JP3817496B2 - 現像装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真方式或いは静電記録方式を用いたモノクロプリンタ、カラープリンタ、ファクシミリ又は複写機などの画像形成装置、この画像形成装置に用いられる現像装置及びプロセスカートリッジに関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、非磁性1成分現像剤を用いて静電潜像を可視化する現像装置が実用化されている。図19は、従来の非磁性1成分現像装置の一例の概略断面を示す。同図に即して説明すると、従来の現像装置4は、絶縁性1成分現像剤であるトナー7を収容した現像容器(トナー容器)8を有する。トナー7は、例えば負帯電性であり、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックなどの色素を有する顔料又は染料を含有した負帯電性非磁性トナーである。
【0003】
現像容器8は、被現像対象に対向する部位が開口しており、この開口部から一部現像容器8外に露出するように、現像剤担持体としての現像ローラ5が回転可能に設けられている。
【0004】
現像容器8の中には、各種形状に加工された板状若しくはスクリューなどからなる現像剤攪拌部材(トナー撹拌部材)15が設けられており、図中矢印の時計方向に回転し、現像容器8中のトナー7を現像ローラ5の方向に搬送して、トナー供給路を形成している。現像剤撹拌部材15は、現像容器8の各種形状に合わせて、現像容器8の端部から現像ローラ5の近傍までトナー7を搬送するトナー供給路を形成するようにその形状、個数が設定される。
【0005】
ところで、磁性現像法においては、現像ローラ5に磁力を持たせることにより、磁性体を含有する現像剤(磁性1成分現像剤など)トナーを現像ローラ5に引き付けるが、非磁性1成分現像法においては、トナーの磁性が極めて弱く、磁力によるトナー引き付けが困難であるために、別途、現像ローラ5上にトナーを載せる手段が必要となる場合が多い。後述するように他の方法もあるが、一般的には、現像ローラ5には、現像剤供給部材として剥ぎ取り/供給ローラ13が当接又は非接触で対向配置される。
【0006】
剥ぎ取り/供給ローラ13は回転駆動を受け、現像ローラ5との速度差が設けられることが一般的である。剥ぎ取り/供給ローラ13の回転方向は、現像ローラ5の回転方向と同方向の場合も逆方向の場合もあるが、現像ローラ5との周速差を設けることによって、現像ローラ5に適正な量のトナーを供給すると同時に、像担持体1との対向位置を通過した後に現像ローラ5上に残留したトナー7を剥ぎ取る役目をも担う。
【0007】
現像容器8内には現像容器仕切板16が設けられており、現像剤攪拌部材15から供給されるトナー7が、現像ローラ5及び剥ぎ取り/供給ローラ13の近傍に常にほぼ一定量溜まるように、その高さは適正化されている。
【0008】
又、現像ローラ5には、現像剤量規制部材として規制ブレード6が当接されている。規制ブレード6は、現像ローラ5上のトナー7を規制してトナー薄層を形成し、現像領域に搬送されるトナー7の量を規定すると共に、トナー7と規制ブレード6との摺擦によりトナー7を帯電させる役目をも担う。規制ブレード6は、厚さ数百μmのリン青銅、ステンレスなどの金属薄板の先端に、ウレタンゴムなどを接着若しくは溶着して作られる。そして、規制ブレード6は、金属薄板の弾性によって均一に現像ローラ5に当接するように設定される。
【0009】
被現像対象と現像ローラ5との対向部近傍の現像領域に搬送されるトナー7の量及び帯電量は、現像ローラ5上に接触する規制ブレード6の当接圧や当接長さなどにより決定され、当接圧は金属薄板の材質、厚さ、たわみ量、現像ローラ5との当接角によって決定される。現像ローラ5上のトナー7の搬送量が、表面単位面積当たりで0.3〜1.0mg/cm2程度になるように、各要素が設定される。
【0010】
被現像対象である像担持体として、通常ドラム状とされる電子写真感光体(以下、「感光ドラム」と呼ぶ。)1は、図19中矢印の時計方向に回転し、感光ドラム1と現像ローラ5との対向部近傍の現像領域に搬送された現像ローラ5上のトナー7は、感光ドラム1上の静電潜像に付着し、静電潜像をトナー像として可視化する。
【0011】
現像ローラ5にトナーを供給する手段としては、特公平6−16210号公報に開示される上記剥ぎ取り/供給ローラ13を用いるものの他、特開平2−101485号公報に開示される現像ローラ5と非接触で、表面に凹凸が設けられた回転体を用いるもの、特開平8−179608号公報に開示される現像ローラ5と非接触な回転多角柱を用いるものが先行技術として挙げられる。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、現像剤供給部材として上記特公平6−16210号公報に記載されるような剥ぎ取り/供給ローラ13を用いる方法では、現像ローラ5と剥ぎ取り/供給ローラ13とが周速差をもって摺擦するので、現像装置4の駆動トルクが大きくなるという問題があった。
【0013】
上記特開平2−101485号公報、特開平8−179608号公報に記載される現像ローラ5へのトナーの供給方法では、現像剤供給部材が現像ローラ5と非接触であるため、現像装置4の駆動トルクを軽減できると考えられる。しかし、現像剤供給部材の回転駆動を必要とするため、各可動部材の駆動の観点からは特公平6−16210公報と同等の複雑さを有していた。又、現像ローラ5と非接触で、ある程度の容積を持つ現像剤供給部材を配置するために、現像装置4の小型化の妨げとなっていた。
【0014】
従って、本発明の目的は、駆動トルクを低減し、簡便な構成で装置の小型化、低コスト化が可能な現像剤供給方法を採用した現像装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置を提供することである。
【0015】
【課題を解決するための手段】
上記目的は本発明に係る現像装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置にて達成される。要約すれば、第1の本発明は、現像剤を収容する現像容器と、現像剤を表面に担持して搬送する現像剤担持体と、該現像剤担持体と対向して設けられる現像剤供給部材と、を有し、前記現像剤供給部材には、前記現像剤供給部材と前記現像剤担持体との間の電位差が放電開始電圧以上となり、且つ、前記現像剤供給部材から前記現像剤担持体へ現像剤の帯電極性と同極性の電流が流れるように電圧が印加されることを特徴とする現像装置である。
【0016】
第2の本発明によると、画像形成装置に着脱可能なプロセスカートリッジであり、少なくとも上記本発明の現像装置と、静電潜像が形成される像担持体と、を有することを特徴とするプロセスカートリッジが提供される。
【0017】
第3の本発明によると、静電潜像が形成される像担持体と;現像剤を収容する現像容器と、現像剤を表面に担持して搬送する現像剤担持体と、該現像剤担持体と対向して設けられる現像剤供給部材と、を有し、前記像担持体に現像剤を供給して静電潜像を現像する現像装置と;前記現像剤供給部材に、前記現像剤供給部材と前記現像剤担持体との間の電位差が放電開始電圧以上となり、且つ、前記現像剤供給部材から前記現像剤担持体へ現像剤の帯電極性と同極性の電流が流れるように電圧を印加する電圧印加手段と;を有することを特徴とする画像形成装置が提供される。
【0018】
上記各本発明において、前記現像剤供給部材としては、導電性を有するワイヤ状部材を好適に用い得る。好ましい一実施態様では、前記ワイヤ状の現像剤供給部材の線径は2mm以下である。
【0019】
上記各本発明において、前記現像剤供給部材は、前記現像剤担持体に近接して設けることができ、好ましい一実施態様によると、前記現像剤供給部材と前記現像剤担持体との間隔は0.5mm以下である。又、前記現像剤供給部材は、前記現像容器内に現像剤が無く、前記現像剤担持体の非駆動状態で、前記現像剤担持体に対して接触して設けることができ、好ましい一実施態様では、前記現像剤担持体に対する前記現像剤供給部材の当接圧は、線圧で0.7N/cm以下である。
【0020】
上記各本発明の一実施態様によると、前記現像剤供給部材の最外層には、抵抗率が104〜1011Ω・cmの被覆が設けられる。又、他の実施態様によると、前記現像剤供給部材の最外層には、現像剤の帯電極性と逆の帯電極性を有する被覆が設けられる。
【0021】
上記各本発明において、好ましい一実施態様によると、前記現像剤供給部材には、少なくとも直流電圧が印加される。
【0022】
又、上記各本発明において、一実施態様によると、前記現像容器は開口部を有し、前記現像剤担持体は前記開口部から一部露出して配設されており、前記現像容器内で前記現像剤担持体と対向して前記現像剤供給部材と、前記現像剤担持体上の現像剤の層厚を規制する規制部材とを有しており、前記現像剤担持体の現像剤担持面は、移動に伴って前記開口部内側に達した後、前記現像剤供給部材により現像剤供給を受け、更に、直後の前記現像剤担持体面移動方向下流側で前記規制部材によって現像剤の層厚が規制された後、前記現像容器外へと移動する。好ましい一実施態様では、前記現像剤担持面の移動方向において、前記現像剤供給部材との対向位置から前記規制部材との対向位置までの間では、前記現像剤担持体の現像剤担持領域内の前記現像剤担持体から1mm以内には、現像剤のみが存在する。
【0023】
本発明の現像装置は、静電潜像が形成される像担持体を有する画像形成装置に着脱可能であってよい。
【0024】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る現像装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置を図面に則して更に詳しく説明する。
【0025】
実施例1
本実施例において、本発明は、画像形成装置本体に通信可能に接続された外部ホスト機器からの画像情報に従って、電子写真方式を用いて記録材、例えば、記録用紙、OHPシートなどに画像を形成するレーザビームプリンタにて具現化される。
【0026】
先ず、図1を参照して、画像形成装置の全体構成及び動作について説明する。図1は、本実施例の画像形成装置100の概略断面を示す。
【0027】
画像形成装置100は、像担持体としてドラム型の電子写真感光体、即ち、感光ドラム1を有する。感光ドラム1の周囲には、帯電手段としての帯電ローラ2、レーザ露光装置3a及び反射ミラー3bなどを備えて成る露光手段としてのレーザ露光光学系3、現像手段としての現像装置4、転写手段としての転写ローラ9、クリーニング手段としてのクリーニングブレード10、廃トナー容器11などが配置されている。
【0028】
感光ドラム1は、図1中矢印の時計方向に回転し、高圧電源(図示せず)から給電される帯電ローラ2によって一様に帯電される。帯電された感光ドラム1の表面に、レーザ露光装置3aから発せられたレーザー光Lが反射ミラー3bで反射されて照射され、感光ドラム1上には静電潜像が形成される。そして、現像装置4から供給されるトナーが感光ドラム1上に形成された静電潜像に付着し、潜像が現像され、トナー像として可視化される。
【0029】
一方、記録材収容部としてのカセット14aから記録材供給ローラ14bによって1枚ずつ分離されて画像形成装置本体(装置本体)A内に送り出された記録用紙などの被記録媒体(記録材)Pが、レジストローラ14cによって感光ドラム1上へのトナー像の形成と同期がとられると共に、記録材搬送部14dを介して感光ドラム1と転写ローラ9との対向部(転写領域)に搬送されてくる。
【0030】
そして、感光ドラム1上に形成されたトナー像は、高圧電源(図示せず)から給電される転写ローラ9により記録材P上に静電的に転写される。
【0031】
トナー像が転写された記録材Pは、感光ドラム1から分離された後記録材搬送部14eを介して定着装置13まで搬送される。定着装置13は、熱及び圧力によって記録材P上の未定着のトナー像を記録材Pに定着させる。トナー像が定着された記録材Pは、記録材排出ローラ14fなどによって装置本体Aの外に排出される。
【0032】
又、記録材Pに転写されずに感光ドラム1上に残った転写残トナーは、クリーニングブレード10により廃トナー12として廃トナー容器11に収納される。こうして表面をクリーニングされた感光ドラム1は、繰り返し次の画像形成プロセスに供される。
【0033】
次に、本実施例の現像装置4について更に説明する。
【0034】
図2は、本実施例の現像装置4の概略断面を示す。現像装置4は、絶縁性の非磁性1成分現像剤であるトナー7を収容した現像容器8を有する。現像容器8は、被現像対象としての感光ドラム1との対向部が、感光ドラム1の長手方向に沿って開口しており、この開口部に位置して一部現像容器8外に露出するように、現像剤担持体としての現像ローラ5が配置されている。そして、この現像ローラ5の長手方向に沿って対向するように、トナー7を現像ローラ5に供給する手段である現像剤供給部材としてトナー供給部材(トナー供給電極)20が設けられている。
【0035】
現像容器8中には、板状の現像剤撹拌部材15が図中矢印の時計方向に回転可能に設けられている。現像剤攪拌部材15は、現像容器8中のトナー7を現像ローラ5の方向に搬送して、トナー供給路を形成している。
【0036】
又、現像容器8内には、現像容器仕切板16が設けられており、現像剤攪拌部材15から供給されるトナー7が現像ローラ5及びトナー供給部材20の近傍に常にほぼ一定量溜まるように、その高さは適正化されている。
【0037】
本実施例では、現像ローラ5は、直径が約16mmの弾性ローラで、直径が8mmの金属芯金に、厚みが4mmで抵抗率が105Ωcmの導電ゴムを外周に成形し、最外層に抵抗率が105Ω・cmで厚みが30μmのコーティングを施して作製される。現像ローラ5は、装置本体Aが備える駆動手段(図示せず)によって回転駆動を受け、図2中矢印の反時計方向に120mm/sの周速度で回転する。そして、現像ローラ5は、表面に保持するトナー7を回転に伴って現像装置4外に設けられる被現像対象としての感光ドラム1にトナーを供給する。
【0038】
現像ローラ5には、現像バイアス電源22が接続されており、感光ドラム1との間に設けられる電界によって現像ローラ5上のトナー7が引き剥がされ、感光ドラム1へと移動するように、現像ローラ5に印加されるバイアス電圧が調整されている。本実施例では、現像バイアスは、−400Vの直流電圧とした。
【0039】
又、現像ローラ5の表層のトナー7を均一な薄層にするために、現像ローラ5には、現像剤量規制部材として厚さ10〜数百μmのステンレスの薄板とされる規制ブレード6が当接されている。この規制ブレード6は、現像ローラ5との接触部全域に渡って比較的均等な当接圧で現像ローラ5に当接するように設定されている。
【0040】
感光ドラム1と現像ローラ5との対向部近傍の現像領域に搬送されるトナー7の量は、本実施例では、現像ローラ5上のトナー7の搬送量として表面単位面積当たりで0.3〜1.0mg/cm2程度となるように設定される。
【0041】
本実施例では、トナー7として負帯電性のトナーを用いており、トナー7の帯電量は、通常、−10〜−100μC/gとする。又、トナー7の平均粒径は5〜15μmのものを好適に用いうる。
【0042】
尚、トナーの平均粒径及び粒度分布は以下のように計測した。先ず、コールターカウンターTA−II型或いはコールターマルチサイザー(コールター社製)などを用い、個数分布,体積分布を出力するインターフェイス(日科機製)及びPC9801パーソナルコンピューター(NEC製)を接続する。次に、電解液として1級塩化ナトリウムを用いて1%NaCl水溶液を調製する。上記電解水溶液100〜150ml中に分散剤として界面活性剤(好ましくはアルキルベンゼンスルフォン酸塩)を0.1〜5ml加え、更に測定試料を2〜20mg加える。試料を懸濁した電解液は超音波分散器で約1〜3分間分散処理を行い、例えばコールターカウンターTA−II型によりアパーチャーとして100μmアパーチャーを用いて、2μm以上のトナーの体積、個数を測定して体積分布と個数分布とを算出した。そして、本明細書では、トナーの平均粒径として、体積分布から求めた体積基準の重量平均粒径を求めた。
【0043】
トナー供給部材20としては、導電性を有するワイヤ状部材を好適に用いうる。このワイヤ状のトナー供給部材20としては、通常、断面がほぼ円形のものを用い得る。本実施例では、タングステンワイヤを用いた。トナー供給部材20は、現像ローラ5の軸方向と略平行で現像ローラ5のトナー担持領域の長さに渡って張設される。
【0044】
後述して更に詳しく説明するように、トナー供給部材20の線径(外径)は、2mm以下であることが好ましい。尚、トナー供給部材20の線径は、トナーとの摺擦に耐え得る機械的強度を有していれば良く、例えばトナー供給部材20が金属から作製される場合、通常、1N程度の張力でも破断しない100μm以上とすることが好ましい。
【0045】
又、トナー供給部材20は、トナー7が現像容器8内に全く無く、現像ローラ5が駆動されていない状態で現像ローラ5に接しているか、或いは近接して配置される。現像容器8内にトナー7がある状態では、トナー供給部材20の周りはトナー7で充満される。
【0046】
トナー供給部材20と現像ローラ5とが接している場合であっても、その当接圧は軽く、現像ローラ5が回転駆動を受けると現像ローラ5の表面に付着するトナー7が作るトナー流によって、トナー供給部材20が現像ローラ5から離間される程度である。詳しくは後述するように、現像容器8内にトナー7が無く、現像ローラ5が駆動されていない状態で、トナー供給部材20の現像ローラ5への当接圧は線圧で0.7N/cm以下とすることが好ましい。又、トナー供給部材20が現像ローラ5と離間して設けられる場合、トナー供給部材20と現像ローラ5との間隔は、0.5mm以下とすることが好ましい。
【0047】
更に、トナー供給部材20には電圧印加手段たるバイアス電源(トナー供給バイアス電源)21が接続されている。そして、本発明に従って、少なくとも現像工程時には、トナー供給バイアス電源21により、トナー供給部材20と現像ローラ5との間の電位差が放電開始電圧以上となるように、トナー供給部材20にトナー供給バイアスが印加される。又、トナー供給バイアス電源21は、トナー供給部材20から現像ローラ5へトナー7の帯電極性と同極性の電流を流すように電圧を印加する。本実施例では、トナー7として負帯電性トナーを用いているので、トナー供給部材20から現像ローラ5へは負の電流が流れている。
【0048】
図3に、本実施例の現像装置4において、現像ローラ5を上記周速度で回転させ、トナー供給部材20に印加する電圧を変えながらトナー供給部材20に流れる電流を計測した結果を示す。又、その時の測定系を図4に示す。図4に示す測定系では、電圧計23のプラス側を現像ローラ5、マイナス側をトナー供給部材20に接続した。又、電流計24はプラス側をトナー供給部材20、マイナス側をトナー供給バイアス電源21に接続した。つまり、図3で電流がプラスの値であることは、現像ローラ5側からトナー供給部材20側に電流が流れることを意味している。本実施例では負帯電性トナーを用いているので、トナー供給部材20から現像ローラ5への電流とトナー7の帯電極性が同極性である。
【0049】
図3に示すように、電圧計23によって測定される現像ローラ5とトナー供給部材20との電位差を大きくしていくと、ある閾値の電位差以上になると電流が増える。ここでは、この閾値を放電開始電圧Vfと定める。この放電開始電圧Vfは、閾値を越えた領域で電位差と電流を数点測定して、近似線を算出し、電流が0となる電位差から求めることができる。本実施例では、放電開始電圧Vfは約550Vであった。この放電開始電圧Vfは、トナーの材質、トナー供給部材20の表層材質、トナー供給部材20と現像ローラ5との距離などによっても異なるが、一般に、100〜1500V程度である。
【0050】
ここで、現像ローラ5上のトナー7の消費と、トナー供給部材20によるトナー7の供給動作とを詳細に検討するために、次の観察を行った。図4に示す測定系にて電流値を測定しつつ電位差を変化させ、規制ブレード6と現像ローラ5との当接部より現像ローラ5の回転方向下流側で現像容器8の外に露出して回転している現像ローラ5の表面(図4中矢印Cが示す位置)のトナー7を、現像ローラ5の幅(軸方向長さ)のほぼ全域に渡って掃除機で吸引し、吸引部より現像ローラ5の回転方向上流側(図4中矢印Bが示す位置)のトナーの塗布具合を観察した。
【0051】
電流値がほぼ0μAの時は、現像ローラ5の1回転に渡って、上述のように現像ローラ5上のトナー7を吸引すると、現像ローラ5の2周目からは明らかにトナー塗布量が減少する。そして、現像ローラ5の表面には、現像容器8内を通過してもほとんどトナー7が塗布されず、トナー7の吸引に対して供給が追いつかない。
【0052】
電位差を大きくし、放電開始電圧Vfになり放電電流がわずかに流れ始めると、現像ローラ5の2周目以降も、部分的に現像ローラ5の表面にはトナー供給が行われるようになる。
【0053】
更に電位差を大きくして安定した電流を流すと、現像ローラ5の全表面に渡ってトナー供給が行われるようになった。
【0054】
図5は、トナー供給バイアスが印加されない状態での、トナー供給部材20の近傍のトナー7の流れを模式的に示している。トナーが無く、現像ローラ5が回転していない状態で、トナー供給部材20は現像ローラ5に対して近接しているか若しくは現像ローラ5に当接している。
【0055】
そして、現像ローラ5が図中矢印R方向に回転を始めると、序々に現像ローラ5の表層のトナー7が付着し始め、現像ローラ5の表面にトナー層流Ftができる。このトナー層流Ftにより、トナー供給部材20には現像ローラ5から押し離される力が働き、現像ローラ5との間に隙間ができて、その間をトナー7が流れる。
【0056】
トナー供給部材20がナイロン糸などの絶縁物であったり、トナー供給部材20と現像ローラ5との間に電位差を設けない状態では、現像ローラ5上のトナー7が被現像対象たる感光ドラム1に移動することによって消費されると(上記吸引による剥ぎ取りでも同等に消費される。)、現像ローラ5の表層のトナー7が無くなり、トナー7が少ない空乏層ができる。このため、瞬時にトナー7の流れが弱まる。その後、現像ローラ5が2〜5周回転するとトナー7と現像ローラ5の表面との軽い接触をきっかけとして徐々に現像ローラ5の表面にトナー7が付着し、トナー層流Ftが形成されるようになる。
【0057】
つまり、一度トナーが消費されると現像ローラ5の表面にトナー層が形成されるまで現像ローラ5が数回転する必要が有り、連続的なトナー供給性能が得られない。
【0058】
一方、トナー供給部材20と現像ローラ5との間に電位差を設けたときの電気力線の様子を図6に示す。トナー供給部材20と現像ローラ5との間に電位差を設けると、これにより発生する電界によって、帯電しているトナー7は力を受ける。本実施例では、負帯電性のトナーであるため、トナー7には、図6中の矢印(電気力線)とは逆方向、即ち、トナーが現像ローラ5に供給される方向に力がかかる。
【0059】
しかし、トナー7が負帯電性であっても、トナーを何らかの手段で帯電させない限り、トナー7の平均帯電電荷量は少ない。この理由により、電位差が放電開始電圧以下の場合には、トナー供給部材20と現像ローラ5との間に形成された電界によって力を受けるトナー7の量が少ない。そのために、全体的なトナー供給力の向上分としては、消費された現像ローラ5上のトナー層が復帰するまで、トナー供給部材20と現像ローラ5との間に電位差を設けない場合に現像ローラ5を3周させる必要があったものが、2周に改善される程度である。そのため、連続したトナーの供給性が得られるものではなく、トナー供給性としては依然不十分である。
【0060】
そして、更に電位差を大きくし、放電開始電圧Vfを越えて、トナー供給部材20から現像ローラ5へトナー7と負極性の電流が流れるようになると、現像ローラ5へのトナー供給量は顕著に向上する。これにより、現像ローラ5上からトナー7が消費されても直ちに供給され、連続供給が可能となる。
【0061】
ここで、トナー供給部材20から現像ローラ5に負極性の電流が流れる機構は次のように考えられる。つまり、放電開始電圧Vfを越えると曲率半径が小さいトナー供給部材20近傍の強い電界によって、現像ローラ5とトナー供給部材20との間にあるトナー層中の空気に含まれる気体の電離が始まる。そして、正のイオンはトナー供給部材20に衝突して電荷を失い、負のイオンは現像ローラ5側に移動するが、直ちにトナー7と衝突してトナー7を負に帯電させ、トナー7に衝突しなかった負のイオンは現像ローラ5に到達して電荷を失う。これにより、電流が流れるものと考えられる。
【0062】
又、現像ローラ5へのトナー供給性が急激に向上する理由は、次のように考えられる。つまり、放電によって、トナー供給部材20の近傍における帯電したトナーの割合が急増し、現像ローラ5とトナー供給部材20との間に形成されている電界によって、現像ローラ5へ向かうトナー供給圧が急増し、トナー供給流ができる。このためトナー供給性が急激に向上するものと考えられる。
【0063】
更に説明すると、図7は、放電開始電圧Vf以上の電位差を現像ローラ5とトナー供給部材20との間に設けた時のトナー7の流れを模式的に示している。上述のように、このとき、トナー供給部材20の近傍のトナー7が帯電され、電界によって現像ローラ5に押し付けられる。これにより、トナー7が消費されて現像ローラ5の表層に空乏層ができても、現像ローラ5とトナー供給部材20との間に、帯電したトナー7によるトナー供給流Foが直ちに形成される。続いて、トナー供給部材20の下流側のトナー供給流F1が形成される。このトナー供給流FoとF1によってトナー供給圧が高まり、現像ローラ5にトナーが連続供給されるものと考えられる。
【0064】
このように、トナー供給部材20による現像ローラ5へのトナー供給には、
(1)トナー供給部材20の近傍のトナー7の帯電
(2)現像ローラ5に帯電したトナー7を向かわせる電界
の2つが揃うことが必要であり、トナー供給バイアス電源21により、トナー供給部材20と現像ローラ5との間の電位差が放電開始電圧以上となり、且つ、トナー供給部材20から現像ローラ5へトナー7の帯電極性と同極性の電流を流すようにトナー供給バイアスを印加することで達成される。
【0065】
尚、本実施例では現像剤として負帯電性トナーを用いる場合について説明するが、正帯電性トナーの場合は、負帯電性トナーの場合と逆の電位差、つまり、トナー供給部材20の電位が現像ローラ5の電位に対してプラス側になるような電位差を設ければ良い。正帯電性トナーを用いる場合も、上記同様に放電開始電圧Vfが存在し、放電開始電圧Vf以上の電位差を設ければトナー供給部材20から現像ローラ5に向かう電流が流れ、現像ローラ5へのトナーの連続供給が可能となる。
【0066】
トナー供給部材20と現像ローラ5との間の電位差は放電開始電圧Vf以上であればトナー供給効果が得られるが、電位差を大きくし過ぎると放電電流の増大によりトナーの帯電電荷量が増え、現像ローラ5へのトナーの鏡映力が強過ぎ、現像に適さない高帯電トナーの割合が増えるため好ましくない。本発明者の検討によれば、この電位差は、放電開始電圧Vf+1500V以下とすることが好ましい。より好ましくは放電開始電圧Vf+1000V以下、最も好ましくは放電開始電圧Vf+500V以下とする。又、放電開始電圧近傍では放電が不安定であることから、安定な放電を得るために、放電開始電圧Vf+50V以上とすることが好ましい。最も好ましくは放電開始電圧Vf+100以上とする。トナー供給部材20と現像ローラ5との間に流れる電流で言えば、現像剤担持体の移動周速が120mm/sの場合、通常、1〜200μAとなる。上記周速が増えれば、それに比例して電流も増加させる必要がある。
【0067】
又、トナー供給部材20と現像ローラ5との間の電位差は、上述した放電によるトナー7の帯電、電界による帯電されたトナー7の供給流F0、F1の形成を考えると直流であることが好ましい。しかし、本発明はこれに限定されるものではなく、トナー供給部材20に印加されるバイアス電圧の直流成分が放電開始電圧Vf以上であれば、交流を重畳してもトナー供給効果に大きな影響を与えない。このため、例えば、当業者には周知の飛翔現像装置、即ち、現像剤担持体としての例えば現像ローラ5と感光ドラム1とを非接触として、現像ローラ5上と感光ドラム1との間で現像剤を飛翔させて現像を行う現像装置において、現像ローラ5に交流を印加し、トナー供給部材20にトナー供給バイアスとして放電開始電圧Vf以上の直流電圧を印加する場合などには、必要に応じて交流電圧を重畳しても良い。
【0068】
以下、いくつかの具体例を参照して、本発明の効果を更に詳細に説明する。全例で現像装置4の基本構成及び動作は同じである。
【0069】
(具体例1)
トナー供給部材20に、断面略円形で線径(外径)0.25mmのタングステンワイヤを用い、現像ローラ5との間隔を0.5mmとして非接触で配置した。
【0070】
又、現像剤として非磁性1成分現像剤である、平均粒径が7μmの負帯電性トナーを用い、トナー供給部材20の近傍にトナー7が充満される程度のトナー7を現像容器8内に入れた。
【0071】
この現像装置4を図1に示す画像形成装置100に装着した。現像時には、現像ローラ5とトナー供給部材20との間の電位差を800Vとし、現像ローラ5からトナー供給部材20には20μAの電流を流した。そして、記録材Pとして記録紙に対し全面印字(所謂、ベタ画像)を10枚連続して行い、記録材Pの搬送方向において画像先端と画像後半側の濃度差を観察した。その結果、10枚とも問題となる程の大きな濃度差は無く、1枚目と10枚目の濃度にも差異は無かった。
【0072】
本例の現像装置4では、トナー供給部材20の近傍に、図7に模式的に示して説明したトナー7の流れが形成されているものと考えられる。
【0073】
(具体例2)
トナー供給部材20に、断面略円形で線径(外径)3mmのタングステンワイヤを用い、現像ローラ5との間隔を200μmとして非接触で配置した。
【0074】
又、具体例1と同じトナー7を、トナー供給部材20の近傍にトナー7が充満される程度、現像容器8内に入れた。この現像装置4を図1に示す画像形成装置100に装着した。現像時には、現像ローラ5とトナー供給部材20との間の電位差を1200Vとし、現像ローラ5からトナー供給部材20には30μAの電流を流した。そして、記録材Pとして記録紙にベタ画像の印字を行った。
【0075】
その結果、図11に示すように、記録材Pの中で、画像先端から現像ローラ5の1周分の第1領域28と、それより画像後端側の第2領域29との間に濃度差が発生した。これは、現像ローラ5上のトナー7が第1領域28の現像によって消費されてしまうと、それ以降の第2領域29に対するトナー供給が若干少なくなり、濃度差となって現れたものと考えられる。
【0076】
ここで、現像ローラ5とトナー供給部材20の電位差を0Vとすると、第2領域29の濃度が非常に薄く、不均一になることから、本例の構成においてもトナー供給部材20の放電による現像ローラ5へのトナーの供給効果はあるが、トナー供給流の形成が阻害され、トナー供給能力が減っているものと考えられる。
【0077】
図8に、トナー供給部材20の線径が3mm以上のときの、トナー供給部材20近傍のトナー7の流れを模式的に示す。図8に示すように、現像ローラ5上のトナー7はトナー層流Ftを形成し、トナー供給部材20と現像ローラ5との間の隙間を流れるが、現像ローラ5から離れるに従って流れは弱くなっており、現像ローラ5から200μm程度離れたところに形成される流れはトナー供給部材20によってブロックされる。このため、図7に示したように、トナー供給部材20を乗り越えてトナー流を形成することができなくなっているものと考えられる。
【0078】
つまり、図7に示すトナー7の流れでは、電界によってトナー7に働く力とトナー流との方向が同方向になることで、トナー供給部材20の下流側で、トナー供給部材20を乗り越えたトナー流によって形成されるトナー供給流F1を生じる。これに対して、トナー供給部材20の線径が3mmと比較的太い本例では、上記トナー供給流F1ができなくなり、トナー供給能力が低下する。
【0079】
尚、直径が3mm以上の現像剤供給部材を用いて、現像剤供給部材にバイアス印加を行わない場合には、特公平6−16210号公報、特開平2−101485号公報或いは特開平8−179608号公報に開示されるように、現像剤供給部材を回転させ、現像剤供給部材の周囲にもトナー流を作る工夫や、トナーを溜めて粉圧、つまり供給圧を高める部分を作ることが必要となる。
【0080】
(具体例3)
トナー供給部材20に、断面略円形で線径(外径)2mmのタングステンワイヤを用い、現像ローラ5との間隔を200μmとし、非接触で配置した。
【0081】
又、現像剤として、具体例1と同じトナーを、トナー供給部材20の近傍にトナー7が充満される程度、現像容器8内に入れた。この現像装置4を図1に示す画像形成装置100に装着した。現像時には、現像ローラ5とトナー供給部材20との間の電位差を1200Vとし、現像ローラ5からトナー供給部材20には30μAの電流を流した。そして、記録材Pとして記録紙にベタ画像の印字を10枚連続して行い、記録材Pの搬送方向における画像先端と画像後半側の濃度差を観察した。その結果、10枚とも問題となる程の大きな濃度差は無く、1枚目と10枚目の濃度も差異は無かった。
【0082】
トナー7がトナー供給部材20を乗り越えて流れを形成できるためのトナー供給部材20の線径は、トナーの流動性や、トナーの粒径或いはトナーの凝集によってできる凝集体の粒径と関連があり、本発明者の検討によると、トナー又は凝集体の粒径の5〜1000倍程度である。この値は、通常、2mm以下になるため、上記具体例2のように3mm以上のトナー供給部材20では、トナー供給能力の低下が問題となる。
【0083】
具体例1〜3の結果から分かるように、上述したようなトナー供給部材20を乗り越えたトナー流と電界との相乗効果によって形成されるトナー供給流F1(図7)が生じ、現像装置4の連続稼動を行う場合に現像ローラ5へのトナーの供給能力が維持できるので、トナー供給部材の線径を2mm以下とすることが好ましい。より好ましくは、1mm以下、最も好ましくは0.3mm以下とする。
【0084】
(具体例4)
トナー供給部材20に、断面略円形で線径(外径)1mmのタングステンワイヤを用い、当接圧(線圧)1N/cmの力で現像ローラ5に対し接触配置した。
【0085】
尚、ここでの線圧の測定方法について説明すると、摩擦係数の既知で幅が1cmの薄板を三枚重ねにして、現像ローラ5とトナー供給部材20との当接部に挿入し、中央の薄板のみをばね秤で引き抜き、そのときの引き抜き力と既知の摩擦係数とから算出し、線圧とした。
【0086】
又、具体例1と同じトナー7を、トナー供給部材20の近傍にトナー7が充満される程度、現像容器8内に入れた。この現像装置4を図1に示す画像形成装置100に装着した。現像時には、現像ローラ5とトナー供給部材20との間の電位差を400Vとし、現像ローラ5からトナー供給部材20には20μAの電流を流した。本例では現像装置4が稼動中であっても現像ローラ5とトナー供給部材20とが接しているために、放電閾値が存在せず、電位差があれば電流が流れる。そして、記録材Pとして記録紙にベタ画像の印字を行った。
【0087】
その結果、図12に示すように、記録紙Pの中で画像先端から現像ローラ5の1周分の第1領域30の濃度が低く所望の濃度が得られず、又、画像後端側の第2領域31は若干濃度が低く、先端と後半の間に多少の濃度差が発生した。
【0088】
これは、現像ローラ5上のトナー7をトナー供給部材20が剥ぎ取ってしまい、画像先端から現像ローラ5へのトナー供給能力が大幅に減少することによるものと考えられる。現像ローラ5とトナー供給部材20との間の電位差を0Vとすると、第2領域31の濃度が非常に薄くなり、先端の第1領域30の濃度も下がり、先端と後半の濃度差は広がった。
【0089】
図9は、本例の現像装置4における、トナー供給部材20近傍のトナーの流れを模式的示す。図9に示すように、現像ローラ5とトナー供給部材20の当接圧が高いため、現像ローラ5を回転させても、現像ローラ5上のトナー7が現像ローラ5とトナー供給部材20の当接部を潜り抜けることが困難になり、現像ローラ5から剥ぎ取られるようになる。
【0090】
トナー供給部材20の外径が2mm以下であれば、トナー供給部材20を乗り越えるトナー流が形成されるが、本例のようなトナー供給部材20の配置では、最も電界が強く、トナー供給圧が高い現像ローラ5とトナー供給部材20との対向部にトナーが入り込めない。つまり、図7に示す配置の場合のトナー供給流Foが形成できない状態である。これにより、現像ローラ5へのトナー供給は、主にトナー供給部材20を乗り越えて、トナー供給部材20の下流側に形成されるトナー供給流F1によるものとなる。そのため、現像ローラ5上のトナー空乏層に十分にトナー7を供給するには至らないものと考えられる。
【0091】
(具体例5)
トナー供給部材20に、断面略円形で線径(外径)3mmのタングステンワイヤを用い、現像ローラ5への当接圧(線圧)を1N/cmとして接触配置した。ここでは、現像ローラ5とトナー供給部材20の電位差を0Vとした。
【0092】
又、具体例1と同じトナー7を用いて、トナー供給部材20の近傍にトナー7が充満しない程度の少量のトナー7を現像容器8内に入れた。そして、現像ローラ5に予めトナー7を塗布した場合、トナー供給部材20の近傍のトナー7の流れは図10に示すようになる。
【0093】
この場合、トナー供給部材20は現像ローラ5に対して比較的高い当接圧で接触しているので、トナー7の多くはトナー供給部材20と現像ローラ5との対向部をすり抜けられず、トナー供給部材20によって剥ぎ取られる。
【0094】
トナー供給部材20の近傍は、トナー7で充満されていないため剥ぎ取られたトナーは自由落下し、1〜2周回転すると現像ローラ5上のトナーはほぼ無くなる。当然トナー供給効果は得られない。
【0095】
(具体例6)
トナー供給部材20に、断面略円形で線径(外径)0.3mm程度の比較的細いタングステンワイヤを用い、現像ローラ5への当接圧(線径)を1N/cmと比較的高くして接触配置した。ここでは、現像ローラ5とトナー供給部材20の電位差を0Vとした。
【0096】
又、具体例1と同じトナー7を用いて、トナー供給部材20の近傍にトナー7が充満しない程度の少量のトナー7を現像容器8内に入れた。そして、現像ローラ5に予めトナー7を塗布した場合、トナー供給部材20の近傍のトナー7の流れは次のようになった。
【0097】
この場合、現像ローラ5上から剥ぎ取られたトナー7は、トナー供給部材20を乗り越えて噴霧状のクラウド流となるが、やがて自由落下し現像ローラ5が2〜3周回転すると、現像ローラ5上のトナー7はほぼ無くなる。
【0098】
これは、特開平6−51623号公報に開示されるような、剥ぎ取り効果であり、上記公報に開示されるようにワイヤが絶縁性の線材であっても、同様にトナー7を剥ぎ取る。現像ローラ5へのトナー供給効果は得られないため、上記公報のように現像剤供給部材としてトナー供給ローラの併用が必要となる。
【0099】
(具体例7)
トナー供給部材20として、断面略円形で線径(外径)1mmのタングステンワイヤを用い、当接圧(線圧)0.5N/cmの力で現像ローラ5に対し接触配置した。尚、線圧の測定方法は、上記比較例2と同様である。
【0100】
又、具体例1と同じトナー7を、トナー供給部材20の近傍にトナーが充満される程度、現像容器8内に入れた。この現像装置4を図1に示す画像形成装置100に装着した。現像時には、現像ローラ5とトナー供給部材20の電位差を800Vとし、現像ローラ5からトナー供給部材20には20μAの電流を流した。そして、記録材Pとして記録紙にベタ画像の印字を10枚連続して行い、記録材Pの搬送方向における画像先端と画像後半側の濃度差を観察した。その結果、10枚とも問題となる程の大きな濃度差は無く、1枚目と10枚目の濃度も差異はなかった。
【0101】
具体例4〜7の結果から分かるように、本発明者は、現像ローラ5上のトナー7の移動を阻害し、そして現像ローラ5上のトナー7をトナー供給部材20によって剥ぎ取ってしまう現象は、トナー供給部材20の当接圧が高いため起こることを見出した。発明者が更に多くの実験研究を通して鋭意検討した結果、トナー供給部材20の現像ローラ5への当接圧(線圧)が0.7N/cmより大きくなると、現像ローラ5へのトナー供給効果より、剥ぎ取り効果が大きくなることが分かった。又、ワイヤの当接圧が大きいと現像装置4の駆動トルクも増大するため好ましくない。
【0102】
このように、トナー供給部材20を現像ローラ5に接触して配置する場合、現像装置4が稼動中の間は現像ローラ5上のトナー層流Ftによってトナー供給部材20を現像ローラ5から押し離し得る程度の当接圧とし、電界が最も強く、放電によってトナー7が帯電される領域に流れ込むトナー7を阻害しないように、トナー供給部材20の当接圧(線圧)を0.7N/cm以下とすることが好ましい。これにより、現像装置4の連続稼動を行っても、現像ローラ5へのトナーの供給能力が維持できる。トナー供給部材20の当接圧(線圧)は、トナー量が少なく、トナー供給部材20の周辺の粉圧が低い場合でも上記トナー層流Ftを阻害しないように、より好ましくは0.5N/cm以下、最も好ましくは、0.1N/cm以下とされる。
【0103】
一方、トナー供給部材20を現像ローラ5と離間して配置する場合、トナー供給部材20と現像ローラ5との間隔は、0.5mm以下とすることが好ましい。トナー流の形成は現像ローラ5の移動に伴う層流に起因するので、トナー供給部材20が現像ローラ5から0.5mmより離れて配置されると、トナー供給部材20近傍のトナー移動速度が現像ローラ5の周速より大きく低下し、トナー供給流Fo、F1ともに速度が低下し、現像ローラ5の表層に十分なトナーを供給することが困難となり、好ましくない。トナー供給部材20と現像ローラ5との間隔は、より好ましくは0.3mm以下とされ、最も好ましくは、トナーが無い時に現像ローラ5に対し接触状態にある。
【0104】
上述の結果を下記表1にまとめる。
【0105】
【表1】
【0106】
尚、本発明に従う現像装置と、現像剤供給部材として剥ぎ取り/供給ローラを用いた従来の現像装置(図19)とで駆動トルクを測定し、比較したところ、本発明に従う現像装置では、剥ぎ取り/供給ローラ13を用いた従来の現像装置に比べて3割程駆動トルクを軽減することができた。又、本発明に従う現像装置では、同じ容積のトナーを収納するために必要な現像容器8は、剥ぎ取り/供給ローラ13を備える従来の現像装置と比較して40cm3ほど削減することができた。
【0107】
以上説明したように、本発明によれば、トナー供給部材20と現像ローラ5との間で放電を行い、現像ローラ5の移動に伴って発生するトナー層流Ftに対して放電によって帯電を行い、且つ、形成される電界によってトナー7を現像ローラ5に継続的に供給するトナー供給流F0、F1を作ることが可能となる。又、トナー供給部材20をワイヤ状とすることで、小型でありトナー層流Ftを妨げないため、現像ローラ5の駆動負荷の増加が少なく、駆動トルクが軽いトナー供給手段を提供することができる。
【0108】
又、トナー供給部材20の線径を2mm以下とすることで、トナー供給部材20の現像ローラ5と対向する側とは反対側に流れるトナー層流Ftを妨げることなく、トナー供給部材20の下流側にトナー供給流F1を作ることができ、よりトナー供給量を増やすことができる。又、トナー供給部材20を、現像ローラ5に近接して設けるか、或いは現像ローラ5の駆動時に現像ローラ5から離間する程度に軽く接触して設けることにより、通常使用時にトナー供給部材20が直接現像ローラ5と接触することを防止することで、トナー供給部材20が現像ローラ5上から剥ぎ取るトナー量を少なくすることができる。
【0109】
実施例2
次に、本発明の他の実施例について説明する。本実施例の画像形成装置、現像装置の基本構成及び動作は、実施例1のものと同様であり、トナー供給部材の構成が異なる。従って、同一構成、作用を有する要素には同一符号を付し、詳しい説明は省略する。
【0110】
特に、本実施例では、現像剤供給部材として電圧が印加されるトナー供給部材20を用いる場合における、低温低湿環境化の画質の更なる向上が図られるところに特徴を有する。
【0111】
上記実施例1では、トナー供給部材20を導電性のものとした。しかし、導電性のトナー供給部材20を用いて低温低湿環境でベタ画像の印字を行うと、直径0.5〜3mm程度の円形の濃度ムラが多数画像上に現れることがある。
【0112】
これは、現像装置4の稼動時の振動や現像ローラ5とトナー供給部材20の摺擦により、トナー供給部材20と現像ローラ5との間隔が微小に変化することで、局所的に放電電流の強弱が発生して、現像ローラ5へのトナー供給量のムラが発生することが原因であると考えられる。特に、低温低湿環境下では放電が不安定になる。
【0113】
放電電流と帯電を受けるトナー7の量は密接な関連があり、放電電流が増えるとトナー供給圧、トナー供給量が増える。放電電流が局所的にばらつくと、現像ローラ5へのトナー供給量が変動し、上記画像不良が発生する場合がある。
【0114】
本発明者は鋭意検討の結果、この現象は、トナー供給部材20の最外層に抵抗率が104〜1011Ω・cmである中抵抗被覆を設けることによって改善されることを見出した。
【0115】
本実施例では、トナー供給部材20として、断面略円形で線径(外径)0.25mmのタングステンワイヤであり、その表層に抵抗率が106Ω・cmで、厚みが80μmの中抵抗被覆を設けたものを用い、当接圧(線圧)0.05N/cmの力で現像ローラ5に対し接触配置した。
【0116】
現像剤として非磁性1成分である、平均粒径が7μmの負帯電性トナーを用い、トナー供給部材20の近傍にトナー7が充満される程度のトナー7を現像容器8内に入れた。
【0117】
この現像装置4を図1に示す画像形成装置100に装着した。そして、この画像形成装置100を用いて、15℃、10%の低温低湿環境下で、記録材Pとして記録紙にベタ画像の印字を10枚連続して行った。現像時には、現像ローラ5とトナー供給部材20の電位差を1400Vとし、現像ローラ5からトナー供給部材20には20μAの電流を流した。その結果、現像ローラ5とトナー供給部材20の局所放電による円形の濃度ムラは発生せず、10枚連続して均一な画像が得られた。
【0118】
図13(a)は、本実施例におけるトナー供給部材20の近傍を模式的に示す。同図に示すように、本実施例では、トナー供給部材20の表層に中抵抗層32を設けてある。現像ローラ5が回転駆動を受けてトナー7がトナー供給部材20の近傍に充満されているときには、現像ローラ5とトナー供給部材20との間にトナー7が入り込み、現像ローラ5とトナー供給部材20との間には隙間ができる。
【0119】
ここで、現像ローラ5とトナー供給部材20に放電電流が流れているときには、この隙間は電気的に抵抗とみなすことができるので、任意の2箇所の抵抗値をRg1、Rg2とする。又、それぞれの場所に対応するトナー供給部材20の中抵抗層32の抵抗値をRw1、Rw2としたとき、等価回路は図13(b)に示すようになる。この等価回路から、各ギャップRg1、Rg2に流れる電流I1、I2の比を求めると、
I1/I2=(Rw2+Rg2)/(Rw1+Rg1)
となる。
【0120】
現像ローラ5の表面の凹凸やトナー供給部材20の微小な変位によって、Rg1、Rg2は変動する。そして、低温低湿環境になるとRg1、Rg2の値が大きくなり、その変動が放電電流のばらつきにより大きく影響すると考えられる。トナー供給部材20が導電ワイヤである場合、Rw1、Rw2はほぼ0とみなせるので、放電電流比I1/I2はRg2/Rg1となり、ギャップの抵抗値変動の影響を大きく受けて放電電流が局所的にばらつく要因となる。
【0121】
これに対して、本実施例のようにトナー供給部材20の表層に中抵抗層32を設けることで、放電電流のばらつきを抑えることができる。ここで、
Rw1、Rw2>>Rg1、Rg2
の場合、
I1/I2≒Rw2/Rw1
となり、Rw1=Rw2であればI1/I2≒1である。従って、中抵抗層32の抵抗値を大きくすると放電電流が安定する。
【0122】
ただし、中抵抗層32の抵抗値が高くなり過ぎると、Rw1=Rw2の前提がくずれ、中抵抗層32の抵抗のばらつき、膜厚のばらつきの影響を強く受けるようになり、逆にトナー供給部材20に起因して、現像ローラ5とトナー供給部材20との間の放電電流が不安定になる。その上、同じ電流を流すためにはトナー供給部材20に印加する電圧を上げる必要があり好ましくない。
【0123】
本発明者の鋭意検討の結果、トナー供給部材20の表層に設ける中抵抗層32としては、体積抵抗率が104〜1011Ω・cmのものであれば好適に用いることができる。又、体積抵抗率に膜厚を掛けた値として103〜1010Ωcm2であればなお好ましい。更に、放電ギャップと中抵抗層32の抵抗値を同等程度にした場合が最も好ましく、体積抵抗に膜厚を掛けた値として107〜109Ωcm2程度である。
【0124】
中抵抗層32の体積抵抗率が上記範囲より小さい、例えば103Ω・cmであると、トナー供給部材20と現像ローラ5とが駆動時の振動により部分的に接触し、他の部分より大きいリーク電流が流れる。特に、上記低温低湿環境下で放電ムラに起因する直径0.5〜3mm程度の円形の濃度ムラが多数画像上に現れる。又、上記範囲より大きい、例えば1012Ω・cmであると、抵抗層の塗布ムラの影響が大きくなり、抵抗層の部分的なムラに起因する濃度スジが画像上に現れ、又膜厚のばらつきによる放電電流の不安定化も顕著となり、同じ放電電流を流すために必要な印加電圧が上昇する問題がある。上記評価は、次のようにして行った。トナー供給部材20として、断面略円形で線径(外径)0.25mmのタングステンワイヤを用い、厚みが80μmの中抵抗被覆32を設け、当接圧(線圧)0.05N/cmの力で現像ローラ5に対し接触配置した。現像剤として非磁性1成分である、平均粒径が7μmの負帯電性トナーを用い、トナー供給部材20の近傍にトナー7が充満される程度のトナー7を現像容器8内に入れ、画像形成装置100に装着して、15℃、10%の低温低湿環境下でベタ画像の印字を連続して行い、画像を目視評価した。
【0125】
又、トナー供給部材20の表層に設ける中抵抗層32の厚みは、薄すぎるとピンホールなどの膜欠陥やトナーとの摺擦による磨耗によって放電が不均一になるので、10μm以上が好ましい。中抵抗層32が厚いとピンポール、磨耗に対して強くなり、抵抗安定性も向上するため好ましいが、厚みの上限はトナー供給部材20の線径の上限により決まり、1mm以下であることが好ましい。
【0126】
尚、上記実施例1におけるように、トナー供給部材20として表層に中抵抗層32を設けない導電性ワイヤを用いる場合、局部放電による昇温でトナー7がトナー供給部材20に融着し、スジ画像を発生させる場合があるが、本実施例のように、トナー供給部材20の表層に中抵抗層32を設けることで、上記放電電流の安定化によりトナー固着を抑制することができる。
【0127】
以上、本実施例によれば、低温低湿下で発生する虞のあるトナー供給ムラによる画像不良を改善し、幅広い環境下で安定したトナー供給性を維持することができる。
【0128】
実施例3
次に、本発明の他の実施例について説明する。本実施例の画像形成装置、現像装置の基本構成及び動作は、実施例1のものと同様であり、トナー供給部材の構成が異なる。従って、同一構成、作用を有する要素には同一符号を付し、詳しい説明は省略する。
【0129】
本実施例では、トナー供給部材20の最外層に設ける被覆材料として、現像剤に負帯電性トナーを用いる場合は正帯電性の被覆材料を用い、正帯電性トナーを用いる場合は負帯電性の被覆材料を用いる。これにより、トナー供給部材20とトナー7の摩擦によってお互いが帯電し、被覆の外周にトナー7が均一に吸着される。そして、トナー供給部材20の表層に吸着されたトナー7が緩衝層となって現像ローラ5とトナー供給部材20との間の変位を減衰させ、放電均一性が増す。この緩衝層により、より低抵抗の表層材質であっても放電ムラを防止することができる。
【0130】
本実施例では、トナー供給部材20として線径(外径)0.25mmのタングステンワイヤで、その表層に抵抗率が102Ω・cmで厚みが10μmのウレタン被覆を設けたものを用い、当接圧(線厚)0.05N/cmの力で現像ローラ5に対し接触配置した。
【0131】
現像剤として非磁性1成分である、平均粒径が7μmの負帯電性のトナーを用い、トナー供給部材20の近傍にトナーが充満される程度のトナー7を現像容器8内に入れた。
【0132】
この現像装置4を図1に示す画像形成装置100に装着した。現像時に現像ローラ5とトナー供給部材20との間の電位差を900Vとし、現像ローラ5からトナー供給部材20に20μAの電流を流した。そして、この画像形成装置100を用い、15℃、10%の低温低湿環境下で、記録材Pとして記録紙にベタ画像の印字を10枚連続して行った。その結果、円形の濃度ムラは発生せず、10枚連続して均一な画像が得られた。
【0133】
正帯電性の材料としてはウレタン、ナイロン、フェノール樹脂などが例示できる。負帯電性の材料としては、PFA、PTFE、FEPなどのフッ素樹脂などが例示できる。又、これら帯電材料に導電性を付与する物質を混ぜて使用することができる。勿論、例示された材料に限定されるものではない。
【0134】
尚、本実施例のトナー供給部材20に設ける被覆材料の抵抗率は、上記低温低湿環境下で放電ムラに起因する直径0.5〜3mm程度の円形の濃度ムラを防止する理由から、102Ω・cm以上であることが好ましく、又、抵抗層の塗布ムラに起因する濃度スジが画像上に現れることを防止する理由から1011Ω・cm以下とすることが好ましい。より好ましくは、103〜1010Ω・cm、最も好ましくは、空気ギャップの見かけの抵抗率と近くなる105〜109Ω・cmとされる。
【0135】
以上、本実施例によれば、トナー供給部材20の表面にトナーを引き付けることで現像ローラ5との緩衝層を形成させ、トナー数個分のギャップを現像ローラ5とトナー供給部材20との間に確実に形成し、放電均一性を高めることで、トナー供給の均一性を向上させることができる。
【0136】
実施例4
次に、本発明を適用しうる画像形成装置の他の実施例について説明する。本実施例において、画像形成装置は、装置本体に通信可能に接続された外部ホスト機器からの画像情報に応じて、記録材、例えば、記録用紙、OHPシート、布などに電子写真方式にて画像を形成しうる、プロセスカートリッジ着脱式のレーザビームプリンタである。
【0137】
図14は、本実施例の画像形成装置200の概略断面を示す。又、図15は、本実施例のプロセスカートリッジBの概略断面を示す。本実施例の画像形成装置200は、プロセスカートリッジ着脱式とされていることを除いて、基本的な構成及び動作は、上記実施例のものと同様である。従って、同様の構成、作用を有する要素には同一の符号を付して詳しい説明は省略する。
【0138】
本実施例において、プロセスカートリッジBは、クリーナ枠体51と、現像枠体52とが一体ユニットとなって装置本体Aから着脱可能となっている。クリーナ枠体51は、廃トナー12を格納する廃トナー容器11を備え、又クリーニングブレード10、帯電ローラ2、感光ドラム1を支持する支持部材を兼ねている。現像枠体52は、トナー7が充填されている現像容器8を備え、又規制ブレード6、現像ローラ5、トナー供給部材20を支持する部材を兼ねている。つまり、現像枠体52は、実施例1〜5における現像装置4を構成する。本実施例のプロセスカートリッジBが備える現像装置4は、上記実施例にて説明したものと同様である。
【0139】
プロセスカートリッジBは、装置本体Aに設けられた装着手段50を介して装置本体Aに対して取り外し可能に装着される。
【0140】
クリーナ枠体51と現像枠体52とは、プロセスカートリッジB内で所定の相互配置関係をもって組み付けられ、感光ドラム1と現像ローラ5とが所定の圧力で当接される。プロセスカートリッジBが装置本体Aに装着された状態で、装置本体Aに設けられた駆動手段と、感光ドラム1に駆動を伝達する感光ドラムギヤ(図示せず)とがかみ合い、感光ドラム1は駆動可能な状態となる。又、感光ドラムギアと、現像ローラ5に駆動を伝達する現像ローラギヤ(図示せず)とがかみ合い、感光ドラム1と現像ローラ5とは、所定の周速差で回転駆動を受ける。
【0141】
又、プロセスカートリッジBが装置本体Aに装着されると、トナー供給部材20への給電接点部として、プロセスカートリッジB側に設けられたカートリッジ側トナー供給バイアス接点53aと、装置本体A側に設けられた装置本体側トナー供給バイアス接点53bとが電気的に接続される。これにより、両接点53a、53bを介して、装置本体Aに設けられたトナー供給バイアス電源21から、プロセスカートリッジBの現像装置4に設けられたトナー供給部材20にトナー供給バイアスを印加することができるようになる。同様に、プロセスカートリッジBが装置本体Aに装着されると、現像ローラ5への給電接点部として、プロセスカートリッジB側に設けられたカートリッジ側現像バイアス接点54aと、装置本体A側に設けられた装置本体側現像バイアス接点54bとが電気的に接続される。これにより、両接点54a、54bを介して、装置本体Aに設けられた現像バイアス電源22から、プロセスカートリッジBの現像装置4に設けられた現像ローラ5に現像バイアスを印加することができるようになる。
【0142】
このような、プロセス手段を一体的にカートリッジ化して、このカートリッジを画像形成装置本体Aに着脱可能とするプロセスカートリッジ方式を採用することで、例えばトナー7が消耗した場合や、感光ドラム1が寿命となった場合や、廃トナー容器11内の回収トナー12がいっぱいになった場合など、装置のメンテナンスをサービスマンによらずにユーザー自身で行うことができ、格段に操作性を向上させることができる。
【0143】
尚、本実施例では、プロセスカートリッジは、電子写真感光体と、電子写真感光体に作用するプロセス手段として、帯電手段、現像手段及びクリーニング手段とを一体的にカートリッジ化して、このカートリッジを装置本体に対して着脱可能としているが、プロセスカートリッジはこの形態に限定されるものではない。プロセスカートリッジは、電子写真感光体と、電子写真感光体に作用するプロセス手段としての帯電手段、現像手段、クリーニング手段のうち少なくとも1つを一体的にカートリッジ化して、このカートリッジを装置本体に対して着脱可能としたものである。本発明は、少なくとも電子写真感光体と、現像剤を収容する現像容器、現像容器内の現像剤を被現像対象へと搬送する現像剤担持体及び現像剤供給部材を備える現像装置と、を一体的にカートリッジ化して、このカートリッジを装置本体に対して着脱可能としたものであれば、好適に適用できる。
【0144】
本実施例のプロセスカートリッジBに用いられているトナー供給部材20は、上記各実施例にて説明したように、現像ローラ5の回転によって形成されるトナー層流をなるべく乱さないようなっており、現像装置4の稼動時にはトナー供給部材20を乗り越えるトナー流とトナー供給部材20に印加された電界とによって、トナー供給部材20の下流側にトナー供給流を形成する。
【0145】
このトナー流を乱さないために、トナー供給流の近傍には、トナー以外の部材が無いことが好ましく、現像ローラ5の回転方向に関してトナー供給部材20より下流側、且つ、規制ブレード6より上流側で、現像ローラ5に当接するか又は近接する部材が無いことで安定したトナー供給性を維持できる効果がある。本発明者の検討によると、トナー流は、現像ローラ5の現像剤担持領域の表面から1mm程度離れれば、ほぼ現像ローラ5へのトナー供給に寄与しないため、上記の近接が示す範囲は現像ローラ5から1mm以内とすることができる。
【0146】
このように、現像ローラ5がトナー供給部材20によりトナーの供給を受け、更にその直後に、現像ローラ5の表面の移動方向下流側で規制ブレード6によってトナー層厚規制が行われた後、現像容器8外へと移動することによって、上述のように安定したトナー供給性が得られる。
【0147】
又、上記同様の理由により、トナー供給部材20の固定は、現像容器8内のトナー循環の妨げとならないように行うことが好ましい。図16は、本実施例のプロセスカートリッジBにおける、トナー供給部材20の固定近傍を部分的に示している。
【0148】
図16(a)は、比較的剛性の低い、線径(外径)が0.5mm以下の細いワイヤを用いる場合である。図示の例では、現像容器8の側板33によって現像ローラ5の芯金を軸支している。そして、側板33には穴36が設けてあり、トナー供給部材20がこの穴36を貫通する。穴36は、トナー供給部材20が張られた状態で、上記実施例にて説明したように適当に現像ローラ5に当接又は近接するように、現像ローラ5の芯金を軸支する軸受け穴に対して位置が決められる。
【0149】
トナー供給部材20の一端には、トナー供給部材20の脱落防止手段として、例えば結び目38が設けられており、トナー供給部材20に張力がかかった状態で、側板33の穴36からトナー供給部材20が抜けないように側板33の外側で止めるようになっている。勿論、このようなトナー供給部材20の脱落防止手段は、結び目でなくとも穴36を通らないような形状の物を接着、融着、溶接しても構わない。
【0150】
トナー供給部材20の他端は、テンションバネ34の自由端と接続されており、テンションバネ34の固定端は側板33に固定されている。テンションバネ34によってトナー供給部材20は張力を受け、現像ローラ5に略平行に張られる。
【0151】
このような構成にすることで現像容器8内のトナー循環への影響を最小限にして、トナー供給部材20を現像ローラ5に近接或いは当接して設置することができる。
【0152】
又、図16(b)は、比較的剛性が高く、端部を保持すれば自身の形状を保つことのできる、比較的線径が太く強度の高い金属で作製されたトナー供給部材20を用いる場合である。図示の例では、現像容器8の側板33によって現像ローラ5が軸支されている。そして、トナー供給部材20が貫通する貫通穴36が設けられている。トナー供給部材20は穴36によって軸支され、回転自在である。又、トナー供給部材20は、現像ローラ5に略平行に対向する部分の軸線が、現像容器8の両側板33、33に設けられた穴36、36を結ぶ直線からずれるように、両側板33、33近傍にて屈曲された後、穴36、36によって軸支されている。
【0153】
側板33の一方にはバネ受け41が設けられており、加圧バネ40の固定端がこのバネ受け41に固定されている。加圧バネ40の自由端は、トナー供給部材20の端部に設けられた加圧受け部39に当接し、図中矢印の方向に力を加えている。この力は穴36とずれているために、トナー供給部材20には穴36を中心とした回転力が発生し、トナー供給部材20の現像ローラ5と略平行に対向する部分が現像ローラ5に加圧当接される。
【0154】
上述のように、現像装置4の稼動時にはトナー層流によってトナー供給部材20が現像ローラ5から離間できるように、当接圧力は線圧で0.7N/cm以下に設定される。
【0155】
このような構成にすることで、現像容器8内のトナー循環への影響を最小限にして、トナー供給部材20を現像ローラ5に加圧当接することができる。
【0156】
本実施例のプロセスカートリッジBと、現像剤供給部材として剥ぎ取り/供給ローラ13を用いた従来現像装置(図19)を備えるプロセスカートリッジとで、駆動トルクを測定し、比較したところ、本実施例のプロセスカートリッジBでは、剥ぎ取り/供給ローラ13を用いた従来のプロセスカートリッジに比べて3割程駆動トルクを軽減することができた。又、本実施例のプロセスカートリッジBでは、同じ容積のトナーを収納するために必要な現像容器8としては、剥ぎ取り/供給ローラ13を備えた従来のプロセスカートリッジと比較して40cm3ほど削減することができた。このように、本実施例のプロセスカートリッジBでは、低トルク化、小型化が可能である。
【0157】
尚、本実施例にて説明したトナー供給部材20の固定方法は、当然、プロセスカートリッジとはされていない上記実施例の現像装置4にも等しく適用し得る。
【0158】
以上、本実施例にて説明したトナー供給部材20の固定方法によれば、本発明に従ったトナー供給方法によって作られるトナー層流Ft及びトナー供給流F0、F1が規制ブレード6に到達するまで、これを阻害しないことで、安定したトナー供給を行うことができる。
【0159】
(他の実施例)
以上、芯材にタングステンワイヤを用いたトナー供給部材20について述べたが、トナー供給部材20の芯材はタングステンに限らず、導電性を有していればその材質は問わない。又、上述のように、トナー供給部材20の線径(外径)は、トナーとの摺擦に耐え得る機械的強度を有していれば良く、例えば金属であれば1N程度の張力でも破断しない100μm以上であることが好ましい。
【0160】
又、トナー供給部材20の断面形状は円形に限定されるものではなく、例えば図17に示すような流線型のものであっても構わない。流線型の断面形状にすることで、トナー流を乱すことが少なくなり、現像ローラ5へのトナーの供給性能の向上が期待できる。勿論、円形状、流線形状以外の形状であっても構わないが、トナー流を乱さないように鋭角部をなるべく設けず、曲線からなる断面形状であることが好ましい。この場合、トナー供給部材20の線径は、トナー層流方向から見たトナー供給部材20の投影幅によって規定し、前述と同様の範囲内にあることが好ましい。
【0161】
又、上記各実施例では、トナー供給部材20を1本有する現像装置4について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、複数本設けることも可能である。トナー供給部材20を複数本用いることにより、現像ローラ5へのトナーの供給能力が増え、高速稼動する現像装置4に対応することが可能となる。
【0162】
現像装置4が備える現像部材(現像剤担持体)は、上記各実施例における弾性ローラに限定されず、トナー供給部材20と対向する表層が絶縁層でなく、多少の導電性を有すれば、その形態は任意である。現像剤担持体の抵抗率は、102〜1010Ω・cmのものであれば、本発明の実施に問題ない。チューブ状のトナー担持体やベルト状のトナー担持体であっても構わない。又、現像部材の表層は硬質のフェノール樹脂などのものであっても構わない。
【0163】
又、上記各実施例では、現像剤として非磁性1成分現像剤を用いた現像装置について述べたが、本発明に従う現像剤供給方法は、現像剤に帯電極性があり、比較的高抵抗であればその種類は問わない。現像剤の抵抗率は、1010Ω・cm以上のものであれば、本発明の実施に問題ない。例えば、本発明は、現像剤として磁性現像剤を用いる現像装置にも適用することができ、上記各実施例と同様の効果を得ることができる。
【0164】
図18は、本発明を適用した、現像剤として磁性1成分現像剤(トナー)27を用いる現像装置4’の概略断面を示す。現像装置4’は、現像剤担持体として、非磁性金属で作られた中空のパイプ状のローラである現像スリーブ25を有する。現像スリーブ25の内部には、磁界発生手段として円柱状の磁石26が固定配置されている。現像装置4’の作動時には、磁石26の外周の現像スリーブ25が回転すると共に、磁力によってトナー27が引き付けられて現像スリーブ25に供給される。
【0165】
例えば現像スリーブ25の外径をφ12mm未満にすると、内包される磁石26が小さいので十分な磁力を発生させることが困難になる。このように、磁石26の小型化により磁力によるトナー供給が十分でない場合に、現像剤供給部材としては、上記各実施例と同様のトナー供給部材20を用いて、本発明に従う現像剤供給方法を併用することで、現像スリーブ25への現像剤の供給能力を確保しつつ、従来の限界を越えて現像装置4’を小型化することができる。
【0166】
又、上記各実施例では、画像形成装置は現像装置を1つ有するとして説明したが、画像形成装置が例えば複数の電子写真方式の画像形成部を有するなど、複数の現像装置或いはプロセスカートリッジを有する場合にも、本発明は等しく適用可能である。
【0167】
更に、本発明は、現像装置が単体で装置本体に対して着脱可能なカートリッジ(現像カートリッジ)とされている場合にも等しく適用可能である。この場合、現像カートリッジは、装置本体に設けられた装着手段を介して、装置本体に対して取り外し可能に装着される。現像カートリッジは、実質的に、上記実施例4にて説明したプロセスカートリッジBからクリーニング枠体51を除いたものと同一と考えることができる。
【0168】
現像装置内にワイヤ形状の部材を用いた先行例としては、特開昭56−123573号公報、特開昭56−123574号公報、特開平6−51623号公報が挙げられる。特開昭56−123573号公報、特開昭56−123574号公報には、磁気ブラシ現像に関し、磁気的又は機械的に磁気ブラシの攪乱をする用途でワイヤ状部材を用いることが開示される。又、特開平6−51623号公報には、交流電圧が印加された現像ローラ上のトナーをワイヤ状部材の機械的な当接力又は電気的な力のよる振動で剥ぎ取ることが開示される。これら公報から、本発明者の鋭意検討の結果によって見出された、充満されたトナー中でのワイヤ状部材と現像ローラとの間の放電が生み出すトナー供給効果、又ワイヤ状部材近傍に形成されるトナー層流、トナー供給流を利用したトナー供給効果について何らの知見が得られるものではない。
【0169】
【発明の効果】
以上説明したように、従来、回転駆動が必要であった現像剤供給ローラを省略することが可能となり、現像装置の駆動トルクを軽減することができる。又、従来の現像剤供給ローラに比べて現像剤供給部材が小型化されるために装置を小型化することが可能となる。このように、本発明の現像装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置では、駆動トルクを低減し、簡便な構成で装置の小型化、低コスト化が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る画像形成装置の一実施例の断面模式図である。
【図2】本発明に係る現像装置の一実施例の断面模式図である。
【図3】現像ローラとトナー供給部材との間の、電位差と電流との関係の一例を示すグラフ図である。
【図4】現像ローラとトナー供給部材との間の電位差及び電流の測定系を説明するための模式図である。
【図5】トナー供給部材の動作を説明するための断面模式図である。
【図6】トナー供給部材の動作を説明するための断面模式図である。
【図7】トナー供給部材の動作を説明するための断面模式図である。
【図8】トナー供給部材の動作を説明するための断面模式図である。
【図9】トナー供給部材の動作を説明するための断面模式図である。
【図10】トナー供給部材の動作を説明するための断面模式図である。
【図11】画像欠陥を示す説明図である。
【図12】画像欠陥を示す説明図である。
【図13】中抵抗層を備えるトナー供給部材を用いた現像装置を説明するための(a)トナー供給部材近傍の模式図、(b)等価回路図である。
【図14】本発明に係る画像形成装置の他の実施例の断面模式図である。
【図15】本発明に係るプロセスカートリッジの一実施例の断面模式図である。
【図16】トナー供給部材の固定方法の一実施例を説明するための斜視図である。
【図17】トナー供給部材の更に他の実施例を示す断面模式図である。
【図18】本発明に係る現像装置の更に他の実施例の断面模式図である。
【図19】従来の現像装置の一例の断面模式図である。
【符号の説明】
1 感光ドラム(像担持体、電子写真感光体)
2 帯電ローラ(帯電手段)
3 レーザ露光光学系(露光手段)
4 現像装置(現像手段)
5 現像ローラ(現像剤担持体)
6 規制ブレード
7 トナー(現像剤)
8 現像容器
9 転写ローラ(転写手段)
10 クリーニングブレード(クリーニング手段)
11 廃トナー容器
20 トナー供給部材(現像剤供給部材)
21 トナー供給バイアス電源(電圧印加手段)
22 現像バイアス電源
32 中抵抗層
100 画像形成装置
A 画像形成装置本体(装置本体)
P 記録材
Claims (28)
- 現像剤を収容する現像容器と、現像剤を表面に担持して搬送する現像剤担持体と、該現像剤担持体と対向して設けられる現像剤供給部材と、を有し、
前記現像剤供給部材には、前記現像剤供給部材と前記現像剤担持体との間の電位差が放電開始電圧以上となり、且つ、前記現像剤供給部材から前記現像剤担持体へ現像剤の帯電極性と同極性の電流が流れるように電圧が印加されることを特徴とする現像装置。 - 前記現像剤供給部材は、導電性を有するワイヤ状部材であることを特徴とする請求項1の現像装置。
- 前記ワイヤ状の現像剤供給部材の線径は2mm以下であることを特徴とする請求項2の現像装置。
- 前記現像剤供給部材は、前記現像剤担持体に近接して設けられることを特徴とする請求項1、2又は3の現像装置。
- 前記現像剤供給部材と前記現像剤担持体との間隔は0.5mm以下であることを特徴とする請求項4の現像装置。
- 前記現像剤供給部材は、前記現像容器内に現像剤が無く、前記現像剤担持体の非駆動状態で、前記現像剤担持体に対して接触して設けられることを特徴とする請求項1、2又は3の現像装置。
- 前記現像剤担持体に対する前記現像剤供給部材の当接圧は、線圧で0.7N/cm以下であることを特徴とする請求項6の現像装置。
- 前記現像剤供給部材の最外層には、抵抗率が104〜1011Ω・cmの被覆が設けられることを特徴とする請求項1〜7のいずれかの項に記載の現像装置。
- 前記現像剤供給部材の最外層には、現像剤の帯電極性と逆の帯電極性を有する被覆が設けられることを特徴とする請求項1〜7のいずれかの項に記載の現像装置。
- 前記現像剤供給部材には、少なくとも直流電圧が印加されることを特徴とする請求項1〜9のいずれかの項に記載の現像装置。
- 前記現像容器は開口部を有し、前記現像剤担持体は前記開口部から一部露出して配設されており、前記現像容器内で前記現像剤担持体と対向して前記現像剤供給部材と、前記現像剤担持体上の現像剤の層厚を規制する規制部材とを有しており、前記現像剤担持体の現像剤担持面は、移動に伴って前記開口部内側に達した後、前記現像剤供給部材により現像剤供給を受け、更に、直後の前記現像剤担持体面移動方向下流側で前記規制部材によって現像剤の層厚が規制された後、前記現像容器外へと移動することを特徴とする請求項1〜10のいずれかの項に記載の現像装置。
- 前記現像剤担持面の移動方向において、前記現像剤供給部材との対向位置から前記規制部材との対向位置までの間では、前記現像剤担持体の現像剤担持領域内の前記現像剤担持体から1mm以内には、現像剤のみが存在することを特徴とする請求項11の現像装置。
- 静電潜像が形成される像担持体を有する画像形成装置に着脱可能であることを特徴とする請求項1〜12のいずれかの項に記載の現像装置。
- 画像形成装置に着脱可能なプロセスカートリッジであり、少なくとも請求項1〜12のいずれかの項に記載の現像装置と、静電潜像が形成される像担持体と、を有することを特徴とするプロセスカートリッジ。
- 静電潜像が形成される像担持体と、
現像剤を収容する現像容器と、現像剤を表面に担持して搬送する現像剤担持体と、該現像剤担持体と対向して設けられる現像剤供給部材と、を有し、前記像担持体に現像剤を供給して静電潜像を現像する現像装置と、
前記現像剤供給部材に、前記現像剤供給部材と前記現像剤担持体との間の電位差が放電開始電圧以上となり、且つ、前記現像剤供給部材から前記現像剤担持体へ現像剤の帯電極性と同極性の電流が流れるように電圧を印加する電圧印加手段と、
を有することを特徴とする画像形成装置。 - 前記現像剤供給部材は、導電性を有するワイヤ状部材であることを特徴とする請求項15の画像形成装置。
- 前記ワイヤ状の現像剤供給部材の線径は2mm以下であることを特徴とする請求項16の画像形成装置。
- 前記現像剤供給部材は、前記現像剤担持体に近接して設けられることを特徴とする請求項15、16又は17の画像形成装置。
- 前記現像剤供給部材と前記現像剤担持体との間隔は0.5mm以下であることを特徴とする請求項18の画像形成装置。
- 前記現像剤供給部材は、前記現像容器内に現像剤が無く、前記現像剤担持体の非駆動状態で、前記現像剤担持体に対して接触して設けられることを特徴とする請求項15、16又は17の画像形成装置。
- 前記現像剤担持体に対する前記現像剤供給部材の当接圧は、線圧で0.7N/cm以下であることを特徴とする請求項20の画像形成装置。
- 前記現像剤供給部材の最外層には、抵抗率が104〜1011Ω・cmの被覆が設けられることを特徴とする請求項15〜21のいずれかの項に記載の画像形成装置。
- 前記現像剤供給部材の最外層には、現像剤の帯電極性と逆の帯電極性を有する被覆が設けられることを特徴とする請求項15〜21のいずれかの項に記載の画像形成装置。
- 前記電圧印加手段は、前記現像剤供給部材に少なくとも直流電圧を印加することを特徴とする請求項15〜23のいずれかの項に記載の画像形成装置。
- 前記現像容器は開口部を有し、前記現像剤担持体は前記開口部から一部露出して配設されており、前記現像容器内で前記現像剤担持体と対向して前記現像剤供給部材と、前記現像剤担持体上の現像剤の層厚を規制する規制部材とを有しており、前記現像剤担持体の現像剤担持面は、移動に伴って前記開口部内側に達した後、前記現像剤供給部材により現像剤供給を受け、更に、直後の前記現像剤担持体面移動方向下流側で前記規制部材によって現像剤の層厚が規制された後、前記現像容器外へと移動することを特徴とする請求項15〜24のいずれかの項に記載の画像形成装置。
- 前記現像剤担持面の移動方向において、前記現像剤供給部材との対向位置から前記規制部材との対向位置までの間では、前記現像剤担持体の現像剤担持領域内の前記現像剤担持体から1mm以内には、現像剤のみが存在することを特徴とする請求項25の画像形成装置。
- 前記現像装置は、画像形成装置本体に対して着脱可能であることを特徴とする請求項15〜26のいずれかの項に記載の画像形成装置。
- 少なくとも前記像担持体と、前記現像装置とは、一体的にプロセスカートリッジとして画像形成装置本体に対して着脱可能であることを特徴とする請求項15〜26のいずれかの項に記載の画像形成装置。
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JPS56123573A (en) | 1980-12-25 | 1981-09-28 | Ricoh Co Ltd | Magnetic brush development device |
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JPH02101485A (ja) | 1988-10-07 | 1990-04-13 | Minolta Camera Co Ltd | トナー供給装置 |
US5027157A (en) * | 1988-12-02 | 1991-06-25 | Minolta Camera Kabushiki Kaisha | Developing device provided with electrodes for inducing a traveling wave on the developing material |
JPH0486774A (ja) * | 1990-07-30 | 1992-03-19 | Minolta Camera Co Ltd | トナー補給装置 |
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US5742885A (en) * | 1996-06-24 | 1998-04-21 | Xerox Corporation | Development system employing acoustic toner fluidization for donor roll |
US5887233A (en) | 1996-07-19 | 1999-03-23 | Fuji Xerox Co., Ltd. | Photographic developing apparatus and electrifying apparatus |
WO1998027470A1 (de) * | 1996-12-18 | 1998-06-25 | Oce Printing Systems Gmbh | Regelung des entwicklungsprozesses eines elektrografischen druckers oder kopierers sowie eine entwicklungseinheit für eine solche regelung |
KR100238688B1 (ko) * | 1997-04-07 | 2000-01-15 | 윤종용 | 전자사진형성장치의 현상제 회수/공급장치 |
US5850587A (en) * | 1998-04-01 | 1998-12-15 | Schmidlin; Fred W. | Electrostatic toner conditioning and controlling means II |
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JP3588029B2 (ja) * | 1999-04-09 | 2004-11-10 | 株式会社リコー | 電子写真式画像形成装置およびそれに用いるプロセスカートリッジ |
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