現像装置およびそれを備えた画像形成装置
【課題】高濃度の連続印刷における印刷濃度を安定させる手段を提供する。
【解決手段】現像装置が、静電潜像担持体に対向配置され回転により静電潜像担持体へ現像剤を供給する現像剤担持体と、現像剤担持体に対向配置され回転により現像剤担持体へ現像剤を供給する現像剤供給部材と、現像剤供給部材に対向配置され現像剤供給部材上の現像剤を帯電させる現像剤帯電部材とを備える。
【解決手段】現像装置が、静電潜像担持体に対向配置され回転により静電潜像担持体へ現像剤を供給する現像剤担持体と、現像剤担持体に対向配置され回転により現像剤担持体へ現像剤を供給する現像剤供給部材と、現像剤供給部材に対向配置され現像剤供給部材上の現像剤を帯電させる現像剤帯電部材とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プリンタ、ＦＡＸ、複写機等の電子写真方式を用いた現像装置およびそれを備えた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式のプリンタでは、帯電、露光、現像、転写、定着、クリーニングの各プロセスによって画像を形成する方法が良く知られている。
この内、現像プロセスでは、感光体ドラムに現像ローラを接触させ、この現像ローラに電圧を印加して、感光体ドラム上の静電潜像を現像する非磁性一成分トナーを用いた接触型の現像装置（感光体ドラムと現像ローラとが接触している現像装置をいう。）が、小型化、低価格化の利点から良く使われている。
【０００３】
このような従来の現像装置は、供給ローラが現像ローラに押圧されているのが一般的であるが、例えば高速化を図るためには駆動トルクを下げ、熱の発生を抑えることが需要である。駆動トルクを低減するための方法としては、現像ローラと、表面に凸凹を設けた供給ローラとを非接触に配置した現像装置が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平２−１０１４８５号公報（公報第２頁左下欄１４行〜第５頁右上欄１行、第１図、第８図）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述した従来の技術においては、供給ローラが現像ローラを押圧しておらず、トナーを摩擦帯電させるための機構がないので、高濃度の印刷を連続して行った場合には、予備帯電されたトナーを現像ローラに十分供給することができなくなり、濃度低下や印刷かすれが発生するという問題がある。
【０００６】
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたもので、供給ローラが現像ローラを押圧していない場合においても、高濃度の連続印刷における印刷濃度を安定させる手段を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上記課題を解決するために、現像装置が、静電潜像担持体に対向配置され回転により前記静電潜像担持体へ現像剤を供給する現像剤担持体と、前記現像剤担持体に対向配置され回転により前記現像剤担持体へ現像剤を供給する現像剤供給部材と、前記現像剤供給部材に対向配置され前記現像剤供給部材上の現像剤を帯電させる現像剤帯電部材と、を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
これにより、本発明は、帯電させた現像剤を現像剤担持体に安定して供給することが可能となり、高濃度の連続印刷における印刷濃度を安定させることができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施例１のプリンタを示すブロック図
【図２】実施例１の画像形成装置の断面を示す説明図
【図３】実施例１の現像装置の断面を示す説明図
【図４】実施例１のトナー帯電部材を示す説明図
【図５】実施例１の現像装置の連続高濃度印刷試験の評価結果を示す表
【図６】実施例２の画像形成部の断面を示す説明図
【図７】実施例２の現像装置の断面を示す説明図
【図８】実施例２の現像装置の連続高濃度印刷試験の評価結果を示す表
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に、図面を参照して本発明による現像装置の実施例について説明する。
【実施例１】
【００１１】
図１において、１は画像形成装置としてのプリンタであり、本実施例では、電子写真方式を用いたカラープリンタである。
２はプリンタ１の制御部であり、上位装置としてのホストコンピュータ３からの画像データを添付した印刷指示に基づいて、プリンタ１内の各部を制御して、印刷用の媒体としての用紙Ｐ上への印刷処理等を実行する機能を有している。
【００１２】
４はプリンタ１の記憶部であり、制御部２が実行するプログラムやそれに用いる各種のデータ、制御部２による処理結果等が格納される。
図２において、５はプリンタ１に設けられた画像形成装置であり、Ｋ色（ブラック）、Ｙ色（イエロー）、Ｍ色（マゼンダ）、Ｃ色（シアン）の、現像剤としてのトナーを充填した４つの画像形成部６ｋ、６ｙ、６ｍ、６ｃが設けられている。
【００１３】
また、これら４つの画像形成部６は、駆動ローラ７ａとテンションローラ７ｂとの間に掛渡された搬送ベルト７の用紙Ｐの搬送方向（用紙搬送方向という。）に沿って、現像剤像としてのトナー像を現像する順に配設されている。
本実施例の各画像形成部６は、基本的に同一の構造であるので、その内の一つについて以下に説明する。
【００１４】
静電潜像担持体としての感光体ドラム８の周囲には、帯電ローラ９、露光ヘッド１０、現像装置１１、転写ローラ１２が配置され、帯電ローラ９、露光ヘッド１０、現像装置１１、転写ローラ１２は、感光体ドラム８の表面に接触もしくは圧接して設けられている。また、感光体ドラム８の周囲には、クリーニングブレード１３が、感光体ドラム８の表面に残留したトナーを掻き取って除去するために感光体ドラム８の表面に接触して設けられている。
【００１５】
現像装置１１は、印刷時に感光体ドラム８に接触する現像剤担持体としての現像ローラ１４とトナーを現像ローラ１４に供給する現像剤供給部材としての供給ローラ１５と、供給ローラ１５近傍のトナーを帯電させるトナー帯電部材１６と現像ローラ１４の表面に接触して供給ローラ１５から供給されたトナーを薄層化する現像ブレード１７と、現像に使用されずに現像装置１１内に戻ってきた現像ローラ１４上のトナーを回収する現像剤回収部材としての回収ローラ１８とにより構成されている。
【００１６】
また、搬送ベルト７の用紙搬送方向の下流側には、用紙Ｐに転写されたトナー像を定着させる加熱ローラ１９、バックアップローラ２０を備えた定着装置２１が配置され、搬送ベルト７の回転方向の最下流側には、搬送ベルト７上に残留するトナーを掻き取って除去するためのベルトクリーニングブレード２２が設置されている。
【００１７】
露光手段としての露光ヘッド１０は、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）光やレーザ光等の発光体を有して感光体ドラム８の上方に対向配置されており、画像信号に対応した光を感光体ドラム８の表面に照射して静電潜像を形成する機能を有している。
【００１８】
感光体ドラム８は、導電性支持体としての金属製のパイプの外周表面に有機感光体を被覆して形成された円筒状部材であって、駆動モータ２９（図１参照）により、用紙Ｐを搬送する方向に回転駆動される（図２に矢印で示す時計方向、搬送回転方向という。）。
【００１９】
帯電ローラ９は、金属製のシャフトに半導電性ゴム層を被覆して形成された円柱状部材であって、感光体ドラム８の回転に伴って感光体ドラム８に接触もしくは圧接して逆方向に回転駆動され、感光体ドラム８を均一に帯電させる機能を有している。
【００２０】
転写手段としての転写ローラ１２は、感光体ドラム８と搬送ベルト７を挟んで対向配置されており、感光体ドラム８とは独立に回転駆動され、転写ローラ１２に印加される電圧によって、感光体ドラム８の表面に形成されたトナー像を用紙Ｐ上に転写する機能を有している。
【００２１】
現像ローラ１４は、金属製のシャフト２３の外周表面に弾性体２４を被覆して形成された円柱状部材であって（図３参照）、感光体ドラム８と接触しながら逆方向に回転駆動され、露光ヘッド１０により感光体ドラム８上に形成された静電潜像を現像してトナー像を形成する機能を有している。
【００２２】
本実施例の現像ローラ１４は、直径１２ｍｍの金属製のシャフト２３の外周表面に弾性体２４として肉厚４ｍｍ、ゴム硬度６０°（アスカーＣ）の半導電性のシリコンゴムを被覆して形成され、表面層には摩擦係数や粗さ、帯電特性を調整するための処理を施してある。
【００２３】
供給ローラ１５は、金属製のシャフトで構成され、現像ローラ１４と０．５ｍｍの所定の間隔をもって非接触状態、つまり外周表面同士が離間した状態で対向配置されており、現像ローラ１４と同方向に回転駆動される。
本実施例の供給ローラ１５は、直径１４ｍｍのステンレス製シャフトで形成されている。
【００２４】
現像剤層規制部材としての現像ブレード１７は、ステンレス鋼板等の弾性を有する金属材の先端をＬ字状に曲折して形成した薄板である。また、現像ブレード１７は、現像ローラ１４と供給ローラ１５との対向部の現像ローラ１４の回転方向の下流側に配置され（図３参照）、先端の曲折部の背側の面が現像ローラ１４の外周表面を所定の押圧力で押圧しながら接触して、現像ローラ１４の表面上のトナー厚を所定の厚さに薄層化した現像剤層としてのトナー層を形成する機能を有している。
【００２５】
本実施例の現像ブレード１７は、厚さ０．０８ｍｍのステンレス鋼板（ＳＵＳ３０４）をＬ字型に成形して形成されている。
現像剤回収部材としての回収ローラ１８は、図３に示すように、金属製のシャフト２５とブラシ毛２６で構成され、ブラシ毛２６の先端部で現像ローラ１４の外周表面を所定の押圧力で押圧するように配置されており、現像ローラ１４と逆方向に回転駆動され、現像に使用されずに戻ってきた現像ローラ１４上のトナーを回収する機能を有している。
【００２６】
本実施例の回収ローラ１８は、直径６ｍｍの金属製のシャフト２５の外周に、リボン状のパイル織り生地をスパイラル巻きすることによりブラシ毛２６を形成し、そのブラシ毛２６の材質はナイロン、長さは３ｍｍ、繊度は６デシックスであり、回収ローラ１８の電気抵抗は１．０×１０4〜１．０×１０8Ω程度である。
【００２７】
図３に示す、現像剤帯電部材としてのトナー帯電部材１６は、図４に示すように、鋭角の頂角を有する二等辺三角形からなる複数の歯を一列に配置した、供給ローラ１５の軸方向長さと同等の長さを有する鋸歯電極であって、歯の先端を供給ローラ１５の外周表面に向けて所定の距離を介して非接触で対向配置される。
本実施例のトナー帯電部材１６の歯のピッチは１．０ｍｍ、頂角は１０°、厚さは０．０８ｍｍであり、供給ローラ１５の外周表面との所定の距離は２ｍｍに設定されている。
【００２８】
図１において、９ａは帯電ローラ９に電圧を印加する帯電用電源、１２ａは転写ローラ１２に電圧を印加する転写用電源、１４ａは現像ローラ１４に電圧を印加する現像用電源、１５ａは供給ローラ１５に電圧を印加する供給用電源、１６ａはトナー帯電部材１６に電圧を印加するトナー帯電用電源、１７ａは現像ブレード１７に電圧を印加する現像ブレード用電源、１８ａは回収ローラ１８に電圧を印加する回収用電源であり、各電源は、それぞれ制御部２からの指令によって各ローラや部材に所定の電圧を印加する。
【００２９】
本実施例では、帯電ローラ９には−１０５０Ｖ、現像ローラ１４には−２００Ｖ、供給ローラ１５には−１５００Ｖ、現像ブレード１７には−３３０Ｖ、回収ローラ１８には−１００Ｖの電圧を印加するように設定されている。なお、これらの印加電圧値は、予め設定されて記憶部４に格納されている。
【００３０】
２１ａは定着用電源であり、制御部２からの指令により、定着装置２１に設けられた加熱ローラ１９に加熱用の電力等を供給する。
２７は印刷制御部であり、制御部２からの指令により、制御部２が受信した印刷指示の画像データを基に生成した印刷データに基づいて、各露光ヘッド１０に各色の画像信号を送り、露光ヘッド１０を駆動する機能を有している。
【００３１】
２８は駆動制御部であり、駆動モータ２９を駆動することによって、駆動ローラ７ａ、感光体ドラム８、帯電ローラ９、現像ローラ１４、供給ローラ１５、回収ローラ１８、定着装置２１の加熱ローラ１９等の回転駆動を制御する機能を有している。
【００３２】
本実施例の現像装置１１は、上記したように、その内部に、現像ローラ１４、供給ローラ１５、トナー帯電部材１６、現像ブレード１７、回収ローラ１８、を配置して構成され、その現像ローラ１４、供給ローラ１５、回収ローラ１８の周囲にはトナーが充填されている（図１参照）。
【００３３】
本実施例のトナーは、結着樹脂としてポリエステル、着色剤として、ブラックはカーボンブラック、イエローはイソインドリン系顔料、マゼンダはキナクリドン系顔料、シアンは銅フタロシアニン系顔料等を用いた負帯電性の粉砕トナーを用いている。また、体積平均粒子径は５．８μｍとし、流動性および帯電性をコントロールする目的で添加剤を外添している。
【００３４】
この添加剤としては、例えば酸化チタン、アルミナ、シリカ等があり、更にシリカはシリコーンオイル処理やジシラザン処理等を施したものがある。また一次粒子径としては７ｎｍ、１２ｎｍ、１４ｎｍ、２１ｎｍ、４０ｎｍ等のものがあり、それらを組み合わせてターブラミキサーやヘンシェルミキサー等によりトナーと混合して外添する。
【００３５】
以下に、本実施例のプリンタ１による印刷動作について説明する。
プリンタ１の制御部２は、ホストコンピュータ３からの印刷指示を受信すると、駆動制御部２８によって、感光体ドラム８を駆動モータ２９により搬送回転方向に一定周速度で回転させ、そして感光体ドラム８の表面に接触もしくは圧接して設けられた帯電ローラ９に帯電用電源９ａによって直流電圧を印加して感光体ドラム８の表面を一様均一に帯電させる。本実施例では、帯電ローラ９に−１０５０Ｖの直流電圧を印加し、そのときの感光体ドラム８の表面の帯電電位は約−５５０Ｖであった。
【００３６】
感光体ドラム８の表面を帯電させた制御部２は、露光プロセスにおいて、印刷制御部２７によって、感光体ドラム８に露光ヘッド１０から画像信号に対応した光を照射させ感光体ドラム８の表面上に静電潜像を形成する。
【００３７】
現像装置１１内に収容されているトナーは、トナー帯電用電源１６ａから電圧が印加されたトナー帯電部材１６によって発生したマイナスイオンにより帯電される。
すなわち、トナー帯電部材１６は、供給ローラ１５を対向電極とした放電によりマイナスイオンを発生させ、そのマイナスイオンは、トナー帯電部材１６と供給ローラ１５との間の電界によって供給ローラ１５の外周表面上のトナーに供給され、トナーには負の帯電電荷が付与される。本実施例では、トナー帯電部材１６には−２５００Ｖが印加される。
【００３８】
負に帯電されたトナーは、供給ローラ１５の回転に伴って搬送され、供給用電源１５ａによって電圧が印加された供給ローラ１５と現像ローラ１４との間の電界から受ける静電気力によって現像ローラ１４に供給される。本実施例では、供給ローラ１５に−１５００Ｖの直流電圧を印加した。また、現像ローラ１４と供給ローラ１５は同じ方向に回転しており、その周速度比は現像ローラ１４の回転速度に対して０．６倍とした。
【００３９】
トナーを吸着した現像ローラ１４は、そのトナーを感光体ドラム８の方向に搬送する。このとき搬送されるトナーは、現像ローラ１４と供給ローラ１５の対向部と、感光体ドラム８との間の、現像ローラ１４の回転方向下流側に配置され、現像ブレード用電源１７ａにより−３３０Ｖの直流電圧が印加された現像ブレード１７の押圧によって薄層化され、現像ローラ１４の表面上にトナーの薄層が形成される。なお、本実施例の現像ブレード１７による現像ローラ１４への押圧力は、約０．８Ｎ／ｃｍに設定されている。
【００４０】
現像ブレード１７を通過したトナーは、さらに現像ローラ１４の回転により感光体ドラム８の方向に搬送され、感光体ドラム８上に形成された静電潜像を現像して静電潜像に対応したトナー像を形成する。この反転現像においては、感光体ドラム８の導電性支持体と現像ローラ１４間には現像用電源１４ａによってバイアス電圧が印加される。本実施例では、現像ローラ１４に−２００Ｖの直流電圧が印加される。
【００４１】
このような構成では、現像ローラ１４と感光体ドラム８の間には、感光体ドラム８に形成された静電潜像に伴う電気力線が発生するため、現像ローラ１４上の帯電したトナーは静電気力により、感光体ドラム８上の静電潜像による画像部に付着し、可視像として現像されたトナー像が形成される。
【００４２】
感光体ドラム８上の非画像部に対応する現像ローラ１４上のトナーは、現像されずに現像ローラ１４上に留まり、現像ローラ１４の回転により再び現像装置１１内に戻り、回収ローラ１８による静電気力により現像ローラ１４から剥離される。
【００４３】
この回収ローラ１８は、現像ローラ１４と逆方向にシャフト２５を回転軸として回転しており、現像ローラ１４の回転するタイミングに合わせて、回収用電源１８ａによって電圧が印加される。本実施例では、回収ローラ１８に−１００Ｖの直流電圧が印加され、回収ローラ１８と現像ローラ１４との逆方向への回転における周速度比は現像ローラ１４の回転速度に対して１．２倍となっている。
【００４４】
また、回収ローラ１８によりトナーが回収された現像ローラ１４の表面には、その回転に伴って、供給ローラ１５から新たなトナーが供給される。
【００４５】
一方、制御部２は、図示しない給紙カセットから用紙Ｐを１枚分離して繰出し、その用紙Ｐを駆動ローラ７ａにより回転している搬送ベルト７によって画像形成部６に搬送し、感光体ドラム８と転写ローラ１２との対向部に用紙Ｐが搬送されると、その転写ローラ１２へ転写用電源１２ａから電圧を印加し、感光体ドラム８上に形成されたトナー像を用紙Ｐに転写する。
【００４６】
その後、用紙Ｐは更に搬送ベルト７により用紙搬送方向に搬送され、定着装置２１へ搬送されると、熱および圧力によりトナーが溶融されそれを用紙Ｐの繊維間に浸透させてトナー像を用紙Ｐへ定着させ、定着を終えた用紙Ｐはプリンタ１の外部へ排出される。
なお、転写後の感光体ドラム８には、若干のトナーが残留する場合があるが、この残留トナーは、クリーニングブレード１３によって除去され、感光体ドラム８は繰り返し利用される。
【００４７】
上記の印刷動作における本実施例の現像装置１１の効果を確認するために、１００％Ｄｕｔｙのベタ印刷（用紙Ｐの印刷可能範囲の全てを１００％としたとき、その全てに黒ベタを印刷することをいう。）を３枚連続して行い、３枚目で印刷かすれの発生の有無を確認する連続高濃度印刷試験を行った。
【００４８】
連続高濃度印刷試験における比較対象としては、トナー帯電部材１６およびトナー帯電用電源１６ａを取り除いた現像装置１１を設けたプリンタ１を用いた。
また、本実施例のプリンタ１において、トナー帯電用電源１６ａからの出力電圧を変化させた条件でも同様の評価を行った。その評価結果を図５に示す。
【００４９】
図５に示すように、トナー帯電部材１６を設けていないプリンタ１では、印刷かすれが発生し、高濃度印刷を連続して行った場合に良好な印刷を維持できていない。
また、トナー帯電部材１６を備えていても、トナー帯電部材１６に印加する電圧が−２４００Ｖよりも絶対値として小さい場合には印刷かすれが発生している。
【００５０】
これは、印加電圧が小さいためにトナー帯電部材１６においてマイナスイオンが十分発生せず、その結果トナーの帯電量が不十分なために供給ローラ１５から現像ローラ１４へのトナーの供給量が不足するためであるが、トナー帯電部材１６に印加する電圧を−２５００Ｖよりも絶対値として大きくすると、印刷かすれの発生はなく、良好な印刷画像が得られる。
【００５１】
このように、トナー帯電部材１６に適切な電圧を印加し、発生させたマイナスイオンを供給してトナーを帯電させることで、摩擦帯電機構を設けていない現像装置においてもトナーを安定して現像ローラ１４に供給することが可能となり、駆動トルクの低減を図りつつ印刷品質を安定させることができる。
【００５２】
上記のように、本実施例の供給ローラ１５と現像ローラ１４とを非接触状態で対向配置した現像装置１１においては、供給ローラ１５に対向させて、供給ローラ１５の近傍のトナーを帯電させるためのトナー帯電部材１６を、供給ローラ１５と所定の距離を介して非接触で対向配置したので、トナー帯電部材１６に電圧を印加して、供給ローラ１５を対向電極とする放電によりトナーに帯電電荷を付与し、その予め帯電したトナーを供給ローラ１５から現像ローラ１４ヘ静電気力により円滑に供給することが可能になり、高濃度印刷を連続して行った場合においても、安定した印刷濃度を保つことができる。
【００５３】
また、供給ローラ１５と現像ローラ１４とを非接触状態で配置することで、トナーヘの摩擦によるダメージを軽減できると共に、駆動トルクの低減を図ることが可能となる。
【００５４】
なお、本実施例では、供給ローラ１５にトナー帯電部材１６を対向配置して供給ローラ１５上のトナーを帯電させている。これは、現像ローラ１４にトナー帯電部材１６を対向配置しても放電によりトナーを帯電させることは可能であるが、現像ローラ１４上で直接トナーを帯電させると、帯電させたトナーにムラが生じた場合に、印刷画像に与える影響が大きくなる可能性があり、供給ローラ１５上でトナーを帯電させた後に、現像ローラ１４へ供給する方がその影響を低減できるからである。
【００５５】
以上説明したように、本実施例では、現像装置に、感光体ドラムに対向配置され回転により感光体ドラムへトナーを供給する現像ローラと、現像ローラに非接触状態で対向配置され回転により現像ローラへトナーを供給する供給ローラと、供給ローラに所定の距離を介して対向配置され、供給ローラの近傍のトナーを帯電させるトナー帯電部材とを設けたことによって、トナー帯電部材に電圧を印加して、供給ローラを対向電極とする放電によりトナーに帯電電荷を付与することができ、帯電させたトナーを現像ローラに安定して供給することが可能となり、高濃度の連続印刷における印刷濃度を安定させることができる。
【実施例２】
【００５６】
以下に、図６ないし図８を用いて本実施例の現像装置について説明する。なお、上記実施例１と同様の部分は、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００５７】
本実施例の画像形成装置５の基本的な構成は上記実施例１と同様であるが、図６、図７に示すように、本実施例の現像装置１１に設けたトナー帯電部材３１は、アクリル系繊維に硫化銅を含浸させた導電性繊維からなるブラシ部３２と、ブラシ部３２を支持する金属製の板部材からなる支持部３３により構成され（図７参照）、トナー帯電部材３１のブラシ部３２の先端は、供給ローラ３５の外周表面に接触させて配置される。
【００５８】
このため、本実施例の供給ローラ３５には、金属製のシャフト３６の表面に誘電体層３７を被覆して形成され、具体的には、直径１４ｍｍのステンレス製のシャフト３６の表面に誘電体層３７として、３０μｍの厚さでアクリル樹脂層をコーティングして形成されている。
また、供給ローラ３５と現像ローラ１４とは、上記実施例１と同様に、０．５ｍｍの所定の間隔をもって非接触状態で対向配置されている。
【００５９】
なお、トナー帯電部材３１のブラシ部３２は、供給ローラ３５の軸方向長さと同等の長さに形成されている
以下に、本実施例のプリンタ１による印刷動作について説明する。
【００６０】
制御部２が、印刷指示を受信して、露光プロセスにおいて、感光体ドラム８の表面上に静電潜像を形成するまでの動作は、上記実施例１の場合と同様であるので、その説明を省略する。
現像装置１１内に収容されているトナーは、トナー帯電用電源１６ａから電圧が印加されたトナー帯電部材３１によって発生したマイナスイオンにより帯電される。
【００６１】
すなわち、トナー帯電部材３１は、供給ローラ３５の誘電体層３７を介したシャフト３６を対向電極とした放電によりブラシ部３２でマイナスイオンを発生させ、そのマイナスイオンは、トナー帯電部材３１のブラシ部３２と供給ローラ３５のシャフト３６との間の電界によって供給ローラ３５の誘電体層３７の外周表面上のトナーに供給され、トナーには負の帯電電荷が付与される。本実施例では、トナー帯電部材３１は供給ローラ３５と接触しており、発生したイオンにより効率よくトナーに帯電電荷を付与することができる。
【００６２】
なお、本実施例の供給ローラ３５の表面を誘電体層３７であるアクリル樹脂層によってコーティングしてあるのは、ブラシ部３２の先端を、実施例１のような金属シャフトからなる供給ローラ１５に接触させると、トナー帯電部材３１と供給ローラ１５間に過大な電流が流れ、トナー帯電部材３１への印加電圧が制限されることでマイナスイオンを効率よく発生させてトナーに帯電電荷を付与することができなくなるためである。このため、供給ローラ３５の表面に誘電体層３７を設けて、電界強度を維持しつつ電流の流れ込みを防止している。
【００６３】
その後の印刷動作は、上記実施例１の場合と同様であるので、その説明を省略する。
上記の印刷動作における本実施例の現像装置１１の効果を確認するために、１００％Ｄｕｔｙのベタ印刷を３枚連続して行い、３枚目で印刷かすれの発生の有無を確認する、上記実施例１と同様の連続高濃度印刷試験を行った。
【００６４】
連続高濃度印刷試験における比較対象としては、実施例１と同様に、トナー帯電部材３１およびトナー帯電用電源１６ａを取り除いた現像装置１１を設けたプリンタ１を用いた。
また、本実施例のプリンタ１において、トナー帯電用電源１６ａからの出力電圧を変化させた条件でも同様の評価を行った。その評価結果を図８に示す。
【００６５】
図８に示すように、トナー帯電部材３１を設けていないプリンタ１では、印刷かすれが発生し、高濃度印刷を連続して行った場合に良好な印刷を維持できていない。
また、トナー帯電部材３１を備えていても、トナー帯電部材３１に印加する電圧が−１９００Ｖよりも絶対値として小さい場合には印刷かすれが発生している。
【００６６】
これは、印加電圧が小さいためにトナー帯電部材３１においてマイナスイオンが十分発生せず、その結果トナーの帯電量が不十分なために供給ローラ３５から現像ローラ１４へのトナーの供給量が不足するためであるが、トナー帯電部材３１に印加する電圧を−２０００Ｖよりも絶対値として大きくすると、印刷かすれの発生はなく、良好な印刷画像が得られる。
【００６７】
このように、トナー帯電部材３１に適切な電圧を印加し、発生させたマイナスイオンを供給してトナーを帯電させることで、摩擦帯電機構を設けていない現像装置においてもトナーを安定して現像ローラ１４に供給することが可能となり、駆動トルクの低減を図りつつ印刷品質を安定させることができる。
【００６８】
また、本実施例の構成にすることで、実施例１に較べて、トナー帯電部材３１と供給ローラ３５間の電位差を小さくしても、トナーへの帯電量を確保することができ、予め帯電したトナーを供給ローラ３５から現像ローラ１４ヘ静電気力により円滑に供給することが可能になり、高濃度印刷を連続して行った場合においても、安定した印刷濃度を保つことができる。
更に、供給ローラ３５と現像ローラ１４とを非接触状態で配置することで、トナーヘの摩擦によるダメージを軽減できると共に、駆動トルクの低減を図ることが可能となる。
【００６９】
なお、本実施例では、供給ローラ３５の表面に誘電体層３７を設け、その誘電体層３７の外周表面に、トナー帯電部材３１のブラシ部３２の先端を接触させるとして説明したが、実施例１の金属製のシャフトからなる供給ローラ１５の表面に誘電体層３７を設け、その供給ローラ１５のシャフトの外周表面と、トナー帯電部材１６の鋸場電極２６ａの先端とを所定の距離として対向配置すれば、上記実施例１と同様の効果を得ることができる。
【００７０】
以上説明したように、本実施例では、上記実施例１と同様の効果に加えて、導電性のブラシ部を有するトナー帯電部材を用い、そのブラシ部の先端を供給ローラの表面に接触させて電圧を印加するようにしたことによって、より低い電位差で、トナーを帯電させることができ、帯電させたトナーを現像ローラに安定して供給することが可能となり、高濃度の連続印刷における印刷濃度を安定させることができる。
【００７１】
なお、上記各実施例においては、供給ローラと現像ローラとを非接触状態で配置するとして説明したが、供給ローラと現像ローラとを接触状態（供給ローラと現像ローラとの外周表面同士が触れ合っている状態をいい、意図的に押圧した状態は含まない。）として配置するようにしても、本発明の効果を損なうものではない。
【００７２】
また、上記各実施例においては、トナー帯電部材に直流電圧を印加して連続印加を行う場合を例に説明したが、パルス波（例えば、交流）を印加して断続的印加を行うようにしてもよい。
更に、上記各実施例においては、感光体ドラムと現像ローラとを接触させた、非磁性一成分接触現像方式の電子写真方式に適用した例を説明したが、感光体ドラムと現像ローラとを非接触とした、非磁性―成分非接触現像方式の電子写真方式を用いた現像装置及びプリンタにも用いることができる。
【００７３】
更に、上記各実施例においては、本発明の現像装置をカラープリンタに適用した場合を例に説明したが、モノクロプリンタ、複写機等の電子写真方式を用いた画像形成装置に適用しても同様の効果を得ることができる。
【符号の説明】
【００７４】
１ プリンタ
２ 制御部
３ ホストコンピュータ
４ 記憶部
５ 画像形成装置
６、６ｋ、６ｙ、６ｍ、６ｃ 画像形成部
７ 搬送ベルト
７ａ 駆動ローラ
７ｂ テンションローラ
８ 感光体ドラム
９ 帯電ローラ
９ａ 帯電用電源
１０ 露光ヘッド
１１ 現像装置
１２ 転写ローラ
１２ａ 転写用電源
１３ クリーニングブレード
１４ 現像ローラ
１４ａ 現像用電源
１５、３５ 供給ローラ
１５ａ 供給用電源
１６、３１ トナー帯電部材
１６ａ トナー帯電用電源
１７ 現像ブレード
１７ａ 現像ブレード用電源
１８ 回収ローラ
１８ａ 回収用電源
１９ 加熱ローラ
２０ バックアップローラ
２１ 定着装置
２１ａ 定着用電源
２２ ベルトクリーニングブレード
２３、２５、３６ シャフト
２４ 弾性体
２６ ブラシ毛
２７ 印刷制御部
２８ 駆動制御部
２９ 駆動モータ
３２ ブラシ部
３３ 支持部
３７ 誘電体層
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プリンタ、ＦＡＸ、複写機等の電子写真方式を用いた現像装置およびそれを備えた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式のプリンタでは、帯電、露光、現像、転写、定着、クリーニングの各プロセスによって画像を形成する方法が良く知られている。
この内、現像プロセスでは、感光体ドラムに現像ローラを接触させ、この現像ローラに電圧を印加して、感光体ドラム上の静電潜像を現像する非磁性一成分トナーを用いた接触型の現像装置（感光体ドラムと現像ローラとが接触している現像装置をいう。）が、小型化、低価格化の利点から良く使われている。
【０００３】
このような従来の現像装置は、供給ローラが現像ローラに押圧されているのが一般的であるが、例えば高速化を図るためには駆動トルクを下げ、熱の発生を抑えることが需要である。駆動トルクを低減するための方法としては、現像ローラと、表面に凸凹を設けた供給ローラとを非接触に配置した現像装置が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平２−１０１４８５号公報（公報第２頁左下欄１４行〜第５頁右上欄１行、第１図、第８図）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述した従来の技術においては、供給ローラが現像ローラを押圧しておらず、トナーを摩擦帯電させるための機構がないので、高濃度の印刷を連続して行った場合には、予備帯電されたトナーを現像ローラに十分供給することができなくなり、濃度低下や印刷かすれが発生するという問題がある。
【０００６】
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたもので、供給ローラが現像ローラを押圧していない場合においても、高濃度の連続印刷における印刷濃度を安定させる手段を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上記課題を解決するために、現像装置が、静電潜像担持体に対向配置され回転により前記静電潜像担持体へ現像剤を供給する現像剤担持体と、前記現像剤担持体に対向配置され回転により前記現像剤担持体へ現像剤を供給する現像剤供給部材と、前記現像剤供給部材に対向配置され前記現像剤供給部材上の現像剤を帯電させる現像剤帯電部材と、を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
これにより、本発明は、帯電させた現像剤を現像剤担持体に安定して供給することが可能となり、高濃度の連続印刷における印刷濃度を安定させることができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施例１のプリンタを示すブロック図
【図２】実施例１の画像形成装置の断面を示す説明図
【図３】実施例１の現像装置の断面を示す説明図
【図４】実施例１のトナー帯電部材を示す説明図
【図５】実施例１の現像装置の連続高濃度印刷試験の評価結果を示す表
【図６】実施例２の画像形成部の断面を示す説明図
【図７】実施例２の現像装置の断面を示す説明図
【図８】実施例２の現像装置の連続高濃度印刷試験の評価結果を示す表
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に、図面を参照して本発明による現像装置の実施例について説明する。
【実施例１】
【００１１】
図１において、１は画像形成装置としてのプリンタであり、本実施例では、電子写真方式を用いたカラープリンタである。
２はプリンタ１の制御部であり、上位装置としてのホストコンピュータ３からの画像データを添付した印刷指示に基づいて、プリンタ１内の各部を制御して、印刷用の媒体としての用紙Ｐ上への印刷処理等を実行する機能を有している。
【００１２】
４はプリンタ１の記憶部であり、制御部２が実行するプログラムやそれに用いる各種のデータ、制御部２による処理結果等が格納される。
図２において、５はプリンタ１に設けられた画像形成装置であり、Ｋ色（ブラック）、Ｙ色（イエロー）、Ｍ色（マゼンダ）、Ｃ色（シアン）の、現像剤としてのトナーを充填した４つの画像形成部６ｋ、６ｙ、６ｍ、６ｃが設けられている。
【００１３】
また、これら４つの画像形成部６は、駆動ローラ７ａとテンションローラ７ｂとの間に掛渡された搬送ベルト７の用紙Ｐの搬送方向（用紙搬送方向という。）に沿って、現像剤像としてのトナー像を現像する順に配設されている。
本実施例の各画像形成部６は、基本的に同一の構造であるので、その内の一つについて以下に説明する。
【００１４】
静電潜像担持体としての感光体ドラム８の周囲には、帯電ローラ９、露光ヘッド１０、現像装置１１、転写ローラ１２が配置され、帯電ローラ９、露光ヘッド１０、現像装置１１、転写ローラ１２は、感光体ドラム８の表面に接触もしくは圧接して設けられている。また、感光体ドラム８の周囲には、クリーニングブレード１３が、感光体ドラム８の表面に残留したトナーを掻き取って除去するために感光体ドラム８の表面に接触して設けられている。
【００１５】
現像装置１１は、印刷時に感光体ドラム８に接触する現像剤担持体としての現像ローラ１４とトナーを現像ローラ１４に供給する現像剤供給部材としての供給ローラ１５と、供給ローラ１５近傍のトナーを帯電させるトナー帯電部材１６と現像ローラ１４の表面に接触して供給ローラ１５から供給されたトナーを薄層化する現像ブレード１７と、現像に使用されずに現像装置１１内に戻ってきた現像ローラ１４上のトナーを回収する現像剤回収部材としての回収ローラ１８とにより構成されている。
【００１６】
また、搬送ベルト７の用紙搬送方向の下流側には、用紙Ｐに転写されたトナー像を定着させる加熱ローラ１９、バックアップローラ２０を備えた定着装置２１が配置され、搬送ベルト７の回転方向の最下流側には、搬送ベルト７上に残留するトナーを掻き取って除去するためのベルトクリーニングブレード２２が設置されている。
【００１７】
露光手段としての露光ヘッド１０は、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）光やレーザ光等の発光体を有して感光体ドラム８の上方に対向配置されており、画像信号に対応した光を感光体ドラム８の表面に照射して静電潜像を形成する機能を有している。
【００１８】
感光体ドラム８は、導電性支持体としての金属製のパイプの外周表面に有機感光体を被覆して形成された円筒状部材であって、駆動モータ２９（図１参照）により、用紙Ｐを搬送する方向に回転駆動される（図２に矢印で示す時計方向、搬送回転方向という。）。
【００１９】
帯電ローラ９は、金属製のシャフトに半導電性ゴム層を被覆して形成された円柱状部材であって、感光体ドラム８の回転に伴って感光体ドラム８に接触もしくは圧接して逆方向に回転駆動され、感光体ドラム８を均一に帯電させる機能を有している。
【００２０】
転写手段としての転写ローラ１２は、感光体ドラム８と搬送ベルト７を挟んで対向配置されており、感光体ドラム８とは独立に回転駆動され、転写ローラ１２に印加される電圧によって、感光体ドラム８の表面に形成されたトナー像を用紙Ｐ上に転写する機能を有している。
【００２１】
現像ローラ１４は、金属製のシャフト２３の外周表面に弾性体２４を被覆して形成された円柱状部材であって（図３参照）、感光体ドラム８と接触しながら逆方向に回転駆動され、露光ヘッド１０により感光体ドラム８上に形成された静電潜像を現像してトナー像を形成する機能を有している。
【００２２】
本実施例の現像ローラ１４は、直径１２ｍｍの金属製のシャフト２３の外周表面に弾性体２４として肉厚４ｍｍ、ゴム硬度６０°（アスカーＣ）の半導電性のシリコンゴムを被覆して形成され、表面層には摩擦係数や粗さ、帯電特性を調整するための処理を施してある。
【００２３】
供給ローラ１５は、金属製のシャフトで構成され、現像ローラ１４と０．５ｍｍの所定の間隔をもって非接触状態、つまり外周表面同士が離間した状態で対向配置されており、現像ローラ１４と同方向に回転駆動される。
本実施例の供給ローラ１５は、直径１４ｍｍのステンレス製シャフトで形成されている。
【００２４】
現像剤層規制部材としての現像ブレード１７は、ステンレス鋼板等の弾性を有する金属材の先端をＬ字状に曲折して形成した薄板である。また、現像ブレード１７は、現像ローラ１４と供給ローラ１５との対向部の現像ローラ１４の回転方向の下流側に配置され（図３参照）、先端の曲折部の背側の面が現像ローラ１４の外周表面を所定の押圧力で押圧しながら接触して、現像ローラ１４の表面上のトナー厚を所定の厚さに薄層化した現像剤層としてのトナー層を形成する機能を有している。
【００２５】
本実施例の現像ブレード１７は、厚さ０．０８ｍｍのステンレス鋼板（ＳＵＳ３０４）をＬ字型に成形して形成されている。
現像剤回収部材としての回収ローラ１８は、図３に示すように、金属製のシャフト２５とブラシ毛２６で構成され、ブラシ毛２６の先端部で現像ローラ１４の外周表面を所定の押圧力で押圧するように配置されており、現像ローラ１４と逆方向に回転駆動され、現像に使用されずに戻ってきた現像ローラ１４上のトナーを回収する機能を有している。
【００２６】
本実施例の回収ローラ１８は、直径６ｍｍの金属製のシャフト２５の外周に、リボン状のパイル織り生地をスパイラル巻きすることによりブラシ毛２６を形成し、そのブラシ毛２６の材質はナイロン、長さは３ｍｍ、繊度は６デシックスであり、回収ローラ１８の電気抵抗は１．０×１０4〜１．０×１０8Ω程度である。
【００２７】
図３に示す、現像剤帯電部材としてのトナー帯電部材１６は、図４に示すように、鋭角の頂角を有する二等辺三角形からなる複数の歯を一列に配置した、供給ローラ１５の軸方向長さと同等の長さを有する鋸歯電極であって、歯の先端を供給ローラ１５の外周表面に向けて所定の距離を介して非接触で対向配置される。
本実施例のトナー帯電部材１６の歯のピッチは１．０ｍｍ、頂角は１０°、厚さは０．０８ｍｍであり、供給ローラ１５の外周表面との所定の距離は２ｍｍに設定されている。
【００２８】
図１において、９ａは帯電ローラ９に電圧を印加する帯電用電源、１２ａは転写ローラ１２に電圧を印加する転写用電源、１４ａは現像ローラ１４に電圧を印加する現像用電源、１５ａは供給ローラ１５に電圧を印加する供給用電源、１６ａはトナー帯電部材１６に電圧を印加するトナー帯電用電源、１７ａは現像ブレード１７に電圧を印加する現像ブレード用電源、１８ａは回収ローラ１８に電圧を印加する回収用電源であり、各電源は、それぞれ制御部２からの指令によって各ローラや部材に所定の電圧を印加する。
【００２９】
本実施例では、帯電ローラ９には−１０５０Ｖ、現像ローラ１４には−２００Ｖ、供給ローラ１５には−１５００Ｖ、現像ブレード１７には−３３０Ｖ、回収ローラ１８には−１００Ｖの電圧を印加するように設定されている。なお、これらの印加電圧値は、予め設定されて記憶部４に格納されている。
【００３０】
２１ａは定着用電源であり、制御部２からの指令により、定着装置２１に設けられた加熱ローラ１９に加熱用の電力等を供給する。
２７は印刷制御部であり、制御部２からの指令により、制御部２が受信した印刷指示の画像データを基に生成した印刷データに基づいて、各露光ヘッド１０に各色の画像信号を送り、露光ヘッド１０を駆動する機能を有している。
【００３１】
２８は駆動制御部であり、駆動モータ２９を駆動することによって、駆動ローラ７ａ、感光体ドラム８、帯電ローラ９、現像ローラ１４、供給ローラ１５、回収ローラ１８、定着装置２１の加熱ローラ１９等の回転駆動を制御する機能を有している。
【００３２】
本実施例の現像装置１１は、上記したように、その内部に、現像ローラ１４、供給ローラ１５、トナー帯電部材１６、現像ブレード１７、回収ローラ１８、を配置して構成され、その現像ローラ１４、供給ローラ１５、回収ローラ１８の周囲にはトナーが充填されている（図１参照）。
【００３３】
本実施例のトナーは、結着樹脂としてポリエステル、着色剤として、ブラックはカーボンブラック、イエローはイソインドリン系顔料、マゼンダはキナクリドン系顔料、シアンは銅フタロシアニン系顔料等を用いた負帯電性の粉砕トナーを用いている。また、体積平均粒子径は５．８μｍとし、流動性および帯電性をコントロールする目的で添加剤を外添している。
【００３４】
この添加剤としては、例えば酸化チタン、アルミナ、シリカ等があり、更にシリカはシリコーンオイル処理やジシラザン処理等を施したものがある。また一次粒子径としては７ｎｍ、１２ｎｍ、１４ｎｍ、２１ｎｍ、４０ｎｍ等のものがあり、それらを組み合わせてターブラミキサーやヘンシェルミキサー等によりトナーと混合して外添する。
【００３５】
以下に、本実施例のプリンタ１による印刷動作について説明する。
プリンタ１の制御部２は、ホストコンピュータ３からの印刷指示を受信すると、駆動制御部２８によって、感光体ドラム８を駆動モータ２９により搬送回転方向に一定周速度で回転させ、そして感光体ドラム８の表面に接触もしくは圧接して設けられた帯電ローラ９に帯電用電源９ａによって直流電圧を印加して感光体ドラム８の表面を一様均一に帯電させる。本実施例では、帯電ローラ９に−１０５０Ｖの直流電圧を印加し、そのときの感光体ドラム８の表面の帯電電位は約−５５０Ｖであった。
【００３６】
感光体ドラム８の表面を帯電させた制御部２は、露光プロセスにおいて、印刷制御部２７によって、感光体ドラム８に露光ヘッド１０から画像信号に対応した光を照射させ感光体ドラム８の表面上に静電潜像を形成する。
【００３７】
現像装置１１内に収容されているトナーは、トナー帯電用電源１６ａから電圧が印加されたトナー帯電部材１６によって発生したマイナスイオンにより帯電される。
すなわち、トナー帯電部材１６は、供給ローラ１５を対向電極とした放電によりマイナスイオンを発生させ、そのマイナスイオンは、トナー帯電部材１６と供給ローラ１５との間の電界によって供給ローラ１５の外周表面上のトナーに供給され、トナーには負の帯電電荷が付与される。本実施例では、トナー帯電部材１６には−２５００Ｖが印加される。
【００３８】
負に帯電されたトナーは、供給ローラ１５の回転に伴って搬送され、供給用電源１５ａによって電圧が印加された供給ローラ１５と現像ローラ１４との間の電界から受ける静電気力によって現像ローラ１４に供給される。本実施例では、供給ローラ１５に−１５００Ｖの直流電圧を印加した。また、現像ローラ１４と供給ローラ１５は同じ方向に回転しており、その周速度比は現像ローラ１４の回転速度に対して０．６倍とした。
【００３９】
トナーを吸着した現像ローラ１４は、そのトナーを感光体ドラム８の方向に搬送する。このとき搬送されるトナーは、現像ローラ１４と供給ローラ１５の対向部と、感光体ドラム８との間の、現像ローラ１４の回転方向下流側に配置され、現像ブレード用電源１７ａにより−３３０Ｖの直流電圧が印加された現像ブレード１７の押圧によって薄層化され、現像ローラ１４の表面上にトナーの薄層が形成される。なお、本実施例の現像ブレード１７による現像ローラ１４への押圧力は、約０．８Ｎ／ｃｍに設定されている。
【００４０】
現像ブレード１７を通過したトナーは、さらに現像ローラ１４の回転により感光体ドラム８の方向に搬送され、感光体ドラム８上に形成された静電潜像を現像して静電潜像に対応したトナー像を形成する。この反転現像においては、感光体ドラム８の導電性支持体と現像ローラ１４間には現像用電源１４ａによってバイアス電圧が印加される。本実施例では、現像ローラ１４に−２００Ｖの直流電圧が印加される。
【００４１】
このような構成では、現像ローラ１４と感光体ドラム８の間には、感光体ドラム８に形成された静電潜像に伴う電気力線が発生するため、現像ローラ１４上の帯電したトナーは静電気力により、感光体ドラム８上の静電潜像による画像部に付着し、可視像として現像されたトナー像が形成される。
【００４２】
感光体ドラム８上の非画像部に対応する現像ローラ１４上のトナーは、現像されずに現像ローラ１４上に留まり、現像ローラ１４の回転により再び現像装置１１内に戻り、回収ローラ１８による静電気力により現像ローラ１４から剥離される。
【００４３】
この回収ローラ１８は、現像ローラ１４と逆方向にシャフト２５を回転軸として回転しており、現像ローラ１４の回転するタイミングに合わせて、回収用電源１８ａによって電圧が印加される。本実施例では、回収ローラ１８に−１００Ｖの直流電圧が印加され、回収ローラ１８と現像ローラ１４との逆方向への回転における周速度比は現像ローラ１４の回転速度に対して１．２倍となっている。
【００４４】
また、回収ローラ１８によりトナーが回収された現像ローラ１４の表面には、その回転に伴って、供給ローラ１５から新たなトナーが供給される。
【００４５】
一方、制御部２は、図示しない給紙カセットから用紙Ｐを１枚分離して繰出し、その用紙Ｐを駆動ローラ７ａにより回転している搬送ベルト７によって画像形成部６に搬送し、感光体ドラム８と転写ローラ１２との対向部に用紙Ｐが搬送されると、その転写ローラ１２へ転写用電源１２ａから電圧を印加し、感光体ドラム８上に形成されたトナー像を用紙Ｐに転写する。
【００４６】
その後、用紙Ｐは更に搬送ベルト７により用紙搬送方向に搬送され、定着装置２１へ搬送されると、熱および圧力によりトナーが溶融されそれを用紙Ｐの繊維間に浸透させてトナー像を用紙Ｐへ定着させ、定着を終えた用紙Ｐはプリンタ１の外部へ排出される。
なお、転写後の感光体ドラム８には、若干のトナーが残留する場合があるが、この残留トナーは、クリーニングブレード１３によって除去され、感光体ドラム８は繰り返し利用される。
【００４７】
上記の印刷動作における本実施例の現像装置１１の効果を確認するために、１００％Ｄｕｔｙのベタ印刷（用紙Ｐの印刷可能範囲の全てを１００％としたとき、その全てに黒ベタを印刷することをいう。）を３枚連続して行い、３枚目で印刷かすれの発生の有無を確認する連続高濃度印刷試験を行った。
【００４８】
連続高濃度印刷試験における比較対象としては、トナー帯電部材１６およびトナー帯電用電源１６ａを取り除いた現像装置１１を設けたプリンタ１を用いた。
また、本実施例のプリンタ１において、トナー帯電用電源１６ａからの出力電圧を変化させた条件でも同様の評価を行った。その評価結果を図５に示す。
【００４９】
図５に示すように、トナー帯電部材１６を設けていないプリンタ１では、印刷かすれが発生し、高濃度印刷を連続して行った場合に良好な印刷を維持できていない。
また、トナー帯電部材１６を備えていても、トナー帯電部材１６に印加する電圧が−２４００Ｖよりも絶対値として小さい場合には印刷かすれが発生している。
【００５０】
これは、印加電圧が小さいためにトナー帯電部材１６においてマイナスイオンが十分発生せず、その結果トナーの帯電量が不十分なために供給ローラ１５から現像ローラ１４へのトナーの供給量が不足するためであるが、トナー帯電部材１６に印加する電圧を−２５００Ｖよりも絶対値として大きくすると、印刷かすれの発生はなく、良好な印刷画像が得られる。
【００５１】
このように、トナー帯電部材１６に適切な電圧を印加し、発生させたマイナスイオンを供給してトナーを帯電させることで、摩擦帯電機構を設けていない現像装置においてもトナーを安定して現像ローラ１４に供給することが可能となり、駆動トルクの低減を図りつつ印刷品質を安定させることができる。
【００５２】
上記のように、本実施例の供給ローラ１５と現像ローラ１４とを非接触状態で対向配置した現像装置１１においては、供給ローラ１５に対向させて、供給ローラ１５の近傍のトナーを帯電させるためのトナー帯電部材１６を、供給ローラ１５と所定の距離を介して非接触で対向配置したので、トナー帯電部材１６に電圧を印加して、供給ローラ１５を対向電極とする放電によりトナーに帯電電荷を付与し、その予め帯電したトナーを供給ローラ１５から現像ローラ１４ヘ静電気力により円滑に供給することが可能になり、高濃度印刷を連続して行った場合においても、安定した印刷濃度を保つことができる。
【００５３】
また、供給ローラ１５と現像ローラ１４とを非接触状態で配置することで、トナーヘの摩擦によるダメージを軽減できると共に、駆動トルクの低減を図ることが可能となる。
【００５４】
なお、本実施例では、供給ローラ１５にトナー帯電部材１６を対向配置して供給ローラ１５上のトナーを帯電させている。これは、現像ローラ１４にトナー帯電部材１６を対向配置しても放電によりトナーを帯電させることは可能であるが、現像ローラ１４上で直接トナーを帯電させると、帯電させたトナーにムラが生じた場合に、印刷画像に与える影響が大きくなる可能性があり、供給ローラ１５上でトナーを帯電させた後に、現像ローラ１４へ供給する方がその影響を低減できるからである。
【００５５】
以上説明したように、本実施例では、現像装置に、感光体ドラムに対向配置され回転により感光体ドラムへトナーを供給する現像ローラと、現像ローラに非接触状態で対向配置され回転により現像ローラへトナーを供給する供給ローラと、供給ローラに所定の距離を介して対向配置され、供給ローラの近傍のトナーを帯電させるトナー帯電部材とを設けたことによって、トナー帯電部材に電圧を印加して、供給ローラを対向電極とする放電によりトナーに帯電電荷を付与することができ、帯電させたトナーを現像ローラに安定して供給することが可能となり、高濃度の連続印刷における印刷濃度を安定させることができる。
【実施例２】
【００５６】
以下に、図６ないし図８を用いて本実施例の現像装置について説明する。なお、上記実施例１と同様の部分は、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００５７】
本実施例の画像形成装置５の基本的な構成は上記実施例１と同様であるが、図６、図７に示すように、本実施例の現像装置１１に設けたトナー帯電部材３１は、アクリル系繊維に硫化銅を含浸させた導電性繊維からなるブラシ部３２と、ブラシ部３２を支持する金属製の板部材からなる支持部３３により構成され（図７参照）、トナー帯電部材３１のブラシ部３２の先端は、供給ローラ３５の外周表面に接触させて配置される。
【００５８】
このため、本実施例の供給ローラ３５には、金属製のシャフト３６の表面に誘電体層３７を被覆して形成され、具体的には、直径１４ｍｍのステンレス製のシャフト３６の表面に誘電体層３７として、３０μｍの厚さでアクリル樹脂層をコーティングして形成されている。
また、供給ローラ３５と現像ローラ１４とは、上記実施例１と同様に、０．５ｍｍの所定の間隔をもって非接触状態で対向配置されている。
【００５９】
なお、トナー帯電部材３１のブラシ部３２は、供給ローラ３５の軸方向長さと同等の長さに形成されている
以下に、本実施例のプリンタ１による印刷動作について説明する。
【００６０】
制御部２が、印刷指示を受信して、露光プロセスにおいて、感光体ドラム８の表面上に静電潜像を形成するまでの動作は、上記実施例１の場合と同様であるので、その説明を省略する。
現像装置１１内に収容されているトナーは、トナー帯電用電源１６ａから電圧が印加されたトナー帯電部材３１によって発生したマイナスイオンにより帯電される。
【００６１】
すなわち、トナー帯電部材３１は、供給ローラ３５の誘電体層３７を介したシャフト３６を対向電極とした放電によりブラシ部３２でマイナスイオンを発生させ、そのマイナスイオンは、トナー帯電部材３１のブラシ部３２と供給ローラ３５のシャフト３６との間の電界によって供給ローラ３５の誘電体層３７の外周表面上のトナーに供給され、トナーには負の帯電電荷が付与される。本実施例では、トナー帯電部材３１は供給ローラ３５と接触しており、発生したイオンにより効率よくトナーに帯電電荷を付与することができる。
【００６２】
なお、本実施例の供給ローラ３５の表面を誘電体層３７であるアクリル樹脂層によってコーティングしてあるのは、ブラシ部３２の先端を、実施例１のような金属シャフトからなる供給ローラ１５に接触させると、トナー帯電部材３１と供給ローラ１５間に過大な電流が流れ、トナー帯電部材３１への印加電圧が制限されることでマイナスイオンを効率よく発生させてトナーに帯電電荷を付与することができなくなるためである。このため、供給ローラ３５の表面に誘電体層３７を設けて、電界強度を維持しつつ電流の流れ込みを防止している。
【００６３】
その後の印刷動作は、上記実施例１の場合と同様であるので、その説明を省略する。
上記の印刷動作における本実施例の現像装置１１の効果を確認するために、１００％Ｄｕｔｙのベタ印刷を３枚連続して行い、３枚目で印刷かすれの発生の有無を確認する、上記実施例１と同様の連続高濃度印刷試験を行った。
【００６４】
連続高濃度印刷試験における比較対象としては、実施例１と同様に、トナー帯電部材３１およびトナー帯電用電源１６ａを取り除いた現像装置１１を設けたプリンタ１を用いた。
また、本実施例のプリンタ１において、トナー帯電用電源１６ａからの出力電圧を変化させた条件でも同様の評価を行った。その評価結果を図８に示す。
【００６５】
図８に示すように、トナー帯電部材３１を設けていないプリンタ１では、印刷かすれが発生し、高濃度印刷を連続して行った場合に良好な印刷を維持できていない。
また、トナー帯電部材３１を備えていても、トナー帯電部材３１に印加する電圧が−１９００Ｖよりも絶対値として小さい場合には印刷かすれが発生している。
【００６６】
これは、印加電圧が小さいためにトナー帯電部材３１においてマイナスイオンが十分発生せず、その結果トナーの帯電量が不十分なために供給ローラ３５から現像ローラ１４へのトナーの供給量が不足するためであるが、トナー帯電部材３１に印加する電圧を−２０００Ｖよりも絶対値として大きくすると、印刷かすれの発生はなく、良好な印刷画像が得られる。
【００６７】
このように、トナー帯電部材３１に適切な電圧を印加し、発生させたマイナスイオンを供給してトナーを帯電させることで、摩擦帯電機構を設けていない現像装置においてもトナーを安定して現像ローラ１４に供給することが可能となり、駆動トルクの低減を図りつつ印刷品質を安定させることができる。
【００６８】
また、本実施例の構成にすることで、実施例１に較べて、トナー帯電部材３１と供給ローラ３５間の電位差を小さくしても、トナーへの帯電量を確保することができ、予め帯電したトナーを供給ローラ３５から現像ローラ１４ヘ静電気力により円滑に供給することが可能になり、高濃度印刷を連続して行った場合においても、安定した印刷濃度を保つことができる。
更に、供給ローラ３５と現像ローラ１４とを非接触状態で配置することで、トナーヘの摩擦によるダメージを軽減できると共に、駆動トルクの低減を図ることが可能となる。
【００６９】
なお、本実施例では、供給ローラ３５の表面に誘電体層３７を設け、その誘電体層３７の外周表面に、トナー帯電部材３１のブラシ部３２の先端を接触させるとして説明したが、実施例１の金属製のシャフトからなる供給ローラ１５の表面に誘電体層３７を設け、その供給ローラ１５のシャフトの外周表面と、トナー帯電部材１６の鋸場電極２６ａの先端とを所定の距離として対向配置すれば、上記実施例１と同様の効果を得ることができる。
【００７０】
以上説明したように、本実施例では、上記実施例１と同様の効果に加えて、導電性のブラシ部を有するトナー帯電部材を用い、そのブラシ部の先端を供給ローラの表面に接触させて電圧を印加するようにしたことによって、より低い電位差で、トナーを帯電させることができ、帯電させたトナーを現像ローラに安定して供給することが可能となり、高濃度の連続印刷における印刷濃度を安定させることができる。
【００７１】
なお、上記各実施例においては、供給ローラと現像ローラとを非接触状態で配置するとして説明したが、供給ローラと現像ローラとを接触状態（供給ローラと現像ローラとの外周表面同士が触れ合っている状態をいい、意図的に押圧した状態は含まない。）として配置するようにしても、本発明の効果を損なうものではない。
【００７２】
また、上記各実施例においては、トナー帯電部材に直流電圧を印加して連続印加を行う場合を例に説明したが、パルス波（例えば、交流）を印加して断続的印加を行うようにしてもよい。
更に、上記各実施例においては、感光体ドラムと現像ローラとを接触させた、非磁性一成分接触現像方式の電子写真方式に適用した例を説明したが、感光体ドラムと現像ローラとを非接触とした、非磁性―成分非接触現像方式の電子写真方式を用いた現像装置及びプリンタにも用いることができる。
【００７３】
更に、上記各実施例においては、本発明の現像装置をカラープリンタに適用した場合を例に説明したが、モノクロプリンタ、複写機等の電子写真方式を用いた画像形成装置に適用しても同様の効果を得ることができる。
【符号の説明】
【００７４】
１ プリンタ
２ 制御部
３ ホストコンピュータ
４ 記憶部
５ 画像形成装置
６、６ｋ、６ｙ、６ｍ、６ｃ 画像形成部
７ 搬送ベルト
７ａ 駆動ローラ
７ｂ テンションローラ
８ 感光体ドラム
９ 帯電ローラ
９ａ 帯電用電源
１０ 露光ヘッド
１１ 現像装置
１２ 転写ローラ
１２ａ 転写用電源
１３ クリーニングブレード
１４ 現像ローラ
１４ａ 現像用電源
１５、３５ 供給ローラ
１５ａ 供給用電源
１６、３１ トナー帯電部材
１６ａ トナー帯電用電源
１７ 現像ブレード
１７ａ 現像ブレード用電源
１８ 回収ローラ
１８ａ 回収用電源
１９ 加熱ローラ
２０ バックアップローラ
２１ 定着装置
２１ａ 定着用電源
２２ ベルトクリーニングブレード
２３、２５、３６ シャフト
２４ 弾性体
２６ ブラシ毛
２７ 印刷制御部
２８ 駆動制御部
２９ 駆動モータ
３２ ブラシ部
３３ 支持部
３７ 誘電体層
【特許請求の範囲】
【請求項１】
静電潜像担持体に対向配置され回転により前記静電潜像担持体へ現像剤を供給する現像剤担持体と、前記現像剤担持体に対向配置され回転により前記現像剤担持体へ現像剤を供給する現像剤供給部材と、前記現像剤供給部材に対向配置され前記現像剤供給部材上の現像剤を帯電させる現像剤帯電部材と、を備えたことを特徴とする現像装置。
【請求項２】
請求項１に記載の現像装置において、
前記現像剤帯電部材は、現像剤供給部材と所定の距離を介して配置され、前記現像剤供給部材を対向電極とする放電により現像剤に帯電電荷を付与することを特徴とする現像装置。
【請求項３】
請求項１に記載の現像装置において、
前記現像剤帯電部材は、前記現像剤供給部材に接触して配置された導電性のブラシ部を有することを特徴とする現像装置。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の現像装置において、
現像剤供給部材の表面に、誘電体層を設けたことを特徴とする現像装置。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の現像装置において、
前記現像剤担持体と前記現像剤供給部材とが、非接触状態で配置されていることを特徴とする現像装置。
【請求項６】
請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の現像装置において、
前記現像剤担持体と前記現像剤供給部材とが、接触状態で配置されていることを特徴とする現像装置。
【請求項７】
請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載の現像装置を備え、前記現像剤供給部材および前記現像剤帯電部材に電圧を印加する電源を備えた画像形成装置。
【請求項１】
静電潜像担持体に対向配置され回転により前記静電潜像担持体へ現像剤を供給する現像剤担持体と、前記現像剤担持体に対向配置され回転により前記現像剤担持体へ現像剤を供給する現像剤供給部材と、前記現像剤供給部材に対向配置され前記現像剤供給部材上の現像剤を帯電させる現像剤帯電部材と、を備えたことを特徴とする現像装置。
【請求項２】
請求項１に記載の現像装置において、
前記現像剤帯電部材は、現像剤供給部材と所定の距離を介して配置され、前記現像剤供給部材を対向電極とする放電により現像剤に帯電電荷を付与することを特徴とする現像装置。
【請求項３】
請求項１に記載の現像装置において、
前記現像剤帯電部材は、前記現像剤供給部材に接触して配置された導電性のブラシ部を有することを特徴とする現像装置。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の現像装置において、
現像剤供給部材の表面に、誘電体層を設けたことを特徴とする現像装置。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の現像装置において、
前記現像剤担持体と前記現像剤供給部材とが、非接触状態で配置されていることを特徴とする現像装置。
【請求項６】
請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の現像装置において、
前記現像剤担持体と前記現像剤供給部材とが、接触状態で配置されていることを特徴とする現像装置。
【請求項７】
請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載の現像装置を備え、前記現像剤供給部材および前記現像剤帯電部材に電圧を印加する電源を備えた画像形成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１２−３２７３５（Ｐ２０１２−３２７３５Ａ）
【公開日】平成２４年２月１６日（２０１２．２．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１７４２３７（Ｐ２０１０−１７４２３７）
【出願日】平成２２年８月３日（２０１０．８．３）
【出願人】（５９１０４４１６４）株式会社沖データ (2,444)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年２月１６日（２０１２．２．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年８月３日（２０１０．８．３）
【出願人】（５９１０４４１６４）株式会社沖データ (2,444)
【Ｆターム（参考）】
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