(57)【要約】【課題】  現像剤中の劣化したトナーを減らすことができる画像形成装置を提供する。【解決手段】  像保持体の表面に潜像を形成する潜像形成部と、潜像にトナーを付着させてトナー像を形成する、トナーを含んだ現像剤を収容した現像器とを備え、像保持体と並んだ、表面の電位が像保持体の表面電位とは独立な独立部材を更に備え、現像器が、像保持体および独立部材とは電位差を有する現像ロールと、現像ロールに隣り合って延びた、収容した現像剤を独立部材から遠い方から独立部材に近づく方へと向かう第１方向に搬送しつつ現像ロールに供給する第１収容部と、第１収容部に並んで延びた、両端に、第１収容部との間で現像剤が移動する移動口とトナー供給口とが設けられ、現像剤を攪拌して混合しつつ１方向とは逆の第２方向に現像剤を搬送する第２収容部と、第２収容部へトナーを供給するトナー供給部とを備えた。【選択図】        図４
2010128173.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に像が形成されて該像を保持する像保持体と、
前記像保持体の表面に静電的な潜像を形成する潜像形成部と、
前記像保持体表面に形成された潜像に帯電トナーを付着させてトナー像を形成する、該帯電トナーを含んだ現像剤を内部に収容した現像器とを備え、
前記潜像形成部によって潜像が形成される面の広がる方向に前記像保持体と並んだ、該表面の電位が該像保持体の表面電位とは独立な独立部材を更に備え、
前記現像器が、
前記像保持体および前記独立部材の双方に隣り合った、該像保持体および該独立部材とは電位差を有する、表面に前記現像剤を保持して回転することで該現像剤を、該像保持体に面した現像領域および該独立部材に面した対向領域へと搬送する現像ロールと、
前記現像ロールに隣り合い該現像ロールの回転軸に沿って延びた、内部に前記現像剤を収容して該現像剤を該現像ロールに供給する、収容した現像剤を攪拌しつつ該回転軸に沿って、前記独立部材から遠い方から該独立部材に近づく方へと向かう第１方向に搬送する第１収容部と、
前記第１収容部に隣接し該第１収容部に並んで延びた、両端に、該第１収容部との間で現像剤が移動する移動口が設けられた、内部に前記現像剤を収容しトナーが供給されて該現像剤と該トナーを攪拌して混合しつつ前記第１方向とは逆の第２方向に搬送する第２収容部と、
トナー供給口を通じて前記第２収容部へトナーを供給するトナー供給部とを備えたものであることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記独立部材に電位を付与することで、該独立部材と前記現像ロールとの間に、該現像ロールと前記像担持体との間の電位差よりも大きい電位差と、該現像ロールと該像担持体との間の電界の向きと同じ向きの電界とを生じさせる第１電位付与部を備えたことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記独立部材に電位を付与することで、該独立部材と前記現像ロールとの間に、該現像ロールと前記像担持体との間の電界の向きとは逆向きの電界を生じさせる第２電位付与部を備えたことを特徴とする請求項１または２記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記独立部材に第１の電位を付与することで、該独立部材と前記現像ロールとの間に、該現像ロールと前記像担持体との間の電位差よりも大きい電位差と、該現像ロールと該像担持体との間の電界の向きと同じ向きの電界とを生じさせる第１電位付与部と、該独立部材に第２の電位を付与することで、該独立部材と該現像ロールとの間に、該現像ロールと該像担持体との間の電界の向きとは逆向きの電界を生じさせる第２電位付与部とを兼ねた、前記第１の電位と前記第２の電位との切換が自在な電位付与部を備えたことを特徴とする請求項１から３のうちいずれか１項記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記独立部材が、ロール状の外形を有し、回転しながら周面に、前記対向領域に搬送されてきた現像剤から前記帯電トナーを吸着するものであることを特徴とする請求項１から４のうちいずれか１項記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
画像形成装置に組み込まれる現像装置には、収容槽内を現像ロールに隣接した第１収容室と、この第１収容室に隣接した第２収容室とに仕切って、これら第１収容室および第２収容室の相互間で現像剤を撹拌しながら移動させるものがある（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平９−２０４１０５号公報  （第５図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明は、現像剤中の劣化したトナーを減らすことができる画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
請求項１に係る画像形成装置は、
表面に像が形成されてこの像を保持する像保持体と、
上記像保持体の表面に静電的な潜像を形成する潜像形成部と、
上記像保持体表面に形成された潜像に帯電トナーを付着させてトナー像を形成する、この帯電トナーを含んだ現像剤を内部に収容した現像器とを備え、
上記潜像形成部によって潜像が形成される面の広がる方向に上記像保持体と並んだ、この表面の電位がこの像保持体の表面電位とは独立な独立部材を更に備え、
上記現像器が、
上記像保持体および上記独立部材の双方に隣り合った、この像保持体およびこの独立部材とは電位差を有する、表面に上記現像剤を保持して回転することでこの現像剤を、この像保持体に面した現像領域およびこの独立部材に面した対向領域へと搬送する現像ロールと、
上記現像ロールに隣り合いこの現像ロールの回転軸に沿って延びた、内部に上記現像剤を収容してこの現像剤をこの現像ロールに供給する、収容した現像剤を攪拌しつつこの回転軸に沿って、上記独立部材から遠い方からこの独立部材に近づく方へと向かう第１方向に搬送する第１収容部と、
上記第１収容部に隣接しこの第１収容部に並んで延びた、両端に、この第１収容部との間で現像剤が移動する移動口が設けられた、内部に上記現像剤を収容しトナーが供給されてこの現像剤とこのトナーを攪拌して混合しつつ上記第１方向とは逆の第２方向に搬送する第２収容部と、
トナー供給口を通じて上記第２収容部へトナーを供給するトナー供給部とを備えたものであることを特徴とする。
【０００５】
請求項２に係る画像形成装置は、
上記独立部材に電位を付与することで、この独立部材と上記現像ロールとの間に、この現像ロールと上記像担持体との間の電位差よりも大きい電位差と、この現像ロールとこの像担持体との間の電界の向きと同じ向きの電界とを生じさせる第１電位付与部を備えたことを特徴とする。
【０００６】
請求項３に係る画像形成装置は、
上記独立部材に電位を付与することで、この独立部材と上記現像ロールとの間に、この現像ロールと上記像担持体との間の電界の向きとは逆向きの電界を生じさせる第２電位付与部を備えたことを特徴とする。
【０００７】
請求項４に係る画像形成装置は、
上記独立部材に第１の電位を付与することで、この独立部材と上記現像ロールとの間に、この現像ロールと上記像担持体との間の電位差よりも大きい電位差と、この現像ロールとこの像担持体との間の電界の向きと同じ向きの電界とを生じさせる第１電位付与部と、この独立部材に第２の電位を付与することで、この独立部材とこの現像ロールとの間に、この現像ロールとこの像担持体との間の電界の向きとは逆向きの電界を生じさせる第２電位付与部とを兼ねた、上記第１の電位と上記第２の電位との切換が自在な電位付与部を備えたことを特徴とする。
【０００８】
請求項５に係る画像形成装置は、
上記独立部材が、ロール状の外形を有し、回転しながら周面に、上記対向領域に搬送されてきた現像剤から上記帯電トナーを吸着するものであることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１に係る画像形成装置によれば、現像剤中の劣化したトナーを減らすことができる。
【００１０】
請求項２に係る画像形成装置によれば、現像剤中の過帯電のトナーを減らすことができる。
【００１１】
請求項３に係る画像形成装置によれば、現像剤中の逆極トナーを減らすことができる。
【００１２】
請求項４に係る画像形成装置によれば、現像剤中の過帯電トナーと逆極トナーとを選択的に減らすことができる。
【００１３】
請求項５に係る画像形成装置によれば、該構成を有しない場合と比べて、独立部材による劣化トナーの吸着を安定的に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の画像形成装置の実施形態について説明する。
【００１５】
図１は、プリンタの概略構成図である。
【００１６】
図１に示すプリンタ１は、感光体１０と、この感光体１０の表面に電荷を付与するスコロトロン１１と、外部から送信されてきた画像データに基づいたレーザ光を生成するレーザ露光器１２と、トナーを含む現像剤を収容する現像器１３と、記録用紙を収容する用紙カセット１６と、用紙カセット１６から記録用紙を引き出して搬送する用紙搬送装置１７と、トナー像を、矢印Ｂ方向に搬送されてきた記録用紙上に転写する転写ロール１４と、記録用紙上のトナー像を加熱および加圧することでその記録用紙上にトナー像を定着させる定着器１５と、感光体１０の表面をクリーニングするクリーニング装置２０とを有している。現像器１３は、感光体１０に対向して回転しながら、現像剤を感光体１０との間の領域に搬送する現像ロール１３３を有している。また、クリーニング装置２０は、クリーニング部材２１を感光体１０に接触させて感光体１０の表面をクリーニングする。尚、現像器１３に収容されている現像剤には、トナーの他に、このトナーとの摩擦によりトナーを摩擦帯電させる電荷付与粒子であり磁性粒子でもある磁性キャリアが含まれている。
【００１７】
このプリンタ１は、本発明の画像形成装置の第１実施形態である。また、感光体１０が、表面に像が形成されて該像を保持する像保持体の一例であり、スコロトロン１１が、像保持体の表面を帯電させる帯電器の一例である。レーザ露光器１２が、帯電器により帯電された像保持体の表面を露光することで該表面に静電的な潜像を形成する露光器の一例である。
【００１８】
ここで、このプリンタ１における画像形成の動作の流れを簡単に説明する。
【００１９】
図１に示すプリンタ１では、矢印Ａ方向に回転する感光体１０の表面に、スコロトロン１１により電荷が付与され、電荷が付与された感光体１０の表面に、外部から送信されてきた画像データに基づいたレーザ光がレーザ露光器１２により照射されることで感光体１０の表面には静電的な潜像が形成される。メカニズムについては後述するが、現像器１３に収容されている現像剤は現像ロール１３３の表面に供給され、現像ロール１３３と感光体１０との間の領域に運ばれ、運ばれた現像剤中のトナーが潜像上に飛んで付着することにより、感光体１０の表面の静電的な潜像は現像される。この現像により得られたトナー像が、矢印Ｂ方向に搬送されてきた記録用紙上に転写ロール１４により転写され、トナー像を加熱および加圧する定着器１５により記録用紙上のトナー像が溶融されて記録用紙上に定着される。その後、感光体１０の、トナー像の転写を終えた部分に残留する残留物が、矢印Ａの向きの回転おける転写ロール１４よりも下流側でスコロトロン１１よりも上流側、かつ感光体１０の回転中心に沿った全幅にわたって先端が接触したクリーニング部材２１により除去され、除去された残留物は残留物収容箱２２に収容される。尚、このプリンタ１はモノクロ画像専用機であるが、本発明は、カラー画像機に適用されてもよい。
【００２０】
図２は、図１に示す現像器のレーザ露光器側からの透視図である。
【００２１】
図２には、現像ロール１３３と、現像剤を収容する現像剤収容槽１３２と、現像材収容槽１３２の内部で現像剤を撹拌搬送する撹拌搬送部材１３１とを備えた現像器１３が示されている。
【００２２】
現像剤収容槽１３２は、内部が、現像ロール１３３に並行して延びた壁１３２１によって、現像ロール１３３と隣り合った第１収容室１３２ａとこの第１収容室１３２ａと隣り合った第２収容室１３２ｂとに分けられている。
【００２３】
これら第１収容室１３２ａおよび第２収容室１３２ｂそれぞれには、撹拌搬送部材１３１が１つずつ配備されており、これら撹拌搬送部材１３１は、具体的には、螺旋状のフィンが棒の周囲に備えられた構造を有している。第１収容室１３２ａおよび第２収容室１３２ｂそれぞれに配備された撹拌搬送部材１３１が互いに逆向きに回転することで、現像剤収容槽１３２に収容されている現像剤は撹拌されながら壁１３２１の周囲を反時計回りに循環する。現像剤収容槽１３２の内部では、撹拌搬送部材１３１によってトナーと磁性キャリアとが撹拌されることでトナーがマイナス帯電し、磁性キャリアはプラス帯電する。このため、マイナス帯電したトナーは磁性キャリアに静電的に付着する。これにより、現像剤収容槽１３２の内部では、トナーと磁性キャリアが渾然一体となっている。
【００２４】
また、図２に示されるように、現像剤収容槽１３２には、新しいトナーを供給するためのトナー供給口１３２ｃが設けられている。
【００２５】
さらに、図２には、感光体１０と同軸に設けられた吸着ロール４０と、現像ロール１３３と同軸に設けられた搬送ロール１３４とが配備されている様子が示されている。
【００２６】
搬送ロール１３４は、現像ロール１３３とは外観上別体となっている。但し、ここに示す例では、搬送ロール１３４は、現像ロール１３３と同径、同材料、および同構造のものであり、搬送ロール１３４に付与される電位も現像ロール１３３と同じである。
【００２７】
吸着ロール４０は、感光体１０と同径であるものの、材料は感光体１０とは異なるアルミの円筒状の部材であり、印加される電圧も感光体１０とは異なっている。
【００２８】
このプリンタ１では、現像ロール１３３と、この現像ロール１３３と対向する感光体１０との間で画像形成が行われるものの、吸着ロール４０と、この吸着ロール４０と対向する搬送ロール１３４との間では、画像形成ではなく、搬送ロール１３４が表面に保持する現像剤中の劣化トナーの、吸着ロール４０による吸着が行われる。尚、吸着ロール４０に対しては露光は行われず、また、用紙も搬送されてこない。これら現像ロール１３３および搬送ロール１３４が、本発明にいう現像ロールの一例である。
【００２９】
以下、劣化トナーの吸着メカニズムについて説明する。
【００３０】
図３は、現像器等の断面図である。
【００３１】
図３のパート（ａ）には、図２に示す現像器等のＡ−Ａ断面を矢印方向に見た状態が示されており、図３のパート（ｂ）には、図２に示す現像器等のＢ−Ｂ断面を矢印方向に見た状態が示されている。
【００３２】
図３に示す現像ロール１３３は、矢印Ｃ方向に回転する円筒部材１３３１と、この円筒部材１３３１の内部にこの円筒部材１３３１とは独立に固定された永久磁石ロール１３３２とを有している。この永久磁石ロール１３３２は、円筒部材１３３１の周回方向に複数の磁極が配列されたもので、現像剤の吸着および解放を規定する磁力分布を有している。
【００３３】
円筒部材１３３１の周面は、一部が現像剤収容槽内に存在し、他の一部は現像剤収容槽外に存在している。したがって、円筒部材１３３１が回転すると、円筒部材１３３１の周面は現像剤収容槽内を通過する。そして、円筒部材１３３１の内部に備えられた永久磁石ロール１３３２の磁力分布により、現像剤収容槽内を通過中の周面に現像剤が供給される。円筒部材１３３１は、この供給された現像剤を、感光体１０との間に形成された現像領域１３０１ａへ搬送する。
【００３４】
図３のパート（ａ）に示される感光体１０は、スコロトロン１１により表面全体が−７２０Ｖに一旦帯電され、その後、レーザ露光器１２による露光によって、静電的な潜像が形成された部分の電位は、露光の強度に応じて約−２００Ｖから−４００Ｖまでの値となる。一方、現像器１３の現像ロール１３３は電位が−６００Ｖとなるように電圧が印加される。現像ロール１３３に保持された磁性キャリアに電気的に付着したトナーは、感光体１０と現像ロール１３３との間に形成された現像領域１３０１ａに搬送される。この搬送されたトナーは、現像剤収容槽１３２内でマイナス極性に帯電されていることから、感光体１０の静電的な潜像部分から現像ロール１３３へ向かう向きの電界（電位差は２００Ｖ〜４００Ｖ）により、磁性キャリアとの間の静電引力に打ち勝って静電的な潜像側に付着し、感光体１０にはトナー像が形成される。このとき磁性キャリアは、現像ロール１３３の円筒部材１３３１の表面に磁力により吸着された状態で現像ロール１３３上に残り、現像剤収容槽１３２へと回収される。
【００３５】
ここで、プリンタ１では、画像密度の低い画像形成が長く続き、新たなトナーの供給があまり行われない状況においては、既存のトナーと磁性キャリアとの度重なる摩擦により、トナー表面に付着している外添剤がトナー表面に埋没したり、トナー表面に偏在したりするためトナーの帯電性が劣化する。具体的には、トナーの本来であれば狭い帯電分布は広くなる。この様な低画像密度の画像形成が連続して行われた後に高画像密度の画像形成が行われると、新たなトナーがトナー供給口１３２ｃを通じて大量に現像剤収容槽１３２の第２収容室１３２ｂに供給される。ここで、現像剤収容槽１３２の内部の、劣化のために過帯電となっているトナーが有する電荷は、新たに供給されてきたトナーへ急速に移動する。現像剤収容槽１３２の内部では、新たに供給されてきたトナーに電荷を奪われ、劣化のために磁性キャリアとの摩擦による帯電量の上昇も鈍い低帯電のトナーと帯電が充分な新たなトナーとが現像ロール１３３上に保持されることとなる。また、電荷が奪われたことで帯電極性が逆転してしまった所謂逆極のトナーも、これら低帯電のトナーや新たなトナーと共に現像ロール１３３上に保持されることとなる。このため、帯電量が不足しているために磁性キャリアとの静電的な結びつきが弱くなった低帯電のトナーは、磁性キャリアから離れても静電的な潜像に付着せずに装置内で飛散したり、また、逆極性に転じた逆極トナーは、感光体１０の表面に形成された静電的な潜像が形成された部分以外の部分である背景領域に付着したりする。
【００３６】
そこで、本実施形態のプリンタ１では、現像ロール１３３と同じメカニズムによって、搬送ロール１３４の表面の円筒部材１３３１の、現像剤収容槽内を通過中の部分に現像剤を供給し、この供給した現像剤を、吸着ロール４０との間に形成された対向領域１３０２ａへ搬送させた上で、対向領域１３０２ａに搬送された現像剤中の劣化トナーを吸着ロール４０によって以下に説明するように吸着し、その吸着した劣化トナーをクリーニング装置２０で回収する。
【００３７】
上述したように、磁性キャリアとの過度の摩擦によりトナーの帯電性が劣化してくると、劣化前は狭い範囲に収まっている帯電分布が次第に広範囲に拡がる。この様な状況で、未帯電の新たなトナーが供給されると、広範囲に拡がった帯電分布のうちの過帯電側のトナーの電荷が新たなトナーへと急速に移動する。そこで、このプリンタ１では、現像剤収容槽１３２の内部を撹拌搬送される現像剤の流れにおいて新たなトナーが供給されるトナー供給口１３２ｃの手前で、劣化トナーのうちの過帯電側のトナーの除去と逆極トナー除去とが切り替え自在に行われる。これにより、新たなトナーへの急激な電荷の移動が防止され、極端に帯電量の異なるトナーが現像ロール１３３上に保持されることは回避される。尚、このプリンタ１では、これら劣化トナーのうち、過帯電側のトナーと逆極性のトナーの除去は行われているものの、低帯電側のトナーの除去が行われていないのは、低帯電側のトナーの除去よりも、過帯電側のトナーと逆極性のトナーの除去の方が装置内の環境汚染防止および画質維持への寄与度が高いからである。
【００３８】
図４は、吸着ロールへの電圧印加の様子を示す図である。
【００３９】
図４には、吸着ロール４０に−１００Ｖの電位を付与するための電圧を印加する第１電源３１、吸着ロール４０に−８００Ｖの電位を付与するための電圧を印加する第２電源３２、および、第１電源３１と第２電源３２のいずれか一方と吸着ロール４０を切替自在に接続するスイッチ３０が示されている。
【００４０】
ここで、図４に示されるように、吸着ロール４０に第１電源３１が接続され、吸着ロール４０に−１００Ｖの電位が付与されている場合、感光体１０の静電的な潜像（−２００Ｖ〜−４００Ｖ）と現像ロール１３３（−６００Ｖ）との間の電界（電位差は２００Ｖ〜４００Ｖ）よりも、これら吸着ロール（−１００Ｖ）と搬送ロール１３４（−６００Ｖ）との間の電界（電位差は５００Ｖ）の方が強く、搬送ロール１３４の表面に保持された現像剤中の過帯電トナーは、磁性キャリアとの間の静電引力に打ち勝って吸着ロール４０に飛翔し、転写器１４が無いために転写は行われないままクリーニング装置２０のクリーニング部材２１によって感光体１０から刮ぎ落とされて残留物収容箱２２に収容される。
【００４１】
一方、吸着ロール４０に第２電源３２が接続され、吸着ロール４０に−８００Ｖの電位が付与されている場合、感光体１０の静電的な潜像（−２００Ｖ〜−４００Ｖ）と現像ロール１３３（−６００Ｖ）との間の電界（電位差は２００Ｖ〜４００Ｖ）と比べ、これら吸着ロール（−８００Ｖ）と搬送ロール１３４（−６００Ｖ）との間の電界は逆向きとなり、搬送ロール１３４の表面に保持された現像剤中の逆極トナーは、吸着ロール４０に飛翔し、転写器１４が無いために転写は行われないままクリーニング装置２０のクリーニング部材２１によって感光体１０から刮ぎ落とされて残留物収容箱２２に収容される。
【００４２】
この様に、このプリンタ１では、吸着ロール４０に付与する電位を切り替えることで、現像剤から劣化トナーである過帯電トナーおよび逆極トナーが除去される。
【００４３】
次に、本発明の画像形成装置の第２実施形態について説明する。
【００４４】
第１実施形態のプリンタ１と第２実施形態のプリンタとの間の相違点は、第１実施形態のプリンタ１では、構造的にも電気的にも同じであるものの別体で設けられている現像ロール１３３と搬送ロール１３４が、第２実施形態のプリンタでは一体とされている点にあるので、以下では、この点について説明する。
【００４５】
図５は、第２実施形態のプリンタの現像器の上方からの透視図である。
【００４６】
図５には、第１実施形態のプリンタ１についての図２に対応する内容が示されている。
【００４７】
第２実施形態のプリンタでも、吸着ロール４０に付与する電位を切り替えることで、現像剤から過帯電トナーと逆極トナーとの２種類の劣化トナーが除去される。
【００４８】
尚、以上の実施形態では、本発明の画像形成装置の一例としてプリンタを例に挙げて説明したが、これが複写機であってもよい。また、以上の実施形態では、本発明にいう独立部材の一例としてアルミのロール状のものを例に挙げて説明したが、これがステンレス製のものであってもよく、さらには、ロール状ではなく、多角形状のものであってもよい。
【００４９】
また、以上の実施形態では、本発明にいう独立部材に対し、２つの電位を切替自在に付与する例を挙げて説明したが、これがいずれか一方の電位のみを与えるものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】プリンタの概略構成図である。
【図２】図１に示す現像器のレーザ露光器側からの透視図である。
【図３】現像器等の断面図である。
【図４】吸着ロールへの電圧印加の様子を示す図である。
【図５】第２実施形態のプリンタの現像器の上方からの透視図である。
【符号の説明】
【００５１】
１  プリンタ
１０  感光体
１１  スコロトロン
１２  レーザ露光器
１３  現像器
１３１  撹拌搬送部材
１３２  現像剤収容槽
１３３  現像ロール
１３４  搬送ロール
１４  転写ロール
１５  定着器
１６  用紙カセット
１７  用紙搬送装置
２０  クリーニング装置
２１  クリーニング部材
２２  残留物収容箱
３０  スイッチ
３１  第１電源
３２  第２電源
４０  吸着ロール
【図１】
2010128173.tif 000003
【図２】
2010128173.tif 000004
【図３】
2010128173.tif 000005
【図４】
2010128173.tif 000006
【図５】
2010128173.tif 000007