(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナーとキャリアとから成る二成分現像剤により、潜像を担持した像担持体上にトナー像を形成する現像装置を備えた画像形成装置において、
前記現像装置は、複数の磁力保持部材を所定の位置に内蔵し、前記磁力保持部材と独立に回転する現像スリーブと、該現像スリーブ上に担持された前記二成分現像剤の厚さを規制する現像剤規制部材を有する現像剤担持体と、
複数の磁力保持部材を所定の位置に内蔵し、前記磁力保持部材と独立に回転する回収スリーブと、該回収スリーブに当接され、該回収スリーブ上に付着した前記二成分現像剤を除去する現像剤除去手段を有する電界印加部材と、を備えると共に、
前記像担持体と前記現像剤担持体と前記電界印加部材は、その表面が互いに非接触となる位置に配置され、且つ、前記像担持体と現像剤担持体との離間距離と、前記現像剤担持体と電界印加部材との離間距離とをほぼ同一に設定し、
前記像担持体と電界印加部材との離間距離は、前記キャリアが像担持体から電界印加部材へ飛翔できる距離に設定し、
前記現像剤担持体と前記電界印加部材に電圧を印加する電圧印加手段を設け、
この電圧印加手段は、前記現像剤担持体の現像スリーブに負の現像バイアス電圧を印加する現像バイアス電源と、前記電界印加部材の回収スリーブに負の回収バイアス電圧を印加する回収バイアス電源とを有し、
前記像担持体上にトナー像が形成されておらず、前記現像剤担持体が回転し、かつ、前記現像バイアス電源により負の現像バイアス電圧が前記現像スリーブに印加されている場合、その負の現像バイアス電圧より小さい負の回収バイアス電圧を前記回収バイアス電源により回収スリーブに印加し、
その場合以外のとき、前記現像スリーブ上のトナーと像担持体上のトナーとが電界印加部材へ移動しないように、前記回収バイアス電圧を現像バイアス電圧とほぼ同じにしたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記電界印加部材は、前記現像剤担持体で保持されている前記二成分現像剤が前記像担持体を通過した場所に配置されると共に、
前記電界印加部材表面と前記現像剤担持体表面の距離は、前記現像剤担持体表面上の前記二成分現像剤が接触可能な距離であることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記電界印加部材は、前記二成分現像剤が前記現像剤担持体上から離れる直前の、前記現像剤担持体に内蔵された前記磁力保持部材の磁力が最も弱まる位置に配置されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記電界印加部材は、前記現像剤担持体の軸方向に対して平行に配置され、前記電界印加部材の形状が一定の径を有する円筒状で、しかも回転手段を有することを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１つに記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記電界印加部材の回転速度を、前記現像剤担持体線速度の１／１２〜２倍とすることを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンター等の、トナーとキャリアから成る二成分現像方式を用いる画像形成装置に関し、特に、その現像装置の構造とバイアス電圧印加方法により画像品質を改善した画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の画像形成装置として、特開２０００−１１２２１９公報には、現像ローラを適時にリフレッシュし、画像濃度の低下等を防止できる画像形成装置の非磁性一成分現像装置について開示されている。それによると、非磁性一成分の現像剤を像担持体上の現像位置に搬送して静電潜像を現像する現像ローラと、該現像ローラに接触して回転し、現像ローラ上に現像剤を供給する供給ローラと、前記現像ローラ上の現像剤量を規制するブレードと、前記現像位置を通過した現像ローラに接触して、その表面に残存した現像剤を除去する現像剤除去部材と、を有する画像形成装置の現像装置において、前記現像剤除去部材を前記現像ローラに対して接離・離反可能な制御手段を設けた構成について述べている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来のトナーとキャリアを有する二成分現像方式において、面積率が低い画像を作像すると現像剤担持体上にある二成分現像剤中のトナーは、マイナスの電位を帯びている。現像剤担持体により二成分現像剤が像担持体にたどり着くと、現像剤担持体と像担持体電位の差により現像が行われる。像担持体上に潜像が有る場合は、トナーが像担持体側に引き寄せられるが、像担持体上に潜像が存在しない場合は、反対に現像剤担持体側にトナーは引き寄せられる。
上記の現像からトナー消費の少ない（低濃度）画像をとり続けると、現像剤担持体上に常にトナーが引き寄せられ、二成分現像剤が現像剤担持体上から離れるときに現像剤担持体上に引き寄せられたトナーが離れにくくなる。この現像は経時劣化すると現像剤担持体上にトナーが固着してしまう。その結果、画像濃度低下などの画像品質劣化の要因になる。
本発明は、かかる課題に鑑み、現像剤担持体上の不要なトナーを、電界と磁界の作用により電界印加部材側に移動させ、現像剤担持体にトナーを付着させず、画像品質の劣化を生じない画像形成装置を提供することを目的とする。
他の目的は、電界印加部材内部に磁力保持部材を有することにより、一度像担持体に引き寄せられたキャリアを、直ちに回収することで画像を乱さず、画像形成装置にもダメージを与えない画像形成装置を提供することである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明はかかる課題を解決するために、請求項１の発明は、トナーとキャリアとから成る二成分現像剤により、潜像を担持した像担持体上にトナー像を形成する現像装置を備えた画像形成装置において、
前記現像装置は、複数の磁力保持部材を所定の位置に内蔵し、前記磁力保持部材と独立に回転する現像スリーブと、該現像スリーブ上に担持された前記二成分現像剤の厚さを規制する現像剤規制部材を有する現像剤担持体と、
複数の磁力保持部材を所定の位置に内蔵し、前記磁力保持部材と独立に回転する回収スリーブと、該回収スリーブに当接され、該回収スリーブ上に付着した前記二成分現像剤を除去する現像剤除去手段を有する電界印加部材と、を備えると共に、
前記像担持体と前記現像剤担持体と前記電界印加部材は、その表面が互いに非接触となる位置に配置され、且つ、前記像担持体と現像剤担持体との離間距離と、前記現像剤担持体と電界印加部材との離間距離とをほぼ同一に設定し、
前記像担持体と電界印加部材との離間距離は、前記キャリアが像担持体から電界印加部材へ飛翔できる距離に設定し、
前記現像剤担持体と前記電界印加部材に電圧を印加する電圧印加手段を設け、
この電圧印加手段は、前記現像剤担持体の現像スリーブに負の現像バイアス電圧を印加する現像バイアス電源と、前記電界印加部材の回収スリーブに負の回収バイアス電圧を印加する回収バイアス電源とを有し、
前記像担持体上にトナー像が形成されておらず、前記現像剤担持体が回転し、かつ、前記現像バイアス電源により負の現像バイアス電圧が前記現像スリーブに印加されている場合、その負の現像バイアス電圧より小さい負の回収バイアス電圧を前記回収バイアス電源により回収スリーブに印加し、
その場合以外のとき、前記現像スリーブ上のトナーと像担持体上のトナーとが電界印加部材へ移動しないように、前記回収バイアス電圧を現像バイアス電圧とほぼ同じにしたことを特徴とする。
【０００５】
また、電界印加部材表面に付着したトナー及びキャリアを剥ぎ取る機構が存在しないと、電界印加部材表面に付着したトナーがいずれ固着し安定したバイアス印加を行うことができず、キャリアは、電界印加部材表面に蓄積をしていき、そのうち感光体表面に接触してしまい、画像を乱し、画像品質の劣化を生じる。
かかる発明によれば、トナーと現像剤を現像ローラから除去し、現像ローラ表面からトナーと現像剤を引き離すことで現像ローラ表面のトナー固着を防ぎ電界印加部材内部に磁力保持部材を有することで一度像担持体に引き寄せられたキャリアを、直ちに回収し、画像品質の劣化と画像形成装置にダメージを与えない画像形成装置を提供することができる。
さらに、電界印加部材表面に付着したトナー及びキャリアを物理的に剥ぎ取る機構を有することによりトナーが電界印加部材表面に固着することなく、回収したキャリアが感光体に接触することなくトナーが固着せず安定したバイアス印加を行えるようにしたことで画像品質の劣化を生じない画像形成装置を提供することができる。
【０００６】
また、請求項２の発明は、前記電界印加部材は、前記現像剤担持体で保持されている前記二成分現像剤が前記像担持体を通過した場所に配置されると共に、前記電界印加部材表面と前記現像剤担持体表面の距離は、前記現像剤担持体表面上の前記二成分現像剤が接触可能な距離であることも本発明の有効な手段である。
電界印加部材が適切な場所に存在しないと感光体表面に引き寄せられたキャリアを回収することができないと共に、現像ローラから現像剤が離れる直前に電界が存在せず、離れる現像剤と現像ローラとの間でトナーの剥離が生じ現像ローラ側にもトナーが残りいずれ現像ローラ上にトナーが固着をし画像品質の劣化を生じる。
かかる技術手段によれば、電界印加部材の設置場所として現像ローラの下流に位置し、電界印加部材表面と感光体表面の距離は、キャリアが飛翔しうる距離であり、電界印加部材表面と現像ローラ表面の距離は、現像ローラ表面の現像剤が電界印加部材表面に触れる範囲の場所に設置することにより、感光体上にキャリアを付着させたまま現像工程を終了することなく、現像ローラ上にトナーを残留させないことにより、画像品質の劣化を生じない画像形成装置を提供することができる。
【０００７】
また、請求項３の発明は、前記電界印加部材は、前記二成分現像剤が前記現像剤担持体上から離れる直前の、前記現像剤担持体に内蔵された前記磁力保持部材の磁力が最も弱まる位置に配置されることも本発明の有効な手段である。
現像ローラから現像剤が離れる直前に電界が存在しないと、離れる現像剤と現像ローラとの間でトナーの剥離が生じ、現像ローラ側にもトナーが残りいずれ現像ローラ上にトナーが固着をして画像品質の劣化を生じる。
かかる技術手段によれば、電界印加部材を現像剤が現像ローラ上から離れる直前の磁極の下流（好ましくは現像剤の離れ際）に設置する事により現像ローラ上にトナーを残留させないことにより、画像品質の劣化を生じない画像形成装置を提供することができる。
また、請求項４の発明は、前記電界印加部材は、前記現像剤担持体の軸方向に対して平行に配置され、前記電界印加部材の形状が一定の径を有する円筒状で、しかも回転手段を有することも本発明の有効な手段である。
電界印加部材と感光体、現像ローラの距離が常に一定に保てなければ、感光体や現像ローラに接触してしまったり、感光体から離れすぎてしまい感光体上のキャリアを引き寄せることができなかったり、現像ローラ表面にトナーが固着し画像品質の劣化を生じる。電界印加部材が固定されていると回収したキャリアやトナーを現像器内に戻すことができない。
かかる技術手段によれば、電界印加部材を円筒状で回転することにより、感光体と現像ローラとの距離を一定に保つことができ、効率良く感光体上のキャリアを回収することができる。さらに、現像ローラから効率よくトナーを残留せずに回収することができるため、画像品質の劣化を生じない画像形成装置を提供することができる。
【０００９】
また、請求項５の発明は、前記電界印加部材の回転線速度を、前記現像剤担持体線速度の１／１２〜２倍とすることも本発明の有効な手段である。電界印加部材の回転線速度が現像ローラに対して２倍の速度で回転すると、感光体上から回収したキャリアが遠心力によって電界印加部材表面から解離してしまう。逆に電界印加部材の回転線速度が遅すぎると、現像ローラ上のトナーを電界印加部材表面に引き寄せるためのバイアス電圧が、電界印加部材表面に付着したトナーにより均一に現像ローラに供給することができず、バイアス電圧を印加した効果が薄れて、現像ローラ上にトナーが固着してしまい画質品質の劣化を生じてしまう。かかる技術手段によれば、電界印加部材の回転線速度を、現像ローラ回転線速度の１／１２〜２倍とすることにより、感光体上から回収したキャリアを電界印加部材上に保持したまま、現像ローラ上から安定してトナーを電界印加部材上に移動することができ、画像品質の劣化を生じない画像形成装置を提供することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図に示した実施形態を用いて詳細に説明する。但し、この実施形態に記載される構成要素、種類、組み合わせ、形状、その相対配置などは特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する主旨ではなく単なる説明例に過ぎない。
図１は、本発明の画像形成装置の画像形成部の構成概略図である。現像装置１とトナー補給装置２０と感光体ユニット４０から構成されている。図１のように像担持体としての感光体ドラム４１に向けた開口部から一部が露出するように現像ローラ２が配置されている。この現像ローラ２は、複数のマグネット２ｂを所定位置に内蔵し、このマグネットとは独立に回転する現像スリーブ２ａ等で構成されている。そして現像装置１内には、現像ローラ２の回転方向後方に電界印加部材として回収ローラ３が配置されている。回収ローラ３は、内部に磁力保持部材として複数のマグネット３ａを所定位置に内蔵し、このマグネットとは独立に回転する回収スリーブ３ｂ等で構成されている。
前記マグネットの使用可能な磁力は、好ましくは５０mＴ〜２００mＴである。
現像スリーブ２ａと回収ローラ３の表面の回収スリーブ３ｂは、例えばアルミニウムのような導電性の非磁性体により構成され、この現像スリーブ２ａには、現像バイアス電圧印加手段としての現像バイアス電源４により現像バイアス電圧が印加され、回収スリーブ３ｂには、トナー回収バイアス電圧印加手段としてのトナー回収バイアス電源５によりトナー回収バイアス電圧が印加されている。
特に、回収ローラ３の設置場所の選定には注意が必要で、現像ローラ２から現像剤が離れる直前の磁極の下流（好ましくは現像剤の離れ際）で現像ローラ２と感光体４１のギャップ（以下、現像ギャップと記す）と同程度に設置することにより、現像ローラ上からトナーを効率よく除去することができる。この場所以外のところに設置すると、現像ローラ２から現像剤が離れるときにトナーの剥離が現像剤中で生じ、現像スリーブ２ａ上にトナーが残留していずれ現像ローラ上にトナーが固着し、画像品質の劣化を生じてしまう。
また、感光体４１上に付着したキャリアを回収するため、回収ローラ３の設置場所は、感光体４１と回収スリーブ３ｂのギャップとしてキャリアが飛翔しうる距離に設置する必要がある。あまり感光体４１と回収ローラ３が離れていると、磁力が感光体４１上に届かず、キャリアを感光体上から回収することが出来なくなる。上記二つの条件を満たす場所に回収ローラ３を設置する必要がある。
【００１１】
回収ローラ３は、図示していないモータまたは、他の駆動手段により現像ローラ２と順方向に回転し、回収スリーブ３ｂ上に付着したトナーやキャリアを現像装置１の内部に運搬すると共に、安定してバイアスを印加することができる。このとき電界印加部材の回転線速度を、感光体４１の回転線速度に対し１／１２〜２倍、好ましくは１／８〜２倍とすることにより、感光体上から回収したキャリアを電界印加部材上に保持したまま現像ローラ上から安定してトナーを電界印加部材上に移動することができる。
回収スリーブ３ｂ上に付着したトナーやキャリアを回収スリーブ３ｂから分離するために現像装置１内部にブレード６を回収スリーブ３ｂに接触するように配置する。このときブレード６の材質としては、ＳＵＳ板等の金属板またはウレタンゴム等のゴム板とした。ブレード６は、回収スリーブ３ｂに接触せずに、現像ローラ２上の現像剤層よりも薄層化するための空間をもって設置しても良い。
現像剤中のトナーは、トナー粒子のみ、又はこれに添加剤を加えた粉状体であり、また現像剤中のキャリアとしては、例えば鉄粉、フェライト粉、酸化鉄粉、あるいはその各粒子を樹脂でコートしたもの等が用いられる。
反時計方向に回転している現像ローラ２の現像スリーブ２ａに、現像バイアス電源４によって現像バイアス電圧が印加され、現像スリーブ２ａ上に担持された現像剤は、現像ローラ２の磁力で現像ローラ２上に担持され、現像ドクタ８で所定厚みに規制された後、感光体ドラム４１との対向部へと搬送され、時計方向に回転している感光体ドラム４１上に形成された静電潜像が現像される。
【００１２】
上記回収ローラ３の表面には、現像ローラ２上の現像剤が接触し、現像スリーブ２ａと回収ローラ３との電位差によって、現像ローラ２上のトナーが回収ローラ３に現像され、回収ローラ３側にトナーが移動する。この動作を更に具体的に説明すると、現像スリーブ２ａには、現像バイアス電源４によって例えば−６００（Ｖ）の現像バイアス電圧が印加され、回収ローラ３の電圧印加部、すなわち本実施例ではその回収スリーブ３ｂに、清掃バイアス電圧印加手段としての回収バイアス電源５によって例えば−１００（Ｖ）の回収バイアス電圧が印加され、その両者の電位差によって、現像ローラ２上の負極性のトナー粒子が回収ローラ３上に現像され、トナーが現像剤から回収ローラ３上に移動する。現像ローラ２の現像剤から回収ローラ３表面にトナーが移動することができるバイアス電圧を印加するタイミングは、感光体４１上にトナー像が形成されておらず、現像ローラ２が回転し、かつ現像スリーブ２ａにバイアスが印加されているときとし、それ以外は、現像スリーブ２ａ上の現像剤からも、感光体４１上にあるトナー像からも回収ローラ３上にトナーを移動しないバイアス電圧を印加することにより、感光体４１上のトナー像を乱すことがない。このときのトナーを移動しないバイアス電圧は、現像スリーブ上に印加されている現像バイアス−６００（Ｖ）と同じであるかそれ以下のバイアス電圧とした。
【００１３】
以上の実施例に使用したトナーは、流出開始温度は１０５℃(非常に低融点なトナー)、ＷＡＸを重量比で５％含有し、体積平均粒径が６μm（小粒径）のものである。流出開始点は島津製高架式フローテスタにて測定した。測定条件は、ダイ径：１．０ｍｍ、荷重：２０．０Ｋｇ、昇温速度：６．０ｄｅｇ／ｍｉｎでおこなった。現像剤担持体へのトナー固着は、ＷＡＸ含有量、トナー粒径、流出開始温度の影響が大きく、ＷＡＸを多く含有し、融点が低く、小粒径であるトナーを用いた時に固着が発生しやすいことが知られている。上記固着しやすいトナーに対しても本発明は有効である。
【００１４】
【発明の効果】
以上記載のごとく本発明によれば、請求項１の発明は、常に現像ローラ側に引き寄せられていたトナーが、現像ローラ表面から電界印加部材表面に引き寄せられると共に、現像剤が現像ローラから離れると電界印加部材内部に磁力保持部材を有することで電界印加部材表面に引き寄せられるため、トナーと現像剤を現像ローラから除去し、現像ローラ表面からトナーと現像剤を引き離すことで現像ローラ表面のトナー固着を防ぐことができる。
また、電界印加部材内部に磁力保持部材を有することで一度像担持体に引き寄せられたキャリアを、直ちに回収するので、画像品質が劣化せず、装置にダメージを与えない画像形成装置を提供できる。
さらに、電界印加部材表面に付着したトナー及びキャリアを物理的に剥ぎ取る機構を有することにより、トナーが電界印加部材表面に固着することがなくなり、さらに回収したキャリアが感光体に接触することがないので、トナーが固着せず安定したバイアス印加を行えるようにしたことで画像品質の劣化を防止できる。
また、請求項２の発明は、電界印加部材の設置場所として現像ローラの下流を選定し、電界印加部材表面と感光体表面の距離は、キャリアが飛翔しうる距離であり、電界印加部材表面と現像ローラ表面の距離は、現像ローラ表面の現像剤が電界印加部材表面に触れる範囲の場所に設置することにより、感光体上にキャリアを付着させたまま現像工程を終了することなく、さらに現像ローラ上にトナーを残留させないため、画像品質の劣化を防止できる。
【００１５】
また、請求項３の発明は、電界印加部材を現像剤が現像ローラ上から離れる直前の磁極の下流（好ましくは現像剤の離れ際）に設置することにより、現像剤とと現像ローラとの間でトナーの剥離を生じることなく、しかも現像ローラ上にトナーを残留させないため、画像品質の劣化を防止できる。また、請求項４の発明は、電界印加部材を円筒状で回転することにより、感光体と現像ローラとの距離を一定に保つことができ、効率良く感光体上のキャリアを回収することができる。また、現像ローラから効率よくトナーを残留せずに回収することができるので、画像品質の劣化を生じない。また、請求項５の発明は、電界印加部材の回転線速度を、現像ローラ回転線速度の１／１２〜２倍とすることにより、感光体上から回収したキャリアを電界印加部材上に保持したまま、現像ローラ上から安定してトナーを電界印加部材上に移動することができ、画像品質の劣化を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の画像形成装置の概略構成図である。
【符号の説明】
１  現像装置、２  現像ローラ、２ａ  現像スリーブ、２ｂ  マグネット、３  回収ローラ、３ａ  磁力保持部材、３ｂ  回収スリーブ、４  現像バイアス電源、５  清掃バイアス電源、６  ブレード、８  現像ドクター、９  攪拌スクリュー、１０  トナーセンサ、１１  現像アジテータ、１２  搬送スクリュー、２０トナー補給装置、２１  トナー補給ローラ、２２  トナー搬送ローラ、４０  感光体ユニット、４１  感光体、４２  画像濃度検出素子、４３  クリーニングブレード、４４  クリーニングローラ、４５搬送スクリュー
【図１】
0004790922.tif 000002