JP2000250376A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 現像剤規制部材に電圧を印加したとき、効率
的に現像剤担持体へトナーを静電的に移動させ、また現
像剤担持体から静電潜像保持体表面の静電潜像へのトナ
ー移動と現像剤規制部材から現像剤担持体へのトナー移
動のタイミングをずらしてキャリア付着、現像能力低下
の異常画像を防ぐ。 【解決手段】 帯電部材により静電潜像保持体を一様に
帯電して回転させ、現像剤担持体に現像バイアスを印加
して回転させ、現像剤規制部材に電圧を印加し、現像剤
規制部材４に付着していたトナーを現像剤担持体１と現
像剤規制部材の電位差によって現像剤担持体１へ移動さ
せる。現像剤規制部材への電圧印加が終了した時点で、
書き込みを開始し、静電潜像へのトナー移動を行わせ
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、複写機、プリン
タ、ファクシミリなどの画像形成装置、たとえばトナー
と磁性キャリアとを含む現像剤を用いて静電潜像保持体
上の静電潜像を可視化する、いわゆる二成分現像方式を
利用した画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般的な二成分現像剤を用いた現像方式
では、現像剤担持体表面にトナーと磁性体からなるキャ
リアとを含む現像剤を撹拌、混合部材によって撹拌、混
合して供給する。現像剤担持体内にはＳ極、Ｎ極を交互
にいくつか配置した磁気ロールを位置を固定して内蔵さ
せてあり、その磁力によって現像剤担持体表面に現像剤
がブラシ状に穂立ちした状態とする。一方、静電潜像保
持体は、帯電部材により一様にある電位に表面が帯電
（非画像部電位）され、スキャナやパソコン等から送ら
れてくる画像情報にしたがって、書き込み手段によりレ
ーザ光等を照射することによって帯電電位を下げ（画像
部電位）、その差により静電潜像を形成する。この静電
潜像保持体表面に、現像剤担持体表面上に担持している
磁気ブラシ状の現像剤を接触または近接させ、かつ現像
剤担持体に現像バイアス電圧を印加することにより、ト
ナーを静電潜像保持体上の静電潜像に付着させて現像を
行う。

【０００３】ところで現像剤担持体表面にブラシ状に穂
立ちした状態の現像剤は、現像剤規制部材により現像剤
の量を規制する必要がある。現像剤量が少なすぎると、
現像能力が低下したり、現像剤担持体と現像剤規制部材
間を通過するときに現像剤への負荷が大きくなったり
し、現像剤の劣化が激しくて寿命が短くなることがある
し、現像剤量が多すぎると、現像能力は向上するが、磁
力により担持しているブラシ状の現像剤が遠心力により
途切れ、トナー飛散、キャリア付着などの問題が発生す
るためである。

【０００４】また静電潜像保持体と現像剤担持体の間隔
（ギャップ）より、現像剤担持体と現像剤規制部材のギ
ャップが大きくなった場合、通常では現像剤担持体が静
電潜像保持体よりも回転速度が大きいため、いったん静
電潜像保持体表面に現像されたトナー層を磁気ブラシ状
の現像剤が掻きとってしまい、異常画像の原因になるこ
とがある。さらに、静電潜像保持体そのものをブラシ状
に穂立ちした状態の現像剤が削ってしまう等の不具合も
発生し得る。

【０００５】したがって、現像剤規制部材と現像剤担持
体、現像剤担持体と静電潜像保持体のギャップは上記の
ような問題が発生しないように、磁気ロールの磁力、磁
性キャリアの飽和磁化を考慮し最適化する必要がある。
ところが、現像を経時的に行うことによって、現像剤規
制部材と現像剤担持体間を現像剤が通過するときに、現
像剤中のトナーが現像剤規制部材に付着することがあ
る。この原因は静電的な力以外、例えば、分子間力など
が考えられる。このとき、現像剤は現像剤規制部材で規
制されるときにかなりの負荷が掛かり、熱が発生する。
この熱により、付着したトナーが融けて現像剤規制部材
のエッジ部に固着してしまうことが生じる。このような
事象が経時的に発生することにより、現像剤規制部材と
現像剤担持体のギャップが局所的に小さくなり、その部
分だけ画像濃度が薄くなってしまう異常画像が発生す
る。

【０００６】特開平１０−１８６８４５号公報に開示の
技術は、熱で溶けたトナーがドクターブレードに固着す
ることを防止し、また飛散トナーが帯電装置を汚染する
ことを防止することを目的としており、感光体上の静電
潜像を現像する際に、マグネットローラ及び現像スリー
ブを高速で回転させると、現像スリーブ上の現像剤を規
制するドクターブレードが昇温し、トナーが飛散するの
で、ドクターブレードから複数の放熱板を突設して、そ
の先端部を感光体ドラム表面に近接配置して、周囲の空
間を現像装置側と帯電装置側とに区画し、これによって
ドクターブレードの昇温及び帯電装置に対するトナー飛
散を防止している。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記特
開平１０−１８６８４５号公報に開示の技術において
は、現像スリーブと感光体ドラムの位置関係を自由に配
置することができず、また、高温、高湿の環境下で使用
した場合にその放熱効果が悪くなる等の問題が発生す
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の画像形成装置は
上記従来の問題点を解決するためになしたもので、請求
項１に係るものにおいては、トナーと磁性キャリアとか
らなる現像剤を内部の固定磁気ロールにより担持する現
像剤担持体と、該現像剤担持体に担持した現像剤の量を
規制する現像剤規制部材と、静電潜像保持体と、該静電
潜像保持体を一様に帯電させる帯電部材と、上記静電潜
像保持体を露光する書き込み手段とを備え、上記現像剤
を上記現像剤担持体表面に上記固定磁気ロールの磁力に
よってブラシ状に穂立ちさせて上記静電潜像保持体と対
向する現像領域に搬送し、現像バイアスを印加すること
によって上記静電潜像を現像する画像形成装置におい
て、上記現像剤規制部材に対して電圧を印加する電圧印
加手段を有し、該電圧印加手段が、上記現像剤規制部材
への電圧印加を開始するタイミング及び該電圧印加を終
了するタイミングを、上記静電潜像保持体が帯電して上
記現像剤担持体に現像バイアスを印加した後でかつ上記
静電潜像保持体に書き込みを開始する前とすることを特
徴とする。

【０００９】同請求項２に係るものは、トナーと磁性キ
ャリアとからなる現像剤を内部の固定磁気ロールにより
担持する現像剤担持体と、該現像剤担持体に担持した現
像剤の量を規制する現像剤規制部材と、静電潜像保持体
と、該静電潜像保持体を一様に帯電させる帯電部材と、
上記静電潜像保持体を露光する書き込み手段とを備え、
上記現像剤を上記現像剤担持体表面に上記固定磁気ロー
ルの磁力によってブラシ状に穂立ちさせて上記静電潜像
保持体と対向する現像領域に搬送し、現像バイアスを印
加することによって上記静電潜像を現像する画像形成装
置において、上記現像剤規制部材に対して電圧を印加す
る電圧印加手段を有し、該電圧印加手段が、上記現像剤
規制部材への電圧印加を開始するタイミング及び該電圧
印加を終了するタイミングを、上記静電潜像保持体が帯
電して上記現像剤担持体に現像バイアスを印加した状態
でかつ上記静電潜像保持体への書き込みが終了した後と
することを特徴とする。

【００１０】また請求項３に係るものは、上記現像剤規
制部材に印加する電圧が直流成分に交流成分を重畳した
ものであることを特徴とする。

【００１１】

【発明の実施の形態及び実施例】以下本発明の実施の形
態及び実施例を図面を参照して説明する。図１は本発明
に係る画像形成装置の一実施形態の要部の構成を示す断
面図である。この図１を用いて画像形成装置の構成を詳
細に説明する。なお、本実施形態の画像形成装置では、
静電潜像の現像方式として帯電電位が除去された領域に
トナーを付着させる、いわゆる反転現像方式を採用して
いるが、本発明はこれに限定されない。

【００１２】本実施形態の画像形成装置の現像剤担持体
１は、中空円筒状の非磁性体から構成してあり、静電潜
像保持体２の回転軸と平行に対向する位置に配置してあ
る。現像剤担持体１内には、Ｓ極及びＮ極を交互に配置
した磁気ロール３が備えてあり、現像剤担持体１が図１
の矢印Ａ方向に回転することにより、磁気ロール３の磁
力によって現像剤担持体１の外周表面に現像剤をブラシ
状に穂立ちさせる。現像剤としてはトナーと磁性体から
なるキャリアを所定の割合で混合したものを用いる。そ
して、図１の矢印Ｂ方向に回転する静電潜像保持体２の
表面方向に現像剤を搬送するように構成してある。ま
た、現像剤担持体１上に搬送された現像剤を規制するた
めに、現像領域上流側に現像剤規制部材４を配置し、ブ
ラシ状に穂立ちした現像剤を所定の厚さに規制するよう
になっている。

【００１３】現像剤担持体１の下方には、現像剤を撹
拌、搬送するための第１撹拌部材５及び第２撹拌部材６
が現像剤担持体１の回転軸と平行になるように長手方向
に沿って配してある。第１撹拌部材５による撹拌領域と
第２撹拌部材６による撹拌領域とは、仕切り板７によっ
て仕切ってある。仕切り板７の現像剤担持体１長手方向
の前後端面と、現像装置の前後側壁内面との間には、現
像剤をやり取りするための隙間が設けてある。第１撹拌
部材５及び第２撹拌部材６はそれぞれ図示せぬ駆動部に
より回転駆動され現像剤を撹拌、混合する。現像剤は上
記隙間を介して仕切り板７の周りをループ状に循環する
ようになっている。

【００１４】このように、現像剤は２本の撹拌部材５、
６により撹拌、混合されて帯電する。なお、本実施形態
の画像形成装置においては、トナーはマイナスに、キャ
リアはプラスに帯電する。現像剤担持体１には現像バイ
アスを印加する電源８が接続してある。なお図中９は電
源、１０は帯電部材、１１は書き込み手段、１２は転写
部材、１３はクリーニング部材である。

【００１５】一連の作像プロセスを説明する。帯電部材
１０により静電潜像保持体２を一様にマイナスに帯電さ
せ、書き込み手段１１によりスキャナで読み取った画像
情報あるいはプリンタからの画像情報に基づいてレーザ
により静電潜像保持体２上に静電潜像を形成する。そし
て、静電潜像保持体２と現像剤担持体１間に電源８によ
り現像バイアスを印加し、静電潜像保持体２上の静電潜
像にトナーを付着させて現像する。現像されたトナー層
は、転写部材１２により紙等に転写する。転写しきれな
かったトナーは、クリーニング部材１３によりクリーニ
ングする。本実施形態ではトナーをマイナス極性に帯電
させるので、静電潜像保持体を−９００Ｖに帯電させ、
露光後の電位は−１５０Ｖとする。また、現像バイアス
−６００Ｖで現像を行う。

【００１６】このような動作により現像が行われるが、
上述のように現像剤規制部材４にトナーが付着すること
があるので、現像剤規制部材４に付着したトナーを現像
剤担持体１に静電的に戻すための電圧を印加する電源９
を備えている。この現像剤規制部材４への電圧印加は、
現像剤規制部材４から現像剤担持体１表面の現像剤へ静
電的に移動したトナーがキャリアと再び接触する機会を
多くするために、現像剤担持体１が回転しているときに
行う。すなわち、現像剤担持体１に現像バイアスを印加
し、かつ静電潜像保持体２の表面が帯電部材１０によっ
て帯電されているときに行う。

【００１７】本願発明者等の行った実験において、現像
剤規制部材４へ電圧を印加するタイミングは、現像と同
時つまり、帯電された静電潜像保持体２に書き込み手段
１１により書き込みを行い、現像剤担持体１に現像バイ
アスを印加することによって、静電潜像にトナーを付着
させる動作と同時に現像剤規制部材４に電圧を印加した
ところ、現像剤担持体１表面の磁気ブラシ状の現像剤中
のトナーが静電的な影響を受け、キャリア付着や現像能
力低下などで現像が正常に行うことができなかった。し
たがって、現像剤規制部材４へ電圧を印加するタイミン
グは、現像剤担持体１表面の現像剤中のトナーが静電潜
像保持体２の静電潜像に現像バイアスにより移動する時
以外に行わなければならないことが分かった。

【００１８】図２は、本発明の実施形態において現像動
作を開始してから現像剤規制部材４に電圧を印加するま
での動作の一例を示したものである。まず、スキャナあ
るいはパソコンからデータが入力されると現像動作開始
として、帯電部材１０により静電潜像保持体２を一様に
帯電させ、矢印Ｂ方向へ回転させる。次に現像剤担持体
１に現像バイアスを印加して矢印Ａ方向へ回転させる。
そして、現像剤規制部材４に電圧を印加する。このと
き、現像剤規制部材４に付着していたトナーは現像剤担
持体１と現像剤規制部材４の電位差により、現像剤担持
体１に移動することになる。そして、現像剤規制部材４
への電圧印加が終了した時点で、データに基づき、書き
込み手段１１により書き込みを開始し、静電潜像へのト
ナー移動を行わせる。このようなタイミングで現像剤規
制部材４に電圧を印加したところ、現像を正常に行うこ
とができた。また、静電潜像保持体２の露光部以外にト
ナーが付着するようなことはなかった。

【００１９】図３は、本発明の実施形態において静電潜
像へのトナー移動が終了してから現像剤規制部材４に電
圧を印加するまでの動作の一例を示したものである。こ
の例では、通常よりも静電潜像保持体２の帯電時間を延
ばし、書き込み動作が終了した後に現像剤規制部材４に
電圧を印加する。このときにも現像バイアスを印加して
いる状態とする。

【００２０】本発明の実施形態、実施例では、トナーを
マイナスに帯電させているので、現像剤規制部材４に付
着しているトナーを現像剤担持体１に静電的に移動させ
るためには、現像バイアス−６００Ｖに対し、現像剤規
制部材４に−１０００Ｖの電圧を印加する。また、直流
成分−１０００Ｖの電圧に交流成分の電圧を重畳して印
加することによってさらに効果が上がることが分かっ
た。

【００２１】すなわち本発明の実施形態、実施例では、
現像剤規制部材４と現像剤担持体１間で現像剤の圧力を
受けることにより、熱によって融けて固着してしまう前
に、現像剤規制部材４に電圧を印加することによって、
現像動作を行うたびに現像剤規制部材４に付着したトナ
ーを現像剤担持体１に引き戻すことになるので、トナー
の固着を防止することができ、良好な画像を経時的に出
力することができるようになった。

【００２２】

【発明の効果】本発明に係る画像形成装置は、以上説明
してきたようなものなので、静電潜像保持体の表面を帯
電し、かつ現像剤担持体には現像バイアスが印加されて
いるので、現像剤担持体から静電潜像保持体へのトナー
移動が起こることなく、現像剤担持体を回転させること
ができ、現像剤規制部材に電圧を印加したとき、効率的
に現像剤規制部材から現像剤担持体へトナーを静電的に
移動させることができ、また現像剤担持体から静電潜像
保持体表面の静電潜像へのトナー移動と現像剤規制部材
から現像剤担持体へのトナー移動のタイミングをずらす
ことにより、キャリア付着、現像能力低下の異常画像を
防ぐことができるという効果がある。

【００２３】請求項３に係る画像形成装置は、以上説明
してきたようなものなので、上記共通の効果に加え、現
像剤規制部材から現像剤担持体へのトナー移動がさらに
確実に行えるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る画像形成装置の一実施形態の要部
の構成を示す断面図である。

【図２】本発明の実施形態において現像動作を開始して
から現像剤規制部材に電圧を印加するまでの動作の一例
を示した図である。

【図３】本発明の実施形態において静電潜像へのトナー
移動が終了してから現像剤規制部材に電圧を印加するま
での動作の一例を示した図である。

【符号の説明】

１ 現像剤担持体 ２ 静電潜像保持体 ３ 磁気ロール ４ 現像剤規制部材 ５ 第一撹拌部材 ６ 第二撹拌部材 ７ 仕切り板 ８ 電源 ９ 現像剤規制部材への電圧印加手段 １０ 帯電部材 １１ 書き込み手段 １２ 転写部材 １３ クリーニング部材

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 トナーと磁性キャリアとからなる現像剤
   を内部の固定磁気ロールにより担持する現像剤担持体
   と、該現像剤担持体に担持した現像剤の量を規制する現
   像剤規制部材と、静電潜像保持体と、該静電潜像保持体
   を一様に帯電させる帯電部材と、上記静電潜像保持体を
   露光する書き込み手段とを備え、上記現像剤を上記現像
   剤担持体表面に上記固定磁気ロールの磁力によってブラ
   シ状に穂立ちさせて上記静電潜像保持体と対向する現像
   領域に搬送し、現像バイアスを印加することによって上
   記静電潜像を現像する画像形成装置において、 上記現像剤規制部材に対して電圧を印加する電圧印加手
   段を有し、該電圧印加手段が、上記現像剤規制部材への
   電圧印加を開始するタイミング及び該電圧印加を終了す
   るタイミングを、上記静電潜像保持体が帯電して上記現
   像剤担持体に現像バイアスを印加した後でかつ上記静電
   潜像保持体に書き込みを開始する前とすることを特徴と
   する画像形成装置。
2. 【請求項２】 トナーと磁性キャリアとからなる現像剤
   を内部の固定磁気ロールにより担持する現像剤担持体
   と、該現像剤担持体に担持した現像剤の量を規制する現
   像剤規制部材と、静電潜像保持体と、該静電潜像保持体
   を一様に帯電させる帯電部材と、上記静電潜像保持体を
   露光する書き込み手段とを備え、上記現像剤を上記現像
   剤担持体表面に上記固定磁気ロールの磁力によってブラ
   シ状に穂立ちさせて上記静電潜像保持体と対向する現像
   領域に搬送し、現像バイアスを印加することによって上
   記静電潜像を現像する画像形成装置において、 上記現像剤規制部材に対して電圧を印加する電圧印加手
   段を有し、該電圧印加手段が、上記現像剤規制部材への
   電圧印加を開始するタイミング及び該電圧印加を終了す
   るタイミングを、上記静電潜像保持体が帯電して上記現
   像剤担持体に現像バイアスを印加した状態でかつ上記静
   電潜像保持体への書き込みが終了した後とすることを特
   徴とする画像形成装置。
3. 【請求項３】 上記現像剤規制部材に印加する電圧が直
   流成分に交流成分を重畳したものであることを特徴とす
   る請求項１または２の画像形成装置。