(57)【要約】【課題】  バイアス印加により現像剤中のトナーの帯電を補助することで、トナー飛散及び地汚れの発生を抑制し、バイアスを印加するバイアス印加部材へのトナーの固着を抑制することができる現像装置、並びにこれを備える画像形成装置を提供する。【解決手段】  現像装置４を形成する現像ハウジング４９内を移動する二成分現像剤が電極対４０の第一電極板４０ａと第二電極板４０ｂとの間を通過する位置に直流バイアスと交流バイアスとを重畳して印加する電極対４０を配置する。【選択図】  図２
2008090166.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁界発生手段を内包し回転可能な非磁性スリーブからなる現像剤担持体と、
トナー及びキャリアを含有する二成分現像剤を収容する現像剤収容部と、
潜像を担持する潜像担持体との対向部の上流に現像剤の量を規制する規制部材とを現像ハウジング内に備え、
該磁界発生手段により該現像剤収容部から二成分現像剤を汲み上げて該現像剤担持体の表面に担持させて、該規制部材により現像剤の量を規制した後に該潜像担持体との対向部に搬送し、該磁界発生手段により該潜像担持体との対向部において該現像剤担持体上の二成分現像剤を穂立ちさせて磁気ブラシを形成し、該現像剤担持体に現像バイアスを印加して該磁気ブラシより該潜像担持体上の潜像にトナーを供給して現像する現像装置において、
直流バイアスと交流バイアスとを重畳して印加する電極対を、該現像ハウジング内を移動する該二成分現像剤が該電極対の間を通過する位置に配置することを特徴とする現像装置。
【請求項２】
請求項１の現像装置において、
上記電極対を上記規制部材に規制され、該規制部材による規制箇所を通過しなかった二成分現像剤が上記現像剤収容部に還流する位置に上記電極対を配置することを特徴とする現像装置。
【請求項３】
請求項１または２の現像装置において、
上記電極対を複数備え、複数の該電極対を層状に配置することを特徴とする現像装置。
【請求項４】
請求項１、２または３の現像装置において、
上記電極対に印加する直流バイアスの極性が切り替え可能であることを特徴とする現像装置。
【請求項５】
請求項１、２、３または４の現像装置において、
収容する二成分現像剤にトナーの補給を受けると上記電極対にバイアスを印加し、
トナーの補給を受けてから所定の時間が経過すると該電極対へのバイアスの印加を停止することを特徴とする特徴とする現像装置。
【請求項６】
静電潜像を担持する潜像担持体と、
該像担持体上にトナー像を形成する現像手段とを備えた画像形成装置において、
該現像手段として請求項１、２、３、４または５に記載の現像装置を用いる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、電子写真法を利用した複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置が備える現像装置に関し、詳しくは二成分現像剤を用いる現像装置、並びにこれを備える画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、画像形成装置の用いられる現像装置としては、トナー及び磁性キャリアを含有する二成分現像剤を用いた、いわゆる二成分現像方式の現像装置が知られている。二成分現像方式は現像装置内で現像剤の摩擦によりトナーを帯電させ、現像剤担持体と潜像担持体との間の現像電界によって帯電したトナーを動かし、潜像担持体上の潜像を現像する方式である。
【０００３】
現像剤は現像剤収容部で搬送スクリュにより攪拌・搬送されて擦れ合うことでトナーは摩擦帯電する。現像ローラ等の現像剤担持体は内部に磁界発生手段とその外周を回転するスリーブとを備えている。搬送スクリュによって、現像剤担持体との対向部まで搬送されてきた現像剤を磁界発生手段によって汲み上げてスリーブ表面に担持する。スリーブ表面に担持された現像剤は磁界発生手段の磁力とスリーブの回転により現像剤担持体が感光体等の潜像担持体と対向する現像領域に搬送される。
【０００４】
現像領域に対してスリーブの表面移動方向上流には、スリーブ表面と対向し、現像領域に搬送される現像剤の量を規制する規制部材が配置されている。規制部材はスリーブとの間隙によって現像領域に搬送される現像剤を所望の量に調整するとともに、規制部材とスリーブとの間隙を現像剤が通過するときに、規制部材近傍で現像剤にストレスを与えることでトナーの帯電量を安定化させている。
現像領域に搬送された現像剤を磁界発生手段により穂立ちさせて磁気ブラシを形成し、現像剤担持体と潜像担持体間に現像バイアスを印加して電界を形成し、帯電したトナーに静電力を作用させることで潜像にトナーを移動させ、現像している。このときトナーの帯電が不十分だったり、逆の極性に帯電していたりするとトナー飛散や非画像部にトナーが付着する地汚れが発生しやすくなる。そのため、トナーの帯電を補助する構成が従来から提案されている。
【０００５】
特許文献１には、現像剤中のトナーの帯電を補助する構成として、規制部材にトナーの帯電極性と同一の極性のバイアスを印加し、トナーに電荷を注入することによって、現像領域におけるトナーの帯電不足を補う現像装置が記載されている。規制部材でトナーに電荷を注入することにより、現像領域に到達した二成分現像剤中のトナーが帯電量不足となることを抑制し、トナー飛散や非画像部にトナーが付着する地汚れが発生することを抑制することができる。
【０００６】
【特許文献１】特開平９−９０７４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、規制部材にトナーの帯電極性と同一極性のバイアスを印加すると、逆帯電トナーが規制部材に付着する。そして、一定のバイアスが規制部材に印加され続けるため、規制部材に付着した逆帯電トナーは規制部材に付着し続け、そのまま固着するおそれがある。潜像担持体と規制部材との間隙を形成する箇所にトナーが固着すると、規制部材を通過した後の現像剤の層厚が不均一になるという不具合が生じる。また、規制部材から二成分現像剤中のトナーへの電荷の注入も不安定になるという不具合が生じる。また、トナーが規制部材に固着しなくても、付着しつづけることで同様の不具合が生じるおそれがある。
【０００８】
本発明は、以上の問題に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、バイアス印加により現像剤中のトナーの帯電を補助することで、トナー飛散及び地汚れの発生を抑制し、バイアスを印加するバイアス印加部材へのトナーの固着を抑制することができる現像装置、並びにこれを備える画像形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、磁界発生手段を内包し回転可能な非磁性スリーブからなる現像剤担持体と、トナー及びキャリアを含有する二成分現像剤を収容する現像剤収容部と、潜像を担持する潜像担持体との対向部の上流に現像剤の量を規制する規制部材とを現像ハウジング内に備え、該磁界発生手段により該現像剤収容部から二成分現像剤を汲み上げて該現像剤担持体の表面に担持させて、該規制部材により現像剤の量を規制した後に該潜像担持体との対向部に搬送し、該磁界発生手段により該潜像担持体との対向部において該現像剤担持体上の二成分現像剤を穂立ちさせて磁気ブラシを形成し、該現像剤担持体に現像バイアスを印加して該磁気ブラシより該潜像担持体上の潜像にトナーを供給して現像する現像装置において、直流バイアスと交流バイアスとを重畳して印加する電極対を、該現像ハウジング内を移動する該二成分現像剤が該電極対の間を通過する位置に配置することを特徴とするものである。
また、請求項２の発明は、請求項１の現像装置において、上記電極対を上記規制部材に規制され、該規制部材による規制箇所を通過しなかった二成分現像剤が上記現像剤収容部に還流する位置に上記電極対を配置することを特徴とするものである。
また、請求項３の発明は、請求項１または２の現像装置において、上記電極対を複数備え、複数の該電極対を層状に配置することを特徴とするものである。
また、請求項４の発明は、請求項１、２または３の現像装置において、上記電極対に印加する直流バイアスの極性が切り替え可能であることを特徴とするものである。
また、請求項５の発明は、請求項１、２、３または４の現像装置において、収容する二成分現像剤にトナーの補給を受けると上記電極対にバイアスを印加し、トナーの補給を受けてから所定の時間が経過すると該電極対へのバイアスの印加を停止することを特徴とするものである。
また、請求項６の発明は、静電潜像を担持する潜像担持体と、該像担持体上にトナー像を形成する現像手段とを備えた画像形成装置において、該現像手段として請求項１、２、３、４または５に記載の現像装置を用いることを特徴とするものである。
【００１０】
上記請求項１乃至６の現像装置においては、現像ハウジング内を移動する二成分現像剤が電極対の間を通過する位置に電極対を配置し、電極対に印加するバイアスの直流成分により二成分現像剤のトナーとキャリアとが分離する。トナーがキャリアから分離し移動することで他のキャリアと接触し摩擦帯電する機会が増し、トナーの帯電量の上昇を図ることができる。また、電極対に印加するバイアスの交流成分によって電極対の間の電界が経時で変化することにより、電極対の間を通過するトナーやキャリアが振動するように移動し、トナーとキャリアとが接触する機会が増す。これにより、トナーの帯電量の上昇を図ることができる。さらに、トナーがバイアス印加部材である電極対の電極に静電的に付着しても、バイアスの交流成分により電極対に印加される電圧の大きさは経時で変化するため、トナーが電極対に付着する静電気力が不安定であり、容易に離間することができる。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１乃至６の発明によれば、トナーの帯電量の上昇を図ることができるので、バイアス印加により現像剤中のトナーの帯電を補助し、トナー飛散及び地汚れの発生を抑制することができ、バイアス印加部材である電極対にトナーが付着しても容易に離間することができるのでバイアス印加部材へのトナーの固着を抑制することができるという優れた効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明を適用した画像形成装置として、電子写真方式のプリンタ（以下、単にプリンタ１００という）の実施形態について説明する。
図１は、本実施形態に係るプリンタ１００の概略構成図である。
潜像担持体としてのドラム状の感光体１の周囲には、帯電装置２、露光装置３、現像装置４、転写装置５、クリーニング装置７が順に配設されている。また、図示しない給紙トレイより転写紙Ｐを感光体１と転写装置５との対向部に向けて給紙する図示しない給紙搬送装置と、トナー像を転写された転写紙が感光体１から分離した後、トナーを転写紙に定着する定着装置６とを備えている。
【００１３】
感光体１は、アルミ等の素管の表面に感光性を発揮する有機感光層が形成されたもので、図示しない駆動手段によって図中矢印方向に回転駆動される。このように回転駆動される感光体１の表面は、帯電装置２で所定の帯電電位に一様帯電された後、露光装置３より画像情報に基づいて変調されたレーザー光線が感光体１軸方向にスキャンされて照射される。これにより、感光体１上に静電潜像が形成される。感光体１上に形成された静電潜像は、現像装置４と対向する現像領域において、現像装置４により帯電したトナーを付着させることで現像され、トナー像となる。
【００１４】
一方、転写紙Ｐは図示しない給紙搬送装置で給紙・搬送され、所定のタイミングで感光体１と転写装置５とが対向する転写部に送出・搬送される。そして、転写装置５により、転写紙Ｐに感光体１上のトナー像とは逆極性の電荷を付与することで、感光体１上に形成されたトナー像が転写紙Ｐに転写される。次いで、転写紙Ｐは、感光体１から分離され、定着装置６に送られ、定着装置６でトナー像が定着された転写紙が出力される。
【００１５】
転写装置５でトナー像が転写された後の感光体１の表面は、クリーニング装置７でクリーニングされ、感光体１上に残ったトナーが除去される。クリーニング装置７を通過した感光体１の表面は、その後、帯電装置２により一様に帯電され、次の画像形成工程が繰り返される。
【００１６】
次に、本実施形態の画像形成装置が備える現像装置４について説明する。
図２は現像装置４の概略構成図である。現像装置４を形成する現像ハウジング４９は感光体１との対向部に開口部４３を有し、この開口部４３から一部が露出し、感光体１に対向する現像剤担持体として非磁性の回転可能な現像スリーブ４１を備えている。現像スリーブ４１の内部には内部固定された磁界発生手段である複数の磁石を配設しているマグネットローラ４２を備えている。またトナーと磁性キャリアとを含む二成分現像剤を収容する現像剤収容部４５と、現像剤収容部４５内の現像剤を攪拌する搬送スクリュ４４と、現像スリーブ４１上の現像剤量を規制するドクターブレード４６とを備えている。ドクターブレード４６の現像スリーブ４１の表面移動方向上流側の現像ハウジング４９内には、詳細は後述する電極対４０を備えている。
【００１７】
現像装置４の現像剤収容部４５に収容されるトナーと磁性キャリアとからなる二成分現像剤は、搬送スクリュ４４が回転駆動されることで、所定の極性に摩擦帯電されながら、現像スリーブ４１近傍まで搬送される。この現像剤は現像スリーブ４１内のマグネットローラ４２の磁力によって現像スリーブ４１の表面に汲み上げられ、現像スリーブ４１の回転に伴い同方向へ搬送される。現像スリーブ４１に担持された現像剤は、現像スリーブ４１表面に所定の間隙を介して対向するドクターブレード４６によってその層厚を規制され一定量の現像剤が現像スリーブ４１に担持された状態で開口部４３に搬送され、感光体１と対向する。同時に、ドクターブレード４６に通過を規制され、現像剤に摩擦を与えることで現像剤中のトナーの摩擦帯電が促進される。トナーの帯電量としては、−１０〜−２５[μＣ／ｇ]の範囲が好適である。
【００１８】
感光体１と対向する現像領域では、マグネットローラ４２の磁力によって現像スリーブ４１上に磁気ブラシが形成され、感光体１の移動方向と同方向で且つ感光体１よりも高速に移動させて、その先端を感光体１に摺擦させながら通過させる。このとき、現像スリーブ４１に図示しない電源より現像バイアスを印加されており、感光体１に摺擦する磁気ブラシの先端のトナーには現像ポテンシャルが作用して、磁性キャリアの表面から感光体１の潜像部に静電的に転移してトナー像を形成する。現像スリーブ４１の回転に伴って現像領域を通過した後の磁気ブラシは、現像剤収容部４５内に戻される。
【００１９】
現像剤を構成するトナーは、ポリエステル、ポリオ−ル、スチレンアクリル等の樹脂に帯電制御剤（ＣＣＡ）及び色剤を混合したものであり、その周りにシリカ、酸化チタン等の外添剤を添加することで流動性を高めている。磁性キャリアとしては、粒子径２０〜２００［μｍ］程度の鉄粉、フェライト粉、マグネタイト粉、磁性樹脂キャリアなど、従来から公知のものを使用することができる。なお、現像剤中の磁性キャリアとトナーとの含有比は、キャリア１００重量部に対してトナー１〜１０重量部程度が好ましい。
【００２０】
次に、現像ハウジング４９内に電極対４０を備えない従来の現像装置について説明する。
図７は、従来の現像装置４の概略構成図である。
図７に示す従来の現像装置４は、図２を用いて説明した本発明の現像装置４とは、電極対４０とその電源を備えてない点で異なり、他の構成は同様である。そして、二成分現像剤の搬送や感光体１上の潜像の現像等は、図２を用いて説明した本発明の現像装置と４と同様の動作が行われる。
【００２１】
図７に示す従来の現像装置４では、現像剤収容部４５内の搬送スクリュ４４で搬送されながら攪拌することで、二成分現像剤中のトナーの帯電が行われている。しかし、現像剤収容部４５内の攪拌では現像に適した状態となるようにトナーを摩擦帯電させることは難しく、帯電量不足のトナーの割合が多くなっている。そして、規制部材であるドクターブレード４６近傍のストレスにより現像に必要な帯電量を得られ、現像領域に送り出される。
【００２２】
一方、規制部材に規制され通過できなかった現像剤は、次々と搬送されてくる現像剤に押されて規制部材、ハウジング壁面に沿って搬送され、現像剤収納部に還流していく。この還流していく現像剤は規制部材近傍のストレスを十分には受けていないので、帯電量は不十分なままである。現像剤収納部に戻った現像剤は再び攪拌・搬送され、現像ローラに汲み上げられという循環を繰り返す。
【００２３】
現像領域に搬送された現像剤を磁石により穂立ちさせて磁気ブラシを形成し、現像スリーブ４１と感光体１間に現像バイアスを印加して電界を形成し、帯電したトナーに静電力を作用させることで潜像にトナーを移動させ、現像している。このときトナーの帯電が不十分だったり、逆の極性に帯電していたりするとトナー飛散や非画像部にトナーが付着する地汚れが発生しやすくなる。
この問題を解決させるために特開２００４−２４０２２３では、帯電不足トナー粒子の割合を１０［％］以下にするように帯電に関するパラメータを設定している。帯電不足のトナー粒子の割合として弱帯電トナー率ＷＳＴ［％］を用いている。弱帯電トナー率ＷＳＴ［％］はトナーの電荷量ｑと粒径ｄとを計測し、求めたｑ／ｄの分布において、マイナス帯電のトナーであれば−０．１［ｆＣ／μｍ］以上の帯電量を持つトナーの割合である。一方、プラス帯電のトナーであれば０．１［ｆＣ／μｍ］以下の帯電量を持つトナーの割合である。
また特開２００４−３３４１７３では、単位時間あたりに開口部を通過する二成分現像剤中の弱帯電トナーの量を２００［ｇ／ｍｍ／ｍｉｎ］以下にしてトナー飛散を抑えている。さらに、帯電不足のトナーの割合に加え現像剤担持体の線速、現像剤量、開口部の大きさなどの影響も考慮してトナー飛散を抑えられる条件を規定している。
しかし、これらの方法ではトナー飛散を防止するには不十分で、特にトナー補給量が多い高画像面積作像時にはトナーの帯電が不十分なまま現像領域まで搬送されてしまう現像剤の割合が多くなってしまう。
【００２４】
そこで飛散したトナーを除去する方法として、特開２００５−２５７７３９では現像ユニットに空間を形成し、気圧より低くすることで、現像領域で用いられなかったトナーが下流側で飛散してしまったものを吸引することが提案されている。これにより、異常画像の発生、装置内の汚れを防止している。しかし、トナー飛散を防止しているわけではなく、飛散してしまったトナーが装置内に広がらないようにしているものである。
また、特開２００１−１２５３８１では現像ハウジング内にトナーの帯電極性と同極性の電位に保持された逆帯電捕集ローラを設けることで逆帯電トナーを除去する方法が提案されている。これにより逆帯電トナーが現像域に搬送されることが防止され、トナー飛散、カブリ、トナー散りなどの問題を解消できる。バイアスローラにより除去した帯電不良トナースクレーパなどで掻き取り、現像剤に戻して再利用する方法として特開平１１−３２７２８９、特開２０００−０９８７１４があるが、掻き取りなどでトナーにストレスを与えるため、トナーが劣化してしまうという問題がある。
【００２５】
トナーの帯電不足を補う手段としては特開平９−９０７４５のように規制手段にバイアスを印加することでトナーに電荷を注入する方法が提案されている。またスリーブ上の現像剤に近接して電極を設け、交流バイアスを印加することでトナーとキャリアに振動を与え帯電を補う方法として特開２０００−０１０３８６なども提案されている。
【００２６】
しかし、バイアス印加部材を用いた方法ではバイアスを印加する電極にトナーが付着してしまい、常に一定の状態でトナーの除去、帯電の補助の動作を維持することは難しい。このため以上の方法ではトナーの帯電不足の補助、逆帯電・弱帯電トナーの除去、除去したトナーの回収、再利用のすべてを同時に効率よく、安定して動作できてはいなかった。
またスリーブ上の磁気ブラシを形成した現像剤に対してバイアスを印加する方式は磁気ブラシの形状の粗密に応じて電界が形成されるため、例えば磁気ブラシの先端側と根本側で受ける振動の強度に差があり、均一な帯電はできていなかった。さらに、スリーブ上の磁気ブラシを形成する現像剤に対してバイアスを印加する方式は、バイアス印加部材に対して現像剤は非接触である。このため、バイアス印加部材にトナーが付着すると、キャリアの摺擦による掻き取りが無いので、トナーが付着したままの状態になりやすい。
【００２７】
次に、本実施形態の特徴部について説明する。
図２に示す本実施形態の現像装置４は、ドクターブレード４６に対して、現像スリーブ４１の表面移動方向上流の現像ハウジング４９内には、第一電極板４０ａ及び第二電極板４０ｂからなる電極対４０が配置されている。そして、第一電極板４０ａと第二電極板４０ｂとの間には、交流バイアスと直流バイアスを重畳したバイアスを印加できるように、交流電源４７及び直流電源４８を備えている。
【００２８】
本実施形態の現像装置４では、ドクターブレード４６に規制され、通過しなかった現像剤はドクターブレード４６および現像ハウジング４９の内壁面に沿って搬送され、重力によって現像剤収容部４５へと還流していく。この位置に電極対４０を配置しているので、還流していく現像剤は第一電極板４０ａと第二電極板４０ｂとの間を通過することになる。
【００２９】
第一電極板４０ａと第二電極板４０ｂとの間を通過する現像剤は、直流バイアスにより、キャリアと分離したトナーはトナーと逆極性の電極方向に引き付けられる。キャリアから分離し電極に付着したトナーは後から流れてくるキャリアと摩擦することで帯電し、キャリアの摺擦により電極から掻き取られて再びキャリアに付着して搬送されていく。特に弱帯電トナーや逆帯電トナーはキャリアに対する静電的付着力が弱いのでキャリアから分離しやすく、電極対４０の間を通過させることで弱帯電トナーおよび逆帯電トナーを適正な帯電量に帯電させることができる。交流バイアスにより電界が変化するので、分離したトナーとキャリアを接触させる力が働き、摩擦することで帯電量を上げることができる。
またトナー濃度が高い、つまりキャリアに対するトナーの被覆率が高い場合もトナーはキャリアから分離しやすく、被覆率の低いキャリアに掻き取られていくので、電極対を通過させることはトナー濃度のムラを低減する効果もある。
このように、直流バイアスと交流バイアスとを重畳したバイアスが印加される電極対４０を設け、第一電極板４０ａと第二電極板４０ｂとの間を現像剤が通過することにより、トナーの帯電量を上げることができる。これにより、弱帯電トナーおよび逆帯電トナーの量を低減することができ、トナー飛散や地汚れを防止することができる。さらに、トナーがバイアス印加部材である電極対４０に静電的に付着しても、バイアスの交流成分により電極対４０に印加される電圧の大きさは経時で変化する。これにより、トナーが電極対４０に付着する静電気力が不安定であり、電極対４０の間を通過するキャリアが接触することにより容易に離間することができる。よって、バイアス印加部材である電極対４０へのトナーの固着を抑制することができる。
また、電極対４０に印加するバイアスの交流成分の絶対値を印加するバイアスの直流成分よりも大きくすることにより、経時で電界の向きが変化し、電極対４０での撹拌性の向上を図ることができる。なお、交流バイアスが＋Ｖ１［Ｖ］と−Ｖ１［Ｖ］の間で周期的に電圧変化するものである場合、バイアスの交流成分の絶対値はＶ１［Ｖ］である。このとき、直流バイアスが印加する電圧の大きさをＶ２［Ｖ］とすると、Ｖ１＞Ｖ２とすることにより、交流バイアスの振幅で電界の向きを変化させることができる。さらに、電極対４０の静電気力によりトナーが電極板に付着しても、交流バイアスの振幅で電界の向きを変化させることにより、トナーが付着した電極板の極性が入れ替わるため、付着したトナーを静電気力により電極板から離間させることができる。
【００３０】
現像装置４では、バイアス印加部材である電極対４０にトナーが付着しても、電極対４０の間を通過するキャリアが摺擦することにより除去される。トナースクレーパなどの掻き取り部材で掻き取る構成に比べてトナーに与えるストレスを軽減することができ、トナーの劣化を抑制することができる。また、キャリアがバイアス印加部材である電極対４０に接触することができるので、スリーブ上の現像剤に非接触にバイアス印加部材を設けて交流バイアスを印加する構成と異なり、バイアス印加部材に付着したトナーを除去することが可能である。さらに、電界に対して位置が固定された磁気ブラシを構成するキャリアと異なり、キャリアが電界に対して移動可能であるので、電界内でのトナー及びキャリアの動きをランダムにすることができ、より均一な帯電を行うことができるようになる。
また、交流成分を印加することにより、電極対４０の間に形成される電界が経時で変化する。これにより、規制部材に直流バイアスを印加する構成で規制部材に付着したトナーよりもトナーがバイアス印加部材に付着する静電気力が不安定となり、比較的に離間しやすくなる。これにより、キャリアの接触によって電極対４０からトナーを容易に除去することができる。
【００３１】
次に、図２を用いて説明した本発明を適用した現像装置と、図７を用いて説明した従来の現像装置との二種類の現像装置を用いてトナー帯電量分布の測定を行った。図３は、本発明を適用した現像装置と従来の現像装置とのトナー帯電量分布の測定結果を示すグラフである。なお、破線で示すトナー補給時とはトナー補給した後、補給されたトナーを含む現像剤が搬送スクリュ４４によって搬送され、現像剤収容部４５内を一周する程度の時間を経過したときのタイミングであり、補給後１０〜２０秒後である。
図３に示すように、本発明を適用した現像装置は従来の現像装置と比べ弱帯電トナーの割合が少なくなっているのがわかる。特にトナー補給時には差が大きく、従来の現像装置は弱帯電トナーの割合が通常時よりかなり大きくなっているのに対し、本発明の現像装置は通常時とトナー補給時の差が小さくなっている。また従来の現像装置ではトナー補給時に逆帯電領域にもう一つの分布のピークを持ち、通常時においても若干のピークが残っているのが分かる。一方、本発明を適用した現像装置では通常時、トナー補給時ともに逆帯電領域のピークをなくすことができている。これは、ドクターブレードを通過する以前のハウジング内を現像剤が循環しているときにバイアスが印加された電極対を通過させることで現像剤を帯電させているためである。そして、画像をプリントして比較したところ、本発明を適用した現像装置の方が従来の現像装置よりも地汚れを低減することができ、装置内に蓄積するトナー飛散量も少なくなっていた。
【００３２】
図３に示すように、従来の現像装置においても通常時は比較的弱帯電トナーが少ない。よって、現像剤の帯電特性によっては電極対へのバイアス印加はトナー補給時から所定の時間のみでもトナー飛散を防止することができる。本実施形態の現像装置４ではトナー補給により弱帯電トナーが多くなり、その後３０［秒］から１［分］程度で通常の帯電量分布に戻っていた。よって、所定の時間として１分経過後は、電極対４０へのバイアスの印加を停止するようにしても良い。これにより、トナー補給時の逆帯電、弱帯電トナーが多くなるときにだけ動作させることができる。
【００３３】
なお、トナーの電荷量分布および粒径ｄの測定には、ホソカワミクロン社製の分析装置（商品名：「Ｅ−ＳＰＡＲＴアナライザー」）を使用した。この分析装置は、二重ビーム周波数偏移型レーザードップラー速度計と静電界中で粒子の動きを摂動させる弾性波とを用いた方法を採用し、現像スリーブ上のトナーにエアを吹き付けて飛ばし、電界中の動きを捉えることでトナー個々の粒径と帯電量のデータを得られるものである。
【００３４】
〔変形例１〕
次に、図２で示した現像装置４とは電極対４０の構成が異なる変形例１の現像装置４について説明する。
図４は、変形例１に係る現像装置４の概略構成図である。変形例１の現像装置４は、電極対４０の構成のみが図２で示した現像装置４と異なるため、共通する構成の説明は省略し、相違点についてのみ説明する。
図４に示すように、変形例１の現像装置４は電極対４０に直流バイアスを印加する直流電源４８が、印加するバイアスの極性を切り替えることができるように、直流電源スイッチ４８Ｓを備えている。キャリアから分離され電極板に付着したトナーは交流バイアスによって静電気力が不安定であり、さらに次々と還流してくる現像剤に掻き取られていくので、電極にトナーが蓄積し続けていくことはない。しかし、一定プリント毎に直流バイアスの極性を切り替えることでトナーが電極板に付着したまま固着するのを防止することをより確実に防止することができる。これにより、電極の汚れを防止し、電極対４０の第一電極板４０ａと第二電極板４０ｂとの間の電界を安定させることができる。
さらに、変形例１の現像装置４のように、電極対４０の第一電極板４０ａと第二電極板４０ｂとの間の間隙を、現像剤の流れについて下流側ほど狭くなる構成としても良い。このように、下流側ほど第一電極板４０ａと第二電極板４０ｂとの間の間隙が狭くなる構成とすることにより、還流する現像剤の流れの下流側に行くほど電界強度を強くすることができる。上流側の電界強度が比較的弱い箇所で分離できる弱帯電トナー、逆帯電トナーが動き始め、下流に行くに従いそれより少し帯電量の高いトナーが分離するので、電極全体を使って徐々に帯電量を上げていくことができる。
【００３５】
〔変形例２〕
次に、図２または図４で示した現像装置４とは電極対４０の構成が異なる変形例２の現像装置４について説明する。
図５は、変形例２に係る現像装置４の概略構成図である。変形例２の現像装置４は、電極対４０の構成のみが図２または図４で示した現像装置４と異なるため、共通する構成の説明は省略し、相違点についてのみ説明する。
図５に示すように、変形例２の現像装置４は、電極対４０を複数層重ねた構成となっている。電極対４０を複数重ねることにより、現像剤が通過する全体の幅に対して、対向する各電極同士のギャップを狭くすることができるので、同じ電界強度を得るために印加するバイアスを小さくすることができる。また各電極間を通過する現像剤の量も少なくなるので、より効果的に帯電量を上げることができる。
【００３６】
本実施形態の現像装置４では、ドクターブレード４６によって規制された現像剤が現像剤収容部４５に還流して行く位置に、電極対４０を配置しているが、電極対４０を配置する位置としてはこれに限るものではない。例えば、現像剤収容部４５の搬送スクリュ４４による現像剤の流れの途中や現像剤収容部４５から現像スリーブ４１に汲み上げられる位置でもトナーとキャリアを分離、接触させて帯電量を上げるという効果は得られる。
本実施形態の現像装置４のように、ドクターブレード４６を通過しなかった現像剤が重力で現像剤収容部４５に還流してくる位置というのは現像剤の移動速度および現像剤の充填状態がほぼ一定で安定している。よって、この位置に電極対４０を配置することにより、帯電量を上げる効果も安定する。
【００３７】
〔変形例３〕
次に、上述の実施形態の特徴部を適用可能な画像形成装置の別の実施例として、プリンタ１００がカラー複写機である変形例３について説明する。図６は、変形例３にかかるプリンタ１００の概略構成図である。
図６のプリンタ１００は、装置本体中央部に位置する画像形成部２００と、画像形成部２００の右方に位置する給紙部３００と、画像形成部の上方に位置する図示しない画像読取部を有している。
画像形成部２００には、水平方向に延びる転写面を有する中間転写体としての中間転写ベルト１０が配置されており、中間転写ベルト１０の上面には、画像を形成するための構成が設けられている。すなわち、画像を形成する４種のトナー（イエロー、マゼンタ、シアン、黒）による像を担持可能な像担持体としての４個の感光体１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋが中間転写ベルト１０の転写面に沿って並置されている。
【００３８】
中間転写ベルト１０は、駆動ローラ１３と二次転写対向ローラ１２に掛け回されて感光体１との対峙位置において同方向に移動可能な構成を有している。駆動ローラ１３と対向する位置には、中間転写ベルト１０の表面をクリーニングするベルトクリーニング装置１７が設けられている。
各感光体１を備えた各作像部は、単一色若しくは複数色の画像形成モードに応じて選択使用されるようになっており、選択された画像形成モードに対応した作像部が作像行程を実施するようになっている。各感光体１周りの構成、動作は上述した実施形態とほぼ同様であるが、感光体１上に形成された各色のトナー像は転写紙Ｐにではなく中間転写ベルト１０上に重ねて１次転写され、カラー画像が形成される。
【００３９】
給紙部３００は、記録媒体としての転写紙Ｐ等の記録材を積載収容する給紙トレイ３０１と、給紙トレイ３０１内の転写紙Ｐを最上のものから順に１枚ずつ分離して給紙する給紙コロ３０２とを備えている。さらに、給紙された転写紙Ｐを搬送する搬送ローラ対３０３と、転写紙Ｐが一旦停止され、斜めずれを修正された後、中間転写ベルト１０上の画像の先端と搬送方向の所定位置とが一致するタイミングで二次転写ニップに向けて送り出されるレジストローラ対３０５を有している。
【００４０】
感光体１から中間転写ベルト１０上に１次転写されたトナー像は、図示しないバイアス印加手段により二次転写ローラ２１に印加されるバイアスにより搬送される転写紙Ｐに対して静電的に二次転写される。
画像を転写された転写紙Ｐは搬送ガイド２２を通り、ニップを形成するローラ対である定着ローラ６１と加圧ローラ６３とから構成され、ヒータ６２により設定温度に制御された定着装置６に搬送され、転写紙Ｐ上のトナー像は加熱され、溶融して転写紙Ｐに定着する。
【００４１】
このような変形例３のプリンタ１００の各作像部が備える各現像装置４Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋとして、上述の実施形態と同様の現像装置４を適用し、このプリンタ１００を用いて画像を連続プリントしたところ、地汚れのない画像を得ることができた。また装置内のトナー飛散量も従来品を使った時を比べ低減できていることがわかった。
【００４２】
以上、本実施形態によれば、直流バイアスと交流バイアスとを重畳して印加する電極対４０を、現像装置４を形成する現像ハウジング４９内を移動する二成分現像剤が電極対４０の第一電極板４０ａと第二電極板４０ｂとの間を通過する位置に配置する。第一電極板４０ａと第二電極板４０ｂとの間の電界によりトナーとキャリアを分離、接触させ、弱帯電および逆帯電トナーの量を低減することができ、トナー飛散及び地汚れの発生を抑制することができる。さらに、電極対４０に印加するバイアスの交流成分によって電極対４０の間の電界が経時で変化することにより、第一電極板４０ａと第二電極板４０ｂとの間を通過するトナーやキャリアが振動するように移動し、トナーとキャリアとが接触する機会が増す。これにより、トナーの帯電量の上昇を図ることができ、トナー飛散及び地汚れの発生を抑制することができる。また、トナーがバイアス印加部材である電極対の第一電極板４０ａまたは第二電極板４０ｂに静電的に付着しても、バイアスの交流成分により電極対に印加される電圧の大きさは経時で変化するため、トナーが電極対に付着する静電気力が不安定であり、容易に離間することができる。そして、トナーが付着しても容易に離間することができるのでバイアス印加部材へのトナーの固着を抑制することができる。
また、電極対４０を、規制部材であるドクターブレード４６に規制され、現像スリーブ４１とドクターブレード４６との間隙を通過しなかった二成分現像剤が現像剤収容部４５に還流する位置に設けることで、電極対４０の間を通過する現像剤の移動速度が速く略一定で安定し、現像剤の充填状態がほぼ一定で安定する。これにより、現像剤の動きが速く、速度及び充填状態が安定している位置に電極対４０を配置することで、トナーの帯電が効率よくできる。
また、電極対４０を複数備え、複数の電極対４０を層状に配置することにより、各電極板間の間隙を狭くできるので、印加するバイアスを小さくすることができる。
また、電極対４０に印加する直流バイアスの極性が切り替え可能であることにより、直流バイアスの極性を切り替えることで電極板に付着するトナーの極性を変えることができるので、電極板にトナーが蓄積することを防止できる。
また、トナー補給時から所定の時間範囲のみ、電極対４０にバイアスを印加することにより、トナー補給時の逆帯電、弱帯電トナーが多くなるときにだけ動作させることができ、トナー補給時のトナー飛散、地汚れを防止することができる。
また、画像形成装置であるプリンタ１００が、現像手段として本実施形態の現像装置４を備えることにより、トナー飛散及び地汚れの発生を抑制した画像形成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】実施形態に係るプリンタの概略構成図。
【図２】実施形態に係る現像装置の概略構成図。
【図３】本発明を適用した現像装置と従来の現像装置とのトナー帯電量分布の測定結果を示すグラフ。
【図４】変形例１に係る現像装置の概略構成図。
【図５】変形例２に係る現像装置の概略構成図。
【図６】変形例３にかかるプリンタの概略構成図。
【図７】従来の現像装置の概略構成図。
【符号の説明】
【００４４】
１      感光体
２      帯電装置
３      露光装置
４      現像装置
５      転写装置
６      定着装置
４０    電極対
４０ａ  第一電極板
４０ｂ  第二電極板
４１    現像スリーブ
４２    マグネットローラ
４３    開口部
４４    搬送スクリュ
４５    現像剤収容部
４６    ドクターブレード
４７    交流電源
４８    直流電源
４８Ｓ  直流電源スイッチ
４９    現像ハウジング
１００  プリンタ
【図１】
2008090166.tif 000003
【図２】
2008090166.tif 000004
【図３】
2008090166.tif 000005
【図４】
2008090166.tif 000006
【図５】
2008090166.tif 000007
【図６】
2008090166.tif 000008
【図７】
2008090166.tif 000009