JP2007163934A - 現像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】現像剤に負荷される機械的圧力を低減させつつ確実に現像剤を帯電させて、現像剤の劣化を防止しつつ長期に亘って高品質な画像形成を可能にした現像装置を提供する。
【解決手段】外周面に非磁性の一成分現像剤を担持しつつ搬送する現像剤担持体６ｃと、現像剤を現像剤担持体６ｃに供給する供給部材６ｄとを備える現像装置６であって、現像剤担持体６ｃの外周面に残存する現像剤を回収するための回収部材６ｆが、供給部材６ｄに対して現像剤担持体６ｃの回転方向Ｔ２上流側に設けられているとともに、供給部材６ｄの外周面に接触する導電性のファーブラシからなる電極部材６ｅが設けられており、供給部材６ｄは、少なくとも外周面が密実に形成されてその内部に現像剤が入り込むことがないものとされ、供給部材６ｄと電極部材６ｅの間には現像剤を供給部材６ｄの外周面に押し付ける方向の電界が形成されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に備えられ、被記録画像に対応して像担持体に形成された静電潜像に、現像剤を供給しこれを顕像化するための現像装置に関する。

従来、例えば複写機やプリンタ、ファクシミリ装置などの電子写真方式の画像形成装置には、一成分現像剤の非磁性トナーを収容した現像容器内に、その外周面にトナー（現像剤）を担持しつつ搬送する略円筒状の現像剤担持体と、現像剤担持体に対してトナーの供給と回収を行なうトナー供給回収部材と、トナー供給回収部材から現像剤担持体に供給されて担持したトナー量を規制するための規制ブレードとを有する現像装置が具備されている。この種の現像装置において、現像剤担持体は、軸線回りに回転可能に設けられるとともに、現像容器に形成された開口部を介して一部の外周面が外側に露出しつつ臨むように配設されている。トナー供給回収部材は、略円柱状に形成されつつ軸線回りに回転可能に設けられており、現像剤担持体と軸線方向を一致させ、かつ互いの外周面を当接させた状態で、現像容器の開口部に対し現像剤担持体の回転方向上流側に配設されている。規制ブレードは、トナー供給回収部材に対し現像剤担持体の回転方向下流側で、現像容器の開口部よりも現像剤担持体の回転方向上流側に設けられており、現像剤担持体との間に所定の隙間を設けた状態で配設されている。

このように構成される現像装置は、軸線回りに回転可能に設けられてその外周面上に被記録画像の静電潜像が形成される略円筒状の像担持体（感光体ドラム）に対し、現像容器の開口部を介して、感光体ドラムの外周面と現像剤担持体の外周面が所定の隙間をあけて対向するように画像形成装置に具備される。そして、トナー供給回収部材の外周面に付着して搬送されたトナーが、互いの外周面の当接部分で現像剤担持体に供給され、現像剤担持体の回転により規制ブレードとの隙間を通過するとともに余分なトナーが除去されて薄層形成される。そして、さらなる現像剤担持体の回転によって感光体ドラムとの対向部分に搬送されるとともに、静電潜像にトナーが供給されてこれを顕像化することが可能とされる。

一方、この種の現像装置においては、現像剤担持体とトナー供給回収部材とにバイアス電圧が印加されて、帯電したトナーを電気的に担持したり、各部材間の電位差によってトナーを供給するようにしている。このため、非磁性の一成分のトナーを帯電させる必要があるが、上記の現像装置において、トナーは、トナー供給回収部材から現像剤担持体に供給する際にトナー供給回収部材と現像剤担持体の接触部分で圧力を負荷されつつ擦過されて摩擦帯電されている。また、規制ブレードで薄層形成する際にも圧力が負荷されつつ擦過されて摩擦帯電電荷が付与されている。しかしながら、このようにしてトナーに帯電電荷を付与する現像装置においては、被圧下での摩擦によってトナーが変形したり、摩擦熱の発生に伴って劣化が生じて形成画像の品質が低下するという問題があった。

これに対して、特許文献１に開示された現像装置では、トナー供給ローラ（トナー供給回収部材）に、スポンジ層を備えた弾性体のローラや、ファーブラシを備えたローラが用いられている。また、この現像装置においては、ケーシング（現像容器）を、トナー供給ローラの下方の内面部分がトナー供給ローラの表面（外周面）に接触するように形成し、このケーシングの接触部を電源が接続された電極板としている。このように構成された現像装置は、トナー供給ローラのスポンジ層やファーブラシの空隙及び表面に付着したトナーが電極板と接触することによって帯電され、予め帯電されたトナーを現像剤担持体に供給することが可能とされている。

また、特許文献２に開示された現像装置においては、供給ローラ（トナー供給回収部材）の外周面部に接触部材が接触しつつ配置され、この接続部材にトナーを供給ローラ側に移動する働きを有する電界を発生させる電源が接続されている。また、この接触部材は、接触材と基材とを組み合わせて構成されている。この現像装置では、供給ローラに付着したトナーが接触材と供給ローラとの接触部を通過するとともにその摩擦によって帯電され、予め帯電された状態のトナーを現像剤担持体に供給することが可能とされている。
特開平８−３６２９９号公報 特開平８−８７１７４号公報

しかしながら、上記の特許文献１に開示された現像装置においても、トナー供給ローラと電極板とが接触されているため、この接触部を通過するトナーに帯電電荷を付与する際に、トナーが押圧されつつ擦過されることとなり、やはりトナー劣化を生じさせてしまうという問題があった。また、この電極板は、予備的にトナーを帯電させるものとされており、トナー供給ローラと現像剤担持体との接触部での摩擦帯電も併せて必要とされ、この点からもトナー劣化を解消することができないという問題があった。

さらに、特許文献１に開示された現像装置においては、トナー供給ローラのスポンジ層やファーブラシの表面に加え、その空隙にもトナーが取り込まれるため、表面のトナーに対して空隙に取り込まれたトナーが帯電しにくく、未帯電のトナーを含んだ状態で搬送されてしまうという問題があった。このように未帯電のトナーが搬送された場合には、現像転移が悪くなり、地肌汚れや解像度劣化を招くという問題が生じることとなる。

一方、特許文献２に開示された現像装置においても、供給ローラに付着したトナーが接触材と供給ローラとの接触部を通過する際に押圧されつつ擦過されることとなり、やはりトナー劣化が生じるとともに、供給ローラと現像ローラ（現像剤担持体）との接触部における摩擦帯電を必要とするため、トナー劣化を解消することができないという問題があった。

これに加え、上記の特許文献１及び特許文献２に開示された現像装置においては、摩擦帯電して現像剤担持体に担持されつつ搬送されたトナーのうち、感光体ドラムに供給されずに現像剤担持体上に残る非画像部のトナー（残トナー）を、トナー供給ローラ（供給ローラ）との接触部に到達した段階で、トナー供給ローラによって機械的に剥離して現像容器内に回収するように構成されている。すなわち、特許文献１及び特許文献２に開示された現像装置においては、現像剤担持体へのトナーの供給と現像剤担持体からのトナーの回収を、トナー供給ローラの一つの部材で行なうものとされている。また、このとき、現像剤担持体とトナー供給ローラの間に形成される電界が、例えばトナーの供給時にトナー供給ローラから現像剤担持体に向かう方向の一方向とされているため、この電界に逆らうように機械的に残トナーを剥離させることになる。このため、トナー供給ローラを現像剤担持体に大きな圧力をもって当接させることが必要となり、トナー供給ローラから現像剤担持体へのトナーの供給時には、この接触部で摩擦帯電されるトナーに大きな圧力が負荷されてさらに劣化が生じやすくなるという問題があった。

本発明は、上記事情を鑑み、現像剤に負荷される機械的圧力を低減させつつ確実に現像剤を帯電させて、現像剤の劣化を防止しつつ長期に亘って高品質な画像形成を可能にした現像装置を提供することを目的としている。

上記の目的を達するために、この発明は以下の手段を提供している。

本発明の現像装置は、外周面に非磁性の一成分現像剤を担持しつつ軸線回りに回転されて搬送する現像剤担持体と、軸線回りに回転しつつ外周面に担持した前記現像剤を前記現像剤担持体に供給する供給部材とを備え、被記録画像の静電潜像が形成された像担持体に前記現像剤担持体で搬送した前記現像剤を供給して、前記静電潜像を顕像化するための現像装置であって、前記像担持体に前記現像剤を供給した後に、前記現像剤担持体の外周面に残存する前記現像剤を回収するための回収部材が、前記供給部材に対して前記現像剤担持体の回転方向上流側に設けられているとともに、前記供給部材の外周面に接触する導電性のファーブラシからなる電極部材が設けられており、前記供給部材は、少なくとも外周面が密実に形成されてその内部に前記現像剤が入り込むことがないものとされ、前記供給部材と前記電極部材の間には前記現像剤を前記供給部材の外周面に押し付ける方向の電界が形成されていることを特徴とする。

本発明に係る現像装置においては、電極部材の導電性のファーブラシが供給部材の外周面に接触するように設けられていることによって、このファーブラシを、供給部材に付着した現像剤に大きな圧力を負荷することなく摩擦接触させて現像剤を帯電させることが可能とされる。また、このとき、供給部材とファーブラシの間に現像剤を供給部材側に押し付ける方向の電界が形成されていることによって、確実に現像剤に帯電電荷を付与することができるとともに、帯電した現像剤を供給部材に確実に担持させることが可能とされる。

一方で、ファーブラシの内部に取り込まれた現像剤が帯電されないおそれがあるが、本発明に係る現像装置においては、ファーブラシに取り込まれた現像剤が未帯電とされた場合においても、この未帯電の現像剤は、電界によって供給部材側に押し付けられることがなくそのままファーブラシの内部に留まることになり、供給部材によって搬送されることがないため、従来の現像装置のように未帯電の現像剤が搬送されて、現像転移が悪くなったり、地肌汚れや解像度劣化を招くことがないものとされる。

さらに、供給部材が、その外周面が密実に形成されて内部に現像剤が入り込まないように構成されていることにより、供給部材に付着するすべての現像剤を供給部材と電極部材の間に位置させて電界内に配することができるため、現像剤担持体への供給前に、すべての現像剤を充分に帯電させることが可能とされる。したがって、従来の現像装置のように、供給部材（トナー供給ローラ）の空隙に現像剤が入り込み、この現像剤が未帯電の状態で搬送されて、現像転移が悪くなったり、地肌汚れや解像度劣化を招くことがないものとされる。

これにより、現像剤担持体への供給時や規制ブレードによる薄層形成時に現像剤に大きな圧力を負荷しつつ擦過させて摩擦帯電させる必要がなくなるとともに、現像剤担持体に現像剤を供給する供給部材と、現像剤担持体から現像剤を回収する回収部材とを分離して個別に設けることによって、現像剤の供給と回収をともに、現像剤担持体と供給部材、現像剤担持体と回収部材の各部材間の電位差により電気的に行なうことが可能とされ、供給部材と回収部材とをそれぞれ現像剤担持体に大きな圧力をもって当接させることが不要になる。よって、供給部材と回収部材とをそれぞれ現像剤担持体に対して非接触もしくは軽接触の状態で配置することが可能とされる。

また、このとき、予め現像剤が充分に帯電されることに基づき現像剤の現像剤担持体への供給を電気的に行なうことができることによって、供給部材から現像剤担持体への現像剤の供給量（付着量）を、供給部材と現像剤担持体の電位差に応じた所定量にすることができる。これにより、従来の現像装置のように、現像剤担持体に担持された現像剤の付着量を規制するための規制ブレードを通過する際に現像剤に大きな圧力が負荷されることがなく、本発明に係る現像装置においては、規制ブレードを、現像剤担持体に担持された現像剤を均す程度の均し部材に替えることが可能とされる。

本発明に係る現像装置によれば、供給部材と回収部材とを現像剤担持体に対して非接触もしくは軽接触の状態で配置しても、現像剤を充分に帯電させることができるため、従来の現像装置のように現像剤に大きな圧力が負荷されることがなく、現像剤に劣化が生じることを防止できる。これにより、高品質の画像形成を長期に亘って行なうことが可能とされる。

以下、図１及び図２を参照し、本発明の一実施形態に係る現像装置について説明する。本実施形態は、電子写真方式の例えば複写機やプリンタ、ファクシミリ装置などの画像形成装置に具備される現像装置に関するものであり、非磁性の一成分現像剤（現像剤）を用いて現像を行なうための現像装置に関するものである。

本実施形態の画像形成装置Ａは、図１に示すように、タンデム方式の画像形成装置であって、被記録画像の画像信号に応じてマゼンタ、イエロー、シアン、ブラックの色毎に設けられ、各色のトナー像をそれぞれ形成する複数の現像部１と、各現像部１で形成したトナー像が順次転写される転写ベルト２ａを備えた中間転写体２と、例えばシートなどの記録体Ｓを収納したカセット３ａから記録体Ｓを取り出しつつこれを搬送する記録体搬送手段３と、中間転写体２から記録体Ｓに転写したトナー像を記録体Ｓに固定する定着手段４とが主な構成要素とされている。ここで、本実施形態においては、現像部１の一様に帯電した後述する感光体ドラム１ａの外周面にレーザー光を照射しつつ走査し露光して、感光体ドラム１ａに被記録画像の画像信号に応じた静電潜像を形成する光走装置５が、現像部１とは別に画像形成装置Ａに設けられている。また、上記の各構成要素を合わせて画像形成装置本体Ｂが構成されている。

色毎に設けられた複数の現像部１は、図１及び図２に示すように、略円筒状に形成され、軸線Ｏ１回り（矢印Ｔ１方向の反時計回り）に回転可能に設けられた感光体ドラム（像担持体）１ａと、感光体ドラム１ａの外周面を一様に負電荷に帯電させる帯電器１ｂと、帯電器１ｂに対して感光体ドラム１ａの回転方向Ｔ１上流側に設けられ感光体ドラム１ａの外周面に付着した現像剤（以下、トナーという）を除去して清浄化するクリーニング装置１ｃと、本発明に係る現像装置６とから構成されている。

ここで、感光体ドラム１ａと帯電器１ｂとクリーニング装置１ｃは、一つの容器１ｄに収容され、帯電器１ｂとクリーニング装置１ｃが感光体ドラム１ａの径方向外側に外周面に沿って設けられるとともに、帯電器１ｂがクリーニング装置１ｃに対して感光体ドラム１ａの回転方向Ｔ１下流側に配置されている。また、この容器１ｄには、帯電器１ｂの感光体ドラム１ａの回転方向Ｔ１下流側に第１開口部１ｅが設けられているとともに、この第１開口部１ｅよりも感光体ドラム１ａの回転方向Ｔ１下流側の上方側に第２開口部１ｆが設けられている。そして、感光体ドラム１ａは、例えば３０ｍｍ程度の外径を備えて周速１５０ｍｍ／ｓで回転するものとされ、その回転とともに順次外周面をこれら第１開口部１ｅと第２開口部１ｆに露出させるように設けられている。また、この感光体ドラム１ａと帯電器１ｂとクリーニング装置１ｃを収容する容器１ｄは、第１開口部１ｅを画成する開口端が現像装置６の後述する現像容器６ａの開口部６ｂを画成する開口端と着脱可能に係合されて現像装置６と一体とされている。

一方、本実施形態の現像装置６は、光走装置５で感光体ドラム１ａの外周面上に形成した静電潜像に、担持しつつ搬送したトナーを供給し感光体ドラム１ａにトナー像を形成する現像ローラ（現像剤担持体）６ｃと、トナーを外周面に担持しつつ搬送して現像ローラ６ｃにこのトナーを供給する供給ローラ（供給部材）６ｄと、供給ローラ６ｄの外周面に接触されて外周面に付着したトナーを帯電させるための導電性のファーブラシからなる電極部材６ｅと、現像ローラ６ｃの外周面に付着したトナーを除去する回収ローラ（回収部材）６ｆと、現像容器６ａ内のトナーを撹拌しつつ搬送して供給ローラ６ｄに供給する一対の現像剤撹拌手段６ｇ、６ｈとが、トナーとともに現像容器６ａに納められて構成されている。また、これらに加えて、現像装置６には、現像ローラ６ｃが担持したトナー（トナー層）の表面の凹凸を均すための均し部材６ｉと、回収ローラ６ｆの外周面に付着したトナーを除去するスクレーパ６ｊとが具備されている。

現像ローラ６ｃは、例えば１４ｍｍ程度の外径を備えた略円柱棒状に形成されており、例えばステンレス製の芯金にスポンジ状の導電性ウレタンが巻き回されるとともに、この導電性ウレタンの外周面に導電性ポリイミドが被覆されて形成されている。そして、この現像ローラ６ｃは、現像容器６ａの上方側の側方側に形成された水平方向に延びる開口部６ｂに沿って軸線Ｏ２回りに回転可能に設けられ、その外周面が開口部６ｂから外側に露出されつつ臨むように設けられている。また、本実施形態において、この現像ローラ６ｃは、開口部６ｂから露出する外周面が感光体ドラム１ａの外周面に軽接触するように設けられて、感光体ドラム１ａの周速と略等しい周速で時計回り（矢印Ｔ２方向）に回転するものとされている。

供給ローラ６ｄは、例えば１４ｍｍ程度の外径を備えた略円柱棒状に形成されており、例えばステンレス製の芯金に、ゴム硬度が５０度程度の導電性ウレタンゴムが巻き回されて形成されている。また、この供給ローラ６ｄは、導電性ウレタンゴムの外周面が紫外線処理されて内部にトナーが入り込まないように密実に形成されている。このように形成された供給ローラ６ｄは、現像ローラ６ｃの直下に、現像ローラ６ｃの軸線Ｏ２と軸線Ｏ３を平行に配しつつ軸線Ｏ３回りに回転可能に設けられて、現像ローラ６ｃと例えば０．３ｍｍ程度の隙間をあけ非接触状態で配設されている。また、供給ローラ６ｄは、現像ローラ６ｃの周速に対して約１．５倍の周速をもって時計回り（矢印Ｔ３方向）に回転するものとされている。

電極部材６ｅは、略平板状の例えばアルミニウム製の基材の表面に導電性繊維が植設されて構成される導電性のファーブラシとされている。このファーブラシ６ｅを構成する導電性繊維は、例えば、原糸抵抗が１０^６〜１０^１０Ωｃｍの中抵抗の電気的特性を有し、単糸直径が１０〜４０μｍ、毛長が３〜６ｍｍとされ、植密度が１万本〜２０万本／インチ^２となるように基材に植設されている。そして、このファーブラシ６ｅは、現像ローラ６ｃに対して供給ローラ６ｄの回転方向Ｔ３上流側に配されて、基材が現像容器６ａに固着されるとともに供給ローラ６ｄの外周面に導電性繊維（ファーブラシ６ｅ）の先端が１ｍｍ程度食い込まれて供給ローラ６ｄと軽接触するように設けられている。また、このとき、ファーブラシ６ｅが軽接触する供給ローラ６ｄの周方向の幅は、７ｍｍ程度とされている。ここで、本実施形態において、軽接触とは、接触部に搬送されたトナーにその機械的圧力が負荷されて劣化を生じることのない程度の接触状態を示すものであり、例えば１０〜４０ｇ／ｃｍ^２よりも小さな圧力が生じる程度に接触した状態を示すものとされる。

回収ローラ６ｆは、例えば１０ｍｍ程度の外径を備えた略円柱棒状に形成されており、ステンレスなどの金属の表面を、導電性フッ素樹脂で例えば２〜５０μｍ程度の厚さをもって被覆して形成されている。そして、この回収ローラ６ｆは、その外周面を現像ローラ６ｃの外周面に軽接触させつつ、供給ローラ６ｄよりも現像ローラ６ｃの回転方向Ｔ２上流側で、かつ現像容器６ａの開口部６ｂよりも現像ローラ６ｃの回転方向Ｔ２下流側に、軸線Ｏ４回りに回転自在とされて設けられている。このとき、回収ローラ６ｆは、現像ローラ６ｃの回転に従動するものとされ、すなわち反時計回り（矢印Ｔ４方向）に回転するものとされている。また、この回収ローラ６ｆの現像ローラ６ｃとの接触部よりも回転方向Ｔ４下流側に位置する外周面には、現像容器６ａに固着された支持部材６ｋに支持されて、回収ローラ６ｆの軸線Ｏ４に沿って延設された薄板状のスクレーパ６ｊの先端が軽接触して設けられている。

一対の現像剤撹拌手段６ｇ、６ｈは、例えばオーガースクリューとされ、それぞれ、現像容器６ａ内の下方に、現像ローラ６ｃや供給ローラ６ｄの軸線Ｏ２、Ｏ３と軸線Ｏ５、Ｏ６を平行に配しつつ軸線Ｏ５、Ｏ６回りに回転可能に設けられている。そして、一方の現像剤撹拌手段６ｇは、例えば１２ｍｍ程度の外径を備えて形成されており、所定の間隔をあけつつ供給ローラ６ｄの直下に設けられている。他方の現像剤撹拌手段６ｈは、例えば８ｍｍ程度の外径を備えて形成されており、一方の現像剤撹拌手段６ｇに対して供給ローラ６ｄの回転方向Ｔ３上流側の斜め上方に設けられている。ここで、現像容器６ａの供給ローラ６ｄよりも下方側には、一成分現像剤の非磁性トナーが収容されており、他方の現像剤撹拌手段６ｈは、その軸線Ｏ６回りの回転により、収容されたトナーを軸線Ｏ６方向の一方向に搬送しつつ一方の現像剤撹拌手段６ｇ側に向けて搬送可能とされている。一方、他方の現像剤撹拌手段６ｈがその軸線Ｏ６方向の前記一方向にトナーを搬送するのに対して、一方の現像剤撹拌手段６ｇは、トナーを軸線Ｏ５方向の前記一方向と反対の方向に搬送しつつ上方に位置する供給ローラ６ｄに向けて搬送可能とされている。ここで、他方の現像剤撹拌手段６ｈによってトナーが直接供給ローラ６ｄ側に搬送されることを防止するために、現像容器６ａには、供給ローラ６ｄと他方の現像剤撹拌手段６ｈとの間に仕切り壁６ｍが設けられている。

均し部材６ｉは、例えばスポンジ状の導電性ウレタンの表面に導電性ポリイミドが被覆されて形成されている。この均し部材６ｉは、表面を現像ローラ６ｃに軽接触させた状態で、供給ローラ６ｄに対して現像ローラ６ｃの回転方向Ｔ２下流側で、かつ現像容器６ａの開口部６ｂよりも現像ローラ６ｃの回転方向Ｔ２上流側に現像容器６ａに支持されつつ固着されている。

上記のように構成された現像装置６は、現像容器６ａの開口部６ｂを画成する開口端が、前述の感光体ドラム１ａなどを収容する容器１ｄの第１開口部１ｅを画成する開口端と着脱可能に係合されつつ一体とされて、現像部１を構成している。また、現像部１には、光走装置５から出射したレーザー光を感光体ドラム１ａに照射させるための図示せぬ開口部が設けられている。さらに、複数の現像部１の複数の現像容器６ａには、各現像部１とは別に画像形成装置Ａ内に設けられた色毎のトナーをそれぞれ貯留するトナー貯留槽８ｂ、８ｃ、８ｙ、８ｍがそれぞれ接続されて、現像容器６ａ内のトナーの減少に応じてトナーが順次供給されるものとされている。

一方、本実施形態の現像装置６においては、図２に示すように、現像ローラ６ｃに第１バイアス電圧印加手段１０が、供給ローラ６ｄに第２バイアス電圧印加手段１１が、電極部材（ファーブラシ）６ｅに第３バイアス電圧印加手段１２がそれぞれ設けられている。これらのバイアス電圧印加手段１０、１１、１２は、それぞれ電源１０ａ、１１ａ、１２ａを備えて構成され、第１バイアス電圧印加手段１０と第３バイアス電圧印加手段１２の電源１０ａ、１２ａは、それぞれ直流電源とされ、現像ローラ６ｃの電位が例えばＤＣ−３００Ｖ、ファーブラシ６ｅの電位が例えばＤＣ−１２００Ｖとされている。一方、第２バイアス電圧印加手段１１の電源１１ａは、直流と交流の重畳電源とされており、例えば、供給ローラ６ｄの電位がＤＣ−６００Ｖ＋ＡＣ１０００Ｖ（ピーク間電圧）／１ｋＨｚとされている。ここで、回収ローラ６ｆは、その電位がＤＣ−０Ｖとされ、感光体ドラム１ａは、帯電器１ｂによってその外周面の電位が−６００Ｖとされるとともに、光走装置５からレーザー光が照射されて、静電潜像が形成された部分（画像部）の電位が例えば−５０Ｖとされる。

ここで、本実施形態におけるトナーは、例えばポリエステル系の負電荷に帯電するものとされる。現像ローラ６ｃと供給ローラ６ｄの間には、第１バイアス電圧印加手段１０と第２バイアス電圧印加手段１１とによる直流成分の電位差（供給電位差）によって供給ローラ６ｄから現像ローラ６ｃに向けてトナーを移動させる方向の電界が形成され、供給ローラ６ｄとファーブラシ６ｅの間には、第２バイアス電圧印加手段１１と第３バイアス電圧印加手段１２とによる直流成分の電位差（帯電電位差）によってファーブラシ６ｅから供給ローラ６ｄに向けてトナーを押し付ける方向の電界が形成されている。また、現像ローラ６ｄと回収ローラ６ｆとの間には、現像ローラ６ｃから回収ローラ６ｆに向けてトナーを移動させる方向の電界が形成されている。

上記のように構成された現像部１は、図１に示すように、詳細は後述する中間転写体２の転写ベルト２ａの外周側に第２開口部１ｆから上方外側を臨む感光体ドラム１ａの外周面を当接させつつ、転写ベルト２ａに沿って配置されている。また、このとき、マゼンタ、イエロー、シアン、ブラックのそれぞれのトナー像を形成するそれぞれの現像部１が、この順に、転写ベルト２ａの移送方向（矢印方向）を基準に最上流側から配置されている。

中間転写体２は、その内周側に配置された駆動ローラ２ｂとテンションローラ２ｃと支持ローラ２ｄ、２ｅとにより循環移動される無端状の転写ベルト２ａと、転写ベルト２ａの内周側に設けられ、転写ベルト２ａの外周側に配置されたそれぞれの現像部１の感光体ドラム１ａの外周面に転写ベルト２ａを押圧する複数の一次転写ローラ２ｆと、転写ベルト２ａの移送方向（矢印方向）の最下流側に設けられたブラックのトナー像を形成する現像部１よりも前記移送方向下流側に配置された支持ローラ２ｅと対向し、この支持ローラ２ｅとともに転写ベルト２ａを挟むように設けられた二次転写ローラ２ｇと、前記移送方向の最上流側に設けられたマゼンタのトナー像を形成する現像部１よりも前記移送方向上流側の転写ベルト２ａ外周側に設けられ、転写ベルト２ａに付着したトナーを除去するベルトクリーニング装置２ｈとから構成されている。

記録体搬送手段３は、同期して回転する複数の搬送ローラ３ｂを備えており、記録体Ｓをカセット３ａから取り出しつつこれを搬送し、前述の二次転写ローラ２ｇと転写ベルト２ａの間に供給するためのものである。また、二次転写ローラ２ｇによりトナー像を担持した記録体Ｓを、後述の記録体Ｓ搬送方向下流側に設けられた定着装置４に搬送し、これによりトナー像が溶融定着された記録体Ｓをさらに搬送して画像形成装置本体Ｂの外部に排出するためのものである。

定着装置４は、互いの外周面が押圧接触するように設けられた加熱ローラ４ａと加圧ローラ４ｂとを備えて構成されている。加熱ローラ４ａは、略円柱状に形成されつつ軸回転可能とされ、例えば金属製の芯材にシリコンゴム等の耐熱弾性層が巻き付けられて構成され、その内部に例えばハロゲンランプなどの熱源を備えるものとされている。一方、加圧ローラ４ｂは、軸回転可能な略円柱状に形成され、例えば金属製の芯材にシリコンゴム等の耐熱弾性層が巻き付けられて構成されている。このような定着装置４は、加熱ローラ４ａと加圧ローラ４ｂの間に給送された記録体Ｓに対して、これが担持するトナー像を加熱溶融させつつ加圧して、記録体Ｓにトナー像を溶融定着させることが可能とされている。

ついで、上記の構成からなる画像形成装置Ａの動作ついて説明し、本実施形態の現像装置６の作用及び効果について説明する。

まず、画像形成装置Ａが操作された時点で、取得された被記録画像の画像信号が図示せぬ制御手段に送られるとともに、この制御手段から現像部１に動作指令が出される。指令を受けた現像部１は、帯電器１ｂによって感光体ドラム１ａの外周面を一様に負電荷に帯電させるとともに、光走装置５がレーザー光を照射し被記録画像の画像信号に応じた静電潜像を形成する。また、画像形成装置Ａが操作された時点で、制御手段の指令を受けた現像剤撹拌手段６ｇ、６ｈや、現像ローラ６ｃ、供給ローラ６ｄ、回収ローラ６ｆの図示せぬ各駆動手段が駆動し、現像容器６ａ内のトナーの撹拌が行なわれるとともにトナーが供給ローラ６ｄの外周面に向けて供給される。このとき、供給ローラ６ｄの外周面が密実とされてその内部にトナーが入り込まないため、トナーは供給ローラ６ｄの外周面にのみ接触されて付着される。

そして、供給ローラ６ｄがその外周面に付着したトナーを軸線Ｏ３回りに回転しつつファーブラシ６ｅに向けて搬送する。このとき、ファーブラシ６ｅが供給ローラ６ｄの外周面に軽接触されているため、この間を通過する際に、トナーが極めて小さな圧力をもって摩擦接触され、これにより負電荷に帯電される。また、供給ローラ６ｄとファーブラシ６ｅにそれぞれバイアス電圧が印加されて供給ローラ６ｄとファーブラシ６ｅとの間に電位差が生じ電界が形成されているため、この電界内に配されたトナーは、さらに電荷が付与されて充分に帯電する。そして、充分に帯電したトナーは、供給ローラ６ｄ側に電気的に押し付けられて、供給ローラ６ｄの外周面上に確実に担持されることになる。

このように充分に帯電したトナーは、供給ローラ６ｄの回転により現像ローラ６ｃとの対向位置に搬送されるとともに、現像ローラ６ｃと供給ローラ６ｄとの電位差により、現像ローラ６ｃの外周面に向けて飛翔して電気的に供給される。このとき、本実施形態においては、現像ローラ６ｃへの供給前に、ファーブラシ６ｅによって充分にトナーが帯電されているため、この供給時に摩擦帯電を行う必要がなく、供給ローラ６ｄと現像ローラ６ｃとが非接触状態で配置されていても、トナーは、確実に現像ローラ６ｃの外周面に供給されて担持されることになる。これに加えて、トナーが現像ローラ６ｃに電気的に供給される際には、現像ローラ６ｃと供給ローラ６ｄとの間の電位差の大きさに応じた供給量でトナーが供給されることになる。すなわち、現像ローラ６ｃに供給された段階で、所定量のトナーが担持されることになる。

このため、本実施形態においては、現像ローラ６ｃに担持されたトナーに対し、従来の現像装置のように規制ブレードを設け、この規制ブレードで圧力を負荷しつつトナーの付着量を規制して薄層形成する必要もなく、かつ供給前にトナーが充分に帯電されているため、この規制ブレードによって摩擦帯電させる必要がないものとされる。よって、本実施形態の現像装置６においては、規制ブレードに替えて均し部材６ｉが設けられ、この均し部材６ｉで現像ローラ６ｃの回転とともに搬送されるトナーの表面の凹凸を均す程度でよいものとされている。

ついで、現像ローラ６ｃに担持されつつ搬送されて、均し部材６ｉを通過したトナーは、感光体ドラム１ａとの軽接触部に搬送される。このとき、光走装置５によって露光され、電位の絶対値が相対的に小さい感光体ドラム１ａの静電潜像（画像部）にトナーが電気的に供給されてトナー像が形成される。一方、静電潜像以外の感光体ドラム１ａの外周面（非画像部）には、その電位がＤＣ−６００Ｖとされていることによりトナーが供給されず、すなわち、この非画像部に対応した現像ローラ６ｃ上のトナーは、そのまま現像ローラ６ｃに担持されて残ることになる。この残ったトナー（残トナー）は、現像ローラ６ｃの回転とともに回収ローラ６ｆとの軽接触部に搬送され、現像ローラ６ｃと回収ローラ６ｆとの間に形成された電界によって、電気的に回収ローラ６ｆに付着されて回収されることになる。また、回収ローラ６ｆに付着した残トナーは、回収ローラ６ｆの回転とともに軽接触するスクレーパ６ｊによって剥離され、現像容器６ａ内に回収される。ちなみに、この回収したトナーは、一対の現像剤撹拌手段６ｇ、６ｈをもって現像容器６ａ内のトナーと混合され、再び供給ローラ６ｄに供給されて現像に供されることになる。

一方、色毎に設けられた各現像部１の各感光体ドラム１ａにトナー像が形成された段階で、中間転写体２の転写ベルト２ａが、制御手段から指令を受けた駆動ローラ２ｂの駆動に伴って前記移送方向に移送される。このとき、転写ベルト２ａが、はじめに、前記移送方向最上流側に設けられたマゼンタの現像部１の感光体ドラム１ａに、これに対応した一次転写ローラ２ｆによって押圧され、このマゼンタのトナー像が転写ベルト２ａの外周面に転写され始める。そして、転写ベルト２ａが順次搬送されてゆくとともに、前記搬送方向上流側の現像部１で転写されたトナー像に、各色のトナー像が重畳されてゆき、すなわち、マゼンタ、イエロー、シアン、ブラックのトナー像が順に重畳されてゆき、最終的に転写ベルト２ａの外周面に全色のトナー像が重畳したカラートナー像が形成される。そして、制御手段から動作指令を受けた記録体搬送手段３によって、記録体Ｓが二次転写ローラ２ｇと転写ベルト２ａの間に搬送され、記録体Ｓに転写ベルト２ａが担持したカラートナー像が転写される。この二次転写が施された記録体Ｓは、定着装置４に向けて搬送され、加熱ローラ４ａと加圧ローラ４ｂの間を熱と圧力を加えられながら通過し、担持したカラートナー像が溶融定着されることとなる。このように、被記録画像が形成された記録体Ｓは、さらに搬送されて画像形成装置本体Ｂの外部に排出される。

したがって、本実施形態の現像装置６においては、導電性のファーブラシ６ｅからなる電極部材が設けられ、このファーブラシ６ｅを供給ローラ６ｄの外周面に軽接触させ、かつトナーがファーブラシ６ｅから供給ローラ６ｄに向かう方向に電界が形成されていることによって、現像ローラ６ｃへの供給前にトナーを充分に帯電させることが可能とされる。また、これとともに、帯電したトナーを供給ローラ６ｄに確実に電気的に担持させることが可能とされる。

そして、このとき、供給ローラ６ｄの外周面が密実に形成されてその内部にトナーが入り込むことがないため、供給ローラ６ｄに付着したトナーのすべてを電界内に配することができ、現像ローラ６ｃへの供給前に、予めトナーを充分に帯電させることが可能とされる。

このように現像ローラ６ｃへの供給前にトナーを充分に帯電させることができることにより、従来の現像装置のように、現像ローラ６ｃと供給ローラ６ｄとを大きな圧力を負荷しつつ接触させて、供給時のトナーを擦過させることにより摩擦帯電させる必要がないものとされ、回収ローラ６ｆを供給ローラ６ｄと分離して現像ローラ６ｃへのトナーの供給及び現像ローラ６ｃからのトナーの回収を電気的に行なうことが可能になる。そして、現像ローラ６ｃと供給ローラ６ｄとの電位差に応じてトナーの供給量を所定の量にすることができるため、規制ブレードでトナーの供給量の制御し薄層形成することも不要にできる。

よって、本実施形態の現像装置６によれば、従来の現像装置のようにトナーに大きな圧力を負荷することなく充分に帯電させることができるため、トナーに劣化が生じることを防止でき、高品質の画像形成を長期に亘って行なうことが可能とされる。

以上、本発明に係る現像装置６の実施の形態について説明したが、本発明は上記の一実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。例えば、上記の実施形態では、現像ローラ６ｃの電位がＤＣ−３００Ｖとされ、供給ローラ６ｄの電位が直流成分で−６００Ｖとされ、電極部材（ファーブラシ）６ｅの電位がＤＣ−１２００Ｖとされているものとしたが、供給ローラ６ｄから現像ローラ６ｃに向けてトナーが移動する方向に電界が形成されるとともに、ファーブラシ６ｅから供給ローラ６ｄに向けてトナーが押し付けられる方向に電界が形成されていれば、各部材の電位は限定を必要とするものではない。また、本実施形態では、トナーが負電荷に帯電されるものとしたが、非磁性の一成分とされていれば、正電荷に帯電するトナーを用いて現像を行なう現像装置に本発明が適用されてもよいものである。

さらに、本実施形態では、供給ローラ６ｄが導電性のウレタンゴムで形成されるとともに、その外周面が紫外線処理されて密実に形成されているとしたが、供給ローラ６ｄは、例えばスポンジ状のローラとされ、その外周面に被覆を施すことによって、トナーが内部に入り込まないように構成されていてもよいものである。

また、本実施形態では、現像ローラ６ｃと感光体ドラム１ａが軽接触され、現像ローラ６ｃと供給ローラ６ｄが非接触とされるとともに、現像ローラ６ｃと回収ローラ６ｆとが軽接触されているものとしたが、各部材は、トナーに大きな圧力を負荷することがないように配置されていればよく、現像ローラ６ｃと感光体ドラム１ａが非接触とされていたり、現像ローラ６ｃと供給ローラ６ｄが軽接触されていてもよいものである。

これに加えて、ファーブラシ６ｅが、原糸抵抗が１０^６〜１０^１０Ωｃｍの中抵抗の電気的特性を有し、単糸直径が１０〜４０μｍ、毛長が３〜６ｍｍとされ、植密度が１万本〜２０万本／インチ^２となるように形成され、供給ローラ６ｄの外周面に１ｍｍ食い込まれて設けられているものとしたが、ファーブラシ６ｅの構成は、上記に限定されるものではなく、導電性を有してブラシ状に形成されていればよく、また、例えば、その食い込み量は、１ｍｍよりも小さく設定されたり、逆に大きく設定されていてもよいものである。

以下に本発明の実施例を具体的に説明する。但し、本発明はこの実施例に限定されるものではない。

本実施例は、図２に示した、外周面が密実なゴムローラからなる供給ローラ６ｄとファーブラシからなる電極部材６ｅとを備えた本発明に係る現像装置６と、外周面にファーブラシ２０ｂが植設された供給ローラ２０ａと金属板からなる電極部材２０ｃとを備えた図３に示す現像装置２０と、外周面が多孔状のスポンジローラからなる供給ローラ３０ａと導電性のスポンジ状の電極部材３０ｂとを備えた図４に示す現像装置３０とを用いて、各現像装置６、２０、３０の供給ローラ６ｄ、２０ａ、３０ａに付着した現像剤（トナー）を帯電させる性能比較を行い、本発明に係る現像装置６の優位性を明らかにするものである。

はじめに、使用した各現像装置６、２０、３０について説明する。
図３は、ファーブラシ２０ｂが植設された供給ローラ２０ａと、金属板の電極部材２０ｃとを備えた現像装置２０を示している。この現像装置２０において、供給ローラ２０ａのファーブラシ２０ｂは、原糸抵抗が１０^１０Ωｃｍオーダー、単糸直径が１１μｍの繊維が、毛長が１．５ｍｍ、植密度が４万本／インチ^２となるように供給ローラ２０ａの外周面に植設されて形成されている。一方、電極部材２０ｃは、アルミニウム製のブロックであり、その表面に導電性のゴムシートを貼り付けたものとされ、供給ローラ２０ａのファーブラシ２０ｂを電極部材２０ｃに１ｍｍ食い込ませて軽接触させている。なお、この現像装置２０の現像ローラや一対の現像剤撹拌手段など他の構成は、図２に示した本発明に係る現像装置６と同様とされている。

図４は、スポンジ状の供給ローラ３０ａと、スポンジ状で導電性の電極部材３０ｂとを備えた現像装置３０を示している。この現像装置３０において、供給ローラ３０ａは、導電性を有したソフトタイプの特殊ウレタンフォーム（イノアック社製ＨＰＥ−Ｆ）とされている。また、電極部材３０ｂは供給ローラ３０ａと同材質の特殊ウレタンフォームの表面に導電性のゴムシートを貼り付けたものとされている。なお、この現像装置２０の現像ローラや一対の現像剤撹拌手段などその他の構成は、図２に示した本発明に係る現像装置６と同様とされている。

本発明に係る現像装置６は、前述の図２に示した一実施形態の現像装置と同様に構成されている。

ついで、試験方法及び評価方法について説明する。
本実施例では、供給ローラと電極部材とに印加するバイアス電圧を変化させ、供給ローラに付着したトナーの帯電量を吸引式小型帯電量測定装置（トレック社製Ｍｏｄｅｌ ２１０ＨＳ−２Ａ）を用いて測定し、各現像装置のトナーの帯電性能を比較している。

すなわち各現像装置６、２０、３０において、電極部材６ｅ、２０ｃ、３０ｂには−６００Ｖ〜−１６００Ｖの直流バイアス電圧を印加し、供給ローラ６ｄ、２０ａ、３０ａには直流成分の電位を−６００Ｖに維持しつつ交流成分を０Ｖ、５００Ｖ、１０００Ｖ、１５００Ｖ（何れもピーク間電圧）に変化させた直流と交流の重畳バイアス電圧を印加し、供給ローラ６ｄ、２０ａ、３０ａと電極部材６ｅ、２０ｃ、３０ｂとの直流電圧の電位差（帯電電位差）および交流電圧に対してトナーの帯電量の違いを確認している。

本実施例では、上記のような試験条件で試験を行なった結果に対し、本実施例で用いたトナーが充分に帯電された場合の１０〜２０（−μＣ／ｇ）、好ましくは１５〜２０（−μＣ／ｇ）の帯電量を得ることが可能であるか否かを確認して、各現像装置６、２０、３０のトナーを帯電させる性能の評価を行なっている。

ついで、試験結果を図５から図７に示す。
図５は、図３に示した現像装置２０を使用して試験を行なった結果を示しており、供給ローラ２０ａに重畳印加する交流電圧や供給ローラ２０ａと電極部材２０ｃとの帯電電位差を大きくしてもトナーの帯電量が１０（−μＣ／ｇ）に満たないことが確認された。この結果は、供給ローラ２０ａにファーブラシ２０ｂを設けた場合、電界がファーブラシ２０ｂの先端と電極部材２０ｃとの間に形成されて、ファーブラシ２０ｂの導電性繊維の間に取り込まれたトナーが帯電されないことに起因するものである。よって、供給ローラ２０ａにファーブラシ２０ｂを設けた場合には、現像ローラ６ｃへの供給前にトナーを充分に帯電させることができず、やはり現像ローラ６ｃに供給ローラ２０ａ（ファーブラシ２０ｂ）を強く押圧してトナーに機械的圧力を負荷しつつ摩擦帯電させざるを得ないことが確認された。

図６は、図３に示した現像装置３０を使用して試験を行なった結果を示しており、図５に示した現像装置２０の結果と同様、供給ローラ３０ａに重畳印加する交流電圧や供給ローラ３０ａと電極部材３０ｂとの帯電電位差を大きくしてもトナーの帯電量が１０（−μＣ／ｇ）に満たないことが確認された。この現像装置３０においても、供給ローラ３０ａがスポンジローラとされ、その外周面が多孔状を呈しているため、トナーが供給ローラ３０ａの内部に取り込まれてしまい、充分に帯電されないことが確認された。よって、この現像装置３０においても供給ローラ３０ａを現像ローラ６ｃに強く押圧して機械的圧力を負荷しつつ摩擦帯電せざるを得ないことが確認された。

一方、図７は、本発明に係る現像装置６を使用して試験を行なった結果を示しており、この結果から、供給ローラ６ｄとファーブラシ６ｅとの帯電電位差を大きくするに従いトナーの帯電量が増加してゆくことが確認され、帯電電位差を制御することでトナーの帯電量を１０〜２０（−μＣ／ｇ）以上にできることが確認された。また、トナーの帯電量は、交流成分の電圧変化よりも供給ローラ６ｄとファーブラシ６ｅとの直流成分の差分である帯電電位差の変化の方が大きく影響し支配的であることが確認された。

以上の結果から、本発明に係る現像装置６は、トナーに大きな圧力を負荷することなく充分に帯電させることが可能とされ、このとき、供給ローラ６ｄと電極部材６ｅとの帯電電位差を制御することによってトナーに好適に帯電電荷を付与できることが実証された。

本発明に係る一実施形態の現像装置を備える画像形成装置を示した図である。 図１の画像形成装置に具備される本発明に係る一実施形態の現像装置を示した図である。 実施例のファーブラシが形成された供給ローラを備える現像装置を示した図である。 実施例のスポンジ状の供給ローラを備える現像装置を示した図である。 図３の現像装置を用いて行なった試験結果を示す図である。 図４の現像装置を用いて行なった試験結果を示す図である。 図２の現像装置を用いて行なった試験結果を示す図である。

符号の説明

１ 現像部
１ａ 像担持体（感光体ドラム）
６ 現像装置
６ａ 現像容器
６ｂ 開口部
６ｃ 現像剤担持体（現像ローラ）
６ｄ 供給部材（供給ローラ）
６ｅ 電極部材（ファーブラシ）
６ｆ 回収部材（回収ローラ）
６ｇ 現像剤撹拌手段（一方の現像剤撹拌手段）
６ｈ 現像剤撹拌手段（他方の現像剤撹拌手段）
６ｉ 均し部材
６ｊ スクレーパ
１０ 第１バイアス電圧印加手段
１０ａ 電源
１１ 第２バイアス電圧印加手段
１１ａ 電源
１２ 第３バイアス電圧印加手段
１２ａ 電源
Ａ 画像形成装置
Ｂ 画像形成装置本体

Claims (3)

1. 外周面に非磁性の一成分現像剤を担持しつつ軸線回りに回転されて搬送する現像剤担持体と、軸線回りに回転しつつ外周面に担持した前記現像剤を前記現像剤担持体に供給する供給部材とを備え、被記録画像の静電潜像が形成された像担持体に前記現像剤担持体で搬送した前記現像剤を供給して、前記静電潜像を顕像化するための現像装置であって、
   前記像担持体に前記現像剤を供給した後に、前記現像剤担持体の外周面に残存する前記現像剤を回収するための回収部材が、前記供給部材に対して前記現像剤担持体の回転方向上流側に設けられているとともに、前記供給部材の外周面に接触する導電性のファーブラシからなる電極部材が設けられており、前記供給部材は、少なくとも外周面が密実に形成されてその内部に前記現像剤が入り込むことがないものとされ、前記供給部材と前記電極部材の間には前記現像剤を前記供給部材の外周面に押し付ける方向の電界が形成されていることを特徴とする現像装置。
2. 請求項１記載の現像装置において、
   前記供給部材と前記現像剤担持体とが非接触もしくは軽接触するように配置されるとともに、前記供給部材と前記現像剤担持体の間には前記供給部材に担持された前記現像剤を前記現像剤担持体側に移動させる方向の電界が形成されていることを特徴とする現像装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の現像装置において、
   前記回収部材と前記現像剤担持体とが非接触もしくは軽接触するように配置されるとともに、前記現像剤担持体と前記回収部材の間には前記現像剤担持体の外周面上の前記現像剤を前記回収部材側に移動させる方向の電界が形成されていることを特徴とする現像装置。
   
   

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