(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイナス帯電させたトナーを、像担持体に形成された静電潜像に静電的に移行させて該静電潜像をトナー像として可視像化する現像装置と、該現像装置にトナーを供給するトナー供給装置とを有する画像形成装置において、前記トナー供給装置は、互いに摺擦しながらトナーを搬送するロータとステータとを有するトナー移送ポンプを具備し、該ロータとステータの少なくとも一方の移送トナーと接触する部分の仕事関数の値が４．２ｅＶ以下に設定されていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
プラス帯電させたトナーを、像担持体に形成された静電潜像に静電的に移行させて該静電潜像をトナー像として可視像化する現像装置と、該現像装置にトナーを供給するトナー供給装置とを有する画像形成装置において、前記トナー供給装置は、互いに摺擦しながらトナーを搬送するロータとステータとを有するトナー移送ポンプを具備し、該ロータとステータの少なくとも一方の移送トナーと接触する部分の仕事関数の値が４．６ｅＶ以上に設定されていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
前記トナー移送ポンプが、モーノポンプより成る請求項１又は２に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、静電潜像をトナー像として可視像化する現像装置と、その現像装置にトナーを供給するトナー供給装置とを有する画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子複写機、プリンタ、ファクシミリ、或いはこれらの少なくとも２つの機能を備えた複合機などとして構成される上記形式の画像形成装置は従来より周知である。従来のこの種の画像形成装置は、静電潜像の可視像化に供されるトナーを、現像装置においてマイナス又はプラスの所定極性に帯電し、かかる帯電トナーを静電潜像に静電的に移行させて静電潜像を可視像化している。
【０００３】
ところが、従来の画像形成装置においては、像担持体上の本来現像されるべきでない部分、すなわち地肌部にもトナーが付着し、地汚れが発生するおそれがあった。これは、現像装置に供給されたトナーが、充分に帯電していないか、又は一部のトナーが本来の帯電極性とは逆極性に帯電してしまい、かかる異常帯電トナーがそのまま現像に供され、当該トナーが像担持体上の地肌部に付着してしまうためである。
【０００４】
そこで、現像装置に供給されたトナーを、これが現像に供される前に所定の極性に充分に摩擦帯電させ、上述の異常帯電トナーが発生しないようにすれば、地汚れを防ぐことが可能となる。
【０００５】
ところが、特に最近の画像形成装置は、装置本体の小型化が要求され、画像形成装置本体内の現像装置も小型化している。このため、現像装置に収容された現像剤の量が少なくなり、現像装置においてトナーを充分に帯電させることができず、帯電量の不足したトナーや、逆極性に帯電したトナーが現像に供され、これによって地汚れの発生が著しくなるおそれを免れなかった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、地汚れの発生を抑え、高品質な画像を形成できる画像形成装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するため、マイナス帯電させたトナーを、像担持体に形成された静電潜像に静電的に移行させて該静電潜像をトナー像として可視像化する現像装置と、該現像装置にトナーを供給するトナー供給装置とを有する画像形成装置において、前記トナー供給装置は、互いに摺擦しながらトナーを搬送するロータとステータとを有するトナー移送ポンプを具備し、該ロータとステータの少なくとも一方の移送トナーと接触する部分の仕事関数の値が４．２ｅＶ以下に設定されていることを特徴とする画像形成装置を提案する（請求項１）。
【０００９】
また、本発明は、上記目的を達成するため、プラス帯電させたトナーを、像担持体に形成された静電潜像に静電的に移行させて該静電潜像をトナー像として可視像化する現像装置と、該現像装置にトナーを供給するトナー供給装置とを有する画像形成装置において、前記トナー供給装置は、互いに摺擦しながらトナーを搬送するロータとステータとを有するトナー移送ポンプを具備し、該ロータとステータの少なくとも一方の移送トナーと接触する部分の仕事関数の値が４．６ｅＶ以上に設定されていることを特徴とする画像形成装置を提案する（請求項２）。
【００１１】
また、上記請求項１又は２に記載の画像形成装置において、前記トナー移送ポンプが、モーノポンプより成ると有利である（請求項３）。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態例を図面に従って詳細に説明する。
【００１４】
図１は電子写真方式の画像形成装置の一例を示す断面図である。この画像形成装置は像担持体２を有し、ここに示した像担持体２は、ドラム状に形成された感光体より成る。複数のベルトに巻き掛けられて走行駆動されるベルト状の像担持体を用いることもできる。
【００１５】
画像形成動作時に像担持体２は矢印Ｂ方向に回転駆動され、このとき帯電装置の一例である帯電ローラ２０によって像担持体表面が所定の極性、この例ではマイナス極性に均一に帯電される。この帯電面には、露光装置の一例であるレーザ書き込みユニット（図示せず）から出射する光変調されたレーザビームＬが照射され、これによって像担持体表面に静電潜像が形成される。図1に示した例では、レーザビームＬが照射されて像担持体２の表面電位の絶対値が低下した部分が静電潜像となり、レーザビームの当てられない像担持体２の表面部分が地肌部となる。
【００１６】
上記静電潜像は、現像装置２２によってトナー像として可視像化される。ここに一例として示した現像装置２２は、現像ケース２３と、この現像ケース２３に回転自在に支持されて反時計方向に回転駆動される現像ローラ２４と、同じく現像ケース２３に回転自在に支持された撹拌ローラ２５とを有し、現像ケース２３には、トナーとキャリアを有する乾式の二成分系現像剤Ｄが収容されている。キャリアを有さない一成分系現像剤を用いることもできる。
【００１７】
上記現像剤Ｄは、撹拌ローラ２５により撹拌されて、そのトナーとキャリアが互いに逆極性にそれぞれ摩擦帯電される。この例では、トナーが像担持体の帯電極性と同じマイナスに帯電され、キャリアがプラスに帯電される。かかる現像剤Ｄが、マイナス極性のバイアス電圧が印加された現像ローラ２４の下方に搬送され、次いでこの現像ローラ２４に汲み上げられ該現像ローラ２４上に担持されて搬送される。現像ローラ２４に担持されて搬送される現像剤は、規制ブレード２６により量を規制されると共に、ここでさらに帯電され、次いで現像ローラ２４と像担持体２との間の現像領域に運ばれ、その現像剤中のトナーが像担持体表面に形成された静電潜像に静電的に移行して該静電潜像がトナー像として可視像化される。このように、この例では静電潜像が反転現像方式で現像されるが、正規現像方式を採用することもできる。現像領域を通過した現像剤は、再び撹拌ローラ２５のところに戻され、この撹拌ローラ２５によって撹拌作用を受ける。現像ケース２３内に収容された二成分系現像剤Ｄのトナー濃度低下がトナー濃度センサ３５により検知されたとき、後述するトナー供給装置１８によって現像ケース２３内にトナーが供給される。
【００１８】
一方、図示していない給紙装置から例えば転写紙或いは樹脂シートなどから成る転写材が送り出される。この転写材Ｐは、像担持体２に対置されて矢印Ａ方向に走行駆動される転写ベルト８上に担持され、像担持体２と転写ベルト８の間の転写領域に搬送される。このとき、転写装置の一例である転写ブラシ９には、像担持体表面のトナーの帯電極性と逆極性の転写電圧が印加され、これによって像担持体上のトナー像が転写材Ｐ上に転写される。転写ブラシに代えて、転写ローラ、転写ブレード又はコロナ放電器などの転写装置を用いることもできる。トナー像を転写された転写材Ｐは引き続き矢印Ａ方向に搬送され、転写ベルト８から離れた後、図示していない定着装置を通り、このとき転写材上のトナー像が熱と圧力の作用により転写材に定着される。定着装置を通過した転写材は画像形成装置本体外に排出される。
【００１９】
トナー像を転写したあとの像担持体表面に付着する転写残トナーは、クリーニング装置２７により除去される。このクリーニング装置２７は、クリーニングケース２８と、そのクリーニングケース２８に回転自在に支持されて矢印方向に回転駆動されるクリーニングブラシ２９と、基端部がクリーニングケース２８に固定されたクリーニングブレード３０とを有し、そのクリーニングブラシ２９とクリーニングブレード３０が像担持体２の表面に当接してその表面の転写残トナーを掻き取り除去する。
【００２０】
現像装置２２の現像ケース２３にトナーを供給するトナー供給装置は適宜な形態に構成できるものであれが、図１に一例として示したトナー供給装置１８は、現像ケース２３の上部に配置されたトナー移送ポンプ３６と、粉体状のトナーTを収容したトナー容器３７と、このトナー容器３７からトナー移送ポンプ３６に送られるトナーが通るトナー移送管３８とを有している。
【００２１】
トナー移送ポンプとしても各種形式のポンプを用いることができるが、本例の画像形成装置においては、図２に例示するモーノポンプが用いられている。このトナー移送ポンプ３６は、ステータ７と、そのステータ７に形成された貫通孔６に配置されて回転駆動されるロータ１０と、ステータ７が収容されたステータ用ケース１１と、そのステータ用ケース１１に隣接して設けられたケーシング１３とを有している。
【００２２】
ステータ７の貫通孔６は、当該貫通孔６の中心軸線のまわりに螺旋状に延びる２条の溝により形成され、ロータ１０は、そのロータ１０の外周面とステータ７の貫通孔６の内周面との間にトナー移送用の密閉された複数の空隙Ｓが形成されるように、螺旋状に延びている。ステータ７は、螺旋構造のロータ１０を包み含むようにして、該ロータ１０に接触係合し、ケーシング１３とステータ用ケース１１に保持されている。かかるロータ１０とステータ７を有するポンプが、モーノポンプである。
【００２３】
ロータ１０の端部には、ピン継手４０を介して連結軸３９が連結され、この連結軸３９は、さらに他のピン継手１９を介して駆動軸１６に連結されている。この駆動軸１６は、軸受１２を介して、下部に開口１５を有するケーシング１３に回転自在に支持されている。ケーシング１３の外部に突出した駆動軸部分には、ギア１４が固定され、このギア１４には図示していない相手ギアが噛み合い、同じく図示していない駆動モータの回転が、これらのギアを介して駆動軸１６及び連結軸３９に伝えられ、これによってロータ１０が回転駆動されるように構成されている。
【００２４】
本例のトナー移送ポンプ３６は以上のように構成されており、連結軸３９が位置する側と反対側のステータ用ケース１１の入口開口には、トナー移送管３８の一端が接続され、そのトナー移送管３８の他端は、図１に示したトナー容器３７のトナー排出口に接続されている。また、ケーシング１３はその下部が現像装置２２の現像ケース２３に接続され、開口１５を介して、ケーシング１３の内部と現像ケース２３の内部が連通している。
【００２５】
前述のようにトナー濃度センサ３５によって、現像ケース２３内の二成分系現像剤Dのトナー濃度低下が検知されると、前述の駆動モータによって駆動軸１６及び連結軸３９が回転駆動され、ロータ１０が回転を開始する。これにより、トナー移送ポンプ３６の吸い込み側、すなわちトナー移送管３８が接続された側に吸引圧が発生し、トナー移送管３８内のトナーが、貫通孔６内の空隙Ｓに送り込まれる。このようにしてトナーが封入された空隙Sが図１における左方へ移動して、そのトナーが移送される。
【００２６】
次いでこのトナーは貫通孔６からケーシング１３内に排出される。このように排出されたトナーＴは、ケーシング１３の下部の開口１５を通して現像ケース２３内の二成分系現像剤中に供給される。現像ケース２３に供給されたトナーは、図１に示した撹拌ローラ２５によって搬送されながら現像剤Dと撹拌される。所定時間を経過すると、ロータ１０の回転が停止する。このようにして、トナー容器３７から現像装置２２にトナーを供給することにより、現像ケース２３内の現像剤のトナー濃度が所定の範囲内に保たれ、所定濃度のトナー像を像担持体上に形成することができる。
【００２７】
前述のトナー移送ポンプ３６のステータ７とロータ１０の一方を弾性体により構成し、他方を剛体により構成することができる。これによりその剛体側が弾性体側を弾性変形させながら弾性体側にくい込み、前述の密閉された空隙Sを確実に形成できる。
【００２８】
ロータ１０の方を弾性体により構成した場合、その全体が弾性体より成ると、ロータ１０の回転時にステータ７から受ける摩擦力によってロータ１０がねじれたり、ねじ切れたりして、ロータ１０とステータ７との密閉性が悪くなり、吸引圧を発生させることができず、トナーを移送できなくなるおそれがあるので、ロータの芯材を金属又は硬質樹脂により構成し、そのまわりに弾性体を一体に形成することが好ましく、これにより、ロータ１０が大きくねじれることを防止できる。
【００２９】
以上のように、本例の画像形成装置は、マイナス帯電させたトナーを、像担持体に形成された静電潜像に静電的に移行させて該静電潜像をトナー像として可視像化する現像装置と、該現像装置にトナーを供給するトナー供給装置とを有している。
【００３０】
ここで、先にも説明したように、従来の上記形式の画像形成装置においては、現像装置に供給されたトナーの帯電不足やそのトナーが所定の極性とは逆の極性に帯電してしまい、これによって像担持体上の地肌部に多量のトナーが付着し、地汚れが発生するおそれがあった。
【００３１】
そこで、本例の画像形成装置においては、現像装置２２に供給される前のトナーを予め所定の極性、図の例ではマイナス極性に帯電し、これによって現像装置２２に供給されたトナーの帯電不足や、そのトナーが逆極性に帯電することを防止する構成が採用されている。トナーは、高分子化合物を主成分とするものであるが、高分子化合物は金属との摩擦で帯電し、仕事関数の値の大きい金属との摩擦ではプラスに、仕事関数の値の小さい金属との摩擦ではマイナスに帯電する性質を有している。本例の画像形成装置においては、この性質を利用し、前述のトナー供給装置１８のトナーと接触する部分の少なくとも一部の仕事関数の値を４．２ｅＶ以下に設定し、トナーがトナー供給装置１８によって移送される時、当該トナーをマイナスに帯電させるように構成されている。本発明者の検討の結果、移送されるトナーに接触するトナー供給装置の部分の仕事関数の値が４．２ｅＶ以下であれば、そのトナーを効果的にマイナスに帯電させることができることが明らかとなっている。かかる帯電トナーを現像装置２２に供給することにより、地汚れの発生を効果的に抑えることができる。トナー供給装置１８をトナーの帯電補助装置として構成するのである。
【００３２】
具体的には、トナー供給装置１８のトナー容器３７やトナー移送管３８の少なくとも内壁面、ステータ７の少なくとも貫通孔内周面、ロータ１０の少なくとも外周面などを、例えばＣｒやＴｉなどの仕事関数の値が４．２ｅＶ以下の金属、又は金属化合物により構成する。かかる構成により、現像装置２２に供給される前のトナーがマイナス極性に予備帯電され、かかるトナーが現像ケース２３内に供給されたとき、キャリアとの摩擦によってさらにマイナスに帯電されるので、充分に帯電したトナーが現像領域に運ばれてこれが現像に供されることになり、これにより地汚れの発生を効果的に防止することができる。
【００３３】
上述のように、トナー容器３７とトナー移送管３８を仕事関数の値の小さな材料により構成することにより、これらに接触するトナーをマイナスに帯電させることが可能であるが、トナーがマイナスに帯電することによって、当該トナーがトナー容器３７やトナー移送管３８の内壁面に静電気力によって吸引され、トナーの搬送性が低下することも考えられる。
【００３４】
そこで、トナー供給装置が、互いに摺擦しながらトナーを搬送するロータとステータとを有するトナー移送ポンプを具備している点に着目し、そのロータとステータの少なくとも一方の移送トナーと接触する部分の仕事関数の値を４．２ｅＶ以下に設定することが望ましい。例えば、ステータ７の全体、又はその表面部分を仕事関数の値が４．２ｅＶ以下の金属又は金属化合物、具体的にはＣｒ、Ｔｉなどにより構成する。また、ロータ１０の全体、又はその表面部分を同様の材料により構成する。ロータ１０の全体又はその表面部分を金属により構成した場合には、ステータを弾性体により構成し、逆にステータ７の全体又はその表面部分を金属により構成した場合には、ロータ１０を弾性体により構成することができる。
【００３５】
上述のようにステータ７とロータ１０の少なくとも一方を仕事関数の値の小さな材料により構成すれば、その材料との接触により移送されるトナーが帯電しても、回転するロータ１０がステータ７に対して強い力で摺接するので、トナーがロータ１０やステータ７に静電的に付着して、その搬送性が害されることを確実に防止できる。
【００３６】
以上説明した技術思想は、現像装置に収容されたトナーをプラス極性に帯電し、そのトナーによって静電潜像を可視像化するときも同様に採用することができる。現像装置２２においてトナーをプラス極性に帯電し、かつ像担持体２上の静電潜像を反転現像方式で現像するときは、像担持体表面も帯電装置によってプラスに帯電され、現像装置２２の現像ローラ２４にもプラス極性のバイアス電圧が印加される。そして、この場合には、トナー供給装置１８のトナーと接触する部分を、仕事関数の大なる材料によって構成し、その値を４．６ｅＶ以上に設定することによって、現像装置２２に供給される前のトナーをプラス極性に帯電させ、これによって地汚れの発生を効果的に抑えることができる。仕事関数の値が４．６ｅＶ以上の材料としては、例えばＮｉ，Ｐｔなどの金属又は金属化合物を用いることができる。トナーをプラスに帯電させる場合の他の構成は、仕事関数の値が異なるほかは、マイナス帯電トナーを用いて現像を行う前述の画像形成装置の各構成と変りはない。すなわち、画像形成装置が、プラス帯電させたトナーを、像担持体に形成された静電潜像に静電的に移行させて該静電潜像をトナー像として可視像化する現像装置と、該現像装置にトナーを供給するトナー供給装置とを有し、そのトナー供給装置のトナーと接触する部分の少なくとも一部の仕事関数の値を４．６ｅＶ以上に設定する。そして、トナー供給装置が、互いに摺擦しながらトナーを搬送するロータとステータとを有するトナー移送ポンプを具備する場合には、該ロータとステータの少なくとも一方の移送トナーと接触する部分の仕事関数の値を４．６ｅＶ以上に設定することが好ましい。
【００３７】
図１には、二成分系現像剤を使用する現像装置２２を示したが、上述した各構成は、一成分系現像剤を用いる現像装置を備えた画像形成装置にも適用できるものである。
【００３８】
以上のように、トナーと接触する部分が金属又は金属化合物より成るトナー供給装置は、その強度と剛性を高くすることができ、その寿命を伸ばすことが可能となる。
【発明の効果】
請求項１乃至３に係る各発明によれば、現像装置に供給される前のトナーが予め所定の極性に帯電され、そのトナーが現像装置に供給され、ここでさらに帯電されるので、地汚れの発生を効果的に抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】画像形成装置の概略断面図である。
【図２】トナー移送ポンプの縦断面図である。
【符号の説明】
２  像担持体
７  ステータ
１０  ロータ
１８  トナー供給装置
２２  現像装置
Ｔ  トナー
【図１】
0003939110.tif 000002
【図２】
0003939110.tif 000003