JPH04185457A - 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。

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。

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
、画像の高濃度化が図れる画像形成装置を提供すること
を目的とする。

また、本発明は、超音波振動発生手段を効率よく冷却で
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、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、 熱伝導性および超音波伝達性に優れた材料で形成され、
該トナー制御手段に連結された振動部材〉 該振動部材に支持された超音波振動発生手段とを備えて
なり、そのことにより上記目的が達成される。

好ましくは、前記振動部材に放熱手段を設ける。

また、前記トナー制御手段と前記支持部材の連結部に断
熱材を装着する。

（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
、発生した振動が振動部材を介して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。

超音波振動発生手段に長時間交流電圧を印加すると、該
超音波振動発生手段が発熱するが、上記した材料で形成
された振動部材により超音波振動発生手段が支持されて
いるので、発熱熱量が振動部材を通して効率よく外部に
放熱される。従って、超音波振動発生手段が効率よく冷
却され、振動特性が変化したり、発振動作が停止したり
するおそれがない。

（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
ｌＯを有する。該トナー収容容器１０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
０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２０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４０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
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２ｏ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
た導電性の上部メッシコ状電極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。

上部メツシュ状電極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、トナー供給口−ラエ２
に近接した状態、あるいは圧接されている。

加えて、トナー制御手段２ｏの図上右端部には、超音波
振動発生手段３２を支持する振動板３３が連結される。

この連結は、トナー供給手段２ｏと振動板３３の接合部
に断熱材３４を装着して行われる。振動板３３は、アル
ミニウム等の熱伝導性および超音波振動の伝達性に優れ
た金属材で形成される。振動板３３の右側には、放熱フ
ィン３１を備えた放熱板３゜が連設又は連結される。

ここで、超音波振動発生手段３２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じ（、ＰＺＴ等の圧電素子が
使用され、図示しない電源より長時間交流電圧が印加さ
れる。これにより、超音波振動発生手段３２が超音波振
動を発生し、該超音波振動が振動板３２を介してトナー
制御手段２０に伝達される。この結果、トナーが粒子単
位に分解され、またトナーに運動エネルギが与えられる
。それ故、トナー通過孔２２の入口においてトナーの塊
が確実に破砕され、電界との協働作用によってトナー通
過孔２２をトナーが効率よく通過する。

ところで、超音波振動発生手段３２に長時間交流電圧を
印加すると、該超音波振動発生手段３２の発熱熱量が大
きくなり、超音波振動発生手段３２の振動特性が変化し
たり、場合によっては超音波振動発生手段３２が発振動
作を停止するといった好ましくない現象を発生するおそ
れがある。

しかるに、本実施例では、超音波振動発生手段３２が熱
伝導性に優れた振動板３３に支持されているので、該振
動板３３が超音波振動発生手段３２で発熱する熱量を放
熱板３０に効率よく伝達し、放熱フィン３１より外部に
放熱する。従って、前記した好ましくない現象を発生す
ることがない。放熱板３０に放熱フィン３１を設けると
、放熱効率を向上でき、超音波振動発生手段３０をより
一層効率よく冷却できる利点がある。

また、超音波振動発生手段３２が発熱すると、発熱熱量
が振動板３３を通してトナー制御手段２０に伝達される
ため、例えば、トナー制御手段２０の絶縁性部材２４（
或は、導電性基板２１の代わりに絶縁性基板を用いる場
合の該絶縁性基板）をガラスエポキシ基板のような耐熱
性の低い、超音波振動の伝達性に優れた材料で形成する
場合は、熱により劣化するおそれがある。

しかるに、本実施例では、トナー制御手段２ｏと振動板
３３を断熱材３４を介して連結する連結構造をとるので
、超音波振動発生手段３２で発熱する発熱熱量が大幅に
低減されてトナー制御手段２０に伝達される。従って、
ガラスエポキシ基板のような耐熱性の低い材料で絶縁性
基板等を形成することも可能になる。

なお、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。

下部メッシコ状電極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＋１００Ｖの電圧を下
部メソシュ状電極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一１００Ｖの電圧を下部メツ
シュ状電極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ツシュ状電極２５に
は＋１００■の電圧が印加されると、下部メツシュ状電
極２Ｓから接地された上部メツシュ状電極２３に向かう
電界がトナー通過孔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ツシ
ュ状電極２５に一１００■の電圧が印加されると、上部
メ、ンユ状電極２３から下部メツシュ状電極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
上部メツシュ状電極２３上に供給される。

上部メツシュ状電極２３には、超音波振動発生手段３２
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。

上部メツシュ状電極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、または上部メツシュ状電
極２３上に戻る。

例えば、画像情報発生手段４０により下部メ１．シ二状
電極２５に＋ｔｏｏ　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・ノシュ状電極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、下部メツ７ユ状電極２５に引き寄せられ、該下部
メツシュ状電極２５を通過してベース電極ＳＯ上の記録
紙６０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、、、シュ状電極２５に与えられる電気信号よりも充
分に大きく、負帯電のトナーの場合には、３００〜１０
０ＯＶの範囲とされる。該バイアス電圧が、３００■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１０００
Ｖ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、下部メツシュ状電極２５に一１００Ｖ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・２シユ状電極２５に向
かう電界が形成され、負帯電のトナーは上部メ、シュ状
電極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。

なお、上記実施例では、上部メツシュ状電極２３を接地
した状態にしたが、画像情報発生手段４０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
径を有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閣とされ、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。上部メツシュ状電極２３の目開
きは５０〜３００μｍに設定することが好ましく、さら
に、下部メソンコ状電極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
シュ、エノチングメ、シュ等が採用される。

トナー制御手段２Ｑ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、０．３〜２．５ｍ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１０内の凝集トナーを効果的に破砕し
、表面の凹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２０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
ツシュ状電極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２１の上面に絶縁性
部材を介して配設し、接地された下部メツシュ状電極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、超音波振動発生手段を熱伝導性および超音波振動
の伝達性に優れた材料で形成された振動部材で支持し、
該振動部材を介して超音波振動発生手段の振動をトナー
制御手段に伝達する構成をとるので、トナー制御手段に
超音波振動を効率よく伝達できることはもちろんのこと
、超音波振動発生手段で発熱する発熱熱量を外部に効率
よく放熱できる。従って、超音波振動発生手段の冷却が
効率よく行われ、該超音波振動発生手段の振動特性が変
化したり、場合によっては発振動作が停止される不具合
を発生することがない。

また、特に請求項２記載の画像形成装置によれば、超音
波振動発生手段の冷却効率を更に一層向上できる利点が
ある。

また、特に請求項３記載の画像形成装置によれば、トナ
ー制御手段における絶縁性基板等を耐熱性が低く、超音
波振動の伝達性のよいガラスエポキシで形成できる利点
がある。

４、　　　　　の　　　　な号　Ｂ 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、２１・・・導電性基板、２
２・・・トナー通過孔、２３・・・上部メ・７シユ状電
極　、２５・・・下部メツシュ状電極、３０・・・放熱
板、３１・・・放熱フィン、３２・・・超音波振動発生
手段、３３・・・振動板、３４・・・断熱材。

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、 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、 熱伝導性および超音波伝達性に優れた材料で形成され、
   該トナー制御手段に連結された振動部材と、 該振動部材に支持された超音波振動発生手段とを備えた
   画像形成装置。 ２、前記振動部材に放熱手段を設けた請求項１記載の画
   像形成装置。 ３、前記トナー制御手段と前記振動部材の連結部に断熱
   材を装着した請求項１記載の画像形成装置。