JPH0655765A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 アパーチャ電極近傍に常に一定量のトナーを
供給できるトナー供給手段を有する画像形成装置を提供
すること。 【構成】 トナー供給手段２は、トナーＴを貯蔵するト
ナータンク２１と、このトナータンク２１の内部に配置
され、トナーＴを例えばプラス（＋）に帯電する帯電ロ
ーラ２２と、この帯電したトナーＴをアパーチャ電極１
上に設けられた開口部３０１の内部に供給する軸流ポン
プ２３とから構成される。この軸流ポンプ２３は、中心
軸周りに回転可能に支持された螺旋状の羽根２３１と、
この羽根２３１を囲むケーシング２３２とからなり、羽
根２３１とケーシング２３２は所定の間隔ｂを保つよう
に構成されており、振動板３０の開口部３０１の下部に
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号明細書にしめされている。
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ることで、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、トナー搬送手段とアパーチ
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、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】さらに、上記問題を解決するために、トナ
ーをアパーチャ電極近傍に強制的に供給できるようなト
ナー供給手段を採用すると、記録動作に使用しないトナ
ーがアパーチャ電極近傍に滞留あるいは堆積し、その結
果、アパーチャに穴詰まりを起こす原因となるという問
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、アパーチャ電極近
傍に常に一定量のトナーを供給できるトナー供給手段を
有す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を前記アパーチャ電極近傍
に供給する手段として、軸流ポンプを備えている。

【００１３】

【作用】上記の構成を有する本発明の画像形成装置にお
いては、トナー供給手段として軸流ポンプを用いること
により、記録に使用された量と同量のトナーを補充でき
るので、アパーチャ電極近傍には常に必要最小限の量の
トナーが供給貯蔵される。

【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、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。

【００１６】記録部１０１は、アパーチャ電極１と、ア
パーチャ電極１にトナーを供給するトナー供給手段２
と、アパーチャ電極１を励振する電極励振装置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）に接続されている。

【００１７】熱定着部１０２は、熱源を有するヒートロ
ーラ１１３とプレスローラ１１４とから構成されてい
る。これらヒートローラ１１３とプレスローラ１１４と
は、これらのローラ間を用紙Ｐが通過できるように配置
されている。

【００１８】前記アパーチャ電極１は、図２に示すよう
に、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。

【００１９】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２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
成されていて、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。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３０１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。

【００２０】次に、図１を参照して、トナー供給手段２
の構成を説明する。

【００２１】図１に示すように、トナー供給手段２は、
トナーＴを貯蔵するトナータンク２１と、このトナータ
ンク２１の内部に配置され、トナーＴを例えばプラス
（＋）に帯電する帯電ローラ２２と、この帯電したトナ
ーＴをアパーチャ電極１上に設けられた開口部３０１の
内部に供給する軸流ポンプ２３とから構成される。この
軸流ポンプ２３は、中心軸周りに回転可能に支持された
螺旋状の羽根２３１と、この羽根２３１を囲むケーシン
グ２３２とからなり、羽根２３１とケーシング２３２は
所定の間隔ｂを保つように構成されて、振動板３０の開
口部３０１の下部に軸流ポンプ２３が設けられている。

【００２２】一般に、軸流ポンプ２３は、その羽根２３
１の回転軸方向にトナーＴを送り出すポンプであり、羽
根２３１とケーシング２３２との間隔ｂや羽根２３１の
ピッチｐあるいは軸流ポンプ２３の回転数ｎを制御する
ことにより、開口部３０１内部に貯蔵されたトナーＴの
圧力により開口部３０１からトナータンク２１へ落下す
るトナーの数と軸流ポンプ２３によりトナータンク２１
から開口部３０１内部に供給するトナーの数をコントロ
ールして開口部３０１の内部に供給貯蔵されたトナーＴ
の量を一定に保つように制御できるポンプである。

【００２３】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３に基いて説明する。

【００２４】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、トナータンク２１に貯蔵されたトナー
Ｔは、前記帯電ローラ２２の回転動作により例えばプラ
ス（＋）に帯電する。このプラス（＋）に帯電したトナ
ーＴは、軸流ポンプ２３の羽根２３１の回転により、ト
ナータンク２１から、前記振動板３０の開口部３０１の
内部に搬送される。

【００２５】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。

【００２６】そして、開口部３０１の内部に供給された
トナーＴは、振動板３０の振動により浮遊してアパーチ
ャ電極１近傍に供給され、信号ソースから制御電極層１
０８に印加される電圧によって、変調される。

【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
れてきた用紙Ｐに吸引される。

【００２８】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、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。

【００２９】次に、図１を参照して、トナー供給手段２
の動作を説明する。

【００３０】トナータンク２１中に貯蔵されているトナ
ーＴは、帯電ローラ２２の回転運動により、帯電ローラ
２２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、軸流ポン
プの羽根２３１に担持され、この羽根２３１の回転にし
たがって、ケーシング２３２中を上方に搬送され、開口
部３０１へ供給される。開口部３０１中に貯蔵されるト
ナーＴが一定量以上になると、貯蔵されたトナーの重量
が増加し、トナーＴが、羽根２３１とケーシング２３２
との隙間からトナータンク２１の方へ落下する。この落
下量は、羽根２３１とケーシング２３２の間隔ｂによ
り、軸流ポンプ２３により供給されるトナー量と同一に
なるように制御されているので、開口部３０１の内部に
貯蔵されるトナーの量は常に一定になる。このトナー量
は、羽根２３１のピッチｐすなわち羽根２３１の傾きや
軸流ポンプ２３の回転数ｎを変化させることによって
も、一定になるように制御できる。この結果、アパーチ
ャ電極１近傍に供給されるトナー量は常に一定となり、
その量が多すぎてトナーが滞留堆積したり、少なすぎて
鮮明な画像が得られなかったりすることを容易に防止で
きる。

【００３１】なお、軸流ポンプの構成としては、本実施
例において例示した構成に限定されるものではなく、羽
根の回転軸方向にトナーを搬送できるものであれば、そ
の具体的な構成に関わらず、本発明と同様の効果を上げ
ることが出来る。

【００３２】また、アパーチャ電極や電極励振装置の構
成は、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。

【００３３】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。

【００３４】

【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は、前記帯電したトナーを前記アパ
ーチャ電極近傍に供給する手段として、軸流ポンプを備
えたことにより、記録動作に使用されたトナー量と同量
のトナーを供給できるトナー供給手段を用いているた
め、アパーチャ電極近傍に必要量以上のトナーが滞留あ
るいは堆積することがなくなり、その結果、アパーチャ
が目詰まりする事なく、長時間にわたって鮮明な画像を
素早く出力できる。

【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トナー供給
手段の構成を示す図である。

【図２】本発明の画像形成装置に用いられるアパーチャ
電極と電極励振装置の構成を示す斜視図である。

【図３】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 ２３ 軸流ポンプ 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を前記アパーチャ電極近傍に供給す
   る手段として、軸流ポンプを備えたことを特徴とする画
   像形成装置。