JP2000000995A

JP2000000995A - 画像形成方法及び画像形成装置

Info

Publication number: JP2000000995A
Application number: JP10427199A
Authority: JP
Inventors: Katsutoshi Ogawa; 勝敏小川; Yoshitaka Kitaoka; 義隆北岡; Akira Kumon; 明九門; Masahiro Aizawa; 昌宏相澤; Akira Fukano; 明深野; Akira Tatsuji; 彰龍治; Hiroyuki Matsuo; 浩之松尾
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1998-04-13
Filing date: 1999-04-12
Publication date: 2000-01-07

Abstract

(57)【要約】【課題】開口部周辺のトナー付着状態を常に少なく、
かつ同じ状態に保つことができ、安定且つ良好な画像形
成方法を提供する。【解決手段】帯電したトナーを担持搬送する現像ロー
ラ２と、トナーを通過させる複数の開口１４を有し、外
部からの画像信号に応じて現像ローラ２から供給される
トナーの通過を制御するアパーチャ電極１２と、通過し
たトナーが着弾する記録用紙２０とを少なくともこの順
に有する画像形成装置を用いて画像を形成する方法であ
って、所定の画像信号に基づく画像形成動作を行わない
期間中に、アパーチャ電極１２の制御電極１６に所定の
信号を入力して、少なくとも１回は現像ローラ２に担持
されたトナーを開口１４近傍に到達させるクリーニング
工程を有する。

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、ファクシミ
リ、プリンター等の画像形成装置およびその画像形成方
法に係り、特に、記録部材にトナーを噴射して記録を行
うための画像形成におけるクリーニングに関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】近年、オフィスではパーソナルコンピュ
ターの能力向上に伴い、大量のドキュメントを扱うよう
になり、また、ネットワーク技術の進歩によって処理能
力の高いプリンタ、複写機が普及しつつある。また、一
方では、インクジェットプリンタなどの急速な普及によ
ってカラードキュメントも増加の傾向にある。しかしな
がら、スピードをはじめ画質においても満足のいく白
黒、及び、カラードキュメント出力可能な画像形成装置
は、開発途上にありその出現が待たれている。以下、従
来の技術を図を用いて説明する。

【０００３】図７は、特公昭４４−２６３３３号公報に
記載された電気信号記録方法を示す構成概略図である。
図中、７１は背面電極、７２は記録体、７３は制御格
子、７４はメッシュ電極、７５はトナー、７６はブラ
シ、７７は電源である。トナー７５はブラシ７６の回転
接触による摩擦によって、例えば負に帯電する。メッシ
ュ電極７４と背面電極７１との間には、帯電したトナー
７５を記録体７２の方向へ加速する電界を形成するため
の電源７７を接続している。ここでメッシュ電極７４と
制御格子７３との間に電気信号７８を加えると、加える
信号の極性と強度に応じてメッシュ電極７４を通過する
トナー７５の量及び記録体７２への付着位置を制御でき
る。即ち、メッシュ電極７４と背面電極７１との間には
電源７７によってトナー７５を記録体７２の方向へ加速
する平行電界が形成され、電気信号７８に“ｏｎ" 信号
（トナー７５が負帯電の場合には正極性印加）を制御格
子７３に与えると、ゲートが開き、トナー７５は平行電
界にのって記録体７２の方向に移動する。一方、電気信
号７８によって“ｏｆｆ" 信号（トナー７５が負帯電の
場合は、負極性印加）を与えると、ゲートが閉じ、トナ
ー７５は制御格子７３を通過できない。この電気信号
“ｏｎ" “ｏｆｆ" の組み合わせによって画像を記録す
る。

【０００４】図８は、特開昭５８−１０４７６９号公報
に開示された別の構成による画像形成装置を示す構成概
略図を示している。図８で、１０１は信号電極、１０３
はベース電極で、絶縁部材１０２を介して穴（ゲート）
１０４の周囲に形成されている。１０５は記録部材、１
０６は背面電極で直流電源１０９に接続され約３００Ｖ
で印加される。１０７はトナー搬送部材、１０８は交流
電源、１１０は信号電源で、信号電極１０１とベース電
極１０３に接続され５０Ｖの記録用の電圧を印加する。
１１１は１成分絶縁性磁性トナー、１１２は固定磁石、
１１４は磁性ブレードである。

【０００５】次に上記画像形成装置の動作を説明する。
トナー搬送部材１０７上には、１成分絶縁性磁性トナー
１１１が、磁性ブレード１１４によって薄層形成され
る。ベース電極１０３とトナー搬送部材１０７との間
に、交流もしくは直流を重畳した交流を印加すると、１
成分絶縁性磁性トナー１１１が往復運動をはじめる。こ
こで信号電極１０１に記録信号を入れて順極性に電圧を
印加すると１成分絶縁性磁性トナー１１１は、穴１０４
を通り抜けて、背面電極１０６に印加された電界に従っ
て記録部材１０５に付着して画像形成が行われる。一
方、信号電極１０１に電圧の印加がない場合、または、
逆の極性の電圧を印加した場合は、１成分絶縁性磁性ト
ナー１１１は、穴１０４を通過せず画像記録は行われな
い。図８に示すものでは、画像形成を行わない期間に、
背面電極１０６に高電圧を印加して、穴１０４内に停滞
するトナー１１１を放出させる。これによって穴１０４
が塞がれることを防止する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記の
ような画像形成装置では、以下のような問題があった。

【０００７】（１）特公昭４４−２６３３３号公報に開
示されたような、メッシュ電極と背面電極との間に形成
された平行電界を制御格子に加える電気信号によってゲ
ートを開閉する方法では、メッシュ電極と制御格子との
距離を十分にとり、制御格子によって形成される開閉信
号が十分に働くようにしなければならない。仮に、メッ
シュ電極と制御格子を近接、あるいは接触させるような
場合、電気信号には大きな電圧差を有した信号を用いな
ければならず、スイッチング素子として、電圧の高いも
のを用いねばならず、装置としての大型化、高コスト化
は免れない。メッシュ電極と制御格子との距離を大きく
とると飛翔するトナーの制御性が悪く良好な画像が得ら
れないばかりでなく、トナーは周囲飛散する等装置とし
ての基本性能を満足できない。

【０００８】（２）特公昭５８−１０４７６９号公報に
記載されたように、絶縁部材の両サイドに信号電極、ベ
ース電極を形成する方式では、トナーを飛翔させる電気
力線は、信号電極とベース電極間に強く形成されるた
め、穴の壁面にトナーが付着しやすく、トナーによる穴
詰まりが発生しやすい。

【０００９】（３）この問題解決のために、高電界を信
号電極と背面電極間に形成するが、電極同士が近接する
領域での高電圧の印加は、放電破壊を起こし、信号電極
を破壊し、著しく信頼性を低下させる等の問題点があっ
た。

【００１０】本発明は、前記の問題を解決するものであ
り、制御格子のゲート、すなわち現像剤通過制御手段の
現像剤通過孔周辺のトナー付着状態を常に少なく、かつ
同じ状態に保つことができ、安定且つ良好な画像を形成
することができる方法及び装置を提供することを目的と
する。

【００１１】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に本発明の画像形成方法は、帯電した現像剤を担持搬送
する現像剤担持手段と、現像剤を通過させる複数の現像
剤通過孔を有し、外部からの画像信号に応じて前記現像
剤担持手段から供給される現像剤の通過を制御する現像
剤通過制御手段と、通過した現像剤が着弾する受像手段
とを少なくともこの順に有する画像形成装置を用いて画
像を形成する方法であって、所定の画像信号に基づく画
像形成動作を行わない期間中に、現像剤通過制御手段に
所定の信号を入力して、現像剤担持手段に担持された現
像剤を現像剤通過孔近傍に到達させるクリーニング工程
を有することを特徴とする。

【００１２】前記クリーニング工程で現像剤通過孔近傍
に到達した現像剤は、前記現像剤通過孔を通過させるこ
とが望ましい。

【００１３】現像剤通過孔を通過した現像剤は、現像剤
通過制御手段を介して現像剤担持手段と対向する現像剤
吸引手段にて吸引されることが望ましい。

【００１４】さらに、現像剤吸引手段は、空気流にて現
像剤を吸引する手段であることが望ましい。

【００１５】あるいは現像剤吸引手段は、電界を形成し
て現像剤を吸引する手段であることが望ましい。

【００１６】受像手段は回転移動するエンドレスベルト
またはドラムであって、前記受像手段上に形成された現
像剤像は、転写手段によって記録用紙上に転写されるこ
とが望ましい。

【００１７】さらに、少なくともクリーニング工程中、
転写手段は受像手段表面から離間することが望ましい。

【００１８】さらに、クリーニング工程で現像剤通過孔
を通過した現像剤は、回転移動する受像手段に到達、搬
送され、前記受像手段に当接する現像剤除去手段にて前
記受像手段上から除去されることが望ましい。

【００１９】また連続して受像手段に画像形成動作が行
われる際、クリーニング工程は、一つの画像形成動作が
完了してから次の画像形成動作が開始するまでの間の所
定期間に行われるのが望ましい。

【００２０】受像手段は記録用紙であり、現像剤通過制
御手段に対向して回転移動する受像手段担持手段にて担
持されることが望ましい。

【００２１】クリーニング工程で現像剤通過孔を通過し
た現像剤は、回転移動する受像手段担持装置に到達、搬
送され、前記受像手段担持装置に当接する現像剤除去手
段にて前記受像手段担持装置上から除去されることが望
ましい。

【００２２】さらに、クリーニング工程は、画像形成装
置内で紙ジャムが発生した後、ジャム紙が前記画像形成
装置内から取り除かれる作業が完了してから画像形成動
作が再開されるまでの所定の期間中に行われることが望
ましい。

【００２３】あるいはクリーニング工程は、連続して受
像手段に画像形成が行われる際、予め決められた枚数毎
に画像形成を中断して行われることが望ましい。

【００２４】あるいはクリーニング工程は、画像形成装
置に電源が投入された直後から画像形成動作が開始され
るまでの間の所定時間中に行われることが望ましい。

【００２５】このような方法を実現する本発明の画像形
成装置は、現像剤に電荷を付与して帯電した現像剤を形
成する帯電手段と、帯電した現像剤を担持搬送する現像
剤担持手段と、帯電した現像剤を直接または間接的に受
容するための背面電極手段と、前記現像剤担持手段と前
記背面電極手段との間の適所に配され、複数の現像剤通
過孔を有し、前記現像剤通過孔内または前記現像剤通過
孔の周縁部の少なくとも一部に形成され互いに独立した
制御電極を有するアパーチャ電極手段と、帯電した現像
剤を前記現像剤担持手段から離間でき、かつ前記現像剤
通過孔に到達できる大きさの電圧を前記制御電極に印加
するクリーニング電圧供給手段を具備することを特徴と
する。

【００２６】前記クリーニング電圧供給手段は、帯電し
た現像剤が現像剤通過孔に到達できると同時に、前記現
像剤通過孔を通過できる大きさの電圧を制御電極に印加
するクリーニング電圧供給手段であることが望ましい。

【００２７】本発明のもう１つの画像形成方法は、前記
目的を達成するため、帯電した現像剤を担持搬送する現
像剤担持手段と、現像剤を通過させる複数の現像剤通過
孔を有し、外部からの画像信号に応じて前記現像剤担持
手段から供給される現像剤の通過を制御する現像剤通過
制御手段と、通過した現像剤が着弾する受像手段とを少
なくともこの順に有する画像形成装置を用いて画像を形
成する方法であって、所定の画像信号に基づく画像形成
動作を行わない期間中に、現像剤通過制御手段に所定の
信号を入力して、現像剤担持手段に担持された現像剤を
現像剤通過孔近傍に到達させる第１のクリーニング工程
と、現像剤通過孔近傍の現像剤を現像剤担持手段に到達
させる第２のクリーニング工程を有することを特徴とす
る。

【００２８】第１のクリーニング工程と第２のクリーニ
ング工程は交互に繰り返されることが望ましい。

【００２９】このような方法を実現する本発明の画像形
成装置は、現像剤に電荷を付与して帯電した現像剤を形
成する帯電手段と、帯電した現像剤を担持搬送する現像
剤担持手段と、帯電した現像剤を直接または間接的に受
容するための背面電極手段と、前記現像剤担持手段と前
記背面電極手段との間の適所に配され、複数の現像剤通
過孔を有し、前記現像剤通過孔内または前記現像剤通過
孔の周縁部の少なくとも一部に形成され互いに独立した
制御電極を有するアパーチャ電極手段と、帯電した現像
剤を前記現像剤担持手段から離間でき、かつ前記現像剤
通過孔に到達する大きさの電圧と、帯電した現像剤が前
記現像剤通過孔近傍から離間でき、かつ前記現像剤担持
手段に到達できる大きさの電圧とを順次前記制御電極に
印加するクリーニング電圧供給手段を具備することを特
徴とする。

【００３０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の画像形成装置の一
実施形態について図面を用いて説明する。図１は本発明
の実施の形態に於ける画像形成装置の原理を示す断面図
である。図１において、現像剤担持手段としての現像ロ
ーラ２は帯電粒子としてのトナー（現像剤）を搬送し、
アルミニウム、鉄などの金属、または合金から構成す
る。本実施の形態では外径が２０ｍｍ、厚み１ｍｍのア
ルミニウムの筒を用い、接地したが、これに限らず直流
または交流の電圧を印加してもよい。規制ブレード４
は、ウレタンなどの弾性部材から構成し、硬度は４０か
ら８０度（ＪＩＳＫ６３０１Ａスケール）、自由端
長（取り付け部材からはみ出した部分の長さ）は５〜１
５ｍｍで、現像ローラ２上にトナーを１〜３層形成す
る。規制ブレード４は電気的にフロート状態、接地また
は直流、交流の電圧を印加して用いられ、本実施の形態
ではフロートで用いた。トナーは、現像ローラ２と規制
ブレード４との間に挟み込まれ、ここで小さな攪拌を受
けて現像ローラ２から電荷を受け取り帯電する。

【００３１】また、供給ローラ６は、鉄などの金属軸
（本実施の形態では直径８ｍｍ）上に、発泡性のウレタ
ンなどの合成ゴムを２〜６ｍｍの厚みで設けたもので、
硬度は３０度（ローラ状に加工したものをＪＩＳＫ６
３０１Ａスケールの方法で測定）である。現像ローラ
２への食い込み量は0.1 〜２ｍｍの範囲が好ましい。接
地または直流または交流の電圧を印加して用い、トナー
の帯電を補助するほか供給もコントロールする。本実施
の形態では負帯電トナーを用いた。背面電極（背面電極
手段）８は電源１０を用いて電圧を印加することによ
り、現像ローラ２との間に電界を形成するもので、金属
板や、導電性ローラ、あるいは樹脂中に導電フィラーを
分散したフィルムを用いる。この場合のフィルムの抵抗
は１０²〜１０¹⁰Ω・ｃｍ程度が好ましい。画像記録は
背面電極８の上にトナーを直接付着させるか、記録用紙
２０を介して背面電極８をおいてもよい。背面電極８を
前述したようにフィルム状のエンドレスベルトに加工
し、このエンドレスベルト上にトナーを直接記録した後
に、記録用紙に転写をするような構成をとってもよい。
背面電極８と後述するアパーチャ電極との距離は５０〜
１０００μｍの範囲が好ましい。また、現像ローラ２は
アパーチャ電極と当接しているか、もしくはアパーチャ
電極までの距離が１００μｍ以内に保持されていること
が好ましい。

【００３２】図１では記録用紙２０を受像手段とし、そ
の上に画像記録をするようすを示している。背面電極８
は金属平板からなり、固定されている。そして記録用紙
２０は図示しない搬送手段により背面電極８上を矢印方
向に搬送される。アパーチャ電極（アパーチャ電極手
段）１２は、絶縁性フィルム上に形成した開口（現像剤
通過孔）１４群、制御電極１６群よりなる。ここで群と
記したのは図面の手前から奥に向かって、開口１４と制
御電極１６が列状に並べられていることを指している。
絶縁性フィルムは、厚さ１０〜１００μｍが適当で、ポ
リイミド、ポリエチレンテレフタレートなどの材料が好
ましい。図２（ａ）にアパーチャ電極１２の構成断面
図、また、図２（ｂ）に正面図を示す。制御電極１６
は、図２（ａ）に示すように開口１４の周縁部を取り巻
くようにリング状に形成する。制御電極１６はこれに限
定されず開口１４の内壁に設けてもよい。図２（ｂ）の
１８は、制御電極１６から制御電源２２へ導くためのリ
ード線で、絶縁フィルム上にパターンとして形成されて
いる。各制御電極１６の表面には１〜２μｍの薄い樹脂
層を設ける（図示せず）。図２（ｂ）で開口１４は互い
に離間して示したが、実際には、すべての開口１４から
トナーを吹き出して記録したときに、全黒の画像が形成
できるように開口１４は互いに補完するように千鳥に配
置される。開口１４の直径は５０〜２００μｍが好まし
い。本実施の形態では、制御電極１６の内径は１５０μ
ｍ、開口１４の内径は１２０μｍである。制御電極１６
の電極は銅などの金属から構成され、厚みは５〜３０μ
ｍが好ましい。制御電極１６は、リード線１８を通して
制御電源２２に、各々独立に接続される。制御電源２２
は、電圧発生部（図示せず）とこの電圧をスイッチング
するための素子からなる。スイッチング素子の１個に
は、３２、６４、１２８個程度のチャンネルがあり、リ
ード線１８を介して制御電極１６に供給する電圧を各々
制御できる。例えば、１インチ当たり３００ドットの記
録密度(300dpi)で記録する場合、スイッチング素子とし
て６４チャンネルのものを用いると、３００個の開口を
制御するのには６４チャンネルを有するスイッチング素
子、５個が必要となる。

【００３３】図３に、制御電極１６に印加する波形を、
縦軸に電圧ｖ、横軸ｔに時間をとって示す。Ｔｔは、１
ドットを形成するのに必要な時間を示し、解像度によっ
て決定される。例えば、３００ｄｐｉ(dot/inch)のドッ
トを形成するためには、１インチ(inch)２５．４ｍｍを
３００ドット(Dot) で割ると１ドットの直径は約８３μ
ｍとなる。この間に記録用紙が１ドット分移動すればよ
いので、記録用紙２０の速度を、例えば、６０ｍｍ／ｓ
とすると、約１３９０μｓと計算される。Tbは、トナー
が、現像ローラ２から離れ、背面電極８に到達するに要
する時間以上となる必要があり、具体的には、Tbを変化
させてドットの濃度が飽和する時間でよく、本実施の形
態ではTbは２００μｓであった。Tbに続くTwは、現像ロ
ーラ２からのトナーの離間を抑える電界を発生する時間
を示し、制御電極１６にはトナーの帯電極性と同一の極
性を印加する。本実施の形態では負帯電のトナーを用い
ているので−１００Ｖを制御電極１６に印加する。上述
の例に従えば、Tt＝１３９０μｓであるので、Tb＝２０
０μｓとの差であるＴｗ＝１１９０μｓの間−１００Ｖ
印加する。

【００３４】クリーニング電源２３は、図４に示す飛翔
開始電圧以上で画像形成時の電圧より低い電圧、例えば
＋１００Ｖを非画像形成時期に制御電極１６に印加す
る。ここで飛翔開始電圧とは、ある一定の距離条件（ア
パーチャー電極と現像ローラ間距離など）を決め、横軸
に制御電極１６への印加電圧、縦軸にドットの画像濃度
をとると、ある印加電圧以上でドット形成を始める電圧
を指す。少なくともクリーニング時に飛翔開始電圧以上
の電圧を制御電極１６に印加し、現像ローラ２上のトナ
ーを飛翔させる理由は、以下の通りである。

【００３５】すなわち、図２に示すリング型の制御電極
１６には、画像形成動作中に開口１４を通過しなかった
順極性に帯電したトナー（本実施の形態では負極性トナ
ー）が付着している。制御電極１６上に付着したトナー
が多量にある場合、Ｔｗの間に印加するトナーと逆極性
の電圧だけでは、現像ローラ２側には移動できない。さ
らに、現像ローラ２のトナー層に含まれる逆極性トナー
が存在する。この逆極性トナーとは、本来帯電すべき極
性とは反対の極性で（本実施の形態では正極性）帯電し
たトナーを示し、その帯電量の絶対値は順極性トナーに
比べて小さい。しかしながら、Ｔｗの期間中、現像ロー
ラ２のトナー層に含まれる逆極性トナー（本実施の形態
では正極性トナー）が、制御電極１６と現像ローラ２と
の間で形成される電界に従って、制御電極１６上へ転移
する。これにより、制御電極１６上には順極性トナーと
逆極性トナーとが互いに電気的に凝集した状態で堆積し
ている。順極性、逆極性の両トナーによる凝集体は、フ
ァンデルワールス吸引力以外にも電気的に互いに吸引さ
れているので、崩れにくい。従って制御電極１６に付着
したトナー凝集体が増加すると、開口１４上にトナー凝
集体で覆われてしまい、開口１４の目詰まりが引き起こ
される。

【００３６】そこで、制御電極１６に付着したトナー凝
集体を容易に現像ローラ２側に戻すために、現像ローラ
２上のトナーを電界力によって制御電極１６上に付着し
たトナーに衝突させる。これは、制御電極１６上に付着
したトナーには大きなファンデルワース力が制御電極１
６への付着力として働くためで、この力の作用を小さく
するためにトナー同士の衝突を利用する方法は有効であ
る。さらにトナー凝集体にトナーが衝突することで、順
極性トナーと逆極性トナーとの間の距離が離れることに
より、両トナー粒子間で吸引力として作用していた静電
気力が弱まる。以上により、一旦凝集体から個々の粒子
に切り離されたトナーは、現像ローラ２と制御電極１６
の間に形成される逆極性の電界により、現像ローラ２に
回収される。これにより、トナー凝集体による開口部の
目詰まりが回避される。

【００３７】ただし、少なくともクリーニング時に、現
像ローラ２上のトナーを制御電極１６に到達させる程度
の飛翔開始電圧以上で画像形成時の電圧より低い電圧を
制御電極１６に印加するだけでは不十分な場合がある。
この場合には、トナーを現像ローラ２から飛翔させると
同時に、開口１４を通過させることが望ましい。その理
由は、以下の通りである。

【００３８】すなわち、繰り返し画像形成動作を実施す
ると、背面電極８側に移行できなかった順極性トナーが
開口１４の内壁に蓄積される。さらに現像ローラ２上で
のトナー層中に多量の逆極性帯電トナー（本実施の形態
では正極性に帯電したトナー）が混在する場合、Ｔｗの
間、トナーと同極性の電圧を制御電極１６に印加する
と、現像ローラ２上のトナー層に混在していた逆極性帯
電トナーが、制御電極１６に向かって飛翔し、制御電極
１６上だけでなく、開口１４の内壁にも逆極性帯電トナ
ーが付着する。このように開口１４の内壁には、それぞ
れ順極性と逆極性とに帯電したトナーが混在し、上述と
同様、トナー凝集体として付着する。

【００３９】このようにトナー凝集体が開口１４の内壁
に付着すると、上述と同様開口１４の目詰まりが引き起
こされる。さらに開口１４の内壁に付着したトナーは、
背面電極８にて形成される電界により背面電極８側に吸
引される。このため背面電極８に電圧が印加されると同
時に、開口１４の内壁に付着したトナーが記録用紙２０
上に着弾し、いわゆる地カブリが発生してしまう。

【００４０】このような問題点を解決するには、クリー
ニング時に制御電極１６に印加する単に飛翔開始電圧以
上の電圧だけでは、現像ローラ２から飛翔するトナー
が、開口１４の内壁に付着したトナーまでに到達するこ
とができないので、開口１４の内壁のトナーをクリーニ
ングする効果は得られない。そこでトナーを現像ローラ
２から飛翔させるだけでなく、開口１４を通過させるこ
とにより、開口１４の内壁に付着したトナー凝集体をほ
ぐす効果が得られる。さらには開口１４を通過するトナ
ーにより、開口１４の内壁に付着していたトナーを連れ
出す効果が得られるため、開口１４の内壁へのトナー付
着量を低減することができる。なお、上記の場合の制御
電極１６に印加される電圧は、飛翔開始電圧より高く、
例えば画像形成時に印加される電圧と同程度、すなわち
＋２００Ｖ程度の電圧とすると、好適である。なお、本
実施の形態では、制御電源２２とは別個にクリーニング
電源２３を設けてクリーニング電圧供給手段としたが、
クリーニング電圧供給手段として特別に設けることなく
制御電源２２に兼用させてもよい。すなわち、クリーニ
ング工程中、全ての制御電極に画像信号を制御電源２２
から複数回供給することにより、トナーを現像ローラ２
から開口１４を通じて背面電極８側に向かって飛翔させ
ても、上記の実施の形態と同一の効果が得られる。

【００４１】次に図５を用いて他の実施の形態に係る画
像形成装置を説明する。図５は、装置の構成を示す構成
概略図である。図５中、中間像保持体（受像手段）とし
てのエンドレスベルト３０は、樹脂中に導電フィラーを
分散したフィルムで構成され、抵抗は１０¹⁰Ω・ｃｍで
ある。背面電極８をエンドレスベルト３０の背後からア
パーチャ電極１２の開口１４に対向する位置に接触して
配置する。ピックアップローラ３２は、給紙トレイ８０
から記録用紙２０を一枚毎に送り出すローラ、タイミン
グローラ３４は、給紙された記録用紙２０と画像位置を
調整するローラ、転写ローラ（転写手段）３６は、エン
ドレスベルト３０上に形成されたトナーを記録用紙２０
に転写するローラである。転写ローラ３６は、金属ロー
ラ上にウレタンなどの発泡スポンジを導電処理したもの
で、外径は２０ｍｍ、硬度はＪＩＳＫ６３０１Ａス
ケールで約３０度、金属軸の両端を約５００から１００
０ｇの圧力でエンドレスベルト３０に押し当てられる。
転写ローラ３６の抵抗は、接地した金属板に上述した圧
力で押さえ、金属軸に５００Ｖ印加して、約１０⁶〜１
０⁷Ωであった。定着装置３８は、記録用紙２０の上に
形成されたトナーを圧力と熱で定着するものである。本
実施の形態で用いたトナーは記録用紙２０への固着は樹
脂を熱で溶融して行うため、樹脂としてスチレン−アク
リル系共重合体、スチレン−ブタジエン系共重合体、ポ
リエステル樹脂、エポキシ樹脂およびこれらの混合樹脂
が適当である。もちろん磁性粉体を含有する磁性トナー
を用いてもよく、この場合、磁性粉としては、フェライ
ト、マグネタイトをはじめとする鉄、コバルト、ニッケ
ルなどの強磁性を示す元素を含む合金、化合物などが有
効である。磁性粉の保磁力は１００〜５００Ｏｅのもの
が適当で、また、樹脂に対して磁性粉はトナー粒子１０
０重量部に対して２０〜４０重量％が適当である。この
他、電荷制御剤やトナーの流動性を制御するためにシリ
カ(SiO2)、酸化チタン(TiO2)、ステアリン酸の金属塩等
を0.1 〜5 重量％添加することが好ましい。特にシリカ
は流動性を大きく左右し、開口１４にトナーが詰まるこ
とを避けることができる。すなわちシリカは直径が小さ
く高い帯電を有することから、電気力に強く引かれ前記
開口１４の壁面に付着しやすいが、トナーが開口１４を
通過する際の運動を促進するコロの役割を果たして穴詰
まりを回避できる。シリカは窒素吸着によるＢＥＴ比表
面積で１００〜３００ｍ²／ｇの範囲にあるものが適当
である。１００ｍ²／ｇを下回るような小径のシリカを
用いると樹脂を寸断するように混ざり込むため充分な定
着性を得ることができない。

【００４２】次に動作を説明する。アパーチャー電極１
２には解像度、例えば３００dpi ならば１インチあたり
３００個の開口１４を有し、これが、紙の幅方向（図５
では、紙面の手前から奥）に、ほぼ背面電極８に対向す
る位置に並べられている。制御電極１６は、それぞれの
開口１４に図２に示すように形成され、スイッチング素
子にリード線を介して各々接続する。それぞれの制御電
極１６は画像データに従い、図３の印加波形を制御電極
１６に印加してトナーを中間像保持体としてのエンドレ
スベルト３０に移送して画像形成を行う。本実施の形態
では、現像ローラ２とアパーチャー電極１２との間の距
離は約５０μｍ、アパーチャー電極１２と背面電極８と
の間は約１５０μｍとし、背面電極８には、予め約＋１
０００Ｖの電圧が印加されている。エンドレスベルト３
０上に形成されたトナー像は、この画像に同期させて給
紙された記録用紙２０に、転写ローラ３６によって背面
から約＋５００Ｖ電圧を印加して転写する。記録用紙２
０上に転写されたトナー画像は定着ローラ３８によって
固着され、機外に排出される。

【００４３】この一連の動作を図６に示すタイミングチ
ャートを用いて説明する。図６の（ａ）は、印刷動作を
始める前、電源投入時、ジャム後の回復時等に行う動作
を示している。図６（ａ）で、「クリーニング」とは、
制御電極１６に飛翔開始電圧以上、例えば＋２００Ｖの
電圧をかけてクリーニングを行うタイミングを示し、
「モーター」は現像ローラ２及び中間像保持体としての
エンドレスベルト３０を回転させるためのモーターをON
するタイミングを示している。イニシャル時では、「ク
リーニング」、及び、「モーター」を同時にONし、同時
にOFF する。その期間は、任意に選べるが、本実施の形
態では約１分間とした。

【００４４】図６（ｂ）は、２枚の画像形成を連続して
行う場合のシーケンスを示している。（ｂ）でも「クリ
ーニング」及び「モーター」は（ａ）と同じ意味であ
る。「用紙」は、記録用紙２０を送るタイミング、「シ
グナル」は、画像信号を送るタイミングである。この場
合、「クリーニング」は、記録用紙２０の無い紙間と画
像形成の終了した後に行う。画像形成終了時はモーター
と同期する。本実施の形態では、紙間が約５秒、また、
終了時は約１０秒間クリーニング動作を行った。

【００４５】上記したクリーニング工程は、紙ジャムが
発生し、機械を画像形成可能な状態に回復させる場合に
も行い、この動作は前記イニシャル動作（図６（ａ））
と同様に行う。さらに、連続枚数が多い場合、途中で画
像形成動作を中断して、イニシャル動作と同様のクリー
ニングを行うことも有効である。この場合、画像形成枚
数を中央演算子等で予めカウントしておく必要がある。

【００４６】なお、本実施の形態では、所定の画像信号
に基づく画像形成動作を行わない期間中に、１回だけ制
御電極１６に画像信号と異なる信号を入力して、現像ロ
ーラ２に担持されたトナーを開口１４の近傍に到達させ
ているが、複数回信号を入力してもよい。すなわち、図
６（ａ）あるいは図６（ｂ）の「クリーニング」で、ひ
とつのパルス状の電圧が印加されているが、これと同じ
時間内に複数のパルス状の電圧を代わりに印加してもよ
い。

【００４７】また、上述の工程と、開口１４の近傍のト
ナーを現像ローラ２に到達させる工程と組み合わせるこ
とにより、正帯電トナーと負帯電トナーのいずれに対し
てもクリーニングすることができる。例えば、図６
（ａ）あるいは図６（ｂ）の「クリーニング」で、ひと
つのパルス状の電圧が印加されているが、これと同じ時
間内に、正負のパルス状の波形を発生するクリーニング
電源２３を用いて、繰り返し電圧を印加してもよい。

【００４８】前記転写ローラ３６は、少なくともクリー
ニング工程中、中間像保持体としてのエンドレスベルト
３０から離間するように構成されている。

【００４９】図５に仮想線で示される現像剤除去手段５
０は、クリーニング工程で前記開口１４を通過して前記
エンドレスベルト３０に到着、付着したトナーを除去す
るためのものであり、特に、図５に示す装置において、
クリーニング時の背面電極８に印加される電圧が、画像
形成時に印加される電圧と同程度の同極性電圧であっ
て、多量のトナーが前記開口１４を通過して前記エンド
レスベルト３０に到着、付着する場合に有効なものであ
る。

【００５０】現像剤除去手段５０は、ゴム等からなるト
ナー掻落とし用のブレード５１およびトナー収容ボック
ス５２を備え、前記ブレード５１は、クリーニング工程
時のみエンドレスベルト３０に接するよう揺動可能に構
成されている。

【００５１】図９、図１０は本発明の更に別の実施の形
態を示す。この実施形態は、回転可能な中空ローラによ
って背面電極８ａを構成し、かつ中空ローラの軸方向に
形成されたスリット５３を有している。また中空ローラ
の内部空間５４は排気ポンプ５５に接続され、外気が前
記内部空間５４に吸引された後、排気ポンプ５５によっ
てフィルタ（図示省略）を介して外部に排出されるよう
になっている。なお、５６は記録用紙２０を矢印方向に
搬送する搬送ローラ、５７は記録用紙２０をガイドする
ガイド板である。他の構成は図１に示す場合と同様であ
るので、共通符号を付して、その説明を省略する。

【００５２】本実施の形態において、画像記録工程時に
は図９に示すように、前記スリット５３が記録用紙２０
から離れた回転位置に背面電極（中空ローラ）８ａの回
転位置が決められる。クリーニング工程時には、背面電
極（中空ローラ）８ａが図１０に示す位置、すなわち前
記スリット５３が前記開口１４に対向する位置まで回転
し、その位置に停止する。またクリーニング工程時に
は、排気ポンプ５５が駆動されて、前記開口１４を通過
したトナーを、スリット５３を介して前記内部空間５４
内に吸引する空気流を発生させる。

【００５３】上記のように本実施の形態においては、前
記スリット５３、排気ポンプ５５等によって、クリーニ
ング時に空気流にてトナーを吸引する現像剤吸引手段を
構成している。なお、図１に示す場合は、背面電極８に
電圧を印加することにより生ずる電界によってトナーを
背面電極８側に吸引して現像剤吸引手段を構成している
が、本実施の形態において、クリーニング時においても
背面電極８ａに電圧を印加して、前記空気流の利用に加
えて電界の吸引力をも利用して、より吸引力のすぐれた
現像剤吸引手段を備えた構成とすることができる。

【００５４】図１１は本発明の更にまた別の実施の形態
を示す。この実施形態は、図１に示す実施の形態と基本
的には同一に構成されているものであるが、受像手段と
しての記録用紙２０を担持して搬送する搬送ベルト（受
像手段搬送装置）５８を備えると共に、クリーニング工
程で前記開口１４を通過して搬送ベルト５８に到着、付
着したトナーを除去する現像剤除去手段５０を備えてい
る点で特徴を有するものである。前記現像剤除去手段５
０は、図５に示す場合と同様であるので、その説明を省
略する。また他の構成は、図１に示す場合と同様である
ので、共通符号を付して、その説明を省略する。

【００５５】図１２は、本発明をカラー画像形成装置に
適用した実施の形態を示す。このカラー画像形成装置に
よればブラックトナー供給用の現像ローラ２Ｂｋ、シア
ントナー供給用の現像ローラ２Ｃ、マゼンタトナー供給
用の現像ローラ２Ｍ、イエロートナー供給用の現像ロー
ラ２Ｙを備えると共に、それぞれに対応するアパーチャ
電極１２および背面電極８を備え、これらアパーチャ電
極１２と背面電極８との間を中間像保持体としてのエン
ドレスベルト３０が通過し、エンドレスベルト３０上に
順次各色のトナー画像が重ね合わされるようにして形成
され、このようにして形成されたカラートナー画像が転
写ローラ３６によって記録用紙２０上に転写される。

【００５６】具体的な構造、画像形成工程、クリーニン
グ工程は、図５に示す場合と同様であって、その説明は
省略する。また図５に示す現像剤除去手段５０と同じも
のを、本実施の形態も備えている。

【００５７】また、本実施の形態においても、図５に示
す実施の形態において説明したように、クリーニング工
程において、アパーチャ電極１２の制御電極に画像形成
時の画像信号と異なる信号を入力して、現像ローラ２Ｂ
ｋ、２Ｃ、２Ｍ、２Ｙに担持されたトナーをアパーチャ
電極１２の開口近傍に到達させる第１のクリーニング工
程と、前記開口近傍のトナーを現像ローラ２Ｂｋ、２
Ｃ、２Ｍ、２Ｙにリターンさせて到着させる第２のクリ
ーニング工程とを有するように構成すると好適である。

【００５８】なお、カラー画像形成装置として、中間像
保持体（受像手段）を回転ドラムで構成し、その外周に
各色の現像ローラ、アパーチャ電極を配すると共に、そ
の内周に背面電極を各アパーチャ電極に対向するように
配するロータリ構造のものを採用することができるが、
このようなタイプのカラー画像形成装置に本発明を適用
することができる。

【００５９】

【発明の効果】以上のように、画像形成動作を行わない
期間中に、現像剤通過制御手段に所定の信号を入力し
て、少なくとも１回は現像剤担持手段に担持された現像
剤を現像剤通過孔近傍に到達させる動作を入れることに
よって、常に、現像剤通過孔周辺の状態をトナー付着状
態を常に少なく、かつ一定の状態に保ち、画像形成を安
定させることが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に於ける画像形成装置の原
理を示す断面図。

【図２】本発明の実施の形態に於けるアパーチャー電極
を示す図で、（ａ）は構成断面図。（ｂ）は正面図。

【図３】本発明の実施の形態に於ける制御電極に印加さ
れる電圧の波形図。

【図４】本発明の実施の形態に於ける、横軸に制御電極
への印加電圧、縦軸にドットの画像濃度をとった場合の
飛翔開始電圧を示す図。

【図５】本発明の他の実施の形態に於ける動作を説明す
るための装置構成概略図。

【図６】そのクリーニングの動作を説明するためのタイ
ミングチャート。

【図７】従来の一画像形成装置を示す構成概略図。

【図８】従来の別の画像形成装置を示す構成概略図。

【図９】本発明のさらに別の実施の形態における要部の
断面図。

【図１０】そのクリーニング工程を示す断面図。

【図１１】本発明のさらにまた別の実施の形態における
要部の断面図。

【図１２】本発明をカラー画像形成装置に適用した実施
の形態を示す概略構成図。

【符号の説明】

２現像ローラ（現像剤担持手段）４規制ブレード８背面電極（背面電極手段）１０電源１２アパーチャー電極（現像剤通過制御手段）１４開口（現像剤通過孔）１６制御電極１８リード線２０記録用紙２２制御電源２３クリーニング電源３０中間像保持体（エンドレスベルト）３２ピックアップローラ３４タイミングローラ３６転写ローラ（転写手段）３８定着ローラ５０現像剤除去手段５３スリット（現像剤吸引手段）５８搬送ベルト（受像手段搬送装置）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者九門明大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (72)発明者相澤昌宏大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (72)発明者深野明大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (72)発明者龍治彰大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (72)発明者松尾浩之大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】帯電した現像剤を担持搬送する現像剤担
持手段と、現像剤を通過させる複数の現像剤通過孔を有
し、外部からの画像信号に応じて前記現像剤担持手段か
ら供給される現像剤の通過を制御する現像剤通過制御手
段と、通過した現像剤が着弾する受像手段とを少なくと
もこの順に有する画像形成装置を用いて画像を形成する
方法であって、所定の画像信号に基づく画像形成動作を
行わない期間中に、前記現像剤通過制御手段に所定の信
号を入力して、少なくとも１回は前記現像剤担持手段に
担持された現像剤を前記現像剤通過孔近傍に到達させる
クリーニング工程を有することを特徴とする画像形成方
法。
【請求項２】クリーニング工程で現像剤通過孔近傍に
到達した現像剤は、前記現像剤通過孔を通過することを
特徴とする請求項１記載の画像形成方法。
【請求項３】現像剤通過孔を通過した現像剤は、現像
剤通過制御手段を介して現像剤担持手段と対向する現像
剤吸引手段にて吸引される請求項２記載の画像形成方
法。
【請求項４】現像剤吸引手段は、空気流にて現像剤を
吸引する手段である請求項３記載の画像形成方法。
【請求項５】現像剤吸引手段は、電界を形成して現像
剤を吸引する手段である請求項３記載の画像形成方法。
【請求項６】受像手段は回転移動するエンドレスベル
トまたはドラムであって、前記受像手段上に形成された
現像剤像は、転写手段によって記録用紙上に転写される
請求項２記載の画像形成方法。
【請求項７】少なくともクリーニング工程中、転写手
段は受像手段表面から離間する請求項６記載の画像形成
方法。
【請求項８】クリーニング工程で現像剤通過孔を通過
した現像剤は、回転移動する受像手段に到達、搬送さ
れ、前記受像手段に当接する現像剤除去手段にて前記受
像手段上から除去される請求項６または７記載の画像形
成方法。
【請求項９】連続して受像手段に画像形成動作が行わ
れる際、クリーニング工程は、一つの画像形成動作が完
了してから次の画像形成動作が開始するまでの間の所定
期間に行われる請求項１記載の画像形成方法。
【請求項１０】受像手段は記録用紙であり、現像剤通
過制御手段に対向して回転移動する受像手段搬送装置に
て担持される請求項１記載の画像形成方法。
【請求項１１】クリーニング工程で現像剤通過孔を通
過した現像剤は、回転移動する受像手段担持装置に到
達、搬送され、前記受像手段担持装置に当接する現像剤
除去手段にて前記受像手段担持装置上から除去される請
求項１０記載の画像形成方法。
【請求項１２】クリーニング工程は、画像形成装置内
で紙ジャムが発生した後、ジャム紙が前記画像形成装置
内から取り除かれる作業が完了してから画像形成動作が
再開されるまでの所定の期間中に行われる請求項１記載
の画像形成方法。
【請求項１３】クリーニング工程は、連続して受像手
段に画像形成が行われる際、予め決められた枚数毎に画
像形成を中断して行われる請求項１記載の画像形成方
法。
【請求項１４】クリーニング工程は、画像形成装置に
電源が投入された直後から画像形成動作が開始されるま
での間の所定時間中に行われる請求項１記載の画像形成
方法。
【請求項１５】現像剤に電荷を付与して帯電した現像
剤を形成する帯電手段と、帯電した現像剤を担持搬送す
る現像剤担持手段と、帯電した現像剤を直接または間接
的に受容するための背面電極手段と、前記現像剤担持手
段と前記背面電極手段との間の適所に配され、複数の現
像剤通過孔を有し、前記現像剤通過孔内または前記現像
剤通過孔の周縁部の少なくとも一部に形成され互いに独
立した制御電極を有するアパーチャ電極手段と、帯電し
た現像剤を前記現像剤担持手段から離間でき、かつ前記
現像剤通過孔に到達できる大きさの電圧を前記制御電極
に印加するクリーニング電圧供給手段を具備することを
特徴とする画像形成装置。
【請求項１６】クリーニング電圧供給手段は、帯電し
た現像剤が現像剤通過孔に到達できると同時に、前記現
像剤通過孔を通過できる大きさの電圧を制御電極に印加
するクリーニング電圧供給手段である請求項１５記載の
画像形成装置。
【請求項１７】帯電した現像剤を担持搬送する現像剤
担持手段と、現像剤を通過させる複数の現像剤通過孔を
有し、外部からの画像信号に応じて前記現像剤担持手段
から供給される現像剤の通過を制御する現像剤通過制御
手段と、通過した現像剤が着弾する受像手段とを少なく
ともこの順に有する画像形成装置を用いて画像を形成す
る方法であって、所定の画像信号に基づく画像形成動作
を行わない期間中に、前記現像剤通過制御手段に所定の
信号を入力して、前記現像剤担持手段に担持された現像
剤を前記現像剤通過孔近傍に到達させる第１のクリーニ
ング工程と、前記現像剤通過孔近傍の現像剤を前記現像
剤担持手段に到達させる第２のクリーニング工程を有す
ることを特徴とする画像形成方法。
【請求項１８】第１のクリーニング工程と第２のクリ
ーニング工程は交互に繰り返される請求項１７記載の画
像形成方法。
【請求項１９】現像剤に電荷を付与して帯電した現像
剤を形成する帯電手段と、帯電した現像剤を担持搬送す
る現像剤担持手段と、帯電した現像剤を直接または間接
的に受容するための背面電極手段と、前記現像剤担持手
段と前記背面電極手段との間の適所に配され、複数の現
像剤通過孔を有し、前記現像剤通過孔内または前記現像
剤通過孔の周縁部の少なくとも一部に形成され互いに独
立した制御電極を有するアパーチャ電極手段と、帯電し
た現像剤を前記現像剤担持手段から離間でき、かつ前記
現像剤通過孔に到達する大きさの電圧と、帯電した現像
剤が前記現像剤通過孔近傍から離間でき、かつ前記現像
剤担持手段に到達できる大きさの電圧とを順次前記制御
電極に印加するクリーニング電圧供給手段を具備するこ
とを特徴とする画像形成装置。