JPH0655763A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 電極励振装置の振動板の開口部に電界を形成
し、この電界によって振動板の開口部中のトナーに飛翔
力を与えることで、この開口部中にトナーが滞留するこ
とを防止し、鮮明な画像を得ること。 【構成】 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、このアパー
チャ電極励振装置２は、金属板２０１、２０２、２０３
と、絶縁板２０４、２０５、２０６が交互に積層された
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からなる。前記金属板２０１、
２０２、２０３は、各々電源３３１、３３２、３３３に
接続されており、振動板２０の開口部３０には、矢印Ａ
で示すように、電界が形成されている。

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】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
に設けられた第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、アパーチャ電極と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にお
いては、トナークラウダーにより供給されたトナーの流
れを、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４−１４０６１
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、アパーチャ電極に、トナー粒子が通過できる開口部
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、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してい
た。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、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アパーチャ領域の幅と同程度
が必要である。

【０００９】しかしながら、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、アパーチャが格子点上に設けられるの
で、アパーチャが設けられる領域の幅が大きくなる。そ
のため、振動板の開口部が設けられる領域の幅を大きく
する必要があるので、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。ま
た、一般に、振動板は金属で構成されているので、振動
板が厚くなると振動板の開口部内部では電界が形成され
ず、その結果、開口部内部ではトナーに飛翔力を与えら
れないので、トナーが被記録体まで飛翔することができ
ず、鮮明な画像が得られないという問題があった。

【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、その目的は、振動板の開口部中
のトナーに飛翔力を与えることで、トナーが開口部内に
滞留することを防止し、それにより鮮明な画像が容易に
得られる画像形成装置を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
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与
える励振装置とを備えたものであり、更に前記励振装置
は、積層された複数枚の板状部材よりなる振動板を有し
ている。

【００１２】

【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、積層された複数枚の板状部材よりなる振動板の
各層に所定の電圧が印加されることにより、振動板に設
けられた開口部内に電界が形成され、この電界によって
トナーに飛翔力が与えられる。

【００１３】

【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。

【００１４】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
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
る。その後、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。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。

【００１５】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。

【００１６】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。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。

【００１７】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４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。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１０
８が斜め格子状に形成され、列電極１０７と行電極１０
８の交点上にアパーチャ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、ここではその詳細は省略する。

【００１９】次に、アパーチャ電極１０に着設された電
極励振装置２は、図１あるいは図４に示すように、金属
板２０１、２０２、２０３と、絶縁板２０４、２０５、
２０６が交互に積層された振動板２０と、この振動板２
０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。前記金属板２０１、２０２、２０３
は、各々所定の電圧Ｖ1、Ｖ2、Ｖ3を出力する電源３３
１、３３２、３３３に接続されている。ここで、これら
の電圧Ｖ1、Ｖ2、Ｖ3は、 Ｖ11＞Ｖ10＞Ｖ1＞Ｖ2＞Ｖ3＞Ｖ12 で表される関係を満たすように設定されている。上式に
おいて、Ｖ10は記録時に行電極１０８に印加される電圧
を、Ｖ11は記録時に列電極１０７に印加される電圧を、
Ｖ12は対向電極１１２に印加される電圧を示す。

【００２０】また、この振動板２０は、多数の開口部３
０が設けられていて、アパーチャ電極１０に、前記多数
の開口部３０がアパーチャ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
開口部３０を通り抜けてアパーチャ１１に供給されるよ
うに構成されている。この開口部３０は略円形状を有
し、その直径は、アパーチャ電極１０が振動板２０の振
動に完全に追従して振動させるため、アパーチャ電極１
０上を伝播する弾性波の波長の１／２より小さくなるよ
うに設定されている。

【００２１】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
の反射端での反射波の発生を抑制し、振動板２０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２０に励振
される進行波に追従した振動がアパーチャ電極１０上に
励振される。

【００２２】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。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。

【００２４】次に図５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、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１０
３に担持される。

【００２５】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、アパーチャ電極部１に
供給される。

【００２６】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。

【００２７】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
振動板２０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、鏡像力等によりアパ
ーチャ１１近傍に付着しようとしても、アパーチャ１１
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１
０は、振動板２０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。

【００２８】さらに、上記詳述したように、振動板２０
の金属板２０１、２０２、２０３に、電源３３１、３３
２、３３３により印加される電圧により、開口部３０の
内部には電界が形成され、記録時には、アパーチャ１１
に供給されたトナーＴが、この電界により対向電極１１
２の方へ飛翔される。その結果、トナーの流れが、振動
板２０の影響を受けずに、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、さらに対向
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、媒体Ｐ上には、画像信号に応じた画像が記録
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、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へと搬送されて、そして、
取り出される。

【００３０】次に、図１乃至図４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２０が励振
され、この振動が振動板２０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。このため振動板２０の反射端で
は、反射波は発生しない。その結果、振動板２０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。
このように構成されたアパーチャ電極部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るの
で、アパーチャ電極１０上のどの位置に設けられたアパ
ーチャ１１でも十分な振動加速度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１０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
ることができる。

【００３１】また、振動板２０を構成する金属板２０
１、２０２、２０３には、電源３３１、３３２、３３３
により、電圧Ｖ1、Ｖ2、Ｖ3が印加されている。これら
の電圧Ｖ1、Ｖ2、Ｖ3は、上述したように、 Ｖ11＞Ｖ10＞Ｖ1＞Ｖ2＞Ｖ3＞Ｖ12 という関係を有しているので、振動板２０の開口部３０
には、図４に矢印Ａで示すように、ブラシローラ１０３
側から対向電極１１２側に向かって電界が形成されてい
る。そのため、開口部３０内にあるプラス帯電したトナ
ーＴは、この電界Ａと同じ方向に電界Ａの電界強度とト
ナーＴと帯電量に比例した力を受ける。この力により、
トナーＴは開口部３０中を飛翔しているときにも飛翔力
を受けることができるので、記録時には、開口部３０中
に滞留することなく、列電極１０７及び行電極１０８に
よりアパーチャ電極１０のアパーチャ１１に形成される
電界によって変調制御され、媒体Ｐに向けて供給され記
録される。その結果、媒体Ｐ上には、常に且つ安定に鮮
明な画像が形成される。

【００３２】なお、本実施例においては、積層して振動
板を構成する金属板の数として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、金属板の
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。

【００３３】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、あるいは共振体を用いるこ
ともできる。

【００３４】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。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、振動板を複数枚の板状部
材を積層させて構成し、各板状部材毎に電圧を印加した
ことにより、振動板の開口部内に電界を形成できるの
で、この電界によってトナーに飛翔力を与えることが可
能になり、その結果、開口部内にトナーが滞留すること
がなく、鮮明な画像を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の画像形成装置に用いられるアパーチャ
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】図１に示すアパーチャ電極励振装置の振動板の
開口部の断面図である。

【図５】本発明の画像形成装置の概略構成を示す図であ
る。

【符号の説明】

２ 電極励振装置 １０ アパーチャ電極 ２０ 振動板

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与える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、積層された複数枚の板状部材よりなる
   振動板を有することを特徴とする画像形成装置。