JPH04272867A - 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】

【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５
０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４
０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
３１ａ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３
５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６
０上の記録紙７０上に供給される。該ベース電極６０に
は、メッシュ電極３５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３１
ａ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〜
１０００Ｖの範囲とされる。該バイアス電圧が、３００
Ｖ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３
１の厚さＴとほぼ等しく設定されている。絶縁性基板３
１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３１
ｂ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３
３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３
６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４
０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３１ｂを小径
化した場合にも、トナーの落下がメッシュ電極３７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 (3)

【特許請求の範囲】
1. 【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。
2. 【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。
3. 【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。