JPH0564914A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 常に均一なトナークラウドをアパチャー近傍
に供給するトナー供給手段を有し、濃度が均一な画像を
形成できる装置を提供する。 【構成】 帯電したトナーの供給源は前記アパチャー電
極体に対して鉛直方向上側に設置され、かつ前記アパチ
ャー電極体を振動させる加振手段を有する。通常はトナ
ーは落下しないが、振動によってアパチャーに供給され
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、複写機、プリンター、
プロッター、ファクシミリなどに利用し得る帯電トナー
を使用する画像形成装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、直径５０μ程度の複数のアパチャ
ーを有した電極に、画像信号を印加することにより、直
径１０μ程度のトナー粒子がアパチャーを通過するのを
制御して、支持体上にトナー画像を形成する画像記録装
置が、米国特許明細書第３６８９９３５号公報により知
られている。すなわち、図４に示すように、絶縁層４の
一面に連続した導電体の層からなる基準電極３が形成さ
れ、他面に互いに絶縁された複数の導電層からなる制御
電極５が形成されている。そして、各絶縁された複数の
制御電極毎に３層を貫いて、少なくとも１列のアパチャ
ー８を有しているアパチャー電極体２が形成されてい
る。

【０００３】上記方式を採用する場合、帯電したトナー
粒子をアパチャー近傍に供給する手段が必要である。ト
ナーをアパチャー近傍に供給する手段として、特開昭６
２ー２４８６６２号公報では、トナー担持ローラの表面
にトナーを担持してローラの回転によってアパチャー近
傍にトナーを搬送する方式が、特開昭５８ー４４４５７
号公報では、トナー搬送体と制御電極の間に交番電界を
印加してトナーをクラウド状にして搬送する方式が、特
開昭５８ー１１４９７４号公報では、空気流にトナー粒
子を乗せて搬送する方式が提案されている。

【０００４】一方、本出願人も特願平２−１０９０６号
により、アパチャー電極体の下部に設けられたブラシロ
ーラーのブラシ部分をブレードによって掻き上げ、ブラ
シに担持されたトナー粒子をブラシの弾性ではね上げる
装置を提案した。ここでブラシにトナーを担持するため
に、トナーケース内に配設されたスポンジ状の供給ロー
ラーをブラシに接触させながら回転させている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、担持ロ
ーラを使用する従来技術では、トナーが担持ローラに付
着する力が大きいため、トナーを担持ローラから引き剥
すのに強電界を必要とし、高圧電源が必要とされてい
た。また、交番電界を使用する従来技術では、交番電界
が制御用の信号電界を乱すため、画像が不鮮明になって
しまっていた。また、空気流を使用する従来技術では、
コンプレッサーが必要とされていた。また、ブラシを使
用する従来技術では、ブラシローラーやブレードなどの
機構が必要なため装置コストが高価であった。

【０００６】本発明は、上述した問題点を解決するため
になされたものであり、構成が簡便で低コストで、常に
均一なトナークラウドをアパチャー近傍に供給するトナ
ー供給手段を有し、濃度が均一な画像形成装置を提供す
ることを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の画像形成装置
は、帯電されたトナーを供給するトナー供給手段と、開
口部を有し開口部に電界を形成する電極を有するアパチ
ャー電極体と、任意の開口部の電極に選択的に電位差を
付与する制御手段とを有するものであって、トナー供給
手段においてトナーを貯蔵するトナーケースの底板を、
アパチャー電極体を含む板で構成すると共に、アパチャ
ー電極体を振動させる加振手段を有している。

【０００８】

【作用】上記の構成を有する本発明の画像形成装置にお
いては、トナーケースの内部にトナーが貯蔵されてい
る。トナーケースの底板がアパチャー電極体により構成
されているので、トナーの少なくとも一部分は、アパチ
ャー電極に接しており、さらに、トナーは重力によって
アパチャー電極に連続的に供給される。画像形成を行っ
ていないときは、トナーはアパチャーでブリッジを形成
しているため、トナーがアパチャーから落下することは
ない。画像形成が行われているときは、アパチャー電極
体に振動が付加されているため、トナーのブリッジが解
除されている。そして、トナーは、アパチャーに形成さ
れた電界によって、アパチャーの通過、不通過を制御さ
れる。アパチャー電極には、制御手段により画像部に対
応した位置で電圧信号が与えられ、画像紙上の画像に対
応した位置にトナーを供給する。貯蔵されているトナー
が完全に消費されない限り、アパチャーに均一な濃度の
トナー流が供給され、そのトナー流のアパチャー通過を
電界によって制御できる。

【０００９】

【実施例】以下、本発明を具体化した一実施例を図面を
参照して説明する。図１に、本発明の一実施例である画
像形成装置１の構成断面図を示す。画像形成装置１の中
央部には対向電極ローラ１９が、回転可能に付設されて
いる。対向電極ローラ１９は導電性の材料からなり、プ
ラスの直流電圧が常にかけられている。これにより、対
向電極ローラ２１上の受像紙２０にもプラスの直流電圧
がかかっており、マイナスに帯電しているトナーを吸引
する。対向電極ローラー２１に対向する位置に、アパチ
ャー電極体２が付設されている。アパチャー電極体２の
構造は従来技術で説明したものと同じである。アパチャ
ー電極体２は、トナーケース１２の底板を形成してい
る。

【００１０】絶縁層４の上面に導電体よりなる基準電極
３が形成され、下面に互いに絶縁された複数の導電体よ
りなる制御電極５が形成されている。そして、各々が絶
縁されている複数の制御電極毎に３層を貫いて、少なく
とも１列のアパチャー８を有しているアパチャー電極体
２が形成されている。トナーケース１２の上方には、ト
ナーの飛散を防止するケースカバー１３が取り外し可能
なように設けられている。トナーケース１２の内側壁面
に邪魔板１０が突き出して状態で形成されている。対向
電極ローラー２１の右側には、受像紙２０にトナーを熱
定着するための熱定着器１６が設けられている。熱定着
器１６はヒートローラ１７とバックアップローラ１８か
ら構成されている。また、装置の左側外部には、受像紙
２０の供給トレイ１４が、右側外部には出力トレイ１５
が設けられている。

【００１１】次に、本発明の主要部であるアパチャー電
極体２及びトナー供給手段について詳細に説明する。図
１及び図２に示すように、絶縁層４の上面に導電体より
なる基準電極３が形成され、下面に互いに絶縁された複
数の導電体よりなる制御電極５が形成されている。そし
て、各々が絶縁されている複数の制御電極毎に３層を貫
いて、少なくとも１列のアパチャー８を有しているアパ
チャー電極体１が形成されている。

【００１２】図３に本実施例の画像形成装置の制御装置
のブロック図を示す。基準電極３は接地され、制御電極
５は、画像信号に応じて電圧を発生する制御電圧駆動回
路７に接続されている。さらに、アパチャー電極を振動
させるための超音波振動子６が、アパチャー電極体２に
密着して固着され、超音波振動子６は発振回路９に接続
している。本実施例の超音波振動子６は、周波数が４５
ｋＨｚ、振幅が０．０５〜０．５μである。発振回路９
および制御電圧駆動回路７は、画像形成装置１全体の制
御を行っている制御回路２１に接続している。

【００１３】本実施例では、印字の解像度を３００d p
i に設定したため、アパチャー８のピッチは８５ミクロ
ンで、アパチャー８の直径は５０ミクロンとしている。
アパチャー８の直径は次に示すように実験により決定し
た。すなわち、トナーの流動性が良く、かつアパチャー
径が大きい場合は、電界に関わらずトナーがアパチャー
を通過してしまうことが考えられ、逆にトナーの付着強
度が大きい場合には、粉体工学でいう閉そく状態、つま
りトナーがアパチャーの上部で安定的なアーチ形状とな
り、トナーの流動が停止してしまうことが考えられる。

【００１４】そこで、以下のような実験を行った。いわ
ゆる、ゼログラフィー方式の複写機で用いられるような
黒色トナー、具体的にはスチレンアクリル樹脂をバイン
ダーとし、カーボンブラックや帯電制御剤が含有され、
平均粒直径が１３ミクロンで、凝集度が約１０％である
トナーを用いて、種々のアパチャー直径をもつアパチャ
ー電極体２の上にトナーを供給し、アパチャー８に電界
がない場合に、トナーが通過するか否かを観察した。こ
の結果、アパチャー８の直径が１ｍｍ以下である場合に
は、トナーはアパチャー８を通過することができなかっ
た。

【００１５】そこで、アパチャー電極体２の一部に超音
波振動子６を設置し、アパチャー電極体２を振動させる
とともに、アパチャー８にトナーの通過、不通過を制御
する電界を形成した。この結果、アパチャー８が直径２
００ミクロンから３０ミクロンまでのアパチャー電極体
２においては、振動によってトナーが流動し易くなり、
アパチャー８にトナーが供給され、かつ電界によってト
ナーのアパチャー８通過、不通過を制御できることがわ
かった。

【００１６】次に、この画像形成装置１の動作を説明す
る。印字開始信号が発振回路９に与えられない限り、ト
ナーケース１２の内部に貯蔵されているトナー１１はア
パチャー電極体２のアパチャー８の上部で閉そく状態と
なり、アパチャー８から落下しない。入力パネル２２よ
り画像形成開始が入力されると、印字開始信号が発振回
路９に入力され、発振回路９が動作し、超音波振動子６
が振動して、アパチャー電極体２のアパチャー８付近が
振動する。この振動によって、アパチャー８の上部のト
ナーのブリッジが解け、トナーは流動を開始する。した
がって、アパチャー８の内部にトナー１１が供給され
る。

【００１７】また、アパチャー電極体２が超音波振動さ
れているので、トナーケース１２内のトナーが邪魔板１
０およびトナーケース１２の内壁面と擦れあうことによ
り、トナーが帯電される効果がある。トナーをプラスに
帯電させるためには、邪魔板１０とカバーケース１２と
をテフロン等で形成すればよい。トナーをマイナスに帯
電させるためには、邪魔板１０とカバーケース１２とを
アクリル、ナイロン等で形成すればよい。

【００１８】一方、受像紙２０はトレイ１４から取り出
されて、内部に搬送され、対向電極ローラ１９の上部に
供給される。制御電圧駆動回路７から制御電極５に印加
される電圧によって、アパチャー８にはトナーを通過さ
せるための電界、あるいはトナーの通過を妨げるための
電界が形成される。トナーを通過させるための電界によ
ってアパチャー８を通過したトナーは、対向電極１９に
静電気力によって引きつけられ、受像紙２０に付着す
る。

【００１９】この受像紙２０は熱定着器１６に向けて搬
送される。ヒートローラー１７とバックアップローラー
１８によって、付着されたトナーが加熱され、トナー像
が受像紙２０に定着される。画像が形成された受像紙２
０はトレイ１５に出力される。なおトナー１１が消費さ
れた場合には、図１において、ケースカバー１３を補充
用トナーを貯蔵している新たなケースカバーと交換すれ
ば良い。

【００２０】異なる実施例として、アパチャー電極体２
とトナーケース１２とケースカバー１３が一体となって
プリントヘッドを構成しているものであってもよい。こ
の場合は図２におけるコネクター２３をはずし、プリン
トヘッドを交換すればよい。トナーケースの内部にトナ
ー担持ローラーなどの部品がないため、前記プリントヘ
ッドも低価格で実現できることは自明である。

【００２１】

【発明の効果】以上説明したことから明かなように、本
発明の画像形成装置によれば、トナー供給手段において
トナーを貯蔵するトナーケースの底板を、アパチャー電
極体を含む板で構成すると共に、アパチャー電極体を振
動させる加振手段を有しているので、簡単な構成で、ア
パチャー電極に帯電したトナーを安定して供給すること
ができ、濃度が均一な高品位の画像を形成することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の画像形成装置の構成断面図である。

【図２】アパチャー電極の周辺部を示す斜視図である。

【図３】本発明の画像形成装置の制御装置を示すブロッ
ク図である。

【図４】アパチャー電極体を示す斜視図である。

【符号の説明】

１ 画像形成装置 ２ アパチャー電極体 ３ 基準電極 ４ 絶縁層 ５ 制御電極 ６ 超音波振動子 ８ アパチャー １１ トナー １２ トナーケース

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 帯電されたトナーを供給するトナー供給
   手段と、開口部を有し開口部に電界を形成する電極を有
   するアパチャー電極体と、任意の開口部の電極に選択的
   に電位差を付与する制御手段とを有するものにおいて、 前記トナー供給手段においてトナーを貯蔵するトナーケ
   ースの底板を、前記アパチャー電極体を含む板で構成す
   ると共に、 前記アパチャー電極体を振動させる加振手段を有するこ
   とを特徴とする画像形成装置。