(57)【要約】【課題】規制部材の近傍に滞留する現像剤を適切に除去することのできる、簡単かつ安価な構成とする。【解決手段】画像形成時、前記装置本体内の２成分現像剤を、装置本体内に配置した現像剤担持体１３を回転させることにより像担持体７へと供給する際、現像剤担持体１３の表面に形成される現像剤の厚さを、規制部材１６によって規制する。現像剤担持体１３は、円筒状のスリーブ１７と、スリーブ１７の内周面に沿って配設される複数の磁石と、スリーブを周方向に回転させるスリーブ駆動手段１８と、磁石を周方向に回転させる磁石駆動手段１９とを備えた構成とする。非画像形成時、制御手段６により、磁石駆動手段１９を駆動制御し、規制部材１７に磁石のいずれか１つを対向させ、規制部材１７と現像剤担持体１３に現像バイアスを印加させる。【選択図】図４
2009150987.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像形成時、前記装置本体内のトナーとキャリアとからなる２成分現像剤を、装置本体内に配置した現像剤担持体を回転させることにより像担持体へと供給する際、前記現像剤担持体の表面に形成される現像剤の厚さを、規制部材によって規制する現像装置であって、
前記現像剤担持体は、円筒状のスリーブと、該スリーブの内周面に沿って配設される複数の磁石と、前記スリーブを周方向に回転させるスリーブ駆動手段と、前記磁石を周方向に回転させる磁石駆動手段とを備え、
非画像形成時、前記磁石駆動手段を駆動制御することにより、前記規制部材に前記磁石のいずれか１つを対向させ、前記規制部材と前記現像剤担持体に、規制部材に比べて現像剤担持体の方が大きくなるように現像バイアスを印加させる制御手段を設けたことを特徴とする現像装置。
【請求項２】
前記規制部材に対向させる磁石は現像主極であることを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
【請求項３】
前記磁石は、前記スリーブ側の表面が、隣接する１箇所でのみ同磁極で配置されて剥離部を構成し、他の隣接位置では異磁極で配置され、
前記制御手段は、非画像形成時、前記磁石駆動手段を駆動制御することにより、前記剥離部を前記像担持体に対向させることを特徴とする請求項１又は２に記載の現像装置。
【請求項４】
前記制御手段は、前記スリーブ駆動手段を駆動制御することにより、トナー濃度が最も低いと推測される領域が前記規制部材に対向するようにスリーブを回転させることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の現像装置。
【請求項５】
前記規制部材又は前記現像剤担持体に印加する現像バイアスの少なくともいずれか一方は、交流成分を含むことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の現像装置。
【請求項６】
前記請求項１〜５のいずれか１項に記載の現像装置を備えた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、現像装置及び画像形成装置、特に、複写機、プリンタ、ファクシミリ、あるいは、これらの複合機に採用可能な現像装置及び画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、現像装置として、規制部材に交流電圧を印加するか、あるいは、超音波振動を付与することにより、規制部材の表面に付着した現像剤を剥離・除去するようにしたものが公知である（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、他の現像装置として、現像剤担持体と規制部材との間に清掃治具を挿入し、規制部材の表面に付着した現像剤を除去するようにしたものが公知である（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開平９−８０９０２号公報
【特許文献２】特開２００４−２０８７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載された現像装置では、選択する周波数によっては、ユーザにとって不快な騒音や振動をもたらしたり、剥離と同時に現像剤が飛散して周囲を汚染したり、あるいは、低融点の現像剤を使用する場合、自己発熱によって規制部材等に溶着したりするといった問題がある。また、現像剤を長期に亘って使用により劣化するが、その劣化度合いは、装置の使用方法（使用頻度、周囲の環境、季節変動等）によって相違する。このため、固着した現像剤を剥離させるための条件設定が非常に困難である。特に、カラー画像形成装置では複数の現像装置を採用する必要があり、これらの問題は顕著なものとなる。
【０００５】
また、特許文献２に記載された現像装置では、清掃時、現像装置を取り外す必要があり、手間がかかるため、頻繁に行うことは不可能である。
【０００６】
そこで、本発明は、簡単かつ安価な構成であるにも拘わらず、規制部材に付着する現像剤を容易かつ適切に除去することのできる現像装置及び画像形成装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、前記課題を解決するための手段として、
画像形成時、前記装置本体内のトナーとキャリアとからなる２成分現像剤を、装置本体内に配置した現像剤担持体を回転させることにより像担持体へと供給する際、前記現像剤担持体の表面に形成される現像剤の厚さを、規制部材によって規制する現像装置であって、
前記現像剤担持体は、円筒状のスリーブと、該スリーブの内周面に沿って配設される複数の磁石と、前記スリーブを周方向に回転させるスリーブ駆動手段と、前記磁石を周方向に回転させる磁石駆動手段とを備え、
非画像形成時、前記磁石駆動手段を駆動制御することにより、前記規制部材に前記磁石のいずれか１つを対向させ、前記規制部材と前記現像剤担持体に、規制部材に比べて現像剤担持体の方が大きくなるように現像バイアスを印加させる制御手段を設けたものである。
【０００８】
この構成により、規制部材に対向する位置で、現像剤担持体の表面での現像剤の穂立ちを大きくすることができる。また、現像バイアスを印加することにより、規制部材に付着した現像剤からトナーを現像剤担持体側に引きつけることができる。これにより、規制部材に付着した現像剤からトナーを電界剥離することが可能となる。
【０００９】
前記規制部材に対向させる磁石を現像主極とすると、現像剤の穂立ちを最も大きくすることができ、規制部材からのトナーの電界剥離をより一層促進させることが可能となる点で好ましい。
【００１０】
前記磁石は、前記スリーブ側の表面が、隣接する１箇所でのみ同磁極で配置されて剥離部を構成し、他の隣接位置では異磁極で配置され、
前記制御手段は、非画像形成時、前記磁石駆動手段を駆動制御することにより、前記剥離部を前記像担持体に対向させるのが好ましい。
【００１１】
この構成により、現像剤が剥離して殆ど残っていない剥離部が像担持体に対向することになり、像担持体にトナーが付着することを抑制することが可能となる。
【００１２】
前記制御手段は、前記スリーブ駆動手段を駆動制御することにより、トナー濃度が最も低いと推測される領域が前記規制部材に対向するようにスリーブを回転させるのが好ましい。
【００１３】
この構成により、スリーブ側のキャリアが規制部材のトナーを電界剥離させやすくなり、規制部材でのトナーの付着をより一層適切に解消することができる。
【００１４】
前記規制部材又は前記現像剤担持体に印加する現像バイアスの少なくともいずれか一方は、交流成分を含むのが好ましい。
【００１５】
この構成により、交流成分がキャリアに振動を発生させるので、トナーが電界剥離しやすくなり、より一層効果的に規制部材側から現像剤担持体側へとトナーを回収することが可能となる。
【００１６】
また、本発明は、前記課題を解決するための手段として、
画像形成装置を、前記いずれかの現像装置を備えた構成としたものである。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、規制部材に磁石を対向させ、現像剤を穂立ちさせた状態で、規制部材と現像剤担持体とに現像バイアスを印加するようにしているので、規制部材側からトナーを効果的に電界剥離させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明に係る実施形態を添付図面に従って説明する。
図１は、本実施形態に係る、電子写真技術を応用したタンデム式のカラー画像形成装置を示す。この画像形成装置は、大略、画像形成ユニット１、転写ユニット２、露光ユニット３、清掃ユニット４、給紙ユニット５、及び、これらを駆動制御する制御装置６（図２参照）を備える。
【００１９】
画像形成ユニット１は、像担持体である感光体ドラム７の周囲に、現像装置８、帯電装置９、感光体ドラムユニット１０を備える。また、画像形成ユニット１は、転写ユニット２の中間転写ベルト１１に沿って４箇所に配置され、それぞれイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの画像形成を行なうことにより、中間転写ベルト１１の表面にカラー画像を形成する。なお、各画像形成ユニット１には、それぞれ対応するカートリッジから随時トナーが供給される。
【００２０】
感光体ドラム７は、その表面を帯電装置９により帯電電位を印加されて均一に帯電され、露光ユニット３から照射されるレーザ光で露光されることにより、静電潜像を形成される。この静電潜像は、現像装置８から負に帯電したトナーが供給され、顕像化されてトナー像となる。このトナー像は、一次転写ローラ２３によって中間転写ベルト１１の裏面側に印加される正の電圧（正の転写電位）により、中間転写ベルト１１の表面に転写される。
【００２１】
現像装置８は、図３に示すように、ハウジング１２内に、現像剤担持体である現像ローラ１３、供給スクリュー１４、及び、攪拌スクリュー１５がそれぞれ収容したものである。また、ハウジング１２には、現像ローラ１３の外周面に対向する規制部材１６が取り付けられている。
【００２２】
現像ローラ１３は、図４に示すように、円筒状のスリーブ１７内に複数の永久磁石を収容したものである（ここでは、５つの永久磁石Ｓ２，Ｎ２，Ｓ１，Ｎ１，Ｓ３を、この順で時計回り方向に配置している。）。スリーブ１７は、スリーブ駆動手段１８によって周方向に正逆回転するように構成されている。また、永久磁石Ｓ２，Ｎ２，Ｓ１，Ｎ１，Ｓ３は、磁石回転駆動手段１９によってスリーブ１７の内周面に沿って周方向に正逆回転するように構成されている。これら駆動手段には、例えば、サーボモータやステッピングモータ等の正逆回転駆動可能で、回転位置を制御可能なものを使用するのが好ましい。
【００２３】
永久磁石Ｓ２，Ｎ２，Ｓ１，Ｎ１，Ｓ３は、スリーブ１７の内周面に沿って、隣接する１箇所で、スリーブ１７の内周面側が同極性となり、他の隣接箇所では異極性となるように配置されている。永久磁石Ｓ２は、キャッチ極であり、供給スクリュー１４によって供給される現像剤Ｄを保持する。永久磁石Ｎ２は、規制極であり、現像ローラ１３上で搬送するトナー量を安定させるため、平滑で特異な形状の磁界を発生させる。永久磁石Ｓ１は、搬送極であり、規制部材１６によって規制された現像剤Ｄを次の永久磁石Ｎ１へと搬送する。永久磁石Ｎ１は、現像に寄与する主極であり、最も磁束密度が大きいものが使用されている。永久磁石Ｓ３は、封止極であり、トナーの飛散を防止する。同極性である永久磁石Ｓ２及びＳ３が隣接して配置され、両者の間は剥離部を構成している。剥離部は、トナー消費した現像剤Ｄを剥離させる役割を果たしている。また、後述する画像形成時には主極Ｎ１が感光体ドラム７に対向し、非画像形成時には規制部材１６の規制面に対向するように位置決めされる。また、非画像形成時、主極Ｎ１が規制面に対向した状態では、剥離部が感光体ドラム７に対向するようにレイアウトされている。
【００２４】
これら永久磁石Ｓ２，Ｎ２，Ｓ１，Ｎ１，Ｓ３により、それぞれ磁界が形成され、スリーブ１７の表面に現像剤Ｄのキャリアを数珠繋ぎに連接した多数のキャリアチェーンを形成する。キャリアチェーンは、現像ローラ１３の回転によりトナーを担持して搬送し、ハウジング１２の開口部１２ａから搬出する。
【００２５】
供給スクリュー１４は、図３に示すように、回転軸の周囲に螺旋状の羽根を備えた構成で、回転駆動することにより、現像剤Ｄを現像ローラ１３へと供給する。
【００２６】
攪拌スクリュー１５は、図３に示すように、回転軸の周囲に螺旋状の羽根を備えた構成で、回転駆動することにより、一端側から他端側へと現像剤Ｄを移送しながら攪拌する。
【００２７】
供給スクリュー１４と攪拌スクリュー１５の間は、仕切板１２ｂによって仕切られている。仕切板１２ｂは、両端部が連通し、現像剤Ｄが循環するように構成されている。
【００２８】
規制部材１６は、ハウジング１２に取り付けられる板状体で、現像ローラ１３の一端から他端の全長に亘って、その外周面に対向して配置されている（現像ローラ１３の外周面に対向する面が規制面である。）。規制部材１６と現像ローラ１３の間隙は、供給スクリュー１４から現像ローラ１３に供給された現像剤Ｄを規制し、一定の厚みとする。
【００２９】
現像ローラ１３と規制部材１６には、非画像形成時、第１高圧トランス２０と第２高圧トランス２１によって、現像ローラ１３の方が大きくなるように、現像バイアス（バイアス電圧）が印加される。これにより、規制部材１６に付着したトナーが現像ローラ側へと除去される。また、現像バイアスは、直流成分と交流成分とが重畳されたものであり、交流成分は、感光体ドラム７へのトナーの飛翔を促進すると共に、後述する非画像形成時、キャリアを振動させて規制部材側からのトナーの回収を促進する。
【００３０】
帯電装置９は、感光体ドラム７の表面に所定の表面電位を形成する。この表面電位は、露光ユニット３によって露光されることにより静電潜像となる。
【００３１】
感光体ドラムユニット１０は、感光体ドラム７の表面に、転写後に残留するトナーをクリーニングするためのクリーナーを備える。
【００３２】
転写ユニット２は、一対のローラ２２に中間転写ベルト１１を架け渡し、図示しない駆動手段により中間転写ベルト１１を矢印方向に循環移動させるようにしたもので、一次転写部、及び、二次転写部を備える。一次転写部は、前記各画像形成ユニット１の感光体ドラム７に中間転写ベルト１１を挟持した状態で対向する一次転写ローラ２３を備える。一次転写ローラ２３は、中間転写ベルト１１の裏面に正の電圧を印加する。二次転写部は、一方のローラに対向する二次転写ローラ２４を備える。二次転写ローラ２４は、中間転写ベルト１１の裏面に正の電圧を印加する。中間転写ベルト１１に転写されたトナー像は記録媒体２５（例えば、紙）に転写される。
【００３３】
露光ユニット３は、前記感光体ドラム７に対してレーザ光を照射し、画像データに対応する静電潜像を形成する。
【００３４】
清掃ユニット４は、中間転写ベルト１１に接離可能で、接近することにより中間転写ベルト１１の表面に残留するトナーを回収することができるようになっている。
【００３５】
給紙ユニット５は、カセット１６に収容した記録媒体２５を、順次、複数の搬送ローラ２６を介して二次転写部へと搬送し、トナー像を転写させ、定着ユニット２７で転写させたトナー像を定着させた後、排出トレイ２０へと搬出する。
【００３６】
制御装置６は、図２に示すように、画像形成時と非画像形成時とで、後述するように、各構成部材を駆動制御する。
【００３７】
次に、前記構成からなる画像形成装置の動作について、図６のフローチャートに従って説明する。
【００３８】
画像形成時、（ステップＳ１：ＹＥＳ）、攪拌スクリュー１５、供給スクリュー１４、現像ローラ１３、及び、感光体ドラム７を、図３に示す矢印方向に回転させる（ステップＳ２、Ｓ３、Ｓ４、Ｓ５）。これにより、現像剤Ｄは、順次、現像ローラ１３の外周面へと供給され、規制部材１６によって現像ローラ１３の外周面に形成される厚さが所定寸法に規制される。
【００３９】
現像剤Ｄは、現像ローラ１３（スリーブ１７）の回転に従って移動し、永久磁石の中で最も磁束密度の高い主極Ｎ１で感光体ドラム７に対向する。感光体ドラム７では、帯電装置９で帯電され、露光ユニット３で静電潜像を形成されるので、現像ローラ１３に現像バイアスを印加することにより、キャリアによって担持されたトナーが飛翔し、潜像を可視化する。
【００４０】
感光体ドラム７上のトナーは、一次転写ローラ２３により中間転写ベルト１１とへ転写され、二次転写ローラ２４により記録媒体２５へと転写される。トナーを転写された記録媒体２５は、定着ユニット２７で定着された後、トレイに排出される。
【００４１】
非画像形成時（ステップＳ１：ＮＯ）、すなわち、画像形成動作が終了し、印刷枚数が規定値に到達することにより、攪拌スクリュー１５、及び、供給スクリュー１４の回転を停止する（ステップＳ６、Ｓ７）。
【００４２】
このとき、必ずしも必要ではないが、感光体ドラム７に高濃度の潜像を形成する（ステップＳ８）。すなわち、帯電装置９による帯電量を増やし、露光ユニット３による露光を停止する。これにより、現像ローラ１３に保持された現像剤Ｄのトナーが感光体ドラム７上へと移動し、現像ローラ１３上でのトナー濃度が低下する。
【００４３】
そこで、磁石駆動手段を駆動制御し、規制部材１６の規制面に対して主極Ｎ１を対向させる（ステップＳ９）。規制面に対向させる永久磁石はいずれでもよいが、主極Ｎ１を対向させることにより、現像ローラ１３の表面（規制面の対向面）での現像剤Ｄの穂立ち高さを最も高くすることができる。また、主極Ｎ１を規制面に対向させることにより、剥離部が感光体ドラム７に対向する。これにより、非画像形成時に感光体ドラム７にトナーが付着することを防止することが可能となる。
【００４４】
また、スリーブ駆動手段１８によりスリーブ１７を回転させ、トナー濃度が最も低いと推測される領域を、規制部材１６の規制面に対向させた主極Ｎ１へと移動させる（ステップＳ１０）。すなわち、感光体ドラム７に対してトナーを飛翔させた直後の領域（画像形成時の主極Ｎ１から封止極Ｓ３にかけての領域）の現像剤Ｄを規制部材１６の規制面へと移動させる。
【００４５】
続いて、規制部材１６と現像ローラ１３とに現像バイアスを印加する（ステップＳ１１）。印加する現像バイアスは、規制部材側に比べて現像ローラ側を大きくする。これにより、規制部材１６の規制面に付着した現像剤Ｄのトナーが、電界作用により、現像ローラ側の穂立ちした現像剤Ｄのキャリアへと引きつけられる。そして、現像バイアスの交流成分によりキャリアが振動し、規制面側の現像剤Ｄのトナーが回収される。
【００４６】
なお、前記一連の非画像形成時のトナー回収処理が終了すれば（ステップＳ１２）、永久磁石を回転させて元の画像形成時の位置に戻しておく（ステップＳ１３）。
【００４７】
このように、現像ローラ１３の永久磁石を回転させ、現像バイアスを印加するという簡単かつ安価な構成により、規制部材１６の規制面に付着したトナーを効果的に除去することができる。具体的に、非画像形成時、印刷枚数が規定値となれば、定期的に規制部材１６から残留するトナーを除去するようにしているので、図７のグラフに示すように、従来では徐々に悪化していた画像ムラを適宜回復させることができる。また、感光体ドラム７へのトナーの付着をも防止することもできる。したがって、次回の画像形成を良好な状態で行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本実施形態に係る画像形成装置の概略図である。
【図２】図１のブロック図である。
【図３】図１の現像装置を示す概略断面図である。
【図４】図３の現像ローラの画像形成時での状態を示す模式図である。
【図５】図３の現像ローラの非画像形成時での状態を示す模式図である。
【図６】図２の制御装置での現像ローラの動作を示すフローチャートである。
【図７】印刷枚数と形成される画像ムラレベルとの関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００４９】
１…画像形成ユニット
２…転写ユニット
３…露光ユニット
４…清掃ユニット
５…給紙ユニット
６…制御装置
７…感光体ドラム（像担持体）
８…現像装置
９…帯電装置
１０…感光体ドラムユニット
１１…中間転写ベルト
１２…ハウジング
１２ａ…開口部
１２ｂ…仕切板
１３…現像ローラ（現像剤担持体）
１４…供給スクリュー
１５…攪拌スクリュー
１６…規制部材
１７…スリーブ
１８…スリーブ駆動手段
１９…磁石回転駆動手段
２０…第１高圧トランス
２１…第２高圧トランス
２２…ローラ
２３…一次転写ローラ
２４…二次転写ローラ
２５…記録媒体
２６…搬送ローラ
２７…定着ユニット
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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