JP5152910B2 - 現像装置および画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、プリンタ、ＦＡＸ、複写機等の電子写真方式を用いた画像形成装置に関するものである。

従来、画像形成装置における画像形成方式として、帯電，露光，現像，転写，定着，クリーニングのプロセスを備える電子写真方式が良く知られている。これらのプロセスのうち、現像プロセスにおいては、静電潜像を担持する像担持体としての感光ドラムに、電圧が印加されたトナー担持体としての現像ローラを接触させることにより、感光ドラム上の静電潜像に非磁性一成分トナーを付着させて現像する接触型の現像装置が装置の小型化・低価格化等の利点から好んで使用されている。

一般的に、上記現像装置は、現像ローラにトナーを供給するトナー供給部材としての発泡体製の供給ローラと、供給ローラから供給されたトナーを現像ローラ上で薄層化するトナー層規制ブレードと、トナー収容ボックスから自身の自重により落下したトナーを攪拌すると共に、供給ローラにトナーを供給する攪拌部材とを備える。従来の攪拌部材は、供給ローラ近傍に配設され、供給ローラの上面と対峙する位置で円軌道を描きながら周期的に回転する。攪拌部材は、供給ローラに間欠的に接触しながらトナーを供給しており、この攪拌部材の回転により、供給ローラ近傍で発生する、現像ローラと供給ローラとの接触・摩擦によって生じる流動性の低下したトナーの凝集やトナー自身の自重による凝集を防ぎ、トナー供給不足によるかすれの発生を防止していた（例えば、特許文献１参照）。

特開２００５−１７２８４２号公報

しかしながら、上記構成の現像装置では、攪拌部材は円軌道を描きながら回転する。したがって、トナー層規制ブレードと現像ローラとの接触部周辺や、供給ローラと現像ローラとの接触部周辺のような入組んだ領域に存在するトナーの攪拌が不充分となり、トナーの凝集が発生していた。このようなトナーの凝集は、高速での連続印刷時において、かすれ等の画像劣化の発生原因となっていた。

本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、本発明の課題は、従来の攪拌部材では充分に攪拌できない領域に存在するトナーの凝集を防止することにより、トナーの流動性を高め、現像ローラに対して安定したトナー供給が可能な現像装置を提供することを目的とする。また、当該現像装置を装着することにより、高速での連続印刷時において、かすれ等の画像劣化の発生を防止することが可能な画像形成装置を提供することを目的とする。

本発明にかかる現像装置は、静電潜像を担持する像担持体にトナーを供給することにより現像を行うトナー担持体と、トナー担持体にトナーを供給するトナー供給部材と、トナー担持体と当接することでトナー供給部材から供給されたトナーを薄層化するトナー層規制部材と、トナー担持体の回転と共に回転運動し、トナーに対して気体を噴射する気体噴射部材とを備え、気体噴射部材はトナー担持体とトナー供給部材との対向部からトナー担持体とトナー層規制部材との対向部にかけて回転運動し、トナー担持体とトナー層規制部材とに対して気体を噴射することを特徴とする。

本発明の現像装置は、トナーに対して気体を噴射する気体噴射部材を備える。したがって、気体をトナーに噴射することにより、トナー層規制ブレードと現像ローラとの接触部周辺や、供給ローラと現像ローラとの接触部周辺のような入組んだ領域に存在するトナーの凝集をほぐすことができる。

また、本発明にかかる画像形成装置は、上記現像装置に加え、気体を気体噴射部材に供給する気体供給手段を備えることを特徴とする。

本発明の画像形成装置は、気体噴射部材に気体を供給する気体供給手段を備える。したがって、気体供給手段から供給された気体をトナーに噴射することにより、トナー層規制ブレードと現像ローラとの接触部周辺や、供給ローラと現像ローラとの接触部周辺のような入組んだ領域に存在するトナーの凝集を防止することができる。

本発明の現像装置によれば、従来の攪拌部材では充分に攪拌できない領域に存在するトナーの凝集をほぐすことにより、トナーの流動性を高め、現像ローラに対して安定したトナー供給が可能となる。また、本発明の画像形成装置によれば、当該現像装置を装着することにより、高速での連続印刷時において、かすれ等の画像劣化の発生を防止することが可能となる。

以下、本発明について図面を参照しながら説明する。なお、本発明は以下の記述に限定されるものではなく、本発明の要旨に逸脱しない範囲において、適宜変更可能である。

[第１の実施形態]
図１は、本発明の第１の実施形態にかかる画像形成装置としてのプリンタ１００の要部構成を示す概略構成図である。第１の実施形態にかかるプリンタ１００は電子写真方式によりカラー印刷が可能なカラープリンタである。

プリンタ１００は、入力された画像信号に基づきトナー像を形成する画像形成部ＩＤ−Ｃ，ＩＤ−Ｍ，ＩＤ−Ｙ，ＩＤ−Ｋと、画像形成部ＩＤ−Ｃ，ＩＤ−Ｍ，ＩＤ−Ｙ，ＩＤ−Ｋで形成されたトナー像を記録媒体としての記録用紙２４に転写する転写装置１８と、転写装置１８により記録用紙２４に転写されたトナー像を定着させる定着装置２３とを備える。以下の説明では、まず、画像形成部について説明し、次いで転写装置１８、定着装置２３の順で説明する。

画像形成部ＩＤ−Ｃ，ＩＤ−Ｍ，ＩＤ−Ｙ，ＩＤ−Ｋは、記録用紙搬送経路に沿って着脱自在に設けられており、それぞれの画像形成部ＩＤ−Ｃ，ＩＤ−Ｍ，ＩＤ−Ｙ，ＩＤ−Ｋは、シアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの４色のトナーに対応している。なお、画像形成部ＩＤ−Ｃ，ＩＤ−Ｍ，ＩＤ−Ｙ，ＩＤ−Ｋは、収容されるトナーの色のみが異なり他の構成は同一であるため、シアンの画像形成部ＩＤ−Ｃについて説明する。

画像形成部ＩＤ−Ｃは、静電潜像を担持する像担持体としての感光ドラム２，感光ドラム２の周面を一様に帯電させる帯電ローラ３，感光ドラム２の周面に残留するトナー９を掻き取って処理するクリーニングブレード４を備えたドラムユニット１と、感光ドラム２の周面に静電潜像を形成する露光装置５と、感光ドラム２にトナー９を供給するトナー担持体としての現像ローラ７，トナー９を収容するトナーカートリッジ８，トナー９，トナーカートリッジ８から補充されたトナー９を現像ローラ７に供給するトナー供給部材としての供給ローラ１０，供給ローラ１０から供給されたトナーを薄層化するトナー層規制部材としてのトナー層規制ブレード１１，トナー９に対して気体としての空気が噴射される空気噴射口１２を備えた気体噴射部材としての送風管１３，トナー９の流出を防止する圧抜き孔用フィルタ１４を有する圧抜き孔１５を備えた現像装置６とを備える。

感光ドラム２は、円筒型に加工された導電性支持体上に感光層を塗布した感光層部から構成される。感光層部は、導電性支持体の表面から順に、ブロッキング層、電荷発生層、電荷輸送層の構成で積層構造となっている。最表面の電荷輸送層には、例えば、ポリカーボネート樹脂を主成分として、電荷輸送化合物、および酸化防止剤等が含まれる。印刷時には、感光ドラム２は図示せぬ駆動モータにより伝達された動力により中心軸回りに矢印方向に回転する。

帯電ローラ３は導電性を有する、例えば円筒型の金属製シャフトから成る芯金を有し、この芯金の両端部を除く外周面に導電性の弾性層を有する。帯電ローラ３は、感光ドラム２の周面に接して設けられる。印刷時には、帯電ローラ３は感光ドラム２の回転に従動して矢印方向に回転する。帯電ローラ３の芯金には図示せぬ高圧電源から電圧が印加され、矢印方向に回転しながら感光ドラム２を帯電させる。

クリーニングブレード４は、例えばウレタンゴム等で形成することができる。また、クリーニングブレード４は、感光ドラム２の中心軸方向に沿って平行に配置され、その一端部が感光ドラム２の周面に当接するように、他端部部分が剛性の支持基盤に取り付けられ、固定される。

露光装置５は、例えばＬＥＤ（Light Emitting Diode）等の発光素子とレンズアレイ等を備え、発光素子から出力される照射光が感光ドラム２の表面に結像する位置に配設される。露光装置５は、入力された画像信号に基づき発光することで、感光ドラム２の周面に静電潜像を形成する。

次に、現像装置６について図１及び図２を使用して説明する。図２は、現像装置６の要部構成を示す概略構成図である。

現像ローラ７は円筒型の金属製シャフト２５ａと弾性体２６とを備え、感光ドラム２の周面に圧接して設けられる。印刷時には、現像ローラ７は感光ドラム２の回転に従動して図２中矢印方向に回転する。現像ローラ７の金属製シャフト２５ａには電圧が印加され、供給ローラ１０より供給されたトナー９を吸着し、矢印方向に回転搬送することでトナー９を感光ドラム２に供給される。現像ローラ７により供給されたトナー９により感光ドラム２上の静電潜像は現像され、トナー像が形成される。本実施形態にかかる現像ローラ７は、直径１２ｍｍの金属製シャフト２５ａを弾性体２６として肉厚４ｍｍ、ゴム硬度７０°（アスカーＣ）の半導電性のウレタンゴムで被覆することで形成した。また、弾性体２６の表面の摩擦係数や粗さ、帯電特性を調整するために表面処理を施した。

トナーカートリッジ８は、トナー９を収容する中空構造の筐体である。また、トナーカートリッジ８の上面部には、トナー９の流出を防止する圧抜き孔用フィルタ１４を有する圧抜き孔１５が設けられており、トナー９がトナーカートリッジ８から外部へ流出することを防止すると共に、後述する送風管１３により噴射された空気によりトナーカートリッジ８内部の圧力が上昇することを防止する。

トナー９は、少なくとも結着剤及び着色剤を有するトナー母粒子を備える。本実施形態においては、体積平均粒子径を５．８μｍとし、流動化剤及び帯電性をコントロールする添加剤を外添した。結着剤としては、ポリエステル樹脂を使用した。また、着色剤としては、カーボンブラック，銅フタロシアニン顔料（C.I.Pigment Blue15），キナクリドン系顔料（C.I.Pigment Red122），C.I.Pigment Yellow185等の粉砕トナーを使用した。添加剤としては、例えば、酸化チタン，アルミナ，シリカ等を使用した。シリカには、シリコーンオイル処理やジシラザン処理を施したものがあり、一次粒子径としては、７ｎｍ，１２ｎｍ，１４ｎｍ，２１ｎｍ，４０ｎｍ等のものがある。これらの添加剤を組み合わせたものとトナーとをターブラミキサーやヘンシェルミキサー等により混合し外添した。

供給ローラ１０は、円筒型の金属製シャフト２５ｂと発泡体２７とを備え、現像ローラ７の周面に圧接して設けられる。トナー供給時には、供給ローラ１０は現像ローラ７の回転に従動して図２中矢印方向に回転する。供給ローラ１０の金属製シャフト２７ｂには電圧が印加され、トナーカートリッジ８から補充されたトナー９を吸着し、矢印方向に回転搬送することでトナー９を現像ローラ７に供給する。本実施形態にかかる供給ローラ１０は、直径６ｍｍの金属製シャフト２５ｂを発泡体２７として肉厚５ｍｍ、硬度５０°（アスカーＦ）のウレタン発泡体で被覆することにより形成した。

トナー層規制ブレード１１は、例えば、金属製の平板や平板の一端部を略Ｌ字状に折り曲げた形状の金属板を使用することができ、現像ローラ７に対してカウンタ方向に当接するように設けられる。一端部が略Ｌ字状で折り曲げられた形状を有するトナー層規制ブレード１１は、図２に示すようにエッジ部分で現像ローラ７と当接することになる。本実施形態にかかるトナー層規制ブレード１１は、ばね性を持った金属である厚さ０．０８ｍｍのＳＵＳ３０４をＬ字型に成型し、そのエッジ部分が現像ローラ７と当接するように配設した。

送風管１３は、気体としての空気が噴射される、少なくとも一箇所の空気噴射口１２を一側面に有する片側端部が閉じられた中空部材である。送風管１３の形状は、特には限定されないが、例えば片側端部が閉じられた金属製の円筒形状部材を使用することができる。送風管１３は、図２に示すように現像ローラ７のトナー規制ブレード１１よりもトナー供給方向上流側、且つ供給ローラ１０よりもトナー供給方向下流側、つまり、図２中の領域Ａに滞留するトナー９に空気を噴射する位置に設けられる。本実施形態における送風管１３には、図３に示すように、外径７ｍｍ、肉厚０．８ｍｍのアルミ製丸管の側面に１０ｍｍ間隔で直径２ｍｍの円形の空気噴射口１２が複数箇所設けられている。この空気噴射口１２には、送風管１３にトナー９が流入することを防止するためのフィルタ２８が設けられている。本実施形態では、フィルタ２８として空気流動用金属多孔質体（富士フィルター工業株式会社製 フジフロ）を使用した。また、図３に示すように、送風管１３の片側端部は、空気が流出しないように閉じられた形状となっている。これに対し他方端部には気体供給手段としてのエアポンプ１７から空気が供給される空気流入口２９が設けられている。この空気流入口２９は、エアポンプ１７に接続されている配管１６に対して着脱可能に設けられており、画像形成部ＩＤ−Ｃをプリンタ１００に装着する場合は、この空気流入口２９と配管１６とを接続することで、エアポンプ１７から空気が供給される。

このような構成を有する現像装置により、従来の攪拌部材では充分に攪拌できない領域に存在するトナーの凝集を防止することができ、トナーの流動性を高め、現像ローラに対して安定したトナー供給することができる。

次に、再び図１に戻り、感光ドラム２周面に形成されたトナー像を記録用紙２４に転写する転写装置１８、及び記録用紙２４に転写されたトナー像を定着させる定着装置２３について説明する。

転写装置１８は、用紙２４を静電吸着して図中矢印Ｘ方向に搬送する無端の転写ベルト１９と、図示せぬ駆動モータにより供給された駆動力により回転し、転写ベルト１９を駆動させる駆動ローラ２１ａと、駆動ローラ２１ａと対を成して転写ベルト１９を張架するベルトアイドルローラ２１ｂと、感光ドラム２に対向して圧接するように配置され、感光体ドラム２上に形成されたトナー画像を用紙２４に転写するための電圧が印加される転写ローラ２０と、図中矢印Ｙ方向に駆動する転写ベルト１９上に付着したトナー９を掻き取って転写ベルト１９をクリーニングするクリーニングブレード２２とを備える。

定着装置２３は、発熱ローラ、加圧ローラ、サーミスタ及び加熱ヒータを備えている。発熱ローラは、アルミニウムからなる中空円筒状の芯金にシリコーンゴムの耐熱弾性層を被覆し、その上にＰＦＡ（テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体）チューブを被覆することによって形成されている。そして、更にその芯金内には例えばハロゲンランプなどの加熱ヒータが配設されている。加圧ローラは、アルミニウムの芯金にシリコーンゴムの耐熱弾性層を被覆し、その上にＰＦＡチューブを被覆した構成で、発熱ローラとの間に圧接部が形成されるように配置されている。サーミスタは、発熱ローラの表面温度検出手段であり、発熱ローラの近傍に非接触で配置される。サーミスタによって検出された温度情報は図示しない制御部に送られ、制御部はこの温度情報に基づいて加熱ヒータをオン／オフ制御して、発熱ローラの表面温度を所定の温度に維持する。

なお、感光ドラム２，帯電ローラ３，露光装置５，現像ローラ７，供給ローラ１０，エアポンプ１７，転写ローラ２０、駆動ローラ２１ａ，定着装置２３は図示せぬ制御部により制御されている。この制御部は、予め設定されたタイミングに基づいて直流の高電圧を帯電ローラ３，現像ローラ７，供給ローラ１０，転写ローラ２０に印加するよう図示せぬ高圧電源に指示を与える。また、制御部は、感光ドラム２,帯電ローラ３,現像ローラ７,供給ローラ１０,駆動ローラ２１ａ,定着装置２３が備えるローラを図示せぬ駆動モータによって回転駆動させると共に、エアポンプ１７を駆動させる。

このような構成を有するプリンタ１００により、従来の攪拌部材では充分に攪拌できない領域に存在するトナーの凝集を防止することができ、トナーの流動性を高め、現像ローラに対して安定したトナー供給することができるため、高速での連続印刷時において、かすれ等の画像劣化の発生を防止することが可能となる。

次に上記した構成を備えるプリンタ１００の動作について図１、図２、図４、及び図５を使用して説明する。
例えば、パーソナルコンピュータ等の図示せぬ上位装置から印刷命令が入力されると、制御部は図示せぬ駆動モータを駆動させ、感光ドラム２を図１中矢印方向に一定周速度で回転させる。また、制御部は図示せぬ高圧電源に対して帯電ローラ３に直流電圧を印加するよう指示を与える。指示を受けた高圧電源は、感光ドラム２の周面に接触若しくは圧接して設けられた帯電ローラ３に直流電圧を印加する。高圧電源により直流電圧が印加された帯電ローラ３は感光ドラム２の周面を一様均一に帯電させる。本実施形態においては、帯電ローラ３には−１１５０Ｖの直流電圧が印加され、このときの感光ドラム２周面の帯電電位は約−６５０Ｖであった。

次に、感光ドラム２に対向して設けられた露光装置５は、入力された画像信号に基づく光を照射し、光照射部分の電位を光減衰させて静電潜像を形成する。

トナーカートリッジ８から補充されたトナー９は、図示せぬ高圧電源より直流電圧が印加された供給ローラ１０の図２中矢印方向への回転により、現像ローラ７に供給される。このとき、制御部は図示せぬ駆動モータを駆動させ、現像ローラ７を図２中矢印方向に回転させる。なお、本実施形態においては、供給ローラ１０には−３３０Ｖの直流電圧が印加されており、供給ローラ１０の周速比は現像ローラ７の回転速度に対して０．６倍に設定した。

現像ローラ７周面の所定の位置では、図示せぬ高圧電源より−３３０Ｖの直流電圧が印加されたトナー層規制ブレード１１が約０．８Ｎ／ｃｍの接触圧力で接触しており、供給ローラ１０から供給されたトナー９の層厚を一定の厚さに規制する。そして、制御部は現像ローラ７が回転駆動するタイミングにあわせてエアポンプ１７を駆動し、エアポンプ１７から供給された空気は、配管１６を通じて送風管１３に導入される。

図２に示すように、現像ローラ７周辺の、特にトナー層規制ブレード１１よりトナー供給方向上流側であり、且つ、供給ローラ１０よりも下流側である領域Ａは入組んだ形状となっており、従来のような回転型のトナー攪拌部材ではトナー９を充分に攪拌することができない。また、領域Ａには、トナー層規制ブレード１１を通過することができずに掻き落とされたトナー９−１や現像ローラ７と供給ローラ１０との接触部を通過したトナー９−２が滞留するが、現像ローラ７とトナー層規制ブレード１１との接触部や現像ローラ７と供給ローラ１０との接触部では摩擦により熱が発生しているため、領域Ａに滞留するトナー９は温められて凝集しやすい状態となっている。

そこで、本実施形態では、領域Ａに滞留するトナー９に対して空気を噴射することにより、トナー９の凝集を防止し、トナー９を流動状態とする。すなわち、図４に示すように、領域Ａに存在するトナー９に対して空気を噴射することで、トナー９の流動性を高め、トナー９が領域Ａにおいて滞留することを防止することができる。これに対し、図５に示すように領域Ａに存在するトナー９に対して空気を噴射しない場合は、トナー９は熱により凝集し、領域Ａに滞留することになる。

現像ローラ７は、トナー層規制ブレード１１により層厚が規制されたトナー９を回転搬送し、感光ドラム２周面に形成された静電潜像を反転現像する。感光ドラム２の導電性支持体と現像ローラ７との間には図示せぬ高圧電源よりバイアス電圧が印加されているため、現像ローラ７と感光ドラム２の間には、感光ドラム２周面に形成された静電潜像に伴う電気力線が発生する。このため、現像ローラ７上に帯電したトナー９は、静電気力により感光ドラム２の静電潜像部分に付着し、この部分を現像してトナー像を形成する。なお、本実施形態においては、現像ローラ７には−２００Ｖの直流電圧が印加されている。

駆動ローラ２１ａとベルトアイドルローラ２１ｂとの回転に伴い、転写ベルト１９は図示せぬ給紙カセットから給紙された記録用紙２４を図１中矢印Ｘ方向に搬送する。転写ベルト１９を介して感光ドラム２に圧接状態で対向して配置され、図示せぬ高圧電源より直流電圧が印加された転写ローラ２０によって、感光ドラム２周面に形成されたトナー像は記録用紙２４に転写される。

トナー像が転写された記録用紙２４は、発熱ローラと加圧ローラとを備えた定着装置２３に搬送される。ここでは、図１中矢印方向に回転する発熱ローラと加圧ローラとにより、熱及び圧力が付与される。付与された熱及び圧力により、記録用紙２４上のトナー９が溶融し、記録用紙２４の繊維間に溶融したトナー９が浸透することで、トナー像の定着が行われる。トナー像が定着された記録用紙２４は、さらに搬送され、プリンタ１００外部に排出される。ところで、トナー像が記録用紙２４に転写された後の感光ドラム２周面には、若干のトナー９が残留する場合がある。この残留トナー９は、感光ドラム２周面に当接するように配設されたクリーニングブレード４によって除去される。このようにして、感光ドラム２は繰り返し利用される。

[実施例１]
本発明の第１の実施形態かかる送風管１３を装着したプリンタ１００と、従来の攪拌部材を装着したプリンタとにおいて、印刷速度を変えて連続印刷を行い、かすれの発生状況を比較した。比較評価の条件としては、印刷速度を１００ｍｍ／ｓ,１５０ｍｍ／ｓ,２００ｍｍ／ｓとし、Ａ４判の記録用紙を使用して所定の枚数だけ白紙印刷を連続して行い、その後１００％濃度のベタ印刷を行って印刷画像にかすれが発生しているか否かで判断した。わずかでも印刷画像にかすれが発生した場合には×とし、印刷画像にかすれが発生していない場合には○とした。また、白紙印刷の所定の枚数は、０,２５００,５０００,７５００,１００００,１２５００,１５０００枚とした。結果を表１に示す。

表１に示すように、従来の攪拌部材を装着したプリンタでは、１５０ｍｍ／ｓの印刷速度において印刷枚数１００００枚でかすれが発生した。また、印刷速度２００ｍｍ／ｓでは印刷枚数５０００枚でかすれが発生した。これに対し、本発明の第１の実施形態にかかる送風管１３を装着したプリンタ１００では、２００ｍｍ／ｓの印刷速度で１５０００枚印刷した場合においても、かすれの発生は認められなかった。

以上のように、第１の実施形態によれば、現像装置６内に空気噴射口１２を有する送風管１３を設置し、従来の攪拌部材では充分に攪拌できない領域に存在するトナーに空気を噴射することで、トナーの凝集を防ぎ、連続印刷時におけるかすれの発生を防止することができる。したがって、長期間にわたり良好な画像を印刷することが可能となる。

[第２の実施形態]
第１の実施形態にかかるプリンタ１００の構成では、従来の攪拌部材では充分に攪拌できない領域に存在するトナー９の凝集を防ぐことができ、トナー９の流動性を向上させることが可能であるが、高温環境下においてプリンタ１００で連続印刷等を行った場合に、現像ローラ７周面上のトナー９が熱により溶融することで、現像ローラ７周面やトナー層規制ブレード１１にトナー９が固着するフィルミングという現象が発生する恐れがある。そこで、本発明の第２の実施形態では、トナー９の凝集を防止すると共に、現像ローラ７及びトナー層規制ブレード１１を冷却することが可能な実施形態について説明する。

本発明の第２の実施形態にかかるプリンタ２００の構成は、第１の実施形態にかかるプリンタ１００と略同一である。したがって、同一な箇所には同一の符号を付し、説明は省略する。

図６は、第２の実施形態にかかるプリンタ２００の要部構成を説明する概略構成図である。プリンタ２００は、第１の実施形態にかかるプリンタ１００が備える現像装置６に替えて現像装置６０を備える。

現像装置６０が備える送風管３０は、気体としての空気が噴射される、少なくとも一箇所の空気噴射口１２を一側面に有する片側端部が閉じられた中空部材である。送風管３０の形状は、特には限定されないが、例えば片側端部が閉じられた金属製の円筒形状部材を使用することができる。送風管３０は、図７に示すように現像ローラ７のトナー規制ブレード１１よりもトナー供給方向上流側、且つ供給ローラ１０よりもトナー供給方向下流側に空気を噴射する位置に設けられる。また、送風管３０は、現像ローラ７の回転運動に協調して回転するように、ギア３４によって現像ローラ７と接続されている。本実施形態における送風管３０には、図８に示すように、外径７ｍｍ、肉厚０．８ｍｍのアルミ製丸管の側面に１０ｍｍ間隔で直径２ｍｍの円形の空気噴射口１２が複数箇所設けられている。この空気噴射口１２には、送風管３０にトナー９が流入することを防止するためのフィルタ２８が設けられている。本実施形態では、フィルタ２８として空気流動用金属多孔質体（富士フィルター工業株式会社製 フジフロ）を使用した。また、図８に示すように、送風管３０の片側端部は、空気が流出しないように閉じられた形状となっている。また、送風管３０の片側端部には、回転支持軸としての金属製シャフト３３及び現像ローラ７の回転運動に協調して送風管３０を回転させる為のギア３４が設けられている。これに対し他方端部には、送風管３０の回転を支持する為のベアリング３１を介してエアポンプ１７から空気が供給される空気流入口３２が設けられている。この空気流入口３２は、エアポンプ１７に接続されている配管１６に対して着脱可能に設けられており、画像形成部ＩＤ−Ｃをプリンタ１００に装着する場合は、この空気流入口３２と配管１６とを接続することで、エアポンプ１７から空気が供給される。

このような構成を有する現像装置により、従来の攪拌部材では充分に攪拌できない領域に存在するトナーの凝集を防止することができ、トナーの流動性を高め、現像ローラに対して安定したトナー供給することができると共に、送風管が現像ローラの回転運動に伴い回転することで現像ローラ及びトナー層規制ブレードを冷却することができる。

次に上記した構成を備えるプリンタ２００の動作について図６及び図７を使用して説明する。
例えば、パーソナルコンピュータ等の図示せぬ上位装置から印刷命令が入力されると、制御部は図示せぬ駆動モータを駆動させ、感光ドラム２を図１中矢印方向に一定周速度で回転させる。また、制御部は図示せぬ高圧電源に対して帯電ローラ３に直流電圧を印加するよう指示を与える。指示を受けた高圧電源は、感光ドラム２の周面に接触若しくは圧接して設けられた帯電ローラ３に直流電圧を印加する。高圧電源により直流電圧が印加された帯電ローラ３は感光ドラム２の周面を一様均一に帯電させる。本実施形態においては、帯電ローラ３には−１１５０Ｖの直流電圧が印加され、このときの感光ドラム２周面の帯電電位は約−６５０Ｖであった。

次に、感光ドラム２に対向して設けられた露光装置５は、入力された画像信号に基づく光を照射し、光照射部分の電位を光減衰させて静電潜像を形成する。

トナーカートリッジ８から補充されたトナー９は、図示せぬ高圧電源より直流電圧が印加された供給ローラ１０の図７中矢印方向への回転により、現像ローラ７に供給される。このとき、制御部は図示せぬ駆動モータを駆動させ、現像ローラ７を図７中矢印方向に回転させる。また、現像ローラ７の回転運動に伴って送風管３０も回転を開始する。なお、本実施形態においては、供給ローラ１０には−３３０Ｖの直流電圧が印加されており、供給ローラ１０の周速比は現像ローラ７の回転速度に対して０．６倍に設定した。

現像ローラ７周面の所定の位置では、図示せぬ高圧電源より−３３０Ｖの直流電圧が印加されたトナー層規制ブレード１１が約０．８Ｎ／ｃｍの接触圧力で接触しており、供給ローラ１０から供給されたトナー９の層厚を一定の厚さに規制する。そして、制御部は現像ローラ７が回転駆動するタイミングにあわせてエアポンプ１７を駆動し、エアポンプ１７から供給された空気は配管１６を通じて、現像ローラ７の回転運動に伴って回転する送風管３０に導入される。

図７に示すように、現像ローラ７周辺の、特にトナー層規制ブレード１１よりトナー供給方向上流側であり、且つ、供給ローラ１０よりも下流側である領域Ａは入組んだ形状となっており、従来のような回転型のトナー攪拌部材ではトナー９を充分に攪拌することができない。また、領域Ａには、トナー層規制ブレード１１を通過することができずに掻き落とされたトナー９−１や現像ローラ７と供給ローラ１０との接触部を通過したトナー９−２が滞留するが、現像ローラ７とトナー層規制ブレード１１との接触部や現像ローラ７と供給ローラ１０との接触部では摩擦により熱が発生しているため、領域Ａに滞留するトナー９は温められて凝集しやすい状態となっている。

そこで、本実施形態では、領域Ａに滞留するトナー９に対して空気を噴射することにより、トナー９の凝集を防止し、トナー９を流動状態とする。さらに、送風管３０は現像ローラ７の回転運動に伴って回転しているため、現像ローラ７及びトナー層規制ブレード１１に空気が噴射されることになる。したがって、現像ローラ７及びトナー層規制ブレード１１の温度上昇を防止することができる。

現像ローラ７は、トナー層規制ブレード１１により層厚が規制されたトナー９を回転搬送し、感光ドラム２周面に形成された静電潜像を反転現像する。感光ドラム２の導電性支持体と現像ローラ７との間には図示せぬ高圧電源よりバイアス電圧が印加されているため、現像ローラ７と感光ドラム２の間には、感光ドラム２周面に形成された静電潜像に伴う電気力線が発生する。このため、現像ローラ７上に帯電したトナー９は、静電気力により感光ドラム２の静電潜像部分に付着し、この部分を現像してトナー像を形成する。なお、本実施形態においては、現像ローラ７には−２００Ｖの直流電圧が印加されている。

駆動ローラ２１ａとベルトアイドルローラ２１ｂとの回転に伴い、転写ベルト１９は図示せぬ給紙カセットから給紙された記録用紙２４を図１中矢印Ｘ方向に搬送する。転写ベルト１９を介して感光ドラム２に圧接状態で対向して配置され、図示せぬ高圧電源より直流電圧が印加された転写ローラ２０によって、感光ドラム２周面に形成されたトナー像は記録用紙２４に転写される。

トナー像が転写された記録用紙２４は、発熱ローラと加圧ローラとを備えた定着装置２３に搬送される。ここでは、図１中矢印方向に回転する発熱ローラと加圧ローラとにより、熱及び圧力が付与される。付与された熱及び圧力により、記録用紙２４上のトナー９が溶融し、記録用紙２４の繊維間に溶融したトナー９が浸透することで、トナー像の定着が行われる。トナー像が定着された記録用紙２４は、さらに搬送され、プリンタ１００外部に排出される。ところで、トナー像が記録用紙２４に転写された後の感光ドラム２周面には、若干のトナー９が残留する場合がある。この残留トナー９は、感光ドラム２周面に当接するように配設されたクリーニングブレード４によって除去される。このようにして、感光ドラム２は繰り返し利用される。

[実施例２]
本発明の第２の実施形態かかる送風管３０を装着したプリンタ２００と、本発明の第１の実施形態にかかる送風管１３を装着したプリンタ１００とにおいて、高温環境下で連続印刷を行い、フィルミングの発生状況を比較評価した。ここで、フィルミングが発生すると、１００％濃度のベタ印刷時において縦白スジが発生する。したがって、比較評価ではＡ４判の記録用紙を使用して所定の枚数だけ白紙印刷を連続して行い、その後１００％濃度のベタ印刷を行って印刷画像に縦白スジが発生しているか否かで判断した。

比較評価の条件としては、プリンタ２００及びプリンタ１００を３０℃の恒温室に設置し、２００ｍｍ／ｓの印刷速度で白色印刷を０,２５００,５０００,７５００,１００００,１２５００,１５０００枚行った。また、これと同時に印刷画像上のかすれ発生状況についても評価した。さらにまた、連続印刷後のプリンタ２００及びプリンタ１００の現像ローラ７の表面温度を非接触型放射温度計（カスタム社製 ＩＴ３１４）を使用して測定した。結果を表２に示す。

表２に示すように、第１の実施形態にかかるプリンタ１００では、印刷枚数１００００枚で縦白スジの発生が確認されたのに対して、第２の実施形態にかかるプリンタ２００では、１５０００枚印刷した場合であっても、縦白スジの発生は確認されなかった。また、プリンタ２００の現像ローラ７の表面温度は、プリンタ１００の現像ローラ７よりも約５℃程度低く保つことができ、第２の実施形態にかかる送風管３０による冷却効果が確認された。なお、印刷画像のかすれの発生は両プリンタにおいて確認されなかった。

以上のように、第２の実施形態によれば、第１の実施形態にかかる効果に加え、送風管が現像ローラの回転運動に伴い、回転しながら空気を噴射するので、現像ローラ及びトナー層規制ブレードの冷却効果を高め、高温環境下での高速印刷時のフィルミングの発生を防止することができる。

本実施形態では、本発明を電子写真方式のカラープリンタに適用した例を説明したが、本発明はこれに限定されず、例えば、モノクロプリンタ、複写機等の電子写真方式の現像装置及び画像形成装置にも適用することができる。

プリンタの要部構成を説明する概略構成図である。 現像装置を説明する概略構成図である。 送風管の構成を説明する図である。 トナーの流動性を説明する図である。 トナーの流動性を説明する図である・ プリンタの要部構成を説明する概略構成図である。 現像装置を説明する図である。 送風管の構成を説明する図である。

符号の説明

１ ドラムユニット
２ 感光ドラム
３ 帯電ローラ
４ クリーニングブレード
５ 露光装置
６ 現像装置
７ 現像ローラ
８ トナーカートリッジ
９ トナー
１０ 供給ローラ
１１ トナー層規制ブレード
１２ 空気噴射口
１３ 送風管
１４ 圧抜き孔用フィルタ
１５ 圧抜き孔
１６ 配管
１７ エアポンプ
１８ 転写装置
１９ 転写ベルト
２０ 転写ローラ
２１ａ 駆動ローラ
２１ｂ ベルトアイドルローラ
２２ クリーニングブレード
２３ 定着装置
２４ 記録用紙
２５ａ 金属製シャフト
２５ｂ 金属製シャフト
２６ 弾性体
２７ 発泡体
２８ フィルタ
２９ 空気流入口
３０ 送風管
３１ ベアリング
３２ 空気流入口
３３ 金属製シャフト
３４ ギア
６０ 現像装置
１００ プリンタ
２００ プリンタ

Claims (7)

1. 静電潜像を担持する像担持体にトナーを供給することにより現像を行うトナー担持体と、
   前記トナー担持体に前記トナーを供給するトナー供給部材と、
   前記トナー担持体と当接することで前記トナー供給部材から供給された前記トナーを薄層化するトナー層規制部材と、
   前記トナー担持体の回転と共に回転運動し、前記トナーに対して気体を噴射する気体噴射部材とを備え、
   前記気体噴射部材は前記トナー担持体と前記トナー供給部材との対向部から前記トナー担持体と前記トナー層規制部材との対向部にかけて回転運動し、前記トナー担持体と前記トナー層規制部材とに対して気体を噴射することを特徴とする現像装置。
2. 前記気体噴射部材は前記トナー層規制部材よりもトナー供給方向上流側、且つ、前記トナー供給部材よりもトナー供給方向下流側に滞留する前記トナーに前記気体を噴射することを特徴とする請求項１記載の現像装置。
3. 前記気体は空気であることを特徴とする請求項１又は２記載の現像装置。
4. 前記気体噴射部材はトナー流入防止部材を備えることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の現像装置。
5. 前記トナー流入防止部材はフィルタであることを特徴とする請求項４記載の現像装置。
6. 請求項１乃至５の何れかに記載の現像装置と、
   前記気体を前記気体噴射部材に供給する気体供給手段とを備えることを特徴とする画像形成装置。
7. 前記気体供給手段はエアポンプであることを特徴とする請求項６記載の画像形成装置。