JP3021106B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、複写機、ファクシミ
リ、プリンター等の画像形成装置に係り、詳しくは、潜
像担持体表面に現像剤やトナーを搬送して現像する現像
装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来この種の画像形成装置の現像装置に
おいては、現像装置内で撹拌された現像剤もしくはトナ
ーを、現像剤担持体である現像ローラ表面に担持して現
像ローラを回転し、薄層化ブレード等で現像剤もしくは
トナーを薄層化した後、静電潜像担持体である感光体の
表面に対向する現像領域まで搬送して、感光体上の潜像
を現像している。現像終了後、感光体に転写しなかった
現像剤もしくはトナーは現像ローラ回転により現像装置
内に回収し、新たに現像剤もしくはトナーを撹拌・帯電
して再び現像ローラで現像領域に搬送していた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術におい
て、現像ローラを磁石ローラを内包した現像スリーブ
（主にアルミニウム製）で構成したものにおいては、磁
石ローラの磁界を現像スリーブが横切ることによって渦
電流が発生し、これにより現像ローラ回転のトルク増大
や現像ローラが熱を帯びてトナーもしくは現像剤が現像
装置内で溶けてしまうことがあった。このトナーもしく
は現像剤が溶け出し凝集し固まった場合には、いわゆる
ホタルという現象がおこり画像に悪影響を与える。ま
た、現像ローラと現像側板との間にトナーもしくは現像
剤が入り込み固着し現像ローラが廻らなくなることがあ
る。そこで、本発明は静電アクチュエータ部材を用いる
ことによって渦電流等を発生させることなく、現像剤も
しくはトナーを搬送することで上記問題点を解決すると
共に、現像装置の構成を簡単にすることを可能とするこ
とを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、潜像担持体上にトナーを供給して該潜像
担持体上の潜像を現像する現像装置を備えた画像形成装
置において、トナー搬送手段を、ローラ状の静電アクチ
ュエータ部材と、該静電アクチュエータ部材の周面上に
回動自在に設けられ且つ該静電アクチュエータ部材によ
って駆動されるべく所定の電荷を有する薄膜フィルムか
らなるスリーブとで構成し、該スリーブと該潜像担持体
とが対向する現像領域に対応する該静電アクチュエータ
部材上の領域に所定電圧が印加された対向電極を設ける
ことを特徴とするものである。

【０００５】

【作用】本発明は、静電アクチュエータ部材の複数の電
極に電圧を印加することにより、スリーブ上電荷と静電
アクチュエータの電荷の相互作用により静電的に駆動力
を発生させ、スリーブを回転駆動させ、トナーを現像領
域まで搬送し、該領域において、対向電極による現像バ
イアスの印加の下でスリーブ上のトナーを潜像担持体上
の潜像に忠実に付着させて現像するように作用するもの
である。

【０００６】

【実施例】本発明を実施例に基づいて説明する。まず、
実施例にかかる画像形成装置全体の概略構成を示す図１
に基づいて、全体の概略の構成及び動作を説明する。潜
像担持体の一構成例である感光体ドラム１（例えば有機
感光体；ＯＰＣ）は時計方向に回転駆動する。コンタク
トガラス２上に原稿を載置し、図示されていないプリン
トスイッチを押すと、原稿照明光源３とミラー４よりな
る走査光学系５とミラー６、７よりなる走査光学系８と
が移動し、原稿の読み取り走査が行われる。そして、走
査された画像がレンズ９の後方に設けた画像読み取り素
子１０に、画像信号として読み込まれる。読み込まれた
画像信号はデジタル化され画像処理される。そして、画
像処理された信号でレーザーダイオード（ＬＤ）を駆動
する。該ＬＤからのレーザー光はポリゴンミラー１３で
反射された後、ミラー１４を介して感光体ドラム１上に
照射される。これにより、レーザー光による光書き込み
が感光体ドラム１上に行われて、既に一様に帯電チャー
ジャー１５により帯電された感光体ドラム表面に静電潜
像が形成される。この静電潜像は、現像装置１６によっ
て可視像化され、この可視像は、給紙部１７から送られ
た転写紙に転写チャージャー１８のコロナ放電により転
写される。そして、可視像が転写された転写紙は分離チ
ャージャー１９により感光体ベルト１の表面より分離さ
れた後、搬送ベルト２１によって搬送され、定着ローラ
対２２の圧接部を通って、可視像が定着され、機外へと
排出される。一方、転写後において感光体表面に残留し
ているトナーはクリーニング装置２３により除去され
る。

【０００７】次に現像装置１６について説明する。図２
（ａ）において、現像装置１６は、静電アクチュエータ
部材で構成された現像ローラ１６１と該現像ローラ１６
１の表面に回動自在に設けられた現像スリーブ１６５と
で構成されたトナー搬送手段を備えている。該現像スリ
ーブ１６５の中心よりも下方の位置にある表面に先端部
が当接するように、トナーを摩擦帯電すると共に例えば
一層のトナー薄層を形成する薄層化ブレード１６２が設
けられている。又、両者の当接部の下方にある現像スリ
ーブ表面には、トナーを該当接部に搬送するためのトナ
ー補給ローラ１６６が設けられている。このトナー補給
ローラ１６６はトナーを所定極性に摩擦帯電させえる弾
性ローラで構成することが出来る。そして、この例では
非磁性の一成分トナーを用い、トナーホッパ内の非磁性
一成分トナーを該トナー補給ローラ１６６付近まで搬送
するためのアジテータ１６３が備設けられている。現像
ローラ１６１は回転不能に支持された基体ローラ１６１
ａ上に、絶縁体からなる固定子１６５とこれに埋め込ま
れた複数の電極１６４とからなる静電アクチュエータ部
材を設けて構成されている。そして、該静電アクチュエ
ータ部材の固定子１６５の現像領域に対向する領域のみ
には、複数の電極１６４よりも周面側に導電体からなる
対向電極１７２も埋め込まれ、該対向電極１７２は図示
しない現像バイアス用の電源に接続されている。上記複
数の電極（以下、駆動電極という）１６４は、それぞれ
基体ローラ１６１の軸方向に細長い帯状をしており、図
３（ａ）に示すように、隣合う電極同士が、互いに異な
る第１〜第３の電極端子１６４ａ，１６４ｂ，１６４ｃ
のいずれかに接続されて、３つの駆動電極群を形成して
いる。この駆動電極１６４の現像ローラ１６１周方向に
おけるピッチは、現像スリーブ１６５に対する駆動力や
駆動スピード等との関係で適宜設定する。例えば、０．
５ｍ乃至１．０ｍ程度に設定する。上記現像スリーブ１
６５は、後述する駆動原理に基づいて現像ローラ１６１
周面上でスムーズに回転できる程度にその内径が現像ロ
ーラ１６１の外径よりも大きく設定されている。この現
像スリーブ１６５は図２（ｂ）に示すように誘電体から
なる基材１７０の裏側に絶縁体層１６９を積層した２層
構造で構成しても良いし、図２（ｃ）に示すように該基
材１７０上に更に誘電体層１７１を積層した３層構造で
構成しても良い。又、絶縁体層１６９が後述する変形に
ついて充分な耐久性を備えた材料で構成する場合には上
記基材１７０を省略することも出来る。そして、後述す
る駆動原理に基づいて現像ローラ１６１の所定の駆動電
極１６４に部分的に吸引又は反発され得るように、例え
ば図３（ａ）に示すように、内周面を構成する絶縁体層
１６９を、現像ローラ周方向に所定ピッチで現像スリー
ブ長手方向（現像ローラ軸方向）に亘って例えば正及び
負の電荷を付与して帯状の帯電部を形成しておく。この
帯電部の現像ローラ周方向におけるピッチは、例えば現
像ローラ１６１の駆動電極１６４の同ピッチに対向さ
せ、且つ、部分的に不帯電部を設けておく。又、この現
像スリーブ１６５は、後述する駆動原理に基づいて現像
ローラ１６１上で波打つように変形可能なように薄層
（例えば、厚みが１００μｍ以下）にする。そして、こ
の現像スリーブ１６５を現像ローラ１６１周面上に設け
るに当たっては、該現像スリーブ１６５を現像ローラ１
６１周面に被せるだけで、特に現像ローラ１６１の半径
方向での位置決めを要しない。現像ローラ軸方向につい
ては、必要に応じて現像ローラ１６５の軸方向の両端部
に該現像スリーブ１６５の両端部に対応する位置に突き
当て部材等を設けて位置決めを行っても良い。尚、図３
（ｂ）の例においては、表面表層が絶縁体層で構成され
ているので、担持トナーが薄層化ブレード１６２等によ
る摩擦帯電電荷を保持しやすく、又、この絶縁体層をト
ナーを所定極性に摩擦帯電し得る絶縁体材料で構成すれ
ばトナーを摩擦帯電させる上でも有利である。そして、
上記現像ローラ１６１の電極端子１６４ａ，１６４ｂ，
１６４ｃに後述するように電圧を印加することにより、
現像スリーブ１６５の電荷と固定子の電荷の相互作用で
現像スリーブ１６５に対する駆動力を発生させて、現像
スリーブ１６５を現像ローラ周面上で駆動し、これによ
り、現像スリーブ１６５上のトナーを搬送する。

【０００８】尚、トナーエンド検知はアジテータ１６３
の回転トルクを検出し、該回転トルクが所定以下に低下
したことによりトナーが現像装置１６内に無くなりトナ
ーエンドになったと見なすことにより行い、トナーエン
ドを検知したときは図示していない例えば操作部のトナ
ーエンド表示を点灯させてユーザーにトナーエンドを知
らせる。

【０００９】図３を用いて上記静電アクチュエータ部材
によるトナー搬送の動作原理について説明する。図３
（ａ）のように、いずれの電極端子１６４ａ，１６４
ｂ，１６４ｃにも電圧をかけていない最初の状態では、
固定子１６７内の駆動電極１６４には電荷は存在しな
い。現像スリーブ１６５上のトナーは薄層化ブレード１
６２によって摩擦帯電し、＋又は−の所定の帯電を起こ
している。このトナーを担持している現像スリーブ１６
５の内周面は上述のように所定のパターンで＋及び−の
帯電部を備えているが、固定子１６７側には電荷がない
ので駆動電極１６４によっては何ら支配されず、トナー
の搬送は行われない状態である。この状態から、図３
（ｂ）に示すように、第１電極端子１６４ａに正電圧、
第２電極端子１６４ｂに負電圧、第３電極端子１６４ｃ
に０Ｖを印加する。現像スリーブ１６５の各帯電部が、
その帯電極性と逆の極性の電圧が印加されている駆動電
極に引きつけられる。つまり、現像スリーブ１６５の−
帯電部が＋Ｖの駆動電極に、＋帯電部が−Ｖの駆動電極
に引き付けられてそれぞれの駆動電極上の現像ローラ表
面に付着する。このとき、印加電圧をかけない駆動電極
上には現像スリーブ１６５が引き付けられず、且つ、現
像スリーブ１６５の内径が現像ローラ１６１の外径より
も大きいので、現像スリーブ１６５が波打った形状に変
形する。次に、各印加電圧を図３（ｃ）のように切り替
える（第１〜第３電極それぞれに−Ｖ、＋Ｖ、−Ｖ）
と、現像スリーブ１６５の各帯電部とその直下の駆動電
極の電荷とが同極性となるために、反発力が発生して現
像スリーブ１６５の各帯電部に対し浮上力が発生する。
また、第３の駆動電極群（０から−Ｖと変化させた）の
電荷はその右上の現像スリーブ帯電部とは反発し、左上
の現像スリーブ帯電部とは吸引し合うため、現像スリー
ブ１６５に対する右方向の駆動力が発生する。このとき
浮上力により現像スリーブ１６５の内周面と現像ローラ
表面との摩擦が減少し、電荷による駆動力により現像ス
リーブ１６５は駆動電極１ピッチ程度移動する。次に、
この現像スリーブ帯電部に対する反発と駆動を行うパタ
ーンの電圧（図３（ｃ））を、１つずらす為に、図３
（ｄ）のように各印加電圧を切り替える。以降、同様に
して、図３（ｅ）、（ｆ）のように駆動電極を１つずつ
ずらしながら電圧を印加することにより、現像スリーブ
１６５を続けて動かす。ここで、以上の図３（ｂ）から
図３（ｆ）まで、及び、その後における、各駆動電極群
への印加電圧の切り替えについて整理すると、表１のよ
うになる。同表中のステップに図３（ｂ）が、ステッ
プに図３（ｃ）が、ステップに図３（ｄ）が、ステ
ップに図３（ｅ）が対応する。以降、ステップ〜
を繰り返すことによって、トナーの反発と駆動を行うパ
ターンの電圧を、１つずつずらしていく。

【表１】 なお、例えば図３（ｃ）（ステップ）で、第３の駆
動電極群への印加電圧を＋Ｖにすれば逆方向に駆動でき
る。

【００１０】以上の構成において、トナーホッパー内の
トナーはアジテータ１６３によってトナー補給ローラ１
６６に搬送されたのち、トナー補給ローラ１６６によっ
て静電アクチュエータにより回転駆動される現像スリー
ブ１６５上の薄層化ブレード１６２との当接部に搬送さ
れ、薄層化ブレードにより帯電、薄層化されたのち、感
光体ドラム１との対向部である現像領域に至る。この現
像領域においては、図４（ａ）に示す様に対向電極１７
２により所望の現像電界が形成されているので、感光体
ドラム１上の潜像に対するトナーの付着が確実に行わ
れ、これにより、感光体ドラム１上の潜像を忠実に顕像
化する。感光体ドラム１に付着しなかったトナーは再び
現像装置内に戻り、除去される。

【００１１】以上、本実施例においては、本発明はこの
静電アクチュエータの原理を用いて現像スリーブ１６５
を回転することによりトナーを搬送し、これにより、現
像ローラ１６１を廻す必要が無いので、現像ローラを回
転させる場合のような渦電流の発生によるトルクの増大
がなく、又、熱の発生が抑えられ、現像装置内のトナー
が溶解することもない。

【００１２】又、本実施例においては、現像領域に対向
電極１７２を設けているので、例えば図４（ｂ）に示
す、このような対向電極１７２を設けない場合のよう
に、現像領域内の感光体ドラム上の潜像へのトナー付着
が不安定になって、まだら状の模様が入った画像になっ
てしまうようなことも無く、むらの無いきれいな画像を
得ることが出来る。又、このような対向電極１７２を設
けない場合には、感光体ドラム表面と現像スリーブ表面
とのギャップである現像ギャップを対向電極１７２を有
しているものに比べてかなり狭くしなければならず、こ
の部分でのギャップ管理が困難になるが、本実施例にお
いては、対向電極１７２を設けているので、該ギャップ
を比較的広く設定することが出来、ギャップ管理も容易
になる。更に、この対向電極１７２は固定配置されてい
る現像ローラ１６１に設けているので、電源からの現像
バイアス印加のための電気接続が、例えば、回転する従
来の現像スリーブ等への現像バイアス印加の場合に比し
て容易である。更に、この対向電極１７２は現像領域の
みに設けあるので、他の領域による駆動電極１６４の電
荷による現像スリーブ１６５の駆動の障害になることが
無く、充分な駆動力を現像スリーブ１６５に与えること
が出来る。更に、この対向電極１７２は導電体で構成さ
れ、これにより、該対向電極１７２の下方にある駆動電
極１６４の電界を現像領域にある現像スリーブ１６５の
帯電部に及ぼさないようにしているので、現像領域にあ
る現像スリーブ１６５が変形を起こすことが無く、良好
な現像を行うことが出来る。

【００１３】又、上記実施例においては、薄層化ブレー
ド１６２の現像スリーブ１６５への接触位置を現像ロー
ラ１６１の中心よりも下位方向に設定している。これ
は、薄層化ブレード１６２によって薄層化され通過しき
れなかった余分なトナーが、現像スリーブ１６５と薄層
化ブレード１６２の当接部の下方で積層した場合に重力
によって下方に落とすためである。トナーは現像スリー
ブ１６５上では薄層（好ましくは１層）である方が良好
な現像が行えるので、薄層化ブレード１６２により選別
された余分なトナーを重力によって落とすのである。現
像ローラ中心より上方の現像スリーブ表面に薄層化ブレ
ード１６２が当接している場合には薄層化ブレード１６
２を通過しきれなかった余分なトナーが現像スリーブ１
６５と薄層化ブレード間に積層状態となり現像スリーブ
１６５の移動を妨げたり余分に堆積した状態で現像領域
に搬送されてトナー飛散等の異常画像に結びつく。これ
を防ぐためにも、薄層化ブレードを現像ローラの中心よ
り下方の表面で当接するように設定して現像スリーブ１
６５表面のトナーを常に薄層化し、良好な現像を行う事
を可能にするものである。

【００１４】尚、上記実施例においては、現像スリーブ
１６５の内周面に＋及び−の帯電部を形成したが、これ
に代え、単一極性、例えば＋のみの帯電部を形成しても
良い。この場合には、この帯電部を例えば現像ローラ１
６１の駆動電極１６４の２つ置きのピッチになるように
形成し（３つの駆動電極のうち１つのみに帯電部が対応
するように形成し）、上記図３と同様に現像スリーブ１
６５を現像ローラ周面に対して右側に移動させるとき
は、第１乃至第３の駆動電極群に下表２のように電圧を
印加する。

【表２】 尚、なお、例えば図３（ｃ）（ステップ）で、第３
の駆動電極群への印加電圧を正にし、且つ、第１の駆動
電極群への印加電圧を負にすれば逆方向に駆動できる。

【００１５】又、上記実施例は非磁性一成分トナーを用
いるものであるが、本発明は磁性トナーを用いるものに
も適用できる。この場合には、現像スリーブ１６５に磁
力を持たせて磁性トナーを磁力で担持することが出来
る。この為には、例えば、図２（ｂ）の構成例の現像ス
リーブ１６５において、誘電体層１７１として、ゴム製
の磁石を微細着磁し、例えば、１〜１．５mmに１極程度
で磁力２００〜３００ガウス程度にすれば良い。そし
て、この場合には上記実施例におけるトナー補給ローラ
１６６としては、アジテータ１６３で送られてきた磁性
トナーを現像スリーブ周面近傍に搬送できれば良いの
で、図５に示すように、回転バーを用いることもでき
る。更に、キャリヤとトナーとかなる二成分現像剤を用
いることも出来る。

【００１６】

【発明の効果】請求項１の発明によれば、現像ローラに
静電アクチュエータ部材を設け、現像ローラ外周に薄膜
フィルムにより構成される現像スリーブを有する現像装
置を用いることにより、現像装置に渦電流を発生させる
ことがなくなる。これにより、熱の発生によるトナーの
溶解がなくなり異常画像の発生や現像ローラの回転不良
等の現象を抑えることが可能となる。そして、該スリー
ブと該潜像担持体とが対向する現像領域に対応する該静
電アクチュエータ部材上の領域に所定電圧が印加された
対向電極を設け、これにより、所望の現像電界を形成す
るので、潜像に忠実な現像を行うことが出来る。更に、
請求項２の発明によれば、上記トナーとして磁性トナー
を用い、且つ、上記スリーブを着磁して構成したので、
上記スリーブ周面上に磁力で磁性トナーを担持して搬送
することが出来る。更に、請求項３の発明によれば、請
求項１の発明と同様に、現像装置に渦電流を発生させる
ことがなくなる。これにより、熱の発生によるトナーの
溶解がなくなり異常画像の発生や現像ローラの回転不良
等の現象を抑えることが可能となる。そして、該スリー
ブと該潜像担持体とが対向する現像領域に対応する該静
電アクチュエータ部材上の領域に導電性部材を設け、こ
れにより、該対向電極の下方にある静電アクチュエータ
部材からの駆動電界を現像領域にある該スリーブの電荷
に及ぼさないようにしているので、現像領域にある該ス
リーブが変形を起こすことが無く、良好な現像を行うこ
とが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る画像形成装置の概略構
成図。

【図２】（ａ）は図１の画像形成装置の現像装置の概略
構成図、（ｂ）は同現像装置の現像スリーブと現像ロー
ラの構成を示す断面図、（ｃ）は変形例に係る現像スリ
ーブを説明するための断面図。

【図３】本発明の現像スリーブの搬送動作原理の説明
図。

【図４】（ａ）は同現像装置の現像領域におけるトナー
の動きを説明するための説明図、（ｂ）は対向電極を省
略した場合の現像領域におけるトナーの動きを説明する
為の説明図。

【図５】変形例に係る現像装置の概略構成図。

【符号の説明】

１ 感光体ドラム ， １６ 現
像装置 １６１ 現像ローラ ， １６２ 薄
層化ブレード １６３ アジテーター ， １６４ 駆
動電極 １６５ スリーブ ， １６６ ト
ナー補給ローラ １６７ 固定子 ， １６９ 絶
縁体層 １７０ 基材 ， １７１ 誘
電体層 １７２ 対向電極

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉木 茂 東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株 式会社リコー内 (56)参考文献 特開 平３−15875（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−176755（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−21967（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G03G 15/08 G03G 15/06

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】潜像担持体上にトナーを供給して該潜像担
   持体上の潜像を現像する現像装置を備えた画像形成装置
   において、 トナー搬送手段を、ローラ状の静電アクチュエータ部材
   と、該静電アクチュエータ部材の周面上に回動自在に設
   けられ且つ該静電アクチュエータ部材によって駆動され
   るべく所定の電荷を有する薄膜フィルムからなるスリー
   ブとで構成し、 該スリーブと該潜像担持体とが対向する現像領域に対応
   する該静電アクチュエータ部材上の領域に所定電圧が印
   加された対向電極を設けることを特徴とする画像形成装
   置。
2. 【請求項２】上記トナーとして磁性トナーを用い、且
   つ、上記スリーブを着磁して構成したことを特徴とする
   請求項１の画像形成装置。
3. 【請求項３】潜像担持体上にトナーを供給して該潜像担
   持体上の潜像を現像する現像装置を備えた画像形成装置
   において、 トナー搬送手段を、ローラ状の静電アクチュエータ部材
   と、該静電アクチュエータ部材の周面上に回動自在に設
   けられ且つ該静電アクチュエータ部材によって駆動され
   るべく所定の電荷を有する薄膜フィルムからなるスリー
   ブとで構成し、 該スリーブと該潜像担持体とが対向する現像領域に対応
   する該静電アクチュエータ部材上の領域に導電性部材を
   設けることを特徴とする画像形成装置。