JPH0577478A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 トナーの付着を防止するための進行波の励振
を容易に可能とし、さらにその進行波を励振するために
励振源からアパーチャ電極に投入されるエネルギーを有
効に利用する。 【構成】 アパーチャ電極１は、無端状に形成された絶
縁層１０６と、この絶縁層１０６の対向電極１１２側の
平板部分に設けられたアパーチャ１１と、制御電極層１
０８と、基準電極層１０７とから構成される変調制御部
１３と、絶縁層１０６の変調制御部１３と対向する平板
部分に設けられたトナークラウダ部１４とからなる。ア
パーチャ電極１には、進行波を励振する励振装置２が着
設されている。励振装置２は、絶縁層１０６の背面に着
設された第１、第２圧電体２１、２２より構成されてい
る。画像形成時に第１、第２圧電体２１、２２に所定の
周波数の電気信号を印加すると、アパーチャ電極１に
は、曲げ振動進行波が励振される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、画像形成装置に関し、
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。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。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。

【０００３】しかしながら、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５０
μｍ程度と小さくする必要があり、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。

【０００４】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、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によ
り、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。

【０００５】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装
置を設け、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
波を励振する必要があった。

【０００６】

【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、前記励振装置か
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
非常に困難であるという問題があった。

【０００７】また、ほぼ完全に消費でき、進行方向の振
幅の分布を大略一定にできた場合においても、記録動作
においてエネルギーをほとんど消費しないという本方式
の画像形成装置の特徴を損なうという問題があった。

【０００８】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、進行波を励振する
励振装置から投入される振動エネルギーを効率的に利用
し、容易にアパーチャ電極に進行波を励振できる画像形
成装置を提供することにある。

【０００９】

【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、そのアパーチャ電極上に進行波
を励振する励振体と、を備える画像形成装置にあって、
前記アパーチャ電極は、このアパーチャ電極上を伝播す
る進行波の進行方向に無端状に形成されている。

【００１０】

【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、アパーチャ電極が、進行波の進行方向に沿って
無端状に形成されているので、このアパーチャ電極上に
進行波の進行方向が、そのアパーチャ電極上に設けられ
たアパーチャ列の方向である進行波を励振する結果、反
射波吸収体によって反射波を吸収する必要がなくなり、
その結果、振動エネルギーを消費することなく、容易に
前記アパーチャ電極上に進行波を励振できる。

【００１１】

【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。

【００１２】図３において、画像形成装置１００は、記
録部１０１と、熱定着部１０２とから構成される。この
画像形成装置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、画像などが形成される。そして、熱定着部１０２に
おいて、この媒体Ｐ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。

【００１３】記録部１０１は、搬送ローラ１０３と、ア
パーチャ電極１と、対向電極１１２とから構成される。
前記搬送ローラ１０３の周囲には、搬送ローラ１０３の
回転方向に従って、回転可能な供給ローラ１０４が接触
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。

【００１４】次に図１乃至図２を参照して、上記のアパ
ーチャ電極１の構成を説明する。アパーチャ電極１は、
無端状に形成された絶縁層１０６と、この絶縁層１０６
の前記対向電極１１２側の平板部分に設けられた多数の
アパーチャ１１と、多数の制御電極層１０８と、基準電
極層１０７とから構成される変調制御部１３と、前記絶
縁層１０６の前記変調制御部１３と対向する平板部分に
設けられたトナークラウダ部１４とからなる。また、前
記アパーチャ電極１には、このアパーチャ電極１上に進
行波を励振する励振装置２が着設されている。この励振
装置２は、絶縁層１０６の背面に着設された第１及び第
２圧電体２１、２２より構成され、この第１及び第２圧
電体２１、２２は、各々の圧電体２１、２２によりアパ
ーチャ電極１上に励振される曲げ振動の位置的な位相
が、波長の１／４倍の長さだけずれるように着設されて
いる。さらに、第１圧電体２１は第１アンプ３１に、第
２圧電体２２は第２アンプ３２に電気的に接続されてい
る。さらに、第１アンプ３１は９０度移相器４１に接続
され、この９０度移相器４１と第２アンプ３２は所定の
周波数の電気信号を出力する発信器５０に接続されてい
る。

【００１５】次に、前記アパーチャ１１は、変調制御部
１３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１０６
の制御電極１０８と反対側の面に設けられる。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１０
８は、それぞれ、図示しない信号ソースに接続されてい
る。

【００１６】このアパーチャ電極１と対向電極１１２
は、所定のスペースを持って設けられる。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。

【００１７】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。

【００１８】次に図３に基づいて、上記画像形成装置の
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、搬送ローラ１０３に供給される。このときトナーＴ
は、供給ローラ１０４及び搬送ローラ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、搬送ローラ１
０３に担持され、アパーチャ電極１のトナークラウダ部
１４上に搬送される。

【００１９】その際、第２圧電体２２に発振器５０か
ら、周波数ｆの電気信号を印加すると、アパーチャ電極
１には、

【００２０】

【数１】

【００２１】と表わされる曲げ振動が励振される。ま
た、第１圧電体２１に発振器５０から、周波数ｆの電気
信号を印加すると、アパーチャ電極１には、上述したよ
うに、位置的および時間的に振動位相が９０度ずれた曲
げ振動、すなわち

【００２２】

【数２】

【００２３】と表わされる曲げ振動が励振される。この
結果、前記アパーチャ電極１上に励振された２つの曲げ
振動の合成により、アパーチャ電極１上には、

【００２４】

【数３】

【００２５】で示されるような進行波が励振される。こ
こで、上式において、ｋは曲げ振動の波数を、ｔは時間
を、Ａは曲げ振動の振幅を表わす。

【００２６】上記のように、トナークラウダ部１４上に
は、励振装置２により進行波が励振されているので、こ
の進行波により、トナーＴに、＋Ｙ方向の振動加速度が
与えられ、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の変調制御部１３に供給される。

【００２７】そして、図示しない信号ソースから変調制
御部１３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。

【００２８】この時、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、前記進行波による大きな
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Ｓにより
変調され、媒体Ｐ上に記録される。

【００２９】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。

【００３０】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。

【００３１】次に、図１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。画像形成時に前記第１及び第２圧電体２１、２２に
発振器５０から、第１及び第２アンプ３１、３２及び９
０度移相器４１を介して所定の周波数ｆの電気信号を印
加すると、上記詳述したように、このアパーチャ電極１
には、曲げ振動進行波が励振される。このように構成さ
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、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】従って、本実施例の画像形成装置では、無
端状に形成されたアパーチャ電極上に進行波が励振され
るので、反射波を吸収消費する必要がなく、容易にアパ
ーチャ電極上へのトナー粒子の堆積の防止を実現でき
る。また、アパーチャ電極のトナー付着防止用励振装置
とトナークラウダ用励振装置を兼用できるので、投入エ
ネルギーをさらに有効に利用することが可能となる。

【００３３】なお、本実施例においては、アパーチャ電
極に励振される振動を

【００３４】

【数３】

【００３５】で表わされる進行波を例にして説明した
が、この振動に限定されるものではなく、他の振動モー
ドであっても、進行波を励振できる振動モードであれ
ば、同様の効果を上げることが可能であり、アパーチャ
電極上を伝播する表面波に応用することも可能である。

【００３６】さらに、本実施例では、アパーチャ電極に
進行波を励振する方法として、圧電体を用いる方法を例
示したが、これに限定されるものではなく、電気エネル
ギーを機械エネルギーに変換できる素子であれば、電歪
素子、磁歪素子等を用いることもできる。

【００３７】さらにまた、励振装置として圧電体を直接
用いる方法を例に挙げて説明したが、この方法に限定さ
れるものではなく、進行波を励振できる方法であれば、
他の方法であっても、何等本発明の効果を損なうもので
はない。

【００３８】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。

【００３９】

【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おいては、無端状に形成されたア
パーチャ電極上に進行波が励振されるので、反射波を吸
収消費する必要がなく、その結果、記録動作においてエ
ネルギーをほとんど消費しないという本方式の画像形成
装置の特徴を損なうことなく、容易にアパーチャ電極上
へのトナー粒子の堆積の防止と投入エネルギーの有効利
用を同時に実現できる。

【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、アパーチャ電極に曲げ進行波を励振す
るための電気系のブロック図である。

【図３】図３は、図１に示したアパーチャ電極を用いた
画像形成装置の概略構成を示す説明図である。

【符号の説明】

１ アパーチャ電極 ２ 励振装置 １００ 画像形成装置

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、そのアパーチャ電極上に進行波を励振する励
   振体と、を備える画像形成装置において、 前記アパーチャ電極は、このアパーチャ電極上を伝播す
   る進行波の進行方向に無端状に形成されていることを特
   徴とする画像形成装置。