JPH0655761A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 トナー流の制御に影響を及ぼすことなく、目
詰まりを有効に防止できる振動板を用いることで、均一
で且つ安定した画像が得られる画像形成装置を提供する
こと。 【構成】 電極励振装置２を複数の振動板２０１、２０
２、２０３で構成し、分割した各々の振動板２０１、２
０２、２０３の幅を、その幅方向に振動の節が出来ない
ように、振動板を伝播する進行波の波長の１／２以下に
し、さらにそれらの振動板２０１、２０２、２０３を、
その間隔がアパーチャ電極１０を伝播する進行波の波長
の１／２以下になるように着設する。

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、帯電したトナーの流れをア
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】従来、この種の画像形成装置は、例えば
米国特許第３６８９９３５号の明細書に開示されてい
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】また、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開口部の各
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
されている。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、アパーチャ電極に対向して配置
されている。

【０００４】以上のように構成された画像形成装置は、
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を形成する。

【０００５】この画像形成装置により画像の形成を行う
場合、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、アパ
ーチャ電極の開口部の内径を最大５０μｍ程度と小さく
する必要があり、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
の開口部がトナーによる目詰まりを起こし、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４−１４０６１
号の願書に添付した明細書及び図面に記載したように、
アパーチャ電極に、トナー粒子が通過できる露出穴が設
けられた振動板を着設し、この振動板に進行波を励振し
てアパーチャ電極上にトナー粒子が堆積することを防ぐ
方法を提案した。この方法は、トナー粒子に振動板に励
振される進行波によってアパーチャ電極上に発生する振
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、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、振
動板の形状は、矩形平板状が一般的であるので、この振
動板上に進行波を励振するためには、振動板の一端に励
振体を設け、他端には振動板上を伝播する進行波の振動
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振動板に進行波のみを励振する必
要があった。

【０００８】上述のように振動板に進行波を励振する場
合、このような振動板においては、進行波の周波数を固
定すると、一般に、その幅と厚さの平方根が大略反比例
することが知られている。また、この振動板の幅の最小
限界としては、アパーチャ電極上に設けられた開口部領
域の幅と同程度が必要である。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たような従来の画像形成装置におけるアパーチャ電極の
駆動方法として、例えば、特公昭５９−４３３１７号公
報に示されるようなマトリックス駆動法を採用するアパ
ーチャ電極においては、開口部が格子状に設けられてい
るため、開口部が設けられる領域の幅が大きくなる。

【００１０】そのため、振動板の幅方向の最小許容寸法
が大きくなり、その幅をあまり小さく出来ない。その結
果、振動板を一枚の板で構成すると、振動板幅と進行波
周波数によって決定される振動板の厚さが厚くなる。例
えば、振動板の幅が５ｍｍの時、進行波周波数を２５ｋ
Ｈｚとすると、振動板の厚さは０．３ｍｍ程度になる。
一方、アパーチャ電極は、一般に２５〜５０μｍの厚さ
であるので、振動板はアパーチャ電極より１０倍程度厚
い。そのため、このような振動板でアパーチャ電極を励
振する構成を採用した場合、アパーチャ電極によるトナ
ー流の制御に悪影響を与えるという問題があった。さら
にまた、振動板をアパーチャ電極と同程度あるいはそれ
以下の厚さにすると、振動板の幅方向に振動の節ができ
るので、この節近傍の開口部で目詰まりが発生し、均一
で、且つ安定した画像が得られないという問題があっ
た。

【００１１】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、トナー流の制御に
影響を及ぼすことなく、目詰まりを有効に防止できる振
動板を用いることで、均一で且つ安定した画像が得られ
る画像形成装置を提供することにある。

【００１２】

【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、帯電したトナーの流れを変
調制御するアパーチャ電極と、そのアパーチャ電極に着
設された励振装置とを備えたものであり、更に前記励振
装置は、複数の振動板を有し、それら複数の振動板は、
各々の幅が振動板上を伝播する進行波の波長の１／２以
下であり、且つアパーチャ電極上を伝播する進行波の波
長の１／２以下の間隔で配設されている。

【００１３】

【作用】上記の構成を有する本発明の画像形成装置にお
ける励振装置は、複数の振動板を有し、それら複数の振
動板は、各々の幅が振動板上を伝播する進行波の波長の
１／２以下であり、且つアパーチャ電極上を伝播する進
行波の波長の１／２以下の間隔で配設される。

【００１４】

【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。

【００１５】図４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
ている。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
熱定着される。その後、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。

【００１６】記録部１０１は、回転可能なブラシローラ
１０３とアパーチャ電極部１と対向電極１１２とから構
成されている。

【００１７】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ている。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
れている。この供給ブレード１１１の上には、トナーＴ
が貯蔵されている。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
給されるようになっている。供給ローラ１０４及び供給
ブレード１１１は、ケースＫによって覆われている。前
記アパーチャ電極部１は前記ブラシローラ１０３の上方
に設けられている。

【００１８】次に図１乃至図３を参照して、上記アパー
チャ電極と、このアパーチャ電極の励振装置の構成を説
明する。図１において、アパーチャ電極部１は、アパー
チャ電極１０とアパーチャ電極励振装置２から構成され
ている。アパーチャ電極１０には、電極励振装置２が着
設されており、この電極励振装置２は、金属等の弾性体
からなる複数の振動板２０１、２０２、２０３と、この
振動板２０１、２０２、２０３を励振するために一端に
着設された励振体２１と、その振動板２０１、２０２、
２０３の他端に着設された反射波吸収体２２とから構成
されている。

【００１９】この振動板２０１、２０２、２０３には、
多数の露出穴３０が設けられており、アパーチャ電極１
０の開口部１１に対応する位置にくるように接着等の手
段により着設されて、トナーがこれらの露出穴３０を通
り抜けて開口部１１に供給されるように構成されてい
る。

【００２０】このように構成された振動板２０１、２０
２、２０３においては、各々の振動板２０１、２０２、
２０３の幅は、その各々について、その幅方向に振動の
節が出来ないように、次式に従って決定される。

【００２１】ｗ＜λ１／２ この式において、ｗは振動板２０１、２０２、２０３の
幅であり、λ１は、振動板２０１、２０２、２０３上を
伝播する進行波の波長である。例えば、振動板として、
厚さ０．０５ｍｍのステンレス板を用い、進行波の周波
数を２５ｋＨｚとした場合、その幅ｗは、約２ｍｍ以下
にすればよい。よって、アパーチャ電極１０の厚さとほ
ぼ同じ厚さの振動板を利用できる。

【００２２】さらに、上述のように寸法を決定された振
動板２０１、２０２、２０３は、その間隔ｂが、 ｂ＜λ２／２ という条件を満たすように、アパーチャ電極１０に着設
してある。この条件を満たすように着設すれば、アパー
チャ電極１０は振動板２０１、２０２、２０３の振動に
完全に追従する。ここで、λ２は、アパーチャ電極１０
上を伝播する進行波の波長である。たとえば、アパーチ
ャ電極として厚さ０．０２５ｍｍのポリイミド膜を用い
ると、その間隔ｂは、約０．８ｍｍ以下にすればよい。

【００２３】前記励振体２１は積層型圧電体で構成され
ており、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と同様に積層型圧電体からな
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、振動板２０
１、２０２、２０３の反射端での反射波の発生を抑制
し、振動板２０１、２０２、２０３上に一方向に伝播す
る進行波のみを励振するものである。上記のように構成
された電極励振装置２の振動板２０１、２０２、２０３
に励振される進行波に追従した振動がアパーチャ電極１
０上に励振される。

【００２４】次に、前記アパーチャ電極１０には、図２
および図３に示すように、絶縁層１０６の上面に設けら
れた列電極１０７と、絶縁層１０６の下面に設けられた
行電極１０８が斜め格子状に形成され、列電極１０７と
行電極１０８の交点上に開口部１１が形成されている。
また、前記列電極１０７は図示しない列電極駆動素子に
接続され、前記行電極１０８も図示しない行電極駆動素
子に接続されている。このようなマトリクス駆動式アパ
ーチャ電極は、前述の例えば特公昭５９−４３３１７号
公報に示されるような構成であるが、その具体的な構成
や作用は、一般的なものであり、本発明の効果とはなん
ら関わりが無いので、ここではその説明は省略する。

【００２５】このアパーチャ電極部１を挟んで、前記ブ
ラシローラ１０３の反対側には、このアパーチャ電極１
０と所定のスペースを持って前記対向電極１１２が設け
られている。そして、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（−））に接続されている。こ
の電圧印加によって、前記アパーチャ電極１０の開口部
１１を通過してきたトナーＴが媒体Ｐに移動吸着され
る。

【００２６】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とから構成されてい
る。そして、このヒートローラ１１３とプレスローラ１
１４とは、媒体Ｐがこの間を通過できるように配置され
ている。

【００２７】次に図４に基いて、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、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１０
３に供給される。このときトナーＴは、供給ローラ１０
４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１０３に担持される。

【００２８】アパーチャ電極１０付近において、掻き部
材１１０により、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、アパーチャ電極部１に供給
される。

【００２９】そして、図示しない列電極駆動素子あるい
は図示しない行電極駆動素子からアパーチャ電極１０の
列電極１０７あるいは行電極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。

【００３０】その際、励振体２１に駆動回路３１から、
周波数ｆｒの電気信号を印加すると、励振体２１は伸縮
し、この伸縮によって各々の振動板２０１、２０２、２
０３には、上述したように振動板２０１、２０２、２０
３の長さ方向に伝播する進行波が励振される。この時、
帯電されたトナー粒子が、鏡像力等により開口部列１２
近傍に付着しようとしても、開口部列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。また、アパーチャ電極１０は、振動板２
０１、２０２、２０３の振動に完全に追従するので、こ
のアパーチャ電極１０が膜振動を起こして騒音を発生す
ることもない。その結果、トナー流が前記図示しない列
電極駆動素子あるいは行電極駆動素子により変調され、
媒体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。

【００３２】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、熱定着される。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、取り出され
る。

【００３３】次に、図１乃至図３に基いて、上述のよう
に構成されたアパーチャ電極部１の作用を説明する。画
像形成時に前記励振体２１に駆動回路３１から所定の周
波数ｆｒの電気信号を印加すると、前記励振体２１は、
周波数ｆｒで伸縮する。この振動により振動板２０１、
２０２、２０３が励振され、この振動が各々の振動板２
０１、２０２、２０３の他端に到達すると、上述したよ
うに、反射波吸収体２２にその振動エネルギーが吸収さ
れ、その吸収されたエネルギーがインピーダンス体３２
で消費される。このため各々の振動板２０１、２０２、
２０３の反射端では、反射波は発生しない。その結果、
各々の振動板２０１、２０２、２０３上には、その長さ
方向に伝播する進行波のみが励振される。また、各々の
振動板２０１、２０２、２０３の幅ｗが、 ｗ＜λ１／２ という条件を満たすように設定されているので、トナー
流の制御に悪影響を及ぼさないような薄い振動板を用い
ても、幅方向、すなわち進行波の伝播方向と直交する方
向には節が発生しない。その結果、各々の振動板２０
１、２０２、２０３の如何なる位置に開口部１１が設け
られていても、十分な振動加速度を与えることができる
ので、トナーがアパーチャ電極１の開口部１１近傍に付
着することがなくなる。さらに、各々の振動板２０１、
２０２、２０３をアパーチャ電極１０に着設する間隔ｂ
は、 ｂ＜λ２／２ で示される条件で決定しているので、これらの振動板２
０１、２０２、２０３に着設されたアパーチャ電極１０
は、膜振動を起こすことなく振動板２０１、２０２、２
０３の振動に追従して振動するので、膜振動による騒音
の発生を未然に防止できる。その結果、無騒音で、且つ
トナー流の制御に何等影響を及ぼすことなく、開口部１
１の目詰まりを防止することができる。

【００３４】なお、本実施例においては、振動板の数と
して３枚を例示しているが、３枚以上であってもまたそ
れ以下であっても、振動板の枚数に関わりなく本発明と
同様の効果を挙げることができる。

【００３５】また、本実施例では、振動板の励振方法と
して、積層型圧電素子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、あるいは
磁歪素子等を直接用いたり、共振体を用いることもでき
る。

【００３６】さらに、進行波を励振する方法として励振
体と反射波吸収体を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。

【００３７】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。

【００３８】

【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ける励振装置は、複数の振動板
を有し、それら複数の振動板は、各々の幅が振動板上を
伝播する進行波の波長の１／２以下であり、且つアパー
チャ電極上を伝播する進行波の波長の１／２以下の間隔
で配設されることにより、トナー流の制御に影響を及ぼ
すことのない薄さで、且つ効果的にアパーチャ電極への
トナー付着を防止できる振動板をアパーチャ電極励振装
置に用いることが可能となり、常に均一で安定した画像
を容易に得ることが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の画像形成装置に搭載されるアパーチャ
電極の励振装置の構成を示す斜視図である。

【図２】本発明の画像形成装置に搭載されるアパーチャ
電極の構成を示す上面図である。

【図３】図２に示すアパーチャ電極の下面図である。

【図４】本発明の画像形成装置の一実施例を示す構成図
である。

【符号の説明】

２ 励振装置 １０ アパーチャ電極 ２０１ 振動板 ２０２ 振動板 ２０３ 振動板

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 帯電したトナーの流れを変調制御するア
   パーチャ電極と、そのアパーチャ電極に着設された励振
   装置とを備える画像形成装置において、 前記励振装置は、複数の振動板を有し、 それら複数の振動板は、各々の幅が振動板上を伝播する
   進行波の波長の１／２以下であり、且つアパーチャ電極
   上を伝播する進行波の波長の１／２以下の間隔で配設さ
   れることを特徴とする画像形成装置。