JP2837298B2 - 画像形成方法及び装置 - Google Patents

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方法及び装置に係
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、トナー担持体
と背面電極を対面配置し、該背面電極表面に沿って記録
材を移動させながら、画像情報に対応した制御電圧を前
記制御グリッドに印加しながらトナー通過孔を選択的に
開放し、該通過孔を介して前記トナー担持体に担持した
トナーを記録材側に転送可能に構成した画像形成方法及
び装置に関する。

【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
上に転送させる画像形成装置は公知であり、（スエーデ
ン国特許願第8704883号他）かかる装置構成を本出願人
が先に出願した図３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、５
４は該背面電極５２に現像電圧を印加する電源回路、５
５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。次にかかる装置の作用を簡単に説明
するに、トナー容器５１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５３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。

【０００３】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５３ａ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５
８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のト
ナー通過孔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やトナー通過孔の周囲に
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送方向下流側で
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、この様に構成すると制御グリッドとトナー担持層
が極めて近接配置されているために、トナー担持層側の
トナーも合せて落下してしまい、却ってトナー層表面を
汚染してしまう恐れがある。

【０００７】又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。

【０００８】さて前記いずれのクリーニング手段におい
ても、クリーニング時期は一般に画像形成枚数に基づい
て行なわれるが、制御グリッドへのトナーの静電的吸着
は、湿度等の環境状態、画像形成状態等によって大きく
異なり、従ってこれを一律に行なう事は常に最悪の状態
を見越して必要以上にクリーニング頻度を多くしなけれ
ばならず得策でない。

【０００９】この為、例えば受光センサと発光体を用
い、光学的に前記トナー通過孔周囲のトナー付着と目詰
まり状態を検知する検知機構を設け、定常的に目詰まり
を検知するように構成する事も出来るが、前記センサは
画像形成の障害とならないように非画像形成領域に配置
しなければならない。しかしながら、この場合トナー担
持体と制御グリッド、制御グリッドと背面電極間は極め
て狭小な為に非画像形成領域から制御グリッド上に直接
発光体を照射するのが、ほとんど不可能であり、従って
前記状態では目詰まり状態を検知し得ない。

【００１０】又例え前記照射が可能になるように構成し
ても、画像形成中にトナー担持体に担持させたトナー層
が穂立て状に制御グリッド表面を摺擦する場合があり、
これにより精度よく目詰まり検知が行ない得ないのみな
らず、該摺擦及び画像形成時のトナー飛散により前記検
知機構の受光若しくは発光面を汚染し、精度よいトナー
検知が困難になる。

【００１１】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且つ確実
にこれを除去し、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方法を提
供する事を目的とする。又本発明の他の目的はトナー担
持体に担持させたトナーまで誤って除去する事なく制御
グリッドに付着しているトナーのみを確実に除去し得る
画像形成方法を提供する事にある。更に本発明の他の目
的は、前記クリーニング時期を精度よく確実に判定し得
る画像形成装置を提供する事にある。

【００１２】

【課題を解決する為の手段】請求項１記載の発明はトナ
ー担持層側のトナーも合せて回収させる事なく、制御グ
リッドに吸着しているトナーのみを精度よく且つ確実に
除去し得る手段に関するもので、少なくとも背面電極と
ともに制御グリッドを、前記トナー担持体上のトナー層
より離間する方向に退避させた後、背面電極側に印加し
た電界若しくは磁気力を利用して制御グリッドの吸着ト
ナーを背面電極側に転送するようにしたことを特徴とす
るものである。

【００１３】かかる技術手段によれば制御グリッドとト
ナー担持体間が離間しており、而も制御グリッドのみな
らず背面電極をも退避しているために、容易に両者間に
クリーニング用電圧若しくは磁力を作用させた場合で
も、言換えれば制御グリッドに吸着したトナーを背面電
極側に引き落とすように背面電極側に電界若しくは磁気
力を作用させた場合にも、該電界がトナー担持体側に作
用する事なく制御グリッドの吸着トナーのみを除去する
ことが出来る。この場合トナー担持体が現像ローラの場
合において退避方向は必ずしもローラ半径方向（制御グ
リッドと交叉する方向）のみに限定する事なく、接線方
向（制御グリッドと平行な方向）に退避させる場合も含
む。

【００１４】又制御グリッドと背面電極は同一間隔を維
持して退避させてもよいが、好ましくは請求項２に記載
したように、前記退避動作と連動させて背面電極と制御
グリッド間を離間させる事により、背面電極や記録材上
に直接トナーを付着回収するのではなく、専用的なトナ
ー受けを設け、該トナー受けを前記離間位置に侵入させ
て、該トナー受けにバイアスを印加してトナー受け上に
前記吸着トナーを回収させるように構成するのがよい。
これによりクリーニング操作の都度無駄に記録紙を使用
する事なく、又前記回収したトナー受け上のトナーは適
宜トナー容器内に収納する手段を取る事により記録材上
に回収したトナーを前記定着器側まで搬送させる必要が
ない為に、定着器の汚染等が生じる余地がない。

【００１５】請求項３記載の発明は特に前記制御グリッ
ドのトナー通過孔の目詰まり状態を効率的に検知させる
もので、例えば発光体と受光センサからなる検知手段
と、背面電極と制御グリッド間若しくは制御グリッドと
トナー担持体間、更には前記三つの部材を同時に離間さ
せる手段とを具え、前記離間動作により前記検知手段が
制御グリッドと対面しその検知を許容可能な非画像形成
領域に前記検知手段を配置した事を特徴とするものであ
る。

【００１６】即ち制御グリッドと背面電極間、若しくは
制御グリッドとトナー担持体間はいずれも画像形成動作
中は狭小間隔に設定しているために、この結果画像形成
の障害とならないように非画像形成領域に検知手段を配
置しても、検知手段を制御グリッドに直接対面する事が
不可能である。

【００１７】そこで本発明は非画像形成時に、制御グリ
ッドと背面電極間、若しくは制御グリッドとトナー担持
体間を離隔する様に構成したために、これにより非画像
形成領域から制御グリッド上に直接発光体を照射するの
が可能となり、該制御グリッドの目詰まり状態を精度よ
く検知出来、この結果画像形成の障害となる事なくクリ
ーニング時期を精度よく確実に判定し得、長期に亙って
安定した画像形成が可能となる。又本発明の検知手段は
非画像形成領域にあるために、画像形成動作中はトナー
検知部が隠蔽させる等の処置を容易に取る事が出来、こ
れにより画像形成時のトナー飛散により前記センサの受
光若しくは発光面を汚染する事なく、精度よいトナー検
知を可能とする。

【００１８】

【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。

【００１９】図１は本発明の実施例に係る画像形成装置
の概略構成を示し、記録紙の流れ方向に沿ってその構成
を簡単に説明するに、１は給紙カセット、２は該給紙カ
セット１より記録紙を搬送路側に記録紙を給紙する給紙
ローラ、３はレジストローラ、４は背面電極板１１、制
御グリッド１２、現像ローラ１３を含む画像形成ユニッ
ト、６は定着ローラ対で、前記レジストローラ３と背面
電極板１１間にガイド板１７を、又背面電極板１１と定
着ローラ対６間に搬送板８が夫々配設されている。又前
記ガイド板１７の下方には画像ユニット４方向に水平に
進退するクリーニング板５、又前記搬送板８の下面には
制御グリッド１２の画像形成領域に光を照射する発光素
子２１が配設されている。

【００２０】画像形成ユニット４は、現像ローラ１３を
収納したトナー容器１４底部を開口し、該開口端の一側
底壁を僅かに下側に向け傾斜させ、該傾斜壁に現像ロー
ラ１３方向に延在するドクタブレード１５を取付け、該
ブレード１５の先端をローラ周面に当接させるととも
に、該ブレード１５の先端を下側に向け屈曲し、後記す
るグリッド枠体１６との間で凹部空間を形成する。

【００２１】又制御グリッド１２は前記現像ローラ１３
と対面する位置を開口した枠体１６に一体的に張設さ
れ、該枠体１６を、前記トナー容器１４の両側壁に吊下
した一対のコイルバネ７に係合させて、該バネ１７の圧
接力を利用して前記枠体１６をトナー容器１４底面に圧
接可能に構成し、これにより制御グリッド１２と現像ロ
ーラ１３間の間隔規制を行ないながら位置保持を行な
う。

【００２２】又前記枠体１６のドクターブレード１５と
対面する傾斜凹部空間には前記発光素子２１の出射光を
受光可能な位置に受光素子２０を配置する。尚、該受光
素子２０の前面は前記ドクタブレード１５の先端屈曲部
に隠蔽されている。又前記枠体１６のローラ軸方向両端
側の非画像領域には各一対の係合穴１６ａを穿孔する。
一方背面電極板１１はその上面側に前記係合穴１６ａに
係合可能な係合ピン１９を垂設すると共に、該係合ピン
１９に制御グリッド１２との間の間隔規制を行なう規制
リング２３を嵌合させた後、前記係合ピン１９の上端に
止設ピン２４を固設する。

【００２３】又前記背面電極板１１の下面側には垂直上
方に付勢する押圧バネ２５と、リンク機構２６を介して
前記バネ２５に抗して背面電極板１１を押し下げるソレ
ノイド２７が取付けられている。制御グリッド１２は枠
体１６及びスイッチ２９を介して制御回路２８と接地電
位を切換え可能に構成している。クリーニング板５はス
イッチ３０を介してトナー帯電電位と逆極性の転写電源
３１を接続している。

【００２４】次にかかる実施例の作用を説明する。先ず
図１の状態で、前記現像ローラ１３を接地し、前記背面
電極板１１に不図示の現像バイアスを印加させた状態
で、前記現像ローラ１３を回転させる事により、内包さ
れた不図示の固定磁石集成体により現像ローラ１３表面
に担持させたトナーをドクタブレード１５により層厚規
制した後、制御グリッド１２と対面する現像位置に導か
れる。

【００２５】現像位置では前記現像バイアスによりトナ
ーの帯電電位と逆極性の現像電界が形成した状態で、制
御回路２８よりのパルス信号に基づいて制御グリッド１
２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１２ａ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、これによりレジストローラ３を介して前記背面
電極２表面に挿通された記録紙に、現像ローラ１３より
飛翔されたトナーが記録紙側に付着し、所定の画像形成
が行なわれる。

【００２６】この際前記受光素子２０はドクタブレード
１５により隠蔽されている為に、前記現像ローラ１３の
回転によりトナー飛散が生じてもその受光面が汚染され
る事はない。

【００２７】そして所定枚数の画像形成毎に図２に示す
ように、ソレノイド２７を作動させた前記制御グリッド
１２と背面電極板１１を下方に押し下げる。この結果、
先ず背面電極板１１と制御グリッド１２間が引離され、
そして前記背面電極板１１より垂設されたと共に、係合
ピン１９先端の止設ピン２４が制御グリッド枠体１６側
の係合穴１６ａに止設した後、更にその離間間隔を維持
して制御グリッド枠体１６とトナー容器１４間がコイル
バネ７の付勢力に抗して引離され、と同時にドクタブレ
ード１５も上昇し、前記受光素子２０の受光面が露出す
る。

【００２８】そしてこの状態で発光素子２１と受光素子
２０が制御グリッド１２を介して直接対面する事になる
ために、該発光素子２１を点灯させて制御グリッド１２
のトナー通過光の目詰まり状態を検知する。

【００２９】そして目詰まりが生じていない場合は、前
記ソレノイド２７をＯＦＦにする事により押圧バネ２５
の付勢力により自動的に背面電極板１１と制御グリッド
１２が夫々間隔を縮めながら現像ローラ１３側に復帰
し、図１の状態に戻った時点で再度画像形成動作を継続
する。

【００３０】一方目詰まりが生じていた場合は、前記ク
リーニング板５を画像ユニット４方向に水平に進出させ
て制御グリッド１２と背面電極板１１間に侵入させる。
そしてこの状態でスイッチ２９を切換えて制御グリッド
１２を接地させて背面電極板１１にトナーの帯電電位と
逆電位のバイアス３１を印加する事により制御グリッド
１２側の吸着トナーがクリーニング板５上に転移付着
し、該付着後前記クリーニング板５を退避してクリーニ
ングブラシその他の不図示の回収手段を利用して該トナ
ー除去を図る。そして前記操作終了後ソレノイド２７を
ＯＦＦにする事により押圧バネ２５の付勢力により自動
的に背面電極板１１と制御グリッド１２が夫々間隔を縮
めながら現像ローラ１３側に復帰し、図１の状態に戻っ
た時点で再度画像形成動作を継続する。

【００３１】

【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且つ確実にこれを
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とともに、トナー担持体に
担持させたトナーまで誤って除去する事なく制御グリッ
ドに付着しているトナーのみを確実に除去し得る。又請
求項３記載の発明によれば、制御グリッドのクリーニン
グ時期を精度よく確実に判定し得るとともに、画像形成
時のトナー飛散により前記センサの受光若しくは発光面
を汚染する事なく、精度よいトナー検知を可能とする。
等の種々の著効を有す。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例にかかる画像形成装置の全体構
成図で、画像形成状態を示す。

【図２】図１の非画像形成時におけるクリーニング状態
を示す。

【図３】先願にかかる画像形成装置の全体構成図

【符号の説明】

１１ 背面電極 １２ 制御グリッド １３ 現像ローラ ５ クリーニング板 ２７、２６ 退避手段 ２２〜２４ 離間手段

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 略マトリックス状にトナー通過孔群を配
   列してなる制御グリッドを介して、トナー担持体と背面
   電極とを対面配置し、前記トナー通過孔を電磁気的に開
   閉制御しながらトナー担持体上のトナーを背面電極表面
   を移動する記録材上に転送させる画像形成方法において
   少なくとも背面電極とともに制御グリッドを、前記トナ
   ー担持体上のナー層より離間する方向に退避させた後、
   背面電極側に印加した電界若しくは磁気力を利用して制
   御グリッドの吸着トナーを背面電極側に転送するように
   したことを特徴とする画像形成方法。
2. 【請求項２】 前記退避動作と連動させて背面電極と制
   御グリッド間を離間させ、該離間位置にトナー受けを侵
   入させた後、該トナー受け上に制御グリッドの吸着トナ
   ーを転送するようにした請求項１記載の画像形成方法
3. 【請求項３】 略マトリックス状にトナー通過孔群を配
   列してなる制御グリッドを介して、トナー担持体と背面
   電極とを対面配置し、前記トナー通過孔を電磁気的に開
   閉制御しながらトナー担持体上のトナーを背面電極表面
   を移動する記録材上に転送可能に構成した画像形成装置
   において前記制御グリッドのトナー通過孔の目詰まり状
   態を検知する検知手段と、背面電極と制御グリッド間若
   しくは制御グリッドとトナー担持体間、更には前記三つ
   の部材を同時に離間させる手段とを具え、前記離間動作
   により前記検知手段が制御グリッドと対面しその検知を
   許容可能な非画像形成領域に前記検知手段を配置した事
   を特徴とする画像形成装置