画像形成装置
【課題】像担持体の周面に帯電装置、像露光部、現像装置を複数組配設し、像担持体上に重ねトナー像を形成する画像形成装置において、高画質を維持しながら装置全体の小型化を図る。
【解決手段】感光体１周面に、帯電装置２と、像露光部３と、現像装置４とを複数組配設し、感光体に帯電、露光、現像を複数回繰り返して重ねトナー像を形成する画像形成装置において、現像装置３は、表面に発生する進行波電界によりトナーを現像領域まで搬送するトナー搬送部材３０と、トナー搬送部材にトナーを供給するトナー供給手段と、現像領域を通過したトナーをトナー搬送部材上から回収する回収手段とを備える。
【解決手段】感光体１周面に、帯電装置２と、像露光部３と、現像装置４とを複数組配設し、感光体に帯電、露光、現像を複数回繰り返して重ねトナー像を形成する画像形成装置において、現像装置３は、表面に発生する進行波電界によりトナーを現像領域まで搬送するトナー搬送部材３０と、トナー搬送部材にトナーを供給するトナー供給手段と、現像領域を通過したトナーをトナー搬送部材上から回収する回収手段とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
フルカラー画像を形成する画像形成装置として以下の３つの方式が知られている。
（Ａ）カラー画像を形成する色と同数の感光体と、各感光体の周囲に配置される帯電装置、像露光部、現像装置を備え、感光体上にそれぞれ形成した単色のトナー像を転写体に重ね合わせてカラー画像とする装置。この装置は１パスでカラー画像を転写体上に形成できるので、高速化に有利であるが、複数の感光体や転写体の搬送を要するため装置の容積が大型化してしまうという欠点がある。
（Ｂ）１つの感光体の周囲に、帯電装置、像露光部、各色の現像装置を備え、感光体を複数回回転して各色の帯電、露光、現像を繰り返してカラー画像を形成する装置。この装置は感光体、帯電装置、像露光部が一つだけであるので容積は小型化されるものの、速度が遅く、形成される画像のサイズが感光体の表面積以下に限定されるという制約がある。
（Ｃ）１つの感光体の周囲に帯電装置、像露光部、現像装置を複数組備え、感光体一回転以内に各色の帯電、露光、現像を順次行って感光体上にカラー画像を形成する装置。この装置は上記二つの方式の長所である高速化、及び、画像サイズに制約が無く小型化ができるという点を併せもっている。
【０００３】
また、画像形成装置に採用される現像装置としては、回転駆動される現像ローラ表面に現像剤を担持して感光体との対向位置まで搬送して現像をおこなうものが広く知られている。ここで、（Ｃ）の方式を用いて一つの感光体に順次現像を行い感光体上にカラー画像を形成する画像形成装置では、高画質画像を得るために、先に現像されたトナー像を乱さないように非接触現像をおこなう必要がある。非接触現像をおこなうものとしては、上記回転駆動される現像ローラにＤＣにＡＣを重畳した電圧を印加して、現像ローラから潜像担持体に非接触でトナーを転移させる所謂ジャンピング現像と称する方式が知られている（特許文献１、特許文献２参照）。
【０００４】
一方、近年、回転駆動される現像ローラを用いない現像装置も提案されている。これは、トナーを搬送するトナー搬送部材の機械的な駆動を無くして、トナーを静電的に搬送して現像をおこなう装置であり、特許文献３に記載のＥＴＨ（Ｅｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ＆Ｈｏｐｐｉｎｇ）現象を利用したものである。ＥＴＨ現象とは、粉体に作用する移相電界のエネルギーが機械的なエネルギーに変換されて、粉体自身が動的に変動する現象をいう。特許文献３の画像形成装置では、トナー搬送部材として複数の電極が所定ピッチで配設された静電搬送部材を用い、電極にｎ相の交流電圧が印加して発生させた進行波電界により、帯電したトナーの静電搬送部材面方向の移動（搬送）と、静電搬送部材面に垂直な方向の移動（ホッピング）とをおこなう。これにより、帯電したトナーを現像位置まで搬送するものである。現像位置においては、ホッピングしたトナーには、非画像部ではトナー搬送部材へ向かう力が、画像部では像担持体へ向かう力が作用し、静電潜像の現像が行われる。このようにＥＴＨ現象を用いた現像方式をＥＴＨ現像という。ここで、ＥＴＨ現像はトナー搬送部材上でトナーをホッピングさせてその付着力を無くしながら現像位置に搬送することで、回転駆動されるトナー搬送部材を用いた構成では実現が望めなかったほどの非常に高効率な現像が実現可能となる。
【０００５】
【特許文献１】特許公報３３７６１９９号
【特許文献２】特開平９−３２９９４７号公報
【特許文献３】特開２００４−１９８６７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記（Ｃ）の方式を用いた装置は高速化、小型化の画像形成を可能とする一方で、感光体の一周内に帯電装置、像露光部、現像装置を複数組配設するスペースが必要であり、必然的に感光体の径が大きくなってしまい、小型化が十分できない場合がある。また、帯電装置、像露光部、現像装置を複数組限られたスペース内に配置することにより各画像形成プロセス手段に互いに制約条件が生じてしまい、高画質化の阻害要因が発生する場合もある。
【０００７】
また、現像装置として上記回転駆動される現像ローラを用いたものでは、感光体周面に対向して配置される現像ローラは、画像形成サイズが大きくなるに伴い機械精度確保のためにローラ径を大きくする必要がある。このため、必然的に感光体の径が大きくなり、画像形成装置も大きくなってしまう。
【０００８】
また、回転駆動される現像ローラにＤＣにＡＣを重畳した電圧を印加してジャンピング現像を行う現像装置にあっては、高電圧による帯電トナーの授受を行わなければならないため、高電圧電源が必要になり、装置の大型化、コストの増加を招いている。
【０００９】
本発明は上記の背景に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、像担持体の周面に帯電装置、像露光部、現像装置を複数組配設し、該像担持体上に重ねトナー像を形成する画像形成装置において、高画質を維持しながら装置全体の小型化を図ることのできる画像形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、表面移動する像担持体周面に、帯電装置と、像露光部と、現像装置とを複数組配設し、該像担持体に帯電、露光、現像を複数回繰り返して該像担持体上に重ねトナー像を形成する画像形成装置において、上記現像装置は、表面に発生する進行波電界によりトナーを上記像担持体と対向する現像領域まで搬送するトナー搬送部材と、該トナー搬送部材にトナーを供給するトナー供給手段と、該現像領域を通過したトナーを該トナー搬送部材上から回収する回収手段とを備え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、無端移動しながら上記像担持体上のトナー像を転写される転写体と、該転写体上のトナー像を加熱する加熱手段と、該加熱手段よりも下流で該転写体に対向する加圧部材とを有し、該転写体上に転写されたトナー像を該加熱手段にて軟化させ、該軟化したトナー像を該転写体と該加圧部材との間を通過する記録媒体上に転写同時定着する転写定着装置を備え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２の画像形成装置において、上記像担持体と上記転写体との間に中間転写体を設け、該像担持体上のトナー像を該中間転写体を介して該転写体に転写する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、２または３の画像形成装置において、上記トナー搬送部材が長円形状または楕円形状である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１、２、３または４の画像形成装置において、上記トナー供給手段はトナーとキャリアからなる現像剤を攪拌して摩擦帯電する現像剤攪拌部材と、該摩擦帯電した現像剤を担持して搬送する供給ローラと、該供給ローラ上の現像剤を薄層化する規制部材とを有する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１、２、３、４または５の画像形成装置において、上記回収手段は上記トナー搬送部材に対向して設けられたブラシローラと、該ブラシローラに当接するフリッカーと、該ブラシローラにバイアス印加するバイアス印加手段とを有する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６の画像形成装置において、上記回収手段を上記トナー供給手段の上方に設け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７の画像形成装置において、上記トナー搬送部材と上記トナー供給手段と上記回収手段とをケース内に配置して一体的に構成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１、２、３、４、５、６、７または８の画像形成装置において、上記現像装置と下流側に隣接する帯電装置との間の少なくとも１箇所に除電装置を設けたことを特徴とするものである。
【００１１】
本発明においては、進行波電界によりトナーを搬送するトナー搬送部材をもちいた現像装置を採用しており、トナー搬送部材を回転させる必要がないため、その形状はローラ形状等に限られず自由度が大きいものとなる。すなわち、トナー搬送部材の像担持体と対向する部分を小さい形状とし、現像装置の配設に必要な像担持体の周面スペースを小さくすることできる。よって、像担持体の周面に、帯電装置、像露光部、現像装置を複数組配設する装置でも、装置全体が大型化してしまうことを抑制できる。さらに、トナー搬送部材の周長を長くする必要がある場合でも、トナー搬送部材の像担持体と対向する部分を小さい形状としたままで対応することが可能であり、装置全体が大型化してしまうことを回避できる。よって、小径の像担持体周面に多数の画像形成プロセス手段を配置でき、画像形成装置の小型化ができる。また、トナー搬送部材の形状の自由度が大きいものとなるため、トナー供給手段と回収手段の配置自由度が大きくなる。これにより、供給トナーの特性を安定化可能な供給手段と回収効率の良い回収手段の構成も可能となり、画質品質の向上が図れる。さらには、各画像形成プロセス手段の配置自由度も大きくなり、互いに制約条件が生じて画質が低下してしまうことを、回避しやすい。
さらに、この現像装置では、進行波電界によりトナー搬送部材上でトナーをホッピングさせてその付着力を無くしながら現像しているので、回転駆動される現像ローラを用いた構成では実現が望めなかったほどの非常に高効率な非接触現像が実現可能となる。よって、回転駆動される現像ローラを用いたジャンピング現像のような高圧電源が不要となる。
このように、現像装置の配設に必要な像担持体の周面のスペースを小さくするとともにスペースの形状に自由度を持たせ、かつ、非接触現像をおこなうための高圧電源を不要とすることで装置の小型化が可能となる。
【発明の効果】
【００１２】
以上、本発明によれば、像担持体の周面に帯電装置、像露光部、現像装置を複数組配設し、該像担持体上に重ねトナー像を形成する画像形成装置において、高画質を維持しながら装置全体の小型化を図ることができるという優れた効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明を、画像形成装置に適用した一実施形態について説明する。まず、本実施形態に係る画像形成装置の構成及び動作について説明する。
図１は、本実施形態に係る画像形成装置全体の概略構成図である。画像形成装置の本体中央部には、像担持体としての感光体ドラム１を備えている。感光体ドラム１の周辺には、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｂｋ）の各色のトナー像を形成するための帯電装置と現像装置とが、上方から反時計回りに４組が配置されている。また、装置の右方には感光体ドラム１にレーザー光を照射する露光装置５が設けられており、各帯電装置と各現像装置の間の露光部に各色の静電潜像形成用のレーザー光を照射している。すなわち、イエロー（Ｙ）用の帯電装置２Ｙ、露光部３Ｙ、現像装置４Ｙ、マゼンタ（Ｍ）用の帯電装置２Ｍ、露光部３Ｍ、現像装置４Ｍ、シアン（Ｃ）用の帯電装置２Ｃ、露光部３Ｃ、現像装置４Ｃ、黒（Ｂｋ）用の帯電装置２Ｂｋ、露光部３Ｂｋ、現像装置４Ｂｋが順に配置されている。また、これらの下流の感光体ドラム１の周辺には、転写ベルト装置９と、クリーニング装置１４とが設けられている。
【００１４】
なお、帯電装置２Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｂｋ、露光部３Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｂｋ、現像装置４Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｂｋに関しては、構成・動作が同じ部分は、添字のＹ，Ｍ，Ｃ，Ｂｋを省略して説明をおこなう。
【００１５】
帯電装置２はスコロトロン帯電器で、感光体ドラム１の有機感光体層に対して、所定の電位に保持されたグリッドと放電ワイヤによるコロナ放電とによって帯電作用を行い、感光体ドラム１表面に一様な電位を与える。
【００１６】
露光装置５は、レーザー光を感光体ドラム１に対して４箇所放射状に入光する、一体化されたユニット構成からなる。露光装置５は、一様に帯電された感光体1上の露光部４に各色の画像データに基づきレーザー光を照射して、各色の静電潜像を形成する。なお、露光装置は、色毎にユニット化された４体から構成されても、各ＬＥＤアレイから構成されても良い。
【００１７】
現像装置４は、回転駆動されること無く、静電的にトナーを担持して搬送するトナー搬送部材３０を用いたものである。詳しくは後述する。
【００１８】
転写ベルト装置９は、転写ベルト１３と、これを張架する駆動ローラ１０、従動ローラ１１と、転写ローラ１２とを備えている。転写ベルト１３が感光体ドラム１周面に接する領域の転写ベルト１３内側には転写ローラ１２が配設され、感光体ドラム１のトナー像を転写ベルト１３の担持する記録用紙上へ転写する転写域を形成する。転写ベルト１３は無端状のベルトである。このベルトは、シリコンゴム或いはウレタンゴムからなる体積抵抗値１０8〜１０12［Ω・ｃｍ］、厚さ０．５〜２．０［ｍｍ］の半導電性基体と、トナーフィルミング防止のため厚さ５〜５０［μｍ］のフッ素コーティングの半導電性表層の２層構成のゴムベルトである。また、上記ゴム状の基体の代わりに、厚さ０．１〜０．５［ｍｍ］の半導電性のポリエステルやポリスチレン、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート等を使用することもできる。また、転写ベルト１３にはベルト表面を清掃するベルトクリーニング装置（図示なし）が設けられている。
【００１９】
クリーニング装置１４は、クリーニングブレード１５とファーブラシ１６とを備えている。クリーニングブレード１５のみの構成でも良い。
【００２０】
記録用紙の搬送方向に関して転写ベルト装置９の下流には、定着装置１８が配設されている。定着装置１８は、無端状の定着ベルト１９とそれを支持する２本のローラとテンションローラ２０と定着ベルト１９に圧接している加圧ローラから構成されている。
【００２１】
また、画像形成装置本体の下部には、転写材である記録用紙が収納された給紙カセット２１と給紙カセット２１から記録用紙を送り出す給紙ローラ２２とフィードローラ２３が配設されている。転写ベルト１３までの記録用紙搬送経路には搬送ローラ対２４、レジストローラ対２５が設けられている。定着装置１８後の記録用紙搬送経路には本体上に設けられた記録用紙スタック部に排出する排紙ローラ２７、また両面印刷する経路には反転ローラ２８、さらにレジストローラ２５までの反転経路には搬送ローラ対が３組設けられている。また、本体左側には手差し給紙部があり、記録用紙を給紙、搬送するピックアップローラ２９とフィードローラとが配設されている。
【００２２】
次に、上記構成の画像形成装置の動作を説明する。
原稿画像は本装置とは別体の画像読み取り装置（図示なし）の撮像素子により読み取られた画像或いはコンピュータで編集された画像を、Ｙ，Ｍ，Ｃ及びＢｋの各色別の画像信号として一旦メモリに記憶し格納される。画像記録のスタートにより感光体駆動モータ（図示なし）の始動により感光体ドラム１を反時計方向へと回転し、同時にＹ用帯電装置２Ｙの帯電作用により電位の付与が開始される。感光体ドラム１は電位を付与されたあと、露光装置５より照射されるレーザー光により第１の色信号即ちイエロー（Ｙ）の画像信号に対応する電気信号に基づく露光３Ｃが開始されドラムの回転走査によってその表面の感光層に原稿画像のイエロー（Ｙ）の画像に対応する静電潜像を形成する。Ｙ用の潜像は現像装置４Ｙのトナー搬送部材３０にて、感光体ドラム１との対向部に搬送されてきたトナーにより反転非接触現像され、感光体ドラム１上にイエロー（Ｙ）のトナー像が形成される。
【００２３】
次いで、感光体ドラム１は上記イエロー（Ｙ）のトナー像の上に、Ｍ用帯電装置２Ｍの帯電作用により電位を付与され、露光装置５より照射されるレーザー光により第２の色信号即ちマゼンタ（Ｍ）の画像信号に対応する電気信号による露光３Ｍが行われ、原稿画像のマゼンタ（Ｍ）の画像に対応する静電潜像を形成する。Ｍ用の潜像は現像装置４Ｍのトナー搬送部材３０にて、感光体ドラム１との対向部に搬送されてきたトナーにより反転非接触現像され、上記のイエロー（Ｙ）のトナー像の上にマゼンタ（Ｍ）のトナー像が順次重ね合わせて形成していく。 同様のプロセスによりＣ用帯電装置２Ｃ、露光装置５による露光３Ｃ及び現像装置４Ｃによって更に第３の色信号に対応するシアン（Ｃ）のトナー像が、また帯電装置２Ｂｋ、露光装置５による露光３Ｂｋ及び現像装置４Ｂｋによって第４の色信号に対応する黒色（Ｂｋ）のトナー像が順次重ね合わせて形成され、感光体ドラム１の一回転以内にその周面上にカラーのトナー像が形成される。
【００２４】
一方では給紙カセット２１から給紙ローラ２２、フィードローラ２３の作動により記録用紙が搬出されてレジストローラ２５に搬送され、感光体ドラム１上のカラートナー像の搬送に同期して転写ベルト１３の転写域に給紙される。給紙された記録用紙は転写域において転写ローラ１２によるトナーと反対極性のバイアス電圧の印加により順次カラートナー像は記録用紙上に転写される。
【００２５】
転写後は感光体ドラム１上の転写残トナーをクリーニング装置１４によってクリーニングする。クリーニングは、まずファーブラシ１６で残トナーを感光体ドラム１から剥ぎ取り、その下流でクリーニングブレード１５によって完全に掻き取る。クリーニングされたトナーはクリーニングスクリュ１７によって不図示の廃トナーボトルへ送られる。
【００２６】
また、カラートナー像の転写を受けた記録用紙は転写ベルト１３に静電的に貼り付いて駆動ローラ１０部まで搬送されると、記録用紙先端は転写ベルト１３と曲率分離して定着装置１８に搬送され、定着ベルト１９と加圧ローラの間に挟着搬送して加熱され、トナーを溶着して定着がなされたのち排紙ローラ２８を介して装置スタック部２６に排出される。
【００２７】
両面印刷する場合は、記録用紙は反転ローラ２８側に搬送され、反転ローラ２８の逆回転により、再度、レジストローラ２５に送られる。そして感光体ドラム１上に形成されたカラートナー像とタイミングを合わせて、転写ベルト１３のニップ部へ送られ、記録用紙裏面に転写され、再度定着装置１８を通過して、スタック部２６に排出される。
【００２８】
本実施形態の現像装置４について詳しく説明する。この現像装置４は、ＥＴＨ現象を用いたＥＴＨ現像方式の現像装置であり、回転駆動されること無く、トナーを静電的に担持して搬送するトナー搬送部材３０を備えている。ＥＴＨ現象とは、静電気力による粉体の水平方向の移動（搬送）と垂直方向の移動（ホッピング）を含む現象であり、静電搬送部材の表面を、移相電界によって粉体が進行方向の成分を持って飛び跳ねる現象である。なお、本明細書において、ＥＴＨ現象における搬送部材上の粉体の振る舞いを区別して表現する場合、基板水平方向への移動については、「搬送」、「搬送速度」、「搬送方向」、「搬送距離」という表現を使用し、基板垂直方向への飛翔（移動）については、「ホッピング」、「ホッピング速度」、「ホッピング方向」、「ホッピング高さ（距離）」という表現を使用し、搬送部材上での「搬送及びホッピング」は「移送」と総称する。なお、搬送装置、搬送基板という用語に含まれる「搬送」は「移送」と同義である。
【００２９】
図３は、トナー搬送部材３０と感光体ドラム１との対向部周辺の模式図である。トナー搬送部材３０は、粉体であるトナーＴを搬送、ホッピング、回収するための電界を発生するための複数の電極１０２を有している。このトナー搬送部材３０の各電極１０２に対しては駆動回路１０６から所要の電界を発生させるためのｎ相（ここでは３相とする。）の異なる駆動波形Ｖａ１〜Ｖｃ１及びＶａ２〜Ｖｃ２が印加される。
【００３０】
ここでは、トナー搬送部材３０は、駆動波形Ｖａ１〜Ｖｃ１及びＶａ２〜Ｖｃ２を与える電極１０２の範囲及び感光体ドラム１との関係において、トナーＴを感光体ドラム１近傍まで移送する搬送領域と、感光体ドラム１の潜像にトナーＴを付着させてトナー像を形成するための現像領域と、トナーＴをトナー搬送部材３０側に回収するための現像領域通過後の領域（これを、以下「回収領域」という。）に分けられる。
【００３１】
搬送領域では、トナー搬送部材３０上のトナーＴを感光体ドラム１の近傍まで移送する。現像領域では、感光体ドラム１上の潜像の画像部に対してはトナーＴが感光体ドラム１側に向かい、非画像部に対してはトナーＴが感光体ドラム１と反対側（トナー搬送部材３０側）に向かう方向の電界を形成して、トナーＴを潜像に付着させて現像を行う。回収領域では、トナーＴが潜像の画像部及び非画像部のいずれに対しても感光体ドラム１と反対側（トナー搬送部材３０側）に向かう方向の電界を形成する。これにより、現像領域では感光体ドラム１上の潜像にトナーが付着して可視像化され、現像に寄与しなかったトナーは感光体ドラム１の回転方向（移動方向）下流側の回収領域でトナー搬送部材３０側に回収されるので、飛散トナーの発生が防止される。なお、回収領域は現像領域よりも感光体ドラム１の移動方向下流側とすることで、確実に浮遊トナーの回収を行うことができる。
【００３２】
さらに、トナー搬送部材３０の構成、動作について詳しく説明する。図４は、トナー搬送部材３０の平面説明図、図５は図４のＡ−Ａ線に沿う断面説明図、図６は図４のＢ−Ｂ線に沿う断面説明図、図７は図４のＣ−Ｃ線に沿う断面説明図、図８は図４のＤ−Ｄ線に沿う断面説明図である。図４において、トナー搬送部材３０は、ベース基板（支持基板）１０１上に３本の電極（搬送電極）１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ（これらを「電極１０２」とも総称する。）を１セットとして、所定の間隔で、図中矢印で示すトナー移送方向に沿ってトナー移送方向と略直交する方向に繰り返し形成配置する。この上に、電極１０２の表面を覆う保護膜となり搬送面を形成する、無機又は有機の絶縁性材料で形成した表面保護層１０３を積層したものからなる。なお、表面保護層１０３が搬送面を形成しているが、表面保護層１０３上に更に粉体（トナー）との適合性に優れた表面層を別途成膜することもできる。
【００３３】
これらの電極１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃの両側には、電極１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃとそれぞれ両端部で相互接続した共通電極１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃ（これらを「共通電極１０５」とも総称する。）をトナー移送方向に沿って、すなわち、個々の電極と略直交する方向に設けている。この場合、共通電極１０５の幅（この幅は、トナー移送方向と直交する方向の幅）は電極１０２の幅（この幅は、トナー移送方向に沿う方向の幅）よりも広くしている。なお、図４では、共通電極１０５を、搬送領域では共通電極１０５ａ１、１０５ｂ１、１０５ｃ１、現像領域では共通電極１０５ａ２、１０５ｂ２、１０５ｃ２、回収領域では共通電極１０５ａ３、１０５ｂ３、１０５ｃ３として区別して表記している。
【００３４】
ここでは、支持基板１０１上に共通電極１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃのパターンを形成した後、層間絶縁膜１０７（表面保護層１０３と同じ材料でも異なる材料のいずれでも良い。）を形成する。この層間絶縁膜１０７にコンタクトホール１０８を形成した後、電極１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃを形成することによって電極１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃと共通電極１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃとをそれぞれ相互接続している。なお、電極１０２ａと共通電極１０５ａを一体形成したパターン上に層間絶縁膜を形成し、この層間絶縁膜上に電極１０２ｂと共通電極１０５ｂを一体形成したパターンを形成し、更に層間絶縁膜を形成して、この層間絶縁膜上に電極１０２ｃと共通電極１０５ｃを一体形成したパターンを形成することもできる。すなわち、電極を三層構造とすることもできる。また、一体形成に相互接続とコンタクトホールによる相互接続とを混在させることもできる。
【００３５】
さらに、これらの共通電極１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃには図示しないが駆動回路３１からの駆動信号（駆動波形）Ｖａ、Ｖｂ、Ｖｃを入力するための駆動信号印加用入力端子を設けている。この駆動信号入力用端子は、支持基板１０１に裏面側に設けてスルーホールを介して共通電極１０５に接続してもよいし、あるいは後述する層間絶縁膜１０７上に設けてもよい。
【００３６】
ここで、支持基板１０１としては、ガラス基板、樹脂基板或いはセラミックス基板等の絶縁性材料からなる基板、或いは、ＳＵＳなどの導電性材料からなる基板にＳｉＯ２等の絶縁膜を成膜したもの、ポリイミドフィルムなどのフレキシブルに変形可能な材料からなる基板などを用いることができる。
【００３７】
電極１０２は、支持基板１０１上にＡｌ、Ｎｉ−Ｃｒ等の導電性材料を０．１〜１０［μｍ］厚、好ましくは０．５〜２．０［μｍ］で成膜し、これを、フォトリソ技術等を用いて所要の電極形状にパターン化して形成している。これらの複数の電極１０２の粉体進行方向における幅Ｌは移動させる粉体の平均粒径の１倍以上２０倍以下とし、かつ、電極１０２、１２の粉体進行方向の間隔Ｒも移動させる粉体の平均粒径の１倍以上２０倍以下としている。
【００３８】
表面保護層１０３としては、例えばＳｉＯ２、ＴｉＯ２、ＴｉＯ４、ＳｉＯＮ、ＢＮ、ＴｉＮ、Ｔａ２Ｏ５などを厚さ０．５〜１０［μｍ］、好ましくは厚さ０．５〜３［μｍ］で成膜して形成している。また、無機ナイトライド化合物、例えばＳｉＮ、Ｂｎ、Ｗなどを用いることができる。特に、表面水酸基が増えると帯電トナーの帯電量が搬送途中で下がる傾向にあるので、表面水酸基（ＳｉＯＨ、シラトール基）が少ない無機ナイトライド化合物が好ましい。
【００３９】
次に、上記構成のトナー搬送基板３０におけるトナーの静電搬送の原理について説明する。トナー搬送部材３０の複数の電極１０２に対してｎ相の駆動波形を印加することにより、複数の電極１０２によって移相電界（進行波電界）が発生し、トナー搬送部材３０上の帯電したトナーは反発力及び／又は吸引力を受けて移送方向にホッピングと搬送を含んで移動する。
【００４０】
例えば、トナー搬送部材３０の複数の電極１０２に対して、図９に示すようにグランドＧ（０Ｖ）と正の電圧＋との間で変化する３相のパルス状駆動波形（駆動信号）Ａ（Ａ相）、Ｂ（Ｂ相）、Ｃ（Ｃ相）のタイミングをずらして印加する。このとき、図１０に示すように、トナー搬送部材３０上に負帯電トナーＴがあり、トナー搬送部材３０の連続した複数の電極１０２に同図に（１）で示すようにそれぞれ「Ｇ」、「Ｇ」、「＋」、「Ｇ」、「Ｇ」が印加されたとすると、負帯電トナーＴは「＋」の電極１０２上に位置する。次のタイミングで複数の電極１０２には（２）に示すようにそれぞれ「＋」、「Ｇ」、「Ｇ」、「＋」、「Ｇ」が印加され、負帯電トナーＴには同図で左側の「Ｇ」の電極１０２との間で反発力が、右側の「＋」の電極１０２との間で吸引力がそれぞれ作用するので、負帯電トナーＴは「＋」の電極１０２側に移動する。さらに、次のタイミングで複数の電極１０２には（３）に示すようにそれぞれ「Ｇ」、「＋」、「Ｇ」、「Ｇ」、「＋」が印加され、負帯電トナーＴには同様に反発力と吸引力がそれぞれ作用するので、負帯電トナーＴは更に「＋」の電極１０２側に移動する。
【００４１】
このように複数の電極１０２に電圧の変化する複相の駆動波形を印加することで、トナー搬送部材３０上には進行波電界が発生し、この進行波電界の進行方向に負帯電トナーＴは搬送及びホッピングを行いながら移動する。なお、正帯電トナーの場合には駆動波形の変化パターンを逆にすることで同様に同方向に移動する。
【００４２】
これを、図１１を参照して具体的に説明すると、同図（ａ）に示すように、搬送基板１の電極Ａ〜Ｆがいずれも０Ｖ（Ｇ）で搬送基板１上に負帯電トナーＴが載っている状態から、同図（ｂ）に示すように電極Ａ、Ｄに「＋」が印加されると、負帯電トナーＴは電極Ａ及び電極Ｄに吸引されて電極Ａ、Ｄ上に移る。次のタイミングで、同図（ｃ）に示すように、電極Ａ、Ｄがいずれも「０」になり、電極Ｂ、Ｅに「＋」が印加されると、電極Ａ、Ｄ上のトナーＴは反発力を受けるとともに、電極Ｂ、Ｅの吸引力を受けることになって、負帯電トナーＴは電極Ｂ及び電極Ｅに移送される。さらに、次のタイミングで、同図（ｄ）に示すように、電極Ｂ、Ｅがいずれも「０」になり、電極Ｃ、Ｆに「＋」が印加されると、電極Ｂ、Ｅ上のトナーＴは反発力を受けるとともに、電極Ｃ、Ｆの吸引力を受けることになって、負帯電トナーＴは電極Ｃ及び電極Ｆに移送される。このように進行波電界によって負帯電トナーは順次図において右方向に移送されることになる。
【００４３】
図２は、上記トナー搬送部材３０を用いた現像装置４の概略構成図である。なお、図２の現像装置は、図１に画像形成装置おけるマゼンタ（Ｍ）用の現像装置を示している。この現像装置４は、感光体ドラム１に非接触で対向して配置される上記構成のトナー搬送部材３０と、トナー搬送部材３０にトナーを供給する供給手段と、現像領域通過後のトナー搬送部材３０よりトナーを回収する回収手段とを備えている。
【００４４】
ここで、図２に示すように、トナー搬送部材３０は、長円、あるいは楕円形状とする。本実施形態の画像形成装置のように、感光体ドラム１の周面に複数の現像装置４を配置する場合は、このような形状にすることにより、感光体ドラム１表面に占める領域が小さくなり省スペースで配置できるようになる。また長円の長さを配置する位置によって変えることによって、供給手段や回収手段も感光体ドラム１回りのスペースを有効に利用しつつ、構成の自由度が広がり、高性能な構成が可能となる。
【００４５】
供給手段は、現像剤を収容する現像剤収容部３７と、現像剤収容部３７内の現像剤を攪拌搬送する２本のスクリュウ３３、３４と、２成分現像剤を担持して、担持した２成分現像剤よりトナーをトナー搬送部材３０に供給する供給ローラ３１と、供給ローラ３１上の現像剤層厚を規制するドクタブレード３２とを備えている。現像剤は非磁性トナーと磁性キャリアのからなる２成分現像剤である。供給ローラ３１は回転可能な非磁性のスリーブにマグネットが固定された磁界発生手段を内包したものであり、スリーブ表面がトナー搬送部材３０に非接触に対向して配置される。２本のスクリュウ３３、３４は、供給ローラ３１より斜め下方向、または、水平の位置に、２本並列して配置され、供給ローラ３１と平行な互いに反対の方向に現像剤を攪拌しながら搬送する。現像剤収容部３７には、２本のスクリュの２室に分ける仕切り板３６が設けられている。この仕切り板３６の奥と手前は、現像剤が仕切られた２室が連通するように切り欠かれている。
【００４６】
回収手段は、ブラシローラ３８とフリッカー３９とを備えている。ブラシローラ３８は細い繊維を植えたものであり、トナー搬送部材３０のトナーの搬送方向の現像領域下流に設けられ、バイアス電圧を印加されて、トナー搬送部材３０から現像に寄与しなかったトナーを静電的に吸着して分離するものである。ブラシローラ３８の繊維の電気抵抗値（体積抵抗率）は１０2〜１０10［Ω・ｃｍ］の範囲、好ましくは１０2〜１０4［Ω・ｃｍ］のが良い。ブラシの密度は、３万［本/インチ］〜１５万［本/インチ］の範囲、好ましくは１０万［本/インチ］〜１３万［本/インチ］が良い。本実施例ではブラシの材質は、東レ製ＳＡ７（炭素含有アクリル繊維）（３００Ｄ／４８Ｆ）を使用している。この他のブラシ材質としては、帝人製Ｂ−ＴＣＦ（導電性ポリエステル繊維）、導電性ＰＥＴ、導電性ナイロン繊維などがある。ブラシローラ３８に印加するバイアス電圧はトナー搬送部材３０に印加したバイアス電圧と逆極性のものを印加する。本実施例の場合、ブラシローラ３８には０Ｖ〜＋７００Ｖの範囲で、好ましくは＋３００Ｖ〜＋５００Ｖの範囲でバイアス電圧を印加している。フリッカー３９は現像装置４を覆った一体化されたケース３５から内側に突起したバーで構成され、ブラシローラ３８に食い込むように配置されている。
【００４７】
回収手段と供給手段の位置関係は、図２に示すように、回収手段が供給手段の上方になるよう配置する。これは、回収手段で回収したトナーがフリッカー３９で機械的に掻き取られ、重力によって供給手段の現像味収容部３７内に戻される。他の色の現像装置も回収手段と供給手段の位置関係は、同様のものとする。
【００４８】
このように構成された現像装置４では、現像剤収容部３７に収容された二成分現像剤をスクリュ３３、３４が互いに反対の方向に攪拌しながら搬送する。現像剤収容部３７の手前側と奥側の連通部では、現像剤が一方の室から他方の室へ移動することで、現像剤が常に２室を循環する。また、スクリュウ３３により攪拌搬送されている現像剤は、供給ローラ３１のマグネットの磁力によって表面に磁気ブラシ状で保持されて供給スリーブ３１の回転方向に汲み上げられる。汲み上げられた磁気ブラシ上の現像剤はドクタブレード３２によって適正な量に穂切りされてトナー搬送部材３０と対向しているトナー供給部へと送られる。ドクタブレード３２で穂切りされて残った現像剤は、スクリュ３３に戻され、再度攪拌搬送されながら供給スリーブ３１に供給されることが繰り返される。
【００４９】
一方、供給ローラ３１にはＤＣにＡＣが重畳されたバイアスが印加されており、トナー供給部に送られた供給ローラ３１上の現像剤からトナー搬送部材３０にトナーが供給される。トナー搬送部材３０は、上述のように静電的に感光体ドラム１との対向部まで供給されたトナーを搬送し、感光体ドラム１上に形成された静電潜像の現像を行う。
【００５０】
トナー搬送部材３０上の現像に寄与しなかったトナーは、トナー搬送方向に関して現像領域下流に設けられたバイアス電圧を印加されたブラシローラ３８に静電的に吸着され、トナー搬送部材３０から分離するものである。そして、フリッカー３９によって、ブラシローラ３８に静電的に吸着したトナーを機械的に剥ぎ取る。
【００５１】
ところで、カラー画像を形成する場合に、直径わずか約３０［μｍ］の１２００［ｄｐｉ］の孤立１ドットを再現性よく、地汚れなしに現像するかということが重要である。また、トナーが装置内や装置外に飛散することを防止することが重要になる。しかしながら、回転駆動される現像ローラを用いる現像装置では、現像ローラと現像装置側板との間にトナーが侵入して、トナーが擦れてトナー固着等が発生し、画像に悪影響を及ぼすという問題がある。また、現像装置周りのシール材が経時劣化することで、トナーが飛散し、画像の地汚れなどを生じることがある。また、摩擦帯電やコロナ放電帯電によってトナーを帯電させるものでは、飽和帯電したトナーと不飽和帯電のトナーとが混在し、大きな帯電分布を有することになる。このようなトナーを強制的に回転する現像ローラに担持させると、現像ローラの現像速度（線速１００ｃｍ／ｓｅｃ程度）の速さでは、一旦現像ローラに担持させた現像剤のうちの電荷が小さなトナーは離脱して、トナーが飛散し、形成画像の地汚れが生じ易くなる。本実施形態では、上述のように現像ローラが回転駆動されることない構成であるので、これらの不具合が解消される。よって、再現性が良く、トナー飛散が少なく地汚れのない画像が得られるというメリットがある。
【００５２】
次に、本実施形態の変形例に係る画像形成装置について説明する。図１２は、変形例に係る画像形成装置の概略構成図である。この画像形成装置は、図１の画像形成装置と同様に、本体の中央部に感光体ドラム１を備えている。感光体ドラム１の周辺には、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｂｋ）の各色のトナー像を形成するための帯電装置と現像装置とが、下方から時計回りに４組が配置されている。また、装置の右方には感光体ドラム１にレーザー光を照射する露光装置５が設けられており、各帯電装置と各現像装置の間の露光部に各色の静電潜像形成用のレーザー光を照射している。このように、図２の画像形成装置では、図１の画像形成装置と感光体ドラム１の回転方向が逆方向であり、周面に配置されるトナー像形成手段の位置が異なる。しかし、感光体ドラム１上に順次トナー像を重ね現像し、転写後の残トナーをクリーニング装置１４でクリーニングする構成と動作は図１の説明と同じである。図１２の画像形成装置は、図１の装置とはトナー像の転写・定着装置の構成と動作が異なるものであり、トナー像を転写定着装置６０により記録用紙に転写同時定着するものである。以下これについて説明する。
【００５３】
Ｂｋ用の現像装置４Ｂｋの後には転写定着装置６０が設けられている。転写定着装置６０は、無端状の転写定着ベルト４０を有している。転写定着ベルト４０は、転写ローラ４１と転写定着ローラ４２とに張架されており、駆動ローラである転写ローラ４２に回転により回転駆動される。転写ローラ４１は感光体ドラム１上からトナー像を転写定着ベルト４０上に転写する転写ニップを形成する機能を有している。また、転写定着ローラ４２は、転写定着ベルト４０に当接して定着ニップを形成する加圧部材としての加圧ローラ４３に対向する対向ローラとしての機能を有している。また、転写ニップの下流で定着ニップの上流には、感光体ドラム１上より転写定着ベルト４０上に転写されたトナー像を加熱して軟化させる加熱手段として、転写定着ベルト４０に対向する電磁誘導コイル４４を備えている。また、定着ニップの下流で転写ニップの上流には、転写定着ベルト４０に当接して転写定着ベルト４０を冷却する冷却ローラ４５を備えている。
【００５４】
転写定着ベルト４０は、５０〜１００［μｍ］程度のポリイミド等の基材層に、銅やアルミなどの金属層を設け、その上にシリコンゴム等の弾性層を設け、さらに表層にＰＦＡコート等の離型層をコーティングにより形成したものである。加圧ローラ４３は、芯金とゴム等の弾性層を有している。冷却ローラ４５は金属ローラやヒートパイプで構成されている。
【００５５】
このような構成の転写定着装置６０の動作について説明する。駆動手段（不図示）により転写定着ローラ４２が回転し、これに伴い転写定着ベルト４０が回転する。転写ニップでは転写ローラ４１にバイアスが印加され、感光体ドラム１上のトナー像が転写定着ベルト４０上に静電転写される。転写定着ベルト４０上に転写されたトナー像は、転写定着ベルト４０の回転による定着ニップまでの搬送中、電磁誘導コイル４４により加熱されて軟化する。電磁誘導コイル４４に交流を通電することで、対向して設けられた転写定着ベルト４０の金属層を貫通する磁束が生じ、金属層には過電流が起きて発熱し、この熱によりトナー像は軟化させる。軟化したトナー像はレジストローラ２５から送られてきた記録用紙が、転写定着ベルト４０と加圧ローラ４３とにより形成される定着ニップを通過するときに、記録用紙上に転写同時定着される。定着ニップ下流側では、冷却ローラ４５によって加熱された転写定着ベルト４０を冷却し、感光体ドラム１の温度上昇を防止する。これによって、トナーを現像する現像装置４や感光体ドラム１への熱による不具合を防止する。
【００５６】
このように、上記転写定着装置６０では記録用紙への転写と定着を同時に行うので、装置をさらに小型化できる。また、記録用紙へのトナーの転写と定着を１工程で行うので、記録用紙の搬送ジャムが軽減される。また、上記構成ではトナーの加熱時間を長くできるため、低温、省エネ、立ち上がり時間が短くなるというメリットがある。さらに、記録用紙へのトナー転写定着時のニップ幅が小さくでき、紙の厚さに関係なく消費電力が変わらないため、厚紙を半速モードで定着する必要もなくなる。
【００５７】
次に、本実施形態の他の変形例に係る画像形成装置について説明する。図１３は、他の変形例に係る画像形成装置の概略構成図である。この画像形成装置は、図１の画像形成装置と同様に、本体の中央部に感光体ドラム１を備えている。感光体ドラム１の周辺には、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｂｋ）の各色のトナー像を形成するための帯電装置と現像装置とが、図１と同様に上方から反時計回りに４組が配置されている。また、装置の右方には感光体ドラム１にレーザー光を照射する露光装置５が設けられており、各帯電装置と各現像装置の間の露光部に各色の静電潜像形成用のレーザー光を照射している。感光体ドラム１上に順次トナー像を重ね現像することと、転写後の残トナーをクリーニングするための構成と動作は、図１の説明と同じである。図１３の画像形成装置は、感光体ドラム１上トナー像の転写・定着装置の構成と動作が異なるものであり、感光体ドラム１から中間転写装置６１を介して転写定着装置６０にトナー像を転写し、転写定着装置６０で記録用紙にトナー像を転写同時定着するものである。
【００５８】
この変形例に係る画像形成装置は、感光体ドラム１上トナー像を1次転写される中間転写ベルト４６を有する中間転写装置６１と、中間転写装置６１を介して転写定着装置６０にトナー像を２次転写し、転写定着装置６０で記録用紙にトナー像を転写同時定着するものである。中間転写装置６２は、ローラ４７、４８、４９に張架される無端状の中間転写ベルト４６を有しており。駆動ローラであるローラ４７の回転により回転駆動される。ローラ４９は、感光体ドラム１上からトナー像を中間転写ベルト４６上に1次転写する１次転写ニップを形成する転写ローラ４９である。また、ローラ４７は、中間転写ベルト４６から転写定着装置６０の転写定着ローラ５１にトナー像を２次転写する２次転写ニップを形成する転写ローラ４７としての機能を有している。また、上記２次転写ニップの下流で上記１次転写ニップの上流には、中間転写ベルト４６に当接して中間転写ベルト４６を冷却する冷却ローラ（不図示）を備えている。また、トナー像を転写定着ローラ５１に転写した後の中間転写ベルト４６の残トナーを清掃するベルトクリーニング手段（不図示）を備えている。
【００５９】
転写定着装置６０は、回転駆動されながら中間転写ベルト４６からトナー像を２次転写される転写体としての転写定着ローラ５１と、転写定着ローラ５１に当接して定着ニップを形成する加圧部材としての加圧ローラ５２とを備えている。また、上記２次転写ニップの下流で上記定着ニップの上流には、感光体ドラム１上より転写定着ローラ５１上に転写されたトナー像を加熱する加熱手段として、転写定着ローラ５１に対向する電磁誘導コイル５３を備えている。
【００６０】
中間転写ベル４６は、ポリイミド等よりなる。また、転写定着ローラ５１はポリイミド等の基材層に、銅やアルミなどの金属層を設け、その上にシリコンゴム等の弾性層を設け、さらに表層にＰＦＡコート等の離型層をコーティングにより形成したものである。加圧ローラは、芯金とゴム等の弾性層を有している。
【００６１】
このような構成の中間転写装置６１と転写定着装置６０の転写・定着動作について説明する。駆動手段（不図示）により駆動ローラ４７が回転し、これに伴い中間転写ベルト４６が回転する。１次転写ニップでは転写ローラ４９にバイアスが印加され、感光体ドラム１上のトナー像が中間転写ベルト４６に静電転写される。転写されたトナーは中間転写ベルトの回転により、転写定着ローラ５１との間に形成される２次転写ニップに搬送され、転写定着ローラ５１上へ静電転写される。このとき駆動ローラ４７か転写定着ローラ５１のどちらかにバイアスが印加される。転写定着ローラ５１上のトナー像は、転写定着ローラ５１の回転による定着ニップまでの搬送中、電磁誘導コイル５４により加熱されて軟化する。電磁誘導コイル５４に軟化させる方法は、図１２の転写定着装置６０と同様である。２次転写ニップ下流側では冷却ローラ（不図示）によって転写定着ローラ５１から伝搬した熱による温度上昇した中間転写ベルト４６を冷却し、感光体ドラム１の温度上昇を防止する。これによって、トナーを現像する現像装置４や感光体ドラム１への熱による不具合を防止する。
【００６２】
このように、感光体ドラム１から中間転写装置６１を介して転写定着装置６０にトナー像を転写し、転写定着装置６０で記録用紙にトナー像を転写同時定着するものでは、装置をさらに小型化できると共に、転写定着ローラ５１の熱を中間転写ベルト４６で冷却することができ、感光体ドラム１側への熱伝達を抑制できる。
【００６３】
次に、本実施形態の他の変形例に係る画像形成装置について説明する。この画像形成装置では、２色目現像装置４Ｍの下流に除電チャージャを設けたものである。図１４は図1の画像形成装置に、図１５は図１２の画像形成装置に除電チャージャ５４を配設した概略構成図である。この除電チャージャ５４は、感光体ドラム１上に現像されたトナーの電荷を除電して、感光体ドラム１上の表面電位を一旦均一にならすことである。図１６は、感光体ドラム１に重ね現像したときの電位を示す説明図である。Ｖｄは帯電された感光体ドラム電位、Ｖｂはトナー搬送部材３０に印加されるバイアス電圧、Ｖｌは露光後の感光体ドラム電位を示す。トナーが現像されると、その部位はトナーの持つ電荷により電位があがる。色重ねによりトナーの付着量が増えると、その分の電荷によりさらに電位が上昇し、トナーが無い部分との電位差が次第に大きくなる。現像が後になる色ほど、トナー付着量に差がでるため、露光後の電位差も大きくなり、所望のトナー付着量が得られなくなり、画像劣化となる。そこで、図１４、図１５に示すように、除電チャージャ５４を設け、電位差が大きくなる前に、感光体ドラム１表面を中間で一度除電してならすことによって、画像劣化を防止することができる。
【００６４】
以上、本実施形態の画像形成装置によれば、進行波電界によりトナーを移動させて現像するトナー搬送部材３０をもちいた現像装置４を採用しており、トナー搬送部材３０を回転させる必要がないため自由度が大きいものとなる。すなわち、トナー搬送部材３０の感光体ドラム１と対向する部分を小さい形状とし、現像装置４の配設に必要な感光体ドラム１の周面スペースを小さくすることできる。よって、感光体ドラム１の周面に、複数の帯電装置２、複数の露光部３、複数の現像装置４等の多数の画像形成プロセス手段を配設する装置でも、装置全体が大型化してしまうことを抑制できる。さらに、トナー搬送部材３０の周長を長くする必要がある場合でも、トナー搬送部材３０の感光体ドラム１と対向する部分を小さい形状としたままで対応することが可能であり、装置全体が大型化してしまうことを回避できる。よって、小径の感光体ドラム１周面に多数の画像形成プロセス手段を配置でき、画像形成装置の小型化ができる。また、トナー搬送部材３０の形状の自由度が大きいものとなるため、各画像形成プロセス手段の配置自由度も大きくなり、互いに制約条件が生じて画質が低下してしまうことを、回避しやすい。
さらに、この現像装置４では、進行波電界によりトナー搬送部材３０上でトナーをホッピングさせてその付着力を無くしながら現像しているので、回転駆動される現像ローラを用いた構成では実現が望めなかったほどの非常に高効率な非接触現像が実現可能となる。よって、回転駆動される現像ローラを用いたジャンピング現像のような高圧電源が不要となる。
このように、現像装置４の配設に必要な感光体ドラム１の周面のスペースを小さくするとともにスペースの形状に自由度を持たせ、かつ、非接触現像をおこなうための高圧電源を不要とすることで装置の小型化が可能となる。
また、無端移動しながら感光体ドラム１上のトナー像を転写される転写定着ベルト４０と、転写定着ベルト４０上のトナー像を加熱する電磁誘導コイル５４と、転写定着ベルト４０に対向する加圧ローラ４３とを有し、転写定着ベルト４０に転写されたトナー像を電磁誘導コイル５４にて軟化させ、転写定着ベルト４０と加圧ローラ４３との間を通過する記録媒体上に軟化したトナー像を転写同時定着する転写定着装置６０を備える。この転写定着装置６０により、記録用紙への転写と定着を同時に行うので、装置をさらに小型化できる。また、記録用紙へのトナーの転写と定着を１工程で行うので、記録用紙の搬送ジャムが軽減される。さらに、上記電磁誘導コイル５４により対向する転写定着ベルト４０上のトナー像を加熱する構成では、通常の定着装置に比べトナーの加熱時間を長くできるため、低温、省エネ、立ち上がり時間が短くなる。また、記録用紙へのトナー転写定着時のニップ幅が小さくでき、紙の厚さに関係なく消費電力が変わらないため、厚紙を半速モードで定着する必要もなくなる。
また、感光体ドラム１と転写定着装置６０との間に中間転写装置６１を設け、感光体ドラム１上のトナー像を、中間転写装置６１を介して転写定着装置６０に転写する。これにより、転写定着装置６０の熱が直接感光体ドラム１に伝達されるのを抑制できる。
また、現像装置４のトナー搬送部材３０を、長円あるいは楕円形状にすることにより、感光体ドラム１周面のトナー搬送部材３０の占有する領域を小さくすることができ、トナーの供給領域と回収領域の配置自由度が大きくなる。これにより、供給トナーの特性を安定化可能な供給手段と回収効率の良い回収手段の構成も可能となり、画質品質の向上が図れる。
また、トナー供給手段として、通常の２成分現像装置と同じ構成のものを用いることで、通常の一成分系に比べ、トナーを安定して摩擦帯電できると共に、トナーへのストレス軽減が可能になる。よって、繰り返しトナーを環流して使用してもトナーの帯電量をばらつきが小さくなり、トナー搬送部材へ帯電特性の安定したトナーの安定供給が可能となり、画質劣化を抑制できる。
また、回収手段としてトナー搬送部材３０に対向して設けられた回転するブラシローラ３８と、ブラシローラ３８に当接するフリッカー３９とを備え、ブラシローラにはバイアス印加する。このような回収手段により、容易かつ確実にトナー搬送部材３０からトナーが回収でき、回収したトナーをブラシから簡単に分離することができる。
また、回収手段をトナー供給手段の上方に設けることで、トナー搬送部材３０から回収したトナーを重力でトナー供給手段に戻せるようにする。これにより、簡単な構成でトナーを環流して使用することができる。
また、トナー搬送部材３０と、トナー供給手段と、回収手段とを一体のケース３５内に構成することで、外部に飛散トナーが流出して、画像劣化や装置内外の汚染を抑えることができる。
また、帯電、露光、現像を繰り返して感光体ドラム１上にトナー像を重ねるとトナーが重なったところではトナーの持つ電荷分の表面電位が上昇するため、トナーが無いところとの電位差が生じ、現像が後になる色ほどその電位差が大きくなり、付着量に差がでて画像劣化になる。そこで、繰り返し色の異なるトナーを重ね現像する中間に除電装置を設ける。上記実施形態の画像形成装置では、２色目現像装置４Ｍの下流に除電チャージャ５４を設けた。これにより、重ね現像の途中で除電を行い、重ねられた電荷を持つトナー層と無いところの表面電位を揃えた後、さらに重ね現像をすることによって画像劣化を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本実施形態に係る画像形成装置全体の概略構成図。
【図２】トナー搬送部材を用いた現像装置の概略構成図。
【図３】トナー搬送部材と感光体ドラムとの対向部周辺の模式図。
【図４】トナー搬送部材の平面説明図。
【図５】図４のＡ−Ａ線に沿う断面説明図。
【図６】図４のＢ−Ｂ線に沿う断面説明図。
【図７】図４のＣ−Ｃ線に沿う断面説明図。
【図８】図４のＤ−Ｄ線に沿う断面説明図。
【図９】トナー搬送部材に印加するパルス状駆動波形の一例をしめす説明図。
【図１０】トナー搬送部材上をトナーの様子の説明図。
【図１１】トナー搬送部材上をトナーが移動する様子の説明図。
【図１２】転写定着装置を採用した画像形成装置の概略構成図。
【図１３】転写定着装置の変形例を採用した画像形成装置の概略構成図。
【図１４】除電チャージャを設けた画像形成装置の概略構成図。
【図１５】除電チャージャを設けた変形例の画像形成装置の概略構成図。
【図１６】感光体ドラムに重ね現像したときの電位を示す説明図。
【符号の説明】
【００６６】
１ 感光体ドラム
２Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｂｋ 帯電装置
３Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｂｋ 露光部
４Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｂｋ 現像装置
５ 露光装置
９ 転写ベルト装置
１０ 駆動ローラ
１１ 従動ローラ
１２ 転写ローラ
１３ 転写ベルト
１４ クリーニング装置
１８ 定着装置
１９ 定着ベルト
２１ 給紙カセット
２５ レジストローラ
３０ トナー搬送部材
３１ 供給ローラ
３２ ドクタブレード
３３，３４ スクリュウ
３５ ケース
３６ 仕切り板
３７ 現像剤収容部
３８ ブラシローラ
３９ フリッカー
４０ 転写定着ベルト
４１ 転写ローラ
４２ 転写定着ローラ
４３ 加圧ローラ
４４ 電磁誘導コイル
４５ 冷却ローラ
４６ 中間転写ベルト
４７ 駆動ローラ
４９ 転写ローラ
５１ 転写定着ローラ
５２ 加圧ローラ
５３ 電磁誘導コイル
５４ 除電チャージャ
６０ 転写定着装置
６１ 中間転写装置
１０１ 支持基板
１０２ 電極
１０３ 表面保護層
１０５ 共通電極
１０６ 駆動回路
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
フルカラー画像を形成する画像形成装置として以下の３つの方式が知られている。
（Ａ）カラー画像を形成する色と同数の感光体と、各感光体の周囲に配置される帯電装置、像露光部、現像装置を備え、感光体上にそれぞれ形成した単色のトナー像を転写体に重ね合わせてカラー画像とする装置。この装置は１パスでカラー画像を転写体上に形成できるので、高速化に有利であるが、複数の感光体や転写体の搬送を要するため装置の容積が大型化してしまうという欠点がある。
（Ｂ）１つの感光体の周囲に、帯電装置、像露光部、各色の現像装置を備え、感光体を複数回回転して各色の帯電、露光、現像を繰り返してカラー画像を形成する装置。この装置は感光体、帯電装置、像露光部が一つだけであるので容積は小型化されるものの、速度が遅く、形成される画像のサイズが感光体の表面積以下に限定されるという制約がある。
（Ｃ）１つの感光体の周囲に帯電装置、像露光部、現像装置を複数組備え、感光体一回転以内に各色の帯電、露光、現像を順次行って感光体上にカラー画像を形成する装置。この装置は上記二つの方式の長所である高速化、及び、画像サイズに制約が無く小型化ができるという点を併せもっている。
【０００３】
また、画像形成装置に採用される現像装置としては、回転駆動される現像ローラ表面に現像剤を担持して感光体との対向位置まで搬送して現像をおこなうものが広く知られている。ここで、（Ｃ）の方式を用いて一つの感光体に順次現像を行い感光体上にカラー画像を形成する画像形成装置では、高画質画像を得るために、先に現像されたトナー像を乱さないように非接触現像をおこなう必要がある。非接触現像をおこなうものとしては、上記回転駆動される現像ローラにＤＣにＡＣを重畳した電圧を印加して、現像ローラから潜像担持体に非接触でトナーを転移させる所謂ジャンピング現像と称する方式が知られている（特許文献１、特許文献２参照）。
【０００４】
一方、近年、回転駆動される現像ローラを用いない現像装置も提案されている。これは、トナーを搬送するトナー搬送部材の機械的な駆動を無くして、トナーを静電的に搬送して現像をおこなう装置であり、特許文献３に記載のＥＴＨ（Ｅｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ＆Ｈｏｐｐｉｎｇ）現象を利用したものである。ＥＴＨ現象とは、粉体に作用する移相電界のエネルギーが機械的なエネルギーに変換されて、粉体自身が動的に変動する現象をいう。特許文献３の画像形成装置では、トナー搬送部材として複数の電極が所定ピッチで配設された静電搬送部材を用い、電極にｎ相の交流電圧が印加して発生させた進行波電界により、帯電したトナーの静電搬送部材面方向の移動（搬送）と、静電搬送部材面に垂直な方向の移動（ホッピング）とをおこなう。これにより、帯電したトナーを現像位置まで搬送するものである。現像位置においては、ホッピングしたトナーには、非画像部ではトナー搬送部材へ向かう力が、画像部では像担持体へ向かう力が作用し、静電潜像の現像が行われる。このようにＥＴＨ現象を用いた現像方式をＥＴＨ現像という。ここで、ＥＴＨ現像はトナー搬送部材上でトナーをホッピングさせてその付着力を無くしながら現像位置に搬送することで、回転駆動されるトナー搬送部材を用いた構成では実現が望めなかったほどの非常に高効率な現像が実現可能となる。
【０００５】
【特許文献１】特許公報３３７６１９９号
【特許文献２】特開平９−３２９９４７号公報
【特許文献３】特開２００４−１９８６７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記（Ｃ）の方式を用いた装置は高速化、小型化の画像形成を可能とする一方で、感光体の一周内に帯電装置、像露光部、現像装置を複数組配設するスペースが必要であり、必然的に感光体の径が大きくなってしまい、小型化が十分できない場合がある。また、帯電装置、像露光部、現像装置を複数組限られたスペース内に配置することにより各画像形成プロセス手段に互いに制約条件が生じてしまい、高画質化の阻害要因が発生する場合もある。
【０００７】
また、現像装置として上記回転駆動される現像ローラを用いたものでは、感光体周面に対向して配置される現像ローラは、画像形成サイズが大きくなるに伴い機械精度確保のためにローラ径を大きくする必要がある。このため、必然的に感光体の径が大きくなり、画像形成装置も大きくなってしまう。
【０００８】
また、回転駆動される現像ローラにＤＣにＡＣを重畳した電圧を印加してジャンピング現像を行う現像装置にあっては、高電圧による帯電トナーの授受を行わなければならないため、高電圧電源が必要になり、装置の大型化、コストの増加を招いている。
【０００９】
本発明は上記の背景に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、像担持体の周面に帯電装置、像露光部、現像装置を複数組配設し、該像担持体上に重ねトナー像を形成する画像形成装置において、高画質を維持しながら装置全体の小型化を図ることのできる画像形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、表面移動する像担持体周面に、帯電装置と、像露光部と、現像装置とを複数組配設し、該像担持体に帯電、露光、現像を複数回繰り返して該像担持体上に重ねトナー像を形成する画像形成装置において、上記現像装置は、表面に発生する進行波電界によりトナーを上記像担持体と対向する現像領域まで搬送するトナー搬送部材と、該トナー搬送部材にトナーを供給するトナー供給手段と、該現像領域を通過したトナーを該トナー搬送部材上から回収する回収手段とを備え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、無端移動しながら上記像担持体上のトナー像を転写される転写体と、該転写体上のトナー像を加熱する加熱手段と、該加熱手段よりも下流で該転写体に対向する加圧部材とを有し、該転写体上に転写されたトナー像を該加熱手段にて軟化させ、該軟化したトナー像を該転写体と該加圧部材との間を通過する記録媒体上に転写同時定着する転写定着装置を備え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２の画像形成装置において、上記像担持体と上記転写体との間に中間転写体を設け、該像担持体上のトナー像を該中間転写体を介して該転写体に転写する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、２または３の画像形成装置において、上記トナー搬送部材が長円形状または楕円形状である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１、２、３または４の画像形成装置において、上記トナー供給手段はトナーとキャリアからなる現像剤を攪拌して摩擦帯電する現像剤攪拌部材と、該摩擦帯電した現像剤を担持して搬送する供給ローラと、該供給ローラ上の現像剤を薄層化する規制部材とを有する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１、２、３、４または５の画像形成装置において、上記回収手段は上記トナー搬送部材に対向して設けられたブラシローラと、該ブラシローラに当接するフリッカーと、該ブラシローラにバイアス印加するバイアス印加手段とを有する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６の画像形成装置において、上記回収手段を上記トナー供給手段の上方に設け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７の画像形成装置において、上記トナー搬送部材と上記トナー供給手段と上記回収手段とをケース内に配置して一体的に構成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１、２、３、４、５、６、７または８の画像形成装置において、上記現像装置と下流側に隣接する帯電装置との間の少なくとも１箇所に除電装置を設けたことを特徴とするものである。
【００１１】
本発明においては、進行波電界によりトナーを搬送するトナー搬送部材をもちいた現像装置を採用しており、トナー搬送部材を回転させる必要がないため、その形状はローラ形状等に限られず自由度が大きいものとなる。すなわち、トナー搬送部材の像担持体と対向する部分を小さい形状とし、現像装置の配設に必要な像担持体の周面スペースを小さくすることできる。よって、像担持体の周面に、帯電装置、像露光部、現像装置を複数組配設する装置でも、装置全体が大型化してしまうことを抑制できる。さらに、トナー搬送部材の周長を長くする必要がある場合でも、トナー搬送部材の像担持体と対向する部分を小さい形状としたままで対応することが可能であり、装置全体が大型化してしまうことを回避できる。よって、小径の像担持体周面に多数の画像形成プロセス手段を配置でき、画像形成装置の小型化ができる。また、トナー搬送部材の形状の自由度が大きいものとなるため、トナー供給手段と回収手段の配置自由度が大きくなる。これにより、供給トナーの特性を安定化可能な供給手段と回収効率の良い回収手段の構成も可能となり、画質品質の向上が図れる。さらには、各画像形成プロセス手段の配置自由度も大きくなり、互いに制約条件が生じて画質が低下してしまうことを、回避しやすい。
さらに、この現像装置では、進行波電界によりトナー搬送部材上でトナーをホッピングさせてその付着力を無くしながら現像しているので、回転駆動される現像ローラを用いた構成では実現が望めなかったほどの非常に高効率な非接触現像が実現可能となる。よって、回転駆動される現像ローラを用いたジャンピング現像のような高圧電源が不要となる。
このように、現像装置の配設に必要な像担持体の周面のスペースを小さくするとともにスペースの形状に自由度を持たせ、かつ、非接触現像をおこなうための高圧電源を不要とすることで装置の小型化が可能となる。
【発明の効果】
【００１２】
以上、本発明によれば、像担持体の周面に帯電装置、像露光部、現像装置を複数組配設し、該像担持体上に重ねトナー像を形成する画像形成装置において、高画質を維持しながら装置全体の小型化を図ることができるという優れた効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明を、画像形成装置に適用した一実施形態について説明する。まず、本実施形態に係る画像形成装置の構成及び動作について説明する。
図１は、本実施形態に係る画像形成装置全体の概略構成図である。画像形成装置の本体中央部には、像担持体としての感光体ドラム１を備えている。感光体ドラム１の周辺には、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｂｋ）の各色のトナー像を形成するための帯電装置と現像装置とが、上方から反時計回りに４組が配置されている。また、装置の右方には感光体ドラム１にレーザー光を照射する露光装置５が設けられており、各帯電装置と各現像装置の間の露光部に各色の静電潜像形成用のレーザー光を照射している。すなわち、イエロー（Ｙ）用の帯電装置２Ｙ、露光部３Ｙ、現像装置４Ｙ、マゼンタ（Ｍ）用の帯電装置２Ｍ、露光部３Ｍ、現像装置４Ｍ、シアン（Ｃ）用の帯電装置２Ｃ、露光部３Ｃ、現像装置４Ｃ、黒（Ｂｋ）用の帯電装置２Ｂｋ、露光部３Ｂｋ、現像装置４Ｂｋが順に配置されている。また、これらの下流の感光体ドラム１の周辺には、転写ベルト装置９と、クリーニング装置１４とが設けられている。
【００１４】
なお、帯電装置２Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｂｋ、露光部３Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｂｋ、現像装置４Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｂｋに関しては、構成・動作が同じ部分は、添字のＹ，Ｍ，Ｃ，Ｂｋを省略して説明をおこなう。
【００１５】
帯電装置２はスコロトロン帯電器で、感光体ドラム１の有機感光体層に対して、所定の電位に保持されたグリッドと放電ワイヤによるコロナ放電とによって帯電作用を行い、感光体ドラム１表面に一様な電位を与える。
【００１６】
露光装置５は、レーザー光を感光体ドラム１に対して４箇所放射状に入光する、一体化されたユニット構成からなる。露光装置５は、一様に帯電された感光体1上の露光部４に各色の画像データに基づきレーザー光を照射して、各色の静電潜像を形成する。なお、露光装置は、色毎にユニット化された４体から構成されても、各ＬＥＤアレイから構成されても良い。
【００１７】
現像装置４は、回転駆動されること無く、静電的にトナーを担持して搬送するトナー搬送部材３０を用いたものである。詳しくは後述する。
【００１８】
転写ベルト装置９は、転写ベルト１３と、これを張架する駆動ローラ１０、従動ローラ１１と、転写ローラ１２とを備えている。転写ベルト１３が感光体ドラム１周面に接する領域の転写ベルト１３内側には転写ローラ１２が配設され、感光体ドラム１のトナー像を転写ベルト１３の担持する記録用紙上へ転写する転写域を形成する。転写ベルト１３は無端状のベルトである。このベルトは、シリコンゴム或いはウレタンゴムからなる体積抵抗値１０8〜１０12［Ω・ｃｍ］、厚さ０．５〜２．０［ｍｍ］の半導電性基体と、トナーフィルミング防止のため厚さ５〜５０［μｍ］のフッ素コーティングの半導電性表層の２層構成のゴムベルトである。また、上記ゴム状の基体の代わりに、厚さ０．１〜０．５［ｍｍ］の半導電性のポリエステルやポリスチレン、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート等を使用することもできる。また、転写ベルト１３にはベルト表面を清掃するベルトクリーニング装置（図示なし）が設けられている。
【００１９】
クリーニング装置１４は、クリーニングブレード１５とファーブラシ１６とを備えている。クリーニングブレード１５のみの構成でも良い。
【００２０】
記録用紙の搬送方向に関して転写ベルト装置９の下流には、定着装置１８が配設されている。定着装置１８は、無端状の定着ベルト１９とそれを支持する２本のローラとテンションローラ２０と定着ベルト１９に圧接している加圧ローラから構成されている。
【００２１】
また、画像形成装置本体の下部には、転写材である記録用紙が収納された給紙カセット２１と給紙カセット２１から記録用紙を送り出す給紙ローラ２２とフィードローラ２３が配設されている。転写ベルト１３までの記録用紙搬送経路には搬送ローラ対２４、レジストローラ対２５が設けられている。定着装置１８後の記録用紙搬送経路には本体上に設けられた記録用紙スタック部に排出する排紙ローラ２７、また両面印刷する経路には反転ローラ２８、さらにレジストローラ２５までの反転経路には搬送ローラ対が３組設けられている。また、本体左側には手差し給紙部があり、記録用紙を給紙、搬送するピックアップローラ２９とフィードローラとが配設されている。
【００２２】
次に、上記構成の画像形成装置の動作を説明する。
原稿画像は本装置とは別体の画像読み取り装置（図示なし）の撮像素子により読み取られた画像或いはコンピュータで編集された画像を、Ｙ，Ｍ，Ｃ及びＢｋの各色別の画像信号として一旦メモリに記憶し格納される。画像記録のスタートにより感光体駆動モータ（図示なし）の始動により感光体ドラム１を反時計方向へと回転し、同時にＹ用帯電装置２Ｙの帯電作用により電位の付与が開始される。感光体ドラム１は電位を付与されたあと、露光装置５より照射されるレーザー光により第１の色信号即ちイエロー（Ｙ）の画像信号に対応する電気信号に基づく露光３Ｃが開始されドラムの回転走査によってその表面の感光層に原稿画像のイエロー（Ｙ）の画像に対応する静電潜像を形成する。Ｙ用の潜像は現像装置４Ｙのトナー搬送部材３０にて、感光体ドラム１との対向部に搬送されてきたトナーにより反転非接触現像され、感光体ドラム１上にイエロー（Ｙ）のトナー像が形成される。
【００２３】
次いで、感光体ドラム１は上記イエロー（Ｙ）のトナー像の上に、Ｍ用帯電装置２Ｍの帯電作用により電位を付与され、露光装置５より照射されるレーザー光により第２の色信号即ちマゼンタ（Ｍ）の画像信号に対応する電気信号による露光３Ｍが行われ、原稿画像のマゼンタ（Ｍ）の画像に対応する静電潜像を形成する。Ｍ用の潜像は現像装置４Ｍのトナー搬送部材３０にて、感光体ドラム１との対向部に搬送されてきたトナーにより反転非接触現像され、上記のイエロー（Ｙ）のトナー像の上にマゼンタ（Ｍ）のトナー像が順次重ね合わせて形成していく。 同様のプロセスによりＣ用帯電装置２Ｃ、露光装置５による露光３Ｃ及び現像装置４Ｃによって更に第３の色信号に対応するシアン（Ｃ）のトナー像が、また帯電装置２Ｂｋ、露光装置５による露光３Ｂｋ及び現像装置４Ｂｋによって第４の色信号に対応する黒色（Ｂｋ）のトナー像が順次重ね合わせて形成され、感光体ドラム１の一回転以内にその周面上にカラーのトナー像が形成される。
【００２４】
一方では給紙カセット２１から給紙ローラ２２、フィードローラ２３の作動により記録用紙が搬出されてレジストローラ２５に搬送され、感光体ドラム１上のカラートナー像の搬送に同期して転写ベルト１３の転写域に給紙される。給紙された記録用紙は転写域において転写ローラ１２によるトナーと反対極性のバイアス電圧の印加により順次カラートナー像は記録用紙上に転写される。
【００２５】
転写後は感光体ドラム１上の転写残トナーをクリーニング装置１４によってクリーニングする。クリーニングは、まずファーブラシ１６で残トナーを感光体ドラム１から剥ぎ取り、その下流でクリーニングブレード１５によって完全に掻き取る。クリーニングされたトナーはクリーニングスクリュ１７によって不図示の廃トナーボトルへ送られる。
【００２６】
また、カラートナー像の転写を受けた記録用紙は転写ベルト１３に静電的に貼り付いて駆動ローラ１０部まで搬送されると、記録用紙先端は転写ベルト１３と曲率分離して定着装置１８に搬送され、定着ベルト１９と加圧ローラの間に挟着搬送して加熱され、トナーを溶着して定着がなされたのち排紙ローラ２８を介して装置スタック部２６に排出される。
【００２７】
両面印刷する場合は、記録用紙は反転ローラ２８側に搬送され、反転ローラ２８の逆回転により、再度、レジストローラ２５に送られる。そして感光体ドラム１上に形成されたカラートナー像とタイミングを合わせて、転写ベルト１３のニップ部へ送られ、記録用紙裏面に転写され、再度定着装置１８を通過して、スタック部２６に排出される。
【００２８】
本実施形態の現像装置４について詳しく説明する。この現像装置４は、ＥＴＨ現象を用いたＥＴＨ現像方式の現像装置であり、回転駆動されること無く、トナーを静電的に担持して搬送するトナー搬送部材３０を備えている。ＥＴＨ現象とは、静電気力による粉体の水平方向の移動（搬送）と垂直方向の移動（ホッピング）を含む現象であり、静電搬送部材の表面を、移相電界によって粉体が進行方向の成分を持って飛び跳ねる現象である。なお、本明細書において、ＥＴＨ現象における搬送部材上の粉体の振る舞いを区別して表現する場合、基板水平方向への移動については、「搬送」、「搬送速度」、「搬送方向」、「搬送距離」という表現を使用し、基板垂直方向への飛翔（移動）については、「ホッピング」、「ホッピング速度」、「ホッピング方向」、「ホッピング高さ（距離）」という表現を使用し、搬送部材上での「搬送及びホッピング」は「移送」と総称する。なお、搬送装置、搬送基板という用語に含まれる「搬送」は「移送」と同義である。
【００２９】
図３は、トナー搬送部材３０と感光体ドラム１との対向部周辺の模式図である。トナー搬送部材３０は、粉体であるトナーＴを搬送、ホッピング、回収するための電界を発生するための複数の電極１０２を有している。このトナー搬送部材３０の各電極１０２に対しては駆動回路１０６から所要の電界を発生させるためのｎ相（ここでは３相とする。）の異なる駆動波形Ｖａ１〜Ｖｃ１及びＶａ２〜Ｖｃ２が印加される。
【００３０】
ここでは、トナー搬送部材３０は、駆動波形Ｖａ１〜Ｖｃ１及びＶａ２〜Ｖｃ２を与える電極１０２の範囲及び感光体ドラム１との関係において、トナーＴを感光体ドラム１近傍まで移送する搬送領域と、感光体ドラム１の潜像にトナーＴを付着させてトナー像を形成するための現像領域と、トナーＴをトナー搬送部材３０側に回収するための現像領域通過後の領域（これを、以下「回収領域」という。）に分けられる。
【００３１】
搬送領域では、トナー搬送部材３０上のトナーＴを感光体ドラム１の近傍まで移送する。現像領域では、感光体ドラム１上の潜像の画像部に対してはトナーＴが感光体ドラム１側に向かい、非画像部に対してはトナーＴが感光体ドラム１と反対側（トナー搬送部材３０側）に向かう方向の電界を形成して、トナーＴを潜像に付着させて現像を行う。回収領域では、トナーＴが潜像の画像部及び非画像部のいずれに対しても感光体ドラム１と反対側（トナー搬送部材３０側）に向かう方向の電界を形成する。これにより、現像領域では感光体ドラム１上の潜像にトナーが付着して可視像化され、現像に寄与しなかったトナーは感光体ドラム１の回転方向（移動方向）下流側の回収領域でトナー搬送部材３０側に回収されるので、飛散トナーの発生が防止される。なお、回収領域は現像領域よりも感光体ドラム１の移動方向下流側とすることで、確実に浮遊トナーの回収を行うことができる。
【００３２】
さらに、トナー搬送部材３０の構成、動作について詳しく説明する。図４は、トナー搬送部材３０の平面説明図、図５は図４のＡ−Ａ線に沿う断面説明図、図６は図４のＢ−Ｂ線に沿う断面説明図、図７は図４のＣ−Ｃ線に沿う断面説明図、図８は図４のＤ−Ｄ線に沿う断面説明図である。図４において、トナー搬送部材３０は、ベース基板（支持基板）１０１上に３本の電極（搬送電極）１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ（これらを「電極１０２」とも総称する。）を１セットとして、所定の間隔で、図中矢印で示すトナー移送方向に沿ってトナー移送方向と略直交する方向に繰り返し形成配置する。この上に、電極１０２の表面を覆う保護膜となり搬送面を形成する、無機又は有機の絶縁性材料で形成した表面保護層１０３を積層したものからなる。なお、表面保護層１０３が搬送面を形成しているが、表面保護層１０３上に更に粉体（トナー）との適合性に優れた表面層を別途成膜することもできる。
【００３３】
これらの電極１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃの両側には、電極１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃとそれぞれ両端部で相互接続した共通電極１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃ（これらを「共通電極１０５」とも総称する。）をトナー移送方向に沿って、すなわち、個々の電極と略直交する方向に設けている。この場合、共通電極１０５の幅（この幅は、トナー移送方向と直交する方向の幅）は電極１０２の幅（この幅は、トナー移送方向に沿う方向の幅）よりも広くしている。なお、図４では、共通電極１０５を、搬送領域では共通電極１０５ａ１、１０５ｂ１、１０５ｃ１、現像領域では共通電極１０５ａ２、１０５ｂ２、１０５ｃ２、回収領域では共通電極１０５ａ３、１０５ｂ３、１０５ｃ３として区別して表記している。
【００３４】
ここでは、支持基板１０１上に共通電極１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃのパターンを形成した後、層間絶縁膜１０７（表面保護層１０３と同じ材料でも異なる材料のいずれでも良い。）を形成する。この層間絶縁膜１０７にコンタクトホール１０８を形成した後、電極１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃを形成することによって電極１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃと共通電極１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃとをそれぞれ相互接続している。なお、電極１０２ａと共通電極１０５ａを一体形成したパターン上に層間絶縁膜を形成し、この層間絶縁膜上に電極１０２ｂと共通電極１０５ｂを一体形成したパターンを形成し、更に層間絶縁膜を形成して、この層間絶縁膜上に電極１０２ｃと共通電極１０５ｃを一体形成したパターンを形成することもできる。すなわち、電極を三層構造とすることもできる。また、一体形成に相互接続とコンタクトホールによる相互接続とを混在させることもできる。
【００３５】
さらに、これらの共通電極１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃには図示しないが駆動回路３１からの駆動信号（駆動波形）Ｖａ、Ｖｂ、Ｖｃを入力するための駆動信号印加用入力端子を設けている。この駆動信号入力用端子は、支持基板１０１に裏面側に設けてスルーホールを介して共通電極１０５に接続してもよいし、あるいは後述する層間絶縁膜１０７上に設けてもよい。
【００３６】
ここで、支持基板１０１としては、ガラス基板、樹脂基板或いはセラミックス基板等の絶縁性材料からなる基板、或いは、ＳＵＳなどの導電性材料からなる基板にＳｉＯ２等の絶縁膜を成膜したもの、ポリイミドフィルムなどのフレキシブルに変形可能な材料からなる基板などを用いることができる。
【００３７】
電極１０２は、支持基板１０１上にＡｌ、Ｎｉ−Ｃｒ等の導電性材料を０．１〜１０［μｍ］厚、好ましくは０．５〜２．０［μｍ］で成膜し、これを、フォトリソ技術等を用いて所要の電極形状にパターン化して形成している。これらの複数の電極１０２の粉体進行方向における幅Ｌは移動させる粉体の平均粒径の１倍以上２０倍以下とし、かつ、電極１０２、１２の粉体進行方向の間隔Ｒも移動させる粉体の平均粒径の１倍以上２０倍以下としている。
【００３８】
表面保護層１０３としては、例えばＳｉＯ２、ＴｉＯ２、ＴｉＯ４、ＳｉＯＮ、ＢＮ、ＴｉＮ、Ｔａ２Ｏ５などを厚さ０．５〜１０［μｍ］、好ましくは厚さ０．５〜３［μｍ］で成膜して形成している。また、無機ナイトライド化合物、例えばＳｉＮ、Ｂｎ、Ｗなどを用いることができる。特に、表面水酸基が増えると帯電トナーの帯電量が搬送途中で下がる傾向にあるので、表面水酸基（ＳｉＯＨ、シラトール基）が少ない無機ナイトライド化合物が好ましい。
【００３９】
次に、上記構成のトナー搬送基板３０におけるトナーの静電搬送の原理について説明する。トナー搬送部材３０の複数の電極１０２に対してｎ相の駆動波形を印加することにより、複数の電極１０２によって移相電界（進行波電界）が発生し、トナー搬送部材３０上の帯電したトナーは反発力及び／又は吸引力を受けて移送方向にホッピングと搬送を含んで移動する。
【００４０】
例えば、トナー搬送部材３０の複数の電極１０２に対して、図９に示すようにグランドＧ（０Ｖ）と正の電圧＋との間で変化する３相のパルス状駆動波形（駆動信号）Ａ（Ａ相）、Ｂ（Ｂ相）、Ｃ（Ｃ相）のタイミングをずらして印加する。このとき、図１０に示すように、トナー搬送部材３０上に負帯電トナーＴがあり、トナー搬送部材３０の連続した複数の電極１０２に同図に（１）で示すようにそれぞれ「Ｇ」、「Ｇ」、「＋」、「Ｇ」、「Ｇ」が印加されたとすると、負帯電トナーＴは「＋」の電極１０２上に位置する。次のタイミングで複数の電極１０２には（２）に示すようにそれぞれ「＋」、「Ｇ」、「Ｇ」、「＋」、「Ｇ」が印加され、負帯電トナーＴには同図で左側の「Ｇ」の電極１０２との間で反発力が、右側の「＋」の電極１０２との間で吸引力がそれぞれ作用するので、負帯電トナーＴは「＋」の電極１０２側に移動する。さらに、次のタイミングで複数の電極１０２には（３）に示すようにそれぞれ「Ｇ」、「＋」、「Ｇ」、「Ｇ」、「＋」が印加され、負帯電トナーＴには同様に反発力と吸引力がそれぞれ作用するので、負帯電トナーＴは更に「＋」の電極１０２側に移動する。
【００４１】
このように複数の電極１０２に電圧の変化する複相の駆動波形を印加することで、トナー搬送部材３０上には進行波電界が発生し、この進行波電界の進行方向に負帯電トナーＴは搬送及びホッピングを行いながら移動する。なお、正帯電トナーの場合には駆動波形の変化パターンを逆にすることで同様に同方向に移動する。
【００４２】
これを、図１１を参照して具体的に説明すると、同図（ａ）に示すように、搬送基板１の電極Ａ〜Ｆがいずれも０Ｖ（Ｇ）で搬送基板１上に負帯電トナーＴが載っている状態から、同図（ｂ）に示すように電極Ａ、Ｄに「＋」が印加されると、負帯電トナーＴは電極Ａ及び電極Ｄに吸引されて電極Ａ、Ｄ上に移る。次のタイミングで、同図（ｃ）に示すように、電極Ａ、Ｄがいずれも「０」になり、電極Ｂ、Ｅに「＋」が印加されると、電極Ａ、Ｄ上のトナーＴは反発力を受けるとともに、電極Ｂ、Ｅの吸引力を受けることになって、負帯電トナーＴは電極Ｂ及び電極Ｅに移送される。さらに、次のタイミングで、同図（ｄ）に示すように、電極Ｂ、Ｅがいずれも「０」になり、電極Ｃ、Ｆに「＋」が印加されると、電極Ｂ、Ｅ上のトナーＴは反発力を受けるとともに、電極Ｃ、Ｆの吸引力を受けることになって、負帯電トナーＴは電極Ｃ及び電極Ｆに移送される。このように進行波電界によって負帯電トナーは順次図において右方向に移送されることになる。
【００４３】
図２は、上記トナー搬送部材３０を用いた現像装置４の概略構成図である。なお、図２の現像装置は、図１に画像形成装置おけるマゼンタ（Ｍ）用の現像装置を示している。この現像装置４は、感光体ドラム１に非接触で対向して配置される上記構成のトナー搬送部材３０と、トナー搬送部材３０にトナーを供給する供給手段と、現像領域通過後のトナー搬送部材３０よりトナーを回収する回収手段とを備えている。
【００４４】
ここで、図２に示すように、トナー搬送部材３０は、長円、あるいは楕円形状とする。本実施形態の画像形成装置のように、感光体ドラム１の周面に複数の現像装置４を配置する場合は、このような形状にすることにより、感光体ドラム１表面に占める領域が小さくなり省スペースで配置できるようになる。また長円の長さを配置する位置によって変えることによって、供給手段や回収手段も感光体ドラム１回りのスペースを有効に利用しつつ、構成の自由度が広がり、高性能な構成が可能となる。
【００４５】
供給手段は、現像剤を収容する現像剤収容部３７と、現像剤収容部３７内の現像剤を攪拌搬送する２本のスクリュウ３３、３４と、２成分現像剤を担持して、担持した２成分現像剤よりトナーをトナー搬送部材３０に供給する供給ローラ３１と、供給ローラ３１上の現像剤層厚を規制するドクタブレード３２とを備えている。現像剤は非磁性トナーと磁性キャリアのからなる２成分現像剤である。供給ローラ３１は回転可能な非磁性のスリーブにマグネットが固定された磁界発生手段を内包したものであり、スリーブ表面がトナー搬送部材３０に非接触に対向して配置される。２本のスクリュウ３３、３４は、供給ローラ３１より斜め下方向、または、水平の位置に、２本並列して配置され、供給ローラ３１と平行な互いに反対の方向に現像剤を攪拌しながら搬送する。現像剤収容部３７には、２本のスクリュの２室に分ける仕切り板３６が設けられている。この仕切り板３６の奥と手前は、現像剤が仕切られた２室が連通するように切り欠かれている。
【００４６】
回収手段は、ブラシローラ３８とフリッカー３９とを備えている。ブラシローラ３８は細い繊維を植えたものであり、トナー搬送部材３０のトナーの搬送方向の現像領域下流に設けられ、バイアス電圧を印加されて、トナー搬送部材３０から現像に寄与しなかったトナーを静電的に吸着して分離するものである。ブラシローラ３８の繊維の電気抵抗値（体積抵抗率）は１０2〜１０10［Ω・ｃｍ］の範囲、好ましくは１０2〜１０4［Ω・ｃｍ］のが良い。ブラシの密度は、３万［本/インチ］〜１５万［本/インチ］の範囲、好ましくは１０万［本/インチ］〜１３万［本/インチ］が良い。本実施例ではブラシの材質は、東レ製ＳＡ７（炭素含有アクリル繊維）（３００Ｄ／４８Ｆ）を使用している。この他のブラシ材質としては、帝人製Ｂ−ＴＣＦ（導電性ポリエステル繊維）、導電性ＰＥＴ、導電性ナイロン繊維などがある。ブラシローラ３８に印加するバイアス電圧はトナー搬送部材３０に印加したバイアス電圧と逆極性のものを印加する。本実施例の場合、ブラシローラ３８には０Ｖ〜＋７００Ｖの範囲で、好ましくは＋３００Ｖ〜＋５００Ｖの範囲でバイアス電圧を印加している。フリッカー３９は現像装置４を覆った一体化されたケース３５から内側に突起したバーで構成され、ブラシローラ３８に食い込むように配置されている。
【００４７】
回収手段と供給手段の位置関係は、図２に示すように、回収手段が供給手段の上方になるよう配置する。これは、回収手段で回収したトナーがフリッカー３９で機械的に掻き取られ、重力によって供給手段の現像味収容部３７内に戻される。他の色の現像装置も回収手段と供給手段の位置関係は、同様のものとする。
【００４８】
このように構成された現像装置４では、現像剤収容部３７に収容された二成分現像剤をスクリュ３３、３４が互いに反対の方向に攪拌しながら搬送する。現像剤収容部３７の手前側と奥側の連通部では、現像剤が一方の室から他方の室へ移動することで、現像剤が常に２室を循環する。また、スクリュウ３３により攪拌搬送されている現像剤は、供給ローラ３１のマグネットの磁力によって表面に磁気ブラシ状で保持されて供給スリーブ３１の回転方向に汲み上げられる。汲み上げられた磁気ブラシ上の現像剤はドクタブレード３２によって適正な量に穂切りされてトナー搬送部材３０と対向しているトナー供給部へと送られる。ドクタブレード３２で穂切りされて残った現像剤は、スクリュ３３に戻され、再度攪拌搬送されながら供給スリーブ３１に供給されることが繰り返される。
【００４９】
一方、供給ローラ３１にはＤＣにＡＣが重畳されたバイアスが印加されており、トナー供給部に送られた供給ローラ３１上の現像剤からトナー搬送部材３０にトナーが供給される。トナー搬送部材３０は、上述のように静電的に感光体ドラム１との対向部まで供給されたトナーを搬送し、感光体ドラム１上に形成された静電潜像の現像を行う。
【００５０】
トナー搬送部材３０上の現像に寄与しなかったトナーは、トナー搬送方向に関して現像領域下流に設けられたバイアス電圧を印加されたブラシローラ３８に静電的に吸着され、トナー搬送部材３０から分離するものである。そして、フリッカー３９によって、ブラシローラ３８に静電的に吸着したトナーを機械的に剥ぎ取る。
【００５１】
ところで、カラー画像を形成する場合に、直径わずか約３０［μｍ］の１２００［ｄｐｉ］の孤立１ドットを再現性よく、地汚れなしに現像するかということが重要である。また、トナーが装置内や装置外に飛散することを防止することが重要になる。しかしながら、回転駆動される現像ローラを用いる現像装置では、現像ローラと現像装置側板との間にトナーが侵入して、トナーが擦れてトナー固着等が発生し、画像に悪影響を及ぼすという問題がある。また、現像装置周りのシール材が経時劣化することで、トナーが飛散し、画像の地汚れなどを生じることがある。また、摩擦帯電やコロナ放電帯電によってトナーを帯電させるものでは、飽和帯電したトナーと不飽和帯電のトナーとが混在し、大きな帯電分布を有することになる。このようなトナーを強制的に回転する現像ローラに担持させると、現像ローラの現像速度（線速１００ｃｍ／ｓｅｃ程度）の速さでは、一旦現像ローラに担持させた現像剤のうちの電荷が小さなトナーは離脱して、トナーが飛散し、形成画像の地汚れが生じ易くなる。本実施形態では、上述のように現像ローラが回転駆動されることない構成であるので、これらの不具合が解消される。よって、再現性が良く、トナー飛散が少なく地汚れのない画像が得られるというメリットがある。
【００５２】
次に、本実施形態の変形例に係る画像形成装置について説明する。図１２は、変形例に係る画像形成装置の概略構成図である。この画像形成装置は、図１の画像形成装置と同様に、本体の中央部に感光体ドラム１を備えている。感光体ドラム１の周辺には、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｂｋ）の各色のトナー像を形成するための帯電装置と現像装置とが、下方から時計回りに４組が配置されている。また、装置の右方には感光体ドラム１にレーザー光を照射する露光装置５が設けられており、各帯電装置と各現像装置の間の露光部に各色の静電潜像形成用のレーザー光を照射している。このように、図２の画像形成装置では、図１の画像形成装置と感光体ドラム１の回転方向が逆方向であり、周面に配置されるトナー像形成手段の位置が異なる。しかし、感光体ドラム１上に順次トナー像を重ね現像し、転写後の残トナーをクリーニング装置１４でクリーニングする構成と動作は図１の説明と同じである。図１２の画像形成装置は、図１の装置とはトナー像の転写・定着装置の構成と動作が異なるものであり、トナー像を転写定着装置６０により記録用紙に転写同時定着するものである。以下これについて説明する。
【００５３】
Ｂｋ用の現像装置４Ｂｋの後には転写定着装置６０が設けられている。転写定着装置６０は、無端状の転写定着ベルト４０を有している。転写定着ベルト４０は、転写ローラ４１と転写定着ローラ４２とに張架されており、駆動ローラである転写ローラ４２に回転により回転駆動される。転写ローラ４１は感光体ドラム１上からトナー像を転写定着ベルト４０上に転写する転写ニップを形成する機能を有している。また、転写定着ローラ４２は、転写定着ベルト４０に当接して定着ニップを形成する加圧部材としての加圧ローラ４３に対向する対向ローラとしての機能を有している。また、転写ニップの下流で定着ニップの上流には、感光体ドラム１上より転写定着ベルト４０上に転写されたトナー像を加熱して軟化させる加熱手段として、転写定着ベルト４０に対向する電磁誘導コイル４４を備えている。また、定着ニップの下流で転写ニップの上流には、転写定着ベルト４０に当接して転写定着ベルト４０を冷却する冷却ローラ４５を備えている。
【００５４】
転写定着ベルト４０は、５０〜１００［μｍ］程度のポリイミド等の基材層に、銅やアルミなどの金属層を設け、その上にシリコンゴム等の弾性層を設け、さらに表層にＰＦＡコート等の離型層をコーティングにより形成したものである。加圧ローラ４３は、芯金とゴム等の弾性層を有している。冷却ローラ４５は金属ローラやヒートパイプで構成されている。
【００５５】
このような構成の転写定着装置６０の動作について説明する。駆動手段（不図示）により転写定着ローラ４２が回転し、これに伴い転写定着ベルト４０が回転する。転写ニップでは転写ローラ４１にバイアスが印加され、感光体ドラム１上のトナー像が転写定着ベルト４０上に静電転写される。転写定着ベルト４０上に転写されたトナー像は、転写定着ベルト４０の回転による定着ニップまでの搬送中、電磁誘導コイル４４により加熱されて軟化する。電磁誘導コイル４４に交流を通電することで、対向して設けられた転写定着ベルト４０の金属層を貫通する磁束が生じ、金属層には過電流が起きて発熱し、この熱によりトナー像は軟化させる。軟化したトナー像はレジストローラ２５から送られてきた記録用紙が、転写定着ベルト４０と加圧ローラ４３とにより形成される定着ニップを通過するときに、記録用紙上に転写同時定着される。定着ニップ下流側では、冷却ローラ４５によって加熱された転写定着ベルト４０を冷却し、感光体ドラム１の温度上昇を防止する。これによって、トナーを現像する現像装置４や感光体ドラム１への熱による不具合を防止する。
【００５６】
このように、上記転写定着装置６０では記録用紙への転写と定着を同時に行うので、装置をさらに小型化できる。また、記録用紙へのトナーの転写と定着を１工程で行うので、記録用紙の搬送ジャムが軽減される。また、上記構成ではトナーの加熱時間を長くできるため、低温、省エネ、立ち上がり時間が短くなるというメリットがある。さらに、記録用紙へのトナー転写定着時のニップ幅が小さくでき、紙の厚さに関係なく消費電力が変わらないため、厚紙を半速モードで定着する必要もなくなる。
【００５７】
次に、本実施形態の他の変形例に係る画像形成装置について説明する。図１３は、他の変形例に係る画像形成装置の概略構成図である。この画像形成装置は、図１の画像形成装置と同様に、本体の中央部に感光体ドラム１を備えている。感光体ドラム１の周辺には、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｂｋ）の各色のトナー像を形成するための帯電装置と現像装置とが、図１と同様に上方から反時計回りに４組が配置されている。また、装置の右方には感光体ドラム１にレーザー光を照射する露光装置５が設けられており、各帯電装置と各現像装置の間の露光部に各色の静電潜像形成用のレーザー光を照射している。感光体ドラム１上に順次トナー像を重ね現像することと、転写後の残トナーをクリーニングするための構成と動作は、図１の説明と同じである。図１３の画像形成装置は、感光体ドラム１上トナー像の転写・定着装置の構成と動作が異なるものであり、感光体ドラム１から中間転写装置６１を介して転写定着装置６０にトナー像を転写し、転写定着装置６０で記録用紙にトナー像を転写同時定着するものである。
【００５８】
この変形例に係る画像形成装置は、感光体ドラム１上トナー像を1次転写される中間転写ベルト４６を有する中間転写装置６１と、中間転写装置６１を介して転写定着装置６０にトナー像を２次転写し、転写定着装置６０で記録用紙にトナー像を転写同時定着するものである。中間転写装置６２は、ローラ４７、４８、４９に張架される無端状の中間転写ベルト４６を有しており。駆動ローラであるローラ４７の回転により回転駆動される。ローラ４９は、感光体ドラム１上からトナー像を中間転写ベルト４６上に1次転写する１次転写ニップを形成する転写ローラ４９である。また、ローラ４７は、中間転写ベルト４６から転写定着装置６０の転写定着ローラ５１にトナー像を２次転写する２次転写ニップを形成する転写ローラ４７としての機能を有している。また、上記２次転写ニップの下流で上記１次転写ニップの上流には、中間転写ベルト４６に当接して中間転写ベルト４６を冷却する冷却ローラ（不図示）を備えている。また、トナー像を転写定着ローラ５１に転写した後の中間転写ベルト４６の残トナーを清掃するベルトクリーニング手段（不図示）を備えている。
【００５９】
転写定着装置６０は、回転駆動されながら中間転写ベルト４６からトナー像を２次転写される転写体としての転写定着ローラ５１と、転写定着ローラ５１に当接して定着ニップを形成する加圧部材としての加圧ローラ５２とを備えている。また、上記２次転写ニップの下流で上記定着ニップの上流には、感光体ドラム１上より転写定着ローラ５１上に転写されたトナー像を加熱する加熱手段として、転写定着ローラ５１に対向する電磁誘導コイル５３を備えている。
【００６０】
中間転写ベル４６は、ポリイミド等よりなる。また、転写定着ローラ５１はポリイミド等の基材層に、銅やアルミなどの金属層を設け、その上にシリコンゴム等の弾性層を設け、さらに表層にＰＦＡコート等の離型層をコーティングにより形成したものである。加圧ローラは、芯金とゴム等の弾性層を有している。
【００６１】
このような構成の中間転写装置６１と転写定着装置６０の転写・定着動作について説明する。駆動手段（不図示）により駆動ローラ４７が回転し、これに伴い中間転写ベルト４６が回転する。１次転写ニップでは転写ローラ４９にバイアスが印加され、感光体ドラム１上のトナー像が中間転写ベルト４６に静電転写される。転写されたトナーは中間転写ベルトの回転により、転写定着ローラ５１との間に形成される２次転写ニップに搬送され、転写定着ローラ５１上へ静電転写される。このとき駆動ローラ４７か転写定着ローラ５１のどちらかにバイアスが印加される。転写定着ローラ５１上のトナー像は、転写定着ローラ５１の回転による定着ニップまでの搬送中、電磁誘導コイル５４により加熱されて軟化する。電磁誘導コイル５４に軟化させる方法は、図１２の転写定着装置６０と同様である。２次転写ニップ下流側では冷却ローラ（不図示）によって転写定着ローラ５１から伝搬した熱による温度上昇した中間転写ベルト４６を冷却し、感光体ドラム１の温度上昇を防止する。これによって、トナーを現像する現像装置４や感光体ドラム１への熱による不具合を防止する。
【００６２】
このように、感光体ドラム１から中間転写装置６１を介して転写定着装置６０にトナー像を転写し、転写定着装置６０で記録用紙にトナー像を転写同時定着するものでは、装置をさらに小型化できると共に、転写定着ローラ５１の熱を中間転写ベルト４６で冷却することができ、感光体ドラム１側への熱伝達を抑制できる。
【００６３】
次に、本実施形態の他の変形例に係る画像形成装置について説明する。この画像形成装置では、２色目現像装置４Ｍの下流に除電チャージャを設けたものである。図１４は図1の画像形成装置に、図１５は図１２の画像形成装置に除電チャージャ５４を配設した概略構成図である。この除電チャージャ５４は、感光体ドラム１上に現像されたトナーの電荷を除電して、感光体ドラム１上の表面電位を一旦均一にならすことである。図１６は、感光体ドラム１に重ね現像したときの電位を示す説明図である。Ｖｄは帯電された感光体ドラム電位、Ｖｂはトナー搬送部材３０に印加されるバイアス電圧、Ｖｌは露光後の感光体ドラム電位を示す。トナーが現像されると、その部位はトナーの持つ電荷により電位があがる。色重ねによりトナーの付着量が増えると、その分の電荷によりさらに電位が上昇し、トナーが無い部分との電位差が次第に大きくなる。現像が後になる色ほど、トナー付着量に差がでるため、露光後の電位差も大きくなり、所望のトナー付着量が得られなくなり、画像劣化となる。そこで、図１４、図１５に示すように、除電チャージャ５４を設け、電位差が大きくなる前に、感光体ドラム１表面を中間で一度除電してならすことによって、画像劣化を防止することができる。
【００６４】
以上、本実施形態の画像形成装置によれば、進行波電界によりトナーを移動させて現像するトナー搬送部材３０をもちいた現像装置４を採用しており、トナー搬送部材３０を回転させる必要がないため自由度が大きいものとなる。すなわち、トナー搬送部材３０の感光体ドラム１と対向する部分を小さい形状とし、現像装置４の配設に必要な感光体ドラム１の周面スペースを小さくすることできる。よって、感光体ドラム１の周面に、複数の帯電装置２、複数の露光部３、複数の現像装置４等の多数の画像形成プロセス手段を配設する装置でも、装置全体が大型化してしまうことを抑制できる。さらに、トナー搬送部材３０の周長を長くする必要がある場合でも、トナー搬送部材３０の感光体ドラム１と対向する部分を小さい形状としたままで対応することが可能であり、装置全体が大型化してしまうことを回避できる。よって、小径の感光体ドラム１周面に多数の画像形成プロセス手段を配置でき、画像形成装置の小型化ができる。また、トナー搬送部材３０の形状の自由度が大きいものとなるため、各画像形成プロセス手段の配置自由度も大きくなり、互いに制約条件が生じて画質が低下してしまうことを、回避しやすい。
さらに、この現像装置４では、進行波電界によりトナー搬送部材３０上でトナーをホッピングさせてその付着力を無くしながら現像しているので、回転駆動される現像ローラを用いた構成では実現が望めなかったほどの非常に高効率な非接触現像が実現可能となる。よって、回転駆動される現像ローラを用いたジャンピング現像のような高圧電源が不要となる。
このように、現像装置４の配設に必要な感光体ドラム１の周面のスペースを小さくするとともにスペースの形状に自由度を持たせ、かつ、非接触現像をおこなうための高圧電源を不要とすることで装置の小型化が可能となる。
また、無端移動しながら感光体ドラム１上のトナー像を転写される転写定着ベルト４０と、転写定着ベルト４０上のトナー像を加熱する電磁誘導コイル５４と、転写定着ベルト４０に対向する加圧ローラ４３とを有し、転写定着ベルト４０に転写されたトナー像を電磁誘導コイル５４にて軟化させ、転写定着ベルト４０と加圧ローラ４３との間を通過する記録媒体上に軟化したトナー像を転写同時定着する転写定着装置６０を備える。この転写定着装置６０により、記録用紙への転写と定着を同時に行うので、装置をさらに小型化できる。また、記録用紙へのトナーの転写と定着を１工程で行うので、記録用紙の搬送ジャムが軽減される。さらに、上記電磁誘導コイル５４により対向する転写定着ベルト４０上のトナー像を加熱する構成では、通常の定着装置に比べトナーの加熱時間を長くできるため、低温、省エネ、立ち上がり時間が短くなる。また、記録用紙へのトナー転写定着時のニップ幅が小さくでき、紙の厚さに関係なく消費電力が変わらないため、厚紙を半速モードで定着する必要もなくなる。
また、感光体ドラム１と転写定着装置６０との間に中間転写装置６１を設け、感光体ドラム１上のトナー像を、中間転写装置６１を介して転写定着装置６０に転写する。これにより、転写定着装置６０の熱が直接感光体ドラム１に伝達されるのを抑制できる。
また、現像装置４のトナー搬送部材３０を、長円あるいは楕円形状にすることにより、感光体ドラム１周面のトナー搬送部材３０の占有する領域を小さくすることができ、トナーの供給領域と回収領域の配置自由度が大きくなる。これにより、供給トナーの特性を安定化可能な供給手段と回収効率の良い回収手段の構成も可能となり、画質品質の向上が図れる。
また、トナー供給手段として、通常の２成分現像装置と同じ構成のものを用いることで、通常の一成分系に比べ、トナーを安定して摩擦帯電できると共に、トナーへのストレス軽減が可能になる。よって、繰り返しトナーを環流して使用してもトナーの帯電量をばらつきが小さくなり、トナー搬送部材へ帯電特性の安定したトナーの安定供給が可能となり、画質劣化を抑制できる。
また、回収手段としてトナー搬送部材３０に対向して設けられた回転するブラシローラ３８と、ブラシローラ３８に当接するフリッカー３９とを備え、ブラシローラにはバイアス印加する。このような回収手段により、容易かつ確実にトナー搬送部材３０からトナーが回収でき、回収したトナーをブラシから簡単に分離することができる。
また、回収手段をトナー供給手段の上方に設けることで、トナー搬送部材３０から回収したトナーを重力でトナー供給手段に戻せるようにする。これにより、簡単な構成でトナーを環流して使用することができる。
また、トナー搬送部材３０と、トナー供給手段と、回収手段とを一体のケース３５内に構成することで、外部に飛散トナーが流出して、画像劣化や装置内外の汚染を抑えることができる。
また、帯電、露光、現像を繰り返して感光体ドラム１上にトナー像を重ねるとトナーが重なったところではトナーの持つ電荷分の表面電位が上昇するため、トナーが無いところとの電位差が生じ、現像が後になる色ほどその電位差が大きくなり、付着量に差がでて画像劣化になる。そこで、繰り返し色の異なるトナーを重ね現像する中間に除電装置を設ける。上記実施形態の画像形成装置では、２色目現像装置４Ｍの下流に除電チャージャ５４を設けた。これにより、重ね現像の途中で除電を行い、重ねられた電荷を持つトナー層と無いところの表面電位を揃えた後、さらに重ね現像をすることによって画像劣化を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本実施形態に係る画像形成装置全体の概略構成図。
【図２】トナー搬送部材を用いた現像装置の概略構成図。
【図３】トナー搬送部材と感光体ドラムとの対向部周辺の模式図。
【図４】トナー搬送部材の平面説明図。
【図５】図４のＡ−Ａ線に沿う断面説明図。
【図６】図４のＢ−Ｂ線に沿う断面説明図。
【図７】図４のＣ−Ｃ線に沿う断面説明図。
【図８】図４のＤ−Ｄ線に沿う断面説明図。
【図９】トナー搬送部材に印加するパルス状駆動波形の一例をしめす説明図。
【図１０】トナー搬送部材上をトナーの様子の説明図。
【図１１】トナー搬送部材上をトナーが移動する様子の説明図。
【図１２】転写定着装置を採用した画像形成装置の概略構成図。
【図１３】転写定着装置の変形例を採用した画像形成装置の概略構成図。
【図１４】除電チャージャを設けた画像形成装置の概略構成図。
【図１５】除電チャージャを設けた変形例の画像形成装置の概略構成図。
【図１６】感光体ドラムに重ね現像したときの電位を示す説明図。
【符号の説明】
【００６６】
１ 感光体ドラム
２Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｂｋ 帯電装置
３Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｂｋ 露光部
４Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｂｋ 現像装置
５ 露光装置
９ 転写ベルト装置
１０ 駆動ローラ
１１ 従動ローラ
１２ 転写ローラ
１３ 転写ベルト
１４ クリーニング装置
１８ 定着装置
１９ 定着ベルト
２１ 給紙カセット
２５ レジストローラ
３０ トナー搬送部材
３１ 供給ローラ
３２ ドクタブレード
３３，３４ スクリュウ
３５ ケース
３６ 仕切り板
３７ 現像剤収容部
３８ ブラシローラ
３９ フリッカー
４０ 転写定着ベルト
４１ 転写ローラ
４２ 転写定着ローラ
４３ 加圧ローラ
４４ 電磁誘導コイル
４５ 冷却ローラ
４６ 中間転写ベルト
４７ 駆動ローラ
４９ 転写ローラ
５１ 転写定着ローラ
５２ 加圧ローラ
５３ 電磁誘導コイル
５４ 除電チャージャ
６０ 転写定着装置
６１ 中間転写装置
１０１ 支持基板
１０２ 電極
１０３ 表面保護層
１０５ 共通電極
１０６ 駆動回路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面移動する像担持体周面に、帯電装置と、像露光部と、現像装置とを複数組配設し、該像担持体に帯電、露光、現像を複数回繰り返して該像担持体上に重ねトナー像を形成する画像形成装置において、
上記現像装置は、表面に発生する進行波電界によりトナーを上記像担持体と対向する現像領域まで搬送するトナー搬送部材と、該トナー搬送部材にトナーを供給するトナー供給手段と、該現像領域を通過したトナーを該トナー搬送部材上から回収する回収手段とを備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
請求項１の画像形成装置において、無端移動しながら上記像担持体上のトナー像を転写される転写体と、該転写体上のトナー像を加熱する加熱手段と、該加熱手段よりも下流で該転写体に対向する加圧部材とを有し、該転写体上に転写されたトナー像を該加熱手段にて軟化させ、該軟化したトナー像を該転写体と該加圧部材との間を通過する記録媒体上に転写同時定着する転写定着装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
請求項２の画像形成装置において、上記像担持体と上記転写体との間に中間転写体を設け、該像担持体上のトナー像を該中間転写体を介して該転写体に転写することを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
請求項１、２または３の画像形成装置において、上記トナー搬送部材が長円形状または楕円形状であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】
請求項１、２、３または４の画像形成装置において、上記トナー供給手段はトナーとキャリアからなる現像剤を攪拌して摩擦帯電する現像剤攪拌部材と、該摩擦帯電した現像剤を担持して搬送する供給ローラと、該供給ローラ上の現像剤を薄層化する規制部材とを有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】
請求項１、２、３、４または５の画像形成装置において、上記回収手段は上記トナー搬送部材に対向して設けられたブラシローラと、該ブラシローラに当接するフリッカーと、該ブラシローラにバイアス印加するバイアス印加手段とを有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項７】
請求項６の画像形成装置において、上記回収手段を上記トナー供給手段の上方に設けたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項８】
請求項７の画像形成装置において、上記トナー搬送部材と上記トナー供給手段と上記回収手段とをケース内に配置して一体的に構成したことを特徴とする画像形成装置。
【請求項９】
請求項１、２、３、４、５、６、７または８の画像形成装置において、上記現像装置と下流側に隣接する帯電装置との間の少なくとも１箇所に除電装置を設けたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項１】
表面移動する像担持体周面に、帯電装置と、像露光部と、現像装置とを複数組配設し、該像担持体に帯電、露光、現像を複数回繰り返して該像担持体上に重ねトナー像を形成する画像形成装置において、
上記現像装置は、表面に発生する進行波電界によりトナーを上記像担持体と対向する現像領域まで搬送するトナー搬送部材と、該トナー搬送部材にトナーを供給するトナー供給手段と、該現像領域を通過したトナーを該トナー搬送部材上から回収する回収手段とを備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
請求項１の画像形成装置において、無端移動しながら上記像担持体上のトナー像を転写される転写体と、該転写体上のトナー像を加熱する加熱手段と、該加熱手段よりも下流で該転写体に対向する加圧部材とを有し、該転写体上に転写されたトナー像を該加熱手段にて軟化させ、該軟化したトナー像を該転写体と該加圧部材との間を通過する記録媒体上に転写同時定着する転写定着装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
請求項２の画像形成装置において、上記像担持体と上記転写体との間に中間転写体を設け、該像担持体上のトナー像を該中間転写体を介して該転写体に転写することを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
請求項１、２または３の画像形成装置において、上記トナー搬送部材が長円形状または楕円形状であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】
請求項１、２、３または４の画像形成装置において、上記トナー供給手段はトナーとキャリアからなる現像剤を攪拌して摩擦帯電する現像剤攪拌部材と、該摩擦帯電した現像剤を担持して搬送する供給ローラと、該供給ローラ上の現像剤を薄層化する規制部材とを有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】
請求項１、２、３、４または５の画像形成装置において、上記回収手段は上記トナー搬送部材に対向して設けられたブラシローラと、該ブラシローラに当接するフリッカーと、該ブラシローラにバイアス印加するバイアス印加手段とを有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項７】
請求項６の画像形成装置において、上記回収手段を上記トナー供給手段の上方に設けたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項８】
請求項７の画像形成装置において、上記トナー搬送部材と上記トナー供給手段と上記回収手段とをケース内に配置して一体的に構成したことを特徴とする画像形成装置。
【請求項９】
請求項１、２、３、４、５、６、７または８の画像形成装置において、上記現像装置と下流側に隣接する帯電装置との間の少なくとも１箇所に除電装置を設けたことを特徴とする画像形成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【公開番号】特開２００８−１４５７５８（Ｐ２００８−１４５７５８Ａ）
【公開日】平成２０年６月２６日（２００８．６．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−３３３４０９（Ｐ２００６−３３３４０９）
【出願日】平成１８年１２月１１日（２００６．１２．１１）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年６月２６日（２００８．６．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１２月１１日（２００６．１２．１１）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
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