JP2571875B2

JP2571875B2 - 画像形成装置

Info

Publication number: JP2571875B2
Application number: JP3312491A
Authority: JP
Inventors: 理竹村; 正晃湯川
Original assignee: Mita Industrial Co Ltd
Current assignee: Kyocera Mita Industrial Co Ltd
Priority date: 1991-02-27
Filing date: 1991-02-27
Publication date: 1997-01-16
Anticipated expiration: 2012-01-16
Also published as: JPH04272867A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、粉体トナーを用いた画
像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ワードプロセッサ、ファクシミリ、コン
ピュータ等では、インクジェットプリンタによる画像形
成方法が知られている。

【０００３】インクジェットプリンタは、いわゆるノン
インパクトプリンタの代表的なものであり、所定の液体
インクに、圧電素子等により超音波振動を与えながら圧
力を加えて、該液体インクを所定の電界内にインクノズ
ルから噴出させ、そのインク粒子を電界により制御し
て、記録紙上に付着させることにより、記録画像が記録
紙上に形成される。このようなインクジェットプリンタ
方式では、画像を形成する際に騒音が発生せず、しかも
鮮明な画像を形成し得るという利点を有する。反面、記
録紙へのインクの染み込み速度を制御するために、表面
処理等がなされた特別な記録紙を使用する必要があり、
また、インクはノズルから供給されるために、ノズルが
インク内の異物等によって詰まりやすいという問題があ
る。

【０００４】このようなインクジェットプリンタの問題
を解決するために、画像記録媒体として粉体トナーを用
いた画像形成装置が、例えば特開昭60-263962号公報に
開示されている。この画像形成装置は、粉体トナー粒子
を、ピンホール状のトナー通過孔に、画像出力信号に応
じて発生する静電吸引力により通過させるように制御す
るトナー制御手段が設けられており、該トナー制御手段
により、記録紙上にトナー粒子を選択的送給して、該記
録紙上に所定の記録画像を形成する。このような装置で
は、記録紙として表面処理等が施されていない普通紙が
使用でき、さらに、微粒子状の粉体トナーを使用するた
めに、各トナー通過孔でのトナーの詰まりが抑制され
る。

【０００５】粉体トナーを制御するトナー制御手段は、
多数のピンホール状のトナー通過孔が設けられた絶縁性
基板と、各トナー通過孔内に電界を形成するように、該
絶縁性基板を挟んで設けられた一対の電極とを有してい
る。対をなすそれぞれの電極は、各トナー通過孔とそれ
ぞれ同様の大きさのピンホール状の貫通孔が設けられて
おり、絶縁性基板のそれぞれの一面に、それぞれの貫通
孔が各トナー通過孔に整合された状態で取り付けられて
いる。そして、両電極間に所定の電圧を印加してトナー
通過孔内に所定方向への電界を形成することにより、ト
ナー粒子がトナー通過孔内を通過される。トナー通過孔
内にトナー粒子を通過させないようにする場合には、ト
ナー通過孔内に、トナーを通過させる場合とは反対方向
の電界が形成されるように、各電極間に所定電圧が印加
される。

【０００６】また、トナー制御手段におけるトナー通過
方向側である記録紙配置側には、ベース電極が配設され
ており、該ベース電極上に記録紙が配置される。そし
て、該ベース電極と、トナー制御手段におけるトナー供
給側の電極との間に所定の電位差が形成されて、トナー
が記録紙方向へ確実に移動し得るように電界が形成され
る。

【０００７】このような画像形成装置では、各トナー通
過孔を通過するトナーにより、ドット（点）が形成さ
れ、そのドットの集合体により文字等の画像が形成され
る。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】このような画像形成装
置では、トナー流入側に設けられる電極を、メッシュ状
の電極にして、このメッシュ電極により、粉体トナーを
微細化することが行われている。また、現像剤として微
粒子状の粉体トナーとキャリヤとを混合した２成分系の
現像剤を使用する場合には、粉体トナーをキャリヤから
分離してトナー通過孔へ流入させるためにも、メッシュ
電極が使用される。しかし、画像形成装置にて形成され
る画像を高精細化するためにトナー通過孔を小径化する
と、メッシュ電極のそれぞれの繊維径に対して各トナー
通過孔が小さくなり、メッシュ電極によってトナー通過
孔内にトナーが円滑に進入しないおそれがある。その結
果、トナー通過孔を通過する粉体トナー量が減少して、
画像濃度が低下するという問題が生じる。

【０００９】本発明はこのような問題を解決するもので
あり、その目的は、トナー通過孔のトナー流入側にメッ
シュ電極を配置した場合にも、通過するトナー量が低減
することなくトナー通過孔を小径化できて、鮮明な高精
細画像を形成することができる画像形成装置を提供する
ことにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の画像形成装置
は、トナーが供給されるように設けられた平板状の基板
と、該基板に供給されるトナーが内部を通過するように
該基板に設けられており、トナーが流入する側の開口が
大径になったテーパー状のトナー通過孔と、該トナー通
過孔のトナーが流入する開口を覆うように配置されたメ
ッシュ状の電極と、該メッシュ電極とともにトナー通過
孔内に電界を形成するように該基板を挟んで絶縁状態で
設けられた信号電極と、画像情報に応じて、トナー通過
孔内に、少なくともトナーが通過する方向に電界を形成
するように、前記メッシュ電極および信号電極との間を
所定電位とする画像情報発生手段と、を具備してなり、
そのことにより上記目的が達成される。

【００１１】また、本発明の画像形成装置は、トナーが
供給されるように設けられた平板状の基板と、該基板に
供給されるトナーが内部を通過するように該基板に設け
られたトナー通過孔と、該トナー通過孔のトナーが流入
する開口を覆うように、該基板とは適当な間隔をあけて
配置されたメッシュ電極と、該メッシュ電極とともにト
ナー通過孔内に電界を形成するように該基板を挟んで絶
縁状態で設けられた信号電極と、画像情報に応じて、ト
ナー通過孔内に、少なくともトナーが通過する方向に電
界を形成するように、前記メッシュ電極および信号電極
との間を所定電位とする画像情報発生手段と、を具備し
てなり、そのことにより上記目的が達成される。

【００１２】さらに、本発明の画像形成装置は、トナー
が供給されるように設けられた平板状の基板と、該基板
に供給されるトナーが内部を通過するように該基板に設
けられたトナー通過孔と、該トナー通過孔のトナーが流
入する開口を覆うように、該基板とは適当な間隔をあけ
て配置されたメッシュ電極と、該トナー通過孔内に電界
を形成するように該基板を挟んで絶縁状態で設けられた
一対の電極と、画像情報に応じて、トナー通過孔内に、
少なくともトナーが通過する方向に電界を形成するよう
に、前記一対の電極間を所定電位とする画像情報発生手
段と、前記基板におけるトナー流入側に設けられた一方
の電極と前記メッシュ電極との間に交番電流を印加する
交番電流印加手段と、を具備してなり、そのことにより
上記目的が達成される。

【００１３】

【作用】本発明の画像形成装置では、基板に供給される
所定極性に帯電のトナーが、メッシュ電極により粉砕さ
れて、トナー通過孔内に流入する。そして、該メッシュ
電極と信号電極との間に、画像信号に対応した電圧が印
加されて、該トナー通過孔内を通過される。トナー通過
孔は、トナー流入側が大径になったテーパー状になって
おり、該トナー通過孔内には多量のトナーが確実に流入
する。

【００１４】また、メッシュ電極が基板に対して上方に
位置されることにより、トナー通過孔が一定径であって
も、メッシュ電極を通過したトナーがトナー通過孔内に
多量に流入する。

【００１５】さらに、トナー通過孔を通過させるために
基板を挟んで設けられる一対の電極以外に、メッシュ電
極をトナー供給側に配置して、該メッシュ電極と基板に
おけるトナー流入側の電極との間に交番電流が印加され
ることにより、メッシュ電極を通過したトナーが振動さ
れる。従って、トナー通過孔の上方にてトナーが振動さ
れているために、トナー通過孔内には多量のトナーが流
入し得る。

【００１６】

【実施例】本発明の実施例について以下に説明する。本
発明の画像形成装置は、図２に示すように、粉体トナー
が収容されたトナー収容容器10を有する。トナー収容容
器10の上方には、トナーホッパー等のトナー貯留部が設
けられており、該トナー収容容器10にトナーが順次補給
される。該トナー収容容器10におけるトナーが収容され
る空間の下部には、開口部11が設けられており、該開口
部11内には、現像剤を下方へ供給する供給ローラー20の
上部が嵌合されている。トナー収容容器10内に収容され
たトナーは、供給ローラー20の回転により順次下方へ供
給される。

【００１７】供給ローラー20の下方には、トナー制御手
段30が該供給ローラー20に近接して設けられている。ト
ナー制御手段30には、画像情報発生手段50より発生する
画像信号が与えられる。画像情報発生手段50は、ワード
プロセッサ、ファクシミリ、コンピュータ等の機器本体
からの信号に応じて動作して、画像情報に応じた電気信
号を発生する。この電気信号に従って、供給ローラー20
から送給される粉体トナーが、該トナー制御手段30によ
り制御され、記録紙70上に所定のトナー画像が形成され
る。なお、トナー制御手段30は、供給ローラー20に圧接
されていてもよい。

【００１８】トナー制御手段30の下方には、トナー制御
手段30に対向させてベース電極60が設けられており、該
ベース電極60上には、トナー像が形成される記録紙70が
載置される。ベース電極60は、載置される記録紙ととも
に矢印Ａ方向に移動するようにしてもよく、あるいは、
ベース電極60を固定して、記録紙搬送手段により記録紙
70のみを移動させるようにしてもよい。トナー制御手段
30により、所定のトナー像が記録紙70上に形成される
と、該記録紙70は、所定の定着装置（図示せず）に搬送
され、該定着装置によりトナー像が記録紙70に定着され
る。

【００１９】トナー制御手段30は、図１に示すように、
水平状の絶縁性基板31を有する。該絶縁性基板31には、
上下方向に貫通する多数のトナー通過孔31aが、その上
方に設けられた供給ローラ20の軸方向に配列されてい
る。各トナー通過孔31aは、トナーが流入する側の開口
が大径になったテーパー状に形成されている。また、該
絶縁性基板31上には、超音波振動発生手段40（図２参
照）が配設されており、該超音波振動発生手段40により
絶縁性基板31に超音波振動が付与される。

【００２０】該絶縁性基板31の上面には、共通電極とし
てメッシュ電極35が設けられており、このメッシュ電極
35により全てのトナー通過孔31aが覆われている。該メ
ッシュ電極35は絶縁性基板31の上面に接触しており、メ
ッシュ電極35にも超音波振動発生手段40の超音波振動が
絶縁性基板31を介して伝達されている。

【００２１】絶縁性基板31の下側には、各トナー通過孔
31aに対応させて、信号電極33がそれぞれ設けられてい
る。各信号電極33には、絶縁性基板31の各トナー通過孔
31aの下端部と同様の直径の貫通孔33aが設けられてお
り、各貫通孔33aが、絶縁性基板31の各トナー通過孔31a
の下端面に整合した連通状態になるように、それぞれの
信号電極33が絶縁性基板31に取り付けられている。

【００２２】絶縁性基板31のメッシュ電極35と信号電極
33との間には、画像情報発生手段50が接続されており、
該画像情報発生手段50から各信号電極33に電圧信号とし
ての画像信号（制御信号）が入力されている。各信号電
極33には、画像情報に応じて所定の正電位および負電位
が与えられ、例えば、画像を形成すべき情報の場合には
＋100Ｖの電圧が印加され、画像を形成する必要のない
非画像情報の場合には、−100Ｖの電圧が印加されるよ
うに制御される。

【００２３】トナー制御手段30におけるトナー通過孔31
aを通過したトナーは、該トナー制御手段30におけるト
ナー流入側の共通電極35と、該トナー制御手段30のトナ
ー流出側に設けられたベース電極60とにより形成される
電界により、該ベース電極60上に配置された記録紙70上
へと流下される。ベース電極60には、所定のバイアス電
圧が印加されている。

【００２４】このような構成の画像形成装置による画像
形成プロセスについて説明する。

【００２５】供給ローラー20が回転すると、トナー収容
容器10内の現像剤がトナー制御手段30のメッシュ電極35
上に供給される。メッシュ電極35は、絶縁性基板31上に
設けられた超音波振動発生手段40により、該絶縁性基板
31を介して一定振幅の超音波振動が付与されているた
め、メッシュ電極35上に供給されたトナーが、該メッシ
ュ電極35のメッシュを通って絶縁性基板31のトナー通過
孔31a内へ流入する。

【００２６】各トナー通過孔31aは、メッシュ電極35に
より覆われるトナー流入側の上端面の開口が、トナー流
出側である下端面の開口に対して十分に大きくなってい
るために、トナー通過孔31a内には、メッシュ電極35の
各繊維の間から確実にトナーが流入する。

【００２７】絶縁性基板31のトナー通過孔31a内に流入
したトナー粒子は、信号電極33に与えられる画像信号に
応じて制御され、記録紙70上に落下するか、あるいは、
メッシュ電極35上に戻される。

【００２８】例えば、画像信号発生手段50により信号電
極33に正電圧が印加されると、トナー通過孔31a内に
は、信号電極33からメッシュ電極35に向かう電界が発生
する。この電界は、予め負極性に帯電されているトナー
粒子は、貫通孔33aを通過してベース電極60上の記録紙7
0上に供給される。該ベース電極60には、メッシュ電極3
5に対して正のバイアス電圧が印加されているため、該
ベース電極60とメッシュ電極35とにより形成される電界
により、トナー通過孔31aからのトナー粒子の供給が促
進される。トナー通過孔31aを通過したトナーは、その
電界の電気力線に沿って落下する。

【００２９】前述のように、トナー粒子は、メッシュ電
極35の各繊維間を通過して、大径になったトナー通過孔
31aの上端面の開口内に確実に流入するために、トナー
通過孔31aの下端面における開口を小径化しても、該ト
ナー通過孔31a内を十分に多量のトナーが通過し、記録
紙上には、高濃度のドットが形成される。

【００３０】ベース電極60に印加されるバイアス電圧
は、信号電極33に与えられる電気信号よりも十分に大き
くなっており、負帯電のトナーの場合には、300〜1000
Ｖの範囲とされる。該バイアス電圧が、300Ｖより小さ
いと、電気力線がベース電極に近付くにつれて放射状に
広がり、該電気力線に沿って移動するトナーは記録紙上
に大きなドットを形成する。その結果、記録紙70上に形
成される画像が乱れるおそれがある。反対に、バイアス
電圧が1000Ｖより大きいと、放電が生じるおそれがあ
る。

【００３１】画像情報発生手段50により非画像信号が与
えられて、信号電極33に負の電圧が印加されると、トナ
ー通過孔31a内には、上側のメッシュ電極35から下側の
信号電極33に向かう電界が形成され、負帯電のトナーは
メッシュ電極35に戻される。従って、記録紙上にはトナ
ーが落下しない。

【００３２】図３は、本発明の画像形成装置の第２実施
例におけるトナー制御手段を示している。この第２実施
例におけるトナー制御手段30では、上記メッシュ電極35
が絶縁性基板31の上面から所定距離Ｈだけ離隔した状態
で配置されている。この距離Ｈは、絶縁性基板31の厚さ
Ｔとほぼ等しく設定されている。絶縁性基板31に形成さ
れている各トナー通過孔31bは、上下方向に一定の内径
になっている。メッシュ電極35には超音波振動発生手段
によって超音波振動が付与されている。

【００３３】このような構成では、メッシュ電極35が絶
縁性基板31とは間隔をあけて配置されているために、絶
縁性基板31に形成されたトナー通過孔31bの上方域の範
囲内における該メッシュ電極35を通過したトナーのみな
らず、その周囲においてメッシュ電極を通過したトナー
も、該トナー通過孔31b内に流入する。従って、各トナ
ー通過孔31bを小径化した場合にも、各トナー通過孔31b
内に確実にトナーが流入する。そして、信号電極33とメ
ッシュ電極35との間に、画像情報発生手段50からの画像
信号によりトナー通過孔31b内に負帯電のトナーが通過
するような電界が形成され、トナー通過孔内31b内に進
入したトナーが、該トナー通過孔31bを落下する。その
結果、小径化されたトナー通過孔31b内を多量のトナー
が通過するために、形成される画像の濃度が低下するお
それがない。

【００３４】本発明の第３実施例におけるトナー制御手
段を図４に示す。この第３実施例におけるトナー制御手
段30は、絶縁性基板31の上面に共通電極36が密着して設
けられている。この共通電極36は、導電性金属板により
構成されており、該絶縁性基板31の各トナー通過孔31b
に整合させて貫通孔36aが設けられている。信号電極33
は、前記各実施例と同様に、絶縁性基板31の下面に密着
して設けられており、該信号電極33と共通電極36との間
には、画像情報発生手段50が接続されている。共通電極
36の上方には、該共通電極36とは所定距離Ｈ'だけ離れ
て導電性のメッシュ電極37が配置されている。該メッシ
ュ電極37と共通電極36との距離Ｈ'は、絶縁性基板31お
よび共通電極36の両者の厚さを合わせた長さＴにほぼ等
しく設定されている。共通電極36とメッシュ電極37との
間には、交番電流発生手段51が接続されおり、該交番電
流発生手段51により、共通電極36とメッシュ電極37との
間に、極性が順次変化する交番電流、例えば、交流が印
加される。この交番電流発生手段51は、直流の交番電流
を印加するものであってもよく、また、直流と交流とを
合わせた交番電流を印加するようにしてもよい。本実施
例では、メッシュ電極37には超音波振動発生手段40から
の超音波振動が印加されている。

【００３５】本実施例では、メッシュ電極37上に供給さ
れて、各メッシュ電極37を通過した負帯電のトナーが、
交番電流発生手段50により、該メッシュ電極37と共通電
極36との間に印加される交流電流により、両者の間にて
振動した状態になっている。このような状態で、共通電
極36と信号電極33との間に、画像情報発生手段50からの
画像信号により電界が形成されると、共通電極36の上方
にて振動している負帯電のトナーは、その電界に吸引さ
れて、共通電極36の貫通孔36a内へ流入し、トナー通過
孔31aおよび信号電極33の貫通孔33aを通って、ベース電
極60へと落下する。このとき、共通電極36の貫通孔36a
上に位置するトナーは、上下方向に振動しているため
に、共通電極36の貫通孔36a内に流入するトナー量が増
加する。従って、絶縁性基板31におけるトナー通過孔31
bを小径化した場合にも、トナーの落下がメッシュ電極3
7にて妨げられることなく、十分な量のトナーがトナー
通過孔31a内を通過し、高濃度の画像が形成される。

【００３６】

【発明の効果】本発明の画像形成装置は、このように、
基板に形成されたトナー通過孔内を多量のトナーが通過
し得るために、トナー通過孔におけるトナー流入側の開
口を覆うようにメッシュ電極が設けられていても、トナ
ー通過孔を、トナー通過量を低減させることなく、小径
化できる。その結果、高精細な画像を高濃度で形成し得
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の画像形成装置の一例におけるトナー制
御手段を示す縦断面図である。

【図２】本発明の画像形成装置の一例を示す概略構成図
である。

【図３】本発明の画像形成装置の他の実施例におけるト
ナー制御手段を示す縦断面図である。

【図４】本発明の画像形成装置のさらに他の実施例にお
けるトナー制御手段を示す縦断面図である。

【符号の説明】

10 現像剤収容容器 20 供給ローラー 30 トナー制御手段 31 絶縁性基板 31a,31b トナー通過孔 33 信号電極 35 メッシュ電極 36 共通電極 37 メッシュ電極 50 画像情報発生手段 51 交番電流発生手段

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】トナーが供給されるように設けられた平
板状の基板と、該基板に供給されるトナーが内部を通過
するように該基板に設けられており、トナーが流入する
側の開口が大径になったテーパー状のトナー通過孔と、
該トナー通過孔のトナーが流入する開口を覆うように配
置されたメッシュ状の電極と、該メッシュ電極とともに
トナー通過孔内に電界を形成するように該基板を挟んで
絶縁状態で設けられた信号電極と、画像情報に応じて、
トナー通過孔内に、少なくともトナーが通過する方向に
電界を形成するように、前記メッシュ電極および信号電
極との間を所定電位とする画像情報発生手段と、を具備
する画像形成装置。
【請求項２】トナーが供給されるように設けられた平
板状の基板と、該基板に供給されるトナーが内部を通過
するように該基板に設けられたトナー通過孔と、該トナ
ー通過孔のトナーが流入する開口を覆うように、該基板
とは適当な間隔をあけて配置されたメッシュ電極と、該
メッシュ電極とともにトナー通過孔内に電界を形成する
ように該基板を挟んで絶縁状態で設けられた信号電極
と、画像情報に応じて、トナー通過孔内に、少なくとも
トナーが通過する方向に電界を形成するように、前記メ
ッシュ電極および信号電極との間を所定電位とする画像
情報発生手段と、を具備する画像形成装置。
【請求項３】トナーが供給されるように設けられた平
板状の基板と、該基板に供給されるトナーが内部を通過
するように該基板に設けられたトナー通過孔と、該トナ
ー通過孔のトナーが流入する開口を覆うように、該基板
とは適当な間隔をあけて配置されたメッシュ電極と、該
トナー通過孔内に電界を形成するように該基板を挟んで
絶縁状態で設けられた一対の電極と、画像情報に応じ
て、トナー通過孔内に、少なくともトナーが通過する方
向に電界を形成するように、前記一対の電極間を所定電
位とする画像情報発生手段と、前記基板におけるトナー
流入側に設けられた一方の電極と前記メッシュ電極との
間に交番電流を印加する交番電流印加手段と、を具備す
る画像形成装置。