JP5214127B2 - 画像形成装置及び画像形成装置の制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、画像形成装置及び画像形成装置の制御方法に関する。

レーザープリンター、レーザーファックスあるいはデジタル複写機などの電子写真方式による画像形成装置では、感光体ドラム上をほぼ一様に帯電させ、当該感光体ドラムを露光して画像信号に応じた静電潜像を形成後、現像器により帯電されたトナーを感光体ドラム上に供給して顕像化し、その現像剤像を転写紙などの印字媒体に転写した後、定着器により定着して画像を形成している。

画像形成装置において、感光体ドラム上にトナーを供給する方法として、マグネットローラを用いる方法が知られている。例えば、特許文献１には、トナーとキャリアとからなる２成分現像剤を用いる装置において、マグネットローラを２本使用し、一方のマグネットローラを用いてトナー担持体にトナーを供給し、他方のマグネットローラを用いてトナー担持体から余剰のトナーを排出する装置が記載されている。

特開平１０−３１９７０８号公報 特開２００５−２２１９３８号公報 特開２００５−２２７５０６号公報 特許３３５６９４８号公報

しかしながら、上記従来の技術では、トナー担持体上には常にトナーが供給されているため、トナー担持体上に付着したトナーが離脱し易く、トナーが装置内に飛散して装置内を汚染してしまうという問題がある。

特に、トナーは負に帯電することにより感光体の表面に付着するが、トナー担持体にトナーが付着した状態で所定時間が経過すると、トナーの帯電が抜けてしまう。従って、画像形成装置の動作を停止している場合などにおいては、時間の経過に伴ってトナーが離脱し易くなるという問題がある。また、トナー担持体上にトナー付着している状態で、画像形成装置を移動させたり、画像形成装置に振動を与えたりすると、やはりトナー担持体上からトナーが離脱するという問題が発生する。

また、２成分現像剤を用いる画像形成装置では、マグネットローラーに保持されているキャリアがマグネットローラーから離脱すると、感光体ドラム上にキャリアが付着し、キャリア現像が行われることにより、画像が劣化するという問題も生じる。

そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、装置内におけるトナー、キャリアの飛散を抑えることが可能な、新規かつ改良された画像形装置及び画像形成装置の制御方法を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、静電潜像に応じて供給されたトナーを転写して媒体上に画像形成を行う静電潜像担持体と、前記静電潜像担持体にトナーを供給する現像剤担持体と、トナーとキャリアとからなる２成分現像剤を保持し、前記現像担持体にトナーを供給する第１の磁気ローラーと、前記現像剤担持体から回収したトナーを保持する第２の磁気ローラーと、前記現像担持体、前記第１の磁気ローラー及び前記第２の磁気ローラーの電位を調整する電位調整部と、を備え、前記電位調整部は、前記静電潜像担持体による画像形成時に前記現像剤担持体の電位を前記第１の磁気ローラーの電位よりも高く設定し、非画像形成時に前記第１の磁気ローラーの電位を前記現像剤担持体の電位よりも高く設定し、前記画像形成時及び前記非画像形成時に、前記第２の磁気ローラーの電位を前記現像剤担持体の電位よりも高く設定し、前記第１の磁気ローラーの磁力は、前記第２の磁気ローラーの磁力より強い画像形成装置が提供される。

上記構成によれば、静電潜像担持体による画像形成時には、現像剤担持体の電位が第１の磁気ローラーの電位よりも高く設定されるため、第１の磁気ローラーから現像剤担持体へ負に帯電したトナーを供給することができる。また、非画像形成時には、第１の磁気ローラーの電位が現像剤担持体の電位よりも高く設定されるため、第１の磁気ローラーから現像剤担持体へのトナーの供給が停止される。また、画像形成時及び非画像形成時に、第２の磁気ローラーの電位は、現像剤担持体の保持部の電位よりも高く設定されるため、現像剤担持体上の余剰なトナーが第２の磁気ローラーへ回収される。従って、現像剤担持体上には画像形成時にのみトナーが供給され、非画像形成時には、現像剤担持体上へのトナーの供給が停止され、現像剤担持体上のトナーが回収される。これにより、必要なタイミングのみで現像担持体上にトナーを供給することができ、現像剤担持体からトナーが飛散することを確実に抑えることができる。

また、前記電位調整部は、前記画像形成時及び前記非画像形成時に、前記第１の磁気ローラーの電位を前記第２の磁気ローラーの電位より低めるものであっても良い。かかる構成によれば、第１の磁気ローラーの電位が前記第２の磁気ローラーの電位より低められるため、第１の磁気ローラーから供給されたトナーが現像担持体に送られることなく直接第２の磁気ローラーに送られてしまうことを抑止することができる。

また、前記第１の磁気ローラーは、前記現像剤担持体の回転方向に対して前記第２の磁気ローラーよりも下流側に配置され、前記第１の磁気ローラーの外径は、前記第２の磁気ローラーの外径以上であっても良い。かかる構成によれば、第１の磁気ローラーの外径を大きくして磁力を強くすることができるため、第１の磁気ローラーの下流側にキャリアが送られてしまうことを確実に抑止することが可能となり、キャリアが静電潜像担持体に付着することによる印刷劣化を抑止できる。また、第２の磁気ローラーの径を最小限に抑えることができるため、画像形成装置の小型化を図るとともに、製造コストを低減することが可能となる。

また、前記第１の磁気ローラーと前記第２の磁気ローラーとの間隔は、前記現像剤担持体と前記第１の磁気ローラーとの間隔以上であり、前記現像剤担持体と前記第２の磁気ローラーとの間隔以上であっても良い。かかる構成によれば、第１及び第２の電位調整手段により電位を調整した際に、第１の磁気ローラーと第２の磁気ローラーとの間で電圧がリークし、第１の磁気ローラーと第２の磁気ローラーの間でトナーが移動してしまうことを抑止できる。従って、不要な領域にトナーが移動して装置内で汚染が生じてしまうことを抑止できる。

また、前記第１の磁気ローラーと前記第２の磁気ローラーとの間に、前記第１の磁気ローラーと前記第２の磁気ローラーとの間へのトナー又はキャリアの進入を阻止する進入阻止部材が設けられたものであっても良い。かかる構成によれば、第１の磁気ローラーと第２の磁気ローラーの間のスペースにトナー、キャリアが進入することを抑えることができ、トナー、キャリアの進入による現像ゴーストの発生、または印刷劣化を抑止することが可能となる。

また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、静電潜像に応じて供給されたトナーを転写して媒体上に画像形成を行う静電潜像担持体と、前記静電潜像担持体にトナーを供給する現像剤担持体と、を備えた画像形成装置の制御方法であって、前記静電潜像担持体による画像形成時に、前記現像剤担持体の電位を前記現像担持体にトナーを供給する第１の磁気ローラーの電位よりも高く設定するステップと、非画像形成時に、前記第１の磁気ローラーの電位を前記現像剤担持体の電位よりも高く設定するステップと、前記画像形成時及び前記非画像形成時に、前記現像剤担持体から回収したトナーを保持する第２の磁気ローラーの電位を前記現像剤担持体の電位よりも高く設定するステップと、を有し、前記第１の磁気ローラーの磁力は、前記第２の磁気ローラーの磁力より強い画像形成装置の制御方法が提供される。

上記構成によれば、静電潜像担持体による画像形成時には、現像剤担持体の電位が第１の磁気ローラーの電位よりも高く設定されるため、第１の磁気ローラーから現像剤担持体へ負に帯電したトナーを供給することができる。また、非画像形成時には、第１の磁気ローラーの電位が現像剤担持体の電位よりも高く設定されるため、第１の磁気ローラーから現像剤担持体へのトナーの供給が停止される。また、画像形成時、非画像形成時の双方において、第２の磁気ローラーの電位は、現像剤担持体の保持部の電位よりも高く設定されるため、現像剤担持体上の余剰なトナーが第２の磁気ローラーへ回収される。従って、現像剤担持体上には、画像形成時にのみトナーを供給し、非画像形成時には現像剤担持体上のトナーを回収することができる。これにより、現像剤担持体からトナーが飛散することを確実に抑えることができる。

本発明によれば、装置内におけるトナー、キャリアの飛散を抑えることが可能な画像形成装置及び画像形成装置の制御方法を提供することが可能となる。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

（第１の実施形態）
まず、本発明の第１の実施形態について説明する。図１は、第１の実施形態にかかる画像形成装置１０の構成を示す模式図である。

本実施形態による画像形成装置１０は、画像信号に応じて変調されたレーザービーム１２を感光体ドラム１４へ走査露光して、乾式電子写真方式により紙やプラスチックシートなどの印字媒体１５へ印字等を行うものである。画像形成装置１０は、レーザープリンター、レーザーファクス、デジタル複写機などとして、あるいはその一部として用いることができる。

画像形成装置１０は、トナーとキャリアとからなる２成分現像剤を用いて印字等を行うものであり、例えばＡ４用紙で６０ｐｐｍ（ページ／分）程度の速度で印刷が可能な高速印刷機として機能するものである。

画像形成装置１０は、レーザービーム１２を射出するレーザー露光ユニット（図示省略）を備えている。レーザー露光ユニットは、微小スポットに結像されたレーザービーム１２を、感光体ドラム１４上の露光位置Ａにおいて、感光体ドラム１４の回転軸に平行な直線上を一定方向に走査するものである。なお、以下の説明において、感光体ドラム１４、現像ローラー１６などの回転体上の相対位置を表現する際には、回転方向側を下流側、反回転方向側を上流側と称する。感光体ドラム１４の表面にレーザービーム１２が走査されると、感光体ドラム１４の露光部分が非露光部分に対して相対的に正電位となる。

感光体ドラム１４上の露光位置Ａの下流側には、現像ローラー１６が配置されている。また、現像ローラー１６と隣接して、現像ユニット１８が配置されている。現像ユニット１８内には、トナーとキャリアとからなる２成分現像剤が貯留されている。現像ユニット１８内のトナーは、現像ユニット１８内の供給ローラー２４によって現像ローラー１６の表面に供給され、感光体ドラムの表面に供給される。

現像ユニット１８内には、所定の色を有する粉体のトナーと、金属粉体のキャリアとからなる２成分現像剤Ｔが貯留されている。トナーは、直径７〜８μｍ程度のポリエステル粒子に、顔料、ＣＣＡ、ＰＭＭＡなどが含まれたものである。また、キャリアは、直径３５〜６０ｎｍ程度のフェライト粒子にシリコンコーティングが施されたものである。

現像ユニット１８には、透磁率センサ（不図示）が設けられており、２成分現像剤Ｔの総重量に対するトナーの重量％が６〜１０％となるように、現像ユニット１８へのトナーの供給量が調整される。現像ユニット１８内には、トナーとキャリアを攪拌するため、攪拌器２０及び攪拌器２２が設けられている。

現像ユニット１８内には、現像ローラー１６と近接する位置に、供給ローラー２４と回収ローラー３０が設けられている。図２は、供給ローラー２４及び回収ローラー３０の近傍を詳細に示す模式図である。供給ローラー２４及び回収ローラ３０は、ともにマグネットローラから構成されている。すなわち、供給ローラ２４は、非回転状態に固定された磁石体２６と、磁石体２６の周囲に設けられ、矢印方向に回転駆動するスリーブ２８とを有して構成されている。また、回収ローラー３０は、非回転状態に固定された磁石体３２と、磁石体３２の周囲に設けられ、矢印方向に回転駆動するスリーブ３４とを有して構成されている。

図２に示すように、供給ローラー２４の磁石体２６の外周部には、回転方向に複数の磁極（Ｓ１、Ｎ１、Ｓ２）が形成されている。また、回収ローラー３０の磁石体３２の外周部には、回転方向に複数の磁極（Ｓ１，Ｎ１）が形成されている。

現像ユニット１８内で２成分現像剤Ｔが攪拌されると、トナーは負に帯電し、キャリアは正に帯電する。このとき、トナーの帯電量は、例えば−２５〜−１５［μＣ／ｇ］程度である。これにより、負に帯電したトナーは、正に帯電したキャリアの表面に付着する。この際、現像ユニット１８内に貯留されているトナーの重量％を６〜１０％程度とすると、キャリアの表面積の６０〜８０％程度にトナーが付着した状態となる。

トナーが付着したキャリアは、攪拌器２２の回転によって供給ローラー２４の近傍に送られる。そして、供給ローラー２４の磁石体２６の磁力によって、トナーが付着したキャリアは、供給ローラー２４のスリーブ２８に付着する。これにより、供給ローラー２４のスリーブ２８上にキャリアが層状に付着し、キャリアの層によっていわゆる磁気ブラシが形成される。

供給ローラー２４のスリーブ２８及び回収ローラー３０のスリーブ３４は、図１及び図２に示す矢印方向に回転する。供給ローラー２４のスリーブ２８上に付着したキャリアは、スリーブ２４の回転によって現像ローラー１６側へ送られる。

図１に示すように、現像ローラー１６、供給ローラー２４、および回収ローラー３０は、電位調整部３１に接続されている。電位調整部３１は、現像ローラー１６、供給ローラー２４、および回収ローラー３０のそれぞれの電位を調整することができる。

図３は、現像ローラー１６、供給ローラー２４、および回収ローラー３０の各電位が電位調整部３１によって調整される様子を示す模式図である。ここで、図３（Ａ）は、画像形成時の各ローラーの電位を示しており、図３（Ｂ）は、画像非形成時の各ローラーの電位を示している。

図３（Ａ）及び図３（Ｂ）において、Ｖ０及びＶ１は、感光体ドラムの電位を示しており、Ｖ１はレーザービーム１２による露光部分の電位を、Ｖ０は非露光部分の電位を示している。また、Ｖｓｐは供給ローラー２４のスリーブ２６の電位、Ｖｍｉｄは現像ローラー１６の電位、Ｖｗｉは回収ローラー３０のスリーブ３４の電位を示している。

なお、本実施形態では、現像ローラー１６の表面と感光体ドラム１４の表面との間に所定の隙間が設けられており、現像ローラー１６に高周波電圧を付与することにより、現像ローラー１６上のトナーを感光体ドラム１４側へ飛翔させて、感光体ドラム１４の露光部分へトナーを付着させる。図３に示すＶｍｉｄは、現像ローラー１６の電位の直流成分を示している。

図３（Ａ）及び図３（Ｂ）の例では、Ｖ０，Ｖ１，Ｖｍｉｄ，Ｖｗｉの各値は、画像形成時と非画像形成時の双方で同一の値とされている。一方、Ｖｓｐの値は、画像形成時と非画像形成時で異なる値とされている。このように、本実施形態では、画像形成時と非画像形成時で異なる電位を付与することで、現像ローラー１６へのトナーの供給、現像ローラー１６からのトナーの回収を適宜に行うようにしている。

先ず、画像形成時に現像ローラー１６にトナーを供給する場合について説明する。図３（Ａ）に示すように、画像形成時には、現像ローラー１６の電位が供給ローラー２４の電位よりも高く設定され、Ｖｓｐ＝−５００［Ｖ］、Ｖｍｉｄ＝−３５０［Ｖ］とされる。

上述したように、供給ローラー２４のスリーブ２８にトナーとともに付着したキャリアは、スリーブ２８の回転によって現像ローラー１６側へ送られる。トナー及びキャリアが現像ローラー１６に近づくと、現像ローラー１６の電位（−３５０［Ｖ］）がスリーブ２８の電位（−５００［Ｖ］）よりも高いため、負に帯電しているトナーがキャリアから離れ、現像ローラーの表面に付着する。一方、キャリアは、磁石体２６の磁力により、引き続きスリーブ２８に付着する。このように、現像ローラー１６の電位Ｖｍｉｄを供給ローラー２４の電位Ｖｓｐよりも高くすることで、現像ローラー１６の表面に確実にトナーを供給することができる。

図１及び図２において、感光体ドラム１４および現像ローラー１６は矢印方向に回転する。現像ローラー１６上に付着したトナーは、現像ローラー１６の回転に伴って、感光体ドラム１４側に供給される。感光体ドラム１４では、レーザービーム１２による露光部分の電位Ｖ１が−５０［Ｖ］とされ、現像ローラー１６の電位Ｖｍｉｄ（＝−３５０［Ｖ］）よりも高いため、現像ローラー１６上に付着しているトナーのうち、感光ドラム１４の露光部分に対応するトナーは、飛翔して感光体ドラム１４上の露光部分に付着する。従って、露光部分にトナーの供給を受けた感光体ドラム１４が印刷媒体１５に接すると、露光部分に応じた印字を行うことができる。

現像ローラー１６上では、露光部分に対応する位置に付着したトナーが感光体ドラム１４上に供給されるため、現像ローラー１６上には感光体ドラム１４の非露光部分に対応する部位のトナーが残留する。そして、残留したトナーは、現像ローラー１６の回転に伴って回収ローラー３０側へ送られる。

一方、供給ローラー２４から現像ローラー１６へトナーが供給された後、供給ローラー２４のスリーブ２８上に残留したキャリアは、スリーブ２８の回転に伴って回収ローラー３０側へ送られる。ここで、図１及び図２に示すように、現像ローラー１６の外周に沿った方向では、磁石体２６のＮ１極と対向する位置に磁石体３２のＳ１極が形成されており、磁石体２６のＮ１極と磁石体３２のＳ１極を結ぶ方向に磁場が生じる。

このため、供給ローラー２４のスリーブ２８に残留したキャリアは、スリーブ２８の回転に伴ってスリーブ３４側に近づき、磁石体２６のＮ１極と磁石体３２のＳ１極を結ぶ磁場の上を飛翔してスリーブ３４上に送られる。

一方、供給ローラー２４の磁石体２６では、Ｎ１極に対してスリーブ２８の回転方向の下流側にＮ２極が形成されている。また、磁石体２６Ｎ２極と対向する位置に磁石体３２のＮ１極が形成されている。このため、磁石体２６のＮ１極とＮ２極との間に反発する磁場が生じ、磁石体２６のＮ２極と磁石体３２のＮ１極との間にも反発する磁場が生じる。

このため、スリーブ２８に付着したキャリアが、これらの反発磁場の領域に入ることが抑えられる。従って、スリーブ２８に付着したキャリアは、攪拌器２２側へ送られることなく、スリーブ３４上に確実に送られる。

感光体ドラム１４にトナーを供給した後、現像ローラー１６上に残留したトナーは、現像ローラー１６の回転に伴って回収ローラー３０側へ送られる。ここで、図３（Ａ）に示すように、スリーブ３４の電位は０［Ｖ］とされ、現像ローラー１６の電位は−３５０［Ｖ］とされている。従って、スリーブ３４の電位が現像ローラー１６の電位よりも高いため、現像ローラー１６上に残留し、負に帯電しているトナーは、電位の高いスリーブ３４側に移り、スリーブ３４上で正に帯電しているキャリアに付着する。この際、スリーブ２８からスリーブ３４に送られたキャリアには、既にトナーが付着していないため、現像ローラー１６上のトナーは確実にスリーブ３４上のキャリアに付着する。

スリーブ３４上で現像ローラー１６から送られたトナーが付着したキャリアは、スリーブ３４の回転に伴って回転方向に移動する。そして、スリーブ３４上のキャリアは、磁石体３２の磁力が弱まる回転位置で、付着しているトナーとともにスリーブ３４から離脱し、現像ユニット１８内に戻される。現像ユニット１８内に戻されたトナー及びキャリアは、再び攪拌され、供給ローラー２４へ送られる。

以上のように、画像形成時には、絶対値でＶｓｐ＞Ｖｍｉｄ＞Ｖｗｉとすることにより、供給ローラー２４から現像ローラー１６へトナーを供給するとともに、現像ローラー１６から回収ローラー３０へトナーを確実に回収することが可能となる。

特に、現像ローラー１６からのトナーの回収が不十分になると、現像ローラー１６上に残留トナーが回収ローラー３０の位置を通過して供給ローラー２４側に送られてしまう。この場合、現像ローラー１６上に残留しているトナーと供給ローラー２４から新たに供給されたトナーとが現像ローラー１６上で混在してしまい、トナーの帯電状態が不安定になるため、感光体ドラム１４の露光部分へのトナーの供給が正確に行われなくなり、現像ゴーストが生じやすくなる。本実施形態では、現像ローラー１６の電位よりも回収ローラー３０の電位を高くしているため、現像ローラー１６上に残留するトナーを確実に回収することが可能となり、現像ゴーストの発生を抑止することができる。

次に、非画像形成時に行われる動作について説明する。非画像形成時に現像ローラー１６上にトナーが残っていると、振動等により現像ローラー１６上のトナーが飛散し、感光体ドラム１４上、またはその周辺に付着してしまうことが想定できる。例えば、トナーが感光体ドラム１４上に付着すると、次回の印刷時に画像ムラなどが発生し易くなる。このため、非画像形成時には、図３（Ｂ）に示すように、供給ローラー２４の電位を現像ローラー１６の電位よりも高くすることで、供給ローラー２４から現像ローラー１６へのトナーの供給を停止するようにしている。

すなわち、図３（Ｂ）に示すように、非画像形成時においては、供給ローラー２４のスリーブ２８の電位Ｖｓｐが−２００［Ｖ］とされ、現像ローラー１６の電位Ｖｍｉｄが−３５０［Ｖ］とされる。このため、スリーブ２８上にキャリアとともに付着したトナーが、スリーブ２８の回転によって現像ローラー１６の表面の近傍に送られた場合であっても、負に帯電したトナーはスリーブ２８よりも電位の低い現像ローラー１６上に移動することがなく、供給ローラー２４から現像ローラー１６へのトナー供給が停止される。

一方、回収ローラー３０の電位Ｖｗｉは０［Ｖ］とされ、現像ローラー１６と回収ローラー３０の電位は、図３（Ａ）と同様の設定で維持される。従って、現像ローラー１６上に残留しているトナーは、電位のより高い回収ローラー３０側へ移り、キャリアとともに現像ユニット１８内に回収される。

従って、図３（Ｂ）に示す電位を付与した状態で、現像ローラー１６、供給ローラー２４、回収ローラー３０を所定量回転させることで、現像ローラー１６上のトナーを全て現像ユニット１８内に回収することができる。

以上のように、非画像形成時には、絶対値でＶｍｉｄ＞Ｖｓｐ≧Ｖｗｉとすることにより、供給ローラー２４から現像ローラー１６へのトナー供給を停止すると共に、現像ローラー１６から回収ローラー３０へトナーを回収することが可能となり、現像ローラー１６上のトナーを全て回収することができる。この際、絶対値でＶｓｐ≧Ｖｗｉとすることで、非画像形成時におけるＶｓｐとＶｗｉとの差が、画像形成時におけるＶｓｐとＶｗｉとの差より相対的に小さくなり、供給ローラー２４から直接回収ローラー３０に向かうトナーの動きを抑制することができ、現像ローラー１６へのトナーの供給効率が低下してしまうことを回避できる。

現像ローラー１６にトナーが付着した状態で所定の時間が経過すると、トナーに帯電していた電荷が消失し、現像ローラー１６上からトナーが飛散して、装置内を汚染することが想定される。本実施形態では、非画像形成時には現像ローラー１６上のトナーを全て回収することができるため、このような汚染の発生を確実に抑止することが可能となる。

また、現像ローラー１６上へのトナーの供給は、印刷媒体１５上に印字等が行われるタイミングに対応して行うことが好適である。例えば、数枚の印字媒体１５に連続して印字を行う場合、各印字媒体１５と感光体ドラム１４が接するタイミングで感光体ドラム１４の露光部分にトナーが供給されるように現像ローラー１６上へのトナー供給を行うことが望ましい。従って、例えば、最初に送られた印字媒体１５と感光体ドラム１４との接触が離れた後、次に送られた印字媒体１５が感光体ドラム１４と接触するまでの間は、感光体ドラム１４にトナーを供給する必要がなく、現像ローラー１６上にトナーを供給する必要はない。

本実施形態の構成によれば、各ローラーの電位を制御することで、トナーの供給、回収のタイミングを自由に制御することができるため、印刷媒体１５上に印字等が行われるタイミングに対応させて現像ローラー１６上にトナーを供給することが可能である。これにより、現像ローラー１６上へのトナーの供給を最小限に抑えることができ、現像ローラー１６の表面からトナーが飛散することによる装置内の汚染を確実に抑えることが可能となる。

次に、図４、図５のタイミングチャートに基づいて、画像形成時と非画像形成時に行われる処理について説明する。図４は、１枚の用紙に印刷を行う１プリントモードを示している。また、図５は、２枚の用紙に連続印刷を行う２プリントモードを示している。

最初に、図４に基づいて１プリントモードについて説明する。先ず、時刻ｔ１で、メインモータの電源がオンとされ、感光体ドラム１４、現像ローラー１６、供給ローラー２４、回収ローラー３０などの駆動部分が駆動される。

時刻ｔ２では、感光体ドラム１４を均一帯電させるための帯電装置の電源がオンとされる。この帯電装置は、感光体ドラム１４と接触する帯電ローラーを含む。時刻ｔ３では、現像ローラー１６、供給ローラー２４、回収ローラー３０が所定電位に設定される。ここでは、Ｖｍｉｄ＝−３５０［Ｖ］、Ｖｓｐ＝Ｖｓ２＝−２００［Ｖ］、Ｖｗｉ＝Ｖｗ２＝０［Ｖ］に設定され、各ローラーの電位が図３（Ｂ）に示す非画像形成時の状態に設定される。なお、時刻ｔ３以前には、現像ローラー１６、供給ローラー２４、回収ローラー３０への電位はオフとされる。

時刻ｔ４では、レーザービーム１２により感光体ドラム１４への露光(exposure)が行われる。時刻ｔ５では、Ｖｓｐ＝Ｖｓ１＝−５００［Ｖ］、Ｖｗｉ＝Ｖｗ１［Ｖ］に設定される。ここで、Ｖｓ２はＶｍｉｄ以下の電位とされる（Ｖｓ２≦Ｖｍｉｄ）。これにより、Ｖｍｉｄ、Ｖｓｐ、Ｖｗｉの大小関係が図３（Ａ）と同様になり、供給ローラー２４から現像ドラム３０へトナーが供給されるとともに、現像ドラム１４上に残留するトナーが回収ローラー３０によって回収される。従って、現像ドラム１４上に供給されたトナーが、感光体ドラム１４の露光部分に付着し、印字媒体１５への画像形成が行われる。

時刻ｔ６では、感光体ドラム１４への露光が終了する。時刻ｔ７では、Ｖｓｐ＝Ｖｓ２＝−２００［Ｖ］、Ｖｗｉ＝Ｖｗ２＝０［Ｖ］に設定され、各ローラーの電位が図３（Ｂ）に示す非画像形成時の状態に設定される。

時刻ｔ８では、帯電装置の電源がオフとされる。時刻ｔ９では、現像ローラー１６、供給ローラー２４、回収ローラー３０の電位がオフとされ、時刻ｔ１０では、メインモーターの電源がオフとされる。

このように、１枚の用紙のみを印刷する１プリントモードでは、用紙に画像形成を行うタイミングのみで図３（Ａ）に示す大小関係の電位が設定され、その前後のタイミングでは、図３（Ｂ）に示す大小関係の電位が設定される。従って、現像ローラー１６上へのトナーの供給を、画像形成を行うタイミングのみで行うことが可能となる。

次に、図５に基づいて２プリントモードについて説明する。先ず、時刻ｔ１１で、メインモータの電源がオンとされ、感光体ドラム１４、現像ローラー１６、供給ローラー２４、回収ローラー３０などの駆動部分が駆動される。

時刻ｔ１２では、感光体ドラム１４を均一帯電させるための帯電装置の電源がオンとされる。時刻ｔ１３では、現像ローラー１６、供給ローラー２４、回収ローラー３０が所定電位に設定される。ここでは、Ｖｍｉｄ＝−３５０［Ｖ］、Ｖｓｐ＝Ｖｓ２＝−２００［Ｖ］、Ｖｗｉ＝Ｖｗ２＝０［Ｖ］に設定され、各ローラーの電位が、図３（Ｂ）に示す非画像形成時の状態に設定される。なお、時刻ｔ１３以前には、現像ローラー１６、供給ローラー２４、回収ローラー３０への電位はオフとされる。

時刻ｔ１４では、レーザービーム１２により感光体ドラム１４への露光(exposure)が行われる。時刻ｔ１５では、Ｖｓｐ＝Ｖｓ１＝−５００［Ｖ］、Ｖｗｉ＝Ｖｗ１［Ｖ］に設定される。ここで、Ｖｓ２はＶｍｉｄ以下の電位とされる（Ｖｓ２≦Ｖｍｉｄ）。これにより、Ｖｍｉｄ、Ｖｓｐ、Ｖｗｉの大小関係が図３（Ａ）と同様になり、供給ローラー２４から現像ドラム３０へトナーが供給されるとともに、現像ドラム１４上に残留するトナーが回収ローラー３０によって回収される。従って、現像ドラム１４上に供給されたトナーが、感光体ドラム１４の露光部分に付着し、１枚目の用紙（印字媒体１５）への画像形成が行われる。

１枚目の用紙への画像形成が完了すると、時刻ｔ１６では、感光体ドラム１４への露光が終了する。時刻ｔ１７では、Ｖｓｐ＝Ｖｓ２＝−２００［Ｖ］、Ｖｗｉ＝Ｖｗ２＝０［Ｖ］に設定され、各ローラーの電位が図３（Ｂ）に示す非画像形成時の状態に設定される。

時刻ｔ１８では、２枚目の用紙に画像形成を行うため、レーザービーム１２により感光体ドラム１４への露光(exposure)が行われる。時刻ｔ１９では、Ｖｓｐ＝Ｖｓ１＝−５００［Ｖ］、Ｖｗｉ＝Ｖｗ１［Ｖ］に設定される。これにより、Ｖｍｉｄ、Ｖｓｐ、Ｖｗｉの大小関係が図３（Ａ）と同様になり、供給ローラー２４から現像ドラム３０へトナーが供給されるとともに、現像ドラム１４上に残留するトナーが回収ローラー３０によって回収される。従って、現像ドラム１４上に供給されたトナーが、感光体ドラム１４の露光部分に付着し、１枚目の用紙（印字媒体１５）への画像形成が行われる。

時刻ｔ２０では、２枚目の用紙への画像形成に対応する感光体ドラム１４への露光が終了する。時刻ｔ２１では、Ｖｓｐ＝Ｖｓ２＝−２００［Ｖ］、Ｖｗｉ＝Ｖｗ２＝０［Ｖ］に設定され、各ローラーの電位が図３（Ｂ）に示す非画像形成時の状態に設定される。

時刻ｔ２２では、帯電装置の電源がオフとされる。時刻ｔ２３では、現像ローラー１６、供給ローラー２４、回収ローラー３０の電位がオフとされ、時刻ｔ２４では、メインモーターの電源がオフとされる。

このように、２枚の用紙のみを印刷する３プリントモードにおいても、１枚目の用紙の画像形成を行った後、２枚目の用紙の画像形成を行うまでの間は、各ローラーに図３（Ｂ）に示す大小関係の電位が設定される。従って、現像ローラー１６上へのトナーの供給を、画像形成を行うタイミングのみで行うことが可能となる。

次に、図６に基づいて、供給ローラー２４と回収ローラー３０の径の大小関係について説明する。図６に示すように、本実施形態では、供給ローラー２４の外径Ｄｓと回収ローラー３０の外径Ｄｗとの間には、Ｄｓ≧Ｄｗの関係が成立している。

これにより、磁石体３２に比べて磁石体２６の体積を増大することができ、磁石体２６の磁力を磁石体３２の磁力より強くすることができる。従って、供給ローラー２４のスリーブ２８へキャリアを確実に付着させることが可能となる。従って、キャリアがスリーブ２８から離れて現像ローラー１６に付着することを抑止することができ、キャリアが感光体ドラム１４上に供給されて、いわゆるキャリア現像が生じてしまうことを確実に抑止することが可能となる。

一方、回収ローラー３０については、スリーブ３４上にキャリアが付着して磁気ブラシが規制される程度の磁力が磁石体３２に備わっていれば良く、外径Ｄｗは外径Ｄｓよりも小さくすることができる。磁石体３２の磁力を最小限に抑えた場合に、仮にキャリアがスリーブ３４から離脱したとしても、現像ローラー１６の回転方向の下流側には、外径径Ｄｓを大きくして磁力が強化された磁石体２６を有する供給ローラー２４が配置されているため、スリーブ３４から離脱したキャリアは、供給ローラー２４のスリーブ２６に吸着され、キャリアが更に下流側の感光体ドラム１４側に送られることが抑止される。従って、キャリアが感光体ドラム１４に送られてキャリア現像が発生してしまうことを確実に抑えることができる。

従って、Ｄｓ≧Ｄｗとすることで、供給ローラー２４の下流側にキャリアが送られてしまうことを確実に抑止することが可能となり、この結果、キャリアが感光体ドラム１４に付着することによる印刷劣化を抑止できる。また、回収ローラー３０の径を最小限に抑えることができるため、画像形成装置１０の小型化を図ることができる。また、磁石体２６、磁石体３２の磁力を最小限に抑えることができるため、製造コストを低減することが可能となる。

次に、図７に基づいて、現像ローラー１６、供給ローラー２４、回収ローラー３０の相互のギャップの関係について説明する。図７に示すように、現像ローラー１６と供給ローラー２４のとのギャップをＧｓ−ｄ、現像ローラー１６と回収ローラー３０のとのギャップをＧｗ−ｄ、供給ローラー２４と回収ローラー３０とのギャップをＧｓ−ｗとすると、本実施形態では、以下の関係が成立する。
Ｇｓ−ｗ≧Ｇｓ−ｄ
Ｇｓ−ｗ≧Ｇｗ−ｄ

すなわち、供給ローラー２４と回収ローラー３０とのギャップをＧｓ−ｗは、現像ローラー１６と供給ローラー２４のとのギャップＧｓ−ｄ以上とされ、且つ現像ローラー１６と回収ローラー３０のとのギャップＧｗ−ｄ以上とされる。供給ローラー２４と回収ローラー３０とのギャップをＧｓ−ｗを他のギャップ以上とすることで、図３に示す電位を各ローラーに付与した場合に、供給ローラー２４と回収ローラー３０との間で電圧がリークし、供給ローラー２４と回収ローラー３０の間でトナーが移動してしまうことを抑止できる。従って、供給ローラー２４と現像ローラー１６との間、または現像ローラー１６と回収ローラー３０との間のみでトナーを移動させることが可能となり、不要な領域にトナーが移動して装置内で汚染が生じてしまうことを抑止できる。

次に、図８に基づいて、供給ローラー２４と回収ローラー３０の間のスペースにキャリア及びトナーが供給されることを回避する構成について説明する。供給ローラー２４と回収ローラー３０の間において、攪拌器２２側のスペースには、磁石体２６のＮ２極による磁場と、磁石体３２のＮ１極による磁場が生じている。このため、攪拌器２２側からこの磁場に向けてキャリアが飛散すると、現像ローラー１６の近傍にキャリアが送られてしまうことが想定される。この場合、キャリアにはトナーが付着しているため、供給ローラー２４の上流で現像ローラー１６上にトナーが供給されてしまう。この状態で更に供給ローラー２４から現像ローラー１６にトナーが供給されると、トナーの帯電状態が不安定となり、現像ゴースト発生の要因となる。

図８に示す構成では、供給ローラー２４と回収ローラー３０の間のスペースに、現像剤侵入阻止部材３６を設けている。より詳細には、現像剤侵入阻止部材３６は、磁石体２６のＮ２極と磁石体３２のＮ１極との反発磁場に対応した位置に設けられている。これにより、攪拌器２２側から供給ローラー２４と回収ローラー３０との間のスペースを通って現像ローラー１６側へ侵入するトナー、キャリアの動きは、現像剤侵入阻止部材３６によって阻止される。従って、供給ローラー２４と回収ローラー３０の間のスペースにトナーが侵入することを抑えることができ、現像ローラー１６にトナーが付着することによる現像ゴーストの発生を抑止することが可能となる。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

本発明の第１の実施形態にかかる画像形成装置の構成を示す模式図である。 供給ローラー及び回収ローラーの近傍を詳細に示す模式図である。 現像ローラー、供給ローラー、および回収ローラーの各電位が電位調整部によって調整される様子を示す模式図である。 画像形成時と非画像形成時に行われる処理を示すタイミングチャートであって、１枚の用紙に印刷を行う１プリントモードを示すタイミングチャートである。 画像形成時と非画像形成時に行われる処理を示すタイミングチャートであって、２枚の用紙に連続印刷を行う２プリントモードを示すタイミングチャートである。 供給ローラーと回収ローラーの径の大小関係を示す模式図である。 現像ローラー、供給ローラー、回収ローラーの相互のギャップの関係を示す模式図である。 供給ローラーと回収ローラーの間のスペースに現像剤侵入阻止部材を設けた構成を示す模式図である。

符号の説明

１０ 画像形成装置
１４ 感光体ドラム
１６ 現像ローラー
２４ 供給ローラー
３０ 回収ローラー
３１ 電位調整部
３６ 現像剤侵入阻止部材

Claims (6)

1. 静電潜像に応じて供給されたトナーを転写して媒体上に画像形成を行う静電潜像担持体と、
   前記静電潜像担持体にトナーを供給する現像剤担持体と、
   トナーとキャリアとからなる２成分現像剤を保持し、前記現像担持体にトナーを供給する第１の磁気ローラーと、
   前記現像剤担持体から回収したトナーを保持する第２の磁気ローラーと、
   前記現像担持体、前記第１の磁気ローラー及び前記第２の磁気ローラーの電位を調整する電位調整部と、を備え、
   前記電位調整部は、
   前記静電潜像担持体による画像形成時に前記現像剤担持体の電位を前記第１の磁気ローラーの電位よりも高く設定し、非画像形成時に前記第１の磁気ローラーの電位を前記現像剤担持体の電位よりも高く設定し、
   前記画像形成時及び前記非画像形成時に、前記第２の磁気ローラーの電位を前記現像剤担持体の電位よりも高く設定し、
   前記第１の磁気ローラーの磁力は、前記第２の磁気ローラーの磁力より強いことを特徴とする画像形成装置。
   
2. 前記電位調整部は、前記画像形成時及び前記非画像形成時に、前記第１の磁気ローラーの電位を前記第２の磁気ローラーの電位より低めることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記第１の磁気ローラーは、前記現像剤担持体の回転方向に対して前記第２の磁気ローラーよりも下流側に配置され、前記第１の磁気ローラーの外径は、前記第２の磁気ローラーの外径以上であることを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
4. 前記第１の磁気ローラーと前記第２の磁気ローラーとの間隔は、前記現像剤担持体と前記第１の磁気ローラーとの間隔以上であり、前記現像剤担持体と前記第２の磁気ローラーとの間隔以上であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の画像形成装置。
5. 前記第１の磁気ローラーと前記第２の磁気ローラーとの間に、前記第１の磁気ローラーと前記第２の磁気ローラーとの間へのトナー又はキャリアの進入を阻止する進入阻止部材が設けられたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の画像形成装置。
6. 静電潜像に応じて供給されたトナーを転写して媒体上に画像形成を行う静電潜像担持体と、前記静電潜像担持体にトナーを供給する現像剤担持体と、を備えた画像形成装置の制御方法であって、
   前記静電潜像担持体による画像形成時に、前記現像剤担持体の電位を前記現像担持体にトナーを供給する第１の磁気ローラーの電位よりも高く設定するステップと、
   非画像形成時に、前記第１の磁気ローラーの電位を前記現像剤担持体の電位よりも高く設定するステップと、
   前記画像形成時及び前記非画像形成時に、前記現像剤担持体から回収したトナーを保持する第２の磁気ローラーの電位を前記現像剤担持体の電位よりも高く設定するステップと、を有し、
   前記第１の磁気ローラーの磁力は、前記第２の磁気ローラーの磁力より強いことを特徴とする画像形成装置の制御方法。
   

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