JP2002116620A - 現像装置及びこれを備えた画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【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２
５ｃ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、トナーに
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。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、潜像担持体上に形
成される静電潜像を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。

【０００２】

【従来の技術】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、一成分現像剤をブレード等により現像ロー
ラ等の現像剤担持体に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
る電極が埋設されており、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。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】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し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。

【０００９】

【課題を解決するための手段】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
素化及び装置全体の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
有効範囲が拡がり、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。

【００２４】

【発明の実施の形態】（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
属ドラムを基材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、加熱ローラと加
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〜８０μ
ｍ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２
８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２
５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２５μ
ｍ）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２５
ｃ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
として位相を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や台
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Ｃ
ＰＵ（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２
５と接触する位置もしくは最接近位置Ａと帯電ローラ２
３の中心とを結ぶ線）上に最も端の進行波発生電極３３
ａ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３
３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３
３ｂ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、３
３ｂ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２
５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をトナー供給領域
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２
５ｂ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２
５ｃ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２
５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が不均
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２
５ｅに配されている電極３３間にツェナーダイオード４
２、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２
５ｆ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。

【００８４】

【発明の効果】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】

【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。

【符号の説明】

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

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 上村 太介 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内 (72)発明者 佐久間 将実 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内 Ｆターム(参考） 2H077 AC13 AD07 AE08 BA08 CA19 DB14 EA16

Claims (16)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】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の開放部に
   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。
2. 【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。
3. 【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
   内に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。
4. 【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。
5. 【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。
6. 【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。
7. 【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。
8. 【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。
9. 【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。
10. 【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。
11. 【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。
12. 【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。
13. 【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。
14. 【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。
15. 【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。
16. 【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。