(57)【要約】【課題】現像ローラへトナーを供給する供給ローラのトナーによる目詰まりを防ぐこと。【解決手段】感光体に一成分現像剤を供給する現像ローラと、現像ローラに接触するように設けられ現像ローラにトナーを供給すると共に現像ローラからトナーを引き剥がす供給ローラと、供給ローラと接触するように設けられ供給ローラと同方向に回転する安定化ローラと、安定化ローラと供給ローラとの間に、トナーを供給ローラから安定化ローラに引き寄せる電圧を印加する第１電源を備える現像装置。【選択図】図２
2013156280.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
感光体に一成分現像剤を供給する現像ローラと、現像ローラに接触するように設けられ現像ローラにトナーを供給すると共に現像ローラからトナーを引き剥がす供給ローラと、供給ローラと接触するように設けられ供給ローラと同方向に回転する安定化ローラと、安定化ローラと供給ローラとの間に、トナーを供給ローラから安定化ローラに引き寄せる電圧を印加する第１電源を備える現像装置。
【請求項２】
第１電源は、トナーが負極性に帯電されているとき、安定化ローラに正極性、供給ローラに負極性の直流電圧を印加する請求項１記載の現像装置。
【請求項３】
第１電源は、一定周期でオンとオフをくり返すパルス状の直流電圧を出力する請求項１又は２記載の現像装置。
【請求項４】
供給ローラの上方に設けられたトナー循環ローラと、トナー循環ローラと安定化ローラとの間に直流電圧を印加する第２電源とをさらに備える請求項１〜３のいずれか１つに記載の現像装置。
【請求項５】
第２電源は、帯電したトナーがトナー循環ローラの方へ引き寄せられる極性でトナー循環ローラと安定化ローラとに接続される請求項４記載の現像装置。
【請求項６】
感光体に静電潜像を形成する露光部と、形成された静電潜像をトナー像に現像する現像装置と、トナー像を記録媒体に転写して定着する転写定着部を備え、前記現像装置が、請求項１〜５のいずれか１つに記載の現像装置である画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、現像装置に関し、とくに、静電潜像担持体に形成された静電潜像をトナーによって現像する一成分現像装置および画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式の画像形成装置においては、感光体の表面を帯電させ、その帯電域を画像情報に応じて露光することで静電潜像を形成し、静電潜像を現像して可視化（現像）する現像方法が採用されている。
【０００３】
このような現像方法に、現像剤としてキャリアを用いずトナーだけを用いる一成分現像方式がある。一成分現像方式の現像装置は、主に、トナーを感光体に供給するための現像ローラと、現像ローラに対してトナーの供給と剥ぎ取りを行うために発泡体からなる供給ローラと、供給ローラから現像ローラに供給されたトナーを所定量に規制しつつ帯電量を付加するトナー層規制ブレードから構成されている。
【０００４】
一成分現像システムの現像装置は、長期間使用するとトナーが発泡体の空気層部分にトナーが入り込み、入り込んだトナーによって発泡体内部の空気層が目詰まりすることになるので、供給ローラのトナー供給性能とトナー剥ぎ取り性能がともに悪化してしまう。このような状態になると、形成される画像にゴーストが出たり、トナーの帯電量が不安定になるなどの問題が生じやすい。
【０００５】
そこで、供給ローラに回転部材を当接配置し、当接部で供給ローラと順方向に回転させることによって、供給ローラのトナーによる目詰まりを防ぎ、トナー劣化を抑制しつつ、トナーの循環を良くする現像装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−３３０２７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
そして、このような現像装置では、供給ローラと回転部材とによって、トナーを水平方向に、かつ現像ローラと逆方向に運ぶ構成を採用し、横長の現像槽において循環性能を上げることを可能にしている。
【０００８】
しかしながら、この構成を縦長の現像槽に適用しようとすると、トナーを循環させる経路を作り出すスペースがなく、供給ローラの目詰まり防止と循環性能の向上を両立させることができない。
この発明はこのような事情を考慮してなされたもので、縦長の現像槽で供給ローラの性能を維持しながら、トナーの循環性能を向上させることができる現像装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明は、感光体に一成分現像剤を供給する現像ローラと、現像ローラに接触するように設けられ現像ローラにトナーを供給すると共に現像ローラからトナーを引き剥がす供給ローラと、供給ローラと接触するように設けられ供給ローラと同方向に回転する安定化ローラと、安定化ローラと供給ローラとの間に、トナーを供給ローラから安定化ローラに引き寄せる電圧を印加する第１電源を備える現像装置を提供するものである。
【発明の効果】
【００１０】
この発明によれば、現像ローラに対してトナーを供給すると共にトナーを引き剥がす供給ローラに接触するように安定化ローラが設けられ、安定化ローラと供給ローラとの間に電圧が印加されて供給ローラから安定化ローラへトナーが引き寄せられるので、供給ローラの目詰まりが防止され、良好な現像を安定して行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】この発明に係る画像形成装置を示す構成説明図である。
【図２】この発明の現像装置を示す構成説明図である。
【図３】図２の現像装置の電源の出力波形の一例を示す波形図である。
【図４】図２に示す現像装置の変形例を示す構成説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
この発明の現像装置は、感光体に一成分現像剤を供給する現像ローラと、現像ローラに接触するように設けられ現像ローラにトナーを供給すると共に現像ローラからトナーを引き剥がす供給ローラと、供給ローラと接触するように設けられ供給ローラと同方向に回転する安定化ローラと、安定化ローラと供給ローラとの間に、トナーを供給ローラから安定化ローラに引き寄せる電圧を印加する第１電源を備える現像装置を特徴とする。
【００１３】
第１電源は、トナーが負極性に帯電されているとき、安定化ローラに正極性、供給ローラに負極性の直流電圧を印加してもよい。
第１電源は、一定周期でオンとオフをくり返すパルス状の直流電圧を出力してもよい。
【００１４】
供給ローラの上方に設けられたトナー循環ローラと、トナー循環ローラと安定化ローラとの間に直流電圧を印加する第２電源とをさらに備えてもよい。
第２電源は、帯電したトナーがトナー循環ローラの方へ引き寄せられる極性でトナー循環ローラと安定化ローラとに接続されることが好ましい。
【００１５】
この発明の画像形成装置は、感光体に静電潜像を形成する露光部と、形成された静電潜像をトナー像に現像する現像装置と、トナー像を記録媒体に転写して定着する転写定着部を備え、前記現像装置が、この発明の現像装置である画像形成装置を特徴とする。
【００１６】
以下、図面に示す実施形態に基づいてこの発明を詳述する。
図１は、この発明に係る画像形成装置の構成を示す説明図である。
画像形成装置１００は、イエロー画像用、マゼンタ画像用、シアン画像用、および黒色画像用の４つの画像形成ステーション部50Y, 50M, 50C, 50Bを備え、カラー画像を形成可能なタンデム方式のカラー画像形成装置である。
【００１７】
画像形成装置１００は、ネットワークを介して送信される画像データや、スキャナ等の原稿読み取り装置によって読み取られた画像データに基づいて、被転写材（記録媒体）となる用紙に対して、カラー画像またはモノクロ画像を形成する。
【００１８】
画像形成装置１００は、図１に示すように、用紙にトナー画像を形成する画像形成ステーション部50Y, 50M, 50C, 50B、用紙に形成されたトナー像を定着させる定着装置４０、用紙を載置する供給トレイ６０から画像形成ステーション部50Y, 50M, 50C, 50Bおよび定着装置４０へと用紙を搬送する機能を有する搬送部３０を備えている。
【００１９】
画像形成ステーション部50Y, 50M, 50C, 50Bは供給トレイ６０と定着装置４０との間において、供給トレイ６０側から、この順に配置されている。
【００２０】
これらの画像形成ステーション部50Y, 50M, 50C, 50Bは、それぞれ、トナーの種類以外は、実質的に同一の構成を有しており、各色に対応する画像データに基づいて、イエロー、マゼンタ、シアン、および黒色のトナー画像を形成して、最終的に記録媒体となる用紙上に転写するものである。
【００２１】
なお、図１における画像形成ステーション部50Y, 50M, 50C, 50Bの構成部品の符号については、イエロー画像用の画像形成ステーション５０Ｙを代表として記載し、他の各画像形成ステーション部50M, 50C, 50Bの構成部品の参照符号は、省略している。
【００２２】
画像形成ステーション部50Y, 50M, 50C, 50Bは、それぞれ静電潜像が形成される潜像担持体となる感光体５１を備え、これらの感光体５１の周囲には、周方向に帯電装置５２、露光装置５３、現像装置１、転写ローラ５５、およびクリーニング装置５６がそれぞれ配置されている。
【００２３】
感光体５１は、ＯＰＣ（Organic Photoconductor；有機光導電体）等の感光性材料を表面に有する円筒のドラム形状を呈し、露光装置５３の下方に配設され、駆動手段と制御手段によって、所定方向（図中矢印Ｆ方向）に回転駆動されるように制御される。
帯電装置５２は、感光体５１の表面を所定の電位に均一に帯電するための帯電手段であって、感光体５１の上方でその外周面に近接して配置されている。
【００２４】
露光装置５３は、各画像形成ステーション部50Y, 50M, 50C, 50Bに応じて、イエロー、マゼンタ、シアン、または黒色にそれぞれ対応する画像データが入力されることにより、対応する色に応じた静電潜像をそれぞれ形成する。露光装置５３としては、レーザ照射部および反射ミラーを備えたレーザスキャニングユニット（ＬＳＵ）を使用することができる。
【００２５】
現像装置１は、現像剤を担持する現像ローラ４を有している。現像ローラ４は、感光体５１に近接し、現像剤が感光体５１へ搬送されるように配置される。この現像装置１は、現像剤としてトナーのみを使用する、いわゆる一成分現像装置であり、露光装置５３によって感光体５１表面に形成された静電潜像を現像してトナー像（可視像）を形成する。
【００２６】
現像装置１には、各画像形成ステーション部の画像形成に応じて、イエロー、マゼンタ、シアン、または黒色のトナーが収容されている。これらのトナーは、帯電された感光体５１の表面電位と同極性に帯電されている。なお、感光体５１の表面電位の極性および使用するトナーの帯電極性は、正負を問わないが、この実施形態では負極性（マイナス）としている。
【００２７】
転写ローラ５５は、感光体５１上に形成されたトナー像を搬送ベルト３３にて搬送される用紙の表面に転写するものであり、トナーの帯電極性とは、逆極性（この実施形態では、正（プラス）極性）のバイアス電圧が印加されている。
クリーニング装置５６は、用紙へのトナー画像転写後に、感光体５１の外周面上に残存しているトナーを除去および回収する。
【００２８】
搬送部３０は、駆動ローラ３１、従動ローラ３２、および搬送ベルト３３を備え、画像形成ステーション部50Y, 50M, 50C, 50Bにおいて、各色のトナー像が転写される用紙を搬送する。搬送部３０は、無端状の搬送ベルト３３が駆動ローラ３１と従動ローラ３２との間に張架され矢印Ｚ方向に移動する構成となっており、供給トレイ６０から給紙された用紙を画像形成ステーション部50Y, 50M, 50C, 50Bへと順に搬送する。
【００２９】
定着装置４０は、加熱ローラ４１および加圧ローラ４２を備え、これらが当接する定着ニップ部に用紙を搬送することで、用紙上に転写されたトナー像を熱圧着して用紙に定着させる。
【００３０】
このように構成された画像形成装置１００では、搬送部３０によって搬送される用紙は、画像形成ステーション部50Y, 50M, 50C, 50Bの感光体５１との対向位置を通過する際に、それら対向位置において、搬送ベルト３３を介して下方に配置された転写ローラ５５による転写電界の作用にて、各感光体５１上のトナー像が順次用紙上に転写される。
【００３１】
これによって、各色のトナー像が同じ用紙の上に重なり合うように転写され、用紙上に所望のフルカラートナー像が形成される。こうしてトナー像が転写された用紙は、定着装置４０によってトナー像の定着処理が行われた後に、図示しない排紙トレイに送出される。
【００３２】
図２は、図１に示す画像形成ステーション部50Y, 50M, 50C, 50Bが各々備える現像装置１の構成を示す説明図である。
現像ローラ４は中心軸シャフトとその周りに成型により形成した弾性体層、および最表面のコーティング層からなっており、感光体２と接触している。コーティング層は硬度や仕事関数調整を行い、トナーの帯電量調整を主目的としている。ここではアクリル樹脂を主としたコーティングを使用している。
【００３３】
供給ローラ５は現像ローラ４とニップ部で接触しており、中心軸金属シャフト５ｂと、その周辺の発泡ウレタン樹脂からなる発泡弾性体層５ａで構成されている。感光体２の回転方向（矢印Ｆ方向）に対して、現像ローラ４と供給ローラ５は回転方向が逆に設定されている。
【００３４】
現像ローラ４と供給ローラ５の当接部では、供給ローラ５の周速は現像ローラ４の周速の０．６倍から１．０倍の範囲に設定されている。現像ローラ４の上方にはトナー規制ブレード９が設けられ、これは金属のＬ字型のブレードであり、これにはステンレス鋼板の０．１ｍｍから０．２ｍｍ程度の厚さのものを使用している。
【００３５】
さらに、安定化ローラ６が供給ローラ５の上方に当接して配置されている。安定化ローラ６はステンレス鋼製のシャフト単体で構成してもよいし、ウレタンゴムや発泡ウレタンなどと金属シャフトから構成されてもよい。
【００３６】
安定化ローラ６は供給ローラ５と同方向に回転しており、両者の接触部では逆方向に移動することになる。安定化ローラ６と供給ローラ５との間に第１直流電源１０が接続され、安定化ローラ６には供給ローラ５との間に電位差を設けるようになっている。
【００３７】
基本的には供給ローラ５側から安定化ローラ６側にトナーが移動しやすい方向の電位差を設ける。この実施形態では前述のようにマイナス帯電のトナーを使用しているので、安定化ローラ６に供給ローラ５よりもプラス側の電位を印加する。つまり、安定化ローラ６と供給ローラ５との間に安定化ローラ６を正極として直流電圧を印加する。電位差（電圧）の大きさは５０Ｖ程度あれば効果が得られる。
【００３８】
安定化ローラ６の周速は供給ローラ５のそれと同等であることが望ましい。安定化ローラ６の周速が供給ローラ５よりも遅い場合は安定化ローラ６に当接部で付着したトナーが溜まる可能性があり、再度、供給ローラ５で掻き取られるということが起こる。同等の周速で回転する場合はほとんど掻き取りは起こらない。また、安定化ローラ６が速く回転しすぎた場合は、粉体であるトナーの動きが連動せず、循環効果が得られにくくなる。
【００３９】
現像槽３の上部にはトナー補給部７があり、補給用のトナーが用意されている。この中のトナーはトナー補給ローラ８を経由して現像槽３の下方へ落下し、現像に使用される。
【００４０】
このような縦長の現像槽３の場合、供給ローラ５と側壁３ａとの間にはほとんどスペースはないので、トナーの循環をよくするには、側壁３ａに沿って上向きにトナーを循環させる必要がある。
【００４１】
安定化ローラ６に供給ローラ５よりもプラス側の電位を印加していると、供給ローラ５の発泡弾性体層５ａに含まれるトナーを安定化ローラ６側に引き寄せることができる。安定化ローラ６が供給ローラ５との当接部で逆回転方向に移動させることにより、供給ローラ５の発泡弾性体層５ａから安定化ローラ６に引き寄せられたトナーは安定化ローラ６の回転方向下流側に移動し、供給ローラ５から引き離される。
【００４２】
引き離されたトナーは周辺のトナーと付着力を有するので、安定化ローラ６の回転に伴い、矢印１２で示すように側壁３ａに沿って上向きに移動することになる。
【００４３】
側壁３ａに沿って上向きに移動したトナーは周辺のトナーと混じり合いながら上部に達し、安定化ローラ６の回転方向に沿ってブレード９の前に落下していく。このような動きによって現像ローラ４近辺のトナーが攪拌される。
【００４４】
攪拌されない場合は、供給ローラ５の周囲のトナーだけが現像ローラ４に供給され、供給ローラ５で引き剥がされたトナーが再び現像ローラ４に供給されてしまうため、トナーの劣化が急速に進み、帯電低下やブレードへのトナー融着が発生しやすくなる。
【００４５】
しかし、攪拌されることでトナー全体が混ざり合い、特定のトナーだけが循環する状態から、全体のトナーが循環するようにできるので、トナーの帯電低下やトナー融着を抑制できる。
【００４６】
また、特定のトナーだけが利用される場合は、トナーを消費した場合と消費しない場合で現像ローラ４上のトナーに違いが生じやすいので現像履歴（ゴースト）が発生しやすい。安定化ローラ６により供給ローラ５の表面を安定化させ、かつ、循環をよくすることで現像ローラ４の上のトナー層の変化も抑えることができ、現像履歴を抑制できる。
【００４７】
また、安定化ローラ６側に供給ローラ５のトナーが引き寄せられることにより、トナーが供給ローラ５の中に入り込んでいくのを抑制することができ、トナーが供給ローラ５の内部で硬化するのを防ぐことができる。
【００４８】
図３は図２に示す現像装置１において第１電源１０から直流電圧を断続的に出力させたときの電圧波形を示す。この波形は、オン時間（ｔ１）とオフ時間（ｔ２）を周期Ｔでくり返す波高値Ｖのパルス波形である。つまり、安定化ローラ６と供給ローラ５との間に電圧Ｖが周期Ｔで断続的に印加される。
【００４９】
周期Ｔは、およそ安定化ローラ６が２回転する時間に設定される。このようにすれば、電圧がかかっている時間ｔ１の間で安定化ローラ６は１周し、強く安定化ローラ６にトナーを引き連れた状態で１周することになる。この状態で電圧がオフとなるｔ２の期間に入ることでトナーはトナー規制ブレード９の前に落ちていく。
【００５０】
側壁１４の側にあるトナーは電圧がオフになったときには上向きに移動しているので、すぐに下に落ちることはなく、まだ上に上がり続ける。したがって、循環の流れはそのままで、トナー規制ブレード９に確実にトナーを落とし込んでいける。
【００５１】
なお、図３ではｔ２の期間の電位をゼロにしているが、プラス側の電位を残しておいても良いし、逆にマイナス側の電位を加えても良い。
【００５２】
図４は図２に示す現像装置の変形例を示す構成説明図である。
図４に示す現像装置１ａはトナー循環ローラ１３を安定化ローラ６の上方にさらに備える。その他の構成は図２のものと同等である。トナー循環ローラ１３はスクリューの構成でも、パドルの構成でもよい。
【００５３】
トナー循環ローラ１３は全体が導電性でもよいし、シャフトのみが導電性部材で、スクリューやパドルの羽根部分は非導電性樹脂でもよい。
【００５４】
トナー循環ローラ１３と安定化ローラ６との間には、第２直流電源１４によりトナーが安定化ローラ６からトナー循環ローラ１３の方向に移動する方向に電圧が印加されている。つまり、トナーがマイナス帯電の場合、トナー循環ローラ１３に正極性が接続されることになる。
【００５５】
この構成によれば、安定化ローラ６で供給ローラ５のトナーを剥がして側壁３ａに沿って上方向に移動させ、さらにトナー循環ローラ１３と安定化ローラ６との間の電位差によってさらに上方向にトナーを移動させる。
【００５６】
トナー循環ローラ１３の回転によってトナーの移動方向を回転させて、その後はトナー規制ブレード９の前にトナーを落とし込んでいく。従って、この構成により、さらに効果的な循環性能を得ることができる。
【符号の説明】
【００５７】
１、１ａ    現像装置
２    感光体
３    現像槽
３ａ  側壁
４    現像ローラ
５    供給ローラ
５ａ  発泡弾性体層
５ｂ  金属シャフト
６    安定化ローラ
７    トナー補給部
８    トナー補給ローラ
９    トナー規制ブレード
１０    第１直流電源
１２    矢印
１３    トナー循環ローラ
１４    第２直流電源
【図１】
2013156280.tif 000003
【図２】
2013156280.tif 000004
【図３】
2013156280.tif 000005
【図４】
2013156280.tif 000006