(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁性キャリアとトナーとを含む現像剤を収容し、開口部を有する現像容器と、前記現像容器の開口部に回転自在に配置され、像担持体と対向する現像位置に現像剤を担持搬送する現像剤担持体と、前記現像剤担持体に対向するように回転自在に配置され、前記現像剤担持体に対して前記トナーと同極性のバイアスが印加されるバイアスローラと、前記バイアスローラに接触して前記バイアスローラの表面に付着した現像剤を清掃する清掃部材と、を備えた現像装置において、前記バイアスローラは絶縁性の表面を備え、前記磁性キャリアに対する前記バイアスローラの表面の帯電特性は、前記清掃部材に対する前記バイアスローラの表面の帯電特性と逆極性であることを特徴とする現像装置。
【請求項２】
前記磁性キャリアに対する前記バイアスローラの表面の帯電特性は負であり、前記清掃部材に対する前記バイアスローラの表面の帯電特性が正であることを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
【請求項３】
前記磁性キャリアに対する前記バイアスローラの表面の帯電特性は正であり、前記清掃部材に対する前記バイアスローラの表面の帯電特性が負であることを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
【請求項４】
前記バイアスローラの表面に接触する導電性部材を備え、前記導電性部材は接地されていることを特徴とする請求項１乃至３いずれかに記載の現像装置。
【請求項５】
前記導電性部材は、前記清掃部材を兼ねることを特徴とする請求項４に記載の現像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、ＬＢＰ、ファクシミリ等の画像形成装置に関し、より詳しくは、現像手段の近傍に設けた飛散現像剤の回収手段を改良した画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の複写機、ＬＢＰ等の画像形成装置の一例は、像担持体である感光ドラム表面を一次帯電器により一様に帯電し、レーザビームで露光することにより電子写真感光体である感光ドラムに静電潜像を形成する。そして、現像手段により乾式現像剤としてのトナーを用いて該潜像を現像してトナー像化し、転写手段によりトナー像を紙等の転写シートに転写し、定着手段においてトナー像を転写紙に加熱加圧により定着している。
【０００３】
近年、このような複写機、ＬＢＰ等の乾式現像剤を使用する画像形成装置では、高生産性を目指し、画像形成プロセススピードを上げるため現像装置もますます高速駆動するようになってきている。したがって現像剤担持体や現像剤攪拌手段も高速で回転する為、現像剤担持体に保持された現像剤から分離、飛翔するトナー紛や現像装置内部で攪拌された現像剤から分離して現像装置外に漏れ出すトナー紛の飛散問題がますます発生しやすくなっている。
【０００４】
従来、このようなトナー即ち現像剤粉を使用する装置では、転写紙や転写紙搬送ガイド等の機内汚れの原因となるトナーの飛散対策が取られているものがある。例えば、特許文献１のように、現像手段よりも像担持体の移動方向下流側で感光体ドラム近傍に飛散トナー回収用のバイアスローラを用いる構成が知られている。このほか、ａｉｒ吸引方法や現像装置の現像剤担持体にバイアスローラ（以下回収ローラーとも記述）を対向させて設ける例が知られている。このうち現像装置内に回収ローラーを設ける例では回収したトナーを現像装置内に戻し再び利用するため、他の方式で必要となるトナーフィルターや回収トナーの清掃などが不要でありメンテナンス性に優れる。
【０００５】
しかしながら従来の現像装置に回収ローラーを設ける例では現像剤担持体に印加した現像バイアスと回収ローラーに印加した飛散防止バイアスの電位差を利用してトナー飛散を防止している。このため、電位差を大きくしすぎると両者の間で放電（リーク）が発生する。このとき現像バイアスが乱れる為に画像スジが発生するという問題があった。そのため電位差はある値以下にしか設定できず、飛散防止効果もある一定の効果しか得られなかった。
【０００６】
この問題を解決する為には回収ローラーの表面に絶縁層を設けることでリークを防止できる。このとき従来以上の飛散防止バイアスを印加できるので、よりトナー飛散を防止することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平１１−１７４７９２号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述したようにリークを防止のために回収ローラーの表面に絶縁層を設けた場合、以下のような課題がある。２成分現像剤を用いている場合、トナーと逆極性に帯電するキャリアは回収ローラに電気的に引き付けられ、表面の絶縁層に対して摩擦帯電される。そして、摩擦帯電されたキャリアによって、回収ローラー表層の帯電電位で変動するため、回収ローラーに印加する飛散防止バイアスと回収ローラー表層の帯電電位に差が生じて正確に制御が出来なくなる。
【０００９】
ここで、磁性キャリアとトナー紛からなる二成分現像剤はキャリア一粒とキャリアに電気的に吸着されるトナー紛とを合わせて一つの現像剤粒子と見る。このときに、磁性キャリアの帯電量、トナー紛の帯電量、磁性キャリアへのトナー紛の吸着量によって現像剤粒子の帯電量は両極性にばらつきをもっていることが分かっている。例えば現像プロセスを経た直後の粒子はトナー紛が消費されている為キャリアの帯電している側の極性が強く現れる。
【００１０】
前述のように回収ローラー表層の帯電電位を正確に制御が出来なくなったとき、回収ローラー表面の帯電電位が所望の値よりもキャリアの帯電電位と逆極性側に振れる場合を考える。このとき、上述の現像剤粒子のうちキャリアの帯電極性が強く現れた粒子は回収ローラー表面への電気的な吸着力が増加して清掃不良が発生しやすくなる。清掃不良が発生すると清掃手段を通過した現像剤が落下して中間転写体や感光体に付着して転写不良を起こし、画像不良が発生する。
【００１１】
一方回収ローラー表面の帯電電位がキャリアの帯電電位と同極性側に振れると飛散防止効果が低減する。
そこで、本発明の目的は、バイアスローラの表面の絶縁層が摩擦帯電することによって表面電位が変動することによって生ずる不具合を抑制可能な現像装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は上記問題を鑑みてなされたものであり、本発明に係る構成は、磁性キャリアとトナーとを含む現像剤を収容し、開口部を有する現像容器と、前記現像容器の開口部に回転自在に配置され、像担持体と対向する現像位置に現像剤を担持搬送する現像剤担持体と、前記現像剤担持体に対向するように回転自在に配置され、前記現像剤担持体に対して前記トナーと同極性のバイアスが印加されるバイアスローラと、前記バイアスローラに接触して前記バイアスローラの表面に付着した現像剤を清掃する清掃部材と、を備えた現像装置において、前記バイアスローラは絶縁性の表面を備え、前記磁性キャリアに対する前記バイアスローラの表面の帯電特性は、前記清掃部材に対する前記バイアスローラの表面の帯電特性と逆極性であることを特徴とする
【発明の効果】
【００１３】
バイアスローラの絶縁層が摩擦帯電することによって表面電位が変動することによって生ずる不具合を抑制可能な現像装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第一の実施例に係る現像装置の横断面図である。
【図２】本発明の第一の実施例に係る画像形成装置（フルカラー複写機）の断面図である。
【図３】本発明の第一の実施例に係る回収ローラー近傍を示す詳細図である。
【図４】本発明の第一の実施例に係る現像装置のＸ方向断面図である。
【図５】本発明の第一の実施例に係る印加バイアスを示す図である。
【図６】本発明の第二の実施例に係る回収ローラー近傍を示す詳細図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００１６】
［実施例１］
先ず、図２を用いて、本実施形態に係るカラー画像形成装置の概略構成について説明する。図２は第１実施形態に係るフルカラー画像形成装置の概略構成を示す模式断面図である。
【００１７】
図２に示すように、本実施形態のカラー画像形成装置は、装置本体に対して着脱可能な、４色（Ｙ：イエロー、Ｍ：マゼンタ、Ｃ：シアン、Ｋ：ブラック）分のプロセスカートリッジ１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋを備えている。また、トナーカートリッジ１６Ｙ，１６Ｍ，１６Ｃ，１６Ｋを備えている。各プロセスカートリッジは、図２の手前側（各感光体ドラムの回転軸方向）に着脱可能な構成となっている。尚、各プロセスカートリッジ１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋは同一構造となっている。それぞれ像担持体である感光体ドラム（電子写真感光体）１２を有する。そして、感光ドラムに作用するプロセス手段として、感光体ドラム表面を帯電する帯電手段１３、感光体ドラムに形成された潜像を現像する現像装置１４、感光体ドラムに残留した現像剤等を除去するクリーニング手段１５が一体的に構成されている。
【００１８】
同様に、各トナーカートリッジ１６Ｙ，１６Ｍ，１６Ｃ，１６Ｋも同一構造となっている。トナーが収容されているトナー収容部１７と、トナー収容部１７内のトナーを現像装置１４へ補給するトナー補給スクリュ１８とによって構成されている。
【００１９】
更に、本実施形態のカラー画像形成装置は、前記プロセスカートリッジやトナーカートリッジの他に、原稿の画像情報に応じたレーザー光を帯電手段１３により帯電された感光体ドラム１２表面に照射する露光手段２０Ｙ，２０Ｍ，２０Ｃ，２０Ｋを有する。また、中間転写体ユニット３０、記録材搬送ユニット４０、及び定着ユニット５０等を備えている。
【００２０】
中間転写体ユニット３０は、転写媒体としての中間転写ベルト３１（中間転写体）を有している。該中間転写ベルト３１は、３つのローラー３２，３３，３４に回転可能に支持されている。更に、各感光体ドラム１２に形成された各色のトナー像を中間転写ベルト３１に順次重ねて１次転写する４つの一次転写手段３５、及び中間転写ベルト３１上に転写されたトナー像を更に記録材Ｐに２次転写する二次転写手段３６を備えている。また、中間転写ベルト３１上の残留トナーを回収する中間転写体クリーニング手段１９を備えている。
【００２１】
記録材搬送ユニット４０は、各給紙カセット４１から記録材Ｐを二次転写領域に搬送するピックアップローラ４３、給紙ローラー４４、搬送ローラー４５、及びドラム上のトナー像と同期をとって記録材Ｐを送り出すレジストローラー４６等を備えている。
【００２２】
定着ユニット５０は、定着ローラー５１及び加圧ローラー５２を備え、トナー像に熱と圧力を加えることで記録材Ｐ上に定着する。
【００２３】
上記構成において、まず１色目、例えばイエローのプロセスカートリッジ１０Ｙにおいて、感光体ドラム１２が帯電手段１３によって一様に帯電される。その後、露光手段２０Ｙから照射されたレーザー光によって潜像が形成され、この潜像が現像装置１４によって現像されてトナー像が形成される。
【００２４】
感光体ドラム１２上に形成されたトナー像は、一次転写手段３５の作用によって中間転写ベルト３１上に一次転写される。一次転写が終了した感光体ドラム１２はクリーニング手段１５によってクリーニングされ、次の画像形成に供される。
【００２５】
同様の画像形成工程がＭ，Ｃ，Ｋ用の各プロセスカートリッジ１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋにおいても行われて各色のトナー像が形成され、先に形成されたトナー像に順次重ねて転写される。
【００２６】
一方、記録材Ｐが給紙カセット４１から記録材搬送ユニット４０によって二次転写領域に搬送され、二次転写手段３６の作用によって中間転写ベルト３１上に形成された各色のトナー像が記録材Ｐに２次転写される。トナー像を転写された記録材Ｐは定着ユニット５０に搬送され、該定着ユニット５０の定着ローラー５１と加圧ローラー５２のニップ部にてトナー像が定着され、排紙ローラー５５によって排紙トレイ５６上に排紙される。
【００２７】
次に図１および図４を用いて現像装置１４の動作について説明する。図１は現像装置１４の横断面図である。図４は図１のＸ位置での断面図である。本例にて、現像装置１４は、ハウジング３を備えている。ハウジング３は、像担持体としての感光体ドラム１２と対向する開口部４を備え、現像剤担持体としての現像スリーブ１を回転自在に軸支している。現像スリーブ１は、感光体ドラム１２と対向する現像位置に現像剤を担持搬送する。
【００２８】
現像スリーブ１は矢印Ａ方向に回転し、感光体ドラム１２は矢印Ｂ方向に回転する。現像スリーブ１には不図示のバイアス印加手段により現像バイアスが印加されている。図５に示すように本実施例では現像バイアスは−５００ＶのＤＣとｐ−ｐ１６００ＶのＡＣが重畳印加されている。現像スリーブ１の下流側の近傍には回収ローラー２がハウジング３に対して回転自在に軸支されている。回収ローラー２は矢印Ｃ方向に回転する。現像スリーブ１と回収ローラー２とは０．５〜２ｍｍの間隙を設けて配置されており本実施例では１．２ｍｍの間隙を設けている。回収ローラーは非磁性の導電性軸の表面に絶縁層を設けられていて不図示のバイアス印加手段により軸芯には飛散防止バイアスが印加されている。飛散防止バイアスは、現像スリーブ１に対して正規トナーと同極性となるバイアスであり、図５に示すように本実施例では飛散防止バイアスとして−１３００ＶのＤＣを印加している。本実施例では軸芯を非磁性ステンレスで構成し絶縁層として３０μｍのポリアミドイミド樹脂を塗装している。絶縁層はポリイミド樹脂を塗装しても良い。あるいはＰＥＴチューブで軸芯を覆っても良い。回収ローラー２の表面には清掃部材としてのシート状の掻き落し部材（スクレーパ）８が当接、接触している。スクレーパ８は一方端を両面テープあるいは接着剤などの接着手段によってハウジング３に固定され、他方端を回収ローラーにその回転方向と対向する方向に当接している。本実施例ではスクレーパ８をＰＥＴシートで構成している。あるいはＰＥＴシートに帯電防止加工を施したものであっても良い。ハウジング３には現像ブレード９が設けられ、現像スリーブ１に吸着、搬送される現像剤の層厚を規制している。現像ブレード９の一方端は現像スリーブ１と２００〜１０００μｍの間隙を設けて配置されていて本実施例では４００μに設定されている。
【００２９】
ハウジング３は、現像スリーブ１に対して上方に配置された現像室５と、下方に配置された攪拌室６とを備えており、現像室５と攪拌室６とは仕切り壁７にて仕切られている。現像室５に形成された第一搬送路２６には、現像スリーブ１の軸線とほぼ平行に第一攪拌部材２１が配置されている。攪拌室６に形成された第二搬送路２７には、現像スリーブ１の軸線とほぼ平行に第二攪拌部材２２が配置されている。また攪拌室６に形成された第三搬送路２８には、現像スリーブ１の軸線とほぼ平行に第三攪拌部材２３が配置されている。
【００３０】
本実施例では現像剤は磁性キャリアとトナーからなる２成分現像剤である。第一、第二、第三攪拌部材２１、２２、２３は、それぞれ、現像室５及び攪拌室６にて現像剤を撹拌しながら循環搬送する。ハウジング３の両端には、現像室５と攪拌室６をつなぐそれぞれ第一開口部２４と第二開口部２５が形成されている。現像剤は第一、第二攪拌部材２１、２２、によって図４の矢印方向に循環搬送される。現像剤は重力によって第一開口部２４を落下して現像室５から攪拌室６に移動する。また第二攪拌部材２２の搬送方向下流で圧縮された現像剤は第二開口部２５を通って現像室５に汲み上がる。第三攪拌部材２３は第二攪拌部材２２で圧縮された現像剤が現像スリーブ１上の現像剤を取り込む位置で滞留して現像剤を取り込めなくなることを防ぐ為に第二攪拌部材２２とは逆方向に搬送して圧縮を緩和している。現像剤は第一攪拌部材２１で搬送されながら現像スリーブ１に供給され、現像プロセスを経た後攪拌室６で現像スリーブ１から分離される。第一攪拌部材２１は、多条の、本例では３条のスクリュ部材とされ、第二、第三攪拌部材２２、２３は、１条のスクリュ部材とされる。
【００３１】
図３は飛散防止手段としての回収ローラ（バイアスローラ）２とこれに関連する部材の詳細図である。前述のように本実施例で現像剤は２成分現像剤であり、磁性キャリアとトナーが静電気的に互いに吸着している。本実施例では磁性キャリアがポジ、トナーがネガ帯電している。前述の様に回収ローラー２には現像スリーブ１よりも相対的にマイナスのバイアスが印加されている。したがって現像容器内部から回収ローラー２と現像スリーブ１との隙間を通って矢印Ｄで示す経路で飛散しようとするトナーは回収ローラー２から現像スリーブ１に向かう方向に電界から力を受けて現像スリーブ１上の現像剤Ｔに捕集されて飛散が防がれる。また現像スリーブ１と感光体ドラム１２が最近接する現像プロセス部で飛散したトナーは矢印Ｅで示す経路で飛散しようとするが、回収ローラー２に印加した飛散防止バイアスから反発力を受けて感光体ドラム１２に付着した後中間転写体に転写される。したがってハウジング３などに付着・堆積したトナーが落下して斑点状の画像不良になることが防がれる。
【００３２】
本実施例では回収ローラー２に設けた絶縁層１１としてポリアミドイミド樹脂を塗装し絶縁被膜を形成している。絶縁層があっても層厚内で分極が起こる為、絶縁層表面には飛散防止バイアスと同等の表面電位が得られる。一方で絶縁層１１の絶縁性により回収ローラー２と現像スリーブ１とが近接していても通電することなく電位差を設けることができる。
【００３３】
ここで本実施例では現像剤と絶縁層１１、スクレーパ８の帯電系列の序列をプラス側から
正  現像剤＞絶縁層（ポリアミドイミド）＞スクレーパ（ＰＥＴ）  負  ・・・式１
となるよう上述の材料を選択している。即ち、磁性キャリアに対する絶縁層１１の帯電特性は、スクレーパ８に対する絶縁層１１の帯電特性と逆極性としている。したがって現像剤と絶縁層との摩擦により絶縁層表面はマイナスに静電帯電する。一方で絶縁層とスクレーパとの摩擦により絶縁層表面はプラスに静電帯電する。回収ローラー２は回転している為、上記２箇所での静電帯電は連続的に発生して絶縁層表面の静電気は互いに打ち消しあい、絶縁層表面の摩擦による静電帯電が低減される。
【００３４】
飛散防止効果を発揮する絶縁層表面の電位は、飛散防止バイアスと静電帯電電位の和である為静電帯電電位を低減することで所望の値に制御した飛散防止バイアスをより正確に絶縁層表面に発現させることができる。
【００３５】
仮に、
正  現像剤＞スクレーパ＞絶縁層  負  ・・・式２
のように絶縁層の帯電極性がマイナス側に偏ると絶縁層はスクレーパとの摺擦と、現像剤との摩擦によって共にネガ帯電するため、飛散防止バイアスより強いネガ帯電が発現する。すると現像剤粒子のうちキャリアの帯電極性（ポジ）が強く現れた粒子は絶縁層への電気的な吸着力が増加して清掃不良が発生しやすくなる。清掃不良が発生すると清掃手段を通過した現像剤が落下して中間転写体や感光体に付着して転写不良を起こし、画像不良が発生する。
【００３６】
【表１】
0005818621.tif 000002
【００３７】
本実施例では絶縁層とスクレーパとして上記材質を選択したが、式１で示す帯電系列の序列を満たせば異なる材質を選択しても良い。樹脂材料においては一般的に表１に示す帯電系列が知られている。また帯電系列の序列を測定するには比較する２材料を摺擦させたのちに表面電位を測定すればよい。
【００３８】
磁性キャリアおよびトナー紛の帯電特性が本実施例とは逆に磁性キャリア：ネガ、トナー紛：ポジであっても本発明は適用可能である。その際には上述の各バイアス及び帯電系列の序列が逆転するのみであり動作及び効果は同様であるので説明を省略する。
【００３９】
［実施例２］
図６は第２実施形態に係る回収ローラー２とこれに関連する部材の詳細図である。本実施例においては回収ローラー２の清掃手段としてブラシ部材２８を設けている。ここで実施例１と同様に現像剤と絶縁層１１、ブラシ部材２８の帯電系列の序列をプラス側から現像剤＞絶縁層＞ブラシ部材となるよう材料を選択している。他の構成については実施例１と同様であるので説明を省略する。
【００４０】
［実施例３］
実施例３は実施例１においてスクレーパ８を導電性材料（導電性部材）で形成している。例えばカーボンを配合して導電性を付与した樹脂シートや金属性シートなどが好適である。加えてスクレーパ８を介して絶縁層表面を除電する為にスクレーパ８を接地する接地手段を設けている。本実施例では接地手段によって絶縁層表面が除電されるため摩擦による静電帯電を除去することができ、所望の値に制御した飛散防止バイアスをより正確に絶縁層表面に発現させることができる。
【００４１】
尚、本実施例ではスクレーパ８を除電手段としての導電性部材として兼用する構成であったが、これとは別に、接地された導電性部材を設けて、現像スリーブの表面に接触させてもよい。
【符号の説明】
【００４２】
１  現像スリーブ
２  回収ローラー
３  ハウジング
４  開口部
５  現像室
６  攪拌室
７  仕切り壁
８  スクレーパ
９  現像ブレード
１０  プロセスカートリッジ
１１  絶縁層
１２  感光体ドラム
１３  帯電手段
１４  現像装置
１５  クリーニング手段
１６  トナーカートリッジ
１７  トナー収容部
１８  トナー補給スクリュ
１９  中間転写体クリーニング手段
２０  露光手段
２１  第一攪拌部材
２２  第二攪拌部材
２３  第三攪拌部材
２４  第一開口部
２５  第二開口部
２６  第一搬送路
２７  第二搬送路
２８  ブラシ部材
【図１】
0005818621.tif 000003
【図２】
0005818621.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
0005818621.tif 000007
【図６】
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