JPH06115147A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】均一な濃度の画像を形成する。 【構成】絶縁性基板31のトナー通過孔31aには、トナー
流入側電極35およびトナー流出側電極33が設けられてお
り、それぞれの電極33および35の電圧が画像情報発生機
構50によって制御される。トナー流入側電極35は、絶縁
性のメッシュ部材32によって覆われており、トナー流入
側電極35には非画像形成時には＋100Ｖの電圧が印加さ
れて、負帯電トナーがトナー流入側電極35に引き付けら
れ、メッシュ部材32に付着する。メッシュ部材32はトナ
ー通過孔31の内部に対応する位置にも配置されている。
画像形成時には、トナー流入側電極35に−100Ｖの電圧
が印加されるとともに、トナー流出側電極33に−200Ｖ
の電圧が印加されて、メッシュ部材32に付着したトナー
がトナー流入側電極35に引き付けられて、トナー通過孔
31a内を通過し、記録紙70上に付着する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、粉体トナーを用いて画
像を形成する画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】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、例えば特開平3-57658号公報等に開示
されている。この画像形成装置においては、トナーを供
給するための供給ローラーが配設されており、該トナー
供給ローラーには、バイアス電圧が印加されている。ま
た、該トナー供給ローラーからのトナーの供給を制御す
るために、トナー制御機構が設けられている。該トナー
制御機構は、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
るために、該基板を挟んで設けられた一対のトナー流入
側電極およびトナー流出側電極とを有している。各トナ
ー流入側電極およびトナー流出側電極には、各トナー通
過孔にそれぞれ整合した貫通孔が設けられている。画像
を形成する場合には、トナー流入側電極およびトナー流
出側電極に、画像情報発生機構から所定の電圧が印加さ
れて、対応するトナー通過孔内にトナーを通過させる電
界が形成される。これにより、トナーがトナー通過孔内
を通過する。画像を形成しない場合には、該トナー通過
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、画像情報発生機構によってトナー流
入側電極およびトナー流出側電極に電圧が印加される。

【０００３】また、トナー制御機構のトナーが流出する
側には、ベース電極が配設されており、該ベース電極上
を記録紙が搬送される。ベース電極には、トナーが記録
紙方向に確実に移動し得るように高電圧が印加されてい
る。

【０００４】このような画像形成装置では、各トナー通
過孔内を通過するトナーにより、記録紙上にドット
（点）が形成され、そのドットの集合体により文字等の
画像が形成される。そして、記録紙上に形成されたトナ
ー像を定着するために、記録紙は定着装置へ搬送され
る。該定着装置において、トナーが加熱溶融されること
により、トナーが記録紙に定着される。

【０００５】また、このような画像形成装置では、連続
した線や比較的面積の大きい領域の画像を高濃度で形成
するために、絶縁性基板に設けられる複数のトナー通過
孔が、行および列方向にマトリクス状に配置されてい
る。そして、例えば行方向に並んだそれぞれのトナー通
過孔には１つの長板状になったトナー流入側電極が配置
されており、また、列方向に並んだそれぞれのトナー通
過孔には１つの長板状のトナー流出側電極が配置されて
いる。そして、画像情報発生手段により画像情報に対応
した電圧が、各流入側電極に順次印加されると共に、各
流出側電極に走査電圧が順次印加されて、所定のトナー
通過孔に電圧が印加される。

【０００６】例えば、トナー供給ローラに０Ｖのバイア
ス電圧を印加した状態で、該トナー供給ローラによって
負帯電トナーを基板に供給する場合には、通常、−100
Ｖの電圧が印加されており、各トナー流入側電極に＋10
0Ｖの電圧を、順次、走査信号として印加するようにな
っている。そして、該トナー流入側電極に対応する全て
のトナー通過孔のトナー流入側部分に＋100Ｖの電圧を
印加した状態で、トナー通過孔内にトナーを通過させる
場合には、そのトナー通過孔に対応するトナー流出側電
極が、通常は０Ｖであるのに対して、＋200Ｖの電圧が
印加される。これにより、トナー通過孔内に負帯電トナ
ーを通過させる電界が形成されて、トナーがそのトナー
通過孔内を通過する。

【０００７】また、トナー供給ローラに交流電圧を印加
した状態で、負帯電トナーを搬送する場合には、通常、
＋300Ｖの電圧が印加されているトナー流入側電極に、
順次、＋100Ｖの電圧を印加して、通常は０Ｖのトナー
流出側電極に画像形成情報として＋200Ｖの電圧が印加
されることにより、＋100Ｖのトナー流入側電極と＋200
Ｖのトナー流出側電極によって、トナー通過孔内に、負
帯電トナーを通過させる電界が形成される。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな構成では、記録紙の搬送速度を速くして、画像形成
速度を高速化する場合には、トナー通過孔内を通過して
記録紙上に達するトナー量が減少して、形成される画像
の濃度が低下するという問題がある。また、トナー通過
孔のトナー流入側の周囲に配置されたトナー流入側電極
によって引き付けられたトナーがトナー通過孔内を通過
するようになっているために、トナー通過孔の軸心部に
は、周縁部に比較してトナーが十分に通過しない。その
ために、形成される画像の濃度が一定しないおそれがあ
る。

【０００９】本発明はこのような問題点を解決するもの
であり、その目的は、画像形成速度を高速化しても充分
なトナー供給量を確保でき、画像濃度の低下を防止でき
る画像形成装置を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の画像形成装置
は、内部を帯電トナーが通過し得るトナー通過孔が配置
されており、各トナー通過孔に帯電トナーが供給される
基板と、各トナー通過孔内に電界が形成されるように該
基板を挟んで配置された一対のトナー流入側電極および
トナー流出側電極と、画像形成情報により、トナー通過
孔内に帯電トナーが通過し得る電界を形成するように該
トナー流入側電極およびトナー流出側電極間に電圧を印
加するとともに、画像非形成情報により、トナー流入側
電極に帯電トナーを引き付ける電圧を印加する画像情報
発生手段と、トナー流入側電極によって引き付けられる
トナーが付着するように、各トナー通過孔の内部に対応
させて前記絶縁性基板のトナー流入側に配置されたトナ
ー付着手段と、を具備してなり、そのことにより、上記
目的が達成される。

【００１１】

【作用】本発明の画像形成装置では、トナー流入側電極
には、画像非形成時に帯電トナーを引き付ける極性の電
圧が印加されており、トナー流入側電極によって引き付
けられた帯電トナーが、トナー通過孔の内部に対応して
配置されたトナー付着手段に付着される。そして、画像
形成時には、トナー流入側電極に印加される電圧の極性
が反転されて、トナー付着手段に付着している帯電トナ
ーが、トナー流入側電極から反発される。そして、その
トナーが、該トナー流入側電極に印加される電圧とトナ
ー流出側電極に印加される電圧とによって形成される電
界により、トナー通過孔内を通過する。

【００１２】

【実施例】本発明の実施例について以下に説明する。本
発明の画像形成装置は、図１に示すように、トナーが収
容されたトナー収容容器10を有する。該トナー収容容器
10には、下方に向かって開放された開口部11が形成され
ており、該開口部11内には、トナーを下方へ供給するト
ナー供給ローラー20が回転可能に配置されている。該ト
ナー供給ローラー20は、導電性の金属ローラー部の外周
面にスポンジ層が設けられて構成されており、現像剤収
容容器10内に収容される粉体トナーは、負極性に帯電さ
れて、トナー供給ローラー20が図１に矢印Ｂで示す方向
へ回転されることにより、外周部のスポンジ層によっ
て、順次、下方へと供給される。トナー供給ローラ20の
金属ローラー部は、接地されており、０Ｖになってい
る。

【００１３】トナー供給ローラー20の下方には、トナー
制御機構30が該トナー供給ローラー20に近接した状態で
設けられている。該トナー制御機構30は、平板状の絶縁
性基板31を有する。該絶縁性基板31には、図３に示すよ
うに、該基板31を貫通する多数のトナー通過孔31aが、
トナー供給ローラ20の軸方向に沿って並んだ行方向、お
よびその行方向と直交する方向に対して若干傾斜した列
方向に沿って並んでおり、各トナー通過孔31aはマトリ
クス状になっている。各トナー通過孔31aは、一定の内
径を有している。また、該絶縁性基板31上には、超音波
振動発生器40が配設されており、該超音波振動発生器40
により絶縁性基板31に超音波振動が付与されている。

【００１４】該絶縁性基板31のトナー供給ローラ20側の
トナー流入側面には、行方向に並んだ各トナー通過孔31
aのトナー流入側部分に電圧を印加する長板状になった
複数のトナー流入側電極35が、それぞれ行方向に平行に
設けられている。また、絶縁性基板31のトナー供給ロー
ラ20とは反対側のトナー流出側側面には、列方向に並ん
だ各トナー通過孔31aのトナー流出側部分に電圧を印加
する長板状になった複数のトナー流出側電極33が、それ
ぞれ列方向に平行に設けられている。各トナー流入側電
極35には、図２に示すように、各トナー通過孔31aと同
様の直径の貫通孔35aが、各トナー通過孔31aと整合状態
で設けられている。また、各トナー流出側電極33にも、
同様に、各トナー通過孔31aと同様の直径の貫通孔33a
が、各トナー通過孔31aと整合状態で設けられている。

【００１５】絶縁性基板31上には、各トナー流入側電極
35を覆うように、ナイロン等の絶縁性物質によりメッシ
ュ状に構成されたメッシュ部材32が設けられており、各
トナー通過孔31aがメッシュ部材32によって覆われてい
る。該メッシュ部材32は、それぞれのメッシュの大きさ
が、帯電トナーが通過するために十分な大きさになって
いる。

【００１６】各トナー流入側電極35および各トナー流出
側電極33には、画像情報発生機構50により電圧が印加さ
れるようになっている。画像情報発生機構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、各トナー流入側電極35お
よび各トナー流出側電極33に画像情報に応じた電圧を供
給する。

【００１７】例えば、負帯電のトナーでは、図４に示す
ように、各トナー流入側電極35には、通常、＋100Ｖの
電圧が印加されており、また、各トナー流出側電極33に
は、−200Ｖの電圧が印加されている。そして、トナー
通過孔31a内にトナーを通過させる場合には、そのトナ
ー通過孔31aに対応するトナー流出側電極33が、所定時
間ｔにわたって０Ｖにされるとともに、そのトナー流出
側電極33に対応するトナー流入側電極35には、時間ｔ₁
だけ遅れて、所定時間ｔにわたって、−100Ｖの電圧が
印加される。

【００１８】トナー制御機構30の下方には、該トナー制
御機構30に対向させて金属製のベース電極60が設けられ
ている。該ベース電極60の上面には、トナー像が形成さ
れる記録紙70が配置されており、該ベース電極60上を記
録紙70が図１に矢印Ａで示す方向へと搬送される。該ベ
ース電極60には、所定の正バイアス電源62によって例え
ば＋600Ｖの正のバイアス電圧が印加されている。

【００１９】トナー制御機構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が図示しない
定着装置へ搬送されて、トナー像が定着される。

【００２０】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する。全てのトナー流入側電
極35には、通常、＋100Ｖの電圧が印加されており、ま
た、全てのトナー流出側電極33には、−200Ｖの電圧が
印加されている。従って、この状態では、図５（ａ）に
示すように、トナー供給ローラー20にて搬送される負帯
電のトナーが、＋100Ｖに帯電されているトナー流入側
電極35に引きつけられて、トナー供給ローラ20から各ト
ナー流入側電極35上へと搬送される。これにより、トナ
ー流入側電極35に引き付けられた負帯電トナーが、各ト
ナー流入側電極35を覆うメッシュ部材32に付着する。

【００２１】各トナー流入側電極35には、記録紙70の搬
送タイミングに同期して、−100Ｖの電圧が、所定時間
ｔにわたって、順次、印加されるようになっている。そ
して、所定のトナー通過孔内31aにトナーを通過させる
場合には、画像情報発生手段50から 画像を形成すべき
画像情報として、そのトナー通過孔31aに対応するトナ
ー流出 側電極33が、所定時間にわたって０Ｖとされ
る。トナー流入側電極35は、このトナー流出側電極33が
０Ｖにされるタイミングよりも時間ｔ₁だけ遅らせたタ
イミングで印加される電圧の極性が反転されるようにな
っている。

【００２２】トナー流入側電極35に印加される電圧が、
＋100Ｖから−100Ｖに反転されると、図５（ｂ）に示す
ように、トナー流入側電極35に引きつけられて、メッシ
ュ部材32に付着した負帯電のトナーが、該トナー流入側
電極35から反発して、トナー供給ローラ20に引き付けら
れて、メッシュ部材32から浮遊した状態になるが、この
とき、トナー流出側電極33は、負帯電トナーを引き付け
るように０Ｖとされているために、メッシュ部材32から
離れた状態のトナーは、図５（ｃ）に示すように、０Ｖ
とされたトナー流出側電極33に引き付けられて、トナー
通過孔31a内を通過する。

【００２３】このように、トナー通過孔31a内を通過さ
れるトナーは、トナー通過孔31aを覆うメッシュ部材32
に付着した状態になっているために、トナー通過孔31a
の周縁部のみならず、トナー通過孔31aの中心部上にも
トナーが位置している。そして、このような状態で、メ
ッシュ部材32からトナーが離された後に、トナー通過孔
31a内へとトナーが供給されるために、トナー通過孔31a
内には、その周縁部のみならず軸心部にも確実にトナー
が供給される。

【００２４】このとき、トナー流入側電極35の印加電圧
が反転されるタイミングが、トナー流出側電極33が０Ｖ
とされるタイミングよりも所定時間ｔ₁だけ遅れてお
り、従って、トナー通過孔31a内にトナーを通過させる
ために形成される電界は、電界形成のためにトナー流入
側電極35およびトナー流出側電極33に電圧が印加される
時間よりも短く、短時間にて、トナー通過孔31a内をト
ナーが通過する。トナー通過孔31aを通過したトナー
は、ベース電極60に引き付けられて、記録紙70上へと供
給される。

【００２５】このように、トナー通過孔31a内にトナー
通過させない場合に、 トナー流入側電極35上のメッシ
ュ部材32にトナーを付着させて、トナー通過孔31aの中
心部上にもトナーを位置させた状態で、トナーをトナー
通過孔31a内に供給しているために、トナー通過孔31a内
を通過して記録紙上に形成されるドットが高濃度にな
る。また、短時間にトナー通過孔31a内にトナー を供給
するようにしているために、記録紙70が高速で搬送され
るような場合にも、画像濃度が低下するおそれがない。
記録紙70を高速で搬送しない場合には、解像度が向上す
る。

【００２６】トナー流入側電極35に−100Ｖの電圧が印
加されることにより、該トナー流入側電極35から反発し
た状態になっているトナーは、トナー流出側電極33が０
Ｖとなることによりトナー通過孔31a内を通過するが、
トナー流出側電極33が０Ｖにされることなく−200Ｖに
なっている場合には、トナー通過孔31a内を通過するこ
となく、トナー供給ローラ20側へと引き付けられてメッ
シュ部材32に付着するために、トナー通過孔31a内 には
トナーが残留することがなく、トナー通過孔31a内がク
リーニングされる。

【００２７】図６（ａ）および（ｂ）は本発明の他の実
施例を示している。本実施例では、絶縁性基板31上に
は、トナー流入側電極35を覆うメッシュ部材が設けられ
ず、各トナー流入側電極35には、各トナー通過孔31aに
対応させて、４つの円形状をした貫通孔35aが設けられ
ている。各貫通孔35aは、それぞれ等しい大きさを有し
ており、トナー通過孔31aの周縁部に対応させて、等し
い間隔をあけて配置されている。従って、各貫通孔35a
の間に、各トナー流入側電極35の一部が残っている。

【００２８】このような実施例でも、前記実施例と同様
に、トナー流入側電極35に＋100Ｖの電圧が印加される
と、トナー流入側電極35にトナー供給ローラ20のトナー
が引き付けられて、トナー流入側電極35に付着する。こ
のとき、トナー通過孔31aの内部領域の上方にも、トナ
ー流入側電極35の一部が位置しているために、その電極
部分にトナーが付着する。このような状態で、トナー流
入側電極35に印加される電圧が＋100Ｖから−100Ｖに変
更されると、トナー流入側電極35に付着しているトナー
が、トナー流入側電極35から離れた状態になり、０Ｖと
されているトナー流出側電極33に引き付けられて、トナ
ー通過孔31aをトナーが通過する。このように、本実施
例においても、トナー通過孔31aの上方に位置するトナ
ー流入側電極35の一部にトナーが付着しているために、
トナー通過孔内には、断面全体にほぼ均一にトナーが通
過する。

【００２９】なお、トナー流入側電極35の複数の貫通孔
35aの形状は、このような実施例に限らず、例えば図７
（ａ）に示すように、前述のように、トナー通過孔31a
の周縁部に対応させて４つの同様の大きさを有する貫通
孔35aを等しい間隔をあけて配置するとともに、トナー
通過孔31aの中心部に相当する部分に、他の貫通孔35aよ
りも小径の貫通孔35aを形成してもよい。この場合に
は、周縁部の４つ貫通孔35aの一部が、トナー通過孔31a
の外方に位置していてもよい。

【００３０】また、図７（ｂ）に示すように、トナー通
過孔31aの断面をほぼ４等分した４つの扇形状の貫通孔3
5aを形成する構成、図７（ｃ）に示すように、７つの四
角形状をした貫通孔35aを適当に配置する構成、図７
（ｄ）に示すように、多数のハニカム形状の貫通孔35a
をジグザグ状に配置する構成等であってもよい。

【００３１】

【発明の効果】本発明の画像形成装置は、このように、
画像非形成時にトナー流入側電極に帯電トナーが引き付
けられて、トナー通過孔の内部に対応して設けられたト
ナー付着手段に付着するために、画像形成時には、トナ
ー通過孔の内部に、多量のトナーがほぼ均一に通過し得
る。従って、画像形成速度を高速化しても、画像濃度が
低下するおそれがない。また、トナー通過孔の軸心部に
も確実に帯電トナーが通過し得るために、トナーによっ
て形成されるドットの濃度が不均一にならず、形成され
る画像の濃度を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の画像形成装置の一例を示す概略構成図
である。

【図２】その画像形成装置の要部を拡大して示す断面図
である。

【図３】その画像形成装置に使用される絶縁性基板の平
面図である。

【図４】その画像形成装置のトナー流入側電極およびト
ナー流出側電極の動作説明のためのタイムチャートであ
る。

【図５】（ａ）〜（ｃ）は、それぞれその画像形成装置
の動作説明のための要部断面図である。

【図６】（ａ）は本発明の別の実施例におけるトナー流
入側電極の平面図、（ｂ）はそのトナー流入側電極およ
びトナー流出側電極が設けられた絶縁性基板の断面図で
ある。

【図７】図６に示す実施例におけるトナー流入側電極の
貫通孔の変形例を示す平面図である。

【符号の説明】

20 トナー供給ローラー 30 トナー制御機構 31 絶縁性基板 31a トナー通過孔 32 メッシュ部材 33 トナー流入側電極 35 トナー流出側電極 40 超音波振動発生器 41 駆動回路 50 画像情報発生機構 60 ベース電極 70 記録紙

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 古閑 新二 大阪市中央区玉造一丁目２番28号 三田工 業株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内部を帯電トナーが通過し得るトナー通
   過孔が配置されており、各トナー通過孔に帯電トナーが
   供給される基板と、 各トナー通過孔内に電界が形成されるように該基板を挟
   んで配置された一対のトナー流入側電極およびトナー流
   出側電極と、 画像形成情報により、トナー通過孔内に帯電トナーが通
   過し得る電界を形成するように該トナー流入側電極およ
   びトナー流出側電極間に電圧を印加するとともに、画像
   非形成情報により、トナー流入側電極に帯電トナーを引
   き付ける電圧を印加する画像情報発生手段と、 トナー流入側電極によって引き付けられるトナーが付着
   するように、各トナー通過孔の内部に対応させて前記絶
   縁性基板のトナー流入側に配置されたトナー付着手段
   と、 を具備する画像形成装置。
2. 【請求項２】 前記トナー付着手段が、トナー流入側電
   極を覆うメッシュ部材によって構成されている請求項１
   に記載の画像形成装置。
3. 【請求項３】 前記トナー付着手段が、トナー流入側電
   極の一部によって構成されている請求項１に記載の画像
   形成装置。