JPH05127515A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、制御グリッドを介してトナー担持
体と背面電極を対面配置してなる画像形成装置におい
て、制御グリッドの目詰まりが生じた場合でも円滑に而
もメインテナンス作業が煩雑化する事なくこれを除去し
得る画像形成装置を提供する事を目的とする。 【構成】 本発明は電界、磁界若しくは機械的作用力を
付与して制御グリッドに吸着したトナーを現像ローラ側
ではなく、背面電極側に落下させる事を特徴とするもの
であるが、本発明は特に前記落下トナーを記録紙上では
なく、前記制御グリッドと背面電極間に介装させた薄層
体上に落下させる事を第１の特徴とする。そして第２の
特徴とするところは、前記薄層体上にトナーを落下させ
た後、該該薄層体を前記制御グリッドの画像形成位置よ
り退避する方向に移動可能に構成した点にある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、感光体ドラムその他の
潜像担持体を介さずに直接普通紙その他の記録材にトナ
ー像を付着可能に構成した画像形成装置に係り、特に電
磁気的に開閉可能なトナー通過孔をマトリックス状に配
列した制御グリッドを介して、トナーを担持するトナー
担持体と背面電極を対面配置してなる画像形成装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来より潜像担持体として機能する感光
体ドラムを用いずに現像ローラ上に担持させたトナーを
直接、画像情報に対応させてドットパターン状に記録材
上に転移させる画像形成装置は特開平３ー１６８７６６
〜７０等で公知であり、かかる装置構成を図５に示す概
要図に基づいて簡単に説明するに、５０は現像ローラ、
５１は該現像ローラ５０を回転可能に軸支すると共に、
下面側に帯状開口５１ａを形成したトナー容器、５３は
前記帯状開口５１ａに張設したマトリックス状の制御グ
リッド、５２は該制御グリッド５３と所定空隙介して対
面配置させた背面電極、５４は前記背面電極５２に現像
バイアスを印加する電源回路、５５は画像情報に対応す
る信号を生成する制御回路、５６は該信号に基づいて前
記制御グリッド５３をスイッチングする駆動回路、５７
は底面より付勢されたバネ５７ａを介して前記背面電極
５２を所定位置に位置決め固定させる支持板である。

【０００３】次にかかる装置の作用を簡単に説明する
に、トナー容器５２内に収納された磁性トナーはドクタ
ーブレード５１ｂにより層厚規制した後制御グリッド５
３と対面する現像位置に導かれ、一方該現像位置では背
面電極５２側に設けた電源回路５４により前記現像ロー
ラ５０と背面電極５２間に現像電界を印加する。そして
この状態で、制御回路５５及び駆動回路５６よりの信号
に基づいて該制御グリッド５３をＸ−Ｙ軸方向に通電制
御することにより、該マトリックス状のトナー通過孔５
３ａに作用する現像電界を画像情報に対応させて選択的
に遮断若しくは導通させる事により前記背面電極５２表
面に画像情報に同期させて記録材５８を挿通させる事に
より、前記トナー通過孔５３ａを介して画像情報に対応
したトナーが現像ローラ５０より記録材５８側に転送さ
れながら所定の画像形成が可能となる。

【０００４】従ってかかる技術は前記制御グリッド５３
のトナー通過孔５３ａ内にトナーを通過させながら、画
像情報に対応したドットパターンを記録紙上に形成する
構成を取るために、而も前記制御グリッド５３やトナー
通過孔５３ａの周囲には絶縁層が被覆されているため
に、これらの部位とトナー間で生じる摺擦により該トナ
ーが静電気的に吸着し、トナーの円滑な通過を妨げたり
して記録紙上に形成される画像パターンに乱れを生じさ
せる。

【０００５】かかる欠点を解消するために本出願人は先
に、非画像形成時に前記制御グリッド５３に変動電圧を
印加する事によりトナーに電気振動を付与し、背面電極
５２を通過する記録紙上に前記トナーを落とすようにし
た技術、又前記制御グリッド５３にトナーの帯電電位と
同極性の電圧を印加するとともに逆バイアスの現像電界
を印加してトナーを現像ローラ５０側に引戻すように構
成した技術を提案している。（特開平３ー１６８７６７
号）

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】前記技術はいずれも制
御グリッドに電気振動を付与してもその振動量には限界
があり、又逆バイアスを印加して引戻そうとしても、制
御グリッドに付着したトナーは一般に転移方向下流側で
ある。背面電極側に吸着しているためにこれを逆方向に
引戻す事は中々容易でない。この為、非画像形成時、例
えば制御グリッドへの制御電圧の印加を停止した状態、
言換えれば電磁気的トナー通過孔が開放している状態
で、背面電極側に現像バイアスを印加する事により、ト
ナー通過孔周囲に付着しているトナーが背面電極側に挿
通させた記録紙上に回収させる手段を取る事が考えられ
るが、前記の構成ではクリーニング操作の都度無駄に記
録紙を使用しなければならず、又べた黒にトナーが付着
した記録紙をその都度画像定着を行なうと、該べた黒ト
ナーは通常の画像形成時に比較した厚肉であるために、
定着器側にトナーが固着し易くメインテナンス上も問題
がある。

【０００７】而も前記摩擦帯電により吸着したトナーを
現像バイアスという電界のみの力で剥離するのは中々困
難であり、この為前記制御グリッドをエア等で吹飛ばす
ようなクリーニング方法も検討しているが、エアを用い
る構成では前記トナーの静電的吸着力以上の吹き出し圧
を必要とし、結果としてエア発生装置が大型化し、且つ
コストアップにつながる。

【０００８】本発明はかかる従来技術の欠点に鑑み、制
御グリッドの目詰まりが生じた場合でも円滑に而もメイ
ンテナンス作業が煩雑化する事なくこれを除去し、これ
により画像乱れが生じる事なく精緻で且つ鮮明な画像形
成を可能とする画像形成装置を提供する事を目的とす
る。

【０００９】

【課題を解決する為の手段】本発明は電界、磁界若しく
は機械的作用力を付与して制御グリッドに吸着したトナ
ーを現像ローラ側ではなく、背面電極側に落下（尚背面
電極が必ずしも下方に位置するとは限らないために請求
の範囲では転移という言葉を使用する。）させる事を特
徴とするものであるが、本発明は特に前記落下トナーを
記録紙上ではなく、前記制御グリッドと背面電極間に介
装させた薄層体上に転移させる事を第１の特徴とする。
そして第２の特徴とするところは、前記薄層体上にトナ
ーを転移させた後、該該薄層体を前記制御グリッドの画
像形成位置より退避する方向に移動可能に構成した点に
ある。

【００１０】尚前記トナー被転移部材は、制御グリッド
と背面電極間の狭小スリット空間に介装させるものであ
る為に薄層体である事が前提となり、又制御グリッドに
付着しているトナーはその摺擦により帯電しているため
に、前記薄層体の、少なくとも表面に絶縁層を被覆させ
る事により、前記トナーの担持能力が大になり、該薄層
体移動中におけるトナー飛散を防止できる。

【００１１】そしてこの様な薄層体は、制御グリッドと
対面する側に、該制御グリッドと平行な平面部位を形成
した無端状周回体、より具体的にはベルト状若しくは平
板円板状に形成するのがよい。即ち前記薄層体は制御グ
リッドと平行な平面部位を有するために、該薄層体に作
用させた電界、磁界、その他の物理的作用力が均等に制
御グリッドの画像形成域全域に作用させる事が出来、こ
れにより残留トナーが生じる事なく、制御グリッドに付
着しているトナーを精度よく且つ確実に除去し得る。

【００１２】又前記物理的作用力は特に限定されず、例
えば現像バイアス等を利用して付着させてもよいが、よ
り好ましくは前記画像形成位置で制御グリッド側より確
実にトナーを捕足し、且つ該薄層体が画像形成位置から
退避した位置でその作用力を解除してその付着トナーが
トナー収容部側に容易に除去し、そして更に、画像形成
時には前記作用力が悪影響を及ぼす事がないように配慮
する必要がある。この様な作用を全て達成し得るものと
して磁性トナーを用いた画像形成装置において、ＯＮ／
ＯＦＦ制御可能な電磁石若しくは導線を渦巻き状に巻回
して形成される磁界発生手段を提案する。

【００１３】この場合前記磁界発生手段は電磁石で形成
してもよいが、導線を渦巻き状に巻回して形成する事に
より、薄層体と磁界発生手段を一体化する事が出来、精
度よい制御が可能となると共に、前記巻回量の調整によ
りトナーを吸引可能な磁界力の調整が容易であり、これ
により現像ローラに担持させたトナーに影響を及ぼす事
なく、制御グリッドに付着したトナーを確実に薄層体側
に転移させる事が出来る。尚、磁界発生手段のみでは静
電的に吸着しているトナーを完全に掃き落とす事が困難
である。そこで本発明は前記磁界発生手段と隣接させて
制御グリッド表面を摺擦する摺擦手段を薄層体上に配設
する。

【００１４】この結果、前記摺擦手段で制御グリッドに
付着したトナーを掃き落とした後、磁気的に薄層体上に
吸着させる事が出来るために、前記摺擦手段を用いても
トナー飛散等が生じる事なく、而も前記摺擦により磁性
トナーと共に紙粉等も除去出来、制御グリッドのクリー
ニング効果が一層向上する。

【００１５】

【実施例】以下、図面に基づいて本発明の実施例を例示
的に詳しく説明する。但しこの実施例に記載されている
構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に
特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれのみ
に限定する趣旨ではなく単なる説明例に過ぎない。図１
は本発明の実施例に係る画像形成装置の要部構成を示
し、上方より順次トナー容器１０を具えた現像ローラ
１、マトリックス状にトナー通過孔２ａが形成された平
板メッシュ状の制御グリッド２、該制御グリッド２の画
像形成域下方に配置された背面電極３、及び前記背面電
極３上面を通ってその下方域を周回する如く配設された
ベルト体４からなる。そして、前記現像ローラ３は接地
され、前記背面電極３にスイッチ１１を介して現像バイ
アス用電源１２を印加する。又制御グリッド２にはトナ
ー通過孔２ａを電磁的に開閉する制御電圧１３を印加可
能に構成する。

【００１６】次に本発明の要部たるベルト体の構成につ
いて説明する。そして前記ベルト体４は引張り強度の大
なる絶縁性樹脂フィルムで形成され、該ベルト体４を支
持する一対の軸ローラ２１を前記背面電極３より下方位
置に配し、前記背面電極３との間で三点支持にて周回可
能に構成し、これにより前記ベルト体４が背面電極３表
面に張設された状態で周回させる事が出来る。又、前記
ベルト体４の周回路下方位置には残留トナー収納容器２
２が配設されており、後記するクリーニング工程によ
り、前記制御グリッド２の対面位置でベルト体４側に落
下し、該ベルト体４に付着したトナーを、スクレーパ、
ブラシその他のトナー掻き取り部材２３を利用して前記
収納容器２２側に掃き落とし可能に構成する。

【００１７】２４は前記掃き落とし位置のベルト移動方
向下流側の軸ローラ２１と対面可能に配置した除電ブラ
シで、ベルト体４表面の帯電電荷を常に除電させた後、
制御グリッド２との対面位置に移動可能に構成する。

【００１８】次にかかる実施例の作用を説明する。画像
動作時は、背面電極３に現像バイアスを印加した状態で
制御グリッド２にパルス状の制御電圧を印加する事によ
り、該マトリックス状のトナー通過孔２ａに作用する現
像電界を画像情報に対応させて選択的に遮断若しくは導
通させる事が出来、これにより前記背面電極３表面に挿
通された記録紙に、前記トナー通過孔２ａを介して現像
ローラ１に担持されたトナーが記録材側に付着し、所定
の画像形成が行なわれる。

【００１９】そして図２のタイムチャートに示すよう
に、前記プリント動作を所定時間継続させた後若しくは
１枚のプリント動作終了毎に前記ベルト体４の周回を開
始させると共に、制御グリッド２への制御電圧の印加を
停止する。この結果、電磁気的にトナー通過孔２ａが開
放する事となる為に、この状態で背面電極３側よりパル
ス状の現像バイアスを印加する事により、トナー通過孔
２ａ周囲に付着しているトナーが背面電極３表面に張設
されているベルト体４上に転移する。そして前記トナー
は制御グリッド２との摺擦により帯電しているために、
絶縁性のベルト体４に担持された状態で該ベルト体４共
にその周回路下面側まで周回した後、トナー掻き取り部
材２３を利用して前記収納容器側に掃き落とされる。そ
して前記掃き落とし後、前記除電ブラシでベルト体４表
面を除電した後、該除電部が制御グリッド２との対面位
置に移動した時点で、前記周回を停止させる。以後、プ
リント動作を再開させて前記動作を繰り返す。

【００２０】図４は本発明の他の実施例にかかるベルト
体４０の平面形状を示し、導線を同一方向に渦巻き状に
方形に巻回した巻線部４１を、長手方向に沿って多数個
配列した状態でその上下両面側を絶縁性フィルムで挟着
する共に、該巻線４１一端を引出して該フィルム側縁に
露出させた電極部４２と夫々接続する。又前記ベルト体
４０外周面上の隣接する巻線間には短手方向に沿って植
毛４２が植設され、該植毛４２を介して制御グリッド２
表面を摺擦可能に構成する。

【００２１】そして係るベルト体４０は、図３に示すよ
うに、制御グリッド２と背面電極３間のスリット空間を
ほぼ平行に周回可能に一対の回転ローラ３１により張設
支持させると共に、図３に示すように前記制御グリッド
２の画像形成領域と対応するベルト体４０側縁側に前記
電極部４１と接触させた板バネ状のリード電極３２を配
し、該リード電極３２を介して電源３９と接続されたス
イッチ３３と接続させる。そして前記ベルト体４０の下
方域にはトナー収納部３４を配し、前記ベルト体４０に
付着したトナーをブラシ３５により掃き落とし可能に構
成すると共に、該収納容器３４の出口側にメッシュ状の
紙粉分離フィルタ３６を設け、該フィルタ３６により紙
粉を除去した後、再度現像容器１０に戻入可能に構成す
る。尚ベルト体４０の背面側に位置するベルト体４０
は、該ベルト体４０に接触配置させてもよく、又非接触
の状態で平行配置してもよい。

【００２２】次に前記本実施例の作用について詳細に説
明する。ベルト体４０の周回停止と巻線４１のスイッチ
３３をオフした状態で前記したプリント動作を所定時間
継続させた後若しくは１枚のプリント動作を終了させた
後、制御グリッド２への制御電圧の印加を停止すると共
に、巻線４１のスイッチ３３をオンして該ベルト体４０
の周回駆動を開始させる。この結果、電磁気的にトナー
通過孔２ａが開放され且つ該グリッド２と対面するベル
ト体４０側に磁気的吸引力が働き、この状態でベルト体
４０を周回させる事により、前記植毛４２が制御グリッ
ド２表面を摺擦させて、機械的にトナーや紙粉等を除去
した後、前記巻線４１の磁気的吸引力によりこれらがベ
ルト体４０表面に吸着される。

【００２３】そして前記ベルト体４０はその後の周回に
より画像形成域から外れた時点でリード電極３２との接
触が外れ、磁気的吸引力が解除されるが前記ベルト体４
０は絶縁性であるために、そのトナー担持状態を維持し
たまま周回し、その周回路下面側まで周回した後、ブラ
シ３２を利用して前記収納容器３４側に掃き落とされ
る。そして前記掃き落とし後、その収納部３４出口側で
前記紙粉分離フィルタ３６により紙粉を除去した後、フ
ァン３７を利用して現像容器１０側に戻入される。以
後、ベルト体４が所定量周回した時点で該周回を停止さ
せ、プリント動作を再開する。以後、前記動作を繰り返
す。

【００２４】

【効果】以上記載した如く本発明によれば、制御グリッ
ドの目詰まりが生じた場合でも円滑に而もメインテナン
ス作業が煩雑化する事なくこれを除去し、これにより画
像乱れが生じる事なく精緻で且つ鮮明な画像形成を可能
とする。又背面電極側に制御グリッドの吸着トナーを落
下させるも記録紙等を汚染させる事なく、円滑にクリー
ニングを行なう事が出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例にかかる画像形成装置の
要部構成図

【図２】図１に示す画像形成装置の動作を示すタイムチ
ャート図

【図３】本発明の他の実施例にかかる画像形成装置の要
部構成図

【図４】図３の装置に用いるベルト体の平面図

【図５】従来技術にかかる画像形成装置の全体構成図

【符号の説明】 １ トナー担持体 ２ 制御グリッド ３ 背面電極 ４、４０ ベルト体 ４１ 磁界発生手段（巻線） ４１ 磁界発生手段（巻線）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 利根 昌幸 東京都世田谷区玉川台２丁目14番９号 京 セラ株式会社東京用賀事業所内 (72)発明者 佐藤 彰 東京都世田谷区玉川台２丁目14番９号 京 セラ株式会社東京用賀事業所内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電磁気的に開閉可能なトナー通過孔群を
   略マトリックス状に配列してなる制御グリッドを介し
   て、トナー担持体と、表面を記録材が移動可能な背面電
   極とを対面配置してなる画像形成装置において前記制御
   グリッドと背面電極間に、少なくとも表面が絶縁層から
   なる薄層体を介装させると共に、制御グリッドに吸着し
   たトナーを物理的作用力により前記薄層体上に転移させ
   た後、該薄層体を前記制御グリッドの画像形成位置より
   退避する方向に移動可能に構成した事を特徴とする画像
   形成装置
2. 【請求項２】 前記薄層体を、制御グリッドと対面する
   側に、該制御グリッドと平行な平面部位を形成した無端
   状周回体で形成した請求項１記載の画像形成装置
3. 【請求項３】 磁性トナーを用いた請求項１記載の画像
   形成装置において、 前記薄層体に非画像形成時にのみ生起される磁界発生手
   段を設け、少なくとも前記制御グリッドと対面する位置
   で前記磁界が発生し、且つ前記画像形成位置から退避し
   た所定箇所で前記磁界の発生を停止可能に構成した請求
   項１記載の画像形成装置
4. 【請求項４】 前記磁界発生手段と隣接させて制御グリ
   ッド表面を摺擦する摺擦手段を薄層体上に配設した請求
   項３記載の画像形成装置