図面 (/)

技術 現像装置及びこれを備えた画像形成装置

出願人 シャープ株式会社
発明者 戸泉潔足立克己上村太介佐久間将実
出願日 2001年2月28日 (18年6ヶ月経過) 出願番号 2001-054753
公開日 2002年4月19日 (17年5ヶ月経過) 公開番号 2002-116620
状態 特許登録済
技術分野 電子写真における乾式現像
主要キーワード グリット板 最接近位置 接触ポイント 印字出力装置 電極印加電圧 表面絶縁層 回収性能 上下ローラ
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2002年4月19日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (13)

課題

現像剤のカブリや装置内の汚染を防止できる現像装置を提供する。

解決手段

進行波電界により現像剤を搬送するトナー搬送部材25を感光体1との最接近部位にある現像領域25aと、その両側にある搬送部25b並びに回収部25cとを一体化して現像剤を順次搬送させ、カブリの発生や装置内の汚染を防ぐ。トナー搬送部材25と装置本体20の支持部材28の間に空隙30を設け、トナー搬送部材25を感光体1にソフトに接触させて、トナー機械的ストレスを与えることなく現像を行う。また、進行波発生電極33を帯電ローラ23及びトナー回収ローラ38が接触する位置もしくは最接近位置まで配置してトナーの供給・搬送・回収を安定化させる。

概要

背景

複写機プリンタファクシミリ等の電子写真プロセスを用いた画像形成装置に適用される現像装置としては、マグネットブラシを用いた二成分方式の現像装置や、一成分現像剤ブレード等により現像ローラ等の現像剤担持体押圧して薄層を形成し像担持体である感光体と接触させて現像を行う方式が知られており実用化されるに至っている。

一方、像担持体に現像剤担持体を接触させずに現像を行う非接触方式の現像装置が注目されており、パウダークラウド法・ジャンピング法や電界カーテン進行波電界)を利用した方法が提案されている。

電界カーテンを用いた方法としては、例えば、特許公報第2736537号に示されている現像装置がある。この現像装置は、現像剤収容部より現像剤を像担持体に向けて搬送する現像剤搬送手段としての搬送部と、搬送路の下方に配置され、像担持体から不要の現像剤を回収する現像剤回収手段としての回収路と、搬送路の像担持体端部に、像担持体に対向し且つ下方に向かう現像用電極とから構成されている。

搬送部には、電界カーテン作用を発生させる電極埋設されており、電界カーテン作用により、現像剤を攪拌帯電させて現像位置まで搬送するようになっている。現像位置まで搬送された現像剤は、像担持体の表面電荷と現像用電極に印加されている現像バイアスとによる現像電界により、像担持体側に移動し静電潜像の現像が行われた後、像担持体側に付着しなかった現像剤は現像用電極より落下して回収路に進み、励振されて現像剤収容部に回収される。

このように構成することにより、機械的動力を用いることなく現像剤の搬送・静電潜像の現像を行うことができ、かつ、現像剤収容部と像担持体との間の移送手段を大幅に小型化することができ、よって、印字出力装置そのものの小型化・薄型化が可能になることが示されている。

概要

現像剤のカブリや装置内の汚染を防止できる現像装置を提供する。

進行波電界により現像剤を搬送するトナー搬送部材25を感光体1との最接近部位にある現像領域25aと、その両側にある搬送部25b並びに回収部25cとを一体化して現像剤を順次搬送させ、カブリの発生や装置内の汚染を防ぐ。トナー搬送部材25と装置本体20の支持部材28の間に空隙30を設け、トナー搬送部材25を感光体1にソフトに接触させて、トナー機械的ストレスを与えることなく現像を行う。また、進行波発生電極33を帯電ローラ23及びトナー回収ローラ38が接触する位置もしくは最接近位置まで配置してトナーの供給・搬送・回収を安定化させる。

目的

本発明は、現像装置本体内に直接トナーを収容し、このトナーを進行波電界を用いて搬送して現像を行うことにより、小型化が図れる現像装置及びこれを備えた画像形成装置を提供するものである。

効果

実績

技術文献被引用数
1件
牽制数
4件

この技術が所属する分野

ライセンス契約や譲渡などの可能性がある特許掲載中! 開放特許随時追加・更新中 詳しくはこちら

請求項1

像担持体上に形成された静電潜像現像する現像装置であって、所定の間隔を開けて並べられた複数の電極多相交流成分を含む電圧印加して進行波電界を形成し、この進行波電界により現像剤を搬送する現像剤搬送手段が設けられ、該現像剤搬送手段は、装置本体の像担持体側開放部に像担持体に向けて膨らんだ突状に配置されており、像担持体に対する最接近部位にある現像領域と、該現像領域よりも上流側の搬送部と、前記現像領域よりも下流側の回収部とが一体化されていることを特徴とする現像装置。

請求項2

前記搬送部に、現像剤に所定の電荷を付与することにより現像剤を帯電させると共に搬送部に現像剤を供給する現像剤帯電手段が付設された請求項1記載の現像装置。

請求項3

前記装置本体の開放部の回収部側に、前記像担持体側から現像に寄与しなかった現像剤を装置本体内回収する現像剤回収手段が付設された請求項1又は2記載の現像装置。

請求項4

像担持体上に形成された静電潜像を現像する現像装置であって、所定の間隔を開けて並べられた複数の電極に多相の交流成分を含む電圧を印加して進行波電界を形成し、この進行波電界により現像剤を前記像担持体に向けて搬送する現像剤搬送手段を備え、前記現像剤搬送手段は装置本体に固定されている支持部材に空隙を介して取り付けられていることを特徴とする現像装置。

請求項5

像担持体上に形成された静電潜像を現像する現像装置であって、所定の間隔を開けて並べられた複数の電極に多相の交流成分を含む電圧を印加して進行波電界を形成し、この進行波電界により現像剤を前記像担持体に向けて搬送する現像剤搬送手段を備え、前記現像剤搬送手段は装置本体に固定されている支持部材に密着して取り付けられていることを特徴とする現像装置。

請求項6

現像剤に所定の電荷を付与することにより現像剤を帯電させると共に現像剤を前記現像剤搬送手段に供給する現像剤帯電手段が付設された請求項4又は5記載の現像装置。

請求項7

前記像担持体側から現像に寄与しなかった現像剤を装置本体内に回収する現像剤回収手段が付設された請求項4又は5記載の現像装置。

請求項8

前記現像剤搬送手段は、曲率を有して取り付けられた請求項4又は5記載の現像装置。

請求項9

前記支持部材及び装置本体の壁面により囲まれる空間が現像剤を収容する現像剤収容部とされた請求項4又は5記載の現像装置。

請求項10

前記現像剤帯電手段の現像剤搬送方向の下流側に、現像剤の漏洩を防ぐ封止手段が設けられた請求項6記載の現像装置。

請求項11

像担持体上に形成された静電潜像を現像する現像装置であって、所定の間隔を開けて並べられた複数の電極に多相の交流電圧を印加して進行波電界を形成し、この進行波電界により現像剤を前記像担持体に向けて搬送する現像剤搬送手段と、現像剤に所定の電荷を付与することにより現像剤を帯電させると共に該現像剤を前記現像剤搬送手段に供給する現像剤帯電手段とを備え、前記現像剤帯電手段が前記現像剤搬送手段に接触又は近接する位置に現像剤搬送手段の電極が配されていることを特徴とする現像装置。

請求項12

前記現像剤搬送手段は、前記現像剤帯電手段近傍の電極の幅が他の領域の電極の幅よりも狭く形成されている請求項11記載の現像装置。

請求項13

前記現像剤搬送手段は、前記現像剤帯電手段近傍の電極間ピッチが他の領域の電極間ピッチよりも広く形成され、前記現像剤帯電手段近傍の電極への印加電圧が他の領域の電極への印加電圧よりも高く設定されている請求項11又は12記載の現像装置。

請求項14

前記像担持体側から現像に寄与しなかった現像剤を現像装置内に回収する現像剤回収手段が設けられ、該現像剤回収手段が現像剤搬送手段に接触又は近接する位置に現像剤搬送手段の電極が配されている請求項11〜13のいずれかに記載の現像装置。

請求項15

前記現像剤搬送手段は、前記現像剤回収手段近傍の電極への印加電圧が他の領域の電極への印加電圧よりも低く設定されている請求項11〜14のいずれかに記載の現像装置。

請求項16

請求項1〜15のいずれかに記載の現像装置を備えた画像形成装置

技術分野

0001

本発明は、潜像担持体上に形成される静電潜像現像剤等を用いて現像する現像装置及びこれを備えた画像形成装置に関し、特に、進行波電界を用いて現像剤を搬送する機構を利用する現像装置及びこれを備えた画像形成装置に関するものである。

背景技術

0002

複写機プリンタファクシミリ等の電子写真プロセスを用いた画像形成装置に適用される現像装置としては、マグネットブラシを用いた二成分方式の現像装置や、一成分現像剤ブレード等により現像ローラ等の現像剤担持体押圧して薄層を形成し像担持体である感光体と接触させて現像を行う方式が知られており実用化されるに至っている。

0003

一方、像担持体に現像剤担持体を接触させずに現像を行う非接触方式の現像装置が注目されており、パウダークラウド法・ジャンピング法や電界カーテン(進行波電界)を利用した方法が提案されている。

0004

電界カーテンを用いた方法としては、例えば、特許公報第2736537号に示されている現像装置がある。この現像装置は、現像剤収容部より現像剤を像担持体に向けて搬送する現像剤搬送手段としての搬送部と、搬送路の下方に配置され、像担持体から不要の現像剤を回収する現像剤回収手段としての回収路と、搬送路の像担持体端部に、像担持体に対向し且つ下方に向かう現像用電極とから構成されている。

0005

搬送部には、電界カーテン作用を発生させる電極埋設されており、電界カーテン作用により、現像剤を攪拌帯電させて現像位置まで搬送するようになっている。現像位置まで搬送された現像剤は、像担持体の表面電荷と現像用電極に印加されている現像バイアスとによる現像電界により、像担持体側に移動し静電潜像の現像が行われた後、像担持体側に付着しなかった現像剤は現像用電極より落下して回収路に進み、励振されて現像剤収容部に回収される。

0006

このように構成することにより、機械的動力を用いることなく現像剤の搬送・静電潜像の現像を行うことができ、かつ、現像剤収容部と像担持体との間の移送手段を大幅に小型化することができ、よって、印字出力装置そのものの小型化・薄型化が可能になることが示されている。

発明が解決しようとする課題

0007

しかしながら、上記従来技術においては以下に示す問題点がある。
1)搬送部・現像用電極と回収部が個別に形成されているため、現像用電極に付着した現像剤が落下せずそのまま残留するおそれがある。現像用電極に現像剤が残留すると、電荷がリークして帯電量が低下し、次の現像工程においてカブリが発生する可能性がある。
2)現像用電極から回収部に現像剤が落下したとしても、回収部上でバウンドトナー飛散が生じ装置内を汚染するおそれがある。
3)印字出力装置の小型化が可能であると示されているが、搬送部・回収部ともある程度の長さが必要であり、小型化を図る上でまだ充分ではない。

0008

本発明は、現像装置本体内に直接トナーを収容し、このトナーを進行波電界を用いて搬送して現像を行うことにより、小型化が図れる現像装置及びこれを備えた画像形成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

上記課題を解決するために、本発明は、所定の間隔を開けて並べられた複数の電極に多相交流成分を含む電圧を印加して進行波電界を形成し、この進行波電界により現像剤を搬送する現像剤搬送手段を設け、この現像剤搬送手段として、像担持体との最近接部位にある現像領域と、この現像領域よりも上流側の搬送部と、現像領域よりも下流側の回収部とを一体化した構成とすることで、現像剤を順次搬送するようにして、現像領域に現像剤が残留したり、回収部に現像剤が落下して装置内を汚染しないようにしたものである。

0010

この現像剤搬送手段の形状としては、平板状部材であってもよいが、平板状部材を装置本体の像担持体側の開放部に像担持体に向けて膨らんだ突状形状で取り付ければ、つまり、現像剤搬送手段を曲率を有して取り付け、その最接近位置に現像領域を形成する構成を採用すれば、確実な現像剤の搬送・現像・回収が可能となる。

0011

この平板状部材の突状形状を形成する上で、平板状部材の弾性の有無は問わないが、接触現像方式を用いて現像を行う場合には弾性部材を使用した方が後述のように像担持体と柔らかく接触させることができ、さらに、その曲率により、像担持体との接触圧を容易に調整できることになる。

0012

この場合の現像方式としては、上記のごとく、像担持体と接触して現像する接触現像方式や、像担持体と非接触で現像する非接触現像方式のいずれをも採用可能である。従って、上記現像領域が形成される像担持体と現像剤搬送手段の「最接近位置」とは、両者が非接触の場合のみならず、接触状態の場合も含む概念である。

0013

接触現像方式を採用する場合、現像剤搬送手段と、これを支持するために装置本体に固定されている支持部材との間に空隙を設ければ、現像剤搬送手段の弾性を利用して像担持体と非常にソフトに接触させることができる。非接触現像方式を採用する場合、現像剤搬送手段を支持部材に密着して取り付ければ、現像領域と像担持体との距離が一定し、確実な現像が可能となる。

0014

現像剤搬送手段は、進行波電界により現像剤を搬送するものであるため、それ単独であっても現像剤の帯電や回収が可能となるが、この現像剤搬送手段に、現像剤に所定の電荷を付与することにより現像剤を帯電させると共に現像剤を現像剤搬送手段に供給する現像剤帯電手段や、像担持体側から現像に寄与しなかった現像剤を装置本体内に回収する現像剤回収手段、さらには、現像剤帯電手段の現像剤搬送方向の下流側に現像剤の漏洩を防ぐ封止手段を付設すれば、確実に現像剤の帯電・回収・漏洩防止が可能となる。

0015

上記現像剤帯電手段として帯電ローラが例示でき、現像剤回収手段としてトナー回収ローラが例示でき、さらには、封止手段としてブレードが例示できる。

0016

上記現像装置において、現像剤帯電手段、現像剤回収手段、現像剤搬送手段の支持部材、及び装置本体の壁面により囲まれる空間を現像剤収容部とし、この現像剤収容部内に現像剤を収容すれば、部品点数の簡素化及び装置全体容積が少なくすることができ、小型化が可能になる。

0017

さらに、現像剤帯電手段あるいは現像剤回収手段と現像剤搬送手段の電極及び電極印加電圧を次のように設定すれば、現像剤の安定した搬送・回収並びに搬送力の増大が可能となる。

0018

すなわち、現像剤帯電手段が接触もしくは最接近する位置に現像剤搬送手段の電極を配置すれば、現像剤帯電手段から供給された現像剤を安定して搬送させることができる。

0019

この場合、現像剤帯電手段近傍の電極幅を他の領域の電極幅よりも狭くすれば、電極上で現像剤搬送方向の電界の弱い領域が少なくなり、現像剤の搬送がスムーズに行える。

0020

また、現像剤帯電手段近傍の電極間ピッチを他の領域の電極間ピッチよりも広く形成し、この領域の電極への印加電圧を他の領域の電極印加電圧よりも高く設定すれば、進行波発生電極により形成される電界の有効範囲拡がり現像剤搬送力が増大して現像剤搬送量を増加することができる。

0021

一方、現像剤回収手段が現像剤搬送手段と接触もしくは最接近する位置に現像剤搬送手段の電極を配置すれば、進行波発生電極により発生する電界の有効範囲が拡がり、現像に寄与しなかった現像剤を現像剤回収手段の作用する位置まで確実に搬送して回収することができる。

0022

この場合、現像剤回収手段近傍の電極への印加電圧を他の領域の電極印加電圧よりも低く設定すれば、進行波発生電極による現像剤搬送速度が低下し、現像剤が現像剤回収手段に衝突して生じる現像剤の飛散を防止することができる。

0023

画像形成装置は、以上述べた何れかの構成を採用した現像装置を備えているので、現像剤の飛散が防止され、メンテナンス性の良い画像形成装置を提供することができる。また、現像剤の供給・搬送・回収が安定して行われるので、カブリなどが抑制された品質の良い画像を出力することができる。さらに、現像装置が小型化されるので、画像形成装置の小型化を図ることができる。

発明を実施するための最良の形態

0024

(電子写真プロセスの説明)図1は、本発明が適用される実施の一形態としての電子写真プロセスを用いた画像形成装置の一例を示す縦断面図である。この電子写真プロセスでは、像担持体としての感光体1に原稿像、あるいは、ホストコンピュータからのデータに対応した静電潜像が形成され、その静電潜像が現像装置2によって可視化され、紙等の記録媒体3上に転写されて画像形成が行われる。

0025

感光体1の周囲には、帯電部材4、露光部材5、現像装置2、転写部材6、クリーニング部材7、除電部材8等が、感光体1の回転方向の上流側から順に配置されている。記録媒体3上に転写された画像は、記録媒体の搬送方向下流側に位置する定着部材9によって記録媒体3上に定着される。

0026

感光体1は、たとえばアルミニウム等の金属ドラム基材10として、その外周面上にアモルファスシリコン(a—Si)・セレン(Se)や有機光半導体(OPC)等の光導電層11が薄膜状に形成されて構成されている。

0027

帯電部材4は、たとえばタングステンワイヤ等の帯電線・金属製のシールド板グリット板よりなるコロナ帯電器や帯電ローラ・帯電ブラシなどで実現される。露光部材5は、半導体レーザで実現される。転写部材6は、たとえばコロナ帯電器・帯電ローラ・帯電ブラシなどで実現される。定着部材9は、加熱ローラ加圧ローラとからなる上下ローラで実現される。

0028

感光体1は、先ず帯電部材4によって一様に帯電され、次に画像情報に応じて露光部材5によって光照射がなされ、感光体1上に静電潜像が形成される。この静電潜像は、感光体1と現像装置2との間に形成される現像電界(現像装置に備えられているバイアス電源は不図示)により、現像装置2内の現像剤(トナー)が移動し、トナー像として可視化される。現像装置2の詳細な構成については後述する。このトナー像は、転写部材6によって記録媒体3上に転写され、定着部材9において加熱定着される。 トナー像が転写された後、感光体1上に残留したトナーは、クリーニングブレードなどのクリーニング部材7によって除去され、また感光体1上に残留した電荷は、除電ランプなどの除電部材8によって除電される。

0029

なお、図1では、現像装置2を感光体の上方向に配置した例を示しているが、図2に示すように、現像装置2を感光体1の側面方向に配置した構成を採用しても良い。

0030

(現像装置の構成)次に、図3を用いて本発明に係る現像装置について説明する。現像装置2にはその装置本体20内に保有してあるトナー21を帯電させるために電圧印加可能な帯電ローラ(現像剤帯電手段)23が設置されている。また、現像装置本体20内のトナー21を帯電ローラ23付近に供給すると共に装置本体20内のトナーの攪拌作用を行うためのMX(ミキシングパドル24が設置されている。帯電されたトナー21は、進行波電界を発生するトナー搬送部材(現像剤搬送手段)25に引き寄せられる。

0031

帯電ローラ23は、装置本体20の感光体側の開口部20aの内側に配置されたものであり、例えば、スポンジタイプの発泡ウレタン等のゴム材料より形成される。帯電ローラ23としては、無論、ソリッドタイプのゴム材料を用いても良い。

0032

この帯電ローラ23は、直流電源22に接続され、また、不図示の駆動手段により、図中矢印a方向に回転されるように構成されており、MXパドル24より供給されたトナーに所定量の帯電を付与すると共にトナーをトナー搬送部材25上に送り出すようになっている。すなわち、帯電ローラ23は、 トナーに帯電を施すと共にトナーをトナー搬送部材25に供給する作用をも有している。

0033

前記の工程を経て帯電されたトナーは、トナー搬送部材25により形成される進行波電界によって図中b方向に現像領域25a(感光体との接触ポイント)まで搬送される。

0034

また、帯電ローラ23によって帯電したトナーが、装置本体20とトナー搬送部材25である進行波発生電極との間から漏れるのを抑えるために、装置本体20の開口端にブレード(封止手段)27が設置されている。このブレード27と進行波発生電極との間には、トナー搬送部材25によって搬送されるトナーが十分に搬送できるだけの隙間(例えば、20μm〜80μm程度)が設けられている。この隙間は、ブレード27とトナー搬送部材25との間でトナーヘ機械的ストレスを与えてしまうと、ブレード27にトナーが融着する恐れがあるため、この融着を防ぐために設けたものである。

0035

ブレード27の素材としては、例えば、ステンレスリン青銅ニッケルコートした鉄等の金属、ウレタンシリコーン・EPDMエチレンプロピレン)等のゴム材料、及び左記材料にカーボンブラックイオン等の導電剤を添加したものが使用される。

0036

トナー搬送部材25と感光体1は、非常に軽い圧力にて接触している。それを実現可能にしているのは、図3に示すようなトナー搬送部材25(進行波発生電極)とこれを支持する支持部材28との間に非常に微小の空隙30を設けているためである。

0037

トナー搬送部材25は、例えば、ポリイミド樹脂より形成されている、曲率を有する支持部材28上に、これと同様に曲率を有して、かつ微小な空隙30を介して取り付けられている。あるいは、この空隙30の中にスポンジタイプの発泡ウレタン等のような弾力性の高いもの(弾性部材)を設置しても良い。支持部材28は装置本体20の開口部20a側に固定されている。

0038

このように構成すると、トナー搬送部材25が有する弾性(構成例については後述)、あるいは、空隙30に配置された弾性部材の弾性力により、トナー搬送部材25と感光体1とを非常に軽くソフトに接触させることができ、トナーに機械的な圧力(ストレス)を与えることなく現像を行うことが可能となる。

0039

トナー搬送部材25は、図5に示すように、例えば、ポリイミドよりなる基材32(厚さ25μm)上に銅箔(厚さ18μm)よりなる進行波発生電極33を形成し、その上にポリイミドよりなる表面保護層34(厚さ25μm)を備えた構成のものを使用することができる。

0040

このように、トナー搬送部材25は非常に薄く、また、弾性を有するように形成することができるので、支持部材28上に曲率を有して取り付けることが可能であり、非常に弱い圧力で感光体1に接触させることができる。すなわち、トナー搬送部材25は、装置本体20の感光体側の開放部20aに感光体1に向けて膨らんだ突状に配置されており、感光体1に対する最接近部位にある現像領域25aと、この現像領域25aよりもトナーの搬送方向で上流側の搬送部25bと、現像領域25aよりもトナーの搬送方向で下流側の回収部25cとが一体化された形状となっている。

0041

ここで、トナー搬送部材25を構成する進行波発生電極について説明する。進行波発生電極は、例えば図5に示すように、幅40〜130μmの微小電極が100dpi(約254μm)〜300dpi(約75μm)ピッチの間隔を保って互いに平行になるように配置され、4本の微小電極を1組として形成されている。微小電極の組としては3本でも構わない。

0042

これら各組の電極には3相ないし4相の多相交流電源34より交番電圧(多相の交流成分を含む電圧)が印加され、進行波発生電極上に進行波電界が形成されトナーが搬送される。図6は上記進行波発生電極に4相のパルス電圧を印加(4本の微小電極〜を1組として位相シフトさせてパルス電圧を印加)した例を示しているが、電圧波形はこれに限定されず正弦波台形波等でも構わない。

0043

この進行波発生電極に印加する交番電圧は、進行波発生電極間で絶縁破壊が発生しないように、例えば10V〜1kV程度の値に設定され、周波数としては100Hz〜100kHzの範囲内の値が使用される。なお、上記交番電圧や周波数の値は、進行波発生電極素子の形状・トナーの搬送速度・トナーの使用材料等によって適性値を設定すれば良い。

0044

また、上記トナー搬送部材25には、図5に示すように、感光体1とトナー搬送部材25との間に現像電界が形成されるように現像バイアス直流電源35より直流電圧が印加されるように構成されている。

0045

現像領域を通り過ぎて現像に寄与しなかったトナーは、トナー搬送部材25(進行波発生電極)上をトナー回収ローラ38(現像剤回収手段)まで進行していく。トナー回収ローラ38は、トナーの進行方向と同方向(図3の矢印c方向)に回転し、トナーを現像装置本体20内に収容するもので、装置本体20の開口端の外側に設置されている。このトナー回収ローラ38の材料は、帯電ローラ27と同じ材料を使用することができる。

0046

以上述べたように、現像装置2は、帯電ローラ27、トナー搬送部材25、トナー搬送部材が取り付けられている支持部材28、トナー回収ローラ38を備え、この各部材並びに箱型の装置本体20の壁面よりなる空間が現像剤収容室(現像剤収容部)40とされ、この収容室40内にトナーが収容されている。従って、別にトナー収容部を備える必要がなく、上記各部材が配置されている空間を利用してトナーを収容しているので現像装置の小型化が図れる。

0047

また、現像装置は、従来の方式で用いられるトナーを帯電させる摩擦帯電機構(ブレード等の層厚規制部材や現像ローラ等)を廃止しているので、トナーヘの機械的ストレスが低減される。よって、前記摩擦帯電機構へのトナーの融着が抑制されので低融点トナーの使用が可能となる。

0048

上記では、トナー搬送部材25を感光体1に接触させて現像を行う場合の構成について説明したが、図4に示すように、 トナー搬送部材25を支持部材28上に密着させて構成し、感光体1と非接触で現像を行う方式を採用しても良い。トナー搬送部材25と支持部材28を密着させる以外は、図3に示した構成と同様である。

0049

次に作像時の動作について説明する。画像形成プロセスが終了した段階では、トナー搬送部材25上にはトナーが残っており、この状態で長時間放置するとトナーの電荷がリークして帯電量が低下し、次の画像形成を行う際にカブリを生じたり、また、落下して画像形成装置内を汚染するおそれがある。

0050

そこで、画像形成プロセス終了時(画像形成プロセス終了の信号が受け取られた時)には、帯電ロ—ラ27ヘの電圧をオフとし駆動が停止されるが、トナー搬送部材25への多相交番電圧(このとき、トナーが感光体に付着しないように現像バイアスを調整しても良い)はそのまま印加し、トナー搬送部材25上のトナーを搬送して現像装置本体20内に回収するプロセスを行う。このプロセスを所定時間(この時間は、例えば、 トナー搬送部材の長さとトナーの搬送速度より知ることができ、この時間よりも少し長く設定すれば良い。)行った後、上記多相交番電圧をオフとすると共に感光体1の駆動を停止する。

0051

このように制御することにより上記悪影響(カブリや汚染)を防止することができる。なお、図4に示した、非接触方式の現像装置の場合では、画像形成プロセス終了時に感光体を停止すれば良い。理由は後述する。

0052

なお、トナー搬送部材25上のトナーを回収している際に画像形成開始信号を受け取った場合は、帯電ローラ27ヘの印加電圧をオンするとともに帯電ローラ27を回転させ、新たにトナー搬送部材25上に供給されるトナーをトナー回収ローラ38の位置まで搬送した後、感光体1の駆動を開始する。

0053

また、トナー搬送部材25上のトナーを回収した後、すなわち、画像形成プロセスが完了し、待機した後に画像形成開始信号が入力された場合、図3の接触現像方式の現像装置を用いる場合は、上記したように、トナー搬送部材25全域にトナーを搬送した後に感光体の駆動を開始する。

0054

これは、接触現像方式の場合、非常に弱いとはいえ、トナー搬送部材25と感光体1とは接触しており、トナーのない状態で感光体1を駆動すると、感光体1やトナー搬送部材25の表面絶縁層が削れるおそれがあるためである。

0055

そこで、トナー搬送部材25と感光体1との間にトナーを介在させることにより、感光体1の動作開始時にトナー搬送部材25と感光体1との間に発生する摩擦を低減している。なお、図4に示した非接触現像方式の場合は、上記した感光体を駆動させたり停止させるタイミングの制御を行う必要はない。

0056

以上、説明した動作は制御手段、例えばCPU(Central Processing Unit)により制御される。

0057

(帯電ローラ及びトナー回収ローラと進行波電極との位置関係)次に、帯電ローラ23(現像剤帯電手段)とトナー搬送部材25(現像剤搬送手段)に配されている進行波発生電極33との位置関係を詳述すると、帯電ローラ23がトナー搬送部材25と接触する位置もしくは最接近位置に進行波発生電極33が存在するように設置されている。

0058

例えば、図7(a)に示すように、帯電ローラ23の中心線(帯電ローラ23がトナー搬送部材25と接触する位置もしくは最接近位置Aと帯電ローラ23の中心とを結ぶ線)上に最も端の進行波発生電極33aが位置(当接)するように配置しても良く、あるいは、図7(b)に示すように、帯電ローラ23がトナー搬送部材25と接触若しくは最接近する位置Aよりもトナー搬送方向Bと反対側近傍に最も端の進行波発生電極33aが位置するように配置してもよい。

0059

トナーは帯電ローラ23との摩擦帯電により電荷が付与されるので、進行波発生電極33で発生する電界の有効範囲内に帯電ローラ23を位置させることにより、帯電ローラ23からトナー搬送部材25にトナーを確実に供給することができ、かつ、安定して搬送することが可能となる。

0060

なお、このとき、帯電ローラ23とトナー搬送部材25との間に直流バイアスを印加し、より確実にトナー搬送部材25にトナーを供給するようにしてもよい。

0061

トナー回収ローラ38と進行波発生電極33の位置関係についても前記帯電ローラ23と進行波発生電極33との関係と同様である。すなわち、トナー回収ローラ38がトナー搬送部材25と接触する位置もしくは最接近位置に進行波発生電極33が存在するように設置する。

0062

図8(a)及び(b)はトナー回収ローラ38と進行波発生電極33の位置関係を示す夫々別の実施形態である。図8(a)は、トナー回収ローラ38の中心線(トナー回収ローラ38がトナー搬送部材25と接触する位置もしくは最接近位置Cとトナー回収ローラ38の中心とを結ぶ線)上に最も端の進行波発生電極33bが位置(当接)するように配置した例である。図8(b)は、トナー回収ローラ38がトナー搬送部材25と接触若しくは最接近する位置Cよりもトナー搬送方向B側近傍に最も端の進行波発生電極33bが位置するように配置した例である。

0063

図8(a)及び(b)のいずれの態様であっても、現像領域を通り過ぎて現像に寄与しなかったトナーを進行波発生電極33によりトナー回収ローラ38の作用する位置まで搬送することにより、トナーをトナー回収ローラ38に確実に回収することができる。

0064

このとき、トナー回収ローラ38に直流バイアスを印加して回収性能を向上するようにしてもよい。また、トナー回収ローラ38に回収されたトナーは、トナー回収ローラ38に接触する掻き取りブレード41(図4参照)により掻き取られ、トナー貯蔵部40に回収される。

0065

なお、最も端の進行波発生電極33a、33bの位置が帯電ローラ23及びトナー回収ローラ38の中心線上にくるように設定すると、わずかな位置ずれが生じた場合に、トナーが帯電ローラ23よりトナー搬送部材23に供給されにくくなったり、トナー回収ローラ38に回収されにくくなる。そこで、最も端の進行波発生電極33a、33bの位置は、帯電ローラ23側については、図7(b)に示すように帯電ローラ23の中心線の位置Aよりトナー搬送方向とは逆方向に多少存在するようにし、また、トナー回収ローラ38側については、図8(b)に示すように、トナー回収ローラ38の中心線の位置Cよりトナー搬送方向Bと同方向に存在するように配置するのがよい。

0066

例えば、図12に示すように、帯電ローラ23あるいはトナー回収ローラ38とトナー搬送部材25間の距離をd、両者間の電位差をVとしたとき、V/d>105[V/m]の条件が成り立つ範囲内では帯電ローラ23からのトナーの供給が見込まれる(トナー回収ローラ38の場合はトナーの回収が見込まれる)ので、上記条件を満たすように電極33a,33bを配置すればよい。

0067

(進行波発生電極の構造)次に、帯電ローラ23(現像剤帯電手段)及びトナー回収ローラ38(現像剤回収手段)近傍におけるトナー搬送部材25の進行波発生電極の構造について説明する。

0068

以下の説明において、トナー搬送部材25に帯電ローラ23が接触する位置近傍トナー供給領域25dとし、トナー回収ローラ38が接触する位置近傍をトナー回収領域25eとし、その間の部分をトナー搬送領域25fと定義する(図9および図10参照)。図3及び図4に示すトナー搬送部25b、現像領域25a及びトナー回収部25cとの関係では、トナー搬送部25bのうち帯電ローラ23が接触する位置近傍がトナー供給領域25dであり、トナー回収部25cのうちトナー回収ローラ38と接触する位置近傍がトナー回収領域25eであり、トナー搬送部25b及びトナー回収部25cの残りの領域並びに現像領域25aがトナー搬送領域25fとなる。

0069

帯電ローラ23がトナー搬送部材25に接触する位置近傍の進行波発生電極33の電極構造は、トナー搬送領域25fおよびトナー回収領域25eにおける電極幅をw2とし、トナー供給領域25dにおける帯電ローラ23近傍の電極幅をw1とすると、図9に示すように、w1<w2となるように設定する。すなわち、トナー供給領域25dの電極幅w1を他の領域25e、25fの電極幅w2よりも狭くなるように設定する。

0070

このように設定することで、トナー供給領域25dから搬送領域25fへのトナーの移動がスムーズになり、トナー搬送を安定して行うことができる。その理由を図11に示す模式図で説明する。図11は電極幅wが狭い場合(同図(a))と広い場合(同図(b))との電界分布を示す模式図である。同図(b)に示すように、電極幅wが広い電極33を用いると、電極33上でトナーの搬送方向に対する電界が弱くなる領域33dが広くなり、この部分33dにトナーが付着しやすくなる。つまり、トナーの搬送方向に対する電界が弱いため、トナーが移動しずらくなり、トナーの搬送が妨げられると考えられる。

0071

また、帯電ローラ23とトナー搬送部材25間に直流バイアスを印加して帯電ローラ23からトナー搬送部材25にトナーを供給する場合では、電極33にトナーが付着するとトナーが有する電荷により帯電ローラ23とトナー搬送部材25間の電界が打ち消されるようになり、トナー搬送部材25へのトナーの供給量が減少し、その結果トナーの搬送量が低減する。

0072

一方、電極幅wを狭くすると、電極上のトナーの搬送方向に対する電界の弱い領域33dが小さくなると考えられ、上記の悪影響を抑制することが可能になる。

0073

従って、トナー搬送部材25全体として、進行波発生電極の電極幅wは可能な限り狭くし、特に、トナー供給領域25dの電極幅w1を他の領域の電極幅w2よりも狭くすることにより、トナー搬送部材25に供給されるトナーの量が増加すると共に、トナーの搬送を安定して行うことができる。逆に、このトナー供給領域25dで不具合が生じると、後のトナー搬送への影響が大きくなるので、トナーを安定して供給し搬送することが必要になる。電極幅としては、例えば、トナー搬送領域25fおよびトナー回収領域25eでの電極幅w2を127μm、トナー供給領域25dでの電極幅w1を64μmとする。

0074

上記電極幅の設定により、トナーの搬送量は、全ての電極幅を127μmにした構造に比べて、数10%程度の増加が見込まれる。トナー搬送部材25として、無論、進行波発生電極の電極幅を全て64μmにしても構わないが、この場合、電極幅を狭くすることにより製造が困難になり、コストアップを招来する。

0075

(電極間ピッチ及び印加電圧について)次に、帯電ローラ23がトナー搬送部材25に接触する位置近傍の進行波発生電極の電極間ピッチは、トナー搬送領域25fおよびトナー回収領域25eにおける電極間ピッチをp2とし、トナー供給領域25dにおける帯電ローラ23近傍の電極間ピッチをp1とすると、p1>p2、すなわち、トナー供給領域25dの電極間ピッチを他の領域25e、25fの電極間ピッチよりも広くなるように設定する。

0076

また、トナー搬送領域25fおよびトナー回収領域25eにおける電極33への印加電圧v2に対して、トナー供給領域25dにおける電極33への印加電圧v1が高くなるように設定する(v1>v2)。

0077

このような構成により、帯電ローラ近傍のトナー搬送量を増加させることが可能である。これは、電極間ピッチを広げ、且つ、電界強度の低下を補うために印加電圧を高くすることにより、進行波発生電極33により形成される電界の有効範囲が拡がるため、搬送方向への力を受けるトナーの量が増加すると考えられる。

0078

電極間ピッチおよび電極への印加電圧として、例えば、トナー搬送領域25fおよびトナー回収領域25eにおいては、電極間ピッチp2を170μm、印加電圧=600Vに対して、トナー供給領域25dにおいては、電極間ピッチp1を254μm、印加電圧=900Vとする。

0079

この条件においては、50%程度のトナー搬送量の増加が見込まれる。この場合、進行波発生電極33の電極間ピッチを全て254μmにし、電極電圧を900Vにすることも可能であるが、電極間ピッチを広げると、現像領域25aにおいて、画像にムラが現れるおそれがあり好ましくない。これは、現像領域25aにおいて、印加電圧を高くしたことにより等電位面不均一性になることによるものと考えられる。

0080

一方、図10に示すように、トナー搬送領域25fの電極33に印加する電圧v2に対して、トナー回収領域25eのトナー回収ローラ38が位置する近傍の電極33への電圧v2'を下げるように設定する(v2>v2')。これにより、トナーの搬送速度を落とし、トナーがトナー回収ローラ38に衝突することによる飛散を防ぐことを可能とする。

0081

ここで、トナー搬送領域25f、トナー回収領域25eにおける電極33ヘの印加電圧をそれぞれ下げる方法としては、図10に示すように、1つの多相交流電源とトナー搬送領域25f及びトナー回収領域25eに配されている電極33間にツェナーダイオード42、43を挿入する方法が例示できる。

0082

トナー搬送領域25f及びトナー回収領域25eに配されている電極33への電圧としては、例えば、トナー搬送領域25fおよびトナー回収領域25eの電極間ピッチ170μmに対して、トナー搬送領域25fでの印加電圧は600V、トナー回収領域25eでの印加電圧は400Vとする。因みに、トナー供給領域では、前述のごとく電極間ピッチp1を254μm、印加電圧は900Vとする。

0083

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で多くの修正・変更を加えることができるのは勿論である。例えば、上記実施形態では、トナー搬送部とトナー回収部とが一体化されたトナー搬送部材について帯電ローラ及びトナー回収ローラ近傍まで進行波電極を配置する構成を例示したが、これら帯電ローラ及びトナー回収ローラと進行波電極との位置関係はトナー搬送部材が一体化されているか否かを問わず適用できることは勿論である。また、上記実施形態で説明した進行波発生電極の構造や電極間ピッチ及び電極印加電圧の関係は、これら各要素を単独若しくは組み合わせて進行波発生電極に適用できることは勿論である。

発明の効果

0084

以上の説明から明らかな通り、本発明によると、進行波電界により現像剤を搬送する現像剤搬送手段を、像担持体との最接近部位にある現像領域と、この現像領域よりも現像剤搬送方向で上流側の搬送部と、現像領域よりも現像剤搬送方向で下流側の回収部とを一体化することで、現像剤を順次搬送するようにしているので、現像領域に現像剤が残留したり、回収部に現像剤が落下して装置内を汚染することなく、カブリの発生や装置内の汚染を防止することができる。

0085

また、現像剤搬送手段と装置本体に固定されている支持部材との間に空隙を設けて、現像剤搬送手段を像担持体と非常にソフトに接触させ、トナーに機械的ストレスを与えることなく現像を行うことができる。また、現像剤搬送手段を現像装置に固定されている支持部材に密着して取り付けることにより、像担持体と非接触状態で現像する非接触現像が可能となる。

0086

さらに、現像剤帯電手段が現像剤搬送手段に接触もしくは最接近する位置に、現像剤搬送手段の電極を配置することにより、現像剤帯電手段から供給された現像剤を安定して搬送させることができる。この場合、現像剤帯電手段近傍の現像剤搬送部材の電極幅を他の領域の電極幅よりも狭くすれば、現像剤を安定して搬送することができ、また、すべての電極幅を狭くする場合に比べて現像剤搬送部材を製造する際の製造コストの低減化を図ることができる。

0087

また、現像剤帯電手段近傍の現像剤搬送手段の電極間ピッチを他の領域の電極間ピッチよりも広くすると共にこの領域の電極への印加電圧を他の領域の電極への印加電圧よりも高く設定すれば、帯電手段近傍の現像剤搬送量を増加することができる。

0088

一方、現像剤回収手段が現像剤搬送手段と接触もしくは最接近する位置に、現像剤搬送手段の電極を配置することにより、搬送された現像剤を安定して現像剤回収手段に回収することができる。この場合、現像剤回収手段近傍の現像剤搬送部材の電極への印加電圧を他の領域の電極への印加電圧よりも低く設定すれば、現像剤搬送速度が低下し、現像剤が現像剤回収手段に衝突して生じるトナー飛散を防止することができる。

0089

また、上記何れかの構成の現像装置を備えた画像形成装置においては、現像剤の飛散を防止でき、メンテナンス性が良好となる。また、現像剤の供給・搬送・回収が安定して行われるので、カブリなどが抑制された品質の良い画像を出力することができる。さらに、現像装置が小型化されるので、画像形成装置の小型化を図ることができる。

図面の簡単な説明

0090

図1本発明の現像装置が適用される画像形成装置の構成を示す図である。
図2本発明の現像装置が適用される画像形成装置の別の構成を示す図である。
図3本発明の現像装置を接触現像方式として用いる場合の構成を示す図である。
図4本発明の現像装置を非接触現像方式として用いる場合の構成を示す図である。
図5図3図4に示した現像剤搬送手段の構成例を示す図である。
図6図5の現像剤搬送手段に印加される電圧波形の例を示す図である。
図7現像剤帯電手段と現像剤搬送手段の電極との位置関係を示す図である。
図8現像剤回収手段と現像剤搬送手段の電極との位置関係を示す図である。
図9現像剤搬送手段における電極幅の関係を示す図である。
図10現像剤搬送手段における電極間ピッチの関係及び電極への印加電圧の関係を示す図である。
図11電極幅が広い場合と狭い場合とでの電界分布を示す模式図である。
図12現像剤帯電手段と現像剤搬送手段との電位差及び距離の関係を示す図である。

--

0091

1感光体(像担持体)
2現像装置
20 装置本体
23帯電ローラ(現像剤帯電手段)
25トナー搬送部材(現像剤搬送手段)
25a現像領域
25bトナー搬送部
25cトナー回収部
25dトナー供給領域
25eトナー回収領域
25f トナー搬送領域
27ブレード(封止手段)
28支持部材
30 空隙
33進行波発生電極
33d 搬送方向に対する電界が弱い領域
38回収ローラ(現像剤回収手段)
40トナー収容部(現像剤収容部)
41 掻き取りブレード
42,43 ツェナーダイオード

ページトップへ

この技術を出願した法人

この技術を発明した人物

ページトップへ

関連する挑戦したい社会課題

関連する公募課題

該当するデータがありません

ページトップへ

おススメ サービス

おススメ astavisionコンテンツ

新着 最近 公開された関連が強い技術

  • 京セラドキュメントソリューションズ株式会社の「 画像形成装置」が 公開されました。( 2019/07/18)

    【課題】画像形成装置の生産性の低下を抑制しつつ、現像剤担持体に担持された現像剤の厚みを均一化する。【解決手段】本発明の画像形成装置は、回転可能に設けられ、現像剤を担持する現像剤担持体24と、現像剤担持... 詳細

  • 京セラドキュメントソリューションズ株式会社の「 画像形成装置」が 公開されました。( 2019/07/18)

    【課題】 簡単な回路構成で、動作条件または動作環境に起因するトナー濃度の測定誤差が抑制されるようにする。【解決手段】 トナー濃度センサー15は、インバーター31と、2成分現像剤のトナー濃度に応じて... 詳細

  • 京セラドキュメントソリューションズ株式会社の「 画像形成装置」が 公開されました。( 2019/07/18)

    【課題】 2成分現像剤の帯電量の変動に起因する印刷画質の低下を抑制する画像形成装置を得る。【解決手段】 現像装置3a〜3dは、2成分現像剤を攪拌する攪拌スクリュー12と、攪拌スクリュー12に設置さ... 詳細

この 技術と関連性が強い人物

関連性が強い人物一覧

この 技術と関連する社会課題

関連する挑戦したい社会課題一覧

この 技術と関連する公募課題

該当するデータがありません

astavision 新着記事

サイト情報について

本サービスは、国が公開している情報(公開特許公報、特許整理標準化データ等)を元に構成されています。出典元のデータには一部間違いやノイズがあり、情報の正確さについては保証致しかねます。また一時的に、各データの収録範囲や更新周期によって、一部の情報が正しく表示されないことがございます。当サイトの情報を元にした諸問題、不利益等について当方は何ら責任を負いかねることを予めご承知おきのほど宜しくお願い申し上げます。

主たる情報の出典

特許情報…特許整理標準化データ(XML編)、公開特許公報、特許公報、審決公報、Patent Map Guidance System データ