JP6319242B2 - 現像装置及びそれを備えた画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、像担持体に現像剤を供給する現像装置およびそれを備えた電子写真方式の画像形成装置に関する。

電子写真方式の画像形成装置は、原稿画像から読み取られた画像情報、或いはコンピューター等の外部機器から伝送等された画像情報に基づく光を像担持体（感光体ドラム）の周面に照射して静電潜像を形成し、この静電潜像に現像装置からトナーを供給してトナー像を形成させた後、当該トナー像を用紙に転写する。転写処理後の用紙は、トナー像の定着処理が施されたのち外部へ排出される。

ところで、近年、画像形成装置において、カラー印刷化や高速処理化の進行に伴い装置構成が複雑になると共に、高速処理化に対応するべく現像装置内でのトナー攪拌部材の高速回転が余儀なくされる。特に、磁性キャリアとトナーとを含む二成分現像剤を用い、現像剤を担持する磁気ローラー（トナー供給ローラー）と、トナーのみを担持する現像ローラーとを用いる現像方式では、現像ローラーと磁気ローラーとの対向部分においては、磁気ローラー上に形成された磁気ブラシによって、トナーのみが現像ローラーに担持され、更に現像ローラーから現像に使用されなかったトナーが引き剥がされる。そのため、現像ローラーと磁気ローラーとの対向部分の近傍においてトナーの飛散が発生し易くなり、現像装置内で浮遊するトナーが穂切りブレード（規制ブレード）周辺で堆積し、堆積したトナーが凝集して現像ローラーに付着すると、トナー落ちとなって画像不具合が発生するおそれがある。

そこで、例えば特許文献１には、磁性キャリアとトナーとを含む二成分現像剤を用い、現像剤を担持する磁気ローラーと、トナーのみを担持する現像ローラーとを用いる現像装置において、現像ローラー又は磁気ローラーと対向するトナー受け支持部材と、トナー受け支持部材の長手方向に沿って配置され現像ローラーから落下するトナーを受けるトナー受け部材と、トナー受け部材を振動させる振動発生手段と、を設けた現像装置が開示されている。

また、特許文献２には、トナー受け支持部材の長手方向両端部に、トナー受け部材と所定の間隔を隔ててシート状の振動調整部材を配置した現像装置が開示されている。この現像装置では、トナー受け部材が振動したとき振動調整部材に接触することにより、トナー受け部材の自由端が弧を描くように撓みながら波打つように振動してトナー受け部材の自由端側に堆積したトナーを支点側に移動させる。

特開２０１２−２０８４６９号公報 特開２０１４−６４１１号公報

しかしながら、特許文献１、２のようにトナー受け部材を振動させて堆積したトナーを振るい落とす構成としても、トナー受け部材に堆積したトナーを完全に回収することは困難であり、長期間に亘ってトナー落ちを防止するためには堆積したトナーの回収性能をさらに向上させる必要があった。

本発明は、上記問題点に鑑み、トナー受け部材に堆積したトナーの回収性能を簡易な構成で向上させることができる現像装置及びそれを備えた画像形成装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明の第１の構成は、現像ローラーと、トナー供給ローラーと、規制ブレードと、ケーシングと、トナー受け支持部材と、トナー受け部材と、振動発生手段と、を備えた現像装置である。現像ローラーは、静電潜像が形成される像担持体と対向して配置され、像担持体との対向領域において像担持体にトナーを供給する。トナー供給ローラーは、現像ローラーと対向して配置され、現像ローラーとの対向領域において現像ローラーにトナーを供給する。規制ブレードは、トナー供給ローラーに所定の間隔を隔てて対向配置される。ケーシングは、現像ローラー、トナー供給ローラー、及び規制ブレードを収容する。トナー受け支持部材は、ケーシング内に配置され、規制ブレードと像担持体との間において現像ローラー又はトナー供給ローラーと対向する。トナー受け部材は導電性であり、トナー受け支持部材の長手方向に沿って配置され現像ローラーから落下するトナーを受ける。振動発生手段は、トナー受け部材を振動させる。振動発生手段によりトナー受け部材を振動させる際、トナー受け部材にトナー受け部材の固有振動数のｎ倍（ｎ：自然数）の周波数の交流バイアスを印加し、ｎ＝１のときはトナー受け部材の振動波形と同位相の交流バイアスを印加する。

本発明の第１の構成によれば、トナー受け部材を振動させる際にトナー受け部材にトナー受け部材の固有振動数のｎ倍（ｎ：自然数）の周波数の交流バイアスを印加し、ｎ＝１のときはトナー受け部材の振動波形と同位相の交流バイアスを印加することで、トナー受け部材が交流バイアスにより共振してトナー受け部材の振幅が大きくなるため、トナー受け面に堆積したトナーを効率良く振るい落とすことができる。

本発明の現像装置３ａ〜３ｄを備えたカラープリンター１００の概略構成図 本発明の一実施形態に係る現像装置３ａの側面断面図 カラープリンター１００の制御経路を示すブロック図 本実施形態の現像装置３ａに用いられるトナー受け支持部材３５を現像容器２０の内側から見た斜視図 トナー受け支持部材３５を構成する支持部材本体３６の斜視図 トナー受け支持部材３５を構成するトナー受け部材３７を裏面側から見た斜視図 トナー受け部材３７に装着される振動発生装置４０の内部構造を示す斜視図 振動モーター４３の正面図 振動モーター４３を加振ウェイト５０側から見た側面図 本実施形態の現像装置３ａのトナー受け支持部材３５周辺の側面断面図であって、振動モーター４３付近の断面を示す図 図１０におけるトナー受け支持部材３５の部分拡大図 本実施形態に係る現像装置３ａのトナー受け支持部材３５周辺の側面断面図であって、接点バネ４８付近の断面を示す図 トナー受け部材３７に印加する交流電圧の波形Ｐ１とトナー受け部材３７の振動波形Ｐ２の一例を示すグラフ トナー受け部材３７の固有振動数と等しい周波数の交流電圧をトナー受け部材３７に印加する場合の、交流電圧の波形Ｐ１とトナー受け部材３７の振動波形Ｐ２を示すグラフ トナー供給ローラー３０と現像ローラー３１の配置を逆にした本発明の現像装置３ａを示す側面断面図

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。図１は、本発明の現像装置３ａ〜３ｄが搭載された画像形成装置の概略断面図であり、ここではタンデム方式のカラープリンターについて示している。カラープリンター１００本体内には４つの画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ及びＰｄが、搬送方向上流側（図１では右側）から順に配設されている。これらの画像形成部Ｐａ〜Ｐｄは、異なる４色（シアン、マゼンタ、イエロー及びブラック）の画像に対応して設けられており、それぞれ帯電、露光、現像及び転写の各工程によりシアン、マゼンタ、イエロー及びブラックの画像を順次形成する。

これらの画像形成部Ｐａ〜Ｐｄには、各色の可視像（トナー像）を担持する感光体ドラム１ａ、１ｂ、１ｃ及び１ｄが配設されており、さらに駆動手段（図示せず）により図１において時計回り方向に回転する中間転写ベルト８が各画像形成部Ｐａ〜Ｐｄに隣接して設けられている。これらの感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に形成されたトナー像が、各感光体ドラム１ａ〜１ｄに当接しながら移動する中間転写ベルト８上に順次一次転写されて重畳される。その後、中間転写ベルト８上に一次転写されたトナー像は、二次転写ローラー９の作用によって記録媒体の一例としての転写紙Ｐ上に二次転写される。さらに、トナー像が二次転写された転写紙Ｐは、定着部１３においてトナー像が定着された後、カラープリンター１００本体より排出される。感光体ドラム１ａ〜１ｄを図１において反時計回り方向に回転させながら、各感光体ドラム１ａ〜１ｄに対する画像形成プロセスが実行される。

トナー像が二次転写される転写紙Ｐは、カラープリンター１００の本体下部に配置された用紙カセット１６内に収容されており、給紙ローラー１２ａ及びレジストローラー対１２ｂを介して二次転写ローラー９と後述する中間転写ベルト８の駆動ローラー１１とのニップ部へと搬送される。中間転写ベルト８には誘電体樹脂製のシートが用いられ、継ぎ目を有しない（シームレス）ベルトが主に用いられる。また、二次転写ローラー９の下流側には中間転写ベルト８表面に残存するトナー等を除去するためのブレード状のベルトクリーナー１９が配置されている。

次に、画像形成部Ｐａ〜Ｐｄについて説明する。回転可能に配設された感光体ドラム１ａ〜１ｄの周囲及び下方には、感光体ドラム１ａ〜１ｄを帯電させる帯電器２ａ、２ｂ、２ｃ及び２ｄと、各感光体ドラム１ａ〜１ｄに画像情報を露光する露光装置５と、感光体ドラム１ａ〜１ｄ上にトナー像を形成する現像装置３ａ、３ｂ、３ｃ及び３ｄと、感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に残留した現像剤（トナー）等を除去するクリーニング部７ａ、７ｂ、７ｃ及び７ｄが設けられている。

パソコン等の上位装置から画像データが入力されると、先ず、帯電器２ａ〜２ｄによって感光体ドラム１ａ〜１ｄの表面を一様に帯電させ、次いで露光装置５によって画像データに応じて光照射し、各感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に画像データに応じた静電潜像を形成する。現像装置３ａ〜３ｄには、それぞれシアン、マゼンタ、イエロー及びブラックの各色のトナーを含む二成分現像剤が所定量充填されている。なお、後述のトナー像の形成によって各現像装置３ａ〜３ｄ内に充填された二成分現像剤中のトナーの割合が規定値を下回った場合にはトナーコンテナ４ａ〜４ｄから各現像装置３ａ〜３ｄにトナーが補給される。この現像剤中のトナーは、現像装置３ａ〜３ｄにより感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に供給され、静電的に付着することにより、露光装置５からの露光により形成された静電潜像に応じたトナー像が形成される。

そして、一次転写ローラー６ａ〜６ｄにより一次転写ローラー６ａ〜６ｄと感光体ドラム１ａ〜１ｄとの間に所定の転写電圧で電界が付与され、感光体ドラム１ａ〜１ｄ上のシアン、マゼンタ、イエロー及びブラックのトナー像が中間転写ベルト８上に一次転写される。これらの４色の画像は、所定のフルカラー画像形成のために予め定められた所定の位置関係をもって形成される。その後、引き続き行われる新たな静電潜像の形成に備え、一次転写後に感光体ドラム１ａ〜１ｄの表面に残留したトナー等がクリーニング部７ａ〜７ｄにより除去される。

中間転写ベルト８は、上流側の従動ローラー１０と、下流側の駆動ローラー１１とに掛け渡されており、駆動モーター（図示せず）による駆動ローラー１１の回転に伴い中間転写ベルト８が時計回り方向に回転を開始すると、転写紙Ｐがレジストローラー対１２ｂから所定のタイミングで駆動ローラー１１とこれに隣接して設けられた二次転写ローラー９とのニップ部（二次転写ニップ部）へ搬送され、中間転写ベルト８上のフルカラー画像が転写紙Ｐ上に二次転写される。トナー像が二次転写された転写紙Ｐは定着部１３へと搬送される。

定着部１３に搬送された転写紙Ｐは、定着ローラー対１３ａにより加熱及び加圧されてトナー像が転写紙Ｐの表面に定着され、所定のフルカラー画像が形成される。フルカラー画像が形成された転写紙Ｐは、複数方向に分岐した分岐部１４によって搬送方向が振り分けられる。転写紙Ｐの片面のみに画像を形成する場合は、そのまま排出ローラー対１５によって排出トレイ１７に排出される。

一方、転写紙Ｐの両面に画像を形成する場合は、定着部１３を通過した転写紙Ｐは一旦排出ローラー対１５方向に搬送される。そして、転写紙Ｐの後端が分岐部１４を通過した後に排出ローラー対１５を逆回転させるとともに分岐部１４の搬送方向を切り換える。これにより、転写紙Ｐは後端から用紙搬送路１８に振り分けられ、画像面を反転させた状態で二次転写ニップ部に再搬送される。そして、中間転写ベルト８上に形成された次のトナー像が、二次転写ローラー９によって転写紙Ｐの画像が形成されていない面に二次転写される。トナー像が二次転写された転写紙Ｐは、定着部１３に搬送されてトナー像が定着された後、排出トレイ１７に排出される。

図２は、本発明の一実施形態に係る現像装置３ａの側面断面図である。なお、図２は図１の背面側から見た状態を示しており、現像装置３ａ内の各部材の配置は図１と左右が逆になっている。また、以下の説明では図１の画像形成部Ｐａに配置される現像装置３ａを例示するが、画像形成部Ｐｂ〜Ｐｄに配置される現像装置３ｂ〜３ｄの構成についても基本的に同様であるため説明を省略する。

図２に示すように、現像装置３ａは、トナーと磁性キャリアからなる二成分現像剤（以下、単に現像剤と呼ぶ）が収納される現像容器（ケーシング）２０を備えており、現像容器２０は仕切壁２０ａによって攪拌搬送室２１、供給搬送室２２に区画されている。攪拌搬送室２１及び供給搬送室２２には、トナーコンテナ４ａ（図１参照）から供給されるトナー（正帯電トナー）をキャリアと混合して攪拌し、帯電させるための攪拌搬送スクリュー２５ａ及び供給搬送スクリュー２５ｂがそれぞれ回転可能に配設されている。

そして、攪拌搬送スクリュー２５ａ及び供給搬送スクリュー２５ｂによって現像剤が攪拌されつつ軸方向（図２の紙面と垂直な方向）に搬送され、仕切壁２０ａの両端部に形成された不図示の現像剤通過路を介して攪拌搬送室２１、供給搬送室２２間を循環する。即ち、攪拌搬送室２１、供給搬送室２２、現像剤通過路によって現像容器２０内に現像剤の循環経路が形成されている。

現像容器２０は図２の右斜め上方に延在しており、現像容器２０内において供給搬送スクリュー２５ｂの上方にはトナー供給ローラー３０（現像剤担持体）が配置され、トナー供給ローラー３０の右斜め上方には現像ローラー３１が対向配置されている。そして、現像ローラー３１は現像容器２０の開口側（図２の右側）において感光体ドラム１ａ（図１参照）に対向しており、それぞれの回転軸周りに関してトナー供給ローラー３０、現像ローラー３１は図２において反時計回り方向に回転する。

攪拌搬送室２１には、攪拌搬送スクリュー２５ａと対面してトナー濃度検知センサー２７が配置されている。トナー濃度検知センサー２７は、現像剤中のキャリアに対するトナーの割合（Ｔ／Ｃ）を検知するものであり、トナー濃度検知センサー２７の検知結果に基づいてトナーコンテナ４ａから不図示のトナー補給口を介して攪拌搬送室２１にトナーが補給されるようになっている。トナー濃度検知センサー２７としては、例えば、現像容器２０内における現像剤の透磁率を検出する透磁率センサーが用いられる。

トナー供給ローラー３０は、図２において反時計回り方向に回転する非磁性の回転スリーブと、回転スリーブに内包される複数の磁極を有する固定マグネット体で構成されている。

現像ローラー３１は、図２において反時計回り方向に回転する円筒状の現像スリーブと、現像スリーブ内に固定された現像ローラー側磁極で構成されており、トナー供給ローラー３０と現像ローラー３１とはその対面位置（対向位置）において所定のギャップをもって対向している。現像ローラー側磁極は、固定マグネット体の対向する磁極（主極）と異極性である。

また、現像容器２０には穂切りブレード３３がトナー供給ローラー３０の長手方向（図２の紙面とは垂直方向）に沿って取り付けられており、穂切りブレード３３は、トナー供給ローラー３０の回転方向（図２の反時計回り方向）において、現像ローラー３１とトナー供給ローラー３０との対向位置よりも上流側に位置付けられている。そして、穂切りブレード３３の先端部とトナー供給ローラー３０表面との間には僅かな隙間（ギャップ）が形成されている。

現像ローラー３１には、直流電圧（以下、Ｖｓｌｖ（ＤＣ）という）及び交流電圧（以下、Ｖｓｌｖ（ＡＣ）という）が印加され、トナー供給ローラー３０には、直流電圧（以下、Ｖｍａｇ（ＤＣ）という）及び交流電圧（以下、Ｖｍａｇ（ＡＣ）という）が印加されている。これらの直流電圧及び交流電圧は、第１現像バイアス電源５３ａからバイアス制御回路５５（いずれも図３参照）を経由して現像ローラー３１及びトナー供給ローラー３０に印加される。

前述のように、攪拌搬送スクリュー２５ａ及び供給搬送スクリュー２５ｂによって、現像剤が攪拌されつつ現像容器２０内の攪拌搬送室２１及び供給搬送室２２を循環してトナーを帯電させ、供給搬送スクリュー２５ｂによって現像剤がトナー供給ローラー３０に搬送される。そして、トナー供給ローラー３０上に磁気ブラシ（図示せず）を形成し、トナー供給ローラー３０上の磁気ブラシは穂切りブレード３３によって層厚規制された後、トナー供給ローラー３０と現像ローラー３１との対向部分に搬送され、トナー供給ローラー３０に印加されるＶｍａｇ（ＤＣ）と現像ローラー３１に印加されるＶｓｌｖ（ＤＣ）との電位差ΔＶ、及び磁界によって現像ローラー３１上にトナー薄層を形成する。

現像ローラー３１上のトナー層厚は現像剤の抵抗やトナー供給ローラー３０と現像ローラー３１との回転速度差等によっても変化するが、ΔＶによって制御することができる。ΔＶを大きくすると現像ローラー３１上のトナー層は厚くなり、ΔＶを小さくすると薄くなる。現像時におけるΔＶの範囲は一般的に１００Ｖ〜３５０Ｖ程度が適切である。

トナー供給ローラー３０上の磁気ブラシとの接触によって現像ローラー３１上に形成されたトナー薄層は、現像ローラー３１の回転によって感光体ドラム１ａと現像ローラー３１との対向部分（対向領域）に搬送される。現像ローラー３１にはＶｓｌｖ（ＤＣ）及びＶｓｌｖ（ＡＣ）が印加されているため、感光体ドラム１ａとの間の電位差によってトナーが飛翔し、感光体ドラム１ａ上の静電潜像が現像される。

現像に用いられずに残ったトナーは、再度現像ローラー３１とトナー供給ローラー３０との対向部分に搬送され、トナー供給ローラー３０上の磁気ブラシによって回収される。そして、磁気ブラシは固定マグネット体の同極部分でトナー供給ローラー３０から引き剥がされた後、供給搬送室２２内に落下する。

その後、トナー濃度検知センサー２７の検知結果に基づいてトナー補給口（不図示）から所定量のトナーが補給され、供給搬送室２２及び攪拌搬送室２１を循環する間に再び適正なトナー濃度で均一に帯電された二成分現像剤となる。この現像剤が再び供給攪拌スクリュー２５ｂによりトナー供給ローラー３０上に供給されて磁気ブラシを形成し、穂切りブレード３３へ搬送される。

現像容器２０における図２の右側壁において現像ローラー３１の近傍には、現像容器２０の内側に突出する断面三角形状のトナー受け支持部材３５が設けられている。図２に示すように、トナー受け支持部材３５は現像容器２０の長手方向（図２の紙面と垂直な方向）に沿って配置されており、トナー受け支持部材３５の上面はトナー供給ローラー３０及び現像ローラー３１に対向するとともに、現像ローラー３１からトナー供給ローラー３０方向に向かって下方に傾斜する壁部を構成している。トナー受け支持部材３５の上面には長手方向に沿って、現像ローラー３１から引き剥がされて落下するトナーを受けるトナー受け部材３７が取り付けられている。トナー受け部材３７は金属製であり、第２現像バイアス電源５３ｂからバイアス制御回路５５（いずれも図３参照）を経由して直流電圧及び交流電圧が印加される。

図３は、本発明のカラープリンター１００に用いられる制御経路の一例を示すブロック図である。なお、カラープリンター１００を使用する上で装置各部の様々な制御がなされるため、カラープリンター１００全体の制御経路は複雑なものとなる。そこで、ここでは制御経路のうち、本発明の実施に必要となる部分を重点的に説明する。

バイアス制御回路５５は、帯電バイアス電源５２、第１現像バイアス電源５３ａ、第２現像バイアス電源５３ｂ、及び転写バイアス電源５４と接続され、制御部９０からの出力信号によりこれらの各電源を作動させるものであり、これらの各電源はバイアス制御回路５５からの制御信号によって、帯電バイアス電源５２は帯電装置２ａ〜２ｄ内の帯電ローラーに、第１現像バイアス電源５３ａは現像装置３ａ〜３ｄ内のトナー供給ローラー３０及び現像ローラー３１に、第２現像バイアス電源５３ｂは現像装置３ａ〜３ｄ内のトナー受け部材３７に、転写バイアス電源５４は一次転写ローラー６ａ〜６ｄ及び二次転写ローラー９に、それぞれ所定の電圧を印加する。

画像入力部６０は、カラープリンター１００にパソコン等から送信される画像データを受信する受信部である。画像入力部６０より入力された画像信号はデジタル信号に変換された後、一時記憶部９４に送出される。

操作部７０には、液晶表示部７１、各種の状態を示すＬＥＤ７２が設けられており、カラープリンター１００の状態を示したり、画像形成状況や印字部数を表示したりするようになっている。カラープリンター１００の各種設定はパソコンのプリンタードライバーから行われる。

その他、操作部７０には、画像形成を開始するようにユーザーが指示するスタートボタン、画像形成を中止する際等に使用するストップ／クリアボタン、カラープリンター１００の各種設定をデフォルト状態にする際に使用するリセットボタン等が設けられている。

機内温度センサー８０は、カラープリンター１００内部の温度、特に感光体ドラム１ａ〜１ｄの表面若しくは周辺の温度を検知するものであり、画像形成部Ｐａ〜Ｐｄの近傍に配置される。

制御部９０は、中央演算処理装置としてのＣＰＵ（Central Processing Unit）９１、読み出し専用の記憶部であるＲＯＭ（Read Only Memory）９２、読み書き可能な記憶部であるＲＡＭ（Random Access Memory）９３、一時的に画像データ等を記憶する一時記憶部９４、カウンター９５、カラープリンター１００内の各装置に制御信号を送信したり操作部５０からの入力信号を受信したりする複数（ここでは２つ）のＩ／Ｆ（インターフェイス）９６を少なくとも備えている。また、制御部９０は、装置本体内部の任意の場所に配置可能である。

ＲＯＭ９２には、カラープリンター１００の制御用プログラムや、制御上の必要な数値等、カラープリンター１００の使用中に変更されることがないようなデータ等が収められている。ＲＡＭ９３には、カラープリンター１００の制御途中で発生した必要なデータや、カラープリンター１００の制御に一時的に必要となるデータ等が記憶される。また、ＲＡＭ９３（或いはＲＯＭ９２）には、後述するように現像装置３ａ〜３ｄ内のトナー濃度とトナー受け部材３７に印加する交流電圧の周波数とを関連づけるテーブルも記憶される。一時記憶部９４は、パソコン等から送信される画像データを受信する画像入力部（図示せず）より入力され、デジタル信号に変換された画像信号を一時的に記憶する。カウンター９５は、印字枚数を累積してカウントする。

また、制御部９０は、カラープリンター１００における各部分、装置に対し、ＣＰＵ９１からＩ／Ｆ９６を通じて制御信号を送信する。また、各部分、装置からその状態を示す信号や入力信号がＩ／Ｆ９６を通じてＣＰＵ９１に送信される。制御部９０が制御する各部分、装置としては、例えば、画像形成部Ｐａ〜Ｐｄ、露光装置５、中間転写ベルト８、二次転写ローラー９、定着部１３、バイアス制御回路５５、画像入力部６０、操作部７０等が挙げられる。

図４は、本実施形態の現像装置３ａ〜３ｄに用いられるトナー受け支持部材３５を現像容器２０の内側（図２の左側）から見た斜視図、図５は、トナー受け支持部材３５を構成する支持部材本体３６の斜視図、図６は、トナー受け支持部材３５を構成するトナー受け部材３７をトナー受け支持部材３５の内側から見た斜視図である。なお、図５では支持部材本体３６をトナー受け部材３７の装着方向から見た状態を示している。

トナー受け支持部材３５は、樹脂製の支持部材本体３６と、支持部材本体３６に揺動可能に支持される板金製のトナー受け部材３７と、トナー受け部材３７の長手方向の略中央部に付設される振動発生装置４０とを有する。支持部材本体３６には、トナー受け部材３７を装着したとき振動発生装置４０が収納される収納部３６ａが形成されている。

また、支持部材本体３６の上端にはフィルム状のシール部材４４が設けられている。シール部材４４は、先端部が感光体ドラム１ａの表面に接触するように支持部材本体３６の長手方向（図４の左右方向）に延在しており、現像容器２０（図２参照）内のトナーが外部に漏出しないように遮蔽する機能を有している。

トナー受け部材３７は、長手方向に沿って屈曲部３７ａが形成された屈曲形状であり、屈曲部３７ａを挟んで現像ローラー３１（図２参照）に対向するトナー受け面３７ｂと、トナー供給ローラー３０に対向する略垂直なトナー落下面３７ｃとに区画される。トナー受け部材３７の長手方向の一端側には、トナー受け部材３７と第２現像バイアス電源５３ｂ（図３参照）とを電気的に接続する接点バネ４８が係合する係合部３８が形成されている。トナー受け部材３７の長手方向略中央部には、振動発生装置４０を保持する一対の保持爪３９ａを有する保持部３９が形成されている。振動発生装置４０には、振動モーター４３（図７参照）の駆動を制御するための回路や電子部品（図示せず）が実装された基板４５がビス４６によって固定されている。

トナー受け部材３７の表面（現像ローラー３１又はトナー供給ローラー３０との対向面）にはシート部材４１ａ、４１ｂが貼り付けられている。シート部材４１ａ、４１ｂは、トナー受け部材３７へのトナー付着を抑制するために、トナー受け部材３７よりもトナーが付着し難い材質で形成されている。シート部材４１ａ、４１ｂの材質としては、例えばフッ素樹脂製シート等が挙げられる。

図７は、振動発生装置４０の斜視図である。なお、図７では振動発生装置４０の内部が見えるように、モーター取付ホルダー４２から基板４５（図６参照）を取り外した状態を示している。振動発生装置４０は、モーター取付ホルダー４２と振動モーター４３とを含み、モーター取付ホルダー４２には振動モーター４３を保持するモーター保持部４２ａ、ビス４６が締結されるビス穴４２ｂが形成されている。振動モーター４３の出力軸４３ａには加振用ウェイト５０が固定されている。振動発生装置４０をトナー受け部材３７に取り付けたとき、振動モーター４３の出力軸４３ａがトナー受け部材３７の長手方向に沿うように固定されている。また、モーター取付ホルダー４２には振動モーター４３に電力を供給するためのリード線（図示せず）が接続されている。

図８は、振動モーター４３の正面図であり、図９は、振動モーター４３を加振用ウェイト５０側から見た側面図である。加振用ウェイト５０は、振動モーター４３の出力軸４３ａ方向（図８の右方向）から見ると、図９に示すように円板の一部に切り欠き５０ａが形成されたカム形状をなしており、出力軸４３ａに対し非対称な形状となっている。出力軸４３ａが所定以上の速度で回転するとき、切り欠き部５０ａに作用する遠心力は他の部分に比べて小さいため、加振用ウェイト５０には不均一な遠心力が加わる。この遠心力が出力軸４３ａに伝達されることにより、振動モーター４３が振動する。なお、加振用ウェイト５０の形状はカム形状に限定されず、出力軸４３ａに対し重心がずれるような任意の形状とすることができる。

図１０は、本実施形態の現像装置３ａに用いられるトナー受け支持部材３５の振動モーター４３付近の断面（図４のＸＸ′矢視断面）構造を示す側面断面図、図１１は、図１０におけるトナー受け支持部材３５の部分拡大図、図１２は、トナー受け支持部材３５の接点バネ４８付近の断面（図４のＹＹ′矢視断面）構造を示す側面断面図である。

図１０及び図１１に示すように、トナー受け部材３７はトナー供給ローラー３０側の端縁３７ｄのみが支持部材本体３６に当接しており、反対側（感光体ドラム１ａ側）の端縁３７ｅは自由端となっている。そして、トナー受け面３７ｂの幅方向（図１０の左右方向）の略中央部は振動発生装置４０を介して支持部材本体３６に支持されている。これにより、トナー受け部材３７は端縁３７ｄを支点として揺動可能に構成されている。また、振動モーター４３は、出力軸４３ａがトナー受け部材３７の長手方向と略平行になるように配置されている。

トナー受け部材３７は現像ローラー３１に対向するトナー受け面３７ｂがトナー供給ローラー３０側から感光体ドラム１ａ側に向かって上り勾配となるように傾斜し、トナー供給ローラー３０に対向するトナー落下面３７ｃが略垂直になるように配置されている。

シート部材４１ａは穂切りブレード３３側の支持部材本体３６とトナー受け部材３７との境界を含むトナー受け部材３７表面（トナー落下面３７ｃ）を覆うように貼り付けられている。また、シート部材４１ｂはシール部材４４側の支持部材本体３６とトナー受け部材３７との境界、係合部３８、及び保持部３９（図５参照）を含むトナー受け面３７ｂの全域を覆うように貼り付けられている。シート部材４１ａ、４１ｂは、トナー受け面３７ｂ、トナー落下面３７ｃへのトナーの付着を抑制するとともに、トナー受け支持部材３５とトナー受け部材３７との境界からのトナーの漏出、トナー受け支持部材３５の内部へのトナーの進入や、トナーの進入に起因する振動モーター４３の動作不良を防止する。

図１２に示すように、接点バネ４８の一端は下方に延長され、先端に接点４８ａが形成されている。接点４８ａは導電板５１に接触し、導電板５１は第２現像バイアス電源５３ｂと電気的に接続されている。即ち、トナー受け部材３７は接点バネ４８を介して第２現像バイアス電源５３ｂと電気的に接続されている。なお、図１２ではバイアス制御回路５５は記載を省略している。

非画像形成時に出力軸４３ａを高速回転（例えば１０，０００ｒｐｍ程度）させることにより、加振用ウェイト５０も出力軸４３ａと共に高速回転する。このとき、加振用ウェイト５０には不均一な遠心力が加わるため、出力軸４３ａを介して振動モーター４３及びモーター取付ホルダー４２を含む振動発生装置４０が振動する。そして、振動発生装置４０が取り付けられたトナー受け部材３７も振動する。具体的には、トナー受け部材３７のトナー受け面３７ｂは端縁３７ｄを支点として端縁３７ｅに向かうにつれて振幅が大きくなるように振動する。

本実施形態では、振動モーター４３の出力軸４３ａを、出力軸４３ａのトナー受け部材３７に対向する側の外周面が、トナー受け部材３７の自由端（端縁３７ｅ）から支点（端縁３７ｄ）に向かって移動する方向（図１１の反時計回り方向）に回転させている。出力軸４３ａをこの方向に回転させることで、トナー受け部材３７はトナー受け面３７ｂに堆積したトナーを端縁３７ｅ側から端縁３７ｄ側に移動させるように振動する。

一方、出力軸４３ａを逆方向（図１１の時計回り方向）に回転させた場合は、トナー受け部材３７の振動によってトナーを端縁３７ｄ側から端縁３７ｅ側にせり上がるように移動させてしまうため、トナー受け面３７ｂに堆積したトナーが滑り落ちない。従って、本実施形態のように振動モーター４３の出力軸４３ａを回転させることで、トナー受け面３７ｂに堆積したトナーを下り勾配に沿って領域Ｒへ効果的に落下させることができる。

トナー受け面３７ｂの振動により、図１１に示すように、トナー受け面３７ｂに堆積したトナーＴはトナー受け面３７ｂの傾斜に沿って下方（図１１の白矢印方向）に滑り落ち、略垂直なトナー落下面３７ｃとトナー供給ローラー３０とで挟まれた領域Ｒに自由落下する。

さらに、振動発生装置４０によってトナー受け部材３７振動させる際に、第２現像バイアス電源５３ｂからバイアス制御回路５５を介してトナー受け部材３７に交流電圧を印加する。このとき、トナー受け部材３７に印加する交流電圧の周波数を、トナー受け部材３７の固有振動数のｎ倍（ｎ：自然数）とする。これにより、トナー受け部材３７の振動が交流電圧により共振してトナー受け部材３７の振幅が大きくなるため、トナー受け面３７ｂに堆積したトナーを効率良く振るい落とすことができる。

本実施形態では、現像ローラー３１に印加するＶｓｌｖ（ＤＣ）＝１００Ｖ、トナー供給ローラー３０に印加するＶｍａｇ（ＤＣ）＝０Ｖ、振動モーター４３の振動周波数をトナー受け部材３７の固有振動数と同一の１００Ｈｚとし、トナー受け部材３７にＶｐｐ＝１００Ｖ、周波数５００Ｈｚ（トナー受け部材３７の固有振動数の５倍）の交流電圧を印加した。トナー受け部材３７に印加する交流電圧の波形Ｐ１とトナー受け部材３７の振動波形Ｐ２を図１３に示す。

そして、振動モーター４３を０．６秒駆動し、０．２秒停止させる動作を１サイクルとして、４サイクル繰り返した。その結果、トナー受け面３７ｂに堆積したトナーが効率良く振るい落とされ、トナー供給ローラー３１の磁気ブラシによって完全に回収することができた。

なお、ｎ＝１の場合、即ち、交流電圧の周波数がトナー受け部材３７の固有振動数と等しいときは、交流電圧の波形とトナー受け部材３７の振動波形とが逆位相になると交流電圧の波形がトナー受け部材３７の振動を打ち消す方向に作用してしまう。従って、トナー受け部材３７の固有振動数と等しい周波数の交流電圧を印加する場合は、図１４に示すように、交流電圧の波形Ｐ１とトナー受け部材３７の振動波形Ｐ２とが同位相になるように印加する必要がある。

ところで、現像装置３ａ〜３ｄの現像性を調整するために、トナー濃度（Ｔ／Ｃ）を変化させることがある。そして、トナー濃度（Ｔ／Ｃ）が所定値より高い場合は、現像容器２０内の浮遊トナーが多くなるためトナー受け部材３７に堆積するトナーも多くなる。そのため、トナー受け部材３７を振動させてトナー受け面３７ｂに堆積したトナーを一度に落下させると、トナー供給ローラー３０で回収する際に再びトナー飛散が発生する場合がある。

そこで、トナー濃度検知センサー２７により検知されたトナー濃度が所定値よりも高い場合は、最初はトナー受け部材３７の固有振動数のｎ倍とならないような（非ｎ倍の）周波数の交流電圧を印加した状態でトナー受け部材３７を振動させ、トナー受け面３７ｂに堆積したトナーを少し落下させてから、トナー受け部材３７の固有振動数のｎ倍になるような周波数の交流電圧に変更することが好ましい。

例えば、Ｔ／Ｃ＝１１％（通常時は８％）の時は、最初はトナー受け部材３７にＶｐｐ＝１００Ｖ、５５０Ｈｚ（トナー受け部材３７の固有振動数の５．５倍）の交流電圧を印加し、振動モーター４３の振動周波数をトナー受け部材３７の固有振動数と同一の１００Ｈｚで振動させる。そして、振動モーター４３を０．６秒駆動し、０．２秒停止させる動作を１サイクルとして、２サイクル繰り返す。その後、残りの２サイクルを、振動板にＶｐｐ＝１００Ｖ、５００Ｈｚ（トナー受け部材３７の固有振動数の５倍）の交流電圧を印加し、振動モーター４３の振動周波数をトナー受け部材３７の固有振動数と同一の１００Ｈｚで振動させる。

これにより、トナー受け面３７ｂに堆積したトナーが一度に落下せず、トナー供給ローラー３０で回収する際のトナー飛散を効果的に抑制することができる。なお、トナー濃度が高い場合に限らず、機内温湿度センサー８０により検知された温度及び湿度が所定値以上（高温高湿条件）の場合も浮遊トナーが多くなるため、上記の手順でトナーを振るい落とすことが効果的である。

また、トナー受け部材３７には、交流電圧に重畳してトナーと同極性（ここでは正極性）の直流電圧を印加することが好ましい。これにより、トナーがトナー受け部材３７に静電気的に付着しないため、トナー受け部材３７に堆積したトナーを容易に振るい落とすことができる。また、トナー受け部材３７の電位がトナー供給ローラー３０よりも高くなるため、トナー受け部材３７に堆積したトナーのトナー供給ローラー３０への移動が促進される。更に、トナー供給ローラー３０とトナー受け部材３７との間のリークを防止することも可能となる。

また、トナー受け面３７ｂから領域Ｒに落下して堆積したトナーの一部は、トナー供給ローラー３０上の磁気ブラシに付着する。そこで、非画像形成時に現像ローラー３１およびトナー供給ローラー３０を画像形成時と同方向（図１０の反時計回り方向）に回転（順回転）させる。トナー供給ローラー３０を順回転させることにより、トナー供給ローラー３０の磁気ブラシに付着したトナーは磁気ブラシと共にトナー供給ローラー３０に連れ回りし、固定マグネット体の同極部分でトナー供給ローラー３０から引き剥がされた後、供給搬送室２２内に落下する。

また本実施形態では、トナー受け部材３７を振動させる際にトナー供給ローラー３０にはＶｍａｇ（ＤＣ）を印加せず、現像ローラー３１にトナーと同極性のＶｓｌｖ（ＤＣ）（ここでは１００Ｖ）を印加している。これにより、現像ローラー３１からトナー供給ローラー３０にトナーが移動する方向の電位差が発生するため、トナー受け部材３７から振るい落とされてトナー供給ローラー３０に付着したトナーが現像ローラー３１に移動する現象を効果的に抑制することができる。

なお、現像ローラー３１にＶｓｌｖ（ＤＣ）を印加しなかった場合、トナー供給ローラー３０と現像ローラー３１とが同電位（０Ｖ）となるため、トナー供給ローラー３０の磁気ブラシに付着したトナーの一部が現像ローラー３１上に移動する可能性がある。しかし、現像ローラー３１にはＶｓｌｖ（ＤＣ）が印加されていないため、現像ローラー３１と感光体ドラム１ａとの間の電位差は０となる。従って、現像ローラー３１の回転により、トナーが現像ローラー３１の表面に付着した状態で感光体ドラム１ａとの対向部分を通過しても、感光体ドラム１ａ側にトナーが移動するおそれはない。

ところで、領域Ｒに落下したトナーを供給搬送室２２へ戻すために、非画像形成時に現像ローラー３１およびトナー供給ローラー３０を画像形成時とは逆方向（図１１の時計回り方向）に回転（逆回転）させることもできる。トナー供給ローラー３０を逆回転させることにより、領域Ｒに落下して穂切りブレード３３の先端に堆積したトナーはトナー供給ローラー３０の磁気ブラシによって掻き取られ、トナー供給ローラー３０の表面に連れ回りしてトナー供給ローラー３０と穂切りブレード３３との隙間を通過し、固定マグネット体の同極部分でトナー供給ローラー３０から引き剥がされた後、供給搬送室２２へ強制的に戻される。

現像ローラー３１およびトナー供給ローラー３０を逆回転させる場合、トナー供給ローラー３０に形成される磁気ブラシの穂が長くなるように穂切りブレード３３と対向する固定マグネット体の磁極（規制極）の磁力や配置を調整することで、穂切りブレード３３の先端に堆積したトナーの掻き取り効果が高くなる。また、前述したように、現像ローラー３１およびトナー供給ローラー３０を逆回転させると現像容器２０内の現像剤がトナー補給口から溢出したり、現像容器２０内で現像剤の偏りが発生してトナー濃度検知センサー２７のノイズが発生したりするおそれがある。そのため、現像ローラー３１およびトナー供給ローラー３０を逆回転させた後は、現像ローラー３１およびトナー供給ローラー３０を一定時間順回転させることが好ましい。

トナー受け部材３７を振動させるタイミングとしては、印字動作の終了毎に行っても良いし、印字枚数が所定枚数に到達した時点や現像装置３ａ内の温度が所定以上になった時点等、所定のタイミングで行うようにしても良い。また、トナー受け部材３７を振動させるタイミングと現像ローラー３１およびトナー供給ローラー３０を順回転（または逆回転）させるタイミングは同じでも異なっていても良い。また、所定の印字枚数に到達する毎にトナー受け部材３７を振動させることにより、印字枚数に応じてトナー受け部材３７の振動が自動的に実行される。従って、ユーザー自身がトナー受け部材３７の振動を手動で設定する必要がなくなり、設定ミスや設定忘れ、或いは不必要な振動の実行を回避することができる。

その他本発明は、上記実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。例えば、上記実施形態に示したトナー受け支持部材３５やトナー受け部材３７の形状や構成は一例であって上記実施形態に特に限定されるものではなく、これらは装置構成等に応じて適宜設定することができる。

また、上記実施形態では、本発明を、二成分現像剤を用い、トナー供給ローラー３０上に磁気ブラシを形成し、トナー供給ローラー３０から現像ローラー３１にトナーのみを移動させ、現像ローラー３１から感光体ドラム１ａ〜１ｄにトナーを供給する現像装置３ａ〜３ｄに適用したが、その他、図１５に示すように、現像ローラー３１とトナー供給ローラー３０の配置を上記実施形態とは逆にして、現像ローラー３１（本構成においては上記実施形態のトナー供給ローラー３０と同様の構成の磁気ローラーとなる）表面に保持された二成分現像剤から成る磁気ブラシによって感光体ドラム１ａ〜１ｄにトナーを供給し、トナー供給ローラー３０（本構成においては上記実施形態の現像ローラー３１と同様の構成となる）の表面に保持されているトナーを現像ローラー３１に供給するとともに、トナー供給ローラー３０を用いて現像ローラー３１表面の余剰トナーを回収する現像装置にも適用することができる。この構成においても、現像ローラー３１から落下したトナーがトナー供給ローラー３０に対向する規制ブレード３３周辺へ堆積することを効果的に抑制できる。

本発明は、像担持体と現像ローラーとの対向領域と規制ブレードとの間において現像ローラーと対向するトナー受け部材を有する現像装置に利用可能である。本発明の利用により、トナー受け部材に堆積したトナーの回収性能を簡易な構成で向上できる現像装置及びそれを備えた画像形成装置を提供することができる。

Ｐａ〜Ｐｄ 画像形成部
１ａ〜１ｄ 感光体ドラム（像担持体）
３ａ〜３ｄ 現像装置
４ａ〜４ｄ トナーコンテナ
２０ 現像容器（ケーシング）
２０ａ 仕切壁
２７ トナー濃度検知センサー
３０ トナー供給ローラー
３１ 現像ローラー
３３ 穂切りブレード（規制ブレード）
３５ トナー受け支持部材
３５ａ 先端部
３６ 支持部材本体
３７ トナー受け部材
３７ａ 屈曲部
３７ｂ トナー受け面
３７ｃ トナー落下面
４０ 振動発生装置（振動発生手段）
４１ａ、４１ｂ シート部材
４２ モーター取付ホルダー
４３ 振動モーター
４３ａ 出力軸
４８ 接点バネ
４８ａ 接点
５０ 加振用ウェイト
５３ａ 第１現像バイアス電源
５３ｂ 第２現像バイアス電源
８０ 機内温湿度センサー（温湿度検知装置）
１００ カラープリンター（画像形成装置）

Claims (11)

1. 静電潜像が形成される像担持体と対向して配置され、前記像担持体との対向領域において前記像担持体にトナーを供給する現像ローラーと、
   前記現像ローラーと対向して配置され、前記現像ローラーとの対向領域において前記現像ローラーにトナーを供給するトナー供給ローラーと、
   該トナー供給ローラーに所定の間隔を隔てて対向配置される規制ブレードと、
   前記現像ローラー、前記トナー供給ローラー、及び前記規制ブレードを収容するケーシングと、
   該ケーシング内に配置され、前記規制ブレードと前記像担持体との間において前記現像ローラー又は前記トナー供給ローラーと対向するトナー受け支持部材と、
   該トナー受け支持部材の長手方向に沿って配置され前記現像ローラーから落下するトナーを受ける導電性のトナー受け部材と、
   該トナー受け部材を振動させる振動発生手段と、
   を備えた現像装置において、
   前記振動発生手段により前記トナー受け部材を振動させる際、前記トナー受け部材に前記トナー受け部材の固有振動数のｎ倍（ｎ：自然数）の周波数の交流バイアスを印加し、ｎ＝１のときは前記トナー受け部材の振動波形と同位相の交流バイアスを印加することを特徴とする現像装置。
2. 非画像形成時に前記振動発生手段により前記トナー受け部材を振動させるとともに、前記トナー受け部材に前記交流バイアスに重畳して直流バイアスを印加し、前記トナー受け部材の電位を前記トナー供給ローラーの電位よりもトナーと同極性側に高くすることを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
3. 前記ケーシング内にはトナーとキャリアとを含む二成分現像剤が貯留され、現像剤中のトナー濃度を検知するトナー濃度検知センサーを備えており、
   前記トナー濃度検知センサーにより検知されたトナー濃度が所定値を超える場合は、前記トナー受け部材に前記トナー受け部材の固有振動数の非ｎ倍の周波数の交流バイアスを印加して前記トナー受け部材を振動させた後に、前記トナー受け部材の固有振動数のｎ倍の周波数の交流バイアスを印加して前記トナー受け部材を振動させることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の現像装置。
4. 非画像形成時に前記振動発生手段により前記トナー受け部材を振動させるとともに、前記現像ローラーおよびトナー供給ローラーを画像形成時と同方向に回転させることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の現像装置。
5. 前記振動発生手段は、前記トナー受け部材の裏面に固定される振動モーターと、該振動モーターの出力軸に対し重心がずれるように固定される加振用ウェイトと、を有することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の現像装置。
6. 前記振動モーターは、前記トナー受け部材の裏面に出力軸が前記トナー受け部材の長手方向と略平行となるように固定され、
   前記振動モーターの出力軸の前記トナー受け部材に対向する側の外周面が、前記トナー受け部材の自由端側から支点側に向かって移動する方向に前記出力軸を回転させることを特徴とする請求項５に記載の現像装置。
7. 前記トナー受け部材は、前記現像ローラー又は前記トナー供給ローラー側に対向する面に、前記トナー受け部材よりもトナー付着力の弱いシート部材が貼り付けられていることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の現像装置。
8. 前記トナー供給ローラーは、内部に設けられた複数の磁極によってトナーとキャリアとを含む二成分現像剤を担持する磁気ローラーであることを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の現像装置。
9. 前記現像ローラーは、内部に設けられた複数の磁極によってトナーとキャリアとを含む二成分現像剤を担持する磁気ローラーであることを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の現像装置。
10. 請求項１乃至請求項９のいずれかに記載の現像装置を備えた画像形成装置。
11. 画像形成装置内部の温度及び湿度を検知する温湿度検知装置を備え、
    前記温湿度検知装置により検知された温度及び湿度が所定値以上である場合は、前記トナー受け部材に前記トナー受け部材の固有振動数の非ｎ倍の周波数の交流バイアスを印加して前記トナー受け部材を振動させた後に、前記トナー受け部材の固有振動数のｎ倍の周波数の交流バイアスを印加して前記トナー受け部材を振動させることを特徴とする請求項１０に記載の画像形成装置。

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