JPH0699607A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 画像に対して、周波数掃引に同期した縞状の
乱れが発生することを容易に防止でき、且つアパーチャ
のトナーによる目詰まりを有効に防止できる画像形成装
置を提供すること。 【構成】 アパーチャ電極１に振動を励振する励振体２
は、駆動回路３に電気的に接続されており、この駆動回
路３は、交流電気信号を発生する電圧制御発振器３１
と、この電圧制御発振器３１から出力される電気信号の
周波数を変調制御する変調制御信号発振器３２と、前記
電圧制御発振器３１から出力された電気信号を増幅する
増幅器３３から構成されている。ここで、励振体２か
ら、アパーチャ電極１上に、周波数が掃引された振動を
励振し、この振動の掃引周期ｔ１がドット形成に要する
時間ｔ２より短くなるように設定する。

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、上記画像形成装置は、例えば米国
特許第３６８９９３５号公報の明細書および図面で提案
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、前記アパーチャ電極は、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、前記多数のアパーチ
ャ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
り制御することにより、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
目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。

【０００６】そこで本出願人は、特願平２−２９１１１
６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、アパーチャ電極上に進行波を励振してトナー粒子の
堆積を防ぐ方法を提案した。この方法は、トナー粒子に
アパーチャ電極に励振される進行波により発生する振動
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、進
行波を励振する際には、その進行波の進行方向の振幅の
分布を大略一定にするために、前記励振体から投入され
る振動のエネルギーを完全に終端体で消費する必要があ
る。そのためには、終端部において、例えば完全なイン
ピーダンス整合等、複雑な工夫をする必要があり、完全
に反射波をなくすことは非常に困難であるという問題が
あった。この問題を解決するための方法としては、振動
の周波数を掃引する事によってアパーチャ電極上に形成
される定在波の節パターンを移動させる方法が提案され
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
たようにアパーチャ電極に励振する振動の周波数を掃引
する場合、その掃引周期がアパーチャ電極によって帯電
したトナーがドットを形成するのに要する時間より長く
なると、このドットの集合体として形成される画像に、
掃引周期に同期した振動の伝播方向に平行な縞状の乱れ
が生じるという問題があった。

【０００８】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、画像に掃引周期に
同期した縞状の乱れが発生することを容易に防止でき、
且つアパーチャのトナーによる目詰まりを有効に防止で
きる手段を備えた画像形成装置を提供することにある。

【０００９】

【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
して被記録体上にドットを形成するアパーチャ電極と、
そのアパーチャ電極に着設され、これを振動させるため
の振動体と、その振動体を励振する励振体とを備えたも
のであり、更には、前記振動体に励起される振動の周波
数を掃引する掃引手段を備え、その振動の周波数の掃引
周期を、前記ドットを形成するのに要する時間より短く
したことを特徴としている。

【００１０】

【作用】上記の構成を有する本発明の画像形成装置は、
掃引手段により、入射波と反射波の振動周波数の値ある
いは両者の差及び両者の位相差が、ドット形成に要する
時間より短い周期で変化するので、形成される画像に振
動周波数の掃引の影響が及ぶことがなくなり、また、定
在波の節パターンが常に移動するので、アパーチャがト
ナー粒子によって目詰まりすることがなくなる。その結
果、画像に縞状の乱れが生じることを容易に防止出来
る。

【００１１】

【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。

【００１２】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、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。前記記録部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１１
６により搬送された用紙Ｐに画像が記録される。そし
て、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。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。

【００１３】記録部１０１は、トナーＴを帯電させるた
めのブラシを備え回転可能なブラシローラ１０３と、ア
パーチャ電極１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。

【００１４】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。

【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であり、ト
ナーＴをブラシローラ１０３へ供給するための供給ロー
ラ１０４と、ブラシローラ１０３のブラシに付着したト
ナーＴをはじくための掻き部材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、トナーＴを均一な厚さで供給ロ
ーラ１０４へ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１１１の上には
トナーＴが貯蔵されている。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を参照して、上記アパーチャ電
極１の構成を説明する。

【００１７】図１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、その
基準電極層１０７側に振動体２１を設けることにより構
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及び振動体２１を貫通するアパーチャ１
１が設けられている。また、前記振動体２１は、振動体
２１に励振される振動に追従した振動をアパーチャ電極
１上に励振させるものである。この振動体２１は矩形平
板状の金属板で構成されている。そして、振動体２１の
一端には、振動体２１に振動を励振する励振体２が設け
られており、他端には、励振体２から入射された振動を
反射する反射体２０が設けられている。

【００１８】前記励振体２は積層型圧電体で形成されて
おり、その形状寸法は、この励振体２のＹ方向最低次伸
縮振動の共振周波数が、前記アパーチャ電極１上に励振
される振動の周波数より十分高くなるように調整してあ
る。

【００１９】このアパーチャ電極１は、振動体２１側が
前記ブラシローラ１０３側となるように配置されてい
る。そして、基準電極層１０７はアースに接続され、多
数の制御電極層１０８はそれぞれ図示しない多数の信号
ソースに接続されている。

【００２０】ここで、図２乃至図４を参照して、アパー
チャ電極１上に励振される振動の振動周波数の掃引方法
及び掃引周期について説明する。

【００２１】振動体２１の一端に設けられた励振体２
は、駆動回路３に電気的に接続されており、この駆動回
路３は、図２に示すように、交流電気信号を発生する電
圧制御発振器３１と、この電圧制御発振器３１から出力
される電気信号の周波数を変調制御する変調制御信号発
振器３２と、前記電圧制御発振器３１から出力された電
気信号を増幅する増幅器３３から構成されている。

【００２２】前記電圧制御発振器３１は、変調制御信号
発振器３２から印加される制御信号の電圧により、出力
される交流信号の周波数が変調制御される発振器であ
る。それ故、前記変調制御信号発振器３２から電圧制御
発振器３１に印加する制御信号を、図３に示すような正
弦波状信号にした場合、駆動回路３から励振体２に印加
される駆動信号は図４に示すように時刻とともに周波数
が変化する、いわゆる周波数掃引された信号になる。こ
の励振体２は、駆動回路３から印加される電気信号に追
従して伸縮するようにＹ方向の最低次伸縮振動の共振周
波数が、前記アパーチャ電極１上に励振される振動の周
波数より十分高くなるようにその形状寸法を調整してあ
るので、励振体２に図４に示すような周期ｔ１で振動周
波数が掃引された信号を印加すると、アパーチャ電極１
に励振される入射波と反射波の周波数差や位相差が常に
変化するので、このアパーチャ電極１上に形成される定
在波の節パターンは常に移動する。

【００２３】ここで、上述の振動周波数掃引周期ｔ１
は、以下のように決定される。印字速度をｖ［ｍｍ／
ｓ］、解像度をｎ［ｄｏｔ／ｍｍ］とすると、１個のド
ットを用紙Ｐ上に形成するのに要する時間ｔ２は、 ｔ２＝１／（ｖ・ｎ） である。そこで、振動周波数掃引周期ｔ１は、 ｔ１＜ｔ２ となるように設定すれば、用紙Ｐ上に形成される画像に
は、前記掃引周期ｔ１に同期した振動伝播方向に平行な
縞状の乱れが生じることはない。例えば、印字速度を１
０［ｐｐｍ］、解像度を３００［ｄｐｉ］とした場合、 ｖ≒５０［ｍｍ／ｓ］ ｎ≒１１．８［ｄｏｔ／ｍｍ］ であるので、 ｔ２≒１．７［ｍｓ］ となる。それ故、振動周波数掃引周期ｔ１は、約１［ｍ
ｓ］以下にすればよい。さらに、アパーチャ電極の構成
として、特公昭５９ー４３３１７号公報に示されるよう
なマトリクス状の構成を採用すると、上記掃引周期ｔ１
をさらに短くする必要がある。

【００２４】次に、図５を参照して、上記トナージェッ
ト記録装置１００の動作について説明する。

【００２５】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は送りローラ１１６により記録部１０１
へ搬送される。記録部１０１においては、供給ブレード
１１１によりトナーＴが供給ローラ１０４に押しつけら
れ、供給ローラ１０４の表面に担持せしめられる。供給
ローラ１０４の回転により、トナーＴがブラシローラ１
０３に供給される。このとき、トナーＴは供給ローラ１
０４及びブラシローラ１０３と接触しつつ、ブラシとの
摩擦により、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
持される。

【００２６】アパーチャ電極１付近においては、ブラシ
ローラ１０３の回転に伴って、掻き部材１１０がブラシ
ローラ１０３のブラシを掻く。すると、弾性によってブ
ラシが元に戻るときに、ブラシに適量に担持されたトナ
ーＴが跳ね上がり、クラウド状となってアパーチャ電極
１に供給される。このとき、入力された画像信号に応じ
て信号ソースＳからアパーチャ電極１の各制御電極層１
０８に印加される電圧が制御され、トナーＴの流れが変
調される。

【００２７】その際、励振体２に、掃引周期ｔ１で振動
周波数が掃引された信号を印加すれば、上述したよう
に、アパーチャ電極１上に形成される定在波の節の位置
がドット形成時間より短い周期で常に移動する。それゆ
え、帯電されたトナーＴが、鏡像力等によりアパーチャ
列１２を構成するアパーチャ１１近傍の同じ位置に付着
しようとしても、アパーチャ列１２の位置には、前記励
振体２により励振された振動による大きな振動加速度が
発生しているので、トナーＴが付着せず、アパーチャ１
１の目詰まりを起こすことがない。また、振動周波数の
１周期の掃引は、１ドットが形成される時間ｔ２より短
い時間ｔ１で完了する。その結果、アパーチャ電極１に
供給されたトナーＴは、常に安定に信号ソースより各制
御電極層１０８に印加される電圧により変調され、用紙
Ｐ上に付着する。

【００２８】すなわち、変調されプラス（＋）帯電した
トナーＴは、対向電極に接続されたマイナス（−）電源
Ｅ２に誘引され、対向電極の方向へ飛翔する。そして、
このトナーＴは、ガイド１１５と送りローラ１１６とに
導かれてきた用紙Ｐに吸引される。

【００２９】その後、トナーＴが付着した用紙Ｐは熱定
着部１０２へと搬送される。そして用紙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とによってトナーＴが圧接される
ことにより定着する。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、定着の完了し
た用紙Ｐはガイド１１５を経由して取り出し口１１８へ
と搬送され、排出される。

【００３０】次に、図１を参照して、上述のように構成
されたアパーチャ電極１の作用を説明する。変調制御信
号発振器３２から図３に示す正弦波信号が電圧制御発振
器３１に印加されると、上述したようにこの電圧制御発
振器３１からは、図４に示すように周波数が掃引された
交流電気信号が出力される。この周波数掃引された電気
信号が励振体２に印加されると、励振体２からは、アパ
ーチャ電極１上に振動周波数が図４のように掃引された
振動が励振される。ここで、この振動周波数の掃引周期
ｔ１は、上記詳述したように、ドット形成に要する時間
ｔ２より短くなるように決定されているので、励振体２
から入射される入射波と、反射体２０で反射される反射
波により形成される定在波の節の位置がドット形成時間
ｔ２より短い周期で常に移動するので、用紙Ｐ上に形成
される画像は振動周波数掃引の影響を何等受けることが
ない。またアパーチャがトナー粒子により目詰まりする
ことがない。その結果、ドットの集合体としての画像が
用紙Ｐ上に常に鮮明に形成される。

【００３１】ここで、前記励振体２及び反射体２０を、
この励振体２から振動体２１に入射される振動及び反射
体２０で反射される振動の伝播方向が用紙Ｐの送り方向
と略直交する方向になるように配置すると、アパーチャ
の目詰まり防止の効果が高い。

【００３２】また、振動周波数の掃引範囲は、特願平４
ー１２０５１２号願書に添付の明細書及び図面に記載し
たように、振動体２１の少なくとも２種類の共振モード
を含む範囲にすると、アパーチャの目詰まり防止効果が
高い。

【００３３】さらに、この目詰まり防止の効果は振動の
加速度が大きいほど高い。従って効果的に目詰まりを防
止するには、アパーチャ電極１上に励振される振動の振
幅及び周波数を上げればよい。一般的に高い周波数を励
振しようとすると、その振幅は小さくなる。このためア
パーチャ電極１の材質などに応じて励振周波数を適宜決
定する必要がある。

【００３４】なお、本発明の実施例においては、励振体
の振動周波数変調手段として、電圧制御発振器３１を例
示したが、この方法に限定されるものではなく、他の方
法であっても、励振体２の振動周波数を変調できるもの
であれば如何なる方法であっても何等本方式の効果を損
なうものではない。

【００３５】また、励振体２として、積層型圧電体から
なる共振体を例にあげたが、アパーチャ電極１に振動を
励振できる方法であれば、例えば、磁気的な力を利用す
る方法など他の方法であっても、本発明と同様の効果を
上げることが可能である。

【００３６】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。

【００３７】

【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、帯電したトナーを変調制御して
被記録体上にドットを形成するアパーチャ電極と、その
アパーチャ電極に着設され、これを振動させるための振
動体と、その振動体を励振する励振体とを備え、更には
前記振動体に励起される振動の周波数を掃引手段を備
え、その掃引周期を、前記ドットを形成するのに要する
時間より短くしたことにより、アパーチャ電極上に励振
される定在波の節の位置が、ドット形成時間より短い周
期で移動するので、画像に、振動体の振動周波数掃引に
同期した縞状の乱れが生じることがなくなり、その結
果、鮮明な画像を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アパーチャ
電極の概略構成を示す斜視図である。

【図２】励振体とそれに接続される駆動回路の構成を示
す説明図である。

【図３】変調制御信号発振器から電圧制御発振器に入力
される制御信号の説明図である。

【図４】駆動回路から励振体に印加される周波数変調さ
れた電気信号の説明図である。

【図５】図１に示したアパーチャ電極を用いた画像形成
装置の構成を示す図である。

【符号の説明】

１ アパーチャ電極 ２ 励振体 ２１ 振動体 ３１ 電圧制御発振器 ３２ 変調制御信号発振器 Ｐ 用紙

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して被記録体
   上にドットを形成するアパーチャ電極と、そのアパーチ
   ャ電極に着設され、これを振動させるための振動体と、
   その振動体を励振する励振体とを備える画像記録装置に
   おいて、 前記振動体に励起される振動の周波数を掃引する掃引手
   段を備え、その掃引手段の掃引周期を、前記ドットを形
   成するのに要する時間より短くしたことを特徴とする画
   像形成装置。