JP2005010562A

JP2005010562A - 画像形成装置

Info

Publication number: JP2005010562A
Application number: JP2003175852A
Authority: JP
Inventors: Kazukiyo Akashi; 和清明石
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2003-06-20
Filing date: 2003-06-20
Publication date: 2005-01-13

Abstract

【課題】現像器に回収した異物の滞留によるトナーコート不均一を防止し、長期にわたって良好な画像を形成する。
【解決手段】クリーナレス＋ツインスリーブ方式の画像形成装置において、第１現像ローラと第２現像ローラのギャップに滞留した紙粉などの異物を、非通紙時に２つの現像ローラの周速比を変更することで現像器内に回収する。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、複写機やプリンタ等の画像形成装置に係り、特に像担持体に形成担持させた現像剤像を転写材に転写させる画像形成装置に関する。より詳しくは、像担持体に形成された静電潜像を２つの現像ローラを用いて現像すると同時に、転写後に像担持体に残留した現像剤、及び付着した異物を回収する画像形成装置の改善に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、かかる画像形成装置にあっては、潜像担持体上を一様に帯電させた後、アナログ露光又は半導体レーザー或いはＬＥＤによる画像露光を行い、該潜像担持体上に静電潜像を形成した後、該静電潜像を現像装置によって現像剤像として可視像化し、記録媒体たる転写材に上記現像剤像を転写した後、該転写材を潜像担持体から分離し定着装置によって定着処理を施すことによって定着画像として出力する画像形成装置が知られている。
【０００３】
先ず、かかる従来の画像形成装置の動作について図５に基づき説明する。
【０００４】
かかる画像形成装置は、例えば、ＯＰＣ、ａ−Ｓｉ等の光導電層を備え矢印Ｂ方向に回転される潜像担持体たる感光ドラム１０１を有している。
【０００５】
かかる画像形成装置にあっては、先ず、この感光ドラム１０１の表面が、一次帯電器１０２によって、例えば−７００Ｖに一様帯電される。
【０００６】
次いで、画像信号情報に応じた画像露光１０３により、感光ドラム１０１上の露光部の表面電位を例えば−２００Ｖに減衰させ、感光ドラム１０１上に画像の画像信号に応じた潜像を形成する。画像露光１０３には、例えば半導体レーザー或いはＬＥＤアレーが用いられる。
【０００７】
次に、乾式一成分現像剤を用いた現像装置たる現像器１０４により上記潜像を現像してトナー像として可視化する。乾式一成分現像剤を用いた現像装置は、簡易でキャリア等の交換が要らないため高耐久高寿命であり、例えば磁性一成分トナーを用いたジャンピング現像等がある。尚、現像器１０４は負に帯電した黒トナーを用いる。又、現像時、現像器１０４に備えられた現像剤担持体たる現像スリーブには現像バイアスとして、−５００Ｖ程度の直流バイアスを印加して、感光ドラム１０１上の潜像を反転現像させる。
【０００８】
この後、必要に応じてポスト帯電器１０５を用いて転写前処理を施し（通常はＤＣ若しくはＡＣによるコロナの付与、又は光除電などを組み合わせたりする）、感光ドラム１０１に供給された転写材上に転写帯電器１０６により転写する。
【０００９】
その後、転写処理の施された転写材を定着装置たる定着器１０７に送ってトナー像を転写材上に定着し画像が得られる。一方、現像に供されず感光ドラム１０１上に残った転写残留トナー、及び感光ドラム１０１上に付着した異物などをクリーニング装置１０８により除去し、次の画像形成に備える。
【００１０】
一方、画像形成装置の高速化を図るために、従来の現像装置においては、特開平０３−２０４０８４号公報に記載されているように２成分磁気ブラシを用いた現像装置に現像スリーブを複数備えて対応していたり、又、特開平０２−１８８７７８号公報に記載されているように複数の現像剤担持体たる現像スリーブを備え、各現像スリーブと潜像担持体たる感光体との距離を感光体の回転方向下流側の現像スリーブほど近づけることにより、現像スリーブから感光体へのトナーの補給量の均一化を図っている現像装置が知られている。
【００１１】
又、従来、複数の現像スリーブを備える現像装置においては、画像形成装置の小型化を図るために、特公平３−５５７９号公報に開示されているように、現像スリーブの小型化を施した現像装置が知られている。
【００１２】
かかる複数の現像スリーブを備える現像装置にあっては、画像の濃度維持の点で優れ、潜像担持体の回転方向上流に配設された現像スリーブのためのトナー層厚規制には磁性ブレードなどが用いられるのに対して、下流の現像スリーブは上流の現像スリーブでトナー層厚規制を行うため、複数の現像スリーブの間に別途トナー層厚規制部材を設ける必要がなくコンパクト性に優れ省スペースである。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、画像形成装置の小型化、転写残留トナーのリユースを図るために、クリーニング装置を除き、複数の現像スリーブで静電潜像の現像と転写残留トナーと異物の回収とを同時に行なう現像装置においては、回収したトナー残留トナーはスリーブ上にコートされたトナーと共に現像機内に回収され、トナー層厚規制によって再利用されるものの、回収した異物は隣接した現像スリーブ間に滞留してしまう。その結果、下流側の現像スリーブのトナー層厚を均一にすることができなかったり、現像スリーブ自体を傷つけてしまい良好な画像を得られないという問題が発生した。
【００１４】
このような現象を回避するためには、感光体１０１の表面に導電性のブラシやローラを当接させて、転写残留トナーと異物を一旦回収し、そしてトナーのみを吐き出させるような構成などが必要となり、装置としては大幅なコストアップと複雑化、大型化になってしまい、省スペース化とローコスト化に対しては障害となっていた。
【００１５】
（本発明の目的）
よって、本発明は転写残留トナーのリユースを目的とした複数の現像スリーブで現像同時回収を行なう画像形成装置における上記問題に対処するべくなされたものであって、異物の残留を防止すると共に現像スリーブ上のトナーコートを均一にし、長期にわたって良好な画像を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
（１）回転可能な被帯電体に該被帯電体面を帯電処理する帯電手段と、該被帯電体面に画像情報を記録する露光手段と、該画像情報の現像剤によって可視化を行なう現像手段と、現像剤像を転写材に転写処理する転写手段と、転写処理によって転写されずに該被帯電体面に残留したトナー、及び該被帯電体面に付着した異物を回収する回収手段を有する画像形成装置において、該回収手段は該現像手段が兼ねる作像プロセスであり、該現像手段は２つの回転可能な現像剤担持体を有し、該被帯電体の回転方向に対して上流側に位置する該現像剤担持体は、現像剤規制部材により付着する現像剤の層厚が規制され、且つ該被帯電体との最近接位置において該被帯電体の回転方向に順回転であり、該被帯電体の回転方向に対して下流側に位置する該現像剤担持体は、上流の該現像剤担持体により付着する現像剤の層厚が規制され、且つ該被帯電体との最近接位置において該被帯電体の回転方向に順回転であり、少なくとも非画像形成時において、上流側の該現像剤担持体と下流側の現像剤担持体との周速比を変更することを特徴とする画像形成装置。
【００１７】
（２）上流側の該現像剤担持体の回転速度より下流側の該現像剤担持体の回転速度のほうが速いことを特徴とする（１）に記載の画像形成装置。
【００１８】
（３）上流側の該現像剤担持体の回転を停止させることを特徴とする（１）に記載の画像形成装置。
【００１９】
（４）上流側の該現像剤担持体と下流側の該現像剤担持体との周速比の変更を露光工程直前に行なうことを特徴とする（１）・（２）・（３）に記載の画像形成装置。
【００２０】
（５）上流側の該現像剤担持体と下流側の該現像剤担持体の周速比の変更を露光工程直後に行なうことを特徴とする（１）・（２）・（３）に記載の画像形成装置。
【００２１】
（作用）
上記手段を実行することで以下のような効果をえることができる。
【００２２】
（１）異物を現像器本体内に回収することができ、下流側の現像スリーブのトナーコートを均一にすることが可能とあり、長期にわたって良好な画像を得ることができる。
【００２３】
（２）ローコスト、省スペースの画像形成装置を提供することができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例に関して添付図面に基づき説明する。
【００２５】
（実施例１）
図１は本実施例の画像形成装置の概略構成を示す。
【００２６】
本実施例の画像形成装置のプロセススピードは４６０ｍｍ／ｓｅｃで毎分９０枚の白黒デジタル複写機であって、潜像担持体たる感光体にφ１０８のａ−Ｓｉドラム感光体を用いている。ａ−Ｓｉドラム感光体は、ＯＰＣ感光体と比較して、高耐久で寿命が３００万枚以上あり、高速機に適している。
【００２７】
かかる画像形成装置にあたっては、図１に示すように、潜像担持体たる感光ドラム１が帯電器２により例えば＋５００Ｖに一様に帯電された後、６００ｄｐｉで画像露光３がなされる。画像露光３は半導体レーザを光源として画像信号により変調されたレーザビームであり、レーザビームはモータにより一定の回転数で回転する多面鏡により偏光され、結像レンズを経て、折り返しミラーで反射された後、感光ドラム１上をラスタ走査されて、その露光部の表面電位を例えば＋１００Ｖに減衰させて静電潜像を形成する。外レーザビームの波長は６８０ｍｍである。
【００２８】
その後、現像装置４により例えば直流電圧＋３００Ｖと、Ｖｐｐ１．５ｋＶ、周波数２．６ｋＨｚの矩形波を重畳したバイアスで現像されることで、上記静電潜像をトナー像として可視化される。
【００２９】
なお、本実施例では簡易で現像スリーブ寿命１００万枚までメンテナンスのいらない高耐久な現像方式である黒の磁性１成分現像剤を用いた現像であり、２つの現像スリーブを用いた正規現像を行なう。
【００３０】
図２は本実施例の現像装置４の構成図である。２つの現像スリーブ４１・４２は矢印の方向にそれぞれｖ１・ｖ２という速度を持って回転し、且つｖ１＝ｖ２である。更に２つの現像スリーブ４１・４２はドラムに対しては３００μｍのギャップを持ち、現像スリーブ間に関しては４００μｍのギャップを持って平行に配置されている。また、上流側の現像スリーブ４１のトナー層厚規制には磁性ブレード４３が用いられるのに対して、下流側の現像スリーブ４２には現像スリーブ４１とのトナー搬送力、ギャップ、磁力によってトナー層厚規制を行なう。
【００３１】
２つの現像スリーブのうち、上流側の現像スリーブ４１では従来と同様に感光ドラム１上に形成された静電潜像を現像し、下流側の現像スリーブ４２では余分に現像されたトナーを回収したり、逆にトナーが不足気味な場所にはトナーを供給したりし、いわゆるトナー像のトリートメントを行なっている。これによって、可視かされたトナー像は静電潜像に忠実なものとなり、良好な画像を得ることができる。
【００３２】
感光ドラム１上の静電潜像が現像装置４によってトナー像化された後、該トナー像はポスト帯電器５によって総電流−２００μＡ（ＡＣ＋ＤＣ）で帯電させた後、矢印の方向に進む転写材転写帯電器６によって転写され、トナー像の転写された転写材は定着装置たる定着器７に送られて、該トナー像が定着される。
【００３３】
また、転写材に転写されずに感光ドラム１上に残ったトナーや転写材に転写された後に再び感光ドラム１上に再転写されたトナー（以後、転写残トナーと呼ぶ）や、転写材から感光ドラム１上に転写した異物は、帯電器２により正電荷を与えられた後、現像装置４で現像／回収が行なわれる。
【００３４】
次に、本実施例の現像装置４で行なわれている現像／回収について図３を用いて詳しく説明する。
【００３５】
帯電器２により感光ドラム１は一様に帯電されると共に、転写残トナー及び異物Ｔ’は正電荷を与えられる。その後、画像露光３により静電潜像が形成されるため、転写残留トナー及び異物は露光部に存在するものと未露光部に存在するものが発生する。転写残トナー及び異物Ｔ’がドラム上の露光部３１に存在する場合（図３−１）、感光ドラム１の電位と現像スリーブ４１・４２に印加されるバイアスの電位差により、感光ドラム１上から回収されずに、新たに現像されたトナーと共にトナー像を形成して、再び利用される。また、転写残トナー及び異物がドラム上の未露光部に存在する場合（図３−２）、感光ドラム１の電位と現像スリーブ４１・４２に印加されるバイアスの電位差により、感光体ドラム１上から現像スリーブ４１・４２に回収される。この工程は２つの現像スリーブ４１・４２で行なわれているが、大部分は上流側の現像スリーブ４１で回収される。
【００３６】
次に、回収されたトナーは上流側の現像剤担持体のトナーの搬送力によって現像器４４内に搬送されたり、また下流側の現像剤担持体のトナー搬送力によって下流側の現像剤担持体上のトナー層として用いられたりする。
【００３７】
しかしながら、回収された異物がトナーと同等径（５〜１０μｍ）なものであれば、先述したトナーと同様な工程で進むが、それ以外のものは図４の点線で示されている場所に、つまり現像スリーブ４２の回転方向下流側で、且つ現像スリーブ４１・４２の近傍での滞留してしまった。筆者等の検討によると、これは現像スリーブ４１・４２の回転速度Ｖ１・Ｖ２が等しいために、それぞれのトナー搬送力Ｎ１・Ｎ２がつり合ってしまい、大きな異物は搬送に必要な力がなくなってしまっていることが原因であることが分かっている。滞留している異物の量が少量であれば問題は無いが、１００万枚の耐久を行なった後では、滞留した異物で現像スリーブ４２のトナー層形成が邪魔をされ、現像スリーブ上が筋になってしまった。トナー像のトリートメントとしての役割を果たしていた下流側の現像スリーブ上のトナー層が筋になっているため、トリートメントを行なうどころか逆にトナー像を崩してしまい、良好な画像を得ることができないといった弊害が発生した。
【００３８】
そこで本実施例では、現像スリーブ４１・４２の周速比を変更し、滞留した異物を現像器４４内に搬送するようにした。より詳しくは、現像スリーブ４１の回転速度Ｖ１を現像スリーブ４２の回転速度Ｖ２よりも速くすること（Ｖ１＞Ｖ２）によって、今までつり合っていたトナー搬送力のバランスを崩し（Ｎ１＞Ｎ２）、異物が現像器４４内に搬送されやすいようにした。
【００３９】
その結果、現像スリーブ４１・４２の近傍に滞留していた異物は上流側のトナー搬送力Ｎ１によって現像器４４内に搬送され、先述したように下流側現像スリーブ上のトナー層に筋が発生することは無かった。
【００４０】
（実施例２）
上記実施例では、確かに現像スリーブ４１・４２の近傍での異物の滞留を防止することができたものの、トナーと共に現像器４４内に搬送された異物はそのまま磁性ブレード４３にまで搬送され、そこで滞留し、現像スリーブ４１のトナー層が形成されずに筋になってしまった。そのレベルが軽微な時は、現像スリーブ４２のトリートメント効果によって良好な画像を供給することができたが、耐久末期では現像スリーブ４２では補正しきれずに良好な画像を得ることが出来なくなってしまった。
【００４１】
そこで本実施例では、現像スリーブ４２の回転速度Ｖ２を現像スリーブ４１の回転速度Ｖ１よりも速くし（Ｖ１＜Ｖ２）、トナー搬送力のバランスを崩した（Ｎ１＜Ｎ２）。それによって、滞留していた異物はトナーと共に現像スリーブ４２で現像器４４内に搬送される。筆者等の検討によると、搬送された異物は現像スリーブでそのまま搬送されて再び現像されたり、現像装置２内の攪拌部材４５によって分散されたりすることが分かっている。
【００４２】
この結果、実施例１と同様に異物の滞留を防止すると共に、現像スリーブ４１・４２上のトナー層に筋が発生することは無かった。
【００４３】
また、本実施例では現像スリーブ４２の回転速度Ｖ２を上げたが、現像スリーブ４１の回転速度Ｖ１を下げたり、現像スリーブ４１の回転を止めたり、もしくは現像スリーブ４１・４２の速度制御を同時に行なっても、同様な効果を得られる。
【００４４】
（実施例３）
上記実施例では、確かに異物の滞留を防止と現像スリーブ上の筋の発生を防止することができたものの、トナー搬送のバランスが崩れていると現像スリーブ４２のトナー層が均一でなくなり、ハーフトーン画像を形成した場合に、現像スリーブ４２でのトリートメント効果が損なわれ、画像にムラが発生してしまった。
【００４５】
そこで本実施例では、潜像形成前の回転中（以後、前回転と呼ぶ）に現像スリーブ４１・４２の周速比を変更し、画像形成中は等速となるようにした。詳しくは、前の画像形成時に滞留した異物を前回転時に現像スリーブ４２の回転速度Ｖ２を現像スリーブ４１の回転速度Ｖ１よりも速くし（Ｖ１＜Ｖ２）、トナー搬送力のバランスを崩し（Ｎ１＜Ｎ２）、現像器４４内に搬送し、画像形成時は現像スリーブ４１・４２の回転速度を等速（Ｖ１＝Ｖ２）にし、現像スリーブ４２のトナー層が均一になるように制御した。それによって、滞留していた異物は前回転時にのみトナーと共に下流側の現像スリーブで現像器４４内に搬送され、画像形成時には均一なトナー層の形成がなされている。筆者等の検討によると、異物の滞留が短期間、もしくは少量であれば現像スリーブ４２上に筋が発生することが無いこと分かっている。また、画像形成時にはトナー搬送力のバランスがつり合うために、現像器４４内の現像スリーブ４１・４２の近傍、つまりは現像スリーブ４２の回転方向上流で、且つ現像スリーブ４１・４２近傍に異物が滞留するが、現像スリーブ４２のトナー層形成は従来異物が滞留していた場所、つまりは現像スリーブ４２の回転方向下流で、且つ現像スリーブ４１・４２近傍ので、筋などの発生することが無いことが分かっている。
【００４６】
この結果、上記実施例と同様に異物の滞留を防止すると共に、現像スリーブ４１・４２のトナー層を均一に形成することができ、且つ良好な画像を長期にわたって形成することができた。また、異物の回収部材や分離部材を用いずに対策を打つことができたため、ローコスト・省スペースを達成することができた。
【００４７】
本実施例では潜像形成前の回転中（以後、前回転と呼ぶ）に現像スリーブ４１・４２の周速比を変更し、画像形成中は等速となるようにしたが、画像形成と画像形成の間（以後紙間と呼ぶ）や潜像形成後の回転中（以後、後回転と呼ぶ）に現像スリーブ４１・４２の周速比を変更し、画像形成中は等速となるようにしても同様な効果をえることができる。
【００４８】
【発明の効果】
以上に述べたように、上下流の現像剤担持体の周速比を変更し、滞留した異物を現像装置２内に回収することで、長期にわたって良好な画像を提供することができた。また、ローコスト・省スペースでトナーのリユースを達成することができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施例の画像形成装置の概略構成図。
【図２】現像装置４の概略構成図。
【図３】３−１露光ありの場合のトナー回収の概略図。
３−２露光なしの場合のトナー回収の概略図。
【図４】スリーブ間の概略図。
【図５】従来の画像形成装置。
【符号の説明】
１／１０１感光ドラム
２／１０２帯電器
３／１０３画像露光
４／１０４現像装置
５／１０５ポスト帯電器
６／１０６転写帯電器
７／１０７定着器
３１静電潜像
４１上流側現像スリーブ
４２下流側現像スリーブ
４３磁性ブレード
４４現像器
４５攪拌部材
１０８クリーニング装置
Ｎ１上流側現像スリーブのトナー搬送力
Ｎ２下流側現像スリーブのトナー搬送力
Ｔトナー
Ｔ’ 転写残トナー及び異物
Ｖ１上流側現像スリーブの回転速度
Ｖ２下流側現像スリーブの回転速度

Claims

回転可能な被帯電体に該被帯電体面を帯電処理する帯電手段と、該被帯電体面に画像情報を記録する露光手段と、該画像情報の現像剤によって可視化を行なう現像手段と、現像剤像を転写材に転写処理する転写手段と、転写処理によって転写されずに該被帯電体面に残留したトナー、及び該被帯電体面に付着した異物を回収する回収手段
を有する画像形成装置において、
該回収手段は該現像手段が兼ねる作像プロセスであり、
該現像手段は２つの回転可能な現像剤担持体を有し、
該被帯電体の回転方向に対して上流側に位置する該現像剤担持体は、現像剤規制部材により付着する現像剤の層厚が規制され、且つ該被帯電体との最近接位置において該被帯電体の回転方向に順回転であり、
該被帯電体の回転方向に対して下流側に位置する該現像剤担持体は、上流の該現像剤担持体により付着する現像剤の層厚が規制され、且つ該被帯電体との最近接位置において該被帯電体の回転方向に順回転であり、
画像形成時と非画像形成時において、上流側の該現像剤担持体と下流側の現像剤担持体との周速比を変更することを特徴とする画像形成装置。
上流側の該現像剤担持体の回転速度より下流側の該現像剤担持体の回転速度のほうが速いことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
上流側の該現像剤担持体の回転を停止させることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
上流側の該現像剤担持体と下流側の該現像剤担持体との周速比の変更を露光工程直前に行なうことを特徴とする請求項１・２・３に記載の画像形成装置。
上流側の該現像ローラと下流側の現像ローラとの周速比の変更を露光工程直後に行なうことを特徴とする請求項１・２・３に記載の画像形成装置。