JPH0577480A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 トナー供給手段として超音波振動子を用いる
ことにより、トナー粒子に大きく、且つアパーチャ列方
向に大略均一な振動加速度を与えることが容易に可能で
ある画像形成装置を実現することを目的としている。 【構成】 アパーチャ電極の近傍にトナーを供給するト
ナー供給手段として共振体を有するトナークラウダを備
え、このトナークラウダを、選択図に示すように、共振
体２００と、この共振体２００を励振する励振体２１と
反射波吸収体２２から構成し、この共振体２００上に、
Ｘ方向に進行する進行波を励振する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、画像形成装置に関し、
さらに詳細には、トナーをアパーチャ電極により直接変
調制御して被記録体上に画像を形成する画像形成装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】この種の画像記録装置は、例えば米国特
許第３６８９３５号明細書に報告されている。これはト
ナー供給手段と、アパーチャ電極と、対向電極とから構
成されている。前記トナー供給手段は、帯電したトナー
を前記アパーチャ電極の近傍に供給する手段である。前
記アパーチャ電極は、前記トナー供給手段からのトナー
の流れを変調制御する制御手段であり、多数のアパーチ
ャすなわち開口部を備えた絶縁層と、その絶縁層の一方
の面に設けられた第１電極層と、その絶縁層の他方の面
に設けられ、前記多数のアパーチャの各々に対し独立に
設けられた多数の第２電極とから構成される。さらに前
記対向電極は、紙などの被記録体を吸着保持するもの
で、アパーチャ電極と対向して配置される。以上のよう
に構成された画像形成装置においては、トナー供給手段
により供給されたトナー流を、アパーチャ電極と対向電
極に印加する電気信号により制御して、紙などの被記録
体上に記録する。

【０００３】この方式の画像形成装置では、トナー供給
手段としては、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ーチャ電極付近にトナー
を供給する方式、トナー搬送体とアパーチャ電極の間に
交番電界を印加し帯電トナーをクラウド状にして供給す
る方式、あるいは空気流にトナーを載せて供給する方式
等が提案されている。

【０００４】しかし、担持ローラを用いる方式では、ト
ナーが、鏡像力やファンデルワールス力により担持ロー
ラに付着しているので、トナーを担持ローラから剥離す
るために、強電界を生成する必要があり、そのため非常
に高圧の信号を発生する高圧電源が必要であるという問
題がある。また、交番電界を用いる方式では、その交番
電界を発生するために高圧交流電源を必要とし、また、
交番電界がトナーを変調制御する制御電界を乱すため、
画像が不鮮明になるという問題がある。さらにまた、空
気流を用いる方式では、空気流を発生させるためにコン
プレッサーが必要であるという問題がある。

【０００５】さらに、上記のようなトナー供給手段を採
用すると、装置が複雑大型化し、その小型化が非常に困
難であるという問題もあった。

【０００６】そこで本出願人は、特願平２−２９４５８
７号の願書に添付した明細書及び図面に示すように、ト
ナーを搬送体であるベルトに担持してアパーチャ電極対
向面まで搬送し、このベルトに与えられる振動によりト
ナーをベルトから剥離してアパーチャ近傍に供給する方
式を提案した。この方式においては、ベルトに振動を与
える方法として、カムを用いる方式や、一端を固設し他
端を圧電振動子に接続した振動板を用いる方式が提案さ
れている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】一般に、振動によりト
ナーを剥離飛翔する場合には、トナーが搬送体に付着し
ている力である鏡像力やファンデルワールス力等より大
きな力を与えるために、トナーに非常に大きな振動加速
度を与える必要があり、そのためには振動数あるいは振
動振幅を非常に大きくする必要がある。しかしながら、
上記の方法では、振動数あるいは振動振幅を大きくする
ことは非常に困難であった。また、アパーチャ列方向の
振動加速度を一定にすることが困難であるため、この方
向のトナー供給量を均一にする事も困難であった。

【０００８】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、大きく、且つアパーチャ列方向
に大略均一な振動加速度をトナーに与えることが容易に
可能であるトナー供給手段を有する画像形成装置を提供
することを目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明の画像形成装置は、アパーチャを備えた電極に
画像信号を印加することによって帯電されたトナーのア
パーチャ通過を制御し、トナー供給源とアパーチャ付電
極を挟んで反対側に設けた支持体上に画像を形成する画
像形成装置にあって、前記アパーチャに対向するように
配置され、且つ、前記トナー供給源よりトナーが供給さ
れると共に、進行波が生じるように励振さえる共振体を
備え、前記共振体上に励振される進行波によってトナー
をアパーチャー近傍に飛翔せしめることを特徴とする。

【００１０】

【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、トナーに振動加速度を与える手段として、超音
波振動する共振体を用いる。一般に、超音波振動が励振
される共振体においては、その振動数が非常に大きいの
で、トナーに与えられる振動加速度を容易に大きくする
ことができ、その結果、トナーを搬送体から容易に剥離
して飛翔させることができる。

【００１１】また、共振体に励振される超音波振動とし
て、進行方向がアパーチャ列方向と大略同方向である進
行波を利用しているので、その進行波の振幅を制御する
ことにより、容易にアパーチャ列方向のトナー供給量を
均一化できる。

【００１２】

【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。

【００１３】図３において、画像形成装置１００は、記
録部１０１と、熱定着部１０２とから構成される。この
画像形成装置１００の側部には、挿入口１１７と、取り
出し口１１８とが、設けられている。記録部１０１にお
いて、前記挿入口１１７から入った普通紙などの媒体Ｐ
に、画像などが形成される。そして、熱定着部１０２に
おいて、この媒体上の画像などが定着される。更に、媒
体Ｐは、ガイド１１５を経由して、取り出し口１１８へ
と送られる。

【００１４】記録部１０１は、トナー供給部２と、アパ
ーチャ電極１と、対向電極１１２とから構成される。こ
のトナー供給部２は、トナー供給手段であるトナークラ
ウダ２０１と、このトナークラウダにトナーを搬送する
トナー搬送体２０２と、このトナー搬送体２０２にトナ
ーを供給する供給ローラ１０４とからなる。ここで、ト
ナー搬送体２０２の具体的な構成としては、例えば、搬
送ベルト２０２１と、この搬送ベルト２０２１を駆動す
る一対の駆動ローラ２０２２による方式が容易に考えら
れる。なお、本実施例で採用するトナー搬送方式がその
他のいかなる方式であっても、本発明の効果を何等損な
うものではない。

【００１５】さらに、前記供給ローラ１０４には、供給
ブレード１１１が、接触して設けられる。この供給ブレ
ード１１１の上には、トナーＴが貯蔵される。そして、
この供給ブレード１１１によって、トナーＴが、強制的
に、前記供給ローラ１０４に供給される。供給ローラ１
０４及び供給ブレード１１１は、ケースＫによって、覆
われる。

【００１６】次に、図１において、前記トナークラウダ
２０１は、Ｘ方向に所定の長さＬを有し、金属などの弾
性体からなる共振体２００と、この共振体２００を励振
するために前記共振体２００のＸ方向の一方の端部に、
端部からの距離ｘの位置に着設された励振体２１と、そ
の共振体２００のＸ方向他方端部に、端部からの距離ｘ
の位置に着設された反射波吸収体２２からなる。前記励
振体２１は共振周波数がｆｒ［ｋＨｚ］のランジュバン
振動子で構成されていて、周波数ｆｒ［ｋＨｚ］の電気
信号を出力する駆動回路３１に電気的に接続されてい
る。また、前記反射波吸収体２２は励振体２１と同様に
ランジュバン振動子からなり、インピーダンス体３２に
電気的に接続され、前記インピーダンス体３２は、その
反射波吸収体２２により吸収された振動エネルギーを消
費することで反射波の発生を抑制するものである。つま
り前記インピーダンス体３２を調整することにより反射
波吸収体側の共振体２００の振動に対するインピーダン
スが可変される。そのため前記インピーダンス体３２の
インピーダンスＲ（抵抗値，リアクタンス値）を適宜調
整することにより、インピーダンスマッチングがなさ
れ、励振体２１側からみた共振体２００は、振動に関し
て無限に続くものと等価になる。従って反射波が発生せ
ず、このため定在波の発生が抑えられる。そして、２種
類あるいはそれ以上の反射波の合成によるビートが発生
せず、共振体２００上に励振される超音波振動は、Ｘ方
向に進行する進行波のみとなる。

【００１７】ここで、上記構成を有するトナークラウダ
２０１の一構成例を示す。共振体２００を、断面約５
［ｍｍ］角、Ｌ＝約３６０［ｍｍ］のジュラルミンで構
成する。また、励振体２１及び反射波吸収体２２を、共
振周波数ｆｒ＝約４５．５［ｋＨｚ］のランジュバン振
動子で構成し、前記励振体２１及び反射波吸収体２２を
ｘ＝約２７［ｍｍ］の位置にロウ付け等により前記共振
体２００に着設する。この様に構成したトナークラウダ
２０１においては、前記インピーダンス体３２のインピ
ーダンスをＲ＝約４２［Ω］にすると、共振体２００
と、この共振体２００から見込んだ反射波吸収体２２の
機械的なインピーダンスのマッチングがなされ、共振体
２００には、Ｘ方向に進行する進行波のみが励振され
る。

【００１８】以上のように構成したトナークラウダ２０
１においては、ビートが発生せず、その結果、進行波の
振幅のゆらぎは、非常に小さくなり、共振体２００のＸ
方向のどの位置に搬送されたトナーＴにも均一な振動加
速度を与えることが可能となる。

【００１９】さらに、図４に示すように、前記アパーチ
ャ電極１は、前記トナークラウダ２０１の上方に設けら
れている。このアパーチャ電極１のＺ方向中央部近傍に
は、多数のアパーチャ１１が、絶縁層１０６に開口して
設けられ、Ｘ方向に一列に配置されてアパーチャ列１２
を形成している。また、基準電極層１０７は、前記絶縁
層１０６の前記トナー供給部２側に設けられる。更に、
制御電極層１０８は、前記絶縁層１０６の上面に、前記
アパーチャ１１の周りに、独立に設けられる。前記基準
電極層１０７はアースに、多数の前記制御電極層１０８
は、それぞれ、図示しない信号ソースに接続されてい
る。

【００２０】このアパーチャ電極部１を挟んで、前記ト
ナークラウダ２０１の共振体２００の反対側に、このア
パーチャ電極１と所定のスペースを持って前記対向電極
１１２が設けられる。このスペースを、挿入口１１７か
ら入って、ガイド１１５と一対の補助ローラ１１６とを
経由して送られた媒体Ｐが、通過する。この対向電極１
１２は、電源Ｅ２（マイナス（−））に接続される。こ
の電圧印加によって、前記アパーチャ電極１のアパーチ
ャ１１を通過してきたトナーＴが、媒体Ｐに移動吸着さ
れる。

【００２１】熱定着部１０２は、熱源を持ったヒートロ
ーラ１１３と、プレスローラ１１４とから構成される。
そして、このヒートローラ１１３と、プレスローラ１１
４とは、媒体Ｐがこの間を通過できるように、配置され
る。

【００２２】次に図３に基づいて、上記画像形成装置の
動作を説明する。挿入口１１７から挿入された媒体Ｐ
は、記録部１０１へ搬送される。記録部１０１におい
て、トナーＴが、供給ブレード１１１によって、供給ロ
ーラ１０４に押しつけられて、そして、担持せしめられ
る。そして、供給ローラ１０４によって、このトナーＴ
が、トナー搬送体２０２の搬送ベルト２０２１上に供給
される。このときトナーＴは、供給ローラ１０４及び搬
送ベルト２０２１と接触しつつ、摩擦して、そして、例
えば、プラス（＋）に帯電する。プラス（＋）に帯電し
たトナーＴは、搬送ベルト２０２１に担持され、トナー
クラウダ２０１の位置まで搬送される。

【００２３】その際、共振体２００には、上記詳述した
ように、Ｘ方向に進行する進行波が励振されているの
で、トナー搬送体２０２上をこの共振体２００の位置ま
で搬送されると、前記進行波によりトナーＴに振動加速
度が与えられ、この振動加速度によってトナーＴはトナ
ー搬送体２０２から剥離される。この結果、トナーＴ
が、トナークラウダ２０１から飛翔してクラウド状にな
って、アパーチャ電極１に供給される。

【００２４】そして、図示しない信号ソースからアパー
チャ電極１の制御電極層１０８に印加される電圧によっ
て、トナーＴの流れが変調される。

【００２５】対向電極に接続されたマイナス（−）電源
Ｅ２によって、変調されたプラス（＋）帯電したトナー
Ｔは、対向電極の方へ飛翔する。そして、このトナーＴ
は、ガイド１１５と、一対の補助ローラ１１６とに導か
れてきた媒体Ｐに吸引される。

【００２６】その後、媒体Ｐが熱定着部１０２へと搬送
される。そして、この場所で、前記媒体Ｐ上の画像が、
ヒートローラ１１３とプレスローラ１１４とによって圧
接されることにより、定着される。この定着方法は、一
般的な方法であるため、詳細な説明は省略する。そし
て、最後に、画像形成された媒体Ｐが、ガイド１１５を
経由して、取り出し口１１８へと搬送されて、そして、
取り出される。

【００２７】次に、図１乃至図２に基づいて、上述のよ
うに構成されたトナークラウダ２０１の作用を説明す
る。画像形成時に前記励振体２１に駆動回路３１から所
定の周波数ｆｒの電気信号を印加すると、前記共振体２
００には、図２に示すような曲げ振動が励振される。こ
の振動がＸ方向に伝播し、伝播した振動が共振体２００
の他端に到達すると、反射波吸収体２２にその振動エネ
ルギーが吸収され、その吸収されたエネルギーがインピ
ーダンス体３２で消費される。このため反射波は発生せ
ず、共振体２００上には、図２に示すように、Ｘ方向
に、すなわちアパーチャ列１２の方向に添って進む進行
波が発生する。このように構成されたトナー供給部２に
おいては、共振体２００上に励振される進行波により、
共振体２００上のどの位置に搬送されたトナーＴでも十
分な振動加速度を得ることが可能となり、その結果トナ
ーＴを容易に飛翔させることができ、また、この進行波
のＹ方向振動振幅を制御することにより、Ｘ方向のトナ
ークラウドの濃度の均一化をはかることが容易となる。

【００２８】なお、本実施例においては、共振体に励振
される振動を図２に示す曲げ振動を例にして説明した
が、この振動次数に限定されるものではなく、他の振動
次数であっても、進行波であれば同様の効果を上げるこ
とが可能である。

【００２９】また、本実施例では、共振体に進行波を励
振する方法として、ランジュバン振動子を用いる方法を
例示したが、これに限定されるものではなく、電気エネ
ルギーを機械エネルギーに変換できる素子であれば、圧
電素子、あるいは電歪素子、磁歪素子等を直接用いるこ
ともできる。

【００３０】さらに、進行波を励振する方法として励振
体と反射波吸収体を用いる方法を例に挙げて説明した
が、この方法に限定されるものではなく、進行波を励振
できる方法であれば、他の方法であっても、何等本発明
の効果を損なうものではない。

【００３１】さらにまた、金属からなる共振体を例示し
て説明したが、共振体の材質としては、例えば高分子材
料などのように、超音波振動が励振できる弾性体であれ
ば金属以外の材料を用いることも可能である。

【００３２】その他本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種
々の変形が可能である。

【００３３】

【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、トナー供給を超音波振動
を利用した供給手段によって行うので、容易にトナーを
搬送体から剥離して飛翔させることができ、その結果、
比較的小さな電界によってトナーのアパーチャ通過制御
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】トナー供給手段であるトナークラウダの構成を
表わす斜視図である。

【図２】共振体上に励振される進行波を模式的に示す説
明図である。

【図３】図１に示すトナークラウダを用いた画像形成装
置の概略構成を示す構成図である。

【図４】図３に示す画像形成装置で用いたアパーチャ電
極の概略構成を示す斜視図である。

【符号の説明】

１ アパーチャ電極 ２０１ トナークラウダ ２００ 共振体

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 アパーチャを備えた電極に画像信号を印
   加することによって帯電されたトナーのアパーチャ通過
   を制御し、トナー供給源とはアパーチャ付電極を挟んで
   反対側に設けた支持体上に画像を形成する画像形成装置
   において、 前記アパーチャに対向するように配置され、且つ、前記
   トナー供給源よりトナーが供給されると共に、進行波が
   生じるように励振される共振体を備え、 前記共振体上に励振される進行波によってトナーをアパ
   ーチャー近傍に飛翔せしめることを特徴とする画像形成
   装置。