JP3461681B2

JP3461681B2 - 画像形成装置

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Publication number: JP3461681B2
Application number: JP06601497A
Authority: JP
Inventors: 浩一藤田; 大作今泉
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1997-03-19
Filing date: 1997-03-19
Publication date: 2003-10-27
Anticipated expiration: 2017-03-19
Also published as: US6106104A; JPH10258538A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電気的画像信号を
記録媒体に電界を利用して可視像として形成する画像形
成装置に関し、印刷装置、プリンタ、複写機、ファクシ
ミリ等のＯＡ機器に利用される。

【０００２】

【従来の技術】従来の電気的画像信号を記録媒体に可視
像として形成する方式として、電気−光学特性を有する
感光層を持つ顕像体上に光学的書き込み手段により静電
パターン（静電潜像と呼ぶ場合もある）を形成し、静電
パターンに顕像化粒子（トナー）を付着させ顕像化した
後、顕像体上のトナーを記録媒体上に転写することによ
り、画像信号を記録媒体に可視像として顕像化する方法
（一般にゼログラフィーと呼ぶ）がある。この方式で
は、画像信号をレーザーやＬＥＤ等の光発生装置（素
子）を用いて光信号に変換し、この光をあらかじめ一様
に帯電させた感光層に照射し、感光層上に光強度に応じ
た静電パターンを形成し、この静電パターンに帯電した
トナーを接触若しくは飛翔させ、感光層上にトナー像を
形成（この工程を現像と呼ぶ）する。次に、顕像体上の
トナーを記録媒体に電気的吸着、または圧力を用いて、
または電気的吸着と圧力の双方を用いて吸着させ（この
工程を転写と呼ぶ）、その後に圧力、または熱、または
圧力と熱の双方を記録媒体に加えることにより記録媒体
上にトナーの定着を行う。

【０００３】また別の方式として、荷電粒子発生器、荷
電粒子流制御グリッドおよび顕像体として誘電体ドラム
を用い、画像信号に応じて荷電粒子流を制御し、誘電体
ドラム上に画像信号に応じた電荷像を形成し、この電荷
像をトナーで現像して顕像体上にトナー像を形成する。
次に顕像体上のトナーを記録媒体上に電気的吸着、また
は圧力を用いて、または電気的吸着と圧力の双方を用い
て吸着させ、その後に圧力、または熱、または圧力と熱
の双方を記録媒体に加えることにより記録媒体上にトナ
ーの定着を行う。

【０００４】上記の従来方式では、画像信号を一旦静電
潜像として顕像体上に形成し、かかる後に静電潜像をト
ナーで現像して顕像体上にトナー像を形成しており、こ
のため特殊な顕像体の構造と静電潜像の書き込み手段が
必要であった。さらに、顕像体を複数回使用する場合に
は書き込み手段以外に先に書き込んだ静電潜像を消去す
る手段も必要であった。また、一旦形成した顕像体上の
トナー像を記録媒体上に吸着させるため、工程が複雑に
なり、装置の小型化や安定性などについて問題があっ
た。

【０００５】これらの問題を解決するために、公表平１
−５０３２２１号公報に示される直接画像形成方式が提
案されている。この方式では、画像信号に応じて制御し
た荷電粒子流制御グリッド（制御電極）を用いて、顕像
化粒子である帯電したトナーを直接選択的に記録媒体上
に飛翔させることにより、記録媒体上にトナー像を形成
し、かかる後に圧力、または熱、または圧力と熱の双方
を記録媒体に加えることにより記録媒体上に定着を行
う。この方式については、上記の顕像体を用いないため
工程が簡単となり、小型化や安定性などの向上が図れる
利点がある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記公報に開示されて
いる装置においては、記録媒体上にトナー像を形成する
ために制御電極に形成すべき画像に基づいた信号電圧を
断続的に印加すると、制御電極付近に働く静電気力が変
化し、その結果制御電極が振動する。この振動と画像形
成装置に発生する他の振動が共振して定在波が発生する
と、騒音となり静音化上問題となる他、この共振により
制御電極の位置が変化してトナーの飛翔位置が画像部分
からずれ、画像品位上問題となる可能性がある。

【０００７】ここで、画像形成時に発生する騒音の防止
については、特開平８−１５９８０号公報に、カウンタ
ー電界を印加することで電極に印加される電圧による力
を相殺することにより振動を抑制する方法が述べられて
いる。しかし、直接画像形成方式では、トナー飛翔は制
御電極付近の電界により制御されるため、制御電極付近
に余分なカウンター電界を与えることは原理的にできな
い。したがって、騒音防止に対しては、この方法は使用
できない。

【０００８】また、特開平６−７１９２８号公報には、
振動のうねりの最も小さい位置にアパチャー電極の開口
部を配置することにより、振動による位置変化を少なく
することが開示されている。これによって、制御電極の
位置精度を高めることができるが、開口部の位置が限定
されてしまい、温度等の環境変化や機種差などによって
振動のうねりの最も小さい位置が変動する可能性があ
り、不安定である。しかも、任意の周波数の振動が発生
した場合の減衰方法については考慮されていない。すな
わち、振動に対しての根本的な解決方法が提案されてい
ない。

【０００９】本発明は、上記に鑑み、直接画像形成方式
における画像形成時に発生する共振を防止あるいは減衰
させることにより、静音化を図るとともに制御電極の位
置変動をなくして画質の向上を図る画像形成装置の提供
を目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明による課題解決手
段は、トナーを担持する担持体と、担持体から離間して
配された背面電極と、担持体と背面電極との間に配され
た制御電極を備え、前記担持体から背面電極に向かって
トナーが飛翔し得る電界を制御電極により生じさせ、画
像信号に応じてトナーを選択的に飛翔させて、制御電極
と背面電極との間を通過する記録媒体に付着させること
により画像の形成を行う画像形成装置において、電圧印
加による制御電極の駆動周波数の位相を制御電極の共振
周波数の位相からずらすことにより、制御電極の共振を
防止するものである。

【００１１】具体的には、制御電極の駆動周波数である
画像形成の際のドット周期またはライン周期に応じた駆
動周波数のｍ倍（ｍは自然数）に対して、制御電極に振
動を与えるモータ等の可動部材用駆動機構の駆動周波数
のｎ倍（ｎは自然数）に等しくないようにする、あるい
は画像形成部組品を成す記録ヘッドの固有振動周波数の
ｎ倍（ｎは自然数）に等しくないようにする。これによ
って、振動により発生する周波数の位相と制御電極の共
振周波数の位相とがずれて、制御電極の共振が防止され
る。

【００１２】他の課題解決手段として、制御電極のヘッ
ド部とこの周縁を保持する保持部との境界面での弾性波
の入射方向が反射方向と異なるように反射を制御する反
射手段を設け、制御電極の定在波をなくすものである。

【００１３】すなわち、弾性波の入射方向と反射方向と
が一致すると定在波が生じやすくなるので、反射手段と
して、保持部とヘッド部との一方の境界面の延長面がこ
れに向かい合う他方の境界面の延長面と交わるようにし
て、境界面での弾性波の反射方向を入射方向と異ならせ
る。これによって、定在波が分散され、発生しにくくな
る。

【００１４】他の課題解決手段として、制御電極に振動
を変化させる変動部材を設け、制御電極の定在波をなく
すものである。ここで、変動部材は、振動を拡散するた
めの振動拡散体あるいはヘッド部とはヤング率が異なる
振動吸収拡散体をヘッド部に形成したもの、またヘッド
部の一部分の厚さを変え、この部分を変動部材としたも
のである。

【００１５】これによって、制御電極上の弾性波は変動
部材に当たることにより、複数の方向に分散されて拡散
したり、ヘッド部と変動部材との境界において一部が反
射され、一部は透過して、振動が減衰される。したがっ
て、定在波が分散され、定在波が発生しにくくなる。

【００１６】他の課題解決手段として、ヘッド部と保持
部との境界に振動を減衰させる減衰部材を設け、制御電
極の定在波をなくすものである。減衰部材として、弾性
体からなるダンパーあるいは微小なばねを用い、特にダ
ンパーは、保持部からヘッド部に向かってヤング率を変
化させたり、保持部からヘッド部に向かって厚さを変化
させたものとする。

【００１７】これによって、制御電極上の弾性波が減衰
部材に到達すると、減衰部材内において一部反射、一部
透過を繰り返しながら減衰していき、定在波を減衰させ
ることができる。

【００１８】

【発明の実施の形態】本発明における画像形成装置を図
面に基づいて説明する。図２は画像形成装置の概略図を
示す。図示しないホストコンピュータからの画像形成開
始信号によって画像形成装置本体１に内装された図示し
ないモータが動作し、カセット、トレイ等の記録媒体格
納手段２に収容された紙等の記録媒体３が供給ローラ４
で１枚だけ記録媒体格納手段２から供給される。記録媒
体３が画像形成装置本体１内部に供給されると、供給ア
クチュエータ５を押し上げることにより供給センサー６
を動作させて、画像形成装置の各機構部を制御する制御
ユニット７に検知信号を送り、記録媒体３が正常に供給
されたことを検知する。記録媒体３は、供給ローラ４よ
りも下流側にある静止しているレジストローラ８で一旦
停止する。

【００１９】制御ユニット７は、供給センサー６から記
録媒体３が正常に供給されたことを示す信号を受け取る
と、ホストコンピュータからの画像形成信号に基づいて
画像信号を形成し始める。制御ユニット７は、画像信号
を記録ヘッド９に与える電気信号に変換し、ある程度の
量（画像形成装置の構造等によってその量は異なる）の
電気信号に変換した後、レジストローラ８を駆動するモ
ータを動作させ、記録媒体３を記録ヘッド９の位置まで
搬送する。記録媒体３が記録ヘッド９の位置まで搬送さ
れたならば、制御ユニット７は画像信号に応じた電気信
号を記録ヘッド９に与える。

【００２０】記録ヘッド９は、図１に示すように、顕像
化粒子である帯電したトナー１０を収容する現像槽１１
と、トナー１０の飛翔を制御する制御電極１２と、制御
電極１２付近の電界と飛翔するトナー１０の方向を安定
化するための円筒状の背面電極１３とを備えており、制
御電極１２を挟んで現像槽１１に対向して背面電極１３
が配されている。

【００２１】現像槽１１には、帯電したトナー１０を静
電気力あるいは静磁気力により担持する円筒状の担持体
１４が回転自在に内装され、その上方に撹拌体１５が回
転自在に内装されており、収容されたトナー１０を撹拌
することにより摩擦帯電させて、担持体１４に供給す
る。担持体１４は、回転自在な非磁性のスリーブとこの
内部に設けられた磁石体からなり、スリーブの表面にブ
レードによって層厚が規制されたトナー１０が担持さ
れ、担持体１４の回転に伴ってトナー１０が摩擦帯電し
ながら制御電極１２に対向する開口位置１６まで搬送さ
れる。

【００２２】制御電極１２は、トナー１０が通過するヘ
ッド部２０とこれを保持する保持部２１からなり、ヘッ
ド部２０は担持体１４上のトナー層に接しないように間
隔をおいて開口位置１６に対向して配置され、保持部２
１が現像槽１１に取り付けられている。なお、担持体１
４はベルト状にしてもよく、また背面電極１３は板状あ
るいはベルト状にしてもよい。

【００２３】そして、記録ヘッド９では、制御ユニット
７からの電気信号に基づき制御電極１２に電圧を印加
し、制御電極１２付近の電界を制御する。これにより、
トナー１０を担持体１４から背面電極１３に向かって飛
翔させ得る電界を制御電極１２により生じさせる。

【００２４】トナー１０は、記録媒体３が記録ヘッド９
の位置まで搬送されたときに、制御ユニット７から与え
られた電気信号に基づいて変化した制御電極１２付近の
電界の影響で、担持体１４から制御電極１２の開口２２
を通過して選択的に背面電極１３の方向に飛翔する。こ
の結果、背面電極１３と制御電極１２の間を搬送されて
いる記録媒体３にトナー１０が付着する。このとき、制
御ユニット７は制御電極１２への電気信号を記録媒体３
の搬送に同期したタイミングで制御電極１２に与え、記
録媒体３上にトナー１０による画像を形成する。

【００２５】トナー１０による画像を形成された記録媒
体３は、定着部２５まで搬送される。定着部２５では、
圧力または熱、または圧力と熱の双方を記録媒体３に加
えることにより記録媒体３上に存在するトナー１０を融
解し、記録媒体３に定着を行う。

【００２６】定着部２５を通過した記録媒体３は、排出
ローラ２６によってトレイ２７に排出される。このと
き、排出センサー２８によって記録媒体３が正常に排出
されたことを検知する。この検知記号は制御ユニット７
に送られ、制御ユニット７では画像形成動作の正常終了
と判断する。

【００２７】ここで、トナーの飛翔について説明する。
一般に帯電粒子を空気（真空）物質境界面においた場
合、静電気力により物質境界面と帯電粒子の間に吸引力
が発生するのは電磁気学的に周知の事実である。したが
って、トナー１０は担持体１４の表面に静電気力で担持
される。このとき、担持体１４の表面にトナー１０と担
持体１４間の電磁気的吸引力を上回る電界を印加するこ
とにより、トナー１０は担持体１４から離れ、電界によ
る力で加速され、特定の方向へ移動する。トナー１０と
担持体１４間の電磁気的吸引力の電界換算価をトナー飛
翔開始電界Ｅｔｈと呼び、ある実験系では１．０６Ｖ／
ｍなる値を得ている。

【００２８】図３に制御電極１２のヘッド部２０の構造
を示す。ヘッド部２０は、荷電粒子流制御グリッド３０
および制御電極引出線３１と、これらを保持するポリイ
ミド等の高分子樹脂フィルムからなる絶縁体３２からな
り、各荷電粒子流制御グリッド３０および制御電極引出
線３１は互いに分離独立している。絶縁体３２の周縁
は、これよりも厚い保持部２１に接着されたり、挟み込
まれたりして、固定されている。

【００２９】荷電粒子流制御グリッド３０は、図４に示
すように、銅線等の線材によるメッシュ構造とされ、絶
縁体３２の表面および裏面に金属メッキあるいは金属箔
を貼り付ける等によって格子状に形成されたＸ方向電極
３０ａおよびＹ方向電極３０ｂからなる。そして、１つ
のＹ方向電極３０ｂによって囲まれた絶縁体３２の領域
には、細長い孔３３が形成され、これらが１列に並んで
いる。Ｘ方向電極３０ａがこれらの孔３３と交差するこ
とにより、トナー１０が通過できる大きさの開口２２が
複数形成される。

【００３０】そして、トナー飛翔開始電界Ｅｔｈを担持
体１４の表面に発生させることにより、トナー１０を背
面電極１３側に飛翔させることができる。このとき、荷
電粒子流制御グリッド３０のＸ方向電極３０ａおよびＹ
方向電極３０ｂに印加する電圧と担持体１４、背面電極
１３との電位関係で画像信号に応じた電界パターンを担
持体１４の表面に発生させると、画像信号に応じたトナ
ー１０の選択的な背面電極１３方向への飛翔を得られ
る。

【００３１】ヘッド部２０の他の構造を図５，６に示
す。ここでは、絶縁体３２に複数の円形の開口２２が形
成され、絶縁体３２の一方の面にこれらの開口２２を取
り囲むように荷電粒子流制御グリッド３０が形成され、
個々の開口２２に対応して独立した電極とされる。ま
た、図７，８にヘッド部２０の他の構造を示す。絶縁体
３２に同様に開口２２が形成されているが、荷電粒子流
制御グリッド３０は、絶縁体３２の表面に平面状のＸ方
向電極３０ａおよび裏面に平面状のＹ方向電極３０ｂが
それぞれ直交するように形成されたものであり、各電極
３０ａ，３０ｂに開口２２に対応して孔３４ａ，３４ｂ
が形成されている。

【００３２】次に、上記の記録ヘッド９により画像形成
を行う場合、記録媒体３上にトナー像を形成するために
制御電極１２に形成すべき画像に基づいた信号電圧を断
続的に印加すると、制御電極１２付近に働く静電気力が
変化し、その結果制御電極１２が振動する。この振動と
画像形成装置に発生する他の振動が共振すると、騒音と
なったり、制御電極１２の位置が変動してトナーの飛翔
する方向が目標位置からずれてしまう。

【００３３】そこで、この制御電極１２の共振を防ぐた
めには、発生する振動の周波数の位相を制御電極１２の
共振周波数の位相からずらせばよい。すなわち、記録ヘ
ッド９に印加するトナー像を形成するための信号のドッ
ト周期が２００μｓｅｃ、ライン周期が２０ｍｓｅｃの
場合、ドットの駆動周波数は５ｋＨｚ、ラインの駆動周
波数は５０Ｈｚとなる。このとき、ローラ等を駆動する
ための駆動機構であるステッピングモータ等のブラシレ
スモータの駆動周波数が１ｋＨｚの場合、ブラシレスモ
ータの駆動周波数の５倍がドットの駆動周波数に、ライ
ンの駆動周波数の２０倍がブラシレスモータの駆動周波
数となり、制御電極１２が共振する可能性がある。

【００３４】したがって、ブラシレスモータの駆動周波
数を１．０１ｋＨｚにすると、ブラシレスモータの駆動
周波数の約４．９５倍がドットの駆動周波数になり、ラ
インの駆動周波数の約２０．２倍がブラシレスモータの
駆動周波数となって、制御電極１２の共振が防止され
る。なお、ドットの駆動周波数およびラインの駆動周波
数といった制御電極１２の駆動周波数がブラシレスモー
タの駆動周波数の整数倍にならなければよいので、例え
ばブラシレスモータの駆動周波数を０．９９ｋＨｚにし
てもよい。また、逆に、ドットの駆動周波数およびライ
ンの駆動周波数を変更してもよい。

【００３５】また、ドットの駆動周波数およびラインの
駆動周波数に対して、制御電極１２の共振周波数が整数
倍になるとき、制御電極１２に共振が発生する。すなわ
ち、ドット周期が２００μｓｅｃ、ライン周期が２０ｍ
ｓｅｃの場合、ドットの駆動周波数は５ｋＨｚ、ライン
の駆動周波数は５０Ｈｚとなり、制御電極１２の共振周
波数が１ｋＨｚの場合、制御電極１２の共振周波数の５
倍がドットの駆動周波数に、ラインの駆動周波数の２０
倍が制御電極の共振周波数となり、制御電極１２が共振
する可能性がある。なお、制御電極１２の共振周波数
は、制御電極１２、現像槽１１、背面電極１３といった
部材を含む記録ヘッド９の固有振動周波数によって決ま
るので、これらの部材の中に制御電極１２の駆動周波数
に共振するものが存在すると、それが共振して制御電極
１２の共振にもなる。

【００３６】したがって、記録ヘッド９の各部材の大き
さ、取り付け方法、配置等を変えることにより、記録ヘ
ッド９の固有振動周波数を制御電極１２の駆動周波数の
整数倍に等しくしない。すなわち、記録ヘッド９の固有
振動周波数を変えることにより、制御電極１２の共振周
波数が例えば１．０１ｋＨｚになり、これの約４．９５
倍がドットの駆動周波数に、ラインの駆動周波数の約２
０．２倍が制御電極１２の共振周波数となって、制御電
極１２の共振が防止される。

【００３７】このように、制御電極１２の駆動によって
発生する駆動周波数の位相を共振周波数の位相からずら
すことにより、制御電極１２の共振が防止され、振動に
よって発生する音が抑制され、静音化を図れる。さら
に、振動による制御電極１２の位置変動が抑制され、画
質の劣化を防止できる。

【００３８】また、この画像形成装置では原理上、担持
体１４と制御電極１２のヘッド部２０間の距離を小さく
設定する必要がある。したがって、ヘッド部２０は薄く
する必要があり、その結果、ヘッド部２０はたわみ振動
を発生しやすい構造になってしまう。一方、ヘッド部２
０だけでは位置の保持ができないため、保持部２１が設
けられており、薄いヘッド部２０とこれより厚い保持部
２１の境界でたわみ振動による弾性波が反射しやすい構
造になってしまい、ヘッド部２０上に定在波が発生し、
振動は増幅されて微弱な外部振動であってもヘッド部２
０上に長時間存在する。そこで、制御電極１２に発生す
る定在波を分散させたり吸収したりして、定在波をなく
すことにより、制御電極１２の共振を防止することがで
きる。

【００３９】この定在波をなくすための第１の手段とし
て、矩形のヘッド部２０と保持部２１との境界面での弾
性波の入射方向が反射方向と異なるように反射を制御す
る反射手段を設ける。反射手段として、図９に示すよう
に、保持部２１とヘッド部２０との一方の境界面Ａの延
長面がこれに向かい合う他方の境界面Ｂの延長面と交わ
るように周縁を形成する。すなわち、互いに向かい合う
境界面Ａ，Ｂが平行になっていない。

【００４０】これによって、ヘッド部２０を伝わる弾性
波が境界面で反射するとき、その入射方向と反射方向と
がずれ、たわみ振動が増幅されなくなり、定在波が立ち
づらくなる。したがって、定在波を分散させることがで
き、制御電極１２の共振を防ぐことができる。

【００４１】なお、他の反射手段として、図１０（ａ）
に示すように、境界面を曲面にして、互いに平行になら
ないようにしてもよい。図１０（ｂ）に示すように、境
界面に微小な凹凸４０を形成して、弾性波を拡散させる
ようにしてもよい。さらに、ヘッド部２０を矩形状では
なく、５角形のように平行な境界面が存在しない多角形
してもよい。

【００４２】定在波をなくすための第２の手段として、
制御電極１２に振動を変化させる変動部材を設ける。こ
こで、振動を変化させるとは、振動を減衰させたり、あ
るいは拡散させることを言う。

【００４３】変動部材は、図１１に示すように、ヘッド
部２０上に配設された振動拡散体４１からなる。この振
動拡散体４１は、絶縁体３２とは異なる物質を取り付け
たもの、絶縁体３２の一部を厚くしたもの、あるいは絶
縁体３２に折り目や凹凸等の絞りを入れたものとされ、
ヘッド部２０上において開口２２や荷電粒子流制御グリ
ッド３０を除く領域に散点状に配される。

【００４４】そして、図１２に示すように、ヘッド部２
０をある方向に向けて伝わるたわみ振動は、振動拡散体
４１に入射すると、振動拡散体４１によって複数の方向
へ拡散される。この結果、たわみ振動による定在波を分
散することができ、定在波は立ちづらくなる。したがっ
て、これを設けることにより、制御電極１２の共振を防
止でき、制御電極１２として振動しにくい構造にするこ
とができる。

【００４５】他の変動部材として、ヘッド部２０とはヤ
ング率の異なる振動吸収拡散体４２をヘッド部２０上に
配設する。この振動吸収拡散体４２は、見かけ上ヤング
率を変えたものであればよく、例えば絶縁体３２の一部
分に異なる絶縁物質を嵌め込んだり、埋め込んだりして
形成したもの、あるいは荷電粒子流制御グリッド３０の
一部分の厚さを変えて形成したものである。そして、振
動の進行方向と直交する方向に直線状に配置すると、よ
り一層効果的となる。なお、上記の振動拡散体４１もこ
れの一種と言える。

【００４６】振動吸収拡散体４２のヤング率がヘッド部
２０のヤング率よりも低い場合、図１３（ａ）に示すよ
うに、ヘッド部２０を伝播した弾性波はヘッド部２０と
振動吸収拡散体４２との境界面Ｃで自由端反射に近い反
射を行う。これによって、振動吸収拡散体４２では、弾
性波を吸収して、一部は反射するとともに一部は透過
し、複数の方向に拡散する。

【００４７】また、振動吸収拡散体４２のヤング率がヘ
ッド部２０のヤング率よりも高い場合、図１３（ｂ）に
示すように、ヘッド部２０を伝播した弾性波はヘッド部
２０と振動吸収拡散体４２との境界面Ｄで固定端反射に
近い反射を行う。これによって、振動吸収拡散体４２で
は、弾性波を反射して、複数の方向に拡散する。

【００４８】このような振動吸収拡散体４２を設けるこ
とにより、これとヘッド部２０の境界面における波の反
射が固定端反射と自由端反射の間になり、この境界面に
入射したたわみ振動による弾性波は一部反射、一部透過
され、複数の方向に拡散される。その結果、たわみ振動
による定在波を分散することができ、定在波は立ちづら
くなる。

【００４９】ここで、振動吸収拡散体４２として、図１
４に示すように、ヘッド部２０の絶縁体３２の一部分の
厚さを厚くしたものにすると、その部分の弾性波の伝達
インピーダンスが変わり、厚さが変化した所を境界面Ｅ
として透過、反射が生じる。その結果、たわみ振動によ
る定在波を分散することができ、定在波は立ちづらくな
る。そして、ヘッド部２０の一部分の厚さを厚くするだ
けで、その部分が振動の吸収拡散の機能を果たすので、
他の物質を使用しなくてもよく、コストアップを最小限
に食い止めることができる。

【００５０】なお、制御電極１２と現像槽１１との隙間
はあまりないので、図１５に示すように、振動吸収拡散
体４２あるいは振動拡散体４１はヘッド部２０の背面電
極１３側に設けておくとよい。これにより、これらが担
持体１４のトナー層に接触することはなく、トナー層に
悪影響を及ぼすことなく振動を拡散、吸収して、制御電
極１２を振動しにくい構造とすることができる。

【００５１】定在波をなくすための第２の手段として、
ヘッド部２０と保持部２１との境界に振動を減衰させる
減衰部材を設ける。ここで、振動を減衰させるには、境
界における弾性波の反射が自由端と固定端の間にあれば
よい。

【００５２】そこで、減衰部材として、図１６に示すよ
うに、ヘッド部２０と保持部２１との間にダンパー４３
を設ける。ダンパー４３としては、保持部２１よりも柔
らかいウレタンゴム、シリコーンゴムあるいはエラスト
マー等の弾性体を用い、その一端を保持部２１に固定
し、他端にヘッド部２０を固定する。

【００５３】これにより、ヘッド部２０を進行する弾性
波はダンパー４３を通して保持部２１に伝達されるが、
ヘッド部２０とダンパー４３との境界では弾性波の反射
係数が自由端と固定端の間にあるため、この境界で弾性
波は一部反射、一部透過する。さらに、ダンパー４３と
保持部２１との境界でも同様に弾性波は一部反射、一部
透過する。その結果、ダンパー４３内部で弾性波のエネ
ルギーが消耗される。この過程でヘッド部２０上の弾性
波はヘッド部２０と保持部２１との間で徐々に減衰し、
定在波も減衰することになり、定在波は立ちづらくな
る。

【００５４】ところで、均一な成分のダンパー４３であ
るとヤング率が一定であるため、ヘッド部２０と保持部
２１との境界における弾性波の反射係数が一定となり、
境界で一部の弾性波が反射してしまい、まだ制御電極１
２上に定在波が存在する原因となる。そこで、この反射
を防止するために、図１７に示すように、保持部２１か
らヘッド部２０に向かってヤング率が変化するダンパー
４３にする。

【００５５】例えばウレタンゴムの場合、ヤング率は７
０〜７００ｋｇ／ｍｍ²と幅を持っており、その内部組
成を変化させることによりヤング率を変化させることが
可能となるので、ヤング率を保持部２１からヘッド部２
０に向けて徐々に低下するように変化させた１種類の物
質からなるダンパー４３を提供することができる。

【００５６】また、図１８に示すように、厚さが保持部
２１からヘッド部２０に向けて徐々に低下するようにダ
ンパー４３の厚さを変化させることによって、コストを
かけずに見かけ上ヤング率を変化させたダンパー４３と
することができる。

【００５７】また、他のダンパー４３として、ヤング率
の異なる複数の物質を積層して１つのダンパーとしても
よく、この場合ヤング率は段階的に変化することにな
る。さらにヤング率の変化として、保持部２１とヘッド
部２０の中間において最大となるようにし、両側に向け
て徐々に低下するような変化をさせてもよい。

【００５８】そして、上記のダンパー４３は、図１９に
示すように、制御電極１２の背面電極１３側に配置さ
れ、担持体１４上のトナー層に接触しないようにして、
トナー層に悪影響を及ぼすことなく振動を減衰できるよ
うにする。

【００５９】したがって、このようなダンパー４３を用
いることにより、弾性波に対してダンパー４３内部に境
界を持たない構造にすることができる。そのため、ヘッ
ド部２０を進行した弾性波はダンパー４３を通して保持
部２１に伝達されるが、ダンパー４３での弾性波の反射
係数が自由端から固定端へと連続的に変化し、弾性波は
徐々に一部反射、一部透過を繰り返しながら減衰してい
く。この過程でヘッド部２０上の弾性波はヘッド部２０
と保持部２１との間で減衰し、弾性波の反射を防止する
ことができ、定在波は立ちづらくなる。

【００６０】なお、本発明は、上記実施形態に限定され
るものではなく、本発明の範囲内で上記実施形態に多く
の修正および変更を加え得ることは勿論である。例え
ば、振動吸収拡散体、振動拡散体、ダンパーを任意に組
み合わせて用いてもよい。また、これらと反射手段を組
み合わせてもよい。さらに、これらの組み合わせに、制
御電極の共振周波数の位相をずらす手段を併用してもよ
い。

【００６１】

【発明の効果】以上の説明から明らかな通り、本発明に
よると、電圧印加による制御電極の駆動周波数の位相を
制御電極の共振周波数の位相からずらすことにより、画
像形成時に発生する制御電極の共振を防止することがで
き、振動による騒音の発生がなくなり、静音化を図れる
とともに、制御電極の位置変動を抑制でき、画質の向上
を図ることができる。

【００６２】また、制御電極のヘッド部とこの周縁を保
持する保持部との境界面での弾性波の入射方向が反射方
向と異なるように反射を制御することにより、定在波が
分散されるので、定在波が発生しにくい構造にでき、振
動による騒音の発生をなくして静音化を図れるととも
に、制御電極の位置変動を抑制でき、画質の向上を図る
ことができる。

【００６３】また、制御電極に振動を変化させる変動部
材を設けることにより、振動を拡散、減衰させることが
でき、定在波が発生しにくい構造となり、振動による騒
音の発生をなくして静音化を図れるとともに、制御電極
の位置変動を抑制でき、画質の向上を図ることができ
る。

【００６４】また、ヘッド部と保持部との境界に振動を
減衰させる減衰部材を設けることにより、制御電極上の
弾性波が減衰部材によって減衰され、定在波を減衰させ
ることができるので、定在波が発生しにくい構造にで
き、振動による騒音の発生をなくして静音化を図れると
ともに、制御電極の位置変動を抑制でき、画質の向上を
図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の画像形成装置の記録ヘッドを示し、
（ａ）は全体構成図、（ｂ）は制御電極付近の詳細図

【図２】画像形成装置の構成図

【図３】制御電極のヘッド部を示し、（ａ）は斜視図、
（ｂ）は断面図

【図４】荷電粒子流制御グリッドの斜視図

【図５】制御電極のヘッド部を示し、（ａ）は斜視図、
（ｂ）は断面図

【図６】荷電粒子流制御グリッドの斜視図

【図７】制御電極のヘッド部を示し、（ａ）は斜視図、
（ｂ）は断面図

【図８】荷電粒子流制御グリッドの斜視図

【図９】反射手段を備えた制御電極を示し、（ａ）は斜
視図、（ｂ）は断面図

【図１０】他の反射手段を備えた制御電極の平面図

【図１１】振動拡散体を備えた制御電極の断面図

【図１２】振動が拡散する様子を示す図

【図１３】振動吸収拡散体の原理を示す図で、（ａ）は
振動吸収拡散体のヤング率がヘッド部のヤング率よりも
低い場合、（ｂ）は振動吸収拡散体のヤング率がヘッド
部のヤング率よりも高い場合

【図１４】ヘッド部の厚さを変えた振動吸収拡散体を備
えたヘッド部を示す図

【図１５】振動吸収拡散体の配置図

【図１６】ダンパーを備えた制御電極を示す図

【図１７】ヤング率を変化させたダンパーを備えた制御
電極を示す図

【図１８】厚さを変化させたダンパーを備えた制御電極
を示す図

【図１９】ダンパーの配置図

【符号の説明】

９記録ヘッド１０トナー１２制御電極１３背面電極１４担持体２０ヘッド部２１保持部２２開口３０荷電粒子流制御グリッド３２絶縁体４１振動拡散体４２振動吸収拡散体４３ダンパー

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B41J 2/385 G03G 15/05

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】トナーを担持する担持体と、該担持体か
ら離間して配された背面電極と、前記担持体と背面電極
との間に配された制御電極を備え、前記担持体から背面
電極に向かってトナーが飛翔し得る電界を前記制御電極
により生じさせ、画像信号に応じてトナーを選択的に飛
翔させて、前記制御電極と背面電極との間を通過する記
録媒体に付着させることにより画像の形成を行う画像形
成装置において、前記制御電極の共振を防止するため
に、電圧印加による前記制御電極の駆動周波数の位相を
前記制御電極の共振周波数の位相からずらしたことを特
徴とする画像形成装置。
【請求項２】制御電極の駆動周波数である画像形成の
際のドット周期またはライン周期に応じた駆動周波数の
ｍ倍（ｍは自然数）が、前記制御電極に振動を与える可
動部材用駆動機構の駆動周波数のｎ倍（ｎは自然数）に
等しくないことを特徴とする請求項１記載の画像形成装
置。
【請求項３】制御電極の駆動周波数である画像形成の
際のドット周期またはライン周期に応じた駆動周波数の
ｍ倍（ｍは自然数）が、前記制御電極を含む画像形成部
組品の固有振動周波数のｎ倍（ｎは自然数）に等しくな
いことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項４】トナーを担持する担持体と、該担持体か
ら離間して配された背面電極と、前記担持体と背面電極
との間に配された制御電極を備え、前記担持体から背面
電極に向かってトナーが飛翔し得る電界を前記制御電極
により生じさせ、画像信号に応じてトナーを選択的に飛
翔させて、前記制御電極と背面電極との間を通過する記
録媒体に付着させることにより画像の形成を行う画像形
成装置において、前記制御電極は、薄く形成されたヘッ
ド部と該ヘッド部の周縁を保持する保持部からなり、前
記制御電極の定在波をなくすために、前記保持部とヘッ
ド部との境界面での弾性波の入射方向が反射方向と異な
るように反射を制御する反射手段が設けられたことを特
徴とする画像形成装置。
【請求項５】反射手段として、保持部とヘッド部との
一方の境界面の延長面がこれに向かい合う他方の境界面
の延長面と交わるように周縁が形成されたことを特徴と
する請求項４記載の画像形成装置。
【請求項６】トナーを担持する担持体と、該担持体か
ら離間して配された背面電極と、前記担持体と背面電極
との間に配された制御電極を備え、前記担持体から背面
電極に向かってトナーが飛翔し得る電界を前記制御電極
により生じさせ、画像信号に応じてトナーを選択的に飛
翔させて、前記制御電極と背面電極との間を通過する記
録媒体に付着させることにより画像の形成を行う画像形
成装置において、前記制御電極の定在波をなくすため
に、前記制御電極に、振動を拡散させる変動部材が設け
られたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項７】制御電極は、薄く形成されたヘッド部と
これを保持する保持部からなり、変動部材として、振動
を拡散するための振動拡散体が前記ヘッド部に形成され
たことを特徴とする請求項６記載の画像形成装置。
【請求項８】制御電極は、薄く形成されたヘッド部と
これを保持する保持部からなり、変動部材として、前記
ヘッド部とはヤング率が異なる振動吸収拡散体が前記ヘ
ッド部に形成されたことを特徴とする請求項６記載の画
像形成装置。
【請求項９】制御電極は、薄く形成されたヘッド部と
これを保持する保持部からなり、前記ヘッド部の一部分
の厚さを変え、この部分を変動部材としたことを特徴と
する請求項６記載の画像形成装置。
【請求項１０】変動部材がヘッド部の背面電極側に配
されたことを特徴とする請求項６ないし９のいずれかに
記載の画像形成装置。
【請求項１１】トナーを担持する担持体と、該担持体
から離間して配された背面電極と、前記担持体と背面電
極との間に配された制御電極を備え、前記担持体から背
面電極に向かってトナーが飛翔し得る電界を前記制御電
極により生じさせ、画像信号に応じてトナーを選択的に
飛翔させて、前記制御電極と背面電極との間を通過する
記録媒体に付着させることにより画像の形成を行う画像
形成装置において、前記制御電極は、薄く形成されたヘ
ッド部とこれを保持する保持部からなり、前記制御電極
の定在波をなくすために、前記ヘッド部と保持部との境
界に、前記制御電極上の弾性波を一部反射、一部透過さ
せて減衰させる減衰部材が設けられたことを特徴とする
画像形成装置。
【請求項１２】減衰部材が保持部よりも柔らかいダン
パーとされたことを特徴とする請求項１１記載の画像形
成装置。
【請求項１３】減衰部材が、保持部からヘッド部に向
かってヤング率が変化するダンパーとされたことを特徴
とする請求項１１記載の画像形成装置。
【請求項１４】減衰部材が、保持部からヘッド部に向
かって厚さが変化するダンパーとされたことを特徴とす
る請求項１１記載の画像形成装置。
【請求項１５】減衰部材が制御電極の背面電極側に配
されたことを特徴とする請求項１１ないし１４のいずれ
かに記載の画像形成装置。