JPH0436771A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、粉体トナーを用いた画像形成装置に関する。

（従来の技術） ワードプロセッサ、ファクシミリ、コンピュータ等では
、インクジェットプリンタによる画像形成方法が知られ
ている。

インクジェットプリンタは、いわゆるノンインパクトプ
リンタの代表的なものであり、所定の液体インクに、圧
電素子等により超音波振動を与えながら圧力を加えて、
該液体インクを所定の電界内にインクノズルから噴出さ
せ、そのインク粒子を電界により制御して、記録紙上に
付着させることにより、記録画像が記録紙上に形成され
る。このようなインクジェットプリンタ方式では、画像
を形成する際に騒音が発生せず、しかも鮮明な画像を形
成し得るという利点を有する。反面、記録紙へのインク
の染み込み速度を制御するために、表面処理等がなされ
た特別な用紙を使用する必要があり、また、インクはノ
ズルから供給されるために、ノズルがインク内の異物等
によって詰まりやすいという問題がある。

このようなインクジェットプリンタの問題を解決するた
めに、画像記録媒体として粉体トナーを用いた画像形成
装置が、例えば特開昭６２−２６３９６２号公報に開示
されている。

この画像形成装置は、粉体トナー粒子を、ピンホール状
のトナー通過孔に、画像出力信号に応じて発生する静電
吸引力によって通過させるように制御するトナー制御手
段が設けられており、該トナー制御手段により、記録紙
上にトナー粒子を選択的に送給して、該記録紙上に所定
の記録画像を形成する。このような画像形成装置では、
記録紙として表面処理等が施されていない普通紙が使用
でき、さらに、微粒子の粉体トナーかせ使用されるため
に、各トナー通過孔でのトナーの詰まりが抑制される。

粉体トナーを制御するトナー制御手段は、多数のピンホ
ール状のトナー通過孔が設けられた絶縁性基板と、各ト
ナー通過孔内に電界を形成するように、該絶縁性基板を
挟んで設けられた一対の電極とを有している。対をなす
それぞれの電極は、各トナー通過孔とそれぞれ同様の大
きさのピンホール状の貫通孔が設けられており、絶縁性
基板のそれぞれの一面に、それぞれの貫通孔が各トナー
通過孔に整合された状態で取り付けられている。

そして、両電極間に所定の電圧を印加してトナー通過孔
内に所定方向へ電界を形成することにより、トナー粒子
がトナー通過孔内を通過される。トナー通過孔内にトナ
ー粒子を通過させないようにする場合には、トナー通過
孔内に、トナーを通過させる場合とは反対方向の電界が
形成されるように、各電極間に所定電圧が印加される。

また、トナー制御手段におけるトナー通過方向側である
記録紙配置側には、ベース電極が配設されており、該ベ
ース電極上に記録紙が配置される。

そして、該ベース電極と、トナー制御手段におけるトナ
ー供給側の電極とにより電界が形成され、トナー通過孔
を通過したトナーが記録紙方向へ確実に移動される。

（発明が解決しようとする課題） このような画像形成装置では、トナー制御手段における
一対の電極は、トナー通過孔にトナーを通過させる場合
と、通過させない場合では、反対方向に電界を形成しな
ければならない。このため、例えば、一方の電極の電位
をＯボルトとして、他方の電極に、トナー通過孔にトナ
ーを通過させる場合および通過させない場合とでは、異
なる極性の電位を印加するようにしている。従って、両
電極間には、比較的大きな電位差が形成されているため
に、画像濃度を高くするように、両電極間の電位差をさ
らに高くすることは、各電極の制御回路の耐電圧性等の
ために困難である。その結果、画像濃度を高くするため
に、一方の電極に高電圧を印加してトナー通過方向の電
界強度を大きくすれば、画像非形成時において、トナー
通過孔内にトナーを通過させないためには該電極に印加
される電圧を小さくしなければならない。その結果、画
像非形成時にはトナー通過孔内のトナー通過を十分に抑
制できず、形成される画像にかぶりが生じるおそれがあ
る。反対に、かぶりを防止するために高電圧を印加すれ
ば、トナー濃度を高くするために高電圧を印加できない
。

また、ベース電極に印加される電圧を増加すると、トナ
ー通過孔を通過したトナーには、通過方向に大きな力が
作用するとともに、形成される電界の電気力線が集中す
るために、トナー通過孔を通過したトナーが記録紙に達
する間に放射状に拡散することが抑制され、記録紙上に
小径のドツトが形成される。その結果、ドツトのエツジ
が鮮明になって、シャープな画像が形成される。しかし
ながら、ベース電極に印加される電圧を高くすると、ト
ナー通過孔にトナー通過方向に電界が形成され、通過さ
せる必要がないトナーがトナー通過孔内を通過して、記
録紙上に形成される画像にかぶりが生じるおそれがある
。

本発明は上記従来の問題を解決するものであり、その目
的は、形成される画像にかぶりが生じることを確実に防
止できる画像形成装置を提供することにある。本発明の
他の目的は、高濃度の画像をかぶりが生じることなく形
成できる画像形成装置を提供することにある。

（課題を解決するための手段） 本発明の画像形成装置は、 トナー通過孔が設けられた絶縁性基板、および各トナー
通過孔内に電界を形成するように該絶縁性基板を挟んで
それぞれ設けられており、各トナー通過孔に連通ずる貫
通孔が形成された一対の電極、を有するトナー制御手段
と、 画像情報に応じて、各トナー通過孔内に、少なくともト
ナーが通過する方向の電界を形成するように、前記トナ
ー制御手段の対をなす電極間を所定電位とする画像情報
発生手段と、 該画像情報発生手段により発せられる画像情報の画像形
成時と画像非形成時のそれぞれにおいて、前記トナー制
御手段の一対の電極に、両者の電位差が大きくなるよう
に電圧をそれぞれ印加する手段と、 を具備してなり、そのことにより上記目的が達成される
。

また、本発明の画像形成装置は、 トナー通過孔が設けられた絶縁性基板、および各トナー
通過孔内に電界を形成するように該絶縁性基板を挟んで
それぞれ設けられており、各トナー通過孔に連通ずる貫
通孔が形成された一対の電極、を有するトナー制御手段
と、 画像情報に応じて、各トナー通過孔内に、少なくともト
ナーが通過する方向の電界を形成するように、前記トナ
ー制御手段の対をなす電極間を所定電位とする画像情報
発生手段と、 前記トナー制御手段における各トナー通過孔のトナー通
過方向側に配設されており、該トナー制御手段における
トナーが供給される側の電極とともにトナー通過方向へ
の電界を形成するように電圧が印加されるベース電極と
、 前記画像情報形成手段による画像形成情報と画像非形成
情報に基づいて、該ベース電極に印加される電圧を変更
する電圧変更手段と、 を具備してなり、そのことにより上記目的が達成される
。

さらに、本発明の画像形成装置は、 トナー通過孔が設けられた絶縁性基板、および各トナー
通過孔内に電界を形成するように該絶縁性基板を挟んで
それぞれ設けられており、各トナー通過孔に連通ずる貫
通孔が形成された一対の電極、を有するトナー制御手段
と、 該トナー制御手段に所定極性に帯電されたトナ−を供給
するように配設されたトナー供給手段と、画像情報に応
じて、各トナー通過孔内に、少なくともトナーが通過す
る方向の電界を形成するように、前記トナー制御手段の
対をなす電極間を所定電位とする画像情報発生手段と、 該画像情報発生手段により発せられる画像情報に基づい
て、前記トナー供給手段に所定の電圧を印加するトナー
供給電圧印加手段と、 を具備してなり、そのことにより上記目的が達成される
。

（作用〉 本発明の画像形成装置では、トナー制御手段における一
対の電極それぞれに、画像情報発生手段による画像形成
時と画像非形成時のそれぞれに相互の電圧差が大きくな
るように、電圧が印加される。そのため、画像形成時に
は、画像を高濃度化するために両電圧間に高電位差を形
成でき、反対に、画像非形成時には、トナー通過孔内を
トナーが通過しないように高電位差を形成できる。

また、本発明の画像形成装置では、ベース電極に印加さ
れる電圧が、画像形成時と画像非形成時とでは変更され
るために、トナー通過孔内にトナーを通過させる必要が
ない場合に、確実にトナーの通過を防止できる。

さらに、本発明の画像形成装置では、画像形成時には、
トナー供給手段に所定極性に帯電されたトナーが離脱さ
れないように電圧が印加されて、トナー供給手段から離
脱されたトナーが確実にトナー通過孔内に通過され、反
対に画像非形成時には、トナー供給手段にトナーが吸着
されるために、トナー通過孔内にトナーが通過すること
が確実に防止される。

（実施例） 以下に、本発明を実施例について説明する。

本発明の画像形成装置は、第１図に示すように、粉体ト
ナーが収容されたトナー収容容器ｌＯを有する。トナー
収容容器１０の上方には、トナーホッパー等のトナー貯
留部に連通しており、該トナー収容容器ｌＯにトナーが
順次補給される。該トナー収容容器１０におけるトナー
が収容される空間の下部には、開口部１１が設けられて
おり、該開口部ｌｌ内には、トナー供給手段としてのト
ナー供給ローラ２０の上部が嵌合されている。トナー収
容容器１０内に収容されるトナーは、トナー供給ローラ
ー２０の回転により順次下方へ供給される。

トナー供給ローラ２０の下方には、トナー制御手段３０
が該トナー供給ローラ２０に近接した状態で設けられて
いる。トナー制御手段３０には、画像情報発生手段５０
より画像信号が与えられる。画像情報発生手段５０は、
ワードプロセッサ、ファクシミリ、コンビ二一夕等の機
器本体からの信号に応じて動作して、画像情報に応じた
画像形成信号および画像非形成信号を発生する。この信
号に基づいて、トナー供給ローラ２０から送給される粉
体トナーが、該トナー制御手段３０により制御され、記
録紙７０上に所定のトナー画像が形成される。トナー制
御手段３０は、トナー供給ローラー２０に圧接されてい
てもよい。

トナー制御手段３０には、超音波振動を付与する超音波
振動発生手段４０が設けられており、また、トナー制御
手段３０の下方には、トナー制御手段３０に対向させて
ベース電極６０が設けられている。

ベース電極６０上にはトナー像が形成される記録紙７０
が載置される。ベース電極６０は、載置される記録紙と
ともに矢印Ａ方向に移動するようにしてもよく、あるい
は、ベース電極６０を固定して、記録紙搬送手段により
記録紙７０のみを移動させるようにしてもよい。トナー
制御手段３０により、所定のトナー像が記録紙７０上に
形成されると、該記録紙７０は、所定の定着装置（図示
せず）に搬送され、該定着装置によりトナー像が記録紙
７０に定着される。

トナー制御手段３０は、第２図に示すように、水平状の
絶縁性基板３１を有する。該絶縁性基板３１には、上下
方面に貫通する多数のピンホール状のトナー通過孔３１
ａが設けられている。また、該絶縁性基板３１上には、
超音波振動発生手段４０が配設されており、該超音波振
動発生手段４０により絶縁性基板３１に超音波振動が付
与される。

該絶縁性基板３上の上面には、ピンホール状の各トナー
通過孔３１ａに対応して、共通電極３５が設けられてい
る。共通電極３５には、各トナー通過孔３１ａと同様の
直径の上下方向に貫通するピンホール状の多数の貫通孔
３５ａがそれぞれ設けられており、絶縁性基板３１のト
ナー通過孔３１ａに、各貫通孔３５ａが整合した連通状
態とされて、それぞれの共通電極３５が絶縁性基板３１
に取り付けられている。また、絶縁性基板３１の下側に
は、各トナー通過孔３１ａに対応させて、信号電極３３
がそれぞれ設けられている。

各信号電極３３も、絶縁性基板３１の各貫通孔３１ａと
同様の直径の貫通孔３３ａが設けられており、各貫通孔
３３ａが、絶縁性基板３１の各トナー通過孔３１ａに整
合した連通状態になるように、それぞれの信号電極３３
が絶縁性基板３１に取り付けられている。

絶縁性基板３１上の共通電極３５は、切換スイッチ８０
の共通端子８０ａに接続されている。該切換スイッチ８
０の切換側の一方の端子８０ｂは、例えば−１００ｖの
電位が印加される電源８１に接続されており、切換側の
他方の端子ＢｏＣは、接地されている。該切換スイッチ
８０は、画像情報発生手段５０の信号に基づいて切り換
えられるようになっている。

また、該絶縁性基板３１に設けられた各信号電極３３に
は、画像情報発生手段５０が接続されており、該画像情
報発生手段５０から各信号電極３３に電気信号が入力さ
れている。各信号電極３３には、画像情報に応じて所定
の正電位および負電位がそれぞれ与えられ、例えば、画
像を形成すべき情報の場合には、＋１００Ｖ、画像を形
成する必要のない画像非形成情報の場合には、−１００
Ｖの電圧が印加されるように制御される。切換スイッチ
８０も、画像情報発生手段５０の画像信号に基づいて切
り換えられるようになっており、画像を形成すべき情報
の場合には、該切換スイッチ８０の共通端子８０ａが電
源８１に接続された切換側の端子８０ｂに接続され、共
通電極３５には一１００Ｖの電圧が印加される。反対に
画像情報発生手段５０からの画像信号が画像非形成情報
の場合には、該切換スイッチ８０は共通端子８０ａが接
地された切換側の端子８０ｃに接続され、共通電極３５
は０■とされる。

トナー制御手段３０におけるトナー通過孔３１ａを通過
したトナーは、該トナー制御手段３０におけるトナー供
給側の共通電極３５と、該トナー制御手段３０のトナー
通過側に設けられたベース電極６０とにより形成される
電界により、該ベース電極６０上に配置される記録紙７
０上に供給される。

このような構成の画像形成装置によるトナー像の形成プ
ロセスについて説明する。

トナー供給ローラ２０が回転すると、トナー収容容器１
０内のトナーがトナー制御手段３０の共通電極３５上に
供給される。共通電極３５は、絶縁性基板３１上に設け
られた超音波振動発生手段４０により、該絶縁性基板３
１を介して一定振幅の超音波振動が付与さているため、
共通電極３５上のトナー塊は、適宜、破砕され、該共通
電極３５の貫通孔３５ａから絶縁性基板３１のトナー通
過孔３１ａ内へ落人する。

絶縁性基板３４のトナー通過孔３１ａ内に落人したトナ
ー粒子は、信号電極３３に与えられる画像信号に応じて
制御され、記録紙７０上に落下するか、共通電極３５上
に戻される。

例えば、画像信号発生手段５０により画像形成信号が発
せられると、信号電極３３に正電圧が印加されるととも
に、共通電極３５には切換スイッチ８０により一１００
ｖの電圧が印加される。このため、トナー通過孔３１ａ
内には、信号電極３３から共通電極３５に向かう電界が
発生する。この電界により、予め負に帯電されているト
ナー粒子は、信号電極３３に引き寄せられ、信号電極３
３を通過してベース電極６０上の記録紙７０上に落下す
る。該ベース電極６０には、共通電極３５に対して正の
バイアス電圧が印加されているため、トナー通過孔３１
ａからトナー粒子が落下することが促進される。ベース
電極６０に印加されるバイアス電圧は、信号電極３３に
与えられる電気信号よりも十分に大きくなっており、負
帯電のトナーの場合には、３００〜１０００　Ｖの範囲
とされる。

該バイアス電圧が、３００ｖより小さいと、トナーの落
下位置にバラツキが生じ、記録紙７０上に形成される画
像が乱れるおそれがある。反対に、バイアス電圧が１０
０ＯＶより大きいと、放電が生じるおそれがある。

画像情報発生手段５０により画像非形成信号が与えられ
ると、信号電極３３に負の電圧が印加されるとともに、
共通電極３５には、切換スイッチ８０により接地されて
Ｏｖになる。これにより、トナー通過孔３１ａ内には、
負帯電のトナーが供給されない。

従つて、画像情報発生手段５０から画像非形成信号が発
せられると、トナー通過孔３１ａ内をトナーが通過する
おそれがなく、記録紙７０には、かぶりが発生するおそ
れがない。

第３図に示す本発明の画像形成装置は、また、ベース電
極６０に印加されるバイアス電圧を変更スる電圧変更手
段６１を介してバイアス電圧が印加すれている。共通電
極３５は、接地された状態になっている。この電圧変更
手段６１は、画像情報発生手段５０の画像信号に応じて
、バイアス電極に印加される電圧を切り換える。画像情
報発生手段５０が画像形成信号を発して、信号電極３３
に＋１００Ｖの電圧が印加される場合には、該電圧変更
手段６１は、接地された共通電極３５に対して、正の所
定電圧をベース電極６０に印加するようになっており、
反対に、画像情報発生信号から非画像情報が発せられて
、信号電極３３に−１００Ｖの電圧が印加されると、電
圧変更手段６１は、ベース電圧６０に電圧を印加しない
ように、あるいは、上述の画像形成時におけるベース電
極６０に印加される電圧よりも著しく低い電圧が印加さ
れるようになっている。また、該電圧変更手段６１は、
画像非形成時には、画像形成時にベース電極６０に印加
される電圧の極性とは逆極性の電圧を印加するようにし
てもよい。

従って、画像形成時には、トナー通過孔３１ａを通過し
たトナーは、電圧変更手段６１によって共通電極３５に
対して高いバイアス電圧が印加されたベース電極６０に
より負帯電のトナーが吸引される。このため、トナー通
過孔３１ａを通過したトナーは、放射状に拡散すること
なく小径に集中した状態で、記録紙７０上に付着し、形
成される画像の画質が向上する。これに対して、画像非
形成時には、電圧変更手段６１によってベース電極６０
は、接地された共通電極３５とは低電位差となった状態
、あるいはトナー、該共通電極３５とともにトナーを上
方へ移動させる電界を形成した状態になっているために
、トナーは、ベース電極６０側に落下することが抑制さ
れ、形成される画像にかぶりが生じることが防止される
。

第４図に本発明の画像形成装置のさらに他の実施例を示
す。この画像形成装置では、トナー供給ローラ２１が導
電性となるように、金属にて構成されている。そして、
該トナー供給ローラ２１と共通電極３５との間には、ト
ナー供給電圧印加手段９０が介装されている。該トナー
供給電圧印加手段９０は、導電性のトナー供給ローラ２
１に共通端子９１ａが接続された切換スイッチ９１を有
している。該切換スイッチ９１における切換側の一方の
端子９１ｂは接地されており、また他方の切換側の端子
９１ｃは、正電極側が接地された電源９２に接続されて
いる。従って、該電源９２は、負電圧を供給する。

切換スイッチ９１は、画像情報発生手段５ｏから発せら
れる画像情報に基づいて制御される。

画像情報発生手段５０から画像を形成すべき情報が発せ
られる場合には、切換スイッチ９１は、電源９２に接続
された切換側の端子９１ｃに共通端子９１ａが接続され
た状態になり、トナー供給ローラ２１には、負電圧が印
加される。従って、負電位に帯電されたトナーは、負電
圧が印加される該トナー供給ローラ２１に反発して、ト
ナー通過孔３１ａに確実に供給される。トナー通過孔３
１ａには、画像情報発生手段５０から発せられる画像情
報に基づいて、共通電極３５および信号電極３３により
、信号電極３３から共通電極３５に向かう電界が形成さ
れており、トナー供給ローラ２１から供給されるトナー
は、該トナー通過孔３１ａ内を通過する。そして、トナ
ー通過孔３１ａを通過したトナーが、電圧が印加された
ベース電極６０により形成された電界により、記録紙７
ｏ上に落下する。

他方、画像情報発生手段５０から画像を形成する必要が
ない画像非形成信号が発せられると、切換スイッチ９工
は、接地された切換側の端子９１ｂが共通端子９１ａに
接続された状態になり、トナー供給ローラ２工の電位は
Ｏｖになる。これにより、負電位に帯電されたトナーは
、接地された状態の該トナー供給ローラ２１に吸着され
、該トナー供給ローラ２１から離脱するおそれがない。

その結果、トナーは、トナー通過孔３１ａを通過するお
それがなく、記録紙７０にかぶりが発生するおそれがな
い。

なお、本発明は上記した実施例のように、超音波振動発
生手段を有する場合に限らず、該超音波振動発生手段を
有していないものであってもよい。

また、上記各実施例では、トナーが主として負電位に帯
電している場合について説明したが、トナーが主として
正電位に帯電している場合には、各電極等を上記実施例
とは逆極性に設定すればよい。

（発明の効果） 本発明の画像形成装置は、このように、トナー制御手段
における一対の電極それぞれに、画像情報発生手段の画
像情報に対応させて所定電圧を印加しているために、画
像にかぶりを生じさせることなく画像を高濃度化できる
。また、本発明の画像形成装置は、ベース電極に印加さ
れる電圧を画像情報発生手段の画像情報に対応させて切
り換えているために、記録紙上に形成される画像にかぶ
りが発生することが確実に防止され、画像の画質を著し
く向上させることができる。

さらに、本発明の画像形成装置では、画像情報発生手段
の画像情報に基づいて、トナー供給手段に電圧が印加さ
れるために、画像形成時には、所定極性に帯電されたト
ナーをトナー供給手段から確実に供給できるとともに、
画像非形成時には、トナー供給手段からのトナーの供給
を確実に防止できる。その結果、鮮明な画像が形成され
るとともに、かぶりの発生が防止される。

４、　　　　の　　　な貴　日 第１図は本発明の画像形成装置−例を示す構成図、第２
図はその要部の構成図、第３図は本発明の画像形成装置
の他の実施例の要部の構成図、第４図は本発明の画像形
成装置のさらに他の実施例の構成図である。

ＩＯ・・・トナー収容容器、２０・・・トナー供給ロー
ラ、２２・・・電圧印加手段、３０・・・トナー制御手
段、３１・・・絶縁性基板、３１ａ・・・トナー通過孔
、３３・・・信号電極、３５・・・共通電極、６１・・
・電圧変更手段、８ｏ・・・切換スイッチ、８１・・・
電源、９０・・・トナー供給電圧印加手段、９１・・・
切換スイッチ、９２・・・電源。

以上

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、トナー通過孔が設けられた絶縁性基板、および各ト
   ナー通過孔内に電界を形成するように該絶縁性基板を挟
   んでそれぞれ設けられており、各トナー通過孔に連通す
   る貫通孔が形成された一対の電極、を有するトナー制御
   手段と、 画像情報に応じて、各トナー通過孔内に、少なくともト
   ナーが通過する方向の電界を形成するように、前記トナ
   ー制御手段の対をなす電極間を所定電位とする画像情報
   発生手段と、 該画像情報発生手段により発せられる画像情報の画像形
   成時と画像非形成時のそれぞれにおいて、前記トナー制
   御手段の一対の電極に、両者の電位差が大きくなるよう
   に電圧をそれぞれ印加する手段と、 を具備する画像形成装置。 ２、トナー通過孔が設けられた絶縁性基板、および各ト
   ナー通過孔内に電界を形成するように該絶縁性基板を挟
   んでそれぞれ設けられており、各トナー通過孔に連通す
   る貫通孔が形成された一対の電極、を有するトナー制御
   手段と、 画像情報に応じて、各トナー通過孔内に、少なくともト
   ナーが通過する方向の電界を形成するように、前記トナ
   ー制御手段の対をなす電極間を所定電位とする画像情報
   発生手段と、 前記トナー制御手段における各トナー通過孔のトナー通
   過方向側に配設されており、該トナー制御手段における
   トナーが供給される側の電極とともにトナー通過方向へ
   の電界を形成するように電圧が印加されるベース電極と
   、 前記画像情報形成手段による画像形成情報と画像非形成
   情報に基づいて、該ベース電極に印加される電圧を変更
   する電圧変更手段と、 を具備する画像形成装置。 ３、トナー通過孔が設けられた絶縁性基板、および各ト
   ナー通過孔内に電界を形成するように該絶縁性基板を挟
   んでそれぞれ設けられており、各トナー通過孔に連通す
   る貫通孔が形成された一対の電極、を有するトナー制御
   手段と、 該トナー制御手段に所定極性に帯電されたトナーを供給
   するように配設されたトナー供給手段と、画像情報に応
   じて、各トナー通過孔内に、少なくともトナーが通過す
   る方向の電界を形成するように、前記トナー制御手段の
   対をなす電極間を所定電位とする画像情報発生手段と、 該画像情報発生手段により発せられる画像情報に基づい
   て、前記トナー供給手段に所定の電圧を印加するトナー
   供給電圧印加手段と、 を具備する画像形成装置。