JP2002062724A

JP2002062724A - 現像剤補給装置

Info

Publication number: JP2002062724A
Application number: JP2001174891A
Authority: JP
Inventors: Tsuneji Masuda; 恒司桝田
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2000-06-08
Filing date: 2001-06-08
Publication date: 2002-02-28

Abstract

(57)【要約】【課題】現像剤交換にかかるメンテナンス性の向上を
図ると共に、現像剤担持体から像担持体へ劣化したキャ
リアを選択的に転移させることができる現像剤補給装置
を提供する。【解決手段】非画像部では、画像部におけるかぶり取
り電位（Ｖｂａｃｋ）よりも大きなかぶり取り電位を与
えることで、感光ドラム上の非画像部にキャリアを付着
させ、付着したキャリアは感光ドラム２８上で搬送され
てクリーニング装置（クリーナー２６）で回収される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、静電記録方式や電
子写真方式を用いた画像形成装置の現像剤補給装置に関
し、特に、複写機、プリンタ、ＦＡＸ等の画像形成装置
の現像剤補給装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の電子写真方式の画像形成装置、そ
の中でも特に有彩色の画像形成を行う画像形成装置にお
いて、非磁性トナーと磁性キャリアを混合して現像剤と
して使用する２成分現像方式が広く利用されている。

【０００３】２成分現像方式は現在知られている他の現
像方式に比較して、画質の安定性、装置の耐久性などの
長所を備えている一方、長期の耐久による現像剤の劣
化、特にキャリアの劣化が不可避であったため、画像形
成装置の長期使用に伴い現像剤交換という作業を行う必
要がある。

【０００４】この問題に対する解決するための技術がい
くつか知られている。例えば、特公平２−２１５９１号
公報に開示された技術について簡単に説明する。

【０００５】すなわち、電子写真複写機用の現像装置に
おいて、キャリアとトナーを攪拌する攪拌手段と、同攪
拌手段で攪拌された現像剤を感光体へ供給する現像ロー
ルと、攪拌手段の上方にキャリア補給装置とトナー補給
装置とを分離しまたは一体化して設け、更に、現像装置
ハウジングの側壁に現像剤溢出部を設ける。

【０００６】このように現像剤溢出部を設けることによ
って、新しい現像剤を補給装置により少しずつ補給する
とともに、現像剤溢出部より現像剤を排出することがで
きるので、現像装置ハウジング内の現像剤の特性を一定
に維持させることができ、その結果、複写物の画質も一
定に保持させることができる。

【０００７】また、このような技術においては、現像装
置ハウジング内の古くなった現像剤は現像剤溢出部より
順次自動的に排出されるため、現像剤溢出部を備えてい
ない装置のように、現像装置を複写機より外し、同装置
のハウジング内の古い現像剤を取出し、新しい現像剤を
再充填した後に再び現像装置を取付けるといった面倒な
現像剤交換作業が不必要となり、しかも現像剤飛散が防
止されて衛生的となる。

【０００８】そして、劣化した現像剤（キャリア）を新
しいものと徐々に入れ替えていくことで、見かけ上のキ
ャリアの劣化進行が止まり、現像剤全体としては特性
（現像特性）が安定する。これによって現像剤交換のた
めの煩わしい作業を不要にし、メンテナンス性、ユーザ
ビリティーの向上を図ることができる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような従来の画像形成装置の場合には、下記のような問
題が生じていた。

【００１０】近年フルカラー複写機／プリンタの市場が
拡大し、さまざまな機能が要求されている中で、例えば
高画質画像を長期に亘って安定的に形成することができ
る画像形成装置を市場に供給するのが命題となってい
る。

【００１１】しかし、上述した画像形成装置では、補給
されたばかりでまだ劣化していないキャリアもいっしょ
に排出してしまうため、長期の使用に従って著しく劣化
したキャリアと軽微な劣化キャリアが混在した状態にな
るため、見かけ上のキャリアの劣化進行が止まり、現像
剤全体としては特性が安定するとはいえ、その安定する
レベルが初期設置時よりかなり悪化したレベルになって
しまう。

【００１２】つまり、従来の画像形成装置では、現像剤
交換のための煩わしい作業が不要になりメンテナンス
性、ユーザビリティーは向上するが、現像剤の特性とし
ては低いレベルでの安定であり、高画質画像を長期に亘
って形成することができなかった。

【００１３】本発明の目的は、現像剤交換にかかるメン
テナンス性の向上を図ると共に、現像剤担持体から像担
持体へ劣化したキャリアを選択的に転移させることがで
きる現像剤補給装置を提供することである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の現像剤補給装置にあっては、トナー及びキャ
リアを備える現像剤を収容する現像剤容器と、像担持体
上に形成された静電潜像を現像するために前記現像剤容
器内の現像剤を磁気的に担持して搬送する現像剤担持体
と、トナー濃度に対応する情報を検知する検知手段と、
該検知手段の出力に応じて前記現像剤容器にトナー及び
キャリアを補給する補給手段と、を備えた現像剤補給装
置であって、キャリアを前記現像剤担持体から前記像担
持体へ転移させるための電界強度を、前記像担持体上に
形成された静電潜像のうち非画像部と前記現像剤担持体
との間で形成される電界強度よりも大きく設定すること
を特徴とする。

【００１５】従って、電界力によってキャリアが転移さ
れるため、現像剤容器におけるキャリアの交換作業は必
要なくなる。また、電界力によってキャリアを排出する
ため、劣化されたキャリアを選択的に転移させることが
できる。

【００１６】前記現像剤担持体から転移した前記像担持
体上のキャリアを回収する回収手段を設けるとよい。

【００１７】前記回収手段はキャリアを磁気力により回
収するとよい。

【００１８】前記回収手段は前記像担持体上の画像形成
領域及び非画像形成領域に接触するブレードを備えると
よい。

【００１９】前記キャリアを前記現像剤担持体から前記
像担持体へ転移させる場合には、前記像担持体の非画像
形成領域へ転移させるとよい。

【００２０】前記非画像形成領域は前記像担持体の長手
方向端部に設けられるとよい。

【００２１】前記検知手段は、前記現像剤容器内のトナ
ー濃度に対応する情報を磁気的に検知するとよい。

【００２２】前記検知手段は、前記現像剤容器内のトナ
ー濃度に対応する情報を光学的に検知するとよい。

【００２３】前記検知手段は、前記像担持体上に形成さ
れた検知用の現像剤像の濃度を検知するとよい。

【００２４】現像剤を前記現像剤担持体上に担持させる
ための磁界を発生する磁界発生手段を設けるとよい。

【００２５】前記補給手段は、現像剤補給装置本体に着
脱可能に設けられると共に、トナー及びキャリアを収容
する補給容器を備えるとよい。

【００２６】前記補給手段は、前記補給容器が現像剤補
給装置本体に装着された状態でトナー及びキャリアを前
記現像剤容器に補給するとよい。

【００２７】現像時においては、前記現像剤担持体には
直流電圧と交流電圧とを重畳した電圧が印加されるとよ
い。

【００２８】

【発明の実施の形態】以下に図面を参照して、この発明
の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。ただ
し、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、
材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載が
ない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣
旨のものではない。

【００２９】本発明の実施の形態に係る現像剤補給装置
は、概略、トリクル系（トナーとキャリアを備えた２成
分現像剤をいずれも少しずつ補給すると共に、古い現像
剤を少しずつ排出するタイプ）の装置である。そして、
劣化キャリアを選択的に排出するためにＶｂａｃｋを大
きくする構成を有する。以下、より具体的に説明する。

【００３０】（第１の実施の形態）図１〜図５を参照し
て、本発明の第１の実施の形態に係る現像装置および画
像形成装置について説明する。

【００３１】まず、特に、図２を参照して本発明の実施
の形態に係る画像形成装置全体の構成等について説明す
る。図２は本発明の第１の実施の形態に係る画像形成装
置の模式的断面図である。

【００３２】図２において、まず帯電手段としての帯電
器２１によって一様に帯電された（本実施例では負極
性）像担持体としての感光ドラム２８の表面を、潜像形
成手段としてのレーザー露光器２２によって露光するこ
とで原稿の画像情報に応じた静電潜像を感光ドラム２８
上に形成し、これを現像剤（負帯電特性の非磁性トナー
及び磁性キャリア）を用いて現像装置１によって現像す
ることで感光ドラム２８上にトナー像を形成する。

【００３３】このトナー像が、転写帯電器２３による転
写電界によって、転写ベルト２４によって搬送される記
録媒体としての記録紙２７上に転写された後、記録紙２
７は転写ベルト２４から剥離される。そして、転写され
た像は、定着器２５によって加圧かつ加熱され、永久画
像が得られる。

【００３４】また、転写後に感光ドラム２８上に残った
残トナー及びキャリアはクリーナー（クリーニング装
置）２６により除去され、次の画像形成に備える。クリ
ーナー２６は、感光ドラム２８上の画像形成領域及び非
画像形成領域（図４及び図６参照）に亘って当接するブ
レードを有しており、後述するように、現像スリーブ３
から感光ドラム２８上の非画像形成領域に磁気力に打ち
勝って静電的に転移させた劣化キャリアをも摺擦除去す
る構成となっている。

【００３５】次に、特に図１を参照して現像装置１につ
いて詳しく説明する。図１は本発明の実施の形態に係る
現像装置の模式的断面図である。

【００３６】現像装置１の装置本体内には、非磁性トナ
ーと磁性キャリアからなる２成分現像剤が収容されてお
り、その混合比は重量比でおよそ１：９程度である。こ
の比はトナーの帯電量、キャリア粒径、画質形成装置の
構成などで適正に調整されるべきものであって、必ずし
もこの数値に従わなければいけないものではない。

【００３７】現像装置１は感光ドラム２８に対向した位
置に現像領域となる開口部を有しており、この開口部に
一部露出するようにして現像剤担持体としての現像スリ
ーブ３が回転可能に配置されている。

【００３８】この現像スリーブ３は非磁性材料で構成さ
れており、磁界発生手段である固定のマグネット４が内
包されている。そして、現像動作時には図１中矢印方向
に回転し、マグネット４の磁力により現像剤容器２内の
２成分現像剤を層状に保持しつつ感光ドラム２８と対向
する現像領域に担持搬送し、感光ドラム２８に形成され
ている静電潜像を現像する。このとき、後述するよう
に、現像スリーブ３にはＤＣ電圧とＡＣ電圧とを重畳し
た振動電圧、即ち、現像バイアスが印加されている。な
お、後述する、図４及び図６における現像スリーブ印加
バイアスは上記ＤＣ電圧を意味している。

【００３９】静電潜像を現像した後の現像剤は、現像ス
リーブ３の回転にしたがって搬送され、現像剤容器２内
に回収される。また、現像剤容器２内においては、第１
現像剤循環スクリュー２ａ（現像スリーブ３に近い
側）、および、第２現像剤循環スクリュー２ｂ（現像ス
リーブ３から遠い側）によって、現像剤容器２内の現像
剤は循環し、かつ混合攪拌される。

【００４０】なお、現像剤の循環方向は、図示の例では
第１現像剤循環スクリュー２ａ側で図１の手前側から奥
側に向かう方向、第２現像剤循環スクリュー２ｂ側では
図１の奥側から手前側に向かう方向である。

【００４１】新しい現像剤を補給するための補給手段と
しての現像剤カートリッジ５は、略円筒形で画像形成装
置本体（現像装置本体）から容易に脱着可能に構成され
ている。なお、図３は装置本体から取り外した現像剤カ
ートリッジの模式的一部破断斜視図である。

【００４２】現像剤カートリッジ５は、画像形成装置本
体に対して手前側から挿入し、手前側の把手５ｃを右側
にひねることで回転し、この回転動作によって現像剤補
給口６ａが開口する。なお、現像剤カートリッジ５を画
像形成装置本体から離脱する際には把手５ｃを左側にひ
ねることで開口部が閉じ、内包する粉体が外部にもれる
ことはない。

【００４３】また、現像剤カートリッジ５内には、補給
する現像剤を攪拌するための攪拌部材７が内蔵されてい
る。図３に現像剤カートリッジ５の内部が一部示されて
いるが、攪拌部材７はこれを示したように樹脂フィルム
などをらせん状にしたものを剛体の軸で回転駆動するよ
うにしたので、適宜回転することで現像剤をカートリッ
ジ５内の現像剤を攪拌し、また現像剤の補給を補助する
機能を備える。

【００４４】画像形成工程（現像工程）によって消費さ
れた分のトナーは、攪拌部材７の回転力と重力によっ
て、現像剤カートリッジ５から現像剤補給口６ａを通過
して、現像剤容器２に配設された補給スクリュー８へと
搬送され、補給スクリュー８の回転に従い現像剤容器２
内に補給される。

【００４５】このようにして現像剤カートリッジ５から
現像装置１の装置本体内に補給現像剤（新しい現像剤）
が補給される。この補給現像剤のトナー及びキャリアの
混合比は重量比で９：１程度であるが、特にこの数値に
限定されるものではない。即ち、現像剤容器２内の２成
分現像剤の比に対してトナー量が圧倒的に多く、体積比
を考えればトナー中にキャリアが微量混合されているも
のと考えることもできる。

【００４６】つまり、画像形成によって消費されたトナ
ーを補う際に、微量のキャリアをも徐々に補給していく
ことになる。補給される現像剤のキャリアの比が多くな
れば同じ量のトナー補給でキャリアの入れ替わり量が多
くなり、現像装置１内の２成分現像剤はフレッシュな状
態に近づくが、その分キャリアの消費量が多くなる。こ
のためそれぞれの装置において適当な混合比を別途定め
るのが好ましい。

【００４７】また、トナー及びキャリアの補給量は補給
スクリュー８の回転数によっておおよそ定められるが、
この回転数は制御手段（ＣＰＵ２００）によって定めら
れる。

【００４８】トナー補給量制御の方法としては２成分現
像剤のトナー濃度（現像剤全体重量に対するトナー重量
の比）を光学的あるいは磁気的に検知するものや、感光
ドラム２８上の基準潜像を現像してそのトナー像の濃度
を検知する方法などさまざまな方法が知られているの
で、いずれかの方法を適宜選択することが可能である。

【００４９】本実施の形態では、現像剤容器２内のトナ
ーの濃度の光学的検知を、発光部及び受光部を備えた光
学センサー１００により行っており、このセンサー１０
０の出力に応じてＣＰＵ２００はトナー補給量を決定
し、それに応じた信号を、スクリュー８を回転させるモ
ータにフィードバックする構成となっている。

【００５０】次に、本実施の形態にて用いられる２成分
現像剤、すなわち、トナーおよびキャリアについて説明
する。

【００５１】トナーは、結着樹脂、着色剤、そして、必
要に応じてその他の添加剤を含む着色樹脂粒子と、コロ
イダルシリカ微粉末のような外添剤が外添されている着
色粒子とを有している。そして、トナーは、負帯電性の
ポリエテスル系樹脂であり、体積平均粒径は５μｍ以上
かつ８μｍ以下が好ましい。なお、本実施の形態におけ
る体積平均粒径は７．０μｍとした。

【００５２】又、キャリアは、例えば表面酸化或は未酸
化の鉄、ニッケル、コバルト、マンガン、クロム、希土
類などの金属、及びそれらの合金、或は酸化物フェライ
トなどが好適に使用可能であり、これらの磁性粒子の製
造法は特に制限されない。そして、キャリアは、重量平
均粒径が２０〜５０μｍ、好ましくは３０〜４０μｍで
あり、抵抗率が１０⁷Ωｃｍ以上、好ましくは１０⁸Ωｃ
ｍ以上である。本実施の形態では１０⁸Ωｃｍ以上のも
のを用いた。

【００５３】尚、本実施の形態にて用いられるトナーに
ついて、体積平均粒径は以下に示す装置及び方法にて測
定した。

【００５４】測定装置としては、コールターカウンター
ＴＡ−ＩＩ型（コールター社製）、個数平均分布、体積
平均分布を出力するためのインターフェース（日科機
製）及びＣＸ−Ｉパーソナルコンピュータ（キヤノン
製）を使用し、電解水溶液として、一級塩化ナトリウム
を用いて調製した１％ＮａＣｌ水溶液を使用した。

【００５５】測定方法は以下に示す通りである。即ち、
上記の電解水溶液１００〜１５０ｍｌ中に分散剤として
界面活性剤、好ましくはアルキルベンゼンスルホン酸塩
を０．１ｍｌ加え、測定試料を０．５〜５０ｍｇ加え
る。

【００５６】試料を懸濁した電解水溶液は超音波分散器
で約１〜３分間分散処理を行ない、上記のコールターカ
ウンターＴＡ−ＩＩ型により、アパーチャーとして１０
０μｍアパーチャーを用いて２〜４０μｍの粒子の粒度
分布を測定して体積平均分布を求める。こうして求めた
体積平均分布より、体積平均粒径を得る。

【００５７】又、本実施の形態にて用いられるキャリア
の抵抗率は、測定電極面積４ｃｍ²、電極間間隔０．４
ｃｍのサンドイッチタイプのセルを用いて、片方の電極
に１ｋｇの重量の加圧下で、両電極間の印加電圧Ｅ（Ｖ
／ｃｍ）を印加して、回路に流れた電流から、キャリア
の抵抗率を得る方法によって測定した。

【００５８】次に、本実施の形態の特徴的な部分である
現像剤容器２から現像剤の回収を行うための構成（現像
剤を排出する排出手段）等について、特に図４および図
５を用いて詳しく説明する。

【００５９】図４は本発明の第１の実施の形態に係る画
像形成装置における各部の電位関係を示す電位関係図で
あり、図５はかぶり取り電位（画像形成領域における静
電潜像の非画像部（暗部）電位と、現像スリーブに印加
される現像バイアスとの差）に対する像担持体表面（ド
ラム表面）上へのキャリアの付着量の関係を示す関係図
である。

【００６０】図４には、帯電器２１によって帯電された
感光ドラム２８表面をレーザーによって露光した後にお
ける、ドラム回転方向のドラム表面上の電位と現像装置
に印加される現像バイアス電位について示している。

【００６１】図４に示すように、現像時及びキャリア回
収時、感光ドラム２８のドラム表面は帯電器２１によっ
て−７００Ｖに一様に帯電されており、画像形成領域
（静電潜像形成領域に対応し、最終的に記録紙上に画像
形成され得る領域に対応する部分を意味する）の画像部
（トナー付着部）はレーザーによって露光され−２００
Ｖになる。画像形成領域のうち非画像部は−７００Ｖを
維持されたままとなる。

【００６２】画像部を現像する時の現像バイアスは−５
５０Ｖであり、レーザーによる露光部の電位と現像バイ
アス電位との差で与えられる現像コントラスト（Ｖｃｏ
ｎｔ）＝３５０Ｖで感光ドラム上にトナーが現像され
る。

【００６３】一方、非画像部（所謂、白地部）の電位は
−７００Ｖなので、現像バイアス電位と白地部電位との
差で与えられるかぶり取り電位（Ｖｂａｃｋ）＝１５０
Ｖでドラム上からかぶりトナー（正規の帯電極性に帯電
されたトナー、本実施の形態では負極性）が現像スリー
ブ３側に引き戻される。

【００６４】このように、通常の画像形成時（現像時）
では、かぶり取り電位は１５０Ｖと小さいため、トナー
を負極性に摩擦帯電させるキャリア（キャリア自身はト
ナーにより正極性に帯電される）に働く感光ドラム側に
引き付ける電気的な力は、現像スリーブ３内のマグネッ
トによる磁気力によって現像スリーブ３側に引き付ける
力よりも弱いので、キャリアがドラムに付着することは
ない。

【００６５】これまでの説明は、通常の画像形成領域に
対応した部分における通常動作に関する説明である。次
に、かぶり取り電位を利用して、劣化したキャリアを現
像スリーブ側（現像剤容器２）から選択的に感光ドラム
側へ排出するための動作について説明する。

【００６６】本実施の形態においては、上記画像形成領
域に対して感光ドラムの回動方向上流側及び下流側（画
像形成領域の先端側及び後端側）の非画像部（最終的に
記録紙上に画像形成され得ない領域に対応する部分を意
味し、例えば、記録紙上に印字するような場合に文字間
の印字されない部分等も非画像部に含まれない）Ａ，Ｂ
では、上記画像形成領域と同様に感光ドラムは−７００
Ｖに帯電しているが、現像スリーブに印加するバイアス
を−２５０ＶにＣＰＵ２００により切り替えることでか
ぶり取り電位（Ｖｂａｃｋ）を４５０Ｖとしている。即
ち、現像時のかぶり取り電位よりも大きくしている。

【００６７】図５から分かるように、かぶり取り電位
（Ｖｂａｃｋ）を４５０Ｖにすると感光ドラム上にキャ
リアが付着（転移）する。付着したキャリアは感光ドラ
ム２８上で搬送されてクリーニング装置（クリーナー２
６）で回収される。

【００６８】なお、これまでの説明で用いた感光ドラム
上の電位、現像バイアス、Ｖｃｏｎｔ、Ｖｂａｃｋ等の
値はこれら値に限ったものではなく、現像剤や装置構成
の違いによって適宜変わるものであることはいうまでも
ない。

【００６９】以上のように、かぶり取り電位を利用し
て、電気的な力によって現像剤を排出するようにしたこ
とによって、特に排出されるキャリアは、劣化キャリア
が優先的に選択的に排出されるため、新しいキャリアを
現像装置に補給することで、長期に亙って現像剤の特性
を初期設置時に近い状態に維持することができる。

【００７０】この点について以下に説明する。

【００７１】長期使用による現像剤の劣化は、キャリア
表面にトナーが固着するいわゆるトナースペントと、ト
ナーから離脱した帯電制御用の外添剤がキャリア表面に
付着するいわゆる外添剤付着の主に２つが原因でキャリ
アの帯電量が上昇という現象で現われる。キャリアの磁
化は初期時と長期耐久時とでさほど変化はない。

【００７２】ここで、キャリアに比べてトナーの体積抵
抗率は高いため、トナースペントが進行していくとキャ
リアの抵抗率は高くなる。キャリアはトナーと接触し、
摩擦帯電することで、トナーと逆極性に帯電するが、現
像スリーブや空気中に放電することで徐々に減衰する。

【００７３】しかし、トナースペントが起こり、抵抗率
が高くなると減衰しずらくなるため、初期設置時のキャ
リアに比べてトリボが高くなる。従って、トリボの高い
劣化キャリアは初期設置時や補給用のキャリアよりも、
電気的な力によって感光ドラム側に引き付けられやすく
なる。

【００７４】すなわち、上述のような構成では、劣化キ
ャリアは、マグネットによる磁気拘束力に打ち勝ってか
ぶり取り電位（上述したように、感光ドラムから現像ス
リーブ側に力が働く電位（Ｖｂａｃｋ））による電界強
度によって感光ドラムに転移されやすくなる。

【００７５】また、外添剤付着量が多いと、スペーサー
効果によって、キャリアはトナーから離れやすくなり、
この場合も劣化するほど電気的な力によって引き付けら
れやすくなる。

【００７６】従って、キャリアは劣化するほど、電気的
な力が上回って優先的に感光ドラム側に引き付けられや
すくなり、結局、劣化していないキャリアよりも劣化し
たキャリアを優先的に排出することが可能となるのであ
る。

【００７７】以上説明したように、簡易な構成で、現像
剤交換作業の煩わしさが不要であるというメンテナンス
性の向上を図りつつ、初期設置時と同等の高画質画像を
長期に亘って安定的に形成することができる。

【００７８】（第２の実施の形態）図６には、第２の実
施の形態が示されている。上記第１の実施の形態では、
劣化現像剤を排出する領域を、画像形成領域に対して感
光ドラムの回動方向上流側及び下流側とした場合につい
て示したが、本実施の形態では、画像形成領域に対して
幅方向（感光ドラムの長手方向）の両端側とした場合に
ついて示す。

【００７９】その他の構成および作用については第１の
実施の形態と同一なので、同一の構成部分については同
一の符号を付して、その説明は省略する。

【００８０】図６本発明の第２の実施の形態に係る画像
形成装置における各部の電位関係を示す電位関係図であ
り、上記第１の実施の形態の場合と同様に帯電及び露光
した後の、ドラム回転方向のドラム上電位と現像装置に
印加される現像バイアス電位について示している。

【００８１】本実施の形態における感光ドラム２８のド
ラム表面上電位は、画像部では−５００Ｖ、非画像部で
は−７００Ｖに帯電されている。画像部と非画像部の電
位を変える方法としては、帯電器のワイヤー高さやグリ
ッド形状を変える等があるが、特に限定するものではな
い。

【００８２】画像形成領域の画像部はレーザーによって
露光され−１００Ｖになる。画像部を現像する時の現像
バイアスは−３５０Ｖであり、現像コントラスト（Ｖｃ
ｏｎｔ）＝２５０Ｖで感光ドラム上にトナーが現像され
る。

【００８３】一方、画像形成領域（静電潜像形成領域）
の非画像部（所謂、白地部）電位は−５００Ｖなので、
かぶり取り電位（Ｖｂａｃｋ）＝１５０Ｖによって感光
ドラム上からかぶりトナー（正規帯電極性に帯電したト
ナー）が現像スリーブ３側に引き戻される。

【００８４】このように、通常の画像形成時（現像時）
のかぶり取り電位は１５０Ｖと小さいため、キャリアに
働く感光ドラム側に引き付ける電気的な力は、現像スリ
ーブ３内のマグネットによる磁気力によって現像スリー
ブ３側に拘束する力より弱いので、キャリアがドラムに
付着することはない。

【００８５】これまでの説明は、通常の画像形成領域に
対応した部分における通常動作に関する説明である。次
に、かぶり取り電位を利用して、劣化したキャリアを排
出するための動作について説明する。

【００８６】本実施の形態においては画像形成領域に対
して幅方向両端側（手前側及び奥側）の非画像形成領域
Ａ，Ｂでは、画像形成領域の非画像部とは異なり、感光
ドラム表面を−７００Ｖに帯電し、現像スリーブに印加
するバイアスは画像形成領域の画像部と同じ−３５０Ｖ
にすることでかぶり取り電位（Ｖｂａｃｋ）を３５０Ｖ
としているので、感光ドラム２８上の上記領域Ａ、Ｂに
劣化キャリアを優先的に選択的に転移させることができ
る。

【００８７】さらに、本実施の形態では、画像が一切形
成されない上記非画像形成領域Ａ、Ｂに劣化キャリアを
転移させる構成とされるので、感光ドラム上に転移した
キャリアとクリーナのブレードとの摺擦により感光ドラ
ム表面に傷が付いたとしても、通常の画像形成に何ら影
響を与えないようにすることができる。

【００８８】その他の構成等については、上記第１の実
施の形態の場合と同様である。

【００８９】従って、上記第１の実施の形態の場合と同
様に、高メンテナンス性を有し、かつ、高画質を維持す
ることができる。

【００９０】更に、本実施の形態では、感光ドラムの長
手方向の非画像部に劣化キャリアを付着させることで、
常に非画像部で劣化キャリアの排出動作が行われるた
め、クリーニング装置で劣化キャリアを回収する時に、
画像域となり得る部分にドラム傷が発生することを防止
でき、画質を悪化させることを防止することができる。

【００９１】（第３の実施の形態）図７には、第３の実
施の形態が示されている。本実施の形態では、クリーニ
ング装置を磁気ブラシクリーニング装置とした場合につ
いて示している。その他の構成および現像剤の排出方法
については上記の各実施の形態と同一なので、同一の構
成部分については同一の符号を付して、その説明は省略
する。

【００９２】図７は本発明の第３の実施の形態に係る画
像形成装置の模式的断面図である。

【００９３】図７に示すように、本実施の形態ではクリ
ーニング装置を磁気ブラシクリーニング装置（クリーナ
ー２６）としたことに特徴がある。

【００９４】磁気ブラシクリーニング装置は、キャリア
を直接マグネットに、あるいはマグネットを内包するス
リーブ上に磁気的に拘束させて、磁気ブラシ部を形成し
たものであり、停止あるいは回転させて磁気ブラシ部を
感光ドラム２８の表面に接触させて、ドラム表面上の廃
トナーをクリーニングするものである。

【００９５】従って、ドラム表面上に付着したキャリア
を磁気的に回収するため、キャリアとドラム表面との摺
擦が少なく、キャリア回収によってドラム表面上に傷が
つきずらくすることができる。

【００９６】このように、クリーニング装置を磁気ブラ
シクリーニング装置とすることで、キャリアを回収する
時に、画像域におけるドラム傷の発生を防止し、画質を
悪化させることを防止することができる。

【００９７】（第４の実施の形態）本実施の形態では、
感光体ドラムをアモルファスシリコンで構成した場合に
ついて説明する。その他の構成および現像剤の排出方法
については上記の各実施の形態と同一なので、その説明
は省略する。

【００９８】感光ドラム２８を、水素化アモルファスシ
リコンを感光層として構成する。周知のように、アモル
ファスシリコンドラムは、ビッカース硬度が１５００〜
２０００ｋｇ／ｃｍ²と機械的強度が極めて高く、キャ
リア回収によってドラム表面上に傷がつきずらい。

【００９９】このように、感光ドラムをアモルファスシ
リコンドラムとすることで、キャリアを回収する時に、
画像域におけるドラム傷の発生を防止し、画質を悪化さ
せることを防止することができる。また、画像形成装置
全体としても長寿命化につながる。

【０１００】これまでの各実施の形態においては、かぶ
り取り電位を利用して、劣化キャリアを劣化していない
キャリアに比べて優先的に選択的に現像スリーブから感
光ドラム側へ転移させる構成について説明した。しか
し、上述したように、電気的な力を与えれば、キャリア
のうち劣化したもののみを優先的に排出できるので、か
ぶり取り電位を利用しなくても、例えば、現像スリーブ
上の劣化現像剤を転移させるための専用の劣化現像剤転
移体を別途設けても良い。

【０１０１】ただし、このときに与える電気的な力は、
新しいキャリアまでも引き付けてしまわないように設定
することが好ましい。すなわち、現像剤容器２内に収納
されたキャリアのうち所定量以上に帯電されたもの（劣
化キャリア）のみを引き付けることのできる大きさに設
定しておけば、（確率的に）優先的に劣化したものを排
出できるのである。

【０１０２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、現像剤
交換にかかるメンテナンス性の向上を図ることができ
る。また、現像剤担持体から像担持体へ劣化したキャリ
アを選択的に転移させることができるので、高画像品質
を維持できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係る現像装置の模式的断
面図である。

【図２】本発明の第１の実施の形態に係る画像形成装置
の模式的断面図である。

【図３】現像剤カートリッジの模式的一部破断斜視図で
ある。

【図４】本発明の第１の実施の形態に係る画像形成装置
における各部の電位関係を示す電位関係図である。

【図５】かぶり取り電位に対する像担持体表面（ドラム
表面）上へのキャリアの付着量の関係を示す関係図であ
る。

【図６】本発明の第２の実施の形態に係る画像形成装置
における各部の電位関係を示す電位関係図である。

【図７】本発明の第３の実施の形態に係る画像形成装置
の模式的断面図である。

【符号の説明】

１現像装置２現像剤容器２ａ現像剤循環スクリュー２ｂ現像剤循環スクリュー３現像スリーブ４マグネット５カートリッジ６ａ現像剤補給口７攪拌部材８スクリュー２１帯電器２２レーザー露光器２３転写帯電器２４転写ベルト２５定着器２６クリーナー２７記録紙２８感光ドラム

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｇ０３Ｇ 21/00 ３１６Ｆターム(参考） 2H073 AA03 AA07 BA04 BA13 BA22 BA23 CA03 2H077 AA03 AA35 AB02 AB06 AC02 AD36 CA19 DA10 DA20 DA32 DA44 DA47 DA52 DA62 DB02 EA03 GA04 GA13 2H134 GA01 GA04 GB02 HC03 JB01 KA17 KA24 KG03 KG08 KH01 KH15

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】トナー及びキャリアを備える現像剤を収容
する現像剤容器と、像担持体上に形成された静電潜像を現像するために前記
現像剤容器内の現像剤を磁気的に担持して搬送する現像
剤担持体と、トナー濃度に対応する情報を検知する検知手段と、該検知手段の出力に応じて前記現像剤容器にトナー及び
キャリアを補給する補給手段と、を備えた現像剤補給装
置であって、キャリアを前記現像剤担持体から前記像担持体へ転移さ
せるための電界強度を、前記像担持体上に形成された静
電潜像のうち非画像部と前記現像剤担持体との間で形成
される電界強度よりも大きく設定することを特徴とする
現像剤補給装置。
【請求項２】前記現像剤担持体から転移した前記像担持
体上のキャリアを回収する回収手段を設けることを特徴
とする請求項１に記載の現像剤補給装置。
【請求項３】前記回収手段はキャリアを磁気力により回
収することを特徴とする請求項２に記載の現像剤補給装
置。
【請求項４】前記回収手段は前記像担持体上の画像形成
領域及び非画像形成領域に接触するブレードを備えるこ
とを特徴とする請求項２に記載の現像剤補給装置。
【請求項５】前記キャリアを前記現像剤担持体から前記
像担持体へ転移させる場合には、前記像担持体の非画像
形成領域へ転移させることを特徴とする請求項１〜４の
いずれか一つに記載の現像剤補給装置。
【請求項６】前記非画像形成領域は前記像担持体の長手
方向端部に設けられることを特徴とする請求項５に記載
の現像剤補給装置。
【請求項７】前記検知手段は、前記現像剤容器内のトナ
ー濃度に対応する情報を磁気的に検知することを特徴と
する請求項１〜６のいずれか一つに記載の現像剤補給装
置。
【請求項８】前記検知手段は、前記現像剤容器内のトナ
ー濃度に対応する情報を光学的に検知することを特徴と
する請求項１〜６のいずれか一つに記載の現像剤補給装
置。
【請求項９】前記検知手段は、前記像担持体上に形成さ
れた検知用の現像剤像の濃度を検知することを特徴とす
る請求項１〜６のいずれか一つに記載の現像剤補給装
置。
【請求項１０】現像剤を前記現像剤担持体上に担持させ
るための磁界を発生する磁界発生手段を設けることを特
徴とする請求項１〜９のいずれか一つに記載の現像剤補
給装置。
【請求項１１】前記補給手段は、現像剤補給装置本体に
着脱可能に設けられると共に、トナー及びキャリアを収
容する補給容器を備えることを特徴とする請求項１〜１
０のいずれか一つに記載の現像剤補給装置。
【請求項１２】前記補給手段は、前記補給容器が現像剤
補給装置本体に装着された状態でトナー及びキャリアを
前記現像剤容器に補給することを特徴とする請求項１１
に記載の現像剤補給装置。
【請求項１３】現像時においては、前記現像剤担持体に
は直流電圧と交流電圧とを重畳した電圧が印加されるこ
とを特徴とする請求項１〜１２のいずれか一つに記載の
現像剤補給装置。