(57)【要約】 【課題】  電極ローラに付着しているトナーを除去するためのスクレーパに付着するトナーを、簡単な構成で除去することができる現像装置を提供する。【解決手段】  スクレーパ３０には、電極ローラ２８に付着しているトナー３３と同じ極性を有する離脱電位が、電源２９によって与えられる。したがってスクレーパ３０に電極ローラ２８に付着していたトナー３３が付着しても、離脱電位を与えることによって、スクレーパ３０に付着しているトナー３３にスクレーパ３０から離脱する反発力を与えることができる。したがってスクレーパ３０に付着している離脱電位と同じ極性を有するトナー３３を、スクレーパ３０から除去することができる。これによってスクレーパ３０のトナー３３による汚れを最小限に抑えることできる。【選択図】      図１
2005316016.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
感光体の表面部に形成される静電潜像を現像するために用いられるローラ本体を備えるローラ手段と、
導電性を有し、ローラ本体に付着している現像剤を除去するための除去手段と、
ローラ本体に付着している現像剤と同じ極性を有する離脱電位を、除去手段に与える印加手段とを含むことを特徴とする現像装置。
【請求項２】
感光体に臨んで開口する開口部が形成され、開口部で感光体の表面部に現像剤を一様に付着させるように現像剤を収容するハウジングを含み、
ローラ手段は、感光体に対向して配置され、感光体に一様に付着された現像剤を部分的に付着させて回収するための回収ローラ手段であり、ローラ本体が回転することによって開口部近傍の現像剤を撹拌して帯電させることを特徴とする請求項１記載の現像装置。
【請求項３】
現像剤を撹拌する撹拌手段と、
少なくとも除去手段に離脱電位が与えられているとき、現像剤を撹拌するように撹拌手段を制御する制御手段とを含むことを特徴とする請求項１または２に記載の現像装置。
【請求項４】
感光体の表面部に形成される静電潜像を現像する現像動作の開始時刻前に、ローラ本体が少なくとも１回転の予備回転するようにローラ手段を制御するとともに、少なくともローラ本体が予備回転しているとき、除去手段に離脱電位を与えるように、印加手段を制御する制御手段を含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の現像装置。
【請求項５】
除去手段の体積抵抗率は、１０２Ωｍ以上１０８Ωｍ以下であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の現像装置。
【請求項６】
現像動作が休止しているときだけ、除去手段に離脱電位を与えるように、印加手段を制御する制御手段を含むことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の現像装置。
【請求項７】
現像動作が断続的に実行されるとき、現像動作を休止しているときだけ、除去手段に離脱電位を与えるように、印加手段を制御することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載の現像装置。
【請求項８】
現像動作の実行中は、除去手段を、他の手段に対して絶縁状態にするように、印加手段を制御する制御手段を含むことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１つに記載の現像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、感光体の表面部に形成される静電潜像を現像する現像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
第１の従来の技術の現像装置は、非磁性１成分トナーを用いて、静電潜像担持体である感光体ドラムに近接または当接して配置される現像剤担持体と、現像剤担持体にトナーを供給する現像剤供給部材と、現像剤担持体に当接して現像剤担持体上のトナーを薄層化すると共に、摩擦帯電によってトナーに電荷を与える層規制ブレードとを備えて構成される。この現像装置を用いて好適な現像を行うためには、現像剤担持体上にトナーの薄層を常に安定して形成することが非常に重要である。
【０００３】
現像剤担持体上に形成されるトナーの薄層を帯電して、均一な厚みのトナーの薄層を形成するためには、層規制ブレードと現像剤担持体との当接圧を高く設定する必要がある。層規制ブレードと現像剤担持体との当接圧を高く設定すると、層規制ブレードと現像剤担持体との当接部でトナーに過剰な負荷がかかることによってトナーが劣化し、トナーの流動性および帯電性が低下する。トナーの流動性が低下することによって、層規制ブレードへのトナーの融着による白筋の発生、および感光体ドラムに搬送されるトナー量が低下することによって画像濃度が低下する。またトナーの帯電性が低下することによって、正常に帯電していないトナーが感光体ドラムに供給されて、トナーカブリおよびトナー飛散などが生じ、これによって現像される画像が劣化する。
【０００４】
このような第１の従来の技術の課題を解決する第２の従来の技術が、特許文献１に記載されている。特許文献１の現像装置は、層規制ブレードを用いない現像装置であって、現像剤は磁性トナーが用いられ、感光体ドラムは絶対位置が固定された磁石を内部に備える。感光体ドラムが帯電露光され、静電潜像を形成された後、現像剤溜め内に位置する感光体ドラムの表面部に磁性トナーが与えられる。感光体ドラムに与えられた磁性トナーは、感光体ドラムの磁石によって磁気的に吸着され、感光体ドラムの表面部に付着し、静電潜像を現像する。
【０００５】
図６は、第３の従来の技術の現像装置１を簡略化して示す断面図である。帯電ローラ２は、感光体ドラム３の表面部を帯電する。照射手段４は、信号光４ａを出射し、感光体ドラム３の表面部に静電潜像を形成する。トナーホッパ５は、非磁性１成分トナー（以下、単に「トナー」ということがある）６を収容し、感光体ドラム３に臨んで開口する開口部５ａが形成される。電極ローラ７は、感光体ドラム３と所定の間隙を対向して設けられ、感光体ドラム３の回転方向とは逆方向に回転駆動される。電源１０は、直流電圧に交番電圧を重畳して、電極ローラ７に印可する。電極ローラ７は、トナー６を帯電させて、帯電したトナー６を感光体ドラム３に与えて感光体ドラム３の静電潜像を現像して、トナー像を形成する。転写ローラ８は、感光体ドラム３上の現像されたトナー像を記録紙９へ転写する。スクレーパ９は、電極ローラ７の感光体ドラム３と対向する対向部３４の回転方向下流側に配置され、電極ローラ７に付着しているトナー６を除去する。
【０００６】
【特許文献１】特開平５−１８１３５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
第２および第３の従来の技術の現像装置では、電極ローラに付着しているトナーをスクレーパによって除去している。スクレーパに逆帯電トナーなどが付着した場合、電極ローラに付着しているトナーを充分に除去することができない。電極ローラに付着しているトナーが充分に除去されないと、ゴーストなどの画像劣化を引き起こすという課題がある。
【０００８】
したがって本発明の目的は、ローラ本体に付着している現像剤を除去するための除去手段に付着する現像剤を、簡単な構成で除去することができる現像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】
本発明は、感光体の表面部に形成される静電潜像を現像するために用いられるローラ本体を備えるローラ手段と、
導電性を有し、ローラ本体に付着している現像剤を除去するための除去手段と、
ローラ本体に付着している現像剤と同じ極性を有する離脱電位を、除去手段に与える印加手段とを含むことを特徴とする現像装置である。
【００１０】
本発明に従えば、除去手段には、ローラ本体に付着している現像剤と同じ極性を有する離脱電位が、印可手段によって与えられる。したがって除去手段にローラ本体に付着していた現像剤が付着しても、離脱電位を与えることによって、除去手段に付着している現像剤に除去手段から離脱する反発力を与えることができる。したがって除去手段に付着している離脱電位と同じ極性を有する現像剤を、除去手段から除去することができる。これによって除去手段の現像剤による汚れを最小限に抑えることできる。
【００１１】
また本発明は、感光体に臨んで開口する開口部が形成され、開口部で感光体の表面部に現像剤を一様に付着させるように現像剤を収容するハウジングを含み、
ローラ手段は、感光体に対向して配置され、感光体に一様に付着された現像剤を部分的に付着させて回収するための回収ローラ手段であり、ローラ本体が回転することによって開口部近傍の現像剤を撹拌して帯電させることを特徴とする。
【００１２】
本発明に従えば、ローラ本体が回転することによってハウジングの開口部付近の現像剤が撹拌され、帯電される。このように帯電される現像剤を、感光体の表面部に与えることによって、感光体の表面部に形成される静電潜像を、現像して可視像にすることができる。したがって構成が簡単な現像装置を実現することができる。
【００１３】
さらに本発明は、現像剤を撹拌する撹拌手段と、
少なくとも除去手段に離脱電位が与えられているとき、現像剤を撹拌するように撹拌手段を制御する制御手段とを含むことを特徴とする。
【００１４】
本発明に従えば、撹拌手段は、少なくとも除去手段に離脱電位が与えられているとき、現像剤を撹拌するように制御手段によって制御される。これによって除去手段に付着していた現像剤が除去され、除去された現像剤は撹拌されて、除去手段の周囲に留まることを防ぐことできる。したがって帯電している現像剤が、特定の部位に集まることを防ぐことができる。
【００１５】
さらに本発明は、感光体の表面部に形成される静電潜像を現像する現像動作の開始時刻前に、ローラ本体が少なくとも１回転の予備回転するようにローラ手段を制御するとともに、少なくともローラ本体が予備回転しているとき、除去手段に離脱電位を与えるように、印加手段を制御する制御手段を含むことを特徴とする。
【００１６】
本発明に従えば、ローラ手段は、現像動作の開始時刻前に、ローラ本体が少なくとも１回転の予備回転するように制御手段によって制御されるとともに、印可手段は、少なくともローラ本体が予備回転しているとき、除去手段に離脱電位を与えるように、制御手段によって制御される。したがって現像動作の開始時刻前に、ローラ本体に付着している現像剤が除去手段によって確実に除去されるとともに、除去手段に付着している現像剤を除去手段から除去することができる。
【００１７】
さらに本発明は、除去手段の体積抵抗率は、１０２Ωｍ以上１０８Ωｍ以下であることを特徴とする。
【００１８】
本発明に従えば、除去手段の体積抵抗率は、１０２Ωｍ以上１０８Ωｍ以下である。体積抵抗率が、１０２Ωｍ未満であれば離脱電位を除去手段に与えたとき短絡する恐れがあり、１０８Ωｍより大きいと導電性が不充分であり、離脱電位を与えて除去手段から現像剤を除去する効果が小さくなる。したがって除去手段の体積抵抗率を１０２Ωｍ以上１０８Ωｍ以下であるので、好適に除去手段に離脱電位を与えて現像剤を除去する効果を確実に達成することができる。
【００１９】
さらに本発明は、現像動作が休止しているときだけ、除去手段に離脱電位を与えるように、印加手段を制御する制御手段を含むことを特徴とする。
【００２０】
本発明に従えば、印可手段は、現像動作が休止しているときだけ、除去手段に離脱電位を与えるように制御手段によって制御される。これによって印可手段が除去手段に離脱電位を与えることによって、現像動作に不所望な影響を与えることを確実に防ぐことができる。
【００２１】
さらに本発明は、現像動作が断続的に実行されるとき、現像動作を休止しているときだけ、除去手段に離脱電位を与えるように、印加手段を制御することを特徴とする。
【００２２】
本発明に従えば、印可手段は、現像動作が断続的に実行されるとき、現像動作を休止しているときだけ、除去手段に離脱電位を与えるように、制御手段によって制御される。これによって現像動作が断続的に実行される場合であっても、印可手段が除去手段に離脱電位を与えることによって、現像動作に不所望な影響を与えることを防ぐことができる。
【００２３】
さらに本発明は、現像動作の実行中は、除去手段を、他の手段に対して絶縁状態にするように、印加手段を制御する制御手段を含むことを特徴とする。
【００２４】
本発明に従えば、印可手段は、現像動作の実行中は、除去手段を、他の手段に対して絶縁状態にするように、制御手段によって制御される。これによって印可手段が、現像動作の実行中に、除去手段に電気的に接続することを防ぐことができる。したがって除去手段は、現像動作の実行中は、離脱電位が与えられないので、印可手段が除去手段に離脱電位を与えることによって、現像動作に影響を与えることを確実に防ぐことができる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、除去手段を長期間使用した後であっても、ローラ本体に付着している現像剤を充分に除去することできる。したがって良好な現像を実行することができる。
また本発明によれば、構成が簡単な現像装置を実現することができる。
【００２６】
さらに本発明によれば、帯電している現像剤が、特定の部位に集まることを防ぐことができる。帯電している現像剤が特定の部位に集まることによって、現像される画像が劣化することを防ぐことができる。したがって良好な現像を実行することができる。
【００２７】
さらに本発明によれば、現像動作の開始時刻前に、ローラ本体に付着している現像剤が除去手段によって確実に除去されるとともに、除去手段に付着している現像剤を除去手段から除去することができる。したがってローラ本体に付着してる現像剤を、確実に除去した状態で、現像動作を実行することができる。
【００２８】
さらに本発明によれば、好適に除去手段に離脱電位を与えて現像剤を除去する効果を確実に達成することができる。
【００２９】
さらに本発明によれば、印可手段が除去手段に離脱電位を与えることによって、現像動作に不所望な影響を与えることを確実に防ぐことができる。
【００３０】
さらに本発明によれば、現像動作が断続的に実行される場合であっても、印可手段が除去手段に離脱電位を与えることによって、現像動作に不所望な影響を与えることを防ぐことができる。
【００３１】
さらに本発明によれば、除去手段は、現像動作の実行中は、離脱電位が与えられないので、印可手段が除去手段に離脱電位を与えることによって、現像動作に影響を与えることを確実に防ぐことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
図１は、本発明の実施の一形態の現像設備２０を模式的に示す断面図である。図１では、理解を容易にするため、一部分の厚み寸法を省略して示す。現像設備２０は、現像装置２１、感光体ドラム２２、帯電ローラ２３、転写ローラ２４および露光部２５を含んで構成される。感光体ドラム２２は、外周部に感光体が設けられる円筒状のドラムであり、図示しない駆動部からの駆動力によって、その軸線Ｌ１まわりに回転する。帯電ローラ２３は、感光体ドラム２２の感光体を帯電させる。露光部２５は、帯電している感光体ドラム２２の感光体をレーザ光２５ａによって露光して、感光体に静電潜像を形成する。現像装置２１は、感光体ドラム２２の表面部に形成される静電潜像を現像し、静電潜像に対応するトナー像を形成する。転写ローラ２４は、給紙される記録紙２６に、感光体ドラム２２のトナー像を転写する。この記録紙２６に転写されたトナー像を図示しない定着器を用いて加熱および加圧し、記録紙２６上に画像が形成される。
【００３３】
感光体ドラム２２は、ドラム本体と感光層とを含んで構成される。ドラム本体は、たとえば円筒状に形成されるアルミニウム素管によって実現され、ドラム本体はＧＮＤ電位に電気的に接続される。感光層は、たとえば有機感光層であって、ドラム本体の表面部を覆って形成される。感光体ドラム２２は、たとえば直径３０ｍｍに形成される。感光体ドラム２２は、図示しない駆動源からの駆動力によって軸線Ｌ１まわりに、軸線方向一方から見て時計回りの第１回転方向ｓ１に回転する。感光体ドラム２２は、たとえば周速度８０ｍｍ／ｓで回転する。感光層の材料は、たとえば酸化亜鉛、セレンまたはアモルファスシリコンの材料が用いられる。
【００３４】
感光層は、電荷発生層および電荷輸送層を厚み方向に積層して形成される。感光層に現像剤であるトナー３３を付着させる鏡像力は、トナー３３の電荷と、この電荷によってＧＮＤ電位のアルミニウム素管に誘起される鏡像電荷との吸引力として考えられる。したがってトナー３３とアルミニウム素管との距離が大きくなると、トナー３３を感光体ドラム２２に付着させる力は、距離の二乗に反比例して低下する。感光体ドラム２２の感光層の層厚が、たとえば５０μｍの場合、充分にトナー３３を付着することができず、トナー３３を充分に搬送すうことができないので、充分な画像濃度を得ることができない。また感光体ドラム２２の感光層の層厚の決定には、転写、帯電およびクリーニングといった各工程における感光体ドラム２２への負荷による層厚の低下を考慮する必要があり、現像装置２１に収容されるトナー３３の容量に対応する寿命を保証するために、感光体ドラム２２の感光層の層厚は、少なくとも５μｍ必要であり、１０μｍ以上とすることが好ましい。したがって感光層の層厚は、たとえば４０μｍに形成される。感光体ドラム２２の感光層が４０μｍの層厚であれば、充分な画像濃度を得ることができる。感光層の構成は、これらに限るものではなく、感光層の下層に下地層を設け、下地層の表面部に表面層を設けてるように構成してもよい。
【００３５】
帯電ローラ２３は、予め定める電圧、たとえば−６００Ｖを感光体ドラム２２に印加して、感光体ドラム２２の表面部を均一に負極性に帯電する。感光体ドラム２２の表面部を均一に帯電させる帯電手段としては、帯電ローラ２３に限らず、たとえばスコロトロンなどのコロナ帯電器を用いて実現してもよい。露光部２５は、たとえば−７０Ｖで露光して、感光体に静電潜像を形成する。
【００３６】
現像装置２１は、感光体ドラム２２上に形成された静電潜像を、たとえば現像剤である非磁性１成分現像剤（以下、単に「トナー」ということがある）３３によって現像する。現像装置２１は、トナーホッパ２７、電極ローラ２８、電源２９、スクレーパ３０、撹拌部材３１および制御手段３２を含んで構成される。トナーホッパ２７は、ハウジングであって、感光体ドラム２２に臨んで開口する開口部２７ａが形成され、開口部２７ａで感光体ドラム２２の表面部にトナー３３を一様に付着させるようにトナー３３を収容する。開口部２７ａは、トナーホッパ２７の第１方向Ｙ一端部に形成される。トナーホッパ２７に収容されるトナー３３は、たとえば重力によって感光体ドラム２２に付着するように構成される。トナーホッパ２７は、感光体ドラム２２、帯電ローラ２３および転写ローラ２４とは対向して配置される。トナーホッパ２７の内部には、電極ローラ２８、撹拌部材３１およびスクレーパ３０が配置される。
【００３７】
電極ローラ２８は、ローラ本体であって、感光体ドラム２２の表面部に形成される静電潜像を現像するために用いられる。電極ローラ２８は、回収ローラ手段であって、感光体ドラム２２に対向して配置され、感光体ドラム２２に一様に付着されたトナー３３を部分的に付着させて回収する。電極ローラ２８は、回転することによって開口部２７ａ近傍にトナー３３を撹拌して帯電させる。電極ローラ２８は、その軸線方向と、感光体ドラム２２の軸線方向が略平行となるように配置される。
【００３８】
電極ローラ２８の表面と感光体ドラム２２の表面とは、間隔をあけて配置される。現像ギャップは、たとえば２００μｍに設定される。現像ギャップは、電極ローラ２８の表面と感光体ドラム２２の表面とが最も近接してる対向部３４の、電極ローラ２８の表面と感光体ドラム２２の表面との間隔である。電極ローラ２８の直径は、１０ｍｍ以上２０ｍｍ以下であればよく、本実施の形態ではたとえば直径１５ｍｍに形成される。電極ローラ２８は、駆動源からの駆動力によって軸線Ｌ２まわりに、軸線方向一方から見て時計回りの第２回転方向ｓ２に回転する。電極ローラ２８は、たとえば感光体ドラム２２と等速である周速度８０ｍｍ／ｓで回転する。感光体ドラム２２と電極ローラ２８との回転方向は時計回りであるので、対向部３４では電極ローラ２８が感光体ドラム２２に臨む表面部が互いに離反する方向へ移動する。電極ローラ２８の材料は、導電性を有する材料であればよく、その体積抵抗率は、たとえば１０５Ωｃｍ以下であればよい。電極ローラ２８は、たとえばステンレススチールから成る。
【００３９】
トナーホッパ２７に収容されるトナー３３が、感光体ドラム２２の回転によって対向部３４へ搬送される。トナー３３が対向部３４を通過すると、感光体ドラム２２上の静電潜像が現像され、静電潜像に対応したトナー像形成される。
【００４０】
スクレーパ３０は、除去手段であって、電極ローラ２８に付着しているトナー３３を除去する。スクレーパ３０は、対向部３４の第２回転方向下流側の表面部に当接するように配置される。スクレーパ３０は、対向部３４を通過した後の電極ローラ２８の表面部に付着しているトナー３３を除去する。除去されたトナー３３は、トナーホッパ２７内の他のトナー３３に混合される。
【００４１】
スクレーパ３０は、板状に形成され、その一端部３０ａが電極ローラ２８の表面部に当接し、他端部３０ｂがトナーホッパ２７に機械的に接続される。スクレーパ３０は、電極ローラ２８に付着しているトナー３３を、電極ローラ２８に当接している一端部３０ａによって、掻き落として除去する。スクレーパ３０は、たとえば厚さ５０μｍに形成される。スクレーパ３０は、ステンレススチール、たとえば日本工業規格（略称：ＪＩＳ）で定められるＳＵＳ板に、導電性のゴム材料を塗布したものが好適に用いられる。スクレーパ３０の体積抵抗率は、１０２Ωｍ以上１０８Ωｍ以下がより好適である。スクレーパ３０の体積抵抗率が１０２Ωｍ未満であれば電圧を印加したとき、ショートする恐れがあり、１０８Ωｍ以上であると導電性が不充分であり、逆バイアス電圧を印可してスクレーパ３０をクリーニングする効果が小さくなる。
【００４２】
撹拌部材３１は、撹拌手段であって、トナーホッパ２７に収容されるトナー３３を撹拌する。撹拌部材３１は、その軸線方向が電極ローラ２８の軸線方向と略同一となるように配置される。撹拌部材３１と感光体ドラム２２との間隔は、感光体ドラム２２と電極ローラ２８との間隔より大きく設定され、たとえば０．５ｍｍに設定される。撹拌部材３１は、駆動源からの駆動力によって軸線Ｌ３まわりに、軸線方向一方から見て時計回りの第３回転方向ｓ３に回転する。撹拌部材３１の周速度は、感光体ドラム２２の周速度より大きく設定され、たとえば周速度１００ｍｍ／ｓで回転する。
【００４３】
撹拌部材３１は、たとえば軸線方向に伸びる円柱状の軸体３１ａと、軸体３１ａの半径方向外方に突出し、周方向に間隔をあけて配置される複数の撹拌羽根３１ｂとから構成される。撹拌部材３１が軸線まわりに回転することによって、撹拌羽根３１ｂがトナー３３を撹拌する。撹拌部材３１は、絶縁性を有する材料から成り、たとえば合成樹脂、具体的にはアクリル樹脂またはＡＢＳ（Acrylonitrile Butadiene Styrene）樹脂から成る。撹拌部材３１は絶縁性を有する材料から成るので、撹拌部材３１がトナー３３を撹拌することによってトナー３３を帯電させる帯電量を小さくすることができる。撹拌部材３１の表面部を導電性材料、たとえばステンレススチールまたはアルミニウムから形成し、図示しない装置本体のＧＮＤ電位部位に電気的に接続するように構成してもよい。
【００４４】
電源２９は、印可手段であって、電極ローラ２８に付着しているトナー３３と同じ極性を有する離脱電位を、スクレーパ３０に与える。電源２９は、電極ローラ２８に直流電圧に交番電圧を重畳した電圧、およびスクレーパ３０に直流電圧を印加する。交番電圧の波形は、たとえばｓｉｎ波および矩形波でもよく、静電潜像が形成された感光体ドラム２２の表面部と電極ローラ２８との間に実質的に交番電界が作用すればよい。
【００４５】
制御手段３２は、電極ローラ２８の駆動源、電源２９および撹拌部材３１の駆動源を制御する。制御手段３２は、電極ローラ２８の駆動源を制御するとによって、電極ローラ２８の回転および回転停止を制御する。制御手段３２は、電源２９を制御することによって、スクレーパ３０に離脱電位を与えるタイミングを制御する。また制御手段３２は、電源２９を制御することによって、電極ローラ２８に与える電圧を制御する。制御手段３２は、撹拌部材３１の駆動源を制御することによって、撹拌部材３１の回転および停止を制御する。制御手段３２は、少なくともスクレーパ３０に離脱電位が与えられているとき、トナー３３を撹拌するように撹拌部材３１の駆動源を制御する。また制御手段３２は、現像動作が休止しているときだけ、スクレーパ３０に離脱電位を与えるように、電源２９を制御する。制御手段３２は、たとえばマイクロコンピュータなどの処理回路によって実現される。
【００４６】
本実施の形態の現像機構に用いられるトナー３３は、結着樹脂、着色剤としての顔料、および離型剤としてのワックスを含んで構成され、トナー３３の軟化点が９５℃以上１２０℃以下、トナー３３の体積平均粒子径が４μｍ以上８μｍ以下、顔料濃度が７％以上２５％以下、ワックスの含有率が６％以上２０％以下のものが好ましい。このようなトナー３３は、省エネ効果の高くするために定着温度の低温度化、および高画質化には好ましく、融着や劣化が生じやすいトナー３３であっても、本方式であれば、トナー３３への負荷が小さいので、充分に使用可能である。トナー３３には、必要に応じて、たとえば帯電制御剤、流動性向上剤、定着促進剤、または導電剤を、適宜選択して添加してもよい。
【００４７】
トナー３３に使用可能な結着樹脂としては、電子写真技術において使用されているトナー３３用樹脂であれば特に制限はない。結着樹脂は、たとえばポリスチレン、ポリ−ｐ−クロルスチレンもしくはポリビニルトルエンなどのスチレン、およびその置換体の単重合体、スチレン−ｐ−クロルスチレン共重合体、スチレン−プロピレン共重合体、スチレン−ビニルトルエン共重合体、スチレン−ビニルナフタレン共重合体、スチレン−アクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリル酸エチル共重合体、スチレン−アクリル酸ブチル共重合体、スチレン−メタアクリル酸メチル共重合体、スチレン−メタアクリル酸エチル共重合体、スチレン−メタアクリル酸ブチル共重合体、スチレン−α−クロロメタアクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−ビニルメチルエーテル共重合体、スチレン−ビニルメチルケトン共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−イソプレン共重合体もしくはスチレン−アクリロニトリル−インデン共重合体などのスチレン系共重合体、ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン、シリコーン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリアミド樹脂、エポキシ樹脂、ポリビニルブチラール、ロジン変性レジン、テルペン樹脂、フェノール樹脂、キシレン樹脂、脂肪族または脂環族炭化水素樹脂、芳香族系石油樹脂、塩素化パラフィン、パラフィンワックスなどを単独または２種以上の組合せで使用することができる。フルカラートナー３３用としては、熱特性制御などから軟化点が９５℃以上１２０℃以下のポリエステル樹脂が好ましい。
【００４８】
トナー３３に使用可能な着色剤としては、電子写真技術において使用されているトナー３３用着色剤であれば特に制限はない。着色剤は、たとえば、モノクロ用として用いられているカーボンブラックおよびニグロシン染料などの他に、アゾ系染料、アントラキノン系染料、インジゴ染料、フタロシアニン系染料もしくはキサンテン系染料などの染料、アゾ系顔料、ベンズイミダゾロン系顔料、キナクリドン系顔料、フタロシアニン系顔料、イソインドリノン系顔料、イソインドリン系顔料、ジオキサジン系顔料、アントラキノン系顔料、ペリレン系顔料、ペリノン系顔料、チオインジゴ系顔料、キノフタロン系顔料もしくは金属錯体系顔料などの有機系顔料、酸化チタン、カーボンブラック、モリブデンレッド、クロムイエロー、チタンイエロー、酸化クロムもしくはベルリンブルーなどの無機系顔料、またはアルミニウム粉などの金属粉等の公知の染料や顔料を用いることができる。
【００４９】
トナー３３に用いられる離型剤、たとえばワックスとしては、特に限定されるものはなく、具体的にはポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックス、またはパラフィンワックスを用いることができる。
【００５０】
現像動作は、まず、トナーホッパ２７に収容されているトナー３３が開口部２７ａから、感光体ドラム２２の表面部に重力によって供給される。開口部２７ａ付近のトナー３３は、コロナ帯電器による帯電と、感光体ドラム２２との接触帯電、および感光体ドラム２２の回転によるトナー３３同士の摩擦帯電よって充分帯電される。
【００５１】
このトナー３３の電荷による鏡像力によって、トナー３３の感光体ドラム２２の表面部への付着力が増加し、より多くのトナー３３が感光体ドラム２２の回転によって対向部３４へ搬送される。トナー３３が対向部３４に搬送されると、対向部３４の現像ギャップに基づいて、搬送されるトナー量が規制される。このようにトナー量が規制されつつ、感光体ドラム２２の回転によって対向部３４へトナー３３が搬送される。このときトナー３３は、全体としてたとえば−１５μＣ／ｇに帯電している。
【００５２】
このようにして対向部３４へ搬送されたトナー３３は、電極ローラ２８に電源２９から与えられる現像電位と、感光体ドラム２２の電位とによって形成される現像電界によって運動する。電源２９の電圧には直流電圧に交番電圧が重畳されているので、対向部３４に作用する現像電界によって、トナー３３が往復運動してクラウド状態になる。この交番電圧による現像電界によっても、対向部３４へ搬送されるトナー３３量が規制される。またクラウド状態での往復運動によって、トナー３３と感光体ドラム２２および電極ローラ２８との接触機会が増加する。
【００５３】
トナー３３が感光体ドラム２２および電極ローラ２８と接触することによって、トナー３３が接触帯電するので、対向部３４におけるトナー３３の帯電は正規の極性に揃うと共に帯電量が増加する。これによって未帯電トナー、弱帯電トナーまたは逆帯電トナーの発生を防止することでき、静電潜像に忠実に、かつ細線もシャープに現像できると共に、画像濃度も確保でき、カブリの少ない良好な画像を得ることができる。
【００５４】
また対向部３４では、トナー３３の往復運動によって、感光体ドラム２２の静電潜像が形成されていない部位である非画像部に付着したトナー３３と、往復運動するトナー３３との衝突が発生する。このトナー３３同士の衝突時に、感光体ドラム２２上の非画像部に付着している不所望なトナー３３が弾き飛ばされるので、非画像部のトナー３３と感光体ドラム２２との付着力を低減させて、感光体ドラム２２の電界力により非画像部のトナー３３を除去することができる。またトナー３３が感光体ドラム２２上に複数層形成していても、全てのトナー３３を均一にむらなく帯電させることが可能である。この作用によって、感光体ドラム２２の非画像部のカブリを除去して良好な画像を得ることができる。感光体ドラム２２上のトナー像は、全体として−２０μＣ／ｇに帯電している。
【００５５】
なお感光体ドラム２２と電極ローラ２８との現像ギャップは、本実施の形態では２００μｍに設定されるが、ベタ濃度を実現するために必要な感光体ドラム２２上のトナー層厚よりも大きければよい。これによって対向部３４におけるトナー３３は、交番電圧によって確実に疎な状態で往復運動することができるので、トナー３３と電極ローラ２８および感光体ドラム２２との接触帯電の機会をさらに増加させることができる。したがって前述の効果を確実に達成することができる。
【００５６】
電源２９の交番電圧は、対向部３４でトナー３３が往復運動可能な電圧が作用すればよく、交番電界強度としては、たとえば５×１０６Ｖ／ｍ（ｐ−ｐ）以上の電界が作用すればよい。現像ギャップが２００μｍ、電源２９の交番電圧が１．６ｋＶｐ−ｐなので、交番電界強度は８×１０６Ｖ／ｍである。
【００５７】
また電源２９を安価に製造するために、交番電圧の振幅は、ｐｅａｋ−ｔｏ−ｐｅａｋで５ｋＶ以下とすることが好ましい。この交番電圧でトナー３３を対向部３４で往復運動させるために、現像ギャップは、１ｍｍ以下に設定するのが好ましい。これによって安価な電源２９で良好な画像を得ることができる。
【００５８】
さらに、電源２９から与えられる電極ローラ２８の電位と、感光体ドラム２２の静電潜像による電位とに基づく対向部３４における電位差が、電界強度の最大値が大気中における放電開始電圧よりも小さいことが好ましい。感光体ドラム２２と電極ローラ２８との放電開始電圧Ｖｔｈは、空隙距離ｚ＞８μｍである時の、パッシェンの法則の近似式によって、次式（１）によって求めることができる。
Ｖｔｈ＝３１２＋６．２ｚ                                        …（１）
【００５９】
現像ギャップは、２００μｍと設定されているので、放電開始電圧Ｖｔｈは、式（１）から１５５２Ｖと求めることができる。したがって１５５２Ｖよりも小さい電位差になる電圧を、電極ローラ２８に印加すればよい。
【００６０】
感光体ドラム２２の表面部の帯電電位が−６００Ｖ、露光電位が−７０Ｖなので、電源２９による電圧は、−１６２２Ｖ以上＋９５２Ｖ以下とすれば良い。電源２９の電圧は、−４００Ｖの直流電圧に１．６ｋＶｐ−ｐの交番電圧を重畳しているので、−１２００Ｖ以上＋４００Ｖ以下の電圧が電極ローラ２８に印加される。このように、対向部３４で放電が発生しない範囲に電圧値を設定することによって、電極ローラ２８から感光体ドラム２２への放電を防止することができる。これによって対向部３４で、感光体ドラム２２、電極ローラ２８およびトナー３３が変質および劣化することを防止できる。
【００６１】
また電源２９の交番電圧の周波数は、電源２９の交番電圧の周波数としては、５００Ｈｚ以上３ｋＨｚ以下が好ましい。電源２９の交番電圧の周波数は、トナー３３の重量や帯電量にも依存するが、５ｋＨｚを超える周波数では、トナー３３の往復運動が追随できなくなる場合がある。また電源２９の交番電圧の周波数が５００Ｈｚ未満の小さい場合には、対向部３４でのトナー３３の往復運動の回数が不足して充分な帯電作用およびカブリ除去作用が得ることができない。したがって電源２９の交番電圧の周波数を５００Ｈｚ以上３ｋＨｚ以下とすることによって、トナー３３が充分に均一に帯電され、カブリ等の異常画像の発生を防止することができる。交番電圧の周波数は、本実施の形態ではたとえば２ｋＨｚと設定される。
【００６２】
図２は、スクレーパ３０に与えられる印可電圧と、時刻との関係の一例を示すグラフである。トナー３３、主に逆帯電トナーが付着して汚れると、電極ローラ２８の表面部に付着している逆帯電トナーを完全にクリーニングすることができない。スクレーパ３０は、スクレーパ３０に付着している逆帯電トナーと同じ極性の離脱電位を有するバイアス電圧、換言すると、通常のトナーの電荷と反対のバイアス電圧が印可されることによって、スクレーパ３０に付着している逆帯電トナーを除去することができる。スクレーパ３０に付着しているトナー３３を除去する場合、電源２９はスクレーパ３０に+０．１ｋＶの離脱電位を与えるように制御手段３２によって制御される。
【００６３】
制御手段３２は、感光ドラムの表面部に形成される静電潜像を現像する現像動作の開始時刻ｔ２前に、電極ローラ２８が少なくとも１回転の予備回転するように電極ローラ２８の駆動源を制御するとともに、少なくとも電極ローラ２８が予備回転しているとき、スクレーパ３０に離脱電位を与えるように、電源２９を制御する。したがって制御手段３２は、現像動作の開始時刻ｔ２前であって、電極ローラ２８が１回転する時刻ｔ０〜ｔ１にわたって、離脱電位を与えるように電源２９を制御する。
【００６４】
図３は、制御手段３２の処理手順の一例を示すフローチャートである。制御手段３２は、図２に示される波形となるように電源２９を制御する。ステップａ０で、制御手段３２に現像動作を実行するような指令が与えられると本フローは開始され、ステップａ１に進む。ステップａ１では、現像動作の開始時刻ｔ２前であって、電極ローラ２８が１回転する時間前、たとえば時刻ｔ０に、制御手段３２は、スクレーパ３０に離脱電位を与えるように、電源２９を制御し、ステップａ２に進む。ステップａ２では、制御手段３２は、電極ローラ２８が１回転したか否かを判断し、１回転している場合、ステップａ３に進み、１回転していない場合、ステップａ２に戻る。制御手段３２は、電極ローラ２８の回転数を検出する検出手段からの検出信号に基づいて、判断する。検出手段は、電極ローラ２８の角度位置を検出するエンコーダによって実現される。ステップａ３では、制御手段３２は、スクレーパ３０を接地状態にするように、電源２９を制御し、ステップａ４に進む。ステップａ４では、一連の処理を終了する。
【００６５】
図４は、スクレーパ３０に与えられる印可電圧と、時刻との関係の他の例を示すグラフである。制御手段３２は、現像動作が断続的に実行されるとき、現像動作を休止しているときだけ、スクレーパ３０に離脱電位を与えるように、電源２９を制御する。現像動作が時刻ｔ３〜ｔ１０にわたって断続的に実行されるとき、たとえば複数の記録紙２６に連続して画像を形成する場合、連続して画像が形成される記録紙２６と記録紙２６との間（以下、単に「紙間」ということがある）は、現像動作が休止される。紙間は、図４に示すグラフでは、時刻ｔ４〜ｔ５、時刻ｔ６〜ｔ７および時刻ｔ８〜ｔ９であり、この時間は現像動作が休止される。このような紙間のとき電源２９は、スクレーパ３０に離脱電位を与え、現像動作が実行されているときは、スクレーパ３０に離脱電位は与えない。
【００６６】
図５は、制御手段３２の処理手順の他の例を示すフローチャートである。制御手段３２は、図４に示される波形となるように電源２９を制御する。ステップｂ０で、制御手段３２に現像動作を断続的に実行するような指令が与えられると本フローは開始され、ステップｂ１に進む。ステップｂ１では、制御手段３２は、現在時刻ｔが現像動作の開始時刻ｔ３を経過したか、否かを判断し、開始時刻ｔ３を経過している場合、ステップｂ２に進み、経過していない場合、ステップｂ１に戻る。ステップｂ２では、制御手段３２は、電極ローラ２８が現像動作を実行しているか、否か、換言すると、紙間の状態であるか否かを判断し、現像動作を実行している場合、ステップｂ２に戻り、現像動作を休止している場合、ステップｂ３に進む。
【００６７】
ステップｂ３では、制御手段３２は、スクレーパ３０に離脱電位を与えるように、電源２９を制御し、ステップｂ４に進む。ステップｂ３の処理は、図４における時刻ｔ４に対応する。ステップｂ４では、制御手段３２は、ステップｂ２と同様に、電極ローラ２８が現像動作を実行しているか、否かを判断し、現像動作を実行している場合、ステップｂ５に進み、現像動作を休止している場合、ステップｂ４に戻る。ステップｂ５では、制御手段３２は、スクレーパ３０を接地状態にするように、電源２９を制御し、ステップｂ６に進む。ステップｂ５の処理は、図４における時刻ｔ５に対応する。ステップｂ６では、制御手段３２は、全ての現像動作が終了したか否かを判断し、全ての現像動作を終了している場合、ステップｂ７に進み、全ての現像動作が終了していない場合、ステップｂ２に戻る。ステップｂ７では、一連の処理を終了する。
【００６８】
現像動作の始時刻前および紙間時にスクレーパ３０に与える離脱電位は小さすぎると充分なクリーニング効果がなく、大きすぎると正規な負帯電トナーを引き付けてしまう。印加時間は、紙間時に相当する時間が望ましい。印可時間が短い場合、充分なクリーニング効果がなく、印可時間が長すぎると正規な負帯電トナーを引き付けてしまう恐れがある。このようにスクレーパ３０に付着しているトナー３３の電荷と反対のバイアス電圧を印可することによって、スクレーパ３０に付着している逆帯電トナーを除去することができる。これによって電極ローラ２８の表面部を常に安定してクリーニングすることができ、常にトナー３３の帯電状態を安定化することができる。
【００６９】
本実施の形態によれば、スクレーパ３０には、電極ローラ２８に付着しているトナー３３と同じ極性を有する離脱電位が、電源２９によって与えられる。したがってスクレーパ３０に電極ローラ２８に付着していたトナー３３が付着しても、離脱電位を与えることによって、スクレーパ３０に付着しているトナー３３にスクレーパ３０から離脱する反発力を与えることができる。したがってスクレーパ３０に付着している離脱電位と同じ極性を有するトナー３３を、スクレーパ３０から除去することができる。これによってスクレーパ３０のトナー３３による汚れを最小限に抑えることできる。
【００７０】
また本実施の形態によれば、電極ローラ２８が回転することによってトナーホッパ２７の開口部２７ａ付近のトナー３３が撹拌され、帯電される。このように帯電されるトナー３３を、感光体ドラム２２の表面部に与えることによって、感光体ドラム２２の表面部に形成される静電潜像を、現像して可視像にすることができる。したがって構成が簡単な現像装置２１を実現することができる。
【００７１】
また本実施の形態によれば、離脱電位に基づくバイアス電圧を印可しているとき、撹拌部材３１を回転させる機能を備えている。この構成によれば、スクレーパ３０に付着したトナー３３をバイアス電圧を印加することによって除去する同時に、除去されたトナー３３をトナーホッパ２７中に分散させ、逆帯電トナー３３がスクレーパ３０に周囲などの一部分に溜まって、偏って分布することを防ぐことができる。これによって記録紙２６上に形成された画像は、カブリも無く、濃度も充分で均一で、細線にも優れた高品位な画像が実現することができる。
【００７２】
また撹拌部材３１は、本実施の形態では、スクレーパ３０から対向部３４に向かう方向にトナー３３を搬送するように回転駆動される。したがってスクレーパ３０から除去される逆帯電トナー３３を対向部３４に搬送することができる。これによって対向部３４には、帯電されているトナー３３が多くなるので、現像動作を好適に実行することができる。
【００７３】
また本実施の形態によれば、電極ローラ２８は、現像動作の開始時刻前に、電極ローラ２８が少なくとも１回転の予備回転するように制御手段３２によって制御されるとともに、電源２９は、少なくとも電極ローラ２８が予備回転しているとき、スクレーパ３０に離脱電位を与えるように、制御手段３２によって制御される。したがって現像動作の開始時刻前に、電極ローラ２８に付着しているトナー３３がスクレーパ３０によって確実に除去されるとともに、スクレーパ３０に付着しているトナー３３をスクレーパ３０から除去することができる。したがって電極ローラ２８に付着してるトナー３３を、確実に除去した状態で、現像動作を実行することができる。
【００７４】
また本実施の形態によれば、電源２９は、現像動作が休止しているときだけ、スクレーパ３０に離脱電位を与えるように制御手段３２によって制御される。これによって電源２９がスクレーパ３０に離脱電位を与えることによって、現像動作に不所望な影響を与えることを確実に防ぐことができる。
【００７５】
また本実施の形態によれば、電源２９は、現像動作が断続的に実行されるとき、現像動作を休止しているときだけ、スクレーパ３０に離脱電位を与えるように、制御手段３２によって制御される。これによって現像動作が断続的に実行される場合であっても、電源２９がスクレーパ３０に離脱電位を与えることによって、現像動作に不所望な影響を与えることを防ぐことができる。
【００７６】
このような本実施の形態では、逆帯電トナーなどによるスクレーパ３０の汚れを最小限に抑えることが可能であり、長期間使用した後も電極ローラ２８の表面部が充分にクリーニングされ、良好な画像形成を行うことが可能な現像装置２１となるので、長期に亘って良好な画像形成を行うことが可能であると共に、細線もシャープに再現できる高解像度な画像を安定して得ることができる。
【００７７】
制御手段３２は、現像動作の実行中は、スクレーパ３０を、他の手段に対して絶縁状態にするように、電源２９を制御するように構成してもよい。換言すると、スクレーパ３０は、現像動作の実行中は電気的にフローティング状態にしてもよい。これによって電源２９が、現像動作の実行中に、スクレーパ３０に電気的に接続することを防ぐことができる。したがってスクレーパ３０は、現像動作の実行中は、離脱電位が与えられないので、電源２９がスクレーパ３０に離脱電位を与えることによって、現像動作に影響を与えることを確実に防ぐことができる。
【００７８】
前述の実施の形態では、電極ローラ２８の周速度を感光体ドラム２２と等速の周速度としたが、電極ローラ２８の周速度は、感光体ドラム２２の周速度以上で、たとえば３倍以下に設定されるのが好ましい。この構成によって、電極ローラ２８が対向部３４からトナー３３を搬送する作用が、感光体ドラム２２がトナー３３を対向部３４へ搬送する作用以上となる。これによって対向部３４において、トナー３３同士の間隔が疎になり、トナー３３が往復運動できる状態を確実に保つことができる。
【００７９】
前述の実施の形態は、本発明の一例示であって、これに限定されるものではなく、スクレーパ３０を備える現像装置２１において実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】本発明の実施の一形態の現像設備２０を模式的に示す断面図である。
【図２】スクレーパ３０に与えられる印可電圧と、時刻との関係の一例を示すグラフである。
【図３】制御手段３２の処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図４】スクレーパ３０に与えられる印可電圧と、時刻との関係の他の例を示すグラフである。
【図５】制御手段３２の処理手順の他の例を示すフローチャートである。
【図６】第３の従来の技術の現像装置１を簡略化して示す断面図である。
【符号の説明】
【００８１】
２０  現像設備
２１  現像装置
２２  感光体ドラム
２７  トナーホッパ
２８  電極ローラ
２９  電源
３０  スクレーパ
３１  撹拌部材
３２  制御手段
３３  トナー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2005316016.tif 000006
【図５】
2005316016.tif 000007
【図６】
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