(57)【要約】【課題】現像装置内で積極的に電流放電をさせることにより、スリーブと規制部材の摩擦のみでなく、別手段にて積極的にトナーに電荷を与えることのできる現像装置を提供することである。【解決手段】少なくともスパイラル１またはパドルを含む攪拌部材を有するトナー攪拌搬送手段を備えた現像装置２０において、前記攪拌部材の軸３が一方の電極であり、他方の電極７は対向する現像装置ハウジング６側に配設され、前記両電極間にバイアス電圧を印加できる電圧印加手段を具備することである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくともスパイラルまたはパドルを含む攪拌部材を有するトナー攪拌搬送手段を備えた現像装置であって、前記攪拌部材の軸が一方の電極であり、他方の電極は対向する現像装置ハウジング側に配設され、前記両電極間にバイアス電圧を印加するための電圧印加手段を具備することを特徴とする現像装置。
【請求項２】
前記バイアス電圧が直流電圧であることを特徴とする請求項１記載の現像装置。
【請求項３】
前記バイアス電圧が交流電圧であることを特徴とする請求項１記載の現像装置。
【請求項４】
前記バイアス電圧が直流電圧に交流電圧を重畳し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５】
前記バイアス電圧を環境に応じて制御することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の現像装置。
【請求項６】
一成分現像装置であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の現像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電子写真法、静電記録法などを用いた複写機、プリンタ等の画像形成装置に使用する現像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真装置において、現像剤としては、キャリアーを用いずにトナー内部に磁性体を含有させる磁性一成分現像剤とトナーと磁性キャリアーとからなる二成分現像剤が広く使用されている。近年では、画像形成装置の軽量・小型化を目的として、一成分現像方式が好適に用いられることが多い。一成分現像方式は、内部に磁性を有する円筒状の導電性現像剤担持体（現像ロール）上に導電性磁性トナーを保持させ、これを静電潜像に接触させて現像するものである。この際、現像部である、静電潜像保持体表面と現像ロールのスリーブ表面との間にトナー粒子により導電路が形成され、この導電路を経てスリーブよりトナー粒子に電荷が導かれ、静電潜像の画像部との間の静電力によりトナー粒子が画像部に付着して現像される。
【０００３】
静電潜像にトナー粒子を付着させる手段としては、現像ローラ上に適正に帯電されたトナー層を形成させ、現像ローラにバイアス印加する方法を採るのが一般的である。従来、一成分現像装置においては、トナーに電荷を与える方法として、スリーブと規制部材（接触ブレードまたは非接触ブレード）の間で摩擦帯電させる方法が一般的である。
【０００４】
しかしながら、前記従来方法のみでは、一度システムで設定してしまうと常に一定の摩擦帯電付与能力しかないため、ある一定以上のトナー帯電を得るためにはトナー自身の設計に頼らなければならない。また、環境変動（温度、湿気）等でトナーの摩擦帯電のしやすさが変動した場合、濃度低下、尾引き等の不具合が発生してしまうといった問題がある。濃度低下に関しては、特許文献１で、スパイラル軸に電圧を印加する方法が示されている。しかしながら、この方法はスパイラルの長手方向に電位差を設けて荷電トナーの搬送性を向上させて現像装置内（例えばトナー供給）を安定化する事を目的としており、積極的にトナーに帯電を与える構成ではない。すなわち、トナーの帯電付与性に限界があることについては前記従来方法と同様である。
【０００５】
【特許文献１】特開平０７−５７６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の課題は、現像装置内で積極的に電流放電をさせることにより、スリーブと規制部材の摩擦帯電のみでなく、別手段により積極的にトナーに電荷を与えることのできる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】
【０００７】
本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、トナーの攪拌部材の軸に導電性部材を用いて一方の電極とし、現像装置ハウジング内側に対向する他方の電極を配置して、前記攪拌部材の金属軸にバイアス電圧を印加することにより対向電極との間で放電が起こりトナーに電荷を付与できることを新たに見出して、本発明を完成するに至った。
【０００８】
すなわち、本発明の現像装置は、以下の構成からなる。
（１）少なくともスパイラルまたはパドルを含む攪拌部材を有するトナー攪拌搬送手段を備えた現像装置であって、前記攪拌部材の軸が一方の電極であり、他方の電極は対向する現像装置ハウジング側に配設され、前記両電極間にバイアス電圧を印加するための電圧印加手段を具備することを特徴とする現像装置。
（２）前記バイアス電圧が直流電圧であることを特徴とする（１）に記載の現像装置。
（３）前記バイアス電圧が交流電圧であることを特徴とする（１）に記載の現像装置。
（４）前記バイアス電圧が直流電圧に交流電圧を重畳していることを特徴とする（１）に記載の現像装置。
（５）前記バイアス電圧を環境に応じて制御することを特徴とする（１）〜（４）のいずれかに記載の現像装置。
（６）一成分現像装置であることを特徴とする（１）〜（５）のいずれかに記載の現像装置。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の現像装置によれば、環境変動時においてもトナー帯電を適正に保つことが可能となり、画像濃度低下や尾引き等の画像不具合のない現像装置を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明に係る現像装置について、図を用いて説明をする。本発明の一実施形態に係る現像装置は磁性一成分現像方式による現像装置であり、図１は本発明の一実施形態に係る現像装置の縦断面図であり、図２は図１の平面図を示す。
【００１１】
この実施形態に係る現像装置２０は、静電潜像担持体（図示しない）と対向して配置された現像剤担持体８（現像ローラ等）を有しており、この現像ローラ８の後方には、第１および第２のトナー搬送用のスパイラル１、２が配設されている。これらは現像ハウジング６内に収容されている。
【００１２】
第１および第２のスパイラル１、２は、回転軸３（以下、金属軸３ともいう）、回転軸４とこの回転軸３、４の外周面にスパイラル状に形成されたトナー攪拌羽根３３、４４とを備え、かつ仕切り壁１５を介して略平行に設置されている。
【００１３】
そして、第１のスパイラル１は、回転軸３の回転により図２の右側から左側に向けて磁性一成分トナー１０を搬送する。図２の現像装置の左側に搬送されたトナー１０は、第１および第２のスパイラル１、２間を仕切る仕切り壁１５の一端に形成された開口（図示せず）を通って、第２のスパイラル２の室に搬送される。ついで、トナー１０は、第２のスパイラル２により左側から右側に搬送されると共に、トナー１０の一部は現像ローラ８に送られる。図２の右側に搬送されたトナー１０は仕切り壁１５の一端に形成された開口（図示せず）を通って、第１のスパイラル１の室に搬送されるサイクルを繰り返す。
【００１４】
現像ローラ８の両端部にはシ−ル材２４、２４が取り付けられており、トナー１０は現像ローラ８上に磁力と規制部材５の規制でトナー薄層を形成する。また、現像ハウジング６の内面には、現像ローラ８を超えてトナー１０が飛散しないように前記規制部材５を兼ねたシール材が取り付けられている。なお、図２において、１４は現像装置の駆動ボックスを示している。
【００１５】
第１および第２のスパイラル１、２は、回転軸３、４とトナー攪拌羽根３３、４４とが一体に形成されていても良く、または別々の部材でも良いが、スパイラル１の回転軸３およびトナー攪拌羽根３３はいずれも導電性の部材からなり、回転軸３は現像ハウジング６に絶縁性の軸受け部材で支持されている。
【００１６】
通常、トナー１０は現像ローラ８のスリーブと規制部材５との摩擦帯電のみにより帯電が行われるが、温度や湿気等の環境変動でトナー１０の摩擦帯電のしやすさが変動した場合、画像濃度の低下や尾引き等の不具合が発生してしまうといった問題がある。
【００１７】
そこで、本発明の現像装置２０においては、現像装置２０内で積極的に電流放電をさせることにより、現像ローラ８のスリーブと規制部材５の摩擦帯電のみでなく、別の帯電手段を設けてトナー１０に電荷を与えることができる。
すなわち、本発明のスパイラル１の金属軸３には、図１に示すように、起電力E（プラス極性）の電源が取り付けられており、スイッチ（Sw）により起電力E（プラス極性）の電圧が印加可能となっている。具体的には、直流バイアスと交流バイアスを前記スパイラル１の金属軸３に接続し、現像装置２０本体のGNDに接続された、対向する電極７との間にこの直流に交流を重畳したバイアスが作用するようにする。この交流バイアスが供給する交流成分はＤｕｔｙ比を５０％以下とした矩形波で構成する。そして、前記スイッチは、電圧印加をＯＮ／ＯＦＦ制御する制御回路（図示せず）に電気的に接続される。前記対向する電極７は、現像ハウジング６の内側に設けるのがよく、好ましくは現像ローラ８からできるだけ離れているのがよい。これにより帯電の安定したトナー１０が得られる。
【００１８】
前記制御回路は、現像装置２０内部の温度および湿度が所定の値を超えた場合、スパイラル１にトナー１０と同じ極性、すなわちトナー１０がプラス帯電の場合は、プラスの電圧を印加する。また、プリント枚数が所定の値を超えた場合も前記同様の電圧を印加する。スパイラル１に搬送トナー１０と同じ極性の電圧を印加することにより、磁性トナー１０の帯電量を適正に保たれる効果が表れる。具体的には、スパイラル１（回転軸３とトナー攪拌羽根３３）をＳＵＳ（ステンレススチール）、アルミニウム等の導電性部材で構成し、現像装置２０および現像装置２０内トナー１０の電位に対し、トナー１０と同じ極性の電圧を好ましくは、直流バイアスで１００〜１５０Ｖまたは交流バイアスで０．５〜３ＫＶ程度印加する。前記直流バイアスおよび交流バイアスは同時に印加することもできる。
【００１９】
図３に、前記電圧印加のＯＮ／ＯＦＦタイミングを制御するフローチャートの一例を示す。図３に示すように、画像形成動作のスタート時は、スパイラル１への電圧印加はＯＦＦとし、温湿度センサー等により現像装置２０内の温度および湿度を計測する。前記温度Ｔmが３０〜４０℃以上でかつ湿度Ｈmが７５〜８５％以上の場合、温湿度センサー（図示しない）から信号を受けた制御回路がスパイラル１への電圧印加をＴ1（分）行い、その後電圧印加をＯＦＦとする。なお、連続して電圧印加を行うと、帯電量が過剰となるため、前回電圧印加があった後、Ｔ0分間は電圧印加を行わないよう制御する。
【００２０】
また、前記温度Ｔmおよび湿度Ｈmの計測に加えて、プリント枚数Ａ（枚）を計測し当該枚数が所定範囲以上であった場合にも、電圧を印加するようにしてもよい。すなわち、図３に示すように、プリント枚数がＡ枚以上の場合に、当該枚数測定手段（図示しない）からの信号を受けた制御回路がスパイラル１への電圧印加をＴ1時間行い、その後電圧印加をＯＦＦとする。なお、前記プリント枚数Ａを、印字時間Ｔp（分）に代えて電圧印加を制御してもよい。すなわち、所定の印字時間Ｔpを超えた場合、前記電圧を印加するようにしてもよい。前記電圧印加を行った後、次いで印加をＯＦＦにした際は、前記プリント枚数Ａまたは印字時間Ｔpをリセットして再び計測し、前記動作を繰り返すことにより制御を行う。
【００２１】
前記電圧印加時間Ｔ1は０．１〜５分、好ましくは０．５〜３分であるのがよい。電圧印加後の経過時間Ｔ0は５〜３０分であるのがよい。また、前記温度Ｔmおよび湿度Ｈmは、Ｔmを３０〜４０℃、Ｈmを７５〜９０％に設定するのが好ましい。また、前記プリント枚数Ａは、５００〜２０００枚に設定するのが好ましく、印字時間Ｔpは  １〜１０分に設定するのが好ましい。
【００２２】
（現像剤）
本発明に係る現像剤は、磁性一成分現像剤および二成分現像剤のいずれも用いることができる。好ましくは磁性一成分現像剤である。磁性一成分トナー１０は、所定量の結着樹脂に、磁性粉、離型剤、着色剤および電荷制御剤を添加し、それをヘンシェルミキサーなどの混合装置で攪拌混合して得ることができる。前記攪拌混合して得られる混合物を二軸押出機などで溶融混練し、冷却後、ハンマーミルやジェットミルなどの粉砕機で粉砕する。次に、風力分級機などの分級機を用いて分級した後、所定粒径のトナー粒子を得る。次に、得られたトナー粒子に対して、所定量の前記外添剤を添加し、ヘンシェルミキサーなどの混合装置で撹拌混合して製造することができる。
前記結着樹脂、磁性粉、離型剤、着色剤および電荷制御剤としては、特に限定はなく、従来から使用されているものを使用できる。
【００２３】
また、磁性一成分トナー１０において、トナー粒子に対し、外添剤としてシリカを０．５重量％以上、好ましくは０．５〜２．０重量％添加するか、または金属酸化物を１．０重量％以上、好ましくは１．０〜３．０重量％添加するのが好ましい。これにより、トナーのチャージアップを緩和することでき、トナー１０のスパイラル１、２への付着が軽減される。
【００２４】
（外添剤）
前記外添剤としては、前記したシリカが挙げられる。シリカと共に、前記金属酸化物として、例えば、酸化チタン、アルミナなどを用いてもよい。シリカ粉末としては、例えば日本アエロジル社製のアエロジルＲＡ２００Ｈ、ＮＡＹ２００、ＮＡ５０Ｈ、Ｒ９７２、Ｒ９７４、９０、シリカＤ−１７、Ｔ−８０５、Ｒ−８１２、ＲＡ２００、ＨＲＸ−Ｃ；キャボット社製のＴＧ８２０Ｆ、ＴＧ８２４Ｆ、Ｃａｂ−ｏ−ＳｉｌＭ−５、ＭＳ−７、ＭＳ−７５、ＨＳ−５、ＥＨ−５、Ｓ−１７、ＴＳ−７２；日本触媒社製のＫＥ−Ｅ３０、ＫＥ−Ｅ４０などが挙げられる。
また、シリカの中でも疎水性シリカが好ましく、前記疎水性シリカは、トルエンなどの溶剤中に、シリカを混合し、これに疎水化処理をするためのシランカップリング剤および／またはシリコーンオイルを加え、超音波照射をしながら攪拌し、ついで溶剤を溜去して得られる固形物を乾燥、加熱処理して粉体とし、これをジェットミルなどの粉砕機で解砕して、所望の体積基準の粒子径分布をもった粉体として得ることができる。
【００２５】
以下、実施例および比較例を挙げて本発明をさらに詳細に説明するが、本発明は以下の実施例のみに限定されるものではない。
【００２６】
[実施例１]
現像剤である磁性一成分トナー１０を次のような方法で製造した。まず、ポリエステル樹脂Ｘ（ガラス転移点：６０℃、軟化点：１５０℃、酸価：７．０、ゲル分率：３０％）３０重量部、ポリエステル樹脂Ｙ（ガラス転移点：５０℃、軟化点：１００℃、酸価：４．０、ゲル分率：なし）７０重量部、磁性粉体７５重量部、電荷制御成分３重量部、電荷制御樹脂８重量部、およびワックス成分３重量部をヘンシェルミキサにて混合した。そして、これを２軸押し出し機で混練した後、フェザーミルにより粗粉砕した。その後、ターボミルで微粉砕を行い、気流式分級機で分級して、平均粒子径が８．０μｍのトナー粒子を得た。得られたトナー粒子１００重量部に対して、シリカ０．４重量％と酸化チタン０．８重量％とをヘンシェルミキサにて混合し、磁性一成分トナーを得た。初期トナー量は、１８０ｇであった。
得られたトナー１０を用いて、電子写真試験機に図１および図２の構造を有する現像装置２０をセットし、スパイラル１への電圧印加を図３の制御を用いて印字試験行った。なお、電圧印加条件および印字試験パターンは以下の条件である。
（１）電圧印加条件
Ｖdc＝１５０Ｖ
Ｖpp＝１．５ＫＶ
Ｄｕｔｙ比＝４０％
周波数＝５ｋＨｚ
Ｔ0＝５分
Ｔ1＝１分
ここで、Ｖdcは直流バイアス、Ｖppはピーク交流バイアスである。
（２）印字試験パターン
０〜５０，０００枚  ；Ａ４横６％原稿    ８０枚／分（連続印字）
【００２７】
[比較例１]
スパイラル１への電圧印加なしに変更した以外は実施例１と同一条件で印字実験を行った。
【００２８】
（評価試験）
前記電子写真試験機を用いて、実施例１と比較例１のいずれかの条件にて、画像濃度の評価を行った。まず温度３５℃、湿度６０％環境下で、前記印字試験パターン条件で１０００枚印字を行った。その後、温度３５℃、湿度８５％の環境に１２時間印字することなく経過した後、1枚目を出力した。そして、前記１０００枚印字後の１０００枚目の画像と前記１２時間経過後の1枚目の画像とを比較することにより画像濃度を評価した。
以下の測定方法および評価基準に基づいて評価を行い、それらの結果を表１に示した。
画像濃度は、グレタグマクベス社製スペクトロアイ反射濃度計を用いて測定を行った。判定基準は、画像濃度について、温度３５℃、湿度６０％環境下の画像に比べて、同じ濃度を維持している場合を○、濃度が低下している場合を×とした。
【表１】
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表１に示すように、実施例１については、良好な画像濃度が得られたが、比較例１については、電圧印加がなかったためトナーは適正な帯電量を保つことができず、画像濃度の低下がみられた。
【００２９】
以上により、トナー攪拌用のスパイラルへ所定の条件により所定電圧を印加することにより、環境変動時にもトナーが十分な帯電量を保持でき、画像濃度低下や尾引き等の画像不具合を防ぐことができることがわかる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の一実施形態に係る現像装置の概略縦断面図である。
【図２】図１の概略平面図である。
【図３】本発明にかかる電圧印加制御の一例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００３１】
１  スパイラル
２  スパイラル
３  金属軸
５  規制部材
６  現像装置ハウジング
７  対向電極
８  現像ローラ
１０  トナー
２０  現像装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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