JPH0655762A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 アパーチャ電極の開口部が設けられた領域の
端部での振動の不均一性に関わらず、全印字幅におい
て、常に完全な印字結果を得ることができる画像形成装
置を提供すること。 【構成】 アパーチャ電極１は、多数の開口部１１と絶
縁層１０６と基準電極層１０７と多数の制御電極層１０
８とから構成され、このアパーチャ電極１には、振動板
２０と、この振動板２０を励振するの励振体２１と、反
射波吸収体２２からなる電極励振装置２が着設されてい
る。前記振動板２０には、露出穴２０１が設けられ、ア
パーチャ電極１の開口部１１にこの露出穴２０１を通し
てトナー粒子が供給できるように構成されている。前記
露出穴２０１は、アパーチャ電極１上で、印字動作に使
用される開口部１１が設けられた範囲である印字範囲２
０２より広い範囲２０３にわたって振動板２０上に設け
られている。

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】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】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たような露出穴が設けられた振動板においては、振動板
上の露出部が形成された領域と形成されない領域の境界
領域において、振動板の機械的な性質が大きく変化す
る。このような機械的な性質が大きく異なる領域におい
ては、伝播してきた振動エネルギーが反射して定在波が
発生することなどにより、その領域では振動板の振動が
不均一で不安定なものになり、その結果、この境界領域
すなわち、露出穴の端部近傍においては、アパーチャ電
極に与えられる振動加速度が場所や時刻によって大きく
変化し、この端部近傍に設けられた開口部によって形成
される画像が、例えば穴詰まりなどによって、不均一、
且つ不安定にな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、アパーチャ電極の
全幅にわたって、すなわち印字範囲の全幅にわたって均
一で、且つ安定した画像が形成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、開口部を有し、その開口部
を通過する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取り付けられ、前記開口部を
露出し得る露出穴を有する振動板とを備えており、前記
振動板上で露出穴が形成される領域が、前記アパーチャ
電極上で開口部が形成される領域より広くなっている。

【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、アパーチャ電極上に開口部が形成された領域よ
り広い領域に振動板の露出穴が形成されているので、振
動板上で露出穴が形成された領域と形成されていない領
域の境界領域における振動板の振動の不均一さや不安定
さが、被記録体上に形成される画像に何等影響を及ぼさ
ない。

【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３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。そして、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、更に、熱定着部１０２においてこの媒体上の画像が
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。

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

【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。

【００１６】次に図１および図２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。このアパーチャ電極１０は、多数の開口部１
１と絶縁層１０６と基準電極層１０７と多数の制御電極
層１０８とから構成されている。このアパーチャ電極１
０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、金属などの弾性体からなる振動板２０と、
この振動板２０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２０の他端に着設された反射波吸
収体２２から構成されている。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。

【００１７】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の反射端での反射波の発生
を抑制するものである。上記の構成により、電極励振装
置２の振動板２０に励振される振動に追従した振動がア
パーチャ電極１０上に励振されている。

【００１８】また、この振動板２０には、図２に示すよ
うに、略円形の露出穴２０１が設けられ、アパーチャ電
極１の開口部１１にこの露出穴２０１を通してトナー粒
子が供給できるように構成されている。前記露出穴２０
１の直径は、振動板２０を伝播する進行波の波長より十
分短くなるように決められている。例えば、振動板２０
として、厚さ０．３ｍｍのステンレス板を用いるとき、
直径は、約０．３ｍｍ程度にすればよい。この様に構成
した振動板２０においては、アパーチャ電極１０は、振
動板２０の振動に追従して振動するので、騒音などの問
題が発生することはない。さらに、この露出穴２０１
は、アパーチャ電極１０上で、印字動作に使用される開
口部１１が設けられた範囲である印字範囲２０２より、
その幅方向について、十分広い範囲２０３にわたって振
動板２０上に設けられている。

【００１９】次に、前記開口部１１は、アパーチャ電極
１０の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の前記
ブラシローラ１０３側に設けられている。更に、前記制
御電極層１０８は、前記絶縁層１０６の上面に、各開口
部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１０８は、
それぞれ、図示しない信号ソースに接続されている。

【００２０】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、このアパーチャ電極１０
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。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。

【００２１】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。

【００２２】次に図３に基いて、上記画像形成装置の動
作を説明する。

【００２３】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１０
４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、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
持されている。

【００２４】アパーチャ電極１０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、振動板２０の露
出穴２０１を通り抜けてアパーチャ電極１０に供給され
る。

【００２５】そして、図示しない信号ソースからアパー
チャ電極１０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。

【００２６】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、この伸縮によって振動板２０には、上述したように
アパーチャ列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、トナー流が、
前記図示しない信号ソースにより変調され、媒体Ｐ上に
記録される。

【００２７】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。

【００２８】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。

【００２９】次に、図１および図２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。

【００３０】画像形成時に前記励振体２１に駆動回路３
１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２０が励振され、この振動が振動板２０の他端に
到達すると、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。このため振動板２０の反射端で
は、反射波は発生しない。一方、振動板２０上において
は、露出穴２０１が設けられた領域と設けられない領域
の境界領域２０４は、振動板２０の機械的な性質が大き
く変化するいわゆる不連続領域になる。そのため、励振
体２１から入射された振動エネルギーが反射されて定在
波が発生するなど、この領域２０４近傍では、振動板２
０上に励振される振動は、図４に模式的に示すような不
安定で不均一な振幅分布を有する振動になる。

【００３１】しかし、振動板２０の露出穴２０１は、ア
パーチャ電極１０の開口部１１が設けられた印字範囲２
０２より十分に広い範囲２０３に設けられており、さら
に、上述したように、露出穴２０１の大きさは、振動板
２０上の進行波の波長より十分短くしてあるので、この
印字範囲２０２においては、露出穴２０１や境界領域２
０４から何等影響を受けることなく、常に均一な振動が
励振される。それ故、アパーチャ電極部１においては、
励振装置２により励振される進行波により、アパーチャ
列１２近傍で十分な振動加速度を得ることが出来、その
結果、アパーチャ電極１０上では、図４に２０２で示す
印字範囲内のどの位置に設けられた開口部１１でも十分
な振動加速度を得ることが可能となるので、全ての開口
部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の開口部１１近
傍に付着することがなくなり、その結果、開口部１１の
目詰まりを防止することができる。

【００３２】この時、上記詳述したように、印字範囲よ
り十分広い範囲に開口部が設けられているので、前記境
界領域における振動の不均一性や不安定性は、印字結果
に何等影響を及ぼさない。

【００３３】また、前記露出穴２０１を、前記振動板２
０の全長にわたって設ければ、露出穴２０１の有無によ
る不連続領域２０４が振動板２０上に存在しなくなり、
さらに本発明の効果を向上できることは、明かである。

【００３４】なお、本実施例においては、露出穴の形状
について、円形を例示して説明したが、露出穴の形状と
して、図５に示すようなスリット形状を採用しても同様
の効果を上げることが可能である。

【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】以上詳述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、振動板上で露出穴が形成
される領域が、アパーチャ電極上で開口部が形成される
領域より広いことにより、振動板の露出穴が形成された
領域と形成されない領域の境界領域における振動の不均
一さや不安定さに関わりなく、常に安定した均一な画像
を得ることが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の画像形成装置に用いられるアパーチャ
電極と電極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用いられる電極励振装
置の振動板の構成を示す斜視図である。

【図３】本発明の画像形成装置の一実施例を示す構成図
である。

【図４】アパーチャ電極部の側面と図２に示した振動板
上の振動振幅分布を模式的に示す説明図である。

【図５】図２に示す振動板の他の構成例を示す斜視図で
ある。

【符号の説明】

１０ アパーチャ電極 １１ 開口部 ２０ 振動板 ２０１ 露出穴

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 開口部を有し、その開口部を通過するト
   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取り付けられ、前記開口部を露出
   し得る露出穴を有する振動板とを備える画像形成装置に
   おいて、 前記振動板上で露出穴が形成される領域が、前記アパー
   チャ電極上で開口部が形成される領域より広いことを特
   徴とする画像形成装置。