JP2007047740A - 現像装置及びこれを用いた画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】回転式現像器を備えた画像形成装置内で生じるトナー飛散の広がりを防止し、飛散したトナーの回収を容易にせしめ、画像欠陥のない良好な画像を形成する。
【解決手段】その表面電位の絶対値が３００Ｖ以下であるケーシングを備えた回転式現像器を含む画像形成装置。
【選択図】図１

Description

本発明は、電子写真法、及び静電印刷法等における静電荷像、磁気潜像を現像するための画像形成装置及びこれを用いた画像形成方法に係り、特に、中心軸の周りに配設された複数の現像ユニットを回転させて現像位置に移動する。回転式現像器を備えた画像形成装置に関する。

回転式現像器では、回転する現像ユニットの開口部からトナーが飛散し、例えば現像器と感光体と中間転写部材の近接する領域等に堆積し、堆積した多量のトナーがこぼれ落ちて、さらに画像形成装置内の不所望な箇所を汚染することにより画像欠陥をもたらしていた。このため、トナー受けを設けて飛散トナーを回収していた（例えば、特許文献１参照）。

しかしながら、各現像ユニット内では、トナーを摩擦帯電する操作が行われていることに起因して、この回転式現像器のケーシング表面は、帯電しやすく、飛散して堆積したトナーが付着しやすい。この状態で現像器が回転すると、振動によって、付着したトナーがケーシング表面から落下し、トナー飛散がさらに広がり、像担持体、及び中間転写体等の画像形成領域を汚染していた。

このため、従来は、飛散しやすい箇所に回収ローラを設け、飛散トナーを回収する方法や、吸引装置を設けて飛散トナーを回収する方法等が行われていた。しかしながら、これらの回収方法は、画像形成装置を複雑化、大型化、及び高コスト化するものであった。
特開平１１−３０５５４３号公報

本発明は、上記事情に鑑みて成されたもので、回転式現像器を備えた画像形成装置内で生じるトナー飛散の広がりを防止し、飛散したトナーの回収を容易にせしめ、画像欠陥のない良好な画像を形成し得る画像形成装置を提供することを目的とする。

本発明の現像器は、像担持体に形成された静電潜像に現像剤を供給する現像剤担持部材を各々有し、中心軸の周囲に回転移動可能に配設された複数の現像ユニットと、該複数の現像ユニットを収容し、該現像剤担持部材の一部を露出する開口部が設けられ、その表面電位の絶対値が３００Ｖ以下であるケーシングとを具備する。

本発明の画像形成装置は、像担持体に形成された静電潜像に、各々イエロー色、マゼンタ色、またはシアン色現像剤を供給する現像剤担持部材を各々有し、中心軸の周囲に回転移動可能に配設されたイエロー色、マゼンタ色、またはシアン色現像ユニットと、該複数の現像ユニットを収容し、該現像剤担持部材の一部を露出する開口部が設けられ、その表面電位の絶対値が３００Ｖ以下であるケーシングとを備えた現像器と、
該現像器を回転させる回転機構と、
黒色現像器とを具備する。

本発明によれば、回転式現像器を備えた画像形成装置内で生じるトナー飛散の広がりを防止し、飛散したトナーの回収を容易にせしめ、画像欠陥のない良好な画像を形成し得る。

本発明にかかる画像形成装置は、像担持体上に設けられ、現像剤を保持する領域、及び像担持体に形成された静電潜像に現像剤を供給する現像剤担持部材を各々有し、中心軸の周囲に回転移動可能に配設された複数の現像ユニット、複数の現像ユニットを収容し、現像剤担持部材の一部を露出する開口部を有るケーシングを備えた現像器を持つ現像部と、現像部により現像された現像剤像を転写するための転写部と、転写された現像剤像を定着するための定着部とを具備し、ケーシングの表面電位の絶対値が３００Ｖ以下である。

また、本発明に使用し得る画像形成方法は、像担持体上に静電潜像を形成する工程、上記現像器を、その現像ユニットの１つと像担持体とが対向するように配置し、静電潜像に現像剤を供給し、現像剤像を形成する工程、現像部により現像された現像剤像を転写する転写工程、及び
転写された現像剤像を定着する工程とを具備する。

本発明によれば、現像器のケーシングとして、その表面電位がその絶対値が３００Ｖ以下である導電性の材質を使用することにより、ケーシング表面の帯電を防止することができる。帯電の低いケーシング表面に、飛散したトナーが付着しても、その静電的な付着力は比較的低いものとなる。このため、飛散したトナーは、回転式現像器の回転動作に伴い、ケーシング表面上に蓄積することなく、その下方に落下していく。このように、回転式現像器のケーシングに飛散トナーが付着、蓄積しなければ、回転動作によりトナー飛散が広がることもないため、飛散したトナーを容易に回収することができる。

このように、本発明によれば、高価な飛散トナー回収手段を設けることなく、飛散トナーによる画像欠陥を防止し、高画質で安価なフルカラー画像形成装置を提供することができる。

以下、図面を参照し、本発明を具体的に説明する。

図１は、本発明に係る画像形成装置の構成の一例を表す概略図を示す。

図１に示した複写装置１においては、読取対象物の画像情報の複写に際して、読取対象物が原稿テーブル１１１の所定の位置に位置される。

図示しない操作パネルから複写開始が指示されることで、照明ランプ１１２が所定の光強度の照明光を提供可能に点灯される。

第１および第２のキャリッジ１１３、１１４が、複写倍率に応じた所定の速度で原稿テーブル１１１に沿って移動されることで、原稿テーブル１１１にセットされた読取対象物の画像情報が照明ランプ１１２からの照明光により順に照明される。

これにより、読取対象物から、画像情報を、光の明暗として含んだ反射光が生成される。なお、以下、この反射光を画像光と呼称する。

画像光は、第１キャリッジ１１３に固定されている。画像取出ミラー１１３ａにより第２キャリッジ１１４に向けて反射され、第２キャリッジ１１４の第１ミラー１１４ａ及び第２のミラー１１４ｂでさらに反射されて、結像レンズ１１５に入射される。

結像レンズ１１５に入射された画像光は、ＣＣＤセンサ１１６の受光面に結像される。

ＣＣＤセンサ１１６に結像された画像光は、例えばシアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ） and イエロー（Ｙ）のそれぞれの補色である。レッド（Ｒ）、グリーン（Ｇ）and ブルー（Ｂ）画像に対応される。３つのラインセンサ（または、Ｒ、Ｇ、Ｂ and ブラック（Ｂｋ）の４つのラインセンサ）で順に光電変換され、所定のタイミングで出力される。

ＣＣＤセンサ１１６により光電変換された出力すなわち画像信号に基づいて、強度変調された露光光が、露光装置１０５から例えば９０ｍｍの直径を有する感光体ドラム１０３の所定の位置に照射される。これにより、感光体ドラム１０３に、露光光の強度に応じた潜像が形成される。

感光体ドラム１０３に形成された潜像は、単色黒すなわちＢｋ画像を現像するためのＢｋ現像装置１１、またはカラー画像を構成するＣ、Ｍ、及び Ｙの３色の単色画像を現像するための、図示しない回転機構を有する回転式（リボルバー型）現像器２１のいずれかから対応する色のトナーが選択的に供給されることで、トナー像として、可視化（現像）される。

この回転式現像器２１は、Ｃ、Ｍ、及びＹの３色の単色画像を現像するための現像ユニット２３，２４，２５を有し、この現像ユニット２３，２４，２５は、その中心軸の周囲に回転移動可能に配設されている。また、この現像ユニット２３，２４，２５は、各々、Ｃ、Ｍ、及びＹの３色のトナーを保持する領域３３，３４，３５、及び現像ローラ３６，３７，３８を有する。さらに、現像ユニット２３，２４，２５は、現像ローラ３６，３７，３８の一部を露出せしめる開口を持ち、この現像ユニット２３，２４，２５の外周部を覆うケーシング４０に収容されている。このケーシング４０は、導電性を有する部材を用いて形成され、その表面電位の絶対値が３００Ｖ以下である。回転式現像器２１の下方には、回転式現像器２１からこぼれ落ちたトナーを回収するための着脱可能な回収トレー３９が設置されている。

４１はトナー飛散が発生しやすい領域を示し、開口から現像ローラが露出して、現像が行われる領域に対し、すぐ後段の付近である。ここでは、例えば回転式現像器２１内の現像ローラ３８の回転に伴い、トナー飛散が発生しやすい。飛散したトナーは、ケーシング４０が帯電していると、その表面に付着しやすく、その付着量が増加すると、回転現像器２１の回転動作等の振動により、一斉にケーシング４０表面から離脱し、感光体ドラム１０３や転写ベルト１０６の画像上に転移し、画像欠陥を生じる傾向がある。

しかしながら、本発明では、ケーシング４０の表面は、その表面電位の絶対値が３００Ｖ以下であるために帯電しにくく、飛散したトナーが付着しにくい。また、これにより、ケーシング表面に付着したトナーが多量に堆積する前に、トナー飛散が感光体ドラム１０３や転写ベルト１０６等まで広がることなく、画像形成部から離れた領域例えば回収トレー３９等で容易に回収可能である。また、これにより、画像汚れや機体破損を防止することが出来る。

回転式現像器２１及びＢｋ現像装置１１は、例えば以下のように動作し得る。

回転式現像器２１を用いる画像形成が指示されている場合には、Ｂｋ現像装置１１は、感光体ドラム１０３と現像ローラ１１ａとが接することのないＢｋ待避（カラー現像）位置に移動され得る。なお、カラー現像（Ｂｋ待避）位置においては、Ｂｋ現像装置１１は、感光体ドラム１０３と現像ローラ１１ａとの間で、感光体ドラム１０３に形成された潜像に現像ローラ１１ａからトナーが静電的に付着することのない距離まで、感光体ドラム１０３の表面との間の距離を確保可能な位置に移動される。

感光体ドラム１０３上のトナー像は、感光体ドラム１０３が回転されることにより、転写ベルト（中間転写体）１０６と感光体ドラム１０３とが対向されている。中間転写位置に搬送される。

中間転写位置に搬送された感光体ドラム１０３上のトナー像は、中間転写装置１０７から提供される。中間転写電圧により、転写ベルト１０６に転写される。

転写ベルト１０６に転写されたトナー像は、記録材へのトナー像の転写位置である転写装置１０８と転写ベルト１０６とが対向される領域に搬送され、所定のタイミングでカセット１２１ａまたは、１２１ｂから取り出され、アライニングローラ１２３により、感光体ドラム１０３上のトナー像の位置とタイミングが整合されて転写位置に搬送される。記録材として用紙Ｐに、転写される。転写装置１０８から所定の転写電圧が出力されることで、なお、用紙Ｐは、利用者の要求に従って、例えば着色された用紙や透明な樹脂シートに置き換えられてもよい。また、転写ベルト１０６上にはクリーニング機構４３を設けることができる。

トナー像が転写された用紙Ｐは、定着装置１０９に搬送され、定着装置１０９から所定の熱が供給される。これにより、トナー像を構成する。トナーが溶融され、用紙Ｐに定着される。

また、上記装置では、Ｂｋ現像装置は、回転式現像器と別に設けられているけれども、回転式現像器内にＣ、Ｍ、Ｙ、及びＢｋの４色の単色画像を現像するための現像ユニットを４つ収納することができる。

本発明において、ケーシングに使用される部材は、その表面電位の絶対値が３００Ｖ以下である。

ここで、ケーシングは、２以上の現像ユニットを配設し得る一体化された収納部材、及びこのような収納部材外周部に組み入れて配設され得る他の部品例えば現像剤を収容するトナーカートリッジ容器がケーシング表面の一部をなすことも含み得る。

ケーシングは、導電性材料を含有するか、あるいは導電性材料被覆されていることが好ましい。このような部材としては、例えば樹脂材料と、導電性材料との組み合わせがあげられ、樹脂材料に、導電性材料を混入、あるいは樹脂材料上に導電性材料被覆を行うことができる。

上記樹脂材料としては、例えばポリスチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアセタール、ポリカーボネート、及びアクリロニトリルブタジエンスチレン等があげられる。

また、導電性材料としては、カーボンファイバー、ステンレスファイバー、金属箔例えばテープ状の銅箔、及び極性基を持たせた導電性ポリマー等があげられる。

カーボンファイバー、ステンレスファイバー、金属製テープ等は導電性を有するため、ケーシング表面の帯電を防止し得る。

また、極性基を持たせた導電性ポリマーは空気中の水分子を介して溜まった電荷を空気中に放電し得る。

回転式現像器下方には、飛散トナーの清掃性を考慮した構造をとることが望ましい。例えば、簡便に取り外しができる、トレイやシートを設ける方法、また、トレイやシートに離型性の高い材料例えばポリオキシメチレン（POM）、フェノールホルムアルデヒド（PFA）、ポリテトラフルオロエチレン（PTFE）等の樹脂材料を適用する方法等があげられる。

本発明に使用される現像剤は、着色剤、バインダー樹脂を含有するトナーを含む。

このトナーは、着色剤、バインダー樹脂を含有するトナー粒子と、このトナー粒子表面に添加された添加剤とを含み得る。

本発明に使用されるこのような添加剤として、シリカ、及び酸化チタン等を使用することができる。シリカ、及び酸化チタンは、シランカップリング剤、シリコーンオイル等により疎水化処理することができる。また、シリカ、及び酸化チタンを導電性材料により表面処理することができる。導電性材料としては、例えばＳｎＯ2−Ｓｂ等を用いることができる。

本発明に使用される添加剤として、好ましくは、疎水化処理された酸化チタン及び／または導電性材料で表面処理された酸化物粒子を用いることができる。導電性材料で表面処理された金属酸化物としては、例えばチタン工業製、EC300やES650といった材料が挙げられる。

ケーシングの表面電位を低減するのみならず、上記添加剤を使用することにより、ケーシング表面への付着を、より効果的に防止し得る。

着色剤としては、例えばカーボンブラック、銅フタロシアニン、ジスアゾイエロー、モノアゾイエロー、ベンズイミダゾロン、ナフトールＡＳ、キナクリドン、カーミン６Ｂ等を使用し得る。

また、バインダー樹脂としては、例えばポリエステル、スチレンアクリル、エポキシ、ポリエチレン、ポリプロピレン、及びエチレンノルボルネン等を使用し得る。

実施例
以下、実施例を示し、本発明を具体的に説明する。

実施例１ないし３，及び比較例１ないし３
下記組成のトナー粒子材料を用意し、トナー粒子を各々製造した。

トナーの製造
下記に示すトナー粒子材料を、各々、２軸連続混練機にて混錬し、衝突式粉砕機および気流分級機にて８μｍの各色のトナー粒子を得た。

さらに、得られた各トナー粒子表面に添加剤として疎水化処理シリカを１．５重量％添加し、ヘンシェルミキサー（三井鉱山製）にて混合して、トナーを得た。

得られたトナーに、シリコーン樹脂コートしたフェライトキャリアを、８：９２の比率で混合し、約３０（μｃ／ｇ）の帯電量を有する現像剤を得た。

トナー粒子材料
イエロートナー組成
バインダー樹脂 ポリエステル樹脂 ９２重量％
顔料 ピグメントイエロー１８０ ４重量％
ワックス ライスワックス ３重量％
ＣＣＡ ジルコニア錯体 １重量％
マゼンタトナー組成
バインダー樹脂 ポリエステル樹脂 ９０重量％
顔料 マゼンタ顔料
ピグメントレッド１２２ ６重量％
ワックス ライスワックス ３重量％
ＣＣＡ ジルコニア錯体 １重量％
シアントナー組成
バインダー樹脂 ポリエステル樹脂 ９２重量％
顔料 シアン顔料
ピグメントブルー １５−３ ４重量％
ワックス ライスワックス ３重量％
ＣＣＡ ジルコニア錯体 １重量％
ブラックトナー組成
バインダー樹脂 ポリエステル樹脂 ９２重量％
顔料 ブラック顔料
(カーボンブラック) ４重量％
ワックス ライスワックス ３重量％
ＣＣＡ ジルコニア錯体 １重量％
さらに、ケーシングに使用する部材を下記表１のように変更し、上記処方のトナーを適用すること以外は、図１と同様の構成を有する画像形成装置 東芝テック製 多機能複写機e-Studio-3511を用いて、画像形成を行った。

印字動作中のケーシングの表面電位と、ケーシング表面のトナー付着量を調べた。

トナー付着量は、綿等によりケーシング表面に付着したトナーを拭取り、その拭取り前後の綿の重量差を測定することにより求めた。この重量差により、１グラム未満を極微量、１グラム以上２グラム未満を微量、２グラム以上６グラム未満を少量、６グラム以上を多量として評価した。

また、45,000枚通紙時の画像欠陥を目視にて調べた。

得られた結果を下記表１に示す。

上記表１から、実施例１ないし３のように、ケーシング表面の材質を選択して、ケーシング表面に静電気が蓄積することを防止し、その表面電位を安定化、かつ低電位化することが可能であり、これにより、飛散トナーによるケーシング表面のトナー付着を低減できることがわかった。また、表面電位を低下する効果の湿度依存もなく、また、この効果は、機内清掃や誤操作により損なわれることもなく、永久的に持続させることができる。

しかしながら、比較例１及び比較例２では、印字動作中の表面電位が高く、ケーシング表面の付着トナー量が増えることがわかった。ケーシング開口部からの飛散トナーは十分な帯電が得られていないため、ケーシング表面に表面電位が高い部材があると、その帯電極性を問わず、飛散したトナーが静電的に引きよせられるものと考えられる。

比較例２では、例えばアクリルニトリルブチルスチレン等の樹脂に界面活性剤を混入する方法では、界面活性剤の親水基や官能基が、空気中の水分子を引き寄せ、水分子を介して空気中に放電することにより、表面電位を安定して低下することができるけれども、付着トナー量を低減するには至らなかった。このような界面活性剤として、花王製 エレストマスター、及びライオン製 アーモスタット等の材料があげられる。

比較例３に該当する材料として、エレガード（ライオン）等が挙げられる。

また、比較例２及び比較例３のように、界面活性剤及び官能基を有する高分子等を用いた場合、湿度の影響や経時変化により効果が十分に発揮されない場合がある。一般に、電子写真装置は、使用環境や、定着機による機内の温度変化を伴うため、湿度が低下し、このような界面活性剤等による十分な静電防止効果が発揮されない場合がある。

また、種々の機内汚れを清掃する際に、結果としてケーシング表面の界面活性剤を拭き取ってしまう場合も考えられる。このように、比較例２及び比較例３では、表面電位を低下する効果を半永久的に持続させることは困難である。

実施例４−９
実施例１に用いられるトナー粒子表面に、下記表２に記載の添加剤を添加すること以外は、実施例１と同様にして現像剤を得た。

また、キャリアのシリコーン樹脂コート剤を調整し、いずれの現像剤も、約２５（μＣ／ｇ）の帯電量を得た。

得られた現像剤を用いて、実施例１と同様に画像形成を行い、トナー付着量、画像欠陥を調べた。

得られた結果を下記表２に併せて示す。

なお、上記表２において、導電性シリカは、ＳｎＯ2−Ｓｂ処理により導電性を付与したシリカである。導電性酸化チタンは、ＳｎＯ2−Ｓｂ処理により導電性を付与した酸化チタンである。

上記表２に示すように、実施例４及び５のように、添加剤として疎水性シリカと他のシリカを併用し、ケーシングの表面電位の絶対値を３００Ｖ以下にすることにより、十分にトナー付着力が低く、画像欠陥のない画像が得られた。

さらに、実施例６及び７に示すように、添加剤として疎水性シリカと導電性の良好な酸化チタンを併用した抵抗値の低い添加剤を用いて、トナー表面の抵抗を低くすることにより、トナー付着量をさらに低減せしめ、画像欠陥のない良好な画像を形成できることができることがわかった。

また、実施例８および９に示すように、添加剤として疎水性シリカと導電性シリカまたは導電性酸化チタンを併用しても、同様にトナー付着量をさらに低減せしめ、画像欠陥のない良好な画像を形成できることができることがわかった。

本発明に係る画像形成装置の一例の構成を表す概略図を示す。

符号の説明

１…画像形成装置、２１…回転式現像器、２３，２４，２５…現像ユニット、３６，３７，３８…現像剤担持部材、４０…ケーシング、１０３…像担持体、１０８…転写部、１０９…定着部

Claims (8)

1. 像担持体に形成された静電潜像に現像剤を供給する現像剤担持部材を各々有し、中心軸の周囲に回転移動可能に配設された複数の現像ユニットと、該複数の現像ユニットを収容し、該現像剤担持部材の一部を露出する開口部が設けられ、その表面電位の絶対値が３００Ｖ以下であるケーシングとを備えたことを特徴とする現像器。
2. 前記ケーシングは、導電性材料を含有する請求項１に記載の現像器。
3. 前記導電性材料は、カーボンファイバー、及びステンレスファイバー、及び金属からなる群から選択される少なくとも１種である請求項２に記載の現像器。
4. 前記ケーシングは、導電性材料被覆を含む請求項１に記載の現像器。
5. 前記導電性材料被覆は、金属箔からなる請求項４に記載の現像器。
6. 前記現像剤は、着色剤及びバインダー樹脂を含有するトナー粒子と、該トナー粒子表面に添加された疎水化処理された酸化チタン、及び導電性表面処理を施した金属酸化物のうち少なくとも１種の添加剤を含む請求項１に記載の現像器。
7. 像担持体に形成された静電潜像に、各々イエロー色、マゼンタ色、またはシアン色現像剤を供給する現像剤担持部材を各々有し、中心軸の周囲に回転移動可能に配設されたイエロー色、マゼンタ色、またはシアン色現像ユニットと、該複数の現像ユニットを収容し、該現像剤担持部材の一部を露出する開口部が設けられ、その表面電位の絶対値が３００Ｖ以下であるケーシングとを備えた現像器と、
   該現像器を回転させる回転機構と
   黒色現像器とを具備することを特徴とする画像形成装置。
8. 前記ケーシングは、トナーカートリッジ容器表面の一部がその一部をなしている請求項７に記載の画像形成装置。

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