JPH06238941A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 記録紙上に形成されるドットの間隔が不均一
となることがなく、かつ画像のゆがみや濃度分布が不均
一になることがなく良好な画像が形成できると共に、ア
パチャ電極体自体のコストも高価になることがないよう
な画像形成装置を提供することを目的とする。 【構成】 アパチャ１２の周囲に４分割された上層電極
１０８を備え、支持体の適正位置にドットが形成される
ように分割された各電極にそれぞれ個別の電圧を印加し
てトナー流の飛翔方向を矯正し、それにより、記録紙上
に形成されるドットの間隔が不均一となることがなく、
かつ画像のゆがみや濃度分布が不均一になることがなく
良好な画像が形成できる。

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、プリンター等に
応用される非接触直接記録型の画像形成装置に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の画像形成装置は、米国特
許第３６８９９３５号明細書及び図面に開示されている
様に、トナー担持体とアパチャ電極体とから構成されて
いる。前記トナー担持体は帯電したトナーを担持して、
前記アパチャ電極体付近にこの帯電したトナーを供給す
る手段である。前記アパチャ電極体は、それに画像信号
が印加されることによって、帯電した前記トナーの流れ
を変調する制御手段である。そして、上記構成により、
変調されたトナーを普通紙などの支持体上に投射し、画
像などを形成し得るものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記構
成を有する画像形成装置では、アパチャによってドット
を形成した場合には、アパチャ自体の形成位置の誤差
や、アパチャの形状やアパチャ壁面の加工状態や制御電
極の厚みのばらつき等の多くの要因が絡んで、結果とし
て個々のアパチャで形成されるトナー流の発生位置や記
録紙に向かう飛翔方向にばらつきが生じてしまい、その
ために、記録紙上に形成されるドットの間隔が不均一と
なったり、画像のゆがみや濃度分布が不均一になるとい
った問題があった。

【０００４】また、アパチャ電極体の製作に際しても、
誤差なく多数のアパチャを形成するには、製作コストが
上昇し、アパチャ電極体自体のコストが高くなるなどの
問題もあった。

【０００５】本発明は、このような従来の事情に対処し
てなされたものであり、記録紙上に形成されるドットの
間隔が不均一となることがなく、かつ画像のゆがみや濃
度分布が不均一になることがなく良好な画像が形成でき
ると共に、アパチャ電極体自体のコストも高価になるこ
とがないような画像形成装置を提供することを目的とす
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するた
め、本発明の画像形成装置は、複数のアパチャを有し、
それらのアパチャを通過するトナー流を制御するアパチ
ャ電極体と、そのアパチャ電極体にトナーを供給するト
ナー供給手段とを備え、前記アパチャ電極体は、アパチ
ャを有する絶縁層の少なくとも上下のいずれかの面に制
御電極を備えた画像形成装置であって、前記制御電極は
アパチャ周辺で複数に分割されていることを特徴とす
る。

【０００７】

【作用】上記構成を有する本発明の画像形成装置は、複
数に分割されている制御電極にそれぞれ異なる電圧を印
加することにより、アパチャを通過したトナー流の飛翔
方向を自在に制御することができる。

【０００８】

【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。

【０００９】図１に於いて、画像形成記録装置１００
は、記録部１０１と、熱定着部１０２とから構成されて
いる。この画像形成記録装置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。前記
記録部１０１に於いて、前記挿入口１１７から入った普
通紙などの支持体Ｐに、画像などが記録される。そし
て、熱定着部１０２に於いて、この支持体Ｐ上に画像な
どが定着される。更に、支持体Ｐはガイド１３ｂを経由
して、取り出し口１１８へと送られる。

【００１０】前記記録部１０１は、アパチャ電極体１
と、その下方に配置されたトナー供給手段１０３と、ア
パチャ電極体１の上方に配置された対向電極１１２より
構成されている。

【００１１】図２に於いて、アパチャ電極体１は、一直
線上に等間隔で形成されたアパチャ１２を有する絶縁層
１０６と、その下層に全面に渡って形成された下層電極
１０７と、上層に前記各アパチャ１２ごとに独立して形
成された制御電極としての上層電極１０８とから成る三
層構造である。各アパチャ１２ごとに形成された上層電
極１０８は、さらに、アパチャ１２の周辺に４分割され
て形成されており、それぞれが図１に示す多数の信号ソ
ースＬに接続されており、それにより、各アパチャ１２
の上層電極１０８ごとに個別な電圧制御を印加すること
が可能であり、さらに、その上層電極１０８の４分割さ
れた各電極には、それぞれ独立した電圧を印加すること
が可能である。

【００１２】図２において、アパチャ電極体１を励振す
る励振装置２は、アパチャ電極体１の長手方向の両端部
に着接された励振体２１と、反射吸収体２２とから構成
される。前記励振体２１は、共振周波数がｆｒ［ｋＨ
ｚ］のランジュバン振動子で構成されていて、周波数ｆ
ｒ［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。

【００１３】また、前記反射波吸収体２２は、前記励振
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を調整すること
により反射波吸収体側のアパチャ電極体１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
ダンス体のインピーダンス（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側からみたアパチャ電極は、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、進行波のみとなる。このため定在波の発生が
抑えられる。

【００１４】図１に於いて、アパチャ電極体１の下方に
位置するトナー供給手段１０３は、アパチャ１２下方に
１ｍｍ程度のギャップを持って配置された回転可能な金
属性のギャップローラ１０５と、この右方に配置された
時計方向に回転可能なスポンジローラ１１１があり、両
ローラには担持スリーブ１０４が架けられている。

【００１５】前記ギャップローラ１０５の下方における
前記担持スリーブ１０４の内側には、テンショローラ１
１０が回転可能に配置されており、そのテンショローラ
１１０をコイルバネ１２２により付勢することにより担
持スリーブ１０４に適度なテンションを与えることがで
きる。前記ギャップローラ１０５とスポンジローラ１１
１との間における担持スリーブ１０４の表面には、カウ
ンターブレード１３１がねじりコイルバネ１３２により
一定加圧力をもって接している。

【００１６】スポンジローラ１１１の右方には、反時計
方向に回転可能なアジテータ１３０が配置されており、
トナーの凝集を防止しながらスポンジローラ１１１に架
けられた担持スリーブ１０４にトナーを供給する。ま
た、スポンジローラ１１１の下方には、規制ブレード１
３３が担持スリーブ１０４に接触して配置されており、
その接触圧は規制ブレード１３３が持つ弾性を利用して
いる。

【００１７】また、これらは全てアース接続され、かつ
ケースＫによって覆われており、アジテータ１３０が配
置されたケースＫの右部には、例えば粒径６〜１２μｍ
でスチレン−アクリル系の非磁性絶縁体の負帯電トナー
Ｔが貯えられている。

【００１８】アパチャ電極体１の上方には、このアパチ
ャ電極体１と所定のスペースを持って前記対向電極１１
２が設けられる。このスペースを、挿入口１１７から挿
入され、かつガイド１３ａと一対の補助ローラ１１９と
を経由して送られた支持体Ｐが通過する。対向電極１１
２の下面には、紙押さえバネ１１３が一定圧力で接する
ように設けられており、従って通過する支持体Ｐは、対
向電極１１２に密着して搬送される。この対向電極１１
２は、電源Ｅ（プラス（＋））に接続されている。この
印加電圧によって、前記アパチャ電極体１のアパチャ１
２を通過してきたトナーＴは、支持体Ｐに移動吸着され
る。

【００１９】熱定着部１０２は、内部に固定された熱源
であるハロゲンヒータ１１４を内部に持つヒートローラ
１１５と、プレスローラ１１６とから構成されている。
そして、このヒートローラ１１５とプレスローラ１１６
とは、この間を支持体Ｐが通過できるように配置され
る。

【００２０】次に図１に基づいて、上記画像形成記録装
置の動作を説明する。

【００２１】挿入口１１７から挿入された支持体Ｐは、
記録部１０１へ搬送される。記録部１０１に於て、アジ
テータ１３０付近に貯えられたトナーＴが、アジテータ
１３０の回転によって攪拌されつつ、回転するスポンジ
ローラ１１１に駆動されて回転する担持スリーブ１０４
の近傍に供給される。そして、スリーブ１０４の荒らさ
れた表面と表面エネルギー的な付着力により、トナーＴ
は担持スリーブ１０４に搬送されていく。

【００２２】次に、担持スリーブ１０４の移動に伴って
トナーＴが規制ブレード１３３まで搬送されると、トナ
ーＴはその層厚を規制されると同時に摩擦帯電させられ
る。その後、トナーＴはさらに搬送されてギャップロー
ラ１０５に到達し、さらに、アパチャ電極体１の下を通
過してカウンターブレード１３１の接触部まで到達す
る。そして、カウンターブレード１３１と衝突したトナ
ー層はクラウダとなり、アパチャ電極体１とギャップロ
ーラ１０５間に向かって飛翔していく。

【００２３】アパチャ電極体１と担持スリーブ１０４の
間隔は、図１において左方向に狭まっているため、ここ
を飛翔するクラウドの飛翔範囲も次第に狭められ、アパ
チャ１２近傍まで達した殆どのクラウドは、アパチャ電
極体１に平行な左方向の運動ベクトルのみとなって供給
される。

【００２４】この時、トナー流を発生させたいアパチャ
１２には、信号ソースＬにより４分割された上層電極１
０８にプラス（＋）の電圧が印加され、それによりアパ
チャ１２内部には上層電極に向かう電界が形成される。
すると、マイナス（−）帯電したトナーＴには、クーロ
ン力によりアパチャ１２を通過して対向電極１１２に向
かうトナー流が生ずる。また、この電圧の大きさを制御
することによって、トナー流の流量が変調され、出力画
像濃度の階調性が得られる。

【００２５】ところが、アパチャ１２のまわりに４分割
して形成された上層電極１０８の各電極にそれぞれ同一
の電圧を付与したのでは、前記アパチャ１２ごとのドッ
ト記録位置に狂いが生じてしまう。そこで、４分割され
たそれぞれの電極に印加される電圧に対して、その記録
位置の狂い度合いに応じて電圧差を設定してやる必要が
ある。

【００２６】例えば図２において、右端のアパチャ１２
について注目すると、このアパチャ１２から発生するト
ナー流が支持体Ｐ上に到達する望ましい位置をＯとし、
この位置Ｏを原点として支持体Ｐが存在する平面上にお
いてＸ，Ｙ座標を設定しており、また、上層電極１０８
の４分割された電極を各々Ａ〜Ｄで表す。仮に４つの上
層電極１０８に同一の電圧を印加し、アパチャ１２によ
り記録されるドットが図中の支持体Ｐ上の適正位置より
Ｘ方向に１５ミクロン、Ｙ方向に１０ミクロン程度ずれ
たＱ点に到達してしまう傾向があるとすれば、図３に示
すような電極Ａ〜Ｄへの印加電圧のバランスにすること
により、適正位置に記録可能となる。

【００２７】すなわち、図３に示す各グラフの傾きは、
電極Ａ〜Ｄへの印加電圧のバランスを示しており、従っ
て、各電極Ａ〜ＤにＶ_A〜Ｖ_Dの電圧を印加することによ
り、適正位置に所定濃度のドットを形成することができ
る。

【００２８】実際の製品化を考えた場合には、生産ライ
ンの検査工程において４分割された上層電極１０８にま
ず均一に電圧を印加して実際に支持体Ｐに印字を行い、
これを画像処理してドットのずれを認識し、ずれを矯正
するのに適正な上層電極１０８の４つの電極Ａ〜Ｄへの
電圧バランスを製品に内蔵されたＲＯＭ等の記憶装置に
記憶させるのがよい。このように本実施例においては、
アパチャ電極体１のアパチャ１２の加工精度が印字品質
に影響を与えることがなく、常に良好な状態の画像を形
成することができる。また、アパチャ電極体１のアパチ
ャ１２の加工精度も余り問題とならないため、アパチャ
電極体１のコストも下げることができる。

【００２９】一方、トナー流を発生させないアパチャ１
２では、図１の信号ソースＬにより上層電極１０８にマ
イナス（−）の電圧を印加することによりアパチャ１２
内部に上層電極１０８から下層電極１０７に向かう電界
を形成させる。従って、マイナス（−）帯電したトナー
Ｔは、アパチャ１２から遠ざけられる様なクーロン力を
受ける。この場合、トナー流は発生しないため、４分割
された上層電極１０８には同一な電圧を印加してもよ
い。前述の通り、アパチャ１２に供給されるクラウド
は、アパチャ１２貫通方向の運動ベクトルが殆ど殺され
ているため、アパチャ１２を飛翔の勢いで通過すること
は殆ど無く、画像かぶりは発生しない。

【００３０】しかし、実際にはトナーＴはアパチャ電極
体１に付着し易く、しばしばアパチャ１２を詰まらせて
しまうことがある。最初アパチャ周囲の下層電極１０７
にトナーＴが付着し始め、その後は付着トナーの上に重
なってトナーが付着し、やがてはアパチャ１２を覆うト
ナーのブリッジが形成されてアパチャ１２を塞いでしま
うので、トナー流を発生させることが不可能となる。そ
こで、前記励振装置２により、アパチャ電極体１に進行
波を付与し、トナーブリッジが形成されないように付着
トナーを振り落とすようにしたりすることもある。

【００３１】アパチャ１２を通過したマイナス（−）帯
電のトナーＴは、上層電極１０８に印加された電圧よ
り、更に、プラス（＋）方向に大きな電圧を電源Ｅによ
り印加された対向電極１１２に向かって飛翔する。

【００３２】そして、このトナーＴは、ガイド１３ａ
と、一対の補助ローラ１１９とに導かれてきた支持体Ｐ
に吸引される。

【００３３】その後、トナーＴが付着した支持体Ｐは、
熱定着部１０２へと搬送される。そして、この場所で、
前記支持体Ｐ上の画像が、ヒートローラ１１５とプレス
ローラ１１６とによって加熱されつつ圧接されることに
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
成された支持体Ｐが、ガイド１３ｂ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。

【００３４】なお、本実施例においては、アパチャ周辺
に制御電極を４分割したが、より多くに分割し、その中
から選択的に電圧を印加して画像濃度の階調性を表現し
たり、１個のアパチャによって記録される記録紙上のド
ット形状をある程度任意に種々形成できる。

【００３５】また、本実施例ではアパチャ電極体の上層
に形成された上層電極１０８のみをアパチャ周辺に分割
しているが、反対にアパチャ電極体の下層にある下層電
極１０７もアパチャごとに独立して形成し、かつ各々を
アパチャの周辺に分割しても同様な効果がえられる。

【００３６】さらに、トナー流を発生させるアパチャに
おいても、時には分割された電極の一部にプラス（＋）
の電圧を印加してもその目的をより効果的にすることが
可能である。

【００３７】さらに、別な目的として、アパチャ周辺で
分割された電極構成を用いて１つのアパチャで支持体の
搬送方向とは直交する方向において複数のドットを形成
することも可能である。例えば、図４の様にアパチャの
左右に制御電極が分割されたアパチャ電極体を用いて、
１個のアパチャで真上と両横の３箇所のドットを形成す
る例である。

【００３８】図４中、アパチャの真上にある支持体上の
ドットを形成すべきラインを中心線１４０で示す。例え
ば、図４中の右端から２つ目までのアパチャに注目すれ
ば、２つのアパチャがドットを形成するのは、右端から
等間隔に位置するＲ１，Ｎ１，Ｌ１とＲ２，Ｎ２，Ｌ２
点の六カ所であり、Ｎ１，Ｎ２点はそれぞれアパチャの
真上に位置する。

【００３９】従って、べた黒プリントの場合、支持体搬
送方向とは直行する方向に等間隔に並ぶ３ｎ個のドット
形成位置があるとすれば、アパチャはｎ個形成されてお
れば足り、それぞれのアパチャが真上と左右の両ドット
を形成することになる。

【００４０】次に、具体的に画像形成方法を説明する
が、その様子は図５にフローチャートを図６にブロック
図を示してある。支持体の画像形成位置先端がアパチャ
列真上まで支持体送りモータにより送られると、支持体
はここで停止する。そして、まず１ライン分（３ｎ個）
のドットデータを総て読み込み、次に右側から３ｋ−２
（ｋ＝１〜ｎ）番目のデータを調べ、オンの信号が出て
いるデータに対応する各アパチャの右側にある電極Ａの
みにプラス（＋）電圧を印加して、３ｋ−２位置の必要
箇所のみにドットが形成される。

【００４１】次に３ｋ−１（ｋ＝１〜ｎ）番目のデータ
を読み込み、オンの信号が出ているデータに対応する各
アパチャの左右両側にある両電極Ａ，Ｂにプラス（＋）
電圧を印加して、各アパチャの真上に位置する３ｋ−１
位置の必要箇所のみにドットが形成される。最後に、３
ｋ（ｋ＝１〜ｎ）番目のデータを読み込み、オンの信号
が出ているデータに対応する各アパチャの左側にあるＢ
電極のみにプラス（＋）電圧を印加して、３ｋ位置の必
要箇所のみにドットが形成される。

【００４２】３ｋ位置のドット形成が終了すると、ＣＰ
Ｕの信号により１ライン分の支持体送りが支持体送りモ
ータにより実施される。１ライン分の支持体送りが完了
すると、次の１ラインについて前回ライン同様にデータ
を取り込み、必要位置にドットを形成する。この過程を
繰り返すことにより支持体全体に画像を形成する。

【００４３】１個のアパチャで形成される３箇所のドッ
トの内、真上と左右のドット濃度が均一になるよう、制
御電極に印加される電圧は適宜調整されるべきである。
また、左右のドットをそれぞれ形成する場合、左右に２
分割された制御電極の片側のみに電圧を印加するのでは
なく、両側の電極に電圧を印加しながら左右のバランス
を適宜に調整することによっても印字位置の制御は可能
である。

【００４４】この方法は従来にくらべ、アパチャの数を
減らすことができる。従って、アパチャやその電極の配
線の密集度を無理なく上げることが可能で、高解像度な
プリントを達成する電極構成に向いている。また、コス
ト的にも利点は多い。

【００４５】

【発明の効果】以上詳述したことから明らかなように、
本発明の画像形成装置によれば、前記制御電極はアパチ
ャ周辺で複数に分割されており、それぞれの電極に個別
の電圧を印加することによりドット形成位置の狂いを適
正位置に補正できる画像形成装置を提供する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を実施した画像形成装置の一実施例を示
す構成図である。

【図２】画像形成装置に用いられるアパチャ電極体を説
明する斜視図である。

【図３】制御電極に印加する電圧を示す図である。

【図４】本発明の他の実施例に用いられるアパチャ電極
体を説明する斜視図である。

【図５】本発明の他の実施例の動作を説明するフローチ
ャート図である。

【図６】本発明の他の実施例を説明する電気的ブロック
図である。

【符号の説明】

１ アパチャ電極体 １１ アパチャ １０３ トナー供給手段 １０８ 上層電極

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数のアパチャを有し、それらのアパチ
   ャを通過するトナー流を制御するアパチャ電極体と、 そのアパチャ電極体にトナーを供給するトナー供給手段
   とを備え、 前記アパチャ電極体は、アパチャを有する絶縁層の少な
   くとも上下のいずれかの面に制御電極を備えた画像形成
   装置において、 前記制御電極はアパチャ周辺で複数に分割されているこ
   とを特徴とする画像形成装置。