JP2003089230A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 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。 【解決手段】 スペーサ５は、トナー層ＴＬを構成する
負帯電トナーＴの仕事関数より大きな仕事関数を有する
材料で構成されている。このため、帯電量が過剰となっ
ているトナーがスペーサ５と接触することによって、ト
ナーからスペーサ５への電子移動が起こり、このトナー
の帯電量は低下する。こうして帯電量の大きなトナーの
帯電量が低下することによってトナーの帯電量のばらつ
きが小さくなり、トナー飛翔の制御性が向上するので、
良好な画質で画像形成を行うことができる。

Description

【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】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、トナー担持体上のトナ
ーをトナー規制ブレードと摩擦することによってトナー
を帯電させているが、一般にこのような摩擦帯電では、
摩擦される物質の表面状態やその周囲環境などによって
その帯電状態は大きく異なる。そして、上記したトナー
とトナー規制ブレードとの摩擦においても、トナーの粒
径や表面状態によってその帯電量は一定ではなく、大き
くばらつくこととなる。このような帯電量のばらつきが
トナー担持体上のトナー層に生じると、同じ電界強度に
対するトナー飛翔量が一定しないため、形成されるトナ
ー像に濃度ムラを生じたり、画像品質が周囲環境によっ
て著しく変動するなど、安定した画像形成を行う上での
障害となる。

【０００７】このような濃度ムラの発生を防止して安定
したトナー像形成を行うためには、トナー担持体上に形
成されるトナー層の帯電量は、その面内において均一
で、しかも常に一定であることが望ましい。

【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】この発明は、基準帯電量
を有するトナーを担持させながらトナー担持体を所定の
移動方向に移動することによって該トナーを背面電極と
対向するトナー飛翔開始位置に搬送するとともに、前記
トナー担持体と前記背面電極との間に配置されたトナー
飛翔制御手段で前記トナー担持体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前記
トナー飛翔制御手段との間に搬送される受像体にトナー
を着弾させてトナー像を形成する画像形成装置であっ
て、上記目的を達成するため、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に配置され、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
ギャップ規定手段をさらに備え、しかも、前記ギャップ
規定手段は、前記トナー層と当接することで前記トナー
層を構成する各トナー粒子の帯電量を前記基準帯電量に
近づけるべく調整することを特徴としている（請求項
１）。

【００１０】このような画像形成装置では、例えば摩擦
帯電によって帯電され、トナー担持体上に担持されてい
る各トナー粒子の帯電量は一定ではなく、ばらつきを有
している。すなわち、例えば図５の曲線（ａ）に示すよ
うに、トナー担持体上のトナー粒子についてその帯電量
に関する分布曲線が、ある帯電量Ｃをピークとしてその
両裾に広がりを持つ曲線となっている。この曲線におい
てピークをなす帯電量Ｃがこのトナーについて本発明に
いう「基準帯電量」に相当する。そして、トナー担持体
上に上記した基準帯電量と大きく相違した帯電量を有す
るトナーが存在すると、所定のトナー飛翔開始位置で飛
翔しなかったり、受像体上の着弾位置がずれて画像品質
を低下させることとなる。したがって、トナー担持体上
の各トナー粒子の帯電量は、例えば図５の曲線（ｂ）に
示すように、ばらつきが小さく、基準帯電量に揃ってい
ることが望ましい。

【００１１】そこで、この発明では、トナー担持体上の
トナー層に、各トナー粒子の帯電量を基準帯電量に近づ
けるための帯電調整部材を当接させることで、その帯電
量が基準帯電量と異なっているトナー粒子の帯電量を増
加させ、もしくは低下させて、各トナー粒子の帯電量を
基準帯電量に近づけるべく調整を行う。そして、この帯
電調整部材として、トナー層と当接してトナー担持体と
トナー飛翔制御手段とのギャップを一定に保つ目的で設
けられるギャップ規定手段を使用することによって、特
別な構成を追加することなく上記機能を実現することが
できる。

【００１２】また、このように構成することで、例えば
湿度等の周囲環境の影響によって、トナー層全体の帯電
量が予め設定された所定量に対して不足または過剰とな
ったときであっても、各トナー粒子の帯電量を基準帯電
量に近づけて、より安定した画像形成を行うことも可能
となる。

【００１３】ここで、例えば、トナー層を構成するトナ
ー粒子のうち、その帯電量が基準帯電量に満たないトナ
ーの帯電量を増加させることによって、各トナーの帯電
量を基準帯電量に近づけることができる。すなわち、前
記ギャップ規定手段が前記トナー層と当接することによ
って、前記トナー層を構成する各トナー粒子のうち、そ
の帯電量が前記基準帯電量よりも小さいトナー粒子の帯
電量を高め、前記基準帯電量に近づけるようにしてもよ
い（請求項２）。

【００１４】例えば、前記トナーが正極性に帯電する正
帯電トナーであるとき、前記ギャップ規定手段は前記正
帯電トナーの仕事関数より大きい仕事関数を有する材料
で形成すればよい（請求項３）。このようにした場合、
２つの物質の摩擦接触においては仕事関数の小さい物質
から大きい物質への電子移動が起こり易いため、トナー
層とギャップ規定手段との摩擦接触ではトナー側からギ
ャップ規定手段側への電子移動が支配的となってトナー
はより正に帯電しやすい。そして、この傾向はトナーの
帯電量が基準帯電量から離れているほど強くなるため、
帯電量の小さいトナーほどその電荷量が増加することと
なり、その結果、各トナーの帯電量はそのばらつきが小
さくなって一定の値、すなわち基準帯電量に近づく。

【００１５】また、例えば、前記トナーが負極性に帯電
する負帯電トナーであるとき、前記ギャップ規定手段は
前記負帯電トナーの仕事関数より小さい仕事関数を有す
る材料で形成すればよい（請求項４）。この場合、上記
とは逆に、ギャップ規定手段からトナーへの電子移動が
支配的となるので、ギャップ規定手段のトナー層への接
触は、帯電量の不足しているトナーに対して負電荷を増
加させる方向に作用する。

【００１６】一方、例えば、トナー層を構成するトナー
粒子のうち、その帯電量が基準帯電量より大きいトナー
の帯電量を低下させることによって、各トナーの帯電量
を基準帯電量に近づけることも可能である。すなわち、
前記ギャップ規定手段が前記トナー層と当接することに
よって、前記トナー層を構成する各トナー粒子のうち、
その帯電量が前記基準帯電量よりも大きいトナー粒子の
帯電量を低下させ、前記基準帯電量に近づけるようにし
てもよい（請求項５）。

【００１７】そして、前記トナーが正極性に帯電する正
帯電トナーであるときには、前記ギャップ規定手段は前
記正帯電トナーの仕事関数より小さい仕事関数を有する
材料で形成し（請求項６）、また、前記トナーが負極性
に帯電する負帯電トナーであるときには、前記ギャップ
規定手段は前記負帯電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ればよい（請求項７）。こう
することによって、上記と同様に、トナーの帯電極性が
正負いずれであっても、その帯電量が過剰となっている
トナーの帯電量を低下させて基準帯電量に近づけること
が可能である。

【００１８】さらに、この発明は、上記目的を達成する
ために、前記ギャップ規定手段が導電性材料で形成され
るとともに、前記トナー担持体と前記ギャップ規定手段
との間に、前記トナー層を構成するトナーの帯電量を調
整するための直流電圧を印加するバイアス電圧印加手段
をさらに備え、前記直流電圧を印加された前記ギャップ
規定手段が前記トナー層と当接することにより、前記ト
ナー層を構成する各トナー粒子のうち、その帯電量が前
記基準帯電量よりも小さいトナー粒子の帯電量を増大さ
せ、もしくは、前記トナー層を構成する各トナー粒子の
うち、その帯電量が前記基準帯電量よりも大きいトナー
粒子の帯電量を低下させて、前記基準帯電量に近づける
ことを特徴としている（請求項８）。

【００１９】このように構成された発明では、トナー担
持体上のトナー層に、所定の直流電圧を印加したギャッ
プ規定手段を当接させることで、基準帯電量と異なる帯
電量のトナー粒子に対してギャップ規定手段との間の電
荷移動を促進し、これによって各トナー粒子の帯電量を
基準帯電量に近づけることが可能となっている。

【００２０】なお、上記した各発明においては、トナー
の帯電極性およびその帯電量のばらつきの状態に応じ
て、ギャップ規定手段を構成する材料または印加する電
圧を適宜選択して使用することによって、基準帯電量と
異なる帯電量を有する各トナー粒子の帯電量を高め、も
しくは低下させることができるものである。

【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１
０２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Ｆ
ＰＣ４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、４
５Ｒ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、４
５Ｒ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４８
Ｒ（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４５
Ｒ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４５
Ｌ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、４５
Ｒ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４
９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。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。ここで、この
スペーサ５は、トナーＴの仕事関数より大きな仕事関数
を有する材料で形成されているが、その理由については
後に詳述する。

【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、スペーサ５がトナーＴより大きな仕
事関数を有する材料で形成されている理由について、図
５を参照してさらに詳しく説明する。図５は、トナーＴ
の帯電量分布の一例を示すグラフである。このグラフ
は、単位重量あたりでみたトナーＴの帯電量の分布を示
しており、実際のトナーにおけるこのような帯電量の分
布は、例えばホソカワミクロン社製、Ｅ−ＳＰＡＲＴ２
アナライザを用いて測定することが可能である。

【００４１】前述したように、このトナーＴは負に帯電
する負帯電トナーであるが、トナー規制ブレード１４と
の摩擦接触において帯電し、現像ローラ１２上に担持さ
れた各トナー粒子の帯電量は同じではなく、図５の曲線
（ａ）に示すように、ある帯電量、すなわち基準帯電量
Ｃを中心値として、その両裾に広がりを有する分布を示
している。そして、このトナーＴは負帯電トナーであり
負に帯電しやすい性質を有しているため、その分布は負
方向に大きく広がっている一方、正方向への広がりはこ
れより小さくその一部が帯電量がゼロまたは正の領域に
も達している。つまり、負帯電トナーであっても、その
中には帯電していないもしくは正に帯電するものも含ま
れている。

【００４２】ここで、トナー層ＴＬを構成するこれらの
トナーＴが現像ローラ１２によって搬送され、トナー飛
翔開始位置Ｊに到達したとき、ほとんど帯電していない
または正に帯電している、すなわち図５に示す範囲Ａに
含まれるトナーは、トナー飛翔開始位置Ｊに形成される
移送静電界から受ける力が弱いまたは逆向きの力を受
け、一方、帯電量が大きい、すなわち範囲Ｂに含まれる
トナー粒子はクーロン力による現像ローラ１２への吸着
力が強くなるため、いずれの場合も現像ローラ１２から
トナー通過孔４１に向けた飛翔量を減少させる。このた
め、受像体たる中間転写ベルト２３に到達するトナー量
が少なくなり、十分な濃度のトナー像を形成することが
できない。また、偏向電極４５Ｌ、４５Ｒによる偏向用
静電界から受ける力は電荷量に比例するため飛翔したト
ナーＴの偏向量が一定とならず、その結果、中間転写ベ
ルト２３上への着弾位置が変化して画像の解像度が低下
することになる。

【００４３】このうち、範囲Ａに属するトナーはその量
が小さく、しかもトナー飛翔開始位置Ｊにおいて形成さ
れる移送静電界から受ける力が弱いので、飛翔する量は
あまり多くなく、特に問題となるのは範囲Ｂに属するト
ナー粒子である。

【００４４】そこで、この実施形態では、トナー搬送方
向Ｄにおいてトナー飛翔開始位置Ｊの上流側に設けたス
ペーサ５を、トナーＴより大きな仕事関数を有する材料
にて形成している。一般に、仕事関数の異なる物質どう
しの接触においては、仕事関数の小さな物質から大きな
物質への電子移動が起こりやすい。つまり、上流側から
搬送されてきたトナーＴがスペーサ５と接触した際に
は、トナーＴ側からスペーサ５側への電子移動が起こり
やすい。特に、帯電量が過剰となっている範囲Ｂのトナ
ーＴではこの傾向が強いため、これらのトナーＴに蓄積
された電子はスペーサ５側へ移動してその帯電量が低下
する。その結果、スペーサ５の下流側においては、図５
の曲線（ｂ）に示すように、帯電量の大きいトナー粒子
の比率が低下する一方、基準帯電量Ｃに近い帯電量を有
するトナー粒子の比率が増加して、帯電量のばらつきは
小さくなる。

【００４５】なお、このような条件を満たす材料とし
て、例えば、仕事関数が５．３８ｅＶであるトナーに対
して、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）などを用いるこ
とができる。

【００４６】このように、この実施形態では、スペーサ
５をトナーＴより大きな仕事関数を持つ材料で形成して
おり、このスペーサ５をトナー搬送方向Ｄにおいてトナ
ー飛翔開始位置Ｊよりも上流側でトナー層ＴＬと当接さ
せている。そのため、基準帯電量Ｃより大きな帯電量を
持つトナーＴがスペーサ５との接触によって電子を放出
し、その帯電量は基準帯電量Ｃに近づくこととなる。こ
うしてトナー飛翔開始位置ＪにおけるトナーＴの帯電量
分布が狭くなることによってトナー飛翔に対する制御性
が向上するため、画像の濃淡に対する再現性や解像度が
向上し、より高品質な画像を得ることができる。

【００４７】また、スペーサ５が上記した帯電調整機能
とともに、ギャップを一定に保持するギャップ管理機能
をも有しているため、安定して画像形成を行うことがで
き、しかもそのための特別の構成を必要としないという
優れた特徴を有している。

【００４８】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、スペーサ５の材料
として、ポリアミドやウレタンにカーボンを分散コート
したものを例示したが、これに限定されるものではな
く、「課題を解決するための手段」の項で詳述したよう
に、使用するトナーの帯電極性や帯電量の大きさおよび
その分布傾向など、トナーの特性に応じた材料を適宜選
択して使用すればよい。

【００４９】また、上記実施形態では、スペーサ５の材
料をトナーＴの特性に応じて選択・使用することでトナ
ーＴの帯電量を調整しているが、これ以外にも、例え
ば、スペーサ５を銅、アルミニウム、ステンレスなどの
導体材料にて形成し、スペーサ５と現像ローラ１２との
間に直流電源（本発明の「バイアス電圧印加手段」に相
当）をさらに設けて、この直流電源からスペーサ５に帯
電量調整のための直流電圧を印加する構成としてもよ
い。このとき、トナーＴからスペーサ５へ、またはスペ
ーサ５からトナーＴへの電子移動を促進するような直流
電圧を印加することによって、トナーＴの電荷量を増加
させまたは低下させることが可能である。そして、この
ようにした場合には、この直流電圧の極性および大きさ
を適宜選択することによって、正負いずれの帯電極性を
有するトナーに対してもその帯電量を基準帯電量に近づ
けるよう調整することが可能となる。

【００５０】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。

【００５１】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。

【００５２】また、上記実施形態では、偏向電極４５
Ｌ、４５Ｒによって帯電トナーＴの飛翔方向を３方向Ｐ
1、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。

【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
ー担持体上に形成されたトナー層と、帯電調整部材を兼
ねたギャップ規定手段とをトナー搬送方向におけるトナ
ー飛翔開始位置の上流側で接触させて、トナー層を構成
するトナーのうちその帯電量が所定の基準帯電量と大き
く異なるトナーの帯電量を増加または低下させることで
各トナー粒子の帯電量を基準帯電量に近づけるよう調整
している。

【００５５】そして、このような帯電調整は、トナーの
帯電極性およびその帯電量分布に応じて、ギャップ規定
手段の材質を選択したり、ギャップ規定手段にバイアス
電圧を印加するなどの方法によって実現することが可能
である。

【００５６】こうしてトナーの帯電量を調整してそのば
らつきを抑えつつ、ギャップを一定に保持することによ
って、良好な画質で、しかも安定してトナー像を形成す
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一実施形態を
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図であ
る。

【図３】図１の画像形成装置において用いられているフ
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】トナーの帯電量分布の一例を示すグラフであ
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） ２３…中間転写ベルト（受像体） ４１…トナー通過孔 Ｄ…（現像ローラ１２の）回転方向 Ｊ…トナー飛翔開始位置 Ｔ…トナー ＴＬ…トナー層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2C162 AE25 AE31 AE47 AE74 AE84 AJ24 CA03 CA12 CA24 2H005 AA25 DA02 DA03 EA01 2H029 DB00 DB04

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基準帯電量を有するトナーを担持させな
   がらトナー担持体を所定の移動方向に移動することによ
   って該トナーを背面電極と対向するトナー飛翔開始位置
   に搬送するとともに、前記トナー担持体と前記背面電極
   との間に配置されたトナー飛翔制御手段で前記トナー担
   持体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前記トナー飛翔制御手段との間に
   搬送される受像体にトナーを着弾させてトナー像を形成
   する画像形成装置において、 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
   に配置され、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をさらに備
   え、しかも、 前記ギャップ規定手段は、前記トナー層と当接すること
   で前記トナー層を構成する各トナー粒子の帯電量を前記
   基準帯電量に近づけるべく調整することを特徴とする画
   像形成装置。
2. 【請求項２】 前記ギャップ規定手段が前記トナー層と
   当接することによって、前記トナー層を構成する各トナ
   ー粒子のうち、その帯電量が前記基準帯電量よりも小さ
   いトナー粒子の帯電量を高め、前記基準帯電量に近づけ
   る請求項１に記載の画像形成装置。
3. 【請求項３】 前記トナーが正極性に帯電する正帯電ト
   ナーであり、前記ギャップ規定手段は前記正帯電トナー
   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
   ている請求項２に記載の画像形成装置。
4. 【請求項４】 前記トナーが負極性に帯電する負帯電ト
   ナーであり、前記ギャップ規定手段は前記負帯電トナー
   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
   ている請求項２に記載の画像形成装置。
5. 【請求項５】 前記ギャップ規定手段が前記トナー層と
   当接することによって、前記トナー層を構成する各トナ
   ー粒子のうち、その帯電量が前記基準帯電量よりも大き
   いトナー粒子の帯電量を低下させ、前記基準帯電量に近
   づける請求項１に記載の画像形成装置。
6. 【請求項６】 前記トナーが正極性に帯電する正帯電ト
   ナーであり、前記ギャップ規定手段は前記正帯電トナー
   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
   ている請求項５に記載の画像形成装置。
7. 【請求項７】 前記トナーが負極性に帯電する負帯電ト
   ナーであり、前記ギャップ規定手段は前記負帯電トナー
   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
   ている請求項５に記載の画像形成装置。
8. 【請求項８】 前記ギャップ規定手段が導電性材料で形
   成されるとともに、前記トナー担持体と前記ギャップ規
   定手段との間に、前記トナー層を構成するトナーの帯電
   量を調整するための直流電圧を印加するバイアス電圧印
   加手段をさらに備え、 前記直流電圧を印加された前記ギャップ規定手段が前記
   トナー層と当接することにより、前記トナー層を構成す
   る各トナー粒子のうち、その帯電量が前記基準帯電量よ
   りも小さいトナー粒子の帯電量を高め、もしくは、前記
   トナー層を構成する各トナー粒子のうち、その帯電量が
   前記基準帯電量よりも大きいトナー粒子の帯電量を低下
   させて、前記基準帯電量に近づける請求項１に記載の画
   像形成装置。