JP3177861B2 - 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、電子写真複写機、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、現像装置の不作動時に現像ローラ等のトナー担持体
から感光体ドラム等の像担持体にトナーが移転しないよ
うにする画像形成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である例え
ばフルカラー複写機や２色又は３色以上のマルチカラー
複写機においては、異なる色のトナーを収容した複数の
現像装置を備え、トナー担持体から像担持体にトナーが
移転して転写紙上での混色が発生するのを防止する等の
狙いで、不作動の現像装置を像担持体から退避した位置
に移動しておき、該現像装置を使用するときのみ、像担
持体に近接した現像位置に移動させている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記構成に
よれば現像装置を移動させる機構が必要であり、装置の
機構が複雑になったり現像位置における現像剤担持体と
像担持体との距離（現像ギャップ）の精度を比較的高水
準に維持することが困難であるという問題点があった。
また、現像装置を装置本体に脱着可能に構成した画像形
成装置においては、本体からの現像装置の取り出し時に
トナー担持体の現像装置外への露出部分の表面にトナー
が担持されていると、該取り出し時にこの露出部分表面
のトナーが装置内外に飛散するという問題点があった。
本発明は以上の問題点に鑑みなされたものであり、その
目的は、不作動状態にある現像装置の装置外に露出して
いるトナー担持体部分の表面にトナーが存在しないよう
にすることが出来る画像形成装置を提供することであ
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、本発明は現像装置内のトナー層形成部から潜像担持
体に対向する現像領域を通って該現像装置内に戻るトナ
ー搬送経路に沿って延在するように設けられた静電アク
チュエータ部材と、該現像装置内で該静電アクチュエー
タ部材上にトナーを補給するトナー補給手段と、該トナ
ー層形成部において、該トナー担持体に当接する当接位
置と該当接位置よりも該静電アクチュエータ部材から退
避した退避位置とを選択的に取り得るように支持された
トナー層形成部材と、該トナー層形成部材を該当接位置
と該退避位置とに選択的に移動する位置切換手段と、現
像装置内のトナー層形成部から潜像担持体に対向する現
像領域を通って該現像装置内に戻る該トナー搬送経路全
体にわたってトナーの搬送を行なうように該静電アクチ
ュエータ部材を駆動する駆動手段と、該静電アクチュエ
ータ部材による該トナー搬送経路上でのトナー搬送の向
きが、通常の現像動作中におけるトナー搬送の向きであ
る正方向と、該正方向とは逆の向きである逆方向との何
れか一方になるように、該駆動手段の駆動条件を切換る
搬送方向切換手段と、現像動作終了後に、該位置切換手
段により該トナー層形成部材を該退避位置に移動し、該
トナー補給手段を不作動状態にし、且つ、該搬送方向切
換手段によりトナー搬送の向きを逆方向に切換た状態
で、該駆動手段により静電アクチュエータ部材を所定時
間駆動するように、該位置切換手段、該トナー補給手
段、該搬送方向切換手段及び該駆動手段を制御し得る制
御手段とを設けたことを特徴とするものである。

【０００５】

【作用】本発明は、現像動作中は、トナー層形成部材を
トナー担持体である静電アクチュエータ部材に当接させ
た状態で、トナーを像担持体表面に対し正方向に搬送し
て現像を行ない、現像動作終了後に、トナー層形成部材
を退避位置に移動させて、静電アクチュエータ部材を駆
動することによってトナーを逆方向に搬送し、これによ
り、潜像担持体に対向して現像領域に露出している該静
電アクチュエータ部材表面上のトナーを現像装置内に回
収して、該表面にトナーが存在しないようにするもので
ある。

【０００６】

【実施例】図１は実施例に係る画像形成装置としての複
写機の概略構成図である。図１において、潜像担持体で
ある感光体ドラム１（例えば有機感光体；ＯＰＣ）は時
計方向に回転駆動される。コンタクトガラス２上に原稿
を載置し、図示し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
り走査が行なわれる。そして、レンズ９の後方に設けた
画像読み取り素子１０に、走査された画像が画像信号と
して読み込まれる。読み込まれた画像信号はデジタル化
されて画像処理される。画像処理された信号に基づき図
示しないレーザーダイオード（ＬＤ）を駆動し、該ＬＤ
からのレーザー光をポリゴンミラー１３で反射した後、
ミラー１４を介して感光体ドラム１上に照射する。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
上に行なわれて、既に帯電チャージャー１５により一様
に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、互いに異なる色のトナーを用いる
２つの現像装置１６ｃ，１６ｋのうち操作者によって選
択された色に対応する方法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。この転写
後、転写紙は分離チャージャー１９により感光体ドラム
の表面より分離される。この分離後、転写紙は搬送ベル
ト２１で搬送され、定着ローラ対２２の接触部を通っ
て、転写紙上の転写像が定着された後に機外へ排出され
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、図２を用いて現像装置１６ｃ，１６
ｋについて説明する。一方の現像装置ｃには例えば赤ト
ナーが収容され、他方の現像装置１６ｋには例えば黒ト
ナーが収容されている。両現像装置１６（１６ｃ，１６
ｋ）は、収容しているトナーの色が異なる点以外は同一
の構成である。図２において、現像装置１６は現像ロー
ラ１６１とトナーを薄層化する薄層化ブレード１６２と
トナーを攪拌、搬送するためのアジテータ１６３とトナ
ーを現像ローラ１６１表面に付着させるための補給ロー
ラ１６７とを備えている。このアジテータ１６３は回転
トルクが図示しない検出器で検出され、このトルクが所
定以下に低減したときに現像装置１６のケーシングで形
成しているトナーホッパー部内のトナーが無くなったこ
とを検知するトナーエンド検知にも用いられている。な
お、この例は現像ローラ表面と感光体表面とがトナー層
の厚みよりも大きな間隔をおいて対向し、非接触現像を
行なうものであるが、現像ローラ表面上のトナー層を感
光体表面に接触させながら現像を行なう接触現像にして
も良い。現像ローラ１６１は回転不能に支持された基体
ローラ１６５上に静電アクチュエータ部材を設けて構成
されている。この静電アクチュエータ部材は、絶縁体か
らなる固定子１６６とこれに埋め込まれた複数の電極
（以下、駆動電極という）１６４とからなる。この複数
の駆動電極１６４は、それぞれ基体ローラ１６５の軸方
向に細長い帯状をしている。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、例えば、１０乃
至２０μｍ程度に設定して、直径が１０μｍ程度のトナ
ー粒子が１つの駆動電極１６４上に一列に付着するよう
にしても良いし（図３参照）、これよりも、同周方向の
幅及びピッチを大きく設定して１つの駆動電極上にトナ
ー粒子が複数列になって付着するようにしても良い。そ
して、隣合う駆動電極同士が、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。これら
の電極端子１６４ａ，１６４ｂ，１６４ｃに、図示しな
い電源装置により後述するように電圧を印加することに
より、トナーの電荷と駆動電極１６４の電荷の相互作用
で駆動力を発生させてトナーを搬送する。そして、この
電源装置から複数の電極１６４ａ，ｂ，ｃへの電圧印加
は、ＣＰＵ等からなる図示しない制御部からの信号によ
り、現像ローラ上でのトナー搬送方向が互いに逆になる
ような二通りの印加方法のいずれかに選択的に切り換え
られるようになっている。補給ローラ１６７は弾性表層
を備えたローラであり、現像ローラ表面と所定量の接触
ニップ幅を形成するように当接して反時計向きに回転駆
動される。上記薄層化ブレード１６２は、ケーシングに
回動自在に支持され、上端がソレノイド１８０のプラン
ジャーに係合したブレードホルダー１８１の下端部に取
り付けられ、該ソレノイドのＯＮ／ＯＦＦで現像ローラ
１６１表面に当接する位置（図２（ａ）参照）と現像ロ
ーラ１６１表面から所定距離だけ離れた退避位置（図２
（ｂ）参照）とを、選択的に取り得るようになってい
る。このソレノイド１８０のプランジャーはスプリング
によって常時押し出される向きに付勢され、この付勢力
によってソレノイド１８０のＯＦＦ状態における薄層化
ブレード１６２が現像ローラ１６１の表面に当接する。

【０００８】以下に、静電アクチュエータ部材の原理を
説明する。図３を用いて上記静電アクチュエータ部材に
より、例えば、静電アクチュエータ部材上を右方向にト
ナーを搬送する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，１６４ｂ，１６
４ｃにも電圧をかけていない状態では、駆動電極１６４
には電荷は存在しない。一方、トナーは帯電ローラ１６
２によって摩擦帯電し、＋の帯電を起こしているが、固
定子側には電荷が無いので駆動電極１６４によっては何
等支配されず、トナーの搬送は行われない状態である。
このとき、トナーは現像ローラ１６１周辺に浮遊若しく
は何らかの力によって固定子上に付着している。この状
態から、図３（ｂ）に示すように、第１電極端子１６４
ａ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。すると、トナーは、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、−Ｖが印加されている駆動
電極１６４上の現像ローラ表面に＋トナーが付着する。
このとき、トナーと同極性である＋Ｖの電圧が印加され
ている駆動電極１６４及び印加電圧をかけない駆動電極
１６４上にはトナーが引きつけられることはない。次
に、各印加電圧を図３（ｃ）のように、付着しているト
ナーの下方にある第２駆動電極群にトナーと同極性であ
る＋Ｖを、該第２駆動電極のトナー搬送方向（この例で
は右側）隣りである第３電極群にトナーと逆極性である
−Ｖを、そして、該第２駆動電極のトナー搬送方向とは
逆隣りである第１駆動電極群にトナーと同極性である＋
Ｖを印加するように切り換える。これにより、トナーの
電荷とその直下の駆動電極の電荷とが同極性となるため
に、反発力が発生してトナーに対し浮上力が発生し、ト
ナー搬送方向の第３の駆動電極群は０から−Ｖと変化し
てトナーと同極性になっているので、該第３駆動電極群
の電荷はその左上のトナーを吸引し、また、トナー搬送
方向と逆の第１駆動電極群の電荷はトナーと同極性にな
っているので、その右上のトナーを反発して、トナーに
は右方向の駆動力が発生する。浮上力によりトナーと現
像ローラ表面との摩擦が減少し、電荷による駆動力によ
りトナーは駆動電極１ピッチ程度移動する。次に、この
トナーの反発と駆動を行うパターンの電圧（図３
（ｃ）、図３（ｄ））を、１つずらす為に、図３（ｅ）
及び図３（ｆ）の様に各印加電圧を切り換える。以降、
同様にして、駆動電極を１つずつずらしながら印加する
ことにより、トナーを続けて動かす。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換えについて整理する
と、表１の様になる。同表中のステップに図３（ｂ）
が、ステップに図３（ｃ）及び（ｄ）が、ステップ
に図３（ｅ）及び（ｆ）が対応する。ステップは、第
１〜第３駆動電極群のそれぞれに＋Ｖ、−Ｖ、＋Ｖが印
加され、トナーの反発と駆動を行うパターンの電圧がス
テップからトナー搬送方向である右側に１つずれたも
のである。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正にし、且つ、第１の駆動電極群
を負にすれば逆方向に駆動することができる。

【０００９】以上の構成において、現像装置動作時には
制御部からの信号により上記電源装置から静電アクチュ
エータ部材の駆動電極１６４に所定の電圧が印加され、
これにより、現像ローラ１６１表面上で反時計向きにト
ナーを搬送することが出来るようになる。この現像装置
の動作開始に伴って、それまでＯＮ状態にあったソレノ
イド１８０が制御部からの信号に基づいて、ＯＦＦ状態
になり、これにより薄層化ブレード１６２が現像ローラ
１６１表面への当接位置をとる。また、このような状態
にある現像ローラ１６１に向けてアジテータ１６３がト
ナーホッパー内のトナーを搬送する。アジテータ１６３
で搬送されたトナーを補給ローラ１６７で更に搬送して
現像ローラ表面に供給し、両ローラ１６７，１６４のニ
ップでトナーを摩擦帯電させて現像ローラ表面に付着さ
せる。この補給ローラ１６７は現像後の残留トナーを現
像ローラ表面から除去する作用も行なう。現像ローラ表
面に付着したトナーは現像ローラ１６１表面上に搬送さ
れて薄層化ブレード１６２の当接部に達し、ここで薄層
化ブレード１６２によって所定極性に更に摩擦帯電され
現像ローラ１６１上で薄層化される。薄層化されたトナ
ーは搬送されて感光体ドラム１との対向部である現像部
に至り、感光体ドラム１上の静電潜像に付着して、静電
潜像をトナー像化する。感光体表面に付着しなかったト
ナーはそのまま搬送されつづけて再び現像装置内に戻
り、補給ローラ１６７で除去される。そして、現像装置
１６の動作を終了する場合、例えば、他方の現像装置１
６を用いる現像を開始するに先立って動作を終了した
り、複写動作が終了して複写機が待機状態に入るのに先
立って動作を終了する場合には以下の様に動作する。補
給ローラ１６７を停止し、且つ、ソレノイドをＯＮ状態
にして薄層化ブレード１６２を現像ローラ表面からの退
避位置に移動させる。そして、トナーの搬送方向が、現
像中とは逆の向きである時計向きになるように、電源装
置から静電アクチュエータ部材の駆動電極１６４への印
加電圧を切り換える。これにより、現像装置１６から露
出している現像ローラ部分表面に存在するトナーを現像
装置内に回収する。このとき、薄層化ブレード１６２の
退避位置における現像ローラ表面との距離が、回収され
てくるトナー層の層厚よりも大きくなるように設定して
おくことが望ましい。以上のトナーの回収を所定時間継
続した後に、静電アクチュエータ部材への電圧印加を中
止すると共にソレノイド１８０及びアジテータ１６３の
駆動を中止する。このアジテータ１６３の駆動は、これ
以前、例えば、上記トナー回収動作の開始に先立って中
止しておいてもよい。

【００１０】以上、本実施例によれば、現像装置の動作
を終了させて先立ち、薄層化ブレード１６２を現像ロー
ラ表面からの退避位置に移動させ、現像ローラ１６１上
でのトナー搬送方向を逆転させて感光体ドラム１に対向
する現像ローラ部分の表面からトナーを現像装置内に回
収し、これにより、該現像ローラ部分の表面にトナーが
存在しないようにするので、現像装置停止中に現像装置
１６からのトナーが感光体ドラム表面に付着するのを防
止できる。また、静電アクチュエータの原理を用いてト
ナーを現像ローラ１６１を廻す事なく搬送し、これによ
り、現像ローラ１６１の回転によって擦れる部分がなく
なり、このような部分に進入したトナーにストレスが掛
かってトナー固着を起こすことが無くなる。また、現像
ローラ１６１が回転しないので渦電流の発生によるトル
クの増大や熱の発生が抑えられ、現像装置内のトナーが
溶解することがない。なお、本実施例においては、現像
装置の動作終了に先立って行なうトナー回収動作中に、
薄層化ブレード１６２と感光体ドラム表面との距離を回
収されてくるトナー層の厚みよりも大きくしているの
で、トナー回収を良好に行なうことができるが、該距離
が回収されてくるトナー層の厚み以下の範囲であって
も、現像ローラ表面と薄層ブレードの間の圧力が、搬送
されるトナーが通過し得る程度に小さくすれば、これに
限られるものではない。また、上記実施例装置は、現像
ローラ表面に、トナーを摩擦帯電させて付着させる補給
ローラ１６７を備えたものであるが、これがなくてもト
ナー薄層化ブレード１６２のみによってトナーを摩擦帯
電させて充分な量のトナーを現像ローラ表面に付着する
ことができる場合には、該補給ローラ１６７を省略して
もよい。

【００１１】次に、図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）を用い
て現像ローラ及びトナー薄層化部材の変形例について説
明する。現像ローラ表面上にトナー薄層を形成するトナ
ー薄層化部材としては、上記実施例装置におけるブレー
ド形状のものの他、軸状のものも知られている。いずれ
にしても、現像ローラ１６１と線接触してトナー薄層を
形成するものである。ムラのないトナー薄層を形成する
ためには、現像ローラに対しブレードないし軸を均一な
接触圧で当接しなければならないが、特に軸長の長い現
像ローラにおいてはブレードないし軸の湾曲等が発生し
やすく、接触圧を均一にすることが困難な場合がある。
特に、上記実施例のように、トナーをブレードないし軸
の線接触によって薄層化することは困難である。そこ
で、上記現像ローラの形状に沿ったブレードないし軸、
あるいはブレードないし軸の形状に沿った現像ローラを
用いれば、面接触による均一な薄層が実現でき、また、
摩擦等による現像ローラ、ブレードないし軸の欠損を軽
減でき、耐久性も向上させることができる。以下具体例
について説明する。図４（ａ）に示す例は水平な薄層化
ブレード１６２に合わせ現像ローラ１６１ａの一部を平
坦としたものである。これにより、現像ローラ１６１ａ
とブレード１６２の間は面接触の状態になる。薄層化に
はブレードだけでなく軸系統でも可能である。図４
（ｂ）は薄層化部材に軸１６２ａを用い、それに合わせ
現像ローラ１６１ｂを構成したものであり、両者間は図
４（ａ）の例と同様に面接触の状態になる。更に、これ
らの例のように、現像ローラと薄層化部材を面接触の状
態に置くことは薄層化距離を延ばし、薄層化に時間をか
けることにつながり、均一な薄層が実現でき、薄層精度
が向上する。図４（ｃ）に示す例は現状の円柱形の現像
ローラ１６１に合わせて現像ブレード１６２ｂを構成し
たものである。以上の様に、トナー搬送に静電アクチュ
エータ手段を用いることで、現像ローラを回転すること
なくトナーを搬送できる。従って、トナーの搬送に障害
を及ぼさない範囲で現像ローラの形状を自由に選択出
来、薄層化部材との間を面接触状態のように形状を選ぶ
ことで、薄層精度が向上するのである。これらの例にお
いても、現像ローラ１６１，１６１ａ，１６１ｂの静電
アクチュエータ部材の駆動電極１６４への電圧印加の切
り換え、及び薄層化部材の現像ローラ表面に対する離接
を行なうことにより、現像停止中における感光体ドラム
表面へのトナー付着を防止することができる。

【００１２】

【発明の効果】以上のように、請求項１の発明によれ
ば、現像動作終了後に、トナー層形成部材を退避位置に
移動させて、該静電アクチュエータ部材を逆方向にトナ
ーを搬送する駆動条件で駆動し、これにより、現像装置
の外に露出している該静電アクチュエータ部材の表面か
らトナーを現像装置内に回収して該表面にトナーが存在
しないようにすることが出来るので、像担持体へのトナ
ーの移転や装置内へのトナーの飛散を防止することが出
来るという優れた効果がある。更に、請求項２の発明に
よれば、請求項１の発明において、上記退避位置を、該
位置での上記トナー層形成部材と上記静電アクチュエー
タ部材との距離が、上記逆方向に搬送される上記静電ア
クチュエータ部材上のトナーの層厚よりも大きくなるよ
うに設定し、これにより、上記トナーの回収の動作中に
トナー層形成部材がトナー回収の邪魔にならないので、
このような回収を迅速に行なうことが出来る。更に、請
求項３の発明によれば、請求項１の発明において、上記
トナー層形成部材を、上記当接位置で上記静電アクチュ
エータ部材と面接触するように形成したので、トナー層
の形成を均一に且つ高精度で行なうことが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係わる画像形成装置の概略
図。

【図２】（ａ）乃至（ｂ）は本発明の一実施例に係わる
現像装置の駆動機構説明図。

【図３】（ａ）乃至（ｆ）は本発明の一実施例に係わる
静電アクチュエータの動作原理の説明図。

【図４】（ａ）乃至（ｃ）は本発明の実施例に係わる現
像装置の概略図。

【符号の説明】

１６ 現像装置 １６１ 現像ローラ １６２ 薄層化ブレード １６４ 駆動電極 １６５ 基体ローラ １６６ 固定子 １６７ トナー補給ローラ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G03G 15/08

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】現像装置内のトナー層形成部から潜像担持
   体に対向する現像領域を通って該現像装置内に戻るトナ
   ー搬送経路に沿って延在するように設けられた静電アク
   チュエータ部材と、 該現像装置内で該静電アクチュエータ部材上にトナーを
   補給するトナー補給手段と、 該トナー層形成部において、該トナー担持体に当接する
   当接位置と該当接位置よりも該静電アクチュエータ部材
   から退避した退避位置とを選択的に取り得るように支持
   されたトナー層形成部材と、 該トナー層形成部材を該当接位置と該退避位置とに選択
   的に移動する位置切換手段と、 現像装置内のトナー層形成部から潜像担持体に対向する
   現像領域を通って該現像装置内に戻る該トナー搬送経路
   全体にわたってトナーの搬送を行なうように該静電アク
   チュエータ部材を駆動する駆動手段と、 該静電アクチュエータ部材による該トナー搬送経路上で
   のトナー搬送の向きが、通常の現像動作中におけるトナ
   ー搬送の向きである正方向と、該正方向とは逆の向きで
   ある逆方向との何れか一方になるように、該駆動手段の
   駆動条件を切換る搬送方向切換手段と、 現像動作終了後に、該位置切換手段により該トナー層形
   成部材を該退避位置に移動し、該トナー補給手段を不作
   動状態にし、且つ、該搬送方向切換手段によりトナー搬
   送の向きを逆方向に切換た状態で、該駆動手段により静
   電アクチュエータ部材を所定時間駆動するように、該位
   置切換手段、該トナー補給手段、該搬送方向切換手段及
   び該駆動手段を制御し得る制御手段とを設けたことを特
   徴とする画像形成装置。
2. 【請求項２】上記退避位置を、該位置での上記トナー層
   形成部材と上記静電アクチュエータ部材との距離が、上
   記逆方向に搬送される上記静電アクチュエータ部材上の
   トナーの層厚よりも大きくなるように設定したことを特
   徴とする請求項１の画像形成装置。
3. 【請求項３】請求項１又は２の画像形成装置において、 上記静電アクチュエータ搬送部材が、隣合う３つの電極
   同士が順次互いに異なる第１乃至第３の電極端子に接続
   されてなる第１乃至３の駆動電極群が搬送方向に並べて
   配置されたたものであり、 該第１乃至第３の電極端子に、一つはトナーと逆極性で
   他の２つはトナーと同極性なるパターンの電圧を、該逆
   極性になる電極が第１乃至第３の電極で１つずつずれる
   ように切り替えながら印加することを特徴とする画像形
   成装置。