(57)【要約】【課題】  像担持体へのキャリア付着による不具合を防止し、安定した高画質が得られる画像形成装置を提供する。【解決手段】  外部キャリア除去部材９を転写器５の前に備え、像担持体１の表面電位Ｖ０と現像機３に印加される現像バイアス電圧ＶＢとの差である背景電位をある範囲内に設定する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナーとキャリアからなる２成分現像剤を使用し、像担持体に対向して像担持体の回転方向と同方向に回転する第一現像ロールと、前記像担持体に対向して前記第一現像ロールよりも像担持体回転方向の下流側に配置された第二現像ロールと、前記第一現像ロールと第二現像ロールの間に配置されて各現像ロールの現像剤層厚を規制するドクタと、前記第二現像ロールの近傍に配置されて前記現像ロールから前記像担持体に付着したキャリアを除去するキャリア捕捉ロールを有する現像機を備えた画像形成装置において、
前記現像機の外部で前記像担持体近傍に外部キャリア除去部材を配置し、前記像担持体の帯電電位Ｖ０と前記現像ロールに印加する現像バイアス電圧の直流成分ＶＢとの差である背景電位をある一定範囲に制御することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記現像ロールに印加する現像バイアス電圧は直流成分に交流成分を重畳している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】
前記外部キャリア除去部材は転写ベルト上のキャリアを除去することを特徴とする請求項１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、電子写真法、画像形成法等において繰り返し多数枚の画像を形成する画像形成装置の現像機に関する。
【背景技術】
【０００２】
図３を用いて従来の電子写真法による画像形成装置を説明する。像担持体１は帯電器２によりその表面を均一に帯電され、レーザ８の露光によりその表面に潜像が形成される。現像機３により、該像担持体１の表面に形成された潜像にトナー１８が供給され現像される。現像されたトナー１８は転写器５により用紙上に転写され、搬送ベルト４上を搬送し定着器６にて用紙上にトナー１８が定着されて最終画像を得る。転写されずに該像担持体１上に残った該トナー１８は清掃機７により清掃され、同じ印写プロセスが繰り返し行われる。
【０００３】
図２を用いて従来の現像機を説明する。像担持体１の回転方向は時計方向であり、該像担持体１の回転方向上流側に時計方向に回転する第一現像ロール１０があり、その下流側に反時計方向に回転する第二現像ロール１１、該第一現像ロール１０上部にスクレーパＡ１５、該第二現像ロール１１上部にスクレーパＢ１６、該第一、二現像ロール１０，１１の間にドクタ１４があり、該第二現像ロール１１の下部には十字形状をし、互いに逆方向に回転する１組のオーガＡ１２とオーガＢ１３があり、更に該像担持体１に対向するようにキャリア捕捉ロール１７があり、該像担持体１に付着したキャリアをキャリア捕捉ロール１７により捕捉し、該キャリア捕捉ロール１７の回転により、捕捉したキャリアを現像機内に戻す。像担持体１上に第一、二現像ロール１０、１１によりトナーを供給し、現像を行う。
【０００４】
次に、現像機内のトナー１８とキャリアから成る現像剤１９の流れについて説明する。現像剤はオーガＡ１２、オーガＢ１３により撹拌混合され、オーガＢ１３により、上方に配置された第二現像ロール１１に受け渡される。該第二現像ロール１１により搬送された現像剤１９はドクタ１４により、第一、二現像ロール１０、１１に分配され、各現像ロール１０、１１により現像エリアに搬送され、該像担持体１と接し現像する。現像が終了し、第一現像ロール１０上に残った現像剤１９はスクレーパＡ１５により、掻き落とされ、オーガＡ１２に戻される。一方、現像が終了し、該第二現像ロール１１上に残された現像剤１９はスクレーパＢ１６により剥離され、オーガＢ１３に戻される。また、該像担持体１上に付着したキャリアは該キャリア捕捉ロール１７の表面が該像担持体１と接し、捕捉する。
【０００５】
次に、該像担持体１の帯電と該第一、二現像ロール１０、１１に印加される現像バイアスについて説明する。像担持体１は帯電器２の放電により、該像担持体１の表面が一様に帯電される。その時、第一、二現像ロール１０、１１にはトナー１８と同極性の電圧が印加される現像される。該像担持体１の表面電位Ｖ０と該第一、二現像ロール１０、１１に印加される現像バイアスＶＢとの差である背景電位は、非画像部の汚れであるカブリの発生状況等で決められる。
【０００６】
背景電位が大きいと現像バイアス電圧と表面電位との差が大きくなるため、カブリが発生しない。しかし、電界により、キャリアが該像担持体１の表面に付着しやすくなる。所謂、キャリア付着が発生するという問題があった。最近では、高画質化のため、キャリア粒径が小粒径化しているため、キャリア付着は発生しやすくなっている。
【０００７】
その他に、明部、暗部の表面電位を検出して帯電電圧と現像バイアス電圧を決定して表面電位と現像バイアス電圧との差である背景電位を一定に保ち、安定した画像品質を維持する画像形成装置がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００８】
像担持体の表面電位と現像バイアス電位の差である背景電位の高低に対応して、転写ロールの転写電流を増減させることにより、メモリ画像レベル（残像画像レベル）を低く抑えるという画像形成装置がある（例えば、特許文献２参照）。
【０００９】
上記画像形成装置の特許で背景電位を制御しているのは画像品質劣化を防止するものであり、キャリア付着を防止するものではない。
【００１０】
像担持体に付着したキャリアを除去するキャリア除去装置を有する画像形成装置において、現像機とキャリア除去装置との間に、感光体付着キャリアを除電するキャリア除電装置を設けた画像形成装置がある（例えば、特許文献３参照）。
【００１１】
この場合、像担持体の電位を除電してキャリアを除去するため、キャリア除去は容易にできるが、背景電位等の制御をしていないため、キャリア付着が多量に発生した場合対応できないという問題があった。
【００１２】
【特許文献１】特許第３２１７５８４号公報
【特許文献２】特開２００６−２５１２０４号公報
【特許文献３】特開平５−１１９６７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
像担持体１は帯電器２により、その表面を均一に帯電し、レーザ８の露光により潜像を形成し、該像担持体１の周辺に配置された現像機３の第１、２現像ロール１０、１１が該像担持体１に接し、現像する。その際、該第一、二現像ロール１０、１１には、トナー１８と同極性の電圧である現像バイアス電圧が印加されトナー１８の供給を促進する。
【００１４】
現像時に誤って該像担持体１表面に付着したキャリアは該像担持体１の回転方向下流側に配置されたキャリア捕捉ロール１７の磁気吸引力によって、該像担持体１表面から剥離され回収される。このような状態が繰り返し行われ、安定した画質が得られるが、画質対応（カブリ低減）で該像担持体１の表面電位Ｖ０と第一、二現像ロール１０、１１に印加される現像バイアス電圧ＶＢとの差である背景電位が大きく設定されたり、高画質対応でキャリア粒径の小粒径化等を行った際、該像担持体１表面へのキャリアの付着量が増加し、現像機３内に配置されたキャリア捕捉ロール１７の回収能力を超え、該像担持体１表面上に取りきれないキャリアが残り、画質への悪影響、定着部材の低寿命化等を引き起こすという問題があった。
【００１５】
本発明の目的は、このような従来技術の欠点を解消し、像担持体へのキャリア付着による不具合を防止し、安定した高画質が得られる画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
前記目的を達成するため本発明の第1の手段は、トナーとキャリアからなる２成分現像剤を使用し、像担持体に対向して像担持体の回転方向と同方向に回転する第一現像ロールと、前記像担持体に対向して前記第一現像ロールよりも像担持体回転方向の下流側に配置された第二現像ロールと、前記第一現像ロールと第二現像ロールの間に配置されて各現像ロールの現像剤層厚を規制するドクタと、前記第二現像ロールの近傍に配置されて前記現像ロールから前記像担持体に付着したキャリアを除去するキャリア捕捉ロールを有する現像機を備えた画像形成装置において、
前記現像機の外部で前記像担持体近傍に外部キャリア除去部材を配置し、前記像担持体の帯電電位Ｖ０と前記現像ロールに印加する現像バイアス電圧の直流成分ＶＢとの差である背景電位をある一定範囲に制御することを特徴とするものである。
【００１７】
本発明の第２の手段は前記第1の手段において、前記現像ロールに印加する現像バイアス電圧は直流成分に交流成分を重畳していることを特徴とするものである。
【００１８】
本発明の第３の手段は前記第1の手段において、前記外部キャリア除去部材は転写ベルト上のキャリアを除去することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、現像機とは別に像担持体周辺に外部キャリア除去部材を配置し、該該像担持体表面電位と該現像機内部の現像ロールに印加する現像バイアス電圧との差である背景電位を一定範囲内に制御することにより、像担持体へのキャリア付着による不具合を防止し、安定した高画質を維持できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明によれば、像担持体の表面へのキャリア付着を防止でき、安定した高画質の維持と超寿命を達成できる画像形成装置を提供することができる。
【００２１】
以下、本発明の実施例について図１、２、４、５、６を用いて説明する。
【実施例１】
【００２２】
図１は本発明の実施例１に係る画像形成装置の概略構成図、図２はその画像形成装置に用いる現像機の拡大概略構成図である。
【００２３】
図１を用いて、本発明の画像形成装置を説明する。像担持体１は矢印の方向（時計方向）に回転し、帯電器２により一様に帯電された後、レーザ８により像担持体１の表面に潜像が形成され、この潜像に現像機３よりトナー１８とキャリアからなる現像剤１９が該像担持体１に接し、現像し画像を得る。
【００２４】
該像担持体１に対向し、近接して該像担持体１の回転方向上流側に第一現像ロール１０があり、その下流側に第二現像ロール１１あり、図示していないが各現像ロール内部の磁石は固定で外周に回転可能なスリーブがあり、これにより現像剤１９が搬送され、該像担持体１と接触し、トナー１８が供給され現像される。因みに第一現像ロール１０が時計方向、第二現像ロール１１は反時計方向に回転する噴水型と呼ばれる現像方式を採用している。この現像方式は現像能力、該像担持体１表面の清掃性が高く、高速機向きである。現像剤１９はトナー１８とキャリアから構成されており、該像担持体１に誤って付着したキャリアは該像担持体１に対向して設けられているキャリア捕捉ロール１７の磁気吸引力にて捕捉される。
【００２５】
連続印刷によって小粒径化したキャリア増加や該像担持体１表面電位の変化に伴い第一、二現像ロール１０、１１に印加される現像バイアス電圧との差である背景電位の増大等に伴い該像担持体１へのキャリア付着が増加した場合、該キャリア捕捉ロール１７の回収能力を超え、該像担持体１上に付着したキャリアを取りきれず該像担持体１上にキャリアが残るという問題が発生する。
【００２６】
本発明ではこの問題を防止するため、外部キャリア除去部材９を該像担持体１の回転方向下流側で転写器５前に設けた。該外部キャリア除去部材９は外部に回転可能なロール部材、内部に磁石を有し、磁気吸引力によりキャリアを該像担持体１上より回収されるため、上記問題の発生を防止できる。本実施例ではキャリアを除去しやすくするため、該外部キャリア除去部材９には該現像機３に印加されている現像バイアス電圧のＤＣ成分と同じ電圧が印加されている。
【００２７】
図６は、背景電位（Ｖ０−ＶＢ）と像担持体１上へのキャリア付着量の関係を示した図である。像担持体１の表面電位Ｖ０と第一、二現像ロール１０、１１に印加される現像バイアス電圧ＶＢとの差である背景電位が大きくなると該像担持体１上へのキャリア吸引力が強くなり、キャリア付着量が増加する。そのため、本発明では、像担持体１の表面電位Ｖ０を５００Ｖに設定し、第一、二現像ロールに印加される現像バイアス電圧ＶＢを３５０〜４００Ｖに設定したため、背景電位（Ｖ０−ＶＢ）が１５０〜２００Ｖの範囲に制御され、該像担持体１上へのキャリア付着が発生しない条件になる。
【００２８】
現像剤の流れとしては、補給されたトナーと混合撹拌された現像剤が十字形状のオーガＡ１２とオーガＢ１３により、撹拌混合され該オーガＡ１２から該第二現像ロール１１に現像剤が受け渡される。該第二現像ロール１１上を搬送された現像剤はドクタ６により第一現像ロール１０と第二現像ロール１１に分配規制される。該第一、二現像ロール１０、１１上に搬送された現像剤は像担持体１と接触し、現像する。現像が終了した現像剤は該第二現像ロール１１近傍に設けられたスクレーパＢ１６により、オーガＡ１２上部に戻さる。一方、該第一現像ロール１０上に搬送された現像剤は像担持体１と接触し、現像後、スクレーパＡ１５により、該第一現像ロール１０上より掻き取られ、オーガＢ１３上部に戻される。
【００２９】
像担持体１上に現像されたトナー１８は搬送ベルト４により、搬送された用紙上に転写器により転写され、トナー１８が転写された用紙は該搬送ベルト４により、定着器６に搬送され、用紙上トナー１８が定着され最終画像となる。
【実施例２】
【００３０】
図４は、本発明の実施例２に係る現像機の拡大概略構成図である。このように現像機３内部の第一現像ロール１０、第二現像ロール１１にはＤＣ成分にＡＣ成分を重畳した現像バイアス電圧を採用することで更なる高画質化を実現できる。像担持体１の表面電位と現像バイアス電圧のＤＣ成分との差である背景電位が１００〜２００Ｖの範囲に制御することでキャリア付着も防止でき、高信頼性と安定した高画質を実現できる。
【実施例３】
【００３１】
図５は、本発明の実施例３に係る画像形成装置の概略構成図である。この実施例の場合、第一転写ベルト２１は上下の支持部材により支持され回転する。ブラック、シアン、マゼンタ、イエロー等のトナーを有する第一印写システム２３、第二印写システム２４、第三印写システム２５、第四印写システム２６が縦型に第一転写ベルト２１の近傍に配置されている。第一転写ベルト２１の搬送方向は上流に向かって移動しており、各印写システムにおいて、各色の一次転写が行われる。その後、二次転写が行われ、第二転写ベルト２２上を転写され、最終的に用紙２６上に転写されて最終画像を得る。最上流印写システム２３の後で二次転写前に外部キャリア除去部材９を設置することで各印写システムにより、発生した第一転写ベルト２１上のキャリア付着を二次転写前に除去出来るようになっている。
【００３２】
これにより画像欠陥、各部位の短寿命化を防ぐことができる。印写システムの配置は、横型配置でも良く、転写ベルト進行方向最終印写システムの後で第二次転写前に該外部キャリア除去部材９を設置すれば同じ効果が得られる。図示していないが、該外部キャリア除去部材９には、各印写システムに印加される現像バイアス電圧のＤＣ成分と同じ電圧が印加されている。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の実施例１に係る画像形成装置の概略構成図である。
【図２】その画像形成装置に用いる現像機の拡大概略構成図である。
【図３】従来の画像形成装置の概略構成図である。
【図４】本発明の実施例２に係る現像機の拡大概略構成図である。
【図５】本発明の実施例３に係る画像形成装置の概略構成図である。
【図６】背景電位と像担持体上へのキャリア付着量の関係を示した特性図である。
【符号の説明】
【００３４】
１  像担持体、２  帯電器、３  現像機、４  搬送ベルト、５  転写器、６  定着器、７  清掃機、８  レーザ、９  外部キャリア除去部材、１０  第一現像ロール、１１  第二現像ロール、１２  オーガＡ、１３  オーガＢ、１４  ドクタ、１５  スクレーパＡ、１６  スクレーパＢ、１７  キャリア捕捉ロール、１８  トナー、１９  現像剤、２０  第一転写ベルト、２１  第二転写ベルト、２２  第一印写システム、２３  第二印写システム、２４  第三印写システム、２５  第四印写システム、２６  用紙。
【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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