JPH0451160A - 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。

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
きさのビンポ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。

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設けられ、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。

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、ドツト（点）が形成され、そのドツト
の果合体により文字等の画像が形成される。多数のトナ
ー通過孔は、通常、記録紙の進行方向と略直交するよう
に配置されており、前記トナー制御手段の一対の電極に
制御信号としての電圧信号が入力されて、画像が形成さ
れている。

（発明が解決しようとする課題） 従来の画像形成装置では、連続した線、ある程度の面積
を有する像を形成するためには、各ドツトを相互に重な
り合わせて形成する必要がある。

個々のドツトは、トナー通過孔を通過するトナーにより
形成されるが、各トナー通過孔は、相互に適当な間隔を
あけて形成されるために、隣接するドツト同士を重なり
合わせるためには、ドツト径を各トナー通過孔よりも大
きくする必要がある。

各ドツトの径を大きくするためには、トナー通過孔を通
過するトナー量を増加させなければならず、そのために
は、画像形成速度を低下させなければならない。また、
　ドツト径を大きくすると、　ドツトの周縁部のの濃度
が低下するため、形成されるＨａのエツジをシャープに
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、連続した線、ある程度の面積を有する画像を、高
速で、かつ高画質に形成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、 画像が形成される記録紙の進行方向に対して交差する方
向に整列されており、その一部同士が記録紙の進行方向
に重なり合ったトナー通過孔を有する絶縁性基板と、 該絶縁性基板のトナー通過孔に連通ずる貫通孔が形成さ
れた状態で絶縁性基板を挟んでそれぞれ設けられた一対
の電極と、 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、前記一対
の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は、多数のトナー通過孔が、記録
紙の進行方向と交差する方向に整列されており、トナー
制御手段における一対の電極により形成される電界によ
り、各トナー通過孔内をトナーが通過され、記録紙上に
ドツトを形成する。

各トナー通過孔は、記録紙の進行方向に一部が重なり合
っているために、相互に隣接するトナー通過孔により記
録紙上に形成される各ドツト同士が相互に連続した状態
とされる。

（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、コンビ二一夕等の機
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。

該ベース電極６０上にはトナー像が形成される記録紙７
０が、載置される。記録紙７０は、矢印Ａで示す方向へ
移動されるようになっており、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７ｏ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３１
ａが設けられている。各トナー通過孔３１ａは、第３図
に示すように、それぞれ等しい径を有しており、例えば
、矢印Ａで示す記録紙７ｏの進行方向に対して直交する
方向にそれぞれ等しい間隔をあけて、トナー通過孔列３
２ａおよび３２ｂをそれぞれ形成している。各トナー通
過孔列３２ａ、　３Ｚｂにおけるそれぞれのトナー通過
孔３１ａは、記録紙７ｏ進行方向（Ａ方向）とは直交す
る方向にずれた状態になっている。その結果、トナー通
過孔列３２ａの各トナー通過孔３１ａと、トナー通過孔
列３２ｂの各トナー通過孔とは、記録紙７０進行方向と
直交する方向に、所定の寸法ｄ（≧０）だけ重なり合っ
ている。この寸法ｄは、各トナー通過孔３１ａの径より
も小さくなっている。

該絶縁性基板３１の上面には、第２図に示すように、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と同様の直径の上下方向に貫通するピンホ
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
整合した連通状態とされて、それぞれの共通電極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３１
ａ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３１
ａ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における各トナー通過孔
３１ａ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。

絶縁性基板３１上の共通基板３５は、接地されておリ、
また、該絶縁性基板３工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３
３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
画像非形成情報の場合には、−１００Ｖの電圧が印加さ
れるように制御される。

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におけるトナー供
給側の共通電極３５と、該トナー制御手段３０のトナー
通過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上に配置される記録紙７
０上に供給される。該ベース電極６０には、電圧変更手
段６１により所定の電圧とされたバイアス電圧が印加さ
れるようになっている。

そして、このバイアス電圧によって、各トナー通過孔３
１ａを通過したトナーのドツト径が制御される。

ベース電極６０に印加されるバイアス電圧が低くなれば
、トナー通過孔３１ａの軸心にトナーを集中させる力が
弱くなり、ドツト径が大きくなる。通常、ドツト径は、
トナー通過孔３１ａの径の８０％以下、特に、６０％〜
７０％の範囲となるように、ベース電極６０のバイアス
電圧が制御される。

記録紙７０の進行に伴って、記録紙７０の所定位置か、
各トナー通過孔列３２ａおよび３２ｂの下方に達すると
、各トナー通過孔列３２ａおよび３２ｂにおける所定の
トナー通過孔３１ａをトナーが通過するように、所定の
信号電極３３に電圧が印加される。上述のように、各ト
ナー通過孔３１ａの径に対してドツト径が８０％以下と
され、しかも、各トナー通過孔列３２３および３２ｂそ
れぞれのトナー通過孔３１ａ同士が、記録紙７０進行方
向に対して、ｄだけ重なり合っているために、例えば４
個のドツトを記録紙７０上に正方形状に形成すると、対
角位置のド・ノド同士が少なくとも接触した状態になる
。

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
について説明スル。

トナー供給ローラ２０が回転すると、トナー収容容器ｌ
Ｏ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。該共通電極３５から絶縁性基板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上に供給される。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、該ベース電極６０と共通電極
３５とにより形成される電界により、トナー通過孔３１
ａからトナー粒子が供給されることが促進される。トナ
ー通過孔３１ａを通過したトナーは、その電界の電気力
線に沿って落下される。

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■より小さい
と、トナー通過孔３１．　ａの軸心にトナーを集中させ
る力が弱くなり、記録紙上に大きなドツトを形成する。

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、
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。

本発明の画像形成装置では、第３図のように、複数のト
ナー通過孔列３２ａ、　３２ｂを設ける場合に限らず、
１本のトナー通過孔列を記録紙進行方向と直交する方向
に対して傾斜させた状態として、隣接するトナー通過孔
同士が記録紙進行方向に対して相互に重なり合うように
してもよい。

また、第４図に示すように、多数のトナー通過孔列３２
ａ、　３２ｂ、　３２ｃ、・・・を設けてもよい。本実
施例では、隣接する各トナー通過孔列同士の間隔をＰ２
として９列のトナー通過孔列が配設されている。また、
各トナー通過孔列における隣接するトナー通過孔３１ａ
の間隔は、Ｐｌになっている。

そして、第５図に示すように、各トナー通過孔列３２ａ
〜３２ｎにおける全てのトナー通過孔３１ａに対する共
通電極として、】つの直線状の電極３５“、　３５’　
。

・・・が絶縁性基板３１の上面にそれぞれ設けられてい
る。また、相互に隣接する各トナー通過孔列における記
録紙進行方向に対して重なった状態のそれぞれのトナー
通過孔３１ａに対するそれぞれの信号電極として、１つ
の直線状の電極３３°、３３°、・・・がそれぞれ絶縁
性基板３１の下面に設けられている。

各共通電極３５゛には、通常は、３００ｖの電圧が印加
されており、１／ｎのデユーティ比で、順次、Ｏ■とさ
れる。例えば、トナー通過孔列が４列の場合には、４列
の各共通電極３５°が順次Ｏｖとされるデユーティ比は
１／４（２５％）に設定され、５列では１／１５（２０
％）のデユーティ比に設定され、さらに、１０列では１
／１０（１０％）のデユーティ比に設定される。このよ
うなデユーティ比では、いずれかの共通電極３５°が、
常に、０■とされ、共通電極３５°が０■とされるタイ
ミングにより、該共通電極３５゛において、トナーを通
過させるべき所定のトナー通過孔３１ａに係わる信号電
極３３°に画像形成信号として１００■の電圧が印加さ
れる。

本実施例では、信号電極を各トナー通過孔３１ａ毎に設
ける場合に比して、信号電極に対するＩＣやトランジス
タ等のドライバー素子数を大幅に低減できる。

トナー通過孔列のピッチＰ２は、トナー通過孔列におけ
る各トナー通過孔のピッチＰＩに対して、次の関係にあ
ることが好ましい。

ＰＩＸ　（ｍ＋ｅ／ｎ　）　＝　Ｐま ただし、ｍは整数であり、ｅはｎとの最小倍数かｅｘｎ
となる数である。

このように、列状になったトナー通過孔３１ａ毎に共通
電極３５゛および信号電極３３′を設ける場合のみなら
ず、例えば、第５図に示すように、例えば、近接する６
個のトナー通過孔３１ａ毎に１つの共通電極３５°を設
け、各共通電極３５”におけるそれぞれ１つのトナー通
過孔３１ａの信号電極３３”がそれぞれ同時に制御され
るように、１本の配線９２により接続する構成としても
よい。

（発明の効果） 本発明の画像形成装置は、このように、複数のトナー通
過孔が、記録紙の進行方向と交差する方向に整列されて
おり、しかも、その一部同士が記録紙の進行方向に重な
り合っているために、隣接する各トナー通過孔を通過す
るトナーにより記録紙上に相互に重なり合ったドツトが
形成される。

その結果、ドツト径を大きくする必要がないために、高
速での画像形成が可能となり、また、画像の品質も著し
く向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の画像形成装置の一例を示す構成図、第
２図はその要部の構成図、第３図は絶縁性基板の平面図
、第４図は本発明の画像形成装置の他の実施例における
絶縁性基板の平面図、第５図は本発明の画像形成装置の
さらに他の実施例における絶縁性基板の背面図である。 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
、　３１ａ・・・トナー通過孔、３２ａ、３２ｂ・＝　
）ナー通過孔列、３３．３３°。 ３３”・・・信号電極、３５．３５’、３５−・・共通
電極、５０・・・画像情報発生手段。 以　　上

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、画像が形成される記録紙の進行方向に対して交差す
   る方向に整列されており、その一部同士が記録紙の進行
   方向に重なり合ったトナー通過孔を有する絶縁性基板と
   、 該絶縁性基板のトナー通過孔に連通する貫通孔が形成さ
   れた状態で絶縁性基板を挟んでそれぞれ設けられた一対
   の電極と、 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、前記一対
   の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。