JP2007232990A - 現像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】画像形成動作時の規制ブレード上に外添剤が付着するのを防止して、画質が低下するのを防止する。
【解決手段】現像バイアス電源２５は現像ローラ１７に電圧を印加する。規制バイアス電源２６はブレード部材２０に電圧を印加する。電圧制御部２１は、画像形成動作に伴って感光体ドラム１１上にトナー像を形成するときには、ブレード部材２０に現像ローラ１７よりも絶対値が大きな電圧が印加されるように、非画像形成動作時の一部の時間では、ブレード部材２０に現像ローラ１７よりも絶対値が小さな電圧が印加されるように制御する。
【選択図】図２

Description

本発明は、現像装置、特に、画像形成動作時に現像ローラ及びブレード部材に電圧を印加する現像装置に関する。

プリンタ等の画像形成装置は、画像形成部や定着部等を有している。この画像形成装置では、画像形成部で用紙上に画像が形成され、定着部で画像が用紙に定着される。ここで、非磁性一成分のトナーを用いた画像形成装置の画像形成部は、表面に画像を形成する像担持体と、像担持体上にトナー像を形成する現像装置とを有している。そして、この現像装置は、像担持体にトナーを供給する現像ローラと、現像ローラ上のトナー層の厚さを規制する規制部材としてのブレード部材とを有している。

ここで、用紙に画像形成する際には、現像ローラから像担持体にトナーを移動させるために現像ローラに電圧を印加するとともに、ブレード部材には現像ローラ上のトナー層を安定させるために電圧を印加している。
特開平５−１１５９９号公報

特許文献１に記載の画像形成装置では、負帯電のトナーを使用し、現像ローラに印加する電圧よりも、ブレード部材に低い電圧を印加している。このような構成では、画像形成を行なっているうちに、ブレード部材に逆帯電のトナーが付着してしまう場合や、帯電特性や流動特性を調整するためにトナーに外添されている外添剤がトナーから離脱してブレード部材に付着する場合がある。

このように、ブレード部材に外添剤が付着すると現像ローラ上に形成されるトナー層に縦スジ等が形成されるために、画質が低下する場合がある。

本発明の課題は、画像形成動作時の規制ブレード上に外添剤が付着するのを防止して、画質が低下するのを防止することにある。

請求項１に係る現像装置は、現像ローラと、ハウジングと、規制部材と、現像バイアス電源と、規制バイアス電源と、電圧制御部とを備えている。現像ローラは像担持体にトナーを供給する。ハウジングは、現像ローラを回転自在に支持するとともに現像ローラの一部が像担持体側に露出するように現像ローラの軸に沿って開口する開口部を備え、内部にトナーを収容する。規制部材は、ハウジング内に設けられ、現像ローラの表面のトナーと擦接する。現像バイアス電源は現像ローラに電圧を印加する。規制バイアス電源は規制部材に電圧を印加する。電圧制御部は、画像形成動作に伴って像担持体上にトナー像を形成するときには、規制部材に現像ローラよりも絶対値が大きな電圧が印加されるように、非画像形成動作時の一部の時間では、規制部材に現像ローラよりも絶対値が小さな電圧が印加されるように制御する。

この現像装置では、画像形成動作時には、現像ローラの表面にハウジング内の現像剤を付着させ、規制部材によって現像剤の層厚を規制する。このとき、現像ローラと規制部材には電圧が印加されているが、規制部材には現像ローラよりも大きな電圧が印加されている。また、非画像形成動作時の一部の時間では、規制部材に現像ローラよりも小さな電圧が印加される。

ここでは、非画像形成動作時の一部の時間において、現像ローラに印加する電圧よりも小さな電圧を規制部材に印加しているために、外添剤に対して、規制部材から現像ローラに向かう方向に力が作用する。このために、規制部材に外添剤が付着するのを防止でき、画質が低下するのを防止できる。

請求項２に係る現像装置は、請求項１に記載の現像装置であって、画像形成動作前に、現像ローラを予備回転させる予備回転制御部をさらに備えている。

ここでは、予備回転時間を設けているために、現像ローラの回転や現像剤の帯電等が安定する。

請求項３に係る現像装置は、請求項２に記載の現像装置であって、非画像形成動作時は、予備回転時間と、画像形成動作終了時から次の画像形成動作までの間の時間と、最後の画像形成動作終了後の所定時間と、である。

ここでは、画像形成動作時以外の時間に外添剤が規制部材に付着するのを防止するために、画像形成動作に影響を与えにくくなる。

本発明は、画像形成動作時の規制ブレード上にトナーの外添剤が付着するのを防止して、画質が低下するのを防止できる。

図１に本発明の一実施形態によるカラー画像形成装置としてのカラープリンタ１を示す。なお、この図１は各構成要素の配置を示すための模式図であり、各部の詳細は省略して示している。

このカラープリンタ１は、図示しないコンピュータ等に接続されており、コンピュータ等から送られてくる画像情報に基づいてカラー画像を用紙に印刷可能な装置である。また、このカラープリンタ１は、図１において右側がオペレータが操作する側であり、以下では、図１における装置の右側を手前側、左側を奥側とする。

カラープリンタ１は、トナー画像を形成する画像形成部２と、画像形成部２で形成した画像を用紙に定着する定着部４と、用紙を収容する給紙部６と、用紙を給紙部６から画像形成部２や定着部４に搬送する用紙搬送部５とを備えている。

画像形成部２は、回転現像装置１０と、回転現像装置１０の近傍に配置された感光体ドラム１１（像担持体）と、感光体ドラム１１にレーザを照射するレーザユニット１２と、感光体ドラム１１に接触する中間転写ベルト１３と、２次転写ローラ１４とを有する。

回転現像装置１０は、回転枠１５と、４色のトナーに対応して設けられ回転枠１５に支持された４つの現像器１６とを有している。回転枠１５は、感光体ドラム１１の回転軸と平行な軸の回りに回転自在な円筒形状であり、図示しないモータやギヤを含む駆動機構によって回転させられるようになっている。また、回転枠１５は、回転軸の中心から放射状に延びる仕切枠によって円周方向に４等分された４つの区画を有しており、各区画にイエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの４つのトナー色に対応した現像器１６が配置されている。

現像器１６は、感光体ドラム１１にトナーを供給するための部分である。各現像器１６は、それぞれほぼ同様の構成であって、現像器１６の断面を表す図２に示すように、現像ローラ１７と、現像器ハウジングとしてのトナー収容容器１８（ハウジング）と、トナー供給ローラ１９と、ブレード部材２０と、回転制御装置２７（予備回転制御部）とを有している。

現像ローラ１７は、感光体ドラム１１にトナーを供給するための部材であって、金属製の円筒部分と円筒部分の周囲に設けられた弾性部分とを有する。現像ローラ１７は感光体ドラム１１と間隔をあけて配置されている。

トナー収容容器１８は、内部にトナーを収容するための部分であって、開口部１８ａと、内部に配置されたトナー撹拌部材３０とを有している。このトナー収容容器１８は、現像ローラ１７を回転自在に支持している。また、開口部１８ａは現像ローラ１７の一部が感光体ドラム１１側に露出するように現像ローラ１７の軸に沿って開口している。

トナー供給ローラ１９は、トナー収容容器１８の内部に現像ローラ１７と接触するように配置されており、表面がスポンジ素材で形成された円柱状の部材である。

ブレード部材２０は、現像ローラ１７の表面のトナーを摩擦するとともに現像ローラの表面のトナーの量を規制して薄い均一のトナー層を作成するための部材であって、一端側（図２の上側）がトナー収容容器１８の開口部１８ａの上壁線（図２の上側）に固定され、他端側が開口部１８ａを覆うように現像ローラ１７の近傍まで進出している。また、ブレード部材２０は、弾性変形可能な金属によって形成された板部材にゴムをコーティングして形成されている。回転制御装置２７は、ＣＰＵ等であって、現像ローラの回転を製御するための装置である。回転制御装置２７は、画像形成動作前に現像ローラ１７を予備回転させ、画像形成動作終了後に現像ローラ１７を所定期間回転させる。

感光体ドラム１１は、表面に静電潜像が形成されるものであり、装置のほぼ中央に回転自在に設けられ、その回転軸は装置の手前側から見て横方向に延びるように、すなわち図１の紙面に対して垂直に延びるように設けられている。また、感光体ドラム１１は、現像ローラ１７と間隔をあけて配置されている。さらに、感光体ドラム１１の側方には、感光体ドラム１１の表面に残留したトナーや付着物を清掃するためのドラムクリーニング装置が設けられている。

レーザユニット１２は、外部のコンピュータ等から送られてきた画像情報に基づいて、感光体ドラムを走査露光するものである。なお、レーザユニット１２の内部の構成は、従来の構成と同様であり、レーザ光源、ポリゴンミラー、ポリゴンミラー駆動用モータ等を有している。また、レーザユニット１２のレーザ光路の前方には、反射ミラーが設けられている。したがって、図１の一点鎖線で示すように、レーザユニットから発射されたレーザ光は、この反射ミラーによって屈曲し、回転現像装置１０の装置手前側上方を通過し、感光体ドラム１１の表面に照射されるようになっている。

中間転写ベルト１３は、感光体ドラム１１に形成された各色のトナー画像が順次転写されるものであって、駆動ローラとバネによって駆動ローラから離れる側に付勢された従動ローラとの間に掛け渡されている。また、転写ベルト１３の感光体ドラム１１と対向する部分は、１次転写ローラ２６ａによって感光体ドラム１１に当接するように構成されている。

２次転写ローラ１４は、中間転写ベルト１３に転写された画像を、搬送されてきた用紙に転写するためのものであり、駆動ローラの下方に駆動ローラと対向するように配置されている。

また、現像器１６は、現像ローラ１７に直流成分を含む交流電圧を印加するための現像バイアス電源２５と、ブレード部材２０に直流成分を含む交流電圧を印加するための規制バイアス電源２６と、これらの電源電圧を制御する電圧制御装置２１とを有している。

電圧制御装置２１（電圧制御部）は、図２に示すように、現像バイアス電源２５と規制バイアス電源２６とに接続されている。また、電圧制御装置２１は、画像形成動作時において、一方又は両方の電源２５、２６を制御し、これにより現像ローラ１７に、ブレード部材２０に印加する交流電圧の直流成分よりも低い直流成分を含む交流電圧が印加される。具体的には、現像ローラ１７には２００（Ｖ）の直流成分を含む交流電圧が印加され、ブレード部材２０には３００（Ｖ）の直流成分を含む交流電圧が印加される。

一方、リフレッシュ動作（ブレード部材２０に外添剤が固着するのを防止する動作）時には、電圧制御装置２１は、前記同様に、一方又は両方の電源２５、２６を制御し、これにより、ブレード部材２０に、現像ローラ１７に印加する交流電圧の直流成分よりも低い直流成分を含む交流電圧が印加される。具体的には、現像ローラ１７には画像形成動作時と同様に２００（Ｖ）の直流成分を含む交流電圧が印加され、ブレード部材２０にはマイナス１００（Ｖ）の直流成分を含む交流電圧が印加される。ここで、リフレッシュ動作は、非画像形成動作時、すなわち画像形成動作を開始する前の予備回転時（トナーの帯電を安定させる等によって現像器１６全体を安定させるための時間）や画像形成動作終了時から次の画像形成動作までの間の時間、画像形成動作終了後の待機時間に行われる。なお、現像ローラ１７及びブレード部材２０に印加される交流電圧は同じ位相である。

定着部４は、用紙上に転写されたトナーを溶融定着するためのものであり、回転現像装置１０の下方で、かつ装置奥側に配置されている。この定着部４は、ヒータを内蔵する加熱ローラと加熱ローラに圧接する加圧ローラとを有しており、両ローラ間に用紙を挟持して搬送する。

給紙部６は、カラープリンタ１の下側に配置されており、用紙が収容された給紙カセットと、用紙を用紙搬送部に供給するためのローラなどとを有している。

用紙搬送部５は、給紙カセットの用紙を画像形成部２や定着部４に搬送するための部分である。

[動作]
次に動作について説明する。

カラープリンタ１の外部に接続されたコンピュータ等から画像データが画像形成部２に送信され、画像形成部２で画像データに基づいた画像が用紙に形成される。画像形成部２で形成された画像が定着部４で用紙に定着され、画像が定着した用紙が排出される。

図３にリフレッシュ動作のタイミングチャートを示す。このタイミングチャートに基づいてリフレッシュ動作について説明する。なお、このタイミングチャートでは２枚の用紙に画像を形成する場合を示している。

画像形成命令がなされると、感光体ドラム１１及び現像ローラ１７を回転させ、現像ローラ１７とブレード部材２０とに直流成分を含む交流電圧を印加する。このとき、現像ローラ１７には２００（Ｖ）の直流成分を含む交流電圧を印加し、ブレード部材２０には３００（Ｖ）の直流成分を含む交流電圧を印加する。ここでは、ブレード部材２０に印加されている電圧の方が高く、かつ現像ローラ１７とブレード部材２０との間の電圧差が小さい。このため、トナーに現像ローラ１７側に電圧差による力が加えられた状態でトナー層が所定の厚さに規制されるので、トナー飛散や画像かぶりが抑えられる。

そして、予備回転時間（トナーの帯電を安定させる等によってカラープリンタ１の動作を安定させるための時間）に０．１秒間、ブレード部材２０にマイナス１００（Ｖ）の直流成分を含む交流電圧を印加する（リフレッシュ動作）。そして、１枚目の画像形成動作を行う。この画像形成動作の間は、現像ローラ１７には２００（Ｖ）の直流成分を含む交流電圧を印加し、ブレード部材２０には３００（Ｖ）の直流成分を含む交流電圧を印加する。１枚目の用紙への画像形成終了時から２枚目の用紙への画像形成までの間（紙間）の０．１秒間に、ブレード部材２０にマイナス１００（Ｖ）の直流成分を含む交流電圧を印加する。その後、２枚目の用紙に画像形成する。２枚目の用紙に画像形成を行った後に、０．１秒間、ブレード部材２０にマイナス１００（Ｖ）の直流成分を含む交流電圧を印加する。この後、再びブレード部材２０には３００（Ｖ）の直流成分を含む交流電圧を印加する。

ここで、画像形成動作時以外の動作時に、０．１秒間ブレード部材２０にマイナス１００（Ｖ）の直流成分を含む交流電圧を印加させるために、この０．１秒間は現像ローラ１７に印加される電圧の方がブレード部材２０に印加される電圧よりも大きい。従って、０．１秒間の間は正帯電のトナーが現像ローラ１７からブレード部材２０側に移動する。この後、再びブレード部材２０には３００（Ｖ）の直流成分を含む交流電圧を印加するとブレード部材２０側から現像ローラ１７側に移動する。この現像ローラ１７とブレード部材２０間でのトナーの移動によって、外添剤がブレード部材２０に付着するのを防止でき、画質の低下を防止できる。なお、リフレッシュ動作は画像形成動作時以外の動作時に行うために、画像形成動作には影響しない。

[他の実施形態]
上記実施形態の電圧制御装置で制御する電圧値は一例であって、これに限定されるものではない。

上記実施形態では、正帯電のトナーを使用したが、負帯電のトナーを使用した場合
も電圧を絶対値として考えれば同様の関係である。

カラープリンタ１の全体外観図。 現像器１６の断面図。 カラープリンタ１のリフレッシュ動作のタイミングチャート

符号の説明

１ カラープリンタ
２ 画像形成部
４ 定着部
５ 用紙搬送部
６ 給紙部
１０ 回転現像装置
１１ 感光体ドラム（像担持体）
１６ 現像器
１７ 現像ローラ
１８ トナー収容容器（ハウジング）
１８ａ 開口部
２０ ブレード部材（規制部材）
２１ 電圧制御装置（電圧制御部）
２５ 現像バイアス電源
２６ 規制バイアス電源
２７ 回転制御装置（予備回転制御部）

Claims (3)

1. 像担持体にトナーを供給する現像ローラと、
   前記現像ローラを回転自在に支持するとともに前記現像ローラの一部が前記像担持体側に露出するように前記現像ローラの軸に沿って開口する開口部を備え、内部にトナーを収容するハウジングと、
   前記ハウジング内に設けられ、前記現像ローラの表面のトナーと擦接する規制部材と、
   前記現像ローラに電圧を印加する現像バイアス電源と、
   前記規制部材に電圧を印加する規制バイアス電源と、
   画像形成動作に伴って前記像担持体上にトナー像を形成するときには、前記規制部材に前記現像ローラよりも絶対値が大きな電圧が印加されるように、非画像形成動作時の一部の時間では、前記規制部材に前記現像ローラよりも絶対値が小さな電圧が印加されるように制御する電圧制御部と、
   を備えた現像装置。
2. 画像形成動作前に前記現像ローラを予備回転させる、予備回転制御部をさらに備えた、請求項１に記載の現像装置。
3. 前記非画像形成動作時は、前記予備回転時間と、画像形成動作終了時から次の画像形成動作までの間の時間と、最後の画像形成動作終了後の所定時間と、である、請求項２に記載の現像装置。

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