JPH0434451A - 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。

ピンホール状のトナー通過孔が多数形成される絶縁性基
板は、通常、プラスチック製であり、各電極は、多数の
ピンホール状の貫通孔が穿孔されたアルミニウム板を、
各貫通孔が絶縁性基板のトナー通過孔に整合状態となる
ように積層して構成される。

（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、超音波振動が付与される
絶縁性基板が、プラスチックにより構成されているため
に、超音波振動が十分に伝達されず、該絶縁性基板に供
給されるトナーの塊が十分に粒子状に破砕されないおそ
れがある。トナーの塊が十分に破砕されない場合には、
ピンホール状のトナー通過孔内にトナーが詰まるおそれ
がある。

また、アルミニウム板に形成されたピンホール状の貫通
孔を絶縁性基板の多数のピンホール状のトナー通過孔に
対応して積層することは容易ではない。

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、各トナー通過孔に確実に超音波振動が伝達され
て、各トナー通過孔内のトナー詰まりを確実に防止し得
る画像形成装置を提供することにある。

本発明の他の目的は、絶縁性基板にピンホール状の多数
のトナー通過孔を形成することができ、１また、各トナ
ー通過孔に対する電極の製造が容易である画像形成装置
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てお
り、ガラス繊維強化エポキシにより構成された絶縁性基
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た一対の電極、を
有するトナー制御手段と、該絶縁性基板に超音波振動を
付与する超音波振動発生手段と、画像情報に応じて、各
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、前記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。

また、本発明の画像形成装置は、トナー通過孔が設けら
れており、感光性高分子により構成された絶縁性基板、
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た一対の電極、を有す
るトナー制御手段と、該絶縁性基板に超音波振動を付与
する超音波振動発生手段と、画像情報に応じて、各トナ
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、前記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。

（作用） 本発明の画像形成装置では、ガラス繊維強化エポキシに
より、あるいは感光性ガラスにより構成された絶縁性基
板に、超音波振動発生手段により超音波振動が付与され
て、該絶縁性基板が振動された状態で、該絶縁性基板の
各トナー通過孔における一対の電極により、各トナー通
過孔内に電界が形成される。そして、その電界によりト
ナーはトナー通過孔を通過され、あるいは通過されない
ように制御される。

絶縁性基板がガラス繊維強化エポキシにより構成されて
いると、該絶縁性基板に設けられるピンホール状の各ト
ナー通過孔に対して対をなす電極を、プリント配線を製
造する場合と同様の技術により製造できる。

絶縁性基板が感光性高分子により構成されている場合に
は、該絶縁性基板にピンホール状の多数のトナー通過孔
のパターンを紫外線の照射により該絶縁性基板上に直接
描画してエツチングにより製造できる。

（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、トナーホッパー等のトナー貯
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内には、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ｌＯ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、画像情報に応じた
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。

トナー制御手段３０は、第２図に示すように、水平状の
絶縁性基板３１を有する。該絶縁性基板３１は、ガラス
繊維強化エポキシ樹脂により構成されている。該絶縁性
基板３１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が設けられている。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３
１に超音波振動が付与される。

該絶縁性基板３１の上面には、ピンホール状の各トナー
通過孔３１ａに対応して、共通電極３５が設けられてい
る。共通電極３５には、各トナー通過孔３１ａと同様の
大きさの上下方向に貫通する多数のピンホール状の貫通
孔３５ａがそれぞれ設けられており、絶縁性基板３１の
トナー通過孔３１ａに、各貫通孔３５ａが整合した状態
とされて、共通電極３５が絶縁性基板３１に取り付けら
れている。また、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も、絶縁性基板３１の各
貫通孔３１ａと同様の大きさの貫通孔３３ａが設けられ
ており、この貫通孔３３ａが、絶縁性基板３１の各トナ
ー通過孔３１ａに整合するように、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。

絶縁性基板３１上め共通電極３５は、接地されており、
また、該絶縁性基板３１に設けられた各信号電極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から各信号電極３３に電気信号が入力さ
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それぞれ与えられ、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、ガラス繊維強化エポ
キシ樹脂に、例えば、共通電極３５および信号電極３３
とされる銅板を張り付けて、絶縁性基板３１の各トナー
通過孔３１ａに対応させて、絶縁性基板３１および各銅
板を貫通する孔を形成する。その後に、各トナー通過孔
３１ａに対応する信号電極３３同士が相互に絶縁状態に
なるように、それぞれの銅板に必要なパターンがプリン
トされて、不要部分がエツチングにより除去される。

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は、ガラス繊維強化エポキシ
樹脂製の絶縁性基板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ているため、共通電極３５上のトナ
ー塊は、適宜、破砕され、該共通電極３５の貫通孔３５
ａから絶縁性基板３１のトナー通過孔３１ａ内へ落人す
る。絶縁性基板３１は、超音波振動の伝播性に優れた硬
質のガラス繊維強化エポキシ樹脂により構成されている
ために、超音波が良好に各共通電極３５に伝達される。

その結果、各共通電極３５上のトナー塊は確実に破砕さ
れる。超音波振動発生手段４０は、駆動のために印加さ
れる電圧を増加させることな（ても、絶縁性基板３１を
介して共通電極３５に超音波振動を伝達できるために、
超音波発生手段４０の発熱を抑制できる。

絶縁性基板３１のトナー通過孔３１ａ内に落人したトナ
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、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、
信号電極３３に引き寄せられ、信号電極３３を通過して
ベース電極６０上の記録紙７０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３１ａ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、信号電極３３に与えられる電
気信号よりも充分に大きくなっており、負帯電のトナー
の場合には、３００〜ｔｏｏｏｖ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、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１００Ｏ
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、上側の共通電極３５から下側の信号電極
３３に向かう電界が形成され、負帯電のトナーは共通電
極３５に戻される。これにより、記録紙上に所定の画像
がトナーにより形成される。

共通電極３６は、第３図に示すように、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
。該メック５３６は、絶縁性基板３１における全てのト
ナー通過孔３１ａ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ックｓ３Ｇに供給さ
れたトナーの塊が、−層確実に破砕される。

さらに、第４図に示すように、各信号電極３３が、１枚
の銅板をエツチングにより形成する際に、同時に、画像
情報発生手段としてシリアル／パラレル変換器５１を銅
板上にプリント印刷により形成してもよい。該シリアル
／パラレル変換器５１は、プリンタ等の機器本体に設け
られたＣ　Ｐ　Ｕ　５２により制御される。

絶縁性基板３１としては、超音波振動を良好に伝播し得
る硬質の感光性高分子材料により構成してもよい。感光
性高分子により構成された絶縁性基板３１は、超音波振
動発生手段４０により発生される超音波を良好に共通電
極３５（または３６）に伝達される。このような感光性
高分子により構成された絶縁性基板３１を使用する場合
には、該絶縁性基板３１上に各トナー通過孔３１ａのパ
ターンを直接描画できるために、紫外線を照射してエツ
チングすることにより、小径のトナー通過孔３１ａを高
精度でかつ高効率に形成し得る。

本発明においては、５〜２０μ嘗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の直径は、５０〜３００μｍ
程度に設定するのが好適である。さらに、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
回転に伴ってドロー収容容器ｌＯ内の凝集トナーを効果
的に破砕する。また、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、通常、５０ｆｆ
ＩＩＩＩ／秒以上の周速であることが望ましい。

トナー供給ローラの周速が５０Ｗ／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〜ＩＭＨｚの範囲の共振周波数で発生さ
せるものがよく、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をより均一に落下させ
ることができる。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３５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る。

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は、ある特定の位置に
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ために効果的である。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
する効果が薄くなる。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
信号の周波数が低くなると、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る。その結果、トナーは
均一な広がりを有し、大きな塊がなくなると考えられる
。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では、トナー制御手段の絶縁性基
板が、振動伝播性に優れた硬質であるために、該絶縁性
基板には超音波振動が効率よく伝達される。その結果、
該絶縁性基板の各トナー通過孔におけるトナー供給側の
電極も効率よく超音波振動されて、該電極に供給される
トナーの塊が効果的に破砕される。また、超音波振動発
生手段により発生される超音波の振幅、あるいは振動数
を低減しても、所望の効果が得られるために、該超音波
振動発生手段を駆動するための印加電圧を抑制でき、そ
の結果、該超音波発生手段の発熱を抑制できる。

絶縁性基板をガラス繊維強化エポキシ樹脂により構成す
る場合には、絶縁性基板における電極を、プリント配線
を形成する場合と同様の方法により形成できるために、
電極を絶縁性基板に容易に取付けることができる。

絶縁性基板を感光性高分子により構成する場合には、多
数のピンホール状のトナー通過孔を高精度でかつ高効率
で形成し得る。

４、　　　　　の　　　　な１６ 第１図は本発明の画像形成装置の一実施例の構成図、第
２図はトナー制御手段の構成図、第３図はトナー制御手
段の他の実施例を示す構成図、第４図は信号電極に回路
等をプリント配線で接続する場合を示す構成図である。

１０・・・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・・・絶縁性基板
、３３・・・信号電極、３５・・・共通電極、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ており、ガラス繊維強化エ
   ポキシにより構成された絶縁性基板、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
   れぞれ設けられた一対の電極、を有するトナー制御手段
   と、 該絶縁性基板に超音波振動を付与する超音波振動発生手
   段と、 画像情報に応じて、各トナー通過孔内に、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、前記トナ
   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、トナー通過孔が設けられており、感光性高分子によ
   り構成された絶縁性基板、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
   られた一対の電極、を有するトナー制御手段と、 該絶縁性基板に超音波振動を付与する超音波振動発生手
   段と、 画像情報に応じて、各トナー通過孔内に、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、前記トナ
   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。