JP5115453B2 - 現像装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、現像装置及び画像形成装置に関する。

従来、電子写真方式を用いた画像形成装置における現像方式としては、現像剤としてトナーのみを用いる一成分現像方式及びトナーとキャリアを用いる二成分現像方式が知られている。

一成分現像方式では、装置の簡略化、小型化、低コスト化の面で有利である一方、トナーを帯電させる規制部の強いストレスによりトナーの劣化が促進され易く、トナーの電荷受容性が低下しやすい。さらに、トナー規制部材やトナー担持体表面がトナーや外添剤により汚染されることでトナーへの電荷付与性も低下して、結果として現像装置の寿命が短くなってしまう。

二成分現像方式ではトナーを、キャリアとの混合による摩擦帯電で帯電するため、ストレスが小さく、トナーの劣化に対して有利である。さらにキャリア表面積が大きいため、トナーや外添剤による汚染に対しても相対的に強く、長寿命化に有利である。

しかしながら、二成分現像法では像担持体上の静電潜像を現像する際に、現像剤の磁気ブラシによって像担持体表面を摺擦するため、磁気ブラシ痕が発生することがある。さらに、像担持体にキャリアが付着しやすく、画像欠陥となる問題がある。

二成分現像方式の長寿命の特長を有しながら、画像欠陥の問題を解決する現像方式として、現像剤担持体上に二成分現像剤を担持し二成分現像剤からトナーのみをトナー担持体に供給して現像に用いる、所謂ハイブリッド現像方式が開示されている（特許文献１参照）。

ハイブリッド現像方式では、トナー担持体と現像剤担持体との間に、バイアス電圧を印加し、トナーのみをトナー担持体へ移動させ、トナー担持体上からトナーのみを感光体上の潜像に対し飛翔させている。しかしながら、画像形成の高速化が進むにつれ、トナーを十分に飛翔させることが困難になり、トナー像の濃度低下が問題となってきた。

このような問題に対応するため、トナー担持体を複数設けることで、感光体を高速回転させた場合も、トナーを複数回に渡って飛翔させることにより、高速化に伴うトナー像の濃度低下を抑えた画像形成装置が開示されている（特許文献２参照）。

特許文献２に開示されているように、複数のトナー担持体に一つの現像体担持体からトナーを供給すると、下流側のトナー担持体へのトナー供給が不足する問題がある。そのため特許文献２では、上流側のトナー担持体に印加する電圧より、下流側のトナー担持体に印加する電圧を高くする方法や、上流側より下流側のトナー担持体の表面抵抗値を小さくする方法、上流側より下流側のトナー担持体の回転数を多くする方法が開示されている。
特開平５−１５０６３６号公報 特開２００５−３７５２３号公報

しかしながら、特許文献２に開示されている方法では、トナー担持体の電圧や回転数、表面抵抗値等の条件設定が上流側と下流側とで異なるため、現像条件の安定性が低下したり、現像後のトナー担持体表面に残るトナーの回収率が低下するなどの問題が発生する。

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、複数のトナー担持体を同じ条件に設定しながら、感光体を高速回転させた場合もそれぞれのトナー担持体に十分にトナーを供給し、高画質の画像が得られる現像装置及び画像形成装置を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するため、本発明は以下のような特徴を有するものである。

１．外周部にトナーを保持して搬送し、像担持体上に形成された静電潜像を現像する複数のトナー担持体と、
外周部に前記トナーとキャリアとを含む現像剤を保持して搬送し、対向する位置に配置された複数の前記トナー担持体にそれぞれのトナー供給領域から前記トナーを供給する現像剤担持体と、
を備えた現像装置であって、
複数の前記トナー供給領域の間を前記現像剤担持体に保持されて移動する前記現像剤の表層と下層とを撹乱する撹乱手段を有することを特徴とする現像装置。

２．前記撹乱手段は、
前記トナー供給領域の間を移動する前記現像剤担持体に保持された前記現像剤と少なくとも一部が接触するように配置された撹乱部材を有することを特徴とする前記１に記載の現像装置。

３．前記撹乱部材は、
前記トナー供給領域の間を移動する前記現像剤担持体に保持された前記現像剤と相対速度差を有することを特徴とする前記２に記載の現像装置。

４．前記撹乱手段は、
前記現像剤担持体と対向する位置から前記トナー供給領域の間を移動する前記現像剤担持体に保持された前記現像剤に向けて磁界を発生することを特徴とする前記１から３の何れか１項に記載の現像装置。

５．前記撹乱手段は、
周期的に変化する前記磁界を発生することを特徴とする前記４に記載の現像装置。

６．前記撹乱手段は、
前記トナー供給領域の間を移動する前記現像剤担持体に保持された前記現像剤に向けて電界を形成することを特徴とする前記１から５の何れか１項に記載の現像装置。

７．前記撹乱手段の電位の平均値は、前記現像剤担持体の電位の平均値に対して等しいか、または前記現像剤担持体から前記撹乱手段の電極部材に前記トナーを移動させる電界を形成する電位であることを特徴とする前記６に記載の現像装置。

８．前記電界は交流電界であることを特徴とする前記６または７に記載の現像装置。

９．前記撹乱手段の前記現像剤と対向する部分は、前記現像剤担持体の磁極と対向する位置に配置されていることを特徴とする前記１から８の何れか１項に記載の現像装置。

１０．前記１から９の何れか１項に記載の現像装置と、前記像担持体と、を有することを特徴とする画像形成装置。

本発明によれば、複数のトナー供給領域の間を前記現像剤担持体に保持されて移動する現像剤の表層と下層とを撹乱する撹乱手段を設けたので、下層のトナーを表層に移動させることができる。このことにより、複数のトナー担持体を同じ条件に設定しながら、感光体を高速回転させた場合もそれぞれのトナー担持体に十分にトナーを供給し、高画質の画像が得られる現像装置及び画像形成装置を提供できる。

本発明の実施の形態について、以下に図面を用いて説明する。

（画像形成装置の構成と動作）
図１に、本発明の一実施形態による画像形成装置の主要部の構成例を示す。図１を用いて画像形成装置の概略構成と動作を説明する。

本画像形成装置は、電子写真方式により像担持体（感光体）１に形成されたトナー像を用紙等の転写媒体Ｐに転写して画像形成を行うプリンタである。

本画像形成装置は、画像を担持するための像担持体１を有しており、像担持体１の周囲には、像担持体１を帯電するための帯電部材３、像担持体１上の静電潜像を現像する現像装置２、像担持体１上のトナー像を転写するための転写ローラ４、及び像担持体１上の残留トナー除去用のクリーニングブレード５が、像担持体１の回転方向Ａに沿って順に配置されている。

像担持体１は、帯電部材３で帯電された後に、レーザ発光器などを備えた露光装置６により露光されて、その表面上に静電潜像が形成される。現像装置２は、この静電潜像を現像し、トナー像を形成する。転写ローラ４は、この像担持体１上のトナー像を転写媒体Ｐに転写した後、図中の矢印Ｃ方向に排出する。クリーニングブレード５は、転写後の像担持体１上の残留トナーを機械的な力で除去する。

画像形成装置に用いられる像担持体１、帯電部材３、露光装置６、転写ローラ４、クリーニングブレード５等は、周知の電子写真方式の技術を任意に使用してよい。例えば、帯電部材３として図中、帯電ローラが示されているが、像担持体１と非接触の帯電装置であってもよい。また例えば、クリーニングブレード５はなくてもよい。

次に、図１と図２を用いて本実施形態に係るハイブリッド現像方式の現像装置２の構成例を説明する。

現像装置２の主な構成要素は、現像剤槽１６、現像剤担持体１１、第１のトナー担持体２５、第２のトナー担持体２６、撹乱手段３０である。

図２は、図１に示す現像装置２の主な構成要素の一部を拡大した断面図である。以下、図２を参照しながら図１に示す現像装置２を説明する。

現像剤槽１６は、トナー２３とキャリアを含む現像剤２４を収容する。

ケーシング１９には、第１の現像領域８、第２の現像領域１２で消費される分のトナー２３を現像剤槽１６内に補給するための補給部１４が設けられている。トナー２３を収納した図示しないホッパからトナー２３が送られ、補給部１４から現像剤槽１６内へ補給される。トナー２３の補給は、トナー濃度検出用のＡＴＤＣセンサ２０（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｔｏｎｅｒ Ｄｅｎｓｉｔｙ Ｃｏｎｔｒｏｌ）の出力に基づいて制御される。

ケーシング１９の内部には、混合撹拌部材１７、１８が設けられている。混合撹拌部材１７、１８は、現像剤２４を混合・撹拌し摩擦帯電させるとともに、現像剤担持体１１へ現像剤２４を供給する。

現像剤担持体１１は、固定配置された磁石体２８と、これを内包する回転自在なスリーブローラ２９とから構成され、画像形成時には、第１のトナー担持体２５と第２のトナー担持体２６へトナー２３を供給するためのトナー供給バイアス電圧が、現像剤担持体用バイアス電源３２により印加される。

現像剤担持体１１に供給された現像剤２４は、磁石体２８の磁力によってスリーブローラ２９の表面側に保持され、スリーブローラ２９とともに回転移動する。規制部材１５は、スリーブローラ２９に対向する位置に配置されていて、スリーブローラ２９の表面側に保持された現像剤２４を所定の量に規制する。

磁石体２８は、図２に示すようにスリーブローラ２９の回転方向に沿ってＳ３、Ｎ１、Ｓ１、Ｎ２、Ｎ３、Ｓ２、Ｎ４の７つの磁極を有する。これらの磁極のうち、Ｎ４は、第１のトナー担持体２５と対向する第１のトナー供給領域Ｅの位置に、Ｎ１は、第２のトナー担持体２６と対向する第２のトナー供給領域Ｇの位置に配置されている。

また、スリーブローラ２９上の現像剤２４を剥離するための反発磁界を発生させるためＮ２、Ｎ３が、混合撹拌部材１７側に配置されている。

第１のトナー担持体２５は、第２のトナー担持体２５に対して上流側に配置され、それぞれ外周部にトナー２３を保持して搬送し、トナー２３を飛翔させて像担持体１上に形成された静電潜像を現像する。

トナー担持体用バイアス電源３１は、第１のトナー担持体２５と第２のトナー担持体２６に現像バイアス電圧を供給する。また、現像剤担持体用バイアス電源３２は、現像剤担持体１１のスリーブローラ２９にトナー供給バイアス電圧を供給する。

なお、本実施形態の現像装置２では、トナー２３とキャリアとからなる２成分現像剤を使用しており、これらは互いに摩擦接触することにより、トナー２３はマイナス極性に、キャリアはプラス極性に帯電するものとする。また、像担持体１の外周面はマイナスに帯電（例えば−５００Ｖ）され、露光により電位の減衰した部分（例えば−５０Ｖ）にトナーが付着して現像が行われるものとする。この場合、例えば現像バイアス電圧は−３００Ｖ、トナー供給バイアス電圧は−３５０〜−６５０Ｖに設定される。

このように、第１のトナー担持体２５と第２のトナー担持体２６、スリーブローラ２９に電圧を印加することで、現像剤担持体１１と第１のトナー担持体２５との間の第１のトナー供給領域Ｅでは、マイナス極性に帯電しているトナーを現像剤担持体１１から第１のトナー担持体２５に向けて吸引する電界が形成される。また、現像剤担持体１１と第２のトナー担持体２６との間の第２のトナー供給領域Ｇでは、トナー２３を現像剤担持体１１から第２のトナー担持体２６に向けて吸引する電界が形成される。

第１のトナー担持体２５と第２のトナー担持体２６は、上記電圧を印加可能な限りいかなる材料からなっていてもよく、例えば、アルマイト等の表面処理を施したアルミローラが挙げられる。その他アルミ等の導電性基体上に、例えば、ポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ウレタン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポルスルホン樹脂、ポリエーテルケトン樹脂、塩化ビニル樹脂等のゴムコーティングを施したものを用いてもよい。また、酢酸ビニル樹脂、シリコーン樹脂、フッ素樹脂等の樹脂コートやシリコーンゴム、ウレタンゴム、ニトリルゴム、天然ゴム、イソプレンゴム等のゴムコーティングを施したものを用いてもよい。コーティング材料としては、これらに限定されるものではない。

さらに上記コーティングのバルクもしくは表面に導電剤が添加されていてもよい。導電剤としては、電子導電剤もしくはイオン導電剤が挙げられる。電子導電剤として、ケッチンブラック、アセチレンブラック、ファーネスブラック等のカーボンブラックや、金属粉、金属酸化物の微粒子等が挙げられるが、これに制約されない。イオン導電剤として、４級アンモニウム塩等のカチオン性化合物や、両性化合物、その他イオン性高分子材料が挙げられるが、これにこだわらない。さらに、アルミ等の金属材料からなる導電性ローラであっても構わない。

撹乱手段３０は、第１のトナー供給領域Ｅと第２のトナー供給領域Ｇとの間に配置され、第１のトナー供給領域Ｅと第２のトナー供給領域Ｇとの間を現像剤担持体１１のスリーブローラ２９に保持されて移動する現像剤２４の表層と下層とを撹乱する。撹乱手段３０については後に詳しく説明する。

次に、現像装置２の動作を説明する。

現像剤槽１６内の現像剤２４は、混合撹拌部材１７、１８の回転により混合撹拌され、摩擦帯電すると同時に現像剤槽内で循環搬送され、現像剤担持体１１表面のスリーブローラ２９へと供給される。この現像剤２４は、トナー供給用現像剤担持体１１内部の磁石ローラ２８の磁力によってスリーブローラ２９の表面側に保持され、スリーブローラ２９と共に回転移動して、現像ローラ１１に対向して設けられた規制部材１５で通過量を規制される。

規制部材１５を通過し、スリーブローラ２９の表面側に保持されている現像剤２４は、スリーブローラ２９の回転に伴って第１のトナー担持体２５と対向する第１のトナー供給領域Ｅへと搬送される。第１のトナー供給領域Ｅでは、磁石体２８の主磁極Ｎ４の磁力によって現像剤穂立ちが形成され、第１のトナー担持体２５に印加された現像バイアス電圧と現像剤担持体１１に印加されたトナー供給バイアス電圧により形成された電界がトナー２３に与える力により、現像剤２４中のトナー２３が第１のトナー担持体２５の側へ供給される。

第１のトナー担持体２５に供給されたトナー２３は第１のトナー担持体２５の回転に伴って第１の現像領域８へと搬送され、現像バイアス電圧と像担持体上の潜像電位とによって形成される電界により静電潜像が顕像へと現像される。現像方式は反転現像方式であってもよいし、または正規現像方式であってもよい。

第１の現像領域８でトナーを消費した第１のトナー担持体２５の表面のトナー２３は、第１のトナー担持体２５の回転に伴って第１の回収領域Ｆへと搬送される。第１の回収領域Ｆでは、第１のトナー担持体２５上に残った未現像のトナー２３が、第１のトナー担持体２５から現像剤担持体１１へと回収される。未現像のトナー２３は、第１のトナー担持体２５に印加された電圧と現像剤担持体１１に印加された電圧により形成された電界、および現像剤のカウンターチャージとが形成する電界による静電気力と、現像剤担持体１１の主磁極Ｎ４の磁力によって穂立ちした現像剤による機械的摺擦力によって第１のトナー担持体２５からスリーブローラ２９の表面へと移動する。

スリーブローラ２９の表面に回収されたトナー２３を含む現像剤２４は、撹乱手段３０によって表層と下層とが撹乱された後に、スリーブローラ２９の回転に伴って第２のトナー担持体２６と対向する第２のトナー供給領域Ｇへと搬送される。

第２のトナー供給領域Ｇでは磁石体２８の主磁極Ｎ１の磁力によって現像剤穂立ちが形成され、第２のトナー担持体２６に印加された現像バイアス電圧と現像剤担持体１１に印加されたトナー供給バイアス電圧により形成された電界がトナーに与える力により、現像剤中のトナーが第２のトナー担持体２６の側へ供給される。

第２のトナー担持体２６に供給されたトナー層は第２のトナー担持体２６の回転に伴って第２の現像領域１２へと搬送され、２回目の現像がなされる。第２の現像領域１２でトナーを消費した第２のトナー担持体２６表面のトナー層は、第２の回収領域Ｈへと搬送され、第２のトナー担持体２６から現像剤担持体１１へと回収される。

回収された現像剤２４は、現像剤担持体１１のスリーブローラ２９とともに回転移動して現像剤槽１６に向けて搬送され、磁石体２８の同極部Ｎ２、Ｎ３の反発磁界によって現像剤担持体１１上から剥離され、現像剤槽１６内へと回収される。補給部１４に設けられた不図示の補給制御部は、ＡＴＤＣセンサ２０の出力値から現像剤２４中のトナー濃度が画像濃度確保のための最低トナー濃度以下になったことを検出すると、非図示のトナー補給手段によってホッパ内に貯蔵されたトナー２３がトナー補給部１４を介して現像剤槽１６内へ供給される。

現像装置２の説明は以上である。

図３は、スリーブローラ２９表面に保持された現像剤２４の状態を説明する説明図である。図３を用いて撹乱手段３０の効果を説明する。

図３（ａ）は、現像剤２４中のキャリア８０の表面にトナー２３が付着した状態、図３（ｂ）は、現像剤２４の表層のキャリア８０からトナー２３が移動した状態である。

現像剤担持体１１上の現像剤２４は、第１のトナー供給領域Ｅよりも上流側では図３（ａ）に示すように、キャリア８０の表面にトナー２３が付着した状態で磁石体２８の磁界によって磁気ブラシを形成している。ところが、第１のトナー供給領域Ｅで現像剤２４中のトナー２３が第１のトナー担持体２５へ移動するため、図３（ｂ）に示すように、現像剤担持体１１の表層のトナー濃度が低下した状態となる。

加えて、現像剤２４にはトナー２３の移動によるカウンターチャージが残留している。このため、第２のトナー供給領域Ｇでは、現像剤担持体１１上の移動できるトナー量が少なく、またカウンターチャージによって供給電界が弱められるため、第２のトナー担持体２６へのトナー供給性が大幅に低下している。

第２のトナー供給領域Ｇの手前に配置された撹乱手段３０は、分離したトナー２３とキャリア８０とを現像剤担持体１１上で撹乱し、下層のトナー２３をスリーブローラ２９の表面から掘り起こすことにより、キャリア８０の表面にトナー２３を付着させる。また、撹乱手段３０は、キャリア８０を撹乱することにより、キャリア８０とスリーブローラ２９との接触を促進させてキャリア２３のカウンターチャージを除電する。

このように撹乱手段３０によって、表層のキャリア８０の表面にトナー２３が付着されるとともにキャリア８０のカウンターチャージも除電されるので、第２のトナー担持体２６へ十分なトナーを供給することができる。

次に、撹乱手段３０の実施形態について説明する。

撹乱手段３０は、現像剤２４に外力を作用させて現像剤担持体１１上の現像剤２４を撹乱する。外力は、撹乱手段３０が、スリーブローラ２９とともに回転する現像剤２４と接触することにより発生する剪断力の他、磁力、静電気力などを用いることができる。

図４〜図８を用いて撹乱手段３０の例を説明する。図４〜図８は、図面を簡略にするため図２から撹乱手段３０、現像剤担持体１１、現像剤２４だけを図示したものであり、図示せぬ第１のトナー担持体２５、第２のトナー担持体２６は、図２と同等の位置に配置されているものとする。

図４は、現像剤２４と接触するように配置した撹乱部材を撹乱手段３０とした例を示す図である。撹乱部材である撹乱板３００、ワイヤ３０１、ローラ３０２は、第１のトナー供給領域Ｅと第２のトナー供給領域Ｇとの間に配置されている。

図４（ａ）の撹乱板３００はブレードなど板状の部材であり、図４（ｂ）のワイヤ３０１は線状または棒状の部材である。撹乱板３００、ワイヤ３０１が移動する現像剤２４と接触することにより剪断力が現像剤２４に働き、表層と下層の現像剤２４を撹乱することができる。撹乱板３００、ワイヤ３０１の例は、構成が簡単であり、小型に構成できるので配置の自由度が大きい。

なお、撹乱板３００の現像剤２４と接触する部分は櫛歯状またはブラシ状にすると、より一層現像剤２４を撹乱する効果が得られる。また、撹乱板３００を駆動する駆動手段を設け、撹乱板３００を振動することにより、さらに現像剤２４を撹乱する効果が得られる。

図４（ｃ）は、撹乱手段３０に撹乱部材であるローラ３０２とローラ３０２を回転駆動させる図示せぬ駆動部とを用いた例である。ローラ３０２の回転方向は、現像剤担持体１１と同方向でも矢印Ｄのように逆方向でも良い。ローラ３０２のように回転する部材を用いると、固定された部材を用いるに比べて現像剤２４の詰まりをおこりにくくすることができる。

スリーブローラ２９とローラ３０２との相対速度差は、より剪断力の効果を得るためには大きくした方が良いが、大きすぎると現像剤２４の劣化や飛び散りの弊害が生じる。そのため、ローラ３０２の回転速度／スリーブローラ２９の回転速度は、０から２程度であることが望ましい。またローラ３０２には駆動装置を設けず現像剤担持体の回転に従動させても構わない。

撹乱板３００、ワイヤ３０１、ローラ３０２を形成する材料は特に限定されるものではなく、各種金属やプラスチック材料などを用いることができる。

撹乱手段３０は、現像剤２４とできるだけ多く接触する位置に配置する方が良いが、現像剤２４が詰まることを防止するため、撹乱手段３０と現像剤担持体１１との間の距離は０．２ｍｍ以上にすることが望ましい。

図５は、現像剤２４と接触するように配置した磁石３０３を撹乱手段３０とした例を示す図である。撹乱部材である磁石３０３は、第１のトナー供給領域Ｅと第２のトナー供給領域Ｇとの間に配置されている。

図５に示すように磁石３０３は、第１のトナー供給領域Ｅと第２のトナー供給領域Ｇとの間の現像剤担持体１１の磁極Ｓ３と対向する位置に現像剤２４と接触するように配置されている。磁石３０３の極性は、現像剤のつまりが発生しない限り対向する磁極と同極でも逆極でも構わない。磁石３０３は、現像剤２４に向けて磁界を発生し、現像剤２４のキャリア８０に作用する磁極Ｎ３からの磁力線を乱し、現像剤２４を撹乱する。また、磁石３０３は現像剤２４と接触する位置に配置され、剪断力により現像剤２４を撹乱するので、より現像剤２４を撹乱する効果が得られる。

図６は、撹乱手段３０の発生する磁界を変化させる例を示す図である。磁気コイル３０４、ローラ３０５は、第１のトナー供給領域Ｅと第２のトナー供給領域Ｇとの間に配置されている。

図６（ａ）は、磁気コイル３０４と駆動回路４０とから成る撹乱手段３０を用いた例である。磁気コイル３０４は、駆動回路４０により電流または電圧を印加され磁界を発生する。磁気コイル３０４で発生した磁力は、現像剤担持体１１の磁極Ｓ３と磁界を形成し、現像剤２４中のキャリア８０を移動させる。駆動回路４０は、磁気コイル３０４に印加する電流または電圧を周期的にオン、オフすると、より現像剤２４中のキャリア８０を撹乱する効果が得られる。

図６（ａ）の例では、磁気コイル３０４を現像剤２４と非接触に配置できるので、撹乱手段３０が現像剤２４と接触することによる劣化を抑えることができる。

図６（ｂ）は、磁極を持つローラ３０５とローラ３０５を回転駆動させる図示せぬ駆動部を撹乱手段３０とした例である。磁極の数に制限はなく、少なくとも一極あれば現像剤担持体１１の磁極と変化する磁界を形成するため、現像剤中のキャリアの撹乱を促進することができる。ローラ３０５の回転数は、現像剤担持体１１の回転数に対して速度差を有していなくてもよい。

ローラ３０５のように回転する磁極を持つローラを用いると、変化する磁界による撹乱効果が得られる上、固定された部材を用いるに比べて現像剤２４の詰まりをおこりにくくすることができる。

図７、図８は、撹乱手段３０として電圧を印加した電極部材を用いた例を示す説明図である。図７、図８に示す電極部材３０６、ローラ電極３０７は、第１のトナー供給領域Ｅと第２のトナー供給領域Ｇとの間に配置されている。

図７の撹乱手段３０は、電極部材３０６と電極部材３０６に電圧を印加する撹乱用電源３３とから成る。図７に示すように、電極部材３０６は、現像剤担持体１１上の現像剤２４と対向する位置に非接触に配置されている。電極部材３０６の材料は、導電性材料であれば特に限定されるものではない。また、形状についても板状、棒状など特に限定されない。

撹乱用電源３３は、スリーブローラ２９と電極部材３０６との間に、トナー８１をスリーブローラ２９の表面から吸引する方向の電界が発生するよう電圧を印加する。発生した電界によって、スリーブローラ２９の表面に保持された現像剤２４の下層に含まれるトナー８１が表層に移動し、現像剤２４が撹乱される。またカウンターチャージを持つキャリア８０が現像剤２４の表層から下層へ移動し、現像剤２４が撹乱される。このようにすると、電極部材３０６と現像剤２４とが非接触のため、電極部材３０６への現像剤２４の付着・蓄積が抑制される。また、現像剤２４に剪断力がかからないため、現像剤２４の劣化を抑えることができる。

トナー８１を移動させるため、電極部材３０６と現像剤担持体１１との間の電界強度は１００Ｖ／ｍｍ以上にすることが望ましい。電極部材３０６に印加する電圧は、電界強度が１００Ｖ／ｍｍ以上になるよう電極部材３０６と現像剤担持体１１との距離に応じて設定する。

なお、現像剤担持体１１に印加されている電圧により電極部材３０６を接地するだけで電極部材３０６と現像剤担持体１１との間に十分な電界強度が得られる場合は、撹乱用電源３３を設けなくても良い。

図８の例では、回転するローラ電極３０７に電圧を印加する例を説明する。

図８の撹乱手段３０は、撹乱部材であるローラ電極３０７と、ローラ電極３０７に電圧を印加する撹乱用電源４１と、図示せぬローラ電極３０７を回転駆動させる図示せぬ駆動部と、から成る。

ローラ電極３０７は、現像剤担持体１１上の現像剤２４と接触するように配置され、スリーブローラ２９と同じ速度で回転する。撹乱用電源４１は、ローラ電極３０７に、現像剤担持体１１に印加されている電圧の平均値に対して等しいか、または現像剤担持体１１からローラ電極３０７にトナー８１を移動させる電界を形成する直流電圧を印加する。また、現像剤担持体１１に印加されている電圧が直流電圧の場合、撹乱用電源４１は、ローラ電極３０７に現像剤担持体１１との間に振動電界が形成される交流電圧を直流電圧に重畳して印加する。

一般に現像剤担持体１１には交流電圧を印加するので、その場合はローラ電極３０７に直流電圧だけを印加しても振動電界が形成される。また、一般に現像剤担持体１１には第１のトナー担持体２５、第２のトナー担持体２６へトナーを供給する方向の電圧を印加するので、撹乱用電源４を設けず、ローラ電極３０７を接地するか、あるいは第１のトナー担持体２５、第２のトナー担持体２６と同電位にするだけでも同様の効果が得られる。

ローラ電極３０７は、導電性を有していれば特に制限されるものではなく、トナー担持体１１と同様の材料を用いることができる。また、ローラ電極３０７は電極部材の一例であり、導電性を有する撹乱板３００、ワイヤ３０１、ローラ３０２、磁石３０３など用いて、前記同様の電界を形成するようにしても良い。

このように振動電界が形成されるようにすると、同電位であっても電極部材との間でトナー８１が移動する。振動電界によってトナー８１を移動させるので、トナー８１をスリーブローラ２９に保持された現像剤２４の下層から掘り起こす効果がより高まる。また、電位差がある場合は、カウンターチャージを持ったキャリア８０の移動も加わるためさらに効果的である。回転するローラ電極３０７を用いると、固定された部材を用いるに比べて現像剤２４の詰まりをおこりにくくすることができる。また、ローラ電極３０７には駆動装置を設けず現像剤担持体１１の回転に従動させても同様に詰まりを防ぐことは可能である。

なお、現像剤担持体１１とのリーク防止のため、ローラ電極３０７と現像剤担持体１１との間の電界強度は１００００Ｖ／ｍｍ以下になるよう電圧を印加することが望ましい。

以上このように、本発明によれば、複数のトナー担持体を同じ条件に設定しながら、感光体を高速回転させた場合もそれぞれのトナー担持体に十分にトナーを供給し、高画質の画像が得られる現像装置及び画像形成装置を提供することができる。

本発明の一実施形態による現像装置２及びそれを備えた画像形成装置の主要部の構成例を示す断面図である。 現像装置２の主な構成要素の一部を拡大した断面図である。 スリーブローラ２９表面に保持された現像剤２４の状態を説明する説明図である。 現像剤２４と接触するように配置した部材を撹乱手段３０とした例を示す説明図である。 現像剤２４と接触するように配置した磁石３０３を撹乱手段３０とした例を示す説明図である。 撹乱手段３０の発生する磁力線を変化させる例を示す説明図である。 撹乱手段３０として電圧を印加した電極部材を用いた一例を示す説明図である。 撹乱手段３０として電圧を印加した電極部材を用いた他の例を示す説明図である。

符号の説明

１ 像担持体
２ 現像装置
３ 帯電部材
４ 転写ローラ
５ クリーニングブレード
６ 露光装置
１１ 現像剤担持体
１２ スリーブローラ
１３ 磁石体
１６ 現像剤槽
１７、１８ 混合撹拌部材
２０ ＡＴＤＣセンサ
２３ トナー
２４ 現像剤
２５ 第１のトナー担持体
２６ 第２のトナー担持体
２８ 磁石体
２９ スリーブローラ
３０ 撹乱手段
３１ トナー担持体用バイアス電源
３２ 現像剤担持体用バイアス電源
３３、４２ 撹乱用電源
８０ キャリア
Ｅ 第１のトナー供給領域
Ｆ 第１の回収領域
Ｇ 第２のトナー供給領域
Ｈ 第２の回収領域

Claims (10)

1. 外周部にトナーを保持して搬送し、像担持体上に形成された静電潜像を現像する複数のトナー担持体と、
   外周部に前記トナーとキャリアとを含む現像剤を保持して搬送し、対向する位置に配置された複数の前記トナー担持体にそれぞれのトナー供給領域から前記トナーを供給する現像剤担持体と、
   を備えた現像装置であって、
   複数の前記トナー供給領域の間を前記現像剤担持体に保持されて移動する前記現像剤の表層と下層とを撹乱する撹乱手段を有することを特徴とする現像装置。
2. 前記撹乱手段は、
   前記トナー供給領域の間を移動する前記現像剤担持体に保持された前記現像剤と少なくとも一部が接触するように配置された撹乱部材を有することを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
3. 前記撹乱部材は、
   前記トナー供給領域の間を移動する前記現像剤担持体に保持された前記現像剤と相対速度差を有することを特徴とする請求項２に記載の現像装置。
4. 前記撹乱手段は、
   前記現像剤担持体と対向する位置から前記トナー供給領域の間を移動する前記現像剤担持体に保持された前記現像剤に向けて磁界を発生することを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の現像装置。
5. 前記撹乱手段は、
   周期的に変化する前記磁界を発生することを特徴とする請求項４に記載の現像装置。
6. 前記撹乱手段は、
   前記トナー供給領域の間を移動する前記現像剤担持体に保持された前記現像剤に向けて電界を形成することを特徴とする請求項１から５の何れか１項に記載の現像装置。
7. 前記撹乱手段の電位の平均値は、前記現像剤担持体の電位の平均値に対して等しいか、または前記現像剤担持体から前記撹乱手段の電極部材に前記トナーを移動させる電界を形成する電位であることを特徴とする請求項６に記載の現像装置。
8. 前記電界は交流電界であることを特徴とする請求項６または７に記載の現像装置。
9. 前記撹乱手段の前記現像剤と対向する部分は、前記現像剤担持体の磁極と対向する位置に配置されていることを特徴とする請求項１から８の何れか１項に記載の現像装置。
10. 請求項１から９の何れか１項に記載の現像装置と、前記像担持体と、を有することを特徴とする画像形成装置。

Images