JPH11314395A - 現像装置及び該装置を備えた画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 トナー担持体に担持されるトナーを現像位置
へと搬送する時に、トナー層のトナー密度を低減させて
良好な現像を可能にする。 【解決手段】 現像位置と対向する領域へとトナー２１
を搬送するトナー担持体２２に対して一定間隔を隔てて
トナーを供給する供給用担持体２３を設ける。供給用担
持体２３には、トナー担持体２２と対向する位置に担持
されたトナー２１を剥離する剥離部材２４を設け、剥離
されたトナーをクラウド化状態でトナー担持体２２へと
転移させる。トナー２１は、供給用担持体２３側でドク
ターブレード２９との圧接により事前に摩擦帯電され、
一定量の帯電電荷を付与され、トナー担持体２２へと供
給される。そのため帯電トナー２１によりトナー担持体
２２上にトナー層の密度が抑制された状態で担持され、
安定した現像を可能にした現像装置２を構成できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、デジタル複写機や
ファクシミリ装置のプリンタ部、またデジタルプリン
タ、プロッタ等に適用され、特に着色剤であるトナーに
て可視画像を形成するための現像装置、及びその現像装
置を備える画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】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電気的信号、つまり画像情報
を、紙等の記録材上に可視画像として形成する方法とし
て、インクを用いるインクジェット方式やインクを溶融
転写する熱転写方式、昇華する方式、そして電子写真方
式にて着色剤であるトナーによる画像形成方法がよく知
られている。

【０００３】近年の高速化、高画質化に伴い、感光体に
光を照射して感光体上にトナー像を形成し、紙等の記録
媒体上に転写する電子写真方式が一般的に採用されてい
る。これは画像情報をレーザやＬＥＤヘッドを用いて光
に変換し、この光を予め均一に帯電しておいた感光体に
照射し、感光体表面に光強度に応じた静電潜像を形成
し、この静電潜像にトナー担持体に格納されたトナーを
接触又は飛翔させて、感光体表面にトナー像を形成し、
このトナー像を記録媒体に電気的に吸着させ、かかる
後、感光体より剥離した記録媒体を、圧力と熱の両方を
加えるか、若しくは何れか一方を加えて記録媒体にトナ
ー像を定着させている。

【０００４】これに対して、感光体などを必要とせずシ
ート等の記録媒体上に直接可視画像を形成する画像形成
装置が提案されている。例えば、特開平８−１２９３０
０号公報には、着色剤であるトナーを担持体上に保持
し、そのトナーを対向する背面電極との間で選択的に飛
翔させて、背面電極の位置に適宜搬送されるシート等の
記録媒体上にトナーを直接付着させ、所望の画像を得る
ようにしている。上記トナー担持体と背面電極の間に
は、トナーを選択的に飛翔制御するためのトナーが通過
できる通過口が形成され、その通過口（ゲート）の周囲
に通過を制御する電位が供給される制御電極を設けた制
御電極基板を配置している。そして、制御電極への供給
電圧を制御することで、トナー担持体に担持されている
トナーを選択的に飛翔制御するようにしている。

【０００５】このようなトナーを選択的に飛翔させシー
ト等の記録媒体にトナー画像を直接形成してなる画像形
成装置としては、その他にも特開平６−３２８７６４号
公報、特開平７−１２８８９８号公報、また特開平６−
２８４２６３号公報等にて提案されている。

【０００６】また、特開昭６３−２４６２５９号公報に
は、図８に示すように、トナー担持体１０１を含む現像
装置１００に対して背面電極９９を対向配置し、現像装
置１００を構成するトナー担持体１０１と背面電極９９
との間にトナー担持体１０１に担持されたトナー１０２
を選択的に背面電極９９側へと飛翔させるための制御電
極基板９８を配置している。制御電極基板９８は、絶縁
基板９７のトナー担持体側の面に１枚のシールド電極９
６を設け、背面電極９９側の面に個々の画像データに応
じた飛翔信号が選択的に供給される制御電極９５を設
け、それらを制御電極９５に対応して貫通するトナーの
通過口となるゲート９４を形成して構成されている。

【０００７】そのため、トナー担持体１０１表面に担持
されたトナー１０３は、制御電極が接地電位になった時
に背面電極１０２側へと飛翔し、背面電極１０２に密着
するように搬送手段９３を介して搬送されるシート等の
記録紙９２上に付着し、トナーによる可視画像９１を形
成するようにしている。

【０００８】ここで、トナー担持体１０１を含む現像装
置１００は、図に示すようにトナー１０２から構成され
る現像剤を貯蔵したホッパー１０３に対応して設けられ
た磁気ブラシローラ１０４にてトナー担持体１０１へと
トナー１０２を供給するようにしている。この現像装置
１００については、直接記録紙９２にトナーを付着させ
て可視画像９１を形成するようにしているが、電子写真
方式における電子写真感光体上に形成される静電潜像を
現像する現像装置としても利用できる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来技術、す
なわち上記各公開公報に記載されるような画像形成装置
においては、トナーを帯電させ、そのトナーを直接記録
紙に選択的に飛翔制御させて現像するか、あるいは電子
写真感光体に形成された潜像を現像するために利用され
る。

【００１０】しかし、例えば上述した各公報記載のトナ
ーを、記録媒体に選択的に飛翔させて、記録媒体上に直
接可視画像を形成するものにおいて、トナーを供給する
現像装置においては、トナーを最良の状態で画像形成位
置、特に現像位置へと良好に搬送するものではない。特
に、トナーは例えば決められた極性に帯電され、その帯
電量が一定であれば、良好なる画像を形成できるもの
の、その帯電量が一定せず、不均一な場合には、例えば
トナー飛翔等を画像データに応じて制御できず、画質の
悪い画像しか提供できなくなる。

【００１１】この点、図８に示す現像装置によれば、磁
気ブラシローラ１０４側からトナー担持体１０１へとト
ナー１０２を送り込むために、所定の電界を作用させて
行えるようにしている。例えば、磁気ブラシローラ１０
４には、キャリアとトナー混合物である現像剤が保持さ
れ、これがトナー担持体１０１との間で所定の電圧が供
給されることでトナー１０２がトナー担持体１０１側へ
と転移されるようにしている。

【００１２】そのため、トナー担持体１０１には、所定
の極性の帯電トナー１０２が供給され現像に寄与、例え
ば飛翔型の画像形成装置においてトナー飛翔に寄与され
る。この磁気ブラシ１０４とトナー担持体１０１との間
に直流電圧が供給され、所定の電界によりトナーがトナ
ー担持体側へと転移される。

【００１３】ここで、電界強度によっては、トナー担持
体１０２に転移されたトナーが、制御電極基板９８を介
して背面電極９９との間での現像、つまりトナー飛翔が
困難になることは否定できない。また、磁気ブラシロー
ラ１０４からトナー担持体１０１へのトナーの転移制御
を直流電圧を供給して行っているが、トナー担持体１０
１側での現像に寄与するトナー１０２と、現像に寄与し
なかったトナーの間で帯電量の大きな差異が生じ、一様
な現像を行えなくなる。これは、トナー担持体１０１側
に転移したトナー１０２は、すべてにおいて現像に寄与
されることはなく、現像後にトナー担持体１０１に残
り、そのトナーは磁気ブラシローラ１０４と対向接触す
る領域で新たにトナー補給される時に、そのトナーと入
れ替わることもない。そのため、残留したトナーとの間
での帯電量等の大きさな差異により、新たに供給される
トナー１０２にて現像が行われる傾向にあり、トナー担
持体１０１に担持されたトナー全体で安定した現像を行
えなくなる。つまり、一様な画像濃度を望めなくなり、
画質状態が低下するものと予測できる。

【００１４】また、トナー飛翔制御により直接記録紙に
可視画像を形成する場合、上述したようにトナー１０２
はトナー担持体１０１に担持される時に、徐々に担持さ
れるトナーの充填率、すなわちトナー密度が高くなる。
その結果、背面電極９９や制御電極９５に供給するトナ
ー飛翔させる電圧を高くすることで、所定量の飛翔トナ
ーを確保することが必要となる。これに対し、図８の例
ではトナー担持体１０１に交流電圧を重畳させること
で、トナー飛翔を確保できるようにしているが、その交
流電圧等を別に必要とすると同時に、高い電圧を必要と
する。

【００１５】本発明は、上述した問題を解決するための
簡単な手段により、トナー担持体上に担持されるトナー
を例えばクラウド状にして供給するようにし、トナーの
密度状態を低くし、良好なる現像を行える現像装置を提
供することを目的とする。

【００１６】特に本発明は、トナー担持体上のトナーの
帯電量を安定させ、現像を良好に、かつ画質劣化ない画
像を提供するものである。

【００１７】また、本発明の目的は、トナーを飛翔させ
て直接記録媒体上に可視画像を形成するような画像形成
装置において、現像装置にてトナーを飛翔位置（現像位
置）へと送り込む時に、トナーの帯電量、及び密度状態
を良好に保ち、供給する電圧等を低く抑えるようにして
も良好なる可視画像を提供することにある。

【００１８】さらに、本発明はトナーの帯電量を一様に
するために、現像後のトナーを確実に回収し、再度現像
に寄与するように確実なる循環を行い、トナーの帯電量
に大きさ差を作らず、現像を良好に、かつ画質を常時安
定させることを目的としている。

【００１９】

【課題を解決するための手段】上述した目的を達成する
ための本発明の請求項１記載の現像装置は、所定の極性
に帯電させたトナーを担持し、該担持したトナーを現像
位置へと搬送し、トナーによる現像を行って可視画像を
形成してなる現像装置において、上記トナー担持体にト
ナーを供給するためのトナーが一定量担持されてなる供
給用担持体を一定間隔を隔てて配置し、該供給用担持体
に上記トナー担持体へとトナーを転移する位置に対応し
て、トナーを剥離する隔離部材を設け、剥離したトナー
を上記トナー担持体に転移させるようにしたことを特徴
とする。

【００２０】このような構成によれば、トナー担持体へ
のトナーを供給するために、供給用担持体より一旦担持
されたトナーを剥離し、その状態でトナーがトナー担持
体側へ転移される。この時、担持されたトナーは、剥離
される時にクラウド状態となり、トナー担持体側へと転
移され、トナー担持体に担持されたトナーの密度状態は
低く抑えることが可能なる。その結果、トナー担持体に
担持されたトナーを、現像位置へと搬送することで、最
良なる状態での現像が行われ、濃度低下のない画質の良
好なる可視画像を得ることができる。

【００２１】上述した構成による現像装置において、請
求項２記載の発明によれば、上記供給用担持体側には供
給される供給用担持体との間での摩擦により帯電させる
ための手段を設けている。このように、供給用担持体に
担持されるトナーは、所定の帯電量が付与され、これが
トナー担持体と対向する位置で、剥離部材の作用にて剥
離された時のトナー担持体側へと転移される。この時、
帯電された所定量の帯電電荷が付与されたトナーがトナ
ー担持体側へと転移される。しかし、帯電量が異常に高
いもの等は、トナー担持体側へと転移されず、安定した
現像を可能にしている。

【００２２】しかも、トナー担持体側でトナーを帯電さ
せる必要がなくなるため、トナー密度を高めることもな
く、上述したように良好なトナー密度状態で現像位置へ
とトナーを搬送し、安定した現像を維持できる。

【００２３】そこで、上述した構成による現像装置にお
いて、請求項３記載の発明によれば、上記トナー担持体
上に担持されるトナー層の密度が０．２ｇ／ｃｍ³より
も低くくなるようにトナーを担持させるようにすること
で、現像を良好に、また濃度低下のない良質の画像を得
ることができる。

【００２４】また、上述した構成による現像装置におい
て、請求項４記載の発明によれば、上記トナー担持体及
び供給用担持体との間に形成する電界を１００Ｖ／ｍｍ
以下に設定し、剥離部材にて剥離したトナーをトナー担
持体側へと転移させるようにできる。つまり、低い電界
にてトナーをトナー担持体側へと転移されることが可能
となり、トナー担持体側に担持されたトナーの密度をよ
り低く抑制でき、よってより安定した現像を可能にして
いる。また、電界が低いために、高圧回路やリーク等の
問題を合わせて解消できる。

【００２５】また、上述した構成による現像装置におい
て、請求項５記載の発明によれば、上記トナー担持体に
現像後のトナーをトナー担持体より除去し、上記供給用
担持体が設けられるトナー収容部分へと戻し、該供給用
担持体を介してトナー担持体へと再供給するようにして
おけば、トナー担持体には常に新しい、リフレッシュさ
れたトナーが供給される。そのため、帯電量に大きな差
異が生じるトナーが混在することはなくなり、安定した
トナーによる現像をさらに確実にできる。

【００２６】上述した目的を達成するための本発明の現
像装置を画像形成装置に適用してなる請求項６記載の発
明によれば、上述した構成による現像装置を備えた画像
形成装置において、上記画像形成装置は、トナー担持体
に対向配置された背面電極と、これらトナー担持体と背
面電極との間に配置されトナーが通過するための多数の
ゲートを有し、該ゲートを介してトナーを選択的に通過
制御するための制御電極を形成してなる制御電極基板と
で画像形成部を構成してなり、上記制御電極にトナーを
通過させる電位を画像データに応じて供給制御すること
で上記ゲートを介してトナー担持体上の担持されたトナ
ーを選択的に通過させて所望の画像を背面電極の位置に
搬送されてくる記録媒体上に直接形成する構成であるこ
とを特徴とする。

【００２７】このような画像形成装置、つまりトナー飛
翔を制御することで、記録媒体上にトナーによる可視画
像を直接形成する場合には、トナー飛翔量が非常に安定
し、良好なる画像を得ることができる。特に、トナー飛
翔させるために供給する電圧等を低く抑えても、所望の
トナー飛翔量を得ることができ、濃度低下のない安定し
た画質を常時維持できるようになる。

【００２８】また、上述した目的を達成するための本発
明の現像装置を画像形成装置に適用してなる請求項７記
載の発明によれば、上述いた構成による現像装置備えた
画像形成装置において、上記画像形成装置は、トナー担
持体に対向配置され光像照射により形成される感光体表
面上の潜像に応じて担持されたトナーを付着させ、付着
により形成されたトナーによる画像を適宜搬送されてく
る記録媒体上に転写し画像を形成する構成としたことを
特徴とする。

【００２９】つまり、電子写真方式を採用してなる画像
形成装置においても、本発明の構成による現像装置を備
えることで、最良なる状態でのトナーを現像位置へと搬
送することで、潜像に応じた可視画像を良好に行える。
そのため、本発明の現像装置においては、トナー飛翔制
御を行うものでなく、一旦形成する潜像を可視画像とし
て形成する場合にも、そのまま適用できる。特に、背面
露光方式においては、露光と同時にトナーを供給する時
に現像するようなものにおいては、低い電界状態でも良
好なる現像を可能にできる。

【００３０】

【発明の実施の形態】本発明の一実施形態について図面
を参照して説明すれば、以下の通りである。図１は本発
明の画像形成装置において、顕像剤であるトナーを担持
する担持体を含めた本発明における現像装置の構造の一
例を示す断面図である。図２は本発明の現像装置をトナ
ー飛翔により直接記録媒体に可視画像として形成する画
像形成装置に適用した時のゲートを通過するトナーの飛
翔状態を示す画像形成部の詳細を示す構成図である。ま
た、図３は本発明の現像装置を上述したトナー飛翔形式
により画像形成を行う画像形成装置の全体の構造を示す
内部の概略を示す構成図である。

【００３１】まず、本発明にかかる画像形成装置である
プリンタの各要素について図１乃至図３を参照して概要
を説明する。本発明の画像形成装置は、情報処理装置で
あるホストコンピュータ等から転送されてくる画像信号
（画像データ）に応じた画像を、顕像剤としてのトナー
を使用して記録媒体である用紙（記録紙）上に顕像化す
るものである。つまり、本発明においては、トナーの飛
翔を画像データに基づいて選択的に制御することによ
り、記録紙上に可視画像を直接形成する画像形成装置を
例に説明する。しかしながら、本発明においては、この
ような画像形成方式に限るものではなく、電子写真方式
にて画像形成を行うものにも適用できることは勿論であ
る。

【００３２】そこで図３に示すように、画像形成装置
は、中央部に画像形成部１を備えており、その右側には
画像形成部１へとシート状の記録媒体である記録紙Ｐを
給送するための給送装置１０が設けられており、画像形
成部１の後方、つまり記録紙の搬送方向の下流側に、形
成された画像、特にトナー像を加熱定着する定着部１１
を設けて構成している。

【００３３】上述したように、画像形成装置の中央部に
配置されている画像形成部１へとシート状の記録紙を送
り込むための給送装置１０は、記録紙Ｐを収容するトレ
イや用紙カセット５、この用紙カセット５から記録紙Ｐ
を送り出すピックアップローラ６、供給された記録紙Ｐ
をガイドする給紙ガイド７及び一対のレジストローラ９
等を備えている。また、給送装置１０は、記録紙Ｐが供
給されたことを検出する給紙センサ（図示せず）を備え
ている。上述のピックアップローラ（給紙ローラ）６、
レジストローラ９等は、制御回路基板８による制御に
て、図示しない駆動装置によって、駆動制御される。

【００３４】また、画像形成部１からの記録紙Ｐの出紙
側、つまり下流側には、画像形成部１にて記録紙Ｐ上に
形成されたトナー像を加熱及び加圧することにより記録
紙Ｐに定着させる定着部１１が設けられている。定着部
１１は、図２に示すようにヒータ１２、加熱ローラ１
３、加圧ローラ１４、温度センサ１５等を備え、図示し
ない温度制御回路を介して上記制御回路基板８からの制
御信号に応じて加熱ローラ１３表面を所定の加熱定着可
能温度に制御している。

【００３５】この加熱ローラ１３は、例えば厚さ２ｍｍ
のアルミニウム管表面にトナーに対して離型性のよりフ
ッ素樹脂等がコーティングされて構成されている。ヒー
タ１２は、例えばハロゲンランプからなり、加熱ローラ
１３に内蔵されている。加圧ローラ１４は、例えば軸表
面にシリコーン樹脂を所定の厚さで被覆して構成されて
いる。そして、互いに対向して設けられた前記加熱ロー
ラ１３及び加圧ローラ１４には、記録紙Ｐを挟んで加圧
することができるようにそれぞれの軸の両端に図示しな
いスプリング等によって例えば２ｋｇの荷重が加えられ
ている。

【００３６】温度センサ１５は、加熱ローラ１３表面の
温度を測定する。温度制御回路は、主制御部である上述
した制御回路基板８によって制御されており、温度セン
サ１５の測定結果に基づいてヒータ１２のＯＮ／ＯＦＦ
等を制御し、加熱ローラ１３の表面温度を例えば１５０
℃に保持する。また、定着部１１は、記録紙Ｐが排出さ
れたことを検出する排紙センサ（図示せず）を備えてい
る。尚、ヒータ１２、加熱ローラ１３、加圧ローラ１４
等の材質は特に限定されるものではない。また、加熱ロ
ーラ１３表面の温度は特に限定されるものではない。さ
らに、定着部１１は、記録紙Ｐを加熱若しくは加圧する
ことによりトナー像を定着させる構成となっていても良
い。

【００３７】また、図示しないが定着部１１からの記録
紙Ｐの出紙側には、定着部１１で処理された記録紙Ｐを
排紙トレイ上に排出する排紙ローラ及び排出された記録
紙Ｐを受ける排紙トレイ等が設けられている。前記の加
熱ローラ１３、加圧ローラ１４及び排紙ローラは、図示
してない駆動装置によって駆動される。

【００３８】次に、本発明における画像形成部１の構成
を説明する。画像形成部１は、トナー担持体を含む本発
明による現像装置２及びトナー飛翔を制御する制御電極
基板３や背面電極４等にて構成されている。

【００３９】画像形成部１を構成する現像装置２につい
ては図１を参照して以下に詳細に説明する。特に現像装
置２は、トナー収容槽２０内に収容したトナー２１を回
転可能に設けられた円筒形状のトナー担持体２２へと供
給し、上述した制御電極基板３と背面電極４と対向する
画像形成位置、つまりトナー飛翔位置（現像位置）へと
搬送するように構成している。

【００４０】上記画像形成部１は、トナー担持体２２の
担持したトナー２１を選択的に飛翔させるための画像形
成位置（現像位置）において、図２に示すようにトナー
担持体２２と対向するように制御電極基板３と背面電極
４とを所定の間隔を隔てて配置して構成している。

【００４１】背面電極４は、例えばトナー担持体２２の
外周面から０．８ｍｍ程度隔てて配置されており、所定
の電圧が供給されることで、トナー担持体２２に担持さ
れたトナー２１を背面電極４側へと飛翔させる電界が作
用するようになっている。そのため、背面電極４には画
像形成時にトナー２１が例えば負帯電特性を示すもので
あれば、それと逆極性の高電圧、例えば＋１．５ｋＶ程
度の高電圧が供給される。

【００４２】この背面電極４と、トナー担持体２２との
間には、担持たれたトナー２１を飛翔制御するための多
数の通過口（ゲート）を備えてなる制御電極基板３が配
置されている。制御電極基板３は、図２において記録紙
Ｐが搬送される方向に対して、前後（上流及び下流）に
て電極取付部材３０にて、トナー担持体２２外周面から
１００μｍ程度の間隔になるように保持されている。

【００４３】上記制御電極基板３の構造を詳細に説明す
れば、制御電極基板３は背面電極４と平行をなし、且つ
背面電極４と対向して２次元的に広がっており、トナー
担持体２２から対向電極４へのトナーが通過可能な構造
となっている。そのために、制御電極基板３は図４に一
例を示すように、絶縁性基板３１に多数のトナー通過口
となるゲード３２を形成しており、該ゲート３２の周囲
にトナー飛翔を制御する電界を発生させるリング状の制
御電極３３を設けて構成されている。

【００４４】上記絶縁性基板３１は、例えば可撓性のポ
リイミド樹脂からなる厚さ２５μｍ程度のものである。
また、上記制御電極３３は、それぞれに引き出し線とな
るトナー飛翔のための電圧を供給する給電線３４が設け
られており、この給電線３４を介して、画像データに応
じた所定の飛翔電位が供給されるようになっている。

【００４５】また、制御電極基板３は、必要に応じてト
ナー飛翔を通過させる時に飛翔トナーを絞り込むための
レンズ電極３５がそれぞれのゲート３２に対応させて設
けられている。そのため、制御電極基板３は、図５に示
すように絶縁性の基板３１の表裏面に上述したリング状
の制御電極３３及びレンズ電極３５を対応して形成して
いる。また、形成された制御電極３３及びレンズ電極３
５の形成表面に電極の保護、互いの電極間の短絡等を防
止する目的として絶縁層３６を所定の厚さでコーテイン
グして制御電極基板３を形成している。

【００４６】そして、ゲート３２は、図５に示すように
トナー飛翔方向ａ沿ってに徐々に狭まるように形成され
ている。これは、レンズ電極３５を設けることで、飛翔
される１画素を表現するドットを１固まりとして絞り込
むために、徐々に狭まるようにしている。

【００４７】ここで、リング状の制御電極３３及びレン
ズ電極３５は、例えば厚さ１８μｍ程度の銅箔からな
り、ゲート３２の周囲に形成されている。そして、ゲー
ト３２及び制御電極３３は、所定の配列に従って形成さ
れている。特に、ゲート３２の開口径（トナー担持体２
２と対向する側）は、例えば直径１６０μｍ程度に形成
され、リング状の制御電極３３の開口部分の内径が２３
０μｍ程度に形成されている。しかも、レンズ電極３５
の開口部の内径は、例えば２８０μｍ程度に形成されて
いる。

【００４８】尚、制御電極基板３とトナー担持体２２と
の距離は特に限定されるものではない。また、ゲート３
２の開口径の大きさや、絶縁性基板３１、制御電極３３
及びレンズ電極３５の材質や厚さ、さらに内径等は特に
限定されるものではない。また、レンズ電極３５は、設
けられない場合もある。このレンズ電極３５は全てのゲ
ート３２に対して画像形成時に同一電位状態に制御され
ている。

【００４９】また上記ゲート３２を絶縁性基板３１に形
成する個数には限定されないが、例えばＡ４サイズの記
録紙Ｐに３００ｄｐｉ（ｄｏｔ ｐｅｒ ｉｎｃｈｉ）
でドットを形成する時に、２５６０個形成される。そし
て、各ゲート３２に対応して設けられる各リング状制御
電極３３には、各給電線３４を介して同数のドライバ等
が接続されている。

【００５０】そのため、図６に示すように給電線３４を
介して各制御電極３３には、例えばトナー２１が負に帯
電される場合においては、本発明においては＋１００Ｖ
の電圧がドライバ回路３７を介して供給制御されるよう
になっている。図６において、制御回路部８は、記録紙
Ｐの送り制御等を行う他に、画像形成のための制御動作
として制御電極３３に供給する電圧を切換制御する。そ
のため、画像信号処理部８１を備え、入力される画像信
号に応じて、クロック信号及び制御信号に基づいて、ト
ナー担持体２２上のトナーを選択的に飛翔させるために
＋１００Ｖの電圧をドライバ回路３７を介して供給する
ようにしている。

【００５１】しかも、制御回路８は、記録紙Ｐに画像を
形成するタイミングに合わせて、電源回路３８より背面
電極４に、例えば１．５ｋＶの高電圧を供給するように
している。また、図示していないが、レンズ電極３５に
おいても、飛翔されるトナーを絞り込むような電圧を供
給される。そして、制御回路８１は、トナーを飛翔させ
ない場合には、ドライバ回路３７を介して、制御電極３
３を接地電位、つまり０Ｖ電位に接続するようにしてい
る。

【００５２】上記リング状の制御電極３３及びレンズ電
極３５表面は、上述したように例えば厚さ３０μｍ程度
の絶縁体層３６等で覆われており、これに各電極間同士
の絶縁性を確保し互いに接続されないように保護されて
いる。尚、絶縁体層３６の材質や厚さ等は特に限定され
るものではない。

【００５３】以上のように構成された画像形成装置にお
いて、以下に画像形成動作を説明する。先ず、ホストコ
ンピュータや、画像読取装置であるスキャナからの画像
データを受けた画像形成装置の主制御部８は、画像形成
動作を開始する。

【００５４】画像形成装置は、画像データを受け取る
と、画像形成動作を開始する。この場合、駆動装置にて
回転駆動される図１に示すピックアップローラ６により
用紙カセット５内の記録紙Ｐが画像形成部１方向へ送り
出されると共に、正常な給紙状態であることが給紙セン
サにて検出される。ピックアップローラ６によって送り
出された記録紙Ｐは、一時的にレジストローラの位置で
停止され、画像形成部１の画像形成の動作と同期させて
搬送を開始させる。

【００５５】レジストローラ９を介して搬送される記録
紙Ｐは、図２に示すようにガイド部材１７，１８により
記録紙Ｐの裏面（トナーが付着する面と反対側の面）が
背面電極４側に密着させるようにして案内され、搬送さ
れる。そのため、画像形成位置の手前には、記録紙Ｐを
背面電極４側へと押圧する記録紙Ｐに圧接するガイド部
材１８にて案内されるようになっている。

【００５６】これに対して画像形成部１においては、背
面電極４側にはトナー担持体２２に担持されているトナ
ー２１を飛翔させるための電界が形成されるように高電
圧が供給されている。そして、トナー担持体２２上のト
ナー２１は、供給ローラ２４とドクターブレード２３と
の作用により、例えば負極性に帯電された状態で、上記
背面電極４と対向する画像形成位置へと搬送される。

【００５７】ここで、制御電極基板３上の各リング状制
御電極３３には、画像データ（画像信号）に応じてドラ
イバ回路３７を介して、例えば＋１００Ｖの電圧が供給
制御される。つまり、１画像（１画素）を形成する必要
のある制御電極３３に上記電圧が供給される。しかし、
１画像（１画素）を形成しない制御電極３３は、接地電
位となるように制御されている。その結果、トナー担持
体２２上のトナー２１は、＋１００Ｖの電圧が供給され
た制御電極３３のゲート３３を介して背面電極４に密着
する記録紙Ｐ側へと飛翔制御される。しかし、接地電位
となる制御電極３３と対向するトナー２１は、飛翔電界
が作用せず、トナー担持体２２側に保持されたままとな
る。

【００５８】従って、画像データに応じてトナー２１
は、制御電極３３に対応して設けられているゲート３２
を選択的に飛翔制御され、記録紙Ｐ上に直接トナーによ
る可視画像を形成することになる。記録紙Ｐ上の付着し
たトナーは未定着であるため、上述したように記録紙Ｐ
は画像形成位置から定着部１１へと送り込まれる。この
時、画像形成位置と定着部１１との間には図２に示すよ
うにエアー吸引部１９が配置されている。そのため、記
録紙Ｐの背面はエアー吸引部１９にて吸引され、飛翔し
たトナーが記録紙Ｐ上に保持された状態で確実に定着部
１１へと送られるようになっている。そして、定着後の
記録紙Ｐは、図３に示すように画像形成装置の外部へと
排出される。

【００５９】以上の画像形成動作により、記録紙Ｐ上に
良好なトナーによる可視画像が形成される。本画像形成
装置は、記録紙Ｐ上に可視画像を直接形成するので、従
来の電子写真方式による画像形成装置で用いられている
感光体や誘電体ドラム等の顕像体が不要となっている。
従って、顕像体から記録紙Ｐにトナー画像を転写する転
写動作が省略されるので、転写時の画像劣化が発生しな
い。このため、装置の信頼性が向上すると共に、装置の
構成が簡単化され、また、部品点数が削減されるので小
型化、低コスト化が可能となる。

【００６０】（本発明の一実施形態）上述に説明したト
ナー飛翔方式による画像形成装置において、本発明によ
る現像装置を以下に詳細に説明する。特にトナーを飛翔
させる画像形成位置、つまり現像位置へと送り込むため
の現像装置２は、図１に示すように顕像剤としてのトナ
ー２１が収容されているトナー収容槽２０内に、トナー
２１を担持し、上述したように現像位置へと送り込む円
筒状のスリーブ表面にトナーに対して離型性のよいフッ
素系の樹脂等をコーティング処理してなるトナー担持体
２２、該トナー担持体２２にトナー２１を供給するため
の供給用担持体２３とを回転可能に設けている。

【００６１】トナー担持体２２と供給用担持体２３と
は、例えば１ｍｍ程度の間隔を隔てて配置されている。
そして、供給用担持体２３からトナー担持体２２へとト
ナー２１を供給するために、供給用担持体２３側にはト
ナー担持体２２と対向する領域に、担持されているトナ
ー２１を供給用担持体２３表面より掻き取り、後に説明
するがトナー２１をクラウド状態にするための剥離部材
２４が設けられている。剥離部材２４は、一端がトナー
収容槽２０を構成する一側壁に固定され、自由端側が供
給担持体２３表面に圧接されるようになっている。

【００６２】また、トナー担持体２２側には、現像位置
を通過後に該トナー担持体２２よりトナー２１を除去す
るための除去部材２５が、現像位置に対して回転方向の
下流側に設けられている。この除去部材２５は、上記剥
離部材２４同様に、一端がトナー収容槽２０の一側壁に
固定され、その自由端側がトナー担持体２２の外周面に
圧接されるように設けられている。特に除去部材２５
は、トナー担持体２２より除去されたトナーを一旦回収
するための回収容器２６内に一端が固定されている。

【００６３】つまり、回収容器２６は、トナー担持体２
２より除去されたトナー２１が供給用担持体２３側に直
接戻されないようにするために、トナー収容槽２０に区
分して設けられている。そして、この回収容器２６内に
回収されたトナー２１は、後に説明するがトナー収容槽
２０を区分したトナー収容部２０ａへと戻される。その
ため、トナー収容部２０ａと回収容器２６とはトナー搬
送手段２７を介して連通されており、現像後のトナー２
１がトナー収容部２０ａへと戻されるように構成されて
いる。

【００６４】一方、上述したトナー担持体２２へとトナ
ー２１を送り込むための供給用担持体２３には、トナー
収容槽２０内のトナー２１を供給するために、供給ロー
ラ２３ａが供給用担持体２３に圧接されて設けられてい
る。供給ローラ２３ａは、トナー収容槽２０を仕切り部
材２０ｂにて区分して設けられた上述したトナー収容部
２０ａ内に設けられた補給部材２８にて補給されるトナ
ーを供給用担持体２３へと供給している。

【００６５】補給部材２８は、トナー収容部２０ａ内に
回転可能に設けられている。そして補給部材２５は、収
容され貯蔵されたトナー２１を回転駆動される時に供給
用担持体２３の供給ローラ２３ａへと補給する。この補
給部材２８は、貯蔵されたトナー２１を攪拌、搬送する
ことでトナー収容部２０ａ内のトナー２１の片寄り、ト
ナーの凝集等を防止する機能をも果たす。

【００６６】また、供給用担持体２３に供給ローラ２３
ａを介して供給されたトナー２１は、供給用担持体２３
表面に付着するトナー量、特にトナー層厚が規制され、
一定量のトナーを上述したトナー担持体２２へと送り込
むように構成されている。そのため、供給用担持体２３
にトナーを担持されるトナー層の厚さを規制するための
ドクターブレード２９が、圧接されて設けられている。
このドクターブレード２９は、トナー層厚を規制すると
同時にトナー２１を所定の極性の電荷を摩擦等による付
与する役割を果たす。

【００６７】トナー２１は、供給用担持体２３の周面に
当接する供給ローラ２３ａにて供給された後、ドクター
ブレード２９にてトナー担持体２２表面に決められたト
ナー層厚に規制される。そこで、供給用担持体２３、該
担持体２３に圧接される供給ローラ２３ａと、ドクター
ブレード２９にて囲まれる空間は、小室２０ｃをが形成
され、ドクターブレード２９に対して適度なトナー２１
に対する粉体圧を作用するように構成する。これによ
り、トナー２１の供給用担持体２３への安定した供給及
び所定の帯電量をトナー２１に付与されることができ
る。

【００６８】なお、供給用担持体２３には、供給ローラ
２３ａにて供給されるトナーがトナー収容槽２０の外部
へと飛散しないようにするために、可撓性シール部材２
３ｂの先端が圧接されるように設けられている。この可
撓性シール部材２３ｂの一端は、トナー収容槽２０を構
成する側壁等に固定されている。この場合、剥離部材２
４にてトナー飛散のシール効果を持たせるようにした場
合には、上記シール部材２３ｂを設ける必要はない。

【００６９】トナー担持体２２及び供給用担持体２３
は、図示しない駆動装置によって駆動され図中、矢印方
向に、例えばその表面の速度が６０ｍｍ／ｓｅｃで回転
される。また、供給用担持体２３は、トナー２１を担持
し、上述した制御電極基板３と対向する画像形成位置へ
と搬送するにために、表面に数μｍ〜１０数μｍ程度の
凹凸が形成されている。これにより、トナー２１はドク
ターブレード２９により供給用担持体２３の凹凸面に圧
接され、その時の摩擦帯電により所定の電荷をトナー２
１に付与し、トナー層厚が一定に規制され、所定量のト
ナーがトナー担持体２２と対向する位置へと搬送され
る。この、供給用担持体２３の回転速度は、特に限定さ
れるものではない。

【００７０】そして、供給用担持体２３は、寸法精度の
観点から、アルミニウム等の金属材料や、これらにゴム
等の弾性部材をコーティング等が施されて構成される。
特に弾性部材としては、ウレタン、シリコーン、ＥＰＤ
Ｍ（エチレンプロピレン）等、またこれらの材質にカー
ボンブラック・イオン等の導電剤を添加したものが利用
される。

【００７１】また、ドクターブレード２９は、その一端
がトナー収容槽２０の底面に設けられた取り付け台に固
定されており、その自由端が図１に示すように腹の部分
がドクターブレード自身の弾性作用により圧接されるよ
うにして設けられている。このドクターブレード２９
は、例えばウレタンや、シリコーン、ＥＰＤＭ（エチレ
ンプロピレン）等のゴム材料にて構成されている。ま
た、上記ゴム材にカーボンブラック・イオン等の導電剤
を適度に添加した弾性タイプのものも適用できる。その
他にも、ＳＵＳ（ステンレス）、リン青銅、ニッケルコ
ートした鉄等の剛性タイプを用いることも可能である。

【００７２】上記ドクターブレード２９を剛性タイプに
した場合、供給用担持体２３との接触部分であるところ
のブレード先端付近に弾性部材を介して供給用担持体２
３に圧接させるようにしてもよい。このほか、図１にお
いて、ドクターブレード２９は、ブレード取り付け台の
固定端から自由端が供給用担持体２３の回転方向の下流
側に伸びているが、この逆でも同様にして実施できる。
但し、各部材の位置や個性は随時変更する必要がある。

【００７３】供給用担持体２３にトナー２１を供給する
供給ローラ２３ａは、その材質として導電性の軟質ポリ
ウレタンフォームを用い、発泡性を有している。また、
供給用担持体２３とニップ幅で例えば５ｍｍで接触しつ
つ、供給用担持体２３に対して矢印方向に回転駆動され
ている。この供給ローラ２３ａの周速度は、供給用担持
体２３の周速度に対して０．８〜１．２５倍に設定され
駆動される。なお、供給ローラ２３ａは、供給用担持体
２３と非接触状態で設けるられることもある。この場合
の材質としては、ＳＵＳ、アルミニウム等の金属や、ポ
リアセタール等の辞し材料が利用される。

【００７４】また、供給用担持体２３表面に担持された
トナー２１を、トナー担持体２２と対向する位置で剥離
するために設けられている剥離部材２４は、図１に示す
ように自由端側を供給用担持体２３の回転方向の上流側
に向かって伸びるようにして設けている。これにより、
剥離部材２４の先端部分にて担持されたトナー２１を供
給用担持体２３表面から剥離するようにしている。この
剥離部材２４の材質は、ウレタン、シリコーン、ＥＰＤ
Ｍ等のゴム材料等にて構成されている。

【００７５】さらに、トナー担持体２２は、上述した供
給用担持体２３と同様の材料から構成することができ
る。このトナー担持体２２は、現像後に現像されなかっ
たトナー２１を一端担持体２２から除去しやすいよう
に、その表面が供給用担持体２３より滑らかに形成され
ている。つまり、トナー担持体２２は、その表面がトナ
ー２１に対して離型性のよい鏡面仕上げされ、また離型
性のよい材料にてコーティング処理されることもある。

【００７６】トナー担持体２２の表面は、凹凸があると
しても、最大でも例えば１μｍ以下に処理されており、
例えば周速度が６０ｍｍ／ｓｅｃで回転される。この回
転速度に限定されるものではない。そして、トナー担持
体２２よりトナー２１を除去するための除去部材２５
は、剥離部材２６と同様の材質て構成できる。また、同
様にしてトナー担持体２２表面に除去部材２５の自由端
が圧接されるように構成されている。

【００７７】最後に、上記トナー２１は、例えばスチレ
ンアクリル系、もしくはポリエステル等の樹脂を主成分
としたバインダー樹脂に、着色剤、帯電制御剤、離型剤
等を含有した非磁性トナーである。あるいは必要に応じ
て磁性粉が添加された磁性トナーが用いられる。このよ
うな母体粒子のトナーに対して、シリカ、チタニア、ア
ルミナ等の外添剤や、このほかの外添剤として、カーボ
ンブラック等の低抵抗物質や樹脂微粒子等を用いること
がある。このようなトナーは、平均粒径１０μｍの程度
のものが用いられる。

【００７８】以上のように構成された現像装置２を用い
て図２に示す画像形成位置（現像位置）でのトナー飛翔
動作について説明する。まず、送られてくる記録紙Ｐに
対して、背面電極４には、例えば１．５ｋＶの電圧が供
給され、トナー２１が飛翔できる電界を作用させる。

【００７９】そして、現像装置２側においては、補給部
材２８を回転させてトナー２１を供給用担持体２３の供
給ローラ２３ａとへと補給する。供給ローラ２３ａにて
供給されるトナー２１は、供給用担持体２３との摩擦に
より帯電されると同時に、小室２０ｃに送り込まれる。
そして、トナー２１は、供給用担持体２３及びドクター
ブレード２９により、圧接、摺擦されて所定の極性（本
実施形態においては負極性）に摩擦帯電され、所定の電
荷が付与される。そして、ドクターブレード２９にて供
給用担持体２３に担持される量が規制、つまり所定のト
ナー層厚状態でトナー担持体２２と対向する領域へと搬
送される。

【００８０】供給用担持体２３にて搬送されてきたトナ
ー２１は、剥離部材２４にて担持体２３から剥離され、
対向するトナー担持体２２との対向面でクラウド状態と
なり、トナー担持体２２側に転移される。この場合、ト
ナー２１は強制的に供給用担持体２３面から剥離される
が、その時の帯電量との関係から、所定量に帯電された
トナーがトナー担持体２２へと転移される。特に、帯電
電位が高いものや帯電電位が低いものは、供給用担持体
２３側に吸着され、トナー収容槽２０側に戻される。

【００８１】そこで、上記供給用担持体２３及びトナー
担持体２２には、例えば＋２０Ｖ程度のバイアス電圧が
供給されている。そのため、負に帯電されたトナー２１
は、その帯電量が多いと、供給用担持体２３に吸着され
トナー担持体２２側にほとんど転移されない。

【００８２】そこで、トナー２１がトナー担持体２２側
に転移されることで、そのトナー２１はトナー担持体２
２の回転により、トナー通過口であるゲート３２を有し
た制御電極基板３及び背面電極４等が配置された現像位
置へと搬送される。この時、制御電極基板３の各ゲート
３２に対応して設けられた制御電極３３には、画像デー
タに応じたトナー飛翔電圧、例えば＋１００の電圧が供
給されている。そのため、トナー担持体２２上のトナー
２１は、背面電極４による飛翔電界により、ゲート３２
を通過して、背面電極４の前面に密着して搬送される記
録紙Ｐ表面に飛翔され付着し、画像データに応じた可視
画像を形成する。

【００８３】また、画像データではない、つまり非画像
部に対応する制御電極３３は、接地電位に接続されてい
るため、ゲート３２の部分の電界分布がトナーを飛翔さ
せない状態となり、トナー飛翔されることはない。この
ようにして、画像データに応じて制御電極３３にトナー
を飛翔させるために、＋１００Ｖの電圧を、例えば２５
６μｓｅｃの間供給制御し、これを順次繰り返し記録紙
Ｐの搬送速度に同期させて行うことで、所望の画像を形
成できる。

【００８４】現像を終了して現像位置を通過したトナー
担持体２２上の現像に寄与されなかったトナー２１は、
トナー担持体２２表面から除去部材２５の作用により除
去される。この除去されたトナー２１は、一旦回収容器
２６に回収され、トナー搬送手段２７を介してトナー収
容槽２０の収容部２０ａへと戻される。そして、改めて
補給部材２８を介して供給用担持体２３側へと補給され
る循環経路をたどり、再使用されることになる。

【００８５】また、現像を終了した記録紙Ｐは、エアー
吸引手段１９を介して定着部１１へと送り込まれる。そ
して、記録紙Ｐ表面に形成されたトナーによる可視画像
は、溶融され記録紙に定着された後、画像形成装置の外
部に排出される。

【００８６】以上のように本発明の現像装置２を用いて
画像形成を行うことで、十分な濃度が確保され、コント
ラストのある良好な画像を得ることができた。また、複
数枚の連続した画像形成を行っても、常に安定した画質
のよい画像を得ることができた。これは、トナー担持体
２２には、クラウド化状態のトナーを転移させるように
しているため、トナー２１が強固にトナー担持体２２に
担持された状態で現像が行われず、トナー層の密度が低
い状態で現像を行える。その結果、トナー飛翔等が阻害
されず、良好なるトナー飛翔を確保でき、濃度低下のな
い良好なる可視画像を得ることができる。

【００８７】また、クラウド化された状態でトナー２１
をトナー担持体２２側へと転移させるため、トナーが所
定量に帯電された一様なものが現像位置へと搬送されて
いるものと考えられる。そのため、トナー飛翔をさらに
安定させ画質劣化を生じない画像を提供できるようにな
る。さらに、現像後、トナー２１はトナー担持体２２よ
り除去されるため、新たにトナー担持体２２に供給され
るトナー２１、残留しているトナーと混ざり合い、その
帯電量の差が大きくなることによる生じていた画質劣化
も防止できる。

【００８８】この場合、トナー２１がトナー収容部２０
ａに回収され、再度供給用担持体２３を介してトナー担
持体２２へと送り込まれるため、非常に効率の良いトナ
ー消費が可能になり、上述したように帯電量に大きな差
が生じることが抑制される結果ともなる。これは、つね
にトナー担持体２２に供給されるトナー２１がリフレッ
シュされた状態となるためでもある。

【００８９】以上説明した本発明の現像装置２による効
果等を確認するために、以下に実施例及び比較例を示
し、本発明の現像装置２が優れていることを示すと同時
に、その作用効果について述べる。

【００９０】（実施例１）図１に示す構造の現像装置２
において、トナー担持体２２及び供給用担持体２３に＋
２０Ｖのバイアス電圧を供給する。つまり、両者を同電
位に設定し、両者間の電界状態を０にする。この場合、
使用するトナー２１は、負帯電特性のものを利用してい
る。

【００９１】また、トナー担持体２２と供給用担持体２
３との間隔を１ｍｍに設定して配置し、矢印方向に周速
が６０ｍｍ／ｓｅｃで回転駆動する。そして、供給用担
持体２３に圧接させ摩擦帯電させるためのドクターブレ
ード２９については、固定されていない自由長を５ｍｍ
に設定にて、供給用担持体２３に圧接させる。

【００９２】そこで、トナー担持体２２上の担持される
トナー２１の量を０．８〜１．２ｍｇ／ｃｍ²になるよ
うに、供給用担持体２３にて搬送するトナー２１の量を
調整した。そのために、供給用担持体２３の表面性、ド
クターブレード２９や剥離部材２４の線圧、およびこれ
らの部材の材料等を適宜調整した。この結果、トナー担
持体２２上のトナー２１の量と、トナー層厚から算出さ
れるトナー層密度が０．１２／ｃｍ³のトナー層が形成
できた。

【００９３】このような条件において、図２に示すよう
に記録紙Ｐの搬送速度を２０ｍｍ／ｓｅｃにし、トナー
担持体２２から背面電極４までの距離を０．８ｍｍに設
定し、＋１．５ｋＶの高電圧を供給した。そして、これ
らの間に配置される制御電極基板３については、トナー
担持体２２表面から１００μｍに設定して配置した。

【００９４】そして、制御電極基板３を構成する画像デ
ータに応じてトナー飛翔のための飛翔電圧として＋１０
０Ｖを制御電極３３に供給し、非飛翔条件として０電位
を制御電極３３に供給制御するようにした。この時の飛
翔のための電圧の供給時間を２５６μｓｅｃにした。

【００９５】このようにしてトナー飛翔制御を行い所望
の画像を出力された結果、十分な画像濃度が確保でき
た。また、コントラストの良好な画像を得ることができ
た。しかも、連続した画像形成においてもトナー不足に
よる濃度低下はみられず、画質が一定した良好な画像を
得ることができた。

【００９６】（実施例２）上述した実施例１記載の条件
において、トナー担持体２２と供給用担持体２３とに供
給するバイアス電圧を異ならせた。そのため、トナー担
持体２２に対して−１００Ｖの電位差を設定して供給用
担持体２３にバイアス電圧を供給した。例えば、トナー
担持体２２に供給するバイアス電圧を＋２０Ｖとし、供
給用担持体２３には−８０Ｖに設定した。

【００９７】そして、トナー担持体２２上のトナー量を
実施例１同様に０．８〜１．２ｍｇ／ｃｍ²になるよう
に、供給用担持体２３によるトナーの量を調整した。こ
の場合、トナー担持体２２上のトナー層の密度は、０．
１６／ｃｍ³となり、トナー担持体２２へのトナー層の
形成が、実施例１よりさらに速くなった。

【００９８】そこで、図２に示す現像位置での制御電極
基板３及び背面電極４に供給制御する電圧を実施例１と
同一条件にし、記録紙Ｐの搬送速度を２０ｍｍ／ｓｅｃ
から４０ｍｍ／ｓｅｃに引き上げて画像形成を行って
も、実施例１同様に良好なる画質の画像を得ることがで
きた。

【００９９】従って、実施例１及び２を対比すれば、ト
ナー担持体２２と供給用担持体２３との間に生じる電界
を形成することで、トナーのトナー担持体２２への転移
が良好に行え、またトナー密度を所定量に抑制した状態
で現像を行えるため、記録速度を速めても画質が劣化、
特に濃度低下等を生じることなく、良質の画像を得るこ
とができた。特に、実施例２によるトナー担持体２２と
供給用担持体２３と間に作用する電界は、その間隔が１
ｍｍであるため、１００Ｖ／ｍｍとなる。

【０１００】これに対して以下に実施例１及び２とを対
比するための比較例を示す。

【０１０１】（比較例１）上述した実施例２記載の条件
において、トナー担持体２２と供給用担持体２３とに供
給するバイアス電圧を異ならせた。この場合、トナー担
持体２２に対して−５００Ｖの電位差を設定して供給用
担持体２３にバイアス電圧を供給した。例えば、トナー
担持体２２に供給するバイアス電圧を＋２０Ｖとし、供
給用担持体２３には−４８０Ｖに設定した。

【０１０２】そして、トナー担持体２２上のトナー量を
実施例１同様に０．８〜１．２ｍｇ／ｃｍ²になるよう
に、供給用担持体２３によるトナーの量を調整した。こ
の場合、トナー担持体２２上のトナー層の密度は、０．
２６／ｃｍ³となり、トナー担持体２２へのトナー層の
形成が、実施例２よりさらに速くなった。

【０１０３】しかし、図２に示す現像位置での制御電極
基板３及び背面電極４に供給制御する電圧を実施例２と
同一条件にし、記録紙Ｐの搬送速度を２０ｍｍ／ｓｅｃ
としても、トナー飛翔が良好に行えず、画像濃度が低い
画質の非常に悪い画像しか得られなかった。

【０１０４】そこで、制御電極基板３の制御電極３３に
供給する電圧を＋１００から＋２７５Ｖに引き上げて
も、十分な濃度の画像を確保できなかった。これは、ト
ナー担持体２２と供給用担持体２３との間に作用する電
界が５００Ｖ／ｍｍと非常に高く、トナー２１の密度が
増し、良好なるトナー飛翔が行えなくなったものと思わ
れる。また、大きな電界の作用により、帯電量の大きな
差があるトナーがトナー担持体２２へと転移し、合わせ
て帯電電位の大きいトナーが現像に寄与できないことに
よる濃度不良が助長されているものと考えられる。

【０１０５】従って、実施例２との対比において、トナ
ー担持体２２と供給用担持体２３との間に作用する必要
電界としては、１００Ｖ／ｍｍ以下に設定することが重
要となる。このようにすることで、トナーの現像位置で
の密度状態を十分に低く抑える状態で確保でき、安定し
たトナー飛翔を可能にし、良質の濃度による画像を提供
できることになる。また、実施例２のように低電界によ
りトナーがトナー担持体２２に転移される場合、一様の
帯電量のトナーが転移され、帯電量が非常に高いトナー
は供給用担持体２３に付着し、トナー担持体２２側への
転移が阻止されることも予測できる。

【０１０６】（比較例２）実施例１の構成による現像装
置に対して、図１に示すトナー担持体２２、及び剥離部
材２４を設けず、供給用担持体２３を、トナー担持体と
して構成し、この供給用担持体２３を図２に示すように
現像位置に対応して配置する。この時、同様にして背面
電極４と供給用担持体２３表面との距離を０．８ｍｍ
に、制御電極３との距離を１００μｍにて設定する。

【０１０７】この場合においては、供給用担持体２３上
のトナー量を０．８〜１．２ｍｇ／ｃｍ²になるように
供給ローラ２３ａ、ドクターブレード２９の圧接状態を
等を調整した。この場合、供給用担持体２３上のトナー
層の密度は、０．２４ｇ／ｃｍ³であった。

【０１０８】そこで、記録紙Ｐの送り速度を４０ｍｍ／
ｓｅｃに設定して画像形成を試みた。そして、供給用担
持体２３へのトナー２１の層形成には問題なかったが、
制御電極基板３の制御電極３３に供給する電圧が＋１０
０Ｖの場合には、十分なる画像濃度を得ることができな
かった。そこで、上記制御電極３３に供給するトナー飛
翔電圧を、＋２７５Ｖに設定することで、ようやく最低
限の画像濃度を確保できた画像を得ることができた。

【０１０９】以上のように、実施例１記載のようにトナ
ー担持体２２を設け、該トナー担持体２２へと供給用担
持体２３からトナーを転移させるようにすることで、制
御電極３３に加える電位を低くしても十分なる濃度の良
質の画像を得ることが可能になることが分かる。つま
り、トナー層の密度状態を低く抑えた状態での現像が可
能となり、よってトナー飛翔を行うための電位を低くで
きるようになった。

【０１１０】これは、電源回路等を簡単にできると同時
に、リーク等の発生の問題が解消でき、よって回路構成
を簡単にできる。

【０１１１】また、上述したように実施例１及び２か
ら、トナー担持体２２に担持され搬送されるトナー２１
の層のトナー密度は、０．１２ｇ／ｃｍ³、０．１６ｇ
／ｃｍ³程度にすれば良好なる現像が可能となる。これ
に対し、比較例１及び２に示すようにその密度が０．２
６ｇ／ｃｍ³、０．２４ｇ／ｃｍ³と増せば、現像状態が
よくならず、画質濃度の低下等による画像劣化が生じて
いる。そのため、０．２４ｇ／ｃｍ³未満に設定するよ
うにすればよく、好ましくは０．２ｇ／ｃｍ³になるよ
うにすればよい。さらに、供給用担持体２３に担持され
るトナー層厚や、トナー担持体２２との間で生じる電界
としては、上述したように１００Ｖ／ｍｍ以下にする等
して、上述したトナー密度状態にすると、さらに良好な
る現像が可能になる。

【０１１２】（カラー画像形成装置への態様）上述した
実施形態の説明においては、モノクロの画像形成装置を
例にしたものである。このような画像形成装置に限らず
に、カラー画像形成装置においても、上述にて説明した
実施形態による現像装置２を用いることで、当然、同等
の効果を得ることができる。特に、カラー画像による色
の再現性が良好になり、中間調や、１枚の画像の中で色
変化が生じない忠実な画像を再現できる。

【０１１３】本発明の現像装置２を用いてカラー画像形
成装置を構成するためには、各色毎のトナーに対して図
１に示すような構造の現像装置を、例えば記録紙Ｐの搬
送方向に沿って並設する。つまり、シアン、マゼンタ、
イエロー、さらにブラック等の４種類のトナーに対して
それぞれの現像装置が記録紙Ｐの搬送方向に沿って並設
される。そして、搬送される記録紙Ｐ上に各色のトナー
を、画像形成部１を構成する各色の現像装置２の位置で
順次重ねるようにして飛翔制御する。

【０１１４】そのため、記録紙Ｐについては、各色に対
応する画像形成部１と対向配置された対向電極４とが対
向する記録領域に、例えば誘電体ベルト等を用いて静電
的に吸着保持させ、搬送するように構成できる。その搬
送されてくる記録紙Ｐのタミングに合わせて各色毎のト
ナーの飛翔を制御すれば、各色のトナーによる重なりよ
るカラー画像が形成される。

【０１１５】（本発明の電子写真方式への対応）以上説
明した本発明の現像装置２においては、トナーを選択的
に飛翔させて直接記録紙Ｐに可視画像を形成するものに
ついて説明した。このような画像形成方式ではなく、電
子写真方式における現像装置として利用できる。

【０１１６】つまり、電子写真方式においては、図２に
示す現像位置においては、現像装置を構成するトナー担
持体２２に対して光導電層を有する記録媒体であるドラ
ム形状等の感光体を対向配置する。その形態を図７に示
すように感光体４１を、トナー担持体２２に担持されて
いるトナー２１層に接触するように、また非接触状態で
配置している。

【０１１７】感光体４１は周知の通り、導電体基体上に
光導電層を設けたものであって、例えば有機光導電層
（ＯＰＣ）から構成されている。この感光体４１は一定
の電圧が供給されている帯電ローラ４２にて均一帯電さ
れ、画像データに応じた光像４３が照射されることで、
その表面に画像データに応じた静電潜像が形成される。
この静電潜像は、現像装置２のトナー担持体２２と対向
することで、担持されたトナー２１が選択的に付着し、
トナーによる可視画像が形成される。

【０１１８】静電潜像に応じて付着したトナーによる画
像は、転写ローラ４４の位置へと適宜搬送されてくるシ
ート状の記録紙Ｐに静電的に転写される。つまり、転写
ローラ４４にはトナー２１と逆極性の電圧が供給されて
いるため、トナー２１が記録紙Ｐ側に転移する。この転
写後の記録紙Ｐは感光体４１表面より剥離され、図２に
示すたような定着部と同一構造の加熱定着装置４５を通
過することで、トナー画像が永久像として定着される。
定着後は、画像形成装置の外部へと排出処理される。

【０１１９】一方、転写後の感光体４１表面にはトナー
が残留する。そのトナーを除去して、感光体４１を次の
画像形成に使用するために、転写後にクリーニング装置
４６が設けられている。そして、クリーニング後に感光
体４１に残る電荷を除去する図示しない除電手段が設け
られている。

【０１２０】以上のような電子写真方式による画像形成
位置に配置される現像装置２においても、先の実施形態
において説明した通りであり、トナー２１を感光体４１
表面に良好に供給でき、良好なる現像を行える。現像後
においては、現像されたなかったトナーは、除去部材２
５にて除去され、トナー収容槽２０の収容部２０ａへと
戻される。そのため、トナー担持体２２側には、現像位
置を通過したトナーが繰り返し現像位置へとそもまま送
り込まれることなく、供給用担持体２３側から所定の帯
電されたトナー２１が供給され現像に寄与される。その
ため、良好なる現像を行えると同時にその現像による画
質を良好に保つことができる。

【０１２１】なお、図７に示す構造の画像形成装置は、
感光体４１に静電潜像を形成するようにしているが、こ
のような方式でなく光像による光導電層の抵抗変化に応
じた潜像を本発明の現像装置２にて現像することも可能
である。

【０１２２】つまり、図７において、感光体４１を透明
導電性基体上に光導電層を形成し、透明導電性基体側か
ら画像データに応じた光像４３を露光する。この露光位
置において図７に示す現像装置２のトナー担持体２２の
トナー２１の層を接触させる。これにより、トナー担持
体２２と感光体４１の透明導電性基体との間に所望の現
像バイアス電圧（電界）を作用させ、トナー２１を光照
射された抵抗値が低くなった画像領域に付着させるよう
にする。

【０１２３】特に、図７においては、光像４３において
は、感光体４１の内部に設けられたＬＥＤ（発光ダイオ
ード）アレイを配置し、このＬＥＤアレイを画像データ
に応じて選択的に駆動し、発光させることで簡単に構成
できる。また、その露光位置は、現像装置２のトナー担
持体２２に担持されたトナー２１の層と接触する現像位
置において、感光体４１の背面から照射される。

【０１２４】このような方式において、当然感光体４１
表面に形成される潜像が、同時にトナー担持体２２にて
供給されるトナー２１にて同時に現像される。この現像
において、上述した通りであり、供給されるトナー２１
は、一様な所定量の帯電電荷が付与されており、またト
ナー層の密度状態が最良な状態で担持されており、トナ
ー担持体２２と感光体４１との間の電界により良好なる
現像が可能となる。

【０１２５】以上説明した電子写真方式を利用した画像
形成装置においては、感光体４１と現像装置のトナー担
持体２２との間の現像バイアス電圧については、適宜設
定されるものであって、上述したトナー飛翔制御による
電圧とは異なる。また、使用するトナーの帯電極性等に
より上述した現像バイアス電圧の極性、及びその値が最
良の状態に適宜設定される。この場合、特に現像バイア
ス電圧等を高くすることなく、良好なる現像が可能にな
る。

【０１２６】

【発明の効果】以上説明した本発明の現像装置によれ
ば、トナー層のトナー密度を低減できるため、現像のた
めの電位を低く抑えることが可能になる。この場合、ト
ナーを選択的に飛翔させて記録媒体に直接可視画像を形
成する場合には、それを制御するための電極等に供給す
る電圧を低く抑えることが可能になる。このような低電
圧駆動により、リーク等の問題が解消され、電源回路や
電圧切換制御の回路構成が非常に簡単になる。

【０１２７】そして、現像位置へとトナーを送り込む時
に、さらに良好な状態、例えばトナーの帯電量が安定し
たものを搬送できるようになるため、現像が良好に行
え、良質の画像、つまりトナーにより可視画像を提供で
きる。

【０１２８】また、トナーー担持体へのトナーの転移を
行うために、トナーをクラウド化状態で行えるため、上
述したようにトナー層のトナー密度の低減が助勢される
とともに、トナー帯電量が一様のものを用いた安定した
現像を行える。

【０１２９】さらに、現像後にトナーをそのまま利用す
ることなく、回収して再度トナー担持体へと送り込むよ
うにしているため、トナー担持体上のトナー層を常にリ
フレッシュした状態で現像を行わせてることができ、よ
り安定した現像を行える。

【０１３０】特に、本発明の現像装置を飛翔方式による
画像形成装置に適用することで、トナー飛翔を良好に行
わせ、同時に良質のトナーによる可視画像を提供でき
る。合わせて、供給する電圧等を低く抑えることが可能
になるため、電源回路を含めて画像形成装置全体を小型
化でき、電子写真方式による潜像を可視画像とする現像
装置にそもまま適用することで、同様にして良好な画質
状態を保った画像を容易に得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による現像装置の一実施形態を説明する
ための全体の構造を示す断面図である。

【図２】本発明による現像装置をトナー飛翔制御方式に
よる画像形成装置に適用した状態でのトナー飛翔制御に
より記録紙にトナー画像を直接形成する状態を説明する
ための構成図である。

【図３】本発明の現像装置をトナー飛翔方式に適用した
状態を示す画像形成装置の全体の内部構造の概略を示す
構成図である。

【図４】図２に示した画像形成部を構成してなる制御電
極基板の一構成例を示す平面図である。

【図５】図４に示す制御電極基板の内部構造の詳細を、
一部断面で示した斜視図である。

【図６】本発明にかかる画像形成部を構成する制御電極
基板の制御電極等に画像信号に応じたトナー飛翔制御に
かかる電圧を供給制御するための回路図である。

【図７】本発明の現像装置を電子写真方式を採用してな
る画像形成装置の適用した一例を示す構成図である。

【図８】本発明にかかる従来の現像装置の一例を説明す
るための構成図である。

【符号の説明】

１ 画像形成部 ２ 現像装置 ２０ トナー収容槽 ２１ トナー（顕像剤） ２２ トナー担持体 ２３ 供給用担持体 ２４ 剥離部材 ２５ 除去部材 ２６ 回収容器 ２７ トナー搬送手段 ２９ ドクターブレード ２０ａ トナー収容部 ２３ａ 供給ローラ ３ 制御電極基板 ３１ 絶縁性基板 ３２ ゲート ３３ 制御電極 ３４ 給電線 ３７ 高圧ドライバ回路 ４ 背面電極 Ｐ 記録紙 ８ 制御回路基板 ８１ 画像信号処理部 ４１ 電子写真感光体 ４２ 帯電ローラ（帯電手段） ４３ 光像の露光 ４４ 転写ローラ（転写手段）

フロントページの続き (72)発明者 西尾 幸人 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所定の極性に帯電させたトナーを担持
   し、該担持したトナーを現像位置へと搬送し、トナーに
   よる現像を行って可視画像を形成してなる現像装置にお
   いて、 上記トナー担持体にトナーを供給するためのトナーが一
   定量担持されてなる供給用担持体を一定間隔を隔てて配
   置し、該供給用担持体に上記トナー担持体へとトナーを
   転移する位置に対応して、トナーを剥離する隔離部材を
   設け、剥離したトナーを上記トナー担持体に転移させる
   ようにしたことを特徴とする現像装置。
2. 【請求項２】 上記供給用担持体側には供給される供給
   用担持体との間での摩擦により帯電させるための手段を
   設けていることを特徴とする請求項１記載の現像装置。
3. 【請求項３】 上記トナー担持体上に担持されるトナー
   層の密度が０．２ｇ／ｃｍ³よりも低くなるようにトナ
   ーを担持させることを特徴とする請求項１記載の現像装
   置。
4. 【請求項４】 上記トナー担持体及び供給用担持体との
   間に形成する電界を１００Ｖ／ｍｍ以下に設定し、剥離
   部材にて剥離したトナーをトナー担持体側へと転移させ
   るようにしたことを特徴とする請求項１記載の現像装
   置。
5. 【請求項５】 上記トナー担持体に現像後のトナーをト
   ナー担持体より除去し、上記供給用担持体が設けられる
   トナー収容部分へと戻し、該供給用担持体を介してトナ
   ー担持体へと再供給するようにしたことを特徴とする請
   求項１記載の現像装置。
6. 【請求項６】 請求項１記載の現像装置を備えた画像形
   成装置において、 上記画像形成装置は、トナー担持体に対向配置された背
   面電極と、これらトナー担持体と背面電極との間に配置
   されトナーが通過するための多数のゲートを有し、該ゲ
   ートを介してトナーを選択的に通過制御するための制御
   電極を形成してなる制御電極基板とで画像形成部を構成
   してなり、上記制御電極にトナーを通過させる電位を画
   像データに応じて供給制御することで上記ゲートを介し
   てトナー担持体上の担持されたトナーを選択的に通過さ
   せて所望の画像を背面電極の位置に搬送されてくる記録
   媒体上に直接形成する構成であることを特徴とする画像
   形成装置。
7. 【請求項７】 請求項１記載の現像装置を備えた画像形
   成装置において、 上記画像形成装置は、トナー担持体に対向配置され光像
   照射により形成される感光体表面上の潜像に応じて担持
   されたトナーを付着させ、付着により形成されたトナー
   による画像を適宜搬送されてくる記録媒体上に転写し画
   像を形成する構成としたことを特徴とする画像形成装
   置。