JPH04287066A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子写真複写機、ファ
クシミリ、プリンター等の静電記録装置に係り、詳しく
は、潜像担持体表面に現像剤やトナーを搬送する、現像
装置の現像剤搬送手段に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の現像装置においては、現像剤搬送
手段である現像ローラを回転させ、現像ローラ表面に担
持した現像剤もしくはトナーを潜像担持体である感光体
上の静電潜像まで搬送させていた。現像終了後、感光体
に転写しなかった現像剤もしくはトナーは現像ローラで
再び現像装置内に回収し、新たに現像剤もしくはトナー
が現像ローラに担持され、感光体に搬送させていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記構成に
よれば現像ローラが回転することにより、現像ローラと
これを支持する現像装置側板間にトナーが進入し、トナ
ーが擦れてトナー固着等が起こり、画像に悪影響を及ぼ
していた。又、現像ローラを磁石ローラを内蔵した現像
スリーブで構成したものにおいては、該磁石ローラの磁
界を現像スリーブが横切ることによって渦電流が発生し
、これにより現像ローラのトルクの増大や現像ローラが
熱を帯びてトナーが現像装置内で溶けてしまうこともあ
った。そこで、本発明は超音波搬送部材を用いることに
よって現像ローラを回転させずに現像ローラ上で現像剤
もしくはトナーを搬送することで上記問題点を解決する
と共に現像装置の構成を簡単にすることを可能にするこ
とを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明は、潜像担持体上にトナーを供給して潜像
を現像する現像装置を備えた画像形成装置において、該
現像装置の現像剤搬送手段として超音波搬送手段を用い
、且つ、該超音波搬送手段に供給する電圧の周波数又は
振幅を変化させる制御手段を設け、該制御手段で該周波
数又は該振幅を変化させることによって、該超音波搬送
手段の、トナー搬送速度又は該潜像担持体上に供給する
トナー量を制御することを特徴とするものである。

【０００５】

【作用】本発明は、現像装置の現像剤搬送手段としての
超音波搬送手段で、潜像担持体上にトナーを供給し、且
つ、該超音波搬送手段に供給する電圧の周波数又は振幅
を変化させる制御手段で、該周波数又は該振幅を変化さ
せることによって、該超音波搬送手段の、トナー搬送速
度又は該潜像担持体上に供給するトナー量を制御して画
像濃度を制御するものである。

【０００６】

【実施例】図１は本発明の一実施例に係る画像形成装置
の概略構成を示すものである。先ず、装置全体の概略に
ついて説明する。潜像担持体である感光体ドラム１（例
えば有機感光体；ＯＰＣ）は時計方向に回転駆動される
。コンタクトガラス２上に原稿を載置し、図示しないプ
リントスイッチを押すと、原稿照明光源３とミラー４よ
りなる走査光学系５と、ミラー６、７よりなる走査光学
系８とが移動し、原稿の読み取り走査が行なわれる。 そして、レンズ９の後方に設けた画像読み取り素子１０
に、走査された画像が画像信号として読み込まれる。読
み込まれた画像信号はデジタル化されて画像処理される
。画像処理された信号に基づき図示しないレーザーダイ
オード（ＬＤ）を駆動し、該ＬＤからのレーザー光をポ
リゴンミラー１３で反射した後、ミラー１４を介して感
光体ドラム１上に照射する。これにより、レーザー光に
よる光書き込みが感光体ドラム１上に行なわれて、既に
帯電チャージャー１５により一様に帯電された感光体ド
ラム表面に静電潜像が形成される。この静電潜像は、現
像装置１６によって可視像化され、この可視像は、給紙
部１７から送られた転写紙に転写チャージャー１８のコ
ロナ放電により転写される。この転写後、転写紙は分離
チャージャー１９により感光体ドラムの表面より分離さ
れる。この分離後、転写紙は搬送ベルト２１で搬送され
、定着ローラ対２２の接触部を通って、転写紙上の転写
像が定着された後に機外へ排出される。一方、転写後に
おいて感光体表面に残留しているトナーはクリーニング
装置２３により除去される。

【０００７】次に、現像装置１６について説明する。図
２はその概略構成を示すものである。　　現像装置１６
は現像ローラ１６１とトナーを薄層化する現像ブレード
１６２とトナーを撹拌するためのアジテータ１６３とか
らなる。トナーエンド検知はアジテータ１６３の回転ト
ルクによって検出し、トナーが現像装置１６内からなく
なりアジテータ１６３にかかるトルクが低減するとトナ
ーエンドとなる。現像ローラ１６１は現像ローラ軸１６
０上に超音波搬送部材を設けて構成されている。この超
音波搬送部材は、現像ローラ軸１６０上の複数の電極１
６４と、その外側の圧電部材１６５（例えば、圧電セラ
ミックス）、更にその外側の弾性部材１６６（例えば、
銅やその他の合金）からなっている。この複数の電極１
６４に複数の定在波を流すことによって圧電変換部材が
波打つ状態となる。この波打つ弾性部材表面をトナーが
搬送される。尚、この例では現像ローラ表面と感光体表
面とがトナー層の厚みよりも大きな間隔をおいて対向し
、非接触現像を行なうものであるが、現像ローラ表面上
のトナー層を感光体表面に接触させながら現像を行なう
接触現像にしても良い。トナーの搬送は、後述する動作
原理に基づいて生じる、現像ローラ１６１表面の反時計
方向に進行する波打ち現象により行なわれ、これにより
現像ローラ１６１の表面のトナーは反時計方向に進行す
る。

【０００８】以上の構成において、トナーホッパー内の
トナーはアジテータ１６３によって現像ローラ１６１に
搬送される。搬送されたトナーは現像ローラ１６１表面
上に達し、薄層化ブレード１６２によって所定極性に摩
擦帯電され現像ローラ１６１上で薄層化される。薄層化
されたトナーは超音波搬送されて感光体ドラム１との対
向部に至り、感光体ドラム１上の静電潜像に付着してト
ナー像化される。感光体表面に付着しなかったトナーは
再び現像装置内に戻り、回転弾性ローラ１６７で現像ロ
ーラ１６１表面から除去される。尚、該回転弾性ローラ
はアジテータ１６３で現像ローラ１６１表面に搬送され
てきたトナーを摩擦帯電して現像ローラ１６１に付着さ
せる機能も有している。

【０００９】次にトナー搬送の動作原理について説明す
る。本実施例では超音波振動を用いている。超音波とは
、人が聞くことが可能な周波数５０Ｈｚ〜２０ＫＨｚを
越える周波数の空気の弾性振動であり、広義には空気の
可聴音を除く気体、液体、固体の弾性振動全般を意味す
る。この場合は固体の弾性振動に相当する。一般的な動
作原理としては、厚さＴ、幅Ｗ、長さＬ、密度ρ、ヤン
グ率Ｙの矩形板は、両端（Ｘ＝０，Ｙ＝Ｌ）に於ける変
位が等しい場合、 　　　　Ｔ《Ｌ　　　　　　，　　　　　　Ｗ《Ｌ　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　…（１）として、厚さＴ方向の変位ξ１
は、 　　　　ξ１＝ξ０Ｓｉｎ（ｎＸ）・Ｓｉｎ（ω０ｔ）
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　…（２）
である。 　　　　ｎ４＝１２ω０２ρ／（ＹＴ２）　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　…（３）　　　　ｎＬ＝２πＳ　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　Ｓ＝１，２，３　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　…（４）　　　　ｌ＝Ｌ／Ｓ　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　ω０＝（２π／ｌ）２×Ｔ（Ｙ／１２ρ）１／２
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　…（５）
ｌは波長である。同様に、位置的に且つ時間的にπ／２
の位相を変えると、 　　　　ξ２＝ξ０ｃｏｓ（ｎＸ）×ｃｏｓ（ω０ｔ）
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　…（６）
この２つの振動が加え合わされると、撓み振動の進行波
が得られる。 　　　　ξ＝ξ１＋ξ２＝ξ０ｃｏｓ（ｎＸ−ω０ｔ）
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　…（７
）位相速度ｖは、 　　　　ｖ＝ω０／ｎ＝（２π／ｌ）Ｔ（Ｙ／１２ρ）
１／２　　　　　　　　　　　　　　　　…（８）と求
まる。この振動は中性面に対するものであり、厚さＴの
表面においては（中性面からＴ／２離れた位置では）、 　　　　ζ＝ξ０ｎ（Ｔ／２）×ｓｉｎ（ｎＸ−ω０ｔ
）＝πξ０（Ｔ／ｌ）×ｓｉｎ（ｎＸ−ω０ｔ）　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　…（９）
で示される横方向（長さＬ方向）の変位が生じる。 （７）式と（９）式は表面上の質点が、縦方向と横方向
の比を１：πＴ／ｌとする楕円運動をしていることを示
す。縦方向変位ξが最大の場合（ｎＸ＝ω０ｔ）、横方
向変位ζは最小である。横方向変位ζの速度Ｕも最大と
なり、次式となる。 　　　　Ｕ＝ｄζ／ｄｔ＝−πω０ξ０（Ｔ／ｌ）×ｃ
ｏｓ（ｎＸ−ω０ｔ）　　　　Ｕｍａｘ＝−πω０ξ０
Ｔ／ｌ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　…（１０）進行波であるから縦方
向変位ξの最大点は位相速度ｖで移行するが、その頂点
に接触する物体は上式の速度で一定方向に移動する。本
実施例における超音波搬送部材も上記の動作原理を用い
たものである。

【００１０】そして、本実施例においては、上記の超音
波搬送を用いてトナー搬送を行なうに当たり、以下の制
御を行なっている。上記式内で波長（ｌ）すなわち一定
時間当たりの波長すなわち周波数（ｆ）を変化させるこ
とにより、進行波の速度が変わるために現像ローラ上の
トナーの搬送速度が変化する。このことを利用して、現
像ローラで搬送するトナー量を変化させて画像濃度を変
えることが可能となる。即ち、周波数を増大させると超
音波搬送部材の振動が速くなるために現像ローラ上のト
ナーが速く移動し、感光体表面上に単位時間当たりに供
給するトナー量が増大するので画像濃度が増大する。逆
に、発生周波数を減少させると超音波搬送部材の振動が
遅くなるために、現像ローラ上のトナーが遅く移動し、
感光体表面上に単位時間当たりに供給するトナー量が減
少するので画像濃度が減少する。これにより画像濃度を
制御することが可能となった。又、超音波振動部材の振
幅を変化させることによって、超音波振動部材の変形量
が変わるために、現像ローラ上に単位時間当たりに付着
するトナー量が変化する。このことを利用して画像濃度
を変えることが可能となる。即ち、振幅を増大させると
超音波搬送部材の振幅量が大きくなるので、現像ブレー
ド１６２と現像ローラ表面との間隔が大きくなり、該間
隔を通過して感光体表面へ搬送されるトナー量が増大し
て画像濃度が増大する。逆に、振幅を減少させると現像
ブレードと現像ローラ表面との間隔が小さくなり、該間
隔を通過して感光体表面へ搬送されるトナー量が減少し
て画像濃度が減少する。これにより画像濃度を制御する
ことが可能となった。例えば、操作者が操作する画像濃
度選択キーからの入力信号に基づいて、超音波搬送部材
の電極１６に、供給する電圧の周波数、及び又は、振幅
を変化させる制御手段を設け、該制御手段から該電極に
接続されている駆動回路に制御信号を供給して画像濃度
を制御したり、感光体ドラム上に基準トナー像を形成し
、該像の光学濃度を光学センサで検出して、一定濃度に
なるように自動的に上記周波数及び又は振幅を制御して
もよい。

【００１１】以上、本実施例によれば、超音波搬送の原
理を用いてトナーを現像ローラ１６１を廻す事なく搬送
し、これにより、現像ローラ１６１の回転によって擦れ
る部分がなくなり、このような部分に進入したトナーに
ストレスが掛かってトナー固着を起こすことが無くなる
。又、現像ローラ１６１が回転しないので渦電流の発生
によるトルクの増大や熱の発生が抑えられ、現像装置内
のトナーが溶解することがない。

【００１２】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、現像装置
の現像剤搬送手段としての超音波搬送手段で、潜像担持
体上にトナーを供給するので、現像剤搬送手段を回動さ
せる必要が無く、現像装置内でのトナー固着を防止する
ことが出来る。又、制御手段で、超音波搬送手段に供給
する電圧の、周波数又は振幅を変化させ、これにより、
超音波搬送手段の、トナー搬送速度又は該潜像担持体上
に供給するトナー量を制御して画像濃度を制御すること
が出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る画像形成装置の概略構
成図。

【図２】図１の画像形成装置の現像装置の概略構成図。

【符号の説明】

１　　　　　　感光体ドラム　　　　　　　　　　　　
　　　　，　　１６　　　　現像装置 １６０　　ローラ軸　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　，　　１６１　　現像ローラ １６２　　現像ブレード　　　　　　　　　　　　　　
　　，　　１６３　　アジテータ １６４　　電極　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　，　　１６５　　圧電部材 １６６　　弾性部材　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　，　　１６７　　回転弾性ローラ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】潜像担持体上にトナーを供給して潜像を現
   像する現像装置を備えた画像形成装置において、該現像
   装置の現像剤搬送手段として超音波搬送手段を用い、且
   つ、該超音波搬送手段に供給する電圧の周波数を変化さ
   せる制御手段を設け、該制御手段で該周波数を変化させ
   ることによって該超音波搬送手段のトナー搬送速度を制
   御することを特徴とする画像形成装置。
2. 【請求項２】潜像担持体上にトナーを供給して潜像を現
   像する現像装置を備えた画像形成装置において、該現像
   装置の現像剤搬送手段として超音波搬送手段を用い、且
   つ、該超音波搬送手段に供給する電圧の振幅を変化させ
   る制御手段を設け、該制御手段で該振幅を変化させるこ
   とによって該超音波搬送手段によって該潜像担持体上に
   供給するトナー量を制御することを特徴とする画像形成
   装置。
3. 【請求項３】上記制御手段で画像濃度を制御することを
   特徴とする請求項１又は２の画像形成装置。