JP5445938B2 - 現像装置、プロセスユニット及び画像形成装置 - Google Patents
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トナー担持体に供給されるトナーは現像ケーシング内に収容されており、トナー担持体はこの現像ケーシングの一部に形成された開口部で潜像担持体と対向している。そして、潜像担持体に付着せずに現像領域を通過したトナーはクラウド状態のままトナー担持体によって搬送され、トナー担持体に供給するトナーを収容する現像ケーシング内に戻っていく。
また、請求項2の発明は、請求項1の現像装置において、上記現像領域に対して上記トナー担持体のトナーの搬送方向上流側に上記対向部電極体を配置したことを特徴とするものである。
また、請求項3の発明は、請求項1の現像装置において、上記現像領域に対して上記トナー担持体のトナーの搬送方向下流側に上記対向部電極体を配置したことを特徴とするものである。
また、請求項4の発明は、潜像担持体上に形成された潜像に対して現像装置からトナーを供給することによって該潜像を現像して得られる画像を、最終的に記録材上に転移させて、該記録材上に画像を形成する画像形成装置において、上記現像装置として、請求項1乃至3のいずれか1項に記載の現像装置を用いたことを特徴とするものである。
また、請求項5の発明は、潜像を担持する潜像担持体、該潜像担持体の表面を一様帯電せしめる帯電手段、及び、該潜像担持体の表面をクリーニングするクリーニング手段、のうち少なくとも1つと、該潜像担持体に担持される潜像を現像する現像手段とを共通の保持体に保持させて、1つのユニットとして画像形成装置本体に着脱可能にしたプロセスユニットにおいて、上記現像手段として、請求項1乃至3のいずれか1項に記載の現像装置を用いたことを特徴とするものである。
図1は本実施形態に係るプリンタ100を示す概略構成図である。プリンタ100は、ブラック、マゼンタ、シアン、イエロー(以下、K,M,C,Yと記す)のトナー像を重ね合わせてフルカラー画像を形成することができる。そして、ベルトユニット1、4つのプロセスユニット60(K,M,C,Y)、4つの光書込ユニット4(K,M,C,Y)、レジストローラ対53、転写ローラ12、定着装置3、給紙カセット50、給紙路52などを備えている。
転写ニップを通過してその表面にトナー像が形成された記録紙Pは、転写ニップから定着装置3に送り込まれる。定着装置3は、ハロゲンランプ等の発熱源を内包する定着ローラ3bと、これに圧接せしめられている加圧ローラ3aとの当接によって定着ニップを形成しており、送り込まれてきた記録紙Pをこの定着ニップ内に挟み込む。そして、定着ローラ3bによる加熱やニップ圧の作用によってトナー像を記録紙Pに定着せしめ、記録紙P上に可視像を形成する。
トナー担持ローラ7は、粉体であるトナー粒子を搬送、現像、回収する電界を発生するために、内部に複数の電極を有するローラ状のトナー担持体である。トナー担持ローラ7は、画像形成時には、感光体ベルト11に対して50〜1000[μm]、好ましくは150〜400[μm]の間隙をあけて非接触に対向している。
このように、電源24は、複数の電極(A相電極20a、B相電極20b)間の電界が時間的に変化するように電圧を供給する電圧供給手段である。
本実施形態の現像装置6は、図32示すように、トナー担持ローラ7の外周面に対向する位置に近接配置され、互いに異なる電圧が印加される複数種類の対向部電極を備える対向部電極体である現像上流側電極体31及び現像下流側電極体32を備える。また、現像上流側電極体31の複数種類の対向部電極に対して互いに異なる電圧を印加することにより種類の異なる対向部電極の間に電界を形成する対向部電界形成手段である現像上流側電源31aを備える。さらに、現像下流側電極体32の複数種類の対向部電極に対して互いに異なる電圧を印加することにより種類の異なる対向部電極の間に電界を形成する対向部電界形成手段である現像下流側電源32aを備える。
また、現像下流側電源32aは現像下流側電極体32の対向部電極に印加する電圧を経時で変化させることで種類の異なる対向部電極の間に形成する電界を経時で変化させる。これにより、現像下流側電極体32が配置されたケーシング入口部61bの内側壁面に交番電界を形成する。
現像装置6にように、トナーを電極間の電界によりトナー担持ローラ7の表面をホッピングさせてクラウドを形成させるタイプの現像装置では、トナー粒子は静電搬送部材であるトナー担持ローラ7の表面を跳びはねるように移動する。このため、大部分の時間はトナー粒子とトナー担持ローラ7の表面とは非接触である。したがってトナー粒子とトナー担持ローラ7表面とが静電的に付着する力は弱い。よって、現像電界を弱く設定しても(例えば現像ポテンシャル100[V]以下でも)現像能力を容易に確保する事ができる利点がある。しかし、現像電界を弱く設定すると、僅かなトナー帯電のばらつきでも現像ムラを発生させてしまう。このため、トナー担持ローラ7の表面に供給されたトナー粒子に帯電のばらつきが生じると、現像性能に悪影響を与える。したがって現像ポテンシャル100[V]以下の低電位プロセスでは特に、均一にトナー粒子を現像するのは難しい。
しかし、トナー量を規制する時のストレスにより劣化が生じたトナー粒子は、正常なトナー帯電ができなくなり帯電不良のトナー粒子となる。これにより、トナー担持体上のトナーに帯電ムラが生じてしまうことがある。帯電不良のトナーはトナー担持電極体20で形成される交番電界から離脱しやすく、現像上流側電極体31や現像下流側電極体32を備えない構成では、トナー担持電極体20で形成される交番電界から離脱したトナー粒子は、その挙動を拘束する力がなくなり、トナー飛散となり易い。トナー飛散が発生すると、感光体上の潜像以外の箇所や記録紙P上にトナーが付着して画像に悪影響を与えたり、装置内汚染の原因となったりする。
このため、トナーを電極間の電界によりトナー担持体表面でホッピングさせてクラウドを形成させるタイプの現像装置では、帯電不良のトナーを電界より離脱させない工夫が必要となる。
さらに、対向部交番電界の影響を受ける範囲に到達したトナーは対向部交番電界の影響によってホッピングするため、現像上流側電極体31や現像下流側電極体32の表面に付着しない。そして、トナーが現像上流側電極体31や現像下流側電極体32の表面でのホッピングしながら対向部交番電界の影響を受ける範囲を離脱すると、トナー担持ローラ7の交番電界の影響を受ける範囲に到達し、再び、トナー担持ローラ7によって搬送される。このため、対向部電極体は特許文献3の電極部材のようにトナーが付着して堆積することがなく、対向部交番電界の影響を受ける範囲に到達したトナーの挙動を経時に渡って安定して拘束することができる。このような構成により、本実施形態の現像装置6は、トナーを電極間の電界によりトナー担持ローラ7の表面上でホッピングさせてクラウドを形成させるタイプの現像装置において、トナー担持ローラ7の表面に形成される交番電界を強くすることなく、帯電不良のトナー粒子が電界から離脱することを抑制し、トナー飛散の発生を抑制することが出来る。
現像上流側電極体31及び現像下流側電極体32は、それぞれケーシングの内壁面に配置されおり、トナー担持ローラ7の外周面を一周するように配置されたトナー担持電極体20とは配置は異なるものの、電極構成としては、図5及び図6を用いて説明した構成と同様に櫛歯状の電極構成である。
現像上流側電極体31は、支持基材上にAl、Ni−Cr等の導電性材料からなる厚みが0.1〜10[μm]、好ましくは0.5〜2.0[μm]の膜を形成する。そして、この膜をフォトリソグラフィー法などによって所定の電極形状にパターン化して形成する。そして、各電極を形成した後、その上に表面層を形成する。各対向部電極の幅(短手方向の長さ)については、トナー粒子の平均粒径の1倍以上、20倍以下とする。
現像上流側電極体31の表面層としては、例えばSiO2、TiO2、TiO4、SiON、BN、TiN、Ta2O5などの材料を、厚さ0.5〜10[μm]、好ましくは0.5〜3[μm]に成膜している。
2種類の対向部電極を交互に配置した現像上流側電極体31の、規制部材63側から奇数番目の対向部電極をa相、偶数番目の対向部電極をb相とする。a相の対向部電極とこのa相の対向電極の共通電極とによって櫛歯状の電極を形成し、さらに、b相の対向部電極とこのb相の対向電極の共通電極とによって櫛歯状の電極を形成している。現像上流側電源31aがa相及びb相の対向部電極に印加する電圧は矩形波であり、Vppは100[V]〜1000[V]、周波数fは0.1〜3[kHz]であり、現像に寄与しないためなるべく低い周波数が好ましい。
a相の対向部電極に印加される電圧とb相の対向部電極に印加される電圧は、位相が互いに1/2周期(π)だけずれて印加されている。この位相差によって、a相の対向部電極とb相の対向部電極との間には、常にVppだけの電位差が生じている。この電位差によって種類が異なる対向部電極間に電界が発生し、この電界に応じてトナー粒子が対向部電極間をホッピングする。矩形波の場合電圧の切り替わりが瞬時に起き、トナーのホッピングには適しているが、サイン波でも三角波でもよい。
具体的には、適度なタイミングで現像上流側電源31aから現像上流側電極体31に印加する電圧の振幅中心電位Vcをトナーと同極性(負極性)の側に大きくする。これにより、負極性に帯電したトナー粒子が現像上流側電極体31からトナー担持電極体20に向かう電界の強度を大きくすることで、現像上流側電極体31の対向部交番電界に拘束されたトナー粒子をトナー担持ローラ7上に戻すことができる。
さらに、対向部交番電界の影響を受ける範囲に到達したトナーは対向部交番電界の影響によって、現像上流側電極体31または現像下流側電極体32の表面上をホッピングするため、現像上流側電極体31及び現像下流側電極体32の表面上にトナーが付着することを防止できる。そして、トナーが、現像上流側電極体31及び現像下流側電極体32の表面でのホッピングしながら対向部交番電界の影響を受ける範囲を離脱すると、トナー担持ローラ7の交番電界の影響を受ける範囲に到達し、再び、トナー担持ローラ7によって搬送される。このため、現像上流側電極体31及び現像下流側電極体32は特許文献3の電極部材のようにトナーが付着して堆積することがなく、対向部交番電界の影響を受ける範囲に到達したトナーの挙動を経時に渡って安定して拘束することができる。
このように、現像装置6では、トナー飛散の原因となるトナー担持ローラ7の交番電界の影響を受ける範囲を離脱したトナー粒子は、トナー担持ローラ7に近接配置された現像上流側電極体31及び現像下流側電極体32の対向部交番電界の影響を受ける範囲に到達し、この範囲に到達したトナーの挙動は経時に渡って安定して拘束することができるため、トナー飛散の発生を経時に渡って抑制することができる。
2 帯電装置
3 定着装置
3a 加圧ローラ
3b 定着ローラ
4 光書込ユニット
6 現像装置
7 トナー担持ローラ
10 現像対向ローラ
11 感光体ベルト
11a 転写バックアップローラ
11b 駆動ローラ
11c テンションローラ
12 転写ローラ
20 トナー担持電極体
20a A相電極
20b B相電極
21a A相共通電極
21b B相共通電極
22 表面層
23 支持基板
24 電源
25 フランジ部材
26a A相ブラシ接点部材
26b B相ブラシ接点部材
31 現像上流側電極体
31a 現像上流側電源
32 現像下流側電極体
32a 現像下流側電源
50 給紙カセット
51 給紙コロ
52 給紙路
53 レジストローラ対
60 プロセスユニット
61 ケーシング
61a ケーシング出口部
61b ケーシング入口部
62 供給ローラ
62a 供給電源
63 規制部材
64 パドル
66 トナー収容部
90 開口部
100 プリンタ
D トナー
Claims (5)
- 互いに異なる電圧が印加される複数の電極を備え、外周面に担持されたトナーを現像領域へ搬送するためのトナー担持体と、
該複数の電極に対して互いに異なる電圧を印加することにより該複数の電極の間に電界を形成し、該複数の電極に印加する電圧を経時で変化させることで該複数の電極の間に形成する電界を経時で変化させ、この電界の変化によって該トナー担持体の外周面上でトナーをホッピングさせてクラウド状態にする電界形成手段とを有し、
該トナー担持体が潜像担持体に対向する上記現像領域で該トナー担持体の外周面上で飛翔するトナーを用いて該潜像担持体上の潜像を現像する現像装置において、
上記トナー担持体の外周面に対向する位置に近接配置され、互いに異なる電圧が印加される複数の対向部電極を備える対向部電極体と、
該複数の対向部電極に対して互いに異なる電圧を印加することにより該複数の対向部電極の間に電界を形成し、該複数の対向部電極に印加する電圧を経時で変化させることで該複数の対向部電極の間に形成する電界を経時で変化させる対向部電界形成手段とを有し、
該トナー担持体は表面移動によってトナーを上記現像領域に搬送することを特徴とする現像装置。 - 請求項1の現像装置において、
上記現像領域に対して上記トナー担持体のトナーの搬送方向上流側に上記対向部電極体を配置したことを特徴とする現像装置。 - 請求項1の現像装置において、
上記現像領域に対して上記トナー担持体のトナーの搬送方向下流側に上記対向部電極体を配置したことを特徴とする現像装置。 - 潜像担持体上に形成された潜像に対して現像装置からトナーを供給することによって該潜像を現像して得られる画像を、最終的に記録材上に転移させて、該記録材上に画像を形成する画像形成装置において、
上記現像装置として、請求項1乃至3のいずれか1項に記載の現像装置を用いたことを特徴とする画像形成装置。 - 潜像を担持する潜像担持体、該潜像担持体の表面を一様帯電せしめる帯電手段、及び、該潜像担持体の表面をクリーニングするクリーニング手段、のうち少なくとも1つと、該潜像担持体に担持される潜像を現像する現像手段とを共通の保持体に保持させて、1つのユニットとして画像形成装置本体に着脱可能にしたプロセスユニットにおいて、
上記現像手段として、請求項1乃至3のいずれか1項に記載の現像装置を用いたことを特徴とするプロセスユニット。
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