(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
背面電極と、
トナーを担持しながら、所定の移動方向に移動して前記背面電極と対向するトナー飛翔開始位置に該トナーを搬送するトナー担持体と、
前記トナー飛翔開始位置に対して前記移動方向の上流側で前記トナー担持体に当接して、前記トナー担持体に担持されるトナー層の厚さを規制するトナー規制手段と、
前記背面電極と前記トナー担持体との間に配置され、前記トナー担持体の前記トナー飛翔開始位置から前記背面電極へのトナー飛翔を制御することによって前記背面電極との間を搬送されてくる受像体にトナーを着弾させてトナー像を形成するトナー飛翔制御手段と、
前記移動方向において前記トナー飛翔開始位置と前記トナー規制手段との間で、前記トナー担持体上に担持されるトナー層と当接して前記トナー担持体と前記トナー飛翔制御手段とのギャップを規定するギャップ規定手段とを備え、
前記トナー層と前記ギャップ規定手段とが当接する部分のうち、前記移動方向において最上流側の端部を第２の当接部としたとき、
前記ギャップ規定手段は、その断面が、前記移動方向において前記第２の当接部よりも上流側から前記第２の当接部に向かって次第に厚みの小さくなる楔形形状を成しており、しかも、
前記トナー担持体と前記トナー規制手段とが当接する部分のうち、前記移動方向において最上流側の端部である第１の当接部において、前記移動方向の上流側からみて前記第１の当接部を挟む、前記トナー担持体の表面と前記トナー規制手段の端面との２つの面のなす第１の角が、
前記第２の当接部において、前記移動方向の上流側からみて前記第２の当接部を挟む、前記トナー層の表面と、前記ギャップ規定手段の端面のうち前記トナー層に当接する当接面との２つの面のなす第２の角よりも大きい
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記第２の当接部において、前記移動方向の上流側からみて前記第２の当接部を挟む、前記トナー層の表面と前記ギャップ規定手段の前記当接面との２つの面が、前記第２の当接部における接平面を共有している請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記トナーは正に帯電する正帯電トナーであり、前記ギャップ規定手段に前記トナー規制手段と同電位または前記トナー規制手段よりも高電位が与えられる請求項１または２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記トナーは負に帯電する負帯電トナーであり、前記ギャップ規定手段に前記トナー規制手段と同電位または前記トナー規制手段よりも低電位が与えられる請求項１または２に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置、特にトナー担持体から背面電極へのトナー飛翔を制御することによって複写紙、転写紙、コピー用紙、記録紙、転写媒体などの受像体にトナーを付着させて画像形成を行う画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
トナーを用いた画像形成方法としては、従来よりジャンピング方式のものや、プロジェクション方式のものが最も広く用いられている。この種の画像形成方法は、感光体上に画像に対応する静電潜像を形成し、画像形成剤としてのトナーを現像ローラ等のトナー担持体から感光体上の静電潜像に付着させてトナー像を得た後、そのトナー像を複写紙、転写紙、コピー用紙、記録紙などに転写するものである。しかしながら、これらの画像形成方法では、感光体表面に静電潜像を形成する工程（感光プロセス）を必要としており、装置構成が複雑であり、かつ装置コストおよびランニングコストが高いという問題を含んでいる。そこで、近年、米国特許第３，６８９，９３５号、同第５，０３６，３４１号や特表２００１−５０５１４６号公報に記載されたように、電界の作用によりトナーを複写紙、記録紙や中間転写ベルトなどの受像体上に飛翔させ、画像を形成するいわゆる「トナージェット（登録商標）」方式の画像形成装置が注目されてきている。
【０００３】
この画像形成装置では、トナーを担持しながら所定の移動方向に搬送する現像ローラなどのトナー担持体が設けられるとともに、そのトナー担持体の表面に当接するようにトナー規制ブレードが設けられている。このため、トナー担持体上のトナーはトナー規制ブレードによって摩擦帯電されるとともに、所定厚みに規制された後、背面電極と対向するトナー飛翔開始位置まで搬送される。
【０００４】
また、この画像形成装置には、トナー担持体と背面電極との間に、帯電トナーが通過するための複数のトナー通過孔を有するフレキシブルプリント回路基板（Flexible Printed Circuit）が配置されるとともに、さらにフレキシブルプリント回路基板と背面電極との間に記録紙や転写媒体などの受像体が配置されている。そして、トナー担持体と背面電極との間に電位差が印加されて帯電トナーをトナー担持体から背面電極に向かって飛翔させる移送静電界が形成されている。また、フレキシブルプリント回路基板では、各トナー通過孔の周囲に制御電極が配置されており、画像信号に応じて各制御電極に与える電圧を制御することによって各トナー通過孔を静電気的に開閉し、上記画像信号に対応して帯電トナーをトナー担持体からトナー通過孔を介して背面電極に飛翔させ、受像体に付着させる。このようにフレキシブルプリント回路基板によってトナー飛翔を制御する、つまり該基板をトナー飛翔制御手段として機能させることで画像信号に対応するトナー像が受像体上に形成される。
【０００５】
この種の画像形成装置では、安定してトナー像を形成するために、トナー担持体とフレキシブルプリント回路基板とのギャップを一定に保つ必要がある。そこで、例えば特許第３０４５２９５号の特許掲載公報や特開２０００−２１１１８０号公報などに記載されているように、トナー飛翔開始位置に対して移動方向の上流側にスペーサ（ギャップ規定手段）を配置することで上記ギャップを一定に保つギャップ管理技術が提案されている。すなわち、このスペーサはトナー規制ブレードとトナー飛翔開始位置との間でトナー担持体上に担持されるトナー層と当接するように配置されており、これによってトナー担持体とトナー飛翔制御手段とのギャップを規定している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記のように構成された画像形成装置では、トナー規制ブレードによって規制されたトナー層はトナー飛翔開始位置に搬送されるまでに必ずスペーサと当接することとなり、トナー像の画質を向上させるためには、この当接がトナー像に与える影響を考慮する必要がある。しかしながら、スペーサによるギャップ管理を行っている従来装置においては、スペーサのトナー層への当接による影響が全く考慮されておらず、画質向上を図る上で改良の余地が大きく残されていた。
【０００７】
例えば、トナー規制ブレードによって所定の厚さに規制されたトナー層の一部がスペーサとの接触により掻き落とされてしまい、その結果、トナー飛翔開始位置で飛翔すべきトナーの脱落によってトナー像の一部が欠落したり、トナー層の厚さの変化とともにギャップが変動して画像品質が劣化するという問題があった。また、剥落したトナーが装置内部に飛散すると、装置内部や受像体を汚すことにもなる。
【０００８】
この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、トナー担持体上のトナー層にギャップ規定手段を当接させることで、トナー担持体とトナー飛翔制御手段とのギャップを規定する画像形成装置において、良好な画質でトナー像を安定して形成することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この発明にかかる画像形成装置は、上記目的を達成するため、背面電極と、トナーを担持しながら、所定の移動方向に移動して前記背面電極と対向するトナー飛翔開始位置に該トナーを搬送するトナー担持体と、前記トナー飛翔開始位置に対して前記移動方向の上流側で前記トナー担持体に当接して前記トナー担持体に担持されるトナー層の厚さを規制するトナー規制手段と、前記背面電極と前記トナー担持体との間に配置され、前記トナー担持体の前記トナー飛翔開始位置から前記背面電極へのトナー飛翔を制御することによって前記背面電極との間を搬送されてくる受像体にトナーを着弾させてトナー像を形成するトナー飛翔制御手段と、前記移動方向において前記トナー飛翔開始位置と前記トナー規制手段との間で、前記トナー担持体上に担持されるトナー層と当接して前記トナー担持体と前記トナー飛翔制御手段とのギャップを規定するギャップ規定手段とを備え、前記トナー層と前記ギャップ規定手段とが当接する部分のうち、前記移動方向において最上流側の端部を第２の当接部としたとき、前記ギャップ規定手段は、その断面が、前記移動方向において前記第２の当接部よりも上流側から前記第２の当接部に向かって次第に厚みの小さくなる楔形形状を成しており、しかも、前記トナー担持体と前記トナー規制手段とが当接する部分のうち、前記移動方向において最上流側の端部である第１の当接部において、前記移動方向の上流側からみて前記第１の当接部を挟む、前記トナー担持体の表面と前記トナー規制手段の端面との２つの面のなす第１の角が、前記第２の当接部において、前記移動方向の上流側からみて前記第２の当接部を挟む、前記トナー層の表面と、前記ギャップ規定手段の端面のうち前記トナー層に当接する当接面との２つの面のなす第２の角よりも大きいことを特徴としている。
【００１０】
以下、本明細書においては、トナー担持体またはその上に形成されたトナー層と各部材とが当接する部分のうち、トナー担持体の移動方向における最上流側の端部を「当接部」、その当接部に対して前記移動方向の上流側からみて、互いに当接するトナー担持体またはその上に形成されたトナー層の表面と各部材の端面とがなす角を「当接角」と称する。
【００１１】
このように構成された発明では、第１の当接部において所定の当接角（第１の角）でトナー担持体に近接配置されたトナー規制手段が、トナー担持体上に付着したトナーのうち予め設定された厚さを超える部分を掻き取ることによってトナー担持体の表面に所定の厚さのトナー層を形成している。そして、このトナー層はトナー担持体の移動に伴って下流側に搬送されギャップ規定手段と接触するが、このギャップ規定手段とトナー層との当接角、すなわち第２の角の大きさは、上記したトナー規制手段の当接角の大きさ以下に設定されている。
【００１２】
ここで、トナー層に当接する部材によるトナー掻き取りの効果は、その当接角が大きくなるほど高いと考えられる。つまり、より大きな当接角で当接しているトナー規制手段との摩擦によっても掻き取られることなくトナー担持体上に残ったトナーが、これより小さな当接角で当接するギャップ規定手段によって掻き取られる確率は低いと考えられる。このように、ギャップ規定手段によるトナー層の掻き取りが抑制されており、トナーの欠落やギャップの変動が少ないので、画像品質の劣化のないトナー像を安定して形成することが可能となっている。
【００１３】
そして、この発明では、ギャップ規定手段が楔形の断面形状を有しているため、トナー層を構成するトナーが極めて浅い角度で当接部へ進入することとなり、トナー規制手段により規制されたトナー担持体上のトナー層がギャップ規定手段により掻き取られるのを抑制することができる。このように、この発明では、ギャップ規定手段によるトナー層の掻き取りが抑制されており、トナーの欠落やギャップの変動が少ないので、画像品質の劣化のないトナー像を安定して形成することが可能となっている。
【００１４】
また、ギャップ規定手段のトナー層への当接角が上記した条件を満たすために、前記第２の当接部において互いに当接する前記トナー層の表面と前記ギャップ規定手段の端面とが、前記第２の当接部における接平面を共有するように構成してもよい。こうすることで、第２の当接部においてトナー層の表面とギャップ規定手段の端面とが接することになり、これらの間の当接角はほぼゼロとなるので、ギャップ規定手段によるトナー掻き取りを最少限に抑えて良好な品質での画像形成を行うことができる。
【００１５】
ここで、前記トナーが正に帯電する正帯電トナーである場合には、前記ギャップ規定手段に前記トナー規制手段と同電位または前記トナー規制手段よりも高電位が与えられることが望ましい。また、前記トナーが負に帯電する負帯電トナーである場合には、前記ギャップ規定手段に前記トナー規制手段と同電位または前記トナー規制手段よりも低電位が与えられることが望ましい。
【００１６】
このように構成された発明では、トナー担持体に担持されたトナーがギャップ規定手段に移行する確率は低く抑えられている。その理由は以下の通りである。すなわち、各トナー粒子がトナー規制手段とトナー担持体との間で摩擦されると、トナー担持体への付着性（付着しやすさ）が高いトナー粒子はトナー担持体上に残るものの、それ以外のトナー粒子はトナー規制手段によってトナー担持体表面から掻き落とされ、その結果、トナー担持体上のトナー層の厚みが一定に規制されている。つまり、これらのトナー粒子のうちトナー担持体表面に付着してトナー規制手段より下流側まで搬送されるのは、トナー規制手段よりもトナー担持体への付着性の高い状態にあったものだけとなる。
【００１７】
こうしてトナー担持体に担持されて下流側へ搬送されたトナー層は、次いでトナー飛翔開始位置とトナー規制手段との間に配置されたギャップ規定手段と当接することとなる。このとき、このギャップ規定手段はトナー規制手段と同電位、またはこれより高電位となっている。正に帯電したトナーにとっては、物体の電位が高くなるほど静電気的な引力が弱くなってその物体に付着し難くなるため、ギャップ規定手段へのトナーの付着性はトナー規制手段への付着性と同程度またはこれより低くなっている。したがって、トナー担持体とトナー規制手段との間で摩擦された際にトナー規制手段ではなくトナー担持体に付着して搬送されてきたトナー粒子が、トナー規制手段より付着性の低い（または同程度の）ギャップ規定手段に移行する確率は低くなるのである。
【００１８】
このように、この発明にかかる画像形成装置では、トナー担持体上に担持されるトナー層がギャップ規定手段との当接によって掻き取られることなくトナー飛翔開始位置まで搬送されるので、画像品質の劣化のないトナー像を安定して形成することが可能である。
【００１９】
また、トナーをより確実にトナー担持体上に保持するためには、正帯電トナーとの間の付着性がトナー担持体において最も高くなっていることが望ましいので、少なくともトナー担持体をトナー規制手段と同電位、より好ましくはトナー規制手段より低電位とするのが望ましい。
【００２０】
また、トナーの帯電極性が上記とは逆の負極性であるときには、上記したギャップ規定手段、トナー規制手段および必要に応じてトナー担持体の電位の大小関係を上記とは逆となるようにすればよい。すなわち、トナー規制手段がギャップ規定手段と同電位またはこれより高電位となるようにすることによって、負帯電トナーがギャップ規定手段に移行するのを防ぐことができるとともに、さらにトナー担持体がトナー規制手段と同電位またはこれより高電位となるようにすることによって、トナーをより確実にトナー担持体上に保持することが可能となる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
図１はこの発明にかかる画像形成装置の第１実施形態を示す図である。また、図２は図１の画像形成装置の電気的構成を示すブロック図である。この画像形成装置では、ホストコンピュータなどの外部装置から画像信号が制御ユニット１００のメインコントローラ１０１に与えられると、このメインコントローラ１０１からの信号に応じてエンジンコントローラ１０２が現像器１の各部を制御することで、２つのローラ２１、２２に掛け渡された中間転写ベルト２３にトナーを飛翔し、付着させて画像信号に対応するトナー像を形成する。このように、この実施形態では中間転写ベルト２３が受像体として機能している。
【００２２】
この現像器１では、ハウジング１１内に、現像剤としてのトナーＴが貯留されるとともに、現像ローラ１２、供給ローラ１３および規制ブレード１４が収容されている。現像ローラ１２は、帯電したトナー（すなわち、画像形成用の帯電粒子）Ｔを担持し、図１の矢印方向Ｄに所定の周速度で回転することによって後述する背面電極３に対向する位置（トナー飛翔開始位置）Ｊに搬送するトナー担持体である。この現像ローラ１２は、アルミニウム、鉄等の金属又は合金によって円筒状に形成されており、エンジンコントローラ１０２に設けられた現像ローラバイアス発生部１０３から直流電圧が印加されている。
【００２３】
供給ローラ１３は現像ローラ１２の外周面に当接されて、該現像ローラ１２とは逆方向に回転し、トナーＴを現像ローラ１２に供給するとともに、余分なトナーＴを該現像ローラ１２から落とすものである。この供給ローラ１３は、例えば金属芯にウレタンスポンジ等の合成ゴムを巻き付けてなり、現像ローラ１２と摩擦接触することによってトナーＴを所定極性に帯電させる働きも有する。なお、本実施形態ではトナーＴは負に帯電するものとして、以下説明する。
【００２４】
規制ブレード１４は、現像ローラ１２の回転方向Ｄにおいて上記供給ローラ１３よりも下流側で現像ローラ１２の外周面に当てられ、現像ローラ１２との摩擦によってトナーＴを負に帯電させるとともに、現像ローラ１２に担持されるトナーＴの量を規制する。より具体的には、この規制ブレード１４は、その一端をハウジング１１に固定した板状金属片１４１の他端部に弾性部材１４２を取り付けたものによって構成され、弾性部材１４２が現像ローラ１２の外周面に当接し、トナーＴを規制している。
【００２５】
この現像ローラ１２に対向して背面電極３が配置されている。より詳しくは、背面電極３は、図１に示すように、中間転写ベルト２３を挟んで現像ローラ１２の反対側に配置されている。そして、エンジンコントローラ１０２に設けられた背面バイアス発生部１０４から、現像ローラ１２に印加される電圧よりも高い直流電圧が印加されており、現像ローラ１２と背面電極３との間に帯電トナーＴを背面電極３に向かって移送させるための移送静電界が形成されている。このため、この移送静電界によってトナー飛翔開始位置Ｊで帯電トナーＴが現像ローラ１２から背面電極３に向けて飛翔し、受像体として機能する中間転写ベルト２３の表面に着弾付着する。
【００２６】
また、この実施形態では、中間転写ベルト２３への帯電トナーＴの飛翔を制御するために、現像ローラ１２と背面電極３との間にフレキシブルプリント回路基板（以下、ＦＰＣという）４が配置されている。以下、図３および図４を参照しつつＦＰＣ４の構成および作用について説明する。
【００２７】
図３はフレキシブルプリント回路基板の部分拡大断面および帯電トナーの飛翔モデルを示す図である。また、図４はフレキシブルプリント回路基板に形成された制御電極および偏向電極を示す図である。このＦＰＣ４では、現像ローラ１２から背面電極３に帯電トナーＴを案内するためのトナー通過孔４１がポリイミド等の電気絶縁性材料よりなる基体４２に穿設されている。なお、図３においては、トナー通過孔４１が１つだけ示されているが、この実施形態では、複数のトナー通過孔４１が図３紙面の垂直方向に等間隔で一列に設けられており、各トナー通過孔４１を介して帯電トナーＴが背面電極３側に向けて通過可能となっている。なお、この実施形態ではトナー通過孔４１を１列に並べているが、複数列に並べて設けてもよい。また、トナー通過孔４１の形状については、この実施形態の如く円形に形成してもよいし、また楕円形あるいは多角形であってもよい。
【００２８】
また、基体４２の現像ローラ１２側において、各トナー通過孔４１を取り囲むように、リング状に制御電極４３が形成されている。また、各制御電極４３からリード線４４がトナー通過孔４１の配列方向と直交する方向に延びている。なお、制御電極４３の形状は円形に限定されるものではなく任意であり、例えば楕円形あるいは多角形であってもよく、また、完全なリングではなく一部が欠けたものであってもよい。
【００２９】
また、基体４２の背面電極３側において、各トナー通過孔４１ごとに、一対の偏向電極４５Ｌ、４５Ｒが図４に示すように中間転写ベルト２３の搬送方向（トナー通過孔列と直交する方向）Ｙに対して斜めに対向するように設けられるとともに、偏向電極４５Ｌ、４５Ｒからリード線４６Ｌ、４６Ｒがそれぞれ延設されている。
【００３０】
この基体４２には、図３および図４への図示は省略されているものの、高圧ドライバＩＣなどからなる制御バイアス発生部４７（図２）、Ｌ偏向バイアス発生部４８Ｌ（図２）およびＲ偏向バイアス発生部４８Ｒ（図２）が設けられている。このうち、制御バイアス発生部４７は各制御電極４３に電気的に接続されており、エンジンコントローラ１０２のＣＰＵ１０５からの開閉制御信号に応じて適切な電圧が選択的に印加されることによって、上記トナー通過孔４１を静電気的に開閉する。つまり、各制御電極４３ごとに、帯電トナーＴが現像ローラ１２から飛び出し、トナー通過孔４１を通過して背面電極３に向かって飛翔するように、現像ローラ１２と背面電極３との間にトナー通過孔４１を通る移送静電界を露出させ、また該露出を制限するものである。
【００３１】
また、Ｌ偏向バイアス発生部４８Ｌは偏向電極４５Ｌと電気的に接続されるとともに、Ｒ偏向バイアス発生部４８Ｒは偏向電極４５Ｒと電気的に接続されており、エンジンコントローラ１０２からの偏向制御信号に応じて偏向電極４５Ｌ、４５Ｒのそれぞれに適切な電圧が選択的に印加されることによって、帯電トナーＴの飛翔方向を以下の３方向に切り替えている。
【００３２】
(1)偏向なし：図３の矢符Ｐ1
偏向電極４５Ｌ、４５Ｒの両者に同一電圧を印加した場合には、帯電トナーＴは図３の矢符Ｐ1で示すようにトナー通過孔４１をまっすぐ通過して中間転写ベルト２３の上の当該トナー通過孔４１に対応する位置に飛翔する。
【００３３】
(2)左偏向：図３の矢符Ｐ2
両偏向電極４５Ｌ、４５Ｒのうち中間転写ベルト２３の搬送方向Ｙを基準としてトナー通過孔４１の左側に配置された偏向電極４５Ｌに右側に配置された偏向電極４５Ｒよりも相対的に高い電圧を印加した場合には、負極性に帯電している帯電トナーＴは、図３の矢符Ｐ2に示すように、両電極４５Ｌ、４５Ｒの間に生ずる偏向用静電界によって左側に偏向する。
【００３４】
(3)右偏向：図３の矢符Ｐ3
両偏向電極４５Ｌ、４５Ｒのうち中間転写ベルト２３の搬送方向Ｙを基準としてトナー通過孔４１の右側に配置された偏向電極４５Ｒに左側に配置された偏向電極４５Ｌよりも相対的に高い電圧を印加した場合には、負極性に帯電している帯電トナーＴは、図３の矢符Ｐ3に示すように、両電極４５Ｌ、４５Ｒの間に生ずる偏向用静電界によって右側に偏向する。
【００３５】
このように、この実施形態では、帯電トナーＴの飛翔方向を３方向に切替えながら、その偏向範囲内を含む中間転写ベルト２３の着弾位置ＰＩで帯電トナーＴを中間転写ベルト２３に着弾させている。
【００３６】
ただし、上述の如く偏向電極４５Ｌ、４５Ｒは中間転写ベルト２３の搬送方向Ｙに対して斜め方向に対向配置されているから、上記(1)偏向なし、(2)左偏向及び(3)右偏向という３つの態様によって、中間転写ベルト２３が停止しているときは該中間転写ベルト２３の搬送方向Ｙに対して斜めに直線的に並ぶ３つのドットが中間転写ベルト２３上に形成される。この場合、中間転写ベルト２３がドットを打つ周期（時間）で相隣るドットのずれ量（距離）だけ搬送されるようにその搬送速度を定めることにより、当該３つのドットを中間転写ベルト２３の搬送方向Ｙと直交する方向に直線的に並べることができる。従って、１つのトナー通過孔４１で３つのドットを形成することができ、ドットの高密度化を図ることができる。
【００３７】
ＦＰＣ４の基体４２では、現像ローラ１２側の表面４２１上と、背面電極３側の表面４２２上とに、帯電防止用の半導電性層４９が形成されるとともに、接地電位が与えられている。これらの半導電性層４９は予め設定されている温度（初期設定温度）で最適抵抗値を示し、上記のようにして飛翔する帯電トナーＴがＦＰＣ４と接触することで発生する摩擦電荷をＦＰＣ４から逃がしてＦＰＣ４の帯電を効果的に防止するとともに、移送静電界および偏向用電界への影響を抑えることができるように構成されている。すなわち、半導電性層４９の温度が初期設定温度あるいは許容温度範囲内に保持される間、良好な印字品質を確保可能となっている。
【００３８】
また、現像ローラ１２の回転方向Ｄにおいてトナー飛翔開始位置Ｊよりも上流側において、上記のように構成されたＦＰＣ４と現像ローラ１２との間に現像ローラ１２の長手方向（図３紙面の垂直方向）の全長にわたって広がったスペーサ５がＦＰＣ４のトナー通過孔４１よりも手前側まで差し込まれており、スペーサ５の一部が現像ローラ１２上に担持されるトナー層ＴＬと当接することで、現像ローラ１２とＦＰＣ４のトナー通過孔４１とのギャップＧＰが一定値に規定されている。このように、この実施形態では、スペーサ５がギャップ規定手段として機能している。
【００３９】
なお、上記のように構成された画像形成装置では、外部装置から画像信号が制御ユニット１００のメインコントローラ１０１に与えられると、このメインコントローラ１０１からの信号に応じてエンジンコントローラ１０２のＣＰＵ１０５がその画像信号に応じた制御信号を制御バイアス発生部４７、Ｌ偏向バイアス発生部４８ＬおよびＲ偏向バイアス発生部４８Ｒに与えてトナーＴを中間転写ベルト２３上に飛翔・付着させて画像信号に対応したトナー像を形成する。そして、そのトナー像については、所定の転写領域ＴＲにおいて、カセット７から取り出された複写紙、転写紙、およびＯＨＰ用透明シートなどのシートＳ上に転写する。また、こうして画像が形成されたシートＳは定着ユニット８を経由して図示を省略する排出トレイに搬送される。
【００４０】
次に、規制ブレード１４およびスペーサ５と現像ローラ１２上のトナー層ＴＬとの当接部分の様子について、図５を参照してさらに詳しく説明する。図５は、図１の画像形成装置における現像ローラ１２周辺の拡大図である。
【００４１】
前述したように、現像ローラ１２上に担持されるトナー層ＴＬの厚みを規制するために規制ブレード１４を構成する弾性部材１４２が円筒状の現像ローラ１２の外周面に近接配置されているが、この弾性部材１４２は現像ローラ１２上のトナー層ＴＬに押し当てられることによって弾性変形するため、弾性部材１４２とトナー層ＴＬとは、図５に示すように、領域Ｚにわたって当接している。このうち、現像ローラ１２の回転方向において最上流側端部に当たる位置Ａ１が、本発明にいう「第１の当接部」に相当する。なお、図５では、領域Ｚは円弧の一部として、第１の当接部Ａ１は点として示されているが、実際の装置では現像ローラ１２および弾性部材１４２は図５紙面の垂直方向に延びているのであり、したがって領域Ｚは円筒面の一部を、また第１の当接部Ａ１は直線をなしていることは言うまでもない。
【００４２】
ここで、弾性部材１４２の各端面のうち、現像ローラ１２の移動方向Ｄにおいて上流側に位置する端面Ｆ１は、その端部が第１の当接部Ａ１に位置してトナー層ＴＬと当接しているが、図５に示すように、弾性部材１４２は、この端面Ｆ１が現像ローラ１２の表面にほぼ直交するように配置されている。そのため、当接部Ａ１を挟む２つの面、すなわち弾性部材１４２の上流側端面Ｆ１と現像ローラ１２の表面とがなす角θ1はほぼ９０度である。この実施形態では、この角θ1が本発明にいう「第１の角」に相当する。
【００４３】
一方、スペーサ５は、現像ローラ１２の移動方向Ｄにおいて規制ブレード１４より下流側に設けられており、図５に示す位置Ａ２において、現像ローラ１２上のトナー層ＴＬと当接している。この実施形態では、位置Ａ２が本発明の「第２の当接部」に相当する。そして、現像ローラ１２の移動方向Ｄにおいて上流側からみて当接部Ａ２を挟む２つの面、すなわち図５に示すスペーサ５の上面Ｆ２とトナー層ＴＬとがなす角θ2は鋭角となっている。この実施形態では、この角θ2が本発明にいう「第２の角」に相当する。
【００４４】
このように、規制ブレード１４のトナー層ＴＬへの当接角θ1がほぼ９０度である一方、スペーサ５のトナー層ＴＬへの当接角θ2がこれより小さい鋭角であるため、この実施形態の画像形成装置は以下のような作用効果を有している。すなわち、供給ローラ１３との摩擦によって現像ローラ１２上に担持されたトナーＴのうち、所定の厚みを超えて現像ローラ１２に担持されたトナーＴは、その移動方向Ｄとほぼ直交する規制ブレード１４の上流側端面Ｆ１に接触することで現像ローラ１２から掻き落とされ、その結果、現像ローラ１２上のトナー層ＴＬは常に一定の厚みに規制される。
【００４５】
そして、このように一定の厚みに規制されたトナー層ＴＬは、現像ローラ１２の移動に伴って下流側に搬送され、第２の当接部Ａ２においてスペーサ５と接触する。この場合には、トナー層ＴＬを構成するトナーＴは、上記した規制ブレード１４との接触よりは浅い角度θ2でスペーサ５との当接部Ａ２に進入することとなるため、この接触によって現像ローラ１２からトナーＴが掻き落とされる確率は低くなっている。そのため、トナー層ＴＬはその均一性を損なうことなくトナー飛翔開始位置Ｊに到達することができ、スペーサ５によるギャップＧＰの保持効果と相俟って、画質の良好なトナー像を安定して形成することが可能となっている。
【００４６】
次に、この発明にかかる画像形成装置の第２実施形態について、図６を参照しつつ説明する。図６はこの発明にかかる画像形成装置の第２実施形態を示す図である。この実施形態は、第１実施形態と比較すると、規制ブレード１４およびスペーサ５の相対的な電位が明確に規定されている点で相違している。すなわち、規制ブレード１４を構成する板状金属片１４１が、現像ローラ１２への直流電圧を出力する現像ローラバイアス発生部１０３と電気的に接続されて、現像ローラ１２と同じ電位を与えられる一方、スペーサ５は電気的に接地されている。それ以外の構成については第１実施形態と同一であるので、同一の構成については同一の符号を付して説明を省略する。
【００４７】
この実施形態では、上記のような構成として現像ローラ１２、規制ブレード１４およびスペーサ５の相対的な電位関係を規定することにより、トナー層ＴＬとスペーサ５との当接部Ａ２におけるトナーＴの掻き取りを防止している。このような構成によりトナーＴの掻き取りを防止することができる理由について、以下に説明する。
【００４８】
この実施形態では、現像ローラ１２には現像ローラバイアス発生部１０３から正の直流電圧が印加されている。そのため、供給ローラ１３との摩擦接触により負に帯電したトナーＴと現像ローラ１２との間にはクーロン力による引力が働き、これによりトナーＴは現像ローラ１２の表面に付着している。そして、このトナーＴは、現像ローラ１２の矢印方向Ｄへの回転に伴って、規制ブレード１４を構成する弾性部材１４２との当接部Ａ１へと搬送される。
【００４９】
こうして当接部Ａ１に到達したトナーＴのうち、比較的帯電量が多く現像ローラ１２から強い引力を受けているトナーＴは現像ローラ１２に付着したままさらに下流側へ搬送されるが、それ以外のトナーは弾性部材１４２によって掻き取られ、ハウジング１１内に留まることとなる。こうして現像ローラ１２上のトナー層ＴＬは、それを構成する各トナー粒子の帯電量のばらつきが小さくなるとともに、その厚みが規制されるものである。
【００５０】
なお、このとき、現像ローラバイアス発生部１０３から規制ブレード１４の板状金属片１４１に対して現像ローラ１２と同じ電位が与えられているため、現像ローラ１２と弾性部材１４２とは同電位となっている。したがって、弾性部材１４２との摩擦接触によっても引き剥がされずに現像ローラ１２上に残ったトナー粒子Ｔに対し、弾性部材１４２と同電位またはこれより低電位の物体を接触させたとしてもクーロン力によってトナーＴを引き剥がすことはできず、これを引き剥がすには、トナーＴに対してより大きなクーロン引力を及ぼすことのできる、すなわちより高電位の物体をトナーＴに接触させなければならないことは明らかである。
【００５１】
さて、こうして形成されたトナー層ＴＬがさらに下流側へ搬送されると、スペーサ５との当接部Ａ２に到達する。ここで、このスペーサ５が規制ブレード１４より高電位にあったとすると、トナーＴは、静電気的には弾性部材１４２よりスペーサ５の方が付着しやすいこととなるので、現像ローラ１２に担持されたトナーＴが、スペーサ５との接触によってスペーサ５に移行するおそれがある。
【００５２】
これに対して、この実施形態では、図６に示すように、このスペーサ５は電気的に接地されており、したがって、正電位が与えられた現像ローラ１２や弾性部材１４２よりは相対的に低電位となっている。このため、先の議論が示すとおり、トナー層ＴＬを構成するトナー粒子Ｔがスペーサ５との間に作用するクーロン力によって引き剥がされる確率は低い。
【００５３】
このように、この実施形態では、現像ローラ１２および規制ブレード１４に同じ正電位を与える一方、スペーサ５にはこれより低い接地電位を与えている。そのため、規制ブレード１４により規制されたトナー層ＴＬがスペーサ５と接触しても掻き取られることはなく、その均一性を保ったままトナー飛翔開始位置Ｊに到達することができ、その結果、画質の良好なトナー像を安定して形成することが可能となっている。
【００５４】
なお、この実施形態では、現像ローラ１２と規制ブレード１４とを正電位とし、スペーサ５を接地電位としてスペーサ５によるトナーＴの掻き取りを防止しているが、これらの電位は上記に限定されるものではなく、スペーサ５、規制ブレード１４および現像ローラ１２が、これらが少なくとも同電位、あるいはこの順に高電位となるようにそれぞれの電位を規定することによって、本発明の効果、すなわちスペーサ５によるトナーＴの掻き取り防止という効果を得ることができるものである。
【００５５】
したがって、これら３者を全て同電位としてもよく、また現像ローラ１２を規制ブレード１４よりさらに高電位としてもよいが、現像ローラ１２に与える電位が高くなると現像ローラ１２とトナーＴとの間の引力が大きくなって、飛翔開始位置ＪにおいてトナーＴを効率よく飛翔させるために制御電極４３および背面電極３等により高い電圧を印加しなければならなくなるので、現像ローラ１２にあまり高い電圧を印加することは現実的でない。
【００５６】
また、現像ローラ１２および規制ブレード１４を接地して、スペーサ５に負電位を与える構成としてもよく、スペーサ５と規制ブレード１４とを同電位、現像ローラ１２をこれより高い電位としてもよい。要するに、本発明に規定する電位関係を満たす限りにおいて、装置の仕様やトナーＴの物性等に応じて適宜これらの電位を設定すればよい。
【００５７】
なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば、上記した実施形態では、平板状のスペーサ５を設けて、当接部Ａ２においてトナー層ＴＬと当接させているが、スペーサ５の形状としてはこれに限定されるものではなく、例えば図７（ａ）に示す楔形や、同図（ｂ）に示す曲面形状としてもよい。
【００５８】
このうち、図７（ａ）に示すように、スペーサ５１の上面Ｆ３がトナー飛翔開始位置Ｊに向けて傾斜している楔形とした例では、この傾斜面Ｆ３を、トナー層ＴＬがつくる円筒面上の位置Ａ２１における接平面と一致させることが可能である。このとき、スペーサ５１とトナー層ＴＬとの当接角θ21はほぼゼロとなり、トナー層ＴＬを構成するトナーＴがこのような浅い角度θ21で当接部Ａ２１へ進入することとなって、スペーサ５１によるトナーの掻き取り効果を最小とすることができる。また、傾斜面Ｆ３は、このような平面以外にも、例えば図７において上に凸の曲率を有する曲面としてもよい。
【００５９】
また、図７（ｂ）に示すようにスペーサ５２の上面Ｆ４をトナー層ＴＬの曲率に合わせた曲面とした例では、スペーサ５２とトナー層ＴＬとが当接する部分の面積が大きくなって、スペーサ５２との接触によってトナーＴに作用する力が分散されるので、トナーＴの剥落が起こりにくくなる。この場合にも、スペーサ５２とトナー層ＴＬとが当接している最上流側端部、すなわち当接部Ａ２２における当接角θ22をできるだけ小さくすることによって、さらにトナーＴの剥落を抑えることができる。
【００６０】
また、例えば、上記した実施形態では、規制ブレード１４とトナー層ＴＬとの当接角θ1をほぼ９０度としているが、これに限定されるものではなく、必要に応じて当接角θ1を鈍角または鋭角としてもよい。そして、いずれの場合においても、スペーサ５とトナー層ＴＬとの当接角θ2を上記当接角θ1以下とすることによって、スペーサ５によるトナー掻き取りの効果は規制ブレード１４によるトナー掻き取り効果以下となって、スペーサ５によるトナーの掻き取りを抑制することができる。しかし、より効果的にトナーの掻き取りを防止するためには、上記当接角θ2をできるだけ小さくすることが望ましい。
【００６１】
また、例えば、上記実施形態では、トナー像を中間転写ベルト２３などの転写媒体に形成した後、その転写媒体上のトナー像をシートＳに転写する中間転写方式の画像形成装置に本発明を適用しているが、現像器１から飛翔させた帯電トナーＴを直接シートＳに着弾させて画像を形成する画像形成装置に対して本発明を適用してもよい。
【００６２】
また、上記実施形態では、半導電性層４９を設けてＦＰＣ４の帯電防止を図っている画像形成装置に対して本発明を適用しているが、本発明の適用対象はこれに限定されるものではなく、帯電防止用半導電性層を設けていない画像形成装置に対しても本発明を適用することができる。
【００６３】
また、上記実施形態では、偏向電極４５Ｌ、４５Ｒによって帯電トナーＴの飛翔方向を３方向Ｐ1、Ｐ2、Ｐ3に切替可能な画像形成装置に対して本発明を適用しているが、本発明の適用対象はこれに限定されるものではなく、帯電トナーＴの飛翔方向が固定された画像形成装置に対しても本発明を適用することができる。
【００６４】
さらに、上記実施形態では、１つの現像器１で画像を形成する、いわゆる単色印字を実行する画像形成装置に本発明を適用しているが、例えばフルカラーの画像を形成する場合には、イエロー、マゼンタ、シアン及びブラックの４種類のトナーについて同様の現像器１を中間転写ベルト２３やシートＳの搬送方向Ｙに一列に並ぶように設けた、いわゆるタンデム方式のカラー画像形成装置に対しても本発明を適用することができる。
【００６５】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、所定の角度を持ってトナー層に当接するように配置されたトナー規制手段が、トナー担持体上に所定の厚み以上に担持されたトナーを掻き落としてトナー層の厚みを規制する一方、トナー層が上記角度より浅い角度でギャップ規定手段と接触するように構成されている。そのため、ギャップ規定手段との接触によるトナーの剥落が抑制されており、トナー飛翔開始位置におけるトナー層の均一性を保持して、良好な画質のトナー像を安定して形成することができる。
【００６６】
また、この発明によれば、トナー規制手段、ギャップ規定手段および必要に応じてトナー担持体それぞれに対するトナーの静電気的な付着性を考慮してこれらの電位の大小関係を規定することによって、トナー担持体に担持されたトナーがギャップ規定手段に移行する確率を低く抑えている。そのため、トナー担持体上に担持されるトナー層がギャップ規定手段との当接によって掻き取られることなくトナー飛翔開始位置まで搬送されて、画像品質の劣化のないトナー像を安定して形成することが可能となっている。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明にかかる画像形成装置の第１実施形態を示す図である。
【図２】図１の画像形成装置の電気的構成を示すブロック図である。
【図３】フレキシブルプリント回路基板の部分拡大断面および帯電トナーの飛翔モデルを示す図である。
【図４】フレキシブルプリント回路基板に形成された制御電極および偏向電極を示す図である。
【図５】図１の画像形成装置における現像ローラ周辺の拡大図である。
【図６】この発明にかかる画像形成装置の第２実施形態を示す図である。
【図７】この発明にかかる画像形成装置の他の実施形態を示す図である。
【符号の説明】
３…背面電極
４…ＦＰＣ
５…スペーサ（ギャップ規定手段）
１２…現像ローラ（トナー担持体）
１４…規制ブレード（トナー規制手段）
２３…中間転写ベルト（受像体）
４１…トナー通過孔
Ａ１…第１の当接部
Ａ２…第２の当接部
Ｄ…（現像ローラ１２の）回転方向
Ｆ１…規制ブレード１４の上流側端面
Ｆ２…スペーサ５の上面
Ｊ…トナー飛翔開始位置
Ｔ…トナー
ＴＬ…トナー層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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