JP4004005B2 - 現像装置及びこれを用いる画像形成装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機、プリンタ、ＦＡＸ等の画像形成装置に用いる現像装置に関する、さらに詳細には、キャリアとトナーを用いる二成分現像剤でトナー濃度の制御を安定させる現像装置及びこの現像装置を用いる画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
少量の現像剤でトナー濃度の自己制御をするシステムとは、トナー補給開口より現像剤担持体上の現像剤にトナーが補給されてトナー濃度が上昇すると、現像剤担持体上の現像剤に対する現像剤収容室内の現像剤が与える搬送抵抗が上昇し、現像剤搬送における玉突き現象が発生して第二の現像剤規制部材（以下、「プレドクター」と呼ぶ。）部分に現像剤溜まりができ、トナー補給開口を塞ぎ、剤の嵩でトナー濃度を制御するシステムである。このシステムの現像装置は、現像剤収容部内に収容される磁性キャリアとトナーからなる二成分現像剤の量が少量であり、現像剤担持体の軸方向に均一に現像剤が担持されている。通常の二成分現像方式に比較して磁性キャリアが少なく、装置のトルクが大幅に減少し，磁性キャリアの動きによってトナーの取り込みを行うため，トナーと磁性粒子の混合比率(以下、「トナー濃度」と呼ぶ。）を検知調整する手段を簡素化し，パドル・スクリュー等の攪拌部材を省略できる。つまり、小型化，低コスト化に有利である。このシステムにおいてトナー濃度は、初期の現像剤収容部内に収容される磁性キャリアの量を変化させる事で剤の嵩が変わりコントロールできる。したがって、初期の現像剤収容部内に収容される磁性キャリアの量は、トナー濃度の調整手段のために非常に重要になる。
【０００３】
例えば、特開平９−２２１７８号公報には、トナー補給機構等を必要としない小型の現像装置で、ドクターで阻止された現像剤を現像剤収納部内に滞留させ、現像剤自身の内圧及び自重により、トナー補給用開口に移動させ、トナーを取り込む現像装置である。また、ここでは、ドクターブレード位置とトナー補給開口との間のほぼ中央から，補給開口までの領域の現像剤密度を規定している。また、特開平９−１９７８３３号公報では、部品点数を低減させ、機能の集約化を行うことで、小型化及び低コスト化を図る現像装置で、少量の現像剤でトナー濃度の自己制御をするシステムで、現像剤収容部が、第１の規制部材よりも現像剤搬送方向の上流側に配設され、現像剤のトナー濃度が上昇して現像剤の層厚が増加する場合にこの増加分を規制すべく現像剤担持体との間隙が設定された第２の規制部材を有する現像装置である。
【０００４】
一方、近年のデジタル画像形成装置に多く用いられているネガポジの二成分現像システムでは現像部において感光体の帯電電位が有り、現像バイアスが無の状態でキャリア付着が発生し、帯電電位が無、現像バイアスが有りの状態で黒ベタ現像となる不具合があるため印刷動作開始時や停止時に帯電電位及び現像バイアスの印可タイミングを前記状態にならない様に設定している。また、画像形成装置本体に異常が発生した場合や通紙中に紙つまりが発生した場合などでも突然、帯電電位及び現像バイアスの印可を中止するのではなく帯電電位を無にした後、現像バイアスを無にするといった制御を実施することで現像部における前記不具合を防止している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、印刷動作中に印刷異常等でユーザーにより画像形成装置の電源を突然切られた場合では、突然、帯電電位及び現像バイアスの印可を中止してしまい現像部では感光体の帯電電位が有り、現像バイアスが無の状態となりキャリア付着が発生してしまう。従って、現像剤収容部内に収容される磁性キャリアの量によりトナー濃度が決まるこの現像システムでは前記キャリア付着が繰り替えされると現像剤収容部内に収容される磁性キャリアの量が減りトナー濃度が上昇してしまい、地汚れ等の異常画像が発生してしまう不具合がある。
【０００６】
本発明は、上記不具合を防止することを目的とし、付着したキャリアを再び現像剤担持体に回収し、トナー濃度上昇を防止して地汚れのない良好な画像を形成することができる現像装置及び画像形成装置を提供する。
さらに、より確実に付着したキャリアを現像剤担持体に回収する現像装置及び画像形成装置を提供する。また、必要に応じて付着したキャリアを現像剤担持体に回収する動作を実施することで不用意なウォーミング時間の延長を防止する画像形成装置を提供する。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、内部に磁界発生手段を有し、トナーと磁性キャリアとを含む２成分現像剤を担持して搬送する現像剤担持体と、現像剤の量を規制し、現像剤担持体との間に間隙を有する第一の規制部材と、前記第一の規制部材の現像剤担持体上の現像剤の搬送方向上流側に配置され第一の規制部材より掻き落とされた現像剤を収容する現像剤収容室と、前記第一の規制部材よりも現像剤担持体上の現像剤の搬送方向上流側に配置され、現像剤担持体との間に間隙を有する第二の現像剤規制部材と、前記現像剤収容室に隣接して前記第二の規制部材の上流側で現像剤担持体表面と対向するトナー補給口から現像剤担持体にトナーを供給するトナーホッパとを備え、前記トナー補給口は前記第二の規制部材によって規制された現像剤によって覆われる大きさに設定されている現像装置において、電源投入から、画像形成が行われる間の任意の時間に、感光体と現像剤担持体の双方を印刷動作時の回転方向とは逆方向に回転させ、双方を逆方向に回転させている間に現像バイアスを印加する現像装置とする。請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の現像装置において、前回の印刷動作停止が制御部の信号により行われた場合に、逆方向に回転させている間に現像バイアスを印加しない現像装置とする。請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の現像装置において、前回の印刷動作停止が制御部の信号により行われた場合に、逆方向に回転させている間に現像バイアスを印加しない現像装置とする。請求項４に記載の発明は、内部に磁界発生手段を有し、トナーと磁性キャリアとを含む２成分現像剤を担持して搬送する現像剤担持体と、現像剤の量を規制し、現像剤担持体との間に間隙を有する第一の規制部材と、前記第一の規制部材の現像剤担持体上の現像剤の搬送方向上流側に配置され第一の規制部材より掻き落とされた現像剤を収容する現像剤収容室と、前記第一の規制部材よりも現像剤担持体上の現像剤の搬送方向上流側に配置され、現像剤担持体との間に間隙を有する第二の現像剤規制部材と、前記現像剤収容室に隣接して前記第二の規制部材の上流側で現像剤担持体表面と対向するトナー補給口から現像剤担持体にトナーを供給するトナーホッパとを備え、前記トナー補給口は前記第二の規制部材によって規制された現像剤によって覆われる大きさに設定されている現像装置を有する画像形成装置において、前記現像装置が、電源投入から、画像形成が行われる間の任意の時間に、感光体と現像剤担持体の双方を印刷動作時の回転方向とは逆方向に回転させ、双方を逆方向に回転させている間に現像バイアスを印加する画像形成装置とする。請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の画像形成装置において、前回の印刷動作停止が制御部の信号により行われた場合に、前記現像装置が、印刷動作準備時又は開始時に、感光体と現像剤担持体の双方を印刷動作時の回転方向とは逆方向に回転させない画像形成装置とする。請求項６に記載の発明は、請求項４に記載の画像形成装置において、前回の印刷動作停止が制御部の信号により行われた場合に、前記現像装置が、逆方向に回転させている間に現像バイアスを印加しない画像形成装置とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を詳細に説明する。
図１は、従来の現像装置２の構成を示す概略図である。図２は、従来の現像装置２を用いる画像形成装置における制御のためのブロック図である。
この現像装置２は複写機に用いられる潜像担持体である円筒状の感光体ドラム１の側方に配置され、この感光体ドラム１に向けて開口部が形成された現像装置２の内部に、該開口部から一部が露出した、トナー及び磁性キャリアからなる現像剤３を表面に担持する現像剤担持体としての非磁性材質からなる現像スリーブ４、現像スリーブ４の内部に固定配置された磁界発生手段としてマグネットローラ５、現像スリーブ４上に担持されて搬送されている現像剤の量を規制する第一の現像剤規制部材としてのドクタ６、現像剤収納ケース７、トナー収容部としてのトナーホッパ８等を備えている。また、感光体ドラム１上方には感光体を帯電させるための帯電ローラ１２を備えている。
【０００９】
現像剤収納ケース７は、現像スリーブ４との間に、感光体ドラム１との対向部の現像位置に供給されずにドクタ６で進行が阻止された現像剤を収容する現像剤収容部Ａを形成している。そして、現像剤スリーブ４の内部に固定配置されているマグネットローラ５のうち、現像剤収容部Ａに対向する位置には、現像剤収容部Ａ内の現像剤３ａを現像スリーブ４上に担持させるための磁極５ａを配置している。また、トナーホッパ８は、現像剤搬送方向における現像剤収容部Ａの上流側に隣接して現像スリーブ４表面と対向するトナー補給口８ａを有し、このトナー補給口８ａに隣り合ったスペースには、符号１１ａで示したトナーホッパ８内の新しいトナー１１ａをトナー補給口８ａに向けて攪拌しながら送り出すトナー補給部材としてのアジテータ９が配置されている。そしてこのアジテータ９は、回転軸の位置、羽の長さが調節され、図中破線で示すように、アジテータの最外周軌道が現像剤に振れないように設定されている。
【００１０】
上記構成の現像装置２において、現像スリーブ４上に担持された現像剤３ａは、図中矢印ａ方向に正回転する現像スリーブ４の回転に伴ってスリーブ上をドクタ６側に搬送され、ドクタ６により規制されて薄層化される。薄層化された現像剤３ａは、図中矢印ｂ方向に正回転している感光体ドラム１と対向する現像領域に搬送される。そして、現像領域では、感光体ドラム１上に形成されている静電潜像にトナーが接触あるいは非接触で供給され、該静電潜像の可視化が行われる。その後現像剤３ａは現像スリーブ４の回転に伴ってスリーブ上をトナー補給口８ａ側に搬送され、トナーホッパ８内のアジテータ８で送り出されてトナー補給口８ａから供給された新しいトナー１１ａを取り込んだあと、現像剤収容部Ａに戻る。そして、新しいトナー１１ａを含んだ現像剤３はドクタ６による規制部での内圧が増加し、現像剤３ａのトナーが摩擦帯電される。このように現像剤収容部Ａにおける現像剤の内圧により、現像スリーブ４上の現像剤３ａ中のトナーを帯電することができるので、現像剤を帯電あるいは攪拌するためのパドルやスクリュー等を用いた複雑な攪拌搬送機構が不要となる。
【００１１】
一方、上記現像領域に供給されずにドクタ６で進行が阻止された現像剤３ａの一部は、現像剤収容部Ａ内で現像剤３ａ自身の内圧及び重力によってトナーホッパ８のトナー補給口８ａに向かって移動する。トナー補給口８ａ付近まで移動してきた現像剤３ａは、ドクタ６と間隔Ｌ1 上流側に配置された第二の現像剤規制部材であるプレドクタ１０により規制され、磁極５ａの磁力により現像スリーブ４側に引き寄せられ、再び現像スリーブ４の回転に伴ってドクタ６側に搬送されることにより、現像剤収容部Ａ内を循環する。
【００１２】
また、上記構成の現像装置２においては、現像剤３ａに補給されたトナーが多くなってトナー濃度が高まると、それに従って現像剤３ａの嵩が増加するため、現像剤３が第二の現像剤規制部材であるプレドクタ１０に向かって移動し、プレドクタ１０により規制されるが規制しきれない現像剤３ａが現像剤滞留部３ｂを形成して、トナー補給口８ａの開口をおおってしまう。このため、現像スリーブ４上の現像剤３ａ上へのトナー取り込み量が少なくなる。このトナー取り込み量の減少により、現像剤３ａのトナー濃度が常に一定濃度以下に保たれる。逆に、現像剤３ａのトナー濃度が低くなると現像剤３ａの嵩が減少するため、現像剤滞留部３ｂがトナー補給口８ａを塞がなくなるので、現像スリーブ４上の現像剤３ａへ所定量のトナーが取り込まれ、現像剤３ａのトナー濃度が常に一定濃度以上に保たれる。
そして、トナー濃度を変化させたい場合は現像剤収容部Ａ内に収容される磁性キャリアの量を変化させる事で剤の嵩が変わりコントロールできる。例えば、キャリア量をある一定量から減らすと剤の嵩が減少するためトナー補給口８ａからのトナーの取り込みが増加して現像剤３ａのトナー濃度は高くする事が出来る。このようにトナー濃度をほぼ一定範囲内にコントロールできるので、トナー濃度センサやトナー補給部材などを用いた複雑なトナー濃度制御機構が不要である。
【００１３】
ところで、従来のデジタル画像形成装置に多く用いられているネガポジの二成分現像システムでは現像部において感光体の帯電電位が有り、現像バイアスが無の状態でキャリア付着が発生し、帯電電位が無、現像バイアスが有りの状態で黒ベタ現像となる不具合があるため印刷動作開始時や停止時に帯電電位及び現像バイアスの印可タイミングを前記状態にならない様に設定している。図３は、従来のデジタル画像形成装置における帯電装置、現像装置２で印可するバイアスのタイムチャートである。図３に示すように、画像形成装置本体に異常が発生した場合や通紙中に紙つまりが発生した場合などでも突然、帯電電位及び現像バイアスの印可を中止するのではなく、帯電電位をＯＦＦにしたＴ sec後、現像バイアスをＯＦＦにするといった制御を実施することで現像部における前記不具合を防止している。
しかしながら、印刷動作中に印刷異常等でユーザーにより画像形成装置の電源を突然切られた場合では、帯電電位及び現像バイアスの印可を中止してしまい現像部では感光体の帯電電位が有り、現像バイアスが無の状態となりキャリア付着が発生してしまう。そして、この現像システムでは前記キャリア付着が繰り替えされると現像剤収容部Ａ内に収容される磁性キャリアの量が減り、トナー濃度が上昇してしまい、地汚れ等の異常画像が発生してしまう不具合があった。
【００１４】
（第１の実施形態）
図４は、本発明の現像装置２の構成を示す概略図である。
本発明では、図４に示すように、現像剤担持体としての非磁性材質からなる現像スリーブ４と潜像担持体である円筒状の感光体ドラム１が前記した正回転方向ａ及びｂと逆方向ａ’、ｂ’に回転可能になっており印刷動作準備時或いは開始時に任意の時間の間、感光体ドラム１と現像スリーブ４は同期して回転する仕組みになっている。もちろん別駆動で感光体ドラム１のみが正逆転することも可能である。
そして、逆回転動作により感光体ドラム１上に付着したキャリア３ｃを現像スリーブ４付近まで移動させて現像スリーブ４内の磁極５ａにより現像スリーブ４上に再付着させて付着したキャリア３ｃを回収する。これにより現像剤収容部Ａ内の現像剤量は減少すること無く、トナー濃度を一定に保つことができる。
ここで本発明の画像形成装置の動作を説明する。通常の印刷動作を行い印刷終了後に感光体上のキャリア付着を確認したところキャリア付着の発生はなかった。この時にトナー濃度を測定したところ１１ｗｔ％であった。次に強制的に紙づまりを発生させて印刷を停止させた後に感光体上のキャリア付着を確認したところキャリア付着の発生はなかった。そこで、印刷中に突然本体の電源を切り、感光体上のキャリア付着を確認したところキャリア付着が発生していた。ここで、本体の電源を再び入れ印刷動作準備が実施され感光体ドラム１と現像スリーブ４は同期して0.1sec間、逆回転した後、正回転を開始した。そして前記電源切入動作を繰り返し実施して印刷動作準備完了後、トナー濃度を測定したところ１１ｗｔ％と安定しており、地汚れの無い良好な画像を得る事ができた。
【００１５】
以下に実施形態の現像条件を示す。
（機械の設定条件）
感光体線速：１２０mm/sec
現像スリーブと感光体ドラムのギャップＧp：０．３〜０．５ｍｍ
現像スリーブとドクターブレードのギャップＧd1：０．３〜０．５ｍｍ
現像スリーブとプレドクタのギャップ Ｇd2：０．５〜１．５ｍｍ
現像スリーブ径：１６φ
感光体線速に対する現像ローラの線速比：１．５〜３．０
（現像条件）
帯電電位：−８５０〜−９５０Ｖ
現像バイアス：−６００〜−７００Ｖ
（現像剤）
キャリア：
材質：マグネタイト又は鉄
平均粒径：４０〜５０μｍ
トナー：
磁性体（マグネタイト）量：１５〜４０ｗｔ％
シリカ量：０．５〜１．０ｗｔ％
トナーのキャリアに対する被覆率：５０〜１２０％
トナー帯電量Ｑ／Ｍ：１０〜３０μｃ／ｇ
【００１６】
一方、本発明を用いない従来の現像装置２で印刷中に突然本体の電源を切り、再び本体の電源を入れる動作を繰り返し実施して印刷動作準備完了後、、画像形成を行ったところ地汚れの悪い異常画像が発生してしまった。
このように、印刷動作準備時或いは開始時に任意の時間の間、感光体ドラム１と現像スリーブ４は同期して逆回転する仕組みになっていない場合に、印刷中に突然本体の電源を切り入りを繰り返し実施されると現像剤収容部Ａ内に収容される磁性キャリアの量が減少してトナー濃度が上昇し画像が劣化する事があるが本発明を用いる事によりこれを抑えることが可能となった。
【００１７】
（第２の実施形態）
第１の実施形態で印刷動作準備時或いは開始時に任意の時間の間、感光体ドラム１と現像スリーブ４が同期して逆回転している時に現像バイアスを印可する構成になっている。そして、逆回転動作により感光体ドラム１上に付着したキャリア３ｃを現像スリーブ４付近まで移動させて現像スリーブ４内の磁極５ａによる磁力と現像バイアスによる電界で現像スリーブ４上に再付着させて確実に付着したキャリア３ｃを回収する。これにより現像剤収容部Ａ内の現像剤量は減少すること無く、トナー濃度を一定に保つことができる。
【００１８】
（第３の実施形態）
通常の印刷動作終了時や紙づまりを検知した場合の印刷動作停止時など印刷動作停止を画像形成装置が制御上実施した場合は、帯電電位及び現像バイアスの印可タイミングを設定しているので感光体上にキャリア付着は発生しない。従って印刷動作準備時或いは開始時に常に前記キャリア回収動作を実施する必要はない。
そこで、前回の印刷動作停止が制御上実施した場合とそれ以外に制御部で選択する仕組みになっている。
図５は、本発明の一実施形態である画像形成装置の動作を示すフローチャートである。そして、前回の印刷動作停止が制御上実施した場合は、印刷動作準備時或いは開始時にキャリア回収動作を実施せず、ウォーミング時間の短縮を図ることが可能となる。
【００１９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の現像装置及び画像形成装置では、印刷動作準備時或いは開始時に任意時間の間、感光体と現像剤担持体、あるいは少なくとも感光体が正回転と逆方向に回転するので、付着したキャリアを再び現像剤担持体に回収することができ、トナー濃度上昇を防止して地汚れのない良好な画像を提供することが可能となる。
また、本発明の現像装置及び画像形成装置では、逆回転している間に現像バイアスを印加するので電界で現像剤担持体にキャリアを確実に回収することが可能になる。
また、本発明の現像装置及び画像形成装置では、前回の印刷動作停止を画像形成装置が制御上実施した場合に、感光体と現像剤担持体、あるいは少なくとも感光体が正回転と逆方向に回転させず、逆回転している間でも現像バイアスを印加しないことで、必要に応じて付着したキャリアを現像剤担持体に回収する動作を実施することでき、不用意なウォーミング時間の延長を防止することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の現像装置２の構成を示す概略図である。
【図２】従来の現像装置２を用いる画像形成装置における制御のためのブロック図である。
【図３】従来のデジタル画像形成装置における帯電装置、現像装置２で印可するバイアスのタイムチャートである。
【図４】本発明の現像装置２の構成を示す概略図である。
【図５】本発明の一実施形態である画像形成装置の動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１ 感光体
２ 現像装置
３ 現像剤
３ａ 現像剤
３ｂ 現像剤滞留部
３ｃ キャリア
４ 現像スリーブ（現像剤担持体）
５ マグネットローラ
５ａ 磁極
６ ドクター（第１の規制部材）
７ 現像剤収納ケース
８ トナーホッパー
８ａ トナー補給口
９ アジテータ
１０ プレドクター（第２の規制部材）
１１ａ 新しいトナー
１２ 帯電ローラ
Ａ 現像剤収納部
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機、プリンタ、ＦＡＸ等の画像形成装置に用いる現像装置に関する、さらに詳細には、キャリアとトナーを用いる二成分現像剤でトナー濃度の制御を安定させる現像装置及びこの現像装置を用いる画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
少量の現像剤でトナー濃度の自己制御をするシステムとは、トナー補給開口より現像剤担持体上の現像剤にトナーが補給されてトナー濃度が上昇すると、現像剤担持体上の現像剤に対する現像剤収容室内の現像剤が与える搬送抵抗が上昇し、現像剤搬送における玉突き現象が発生して第二の現像剤規制部材（以下、「プレドクター」と呼ぶ。）部分に現像剤溜まりができ、トナー補給開口を塞ぎ、剤の嵩でトナー濃度を制御するシステムである。このシステムの現像装置は、現像剤収容部内に収容される磁性キャリアとトナーからなる二成分現像剤の量が少量であり、現像剤担持体の軸方向に均一に現像剤が担持されている。通常の二成分現像方式に比較して磁性キャリアが少なく、装置のトルクが大幅に減少し，磁性キャリアの動きによってトナーの取り込みを行うため，トナーと磁性粒子の混合比率(以下、「トナー濃度」と呼ぶ。）を検知調整する手段を簡素化し，パドル・スクリュー等の攪拌部材を省略できる。つまり、小型化，低コスト化に有利である。このシステムにおいてトナー濃度は、初期の現像剤収容部内に収容される磁性キャリアの量を変化させる事で剤の嵩が変わりコントロールできる。したがって、初期の現像剤収容部内に収容される磁性キャリアの量は、トナー濃度の調整手段のために非常に重要になる。
【０００３】
例えば、特開平９−２２１７８号公報には、トナー補給機構等を必要としない小型の現像装置で、ドクターで阻止された現像剤を現像剤収納部内に滞留させ、現像剤自身の内圧及び自重により、トナー補給用開口に移動させ、トナーを取り込む現像装置である。また、ここでは、ドクターブレード位置とトナー補給開口との間のほぼ中央から，補給開口までの領域の現像剤密度を規定している。また、特開平９−１９７８３３号公報では、部品点数を低減させ、機能の集約化を行うことで、小型化及び低コスト化を図る現像装置で、少量の現像剤でトナー濃度の自己制御をするシステムで、現像剤収容部が、第１の規制部材よりも現像剤搬送方向の上流側に配設され、現像剤のトナー濃度が上昇して現像剤の層厚が増加する場合にこの増加分を規制すべく現像剤担持体との間隙が設定された第２の規制部材を有する現像装置である。
【０００４】
一方、近年のデジタル画像形成装置に多く用いられているネガポジの二成分現像システムでは現像部において感光体の帯電電位が有り、現像バイアスが無の状態でキャリア付着が発生し、帯電電位が無、現像バイアスが有りの状態で黒ベタ現像となる不具合があるため印刷動作開始時や停止時に帯電電位及び現像バイアスの印可タイミングを前記状態にならない様に設定している。また、画像形成装置本体に異常が発生した場合や通紙中に紙つまりが発生した場合などでも突然、帯電電位及び現像バイアスの印可を中止するのではなく帯電電位を無にした後、現像バイアスを無にするといった制御を実施することで現像部における前記不具合を防止している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、印刷動作中に印刷異常等でユーザーにより画像形成装置の電源を突然切られた場合では、突然、帯電電位及び現像バイアスの印可を中止してしまい現像部では感光体の帯電電位が有り、現像バイアスが無の状態となりキャリア付着が発生してしまう。従って、現像剤収容部内に収容される磁性キャリアの量によりトナー濃度が決まるこの現像システムでは前記キャリア付着が繰り替えされると現像剤収容部内に収容される磁性キャリアの量が減りトナー濃度が上昇してしまい、地汚れ等の異常画像が発生してしまう不具合がある。
【０００６】
本発明は、上記不具合を防止することを目的とし、付着したキャリアを再び現像剤担持体に回収し、トナー濃度上昇を防止して地汚れのない良好な画像を形成することができる現像装置及び画像形成装置を提供する。
さらに、より確実に付着したキャリアを現像剤担持体に回収する現像装置及び画像形成装置を提供する。また、必要に応じて付着したキャリアを現像剤担持体に回収する動作を実施することで不用意なウォーミング時間の延長を防止する画像形成装置を提供する。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、内部に磁界発生手段を有し、トナーと磁性キャリアとを含む２成分現像剤を担持して搬送する現像剤担持体と、現像剤の量を規制し、現像剤担持体との間に間隙を有する第一の規制部材と、前記第一の規制部材の現像剤担持体上の現像剤の搬送方向上流側に配置され第一の規制部材より掻き落とされた現像剤を収容する現像剤収容室と、前記第一の規制部材よりも現像剤担持体上の現像剤の搬送方向上流側に配置され、現像剤担持体との間に間隙を有する第二の現像剤規制部材と、前記現像剤収容室に隣接して前記第二の規制部材の上流側で現像剤担持体表面と対向するトナー補給口から現像剤担持体にトナーを供給するトナーホッパとを備え、前記トナー補給口は前記第二の規制部材によって規制された現像剤によって覆われる大きさに設定されている現像装置において、電源投入から、画像形成が行われる間の任意の時間に、感光体と現像剤担持体の双方を印刷動作時の回転方向とは逆方向に回転させ、双方を逆方向に回転させている間に現像バイアスを印加する現像装置とする。請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の現像装置において、前回の印刷動作停止が制御部の信号により行われた場合に、逆方向に回転させている間に現像バイアスを印加しない現像装置とする。請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の現像装置において、前回の印刷動作停止が制御部の信号により行われた場合に、逆方向に回転させている間に現像バイアスを印加しない現像装置とする。請求項４に記載の発明は、内部に磁界発生手段を有し、トナーと磁性キャリアとを含む２成分現像剤を担持して搬送する現像剤担持体と、現像剤の量を規制し、現像剤担持体との間に間隙を有する第一の規制部材と、前記第一の規制部材の現像剤担持体上の現像剤の搬送方向上流側に配置され第一の規制部材より掻き落とされた現像剤を収容する現像剤収容室と、前記第一の規制部材よりも現像剤担持体上の現像剤の搬送方向上流側に配置され、現像剤担持体との間に間隙を有する第二の現像剤規制部材と、前記現像剤収容室に隣接して前記第二の規制部材の上流側で現像剤担持体表面と対向するトナー補給口から現像剤担持体にトナーを供給するトナーホッパとを備え、前記トナー補給口は前記第二の規制部材によって規制された現像剤によって覆われる大きさに設定されている現像装置を有する画像形成装置において、前記現像装置が、電源投入から、画像形成が行われる間の任意の時間に、感光体と現像剤担持体の双方を印刷動作時の回転方向とは逆方向に回転させ、双方を逆方向に回転させている間に現像バイアスを印加する画像形成装置とする。請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の画像形成装置において、前回の印刷動作停止が制御部の信号により行われた場合に、前記現像装置が、印刷動作準備時又は開始時に、感光体と現像剤担持体の双方を印刷動作時の回転方向とは逆方向に回転させない画像形成装置とする。請求項６に記載の発明は、請求項４に記載の画像形成装置において、前回の印刷動作停止が制御部の信号により行われた場合に、前記現像装置が、逆方向に回転させている間に現像バイアスを印加しない画像形成装置とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を詳細に説明する。
図１は、従来の現像装置２の構成を示す概略図である。図２は、従来の現像装置２を用いる画像形成装置における制御のためのブロック図である。
この現像装置２は複写機に用いられる潜像担持体である円筒状の感光体ドラム１の側方に配置され、この感光体ドラム１に向けて開口部が形成された現像装置２の内部に、該開口部から一部が露出した、トナー及び磁性キャリアからなる現像剤３を表面に担持する現像剤担持体としての非磁性材質からなる現像スリーブ４、現像スリーブ４の内部に固定配置された磁界発生手段としてマグネットローラ５、現像スリーブ４上に担持されて搬送されている現像剤の量を規制する第一の現像剤規制部材としてのドクタ６、現像剤収納ケース７、トナー収容部としてのトナーホッパ８等を備えている。また、感光体ドラム１上方には感光体を帯電させるための帯電ローラ１２を備えている。
【０００９】
現像剤収納ケース７は、現像スリーブ４との間に、感光体ドラム１との対向部の現像位置に供給されずにドクタ６で進行が阻止された現像剤を収容する現像剤収容部Ａを形成している。そして、現像剤スリーブ４の内部に固定配置されているマグネットローラ５のうち、現像剤収容部Ａに対向する位置には、現像剤収容部Ａ内の現像剤３ａを現像スリーブ４上に担持させるための磁極５ａを配置している。また、トナーホッパ８は、現像剤搬送方向における現像剤収容部Ａの上流側に隣接して現像スリーブ４表面と対向するトナー補給口８ａを有し、このトナー補給口８ａに隣り合ったスペースには、符号１１ａで示したトナーホッパ８内の新しいトナー１１ａをトナー補給口８ａに向けて攪拌しながら送り出すトナー補給部材としてのアジテータ９が配置されている。そしてこのアジテータ９は、回転軸の位置、羽の長さが調節され、図中破線で示すように、アジテータの最外周軌道が現像剤に振れないように設定されている。
【００１０】
上記構成の現像装置２において、現像スリーブ４上に担持された現像剤３ａは、図中矢印ａ方向に正回転する現像スリーブ４の回転に伴ってスリーブ上をドクタ６側に搬送され、ドクタ６により規制されて薄層化される。薄層化された現像剤３ａは、図中矢印ｂ方向に正回転している感光体ドラム１と対向する現像領域に搬送される。そして、現像領域では、感光体ドラム１上に形成されている静電潜像にトナーが接触あるいは非接触で供給され、該静電潜像の可視化が行われる。その後現像剤３ａは現像スリーブ４の回転に伴ってスリーブ上をトナー補給口８ａ側に搬送され、トナーホッパ８内のアジテータ８で送り出されてトナー補給口８ａから供給された新しいトナー１１ａを取り込んだあと、現像剤収容部Ａに戻る。そして、新しいトナー１１ａを含んだ現像剤３はドクタ６による規制部での内圧が増加し、現像剤３ａのトナーが摩擦帯電される。このように現像剤収容部Ａにおける現像剤の内圧により、現像スリーブ４上の現像剤３ａ中のトナーを帯電することができるので、現像剤を帯電あるいは攪拌するためのパドルやスクリュー等を用いた複雑な攪拌搬送機構が不要となる。
【００１１】
一方、上記現像領域に供給されずにドクタ６で進行が阻止された現像剤３ａの一部は、現像剤収容部Ａ内で現像剤３ａ自身の内圧及び重力によってトナーホッパ８のトナー補給口８ａに向かって移動する。トナー補給口８ａ付近まで移動してきた現像剤３ａは、ドクタ６と間隔Ｌ1 上流側に配置された第二の現像剤規制部材であるプレドクタ１０により規制され、磁極５ａの磁力により現像スリーブ４側に引き寄せられ、再び現像スリーブ４の回転に伴ってドクタ６側に搬送されることにより、現像剤収容部Ａ内を循環する。
【００１２】
また、上記構成の現像装置２においては、現像剤３ａに補給されたトナーが多くなってトナー濃度が高まると、それに従って現像剤３ａの嵩が増加するため、現像剤３が第二の現像剤規制部材であるプレドクタ１０に向かって移動し、プレドクタ１０により規制されるが規制しきれない現像剤３ａが現像剤滞留部３ｂを形成して、トナー補給口８ａの開口をおおってしまう。このため、現像スリーブ４上の現像剤３ａ上へのトナー取り込み量が少なくなる。このトナー取り込み量の減少により、現像剤３ａのトナー濃度が常に一定濃度以下に保たれる。逆に、現像剤３ａのトナー濃度が低くなると現像剤３ａの嵩が減少するため、現像剤滞留部３ｂがトナー補給口８ａを塞がなくなるので、現像スリーブ４上の現像剤３ａへ所定量のトナーが取り込まれ、現像剤３ａのトナー濃度が常に一定濃度以上に保たれる。
そして、トナー濃度を変化させたい場合は現像剤収容部Ａ内に収容される磁性キャリアの量を変化させる事で剤の嵩が変わりコントロールできる。例えば、キャリア量をある一定量から減らすと剤の嵩が減少するためトナー補給口８ａからのトナーの取り込みが増加して現像剤３ａのトナー濃度は高くする事が出来る。このようにトナー濃度をほぼ一定範囲内にコントロールできるので、トナー濃度センサやトナー補給部材などを用いた複雑なトナー濃度制御機構が不要である。
【００１３】
ところで、従来のデジタル画像形成装置に多く用いられているネガポジの二成分現像システムでは現像部において感光体の帯電電位が有り、現像バイアスが無の状態でキャリア付着が発生し、帯電電位が無、現像バイアスが有りの状態で黒ベタ現像となる不具合があるため印刷動作開始時や停止時に帯電電位及び現像バイアスの印可タイミングを前記状態にならない様に設定している。図３は、従来のデジタル画像形成装置における帯電装置、現像装置２で印可するバイアスのタイムチャートである。図３に示すように、画像形成装置本体に異常が発生した場合や通紙中に紙つまりが発生した場合などでも突然、帯電電位及び現像バイアスの印可を中止するのではなく、帯電電位をＯＦＦにしたＴ sec後、現像バイアスをＯＦＦにするといった制御を実施することで現像部における前記不具合を防止している。
しかしながら、印刷動作中に印刷異常等でユーザーにより画像形成装置の電源を突然切られた場合では、帯電電位及び現像バイアスの印可を中止してしまい現像部では感光体の帯電電位が有り、現像バイアスが無の状態となりキャリア付着が発生してしまう。そして、この現像システムでは前記キャリア付着が繰り替えされると現像剤収容部Ａ内に収容される磁性キャリアの量が減り、トナー濃度が上昇してしまい、地汚れ等の異常画像が発生してしまう不具合があった。
【００１４】
（第１の実施形態）
図４は、本発明の現像装置２の構成を示す概略図である。
本発明では、図４に示すように、現像剤担持体としての非磁性材質からなる現像スリーブ４と潜像担持体である円筒状の感光体ドラム１が前記した正回転方向ａ及びｂと逆方向ａ’、ｂ’に回転可能になっており印刷動作準備時或いは開始時に任意の時間の間、感光体ドラム１と現像スリーブ４は同期して回転する仕組みになっている。もちろん別駆動で感光体ドラム１のみが正逆転することも可能である。
そして、逆回転動作により感光体ドラム１上に付着したキャリア３ｃを現像スリーブ４付近まで移動させて現像スリーブ４内の磁極５ａにより現像スリーブ４上に再付着させて付着したキャリア３ｃを回収する。これにより現像剤収容部Ａ内の現像剤量は減少すること無く、トナー濃度を一定に保つことができる。
ここで本発明の画像形成装置の動作を説明する。通常の印刷動作を行い印刷終了後に感光体上のキャリア付着を確認したところキャリア付着の発生はなかった。この時にトナー濃度を測定したところ１１ｗｔ％であった。次に強制的に紙づまりを発生させて印刷を停止させた後に感光体上のキャリア付着を確認したところキャリア付着の発生はなかった。そこで、印刷中に突然本体の電源を切り、感光体上のキャリア付着を確認したところキャリア付着が発生していた。ここで、本体の電源を再び入れ印刷動作準備が実施され感光体ドラム１と現像スリーブ４は同期して0.1sec間、逆回転した後、正回転を開始した。そして前記電源切入動作を繰り返し実施して印刷動作準備完了後、トナー濃度を測定したところ１１ｗｔ％と安定しており、地汚れの無い良好な画像を得る事ができた。
【００１５】
以下に実施形態の現像条件を示す。
（機械の設定条件）
感光体線速：１２０mm/sec
現像スリーブと感光体ドラムのギャップＧp：０．３〜０．５ｍｍ
現像スリーブとドクターブレードのギャップＧd1：０．３〜０．５ｍｍ
現像スリーブとプレドクタのギャップ Ｇd2：０．５〜１．５ｍｍ
現像スリーブ径：１６φ
感光体線速に対する現像ローラの線速比：１．５〜３．０
（現像条件）
帯電電位：−８５０〜−９５０Ｖ
現像バイアス：−６００〜−７００Ｖ
（現像剤）
キャリア：
材質：マグネタイト又は鉄
平均粒径：４０〜５０μｍ
トナー：
磁性体（マグネタイト）量：１５〜４０ｗｔ％
シリカ量：０．５〜１．０ｗｔ％
トナーのキャリアに対する被覆率：５０〜１２０％
トナー帯電量Ｑ／Ｍ：１０〜３０μｃ／ｇ
【００１６】
一方、本発明を用いない従来の現像装置２で印刷中に突然本体の電源を切り、再び本体の電源を入れる動作を繰り返し実施して印刷動作準備完了後、、画像形成を行ったところ地汚れの悪い異常画像が発生してしまった。
このように、印刷動作準備時或いは開始時に任意の時間の間、感光体ドラム１と現像スリーブ４は同期して逆回転する仕組みになっていない場合に、印刷中に突然本体の電源を切り入りを繰り返し実施されると現像剤収容部Ａ内に収容される磁性キャリアの量が減少してトナー濃度が上昇し画像が劣化する事があるが本発明を用いる事によりこれを抑えることが可能となった。
【００１７】
（第２の実施形態）
第１の実施形態で印刷動作準備時或いは開始時に任意の時間の間、感光体ドラム１と現像スリーブ４が同期して逆回転している時に現像バイアスを印可する構成になっている。そして、逆回転動作により感光体ドラム１上に付着したキャリア３ｃを現像スリーブ４付近まで移動させて現像スリーブ４内の磁極５ａによる磁力と現像バイアスによる電界で現像スリーブ４上に再付着させて確実に付着したキャリア３ｃを回収する。これにより現像剤収容部Ａ内の現像剤量は減少すること無く、トナー濃度を一定に保つことができる。
【００１８】
（第３の実施形態）
通常の印刷動作終了時や紙づまりを検知した場合の印刷動作停止時など印刷動作停止を画像形成装置が制御上実施した場合は、帯電電位及び現像バイアスの印可タイミングを設定しているので感光体上にキャリア付着は発生しない。従って印刷動作準備時或いは開始時に常に前記キャリア回収動作を実施する必要はない。
そこで、前回の印刷動作停止が制御上実施した場合とそれ以外に制御部で選択する仕組みになっている。
図５は、本発明の一実施形態である画像形成装置の動作を示すフローチャートである。そして、前回の印刷動作停止が制御上実施した場合は、印刷動作準備時或いは開始時にキャリア回収動作を実施せず、ウォーミング時間の短縮を図ることが可能となる。
【００１９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の現像装置及び画像形成装置では、印刷動作準備時或いは開始時に任意時間の間、感光体と現像剤担持体、あるいは少なくとも感光体が正回転と逆方向に回転するので、付着したキャリアを再び現像剤担持体に回収することができ、トナー濃度上昇を防止して地汚れのない良好な画像を提供することが可能となる。
また、本発明の現像装置及び画像形成装置では、逆回転している間に現像バイアスを印加するので電界で現像剤担持体にキャリアを確実に回収することが可能になる。
また、本発明の現像装置及び画像形成装置では、前回の印刷動作停止を画像形成装置が制御上実施した場合に、感光体と現像剤担持体、あるいは少なくとも感光体が正回転と逆方向に回転させず、逆回転している間でも現像バイアスを印加しないことで、必要に応じて付着したキャリアを現像剤担持体に回収する動作を実施することでき、不用意なウォーミング時間の延長を防止することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の現像装置２の構成を示す概略図である。
【図２】従来の現像装置２を用いる画像形成装置における制御のためのブロック図である。
【図３】従来のデジタル画像形成装置における帯電装置、現像装置２で印可するバイアスのタイムチャートである。
【図４】本発明の現像装置２の構成を示す概略図である。
【図５】本発明の一実施形態である画像形成装置の動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１ 感光体
２ 現像装置
３ 現像剤
３ａ 現像剤
３ｂ 現像剤滞留部
３ｃ キャリア
４ 現像スリーブ（現像剤担持体）
５ マグネットローラ
５ａ 磁極
６ ドクター（第１の規制部材）
７ 現像剤収納ケース
８ トナーホッパー
８ａ トナー補給口
９ アジテータ
１０ プレドクター（第２の規制部材）
１１ａ 新しいトナー
１２ 帯電ローラ
Ａ 現像剤収納部
Claims (6)
- 内部に磁界発生手段を有し、トナーと磁性キャリアとを含む２成分現像剤を担持して搬送する現像剤担持体と、
現像剤の量を規制し、現像剤担持体との間に間隙を有する第一の規制部材と、
前記第一の規制部材の現像剤担持体上の現像剤の搬送方向上流側に配置され第一の規制部材より掻き落とされた現像剤を収容する現像剤収容室と、
前記第一の規制部材よりも現像剤担持体上の現像剤の搬送方向上流側に配置され、現像剤担持体との間に間隙を有する第二の現像剤規制部材と、
前記現像剤収容室に隣接して前記第二の規制部材の上流側で現像剤担持体表面と対向するトナー補給口から現像剤担持体にトナーを供給するトナーホッパとを備え、
前記トナー補給口は前記第二の規制部材によって規制された現像剤によって覆われる大きさに設定されている現像装置において、
電源投入から、画像形成が行われる間の任意の時間に、感光体と現像剤担持体の双方を印刷動作時の回転方向とは逆方向に回転させ、双方を逆方向に回転させている間に現像バイアスを印加する
ことを特徴とする現像装置。 - 請求項１に記載の現像装置において、
前回の印刷動作停止が制御部の信号により行われた場合に、
印刷動作準備時又は開始時に、感光体と現像剤担持体の双方を印刷動作時の回転方向とは逆方向に回転させない
ことを特徴とする現像装置。 - 請求項１に記載の現像装置において、
前回の印刷動作停止が制御部の信号により行われた場合に、
逆方向に回転させている間に現像バイアスを印加しない
ことを特徴とする現像装置。 - 内部に磁界発生手段を有し、トナーと磁性キャリアとを含む２成分現像剤を担持して搬送する現像剤担持体と、
現像剤の量を規制し、現像剤担持体との間に間隙を有する第一の規制部材と、
前記第一の規制部材の現像剤担持体上の現像剤の搬送方向上流側に配置され第一の規制部材より掻き落とされた現像剤を収容する現像剤収容室と、
前記第一の規制部材よりも現像剤担持体上の現像剤の搬送方向上流側に配置され、現像剤担持体との間に間隙を有する第二の現像剤規制部材と、
前記現像剤収容室に隣接して前記第二の規制部材の上流側で現像剤担持体表面と対向するトナー補給口から現像剤担持体にトナーを供給するトナーホッパとを備え、
前記トナー補給口は前記第二の規制部材によって規制された現像剤によって覆われる大きさに設定されている現像装置を有する画像形成装置において、
前記現像装置が、電源投入から、画像形成が行われる間の任意の時間に、感光体と現像剤担持体の双方を印刷動作時の回転方向とは逆方向に回転させ、双方を逆方向に回転させている間に現像バイアスを印加する
ことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項４に記載の画像形成装置において、
前回の印刷動作停止が制御部の信号により行われた場合に、
前記現像装置が、印刷動作準備時又は開始時に、感光体と現像剤担持体の双方を印刷動作時の回転方向とは逆方向に回転させない
ことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項４に記載の画像形成装置において、
前回の印刷動作停止が制御部の信号により行われた場合に、
前記現像装置が、逆方向に回転させている間に現像バイアスを印加しない
ことを特徴とする画像形成装置。
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