現像装置、画像形成装置及びプロセスカートリッジ
【課題】地肌汚れを抑えることができるホッピング現像方式の現像装置、並びに、その現像装置を備えた画像形成装置及びプロセスカートリッジを提供する。
【解決手段】複数の電極が表面に沿って配設されたトナー担持体と、該トナー担持体の表面にトナーを供給するトナー供給手段と、該複数の電極に周期的な電圧を印加することによって、該トナー担持体の表面に担持されているトナーをホッピングさせる電界を該トナー担持体の表面上に発生させるホッピング電界発生手段と、を有し、該トナー担持体の表面に担持されているトナーを潜像担持体と対向する現像領域へ搬送して該潜像担持体上の潜像にトナーを付着させることによって該潜像を現像する現像装置において、前記トナー担持体の表面に担持されたトナーにトナーの正規帯電極性と同極性の電荷を付与する電荷付与手段を設けた。
【解決手段】複数の電極が表面に沿って配設されたトナー担持体と、該トナー担持体の表面にトナーを供給するトナー供給手段と、該複数の電極に周期的な電圧を印加することによって、該トナー担持体の表面に担持されているトナーをホッピングさせる電界を該トナー担持体の表面上に発生させるホッピング電界発生手段と、を有し、該トナー担持体の表面に担持されているトナーを潜像担持体と対向する現像領域へ搬送して該潜像担持体上の潜像にトナーを付着させることによって該潜像を現像する現像装置において、前記トナー担持体の表面に担持されたトナーにトナーの正規帯電極性と同極性の電荷を付与する電荷付与手段を設けた。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プリンタ、ファクシミリ、複写機などの画像形成装置に用いられる現像装置、並びに、その現像装置を備えた画像形成装置及びプロセスカートリッジに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の現像装置としては、トナー担持体の表面上でホッピングさせたトナーを現像に用いるものが知られている。
【０００３】
特許文献１に記載の現像装置は、絶縁性の支持基材の周方向に複数の電極が数十［μｍ］程度の所定の間隔で配設され、支持基材及び電極の表面に絶縁性の表層が積層された筒状のトナー担持体を有している。これら電極は、互いに隣り合う２つの電極からなる電極対が繰り返し配設されたものである。それぞれの電極対における２つの電極の間には交番電界が形成される。すると、電極対における一方の電極の上に位置していたトナーが浮上して他方の電極の上に着地したり、他方の電極の上から浮上して一方の電極の上に着地したりする。そして、このようにしてホッピングを繰り返しながら、筒状のトナー担持体の回転駆動に伴う表面移動によって現像領域まで搬送される。現像領域では、潜像担持体上の潜像の近傍まで浮上したトナーが、トナー担持体の電極に向けて下降することなく、潜像による電界に引かれて潜像に付着する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このようなホッピング現像方式においては、正規帯電極性とは逆極性に帯電した逆帯電トナーも、トナー担持体の表面上でホッピングする。そして、その逆帯電トナーがホッピングによって空中に舞い上がると、逆帯電トナーとは逆極性に帯電している、潜像が形成されていない感光体上の非画像部に付着して地肌汚れを引き起こしてしまうといった問題が生じる。
【０００５】
また、特許文献１に記載の現像装置のようにホッピングによって電極間を往復移動するトナーをトナー担持体の表面移動によって現像領域に搬送するのではなく、トナー担持体の表面上のトナーをホッピングによって一定方向に移動させて現像領域まで搬送する現像装置も知られている。例えば、Ａ相、Ｂ相、Ｃ相という３つの電極がその順序で繰り返し配設されたトナー担持体を用いる現像装置では、トナー担持体の表面上でトナーをＡ相電極上からＢ相電極上へ、Ｂ相電極上からＣ相電極上へ、Ｃ相電極上からＡ相電極上へというように順次ホッピングさせていくことで、トナーを現像領域に向けて搬送する。このような現像装置でも、上述したような問題が生じる。
【０００６】
本発明は以上の問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、地肌汚れを抑えることができるホッピング現像方式の現像装置、並びに、その現像装置を備えた画像形成装置及びプロセスカートリッジを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、複数の電極が表面に沿って配設されたトナー担持体と、該トナー担持体の表面にトナーを供給するトナー供給手段と、該複数の電極に周期的な電圧を印加することによって、該トナー担持体の表面に担持されているトナーをホッピングさせる電界を該トナー担持体の表面上に発生させるホッピング電界発生手段と、を有し、該トナー担持体の表面に担持されているトナーを潜像担持体と対向する現像領域へ搬送して該潜像担持体上の潜像にトナーを付着させることによって該潜像を現像する現像装置において、前記トナー担持体の表面に担持されたトナーにトナーの正規帯電極性と同極性の電荷を付与する電荷付与手段を設けたことを特徴とするものである。
また、請求項２の発明は、請求項１の現像装置において、上記トナー供給手段は導電性を有し、前記トナー供給手段にバイアスを印加するバイアス印加手段が設けられており、前記トナー供給手段が上記電荷付与手段を兼ねることを特徴とするものである。
また、請求項３の発明は、請求項１の現像装置において、上記トナー担持体上のトナー量を規制する導電性を有したトナー規制部材と、前記トナー規制部材にバイアスを印加するバイアス印加手段とが設けられており、前記トナー規制部材が上記電荷付与手段を兼ねることを特徴とするものである。
また、請求項４の発明は、潜像を担持する潜像担持体と、該潜像担持体上の潜像を現像する現像手段とを有する画像形成装置において、前記現像手段として、請求項１、２または３の現像装置を用いることを特徴とするものである。
また、請求項５の発明は、少なくとも、潜像を担持する潜像担持体と、該潜像担持体に担持される潜像をトナーによって現像する現像手段とを、１つのユニットとして共通の保持体に保持させて画像形成装置本体に対して一体的に着脱可能にしたプロセスカートリッジにおいて、前記現像手段として、請求項１、２または３の現像装置を用いることを特徴とするものである。
また、請求項６の発明は、少なくとも、潜像を担持する潜像担持体と、該潜像担持体に担持される潜像をトナーによって現像する現像手段とを、１つのユニットとして共通の保持体に保持させて画像形成装置本体に対して一体的に着脱可能にしたプロセスカートリッジを備えた画像形成装置において、前記プロセスカートリッジとして、請求項５のプロセスカートリッジを用いることを特徴とするものである。
また、請求項７の発明は、請求項６の画像形成装置において、上記プロセスカートリッジを複数設けるとともに、それぞれのプロセスカートリッジの上記潜像担持体上に形成されたトナー像を転写体に重ね合わせて転写する転写手段を設けたことを特徴とするものである。
【０００８】
本発明においては、電荷付与手段によってトナー担持体の表面に担持されたトナーに、トナーの正規帯電極性と同極性の電荷が付与される。これにより、前記正規帯電極性とは逆極性に帯電した逆帯電トナーを前記正規帯電極性に帯電させることができる。よって、トナー担持体の表面上でホッピングした逆帯電トナーが、潜像が形成されていない潜像担持体上の非画像部に付着して地肌汚れが引き起こされてしまうのを抑制することができる。
【発明の効果】
【０００９】
以上、本発明によれば、地肌汚れを抑えることができるという優れた効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】構成例１に係る現像装置と感光体とを示す概略構成図。
【図２】本実施形態に係る複写機の概略構成図。
【図３】トナー担持ローラを回転軸に対して直交する方向から見たときの模式図。
【図４】トナー担持ローラを、その回転軸に対して直交する面に沿って切断したときの断面を模式的に表した部分断面図。
【図５】トナー担持ローラの内側電極及び外側電極にそれぞれ印加する内側電圧と外側電圧との一例を示すグラフ。
【図６】トナー担持ローラの内側電極及び外側電極にそれぞれ印加する内側電圧と外側電圧との他の例を示すグラフ。
【図７】トナー担持ローラの内側電極及び外側電極にそれぞれ印加する内側電圧と外側電圧との更に他の例を示すグラフ。
【図８】構成例２に係る現像装置と感光体とを示す概略構成図。
【図９】構成例３に係る現像装置と感光体とを示す概略構成図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明を、電子写真方式の画像形成装置である複写機について適用した一実施形態について説明する。なお、本発明に係る実施形態は以下に述べるものに限定されず、その趣旨を逸脱しない範囲において種々変更が可能である。
【００１２】
図２は、実施形態に係る複写機を示す概略構成図である。同図において、潜像担持体としてのドラム状の感光体４９は、図中時計回り方向に回転駆動される。操作者がコンタクトガラス９０に図示しない原稿を装置し、図示しないプリントスタートスイッチを押すと、原稿照明光源９１及びミラー９２を具備する第１走査光学系９３と、ミラー９４，９５を具備する第２走査光学系９６とが移動して、原稿画像の読み取りが行われる。走査された原稿画像がレンズ９７の後方に配設された画像読み取り素子９８で画像信号として読み込まれ、読み込まれた画像信号はデジタル化された後に画像処理される。そして、画像処理後の信号でレーザーダイオード（ＬＤ）が駆動され、このレーザーダイオードからのレーザー光がポリゴンミラー９９で反射した後、ミラー８０を介して感光体４９を走査する。この走査に先立って、感光体４９は帯電装置５０によって一様に帯電され、レーザー光による走査により感光体４９の表面に静電潜像が形成される。
【００１３】
感光体４９の表面に形成された静電潜像には現像装置１の現像処理によってトナーが付着し、これによりトナー像が形成される。このトナー像は、感光体４９の回転に伴って、転写チャージャー６０との対向位置である転写位置に搬送される。この転写位置に対しては、感光体４９上のトナー像と同期するように、第１給紙コロ７０ａを具備する第１給紙部７０、又は第２給紙コロ７１ａを具備する第２給紙部７１から記録紙Ｐが送り込まれる。そして、感光体４９上のトナー像は、転写チャージャー６０のコロナ放電によって記録紙Ｐ上に転写される。
【００１４】
このようにしてトナー像が転写された記録紙Ｐは、分離チャージャー６１のコロナ放電によって感光体４９表面から分離され、その後、搬送ベルト７５によって定着装置７６に向けて搬送される。そして、定着装置７６内において、図示しないハロゲンランプ等の発熱源を内包する定着ローラ７６ａと、これに向けて押圧される加圧ローラ７６ｂとの当接による定着ニップに挟み込まれる。その後、定着ニップ内での加圧や加熱によってトナー像が表面に定着せしめられた後、機外の排紙トレイ７７に向けて排紙される。
【００１５】
上述の転写位置を通過した感光体４９表面に付着している転写残トナーは、クリーニング装置４５によって感光体４９表面から除去される。このようにしてクリーニング処理が施された感光体４９表面は、除電ランプ４４によって除電されて次の潜像形成に備えられる。
【００１６】
また、本複写機においては、少なくとも、感光体４９と現像装置１とを共通の保持体に保持させて１つのユニットとして複写機本体に対して着脱可能にしたプロセスカートリッジを構成している。
【００１７】
［構成例１］
図１は、感光体４９と非磁性トナーからなる一成分現像剤を用いた現像装置１とを示す概略構成図である。同図において、ドラム状の感光体４９は、図示しない駆動手段によって図中時計回り方向に回転駆動される。そして、この感光体４９の図中右側方には、現像剤担持体であるトナー担持ローラ２を有する現像装置１が配設されている。
【００１８】
現像装置１は、トナー担持ローラ２の他、トナー供給ローラ１８やトナー規制ブレード２２を有している。表面がスポンジからなるトナー供給ローラ１８は、図示しない駆動手段によって図中反時計回り方向に回転駆動されながら、現像装置１内の現像剤収容部７に収容されているトナーをトナー供給ローラ表面に担持する。同図では、トナー供給ローラ１８の回転方向として、トナー担持ローラ２との対向部で表面をトナー担持ローラ２とは逆方向に移動させる方向に設定した例を示した。これとは逆に、前記対向部で表面をトナー担持ローラ２と同じ方向に移動させる方向に設定してもよい。
【００１９】
トナー供給ローラ１８の金属からなる回転軸部材には、バイアス電源２４によって供給バイアスが印加される。一方、トナー担持ローラ２には、後述する内側電極（第一電極）や外側電極（第二電極）が複数形成されており、それら電極にはパルス電源２５Ａ，２５Ｂによって繰り返しのパルス電圧（後述する内側電圧や外側電圧）が印加される。これらパルス電圧の平均値は、前述した供給バイアスよりも、トナーの帯電極性とは逆極性側に大きな値になっている。これにより、トナー供給ローラ１８とトナー担持ローラ２との間には、トナーをトナー供給ローラ１８からトナー担持ローラ２に静電移動させる電界が形成される。
【００２０】
トナー供給ローラ１８の表面に担持されたトナーは、トナー供給ローラ１８とトナー担持ローラ２との対向部において、トナー供給ローラ１８からトナー担持ローラ２に供給される。このときの供給量については、供給バイアスの大きさによって調整することが可能である。なお、供給バイアスは、直流電圧であっても、交流電圧であっても、直流電圧に交流電圧を重畳したバイアスであってもよい。
【００２１】
トナー担持ローラ２の表面上に供給されたトナーは、後述する理由により、トナー担持ローラ２の表面上でホッピングしながら、トナー担持ローラ２の図中反時計回り方向の回転に伴って周回移動する。トナー担持ローラ２の表面において、トナー供給ローラ１８との対向部を通過してから、感光体４９に対向する現像領域に進入する前の箇所には、片持ち支持されるトナー規制ブレード２２が配設されている。トナー担持ローラ２の表面上でホッピングしながら、ローラの回転に伴って全体的に図中反時計回り方向に移動するトナーは、トナー担持ローラ２とトナー規制ブレード２２との間に進入すると、トナー規制ブレード２２によりトナー担持ローラ２上のトナーが薄層化されトナー量が規制される。その後、トナー担持ローラ２の回転に伴ってトナー担持ローラ２とトナー規制ブレード２２との間を抜けると、トナー担持ローラ２上のトナーは再びトナー担持ローラ表面上でホッピングしながら、現像領域へと搬送される。
【００２２】
トナー担持ローラ２は、現像装置１のケーシング１１に設けられた開口から外周面の一部を露出させている。この露出箇所は、感光体４９に対して数十〜数百［μｍ］の間隙を介して対向している。このようにトナー担持ローラ２と感光体４９とが対向している位置が、本複写機における現像領域となっている。トナー担持ローラ２の表面上でホッピングしながら現像領域まで搬送されたトナーは、トナー担持ローラ２と感光体４９上の静電潜像との間の現像電界によって、感光体表面上の静電潜像部分に付着し、これにより現像が行われる。現像に寄与しなかったトナーは、ホッピングしながらトナー担持ローラ２の回転によってさらに搬送されて、図示しない回収手段によりトナー担持ローラ２から回収される。回収されたトナーは再び現像剤収容部７に戻され、繰り返し利用される。
【００２３】
次に、本複写機におけるトナー担持ローラ２の具体的構成について説明する。
図３は、本複写機におけるトナー担持ローラ２を回転軸に対して直交する方向から見たときの模式図である。なお、説明の都合上、表層６や絶縁層５は図示していない。また、図４は、本複写機におけるトナー担持ローラ２を、その回転軸に対して直交する面に沿って切断したときの断面を模式的に表した部分断面図である。本複写機のトナー担持ローラ２は、中空状のローラ部材で構成されており、その最内周に位置する最内周電極部材又は内周側電極部材としての内側電極３と、最外周側に位置していて内側電極３へ印加される電圧（内側電圧）とは異なる電圧（外側電圧）が印加される最外周電極部材としての櫛歯状の外側電極４とを備えている。また、内側電極３と外側電極４との間にはこれらの間を絶縁するための絶縁層５が設けられている。また、外側電極４の外周面側を覆う保護層としての表層６も設けられている。すなわち、本複写機のトナー担持ローラ２は、内周側から順に、内側電極３、絶縁層５、外側電極４、表層６の４層構造となっている。
【００２４】
内側電極３は、トナー担持ローラ２の基体としても機能しており、ステンレス鋼（ＳＵＳ）やアルミニウム等の導電性材料を円筒状に成型した金属ローラである。このほか、内側電極３の構成としては、ポリアセタール（ＰＯＭ）やポリカーボネート（ＰＣ）等からなる樹脂ローラの表面にアルミニウムや銅などの金属層等からなる導電層を形成したものが挙げられる。この導電層の形成方法としては、金属メッキ、蒸着等により形成する方法や、ローラ表面に金属膜を接着する方法などが考えられる。
【００２５】
内側電極３の外周面側は絶縁層５に覆われている。本複写機において、この絶縁層５は、ポリカーボネートやアルキッドメラミン等で形成されている。絶縁層５はスプレー法やディップ法等によって内側電極３上に均一な膜厚で形成することができる。
【００２６】
絶縁層５の上には外側電極４が形成される。本複写機において、この外側電極４は、アルミニウム、銅、銀などの金属で形成されている。櫛歯状の外側電極４の形成方法としては、種々の方法が考えられる。例えば、絶縁層５の上にメッキや蒸着によって金属膜を形成し、フォトレジスト・エッチングによって櫛歯状の電極を形成するという方法が挙げられる。また、インクジェット方式やスクリーン印刷によって導電ペーストを絶縁層５の上に付着させて櫛歯状の電極を形成するという方法も考えられる。
【００２７】
外側電極４及び絶縁層５の外周面側は、表層６により覆われている。表層６の材料として、シリコーン、ナイロン（登録商標）、ウレタン、アルキッドメラミン、ポリカーボネート等が使用される。表層６は、絶縁層５と同様にスプレー法やディッピング法等によって形成することができる。
【００２８】
本実施形態では、内側電極３と外側電極４との間で作られる電界、より詳しくは、内側電極３の外側電極４とは対向していない部分（外側電極４の櫛歯間に位置する内側電極３の部分）と外側電極４の櫛歯部分との間で作られる電界が、表層６の外側に形成されることで、トナー担持ローラ２上のトナーをホッピングさせ、これによりトナーをクラウド化させる。このとき、トナー担持ローラ２上のトナーは、内側電極３に絶縁層５を介して対向した表層部分と、これに隣接する外側電極４に対向した表層部分との間を、飛翔しながら往復移動するように、ホッピングすることになる。
【００２９】
図５に内側電極３と外側電極４に印加する電圧を示す。図５において、電圧は矩形波であり、内側電極３と外側電極４に印加する電圧は位相がπだけずれている。この位相差によって、内側電極３と外側電極４間には常にＶｐｐだけの電位差が生じている。この電位差によって電極間に電界が発生し、この電界に応じてトナーが電極間をホッピングする。Ｖｐｐは１００［Ｖ］〜２０００［Ｖ］である。Ｖｐｐが１００［Ｖ］より小さくなると、電極間の電界が小さくなってしまい、トナーがホッピングしなくなってしまう。またＶｐｐが２０００［Ｖ］より大きくなると、経時で電極間でリークが発生する可能性がある。リークが発生するとそれ以降は電極間に電界が発生しなくなり、トナーがホッピングしなくなってしまう。本実施形態ではＶｐｐは５００［Ｖ］としている。周波数ｆは０．１［ｋＨｚ］から１０［ｋＨｚ］である。０．１［ｋＨｚ］より小さくするとトナーのホッピングが現像速度に追いつかなくなってしまう。１０［ｋＨｚ］より大きくすると、トナーが電圧の切り替わりに追従できなくなってしまう。本実施形態では周波数は５００［Ｈｚ］としている。電圧の中心値Ｖ０は画像部電位と非画像部電位の間で現像条件によって変動させている。
【００３０】
図５では内側電極３と外側電極４とに印加する電圧は矩形波であるが、矩形波の場合、電圧の切り替わりが瞬時に起き、トナーのホッピングには適しているが、サイン波でも三角波でもよい。
【００３１】
図６は、他の電圧印加方法である。内側電極３は図２と同様の矩形波が印加されているが、外側電極４には直流電圧が印加されている。この場合、電極間の電位差はＶｐｐ／２となる。よって、図３の場合は印加するＶｐｐの範囲は２００［Ｖ］〜４０００［Ｖ］となる。図３の電圧印加方法では内側電極３と外側電極４との位相差は考える必要はなく、電源コストが安くなる。また、図６とは逆の組み合わせが図７であり、図７のように内側電極３に直流電圧、外側電極４に矩形波を印加する印加方法でもよい。
【００３２】
内側電極３と外側電極４への給電方式は、内側電極３はトナー担持ローラ２のローラ軸と一体化させ軸端部から電圧を印加し、トナー担持ローラ２の端部で外側電極４を表層で覆わずにむき出しにし、外側電極４と当接する導電部材を設け、その導電部材を通じて印加する方法が考えられる。他の方法としては、トナー担持ローラ２のローラ軸を左右で電気的に分割し、内側電極３と外側電極４とを、左右のどちらかのローラ軸と導通させ、トナー担持ローラのローラ軸の両端部からそれぞれ電圧を印加する方法が考えられる。
【００３３】
ところで、トナー担持ローラ２上にトナー薄層を形成する現像装置１においては、トナーに均一な帯電を持たせるために、トナー担持ローラ表面のトナーの層厚は極力薄く、且つ、均一にする必要があり、トナー規制ブレード２２による薄層規制のストレスや、現像装置１内での撹拌等の様々なストレスを受ける間に、外添剤のトナー母体への埋没が起こり、初期と経時とではトナーの帯電量が異なってくる。
【００３４】
また、感光体４９上に現像されるトナーにおいて粒径選択が起こり、現像剤収容部７に供給したトナーに比べ感光体４９上に現像するトナーの粒子径が大幅に小さくなる。さらに、現像を繰り返すにつれて、より小粒径のトナーから消費されていくため、次第に現像剤収容部７及びトナー担持ローラ２上に保持されるトナーの粒径が増大してきて初期と経時とでは、トナーの粒径が異なってくる。それに伴ってトナーの帯電性も変化して、連続複写後に、画像上に地肌汚れ等が発生しやすい。
【００３５】
また、外部からトナー補給が随時行われるタイプの現像装置を用いた場合には、トナーエンド時の残トナーの帯電量と補給トナーとの帯電量の違いにより、残トナーが弱帯電・逆帯電性を帯び、画像上に地肌汚れが発生してしまう。
【００３６】
これに対し、現像装置内にトナー補給を行わず、トナーエンド毎にプロセスカートリッジを交換してしまう無補給タイプの現像装置では上述した問題は生じないが、このようなトナーエンド毎にプロセスカートリッジを交換するタイプの現像装置は、感光体、現像ローラ等の高価な部品を捨ててしまうことになり、地球環境保全の立場からは好ましくない。
【００３７】
本構成例においては、図１に示すように、トナー供給ローラ１８とトナー規制ブレード２２との間に、バイアス電源２６からのバイアス印加によりトナーの正規帯電極性（本構成例ではマイナス極性）と同極性の電荷をトナー担持ローラ２上に担持されたトナーに付与する電荷付与部材８を配置している。なお、電荷付与部材８は現像領域よりトナー担持ローラ回転方向（トナー担持ローラ上におけるトナー搬送方向）上流側、且つ、トナー供給部（トナー担持ローラ２とトナー供給ローラ１８との対向部）よりトナー担持ローラ回転方向（トナー担持ローラ上におけるトナー搬送方向）下流側であればどこに配置してもかまわない。
【００３８】
電荷付与部材８によってトナー担持ローラ２上のトナーに正規帯電極性と同極性の電荷が付与されることで、逆帯電性トナーや弱帯電性トナーが発生しないように十分にトナー担持ローラ２上のトナーが帯電せしめられる。これにより、例えば、正規帯電極性とは逆極性であるプラス極性に帯電した逆帯電性トナーが、トナー担持ローラ２の表面上でホッピングし空中に舞い上がって、感光体４９のマイナス極性を帯びている非画像部に付着して地肌汚れを引き起こしてしまうといった問題が生じるのを抑制することができる。
【００３９】
本構成例では、電荷付与部材８のバイアス電圧を内側電極３と外側電極４とに印加する電圧の中心値Ｖ０と等しくするだけで、電荷付与部材８と内側電極３と外側電極４間にＶｐｐの半分の電位差が発生し、トナーに電荷付与が起きる。また、より大きな電荷付与を行いたい場合にも、電荷付与部材８のバイアス電圧の変化幅は、従来と比較して少なくてすむ。
【００４０】
［構成例２］
本構成例においては、図８に示すトナー供給ローラ１８が、トナー担持ローラ２上のトナーに正規帯電極性（本構成例ではマイナス極性）と同極性の電荷を付与する電荷付与部材を兼ねている。本構成例では導電性を有するウレタン製のスポンジローラをトナー供給ローラ１８として用いているが、導電性を有しトナー担持ローラ２にトナーを供給する機能を持っていれば、上記の材料に限らず何でも良い。
【００４１】
バイアス電源２７によってトナー供給ローラ１８にトナーの正規帯電極性と同極性のバイアスが印加されることで、トナー供給ローラ１８によりトナー担持ローラ２上のトナーに正規帯電極性と同極性の電荷が付与される。
【００４２】
本構成例のように、トナー供給ローラ１８を前記電荷付与部材として兼用させることで、前記電荷付与部材を別個で設ける場合よりも、コスト削減や現像装置１の小型化を図ることが可能となる。
【００４３】
［構成例３］
本構成例においては、図９に示すトナー規制ブレード２２が、トナー担持ローラ２上のトナーに正規帯電極性（本構成例ではマイナス極性）と同極性の電荷を付与する電荷付与部材を兼ねている。本構成例ではトナー規制ブレード２２の材料として、アルミニウム、ステンレス鋼、リン青銅など導電性を有する様々な材料が挙げられるが、導電性を有しトナー担持ローラ２上のトナーを薄層化しトナー量を規制する機能を持っていれば、上記の材料に限らず何でも良い。
【００４４】
バイアス電源２８によってトナー規制ブレード２２にトナーの正規帯電極性と同極性のバイアスが印加されることで、トナー規制ブレード２２によりトナー担持ローラ２上のトナーに正規帯電極性と同極性の電荷が付与される。
【００４５】
本構成例のように、トナー規制ブレード２２を前記電荷付与部材として兼用させることで、前記電荷付与部材を別個で設ける場合よりも、コスト削減や現像装置１の小型化を図ることが可能となる。
【００４６】
以上、本実施形態によれば、複数の電極が表面に沿って配設されたトナー担持体であるトナー担持ローラ２と、トナー担持体２の表面にトナーを供給するトナー供給手段であるトナー供給ローラ１８と、前記複数の電極に周期的な電圧を印加することによって、トナー担持ローラ２の表面に担持されているトナーをホッピングさせる電界をトナー担持ローラ２の表面上に発生させるホッピング電界発生手段であるパルス電源２５ａ，２５Ｂと、を有し、トナー担持ローラ２の表面に担持されているトナーを潜像担持体である感光体４９と対向する現像領域へ搬送して感光体上の潜像にトナーを付着させることによって前記潜像を現像する現像装置１において、トナー担持ローラ２の表面に担持されたトナーにトナーの正規帯電極性と同極性の電荷を付与する電荷付与手段を設ける。これにより、電荷付与手段によってトナー担持ローラ２の表面に担持されたトナーに、トナーの正規帯電極性と同極性の電荷が付与される。これにより、前記正規帯電極性とは逆極性に帯電した逆帯電トナーを前記正規帯電極性に帯電させることができる。よって、トナー担持ローラ２の表面上でホッピングした逆帯電トナーが感光体４９上の前記潜像が形成されていない非画像部に付着して地肌汚れが引き起こされてしまうのを抑制することができる。
また、本実施形態によれば、トナー供給ローラ１８は導電性を有し、トナー供給ローラ１８にバイアスを印加するバイアス印加手段であるバイアス電源２７が設けられており、トナー供給ローラ１８が上記電荷付与手段を兼ねることで、前記電荷付与手段を別個で設ける場合よりも、コスト削減や現像装置１の小型化を図ることが可能となる。
また、本実施形態によれば、トナー担持ローラ２上のトナー量を規制する導電性を有したトナー規制部材であるトナー規制ブレード２２と、トナー規制ブレード２２にバイアスを印加するバイアス印加手段であるバイアス電源２８とが設けられており、トナー規制ブレード２２が上記電荷付与手段を兼ねることで、前記電荷付与手段を別個で設ける場合よりも、コスト削減や現像装置１の小型化を図ることが可能となる。
また、本実施形態によれば、潜像を担持する潜像担持体である感光体４９と、感光体４９上の潜像を現像する現像手段とを有する複写機などの画像形成装置において、前記現像手段として、本発明の現像装置１を用いることで、上述したように地肌汚れが生じるのを抑制でき良好な画像形成を行うことができる。
また、本実施形態によれば、少なくとも、潜像を担持する潜像担持体である感光体４９と、感光体４９に担持される潜像をトナーによって現像する現像手段とを、１つのユニットとして共通の保持体に保持させて画像形成装置本体に対して一体的に着脱可能にしたプロセスカートリッジにおいて、前記現像手段として、本発明の現像装置１を用いることで上述したように地肌汚れが生じるのを抑制でき良好な画像形成を行うことができる。
また、本実施形態によれば、少なくとも、潜像を担持する潜像担持体である感光体４９と、感光体４９に担持される潜像をトナーによって現像する現像手段とを、１つのユニットとして共通の保持体に保持させて画像形成装置本体に対して一体的に着脱可能にしたプロセスカートリッジを備えた画像形成装置において、前記プロセスカートリッジとして、本発明の現像装置１を有するプロセスカートリッジを用いることで、地肌汚れが生じるのを抑制でき良好な画像形成を行うことができ、また、現像装置１などのメンテナンス性を向上させることができる。また、上記プロセスカートリッジを複数設けるとともに、それぞれのプロセスカートリッジの感光体に形成されたトナー像を転写体に重ね合わせて転写する転写手段を設けた画像形成装置にも適用することができ、地肌汚れが生じるのを抑制でき良好な画像形成を行うことができる。
【符号の説明】
【００４７】
１ 現像装置
２ トナー担持ローラ
３ 内側電極
４ 外側電極
５ 絶縁層
６ 表層
７ 現像剤収容部
８ 電荷付与部材
１１ ケーシング
１８ トナー供給ローラ
２２ トナー規制ブレード
２４ バイアス電源
２５Ａ パルス電源
２５Ｂ パルス電源
２６ バイアス電源
２７ バイアス電源
２８ バイアス電源
４４ 除電ランプ
４５ クリーニング装置
４９ 感光体
５０ 帯電装置
６０ 転写チャージャー
６１ 分離チャージャー
７０ 給紙部
７０ａ 給紙コロ
７１ 給紙部
７１ａ 給紙コロ
７５ 搬送ベルト
７６ 定着装置
７６ａ 定着ローラ
７６ｂ 加圧ローラ
７７ 排紙トレイ
８０ ミラー
９０ コンタクトガラス
９１ 原稿照明光源
９２ ミラー
９３ 走査光学系
９４ ミラー
９５ ミラー
９６ 走査光学系
９７ レンズ
９８ 素子
９９ ポリゴンミラー
【先行技術文献】
【特許文献】
【００４８】
【特許文献１】特開２００７−１３３３８８号公報
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プリンタ、ファクシミリ、複写機などの画像形成装置に用いられる現像装置、並びに、その現像装置を備えた画像形成装置及びプロセスカートリッジに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の現像装置としては、トナー担持体の表面上でホッピングさせたトナーを現像に用いるものが知られている。
【０００３】
特許文献１に記載の現像装置は、絶縁性の支持基材の周方向に複数の電極が数十［μｍ］程度の所定の間隔で配設され、支持基材及び電極の表面に絶縁性の表層が積層された筒状のトナー担持体を有している。これら電極は、互いに隣り合う２つの電極からなる電極対が繰り返し配設されたものである。それぞれの電極対における２つの電極の間には交番電界が形成される。すると、電極対における一方の電極の上に位置していたトナーが浮上して他方の電極の上に着地したり、他方の電極の上から浮上して一方の電極の上に着地したりする。そして、このようにしてホッピングを繰り返しながら、筒状のトナー担持体の回転駆動に伴う表面移動によって現像領域まで搬送される。現像領域では、潜像担持体上の潜像の近傍まで浮上したトナーが、トナー担持体の電極に向けて下降することなく、潜像による電界に引かれて潜像に付着する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このようなホッピング現像方式においては、正規帯電極性とは逆極性に帯電した逆帯電トナーも、トナー担持体の表面上でホッピングする。そして、その逆帯電トナーがホッピングによって空中に舞い上がると、逆帯電トナーとは逆極性に帯電している、潜像が形成されていない感光体上の非画像部に付着して地肌汚れを引き起こしてしまうといった問題が生じる。
【０００５】
また、特許文献１に記載の現像装置のようにホッピングによって電極間を往復移動するトナーをトナー担持体の表面移動によって現像領域に搬送するのではなく、トナー担持体の表面上のトナーをホッピングによって一定方向に移動させて現像領域まで搬送する現像装置も知られている。例えば、Ａ相、Ｂ相、Ｃ相という３つの電極がその順序で繰り返し配設されたトナー担持体を用いる現像装置では、トナー担持体の表面上でトナーをＡ相電極上からＢ相電極上へ、Ｂ相電極上からＣ相電極上へ、Ｃ相電極上からＡ相電極上へというように順次ホッピングさせていくことで、トナーを現像領域に向けて搬送する。このような現像装置でも、上述したような問題が生じる。
【０００６】
本発明は以上の問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、地肌汚れを抑えることができるホッピング現像方式の現像装置、並びに、その現像装置を備えた画像形成装置及びプロセスカートリッジを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、複数の電極が表面に沿って配設されたトナー担持体と、該トナー担持体の表面にトナーを供給するトナー供給手段と、該複数の電極に周期的な電圧を印加することによって、該トナー担持体の表面に担持されているトナーをホッピングさせる電界を該トナー担持体の表面上に発生させるホッピング電界発生手段と、を有し、該トナー担持体の表面に担持されているトナーを潜像担持体と対向する現像領域へ搬送して該潜像担持体上の潜像にトナーを付着させることによって該潜像を現像する現像装置において、前記トナー担持体の表面に担持されたトナーにトナーの正規帯電極性と同極性の電荷を付与する電荷付与手段を設けたことを特徴とするものである。
また、請求項２の発明は、請求項１の現像装置において、上記トナー供給手段は導電性を有し、前記トナー供給手段にバイアスを印加するバイアス印加手段が設けられており、前記トナー供給手段が上記電荷付与手段を兼ねることを特徴とするものである。
また、請求項３の発明は、請求項１の現像装置において、上記トナー担持体上のトナー量を規制する導電性を有したトナー規制部材と、前記トナー規制部材にバイアスを印加するバイアス印加手段とが設けられており、前記トナー規制部材が上記電荷付与手段を兼ねることを特徴とするものである。
また、請求項４の発明は、潜像を担持する潜像担持体と、該潜像担持体上の潜像を現像する現像手段とを有する画像形成装置において、前記現像手段として、請求項１、２または３の現像装置を用いることを特徴とするものである。
また、請求項５の発明は、少なくとも、潜像を担持する潜像担持体と、該潜像担持体に担持される潜像をトナーによって現像する現像手段とを、１つのユニットとして共通の保持体に保持させて画像形成装置本体に対して一体的に着脱可能にしたプロセスカートリッジにおいて、前記現像手段として、請求項１、２または３の現像装置を用いることを特徴とするものである。
また、請求項６の発明は、少なくとも、潜像を担持する潜像担持体と、該潜像担持体に担持される潜像をトナーによって現像する現像手段とを、１つのユニットとして共通の保持体に保持させて画像形成装置本体に対して一体的に着脱可能にしたプロセスカートリッジを備えた画像形成装置において、前記プロセスカートリッジとして、請求項５のプロセスカートリッジを用いることを特徴とするものである。
また、請求項７の発明は、請求項６の画像形成装置において、上記プロセスカートリッジを複数設けるとともに、それぞれのプロセスカートリッジの上記潜像担持体上に形成されたトナー像を転写体に重ね合わせて転写する転写手段を設けたことを特徴とするものである。
【０００８】
本発明においては、電荷付与手段によってトナー担持体の表面に担持されたトナーに、トナーの正規帯電極性と同極性の電荷が付与される。これにより、前記正規帯電極性とは逆極性に帯電した逆帯電トナーを前記正規帯電極性に帯電させることができる。よって、トナー担持体の表面上でホッピングした逆帯電トナーが、潜像が形成されていない潜像担持体上の非画像部に付着して地肌汚れが引き起こされてしまうのを抑制することができる。
【発明の効果】
【０００９】
以上、本発明によれば、地肌汚れを抑えることができるという優れた効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】構成例１に係る現像装置と感光体とを示す概略構成図。
【図２】本実施形態に係る複写機の概略構成図。
【図３】トナー担持ローラを回転軸に対して直交する方向から見たときの模式図。
【図４】トナー担持ローラを、その回転軸に対して直交する面に沿って切断したときの断面を模式的に表した部分断面図。
【図５】トナー担持ローラの内側電極及び外側電極にそれぞれ印加する内側電圧と外側電圧との一例を示すグラフ。
【図６】トナー担持ローラの内側電極及び外側電極にそれぞれ印加する内側電圧と外側電圧との他の例を示すグラフ。
【図７】トナー担持ローラの内側電極及び外側電極にそれぞれ印加する内側電圧と外側電圧との更に他の例を示すグラフ。
【図８】構成例２に係る現像装置と感光体とを示す概略構成図。
【図９】構成例３に係る現像装置と感光体とを示す概略構成図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明を、電子写真方式の画像形成装置である複写機について適用した一実施形態について説明する。なお、本発明に係る実施形態は以下に述べるものに限定されず、その趣旨を逸脱しない範囲において種々変更が可能である。
【００１２】
図２は、実施形態に係る複写機を示す概略構成図である。同図において、潜像担持体としてのドラム状の感光体４９は、図中時計回り方向に回転駆動される。操作者がコンタクトガラス９０に図示しない原稿を装置し、図示しないプリントスタートスイッチを押すと、原稿照明光源９１及びミラー９２を具備する第１走査光学系９３と、ミラー９４，９５を具備する第２走査光学系９６とが移動して、原稿画像の読み取りが行われる。走査された原稿画像がレンズ９７の後方に配設された画像読み取り素子９８で画像信号として読み込まれ、読み込まれた画像信号はデジタル化された後に画像処理される。そして、画像処理後の信号でレーザーダイオード（ＬＤ）が駆動され、このレーザーダイオードからのレーザー光がポリゴンミラー９９で反射した後、ミラー８０を介して感光体４９を走査する。この走査に先立って、感光体４９は帯電装置５０によって一様に帯電され、レーザー光による走査により感光体４９の表面に静電潜像が形成される。
【００１３】
感光体４９の表面に形成された静電潜像には現像装置１の現像処理によってトナーが付着し、これによりトナー像が形成される。このトナー像は、感光体４９の回転に伴って、転写チャージャー６０との対向位置である転写位置に搬送される。この転写位置に対しては、感光体４９上のトナー像と同期するように、第１給紙コロ７０ａを具備する第１給紙部７０、又は第２給紙コロ７１ａを具備する第２給紙部７１から記録紙Ｐが送り込まれる。そして、感光体４９上のトナー像は、転写チャージャー６０のコロナ放電によって記録紙Ｐ上に転写される。
【００１４】
このようにしてトナー像が転写された記録紙Ｐは、分離チャージャー６１のコロナ放電によって感光体４９表面から分離され、その後、搬送ベルト７５によって定着装置７６に向けて搬送される。そして、定着装置７６内において、図示しないハロゲンランプ等の発熱源を内包する定着ローラ７６ａと、これに向けて押圧される加圧ローラ７６ｂとの当接による定着ニップに挟み込まれる。その後、定着ニップ内での加圧や加熱によってトナー像が表面に定着せしめられた後、機外の排紙トレイ７７に向けて排紙される。
【００１５】
上述の転写位置を通過した感光体４９表面に付着している転写残トナーは、クリーニング装置４５によって感光体４９表面から除去される。このようにしてクリーニング処理が施された感光体４９表面は、除電ランプ４４によって除電されて次の潜像形成に備えられる。
【００１６】
また、本複写機においては、少なくとも、感光体４９と現像装置１とを共通の保持体に保持させて１つのユニットとして複写機本体に対して着脱可能にしたプロセスカートリッジを構成している。
【００１７】
［構成例１］
図１は、感光体４９と非磁性トナーからなる一成分現像剤を用いた現像装置１とを示す概略構成図である。同図において、ドラム状の感光体４９は、図示しない駆動手段によって図中時計回り方向に回転駆動される。そして、この感光体４９の図中右側方には、現像剤担持体であるトナー担持ローラ２を有する現像装置１が配設されている。
【００１８】
現像装置１は、トナー担持ローラ２の他、トナー供給ローラ１８やトナー規制ブレード２２を有している。表面がスポンジからなるトナー供給ローラ１８は、図示しない駆動手段によって図中反時計回り方向に回転駆動されながら、現像装置１内の現像剤収容部７に収容されているトナーをトナー供給ローラ表面に担持する。同図では、トナー供給ローラ１８の回転方向として、トナー担持ローラ２との対向部で表面をトナー担持ローラ２とは逆方向に移動させる方向に設定した例を示した。これとは逆に、前記対向部で表面をトナー担持ローラ２と同じ方向に移動させる方向に設定してもよい。
【００１９】
トナー供給ローラ１８の金属からなる回転軸部材には、バイアス電源２４によって供給バイアスが印加される。一方、トナー担持ローラ２には、後述する内側電極（第一電極）や外側電極（第二電極）が複数形成されており、それら電極にはパルス電源２５Ａ，２５Ｂによって繰り返しのパルス電圧（後述する内側電圧や外側電圧）が印加される。これらパルス電圧の平均値は、前述した供給バイアスよりも、トナーの帯電極性とは逆極性側に大きな値になっている。これにより、トナー供給ローラ１８とトナー担持ローラ２との間には、トナーをトナー供給ローラ１８からトナー担持ローラ２に静電移動させる電界が形成される。
【００２０】
トナー供給ローラ１８の表面に担持されたトナーは、トナー供給ローラ１８とトナー担持ローラ２との対向部において、トナー供給ローラ１８からトナー担持ローラ２に供給される。このときの供給量については、供給バイアスの大きさによって調整することが可能である。なお、供給バイアスは、直流電圧であっても、交流電圧であっても、直流電圧に交流電圧を重畳したバイアスであってもよい。
【００２１】
トナー担持ローラ２の表面上に供給されたトナーは、後述する理由により、トナー担持ローラ２の表面上でホッピングしながら、トナー担持ローラ２の図中反時計回り方向の回転に伴って周回移動する。トナー担持ローラ２の表面において、トナー供給ローラ１８との対向部を通過してから、感光体４９に対向する現像領域に進入する前の箇所には、片持ち支持されるトナー規制ブレード２２が配設されている。トナー担持ローラ２の表面上でホッピングしながら、ローラの回転に伴って全体的に図中反時計回り方向に移動するトナーは、トナー担持ローラ２とトナー規制ブレード２２との間に進入すると、トナー規制ブレード２２によりトナー担持ローラ２上のトナーが薄層化されトナー量が規制される。その後、トナー担持ローラ２の回転に伴ってトナー担持ローラ２とトナー規制ブレード２２との間を抜けると、トナー担持ローラ２上のトナーは再びトナー担持ローラ表面上でホッピングしながら、現像領域へと搬送される。
【００２２】
トナー担持ローラ２は、現像装置１のケーシング１１に設けられた開口から外周面の一部を露出させている。この露出箇所は、感光体４９に対して数十〜数百［μｍ］の間隙を介して対向している。このようにトナー担持ローラ２と感光体４９とが対向している位置が、本複写機における現像領域となっている。トナー担持ローラ２の表面上でホッピングしながら現像領域まで搬送されたトナーは、トナー担持ローラ２と感光体４９上の静電潜像との間の現像電界によって、感光体表面上の静電潜像部分に付着し、これにより現像が行われる。現像に寄与しなかったトナーは、ホッピングしながらトナー担持ローラ２の回転によってさらに搬送されて、図示しない回収手段によりトナー担持ローラ２から回収される。回収されたトナーは再び現像剤収容部７に戻され、繰り返し利用される。
【００２３】
次に、本複写機におけるトナー担持ローラ２の具体的構成について説明する。
図３は、本複写機におけるトナー担持ローラ２を回転軸に対して直交する方向から見たときの模式図である。なお、説明の都合上、表層６や絶縁層５は図示していない。また、図４は、本複写機におけるトナー担持ローラ２を、その回転軸に対して直交する面に沿って切断したときの断面を模式的に表した部分断面図である。本複写機のトナー担持ローラ２は、中空状のローラ部材で構成されており、その最内周に位置する最内周電極部材又は内周側電極部材としての内側電極３と、最外周側に位置していて内側電極３へ印加される電圧（内側電圧）とは異なる電圧（外側電圧）が印加される最外周電極部材としての櫛歯状の外側電極４とを備えている。また、内側電極３と外側電極４との間にはこれらの間を絶縁するための絶縁層５が設けられている。また、外側電極４の外周面側を覆う保護層としての表層６も設けられている。すなわち、本複写機のトナー担持ローラ２は、内周側から順に、内側電極３、絶縁層５、外側電極４、表層６の４層構造となっている。
【００２４】
内側電極３は、トナー担持ローラ２の基体としても機能しており、ステンレス鋼（ＳＵＳ）やアルミニウム等の導電性材料を円筒状に成型した金属ローラである。このほか、内側電極３の構成としては、ポリアセタール（ＰＯＭ）やポリカーボネート（ＰＣ）等からなる樹脂ローラの表面にアルミニウムや銅などの金属層等からなる導電層を形成したものが挙げられる。この導電層の形成方法としては、金属メッキ、蒸着等により形成する方法や、ローラ表面に金属膜を接着する方法などが考えられる。
【００２５】
内側電極３の外周面側は絶縁層５に覆われている。本複写機において、この絶縁層５は、ポリカーボネートやアルキッドメラミン等で形成されている。絶縁層５はスプレー法やディップ法等によって内側電極３上に均一な膜厚で形成することができる。
【００２６】
絶縁層５の上には外側電極４が形成される。本複写機において、この外側電極４は、アルミニウム、銅、銀などの金属で形成されている。櫛歯状の外側電極４の形成方法としては、種々の方法が考えられる。例えば、絶縁層５の上にメッキや蒸着によって金属膜を形成し、フォトレジスト・エッチングによって櫛歯状の電極を形成するという方法が挙げられる。また、インクジェット方式やスクリーン印刷によって導電ペーストを絶縁層５の上に付着させて櫛歯状の電極を形成するという方法も考えられる。
【００２７】
外側電極４及び絶縁層５の外周面側は、表層６により覆われている。表層６の材料として、シリコーン、ナイロン（登録商標）、ウレタン、アルキッドメラミン、ポリカーボネート等が使用される。表層６は、絶縁層５と同様にスプレー法やディッピング法等によって形成することができる。
【００２８】
本実施形態では、内側電極３と外側電極４との間で作られる電界、より詳しくは、内側電極３の外側電極４とは対向していない部分（外側電極４の櫛歯間に位置する内側電極３の部分）と外側電極４の櫛歯部分との間で作られる電界が、表層６の外側に形成されることで、トナー担持ローラ２上のトナーをホッピングさせ、これによりトナーをクラウド化させる。このとき、トナー担持ローラ２上のトナーは、内側電極３に絶縁層５を介して対向した表層部分と、これに隣接する外側電極４に対向した表層部分との間を、飛翔しながら往復移動するように、ホッピングすることになる。
【００２９】
図５に内側電極３と外側電極４に印加する電圧を示す。図５において、電圧は矩形波であり、内側電極３と外側電極４に印加する電圧は位相がπだけずれている。この位相差によって、内側電極３と外側電極４間には常にＶｐｐだけの電位差が生じている。この電位差によって電極間に電界が発生し、この電界に応じてトナーが電極間をホッピングする。Ｖｐｐは１００［Ｖ］〜２０００［Ｖ］である。Ｖｐｐが１００［Ｖ］より小さくなると、電極間の電界が小さくなってしまい、トナーがホッピングしなくなってしまう。またＶｐｐが２０００［Ｖ］より大きくなると、経時で電極間でリークが発生する可能性がある。リークが発生するとそれ以降は電極間に電界が発生しなくなり、トナーがホッピングしなくなってしまう。本実施形態ではＶｐｐは５００［Ｖ］としている。周波数ｆは０．１［ｋＨｚ］から１０［ｋＨｚ］である。０．１［ｋＨｚ］より小さくするとトナーのホッピングが現像速度に追いつかなくなってしまう。１０［ｋＨｚ］より大きくすると、トナーが電圧の切り替わりに追従できなくなってしまう。本実施形態では周波数は５００［Ｈｚ］としている。電圧の中心値Ｖ０は画像部電位と非画像部電位の間で現像条件によって変動させている。
【００３０】
図５では内側電極３と外側電極４とに印加する電圧は矩形波であるが、矩形波の場合、電圧の切り替わりが瞬時に起き、トナーのホッピングには適しているが、サイン波でも三角波でもよい。
【００３１】
図６は、他の電圧印加方法である。内側電極３は図２と同様の矩形波が印加されているが、外側電極４には直流電圧が印加されている。この場合、電極間の電位差はＶｐｐ／２となる。よって、図３の場合は印加するＶｐｐの範囲は２００［Ｖ］〜４０００［Ｖ］となる。図３の電圧印加方法では内側電極３と外側電極４との位相差は考える必要はなく、電源コストが安くなる。また、図６とは逆の組み合わせが図７であり、図７のように内側電極３に直流電圧、外側電極４に矩形波を印加する印加方法でもよい。
【００３２】
内側電極３と外側電極４への給電方式は、内側電極３はトナー担持ローラ２のローラ軸と一体化させ軸端部から電圧を印加し、トナー担持ローラ２の端部で外側電極４を表層で覆わずにむき出しにし、外側電極４と当接する導電部材を設け、その導電部材を通じて印加する方法が考えられる。他の方法としては、トナー担持ローラ２のローラ軸を左右で電気的に分割し、内側電極３と外側電極４とを、左右のどちらかのローラ軸と導通させ、トナー担持ローラのローラ軸の両端部からそれぞれ電圧を印加する方法が考えられる。
【００３３】
ところで、トナー担持ローラ２上にトナー薄層を形成する現像装置１においては、トナーに均一な帯電を持たせるために、トナー担持ローラ表面のトナーの層厚は極力薄く、且つ、均一にする必要があり、トナー規制ブレード２２による薄層規制のストレスや、現像装置１内での撹拌等の様々なストレスを受ける間に、外添剤のトナー母体への埋没が起こり、初期と経時とではトナーの帯電量が異なってくる。
【００３４】
また、感光体４９上に現像されるトナーにおいて粒径選択が起こり、現像剤収容部７に供給したトナーに比べ感光体４９上に現像するトナーの粒子径が大幅に小さくなる。さらに、現像を繰り返すにつれて、より小粒径のトナーから消費されていくため、次第に現像剤収容部７及びトナー担持ローラ２上に保持されるトナーの粒径が増大してきて初期と経時とでは、トナーの粒径が異なってくる。それに伴ってトナーの帯電性も変化して、連続複写後に、画像上に地肌汚れ等が発生しやすい。
【００３５】
また、外部からトナー補給が随時行われるタイプの現像装置を用いた場合には、トナーエンド時の残トナーの帯電量と補給トナーとの帯電量の違いにより、残トナーが弱帯電・逆帯電性を帯び、画像上に地肌汚れが発生してしまう。
【００３６】
これに対し、現像装置内にトナー補給を行わず、トナーエンド毎にプロセスカートリッジを交換してしまう無補給タイプの現像装置では上述した問題は生じないが、このようなトナーエンド毎にプロセスカートリッジを交換するタイプの現像装置は、感光体、現像ローラ等の高価な部品を捨ててしまうことになり、地球環境保全の立場からは好ましくない。
【００３７】
本構成例においては、図１に示すように、トナー供給ローラ１８とトナー規制ブレード２２との間に、バイアス電源２６からのバイアス印加によりトナーの正規帯電極性（本構成例ではマイナス極性）と同極性の電荷をトナー担持ローラ２上に担持されたトナーに付与する電荷付与部材８を配置している。なお、電荷付与部材８は現像領域よりトナー担持ローラ回転方向（トナー担持ローラ上におけるトナー搬送方向）上流側、且つ、トナー供給部（トナー担持ローラ２とトナー供給ローラ１８との対向部）よりトナー担持ローラ回転方向（トナー担持ローラ上におけるトナー搬送方向）下流側であればどこに配置してもかまわない。
【００３８】
電荷付与部材８によってトナー担持ローラ２上のトナーに正規帯電極性と同極性の電荷が付与されることで、逆帯電性トナーや弱帯電性トナーが発生しないように十分にトナー担持ローラ２上のトナーが帯電せしめられる。これにより、例えば、正規帯電極性とは逆極性であるプラス極性に帯電した逆帯電性トナーが、トナー担持ローラ２の表面上でホッピングし空中に舞い上がって、感光体４９のマイナス極性を帯びている非画像部に付着して地肌汚れを引き起こしてしまうといった問題が生じるのを抑制することができる。
【００３９】
本構成例では、電荷付与部材８のバイアス電圧を内側電極３と外側電極４とに印加する電圧の中心値Ｖ０と等しくするだけで、電荷付与部材８と内側電極３と外側電極４間にＶｐｐの半分の電位差が発生し、トナーに電荷付与が起きる。また、より大きな電荷付与を行いたい場合にも、電荷付与部材８のバイアス電圧の変化幅は、従来と比較して少なくてすむ。
【００４０】
［構成例２］
本構成例においては、図８に示すトナー供給ローラ１８が、トナー担持ローラ２上のトナーに正規帯電極性（本構成例ではマイナス極性）と同極性の電荷を付与する電荷付与部材を兼ねている。本構成例では導電性を有するウレタン製のスポンジローラをトナー供給ローラ１８として用いているが、導電性を有しトナー担持ローラ２にトナーを供給する機能を持っていれば、上記の材料に限らず何でも良い。
【００４１】
バイアス電源２７によってトナー供給ローラ１８にトナーの正規帯電極性と同極性のバイアスが印加されることで、トナー供給ローラ１８によりトナー担持ローラ２上のトナーに正規帯電極性と同極性の電荷が付与される。
【００４２】
本構成例のように、トナー供給ローラ１８を前記電荷付与部材として兼用させることで、前記電荷付与部材を別個で設ける場合よりも、コスト削減や現像装置１の小型化を図ることが可能となる。
【００４３】
［構成例３］
本構成例においては、図９に示すトナー規制ブレード２２が、トナー担持ローラ２上のトナーに正規帯電極性（本構成例ではマイナス極性）と同極性の電荷を付与する電荷付与部材を兼ねている。本構成例ではトナー規制ブレード２２の材料として、アルミニウム、ステンレス鋼、リン青銅など導電性を有する様々な材料が挙げられるが、導電性を有しトナー担持ローラ２上のトナーを薄層化しトナー量を規制する機能を持っていれば、上記の材料に限らず何でも良い。
【００４４】
バイアス電源２８によってトナー規制ブレード２２にトナーの正規帯電極性と同極性のバイアスが印加されることで、トナー規制ブレード２２によりトナー担持ローラ２上のトナーに正規帯電極性と同極性の電荷が付与される。
【００４５】
本構成例のように、トナー規制ブレード２２を前記電荷付与部材として兼用させることで、前記電荷付与部材を別個で設ける場合よりも、コスト削減や現像装置１の小型化を図ることが可能となる。
【００４６】
以上、本実施形態によれば、複数の電極が表面に沿って配設されたトナー担持体であるトナー担持ローラ２と、トナー担持体２の表面にトナーを供給するトナー供給手段であるトナー供給ローラ１８と、前記複数の電極に周期的な電圧を印加することによって、トナー担持ローラ２の表面に担持されているトナーをホッピングさせる電界をトナー担持ローラ２の表面上に発生させるホッピング電界発生手段であるパルス電源２５ａ，２５Ｂと、を有し、トナー担持ローラ２の表面に担持されているトナーを潜像担持体である感光体４９と対向する現像領域へ搬送して感光体上の潜像にトナーを付着させることによって前記潜像を現像する現像装置１において、トナー担持ローラ２の表面に担持されたトナーにトナーの正規帯電極性と同極性の電荷を付与する電荷付与手段を設ける。これにより、電荷付与手段によってトナー担持ローラ２の表面に担持されたトナーに、トナーの正規帯電極性と同極性の電荷が付与される。これにより、前記正規帯電極性とは逆極性に帯電した逆帯電トナーを前記正規帯電極性に帯電させることができる。よって、トナー担持ローラ２の表面上でホッピングした逆帯電トナーが感光体４９上の前記潜像が形成されていない非画像部に付着して地肌汚れが引き起こされてしまうのを抑制することができる。
また、本実施形態によれば、トナー供給ローラ１８は導電性を有し、トナー供給ローラ１８にバイアスを印加するバイアス印加手段であるバイアス電源２７が設けられており、トナー供給ローラ１８が上記電荷付与手段を兼ねることで、前記電荷付与手段を別個で設ける場合よりも、コスト削減や現像装置１の小型化を図ることが可能となる。
また、本実施形態によれば、トナー担持ローラ２上のトナー量を規制する導電性を有したトナー規制部材であるトナー規制ブレード２２と、トナー規制ブレード２２にバイアスを印加するバイアス印加手段であるバイアス電源２８とが設けられており、トナー規制ブレード２２が上記電荷付与手段を兼ねることで、前記電荷付与手段を別個で設ける場合よりも、コスト削減や現像装置１の小型化を図ることが可能となる。
また、本実施形態によれば、潜像を担持する潜像担持体である感光体４９と、感光体４９上の潜像を現像する現像手段とを有する複写機などの画像形成装置において、前記現像手段として、本発明の現像装置１を用いることで、上述したように地肌汚れが生じるのを抑制でき良好な画像形成を行うことができる。
また、本実施形態によれば、少なくとも、潜像を担持する潜像担持体である感光体４９と、感光体４９に担持される潜像をトナーによって現像する現像手段とを、１つのユニットとして共通の保持体に保持させて画像形成装置本体に対して一体的に着脱可能にしたプロセスカートリッジにおいて、前記現像手段として、本発明の現像装置１を用いることで上述したように地肌汚れが生じるのを抑制でき良好な画像形成を行うことができる。
また、本実施形態によれば、少なくとも、潜像を担持する潜像担持体である感光体４９と、感光体４９に担持される潜像をトナーによって現像する現像手段とを、１つのユニットとして共通の保持体に保持させて画像形成装置本体に対して一体的に着脱可能にしたプロセスカートリッジを備えた画像形成装置において、前記プロセスカートリッジとして、本発明の現像装置１を有するプロセスカートリッジを用いることで、地肌汚れが生じるのを抑制でき良好な画像形成を行うことができ、また、現像装置１などのメンテナンス性を向上させることができる。また、上記プロセスカートリッジを複数設けるとともに、それぞれのプロセスカートリッジの感光体に形成されたトナー像を転写体に重ね合わせて転写する転写手段を設けた画像形成装置にも適用することができ、地肌汚れが生じるのを抑制でき良好な画像形成を行うことができる。
【符号の説明】
【００４７】
１ 現像装置
２ トナー担持ローラ
３ 内側電極
４ 外側電極
５ 絶縁層
６ 表層
７ 現像剤収容部
８ 電荷付与部材
１１ ケーシング
１８ トナー供給ローラ
２２ トナー規制ブレード
２４ バイアス電源
２５Ａ パルス電源
２５Ｂ パルス電源
２６ バイアス電源
２７ バイアス電源
２８ バイアス電源
４４ 除電ランプ
４５ クリーニング装置
４９ 感光体
５０ 帯電装置
６０ 転写チャージャー
６１ 分離チャージャー
７０ 給紙部
７０ａ 給紙コロ
７１ 給紙部
７１ａ 給紙コロ
７５ 搬送ベルト
７６ 定着装置
７６ａ 定着ローラ
７６ｂ 加圧ローラ
７７ 排紙トレイ
８０ ミラー
９０ コンタクトガラス
９１ 原稿照明光源
９２ ミラー
９３ 走査光学系
９４ ミラー
９５ ミラー
９６ 走査光学系
９７ レンズ
９８ 素子
９９ ポリゴンミラー
【先行技術文献】
【特許文献】
【００４８】
【特許文献１】特開２００７−１３３３８８号公報
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の電極が表面に沿って配設されたトナー担持体と、
該トナー担持体の表面にトナーを供給するトナー供給手段と、
該複数の電極に周期的な電圧を印加することによって、該トナー担持体の表面に担持されているトナーをホッピングさせる電界を該トナー担持体の表面上に発生させるホッピング電界発生手段と、を有し、
該トナー担持体の表面に担持されているトナーを潜像担持体と対向する現像領域へ搬送して該潜像担持体上の潜像にトナーを付着させることによって該潜像を現像する現像装置において、
前記トナー担持体の表面に担持されたトナーにトナーの正規帯電極性と同極性の電荷を付与する電荷付与手段を設けたことを特徴とする現像装置。
【請求項２】
請求項１の現像装置において、
上記トナー供給手段は導電性を有し、
前記トナー供給手段にバイアスを印加するバイアス印加手段が設けられており、
前記トナー供給手段が上記電荷付与手段を兼ねることを特徴とする現像装置。
【請求項３】
請求項１の現像装置において、
上記トナー担持体上のトナー量を規制する導電性を有したトナー規制部材と、
前記トナー規制部材にバイアスを印加するバイアス印加手段とが設けられており、
前記トナー規制部材が上記電荷付与手段を兼ねることを特徴とする現像装置。
【請求項４】
潜像を担持する潜像担持体と、
該潜像担持体上の潜像を現像する現像手段とを有する画像形成装置において、
前記現像手段として、請求項１、２または３の現像装置を用いることを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】
少なくとも、潜像を担持する潜像担持体と、該潜像担持体に担持される潜像をトナーによって現像する現像手段とを、１つのユニットとして共通の保持体に保持させて画像形成装置本体に対して一体的に着脱可能にしたプロセスカートリッジにおいて、
前記現像手段として、請求項１、２または３の現像装置を用いることを特徴とするプロセスカートリッジ。
【請求項６】
少なくとも、潜像を担持する潜像担持体と、該潜像担持体に担持される潜像をトナーによって現像する現像手段とを、１つのユニットとして共通の保持体に保持させて画像形成装置本体に対して一体的に着脱可能にしたプロセスカートリッジを備えた画像形成装置において、
前記プロセスカートリッジとして、請求項５のプロセスカートリッジを用いることを特徴とする画像形成装置。
【請求項７】
請求項６の画像形成装置において、
上記プロセスカートリッジを複数設けるとともに、それぞれのプロセスカートリッジの上記潜像担持体上に形成されたトナー像を転写体に重ね合わせて転写する転写手段を設けたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項１】
複数の電極が表面に沿って配設されたトナー担持体と、
該トナー担持体の表面にトナーを供給するトナー供給手段と、
該複数の電極に周期的な電圧を印加することによって、該トナー担持体の表面に担持されているトナーをホッピングさせる電界を該トナー担持体の表面上に発生させるホッピング電界発生手段と、を有し、
該トナー担持体の表面に担持されているトナーを潜像担持体と対向する現像領域へ搬送して該潜像担持体上の潜像にトナーを付着させることによって該潜像を現像する現像装置において、
前記トナー担持体の表面に担持されたトナーにトナーの正規帯電極性と同極性の電荷を付与する電荷付与手段を設けたことを特徴とする現像装置。
【請求項２】
請求項１の現像装置において、
上記トナー供給手段は導電性を有し、
前記トナー供給手段にバイアスを印加するバイアス印加手段が設けられており、
前記トナー供給手段が上記電荷付与手段を兼ねることを特徴とする現像装置。
【請求項３】
請求項１の現像装置において、
上記トナー担持体上のトナー量を規制する導電性を有したトナー規制部材と、
前記トナー規制部材にバイアスを印加するバイアス印加手段とが設けられており、
前記トナー規制部材が上記電荷付与手段を兼ねることを特徴とする現像装置。
【請求項４】
潜像を担持する潜像担持体と、
該潜像担持体上の潜像を現像する現像手段とを有する画像形成装置において、
前記現像手段として、請求項１、２または３の現像装置を用いることを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】
少なくとも、潜像を担持する潜像担持体と、該潜像担持体に担持される潜像をトナーによって現像する現像手段とを、１つのユニットとして共通の保持体に保持させて画像形成装置本体に対して一体的に着脱可能にしたプロセスカートリッジにおいて、
前記現像手段として、請求項１、２または３の現像装置を用いることを特徴とするプロセスカートリッジ。
【請求項６】
少なくとも、潜像を担持する潜像担持体と、該潜像担持体に担持される潜像をトナーによって現像する現像手段とを、１つのユニットとして共通の保持体に保持させて画像形成装置本体に対して一体的に着脱可能にしたプロセスカートリッジを備えた画像形成装置において、
前記プロセスカートリッジとして、請求項５のプロセスカートリッジを用いることを特徴とする画像形成装置。
【請求項７】
請求項６の画像形成装置において、
上記プロセスカートリッジを複数設けるとともに、それぞれのプロセスカートリッジの上記潜像担持体上に形成されたトナー像を転写体に重ね合わせて転写する転写手段を設けたことを特徴とする画像形成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１１−４８２１２（Ｐ２０１１−４８２１２Ａ）
【公開日】平成２３年３月１０日（２０１１．３．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１９７６０３（Ｐ２００９−１９７６０３）
【出願日】平成２１年８月２８日（２００９．８．２８）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年３月１０日（２０１１．３．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年８月２８日（２００９．８．２８）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
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