(57)【要約】【課題】トナー帯電量を上げると同時に、弱帯電、逆帯電トナーを安定して効率よく減らすことでトナー飛散や地汚れを抑えることができる構成の現像装置を実現する。【解決手段】本発明は、現像剤担持体４１と、トナー及び磁性キャリアを含有する二成分現像剤４７を収容する現像剤収容部４０と、現像剤担持体上の二成分現像剤の量を規制する規制部材４４とを備えた現像装置４において、現像剤担持体４１上の二成分現像剤にトナー帯電極性と同極性の電荷を付与する電荷付与手段を有し、かつ二成分現像剤から逆帯電および弱帯電トナーを除去する除去手段を有し、電荷付与手段と除去手段が同一部材（例えば同一のイオンフロー装置４５，４６）であることを特徴とするので、現像剤担持体上の二成分現像剤にトナー帯電極性と同極性の電荷を付与することでトナー帯電量を上げると同時に、二成分現像剤から逆帯電および弱帯電トナーを除去することができる。【選択図】図１
2008139782.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
現像剤担持体と、トナー及び磁性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、前記現像剤担持体上の二成分現像剤の量を規制する規制部材とを備えた現像装置において、
前記現像剤担持体上の前記二成分現像剤にトナー帯電極性と同極性の電荷を付与する電荷付与手段を有し、かつ前記二成分現像剤から逆帯電および弱帯電トナーを除去する除去手段を有し、前記電荷付与手段と前記除去手段が同一部材であることを特徴とする現像装置。
【請求項２】
磁界発生手段を内包し回転可能な非磁性のスリーブからなる現像剤担持体と、トナー及び磁性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現像剤搬送方向上流側に配置され現像剤の量を規制する規制部材とを備え、前記磁界発生手段により前記現像剤収容部から前記二成分現像剤を汲み上げて前記現像剤担持体の表面に担持させ、前記規制部材により前記二成分現像剤の量を規制した後に前記潜像担持体との対向部に搬送し、前記磁界発生手段により前記潜像担持体との対向部において前記現像剤担持体上の前記二成分現像剤を穂立ちさせて磁気ブラシを形成し、前記現像剤担持体に現像バイアスを印加して前記磁気ブラシより前記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、
前記現像剤担持体のスリーブ上の前記二成分現像剤にトナー帯電極性と同極性の電荷を付与する電荷付与手段を有し、かつ前記二成分現像剤から逆帯電および弱帯電トナーを除去する除去手段を有し、前記電荷付与手段と前記除去手段が同一部材であることを特徴とする現像装置。
【請求項３】
磁界発生手段を内包し回転可能な非磁性のスリーブからなる現像剤担持体と、トナー及び磁性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現像剤搬送方向上流側に配置され現像剤の量を規制する規制部材とを備え、前記磁界発生手段により前記現像剤収容部から前記二成分現像剤を汲み上げて前記現像剤担持体の表面に担持させ、前記規制部材により前記二成分現像剤の量を規制した後に前記潜像担持体との対向部に搬送し、前記磁界発生手段により前記潜像担持体との対向部において前記現像剤担持体上の前記二成分現像剤を穂立ちさせて磁気ブラシを形成し、前記現像剤担持体に現像バイアスを印加して前記磁気ブラシより前記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、
前記規制部材通過後から前記潜像担持体との対向部に至るまでの位置で、前記現像剤担持体のスリーブ上の前記二成分現像剤にトナー帯電極性と同極性の電荷を付与する電荷付与手段を有し、かつ前記二成分現像剤から逆帯電および弱帯電トナーを除去する除去手段を有し、前記電荷付与手段と前記除去手段が同一部材であることを特徴とする現像装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の現像装置において、
前記電荷付与手段として、イオナイザーでイオン化されたエアの気流（以下、イオンフローと言う）を前記現像剤担持体のスリーブ上の前記二成分現像剤に吹き付けるイオンフロー装置を備えたことを特徴とする現像装置。
【請求項５】
請求項４に記載の現像装置において、
前記イオンフロー装置でトナー極性と同極性のイオンフローを前記現像剤担持体のスリーブ上の前記二成分現像剤に吹き付けることで、該二成分現像剤に電荷を付与すると同時に逆帯電および弱帯電トナーを前記二成分現像剤から除去することを特徴とする現像装置。
【請求項６】
請求項５に記載の現像装置において、
前記イオンフロー装置でイオンフローを吹き付ける位置が、前記磁界発生手段の形成する磁場形状のスリーブ法線方向磁束密度のピーク近傍であることを特徴とする現像装置。
【請求項７】
請求項５または６に記載の現像装置において、
前記イオンフローにより除去したトナーを該イオンフローの気流により搬送し、前記現像剤収容部に戻すことを特徴とする現像装置。
【請求項８】
請求項４乃至７のいずれか１項に記載の現像装置において、
トナー補給時から所定の時間範囲以外は前記イオンフロー装置のイオナイザーをオフにすることを特徴とする現像装置。
【請求項９】
請求項４乃至７のいずれか１項に記載の現像装置において、
前記イオンフローの吹き付け動作を、トナー補給時から所定の時間範囲のみ動作させることを特徴とする現像装置。
【請求項１０】
潜像を担持する潜像担持体と、該潜像担持体上の潜像を現像する現像手段を有し、前記潜像担持体上で現像された画像を、記録材に直接または中間転写体を介して転写し、画像を形成する画像形成装置において、
前記現像手段として、請求項１乃至９のいずれか１項に記載の現像装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項１１】
潜像を担持する潜像担持体と、該潜像担持体上の潜像を現像する現像手段を有する画像形成ユニットを複数備え、該複数の画像形成ユニットで前記潜像担持体上に色の異なる画像を形成して、記録材に直接または中間転写体を介して重ね合わせて転写し、多色またはカラー画像を形成する画像形成装置において、
前記複数の画像形成ユニットの現像手段として、請求項１乃至９のいずれか１項に記載の現像装置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、電子写真方式を利用した画像形成装置の現像装置に関し、詳しくは潜像担持体上に形成された潜像に、トナーおよび磁性キャリアを含有する二成分現像剤を供給し、帯電したトナーを電界により潜像担持体上の潜像に移動させることで該潜像を可視画像化する現像装置と、その現像装置を備えた、複写機、プリンタ、プロッタ、ファクシミリ、或いはこれらの少なくとも１つ以上の機能を備えた複合機などとして構成される画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式を利用した複写機、プリンタ、プロッタ、ファクシミリ、或いはこれらの少なくとも１つ以上の機能を備えた複合機などとして構成される画像形成装置において、従来、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を用いた画像形成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トナーと磁性キャリアの摩擦によりトナーを帯電させ、電界による静電力で帯電したトナーを動かし、感光体等の潜像担持体上の潜像を現像する方式である。
【０００３】
図７は二成分現像方式の現像装置の一例を示しており、この現像装置１０４では、トナーと磁性キャリアを含有する二成分現像剤（以下、現像剤と言う）１４７は、現像剤収容部１４０で搬送スクリュー１４２，１４３により攪拌・搬送されて擦れ合うことでトナーが摩擦帯電する。磁界発生手段を内包し回転可能な非磁性の現像スリーブからなる現像剤担持体１４１は、搬送されてきた現像剤１４７を磁界発生手段の磁力により汲み上げて担持し、現像剤担持体１４１に担持された現像剤１４７は、磁界発生手段と現像スリーブの回転により、現像剤担持体１４１と感光体等の潜像担持体１００とが対向する現像領域に搬送される。
【０００４】
現像領域の現像剤搬送方向上流側には、現像剤の量を制御する規制部材（ドクターブレード等）１４４が配置され、現像領域に搬送される現像剤１４７を所望の量に調整するとともに、規制部材１４４の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。すなわち、現像剤収容部１４０の搬送スクリュー１４２，１４３による攪拌では均一に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が、規制部材１４４の近傍で現像剤にストレスを与えることにより、現像に必要な帯電量を得られるようにしている。
【０００５】
現像領域に搬送された現像剤は、現像剤担持体１４１内部の磁界発生手段の磁界により穂立ちさせて磁気ブラシを形成し、現像剤担持体１４１と潜像担持体１００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。
【０００６】
この問題を解決させるために、例えば特許文献１に記載の従来技術では、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り、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定義される。また、特許文献２に記載の従来技術では、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。
【０００７】
しかし、これらの従来技術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の作像時には、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。そこで、飛散したトナーを除去する方法として、特許文献３に記載の従来技術では、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。
【０００８】
また、特許文献４に記載の従来技術では、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。また、バイアスローラにより除去した帯電不良トナーを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、特許文献５、特許文献６に記載の従来技術があるが、この方法では、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。
【０００９】
トナーの帯電不足を補う手段としては、特許文献７に記載の従来技術のように、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、特許文献８、特許文献９に記載の従来技術などが提案されている。
【００１０】
しかしながら、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。このため以上の従来技術の方法では、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、安定して動作させることはできなかった。
【００１１】
【特許文献１】特開２００４−２４０２２３号公報
【特許文献２】特開２００４−３３４１７３号公報
【特許文献３】特開２００５−２５７７３９号公報
【特許文献４】特開２００１−１２５３８１号公報
【特許文献５】特開平１１−３２７２８９号公報
【特許文献６】特開２０００−０９８７１４号公報
【特許文献７】特開平９−９０７４５号公報
【特許文献８】特開２０００−０１０３８６号公報
【特許文献９】特開２０００−２９３０２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は上記の従来技術の問題を鑑みてなされたものであり、トナー帯電量を上げると同時に、弱帯電、逆帯電トナーを安定して効率よく減らすことでトナー飛散や地汚れを抑えることができる構成の現像装置を提供することを目的とし、さらには、その現像装置を備え、トナー飛散や地汚れを防止した画像形成装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するため、本発明では以下のような解決手段を採っている。
本発明の第１の手段は、現像剤担持体と、トナー及び磁性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、前記現像剤担持体上の二成分現像剤の量を規制する規制部材とを備えた現像装置において、前記現像剤担持体上の前記二成分現像剤にトナー帯電極性と同極性の電荷を付与する電荷付与手段を有し、かつ前記二成分現像剤から逆帯電および弱帯電トナーを除去する除去手段を有し、前記電荷付与手段と前記除去手段が同一部材であることを特徴とする。
【００１４】
本発明の第２の手段は、磁界発生手段を内包し回転可能な非磁性のスリーブからなる現像剤担持体と、トナー及び磁性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現像剤搬送方向上流側に配置され現像剤の量を規制する規制部材とを備え、前記磁界発生手段により前記現像剤収容部から前記二成分現像剤を汲み上げて前記現像剤担持体の表面に担持させ、前記規制部材により前記二成分現像剤の量を規制した後に前記潜像担持体との対向部に搬送し、前記磁界発生手段により前記潜像担持体との対向部において前記現像剤担持体上の前記二成分現像剤を穂立ちさせて磁気ブラシを形成し、前記現像剤担持体に現像バイアスを印加して前記磁気ブラシより前記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、前記現像剤担持体のスリーブ上の前記二成分現像剤にトナー帯電極性と同極性の電荷を付与する電荷付与手段を有し、かつ前記二成分現像剤から逆帯電および弱帯電トナーを除去する除去手段を有し、前記電荷付与手段と前記除去手段が同一部材であることを特徴とする。
【００１５】
本発明の第３の手段は、磁界発生手段を内包し回転可能な非磁性のスリーブからなる現像剤担持体と、トナー及び磁性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現像剤搬送方向上流側に配置され現像剤の量を規制する規制部材とを備え、前記磁界発生手段により前記現像剤収容部から前記二成分現像剤を汲み上げて前記現像剤担持体の表面に担持させ、前記規制部材により前記二成分現像剤の量を規制した後に前記潜像担持体との対向部に搬送し、前記磁界発生手段により前記潜像担持体との対向部において前記現像剤担持体上の前記二成分現像剤を穂立ちさせて磁気ブラシを形成し、前記現像剤担持体に現像バイアスを印加して前記磁気ブラシより前記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、前記規制部材通過後から前記潜像担持体との対向部に至るまでの位置で、前記現像剤担持体のスリーブ上の前記二成分現像剤にトナー帯電極性と同極性の電荷を付与する電荷付与手段を有し、かつ前記二成分現像剤から逆帯電および弱帯電トナーを除去する除去手段を有し、前記電荷付与手段と前記除去手段が同一部材であることを特徴とする。
【００１６】
本発明の第４の手段は、第１乃至第３のいずれか１つの手段の現像装置において、前記電荷付与手段として、イオナイザーでイオン化されたエアの気流（以下、イオンフローと言う）を前記現像剤担持体のスリーブ上の前記二成分現像剤に吹き付けるイオンフロー装置を備えたことを特徴とする。
また、本発明の第５の手段は、第４の手段の現像装置において、前記イオンフロー装置でトナー極性と同極性のイオンフローを前記現像剤担持体のスリーブ上の前記二成分現像剤に吹き付けることで、該二成分現像剤に電荷を付与すると同時に逆帯電および弱帯電トナーを前記二成分現像剤から除去することを特徴とする。
さらに本発明の第６の手段は、第５の手段の現像装置において、前記イオンフロー装置でイオンフローを吹き付ける位置が、前記磁界発生手段の形成する磁場形状のスリーブ法線方向磁束密度のピーク近傍であることを特徴とする。
【００１７】
本発明の第７の手段は、第５または第６の手段の現像装置において、前記イオンフローにより除去したトナーを該イオンフローの気流により搬送し、前記現像剤収容部に戻すことを特徴とする。
また、本発明の第８の手段は、第４乃至第７のいずれか１つの手段の現像装置において、トナー補給時から所定の時間範囲以外は前記イオンフロー装置のイオナイザーをオフにすることを特徴とする。
さらに本発明の第９の手段は、第４乃至第７のいずれか１つの手段の現像装置において、前記イオンフローの吹き付け動作を、トナー補給時から所定の時間範囲のみ動作させることを特徴とする。
【００１８】
本発明の第１０の手段は、潜像を担持する潜像担持体と、該潜像担持体上の潜像を現像する現像手段を有し、前記潜像担持体上で現像された画像を、記録材に直接または中間転写体を介して転写し、画像を形成する画像形成装置において、前記現像手段として、第１乃至第９のいずれか１つの手段の現像装置を備えたことを特徴とする。
【００１９】
本発明の第１１の手段は、潜像を担持する潜像担持体と、該潜像担持体上の潜像を現像する現像手段を有する画像形成ユニットを複数備え、該複数の画像形成ユニットで前記潜像担持体上に色の異なる画像を形成して、記録材に直接または中間転写体を介して重ね合わせて転写し、多色またはカラー画像を形成する画像形成装置において、前記複数の画像形成ユニットの現像手段として、第１乃至第９のいずれか１つの手段の現像装置を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の第１の手段の現像装置では、現像剤担持体上の二成分現像剤にトナー帯電極性と同極性の電荷を付与する電荷付与手段を有し、かつ二成分現像剤から逆帯電および弱帯電トナーを除去する除去手段を有し、電荷付与手段と除去手段が同一部材であることを特徴とするので、電荷付与手段により現像剤担持体上の二成分現像剤にトナー帯電極性と同極性の電荷を付与することでトナー帯電量を上げると同時に、二成分現像剤から逆帯電および弱帯電トナーを除去することができ、弱帯電、逆帯電トナーを安定して効率よく減らすことでトナー飛散や地汚れを抑えることができる。
【００２１】
本発明の第２の手段の現像装置では、現像剤担持体のスリーブ上の二成分現像剤にトナー帯電極性と同極性の電荷を付与する電荷付与手段を有し、かつ二成分現像剤から逆帯電および弱帯電トナーを除去する除去手段を有し、電荷付与手段と除去手段が同一部材であることを特徴とするので、電荷付与手段により現像剤担持体のスリーブ上の二成分現像剤にトナー帯電極性と同極性の電荷を付与することでトナー帯電量を上げると同時に、二成分現像剤から逆帯電および弱帯電トナーを除去することができ、弱帯電、逆帯電トナーを安定して効率よく減らすことでトナー飛散や地汚れを抑えることができる。
【００２２】
本発明の第３の手段の現像装置では、規制部材通過後から潜像担持体との対向部に至るまでの位置で、現像剤担持体のスリーブ上の二成分現像剤にトナー帯電極性と同極性の電荷を付与する電荷付与手段を有し、かつ二成分現像剤から逆帯電および弱帯電トナーを除去する除去手段を有し、電荷付与手段と除去手段が同一部材であることを特徴とするので、規制部材通過後から潜像担持体との対向部に至るまでの位置で、電荷付与手段により現像剤担持体のスリーブ上の二成分現像剤にトナー帯電極性と同極性の電荷を付与することでトナー帯電量を上げると同時に、二成分現像剤から逆帯電および弱帯電トナーを除去することができ、弱帯電、逆帯電トナーを安定して効率よく減らすことでトナー飛散や地汚れを抑えることができる。
【００２３】
本発明の第４の手段の現像装置では、第１乃至第３のいずれか１つの手段の構成に加え、前記電荷付与手段として、イオナイザーでイオン化されたエアの気流（イオンフロー）を現像剤担持体のスリーブ上の二成分現像剤に吹き付けるイオンフロー装置を備えたことを特徴とするので、イオンフロー装置からのイオンフローにより現像剤担持体のスリーブ上の二成分現像剤にトナー帯電極性と同極性の電荷を付与することができる。
また、本発明の第５の手段の現像装置では、第４の手段の構成に加え、前記イオンフロー装置でトナー極性と同極性のイオンフローを現像剤担持体のスリーブ上の二成分現像剤に吹き付けることで、該二成分現像剤に電荷を付与すると同時に逆帯電および弱帯電トナーを前記二成分現像剤から除去することを特徴とするので、トナー帯電量を上げると同時に、イオンフローにより二成分現像剤から逆帯電および弱帯電トナーを除去することができ、弱帯電、逆帯電トナーを安定して効率よく減らすことでトナー飛散や地汚れを抑えることができる。
【００２４】
本発明の第６の手段の現像装置では、第５の手段の構成に加え、前記イオンフロー装置でイオンフローを吹き付ける位置が、磁界発生手段の形成する磁場形状のスリーブ法線方向磁束密度のピーク近傍であることを特徴とするので、現像剤の磁気ブラシが立っている位置で現像剤に対してムラなくイオンフローを吹き付けることができ、トナー帯電量を確実に上げることができると同時に、イオンフローにより二成分現像剤から逆帯電および弱帯電トナーを除去することができ、弱帯電、逆帯電トナーを安定して効率よく減らすことでトナー飛散や地汚れを抑えることができる。
【００２５】
本発明の第７の手段の現像装置では、第５または第６の手段の構成に加え、前記イオンフローにより除去したトナーを該イオンフローの気流により搬送し、現像剤収容部に戻すことを特徴とするので、除去したトナーを現像剤収容部に戻して現像剤に混合することで、除去トナーを再利用することができる。
また、本発明の第８の手段の現像装置では、第４乃至第７のいずれか１つの手段の構成に加え、トナー補給時から所定の時間範囲以外はイオンフロー装置のイオナイザーをオフにすることを特徴とするので、トナー補給時以外はエアフローだけで弱帯電、逆帯電トナーの除去動作のみを行うことができる。
さらに本発明の第９の手段の現像装置では、第４乃至第７のいずれか１つの手段の構成に加え、イオンフローの吹き付け動作を、トナー補給時から所定の時間範囲のみ動作させることを特徴とするので、トナー補給時の弱帯電、逆帯電トナーが多くなるときにのみ動作させることができ、無駄な動作を抑えることができる。
【００２６】
本発明の第１０の手段の画像形成装置では、現像手段として、第１乃至第９のいずれか１つの手段の現像装置を備えたことを特徴とするので、トナー帯電量を上げると同時に、弱帯電、逆帯電トナーを安定して効率よく減らすことでトナー飛散や地汚れを抑えることができ、トナー飛散や地汚れを防止した画像形成装置を実現することができる。
また、本発明の第１１の手段の画像形成装置では、複数の画像形成ユニットの現像手段として、第１乃至第９のいずれか１つの手段の現像装置を備えたことを特徴とするので、トナー帯電量を上げると同時に、弱帯電、逆帯電トナーを安定して効率よく減らすことでトナー飛散や地汚れを抑えることができ、トナー飛散や地汚れを防止した多色またはカラー画像形成装置を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明を実施するための最良の形態を、図示の実施例に基づいて詳細に説明する。
【実施例】
【００２８】
まず、本発明に係る電子写真方式の画像形成装置の構成、動作の概要を図１により説明する。
図１において、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（書き込み装置）３、現像装置４、転写装置５、クリーニング装置６が順に配設されている。また、給紙トレイ８より転写紙等の記録材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ための給紙コロ９ａ、分離ローラ対９ｂ、搬送ローラ対９ｃ、レジストローラ対９ｄ等からなる給紙搬送装置と、トナー像を転写された記録材Ｐが感光体１から分離した後、トナーを記録材Ｐに定着する定着装置７とを備えている。
【００２９】
上記感光体１は、アルミ等の素管の表面に感光性（光導電性）を発揮する有機感光層（ＯＰＣ）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に帯電された後、露光装置（書き込み装置）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の軸方向（主走査方向と言う）にスキャンされて照射される。これにより、感光体上に静電潜像が形成される。感光体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。
【００３０】
一方、記録材Ｐは給紙搬送装置の給紙コロ９ａと分離ローラ対９ｂで１枚づつ給紙され、搬送ローラ対９ｃでレジストローラ対９ｄに向けて搬送され、レジストローラ対９ｄで所定のタイミングで感光体１と転写装置５とが対向する転写ニップ部に送出・搬送される。そして、転写装置５により、記録材Ｐに感光体上のトナー像とは逆極性の電荷を付与することで、感光体上に形成されたトナー像が記録材Ｐに転写される。次いで、記録材Ｐは、感光体１から分離されて定着装置７に送られ、定着装置７のローラ対で加熱・加圧されてトナー像が記録材に溶融定着され、定着後の記録材Ｐは図示しない排紙トレイ等に出力される。
【００３１】
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６でクリーニングされ、感光体上に残ったトナーが除去される。クリーニング装置６を通過した感光体の表面は、その後、帯電装置２により再び一様に帯電され、次の画像形成工程が繰り返される。
【００３２】
以上が本発明に係る画像形成装置の構成、動作の概要であるが、次に、本発明に係る画像形成装置に用いられる現像装置４の特徴的な構成の実施例について説明する。
【００３３】
［実施例１］
図２は本発明の第１の実施例を示す図であって、現像装置４の概略構成を示す断面図である。この現像装置４は感光体１との対向部に開口部を有し、この開口部から一部が露出し、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、固定された磁界発生手段としての磁石（各磁極毎に設けた複数の磁石、あるいは複数の磁極が着磁されたローラ状の磁石（マグネットローラ））を配設している。また、トナーと磁性キャリアを含む二成分現像剤を収容する現像剤収容部（現像ハウジングあるいは現像ケーシング）４０と、現像剤収容部４０内の現像剤４７を攪拌・搬送する搬送スクリュー４２，４３と、現像スリーブ上の現像剤量を規制する規制部材であるドクターブレード４４とを備えている。また、図示していないが、現像剤収容部４０の搬送スクリュー４３の側にトナーを補給するトナー補給装置が設けられている。
【００３４】
現像装置４のドクターブレード４４と現像領域の間には、電荷付与手段と、逆帯電及び弱帯電トナーを除去する除去手段とを兼ねたイオンフロー装置が設けられており、このイオンフロー装置は、イオナイザー４５と、イオナイザー４５によりイオン化されたエアを気流（イオンフローと言う）にして送るファンなどの図示しない送風器と、そのイオンフローをスリーブ上の現像剤に吹き付ける位置にセットされたノズル４６などで構成されている。
【００３５】
現像装置４の現像剤収容部４０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４７は、搬送スクリュー４２，４３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の近傍まで搬送される。この現像剤４７は現像スリーブ内の磁石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。現像剤４７は現像スリーブ表面に所定の間隙を介して対向するドクターブレード４４によってその層厚を規制され、一定量の現像剤４７が現像スリーブ４１に担持された状態で現像領域の開口部に搬送され、感光体１と対向する位置で磁気ブラシを形成する。同時に、ドクターブレード４４に通過を規制され、現像剤４７にストレス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。
【００３６】
本実施例の現像装置４では、摩擦帯電で帯電量が不十分な現像剤４７に対して、ドクターブレード４４通過後の薄層化された現像剤に、イオンフロー装置のイオナイザー４５でトナー帯電極性と同極性にイオン化されたエアの気流（イオンフロー）を吹き付けて電荷を付与することでトナーの帯電不足を補っている。また、それと同時に、ここでなお逆帯電・弱帯電のトナーについては、磁性キャリアとの付着力が弱いためイオンフローの気流の力（風圧）でキャリアからトナーを分離し除去することができる。イオンフローによって除去されたトナーは、イオンフローの気流で搬送され、流路を通って現像剤収容部４０の現像剤４７に戻される。現像剤４７に戻されたトナーは、再度搬送スクリュー４２，４３で攪拌・搬送されて現像剤に混合され、再利用される。イオンフロー装置のノズル４６によってイオンフローを吹き付ける位置は、磁界発生手段で形成する磁場形状の、スリーブ法線方向磁束密度のピーク位置またはその近傍であり、現像剤の磁気ブラシが立っている部分なので、現像剤に均一にイオンフローを吹き付けることができる。
【００３７】
イオンフロー装置は、電荷を生成する電極部が気流の上流にあるので、電極がトナーなどで汚れることがなく、安定した電荷付与が可能である。また、逆帯電及び弱帯電のトナーの除去、除去トナーの現像剤収容部４０への搬送と、一連の動作がすべてイオンフローの気流によって行われているので、トナーに過剰なストレスを与えることがない。このため常に安定して動作させることができる。
【００３８】
感光体１と対向する現像領域では、磁界発生手段である磁石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、その磁気ブラシの先端を感光体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には図示しない電源により現像バイアスが印加されており、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の潜像部にトナーが静電的に転移してトナー像を形成する。現像スリーブ４１の回転に伴って上記現像領域を通過した後の磁気ブラシは、現像剤収容部内に戻されて剤切される。
【００３９】
現像剤を構成するトナーは、ポリエステル、ポリオール、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。
【００４０】
本発明の一実施例である図２に示す構成の現像装置４と、従来の図７に示す構成の現像装置１０４の２種類を用いてトナー帯電量分布の測定を行った。測定結果を図３に示す。本発明の例では、従来品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、従来品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、本発明では通常時とトナー補給時の差が小さくなっている。また、従来品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。本発明では電荷を付与することで帯電量全体を上げると同時に、弱帯電トナーを除去しているので、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。また、画像をプリントして比較したところ、従来品より地汚れを低減でき、装置内に蓄積するトナー飛散量も少なくなっていた。
【００４１】
従来品においても通常時は比較的弱帯電トナーが少ないので、現像剤の帯電特性によってはイオンフロー装置の動作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。本実施例ではトナー補給により弱帯電トナー量が多くなるが、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。従って、トナー補給時から所定の時間範囲以外はイオンフロー装置のイオナイザー４５をオフにし、エアフローのみで弱帯電トナー除去を行い、トナー補給から所定時間の範囲内では、イオンフローで電荷付与動作を加えてトナー帯電量を上げるようにするとよい。
【００４２】
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。
【００４３】
［実施例２］
次に、図４は本発明の別の実施例を示す図であって、現像装置４の概略構成を示す断面図である。この実施例では、現像装置４の基本的な構成は図２と同様であるが、イオンフロー装置のイオンフローの吹き出し位置をドクターブレード４４の壁面として、ドクターブレード４４通過前の現像剤に対してイオンフローを吹き付ける構成としたものである。ドクターブレード４４通過後の薄層化された現像剤と違い、ドクターブレード４４通過前の位置では現像剤の量が多いので、イオンフロー装置の流量を大きくする必要があるが、ドクターブレード４４の裏側に滞留してしまう現像剤４７の流動性を上げ、現像剤４７が循環しやすくする効果が得られる。
【００４４】
また、図５は本発明のさらに別の実施例を示す図であって、現像装置４の概略構成を示す断面図である。図５に示す実施例では、ドクターブレード４４通過前の位置で、現像スリーブ４１上を搬送される現像剤に対してイオンフローが吹き付けられる位置に、ドクターブレード４４とは別にノズル４６を配置したものである。
【００４５】
なお、上記の実施例１，２においては、電荷付与手段で、かつ弱帯電・逆帯電トナーの除去手段として、イオンフロー装置についてのみの説明をしているが、実施例１や実施例２で、イオンフローが吹き出しているノズル４６の付近に、イオンフロー装置の替わりにバイアスを印加する電極やローラなど部材を現像剤に接触または近接して配置することでも、電荷付与手段と、逆帯電・弱帯電トナーの除去を同一部材で実現することが可能である。ただし、この場合には、部材へのトナーの付着などにより、安定性はイオンフロー装置よりも若干劣るものとなる。
【００４６】
［実施例３］
次に、本発明に係る画像形成装置の別の実施例として、タンデム型のカラー画像形成装置の構成、動作を図６により説明する。このカラー画像形成装置は、装置本体中央部に位置する画像形成部と、該画像形成部の右方に位置する給紙部を備えており、カラープリンタやカラープロッタ等の機能を有している。また、画像形成部の上方に図示しない画像読取部を設けることにより、カラー複写機やカラーファクシミリの機能を持たせることができ、複合機として構成することができる。
【００４７】
画像形成部には、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２０が配置されており、該中間転写ベルト２０の上面には、画像を形成するための画像形成ユニット１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋが並設して設けられている。すなわち、画像を形成する４種のトナー（イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ））による像をそれぞれ担持可能な潜像担持体としての４個の感光体１が中間転写ベルト２０の転写面に沿って並置されており、各感光体１の周囲には図１と同様に、帯電装置２、現像装置４、一次転写装置５、クリーニング装置６が配設され、各色の画像形成ユニット１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋを構成している。なお、露光装置（書き込み装置）３は、各画像形成ユニット毎に設けても良いが、図示の例では、４つのレーザ光源からのレーザ光を１つの光偏向器で振り分けて走査し、４系統の走査結像光学系を介して各感光体に照射して潜像を書き込む構成である。
【００４８】
中間転写ベルト２０は、駆動ローラ２１と支持ローラ２２及び２次転写対向ローラ２３に掛け回されて各感光体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２１と対向する位置には、中間転写ベルト２０の表面をクリーニングするベルトクリーニング装置２４が設けられている。
【００４９】
上記４つの画像形成ユニット１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋを備えた画像形成部は、単一色若しくは複数色の画像形成モード（単色、多色またはフルカラー画像形成モード）に応じて各画像形成ユニットが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画像形成ユニットが前述の図１の実施例と同様の帯電、露光、現像の作像行程を実施して各感光体１上に各色のトナー像を形成するようになっている。各画像形成ユニット１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋの感光体周りの構成、動作は図１の実施例とほぼ同様であるが、感光体上に形成された各色のトナー像は、転写紙等の記録材にではなく、転写装置（例えば１次転写ローラ）５で中間転写ベルト２０上に１次転写され、上記の選択された画像形成モードに応じて、中間転写ベルト上に単色、多色またはフルカラー画像が形成される。
【００５０】
給紙部は、記録媒体としての転写紙等の記録材Ｐを積載収容する給紙トレイ３０と、該給紙トレイ内の記録材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３１と、給紙された記録材Ｐを搬送する搬送ローラ対３２と、記録材Ｐの搬送をガイドする搬送ガイド３３と、記録材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２０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部に向けて送り出すレジストローラ対３４を有している。
【００５１】
各画像形成ユニット１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋの感光体１から中間転写ベルト２０上に１次転写されたトナー像Ｔは、図示しないバイアス印加手段により２次転写ローラ３５に印加されるバイアスにより、二次転写ニップ部を搬送される記録材Ｐに対して静電的に２次転写される。
【００５２】
画像を転写された記録材Ｐは、搬送ガイド３６を通り、定着ニップを形成するローラ対（ヒータ７ｃを内蔵した定着ローラ７ａと、加圧ローラ７ｂ）で構成され、設定温度に制御された定着装置７に搬送され、記録材上のトナー像はローラ対の定着ニップで加熱、加圧され、トナーが溶融して記録材Ｐに定着する。定着後の記録材は、図示しない排紙トレイ等に排出される。
【００５３】
以上の実施例のカラー画像形成装置においては、各画像形成ユニット１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋの現像装置４に、実施例１または実施例２で説明した現像装置を備えている。このため、トナー帯電量を上げると同時に、弱帯電、逆帯電トナーを安定して効率よく減らすことでトナー飛散や地汚れを抑えることができる。
実際に図６に示す構成のカラー画像形成装置で、多色画像やカラー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の現像装置を使った時と比べて低減できていることがわかった。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の一実施例を示す画像形成装置の概略構成図である。
【図２】本発明の一実施例を示す現像装置の概略断面図である。
【図３】本発明の現像装置と従来の現像装置のトナー帯電量分布の測定結果を示す図である。
【図４】本発明の別の実施例を示す現像装置の概略断面図である。
【図５】本発明の別の実施例を示す現像装置の概略断面図である。
【図６】本発明の別の実施例を示すカラー画像形成装置の概略構成図である。
【図７】従来技術の一例を示す現像装置の概略断面図である。
【符号の説明】
【００５５】
１：感光体（潜像担持体）
２：帯電装置
３：露光装置（書き込み装置）
４：現像装置
５：転写装置
６：クリーニング装置
７：定着装置
８：給紙トレイ
９ａ：給紙コロ
９ｂ：分離ローラ対
９ｃ：搬送ローラ対
９ｄ：レジストローラ対
１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋ：画像形成ユニット
２０：中間転写ベルト（中間転写体）
２１：駆動ローラ
２２：支持ローラ
２３：２次転写対向ローラ
２４：ベルトクリーニング装置
３０：給紙トレイ
３１：給紙コロ
３２：搬送ローラ対
３３：搬送ガイド
３４：レジストローラ対
３５：２次転写ローラ
３６：搬送ガイド
４０：現像剤収容部（現像ハウジング）
４１：現像スリーブ（現像剤担持体）
４２，４３：搬送スクリュー
４４：ドクターブレード（規制部材）
４５：イオンフロー装置のイオナイザー
４６：イオンフロー装置のノズル
４７：二成分現像剤
Ｐ：記録材（転写紙等）
Ｔ：トナー像
【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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