JP2520501B2 - 画像形成装置 - Google Patents

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60−263962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、さらに、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
大きさのピンホール状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、トナー粒子が
トナー通過孔内を通過される。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、トナーを通過され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。

また、トナー制御手段におけるトナー通過方向側であ
る記録紙配置側には、ベース電極が配設されており、該
ベース電極上に記録紙が配置される。そして、該ベース
電極と、トナー制御手段におけるトナー供給側の電極と
の間に所定の電位差が設けられ、トナーが記録紙方向へ
確実に移動し得るように電界が形成される。

（発明が解決しようとする課題） このような画像形成装置では、各トナー通過孔を通過
するトナーにより、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。通常、ト
ナー粒子で形成されるドット径を小さくすれば、形成さ
れる画像のエッジが鮮明になるため、文字等のシャープ
な画像を形成する場合には好ましい。反対に、ドット径
を大きくすれば、形成される画像のエッジに階調性が得
られるために、写真等のような階調性を有する画像を形
成する場合には、好ましい。

しかしながら、従来の画像形成装置では、トナー制御
手段におけるトナー通過孔が一定の大きさであるため
に、ドット径を変更することができない。

本発明は上記従来の問題を解決するものであり、その
目的は、形成される画像の性質に応じて、ドット径を変
更でき、従って、形成する画像に最適な画質にすること
ができる画像形成装置を提供することにある。

（課題を解決するための手段） 本発明の画像形成装置は、トナー通過孔が設けられた
絶縁性基板、および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各トナー通過孔に連通する
貫通孔が形成された状態でそれぞれ設けられた一対の電
極、を有するトナー制御手段と、画像情報に応じて、各
トナー通過孔内に、少なくともトナーが通過する方向の
電界を形成するように、前記トナー制御手段の対をなす
電極間を所定位置とする画像情報発生手段と、前記トナ
ー制御手段における各トナー通過孔のトナー通過方向に
配設されており、該トナー制御手段におけるトナーが供
給される側の電極とともにトナー通過方向への電界を形
成するように電圧が印加されるベース電極と、該ベース
電極に印加される電圧を形成される画像の特性に応じて
変更し、トナーのドット径を制御する電圧変更手段と、
を具備してなり、そのことにより上記目的が達成され
る。

（作用） 上記構成において、ベース電極は、一対の電極の内の
トナーが供給される側の電極との協働によって両者の間
に電界を形成し、この電界によってトナーを記録紙上に
供給する。ここで、ベース電極に印加される電圧を形成
される画像の特性に応じて変更すると、この電界の電気
力線の集中度が変更される。トナーはこの電気力線に沿
って移動するため、画像特性に応じてベース電極に印加
される電圧を変更すると、トナー通過孔を通過したトナ
ーの放射方向への拡散状態が制御される。即ち、ベース
電極に印加される電圧を上げると、トナー通過孔を通過
したトナーは拡散することがなく、記録紙上では小径の
トナーのドットが形成される。一方、ベース電極に印加
される電圧を下げると、トナーは拡散され、記録紙上で
は大径のドットが形成される。

このように、ベース電極に印加される電圧を形成され
る画像の特性に応じて変更すると、記録紙上のドット径
を画像の特性に応じて最適化できる。

（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、粉体
トナーが収容されたトナー収容容器10を有する。トナー
収容容器10の上方には、トナーホッパー等のトナー貯留
部に連通しており、該トナー収容容器10にトナーが順次
補給される。該トナー収容容器10におけるトナーが収容
される空間の下部には、開口部11が設けられており、該
開口部11内には、トナー供給手段としてのトナー供給ロ
ーラ20の上部が嵌合されている。トナー収容容器10内に
収容されるトナーは、トナー供給ローラ20の回転により
順次下方へ供給される。

トナー供給ローラ20の下方には、トナー制御手段30が
該トナー供給ローラ20に近接した状態で設けられてい
る。トナー制御手段30には、画像情報発生手段50より画
像信号が与えられる。画像情報発生手段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、画像情報に応じた電気信号
を発生する。この電気信号に従って、トナー供給ローラ
20から送給される粉体トナーが、該トナー制御手段30に
より制御され、記録紙70上に所定のトナー画像が形成さ
れる。トナー制御手段30は、トナー供給ローラ20に圧接
されていてもよい。

トナー制御手段30には、超音波振動を付与する超音波
振動発生手段40が設けられており、また、トナー制御手
段30と下方には、トナー制御手段30に対向させてベース
電極60が設けられている。

ベース電極60上にはトナー像が形成される記録紙70が
載置される。ベース電極60は、載置される記録紙ととも
に矢印Ａ方向に移動するようにしてもよく、あるいは、
ベース電極60を固定して、記録紙搬送手段により記録紙
70のみを移動させるようにしてもよい。トナー制御手段
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70に定着され
る。

トナー制御手段30は、第２図に示すように、水平状の
絶縁性基板31を有する。該絶縁性基板31には、上下方向
に貫通する多数のピンホール状のトナー通過孔31aが設
けられている。また、該絶縁性基板31上には、超音波振
動発生手段40が配設されており、該超音波振動発生手段
40により絶縁性基板31に超音波振動が付与される。

該絶縁性基板31の上面には、ピンホール状の各トナー
通過孔31aに対応して、共通電極35が設けられている。
共通電極35には、各トナー通過孔31aと同様の直径の上
下方向に貫通するピンホール状の貫通孔35aがそれぞれ
設けられており、絶縁性基板31のトナー通過孔31aに、
各貫通孔35aが整合した連通状態とされて、それぞれの
共通電極35が絶縁性基板31に取り付けられている。ま
た、絶縁性基板31の下側には、各トナー通過孔31aに対
応させて、信号電極33がそれぞれ設けられている。各信
号電極33も、絶縁性基板31の各貫通孔31aと同様の直径
の貫通孔33aが設けられており、各貫通孔33aが、絶縁性
基板31の各トナー通過孔31aに整合した連通状態になる
ように、それぞれの信号電極33が絶縁性基板31に取り付
けられている。

絶縁性基板31上の共通電極35は、接地されており、ま
た、該絶縁性基板31に設けられた各信号電極33には、画
像情報発生手段50が接続されており、該画像情報発生手
段50から各信号電極33に電気信号が入力されている。各
信号電極33には、画像情報に応じて所定の正電位および
負電位が与えられ、例えば、画像を形成すべき情報の場
合には＋100Vの電圧が印加され、画像を形成する必要の
ない非画像情報の場合には、−100Vの電圧が印加される
ように制御される。

トナー制御手段30におけるトナー通過孔31aを通過し
たトナーは、該トナー制御手段30におけるトナー供給側
の共通電極35と、該トナー制御手段30のトナー通過側に
設けられたベース電極60とにより形成される電界によ
り、該ベース電極60上に配置される記録紙70上に供給さ
れる。該ベース電極60には、電圧変更手段61により所定
の電圧とされたバイアス電圧が印加されるようになって
いる。

このような構成の画像形成装置によるトナー像の形成
プロセスについて説明する。

トナー供給ローラ20が回転すると、トナー収容容器10
内のトナーがトナー制御手段30の共通電極35上に供給さ
れる。共通電極35は、絶縁性基板31上に設けられた超音
波振動発生手段40により、該絶縁性基板31を介して一定
振幅の超音波振動が付与さているため、共通電極35上の
トナー塊は、適宜、破砕され、該共通電極35の貫通孔35
aから絶縁性基板31のトナー通過孔31a内へ落入する。

絶縁性基板31のトナー通過孔31a内に落入したトナー
粒子は、信号電極33に与えられる画像信号に応じて制御
され、記録紙70上に落下するか、共通電極35上に戻され
る。

例えば、画像情報発生手段50により信号電極33に正電
位が印加されると、トナー通過孔31a内には、信号電極3
3から共通電極35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、信号電極
33に引き寄せられ、信号電極33を通過してベース電極60
上の記録紙70上に供給される。該ベース電極60には、共
通電極35に対して正のバイアス電圧が印加されているた
め、該ベース電極60と共通電極35とにより形成される電
界により、トナー通過孔31aからトナー粒子が供給され
ることが促進される。トナー通過孔31aを通過したトナ
ーは、その電界の電気力線に沿って落下される。

ベース電極60に印加されるバイアス電圧は、信号電極
33に与えられる電気信号よりも十分に大きくなってお
り、負帯電のトナーの場合には、300〜1000Vの範囲とさ
れる。該バイアス電圧が、300Vより小さいと、電気力線
がベース電極に近付くにつれて放射状に広がり、該電気
力線に沿って移動するトナーは記録紙上に大きなドット
を形成する。その結果、記録紙70上に形成される画像が
乱れるおそれがある。反対に、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により非画像信号が与えられて、
信号電極33に負の電圧が印加されると、トナー通過孔31
a内には、上側の共通号電極35から下側の信号電極33に
向かう電界が形成され、負帯電のトナーは共通電極35に
戻される。

トナー制御手段30とベース電極60との間には、該ベー
ス電極60に印加される正電位のバイアス電圧に比例した
強度の電界が形成されており、トナー制御手段30から記
録紙70上に落下するトナー粒子には、その電界による吸
引力が作用する。この吸引力は、電界強度に比例し、電
界強度が大きくなれば、吸引力が大きなる。その結果、
トナー通過孔31aを通過したトナーは、高速で記録紙上
に落下する。また、トナーは、電界における電気力線に
沿って落下するため、電界強度が大きくなるにつれて、
電気力線が放射状に拡散することなく軸心位置に集中す
る。その結果、トナー通過孔31aを通過したトナーは、
放射状に拡散することなく、記録紙70上ではトナー通過
孔31aの軸心位置に対応した位置に集中的に付着する。
その結果、記録紙70上のトナーによるドット径が小さく
なる。反対に、電界強度が小さくなると、トナーの吸引
力が小さくなり、トナーは低速で記録紙70上に落下する
とともに、電界の電気力線が若干放射状に広がる。その
結果、各トナー通過孔31aを通過したトナーは、記録紙7
0上に達するまでに放射状に拡散し、該記録紙70上に形
成されるトナーのドット径は比較的大きくなる。

従って、ベース電極60に印加されるバイアス電圧を下
げると、トナー通過孔31aを通過したトナー粒子は拡散
することがなく、記録紙70上では小径のトナーのドット
が形成され、画像のエッジをシャープにすることができ
る。他方、ベース電極60に印加されるバイアス電圧を低
下させると、トナー通過孔31aを通過したトナー粒子は
拡散して記録紙70上では大径のトナーのドットが形成さ
れ、階調性の再現性に優れた画像を形成し得る。従っ
て、電圧調整手段61によりベース電極に印加されるバイ
アス電圧を変更することによって、画像の性質に最適な
画像形成が可能になる。

なお、本発明は、上記した実施例のように、超音波振
動発生手段を有する場合に限らず、該超音波振動発生手
段が設けられていなくてもよい。

（発明の効果） 本発明の画像形成装置は、ベース電極に印加される電
圧を画像の特性に応じて変更する電圧変更手段を有して
いるため、記録紙上のドット径を画像の特性に応じて最
適化できる。このため、本発明によれば、形成される画
像の特性に応じた良好な画像を形成することができる、
といった効果を奏することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の画像形成の一例を示す構成図、第２図
はその要部の構成図である。 10……トナー収容容器、20……トナー供給ローラ、30…
…トナー制御手段、31……絶縁性基板、31a……トナー
通過孔、33……信号電極、35……共通電極、60……ベー
ス電極、61……電圧調整手段。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】トナー通過孔が設けられた絶縁性基板、お
   よび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、各トナー通過孔に連通する貫通孔が形成
   された状態でそれぞれ設けられた一対の電極、を有する
   トナー制御手段と、 画像情報に応じて、各トナー通過孔内に、少なくともト
   ナーが通過する方向の電界を形成するように、前記トナ
   ー制御手段の対をなす電極間を所定電位とする画像情報
   発生手段と、 前記トナー制御手段における各トナー通過孔のトナー通
   過方向側に配設されており、該トナー制御手段における
   トナーが供給される側の電極とともにトナー通過方向へ
   の電界を形成するように電圧が印加されるベース電極
   と、 該ベース電極に印加される電圧を形成される画像の特性
   に応じて変更し、トナーのドット径を制御する電圧変更
   手段と、 を具備する画像形成装置。