JP2008224705A

JP2008224705A - 現像装置及び画像形成装置

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Publication number: JP2008224705A
Application number: JP2007058337A
Authority: JP
Inventors: Junji Murauchi; 淳二村内
Original assignee: Konica Minolta Business Technologies Inc
Current assignee: Konica Minolta Business Technologies Inc
Priority date: 2007-03-08
Filing date: 2007-03-08
Publication date: 2008-09-25

Abstract

【課題】べた画像の再現性と画像メモリの解消が同時に達成できる画像形成装置及び現像装置を提供する。
【解決手段】画像形成装置１０の現像装置１６は、感光体１２に対向する現像ローラ４２と、現像ローラに対向する供給回収ローラ５０を有する。現像ローラと供給回収ローラの間に、現像ローラと供給回収ローラが同一又はほぼ同一の電位となる電圧と、現像ローラから供給回収ローラに向けてトナーを電気的に付勢する電圧を交互に印加する電源７０を有する。また、現像装置は、供給回収ローラに接触して供給回収ローラにトナーを供給する接触供給部材５２を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、粉体現像剤を用いた画像形成装置に関する。画像形成装置は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、またはそれらの機能を複合的に備えた複合機のいずれであってもよい。また、本発明は、画像形成装置に使用される現像装置に関する。

電子写真方式の画像形成装置に利用される現像装置として、静電潜像担持体である感光体に対向する現像ローラと、現像ローラに現像剤であるトナーを供給する供給ローラを有するものが提案されている。この現像装置にあっては、供給ローラから現像ローラに対するトナーの供給効率を上げるために、例えば、現像ローラと供給ローラの間に、供給ローラから現像ローラに向けてトナーを電気的に付勢する供給バイアス電圧が印加される。

この供給バイアス電圧は、供給ローラから現像ローラへの現像剤供給性能を向上するためには有効である。しかし、供給バイアス電圧は、感光体に供給されることなく現像ローラに残存するトナーを再び供給ローラに戻すことで現像ローラ上のトナーを入れ替えて現像ローラをリフレッシュする機能を阻害する要因ともなり得る。その結果、現像ローラに付着した異物（紙粉など）が除去されず、また、長期間に亘って同一のトナーが現像ローラに保持されることで現像性が低下し、作成された画像にノイズや濃度傾斜が表れるという問題を生じる。

この問題を解消するために、特許文献１には、現像ローラと供給ローラとの間に、現像ローラから現像ローラに向けてトナーを電気的に付勢する電圧を印加する技術が提案されている。この特許文献１の技術によれば、確かに、現像ローラから供給ローラへのトナー回収効率が向上し、画像ノイズや濃度傾斜の無い画像が得られる。
特開２００５−１８９７６７号公報

しかし、特許文献１に開示された技術では、供給ローラから現像ローラに供給されるトナーの量が減少し、例えばべた画像（面積画像）の画像再現性が悪くなるという問題があった。

そこで、本発明は、供給ローラから現像ローラへのトナーの供給性と現像ローラから供給ローラへのトナーの回収性を適正に確保できる現像装置、及びその現像装置を備えた画像形成装置を提供するものである。

この目的を達成するため、感光体に対向する第１のローラと、上記第１のローラに対向する第２のローラを有し、上記第２のローラから上記第１のローラに現像剤を供給する現像装置、及びその現像装置を備えた画像形成装置は、上記第１のローラと第２のローラの間に、上記第１のローラと第２のローラが同一の電位となる第１の電圧と上記第１のローラから上記第２のローラに向けて上記現像剤を電気的に付勢する第２の電圧を交互に印加する電源と、上記第２のローラに接触して上記第２のローラに現像剤を供給する接触供給部材を備えている。

この現像装置及び画像形成装置によれば、接触供給部材によって第２のローラから第１のローラへのトナーの供給性が適正に保たれ、電源の作用によって第１のローラから第２のローラへのトナーの回収性が適正に保たれる。その結果、画像ノイズや濃度傾斜の無い高品質の画像が得られる。

以下、添付図面を参照して本発明の好適な実施形態を説明する。

図１は、本発明に係る画像形成装置１０の概略構成を示す。画像形成装置は、プリンタ、複写機、ファクシミリ、または、それらの機能を複合的に備えた複合機のいずれであってもよい。

画像形成装置の構成と動作

画像形成装置１０の構成をその画像形成動作と共に説明する。画像形成時、周知の電子写真法に基づき、図上時計周り方向に回転する感光体（静電潜像担持体）１２の外周面にトナー像が形成される。具体的には、感光体１２の外周面が帯電装置１４で所定電位に帯電される。帯電された感光体１２の外周面には、露光装置１６から出射された画像光（例えばレーザ光）が露光されて静電潜像が形成される。静電潜像は、現像装置１８から供給されるトナーによってトナー像として可視像化される。トナー像は、感光体１２とこれに対向する転写装置２０との対向領域で、図示しない給紙部から点線矢印２２に沿って供給されたシート（例えば、用紙）に転写される。シートに転写されたトナー像は定着装置２４でシートに固定され、図示しない排紙部に排出される。シートに転写されることなく感光体１２に残存するトナーは、クリーニング装置２６で回収される。

現像装置

現像装置１８は、トナーを主成分とする一成分現像剤を使用する現像装置である。現像装置１８のハウジング３０は、感光体１２に対向する開口部３２と、開口部３２に隣接する前室３４と、開口部３２から離れた後室３６を有する。実施形態では、前室３４と後室３６は、連絡口３８を有する隔壁４０によって区画されている。開口部３２には、感光体１２に対向する現像ローラ（第１のローラ）４２が反時計周り方向に回転自在に配置されている。実施形態では、現像ローラ４２は、金属の円筒体が使用されている。現像ローラ４２の回転方向に関して、感光体１２と現像ローラ４２が対向する現像領域４４の上流側と下流側にはそれぞれ荷電部材４６と除電部材４８が設けてある。実施形態では、荷電部材４６と除電部材４８は共に、開口部３２に隣接してハウジング３０に固定されている。

前室３４には、現像ローラ４２に対向して供給回収ローラ（第２のローラ）５０が反時計周り方向に回転自在に設けてある。実施形態では、供給回収ローラ５０はその外周部が弾性材料（弾性発泡部材：例えば、ウレタン発泡体）で被覆されており、この外周被覆層が現像ローラ４２の外周面に接触している。前室３４の底部には、弾性材料からなる接触供給部材５２が供給回収ローラ５０の外周面に圧接して固定されている。後室３６には、攪拌部材５４が反時計周り方向に回転自在に配置されている。

現像ローラ４２、供給回収ローラ５０、攪拌部材５４は、図示しないモータに駆動連結されており、画像形成時、モータの駆動に基づいてそれぞれ所定の方向に回転する。その結果、後室３６に収容されているトナー５６は、攪拌部材５４の回転に基づき、連絡口３８を介して後室３６から前室３４に送り込まれる。前室３４のトナー５６は、供給回収ローラ５０の回転に基づいて、供給回収ローラ５０と接触供給部材５２の接触領域である供給領域５８に搬送される。供給領域５８に進入したトナー５６は、接触供給部材５２との接触により所定の極性に帯電される。実施形態では、トナー５６は負極性に帯電される。なお、供給回収ローラ５０の外周面を構成する材料とこれに接触する接触供給部材５２の材料は、目的の極性にトナー５６を帯電する材料が選択される。帯電したトナー５６は、供給回収ローラ５０と接触供給部材５２との接触圧により供給回収ローラ５０の外周面に保持される。

供給回収ローラ５０に保持されたトナー５６は、供給回収ローラ５０と現像ローラ４２が接触する供給回収領域６０に搬送され、そこで現像ローラ４２の外周面に供給される。現像ローラ４２に保持されたトナー５６は、現像ローラ４２と荷電部材４６が接触する規制帯電領域６２に搬送され、そこで搬送量が規制されると共に再び目的の極性（実施形態では負極性）に帯電される。規制帯電領域６２を通過したトナー５６は、現像ローラ４２と感光体１２が対向する現像領域４４に搬送され、そこで感光体１２の静電潜像（静電潜像画像部）に付着する。

現像領域４４を通過した後の現像ローラ４２の外周面に保持されているトナー５６は、現像ローラ４２と除電部材４８が接触する除電領域６４を通過する際に除電される。除電されたトナー５６は再び供給回収領域６０に搬送され、供給回収ローラ５０に回収される。

供給性と回収性

供給回収領域６０におけるトナー５６の供給性と回収性は、現像ローラ４２と供給回収ローラ５０の電位状態に依存する。そのため、現像ローラ４２と供給回収ローラ５０は電源装置７０に接続されており、電源装置７０から現像ローラ４２に現像バイアス電圧Ｖ_Ｄが印加されると共に電源装置７０から供給回収ローラ５０に供給回収バイアス電圧Ｖ_Ｓが印加されるようにしてある。図示するように、接触供給部材５２も電源装置７０に接続し、電源装置７０から接触供給部材５２に供給バイアス電圧Ｖ_Ｃを印加してもよい。

図２、３は、現像バイアス電圧と供給回収バイアス電圧の相対的な関係の一例を示す。図示する実施形態では、供給回収ローラ５０には、現像ローラ４２に印加される電圧Ｖ_Ｄに対して、矩形パルス波からなる電位差（Ｖ_Ｓ−Ｖ_Ｄ）を示す供給回収バイアス電圧Ｖ_Ｓが印加される。すなわち、電位差（Ｖ_Ｓ−Ｖ_Ｄ）は、現像バイアス電圧Ｖ_Ｄと供給回収バイアス電圧Ｖ_Ｓが同一又はほぼ同一となる低電位部Ｖ_Ｌと、負極性のトナー５６を現像ローラ４２から供給回収ローラ５０に向けて電気的に付勢する高電位部Ｖ_Ｈを、周期的に交互に繰り返す矩形パルス波である。上述のように、電位差（Ｖ_Ｓ−Ｖ_Ｄ）は、現像バイアス電圧Ｖ_Ｓと供給回収バイアス電圧Ｖ_Ｓの電位差であるため、実際の現像バイアス電圧Ｖ_Ｓも低電位部と高電位部を周期的に交互に繰り返す矩形パルス波とすることができる。

このように、低電位部Ｖ_Ｌにおいて、現像バイアス電圧Ｖ_Ｓと供給バイアス電圧Ｖ_Ｓは同一又はほぼ同一である。したがって、低電位部Ｖ_Ｌが印加されている時間ｔ１は、現像ローラ４２と供給回収ローラ５０との接触圧に基づいて、供給回収ローラ５０から現像ローラ４２にトナー５６が供給される。このとき供給回収ローラ５０から現像ローラ４２に供給されるトナー５６の量は、供給回収領域６０に供給されるトナー５６の量に依存する。また、供給回収領域６０に供給されるトナー５６の量は、供給領域５８において供給回収ローラ５０の外周面に保持されるトナー５６の量に依存する。そして、供給回収ローラ５０の外周面に保持されるトナー５６の量は、接触供給部材５２と供給回収ローラ５０との接触によって十分に確保されているため、上述のように、第１の時間ｔ１において現像ローラ４２と供給回収ローラ５０が同電位又はほぼ同電位であっても、画像形成に必要な量のトナーが現像ローラ４２に供給される。その結果、べた画像を忠実に再現できる。また、図示するように、接触供給部材５２に供給バイアスＶ_Ｃを印加することで、接触供給部材５２と供給回収ローラ５０との間に、接触供給部材５２から供給回収ローラ５０に向けてトナー５６を電気的に付勢する電界を形成することで、供給回収ローラ５０に対するトナー供給性が更に向上することが予想できる。

他方、高電位部Ｖ_Ｈが印加されている時間ｔ２は、現像ローラ４２と供給回収ローラ５０との間には現像ローラ４２から供給回収ローラ５０に向かってトナー５６を電気的に付勢する電界が形成されるため、現像領域４４を通過した後の現像ローラ４２の外周面に残存するトナー５６が供給回収領域６０で効率的に供給回収ローラ５０に回収される。その結果、現像領域４４を通過した後の現像ローラ５０に保持されているトナー５６は供給回収領域６０で供給回収され、それに代わって新しいトナー５６が供給回収ローラ５０から現像ローラ５０に供給される。したがって、画像メモリの発生が無くなる。

バイアス電圧

現像バイアス電圧と供給バイアス電圧を種々の値に設定して、べた画像の再現性（追随性）と画像メモリの発生を観察した。

実験の条件を以下の表１に示す。表中、電圧の単位は「ボルト」である。添字（Ｐ−Ｐ）は「ピークツーピーク電圧」、添字（ＯＦＦＳＥＴ）は「オフセット電圧」を示す。また、評価欄における記号○は「良好」、記号△は「可」、記号×「不良」を意味する。

図４（ａ）は実験１における現像バイアス電圧と供給回収バイアス電圧、図４（ｂ）は実験１における現像バイアス電圧と供給回収バイアス電圧の相対的関係（Ｖ_Ｓ−Ｖ_Ｄ）を示す。図５（ａ）は実験２，３，５における現像バイアス電圧と供給回収バイアス電圧、図５（ｂ）は実験２，３，５における現像バイアス電圧と供給回収バイアス電圧の相対的関係（Ｖ_Ｓ−Ｖ_Ｄ）を示す。図６（ａ）は実験４における現像バイアス電圧と供給回収バイアス電圧、図６（ｂ）は実験４における現像バイアス電圧と供給回収バイアス電圧の相対的関係（Ｖ_Ｓ−Ｖ_Ｄ）を示す。

表１を参照すると、実験１と実験２〜５の結果を対比すれば明らかなように、現像ローラと供給回収ローラにそれらが同一又はほぼ同一となる電位となる電圧を現像ローラから供給回収ローラに向けてトナーを電気的に付勢する電圧を交互に印加する（第１の条件）ことで、画像メモリが無くなることが分かる。また、実験２と３の結果より、接触供給部材を有する現像装置によれば、接触供給部材を設ける（第２の条件）ことによってべた画像の再現性が良くなることが分かる。つまり、第１の条件と第２の条件を満足することによって、べた画像の再現性と画像メモリの解消が同時に達成できる。

なお、以上の説明では、供給回収ローラ５０の外周部と接触供給部材５２を共に弾性部材で形成したが、これらの２つの部材のうちの一方は弾性部材、他方は弾性部材であってもよい。

画像形成装置の概略構成を示す断面図。現像バイアス電圧と供給回収バイアス電圧と電位差を示すグラフ。現像バイアス電圧と供給回収バイアス電圧と電位差を示すグラフ。実験１における現像バイアス電圧と供給回収バイアス電圧を示すグラフ。実験２，３，５における現像バイアス電圧と供給回収バイアス電圧を示すグラフ。実験４における現像バイアス電圧と供給回収バイアス電圧を示すグラフ。

符号の説明

１０：画像形成装置、１２：感光体（静電潜像担持体）、１６：現像装置、３０：ハウジング、４２：現像ローラ、５０：供給回収ローラ、５２：接触供給部材、５６：トナー、５８：供給領域、６０：供給回収領域、７０：電源装置。

Claims

感光体に対向する第１のローラと、上記第１のローラに対向する第２のローラを有し、上記第２のローラから上記第１のローラに現像剤を供給する現像装置において、
上記第１のローラと第２のローラの間に、上記第１のローラと第２のローラが同一またはほぼ同一の電位となる第１の電圧と上記第１のローラから上記第２のローラに向けて上記現像剤を電気的に付勢する第２の電圧を交互に印加する電源と、
上記第２のローラに接触して上記第２のローラに現像剤を供給する接触供給部材を備えていることを特徴とする現像装置。
上記請求項１の現像装置を備えた画像形成装置。