(57)【要約】【課題】コストの増加を抑えつつ現像剤の飛散を低減させる現像装置及びそれを備えた画像形成装置を提供する。【解決手段】現像装置は、現像剤担持体３６に印加される第１電圧よりも高圧の第２電圧を印加可能な電源Ｖと、現像剤担持体３６に対向して配置されると共に、電源Ｖから第２電圧が印加される飛散防止電極５０と、降圧回路６０と、を備えている。降圧回路６０は、電源Ｖからの電圧を第２電圧から第１電圧へと降圧させて現像剤担持体３６に印加する。【選択図】図７
2018155855.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
現像剤を収容すると共に、開口部を有する現像容器と、
前記現像容器の開口部から一部が露出するように配設されると共に、前記現像容器内の現像剤を担持搬送して像担持体上の静電潜像を現像する現像剤担持体と、
前記現像剤担持体に印加される第１電圧よりも高圧の第２電圧を印加可能な電源と、
前記現像剤担持体に対向して配置されると共に、前記電源から前記第２電圧が印加される飛散防止電極と、
前記電源からの電圧を前記第２電圧から前記第１電圧へと降圧させて前記現像剤担持体に印加する降圧回路と、を備えた、
ことを特徴とする現像装置。
【請求項２】
前記飛散防止電極は、前記現像剤担持体の軸方向に沿って配設されており、前記飛散防止電極は、前記降圧回路の配線を兼ねている、
ことを特徴とする請求項１記載の現像装置。
【請求項３】
前記現像剤担持体に担持された現像剤の層厚を規制する層厚規制部材を備え、
前記層厚規制部材には、前記電源から前記第２電圧が印加されている、
ことを特徴とする請求項１又は２記載の現像装置。
【請求項４】
前記飛散防止電極は、前記現像剤担持体の前記像担持体との最接近部を挟んで、前記層厚規制部材とは反対側に配置されている、
ことを特徴とする請求項３記載の現像装置。
【請求項５】
前記電源は、直流電源であり、
前記降圧回路は、前記第２電圧を前記第１電圧へと降圧させる抵抗を備えている、
ことを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項記載の現像装置。
【請求項６】
前記抵抗は、抵抗値が可変な可変抵抗であり、現像装置の使用状態に応じて抵抗を変化させる、
ことを特徴とする請求項５記載の現像装置。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか１項に記載の現像装置を備え、搬送されて来たシートに対して画像を形成する画像形成ユニットを備えた、
ことを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、現像剤を用いて静電潜像を現像する現像装置及び画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
オフィスやオンデマンドの軽印刷で用いられるレーザープリンタやレーザー複合機などと呼ばれる電子写真方式を用いた画像形成装置は、一般的に次のようなプロセスによって画像を形成している。
【０００３】
即ち、感光体の表面を一様に帯電させた後、ＰＣなどから入力された画像情報に応じてレーザーやＬＥＤを用いて露光する。露光した領域では感光体内に生成された電荷により帯電が相殺されることで、感光体の表面に画像情報に応じた静電潜像が形成される。形成された静電潜像は、現像装置によって着色樹脂であるトナーが静電的に付着されトナー像として顕像化される。現像後のトナー像は転写装置によって中間転写体を介しシートなどの記録媒体へ転写される。そして記録媒体に転写されたトナー像は、定着装置によって熱及び圧力を用いて記録媒体へと溶融定着されることで最終的な出力物となる。転写後に感光体はクリーニング装置によって残留したトナーがクリーニングされ、除電装置によって残留した電荷が除去されることで、次回の画像形成プロセスに備える。
【０００４】
ところで、画像形成装置では出力画像の高速化や高画質化が求められると同時に、メンテナンスの簡略化も求められている。このメンテナンス簡略化の一つとして画像形成装置内部のトナー汚染の低減があげられる。画像形成装置内部がトナーによって汚染されると出力画像の汚れなどの不良の原因となると共に、現像ユニットや感光ドラムユニットの交換時に清掃が必要となる。また各駆動系に付着した場合、滑りなどが発生し、正確な駆動ができなくなってしまう虞がある。
【０００５】
ここで、画像形成装置内部のトナー汚染の原因の一つとして、トナーが現像装置内から飛散してしまうトナー飛散という問題がある。このトナー飛散に対する対策としては、従来、現像装置内部からの空気排出経路に電圧を印加することで、排出空気から帯電しているトナーを取り除くことが案出されている（特許文献１参照）。この特許文献１に記載の現像装置は、現像スリーブに導電性部材を対向配置させ、導電性部材に電源より現像剤の摩擦帯電極性と同極性の電圧を印加している。そして、これにより導電部材と現像スリーブ間に電位差を発生させ、トナーを現像スリーブ方向に押し付けて排出空気からトナーを取り除いている。この結果、トナー飛散が効果的に抑制される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平８−１７１２８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述したように、現像装置の空気排出経路に電圧を印加すると、効果的に飛散トナーを除去することができる。しかしながら、導電性部材に電圧を印加するために、現像電圧を印加する電源とは別の電源が必要となり、コストの増加を招いてしまっていた。
【０００８】
そこで、本発明では、コストの増加を抑えつつ現像剤の飛散を低減させる現像装置及びそれを備えた画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る現像装置は、現像剤を収容すると共に、開口部を有する現像容器と、前記現像容器の開口部から一部が露出するように配設されると共に、前記現像容器内の現像剤を担持搬送して像担持体上の静電潜像を現像する現像剤担持体と、前記現像剤担持体に印加される第１電圧よりも高圧の第２電圧を印加可能な電源と、前記現像剤担持体に対向して配置されると共に、前記電源から前記第２電圧が印加される飛散防止電極と、前記電源からの電圧を前記第２電圧から前記第１電圧へと降圧させて前記現像剤担持体に印加する降圧回路と、を備えた、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によると、電源が第１電圧よりも高圧の第２電圧を印加可能に構成され、この電源から飛散防止電極に対して第２電圧を印加する。また、上記電源からの電圧を第１電圧に降圧させる降圧回路を備えており、この降圧回路によって降圧された第１電圧を現像剤担持体に印加する。このため、飛散防止電極と現像剤担持体とで電源を兼用することができ、コストを抑えつつ現像剤の飛散を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】第１の実施の形態に係る画像形成装置を説明する模式図。
【図２】現像装置の長手断面を示す断面図。
【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ断面を示す断面図。
【図４】現像剤担持体近傍の気流の流れを示す模式図。
【図５】飛散防止電圧を示す図。
【図６】比較例の飛散防止電極の構成を示す模式図。
【図７】第１の実施の形態に係る飛散防止電極の構成を示す模式図。
【図８】第１の実施の形成に係る電源部の構成を示す模式図。
【図９】飛散防止電圧と飛散防止表面電位との関係を示す図。
【図１０】検証実験の実験結果を示す図。
【図１１】第２の実施の形態に係る現像装置を示す断面図。
【図１２】第２の実施の形態に係る飛散防止電極の構成を示す模式図。
【図１３】第３の実施の形態に係る現像装置を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
＜第１の実施の形態＞
（プリンタの概略構成）
以下、本発明の実施の形態に係る画像形成装置としてのフルカラーレーザープリンタ１について図面に沿って説明をする。プリンタ１は、ＰＣなどの情報端末からの信号に従って画像を形成し出力することを目的とした、電子写真方式のカラーレーザビームプリンタであり、二成分接触現像方式を採用している。具体的には、図１に示すようにプリンタ１は、不図示のシート給送部から給送されたシート（記録媒体）に対して画像を形成する画像形成ユニットを備えている。画像形成ユニット２は、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）のプロセスカートリッジ３Ｙ〜３Ｋと、プロセスカートリッジごとに設けられた露光装置４Ｙ〜４Ｋと、中間転写ユニット５と、を備えている。上記プロセスカートリッジ３Ｙ〜３Ｋは、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの順で中間転写体としての中間転写ベルト１１に沿って配置されている。各プロセスカートリッジの構成は、収容しているトナーの色が異なる以外、基本的に同様であるため、以下、イエローのプロセスカートリッジ３Ｙの構成のみを代表して説明する。
【００１３】
プロセスカートリッジ３Ｙは、感光ドラム６Ｙを有していると共に、この感光ドラム６Ｙの周りに帯電装置７Ｙ、現像装置９Ｙ、ドラムクリーニング装置１０Ｙなどを配置して構成されている。感光ドラム６Ｙは、帯電装置７Ｙによって表面を一様な電位に帯電されると共に、この負電荷に帯電された表面に対して画像情報の信号に基づいたレーザー光もしくはＬＥＤ光が露光装置４Ｙから照射されることにより表面に静電潜像が形成される。そして、この感光ドラム６Ｙの表面に形成された静電潜像が現像装置９Ｙによって現像されることによってトナー像が形成される。
【００１４】
中間転写ユニット５は、中間転写ベルト１１と、駆動ローラ１２と、テンションローラ１３と、二次転写内ローラ１５と、一次転写ローラ１６Ｙ〜１６Ｋと、を備えている。そして、中間転写ベルト１１はこれらのローラに巻回されて張架されている。一次転写ローラ１６Ｙ〜１６Ｋは、上述したイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色の感光ドラム６Ｙ〜６Ｋと中間転写ベルト１１を挟んで対向するように構成されており、これら各色の感光ドラムと共に一次転写部を形成している。このため、各感光ドラム上に形成された各色のトナー像は、一次転写部において、互いに重畳するように転写され、フルカラーのトナー像が中間転写ベルト上に形成される。なお、本実施の形態において中間転写ベルト１１は、駆動ローラ１２によって図１中の矢印Ｔ方向に駆動されており、各色のトナー像は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの順で中間転写ベルト上に転写されている。
【００１５】
二次転写内ローラ１５は、中間転写ベルト１１の回転方向において、上記一次転写部の下流側に配置されており、中間転写ベルト１１を挟んで対向して配置された二次転写外ローラ１７と共に上述した二次転写部を構成している。上記中間転写ベルト上に形成されたフルカラートナー像に合わせてシートＳが二次転写部に搬送されてくると、二次転写外ローラ１７に対して転写バイアスが印加されてシートに対して上記フルカラートナー像が転写される。中間転写ベルト上に残留した残トナーは、ベルトクリーニング装置１９によってクリーニングされる。
【００１６】
二次転写部の下流には、シート上に転写された未定着トナー像をシートに対して定着させる定着装置２０が設けられている。この定着装置２０は、ハロゲンヒータを内蔵した加熱ローラ２１と加熱ローラ２１に対向する対向ローラ２２とによって加熱ニップを形成するように構成されており、この加熱ニップにて未定着トナー像が加圧加熱されることによりシートに定着される。
【００１７】
＜現像装置＞
ついで、現像装置９Ｙの詳細な構成について図２及び図３に基づいて説明をする。二成分現像方式では、現像剤として着色樹脂であるトナーと磁性粒子であるキャリアが一定の比率で混合されている二成分現像剤を用いる。そして、現像過程でこの現像剤を現像装置９Ｙと感光ドラム６Ｙが近接し対向する現像領域２３に搬送し、感光ドラム６Ｙ表面の静電潜像にトナーのみを付着させ、トナー像を形成することで顕像化する。
【００１８】
現像装置９Ｙは、図２及び図３に示すように、上述した現像剤を収容する現像容器２５を備えており、現像容器２５内は、略中央部に延在する隔壁２６によって現像室２７と攪拌室２９に区画されている。また、現像室２７には第一搬送スクリュー３０が、攪拌室２９には第一搬送スクリュー３０と対向するように第二搬送スクリュー３１が、回転可能に配設されている。これら第１及び第２の搬送スクリュー３０、３１は、それぞれ回転軸にらせん形状の羽根が巻付いた形状をしており、回転軸及びらせん羽根の形状は求められるスクリューの性能によって適宜、設定される。
【００１９】
また、上記第１及び第２の搬送スクリュー３０、３１は回転軸に対し現像装置外部に位置する駆動源から駆動されることによって回転し、現像剤を撹拌しながらあらかじめ決めた一定方向に搬送する。そして、これら第１及び第２の搬送スクリュー３０、３１はそれぞれ逆方向に現像剤を搬送するよう配置されている。
【００２０】
加えて、現像容器２５の隔壁２６には、その両端部に現像室２７と攪拌室２９とを連通する第一及び第二連通口３２，３３が設けられている。具体的には、第一連通口３２は、現像室２７の第一搬送スクリュー３０の搬送方向上流かつ攪拌室２９の第二搬送スクリュー３１の搬送方向下流側における隔壁２６の端部付近に位置している。また、第二連通口３３は、現像室２７の第一搬送スクリュー３０の搬送方向下流かつ攪拌室２９の第二搬送スクリュー３１の搬送方向上流における隔壁２６の端部付近に位置している。このため、第一及び第二の搬送スクリュー３０，３１を搬送された現像剤は上記第一及び第二連通口３２，３３を通じて対向するスクリューに受け渡され、現像室２７と攪拌室２９との間で一定方向に回転するように循環する。
【００２１】
更に、現像容器２５における現像室２７の上方でかつ感光ドラム６Ｙに対向した位置には開口部３５が設けられており、現像スリーブ３６は、その一部がこの開口部３５を介して外部に露出するように配設されている。現像スリーブ３６は、この開口部３５を介して現像剤を現像容器２５内の現像室２７から現像領域２３へ搬送する。即ち、現像剤担持体としての現像スリーブ３６は、現像容器２５の開口部３５から一部が露出するように配設されると共に、現像容器内の現像剤を担持搬送して像担持体上の静電潜像を現像する。
【００２２】
ついで、現像スリーブ３６の構成について詳しく説明をする。上述した現像スリーブ３６は円筒構造の非磁性金属であり、回転可能な状態で現像容器２５の開口部３５に面するように配設されている。現像スリーブ３６の表面には現像剤の搬送性を大きくする加工(ブラスト加工やローレット加工など)が施されており、現像スリーブ３６は担持する現像剤を摩擦力によって搬送する。また、現像スリーブ３６内部には５つの磁極を有する非回転のマグネットローラ３７が配されている。現像スリーブ３６における現像剤の担持や剥離はこのマグネットローラ３７の磁極を利用している。
【００２３】
続いて、現像スリーブ３６に担持・搬送される現像剤の動きに従って、マグネットローラ３７の磁極とその機能を説明する。まず現像室２７で攪拌搬送されている現像剤は、くみ上げ極Ｓ３の磁力によって現像スリーブ３６に担持される。現像スリーブ３６によって担持された現像剤は、現像スリーブ３６の回転によってくみ上げ極Ｓ３下流に位置するカット極Ｎ２付近に搬送される。マグネットローラ３７の磁極近傍の現像剤は、マグネットローラ３７の磁極の作る磁力線従ってキャリアがチェーン状に整列する磁気穂と呼ばれる状態になる。磁気穂にはそれぞれ斥力が働いており、この斥力によって一定間隔以上の距離が保たれる。この磁力線に従った磁気穂の状態で現像剤は、現像スリーブ３６とカット極Ｎ２に略対向する現像ブレード３９間の間隙を通過することで、磁気穂の高さが制限され、現像スリーブ３６上で薄層化して現像剤搬送量が規制される。
【００２４】
カット極Ｎ２で流量を規制された現像剤は、現像容器２５の開口部３５を通過し現像容器２５外部に露出される。さらに現像スリーブ３６の回転によって感光ドラム６Ｙの現像領域２３に略対向している現像極Ｓ１の位置へ現像剤は輸送される。現像剤はこの現像領域で感光ドラム６Ｙの静電潜像に対し静電気力でトナーのみを飛翔させ現像する。ここで静電気力を用いるために現像スリーブ３６には、現像電圧として負の直流電圧を印加する。なお、現像電圧は、負の直流電圧に交流電圧を重畳させたものを印加しても良い。
【００２５】
露光によって感光ドラム６Ｙのトナーを載せるべき領域の電位は、この直流電圧よりも正の電位となっているため、現像電圧が現像スリーブ３６に印加されると、負帯電のトナーが感光ドラム６Ｙに向かって飛翔する。またトナーを載せるべきでない領域の電位を直流電圧よりも負の電位にすることでトナーを飛翔させないままにすることができる。以上により感光ドラム６Ｙの静電潜像に対し選択的にトナーを飛翔させ現像することができる。なおこの時、キャリアは静電気力とともに現像極Ｓ１の磁気力によって現像スリーブ３６側に引き寄せられているため、感光ドラム６Ｙに飛翔することはなく現像スリーブ３６表面上にとどまっている。
【００２６】
現像後の現像剤は、搬送極Ｎ１の磁力によって現像スリーブ３６に担持したまま搬送される。この搬送極Ｎ１前後で現像剤は再び現像容器２５の開口部３５を通過し現像容器２５内に取り込まれる。なお、この現像スリーブ３６上の現像剤が現像容器２５に取り込まれる開口部分を取り込み部４０（図４参照）と呼ぶ。搬送極Ｎ１によって搬送されながら現像容器に取り込まれた現像剤は、はぎ取り極に搬送される。はぎ取り極Ｓ２はくみ上げ極Ｓ３と同極であり、極間には反発力を生じている。この極間の反発力により、はぎ取り極Ｓ２下流で現像剤は現像スリーブ３６の回転方向に対し逆方向に磁気力を受ける。現像スリーブ３６の回転方向に対し逆方向に磁気力の影響で現像剤の回転は止められ、はぎ取り極Ｓ２からその下流付近に現像剤は滞留部を生じる。ここで、この現像剤滞留部をはぎ取り滞留部と呼ぶ。はぎ取り滞留部の最大滞留量は、はぎ取り極Ｓ２の磁力その他で決定する。しかしはぎ取り滞留部には現像スリーブ３６の上流側より現像剤が供給され続けるので、どこかのタイミングで現像剤は最大滞留量を超えることになる。最大滞留量を超えて供給される現像剤は現像スリーブ３６に担持できなくなり落下する。落下した現像剤を現像室２７に回収することで、再び現像室で攪拌搬送されることになる。上述したプロセスを繰り返すことにより現像装置９Ｙは感光ドラム６Ｙにトナーを供給し、静電潜像をトナー像化している。
【００２７】
現像後の現像剤は画像形成装置１の出力画像に応じた量のトナーを消費しトナー濃度が下がっている。このトナー濃度が下がった現像剤が現像室２７に戻され、再び現像容器２５内に循環する。そのため現像容器２５内を循環する現像剤のトナー濃度を一定に保つには、出力画像に応じたトナー消費分と同量のトナーを循環する現像剤に補給する必要がある。そこで現像容器２５には消費されたトナーを補給するための補給口３８にトナーカートリッジが取り付けられ、当該トナーカートリッジ内のトナーが補給口３８を介して現像剤循環路に補給される。
【００２８】
＜現像スリーブ近傍の気流＞
ついで、現像スリーブ３６近傍の気流の発生について、図４に基づいて説明をする。基本的に現像剤を担持した現像スリーブ３６の回転は、回転方向に空気を巻き込み気流を生成する。更に、上述したとおり、現像極Ｓ１や搬送極Ｎ１といった磁極上では現像剤は各磁極の磁力線に沿ったチェーン状の構造である磁気穂を形成する。磁極直前に磁気穂が前方に立ち上がり、磁極上を通過すると磁気穂は前傾し倒れる。この時、磁気穂の回転は現像スリーブ３６の方向と同一方向であり、先端速度は現像スリーブ３６の回転速度より早い。さらに磁気穂の状態ではトナー間の間隙が大きく、かつ、最大高さが高い。よってこの極上の磁気穂となる領域は、磁気穂以外の領域と比較し気流を生成する駆動力が大きいと考えられる。したがって現像スリーブ３６上の気流駆動力は現像極Ｓ１や搬送極Ｎ１上で大きく、現像極Ｓ１〜搬送極Ｎ１間や搬送極Ｎ１〜はぎ取り極Ｓ２間で小さいと考えられる。
【００２９】
まず現像スリーブの回転により取り込み部から現像容器２５内部に空気が取り込まれる。搬送極Ｎ１を通過した気流は現像剤に担持された現像剤とともにはぎ取り極Ｓ２部へ流れる。しかしはぎ取り極Ｓ２で現像剤は、はぎ取り滞留部を形成している。上述のとおりこのはぎ取り滞留部では現像スリーブ３６上の現像剤の流速が抑えられ滞留し、定常的に最大滞留量を担持した状態となる。現像スリーブ３６近傍の気流にとってこのはぎ取り滞留部は障害となる。障害であるはぎ取り滞留部にぶつかった気流ははぎとり滞留部に沿って流れ、現像スリーブ３６近傍から離れる。
【００３０】
はぎとり滞留部に沿って流れ、現像スリーブ３６近傍から離れた後の気流を予測する。空気は流体であるため連続の方程式が適用できる。現像容器２５内の内圧をｐ、空気の流速をv、密度をρとすると、現像室内で空気の湧き出しがないため、以下の式（１）のように記述することができる。
【数１】
2018155855.tif 000003
【００３１】
上述の取り込み部４０からの空気流入を考えると、次第に内圧ｐは上昇する。内圧ｐの上昇は時間とともに緩和され定常状態になる。定常状態を考えると現像室内の各領域において密度ρは一定となっている。そのため上記式（１）は下記の式（２）ように記述できる。
【数２】
2018155855.tif 000004
【００３２】
この式（２）から空気の流量ρvは保存されることが分かり、閉空間を仮定した場合の流量ρvの収支は０となることが分かる。流量ρvの収支はＯであることから図４のように現像装置９Ｙの短手断面が略閉空間であり且開口が取り込み部４０のみの場合、平衡状態では取り込み部４０から流入する気流と同一流量の気流が取り込み部４０から外部に対し発生することになる。気流の駆動が現像スリーブ３６及びそれに搬送される現像剤であることから、取り込み部４０の現像スリーブ３６と近い側に現像容器２５に流入する気流１、取り込み部４０の現像スリーブ３６と遠い側に現像容器２５から排出する気流２を生じることになる。
【００３３】
＜トナー飛散＞
ついで、トナー飛散について説明をする。トナーは上述のとおり摩擦帯電によるキャリアと静電付着力、及び表面の非静電付着力によって付着しているが、強い衝撃やせん断力を受ける場合、これらの付着力を超えてトナーがキャリアから遊離する。ここで、トナー遊離の個所は大きく２つに分類される。一つは現像容器２５の開口の外、もう一つは現像容器２５の内部である。前者は現像スリーブ３６のカット極Ｎ２及び現像ブレード３９で現像スリーブ３６上の流量を規制する部位や現像スリーブ３６上の現像剤挙動のうち磁極上で磁気穂が倒れる部位があげられ、そのままトナー飛散となる。この対策として、この部位をマイラ（ＰＥＴフィルム）などのシール部材を用い、飛散トナーをとどめておく手法で対策されている。後者は現像容器２５内で第１及び第２の搬送スクリュー３０、３１によって攪拌搬送される部位や現像スリーブ３６のはぎ取り極Ｓ２によってはぎ取り滞留部を形成する部位などがあげられる。この現像容器２５内で飛散したトナーは、現像容器２５内部から現像装置９Ｙ外部へ排出される気流２によって搬送されてトナー飛散となる。
【００３４】
現像容器２５から排出された飛散トナーは画像形成装置内を汚染し様々な影響を及ぼす。中でも現像工程の前後工程である露光工程や転写工程で影響が出やすい。とくに一次転写部ではトナー飛散は中間転写ベルト１１の汚れを生じさせる。またトナーの汚れが蓄積した場合、中間転写ベルト１１や一次転写ローラ１６Ｙの端部などにトナー塊を形成することもある。さらに中間転写ベルト１１の裏に付着した場合、駆動ローラが汚れ駆動不良を生じる。これらの結果、成果物である印刷画像のスジやかぶりなどの品質不良につながる。またトナー飛散によって現像装置９Ｙ自身も汚染される。そのため現像装置９Ｙの交換時に汚れの問題を引き起こし、清掃や調整などの作業が必要となる。
【００３５】
＜飛散防止電極＞
取り込み部４０からの空気の排出に伴い発生する現像装置９Ｙ内部からのトナー飛散による問題を解決するために、本実施の形態に係る現像装置は、飛散防止電極５０を備えている。飛散防止電極５０は図５に示すように、現像スリーブ３６に対しトナー帯電と同極に飛散防止電圧Ｖｆを印加し、飛散トナーを現像スリーブ３６側に押しつけ、電界フィルターの効果を得るものである。
【００３６】
図３に示すように、飛散防止電極５０は導電性の電極であり、現像剤担持体３６の像担持体６Ｙとの最接近部を挟んで、層厚規制部材３９とは反対側に配置されている。また、飛散防止電極５０は、取り込み部４０において搬送極Ｎ１に対向し長手方向に延在するように現像容器２５に設置されている。この飛散防止電極５０には、詳しくは後述する電源Ｖより、現像電圧が印加された現像スリーブ３６よりも電圧の絶対値において大きくなるように、トナーの帯電と同極の電圧が印加されている。
【００３７】
その結果、トナーから見て飛散防止電極５０から現像スリーブ３６の方向に電位差が生じる。この電位差の作用により、現像容器２５内部から気流２によって排出されつつあるトナーは、取り込み部４０で現像スリーブ３６側に押し付けられ気流１に合流することにより現像容器２５内部に戻される。なお、取り込み部４０は上述のとおり現像剤が通過するため、キャリアが通電してリークしないように飛散防止電極５０の表面には絶縁処理が施されている。
【００３８】
＜飛散防止電極の電源構成＞
ところで、飛散防止電極５０を用いる場合の課題として、例えば、図６に示すように、飛散防止電極５０専用に別途、電源Ｖ２を用意する必要がある点が挙げられる。現像電圧用の電源Ｖ１とは別に飛散防止電極専用に電源Ｖ２を設けると画像形成装置のコスト上昇や大型化につながってしまう。
【００３９】
そこで、本実施の形態の電源Ｖでは、図３及び図７に示すように、直流電源である電源Ｖと、電源Ｖからの電圧を降圧させる降圧回路６０とを備えている。この電源Ｖは、現像電圧よりも高いトナー飛散防止電圧を生成可能に構成されており、飛散防止電極５０と配線５１を介してマイナス側電極が接続されている。また、電源Ｖと飛散防止電極５０との間の配線５１から分岐して降圧回路６０が接続されている。この降圧回路６０は、第１及び第２の抵抗Ｒ１，Ｒ２が直列状に連結されて構成されており、第１の抵抗Ｒ１側の端部が電源Ｖに接続されて電圧が入力され、第２の抵抗Ｒ２側の端部がグラウンドに接続（接地）されている。そして、第１の抵抗Ｒ１と第２の抵抗Ｒ２との間から配線されて現像スリーブ３６に接続されており、第１の抵抗Ｒ１により降圧された電圧が上述した現像電圧として現像スリーブに印加されるように構成されている。
【００４０】
即ち、上記降圧回路６０は、電源Ｖからの電圧を第１の抵抗Ｒ１により降圧させ、その降圧された電圧を現像スリーブ３６から分岐させたものに対し抵抗Ｒ２を介して接地するように構成されている。つまり、本実施の形態において、上記降圧回路６０は、上述した第１及び第２の抵抗Ｒ１，Ｒ２を用いて、電源Ｖからの電圧を分圧する分圧回路により構成されている。これにより図８に示すように、新たに電源を用意しなくても、飛散防止電圧と現像電圧を得ることができ、トナー飛散を抑制することができる。なお、本実施の形態において、降圧とは、電圧の値を絶対値で見た場合に、電位差を小さくすることをいう。具体的には、電源Ｖから供給される電圧をＶ、現像電圧をＶｄｃ、飛散防止電圧をＶｆとするとその関係は以下の式（３）及び式（４）のようになる。
【数３】
2018155855.tif 000005
【数４】
2018155855.tif 000006
【００４１】
従って、降圧用の第１の抵抗Ｒ１と第２の抵抗Ｒ２の比は必要な現像電圧Ｖdcと飛散防止電圧Ｖｆによって決定する。現像電圧Ｖｄｃは画像形成装置の設置環境によって事前実験から決められ、おおよそ２００Ｖ〜６００V程度の電圧を印加する。
【００４２】
ここで、飛散防止電圧Ｖｆがトナーを気流２から現像スリーブ３６押し付けるための条件についてを考える。なお、以下の説明において、取り込み部４０の現像スリーブ３６と現像容器２５の距離をｄ、飛散防止電極５０の幅をＤ、トナーの電荷ｑ、気流に乗って排出されるトナーの速度ｖ、トナーの重量をｍとする。トナーが飛散防止電極５０の幅を通過する時間で、トナーが現像容器２５側から現像スリーブ３６側に移動する場合、式（５）の条件を満たす必要となる。
【数５】
2018155855.tif 000007
従って、飛散防止電圧Ｖｆは、式（６）の条件を満たす必要がある。
【数６】
2018155855.tif 000008
【００４３】
例えば、トナーの電荷量が２０μＣ/ｇ、ｖが前記流量の関係より最大で現像スリーブ３６の速度と同等な速度と推測して５００ｍｍ／ｓ、ｄが２ｍｍ、Ｄが４ｍｍとした場合、飛散防止電圧Ｖｆは約１６０Ｖ以上であればよい。この数値は取り込み部４０の現像スリーブ３６と現像容器２５の距離をｄや飛散防止電極５０の幅など容器構成や現像スリーブ３６の回転速度など設定値を含むため、構成によっては１００Ｖ以上印加することでトナー飛散を抑制できる。抵抗の比は現像電圧が小さいときの条件で決めればよいので、現像電圧を２００Ｖの時はＲ１：Ｒ２を１：２で設定すればよい。この場合において電源からの印加電圧Ｖは目標の現像電圧Ｖｄｃに対して以下の式（７）の関係を満たすように印加することで、各環境において飛散防止電極の電圧Ｖｆを１００Ｖ以上確保することができる。
【数７】
2018155855.tif 000009
【００４４】
また一般に現像装置９Ｙへの高圧印加や駆動は装置奥側で行われる。そのためその位置に抵抗を配置することが難しい場合がある。そこで本実施例では長手に延在する飛散防止電極５０と配線を兼用し、装置手前側に抵抗Ｒ１を配し、そこから現像スリーブ３６に現像電圧を印加している。即ち、本実施の形態では、飛散防止電極５０は、現像剤担持体３６の軸方向に沿って配設されており、降圧回路６０の配線を兼ねている。
【００４５】
＜検証実験＞
ついで、上述した構成の現像装置について検証実験を行った結果について説明をする。画像形成装置はＣａｎｏｎ製画像形成装置ｉｍａｇｅ  ＲＵＮＮＥＲ  ＡＤＶＡＮＣＥ  Ｃ５２５５を改造し用いた。ｉｍａｇｅ  ＲＵＮＮＥＲ  ＡＤＶＡＮＣＥ  Ｃ５２５５自体は上市済みの製品のため基本的な構成については割愛し、改造個所付近を中心に説明する。具体的には、本実施の形態に対応する構成として現像装置に追加する抵抗Ｒ１は高圧用抵抗５００ＭΩ、抵抗Ｒ２は高圧用抵抗１０００ＭΩを用いた。
【００４６】
まず切りだし実験として電圧Ｖを印加した時の飛散防止電極の表面電位と現像電圧との関係を調べた。結果を図９に示す。この結果より外部電源からの印加電圧に対し飛散防止電極の表面電位と現像電圧とが線形、かつ、今回の最低電位差１００Ｖを保っているため使用可能と判断している。
【００４７】
更に、２３℃、５０％環境の試験室において１００００枚出力後、下記の項目について官能的に比較を行ったところ図１０の結果が得られた。
（１）出力画像汚れ
（２）現像装置汚れ
（３）転写部汚れ
（４）露光部汚れ
【００４８】
図６に示す専用電源を用いた比較例の構成と、本実施の形態の構成と、では上記項目についてほぼ同等の評価であった。即ち、本実施の形態の構成では専用電源のコストをかけずして、比較例の構成と同等にトナー飛散を抑制できると考えられる。
【００４９】
特に、現像電圧に直流電圧と交流電圧を重畳する形式のものでは、現像電圧用の電源を飛散防止電極用の電極として兼用するために、整流装置により交流を直流化し、この変換された直流電圧を飛散防止電極用に印加することもできる。しかしながら、本実施の形態の構成では、交流電圧を重畳しない現像電圧を使用する現像装置において、現像装置内に現像電圧よりも高圧（所定電位方向（本実施形態では負電位方向）にて電位差が大きい）の直流電位を確保するために、電源を電圧入力時には現像電圧よりも高圧としている。そして、抵抗を用いて降圧し、現像電圧に用いることで、新たな電源を設けずに現像電圧よりも高圧の電圧を得ることができるようになっている。
【００５０】
即ち、本実施の形態の構成では、電源Ｖを現像剤担持体３６に印加される第１電圧（例えば、現像電圧）よりも高圧の第２電圧を印加可能に構成している。また、電源Ｖからの電圧を第２電圧から第１電圧へと降圧させて現像剤担持体３６に印加する降圧回路６０を備えている。そして、降圧回路６０による降圧前の第１電圧を飛散防止電極５０に印加し、降圧回路６０により降圧された第２電圧を現像剤担持体３６に印加している。これにより、電源Ｖを兼用してコストの増加を抑えながらトナー飛散を防止し、画像形成装置内のトナー汚染を低減することができる。また、トナー汚染を低減されるため、メンテナンス頻度を下げることができる。
【００５１】
＜第２の実施の形態＞
ついで、本発明に係る第２の実施の形態について説明をする。この第２の実施の形態においては、第１の実施の形態に対して現像ブレード３９に対してもトナー飛散電圧を印加した点について異なっており、以下、第１の実施の形態と異なる部分についてのみ説明をする。
【００５２】
図１１及び図１２に示すように、第２の実施の形態に係る現像装置は、第１の抵抗Ｒ１よりも電源Ｖ側にて配線を分岐して現像ブレード３９に対しても飛散電圧を印加している。即ち、本実施の形態では、現像剤担持体３６に担持された現像剤の層厚を規制する層厚規制部材３９に対しても、現像剤担持体３６に印加される第１電圧よりも高い第２電圧が電源Ｖから印加されている。上述した通り、現像装置９Ｙ内部からトナー飛散は取り込み部４０の気流のみによるものではない。現像ブレード３９で規制された現像剤が現像スリーブ３６に担持され回転する際に、現像剤同士の衝突が発生する。その結果、現像ブレード３９の下流でもトナー飛散が発生する。
【００５３】
このトナー飛散は現像領域２３よりも感光ドラム６Ｙの回転方向上流で発生しているため、とくに現像工程の前工程の露光工程で影響が出やすい。上述のとおり露光工程ではレーザー光やＬＥＤ光を用いている。トナー飛散によってこれらの光路上をトナーで汚染した場合、光の減光や回折の原因となる。露光は出力画像に応じて静電潜像を形成するよう行われるため、露光光量の減少や回折は静電潜像の生成不良を生じる。この対策として、この部位をマイラなどのシール部材を用い、飛散トナーをとどめておく手法で対策されている。しかしながらこの方法のみではトナーの堆積が発生し、耐久時間によってはトナーがこぼれ、装置内の汚染を引き起こす虞がある。
【００５４】
従って、本実施の形態においては、現像領域２３よりも感光ドラム６Ｙの回転方向上流、より具体的には現像ブレード３９に対しても飛散防止電圧を印加するように構成されている。なお、現像スリーブ３６が導電性である場合、電流リークを防止するために、絶縁処理をした金属材料又は樹脂部材を用いて現像ブレード３９は形成される。
【００５５】
本実施の形態においても、第１の実施の形態と同様に、２３℃、５０％環境の試験室において１００００枚出力後、下記の項目について官能的に比較を行った。また、第１の実施の形態において評価した項目に加え下記の項目を追加した。
【００５６】
結果を図１０に併記する。この結果、項目（１）〜（３）は比較例や第１の実施の形態とほぼ同等であった。さらに（４）の項目についても改善がみられた。以上より本実施例は現像領域上流のトナー飛散に対しても有効であると考えられる。
【００５７】
＜第３の実施の形態＞
ついで、本発明に係る第３の実施の形態について説明をする。第３の実施の形態においては、第１の抵抗Ｒ１’を可変抵抗としている点について第１の実施の形態と異なっている。従って、以下の説明においては、第１の実施の形態と異なっている点についてのみ説明をし、その他の点については説明を省略する。
【００５８】
図１３に示すように、降圧回路６０における第１の抵抗Ｒ１’は、可変抵抗によって構成されており、現像装置の使用状況に応じて抵抗値を変更できるようになっている。より具体的には、トナーの摩擦帯電性能に応じて第１の抵抗Ｒ１’の抵抗値を変更するように構成されており、トナー帯電性能が高く、トナーの電荷量（以下、トリボという）が大きい際には、その抵抗値を小さくして現像電圧を高くしている。また、トナー帯電性能が低下し、トナーのトリボが落ちてくるに従って、その抵抗値を大きくして現像電圧を低くしている。
【００５９】
このように、本実施の形態においては、現像装置は、現像スリーブと飛散防止電極との間の現像バイアスをトナーのトリボに応じて変更するようにしている。即ち、降圧回路６０の抵抗を可変抵抗Ｒ１’により構成し、現像装置９Ｙの使用状態に応じて抵抗を変化させている。このため、現像装置内からの飛散トナーを有効に抑制しつつ、下草と呼ばれる現像スリーブ上における低トリボトナーが増加することも抑制することができる。なお、本実施の形態においては、第１の抵抗を可変抵抗としたが、第２の抵抗を可変抵抗としても良く、また、第１及び第２の抵抗のどちらも可変抵抗によって構成されても良い。
【００６０】
＜その他の実施の形態＞
なお、上述した実施の形態においては、降圧回路６０は、第２抵抗を備えて構成されているが、第２抵抗の代わりに例えば、ツェナダイオードなどを用いても良い。また、降圧回路６０として、三端子レギュレータなどを用いても良い。また、上述した飛散防止電極５０／現像剤担持体３６には負の電圧を印加したが、トナーが正の電荷に帯電する場合、飛散防止電極５０／現像剤担持体３６には正の電圧を印加する。この場合、正の電位方向において、飛散防止電極５０には現像剤担持体３６よりも高い電圧が印加されることとなる。
【００６１】
更に、上述した実施の形態においては、中間転写方式のプリンタに対して本発明を適用した例を説明したが、本発明はこれに限られるものではなく、例えば、直接転写方式のプリンタに対しても適用することができる。また、プリンタに限らず、電子写真方式を用いて画像を形成する画像形成装置として、複写機、プリンタ、ＦＡＸ、或いは、これら複数の機能を備えた複合機などに対しても適用することができる。また、上述した実施の形態に記載された発明は、どのように組み合わされても良い。
【符号の説明】
【００６２】
２５：現像容器、３５：開口部、３６：現像剤担持体（現像スリーブ）、３９：層厚規制部材（現像ブレード）、５０：飛散防止電極、６０：降圧回路、Ｖ：電源、Ｒ１：抵抗（第１の抵抗）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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