JP2518552B2

JP2518552B2 - 画像形成装置

Info

Publication number: JP2518552B2
Application number: JP31497890A
Authority: JP
Inventors: 理竹村
Original assignee: Mita Industrial Co Ltd
Current assignee: Kyocera Mita Industrial Co Ltd
Priority date: 1990-11-19
Filing date: 1990-11-19
Publication date: 1996-07-24
Anticipated expiration: 2011-07-24
Also published as: JPH04185456A

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
された特別な用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62−263962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、更に、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
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
通過孔内をトナー粒子が通過する。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、トナー粒子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。

（発明が解決しようとする課題）しかしながら、上記のようにトナー通過孔内に所定方
向への電界を形成するだけでは、トナー通過孔内に供給
されるトナーの塊を十分に粉砕することができない、一
対の電極間に印加される電圧を大きく設定しなければな
らない、といった理由によりトナーの通過効率を向上
し、画像の高濃度化を図る上で限界がある。

また、トナーの落下量の均一化を図る上でも限界があ
る。

本発明はこのような従来技術の課題を解決するもので
あり、トナー通過孔におけるトナーの通過効率を向上で
きると共に、トナーの落下量を均一化できる画像形成装
置を提供することを目的とする。

（課題を解決するための手段）本発明の画像形成装置は、トナー通過孔が形成された
基板の両面に、該トナー通過孔に電界を形成する一対の
電極を有するトナー制御手段と、該トナー制御手段を支
持する支持部材と、画像情報に応じて、該トナー通過孔
内にトナーが通過する方向の電界を形成するように、該
一対の電極間を所定電位に設定する画像情報発生手段
と、該トナー制御手段の一側部に設けられ、トナー制御
手段に超音波振動を付与する超音波振動発生手段と、該
トナー制御手段の他側端部において、該支持部材との間
に装着され、該超音波振動発生手段にてトナー制御手段
の一側部に付与されて該他側端部に伝搬された超音波振
動を吸収する弾性部材とを備えてなり、そのことにより
上記目的が達成される。

（作用）上記構成において、超音波振動発生手段に交流電圧を
印加すると、該超音波振動発生手段が超音波振動を発生
し、発生した振動がトナー制御手段に伝達され、トナー
を粒子単位に分解し、且つトナー粒子に運動エネルギを
付与するので、電界との協働作用により、トナー通過孔
内においてトナーを効率よく通過させることができる。

また、この時、発生した振動がトナー制御手段上を一
側部から他側端部にかけて伝搬するが、他側端部に装着
された弾性部材が該振動を吸収するので、振動波の反射
は生じない。すなわち、弾性部材の位置が振動的に開放
端になる。従って、波と波が相互に干渉し合う停滞した
状態の定在波を生じず、超音波振動の強度が、特定の位
置に集中することがなく、ほぼ均一な状態になる。それ
故、トナーの落下量を均一化できる。

（実施例）以下、本発明の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、トナ
ーホッパー等から順次トナーが補給されるトナー収容容
器10を有する。該トナー収容容器10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
であるトナー供給ローラ12の上部が嵌合されている。ト
ナー供給ローラ12は、ローラ部13の外周面に、弾性を有
する絶縁体であるスポンジ層14が取り付けられて構成さ
れたスポンジローラが使用されている。該トナー供給ロ
ーラ12の下方には、トナー制御手段20が該トナー供給ロ
ーラ12に近接した水平状態で配設されている。トナー制
御手段20には、画像情報発生手段40より画像信号が与え
られる。画像情報発生手段40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、画像情報に対応し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12から供
給される所定の極性に帯電された粉体トナーが、該トナ
ー制御手段20により、該トナー制御手段20の下方に配置
された記録紙60へのトナーの供給および非供給が制御さ
れる。これにより、該記録紙60上に所定のトナー画像が
形成される。トナー制御手段20は、トナー供給ローラー
12に圧接されていてもよい。

トナー制御手段20は支持部材70により支持され、該ト
ナー制御手段20の上面における図上右側寄りの部分に
は、超音波振動を付与する超音波振動発生手段30が設け
られる。一方、トナー制御手段20の超音波振動発生手段
30の配置位置と反対側の端部位置には、材質ゴム等から
なる弾性部材31が支持部材70との間に装着される。ま
た、トナー制御手段20の下方には、トナー制御手段20に
対向させてベース電極50が設けられている。

ベース電極50上にはトナー像が形成される記録紙60が
載置される。ベース電極50は、載置される記録紙60とと
もに矢印Ａで示す方向に移動するようにしてもよく、あ
るいは、ベース電極50を固定して、所定の記録紙搬送手
段により記録紙60のみを移動させるようにしてもよい。
トナー制御手段20により、所定のトナー像が記録紙60上
に形成されると、該記録紙60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
60に定着される。

トナー供給ローラ12により例えば負帯電のトナーが供
給されるトナー制御手段20は、第２図に示すように、ピ
ンホール状のトナー通過孔22が明けられた水平状の導電
性基板21と、該導電性基板21の上面に設けられた導電性
の上部メッシュ状電極23とを有している。導電性基板21
の下面には、各トナー通過孔22に対して、それぞれ絶縁
性部材24を介して下部メッシュ状電極25が設けられてい
る。上部メッシュ状電極23は、該トナー通過孔22の上側
開口を覆った状態になっており、トナー供給ローラ12に
近接した状態、あるいは圧接されている。トナー制御手
段20に設けられた超音波発生手段30は、少なくとも該上
部メッシュ状電極23に超音波振動を付与するように、導
電性基板21に取り付けられている。可能であれば、該超
音波振動発生手段30は、該上部メッシュ状電極23にのみ
超音波振動を付与するようにされる。

超音波振動発生手段30は、正弦波、方形波、三角波等
を、20KHz〜1MHzの範囲の共振周波数で発生させるもの
が好ましく、PZT等の圧電素子が使用される。

導電性基板21は接地されており、該導電性基板を通し
て導電性の上部メッシュ状電極23が接地された状態にな
っている。

下部メッシュ状電極25には、画像情報発生手段40から
の電気信号が与えられている。画像情報発生手段40は、
画像情報に基づいて電気信号を発し、例えば、画像を形
成すべき画像形成信号として＋100Vの電圧を下部メッシ
ュ状電極25に与えるとともに、画像を形成しない画像非
形成信号として−100Vの電圧を下部メッシュ状電極25に
与える。従って、画像情報発生手段40からの画像形成信
号により下部メッシュ状電極25には＋100Vの電圧が印加
されると、下部メッシュ状電極25から接地された上部メ
ッシュ状電極23に向かう電界がトナー通過孔22内に形成
される。反対に画像情報発生手段30からの画像非形成信
号により下部メッシュ状電極25に−100Vの電圧が印加さ
れると、上部メッシュ状電極23から下部メッシュ状電極
25に向かう電界がトナー通過孔内に形成される。

このような構成の画像形成装置の動作を説明する。

トナー供給ローラ12の回転により、トナー収容容器10
内の負帯電のトナーが、トナー制御手段20における上部
メッシュ状電極23上に供給される。上部メッシュ状電極
23には、超音波振動発生手段30により、一定振幅の振動
が付与されているため、該上部メッシュ状電極23上に供
給されるトナーの塊は、適宜、破砕され、該上部メッシ
ュ状電極25を通過する。

上部メッシュ状電極23を通過したトナーは、下部メッ
シュ状電極25に与えられる画像信号に応じて制御され、
記録紙60上に落下するか、または上部メッシュ状電極23
上に戻る。

例えば、画像信号発生手段40により下部メッシュ状電
極25に＋100Vの電圧が印加されると、トナー通過孔22内
には、下側の下部メッシュ状電極25から上側の上部メッ
シュ状電極23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、下部メッシ
ュ状電極25に引き寄せられ、該下部メッシュ状電極25を
通過してベース電極50上の記録紙60上に落下する。該ベ
ース電極50には、上部メッシュ状電極23に対して正のバ
イアス電圧が印加されているため、トナー通過孔22を通
過したトナーは、該ベース電極50に吸引されるために、
その落下が促進される。ベース電極50に印加されるバイ
アス電圧は、下部メッシュ状電極25に与えられる電気信
号よりも充分に大きく、負帯電のトナーの場合には、30
0〜1000Vの範囲とされる。該バイアス電圧が、300Vより
小さいと、トナーの落下位置にバラツキが生じ、画像が
乱れるおそれがある。一方、バイアス電圧が1000V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により画像非形成信号が与えられ
て、下部メッシュ状電極25に−100Vの電圧が印加される
と、トナー通過孔22内には、上側の上部メッシュ状電極
23から下側の下部メッシュ状電極25に向かう電界が形成
され、負帯電のトナーは上部メッシュ状電極23に戻され
る。

このようにして、記録紙60上には所定のトナー画像が
形成される。

加えて、上記のように、トナー制御手段20の超音波振
動発生手段30の配置位置と反対側端部に弾性部材31を装
着する場合は、トナー制御手段20上を超音波振動発生手
段30の配置位置から弾性部材31の位置に向けて伝搬され
る振動が弾性部材31の位置で吸収されるので、超音波振
動発生手段30の位置に向かう反射波を生じることがな
い。従って、トナー制御手段20上に、波と波が相互に干
渉仕合う停滞した定在波を発生することがない。それ
故、超音波振動の強度が特定の位置に集中せず、ほぼ均
一できるので、結局トナーの落下量を均一にできる。

なお、上記実施例では、上部メッシュ状電極23を接地
した状態にしたが、画像情報発生手段40から発せられる
信号に基づいて、下部メッシュ状電極25に印加される電
圧とは逆極性の電圧を印加するようにしてもよい。

本発明においては、５〜20μｍの比較的小径の平均粒
径を有しているトナーを使用することが望ましく、小径
のトナーによって解像度の優れた画像を形成できる。

導電性基板21の厚みは、0.01〜1mmとされ、また、該
導電性基板21に設けられるトナー通過孔22は、0.1〜1mm
とされる。上部メッシュ状電極23の目開きは50〜300μ
ｍに設定することが好ましく、さらに、下部メッシュ状
電極25の目開きは、上部メッシュ状電極23の目開きより
も大きくされる。

上部メッシュ状電極23および下部メッシュ状電極25
は、通常、ニッケル、ステンレス、アルミニウム、銅、
銀等の金属や導電性樹脂により形成されるタイラーメッ
シュ、エッチングメッシュ等が採用される。

トナー制御手段20と記録紙60との間隔は、画像情報発
生手段40から与えられる印加電圧の大きさによっても異
なるが、通常、0.3〜2.5mmの範囲とされる。

本実施例では、トナー供給ローラ12としてスポンジロ
ーラを使用している。スポンジローラはその回転に伴っ
てトナー収容容器10内の凝集トナーを効果的に破砕し、
表面の目地にはトナーがほぼ均一な状態で保持されるた
め、トナー制御手段20には、常に一定量のトナーが供給
される。

なお、上記実施例では、トナーが供給される側の上部
メッシュ状電極23を接地し、下部メッシュ状電極25に画
像信号を与えるようにしたが、トナー供給側である上部
メッシュ状電極23を導電性基板21の上面に絶縁性部材を
介して配設し、接地された下部メッシュ状電極25を導電
性基板21に直接取り付ける構成として、上部メッシュ状
電極23に画像信号を与えるようにしてもよい。

（発明の効果）以上の本発明によれば、超音波振動によってトナーが
粒子単位に分解されるので、トナー通過孔の入口におい
てトナーの塊が確実に破砕される。

また、この時、発生した振動がトナー制御手段上を一
側部から他側端部にかけて伝搬するが、他側端部に装着
された弾性体が該振動を吸収するので、振動波の反射は
生じない。従って、波と波が相互に干渉し合う停滞した
状態の定在波を生じず、超音波振動の強度が、特定の位
置に集中することがなく、ほぼ均一な状態になる。それ
故、トナーの落下量を均一化でき、画像精度の向上が図
れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の画像形成装置の実施例を示す図面、第
２図はその要部の断面図である。 20……トナー制御手段、21……導電性基板、22……トナ
ー通過孔、23……上部メッシュ状電極、25……下部メッ
シュ状電極、30……超音波振動発生手段、31……弾性部
材、70……支持部材。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】トナー連通孔が形成された基板の両面に、
該トナー通過孔に電界を形成する一対の電極を有するト
ナー制御手段と、該トナー制御手段を支持する支持部材と、画像情報に応じて、該トナー通過孔内にトナーが通過す
る方向の電界を形成するように、該一対の電極間を所定
電位に設定する画像情報発生手段と、該トナー制御手段の一側部に設けられ、トナー制御手段
に超音波振動を付与する超音波振動発生手段と、該トナー制御手段の他側端部において、該支持部材との
間に装着され、該超音波振動発生手段にてトナー制御手
段の一側部に付与されて該他側端部に伝搬された超音波
振動を吸収する弾性部材とを備えた画像形成装置。