(57)【要約】【課題】現像剤の動きを活性化し、トナーとキャリアとの接触帯電を促進するとともに、帯電能力が高められたトナーを現像ローラまで搬送することができる画像形成装置及び現像装置を提供する。【解決手段】攪拌搬送ローラ３２は、ステンレス製の円筒体３２１の外周面に厚み方向に分極させた圧電材層３２２を周設し、圧電材層３２２の外周に沿って離隔して線状の電極３２３、３２３、…を配置している。電極３２３、３２３、…は、電源部９に接続され、電極３２３、３２３、…及び円筒体３２１の間、すなわち、圧電材層３２２の分極方向の間には、電源部９で生成される所定の高周波電圧が印加される。圧電材層３２２に印加された高周波電圧により、圧電材層３２２の厚みが増減し、この厚みの増減による圧電材層３２２の機械的振動（超音波振動）が現像剤に伝播する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
感光体の表面に形成された静電潜像に現像ローラでトナー及びキャリアからなる二成分の現像剤を供給して現像する現像装置を備える画像形成装置において、
前記現像装置は、
前記現像ローラから離隔して配置され、超音波振動により現像剤を撹拌又は搬送する撹拌搬送部材を備えることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記撹拌搬送部材は、
前記現像ローラの回転軸に平行に配置された棒状体と、
該棒状体の外周面に設けられた圧電材層と
を備え、
該圧電材層に印加される電圧に応じて生ずる超音波振動により現像剤を撹拌又は搬送するように構成してあることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記撹拌搬送部材は、
前記棒状体の軸回りに回転するように構成してあることを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記棒状体の軸に平行であり、前記圧電材層の周面上に離隔して配置された複数の線状電極と、
該線状電極を通じて該線状電極の配置順に位相が偏位した交番電圧を前記圧電材層に印加する電源部と
を備えることを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記圧電材層は、
前記棒状体の前記現像ローラに対向する周面及び前記軸に対して前記周面と反対側の周面を除く前記棒状体上の第１の周面及び第２の周面に離隔して設けてあることを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
【請求項６】
感光体の表面に形成された静電潜像に現像ローラでトナー及びキャリアからなる二成分の現像剤を供給して現像する現像装置において、
前記現像ローラから離隔して配置され、超音波振動により現像剤を撹拌又は搬送する撹拌搬送部材を備えることを特徴とする現像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、感光体の表面に形成された静電潜像に現像ローラでトナー及びキャリアからなる二成分の現像剤を供給して現像する現像装置、及び該現像装置を備える画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザプリンタ、デジタル複写機、ファクシミリ、又は複合機などの電子写真方式を採用する画像形成装置は、トナー及びキャリアからなる二成分の現像剤を用いる場合、キャリアとの摩擦により帯電したトナーを、現像ローラを介してトナーの帯電極性とは逆極性の電荷により形成された感光体表面の静電潜像に静電吸着させることにより、静電潜像を現像し、現像された静電潜像を記録紙に転写して、画像を形成する。
【０００３】
トナー及びキャリアからなる二成分の現像剤を使用する場合、現像剤の使用頻度が高くなるにつれて、現像剤の劣化によりトナーの帯電能力が低下し、画像濃度が高くなる傾向があり、不要なトナーが記録紙に付着することにより良質の画像が得られなくなる虞があった。また、現像ローラが回転することにより、現像ローラとこれを支持する側板間にトナーが入り込み、トナーが擦れてトナー固着等が生じ、画像に悪影響を及ぼす虞もあった。また、感光体表面の清掃を行うためのクリーニングブレードと感光体との当接部近傍にトナーが溜まった場合、トナーに含まれている紙粉、塵埃等の異物が感光体表面の感光層を摺擦損傷する虞もあった。
【０００４】
そこで、良質の画像を形成するために、現像ローラに超音波搬送部材を用いることにより、現像ローラを回転させることなくトナーを超音波搬送して感光体表面の静電潜像に付着してトナー像化させる画像形成装置が提案されている（特許文献１参照）。
【０００５】
また、感光体表面の残留トナーをクリーニングブレードで除去した後、除去したトナーを超音波搬送部材でトナー貯溜部へ搬送し、搬送されたトナーが再度クリーニングブレードと感光体との当接部位に戻ることを回避して、感光体表面の感光層が損傷されるのを防止して、良質の画像を形成することができる画像形成装置が提案されている（特許文献２参照）。
【特許文献１】特開平４−２８７０６５号公報
【特許文献２】特開平８−７６６６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１、２の画像形成装置にあっては、トナー及びキャリアからなる二成分の現像剤の使用頻度が少ない初期段階では、トナーの帯電能力が高く、良質の画像を形成することが可能であるものの、現像剤の使用頻度が高くなるにつれて、現像剤の劣化によりトナーの帯電能力が低下し、不要なトナーが記録紙に付着することにより良質の画像を形成することができないという問題があった。また、特許文献１の画像形成装置にあっては、感光体近傍の現像ローラを超音波振動させるため、超音波振動により金属製のキャリアが感光体膜に衝突し、感光体膜の磨耗が顕著になるという問題があった。
【０００７】
本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたものであり、現像ローラから離隔して配置され、超音波振動により現像剤を撹拌又は搬送する撹拌搬送部材を備えることにより、現像剤の動きを活性化し、トナーとキャリアとの接触帯電を促進して良質の画像を形成することができる画像形成装置及び該画像形成装置を構成する現像装置を提供することを目的とする。
【０００８】
また、本発明の他の目的は、前記撹拌搬送部材は、前記現像ローラの回転軸に平行に配置された棒状体及び該棒状体の外周面に設けられた圧電材層を備え、該圧電材層に印加される電圧に応じて生ずる超音波振動により現像剤を撹拌又は搬送するように構成してあることにより、現像剤の動きを活性化し、トナーとキャリアとの接触帯電を促進するとともに、帯電能力が高められたトナーを現像ローラまで搬送することができる画像形成装置を提供することにある。
【０００９】
また、本発明の他の目的は、前記撹拌搬送部材は、前記棒状体の軸回りに回転するように構成してあることにより、さらに現像剤の動きを活性化し、トナーとキャリアとの接触帯電を促進するとともに、帯電能力が高められたトナーを現像ローラまで搬送することができる画像形成装置を提供することにある。
【００１０】
また、本発明の他の目的は、複数の線状電極を前記棒状体の軸に平行で、前記圧電材層の周面上に離隔して配置し、前記線状電極を通じて該線状電極の配置順に位相が偏位した交番電圧を前記圧電材層に印加する電源部を備えることにより、さらに現像剤の動きを活性化し、トナーとキャリアとの接触帯電を促進するとともに、帯電能力が高められたトナーを現像ローラまで搬送することができる画像形成装置を提供することにある。
【００１１】
また、本発明の他の目的は、前記圧電材層を前記棒状体の前記現像ローラに対向する周面及び前記軸に対して前記周面と反対側の周面を除く前記棒状体上の第１の周面及び第２の周面に離隔して設けることにより、前記撹拌搬送部材を回転させることなく、現像剤の動きを活性化し、トナーとキャリアとの接触帯電を促進して、帯電能力が高められたトナーを現像ローラまで搬送することができる画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明に係る画像形成装置は、感光体の表面に形成された静電潜像に現像ローラでトナー及びキャリアからなる二成分の現像剤を供給して現像する現像装置を備える画像形成装置において、前記現像装置は、前記現像ローラから離隔して配置され、超音波振動により現像剤を撹拌又は搬送する撹拌搬送部材を備えることを特徴とする。
【００１３】
本発明に係る画像形成装置は、前記撹拌搬送部材は、前記現像ローラの回転軸に平行に配置された棒状体と、該棒状体の外周面に設けられた圧電材層とを備え、該圧電材層に印加される電圧に応じて生ずる超音波振動により現像剤を撹拌又は搬送するように構成してあることを特徴とする。
【００１４】
本発明に係る画像形成装置は、前記撹拌搬送部材は、前記棒状体の軸回りに回転するように構成してあることを特徴とする。
【００１５】
本発明に係る画像形成装置は、前記棒状体の軸に平行であり、前記圧電材層の周面上に離隔して配置された複数の線状電極と、該線状電極を通じて該線状電極の配置順に位相が偏位した交番電圧を前記圧電材層に印加する電源部とを備えることを特徴とする。
【００１６】
本発明に係る画像形成装置は、前記圧電材層は、前記棒状体の前記現像ローラに対向する周面及び前記軸に対して前記周面と反対側の周面を除く前記棒状体上の第１の周面及び第２の周面に離隔して設けてあることを特徴とする。
【００１７】
本発明に係る現像装置は、感光体の表面に形成された静電潜像に現像ローラでトナー及びキャリアからなる二成分の現像剤を供給して現像する現像装置において、前記現像ローラから離隔して配置され、超音波振動により現像剤を撹拌又は搬送する撹拌搬送部材を備えることを特徴とする。
【００１８】
本発明にあっては、現像ローラから離隔して配置された攪拌搬送部材は、超音波振動によりトナー及びキャリアからなる二成分の現像剤を撹拌又は搬送する。これにより、現像剤の動きを活性化し、トナーとキャリアとの接触帯電を促進する。また、帯電能力が高められたトナーを現像ローラまで搬送する。
【００１９】
本発明にあっては、前記攪拌搬送部材は、現像ローラの回転軸に平行に配置された棒状体の外周面に設けられた圧電材層に印加される電圧（例えば、２０ｋＨｚ〜５０ｋＨｚ、数百Ｖ）に応じて生ずる超音波振動により現像剤を撹拌又は搬送する。すなわち、前記圧電材層に印加された電圧により、前記棒状体の外周面に設けられた圧電材層の厚みが増減し、この厚みの増減による圧電材層の機械的振動（超音波振動）が現像剤に伝播する。これにより、現像剤の動きを活性化し、トナーとキャリアとの接触帯電を促進するとともに、帯電能力が高められたトナーを現像ローラまで搬送する。
【００２０】
本発明にあっては、前記撹拌搬送部材は、前記棒状体の軸回りに回転する。これにより、さらに現像剤の動きを活性化し、トナーとキャリアとの接触帯電を促進するとともに、帯電能力が高められたトナーを現像ローラまで搬送する。
【００２１】
本発明にあっては、複数の線状電極を、前記棒状体の軸に平行で、前記圧電材層の周面上に離隔して配置し、前記線状電極を通じて該線状電極の配置順に位相が偏位した交番電圧（例えば、５０ｋＨｚ程度、数百Ｖの三相交流電圧）を前記圧電材層に印加する。これにより、圧電材層の周面に沿って設けられた線状電極夫々に生じる位置的かつ時間的に異なる定在波が合成され、圧電材層の周方向に沿って進行する進行波を発生させる。この進行波が現像剤に伝播することにより、さらに現像剤の動きを活性化し、トナーとキャリアとの接触帯電を促進するとともに、帯電能力が高められたトナーを現像ローラまで搬送する。
【００２２】
本発明にあっては、前記圧電材層を前記棒状体の前記現像ローラに対向する周面及び前記軸に対して前記周面と反対側の周面を除く前記棒状体上の第１の周面及び第２の周面に離隔して設ける。例えば、前記第１の周面を圧電材層の周方向に進行する進行波により、現像剤の動きを活性化し、トナーとキャリアとの接触帯電を促進するとともに、帯電能力が高められたトナーを現像ローラ側に搬送する。また、前記第２の周面を圧電材層の周方向に進行する進行波により、現像ローラ付近に存在する現像剤を攪拌し、現像ローラから離反する方向へ搬送する。
【発明の効果】
【００２３】
本発明にあっては、現像ローラから離隔して配置され、超音波振動により現像剤を撹拌又は搬送する撹拌搬送部材を備えることにより、現像剤の動きを活性化し、トナーとキャリアとの接触帯電を促進して良質の画像を形成することができる。
【００２４】
本発明にあっては、前記攪拌搬送部材は、現像ローラの回転軸に平行に配置された棒状体の外周面に設けられた圧電材層に印加される電圧に応じて生ずる超音波振動により現像剤を撹拌又は搬送することにより、現像剤の動きを活性化し、トナーとキャリアとの接触帯電を促進するとともに、帯電能力が高められたトナーを現像ローラまで搬送する。
【００２５】
本発明にあっては、前記撹拌搬送部材は、前記棒状体の軸回りに回転するように構成してあることにより、さらに現像剤の動きを活性化し、トナーとキャリアとの接触帯電を促進するとともに、帯電能力が高められたトナーを現像ローラまで搬送することができる。
【００２６】
本発明にあっては、複数の線状電極を前記棒状体の軸に平行で、前記圧電材層の周面上に離隔して配置し、前記線状電極を通じて該線状電極の配置順に位相が偏位した交番電圧を前記圧電材層に印加する電源部を備えることにより、さらに現像剤の動きを活性化し、トナーとキャリアとの接触帯電を促進するとともに、帯電能力が高められたトナーを現像ローラまで搬送することができる。
【００２７】
本発明にあっては、前記圧電材層を前記棒状体の前記現像ローラに対向する周面及び前記軸に対して前記周面と反対側の周面を除く前記棒状体上の第１の周面及び第２の周面に離隔して設けることにより、前記撹拌搬送部材を回転させることなく、現像剤の動きを活性化し、トナーとキャリアとの接触帯電を促進して、帯電能力が高められたトナーを現像ローラまで搬送することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
実施の形態１
以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて説明する。図１は本発明に係る画像形成装置の要部構成を示す模式図である。図において、１はドラム状の感光体（像担持体）である。感光体１は、モータ（不図示）により図中矢印方向に回転し、その周囲には、回転方向に沿って、感光体１の表面を均一な所定の電位に帯電させる帯電器２、静電潜像が形成された感光体１の表面にトナーを供給し、静電潜像をトナー像に顕像化する現像装置３、現像された静電潜像を記録紙６に転写する転写器５、及び感光体１の残留トナーを回収するクリーニング装置７などを配置してある。
【００２９】
帯電器２と現像装置３との間の感光体１の表面には、光書き込みユニット８からのレーザ光（原稿からの反射光）が照射され、照射による光導電作用によって静電潜像が形成される。
【００３０】
現像装置３は、トナー及びキャリアからなる二成分の現像剤を収容してあり、感光体１の表面と所定の間隔を保持して対設された現像ローラ３１、現像ローラ３１の回転軸３１０と平行に適長の離隔寸法を有して配置され、現像剤を攪拌・搬送するための攪拌搬送ローラ３２、３２などを備えている。攪拌搬送ローラ３２、３２は、モータ（不図示）により回転軸３２０の回りに回転可能に構成してある。また、現像装置３には、補給ローラ４１を介してトナー補給部４を取り付けてあり、トナー補給部４に収容されたトナーが現像装置３に補給される。
【００３１】
電源部９は、例えば、周波数が２０ｋＨｚ〜５０ｋＨｚ、３００Ｖ〜５００Ｖ程度の高周波電圧を攪拌搬送ローラ３２、３２に印加するようにしてある。高周波電圧の周波数が２０ｋＨｚ〜５０ｋＨｚであることから、攪拌搬送ローラ３２は超音波振動することにより、現像剤を攪拌・搬送する。なお、詳細は後述する。
【００３２】
図２は攪拌搬送ローラ３２の外観斜視図である。攪拌搬送ローラ３２は、回転軸３２０が設けられたステンレス（ＳＵＳ）製の円筒体３２１（軸芯）、円筒体３２１の外周面に周設され、厚み方向に分極させた圧電材層３２２（例えば、圧電セラミック）、回転軸３２０に平行で圧電材層３２２の外周に沿って離隔して配置され、例えば、圧膜印刷技術により形成される線状の電極３２３、３２３、…、圧電材層３２２及び電極３２３、３２３、…を覆うエポキシ樹脂製の保護膜３２４などにより構成される。
【００３３】
電極３２３、３２３、…は、電源部９に接続され、電極３２３、３２３、…及び円筒体３２１の間、すなわち、圧電材層３２２の分極方向に沿って対向する位置には、電源部９で生成される所定の電圧が印加される。なお、図において、破線で示した領域Ａは、圧電材層３２２の外周面に形成された電極３２３、３２３、…の構成を示すために、便宜上、保護膜３２４を除去して図示したものである。
【００３４】
圧電材層３２２に印加された高周波電圧により、圧電材層３２２の厚みが増減し、この厚みの増減による圧電材層３２２の機械的振動（超音波振動）が現像剤に伝播する。これにより、現像剤の動きを活性化し、トナーとキャリアとの接触帯電を促進するとともに、帯電能力が高められたトナーを現像ローラ３１まで搬送することができる。
【００３５】
なお、攪拌搬送ローラ３２の外周面に回転軸３２０の方向と所定の角度をなして適長間隔で設けられた円板状の鍔又は螺旋状の羽根（いずれも不図示）などを複数設けることにより、攪拌搬送ローラ３２が回転した場合、前記鍔又は螺旋状の羽根が現像剤を次々と搬送するように構成することもできる。
【００３６】
上述の実施の形態１では、攪拌搬送ローラ３２を回転させるとともに、圧電材層３２２の外周面に設けられた電極３２３、３２３、…に所定の高周波電圧を印加して超音波振動させる構成であったが、これに限定されるものではなく、攪拌搬送ローラ３２を回転させることなく、現像剤を攪拌・搬送することもできる。
【００３７】
実施の形態２
図３は実施の形態２の攪拌搬送ローラ３２の模式図である。図に示すように、実施の形態１との相違点は、電源部９は、三相交流電源を有し、電極３２３、３２３、…に三相交流電圧を印加する点、及び攪拌搬送ローラ３２は回転しない点である。なお、図において、簡単のため保護膜３２４は省略している。
【００３８】
電源部９は、例えば、周波数が５０ｋＨｚ程度、３００Ｖ〜５００Ｖ程度の高周波電圧を攪拌搬送ローラ３２に印加するようにしてある。より具体的には、電極３２３の配置順に位相が順番に偏位した三相交流電圧を電極３２３、３２３、…に印加する。これにより、圧電材層３２２の外周に沿って設けられた電極３２３、３２３、…夫々に生じる位置的かつ時間的に異なる定在波が合成され、圧電材層３２２の外周に沿って進行する進行波を発生させる。この進行波が現像剤に伝播することにより、現像剤の動きを活性化し、トナーとキャリアとの接触帯電を促進するとともに、帯電能力が高められたトナーを搬送する。
【００３９】
上述の実施の形態２では、圧電材層３２２を円筒体３２１の外周面に周設する構成であったが、これに限定されるものではなく、圧電材層を円筒体の外周面の一部にのみ設けることもできる。なお、圧電材層に設けられた電極には、三相交流電圧を印加する。
【００４０】
実施の形態３
図４は実施の形態３の現像装置３の模式図である。図に示すように、円筒体３２１の現像ローラ３１に対向する周面及び円筒体３２１の中心軸に対して前記周面と反対側の周面を除く円筒体３２１上の第１の周面（図において、円筒体３２１の上側）及び第２の周面（図において、円筒体３２１の下側）に離隔して圧電材層３２２を設ける。なお、簡単のため、圧電材層３２２に設けられた電極３２３、３２３、…は省略して図示している。
【００４１】
円筒体３２１の上側の周面（第１の周面）に設けられた圧電材層３２２の外周に沿って進行する進行波により、図中矢印Ａで示す方向（現像ローラ３１の方向）に現像剤を搬送するとともに、圧電材層３２２で生じる超音波振動が現像剤に伝播して、現像剤の動きを活性化し、トナーとキャリアとの接触帯電を促進する。また、円筒体３２１の下側の周面（第２の周面）に設けられた圧電材層３２２の外周に沿って進行する進行波により、現像ローラ３１付近に存在する現像剤を図中矢印Ｂで示す方向（現像ローラ３１から離反する方向）に搬送することができる。
【００４２】
上述の実施の形態３では、円筒体３２１を用いる構成であったが、回転駆動が不要な攪拌搬送ローラ３２の軸断面形状は、これに限定されるものではなく、円筒体３２１に代えて、楕円形状、矩形状、多角形状などの棒体を用いる構成でもよい。
【００４３】
以上説明したように、本発明にあっては、現像剤の攪拌搬送手段として超音波振動を用いることにより、現像剤の動きを活性化し、トナーとキャリアとの接触帯電を促進して良質の画像を形成することができる。また、帯電能力が高められたトナーを現像ローラとの間で搬送することができる。
【００４４】
上述の実施の形態においては、円筒体３２１の外周面に圧電材層３２２を周設し、圧電材層３２２の外周に沿って電極３２３、３２３、…を離隔して配置する構成であったが、これに限定されるものではなく、圧電材層の内周に沿って電極を設け、圧電材層の外周面に共通電極を周設する構成であってもよい。この場合、円筒体と電極との間には、樹脂層を設けることにより、電極と円筒体とを絶縁することができる。
【００４５】
上述の実施の形態では、圧電材層３２２は、１層で構成されるものであったが、これに限定されるものではなく、積層型の圧電材層を用いることもできる。この場合、圧電材層に印加する電圧を低くすることができ、省電力化を図ることができる。
【００４６】
上述の実施の形態では、周波数が２０ｋＨｚ〜５０ｋＨｚの高周波電圧を圧電材層３２２に印加する構成であったが、使用する周波数は、適宜設定することができる。例えば、攪拌搬送ローラがモータにより回転駆動されるため、現像剤に対する搬送能力がそれ程必要でない場合には、周波数を２０ｋＨｚ程度にすることにより、トナーの帯電付与能力を高めることができる。これは、周波数を５０ｋＨｚ程度に高くした場合、現像剤の振動が超音波振動に追随できなくなるためと考えられる。一方、現像剤に対する搬送能力を高めるためには、周波数を５０ｋＨｚ程度にすることにより、超音波振動により現像剤を搬送し、攪拌搬送ローラの回転駆動に要する部品を省略することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明に係る画像形成装置の要部構成を示す模式図である。
【図２】攪拌搬送ローラの外観斜視図である。
【図３】実施の形態２の攪拌搬送ローラの模式図である。
【図４】実施の形態３の現像装置の模式図である。
【符号の説明】
【００４８】
１  感光体
２  帯電器
３  現像装置
９  電源部
３１  現像ローラ
３２  攪拌搬送ローラ
３２１  円筒体
３２２  圧電材層
３２３  電極
３２４  保護膜
【図１】
2007193044.tif 000003
【図２】
2007193044.tif 000004
【図３】
2007193044.tif 000005
【図４】
2007193044.tif 000006