JP2003094710A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 トナーと磁性キャリアからなる二成分画形剤
を使用するトナージェット方式の画像形成装置におい
て、小粒径のトナーを使用した場合であっても、簡易な
構成でもって安定したトナーの飛翔性を確保して良質な
画像形成を行うことができるようにする。 【解決手段】 作像ユニットのトナー通過制御部材１６
におけるトナー通過孔１７の画形剤搬送ロール１２の回
転方向Ａ上流側であってその搬送ロール１２と間隔をあ
けて対向する位置に、その搬送ロール１２との間に振動
電界を形成するための電圧を印加する振動電界形成用電
極３０を配置した。しかも、画形剤搬送ロール１２にお
ける磁石ロール１３の振動電界形成用電極３０と対向す
る部分に、Ｎ極の磁極とＳ極の磁極をスリープ１４の回
転方向Ａに対して交互に複数繰り返した状態で配置し
た。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、帯電したトナーを
画像情報に応じて選択的に飛翔させて画像形成を行う方
式（いわゆるトナージェット方式）を採用したプリン
タ、複写機、ファクシミリ、複合機等の画像形成装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】このトナージェット方式の画像形成装置
は、その画像形成部が、図６に例示するように、回転す
るトナー搬送体１１０と対向電極１２０の間に、多数の
トナー通過孔１３１とその各通過孔１３１におけるトナ
ーの通過及び遮断を制御する制御電極１３２を形成して
なるトナー通過制御部材１３０を配置した構成からなる
ものであって、そのトナー搬送体１１０により搬送され
る帯電したトナーＴを、トナー通過制御部材１３０にお
ける制御電極１３２に画像情報に応じた電圧を印加する
ことにより所定のトナー通過孔１３１を通して対向電極
１２０にむけ選択的に飛翔させ、最終的に、その飛翔さ
せたトナーＴを記録用紙等の記録媒体１４０に直接又は
トナー像担持体（１５０）を介して静電的に吸着させる
ことにより画像を形成するようになっている。

【０００３】そして、このようなトナージェット方式の
画像形成装置は、特開平４−１８２１５１号公報、特開
平４−３０５４７３号公報等において提案されており、
例えば電子写真方式を採用する画像形成装置と比べた場
合、その構成部品が少なくなるうえに画像形成プロセス
も少なくなり、より簡易に画像形成ができるという利点
を有している。

【０００４】ところで、この画像形成装置では、トナー
搬送体１１０上のトナーＴをその搬送体１１０と制御電
極１３２間に形成される電界による静電気力によりトナ
ー搬送体１１０からトナーＴを引き剥がし、引き剥がさ
れたトナーＴをトナー搬送体１１０と対向電極１２０間
に形成される電界に従い前記記録媒体１４０又はトナー
像担持体にむけて飛翔させている。また、トナー搬送体
１１０と対向電極１２０間に形成する電界を小さくする
と、その電界がトナー搬送体１１０とトナーＴ間の付着
力よりも小さくなるため、トナーＴはトナー搬送体１１
０から引き離されず、記録媒体１４０又はトナー像担持
体に飛翔しなくなる。このため、トナー搬送体１１０と
対向電極１２０間で形成される電界、即ち制御電極１３
２の制御時に印加する電圧と、制御電極１３２とトナー
搬送体１１０の離間距離とが、トナーＴの飛翔性に大き
な影響を与えることになる。

【０００５】このことから、上記画像形成装置では、そ
のトナーの飛翔を良好に制御し、十分な濃度の画像を形
成するためには、制御電極１３２への電圧を大きくする
か、あるいは、制御電極１３２とトナー搬送体１１０の
離間距離を小さくしてトナー搬送体１１０と制御電極１
３２間に形成される電界を大きくする必要がある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このト
ナージェット方式の画像形成装置においては、制御電極
に印加する電圧を大きくした場合には、隣接する制御電
極との間でリークが発生するようになり、この結果、制
御電極による解像度を上げることが困難となり、また、
制御電圧駆動用のＩＣのコストアップを招くという問題
がある。

【０００７】また、制御電極とトナー搬送体の離間距離
を小さくした場合には、わずかな距離の変動がトナーの
飛翔のための電界の大きな変動につながりやすくなり、
この結果、画像の濃度変動を誘発してしまうという問題
がある。

【０００８】この他にも、トナージェット方式の画像形
成装置において高画質化を目的として小粒径のトナーを
使用した場合には、その粒径の小径化によりトナーとト
ナー搬送体との付着力が増大するため、かかるトナーを
トナー搬送体から良好に引き離して飛翔させるために
は、前述したように制御電極に印加する電圧をさらに大
きくしたり、あるいは制御電極とトナー搬送体の離間距
離をさらに小さくしなければならず、この結果、上記の
各問題がより顕著に現われるようになる。

【０００９】また、このような画像形成装置において
は、トナーとして、トナー成分のみからなる一成分画形
剤と、トナーと磁性キャリアからなる二成分画形剤のい
ずれかを使用することが可能であるが、そのうち一成分
画形剤を使用した場合には、次のような不具合がある。

【００１０】すなわち、一般に、トナー搬送体に圧接す
るように弾性部材を配置し、その弾性部材とトナー搬送
体との圧接部にトナーを通過させることにより帯電した
トナー層をトナー搬送体上に形成するが、この際、トナ
ー搬送体の表面に均一なトナー層となるようにトナーを
担持させることが困難であり、また、トナーの帯電量が
低く不均一になりやすくなる。この結果、トナー通過制
御部材におけるトナーの飛翔状態が変動して画像の濃度
も変動する場合がある。このような現象は、一成分画形
剤として小粒径のものを使用した場合には、さらに顕著
になる。しかも、小粒径のトナーを使用した場合には、
前述したような小粒径トナーの使用による特有な問題が
同様に発生してしまう。

【００１１】一方、このような一成分画形剤を使用した
場合における不具合の発生を避けるために、二成分画形
剤を使用することも考えられるが、この二成分画形剤を
使用した場合にも、次のような不具合がある。

【００１２】一般に、周面に複数の磁極が配置された磁
界発生部材とその磁界発生部材の外側で回転する回転部
材からなる画形剤搬送体を用い、その回転部材上にトナ
ーとトナーを摩擦帯電させる磁性キャリアが混合された
２成分画形剤を磁気ブラシ状（トナーが付着するキャリ
アが鎖状に連なって穂立ち状に存在する状態）に担持さ
せ、この画形剤をトナー通過制御部材に対向する部分に
搬送させる。しかし、トナーに比べて粒径が大きいキャ
リアがトナー通過制御部材のトナー通過孔を塞いで詰ま
らせてしまったり、鉄粒子等からなるキャリアを介して
制御電極と画形剤搬送体との間でリークが発生してしま
うという問題がある。

【００１３】これに対し、特開平８−１１８７０９号公
報に示すように、トナー通過孔の周囲にトナー粒子を蓄
積するトナー蓄積用空間を制御電極よりも低く窪んだ形
態で形成して、画形剤搬送体に保持される二成分画形剤
による磁気ブラシの穂先が、そのトナー蓄積用空間に蓄
積されているトナーに接触しないように構成する方法が
提案されている。この方法では、トナー通過孔付近に存
在するトナーが磁気ブラシの穂先により掻き取られて減
少し、もってトナー通過孔を通過するトナー量が減少し
て画像濃度が低下することを防止するようにしている。

【００１４】しかし、この方法は、トナー通過孔近傍領
域で磁気ブラシのキャリアからトナーを静電気力により
引き剥がす方式であるため、そのトナーの飛翔を良好な
ものとするためには、前述したように制御電極に印加す
る電圧を大きくしたり、あるいは制御電極と画形剤搬送
体の離間距離を小さくしなければならない。なお、磁気
ブラシの穂先がトナー蓄積用空間に蓄積されているトナ
ーに接触しないように構成する関係から、制御電極と画
形剤搬送体の離間距離を小さくすることには自ずと限界
がある。

【００１５】また、トナーの飛翔電界を大きくするため
に、キャリアの抵抗値を低くすることが考えられるが、
この場合には、かかるキャリアを介して前記したような
リークが発生しやすくなる。さらに、この場合において
制御電極に印加する電圧を大きくしてトナーを飛翔させ
るための電界を大きくすることは、キャリアが飛翔して
しまうという問題が発生するため適切ではない。

【００１６】本発明は、以上のような各課題を解決する
ためになされたものであり、その主な目的とするところ
は、トナーと磁性キャリアからなる二成分画形剤を使用
するトナージェット方式の画像形成装置として、たとえ
小粒径のトナーを使用した場合であっても、制御電極に
印加する電圧を比較的大きめに設定したり、あるいは制
御電極と画形剤搬送体の離間距離を比較的小さめに設定
することなく、しかもキャリアに起因したトナー通過孔
の目詰まりやリークの発生もなく、簡易な構成でもって
安定したトナーの飛翔性を確保して良質な画像形成を行
うことができるものを提供することにある。

【００１７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の画像形成装置は、周面に複数の磁極が配置
された磁界発生部材とその磁界発生部材の外側で回転す
る回転部材からなり、その回転部材上に所定の極性に帯
電されたトナーと磁性キャリアからなる２成分画形剤を
磁気ブラシ状に担持して搬送する画形剤搬送体と、この
画形剤搬送体と対向配置された対向電極と、この対向電
極と前記画形剤搬送体との間に配置され、複数のトナー
通過孔とその各通過孔におけるトナーの通過及び遮断を
画像情報に応じて制御する制御電極を形成してなるトナ
ー通過制御部材とを備えた画像形成装置において、前記
トナー通過制御部材におけるトナー通過孔の前記画形剤
搬送体の回転方向上流側であってその画形剤搬送体と間
隔をあけて対向する位置に、その画形剤搬送体との間に
振動電界を形成するための電圧を印加する振動電界形成
用電極を配置し、かつ、前記画形剤搬送体における磁界
発生部材の前記振動電界形成用電極と対向する部分に、
Ｎ極の磁極とＳ極の磁極を円筒部材の回転方向に対して
交互に複数繰り返した状態で配置することを特徴とする
ものである。

【００１８】このような画像形成装置によれば、回転す
る画形剤搬送体により磁気ブラシ状に担持されて搬送さ
れる２成分画形剤中のトナーが、トナー通過制御部材の
トナー通過孔と対向する作像領域に達する前の段階で、
その画形剤搬送体と振動電界形成用電極の間に形成され
る振動電界によりキャリアから引き剥がされて画形剤搬
送体上の画形剤とその電極の間で往復運動しながら移動
するようになる。

【００１９】しかも、この振動電界形成用電極を通過す
る際の画形剤搬送体上においてトナーと磁性キャリアで
形成される磁気ブラシは、Ｎ極の磁極とＳ極の磁極が交
互に複数繰り返された磁界発生部材の領域における磁界
の影響を受ける。すなわち、その各磁極上では磁気ブラ
シが立った状態となる一方で、その磁極間では磁気ブラ
シが寝た状態となり、この双方の状態が振動電界形成用
電極との対向領域という短区間で繰り返されることとな
る。磁気ブラシが立った部分では、画形剤が疎の状態で
あり、磁気ブラシの根元部分からもトナーが引き剥がさ
れるため、画形剤搬送体上の画形剤と振動電界形成用電
極間を往復運動するトナー量が多くなる一方、磁気ブラ
シが寝た部分では、画形剤が密の状態であり、磁気ブラ
シ表面部分のみのトナーが引き剥がされるため、往復運
動するトナー量が少ない状態となる。

【００２０】このように振動電界形成用電極と前記磁極
配置の磁界発生部材の領域との間に磁気ブラシが立った
部分を複数形成することで、十分な量のトナーをキャリ
アから引き剥がして浮遊状態（クラウド状態）とし、浮
遊状態のトナーがトナー通過孔の近傍に運ばれる。

【００２１】これにより、トナー通過孔を通過させるべ
きトナーは、浮遊状態にあるトナーであり、画形剤搬送
体と制御電極の離間距離が比較的大きい条件下であって
も、制御電極により形成される電界を画形剤搬送体から
トナーを引き剥がすための強力な電界にする必要がない
ため、比較的小さい電圧を印加するだけで足りるように
なる。以上のことは、小粒径のトナーを使用した場合に
も同様に得られる作用効果である。

【００２２】また、この発明の上記画像形成装置におい
ては、前記磁極を交互に複数繰り返した状態で配置する
磁界発生部材の領域を、振動電界形成用電極の円筒部材
の回転方向における幅よりも広く設定するとよい。この
際、その磁界発生部材の領域は、その電極の円筒部材回
転方向における上流側端部および下流側端部のいずれか
らも突出するような幅に設定することが好ましい。

【００２３】このように構成した場合には、振動電界形
成用電極と対向する領域において、画形剤搬送体上に形
成される磁気ブラシの立った部分の高さがほぼ同じ高さ
に形成されるようになる。これにより、その電極との対
向領域において、振動電界によるトナーのキャリアから
の引き剥がしを効率よく行うことができる。

【００２４】さらに、この発明の上記各画像形成装置に
おいては、トナー通過制御部材におけるトナー通過孔の
画形剤搬送体の回転方向下流側となる位置であってその
画形剤搬送体と間隔をあけて対向する位置に、トナーの
帯電極性と同極性の電圧を印加するトナー回収用電極を
配置するとよい。

【００２５】このように構成した場合には、先のクラウ
ド状態になったトナーが、トナー通過孔の画形剤搬送体
の回転方向下流側となる位置で、トナー回収用電極によ
って形成される電界により画形剤搬送体上の画形剤に静
電的に引き付けられるようになる。これにより、画像形
成に供しないトナーが画形剤搬送体に確実に回収される
ようになるため、クラウド状態になったトナーがトナー
通過孔等に不用意に付着することや或る隙間等から機外
に漏れ出るようなことが抑制される。

【００２６】ここで、上記トナーは、負極性又は正極性
に帯電し得る、所定の色に着色された樹脂微粒子（粉
体）であればよい。また、上記磁性キャリアは、前記ト
ナーと混合攪拌することでトナーを摩擦帯電させ、その
トナーを保持した状態で画形剤搬送体の磁力により当該
搬送体上に磁気ブラシを形成することが可能な磁性粒子
であればよい。このようなトナーと磁性キャリアとして
は、例えば、電子写真方式における二成分画形剤を同様
に使用することができる。また、このトナーについて
は、高画質化を実現する観点からは、平均粒径が４〜１
５μｍ程度の小粒径トナーを使用することが好ましい。

【００２７】上記画形剤搬送体は、前記したような磁界
発生部材と円筒部材とからなるものであり、帯電したト
ナーと磁性キャリアを磁気ブラシ状に担持してトナー通
過制御部材のトナー通過孔との対向領域（作像領域）に
搬送することができる構造体であればよい。

【００２８】特に、その磁界発生部材おいて振動電界形
成用電極と対向する領域に交互に複数繰り返した状態で
配置するＮ極の磁極とＳ極の磁極は、かかる磁極の影響
を受ける画形剤搬送体（円筒部材）上のトナーおよび磁
気キャリアからなる磁気ブラシの先端部が上記電極に対
してほとんど接しない非接触状態となるように、その磁
力や設置間隔などを設定することが好ましい。

【００２９】上記対向電極は、トナー通過制御部材のト
ナー通過孔を通過したトナーが静電的に引き寄せられる
ような電界を画形剤搬送体との間で形成することができ
るものであればよく、その形態（板形態、ロール形態、
ベルト形態など）や設置形式（固定した設置形式、周回
移動する設置形式など）についても如何なるものであっ
てもよく特に制約されない。

【００３０】また、この対向電極は、トナー通過孔を通
過して飛翔するトナーを記録用紙等の記録媒体に直接付
着させて画像を形成する場合には、その記録媒体のトナ
ー通過制御部材とは反対側に配置すればよい。さらに、
この対向電極は、トナー通過孔を通過して飛翔するトナ
ーをドラム形態、ベルト形態等からなるトナー像担持回
転体（中間回転体）に一旦付着させた後、記録媒体に転
写して画像を形成するように構成した場合には、そのト
ナー像担持回転体のトナー通過孔と対向する裏面側に独
立して配置するか、あるいは、そのトナー像担持回転体
の裏面側等に電極層として形成することにより配置すれ
ることができる。

【００３１】上記トナー通過制御部材は、絶縁性の基材
に、トナー通過孔を例えば画形剤搬送体の回転軸に沿っ
て列状に並べて複数形成するとともに、その各トナー通
過孔の周囲となる基材の片面に制御電極を形成したもの
である。トナー通過孔は、トナーが通過し得る大きさ及
び形状の孔からなるものであり、その数については例え
ば形成すべき画像の画素数に相応した数にすればよい。
制御電極には、例えば、トナーの帯電極性と同極性の電
圧及びその逆極性の電圧が切り換えられて印加されるこ
とにより、トナー通過孔におけるトナーの通過を許可し
たり、トナー通過孔におけるトナーの通過を遮断する方
向の電界が形成される。この制御電極に印加する制御電
圧の切り換えは、画像情報（信号）に基づいて行われ
る。

【００３２】そして、上記振動電界形成用電極は、特に
制約されるものではなく、基本的に、導電性材料を用い
て、上記した特定の位置において画形剤搬送体上のトナ
ーが確実かつ均等にクラウド状態となるような振動電界
を十分に形成し得る寸法形状に形成されるものであれば
よい。この電極に印加する振動電界形成用の電圧は、特
に制約されるものではなく、代表的には交流電圧であ
る。

【００３３】また、上記トナー回収用電極は、特に制約
されるものではなく、基本的に、導電性材料を用いて、
上記した特定の位置においてクラウド状態となって浮遊
するトナーを画形剤搬送体に静電的に引き付ける方向の
電界を十分に形成し得る寸法形状に形成されるものであ
ればよい。この電極に印加する電圧は、トナーを画形剤
搬送体側に戻すため、トナーの帯電極性と同極性の（直
流）電圧である。

【００３４】

【発明の実施の形態】［実施の形態１］図１及び図２は
本発明の実施の形態１に係るトナージェット式の画像形
成装置を示すものであり、図１はその全体の構成を示す
概要図、図２はその要部（作像ユニット）の構成を示す
説明図である。

【００３５】この画像形成装置は、図１に示すように、
トナーＴを画像情報に応じて飛翔させて画像を形成する
作像ユニット１と、この作像ユニット１と間隔をあけて
対向して配置される対向電極２と、この対向電極２と作
像ユニット１の間を通過するように回転し、作像ユニッ
ト１から飛翔されるトナーＴが担持されるトナー像担持
ベルト３と、このトナー像担持ベルト３に担持されたト
ナー像を記録用紙Ｐに転写する転写ロール４と、記録用
紙Ｐに転写されたトナー像を定着する定着装置５とでそ
の主要部が構成されている。図中において、符号６はト
ナー像担持ベルト３の表面に残留付着するトナー等を除
去して清掃する回転ブラシ式等のクリーニング装置、７
は作像ユニット１の後述するトナー通過制御部材の制御
動作（制御電圧の印加動作）を入力される画像情報（信
号）に基づいて制御する画像書き込み制御装置を示し、
一点鎖線は記録用紙Ｐの搬送経路を示す。

【００３６】作像ユニット１は、図２に示すように、ト
ナー像担持ベルト３側の端部に開口部が形成されるとと
もにその反対側の端部に画形剤収容部１１ｂが形成され
たハウジング１１を備えたものであり、ハウジング１１
の内部に、磁気ブラシ式の画形剤搬送ロール１２及び画
形剤攪拌搬送用の２つのオーガー１５を配置する一方
で、その開口部及びその付近に、複数のトナー通過孔１
７及び制御電極１８が形成されたトナー通過制御部材１
６、振動電界形成用電極３０及びトナー回収用電極４０
を配置してなるものである。この作像ユニット１では、
トナーとして、負極性に帯電するトナーＴと磁性キャリ
アからなる二成分画形剤を使用している。

【００３７】画形剤搬送ロール１２は、周面に複数の磁
極（Ｎ極，Ｓ極）が所定の順および間隔で固定された磁
石ロール１３と、その磁石ロール１３の外側で矢印Ａ方
向に回転する非磁性の円筒部材（スリーブ）１４からな
るロールであり、ハウジング１１の開口部付近に配置さ
れている。磁石ロール１３は固定されていて回転しな
い。また、この画形剤搬送ロール１２は、そのスリーブ
１４上に二成分画形剤が磁気ブラシ状に担持されるが、
この磁気ブラシ状の画形剤層を一定の層厚にするための
層厚規制部材１９がハウジング１０の内部に設けられて
いる。さらに、この画形剤搬送ロール１２のスリーブ１
４は接地されている。

【００３８】また、画形剤搬送ロール１２は、図２や図
４に示すように、特にその磁石ロール１３のうちで振動
電界形成用電極３０と対向する部分１３ａに、Ｎ極の磁
極とＳ極の磁極をスリーブ１４の回転方向Ａに対して交
互に複数（図示の例では２、５回）繰り返した状態で配
置している。しかも、このときのＮ極の磁極とＳ極の磁
極は、かかる磁極の影響を受けるスリーブ１４上におけ
る画形剤の磁気ブラシの先端部が振動電界形成用電極３
０にほとんど接しない非接触状態となるように、その磁
力や設置間隔などを設定している。

【００３９】さらに、磁石ロール１３の振動電界形成用
電極３０と対向する部分（領域）１３ａは、図４に示す
ように、そのスリーブ１４の回転方向Ａにおける幅Ｘが
振動電界形成用電極３０の上記回転方向Ａにおける幅Ｙ
（＞Ｘ）よりも広くなるように設定している。本実施例
において、その磁石ロール１３の対向部分１３ａは、振
動電界形成用電極３０の上記回転方向Ａにおける上流側
端部３０ａおよび下流側端部３０ｂのいずれからも突出
するような幅Ｘになるように設定しており、Ｎ極の磁極
が１つずつ振動電界形成用電極３０の両端部３０ａ，３
０ｂから突出した位置に配置されるように構成してい
る。

【００４０】ハウジング１１の画形剤収容部１１ｂは、
中央部が仕切り壁１１ｃで仕切られるとともに両端部で
連通した２列の循環型搬送路が形成されたものであり、
所定量の二成分画形剤が収容されている。２つのオーガ
ー１５はいずれも、回転軸１５ａに羽根部１５ｂが螺旋
状に形成されたものであり、上記画形剤収容部１１ｂの
各循環用搬送路内にそれぞれ回転可能に配置されてい
る。

【００４１】トナー通過制御部材１６は、図３に示すよ
うに、絶縁性の基材に、画形剤搬送ロール１２の回転軸
にそって開口形状がほぼ四角形のトナー通過孔１７を１
列に並べた状態で複数形成するとともに、その基材の画
形剤搬送ロール１２側の表面にトナー通過孔１７の周囲
を取り囲むように制御電極１８を形成したものである。
また、このトナー通過制御部材１６は、その基材のトナ
ー像担持ベルト３側の表面にトナー通過孔１７の周囲を
取り囲むようにシールド電極２０を形成しているが、こ
のシールド電極２０は省略しても構わない。基材として
は、ポリイミド等の合成樹脂フィルムのような可撓性を
有するものが使用される。制御電極１８及びシールド電
極２０は、金属材料にて形成されるものであり、例え
ば、エッチング処理加工法により形成される。

【００４２】このようなトナー通過制御部材１６は、例
えば、そのトナー通過孔１７がトナー像担持ベルト３と
近接対向する位置に配置したうえで、その基材の端部領
域をハウジング１１における開口部の周囲となる外表面
に固定することにより取り付けられる。また、制御電極
１８には、画像書き込み制御装置７から制御電圧が画像
情報に応じて切り替えられて印加されるようになってい
る。なお、このトナー通過制御部材１６にあっては、必
要に応じて、制御電極１８及びシールド電極２０の表面
に絶縁層を形成してもよい。また、シールド電極２０を
省略する場合には、制御電極１８をトナー像担持ベルト
３側の基材面に形成することも可能である。また、トナ
ー通過孔１７は、千鳥配列となるように形成してもよ
い。

【００４３】振動電界形成用電極３０は、例えばアルミ
ニウム等の導電材料からなるものであり、トナー通過制
御部材１６のトナー通過孔１７から画形剤搬送ロール１
２（スリーブ１４）の回転方向（Ａ）上流側であってそ
の画形剤搬送ロール１２と間隔（Ｌ１）をあけて対向す
る位置に配置されている。また、この振動電界形成用電
極３０は、画形剤搬送ロール１２の軸方向のほぼ全域に
わたって配置されている。さらに、この振動電界形成用
電極３０には、画形剤搬送ロール１２との間で振動電界
（Ｅ１）を形成するための交流電圧が第１電源２５から
印加されるようになっている。

【００４４】トナー回収用電極４０は、例えばアルミニ
ウム等の導電材料からなるものであり、トナー通過制御
部材１６のトナー通過孔１７から画形剤搬送ロール１２
の回転方向（Ａ）下流側であってその画形剤搬送ロール
１２と間隔（Ｌ２）をあけて対向する位置に配置されて
いる。また、このトナー回収用電極４０は、画形剤搬送
ロール１２の軸方向のほぼ全域にわたって配置されてい
る。さらに、このトナー回収用電極３０には、画形剤搬
送ロール１２との間でトナーＴがトナー搬送ロール１２
側に引き寄せられるような電界（Ｅ２）を形成するため
の直流電圧が第２電源２６から印加されるようになって
いる。

【００４５】トナー像担持ベルト３は、例えばポリイミ
ド等の合成樹脂にカーボン等の導電剤を分散させた材料
からなる無端ベルトである。また、この担持ベルト３
は、駆動ロールを含む複数のベルト支持ロール８ａ，８
ｂに張架されて矢印Ｂ方向に回転駆動するように配置さ
れているとともに、トナー通過制御部材１６のトナー通
過孔１７と所定の間隔をあけた位置を通過して周回する
ように配置されている。

【００４６】対向電極２は、アルミニウムからなる金属
板であり、トナー像担持ベルト３のトナー通過孔１７を
中心にして対向するベルト内周面側に、そのベルト内周
面に当接した状態又は所定の間隔をあけて状態で固定配
置されている。また、この対向電極２には、負極性に帯
電するトナーをトナー像担持ベルト３の外周面側に静電
的に引き寄せて付着させるために正極性の直流電圧が第
３電源２７から印加されるようになっている。

【００４７】転写ロール４は、例えば支持ロール８ａに
支持されているトナー像担持ベルト３の部分に接触して
回転するロールであり、トナーの帯電極性と逆極性の電
圧（正極性の直流電圧）が電源（図示省略）から印加さ
れるようになっている。定着装置５は、例えば、加熱源
を有する加熱ロール５ａとこの加熱ロールに圧接して回
転する加圧ロール５ｂとを有するものである。

【００４８】そして、この作像ユニット１においては、
図２や図４に示すように、トナー通過制御部材１６とト
ナー像担持ベルト３との間隙については、１００〜１０
００μｍ、望ましくは１５０〜３００μｍに設定され
る。また、画形剤搬送ロール１２と振動電界形成用電極
３０の間隙Ｌ１と画形剤搬送ロール１２とトナー回収用
電極４０の間隙Ｌ２についてはいずれも、２００〜１０
００μｍ、望ましくは３００〜６００μｍに設定され
る。振動電界形成用電極３０の厚みとトナー回収用電極
４０の厚みについてはいずれも、５０〜１０００μｍ、
望ましくは１００〜５００μｍに設定される。

【００４９】また、振動電界形成用電極３０は、例え
ば、そのトナー通過孔１７側の端部３０ａを、制御電極
１８の端部からの離間距離（Ｍ１）が５０〜２０００μ
ｍとなる位置に配置するとよい。また、振動電界形成用
電極３０の画形剤搬送ロール１２の回転方向Ａに沿う幅
寸法Ｙは、０．５〜１０ｍｍ程度に設定するとよい。一
方、トナー回収用電極４０については、そのトナー通過
孔１７側の端部４０ａを、制御電極１８の端部からの離
間距離（Ｍ２）が５０〜２０００μｍとなる位置に配置
するとよい。また、トナー回収用電極４０の画形剤搬送
ロール１２の回転方向Ａに沿う幅寸法は０．５〜１０ｍ
ｍ程度に設定するとよい。

【００５０】本実施例では、トナー通過制御部材１６と
トナー像担持ベルト３との間隙を２００μｍ、画形剤搬
送ロール１２と振動電界形成用電極３０の間隙Ｌ１と画
形剤搬送ロール１２とトナー回収用電極４０の間隙Ｌ２
をいずれも５００μｍ、振動電界形成用電極３０の厚み
とトナー回収用電極４０の厚みをいずれも１５０μｍに
それぞれ設定した。また、トナー通過孔１７は、その開
口形状を、画形剤搬送ロール１２の回転方向Ａに沿う辺
の寸法Ｓ１が１００μｍ、画形剤搬送ロール１２の回転
軸方向に沿う辺の寸法Ｓ２が８０μｍからなるほぼ長方
形のものとし、その隣接するトナー通過孔１７の間隔Ｊ
が２５０μｍとなるように設定した（図４参照）。トナ
ー通過制御部材１６については、基材として厚さ５０μ
ｍのポリイミドフィルムを使用し、制御電極１８及びシ
ールド電極２０として銅からなる厚さ１２．５μｍの電
極を形成した。

【００５１】また、この実施の形態では、トナーＴとし
て重量平均粒径が９μｍのポリエステル系トナーを使用
し、磁性キャリアＣとして磁性粉分散型キャリア又は樹
脂コートフェライトキャリアを使用した。トナーＴにつ
いては、キャリアとの摩擦帯電により画形剤搬送ロール
１２上での帯電量が２０μＣ／ｇとなり得るように設定
した。

【００５２】このトナーの帯電量については絶対値で５
〜５０μＣ／ｇの範囲に設定することが望ましい。この
帯電量が５０μＣ／ｇを超える高い値の場合には、トナ
ーのキャリアに対する付着力が強くなりすぎて、トナー
をクラウド状態にできなくなる。反対に、５μＣ／ｇを
下回る値の場合には、トナーのキャリアに対する付着力
が弱くなり、キャリアから自然に遊離した未帯電の又は
帯電の低い遊離トナーが発生するため、制御電極１８に
印加する制御電圧により形成される電界によるトナー通
過孔１７におけるトナーの通過および不通過の制御を良
好に行えなくなる。最悪の場合には、トナー遮断時にお
いてもトナーがトナー通過孔１７をしてトナー像担持ベ
ルト３側に飛翔して付着し、かぶりが発生することがあ
る。

【００５３】また、画形剤搬送ロール１２は前記したよ
うに接地（０Ｖ）しており、第１電源２５から振動電界
形成用電極３０に印加する電圧はピーク間電圧
（Ｖ_P-P）が１．５ｋＶ、周波数が２ｋＨｚの交流電
圧、第２電源２６からトナー回収電極４０に印加する電
圧は−５００Ｖに設定した。また、第３電源２７から対
向電極２に印加する電圧は＋８００Ｖとした。さらに、
トナー通過制御部材１６における制御電極１８には、ト
ナーの通過を許可する場合には＋１５０Ｖの電圧を印加
し、トナーの通過を禁止する（遮断する）場合には−１
５０Ｖの電圧を印加した。

【００５４】次に、このような画像形成装置の動作につ
いて説明する。

【００５５】画像形成時において、図２に示すように、
作像ユニット１の２つのオーガー１５は所定の方向に回
転しており、これによりハウジング１１の画形剤収容部
１１ｂ内においてトナーＴと磁性キャリアＣよりなる２
成分画形剤を攪拌してトナーを負極性に摩擦帯電させる
とともに循環搬送路内で循環移動させるようにその画形
剤を搬送している。このように循環搬送される２成分画
形剤は、画形剤搬送ロール１２と対向する領域におい
て、磁石ロール１３の磁力によりスリーブ１４上に担持
されるとともに、スリーブ１４の回転方向Ａにそって搬
送される。スリーブ１４上を搬送される２成分画形剤
は、その搬送途中で層厚規制部材１９により所定の層厚
に規制される（図５）。

【００５６】次いで、画形剤搬送ロール１２に担持され
た２成分画形剤は、そのスリーブ１４の回転に伴ってト
ナー通過制御部材１６にむけて搬送されるが、振動電界
形成用電極３０を通過する際に、図５に示すように、そ
の電極３０と搬送ロール１２の間に形成される振動電界
（Ｅ１）により、２成分画形剤中のキャリアＣからトナ
ーＴが引き剥がされ、引き剥がされたトナーＴはその電
極３０と搬送ロール１２上の２成分画形剤間を往復移動
しながら搬送される。すなわち、磁石ロール１３の振動
電界形成用電極３０との対向領域１３ａにおいて、磁石
ロール１３上に交互に繰り返して配置されたＮ極とＳ極
の磁極による磁界により、各磁極上に２成分画形剤の磁
気ブラシの立った状態が形成されることになる。これに
より、磁気ブラシの立った部分が複数存在することで、
磁気ブラシの根元部分からもトナーＴが引き剥がされ、
多くのトナーが前記往復運動をするようになる。

【００５７】このようにして搬送されるトナーＴは、電
極３０を通過した後にトナー通過孔１７と対向する作像
領域においてクラウド状態となり、浮遊しながらトナー
通過孔１７の近傍に運ばれる。

【００５８】そして、トナー通過制御部材１６における
制御電極１８に正極性の制御電圧が印加されたトナー通
過孔１７では、トナーの通過が許可されるため、かかる
トナー通過孔１７近傍に存在するトナーＴが、画形剤搬
送ロール１２と対向電極２の間に形成される電界によ
り、当該トナー通過孔１７を通過してトナー像担持ベル
ト３にむけて飛翔し、矢印Ｂ方向に回転する担持ベルト
３の外表面に静電的に付着する。

【００５９】一方、制御電極１８に負極性の制御電圧が
印加されたトナー通過孔１７では、トナーの通過が禁止
されるため、かかるトナー通過孔１７近傍に存在するト
ナーＴは、当該通過孔１７を通過しない。また、このよ
うに作像に関与しなかったトナーＴは、クラウド状態の
まま、画形剤搬送ロール１２の回転に伴う空気流により
前記作像領域からその回転方向下流側に運ばれる。そし
て、かかるトナーＴは、トナー回収用電極４０を通過す
る際に、図５に示すように、その電極４０と画形剤搬送
ロール１２の間に形成される電界（Ｅ２）により、その
搬送ロール１２側に戻されて当該ロール１２上の２成分
画形剤に引き付けられ、その後、オーガー１５により新
たに供給されるトナーと共に次の作像工程で再利用され
る。

【００６０】このような作像工程によりトナー像担持ベ
ルト３には、作像ユニット１から画像情報に応じて選択
的に噴射されるトナーからなるトナー像が形成される。
このトナー像担持ベルト３上のトナー像は、その担持ベ
ルト３と転写ロール４の間に所定のタイミングで搬送供
給される記録用紙Ｐに対して静電的に転写され、しかる
後、その記録用紙Ｐが定着装置５を通過するように搬送
されて加熱ロール５ａと加圧ロール５ｂの間で加熱加圧
されることにより定着される。以上の工程を経ることに
より、基本的な画像形成が行われる。

【００６１】以上のように、この画像形成装置では、特
に、画形剤搬送ロール１２により磁気ブラシ状に担持し
て搬送する２成分画形剤を振動電界形成用電極３０によ
り形成される振動電界内を通過させることで、２成分画
形剤中のキャリアＣからトナーＴを引き剥がしつつ作像
領域でクラウド状態にしてからトナー通過孔１７の近傍
に運ぶようにしているため、その搬送ロール１２と制御
電極１８の離間距離（Ｗ）が比較的大きい条件下であっ
ても、トナーをトナー通過孔１２を通してトナー像担持
ベルト３にむけて良好に飛翔させることできる。また、
この際、制御電極１８により形成する電界がトナー通過
孔１７におけるトナーの通過を可能にする程度の強度の
電界で十分であることから、制御電極１８に印加する制
御電圧については、例えば前記したような１５０Ｖ程度
の小さい電圧で済み、特に大きくする必要がない。

【００６２】しかも、この実施の形態では、磁石ロール
１３の振動電界形成用電極３０との対向してＮ極とＳ極
の磁極が交互に配された領域１３ａの幅Ｘをその磁極の
幅Ｙよりも広くしているため、電極３０と対向する領域
において、２成分画形剤の磁気ブラシの立った部分の高
さをほぼ同じ高さにすることができ、効率よく２成分画
形剤中のキャリアＣからナーＴを引き剥がすことができ
る。これにより、作像領域で十分な量のトナーを確実に
クラウド状態にすることが可能となる。

【００６３】したがって、この画像形成装置では、制御
電極１８に印加する電圧を比較的大きめにしたり、ある
いは制御電極１８と画形剤搬送ロール１２の離間距離を
比較的小さめにすることなく、安定したトナーの飛翔性
を確保することができるようになる。この結果、トナー
の飛翔性能に起因した濃度変動等のような画質欠陥が発
生することのない良質な画像形成を行うことができる。
しかも、このような安定したトナーの飛翔性の確保ひい
ては良質の画像形成の実現は、平均粒径が小さい小粒径
のトナーを使用した場合であっても、確実に得られる。

【００６４】また、この画像形成装置では、作像工程に
関与しないクラウド状態にあるトナーがトナー回収用電
極４０により形成される電界により画形剤搬送ロール１
２に確実に回収されるため、かかるトナーがトナー通過
孔１７等に不用意に付着することや或る隙間等から機外
に漏れ出るようなことがほとんどない。この結果、トナ
ー通過孔１７がトナーの付着により目詰まりしてトナー
通過制御部材１６の性能（特に解像度）が低下すること
や、トナー漏れにより装置内が汚れることが抑制される
ため、良質な画像形成を長期にわたり安定して行うこと
ができる。

【００６５】なお、この実施の形態１では、トナー像担
持回転体としてトナー像担持ベルト３を使用する場合に
ついて例示したが、そのベルト３に代えて、例えばトナ
ー像担持ドラム等の異なる形態からなるトナー像担持回
転体を使用するように構成しても構わない。

【００６６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の画像形成
装置によれば、制御電極に印加する電圧を比較的大きめ
に設定したり、あるいは制御電極と画形剤搬送体の離間
距離を比較的小さめに設定することなく、簡易な構成で
もって安定したトナーの飛翔性を確保して良質な画像形
成を行うことができる。しかも、この際、トナーをキャ
リアから良好に引き剥がすことができる。また、その画
像形成時においてキャリアに起因したトナー通過制御部
材におけるトナー通過孔の目詰まりや制御電極と画形剤
搬送体間でのリークが発生することもない。そして、こ
のような効果は、たとえ小粒径のトナーを使用した場合
であっても同様に得ることができため、より高画質の画
像が得られる画像形成を行うことも可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 実施の形態１に係る画像形成装置の全体を示
す概要図。

【図２】 作像ユニットを主に示す拡大断面図。

【図３】 （ａ）はトナー通過制御部材におけるトナー
通過孔及びその制御電極の構成を示す一部平面図、
（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線に沿う断面図。

【図４】 作像ユニットの要部（作像領域部及びその周
辺部）の構成を示す説明図。

【図５】 画像形成時における作像ユニットの要部の状
態を示す説明図。

【図６】 従来のトナージェット方式による画像形成部
の構成を模式的に示す説明図。

【符号の説明】

２…対向電極、１２…画形剤搬送ロール（画形剤搬送
体）、１３…磁石ロール（磁界発生部材）、１３ａ…対
向領域、１４…スリーブ（円筒部材）、１６…トナー通
過制御部材、１７…トナー通過孔、１８…制御電極、３
０…電界形成用電極、４０…トナー回収用電極、Ｔ…ト
ナー、Ｃ…磁性キャリア、Ａ…回転方向。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2C162 AE25 AE31 AE32 AE47 AE74 AE79 AE84 AJ10 AJ26 CA02 CA12 CA24 2H029 DB04 2H031 AA01 AB02 AB09 AC08 AC19 AC30 AC33 BA05 BA09 DA05 EA03

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 周面に複数の磁極が配置された磁界発生
   部材とその磁界発生部材の外側で回転する回転部材から
   なり、その回転部材上に所定の極性に帯電されたトナー
   と磁性キャリアからなる２成分画形剤を磁気ブラシ状に
   担持して搬送する画形剤搬送体と、この画形剤搬送体と
   対向配置された対向電極と、この対向電極と前記画形剤
   搬送体との間に配置され、複数のトナー通過孔とその各
   通過孔におけるトナーの通過及び遮断を画像情報に応じ
   て制御する制御電極を形成してなるトナー通過制御部材
   とを備えた画像形成装置において、 前記トナー通過制御部材におけるトナー通過孔の前記画
   形剤搬送体の回転方向上流側であってその画形剤搬送体
   と間隔をあけて対向する位置に、その画形剤搬送体との
   間に振動電界を形成するための電圧を印加する振動電界
   形成用電極を配置し、 かつ、前記画形剤搬送体における磁界発生部材の前記振
   動電界形成用電極と対向する部分に、Ｎ極の磁極とＳ極
   の磁極を円筒部材の回転方向に対して交互に複数繰り返
   した状態で配置することを特徴とする画像形成装置。
2. 【請求項２】 前記磁極を交互に複数繰り返した状態で
   配置する磁界発生部材の領域を、前記振動電界形成用電
   極の円筒部材の回転方向における幅よりも広く設定した
   請求項１に記載の画像形成装置。
3. 【請求項３】 前記トナー通過制御部材におけるトナー
   通過孔の前記画形剤搬送体の回転方向下流側となる位置
   であってその画形剤搬送体と間隔をあけて対向する位置
   に、トナーの帯電極性と同極性の電圧を印加するトナー
   回収用電極を配置した請求項１又は２に記載の画像形成
   装置。