JP4548061B2

JP4548061B2 - 画像形成装置

Info

Publication number: JP4548061B2
Application number: JP2004274002A
Authority: JP
Inventors: 龍一郎前山; 佳和岡本; 恒雄野網
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd; Fujifilm Business Innovation Corp
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 2004-09-21
Filing date: 2004-09-21
Publication date: 2010-09-22
Anticipated expiration: 2024-09-21
Also published as: JP2006091162A

Description

本発明は、トナーと磁性キャリアを含む現像剤で像担持体上の静電潜像を現像する画像形成装置に関する。

トナーと磁性キャリアを含む二成分現像剤で現像を行う二成分磁気ブラシ現像方式を用いた画像形成装置では、現像の際にトナーと共に磁性キャリアが感光体（像担持体）の表面に付着するが、磁性キャリアを感光体の表面に付着させたまま転写を行うと、白抜けや黒点等の画質欠陥が発生する。このため、二成分磁気ブラシ現像方式を用いた画像形成装置では、感光体に付着した磁性キャリアを磁気ロールによって磁気的に吸引して回収している（例えば、特許文献１乃至４参照）。

しかしながら、白抜けの要因としては、感光体に付着した磁性キャリアだけではなく、現像の際に感光体の表面に付着したトナーの塊（トナーグリッド）も挙げられる。このトナーグリッドは磁気ロールでは回収されないので、転写中も感光体の表面に付着している。この際、トナーグリッドは用紙や中間転写体に転写されずに感光体の表面に残留するので、トナーグリッドの部分だけ白抜けが発生する。
特開２０００−２２１８２１号公報特開２０００−２２１８３４号公報

本発明は上記事実を考慮してなされたものであり、像担持体の表面に付着したトナーグリッドが原因で発生する画質欠陥を防止することを目的とする。

請求項１に記載の画像形成装置は、表面に静電潜像を形成される像担持体と、前記像担持体の表面に面して配設され、現像バイアス印加手段によって現像バイアスを印加されて、前記像担持体に形成された静電潜像をトナーと磁性キャリアを含む現像剤で現像する現像ロールと、前記像担持体の表面に面して配設され、前記像担持体に付着した磁性キャリアを磁気的に吸引する磁気ロールと、前記磁気ロールに交流電圧を印加して前記現像ロールから前記像担持体の表面へ移動するトナーグリッドを振動させる交流電圧印加手段と、を備える画像形成手段であって、前記像担持体、前記現像ロール、前記磁気ロールが複数組備えられ、前記現像バイアス印加手段によって各現像ロールに印加される現像バイアスの電源が各現像ロール毎に備えられ、前記交流電圧印加手段に、現像を行わない前記現像ロールの電源を用いて各磁気ロールへ交流電圧を印加させる第２制御手段を有することを特徴とする。

請求項１に記載の画像形成装置では、現像ロールが像担持体の表面に面して配設されており、この現像ロールに現像バイアス印加手段によって現像バイアスが印加されることで、像担持体の表面に形成された静電潜像がトナーと磁性キャリアを含む現像剤で現像される。また、磁気ロールが像担持体の表面に面して配設されており、この磁気ロールが、現像の際にトナーと共に像担持体の表面に付着した磁性キャリアを磁気的に吸引して回収する。

ここで、磁気ロールには交流電圧印加手段によって交流電圧が印加され、現像ロールから像担持体の表面へ移動するトナーグリッド（トナーの塊）が振動されて破壊される。これによって、像担持体の表面にトナーグリッドが付着した状態でトナー像の転写が行われることを防止でき、白抜け等の画質欠陥を防止できる。

さらに、この画像形成装置では、像担持体、現像ロール、磁気ロールが複数組備えられている。また、現像バイアス印加手段によって各現像ロールへ印加される現像バイアスの電源が、各現像ロール毎に備えられている。

ここで、第２制御手段は、交流電圧印加手段に、現像を行わない現像ロールの電源を用いて各磁気ロールへ交流電圧を印加させる。このため、各磁気ロールへ交流電圧を供給する専用の交流電源が不要となるので、コストを低減でき、また、交流電源の設置スペースを削減できる。また、１つの現像バイアスの電源を用いて磁気ロールと現像ロールへ同時に電圧を印加する場合、電源の出力を大きくしなければならないが、本発明では、１つの現像バイアスの電源を用いて現像ロールと磁気ロールの何れか一方だけに電圧を印加するので、電源の出力を小さくでき、電源のコストを低減できる。

本発明は上記構成にしたので、像担持体の表面に付着したトナーグリッドが原因で発生する画質欠陥を防止できる。

以下、図面を参照して本発明の第１実施形態について説明する。

図１に示すように、カラーレーザービームプリンタ（以下、プリンタと言う）１０は、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色のトナー像をそれぞれ搬送ベルト２４によって水平搬送される用紙Ｐに順次転写して重ね合わせてフルカラーのトナー像を形成するプリント部１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋ（以下、プリント部１２Ｙ〜Ｋと言う）が搬送方向上流側から順に配置されている。このプリント部１２Ｙ〜Ｋの下方には給紙カセット１４が配設されており、この給紙カセット１４に用紙Ｐが収容されている。給紙カセット１４には、給紙カセット１４内の最上位の用紙Ｐを給紙カセット１４から送り出すピックアップロール１６が配設されており、給紙カセット１４から送り出された用紙Ｐは、搬送ロール１８、２０、２２から搬送力を付与されて上方の搬送ベルト２４へ送られる。用紙Ｐは搬送ベルト２４の上面に載って搬送ベルト２４の回転で水平に搬送される。

搬送ベルト２４の上面に面してプリント部１２Ｙ〜Ｋの感光体ドラム２６が配設され、転写ロール２８が搬送ベルト２４を介して感光体ドラム２６の下面に圧接されている。そして、感光体ドラム２６の周囲には、回転方向（図中時計回り方向）に順に、クリーニングブレード３０、除電コロトロン３２、帯電コロトロン３４、ＬＥＤアレイヘッド３６、現像器３８、キャリア回収装置４０が配設されている。

クリーニングブレード３０は、用紙Ｐに転写されずに感光体ドラム２６の表面に残留した未転写残留トナーを感光体ドラム２６の表面から掻き落して除去する。また、除電コロトロン３２は、感光体ドラム２６の表面に残留した電荷を中和する。また、帯電コロトロン３４は、感光体ドラム２６の表面を一様に帯電する。そして、ＬＥＤアレイヘッド３６は、感光体ドラム２６の帯電面をライン露光し、感光体ドラム２６の表面に静電潜像を形成する。

そして、現像器３８は、感光体ドラム２６の表面に形成された静電潜像上にトナーを付着させてトナー像を形成する。現像器３８には、現像ロール４２、パドルホイール４４、攪拌スクリュー４６が回転可能に設けられており、攪拌スクリュー４６が回転駆動されて現像器３８内のトナーと磁性キャリアからなる二成分現像剤が攪拌される。そして、十分に攪拌された二成分現像剤がパドルホイール４４によって現像ロール４２に供給される。現像バイアス印加手段５０（図２参照）によって現像ロール４２に現像バイアス（交流電圧）が印加され、現像ロール４２と感光体ドラム２６との間に電位差が発生することで、現像ロール４２から感光体ドラム２６へトナーが移動する。そして、転写ロール２８に転写バイアスが印加されて感光体ドラム２６上のトナーが転写ロール２８側へ引寄せられることで、感光体ドラム２６から用紙Ｐへトナー像が転写される。

そして、搬送ベルト２４の搬送方向下流側には定着装置４８が配設されている。定着装置４８ではヒートロール定着方式が用いられており、用紙Ｐ上の未定着トナー像が加圧、加熱されて用紙Ｐに定着される。その後、用紙Ｐはプリント１０から排紙される。

ここで、キャリア回収装置４０について説明する。図２に示すように、キャリア回収装置４０は、感光体ドラム２６の表面に面して配設された磁気ロール５２を備える。磁気ロール５２は、図示しないモータの駆動により回転される非磁性スリーブ５４と、この非磁性スリーブ５４内にシャフト５６と共に固定配置されたフェライト系焼結磁石５８と、その一部で感光体ドラム２６にほぼ対向する位置に埋め込まれた希土類磁石６０により構成されている。希土類磁石６０としては、サマリウムコバルトあるいはネオジ鉄等の１５００ガウス以上の高密度磁束を有するものが用いられる。

この磁気ロール５２は、現像ロール４２による現像の際にトナーと共に感光体ドラム２６の表面に付着した磁性キャリアを、感光体ドラム２６との間の間隙が最も小さく磁束密度が最も大きくなった現像部において、希土類磁石６０により非磁性スリーブ５４側に磁気的に吸引する。ここで、希土類磁石６０は他のフェライト系焼結磁石５８と比べて高密度磁束を有しているため、高効率で磁性キャリアを吸引することができる。この吸引された磁性キャリアは、非磁性スリーブ５４の回転により回転方向下流側に搬送される。この搬送された磁性キャリアは、磁気ロール５２内のフェライト系焼結磁石５８の互いに隣接した同極磁極（Ｎ極）間で搬送力が失われ、キャリア回収装置４０内に落下し回収される。

ここで、現像ロール４２には交流電源６２が接続されており、現像バイアス印加手段５０によって交流電圧である現像バイアスが印加されるようになっている。また、磁気ロール５２には、交流電源６４が接続されており、交流電圧印加手段７０によって交流電圧が印加されるようになっている。現像バイアス印加手段５０、交流電圧印加手段７０は、プリント部１２Ｙ〜Ｋの制御を行うプリント制御部１００によって制御される。

以下、プリント制御部１００による現像バイアス印加手段５０、交流電圧印加手段７０の制御方法について図３のフローチャートを参照して説明する。

プリント制御部１００がプリントジョブを受信すると本フローが開始されステップ１００へ進む。ステップ１００では、画像データに基づいてプリント部１２Ｙ〜Ｋのプリント動作を開始させる。この際、現像バイアス印加手段５０によって現像ロール４２に交流電圧を印加させるのと同時に、交流電圧印加手段７０によって磁気ロール５２に交流電圧を印加させる。これによって、現像ロール４２、感光体ドラム２６、及び磁気ロール５２の間の間隙でトナーが振動してトナークラウドが形成され、現像ロール４２から感光体ドラム２６の表面へ移動するトナーグリッド（トナーの塊）が振動して破壊される。従って、感光体ドラム２６の表面にトナーグリッドが付着した状態で転写が行われることを防止でき、白抜け等の画質欠陥を防止できる。

そして、ステップ１０１では、プリントジョブが終了するまで否定判定が繰り返され、肯定されるとステップ１０２へ進む。ステップ１０２では、現像バイアス印加手段５０による現像ロール４２への交流電圧の印加を停止させる。一方、交流電圧印加手段による磁気ロール５２への交流電圧は、所定時間継続させる。これによって、磁気ロール５２に付着したトナーグリッドが感光体ドラム２６と磁気ロール５２との間で振動されて破壊される。この際、破壊されたトナーは、磁気ロール５２又は感光体ドラム２６に付着する。磁気ロール５２に付着したトナーは次回の現像時に感光体ドラム２６に転写され、感光体ドラム２６に付着したトナーはクリーニングブレード３０によって感光体ドラム２６から除去される。そして、本フローを終了する。

このように、現像終了後（非現像時）に、磁気ロール５２をクリーニングするモードを実施することによって、次回の現像時に、磁気ロール５２に付着したトナーグリッドが感光体ドラム２６に移動することを防止できる。

次に、第２実施形態について説明する。なお、第１実施形態と同様の構成には同一の符号を付し、説明は省略する。

第１実施形態では、現像ロール４２に印加される交流電圧の交流電源６２とは別に、磁気ロール５２に印加される交流電圧の交流電源６４が設けられていたが、第２実施形態では、現像ロール４２と磁気ロール５２に共通の交流電源６２によって交流電圧を供給する。この交流電源６２は、各プリント部１２Ｙ〜Ｋ毎に設けられている。

ここで、各交流電源６２は、スイッチ回路７２によって他のプリント部１２Ｙ〜Ｋの磁気ロール５２に接続可能となっており、プリント制御部２００は、スイッチ回路７２を制御して、現像を行わない現像ロール４２の交流電源６２を、現像を行う現像ロール４２に対応した磁気ロール５２に接続する。そして、交流電圧印加手段８０に、磁気ロール５２に交流電圧を印加させる。

以下、プリント制御部２００による交流電圧印加手段８０の制御方法について図５のフローチャートを参照して説明する。

プリント制御部２００（図４参照）がプリントジョブを受信するとステップ２００へ進む。ステップ２００では、画像データからプリントを行わない（現像を行わない）プリント部１２Ｙ〜Ｋを判定する。そして、ステップ２０１では、プリント制御部２００が、上述したスイッチ回路７２を制御して現像を行わない現像ロール４２の交流電源６２を、現像を行う残りの現像ロール４２に対応する磁気ロール５２に接続する。そして、ステップ２０２では、交流電圧印加手段８０に、現像を行う現像ロール４２とこの現像ロール４２に対応する磁気ロール５２に同時に交流電圧を印加させる。

そして、ステップ２０３では、プリントジョブが終了するまで否定判定が繰り返され、肯定されるとステップ２０４へ進む。ステップ２０４では、現像バイアス印加手段５０による現像ロール４２への交流電圧の印加を停止させる。一方、交流電圧印加手段による磁気ロール５２への交流電圧は、所定時間継続させる。そして、ステップ２０５では、交流電圧印加手段８０が、スイッチ回路７２を制御して交流電源６２を各プリント部１２Ｙ〜Ｋの現像ロール４２に接続し、本フローを終了する。

以上説明したように、現像を行わない現像ロール４２の交流電源６２によって磁気ロール５２に電源を供給するようにしたので、各磁気ロール５２へ交流電圧を供給する専用の交流電源が不要となる。従って、コストを低減でき、また、交流電源の設置スペースを削減できる。また、１つの現像バイアスの電源を用いて磁気ロール５２と現像ロール４２へ同時に交流電圧を印加する場合、電源の出力を大きくしなければならないが、本発明では、１つの現像バイアスの電源を用いて現像ロール４２と磁気ロール５２の何れか一方だけに交流電圧を印加するので、電源の出力を小さくでき、電源のコストを低減できる。

本発明の実施形態のカラーレーザープリンタの概略を示す側面図である。本発明の第１実施形態のカラーレーザープリンタの現像器、及びキャリア回収装置を示す断面図である。本発明の第１実施形態のカラーレーザープリンタの現像バイアス印加手段、及び交流電圧印加手段の制御方法を説明するためのフローチャートである。本発明の第２実施形態のカラーレーザープリンタの現像器、及びキャリア回収装置を示す断面図である。本発明の第２実施形態のカラーレーザープリンタの交流電圧印加手段の制御方法を説明するためのフローチャートである。

符号の説明

１０カラーレーザープリンタ（画像形成装置）
２６感光体ドラム（像担持体）
４２現像ロール
５０現像バイアス印加手段
６２磁気ロール
７０交流電圧印加手段
８０交流電圧印加手段
１００プリント制御部（第１制御手段）
２００プリント制御部（第２制御手段）
Ｐ用紙（記録媒体）

Claims

表面に静電潜像を形成される像担持体と、
前記像担持体の表面に面して配設され、現像バイアス印加手段によって現像バイアスを印加されて、前記像担持体に形成された静電潜像をトナーと磁性キャリアを含む現像剤で現像する現像ロールと、
前記像担持体の表面に面して配設され、前記像担持体に付着した磁性キャリアを磁気的に吸引する磁気ロールと、
前記磁気ロールに交流電圧を印加して前記現像ロールから前記像担持体の表面へ移動するトナーグリッドを振動させる交流電圧印加手段と、を備える画像形成手段であって、
前記像担持体、前記現像ロール、前記磁気ロールが複数組備えられ、
前記現像バイアス印加手段によって各現像ロールに印加される現像バイアスの電源が各現像ロール毎に備えられ、
前記交流電圧印加手段に、現像を行わない前記現像ロールの電源を用いて各磁気ロールへ交流電圧を印加させる第２制御手段を有することを特徴とする画像形成装置。