JP4950687B2 - 現像装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば、電子写真方式により像担持体に形成された静電潜像を現像して可視像（トナー像）とする現像装置、斯かる現像装置を備えたプロセスカートリッジ、及び、これら現像装置又はプロセスカートリッジを用いた画像形成装置に関するものである。

ここで、画像形成装置の例としては、例えば電子写真複写機、電子写真プリンタ（レーザービームプリンタ、ＬＥＤプリンタ等）、ファクシミリ装置、ワードプロセッサ、及び、これらの複合機（マルチファンクションプリンタ）が含まれる。

また、現像装置とは、電子写真感光体ドラム等の像担持体上の静電潜像を現像剤を用いて可視像化するものである。プロセスカートリッジとは、帯電手段、現像手段、又はクリーニング手段と、像担持体である電子写真感光体とを一体的にカートリッジ化し、画像形成装置本体に対して着脱可能とするものである。また、プロセスカートリッジとは、帯電手段、現像手段、クリーニング手段の少なくとも一つと、電子写真感光体とを一体的にカートリッジ化し、画像形成装置本体に対して着脱可能とするものである。さらに、プロセスカートリッジとは、少なくとも現像手段と電子写真感光体とを一体的にカートリッジ化し、画像形成装置本体に対して着脱可能とするものである。

従来から、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の電子写真プロセスを利用した画像形成装置の現像装置として、非磁性一成分現像方式が知られている。

図１１に、非磁性一成分現像方式を採用した現像装置１００の構成を示す。現像装置１００は、非磁性一成分現像剤であるトナーＴを収容するトナー収容室１１０と、現像室１１１とを備えた現像容器１０１を有している。現像室１１１は、金属シャフトに導電性ゴムを被覆した現像剤担持体としての現像ローラ１１２、金属シャフトにスポンジを被覆した現像剤供給部材としてのトナー供給ローラ１１３、及び、薄い金属板からなる規制部材としての規制ブレード１１４を備えている。現像ローラ１１２は、矢印Ａ方向に回転する像担持体である感光ドラム１１６と対向配置されており、現像部Ｇを形成している。

トナー収容室１１０内のトナーＴは、羽根状の搬送部材１１５によって、現像室１１１内へと搬送される。搬送されたトナーＴは、トナー供給ローラ１１３によって、現像ローラ１１２へと供給される。現像ローラ１１２上に供給されたトナーは、規制ブレード１１４によって適正なトナー量に規制されると共に、そこでの摺擦によって適正な電荷を与えられる。

前記現像ローラ１１２上のトナーは、規制ブレード１１４が現像ローラ１１２に当接している規制部Ｈを通過する。その後、トナーは、現像ローラ１１２と感光ドラム１１６との対向部、即ち、現像部Ｇに搬送され、帯電、露光を受けて形成された静電潜像に付着する。これによって潜像が可視化される。

また、感光ドラム１１６に付着せず現像ローラ１１２上に残ったトナー（現像残トナー）は、トナー供給ローラ１１３によって回収される。トナー供給ローラ１１３は、現像ローラ１１２上の現像残トナーを効率的に回収するために、現像ローラ１１２との当接部Ｆにおいて互いの面が逆方向に移動する方向（カウンター方向）に回転している。即ち、図１１にて、現像ローラ１１２は、時計方向Ｃ方向に回転し、トナー供給ローラ１１３は現像ローラ１１２と同方向（時計方向Ｄ方向）に回転している。それによって、当接部Ｆにおいて現像ローラ１１２とトナー供給ローラ１１３の間に強い摺擦力が働き、現像残トナーを回収することができる。

特許文献１に記載されるように、上記構成の現像装置１００において、トナー供給ローラ１１３にトナーと同極性で現像ローラ１１２よりも絶対値の大きな電圧（トナー供給バイアス）を印加することが知られている。これによって、現像ローラ１１２へのトナー供給を安定して行なう効果があり、高濃度画像が連続しても濃度低下や画像かすれなどのトナー供給不良による画像弊害を抑制することが可能となる。

さらに、上記のようにトナー供給バイアスを印加して現像ローラ１１２とトナー供給ローラ１１３との間にトナーと同極性の電位差を設けると、正規の極性に帯電したトナーを選択的に現像ローラ１１２に供給することができる。これによって、現像ローラ１１２へ供給するトナーの帯電量が安定し、画像ムラやかぶりなどの画像弊害が抑制される。
特開平６−１９４９４４号公報

しかしながら、図１１に示す現像装置１００の構成では、さらなる高画質を目指す際に、特にかぶりの面において十分ではなかった。

現像ローラ１１２とトナー供給ローラ１１３の当接部Ｆの現像ローラ１１２の回転方向最下流点（トナー噴出し部Ｆａ）が当接部Ｈの上方向にあるため、トナー噴出し部Ｆａにトナー供給ローラ１１３から噴出したトナーによってトナー溜りができる。特に、現像ローラ１１２へ供給されなかったトナーがトナー噴出し部Ｆａで滞留してしまう。滞留したトナーはトナー供給バイアスを印加したにもかかわらず現像ローラ１１２に供給されなかったトナーであることから、正規の極性では無いトナー（反転トナー）若しくは帯電量が小さいトナー（弱帯電トナー）である。

そのようなトナーが現像ローラ１１２近傍、特に現像ローラ１１２上に覆い被さっている状態で存在すると、このトナーが徐々に現像ローラ１１２の回転による搬送力で規制部Ｈに送り込まれてしまう。折角、トナー供給バイアスで現像ローラ１１２へ供給するトナーの帯電量を安定させようとしているのに、トナー供給ローラ１１３以外の部分からトナーが供給されてしまうため、その効果を十分に発揮できないことがあった。

また、規制ブレード１１４には板状のＳＵＳ材の先端を折曲げたＬ字形の部材を用い、折曲げ部、即ち、先端部１１４ａを現像ローラ１１２へ当接することで現像ローラ１１２上のトナー量を規制する方法が広く知られている。

このように、現像ローラ１１２と規制ブレード１１４の当接部Ｈから現像室１１１内へと規制ブレード１１４の先端部１１４ａが伸びている構成にすると、次のような問題が起こる。

つまり、この規制ブレード１１４の先端部１１４ａであって現像室１１１内へと延びている部分（ＮＥ部）１１４ａが、現像ローラ１１２と規制ブレード１１４付近に滞在するトナーを積極的に当接部Ａへ取り込むガイドとしての役割になる。そのため、例えトナー供給ローラ１１３にトナー供給バイアスを印加して選択的に正規極性のトナーを現像ローラ１１２へ供給しても、それ以外のトナーも取り込んでしまう。そのため、最終的に現像ローラ１１２上にコートされるトナーの帯電量が安定しないことがあった。

本発明の目的は、現像剤担持体に正規極性の現像剤を選択的に供給することで現像剤担持体上の現像剤の帯電量を安定させ、現像剤の帯電量が不安定になることで発生するカブリなどの画像弊害を抑制し、長期にわたって安定した画像形成を行うことのできる現像装置、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。

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、本発明の一態様によれば、
現像剤を収容する現像剤収容室と、
前記現像剤収容室の上方に配置される現像室と、
前記現像剤収容室から前記現像室へ現像剤を搬送する搬送部材と、
像担持体に対向して前記現像室に配置され、回転駆動される現像剤担持体と、
前記現像室に配置され、前記現像剤担持体と当接し、該当接部にて重力方向上方より下方へと回転する前記現像剤担持体とは逆方向に下方より上方へと回転する現像剤供給部材と、
前記現像室に配置され、前記現像剤担持体と当接し、前記現像剤担持体上の現像剤量を規制する規制部材と、
を有する現像装置において、
前記現像剤供給部材には、前記現像剤担持体に対して現像剤の正規極性と同極性の電位差を設ける電圧が印加され、
前記現像剤担持体は、前記現像剤担持体と前記現像剤供給部材との前記当接部における前記現像剤担持体回転方向最下流点から前記現像剤担持体と前記規制部材との当接部までの間に、重力方向の下方を向いているような表面を備え、
前記規制部材は、その先端部が前記現像剤担持体に当接しており、
前記現像室には現像剤を蓄える貯留部が前記規制部材の下方から延設され、
前記現像剤供給部材は、前記現像剤供給部材の一部若しくは全部が前記貯留部の現像剤に浸かることが可能なように配置される、
ことを特徴とする現像装置が提供される。

本発明の第二の態様によれば、少なくとも、像担持体と、前記像担持体に形成された静電潜像に現像剤を供給して現像を行う上記構成の現像装置とが一体化され、画像形成装置本体に対して着脱自在に構成したことを特徴とするプロセスカートリッジが提供される。

本発明の第三の態様によれば、像担持体と、前記像担持体に形成された静電潜像に現像剤を供給して現像を行う上記構成の現像装置と、を備えたことを特徴とする画像形成装置が提供される。

本発明の第四の態様によれば、上記構成のプロセスカートリッジが着脱可能とされたことを特徴とする画像形成装置が提供される。

本発明によれば、現像剤担持体に正規極性の現像剤を選択的に供給することで現像剤担持体上の現像剤の帯電量を安定させ、現像剤の帯電量が不安定になることで発生するカブリなどの画像弊害を抑制し、長期にわたって安定した画像形成を行うことができる。

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。

実施例１
図１は、本発明に係る画像形成装置の一実施例の概略構成を示す。本実施例の画像形成装置２００は、転写方式電子写真プロセス、接触帯電方式、一成分接触現像方式、を用いたカラーレーザープリンタとされる。本実施例にて、プリンタとされる画像形成装置２００は、通信可能に接続された外部ホスト装置（図示せず）からの画像情報に応じて記録媒体としての転写材Ｓ、例えば、用紙、ＯＨＰシートなどにフルカラーの画像を形成し、出力することができる。

また、本実施例の画像形成装置２００は、フルカラープリント画像を得る４連ドラム方式（インライン方式）の画像形成装置とされる。即ち、画像形成装置２００は、像形成手段たる複数の、即ち、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色の画像を形成する画像形成部Ｐ（Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄ）を有している。各画像形成部Ｐにより形成された画像は、一旦、中間転写体としての中間転写ベルト２０上に多重転写され、その後、紙などの記録媒体としての転写材Ｓ上に一括転写される。中間転写ベルト２０は、駆動ローラ２１及び支持ローラ２２によって懸架され、矢印Ｂ方向に駆動される。

各色の画像形成部Ｐ（ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＫ）は、同じ構成とされ、矢印Ａ方向に回転駆動される像担持体としてのドラム型の電子写真感光体（以下、「感光ドラム」という。）１（１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ）を備えている。感光ドラム１の回りには、帯電手段としての帯電ローラ２（２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋ）、及び、露光手段としてのレーザービームスキャナ装置３（３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋ）が配置され、感光ドラム１上に静電潜像を形成する。感光ドラム１の回りには、更に現像手段としての現像装置４（４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋ）が配置され、感光ドラム１上に形成された静電潜像を現像して可視像（トナー像）とする。又、感光ドラム１の回りには、感光ドラム１上の残トナー像をクリーニングするクリーニング手段としてのクリーニング装置５（５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋ）が配置されている。

本実施例にて、各画像形成部Ｐを構成する、上記感光ドラム１、帯電ローラ２、現像装置４、及びクリーニング装置５は、一体に構成されてプロセスカートリッジ８（８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄ）とされる。各プロセスカートリッジ８（８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄ）は、装着手段（図示せず）を介して画像形成装置本体２００Ａに対して着脱自在とされる。従って、プロセスカートリッジ８における現像装置４がトナー無しなどによる寿命に達した場合には、その画像形成部Ｐ、即ち、プロセスカートリッジ８を交換することが可能となっている。

プロセスカートリッジ８は、中間転写ベルト２０の移動方向において直列にイエロー８Ｙ、マゼンタ８Ｍ、シアン８Ｃ、ブラック８Ｋの順に４個配置されている。

画像形成は、各画像形成部Ｐで帯電装置２によって感光ドラム１上を均一に帯電し、その表面に露光装置３によってコントローラからの入力信号に応じた潜像を形成し、現像装置４においてトナー像として顕像化される。この画像形成プロセスを各色毎に行う。

各色のトナー像は、転写手段としての転写ローラ９（９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ）が配置された一次転写部Ｔ１（Ｔ１ａ、Ｔ１ｂ、Ｔ１ｃ、Ｔ１ｄ）において中間転写ベルト２０上に転移され、中間転写ベルト２０上にカラー画像が形成される。このカラー画像は、二次転写手段としての転写ローラ２３が配置された二次転写部Ｔ２にて、一括して転写材Ｓ上に転写される。転写材Ｓは、給紙カセット３０から給紙ローラ３１、搬送ローラ３２などの搬送手段により、転写ローラ２３を備えた二次転写部Ｔ２へと搬送される。

カラー画像が転写された転写材Ｓは、定着装置７へとに搬送され、定着装置７によってトナー像の定着を受けた後に排出される。一方、転写後の感光ドラム１上に残留する転写残トナーは、クリーニング装置５（５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ）によってクリーニングされる。

図２を用いて、本実施例による現像装置４の概略構成を説明する。本実施例における現像方法は、非磁性一成分現像剤を用いた接触現像方式である。

本実施例にて、現像装置４は、トナー収容室１０と現像室１１とを備えた現像容器４１を有している。

トナー収容室１０は、トナーＴを収容し、羽根状の搬送部材１５を備えている。搬送部材１５は、図２にて矢印Ｅ方向に回転し、トナー収容室１０内のトナーを攪拌しながら現像室１１へと搬送する。

現像室１１は、現像剤担持体である矢印Ｃ方向に回転する現像ローラ１２と、矢印Ｄ方向に回転する現像剤供給部材であるトナー供給ローラ１３と、規制部材である規制ブレード１４とを備えている。

本実施例にて、現像室１１は、トナー収容室１０の上方に配置され、現像室１１とトナー収容室１０の間には、トナーＴの出入りが可能である開口部４２が設けられている。トナー収容室１０内のトナーＴは、搬送部材１５の回転によって、この開口部４２を通して、矢印４４で示すように、投げ込まれるようにして現像室１１内へと搬送される。

現像室１１にはトナー収容室１０から搬送されたトナーＴを蓄える貯留部４３があり、トナー供給ローラ１３は、このトナー貯留部４３に一部若しくは全部が浸かる（位置する）ように配置されている。トナー供給ローラ１３は、現像ローラ１２に対して、当接部（トナー供給部）Ｆで互いの面が逆に移動する方向（カウンター方向）に回転している。つまり、現像ローラ１２は、当接部Ｆにて重力方向上方より下方へと回転移動し、トナー供給ローラ１３は、現像ローラ１２とは逆方向に下方より上方へと回転移動する。

このトナー供給ローラ１３の回転移動によって現像ローラ１２との当接部Ｆへとトナーを搬送し、現像ローラ１２へとトナーを供給する。この際、当接する現像ローラ１２との摺擦に伴う摩擦帯電により、トナーに電荷が付与される。

現像室１１には、現像ローラ１２に加圧するように規制部材としてのブレード１４が設けられている。現像ローラ１２上に供給されたトナーＴは、このブレード１４によってトナー層厚規制と電荷付与がなされて、現像ローラ１２上にトナーの薄層が形成される。

現像ローラ１２は、感光ドラム１と対向して配置されて現像部Ｇを形成しており、所定の当接圧にて感光ドラム１に接触している。現像ローラ１２は、感光ドラム１に対して所定の周速差をもって、感光ドラム１との当接部Ｇにおいて互いの面が同方向に移動するように回転している。

ブレード１４によって薄層化された現像ローラ１２上のトナーは、この現像ローラ１２の回転移動によって感光ドラム１との当接部Ｇへと供給され、感光ドラム上に形成された潜像が現像される。また、現像に使用されずに現像ローラ１２に残った現像残トナーは、前記トナー供給ローラ１３によって離脱される。

また、現像室１１のトナー貯留部４３にあるトナーＴは、トナー供給ローラ１３が現像ローラ１２へ当接する際に発生するトナーや空気を噴出する力によって開口部４２へと押し出され、トナー収容室１０へと戻される。よって、トナー貯留部４３にあるトナーＴは、同じトナーが滞留し続けることなく、新たにトナー収容室１０から搬送されたトナーと入れ替わるように循環している。

本実施例の現像装置４に用いた現像ローラ１２は、外径１６ｍｍの半導電性弾性体ローラとされる。半導電性弾性体ローラは、カーボンなどの導電剤を分散させた体積抵抗率が１０²Ωｃｍ〜１０¹⁰Ωｃｍのシリコーン、ウレタンなどの低硬度のゴム材又は発泡体、又は、これら材料の組み合わせにより構成される。

トナー供給ローラ１３は、導電性スポンジからなる外径１６ｍｍの弾性ローラであり、当接部Ｆにおいては、現像ローラ１２に対して１．５ｍｍ侵入させて配置される。

ブレード１４は、ＳＵＳで作製される板ばねであり、当接部Ｈにて、弾性範囲内で曲がった状態で所定の当接圧にて現像ローラ１２と当接する。

本実施例では、現像ローラ１２には−３５０Ｖ、トナー供給ローラ１３には−５５０Ｖ、ブレードには−５５０Ｖを印加している。また、帯電装置２によって帯電される感光ドラム電位は−５５０Ｖである。

また、本実施例にて用いられる現像剤は、負帯電性の非磁性一成分トナーである。

本実施例の画像形成装置のプロセススピード、即ち、感光ドラム１の周速は、１５０ｍｍ／ｓｅｃであり、これに対する現像ローラ１２の周速は１８０ｍｍ／ｓｅｃである。

ここで、本実施例の特徴をなす現像ローラ１２への正規極性トナーの選択供給方法とそのための構成について説明する。

先ず、トナー供給ローラ１３に印加する電圧について説明する。

本実施例では、トナー供給ローラ１３に、現像ローラ１２に対してトナーと同極性で現像ローラ１２へ印加している電圧よりも絶対値が大きい電圧（トナー供給バイアス）を印加している。本実施例では、現像ローラ１２に−３５０Ｖ、トナー供給ローラ１３に−５５０Ｖを印加している。

つまり、本実施例にて、トナー供給ローラ１３には、現像ローラ１２に対して現像剤（トナー）と同極性の電位差（−２００Ｖ）を設ける電圧が印加される。

これによって、図３に示すように、現像ローラ１２に対して、トナー供給ローラ１３から反転した正極性トナーや弱帯電トナーが現像ローラ１２へ付着することなく、正規極性（負極性）に帯電したトナーを選択的に供給することが可能となる。

次に、現像ローラ１２、トナー供給ローラ１３及びブレード１４の配置について説明する。

上記の様にトナー供給バイアスを印加することで選択的に正規極性のトナーを現像ローラ１２へ供給できる。

しかし、例えば、現像装置４を、図４に示すように、現像ローラ１２の上方にトナー供給ローラ１３が配置された構成とした場合には、次のような問題が起こる。

つまり、現像ローラ１２とトナー供給ローラ１３の当接部（トナー供給部）Ｆから、現像ローラ１２と規制ブレード１４が当接している当接部（規制部）Ｈまでの間に、滞留しているトナーＴが現像ローラ１２表面に滞積することとなる。そして、このトナーＴが規制部Ｈへと搬送され、現像ローラ１２上にコートされてしまう可能性がある。

そのため、本実施例の現像装置４においては、図５に示すように、トナー供給部Ｆから規制部Ｈまでの間においては、現像ローラ１２の表面が重力方向下方を向くように、現像ローラ１２、トナー供給ローラ１３及びブレード１４が配置されている。

この構成によって、帯電量が低いトナーや反転トナーが万が一現像ローラ１２上に滞積してしまっても、静電的な付着力がないため重力によって剥がれ落ちる。よって、余計なトナーを供給することなくトナー供給ローラ１３から選択された正規極性のトナーだけを現像ローラ１２上へ供給できる。

最後に、規制ブレード１４について説明する。

トナー供給部Ｆにおいてトナー供給ローラ１３から噴出したトナーや現像ローラ１２から剥がれ落ちたトナーは、現像ローラ１２の回転によって起こる風の流れなどでブレード１４近傍に運ばれる。

図６に示すように、規制ブレード１４の先端１４ａが規制部（当接部）Ｈよりも現像室１１内へと延びていると（即ち、規制ブレード１４にＮＥ部が形成された場合）、このＮＥ部１４ａがトナーのガイドとなる。そのため、ブレード１４近傍のトナーが規制部Ｈまで搬送されてしまい、現像ローラ１２上にコートされてしまう可能性がある。

そのため、本実施例の現像装置４は、図５に示すように、規制ブレード１４先端１４ａが現像ローラ１２に当接し（エッジ当接）、そこでトナー量を規制している。斯かる構成とすることで、ブレード１４近傍の滞留する浮遊トナーを規制部Ｈに取り込むことなく、トナー供給ローラ１３によって現像ローラ１２上に供給されたトナーだけを規制部Ｈに取り込み現像ローラ１２上にコートすることが可能となる。

本実施例では、現像装置４は、上述のように、トナー供給ローラ１３にトナー供給バイアスを印加し、トナー供給部Ｆと規制部Ｈ間に現像ローラ１２の表面が重力方向下方を向く部分を設け、規制ブレード１４をエッジ当接にした構成とされる。この構成により、現像装置４は、現像ローラ１２へ選択的に正規極性に帯電したトナーだけを供給することが可能となった。

更に、トナー供給ローラ１３の現像ローラ１２に対する配置は、図５に示すように、配置するのが望ましい。つまり、トナー供給ローラ１３と現像ローラ１２の当接部（トナー供給部）Ｆにおける現像ローラ１２回転方向最下流点Ｆａは、トナー供給ローラ１３の回転中心Ｏ１３を通る水平線Ｈ１３と等しい位置か、又は、それより下方に位置するように設定される。

このような配置とすることで、トナー供給部Ｆでトナー供給ローラ１３から噴出したトナーが再度トナー供給ローラ１３上に降りかからないようにしている。

例えば、図７に示すように、現像装置４において、トナー供給ローラ１３が現像ローラの斜め下方に位置するような構成とすると、同じトナーが繰り返しトナー供給部Ｆへ送られるような小循環Ｉが形成される。このような小循環Ｉは、トナー劣化を加速し、カブリやブレード１４へのトナー融着といった問題を引き起こす可能性がある。

そこで、本実施例の現像装置４は、上記のように、図５に示すような構成にすることで、小循環にならないようにし、トナー劣化を抑制することで、長寿命化を図っている。

本発明者らは、本実施例の構成とその他の構成との比較検討を行った。

比較する項目は、規制部Ｈを通過後の現像ローラ１２上のトナー帯電量（Ｑ／Ｍ）と、画像上のカブリ量である。

＜トナー帯電量測定＞
現像ローラ１２上のトナーの帯電量は、以下の方法により測定した。

つまり、図８に示すファラデー・ケージ（Ｆａｒａｄａｙ−Ｃａｇｅ）を用いて測定した。ファラデー・ケージとは、同軸で２重筒のことで内筒と外筒は絶縁されている。この内筒の中に電荷量Ｑなる帯電体を入れたとすると、静電誘導によりあたかも電気量Ｑの金属円筒が存在するのと同様になる。この誘起された電荷量をＫＥＩＴＨＬＥＹ ６１６ ＤＩＧＩＴＡＬ ＥＬＥＣＴＲＯＭＥＴＥＲで測定し、内筒中のトナー重量Ｍで電荷量Ｑを割ったものをＱ／Ｍ（μＣ／ｇ）とする。トナーは、現像ローラ１２より直接、エア吸引によりフィルター中にとり入れた。

＜カブリ測定＞
カブリ測定は、画像表面の濃度を東京電色社製の反射濃度計ＴＣ−６ＤＳで測定した。同じロットの紙の反射濃度（％）からベタ白画像の反射濃度（％）を差し引くことで画像形成によるカブリが求められる。

比較する構成について説明する。

＜比較例１＞
比較例１は、図２、図５などに示す本実施例の現像装置４と同じ装置構成とした。ただ、比較例１においては、本実施例の特徴の一つである「トナー供給バイアス」が印加されていない。

＜比較例２＞
比較例２は、本実施例の現像装置４とは、装置構成を変更した。比較例２の現像装置では、図９に示すように、トナー供給部Ｆにおけるトナー噴出し部Ｆａが上を向いている構成である。この構成では、本実施例の特徴の一つである「トナー供給部Ｆと規制部Ｈ間に現像ローラ１２が重力方向下向き面を有する」構成とはされていない。

＜比較例３＞
比較例３は、図９に示した比較例２と同じ構成で、トナー供給バイアスを印加していない構成である。

＜比較例４＞
比較例４は、図１０に示すように、本実施例の現像装置４と同じ現像ローラ１２と供給ローラ１３の配置である。しかし、本実施例の特徴の一つである「ブレード１４がエッジ当接」ではなく、ブレード１４の先端１４ａが現像室１１内に伸びている構成（ＮＥ部あり）である。

以下に、今回の比較検討結果について説明する。比較検討結果は、表１に記載の結果となった。

本実施例の現像装置４の構成に対して、比較例の現像装置は、どの構成においても、現像ローラ１２上のトナー帯電量が低くなり、カブリが悪化することが分かった。

本実施例の構成と比較例１の結果から、トナー供給バイアスを印加することで、選択して正規極性のトナーを供給できトナー帯電量が大きくなり、その結果カブリが良化していると考えられる。

また、比較例２と３の結果からも、トナー供給バイアスの効果が見て取れる。ただし、比較例２の構成では比較例３に対して、トナー帯電量、カブリがあまり大きく変化していない。

図９に示した比較例２の構成では、トナー噴出し部Ｆａが上にあり噴出したトナーが現像ローラ１２近傍に存在しそのようなトナーが現像ローラ１２上に覆い被さるように乗っている。このようなトナーは、現像ローラ１２の搬送力で規制部Ｈへ送り込まれ、そこで規制されずに現像ローラ１２上へコートされてしまう。そのため、このようなトナーの影響で、せっかくトナー供給バイアスを印加して選択的に正規極性のトナーを現像ローラ１２へ供給しても、現像ローラ１２上のトナー帯電量にあまり効果が現われないと考えられる。

また、本実施例の構成と比較例４の結果から、ブレード１４の当接状態でも大きくカブリとトナー帯電量が変化することが分かった。

本実施例ではブレード１４の先端１４ａが現像ローラ１２に当接しているエッジ当接なのに対し、比較例４はブレード１４の腹の部分で当接している。このような構成では、現像室１１内へと延びた部分（ＮＥ部）１４ａがトナーを規制部Ｈへ誘導するガイドとなっている。

ブレード１４近傍にはトナー供給ローラ１３から噴出したトナーが浮遊している。そのようなトナーは、選択的に現像ローラ１２に供給されなかったトナーであり、弱帯電トナー又は反転トナーである。これらのトナーは、現像ローラ１２の回転による風の流れにのってブレード１４近傍へ搬送され、さらにブレード１４のＮＥ部１４ａがガイドの役割となることで規制部Ｈへと送り込まれる。そして、現像ローラ１２上へとコートされてしまう。そのため、トナー供給バイアスの効果を活かせず、トナー帯電量が低くなり、かぶりが悪化していると考えられる。

本発明者らは、カブリが１．５％以下になっていれば画像上特に問題ないと判断し、２．０％を超えると画像上目立ち始めるため許容範囲外とした。高画質化を目指すには１．５％以下にすることが望ましい。

今回の比較検討によって、次のことが分かった。

つまり、本実施例の特徴である「トナー供給バイアス」、「トナー供給部Ｆから規制部Ｈの間で現像ローラ１２が下向き面を有する」、「ブレード１４のエッジ当接」を満たす構成が重要である。この構成とすることで、現像ローラ１２上にコートされたトナーの帯電量が安定し、カブリに効果が現われる。

上述したように、本実施例の現像装置４は、トナー噴出し部Ｆａをトナー供給ローラ１３の回転中心Ｏ１３を通る水平線Ｈ１３と等しい位置か、又は、それよりも低い位置に配置した（図５参照）。それによってトナー供給ローラ１３と現像ローラ１２当接部（トナー供給部）Ｆ付近でのトナーの小循環を抑制することで、トナー劣化を抑制でき、さらに上記のような効果を長期にわたり安定して持続できるようになった。

以上のように、本実施例の構成、つまり、
（１）トナー供給ローラ１３に現像ローラ１２に対してトナーと同極性の電位差を設ける電圧を印加する。
（２）現像ローラ１２は、現像ローラ１２とトナー供給ローラ１３との接触部Ｆの現像ローラ回転方向最下流点Ｆａから現像ローラ１２と規制ブレード１４との接触部（規制部）Ｈまでの間に下を向く面を有する。
（３）規制ブレード１４は、その先端部１４ａが現像ローラ１２に当接し、また、望ましくは、現像ローラ１２とトナー供給ローラ１３との当接部Ｆの現像ローラ１２の回転方向最下流点Ｆａが、トナー供給ローラ１３の中心Ｏ１３を通る水平線Ｈ１３と等しいか、又は、それよりも下にあるようにする。

上記構成とすることで、現像ローラ１２へトナーを選択的に供給することができ、それによって現像ローラ１２上にコートされるトナーの帯電量が安定する。さらに、長期にわたってこの効果を持続でき、カブリや濃度ムラなどのトナー帯電量が不安定なときに発生する問題を抑制することが可能となる。

本実施例では、トナー供給ローラ１３の現像ローラ１２に対する電位差を−２００Ｖとしたが、それぞれの部材の抵抗、使用するトナーによって最適値は変化するものであり、この値には限らない。

また、本実施例ではブレード１４にＳＵＳ製の板バネを使用したが、これに限るものではなく、金属板に樹脂をコートしたようなものでも良い。印加する電圧についても、本実施例では、ブレード１４の現像ローラ１２に対する電位差を−２００Ｖとなるようにしたが、これに限るものではない。

また、本実施例にて、現像装置４は、画像形成装置本体２００Ａに対して着脱可能なプロセスカートリッジ８を構成する現像手段として説明したが、現像装置自体が画像形成装置本体２００Ａに対して着脱可能な構成とすることもでき、また、画像形成装置本体２００Ａに固定配置した構成とすることも可能である。

更に、上記実施例においては、画像形成装置はカラー画像形成装置であるとしたが、単色の画像形成装置とすることも可能であり、本発明は上記画像形成装置に限定されるものではない。

また、本実施例は、中間転写方式の画像形成装置であるとして説明した。しかし、中間転写ベルト２０に代えて、各画像形成部Ｐ（ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＫ）へと搬送ベルトにて搬送される転写材Ｓに対して、それぞれ感光ドラム１の表面に形成されたトナー画像が順次直接転写されてカラー画像が記録される構成とすることもできる。このような、転写材Ｓに直接転写する、所謂、直接転写方式の画像形成装置もまた、当業者には周知であるので、詳しい説明は省略する。

本発明に係る画像形成装置の一実施例の概略構成図である。 本発明に係る現像装置の一実施例の概略構成図である。 トナー供給部でのトナーの動きを示すモデル図である。 現像ローラ上にトナーが滞積してしまう現像室の現像ローラ、トナー供給ローラ、ブレードの配置を示す図である。 本発明の一実施例に従って構成される現像室の現像ローラ、トナー供給ローラ、ブレードの配置を示す図である。 規制ブレードにＮＥ部が存在する現像構成を示す図である。 トナー噴出し部近傍でのトナーの小循環が起こる現像ローラ、トナー供給ローラ、ブレードの配置を示す図である。 現像ローラ上のトナー帯電量を測定する装置の説明図である。 比較例２、３の現像装置の概略構成図である。 比較例４の現像装置の概略構成図である。 従来の非磁性一成分現像装置の概略構成図である。

符号の説明

１ 感光ドラム（像担持体）
２ 帯電装置
３ 露光装置
４ クリーニング装置
８ プロセスカートリッジ
１０ トナー収容室
１１ 現像室
１２ 現像ローラ（現像剤担持体）
１３ トナー供給ローラ（現像剤供給部材）
１４ 規制ブレード（規制部材）
１５ 搬送部材

Claims (7)

1. 現像剤を収容する現像剤収容室と、
   前記現像剤収容室の上方に配置される現像室と、
   前記現像剤収容室から前記現像室へ現像剤を搬送する搬送部材と、
   像担持体に対向して前記現像室に配置され、回転駆動される現像剤担持体と、
   前記現像室に配置され、前記現像剤担持体と当接し、該当接部にて重力方向上方より下方へと回転する前記現像剤担持体とは逆方向に下方より上方へと回転する現像剤供給部材と、
   前記現像室に配置され、前記現像剤担持体と当接し、前記現像剤担持体上の現像剤量を規制する規制部材と、
   を有する現像装置において、
   前記現像剤供給部材には、前記現像剤担持体に対して現像剤の正規極性と同極性の電位差を設ける電圧が印加され、
   前記現像剤担持体は、前記現像剤担持体と前記現像剤供給部材との前記当接部における前記現像剤担持体回転方向最下流点から前記現像剤担持体と前記規制部材との当接部までの間に、重力方向の下方を向いているような表面を備え、
   前記規制部材は、その先端部が前記現像剤担持体に当接しており、
   前記現像室には現像剤を蓄える貯留部が前記規制部材の下方から延設され、
   前記現像剤供給部材は、前記現像剤供給部材の一部若しくは全部が前記貯留部の現像剤に浸かることが可能なように配置される、
   ことを特徴とする現像装置。
2. 前記現像剤担持体と前記現像剤供給部材との前記当接部における前記現像剤担持体回転方向最下流点が、前記現像剤供給部材の回転中心を通る水平線と等しい高さか、又は、前記高さより下方に位置していることを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
3. 前記規制部材が、前記現像剤担持体と前記現像剤供給部材との前記当接部における前記現像剤担持体回転方向最下流点を通る鉛直線と交差しないように配置されることを特徴とする請求項１又は２に記載の現像装置。
4. 前記現像剤は、非磁性一成分現像剤であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかの項に記載の現像装置。
5. 少なくとも、像担持体と、前記像担持体に形成された静電潜像に現像剤を供給して現像を行う請求項１〜４のいずれかの項に記載の現像装置とが一体化され、画像形成装置本体に対して着脱自在に構成したことを特徴とするプロセスカートリッジ。
6. 像担持体と、前記像担持体に形成された静電潜像に現像剤を供給して現像を行う請求項１〜４のいずれかの項に記載の現像装置と、を備えたことを特徴とする画像形成装置。
7. 請求項５に記載のプロセスカートリッジが着脱可能とされたことを特徴とする画像形成装置。

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