JP2000122422A

JP2000122422A - 画像形成装置

Info

Publication number: JP2000122422A
Application number: JP10287934A
Authority: JP
Inventors: Satoru Haneda; 哲羽根田
Original assignee: Konica Minolta Inc
Current assignee: Konica Minolta Inc
Priority date: 1998-10-09
Filing date: 1998-10-09
Publication date: 2000-04-28

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】クリーニング性が良好で画質にバラツキのな
い安定した画像を与えるコンパクトな画像形成装置を提
供する。【解決手段】像形成体である感光体ドラム２１上に帯
電、像露光、反転現像により形成したトナー像を転写し
た後、感光体ドラム２１上の転写残トナーに対してクリ
ーニングせずに次の帯電を行う画像形成装置において、
反転現像手段は、複数の回動する現像ローラ５０Ａ，５
０Ｂを有し、上流部の現像ローラ５０Ｂに印加するバイ
アス電圧の直流成分の絶対値は、感光体ドラム２１の露
光部電位の絶対値より大で、かつ下流部の現像ローラ５
０Ａに印加するバイアス電圧の直流成分の絶対値より小
であるバイアス電圧を印加して、非画像部に付着してい
る転写残トナーの回収と現像を行うことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、静電潜像に則して
画像を形成するコンパクトな画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子写真複写装置はＯＡ機器の１つとし
て広く普及し重宝されているが、その嵩及び重量は近代
オフィスの形態には馴染みにくくなっており、さらに末
端機器として少なくとも受信機能が必要になって来てい
る。

【０００３】複写装置のコンパクト化は鋭意進められて
いるが、従来の感光体１周の中に１原稿画像を収める形
態ではすでに限界に来ているかに見える。

【０００４】この事態に対応して小周長感光体を用い、
かつ一連の画像形成工程の手段のうち、トナー現像部分
で残留トナーを電気的に除去するコンパクトな記録装置
が考案されている。（特開昭６３−１３３１７９号、特
開昭６３−１３３１８０号、特開昭６３−１３３１８１
号等）。

【０００５】しかしながら上記装置では、転写残トナー
による帯電工程での帯電の不均一、露光工程での光減衰
障害、ゴースト像あるいは多色画像形成時の色濁り等の
障害が認められるので、多少の転写残トナーによっては
支障の起こらぬ画像形成システムが望まれる。

【０００６】翻って現像トナーの面から本技術分野をみ
れば、トナーの帯電性を向上させる流動性、大粒子から
漸次小粒子が消費される歪みを排除したトナー消費の正
則性が求められ、高濃度画像を招来する良好な転写率及
び再現性の良い複写反復を保証するクリーニング性等が
問題にされる。

【０００７】トナーの流動性を高め、摩擦効率、帯電の
均一、安定性を図る手段としてトナー粒子の球状化が行
われる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしトナーの小粒子
化は、トナーの感光体あるいは現像ローラへの付着性が
高まり、転写率の低下、クリーニング不良を引き起こ
す。付着量及び付着強度の増大は、転写材への転写率の
低下であり、またクリーニング不良を生ずる原因とな
る。

【０００９】一方静電的要因があまり関与しない球形ト
ナーの付着除去には静電的手法は効果が淡く、機械的な
削ぎ落としが効果的である。しかし前記した程度にまで
コンパクト化を進める場合には、削ぎ落とす部材を収納
するだけの余裕空間がない等小周長感光体方式の画像形
成装置を生かすには多々解決すべき問題点がある。

【００１０】本発明は、クリーニング性が良好で画質に
バラツキのない安定した画像を与えるコンパクトな特に
クリーニング手段を設けることを必要としない画像形成
装置を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】前記目的は、像形成体上
に帯電、像露光、反転現像により形成したトナー像を転
写した後、像形成体上の転写残トナーに対してクリーニ
ングせずに次の帯電を行う画像形成装置において、反転
現像手段は、複数の回動する現像ローラを有し、上流部
の現像ローラに印加するバイアス電圧の直流成分の絶対
値は、像形成体の露光部電位より大で、かつ下流部の現
像ローラに印加するバイアス電圧の直流成分より小であ
るバイアス電圧を印加して、非画像部に付着している転
写残トナーの回収と現像を行うことを特徴とする画像形
成装置によって達成される。

【００１２】また、前記上流部の現像ローラに印加する
バイアス電圧の直流成分の絶対値は、像形成体の帯電電
位の１／２以下であることを特徴とする前記の画像形成
装置。

【００１３】前記下流部の現像ローラに印加するバイア
ス電圧の直流成分の絶対値は、像形成体の帯電電位の１
／２以上であることを特徴とする前記の画像形成装置。

【００１４】前記複数の現像ローラは互いに逆回転する
ことを特徴とする前記の画像形成装置。

【００１５】前記上流部の現像ローラは、像形成体との
対向部において、像形成体の移動方向と反対方向に移動
することを特徴とする前記の画像形成装置。

【００１６】前記転写残トナーは、次の帯電前に均され
ることを特徴とする前記の画像形成装置等は好ましい実
施態様である。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図面を用いて説明
する。

【００１８】図１は本発明の画像形成装置の一例を示す
断面構成図、図２は図１の現像器の構成を示す拡大断面
図、図３は本発明の現像バイアス電圧と感光体電位の関
係を示すグラフである。

【００１９】この画像形成装置は半導体レーザを用いて
画像露光を行い、２成分現像剤の磁気ブラシを用いる複
数の現像ローラにより、トナー現像と感光体のクリーニ
ングを同部位で行うことを特徴とする。

【００２０】本装置は電子計算機、ワードプロセッサー
などの外部装置であるホストシステム（図示しない）や
画像読取り装置とインタフェース回路等伝送コントロー
ル（図示しない）を介して結合することもできる。

【００２１】印字開始信号を受けると、像形成体である
感光体ドラム２１が回転し、感光体ドラム２１上の前回
のトナー像転写後に残留した転写残トナーは、接地され
て設けられた均し部材である均しブラシ３１により均さ
れたのち、感光体ドラム２１の帯電手段である帯電器２
２により一様の帯電電位Ｖ₀に帯電される。次に変調さ
れた波長８００ｎｍのレーザビームをポリゴンスキャナ
２４ａを含む露光光学系２４を用いて上記帯電された感
光体ドラム２１を走査露光し、回転による副走査によっ
てドラム表面に静電潜像を形成する。静電潜像は後に詳
しく説明する反転現像手段である現像器５０によって現
像され、トナー像が形成される。次いでカセット２６よ
り搬送された転写材Ｐは転写ベルト２８上に付着した状
態で搬送され、転写域において転写材Ｐ上に転写帯電器
２３を用いてトナー像を転写し、小径の転写ベルトロー
ラ２８ａ部分において転写材Ｐは転写ベルト２８より分
離し、定着器２９により転写材Ｐ上にトナー像を定着
し、トレイ３０上に排出する。

【００２２】上記感光体ドラム２１は、例えばＯＰＣ感
光体（有機感光体）を導電性のドラム基体上に塗布形成
したもので、接地されて図示の時計方向に駆動回転され
る。

【００２３】上記現像器５０には図２に示すように、固
定の磁極を有する磁界発生手段である磁石体５２Ａとそ
の外周にあって回転する現像スリーブ５１Ａとからなる
現像ローラ５０Ａと、固定の磁極を有する磁石体５２Ｂ
とその外周にあって回転する現像スリーブ５１Ｂとから
なる現像ローラ５０Ｂの複数の（本実施の形態において
は２本の）現像ローラ５０Ａ，５０Ｂとが設けられてい
る。

【００２４】現像ローラ５０Ａ及び５０Ｂは感光体ドラ
ム２１の下方に位置していて、現像ローラ５０Ａは感光
体ドラム２１の回転方向下流部に、現像ローラ５０Ｂは
感光体ドラム２１の回転方向上流部に位置し、互いに反
対方向に回転する。そして、現像ローラ５０Ａ，５０Ｂ
のそれぞれは現像剤磁気ブラシの摺擦部である感光体ド
ラム２１との対向部において、現像ローラ５０Ａ周面は
感光体ドラム２１周面と同方向に、現像ローラ５０Ｂ周
面は感光体ドラム２１周面と反対方向に移動する方向
に、現像ローラ５０Ａと現像ローラ５０Ｂとは互いに反
対方向に回転する。

【００２５】この現像ローラ５０Ａ，５０Ｂの表面に形
成される現像剤磁気ブラシと感光体ドラム２１との摺擦
部である対向部よりも、現像ローラ５０Ａ，５０Ｂそれ
ぞれの回転方向の上流部には現像剤磁気ブラシの厚みを
規制する層厚規制部材５３が設けられ、背面に磁石板５
４ａを有する現像剤の除去板５４は回転方向の下流部に
設けられる。現像剤収容部５８には搬送供給ローラ５５
と、一対の攪拌スクリュー５６，５７とを収容する。さ
らに現像器５０と感光体ドラム２１はケーシング７７に
内蔵された構成となっている。

【００２６】現像スリーブ５１Ａ，５１Ｂは、例えばス
テンレス材を用いた外径８〜６０ｍｍの非磁性の円筒状
の部材から成り、感光体ドラム２１の周面に対し、現像
スリーブ５１Ａ，５１Ｂの両端に設けられた不図示の突
当てコロにより所定の間隙を保って感光体ドラム２１の
回転に対して同方向に回転される。

【００２７】磁石体５２Ａ，５２Ｂは現像スリーブ５１
Ａ，５１Ｂに内包され、複数個の磁極Ｎ₁，Ｎ₂，Ｎ₃，
Ｓ₁，Ｓ₂を交互に配し、現像スリーブ５１Ａ，５１Ｂと
同心に固定されていて、非磁性の現像スリーブ５１Ａ，
５１Ｂ周面に磁力を作用させる。

【００２８】層厚規制部材５３は、現像スリーブ５１と
所定の間隙で配置される例えば棒状あるいは板状の磁性
ステンレス材よりなり、現像スリーブ５１Ａ，５１Ｂ周
面上の２成分現像剤の層厚を規制する。

【００２９】現像剤の除去板５４は、磁石体５２の磁極
Ｎ₂と対向して設けられ、磁極Ｎ₂，Ｎ₃の反発磁界と除
去板５４の背面に設けられる磁石板５４ａとの作用によ
り現像スリーブ５１上の現像剤を剥ぎ取る作用を行う。

【００３０】搬送供給ローラ５５は、除去板５４により
剥ぎ取られた現像剤を攪拌スクリュー５６，５７に搬送
すると共に、攪拌スクリュー５６，５７により攪拌され
た現像剤を層厚規制部材５３へと供給する。５５ａは搬
送供給ローラ５５に設けられ、現像剤を搬送するための
羽根部である。

【００３１】本実施の形態においては、前記現像剤収容
部５８内には平均粒径７μｍのトナーと平均粒径８０μ
ｍのフェライトに樹脂コーティングを行った磁性キャリ
アとからなる２成分現像剤が収容されている。攪拌スク
リュー５６及び５７は、互いに相反する方向に等速で回
転し、現像器５０内のトナーと磁性キャリアとを攪拌、
混合し、所定のトナー成分を均等に含有する２成分現像
剤とする。

【００３２】攪拌スクリュー５６，５７の上部で現像器
ハウジング５９の上部の天板に開口する不図示のトナー
供給口から現像器ハウジング５９内に補給されたトナー
は、互いに相反する方向に等速で回転する攪拌スクリュ
ー５６，５７により現像器ハウジング５９の現像剤収納
部５８内に収容された現像剤と攪拌、混合されて均一な
トナー濃度の現像剤となり、該現像剤は回転する搬送供
給ローラ５５により層厚規制部材５３に搬送され、層厚
規制部材５３により所定の層厚とされ、２成分現像剤の
現像剤層が安定して現像ローラ５０Ａ，５０Ｂの外周面
上に供給される。

【００３３】現像ローラ５０Ａ，５０Ｂには次に述べる
現像バイアス電圧、クリーニングバイアス電圧が印加さ
れる。これにより現像バイアス電圧を印加された現像ロ
ーラ５０Ａはその上に形成する現像剤磁気ブラシによっ
て感光体ドラム２１上の静電潜像を現像し、クリーニン
グバイアス電圧を印加され現像ローラ５０Ｂはその上に
形成する現像剤磁気ブラシにより感光体ドラム２１上の
主として非画像部に残留する転写残トナーをクリーニン
グする。現像ローラ５０Ａ，５０Ｂ上の現像剤は磁極Ｎ
₂，Ｎ₃の反発磁界と除去板５４との作用により剥ぎ取ら
れ、搬送供給ローラ５５により再度攪拌スクリュー５
６，５７へと搬送される。

【００３４】現像剤ローラ５０Ａの周面は感光体ドラム
２１に対しその対向部において同方向に移動するが、現
像剤ローラ５０Ｂの周面は感光体ドラム２１に対しその
対向部において反対方向に移動する。

【００３５】現像ローラ５０Ａ、５０Ｂが反対方向に回
転し、現像ローラ５０Ｂは感光体ドラム２１との摺擦部
において反対方向に回転することにより転写残トナーを
擦過し回収する効果が生じ、現像ローラ５０Ａは感光体
ドラム２１と摺擦部において同方向に回転することによ
り、潜像部分に対してキメの細かいトナー画像が反転現
像によって得られることとなる。なおここで現像ローラ
５０Ａ、５０Ｂの周速は感光体ドラム２１の周速に対し
て１．２〜２．５の間にあることが望ましい。

【００３６】次に、現像ローラ５０Ａ，５０Ｂに印加さ
れるバイアス電圧について説明する。

【００３７】現像剤ローラ５０Ａの現像スリーブ５１Ａ
には、直流（ＤＣ）バイアス電源Ｅ₁及び交流（ＡＣ）
バイアス電源ＡＣ₁により、直流（ＤＣ）バイアス電圧
の絶対値が感光体ドラム２１（像形成体）の帯電電位Ｖ
₀の絶対値の１／２以上であるＶ_Aの直流成分に、必要に
より３ｋＨｚ，１ｋＶの交流（ＡＣ）バイアス電圧を重
畳した現像バイアス電圧が印加される。このバイアス電
圧を印加した現像ローラ５０Ａ上の現像剤磁気ブラシに
より感光体ドラム２１上の静電潜像が反転現像される。

【００３８】また、現像ローラ５０Ｂには、直流（Ｄ
Ｃ）バイアス電源Ｅ₂及び交流（ＡＣ）バイアス電源Ａ
Ｃ₂により、直流（ＤＣ）バイアス電圧の絶対値が感光
体ドラム２１（像形成体）の帯電電位Ｖ₀の絶対値の１
／２以下で、露光部電位Ｖ_Eの絶対値より大であるＶ_Bの
直流成分に、必要により３ｋＨｚ，１ｋＶの交流（Ａ
Ｃ）バイアス電圧を重畳した現像バイアス電圧が印加さ
れる。このバイアス電圧を印加された現像ローラ５０Ｂ
上の現像剤磁気ブラシにより、感光体ドラム２１上の転
写残トナーは掻き取られクリーニングされる。

【００３９】上記直流バイアス電圧Ｖ_A，Ｖ_Bは、例えば
感光体ドラム２１の帯電電位がＶ₀＝−８００Ｖの場合
には、Ｖ_A＝−７００〜−４００ＶＶ_B＝−２００〜−４００Ｖ，（｜Ｖ_B｜＞｜Ｖ_E｜，｜
Ｖ_B｜＜｜Ｖ_A｜）（Ｖ_Eは露光部の電位）であるのが好ましい。この関係
を図３に示し、トナーは符号ｔを付して示す。

【００４０】感光体ドラム２１の表面電位及び感光体ド
ラム２１上のトナー状況は工程の進行と共に変化してい
く。すなわち感光体ドラム２１は帯電器２２により、例
えば−８００Ｖに帯電される。この時、前回のコピー動
作で転写しきれないで残留した感光体ドラム２１上のト
ナーｔも同時に帯電されると共にトナーｔの下の感光体
ドラム２１も帯電される。本実施の形態の装置ではスコ
トロンチャージャーを用いて表面電位を均一化したた
め、トナーｔの下の感光体ドラム２１の部分の電位はト
ナーがない部分に比べ若干低くなっているがこの電位差
は実用上全く問題にならないレベルに均一化されてい
る。

【００４１】また、上記感光体ドラム２１は露光光学系
２４により走査するパルス幅変調されたレーザビームを
受けて表面電位が減衰され、図３に示す静電潜像を形成
する。

【００４２】ここに形成された静電潜像は、感光体ドラ
ム２１の感光体の光減衰特性によって、その潜像周縁は
電化の先鋭な立ち上がり、立ち下がりを持つ矩形に近似
する。

【００４３】この静電潜像は、複数の現像ローラ５０
Ａ，５０Ｂを有し、図３に示すバイアス電圧の直流成分
Ｖ_A，Ｖ_Bを有するバイアス電圧を印加した現像器５０に
よって現像される。この時、トナーｔの電位と直流バイ
アス電圧Ｖ_Bとの電位差は大きいので、転写残の感光体
ドラム２１上のトナーｔの大部分は現像器５０の上流側
の直流成分Ｖ_Bのクリーニングバイアス電圧を印加され
た現像ローラ５０Ｂにより回収され（一部は露光部を現
像する）たのち、感光体ドラム２１上の静電潜像は下流
側の直流成分Ｖ_Aの現像バイアス電圧を印加された現像
ローラ５０Ａにより現像される。この現像されたトナー
像はベルト２８上の転写材Ｐに転写帯電器２３によって
転写される。

【００４４】転写帯電器２３には、マイナス帯電してい
るトナーｔとは逆極性の高電圧が印加され、プラスのコ
ロナ放電をベルト２８の裏から行い、正帯電させ、マイ
ナス電位のトナーｔを転写材Ｐに引き付け転写する。ト
ナー像が転写されたのち、転写材Ｐはベルト２８の曲率
大なる部分でベルト２８より分離し定着器２９に搬送さ
れ転写材Ｐ上のトナー像は定着されてトレイ３０に排出
される。転写材Ｐを分離したベルト２８は除電器１０１
によって除電されたのち、クリーニングブレード３２に
よってクリーニングされる。

【００４５】上記動作に加えて、図１の帯電器２２の上
流に接地した均し部材である均しブラシ３１を設けて感
光体ドラム２１の帯電前に、塊状に残留した転写残トナ
ーｔを分散し、かつ接地することにより、ドラム上に転
写残トナーが残留していても感光体ドラム２１の均一な
帯電と先鋭な静電潜像を得ることができる。

【００４６】本装置に用いられる２成分現像剤のトナー
ｔは、３〜１０μｍ特にその平均粒径が１０μｍ以下の
球形トナーであることが好ましい。１０μｍ以下のトナ
ーｔが転写残トナーとして表面に存在していても、感光
体ドラム２１が露光された時の粒子縁回折光とキャリア
輸送層内での反射散乱光によるトナー粒子ｔの陰影によ
る障害はほとんど生じることがないか、又は実用上問題
のない程度の薄さでしかない。

【００４７】しかし、トナー粒子ｔの径が１０μｍ以上
になると、黒ベタ上に白斑のメモリとして画像不良を発
生するのが認められる。

【００４８】上記トナー粒子に露光光に対する透光性が
あれば、上記メモリが軽減される。かかる意味からトナ
ーを赤外光透過特性をもったとトナーとし、赤外光をも
って像露光を行うことが望ましい。さらに、帯電、像露
光後のトナー層の残留電位特性から露光部における転写
残のトナーは１５μｍ厚以下が望ましい。現像ローラ５
０Ａに印加する交流バイアスは過剰にトナーが付着して
いる場合は現像スリーブに戻し、不足して付着している
場合は現像を促進する効果を有している。

【００４９】なお、本実施の形態では２成分現像剤を用
いる複数の現像手段を備えた例について説明したが、１
成分磁性現像剤や１成分非磁性現像剤を用いる複数の現
像手段を備えた画像形成装置にも適用できる。

【００５０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
クリーニング装置を設けないので装置全体をコンパクト
にすることができ、転写残トナーの良好な回収が現像器
内において可能となり、バラツキのない優れた画質を得
る画像形成装置を提供できることとなった。

【００５１】また、トナー回収に用いられる現像ローラ
周面の移動方向は像形成体の対向面と逆方向としたので
転写残トナーの回収を確実なものとし、複数の現像ロー
ラは互いに逆回転させたので現像偏りがなく高画質の画
像が得られ、さらに、帯電器の上流に接地した均し部材
を設けたので、転写残トナーが帯電前に均さられ、感光
体及び転写残トナーが接地され、転写残トナーによる影
響が除去されて、感光体の帯電や像露光の均一化が行わ
れ良好な画像が形成されることとなった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係わる画像形成装置の一
例を示す断面構成図である。

【図２】図１に示す画像形成装置の現像器の拡大断面図
である。

【図３】本発明の帯電電位及びバイアス電圧を示すグラ
フである。

【符号の説明】

２１感光体ドラム（像形成体）２２帯電器（帯電手段）２３転写帯電器２４露光光学系（像露光手段）２９定着器３１均しブラシ（均し部材）５０現像器（反転現像手段）５０Ａ，５０Ｂ現像ローラ５１Ａ，５１Ｂ現像スリーブ５２Ａ，５２Ｂ磁石体Ｐ転写材ｔトナー

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】像形成体上に帯電、像露光、反転現像に
より形成したトナー像を転写した後、像形成体上の転写
残トナーに対してクリーニングせずに次の帯電を行う画
像形成装置において、反転現像手段は、複数の回動する現像ローラを有し、上
流部の現像ローラに印加するバイアス電圧の直流成分の
絶対値は、像形成体の露光部電位より大で、かつ下流部
の現像ローラに印加するバイアス電圧の直流成分より小
であるバイアス電圧を印加して、非画像部に付着してい
る転写残トナーの回収と現像を行うことを特徴とする画
像形成装置。
【請求項２】前記上流部の現像ローラに印加するバイ
アス電圧の直流成分の絶対値は、像形成体の帯電電位の
１／２以下であることを特徴とする請求項１に記載の画
像形成装置。
【請求項３】前記下流部の現像ローラに印加するバイ
アス電圧の直流成分の絶対値は、像形成体の帯電電位の
１／２以上であることを特徴とする請求項１又は請求項
２に記載の画像形成装置。
【請求項４】前記複数の現像ローラは互いに逆回転す
ることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の
画像形成装置。
【請求項５】前記上流部の現像ローラは、像形成体と
の対向部において、像形成体の移動方向と反対方向に移
動することを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記
載の画像形成装置。
【請求項６】前記転写残トナーは、つぎの帯電前に均
されることを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記
載の画像形成装置。