JPH0679908A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 各アパチャーに対して選択的にトナーを供給
でき、常に安定した画像出力が得ることができる画像形
成装置を提供すること。 【構成】 トナー流を発生させたいアパチャー１１の下
層電極１０７のみに対して、１ｋＨｚ程度の交流電圧を
印加すると、トナーＴは担持ローラ１０４と下層電極１
０７間を往復運動する。トナー流を発生させたくないア
パチャー１１の下層電極１０７をアースに接続すれば、
供給ローラ１０４と下層電極１０７間の電界に変化が生
じないため、トナーＴは往復運動しない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は複写機、プリンター等に
応用される非接触直接変調式の静電記録装置である画像
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、トナー
担持体とアパチャー電極体とから構成されている。前記
トナー担持体は帯電したトナーを担持して、前記アパチ
ャー電極体付近にこの帯電したトナーを供給する手段で
ある。前記アパチャー電極体は、それに画像信号が印加
されることによって、帯電した前記トナーの流れを変調
する制御手段である。そして、上記構成により、変調さ
れたトナーを普通紙などの支持体上に投射し、画像など
が形成し得るものである。

【０００３】しかしながら、上記構成を有する画像形成
装置には、上記アパチャー電極体のアパチャー部に、ト
ナーによる穴づまりが発生するという問題があり、それ
を解決するために本出願人は、アパチャー電極体を進行
波の振動で励振する方法を特願平３−１８１１９４号に
添付した明細書及び図面で提案した。以下にその概要を
図５を用いて説明する。

【０００４】アパチャー電極体１は、多数のアパチャー
１１と、絶縁層１０６と、下層電極１０７と、多数の上
層電極１０８と、このアパチャー電極体１に進行波を励
振する励振装置２とから構成されている。

【０００５】前記アパチャー電極体１は、所定の周波数
ｆｒ［ｋＨｚ］で、図６，７に示す曲げ振動をするよう
にその形状寸法が予め調整されている。

【０００６】また、前記励振装置２は、アパチャー電極
体１を励振するために前記アパチャー電極体１のＸ方向
の一方の端部に着設された励振体２１と、そのアパチャ
ー電極体体１のＸ方向の他方端部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は共振周
波数がｆｒ［ｋＨｚ］のランジュバン振動子で構成され
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。

【０００７】また、前記反射波吸収体２２は励振体２１
と同様にランジュバン振動子からなり、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反射波の発生を抑制するものであ
る。つまり前記インピーダンス体を調整することにより
反射波吸収体側のアパチャー電極体１１の振動に対する
インピーダンスが可変になる。そのため前記インピーダ
ンス体のインピーダンス（抵抗値，リアクタンス値）を
適宜調整することにより、インピーダンスマッチングが
なされ、励振体２１側からみたアパチャー電極体は、振
動に関して無限に続くものと等価になる。従って反射波
が発生せず、進行波のみとなる。このため定在波の発生
が抑えられる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
画像形成装置は、アパチャー電極体全面を均一、且つ安
定して振動させるには限度があった。

【０００９】例えば、アパチャー径５０μｍ，総厚２５
μｍ程度のアパチャー電極体を用いた場合、アパチャー
電極体はおよそ１０００〜２０００Ｇの狭い振動加速度
のレンジ内で全てのアパチャーが振動していなければな
らない。この振動加速度レンジより小さい場合はアパチ
ャーで穴詰まりが起こり、逆に大き過ぎると画像信号に
よる変調制御に関係なくトナーがアパチャーを通過し続
け、トナー流を制御することができない。これは、アパ
チャーの振動自体がトナーを通過させるように働くから
である。

【００１０】しかし、実際に前記従来技術で説明したよ
うな振動方法ではこの振動加速度レンジ内で全てのアパ
チャーを振動させることは困難である。その要因として
は、励振体からアパチャー電極体に進入した進行波の減
衰，進行波と直行方向にできてしまう定在波や反射波吸
収体側のインピーダンスのミスマッチによる反射波吸収
不良によって発生する進行波方向の定在波，あるいはア
パチャー電極体の断面二次モーメントの不均一性による
振動振幅の不均一性などが挙げられ、アパチャーに思う
ような振動加速度を与えることが困難であるといった問
題があった。

【００１１】実際にアパチャーに対して振動加速度を与
える場合、振動加速度が小さ過ぎて穴詰まりが発生する
ことは絶対に避けたいため、全体としては大きめの振動
加速度を与えるざるを得ないが、振動加速度が大き過ぎ
るアパチャーは、前記トナー流が制御不可能となる。特
に、画像白地部にトナーを付着させてしまう、いわゆる
白地部のかぶりが発生すると、画像品質は著しく劣化す
る。

【００１２】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、各アパチャーに対して選択的に
トナーを供給でき、常に安定した画像出力が得られる画
像形成装置を提供することを目的としている。

【００１３】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するた
め、本発明の画像形成装置は、複数のアパチャーを有
し、それらのアパチャーを通過するトナー流を制御する
アパチャー電極体と、そのアパチャー電極体にトナーを
供給するトナー供給手段とを備えるものであり、更には
前記トナー供給手段は、トナー流を発生させたいアパチ
ャーのみにトナーを供給し得る手段を備えている。

【００１４】尚、前記画像形成装置は、前記トナー供給
手段によるトナー供給濃度を、各アパチャー毎に独立し
て変調し得る手段を有していてもよい。

【００１５】また、前記画像形成装置は、前記トナー供
給手段によるトナーの供給濃度の変調とアパチャー内の
電界変調を同時に行い得る手段を有することも可能であ
る。

【００１６】

【作用】上記構成を有する本発明の画像形成装置は、各
アパチャーに対して、選択的にトナーを供給するトナー
流を発生させるトナー供給手段を配置していることによ
り、白地部のかぶりの無い画像形成を達成する。

【００１７】また、各アパチャー毎に独立してトナー供
給濃度を制御して濃度変調を行うことにより、アパチャ
ーに付与される振動加速度を利用して記録速度を向上さ
せることができる。

【００１８】さらに、トナー供給濃度の変調とアパチャ
ー内の電界変調を同時に行うことにより、精巧な濃度変
調を行うことも可能である。

【００１９】

【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。

【００２０】図３に於いて、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に於いて、前記挿入口１１７から入
った普通紙などの支持体Ｐに、画像などが記録される。
そして、熱定着部１０２に於いて、この支持体Ｐ上に画
像などが定着される。更に、支持体Ｐはガイド１１５を
経由して、取り出し口１１８へと送られる。

【００２１】記録部１０１は、アパチャー電極体１と、
その下方に配置されたトナー担持手段１０３と、アパチ
ャー電極体１の上方に配置された対向電極１１２より構
成されている。図１に於いて、アパチャー電極体１は、
等間隔で一列に配置されたアパチャー列１２が形成され
ている絶縁層１０６を挟み、上層と下層にアパチャーご
とに、独立して積層された下層電極１０７と、上層電極
１０８の三層構造である。また、前記多数の下層電極１
０７と上層電極１０８は、それぞれ、多数の信号ソース
Ｓ、信号ソースＬに接続されている。

【００２２】図３に於いて、アパチャー電極体１の下方
に位置するトナー供給手段１０３は、アパチャー列１２
下方に３００μ程度の隙間を持って配置された、回転可
能な金属性の担持ローラ１０４と、これに接触して加圧
している帯電ブレード１０５と、担持ローラ１０４の右
方に配置された回転可能なアジテータ１１０から構成さ
れている。また、これらは全てアース接続され、かつケ
ースＫによって覆われており、アジテータ１１０が配置
されたケースＫの右部にはトナーＴが貯蔵されている。
実際には、このトナー供給手段１０３に、前記、アパチ
ャー電極体１の下層電極１０７が加えられた構成でトナ
ー供給の機能は働く。

【００２３】アパチャー電極体１の上方には、このアパ
チャー電極体１と所定のスペースを持って前記対向電極
１１２が設けられる。このスペースを、挿入口１１７か
ら入って、ガイド１３と一対の補助ローラ１１６とを経
由して送られた支持体Ｐが、通過する。この対向電極１
１２は、電源Ｅ（プラス（＋））に接続される。この電
圧印加によって、前記アパチャー電極体１のアパチャー
１１を通過してきたトナーＴが媒体Ｐに移動吸着され
る。

【００２４】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
る。

【００２５】次に図３に基いて、上記トナージェット記
録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
於て、アジテータ１１０付近に貯えられたトナーＴが、
アジテータ１１０の回転によって、担持ローラ１０４付
近に供給される。ここに供給されたトナーＴは、回転す
る担持ローラ１０４の表面に付着して担持されるが、前
記帯電ブレード１０５との接触部を通過する時、層厚を
規制されると共に、摩擦帯電させられ、例えば、マイナ
ス（−）に帯電する。マイナス（−）に帯電したトナー
Ｔは、担持ローラ１０４に引き続き担持され、前記アパ
チャー列１２の近傍まで供給される。

【００２６】その時、トナー流を発生させたいアパチャ
ー１１の下層電極１０７のみに対して、図２中の実線で
示すような１ｋＨｚ程度の交流電圧を印加すると、トナ
ーＴは担持ローラ１０４と下層電極１０７間を往復運動
する。なぜなら、供給ローラ１０４と下層電極１０７間
の電界が１ｋＨｚの振動数で反転するため、マイナス
（−）帯電したトナーＴが受けるクーロン力も同振動数
で反転するからである。トナー流を発生させたくないア
パチャー１１の下層電極１０７は、例えばアースに接続
しておけば、供給ローラ１０４と下層電極１０７間の電
界に変化が生じないため、トナーＴの往復運動も無い。

【００２７】これと同時に、トナー流を発生させたいア
パチャー１１の前記上層電極１０８に対して、図２の破
線のごとく、前記下層電極１０７の電圧よりプラス
（＋）方向に大きい電圧を重畳印加しておけば、上層電
極１０８から下層電極１０７間に形成される電界による
クーロン力により、前記トナーＴが往復運動をしていた
アパチャー１１ではトナー流が発生する。一方、トナー
Ｔが往復運動をしていなかったアパチャー１１では、ト
ナーＴがアパチャー１１の下部に供給されていないため
上層電極１０８の電圧に係わらず、トナー流が発生しな
い。従って、上層電極１０８は、例えば、アースに接続
しておけばよい。

【００２８】さらに、トナー流を発生させるアパチャー
では、信号ソースＬから上層電極１０８に印加される電
圧を制御することによって、トナー流が変調される。

【００２９】その結果、常に安定して、トナー流を発生
させたいアパチャー１１のみにトナー流が発生する。ア
パチャー１１を通過したマイナス（−）帯電のトナーＴ
は、上層電極１０８に印加された電圧より、更に、プラ
ス（＋）方向に大きな電圧を電源Ｅにより印加された対
向電極の方へ飛翔する。

【００３０】そして、このトナーＴは、ガイド１３と、
一対の補助ローラ１１６とに導かれてきた支持体Ｐに吸
引される。

【００３１】その後、支持体Ｐが熱定着部１０２へと搬
送される。そして、この場所で、前記支持体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、画像形成された支持体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。

【００３２】なお、本実施例においては、トナー流を発
生させるアパチャー電極体１にに印加する電圧として図
２に示す構成を例にして説明したが、この構成に限定さ
れるものではなく、たとえば図４のような構成も考えら
れる。図２との違いは下層電極１０７に印可する交流電
圧について、単位時間Ｔ１あたりの電圧印可時間Ｔ２を
変調させ、単位時間あたりにアパチャー１１に供給され
るトナー量を変調する。この場合、上層電極１０８に印
可する直流電圧の大きさは特に変調しなくてもトナー流
は変調され、従って、濃度変調も成される。この様な、
アパチャー１１に供給されるトナーＴの供給量自体を変
調する方法をとれば、アパチャー１１においては供給さ
れたトナーＴをトナー流として通過させる役割のみを果
たせば良いため、前記、アパチャー１１に付与される振
動加速度を強くし、トナー流を増大させる効果を積極的
に利用すれば記録速度を速めることが可能となる。この
様な、トナーＴの供給量自体を変調する方法としては図
４の方法以外にも下層電極１０７に印可する交流電圧の
周波数や電圧を変調したりする方法が種々あると考えら
れる。

【００３３】また、他の実施例として、上記アパチャー
に供給されるトナー量の変調と共に、前記上層電極１０
８に印可される重畳電圧の大きさを変調し、両者の組合
せによりトナー流を変調する方法も考えられる。この方
法を用いれば、トナー流をより細かく、且つ正確に変調
できるため、結果として得られる画像濃度の変調もより
細かく正確なものとなる。

【００３４】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】以上詳述したことから明らかなように、
本発明の画像形成装置によれば、トナー流を発生させた
いアパチャーのみにトナーを供給することができるた
め、画像白地部のかぶりを確実に阻止することが可能と
なる。

【００３６】また、アパチャーに供給されるトナーの供
給濃度自体を変調し、アパチャーに付与される振動加速
度がトナー流を促進する効果を積極的に利用するべく、
アパチャーの穴詰まり防止に必要以上の振動加速度を与
えてやれば、画像形成の高速化を図ることができる。

【００３７】さらに、アパチャーに供給されるトナー供
給濃度とアパチャー内部に形成される電界強度を同時に
変調することによりトナー流を変調すれば、精巧な画像
濃度変調が可能となる。

【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アパチャー
電極体を説明する斜視図である。

【図２】本発明の画像形成装置でトナー流を発生させる
際にアパチャー電極体に印加される電圧を示す図であ
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】本発明の画像形成装置でトナー流を発生させる
際にアパチャー電極体に印加される電圧の他の実施例を
示す図である。

【図５】従来の画像形成装置に用いられるアパチャー電
極体周辺の構成を示す図である。

【図６】従来の画像形成装置に用いられるアパチャー電
極体の曲げ振動を表す図である。

【図７】従来の画像形成装置に用いられるアパチャー電
極体とそれに与えられる進行波を対比して模式的に表し
た図である。

【符号の説明】

１ アパチャー電極体 １１ アパチャー １０３ トナー供給手段 Ｔ トナー

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数のアパチャーを有し、それらのアパ
   チャーを通過するトナー流を制御するアパチャー電極体
   と、 そのアパチャー電極体にトナーを供給するトナー供給手
   段とを備える画像形成装置において、 前記トナー供給手段は、トナー流を発生させたいアパチ
   ャーのみにトナーを供給し得る手段を備えたことを特徴
   とする画像形成装置。
2. 【請求項２】 前記画像形成装置は、前記トナー供給手
   段によるトナー供給濃度を、各アパチャー毎に独立して
   変調し得る手段を有することを特徴とする請求項１記載
   の画像形成装置。
3. 【請求項３】 前記画像形成装置は、前記トナー供給手
   段によるトナーの供給濃度の変調とアパチャー内の電界
   変調を同時に行い得る手段を有することを特徴とする請
   求項２記載の画像形成装置。