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技術 画像形成装置

出願人 コニカミノルタビジネステクノロジーズ株式会社
発明者 北田朋加藤智宏奥野裕介早瀬徹
出願日 2007年8月6日 (12年4ヶ月経過) 出願番号 2007-203814
公開日 2009年2月26日 (10年9ヶ月経過) 公開番号 2009-042258
状態 未査定
技術分野 電子写真における乾式現像 電子写真における制御・保安 電子写真における制御・管理・保安
主要キーワード 外接面 正負逆転 通常バイアス 対面位置 凹曲面形状 除電シート コロ部材 非露光状態
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (13)

課題

交流成分を含む現像バイアス電圧印加される非接触現像タイプの現像装置を使用した画像形成装置において,劣化トナー選別して回収することにより,トナー全体の帯電特性を良好な状態に保つことのできる画像形成装置を提供すること。

解決手段

本発明の画像形成装置1は,感光体11に空隙を介して対面し,交流成分を含む現像バイアス電圧が印加されて,潜像にトナーを付与して現像する現像ローラ21を有し,現像ローラ21の表面における感光体11との対面位置より回転方向に下流側の位置に空隙を介して対面する電極31と,電極31より現像ローラ21の回転方向に下流側の位置に,現像ローラ21の表面から離間して配置されたトナー回収部32と,電極31に,潜像形成部を通過した後の感光体11の表面における背景部電圧よりも被現像部の電圧に近い強制消費バイアス電圧を印加する電極電圧印加部42とを有する。

概要

背景

成分現像方式現像装置では,現像剤を摩擦等を利用して帯電させるものがある。そして,規制板等によって所定の厚さに規制して,現像剤担持体の表面に担持させる。また,現像時には,像担持体は所定の電位に帯電され,そのうち一部が露光により電位レベルが変更されている。この露光された部分が画像部であり,露光されなかった部分が背景部である。こうして形成された静電潜像は,次に現像装置によって現像される。その際,現像装置の現像剤担持体には,一般に,直流電圧交流電圧との重畳電圧である現像バイアス電圧印加される。

このような現像装置において,長時間の使用後には,トナー劣化が生じることが知られている。特に画像部の比率の低い画像を多数印字した場合等では,この劣化が顕著に表れる。これは,繰り返し摩擦を受けながら,使用されないことによって,トナーの帯電特性の悪化が進行することによる。そこで,このような劣化トナーによる画質の低下を防止するために,印字比率の低い画像を形成したら,非画像領域に現像剤を強制消費させる画像形成装置が開示されている(例えば,特許文献1参照)。これにより,劣化したトナーを廃棄して,現像剤のリフレッシュを行うとされている。

しかし,上記のようなトナーの強制消費を行うと,正常な帯電状態の未劣化トナーをも廃棄してしまう。また,単にベタ画像等を現像させるのみでは,現像選別が起こり,現像性の低い劣化トナーがむしろ回収されにくいという問題があった。これに対し,特許文献2には,ブレード状規制部材である現像ブレードと,現像ブレードに現像バイアスと同じ直流ブレードバイアスを印加する規制部材電圧印加手段とを有する画像形成装置が開示されている。

この文献の装置では,強制トナー消費モードの動作時に,現像ブレードに印加するブレードバイアスを,トナーの帯電極性側にシフトさせるとされている。これにより,ブレード現像ローラとの間の電界によって,高帯電電荷量を持つトナーが現像ローラ側,すなわち下層にコートされ,その上層に低帯電電荷量を持つ劣化トナーがコートされる。そして,上層のトナーが先に感光体ドラムに接触するので,劣化トナーが現像されやすくなるとされている。
特開2001−75438号公報
特開2004−170651号公報

概要

交流成分を含む現像バイアス電圧が印加される非接触現像タイプの現像装置を使用した画像形成装置において,劣化トナーを選別して回収することにより,トナー全体の帯電特性を良好な状態に保つことのできる画像形成装置を提供すること。本発明の画像形成装置1は,感光体11に空隙を介して対面し,交流成分を含む現像バイアス電圧が印加されて,潜像にトナーを付与して現像する現像ローラ21を有し,現像ローラ21の表面における感光体11との対面位置より回転方向に下流側の位置に空隙を介して対面する電極31と,電極31より現像ローラ21の回転方向に下流側の位置に,現像ローラ21の表面から離間して配置されたトナー回収部32と,電極31に,潜像形成部を通過した後の感光体11の表面における背景部の電圧よりも被現像部の電圧に近い強制消費バイアス電圧を印加する電極電圧印加部42とを有する。

目的

本発明は,前記した従来の画像形成装置が有する問題点を解決するためになされたものである。すなわちその課題とするところは,交流成分を含む現像バイアス電圧が印加される非接触現像タイプの現像装置を使用した画像形成装置において,劣化トナーを選別して回収することにより,トナー全体の帯電特性を良好な状態に保つことのできる画像形成装置を提供することにある。

効果

実績

技術文献被引用数
1件
牽制数
0件

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請求項1

回転する像担持体と,前記像担持体の表面に潜像を形成する潜像形成部と,前記像担持体の表面における前記潜像形成部により潜像が形成される位置より回転方向に下流側の位置に空隙を介して対面し,回転しつつトナーを付与して現像する現像ローラとを有し,前記現像ローラに交流成分を含む現像バイアス電圧印加して現像を行わせる画像形成装置において,前記現像ローラの表面における前記像担持体との対面位置より回転方向に下流側の位置に空隙を介して対面する電極と,前記電極より前記現像ローラの回転方向に下流側の位置に,前記現像ローラの表面から離間して配置された浮遊トナー回収部と,前記電極に,前記潜像形成部を通過した後の前記像担持体の表面における背景部電圧よりも被現像部の電圧に近い強制消費バイアス電圧を印加する電極電圧印加部とを有することを特徴とする画像形成装置。

請求項2

請求項1に記載の画像形成装置において,前記電極は,前記現像ローラの軸方向端部における非現像領域にのみ対面することを特徴とする画像形成装置。

請求項3

請求項1に記載の画像形成装置において,前記電極電圧印加部は,前記電極に,画像形成時には,前記潜像形成部を通過した後の前記像担持体の表面における被現像部の電圧よりも背景部の電圧に近い通常バイアス電圧を印加し,非画像形成時には,前記強制消費バイアス電圧を印加することを特徴とする画像形成装置。

請求項4

請求項3に記載の画像形成装置において,非画像形成時には,前記現像バイアス電圧の交流成分の振幅を,画像形成時より大きくすることを特徴とする画像形成装置。

請求項5

請求項3に記載の画像形成装置において,非画像形成時には,前記現像バイアス電圧の直流成分を,画像形成時よりトナーの正規帯電特性側にシフトさせることを特徴とする画像形成装置。

請求項6

請求項3に記載の画像形成装置において,非画像形成時には,前記現像バイアス電圧の交流成分の周波数を,画像形成時より大きくすることを特徴とする画像形成装置。

請求項7

請求項1から請求項6までのいずれか1つに記載の画像形成装置において,前記電極のうち前記現像ローラに対面する面は,前記現像ローラの表面に沿った凹曲面形状であることを特徴とする画像形成装置。

請求項8

請求項1から請求項7までのいずれか1つに記載の画像形成装置において,前記浮遊トナー回収部と前記現像ローラとの間に配置された第2電極を有し,前記第2電極は,前記電極の電圧に対してトナーの正規帯電特性側の電圧を印加されるものであることを特徴とする画像形成装置。

技術分野

0001

本発明は,像担持体潜像トナー現像して画像を形成する電子写真方式画像形成装置に関する。さらに詳細には,像担持体と現像ローラとが空隙を介して対面し,現像ローラに交流成分を含む現像バイアス電圧印加して,非接触にて現像を行わせる画像形成装置に関するものである。

背景技術

0002

成分現像方式現像装置では,現像剤を摩擦等を利用して帯電させるものがある。そして,規制板等によって所定の厚さに規制して,現像剤担持体の表面に担持させる。また,現像時には,像担持体は所定の電位に帯電され,そのうち一部が露光により電位レベルが変更されている。この露光された部分が画像部であり,露光されなかった部分が背景部である。こうして形成された静電潜像は,次に現像装置によって現像される。その際,現像装置の現像剤担持体には,一般に,直流電圧交流電圧との重畳電圧である現像バイアス電圧が印加される。

0003

このような現像装置において,長時間の使用後には,トナーの劣化が生じることが知られている。特に画像部の比率の低い画像を多数印字した場合等では,この劣化が顕著に表れる。これは,繰り返し摩擦を受けながら,使用されないことによって,トナーの帯電特性の悪化が進行することによる。そこで,このような劣化トナーによる画質の低下を防止するために,印字比率の低い画像を形成したら,非画像領域に現像剤を強制消費させる画像形成装置が開示されている(例えば,特許文献1参照)。これにより,劣化したトナーを廃棄して,現像剤のリフレッシュを行うとされている。

0004

しかし,上記のようなトナーの強制消費を行うと,正常な帯電状態の未劣化トナーをも廃棄してしまう。また,単にベタ画像等を現像させるのみでは,現像選別が起こり,現像性の低い劣化トナーがむしろ回収されにくいという問題があった。これに対し,特許文献2には,ブレード状規制部材である現像ブレードと,現像ブレードに現像バイアスと同じ直流ブレードバイアスを印加する規制部材電圧印加手段とを有する画像形成装置が開示されている。

0005

この文献の装置では,強制トナー消費モードの動作時に,現像ブレードに印加するブレードバイアスを,トナーの帯電極性側にシフトさせるとされている。これにより,ブレードと現像ローラとの間の電界によって,高帯電電荷量を持つトナーが現像ローラ側,すなわち下層にコートされ,その上層に低帯電電荷量を持つ劣化トナーがコートされる。そして,上層のトナーが先に感光体ドラムに接触するので,劣化トナーが現像されやすくなるとされている。
特開2001−75438号公報
特開2004−170651号公報

発明が解決しようとする課題

0006

しかしながら,前記した特許文献2に記載の画像形成装置は,接触現像タイプであり,印加されているバイアス直流バイアスである。そのため,交流成分を含む現像バイアス電圧が印加される非接触現像タイプの現像装置を有するものには,そのまま適用することはできなかった。

0007

本発明は,前記した従来の画像形成装置が有する問題点を解決するためになされたものである。すなわちその課題とするところは,交流成分を含む現像バイアス電圧が印加される非接触現像タイプの現像装置を使用した画像形成装置において,劣化トナーを選別して回収することにより,トナー全体の帯電特性を良好な状態に保つことのできる画像形成装置を提供することにある。

課題を解決するための手段

0008

この課題の解決を目的としてなされた本発明の画像形成装置は,回転する像担持体と,像担持体の表面に潜像を形成する潜像形成部と,像担持体の表面における潜像形成部により潜像が形成される位置より回転方向に下流側の位置に空隙を介して対面し,回転しつつトナーを付与して現像する現像ローラとを有し,現像ローラに交流成分を含む現像バイアス電圧を印加して現像を行わせる画像形成装置であって,現像ローラの表面における像担持体との対面位置より回転方向に下流側の位置に空隙を介して対面する電極と,電極より現像ローラの回転方向に下流側の位置に,現像ローラの表面から離間して配置された浮遊トナー回収部と,電極に,潜像形成部を通過した後の像担持体の表面における背景部の電圧よりも被現像部の電圧に近い強制消費バイアス電圧を印加する電極電圧印加部とを有するものである。

0009

本発明の画像形成装置は,像担持体の表面に形成された潜像が,像担持体に空隙を介して対面し,交流成分を含む現像バイアス電圧が印加されている現像ローラによって現像されるものである。ここで本発明では,電極と浮遊トナー回収部とを有し,電極電圧印加部によって,電極に強制消費バイアス電圧が印加される。従って,電極と現像ローラとの間でトナーが強制的に往復されるとともに,電極に付着される。ここで,帯電特性の悪化した劣化トナーは,電極に対する付着力が弱く,電極と現像ローラとの間で浮遊しがちである。この浮遊したトナーは浮遊トナー回収部に回収される。これにより,劣化トナーを選別して回収することができるので,トナー全体の帯電特性を良好な状態に保つことができる。

0010

さらに本発明では,電極が,現像ローラの軸方向端部における非現像領域にのみ対面することが望ましい。このようにすれば,電極に強制消費バイアス電圧を印加しても,現像ローラによる現像処理にほとんど影響を与えることがない。従って,時を選ばず劣化トナーの回収を行うことができる。

0011

さらに本発明では,電極電圧印加部は,電極に,画像形成時には,潜像形成部を通過した後の像担持体の表面における被現像部の電圧よりも背景部の電圧に近い通常バイアス電圧を印加し,非画像形成時には,強制消費バイアス電圧を印加することが望ましい。このようにすれば,画像形成時には,電極は像担持体の背景部に近い電圧とされるので,トナーはほとんど付着しない。一方,非画像形成時には,被現像部の電圧に近い電圧にされるので,正規に帯電したトナーは電極に引き寄せられる。従って,電極と現像ローラとの間でトナーが往復され,劣化トナーの回収を行うことができる。

0012

さらに本発明では,非画像形成時には,現像バイアス電圧の交流成分の振幅を,画像形成時より大きくすることが望ましい。このようにすれば,非画像形成時において,電極と現像ローラとの間でのトナーの往復がさらに活発なものとなる。従って,劣化トナーの浮遊される程度が増加し,さらに効率よく劣化トナーの回収を行うことができる。

0013

さらに本発明では,非画像形成時には,現像バイアス電圧の直流成分を,画像形成時よりトナーの正規帯電特性側にシフトさせることが望ましい。このようにしても,非画像形成時において,電極と現像ローラとの間でのトナーの往復がさらに活発なものとなる。従って,劣化トナーの浮遊される程度が増加し,さらに効率よく劣化トナーの回収を行うことができる。

0014

さらに本発明では,非画像形成時には,現像バイアス電圧の交流成分の周波数を,画像形成時より大きくすることが望ましい。このようにしても,非画像形成時において,電極と現像ローラとの間でのトナーの往復がさらに活発なものとなる。従って,劣化トナーの浮遊される程度が増加し,さらに効率よく劣化トナーの回収を行うことができる。

0015

さらに本発明では,電極のうち現像ローラに対面する面は,現像ローラの表面に沿った凹曲面形状であることが望ましい。このようにすれば,電極と現像ローラとの間の空隙をほぼ均一の間隔とすることができる。従って,電極のうち現像ローラに対面する面全体がトナーの往復に寄与される。

0016

さらに本発明では,浮遊トナー回収部と現像ローラとの間に配置された第2電極を有し,第2電極は,電極の電圧に対してトナーの正規帯電特性側の電圧を印加されるものであることが望ましい。このようにすれば,正規帯電特性側に帯電されたトナーが現像ローラ側から浮遊トナー回収部へ向かって浮遊してきても,第2電極によって,現像ローラ側へと戻される。従って,劣化していないトナーを回収することが防止される。

発明の効果

0017

本発明の画像形成装置によれば,交流成分を含む現像バイアス電圧が印加される非接触現像タイプの現像装置を使用した画像形成装置であって,劣化トナーを選別して回収することにより,トナー全体の帯電特性を良好な状態に保つことができる。

発明を実施するための最良の形態

0018

以下,本発明を具体化した最良の形態について,添付図面を参照しつつ詳細に説明する。本形態は,1成分現像方式の現像装置を有する電子写真方式の画像形成装置に本発明を適用したものである。

0019

本形態に係る画像形成装置1は,図1にその主要部分を示すように,感光体11と現像装置12とを有している。また,感光体11の周囲には,感光体11の表面を所定の電位に帯電するための帯電装置14と,感光体11の表面にレーザー光照射して潜像を形成するための露光装置15とが備えられ,これらによって感光体11の表面に潜像が形成される。さらに,潜像が現像されて形成されるトナー像を,用紙等に転写する転写装置16と,転写後も感光体11上に残留する残留トナーを回収するためのクリーナ17も備えられている。

0020

現像装置12は,図1に示すように,現像ローラ21,供給ローラ22,下流スクリュー23,上流スクリュー24,規制ブレード25,除電シール26を有している。これらを納めるハウジング27内にはトナーが収容されている。本形態では,負帯電性非磁性成分トナーを使用する。また,本形態では,現像ローラ21と感光体11とは接触しているものではなく,わずかな隙間を設けて平行に配置されている。これらが近接している箇所が現像領域Dである。

0021

画像形成時には,感光体11と現像ローラ21とは,それぞれ図1中に矢印で示すように回転される。本形態では,現像ローラ21の回転方向について,現像領域Dの下流側の位置に電極31が設けられている。電極31は,現像ローラ21の外面との間にわずかな隙間を設けて,現像ローラ21の軸方向に平行に配置された金属板である。電極31は,現像ローラ21の外接面に平行に配置されることが望ましい。また,電極31と現像ローラ21との隙間は,感光体11と現像ローラ21との隙間と同程度である。この電極31は,現像ローラ21の軸方向(図中奥行き方向)について,画像領域のみでなく,その両端部の非画像領域をもカバーする長さとされている。ここで,画像領域とは,感光体11の現像可能な範囲内に対向している部分のことである。

0022

さらに,現像ローラ21の回転方向について電極31の下流側の位置には,現像ローラ21の表面から離間して,トナー回収部32が設けられている。トナー回収部32は,空中に飛散し,浮遊しているトナーを適切に回収するためのものである。例えば,図2に示すように,除電シール26と電極31との間に吸い込み口を有するファン33とすればよい。そして,ファン33の排出口フィルタ34を設けておけば,ここにトナーを回収することができる。なお,図中の破線矢印は,空気の主な流れ方向を示している。

0023

さらに本形態では,現像ローラ21に現像バイアス電圧を印加するための現像バイアス電圧印加部41と,電極31に電圧を印加するための電極電圧印加部42とを有している。そして,現像バイアス電圧印加部41と電極電圧印加部42とを制御する制御部43を有している。現像バイアス電圧印加部41は直流電圧と交流電圧との重畳電圧を印加する電源であり,電極電圧印加部42は直流電源である。

0024

画像形成時には,図1中に矢印で示すように,感光体11,供給ローラ22,現像ローラ21がそれぞれ回転される。そして,供給ローラ22によって現像ローラ21の表面にトナーが供給される。供給されたトナーは,現像ローラ21の回転に伴って,規制部材25によって層厚規制されるとともに帯電される。一方,感光体11は,帯電装置14によってその表面が一様に負に帯電され,露光装置15によって部分的に露光されて,表面に静電潜像が形成される。静電潜像が形成された感光体11の部分は,さらに回転されて,次に現像装置12に対面する。このとき,現像ローラ21には現像バイアス電圧印加部41によって現像バイアス電圧が印加されている。

0025

本形態の画像形成装置1では,画像形成時の現像バイアス電圧は,図3に示すような矩形波形のものを用いる。例えば,直流成分Vdc=−320V,交流成分のピークtoピーク電圧Vpp=1400Vの重畳電圧である。さらに例えば,マイナス側のDuty30%,周波数2kHzとする。静電潜像が形成された感光体11の表面には,露光された部分(潜像部)と露光されていない部分(背景部)とがある。潜像部の電圧は,図中*1で示すように,約0Vである。また,背景部の電圧は,図中*2で示すように,約−450Vである。

0026

このようになっているので,現像ローラ21に担持されたトナーは,現像バイアス電圧によって,現像ローラ21と感光体11との間を空隙を超えて往復する。そのうち,正常の帯電特性を有するトナーは負に帯電されているので,感光体11の表面のうち電位がより高い部分に主に付着する。すなわち,トナーは主に潜像部に付着し,静電潜像が現像されてトナー像が形成される。従って,潜像部が被現像部に相当する。なお,このようにして形成されたトナー像は,転写装置16によって用紙等に転写され,後工程で定着されて画像が形成される。

0027

このとき,図3に示すように,電極31には,電極電圧印加部42によって,電極電圧Ve=−450Vが印加されている。すなわち,電極31は,感光体11の背景部の電位(図中*2)とほぼ同じ電位とされる。そして,感光体11の背景部および電極31は,その電位がVdcすなわち現像バイアス電圧の中心電位より負側であるので,負に帯電されたトナーはほとんど付着しない。このことから,画像形成時においては,電極31は特段の作用はしない。この状態での電極電圧Veが,通常バイアス電圧に相当する。

0028

ここで,本形態の画像形成装置1は,画像形成時以外の適切なタイミングで,トナー強制消費モードを実行する。このモードは,劣化トナーを選別して回収するためのモードであり,用紙間等の現像処理を行っていないタイミングで実行される。このモードにおいては,各部の電位の関係を,図4に示すように設定する。トナー強制消費モードでは,感光体11は,帯電はされるが露光されない。すなわち,全面が背景部である。そして,その電位は,画像形成時の背景部の電位とほぼ同じであり,図中*2で示すように,Vpc=−450Vである。この状態では,感光体11には潜像部はなく,従って被現像部も存在しない。

0029

一方,トナー強制消費モードでは,電極31には電極電圧Ve=0Vを印加する。これは,画像形成時における感光体11の被現像部とほぼ同じ電圧である。すなわち,感光体11にもし被現像部があると仮定した場合,その電圧は画像形成時の場合と同様に約0Vであり,図中に*1で示すようになる。このモードでは,電極31に,感光体11の背景部より画像形成時の被現像部に近い電圧を印加する。いわば,感光体11の表面全体が背景部で,電極31のみが被現像部となったようなものである。従って,トナーは,感光体11にはほとんど付着せず,電極31に主に付着する。このときの電極電圧Veが,強制消費バイアス電圧に相当する。なお,このモードにおける現像バイアス電圧は,画像形成時と同様のものとすれば良い。

0030

このようにしたとき,トナーは,現像バイアス電圧によって,電極31と現像ローラ21との間を往復する。特に,現像性の良いトナーは電界との反応性が良いので,画像形成時でもトナー強制消費モード時でも活発に往復運動を行う。そして,図5に示すように,トナー強制消費モード時には相対的に高電位である電極31に付着する。この現像性の良いトナーの往復運動によって,現像ローラ21または電極31に付着したトナーがはじき出され,往復するトナーの量が雪崩式に増加する。

0031

このように往復するトナーの量が増加すると,単独ではなかなか往復運動を行うことのない現像性の良くないトナーもはじき出される。しかし,現像性の悪いトナーは,電界に対する反応が鈍いため,はじき出されても往復できずに,気流によって浮遊するものが多い。ここで,この箇所の気流は,現像ローラ21の回転によって層流状をなしている。すなわち,現像ローラ21の回転方向に沿った空気の流れであり,図5中に白抜きの矢印で示すように,ここでは左向きの流れとなる。現像ローラ21が高速回転されるものでは,この層流も比較的強い。

0032

ここで本形態では,電極31の下流側にトナー回収部32を有しているので(図2参照),この層流に乗って漂うトナーはトナー回収部32によって回収される。すなわち,ファン33によって吸い上げられ,フィルタ34に付着・回収される。上記のように層流に乗って漂うトナーは現像性の良くないトナーが多く,このトナー強制消費モードを実行すれば,現像性の悪いトナーが選択的に回収されることとなる。ここで,トナー回収部32が現像ローラ21の回転方向について電極31のすぐ下流側にあるため,層流に乗って電極31の近傍を離れたトナーは即座に回収される。従って,トナーが画像形成装置内に散って内部を汚すことが防止されている。

0033

なお,現像性の良いトナーは,電界があるうちは活発な往復運動を続け,電界の影響が小さくなると現像ローラ21あるいは電極31に付着される。また,トナー強制消費モードにおいても,感光体11と現像ローラ21との間でもトナーは多少往復するが,感光体11が全面非露光状態であるので,状態の良いトナーは感光体11へはほとんど付着しない。そして,電極31に付着した現像性の良いトナーは,このトナー強制消費モードの終了後,電極電圧を画像形成時の現像バイアス電圧に戻すことにより,現像ローラ21側に戻され,再び使用される。

0034

従って,本形態では,適切なタイミングでトナー強制消費モードを実行することにより現像性の悪いトナーが選択的に回収され,トナーの現像特性回復させることができる。このモードの実行タイミングとしては,例えば所定枚数の印字を行ったら行う,印字比率の低い画像を現像したら行う等のように画像形成の状況に応じて行っても良い。あるいは,非画像形成時には常時行うとしても良い。従来の強制廃棄のように良好なトナーまでも廃棄してしまうことがないので,比較的頻繁に行っても無駄に廃棄される良好なトナーの量はごくわずかである。

0035

次に,本形態のトナー強制消費モードにおける各設定のバリエーションを挙げる。例えば,トナー強制消費モードにおいて,上記の実施例では電極電圧Veは,Ve=0Vとするとしたが,より正側の電圧としても良い。例えば,図6に示すように,Ve=50Vとしてもよい。本形態では負帯電性のトナーを使用しているので,このようにすれば,正常な帯電性のトナーが電界から受ける力はより大きくなる。ここでは,現像バイアス電圧の最大電圧をVmとすると,
Vpc < Ve < Vm
を満たす範囲内で,比較的正側に電極電圧Veを設定すればよい。ここで,Vpcは,本モード実行時の感光体11の電位である。

0036

また別の方法としては,トナー強制消費モードにおいて,上記ような電極31の設定に加えて,画像形成時とはやや異なる現像バイアス電圧を印加するようにしても良い。すなわち,通常の現像バイアス電圧よりも,電極31と現像ローラ21との間や感光体11と現像ローラ21との間で,トナーの往復運動がより活発になるようにするのである。このようにすることにより,現像性の悪いトナーがより多くはじき出され,さらに効率のよい回収が可能となる。

0037

現像バイアス電圧の変更例としては,トナー強制消費モードにおいて,現像バイアス電圧のピークtoピーク電圧を画像形成時より大きくしても良い。例えば,図7に示すように,トナー強制消費モードの現像バイアス電圧では,画像形成時より大きいVpp=1800Vとする。あるいは,画像形成時のVppを1600V,トナー強制消費モードのVppを1900V等としてもよい。このようにすれば,現像性の悪いトナーをさらに効率よく回収できる。

0038

または,トナー強制消費モードにおいて,ツェナーダイオードなどを使用して現像バイアス電圧を画像形成時より負側にオフセットしてもよい。例えば,図8に示すように,画像形成時より現像バイアス電圧の直流成分Vdcを200V程度負側にシフトする。このようにしても,トナーの往復運動が活発になり,現像性の悪いトナーをさらに効率よく回収できる。

0039

または,トナー強制消費モードにおいて,現像バイアス電圧の周波数を大きくしても良い。例えば,図9に示すように,周波数3kHzのバイアス電圧を印加する。このようにしても,トナーの往復運動が活発になり,現像性の悪いトナーをさらに効率よく回収できる。

0040

または,トナー強制消費モードにおいて,画像形成時より,現像ローラ21の回転速度を上げるようにしてもよい。例えば,画像形成時の現像ローラ21の回転による周速を228mm/sec,トナー強制消費モードにおける現像ローラ21の回転による周速を324mm/secとする。このようにすると,現像ローラ21の表面に付着したトナーに加えられる遠心力が大きくなり,より多くのトナーが飛び交う。また,現像ローラ21の周囲に発生する層流が強くなるので,はじき出された現像性の悪いトナーが,層流に乗りやすい。なお,感光体11の回転速度を上げることによっても層流は大きくなるので,同様の効果が得られる。

0041

または,板状の電極31に代えて,曲面状の電極51としても良い。例えば,図10に示すように,現像ローラ21の外周面に対して,同心円状の曲面とする。このようにすれば,電極51と現像ローラ21との距離がほぼ一定となるので,電極51の全体が有効に利用される。従って,現像性の悪いトナーをさらに効率よく回収できる。また,このようにした場合,現像ローラ21の軸方向の端部にコロ部材を設けることで,現像ローラ21と感光体11との間の位置決めが可能である。従って,電極51の位置決めも容易である。

0042

または,図11に示すように,現像ローラ21上の軸方向両端部の非画像領域のみに対向して設けた電極52としても良い。このようにすれば,画像への影響が少ないので,非画像形成時でなくても実行できる。そこでこのようなものでは,非画像形成時に限らず,常時,トナー強制消費モードを実行するようにしても良い。トナーは,現像装置12の内部で,下流スクリュー23や上流スクリュー24によって軸方向へ攪拌されているので,軸方向端部のみの回収であっても,トナー全体の帯電特性は少しずつ改善される。なお,このようなものでも,付着した良好な状態のトナーを現像ローラに戻すために,電極の電圧を時々負側に変更することが望ましい。

0043

または,電極31を現像ローラ21のごく近傍に設けるようにしてもよい。すなわち,これらの間の空隙を,感光体11と現像ローラ21との間の空隙より小さくする。例えば,感光体11と現像ローラ21との距離が135μmのものにおいて,電極31と現像ローラ21との距離を100μmm程度とする。このようにすれば,この間でのトナーの飛翔距離が短くなるので,感光体11と現像ローラ21との間よりも多くのトナーが電極31と現像ローラ21との間に飛び交う。従って,トナーの往復運動が活発になり,現像性の悪いトナーをさらに効率よく回収できる。

0044

または,電極31の下流側において,トナー回収部32の吸引口に別の電極53を設け,負電圧を印加しても良い。例えば,図12に示すように,電極53を配置し,DC電圧−100Vを印加する。このようにすれば,現像性の悪いトナーのうち,特に逆極性正極性)となったトナーを電極53に吸引することができる。また,この図に示すように,トナー回収部32を,フィルタを設けないファン33として,吸引したトナーを機外に廃棄しても良い。

0045

以上詳細に説明したように,本形態の画像形成装置1によれば,電極31と回収部材32とを有しているので,トナー強制消費モード実行時には,電極31と現像ローラ21との間でトナーを活発に往復させ,劣化したトナーをはじき出すことができる。さらに,回収部材32によって,はじき出されたトナーが回収されるので,現像性の悪いトナーが選択的に回収され,トナーの現像特性を回復させることができる。従って,交流成分を含む現像バイアス電圧が印加される非接触現像タイプの現像装置12を使用した画像形成装置1であっても,劣化トナーを選別して回収することにより,トナー全体の帯電特性を良好な状態に保つことができる。

0046

なお,本形態は単なる例示にすぎず,本発明を何ら限定するものではない。したがって本発明は当然に,その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良,変形が可能である。
例えば,現像装置12の内部構成は一例であり,これに限らない。各スクリューの配置や,除電シート26の有無等は,いずれも変更可能である。また,本形態では,負帯電性のトナーとしたが,正帯電性のトナーを使用する装置においても同様に適用可能である。この場合は,全てのバイアスの電圧を正負逆転したものとすればよい。また,本発明は,カラーまたはモノクロコピー機プリンタFAX等の電子写真方式の画像形成装置に適用可能である。

図面の簡単な説明

0047

本形態に係る画像形成装置を示す概略構成図である。
トナー回収部を示す概略構成図である。
画像形成時の現像バイアス電圧を示す電圧波形図である。
トナー強制消費モード時の現像バイアス電圧と電極電圧の関係を示す波形図である。
トナー強制消費モード時のトナーの挙動を示す説明図である。
トナー強制消費モード時の現像バイアス電圧と電極電圧の関係を示す波形図である。
トナー強制消費モード時の現像バイアス電圧と電極電圧の関係を示す波形図である。
トナー強制消費モード時の現像バイアス電圧と電極電圧の関係を示す波形図である。
トナー強制消費モード時の現像バイアス電圧と電極電圧の関係を示す波形図である。
曲面状の電極を示す説明図である。
電極の配置の別の例を示す説明図である。
トナー回収部の別の例を示す概略構成図である。

符号の説明

0048

1画像形成装置
11感光体
12現像装置
14帯電装置
15露光装置
21現像ローラ
31,51電極
32トナー回収部
41現像バイアス電圧印加部
42電極電圧印加部
53 電極

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