JP2002031954A

JP2002031954A - 現像装置および画像形成装置

Info

Publication number: JP2002031954A
Application number: JP2000218910A
Authority: JP
Inventors: Tsuneji Masuda; 恒司桝田
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2000-07-19
Filing date: 2000-07-19
Publication date: 2002-01-31

Abstract

(57)【要約】【課題】現像剤の交換を不要とする高メンテナンス性
を維持しつつ高画像品質を可能とする現像装置および画
像形成装置を提供する。【解決手段】非画像部では、画像部におけるかぶり取
り電位（Ｖｂａｃｋ）よりも大きなかぶり取り電位を与
えることで、感光ドラム上の非画像部にキャリアを付着
させて、付着させたキャリアを感光ドラム２８上に搬送
させてクリーニング装置（クリーナー２６）によって回
収させる。ここで、回収を行うためのかぶり取り電位の
設定値をトナー濃度の値によって変更制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、現像剤によって現
像を行う現像装置およびこのような現像装置を備えた、
例えば、複写機やプリンタなどの画像形成装置に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の電子写真方式の画像形成装置、そ
の中でも特に有彩色の画像形成を行う画像形成装置にお
いて、非磁性トナーと磁性キャリアを混合して現像剤と
して使用する２成分現像方式が広く利用されている。

【０００３】２成分現像方式は現在知られている他の現
像方式に比較して、画質の安定性、装置の耐久性などの
長所を備えている一方、長期の耐久による現像剤の劣
化、特にキャリアの劣化が不可避であったため、画像形
成装置の長期使用に伴い現像剤交換という作業を行う必
要がある。

【０００４】この問題に対する解決するための技術がい
くつか知られている。例えば、特公平２−２１５９１号
公報に開示された技術について簡単に説明する。

【０００５】すなわち、電子写真複写機用の現像装置に
おいて、キャリアとトナーを攪拌する攪拌手段と、同攪
拌手段で攪拌された現像剤を感光体へ供給する現像ロー
ルと、攪拌手段の上方にキャリア補給装置とトナー補給
装置とを分離しまたは一体化して設け、更に、現像装置
ハウジングの側壁に現像剤溢出部を設ける。

【０００６】このように現像剤溢出部を設けることによ
って、新しい現像剤を補給装置により少しずつ補給する
とともに、現像剤溢出部より現像剤を排出することがで
きるので、現像装置ハウジング内の現像剤の特性を一定
に維持させることができ、その結果、複写物の画質も一
定に保持させることができる。

【０００７】また、このような技術においては、現像装
置ハウジング内の古くなった現像剤は現像剤溢出部より
順次自動的に排出されるため、現像剤溢出部を備えてい
ない装置のように、現像装置を複写機より外し、同装置
のハウジング内の古い現像剤を取出し、新しい現像剤を
再充填した後に再び現像装置を取付けるといった面倒な
現像剤交換作業が不必要となり、しかも現像剤飛散が防
止されて衛生的となる。

【０００８】つまり、劣化した現像剤（キャリア）を新
しいものと徐々に入れ替えていくことで、見かけ上のキ
ャリアの劣化進行が止まり、現像剤全体としては特性が
安定する。これによって現像剤交換という作業を不要に
し、メンテナンス性を向上させるというものである。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような従来技術の場合には、下記のような問題が生じて
いた。

【００１０】近年フルカラー複写機／プリンタの市場が
拡大し、さまざまな機能が要求されている中で、例えば
高画質高安定を追求した画像形成装置が多く製品化され
ており、今後も市場の主流のひとつになっていくと思わ
れる。

【００１１】しかし、上述した画像形成装置では、補給
されたばかりでまだ劣化していないキャリアもいっしょ
に排出してしまうため、長期の使用に従って著しく劣化
したキャリアと軽微な劣化キャリアが混在した状態にな
るため、見かけ上のキャリアの劣化進行が止まり、現像
剤全体としては特性が安定するとはいえ、その安定する
レベルが初期よりかなり悪化したレベルになってしま
う。

【００１２】つまり従来の技術では、現像剤の交換が不
要になりメンテナンス性は向上するが、現像剤の特性と
しては低いレベルでの安定であり、高画質を維持するも
のとは言えなかった。

【００１３】本発明は上記の従来技術の課題を解決する
ためになされたもので、その目的とするところは、現像
剤の交換を不要とする高メンテナンス性を維持しつつ高
画像品質を可能とする現像装置および画像形成装置を提
供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明にあっては、像担持体表面上に形成された静電
潜像を現像化する現像装置において、前記像担持体に隣
接して設けられ、トナーとキャリアからなる２成分現像
剤を攪拌しつつ前記静電潜像に対して現像剤を付与する
現像装置本体と、該現像装置本体内に新しい現像剤を供
給する供給手段と、前記現像剤の成分濃度を検出する検
出手段と、電気的な力によって前記現像装置本体内の現
像剤を排出する排出手段と、前記検出手段の検出結果に
応じて前記電気的な力を制御する制御手段と、を備える
ことを特徴とする。

【００１５】従って、排出手段によって現像剤が排出さ
れるので現像剤の交換作業は必要なく、また、電気的な
力によって現像剤を排出するため、現像剤に含まれるキ
ャリアのうち劣化することで電気的に吸引されやすくな
ったものを優先的に排出され、かつ、検出手段により検
出された成分濃度に応じて電気的な力を制御することで
除去する必要のない新しいキャリアの排出を抑えること
ができる。

【００１６】また、本発明の画像形成装置にあっては、
像担持体上を一様に帯電する帯電手段と、該帯電手段に
よって一様に帯電された像担持体表面上に静電潜像を形
成する潜像形成手段と、該潜像形成手段によって形成さ
れた静電潜像を現像化する現像装置と、を備えた画像形
成装置において、前記現像装置は、前記像担持体に隣接
して設けられ、トナーとキャリアからなる２成分現像剤
を攪拌しつつ前記静電潜像に対して現像剤を付与する現
像装置本体と、該現像装置本体内の現像剤の成分濃度を
検出する検出手段と、該現像装置本体内に新しい現像剤
を供給する供給手段と、を有すると共に、前記帯電手段
によって帯電された電位と前記現像装置によって現像化
する際に印加する現像バイアス電位との電位差を、前記
検出手段による検出結果に応じて制御しつつ、該電位差
による電気的な力によって、前記現像装置本体内の現像
剤を像担持体表面上に排出することを特徴とする。

【００１７】従って、排出手段によって現像剤が排出さ
れるので現像剤の交換作業は必要なく、また、電気的な
力によって現像剤を排出するため、現像剤に含まれるキ
ャリアのうち劣化することで電気的に吸引されやすくな
ったものを優先的に排出され、かつ、検出手段により検
出された成分濃度に応じて電気的な力を制御することで
除去する必要のない新しいキャリアの排出を抑えること
ができる。

【００１８】前記検出手段は、現像剤に向かって光を照
射する発光部材と、該発光部材によって照射して反射し
た反射光を受光する受光部材と、を有し、該受光部材に
よって受光した光の光量によって成分濃度を検出すると
よい。

【００１９】前記発光部材及び受光部材は光透過性の窓
を介して現像剤の収納位置とは反対側に設置されるとよ
い。

【００２０】前記検出手段は、現像剤中の磁性キャリア
の透磁率を測定する測定手段を備え、該測定手段による
測定結果によって成分濃度を検出するとよい。

【００２１】前記電気的な力の大きさは、前記現像装置
本体内に収納されたキャリアのうち、所定の帯電量以上
に帯電されたキャリアを、現像剤の成分濃度に応じて引
き付けることのできる大きさに設定されるとよい。

【００２２】これにより劣化の進んでいないキャリアの
排除が抑えられる。

【００２３】前記現像剤の像担持体表面上への排出は、
非画像領域に行うとよい。

【００２４】これにより画像形成を妨げることはない。

【００２５】前記排出が行われる非画像領域は、画像形
成領域に対して上流側及び下流側の領域であるとよい。

【００２６】前記排出が行われる非画像領域は、画像形
成領域に対して幅方向の両端側の領域であることも好適
である。

【００２７】非画像形成領域における、前記現像装置本
体内の現像剤を像担持体表面上に排出する際の、前記帯
電手段による帯電電位と現像装置による現像バイアス電
位との電位差は、画像形成領域における現像化を行う際
の、前記帯電手段による帯電電位と現像装置による現像
バイアス電位との電位差よりも大きくなるように設定す
る。

【００２８】これにより、画像形成領域上に対して不要
な現像剤が排出されることはない。

【００２９】前記像担持体表面上に排出された現像剤を
回収するクリーニング装置を備えるとよい。

【００３０】前記クリーニング装置は、現像剤を磁気吸
着する磁気ブラシを有するとよい。

【００３１】これにより、像担持体表面に対する摩擦を
抑えながらクリーニングが可能となる。

【００３２】前記像担持体は、アモルファスシリコンに
よって形成された感光体ドラムであるとよい。

【００３３】これにより、ドラム表面上に傷がつきにく
くなる。

【００３４】

【発明の実施の形態】以下に図面を参照して、この発明
の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。ただ
し、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、
材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載が
ない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣
旨のものではない。

【００３５】（第１の実施の形態）図１〜図５を参照し
て、本発明の第１の実施の形態に係る現像装置および画
像形成装置について説明する。

【００３６】まず、特に、図２を参照して本発明の実施
の形態に係る画像形成装置全体の構成等について説明す
る。図２は本発明の第１の実施の形態に係る画像形成装
置の模式的断面図である。

【００３７】図２において、まず帯電手段としての帯電
器２１によって一様に帯電された像担持体としての感光
ドラム２８の表面を、潜像形成手段としてのレーザー２
２によって露光することで感光ドラム２８上に静電潜像
を形成し、この潜像を現像装置１によって現像すること
で感光ドラム２８上にトナー像を形成する。

【００３８】このトナー像が転写帯電器２３による転写
バイアスによって、転写ベルト２４によって搬送される
記録紙２７上に転写された後、記録紙２７は転写ベルト
２４から剥離され、定着器２５によって加圧かつ加熱さ
れ、永久画像を得る。また、転写後に感光ドラム２８上
に残った残トナーはクリーナー（クリーニング装置）２
６により除去され、次の画像形成に備える。

【００３９】次に、特に図１を参照して現像装置１につ
いて詳しく説明する。図１は本発明の実施の形態に係る
現像装置の模式的断面図である。

【００４０】現像装置１の装置本体内には、非磁性トナ
ーと磁性キャリアからなる２成分現像剤が収容されてお
り、その初期状態における現像剤中のトナー濃度は７％
である。この値はトナーの帯電量、キャリア粒径、画質
形成装置の構成などで適正に調整されるべきものであっ
て、必ずしもこの数値に従わなければいけないものでは
ない。

【００４１】現像装置１の装置本体は感光ドラム２８に
対向した位置に相当する現像領域が開口しており、この
開口部に一部露出するようにして現像スリーブ３が回転
可能に配置されている。

【００４２】この現像スリーブ３は非磁性材料で構成さ
れており、磁界発生手段である固定のマグネット４を内
包している。そして、現像動作時には図１中矢印方向に
回転し、現像容器２内の２成分現像剤を層状に保持しつ
つ現像領域に担持搬送し、感光ドラム２８と対向する現
像領域に２成分現像剤を供給して、感光ドラム２８に形
成されている静電潜像を現像する。

【００４３】静電潜像を現像した後の現像剤は、現像ス
リーブ３の回転にしたがって搬送され、現像容器２内に
回収される。また、現像容器２内においては、第１現像
剤循環スクリュー２ａ（現像スリーブ３に近い側）、お
よび、第２現像剤循環スクリュー２ｂ（現像スリーブ３
から遠い側）によって、現像容器２内の現像剤は循環
し、かつ混合攪拌される。

【００４４】なお、現像剤の循環方向は、図示の例では
第１現像剤循環スクリュー２ａ側で図１の手前側から奥
側に向かう方向、第２現像剤循環スクリュー２ｂ側では
図１の奥側から手前側に向かう方向である。

【００４５】現像スリーブ３の近傍には、現像剤の成分
濃度を検出するための検出手段としてのトナー濃度検出
装置１０が設置されている。本実施の形態では、光透過
性の検出窓の裏面側に配置した発光部と受光部を用い
て、２成分現像剤からの反射光量の多少を検出すること
によってトナー濃度を検出する方法を用いている。

【００４６】ただし、検出方式としては、特にこの方式
に限ったものではなく、たとえば、現像剤中の磁性キャ
リアの透磁率からトナー濃度を検知する方式（インダク
タンス方式）などを用いても良い。

【００４７】また、現像装置１の下流側の感光ドラム２
８近傍にはパッチ画像濃度検知センサー１１が設置され
ている。このパッチ画像濃度検知センサー１１によっ
て、感光ドラム２８上に現像されたパッチ画像の濃度を
検知し、そのパッチ画像濃度を一定に維持するように、
現像器１中の２成分現像剤のトナー濃度を制御する。

【００４８】新しい現像剤を供給するための供給手段と
しての現像剤カートリッジ５は、略円筒形で画像形成装
置本体（現像装置本体）から容易に脱着可能に構成され
ている。なお、図３には装置本体から取り外した現像剤
カートリッジの模式的一部破断斜視図である。

【００４９】現像剤カートリッジ５は、画像形成装置本
体に対して手前側から挿入し、手前側の把手５ｃを右側
にひねることで回転し、この回転動作によって現像剤補
給口６ａが開口する。なお、現像剤カートリッジ５を画
像形成装置本体から離脱する際には把手５ｃを左側にひ
ねることで開口部が閉じ、内包する粉体が外部にもれる
ことはない。

【００５０】また、現像剤カートリッジ５内には、補給
される現像剤を攪拌するための攪拌部材７が内蔵されて
いる。図３に現像剤カートリッジ５の内部が一部示され
ているが、攪拌部材７はこれを示したように樹脂フィル
ムなどをらせん状にしたものを剛体の軸で回転駆動する
ようにしたので、適宜回転することで現像剤をカートリ
ッジ５内の現像剤を攪拌し、また現像剤の補給を補助す
る機能を備える。

【００５１】画像形成によって消費された分のトナー
は、攪拌部材７の回転力と重力によって、現像剤カート
リッジ５から現像剤補給口６ａを通過して、現像容器２
に配設された補給スクリュー８へと搬送され、補給スク
リュー８の回転に従い現像容器２内に補給される。

【００５２】このようにして現像剤カートリッジ５から
現像装置１の装置本体内に補給現像剤（新しい現像剤）
が補給される。この補給現像剤のトナー及びキャリアの
混合比は重量比で９：１程度であるが、特にこの数値に
限定されるものではない。即ち、現像容器２内の２成分
現像剤の比に対してトナー量が圧倒的に多く、体積比を
考えればトナー中にキャリアが微量混合されているもの
と考えることもできる。

【００５３】つまり、画像形成によって消費されたトナ
ーを補う際に、微量のキャリアを徐々に補給していくこ
とになる。補給される現像剤のキャリアの比が多くなれ
ば同じ量のトナー補給でキャリアの入れ替わり量が多く
なり、現像装置１内の２成分現像剤はフレッシュな状態
に近づくが、その分キャリアの消費量が多くなる。この
ためそれぞれの装置において適当な混合比を別途定める
のが好ましい。

【００５４】また、トナー（及びキャリア）の補給量は
補給スクリュー８の回転数によっておおよそ定められる
が、この回転数は図示しないトナー補給量制御手段によ
って定められる。

【００５５】次に、本実施の形態にて用いられる２成分
現像剤、すなわち、トナーおよびキャリアについて説明
する。

【００５６】トナーは、結着樹脂、着色剤、そして、必
要に応じてその他の添加剤を含む着色樹脂粒子と、コロ
イダルシリカ微粉末のような外添剤が外添されている着
色粒子とを有している。そして、トナーは、負帯電性の
ポリエテスル系樹脂であり、体積平均粒径は５μｍ以上
かつ８μｍ以下が好ましい。なお、本実施の形態におけ
る体積平均粒径は７．０μｍとした。

【００５７】又、キャリアは、例えば表面酸化或は未酸
化の鉄、ニッケル、コバルト、マンガン、クロム、希土
類などの金属、及びそれらの合金、或は酸化物フェライ
トなどが好適に使用可能であり、これらの磁性粒子の製
造法は特に制限されない。そして、キャリアは、重量平
均粒径が２０〜５０μｍ、好ましくは３０〜４０μｍで
あり、抵抗率が１０⁷Ωｃｍ以上、好ましくは１０⁸Ωｃ
ｍ以上である。本実施の形態では１０⁸Ωｃｍ以上のも
のを用いた。

【００５８】尚、本実施の形態にて用いられるトナーに
ついて、体積平均粒径は以下に示す装置及び方法にて測
定した。

【００５９】測定装置としては、コールターカウンター
ＴＡ−ＩＩ型（コールター社製）、個数平均分布、体積
平均分布を出力するためのインターフェース（日科機
製）及びＣＸ−Ｉパーソナルコンピュータ（キヤノン
製）を使用し、電解水溶液として、一級塩化ナトリウム
を用いて調製した１％ＮａＣｌ水溶液を使用した。

【００６０】測定方法は以下に示す通りである。即ち、
上記の電解水溶液１００〜１５０ｍｌ中に分散剤として
界面活性剤、好ましくはアルキルベンゼンスルホン酸塩
を０．１ｍｌ加え、測定試料を０．５〜５０ｍｇ加え
る。

【００６１】試料を懸濁した電解水溶液は超音波分散器
で約１〜３分間分散処理を行ない、上記のコールターカ
ウンターＴＡ−ＩＩ型により、アパーチャーとして１０
０μｍアパーチャーを用いて２〜４０μｍの粒子の粒度
分布を測定して体積平均分布を求める。こうして求めた
体積平均分布より、体積平均粒径を得る。

【００６２】又、本実施の形態にて用いられるキャリア
の抵抗率は、測定電極面積４ｃｍ²、電極間間隔０．４
ｃｍのサンドイッチタイプのセルを用いて、片方の電極
に１ｋｇの重量の加圧下で、両電極間の印加電圧Ｅ（Ｖ
／ｃｍ）を印加して、回路に流れた電流から、キャリア
の抵抗率を得る方法によって測定した。

【００６３】次に、本実施の形態の特徴的な部分である
現像剤の回収を行うための構成（現像剤を排出する排出
手段）等について、特に図４および図５を用いて詳しく
説明する。

【００６４】図４は本発明の第１の実施の形態に係る画
像形成装置における各部の電位関係を示す電位関係図で
あり、図５はかぶり取り電位に対する像担持体表面（ド
ラム表面）上へのキャリアの付着量の関係を示す関係図
である。

【００６５】図４には、帯電器２１によって帯電された
感光ドラム２８表面をレーザー２２によって露光した後
における、ドラム回転方向のドラム表面上の電位と現像
装置に印加される現像バイアス電位について示してい
る。

【００６６】図４に示すように、感光ドラム２８のドラ
ム表面は帯電器２１によって−７００Ｖに一様に帯電さ
れており、画像形成領域である画像部（最終的にシート
上に画像形成され得る領域に対応する部分を意味し、例
えば、シート上に印字するような場合に文字間の印字さ
れない部分等も画像部に含まれる）はレーザーによって
露光され−２００Ｖになる。

【００６７】画像部における現像部分を現像する時の現
像バイアスは−５５０Ｖであり、レーザーによる露光部
の電位と現像バイアス電位との差で与えられる現像電位
（Ｖｃｏｎｔ）＝３５０Ｖでドラム上にトナーが現像さ
れる。

【００６８】一方、画像部における白地部電位は−７０
０Ｖなので、現像バイアス電位と白地部電位との差で与
えられるかぶり取り電位（Ｖｂａｃｋ）＝１５０Ｖでド
ラム上からかぶりトナーが現像スリーブ３側に引き戻さ
れる。

【００６９】このように、この時のかぶり取り電位は１
５０Ｖと小さいため、キャリアに働くドラム側に引き付
ける電気的な力は、現像スリーブ３の磁気力によって現
像スリーブ３側に引き付ける力より弱いので、キャリア
がドラムに付着することはない。

【００７０】これまでの説明は、通常の画像形成領域に
対応した部分における通常動作に関する説明である。次
に、かぶり取り電位を利用して、劣化したキャリアを排
出するための動作について説明する。

【００７１】本実施の形態においては、画像部に対して
上流側及び下流側（画像先端側及び後端側）の非画像部
（最終的にシート上に画像形成され得ない領域に対応す
る部分を意味し、例えば、シート上に印字するような場
合に文字間の印字されない部分等も非画像部に含まれな
い）Ａ，Ｂでは、画像部と同様に感光ドラムは−７００
Ｖに帯電しているが、現像バイアスを、トナー濃度検出
装置１０の検出値によって変える（制御手段）ことで、
Ｖｂａｃｋを可変としている。本実施の形態におけるＶ
ｂａｃｋの設定について以下に説明する。

【００７２】図５（ａ）は、トナー濃度が７％の新剤お
よび劣化剤における、Ｖｂａｃｋの値と感光ドラム上に
付着するキャリア量の関係を示している。

【００７３】新剤では、Ｖｂａｃｋが３００Ｖでキャリ
ア付着は起こらないが、劣化剤ではキャリア付着が発生
するのが分かる。本実施の形態での初期現像剤のトナー
濃度は７％であるので、初期値はＶｂａｃｋを３００Ｖ
に設定する。こうすることで、耐久後の劣化剤のみを回
収することができる。

【００７４】次に図５（ｂ）は、トナー濃度が５％の新
剤および劣化剤における、Ｖｂａｃｋの値と感光ドラム
上に付着するキャリア量の関係を示している。Ｖｂａｃ
ｋが３００Ｖでは、新剤であってもキャリア付着が発生
する。この時のキャリア付着は、キャリアから感光ドラ
ムへ電荷が注入されることにより起こったものである。

【００７５】つまり、Ｖｂａｃｋが初期の設定値である
３００Ｖのままだと、耐久後にトナー濃度が５％になる
と、劣化キャリアだけでなく補給された新しいキャリア
までも回収されてしまうことになる。

【００７６】従って、本実施の形態では、パッチ画像濃
度検知センサー１１の検知結果に基づく制御によって、
耐久後のトナー濃度が変化して、トナー濃度検出装置１
０の検出値が５％になると、Ｖｂａｃｋを２５０Ｖに設
定することで、劣化キャリアを優先的に回収するように
している。

【００７７】このように、トナー濃度とＶｂａｃｋの関
係から、適正なＶｂａｃｋの値を決定し、現像バイアス
Ａの値を決定する。

【００７８】付着したキャリアは感光ドラム２８上で搬
送されてクリーニング装置（クリーナー２６）で回収さ
れる。

【００７９】なお、これまでの説明で用いた感光ドラム
上電位、現像バイアス、Ｖｃｏｎｔ、Ｖｂａｃｋ等の値
はこれら値に限ったものではなく、現像剤や装置構成の
違いによって適宜変わるものであることはいうまでもな
い。

【００８０】以上のように、かぶり取り電位を利用し
て、電気的な力によって現像剤を排出するようにしたこ
とによって、特に排出されるキャリアは、劣化キャリア
が優先的に排出されるため、新しいキャリアを現像装置
に補給することで、長期に亙って現像剤の特性を初期に
近い状態に維持することができる。

【００８１】この点について以下に説明する。

【００８２】長期使用による現像剤の劣化は、キャリア
表面にトナーが固着するいわゆるトナースペントと、ト
ナーから離脱した外添剤がキャリア表面に付着するいわ
ゆる外添剤付着の２つが大きな原因である。

【００８３】ここで、キャリアに比べてトナーの抵抗率
は高いため、トナースペントが進行していくとキャリア
の抵抗率は高くなる。キャリアはトナーと接触し、摩擦
帯電することで、トナーと逆極性に帯電するが、現像ス
リーブや空気中に放電することで徐々に減衰する。

【００８４】しかし、トナースペントが起こり、抵抗率
が高くなると減衰しずらくなるため、初期キャリアに比
べてトリボが高くなる。従って、トリボの高い劣化キャ
リアは初期キャリアよりも、電気的な力によって引き付
けられやすくなる。

【００８５】すなわち、上述のような構成では、劣化キ
ャリアはかぶり取り電位（上述したように、感光ドラム
から現像スリーブ側に力が働く電位（Ｖｂａｃｋ））に
よって感光ドラムに現像されやすくなる。

【００８６】また、外添剤付着量が多いと、スペーサー
効果によって、キャリアはトナーや現像剤から離れやす
くなり、この場合も劣化するほど電気的な力によって引
き付けられやすくなる。

【００８７】従って、キャリアが劣化するほど、電気的
な力によって優先的に引き付けられやすくなり、結局、
劣化した現像剤を優先的に排出することが可能となるの
である。

【００８８】また、耐久後にトナー濃度が低下した場
合、現像剤としての抵抗が下がるため、初期と同じＶｂ
ａｃｋ電位だと補給されたばかりの劣化していないキャ
リアまで感光ドラムに付着してしまう。この付着は、劣
化キャリアが静電気的に付着するのに対し、抵抗が下が
ったことでキャリアから感光ドラムへ電荷が注入される
ことにより起こる。

【００８９】しかし、耐久後のトナー濃度が変化した現
像剤でも、トナー濃度に合わせてＶｂａｃｋ電位を適正
な値に変えるように制御することで、キャリアから感光
ドラムへ電荷が注入されるのを防ぎ、安定して劣化現像
剤を優先的に排出することができる。

【００９０】以上説明したように、本実施の形態に係る
画像形成装置によって、現像剤の交換が不要であるとい
う高メンテナンス性を有し、且つ初期の画質を維持する
という高画質高安定を、簡易な構成で実現することがで
きる。

【００９１】（第２の実施の形態）図６には、第２の実
施の形態が示されている。上記第１の実施の形態では、
劣化現像剤を排出する場合における排出部分となる非画
像形成領域を、画像形成領域に対して上流側及び下流側
とした場合について示したが、本実施の形態では、画像
形成領域に対して幅方向の両端側とした場合について示
す。

【００９２】その他の構成および作用については第１の
実施の形態と同一なので、同一の構成部分については同
一の符号を付して、その説明は省略する。

【００９３】図６は本発明の第２の実施の形態に係る画
像形成装置における各部の電位関係を示す電位関係図で
あり、上記第１の実施の形態の場合と同様に帯電及び露
光した後の、ドラム回転方向のドラム上電位と現像装置
に印加される現像バイアス電位について示している。

【００９４】本実施の形態における感光ドラム２８のド
ラム表面上電位は、画像部では−５００Ｖに帯電され、
非画像部では帯電量をトナー濃度によって可変に構成さ
れている。画像部と非画像部の電位を変える方法として
は、帯電器のワイヤー高さやグリッド形状を変える等が
あるが、特に限定するものではない。

【００９５】画像部はレーザーによって露光され−１０
０Ｖになる。画像部における現像部分を現像する時の現
像バイアスは−３５０Ｖであり、現像電位（Ｖｃｏｎ
ｔ）＝２５０Ｖでドラム上にトナーが現像される。

【００９６】一方、画像部の白地部電位は−５００Ｖな
ので、かぶり取り電位（Ｖｂａｃｋ）＝１５０Ｖでドラ
ム上からかぶりトナーが現像スリーブ３側に引き戻され
る。

【００９７】このように、この時のかぶり取り電位は１
５０Ｖと小さいため、キャリアに働くドラム側に引き付
ける電気的な力は、現像スリーブ３の磁気力によって現
像スリーブ３側に引き付ける力より弱いので、キャリア
がドラムに付着することはない。

【００９８】これまでの説明は、通常の画像形成領域に
対応した部分における通常動作に関する説明である。次
に、かぶり取り電位を利用して、劣化したキャリアを排
出するための動作について説明する。

【００９９】本実施の形態においては画像部に対して幅
方向両端側（手前側及び奥側）の非画像部Ａ，Ｂでは、
画像部と異なり、感光ドラムはＢＶに帯電する。

【０１００】ここで、電位Ｂの値は、上記第１の実施の
形態の場合と同様に、トナー濃度とＶｂａｃｋの関係か
ら適正値に設定され、感光ドラム２８上にキャリアが付
着する。

【０１０１】その他の構成等については、上記第１の実
施の形態の場合と同様である。

【０１０２】従って、上記第１の実施の形態の場合と同
様に、高メンテナンス性を有し、かつ、高画質を維持す
ることができる。

【０１０３】更に、本実施の形態では、感光ドラムの長
手方向の非画像部に劣化キャリアを付着させることで、
常に非画像部で劣化キャリアの排出動作が行われるた
め、クリーニング装置で劣化キャリアを回収する時に、
画像域となり得る部分にドラム傷が発生することを防止
でき、画質を悪化させることを防止することができる。

【０１０４】（第３の実施の形態）図７には、第３の実
施の形態が示されている。本実施の形態では、クリーニ
ング装置を磁気ブラシクリーニング装置とした場合につ
いて示している。その他の構成および現像剤の排出方法
については上記の各実施の形態と同一なので、同一の構
成部分については同一の符号を付して、その説明は省略
する。

【０１０５】図７は本発明の第３の実施の形態に係る画
像形成装置の模式的断面図である。

【０１０６】図７に示すように、本実施の形態ではクリ
ーニング装置を磁気ブラシクリーニング装置２６とした
ことに特徴がある。

【０１０７】磁気ブラシクリーニング装置２６は、キャ
リアを直接マグネットに、あるいはマグネットを内包す
るスリーブ上に磁気的に拘束させて、磁気ブラシ部を形
成したものであり、停止あるいは回転させて磁気ブラシ
部を感光ドラム２８の表面に接触させて、ドラム表面上
の廃トナーをクリーニングするものである。

【０１０８】従って、ドラム表面上に付着したキャリア
を磁気的に回収するため、キャリアとドラム表面との摺
擦が少なく、キャリア回収によってドラム表面上に傷が
つきずらくすることができる。

【０１０９】このように、クリーニング装置を磁気ブラ
シクリーニング装置２６とすることで、キャリアを回収
する時に、画像域におけるドラム傷の発生を防止し、画
質を悪化させることを防止することができる。

【０１１０】（第４の実施の形態）本実施の形態では、
感光体ドラムをアモルファスシリコンで構成した場合に
ついて説明する。その他の構成および現像剤の排出方法
については上記の各実施の形態と同一なので、その説明
は省略する。

【０１１１】感光ドラム２８を、水素化アモルファスシ
リコンを感光層として構成する。周知のように、アモル
ファスシリコンドラムは、ビッカース硬度が１５００〜
２０００ｋｇ／ｃｍ²と機械的強度が極めて高く、キャ
リア回収によってドラム表面上に傷がつきずらい。

【０１１２】このように、感光ドラムをアモルファスシ
リコンドラムとすることで、キャリアを回収する時に、
画像域におけるドラム傷の発生を防止し、画質を悪化さ
せることを防止することができる。また、画像形成装置
全体としても長寿命化につながる。

【０１１３】（その他の実施の形態）これまでの各実施
の形態においては、かぶり取り電位を利用して、劣化現
像剤、特に劣化キャリアを排出する構成について説明し
た。しかし、上述したように、電気的な力を与えれば、
キャリアのうち劣化したものを優先的に排出できるの
で、かぶり取り電位を利用しなくても、例えば、劣化現
像剤を排出するための専用の装置を取り付けても良い。

【０１１４】ただし、このときに与える電気的な力は、
新しいキャリアまでも引き付けてしまわないように設定
することが必要である。すなわち、収納されたキャリア
のうち所定量以上に帯電されたもののみを引き付けるこ
とのできる大きさに設定しておけば、（確率的に）優先
的に劣化したものを排出できるのである。

【０１１５】なお、この電気的な力をトナー濃度に応じ
て変化させることは上記実施の形態の中で説明したこと
と同様である。

【０１１６】また、上記説明においては、トナー濃度が
ある値となった場合に、具体的には初期のトナー濃度が
７％であるのに対して５％になったときにＶｂａｃｋの
設定を変えるというような、段階的な制御を行うような
場合を例にして説明したが、トナー濃度の変化に対応さ
せて常に連続的に設定値を変更するように制御しても良
い。

【０１１７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、電気的
な力によって現像装置本体内の現像剤を排出する排出手
段を備えることによって、現像剤の交換作業は必要な
く、また、電気的な力によって現像剤を排出するため、
現像剤に含まれるキャリアのうち劣化することで電気的
に吸引されやすくなったものを優先的に排出することが
でき、かつ、検出手段により検出された成分濃度に応じ
て電気的な力を制御することで除去する必要のない新し
いキャリアの排出を抑えることができ、高メンテナンス
性を維持しつつ高画像品質を維持することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係る現像装置の模式的断
面図である。

【図２】本発明の第１の実施の形態に係る画像形成装置
の模式的断面図である。

【図３】現像剤カートリッジの模式的一部破断斜視図で
ある。

【図４】本発明の第１の実施の形態に係る画像形成装置
における各部の電位関係を示す電位関係図である。

【図５】かぶり取り電位に対する像担持体表面（ドラム
表面）上へのキャリアの付着量の関係を示す関係図であ
る。

【図６】本発明の第２の実施の形態に係る画像形成装置
における各部の電位関係を示す電位関係図である。

【図７】本発明の第３の実施の形態に係る画像形成装置
の模式的断面図である。

【符号の説明】

１現像装置２現像容器２ａ現像剤循環スクリュー２ｂ現像剤循環スクリュー３現像スリーブ４マグネット５カートリッジ６ａ現像剤補給口７攪拌部材８補給スクリュー１０トナー濃度検出装置１１パッチ画像濃度検知センサー２１帯電器２２レーザー２３転写帯電器２４転写ベルト２５定着器２６クリーナー２６磁気ブラシクリーニング装置２７記録紙２８感光ドラム

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｇ０３Ｇ 21/10 Ｇ０３Ｇ 21/00 ３１６ 21/14 ３７２Ｆターム(参考） 2H003 AA01 BB11 CC01 DD06 DD08 DD11 2H027 DA01 DA02 DA04 DA06 DD07 DD09 DE02 DE04 DE07 DE10 EA01 EA05 EA09 EA20 EC03 EC06 EC09 EC14 ED01 ED03 ED09 ED27 2H034 AA06 BE00 2H073 AA03 AA07 BA02 BA09 BA13 BA23 BA25 BA43 CA03 2H077 AA02 AB01 AB13 AC02 AC13 AD06 AD35 CA19 DA10 DA20 DA42 DA52 DA63 DA64 DB08 DB12 DB14 EA03 GA04

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】像担持体表面上に形成された静電潜像を現
像化する現像装置において、前記像担持体に隣接して設けられ、トナーとキャリアか
らなる２成分現像剤を攪拌しつつ前記静電潜像に対して
現像剤を付与する現像装置本体と、該現像装置本体内に新しい現像剤を供給する供給手段
と、前記現像剤の成分濃度を検出する検出手段と、電気的な力によって前記現像装置本体内の現像剤を排出
する排出手段と、前記検出手段の検出結果に応じて前記電気的な力を制御
する制御手段と、を備えることを特徴とする現像装置。
【請求項２】像担持体上を一様に帯電する帯電手段と、該帯電手段によって一様に帯電された像担持体表面上に
静電潜像を形成する潜像形成手段と、該潜像形成手段によって形成された静電潜像を現像化す
る現像装置と、を備えた画像形成装置において、前記現像装置は、前記像担持体に隣接して設けられ、ト
ナーとキャリアからなる２成分現像剤を攪拌しつつ前記
静電潜像に対して現像剤を付与する現像装置本体と、該
現像装置本体内の現像剤の成分濃度を検出する検出手段
と、該現像装置本体内に新しい現像剤を供給する供給手
段と、を有すると共に、前記帯電手段によって帯電された電位と前記現像装置に
よって現像化する際に印加する現像バイアス電位との電
位差を、前記検出手段による検出結果に応じて制御しつ
つ、該電位差による電気的な力によって、前記現像装置
本体内の現像剤を像担持体表面上に排出することを特徴
とする画像形成装置。
【請求項３】前記検出手段は、現像剤に向かって光を照
射する発光部材と、該発光部材によって照射して反射し
た反射光を受光する受光部材と、を有し、該受光部材に
よって受光した光の光量によって成分濃度を検出するこ
とを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項４】前記発光部材及び受光部材は光透過性の窓
を介して現像剤の収納位置とは反対側に設置されること
を特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
【請求項５】前記検出手段は、現像剤中の磁性キャリア
の透磁率を測定する測定手段を備え、該測定手段による
測定結果によって成分濃度を検出することを特徴とする
請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項６】前記電気的な力の大きさは、前記現像装置
本体内に収納されたキャリアのうち、所定の帯電量以上
に帯電されたキャリアを、現像剤の成分濃度に応じて引
き付けることのできる大きさに設定されることを特徴と
する請求項３，４または５に記載の画像形成装置。
【請求項７】前記現像剤の像担持体表面上への排出は、
非画像領域に行うことを特徴とする請求項３〜６のいず
れか一つに記載の画像形成装置。
【請求項８】前記排出が行われる非画像領域は、画像形
成領域に対して上流側及び下流側の領域であることを特
徴とする請求項７に記載の画像形成装置。
【請求項９】前記排出が行われる非画像領域は、画像形
成領域に対して幅方向の両端側の領域であることを特徴
とする請求項７に記載の画像形成装置。
【請求項１０】非画像形成領域における、前記現像装置
本体内の現像剤を像担持体表面上に排出する際の、前記
帯電手段による帯電電位と現像装置による現像バイアス
電位との電位差は、画像形成領域における現像化を行う
際の、前記帯電手段による帯電電位と現像装置による現
像バイアス電位との電位差よりも大きくなるように設定
することを特徴とする請求項７，８または９に記載の画
像形成装置。
【請求項１１】前記像担持体表面上に排出された現像剤
を回収するクリーニング装置を備えることを特徴とする
請求項２〜１０のいずれか一つに記載の画像形成装置。
【請求項１２】前記クリーニング装置は、現像剤を磁気
吸着する磁気ブラシを有することを特徴とする請求項１
１に記載の画像形成装置。
【請求項１３】前記像担持体は、アモルファスシリコン
によって形成された感光体ドラムであることを特徴とす
る請求項２〜１２のいずれか一つに記載の画像形成装
置。