JPH04189555A - 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、コンビ二一夕等では
、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から圧力を加えて、
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、搬送される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） ところで、この種の粉体トナーを用いた画像形成装置に
おいて、トナー粒子の落下量、すなわち画像濃度の制御
は、上記両電極間に印加されるコントロール電圧の大き
さ又は電圧印加時間を制御して行われる。それ故、この
ような制御方法において、記録紙（用紙）の搬送速度を
向上して効率のよい画像記録動作を行わんとすれば、コ
ントロール電圧を上げるか、電圧印加時間を長くする必
要がある。

しかるに、コントロール電圧を上げると、絶縁性基板の
絶縁不良を来し、これに起因して画像濃度がしだいに低
下して行く不具合を発生するおそれがある。また、電圧
印加時間を余り長くすると、記録紙の搬送速度に対して
、記録タイミングが相対的に遅くなるため、１画素（１
ドツト）分の印字が円形でなく、記録紙の搬送方向に長
い楕円状に印字される不具合を生じる。

本発明はこのような従来技術の課題を解決するものてあ
り、画質を損なうことなく記録紙の搬送速度を同上でき
、結果的に効率のよい画像記録を行える画像形成装置を
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、基板の下方において搬送され
る用紙に、該基板に設けたトナー通過孔を通してトナー
を落下させて画像を形成する画像形成装置であって、 該基板の両面に設けられ、該トナー通過孔に該トナーを
通過させるための電界を形成する一対の電極と、 画像情報に応じて、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、 該トナー通過孔の出側において、該用紙の搬送方向に対
設した偏向板と、 該偏向板間に鋸波状の電圧を印加する給電手段７２と を備えてなり、そのことにより上記目的が達成される。

また、本発明の画像形成装置は、基板の下方において搬
送される用紙に、該基板に設けたトナー通過孔を通して
トナーを落下させて画像を形成する画像形成装置であっ
て、 該基板の両面に、該トナー通過孔に該トナーを通過させ
るための電界を形成する一対の電極を設けると共に、該
トナー通過孔の出側に位置する電極を該用紙の搬送方向
に２分割し、該用紙の搬送に伴い、該トナー通過孔の入
側に位置する電極と、該用紙の搬送方向上流側の分割電
極、両分割電極および搬送方向下流側の分割電極との間
に順次又は選択的に電圧を印加してなり、そのことによ
り上記目的が達成される。

（作用） 給電手段より偏向板間に鋸波状の電圧を印加すると、偏
向板間に発生し、周期的、且つ経時的に大きくなる電界
のため、用紙の搬送に伴い、トナー通過孔を出たトナー
を用紙の搬送方向に偏向させる偏向力が周期的に増加す
るので、搬送中の用紙の同一の位置にトナーを飛翔・付
着させることができる。従って、画像濃度を均一に設定
できる。

また、トナー通過孔の出側における電極を用紙の搬送方
向に２分割し、該用紙の搬送に伴い、該トナー通過孔の
入側に位置する電極と、該用紙の搬送方向上流側の分割
電極、両分割電極および搬送方向下流側の分割電極との
間に順次電圧を印加して行くと、これらの間で形成され
る電界の方向が、用紙の搬送に伴って搬送方向上流側〜
下流側に周期的に移行して行くので、結局搬送中の用紙
の同一の位置にトナーを飛翔・付着させることかでき、
同様に画像濃度を均一に設定できる。

更に、順次電圧を印加して行く代わりに、選択的に印加
すると、選択回数に応じた画像濃度、すなわち階調性の
ある画像記録を行える。

（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パルス状の電圧信号を発生
する。この電圧信号に従って、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
か載置される。ベース電極５０は、載置される記録紙６
０と共に矢印Ａて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。

加えて、トナー制御手段２０には超音波振動発生手段３
０が設けられる。超音波振動発生手段３０は、トナー制
御手段２０に超音波振動を与え、これによりトナー制御
手段２０に形成されたピンホール状のトナー通過孔２２
（第２図参照）に供給されるトナーを破砕し、該トナー
を粒子単位に分解して通過させる。超音波振動発生手段
３０としては、例えばＰＺＴ等の圧電素子を用いる。

次に、第２図に従いトナー制御手段２０およびこれの下
方に配置される偏向手段７０の詳細について説明する。

トナー供給ローラ１２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、ピンホール状のトナー通
過孔２２が明けられた水平状の絶縁性基板２１と、該絶
縁性基板２１の上面に設けられた共通電極２３とを有し
ている。加えて、絶縁性基板２１の下面には、各トナー
通過孔２２に対して、コントロール電極２５か設けられ
る。共通電極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。

共通電極２３とコントロール電極２５には、画像情報発
生手段４０から前記したパルス状の電圧信号が与えられ
る。画像情報発生手段４０は、画像情報に基づいて該電
圧信号を発し、例えば、画像を形成すべき画像形成信号
として＋１００■の電圧をパルス幅に対応した所定時間
コントロール電極２５に印加し、画電極２３．２５間の
電位を１００　Ｖに設定する。従って、この時、コント
ロール電極２５から共通電極２３に向かう電界がトナー
通過孔２２内に形成され、負帯電状態のトナーが該電界
によってトナー通過孔２２内を落下し、記録紙６ｏに向
がって飛翔・付着する。

なお、ベース電極５ｏには、共通電極２３に対して正の
バイアス電圧を印加すると実施する上で好ましいものに
なる。すなわち、このようにすれば、トナー通過孔２２
を通過したトナーかベース電極５゜に吸引され、その落
下か促進されるがらである。

一方、非画像形成時には、コントロール電極２５に一１
００■の電圧が印加され、これによりトナー通過孔２２
内に上記とは逆向きの電界が形成され、トナーが共通電
極２３側に復帰する。

コントロール電極２５の下方、すなわちトナー制御手段
２０とベース電極５ｏとの間には、トナー通過孔２２を
通過したトナーを図中破線で示す方向に偏向する偏向手
段７０が配置される。該偏向手段７ｏは、コントロール
電極２５の下方において、図上左右方向に対設される一
対の偏向板７１．７】と、該偏向板７１．７１間に図示
する鋸波状の電圧を周期的に印加する給電手段７２とを
備えてなる。

該鋸波状の電圧の周期は記録紙６０の搬送速度に応じて
適宜設定される。また、偏向板７エ、７１については、
各トナー通過孔２２に対応して設けられるコントロール
電極２５毎に設けてもよいし、共通化することにしても
よい。

このような偏向手段７ｏにおいて、給電手段７２より鋸
波状の電圧を偏向板７１．７１間に周期的に印加すると
、偏向板７１．７１間に該鋸波状の電圧の立ち上がり〜
立ち下がり迄の周期において、経時的に大きくなる電界
が発生する。従って、記録紙６ｏの搬送に伴い、経時的
にトナーがより大きな偏向力でもって、記録紙６ｏのよ
り搬送方向下流側の位置に飛翔する。それ故、搬送中の
記録紙６ｏの同一の位置にトナーを付着させることがで
きる。

第３図および第４図は本発明の他の実施例を示しており
、この実施例では、コントロール電極２５を第４図に示
すように２分割すると共に、２分割された左右のコント
ロール電極２５０．　２５０およヒ両電極２５０．２５
０に画像情報発生手段４ｏよりパルス状の電圧を順次又
は選択的に印加し、この時形成される電界により、トナ
ー通過孔２２を出たトナーを記録紙６０に付着して画像
記録を′行う構成をとる。

コントロール電極２５０．２５０に対する電圧の印加は
、第３図に示される切換用のスイッチング回路９０を介
して行われる。すなわち、図外の制御手段よりスイッチ
ング回路９０にスイッチ切換信号９１を発して、スイッ
チ位置を切り換え、これによりコントロール電極２５０
．２５０単独および双方に画像信号に対応した電圧を選
択的に印加する。

印加方式として、上流側のコントロール電極２５０、両
コントロール電極２５０．２５０．下流側のコントロー
ル電極２５０に順次印加して行く方式と、上流側のコン
トロール電極２５０、両コントロール電極２５０．２５
０、下流側のコントロール電極２５０のいずれかを選択
して印加する方式がとられる。

この内、前者の印加方式によれば、共通電極２３との間
で形成される電界の方向を、トナー通過孔２２の軸心に
対して、記録紙６０の搬送方向上流側に傾いた状態、直
下の状態および搬送方向上流側に傾いた状態の３パター
ンに設定できる。従って、記録紙６０の搬送に伴い、ト
ナーをより搬送方向下流側に飛翔させることかできる。

それ故、この印加方式によれば、記録紙６０の同一の位
置にトナーを付着させることができる。

一方、後者の印加方式によれば、選択回数に応じてトナ
ーの落下量を調整できるので、濃淡のある画像、すなわ
ち階調性を有する画像記録を行える。

以上の本発明においては、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。

トナー制御手段２０と３己録紙６０とのＶＩ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、０３〜２５にの範囲とされる。

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２ｃには、常に一定量のトナーか
供給される。

なお、上記各実施例では、絶縁性基板２１の両面に共通
電極２３と＝７トロール電極２５をそれぞれ設けて、ト
ナー制御手段２０を形成したか、導電性基板の片面側に
絶縁性部材を配設し、該絶縁性部材と導電性基板で形成
される表裏画面に共通電極およびコントロール電極を配
設したトナー制御手段を用いることもできる。

ぐ発明の効果） 請求項１記載の画像形成装置によれば、ドアー通過孔を
出たトナーを用紙の搬送方向に偏向する電界の強度が周
期的、且つ経時的に大きくなるので、用紙の同一の位置
にトナー粒子を飛翔・付着させることかできる。従って
、画像濃度を均一化でき、画質の向上が図れるる。

しかも、コントロール電極に対するコントロール電圧を
異常に大きくしたり、電圧印加時間を異常に長く設定す
ることなく実現できるので、用紙の搬送速度を制限する
必要がない。従って、用紙の搬送速度を向上でき、効率
のよい画像記録か行える。

請求項２証載の画像形成装置によれば、トナーを用紙に
飛翔・付着させる電界の方向か、用紙の搬送に伴い用紙
の搬送方向上流側から下流側に経時的に移行して行くの
で、トナーを用紙の同一の位置に飛翔・付着させること
ができる。従って、請求項１記載の画像形成装置同様の
効果を奏することができる。

また、特に請求項２記載の画像形成装置によれば、画像
濃度を選択できるので、階調性のある画像記録 ４、′　　の８単な説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図はその要部を拡大して示す図面、第３図は本発明の
他の実施例を示す図面、第４図はそのコントロール電極
を示す略字平面図である。

２０・・・トナー制御手段、２１・・・絶縁性基板、２
２・・・トナー通過孔、２３・・・共通電極　、２５・
・・コントロール電極、４０・・・画像情報発生手段、
７０・・偏向手段、７１．７１・・・偏向板、７２・・
・給電手段、９ｏ・・・スイッチング回路、２５０．２
５０・・・コントロール電極。

以上

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、基板の下方において搬送される用紙に、該基板に設
   けたトナー通過孔を通してトナーを落下させて画像を形
   成する画像形成装置であって、該基板の両面に設けられ
   、該トナー通過孔に該トナーを通過させるための電界を
   形成する一対の電極と、 画像情報に応じて、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、 該トナー通過孔の出側において、該用紙の搬送方向に対
   設した偏向板と、 該偏向板間に鋸波状の電圧を印加する給電手段と を備えた画像形成装置。 ２、基板の下方において搬送される用紙に、該基板に設
   けたトナー通過孔を通してトナーを落下させて画像を形
   成する画像形成装置であって、該基板の両面に、該トナ
   ー通過孔に該トナーを通過させるための電界を形成する
   一対の電極を設けると共に、該トナー通過孔の出側に位
   置する電極を該用紙の搬送方向に２分割し、該用紙の搬
   送に伴い、該トナー通過孔の入側に位置する電極と、該
   用紙の搬送方向上流側の分割電極、両分割電極および搬
   送方向下流側の分割電極との間に順次又は選択的に電圧
   を印加してなる画像形成装置。