JPS6348577A - 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】 〔発明の技術分野〕 本発明は、電子写真技術を応用した複写機或いは、プリ
ンタ等の画像形成装置に関し、特にそのトナー濃度の制
御に関するものである。

〔従来技術及びその問題点〕

従来、電子写真技術を応用した画像形成装置において静
電潜像を現像する方法として磁性トナーのみからなる所
謂−成分磁性トナー現像法が知られている。これは導電
性かつ非磁性の現像スリーブ内に澱けられた磁石の磁力
により導電性の磁性トナーを前記スリーブ上に保持し、
スリーブと磁石との相対運動により磁性トナーを静電′
潜像上に運び、この状態において静電潜像担持体の専電
性裏打ち部材と前記スリーブおよび磁性トナーとの間に
導電路を形成させて、磁性トナーに潜像とは逆極性の電
荷を誘導させ現像するという方法である。

この現像法に用いられる導電性磁性トナーは、トナー粒
子の表面をその核部分より電気的に導電性としたもので
ある。しかしながら、このような導電性磁性トナーを用
いて現像したトナー画像は、他の記録体上へ静電的に転
写するということが困難であるという欠点があった。

これを改良する目的で磁性トナーの電気抵抗を高くする
ことも提案されているが、この場合、逆に現像性を損な
うことになり、現像性及び転写性の両特性を満足させる
現像剤は未だ開発されていなかった。

そこで、上記問題点を改良するため現像性及び転写性の
優れた現像剤として、磁性微粉末を分散含有する高電気
抵抗磁性トナーと、導電性磁性粒子との混合物からなる
静電潜像用現像剤が提案されている。

このような、混合現像剤は、トナーより磁性粒子の電気
抵抗が低いので、電極効果を持たらし、所謂エツジ効果
を低減させる。又、適宜な攪拌によりトナーとの摩擦帯
電が行なわれトナーに安定した電荷が与えられる。さら
に、現像スリーブの現像主極位置における現像穂立ちを
良好にすることができ、穂立ち高さ規制部へのトナー詰
りを解消し、安定したトナー層を形成させる等の効果が
がある。

このような磁性粒子と磁性トナーの混合物である現（１
剤を用いて画像形成を行なった場合のトナーン震度（以
下すべて重量パーセント）と、画像の関係を第４図のグ
ラフに示す（ただし、グラフのたて軸に示す目盛りはマ
クヘス社製の反射濃度計により測定した値を示している
）。同図において、トナー濃度が９０％を超えるＢ領域
では、画像濃度（５第鳳角の黒へ夕部の濃度）は低下し
、白地゛震度が高く良好な画像を得ることができない。

また、トナー濃度が６０％未満のＣ領域では、画像？震
度と白地濃度は充分だが、画像のかすれやライン画像の
濃度低下が発生し、良好な画像は得られない。

さらに、極端にトナー濃度が低下した場合、磁性トナー
のみならず磁性粒子が怒光体ドラムに付着し、この磁性
粒子が転写紙に転写され、ｌ、７１．性拉子の付着した
紙が定着ロールを通過すると、定着ロールの表面を傷つ
けてしまい、定石ロールのソチ命を短くしてしまうとい
う欠点が存在した。

従って、このような現像剤はトナー濃度が９０シロから
６０％の領域であるＡ？ＩＮ域で使用する必要がある。

このような、混合現像剤を現像器に投入し、現像を開始
すると、トナー濃度が６０％以下となるまで良好な画像
を得ることができる。そして、トナー濃度が６０％に低
下したら現像器に磁性トナーのみを補充して現像を再開
することは可能である。

しかし、この補充は何回もくり返すことはできない。な
ぜならば、磁性粒子は消費されないものの使用するに従
って、徐々に劣化し当初よりも性能が低下していくから
である。従って、現像剤の交換作業というメンテナンス
が必要となり、これはユーザーが行うことは出来ず専門
の技術者を必要とした。

また、上述のトナーの補充を行うことなく、現像を続け
ると上述の如（磁性粒子の付着により、定着ロールの寿
命を短くしてしまうという欠点が存在した。

〔発明の目的〕

本発明は、上記従来の欠点に濫み、現像剤中のトナーの
消費と並行して磁性粒子も消費し、現像剤中の磁性粒子
含有濃度を一定範囲内に維持することの可能な画像形成
装置を提供することを目的とする。

〔発明の要点〕

本発明は上記目的を達成するために、像７Ｈ持体表面に
静電々）像を形成し、該静電潜像を高抵抗ルｄ性トナー
及び液高抵抗（１性トナーとほぼ同一・粒径で該高抵抗
磁性トナーよりも低抵抗の磁性粒子とを含む現像剤を有
しかつバイアス電圧の印加された現像器でトナー現像し
、形成されたトナー像を転写材に転写して画像を形成す
る画像形成装置において、前記像担持体の非画像領域に
前記磁性粒子を吸着させ、ｉｉ記現像剤中から磁性精子
を消費することを特徴とする。

〔発明の実施例〕 以下、本発明の一実施例を図面を参照しながら詳述する
。

第２図は、本発明の一実施例を示す液晶ブ；、Ｉンクの
概略構成図である。同図において、液晶ブリンタは、感
光体ドラム１と、その周囲に配置された前記感光体ドラ
ムｌをコロナ放電等により帯電する帯電器２と、均一に
帯電された感光体ドラム１上に記録情幸旧こ対応した露
光を行い静電潜像を形成する光学ヘッド３と、形成され
た静電潜像をトナーで現像する現像器４と、該現像器４
で顕像化されたトナー像を図外の給紙機構で搬送されて
来た転写材５上に転写する転写器６と、感光体ドラム１
表面の未転写トナーを除去するクリーナ７と、前記転写
器６でトナー像の転写された転写材５を加熱挟持してト
ナー粒子を溶解定着する定着器８等から構成されている
。ここで、帯電器２は、感光体ドラム１表面を略−４５
０■に帯電するよう設定されている。光学ヘッド３は、
光源３ａと、該光源３ａからの光を液晶光シャッタ３ｂ
へ導く導光管３ｃと、液晶光シャッタ３ｂで形成された
印字画像を感光体ドラム１表面へ結像する結像素子３ｄ
等から構成されている。また、現像器４は、感光体ドラ
ム１表面に形成された静電潜像の低電位部にトナー粒子
を付着させるいわゆる反転現像方式の現像器を用いてお
り、転写器６は、正極性のコロナ放電を行う放電器であ
る。

第１図（ａｌは、本発明のプリンタに使用される現像器
の構成図である。同図において、現像器４は、現像ホッ
パ４ａ内に設けられた現像スリーブ９、攪拌部材１０、
現像剤１１等から成り、前記現像スリーブ９は、図外の
制御回路で制御されるリレー接点１２を介してバイアス
電源１３に接続されている。現像スリーブ９は、アルミ
ニウム等の非磁性金属パイプより成り、内部にマグネッ
トロール９ａを内蔵している。また、リレー接点１２は
、ＣＯＭ接点ａとＮＣ接点すとＮＯ接接点色から成り、
現像スリーブ９は、ＣＯＭ接点ａに接続されている。ま
た、ＮＣ接点すは、−３５０Ｖのバイアス電源１３に接
続されるとともに、ＮＯ接接点色接地されている。そし
て、感光体ドラム１上の静電潜像を現像する際には、現
像スリーブ９に−３５０Ｖのバイアス電圧が印加される
。現像剤１１は、高抵抗磁性トナーと磁性粒子との混合
物から成り、高抵抗磁性トナーはマグネタイト等の磁性
体微粉末（重量比５０％）と染料と樹脂成分とを含有し
、１０１ＳΩ程度の高抵抗であり、攪拌部材１０で攪拌
することにより磁性粒子と摩擦されマイナスに帯電する
帯電特性を有し、その粒径は１０〜１３ミクロン程度で
ある。

一方、磁性粒子は前記ｃｎ性トナーとほぼ同粒径（磁性
トナーの粒径の５０％乃至１５０％の粒径）のフェライ
トもしくはマグネタイトであり、その抵抗値は１０８〜
１０９Ω程度である。

第３図は、以上のように構成された記録装置が２枚の用
紙に記録を行う際のタイミングチャート図である。但し
、用紙の長さは、感光体ドラム１の周長の１．５倍であ
り、時間を感光体ドラム１の回転角度で表示している。

また、本実施例では、帯電器２と現像器４とは９０度の
角度で配置され、帯電器２と転写器６は１８０度の角度
で配置されている。今、操作スイッチがＯＮされると帯
電器２は、同時にＯＮされ、感光体ドラム１が１４４０
度回転するまでの時間ＯＮ状態を続行する。光′ｔＡ３
ａは、光学ヘッド３の配設角度分の時間遅れて点灯し、
感光体ドラム１が４回転しさらに上述の配設角度分の時
間遅れて消灯する。液晶シャッタ３ｂは、光学ヘッド３
の配設角度分の時間遅れて記録信号に応じた開閉駆動を
開始し、用紙の画像領域骨、つまり、感光体ドラム１が
１．５回転する間開閉駆動され、非画像領域において閉
駆動するとともに、第２回目の画像領域に至ると再度開
閉駆動を開始する。現像バイアス電圧は、帯電器２と現
像器４の配設角度である９０度遅れてリレー接点１２が
作動し、ＯＮされる。すると、現像スリーブ９に一３５
０Ｖのバイアス電圧が印加される。また、現像バイアス
電圧は、感光体ドラムの用紙に対応しない部位である非
画像領域が現像器をｉ′Ｉｉ遇する際、短時間（感光体
ドラムｌが角度θ回転する時間）リレー接点１２が作動
し、ＯＶとなる。

この時間は、１枚のコピーが消費する平均的トナーｆｆ
ｌに応じて決定される。

この時、感光体ドラム１の表面電位は、約−４５０■で
あるため接地された現像スリーブ９との間に大きな電位
差が生し正損性である現像スリーブ９表面の磁性粒子が
感光体ドラム１に付着する。付着した磁性粒子は、用紙
上に転写されることなく、クリーナ７で回収除去される
。

転写器６は、帯電器２との配設角度１８０度だけ遅れて
ＯＮされ、感光体ドラム１が１．５回転する間ＯＮ状態
を維持し、感光体ドラム１が次の半回転する間ＯＦＦし
た後、再度２枚目の用紙分ＯＮされる。

尚、バイアス電圧は、以上の実施例の如＜０■とせずに
、第１図（ｂ）に示すように所定電圧に低下させるよう
構成してもよい。このように構成した場合も、感光体ド
ラム１表面との電位差が大きくなるので、磁性粒子をク
リーナ７で回収するという所期の目的を達成することが
できる。

第５図は、感光体ドラム１の表面電位と現像スリーブ９
のバイアス電圧等の関係を示す模式図である。同図にお
いて、感光体表面は略−４５０■に負帯電されており、
用紙と対応した画像領域における露光部は、露光減衰し
て電位が約−２０Ｖに低下している。その低下部は、い
わゆる反転現像により同図中θで示す負極性トナーが付
着している。

また、感光体ドラム１の用紙と用紙の間の非画像領域（
用紙と対応していない部位）では、今まで−３５０Ｖ印
加されていたバイアス電圧（同図中破線で示している）
が所定時間ＯＶ或いは、所定電圧に低減されるので、同
図中■で示す正ＰＮ　１１の磁性粒子が感光体ドラム１
上に付着する。つまり、現像剤中の磁性粒子も所定の割
合で消費される。

従って、現像剤量が減少して、現１象不能となるまで使
用を継続しても、トナー濃度は所定の濃度範囲内に保持
されるので、感光体ドラム１の画像領域に磁性粒子が付
着することはない。

第６図（ａ）、（ｂ）は、プリント枚数とトナー濃度の
推移を本発明の実施例と従来例との比較で示すものであ
る。ここで、第６図（ａｌは、プリント枚数０．５００
．１０００．１５０ｏ、２０００枚時におけるトナー濃
度を重量パーセントで示す図表であり、第６図＋ｂ＋は
、それぞれをグラフ化したものである。同図から明らか
な如く、０〜１００枚迄は、双方ともそれ程差は生じな
いが、１５００枚でトナー濃度の差が大きくなり、従来
例では、２０００枚までに適正濃度範囲を逸脱してしま
う。これに対して、本願の画像形成装置では、良好画像
を得ることのできる適正濃度範囲内にあり、プリントを
櫓続することができる。

〔発明の効果〕

以上、詳細に説明したように本発明の画像形成装置によ
れば、現像剤中のトナー濃度が自動的に所定範囲に維持
されるので、磁性粒子の付着がなく、常に良好な画像を
得ることができる。また、濃度制御の為の濃度検出手段
等の必要もないので安価に提供することができる。更に
、現像剤の量が減少する毎にトナーと磁性粒子の混合物
である現像剤を単に補充して行くだけで、寿命の来た現
像剤の交換作業を必要とせずに継続使用できるので、メ
インテナンスの簡易化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）、（ｂｌは、本発明のプリンタに使用する
現像器の構成図、 第２図は、本発明の液晶プリンタの概略構成図、第３図
は、タイミングチャート図、 第４図は、トナー濃度と画像濃度との関係を示すグラフ
、 第５図は、感光体ドラムの表面電位とバイアス電圧の関
係を示す模式図、 第６図（ａ）　、　（ｂｌは、プリント枚数とトナー濃
度の関係を示す図である。 １・・・感光体ドラム、 ２・・・帯電器、 ３・・・光学ヘッド、 ３ａ・・・光源、 ３ｂ・・・液晶光シャンク、 ３ｃ・・・導光管、 ３ｄ・・・結像素子、 ４・・・現像器、 ４ａ・・・現像ホッパ、 ５・・・転写材、 ６・・・転写器、 ７・・・クリーナ、 ８・・・定着器、 ９・・・現像スリーブ、 ９ａ・・・マグネットロール、 １０・・・攪拌部材、 １１・・・現像剤、 １２・・・リレー接点、 １３・・・バイアス電源。 特許出願人　　　カシオ計算機株式会社同　　　上　　
　カシオ電子工業株式会社（０）′う′ （ｂ） 第１図 す 第２図 トナー儂５（土量％） 第４図 第５図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）像担持体表面に静電潜像を形成し、該静電潜像を高
   抵抗磁性トナー及び該高抵抗磁性トナーとほぼ同一粒径
   で該高抵抗磁性トナーよりも低抵抗の磁性粒子とを含む
   現像剤を有しかつバイアス電圧の印加された現像器でト
   ナー現像し、形成されたトナー像を転写材に転写して画
   像を形成する画像形成装置において、 前記像担持体の非画像領域に前記磁性粒子を吸着させ、
   前記現像剤中から磁性粒子を消費することを特徴とする
   画像形成装置。 ２）前記静電潜像を現像する際と、前記像担持体に磁性
   粒子を付着させる際とでは、前記現像器に印加するバイ
   アス電圧を変化させることを特徴とする特許請求の範囲
   第１項記載の画像形成装置。