JP4810397B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、所定方向に並ぶ複数の電極を具備するトナー担持体の表面上でホッピングしているトナーを潜像担持体上の潜像に付着させて潜像を現像する現像装置を用いる画像形成装置に関するものである。

従来、複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置としては、特許文献１や特許文献２に記載のものが知られている。これらの画像形成装置は、表面移動する現像ローラ等の現像剤担持体に担持したトナーを、その表面移動に伴って潜像担持体との対向領域である現像位置に搬送する。そして、現像位置にて、現像担持体上のトナーを現像剤担持体の表面と潜像担持体上の静電潜像との電位差によって静電移動させて現像を行う。かかる構成においては、前述の電位差を比較的大きくしなければならない。トナーに対して、ファンデルワールス力や鏡像力等による現像剤担持体との付着力に打ち勝つだけの力を付与しなければならないからである。また、潜像担持体の地肌部にトナー粒子を付着させるいわゆる地汚れを発生させてしまうことがある。この地汚れは、トナー中に含まれる正規帯電極性とは逆極性に帯電してしまった逆帯電トナー粒子が、潜像担持体の地肌部に付着することで発生する。

一方、画像形成装置としては、特許文献３に記載のように、トナー担持体の表面上でホッピングさせたトナーを現像に用いるものが知られている。具体的には、この画像形成装置は、周方向に所定のピッチで配設された複数の電極を具備する筒状のトナー担持体を有している。これら電極は、互いに隣り合う２つの電極からなる電極対が繰り返し配設されたものである。それぞれの電極対における２つの電極の間には交番電界が形成される。すると、電極対における一方の電極の上に位置していたトナーが浮上して他方の電極の上に着地したり、他方の電極の上から浮上して一方の電極の上に着地したりする。そして、このようにしてホッピングを繰り返しながら、筒状のトナー担持体の回転駆動に伴う表面移動よって現像位置まで搬送される。現像位置では、潜像担持体上の潜像の近傍まで浮上したトナーが、トナー担持体の電極に向けて下降することなく、潜像による電界に引かれて潜像に付着する。かかる構成では、現像ローラや磁性キャリアなどに吸着しているトナーではなく、ホッピングしていることで吸着力を発揮していないトナーを現像に用いる。これにより、従来の１成分現像方式や二成分現像方式では実現が望めなかったほどの低電位現像を実現することができる。例えば、周囲の非画像部との電位差が僅か数十［Ｖ］である静電潜像にトナーを選択的に付着させることも可能である。

特開平９−１９７７８１号公報 特開平９−３２９９４７号公報 特開平３−２１９６７号公報

しかしながら、かかる構成の画像形成装置においても、トナー担持体上でホッピングした逆帯電トナー粒子を潜像担持体の地肌部に付着させて地汚れを引き起こしてしまうことがある。更には、特許文献１や特許文献２に記載の画像形成装置とは異なり、トナー中に含まれる高帯電量トナー粒子によっても、地汚れを引き起こすことがある。具体的には、潜像担持体とトナー担持体とが対向する現像位置において、トナー担持体の表面からホッピングしたトナー粒子は、やがて潜像担持体の近傍に達する。そして、このトナー粒子の下方には、それと前後してホッピングを開始した無数のトナー粒子によるトナークラウドが形成されている。潜像担持体の近傍に到達したトナー粒子は、このトナークラウド中における無数のトナー粒子の電荷によって反発力を受けて、潜像担持体に向けて押される。トナー中に含まれる無数のトナー粒子のうち、帯電量が平均的なものとなっている大多数のトナー粒子は、潜像担持体に向かう方向の移動速度が比較的遅い。このたため、トナークラウドから押されても、潜像担持体の地肌部の電界による反発力によって押し返されて、トナー担持体に向けて下降し始める。ところが、平均値よりも正規極性側に大きく帯電している高帯電量トナー粒子は、トナークラウドから押されると、地肌部との反発力に打ち勝って地肌部に付着してしまうことがある。このようにして、高帯電量トナー粒子による地汚れが発生してしまうのである。

本発明は、以上の背景に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、地汚れの発生を従来よりも抑えることができるホッピング方式の現像装置を用いる画像形成装置を提供することである。

上記目的を達成するために、請求項１の発明は、潜像を担持する潜像担持体と、該潜像担持体に担持される潜像をトナーによって現像する現像装置とを備え、且つ、前記現像装置が、所定方向に並ぶ複数の電極を具備するトナー担持体と、該トナー担持体の無端移動する表面にトナーを供給するトナー供給手段とを有し、該トナー供給手段によって該トナー担持体の表面上に供給されたトナーを、該複数の電極に電圧が印加されることで形成された電界によって該表面上でホッピングさせながら、該トナー担持体と画像形成装置の潜像担持体とが対向する現像位置で該潜像担持体上の潜像に付着させて該潜像を現像するものである画像形成装置において、上記トナー担持体の表面の無端移動方向における全領域のうち、上記トナー供給手段によるトナー供給位置を通過した後、上記現像位置に進入する前の領域である現像前搬送領域、でホッピングしているトナーに含まれる逆帯電トナー粒子及び高帯電量トナー粒子の両方を、該現像前搬送領域に対して所定の間隙を介して対向する現像前対向電極に付着させて回収し、且つ、該現像前対向電極に対して上記潜像担持体の地肌部電位と同じ値の分離バイアスを供給することで、該現像前搬送領域の表面上でホッピングしているトナーの中から、逆帯電トナー粒子及び高帯電量トナー粒子を該現像前対向電極に付着させて分離する現像前トナー回収手段を設けるとともに、該現像前対向電極として、上記トナー担持体との対向面が上記トナー担持体の湾曲面に沿って湾曲している湾曲面になっており、且つ該湾曲面の上記無端移動方向の長さが上記現像位置の該無端移動方向の長さ以上であるもの、を用いたことを特徴とするものである。
また、請求項２の発明は、請求項１の画像形成装置において、上記トナー担持体の表面の無端移動方向における全領域のうち、上記現像位置を通過した後、上記トナー供給位置に進入する前の領域である現像後搬送領域に対して、所定の間隙を介して対向する現像後対向部材を設けたことを特徴とするものである。
また、請求項３の発明は、請求項１又は２の画像形成装置において、上記現像前対向電極として、自らの上記湾曲面における上記無端移動方向に直交する方向の長さが、該トナー担持体における該現像前対向電極との対向面の同方向の長さ以上のもの、を用いたことを特徴とするものである。
また、請求項４の発明は、請求項１乃至３の何れかの画像形成装置において、上記現像前トナー回収手段として、上記現像前対向電極に供給するバイアスを上記分離バイアスから別の値の吐き出しバイアスに所定のタイミングで切り替えることで、該現像前対向電極に付着した上記逆帯電トナー粒子及び高帯電量トナー粒子を上記トナー担持体の表面上に該所定のタイミングで戻すもの、を用いたことを特徴とするものである。
また、請求項５の発明は、請求項４の画像形成装置において、上記吐き出しバイアスとして、直流電圧のみからなるものを上記現像前対向電極に供給するように、上記現像前トナー回収手段を構成したことを特徴とするものである。
また、請求項６の発明は、請求項４の画像形成装置において、上記吐き出しバイアスとして、直流電圧に交流電圧を重畳したものを上記現像前対向電極に供給するように、上記現像前トナー回収手段を構成したことを特徴とするものである。
また、請求項７の発明は、請求項１乃至６の何れかの画像形成装置において、上記トナー担持体と上記現像前対向電極との上記間隙を、上記現像位置における上記潜像担持体と該トナー担持体との間隙と同じ大きさにしたことを特徴とするものである。
また、請求項８の発明は、請求項１乃至７の何れかの画像形成装置において、上記トナー担持体と上記現像前対向電極とが対向する現像前回収領域におけるトナーホッピング条件を、上記現像位置におけるトナーホッピング条件と同じにしたことを特徴とするものである。
また、請求項９の発明は、請求項２の画像形成装置において、上記現像後対向電極に対してトナーの正規帯電極性とは逆極性のバイアスを供給するバイアス供給手段を設けたことを特徴とするものである。
また、請求項１０の発明は、請求項１乃至９の何れかの画像形成装置において、上記潜像担持体と、該潜像担持体を一様帯電せしめる帯電手段、該潜像担持体の表面をクリーニングするクリーニング手段、及び上記現像手段のうちの少なくとも何れか１つとを１つのユニットとして共通の保持体に保持させて画像形成装置本体に対して一体的に着脱可能にしたプロセスユニットを設けたことを特徴とするものである。
また、請求項１１の発明は、請求項１０の画像形成装置において、上記プロセスユニットとして、少なくとも上記現像装置及び上記潜像担持体を有するもの、を複数設けるとともに、それぞれのプロセスユニットの該潜像担持体上に形成されたトナー像を転写体に重ね合わせて転写する転写手段を設けたことを特徴とするものである。

これらの発明においては、トナー担持体の現像前搬送領域でホッピングしている無数のトナー粒子のうち、逆帯電トナー粒子又は高帯電量トナー粒子を、現像前トナー回収手段によってトナー担持体の現像前搬送領域から回収する。これにより、現像位置に進入する領域に搬送される逆帯電トナー粒子又は高帯電量トナー粒子の量を低減することで、地汚れの発生を従来よりも抑えることができる。

以下、本発明を適用した画像形成装置の一実施形態について説明する。
図１は、本実施形態に係る画像形成装置を示す概略構成図である。同図において、潜像担持体としてのドラム状の感光体４９は、図中時計回り方向に回転駆動される。

操作者がコンタクトガラス９０に図示しない原稿を載置し、図示しないプリントスタートスイッチを押すと、原稿照明光源９１及びミラー９２を具備する第１走査光学系９３と、ミラー９４，９５を具備する第２走査光学系９６とが移動して、原稿画像の読み取りが行われる。

走査された原稿画像がレンズ９７の後方に配設された画像読み取り素子９８で画像信号として読み込まれ、読み込まれた画像信号はデジタル化された後に画像処理される。そして、処理後の信号でレーザーダイオード（ＬＤ）が駆動され、このレーザーダイオードからのレーザー光がポリゴンミラー９９で反射した後、ミラー８０を介して感光体４９を走査する。この走査に先立って、感光体４９は帯電装置５０によって一様に帯電せしめられており、レーザー光による走査により、感光体４９の表面に静電潜像が形成される。

この静電潜像は、現像装置１によってトナーが付着せしめられてトナー像に現像された後、感光体４９の回転に伴って、転写チャージャー６０との対向位置である転写位置に搬送される。この転写位置に対しては、感光体４９上のトナー像と同期するように、第１給紙コロ７０ａを具備する第１給紙部７０、又は第２給紙コロ７１ａを具備する第２給紙部７１から記録紙Ｐが送り込まれる。そして、感光体４９上のトナー像は、転写チャージャー６０のコロナ放電によって記録紙Ｐ上に転写される。

このようにしてトナー像が転写された記録紙Ｐは、分離チャージャー６１のコロナ放電によって感光体４９表面から分離された後、搬送ベルト７５によって定着装置７６に向けて搬送される。そして、定着装置７６内において、図示しないハロゲンランプ等の発熱源を内包する定着ローラ７６ａと、これに向けて押圧される加圧ローラ７６ｂとの当接による定着ニップに挟み込まれる。その後、定着ニップ内での加圧や加熱によってトナー像が表面に定着せしめられた後、機外の排紙トレイ７７に向けて排紙される。

上述の転写位置を通過した感光体４９表面に付着している転写残トナーは、クリーニング装置４５によって感光体４９表面から除去される。このようにしてクリーニング処理が施された感光体４９表面は、除電ランプ４４によって除電されて次の潜像形成に備えられる。

図２は、本実施形態に係る画像形成装置における感光体４９と現像装置１とを示す概略構成図である。同図において、潜像担持体たるドラム状の感光体４９は、図示しない駆動手段によって図中時計回り方向に回転駆動される。そして、この感光体４９の図中右側方には、筒状のトナー担持体２を有する現像装置１が配設されている。

現像装置１は、図中時計回り方向に回転駆動される第１搬送スクリュウ１２を収容する第１収容部１３と、図中反時計回りに回転駆動される第２搬送スクリュウ１４を収容する第２収容部１５とを有しており、両収容部は仕切壁１６によって仕切られている。そして、これら収容部はそれぞれ、図示しない磁性キャリアとマイナス帯電性のトナーとが混合された混合剤を収容している。

第１搬送スクリュウ１２は、その回転駆動によって第１収容部１３内の混合剤を回転撹拌しながら、図紙面に直交する方向における手前側から奥側へと搬送する。このとき、搬送途中の混合剤は、第１収容部１３の底部に固定されたトナー濃度センサ１７によってそのトナー濃度が検知される。そして、図中奥側の端部付近まで搬送された混合剤は、仕切壁１６の奥側端部付近に設けられた図示しない第１連通口を経て、第２収容部１５内に進入する。

第２収容部１５は、後述するトナー供給ロール１８を収容する磁気ブラシ形成部２１に連通しており、第２搬送スクリュウ１４とトナー供給ロール１８とは所定の間隙を介して互いに軸線方向を平行にする姿勢で対向している。第２収容部１５内の第２搬送スクリュウ１４は、その回転駆動によって第２収容部１５内の混合剤を回転撹拌しながら、図中奥側から手前側へと搬送する。この過程において、第２搬送スクリュウ１４によって搬送される混合剤の一部は、トナー供給ロール１８のトナー供給スリーブ１９によって汲み上げられる。そして、図中反時計回り方向のトナー供給スリーブ１９の回転駆動に伴って、後述するトナー供給位置を通過した後、トナー供給スリーブ１９の表面から離脱して、再び第２収容部１５内に戻される。その後、第２搬送スクリュウ１４によって図中手前側の端部付近まで搬送された混合剤は、仕切壁１６の図中手前側端部付近に設けられた図示しない第２連通口を経て第１収容部１３内に戻される。

上述したトナー濃度センサ１７は、透磁率センサからなる。このトナー濃度センサ１７による混合剤の透磁率の検知結果は、電圧信号として図示しない制御部に送られる。混合剤の透磁率は、混合剤のＫトナー濃度と相関を示すため、トナー濃度センサ１７はトナー濃度に応じた値の電圧を出力することになる。

本プリンタの図示しない制御部はＲＡＭ（Random Access Memory）を備えており、この中にトナー濃度センサ１７からの出力電圧の目標値であるＶｔｒｅｆを格納している。そして、トナー濃度センサ１７からの出力電圧値と、ＲＡＭ内のＶｔｒｅｆとを比較して、比較結果に応じた時間だけ図示しないトナー供給装置を駆動させる。この駆動により、現像に伴うトナーの消費によってトナー濃度を低下させた混合剤に対し、第１収容部１３内に適量のトナーが供給される。このため、第２収容部１５内の混合剤のトナー濃度が所定の範囲内に維持される。

トナー供給ロール１８は、図中反時計回り方向に回転駆動される非磁性材料からなる筒状のトナー供給スリーブ１９と、これに連れ回らないように内包されるマグネットローラ２０とを有している。筒状のトナー供給スリーブ１９は、アルミニウム、真鍮、ステンレス、導電性樹脂などの非磁性体が円筒形に形成されたものである。また、マグネットローラ２０は、図示のように、回転方向に並ぶ複数の磁極（図中１２時の位置から反時計回り方向に順にＮ極、Ｓ極、Ｎ極、Ｓ極、Ｎ極、Ｓ極）を有している。これら磁極により、トナー供給スリーブ１９の周面上に混合剤が吸着せしめられて、磁力線に沿って穂立ちした磁気ブラシとなる。

トナー供給スリーブ１９の表面によって汲み上げられた混合剤は、トナー供給スリーブ１９の回転に伴って図中反時計回り方向に回転する。そして、自らの先端をトナー供給スリーブ１９の表面に対して所定の間隙を介して対向させている規制部材２２との対向位置である担持量規制位置に進入する。このとき、規制部材２２とスリーブ表面との間隙を通過することで、スリーブ表面上における担持量が規制される。

トナー供給スリーブ１９の図中左側方では、トナー担持体たるトナー担持ローラ２がトナー供給スリーブ１９表面と所定の間隙を介して対向しながら、図示しない駆動手段によって図中反時計回り方向に回転駆動されている。

トナー供給スリーブ１９の回転に伴って上述の担持量規制位置を通過した混合剤は、トナー担持ローラ２との接触位置であるトナー供給位置に進入して、磁気ブラシ先端を摺擦せしめながら移動する。この摺擦や、トナー供給スリーブ１９とトナー担持ローラ２との電位差などにより、磁気ブラシ中のトナーがトナー担持ローラ２の表面上に供給される。なお、トナー供給スリーブ１９には、供給バイアス電源２４により、供給バイアスが印加されている。この供給バイアスは、トナーの帯電極性と同極性の直流電圧でもよいし、かかる直流電圧に交流電圧を重畳したものでもよい。

トナー供給位置を通過したトナー供給スリーブ１９上の磁気ブラシ（混合剤）は、スリーブの回転に伴って第２収容部１５との対向位置まで搬送される。この対向位置の付近には、マグネットローラ２０に磁極が設けられておらず、混合剤をスリーブ表面に引き付ける磁力が作用していないため、混合剤はスリーブ表面から離脱して第２収容部１５内に戻る。

なお、本プリンタにおいては、マグネットローラ２０として、６つの磁極を有するものを用いたが、磁極の個数はこれに限られるものではない。８極、１２極などであってもよい。

トナー供給ロール１８から供給されたトナーを担持するトナー担持ローラ２は、現像装置１のケーシング１１に設けられた開口から周面の一部を露出させている。この露出箇所は、感光体４９に対して数十〜数百［μｍ］の間隙を介して対向している。このようにトナー担持ローラ２と感光体４９とが対向している位置が、本プリンタにおける現像位置となっている。

トナー担持ローラ２の表面上に供給されたトナーは、後述する理由により、トナー担持ローラ２の表面上でホッピングしながら、トナー担持ローラ２の回転に伴って、トナー供給位置から現像位置に向けて搬送される。そして、現像位置において、感光体４９上の静電潜像に付着して、それをトナー像に現像する。

図３は、トナー担持ローラ２を示す斜視図である。このトナー担持ローラ２は、ローラ部の周面上において、ローラ軸線方向に延在しつつローラ周方向に所定のピッチで並ぶ複数の電極を有している。より詳しく説明すると、これら複数の電極は、図４に示すように、Ａ相電極３ａと、Ｂ相電極３ｂとがローラ周方向に交互に並べられたものである。

先に示した図３において、トナー担持ローラ２のローラ部における軸線方向の一端部には、Ａ相共通電極４ａがローラ部の全周に渡って延在するように設けられており、これには複数のＡ相電極３ａの一端部がそれぞれ接続されている。また、ローラ部における軸線方向の他端部には、Ｂ相共通電極４ｂがローラ部の全周に渡って延在するように設けられており、これには複数のＢ相電極３ｂの他端部がそれぞれ接続されている。

便宜上、図３や図４には示していなかったが、複数のＡ相電極３ａやＢ相電極３ｂの上には、図５に示すように、非導電性の材料からなる表面層５が被覆されており、この表面層５によってそれら電極とトナーとの接触が回避される。但し、図３に示したＡ相共通電極３ａやＢ相共通電極３ｂの上には表面層が設けられておらず、それら共通電極は剥き出しの状態になっている。そして、トナー担持ローラ２の回転に伴って無端移動するＡ相共通電極４ａには、ケーシング（１１）に固定された図示しないＡ相ブラシ接点部材が摺擦する。パルス電源２５から出力されるＡ相パルス電圧Ｖａが、このＡ相ブラシ接点部材とＡ相共通電極４ａとを介して、各Ａ相電極３ａに印加される。また、トナー担持ローラ２の回転に伴って無端移動するＢ相共通電極４ｂには、ケーシングに固定された図示しないＢ相ブラシ接点部材が摺擦する。パルス電源２５から出力されるＢ相パルス電圧Ｖｂは、このＢ相ブラシ接点部材とＢ相共通電極４ｂとを介して、各Ｂ相電極３ｂに印加される。

なお、以下、Ａ相パルス電圧Ｖａが印加される複数のＡ相電極３ａの集合をＡ相電極群という。また、Ｂ相パルス電圧が印加される複数のＢ相電極３ｂの集合をＢ相電極群という。Ａ相電極３ａとＢ相電極３ｂとは交互に配設されているため、複数のＡ相電極３ａはローラ周方向における所定位置からの並び順が何れも、奇数番目又は偶数番目となる。また、複数のＢ相電極３ｂの並び順は、Ａ相電極３ａの並び順が奇数番目である場合には偶数番目、Ａ相電極３ａの並び順が偶数番目である場合には偶数番目となる。

Ａ相電極群に印加されるＡ相パルス電圧Ｖａは、例えば図６に示すように、所定の電位を中心として所定周期で立ち上がりと立ち下がりとを繰り返す矩形波状の特性を有している。これに対し、Ｂ相電極群に印加されるＢ相パルス電圧Ｖｂは、例えば図６に示すように、立ち上がりや立ち下がりの位相がＡ相パルス電圧Ｖａと逆位相になる矩形波状の特性を有している。このようなパルス電圧が印加されると、トナー担持ローラ（２）上のトナーは、Ａ相電極３ａの真上から浮上して放物線を描くようにして隣のＢ相電極３ｂの真上に着地した後、Ｂ相電極３ｂの真上から浮上して放物線を描くようにして隣のＡ相電極３ａ上に逆戻りするという、ホッピングによる往復移動を繰り返す。

このようにしてホッピングによる往復移動を繰り返しているトナーは、トナー担持ローラ（２）の回転駆動によって現像位置まで搬送される。そして、現像位置にて、その放物線状のホッピング軌跡の頂点付近で感光体（３）の静電潜像の近傍に至ると、静電潜像の静電気力によって引かれながらホッピング軌跡から外れて、静電潜像に付着する。これに対し、放物線状のホッピング軌跡の頂点付近で感光体（３）の地肌部の近傍に至ると、ホッピング軌跡から外れることなく下降して、トナー担持ローラ（２）の表面に着地する。

かかる構成においては、ホッピングによってトナー担持ローラ（２）との吸着力が解かれた状態のトナーを現像に用いることで、従来の１成分現像方式や二成分現像方式では実現が望めなかったほどの低電位現像を実現することができる。なお、以下、本画像形成装置のようにトナー担持体の電極間でトナーをホッピングによって往復移動させながら、トナー担持体の表面移動によって現像位置まで搬送して現像を行う方式をフレア（Ｆｌａｒｅ）現像方式という。

本実施形態に係るプリンタにおいては、Ａ相パルス電圧ＶａやＢ相パルス電圧Ｖｂとして、ピーク・ツウ・ピーク電圧Ｖｐｐが２００〜１０００［Ｖ］であって、且つ周波数ｆが０．５〜５［ｋＨｚ］であるものを用いている。Ａ相パルス電圧Ｖａ、Ｂ相パルス電圧は互いに、ピーク・ツウ・ピーク電圧Ｖｐｐ、振幅の中心電位、及び周波数ｆが同じ値である。振幅の中心電位については、感光体４９の潜像電位や地肌部電位との間の値に設定している。

Ａ相電極群やＢ相電極群に印加するパルス電圧としては、図７に記載のような矩形波からなるＡ相パルス電圧Ｖａと、これの振幅の中心値であるＤＣ電圧Ｖｂあるいは０［Ｖ］との組合せを採用してもよい。また、この組合せにおけるＡ相、Ｂ相の関係を逆にして採用してもよい。また、パルス電圧の波形としては、矩形波以外のもの、例えばサイン波、時定数を持った三角波、時定数に相当する正弦波などを採用してもよい。

先に示した図２において、現像位置で現像に寄与しなかったトナーは、トナー担持ローラ２の回転に伴ってケーシング１１内に戻った後、上述のトナー供給位置に進入する。このトナー供給位置においても、トナーはホッピングによってローラ表面との付着力を発揮していないので、トナー担持ローラ２に対してカウンター方向に摺擦する磁気ブラシによって容易に掻き取られたり均されたりする。同時に、新しいトナーがトナー供給スリーブ１９上の磁気ブラシから供給される。このような掻き取り回収、均し、及び供給の相乗作用により、トナー供給位置を通過した後のトナー担持ローラ１２表面上には均一量のトナーがホッピングするようになる。

先に示した図５において、Ａ相電極３ａやＢ相電極３ｂは、絶縁性の支持基板６上に形成された導電性材料からなる導電層が、フォトリソグラフィー法などによって所要の電極形状に加工されたものである。支持基板６としては、ガラス基板、樹脂基板、セラミックス基板、ポリイミド基板等の絶縁性材料からなる基板、あるいはＳＵＳ等の導電性材料からなる基板にＳｉＯ_２、ＢａＴｉＯ_２、ＴｉＯ_２、ＴｉＯ_４、ＳｉＯＮ、ＢＮ、ＴｉＮ、Ｔａ_２Ｏ_５等からなる絶縁膜を成膜した基板などを用いることが可能である。

同図において、Ｒは、Ａ相電極３ａとＢ相電極１７Ｂとの間の隙間を示している。また、Ｌは、それら電極の短手方向の長さである幅を示している。電極の配設ピッチＰについては、隙間Ｒ＋幅Ｌで表すことができる。ローラ表面上において、電極間に位置している図示しないＭトナーは、電極の並び方向に向けて延びる電気力線に沿って、ほぼローラ表面を舐めるようにして移動する。これに対し、電極（３ａ、３ｂ）上に位置しているＭトナーは、電極間で放物線を描くようにして形成される電気力線に沿ってホッピングするため、ローラ表面に対して接離する。また、電極の幅方向端部の付近に位置しているＭトナーは、隣の電極を飛び越えるようにホッピングすることがある。このため、幅Ｌが比較的大きい場合には、電極端部付近の上に乗るＭトナー粒子の数が比較的多くなることから、移動距離の大きいトナーが比較的多くなる。但し、幅Ｌが大きすぎると、電極中央付近の電界強度が比較的弱くなるために、ホッピング効率が悪くなる。低電圧で効率よくトナーをホッピングさせるための適正な幅Ｌの値が存在するのである。

また、隙間Ｒは、電極間の電界強度を左右する１要素であり、電極に印加されるパルス電圧の大きさ（振幅）が一定である場合、隙間Ｒが小さくなるほど電極間の電界強度は強くなってホッピング速度が上昇する。但し、電極の真上から隣の電極の真上にホッピングするＭトナーでは、ホッピング１回あたりの移動距離が比較的短くなる。このため、パルス電圧の周波数ｆを高めに設定しないと、浮上している時間よりも着地している時間の方が長くなって効率が悪くなる。よって、低電圧で効率よくトナーをホッピングさせるための適切な隙間Ｒの値も存在する。

更に、表面層５の厚さもローラ表面上での電界強度を左右する一要素となる。特に、垂直方向成分の電気力線への影響が大きく、ホッピングの効率に大きな影響を与える。即ち、幅Ｌ、隙間Ｒ、表面層厚さをそれぞれ適正に設定することが、低電圧で効率的なホッピングを行わせるための重要な要素となる。

なお、本実施形態に係る画像形成装置では、トナーとして、負帯電性のものを用いているが、正帯電性のものを用いてもよい。

次に、本実施形態に係る画像形成装置の特徴的な構成について説明する。
一般に、トナー粉末を摩擦すると、そのトナー粉末中における個々のトナー粒子の摩擦帯電量は一定にならず、帯電量が正規分布曲線を示す。また、この正規分布曲線には反映されず、正規極性とは逆極性に摩擦帯電してしまう逆帯電トナー粒子も、少なからず発生してしまう。

図８は、本実施形態に係る画像形成装置のトナー担持ローラ２とその周囲構成とを示す拡大構成図である。同図において、符号Ａｒ０が付された領域は、トナー担持ローラ２と、トナー供給手段たるトナー供給ロール１８のトナー供給スリーブ１９の表面に形成された図示しない磁気ブラシとが摺擦するトナー供給位置を示している。また、符号Ａｒ２が付された領域は、現像位置を示している。また、符号Ａｒ１が付された領域は、トナー担持ローラ２の表面の回転方向（無端移動方向）における全領域のうち、トナー供給位置Ａｒ０を通過した後、現像位置Ａｒ２に進入する前の領域としての現像前搬送領域を示している。また、符号Ａｒ３が付された領域は、現像位置Ａｒ２を通過した後、トナー供給位置Ａｒ０に進入する前の領域としての現像後搬送領域を示している。

なお、現像領域Ａｒ２は、感光体４９とトナー担持ローラ２が対向している領域のうち、感光体４９がその曲率によってトナー担持ローラ２にかなり近づいている領域である。このような現像位置Ａｒ２におけるローラ回転方向の長さについては、次のようにして測定することが可能である。即ち、現像位置Ａｒ２とその前後近傍とにおけるトナーの挙動を高倍率高速度カメラで撮影しながら、感光体４９上に形成したベタ画像を現像する。そして、そのベタ画像の感光体回転方向の上流端に付着したトナー粒子がトナー担持ローラ２表面上で最後にホッピングした位置と、ベタ画像の感光体回転方向の下流端に付着したトナー粒子がトナー担持ローラ２表面上で最後にホッピングした位置との距離を測定する。この距離が現像領域Ａｒ２におけるローラ回転方向の長さとなる。

現像前搬送領域Ａｒ１でホッピングする個々のトナー粒子は、トナー担持ローラ２の回転に伴って現像位置Ａｒ２に徐々に近づいていくが、その中には逆帯電トナー粒子が含まれている。また、平均的なトナー帯電量よりも正規極性側に大きくしている逆帯電トナー粒子も含まれている。これら逆帯電トナー粒子や高帯電量トナー粒子が現像位置Ａｒ２まで搬送されると、感光体４９の非画像部（地肌部）に付着して地汚れを引き起こしてしまう。

そこで、本実施形態に係る画像形成装置においては、現像前搬送領域Ａｒ１にてトナー担持ローラ２表面上でホッピングしているトナー粒子のうち、逆帯電トナー粒子及び高帯電量トナー粒子を回収する現像前トナー回収手段を設けている。この現像前トナー回収手段は、トナー担持ローラ２の表面における回転方向の全領域のうち、現像前搬送領域Ａｒ１に対して、所定の間隙を介して対向する現像前対向電極２６を有している。また、この現像前対向電極２６に現像前回収バイアスを供給するための電圧供給手段たる現像前回収バイアス電源２７も有している。

現像前対向電極２６は、トナー担持ローラ２の回転方向における上流側端部から下流側端部にかけて、トナー担持ローラ２との間隙が均一になるように、少なくともトナー担持ローラ２との対向面が湾曲している。この間隙は、現像位置Ａｒ２における感光体４９とトナー担持ローラ２との最小間隙である現像ギャップと同じ値に設定されている。

現像前回収バイアス電源２７は、感光体４９の地肌部（一様帯電電位）を同じ極性且つ値の直流電圧からなる現像前対向バイアスを出力する。つまり、現像前対向バイアスの印加により、現像前対向電極２６の電位は感光体４９上の地肌部電位と同じ極性且つ同じ値になる。

上述した現像前トナー回収手段は、現像前対向電極２６や現像前回収バイアス電源２７の他、この電源からの現像前回収バイアスの出力のオンオフを制御する図示しない制御部も有している。そして、現像動作中（静電潜像の現像に寄与し得るトナーを現像前搬送領域Ａｒ１及び現像位置Ａｒ２内で搬送している状態）には、現像前対向電極２６に対して現像前回収バイアスを印加する。かかる構成では、現像前搬送領域Ａｒ１内でホッピングしている無数のトナー粒子のうち、現像位置Ａｒ２で感光体４９の地肌部に付着して地汚れを引き起こしてしまう地汚れトナー、即ち、逆帯電トナー粒子及び高帯電量トナー粒子を、現像前対向電極２６に選択的に付着させる。そして、これにより、現像前搬送領域Ａｒ１内で搬送されるトナーの中から、地汚れトナーを選択的に分離する。

現像動作（連続プリント時においては連続現像動作）が終了すると、上記制御部は制御信号により、現像前回収バイアス電源２７からの出力電圧を、上述の分離バイアスから、これよりもトナーの帯電極性側に大きな（本例ではマイナス側に大きな）吐き出しバイアスに切り替える。また、感光体４９の一様帯電電位を、通常のプリント時よりもトナーの帯電極性側に大きくすべく、帯電装置（５０）を制御する。これにより、現像前対向電極２６に付着した逆帯電トナー粒子や高帯電量トナー粒子が現像前対向電極２６から離脱してトナー担持ローラ２の表面上に吐き出される。そして、現像位置Ａｒ２と現像後搬送領域Ａｒ３とを経由した後、トナー供給位置Ａｒ０で磁気ブラシ内に回収される。

現像前搬送領域Ａｒ１上で搬送される高帯電量トナー粒子は、他のトナー粒子に比べて帯電量が大きいことから、他のトナー粒子よりも高くホッピングする。すると、ホッピングによる最高レベル到達時に、多量のトナー粒子からなるトナークラウドを自らの下方に位置させ、その反発力によってトナー担持ローラ２上の電界による拘束力の及ばない範囲まで飛散してしまうことがある。現像前対向電極２６を設けたことで、このような高帯電量トナー粒子の飛散を防止することもできる。

現像前対向電極２６としては、金属等の導電性材料からなる電極層の表面（トナー担持ローラ２との対向面）に、絶縁性材料からなる絶縁層を被覆したものを用いることが望ましい。かかる構成によれば、トナー粒子と、現像前対向電極２６の導電性の無垢表面とを直接接触させることによるトナー粒子に対する電荷注入や、トナー粒子の電荷の電極層へのリークを回避することができる。

また、現像前対向電極２６としては、トナー担持ローラ２との対向面におけるローラ回転方向に直交する方向の長さを、トナー担持ローラ２における現像前対向電極２６との対向面の同方向の長さ以上にしたもの、を用いている。かかる構成では、現像前搬送領域Ａｒ１でホッピングしているトナーに対し、前記直交する方向の全領域にて、逆帯電トナー粒子や高帯電量トナー粒子の分離処理を施すことができる。

また、現像前対向電極２６としては、トナー担持ローラ２６との対向面におけるローラ回転方向の長さを、現像位置Ａｒ２のローラ回転方向の長さ以上にしたもの、を用いている。かかる構成では、現像位置Ａｒ２のローラ回転方向の長さ未満にした場合とは異なり、現像前対向電極２６の直下においてトナーを現像位置通過時間よりも長い時間搬送することで、現像位置Ａｒ２で地汚れトナーとなってしまう逆帯電トナー粒子や高帯電量トナー粒子を確実に分離することができる。

現像前搬送領域Ａｒ１のうち、トナー担持ローラ２と現像前対向電極２６とが対向する領域（以下、この領域を現像前回収領域という）におけるトナーホッピング条件については、現像位置Ａｒ２におけるトナーホッピング条件と同じに設定している。かかる構成では、現像前回収領域におけるトナーホッピング条件を現像位置Ａｒ２とは異ならせることに起因する逆帯電トナー粒子や高帯電量トナー粒子の分離・回収精度の悪化を回避することができる。なお、ここで言うトナーホッピング条件は、電極（３ａ、３ｂ）の幅、電極の配設ピッチ、各電極に印加するパルス電圧の特性、及び表面層（５）の厚みの組合せである。

図９は、実施形態に係る画像形成装置の第１変形例装置における現像装置１を感光体４９とともに示す拡大構成図である。この現像装置１は、ケーシング１１内のトナー収容部に収容している非磁性トナーを２つの撹拌パドル３１の回転によって後述するトナー供給ローラ３０に向けて搬送している。

トナー供給ローラ３０は、撹拌パドル３１から送られてくる非磁性トナーを表面に担持しながら、図示しない駆動手段によって図中反時計回りに回転駆動される。トナー供給ローラ３０の表面に担持された非磁性トナーは、ローラの回転に伴ってローラと規制部材２２との当接位置に進入する際に、摩擦帯電が促されるとともに、トナー供給ローラ３０上における層厚が規制される。

このようにして層厚が規制された非磁性トナーは、トナー供給ローラ３０の回転に伴って、トナー担持ローラ２とトナー供給ローラ３０とが対向するトナー供給位置に進入する。そして、供給バイアス電源２４によって供給バイアスが印加されるトナー供給ローラ３０と、トナー担持ローラ２との電位差により、トナー供給ローラ３０上からトナー担持ローラ２上に転移する。その後、トナー担持ローラ２の回転に伴って搬送される過程において、現像前搬送領域（Ａｒ１）で逆帯電トナー粒子や高帯電量トナー粒子が現像前対向電極２６上に回収される。

図１０は、実施形態に係る画像形成装置の第２変形例装置における現像装置１を感光体４９とともに示す拡大構成図である。この現像装置１は、トナー供給ローラ３０におけるスポンジ等の弾性材料からなるローラ部をトナー担持ローラ２に接触させながら、接触部でローラ部表面をトナー担持ローラ２とは逆方向に移動させるように、トナー供給ローラ３０を回転させている。トナー供給ローラ３０上のトナーは、トナー担持ローラ２とトナー供給ローラ３０との接触部で摺擦せしめられて摩擦帯電が促されながら、トナー担持ローラ２上に転移する。その後、トナー担持ローラ２の回転に伴って搬送される過程において、現像前搬送領域（Ａｒ１）で逆帯電トナー粒子や高帯電量トナー粒子が現像前対向電極２６上に回収される。

図１１は、実施形態に係る画像形成装置の第３変形例装置におけるトナー担持ローラ２を示す拡大断面図である。このトナー担持ローラ２は、支持基板６と表面層５との間に、絶縁性材料からなる中間層７が形成されている。そして、支持基板６の表面上には、Ａ相電極３ａとＢ相電極３ｂとが形成されており、これら電極の上や、支持基板６の非電極形成面の上に、中間層７が積層されている。

中間層７の上には、Ｃ相電極３ｃが形成されている。そして、このＣ相電極３ｃの上や、中間層７の非電極形成面の上に、表面層５が被覆されている。

トナー担持ローラ２の表面移動方向（図中矢印方向）においては、Ａ相電極３ａ、Ｂ相電極３ｂ、Ｃ相電極３ｃが順に所定ピッチで並ぶようになっている。そして、３つの並びが繰り返されるように、各電極が配設されている。

各Ａ相電極３ａの一端部は、図１２に示すように、ローラ全周に渡って延在しているＡ相共通電極４ａにそれぞれ接続されている。また、各Ｂ相電極３ｂの一端部は、Ａ相共通電極４ａの隣においてＡ相共通電極４ａに対して非接触でローラ全周に渡って延在しているＢ相共通電極４ｂにそれぞれ接続されている。また、各Ｃ相電極３ｃの他端部は、ローラ部の他端部においてローラ全周に渡って延在しているＣ相共通電極４ｃにそれぞれ接続されている。

Ａ相電極群、Ｂ相電極群、Ｃ相電極群に対しては、図１３に示すようなＡ相パルス電圧Ｖａ、Ｂ相パルス電圧Ｖｂ、Ｃ相パルス電圧Ｖｃが印加される。これらパルス電圧は、互いにピーク・ツウ・ピーク電圧Ｖｐｐ、振幅の中心電位、及び周波数ｆが同じになっている。但し、その位相はそれぞれずれている。このようなパルス電圧が印加されると、トナー担持ローラ２の表面上のトナーは、往復移動するホッピングではなく、図中矢印方向に向かって順次移動するホッピングを行う。これにより、トナーは、トナー担持ローラ２の表面移動に加えて、自らのホッピングによっても、現像位置に向けて搬送されるようになる。この搬送の過程において、実施形態に係る画像形成装置と同様にして、逆帯電トナー粒子や高帯電量トナー粒子が現像前搬送領域で回収される。

次に、実施形態に係る画像形成装置に、より特徴的な構成を付加した各実施例の画像形成装置について説明する。なお、以下に特筆しない限り、各実施例に係る画像形成装置の構成は、実施形態と同様である。
［第１実施例］
図１４は、第１実施例に係る画像形成装置の現像装置（１）におけるトナー担持ローラ２と、その周囲構成とを拡大して示す拡大構成図である。同図において、トナー担持ローラ２の表面の回転方向における全領域のうち、現像後搬送領域Ａｒ３に対しては、所定の間隙を介して現像後対向部材たる現像後対向電極２８が対向している。この現像後対向電極２８も、現像前対向電極２６と同様に、ローラ回転方向における上流側端部から下流側端部にかけて、トナー担持ローラ２との間隙が均一になるように、少なくともトナー担持ローラ２との対向面が湾曲している。

かかる構成では、現像後搬送領域Ａｒ３でホッピングしているトナー粒子の飛散を現像後対向電極２８によって防止することができる。なお、現像後対向電極２８には、導通線を介して現像後バイアス電源２９が接続されている。この現像後バイアス電源２９は、現像後対向電極２８に対して、トナーの帯電極性と同極性の現像後バイアスを出力する。かかる構成では、現像後対向電極２８と、トナー担持ローラ２上でホッピングしているトナーとを現像後バイアスによって静電的に反発させることで、現像後対向電極２８とホッピングしたトナー粒子との接触を抑えることができる。これにより、トナー粒子の現像後対向電極２８への付着を抑えることができる。

なお、現像後対向電極２８としては、現像前対向電極２６と同様の理由により、金属等の導電性材料からなる電極層の表面に、絶縁性材料からなる絶縁層を被覆したものを用いることが望ましい。また、トナー担持ローラ２との対向面におけるローラ回転方向に直交する方向の長さを、トナー担持ローラ２の同方向の長さ以上にしたもの、を用いることが望ましい。更には、トナー担持ローラ２との対向面におけるローラ回転方向の長さを、現像位置Ａｒ２のローラ回転方向の長さ以上にしたもの、を用いることが望ましい。

また、現像後バイアスについては、その値を大きくしすぎるとトナー担持体２表面上のホッピング電界を潰してしまい、トナーの良好な搬送を妨げてしまう。よって、ホッピング電界を潰さない程度の大きさにしている。

［第２実施例］
図１５は、第２実施例に係る画像形成装置を示す概略構成図である。この画像形成装置は、マゼンタ，シアン，イエロー，ブラック（以下、Ｍ，Ｃ，Ｙ，Ｋという）のトナー像を重ね合わせてフルカラー画像を形成することができる。そして、ベルトユニット８１、４色にそれぞれ個別に対応する４つのプロセスユニット、４つの光書込ユニット１００Ｍ，Ｃ，Ｙ，Ｋ、レジストローラ対７９、転写ローラ８７、定着装置７６、給紙カセット７８などを備えている。

ベルトユニット８１は、潜像担持体たる無端ベルト状の感光体４９を、水平方向よりも鉛直方向にスペースをとる縦長の姿勢で張架しながら図中反時計回り方向に無端移動せしめる。より詳しくは、無端ベルト上の感光体４９を、駆動ローラ８３、テンションローラ８４、転写バックアップローラ８５、及び４つの現像対向ローラ８６Ｍ，Ｃ，Ｙ，Ｋによって裏面側から支えながら張架している。そして、図示しない駆動手段によって図中反時計回り方向に回転駆動せしめられる駆動ローラ８３の回転によって感光体４９を無端移動せしめる。この感光体４９における図中左側の張架面（以下、左側張架面という）は、ほぼ鉛直方向に延在する姿勢になっている。

感光体４９の左側張架面の図中左側方には、Ｍ，Ｃ，Ｙ，Ｋ用のプロセスユニットが鉛直方向に並ぶように配設されており、それぞれ感光体４９の左側張架面に対向している。これら４つのプロセスユニットは、それぞれ、現像装置（１Ｍ，Ｃ，Ｙ，Ｋ）と、感光体４９を一様帯電せしめる帯電装置（５０Ｍ，Ｃ，Ｙ，Ｋ）とを１つのユニットとして図示しない共通の保持体に保持している。そして、図１６に示すように、プリンタ筺体に対して現像装置及び帯電装置が一体的に着脱されるようになっている。

先に示した図１５において、４つの現像装置１Ｍ，Ｃ，Ｙ，Ｋのうち、鉛直方向の最も下側に位置するＫ用の現像装置１Ｋの上方には、Ｋ用の帯電装置５０Ｋが感光体４９の左側張架面に対向するように配設されている。また、Ｋ用の現像装置１Ｋの真上に配設されたＹ用の現像装置１Ｙの上方には、Ｙ用の帯電装置５０Ｙが感光体４９の左側張架面に対向するように配設されている。また、Ｙ用の現像装置１Ｙの真上に配設されたＣ用の現像装置１Ｃの上方には、Ｃ用の帯電装置５０Ｃが感光体４９の左側張架面に対向するように配設されている。更に、Ｙ用の現像装置１Ｙの真上に配設されたＭ用の現像装置１Ｍの上方には、Ｍ用の帯電装置５０Ｍが感光体４９の左側張架面に対向するように配設されている。

鉛直方向に並ぶ４つの現像装置１Ｍ，Ｃ，Ｙ，Ｋの図中左側方には、４つの光書込ユニット１００Ｍ，Ｃ，Ｙ，Ｋが鉛直方向に並ぶように配設されている。これら光書込ユニット１００Ｍ，Ｃ，Ｙ，Ｋは、外部の図示しないパーソナルコンピュータやスキャナから送られてくる画像情報に基づいて、図示しない４つの半導体レーザーを駆動してＭ，Ｃ，Ｙ，Ｋ用の書込光Ｌｍ，Ｌｃ，Ｌｙ，Ｌｋを出射する。そして、これらを図示しないポリゴンミラーによって偏向せしめながら、図示しない反射ミラーで反射させたり光学レンズに通したりすることで感光体４９に対する光走査を行う。かかる構成のものに代えて、ＬＥＤアレイによって光走査を行うものを用いてもよい。なお、光走査は暗中にて行われる。

感光体４９は、自らを張架している複数の張架ローラのうち、最も下方に位置する駆動ローラ８３と、最も上方に位置するテンションローラ８４との間では、鉛直方向上方から下方に向けてほぼ真っ直ぐに移動する。この過程において、まず、Ｍ用の帯電装置５０Ｍとの対向位置を通過する際に、例えば負極性に一様帯電せしめられる。そして、Ｍ用の書込光Ｌｍによる光走査によってＭ用の静電潜像を担持した後、Ｍ用の現像装置１Ｍとの対向位置を通過する。この際、感光体４９に書き込まれたＭ用の静電潜像がＭ用の現像装置１Ｍによって現像されてＭトナー像になる。

Ｍトナー像が形成された感光体４９は、鉛直方向上方から下方に向けての移動に伴って、Ｃ用の帯電装置５０Ｃによって再び一様帯電せしめられた後、Ｃ用の書込光Ｌｃによる光走査によってＣ用の静電潜像を担持する。このＣ用の静電潜像は、Ｃ用の現像装置１Ｃによって現像されてＣトナー像となる。このとき、Ｃトナー像の全領域又は一部領域は、既に感光体４９上に形成されているＭトナー像に重ね合わせて現像される。そして、その重ね合わせ箇所は、Ｍ及びＣによる２次色部となる。

Ｃトナー像が形成された感光体４９は、鉛直方向上方から下方に向けての移動に伴って、Ｙ用の帯電装置５０Ｙによって再び一様帯電せしめられた後、Ｙ用の書込光Ｌｙによる光走査によってＹ用の静電潜像を担持する。このＹ用の静電潜像は、Ｙ用の現像装置１Ｙによって現像されてＹトナー像となる。このとき、Ｙトナー像の全領域又は一部領域は、既に感光体４９上に形成されているＭトナー像、Ｃトナー像、あるいはＭＣ２次色部の上に重ね合わせた状態で現像される。そして、その重ね合わせ箇所は、ＭＹ２次色部、ＣＹ２次色部、あるいはＭＣＹ３次色部となる。

Ｙトナー像が形成された感光体４９は、鉛直方向上方から下方に向けての移動に伴って、Ｋ用の帯電装置５０Ｋによって再び一様帯電せしめられた後、Ｋ用の書込光Ｌｋによる光走査によってＫ用の静電潜像を担持する。このＫ用の静電潜像は、Ｋ用の現像装置１Ｋによって現像されてＫトナー像となる。

以上のようなＭ，Ｃ，Ｙ，Ｋトナー像の重ね合わせ現像により、感光体４９のおもて面（ループ外面）には、４色重ね合わせトナー像が形成される。なお、Ｍ，Ｃ，Ｙ，Ｋ用の帯電装置５０Ｍ，Ｃ，Ｙ，Ｋとしては、それぞれコロナ放電によって感光体４９を一様帯電せしめるものが用いられている。

Ｋ用の現像装置１Ｋとの対向位置であるＫ用の現像位置を通過した感光体４９は、駆動ローラ８３に対する掛け回し箇所を通過すると、今度は相対的に鉛直方向下方から上方に向けて移動するようになる。そして、転写バックアップローラ８５に対する掛け回し箇所に進入する。この掛け回し箇所の一部に対しては、転写ローラ８７がおもて面側から当接して転写ニップを形成している。転写バックアップローラ８５は接地されているのに対し、導電性の転写ローラ８７には図示しないバイアス印加手段によって転写バイアスが印加されている。これにより、転写ニップを間に挟んでいる転写バックアップローラ８５と転写ローラ８７との間には、感光体４９上のトナー像を転写バックアップローラ８５側から転写ローラ８７側に静電移動させる転写電界が形成されている。

一方、給紙カセット７８は、所定のタイミングで給紙ローラ７８ａを回転駆動させることで、カセット内に収容している記録紙Ｐを給紙路に向けて送り出す。送り出された記録紙Ｐは、転写ニップの図中下方に配設されたレジストローラ対７９のローラ間に挟み込まれる。レジストローラ対７９は、記録紙Ｐの先端部を挟み込むとすぐに回転駆動を一時停止する。そして、記録紙Ｐを感光体４９の４色重ね合わせトナー像と同期させ得るタイミングで回転駆動を再開して、記録紙Ｐを転写ニップに送り出す。

転写ニップで記録紙Ｐに密着せしめられた４色重ね合わせトナー像は、ニップ圧や転写電界の作用によってベルトから記録紙Ｐに一括転写され、記録紙Ｐの白色と相まってフルカラー画像となる。このようにしてフルカラー画像が形成された記録紙Ｐは、転写ニップから定着装置７６に送り込まれた後、機外へと排出される。

図１７は、Ｋ用のプロセスユニットを感光体４９とともに示す拡大構成図である。同図の現像装置１Ｋにおいて、トナー担持ローラ２Ｋの現像後搬送領域に対向する現像後対向電極２８Ｋは、振動子３２Ｋに片持ち支持されており、その自由端側をトナー担持ローラ２Ｋに対向させている。

現像位置（Ａｒ２）で現像に寄与しなかったＫトナーは、トナー担持ローラ２Ｋの現像後搬送領域（Ａｒ３）まで進んだ後、現像後バイアスが印加される現像後対向電極２８Ｋの表面に転移する。この転移により、トナー担持ローラ２Ｋの現像後搬送領域（Ａｒ３）からＫトナーが回収される。

プリントジョブ後などといった、現像動作が行われないタイミングが到来すると、上述の現像後バイアスの印加が停止される。この後、現像後対向電極２８Ｋに接続されている図示しないリレースイッチの作動により、現像後対向電極２８Ｋが接地された状態で、加振手段たる振動子３２Ｋが作動して現像後対向電極２８Ｋの表面上からＫトナーが振り落とされる。そして、自重によってトナー供給スリーブ１９Ｋ上の磁気ブラシとの接触位置まで落下して、磁気ブラシ内に取り込まれる。

なお、現像後対向電極２８Ｋについては、その表面上からのＫトナーの滑り落ちを促す目的で、図示のようにトナー付着面に傾斜を設けた姿勢で配設することが望ましい。

また、プリントジョブ後などのタイミングで、現像後対向電極２８Ｋに印加するバイアスをＫトナーと同極性のバイアスに切り替えて、現像後対向電極２８ＫＫからトナー担持ローラ２ＫにＫトナーを再転移させるものを用いてもよい。

Ｋ用の現像装置１Ｋについて詳しく説明してきたが、他色用の現像装置（１Ｍ，Ｃ，Ｙ）は、Ｋ用のものと同様の構成になっているので、説明を省略する。また、帯電装置の他に、あるいは帯電装置に加えて、クリーニング手段、感光体などを一体的にしてプロセスユニットを構成してもよい。

［第３実施例］
図１８は、第３実施例に係る画像形成装置におけるＫ用のプロセスユニットを感光体４９とともに示す拡大構成図である。この画像形成装置は、各色の現像装置（１Ｍ，Ｃ，Ｙ，Ｋ）の構成が第２実施例に係る画像形成装置と異なっているが、その他の点は第２実施例に係る画像形成装置と同様になっている。

同図において、現像装置１Ｋは、現像後対向電極としての現像後対向ローラ３３Ｋを有している。この現像後対向ローラ３３Ｋは、現像後バイアス電源２９ＫによってＫトナーとは逆極性の現像後バイアスが印加されながら、図示しない駆動手段によって図中反時計回り方向に回転駆動される。

現像位置で現像に寄与しなかったＫトナーは、現像後搬送領域（Ａｒ３）において、トナー担持ローラ２Ｋの表面上から現像後対向ローラ３３Ｋの表面上に転移する。そして、現像後対向ローラ３３Ｋの回転に伴って、現像後対向ローラ３３Ｋと、分離手段たるクリーニングブレード３４Ｋとの当接部に至ると、クリーニングブレード３４Ｋによって現像後対向ローラ３３Ｋの表面から掻き落とされる。その後は、自重によってトナー供給スリーブ２Ｋの表面上における磁気ブラシとの接触位置まで落下して、磁気ブラシ内に取り込まれる。

現像後対向ローラ３３Ｋについては、図示のように、トナー担持ローラ２Ｋとの対向位置においてその表面をトナー担持ローラ２Ｋの表面と同方向に移動させる向きで回転させることことが望ましい。更に、現像後対向ローラ３３Ｋの線速（表面移動速度）については、トナー担持ローラ２Ｋの線速よりも速くすることが望ましい。このようにすることで、現像後対向ローラ３３Ｋとの対向位置に進入してきたトナー担持ローラ２Ｋ上のＫトナーに対し、現像後対向ローラ３３Ｋにおけるトナー付着のない無垢の表面を対向させて、その無垢の表面にトナーを良好に転移させることができるからである。

［第４実施例］
図１９は、第４実施例に係る画像形成装置におけるＫ用のプロセスユニットを感光体４９とともに示す拡大構成図である。この画像形成装置も、各色の現像装置（１Ｍ，Ｃ，Ｙ，Ｋ）の構成が第２実施例に係る画像形成装置と異なっているが、その他の点は第２実施例に係る画像形成装置と同様になっている。

同図において、現像装置１Ｋは、現像後対向電極の代わりに、回収ブラシローラ３５Ｋを有している。そして、この回収ブラシローラ３５Ｋは、軸受けによって回転自在に支持される金属製の回転軸部材と、これの周面に立設せしめられた複数の導電性の起毛からなるブラシ部とを具備している。

現像後バイアス電源２９ＫによってＫトナーとは逆極性のバイアスが回転軸部材に印加されている回収ブラシローラ３５Ｋは、複数の起毛からなるブラシ部の先端をトナー担持ローラ２Ｋの現像後搬送領域（Ａｒ３）に接触させながら、その接触部でブラシ部をトナー担持ローラ２Ｋの表面移動方向とは逆方向に移動させる向きで回転駆動される。これにより、ブラシ部とトナー担持ローラ２Ｋとが接触している位置では、トナー担持ローラ２Ｋ上のＫトナーがブラシ部によって掻き取られながら、バイアスの作用によってブラシ内に転移、捕捉される。

ブラシ部内に捕捉されたＫトナーは、ブラシ回転軸線方向に延在しながらブラシ部に接触するように配設された分離手段たるフリッカー棒３６Ｋによって起毛が弾かれる際の衝撃により、ブラシ部内から振り落とされる。フリッカー棒３６Ｋの代わりにバイアスローラをブラシ先端に接触させてもよい。フリッカー棒３６Ｋによってブラシ部から振り落とされたＫトナーは、自重によってトナー供給スリーブ２Ｋの表面上における磁気ブラシとの接触位置まで落下して、磁気ブラシ内に取り込まれる。

［第５実施例］
図２０は、第５実施例に係る画像形成装置におけるＫ用のプロセスユニットを感光体４９とともに示す拡大構成図である。この画像形成装置も、各色の現像装置（１Ｍ，Ｃ，Ｙ，Ｋ）の構成が第２実施例に係る画像形成装置と異なっているが、その他の点は第２実施例に係る画像形成装置と同様になっている。

同図において、現像装置１Ｋは、現像後対向電極の代わりに、吸引部材たる吸引ノズル３７Ｋを有している。

吸引ノズル３７Ｋには、中継管を介して吸引ポンプ３９Ｋの吸引部が接続されている。この吸引ポンプ３９Ｋの吐出部には排気管が接続されており、更にこの排気管の末端部は、現像装置１Ｋの第１収容部１３Ｋに接続されている。

吸引ポンプ３９Ｋが作動すると、吸引ノズル３７Ｋの吸引口の付近にある空気が、吸引口内に吸い込まれる。このとき、トナー担持ローラ２Ｋの現像後搬送領域上において、吸引口の付近でホッピングしているＫトナーが空気とともに吸引口内に吸い込まれて、トナー担持ローラ２Ｋ上から回収される。そして、中継管、吸引ポンプ３９Ｋ、吐出管内を順次経た後、現像装置１Ｋの第１収容部１３Ｋに戻される。

吸引ノズル３７Ｋの吸引口回りにおけるトナー搬送方向下流側には、シール部材３８Ｋを片持ち支持させており、これの自由端側をトナー担持ローラ２Ｋに接触させている。これにより、トナー供給スリーブ１９ＫＫの周りの空気を磁気ブラシ内のＫトナーとともに吸引してしまうといった事態が回避されている。更に、ホッピングしながらトナー供給スリーブ２Ｋとともに回転するＫトナーをシール部材３８Ｋとの突き当たりによって堰き止めて、吸引口との対向位置に拘束している。

吸引ノズル３７Ｋの先端と。トナー担持ローラ２Ｋの表面との間隙については、数十〜数百［μｍ］であって、且つトナー担持ローラ２Ｋの表面上におけるＫトナーのホッピング高さよりも小さい値、にすることが望ましい。

吸引ポンプ３９Ｋとしては、ダイアフラムポンプ、モーノポンプなど、Ｋトナーのような粉体を吸引することができるものを採用している。

なお、中間転写ベルト、転写ドラム、中間転写ドラムなどを用いたカラ−画像形成装置、モノクロ画像形成装置などにも本発明の適用が可能である。

以上、実施形態に係る画像形成装置、各変形例装置、各実施例に係る画像形成装置においては、現像前トナー回収手段として、逆帯電トナー粒子と高帯電量トナー粒子との両方を回収するもの、を用いている。かかる構成では、何れか一方のトナー粒子だけを回収する場合に比べて、地汚れの発生を抑えることができる。

また、実施形態に係る画像形成装置、各変形例装置、各実施例に係る画像形成装置においては、現像前トナー回収手段として、トナー担持体たるトナー担持ローラの現像前搬送領域に対して所定の間隙を介して対向する現像前対向電極を有するものであって、且つ、現像前搬送領域の表面上でホッピングしている逆帯電トナー粒子及び高帯電量トナー粒子を現像前対向電極に付着させて回収するもの、を用いている。かかる構成では、現像前回収領域でホッピングしトナーのうち、逆帯電トナー粒子及び高帯電量トナー粒子を現像前対向電極に付着させて、他のトナー粒子から分離することができる。

また、第１、第２、第３実施例に係る画像形成装置においては、トナー担持ローラの表面の無端移動方向における全領域のうち、現像位置を通過した後、トナー供給位置に進入する前の領域である現像後搬送領域に対して、所定の間隙を介して対向する現像後対向部材を設けている。かかる構成では、現像後搬送領域内で搬送されるトナー粒子の飛散を現像後対向部材によって防止することができる。

また、実施形態に係る画像形成装置、各変形例装置、各実施例に係る画像形成装置においては、現像前トナー回収手段として、現像前対向電極に対して潜像担持体たる感光体４９の地肌部電位と同じ値の分離バイアスを供給することで、トナー担持ローラの現像前搬送領域の表面上でホッピングしているトナーの中から、逆帯電トナー粒子及び高帯電量トナー粒子をその現像前対向電極に付着させて分離するもの、を用いている。かかる構成では、トナー粒子との帯電極性や帯電量の違いにより、逆帯電トナー粒子及び高帯電量トナー粒子を他のトナー粒子から分離することができる。

また、実施形態に係る画像形成装置、各変形例装置、各実施例に係る画像形成装置においては、現像前対向電極として、トナー担持ローラとの対向面における無端移動方向（回転方向）に直交する方向の長さが、トナー担持ローラにおける現像前対向電極との対向面の同方向の長さ以上のもの、を用いている。かかる構成では、トナー担持ローラの現像前搬送領域の表面上でホッピングするトナーに対し、ローラ表面の無端移動方向と直交する方向の全領域にて、逆帯電トナー粒子や高帯電量トナー粒子の分離処理を施すことができる。

また、実施形態に係る画像形成装置、各変形例装置、各実施例に係る画像形成装置においては、現像前対向電極として、トナー担持ローラとの対向面におけるローラ表面の無端移動方向の長さが、現像位置の同無端移動方向の長さ以上のもの、を用いている。かかる構成では、現像前対向電極の直下においてトナーを現像位置通過時間よりも長い時間搬送することで、現像位置で地汚れトナーとなってしまう逆帯電トナー粒子や高帯電量トナー粒子を確実に分離することができる。

また、実施形態に係る画像形成装置、各変形例装置、各実施例に係る画像形成装置においては、現像前トナー回収手段として、現像前対向電極に供給するバイアスを上記分離バイアスから別の値の吐き出しバイアスに所定のタイミングで切り替えることで、現像前対向電極に付着した逆帯電トナー粒子及び高帯電量トナー粒子をトナー担持ローラの表面上に戻すもの、を用いている。かかる構成では、現像前対向電極上における逆帯電トナー粒子や高帯電量トナー粒子の過剰な蓄積に起因して、現像動作中にそれらトナー粒子を現像前対向電極からトナー担持ローラに逆転移させてしまう、といった事態を回避することができる。

なお、吐き出しバイアスとして、直流電圧のみからなるものを現像前対向電極に供給するように、現像前トナー回収手段を構成した場合、現像前対向電極からトナー担持ローラに向けてトナーを真っ直ぐに再転移させることができる。これに対し、吐き出しバイアスとして、直流電圧に交流電圧を重畳したものを現像前対向電極に供給するように、現像前トナー回収手段を構成した名愛、現像前対向電極とトナー担持ローラとの間でトナーを往復移動させながら、最終的にトナー担持ローラに再転移させることができる。

また、実施形態に係る画像形成装置、各変形例装置、各実施例に係る画像形成装置においては、トナー担持ローラと現像前対向電極との間隙を、現像位置における感光体４９とトナー担持ローラとの間隙と同じ大きさにしている。かかる構成では、前者の間隙が後者の間隙と異なることに起因する逆帯電トナー粒子や高帯電量トナー粒子の回収精度の悪化を回避することができる。

また、実施形態に係る画像形成装置、各変形例装置、各実施例に係る画像形成装置においては、トナー担持ローラと現像前対向電極とが対向する現像前回収領域におけるトナーホッピング条件を、現像位置におけるトナーホッピング条件と同じにしている。かかる構成では、トナーホッピング条件の違いによる逆帯電トナー粒子や高帯電量トナー粒子の回収精度の悪化を回避することができる。

なお、バイアス供給手段たる現像前回収バイアス電源として、現像後対向電極に対してトナーの正規帯電極性とは逆極性のバイアスを供給するものを用いた場合には、現像後搬送領域でホッピングしたトナー粒子の現像後対向電極への付着を抑えることができる。

実施形態に係る画像形成装置を示す概略構成図。 同画像形成装置における感光体４９と現像装置１とを示す概略構成図。 同現像装置におけるトナー担持ローラを示す斜視図。 同トナー担持ローラの電極構成を示す平面模式図。 同トナー担持ローラを示す部分断面図。 同トナー担持ローラの電極に印加されるパルス電圧の特性を示すグラフ。 同パルス電圧の他の例における特性を示すグラフ。 同トナー担持ローラとその周囲構成とを示す拡大構成図。 同画像形成装置の第１変形例装置における現像装置を感光体とともに示す拡大構成図。 同画像形成装置の第２変形例装置における現像装置を感光体とともに示す拡大構成図。 実施形態に係る画像形成装置の第３変形例装置におけるトナー担持ローラを示す拡大断面図。 同トナー担持ローラの電極構成を示す平面模式図。 同トナー担持ローラのＡ，Ｂ，Ｃ相電極に印加されるＡ，Ｂ，Ｃ相パルス電圧の特性を示すグラフ。 第１実施例に係る画像形成装置の現像装置におけるトナー担持ローラと、その周囲構成とを拡大して示す拡大構成図。 第２実施例に係る画像形成装置を示す概略構成図。 プロセスユニットを着脱している状態の同画像形成装置を示す概略構成図。 同画像形成装置のＫ用のプロセスユニットを感光体とともに示す拡大構成図。 第３実施例に係る画像形成装置におけるＫ用のプロセスユニットを感光体とともに示す拡大構成図。 第４実施例に係る画像形成装置におけるＫ用のプロセスユニットを感光体とともに示す拡大構成図。 第５実施例に係る画像形成装置におけるＫ用のプロセスユニットを感光体とともに示す拡大構成図。

符号の説明

２：トナー担持ローラ（トナー担持体）
３ａ：Ａ相電極
３ｂ：Ｂ相電極
３ｃ：Ｃ相電極
１８：トナー供給ロール（トナー供給手段）
２６：現像前対向電極
２７：現像前回収バイアス電源
２８：現像後対向電極
２９：現像後バイアス電源（バイアス供給手段）
４９：感光体（潜像担持体）
５０：帯電装置（帯電手段）
Ａｒ０：トナー供給位置
Ａｒ１：現像前搬送領域
Ａｒ２：現像位置
Ａｒ３：現像後搬送領域

Claims (11)

1. 潜像を担持する潜像担持体と、該潜像担持体に担持される潜像をトナーによって現像する現像装置とを備え、
   且つ、前記現像装置が、所定方向に並ぶ複数の電極を具備するトナー担持体と、該トナー担持体の無端移動する表面にトナーを供給するトナー供給手段とを有し、該トナー供給手段によって該トナー担持体の表面上に供給されたトナーを、該複数の電極に電圧が印加されることで形成された電界によって該表面上でホッピングさせながら、該トナー担持体と画像形成装置の潜像担持体とが対向する現像位置で該潜像担持体上の潜像に付着させて該潜像を現像するものである画像形成装置において、
   上記トナー担持体の表面の無端移動方向における全領域のうち、上記トナー供給手段によるトナー供給位置を通過した後、上記現像位置に進入する前の領域である現像前搬送領域、でホッピングしているトナーに含まれる逆帯電トナー粒子及び高帯電量トナー粒子の両方を、該現像前搬送領域に対して所定の間隙を介して対向する現像前対向電極に付着させて回収し、且つ、該現像前対向電極に対して上記潜像担持体の地肌部電位と同じ値の分離バイアスを供給することで、該現像前搬送領域の表面上でホッピングしているトナーの中から、逆帯電トナー粒子及び高帯電量トナー粒子を該現像前対向電極に付着させて分離する現像前トナー回収手段を設けるとともに、
   該現像前対向電極として、上記トナー担持体との対向面が上記トナー担持体の湾曲面に沿って湾曲している湾曲面になっており、且つ該湾曲面の上記無端移動方向の長さが上記現像位置の該無端移動方向の長さ以上であるもの、を用いたことを特徴とする画像形成装置。
2. 請求項１の画像形成装置において、
   上記トナー担持体の表面の無端移動方向における全領域のうち、上記現像位置を通過した後、上記トナー供給位置に進入する前の領域である現像後搬送領域に対して、所定の間隙を介して対向する現像後対向部材を設けたことを特徴とする画像形成装置。
3. 請求項１又は２の画像形成装置において、
   上記現像前対向電極として、自らの上記湾曲面における上記無端移動方向に直交する方向の長さが、該トナー担持体における該現像前対向電極との対向面の同方向の長さ以上のもの、を用いたことを特徴とする画像形成装置。
4. 請求項１乃至３の何れかの画像形成装置において、
   上記現像前トナー回収手段として、上記現像前対向電極に供給するバイアスを上記分離バイアスから別の値の吐き出しバイアスに所定のタイミングで切り替えることで、該現像前対向電極に付着した上記逆帯電トナー粒子及び高帯電量トナー粒子を上記トナー担持体の表面上に該所定のタイミングで戻すもの、を用いたことを特徴とする画像形成装置。
5. 請求項４の画像形成装置において、
   上記吐き出しバイアスとして、直流電圧のみからなるものを上記現像前対向電極に供給するように、上記現像前トナー回収手段を構成したことを特徴とする画像形成装置。
6. 請求項４の画像形成装置において、
   上記吐き出しバイアスとして、直流電圧に交流電圧を重畳したものを上記現像前対向電極に供給するように、上記現像前トナー回収手段を構成したことを特徴とする画像形成装置。
7. 請求項１乃至６の何れかの画像形成装置において、
   上記トナー担持体と上記現像前対向電極との上記間隙を、上記現像位置における上記潜像担持体と該トナー担持体との間隙と同じ大きさにしたことを特徴とする画像形成装置。
8. 請求項１乃至７の何れかの画像形成装置において、
   上記トナー担持体と上記現像前対向電極とが対向する現像前回収領域におけるトナーホッピング条件を、上記現像位置におけるトナーホッピング条件と同じにしたことを特徴とする画像形成装置。
9. 請求項２の画像形成装置において、
   上記現像後対向電極に対してトナーの正規帯電極性とは逆極性のバイアスを供給するバイアス供給手段を設けたことを特徴とする画像形成装置。
10. 請求項１乃至９の何れかの画像形成装置において、
    上記潜像担持体と、該潜像担持体を一様帯電せしめる帯電手段、該潜像担持体の表面をクリーニングするクリーニング手段、及び上記現像手段のうちの少なくとも何れか１つとを１つのユニットとして共通の保持体に保持させて画像形成装置本体に対して一体的に着脱可能にしたプロセスユニットを設けたことを特徴とする画像形成装置。
11. 請求項１０の画像形成装置において、
    上記プロセスユニットとして、少なくとも上記現像装置及び上記潜像担持体を有するもの、を複数設けるとともに、それぞれのプロセスユニットの該潜像担持体上に形成されたトナー像を転写体に重ね合わせて転写する転写手段を設けたことを特徴とする画像形成装置。

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