向電極手段にそれぞれ印加する電圧印加手段とを備えていることで、第１の電極にトナーが付着することなく画像形成することができ、目詰まり、ドット形状の乱れ、着弾位置の乱れがなく長期に安定した画像品質を保つことができる。
【００６５】
次に、本発明の第２実施形態について図１０を参照して説明する。なお、図１０は同実施形態に係る画像形成装置の模式的構成図である。
この画像形成装置は、前述した実施形態のユニットを４個設けてイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の４色分のトナーのクラウド化とトナー制御手段によるＯＮ／ＯＦＦ制御を行ってカラー画像を形成する画像形成装置の例である。
【００６６】
つまり、この画像形成装置は、記録媒体手段である中間転写記録体１０３に沿って、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の４色分のトナーを供給する４個のトナー供給ユニット１００ｙ、１０１ｍ、１０１ｃ、１０１ｋ（色を区別しないときは「トナー供給ユニット１００」という。以下同様。）を配置し、各トナー供給ユニット１００と中間転写記録体１０３との間に、それぞれ前記第１実施形態と同様なトナー制御手段４を配置している。
【００６７】
ここで、中間転写記録体１０３は、２つのローラ１３２、１３３との間に掛け回されて矢示方向に周回移動する。この中間転写記録体１０３の背面（内側）には各トナー供給ユニット１００に対応して対向電極手段（記録媒体手段側電極）である背面電極３１が配置されている。また、転写後の中間転写記録体１０３上の残トナーを除去するクリーニングユニット１３５が備えられる。
【００６８】
トナー供給ユニット１００は、中間転写記録媒体１０３の周回移動方向と同じ方向に回転するトナー担持体１と、このトナー担持体１にトナーを補給する回転するトナー補給ローラ１５と、トナー担持体１上のトナー量を規制するブレード１４を備えている。
【００６９】
ここでは、トナー補給ローラ１５からトナー担持体１にトナーが補給されるとともに、トナー補給ローラ１５上のトナーとトナー担持体１との摩擦によってトナーの摩擦帯電が行われる。また、トナー補給ローラ１５の下流側のブレード１４は、トナー担持体１表面のトナー量を薄層で一定量にするとともに、トナー帯電量の安定化も図っている。
【００７０】
そして、トナー供給ユニット１００で供給されるトナーが、トナー制御手段１０４によって画像に応じてＯＮ／ＯＦＦ制御されることで中間転写記録体１０３上に飛翔され、中間転写記録体１０３上にカラーのトナー画像が形成される。
【００７１】
一方、下方に記録紙１５０を収容する給紙部１０５が配置され、給紙部１０５から記録紙１５０がピックアップローラ（給紙ローラ）１０６で給紙されて、中間転写記録体１０３を掛け回したローラ１３２に対向して配置した転写ローラ１０７で中間転写記録体１０３上のトナー画像が転写され、定着ユニット１０８でトナーが記録紙１５０上に溶融定着されて排紙される。
【００７２】
なお、ここでは図示していないが、記録紙１５０の裏面側の転写ローラ１０７に＋バイアスが印加されることで中間転写記録体１０３から記録紙１５０面へのトナー画像の転写が行われる。また、上述したように中間転写記録体１０３はクリーニングユニット１３５で残トナーがクリーニングされて、次の画像形成が行われる。
【００７３】
このように、この画像形成装置は、中間転写記録体に４色画像を形成した後、給紙部から供給される記録紙に転写を行う中間転写記録方式である。この中間転写記録方式の場合は、印写面（トナーが着弾する面、画像形成面ともいう。）とトナー制御手段との間隔を一定に保つ精度確保が容易であり、トナー飛翔速度が低い条件で高画質化を図ることができる。また、平滑で体積抵抗率の調整によって電荷が蓄積しない、電位変動のない印写面が得られ、クラウド化したトナーの通過のＯＮ／ＯＦＦで直接印刷する画像形成装置は電位に対する感度が高く、印写面バイアス電位の変動に対して画質変動が発生しやすいが、この構成であれば信頼性の高い、高画質のカラー画像を得ることができる。
【００７４】
次に、本発明の第３実施形態について図１１の模式的構成図を参照して説明する。
この実施形態においては、トナーＴを飛翔させ、クラウド化した状態で担持するローラ状のトナー担持体１０１と、トナーＴが付着させられる記録媒体手段３と、トナー担持体１と記録媒体手段３との間に配置された複数のトナー通過穴４１を有するトナー制御手段４とを備えている。
【００７５】
トナー担持体１０１は、表面側にトナーＴを搬送する方向（ここでは周方向）に所定の間隔でトナーＴを搬送する方向と直交する方向（ここでは軸方向）に沿って形成された所定ピッチで設けられた複数の電極１１１を有し、このトナー担持体１０１の各電極１１１には、バイアス電源５から時間によって電位の異なるバイアス電圧Ｖｓが印加される。これにより、トナーＴをクラウド化する手段を構成している。
【００７６】
例えば、０．５ＫＨｚ〜７ＫＨｚの周波数のパルス状バイアス電圧Ｖｓが印加され、各電極１１、１１の間隔はファインピッチに設けられているため、電極１１１、１１１間で強い電界が形成される。そのため、トナーＴの帯電極性に対して反発する電位にある電極１１１表面からトナーＴは勢いよく飛翔し、飛翔したトナーＴは吸引する極性の電位が印加されている電極１１１に引き寄せられ、パルスが切り替わることでパルス周波数に応じた上下方向の飛翔を繰り返し、トナーＴがクラウド化された状態になる。なお、パルスの周波数が高い領域では、上方高くに飛翔したトナーＴは、飛翔している間にパルスが切り替わり、電極１１１表面に戻る前に再び上方に飛翔する場合もある。
【００７７】
このとき、隣接する電極１１１相互の間でトナーＴを吸引する方向と反発する方向を交互に繰り返す関係の電圧を印加する２相の電極間ピッチＰ（又は、ｎ本毎の各電極１１１にｎ相の位相電圧を印加するｎ相の電極間ピッチ）に対し、トナー担持体１０１表面とトナー制御手段４のトナー担持体１側面（トナー担持体１側の表面の意味）の間の距離ｄが大きくなる関係（ｐ＜ｄ）でトナー担持体１０１とトナー制御手段４とを配置している。
【００７８】
つまり、ｐ＞ｄの関係ではトナー担持体１０１の電極１１１表面に形成される飛翔電界がトナー制御手段４のトナー担持体１０１側表面のＯＮ／ＯＦＦ電界と干渉を起こし、トナー制御手段４のループ電界が乱れるためである。そのため、制御電極４２表面へのトナー付着の発生が起きやすくなる。ｐ＜ｄの条件においては、制御電極４２へトナーが付着することを確実に防止でき、連続したドットを印写しても濃度が変化することなく、良好な画像が得られる。
【００７９】
なお、その他の構成は前記第１実施形態と同様であるので説明を省略する。
【００８０】
次に、トナー担持体１０１の電極１１１に対する電圧の平均電位Ｖｓ、対向電極手段３１に印加するバイアス電圧Ｖｐ、トナー制御手段４の制御電極４２に印加する制御パルス電圧Ｖｃ、共通電極４３に印加する電圧Ｖｇについて説明する。
【００８１】
トナー担持体１０１の電極１１１には平均電位Ｖｓのパルス状バイアス電圧（電位が時間的に変動する電位）を印加する。この場合、バイアス電圧の波高値は電極ピッチ、使用するトナー等に応じて設定する。例えば、±６０〜±３００Ｖｐｐ（ｐｐはピーク−ピーク）の範囲内で設定することが好ましく、ここでは、±１５０Ｖｐｐ、ＤＣ電圧成分０Ｖの電圧を印加している。したがって、トナー制御手段４に対するトナー担持体側１０１側のＤＣバイアスとしては、平均電位Ｖｓであり、ここでは、Ｖｓ＝０Ｖとなる。なお、トナー担持体１とトナー制御手段４の間隔ｄは０．３ｍｍとしている。
【００８２】
また、この例では、トナー制御手段４のトナー通過穴４１の直径φ１００μｍ、リング状の制御電極４２の穴中心方向の幅は３０μｍ、制御電極４２は共通電極４３の間隔は５０μｍである。
【００８３】
このトナー制御手段４の共通電極４３へのバイアスＶｇはＤＣ−１２５Ｖであり、トナー担持体１０１へのバイアス電位Ｖｓとの関係はトナーＴを常にトナー担持体１０１側へ向ける方向のバイアスであるため、この共通電極４３面へのトナー付着はない。
【００８４】
そして、トナー制御手段４の制御電極４２には、トナーＴがトナー通過穴４１を通過可能な状態（ＯＮ状態）にする場合、制御パルス電圧Ｖｃ-onは＋５０Ｖ、トナーＴを通過させる時以外の阻止状態の（通過不可能な状態にする）場合の電圧Ｖｃ-offは−１２５Ｖとしている。記録媒体手段３の対向電極手段３１へのバイアス電圧Ｖｐはトナー制御手段４と対向電極手段３１との間隔にもよるが、例えば＋２００〜＋１５００ＶのＤＣ電圧を印加すればよい。ここでは、トナー制御手段４と対向電極手段３１との間隔０．３ｍｍとしてＤＣ＋３００Ｖを印加し、マイナス帯電トナーを対向電極手段３１側にを引き寄せる電位勾配としている。
【００８５】
各電極１１１、４２，４３、３１に印加する電位の関係を以上のように設定することで、マイナスに帯電したトナーがトナー通過穴４１を通過可能な状態にする場合においては、最もプラス側に電位が高い対向電極手段３１から出る電気力線のうち、トナー制御手段４のトナー通過穴４１を通る電気力線の多くが、トナー通過穴４１を通過した後、一番電位の低い共通電極４３に入ることになる。このとき、近接した距離にあるトナー制御手段４の制御電極４２と共通電極４３にも１７５Ｖの電位があるため、その間にも強い電気力線が生じる。
【００８６】
そのため、前述した図６（ａ）に示すように、トナーＴがトナー通過穴４１を通過可能な状態（ＯＮ状態）にしたときには、対向電極手段３１からトナー通過穴４１を通る電気力線１０は、制御電極４２に入ること無く（制御電極４２を迂回して）、−１２５Ｖと最も電位の低い共通電極４３に多くが入るため、ループ状に拡がった形状となる。つまり、対向電極手段３１とトナー制御手段４の共通電極４３との間に制御電極４２を迂回してループ状に電気力線１０が形成される。
【００８７】
したがって、トナー担持体１０１上でクラウド状態にあるマイナス帯電トナーＴがこの電気力線１０に沿ってトナー通過穴４１を通過し、記録媒体手段３の表面に多くのトナーＴが移動することができる。
【００８８】
このとき制御電極４２には＋５０Ｖが印加され、トナー担持体１０１の０Ｖとの関係は、トナーＴを制御電極４２へ吸着する関係にあるため、本来であればこの＋５０Ｖが印加されている間に制御電極４２表面にトナーが付着するはずであるが、前述した図６（ａ）から分かる様に、＋５０Ｖが印加されている制御電極４２上方を対向電極手段３１からトナー通過穴４１を通って共通電極４３に入る電気力線１０が覆っているため、制御電極４１へトナーＴが付着することが防止される。
【００８９】
一方、トナーＴがトナー通過穴４１を通過不可能な阻止状態（ＯＦＦ状態）にした場合、制御電極４２には−１２５Ｖが印加され、共通電極４３に対する電位と同じ電位であり、トナー担持体１０１の電位０Ｖとの関係は、トナーＴをトナー担持体１０１側に反発する関係であり、トナー制御手段４へのトナーＴの付着はないし、前述した図６（ｂ）に示すように対向電極手段３１からの電気力がトナー通過穴４１を通り抜ける電気力線もないため、トナーＴがトナー通過穴４１を通過することもなく、地汚れ画像は発生しない。なお、阻止状態（ＯＦＦ状態）の制御電極４２への印加電圧は共通電極４３の電位と同じ電位である必要はなく、よりマイナス側の電位であってもトナーＴの通過を阻止する（ＯＦＦ状態にする）ことはできる。
【００９０】
つまり、この実施形態においても、対向電極手段３１とトナー担持体１０１間の電位差をＶ１、対向電極手段３１とトナー担持体１０１間の距離をＬ１、共通電極（第２の電極）４３と対向電極手段３１間の電位差をＶ２、共通電極（第２の電極）４３から制御電極（第１の電極）４２を経て対向電極手段３１に至る間の距離をＬ２とするとき、Ｖ１／Ｌ１＜Ｖ２／Ｌ２、の関係が成り立つ電圧を、トナー担持体１０１、制御電極４１、共通電極４３及び対向電極手段３１にそれぞれ印加する
【００９１】
このように、トナーを飛翔させ、クラウド化して担持するトナー担持体と、トナーが付着させられる記録媒体手段と、トナー担持体と記録媒体手段との間に配置された複数のトナー通過穴を有するトナー制御手段と、を備え、トナー制御手段は、トナー担持体側表面に、トナー通過穴の周囲及び穴内壁の少なくともいずれかにトナーの通過を制御する制御電極が設けられ、この制御電極の外側に複数のトナー通過穴に共通の共通電極が設けられ、トナー制御手段のトナー通過穴をトナー担持体のトナーが記録媒体手段に向かって通過可能な状態にするとき、記録媒体手段側とトナー制御手段の共通電極との間に制御電極を迂回してループ状に電気力線が形成されることにより、トナーを吸引する電位が印加される制御電極表面やその周囲へのトナー付着を大幅に低減でき、トナーの通過のオン／オフの制御を安定して行うことができるとともに、記録媒体手段側のバイアス電位と制御電極外側の共通電極間に形成される電気力線はトナー担持体側ではトナー通過穴の径より大きく広がり、クラウド化されたトナーを広範囲に捕獲して印写面側に向けて飛翔させることが可能となってトナーの利用効率が上がり、印刷濃度の確保、印刷速度の向上を図れる。
【００９２】
また、各電極に印加する電位の関係として、トナー担持体１０１の電極１１１のＤＣバイアスとして−５０Ｖ、パルスの波高値を＋１５０Ｖ〜−１５０Ｖとして、±１５０Ｖpp−５０ＶＤＣを印加すると、平均電位Ｖｓは−５０Ｖとなる。そして、トナー制御手段４の制御電極４２のトナー通過ＯＮ時の電位Ｖｃ-onが０Ｖ、トナー通過ＯＦＦ時の電位Ｖｃ-offが−１７５Ｖであっても、上述した例と等価である。この場合、制御電極４２に印加する電圧Ｖｃが０〜−１７５Ｖの一極性電圧のＯＮ、ＯＦＦであるため、ドライバ回路の構成が簡単になりコスト的にも有利である。
【００９３】
このように、上述したトナー通過ＯＮ時に各電極に対して印加する電位の関係を、次のように設定することで、対向電極手段とトナー制御手段の共通電極との間に制御電極を迂回してループ状に電気力線を形成することができる。
【００９４】
つまり、トナー担持体１０１の電極１１１に対し時間的に変動する平均電位Ｖｓの電位を印加し、トナー制御手段４の制御電極４２に対しトナーがトナー通過穴４１を通過可能な状態にするときに電圧Ｖｃ-onを、トナーがトナー通過穴４１を通過不可能な状態にするときに電圧Ｖｃ-offを印加し、トナー制御手段４を通過したトナーを記録媒体手段３に導いてトナーを付着させるために対向電極手段３１にバイアス電圧Ｖｐを印加するとき、
トナーがトナー通過穴４１を通過可能な状態にするときの各電位の関係は、
Ｖｐ＞Ｖｃ-on＞Ｖｓ＞Ｖｇ
とし、トナーが負帯電トナーの場合はバイアス電圧Ｖｐがプラス電位側に高くなる関係、正帯電トナーの場合はバイアス電圧Ｖｐがマイナス電位側に高くなる設定とする。
【００９５】
また、この場合、トナーがトナー通過穴４１を通過不可能な状態にするときの各電位の関係は、
Ｖｓ＞Ｖｇ  であり、且つ、Ｖｓ＞Ｖｃ-off
であって、トナーが負帯電トナーの場合は平均電位Ｖｓがプラス電位側に高くなる関係、正帯電トナーの場合は平均電位Ｖｓがマイナス電位側に高くなる設定とすることが好ましい。
【００９６】
各電極１１１、４２、４３、３１に対する電位の関係を上述した関係に設定することにより、記録媒体手段側のバイアス電位とトナー担持体の電位間に直接形成される電気力線が低減され、記録媒体手段側のバイアス電位と制御電極外側の共通電極間に電気力を形成することができ、これにより、トナーを吸引する電位が印加される制御電極へのトナー付着を大幅に低減できて、制御電位が安定する。また、記録媒体手段側のバイアス電位と制御電極外側の共通電極間に形成される電気力線は、トナー供給側ではトナー通過穴の径より大きく広がるため、クラウド化されたトナーを広範囲に捕獲して印写面側に向けて飛翔させることが可能となり、トナーの利用効率が上がり、印刷濃度の確保、印刷速度の向上を図ることができる。さらに、トナー制御手段の共通電極はトナーを常に反発する関係の電位にあるため、トナーの付着が発生することがなく、共通電極の電位を一定に保つことが可能となり信頼性の高い画像形成装置を実現できる。
【００９７】
さらに、高速印刷のためにトナー担持体１０１表面のトナー量が多くなった場合、また帯電電荷量が大きいトナーを使用して印刷を行う場合は、トナーが有する電荷によるトナー電位を無視できなくなり、各電極に印加する電位決定に考慮が必要となる。
【００９８】
具体的に説明すると、トナー担持体１０１表面の供給トナー量ｍ/Ａｍｇ／ｃｍ２に対するトナー電位の変化は図１２に示すようになる。ここでは、トナーはマイナスに帯電したトナーの例であり、トナー担持体１表面の単位面積当たりのトナー量が増加するに従って、制御電極４２側からみた表面電位はマイナス電位に上昇する。そして、供給したトナーがトナー担持体１表面に単に付着したままの電位Ｖｏに対して、トナー担持体１０１表面の電極に電圧を印加してトナーが電極１１相互の電気力線に沿って上下の飛翔を繰り返すクラウド状態の電位Ｖｔは大きく上昇する。これは、トナーがトナー担持体１０１表面より上方の空間にある方が、個々のトナーの周囲に対する結合静電容量が小さくなり、その結果電位が上昇するためである。
【００９９】
このクラウド状態のトナー電位Ｖｔの測定は、トナー担持体１０１表面の各電極１１１にパルス電圧を印加しながら、供給したトナーをクラウド状態にしてその上方に表面電位計を設定することで、容易に測定することができる。具体的には、クラウド化を起こすパルスを印加して、後述する一成分、または二成分ローラからトナーを供給しながらトナー担持体１０１を回転、又は進行波パルスでトナーを搬送し、トナー制御手段４が設定される位置にてトナー担持体１０１表面から２ｍｍ程度上方に表面電位計を設置して測定する。図１２の結果は、帯電電荷量が−１５〜−２５μＣ／ｇのトナー供給した場合のＶｏ、そのトナーを飛翔高さが表面近傍から２００μｍの範囲でクラウド状態にした場合のトナー電位Ｖｔの場合の例である。
【０１００】
この図１２に示す各供給トナー量においてトナー制御手段４によりトナーの通過のＯＮ／ＯＦＦ制御を行って印刷を行った結果、トナー制御手段４の電極４２、４３表面に付着したトナー量を評価した結果を図１３に示している。この図１３の結果において、供給トナー量が少ない領域は電極４２、４３へのトナー付着はないが、供給トナー量が増加して０．９ｍｇ／ｃｍ２はトナー電位Ｖｔが−８０Ｖとなり、制御電極４２へのトナー付着が起き始める。
【０１０１】
これは、等価的にトナー担持体１０１の電位がマイナス側に電位上昇してトナー制御手段４の共通電極４２との電位差が小さくなった結果、対向電極手段３１から出てトナー通過穴４２を通る電気力線のうち、トナー担持体１０１に直接入る電気力線が増加し、共通電極４３へ入るループ状の電気力線が減ったためである。すなわち、ループ状の電気力線が少なくなると、飛翔エネルギーの高いトナーがループ状の電気力線に乗って印写面の方向に飛翔することなく、ＯＮ電圧が印加されている制御電極４２まで飛翔するためである。
【０１０２】
さらに、供給トナー量が増加して１．２ｍｇ／ｃｍ２超えると、トナー電位Ｖｔは−１２０Ｖ以上の値となる。この領域では、トナー制御手段４の共通電極４３のバイアス電位Ｖｇ（−１２５Ｖ）との電位差がなくなり、飛翔エネルギーを有するトナーが共通電極４３まで到達し始めてトナー付着が起きた結果である。また、制御電極４２へのトナー付着量も増えてくる。
【０１０３】
これらのトナー付着は、定期的な電極クリーニングの頻度を上げることで、使用できないことはないが、画質低下が発生する。トナー付着が発生しない条件であれば、連続印刷においても画像濃度が低下することなく、信頼性の高い画像記録装置が可能となる。
【０１０４】
そこで、トナー量が多い場合、また帯電電荷量が大きいトナーを使用して画像を形成する場合は、各電極に対する電位を、次の条件で設定することで、電極へのトナー付着回避、トナー利用効率の向上で画像濃度が低下することなく高速印刷が可能になる。
【０１０５】
すなわち、電荷を有するトナーがトナー担持体１０１表面から飛翔してクラウド状態にある制御電極４２側からみたトナー電位をＶｔとしたとき、トナーの通過をＯＮさせる場合の各電位の関係は、
Ｖｐ＞Ｖｃ-on＞（Ｖｓ＋Ｖｔ）＞Ｖｇ
と、負帯電トナーの場合はＶｐがプラス電位側に高くなる関係、正帯電トナーの場合はＶｐがマイナス電位側に高くなる設定とする。
【０１０６】
また、トナーの通過をＯＦＦさせる場合の各電位の関係は、
（Ｖｓ＋Ｖｔ）＞Ｖｇ  であり、且つ、（Ｖｓ＋Ｖｔ）＞Ｖｃ-off
と、負帯電トナーの場合は（Ｖs＋Ｖt）がプラス電位側に高くなる関係、正帯電トナーの場合は（Ｖs＋Ｖt）がマイナス電位側に高くなる関係に設定する。
【０１０７】
各電極１１１、４２、４３、３１に対する電位を上記のように設定する、つまり、トナー供給側の電位として、トナー担持体表面のトナーが飛翔することによる電位も考慮して各電極電位を適正に設定することで、印刷速度が速い供給トナー量が多い場合、またトナーの帯電電荷量が大きい場合においても、制御電極などへのトナー付着の低減、トナー利用効率の向上を図れ、高濃度、高速印刷の画像形成装置を実現することができる。この場合、トナーをクラウド化していない（パルスを印加していない）状態でも、上述した電位の関係に設定することで、制御電極などにトナー付着が発生しないため、信頼性が向上する。
【０１０８】
また、前述したように、トナー担持体は、表面側に所定の間隔で配設された複数の電極を有し、隣接電極相互の間でトナーを吸引する方向と反発する方向を交互に繰り返す関係の電圧が印加され、電極に印加する２相の電極間ピッチＰ（又はｎ本毎の各電極にｎ相の位相電圧を印加するときのｎ相の電極間ピッチ）に対して、トナー担持体表面とトナー制御手段のトナー担持体側面の間の距離ｄが大きい構成とする。
【０１０９】
これにより、記録媒体手段側の印写バイアスからトナー制御手段の共通電極に向けて形成されるループ状電気力線を強いものとし、クラウド化されたトナーを印写面に向けてより多く飛翔させることができ、高速、高品質のドット形成が可能となる。
【０１１０】
なお、上記の例では、トナー担持体表面の複数の電極にクラウドパルスを印加してトナーがクラウド状態にある場合の条件について説明したが、前記第１実施形態のように、トナーを飛翔させていない状態の制御電極側からみたトナーによる電位をＶｔとしたとき前記と同条件に設定することで、電極へのトナー付着を回避する効果がある。つまり、クラウドパルスの印加をＯＦＦしてトナーのクラウドが無い状態においても、僅かなトナーが浮遊している。この僅かな浮遊トナーの電位は無視できるが、トナー担持体表面に着地して乗っているトナー電位があり、この電位Ｖｔを考慮した（Ｖｓ＋Ｖｔ）も前記と同条件の範囲に設定することで、同じ効果が得られる。
【０１１１】
上述したように、トナー担持体表面のトナーを飛翔させてクラウド化する手段に時間的に変動する電位を印加する。例えば、トナーの供給はトナーを搬送供給するトナー担持体の表面にトナーを搬送する方向と直交する方向に所定ピッチで設けられた複数の電極を有するトナー担持体から供給する。ここで、トナー制御手段の共通電極がない場合、各電極への電位の設定が上述した範囲に無い場合は、電極へのトナー付着が急速に発生する等、信頼性の低下は避けられない。また、クラウド化したトナーの利用効率が非常に低下するため、画像濃度の確保、高速印刷の画像形成装置を達成することはできなくなる。
【０１１２】
次に、本発明の第４実施形態について図１４を参照して説明する。なお、図１４は同実施形態に係る画像形成装置の模式的構成図である。
この画像形成装置は、前述した第２実施形態の画像形成装置と同様であり、ここでは、トナー供給ユニット１００として、第３実施形態と同様に、トナーをクラウド化させるために電圧を印加する複数の電極１１１を並べて配置したトナー担持体１０１と、このトナー担持体１０１にトナーを補給する回転するトナー補給ローラ１１３と、トナー担持体１０１上のトナー量を規制するブレード１１４を備えている。
【０１１３】
ここでは、トナー補給ローラ１１３からトナー担持体１０１にトナーが補給されるとともに、トナー補給ローラ１１３上のトナーとトナー担持体１０１との摩擦によってトナーの摩擦帯電が行われる。また、トナー補給ローラ１１３の下流側のブレード１１４は、トナー担持体１０１表面のトナー量を薄層で一定量にするとともに、トナー帯電量の安定化も図っている。
【０１１４】
そして、トナー供給ユニット１００で供給されるトナーがトナー制御手段４によって画像に応じてＯＮ／ＯＦＦ制御されることで中間転写記録体１０３上に飛翔され、中間転写記録体１０３上にカラーのトナー画像が形成される。
【０１１５】
なお、その他は、前記第２実施形態と同様であるので、説明を省略する。
【０１１６】
次に、本発明の第５実施形態について図１５を参照して説明する。なお、図１５は同実施形態に係る画像形成装置の模式的構成図である。
この画像形成装置は、記録媒体手段を記録紙として、記録紙上に直接画像を形成する例である。つまり、ここでは、給紙部１０５から供給される記録紙１５０を紙搬送ベルト１６１に静電的に吸着してトナー供給ユニット１００の領域を通過させ、トナー制御手段４の画像に応じたＯＮ／ＯＦＦ制御によって記録紙１５０上に直接カラー画像を形成する。
【０１１７】
なお、紙搬送ベルト１６１は、ポリイミド等から形成され、２つのローラ１６２、１６３に掛け回されて矢示方向に周回移動し、図示しない帯電ローラなどの帯電手段によって帯電されることで記録紙Ｐを静電的に吸着保持して搬送する。なお、給紙部１０５から記録紙１５０を紙搬送ベルト１６１に導くためのガイド１６４、レジストローラ１６５なども配置されている。
【０１１８】
この構成では、トナー通過を制御するトナー制御手段４と通過後のトナーを記録紙１５０に導くためのバイアスを印加する対向電極手段３１の間にポリイミド等の紙搬送ベルト１５１及び記録紙１５０があるため、トナー制御手段４と対向電極手段３１の間隔を非常に狭く設定することが難しいが、他方、記録紙１５０上に直接カラー画像を形成し、転写プロセスがないため、転写によるトナー散りで画質低下することがなくなる。
【０１１９】
また、前記第２、第４実施形態の構成のようなベルトクリーニング機構を必要としないこと等もあり、小型、低コストの画像形成装置の実現に有利である。トナーをクラウド化する本構成では、印写面バイアスを低い設定にしてトナーを導くことも可能であるため、紙面へのトナーの着弾スピードも低く設定でき、トナーの散りが起きない高画質の画像形成装置を得ることができる。
【０１２０】
次に、上述した画像形成装置で用いるトナー担持体１０１の一例について図１６を参照して説明する。なお、図１５（ａ）はトナー担持体を展開した状態で示す模式的平面説明図、図１５（ｂ）は同じく模式的断面説明図である。
この例は、トナー担持体表面に複数の電極を設け、１本おきの２組を共通にした２相用電極を備え、１８０°位相の異なる２相パルス（図１７参照）を印加して、隣接電極同士で吸引と反発を繰り返す２相電界を形成するトナー担持体の例である。
【０１２１】
このトナー担持体１０１は、絶縁性基板１０１Ａの表面上に複数の電極１１１としてＡ相用電極１１１Ａと、Ｂ相用電極１１１Ｂとを設け、その上に表面保護層１０１Ｂを設けたものである。櫛歯状の電極１１１Ａ、１１１Ｂは、トナーの搬送方向と直交する方向に微細なピッチに並行に設け、両サイドには共通のバスライン１１１Ａａ、１１１Ｂａで外部の図示しない２相パルス発生回路にそれぞれ接続されている。
【０１２２】
電極１１１Ａ、１１１Ｂに印加するパルス電圧は、周波数が０．５ＫＨｚ〜７ＫＨｚ、ＤＣ電圧をバイアスに含むパルス電圧であるが、その波高値は±６０〜±３００Ｖ等、電極幅、電極間隔に応じたパルス電圧を印加する。この２相電界の場合は、隣接同士の電界方向の切り替わりに応じてトナーの反発飛翔と吸引飛翔を繰り返し、トナーは相互の電極間を往復移動する。そして、トナー担持体１０１全体は、トナーを搬送する方向に回転移動するものである。
【０１２３】
このように、トナー担持体表面のトナーを飛翔させてクラウド化する手段が、トナー担持体表面にトナーの搬送方向と直交する方向に長く延びて所定の間隔で配設された複数の電極を有し、各電極に印加する電圧は隣接電極相互の間でトナーを吸引する方向と反発する方向を交互に繰り返す関係の電圧を印加し、トナー担持体が回転移動することでトナーの搬送とクラウド化を行う構成とすることで、トナー担持体表面のトナーの搬送に関して、トナーの帯電品質に左右されない安定なトナーの搬送が可能となり、装置全体としても信頼性の高い画像形成装置を実現できる。
【０１２４】
次に、上述した画像形成装置で用いるトナー担持体の他の例について図１８を参照して説明する。なお、図１８（ａ）はトナー担持体を展開した状態で示す模式的平面説明図、図１８（ｂ）は同じく模式的断面説明図である。
この例は、３相進行波電界を形成するトナー担持体の例である。絶縁性基材１０１Ａ上にＡ相、Ｂ相の電極１１１Ａ、１１１Ｂ、その上層に絶縁層１０１Ｃを形成した後Ｃ相電極１１１Ｃを形成し、このＣ相電極１１１Ｃの上に表面保護層１０１Ｂを設けている。
【０１２５】
各ＡＢＣ３相の電極１１１Ａ，１１１Ｂ、１１１Ｃは、トナーの搬送方向と直交する方向に微細なピッチに並行に設け、両サイドには共通のバスライン１１１Ａａ，１１１Ｂａ、１１１Ｃａで外部の図示しない３相パルス発生回路にそれぞれ接続されている。
【０１２６】
この３相進行波電界を用いる場合は、図１９に示すように、１周期で１２０°位相がシフトしたパルス電圧を順次印加することで、トナー担持体１０１表面にはパルスの切り替わりに伴って電界も順次シフトする進行波電界が発生し、電界が切り替わる方向に帯電トナーは上方への飛翔を繰り返すと同時に搬送されるため、基本的にトナー担持体１０１は回転しないで静止したままで良い。
【０１２７】
このように、トナー担持体表面のトナーを飛翔させてクラウド化する手段が、トナー担持体表面にトナーの搬送方向と直交する方向に長く延びて所定の間隔で配設された複数の電極を有し、ｎ本毎の各電極にｎ相の位相電圧を印加して電極相互の間で進行波電界を形成することでトナーの搬送とクラウド化を行う構成とすることで、トナー担持体表面のトナーの搬送に関して、トナー搬送を行う部分が回転駆動を必要としないため、平面的なベルト形状も可能となり、レイアウトの自由度から装置全体の小形化、低コスト化が可能となる。
【０１２８】
また、長期間の使用に際し、電極表面にはトナーの外添剤等微細な粒子が堆積する場合は、画像形成の時間以外に行うクリーニングモードのシーケンスによって、トナー担持体１０１表面をクリーニングすることで搬送の信頼性が確保できる。クリーニングは、クリーニングモードの時のみトナー担持体１０１表面に接する構成で、回転ブラシ、ブレート、吸引スリット等でクリーニングを行う。電極１１１Ａ，１１１Ｂ、１１１Ｃに印加するパルス電圧は、前記と同様に、周波数が０．５ＫＨｚ〜７ＫＨｚ、ＤＣ電圧をバイアスに含むパルス電圧であるが、その波高値は±６０〜±３００Ｖ等、電極幅、電極間隔に応じたパルスを印加する。
【０１２９】
これらのトナー担持体１０１の具体的構成において、ベース基板である絶縁性基板１０１Ａは、例えば、樹脂或いはセラミックス等の絶縁性材料からなるもの、或いは、アルミなどの導電性材料からなる基材にＳｉＯ２等の絶縁膜を成膜したもの、ポリイミドフィルムなどのフレキシブルに変形可能な材料からなるものなどを用いることができる。また、電極１１１は、ベース基板上にＡｌ、Ｎｉ−Ｃｒ等の導電性材料を０．１〜１μｍ厚さで成膜し、フォトリソ技術等を用いて所要の電極形状にパターン化して形成、または銅箔を積層、メッキ等で形成した後フォトリソでパターン化してもよい。
【０１３０】
表面保護層１０１Ｂとしては、例えば、ＳｉＯ２、ＴｉＯ２、ＴｉＮ、Ｔａ２Ｏ５などを厚さ０．５〜２μｍで蒸着成膜して形成、またはポリカーボネート、ポリイミド、メチルメタアクリレート等の有機材料を２〜１０μｍ厚に薄膜印刷塗布して加熱硬化したものでもよい。
【０１３１】
このように構成したトナー担持体においては、駆動回路から飛翔用のパルスを印加して飛翔電界を形成することで、トナー担持体上の帯電したトナーは反発力及び／又は吸引力を受けて上下方向への飛翔、進行波方向への搬送が行われる。
【０１３２】
次に、第４、第５実施形態に係る画像形成装置におけるトナー供給ユニット１００の具体的な構成の一例について図２０を参照して説明する。
このトナー供給ユニット１００は、磁性キャリアと非磁性トナーから成る二成分記録剤を用いる例である。記録剤収容部２０１は２つの室２０１Ａ、２０１Ｂに分けられており、トナー供給ユニット１００内の両端部の記録剤通路（図示せず）によって繋がっている。記録剤収容部２０１には二成分記録剤が収容されており、各室２０１Ａ、２０１Ｂにある攪拌搬送スクリュー２０２Ａ、２０２Ｂによって攪拌されながら記録剤収容部２０１内を搬送されている。
【０１３３】
記録剤収容部２０１の室２０１Ａにはトナー補給口２０３が配置されており、図示しないトナー収容部からトナー補給口２０３を通って、記録剤収容部２０１内に補給される。記録剤収容部２０１には記録剤の透磁率を検知する図示しないトナー濃度センサが設置されており、記録剤の濃度を検知している。記録剤収容部２０１のトナー濃度が減少すると、トナー補給口２０３から記録剤収容部２０１内にトナーが補給される。
【０１３４】
そして、攪拌搬送スクリュー２０２Ｂと対向する位置には、トナー補給ローラとしてのマグブラシローラ２０４が配置されている。マグブラシローラ２０４の内部には固定された磁石が配置されおり、マグブラシローラ３０４の回転と磁力によって、記録剤収容部２０１内の記録剤はマグブラシローラ３０４表面に汲み上げられる。記録剤の汲み上げ位置よりマグブラシローラ２０４の回転方向上流において、マグブラシローラ２０４と対向する位置に記録剤層規制部材２０５が設けられている。
【０１３５】
汲み上げ位置で汲み上げたれた記録剤は記録剤層規制部材２０５によって一定量の記録剤層厚に規制される。記録剤層規制部材２０５を通った記録剤はマグブラシローラ２０４の回転に伴って、トナー担持体１０１と対向する位置まで搬送される。マグブラシローラ２０４には、第一電圧印加手段２１１によって供給バイアスが印加されている。
【０１３６】
トナー担持体１０１には、第二電圧印加手段２１２によって前述した図１７或いは図１９に示す電圧が電極１１１に印加されている。マグブラシローラ２０４と対向する位置においては、第一、第二電圧印加手段２１１、２１２によってトナー担持体１０１とマグブラシローラ２０４との間に電界が生じている。その電界からの静電気力を受け、トナーはキャリアから分離し、トナー担持体１０１表面に移動する。トナー担持体１０１表面に達したトナーは、第二電圧印加手段２１２から電極１１１に印加された電圧が形成する電界によってクラウド化し、トナー担持体１０１の回転、またはトナー担持体１０１の進行波電界によって搬送される。
【０１３７】
そして、トナー制御電極１０４と対向する位置まで搬送されたトナーは、制御電極４２のトナー通過ＯＮ／ＯＦＦの制御電界により選択的に記録媒体手段側に飛翔されて、トナーのドット印写が制御される。
【０１３８】
次に、同じく第４、第５実施形態に係る画像形成装置におけるトナー供給ユニット１００の具体的な構成の一例について図２１を参照して説明する。
このトナー供給ユニット１００は、非磁性トナーから成る一成分記録剤を用いる例である。トナーは記録剤収容部２０１に収容されており、帯電ローラ２２０によってトナーはトナー補給ローラ１１３と摩擦帯電を行い、静電気力によってトナー補給ローラ１１３上に汲み上げられる。トナー補給ローラ１１３上のトナーは記録剤層規制部材１１４によって薄層とされ、トナー補給ローラ１１３の回転に伴ってトナー担持体１０１と対向する位置に搬送される。
【０１３９】
このとき、トナー補給ローラ１１３には、第一電圧印加手段２２１によって供給バイアスが印加されている。トナー担持体１０１には、第二電圧印加手段２２２によって電極１１１に電圧が印加されている。したがって、トナー担持体１０１と対向する位置においては、第一、第二電圧印加手段２２１、２２２によってトナー担持体１０１とトナー補給ローラ１１３との間に電界が生じ、その電界からの静電気力を受け、トナーはトナー補給ローラ１１３から分離し、トナー担持体１０１表面に移動する。
【０１４０】
前記の例と同様に、トナー担持体１０１表面に達したトナーは、第二電圧印加手段２２２から電極１１に印加された電圧が形成する電界によってクラウド化し、トナー担持体１０１の回転、またはトナー担持体１０１の進行波電界によって搬送される。
【０１４１】
そして、トナー制御電極１０４と対向する位置まで搬送されたトナーは、制御電極４２のトナー通過ＯＮ／ＯＦＦの制御電界により選択的に記録媒体手段側に飛翔されて、トナーのドット印写が制御される。
【０１４２】
なお、これらの各トナー供給ユニット１００において、印写に寄与しなかったトナーはトナー担持体１０１によってさらに搬送され、図示しない回収手段によってトナー担持体１０１表面から回収される。回収されたトナーは再び記録剤収容部２０１に戻され、トナー供給ユニット１００内を循環する。
【０１４３】
なお、上記の説明では主に負帯電トナーを例にしているが、正帯電トナーを用いることもできる。
【図面の簡単な説明】
【０１４４】
【図１】本発明の第１実施形態を示す模式的構成図である。
【図２】同じく斜視説明図である。
【図３】制御電極に印加する制御パルスの一例を示す説明図である。
【図４】（ａ）はトナー制御手段の一例を示す印写面側の説明図、（ｂ）は同じくトナー供給側面の説明図である。
【図５】（ａ）はトナー制御手段の他の例を示す印写面側の説明図、（ｂ）は同じくトナー供給側面の説明図である。
【図６】（ａ）はトナー制御手段がトナー通過可能状態時の二次元断面電界強度分布のシミュレーション結果に基づくトナー通過穴を通過する電気力線を示す説明図、（ｂ）は同じくトナー通過不可能状態時の電気力線を示す説明図である。
【図７】実験結果の説明に供する説明図である。
【図８】比較例１の場合の図６と同様な電気力線を示す説明図である。
【図９】比較例２の場合の図６と同様な電気力線を示す説明図である。
【図１０】本発明の第２実施形態に係る画像形成装置を示す模式的説明図である。
【図１１】本発明の第３実施形態を示す模式的構成図である。
【図１２】供給トナー量とトナー電位の関係の一例を示す説明図である。
【図１３】供給トナー量とトナー制御手段へのトナー付着の関係の説明に供する説明図である。
【図１４】本発明の第４実施形態に係る画像形成装置を示す模式的説明図である。
【図１５】本発明の第５実施形態に係る画像形成装置を示す模式的説明図である。
【図１６】（ａ）はトナー担持体の一例を展開した状態で示す模式的平面説明図、（ｂ）は同じく模式的断面説明図である。
【図１７】同トナー担持体の電極に印加するパルス状電圧の一例を示す説明図である。
【図１８】（ａ）はトナー担持体の他の例を展開した状態で示す模式的平面説明図、（ｂ）は同じく模式的断面説明図である
【図１９】同トナー担持体の電極に印加するパルス状電圧の一例を示す説明図である。
【図２０】トナー供給ユニットの一例を示す模式的説明図である。
【図２１】トナー供給ユニットの他の例を示す模式的説明図である。
【図２２】従来の直接記録方式の装置の基本構成を示す模式的説明図である。
【符号の説明】
【０１４５】
１…トナー担持体
３…記録媒体手段
４…トナー制御手段
３１…対向電極手段
４１…トナー通過穴
４２…制御電極
４３…共通電極
１００…トナー供給ユニット
１０１…トナー担持体
１０３…中間転写記録体
１０４…トナー制御手段
１１１…電極
１５０…記録紙
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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