JPH0930031A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 安定且つ高画質の印字の可能な画像形成装置
を実現する。 【構成】 転写ユニット３０は、背面電極ローラ３１
と、転写ローラ３２と、転写ベルト３３と、テンション
ローラ３４と、プレッシャーローラ３５と、クリーニン
グブレード３６と、廃トナーケース３７とで構成されて
いる。通常印字時には転写ベルト３３とアパチャ電極体
１は非接触であるが、クリーニング時には背面電極ロー
ラ３１が移動してアパチャ電極体１と接触することによ
り、アパチャ電極体１のアパチャ回りを摺擦し付着トナ
ー３９を除去することに加え、クリーニングブレード３
６と廃トナーケース３７が転写ベルト３３に近接し、付
着トナー３９を回収する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複写機、プリン
タ、プロッタ、ファクシミリなどに利用し得る画像形成
装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、画像形成装置の１つとして、複数
の開口部（以下、アパチャと称する）が形成された電極
を用いて、その電極に対して画像データに基いて電圧を
印加し、トナー粒子が前記アパチャを通過し得るよう制
御して、通過したトナー粒子により用紙等の支持体上に
画像を形成するものが、米国特許第３６８９９３５号の
明細書において開示されている。

【０００３】この画像形成装置は、絶縁体よりなる平板
と、この平板の一方の面に形成される連続した基準電極
と、他方の面に形成される互いに絶縁された複数の制御
電極とからなり、前記各制御電極毎に前記３者を貫いて
少なくも１列のアパチャが形成されたアパチャ電極体
と、前記基準電極と制御電極との間に選択的に電位を与
える手段と、印加された電位によってアパチャを通過す
るトナー粒子の流れが変調されるよう帯電したトナー粒
子を供給する手段と、支持体とアパチャ電極体が相対的
に移動し得るよう支持体を粒子流路中に位置決めする手
段とから構成されている。

【０００４】また、例えば米国特許第４７４３９２６
号、同４７５５８３７号、同４７８０７３３号、および
同４８１４７９６号の明細書には、アパチャ電極体が支
持体側に制御電極、トナー供給側に基準電極を向けて配
設された画像形成装置が開示されている。

【０００５】これに対して、米国特許第４９１２４８９
号の明細書には、アパチャ電極体を支持体側に基準電
極、トナー供給側に制御電極を向けて配設することによ
り、オフ時に制御電極に対して印加される電圧を、上記
米国特許に開示される画像形成装置に比べて１／４程度
に抑えることができることが記載されている。

【０００６】ここにおいて、前記オフ時とは、支持体上
にトナー粒子を付着させない時、すなわち画像の空白部
分を形成する時点を意味するものであり、逆にオン時と
言えば、支持体上にトナー像を形成する時点を意味する
ものである。

【０００７】さらに、米国特許第５３０５０２６号の明
細書には、アパチャ電極体と支持体との間に中間媒体を
配置し、一旦中間媒体上にトナー像を形成した後に支持
体へ転写する方式が考案されている。この方法によれ
ば、アパチャ電極体と中間媒体とのギャップが正確に決
まるため、印字特性が向上するし、且つ多種の支持体に
対応できるため非常に適用性がある。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たような従来の画像形成装置は、次のような問題点があ
った。すなわち、アパチャ電極体により印字を行う際、
アパチャの回りにトナーが付着して堆積物となってしま
うことがあった。このような物がアパチャ近傍に付く
と、印字の際トナーの飛翔を乱したり、また中間媒体を
汚したりして、結果として出力される画像品質の劣化を
引き起こしていた。

【０００９】本発明は、上述した問題点を解決するため
になされたものであり、安定且つ高画質の画像形成が可
能な画像形成装置を提供することを目的としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明の請求項１記載の画像形成装置は、荷電粒子を
担持供給する担持体と、その担持体と荷電粒子を介して
配置されると共に電界を直接制御することにより荷電粒
子の飛翔を制御する電界制御手段と、その電界制御手段
と受像体との間に配置された中間媒体とを備え、電界制
御手段によって中間媒体上に形成された画像を受像体上
に転写する画像形成装置において、中間媒体に電界制御
手段のクリーニングを行わせるためのクリーニング手段
を備えいる。よって、担持体が荷電粒子を担持しながら
電界制御手段に供給すると、電界制御手段が電界を直接
制御することにより荷電粒子の飛翔を制御し、中間媒体
が電界制御手段によって形成された画像を受像体上に転
写する。そして、クリーニング手段が中間媒体に電界制
御手段のクリーニングを行わせる。

【００１１】また、請求項２記載の画像形成装置は、中
間媒体を電界制御手段に接触させることにより電界制御
手段をクリーニングするクリーニング手段を備えてい
る。よって、クリーニング手段が中間媒体を電界制御手
段に接触させることにより電界制御手段をクリーニング
する。

【００１２】そして、請求項３記載の画像形成装置は、
中間媒体に付着した荷電粒子を剥ぎ取るための剥ぎ取り
手段を有しているクリーニング手段を備えている。よっ
て、クリーニング手段の剥ぎ取り手段が中間媒体に付着
した荷電粒子を剥ぎ取る。

【００１３】

【実施例】以下、本発明を具体化した一実施例を図面を
参照しながら説明する。

【００１４】先ず、図１を参照して画像形成装置全体の
構成について説明する。

【００１５】本発明の一実施例である画像形成装置は、
その下部にトナー供給装置１０が設けられ、トナー供給
装置１０の上部には、トナー流の制御を行うための電界
制御手段としてのアパチャ電極体１が設けられている。
このアパチャ電極体１の上方には、当該アパチャ電極体
１と間隔を保持して、中間媒体としての転写ユニット３
０が配設されている。さらに転写ユニット３０とプレッ
シャーローラ３５との間隙には、トナーにより画像が形
成される受像体としての画像記録媒体２０が矢印Ｃ方向
に挿入搬送される。そして、搬送される画像記録媒体２
０の搬送方向上には、画像を画像記録媒体２０に定着さ
せる定着装置２６が配設されている。

【００１６】次に、上記画像形成装置の各部の詳細を図
面を参照して説明する。

【００１７】前記トナー供給装置１０には図１に示すよ
うに、トナー供給装置１０全体のハウジングを兼ねるト
ナーケース１１が設けられ、そのトナーケース１１内に
は、荷電粒子としてのトナー１６が蓄えられており、ま
た、トナー１６を担持して前記アパチャ電極体１に搬送
する円筒形の担持体としてのトナー担持ローラ１４が矢
印Ｂ方向に回動可能にトナーケース１１内に支持されて
いる。図１においてトナー担持ローラ１４の左斜め下方
部には、トナーケース１１に蓄えられているトナー１６
を前記トナー担持ローラ１４に給送する円筒形の供給ロ
ーラ１２が設けられ、供給ローラ１２とトナー担持ロー
ラ１４とは、互いに平行に配設され、その円筒面の母線
を接している。

【００１８】また、トナーケース１１内において前記供
給ローラ１２の上方には、トナー担持ローラ１４により
担持されるトナー１６の量をトナー担持ローラ１４のロ
ーラ面上で均一になるように調整すると共に、そのトナ
ー１６を均一に帯電させるためのトナー層規制ブレード
１８が設けられ、当該トナー層規制ブレード１８はトナ
ー担持ローラ１４にその一端を圧接されている。

【００１９】次に、アパチャ電極体１について図面を参
照して説明する。

【００２０】前記アパチャ電極体１は、図２に示すよう
に厚さ２５μｍのポリイミド製の絶縁シート２から構成
され、その絶縁シート２には、直径が６０μｍの円形を
した複数のアパチャ６がアパチャ電極体１の長手方向に
一列に形成されている。また、そのアパチャ６の周囲に
は、厚さ８μｍの銅箔からなる制御電極４が各アパチャ
６毎に形成されている。

【００２１】ここで、アパチャ６は必ずしも図２に示す
ように円形に限られるものではなく、例えば、一辺が６
０μｍの四角形でもよく、その他、楕円形、三角形、平
行四辺形等の形状のものでもよい。

【００２２】次に、前記アパチャ電極体１のアパチャ６
とトナー担持ローラ１４との位置関係の詳細を説明する
と、図３に示すように、各アパチャ６は各々の中心線１
５がトナー担持ローラ１４の周面の最上部分と、トナー
担持ローラ１４の中心軸１６とを通過するように配置さ
れている。これによれば、各アパチャ６は、トナー担持
ローラ１４の周面の最上部分を基準として、左右に均等
に配置されることにより、各アパチャ６を通過するトナ
ー１６の分布をアパチャ内の全域で均一にすることがで
きる。また、アパチャ６の壁面とトナー１６の飛翔方向
とが平行であるため、安定してトナーを飛翔させること
ができる。

【００２３】さらに、アパチャ電極体１自体は、図に示
すようにトナー担持ローラ１４に対して、アパチャ６を
中心として左右に同じ角度だけたわむように圧接されて
いる。これにより、アパチャ電極体１とトナー担持ロー
ラ１４との接触面積を大きくすることができると共に、
アパチャ６の下部周辺を左右均一に圧接することができ
るため、トナーの濃度むらが発生することを極力抑える
ことができる。

【００２４】次に、各電極の制御装置について説明す
る。図１に示すように、前記制御電極４とトナー担持ロ
ーラ１４の間には、制御電圧印加回路８が接続されてい
る。この制御電圧印加回路８は、図示しない画像信号受
信手段から送られてくる画像信号に基いて制御電極４に
対して−３０Ｖ、もしくは＋３０Ｖの電圧を印加するよ
うに構成されている。担持ローラ１４は、接地されてい
る。尚、図示しない画像信号受信手段は、外部のコンピ
ュータや画像読取装置や画像通信装置等に接続されい
る。

【００２５】さてここで、本発明の要部である転写ユニ
ット３０について説明する。

【００２６】転写ユニット３０は、無端状の転写ベルト
３３を中心に、その内部に背面電極ローラ３１と、転写
ローラ３２と、一対のテンションローラ３４と、用紙背
面に配置されるプレッシャーローラ３５とで構成されて
いる。さらにその側方には、クリーニングブレード３６
と、廃トナーケース３７とが設けられている。

【００２７】背面電極ローラ３１は、金属製円筒形状で
あり、図４に示すようにシャーシ４０に回転可能に設け
られており、シャーシ４０と共に駆動モータ４１により
アパチャ電極体１方向に上下に動作することが可能であ
る。前記背面電極ローラ３１には、直流電源２４が接続
されていて、この直流電源は２４は、背面電極ローラ３
１に＋１ｋＶもしくは０Ｖを印加し得るようになってい
る。転写ローラ３２も金属製円筒形状であり、画像記録
媒体２０に対し転写ベルト３３を、プレッシャーローラ
３５と協働して圧接することが可能である。転写ベルト
３３は、半導電性の樹脂ベルトであり、通常時はその面
上にトナー像を形成し、受像体と接触部分にて転写す
る。テンションローラ３４は、前記転写ベルト３３がた
るまないように張力を付与する部材であり、図４におい
て左右方向に可動する事が可能であり、常にバネ等によ
って外側に向かって付勢されている。

【００２８】また、剥ぎ取り手段としてのクリーニング
ブレード３６は、転写ベルト３３上の付着トナーを掻き
落とすように剥ぎ取って除去する。廃トナーケース３７
は、クリーニングブレード３６により除去されたトナー
を収容貯蔵するように構成されている。尚、クリーニン
グブレード３６と廃トナーケース３７は、シャーシ４２
にそれぞれ設けられており、シャーシ４２と共に駆動モ
ータ４３により左右に移動することが可能である。

【００２９】そして、両駆動モータ４１、４３の駆動を
制御するためのＣＰＵ４４が設けられている。従って、
これらクリーニングブレード３６及び廃トナーケース３
７と両駆動モータ４１、４３とＣＰＵ４４とが本発明の
クリーニング手段を構成している。

【００３０】次に、上述のように構成される画像形成装
置の動作を説明する。

【００３１】まず始めに、トナーの供給動作について図
１を参照して説明する。

【００３２】供給ローラ１２の矢印Ａ方向への回動によ
り、トナーケース１１内に蓄えられているトナー１６は
トナー担持ローラ１４に向けて搬送される。そして、搬
送されてきたトナー１６はトナー担持ローラ１４に擦り
つけられ、マイナスに帯電してトナー担持ローラ１４上
に担持される。トナー担持ローラ１４に担持されたトナ
ー１６は、トナー担持ローラ１４の矢印Ｂ方向への回動
と共にトナー担持ローラ１６の円筒形のローラ面に担持
されたまま搬送され、トナー層規制ブレード１８によっ
て薄層化されると共に帯電を均一化された後、トナー担
持ローラ１４の矢印Ｂ方向への回動によってアパチャ電
極体１に向けて搬送される。そして、トナー担持ローラ
１４上のトナーはアパチャ電極体１の絶縁シート２に擦
られつつ、アパチャ６の下に供給される。

【００３３】次に画像の形成動作について図１及び図
２、図３を参照して説明する。

【００３４】図示しない画像信号受信手段から送られて
来る画像信号に応じて、制御電圧印加回路８は、その画
像部分に対応する制御電極４に＋３０Ｖの電圧を印加す
る。その結果、電圧が印加された制御電極４内のアパチ
ャ６には、制御電極４とトナー担持ローラ１４との電位
差により、制御電極４よりトナー担持ローラ１４に向か
う電気力線が形成される。それにより、マイナスに帯電
されたトナー１６は電位の高い方向に静電力を受け、ト
ナー担持ローラ１４上からアパチャ６を通過して制御電
極４側に引き出される。引き出されたトナー１６は、直
流電源２４が背面電極ローラ３１に印加している＋１ｋ
Ｖの電圧によって画像記録媒体２０とアパチャ電極体１
との間に形成される電界により、転写ベルト３３に向か
って飛翔し、堆積して画素を形成する。

【００３５】また、非画像部分に対応する制御電極４に
は、制御電圧印加回路８から−３０Ｖの電圧が印加され
る。その結果、トナー担持ローラ１４と制御電極４との
間には電界が形成されないことにより、トナー担持ロー
ラ１４上のトナー１６は静電力を受けないためアパチャ
６を通過しない。従って、転写ベルト３３上の当該制御
電極４に対向する部分には、画素が形成されない。

【００３６】ここで、転写ベルト３３は、その面上にト
ナー１６により１列の画素が形成されると、次に、図示
しない搬送手段により、アパチャ６列と垂直の方向に１
画素分搬送される。そして、上記の画像形成のプロセス
を繰り返すことにより転写ベルト３３の全面にトナー像
が形成される。

【００３７】尚、上述したプロセスの繰り返しにより、
転写ベルト３３上に画像が記録されるのであるが、図４
に示すように、印字中にはアパチャ６の周辺に余剰な付
着トナー３９が発生する。この付着トナー３９は、いわ
ゆる制御不能なトナーであり、帯電特性や機械的特性が
印字に適していない。このようなトナーを少なくするた
めに、発明者は検討を進めてきたが、現状ではこれらを
皆無にすることは難しかった。アパチャ６近傍に付着ト
ナー３９が発生すると、制御されるトナーの飛翔が妨げ
られたり、搬送される用紙に付着したりして画像を汚し
てしまうことがあった。

【００３８】よって、次にその付着トナー３９に対する
対策として、図４及び図５を用いてその作動を説明す
る。図４は、転写ユニット３０の通常の画像形成時の状
態を示し、図５は、転写ユニット３０のクリーニング時
の状態を示す説明図である。通常は、転写ユニット３０
は図４のように配置されており、付着トナー３９が発生
した場合、非印字期間において、ＣＰＵ４４は駆動モー
タ４１を回転させ、シャーシ４０と共に背面電極ローラ
３１をアパチャ電極体１側に移動させる。尚、この背面
電極ローラ３１の移動に伴いテンションローラ３４、３
４が内側に移動する。

【００３９】そして、背面電極ローラ３１に巻装された
転写ベルト３３が、アパチャ電極体１の表面を摺擦する
と、付着トナー３９は転写ベルト３３側に取りこまれ搬
送される。すなわち、転写ベルト３３によりアパチャ電
極体１のアパチャ６回りの表面のクリーニングが行うこ
とができるのである。このように転写ベルト３３をアパ
チャ電極体１に接触させて付着トナー３９を除去するた
め確実にアパチャ電極体１のアパチャ６回りの表面のク
リーニングが行うことができる。

【００４０】また、付着したトナー３９は、転写ベルト
３３に載せられて、クリーニングブレード３６の近傍に
到着する。この時、ＣＰＵ４４は駆動モータ４３を回転
させ、シャーシ４２と共にクリーニングブレード３６及
び廃トナーケースは３７を転写ベルト３３側に移動さ
せ、特にクリーニングブレード３６の先端は転写ベルト
３３に接する位置に配置させる。それによりクリーニン
グブレード３６は、転写ベルト３３から付着トナー３９
を離脱せしめ、廃トナーケース３７の収容し廃トナー３
８として保管する。このように、転写ベルト３３に付着
したトナー３９はクリーニングブレード３６によって剥
ぎ取られるため、画像記録媒体２０を汚すことなく良好
に画像形成を行うことができる。

【００４１】尚、本実施例の関わる非印字時とは、一枚
の画像記録媒体上に画像データにより印字を行われない
時間のみならず、連続して搬送されてくる画像記録媒体
間のすきまがアパチャ電極下を通過する時間、機械を起
動して印字を開始するまでの時間、印字を終了して機械
を停止するまでの時間等をはじめトナーを印字に使用し
ていない時間全てを指している。

【００４２】その後、形成されたトナー像は、図示しな
い搬送装置によって定着装置２６に搬送され、定着装置
２６によって画像記録媒体２０上に定着される。尚、定
着装置２６は、加熱定着方式や圧力定着方式のいずれの
タイプのものでもよい。

【００４３】また、本実施例の画像形成装置では、アパ
チャ電極体１の絶縁性シート２はトナー担持ローラ１４
側に向けられているので、トナー供給系の不具合でトナ
ー担持ローラ１４上にトナー１６が存在しない場合で
も、制御電極４とトナー担持ローラ１４が接触して電気
的に短絡し、制御電圧印加回路８を壊すことはない。

【００４４】尚、本発明は、以上詳述した実施例に限定
されるものではなく、その主旨を逸脱しない範囲におい
て、種々の変更を加えることが可能である。

【００４５】本実施例では、転写体としてベルトを使用
したが、円筒状の転写ローラを使用してもよい。

【００４６】また、本発明では、廃トナーケースに付着
トナーを保管し廃棄するような構成としたが、本願出願
人による特願平７−１１８３４８号の明細書及び図面に
示すように、このトナーを再び印字ユニットのトナーケ
ースに戻すことにより、リサイクル使用をすることも可
能である。

【００４７】更に、上記実施例では非画像部分に対応す
るアパチャの制御電圧を−３０Ｖとしたが、これはゼロ
電圧であっても良い。この場合、より低電圧駆動が可能
となる。

【００４８】また、上記実施例においては、トナー流制
御手段としてアパチャ電極体を用いたが、例えば、米国
特許第５０３６３４１号の明細書に記載されるような編
目状の電極体や特開平６−２５５１６３号公報に記載さ
れたエッジ電極体を用いることも可能である。

【００４９】

【発明の効果】以上説明したことから明らかなように、
本発明の請求項１記載の画像形成装置は、中間媒体によ
って電界制御手段をクリーニングできるので安定且つ高
画質の画像形成を行うことができる。

【００５０】また、請求項２記載の画像形成装置は、中
間媒体を電界制御手段に接触させることにより電界制御
手段をクリーニングするため確実に電界制御手段に付着
した荷電粒子を除去することができる。

【００５１】更に、請求項３記載の画像形成装置は、電
界制御手段から除去されて中間媒体に付着した荷電粒子
を剥ぎ取ることができるので、その中間媒体に付着した
荷電粒子によって受像体が汚れることがなく良好な画像
形成を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例である画像形成装置の構成を
示した正面図である。

【図２】上記画像形成装置に用いられるアパチャ電極体
の構成を示す斜視図である。

【図３】上記画像形成装置に用いられるアパチャ電極体
とトナー担持ローラとの位置関係を示す正面図である。

【図４】上記画像形成装置に用いられる転写ユニットの
通常の画像形成時の作用を示す説明図である。

【図５】上記画像形成装置に用いられる転写ユニットの
クリーニング時の作用を示す説明図である。

【符号の説明】

１ アパチャ電極体 １４ トナー担持ローラ ３０ 転写ユニット ３１ 背面電極ローラ ３３ 転写ベルト ３６ クリーニングブレード ３７ 廃トナーケース ４０ シャーシ ４１ 駆動モータ ４２ シャーシ ４３ 駆動モータ ４４ ＣＰＵ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 荷電粒子を担持供給する担持体と、その
   担持体と荷電粒子を介して配置されると共に電界を直接
   制御することにより荷電粒子の飛翔を制御する電界制御
   手段と、その電界制御手段と受像体との間に配置された
   中間媒体とを備え、電界制御手段によって中間媒体上に
   形成された画像を受像体上に転写する画像形成装置にお
   いて、 前記中間媒体に前記電界制御手段のクリーニングを行わ
   せるためのクリーニング手段を備えたことを特徴とする
   画像形成装置。
2. 【請求項２】 前記クリーニング手段は、前記中間媒体
   を前記電界制御手段に接触させることにより電界制御手
   段をクリーニングすることを特徴とする請求項１記載の
   画像形成装置。
3. 【請求項３】 前記クリーニング手段は、前記中間媒体
   に付着した荷電粒子を剥ぎ取るための剥ぎ取り手段を有
   していることを特徴とする請求項１または２記載の画像
   形成装置。