(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
背面電極と、
帯電した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担持されるトナーの厚さおよび帯電量を規制する規制ブレードと、
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、
前記トナー飛翔開始位置に対して前記移動方向の下流側で前記トナー担持体と前記トナー飛翔制御手段との間に挟入されて、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とともに、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層を形成するトナーの帯電を除電する除電部材と
を備えることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記トナーが正に帯電する正帯電トナーであり、前記除電部材は、前記トナーの仕事関数より小さい仕事関数を有する材料で形成されていることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記トナーが負に帯電する負帯電トナーであり、前記除電部材は、前記トナーの仕事関数より大きい仕事関数を有する材料で形成されていることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記除電部材は導電性材料で形成されており、
前記トナー担持体と前記除電部材との間に、前記トナーを除電するための直流電圧を印加する電圧印加手段をさらに備えることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか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。こうす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】
【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、トナー担持体の移動によってトナー飛翔開始位置まで搬送されたトナーが全て飛翔するわけではなく、飛翔しなかったトナーは飛翔開始位置を過ぎてもトナー担持体上に担持されたままとなる。このように帯電したトナーがトナー担持体上に残っていると次の新たなトナー層形成に支障を来すため、これらのトナーはいったん掻き落とされて回収され、再びトナー層形成に供される。
【０００６】
しかしながら、トナー担持体にはバイアス電圧が印加されて帯電トナーを引き寄せているため、トナーを確実に掻き落とすためにはブレードや回転するブラシによるクリーニング部材を設ける必要があるうえに、このようなクリーニング部材がトナー担持体の移動に対する抵抗となるため、トナー担持体を駆動するモータ等の負担が増大することとなり、装置コストの上昇を招く。
【０００７】
また、帯電したトナーの回収・再使用を繰り返すことで、未使用トナー中への帯電したトナーの混入量が次第に増加するため、均一に帯電したトナー層をトナー担持体上に安定して形成することが難しくなる。
【０００８】
この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、トナー担持体上に残ったトナーの帯電を除去することで均一なトナー層を安定して形成し、良好な画像品質を得られる画像形成装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この発明は、上記目的を達成するため、背面電極と、帯電した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担持されるトナーの厚さおよび帯電量を規制する規制ブレードと、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、前記トナー飛翔開始位置に対して前記移動方向の下流側で前記トナー担持体と前記トナー飛翔制御手段との間に挟入されて、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とともに、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層を形成するトナーの帯電を除電する除電部材とを備えることを特徴とする画像形成装置である（請求項１）。
【００１０】
このように構成された発明では、トナー飛翔開始位置で飛翔しなかったトナーは、トナー飛翔開始位置より下流側に設けられた除電部材と当接することによって電荷を失い除電される。こうして除電されたトナーにはトナー担持体との間のクーロン力による吸着力が発生しないのでトナー担持体から剥落しやすくなり、トナー担持体への新たなトナー層形成を妨げることがなくなるとともに、未使用のトナー中への帯電トナーの混入を抑制することができる。したがって、トナー担持体上には常に均一なトナー層が形成されて、良好な画像品質を得ることができる。また、除電部材がトナー担持体とトナー飛翔制御手段とのギャップを一定に保つギャップ規定手段としての機能をも兼ね備えることによって、トナー担持体上に常に均一なトナー層を形成することができるとともに、上記ギャップを一定に保つことが可能となるので、より安定した画像形成を行うことができる。また、ギャップ規定手段と除電部材を個別に設ける必要がなく、装置構成が簡単となる。
【００１１】
ここで、前記トナーが正に帯電する正帯電トナーであるときには、前記除電部材を前記トナーの仕事関数より小さい仕事関数を有する材料で形成するようにしてもよい（請求項２）。このとき、電子はより仕事関数の大きい、すなわち負に帯電しやすいトナー側へ移動するため、トナー層と除電部材との摩擦によって除電部材から帯電トナーへの電子移動が起こり、正に帯電したトナーの電荷が中和されてトナーは除電される。
【００１２】
一方、前記トナーが負に帯電する負帯電トナーであるときには、前記除電部材を前記トナーの仕事関数より大きい仕事関数を有する材料で形成するようにしてもよい（請求項３）。このようにすることで、上記とは逆に、トナー層と除電部材との摩擦によって帯電トナーから除電部材への電子移動が起こるため、負に帯電したトナーの電荷が中和されることとなる。
【００１３】
また、前記除電部材を導電性材料で形成し、前記トナー担持体と前記除電部材との間に、前記トナーを除電するための直流電圧を印加する電圧印加手段をさらに備える構成としてもよい（請求項４）。このように構成された発明では、トナー担持体と除電部材との間にトナーの帯電を除去するための電圧を印加し、除電部材とトナー層とを接触させることによって、トナーと除電部材との間の電荷移動が起こりトナーの電荷が中和されることとなる。例えば、トナーが負に帯電する負帯電トナーであるとき、トナー担持体より除電部材が高電位となるような電圧を与えることによって、帯電トナーに蓄積された負電荷が高電位の除電部材に移動し、トナーは除電される。
【００１４】
また、トナー飛翔開始位置に対してトナー担持体移動方向の上流側に規制ブレードを設けることにより、トナー飛翔開始位置に到達するトナーの帯電量や厚さを一定に保つことができるので、安定した画像形成を行うことができる。
【００１５】
【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の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。
【００１６】
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、同図の矢印方向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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
(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。
【００２７】
(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。
【００２８】
(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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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よりも回転方向Ｄの手前側に差し込まれており、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。
【００３３】
ここで、スペーサ５としては、トナーＴの仕事関数と略等しい仕事関数を有する材料で形成されていることが好ましい。というのは、両者の仕事関数が大きく異なっていると、供給ローラ１３およびトナー規制ブレード１４との摩擦によって帯電したトナーＴがスペーサ５と摩擦接触することで、トナーＴとスペーサ５との間で電荷移動が起こってトナーＴの帯電状態が変化してしまい、均一な画像形成が行えなくなるからである。これに対して、両者の仕事関数が略一致しているときには、このような電荷移動は起こらず、トナーＴの帯電状態が乱れることがない。このような条件を満たす材料としては、例えば仕事関数が５．６２ｅＶであるトナーに対しては、例えばポリアミドにカーボンを分散コートしたもの（仕事関数：５．５２ｅＶ）やウレタンにカーボンを分散コートしたもの（仕事関数：５．６４ｅＶ）を使用することができる。
【００３４】
一方、トナー飛翔開始位置Ｊより下流側に位置するハウジング１１の外縁部には、トナー除電ブレード１５が固定されている。このトナー除電ブレード１５については後に詳述する。
【００３５】
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。
【００３６】
次に、トナー飛翔開始位置Ｊの下流側に設けられたトナー除電ブレード１５について、図５を参照しつつ説明する。図５は、トナー除電ブレード１５付近の部分拡大断面図である。
【００３７】
このトナー除電ブレード１５は、トナーＴより大きな仕事関数を有する材料で形成されている。このため、トナー飛翔開始位置Ｊにおいて飛翔しなかった現像ローラ１２上の帯電トナーＴとこのトナー除電ブレード１５との摩擦接触によって、トナーＴに蓄積された電子がより仕事関数の大きい、すなわち負に帯電する傾向のより強いトナー除電ブレード１５側へ移動する。これによって、帯電していたトナーＴはその電荷の一部または全部を失うため、現像ローラ１２から剥落しやすくなり、しかも、ハウジング１１内に貯留されるトナーＴ中における電荷の増加が抑制される。
【００３８】
また、図５に示すように、トナー除電ブレード１５は、その平面部Ｐで現像ローラ１２上のトナー層ＴＬと接触するように配置されている。というのは、エッジ部Ｅなどの尖った部分でトナー除電ブレード１５とトナー層ＴＬとを当接させた場合、除電されて現像ローラ１２への吸着力が弱まったトナーＴがそのエッジによって現像ローラ１２から掻き取られて周囲に飛散し、装置内部、特にＦＰＣ４に付着して電界の乱れを引き起こしたり、受像体たる中間転写ベルト２３に付着して画像を汚すおそれがあるからである。
【００３９】
この実施形態では、トナー除電ブレード１５が、ハウジング１１からトナーＴがこぼれ落ちるのを防ぐシール部材を兼ねており、その平面部Ｐでトナー層ＴＬと当接させることで、上記したトナーの掻き取りを低減しているが、必ずしもこのような形状に限定されるものではない。例えば、シール部材を別に設けてトナー除電ブレード１５が完全にハウジング１１内部に収容されるように構成している場合には、トナー除電ブレード１５のエッジ部Ｅをトナー層ＴＬに当接させて、トナーＴを除電しつつ現像ローラ１２から掻き取るようにしてもよい。
【００４０】
このように、この実施形態の画像形成装置では、トナー飛翔開始位置Ｊより下流側に、トナーＴより大きな仕事関数を有する材料で形成されたトナー除電ブレード１５を設けている。そのため、トナー飛翔開始位置Ｊにおいて飛翔せず現像ローラ１２上に残った帯電トナーＴが、このトナー除電ブレード１５に接触することで除電される。こうしてトナーＴが除電されることで、現像ローラ１２から剥離しやすくなるとともに、ハウジング１１中のトナーＴに電荷が蓄積することもないので、均一かつ安定なトナー層を継続的に供給することができ、良好な品質の画像形成を行うことができるものである。
【００４１】
次に、この発明にかかる画像形成装置の第２の実施形態について、図６および図７を参照して説明する。図６はこの実施形態の画像形成装置を示す図である。また、図７は、図６の画像形成装置の部分拡大断面図である。
【００４２】
この実施形態では、図６に示すように、前述した第１の実施形態の画像形成装置（図１）において、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の上流側に設けられていたスペーサ５および下流側に設けられていたトナー除電ブレード１５が省かれており、これらに代わって下流側にスペーサ５１が設けられている点で第１の実施形態の装置と異なっている。それ以外の構成および動作については第１の実施形態と同じであるので、同一の構成に対しては同一符号を付して説明を省略し、ここでは上記差異に基づく構造および動作の違いについて説明する。
【００４３】
この実施形態では、図７に示すように、現像ローラ１２とＦＰＣ４のトナー通過孔４１とのギャップＧＰを一定に保つスペーサ５１が、現像ローラ１２の回転方向Ｄにおいてトナー通過孔４１の下流側に設けられている。こうすることによって、トナー規制ブレード１４によって規制されたトナー層ＴＬの帯電量および厚さが乱されることなくトナー飛翔開始位置Ｊまで到達することとなる。そのため、トナー飛翔開始位置Ｊにおけるトナー層ＴＬの帯電量や厚さを常に一定に保つことができるので、安定した画像形成を行うことができる。
【００４４】
また、このスペーサ５１は、トナーＴより大きな仕事関数を有する材料を用いて形成されており、負に帯電したトナーＴがスペーサ５１と接触することによって電子がトナーＴからスペーサ５１側へ移動し、その結果、トナーＴが除電される。なお、図７では、トナーＴの帯電／非帯電状態を区別するために、帯電トナーをハッチングつきの○で、非帯電トナーをハッチングなしの○で示している。
【００４５】
さらに、スペーサ５１は、その上面が上流側に向かって傾斜するテーパ状に形成されており、その傾斜面Ｓにおいてトナー層ＴＬと当接している。このため、上記した第１実施形態の装置におけるトナー除電ブレード１５（図５）と同様に、スペーサ５１のエッジによるトナーＴの掻き取りが抑制されている。この実施形態では、構造上このスペーサ５１はハウジング１１の外部に設ける必要があるため、スペーサ５１によって掻き落とされたトナーＴは装置内部に飛散することになる。そこで、スペーサ５１でのトナー掻き取りはできるだけ低く抑えたく、さらには、画像信号に対応したトナーＴの飛翔によってトナー層ＴＬに生じた凹凸によるギャップＧＰの変動を抑える意味でも、スペーサ５１をこのような形状とすることが好ましい。もちろん、スペーサ５１をこのような形状としても、ギャップＧＰを一定に保つ効果には何ら変わりないことは言うまでもない。また、傾斜面Ｓは上記のような平面に限定されるものではなく、例えば図７において上に凸の曲面や、現像ローラ１２より小さな曲率を有する下に凸の曲面等であってもよい。
【００４６】
このように、この実施形態の画像形成装置では、下流側に設けたスペーサ５１が現像ローラ１２とトナー通過孔４１とのギャップＧＰを一定に保つとともに、現像ローラ１２に残ったトナーＴの除電を行って、安定したトナー層ＴＬの形成を継続的に行うことを可能としている。こうしてギャップＧＰおよびトナー層ＴＬが安定することにより、良好な画像形成を安定して行うことができるものである。
【００４７】
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、上記した第１実施形態におけるトナー除電ブレードおよび第２実施形態におけるスペーサの材料として、トナーより大きな仕事関数を有する材料を使用することで負に帯電したトナーを除電しているが、これ以外にも、例えば、これらを銅、ステンレスなどの導電性材料で形成し、これが現像ローラより高電位となる直流電圧を別途設けた直流電源から印加することでトナーに蓄積された電荷を除去するようにしてもよい。
【００４８】
また、上記した各実施形態では、トナーが負に帯電する性質を有する負帯電トナーである場合について例示したが、トナーの帯電極性およびその仕事関数が異なる場合であっても、各部材の材質や、各部に印加するバイアス電圧の極性およびその大きさを適宜調節することによって、上記とは異なるトナーを使用した装置に対しても本発明を適用することが可能である。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
また、上記実施形態では、現像ローラ１２に対して現像ローラバイアス発生部１０３から所定の直流電圧を印加しているが、接地したり、交流電圧を印加するように構成してもよい。
【００５３】
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。
【００５４】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、トナー飛翔開始位置で飛翔しなかったトナーがトナー飛翔開始位置より下流側に設けられた除電部材と当接することによって電荷を失い除電される。こうして除電されたトナーはトナー担持体から剥落しやすくなり、トナー担持体への新たなトナー層形成を妨げることがなくなるとともに、未使用のトナー中への帯電トナーの混入を抑制することができる。したがって、トナー担持体上には常に均一なトナー層が形成されて、良好な画像品質を得ることができる。
【００５５】
そして、このような除電部材としては、トナーをその帯電極性とは逆の極性に帯電させやすい材料、すなわち正帯電トナーに対してはトナーより仕事関数の小さい材料を、また負帯電トナーに対してはトナーより仕事関数の大きい材料を用いることができる。また、除電部材に、トナーの帯電を打ち消すバイアス電圧を印加することによってもトナーの除電を行うことができる。
【００５６】
さらに、除電部材をトナー担持体とトナー飛翔制御手段との間に挟み込むことによって、トナー担持体とトナー飛翔制御手段とのギャップが一定となり、簡単な構成で安定した画像形成を行うことが可能となる。
【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の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】トナー除電ブレード付近の部分拡大断面図である。
【図６】この発明にかかる画像形成装置の第２の実施形態を示す図である。
【図７】図６の画像形成装置の部分拡大断面図である。
【符号の説明】
３…背面電極
４…ＦＰＣ
５…スペーサ
１２…現像ローラ（トナー担持体）
１５…トナー除電ブレード（除電部材）
２３…中間転写ベルト（受像体）
４１…トナー通過孔
５１…スペーサ（除電部材）
Ｄ…現像ローラ移動方向（トナー搬送方向）
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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