JPH05229170A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 アパーチャ電極に入射する振動の周波数を変
調することで入射波と反射波の合成による定在波が励振
されることを防止することによって、アパーチャ電極上
へのトナー粒子の堆積を有効に防止する。 【構成】 アパーチャ電極に振動を励振する励振体２
は、駆動回路３に電気的に接続されて、この駆動回路３
は、変調制御信号発振器と、この変調制御信号発振器か
ら出力される制御信号に応じて発信周波数を変調して前
記励振体に印加する電圧制御発振器から構成されてい
る。ここで、励振体２からアパーチャ電極１上に、電圧
制御発振器から印加される電気信号によって、振動周波
数が変調された振動が励振されると、励振体２から入射
される入射波と、反射体２０で反射される反射波は、干
渉しないので、このアパーチャ電極１上に両者の重ね合
わせによる定在波が発生することを防止できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、画像形成装置に関する
ものであり、さらに詳細には、トナーをアパーチャ電極
により直接変調制御して被記録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】この種の画像形成装置は、例えば米国特
許第３６８９３５号明細書に報告されている。この画像
形成装置は、トナークラウダーと、アパーチャ電極と、
対向電極とから構成されている。前記トナークラウダー
は、帯電したトナーのクラウドを発生し、そのトナーク
ラウドを前記アパーチャ電極の近傍に供給する手段であ
る。

【０００３】このアパーチャ電極は、前記トナークラウ
ドからのトナーの流れを変調制御する制御手段であり、
多数のアパーチャすなわち開口部を備えた絶縁層と、そ
の絶縁層の一方の面に設けられた第１電極層と、その絶
縁層の他方の面に設けられ、前記多数のアパーチャの各
々に対し独立に設けられた多数の第２電極層とから構成
される。さらに前記対向電極は、紙などの被記録体を吸
着保持するもので、アパーチャ電極と対向して配置され
る。

【０００４】以上のように構成された画像形成装置にお
いては、トナークラウダーにより供給されたトナー流
を、アパーチャ電極と対向電極に印加する電気信号によ
り制御して、紙などの被記録体上に画像が形成される。

【０００５】この画像形成装置により画像の形成を行う
場合、アパーチャ電極のアパーチャ部に、トナーによる
穴詰まりが発生するという問題があった。すなわち、例
えば２４０ＤＰＩの記録密度を得ようとすると、ドット
の大きさは最大１００μｍであるので、そのアパーチャ
電極のアパーチャの内径を最大５０μｍ程度と小さくす
る必要があった。このようにアパーチャの内径を小さく
すると、トナー粒子が鏡像力等によりアパーチャ電極上
に堆積し、その結果、トナー粒子によりアパーチャ電極
が目詰まりを起こし、常に安定した画像出力を得ること
が困難であるという問題があった。

【０００６】そこで本出願人は、特願平２−２９１１１
６号の願書に添付した明細書及び図面に記載されたよう
に、アパーチャ電極上に進行波を励振してトナー粒子の
堆積を防ぐことを提案した。この方法は、トナー粒子に
アパーチャ電極に励振される進行波により発生する振動
加速度を与えることで、アパーチャ電極上に堆積しよう
とするトナー粒子に、堆積の原因となる前記鏡像力等よ
り大きな反発力を加えることで、トナー粒子の堆積を防
ごうとする方法である。

【０００７】上述のような画像形成装置においては、ア
パーチャ電極の形状は、矩形平板状が一般的であるの
で、このアパーチャ電極上に進行波を励振するために
は、アパーチャ電極のアパーチャ列方向の一端に励振体
を設け、他端にはアパーチャ電極上を伝播してくる進行
波の振動のエネルギーを吸収消費して反射波の発生を防
止する反射波吸収体を設けてアパーチャ電極上に進行波
のみを励振する必要があった。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た方法で進行波を励振する際には、その進行波の進行方
向の振幅の分布を大略一定にするため、前記励振体から
投入される振動のエネルギーを完全に反射波吸収体で消
費する必要があったが、完全に反射波をなくすことは非
常に困難である。そのため、励振体から入射される入射
波と反射波吸収体からの反射波との重ね合わせにより、
アパーチャ電極上に定在波が励振され、この定在波の節
近傍ではトナー粒子に十分な振動加速度を与えることが
出来ず、その結果、トナー粒子がこの節近傍に堆積する
という問題があった。

【０００９】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、その目的は、入射波と反射波の
重ね合わせによる定在波の励振を防止することによっ
て、アパーチャ電極上へのトナー粒子の堆積を有効に防
止できる画像形成装置を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明の画像形成装置は、帯電したトナーを変調制御
するアパーチャ電極と、前記アパーチャ電極に振動を励
振する励振体とを備え、前記励振体によって、前記アパ
ーチャ電極上に励振される振動がその振動周波数が変調
された振動であることを特徴とする。

【００１１】

【作用】上記の構成を有する本発明の画像形成装置にお
いては、入射波と反射波の振動周波数の値あるいは両者
の差、及び両者の位相差が時時刻刻と変化するので、入
射波と反射波の干渉が起きなくなり、その結果、両者の
重ね合わせによる定在波の励振を防止できる。

【００１２】

【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。

【００１３】図５において、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において、前記挿入口１１７から入っ
た普通紙などの媒体Ｐに、画像などが記録される。そし
て、熱定着部１０２において、この媒体上の画像などが
定着される。更に、媒体Ｐは、ガイド１１５を経由し
て、取り出し口１１８へと送られる。

【００１４】記録部１０１は、回転可能なブラシローラ
１０３と、アパーチャ電極１と、対向電極１１２とから
構成される。

【００１５】前記ブラシローラ１０３の周囲には、ブラ
シローラ１０３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、接触して設けられる。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。

【００１６】前記アパーチャ電極１は前記ブラシローラ
１０３の上方に設けられている。

【００１７】次に図１を参照して、上記アパーチャ電極
の構成を説明する。図１において、アパーチャ電極１
は、多数のアパーチャ１１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。そして、アパーチャ電極１の一端には、このアパー
チャ電極１に振動を励振する励振体２が着設されてい
て、他端には、励振体２から入射された振動を反射する
反射体２０が着設されている。また、励振体２は積層型
圧電体で形成されていて、その形状寸法は、この励振体
２のＹ方向最低次伸縮振動の共振周波数が、前記アパー
チャ電極１上に励振される振動の周波数より十分高くな
るように調整してある。

【００１８】ここで、図２乃至図４を参照して、積層型
圧電体により形成された励振体２に印加する信号を周波
数変調する方法について説明する。この励振体２は、駆
動回路３に電気的に接続されていて、この駆動回路３
は、図２に示すように、交流電気信号を発生する電圧制
御発振器３１と、この電圧制御発振器３１から出力され
る電気信号の周波数を変調制御する変調制御信号発振器
３２と、前記電圧制御発振器３１から出力された電気信
号を増幅する増幅器３３から構成されている。

【００１９】この電圧制御発振器３１は、変調制御信号
発振器３２から印加される制御信号の電圧により、出力
される交流信号の周波数が変調制御される発振器であ
る。それ故、前記変調制御信号発振器３２から電圧制御
発振器３１に印加する制御信号を、図３に示すような正
弦波状信号にした場合、駆動回路３から励振体２に印加
される駆動信号は図４に示すように時刻とともに周波数
が変化する、いわゆる周波数変調された信号になる。

【００２０】この励振体２は、駆動回路３から印加され
る電気信号に追従して伸縮する様にＹ方向最低次伸縮振
動の共振周波数が、前記アパーチャ電極１上に励振され
る振動の周波数より十分高くなるようにその形状寸法を
調整してあるので、励振体２に図４に示すような周波数
変調された信号を印加すると、アパーチャ電極１に励振
される入射波と反射波の周波数差や位相差が常に変化す
るので、両者は干渉しない。

【００２１】さらに、前記アパーチャ１１は、アパーチ
ャ電極１のＺ方向中央部近傍に絶縁層１０６に開口して
設けられ、一列に配置されてアパーチャ列１２を形成し
ている。また、前記基準電極層１０７は、前記絶縁層１
０６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、
前記アパーチャ１１の周りに、独立に設けられる。前記
基準電極層１０７はアースに、多数の前記制御電極層１
０８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。

【００２２】このアパーチャ電極１を挟んで、前記ブラ
シローラ１０３の反対側に、このアパーチャ電極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
媒体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、前記アパーチャ電極１のアパーチャ１１を通過して
きたトナーＴが、媒体Ｐに移動吸着される。

【００２３】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、媒体Ｐがこの間を通過できるように、配置され
る。

【００２４】次に図５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
た媒体Ｐは、記録部１０１へ搬送される。記録部１０１
において、トナーＴが、供給ブレード１１１によって、
供給ローラ１０４に押しつけられて、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、そして、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１０３に担持される。

【００２５】アパーチャ電極１付近において、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、アパーチャ電極１に
供給される。

【００２６】そして、信号ソースＳからアパーチャ電極
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。

【００２７】その際、励振体２に駆動回路３から、図４
に示すような周波数変調された信号を印加すれば、上述
したように、アパーチャ電極１上の入射波と反射波は干
渉せず、定在波は励振されない。それゆえ、帯電された
トナー粒子が、鏡像力等によりアパーチャ列１２近傍に
付着しようとしても、アパーチャ列１２の位置には、前
記入射波あるいは反射波による大きな振動加速度が発生
しているので、付着できない。その結果、常に安定に、
トナー流が、前記信号ソースにより変調され、媒体Ｐ上
に記録される。

【００２８】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
れてきた媒体Ｐに吸引される。

【００２９】その後、媒体Ｐが熱定着部１０２へと搬送
される。そして、この場所で、前記媒体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、画像形成された媒体Ｐが、ガイド１１５を
経由して、取り出し口１１８へと搬送されて、そして、
取り出される。

【００３０】次に、図２乃至図４に基づいて、上述のよ
うに構成されたアパーチャ電極１の目詰まり防止の作用
を説明する。変調制御信号発振器３２から図３に示す正
弦波信号が電圧制御発振器３１に印加されると、上述し
たようにこの電圧制御発振器３１から周波数が図４に示
すように変調された交流電気信号が出力される。この周
波数変調された電気信号が、その振幅が増幅器３３で増
幅され、励振体２に印加される。そして、励振体２から
アパーチャ電極１上に、振動周波数が図４のように変調
された振動が励振される。それ故、励振体２から入射さ
れる入射波と、反射体２０で反射される反射波は、干渉
しないので、このアパーチャ電極１上に両者の重ね合わ
せによる定在波が発生することを防止できる。

【００３１】上述のように構成されたアパーチャ電極１
においては、アパーチャ列１２近傍で十分な振動振幅を
得ることが出来るので、アパーチャ電極１上のどの位置
に設けられたアパーチャ１１でも十分な振動振幅を得る
ことが可能となり、その結果、全てのアパーチャ１１の
位置で、最大の振動加速度を得ることができる。このた
めトナーがアパーチャ電極１のアパーチャ１１近傍に付
着することがなくなり、その結果アパーチャ１１の目詰
まりを防止することが可能となる。この目詰まり防止の
効果は振動の加速度が大きいほど高い。従って効果的に
目詰まりを防止するには、アパーチャ電極上に励振され
る振動の振幅及び周波数を上げればよい。一般的に高い
周波数を励振しようとすると、その振幅は小さくなる。
このためアパーチャ電極の材質などに応じて励振周波数
を適宜決定する必要がある。

【００３２】なお、本実施例においては、励振体の振動
周波数変調手段として、電圧制御発振器を例示したが、
この方法に限定されるものではなく、他の方法であって
も、励振体の振動周波数を変調できるものであれば如何
なる方法であっても何等本方式の効果を損なうものでは
ない。

【００３３】また、励振体として、積層型圧電体からな
る共振体を例にあげたが、アパーチャ電極に振動を励振
できる方法であれば、例えば、磁気的な力を利用する方
法など、他の方法であっても、本発明と同様の効果を上
げることが可能である。

【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】以上説明したことから明かなように、本
発明の画像形成装置によれば、アパーチャ電極上には定
在波が励振されないので、このアパーチャ電極上の全て
のアパーチャ位置近傍において十分な振動振幅を得るこ
とが容易になり、帯電トナーがアパーチャ電極上に堆積
することを未然に防ぐことが、容易且つ効果的に可能と
なる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、アパーチャ電極の概略構成を示す斜視
図である。

【図２】図２はアパーチャ電極の励振信号の発生手段の
電気的な接続方法を示す説明図である。

【図３】図３は、変調制御信号発振器から電圧制御発振
器に入力される制御信号の説明図である。

【図４】図４は、駆動回路から励振体に印加される周波
数変調された電気信号の説明図である。

【図５】図５は、図１乃至図２に示したアパーチャ電極
を用いた画像形成装置の構成説明図である。

【符号の説明】

１ アパーチャ電極 ２ 励振体

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 帯電したトナーを変調制御するアパーチ
   ャ電極と、 前記アパーチャ電極に振動を励振する励振体とを備える
   画像形成装置において、 前記励振体によって、前記アパーチャ電極上に励振され
   る振動がその振動周波数が変調された振動であることを
   特徴とする画像形成装置。