JPH0655764A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 アパーチャのトナーによる目詰まり防止用に
アパーチャ電極に着設された振動板の近傍において、ト
ナー粒子に、アパーチャ電極方向の運動量を与えること
が出来る手段を有する画像形成装置を提供すること。 【構成】 電界発生手段２は、電極膜２０と直流電源２
１とから構成され、この電極膜２０は、絶縁層２３と、
この絶縁層２３の上面に設けられた第１電極層２４と、
この絶縁層２３の下面に設けられた第２電極層２５とか
らなり、振動板３０の開口部３０１に対応する位置に貫
通孔２２が設けられている。また、前記第１電極層２４
と前記第２電極層２５は、直流電源２１に電気的に接続
されている。前記電極膜２０の貫通孔２２には、前記第
１電極膜２４から前記第２電極膜２５に向かう方向に電
界が形成され、この電界によって、電極膜２０近傍に搬
送されたトナーＴは、アパーチャ電極１方向の運動量を
与えられる。

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号明細書に示されている。こ
の画像形成装置は、トナー供給手段とアパーチャ電極と
対向電極とから構成されている。前記トナー供給手段
は、帯電したトナーを前記アパーチャ電極の近傍に供給
する手段である。前記アパーチャ電極は、前記トナー供
給手段により供給されたトナー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。

【０００３】以上のように構成された画像形成装置にお
いては、トナー供給手段により供給されたトナーを、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。

【０００４】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。

【０００５】そこで本出願人は、特願平４−１４０６１
号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。このような画像形成装置におい
ては、トナー供給手段により供給されたトナーは、振動
板に設けられた開口部を通り抜けてアパーチャ電極に供
給されるように構成されている。

【０００６】上述の方式の画像形成装置では、トナー供
給手段としては、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
するトナー供給方式が一般的であり、例えば、トナーを
ブラシローラに担持し、そのブラシの弾性によってトナ
ーをクラウド化する方式や、トナー搬送体とアパーチャ
電極の間に交番電界を印加して帯電トナーをクラウド化
する方式等が提案されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たようなアパーチャ電極に振動板が着設されているもの
においては、この振動板の厚さは、その構成上、アパー
チャ電極の厚さやトナー粒子の径よりかなり大きな値に
する必要がある。

【０００８】また、上述のようにトナーをクラウド化し
て供給するトナー供給方式を採用すると、振動板の近傍
にはトナー粒子が十分供給される。しかし、クラウド化
したトナーでは、各々のトナー粒子がもつ運動量の方向
はランダムな方向になるので、振動板近傍において、ア
パーチャ電極方向の運動量をもつトナー以外はアパーチ
ャ電極に近づくことが出来ない。このようにアパーチャ
電極に近づくことが出来ないトナーはアパーチャ電極に
よる変調制御のための電界が及ばない。

【０００９】その結果、上記の構成を有する画像形成装
置においては、鮮明な画像を短時間に出力するのに十分
な量のトナーをアパーチャ電極の近傍に供給できないの
で、画像を出力するのに非常に長い時間を要するという
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、アパーチャの目詰
まり防止用にアパーチャ電極に着設された振動板の近傍
において、トナー粒子にアパーチャ電極方向の運動量を
与えることが出来る手段を有す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、そのアパーチャ電極に着設さ
れ、アパーチャ電極を振動させるための振動板とを備
え、更に前記帯電したトナーに運動量を与える電界を発
生する電界発生手段を備えている。

【００１２】

【作用】上記の構成を有する本発明の画像形成装置は、
振動板近傍に供給されたトナー粒子に、電界発生手段に
より形成された電界によって、アパーチャ電極方向への
運動量を与えることでアパーチャ電極の近傍に十分な量
のトナーを容易に供給できる。

【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、記録される用紙Ｐを挿入するための挿入口１１７
と、記録された用紙Ｐを取り出すための取り出し口１１
８とが設けられている。それにより、記録部１０１にお
いては、前記挿入口１１７から挿入され、一対の送りロ
ーラ１１６により搬送された用紙Ｐに画像が記録され
る。その後、熱定着部１０２において、この用紙Ｐに記
録された画像が定着される。そして更に、用紙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、アパーチャ電極１と、電
界発生手段２と、アパーチャ電極１を励振する励振装置
３と、アパーチャ電極１と所定の間隔をおいて対向して
設けられた対向電極１１２と、トナー搬送手段４から構
成されている。この対向電極１１２は電源Ｅ２（マイナ
ス）に接続される。前記アパーチャ電極１は、前記トナ
ー搬送手段４の上方に設けられている。

【００１６】なお、図４においては、電界発生手段２、
アパーチャ電極１、トナー搬送手段４などの各部材は、
模式的に示してあり、その位置関係のみを説明するもの
であって、各部材の詳細な構成は、図１乃至図３に示
す。

【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とから構成されてい
る。そして、このヒートローラ１１３と、プレスローラ
１１４とは、用紙Ｐがこの間を通過できるように配置さ
れている。

【００１８】前記トナー搬送手段４は、図１に示すよう
に、搬送ベルト４１とベルト駆動ローラ４２と、この搬
送ベルト４１からトナーを剥離する剥離手段５と、搬送
ベルト４１にトナーＴを供給する供給ローラ１０４とか
らなり、前記供給ローラ１０４には、トナーＴを均一な
厚さで供給ローラ１０４に供給するための供給ブレード
１１１が接触して設けられている。この供給ブレード１
１１の上にはトナーＴが貯蔵されている。供給ローラ１
０４及び供給ブレード１１１は、ケースＫによって覆わ
れている。このように構成されたトナー搬送手段４によ
って、前記供給ローラ１０４から供給されたトナーＴ
は、前記振動板３０の近傍まで搬送される。また、前記
剥離手段５は、振動体５１と、この振動体５１に進行波
を励振する励振手段５２からなる。この剥離手段５の詳
細な構成は、例えば、特願平３−２４１５０７号願書の
明細書及び図面に記載されるものであるが、本実施例で
採用する剥離手段が如何なる方式であっても、本発明の
効果を何等損なうものではないので、ここではその詳細
は省略する。

【００１９】次に、図３を参照して、アパーチャ電極１
の構成を説明する。

【００２０】図３に示すように、アパーチャ電極１は、
絶縁層１０６と基準電極層１０７とを重ね合わせること
により構成されている。前記絶縁層１０６側には、多数
の列状に形成された制御電極層１０８が設けられてお
り、この制御電極層１０８には、それぞれ、前記絶縁層
１０６、基準電極層１０７を貫通するアパーチャ１１が
設けられている。

【００２１】上述のように構成されたアパーチャ電極１
には、電極励振装置３が着設されている。この電極励振
装置３の構成を図３を参照して説明する。この電極励振
装置３は、金属などの弾性体からなりアパーチャ電極１
の下面に接着等により着設された振動板３０と、この振
動板３０を励振するために一端に着設された励振体３１
と、その振動板３０の他端に着設された反射波吸収体３
２からなっている。前記励振体３１は積層型圧電体で構
成されており、駆動回路３３に電気的に接続されてい
る。また、前記反射波吸収体３２は励振体３１と同様に
積層型圧電体からなり、インピーダンス体３４に電気的
に接続され、前記インピーダンス体３４は、その反射波
吸収体３２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３０の反射端での反射波の発生を抑制す
るものである。上記のように構成された電極励振装置３
の振動板３０に励振される振動に追従した振動がアパー
チャ電極１上に励振される。

【００２２】また、この振動板３０には、アパーチャ電
極１のアパーチャ１１に対応する位置に略円形の開口部
３０１が設けられ、アパーチャ電極１にこの開口部３０
１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。

【００２３】次に、図１を参照して、電界発生手段２の
構成を説明する。この電界発生手段２は、電極膜２０と
直流電源２１とから構成され、この電極膜２０は前記振
動板３の下面にアパーチャ電極１に場合と同様に接着等
により着設されている。電極膜２０は、絶縁層２３と、
この絶縁層２３の上面に設けられた第１電極層２４と、
この絶縁層２３の下面に設けられた第２電極層２５とか
らなり、振動板３０の開口部３０１に対応する位置に、
前記絶縁層２３、第１電極層２４、第２電極層２５を貫
通する貫通孔２２が設けられている。また、前記第１電
極層２４と前記第２電極層２５は、直流電源２１に電気
的に接続されている。ここで、この直流電源２１によ
り、前記第１電極層２４に印加される電圧Ｖ１と前記第
２電極層２５に印加される電圧Ｖ２は、アパーチャ電極
１の基準電極１０７に印加される電圧をＶ３としたと
き、次式で表される関係を満たすように設定される。

【００２４】Ｖ２＞Ｖ１＞Ｖ３ この結果、前記貫通孔２２の内部には、図２に矢印Ａで
示すような電界が形成される。さらに、この電界の強度
は、この電界により運動量を与えられたトナーＴが、前
記アパーチャ電極１の基準電極１０７と制御電極１０８
により形成される電界によってアパーチャ１１を通過し
ない状態を実現できるように、前記直流電源２１の端子
電圧及び電極膜２０の絶縁層２２の厚さによって設定さ
れている。この電界によって運動量を与えられアパーチ
ャ電極１に近傍に移動したトナー粒子が、アパーチャ電
極１の基準電極１０７と制御電極１０８により形成され
る電界によって、変調制御される。

【００２５】上記詳述したように構成された上記画像形
成装置の動作を、図４に基いて説明する。

【００２６】図示しない外部機器から周知の画像形成信
号及び画像データが入力されると、挿入口１１７から挿
入された用紙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、供給ローラ１０
４の表面に担持せしめられる。供給ローラ１０４の回転
によって、トナーＴが、搬送ベルト４１上に供給され
る。このときトナーＴは、供給ローラ１０４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、搬送ベルト４１に担持さ
れる。そして、ベルト駆動ローラ４２の回転により、搬
送ベルト４１上に担持されたトナーＴは、電極膜２０の
下方まで搬送される。この時、前記剥離手段５の振動体
５１には、前記励振手段５２の働きにより、進行波が励
振されている。そのため、搬送ベルト４１に担持されつ
つ電極膜２０の下方に搬送されたトナーＴは、前記振動
体５１に励振されている進行波により搬送ベルト４１か
ら剥離され、電極膜２０の近傍に供給される。

【００２７】その際、前記電極膜２０に前記直流電源２
１から所定の電圧を印加すると、上述したように、前記
電極膜２０の貫通孔２２には、前記第２電極膜２４から
前記第２電極膜２５に向かう方向に電界が形成され、こ
の電界によって、電極膜２０近傍に搬送されたトナーＴ
は、アパーチャ電極１方向への運動量が与えられる。

【００２８】そして、前述したように、トナーＴに与え
られる運動量が直流電源２１によって制限されているの
で、前記電界によってアパーチャ電極１近傍に供給され
たトナーＴは、信号ソースから制御電極層１０８に印加
される電圧によって、変調され、用紙Ｐ上に付着する。

【００２９】この時、前記励振体３１に駆動回路３３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３１は、周波数ｆｒで伸縮する。この振動により振動
板３０が励振され、この振動が振動板３０の他端に到達
すると、上述したように、反射波吸収体３２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３４で消費される。このため振動板３０
の反射端では、反射波は発生しない。その結果、振動板
３０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。この時、帯電されたトナー粒子が、鏡像力等に
よりアパーチャ電極１のアパーチャ１１近傍や振動板３
０の開口部３０１内部に付着しようとしても、これらの
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。

【００３０】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
れてきた用紙Ｐに吸引される。

【００３１】その後、用紙Ｐが熱定着部１０２へと搬送
される。用紙Ｐ上に付着したトナーＴにより形成された
画像は、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、画像形成された用紙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。

【００３２】次に、図１あるいは図２に基いて、上述の
ように構成された電界発生手段２の作用を説明する。直
流電源２１によって、電極膜２０の第１電極層２３にＶ
１で表わされる電圧を、第２電極層２４にＶ２で表され
る電圧を印加すると、第１電極層２３と第２電極層２４
の間には電位差を生じ、この電位差によって電極膜２０
の貫通孔２２の内部には、図２に矢印Ａで示す方向の電
界が発生する。さらに、貫通孔２２の外部には、上記電
界による漏れ電界が発生するので、電極膜２０近傍に供
給されたプラス（＋）に帯電したトナーＴは、前記貫通
孔２２方向への力を受けて移動する。この電界により貫
通孔２２近傍に移動したトナーＴは、貫通孔２２内部に
形成された電界と同じ方向すなわち矢印Ａ方向の力を受
ける。その結果、トナー搬送手段４により電極膜２０の
下方近傍に供給されたトナーＴは、素早くアパーチャ電
極１の近傍に供給される。なおこの時、振動板３０には
進行波が励振されているので、トナーＴが、振動板３０
やアパーチャ電極１あるいは電極膜２０に付着すること
はない。その結果、常に安定して十分な量のトナーを素
早くアパーチャ電極近傍に供給できる。

【００３３】なお、本実施例においては、電界発生手段
として、両面に電極層が設けられた絶縁層からなる電極
膜を例示したが、アパーチャ電極の近傍においてトナー
搬送手段側からアパーチャ電極側への方向を有する電界
が形成できる構成であれば、本発明と同様の効果を挙げ
ることができる。

【００３４】また、電極励振装置や、アパーチャ電極、
あるいはトナー搬送手段や、トナーを搬送ベルトから剥
離する剥離手段に関しては、本実施例で詳述した方式に
限定されるものではなく、同様の効果を有する構成であ
れば、その他の如何なる構成であっても何等本発明の効
果を損なうものではない。

【００３５】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。

【００３６】

【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、電極励振装置として着設
された振動板の影響を受けず、電界によってトナーにア
パーチャ電極方向の運動量を与えることで、アパーチャ
電極のごく近傍にまで常に十分なトナーを移動できるの
で、鮮明な画像を長時間にわたって安定して得ることが
容易に可能となる。

【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電界発生手
段とトナー搬送手段の配置構成を示す図である。

【図２】本発明の画像形成装置に電界発生手段として用
いられる電極膜の作用を説明する説明図である。

【図３】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４】本発明の画像形成装置を具体化した一実施例を
示す構成図である。

【符号の説明】

１ アパーチャ電極 ２ 電界発生手段 ３０ 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、そのアパーチャ電極に着設され、アパーチャ
   電極を振動させるための振動板とを備える画像形成装置
   において、 前記帯電したトナーに運動量を与える電界を発生する電
   界発生手段を備えたことを特徴とする画像形成装置。