JPH08129300A

JPH08129300A - 現像装置

Info

Publication number: JPH08129300A
Application number: JP6267263A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Ueda; 篤上田
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1994-10-31
Filing date: 1994-10-31
Publication date: 1996-05-21
Anticipated expiration: 2015-06-19
Also published as: US5726695A; DE69509037T2; EP0709748B1; EP0709748A2; DE69509037D1; JP3053340B2; EP0709748A3

Abstract

(57)【要約】【目的】安価で小型に構成できるトナーの搬送機構を
提供する。グリッド電極に付着したトナーを除去し、
画像品質に悪影響を与えないようにする。【構成】トナー担持ローラ７１をブラシ状ローラで構
成するとともに、該トナー担持ローラ７１の当接位置に
トナーの帯電極性と同極性の電圧が印加されたトナー供
給ローラ７２を配置し、トナーのトナー供給ローラ７２
に対する反発力を利用してトナー担持ローラ７１表面に
十分量のトナーを担持させる。トナー担持ローラ７１
をグリッド電極側８方向に移動可能にして、トナー担持
ローラ７１のブラシ状部によりグリッド電極８表面をク
リーニングする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、コンピュータ，ワー
ドプロセッサ，ファクシミリ等から出力される画像デー
タ（文字，図面等）を用紙等の記録媒体上にプリントす
る画像形成装置に備えられる現像装置の改良に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】画像データを用紙等の記録媒体上に可視
像として形成する方法としては、電子写真法を用いた方
法が広く用いられている。この方法は、まず光導電性を
有する感光体の表面を均一帯電する。一方、原稿の画像
データを半導体レーザ装置，ＬＥＤヘッド等を用いて光
に変換し、該画像情報担持光を前記均一帯電しておいた
感光体に照射する。感光体表面は照射された光の強度に
応じて表面電荷の衰位を生じ、静電気的な潜像（静電潜
像）が形成される。そこで、前記静電潜像に対して帯電
されたトナーを接触または飛翔させることで静電潜像を
顕像化する（トナー像形成）。その後、トナー像を静電
気的に用紙上に転写し、該トナー像を熱および圧力を用
いて定着することで用紙上への画像形成処理が終了す
る。

【０００３】しかし、上記したような電子写真法を用い
た装置では、高品位の画像を得ることができる一方で、
一旦中間記録媒体である感光体上に潜像，トナー像を形
成した後そのトナー像を用紙に転写する必要があり、画
像形成のプロセス段階が多くなって画像形成プロセスに
時間が掛かるとともに、中間記録媒体を含む多くの装置
が必要で画像形成装置自体が大型化してしまう問題があ
る。

【０００４】そこで近年では、特表平１−５０２２１号
公報に示されるように、現像部に選択的に電圧印加可能
なマトリックス状電極を配置し、該マトリックス状電極
に画像データに応じて電圧を印加し形成される電界によ
り画像データに応じてトナーを飛翔させて用紙上に直接
トナー像を形成する方法が提案されている。この場合、
トナーの飛翔方向，飛翔幅を制御するために現像部には
制御グリッドを設けている。

【０００５】上記公報においては、ローラ状のトナー担
持体の表面にトナーを担持し、その回転によって前記現
像部にトナーを供給している。また、現像部へのトナー
供給の方法は種々の公報に開示されている。特開昭５８
−４４４５７号公報にはトナー担持体と制御グリッドと
の間に交番電界を印加しトナーをクラウド状にして搬送
する方法、特開昭５８−１１４９７４号公報には空気流
にトナーを乗せて搬送する方法、がそれぞれ開示されて
いる。

【０００６】また、特開平３−１６８７６７号公報には
上記用紙上に直接トナー像を形成する装置において、非
画像形成時に制御グリッドに変動電圧を印加することに
よりトナーに電気振動を付与し、背面電極を通過する用
紙にトナーを落とすようにした技術や、制御グリッドに
トナーの帯電電位と同極性の電圧を印加するとともに、
逆バイアスの現像電界を印加してトナーをトナー担持体
側に引き戻すようにした技術が提案されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記した
ような従来の技術では次のような問題があった。

【０００８】トナー現像部へのトナー搬送方法として特
公平１−５０２２１号公報に開示されている方法を用い
ると、トナーがトナー担持体に付着する力（磁力）が大
きいため、トナーを用紙上に移動させるために強電界が
必要であり、非常に高い電圧を印加するめたの大型の高
圧電源が必要になってしまう。また、特開昭５８−４４
４５７号公報に開示されている方法は、交番電界のため
に大型の高圧電源が必要となり高価になる問題、およ
び、交番電界がトナーの制御グリッド通過を促す信号電
界を乱すため画像が不鮮明になってしまう問題があっ
た。さらに、特開昭５８−１１４９７４号公報に開示さ
れいる方法は、コンプレッサ等の高価な部品装置が必要
になる問題があった。

【０００９】制御グリッドのトナー通過孔（ゲート）内
にトナーを通過させながら画像情報に対応したドットパ
ターンを用紙上に形成する構成であるため、また、制御
グリッドやトナー通過孔の周囲は絶縁層が被膜されてい
るために、これらの部位とトナー間で生じる摺擦により
そのトナーが静電気的に制御グリッドに付着し、この付
着したトナーが現像のためのトナーの円滑な通過を妨げ
たりして用紙上に形成されるパターンに乱れを生じさせ
る問題があった。。

【００１０】この発明の目的の一つは、安価で小型に構
成できるトナーの搬送機構を提供することにあり、他の
一つの目的は、グリッド電極（制御グリッド）に付着し
たトナーのクリーニング作業を行えるようにしてそのト
ナーによる画質低下を防止することができるようにする
ことにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、トナー担持ローラと、該トナー担持ローラに対向配
置された背面電極と、前記トナー担持ローラと背面電極
との間に設けられ、トナー通過用のゲートを有するグリ
ッド電極と、該グリッド電極への印加電圧を形成画像デ
ータに応じて変化させる手段と、を備えるとともに、前
記トナー担持ローラを、トナーの帯電電位と同電位また
は接地電位に接続されたブラシ状ローラで構成し、さら
に、前記トナーの帯電極性と同極性の電圧が印加可能な
トナー供給ローラを前記トナー担持ローラと当接する位
置に設けたことを特徴とする。

【００１２】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の現像装置において、前記トナーを非磁性トナーで構成
するとともに、前記トナー担持ローラの周速を、前記グ
リッド電極と背面電極との間を通過する用紙の速度より
も速く設定したことを特徴とする。

【００１３】請求項３に記載の発明は、請求項１に記載
の現像装置において、前記トナー担持ローラを前記グリ
ッド電極方向へ移動する手段を設け、このブラシ状に構
成されたトナー担持ローラにより前記グリッド電極をク
リーニングすることを特徴とする。

【００１４】

【作用】請求項１に記載の発明の現像装置を用いた場合
の画像形成工程は次のようなものである。すなわち、ト
ナー担持ローラ上には所定の極性に帯電されたトナーが
付着されており、そのトナーが背面電極に引かれてトナ
ー担持ローラから背面電極側へと飛翔する。このとき、
トナー担持ローラと背面電極との間に設けたグリッド電
極への印加電圧を形成画像データに応じて変化させる
と、トナーの飛翔度がその影響を受けて飛翔するトナー
量が画像データに応じて変わる。そこで、グリッド電極
と背面電極との間に用紙を搬送すれば、前記飛翔トナー
がこの用紙に付着し、用紙上にトナー画像が形成され
る。

【００１５】このような画像形成工程においては、トナ
ー担持ローラの表面に付着されて現像部（トナー担持ロ
ーラと、背面電極，グリッド電極との対向位置）に搬送
されるトナー量は画像形成に十分な量でなければならな
い。本発明のトナー担持ローラはブラシ状に構成されて
おり、このブラシ部分にトナーを付着させることができ
る。ブラシ状のローラにすると、トナーの付着面積がロ
ーラ軸と直交する方向に広くなるため、ローラ表面への
付着密度が小さくても画像形成に十分なトナー量を搬送
することができる。ここで、トナー担持ローラ表面にト
ナーが付着する力は、トナー鏡像力とトナー同士の付着
力の和で表されるが、上記したように、トナー密度が疎
の状態であっても十分なトナー量を搬送できるとすれ
ば、トナー担持ローラにトナーが付着する力はのうちト
ナー同士の付着力が軽減されてほぼトナー鏡像力だけと
なるため、トナーがトナー担持ローラに付着する力自体
が小さくなる。このため、トナーはトナー担持ローラ表
面から飛翔し易くなり、トナーを背面電極側へ飛翔させ
る力（電界）を小さくすることができる。

【００１６】上記トナー担持ローラに対してはトナー供
給ローラが当接配置されており、該トナー供給ローラと
トナー担持ローラとの摺擦動作により、トナーを十分な
帯電量に摩擦帯電する。摩擦帯電されたトナーは、トナ
ー供給ローラによりトナー担持ローラへと供給される。
トナー供給ローラにはトナーの帯電極性と同極性の電圧
が印加されており、十分に帯電されたトナーは、トナー
供給ローラとの間で反発力を生じトナー供給ローラから
離れる方向に移動する。このため、トナー担持ローラが
その回転によりトナー供給ローラから離れてゆく面で
は、トナーが押しつけられてローラ表面に必要十分なト
ナーが担持される。一方、トナー担持ローラがその回転
によりトナー供給ローラへと接近する面では、上記反発
力によりローラ表面からトナーが剥がされる。ここで、
トナー担持ローラの一面は、トナー供給ローラから離れ
たのち現像部へと対向し、画像データに対応するパター
ンでトナーが飛翔したのち、再びトナー供給ローラへと
接近する。この間トナー担持ローラ表面のトナー量は、
まずトナー供給ローラから離れる位置で必要十分な量と
なり、現像部に対向して現像が行われることで残トナー
（画像メモリ）を抱え、トナー供給ローラに接近したと
ころでトナーが剥がされ、再びトナー供給ローラから離
れる位置で必要十分な量となる。

【００１７】請求項２に記載の発明においては、上記し
たようにブラシ状のトナー担持ローラを用いており、ト
ナーがブラシ間に入り込むことでローラ表面に十分な量
のトナーを担持させることができ、ローラ表面に磁力を
用いてトナーを担持させる必要がなくなるため、トナー
を非磁性トナーで構成することができる。磁性トナーの
場合磁性粉を混入するため、特にカラートナーの場合に
画像に濁りを生じることがあるが、本発明のように非磁
性トナーを用いることができるようになると、濁りのな
いきれいな色の画像を得ることができるようになる。

【００１８】ところが、磁性トナーであれば磁力によっ
てトナーをトナー担持ローラに担持するため、トナー自
身がトナー担持ローラに付着している付着力は小さい
が、非磁性トナーの場合にはトナー自身の付着力でトナ
ー担持ローラに付着しなければならないため大きくな
る。そのため非磁性トナーの場合、トナー担持ローラか
ら背面電極側へトナーを飛翔させる力が弱くなってトナ
ー飛翔力が小さくなるおそれがあり、これを防止するに
は背面電極電圧を上げる等が必要になってくる。しか
し、本発明に記載したように、トナー担持ローラの周速
を用紙速度よりも速く設定することで、この飛翔力の低
下を補い、背面電極電圧を上げなくても十分量のトナー
を飛翔させることができる。すなわち、トナーの飛翔量
はトナー担持ローラの周速に比例するため、トナー担持
ローラの周速を速くするとその分トナーの飛翔量が多く
なって、背面電極電圧を低くしてもトナーの飛翔量を多
くし、十分な濃度の画像を得ることができる。

【００１９】請求項３に記載の発明においては、トナー
担持ローラを用いてグリッド電極のクリーニング処理を
行うことができる。トナー担持ローラは、上記したよう
にブラシ状ローラに構成されており、該ローラのブラシ
部によりグリッド電極に付着しているトナーを掻き落と
すことができる。

【００２０】

【実施例】以下、図面を参照してこの発明の実施例を説
明する。図１はこの発明の現像装置が適用される画像形
成装置の概略構成を示した図である。

【００２１】本実施例の画像形成装置には図外のコンピ
ュータ，ワードプロセッサ，ファクシミリ等の外部装置
が接続されており、これらの外部装置から画像データお
よび画像形成開始信号を受信する。画像形成装置の構成
を説明する。

【００２２】画像形成装置本体１の右側面には画像の記
録媒体である用紙Ｐを収容した用紙カセット２が設けら
れている。用紙カセット２の先端部上方には給紙ローラ
３が配置され、用紙カセット２内の用紙を最上部から順
に一枚づつ給紙してゆく。給紙ローラ３により給紙され
た用紙は、搬送ローラ４により搬送ガイド板６上を搬送
されてゆく。搬送ガイド板６の中央部上面には背面電極
５が設けられている。背面電極５の上方には現像装置７
が対向配置され、現像装置７−背面電極５間を通過する
用紙上にトナー画像を形成する。

【００２３】図２は現像装置７の断面構成を示す図、図
３は同現像装置の現像部付近を示した斜視図である。現
像装置７は、トナーを収容するトナー室７３と、前記背
面電極５に対向して設けられた現像室７４とを備えてい
る。両室７３，７４の間にはトナー供給用の開口部７５
が設けられ、該開口部７５には、現像室７４内のトナー
担持ローラ７１に対してトナーを供給するトナー供給ロ
ーラ７２が設けられている。また、現像室７４には背面
電極５の対向部側に開口部が形成され、その開口部に面
してトナー担持ローラ７１が設けられている。

【００２４】トナー担持ローラ７１は、導電性の金属か
らなるローラ状の芯材の周面にトナー担持部を有するも
のであり、トナー担持部は導電性のブラシ状のもので構
成されている。ブラシ状の部分の構成は、例えば、導電
性を有するシート状の材料に導電性繊維を植毛したも
の、導電性を有するシート状材料の表面に嵩高加工され
た導電性繊維を含む布材、導電性物質を全体に分散して
なる導電性樹脂からなる。前者の導電性繊維を植毛した
シート材、および嵩高加工した導電性繊維を含む材料を
用いる場合には、金属芯に貼付することでトナー担持ロ
ーラが構成される。また、後者の導電性物質を分散した
導電性樹脂を用いる場合には、金属芯表面に該樹脂を凹
凸状に皮膜して構成するこれらの導電性繊維，導電性樹
脂の樹脂材料としては、例えば、ポリエチレン，ポリプ
ロピレン，ポリメチルペンテン等のポリオレフィン系樹
脂、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビ
ニエル共重合体，ポリクロロトリフルオロエチレン等の
フッ素系樹脂、ポリエチレンテレフタレート，ポリブテ
レンテレフタレート等のポリエステル系樹脂、レーヨン
等のセルロール系樹脂等が用いられる。またこれらの樹
脂材料に導電性を付与するための導電性物質としては、
アセチレンブラック，ケッチェンブラック等のカーボン
ブラック類、酸化第二錫，酸化イジウム，チタン酸カリ
ウム等の微粉末等を用いることができる。

【００２５】具体的な構成例としては、例えばレーヨン
系繊維にカーボンブラックを混入して電気抵抗を１０⁸
Ω・cmに設定し、太さ２０μｍの導電性レーヨン繊維を
設ける。この導電性レーヨン繊維を６０００／cm²の密
度で導電性シート状に植毛し、ブラシ毛の長さをほぼ
０．５mmに揃えてトナー担持ローラ７１を構成する。ト
ナー担持ローラ７１は、用紙の搬送方向に対して順方向
に回転自在に支持されており、その周速は、用紙の搬送
速度よりも若干速く設定されている。トナー担持ローラ
７１の金属芯は接地または、トナーの帯電電位と同電位
程度の電源に接続されている。

【００２６】トナー供給ローラ７２は、導電性金属ロー
ラからなる芯材と、該芯材の周囲に設けられた導電性を
有する弾性材と、を含む導電性弾性ローラであり、特に
は、前記弾性材としてウレタン発泡体の表面に導電性ウ
レタンゴムを被覆したものが好ましい。トナー供給ロー
ラ７２の電気抵抗はトナー担持ローラ７１の電気抵抗よ
りも低く設定されており、例えば、１０³Ω・cm程度に
設定される。トナー供給ローラ７２の回転方向は、トナ
ー担持ローラ７１の回転方向に対して順方向であり、そ
の周速はトナー担持ローラ７１の周速よりも若干速く設
定されている。トナー供給ローラ７２は電源部７７に接
続されている。電源部７７はスイッチ回路７７ａと、電
圧切換部７７ｂを備え、トナー供給ローラ７２に対し、
プラス極性，マイナス極性のいずれかの電圧を選択的に
印加する。なお、本実施例のトナーは、マイナス帯電の
ものであり、現像処理時にはトナー供給ローラ７２にマ
イナス電圧（トナー帯電電位と同極性）が印加され、グ
リッド電極８のクリーニング時にはトナー供給ローラ７
２にプラス電圧（トナー帯電電位と逆極性）が印加され
る。

【００２７】トナー室７３内に収容されるトナー７６
は、非磁性の１成分トナーであり、スチレン樹脂やアク
リル樹脂等の各種熱可塑型樹脂中に、カーボン等の顔料
や含金属アゾ染料等の極性制御剤を分散し、粉砕，分級
によって５〜２０μｍの大きさにしたものである。トナ
ー７６は、トナー担持ローラ７１，トナー供給ローラ７
２の回転による攪拌動作によって摩擦帯電される。特に
は、トナー担持ローラ７１とトナー供給ローラ７２との
接触部での両ローラ７１，７２の摺擦動作により十分に
摩擦され、マイナス極性に十分に帯電される。なお、ト
ナーの帯電極性は、材料の選択によりプラス極性とする
ことも可能である。

【００２８】このように、トナー７６として磁性粉を含
まないものを用いたことにより、画像形成時に磁性粉が
用紙上に付着されてしまうことがなく、画像の白抜けや
濁りを生じさせてしまうことがない。特に、カラー画像
を形成する場合に、色調が淡くなるため画像中に磁性粉
が混入されていると色の濁りを生じて非常に見苦しいも
のとなるが、本実施例のように磁性粉を含まないトナー
を用いるとそのような問題が生じることがなく品質の良
い画像を得ることができる。なお、トナー７６にはブラ
シ状のトナー担持ローラ７１への付着力を上げるため
に、帯電制御剤等の外添剤を添加してもよい。

【００２９】現像装置７と搬送ガイド板６との間にはグ
リッド電極８が設けられている。グリッド電極８は、制
御回路を備えた制御基板８ａに、制御電極８ｂおよびゲ
ート８ｃを有している。図４はグリッド電極８の平面構
成を示している。制御基板８ａには、丸孔形状の複数の
ゲート８ｃ-1、８ｃ-2・・・８ｃ-2560 が設けられてい
る。すなわち、本実施例では２５６０個の丸孔状のゲー
ト８ｃを備えている。なお、ゲート８ｃの数は、画像形
成装置のサイズ（画像形成幅）、画像形成の解像度等に
応じて適宜設定される。ゲート８ｃは、トナー担持ロー
ラ７１の軸方向に対して数個づつが斜めになるように配
されている。これにより、隣接するゲートが重なり合う
ことがない。各ゲート８ｃ-1，８ｃ-2・・・の周囲には
各々個別に制御電極８ｂが設けられており、各制御電極
８ｂにはドライバＩＣ８ｄから電圧印加される。ドライ
バＩＣ８ｄは、シリアル信号として入力された画像デー
タの信号を所定数のパラレル信号に変換するシリアル／
パラレル変換器と、パラレル信号の電圧を所定の電圧に
変換する電圧変換器とを備えている。すなわち、ドライ
バＩＣ８ｄは画像データ信号を、“制御電極８ｂの数＝
ゲート８ｃの数”のパラレル信号とし、各信号を所定レ
ベルの電圧とした後対応する制御電極８ｂ，８ｂ・・・
へと印加する。この処理によって各ゲート８ｃ-1，８ｃ
-2・・・にはそれぞれ異なる電圧が印加され、各ゲート
ごとに通過するトナー量が制御される。

【００３０】グリッド電極８の制御電極８ｂには電源部
９が接続されている。電源部９は、スイッチ回路９ａと
電源切換部９ｂを有し、制御電極８ｂをマイナス電位
（トナーと同極性の電圧）、または接地電位のいずれか
に選択的に接続する。具体的には、画像形成時には制御
電極８ｂはマイナス電源９１に接続される。マイナス電
源９１は電圧変換可能なものであり、形成される画像デ
ータに応じて電圧値を切り換える。また、グリッド電極
８のクリーニング処理を行うときには制御電極８ｂは接
地電位に接続される。

【００３１】背面電極５は搬送ガイド板６内に、トナー
担持ローラ７１の軸方向に沿って設けられている。背面
電極５にはプラス電源５１（トナーの帯電極性と逆極性
の電源）が接続されており、トナー担持ローラ７１上の
トナーは該電極に引かれて飛翔する。用紙カセット２か
ら給紙された用紙Ｐは図中矢印で示した方向に搬送さ
れ、グリッド電極８と背面電極５の間を通過する。そし
て両者８，５間を通過するときに画像データに応じたト
ナー形状，トナー量が用紙Ｐ上に付着し、用紙Ｐ上にト
ナー画像が形成される。

【００３２】以上のように構成される現像装置７は、本
体全体が上下方向に移動可能になっている。図６に示す
ように、現像装置７の両側面にはソレノイド７８が設け
られ、上部には現像装置７を上方に引き上げるための引
っ張りスプリング７９が設けられている。ソレノイド７
８がオフ状態では現像装置７はスプリング７９の引っ張
り力により上方に引っ張り上げられており、図２に示す
位置、すなわち、画像形成が可能な位置にある。一方、
ソレノイド７８がオンすると現像装置７はスプリング７
９の引っ張り力に抗して下方に引かれ、現像装置内のト
ナー担持ローラ７１がグリッド電極８に当接する位置ま
で移動する。

【００３３】現像装置７がソレノイド７８のオン／オフ
により移動するとき、現像装置７内のトナー担持ローラ
７１のギア７１ａは、画像形成装置本体側の自由継手
（不図示）とのカップリングにより回転する。この移動
しながらの回転中、トナー担持ローラ７１はグリッド電
極８に接触してグリッド電極８をクリーニングする。

【００３４】なお、この実施例では、現像装置７全体を
移動可能にしているが、トナー担持ローラ７１のみを上
下方向に移動させるようにしてもよい。ただし、トナー
担持ローラ７１のみを移動させる場合には、現像装置７
からトナー零れが生じないようにトナーの遮断部を設け
る必要がある。

【００３５】画像形成装置本体１の左側面には画像形成
された用紙を排出するための排紙トレイ１１が設けら
れ、排紙トレイ１１と前記搬送ガイド板６との間には定
着装置１０が配置されている。定着装置１０はヒートロ
ーラ１０ａおよび圧力ローラ１０ｂからなる。ヒートロ
ーラ１０ａ内にはハロゲンランプ等からなる加熱源が設
けられ、ヒートローラ１０ａの表面温度をトナー定着温
度（１８０℃前後）に加熱している。圧力ローラ１０ｂ
はヒートローラ１０ａに圧接されている。このヒートロ
ーラ１０ａ，圧力ローラ１０ｂにより用紙上のトナーか
らなる像が定着固定される。

【００３６】なお１２は給紙ローラ３，搬送ローラ４等
の回転系に回転力を供給するモータである。また１３は
本画像形成装置を制御する制御回路が組み込まれたコン
トロールユニットであり、インターフェイス部、エンジ
ンコントロール部、画像信号処理部を有している。

【００３７】以上のように構成される画像形成装置の動
作を説明する。図外のコンピュータ，ワードプロセッ
サ，ファクシミリ等の外部機器は画像形成時に、画像デ
ータや画像形成開始信号等を含む信号を出力し、画像形
成装置本体１内のコントロールユニット１３に設けられ
たインターフェイス部がこれを受信する。インターフェ
イス部は前記信号の中から画像形成開始信号を検出し、
エンジンコントロール部に送る。エンジンコントロール
部には、画像形成装置の動作順序等が予めプログラムさ
れており、このプログラムに従って画像形成動作を順に
実行してゆく。画像形成動作を図５を参照して説明す
る。

【００３８】画像形成動作は、まず現像装置７に設けら
れたモータ（不図示）が回転し、トナー供給ローラ７２
およびトナー担持ローラ７１を回転させ、トナー７６を
所定の極性に摩擦帯電させることから始まる。トナー７
６は、両ローラ７１，７２が回転することにより、攪
拌、および両ローラ７１，７２間での摺擦により摩擦さ
れて所定の極性に帯電される。特に、両ローラ７１，７
２間での摺擦によりトナー７６は十分な電位に帯電され
る。

【００３９】十分に帯電されたトナー７６は、トナー供
給ローラ７２によりトナー担持ローラ７１へと供給され
る。トナー供給ローラ７２にはトナー７６の帯電極性と
同極性の電源（マイナス電源）が接続されており、摩擦
帯電されたトナー７６とトナー供給ローラ７２との間に
は反発力が生じてトナー７６はトナー担持ローラ７１側
へ移動する。このトナーの移動により、トナー担持ロー
ラ７１がトナー供給ローラ７２から離れてゆく面ではト
ナー担持ローラ７１の表面に多くのトナーが付着し、ト
ナー担持ローラ７１は十分量のトナーを担持した状態で
現像部（グリッド電極８，背面電極５の対向部）に対向
する。トナー担持ローラ７１は、ブラシ状に構成された
ブラシ状表面部に立体的にトナーを保持するため、トナ
ー密度は低くても担持するトナーの絶対量を多くするこ
とができる。

【００４０】一方、画像形成装置本体１内のモータ１２
が回転し、給紙ローラ３，搬送ローラ４が回転されて用
紙カセット２内の用紙Ｐが現像部へと給紙，搬送され
る。この用紙は、グリッド電極８と背面電極５の間を通
過し、そのときにトナー担持ローラ７１から飛翔したト
ナーにより画像が形成される。この画像形成時の作用を
説明する。

【００４１】背面電極５には前記したように、プラス電
源５１が接続されており、トナー担持ローラ７１上のト
ナーは背面電極５側に引かれてトナー担持ローラ７１の
表面から飛翔する。このとき、トナー担持ローラ７１の
回転速度は、用紙Ｐの搬送速度よりも速く設定されてお
り、背面電極５の印加電圧値が低めであっても背面電極
５方向に対して十分量のトナーが飛翔する。それによ
り、トナー担持ローラ７１に対するトナー７６の付着力
が強めであっても、十分量のトナーを飛翔させて濃い濃
度の画像であっても十分な濃度にすることができる。

【００４２】グリッド電極８の制御電極８ｂにはマイナ
ス電源９１が接続されている。制御電極８ｂは前記した
ように、各ゲート８ｃ-1，８ｃ-2・・・ごとに設けられ
ており、画像データに応じて個々の制御電極８ｂごとに
異なる電圧値が印加される。制御電極８ｂにマイナス電
圧が印加されると、トナー担持ローラ７１から背面電極
５へ向かう電界が制御電極８ｂ部で打ち消され、トナー
の飛翔が制限されるとともに、トナーは制御電極８ｂか
ら斥力を受け、トナー担持ローラ７１上にトナーが残っ
たままになる。上記したように、個々の制御電極８ｂに
は、画像データに応じて異なる電圧値が印加され、制御
電極８ｂごと、すなわちゲート８ｃ部ごとにトナー飛翔
量が変化し、その飛翔したトナーが搬送されてきた用紙
Ｐ上に付着する。これにより用紙Ｐ上に画像が形成され
る。この用紙は、さらに搬送されて定着装置１０により
トナー定着が行われたのち画像形成装置本体外へと排出
される。

【００４３】トナー担持ローラ７１は現像部を通過する
ことで、表面のトナー７６を画像データに応じたパター
ンで用紙上に付着させるため、現像部通過後のトナー担
持ローラ７１の表面には画像に応じたパターンでトナー
が残留する（画像メモリ）。この画像メモリが残ったト
ナー担持ローラ７１は、現像部を通過したのち再びトナ
ー供給ローラ７２と対向する。トナー供給ローラ７２に
は前記したようにトナーと同極性の電源が接続されてお
り、トナー担持ローラ７１がトナー供給ローラ７２に接
近してゆくときには、トナー担持ローラ７１表面のトナ
ー７６はトナー供給ローラ７２からの反発力を受ける。
これにより、トナー担持ローラ７１の表面の画像メモリ
分のトナーが除去される。そしてその後、トナー担持ロ
ーラ７１はトナー供給ローラ７２に対向し、トナー供給
ローラ７２から離れてゆくときに十分量のトナー７６を
受け取ることになる。

【００４４】このように、トナー担持ローラ７１はトナ
ー供給ローラ７２の作用により１回転ごとに、十分なト
ナーの供給、画像メモリ分のトナーの除去、を受けるた
め、次回転の現像処理時に前回転時の画像メモリの影響
のない状態で、しかも十分なトナー量を担持した状態で
現像処理を行うことができ、常に安定した品質の画像を
形成し続けることができる。

【００４５】次に、グリッド電極８のクリーニング処理
を説明する。グリッド電極のクリーニング処理は、例え
ば、画像形成装置本体の電源オン時のウォームアップ
中、画像形成装置本体の電源オン中一定時間ごと、予め
決められた枚数の画像形成が行われたときごと、等のタ
イミングで実行される。なお、後者の２つのパターンの
場合には、一定時間が経過したり予め決められた枚数分
の画像が形成されたときでも、画像形成処理に影響を与
えるタイミングではクリーニング処理を実行しない。し
たがって例えば、連続した画像形成処理の実行中であれ
ばその連続処理の終了後にクリーニング処理を実行した
り、コンピュータ等から送られた画像データをビットマ
ップに展開している間、用紙送りの合間等にクリーニン
グ処理を実行する。

【００４６】このような適当なタイミングでグリッド電
極８のクリーニング処理を実行すると、グリッド電極８
を常に汚れのない状態にすることができるため、形成画
像の品質を安定した良好な状態にすることができる。特
に、画像形成装置本体の電源オン中一定時間ごと、予め
決められた枚数の画像形成が行われたときごと、のよう
にクリーニング回数を多くすれば、その分品質の高い画
像を維持することができる利点がある。また上記したよ
うに、ウォームアップ中、連続した画像形成処理の終了
後、画像データをビットマップに展開中、用紙送りの合
間等、画像形成処理に影響を与えないタイミングでグリ
ッド電極８のクリーニング処理を実行すると処理遅れ等
の操作者に対しる問題を生じさせることがない。

【００４７】クリーニング処理動作を説明する。上記し
たようなクリーニング処理タイミングになるとまずトナ
ー供給ローラ７２への印加電圧をプラス（トナーと逆極
性）に切り換え、その状態でトナー供給ローラ７２およ
びトナー担持ローラ７１を回転させる。すると、トナー
担持ローラ７１表面のトナーは、トナー供給ローラ７２
のプラス電界に引かれて移動し、トナー担持ローラ７１
表面にはトナーがほとんど無い状態となる。そこで、ソ
レノイド７８をオンし、現像装置７をグリッド電極８側
に下げてトナー担持ローラ７１のブラシ部分をグリッド
電極８に当接させる。このとき、トナー担持ローラ７１
は画像形成装置本体側の自由継手とのカップリングによ
り回転し、グリッド電極８を摺擦する。また同時に、グ
リッド電極８の制御電極８ｂにはマイナス（トナーと同
極性）の電圧を印加するように電源部９のスイッチ回路
９ａを切り換える。すると、グリッド電極８上のトナー
はグリッド電極８と反発し合ってトナー担持ローラ７１
側へと移動し、グリッド電極８がクリーニングされる。

【００４８】このように、トナー供給ローラ７２にトナ
ーと逆極性の電圧を印加することでトナー担持ローラ７
１表面のトナーを除去し、その後にトナー担持ローラ７
１をグリッド電極８に当接させてクリーニングを行うこ
とで、トナー担持ローラ７１のトナーが逆にグリッド電
極８に付着してしまう問題が生じることなく、クリーニ
ング作業を行うことができる。また、クリーニング時に
はグリッド電極８の制御電極８ｂに対してトナーと同極
性の電圧を印加することで、グリッド電極８に付着して
いるトナーを効率良くトナー担持ローラ７１側へと移動
させることができ、クリーニング効率が良い利点があ
る。またこのとき、グリッド電極８から除去されたトナ
ーは、ブラシ状のトナー担持ローラ７１に保持され、画
像形成装置本体内にトナー飛散を生じることがない。

【００４９】このようにしてクリーニング動作が終了す
ると、ソレノイド７８がオフし、現像装置７はスプリン
グ７９の引っ張り力により元の位置に戻される。

【００５０】

【発明の効果】請求項１に記載の発明によれば、トナー
担持ローラをブラシ状に構成したことにより、トナー担
持ローラから背面電極側へトナーを飛翔させるための力
を小さくすることができ、背面電極への印加電圧を低く
設定することができコストダウンを図ることができる。
またこのことは、高電圧を印加しないということで、安
全性の面からも好ましい。また、トナー供給ローラを設
けたことにより、常にトナー担持ローラに対して十分な
トナーが供給され、現像部へのトナー搬送量が少なくな
ってしまうことがないため、画像形成中に濃度変動が生
じたり、高濃度画像を形成時に後半の画像濃度が低下し
てしまう、という問題が生じることがない。

【００５１】また、トナー供給ローラを設けたことによ
り、トナー担持ローラとトナー供給ローラとの摺擦動作
によりトナーの帯電性を安定させることができ、トナー
の飛び散りを防止して品質の良い画像を形成することが
できる。さらに、トナー供給ローラにトナーと同極性の
電圧を印加したことにより、現像時には常に必要十分な
トナー量をトナー担持ローラ表面に担持させることがで
き、画像濃度ムラ、特に高濃度画像の場合に画像後半に
濃度が低下してしまうような濃度ムラを生じさせること
がなく、品質の良い画像形成を行うことができる利点
や、前の画像の残トナー（画像メモリ）を除去してゴー
ストのない品質の良い画像を形成できる利点を生じる。

【００５２】請求項２に記載の発明によれば、非磁性ト
ナーを用いたことにより形成画像の濁りを生じさせるこ
となくきれいな色の品質の良い画像を形成することがで
きる。また、トナー担持ローラの周速を用紙の速度より
も速くしたことで、非磁性トナーのようにトナー担持ロ
ーラに対する付着力が強いトナーの場合でも、背面電極
電圧を上げることなくトナーの飛翔量をアップさせるこ
とができ、十分な濃度の画像を形成することができるよ
うになる。

【００５３】請求項３に記載の発明によれば、トナー担
持ローラを用いてグリッド電極のクリーニング処理を行
うことができるため、新たにグリッド電極クリーニング
用の部材を設ける必要がなく、部品点数を少なくでき
る。そして、グリッド電極をクリーニングできるように
したことで、画像欠け等の問題が防止でき、品質の良い
画像形成を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る現像装置を備える画像形成装置
の概略構成を示した図である。

【図２】この発明の実施例である現像装置の断面構成を
示した図である。

【図３】同現像装置の現像部付近を示した斜視図であ
る。

【図４】グリッド電極の平面構成を示した図である。

【図５】同現像装置を用いての画像形成動作を説明する
ための図である。

【図６】同現像装置の移動機構を表した図である。

【符号の説明】

５背面電極６搬送ガイド板７現像装置８グリッド電極７１トナー担持ローラ７２トナー供給ローラ７６トナー８ｂ制御電極８ｃゲートＰ用紙

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】トナー担持ローラと、該トナー担持ローラ
に対向配置された背面電極と、前記トナー担持ローラと
背面電極との間に設けられ、トナー通過用のゲートを有
するグリッド電極と、該グリッド電極への印加電圧を形
成画像データに応じて変化させる手段と、を備えるとと
もに、前記トナー担持ローラを、トナーの帯電電位と同電位ま
たは接地電位に接続されたブラシ状ローラで構成し、さらに、前記トナーの帯電極性と同極性の電圧が印加可
能なトナー供給ローラを前記トナー担持ローラと当接す
る位置に設けたことを特徴とする現像装置。
【請求項２】前記トナーを非磁性トナーで構成するとと
もに、前記トナー担持ローラの周速を、前記グリッド電
極と背面電極との間を通過する用紙の速度よりも速く設
定したことを特徴とする、請求項１に記載の現像装置。
【請求項３】前記トナー担持ローラを前記グリッド電極
方向へ移動する手段を設け、このブラシ状に構成された
トナー担持ローラにより前記グリッド電極をクリーニン
グすることを特徴とする、請求項１に記載の現像装置。