JP4894870B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、電子写真方式の複写機、プリンタ、ファクシミリ機、これらのうち２以上を組み合わせた複合機等の画像形成装置に関する。

電子写真方式の画像形成装置は、静電潜像担持体表面を所定電位に帯電させ、その帯電域に形成しようとする画像に応じた画像露光を施して静電潜像を形成し、該静電潜像を現像装置で現像してトナー像を形成することができるように構成されている。

静電潜像を現像する方式としては、従来より、１成分現像方式、２成分現像方式と称されている二つの方式が知られている。前者は現像剤として主としてトナーからなる１成分現像剤を採用する方式であり、後者は現像剤として主としてトナーとキャリアからなる現像剤を採用する方式である。

１成分現像方式では、一般的には、トナーを、トナー担特体とトナー担特体に押圧された規制板とによって形成される規制部を通過させることでトナーを帯電させることができるとともに所望のトナー薄層を得ることができるため、現像装置の簡略化、小型化、低コスト化の面で有利である。

しかし、トナー規制部での強いストレスによりトナーの劣化が促進されやすく、トナーの帯電量が画像形成を重ねるうちに低下しやすい。さらに、トナー規制部材やトナー担特休表面がトナーや外添材により汚染されることでトナーヘの電荷付与性が低下し、カブリ等の問題を引き起こすため、結果として現像装置の寿命が短くなってしまう。

これに対して２成分現像方式では、トナーを、キャリアとの混合による摩擦帯電で帯電させるため、トナーを帯電させるにあたってのストレスが小さく、１成分現像方式と比べるとトナーが劣化しにくく、トナー劣化に対して有利である。
さらに、トナーへの電荷付与部材であるキャリアは、その表面積が大きいため、トナーや外添材による汚染に対しても耐えやすい。
これらにより現像装置の長寿命化に有利である。

しかし、２成分現像方式では、静電潜像現像領域にキャリアが存在するため、潜像担特体上にキャリアが移行し、画像上にキャリアに起因する画像不良が生じやすい。

そこで最近では、これら各現像方式の利点を組み合わせたハイブリッド現像方式が提案されている。ハイブリッド現像方式は、現像剤担持体表面に磁気力で保持した現像剤（主としてトナーと磁性キャリアを含む現像剤）からトナーだけを選択的にトナー担持体の外周面に供給し、このトナー担持体周面に保持されたトナーを用いて静電潜像担持体上の静電潜像を現像するものである（特許文献１：特開平２００３−２８７９５９号公報参照）。

特開平２００３−２８７９５９号公報

ところが、上記ハイブリッド現像方式によると、回転駆動されるトナー担持体には、その外周面に保持されたトナーの薄層が現像に供される際にトナー担持体からトナーが消費される部分とトナーが消費されずにそのまま残留する部分とが生じる。このトナーが消費される部分と残留する部分とでは、トナー担持体の次の回転時において現像性能に差が生じ、これが画像濃度の差となって現れる。

この履歴現象は、現像領域を通過したトナー担持体周面に再びトナー薄層を形成する際に、トナー層を均−にすることが困難なことに起因している。
すなわち、トナー担持体上の、トナーが消費された部分とトナーが現像に供されずにそのまま残留している部分とでは、そこに形成されるトナー層に厚さ又は帯電量において差が生じることになる。高速画像形成対応として複数本のトナー担持体を装備した場合にも同様の問題が発生する。

複数本のトナー担持体を採用する場合、特に静電潜像担持体表面の移動方向において最下流側のトナー担持体における現像残トナーが履歴現象発生に大きく影響する。
何故なら、複数のトナー担持体を採用する場合、静電潜像担持体表面移動方向において最下流側のトナー担持体より上流側に位置するトナー担持体上の現像残トナーによっても静電潜像担持体に現像残トナーによるメモリが生じるが、そのような上流側トナー担持体によるメモリは下流側トナー担持体によりある程度補正されてしまう。しかし、最下流側トナー担持体上の現像残トナーによるメモリは消去し難い。

そこで本発明は、静電潜像担持体表面を帯電させ、その帯電域に形成しようとする画像に応じた画像露光を施して静電潜像を形成し、該静電潜像を現像装置で現像してトナー像を形成することができる画像形成部を少なくとも一つ含み、少なくとも一つの画像形成部における現像装置は、磁石を内包し、周面にトナーと磁性キャリアを主体とする２成分現像剤を保持して回転駆動される現像剤担持体と、該現像剤担持体に臨設された複数の、回転駆動可能のトナー担持体とを備えており、該現像剤担持体から該トナー担持体へトナーを移行させるとともに該トナー担持体上のトナーを対応する静電潜像担持体に形成された静電潜像の現像に供することができるハイブリッド方式の現像装置である画像形成装置であって、ハイブリッド方式の現像装置が、長期にわたって安定的に、画像濃度ムラ等が抑制された良好なトナー画像を形成でき、それだけ画像形成装置全体としても良好な画像を形成できる画像形成装置を提供することを課題とする。

本発明は前記課題を解決するため、
静電潜像担持体表面を帯電させ、その帯電域に形成しようとする画像に応じた画像露光を施して静電潜像を形成し、該静電潜像を現像装置で現像してトナー像を形成することができる画像形成部を少なくとも一つ含み、少なくとも一つの画像形成部における現像装置は、磁石を内包し、周面にトナーと磁性キャリアを主体とする２成分現像剤を保持して回転駆動される現像剤担持体と、該現像剤担持体に臨設された複数の、回転駆動可能のトナー担持体とを備えており、該現像剤担持体から該トナー担持体へトナーを移行させるとともに該トナー担持体上のトナーを対応する静電潜像担持体に形成された静電潜像の現像に供することができるハイブリッド方式の現像装置である画像形成装置であって、
該ハイブリッド方式の現像装置における現像剤担持体及びトナー担持体は、該トナー担持体が臨んでいる静電潜像担持体の周面の移動方向において最下流側に位置するトナー担持体の周面移動方向が該静電潜像担持体周面移動方向に対してウイズ方向となり、前記現像剤担持体の周面移動方向が該最下流側トナー担持体周面移動方向に対してウイズ方向となるように回転駆動され、
該ハイブリッド方式の現像装置における前記最下流側のトナー担持体上のトナーを吹き払うエアー吹き付け装置が設けられており、
該エア−吹き付け装置は、該最下流側トナー担持体上の現像残トナーを前記現像剤担持体へ向け吹き払うように該トナー担持体へエアーを吹き付ける下流側エアーノズルを含んでいる画像形成装置を提供する。

ここで、「最下流側に位置するトナー担持体の周面移動方向が該静電潜像担持体周面移動方向に対してウイズ方向となり」とは、最下流側トナー担持体の静電潜像担持体に対向している部分と、静電潜像担持体の最下流側トナー担持体に対向している部分とが同じ方向に移動することを指している。
「前記現像剤担持体の周面移動方向が該最下流側トナー担持体周面移動方向に対してウイズ方向となる」とは、現像剤担持体と最下流側トナー担持体の互いに対向している部分が同じ方向に移動することを指している。

本発明に係る画像形成装置によると、少なくとも一つの画像形成部においては、現像装置がハイブリッド方式の現像装置であり、そこで使用する現像剤はトナーとキャリアを主体とする２成分現像剤であり、トナーを帯電させるにあたって、１成分現像方式の現像装置では要求されるトナー担持体へ圧接されるトナー規制部材は不要であり、トナーはキャリアとの間で摩擦帯電させることができる。従ってトナー帯電に伴うストレスは小さく、それだけトナーの劣化が抑制され、また、トナー規制部材等がトナーや外添材で汚染されることでトナーへの電荷付与性が低下するといったこともない。

ハイブリッド方式の現像装置では、現像剤担持体上にはキャリアを含む現像剤が担持されるが、直接現像に供されるトナー担持体へは現像剤担持体からトナーが移行せしめられるので、静電潜像担持体へのキャリア付着が抑制され、それだけキャリアに起因する画像不良発生は抑制される。

さらに、ハイブリッド方式の現像装置では、現像剤担持体及びトナー担持体は、該トナー担持体が臨んでいる静電潜像担持体の周面の移動方向において最下流側に位置するトナー担持体の周面移動方向が該静電潜像担持体周面移動方向に対してウイズ方向となり、前記現像剤担持体の周面移動方向が該最下流側トナー担持体周面移動方向に対してウイズ方向となるように回転駆動され、
エア−吹き付け装置の下流側ノズルから、最下流側トナー担持体上の現像残トナーを前記現像剤担持体へ向け吹き払うように該トナー担持体へエアーを吹き付けることができる。

これらエアー吹き付けと現像剤担持体及びトナー担持体の回転方向とにより、最下流側トナー担持体上のトナー消費パターンの履歴を消去するとともに該トナー担持体上の現像残トナーを気流に乗せて現像剤担持体へ向かわせ、該現像剤担持体上の現像剤に回収させることができる。

また、このように、ハイブリッド方式の現像装置では、少なくとも最下流側のトナー担持体上のトナー消費パターンの履歴をエアー吹き付けにより消去できるので、現像剤担持体へ印加するバイアスは、該トナー担持体へトナーを安定的に確実に供給できるバイアスに設定でき、所謂ベタ画像形成の場合でも、良好な画像を形成できる。

かくして、ハイブリッド方式の現像装置により静電潜像を現像してトナー画像を形成する画像形成部では、長期にわたって安定的に、画像濃度ムラ等が抑制された良好なトナー画像を形成できる。ひいては、画像形成装置全体としても、それだけ良好な画像を形成できる。

本発明に係る画像形成装置では、ハイブリッド方式の現像装置における現像剤担持体及びトナー担持体は、該トナー担持体が臨んでいる静電潜像担持体の周面の移動方向において最下流側に位置するトナー担持体の周面移動方向が該静電潜像担持体周面移動方向に対してウイズ方向となり、前記現像剤担持体の周面移動方向が該最下流側トナー担持体周面移動方向に対してウイズ方向となるように回転駆動され、前記エア−吹き付け装置は、最下流側トナー担持体上の現像残トナーを前記現像剤担持体へ向け吹き払うように該トナー担持体へエアーを吹き付ける下流側エアーノズルを含んでいればよい。

この場合、該静電潜像担持体周面移動方向において最下流側より上流側のトナー担持体の周面移動方向は静電潜像担持体周面移動方向に対してウイズ方向でも、それとは反対方向（カウンタ方向）でもよく、上流側トナー担持体へのエアー吹き付けも必ずしも要しない。

しかし、より確実に長期にわたって安定的に、画像濃度ムラ等が抑制された良好なトナー画像を形成できるようにするために、ハイブリッド現像装置における現像剤担持体及びトナー担持体は、該トナー担持体が臨んでいる静電潜像担持体の周面の移動方向において最上流側に位置するトナー担持体の周面移動方向が該静電潜像担持体周面移動方向に対してカウンタ方向となり、最下流側に位置するトナー担持体の周面移動方向が該静電潜像担持体周面移動方向に対してウイズ方向となり、前記現像剤担持体の周面移動方向が該最下流側トナー担持体周面移動方向に対してウイズ方向となるように回転駆動されるようにし、最上流側及び最下流側のトナー担持体上のトナーを吹き払うエアー吹き付け装置を設け、該エア−吹き付け装置は、前記最上流側トナー担持体上の現像残トナーを前記現像剤担持体へ向け吹き払うように該トナー担持体へエアーを吹き付ける上流側エアーノズルを含んでいるとともに、前記最下流側トナー担持体上の現像残トナーを前記現像剤担持体へ向け吹き払うように該トナー担持体へエアーを吹き付ける下流側エアーノズルを含んでいるようにしてもよい。

このように上流側及び下流側のエアーノズルを採用する場合、既述のとおり、もしエアー吹き付けをしないとすれば最下流側トナー担持体上の現像残トナーによるメモリを消去し難く、最下流側トナー担持体上の現像残トナーの除去が大切であることから、最上流側トナー担持体上の現像残トナーを吹き払う上流側エアーノズルへ供給されるエアーの圧力より、最下流側トナー担持体上の現像残トナーを吹き払う下流側エアーノズルへ供給されるエアーの圧力を高く設定してもよい。
換言すれば、最上流側トナー担持体へ吹き付けられるエアーの流速より最下流側トナー担持体へ吹き付けられるエアーの流速の方を大きくして、最下流側トナー担持体上の現像残トナーをより十分、確実に吹き払えるようにしてもよい。

静電潜像現像後にトナー担持体上に残留する現像残トナーをエアー吹き付け装置で吹き払えるようにするために、各トナー担持体のトナー搬送量を５ｇ／ｍ² 以下とする例を挙げることができる。しかし、トナー担持体によるトナー搬送量が少なすぎると静電潜像を現像し難くなってくるから、各トナー担持体のトナー搬送量は概ね２ｇ／ｍ² 以上とする例を挙げることができる。

前記各エアーノズルに供給されるエアーの圧力は、大きすぎるとエアーノズルから吹き出すエアーでトナー担持体上の現像残トナーを吹き払うとき、該現像残トナーを周囲に飛散させてしまうので、３ｋｇｆ／ｃｍ² 以下とする例を挙げることができる。しかし、エアー圧が小さすぎると、トナー担持体上の現像残トナーの吹き払いが困難になっいてくるから、概ね０．３ｋｇｆ／ｃｍ² 以上とする例を挙げることができる。

以上説明したように本発明によると、静電潜像担持体表面を帯電させ、その帯電域に形成しようとする画像に応じた画像露光を施して静電潜像を形成し、該静電潜像を現像装置で現像してトナー像を形成することができる画像形成部を少なくとも一つ含み、少なくとも一つの画像形成部における現像装置は、磁石を内包し、周面にトナーと磁性キャリアを主体とする２成分現像剤を保持して回転駆動される現像剤担持体と、該現像剤担持体に臨設された複数の、回転駆動可能のトナー担持体とを備えており、該現像剤担持体から該トナー担持体へトナーを移行させるとともに該トナー担持体上のトナーを対応する前記静電潜像担持体に形成された静電潜像の現像に供することができるハイブリッド方式の現像装置である画像形成装置であって、該ハイブリッド方式の現像装置が、長期にわたって安定的に、画像濃度ムラ等が抑制された良好なトナー画像を形成でき、それだけ画像形成装置全体としても良好な画像を形成できる画像形成装置を提供することができる。

本発明に係る画像形成装置の１例の構成の概略を示す図である。 図１の画像形成装置で使用している現像装置の断面の概略を、感光体とともに示す図である。 図１の画像形成装置の制御回路の概略を示すブロック図である。 図（Ａ）はエアーノズル装置を示す図、図（Ｂ）は個々のエアーノズルを示す図、図（Ｃ）はエアーノズルとそれが臨むトナー担持体ローラとの位置関係を説明する図である。 ハイブリッド現像装置の他の例を示す図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図１は本発明に係る画像形成装置の１例ＰＲの構成の概略を示している。画像形成装置ＰＲはタンデム型のフルカラープリンタである。

このプリンタＰＲは、駆動ローラ８１とこれに対向するローラ８２に巻き掛けられた無端の中間転写ベルト８を有している。転写ベルト８は、図示省略のベルト駆動部により駆動される駆動ローラ８１によって図中時計方向（図中矢印方向）ＣＷに回される。

ローラ８２には転写ベルト８上の２次転写残トナー等を清掃するクリーニング装置８３が臨んでおり、駆動ローラ８１には２次転写ローラ９が臨んでいる。クリーニング装置８３に回収されるトナー等は図示省略の搬送手段にて廃棄容器へ送られる。

２次転写ローラ９は図示省略の押圧手段にて駆動ローラ８１に支持された中間転写ベルト８の部分に押圧され、中間転写ベルト８との間にニップ部を形成し、中間転写ベルト８の回転に従動して、或いは後述するように該ニップ部に送り込まれる記録媒体Ｓの移動に従動して、又は図示省略の駆動部に駆動されて回転することができる。
２次転写ローラ９へは、図示省略の電源から２次転写バイアスを印加することができる。

中間転写ベルト８及び２次転写ローラ９の左方には定着装置ＦＸが配置されており、右方にはタイミングローラ対ＴＲが配置されており、さらに右方に、図示を省略しているが、記録紙等の記録媒体Ｓを収容した記録媒体収容カセットが配置されている。

定着装置ＦＸは熱源で加熱される定着加熱部材とこれに圧接される加圧部材とを含むものである。本例ではこれら部材はいずれもローラ形態のものである。
記録媒体収容カセット（図示省略）に収容された記録媒体Ｓは、媒体供給ローラ（図示省略）にて１枚ずつ引き出してタイミングローラ対ＴＲへ供給することができる。

中間転写ベルト８を巻き掛けたローラ８１、８２の間には、転写ベルト８に沿って、ローラ８２からローラ８１に向けて、イエロー画像形成部Ｙ、マゼンタ画像形成部Ｍ、シアン画像形成部Ｃ及びブラック画像形成部Ｋがこの順序で配置されている。

Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの各画像形成部は、静電潜像担持体としてドラム型の感光体１を備えており、該感光体の周囲に帯電器２、露光装置３、現像装置４及びクリーニング装置５がこの順序で配置されている。

各画像形成部の感光体１にはベルト８を間にして１次転写ローラ６が対向配置されている。１次転写ローラ６は、本例では図示省略の押圧手段にて感光体１の方向へ押圧され、ベルト８に接触して従動回転するとともにベルト８を感光体１に接触させることができる。

１次転写ローラ６には、感光体１上に形成されるトナー像をベルト８へ１次転写するための１次転写バイアスを図示省略の電源から印加できる。

露光装置３は、図示省略のパーソナルコンピュータ、画像読取装置等から提供される画像情報に応じて、レーザービームの点滅により感光体１にドット（点）露光で画像露光を施せるものである。

各画像形成部における感光体１は、それには限定されないが、ここでは負帯電性の感光体であり、図示省略の感光体駆動モータにて図中反時計方向回りに回転駆動できる。

各画像形成部における帯電器２は、本例では帯電ローラであり、所定のタイミングで図示省略の電源から帯電用の電圧が印加される。なお、帯電器２は帯電ローラに限定されることはなく、感光体１と非接触の帯電器（例えばコロナ放電による帯電器）でもよい。

各画像形成部における現像装置４は、本例では、磁性キャリアと非磁性トナーを主成分とする所謂２成分現像剤を用いて、感光体１上に形成される静電潜像を反転現像することができる。なお、現像装置は正規現像を行うものであっても構わない。現像装置４については後ほど図２を参照してさらに説明する。

図３はプリンタＰＲの動作を制御する制御部Ｃｏｎｔを示している。プリンタＰＲの各部はこの制御部Ｃｏｎｔからの指示に基づいて動作し、次のように画像形成することができる。なお、制御部Ｃｏｎｔには操作パネルＰＡが接続されており、このパネルにおいて画像形成モード、画像形成枚数の設定等を行える。

このプリンタによると、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの画像形成部のうち１又は２以上を用いて画像を形成することができる。
画像形成部Ｙ、Ｍ、Ｃ及びＫのすべてを用いてフルカラー画像を形成する場合を例にとると、先ず、イエロー画像形成部Ｙにおいてイエロートナー像を形成し、これを転写ベルト８に１次転写する。

すなわち１イエロー画像形成部Ｙにおいて、感光体１が図中反時計方向に回転駆動され、帯電器２にて表面が一様に所定電位に帯電され、該帯電域に露光装置３からイエロー画像用の画像露光が施され、感光体１上にイエロー用静電潜像が形成される。この静電潜像はイエロートナーを有する現像装置４にて現像されて可視イエロートナー像となる。該イエロートナー像は１次転写ローラ６にて転写ベルト８上に１次転写される。このとき、１次転写ローラ６には図示省略の電源から１次転写バイアスが印加される。

同様にして、マゼンタ画像形成部Ｍにおいてマゼンタトナー像が形成されて転写ベルト８に転写され、シアン画像形成部Ｃにおいてシアントナー像が形成されて転写ベルト８に転写され、ブラック画像形成部Ｋにおいてブラックトナー像が形成されて転写ベルト８に転写される。

イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナー像はこれらが中間転写ベルト８上に重ねて転写されるタイミングで形成される。
かくして転写ベルト８上に形成された多重トナー像は転写ベルト８の回動により２次転写ローラ９へ向け移動する。

一方、記録媒体Ｓが記録媒体収容カセットから媒体供給ローラにて引き出され、タイミングローラ対ＴＲへ供給され、待機している。

このようにタイミングローラ対ＴＲのところで待機する記録媒体Ｓは、中間転写ベルト８にて送られてくる多重トナー像に合わせて、転写ベルト８と２次転写ローラ９とのニップ部に供給される。この多重トナー像は図示省略の電源から２次転写バイアスが印加された２次転写ローラ９にて記録媒体Ｓ上に２次転写される。

その後記録媒体Ｓは定着装置ＦＸに通され、そこで多重トナー像が加熱加圧下に記録媒体Ｓに定着される。記録媒体Ｓはひき続き、排出ローラ対ＤＲにて排出トレイ（図示省略）に排出される。

トナー像のベルト８への１次転写において感光体１上に残留する転写残トナー等はクリーニング装置５で清掃され、２次転写によりベルト８上に残留する２次転写残トナー等はクリーニング装置８３で清掃される。これら清掃除去されたトナーはそれぞれ図示省略の搬送手段にて廃棄容器へ送られる。

以上説明したように画像形成されるのであるが、２成分現像剤を用いる現像装置４についてさらに説明する。現像装置４は図２に示すものである。図２は現像装置４の断面構造の概略を示している。

現像装置４は所謂ハイブリッド方式の現像装置であり、固定配置のローラ形態の磁石体Ｍｇを内蔵した現像剤担持体４１及びこの現像剤担持体４１に臨む複数の（ここでは上下２本の）トナー担持体４３、４４を含んでいる。

現像剤担持体４１は、本例では回転駆動される中空ローラ（スリーブ）であり、トナー担持体４３、４４のそれぞれも回転駆動されるローラ形態のものである。トナー担持ローラ４３、４４は感光体１に臨んでいる。これら現像剤担持ローラ４１及びトナー担持ローラ４３、４４は制御部Ｃｏｎｔの指示のもとに図示省略の駆動部によって感光体１上の静電潜像を現像できるように所定タイミングで回転駆動される。

このとき、現像剤担持ローラ４１は図において反時計方向に回転駆動される。また、感光体１の周面の移動方向（図中、反時計方向）において最上流側にあるトナー担持ローラ４３は図において反時計方向に、最下流側にあるトナー担持ローラ４４は図において時計方向にそれぞれ回転駆動される。

かくして、感光体１の周面の移動方向（図中、反時計方向）において最上流側にあるトナー担持ローラ４３の周面移動方向（図中、反時計方向）は感光体周面移動方向に対してカウンタ方向になっている。すなわち、感光体１とトナー担持ローラ４３は互いに対向している部分が互いにカウンタ方向（逆方向）に移動する。

また、感光体１の周面の移動方向（図中、反時計方向）において最下流側にあるトナー担持ローラ４４の周面移動方向（図中、時計方向）は感光体周面移動方向に対してウイズ方向になっている。すなわち、感光体１とトナー担持ローラ４４は互いに対向している部分がウイズ方向（同方向）に移動する。

上流側トナー担持ローラ４３の周面移動方向は現像剤担持ローラ４１の周面移動方向に対してカウンタ方向であり、下流側トナー担持ローラ４４の周面移動方向は現像剤担持ローラ４１の周面移動方向に対してウイズ方向である。

現像剤担持ローラ４１の背後には、回転駆動される２本の現像剤攪拌搬送部材４５、４６が設けられている。部材４５、４６のそれぞれは、本例では回転軸にスクリューを周設したスクリューコンベアの形態のものである。両部材４５、４６は互いに並行に配置されており、両部材間には仕切り壁Ｗが設けられている。部材４５は現像剤担持ローラ４１に臨んでいる。仕切り壁Ｗは奥側と手前側にそれぞれ現像剤流通開口部（図示省略）を有している。

現像剤槽４０内の現像剤Ｔは、部材４６の回転により奥側から手前側へ攪拌されつつ搬送されて手前側開口部から部材４５側へ移行し、部材４５にて奥側へ攪拌されつつ搬送され、奥側開口部から再び部材４６側へ移行する。このように現像剤Ｔは攪拌循環され、部材４５による搬送途中で現像剤担持ローラ４１へ供給される。

ローラ４１は内部の磁石体Ｍｇの作用で現像剤の穂（現像剤からなる磁気ブラシ）を周面に保持して、途中で現像剤規制部材４２にて現像剤量を規制しつつ、トナー担持ローラ４３、４４に臨むトナー渡し域へ向け搬送する。

第１電界形成部ＰＷ１により、現像剤担持ローラ４１とトナー担持ローラ４３、４４との間にローラ４１からローラ４３、４４へトナーを移行させる電界が形成され、この電界のもとにローラ４１からローラ４３、４４へトナーが移行する。第１電界形成部ＰＷ１は、ここでは、ローラ４１からローラ４３、４４表面へトナーを電気的に分離、担持させる電界を印加する電源である。かくして、トナーがトナー担持ローラ４３、４４に供給される。

トナー担持ローラ４３、４４はトナーを周面に保持して感光体１に臨む現像領域へ搬送する。第２電界形成部ＰＷ２により、トナー担持ローラ４３、４４と感光体１との間に、ローラ４３、４４から感光体１上の静電潜像を現像するようにトナーを移行させる電界が形成される。第２電界形成部ＰＷ２は、ここでは、ローラ４３、４４から感光体１上の静電潜像を現像するようにトナーを移行させる電界を印加する電源である。これにより感光体１上の静電潜像が現像され、可視トナー像が形成される。

現像剤槽４０にはトナー補給部４７からトナー補給制御用回転部材４７１によってトナーｔを補給できるようになっている。このトナー補給のタイミングを把握するために、現像剤槽４０内の攪拌搬送部材４５、４６の近傍に、現像剤中のトナーの比率を検出する透磁率センサ（図示省略）が設けられている。トナー補給は現像剤攪拌搬送部材４６の上方から行われる。

現像装置４について注目すべきは、トナー担持ローラ４３、４４上の現像残トナーを吹き払うエアー吹き付け装置が設けられている点である。

図１、図２に示すように、現像装置４には、最上流側トナー担持ローラ４３上の現像残トナーを現像剤担持ローラ４１へ向け吹き払うようにローラ４３へエアーを吹き付ける上流側エアーノズル装置１００が設けられているとともに最下流側トナー担持ローラ４４上の現像残トナーを現像剤担持ローラ４１へ向け吹き払うようにローラ４４へエアーを吹き付ける下流側エアーノズル装置１００’が設けられている。

これらエアーノズル装置１００、１００’には、各現像装置４に対して共通に設けられた圧縮空気供給装置（本例では圧縮空気供給ポンプ）Ｐ１が配管接続されている。上流側エアーノズル装置１００へ至る配管の途中には圧力調整弁Ｖが、下流側エアーノズル装置１００’へ至る配管の途中には圧力調整弁Ｖ’がそれぞれ接続されている。

図４（Ａ）に示すように、エアーノズル装置１００、１００’のそれぞれは、ダクト１０１と、これへ螺着されたノズル取付け部材１０２と、各ノズル取付け部材１０２に挿着されたエアーノズルＮとを含むものである。ここでは、３０本のノズルＮが均一な間隔で並行に配列され、部材１０２を介してダクト１０１に取り付けられている。図４（Ｂ）に示すように、各ノズルＮは内径ｄ１が０. ４ｍｍ、外径ｄ２が０．８ｍｍ、長さｈが１０ｍｍの細いノズルである。
なお、トナー担持ローラ４３、４４のそれぞれの回転軸線方向の、現像に寄与し得る部分の長さは３００ｍｍであり、エアーノズル装置１００、１００’のそれぞれの３０本のエアーノズルＮは、その長さにわたってトナー担持ローラに臨むように配列されている。

図４（Ｃ）に示すように、上流側エアーノズル装置１００は、上流側トナー担持ローラ４３に対して、ノズル方向において上流側ノズル先端からローラ表面までの距離Ｌを１０ｍｍとして配置されている。下流側エアーノズル装置１００’は、下流側トナー担持ローラ４４に対して、ノズル方向において下流側ノズル先端からローラ表面までの距離Ｌを１０ｍｍとして配置されている。

これらエアーノズル装置１００、１００’及びポンプＰ１等は上流側及び下流側のトナー担持ローラ４３、４４上のトナーを吹き払うエアー吹き付け装置を構成している。

本例では、エアーノズル装置１００、１００’へ至るポンプＰ１からの配管途中の圧力調整弁Ｖ、Ｖ’により、装置１００’に取り付けられた下流側エアーノズルＮへ供給されるエアーの圧を、装置１００に取り付けられた上流側エアーノズルＮへ供給されるエアーの圧より高く設定している。

これにより、上流側トナー担持ローラ４３へ吹き付けられるエアーの流速より下流側トナー担持ローラ４４へ吹き付けられるエアーの流速の方を大きくして、下流側トナー担持ローラ４４上の現像残トナーを十分吹き払い、該ローラ上の現像残トナーによるメモリの発生を十分抑制するようにしている。

各エアーノズルＮに供給されるエアーの圧力は、トナー担持ローラ４３、４４上の現像残トナーを吹き払う一方、該現像残トナーの周囲への飛散を抑制する観点から、本例では、前記圧力調整弁Ｖ、Ｖ’にて、３ｋｇｆ／ｃｍ² 以下０．３ｋｇｆ／ｃｍ² 以上に設定されている。

感光体１上の静電潜像の現像後にトナー担持ローラ４３、４４上に残留する現像残トナーをエアー吹き付け装置で吹き払えるようにするために、しかし、静電潜像現像に支障のないトナー量を感光体１へ供給できるように、本例では、各トナー担持ローラによるトナー搬送量は５ｇ／ｍ² 以下２ｇ／ｍ² 以上に規制される。

エアーノズル装置１００、１００’によるトナー担持ローラ４３、４４へのエアー吹き付けによって吹き払われた現像残トナーは現像剤担持ローラ４１上の磁気ブラシにより捕獲され、現像剤Ｔ中へ回収される。

現像残トナーを回収した現像剤担持ローラ４１上の現像剤は、磁石体Ｍｇにおける同極磁極Ｎ−Ｎによる反発磁界によりローラ４１から剥落して、現像剤槽４０内へ戻り、該槽内の現像剤と混合攪拌される。また、エアーフローに乗って現像剤槽４０内へ入ったエアーはエアー抜き４８０からサイクロン４８へ吸引され、トナーは槽４０内へ戻され、エアーは槽４０外へ放出される。

以上説明したように、プリンタＰＲにおいては、画像形成部Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの各画像形成部における現像装置４がハイブリッド方式の現像装置であり、そこで使用する現像剤はトナーとキャリアを主体とする２成分現像剤であり、トナーｔを帯電させるにあたって、１成分現像方式の現像装置では要求されるトナー担持体へ圧接されるトナー規制部材は不要であり、トナーはキャリアとの間で摩擦帯電させることができる。従ってトナー帯電に伴うストレスは小さく、それだけトナーの劣化が抑制され、また、トナー規制部材等がトナーや外添材で汚染されることでトナーへの電荷付与性が低下するといったこともない。

また、ハイブリッド方式の現像装置４では、現像剤担持ローラ４１上にはキャリアを含む現像剤Ｔが担持されるが、直接現像に供されるトナー担持ローラ４３、４４へは現像剤担持ローラ４１から実質上トナーだけが移行せしめられるので、感光体１へのキャリア付着が抑制され、それだけキャリアに起因する画像不良発生は抑制される。

さらに、現像装置４では、現像剤担持ローラ４１及びトナー担持ローラ４３、４４は前記の回転方向で回転駆動され、かつ、エア−吹き付け装置の上流側エアーノズル装置１００のエアーノズルＮから、上流側トナー担持ローラ４３上の現像残トナーを現像剤担持ローラ４１へ向け吹き払うようにエアーを吹き付けることができるとともに、下流側エアーノズル装置１００’のエアーノズルＮから、下流側トナー担持ローラ４４上の現像残トナーを現像剤担持ローラ４１へ向け吹き払うようにエアーを吹き付けることができる。

これらエアー吹き付けと現像剤担持ローラ４１及びトナー担持ローラ４３、４４の回転方向とにより、トナー担持ローラ４３、４４上のトナー消費パターンの履歴を消去するとともに、トナー担持ローラ４３、４４上の現像残トナーを気流に乗せて現像剤担持ローラ４１へ向かわせ、そこの現像剤に捕捉させて回収できる。

また、最上流側及び最下流側のトナー担持体上のトナー消費パターンの履歴をエアー吹き付けにより消去できるので、現像剤担持ローラ４１へ印加するバイアスは、トナー担持ローラ４３、４４へトナーを安定的に確実に供給できるバイアスに設定でき、所謂ベタ画像形成の場合でも、良好な画像を形成できる。

かくして、各画像形成部では、長期にわたって安定的に、画像濃度ムラ等が抑制された良好なトナー画像を形成できる。ひいては、プリンタＰＲ全体としても、それだけ良好な画像を形成できる。

図５は本発明に係る画像形成装置おいて採用できるハイブリッド方式の現像装置の他の例を示している。この現像装置は次の点で図２の現像装置４と異なっている。その他の点は現像装置４と同構成である。

感光体１の周面の移動方向（図中、反時計方向）において最上流側にあるトナー担持ローラ４３は、図において感光体１周面移動方向及び現像剤担持ローラ４１の周面移動方向に対してそれぞれウイズ方向に回転駆動される。上流側トナー担持ローラ４３上の現像残トナーを吹き払う上流側エアーノズル装置１００は省略してある。

このような現像装置でも、最下流側トナー担持ローラ４４及び現像剤担持ローラ４１の回転方向が現像装置４の場合と同様に規制されており、トナー担持ローラ上現像剤トナーによる履歴現象への影響の大きい最下流側トナー担持ローラ４４上の現像残トナーを吹き払う下流側エアーノズル装置１００’が設けられているから、該ノズル装置によるエアー吹き付けと、現像剤担持ローラ４１及びトナー担持ローラ４４の回転方向とにより、最下流側トナー担持ローラ４４上のトナー消費パターンの履歴を消去するとともに該トナー担持ローラ上の現像残トナーを気流に乗せて現像剤担持ローラ４４へ向かわせ、回収することができる。

かくして、このような現像装置により静電潜像を現像してトナー画像を形成する画像形成部で、長期にわたって安定的に、画像濃度ムラ等が抑制された良好なトナー画像を形成でき、ひいては、画像形成装置全体としても、それだけ良好な画像を形成できる。

なお、図５の現像装置においても、上流側トナー担持ローラ４３に対して、その現像残トナーを吹き払う上流側エアーノズル装置１００を設けても差し支えない。

以上説明したプリンタＰＲでは、４つの現像装置のそれぞれがハイブリッド方式の現像装置であって、エアー吹き付け装置を備えたものであったが、４つより少ない数の現像装置だけが、同様のものであってもよい。

以上説明した画像形成装置はタンデム型のカラー画像形成装置であったが、本発明が適用可能なカラー画像形成装置はこれに限定されるものではなく、例えば、複数の現像装置を現像位置へ移動させる、所謂サイクル型カラー画像形成装置等にも適用可能であり、モノクロ画像形成装置にも適用できる。

また、本発明はプリンタだけでなく、複写機やフアクシミリ機にも適用でき、プリンタ、複写機、フアクシミリ機等のうち２以上を組み合わせた複合機にも適用できる。

本発明は、ハイブリッド方式の現像装置を備えた画像形成装置であって、ハイブリッド方式の現像装置が、長期にわたって安定的に、画像濃度ムラ等が抑制された良好なトナー画像を形成でき、それだけ画像形成装置全体としても良好な画像を形成できる画像形成装置を提供することに利用できる。

ＰＲ タンデム型カラープリンタ
８ 中間転写ベルト
８１ 駆動ローラ ８２ 対向ローラ ８３ クリーニング装置
９ ２次転写ローラ
Ｙ イエロー画像形成部
Ｍ マゼンタ画像形成部
Ｃ シアン画像形成部
Ｋ ブラック画像形成部
１ 感光体
２ 帯電器
３ 露光装置
５ クリーニング装置
Ｃｏｎｔ 制御部
ＰＡ 操作パネル
Ｓ 記録媒体
ＦＸ 定着装置 ＴＲ タイミングローラ対 ＤＲ 排出ローラ対 Ｍｇ 磁石体
４、４’ 現像装置
４０ 現像剤槽
４１ 現像剤担持ローラ
４２ 現像剤規制部材
４３ 上流側トナー担持ローラ
４４ 下流側トナー担持ローラ
４５、４６ 現像剤攪拌搬送部材
４７ トナー補給部
４７１ トナー補給制御用ローラ
４８ サイクロン
４８１ エアー抜き
Ｐ２ 空気ホンプ

ＰＷ１ 第１電界形成部
ＰＷ２ 第２電界形成部
１００ 上流側エアーノズル装置
１００’ 下流側エアーノズル装置
１０１ ダクト
１０２ ノズル取付け部材
Ｎ エアーノズル
Ｐ１ 圧縮空気供給ポンプ
Ｖ、Ｖ’圧力調整弁

Claims (5)

1. 静電潜像担持体表面を帯電させ、その帯電域に形成しようとする画像に応じた画像露光を施して静電潜像を形成し、該静電潜像を現像装置で現像してトナー像を形成することができる画像形成部を少なくとも一つ含み、少なくとも一つの画像形成部における現像装置は、磁石を内包し、周面にトナーと磁性キャリアを主体とする２成分現像剤を保持して回転駆動される現像剤担持体と、該現像剤担持体に臨設された複数の、回転駆動可能のトナー担持体とを備えており、該現像剤担持体から該トナー担持体へトナーを移行させるとともに該トナー担持体上のトナーを対応する静電潜像担持体に形成された静電潜像の現像に供することができるハイブリッド方式の現像装置である画像形成装置であって、
   該ハイブリッド方式の現像装置における現像剤担持体及びトナー担持体は、該トナー担持体が臨んでいる静電潜像担持体の周面の移動方向において最下流側に位置するトナー担持体の周面移動方向が該静電潜像担持体周面移動方向に対してウイズ方向となり、前記現像剤担持体の周面移動方向が該最下流側トナー担持体周面移動方向に対してウイズ方向となるように回転駆動され、
   該ハイブリッド方式の現像装置における前記最下流側のトナー担持体上のトナーを吹き払うエアー吹き付け装置が設けられており、
   該エア−吹き付け装置は、該最下流側トナー担持体上の現像残トナーを前記現像剤担持体へ向け吹き払うように該トナー担持体へエアーを吹き付ける下流側エアーノズルを含んでいることを特徴とする画像形成装置。
2. 静電潜像担持体表面を帯電させ、その帯電域に形成しようとする画像に応じた画像露光を施して静電潜像を形成し、該静電潜像を現像装置で現像してトナー像を形成することができる画像形成部を少なくとも一つ含み、少なくとも一つの画像形成部における現像装置は、磁石を内包し、周面にトナーと磁性キャリアを主体とする２成分現像剤を保持して回転駆動される現像剤担持体と、該現像剤担持体に臨設された複数の、回転駆動可能のトナー担持体とを備えており、該現像剤担持体から該トナー担持体へトナーを移行させるとともに該トナー担持体上のトナーを対応する静電潜像担持体に形成された静電潜像の現像に供することができるハイブリッド方式の現像装置である画像形成装置であって、
   該ハイブリッド方式の現像装置における現像剤担持体及びトナー担持体は、該トナー担持体が臨んでいる静電潜像担持体の周面の移動方向において最上流側に位置するトナー担持体の周面移動方向が該静電潜像担持体周面移動方向に対してカウンタ方向となり、最下流側に位置するトナー担持体の周面移動方向が該静電潜像担持体周面移動方向に対してウイズ方向となり、前記現像剤担持体の周面移動方向が該最下流側トナー担持体周面移動方向に対してウイズ方向となるように回転駆動され、
   該ハイブリッド方式の現像装置における前記最上流側及び最下流側のトナー担持体上のトナーを吹き払うエアー吹き付け装置が設けられており、
   該エア−吹き付け装置は、前記最上流側トナー担持体上の現像残トナーを前記現像剤担持体へ向け吹き払うように該トナー担持体へエアーを吹き付ける上流側エアーノズルを含んでいるとともに、前記最下流側トナー担持体上の現像残トナーを前記現像剤担持体へ向け吹き払うように該トナー担持体へエアーを吹き付ける下流側エアーノズルを含んでいることを特徴とする画像形成装置。
3. 前記上流側エアーノズルへ供給されるエアーの圧力より、前記下流側エアーノズルへ供給されるエアーの圧力の方が高く設定されている請求項２記載の画像形成装置。
4. 前記各トナー担持体のトナー搬送量は５ｇ／ｍ² 以下である請求項１、２又は３記載の画像形成装置。
5. 前記エアーノズルに供給されるエアーの圧力は３ｋｇｆ／ｃｍ² 以下である請求項１から４のいずれかに記載の画像形成装置。

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