JP2003233232A - 画像形成装置および画像形成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 トナー担持体からトナーを飛翔させて静電潜
像を顕像化する画像形成装置において、画像形成終了後
には速やかに浮遊トナーを消滅させて、トナー飛散を抑
制する。 【解決手段】 像担持体たる感光体上の複数の画像形成
領域の間に設けられた非画像形成領域に対して、画像形
成領域の表面電位Ｖdoより大きな表面電位Ｖd1が与えら
れている。そのため、現像器に設けられて現像バイアス
が付与された現像ローラがこの非画像形成領域と対向す
るギャップ部においては、感光体から現像ローラに向け
てトナーを飛翔させる回収用電界が形成されており、ギ
ャップ部に浮遊するトナーは速やかに現像ローラに引き
戻され回収される。

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、プリンタ、複写
機、ファクシミリ装置などの、像担持体の表面に形成し
た静電潜像をトナーにより顕像化してトナー像を形成す
る画像形成装置および画像形成方法に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の画像形成装置における現
像方式の一つとして、ジャンピング現像方式が知られて
いる。このジャンピング現像方式では、静電潜像を担持
する感光体などの像担持体と現像ローラなどのトナー担
持体とが非接触状態に保持されており、交番電界の作用
によりトナー担持体から飛翔したトナーが静電潜像のう
ちの画像部に選択的に付着することによって現像が行わ
れる。

【０００３】すなわち、トナー担持体に現像バイアスを
印加することによって像担持体との間に交番電界を発生
させると、帯電したトナーが電界から受ける静電気力に
よってトナー担持体から引き離されて飛翔し、電界の方
向の変化に伴ってトナー担持体と像担持体との間のギャ
ップ部を往復運動する。このとき、画像信号に応じてそ
の表面電位に高低を設けてなる静電潜像が形成された像
担持体のうちトナーを付着させたい画像部へのトナー付
着が促進される一方、それ以外の非画像部に付着したト
ナーはトナー担持体に引き戻されるように、上記した像
担持体上の表面電位および現像バイアスを適宜設定する
ことによって、静電潜像のうち画像部のみに選択的にト
ナーを付着させて、静電潜像をトナー像として顕像化す
ることができる。

【０００４】このように、ジャンピング現像方式の画像
形成装置では、静電潜像のうち非画像部に付着したトナ
ーをトナー担持体に引き戻しながら、画像部に対してト
ナーを付着させているため、コントラストの高いトナー
像を得ることができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
たジャンピング現像方式によるトナー像形成プロセスで
は、大量のトナーをギャップ部に飛翔させているためト
ナー像形成の終了後にもギャップ部周辺には浮遊トナー
が残存することとなる。特に、複数のトナー担持体を選
択的に像担持体と対向する現像位置に切り替え移動しな
がらトナー像形成を行うカラー画像形成装置では、各ト
ナー色でのトナー像を形成した後に、トナー色の切り替
えを行うために１つのトナー担持体を現像位置から退避
移動させて別のトナー担持体を現像位置に位置させる切
り替え移動を行う必要があるが、上記のようにギャップ
部に浮遊トナーが残存した状態でこのようなトナー担持
体の切り替え移動を実行すると、これらの浮遊トナーの
一部が装置内部に飛散する場合がある。

【０００６】このような飛散トナーは、紙などの転写材
に付着して画像を汚すだけでなく、画像形成処理を安定
して実行するために装置内部に設けられた紙位置検出セ
ンサや画像濃度センサなど各種の光学センサに付着する
と装置の誤動作を招くおそれがあるので、画像形成終了
後にはギャップ部の浮遊トナーを速やかに消滅させて、
このような飛散トナーの発生を抑制する必要がある。

【０００７】この発明は上記課題に鑑みなされたもので
あり、トナー担持体からトナーを飛翔させて静電潜像を
顕像化する画像形成装置において、画像形成終了後には
速やかに浮遊トナーを消滅させて、トナー飛散を抑制す
ることを目的とする。

【０００８】

【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、第１および第２画
像形成領域に静電潜像を形成可能な像担持体と、トナー
を担持するトナー担持体を複数個有し、前記像担持体か
ら所定間隔を隔てて対向する所定の現像位置に前記複数
のトナー担持体のうちの一のトナー担持体を選択的に切
り替え移動させる現像手段と、前記現像位置に切り替え
られたトナー担持体に交番電圧を印加して該トナー担持
体と前記像担持体との間のギャップ部に飛翔用交番電界
を発生することによって前記トナー担持体から前記像担
持体にトナーを移動させて前記静電潜像を顕像化する電
圧印加手段とを備え、前記２つの画像形成領域を順番に
前記現像位置に移動させるとともに、該現像位置に移動
してきた画像形成領域に対応して前記複数のトナー担持
体を選択的に切り替えて該現像位置に位置するトナー担
持体によりトナー現像する一方、前記現像位置のトナー
担持体を別のトナー担持体に切り替える前または該切り
替えと同時に、前記飛翔用交番電界と異なる回収用電界
を前記ギャップ部に発生させて前記ギャップ部に存在す
るトナーを前記現像位置のトナー担持体に回収すること
を特徴としている。

【０００９】このように構成された発明では、ギャップ
部に飛翔用交番電界を発生させてトナーを飛翔させ静電
潜像に付着させることで画像を形成する、いわゆるジャ
ンピング現像方式の画像形成装置において、トナー像を
形成した後に浮遊トナーを回収するための回収用電界を
ギャップ部に発生させている。そのため、ギャップ部に
浮遊している帯電トナーを回収用電界からのクーロン力
によってトナー担持体側に引き寄せ、トナー担持体に付
着させて回収することができるので、浮遊トナーを速や
かに消滅させることができる。しかも、このトナー回収
を、トナー担持体を切り替え移動させる前または切り替
えと同時に行っているので、トナー担持体の移動は浮遊
トナーのない状態で行われ、したがって、トナー担持体
の切り替え移動に伴って装置内部にトナーが飛散するこ
とがない。

【００１０】なお、本明細書の記載においては、像担持
体表面のうち、枚葉紙などの転写材の寸法に対応させて
静電潜像を形成する領域を「画像形成領域」、それ以外
の領域を「非画像形成領域」と称する一方、上記画像形
成領域のうち、画像信号に対応してトナーを付着させる
べき部分を「画像部」、トナーを付着させない部分を
「非画像部」と称している。

【００１１】ここで、上記した画像形成装置が、前記２
つの画像形成領域の間に非画像形成領域が設けられてお
り、前記第１画像形成領域、前記非画像形成領域および
前記第２画像形成領域の順序で前記現像位置に移動させ
るとともに、前記非画像形成領域が前記現像位置を通過
する間に前記トナー担持体の切り替えを行うように構成
されているときは、前記電圧印加手段から前記現像位置
のトナー担持体に与えられる加重平均電圧と前記非画像
形成領域の表面電位との電位差が、前記加重平均電圧と
前記画像形成領域のうちトナーを付着させない非画像部
の表面電位との電位差よりも大きくなるようにしてもよ
い。

【００１２】ここに、「加重平均電圧」とは、時間とと
もに振幅の変化する電圧波形の瞬時値をある時間範囲に
ついて平均化して直流電圧値に換算した値を意味し、例
えば上記波形を有する電圧を積分器に入力したときの出
力として得られる直流電圧がこれに相当する。

【００１３】このように構成された画像形成装置では、
像担持体表面のうち非画像形成領域がギャップ部に位置
しているときにトナー担持体の切り替え移動を行ってお
り、しかも、上記のように電位差を与えることにより、
ギャップ部に存在する浮遊トナーを効果的にトナー担持
体に回収させて、トナーの飛散を防止している。

【００１４】すなわち、この装置におけるトナー像形成
動作では、所定の画像品質を得るために、静電潜像の画
像部には必要な量のトナーを付着させ、かつ非画像部に
はできるだけトナーを付着させないという条件を満足す
るように、静電潜像各部およびトナー担持体の電位を適
宜設定することができる。一方、像担持体の非画像形成
領域には原理的にトナーを付着させる必要がない。そこ
で、トナー担持体と像担持体の非画像形成領域との間
に、画像形成動作時におけるトナー担持体と静電潜像の
非画像部との電位差より大きい電位差を与えることによ
り、より強い力でトナーをトナー担持体に引き戻すため
の電界、すなわち回収用電界をギャップ部に発生させる
ことができる。こうすることで、より速やかにギャップ
部の浮遊トナーを消滅させることができ、その浮遊トナ
ーのない状態でトナー担持体の切り替え移動を行ってい
るので、装置内部へのトナー飛散が効果的に抑制される
のである。

【００１５】なお、トナー飛散を抑制するという観点か
ら、画像形成時においても上記した像担持体の非画像部
とトナー担持体との電位差をできるだけ大きく取ること
も考えられる。しかし、両者の電位差は得られるトナー
像の画像品質にも影響を及ぼすため、画像形成時には必
要十分な画像品質が得られるように、この電位差を設定
するのが好ましい。そして、画像形成が終了した後に、
この電位差をより大きくなるようにすることで、画像品
質を損ねることなく、しかも画像形成後の浮遊トナーを
速やかに回収することが可能となる。

【００１６】また、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、所定の移動方向に移動しなが
ら、前記移動方向における非画像形成領域の前または前
後に位置する画像形成領域に静電潜像を形成可能な像担
持体と、トナーを担持するとともに、前記像担持体から
所定間隔を隔てて対向する所定の現像位置に位置決めさ
れるトナー担持体と、前記トナー担持体に交番電圧を印
加して前記トナー担持体と前記像担持体との間のギャッ
プ部に飛翔用交番電界を発生することによって前記トナ
ー担持体から前記像担持体にトナーを移動させて前記静
電潜像を顕像化する電圧印加手段とを備え、前記非画像
形成領域が前記現像位置を通過移動している間に前記飛
翔用交番電界と異なる回収用電界を前記ギャップ部に発
生させて前記ギャップ部に存在するトナーを前記トナー
担持体に回収することを特徴としている。

【００１７】このように構成された発明においては、上
記発明と同様に、いわゆるジャンピング現像方式の画像
形成装置であり、前記現像位置において一の画像形成領
域に対してトナー現像した後にギャップ部にトナーが浮
遊しているが、該一の画像形成領域に続いて非画像形成
領域が前記現像位置を通過移動している間に回収用電界
をギャップ部に発生させることで前記ギャップ部に存在
する浮遊トナーが前記トナー担持体に回収される。

【００１８】ここで、前記トナー担持体を複数個有し、
前記現像位置に移動してきた画像形成領域に対応して前
記複数のトナー担持体のうちの一のトナー担持体を選択
的に前記現像位置に切り替え移動させる場合には、前記
非画像形成領域が前記現像位置を通過移動している間、
前記トナー担持体を切り替えるとともに、その切り替え
前または同時に回収用電界を前記ギャップ部に発生させ
るようにすればよい。こうすることで、浮遊トナーがな
い状態でトナー担持体は切り替えられ、この切り替え移
動に伴うトナーの装置内部への飛散が防止される。

【００１９】また、この画像形成装置は、前記像担持体
の表面電位を制御可能な帯電手段をさらに備え、前記帯
電手段は、前記非画像形成領域の表面電位の絶対値が前
記画像形成領域の表面電位の絶対値よりも大きくなるよ
うに、前記像担持体の表面電位を制御するようにしても
よい。このように、像担持体の表面電位を変化させるこ
とによって前記した回収用電界を発生することが可能で
ある。というのは、像担持体の非画像形成領域とトナー
担持体との電位差を大きくすることによって、トナーを
トナー担持体に引き戻すためのより大きな電界がギャッ
プ部に発生するからである。特に、静電潜像の形成に先
立って像担持体表面を予め設定された表面電位に帯電さ
せている画像形成装置では、その表面電位の設定を画像
形成領域と非画像形成領域との間で上記のように異なら
せるだけでギャップ部に回収用電界を発生させることが
できるので、回収用電界を発生するための特別な装置構
成は不要である。

【００２０】また、この発明にかかる画像形成方法は、
像担持体の表面上の２つの画像形成領域に静電潜像を形
成するとともに、該２つの画像形成領域を順番に所定の
現像位置に移動させながら、該現像位置に位置する画像
形成領域に対応して複数のトナー担持体のうちの一のト
ナー担持体を選択的に位置決めし、該一のトナー担持体
に交番電圧を印加して該トナー担持体と前記像担持体と
の間のギャップ部に飛翔用交番電界を発生することによ
って前記トナー担持体から前記像担持体にトナーを移動
させて前記静電潜像を顕像化する画像形成方法であっ
て、上記目的を達成するため、前記現像位置のトナー担
持体を別のトナー担持体に切り替える前または該切り替
えと同時に、前記飛翔用交番電界と異なる回収用電界を
前記ギャップ部に発生させて前記ギャップ部に存在する
トナーを前記現像位置のトナー担持体に回収することを
特徴としている。

【００２１】この画像形成方法では、ギャップ部に飛翔
用交番電界を発生させてトナーを飛翔させ静電潜像に付
着させる、いわゆるジャンピング現像により画像を形成
しているが、複数のトナー担持体の切り替えを行うに際
して、ギャップ部に浮遊しているトナーをトナー担持体
に回収させるための回収用電界を発生させている。この
回収用電界の作用によりギャップ部の浮遊トナーはトナ
ー担持体側に引き戻され、最終的にはトナー担持体に付
着・回収されることとなり、こうしてギャップ部の浮遊
トナーを速やかに消滅させることができる。そして、こ
のようにギャップ部にトナーが浮遊しない状態でトナー
担持体の切り替え移動させているので、ギャップ部から
装置内部へのトナーの飛散を効果的に抑制することが可
能となっている。

【００２２】

【発明の実施の形態】図１は、この発明にかかる画像形
成装置の一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。この画像形成装置は、イエロー（Ｙ）、マゼンタ
（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の４色のトナー
を重ね合わせてフルカラー画像を形成したり、ブラック
（Ｋ）のトナーのみを用いてモノクロ画像を形成する装
置である。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１のメイン
コントローラ１１に与えられると、このメインコントロ
ーラ１１からの指令に応じてエンジンコントローラ１２
がエンジン部ＥＧの各部を制御してシートＳに画像信号
に対応する画像を形成する。

【００２３】このエンジン部ＥＧでは、感光体２が図１
の矢印方向Ｄ1に回転自在に設けられている。また、こ
の感光体２の周りにその回転方向Ｄ1に沿って、感光体
２表面を所定の表面電位に帯電させる「帯電手段」とし
ての帯電ユニット３、「現像手段」としてのロータリー
現像ユニット４およびクリーニング部５がそれぞれ配置
されている。帯電ユニット３は帯電バイアス発生部１２
１から帯電バイアスが印加されており、感光体２の外周
面を表面電位に均一に帯電させる。このため、この装置
では、帯電バイアスを調整することによって感光体２の
表面電位を制御可能となっている。

【００２４】そして、この帯電ユニット３によって帯電
された感光体２の外周面に向けて露光ユニット６から光
ビームＬが照射される。この露光ユニット６は、図２に
示すように、メインコントローラ１１のＣＰＵ１１１と
電気的に接続されており、ホストコンピュータなどの外
部装置よりインターフェース１１２を介して与えられた
画像信号に応じて光ビームＬが感光体２上に露光されて
画像信号に対応する静電潜像が感光体２上に形成され
る。このように、この実施形態では、感光体２が本発明
の「像担持体」として機能している。

【００２５】こうして形成された静電潜像は現像ユニッ
ト４によってトナー現像される。すなわち、この実施形
態では現像ユニット４として、ブラック用の現像器４
Ｋ、シアン用の現像器４Ｃ、マゼンタ用の現像器４Ｍ、
およびイエロー用の現像器４Ｙが軸中心に回転自在に設
けられている。そして、これらの現像器４Ｋ、４Ｃ、４
Ｍ、４Ｙは回転位置決めされるとともに、感光体２に対
向する現像位置に選択的に位置決めされ、「電圧印加手
段」として機能する現像バイアス発生部１２６によって
現像バイアスが印加されて選択された色のトナーを感光
体２の表面のうち画像部に対応する領域に付与する。こ
れによって、感光体２上の静電潜像が選択トナー色で顕
像化される。

【００２６】より具体的には、各現像器４Ｋ、４Ｃ、４
Ｍ、４Ｙはその内部にそれぞれの色のトナーを貯留する
とともに、後述するギャップ部に一定量のトナーを供給
する「トナー担持体」としての現像ローラ４１Ｋ、４１
Ｃ、４１Ｍ、４１Ｙを備えており、いずれかの現像器４
Ｋ、４Ｃ、４Ｍまたは４Ｙが現像位置にあるときにはそ
れぞれ現像ローラ４１Ｋ、４１Ｃ、４１Ｍまたは４１Ｙ
が選択的に所定の間隔を隔てて感光体２と対向位置決め
される。そして、後に詳述するように、該現像ローラ４
１Ｋ、４１Ｃ、４１Ｍまたは４１Ｙに上記現像バイアス
が与えられることにより、トナーの飛翔が行われて静電
潜像が現像される。なお、図１は、ブラック用の現像器
４Ｋが上記現像位置にある状態を示している。

【００２７】上記のようにして現像ユニット４で現像さ
れたトナー像は、一次転写領域ＴＲ1で転写ユニット７
の中間転写ベルト７１上に一次転写される。転写ユニッ
ト７は、複数のローラに掛け渡された中間転写ベルト７
１と、中間転写ベルト７１を回転駆動する駆動部（図示
省略）とを備えている。

【００２８】さらに、この一次転写領域ＴＲ1から周方
向（図１の回転方向Ｄ1）に進んだ位置にはクリーニン
グ部５が配置されており、一次転写後に感光体２の外周
面に残留付着しているトナーを掻き落とすとともに、必
要に応じて感光体２の表面電位をリセットする。

【００２９】そして、カラー画像を形成する場合には、
１つのトナー色での静電潜像の現像が終了すると、現像
ユニット４を回転させて現像器を切り替える。例えば、
ブラック色の現像器４Ｋでの現像を行った後には、現像
ユニット４の図１における左回り９０度の回転によりシ
アン色の現像器４Ｃが現像位置に移動してくる。そし
て、新たに現像位置に配置された現像器４Ｃを用いて再
びトナー像を形成する。同様にして各色で現像されるト
ナー像は中間転写ベルト７１上の同じ位置に重ね合わさ
れてゆき、中間転写ベルト７１上にフルカラーのトナー
像が形成される。

【００３０】こうして中間転写ベルト７１上に形成され
たモノクロまたはフルカラーのトナー像は、所定の二次
転写領域ＴＲ2において、カセット８から取り出された
転写材としてのシートＳ上に二次転写される。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９を経
由して装置本体の上面部に設けられた排出トレイ部に搬
送される。なお二次転写後、中間転写ベルト７１は不図
示のクリーニング部にて中間転写ベルト７１に残留付着
しているトナーが除去される。

【００３１】なお、図２において、符号１１３はホスト
コンピュータなどの外部装置よりインターフェース１１
２を介して与えられた画像を記憶するためにメインコン
トローラ１１に設けられた画像メモリであり、符号１２
７はＣＰＵ１２４で行う演算プログラム、ＣＰＵ１２４
における演算結果、ならびにエンジン部ＥＧを制御する
ための制御データなどを記憶するためのメモリである。

【００３２】次に、この画像形成装置においてカラー画
像を形成する画像形成動作の概要について、図３を参照
しつつ説明する。図３はこの画像形成装置の画像形成動
作を示すフローチャートである。なお、ここではトナー
は負に帯電するものとして以下説明するが、これに限定
されるものでなく、装置各部に付与する電位を適宜変更
することにより正に帯電するトナーを使用することも可
能である。

【００３３】この画像形成装置の画像形成動作では、外
部装置からの画像信号が与えられると、現像ユニット４
を９０度ずつ回転させて、ブラック（Ｋ）、シアン
（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）およびイエロー（Ｙ）の現像器
４Ｋ、４Ｃ、４Ｍおよび４Ｙをこの順番に現像位置に位
置させながら、各色でのトナー像形成を行っている。具
体的には、エンジンコントローラ１２のＣＰＵ１２４が
図３に示す処理を行っている。まず、第１色すなわち本
実施形態ではブラック色の現像器４Ｋを現像位置に位置
させて（ステップＳ１）、現像ローラ４１Ｋを感光体２
と対向させる。その後、帯電プロセス（ステップＳ
２）、露光プロセス（ステップＳ３）、現像プロセ
ス（ステップＳ４）の各プロセスを順次行ってブラック
色でのトナー像を形成する。これらの各プロセスについ
ては後に詳述する。なお、実際の画像形成動作では、感
光体２上の各位置において上記したないしの各プロ
セスが並行して進行しているのであり、上記各ステップ
を１ステップずつ個別に実行しているものでないことは
言うまでもない。

【００３４】こうしてブラック色でのトナー像形成を行
った後、現像器を切り替えて引き続きシアン色でのトナ
ー像形成を行うために、現像ユニット４を回転させてシ
アン色の現像器４Ｃを現像位置に移動させるが（ステッ
プＳ７）、本実施形態の画像形成装置では、１つの色で
のトナー像形成の終了後に、現像ユニット４の回転に先
立って、ギャップ部に残存浮遊しているトナーを現像ロ
ーラ４１Ｋに回収させるトナー回収プロセス（ステップ
Ｓ６）を実行している。

【００３５】これらの各プロセスからなる画像形成動作
について、図４ないし図６を参照しながらさらに詳述す
る。図４は画像形成動作における装置各部の動作を示す
タイミングチャートである。また、図５（ａ）および図
６（ａ）は、それぞれ現像プロセスおよびトナー回収プ
ロセスを実行中の感光体付近を示す拡大模式図であり、
図５（ｂ）および図６（ｂ）は、そのときの感光体表面
の表面電位プロファイルを示す図である。

【００３６】帯電プロセス 図４に示す時刻ｔ0において外部装置から画像信号が与
えられると、帯電バイアス発生部１２１が感光体２を所
定の電位に帯電させるための帯電バイアスを帯電ユニッ
ト３に対し出力する。この帯電バイアスは２段階に切り
替え可能となっており、感光体２表面のうちシートＳの
サイズに応じて設けられた複数の画像形成領域の１つが
帯電ユニット３と対向する位置（帯電位置）にあるとき
には第１の帯電バイアスが出力される一方、画像形成領
域の後方に設けられた非画像形成領域が帯電位置に移動
してきたときには第１の帯電バイアスより大きい第２の
帯電バイアスが出力される。そして、非画像形成領域の
後方の第２画像形成領域が帯電位置に到達する前に、帯
電バイアス発生部１２１から出力される帯電バイアスは
再び第１の帯電バイアスに切り替えられる。その結果、
ギャップ部に露出する感光体２の表面電位Ｖsは、画像
形成領域において電位Ｖoとなる一方、非画像形成領域
のうち先行する画像形成領域に隣接する領域では電位Ｖ
1（ただし、｜Ｖo｜＜｜Ｖ1｜）となっている。

【００３７】露光プロセス こうして表面電位Ｖoに帯電された感光体２の第１画像
形成領域が露光ユニット６から出力される光ビームＬの
進路上にある露光位置に移動してくると、静電潜像を形
成するための露光プロセスが行われる。具体的には、画
像信号に対応して光ビームＬを適宜オン・オフしながら
感光体２上を走査露光する。これにより、感光体２表面
のうち、光ビームＬが照射された部分ではその電荷の一
部が中和されてその表面電位Ｖsは明部電位Ｖon（｜Ｖo
n｜＜｜Ｖo｜）に変化する。一方、光が照射されなかっ
た部分の電位は、電荷の拡散等による表面電位Ｖsの低
下（暗減衰）によって初期の表面電位Ｖoよりわずかに
低下した暗部電位Ｖdoとなっている。このようにして、
感光体２表面には、例えば図５（ｂ）に示すような、画
像信号に対応した表面電位プロファイルを有する静電潜
像が形成される。

【００３８】なお、上記した２つのプロセス（帯電・露
光）は、感光体２の回転に伴ってその表面の各領域が各
プロセス位置に移動してくるのに同期して実行されてお
り、両プロセスの開始・終了のタイミングは画像形成領
域が帯電位置から露光位置まで移動するのに要する時間
（図４に示す時間Δｔ）に対応して設定されている。こ
のことは、以下、他の各プロセスの開始・終了における
時間差についても同様であり、同図の斜めの破線は、各
プロセスの開始・終了が、感光体２の回転により順次下
流側へ移動する感光体２上の同一点が各プロセスの行わ
れる位置を通過するタイミングに同期して行われている
ことを示すものである。

【００３９】現像プロセス さらに感光体２の第１画像形成領域が下流側に移動して
現像ローラ４１Ｋと対向するギャップ部ＧＰ（図５
（ａ））に達すると（時刻ｔ1）、これに先立つ現像器
切り替え動作により現像位置に配置されて（図３のステ
ップＳ１）、所定の回転速度で回転する現像ローラ４１
Ｋに現像バイアス発生部１２６からの現像バイアスＶb
が印加されて現像プロセスが実行される。この現像バイ
アスＶbは、例えば図５（ａ）に示すように、直流電圧
Ｖdcに矩形波交流電圧Ｖpが重畳されたものであるが、
トナーの飛翔性や得られるトナー像の画質等を調整する
ためにそのデューティ比等を適宜変更してもよい。ただ
し、その場合には、以下に示す現像バイアスＶbの「直
流成分」としては、例えば図５（ａ）に示すような交流
バイアスＶpに重畳された直流電圧Ｖdcのみを考えるの
ではなく、「加重平均電圧」すなわち現像バイアス波形
の有する真の直流成分として考える必要がある。

【００４０】この現像プロセスにおいて、例えば図４に
示す時刻ｔ2では、図５（ａ）に示すように、現像ロー
ラ４１Ｋに対して現像バイアス発生部１２６から直流バ
イアスＶdcおよび交流バイアスＶpが印加されており、
これによりギャップ部ＧＰに形成される交番電界の作用
によって、トナーＴが感光体２と現像ローラ４１Ｋとの
間を往復運動する。ここで、感光体２表面のうち、図５
（ｂ）に示す符号Ａの領域のように、光ビームＬが照射
されてその表面電位Ｖsが明部電位Ｖonとなっている領
域では、その表面電位Ｖsが現像ローラ４１Ｋに与えら
れた現像バイアスＶbの直流成分Ｖdcより小さくなって
おり、そのため負に帯電するトナーＴはこの領域Ａに付
着しやすくなっている。一方、同図の符号Ｂの領域のよ
うに、光が照射されずその表面電位Ｖsが暗部電位Ｖdo
となっている領域では、その表面電位Ｖsが現像ローラ
４１Ｋに与えられた現像バイアスＶbの直流成分Ｖdcよ
り大きくなっており、したがって負に帯電するトナーＴ
はこの領域Ｂには付着し難くなっている。

【００４１】その結果、図５（ｂ）に示す感光体２上の
領域ＡにはトナーＴが付着する一方、領域Ｂにはトナー
が付着せず、これにより感光体２上の静電潜像はトナー
現像されて、感光体２上の第１画像形成領域には画像信
号に対応したトナー像が形成される。すなわち、この実
施形態では、図５（ｂ）に示す感光体２上の領域Ａが画
像部、領域Ｂが非画像部に相当する。

【００４２】トナー回収プロセスおよび現像器の切り
替え さて、上記のように感光体２上に形成されたトナー像は
さらに下流側に搬送されて、一次転写領域ＴＲ1におい
て中間転写ベルト７１に転写される。一方、ギャップ部
ＧＰでは、画像形成領域が通過してしまうと（時刻ｔ
3）、現像バイアスＶdcおよび交流バイアスＶpが停止さ
れ（時刻ｔ4）、さらに現像ローラ４１Ｋの回転が停止
される。このとき、ギャップ部ＧＰにおいて現像ローラ
４１Ｋと対向しているのは感光体２の非画像形成領域で
あり、その表面電位Ｖsはの帯電プロセスによる初期
表面電位Ｖ1から暗減衰によりわずかに低下した電位Ｖd
1（｜Ｖdo｜＜｜Ｖd1｜）となっている。

【００４３】したがって、このとき、例えば時刻ｔ3か
らｔ4の間においては、図６（ｂ）に示すように、現像
ローラ４１Ｋと感光体２表面との電位差Ｖr1は、図５に
示す現像プロセス実行時の現像ローラ４１Ｋと感光体２
表面との電位差Ｖroより大きくなっている。その結果、
ギャップ部ＧＰにはトナーＴを現像ローラ４１Ｋにより
強く引き戻す方向の電界、すなわち本発明にいう「回収
用電界」が発生し、図６（ａ）に示すように、ギャップ
部ＧＰにあるトナーＴは現像ローラ４１Ｋに引き戻され
ることとなる。

【００４４】こうしてギャップ部ＧＰに回収用電界を発
生させることにより「トナー回収プロセス」が実行さ
れ、ギャップ部に浮遊していたトナーＴは現像ローラ４
１Ｋに引き戻されて速やかに回収される。この回収用電
界を発生させる期間は、ギャップ部ＧＰにおけるトナー
Ｔの挙動を考慮して、現像終了後５０μｓｅｃ以上、さ
らに望ましくは１００μｓｅｃ以上あればよい。

【００４５】そして、その後に、エンジンコントローラ
１２が現像ユニット４を回転駆動すると（図４に示す時
刻ｔ5）、現像位置にはブラック現像器４Ｋに代わりシ
アン現像器４Ｃが移動位置決めされる。こうしてシアン
現像器４Ｃに設けられた現像ローラ４１Ｃがギャップ部
ＧＰに位置決めされた後に、非画像形成領域の後方に設
けられた第２画像形成領域が感光体２の回転によりギャ
ップ部ＧＰに移動してくると（時刻ｔ7）、上記と同様
にしてシアン色でのトナー像形成を行うのである。

【００４６】なお、この実施形態では、第１画像形成領
域のギャップ部ＧＰの通過（時刻ｔ3）から現像器の切
り替え動作が終了する（時刻ｔ6）までにわたってギャ
ップ部ＧＰに回収用電界が形成されるように、感光体２
に与える帯電バイアスの切り替えを行っているが、これ
に限定されるものではなく、現像終了（時刻ｔ3）後少
なくとも上記した期間にわたって回収用電界を発生させ
ることができればよい。例えば、帯電バイアス２を出力
する期間を短縮して、現像器の切り替えより前または切
り替え動作中に感光体２の表面電位が再びＶdoに戻るよ
うにしてもよい。ただし、現像ローラ４１Ｋからトナー
が剥落するのをより効果的に抑制するために、現像ロー
ラ４１Ｋの回転が停止するまでは上記回収用電界を発生
させておくのが好ましい。

【００４７】さらに、マゼンタ色、イエロー色について
も同様にトナー像形成を行うことにより１面のフルカラ
ー画像が形成される。また形成すべき画像が複数枚ある
場合には、再びブラック色から順番に各色でのトナー像
形成を繰り返すことによって、必要な枚数の画像を得る
ことができる。そして、この画像形成装置は、一連のト
ナー像形成を行い、最後の現像器による現像が終了して
動作を停止する前にも上記したトナー回収プロセスを行
っており、これにより画像形成動作終了後のトナー飛散
を防止している。

【００４８】また、例えばブラック色のみによるモノク
ロ画像を複数枚連続して形成する場合には、現像器の切
り替え移動を必要としないのでトナー回収を行わなくて
もよいが、少なくとも必要枚数の画像形成が終了し、現
像ローラ４１Ｋの回転を停止する際には上記した回収用
電界ギャップ部ＧＰに発生させて浮遊トナーを除去する
ことが望ましい。さらに、トナー飛散をより低減するた
めには、１面のトナー像を形成する度毎に回収用電界を
発生させることが好ましい。

【００４９】以上のように、この実施形態の画像形成装
置では、１つのトナー色でのトナー像形成を行った後、
現像ユニット４の回転移動または一連の動作の終了に先
立ってギャップ部ＧＰに回収用電界を発生させ、これに
よりギャップ部ＧＰに浮遊するトナーを回収している。
そのため、トナーが浮遊した状態で現像器の切り替え移
動が行われたり装置が停止したりすることがなく、装置
内部へのトナー飛散が効果的に抑制されている。また、
帯電バイアスを切り替えて感光体２の表面電位Ｖsを変
化させるだけで上記回収用電界を発生させているので装
置構成が簡単である。しかも、感光体２上の複数の画像
形成領域の間に設けられた非画像形成領域がギャップ部
ＧＰを通過する際に上記したトナー回収プロセスが実行
されるため、連続的に行われる画像形成プロセスの流れ
を妨げることがなく、スループットを低下させずにトナ
ー回収を行うことができる。

【００５０】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、現像バイアスＶbの波形、デューティ比お
よびその直流電位Ｖdcや、その他装置各部に付与する電
位についても上記に限定されるものではなく、適宜変更
してよい。

【００５１】また、上記した実施形態は、回転軸を中心
に４個の現像器が配置されたロータリー現像ユニット４
を備える画像形成装置であるが、現像器の数および使用
するトナー色等はこれに限定されるものでなく任意であ
り、また、それらの配置も上記した軸対称の構成以外
に、例えば１列に並べられた現像器が上下または左右等
に直線的に移動することによって現像器を切り替える構
成であってもよい。

【００５２】また、上記した実施形態では、帯電ユニッ
ト３に与える帯電バイアスの切り替えによって感光体２
上の表面電位を変化させ、その表面電位の違いを利用し
て回収用電界を発生させているが、他の方法、例えば現
像ローラに与える直流電圧を変化させたり、他の電界発
生手段を別途設けることによって回収用電界を発生させ
るようにしてもよい。

【００５３】また、上記した実施形態は、像担持体たる
感光体２上に形成したトナー像を中間転写ベルト７１に
転写し、さらにそれをシートＳに転写することによって
最終的な画像を得ているが、これ以外にも、像担持体上
に形成したトナー像を転写ドラム等に転写したり、直接
シートＳ上に転写する構成としてもよい。

【００５４】また、上記した実施形態は、感光体２のう
ち光ビームＬが照射された領域がトナーを付着させるべ
き画像部に、光が照射されない領域が非画像部に相当す
るネガ潜像タイプの画像形成装置であるが、これとは逆
に、トナーを付着させない非画像部に光を照射するポジ
潜像タイプの画像形成装置に対しても本発明を適用する
ことが可能である。

【００５５】

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、ギャ
ップ部に飛翔用交番電界を発生させてトナーを飛翔さ
せ、静電潜像に付着させることで画像を形成する、いわ
ゆるジャンピング現像方式の画像形成装置において、ト
ナー像を形成した後に、浮遊トナーを回収するための回
収用電界をギャップ部に発生させている。そのため、ギ
ャップ部に浮遊している帯電トナーを回収用電界からの
クーロン力によってトナー担持体側に引き寄せ、トナー
担持体に付着させて回収することができるので、浮遊ト
ナーを速やかに消滅させることができる。

【００５６】また、複数のトナー担持体を現像位置に切
り替え移動させる装置において、このトナー回収を、ト
ナー担持体を切り替え移動させる前または切り替えと同
時に行っているので、トナー担持体の移動は浮遊トナー
のない状態で行われ、したがって、トナー担持体の切り
替え移動に伴って装置内部にトナーが飛散することがな
い。

【００５７】また、画像形成時には必要十分な画像品質
が得られるように装置各部の電位を設定した上で、画像
形成が終了した後には上記した回収用電界を形成すべく
各部の電位を変更設定することで、簡単な装置構成で、
画像品質の優れたトナー像形成を行いつつ、しかも画像
形成後の浮遊トナーを速やかに回収することが可能とな
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一の実施形態
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】この画像形成装置の画像形成動作を示すフロー
チャートである。

【図４】画像形成動作における装置各部の動作を示すタ
イミングチャートである。

【図５】現像プロセスを実行中の感光体付近の状態およ
びそのときの感光体表面の表面電位プロファイルを示す
図である。

【図６】トナー回収プロセスを実行中の感光体付近の状
態およびそのときの感光体表面の表面電位プロファイル
を示す図である。

【符号の説明】

２…感光体（像担持体） ３…帯電ユニット（帯電手段） ４…ロータリー現像ユニット（現像手段） ４Ｋ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｙ…（ブラック、マゼンタ、シア
ン、イエロー）現像器 ６…露光ユニット １２…エンジンコントローラ ４１Ｋ、４１Ｍ、４１Ｃ、４１Ｙ…現像ローラ（トナー
担持体） ＧＰ…ギャップ部 Ｖb…現像バイアス Ｖdc…（現像バイアスの）直流成分 Ｖp…（現像バイアスの）交流成分 Ｖs…感光体の表面電位

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０３Ｇ 15/08 ５０７ Ｇ０３Ｇ 15/08 ５０７Ｚ 21/14 21/00 ３７２ Ｆターム(参考） 2H027 DA02 DA04 DE07 DE10 EA05 EB04 EC06 2H030 AA03 AD03 AD17 BB24 BB34 BB42 BB46 BB63 2H073 AA03 BA04 BA09 BA13 BA23 BA45 CA02 CA14 CA22 2H077 AA37 AC16 AD06 AD36 DA24 DA47 DB08 EA16 GA13

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１および第２画像形成領域に静電潜像
   を形成可能な像担持体と、 トナーを担持するトナー担持体を複数個有し、前記像担
   持体から所定間隔を隔てて対向する所定の現像位置に前
   記複数のトナー担持体のうちの一のトナー担持体を選択
   的に切り替え移動させる現像手段と、 前記現像位置に切り替えられたトナー担持体に交番電圧
   を印加して該トナー担持体と前記像担持体との間のギャ
   ップ部に飛翔用交番電界を発生することによって前記ト
   ナー担持体から前記像担持体にトナーを移動させて前記
   静電潜像を顕像化する電圧印加手段とを備え、 前記２つの画像形成領域を順番に前記現像位置に移動さ
   せるとともに、該現像位置に移動してきた画像形成領域
   に対応して前記複数のトナー担持体を選択的に切り替え
   て該現像位置に位置するトナー担持体によりトナー現像
   する一方、前記現像位置のトナー担持体を別のトナー担
   持体に切り替える前または該切り替えと同時に、前記飛
   翔用交番電界と異なる回収用電界を前記ギャップ部に発
   生させて前記ギャップ部に存在するトナーを前記現像位
   置のトナー担持体に回収することを特徴とする画像形成
   装置。
2. 【請求項２】 前記２つの画像形成領域の間に非画像形
   成領域が設けられており、前記第１画像形成領域、前記
   非画像形成領域および前記第２画像形成領域の順序で前
   記現像位置に移動させるとともに、前記非画像形成領域
   が前記現像位置を通過する間に前記トナー担持体の切り
   替えを行う請求項１に記載の画像形成装置において、 前記電圧印加手段から前記現像位置のトナー担持体に与
   えられる加重平均電圧と前記非画像形成領域の表面電位
   との電位差が、前記加重平均電圧と前記画像形成領域の
   うちトナーを付着させない非画像部の表面電位との電位
   差よりも大きくなっている画像形成装置。
3. 【請求項３】 所定の移動方向に移動しながら、前記移
   動方向における非画像形成領域の前または前後に位置す
   る画像形成領域に静電潜像を形成可能な像担持体と、 トナーを担持するとともに、前記像担持体から所定間隔
   を隔てて対向する所定の現像位置に位置決めされるトナ
   ー担持体と、 前記トナー担持体に交番電圧を印加して前記トナー担持
   体と前記像担持体との間のギャップ部に飛翔用交番電界
   を発生することによって前記トナー担持体から前記像担
   持体にトナーを移動させて前記静電潜像を顕像化する電
   圧印加手段とを備え、 前記非画像形成領域が前記現像位置を通過移動している
   間に前記飛翔用交番電界と異なる回収用電界を前記ギャ
   ップ部に発生させて前記ギャップ部に存在するトナーを
   前記トナー担持体に回収することを特徴とする画像形成
   装置。
4. 【請求項４】 前記トナー担持体を複数個有し、前記現
   像位置に移動してきた画像形成領域に対応して前記複数
   のトナー担持体のうちの一のトナー担持体を選択的に前
   記現像位置に切り替え移動させる請求項３に記載の画像
   形成装置において、 前記非画像形成領域が前記現像位置を通過移動している
   間、前記トナー担持体を切り替えるとともに、その切り
   替え前または該切り替えと同時に前記回収用電界を前記
   ギャップ部に発生させる画像形成装置。
5. 【請求項５】 前記像担持体の表面電位を制御可能な帯
   電手段をさらに備え、 前記帯電手段は、前記非画像形成領域の表面電位の絶対
   値が前記画像形成領域の表面電位の絶対値よりも大きく
   なるように、前記像担持体の表面電位を制御する請求項
   ２ないし４のいずれかに記載の画像形成装置。
6. 【請求項６】 像担持体の表面上の２つの画像形成領域
   に静電潜像を形成するとともに、該２つの画像形成領域
   を順番に所定の現像位置に移動させながら、該現像位置
   に位置する画像形成領域に対応して複数のトナー担持体
   のうちの一のトナー担持体を選択的に位置決めし、該一
   のトナー担持体に交番電圧を印加して該トナー担持体と
   前記像担持体との間のギャップ部に飛翔用交番電界を発
   生することによって前記トナー担持体から前記像担持体
   にトナーを移動させて前記静電潜像を顕像化する画像形
   成方法において、 前記現像位置のトナー担持体を別のトナー担持体に切り
   替える前または該切り替えと同時に、前記飛翔用交番電
   界と異なる回収用電界を前記ギャップ部に発生させて前
   記ギャップ部に存在するトナーを前記現像位置のトナー
   担持体に回収することを特徴とする画像形成方法。