JPH05229169A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 トナー流を発生させるアパチャーのみに振動
加速度を与える手段を有し、安定して出力画像を形成で
きる装置を提供する 【構成】 アパチャー電極内に各アパチャーを独立して
振動させ得る圧電素子を持ち、トナー流を発生させるア
パチャーに対応した制御電極層のみ制御電界として交番
電界を印加させ、トナー流を発生させるアパチャーのみ
に振動加速度を与える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は複写機、プリンター等に
応用される非接触直接変調式の静電記録装置である画像
形成装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、この画像形成装置は、トナー担持
体とアパチャー電極体とから構成される。前記トナー担
持体は帯電したトナーを担持して、前記アパチャー電極
体付近にこの帯電したトナーを供給する手段である。前
記アパチャー電極体は、それに画像信号が印加されるこ
とによって、帯電した前記トナーの流れを変調する制御
手段である。そして、この変調されたトナーが普通紙な
どの支持体上に投射され、画像などが形成される。

【０００３】特に上記アパチャー電極帯のアパチャー部
に、トナーによる穴ずまりが発生するという問題を解決
するためアパチャー電極体を進行波の振動を励振する方
法が特願平３−１８１１９４号で提案されている。その
概要を図５で説明する。

【０００４】アパチャー電極１は、多数のアパチャー１
１と、絶縁層１０６と、基準電極層１０７と、多数の制
御電極層１０８と、このアパチャー電極１に進行波を励
振する励振装置２とから構成される。

【０００５】前記アパチャー電極１は、所定の周波数ｆ
ｒ［ｋＨｚ］で、図６に示す曲げ振動をするようにその
形状寸法を予め調整してある。

【０００６】また、前記励振装置２は、アパチャー電極
１を励振するために前記アパチャー電極１のＸ方向の一
方の端部に着設された励振体２１と、そのアパチャー電
極１のＸ方向他方端部に着設された反射波吸収体２２か
らなる。前記励振体２１は共振周波数がｆｒ［ｋＨｚ］
のランジュバン振動子で構成されていて、周波数ｆｒ
［ｋＨｚ］の電気信号を出力する駆動回路３１に電気的
に接続されている。また、前記反射波吸収体２２は励振
体２１と同様にランジュバン振動子からなり、インピー
ダンス体３２に電気的に接続され、前記インピーダンス
体３２は、その反射波吸収体２２により吸収された振動
エネルギーを消費することで反射波の発生を抑制するも
のである。つまり前記インピーダンス体を調整すること
により反射波吸収体側のアパチャー電極１１の振動に対
するインピーダンスが可変される。そのため前記インピ
ーダンス体のインピーダンス（抵抗値，リアクタンス
値）を適宜調整することにより、インピーダンスマッチ
ングがなされ、励振体２１側からみたアパチャー電極
は、振動に関して無限に続くものと等価になる。従って
反射波が発生せず、進行波のみとなる。このため定在波
の発生が抑えられる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記装
置はアパチャー電極全面を均一かつ安定して振動させる
には限度があるという問題があった。

【０００８】例えば、アパチャー径５０μｍ，総厚２５
μｍ程度のアパチャー電極を用いた場合、アパチャー電
極はおよそ１０００〜２０００Ｇの狭い振動加速度のレ
ンジ内で全てのアパチャーが振動していなければならな
い。この振動加速度レンジより小さい場合はアパチャー
で穴詰まりが起こり、逆に大き過ぎると画像信号による
変調制御に関係なくトナーがアパチャーを通過し続け、
トナー流を制御することができない。これは、アパチャ
ーの振動自体がトナーを通過させるように働くからであ
る。

【０００９】しかし、実際に前記従来技術で説明したよ
うな振動方法ではこの振動加速度レンジ内で全てのアパ
チャーを振動させることは困難である。その要因として
は、励振体からアパチャー電極に進入した進行波の減
衰，進行波と直行方向にできてしまう定在波や反射波吸
収体側のインピーダンスミスマッチによる反射波吸収不
良によって発生する進行波方向の定在波，あるいはアパ
チャー電極の断面二次モーメントの不均一性による振動
振幅の不均一性などが挙げられ、アパチャーに思うよう
な振動加速度を与えることが困難あるといった問題があ
った。

【００１０】本発明は、上述した問題点を解決するため
になされたものであり、トナー流を発生させたいアパチ
ャーのみに振動加速度を与えることができ、常に安定し
た画像出力が得られる画像形成装置を提供することを目
的としている。

【００１１】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するた
め、本発明の画像形成装置はトナー流を発生させるアパ
チャーのみに振動加速度を与えるアパチャー電極を備え
たことを特徴としている。

【００１２】また、本発明の画像形成装置はアパチャー
電極内に各アパチャーを独立して振動させ得る圧電素子
を持ち、トナー流制御電界として直流電界に交番電界を
重畳した電界を印加する手段を備えたことを特徴として
いる。

【００１３】

【作用】上記の構成を有する本発明によれば、トナー流
を発生させるアパチャーのみに振動加速度を与えるアパ
チャー電極体を配置していることにより、トナー流制御
を確実に行い、安定した画像形成を達成する。

【００１４】また、アパチャー電極内の各アパチャーを
独立して振動させ得る圧電素子を交番電界のトナー流制
御電界によって駆動することにより、電極配線と制御系
統を複雑にすること無く、トナー流を発生させるアパチ
ャーのみに振動加速度を与えることができる。

【００１５】

【実施例】以下、本発明を具体化した一実施例を図面を
参照して説明する。

【００１６】図３に於いて、トナージェット記録装置１
００は、記録部１０１と、熱定着部１０２とから構成さ
れる。このトナージェット記録装置１００の側部には、
挿入口１１７と、取り出し口１１８とが設けられてい
る。記録部１０１に於いて、前記挿入口１１７から入っ
た普通紙などの支持体Ｐに、画像などが記録される。そ
して、熱定着部１０２に於いて、この媒体上の画像など
が定着される。更に、支持体Ｐは、ガイド１１５を経由
して、取り出し口１１８へと送られる。

【００１７】記録部１０１は、回転可能なブラシローラ
１０３とその回転方向に従って、回転可能な供給ローラ
１０４と、掻き部材１１０とが、それぞれ、ブラシロー
ラ１０３に接触して形成されたトナー供給手段と、アパ
チャー電極１と、対向電極１１２とから構成される。

【００１８】また、前記供給ローラ１０４には、供給ブ
レード１１１が接触して設けられる。この供給ブレード
１１１の上には、トナーＴが貯蔵される。そして、この
供給ブレード１１１によって、トナーＴが強制的に前記
供給ローラ１０４に供給される。供給ローラ１０４及び
供給ブレード１１１は、ケースＫによって覆われる。

【００１９】前記アパチャー電極１は前記ブラシローラ
１０３の上方に設けられている。

【００２０】次に図１を参照して、上記アパチャー電極
の構成を説明する。図１に於いて、アパチャー電極１
は、内部にアパチャー１１を持つ絶縁体のアパチャー形
成部１３と、各アパチャー形成部の周囲をドーナッツ状
に形成する圧電素子１４と、絶縁層１０６と、基準電極
層１０７と、多数の制御電極層１０８とから構成され
る。

【００２１】前記アパチャー電極１のアパチャー形成部
１３は、所定の周波数ｆｒ［ｋＨｚ］を、その対の圧電
素子１４に印加すると図２に示す曲げ振動をするように
その形状寸法を予め調整してある。

【００２２】前記アパチャー形成部１３は、アパチャー
電極１の長手方向中央部近傍の絶縁層１０６中に設けら
れ、一列に配置されてアパチャー列１２を形成してい
る。また、前記基準電極層１０７は、前記絶縁層１０６
の前記ブラシローラ１０３側に設けられる。更に、前記
制御電極層１０８は、前記絶縁層１０６の上面に、前記
アパチャー１１の周りに独立に設けられている。前記基
準電極層１０７はアースに、多数の前記制御電極層１０
８は、それぞれ、図示しない多数の信号ソースＳに接続
されている。

【００２３】このアパチャー電極１を挟んで、前記ブラ
シローラ１０３の反対側に、このアパチャー電極１と所
定のスペースを持って前記対向電極１１２が設けられ
る。このスペースを、挿入口１１７から入って、ガイド
１１５と一対の補助ローラ１１６とを経由して送られた
支持体Ｐが通過する。この対向電極１１２は、電源Ｅ２
（マイナス（−））に接続される。この電圧印加によっ
て、前記アパチャー電極１のアパチャー１１を通過して
きたトナーＴが、支持体Ｐに移動吸着される。

【００２４】熱定着部１０２は、熱源を持ったヒートロ
ーラ１１３と、プレスローラ１１４とから構成される。
そして、このヒートローラ１１３と、プレスローラ１１
４とは、支持体Ｐがこの間を通過できるように、配置さ
れる。

【００２５】次に図３に基づいて、上記トナージェット
記録装置の動作を説明する。挿入口１１７から挿入され
た支持体Ｐは、記録部１０１へ搬送される。記録部１０
１に於て、トナーＴは、供給ブレード１１１によって供
給ローラ１０４に押しつけられ、そして、担持せしめら
れる。そして、供給ローラ１０４によって、このトナー
Ｔがブラシローラ１０３に供給される。このときトナー
Ｔは、供給ローラ１０４及びブラシローラ１０３と接触
しつつ、摩擦して、例えば、プラス（＋）に帯電する。
プラス（＋）に帯電したトナーＴは、ブラシローラ１０
３に担持される。

【００２６】アパチャー電極１付近に於いて、掻き部材
１１０によって、ブラシローラ１０３が掻かれる。そし
て、弾性によってブラシがもとに戻るとき、ブラシに適
量に担持されたトナーＴが、跳ね上がる。この結果、ト
ナーＴが、クラウド状になってアパチャー電極１に供給
される。

【００２７】そして、信号ソースＳからアパチャー電極
１の制御電極層１０８に印加される電圧によって、トナ
ーＴの流れが変調される。基準電極１０７はアースに接
続されている為、制御電極１０８にマイナス（−）の電
圧を印加されたアパチャー内では基準電極１０７から制
御電極１０８に向かって電界が形成され、逆に、制御電
極１０８にプラス（＋）の電圧を印加されたアパチャー
内では制御電極１０８から基準電極１０７に向かって電
界が形成される。したがって、プラス（＋）に帯電して
いるトナーは制御電極１０８にマイナス（−）の電圧を
印加されたアパチャーのみで通過させられる様な電界を
受ける。

【００２８】その際、トナー流を発生させたいアパチャ
ーの制御電極１０８に印加されるマイナス（−）の直流
電圧に周波数ｆｒ［ｋＨｚ］の交流電圧を重畳した電気
信号にすると、制御電極層１０８に接する圧電素子１４
が同周波数で上下方向に伸縮し、同時に制御電極１０８
内部のアパチャー形成部も図２に示す様にその固有振動
数で励振される。この時、帯電されたトナー粒子が鏡像
力等によりアパチャー形成部１２近傍に付着しようとし
ても、アパチャーには、前記振動による振動加速度が発
生しているので付着できない。

【００２９】一方、トナー流を発生させないアパチャー
に対応した制御電極層には定電圧を印加しておけば、圧
電素子は伸縮せず、従ってアパチャーも振動加速度が与
えられない。

【００３０】その結果、常に安定に、トナー流が前記信
号ソースＳにより変調され、支持体Ｐ上に記録される。

【００３１】対向電極に接続されたマイナス（−）電源
Ｅ２によって、変調されたプラス（＋）帯電したトナー
Ｔは、対向電極の方へ飛翔する。そして、このトナーＴ
は、ガイド１１５と、一対の補助ローラ１１６とに導か
れてきた支持体Ｐに吸引される。

【００３２】その後、支持体Ｐが熱定着部１０２へと搬
送される。そして、この場所で、前記支持体Ｐ上の画像
が、ヒートローラ１１３とプレスローラ１１４とによっ
て圧接されることにより定着される。この定着方法は、
一般的な方法であるため、詳細な説明は省略する。そし
て、最後に、画像形成された支持体Ｐがガイド１１５を
経由して、取り出し口１１８へと搬送され、取り出され
る。

【００３３】なお、本実施例においては、アパチャー電
極として図１に示す構成を例にして説明したが、この構
成に限定されるものではなく、アパチャーを励振できる
構成であれば、同様の効果をあげることが可能であり、
たとえば図４のような構成も考えられる。図１との違い
は圧電素子がＬ字型をしておりその長手方向の両端が各
々制御電極層と基準電極層に導通している。また、トナ
ー流制御電界として両電極間に直流電界と交番電界を重
畳した電界を用いるのは同様であるが、その時、圧電素
子は長手方向に伸縮するようになっている。圧電素子が
伸縮すると圧電素子と接着されているアパチャー構成部
材の上面側も伸縮するため、結果としてアパチャーが上
下運動を起こす。この方法は、アパチャー構成が若干複
雑になるがアパチャーの大きな振動振幅を容易に得られ
易いといった利点がある。

【００３４】その他本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種
々の変形が可能である。

【００３５】

【発明の効果】以上詳述したことから明らかなように、
本発明によれば、アパチャー電極上における、トナー流
を発生させるアパチャーのみに振動加速度を与えること
ができ、トナー流の制御を確実に行うことが可能とな
る。さらに、アパチャーの振動加速度がトナー流を促進
する効果を積極的に利用し、アパチャーの穴詰まり防止
に必要以上の振動加速度を与えてやれば、画像形成の高
速化に貢献しうる。

【００３６】また、アパチャー電極内に各アパチャーを
独立して振動させ得る圧電素子を持ち、トナー流制御電
界として直流電界に交番電界を重畳した電界を印加して
アパチャーを振動させうる様にすることにより、トナー
流制御電界の電極と圧電素子を駆動する電極を別々に必
要としない。さらに、トナー流制御電界と圧電素子制御
電界を兼用している為、これらも別々に制御する必要は
ない。従って、アパチャー電極の構成や制御系統を複雑
化すること無く、トナー流を発生させたいアパチャーの
みに加速振動を与えることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の画像形成装置のアパチャー電極を説明
する斜視図である。

【図２】本発明の画像形成装置のアパチャー電極に励振
される曲げ振動を示す説明図である。

【図３】本発明の画像形成装置の概略構成を示す説明図
である。

【図４】本発明の画像形成装置のアパチャー電極の第２
の実施例を示す説明図である。

【図５】従来技術の画像形成装置のアパチャー電極を説
明する斜視図である。

【図６】従来技術の画像形成装置のアパチャー電極に励
振される曲げ振動を表わす説明図である。

【図７】従来技術の画像形成装置のアパチャー電極とそ
の電極に励振される進行波を対比して模式的に表わした
説明図である。

【符号の説明】

１ アパチャー電極 １１ アパチャー １４ 圧電素子 １０３ ブラシローラ １０４ 供給ローラ １１０ 掻き部材 １１１ 供給ブレード Ｋ ケース Ｐ 支持体 Ｔ トナー

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 トナーをアパチャー電極に供給する供給
   手段と、画像信号を印加することによりトナー粒子のア
   パチャー通過を制御して支持体上に画像を形成するアパ
   チャー電極とを有した画像形成装置において、 前記アパチャー電極はトナー流を発生させるアパチャー
   のみに振動加速度を与えることを特徴とする画像形成装
   置。
2. 【請求項２】 アパチャー電極内に各アパチャーを独立
   して振動させ得る圧電素子を持ち、トナー流制御電界と
   して直流電界に交番電界を重畳した電界を印加すること
   によりアパチャーを振動させうる様にしたことを特徴と
   する請求項１に記載の画像形成装置。