JP2003145824A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 トナー飛翔制御手段に付着したトナーを効果
的に除去し、画質の良好な画像を安定して形成すること
のできる画像形成装置を提供する。 【解決手段】 画像形成装置は、現像ローラ１２に対す
るトナーの付着力がＦＰＣ４に対する付着力より大きく
なるように構成されている。この装置では、背面電極３
および制御電極４３を接地する一方、現像ローラバイア
ス発生部１０３から現像ローラ１２に対して矩形波交流
電圧からなるクリーニング電圧Ｖc1を印加することで、
トナーを現像ローラ１２とＦＰＣ４との間で往復移動さ
せているが、現像ローラ１２の方がトナーの付着力が大
きいので、最終的にはほとんどのトナーは現像ローラ１
２に付着し、ＦＰＣ４に付着していたトナーは除去され
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
制御電極に与える制御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】

【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、トナー担持体から飛翔
したトナーの一部がトナー通過孔を通過せずフレキシブ
ルプリント回路基板に衝突したり、所望の極性とは逆極
性に帯電したトナー粒子が制御電極に引き寄せられるな
どの原因により、トナー飛翔制御手段たるフレキシブル
プリント回路基板の表面にトナーが付着・堆積し、画像
品質が劣化したり、印刷が行えなくなるなどの問題が発
生することがあった。すなわち、画像信号に対応して制
御電極に印加された制御電圧が堆積したトナーの電荷に
よって遮蔽され、トナーの飛翔を正しく制御することが
できなくなったり、トナー通過孔がトナーによって塞が
れて、トナー像形成が行えなくなることがある。

【０００６】さらに、フレキシブルプリント回路基板に
付着したトナーが、装置の機械的振動や静電気力等の作
用によって飛散し受像体上に付着すると、受像体上に形
成されたトナー像を汚すこととなる。

【０００７】このような問題を解消し、画質の良好な画
像を安定して形成するために、トナー飛翔制御手段に付
着したトナーを除去する技術の確立が求められている。

【０００８】この発明は上記課題に鑑みなされたもので
あり、トナー飛翔制御手段に付着したトナーを効果的に
除去し、画質の良好な画像を安定して形成することので
き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、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、前記トナー担持体と前記トナー飛翔制
御手段との間に交番電界を発生させる電界発生手段とを
備え、しかも、前記トナー担持体に対する前記トナーの
付着力が、前記トナー飛翔制御手段に対する前記トナー
の付着力より大きいことを特徴としている。

【００１０】このように構成された発明では、必要に応
じて電界発生手段によりトナー担持体とトナー飛翔制御
手段との間に交番電界を発生させると、トナー飛翔制御
手段に付着した帯電トナーは交番電界から受ける力によ
ってトナー担持体とトナー飛翔制御手段との間を往復運
動することとなる。このとき、トナー担持体に対するト
ナーの付着力がトナー飛翔制御手段に対するトナーの付
着力より大きいので、トナーがトナー担持体側に付着す
る確率はトナー飛翔制御手段側に付着する確率より高く
なっている。そのため、往復運動を繰り返す間に、トナ
ー飛翔制御手段に付着していたトナーは次第にトナー担
持体側に移行することとなり、最終的にはほとんどのト
ナーがトナー担持体に付着して、トナー飛翔制御手段に
付着していたトナーは除去される。しかも、こうして除
去されたトナーはトナー担持体に回収されることとなる
ため、装置の他の部分に飛散して装置内部や受像体を汚
すことがない。

【００１１】また、トナー担持体に担持されるトナーの
中には本来の帯電極性とは逆の極性に帯電するものが不
可避的に含まれるが、交番電界を作用させることによっ
て、いずれの帯電極性を有するトナーであっても効果的
にトナー担持体に回収させることができる。

【００１２】このように、トナー飛翔制御手段に付着し
たトナーを除去するクリーニングを行うことによって、
この画像形成装置では、画質の良好な画像を安定して形
成することが可能となっている。

【００１３】なお、トナー粒子の他の物質に対する付着
力は、静電気力、ファンデルワールス力などの種々の原
因によって生じるものであり、トナーに加える外添剤の
種類や量、相手物質の表面状態等によってその大きさは
大きく変化する。また、その測定方法についても種々の
提案（例えば、特開２００１−２２８０７５号公報に記
載の測定方法）がなされているが、本明細書にいう「付
着力」はこれら種々の原因に起因する力を総合したもの
であり、例えば、「トナー付着力の研究−外添剤の効
果」（飯村 治雄、リコーテクニカルリポート、No.2
6、Nov.，2000）に記載されている遠心分離法、あるい
は、「電界脱離法による粒子の付着力測定（II）」（長
山 将志 他、Japan Hardcopy ２０００論文集、１
３７−１４０頁、日本画像学会）に記載されている電界
脱離法等によって評価することができるが、他の評価方
法によってもよい。

【００１４】ここで、前記トナー飛翔制御手段が前記ト
ナーの前記背面電極への飛翔を制御する制御電圧が印加
される制御電極を備えている場合には、前記電界発生手
段は、前記トナー担持体と前記制御電極との間に交番電
圧を印加することによって前記交番電界を発生させるよ
うにしてもよい。

【００１５】また、前記トナー飛翔制御手段の少なくと
も前記トナー担持体に対向する表面に設けられた半導電
性層を備えている場合には、前記電界発生手段は、前記
トナー担持体と前記半導電性層との間に交番電圧を印加
することによって前記交番電界を発生させるようにして
もよい。

【００１６】これらの発明では、クリーニングのための
特別な部材を設けることなく、画像形成を行うために必
須的に設けられた制御電極または半導電性層とトナー担
持体との間に交番電圧を印加することで、トナー飛翔制
御手段のクリーニングを効果的に行うことができる。

【００１７】また、前記交番電圧としては、例えば、前
記帯電したトナーに対し前記トナー飛翔制御手段から前
記トナー担持体へ向かう方向の力を作用させる極性の電
圧印加期間が前記極性とは逆極性の電圧印加期間より長
くなるようにしてもよい。こうすることで、より確実に
トナーをトナー担持体側に引き寄せて回収することがで
きる。

【００１８】

【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。

【００１９】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から動作に応じ
た電圧が印加される。例えば、画像形成時には現像ロー
ラバイアス発生部１０３から現像バイアスとして直流電
圧が印加される一方、後述するようにクリーニング動作
時には同発生部１０３から交番電圧が印加される。

【００２０】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。

【００２１】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。

【００２２】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、画像形成時に
は、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１
２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。

【００２３】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。

【００２４】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Ｘ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。

【００２５】ここで、本発明にかかる画像形成装置にお
いては、トナー飛翔制御手段の表面に対するトナーの付
着力が、トナー担持体に対するトナーの付着力より小さ
くなるように選ばれる。本実施形態の装置に使用するト
ナーＴにおいては、例えば、アルミニウム製、表面粗さ
Ｒｚ＝２μｍの現像ローラ（トナー担持体）１２と、ポ
リイミド製の（トナー飛翔制御手段たるＦＰＣ４の）基
体４２との組み合わせによって上記条件を満たすことが
できるが、トナーの付着力は、トナーおよび相手物質の
材料やその表面状態などに左右されるものであり、使用
するトナーや装置仕様に合わせてこれらを適宜変更して
もよい。

【００２６】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。

【００２７】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。

【００２８】さらに、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。

【００２９】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。

【００３０】(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。

【００３１】(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。

【００３２】(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。

【００３３】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。

【００３４】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。

【００３５】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）Ｘ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ＦＰ
Ｃ４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。

【００３６】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４
８Ｌ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（図１）。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。

【００３７】次に、この画像形成装置において、ＦＰＣ
４に付着したトナーＴを除去するために随時実行される
クリーニング動作について、図５ないし図７を参照しつ
つ説明する。図５は、図１の画像形成装置のクリーニン
グ動作において各部に付与される電位を示す図であり、
図６は、クリーニング電圧の波形の一例を示す図であ
る。また、図７は、クリーニング動作時のトナーの挙動
を示す模式図である。

【００３８】この装置のクリーニング動作では、ＣＰＵ
１０５からの制御指令に基づいて、制御バイアス発生部
４７および背面バイアス発生部１０４が接地電位（０
Ｖ）を出力する一方、現像ローラバイアス発生部１０３
がクリーニング電圧Ｖc1を出力する。そのため、図５に
示すように、制御電極４３および背面電極３が接地電位
に保たれる一方、現像ローラ１２にはクリーニング電圧
Ｖc1が印加される。このクリーニング電圧Ｖc1は、図６
に示す矩形波電圧であり、例えばそのピーク間電圧Ｖpp
を５００Ｖ、繰り返し周波数を３ｋＨｚに設定すること
ができる。

【００３９】このように、装置各部に所定の電圧が印加
されることにより、ＦＰＣ４のクリーニングが実施さ
れ、ＦＰＣ４に付着したトナーＴが除去される。以下、
トナーＴがＦＰＣ４から除去される理由について、図６
および図７を参照しつつ詳述する。

【００４０】まず、電圧Ｖc1が正の期間ｔ1において
は、現像ローラ１２とＦＰＣ４との間には図７（ａ）に
示す矢印の向きに電界Ｅが生じるため、現像ローラ１２
およびＦＰＣ４に付着したトナーＴのうち負帯電トナー
ＴnはＦＰＣ４から現像ローラ１２へ向かう力Ｆn1を受
ける一方、正帯電トナーＴpはこれとは反対方向の力Ｆp
1を受ける。

【００４１】次に、電圧Ｖc1が負の期間ｔ2に移ると、
図７（ｂ）に示すように、電界Ｅの向きは上記とは逆向
きとなり、負帯電トナーＴnが現像ローラ１２からＦＰ
Ｃ４へ向かう方向の力Ｆn2を受ける一方、正帯電トナー
ＴpはＦＰＣ４から現像ローラ１２へ向かう方向の力Ｆp
2を受ける。

【００４２】このように各トナーＴが電界Ｅから受ける
力が、各トナー粒子Ｔの付着している被付着物質（すな
わち、現像ローラ１２またはＦＰＣ４）に対する付着力
より大きく、しかもその方向がその被付着物質からトナ
ーＴを引き離す方向であるとき、トナーＴは被付着物質
から遊離して飛翔を開始する。例えば、図７（ａ）に示
す負帯電トナーＴnは、ＦＰＣ４に対する付着力より電
界Ｅから受ける力Ｆn1の方が大きいとき、ＦＰＣ４から
現像ローラ１２へ向けて飛翔する。そして、電界Ｅの向
きが逆になると（図７（ｂ））、トナーＴnの飛翔方向
は上記とは逆になる。つまり、電界Ｅの向きが周期的に
変化することにより、トナーＴnは現像ローラ１２とＦ
ＰＣ４との間を往復運動することとなる。また、正帯電
トナーＴpにおいても同様であるが、飛翔の方向は上記
負帯電トナーＴnとは反対となる。

【００４３】ここで、前述したように、この実施形態の
画像形成装置は、現像ローラ１２に対するトナーＴの付
着力が、ＦＰＣ４に対するトナーＴの付着力より大きく
なるように構成されている。そのため、クリーニング電
圧Ｖc1により形成される交番電界Ｅの作用によって現像
ローラ１２とＦＰＣ４との間を往復運動するトナーＴが
現像ローラ１２側に付着する確率は、ＦＰＣ４側に付着
する確率より高くなっている。したがって、クリーニン
グ電圧Ｖc1を所定期間にわたって印加しつづけると、往
復運動していたトナーＴは次第に現像ローラ１２に付着
してゆき、最終的には図７（ｃ）に示すように、ほとん
どのトナーＴは、その帯電極性にかかわらず現像ローラ
１２に付着して回収されることとなり、こうしてＦＰＣ
４に付着していたトナーＴはそのほとんどが除去され
る。

【００４４】このように、上記した第１実施形態の画像
形成装置では、現像ローラ１２と制御電極４３との間に
クリーニングのための交番電圧Ｖc1を印加することによ
り、ＦＰＣ４の表面に付着したトナーＴをより付着力の
大きい現像ローラ１２に回収してＦＰＣ４のクリーニン
グを実行する。そのため、ＦＰＣ４のトナー通過孔４１
の周囲にトナーＴが堆積することがなく、従来の画像形
成装置で発生していた、制御電圧が遮蔽されてトナー飛
翔を正しく制御できなくなったり、トナー通過孔が塞が
れるといった問題を効果的に防止して、画質の良好な画
像を安定して形成することが可能となっている。

【００４５】なお、上記実施形態では、制御電極４３お
よび背面電極３に接地電位を与え、現像ローラ１２に図
６に示すクリーニング電圧Ｖc1を印加しているが、各部
の直流電位およびクリーニング電圧Ｖc1の波形としては
これに限定されるものではない。例えば、制御電極４３
に負の直流電圧を印加して、負帯電トナーＴnをＦＰＣ
４から現像ローラ１２へ向けて飛翔させやすくするよう
にしてもよい。また、クリーニング電圧Ｖc1に直流電圧
を重畳したり、その波形を矩形波以外の、例えば正弦波
電圧としてもよい。

【００４６】また、背面電極３に適当な直流電位を与え
て、ＦＰＣ４から遊離したトナーＴを現像ローラ１２へ
向けて飛翔させる電界を形成するようにしてもよい。

【００４７】また、クリーニング電圧Ｖc1のピーク間電
圧Ｖppは他の値であってもよいが、電圧Ｖc1の印加によ
り形成される電界Ｅが各帯電トナー粒子に及ぼす力Ｆn1
等が、トナーＴのＦＰＣ４に対する付着力よりは大き
く、現像ローラ１２に対する付着力よりは小さくなるよ
うな電圧値に設定することが望ましい。

【００４８】また、上記実施形態では、制御電極４３を
接地し、現像ローラ１２にクリーニング電圧Ｖc1を印加
することにより交番電界Ｅを発生させているが、これと
は逆に、現像ローラ１２を接地または所定の直流電位に
保ち、制御電極４３に交番電圧を印加するようにしても
よい。

【００４９】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８ないし図１０を参照しつつ説
明する。図８は、第２実施形態の画像形成装置における
フレキシブルプリント回路基板の部分拡大断面を示す図
であり、図９は図８の画像形成装置の電気的構成を示す
ブロック図である。また、図１０は図８の画像形成装置
のクリーニング動作において各部に付与される電位を示
す図である。

【００５０】この実施形態の画像形成装置では、図８に
示すように、ＦＰＣ４の基体４２の現像ローラ１２側の
表面４２１上に、半導電性層４９が設けられており、図
９に示す半導電性層バイアス発生部４９１によって所定
の電位（例えば画像形成時には接地電位）が与えられて
いる。この半導電性層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、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。

【００５１】さらに、この半導電性層４９は、トナーＴ
の半導電性層４９に対する付着力が現像ローラ１２に対
する付着力より小さい材料、例えばカーボンまたは鉛を
含有したポリイミドで形成されている。なお、上記以外
の構成については図１に示す第１実施形態の画像形成装
置と同一であるため、同一の構成には同一の符号を付し
て説明を省略する。

【００５２】この実施形態の画像形成装置においては、
以下のようにしてＦＰＣ４のクリーニングが行われる。
すなわち、図１０に示すように、現像ローラ１２に直流
電圧（例えば＋２００Ｖ）が現像ローラバイアス発生部
１０３から印加される一方、半導電性層４９には、半導
電性層バイアス発生部４９１から図６に示す矩形波状の
クリーニング電圧Ｖc2が印加される。ただし、この実施
形態は、例えばピーク間電圧Ｖppを３００Ｖ、繰り返し
周波数を２ｋＨｚとしており、ピーク間電圧Ｖpp、繰り
返し周波数とも第１実施形態の装置におけるクリーニン
グ電圧Ｖc1より低く設定している。これは、半導電性層
４９が現像ローラ１２に対して制御電極４３より近い位
置に配置されているため、同じ電界強度を得るために必
要な電圧が低くて済み、また半導電性層４９が比較的大
きな電気抵抗を有するため電界の変化に時間遅れが生じ
ることに対応させたものである。

【００５３】そして、半導電性層４９にこのようなクリ
ーニング電圧Ｖc2を印加することにより、前述した第１
実施形態の装置と同様に、ＦＰＣ４の現像ローラ１２側
表面、すなわち半導電性層４９に付着していたトナーＴ
は現像ローラ１２に移行し、ＦＰＣ４のクリーニングが
達成される。

【００５４】この実施形態においても、現像ローラ１
２、制御電極４３および背面電極３の直流電位は上記し
た値に限定されるものでなく、適宜印加電圧を変更した
り、接地してもよい。また、半導電性層４９を接地また
は適当な直流電位に固定して、現像ローラ１２にクリー
ニング電圧Ｖc2を印加するようにしてもよい。

【００５５】また、上記した実施形態ではＦＰＣ４の現
像ローラ１２側表面にのみ半導電性層４９を設けた例に
ついて説明したが、ＦＰＣ４においてトナー通過孔４１
の内壁面や背面電極３側表面にも半導電性層を有する構
成としてもよい。

【００５６】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、上記した各実施形態におけるクリーニング
電圧Ｖc1およびＶc2は、図６に示すようにｔ1＝ｔ2、す
なわちデューティ比５０％の矩形波電圧であるが、クリ
ーニングに適した電圧波形はこれに限定されるものでは
なく、ｔ1≠ｔ2となるようにしてもよい。例えば、図１
１に示すように、ｔ1＞ｔ2としてもよく、このようにし
た場合には、帯電トナーＴの大半を占める負帯電トナー
ＴnがＦＰＣ４から現像ローラ１２へ向けて飛翔する期
間が、その逆向きに飛翔する期間より長くなるため、負
帯電トナーＴnをより効率よく現像ローラ１２側に引き
寄せて回収することが可能となり、ＦＰＣ４のクリーニ
ング効果をさらに高めることができる。

【００５７】また、各実施形態で例示した現像ローラ１
２、ＦＰＣ４の基体４２および半導電性層４９等の各部
材それぞれの材料は上記に限定されるものではなく、使
用するトナーの性質に応じて、それぞれの部材に対する
トナーの付着力が本発明に規定する関係を満たす限りに
おいて適宜変更してもよい。

【００５８】また、例えば、制御電極４３および偏向電
極４５Ｌ、４５Ｒに印加される電圧がトナー通過孔４１
の周辺以外の電界に影響を及ぼすことを防止すべく、Ｆ
ＰＣ４の少なくとも現像ローラ１２側表面にシールド電
極を設けた構成とした場合には、そのシールド電極と現
像ローラ１２との間にクリーニングのための電圧を印加
するようにしてもよい。

【００５９】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。

【００６０】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。

【００６１】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。

【００６２】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、トナー
担持体に対するトナーの付着力がトナー飛翔制御手段に
対するトナーの付着力より大きいので、トナーがトナー
担持体側に付着する確率はトナー飛翔制御手段側に付着
する確率より高くなっており、トナー飛翔制御手段に付
着した帯電トナーが交番電界から受ける力によってトナ
ー担持体とトナー飛翔制御手段との間の往復運動を繰り
返す間に、トナー飛翔制御手段に付着していたトナーは
次第にトナー担持体側に移行することとなり、トナー飛
翔制御手段に付着していたトナーが除去される。

【００６３】そして、このようにトナー飛翔制御手段に
付着したトナーを除去するクリーニングを行うことによ
って、この画像形成装置では、画質の良好な画像を安定
して形成することが可能となっている。しかも、これら
のトナーはトナー担持体に回収されることとなるため、
装置の他の部分に飛散して装置内部や受像体を汚すこと
がない。

【００６４】また、トナー担持体に担持されるトナーの
中に本来の帯電極性とは逆の極性に帯電するものが含ま
れていたとしても、交番電界を作用させることによっ
て、いずれの帯電極性を有するトナーであっても効果的
にトナー担持体に回収させることができる。

【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】図１の画像形成装置のクリーニング動作におい
て各部に付与される電位を示す図である。

【図６】クリーニング電圧の波形の一例を示す図であ
る。

【図７】クリーニング動作時のトナーの挙動を示す模式
図である。

【図８】第２実施形態の画像形成装置におけるフレキシ
ブルプリント回路基板の部分拡大断面を示す図である。

【図９】図８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１０】図８の画像形成装置のクリーニング動作にお
いて各部に付与される電位を示す図である。

【図１１】クリーニング電圧波形の他の例を示す図であ
る。

【符号の説明】

３…背面電極 ４…ＦＰＣ（トナー飛翔制御手段） 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 ４２…基体 ４３…制御電極 ４９…半導電性層 １０３…現像ローラバイアス発生部（電界発生手段） ４９１…半導電性層バイアス発生部（電界発生手段） Ｔ…トナー Ｔn…負帯電トナー Ｔp…正帯電トナー

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2C162 AE25 AE31 AE47 AE69 AE74 AE93 AG07 AG13 AH20 AJ05 CA03 CA12 CA24 2H029 DB00

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【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、 前記トナー担持体と前記トナー飛翔制御手段との間に交
   番電界を発生させる電界発生手段とを備え、しかも、 前記トナー担持体に対する前記トナーの付着力が、前記
   トナー飛翔制御手段に対する前記トナーの付着力より大
   きいことを特徴とする画像形成装置。
2. 【請求項２】 前記トナー飛翔制御手段は、前記トナー
   の前記背面電極への飛翔を制御する制御電圧が印加され
   る制御電極を備えており、 前記電界発生手段は、前記トナー担持体と前記制御電極
   との間に交番電圧を印加することによって前記交番電界
   を発生させることを特徴とする請求項１に記載の画像形
   成装置。
3. 【請求項３】 前記トナー飛翔制御手段の少なくとも前
   記トナー担持体に対向する表面に設けられた半導電性層
   をさらに備え、 前記電界発生手段は、前記トナー担持体と前記半導電性
   層との間に交番電圧を印加することによって前記交番電
   界を発生させることを特徴とする請求項１に記載の画像
   形成装置。
4. 【請求項４】 前記交番電圧は、前記帯電したトナーに
   対し前記トナー飛翔制御手段から前記トナー担持体へ向
   かう方向の力を作用させる極性の電圧印加期間が前記極
   性とは逆極性の電圧印加期間より長いことを特徴とする
   請求項２または３に記載の画像形成装置。