JP3162191B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子写真複写機、ファ
クシミリ、プリンター等の画像形成装置に係り、詳しく
は、潜像担持体表面に現像剤やトナーを搬送する現像装
置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来この種の画像形成装置の現像装置に
おいては、現像装置内で攪搬された現像剤もしくはトナ
ーを、現像剤担持体である現像ローラ表面に担持し、現
像ローラを回転させることによって静電潜像担持体であ
る感光体の表面に対向する位置まで搬送して、感光体上
の潜像を現像している。現像終了後、感光体に転写しな
かった現像剤もしくはトナーは現像ローラ回転により現
像装置内に回収し、新たに現像剤もしくはトナーを攪搬
・帯電して再び現像ローラに担持して搬送していた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記構成に
よれば、現像ローラが回転することにより、現像ローラ
と現像側板間にトナーが侵入し、トナーが擦れてトナー
固着等の異常が起こり、画像に悪影響を及ぼしていた。
また、現像ローラを磁石ローラを内包した現像スリーブ
で構成したものにおいては、該磁石ローラの磁界を現像
スリーブが横切ることによって渦電流が発生し、これに
より現像ローラのトルクの増大や現像ローラが熱を帯び
てトナーが現像装置内で溶けてしまうこともあった。ま
た更に、現像ローラを回転させなければならないために
現像ローラは円筒状の物でなければならなかった。しか
しながら、円筒形の場合、小径になると現像領域（ニッ
プ幅）が小さくなってしまい、十分な現像が出来なくな
る。例えば直径４０ｍｍの現像ローラの場合には、感光
体ドラムの直径にもよるが、通常、現像が行なわれる現
像ニップ巾が１０ｍｍ前後で画像形成スピードを高速化
する場合等に、現像能力が不充分になる恐れがある。従
来の現像ローラを回動させて、トナーを搬送するものに
おいては、現像ローラの回転スピードの向上を図ってい
るが、これにも駆動トルクの増大に対応する為の駆動機
構の大型化等の別の課題が残されている。十分な現像が
出来なくなる。このために、現像領域を稼ぐために多段
ローラや現像ローラ径を大きくするする必要があった。
そこで、本発明は静電アクチュエータ搬送部材を用いる
ことによって現像剤担持体を回転させずに現像剤もしく
はトナーを搬送し、かつ、充分な現像ニップ幅を確保し
て現像能力を向上させることで、上記問題点を解決する
と共に現像装置の構成を簡単にすることを可能にするこ
とを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、潜像担持体上にトナーを供給して該潜像
担持体上の潜像を現像する現像装置を備えた画像形成装
置において、該現像装置の現像剤搬送手段として隣合う
３つの電極同士が順次互いに異なる第１乃至第３の電極
端子に接続されてなる第１乃至３の駆動電極群が搬送方
向に並べて配置された静電アクチュエータ搬送手段を用
い、かつ、該静電アクチュエータ搬送手段を、該潜像担
持体表面に対向する領域面の少なくとも一部が潜像担持
体表面に沿った形状に構成し、該第１乃至第３の電極端
子に、一つはトナーと逆極性で他の２つはトナーと同極
性なるパターンの電圧を、該逆極性になる電極が第１乃
至第３の電極で１つずつずれるように切り替えながら印
加することを特徴とするものである。

【０００５】

【作用】本発明は、現像装置のトナー搬送手段として静
電アクチュエータ部材を用い、静電アクチュエータの複
数の電極に電荷を印加する事により、帯電したトナーの
電荷と静電アクチュエータの複数の電極の電荷との相互
作用により静電的に駆動力を発生させ、これによりトナ
ーを搬送する。上記静電アクチュエータ搬送手段の潜像
担持体表面に対向する領域面の少なくとも一部が潜像担
持体表面に沿った形状に構成し、現像ニップ巾を現像ロ
ーラ形状の現像剤担持体に比べて増大させる。

【０００６】

【実施例】本発明を実施例に基づいて説明する。まず、
実施例にかかる画像形成装置の概略構成を示す図１に基
づいて全体の概略のについて説明する。潜像担持体であ
る感光体ドラム１（例えば有機感光体；ＯＰＣ）は時計
方向に回転駆動される。コンタクトガラス２上に原稿を
載置し、図示しないプリントスイッチを押すと、原稿照
明光源３とミラー４よりなる走査光学系５と、ミラー
６、７よりなる走査光学系８とが移動し、原稿の読み取
り走査が行なわれる。そして、レンズ９の後方に設けた
画像読み取り素子１０に、走査された画像が画像信号と
して読み込まれる。読み込まれた画像信号はデジタル化
されて画像処理される。そして、画像処理された信号で
レーザーダイオード（ＬＤ）を駆動する。該ＬＤからの
レーザー光をポリゴンミラー１３で反射された後、ミラ
ー１４を介して感光体ドラム１上に照射する。これによ
り、レーザー光による光書き込みが感光体ドラム１上に
行なわれて、既に帯電チャージャー１５により一様に帯
電された感光体ドラム表面に静電潜像が形成される。こ
の静電潜像は、現像装置１６によって可視像化され、こ
の可視像は、給紙部１７から送られた転写紙に転写チャ
ージャー１８のコロナ放電により転写される。この転写
後、転写紙は分離チャージャー１９により感光体ドラム
の表面より分離される。この分離後、転写紙は搬送ベル
ト２１で搬送され、定着ローラ対２２の接触部を通っ
て、転写紙上の転写像が定着された後に機外へ排出され
る。一方、転写後において感光体表面に残留しているト
ナーはクリーニング装置２３により除去される。

【０００７】次に、現像装置１６について説明する。図
２において、現像装置１６はトナー搬送手段である現像
剤担持体１６１、該現像剤担持体１６１の表面に当接回
転してトナーを摩擦帯電させる帯電ローラ１６２と、ト
ナーホッパ内のトナーを帯電ローラ１６２付近まで搬送
するためのアジテータ１６３とを備えている。現像剤担
持体１６１は回転不能に支持された基体１６１ａ上に、
絶縁体からなる固定子１６５とこれに埋め込まれた複数
の電極１６４とからなる静電アクチュエータ部材を有し
ている。この複数の電極（以下、駆動電極という）１６
４は、それぞれ基体１６１の軸方向に細長い帯状をして
おり、隣合う電極同士が、互いに異なる第１〜第３の電
極端子１６４ａ，１６４ｂ，１６４ｃのいずれかに接続
されて、３つの駆動電極群を形成している。現像剤担持
体１６１では静電アクチュエータ搬送手段の形状が静電
アクチュエータ搬送手段の感光体ドラム表面との対向部
が感光体ドラム表面に沿うような形状に構成されて現像
ニップを形成している。この現像ニップの各位置におけ
る感光体ドラム表面と静電アクチュエータ搬送手段表面
との間隔は、一定量Ｇになっている。駆動電極１６４の
現像ローラ１６１周方向におけるピッチは、例えば、１
０乃至２０μｍ程度に設定して、直径が１０μｍ程度の
トナー粒子が１つの駆動電極１６４上に一列に付着する
ようにしても良いし（図３参照）、これよりも、同周方
向の幅及びピッチを大きく設定して１つの駆動電極上に
トナー粒子が複数列になって付着するようにしても良
い。そして、これらの電極端子１６４ａ，１６４ｂ，１
６４ｃに後述するように電圧を印加することにより、ト
ナーの電荷と固定子の電荷の相互作用で駆動力を発生さ
せてトナーを搬送する。トナー搬送は、複数の電極１６
４ａ〜ｃに、位相の異なる電流を印加して、所定の向き
にトナーを搬送する静電アクチュエータ搬送によって行
なう。

【０００８】トナーホッパー内には、上記帯電ローラ１
６２によって例えば正極性（＋）に摩擦帯電される黒ト
ナーが収容されている。このトナーとしては、所定極性
に摩擦帯電し得るように例えばトナー樹脂中に帯電制御
剤が添加され、且つ、摩擦帯電電荷を保持し得る程度の
抵抗を有する従来周知の一成分系トナーを用いることが
出来る。そして、トナーエンド検知はアジテータ１６３
の回転トルクを検出し、該回転トルクが所定以下に低下
したことによりトナーが現像装置１６内に無くなりトナ
ーエンドになったと見なすことにより行い、トナーエン
ドを検出したときは図示していない例えば操作部のトナ
ーエンド表示を点灯させてユーザーにトナーエンドを知
らせる。

【０００９】図３を用いて上記静電アクチュエータ部材
により、例えば、静電アクチュエータ部材上を右方向に
トナーを搬送する動作原理について説明する。図３
（ａ）のように、いずれの電極端子１６４ａ，１６４
ｂ，１６４ｃにも電圧をかけていない状態では、駆動電
極１６４には電荷は存在しない。一方、トナーは帯電ロ
ーラ１６２によって摩擦帯電し、＋の帯電を起こしてい
るが、固定子側には電荷が無いので駆動電極１６４によ
っては何等支配されず、トナーの搬送は行われない状態
である。このとき、トナーは現像剤担持体１６１周辺に
浮遊若しくは何らかの力によって固定子上に付着してい
る。この状態から、図３（ｂ）に示すように、第１電極
端子１６４ａに正電圧、第２電極端子１６４ｂに負電
圧、第３電極端子１６４ｃに０Ｖを印加する。すると、
トナーは、その帯電極性と逆の極性の電圧が印加されて
いる駆動電極に引きつけられる。つまり、−Ｖが印加さ
れている駆動電極１６４上の現像剤担持体表面に＋トナ
ーが付着する。このとき、トナーと同極性である＋Ｖの
電圧が印加されている駆動電極１６４及び印加電圧をか
けない駆動電極１６４上にはトナーが引きつけられるこ
とはない。次に、各印加電圧を図３（ｃ）のように、付
着しているトナーの下方にある第２駆動電極群にトナー
と同極性である＋Ｖを、該第２駆動電極のトナー搬送方
向（この例では右側）隣りである第３電極群にトナーと
逆極性である−Ｖを、そして、該第２駆動電極のトナー
搬送方向とは逆隣りである第１駆動電極群にトナーと同
極性である＋Ｖを印加するように切り換える。これによ
り、トナーの電荷とその直下の駆動電極の電荷とが同極
性となるために、反発力が発生してトナーに対し浮上力
が発生し、トナー搬送方向の第３の駆動電極群は０から
−Ｖと変化してトナーと同極性になっているので、該第
３駆動電極群の電荷はその左上のトナーを吸引し、又、
トナー搬送方向と逆の第１駆動電極群の電荷はトナーと
同極性になっているので、その右上のトナーを反発し
て、トナーには右方向の駆動力が発生する。浮上力によ
りトナーと現像ローラ表面との摩擦が減少し、電荷によ
る駆動力によりトナーは駆動電極１ピッチ程度移動す
る。次に、このトナーの反発と駆動を行うパターンの電
圧（図３（ｃ）、図３（ｄ））を、１つずらす為に、図
３（ｅ）及び図３（ｆ）の様に各印加電圧を切り換え
る。以降、同様にして、駆動電極を１つずつずらしなが
ら印加することにより、トナーを続けて動かす。ここ
で、以上の図３（ｂ）から図３（ｆ）まで、及びその後
における、各駆動電極群への印加電圧の切り換えについ
て整理すると、表１の様になる。同表中のステップに
図３（ｂ）が、ステップに図３（ｃ）及び（ｄ）が、
ステップに図３（ｅ）及び（ｆ）が対応する。ステッ
プは、第１〜第３駆動電極群のそれぞれに＋Ｖ、−
Ｖ、＋Ｖが印加され、トナーの反発と駆動を行うパター
ンの電圧がステップからトナー搬送方向である右側に
１つずれたものである。以降、ステップ〜を繰り返
すことによって、トナーの反発と駆動を行うパターン電
圧を、１つずつずらしていく。 （以下、余白）

【表１】 なお、例えば図３（ｃ）（ステップ）で、第３の駆動
電極群への印加電圧を正にし、且つ、第１の駆動電極群
を負にすれば逆方向に駆動することができる。以上の構
成において、トナーホッパー内のトナーはアジテータ１
６３によって帯電ローラ１６２に搬送され、帯電ローラ
１６２で所定の極性の帯電をされた後、現像剤担持体１
６１表面に搬送される。現像剤担持体１６１上のトナー
は静電アクチュエータによって搬送され、感光体ドラム
１との対抗部に至り、感光体ドラム１上の静電潜像に付
着してこれを顕像化する。感光体ドラム１に付着しなか
ったトナーは再び現像装置内に戻り、帯電ローラ１６２
によって現像剤担持体１６２上から除去される。

【００１０】以上、本実施例によれば、静電アクチュエ
ータ部材を用いてトナーを現像剤担持体１６１を廻す事
なく搬送し、これにより、現像剤担持体１６１の回転に
よって擦れる部分がなくなり、このような部分に進入し
たトナーにストレスが掛かってトナー固着を起こすこと
が無くなる。又、現像ローラ１６１が回転しないので渦
電流の発生によるトルクの増大や熱の発生が抑えられ、
現像装置内のトナーが溶解することがない。現像ニップ
巾をローラ形状の現像剤搬送部材に比して、広く形成で
きるので、現像装置の現像能力を装置を複雑、大型にす
ることなく向上させることが出来る。

【００１１】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、現像装
置のトナー搬送手段として静電アクチュエータ搬送手段
を用い、これにより、潜像担持体上にトナーを供給する
ので、現像剤搬送手段を回動させる必要が無く、現像装
置内でのトナー固着や駆動トルクの増大等の不具合を解
消することが出来る。又、従来の現像ローラの様に回動
する部材を用いずにトナー搬送を行なうので、回動する
部材を用いるときのような、遠心力によるトナー搬送部
材からのトナー飛散、飛散したトナーが転写装置等を汚
すことによる異常画像の発生、更には、現像バイアス用
の電源から回動する部材の軸受等を介して電圧を印加す
ることによる現像バイアス電圧の印加不良というような
不具合も発生しない。上記静電アクチュエータ搬送手段
の潜像担持体表面に対向する領域面の少なくとも一部が
潜像担持体表面に沿った形状に構成し、これにより、現
像剤搬送手段を大型化することなく、比較的広い、潜像
担持体と現像剤搬送手段との対向領域を確保してトナー
を搬送出来るので、現像能力の向上や画像形成スピード
の高速化が図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る画像形成装置の概略構
成図。

【図２】図１の画像形成装置の現像装置の構成概略図

【図３】（ａ）及至（ｆ）はトナー搬送動作原理の説明
図。

【符号の説明】

１ 感光体ドラム １６ 現像装置 １６１ 現像剤担持体 １６２ 帯電ローラ １６３ アジテーター １６４ 駆動電極 １６５ 固定子

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】潜像担持体上にトナーを供給して該潜像担
   持体上の潜像を現像する現像装置を備えた画像形成装置
   において、 該現像装置の現像剤搬送手段として隣合う３つの電極同
   士が順次互いに異なる第１乃至第３の電極端子に接続さ
   れてなる第１乃至３の駆動電極群が搬送方向に並べて配
   置された静電アクチュエータ搬送手段を用い、 かつ、該静電アクチュエータ搬送手段を、該潜像担持体
   表面に対向する領域面の少なくとも一部が潜像担持体表
   面に沿った形状に構成し、 該第１乃至第３の電極端子に、一つはトナーと逆極性で
   他の２つはトナーと同極性なるパターンの電圧を、該逆
   極性になる電極が第１乃至第３の電極で１つずつずれる
   ように切り替えながら印加する ことを特徴とする画像形
   成装置。