JP4661933B2

JP4661933B2 - 画像形成装置

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Publication number: JP4661933B2
Application number: JP2008261508A
Authority: JP
Inventors: 裕行齋藤; 板垣　　整子; 宏秋田; なつ子峯岸
Original assignee: Konica Minolta Business Technologies Inc
Current assignee: Konica Minolta Business Technologies Inc
Priority date: 2008-10-08
Filing date: 2008-10-08
Publication date: 2011-03-30
Anticipated expiration: 2028-10-08
Also published as: JP2010091778A; US20100086323A1; US8244164B2

Description

本発明は、画像形成装置に関する。

近年、画像形成処理の高速化に伴い、現像領域に設ける現像ローラを２本にして現像性を確保し得る画像形成装置が提案されている。なお、ここでいう現像性とは、適正な量のトナーを現像し、カブリやキャリア付着等による画像不良を解消し得る性能をいう。

現像領域に２本の現像ローラを有する場合、現像剤は、現像剤を供給する供給部、現像剤の流量を規制する規制部、潜像担持体にトナー像を現像する第１現像ローラ及び第２現像ローラ、現像後に第２現像ローラに残った現像剤を回収する回収部、の各ローラ及び各部を一方向に経由する流路を流れる。

ここで、規制部は一般に、第１現像ローラに隣接して設置され、第１現像ローラから現像剤の供給を受ける第２現像ローラには設置されない。規制部を２箇所に設置すると現像装置を著しく大型化させてしまい、また、現像剤の劣化を促進させてしまう等の問題が生じるためである。

規制部の設置により、第１現像ローラではローラ表面に付着したトナーが除去される利点がある。厳密には、規制部により形成される現像剤溜りが第１現像ローラの表面に回転可能に設けられたスリーブと摺擦することにより、スリーブ上に付着したトナーが除去される。

一方、第２現像ローラには規制部が隣接して設置されないため現像剤溜りが形成されず、スリーブ上でトナー汚染が発生する。トナー汚染が進行すると下地カブリや濃度低下等の画像不良が発生し、現像性の低下に繋がる。
２本の現像ローラを設けて構成される画像形成装置では、第２現像ローラのスリーブ上のトナー汚染をいかにして解消するかが現像性確保の課題となる。

特許文献１によれば、トナーを除去するモードにおいて、第２現像ローラのスリーブ上に付着したトナーを潜像担持体、又は第１現像ローラへ電気的に転移させる技術が開示されている（特許文献１参照）。

また、特許文献２によれば、現像ローラのスリーブに付着したトナーを導電性ローラへ電気的に飛翔させ、導電性ローラに飛翔したトナーをブレードによって剥ぎ取る技術が開示されている（特許文献２参照）。
特開２００６−１３９２２７号公報特開平１０−３１２１１０号公報

しかし、特許文献１の技術では、トナーを除去するモード等の特別な状態へ移行しなければ、第２現像ローラのスリーブ上に付着したトナーを除去することはできない。
また、特許文献２の技術では、導電性ローラにブレードを接触させるためトナーが導電性ローラに付着してしまい、除去効果は次第に低下してしまう。

本発明の課題は、現像時に、第２現像ローラのスリーブ上に付着したトナーを安定して効果的に除去し得る画像形成装置を提供することにある。

本発明によれば、感光体と、複数の磁極及び回転可能なスリーブを有し前記感光体の現像をトナーにより行う第１現像ローラと、前記第１現像ローラにトナーを供給する供給部と、前記第１現像ローラに隣接配置され、複数の磁極及び回転可能なスリーブを有し、前記第１現像ローラを介して供給されるトナーにより前記感光体の現像を行う第２現像ローラと、を備える画像形成装置において、
前記第１現像ローラと前記第２現像ローラとの間に設けられた電極と、
前記第１現像ローラ、前記第２現像ローラ及び前記電極に対してそれぞれ電位の異なるバイアス電圧を印加する電圧印加装置と、
を備え、
前記電圧印加装置が前記電極に対して印加するバイアス電圧の絶対値を、前記第１現像ローラに印加するバイアス電圧の絶対値よりも大きく、かつ、前記第２現像ローラに印加するバイアス電圧の絶対値よりも小さくすることにより、前記第２現像ローラ上に残存したトナーを前記電極へ移動させ、さらに前記電極上のトナーを前記第１現像ローラに移動させる画像形成装置が提供される。

本発明によれば、現像領域に２本の現像ローラが設けられた画像形成装置において、現像時に、第２現像ローラのスリーブ上に付着したトナーを第１現像ローラへ転移させることができる。トナーを除去するモード等の特別な状態へ移行する必要はなく、スリーブとブレード等の物理的な接触もないことから、常時トナーを安定して効果的に除去することができる。

[第１実施形態]
図１に、画像形成装置１００の概略断面図を示す。
画像形成装置１００は、イエロー作像部Ｙｅ、マゼンダ作像部Ｍａ、シアン作像部Ｃｙ、ブラック作像部Ｋｅを備え、各作像部Ｙｅ、Ｍａ、Ｃｙ、Ｋｅは、中間転写体２０の移動方向に沿って設けられる。
各作像部Ｙｅ、Ｍａ、Ｃｙ、Ｋｅは、何れも同一の構成及び機能を有するため、以下、イエロー作像部Ｙｅを例に挙げて構成及び機能を説明する。

イエロー作像部Ｙｅは、感光体１０、帯電装置１１、露光装置１２、現像装置１３、クリーニング装置１４、一次転写ローラ１５等を備えて構成される。各装置は、感光体１０の回転方向に沿って、感光体１０の周囲に設置される。

帯電装置１１は感光体１０の表面を均一に帯電し、露光装置１２は帯電された感光体１０を露光して潜像を形成する。
現像装置１３は、露光装置１２によって、感光体１０に形成された潜像を現像する。なお、本実施形態における現像装置１３の詳細な構成及び動作については、図２以降において後述する。

クリーニング装置１４は、中間転写体２０に転写されずに感光体１０の表面に残存するイエローのトナーを回収／除去する。

一次転写ローラ１５は、感光体１０に形成されたイエローのトナー像を中間転写体２０に転写する。

中間転写体２０はベルト形状であり、中間転写体２０上に形成されたモノクロ／フルカラーのトナー像を二次転写ローラ１６に搬送する。
二次転写ローラ１６は、中間転写体２０に転写されたトナー像を用紙Ｐに転写する。定着装置３０は、転写後の用紙Ｐ上に形成されたトナー像を定着する。

図２に、現像装置１３の概略構成図を示す。
現像装置１３は、攪拌部１３ａ、供給部１３ｂ、規制部１３ｃ、第１現像ローラ１３ｄ、第２現像ローラ１３ｅ、回収部１３ｆ、電極１３ｇ等を備えて構成される。

攪拌部１３ａは、スクリューを備えて構成され、非磁性トナーと磁性キャリアとをスクリューにより一定の比率で摩擦帯電させて攪拌し、現像剤を生成する。
供給部１３ｂは、スクリューを備えて構成され、攪拌部１３ａから現像剤を受け取り、スクリューにより第１現像ローラ１３ｄに現像剤を供給する。

規制部１３ｃは、供給部１３ｂから第１現像ローラ１３ｄに供給される現像剤の流量を規制する。なお、規制部１３ｃは、現像剤の流量を規制することにより現像剤溜りＬを形成する。形成された現像剤溜りＬは、第１現像ローラ１３ｄの第１スリーブ１３１ｄと摺擦され、第１スリーブ１３１ｄ上に付着するトナーを除去する。

第１現像ローラ１３ｄは、内部に複数の磁極を有し、表面には第１スリーブ１３１ｄを回転可能に設けて構成される。
図示されている「Ｎ」及び「Ｓ」は極性を示し、同極性の番号違い（例えばＮ１とＮ２）は、磁束密度[mT]が異なることを示す。なお、磁極のない部分は、空隙であっても、非磁性部材を組み込むこととしてもよい。

第１現像ローラ１３ｄは、複数の磁極と第１スリーブ１３１ｄの回転動作によって、現像剤を搬送し、感光体１０に形成された潜像を現像する。
また、第１現像ローラ１３ｄは、現像剤を第２現像ローラ１３ｅに供給する。

第２現像ローラ１３ｅは、磁極の配置及び各磁極の磁束密度[mT]が異なる他、第１現像ローラ１３ｄと同様の構成である。

第２現像ローラ１３ｅは、現像剤を第１現像ローラ１３ｄから受け取り、受け取った現像剤を用いて感光体１０に形成された潜像を現像する。
第１現像ローラ１３ｄ及び第２現像ローラ１３ｅの現像処理により、感光体１０の表面にトナー像が形成される。
回収部１３ｆは、第２現像ローラ１３ｅから現像剤を回収する。

電極１３ｇは、タングステン又はステンレス銅（ＳＵＳ）等によって構成され、第１現像ローラ１３ｄと第２現像ローラ１３ｅとの間に設置される。また、電極１３ｇは、第１現像ローラ１３ｄ及び第２現像ローラ１３ｅのローラの軸方向に延在して設置される。

図３に、電極１３ｇ、第１現像ローラ１３ｄ及び第２現像ローラ１３ｅの位置関係を斜視図によって示す。
図３に示すように、電極１３ｇは、３本のワイヤ状の電極により構成される電極群であって、ローラの軸方向に延在して設置される。なお、電極１３ｇを構成するワイヤ状の電極の本数は３本に限られない。また、電極１３ｇの形状はワイヤ状に限らず、メッシュ状や板状としてもよい。

電圧印加装置１は、第１現像ローラ１３ｄ、第２現像ローラ１３ｅ及び電極１３ｇのそれぞれに電位の異なるバイアス電圧を印加する。
印加されるバイアス電圧の絶対値は、第１現像ローラ１３ｄに印加するバイアス電圧をＶｄｃ１、第２現像ローラ１３ｅに印加するバイアス電圧をＶｄｃ２、電極１３ｇに印加するバイアス電圧をＶｄｃｓとする場合、｜Ｖｄｃ１｜＜｜Ｖｄｃｓ｜＜｜Ｖｄｃ２｜の関係を満たす。

次に、図４を参照して、現像時における現像剤の流路について説明する。
現像剤は、供給部１３ｂから規制部１３ｃを介して第１現像ローラ１３ｄに流れる。
第１現像ローラ１３ｄにおいて、現像剤に含まれるトナーの一部は、感光体１０に形成された潜像に転移する。また、現像剤は、第１現像ローラ１３ｄから第２現像ローラ１３ｅへと流れる。
第２現像ローラ１３ｅにおいて、現像剤に含まれるトナーの一部は、感光体１０に形成された潜像に転移する。その後、現像に寄与せずに残った現像剤は、回収部１３ｆにより回収される。ここで、現像剤に含まれるトナーの一部は、第２スリーブ１３１ｅ上に付着してしまい、回収部１３ｆにより回収されない。付着したトナーは、第２スリーブ１３１ｅの回転動作とともに移動して、電極１３ｇの近傍に流れる。

図５に、電極１３ｇの近傍におけるトナーの動きを示す。
図５に示すように、第１現像ローラ１３ｄ、第２現像ローラ１３ｅ及び電極１３ｇには、電圧印加装置１によってそれぞれ電位の異なるバイアス電圧が印加されている。ここでは、第１現像ローラ１３ｄにＶｄｃ１＝−４００[Ｖ]、第２現像ローラ１３ｅにＶｄｃ２＝−５００[Ｖ]、電極１３ｇにＶｄｃｓ＝−４５０[Ｖ]のバイアス電圧が印加されている。
印加されるバイアス電圧の電位がそれぞれ異なるため、電極１３ｇの近傍では第２現像ローラ１３ｅから第１現像ローラ１３ｄに向かって電界が形成される。

第２スリーブ１３１ｅに付着したトナーは、電極１３ｇの近傍に形成された電界によって、第２現像ローラ１３ｅから電極１３ｇへと転移し、更に電極１３ｇから第１スリーブ１３１ｄ上に転移する。

図６に示すように、トナーに働くクーロン力[Ｃ]は距離Ｄと反比例するため、電極１３ｇの設置位置は第１現像ローラ１３ｄ及び第２現像ローラ１３ｅから遠すぎない距離とする必要がある。本実施形態では、距離Ｄ＝０．２[mm]とした。

第２スリーブ１３１ｅ上から電極１３ｇを介して第１スリーブ１３１ｄ上に転移したトナーは、第１スリーブ１３１ｄの回転動作とともに移動して、現像剤溜りＬにより第１スリーブ１３１ｄ上から剥離され除去される。或いは、第１スリーブ１３１ｄ上に転移したトナーは、第１現像ローラ１３ｄの磁極Ｎ３と磁極Ｎ１との間で形成される反発磁界により第１スリーブ１３１ｄ上から飛翔することにより除去される。
以上の構成によって、トナーを除去する特別なモードに移行することなく、通常の画像形成の間に第２現像ローラ１３ｅの第２スリーブ１３１ｅ上に付着したトナーを第１現像ローラ１３ｄへ転移させることができる。つまり、現像時において、常時安定して付着トナーを除去することができる。

表１に、画像形成装置１００の性能評価テストの結果を示す。

[実施例]
電極１３ｇの形状をワイヤ状、メッシュ状及び板状とした場合について、画像形成装置１００の性能評価テストを行った。
性能評価テストでは、所定の画像を１０万枚の用紙に画像形成し、画像形成の前後で反射濃度及び粒状性を確認する。粒状性については、目視により画像にがさつきがあるか否かを判断基準とした。

実施例では、電極１３ｇの形状を何れの形状とした場合であっても、画像形成する前後で反射濃度に大きな変化はなく、粒状性も良好であるとの結果を得た。

[比較例]
画像形成装置１００と同様の構成であるが、第１現像ローラ、第２現像ローラ及び電極に対してそれぞれ同電位のバイアス電圧を印加する画像形成装置の性能評価テストを行った（以下、電極ありの比較例、という）。
また、電極ありの比較例から、電極を除いた画像形成装置の性能評価テストを行った（以下、電極なしの比較例、という）。

電極ありの比較例では、画像形成する前後で反射濃度は０．０５から０．６５へと大きく変化し、粒状性も悪くなる結果を得た。

また、電極なしの比較例では、電極ありの比較例と同様、反射濃度は大きく変化し、粒状性も悪くなる結果を得た。

以上のように、第１実施形態によれば、第１現像ローラ１３ｄと第２現像ローラ１３ｅとの間に電極１３ｇを設置し、第１現像ローラ１３ｄ、第２現像ローラ１３ｅ及び電極１３ｇに対してそれぞれ電位の異なるバイアス電圧を印加することにより、現像時に、第２スリーブ１３１ｅ上に付着したトナーを第１スリーブ１３１ｄ上に転移させることができる。第２スリーブ１３１ｅ上に付着したトナーを安定して効果的に除去することができ、トナー汚染による画像不良を解消することができる。

また、電極１３ｇの形状は、ワイヤ状、メッシュ状及び板状のうち、何れの形状であってもよく、何れの形状においてもトナー汚染を解消する同様の効果を得ることができる。

[第２実施形態]
図７に、第２実施形態における現像装置２３を示す。
なお、第１実施形態と同一の構成及び動作を行うものについては同一の符号を付して図示し、説明は省略する。

現像装置２３は、電極１３１ｇ〜１３３ｇを備える。電極１３１ｇ〜１３３ｇは、それぞれ異なる電源に接続される。
電圧印加装置１は、電極１３１ｇ〜１３３ｇに対してそれぞれ位相の異なるバイアス電圧を印加する。具体的には、電極１３１ｇ〜１３３ｇにπ／４ずつ位相をずらしたバイアス電圧を印加する。なお、電極１３１ｇ〜１３３ｇに印加するバイアス電圧は同電位である。

電極１３１ｇ〜１３３ｇに印加するバイアス電圧をＶｄｃｓとした場合、第１実施形態と同様に、第１現像ローラ１３ｄ、第２現像ローラ１３ｅ及び電極１３１ｇ〜１３３ｇに印加されるバイアス電圧の絶対値は、｜Ｖｄｃ１｜＜｜Ｖｄｃｓ｜＜｜Ｖｄｃ２｜の関係を満たす。
電圧印加装置１は、上記関係を満たすバイアス電圧を印加し、かつ、電極１３１ｇ〜１３３ｇに所定の位相分だけずらしたバイアス電圧を印加する。これにより、第２現像ローラ１３ｅから第１現像ローラ１３ｄの方向に向かう電界が形成されるとともに、電極１３１ｇから電極１３３ｇの方向に向かう電界（以下、進行波電界、という）が形成される。

表２に、画像形成装置１００の性能評価テストの結果を示す。

[実施例]
電極１３１ｇ〜電極１３３ｇにおいて進行波電界を形成させる現像装置２３を備えた画像形成装置１００の性能評価テストを行った。
性能評価テストでは、所定の画像を１０万枚の用紙に画像形成し、画像形成の前後で反射濃度及び粒状性を確認する。粒状性については、目視により画像にがさつきがあるか否かを判断基準とした。

実施例では、画像形成する前後で反射濃度に変化はなく、粒状性も良好であるとの結果を得た。

[比較例]
表２に示す電極ありの比較例と電極なしの比較例は表１と同様であるため、ここでの説明は省略する。

以上のように、第２実施形態によれば、電極１３１ｇ〜１３３ｇに対してそれぞれ位相の異なるバイアス電圧を印加することにより、進行波電界を形成することができる。
進行波電界を形成することにより、第２スリーブ１３１ｅ上に付着したトナーをより振動させることができ、トナーの除去効果を向上することができる。また、電極１３１ｇ〜電極１３３ｇに付着するトナーを除去する効果も有する。

画像形成装置の概略構成図である。第１実施形態における現像装置の概略構成図である。電極、第１現像ローラ及び第２現像ローラの位置関係を示す斜視図である。現像時における現像剤の流路を示す図である。電極の近傍におけるトナーの動きを示す図である。トナーに働くクーロン力[Ｃ]と距離Ｄとの関係を示す図である。第２実施形態における現像装置の概略構成図である。

符号の説明

１電圧印加装置
１００画像形成装置
１０感光体
１３現像装置
１３ａ攪拌部
１３ｂ供給部
１３ｃ規制部
１３ｄ第１現像ローラ
１３１ｄ第１スリーブ
１３ｅ第２現像ローラ
１３１ｅ第２スリーブ
２０中間転写体
２３現像装置
３０定着装置

Claims

感光体と、複数の磁極及び回転可能なスリーブを有し前記感光体の現像をトナーにより行う第１現像ローラと、前記第１現像ローラにトナーを供給する供給部と、前記第１現像ローラに隣接配置され、複数の磁極及び回転可能なスリーブを有し、前記第１現像ローラを介して供給されるトナーにより前記感光体の現像を行う第２現像ローラと、を備える画像形成装置において、
前記第１現像ローラと前記第２現像ローラとの間に設けられた電極と、
前記第１現像ローラ、前記第２現像ローラ及び前記電極に対してそれぞれ電位の異なるバイアス電圧を印加する電圧印加装置と、
を備え、
前記電圧印加装置が前記電極に対して印加するバイアス電圧の絶対値を、前記第１現像ローラに印加するバイアス電圧の絶対値よりも大きく、かつ、前記第２現像ローラに印加するバイアス電圧の絶対値よりも小さくすることにより、前記第２現像ローラ上に残存したトナーを前記電極へ移動させ、さらに前記電極上のトナーを前記第１現像ローラに移動させる画像形成装置。
前記電極は、前記第１現像ローラ及び前記第２現像ローラの軸方向に延在して設けられる請求項１に記載の画像形成装置。
前記電極の形状は、ワイヤ状、メッシュ状、又は板状のうち、何れかである請求項１又は２に記載の画像形成装置。