JP3824247B2 - 電子写真式画像形成装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、複写機・プリンタ・ファクシミリやそれらの複合機などの画像形成装置に関する。詳しくは、現像剤担持体で現像剤を担持して搬送し、像担持体にトナーを付着して同像担持体上に形成した静電潜像を現像し、その現像した画像を転写して紙などの転写材に記録を行う、電子写真プロセスを用いる電子写真式の画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の画像形成装置の中には、キャリアとトナーとからなる２成分現像剤を用いるものと、トナーのみからなる１成分現像剤を用いるものとがある。図８には、そのうちの２成分現像剤を用いる電子写真式画像形成装置の要部概略構成を示す。
【０００３】
図中符号１は、像担持体である感光体ドラムである。感光体ドラム１は、導体の周面に感光体を塗布することによって形成する。そして、図中矢示方向への回転とともに、以下のような手順で周面に形成した画像を転写して紙などの転写材に記録を行う。
【０００４】
まず、帯電装置２で、感光体ドラム１の周面を所望の電位に帯電する。次に、露光装置３で感光体ドラム１を露光し、その感光体ドラム１上に、形成しようとする画像に対応する静電潜像を書き込む。その後、現像装置４で、２成分現像剤中のトナーを付着してその静電潜像を現像し、感光体ドラム１上にトナー画像を形成する。
【０００５】
それから、転写装置５で、そのトナー画像を転写して、不図示の搬送手段で搬送する紙などの転写材６上に記録を行う。そして、転写材６上に転写されずに残ったトナーは、クリーニング装置７で除去する。一方、トナー画像転写後の転写材６は、不図示の定着装置へと搬送し、そこで熱と圧力を加えて転写トナー画像を定着する。
【０００６】
この繰り返しにより、感光体ドラム１の回転とともに、その感光体ドラム１上に形成した画像を逐次転写して転写材６に順次記録を行う。
【０００７】
図７には、図８に示す画像形成装置で用いる現像装置４の概略構成を示す。図中符号１０は、２成分現像剤ｄを収納する現像容器で、不図示のトナー補給容器からトナーを補給可能とする。現像容器１０内には、２つの現像剤収納室ａ・ｂを設け、それらの現像剤収納室ａ・ｂ内にそれぞれスクリュ１１・１２を回転自在に配置する。
【０００８】
スクリュ１１・１２は、不図示の駆動装置により現像剤収納室ａ・ｂ内の２成分現像剤ｄを攪拌しながら互いに逆方向に搬送して偏りなく循環し、トナーを摩擦帯電してトナー濃度を均一にする。
【０００９】
その一方のスクリュ１２の上には、現像剤担持体である現像スリーブ１３を配置する。現像スリーブ１３は、現像容器１０の開口１０ａを介して感光体ドラム１に現像領域で対向し、その感光体ドラム１に非接触で回転自在に設ける。そして、内部に、周囲にＮ・Ｓの磁極を有するマグネットローラ１４を非回転で配置固定してなる。
【００１０】
これにより、不図示の駆動装置による図中矢示方向への回転とともに、現像スリーブ１３は、２成分現像剤ｄを担持して現像容器１０の開口１０ａへと搬送し、現像領域で、回転する感光体ドラム１にトナーを付着し、同感光体ドラム１上に形成された静電潜像をトナーによって現像する。
【００１１】
ところで、現像スリーブ１３には、現像剤規制領域で対向して規制部材１５を非接触で備える。規制部材１５は、現像剤規制領域で現像剤量を一定となるように規制する。
【００１２】
そして、現像スリーブ１３に電源１６で直流バイアス電圧を印加し、感光体ドラム１と現像スリーブ１３間に、感光体ドラム１上に形成された静電潜像に対応する電界を形成し、この電界によって２成分現像剤ｄ中の帯電トナーを感光体ドラム１に付着する。
【００１３】
さて、このような現像装置４の中には、従来、現像スリーブ１３の回転に対して現像領域より上流位置に非接触でトナー押し込み用電極を配置し、このトナー押し込み用電極に所定の極性の直流電圧を印加し、２成分現像剤中のトナーを現像スリーブ１３側へと移動し、通常トナー濃度が６wt％程度で使用する２成分現像剤のトナー濃度を１０wt％に引き上げても、トナー飛散を生じないようにしたものがある（特開平５−３４６７３３号公報参照）。
【００１４】
これにより、２成分現像剤ｄ中のトナー量を増やし、トナー濃度を高くすることによって現像能力を高め、ガサつきのない画像を得ることができるようにしていた。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上述したように、２成分現像剤ｄ中のトナー量を増やし、トナー濃度を高くすることによって現像能力を高めるようにすると、トナー帯電量（いわゆるQ／N）が低下して現像特性が変化し、たとえば現像γが立ってしまい、階調性が低下する問題があった。また、帯電量の小さいトナーが増加することによって地汚れが発生する問題もあった。
【００１６】
そこで、この発明の課題は、トナー帯電量を低下することなく現像領域へ搬送するトナー量を増加し、階調性の低下を防ぎ、地汚れの発生を防止することにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
そのため、請求項１に記載の発明は、像担持体に現像領域で対向して現像剤担持体を設け、その現像剤担持体に現像剤規制領域で対向して規制部材を備え、現像剤担持体を移動しながらバイアス電圧を印加することによりキャリアとトナーから構成される２成分現像剤を担持して搬送し、現像剤規制領域で規制部材により現像剤量を規制してから現像領域で、移動する像担持体にトナーを付着し、同像担持体上に形成された静電潜像をトナーによって現像し、その現像した画像を転写して転写材に記録を行う画像形成装置において、
現像剤担持体の移動方向に対して現像領域より下流位置でかつ現像剤規制領域より上流位置で、同現像剤担持体に対向して対向電極を配置し、
その対向電極に電圧を印加することによって、現像剤担持体との間でその現像剤担持体側への力がトナーに働く電界を形成するとともに、
２成分現像剤のトナー濃度を検知するトナー濃度検知手段を設け、そのトナー濃度検知手段の出力値に基づいてトナーの補給があった場合に、所定の期間、前記対向電極に印加する電圧を電界が大きくなる方向に変化する一方、
現像剤担持体と対向電極間での電界を、現像領域における像担持体と現像剤担持体間での電界よりも大きくしてなる、ことを特徴とする。
【００１８】
そして、この請求項１に記載の発明では、紙などの転写材に記録を行うとき、現像剤担持体を移動しながらそれにバイアス電圧を印加することにより、現像領域で像担持体にトナーを付着する。
【００１９】
現像領域通過後は、まず電圧を印加する対向電極によって、現像剤担持体側への力がトナーに働く電界を形成し、周面に残留する２成分現像剤中の多くのトナーをキャリアから剥がして現像剤担持体に付着するとともに、キャリアをいったん現像剤担持体から離す。
【００２０】
次いで、その後のさらなる現像剤担持体の移動にともない、再び新たにトナーを保持したキャリアを該現像剤担持体に付着し、周面にトナーとキャリアとを担持して搬送する。それから、規制部材により、現像剤規制領域で現像剤担持体上の現像剤量が一定となるように規制する。その後、再度現像領域へと搬送して像担持体に２成分現像剤中のトナーを付着し、同像担持体上に形成された静電潜像をトナーによって現像して、その現像した画像を上述したごとく転写材に転写する。
【００２３】
請求項２に記載の発明は、像担持体に現像領域で対向して現像剤担持体を設け、その現像剤担持体に現像剤規制領域で対向して規制部材を備え、現像剤担持体を移動しながらバイアス電圧を印加することによりキャリアとトナーから構成される２成分現像剤を担持して搬送し、現像剤規制領域で規制部材により現像剤量を規制してから現像領域で、移動する像担持体にトナーを付着し、同像担持体上に形成された静電潜像をトナーによって現像し、その現像した画像を転写して転写材に記録を行う画像形成装置において、
現像剤担持体の移動方向に対して現像領域より下流位置でかつ現像剤規制領域より上流位置で、同現像剤担持体に対向して対向電極を配置し、
その対向電極に電圧を印加することによって、現像剤担持体との間でその現像剤担持体側への力がトナーに働く電界を形成するとともに、
出力画像を認識する出力画像認識手段を設け、その出力画像認識手段の出力値に基づいてトナーの補給があった場合に、所定の期間、前記対向電極に印加する電圧を電界が大きくなる方向に変化する一方、
現像剤担持体と対向電極間での電界を、現像領域における像担持体と現像剤担持体間での電界よりも大きくしてなる、ことを特徴とする。
【００２４】
請求項３に係る発明は、請求項１、または２に記載の電子写真式画像形成装置において、対向電極に、直流電圧に交流電圧を重畳した電圧を印加してなる、ことを特徴とする。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ、この発明の実施の形態につき説明する。
図１には、２成分現像剤を用いるこの発明による電子写真式画像形成装置の要部の概略構成を示す。
【００２６】
図８に示す従来例と同様に、図中符号２１は、像担持体である感光体ドラムである。感光体ドラム２１は、導体の周面に感光体を塗布することによって形成する。そして、たとえば周速２３０mm／secで図中矢示方向へ回転するにともない、以下のような手順で周面に形成した画像を転写して紙などの転写材に記録を行う。
【００２７】
まず、帯電装置２２で、感光体ドラム２１の周面を所望の電位に帯電する。帯電装置２２は、感光体ドラム１と接触する帯電ローラとそれに電圧を印加する不図示の電源などで構成する。
【００２８】
次に、露光装置２３で感光体ドラム２１を露光し、その感光体ドラム２１上に、形成しようとする画像に対応する静電潜像を書き込む。図示露光装置２３では、レーザダイオードを光源とし、ポリゴンミラーでレーザビームを感光体ドラム２１上に照射しながら走査していく。
【００２９】
その後、現像装置２４で、２成分現像剤中のトナーを付着してその静電潜像を現像し、感光体ドラム２１上にトナー画像を形成する。
【００３０】
それから、転写装置２５で、そのトナー画像を転写して、不図示の搬送手段で搬送する紙などの転写材２６上に記録を行う。転写装置２５では、転写ベルトに不図示の電源から電圧を印加する。印加する電圧は、定電流制御とし、４０μAである。
【００３１】
そして、転写材２６上に転写されずに残ったトナーは、クリーニング装置２７で除去する。クリーニング装置２７には、図示するように、感光体ドラム２１に先端を押し当てる弾性ブレード２８を設ける。
【００３２】
一方、トナー画像転写後の転写材２６は、不図示の定着装置へと搬送し、そこで熱と圧力を加えて転写トナー画像を定着する。
【００３３】
この繰り返しにより、感光体ドラム２１の回転とともに、その感光体ドラム２１上に形成した画像を逐次転写して転写材２６に順次記録を行う。
【００３４】
図２には、図１に示す画像形成装置で用いる現像装置２４の概略構成を示す。図中符号３０は、２成分現像剤Ｄを収納する現像容器で、不図示のトナー補給容器からトナーを補給可能とする。現像容器３０内には、２つの現像剤収納室Ａ・Ｂを設け、それらの現像剤収納室Ａ・Ｂ内にそれぞれスクリュ３１・３２を回転自在に配置する。
【００３５】
図示スクリュ３１・３２は、直径が１９mmで、ピッチが２０mmであり、不図示の駆動装置により回転数６００rpmで回転し、現像剤収納室Ａ・Ｂ内の２成分現像剤Ｄを攪拌しながら互いに逆方向に搬送して偏りなく循環し、トナーを摩擦帯電してトナー濃度を均一にする。
【００３６】
ここで、図示例における２成分現像剤Ｄ中のトナーは、平均粒径が８μｍで、非磁性であり、帯電極性が負である。また、キャリアは、平均粒径が７０μｍで、磁性体である。現像容器３０内には、このような２成分現像剤Ｄを、トナー濃度２．５wt％で、４００ｇ収容する。
【００３７】
ところで、一方のスクリュ３２の上には、現像剤担持体である現像スリーブ３３を配置する。図示現像スリーブ３３は、直径１６mmで、長さが３２０mmであり、板厚が０．７mmのアルミニウムによって形成し、周面に深さ０．２mmの溝を軸方向に、かつ周方向に１mm間隔で形成してなる。
【００３８】
そして、現像容器３０の開口３０ａを介して感光体ドラム２１に現像領域で、０．４mmのギャップを保持して対向し、その感光体ドラム２１に非接触で回転自在に設ける。図示現像スリーブ３３は、周速５７５mm／secで回転し、感光体ドラム２１との周速比を２．５としてなる。
【００３９】
そのような現像スリーブ３３は、内部に、周囲にＮ・Ｓの磁極を有するマグネットローラ３４を非回転で配置固定してなる。マグネットローラ３４は、図３に示すような磁極配置となっている。図３中符号４０はほぼ現像領域の方向を向く主極、４１はマグネットローラ３４に付着した現像剤を離す剤離れ部、４２はマグネットローラ３４に現像剤を付着する汲み上げ極、４３はマグネットローラ３４に付着した現像剤を担持して現像領域まで搬送する搬送極である。主極４０はＮ極で、その磁束密度は１００ｍT、汲み上げ極４２もＮ極で、その磁束密度は７０mTである。
【００４０】
これにより、不図示の駆動装置による図２中矢示方向への回転とともに、現像スリーブ３３は、２成分現像剤Ｄを担持して現像容器３０の開口３０ａへと搬送し、現像領域で、回転する感光体ドラム２１にトナーを付着し、同感光体ドラム２１上に形成された静電潜像をトナーによって現像する。
【００４１】
ところで、現像スリーブ３３には、現像剤規制領域で、先端を０．４mmのギャップを保持して対向して規制部材３５を非接触で備える。規制部材３５は、図示例では板厚１．６mmのアルミニウム板でつくり、現像剤規制領域で現像剤量を一定となるように規制する。
【００４２】
そして、現像スリーブ３３に電源３６で−０．６ｋＶの現像バイアス電圧を印加し、感光体ドラム２１と現像スリーブ３３間に、感光体ドラム２１上に形成された静電潜像に対応する電界を形成し、この電界によって２成分現像剤Ｄ中の帯電トナーを感光体ドラム２１に付着する。感光体ドラム２１上の静電潜像は、非画像部で−０．９ｋＶ、画像部で０ｋＶである。
【００４３】
さて、この発明では、図２に示すように、現像剤担持体である現像スリーブ３３の回転方向に対して現像領域より下流位置でかつ現像剤規制領域より上流位置に対向電極３７を配置する。対向電極３７は、現像スリーブ３３に０．４mmのギャップを保持して対向し、開口３０ａ近傍で現像容器３０によって保持する。図示例では、対向電極３７を、長さが３２０mm、幅が７mm、厚さが０．１mmのアルミニウム製の板材を用いてつくってなる。
【００４４】
そして、そのような対向電極３７に、電源３８で−１．２ｋVの電圧を印加する。ことにより、現像スリーブ３３との間でその現像スリーブ３３側への力がトナーに働く電界を形成してなる。
【００４５】
よって、この発明では、紙などの転写材に記録を行うとき、現像剤担持体である現像スリーブ３３を回転しながら、それに電源３６でバイアス電圧を印加することにより、現像領域で像担持体である感光体ドラム２１にトナーを付着する。
【００４６】
現像領域通過後は、まず電源３８で電圧を印加する対向電極３７によって、現像スリーブ３３側への力がトナーに働く電界を形成し、周面に残留する２成分現像剤Ｄ中の多くのトナー５０を図４に示すようにキャリア５１から剥がして現像スリーブ３３に付着するとともに、キャリア５１をいったん現像スリーブ３３から離す。
【００４７】
次いで、その後のさらなる現像スリーブ３３の回転にともない、再び新たにトナー５０を保持したキャリア５１を該現像スリーブ３３に付着し、周面にトナー５０とキャリア５１とを担持して搬送する。それから、規制部材３５により、現像剤規制領域で現像スリーブ３３上の現像剤量が一定となるように規制する。
【００４８】
その後、再度現像領域へと搬送して感光体ドラム２１に２成分現像剤Ｄ中のトナー５０を付着し、同感光体ドラム２１上に形成された静電潜像をトナー５０によって現像し、その現像した画像を上述したごとく転写材２６に転写する。
【００４９】
ところで、図示例では、対向電極３７を、開口３０ａ近傍で現像容器３０によって保持するが、前述した剤離れ部４１や汲み上げ極４２に対向するように配置してもよく、現像剤担持体の移動方向に対して現像領域より下流位置でかつ現像剤規制領域より上流位置であれば、どの位置に配置してもよい。
【００５０】
また、対向電極３７の形状や材質も上述した例に限らず、現像剤担持体との間でその現像剤担持体側への力がトナーに働く電界を形成できるものであればよい。ただし、現像剤担持体内には、マグネットローラ３４を配置するから、材質としては上述したアルミニウムなどの非磁性のものが好ましい。
【００５１】
さらに、対向電極３７に印加する電極は上述した値に限らず、対向電極３７と現像剤担持体間でその現像剤担持体側への力がトナーに働く電界が形成されるものであればよい。
【００５２】
さて、この発明では、対向電極３７に、直流電圧に交流電圧を重畳した電圧を印加するようにしてもよい。たとえば図５に示すように、直流電圧を−１．６５kV、交流成分を１．５kVのピーク間電圧、５ｋHzの周波数デューティー比が２０％の方形波とする。この電圧を印加した場合、印加電圧の平均値は−１．２kVである。
【００５３】
図４の例では、交流電圧を方形波とするが、方形波以外であってもよく、対向電極３７と現像剤担持体間に電界を形成して２成分現像剤Ｄ中のトナーに現像剤担持体側への力が働くようにすることができるものであれば、たとえばSIN波・三角波などどのような波形であってもよい。
【００５４】
また、ピーク間電圧や周波数は、もちろん上述した例に限らないことはいうまでもない。
【００５５】
ところで、この発明では、２成分現像剤Ｄのトナー濃度を検知するトナー濃度検知手段を設け、そのトナー濃度検知手段の出力値によって対向電極３７に印加する電圧を変化するようにしてもよい。
【００５６】
たとえば、感光体ドラム２１上に形成した画像パターンのトナー画像濃度を測定するトナー濃度検知手段を設け、その出力値に応じてトナー補給を行うようにする。
【００５７】
画像濃度ＩＤは、Ｉiを入射光の強度とし、Ioを反射光の強度とするとき、一般に
ＩD＝Log１０（Ｉi／Io）
で求められる。
【００５８】
そこで、この式を用いて、出力画像５０枚ごとに画像濃度ＩＤを測定し、画像濃度ＩＤが１．３以下のときは、トナー補給を行うようにする。一方、対向電極３７には、通常時は−１．２ｋＶの電圧を印加し、トナー補給後の出力画像２０枚までは−１．４ｋＶの電圧を印加するようにする。
【００５９】
当然、画像濃度ＩＤは出力画像５０枚ごとに測定する必要はなく、別の枚数ごとに測定するようにしてもよい。ただし、頻繁に測定すると、制御が安定しなかったり、画像パターン形成のために余計なトナーを消費したりなどの問題を発生する。反対に、測定間隔が大きすぎると、画像濃度ＩＤのふれ幅が大きくなってしまい、安定した画像濃度を維持することができなくなる。
【００６０】
もちろん、トナー補給後、対向電極３７に印加する電圧は−１．４ｋＶに限定するものではなく、画像濃度測定やトナー補給直後の電圧を変更している期間などによっては、これ以外の値としてもよい。
【００６１】
このように、２成分現像剤Ｄのトナー濃度を検知するトナー濃度検知手段を設け、そのトナー濃度検知手段の出力値によって対向電極３７に印加する電圧を変化すると、対向電極３７によって現像スリーブ３３に付着するトナー量を増やし、現像領域に搬送されるトナー量をさらに増やして現像能力を一層高めることができる。
【００６２】
図６には、出力画像枚数と画像濃度との関係を示す。この図から判るとおり、対向電極３７に印加する電圧を変化させない場合には、図中の破線のように画像濃度を低下していた部分が、電圧を変更することによって実線のように画像濃度を上昇することができる。
【００６３】
これにより、トナー補給後の補給トナーが現像容器３０内で攪拌しながら搬送されて現像領域にたどり着くまでの時間、画像濃度が低下することを防ぎ、画像品質を安定化することができる。
【００６４】
この発明は、また、トナー濃度検知手段の出力値によってではなく、出力画像を認識する出力画像認識手段の出力値によって対向電極３７に印加する電圧を変化するようにしてもよい。
【００６５】
たとえば、累積のトナー消費量が１ｇを越えた場合に、トナー補給を行うようにする。黒地部でのトナー消費量を０．８ｍｇ／cm２で換算すれば、黒地部約１２５０cm２でトナー補給を行うようにする。一方、上述したと同様に、対向電極３７には、通常時は−１．２ｋＶの電圧を印加し、トナー補給後の出力画像２０枚までは−１．４ｋＶの電圧を印加するようにする。
【００６６】
累積のトナー消費量が１ｇを越えた場合に、トナー補給を行うようにしたが、現像容器３０内の現像剤量などによって当然にこれ以外の値としてもよい。また、この場合も、トナー補給後に対向電極３７に印加する電圧は−１．４ｋＶに限定されるものではなく、対向電極３７に印加する電圧を変更している期間は別の値であってもよい。
【００６７】
さらに、この発明では、現像スリーブ３３などの現像剤担持体と対向電極３７間での電界を、現像領域における感光体ドラム２１などの像担持体と現像剤担持体間での電界よりも大きくするとよい。
【００６８】
たとえば、現像領域での感光体ドラム２１と現像スリーブ３３間の電位差を、帯電電位を−９００V、現像バイアスを−６００V、書込み後電位を約０Vと仮定し、白地部で３００V、黒地部で６００Vとする。感光体ドラム２１と現像スリーブ３３間のギャップを０．４mmとして、それらの間の電界を、白地部で７．５×１０５V／ｍ、黒地部で１．５×１０６V／ｍとする。
【００６９】
これに対し、現像スリーブ３３と対向電極３７間の電位差を９００Vとし、現像スリーブ３３と対向電極３７間のギャップを０．４mmとして、それらの間の電界を、２．２５×１０６V／ｍとする。
【００７０】
【発明の効果】
したがって、この発明によれば、現像剤担持体を移動しながらバイアス電圧を印加することにより、現像領域で像担持体にトナーを付着し、現像領域通過後は対向電極により周面に残留する２成分現像剤のトナーを残してキャリアのみをいったん離し、その後のさらなる回転にともない再びトナーを保持するキャリアを新たに担持して現像剤規制領域で規制してから、再度現像領域へと搬送するから、２成分現像剤中のトナー量を増やし、現像能力を高めて濃度の濃い画像を得ることができる。
【００７１】
従来のように、２成分現像剤中のトナー量を増やすことによってトナー濃度を高めるものではないから、トナー帯電量が低下し、たとえば現像γが立って階調性が低下したり、低帯電トナーの増加により地汚れが発生したりするおそれを解消することができる。
【００７２】
請求項３に記載の発明によれば、加えて、対向電極に、直流電圧に交流電圧を重畳した電圧を印加するから、トナーを残してキャリアのみを効果的に引き離すことができ、現像剤担持体上に付着するトナー量を多くし、より現像能力を高めることができる。
【００７３】
請求項１に記載の発明によれば、加えて、２成分現像剤のトナー濃度を検知するトナー濃度検知手段を設け、そのトナー濃度検知手段の出力値に基づいてトナーの補給があった場合に、所定の期間、対向電極に印加する電圧を電界が大きくなる方向に変化するから、対向電極によって現像剤担持体に付着するトナー量を増やし、現像領域に搬送されるトナー量をさらに増やして現像能力を一層高めることができる。
【００７４】
これにより、トナー補給後の補給トナーが現像容器内で攪拌しながら搬送されて現像領域にたどり着くまでの時間、画像濃度が低下することを防ぎ、画像品質を安定化することができる。
【００７５】
請求項２に記載の発明によれば、加えて、出力画像を認識する出力画像認識手段を設け、その出力画像認識手段の出力値に基づいてトナーの補給があった場合に、所定の期間、対向電極に印加する電圧を電界が大きくなる方向に変化するから、同様に対向電極によって現像剤担持体に付着するトナー量を増やし、現像領域に搬送されるトナー量をさらに増やして現像能力を一層高めることができる。
【００７６】
これにより、請求項１に記載の発明と同じように、トナー補給後の補給トナーが現像容器内で攪拌しながら搬送されて現像領域にたどり着くまでの時間、画像濃度が低下することを防ぎ、画像品質を安定化することができる。
【００７７】
請求項１ないし３に記載の発明によれば、加えて、現像剤担持体と対向電極間での電界を、現像領域における像担持体と現像剤担持体間での電界よりも大きくするから、現像領域でキャリアから分離できなかったたとえば高帯電トナーなどを、対向電極によって分離することができる。
【００７８】
現像剤を長期間使用した場合に、高帯電トナーが増加するが、この高帯電トナーは現像領域でも現像に寄与しない。さらに、これらの高帯電トナーの増加により、トナー濃度を一定に維持した場合でも、画像上の濃度が低下したり、現像特性が変化したり、弱帯電トナーが増加するためと予想される地汚れが悪化したりするなどの問題を発生する。
【００７９】
これに対し、請求項１ないし３に記載の発明では、これらの高帯電トナーを、対向電極によって、キャリアから分離する。よって、従来とは異なり、キャリア上に付着したままになっている高帯電トナーをキャリアから分離し、長期にわたってそのような問題を発生しないようにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】２成分現像剤を用いるこの発明による電子写真式画像形成装置の要部の概略構成図である。
【図２】その画像形成装置で用いる現像装置の概略構成図である。
【図３】その現像装置で用いるマグネットローラの磁極配置を示す図である。
【図４】その現像装置における現像スリーブへのトナーとキャリアの付着状態を示す図である。
【図５】その現像装置の対向電極に重畳して印加する直流電圧と交流電圧の時間−電圧曲線図である。
【図６】出力画像枚数と画像濃度との関係曲線図である。
【図７】従来の画像形成装置で用いる現像装置の概略構成図である。
【図８】その従来の電子写真式画像形成装置の要部の概略構成図である。
【符号の説明】
２１ 感光体ドラム（像担持体）
２２ 帯電装置
２３ 露光装置
２４ 現像装置
２５ 転写装置
２６ 転写材
２７ クリーニング装置
２８ 弾性ブレード
３０ 現像容器
３０ａ 開口
３１・３２ スクリュ
３３ 現像スリーブ（現像剤担持体）
３４ マグネットローラ
３５ 規制部材
３６ 電源
３７ 対向電極
３８ 電源
４０ 主極
４１ 剤離れ部
４２ 汲み上げ極
４３ 搬送極
５０ トナー
５１ キャリア
Ｄ ２成分現像剤
【発明の属する技術分野】
この発明は、複写機・プリンタ・ファクシミリやそれらの複合機などの画像形成装置に関する。詳しくは、現像剤担持体で現像剤を担持して搬送し、像担持体にトナーを付着して同像担持体上に形成した静電潜像を現像し、その現像した画像を転写して紙などの転写材に記録を行う、電子写真プロセスを用いる電子写真式の画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の画像形成装置の中には、キャリアとトナーとからなる２成分現像剤を用いるものと、トナーのみからなる１成分現像剤を用いるものとがある。図８には、そのうちの２成分現像剤を用いる電子写真式画像形成装置の要部概略構成を示す。
【０００３】
図中符号１は、像担持体である感光体ドラムである。感光体ドラム１は、導体の周面に感光体を塗布することによって形成する。そして、図中矢示方向への回転とともに、以下のような手順で周面に形成した画像を転写して紙などの転写材に記録を行う。
【０００４】
まず、帯電装置２で、感光体ドラム１の周面を所望の電位に帯電する。次に、露光装置３で感光体ドラム１を露光し、その感光体ドラム１上に、形成しようとする画像に対応する静電潜像を書き込む。その後、現像装置４で、２成分現像剤中のトナーを付着してその静電潜像を現像し、感光体ドラム１上にトナー画像を形成する。
【０００５】
それから、転写装置５で、そのトナー画像を転写して、不図示の搬送手段で搬送する紙などの転写材６上に記録を行う。そして、転写材６上に転写されずに残ったトナーは、クリーニング装置７で除去する。一方、トナー画像転写後の転写材６は、不図示の定着装置へと搬送し、そこで熱と圧力を加えて転写トナー画像を定着する。
【０００６】
この繰り返しにより、感光体ドラム１の回転とともに、その感光体ドラム１上に形成した画像を逐次転写して転写材６に順次記録を行う。
【０００７】
図７には、図８に示す画像形成装置で用いる現像装置４の概略構成を示す。図中符号１０は、２成分現像剤ｄを収納する現像容器で、不図示のトナー補給容器からトナーを補給可能とする。現像容器１０内には、２つの現像剤収納室ａ・ｂを設け、それらの現像剤収納室ａ・ｂ内にそれぞれスクリュ１１・１２を回転自在に配置する。
【０００８】
スクリュ１１・１２は、不図示の駆動装置により現像剤収納室ａ・ｂ内の２成分現像剤ｄを攪拌しながら互いに逆方向に搬送して偏りなく循環し、トナーを摩擦帯電してトナー濃度を均一にする。
【０００９】
その一方のスクリュ１２の上には、現像剤担持体である現像スリーブ１３を配置する。現像スリーブ１３は、現像容器１０の開口１０ａを介して感光体ドラム１に現像領域で対向し、その感光体ドラム１に非接触で回転自在に設ける。そして、内部に、周囲にＮ・Ｓの磁極を有するマグネットローラ１４を非回転で配置固定してなる。
【００１０】
これにより、不図示の駆動装置による図中矢示方向への回転とともに、現像スリーブ１３は、２成分現像剤ｄを担持して現像容器１０の開口１０ａへと搬送し、現像領域で、回転する感光体ドラム１にトナーを付着し、同感光体ドラム１上に形成された静電潜像をトナーによって現像する。
【００１１】
ところで、現像スリーブ１３には、現像剤規制領域で対向して規制部材１５を非接触で備える。規制部材１５は、現像剤規制領域で現像剤量を一定となるように規制する。
【００１２】
そして、現像スリーブ１３に電源１６で直流バイアス電圧を印加し、感光体ドラム１と現像スリーブ１３間に、感光体ドラム１上に形成された静電潜像に対応する電界を形成し、この電界によって２成分現像剤ｄ中の帯電トナーを感光体ドラム１に付着する。
【００１３】
さて、このような現像装置４の中には、従来、現像スリーブ１３の回転に対して現像領域より上流位置に非接触でトナー押し込み用電極を配置し、このトナー押し込み用電極に所定の極性の直流電圧を印加し、２成分現像剤中のトナーを現像スリーブ１３側へと移動し、通常トナー濃度が６wt％程度で使用する２成分現像剤のトナー濃度を１０wt％に引き上げても、トナー飛散を生じないようにしたものがある（特開平５−３４６７３３号公報参照）。
【００１４】
これにより、２成分現像剤ｄ中のトナー量を増やし、トナー濃度を高くすることによって現像能力を高め、ガサつきのない画像を得ることができるようにしていた。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上述したように、２成分現像剤ｄ中のトナー量を増やし、トナー濃度を高くすることによって現像能力を高めるようにすると、トナー帯電量（いわゆるQ／N）が低下して現像特性が変化し、たとえば現像γが立ってしまい、階調性が低下する問題があった。また、帯電量の小さいトナーが増加することによって地汚れが発生する問題もあった。
【００１６】
そこで、この発明の課題は、トナー帯電量を低下することなく現像領域へ搬送するトナー量を増加し、階調性の低下を防ぎ、地汚れの発生を防止することにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
そのため、請求項１に記載の発明は、像担持体に現像領域で対向して現像剤担持体を設け、その現像剤担持体に現像剤規制領域で対向して規制部材を備え、現像剤担持体を移動しながらバイアス電圧を印加することによりキャリアとトナーから構成される２成分現像剤を担持して搬送し、現像剤規制領域で規制部材により現像剤量を規制してから現像領域で、移動する像担持体にトナーを付着し、同像担持体上に形成された静電潜像をトナーによって現像し、その現像した画像を転写して転写材に記録を行う画像形成装置において、
現像剤担持体の移動方向に対して現像領域より下流位置でかつ現像剤規制領域より上流位置で、同現像剤担持体に対向して対向電極を配置し、
その対向電極に電圧を印加することによって、現像剤担持体との間でその現像剤担持体側への力がトナーに働く電界を形成するとともに、
２成分現像剤のトナー濃度を検知するトナー濃度検知手段を設け、そのトナー濃度検知手段の出力値に基づいてトナーの補給があった場合に、所定の期間、前記対向電極に印加する電圧を電界が大きくなる方向に変化する一方、
現像剤担持体と対向電極間での電界を、現像領域における像担持体と現像剤担持体間での電界よりも大きくしてなる、ことを特徴とする。
【００１８】
そして、この請求項１に記載の発明では、紙などの転写材に記録を行うとき、現像剤担持体を移動しながらそれにバイアス電圧を印加することにより、現像領域で像担持体にトナーを付着する。
【００１９】
現像領域通過後は、まず電圧を印加する対向電極によって、現像剤担持体側への力がトナーに働く電界を形成し、周面に残留する２成分現像剤中の多くのトナーをキャリアから剥がして現像剤担持体に付着するとともに、キャリアをいったん現像剤担持体から離す。
【００２０】
次いで、その後のさらなる現像剤担持体の移動にともない、再び新たにトナーを保持したキャリアを該現像剤担持体に付着し、周面にトナーとキャリアとを担持して搬送する。それから、規制部材により、現像剤規制領域で現像剤担持体上の現像剤量が一定となるように規制する。その後、再度現像領域へと搬送して像担持体に２成分現像剤中のトナーを付着し、同像担持体上に形成された静電潜像をトナーによって現像して、その現像した画像を上述したごとく転写材に転写する。
【００２３】
請求項２に記載の発明は、像担持体に現像領域で対向して現像剤担持体を設け、その現像剤担持体に現像剤規制領域で対向して規制部材を備え、現像剤担持体を移動しながらバイアス電圧を印加することによりキャリアとトナーから構成される２成分現像剤を担持して搬送し、現像剤規制領域で規制部材により現像剤量を規制してから現像領域で、移動する像担持体にトナーを付着し、同像担持体上に形成された静電潜像をトナーによって現像し、その現像した画像を転写して転写材に記録を行う画像形成装置において、
現像剤担持体の移動方向に対して現像領域より下流位置でかつ現像剤規制領域より上流位置で、同現像剤担持体に対向して対向電極を配置し、
その対向電極に電圧を印加することによって、現像剤担持体との間でその現像剤担持体側への力がトナーに働く電界を形成するとともに、
出力画像を認識する出力画像認識手段を設け、その出力画像認識手段の出力値に基づいてトナーの補給があった場合に、所定の期間、前記対向電極に印加する電圧を電界が大きくなる方向に変化する一方、
現像剤担持体と対向電極間での電界を、現像領域における像担持体と現像剤担持体間での電界よりも大きくしてなる、ことを特徴とする。
【００２４】
請求項３に係る発明は、請求項１、または２に記載の電子写真式画像形成装置において、対向電極に、直流電圧に交流電圧を重畳した電圧を印加してなる、ことを特徴とする。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ、この発明の実施の形態につき説明する。
図１には、２成分現像剤を用いるこの発明による電子写真式画像形成装置の要部の概略構成を示す。
【００２６】
図８に示す従来例と同様に、図中符号２１は、像担持体である感光体ドラムである。感光体ドラム２１は、導体の周面に感光体を塗布することによって形成する。そして、たとえば周速２３０mm／secで図中矢示方向へ回転するにともない、以下のような手順で周面に形成した画像を転写して紙などの転写材に記録を行う。
【００２７】
まず、帯電装置２２で、感光体ドラム２１の周面を所望の電位に帯電する。帯電装置２２は、感光体ドラム１と接触する帯電ローラとそれに電圧を印加する不図示の電源などで構成する。
【００２８】
次に、露光装置２３で感光体ドラム２１を露光し、その感光体ドラム２１上に、形成しようとする画像に対応する静電潜像を書き込む。図示露光装置２３では、レーザダイオードを光源とし、ポリゴンミラーでレーザビームを感光体ドラム２１上に照射しながら走査していく。
【００２９】
その後、現像装置２４で、２成分現像剤中のトナーを付着してその静電潜像を現像し、感光体ドラム２１上にトナー画像を形成する。
【００３０】
それから、転写装置２５で、そのトナー画像を転写して、不図示の搬送手段で搬送する紙などの転写材２６上に記録を行う。転写装置２５では、転写ベルトに不図示の電源から電圧を印加する。印加する電圧は、定電流制御とし、４０μAである。
【００３１】
そして、転写材２６上に転写されずに残ったトナーは、クリーニング装置２７で除去する。クリーニング装置２７には、図示するように、感光体ドラム２１に先端を押し当てる弾性ブレード２８を設ける。
【００３２】
一方、トナー画像転写後の転写材２６は、不図示の定着装置へと搬送し、そこで熱と圧力を加えて転写トナー画像を定着する。
【００３３】
この繰り返しにより、感光体ドラム２１の回転とともに、その感光体ドラム２１上に形成した画像を逐次転写して転写材２６に順次記録を行う。
【００３４】
図２には、図１に示す画像形成装置で用いる現像装置２４の概略構成を示す。図中符号３０は、２成分現像剤Ｄを収納する現像容器で、不図示のトナー補給容器からトナーを補給可能とする。現像容器３０内には、２つの現像剤収納室Ａ・Ｂを設け、それらの現像剤収納室Ａ・Ｂ内にそれぞれスクリュ３１・３２を回転自在に配置する。
【００３５】
図示スクリュ３１・３２は、直径が１９mmで、ピッチが２０mmであり、不図示の駆動装置により回転数６００rpmで回転し、現像剤収納室Ａ・Ｂ内の２成分現像剤Ｄを攪拌しながら互いに逆方向に搬送して偏りなく循環し、トナーを摩擦帯電してトナー濃度を均一にする。
【００３６】
ここで、図示例における２成分現像剤Ｄ中のトナーは、平均粒径が８μｍで、非磁性であり、帯電極性が負である。また、キャリアは、平均粒径が７０μｍで、磁性体である。現像容器３０内には、このような２成分現像剤Ｄを、トナー濃度２．５wt％で、４００ｇ収容する。
【００３７】
ところで、一方のスクリュ３２の上には、現像剤担持体である現像スリーブ３３を配置する。図示現像スリーブ３３は、直径１６mmで、長さが３２０mmであり、板厚が０．７mmのアルミニウムによって形成し、周面に深さ０．２mmの溝を軸方向に、かつ周方向に１mm間隔で形成してなる。
【００３８】
そして、現像容器３０の開口３０ａを介して感光体ドラム２１に現像領域で、０．４mmのギャップを保持して対向し、その感光体ドラム２１に非接触で回転自在に設ける。図示現像スリーブ３３は、周速５７５mm／secで回転し、感光体ドラム２１との周速比を２．５としてなる。
【００３９】
そのような現像スリーブ３３は、内部に、周囲にＮ・Ｓの磁極を有するマグネットローラ３４を非回転で配置固定してなる。マグネットローラ３４は、図３に示すような磁極配置となっている。図３中符号４０はほぼ現像領域の方向を向く主極、４１はマグネットローラ３４に付着した現像剤を離す剤離れ部、４２はマグネットローラ３４に現像剤を付着する汲み上げ極、４３はマグネットローラ３４に付着した現像剤を担持して現像領域まで搬送する搬送極である。主極４０はＮ極で、その磁束密度は１００ｍT、汲み上げ極４２もＮ極で、その磁束密度は７０mTである。
【００４０】
これにより、不図示の駆動装置による図２中矢示方向への回転とともに、現像スリーブ３３は、２成分現像剤Ｄを担持して現像容器３０の開口３０ａへと搬送し、現像領域で、回転する感光体ドラム２１にトナーを付着し、同感光体ドラム２１上に形成された静電潜像をトナーによって現像する。
【００４１】
ところで、現像スリーブ３３には、現像剤規制領域で、先端を０．４mmのギャップを保持して対向して規制部材３５を非接触で備える。規制部材３５は、図示例では板厚１．６mmのアルミニウム板でつくり、現像剤規制領域で現像剤量を一定となるように規制する。
【００４２】
そして、現像スリーブ３３に電源３６で−０．６ｋＶの現像バイアス電圧を印加し、感光体ドラム２１と現像スリーブ３３間に、感光体ドラム２１上に形成された静電潜像に対応する電界を形成し、この電界によって２成分現像剤Ｄ中の帯電トナーを感光体ドラム２１に付着する。感光体ドラム２１上の静電潜像は、非画像部で−０．９ｋＶ、画像部で０ｋＶである。
【００４３】
さて、この発明では、図２に示すように、現像剤担持体である現像スリーブ３３の回転方向に対して現像領域より下流位置でかつ現像剤規制領域より上流位置に対向電極３７を配置する。対向電極３７は、現像スリーブ３３に０．４mmのギャップを保持して対向し、開口３０ａ近傍で現像容器３０によって保持する。図示例では、対向電極３７を、長さが３２０mm、幅が７mm、厚さが０．１mmのアルミニウム製の板材を用いてつくってなる。
【００４４】
そして、そのような対向電極３７に、電源３８で−１．２ｋVの電圧を印加する。ことにより、現像スリーブ３３との間でその現像スリーブ３３側への力がトナーに働く電界を形成してなる。
【００４５】
よって、この発明では、紙などの転写材に記録を行うとき、現像剤担持体である現像スリーブ３３を回転しながら、それに電源３６でバイアス電圧を印加することにより、現像領域で像担持体である感光体ドラム２１にトナーを付着する。
【００４６】
現像領域通過後は、まず電源３８で電圧を印加する対向電極３７によって、現像スリーブ３３側への力がトナーに働く電界を形成し、周面に残留する２成分現像剤Ｄ中の多くのトナー５０を図４に示すようにキャリア５１から剥がして現像スリーブ３３に付着するとともに、キャリア５１をいったん現像スリーブ３３から離す。
【００４７】
次いで、その後のさらなる現像スリーブ３３の回転にともない、再び新たにトナー５０を保持したキャリア５１を該現像スリーブ３３に付着し、周面にトナー５０とキャリア５１とを担持して搬送する。それから、規制部材３５により、現像剤規制領域で現像スリーブ３３上の現像剤量が一定となるように規制する。
【００４８】
その後、再度現像領域へと搬送して感光体ドラム２１に２成分現像剤Ｄ中のトナー５０を付着し、同感光体ドラム２１上に形成された静電潜像をトナー５０によって現像し、その現像した画像を上述したごとく転写材２６に転写する。
【００４９】
ところで、図示例では、対向電極３７を、開口３０ａ近傍で現像容器３０によって保持するが、前述した剤離れ部４１や汲み上げ極４２に対向するように配置してもよく、現像剤担持体の移動方向に対して現像領域より下流位置でかつ現像剤規制領域より上流位置であれば、どの位置に配置してもよい。
【００５０】
また、対向電極３７の形状や材質も上述した例に限らず、現像剤担持体との間でその現像剤担持体側への力がトナーに働く電界を形成できるものであればよい。ただし、現像剤担持体内には、マグネットローラ３４を配置するから、材質としては上述したアルミニウムなどの非磁性のものが好ましい。
【００５１】
さらに、対向電極３７に印加する電極は上述した値に限らず、対向電極３７と現像剤担持体間でその現像剤担持体側への力がトナーに働く電界が形成されるものであればよい。
【００５２】
さて、この発明では、対向電極３７に、直流電圧に交流電圧を重畳した電圧を印加するようにしてもよい。たとえば図５に示すように、直流電圧を−１．６５kV、交流成分を１．５kVのピーク間電圧、５ｋHzの周波数デューティー比が２０％の方形波とする。この電圧を印加した場合、印加電圧の平均値は−１．２kVである。
【００５３】
図４の例では、交流電圧を方形波とするが、方形波以外であってもよく、対向電極３７と現像剤担持体間に電界を形成して２成分現像剤Ｄ中のトナーに現像剤担持体側への力が働くようにすることができるものであれば、たとえばSIN波・三角波などどのような波形であってもよい。
【００５４】
また、ピーク間電圧や周波数は、もちろん上述した例に限らないことはいうまでもない。
【００５５】
ところで、この発明では、２成分現像剤Ｄのトナー濃度を検知するトナー濃度検知手段を設け、そのトナー濃度検知手段の出力値によって対向電極３７に印加する電圧を変化するようにしてもよい。
【００５６】
たとえば、感光体ドラム２１上に形成した画像パターンのトナー画像濃度を測定するトナー濃度検知手段を設け、その出力値に応じてトナー補給を行うようにする。
【００５７】
画像濃度ＩＤは、Ｉiを入射光の強度とし、Ioを反射光の強度とするとき、一般に
ＩD＝Log１０（Ｉi／Io）
で求められる。
【００５８】
そこで、この式を用いて、出力画像５０枚ごとに画像濃度ＩＤを測定し、画像濃度ＩＤが１．３以下のときは、トナー補給を行うようにする。一方、対向電極３７には、通常時は−１．２ｋＶの電圧を印加し、トナー補給後の出力画像２０枚までは−１．４ｋＶの電圧を印加するようにする。
【００５９】
当然、画像濃度ＩＤは出力画像５０枚ごとに測定する必要はなく、別の枚数ごとに測定するようにしてもよい。ただし、頻繁に測定すると、制御が安定しなかったり、画像パターン形成のために余計なトナーを消費したりなどの問題を発生する。反対に、測定間隔が大きすぎると、画像濃度ＩＤのふれ幅が大きくなってしまい、安定した画像濃度を維持することができなくなる。
【００６０】
もちろん、トナー補給後、対向電極３７に印加する電圧は−１．４ｋＶに限定するものではなく、画像濃度測定やトナー補給直後の電圧を変更している期間などによっては、これ以外の値としてもよい。
【００６１】
このように、２成分現像剤Ｄのトナー濃度を検知するトナー濃度検知手段を設け、そのトナー濃度検知手段の出力値によって対向電極３７に印加する電圧を変化すると、対向電極３７によって現像スリーブ３３に付着するトナー量を増やし、現像領域に搬送されるトナー量をさらに増やして現像能力を一層高めることができる。
【００６２】
図６には、出力画像枚数と画像濃度との関係を示す。この図から判るとおり、対向電極３７に印加する電圧を変化させない場合には、図中の破線のように画像濃度を低下していた部分が、電圧を変更することによって実線のように画像濃度を上昇することができる。
【００６３】
これにより、トナー補給後の補給トナーが現像容器３０内で攪拌しながら搬送されて現像領域にたどり着くまでの時間、画像濃度が低下することを防ぎ、画像品質を安定化することができる。
【００６４】
この発明は、また、トナー濃度検知手段の出力値によってではなく、出力画像を認識する出力画像認識手段の出力値によって対向電極３７に印加する電圧を変化するようにしてもよい。
【００６５】
たとえば、累積のトナー消費量が１ｇを越えた場合に、トナー補給を行うようにする。黒地部でのトナー消費量を０．８ｍｇ／cm２で換算すれば、黒地部約１２５０cm２でトナー補給を行うようにする。一方、上述したと同様に、対向電極３７には、通常時は−１．２ｋＶの電圧を印加し、トナー補給後の出力画像２０枚までは−１．４ｋＶの電圧を印加するようにする。
【００６６】
累積のトナー消費量が１ｇを越えた場合に、トナー補給を行うようにしたが、現像容器３０内の現像剤量などによって当然にこれ以外の値としてもよい。また、この場合も、トナー補給後に対向電極３７に印加する電圧は−１．４ｋＶに限定されるものではなく、対向電極３７に印加する電圧を変更している期間は別の値であってもよい。
【００６７】
さらに、この発明では、現像スリーブ３３などの現像剤担持体と対向電極３７間での電界を、現像領域における感光体ドラム２１などの像担持体と現像剤担持体間での電界よりも大きくするとよい。
【００６８】
たとえば、現像領域での感光体ドラム２１と現像スリーブ３３間の電位差を、帯電電位を−９００V、現像バイアスを−６００V、書込み後電位を約０Vと仮定し、白地部で３００V、黒地部で６００Vとする。感光体ドラム２１と現像スリーブ３３間のギャップを０．４mmとして、それらの間の電界を、白地部で７．５×１０５V／ｍ、黒地部で１．５×１０６V／ｍとする。
【００６９】
これに対し、現像スリーブ３３と対向電極３７間の電位差を９００Vとし、現像スリーブ３３と対向電極３７間のギャップを０．４mmとして、それらの間の電界を、２．２５×１０６V／ｍとする。
【００７０】
【発明の効果】
したがって、この発明によれば、現像剤担持体を移動しながらバイアス電圧を印加することにより、現像領域で像担持体にトナーを付着し、現像領域通過後は対向電極により周面に残留する２成分現像剤のトナーを残してキャリアのみをいったん離し、その後のさらなる回転にともない再びトナーを保持するキャリアを新たに担持して現像剤規制領域で規制してから、再度現像領域へと搬送するから、２成分現像剤中のトナー量を増やし、現像能力を高めて濃度の濃い画像を得ることができる。
【００７１】
従来のように、２成分現像剤中のトナー量を増やすことによってトナー濃度を高めるものではないから、トナー帯電量が低下し、たとえば現像γが立って階調性が低下したり、低帯電トナーの増加により地汚れが発生したりするおそれを解消することができる。
【００７２】
請求項３に記載の発明によれば、加えて、対向電極に、直流電圧に交流電圧を重畳した電圧を印加するから、トナーを残してキャリアのみを効果的に引き離すことができ、現像剤担持体上に付着するトナー量を多くし、より現像能力を高めることができる。
【００７３】
請求項１に記載の発明によれば、加えて、２成分現像剤のトナー濃度を検知するトナー濃度検知手段を設け、そのトナー濃度検知手段の出力値に基づいてトナーの補給があった場合に、所定の期間、対向電極に印加する電圧を電界が大きくなる方向に変化するから、対向電極によって現像剤担持体に付着するトナー量を増やし、現像領域に搬送されるトナー量をさらに増やして現像能力を一層高めることができる。
【００７４】
これにより、トナー補給後の補給トナーが現像容器内で攪拌しながら搬送されて現像領域にたどり着くまでの時間、画像濃度が低下することを防ぎ、画像品質を安定化することができる。
【００７５】
請求項２に記載の発明によれば、加えて、出力画像を認識する出力画像認識手段を設け、その出力画像認識手段の出力値に基づいてトナーの補給があった場合に、所定の期間、対向電極に印加する電圧を電界が大きくなる方向に変化するから、同様に対向電極によって現像剤担持体に付着するトナー量を増やし、現像領域に搬送されるトナー量をさらに増やして現像能力を一層高めることができる。
【００７６】
これにより、請求項１に記載の発明と同じように、トナー補給後の補給トナーが現像容器内で攪拌しながら搬送されて現像領域にたどり着くまでの時間、画像濃度が低下することを防ぎ、画像品質を安定化することができる。
【００７７】
請求項１ないし３に記載の発明によれば、加えて、現像剤担持体と対向電極間での電界を、現像領域における像担持体と現像剤担持体間での電界よりも大きくするから、現像領域でキャリアから分離できなかったたとえば高帯電トナーなどを、対向電極によって分離することができる。
【００７８】
現像剤を長期間使用した場合に、高帯電トナーが増加するが、この高帯電トナーは現像領域でも現像に寄与しない。さらに、これらの高帯電トナーの増加により、トナー濃度を一定に維持した場合でも、画像上の濃度が低下したり、現像特性が変化したり、弱帯電トナーが増加するためと予想される地汚れが悪化したりするなどの問題を発生する。
【００７９】
これに対し、請求項１ないし３に記載の発明では、これらの高帯電トナーを、対向電極によって、キャリアから分離する。よって、従来とは異なり、キャリア上に付着したままになっている高帯電トナーをキャリアから分離し、長期にわたってそのような問題を発生しないようにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】２成分現像剤を用いるこの発明による電子写真式画像形成装置の要部の概略構成図である。
【図２】その画像形成装置で用いる現像装置の概略構成図である。
【図３】その現像装置で用いるマグネットローラの磁極配置を示す図である。
【図４】その現像装置における現像スリーブへのトナーとキャリアの付着状態を示す図である。
【図５】その現像装置の対向電極に重畳して印加する直流電圧と交流電圧の時間−電圧曲線図である。
【図６】出力画像枚数と画像濃度との関係曲線図である。
【図７】従来の画像形成装置で用いる現像装置の概略構成図である。
【図８】その従来の電子写真式画像形成装置の要部の概略構成図である。
【符号の説明】
２１ 感光体ドラム（像担持体）
２２ 帯電装置
２３ 露光装置
２４ 現像装置
２５ 転写装置
２６ 転写材
２７ クリーニング装置
２８ 弾性ブレード
３０ 現像容器
３０ａ 開口
３１・３２ スクリュ
３３ 現像スリーブ（現像剤担持体）
３４ マグネットローラ
３５ 規制部材
３６ 電源
３７ 対向電極
３８ 電源
４０ 主極
４１ 剤離れ部
４２ 汲み上げ極
４３ 搬送極
５０ トナー
５１ キャリア
Ｄ ２成分現像剤
Claims (3)
- 像担持体に現像領域で対向して現像剤担持体を設け、その現像剤担持体に現像剤規制領域で対向して規制部材を備え、前記現像剤担持体を移動しながらバイアス電圧を印加することによりキャリアとトナーから構成される２成分現像剤を担持して搬送し、前記現像剤規制領域で前記規制部材により現像剤量を規制してから前記現像領域で、移動する前記像担持体にトナーを付着し、同像担持体上に形成された静電潜像をトナーによって現像し、その現像した画像を転写して転写材に記録を行う画像形成装置において、
前記現像剤担持体の移動方向に対して前記現像領域より下流位置でかつ前記現像剤規制領域より上流位置で、同現像剤担持体に対向して対向電極を配置し、
その対向電極に電圧を印加することによって、前記現像剤担持体との間でその現像剤担持体側への力がトナーに働く電界を形成するとともに、
２成分現像剤のトナー濃度を検知するトナー濃度検知手段を設け、そのトナー濃度検知手段の出力値に基づいてトナーの補給があった場合に、所定の期間、前記対向電極に印加する電圧を電界が大きくなる方向に変化する一方、
前記現像剤担持体と前記対向電極間での電界を、前記現像領域における前記像担持体と前記現像剤担持体間での電界よりも大きくしてなる、電子写真式画像形成装置。 - 像担持体に現像領域で対向して現像剤担持体を設け、その現像剤担持体に現像剤規制領域で対向して規制部材を備え、前記現像剤担持体を移動しながらバイアス電圧を印加することによりキャリアとトナーから構成される２成分現像剤を担持して搬送し、前記現像剤規制領域で前記規制部材により現像剤量を規制してから前記現像領域で、移動する前記像担持体にトナーを付着し、同像担持体上に形成された静電潜像をトナーによって現像し、その現像した画像を転写して転写材に記録を行う画像形成装置において、
前記現像剤担持体の移動方向に対して前記現像領域より下流位置でかつ前記現像剤規制領域より上流位置で、同現像剤担持体に対向して対向電極を配置し、
その対向電極に電圧を印加することによって、前記現像剤担持体との間でその現像剤担持体側への力がトナーに働く電界を形成するとともに、
出力画像を認識する出力画像認識手段を設け、その出力画像認識手段の出力値に基づいてトナーの補給があった場合に、所定の期間、前記対向電極に印加する電圧を電界が大きくなる方向に変化する一方、
前記現像剤担持体と前記対向電極間での電界を、前記現像領域における前記像担持体と前記現像剤担持体間での電界よりも大きくしてなる、電子写真式画像形成装置。 - 前記対向電極に、直流電圧に交流電圧を重畳した電圧を印加してなる、請求項１、または２に記載の電子写真式画像形成装置。
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