JPH063939A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 現像ローラを回転させずに現像ローラ上で現
像剤もしくはトナーを搬送して現像装置内におけるトナ
ー固着等の発生を防止出来ると共に、構成の簡略化を可
能にする。 【構成】 現像ローラ１６１を、回転不能に支持された
基体ローラ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設けて構成する。この静電アクチ
ュエータ部材は、現像装置内から該潜像担持体表面に向
けてトナーを排出するトナー経路を構成する第１静電ア
クチュエータ搬送部材１６６ａと、該現像装置内から排
出されたトナーを上記現像装置内に回収するトナー経路
を構成する第２静電アクチュエータ搬送部材１６６ｂと
の２つに分割しておく。そして、これらの各静電アクチ
ュエータ搬送部材１６６ａ，１６６ｂの駆動電極に所定
の電圧を印加して、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。

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
装置の現像剤搬送手段の改良に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の現像装置においては、現像剤搬送
手段である現像ローラを回転させ、現像ローラ表面に担
持した現像剤もしくはトナーを潜像担持体である感光体
上の静電潜像まで搬送させていた。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で
再び現像装置内に回収し、新たに現像剤もしくはトナー
を現像ローラに担持し、感光体に搬送させていた。

【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
これを支持する現像装置側板間にトナーが進入し、トナ
ーが擦れてトナー固着等が起こり、画像に悪影響を及ぼ
していた。更に、現像ローラを磁石ローラ内蔵の現像ス
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、潜像担持体に互いに異なる色のトナーを用い
る複数の現像装置を配置し、何れかの現像装置を選択的
に作動させて多色の画像を形成する画像形成装置におい
ては、潜像担持体上で複数のトナーが混色することを防
止するため、現像装置の作動を切り替えることが必要と
なる。従来は、作動現像装置の切換え動作は、潜像担持
体から現像装置を移動させる方法が用いられており、移
動機構が必要になるという問題点があった。また、現像
装置を本体に対し脱着可能に構成している画像形成装置
においては、現像装置の本体からの取り出し操作時にお
ける装置内外に露出している現像ローラ部分上にトナー
が存在すると、トナーが飛散するという問題があった。
そこで、本発明は、現像装置の現像剤搬送手段として静
電アクチュエータ搬送部材を用いて、現像剤を担持して
いる部材を回転させることなく現像剤もしくはトナーを
搬送するとともに、静電アクチュエータ搬送部材の駆動
制御によって上記問題点を解決できる現像装置を提供す
ることを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
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る画像形成
装置において、該現像装置の現像剤搬送手段が、該現像
装置内から該潜像担持体表面に向けてトナーを排出する
トナー経路を構成する第１静電アクチュエータ搬送部材
と、該現像装置内から排出されたトナーを上記現像装置
内に回収するトナー経路を構成する第２静電アクチュエ
ータ搬送部材とを有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現
像装置内から潜像担持体表面に向けてトナーを排出する
トナー経路を構成する第１静電アクチュエータ搬送部材
と、現像装置内から排出されたトナーを上記現像装置内
に回収するトナー経路を構成する第２静電アクチュエー
タ搬送部材静電アクチュエータ部材を用い、上記２つの
静電アクチュエータの各々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。そして、
静電アクチュエータ搬送手段の外部に露出している部分
に存在するトナーを現像装置内に回収する必要がある場
合には、第２静電アクチュエータ搬送部材のみを駆動し
て、第２静電アクチュエータ搬送部材上に存在するトナ
ーを現像装置内に回収する。

【０００６】

【実施例】図１は本発明の一実施例に係る画像形成装置
の概略構成を示すものである。この画像形成装置は、２
色の画像形成を可能にする為に感光体ドラム表面に対向
して、２つの現像装置を備えている。先ず、装置全体の
概略について説明する。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、出力装置
に対応した色毎に分解、変換され、更に画像処理され
る。画像処理された各信号に基づき図示しないレーザー
ダイオード（ＬＤ）を駆動し、該ＬＤからのレーザー光
をポリゴンミラー１３で反射した後、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、第１現像装置１６ａと第２現像装置１６ｂの２つの
現像装置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。分離された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、転写後の感光
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。ここで、２色画像形成は、対応する潜
像の感光体ドラム上での形成及び対応する現像装置での
顕像化の工程を、各色毎にそれぞれ感光体ドラムの１回
転で行う、いわゆる２回転１コピーサイクルにより行う
ようにしても良いし、例えば第１現像装置１６ａと第２
現像装置１６ｂの間に２色目の潜像を形成するための光
書き込み部を設けておいて（図示しない）、１色目の潜
像形成及びその現像を行ったのち、引き続いて２色目の
潜像形成及び現像を行い、感光体ドラムの１回転で２色
画像を形成するようにしても良いし、更に、他の周知の
２色画像形成方法で２色画像を形成しても良い。

【０００７】次に、現像装置について説明する。図２に
おいて、感光体ドラム表面に対向して、第１現像装置１
６ａと第２現像装置１６ｂの２つの現像装置を備えてい
る。第１現像装置１６ａは、カラー色である例えば赤色
の一成分非磁性トナーを用いるものであり、第２現像装
置１６ｂは例えば黒色の一成分非磁性トナーを用いるも
のである。両現像装置は、使用するトナーの色が異なる
点を除き、同一の構成を備えている。第２現像装置１６
ｂをもとに説明する。現像装置１６ｂはトナー搬送手段
である現像ローラ１６１、該現像ローラ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
像ローラ１６１は、回転不能に支持された基体ローラ１
６１ａ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（以下、駆動電極という）１６４と
からなる静電アクチュエータ部材を設けて構成されてい
る。この静電アクチュエータ部材は、現像装置内から該
潜像担持体表面に向けてトナーを排出するトナー経路を
構成する第１静電アクチュエータ搬送部材１６６ａと、
該現像装置内から排出されたトナーを上記現像装置内に
回収するトナー経路を構成する第２静電アクチュエータ
搬送部材１６６ｂとの２つに分割されている。具体的に
は感光体ドラム１との対向部が第１静電アクチュエータ
搬送部材１６６ａで構成され、上記帯電ローラ１６２が
第２静電アクチュエータ搬送部材１６６ｂに対向するよ
うに分割されている。各静電アクチュエータ搬送部材１
６６ａ，１６６ｂにおいて、複数の駆動電極１６４は、
それぞれ基体ローラ１６１の軸方向に細長い帯状をして
いる。この駆動電極１６４の現像ローラ１６１周方向に
おけるピッチは、例えば、１０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、第１静電アクチ
ュエータ搬送部材１６６ａでは、例えば図３（ａ）に示
すように、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おり、第２静
電アクチュエータ搬送部材１６６ｂでも同様に、隣合う
電極同士が、互いに異なる第４〜第６の電極端子のいず
れかに接続されて、３つの駆動電極群を形成している。
この第１静電アクチュエータ搬送部材１６６ａについて
の第１〜第３の電極端子１６４ａ，１６４ｂ，１６４ｃ
と第２静電アクチュエータ搬送部材１６６ｂについての
第４〜第６の電極端子とは、両搬送部材１６６，１６６
ｂをそれぞれ独立に駆動制御できるようにそれぞれ駆動
回路に接続されている。そして、これらの静電アクチュ
エータ搬送部材１６６ａ，１６６ｂは、第１〜第３の電
極端子１６４ａ，１６４ｂ，１６４ｃや第４〜第６の電
極端子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。

【０００８】各現像装置１６ａ，１６ｂのトナーホッパ
ー内には、上記帯電ローラ１６２によって例えば正極性
（＋）に摩擦帯電される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、静電アクチュエータ搬送部
材により、例えば、図中右方向にトナーを搬送する動作
原理について説明する。なお、図示の例は電極端子の符
号から判るように第１静電アクチュエーター搬送部材１
６６ａについてのものであるが、第２静電アクチュエー
タ搬送部材１６６ｂも同様の動作原理である。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、トナーは現像ローラ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上の現像ローラ表面に＋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、ま
た、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。

【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。

【００１０】上記動作原理に基づき、本実施例の構成に
おいて、両現像装置１６ａ，１６ｂは、周知の２色画像
形成プロセスに基づいて、作動状態（現像動作を行なっ
ている状態）にされる。各現像装置１６ａ，１６ｂの作
動中においては、トナーホッパー内のトナーがアジテー
タ１６３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、現像ローラ
１６１表面に搬送される。現像ローラ１６１に搬送され
たトナーは、駆動状態にされた第１静電アクチュエータ
搬送部材１６６ａ及び第２静電アクチュエータ搬送部材
１６６ｂにより、感光体表面に搬送されて現像に供さ
れ、また、現像後の現像ローラ１６１表面の残留トナー
は現像装置内に回収する。そして、各現像装置１６ａ，
１６ｂともに、現像動作終了後に、感光体ドラム上での
トナーの混色を防止するために、感光体ドラム表面と対
向している第２静電アクチュエータ搬送部材１６６ｂ上
にトナーが存在しない状態にする。この為に、第２静電
アクチュエータ搬送部材１６６ｂのみを駆動して該部材
上のトナーを現像装置内に回収する。この間、第１静電
アクチュエータ搬送部材１６６ａを駆動しないのは、第
１静電アクチュエータ搬送部材１６６ａの駆動によって
現像装置内のトナーが第２静電アクチュエータ搬送部材
１６６ｂ上に搬送されては、感光体ドラム表面と対向し
ている第２静電アクチュエータ搬送部材１６６ｂ上にト
ナーが存在しない状態にすることが出来ないからであ
る。

【００１１】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ローラ１６１を廻す事な
く搬送し、これにより、現像ローラ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。また、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。本実施例によ
れば、従来この種の画像形成装置において、感光体ドラ
ム上でのトナーの混色を防止するために、現像動作終了
後の現像装置を感光体表面から退避させる等の構成を採
用していたのに比し、装置に簡略化、小型化が図れる点
で有利である。尚、上記実施例は、感光体表面に対向し
て２つの現像装置を配置したものであるが、これに限ら
れるものでは、３個以上の現像装置を対向配置するもの
にも適用出来る。また、操作者による単色画像の色の選
択を可能にする為に、複数の現像装置を備えた画像形成
装置にも適用出来る。更に、一つの現像装置しか備えて
いない画像形成装置であって、現像装置を装置本体に対
し脱着可能に構成しているものにおいて、現像装置の本
体からの取り出し操作時に、装置内外に露出している現
像ローラ部分上にトナーが存在しないようにする為に
も、本実施例の現像装置の構成を用いることが出来る。

【００１２】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、現像装
置の現像剤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。また、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。更に、上記静電アクチュエータ搬送手段が、上記現
像装置内から上記潜像担持体表面に向けてトナーを排出
するトナー経路を構成する第一静電アクチュエータ搬送
部材と、上記現像装置内から排出されたトナーを上記現
像装置内に回収するトナー経路を構成する第２静電アク
チュエータ搬送部材とを有し、現像動作中には、第一静
電アクチュエータ搬送部材と第二静電アクチュエータ搬
送部材の両方を駆動して、現像装置内から潜像担持体上
へのトナーの供給及び現像後の残留トナーの現像装置内
への回収を行ない、一方、静電アクチュエータ搬送手段
の外部に露出している部分に存在するトナーを現像装置
内に回収する必要がある場合には、第２静電アクチュエ
ータ搬送部材のみを駆動して、第２静電アクチュエータ
搬送部材上に存在するトナーを現像装置内に回収するこ
とが出来る。従って、潜像担持体表面に互いに異なる色
のトナーを用いる複数の現像装置を配置し、何れかの現
像装置を選択的に作動させて多色の画像を形成する画像
形成装置における、作動現像装置の切換え動作時に、上
記第２静電アクチュエータ搬送部材のみの駆動を行なえ
ば、現像剤搬送手段の潜像担持体に対する移動機構を用
いること無く潜像担持体上でのトナーの混色を防止する
ことが出来るので、機構の簡略化や現像剤搬送手段の潜
像担持体に対する位置精度の向上が図れる。また、潜像
担持体表面に単一の現像装置を対向配置する画像形成装
置における、装置本体からの現像装置取り出し時に、該
取り出し操作の前に上記第２静電アクチュエータ搬送部
材のみの駆動を行なえば、簡易な構成で現像装置取り出
し時のトナー飛散を防止することが出来る。

【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）はトナー搬送動作の説明図

【符号の説明】

１ 感光体ドラム １６ａ 第１現像装置 １６ｂ 第２現像装置 １６１ 現像ローラ １６２ 帯電ローラ １６３ アジテーター １６４ 駆動電極 １６５ 固定子 １６６ａ 第１静電アクチュエータ搬送部材 １６６ｂ 第２静電アクチュエータ搬送部材

Claims (1)

【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る画像形成装置
   において、 該現像装置の現像剤搬送手段が、該現像装置内から該潜
   像担持体表面に向けてトナーを排出するトナー経路を構
   成する第１静電アクチュエータ搬送部材と、該現像装置
   内から排出されたトナーを上記現像装置内に回収するト
   ナー経路を構成する第２静電アクチュエータ搬送部材と
   を有することを特徴とする画像形成装置。