JPH0434450A - 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、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
。

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） このようなトナー制御手段では、トナー通過孔内に進入
したトナー粒子を確実に制御するためには、トナー通過
孔の軸心部にまで電界を作用させる必要がある。トナー
通過孔の軸心部にまで電界を作用させることにより、該
軸心部に進入したトナーが、電界の方向により、確実に
制御される。

トナー通過孔の軸心部にまで電界を作用させるためには
、少なくとも一方の電極を厚くして、該電極にて形成さ
れる電界の作用領域を広くする必要がある。しかし、絶
縁性基板に形成される多数のトナー通過孔は、非常に近
接された状態になっており、電極を厚くすれば、相互に
隣接する各トナー通過孔に対する電極同士を絶縁状態に
することが容易ではない。このため、両電極間の電位差
を上昇させて、形成される電界を強くすることにより、
トナー通過孔の軸心部におけるトナーを制御できる。し
かし、このような方法では、トナー通過孔における軸心
部のトナーを効果的に制御することができない。

本発明は、上記従来の問題を解決するものであり、その
目的は、トナー制御手段におけるトナー通過孔の軸心部
におけるトナーを効果的に制御できる画像形成装置を提
供することにある。

（課題を解決するための手段） 本発明の画像形成装置は、トナー通過孔が設けられた絶
縁性基板、および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それぞれ設けられており、少
なくとも一方にはトナー通過孔内に嵌合される筒状部分
が設けられている一対の電極、を有するトナー制御手段
と、画像情報に応じて、トナー通過孔内に、少なくとも
トナーが通過する方向の電界を形成するように、該トナ
ー制御手段の対をなす電極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。

前記トナー制御手段におけるトナーが供給される側の電
極は、超音波により振動される。

前記トナー制御手段におけるトナーが供給される側の電
極が、絶縁性基板の全てのトナー通過孔を覆う導電性の
メツシュである。

（作用） 本発明の画像形成装置では、一方の電極がトナー通過孔
内に嵌合された状態になっているために、両電極間に所
定の電圧を印加すると、トナー通過孔内に嵌合された電
極部分により形成される電界は、該トナー通過孔の軸心
部にまで作用して、該軸心部のトナーも確実に制御され
る。

（実施例） 以下、本発明を、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、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、ソノ寸−等のトナ
ー貯留部に連通しており、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には、トナー供給手段としての
トナー供給ローラ２０の上部が嵌合されている。トナー
収容容器１０内に収容されるトナーは、トナー供給ロー
ラー２０の回転により順次下方へ供給される。

トナー供給ローラ２０の下方には、トナー制御手段３０
が該トナー供給ローラ２０に近接した状態で設けられて
いる。トナー制御手段３０には、画像情報発生手段５０
より画像信号が与えられる。画像情報発生手段５０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。

トナー制御手段３０は、トナー供給ローラー２０に圧接
されていてもよい。トナー制御手段３０には、超音波振
動を付与する超音波振動発生手段４０が設けられており
、また、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が設けられている。

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７
０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、所定の記録紙搬送
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３ｏにより、所定のトナー像が記録
紙７ｏ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。

トナー制御手段３０は、第２図に示すように、水平状の
第１絶縁性基板３１と、該東１絶縁性基板３１の上側に
積層された第２絶縁性基板３４とを有する。

第１絶縁性基板３１と第２絶縁基板３４には、上下方向
に貫通する多数のピンホール状のトナー通過孔３１ａお
よび３４ａが整合状態で設けられている。

上側の第２絶縁性基板３４の上面には、各トナー通過孔
３４ａと同様の大きさの上下方向に貫通する多数の貫通
孔３５ａを有する共通電極３Ｓが設けられている。共通
電極３５は、第２絶縁性基板３４におけるトナー通過孔
３４ａに、各貫通孔３５ａが整合した状態で、該第２絶
縁性基板３４にそれぞれ取り付けられている。また、下
側の絶縁性基板３１の各トナー通過孔３１ａには、対向
電極３３がそれぞれ取り付けられている。各対向電極は
、第１絶縁性基板３１の各トナー通過孔３１ａに嵌合す
る円筒状の本体部３３ａと、各トナー通過孔３１ａから
下方へ延出して第１絶縁性基板３１の下面に当接するフ
ランジ部３３ｂとを有する。

第２絶縁性基板３４上の共通電極３５は、接地状態にな
っている。また、第１絶縁性基板３１に設けられた各対
向電極３３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から各対向電極３３に電気
信号が入力されている。対向電極３３には、画像情報に
応じて所定の正電位及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、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。

このようなトナー制御手段３０は、例えば、第１絶縁性
基板３１に多数のトナー通過孔３１ａを設けた後に、各
トナー通過孔３１ａに対向電極３３をメツキ処理により
形成し、多数のトナー通過孔３４ａが形成された第２絶
縁性基板３４を、該第１絶縁性基板３１に張り合わせた
後に、該第２絶縁性基板３４に共通電極３５が張り合わ
せ形成されて製造される。

第２絶縁性基板３４上には、超音波振動発生手段４ｏが
設置されており、該超音波振動発生手段４ｏにより第２
絶縁性基板３４および第１絶縁性基板３１の両者に超音
波振動が付与される。超音波振動発生手段４０による超
音波振動は、少なくとも第２絶縁性基板３４上の共通電
極３５に付与されればよい。

それぞれのトナー通過孔３１ａおよび３４ａに対して相
互に対をなす共通電極３５および対向電極３３は、該ト
ナー通過孔３１ａおよび３４ａ内に電界を形成する。

このような構成の画像形成装置によるトナー像の形成プ
ロセスについて説明する。

トナー供給ローラ２０が回転すると、トナー収容容器１
０内のトナーがトナー制御手段３０の共通電極３５上に
供給される。共通電極３５には、超音波振動発生手段４
０により、一定振幅の振動が付与さているため、共通電
極３５上で、トナーの塊は、適宜、破砕され、該共通電
極３５の貫通孔３５ａから第２絶縁性基板３４のトナー
通過孔＄４ａ内へ落人する。第２絶縁性基板３４のトナ
ー通過孔３４ａ内に落人したトナー粒子は、対向電極３
３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、共通電極３５上に戻される。

例えば、画像信号発生手段５０により対向電極３３に正
電圧が印加されると、トナー通過孔３１ａおよび３４ａ
内には、対向電極３３から共通電極３５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、対向電極３３に引き寄せられ、対向電極３
３を通過してベース電極６０上の・記録紙フロ上に落下
する。該ベース電極６０には、共通電極３５に対して正
のバイアス電圧が印加されているため、トナー通過孔３
１ａからトナー粒子が落下することが促進される。ベー
ス電極６０に印加されるバイアス電圧は、対向電極３３
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、３００〜１００ＯＶ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１００ＯＶ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により非画像信号が与えられて、
対向電極３３に負の電圧が印加されると、トナー−通孔
３１ａおよび３４ａ内には、上側の共通電極３５ら下側
の対向電極３３に向かう電界が形成され、負帯電のトナ
ーは共通電極３５に戻される。

対向電極３３は、下側のトナー通過孔３１ａ内に本体部
３３ａが嵌合された状態になっているために、画像情報
発生手段５０から電圧を印加されると、該本体部３３ａ
全体から電界が形成され、その電界は、トナー通過孔３
１ａおよび３４ａの軸心部にまで確実に作用する。この
ため、トナー供給ローラ２０から供給されて超音波振動
発生手段４０の超音波振動により破砕されたトナー粒子
が、各トナー通過孔３１ａおよび３４ａの電界により、
確実に制御される。その結果、対向電極３３および共通
電極３５０間の電位差を大きくする必要がない。

なお、上記実施例では、対向電極３３に、第１絶縁性基
板３１のトナー通過孔３１ａ内に嵌合される円筒状の本
体部３３ａを設けたが、共通電極３５に、第２絶縁性基
板３１のトナー通過孔３１ａ内に嵌合される円筒状部分
を形成してもよ（、さらに、画電極３３および３５それ
ぞれにトナー通過孔３１ａおよび３４ａに嵌合される円
筒状部分を設けてもよい。

共通電極３５及び対向電極３３としては、銅箔、銀箔、
アルミニウム等のパターンが好適に使用される。また、
第３図に示すように、各共通電極として導電性金属によ
り構成された１枚のメツシュ３６により構成してもよい
。該メツシュ３６は、第２絶縁性基板３４における全て
のトナー通過孔３４ａの上側の開口部を覆った状態で絶
縁性基板３１に取り付けられている。この場合には、共
通電極である該メツシュ３６に供給されるトナーの塊を
一層確実に破砕することができる。

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記録画像の形成が可能
となる。

また、トナー通過孔３１ａおよび３４ａの直径は５０〜
３００μｍ程凌に設定するのが好適である。また、トナ
ー制御手段３０と記録紙７０との間隔は、画像情報発生
手段５０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
。

本発明において、トナー供給ローラ２０としてはスポン
ジローラが好適に使用される。スポンジローラはその回
転に伴ってトナー収容容器ＩＯ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した状態で
保持されるため、トナー制御手段３０には、常に一定量
のトナーが供給される。

トナー供給ローラ２０の回転速度は、ローラの種類や圧
電素子印加電圧などによって異なるか、般に、５０ＩＩ
ＩＩＩｌ／秒以上の周速であるととが望ましい。

トナー供給ローラの周速が５０ｍ／秒よりも遅い場合に
は、形成されるトナー画像の濃度が不足する。

超音波振動発生手段４０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。

本発明において、この超音波振動を発生させる際の印加
電圧に、周波数変調を与えることが望ましい。これによ
ってトナー制御手段からのトナーの落下を、より均一に
行うことが可能となる。これは、以下の理由によるもの
と考えられる。通常、共通電極３５に超音波振動を付与
すると、波と波とが互いに干渉し合って、その場で停滞
する定在波が発生する。この定在波によって共通電極３
５上の振幅に差が生じ、トナーの落下量に大きな影響を
与え、その結果、トナーを均一に落下させることができ
ない。しかしながら、超音波振動子の印加電圧に周波数
変調を与えることにより、定在波による強度差が緩和さ
れ、共通電極３５上の超音波振動の強度が、特定の位置
に集中することがなく、均一な状態に近くなる。掃引周
波数は１０〜１０００Ｈｚの低周波数が好ましく、その
周波数の変動が共振周波数の１〜２０％のものが、トナ
ーの落下ムラを抑制するのに効果的である。掃引周波数
が１０００Ｈｚを越えると、定在波による強度差を緩和
する作用が弱くなり、落下トナー量のバラツキを抑制す
る効果が低減される。これは、低周波の変調信号を付与
することにより、共通電極３５上の振動強度を均一化し
、さらに定在波によって発生する超音波振動の節が変調
信号の周波数を低くするにしたがってゆっくりと変化し
、そこに集まる性質を有するトナーがその振動（節の位
置の変化）の上を動き回れるようになり、均一な広がり
をもったり、大きな塊がなくなるためであると考えられ
る。逆に掃引周波数が１０Ｈｚより少ないと、単位時間
内での記録紙搬送方向におけるトナーの落下量のバラツ
キが大きくなり、記録紙を低速で搬送しなければ縞模様
の落下ムラが発生するために高速処理ができなくなる。

（発明の効果） 本発明の画像形成装置は、このように、少なくとも一方
の電極には、トナー制御手段におけるトナー通過孔に嵌
合される筒状部分が設けられているために、画電極の間
の電位差が小さい場合にも、トナー通過孔の軸心部にま
で確実に電界が作用し、該軸心部内に進入したトナーが
確実に制御される。

また、トナーが送給される側の電極を、超音波振動によ
り振動させることにより、該電極に供給されるトナーの
塊を効率よく破砕し得る。

さらに、本発明の画像形成装置では、トナーが供給され
る側の電極を、トナー通過孔の開口部を覆うメツシュ状
にすることにより、トナーの塊を一層確実に破砕し得る
。

４、　　　　　の　　　　な雷　日 東１図は本発明の画像形成装置の一例を示す構成図、第
２図はそのトナー制御手段の構成図、第３図は本発明の
画像形成装置におけるトナー制御手段の他の実施例を示
す構成図である。

ｌＯ・・・トナー収容容器、２０・・・トナー供給ロー
ラ、３０・・・トナー制御手段、３１・・・第１絶縁性
基板、３３・・・対向電極、３３ａ・・・本体部、３３
ｂ・・・フランジ部、３４・・・第２絶縁性基板、３５
・・・共通電極、３６・・・メツシュ、４０・・・超音
波振動発生手段。

以上

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、トナー通過孔が設けられた絶縁性基板、および各ト
   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
   んでそれぞれ設けられており、少なくとも一方にはトナ
   ー通過孔内に嵌合される筒状部分が設けられている一対
   の電極、を有するトナー制御手段と、 画像情報に応じて、トナー通過孔内に、少なくともトナ
   ーが通過する方向の電界を形成するように、該トナー制
   御手段の対をなす電極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、前記トナー制御手段におけるトナーが供給される側
   の電極は、超音波により振動される請求項１に記載の画
   像形成装置。 ３、前記トナー制御手段におけるトナーが供給される側
   の電極は、絶縁性基板の全てのトナー通過孔を覆う導電
   性のメッシュである請求項１に記載の画像形成装置。