JPH11161024A - 画像形成装置の現像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電圧による画像濃度の調整とかぶりの防止を
容易にする。 【解決手段】 濃度電極７１と回収電極７２とにより現
像スリーブ５０に電圧を印加する。濃度電極７１を現像
領域５３内の上流側に配置し、現像スリーブ５０から感
光体ドラム６上の静電潜像へ磁性トナーを移動させる直
流電圧Ｖ１を印加する。回収電極７２を現像領域５３内
の下流側に配置し、感光体ドラム６上の非画像領域から
現像スリーブ５０へ磁性トナーを回収する直流電圧Ｖ２
及び交流電圧Ｖ３を印加する。例えば正規現像（トナー
電荷極性負）を行う場合、露光領域の電位をＶＬ、未露
光領域（静電潜像領域）の電位をＶＤとすると、Ｖ１，
Ｖ２，Ｖ３を、 ＶＤ≧Ｖ１≧ＶＬ ＶＤ−Ｖ１≧ＶｉかつＶ１−ＶＬ≧Ｖｆ ＶＤ≧Ｖ２≧ＶＬかつ｜Ｖ２＋Ｖ３｜max ≦ＶＤ となるように調整する。ただしＶｉは所望画像濃度が得
られる電位差、Ｖｆはかぶりを防止できる電位差であ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、画像形成装置の現
像装置、特に、磁性トナーを用いる画像形成装置の現像
装置に関する。本発明において、現像領域とは現像スリ
ーブ上の現像剤層と感光体ドラムとが接している領域を
いう。正規現像とは静電潜像の電圧極性と逆符号の電荷
極性を持つトナーを静電潜像上に付着させる現像をい
い、反転現像とは静電潜像の電圧極性と同符号の電荷極
性を持つトナーを静電潜像上に付着させる現像をいう。
かぶりとは画像を形成しない領域にまでトナーが付着す
る現象をいう。

【０００２】

【従来の技術】複写機などの画像形成装置においては、
例えばレーザスキャンユニットによって感光体ドラム上
に画像データに基づく静電潜像を形成する。感光体ドラ
ムの周囲には現像装置が隣接して設けられており、この
現像装置により感光体ドラムの表面の静電潜像にトナー
を付着させて可視像とする。トナーとして磁性トナーを
用いる現像装置は、磁性トナーを含む現像剤を収納する
現像ハウジングと、感光体ドラムに接触または近接して
配置される現像スリーブと、現像スリーブ上において現
像剤を自転させながら搬送するマグネットローラとを有
している。

【０００３】このような現像装置においては、感光体ド
ラム上の静電潜像へ十分なトナーを付与し、かつ感光体
ドラム上の静電潜像が形成されていない領域（以下、非
画像領域という）へのトナー付着を防止するために、マ
グネットローラを固定し、直流成分に交流成分を重畳し
た現像バイアス電圧を回転する現像スリーブに印加する
ことがなされている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前記の直流成
分に交流成分を重畳した現像バイアス電圧を現像スリー
ブに印加する方法では、十分な画像濃度が得られるトナ
ー量を感光体ドラム上へ供給するための電圧範囲と、か
ぶりを防止するために非画像領域に付着したトナーを回
収するための電圧範囲との重複範囲が狭い。そのため、
現像バイアス電圧の値を適正に調整することが困難であ
る。しかも、外部環境の変動やトナーの劣化に対して適
正な現像バイアス電圧の値が敏感に変化し、良好な画像
を安定して供給しにくい。

【０００５】本発明の課題は、現像バイアス電圧を容易
に調整することができ、良質な画像を安定して供給でき
る画像形成装置の現像装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記の課題を
解決するために、感光体ドラムに形成された静電潜像を
現像する現像装置であって、内部に磁性トナーを含む現
像剤が収納された現像ハウジングと、筒状の現像スリー
ブと、マグネットローラと、濃度電圧印加手段と、回収
電圧印加手段とを備えた画像形成装置の現像装置を提供
する。

【０００７】筒状の現像スリーブは、感光体ドラムと隣
接して現像ハウジング内に固定され、感光体ドラムの静
電潜像上にトナー画像を形成する。マグネットローラ
は、現像スリーブと同軸上に、かつ現像スリーブ内に回
転自在に設けられている。濃度電圧印加手段は、現像ス
リーブ上の現像剤層と感光体ドラムとが接触する現像領
域内上流側に配置されており、現像スリーブから静電潜
像上へ磁性トナーを移動させるために現像スリーブに直
流電圧を印加する。回収電圧印加手段は、現像領域内下
流側に配置されており、感光体ドラムの非画像領域から
現像スリーブへ磁性トナーを回収するために現像スリー
ブに直流電圧及び交流電圧を印加する。

【０００８】磁性トナーを含む現像剤は、回転するマグ
ネットローラの磁力により現像スリーブ上を自転しなが
ら搬送され、現像スリーブとの接触及び現像剤同士の接
触を繰り返して帯電する。例えば負極性を有するトナー
を用いて正規現像する場合、感光体ドラムの未露光領域
（静電潜像領域）は正に帯電しているので、濃度電圧印
加手段により適当な値の正電圧を現像領域の上流側に印
加すると、負に帯電したトナーは現像スリーブより高い
正電圧を有する未露光領域へ移動する。感光体ドラムの
露光領域に付着したトナーは、回収電圧印加手段により
現像領域の下流側に印加する直流成分と交流成分とを適
当な値に調整することにより、現像スリーブに回収され
る。

【０００９】ここでは、濃度電圧印加手段と回収電圧印
加手段とをそれぞれ別々に調整するので、適切な画像濃
度を維持しつつかぶりを防止しやすく、良質な画像を安
定して供給できる。なお、現像スリーブの前段に回転自
在な攪拌パドルを設けると、一層トナーを摩擦帯電させ
やすく好ましい。

【００１０】前記の画像形成装置の現像装置を用いて正
規現像を行う場合、濃度電圧印加手段の直流電位をＶ
１、回収電圧印加手段の直流電位をＶ２及び交流電位を
Ｖ３、感光体ドラム上における露光領域の電位をＶＬ及
び未露光領域（静電潜像領域）の電位をＶＤとすると、
Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、ＶＬ及びＶＤの関係が、 ｜ＶＤ｜≧｜Ｖ１｜≧｜ＶＬ｜ ｜ＶＤ−Ｖ１｜≧Ｖｉ ｜Ｖ１−ＶＬ｜≧Ｖｆ ｜ＶＤ｜≧｜Ｖ２｜≧｜ＶＬ｜ ｜Ｖ２＋Ｖ３｜max ≦｜ＶＤ｜ となるように濃度電圧印加手段及び回収電圧印加手段を
調節する。ただし、Ｖｉは所望画像濃度が得られる電位
差であり、Ｖｆはかぶりを防止できる電位差である。

【００１１】また、前記の画像形成装置の現像装置を用
いて反転現像を行う場合、濃度電圧印加手段の直流電位
をＶ１、回収電圧印加手段の直流電位をＶ２及び交流電
位をＶ３、感光体ドラム上における露光領域（静電潜像
領域）の電位をＶＬ及び未露光領域の電位をＶＤとする
と、Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、ＶＬ及びＶＤの関係が、 ｜ＶＬ｜≦｜Ｖ１｜≦｜ＶＤ｜ ｜ＶＤ−Ｖ１｜≧Ｖｆ ｜Ｖ１−ＶＬ｜≧Ｖｉ ｜ＶＬ｜≦｜Ｖ２｜≦｜ＶＤ｜ ｜Ｖ２＋Ｖ３｜min ≧｜ＶＬ｜ となるように濃度電圧印加手段及び回収電圧印加手段を
調整するとよい。

【００１２】

【発明の実施の形態】＜全体構成＞本発明の一実施形態
が採用される画像形成装置を図１に基づいて説明する。
図１において、画像形成装置本体１の上面には原稿台２
が固定されており、原稿台２上には原稿押さえ３が開閉
自在に設けられている。画像形成装置本体１の下部には
給紙カセット１３，１４，１５及び給紙デッキ１６が設
けられている。

【００１３】画像形成装置本体１の内部において、その
上部には原稿読み取りのための露光部４が設けられてい
る。露光部４は、光源、ミラー、レンズユニットなどか
ら構成されている。また、画像形成装置本体１の中央部
には、読み取った原稿のトナー画像を形成する画像形成
部５が設けられている。画像形成部５は、表面に静電潜
像が形成される感光体ドラム６を有している。感光体ド
ラム６の周囲には、帯電装置７、現像装置８、転写装置
９及びクリーニング装置１０が配置されている。

【００１４】給紙カセット１３，１４，１５及び給紙デ
ッキ１６と感光体ドラム６などによって構成される画像
形成部５との間には、用紙を上方に案内するための垂直
搬送路２６が設けられている。また、画像形成部５の下
流側に、排紙搬送路３０，用紙上のトナー画像を溶融定
着するための定着部３１及び定着部３１を通過した用紙
を排出する排出ローラ３２，３３が配置されている。 ＜現像装置＞図２は濃度電極及び回収電極を現像スリー
ブに取り付けた現像装置８の一実施形態例を示す図であ
る。現像装置８は現像ハウジング４０を有し、この現像
ハウジング４０内に現像スリーブ５０、マグネットロー
ラ５１、ブレード６０、濃度電極７１、回収電極７２、
攪拌パドル８０が設けられている。現像ハウジング４０
の上部には一成分現像剤として磁性トナーを収納したト
ナーカートリッジ９０が装着され、現像ハウジング４０
内に磁性トナーを供給している。

【００１５】現像スリーブ５０は、筒状であり、感光体
ドラム６に隣接して現像ハウジング４０内に配設され、
現像ハウジング４０の図示しない両側壁間に固定されて
いる。筒状の現像スリーブ５０の内側には、内蔵マグネ
ットローラ５１が現像スリーブ５０と同軸で、かつ回転
自在に設けられ、磁性トナーの搬送方向と逆方向に回転
する。現像スリーブ５０上には、現像領域５２の上流側
に濃度電極７１が、及び下流側に回収電極７２が、それ
ぞれ取り付けられている。

【００１６】現像スリーブ５０の外側には、ブレード６
０が、現像スリーブ５０の表面に近接して、少なくとも
現像スリーブ５０の幅にわたって設けられ、現像スリー
ブ５０上のトナー層を一定範囲の厚さに規制している。
攪拌パドル８０は、現像スリーブ５０と平行に、かつ現
像スリーブ５０に近接して現像ハウジング４０内に設け
られ、現像ハウジング４０の図示しない両側壁間に回転
自在に装着されている。

【００１７】現像領域５２よりも下流側の現像スリーブ
５０表面にはスクレーパ５４が当接されており、現像後
も現像スリーブ５０に残留している磁性トナーを掻き落
としている。 ＜濃度電極及び回収電極＞図３は現像領域付近の拡大図
であり、図４は電極に印加する電位の範囲を説明する概
念図である。以下に、正規現像を行う場合であって磁性
トナーの電荷極性が負の場合を例にとり説明する。

【００１８】濃度電極７１は、磁性トナー層５３と感光
体ドラム６とが接する現像領域５２内の上流側に設けら
れ、直流電圧Ｖ１を供給する濃度電源７３に接続されて
いる。濃度電源７３は、現像スリーブ５０から感光体ド
ラム６の未露光領域（静電潜像領域）へ磁性トナーを移
動させるように、直流濃度電圧Ｖ１を濃度電極７１に印
加する。

【００１９】回収電極７２は、現像領域５２内の下流側
に設けられ、直流電源Ｖ２及び交流電源Ｖ３を直列に接
続した回収電源７４に直列に接続されている。回収電源
７４は、感光体ドラム６の露光領域（静電潜像が形成さ
れていない領域）から現像スリーブ６へ磁性トナーを移
動させるように、直流回収電圧Ｖ２及び交流回収電圧Ｖ
３を回収電極７２に印加する。濃度電源７３の直流濃度
電圧Ｖ１、回収電源７４の直流回収電圧Ｖ２及び交流回
収電圧Ｖ３は、それぞれ独立に調整可能である。

【００２０】図４（ａ）に示すように、濃度電源７３及
び回収電源７４の電位Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３は、感光体ドラ
ム６の露光領域の電位をＶＬ、未露光領域の電位をＶＤ
とすると、ＶＤ，ＶＬ，Ｖ１，Ｖ２≧０であって、 ＶＤ≧Ｖ１≧ＶＬ （１） ＶＤ−Ｖ１≧Ｖｉ （２） Ｖ１−ＶＬ≧Ｖｆ （３） ＶＤ≧Ｖ２≧ＶＬ （４） ｜Ｖ２＋Ｖ３｜max ≦ＶＤ （５） ただし、Ｖｉ；所望画像濃度が得られる電位差 Ｖｆ；かぶりを防止する電位差 の関係を満たすように調整する。

【００２１】濃度電極７１に印加される直流濃度電圧Ｖ
１を式（１）に表される範囲に調整し、さらに式（２）
及び式（３）に表される範囲に調整することにより、未
露光領域に十分な量の磁性トナーを供給して所望の画像
濃度を得ることができ、しかも非画像領域に磁性トナー
を供給することを防止できる。回収電極７２に印加する
直流回収電圧Ｖ２及び交流回収電圧Ｖ３を式（４）及び
式（５）に現れる範囲に調整すると、感光体ドラム６の
露光領域に付着した磁性トナーを現像スリーブ５０へ回
収しやすく、しかも未露光領域（静電潜像領域）に付着
している磁性トナーまで回収してしまうことを防止でき
る。

【００２２】濃度電極７１及び回収電極７２に印加する
電圧を上記の範囲に調整することに加え、濃度電極７１
を現像領域の上流側２５〜５０％の範囲に設け、回収電
極７２を現像領域の下流側２５〜５０％の範囲に設ける
と、両電極の作用時間を確保しやすい傾向にある。 ＜磁性トナーの動作＞前記の現像装置における磁性トナ
ーの動きについて説明する。

【００２３】磁性トナーは、攪拌パドル８０から現像ス
リーブ５０に供給される。現像スリーブ５０に供給され
た磁性トナーは、固定された現像スリーブ５０上を、マ
グネットローラ５１の磁力によりマグネットローラ５１
の回転方向と反対方向に自転しながら搬送され、現像ス
リーブ５０との接触及び磁性トナー同士の接触を繰り返
してさらに負に帯電する。さらに、磁性トナーは、ブレ
ード６０によりブレード６０と及び磁性トナー同士と摩
擦を起こし、一層摩擦帯電を促進される。

【００２４】このようにして負に帯電した磁性トナー
は、感光体ドラム６上の未露光領域の電位ＶＤが濃度電
極７１の直流濃度電圧Ｖ１よりも高くなるように調整さ
れているので、現像スリーブ５０から静電潜像上へ移動
する。もし、静電潜像が形成されない露光領域にトナー
が付着した場合でも、理論上は回収電極７２への印加電
圧Ｖ２＋Ｖ３が露光領域の電位ＶＬよりも高ければ、磁
性トナーが現像スリーブ５０へ回収されることになる。
しかし、実際には臨界値近傍での磁性トナーの挙動は微
妙である。ただし、回収電極７２への印加電圧Ｖ２＋Ｖ
３の最大値は未露光領域の電位ＶＤを超えないように調
整してあり、未露光領域に付着した磁性トナーを回収し
てしまうことを防止している。

【００２５】本発明に係る画像形成装置の現像装置は、
静電潜像領域に磁性トナーを供給するための濃度電極７
１に印加する電圧Ｖ１と、静電潜像が形成されない領域
の磁性トナーを回収するための回収電極７２に印加する
電圧Ｖ２及びＶ３とをそれぞれ別々に調整できるので、
電圧の調整が容易になり、コントラストの明瞭な画像を
安定して提供できるようになる。 ＜他の実施形態＞ （ａ）前記実施形態においては現像剤として一成分磁性
トナーを用いたが、キャリアと磁性トナーとからなる２
成分現像剤を用いることもできる。 （ｂ）図４（ｂ）に示すように、本願発明は正規現像を
行う場合であって磁性トナーの電荷極性が正の場合に用
いることもできる。その場合は、前記と同様に感光体ド
ラム６の露光領域の電位をＶＬ、未露光領域（静電潜像
領域）の電位をＶＤとすると、ＶＤ，ＶＬ，Ｖ１，Ｖ２
≦０であって、濃度電源７３及び回収電源７４の電位Ｖ
１，Ｖ２，Ｖ３が、 ｜ＶＤ｜≧｜Ｖ１｜≧｜ＶＬ｜ （１） ｜Ｖ１−ＶＤ｜≧Ｖｉ （２） ｜ＶＬ−Ｖ１｜≧Ｖｆ （３） ｜ＶＤ｜≧｜Ｖ２｜≧｜ＶＬ｜ （４） ｜Ｖ２＋Ｖ３｜max ≦｜ＶＤ｜ （５） の関係を満たすように調整する。 （ｃ）図４（ｃ）に示すように、本願発明は反転現像を
行う場合であって磁性トナーの電荷極性が正の場合に用
いることもできる。その場合は、露光領域が静電潜像領
域に相当し、ＶＤ，ＶＬ，Ｖ１，Ｖ２≧０であって、濃
度電源７３及び回収電源７４の電位Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３
が、 ＶＬ≦Ｖ１≦ＶＤ （１） ＶＤ−Ｖ１≧Ｖｆ （２） Ｖ１−ＶＬ≧Ｖｉ （３） ＶＬ≦Ｖ２≦ＶＤ （４） ｜Ｖ２＋Ｖ３｜min ≧ＶＬ （５） の関係を満たすように調整する。 （ｄ）図４（ｄ）に示すように、本願発明は反転現像を
行う場合であって磁性トナーの電荷極性が負の場合に用
いることもできる。その場合は、前記（ｃ）と同様に露
光領域が静電潜像領域に相当し、ＶＤ，ＶＬ，Ｖ１，Ｖ
２≦０であって、濃度電源７３及び回収電源７４の電位
Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３が、 ｜ＶＬ｜≦｜Ｖ１｜≦｜ＶＤ｜ （１） ｜ＶＤ−Ｖ１｜≧Ｖｆ （２） ｜Ｖ１−ＶＬ｜≧Ｖｉ （３） ｜ＶＬ｜≦｜Ｖ２｜≦｜ＶＤ｜ （４） ｜Ｖ２＋Ｖ３｜min ≧｜ＶＬ｜ （５） の関係を満たすように調整する。 （ｅ）前記の実施形態では現像スリーブ５０の外側表面
にスクレーパ５４を当接させているが、図５に示すよう
に、現像スリーブ５０の一部を外側へ突出させて現像剤
剥がし領域を形成し、その領域におけるマグネットロー
ラの磁力を弱めるようにしてもよい。スクレーパ５４を
省略することができる。

【００２６】

【発明の効果】本発明の現像装置は、現像スリーブ上の
現像領域に濃度電極と回収電極とを設け、それぞれの電
極に印加する電圧を独立に調整するので、所望の画像濃
度を確保し、かつ、かぶりを防止し、良質な画像を安定
して供給することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態が採用される画像形成装
置。

【図２】電極を現像スリーブ５０に取り付けた現像装置
８の一実施形態例を示す図。

【図３】現像領域付近の拡大図。

【図４】濃度電極及び回収電極に印加する電位の範囲を
示す説明図。

【図５】現像スリーブに現像剤剥がし領域を設けた現像
装置。

【符号の説明】

６；感光体ドラム ４０；現像ハウジング ５０；現像スリーブ ５１；マグネットローラ ５２；現像領域 ５３；現像剤層 ６０；ブレード ７１；濃度電極 ７２；回収電極

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岩川 功 大阪市中央区玉造１丁目２番28号 三田工 業株式会社内 (72)発明者 久川 裕一郎 大阪市中央区玉造１丁目２番28号 三田工 業株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】感光体ドラムに形成された静電潜像を現像
   する現像装置であって、 内部に磁性トナーを含む現像剤が収納された現像ハウジ
   ングと、 前記感光体ドラムと隣接して前記現像ハウジング内に固
   定され、前記感光体ドラムの静電潜像上にトナー画像を
   形成する筒状の現像スリーブと、 前記現像スリーブと同軸上に、かつ前記現像スリーブ内
   に回転自在に設けられたマグネットローラと、 前記現像スリーブ上の現像剤層と感光体ドラムとが接触
   する現像領域内上流側に配置され、前記現像スリーブか
   ら前記感光体ドラムに形成された静電潜像上へ磁性トナ
   ーを移動させるために前記現像スリーブに直流電圧を印
   加する濃度電圧印加手段と、 前記現像領域内下流側に配置され、前記感光体ドラムの
   静電潜像が形成されていない領域から前記現像スリーブ
   へ磁性トナーを回収するために前記現像スリーブに直流
   電圧及び交流電圧を印加する回収電圧印加手段と、を備
   えた画像形成装置の現像装置。
2. 【請求項２】前記画像形成装置の現像装置は正規現像を
   行い、前記濃度電圧印加手段の直流電位をＶ１、前記回
   収電圧印加手段の直流電位をＶ２及び交流電位をＶ３、
   前記感光体ドラム上における露光領域の電位をＶＬ及び
   未露光領域の電位をＶＤとすると、前記Ｖ１、Ｖ２、Ｖ
   ３、ＶＬ及びＶＤの関係が、 ｜ＶＤ｜≧｜Ｖ１｜≧｜ＶＬ｜ ｜ＶＤ−Ｖ１｜≧Ｖｉ ｜Ｖ１−ＶＬ｜≧Ｖｆ ｜ＶＤ｜≧｜Ｖ２｜≧｜ＶＬ｜ ｜Ｖ２＋Ｖ３｜max ≦｜ＶＤ｜ ただしＶｉ；所望画像濃度が得られる電位差 Ｖｆ；かぶりを防止する電位差 で表される請求項１に記載の画像形成装置の現像装置。
3. 【請求項３】前記画像形成装置の現像装置は反転現像を
   行い、前記濃度電圧印加手段の直流電位をＶ１、前記回
   収電圧印加手段の直流電位をＶ２及び交流電位をＶ３、
   前記感光体ドラム上における露光領域の電位をＶＬ及び
   未露光領域の電位をＶＤとすると、前記Ｖ１、Ｖ２、Ｖ
   ３、ＶＬ及びＶＤの関係が、 ｜ＶＬ｜≦｜Ｖ１｜≦｜ＶＤ｜ ｜ＶＤ−Ｖ１｜≧Ｖｆ ｜Ｖ１−ＶＬ｜≧Ｖｉ ｜ＶＬ｜≦｜Ｖ２｜≦｜ＶＤ｜ ｜Ｖ２＋Ｖ３｜min ≧｜ＶＬ｜ ただしＶｉ；所望画像濃度が得られる電位差 Ｖｆ；かぶりを防止する電位差 で表される請求項１に記載の画像形成装置の現像装置。