JPH04185456A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （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。

（従来の技術） ワードプロセッサ、ファクンミリ、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。

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
た特別な用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。

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６２−２６３９６２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って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に送給して、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、更に、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。

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、トナー通
過孔内をトナー粒子が通過する。

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、トナー粒子を通過させる
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。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上記のようにトナー通過孔内に所定方向
への電界を形成するだけでは、トナー通過孔内に供給さ
れるトナーの塊を十分に粉砕することができない、一対
の電極間に印加される電圧を大きく設定しなければなら
ない、といった理由によりトナーの通過効率を向上し、
画像の高濃度化を図る上で限界がある。

また、トナーの落下量の均一化を図る上でも限界がある
。

本発明はこのような従来技術の課題を解決するものであ
り、トナー通過孔におけるトナーの通過効率を向上でき
ると共に、トナーの落下量を均一化できる画像形成装置
を提供することを目的とする。

（課題を解決するための手段） 本発明の画像形成装置は、トナー通過孔が形成された絶
縁性基板の両面に、該トナー通過孔に電界を形成する一
対の電極を有するトナー制御手段と、 該トナー制御手段を支持する支持部材と、画像情報に応
じて、該トナー通過孔内にトナーが通過する方向の電界
を形成するように、該一対の電極間を所定電位に設定す
る画像情報発生手段と、 該トナー制御手段の一側部に設けられ、トナー制御手段
に超音波振動を付与する超音波振動発生手段と、 該トナー制御手段の他側端部において、該支持部材との
間に装着された弾性部材と を備えてなり、そのことにより上記目的が達成される。

（作用） 上記構成において、超音波振動発生手段に交流電圧を印
加すると、該超音波振動発生手段が超音波振動を発生し
、発生した振動がトナー制御手段に伝達され、トナーを
粒子単位に分解し、且つトナー粒子に運動エネルギを付
与するので、電界との協働作用により、トナー通過孔内
においてトナーを効率よく通過させることができる。

また、この時、発生した振動がトナー制御手段上を一側
部から他側端部にかけて伝搬するが、他側端部に装着さ
れた弾性体が該振動を吸収するので、振動波の反射は生
じない。すなわち、弾性部材の位置が振動的に開放端に
なる。従って、波と彼が相互に干渉し合う停滞した状態
の定在波を生じず、超音波振動の強度が、特定の位置に
集中することがなく、はぼ均一な状態になる。それ故、
トナーの落下量を均一化できる。

（実施例） 以下、本発明の実施例について説明する。

本発明の画像形成装置は、第１図に示すように、トナー
ホッパー等から順次トナーが補給されるトナー収容容器
１０を有する。該トナー収容容器１ｏ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、トナー供
給手段であるトナー供給ローラ１２の上部が嵌合されて
いる。トナー供給ローラ１２は、ローラ部１３の外周面
に、弾性を有する絶縁体であるスポンジ層１４が取り付
けられて構成されたスポンジローラが使用されている。

該トナー供給ローラ１２の下方には、トナー制御手段２
ｏが該トナー供給ローラ１２に近接した水平状態で配設
されている。トナー制御手段２ｏには、画像情報発生手
段４０より画像信号が与えられる。画像情報発生手段４
０は、ワードプロセッサ、ファクシミリ、コンビエータ
等の機器本体からの信号に応じて動作して、画像情報に
対応した電気信号を発生する。この電気信号に従って、
トナー供給ローラ１２から供給される所定の極性に帯電
された粉体トナーが、該トナー制御手段２０により、該
トナー制御手段２０の下方に配置された記録紙６０への
トナーの供給および非供給が制御される。これにより、
該記録紙６０上に所定のトナー画像が形成される。トナ
ー制御手段２０は、トナー供給ローラー１２に圧接され
ていてもよい。

トナー制御手段２０は支持部材７０により支持され、該
トナー制御手段２０の上面における図上右側寄りの部分
には、超音波振動を付与する超音波振動発生手段３０が
設けられる。一方、トナー制御手段２０の超音波振動発
生手段３０の配置位置と反対側の端部位置には、材質ゴ
ム等からなる弾性部材３１が支持部材７０との間に装着
される。また、トナー制御手段２０の下方には、トナー
制御手段２０に対向させてベース電極５０が設けられて
いる。

ベース電極５０上にはトナー像が形成される記録紙６０
が載置される。ベース電極５０は、載置される記録紙６
０とともに矢印Ａで示す方向に移動するようにしてもよ
く、あるいは、ベース電極５０を固定して、所定の記録
紙搬送手段により記録紙６０のみを移動させるようにし
てもよい。トナー制御手段２０により、所定のトナー像
が記録紙６０上に形成されると、該記録紙６０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６０に定着される。

トナー供給ローラ１２により例えば負帯電のトナーが供
給されるトナー制御手段２０は、第２図に示すように、
ピンホール状のトナー通過孔２２が明けられた水平状の
導電性基板２１と、該導電性基板２１の上面に設けられ
た導電性の上部メノンユ状電極２３とを有している。導
電性基板２１の下面には、各トナー通過孔２２に対して
、それぞれ絶縁性部材２４を介して下部メツシュ状電極
２５が設けられている。

上部メッンユ状電極２３は、該トナー通過孔２２の上側
開口を覆った状態になっており、トナー供給ローラ１２
に近接した状態、あるいは圧接されている。

トナー制御手段２０に設けられた超音波発生手段３０は
、少なくとも該上部メツシュ状電極２３に超音波振動を
付与するように、導電性基板２１に取り付けられている
。可能であれば、該超音波振動発生手段３０は、該上部
メツシュ状電極２３にのみ超音波振動を付与するように
される。

超音波振動発生手段３０は、正弦波、方形波、三角波等
を、２０ＫＨｚ〜Ｉ　ＭＨｚの範囲の共振周波数で発生
させるものが好ましく、ＰＺＴ等の圧電素子が使用され
る。

導電性基板２１は接地されており、該導電性基板を通し
て導電性の上部メツシュ状電極２３が接地された状態に
なっている。

下部メツシュ状電極２５には、画像情報発生手段４０か
らの電気信号が与えられている。画像情報発生手段４０
は、画像情報に基づいて電気信号を発し、例えば、画像
を形成すべき画像形成信号として＋１００■の電圧を下
部メツシュ状電極２５に与えるとともに、画像を形成し
ない画像非形成信号として一１００■の電圧を下部メノ
シニ状電極２５に与える。従って、画像情報発生手段３
０からの画像形成信号により下部メッンユ状電極２５に
は＋１００■の電圧が印加されると、下部メツシュ状電
極２５から接地された上部メソシュ状電極２３に向かう
電界がトナー通通孔２２内に形成される。反対に画像情
報発生手段３０からの画像非形成信号により下部メッン
ユ状電極２５に一１００■の電圧が印加されると、上部
メツシュ状電極２３から下部メッンニ状電極２５に向か
う電界がトナー通過孔内に形成される。

このような構成の画像形成装置の動作を説明する。

トナー供給ローラ１２の回転により、トナー収容容器１
０内の負帯電のトナーが、トナー制御手段２０における
上部メノノニ状電極２３上に供給される。

上部メソシュ状電極２３には、超音波振動発生手段３０
により、一定振幅の振動が付与されているため、該上部
メツシュ状電極２３上に供給されるトナーの塊は、適宜
、破砕され、該上部メツシュ状電極２５を通過する。

上部メツ／ユ状電極２３を通過したトナーは、下部メツ
シュ状電極２５に与えられる画像信号に応じて制御され
、記録紙６０上に落下するか、または上部メノンユ状電
極２３上に戻る。

例えば、画像信号発生手段４０により下部メツシュ状電
極２５に＋１００　Ｖの電圧が印加されると、トナー通
過孔２２内には、下側の下部メソシュ状電極２５から上
側の上部メツシュ状電極２３に向かう電界が発生する。

この電界により、予め負に帯電されているトナー粒子は
、下部メソンユ状電極２５に引き寄せられ、該下部メノ
シニ状電極２５を通過してベース電極５０上の記録紙６
０上に落下する。該ベース電極５０には、上部メツシュ
状電極２３に対して正のバイアス電圧が印加されている
ため、トナー通過孔２２を通過したトナーは、該ベース
電極５０に吸引されるために、その落下が促進される。

ベース電極５０に印加されるバイアス電圧は、下部メツ
シュ状電極２５に与えられる電気信号よりも充分に太き
（、負帯電のトナーの場合には、３００〜１０００■の
範囲とされる。該バイアス電圧が、３００ｖより小さい
と、トナーの落下位置にバラツキが生じ、画像が乱れる
おそれがある。一方、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。

画像情報発生手段５０により画像非形成信号が与えられ
て、下部メ、ンユ状電極２５に−１００Ｖの電圧が印加
されると、トナー通過孔２２内には、上側の上部メツシ
ュ状電極２３から下側の下部メツシュ状電極２５に向か
う電界が形成され、負帯電のトナーは上部メツシ二電極
極２３に戻される。

このようにして、記録紙６０上には所定のトナー画像が
形成される。

加えて、上記のように、トナー制御手段２０の超音波振
動発生手段３０の配置位置と反対側端部に弾性部材３１
を装着する場合は、トナー制御手段２０上を超音波振動
発生手段３０の配置位置から弾性部材３１の位置に向け
て伝搬される振動が弾性部材３１の位置で吸収されるの
で、超音波振動発生手段３０の位置に向かう反射波を生
じることがない。従って、トナー制御手段２０上に、波
と波が相互に干渉仕合う停滞した定在波を発生すること
がない。それ故、超音波振動の強度が特定の位置に集中
せず、はぼ均一できるので、結局トナーの落下量を均一
にできる。

なお、上記実施例では、上部メノシニ状電極２３を接地
した状態にしたが、画像情報発生手段４ｏから発せられ
る信号に基づいて、下部メツシュ状電極２５に印加され
る電圧とは逆極性の電圧を印加するようにしてもよい。

本発明においては、５〜２０μｍの比較的小径の平均粒
径を宵しているトナーを使用することが望ましく、小径
のトナーによって解像度の優れた画像を形成できる。

導電性基板２１の厚みは、０．０１〜１腸とされ、また
、該導電性基板２１に設けられるトナー通過孔２２は、
０．１〜１−とされる。上部メソシニ状電極２３の目開
きは５０〜３００μｍに設定することが好ましく、さら
に、下部メツシュ状電極２５の目開きは、上部メツシュ
状電極２３の目開きよりも大きくされる。

上部メツシュ状電極２３および下部メツシュ状電極２５
ハ、通常、ニッケル、ステンレス、アルミニウム、銅、
銀等の金属や導電性樹脂により形成されるタイラーメッ
ンユ、エツチングメツシュ等が採用される。

トナー制御手段２０と記録紙６０との間隔は、画像情報
発生手段４０から与えられる印加電圧の大きさによって
も異なるが、通常、０．３〜２．５ｍｍの範囲とされる
。

本実施例では、トナー供給ローラ１２としてスポンジロ
ーラを使用している。スポンジローラはその回転に伴っ
てトナー収容容器１ｏ内の凝集トナーを効果的に破砕し
、表面の目地にはトナーがほぼ均一な状態で保持される
ため、トナー制御手段２゜には、常に一定量のトナーが
供給される。

なお、上記実施例では、トナーが供給される側の上部メ
ッンユ状電極２３を接地し、下部メツシュ状電極２５に
画像信号を与えるようにしたが、トナー供給側である上
部メツシュ状電極２３を導電性基板２Ｉの上面に絶縁性
部材を介して配設し、接地された下部メッシコ状電極２
５を導電性基板２１に直接取り付ける構成として、上部
メツシュ状電極２３に画像信号を与えるようにしてもよ
い。

（発明の効果） 以上の本発明によれば、超音波振動によってトナーが粒
子単位に分解されるので、トナー通過孔の入口において
トナーの塊が確実に破砕される。

また、この時、発生した振動がトナー制御手段上を一側
部から他側端部にかけて伝搬するが、他側端部に装着さ
れた弾性体が該振動を吸収するので、振動波の反射は生
じない。従って、波と波が相互に干渉し合う停滞した状
態の定在波を生じず、超音波振動の強度が、特定の位置
に集中することがなく、はぼ均一な状態になる。それ故
、トナーの落下量を均一化でき、画像精度の向上が図れ
る。

４、　　　　の　　　な！　日 第１図は本発明の画像形成装置の実施例を示す図面、第
２図はその要部の断面図である。

２０・・・トナー制御手段、２Ｉ・・・導電性基板、２
２・・・トナー通過孔、２３・・・上部メツシュ状電極
　、２５・・・下部メツシュ状電極、３０・・・超音波
振動発生手段、３１・・・弾性部材、７０・・・支持部
材。

以上

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、トナー通過孔が形成された基板の両面に、該トナー
   通過孔に電界を形成する一対の電極を有するトナー制御
   手段と、 該トナー制御手段を支持する支持部材と、 画像情報に応じて、該トナー通過孔内にトナーが通過す
   る方向の電界を形成するように、該一対の電極間を所定
   電位に設定する画像情報発生手段と、 該トナー制御手段の一側部に設けられ、トナー制御手段
   に超音波振動を付与する超音波振動発生手段と、 該トナー制御手段の他側端部において、該支持部材との
   間に装着された弾性部材と を備えた画像形成装置。