JP5478922B2

JP5478922B2 - 現像装置

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Description

本発明は、複写機、プリンタ等の画像形成装置に使用される現像装置に関するものである。

例えば電子写真方式の一般的な画像形成装置は、像担持体としての電子写真感光体に形成された静電像を現像装置にて現像剤によりトナー像として現像する。そして、そのトナー像を記録媒体に転写して定着装置にて固着画像として定着処理して画像形成物を出力する。このような画像形成装置においては、現像装置からのトナー飛散を極力防止する必要がある。飛散トナーは画像形成装置内部を汚して、メンテナンスの際に汚れを拡大したり、感光体に対するレーザスキャナ等の露光装置に付着したり、感光体上の白地画像形成部に付着したり、現像装置及び帯電装置に付着してしまう、といった問題が発生するからである。

特許文献１には、現像装置からのトナー飛散を防止または抑制する手段が記載されている。これは、現像装置の開口部端にトナーの飛散防止電極を備え、この電極によって飛散トナーを電界で現像剤担持体（現像スリーブ）方向へ移動させ、現像剤担持体で捕集して現像装置外にトナーが飛散することを防止するものである。

特開平７−２７１１９３号公報

本発明は上記のように飛散防止電極を用いる従来技術を更に発展させたものである。本発明の目的は、画像形成後に飛散防止電極に逆帯電したトナーが付着して、該付着トナーが落下しても現像装置外に飛散することがない現像装置を提供することにある。

上記の目的を達成するための本発明に係る現像装置の代表的な構成は、現像剤を収容した現像容器と、内部にマグネットロールを備え、外周面に前記マグネットロールの磁界により前記現像剤を担持して回転して像担持体との最近接部である現像領域に現像剤を搬送する現像剤担持体と、前記現像剤担持体に担持された現像剤の層厚を規制する現像剤規制部材と、現像剤の飛散を防止する電圧が印加される飛散防止電極と、を有し、前記像担持体に形成された静電像を現像剤により現像する現像装置であって、前記現像剤規制部材は前記現像領域よりも現像剤担持体回転方向上流側で、かつ前記現像剤担持体の鉛直方向下側に設置され、前記飛散防止電極は前記現像剤担持体に対して平行に延在し、前記現像剤担持体の鉛直方向上方で、かつ電極幅中心が前記現像剤担持体の回転中心と頂点との２点を通る直線よりも現像剤担持体回転方向下流側に存在することを特徴とする。

本発明によれば、画像形成後に飛散防止電極に逆帯電したトナーが付着して、該付着トナーが落下しても現像装置外に飛散することがない現像装置を提供することができる。

（ａ）は本発明に従う現像装置を搭載している画像形成装置の一例の概略構成図、（ｂ）は（ａ）の画像形成装置における１つの画像形成部の拡大図である。（ａ）は実施例１の現像装置の横断面図、（ｂ）は縦断平面図である。（ａ）は実施例１の現像装置における、ドラム、現像スリーブ、上蓋、飛散防止電極、整流基板の配置関係を示した模式図、（ｂ）は比較例１の現像装置の横断面図、（ｃ）は比較例２の現像装置の横断面図である。（ａ）、（ｂ）、（ｃ）はそれぞれ実施例２、３、４の現像装置の横断面図である。（ａ）は実施例５の現像装置の横断面図、（ｂ）は正面図である。

［実施例１］:《画像形成装置例の全体的構成及び動作》先ず、本実施例の画像形成装置の全体的構成及び動作について説明する。図１の（ａ）は本発明に従う現像装置を搭載している画像形成装置１００の一例の概略構成図であり、４連タンデム式、中間転写方式の４色フルカラー電子写真画像形成装置である。この画像形成装置１００は、制御回路部２００と通信可能に接続されたホスト機器３００からの入力画像情報に応じて作像動作する。そして、記録材（記録材体）Ｓにイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の４色フルカラー画像を形成することができる。ホスト機器３００は、この画像形成装置１００の装置本体に接続された原稿読み取り装置或いは装置本体に通信可能に接続されたパーソナルコンピュータ等である。記録材Ｓは記録用紙、プラスチックシート、布等である。装置本体内には複数の画像形成部（画像形成ステーション）Ｐが配置されている。本実施例の画像形成装置１００においては、それぞれＹ色、Ｍ色、Ｃ色、Ｋ色の画像を形成する第１から第４の４つの画像形成部ＰＹ・ＰＭ・ＰＣ・ＰＫが、図面上、左側から右側のほぼ水平に所定の間隔をおいて一列に配置されている。各画像形成部Ｐは、現像色が異なる以外は実質的に同一の電子写真プロセス機構である。図１の（ｂ）は、１つの画像形成部Ｐの拡大図である。各画像形成部Ｐは、像担持体としてのドラム状の電子写真感光体（以下、ドラムと記す）１を有する。また、ドラム１の回りには、帯電手段としての帯電ローラ２、現像手段としての現像装置４、一次転写手段としての一次転写ローラ５１、ドラムクリーニング手段としてのクリーニング装置７が配置されている。各画像形成部Ｐの上側には、中間転写ベルトユニット５が配置されている。ユニット５は、各画像形成部Ｐのドラム１の上面に接触する中間転写体としての、可撓性を有する、誘電体性のエンドレスベルト（中間転写ベルト：以下、ベルトと記す）５２を有する。このベルト５２は、左側の駆動ローラ５３と右側のテンションローラ５４及び二次転写対向ローラ５５の並行３本のローラ間に懸回張設されている。二次転写対向ローラ５５にはベルト５２を介して二次転写ローラ５６が当接している。ベルト５２と二次転写ローラ５６との接触部が二次転写ニップ部である。各画像形成部Ｐのドラム１の上面と、ベルト５２の駆動ローラ５３とテンションローラ５４との間の下行側ベルト部分の下面とが接している。各画像形成部Ｐの一次転写ローラ５１は、それぞれ、ベルト５の下行側ベルト部分を介して対応するドラム１の上面に当接している。各画像形成部Ｐにおいて、ドラム１とベルト５の接触部が一次転写ニップ部である。駆動ローラ５３のベルト懸回部にはベルトクリーニング装置５７が配置されている。各画像形成部Ｐの下側には、各画像形成部Ｐのドラム１に対する露光手段としての露光装置３が配置されている。本実施例において、露光装置３はレーザー露光光学装置（レーザースキャナ）である。レーザスキャナは、画像情報に基づいてレーザー発光するレーザー、レーザー光を偏向走査するポリゴンミラー、レーザー光を等速走査及びドラム上でスポット結像させるｆθレンズ、ビームを所定の方向へ反射する折り返しミラー等を有する。

フルカラー画像を形成するための動作は次のとおりである。第１から第４の各画像形成部ＰＹ・ＰＭ・ＰＣ・ＰＫのドラム１が矢印の時計方向に所定の速度で回転駆動される。ベルト５２も矢印の反時計方向（ドラム１の回転に順方向）にドラム１の速度に対応した速度で回転駆動される。露光装置３も駆動される。この駆動に同期して、各画像形成部Ｐにおいてそれぞれ所定の制御タイミングで帯電ローラ２がドラム１の表面を所定の極性・電位に一様に帯電する。露光装置３は各ドラム１の表面を各色の画像信号に応じて変調されたレーザー光Ｌで走査露光する。これにより、各ドラム１の表面に対応色の画像信号に応じた静電像が形成される。形成された静電像は、現像装置４によりトナー像として現像される。上記のような電子写真画像形成プロセス動作により、第１の画像形成部ＰＹのドラム１にはフルカラー画像のイエロー成分に対応するＹ色トナー像が形成される。そして、そのＹ色トナー像がベルト５２上に一次転写される。第２の画像形成部ＰＭのドラム１にはフルカラー画像のマゼンタ成分に対応するＭ色トナー像が形成される。そして、そのＭ色トナー像が、ベルト５２上にすでに転写されているＹ色トナー像に重畳されて一次転写される。第３の画像形成部ＰＣのドラム１にはフルカラー画像のシアン成分に対応するＣ色トナー像が形成される。そして、そのＣ色トナー像が、ベルト５２上にすでに転写されているＹ色＋Ｍ色のトナー像に重畳されて一次転写される。第４の画像形成部ＰＫのドラム１にはフルカラー画像のブラック成分に対応するＫ色トナー像が形成される。そして、そのＫ色トナー像が、ベルト５２上にすでに転写されているＹ色＋Ｍ色＋Ｃ色のトナー像に重畳されて一次転写される。各画像形成部Ｐにおけるドラム１からベルト５２へのトナー像の一次転写は一次転写ローラ５１に対してトナーの帯電極性とは逆極性の所定の一次転写バイアスが印加されることでなされる。このようにして、ベルト５２上にＹ色＋Ｍ色＋Ｃ色＋Ｋ色の多重トナー像（４色フルカラーの未定着トナー像）が形成される。各画像形成部Ｐにおいて、一次転写後にドラム１の表面に残留したトナーはクリーニング装置７により除去・回収される。これにより、ドラム１は、次の画像形成工程に備える。

一方、記録材収容部としてのカセット９に収容されている記録材Ｓが、ピックアップ機構９１、搬送ローラ９２、レジストローラ９３等の記録材搬送部材によって、ベルト５２と二次転写ローラ５６とが当接する二次転写ニップ部に搬送される。記録材Ｓは二次転写ニップ部に対してレジストローラ９３によりベルト５１上のトナー像と同期がとられて搬送されてくる。そして、ベルト５２上の多重トナー像は、二次転写ニップ部において、二次転写ローラ５６に印加される二次転写バイアス（トナーの帯電極性とは逆極性のバイアス）の作用により記録材Ｓ上に一括して二次転写される。二次転写ニップ部を出た記録材Ｓはベルト５２から分離されて定着装置６へと搬送される。記録材Ｓ上に転写された多重トナー像は定着装置６によって熱及び圧力で溶融混合されると共に、記録材Ｓ上に定着される。そして、排出搬送路１０を通って排出トレイ１１にフルカラー画像形成物として排出される。二次転写工程後にベルト５２上に残留したトナー等の付着物はベルトクリーニング装置５７によって除去・回収される。尚、本実施例の画像形成装置１００は、例えばブラック単色の画像など所望の単色又は４色のうちいくつかの色用の画像形成部を用いて、単色又はマルチカラーの画像を形成することも可能である。８Ｙ・８Ｍ・８Ｃ・８Ｋは、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色のトナーカートリッジであり、画像形成装置の所定の装着部に対して新旧交換可能に装着される。各トナーカートリッジ８は、それぞれ、対応する色の現像装置４に対する補給用トナーを収容している。そして、不図示の自動トナー補給制御機構（ATR:Auto Toner Replenisher）の動作によりトナーカートリッジ８から現像装置４に対して適時・適量のトナーが補給される。

《現像装置の基本構成》：各画像形成部Ｐの現像装置４は、現像剤として、非磁性トナー粒子（以下、トナーと記す）と磁性キャリア粒子（以下、キャリアと記す）とを備えた２成分現像剤を使用するものである。即ち、トナーとキャリアを備えた２成分現像剤を現像剤担持体に担持させて、現像剤担持体に電源から直流電圧と交流電圧を重畳した現像バイアスを印加し、像担持体に形成された静電像に現像剤を供給して静電像をトナー像として現像するものである。図２の（ａ）は現像装置４の拡大横断面図、（ｂ）は縦断平面図である。現像装置４は、像担持体であるドラム１の回転軸線方向に長く、２成分現像剤（不図示）を収容する現像容器（現像剤を収容した現像容器）４１を有する。現像容器４１内には、現像剤担持体としての現像スリーブ４４が配置されている。現像スリーブ４４内には、非回転に固定して配置された磁界発生手段としてのマグネットロール（磁石）４４ａが配置されている。また、現像容器４１内には、現像スリーブ４４の表面に現像剤の薄層を形成する現像剤規制部材としての現像ブレード４６と、現像容器４１内の現像剤を攪拌し、かつ搬送する第１現像剤搬送部材４２及び第２の現像剤搬送部材４３が配置されている。現像容器４１の内部は、現像容器の長手方向に、かつ垂直方向に延在する隔壁４１ｃによって、ドラム１側の現像室（現像剤搬送経路）４１ａと、ドラム１側とは反対側の攪拌室（現像剤搬送経路）４１ｂとに区画されている。そして、現像室４１ａ内に前記第１の現像剤搬送部材４２が配置され、攪拌室４１ｂ内に前記第２の現像剤搬送部材４３が配置されている。第１の現像剤搬送部材４２は現像室４１ａの長手方向に延在している。第２の現像剤搬送部材４３は攪拌室４１ｂの長手方向に延在している。隔壁４１ｃの長手方向の一方側端部（図２の（ｂ）において左側端部）と他方側端部（図２の（ｂ）において右側端部）には、現像室４１ａと攪拌室４１ｂとの間での現像剤の通過を許す受け渡し部（現像剤搬送経路）４１ｆと４１ｇが設けられている。

本実施例では、第１現像剤搬送部材４２と第２の現像剤搬送部材４３はいずれもスクリュー状部材（以下、それぞれ、第１のスクリュー、第２のスクリューと記す）である。つまり、本実施例では、第１と第２のスクリュー４２・４３は、それぞれ、磁性体の軸（回転軸）ａの周りに、搬送部としての螺旋形状の羽根ｂを設けて形成されている。また、本実施例では、第２のスクリュー４３には、羽根ｂに加えて、軸ａからその半径方向に突出し、現像剤の搬送方向に所定の幅を有する攪拌リブｃをも有している。リブｃは、軸ａの回転に伴って現像剤を攪拌する。第１のスクリュー４２は現像室４１ａ内の現像剤を攪拌し、かつ図２の（ｂ）において矢印Ａの左方に搬送する。また、第２のスクリュー４３は、攪拌室４１ｂ内の現像剤を攪拌し、かつ図２の（ｂ）において矢印Ｂの右方に搬送する。攪拌室４１ｂは、長手方向の一方側端部（図２の（ｂ）において左側端部）と他方側端部（図２の（ｂ）において右側端部）に、それぞれ、トナー補給部４１ｈと、現像剤濃度センサ（インダクタンスセンサ）４５を有する。現像剤濃度センサ４５は現像容器４１内の現像剤のトナー濃度を検知しており、その検知情報が制御回路部２００に入力する。制御回路部２００は入力する検知情報に基づいて自動トナー補給制御機構（不図示）を制御して、現像剤濃度センサ４５から入力する検知トナー濃度が所定範囲内に維持されるように、トナーカートリッジ８からトナー補給部４１ｈへのトナー補給を制御する。トナー補給部４１ｈへ補給されたトナーは、第２のスクリュー４３により攪拌室４１ｂ内に入り、既に攪拌室４１ｂ内にある現像剤に対して攪拌混入されながら攪拌室４１ｂ内をＢ方向に搬送されてトナー濃度の均一化がなされる。第１と第２のスクリュー４２・４３は、現像スリーブ４４の回転軸線方向（現像幅方向）に沿ってほぼ平行に配置されている。そして、第１のスクリュー４２と第２のスクリュー４３は現像スリーブ４４の回転軸線方向に沿って互いに逆方向に現像剤を搬送する。こうして現像剤は第１と第２のスクリュー４２・４３によって連絡部４１ｆ・４１ｇを介して現像容器４１内を循環させられる。つまり、第１と第２のスクリュー４２・４３の搬送力により、現像工程でトナーが消費されてトナー濃度の低下した現像室４１ａ内の現像剤が、一方の連絡部４１ｆを介して撹拌室４１ｂ内へ移動する。また、トナーが補給されて攪拌された攪拌室４１ｂ内の現像剤が他方の連絡部４１ｇを介して現像室４１ａへ移動する。

現像室４１ａには、ドラム１に対面した現像領域に相当する位置が開口部４７として開口しており、この開口部４７に、周面の一部が露出するようにして現像スリーブ４４がドラム１に対してほぼ並行に、かつ回転可能に配置されている。本実施例では、現像スリーブ４４は非磁性材料で構成され、現像動作時には、図２の（ａ）に示す矢印の反時計方向に所定の速度で回転駆動される。そして、現像スリーブ４４の内部には、磁界発生手段として、周方向に沿って複数の磁極を有するマグネットロール４４ａが非回転に固定されて配置されている。現像スリーブ４４はこの固定のマグネットロール４４ａの外回りを回転する。現像室４１ａ内の現像剤は、第１のスクリュー４２により現像スリーブ４４に供給される。現像スリーブ４４に供給された現像剤は、マグネットロール４４ａの発生する磁界により現像スリーブ４４上に所定の量が担持されて現像剤溜まりを形成する。現像スリーブ４４上の現像剤は現像スリーブ４４が回転することによって、現像剤溜まりを通過して現像ブレード４６によって層厚が規制されると共に、ドラム１と対向する現像領域Ｄへと搬送される。現像ブレード４６は現像スリーブ４４に対して所定の隙間αを存して対向している。現像スリーブ４４はドラム１に対して所定の隙間βを存して対向している。現像スリーブ４４とドラム１の最近接部が現像領域Ｄである。現像領域Ｄで、現像スリーブ４４上の現像剤は穂立ちして磁気穂を形成する。本実施例では、磁気穂をドラム１に接触させて、現像剤のトナーをドラム１に供給することで、ドラム１上の静電像をトナー像として現像する。また、現像効率、即ち、潜像へのトナーの付与率を向上させるために、通常、現像スリーブ４４には電圧印加手段としての現像バイアス電源Ｅから、直流電圧と交流電圧を重畳した現像バイアス電圧が印加される。ドラム１にトナーを供給した後の現像スリーブ４４上の現像剤は、更に現像スリーブ４４が回転することによって現像室４１ａに戻る。即ち、現像剤担持体としての現像スリーブ４４は内部にマグネットローラ４４ａを備える。そして、外周面にマグネットローラ４４ａの磁界により現像剤を担持して回転してドラム１との最近接部である現像領域Ｄに現像剤を搬送して、像担持体であるドラム１に形成された静電像を現像剤により現像する。現像剤規制部材としての現像ブレード４６は、現像領域Ｄよりも現像スリーブ回転方向上流側（現像剤担持体回転方向上流側）で、かつ現像スリーブ４４の鉛直方向下側に配置されており、現像スリーブ４４に担持された現像剤の層厚を規制する。

《飛散防止電極構成》：上述の現像装置４において、現像容器４１の上蓋４８は現像スリーブ４４との対向面が現像スリーブ４４の表面に沿った曲線形状になっている。この容器上蓋４８に、現像剤（トナー）の飛散を防止する電圧を印加することができる飛散防止電極（以下、電極と記す）４９を配置している。電極４９は、現像剤担持体である現像スリーブ４４に対して平行に延在している。また、電極４９は、図２の（ａ）のように、現像スリーブ４４の鉛直方向上方に配置されている。かつ、現像スリーブ４４の回転中心Ｏと頂点（Slv頂点）ｄとの２点を通る直線（鉛直線）Ｊよりも、少なくとも電極の一部が現像スリーブ４４の回転方向の下流側（現像剤担持体回転方向下流側）に存在する。Ｋは電極４９の幅中心（電極中心）を通る鉛直線である。

通常、現像剤の飛散防止バイアスは、トナーとしてネガ帯電極性のトナーを用いる場合、現像スリーブ４４の遠心力などで飛散しやすい帯電が不十分な弱ネガ極性トナーを現像スリーブへ押し付ける方向に電界が発生するように電極４９に電圧を印加する。電極４９には、新たに電源を設ける事無く、現像スリーブ４４に印加する現像バイアス（ＡＣ）の配線から容器上蓋４８に備える整流基板を介してＤＣバイアスに整流されたバイアスが印加される。図３の（ａ）は、本実施例における、ドラム１、現像スリーブ４４、上蓋４８、電極４９、整流基板５０の配置関係を示した模式図である。電極４９は、アルペット素材（複合素材：アルペット（アルム＋ＰＥＴ）、アルム箔導線）で幅４ｍｍのシート状のものを使用した。これを、容器上蓋４８の裏面において、現像スリーブ４４に対して鉛直方向上方に、現像スリーブ４４の長手方向において現像剤を搬送するブラスト領域Ｆと同等の長さにて配置している。そして、電極４９は、容器上蓋４８の開口部４７側の端部（開口端部）ｅから現像スリーブ４４の回転方向下流方向に７ｍｍの位置に配置している。本実施例においては、この電極４９は、現像スリーブ４４の回転中心Ｏと頂点ｄとの２点を通る直線Ｊより電極中心が１ｍｍ、現像スリーブ回転方向下流側に位置している。整流基板５０は容器上蓋４８の上面に設けてあり、電源Ｅと配線５０ａを介して電気的に連絡している。また、整流基板５０は電極４９と配線５０ｂを介して電気的に連絡している。ここで、飛散防止電極の幅（スリーブ回転方向の幅）は通常５ｍｍ程度である。飛散防止電極の幅が少なくとも現像剤担持体の直径の１／３以下である。通常、飛散防止電極は「幅数ｍｍ」（少なくとも６〜７ｍｍ以下）の金属板や金属箔シールで構成されることが多いので、直線Ｊに電極の下流端部が係るように配置しても逆側端部が図の上蓋端部ｅの位置にくることは殆んど無い。

図３の（ｂ）は、比較例１の現像装置４Ａの構成を示すものである。この現像装置４Ａは、飛散防止電極４９を容器上蓋４８の開口部４７側の端部（開口端部）ｅに配置したものである。その他の現像装置構成は本実施例１の現像装置４と同様である。そして、本実施例１の現像装置４と比較例１の現像装置４Ａについて、トナーの飛散と容器上蓋４８からのトナーのボタ落ちのレベルに関して比較を行った。先ず、両構成の現像装置４と４Ａについて高温高湿環境下（３０℃８０％）で空回転を行い飛散レベルの比較を行った。現像装置の駆動のみを備えて現像装置のみを動作させることができる空回転装置に現像装置を取り付け、電極４９に外部電源より−６００［Ｖ］を印加、現像スリーブ４４をＧＮＤ（グランド）に接地した。さらに、現像装置の周りに白紙を巻きつけて、Ｔ／Ｄ（トナー重量／現像剤重量の比）＝１０％の２成分現像剤を用いて５０ｃｐｍ相当の回転速度で２ｈ空回転（２時間の空回転）を行う。そして、飛散して白紙に付着したトナー量を比較した。このとき、比較例１の現像装置４Ａの容器上蓋４８と本実施例１の現像装置４の容器上蓋４８で、トナー飛散のレベルは同等であった。現像装置外に駆動によって飛散するトナーに対する捕集能力は、本実施例１の現像装置４と比較例１の現像装置４Ａにおいて、飛散防止電極４９を配置する位置に関して同等の能力であった。

ここで、飛散防止電極４９は、通常２成分現像剤を用いた場合には負極性に帯電したトナーを現像スリーブ４４の方向に移動させるが、その逆極性或いは未帯電のトナーは電極に付着して徐々に蓄積してしまう。比較例１や比較例２の現像装置４Ａ・４Ｂのように、電極４９は、通常現像容器において現像剤スリーブ４４の現像剤取込み部の開口部端に取り付けられる。これは、最終的に現像容器外に出ようとするトナーに対しては電界を作用させるには効率的な構成である。しかし、現像スリーブ４４がドラム対向面に対して現像剤を上方に汲み上げる構成において、同様に容器上蓋の開口端に電極を配置した場合、次のような問題がある。即ち、電極４９に、未帯電若しくは逆帯電したトナーが付着し蓄積すると、蓄積したトナーが下方に落下する問題がある。また、落下の要因としては、自重による落下や、特にメンテナンスのために現像装置や帯電装置、クリーニング装置などからなるカートリッジを取り外しする際などに、現像装置に衝撃が加わることが挙げられる。落下したトナーは、容器上蓋４８の端部から落下するため、ドラム対向部方向に落下し、更に下方の現像ブレード４６まで落下する。これによって、落下と衝突の衝撃でトナーが飛散して現像装置周りが汚染されてしまうという課題が発生する。

次に、比較例１の現像装置４Ａと本実施例１の現像装置４を、それぞれ、画像形成装置１００内に搭載し、画像形成動作を行って電極４９からボタ落ちするトナー量を比較した。画像形成装置１００では、現像スリーブ４４に印加する電圧はＡＣ及びＤＣの重畳バイアスでＤＣ成分が−４００［Ｖ］である。電極４９に印加される整流後のＤＣバイアスは−１０００［Ｖ］であり、上述の空回転実験と同様の−６００［Ｖ］の電位差が発生するようにした。また、ドラム１は、表面に−６５０［Ｖ］の電圧を印加して、ドラムの回転軸をＧＮＤに接続する。上述の設定で、前記空回転実験と同等の１０，０００枚（２ｈ相当）、画像比率５％の画像で画像形成動作を行う。そして、現像装置の容器上蓋４８にトナーが十分付着したところで画像形成装置１００から現像装置を取り外し、それぞれの現像装置を３回ずつ床にタップして、それぞれの容器上蓋４８から落下するトナー量を比較した。このとき、比較例１の現像装置４Ａの容器上蓋４８では現像スリーブ４４のドラム対向部に落下したトナーがあった。これに対して、本実施例１の現像装置４の容器上蓋４８の構成では殆んどドラム対向部にはトナーが落下せず、現像装置外部に対してのトナー汚染はしなかった。以上により、本実施例１の現像装置構成で飛散防止電極４９に付着したトナーが現像装置外部に落下して画像形成装置内部を汚すことが防止されることが確認され、よりメンテナンス性に優れた現像装置、及び画像形成装置を提供することが出来た。

図３の（ｃ）は比較例２の現像装置４Ｂの横断面図である。この現像装置４Ｂは現像スリーブ４４とドラム１の回転方向が実施例１及び比較例１の現像装置４と４Ａとは逆である。また、現像ブレード４６を現像スリーブ４４の鉛直方向上方に配している。また、電極４９を現像スリーブ４４の鉛直方向下方で、かつ開口部側の端部に配置している。本実施例１の現像装置４はこの比較例２の現像装置４Ｂとの対比においてもトナーの飛散防止効果に優れていた。

本実施例１の現像装置構成によれば、電極４９により飛散トナーを捕集する位置を現像装置外から遠ざける位置に配置でき、かつ、電極４９に対する付着トナーを現像スリーブ４４の傾斜面が内部向きの位置に落下させることができる。そのため、飛散トナーによる現像装置外への汚染を防止抑制することが可能となる。

［実施例２］：図４の（ａ）は、本実施例２に係る現像装置４の横断面図である。本実施例２では、実施例１の現像装置構成に加え、現像剤担持体である現像スリーブ４４から現像剤を剥ぎ取るための、マグネットローラ４４ａにおける剥ぎ取り磁極Ｓ３の位置よりも現像スリーブ回転方向上流側に電極４９を配する構成とした。本実施例においては、電極４９は、現像スリーブ４４の回転中心Ｏと頂点ｄとの２点を通る直線Ｊよりも現像スリーブ回転方向下流側に位置している。また、電極４９は、剥取極位置よりも現像スリーブ回転方向上流側に位置している。現像スリーブ４４に内包されたマグネットローラ４４ａは、現像容器内からの現像剤の動きの順に、５極Ｓ２・Ｎ１・Ｓ１・Ｎ２・Ｓ３のマグネットピース（磁極）で構成されている。Ｓ２極は現像剤を現像スリーブ４４に汲み上げる汲み上げ極である。Ｎ１極は規制ブレード４６の位置で現像剤を薄層コートするためのカット極である。Ｓ１極はドラム対向位置（現像領域Ｄ）において現像剤の磁気穂を立たせる現像極である。Ｎ２極は現像剤を現像容器内部に搬送する取り込み極（取込極）である。Ｓ３極は現像剤を現像スリーブ４４から剥がして現像容器内に戻す剥ぎ取り極である。本実施例２において、実施例１に記載の現像装置空回転の方法で、下記のように電極４９の位置について検討した。ここで、剥取極位置とは、剥ぎ取り極Ｓ３の中心（磁極の中心は、磁場測定器でマグネットロールの磁界を測定したときの磁界のピークを示す位置）を通る鉛直線Ｍの位置である。剥取極位置Ｍよりも現像スリーブ回転方向下流側に電極４９を配置した場合、作像動作が終了して電圧印加が終了した電極４９から落下したトナーは、直接長い距離を落下して現像室４１ａの現像剤面に衝突する。そのため、衝撃によってトナー飛散してしまったため、現像装置４周りに巻き付けた白紙に飛散トナーが多く付着した。また、本実施例２の現像装置４のように、電極４９を、剥取極位置Ｍよりも現像スリーブ回転方向上流側で、かつ現像スリーブ４４の頂点ｄよりも現像スリーブ回転方向下流側に配置した場合、電極４９上のトナーは電極４９と近い現像スリーブ４４上に落下する。そのため、落下トナーの衝撃による飛散は殆んど発生しなかった。これにより、白紙のトナー付着量は実施例１とほぼ同等であった。現像装置の上記両構成において、実施例１と同様に、画像形成装置１００内で画像形成動作を実行してタッピングしたときのトナーボタ落ち量は同等であった。上記のように、電極４９が取込極位置Ｎよりも現像スリーブ回転方向下流側に存在する構成により現像剤搬送領域に現像剤を落とすことによる衝撃でトナーが飛散することを防止し、現像装置外にトナーが飛散しない。以上により、本実施例４の現像装置構成で、通常のトナー飛散及び電極４９に付着したトナーが現像装置外部に落下して画像形成装置内部を汚すことが防止されることが確認された。これにより、よりメンテナンス性に優れた現像装置、及び画像形成装置を提供することが出来た。

［実施例３］：図４の（ｂ）は、本実施例３に係る現像装置４の横断面図である。本実施例３では、実施例２の条件に加え、現像剤を現像領域Ｄから現像容器内に搬送するための搬送磁極である取り込み極Ｎ２の位置よりも現像スリーブ回転方向下流側に飛散防止電極４９を配する構成とした。ここで、取込極位置は取り込み極Ｎ２の中心を通る鉛直線Ｎの位置である。鉛直線Ｎは図２の（ａ）における直線Ｊに対してスリーブ回転方向に１０°下流にある。本実施例において、上記の電極４９の構成と、取り込み極Ｎ２の直上に電極４９を配置したときに、実施例１と同様にそれぞれの構成の現像装置４において画像形成動作を行った。そして、画像形成装置１００内から、それぞれの現像装置４を取り出して３回タッピングした場合と１０回タッピングした場合で、現像装置４の容器上蓋４８と現像スリーブ４４の隙間の開口部４７からトナーが噴出す量を比較した。結果、３回目のタッピングにおいては両構成において殆んど開口部４７からトナーが噴出する事無く同等の落下量であった。しかし、１０回目のタッピング後では、本実施例の構成の場合はトナーは殆んど開口部４７から噴出しなかったのに対し、取り込み極Ｎ２の直上に電極４９を配置した構成では容器上蓋４８に付着していたトナーが幾らか噴出した。上記のように、電極４９が、取込極位置Ｎよりも現像スリーブ回転方向下流側に存在する。これにより、現像スリーブ４４に電極４９からトナーが落下した場合に、取り込み極Ｎ２で現像剤の磁気穂が立つことによって、現像器外へトナーが飛散することを防止することが出来る。以上により、本実施例３の現像装置構成で電極４９に付着したトナーが現像装置外部に落下して画像形成装置内部を汚すことが防止されることが確認され、よりメンテナンス性に優れた現像装置、及び画像形成装置を提供することが出来た。

［実施例４］：図４の（ｃ）は、本実施例４に係る現像装置４の横断面図である。本実施例では、実施例３の現像装置構成に加え、電極４９の表面に電極４９よりも現像剤（トナー）の離型性の高い材料で覆う構成（コーティング）４９ａとした。具体的には、アルペット素材の電極４９上に４フッ化エチレン樹脂（商品名：テフロン）のテープ４９ａを被覆するように貼って電極４９のトナーの離型性を向上した。コーティング４９ａは４フッ化エチレン樹脂以外にも、電極４９の表面の接触角を大きくすることが出来るその他の樹脂や溶剤などでも良い。ここで、電極４９よりも現像剤の離型性の高い材料に関して、飛散防止電極に付着するトナーは未帯電もしくは微小にポジ帯電しているものが多い。そのため、トナーと部材の静電的な付着力というよりは、摩擦や液架橋力といった離型性が高い材料の接触角で示す。本発明では、KRUSS Drop Shape Analysis System Type DSA 10 Mk2によって測定された水接触角を示す。１．５μｌの蒸溜水滴を試料上に自動的に配置させた。前記水滴をＣＣＤ−カメラによって０．２秒ごとに１０秒間モニターし、分析した。４フッ素化エチレン樹脂テープは水接触角１１２度を示し離型性が高く、実際にキャリアに触れていない未帯電のトナーを４フッ素化エチレン樹脂テープ上に数ｇ載せて傾けたところ、殆どのトナーが付着せずに滑り落ちた。本実施例４の構成の現像装置４と、実施例３の構成の現像装置４とで、画像形成装置１００内で画像形成動作を１００枚間欠にて１０，０００枚行い、３回タップを行った。そして、現像スリーブ４４のドラム対向部に落下するトナー量、及び容器上蓋４８の裏側の電極４９近傍のトナー付着量を比較した。結果、タップ後の落下トナーは両構成で殆んど変わらず、殆んど落下していなかった。しかし、容器上蓋４８を現像容器４１から取り外し、電極４９周辺に付着したトナー量を比較すると、本実施例４のように、電極４９よりも離型性の高いコーティング４９ａで電極４９を被覆した構成のものの方が、トナー付着量が少なかった。これは、電極４９がコーティング４９ａでコートされているため、電極４９に対するトナーの付着力が低下したためであり、１００枚おきに電極４９に印加されるバイアスが途切れたタイミングで付着したトナーが定期的に落下したことによる。これによって、本実施例４の構成によって電極４９に蓄積するトナー量を減少させることができ、そのため電極４９からのトナー落下による汚染を減少させることができた。上記のように、電極４９の表面は、電極４９よりも現像剤（トナー）の離型性が高い材料４９ａで覆われていることで、電極４９に付着したままになるトナーを極力少なく保つことができる。これによって、トナーのボタ落ち量を低減して現像装置外へのトナー飛散を防止する。以上により、本実施例４の現像装置構成で電極４９に付着したトナーが現像装置外部に落下して画像形成装置内部を汚すことが防止されることが確認され、よりメンテナンス性に優れた現像装置、及び画像形成装置を提供することが出来た。

［実施例５］：図５の（ａ）は、本実施例５に係る現像装置４の横断面図、（ｂ）は現像装置の正面図である。本実施例では、実施例４の現像装置構成に加え、容器上蓋４８に加振装置４９ｂを設け、電極４９に振動を与えて電極４９に対する付着現像剤（付着トナー）を積極的に離脱（落下）させる構成とした。本実施例では、上記加振装置４９ｂとしてピエゾ素子を用いた。ピエゾ素子を用いた加振装置４９ｂはシート状の形状であり、容器上蓋４８を挟んで飛散防止電極４９と同じ位置に、かつ容器上蓋４８の長手方向に飛散防止電極４９と同じ長さに設置した。そして、本実施例５の構成の現像装置４と実施例４の構成の現像装置４で、トナーの落下量と飛散防止電極４９近傍の飛散トナー付着量を比較した。本実施例では、ピエゾ素子４９ｂによる加振は画像形成動作終了後に実行する。そのため、画像形成装置１００内で実際に画像形成動作を１００枚間欠動作で１０，０００枚動作させて、画像形成装置１００から現像装置４を取り外す。そして、実施例４と同様に１０回タップして現像スリーブ４４のドラム対向面にトナーが落下するか、そして、容器上蓋４８の飛散防止電極４９近傍に付着したトナー量を確認した。このとき、ピエゾ素子４９ｂによる加振は、１００枚間欠のジョブ間にジョブ終了後の後回転時に１秒間加振した。本発明の構成において、タッピングによって、飛散防止電極４９に付着したトナーが現像装置４外へ落下しないことを確認できた。そして、本実施例５と、実施例４と、前述の比較例１（図３の（ｂ））との現像装置構成とにおいて、飛散防止電極４９近傍のトナー付着量を比較すると、［実施例５］＜［実施例４］＜［比較例１］の順に付着量が多い結果となった。加振装置４９ｂは、容器上蓋４８で、かつ電極４９に対して容器上蓋４８を介して反対側の面に電極４９と同等の長さ、若しくは電極４９の長手方向に対して複数個の設けることができる。上記のように、加振装置を設けることによって、ボタ落ち量を低減して現像装置外へのトナー飛散を防止する現像装置を得ることがきる。以上により、本実施例５の現像装置構成で飛散防止電極４９に付着したトナーが現像装置外部に落下して画像形成装置内部を汚すことが防止されることが確認され、よりメンテナンス性に優れた現像装置、及び画像形成装置を提供することが出来た。

１・・像担持体、４・・現像装置、４１・・現像容器、４４・・現像剤担持体、４４ａ・・マグネットロール、４６・・現像剤規制部材、４９・・飛散防止電極、Ｄ・・現像領域、Ｏ・・現像剤担持体の回転中心、ｄ・・現像剤担持体の頂点、Ｊ・・回転中心Ｏと頂点ｄとを通る直線、Ｓ３・・剥ぎ取り磁極、Ｍ・・剥ぎ取り磁極を通る鉛直線、Ｎ２・・取り込み極（搬送磁極）、Ｎ・・取り込み極を通る鉛直線、４９ａ・・現像剤の離型性が高い材料、４９ｂ・・加振装置

Claims

現像剤を収容した現像容器と、内部にマグネットロールを備え、外周面に前記マグネットロールの磁界により前記現像剤を担持して回転して像担持体との最近接部である現像領域に現像剤を搬送する現像剤担持体と、前記現像剤担持体に担持された現像剤の層厚を規制する現像剤規制部材と、現像剤の飛散を防止する電圧が印加される飛散防止電極と、を有し、前記像担持体に形成された静電像を現像剤により現像する現像装置であって、
前記現像剤規制部材は前記現像領域よりも現像剤担持体回転方向上流側で、かつ前記現像剤担持体の鉛直方向下側に設置され、
前記飛散防止電極は前記現像剤担持体に対して平行に延在し、前記現像剤担持体の鉛直方向上方で、かつ電極幅中心が前記現像剤担持体の回転中心と頂点との２点を通る直線よりも現像剤担持体回転方向下流側に存在することを特徴とする現像装置。
前記飛散防止電極の現像剤担持体回転方向下流側の端部の位置は、前記マグネットロールが有する磁極のうち、前記現像剤担持体から現像剤を剥ぎ取る剥ぎ取り磁極を通る鉛直線よりも現像剤担持体回転方向上流側に存在することを特徴とした請求項１に記載の現像装置。
前記飛散防止電極の現像剤担持体回転方向上流側の端部の位置は、前記マグネットロールが有する磁極のうち、前記現像剤担持体に担持された現像剤を前記現像領域から前記現像容器の内部に搬送するための取り込み極を通る鉛直線よりも現像剤担持体回転方向下流側に存在することを特徴とした請求項１又は２に記載の現像装置。
前記飛散防止電極の表面は、飛散防止電極よりも現像剤の離型性が高い材料で覆われていることを特徴とした請求項１乃至３の何れか一項に記載の現像装置。
前記飛散防止電極に振動を与えて付着現像剤を離脱させる加振装置を有することを特徴とした請求項１乃至４の何れか一項に記載の現像装置。
前記飛散防止電極は前記現像剤担持体の長手方向において現像剤を搬送するブラスト領域と対応する領域に配置されていることを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項に記載の現像装置。
現像剤を収容した現像容器と、内部にマグネットロールを備え、外周面に前記マグネットロールの磁界により前記現像剤を担持して回転して像担持体との最近接部である現像領域に現像剤を搬送する現像剤担持体と、前記現像剤担持体に担持された現像剤の層厚を規制する現像剤規制部材と、現像剤の飛散を防止する電圧が印加される飛散防止電極と、を有し、前記像担持体に形成された静電像を現像剤により現像する現像装置であって、
前記現像剤規制部材は前記現像領域よりも現像剤担持体回転方向上流側で、かつ前記現像剤担持体の鉛直方向下側に設置され、
前記飛散防止電極は前記現像剤担持体に対して平行に延在し、前記現像剤担持体の鉛直方向上方に配置され、かつ前記飛散防止電極の現像剤担持体回転方向上流側の端部の位置が、前記現像剤担持体の回転中心と頂点との２点を通る直線よりも現像剤担持体回転方向下流側に存在することを特徴とした現像装置。
前記飛散防止電極の現像剤担持体回転方向下流側の端部の位置は、前記マグネットロールが有する磁極のうち、前記現像剤担持体から現像剤を剥ぎ取る剥ぎ取り磁極を通る鉛直線よりも現像剤担持体回転方向上流側に存在することを特徴とした請求項７に記載の現像装置。
前記飛散防止電極の現像剤担持体回転方向上流側の端部の位置は、前記マグネットロールが有する磁極のうち、前記現像剤担持体に担持された現像剤を前記現像領域から前記現像容器の内部に搬送するための取り込み極を通る鉛直線よりも現像剤担持体回転方向下流側に存在することを特徴とした請求項７又は８に記載の現像装置。
前記飛散防止電極の表面は、飛散防止電極よりも現像剤の離型性が高い材料で覆われていることを特徴とした請求項７乃至９の何れか一項に記載の現像装置。
前記飛散防止電極に振動を与えて付着現像剤を離脱させる加振装置を有することを特徴とした請求項７乃至１０の何れか一項に記載の現像装置。
前記飛散防止電極は前記現像剤担持体の長手方向において現像剤を搬送するブラスト領域と対応する領域に配置されていることを特徴とする請求項７乃至１１の何れか一項に記載の現像装置。
現像剤を収容した現像容器と、内部にマグネットロールを備え、外周面に前記マグネットロールの磁界により前記現像剤を担持して回転して像担持体との最近接部である現像領域に現像剤を搬送する現像剤担持体と、前記現像剤担持体に担持された現像剤の層厚を規制する現像剤規制部材と、現像剤の飛散を防止する電圧が印加される飛散防止電極と、を有し、前記像担持体に形成された静電像を現像剤により現像する現像装置であって、
前記現像剤規制部材は前記現像領域よりも現像剤担持体回転方向上流側で、かつ前記現像剤担持体の鉛直方向下側に設置され、
前記飛散防止電極は前記現像剤担持体に対して平行に延在し、前記現像剤担持体の鉛直方向上方に配置され、かつ前記飛散防止電極の現像剤担持体回転方向上流側の端部の位置が、前記マグネットロールが有する磁極のうち、前記現像剤担持体に担持された現像剤を前記現像領域から前記現像容器の内部に搬送するための取り込み極を通る鉛直線よりも現像剤担持体回転方向下流側に存在することを特徴とした現像装置。
前記飛散防止電極の現像剤担持体回転方向下流側の端部の位置は、前記マグネットロールが有する磁極のうち、前記現像剤担持体から現像剤を剥ぎ取る剥ぎ取り磁極を通る鉛直線よりも現像剤担持体回転方向上流側に存在することを特徴とした請求項１３に記載の現像装置。
前記飛散防止電極の表面は、飛散防止電極よりも現像剤の離型性が高い材料で覆われていることを特徴とした請求項１３又は１４に記載の現像装置。
前記飛散防止電極に振動を与えて付着現像剤を離脱させる加振装置を有することを特徴とした請求項１３乃至１５の何れか一項に記載の現像装置。
前記飛散防止電極は前記現像剤担持体の長手方向において現像剤を搬送するブラスト領域と対応する領域に配置されていることを特徴とする請求項１３乃至１６の何れか一項に記載の現像装置。