(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】  像保持体の表面を、予め決められた端部を除いて帯電させる主帯電部と、端部を、主帯電部による帯電電位とは異なる帯電電位に帯電させる副帯電部とを備えたものであり、現像器が、像保持体に面した現像領域であって、端部を除く部分に面した主領域と端部に面した副領域とを含んだ現像領域へと搬送する現像ロールと、収容した現像剤を攪拌しつつ回転軸に沿って、端部から遠い方から端部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、現像剤と新たに供給されたトナーを攪拌して混合しつつ第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２
2010102034.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を帯電させる帯電器と、
前記帯電器により帯電された前記像保持体の表面を露光することで該表面に潜像を形成する露光器と、
前記像保持体表面に形成された潜像にトナーを付着させてトナー像を形成する、該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、
前記帯電器が、
前記像保持体の表面を、予め決められた端部を除いて帯電させる主帯電部と、
前記端部を、前記主帯電部による帯電電位とは異なる帯電電位に帯電させる副帯電部とを備えたものであり、
前記現像器が、
前記像保持体に隣り合った、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、前記像保持体に面した現像領域であって、前記端部を除く部分に面した主領域と該端部に面した副領域とを含んだ現像領域へと搬送する現像ロールと、
前記現像ロールに隣接し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前記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、前記端部から遠い方から該端部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。
【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】
画像形成装置に備えられる現像装置には、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を帯電させる帯電器と、
上記帯電器により帯電された上記像保持体の表面を露光することでこの表面に潜像を形成する露光器と、
上記像保持体表面に形成された潜像にトナーを付着させてトナー像を形成する、この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、
上記帯電器が、
上記像保持体の表面を、予め決められた端部を除いて帯電させる主帯電部と、
上記端部を、上記主帯電部による帯電電位とは異なる帯電電位に帯電させる副帯電部とを備えたものであり、
上記現像器が、
上記像保持体に隣り合った、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、上記像保持体に面した現像領域であって、上記端部を除く部分に面した主領域とこの端部に面した副領域とを含んだ現像領域へと搬送する現像ロールと、
上記現像ロールに隣接し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上記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、上記端部から遠い方からこの端部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。
【発明の効果】
【０００５】
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。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下、本発明の実施形態について説明する。
【０００７】
図１は、プリンタの概略構成図である。
【０００８】
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帯電器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、感光体１０の表面に保持されたトナー像を、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の表面を清掃する清掃装置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、清掃装置２０は、清掃部材２１を感光体１０に接触させて感光体１０の表面を清掃する。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。
【０００９】
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。
【００１０】
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、帯電器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この表面には静電潜像が形成される。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により、感光体１０の表面の静電潜像は現像される。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の向きの回転における転写ロール１４よりも下流側で帯電器１１よりも上流側、かつ感光体１０の回転軸に沿った全幅にわたって先端が接触した清掃部材２１により刮ぎ落とされる。刮ぎ落とされた残留物は残留物収容箱２２に収容される。このプリンタ１は、本発明の画像形成装置の一実施形態である。また、感光体１０が、表面に像が形成されて該像を保持する、本発明にいう像保持体の一例である。レーザ露光器１２は、帯電器により帯電された前記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、本発明にいう露光器の一例である。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。
【００１１】
図２は、図１に示す現像器の露光器側からの透視図である。
【００１２】
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して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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
さらに、図２には、帯電器１１が、図２の右側に示される第１帯電部１１１と、図２の左側に示される第２帯電部１１２とで構成されている様子が示されている。この第１帯電部１１１が、像保持体の表面を、予め決められた端部を除いて帯電させる主帯電部の一例であり、第２帯電部１１２が、上記端部を、主帯電部による帯電電位とは異なる帯電電位に帯電させる副帯電部の一例である。
【００１７】
このプリンタ１では、詳しくは後述するが、感光体１０の、図２に示される点線の右側の部分である画像形成部１０１が画像形成に使用され、図２に示される点線の左側の部分である画像非形成部１０２が劣化トナーの吸着に使用される。
【００１８】
以下、感光体１０の画像非形成部１０２による劣化トナーの吸着メカニズムについて説明する。
【００１９】
図３は、現像器の断面図である。
【００２０】
図３のパート（ａ）には、図２に示す現像器のＡ−Ａ断面を矢印に見た場合が示されており、図３のパート（ｂ）には、図２に示す現像器のＢ−Ｂ断面を矢印に見た場合が示されている。また、図３のパート（ｂ）には、現像剤収容槽１３２の第２収容室１３２ｂに新たなトナーを供給するために設けられているトナー供給口１３２ｃも示されている。
【００２１】
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。
【００２２】
回転する円筒部材１３３１は、内部の永久磁石ロール１３３２の磁力分布により、現像剤収容槽内を通過中に現像剤が供給され、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へ搬送する。
【００２３】
図３のパート（ａ）に示される感光体１０は、帯電器１１により表面全体が−７２０Ｖに一旦帯電され、露光器１２により露光され静電的な潜像が形成された部分は約−３００Ｖとなる。一方、現像器１３の現像ロール１３３は−６００Ｖに帯電される。このため、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、感光体１０の画像形成部１０１と現像ロール１３３との間の第１領域１３０１ａに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の画像形成部１０１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３００Ｖ）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飛翔し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。
【００２４】
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、トナー表面に塗されている、トナーの帯電性を制御するための帯電制御部材が埋没してトナーの帯電性が劣化し、本来であれば狭い範囲の帯電分布となるはずが広い範囲の帯電分布となる。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。こうなると、現像剤収容槽１３２の内部の帯電性の劣化したトナーが有する電荷は、新たに供給されてきたトナーに急速に奪い取られ、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た上に、劣化のために磁性キャリアとの摩擦によっても帯電量の上昇が鈍い低帯電のトナーや電荷を奪われたことで本来の帯電とは逆に帯電する所謂逆極トナーと、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。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クラウドとなったり、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飛翔したりする。
【００２５】
そこで、本実施形態のプリンタ１では、これら劣化トナーを感光体１０の画像非形成部１０２で以下に説明するようにして吸着し清掃装置２０で回収することにより、現像剤収容槽１３２から劣化トナーを除去する。
【００２６】
上述したように、トナーの入れ替わりが無く、同じトナーが繰り返し磁性キャリアと撹拌され劣化してくると、本来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ととなり、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によって急速に奪われる。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、劣化トナーのうち過帯電側のトナーの除去が行われる。これにより、過帯電トナーの電荷が、新たに供給されたトナーに急速に移動し、現像中のトナーの帯電分布が極端に広くなることが防止される。
【００２７】
図３のパート（ｂ）には、感光体１０の画像非形成部１０２と現像ロール１３３との間の現像領域である第２領域１３０２ａが形成されている様子が示されている。現像ロール１３３の回転する円筒部材１３３１は、内部の永久磁石ロール１３３２の磁力分布により、現像剤収容槽内を通過中に現像剤が供給され、この供給された現像剤を第２領域１３０２ａへ搬送する。
【００２８】
また、図３のパート（ｂ）には、感光体１０の周囲に転写器１４が備えられていない様子が示されている。
【００２９】
感光体１０の画像非形成部１０２は、第２帯電部１１２により−２００Ｖ〜０Ｖの範囲のいずれかの電位で表面が帯電されるが、露光器１２による露光は行われない。このため、この領域の表面電位は、第２帯電部１１２により付与された電位で推移する。
【００３０】
図４は、第１帯電部および第２帯電部の概略構成図である。
【００３１】
図４には、第１帯電部１１１に−７２０Ｖのマイナス電源１１３が接続され、第２帯電部１１２に−２００Ｖから０Ｖの間で電圧が可変の可変電源１１４が接続されている様子が示されている。
【００３２】
現像剤収容槽１３２内でマイナス極性に帯電されたトナーのうち、劣化のために過帯電となったトナーは、感光体１０の画像形成部１０１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３００Ｖ）よりも強い、感光体１０の画像非形成部１０２から現像ロール１３３へ向かう向きの電界（電位差は４００Ｖから６００Ｖ）により、磁性キャリアとの間の静電引力に打ち勝って感光体１０の画像非形成部１０２へ飛翔し、転写器１４が無いために転写は行われないまま、清掃装置２０の清掃部材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。これにより、現像剤収容槽１３２の内部を搬送される現像剤の搬送方向における新たなトナーの供給地点であるトナー供給口１３２ａの手前で劣化トナーのうちの過帯電トナーが現像剤から除去される。
【００３３】
また、このプリンタ１では、第２帯電部１１２に電圧を印加する電源が可変であることで、感光体１０の画像非形成部１０２と現像ロール１３３との間の電界強さが、低画像密度の画像形成が連続した後の画像形成の画像密度に応じて自動制御されている。例えば、低画像密度の画像形成が連続した後の画像形成の画像密度が高いほど、新たに現像剤収容槽１３２に供給されるトナー量も多くなることから、トナー供給口１３２ｃの手前で過帯電トナーをなるべく除去する必要がある。このため、第２帯電部１１２への印加電圧が前述した範囲（−２００Ｖ〜０Ｖ）で調節されることで、感光体１０の画像非形成部１０２と現像ロール１３３（電位は−６００Ｖ）との間の電界強さ（電位差が、４００Ｖ〜６００Ｖ）が調節されて、トナー供給口１３２ｃの手前での過帯電トナーの除去量が調節されている。
【００３４】
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く、また、記録用紙に画像形成を行う例を挙げたが、透明フィルム上に画像形成を行う場合であっても、本発明により得られる効果に変わりはない。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】プリンタの概略構成図である。
【図２】図１に示す現像器の露光器側からの透視図である。
【図３】現像器の断面図である。
【図４】第１帯電部および第２帯電部の概略構成図である。
【符号の説明】
【００３６】
１  プリンタ
１０  感光体
１０１  画像形成部
１０２  画像非形成部
１１  帯電部
１１１  第１帯電部
１１２  第２帯電部
１２  レーザ露光器
１３  現像器
１３０１ａ  第１領域
１３０２ａ  第２領域
１３１  撹拌搬送部材
１３２  現像剤収容槽
１３３  現像ロール
１３３１  円筒部材
１３３２  永久磁石ロール
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  清掃装置
２１  清掃部材
２２  残留物収容箱
【図１】
2010102034.tif 000003
【図２】
2010102034.tif 000004
【図３】
2010102034.tif 000005
【図４】
2010102034.tif 000006