JP2003291393A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 トナー飛翔制御手段の変形によらずトナー層
とギャップ規定手段との当接圧を均一に保持し、画質が
良好で安定したトナー像形成を行うことのできる画像形
成装置を提供する。 【解決手段】 受像体へのトナー飛翔を制御するＦＰＣ
４と現像ローラ１２上に担持されるトナー層ＴＬとの間
のギャップを規定するスペーサ５を、中間層５１を介し
てＦＰＣ４に取り付けている（図（ａ））。そのため、
ＦＰＣ４に波打ちがあったとしても、スペーサ５０をＦ
ＰＣ４に直接取り付けた従来技術の装置（図（ｂ））の
ようにスペーサが変形することがなく、スペーサ５とト
ナー層ＴＬとの当接圧はその幅方向においてほぼ均一と
なる。

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、帯電したトナーを
担持し搬送する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 Circu
it）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。

【０００４】このような画像形成装置では、トナー像を
形成する十分な量の帯電トナーを飛翔させるためには上
記した移送静電界の電界強度を高くする必要があるが、
装置構成上、制御電極にはあまり高い電圧を印加するこ
とができないため、十分な電界強度を得るためには上記
ギャップはできるだけ小さくすることが望ましい。ま
た、安定してトナー像を形成するためにはトナー担持体
と制御電極とのギャップを一定に保つ必要がある。そこ
で、トナー担持体とフレキシブルプリント回路基板との
間に厚さ数μｍ〜数十μｍ程度のスペーサ（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。

【０００５】例えば、特開２０００−３５５１１５号公
報では、トナー担持体上に形成されるトナー層に当接す
るスペーサを設け、かつトナー担持体の移動方向に直交
する方向におけるスペーサの幅をトナー層の幅より大き
くした画像形成装置が開示されている。そして、このよ
うな構成としたことで、トナー層に当接するスペーサの
端部がトナー担持体上のトナー層の均一性を乱すことを
防止でき、安定した画像形成が行える旨が記載されてい
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記したよ
うに、このスペーサはできるだけ薄くすることが望まし
いが、このように薄く形成されたスペーサはきわめて変
形しやすい。特に、スペーサがトナー担持体とフレキシ
ブルプリント回路基板との間に挟み込まれる構造の装置
においては、該基板の製造段階および装置への取り付け
段階で生じる表面の波打ち等による凹凸に押しつけられ
ることとなるのでスペーサが変形しやすい。

【０００７】しかしながら、上記した従来技術の装置に
おいては、フレキシブルプリント回路基板（トナー飛翔
制御手段）が有する表面の波打ち等による変形について
は考慮されておらず、この基板の波打ちに起因して凹凸
を生じているスペーサ（ギャップ規定手段）がトナー担
持体上のトナー層と当接した場合、トナー層を構成する
各トナー粒子には位置により不均一な力が加わることと
なり、その結果、トナー層の均一性が損なわれて画像品
質が低下するという問題があった。

【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の変形によらずトナー層とギ
ャップ規定手段との当接圧を均一に保持し、画質が良好
で安定したトナー像形成を行う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、帯電したトナーを
担持しつつ、所定の移動方向に移動することによって該
トナーをトナー飛翔開始位置に搬送するトナー担持体
と、前記トナー担持体の前記トナー飛翔開始位置に対向
するように配置された背面電極と、前記トナー担持体と
前記背面電極との間に配置され、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
記トナー担持体の移動方向に直交する幅方向に延設さ
れ、前記トナー担持体上に担持されるトナー層のうち少
なくとも前記幅方向における画像形成範囲と前記トナー
飛翔制御手段との間に介挿されて、前記トナー担持体と
前記トナー飛翔制御手段との間のギャップを規定するギ
ャップ規定手段と、前記ギャップ規定手段と前記トナー
飛翔制御手段との間に介挿されて、前記トナー層への前
記ギャップ規定手段の当接圧を前記幅方向においてほぼ
均一にする緩衝層とを備える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、トナー飛
翔制御手段とギャップ規定手段との間に緩衝層が介在す
ることによって、トナー飛翔制御手段に波打ち等の変形
があったとしても、ギャップ規定手段とトナー担持体上
のトナー層との当接圧はトナー層のうち画像形成範囲内
においてその幅方向の位置によらず均一となっている。
そのため、トナー飛翔開始位置に搬送されるトナー層の
均一性が保たれており、その結果、画質が良好で安定し
たトナー像形成を行うことができる。

【００１１】また、このような緩衝層は、例えば、弾性
体または粘性流体にて構成してもよい。このようにした
場合、トナー飛翔制御手段表面の凹凸は弾性あるいは粘
性を有する緩衝層により吸収・分散されるので、その凹
凸によってギャップ規定手段とトナー担持体上のトナー
層との間の当接圧が不均一となるのを効果的に防止する
ことができる。

【００１２】また、前記ギャップ規定手段は、前記トナ
ー飛翔開始位置に対して前記トナー担持体の前記移動方
向における上流側、下流側のいずれに設けたものであっ
てもよい。このうち、ギャップ規定手段を上流側に設け
た構成ではギャップ規定手段と当接したトナー層がトナ
ー飛翔開始位置に搬送されてくるため、当接圧の不均一
は各トナー粒子の飛翔性のばらつきをもたらし直ちに画
像ムラ等の画質低下を引き起こす。一方、ギャップ規定
手段を下流側に設けた構成では、トナー粒子が不均一な
力でトナー担持体に押しつけられることにより、その後
のトナー担持体からのトナー除去およびトナー層の再形
成プロセスにおける不均一が生じ、トナー担持体上に均
一なトナー層を安定して形成することができなくなり、
やはり画質が劣化することになる。

【００１３】そこで、いずれの構成においても、ギャッ
プ規定手段とトナー層との当接圧の均一性を高めるべ
く、上記のようにギャップ規定手段とトナー飛翔制御手
段との間に緩衝層を設けることによって、画質および像
形成の安定性を向上させることができるのである。

【００１４】

【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。

【００１５】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。

【００１６】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。

【００１７】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。

【００１８】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。

【００１９】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。

【００２０】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。

【００２１】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。

【００２２】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。

【００２３】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。

【００２４】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。

【００２５】(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。

【００２６】(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。

【００２７】(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。

【００２８】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。

【００２９】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。

【００３０】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。

【００３１】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）、す
なわち現像ローラ１２の幅方向に広がったスペーサ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１
２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。

【００３２】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が、使用するトナーの特性に応じ
て、適宜他の材料を用いてもよい。

【００３３】このスペーサ５とＦＰＣ４との間には、弾
性体または粘性流体で構成された中間層５１が設けられ
ている。この中間層５１は、スペーサ５をＦＰＣ４の現
像ローラ１２側表面の所定位置に位置決めするととも
に、本発明の「緩衝層」として機能するものである。こ
の中間層５１の作用については後に詳述するが、その材
料として好適なものをここに例示しておく。弾性体とし
て：イソプレンゴム、ブタジエンゴム、スチレン・ブタ
ジエンゴム、アクリロニトリル・ブタジエンゴム、クロ
ロプレンゴム、エチレン・プロピレンゴム、エチレン・
プロピレンターポリマー（ＥＰＤＭ）、ブチルゴム、ア
クリルゴム、クロロスルホン化ポリエチレン、シリコー
ンゴム、フッ素ゴム、ポリエーテルゴム、エピクロルヒ
ドリンゴム、ウレタンゴム等のゴム材料；ポリウレタ
ン、シリコーン、ポリスチレン・ポリブタジエンブロッ
ク重合体、ポリオレフィン、ポリエチレン、塩素化ポリ
エチレン、エチレン・酢酸ビニル共重合体等のエラスト
マー材料など。粘性流体として：シリコーンオイルな
ど。

【００３４】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。

【００３５】次に、この画像形成装置において、ＦＰＣ
４とスペーサ５との間に中間層５１を設けた理由につい
て説明する。図５は、ＦＰＣ４を図４に示すＡ−Ａ切断
面からみた断面図であり、図６は、ＦＰＣ４の変形を例
示する図である。また、図７は、本発明にかかる緩衝層
の作用を説明する図である。

【００３６】ＦＰＣ４は、ポリイミド等の絶縁性材料の
基体４２に対して部分的に金属電極４３、４５Ｒ等を設
けるとともに、これらを覆う絶縁層、さらにその表面を
覆う半導電性層４９を順次積層することによって形成さ
れている。しかし、このように部分的に設けられた電極
や穿設されたトナー通過孔４１が存在するためその表面
は必ずしも平らにならず、例えば図５に示す電極を埋設
された部分の盛り上がりのように、その表面に凹凸が生
じてしまう場合がある。また、ＦＰＣ４自体も、互いに
熱膨張率および剛性の異なる異種材料が積層されている
ことや、装置に取り付ける際のストレス等に起因して、
例えば図６（ａ）に示す反りや同図（ｂ）に示す波打ち
などの変形を生じている場合がある。

【００３７】一方、スペーサ５は、現像ローラ１２とＦ
ＰＣ４とのギャップＧＰを規定するものであり、トナー
Ｔを効率よくかつ安定して飛翔させるためにはこのスペ
ーサ５の厚さを数μｍ〜数十μｍと薄く、かつ均一に形
成する必要がある。このように薄く形成されたスペーサ
５はきわめて変形しやすいため、直接ＦＰＣ４に当接さ
せた場合には、ＦＰＣ４の変形に対応してスペーサ５も
変形することとなる。例えば、図６（ｂ）に示す波打ち
状の変形を有するＦＰＣ４に対し、中間層を設けずスペ
ーサ５０を直接当接させた場合には、図７（ｂ）に示す
ように、ＦＰＣ４の変形に対応してスペーサ５０も変形
することとなる。

【００３８】このように波打ったスペーサ５０を現像ロ
ーラ１２上のトナー層ＴＬに当接させた場合について考
えてみると、スペーサ５０が現像ローラ１２側に突出し
ている領域（図７（ｂ）において斜線を付した領域）で
は、トナー層ＴＬを構成する各トナー粒子が強い圧力で
現像ローラ１２側に押しつけられる一方、他の領域では
相対的にこの圧力は弱くなっているかまたは全く圧力が
加わらない。すなわち、スペーサ５０が当接することに
より各トナー粒子に加わる当接圧は、その変形に対応し
て現像ローラ１２の回転方向に直交する幅方向Ｘにおい
て不均一となる。

【００３９】トナー層ＴＬ内においてこの強い当接圧を
受けた領域では、トナー粒子相互の凝集が促進されるほ
か、直流バイアス電圧を印加された現像ローラ１２と帯
電トナー粒子との距離がより小さくなることでトナー粒
子に働く鏡像力が増大する。そのため、この領域のトナ
ーＴは、同じ電界中に置かれたときの飛翔しやすさ（飛
翔性）が他の領域のトナーに比べて小さくなっている。
したがって、トナー飛翔開始位置Ｊにおいて移送静電界
の作用により飛翔するトナー量が位置により異なること
となり、その結果、形成されるトナー像の濃度が不均一
となって濃度ムラなどの画質低下を生じてしまう。

【００４０】これに対して、この実施形態では、図３お
よび図７（ａ）に示すように、スペーサ５とＦＰＣ４と
の間に弾性体または粘性流体からなる中間層５１を設け
ている。そのため、ＦＰＣ４が波打ち等の変形を有して
いたとしても、その凹凸は中間層５１によって吸収また
は分散されてスペーサ５に及ぶことがなく、スペーサ５
はトナー層ＴＬに対し平らな状態で当接することとな
る。こうしてスペーサ５が平らに保たれることにより、
現像ローラ１２上のトナー層ＴＬに対するスペーサ５の
当接圧はその幅方向Ｘにおいてほぼ均一となる。このよ
うに、この実施形態では、中間層５１が、トナー層ＴＬ
に対するスペーサ５の当接圧をＦＰＣ４の変形によらず
ほぼ均一に保つ本発明の緩衝層として機能している。

【００４１】そして、このように均一な圧力でスペーサ
５と当接したトナー層ＴＬがトナー飛翔開始位置Ｊに搬
送されることにより、同位置ＪでのトナーＴの飛翔性は
位置によらず同程度となり、上記した濃度ムラなどの画
質低下は発生しない。そのため、この実施形態の画像形
成装置では、画質が良好で安定したトナー像形成を行う
ことが可能である。

【００４２】なお、スペーサ５は、現像ローラ１２上に
担持されたトナー層ＴＬのうち、実際に形成されるトナ
ー像の幅に対応した画像形成範囲ＷＩの全体と当接して
いることが望ましい。というのは、こうすることで、ト
ナー像を形成すべくトナー飛翔開始位置Ｊに送り込まれ
るトナーＴに作用する当接圧を画像形成範囲ＷＩの全体
にわたり均一として、形成されるトナー像の濃度を均一
とすることができるからである。したがって、スペーサ
５の幅は、画像形成範囲ＷＩの幅以上とすることが望ま
しく、また同じ理由により、中間層５１の幅も画像形成
範囲ＷＩの幅以上とすることが望ましい。

【００４３】以上のように、この実施形態の画像形成装
置では、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の上流側で現像ローラ１２上のトナー層Ｔ
Ｌと当接するスペーサ５と、トナー飛翔制御手段たるＦ
ＰＣ４との間に、本発明の緩衝層として機能する中間層
５１を設けている。そのため、ＦＰＣ４に波打ち等の変
形があったとしても、スペーサ５とトナー層ＴＬとの当
接圧はその幅方向において均一となっており、トナーの
飛翔性も均一に保たれて、その結果、画像全体にわたっ
て画質の安定したトナー像を得ることができる。

【００４４】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８を参照しつつ説明する。図
８は、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。この実施形態の装置では、第１の実施
形態の装置（図３）と比較すると、現像ローラ１２の回
転方向Ｄに対してトナー飛翔開始位置Ｊより上流側に設
けられていたスペーサ５および中間層５１が省かれてお
り、これに代わって、同方向に対してトナー飛翔開始位
置Ｊより下流側で、スペーサ５２が中間層５３を介して
ＦＰＣ４に取り付けられている。その他の構成について
は第１の実施形態と同一であるので、ここでは同一構成
には同一符号を付して説明を省略する。

【００４５】この実施形態の画像形成装置では、スペー
サ５２がトナー飛翔開始位置Ｊより下流側に配置された
ことで、現像ローラ１２の回転により搬送されてくるト
ナーＴがトナー飛翔開始位置Ｊに到達する前にスペーサ
と接触することがなくなっており、これによってトナー
飛翔開始位置Ｊにおけるトナーの飛翔性が幅方向Ｘにお
ける位置によらず均一に保たれている。そして、トナー
飛翔開始位置Ｊよりも下流側にスペーサ５２を設けるこ
とによって、現像ローラ１２とＦＰＣ４との間のギャッ
プＧＰを一定に保持している。

【００４６】また、このスペーサ５２は、帯電トナーＴ
より大きな仕事関数を有する材料で形成されており、負
に帯電したトナーＴに対しスペーサ５２との摩擦により
その負電荷を放出させて除電する働きも有する。なお、
図８では、現像ローラ１２に担持されたトナーＴのう
ち、帯電しているものをハッチング付きの丸印で表す一
方、除電されたものを白丸で表している。

【００４７】さらに、スペーサ５２では、現像ローラ１
２の回転方向Ｄにおける上流側端部にテーパが設けられ
ており、上流側から搬送されてくるトナーＴがスペーサ
５２のエッジ部で掻き落とされてトナー通過孔４１の周
りに堆積するのを未然に防止している。

【００４８】このように構成された画像形成装置におい
ては、現像ローラ１２上に形成されたトナー層ＴＬがト
ナー飛翔開始位置Ｊの上流側でスペーサ等と接触するこ
とはないものの、ＦＰＣ４の変形に伴うスペーサ５２の
変形は現像ローラ１２上のトナーＴに対する当接圧の不
均一を招くこととなる。トナー飛翔開始位置Ｊより下流
側でトナーＴに対してこのような不均一な当接圧が働く
と、現像ローラ１２からトナーＴが剥離し難くなり、残
ったトナーにより新たなトナー付着が阻害されて均一な
トナー層を安定して形成することができなくなったり、
現像ローラ１２へのトナーのフィルミングが発生するな
ど、やはり像形成に支障を来すおそれがある。

【００４９】そこで、この実施形態では、現像ローラ１
２の回転方向Ｄにおいてトナー飛翔開始位置Ｊの下流側
に設けたスペーサ５２とＦＰＣ４との間に中間層５３を
設けている。この中間層５３は、第１の実施形態におい
て設けられていた中間層５１と同様の材料で形成された
ものであり、またその機能も、第１の実施形態における
中間層５１と同様に、スペーサ５２とトナー層ＴＬとの
当接圧をその幅方向においてほぼ均一にする本発明の緩
衝層に相当するものである。

【００５０】こうすることによって、この実施形態の画
像形成装置では、均一なトナー層ＴＬを安定して形成す
ることができるとともに、現像ローラ１２へのトナーの
フィルミングを効果的に防止することができ、その結
果、第１の実施形態の装置と同様に、画質が良好で安定
したトナー像を形成することが可能となっている。

【００５１】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、中間層５１または５３を構成する材料とし
ては、上記実施形態に例示したもの以外にも種々の材料
を用いることが可能である。

【００５２】また、例えば、上記実施形態では、中間層
５１または５３は、弾性体あるいは粘性流体で構成され
ており、これにより、スペーサ５または５２をＦＰＣ４
に取り付けた後に後発的に発生するＦＰＣ４の変形にも
対応できるようにしているが、これに限定されるもので
はなく、例えば、ＦＰＣ４自体の剛性は十分高くスペー
サ取り付け後の変形がほとんどないような場合には、図
７（ａ）に示すように、ＦＰＣ４の波打ちによる凹凸を
覆うともにスペーサ５を平らに保った状態で接着硬化さ
せたエポキシ樹脂のような、より剛性の高い材料を使用
することも可能である。

【００５３】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。

【００５４】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。

【００５５】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。

【００５６】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、現像ローラ１２を接地した
り、交流電圧を印加するように構成してもよい。

【００５７】また、上記実施形態では、スペーサ５の帯
電を防止し、かつトナー通過孔４１付近における電界を
乱すことがないように、スペーサ５を半導電性層４９と
接触させて同じ接地電位を与えているが、必要に応じ
て、他のバイアス電位を与える構成としてもよい。

【００５８】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。

【００５９】

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、トナ
ー飛翔制御手段とギャップ規定手段との間に緩衝層が介
在することによって、トナー飛翔制御手段に波打ち等の
変形があったとしてもギャップ規定手段とトナー担持体
上のトナー層との当接圧はトナー層のうち画像形成範囲
内においてその幅方向の位置によらず均一となってい
る。そのため、トナー飛翔開始位置に搬送されるトナー
層の均一性が保たれており、その結果、画質が良好で安
定したトナー像形成を行うことができる。

【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】ＦＰＣを図４に示すＡ−Ａ切断面からみた断面
図である。

【図６】ＦＰＣの変形を例示する図である。

【図７】本発明にかかる緩衝層の作用を説明する図であ
る。

【図８】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。

【符号の説明】

１…現像器 ３…背面電極 ４…ＦＰＣ（トナー飛翔制御手段） ５、５２…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） ５１、５３…中間層（緩衝層） 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 AE04 AE25 AE31 AE47 AE69 AE74 CA03 CA12 CA24 2H029 DB00

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 帯電したトナーを担持しつつ、所定の移
   動方向に移動することによって該トナーをトナー飛翔開
   始位置に搬送するトナー担持体と、 前記トナー担持体の前記トナー飛翔開始位置に対向する
   ように配置された背面電極と、 前記トナー担持体と前記背面電極との間に配置され、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、 前記トナー担持体の移動方向に直交する幅方向に延設さ
   れ、前記トナー担持体上に担持されるトナー層のうち少
   なくとも前記幅方向における画像形成範囲と前記トナー
   飛翔制御手段との間に介挿されて、前記トナー担持体と
   前記トナー飛翔制御手段との間のギャップを規定するギ
   ャップ規定手段と、 前記ギャップ規定手段と前記トナー飛翔制御手段との間
   に介挿されて、前記トナー層への前記ギャップ規定手段
   の当接圧を前記幅方向においてほぼ均一にする緩衝層と
   を備えることを特徴とする画像形成装置。
2. 【請求項２】 前記緩衝層は、弾性体で構成されている
   請求項１に記載の画像形成装置。
3. 【請求項３】 前記緩衝層は、粘性流体で構成されてい
   る請求項１に記載の画像形成装置。
4. 【請求項４】 前記ギャップ規定手段は、前記トナー飛
   翔開始位置に対して前記トナー担持体の前記移動方向に
   おける上流側に設けられている請求項１ないし３のいず
   れか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は、前記トナー飛
   翔開始位置に対して前記トナー担持体の前記移動方向に
   おける下流側に設けられている請求項１ないし３のいず
   れかに記載の画像形成装置。