JP2004004380A - 現像装置、及び、プロセスカートリッジ、画像形成装置 - Google Patents
現像装置、及び、プロセスカートリッジ、画像形成装置 Download PDFInfo
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Abstract
【課題】非磁性１成分トナーを用いた高速の装置に使用しても、トルクが小さく、地肌汚れが少なく画像濃度の劣化のない画像品質の高い現像装置、及び、プロセスカートリッジ、画像形成装置を提供する。
【解決手段】表面に保持した非磁性１成分トナーＴを像担持体１に供給する現像ローラ４を備える。現像ローラ４との当接部を有するとともに、現像ローラ４の回転方向とは逆方向に回転して、ブラシ部に保持した非磁性１成分トナーＴを現像ローラ４に供給するブラシローラ５をさらに備える。そして、ブラシローラ５は、現像ローラ４の中心を原点としたときに原点を通る垂直軸Ｙの左側に像担持体１をみた断面において、当接部の極座標における角度成分θが−３０〜−９０度となるように配設される。
【選択図】 図１
【解決手段】表面に保持した非磁性１成分トナーＴを像担持体１に供給する現像ローラ４を備える。現像ローラ４との当接部を有するとともに、現像ローラ４の回転方向とは逆方向に回転して、ブラシ部に保持した非磁性１成分トナーＴを現像ローラ４に供給するブラシローラ５をさらに備える。そして、ブラシローラ５は、現像ローラ４の中心を原点としたときに原点を通る垂直軸Ｙの左側に像担持体１をみた断面において、当接部の極座標における角度成分θが−３０〜−９０度となるように配設される。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、非磁性１成分トナーを用いた現像装置、及び、プロセスカートリッジ、画像形成装置に関し、特に、現像ローラにトナーを供給するトナー供給ローラとしてブラシローラを用いた現像装置、及び、プロセスカートリッジ、画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、複写機、プリンタ、ファクシミリ、又は、それらの複合機等の画像形成装置に設置される現像装置において、装置の小型化や低コスト化等を達成するために、１成分トナーを用いた現像方式が用いられている。
さらに、高い画像品質が要求される現像装置、特に、カラー画像を扱う現像装置においては、非磁性１成分トナーを用いた現像方式が多く用いられている。
【０００３】
このような非磁性１成分トナーを用いた現像装置において、例えば、特開２０００−２３５３０２号公報等には、現像ローラに非磁性１成分トナーを供給するトナー供給ローラとして、ブラシ密度が６〜１２万本／平方インチで毛足長さが１．７ｍｍのブラシ毛を芯金に均一に植毛してなるブラシローラを用いた技術が開示されている。
【０００４】
このブラシローラは、ブラシ部が現像ローラに当接するとともに、現像ローラの回転方向と同じ方向に回転する。そして、ブラシローラ上に保持されたトナーは、現像ローラとの当接部まで搬送される。そして、搬送されたトナーは、当接部で両ローラに挟まれ摩擦帯電して、両ローラ間の電位差により、現像ローラ上に移動する。
【０００５】
このように、ブラシローラは、柔軟性及び屈曲性のあるブラシにて現像ローラとの接触部を形成している。したがって、トナー供給ローラとして発泡ポリウレタン等の弾性材料を芯金に被覆したものを用いた場合（例えば、特開平９−９０７３８号公報参照）と比較して、現像ローラとの摩擦抵抗が少なく、装置のトルクが軽減されるというメリットがある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来の現像装置は、トルクが小さい点では高速の装置に適しているものの、画像品質の点で高速の装置には不向きであるという問題があった。
例えば、像担持体としての感光体ドラムのドラム周面における線速が、１５０ｍｍ／秒以上の比較的高速の画像形成装置に上述のブラシローラを備えた非磁性１成分現像装置を搭載する。このとき、現像装置において、高速で回転するブラシローラのブラシ毛の中に入り込んだトナーには、ブラシローラから離脱して現像ローラに移動するのに充分な時間が与えられない。
【０００７】
その結果、ブラシローラから現像ローラへ供給されるべきトナー量は不足して、感光体ドラム上の潜像に供給するトナー量も少なくなる。すなわち、転写紙上の画像濃度は低下して、充分な画像品質が得られない。
このような現象は、特に感光体ドラムの線速が２００ｍｍ／秒以上となる画像形成装置に顕著にあらわれる。
【０００８】
ここで、上述の問題を考慮して、現像ローラとの当接部において、ブラシローラにおけるトナーの離脱性を上げるために、現像ローラに対するブラシローラの回転方向や回転数を変更することが考えられる。
しかし、その場合に、現像ローラに供給する非磁性１成分トナーを充分に摩擦帯電できるかが問題となる。
【０００９】
すなわち、現像ローラに供給される非磁性１成分トナーが充分に摩擦帯電されなかった場合、現像ローラ上に供給されるトナーのうち弱帯電トナーの比率が大きくなり、感光体ドラム上の地肌領域（潜像の形成されない領域である。）にトナーが付着する「地肌汚れ」が発生する。さらには、現像ローラ上に供給されるトナー量自体が少なくなり、充分な画像濃度を得られなくなる。
【００１０】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、非磁性１成分トナーを用いた高速の装置に使用しても、トルクが小さく、地肌汚れが少なく画像濃度の劣化のない画像品質の高い現像装置、及び、プロセスカートリッジ、画像形成装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本願発明者は、上記課題を解決するために研究を重ねた結果、次の事項を知るに至った。
すなわち、現像ローラに当接するブラシローラを、現像ローラの回転方向とは逆方向に回転させることで、現像ローラとの当接部におけるブラシローラにおけるトナーの離脱性を上げることができる。
【００１２】
さらに、当接部で摩擦帯電する非磁性１成分トナーの状態は、現像ローラとブラシローラとの当接位置によって大きく異なる。具体的には、現像ローラとブラシローラとの当接位置によって、現像ローラ上における弱帯電トナー量の比率や、現像ローラ上におけるトナー量が変動する。
【００１３】
この発明は以上述べた事項に基づくものであり、すなわち、この発明の請求項１記載の発明にかかる現像装置は、表面に保持した非磁性１成分トナーを像担持体に供給する現像ローラと、前記現像ローラとの当接部を有するとともに、前記現像ローラの回転方向とは逆方向に回転して、ブラシ部に保持した前記非磁性１成分トナーを前記現像ローラに供給するブラシローラとを備え、前記ブラシローラは、前記現像ローラの中心を原点としたときに該原点を通る垂直軸の左側に前記像担持体をみた断面において、前記当接部の極座標における角度成分が−３０〜−９０度となるように配設されたものである。
【００１４】
また、請求項２記載の発明にかかる現像装置は、上記請求項１に記載の発明において、前記現像ローラは、対向する前記像担持体と間隙を設けて配設されたものである。
【００１５】
また、請求項３記載の発明にかかる現像装置は、上記請求項１又は請求項２に記載の発明において、前記現像ローラは、直流電圧に交流電圧を重畳して印加されるものである。
【００１６】
また、請求項４記載の発明にかかる現像装置は、上記請求項１〜請求項３のいずれかに記載の発明において、前記ブラシローラは、ブラシ密度を８０〜２４０万本／平方インチとしたものである。
【００１７】
また、請求項５記載の発明にかかる現像装置は、上記請求項１〜請求項４のいずれかに記載の発明において、前記ブラシローラは、ブラシ繊維太さを２〜６デニール／フィラメントとしたものである。
【００１８】
また、請求項６記載の発明にかかる現像装置は、上記請求項１〜請求項５のいずれかに記載の発明において、前記ブラシローラは、ブラシ毛足長さを３〜４ｍｍとしたものである。
【００１９】
また、請求項７記載の発明にかかる現像装置は、上記請求項１〜請求項６のいずれかに記載の発明において、前記ブラシローラは、体積抵抗を１０４〜１０６Ω・ｃｍとしたものである。
【００２０】
また、請求項８記載の発明にかかる現像装置は、上記請求項１〜請求項７のいずれかに記載の発明において、前記ブラシローラは、前記当接部における前記現像ローラに対する線速比を１．３〜３．０としたものである。
【００２１】
また、この発明の請求項９記載の発明にかかるプロセスカートリッジは、請求項１〜請求項８のいずれかに記載の現像装置を備えたものである。
【００２２】
また、この発明の請求項１０記載の発明にかかる画像形成装置は、請求項１〜請求項８のいずれかに記載の現像装置を備えたものである。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、各図中、同一又は相当する部分には同一の符号を付しており、その重複説明は適宜に簡略化ないし省略する。
【００２４】
実施の形態．
図１〜図４にて、この発明の実施の形態について詳細に説明する。図１は実施の形態における現像装置を示す概略断面図である。詳しくは、図１は、現像ローラの中心を原点としたときに、原点を通る垂直軸Ｙの左側に感光体ドラムをみた断面図である。
【００２５】
図１において、１は像担持体として画像形成装置に設置される感光体ドラム、３は画像形成装置に設置される現像装置、４は感光体ドラム１と間隙を設けて配設される現像ローラ、５は現像ローラ４に当接してトナーを供給するブラシローラ、６は現像ローラ４に当接して現像ローラ４上のトナー量を調整するドクターブレード、７は装置内のトナーをブラシローラ５側に供給する第１アジテータ、８は装置内のトナーを第１アジテータ７側に供給する第２アジテータ、Ｔは非磁性１成分のトナーを示す。
【００２６】
また、図１において、Ｘは現像ローラ４の中心を原点とした直交軸における水平軸、Ｙは現像ローラ４の中心を原点とした直交軸における垂直軸、θは現像ローラ４に対するブラシローラ５の当接部における当接角度を示す。
なお、ブラシローラ５の当接部とは、現像ローラ４の中心とブラシローラ５の中心とを結んだ線分が現像ローラ４の外周と交差する点をいう。そして、当接角度θは、当接部を極座標であらわしたときの角度成分（方向成分）となる。換言すれば、当接角度θは、現像ローラ４の中心を通る水平軸Ｘと、現像ローラ４の中心とブラシローラ５の中心とを結んだ線分とが、交差する角度である。
【００２７】
ここで、図示は省略するが、現像ローラ４の両端部には、コロ状のスペーサが設置されていて、これが感光体ドラム１に当接する。これにより、現像ローラ４表面は、対向する感光体ドラム１表面に対して、非接触となる。そして、感光体ドラム１上に形成された潜像と現像ローラ４に印加された電圧との電位差により、双方の間隙をトナーが飛翔する。こうして、感光体ドラム１表面に形成された潜像に、現像ローラ４からトナーが供給されて、顕像を形成する。
【００２８】
また、現像ローラ４は、芯金の周りに硬質ゴムを形成して、ブラストビーズを用いてその表面の粗さが十点平均粗さで１．４μｍ以下となるように処理したものである。
また、ドクターブレード６は、食い込み量が０．７ｍｍ程度で、突き出し量が−１．５ｍｍ程度となるように、現像ローラ４に当接している。これによって、現像ローラ４上に付着したトナーＴは、ドクターブレード６を通過した後に、適度に薄層化されたトナー層となる。
【００２９】
また、ブラシローラ５は、導電性を有し、トナーＴの極性とは異なる極性に帯電するブラシ毛を、芯金に巻きつけたものである。詳しくは、ブラシ毛を織り込んだ所定幅の生地を、芯金の周面にスパイラル状に巻きつけて接着したものである。
ここで、ブラシ毛は、ナイロン、レーヨン等のブラシ繊維材料にカーボンを分散したものである。なお、ブラシ毛のブラシ密度は８０〜２４０万本／平方インチであり、ブラシ繊維太さは２〜６デニール／フィラメントであり、ブラシ毛足長さは３〜４ｍｍであり、体積抵抗は１０４〜１０６Ω・ｃｍのものが好ましい。
【００３０】
また、図１の矢印が示すように、ブラシローラ５の回転方向は、現像ローラ４の回転方向とは逆の方向である。すなわち、図１の断面において、現像ローラ４は反時計方向に回転するのに対して、ブラシローラ５は時計方向に回転する。これを現像ローラ４とブラシローラ５の当接部においてみるならば、双方のローラは順方向に移動していることになる。
なお、当接部における現像ローラ４に対するブラシローラ５の食い込みは、１ｍｍ程度となっている。また、当接部における現像ローラ４に対するブラシローラ５の線速比は、１．３〜３．０とすることが好ましい。
【００３１】
また、ブラシローラ５は、当接角度θが−３０〜−９０度の範囲内になるように配設したものである。ここで、当接角度θのマイナス方向は、図１の破線矢印の方向、すなわち、水平軸Ｘを基準として第４象限から第３、第２、第１象限の順に時計回りに進む方向である。
【００３２】
また、図示は省略するが、現像ローラ４とブラシローラ５とには、それぞれ、高電圧電源が接続されており、所定電圧の印加による電界が形成される。これにより、ブラシローラ５上の帯電されたトナーＴは、現像ローラ４上に吸着することになる。さらには、感光体ドラム１の潜像領域と現像ローラ４との電位差により、現像ローラ４上のトナーＴは、感光体ドラム１の潜像領域に吸着することになる。
なお、現像ローラ４に印加される電圧は、直流電圧に交流電圧を重畳することが好ましい。これにより、現像ローラ４上に付着する弱帯電トナーをも、いわゆるトナー振動効果により、感光体ドラム１の潜像領域に吸着させて、現像性を向上させることができる。
【００３３】
以上のように構成された現像装置は、次のように動作する。
まず、現像装置３内のトナーＴは、図１の矢印方向に回転する第２アジテータ８により、第１アジテータ７側に搬送される。そして、第１アジテータ７近傍に搬送されたトナーＴは、図中の矢印方向に回転する第１アジテータ７により、ブラシローラ５側に搬送される。
【００３４】
その後、ブラシローラ５近傍に搬送されたトナーＴの一部は、図中の矢印方向に回転するブラシローラ５により、機械的に、現像ローラ４との当接部に向けて搬送される。また、トナーＴの別の一部は、ブラシローラ５との衝突により帯電した後に静電的にブラシローラ５に吸着して、現像ローラ４との当接部に向けて搬送される。
【００３５】
その後、ブラシローラ５によって機械的又は静電的に搬送されたトナーＴは、図中の矢印方向に回転する現像ローラ４との当接部に搬送される。そして、当接部では、搬送されたトナーＴが圧縮されるとともに、両ローラの線速差により摩擦して、帯電することになる。
こうして帯電したトナーＴの一部は、現像ローラ４に静電的に吸着して、ドクターブレード６との当接部に向けて搬送される。他方、現像ローラ４に吸着されなかったトナーＴの一部は、ブラシローラ５の回転方向に沿うようにして、現像装置３の内部側に再び戻される。
【００３６】
ドクターブレード６との当接部に搬送された現像ローラ４上のトナーＴは、ドクターブレード６により、適当なトナー量に調整される。すなわち、ドクターブレード６との当接部をすり抜けて薄層化されたトナーＴは、感光体ドラム１との対向部に向けて搬送される。他方、ドクターブレード６により除去された現像ローラ４上のトナーＴは、ブラシローラ５の後方に向けて流動する。
そして、感光体ドラム１との対向部に搬送された現像ローラ４上のトナーＴは、上述した電界により、感光体ドラム１上に形成された潜像に向けて飛翔することになる。
【００３７】
次に、図２にて、本実施の形態の現像装置が設置される画像形成装置について説明する。図２は画像形成装置としてのデジタル式複写機を示す概略断面図である。詳しくは、図２は、２つの現像装置を備えて２色画像の形成が可能な高速のデジタル式複写機における感光体ドラム周辺を示す断面図であり、周知の原稿読取装置や給紙装置や定着装置等の図示を省略したものである。
【００３８】
図２において、１０は感光体ドラム１表面を帯電する第１帯電装置、Ｌ１は第１帯電装置１０にて帯電された感光体ドラム１表面に第１の潜像を形成する第１露光、１１は第１露光Ｌ１が照射された潜像領域に第１のトナーを供給する第１現像装置、１３は第１現像装置１１を通過した感光体ドラム１表面をさらに帯電する第２帯電装置、Ｌ２は第２帯電装置１３にて帯電された感光体ドラム１表面に第２の潜像を形成する第２露光、１５は感光体ドラム１上のトナー付着量を光学的に検出する光学センサ、１７は感光体ドラム１上のトナー画像を転写紙に転写する転写装置、１８は感光体ドラム１上の未転写のトナーを回収するクリーニング装置、１９はクリーニング装置１８を通過した後の感光体ドラム１表面の電位をリセットする除電装置を示す。
【００３９】
ここで、本実施の形態における複写機には、第１現像装置１１と、第２現像装置としての現像装置３との、２つの現像装置が設置されている。第１現像装置１１は、黒色画像を形成するための現像装置であり、装置内には黒色トナーが収納されている。これに対して、第２現像装置３は、赤色画像を形成するための現像装置であり、装置内には赤色トナーが収納されている。
なお、本実施の形態は、第２現像装置として先に説明した本発明に係わる図１の現像装置３を用いている。
【００４０】
また、第１帯電装置１０及び第１露光Ｌ１は、第１現像装置１１とともに、黒色画像を形成するためのものである。一方、第２帯電装置１３及び第２露光Ｌ２は、第２現像装置３とともに、赤色画像を形成するためのものである。
このように、本実施の形態の複写機では、２色画像を形成する。
【００４１】
以上のように各装置に包囲された感光体ドラム１表面では、次のような作像プロセスがおこなわれる。
まず、第１帯電装置１０によって一様に帯電された感光体ドラム１表面は、図２の矢印方向に回転して、第１露光Ｌ１の照射部に到達する。第１露光Ｌ１は、図示せぬ原稿読取装置によって読み取った原稿の画像情報に基づいた露光であり、光源をレーザダイオードやＬＥＤ等としたものである。そして、第１露光Ｌ１により、感光体ドラム１表面には、画像情報に対応した静電潜像が形成される。
【００４２】
その後、第１露光Ｌ１による潜像が形成された感光体ドラム１表面は、第１現像装置１１と対向する位置に到達する。ここでは、感光体ドラム１表面の潜像と、第１現像装置１１の現像ローラ表面に印加された現像電圧とにより、電界が形成されている。この電界によって、第１現像装置１１の黒色トナーが、感光体ドラム１表面の潜像に吸着することになる。
【００４３】
次に、第１現像装置１１により黒色画像が形成された感光体ドラム１表面は、第２帯電装置１３と対向する位置に達する。そして、ここで感光体ドラム１表面は、再び帯電される。
その後、第２帯電装置１３によって帯電された感光体ドラム１表面は、第２露光Ｌ２、第２現像装置３の位置を順次通過する。
そして、感光体ドラム１表面には、第１現像装置１１で形成した黒色画像に合わせて、第２現像装置３による赤色画像が形成される。
【００４４】
その後、感光体ドラム１は、光学センサ１５の位置を通過して、転写装置１７との対向部に達する。このとき、転写部１７には、図示せぬ給紙装置から供給された転写紙が、感光体ドラム１上の画像と転写位置を合わせるようにして搬送される。そして、ここで転写紙に裏面側から電荷を付与して、感光体ドラム１上の２色画像を転写紙に転写する。
【００４５】
転写装置１７にて２色画像が転写された後の転写紙は、図示せぬ定着装置でトナーが定着された後に、複写機外に排紙される。
他方、転写装置１７との対向部を通過した感光体ドラム１表面は、その後に、クリーニング装置１８、除電装置１９の位置を通過して、一連の作像プロセスを終了する。
なお、上述したように、本実施の形態の複写機は、高速のデジタル複写機であり、感光体ドラム１表面の線速は、２００ｍｍ／秒程度である。
【００４６】
以上説明したように、本実施の形態における現像装置３は、ブラシローラ５の当接角度θが所定の範囲内となるように構成したものである。これによって、現像装置３を設置した画像形成装置において、地肌汚れが少なく、安定した画像濃度の画像を提供するものである。
以下、図３、図４にて、ブラシローラ５の当接角度θ変化による画像への影響について説明する。
【００４７】
図３は、ブラシローラの当接角度と弱帯電トナー比率との関係を示すグラフである。詳しくは、図３は、先に図１等で説明した現像装置３の諸条件において、ブラシローラ５の当接角度θを変化させたときの、現像ローラ４上の弱帯電トナー比率を示したものである。
図３において、横軸は現像ローラ４とブラシローラ５との当接角度θをあらわし、縦軸は当接部を通過した後の現像ローラ４上の弱帯電トナー比率を百分率であらわしたものである。
【００４８】
ここで、弱帯電トナーとは、当接部等で摩擦帯電が充分になされなかったトナーや、もともと帯電能力の低いトナーであり、帯電量が９μクーロン／グラム以下のものをいう。
また、弱帯電トナー比率とは、現像ローラ上における全トナーの重量のうち弱帯電トナーが占める重量の割合である。
【００４９】
そして、この弱帯電トナー比率が高い場合、感光体ドラム１上に地肌汚れが発生して、この地肌汚れがそのまま転写紙上の地肌汚れとなる。詳しくは、充分に帯電されていない弱帯電トナーは、感光体ドラム１上の潜像領域ではなく、トナーの付着を予定していない地肌領域にまで付着することがあり、これが地肌汚れとなる。
【００５０】
図３に示すように、ブラシローラの当接角度が−３０度からマイナス方向に変動しても（図１に示す座標における時計方向の移動である。）、弱帯電トナー比率は約５パーセントで変動はない。これに対して、当接角度が−３０度からプラス方向に変動すると（図１に示す座標における反時計方向の移動である。）、弱帯電トナー比率は急激に上昇する。
なお、弱帯電トナー比率が５％程度である場合、転写紙上の地肌汚れは極めて目立たないレベルとなる。
このことから、弱帯電トナーの発生を軽減するには、ブラシローラ５の当接角度θを、−３０度よりマイナス方向に大きくする必要がある。
【００５１】
一方、図４は、ブラシローラの当接角度と現像ローラ上トナー量との関係を示すグラフである。詳しくは、図４は、先に図１等で説明した現像装置３の諸条件において、ブラシローラ５の当接角度θを変化させたときの、ドクターブレード６通過後の現像ローラ４上に付着するトナーの単位面積当たりの重量を示したものである。
図４において、横軸は現像ローラ４とブラシローラ５との当接角度θをあらわし、縦軸は現像ローラ上トナー量をあらわしたものである。
【００５２】
ここで、感光体ドラム１上に形成された潜像を充分かつ安定的な画像濃度で顕像化するためには、現像ローラ４から感光体ドラム１に向けて、充分かつ安定した量のトナーを供給する必要がある。このために、現像ローラ上トナー量は、０．５ミリグラム／ｍｍ２程度に維持する必要がある。
【００５３】
図４に示すように、当接角度θが、−３０〜−９０度の範囲にあるとき、現像ローラ上トナー量を０．５ミリグラム／ｍｍ２程度に維持することができる。
したがって、充分な画像濃度を確保するために、当接角度θが−３０〜−９０度の範囲内となるように、ブラシローラ５を配設することが好ましい。
【００５４】
ここで、本実施の形態においては、現像装置３におけるブラシローラ５の当接角度θが、−４５度となるように構成されており、図３及び図４で説明した双方の当接角度θの条件を満足する。
したがって、本実施の形態においては、画像上の地肌汚れが少なく、充分な画像濃度が維持される画像品質の高い現像装置及び画像形成装置を提供することができる。
【００５５】
特に、本実施の形態の現像装置は、非磁性１成分トナーを用いたものであり、感光体ドラム１の回転数の高い高速の画像形成装置への使用に適している。
すなわち、現像ローラ４の回転数が高速になっても、ブラシローラ５は当接部において現像ローラと順方向に進むために、ブラシローラ５から現像ローラ４に向けてトナーが移行する時間がある程度確保される。さらに、その順方向の進行に加えて、当接部に当接するのは柔軟性の大きなブラシ部材なので、両ローラの回転に係わる摩擦抵抗も比較的少なくなる。したがって、現像装置３のトルクは、比較的小さくなり、駆動ギア等の関連する部材の消耗を軽減することができる。
【００５６】
なお、本実施の形態においては、現像装置３を画像形成装置に直接設置した。これに対して、現像装置３をプロセスカートリッジ内に一体的に収めて、これを画像形成装置に設置することもできる。
ここで、プロセスカートリッジとは、図２で説明した作像プロセスに関与する装置のうち、複数の装置を１つの集合体としてカートリッジ化して、画像形成装置に着脱自在に構成したものである。プロセスカートリッジの１つの形態としては、現像装置、感光体ドラム、帯電装置、クリーニング装置を１つの集合体とすることができる。
そして、このように本実施の形態の現像装置３をプロセスカートリッジ内に収納することで、画像上の地肌汚れが少なく、充分な画像濃度が維持される画像品質の高いプロセスカートリッジを提供することができる。
【００５７】
また、本実施の形態では、現像装置３として非接触式の装置を用いた。これに対して、現像装置として接触式の装置であっても本発明を適用することができる。例えば、現像ローラの表面が弾性を有する比較的軟質なゴム材料からなり、現像ローラを感光体ドラムに当接させて現像する方式であっても本発明を適用して、本実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００５８】
また、本実施の形態では、現像装置３の現像ローラ４に、直流電圧に交流電圧を重畳して印加したが、直流電圧のみ印加する構成であっても、本発明を適用することができる。そして、その場合であっても、本実施の形態と同様に、地肌汚れを軽減し、充分な画像濃度を維持することができる。
【００５９】
また、本実施の形態では、画像形成装置として２色画像が形成できるデジタル式複写機を用いたが、本発明はこれに限定されることはない。本発明は、例えば、単色のアナログ式複写機にも適用できるし、プリンタやファクシミリ等に対しても当然に適用することができる。
【００６０】
なお、本発明が前記実施の形態に限定されず、本発明の技術思想の範囲内において、実施の形態の中で示唆した以外にも、実施の形態は適宜変更され得ることは明らかである。また、前記構成部材の数、位置、形状等は前記実施の形態に限定されず、本発明を実施する上で好適な数、位置、形状等にすることができる。
【００６１】
【発明の効果】
本発明は以上のように構成されているので、非磁性１成分トナーを用いた高速の装置に使用しても、トルクが小さく、地肌汚れが少なく画像濃度の劣化のない画像品質の高い現像装置、及び、プロセスカートリッジ、画像形成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態における現像装置を示す概略断面図である。
【図２】図１の現像装置が設置される画像形成装置を示す概略断面図である。
【図３】ブラシローラの当接角度と弱帯電トナー比率との関係を示すグラフである。
【図４】ブラシローラの当接角度と現像ローラ上トナー量との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１ 感光体ドラム（像担持体）、 ３ 現像装置（第２現像装置）、
４ 現像ローラ、 ５ ブラシローラ、 ６ ドクターブレード、
７ 第１アジテータ、 ８ 第２アジテータ、
１０ 第１帯電装置、 １１ 現像装置（第１現像装置）、
１３ 第２帯電装置、 １５ 光学センサ、 １７ 転写装置、
１８ クリーニング装置、 １９ 除電装置、
Ｘ 水平軸、 Ｙ 垂直軸、 θ 当接角度（角度成分）、
Ｔ トナー、 Ｌ１ 第１露光、 Ｌ２ 第２露光。
【発明の属する技術分野】
この発明は、非磁性１成分トナーを用いた現像装置、及び、プロセスカートリッジ、画像形成装置に関し、特に、現像ローラにトナーを供給するトナー供給ローラとしてブラシローラを用いた現像装置、及び、プロセスカートリッジ、画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、複写機、プリンタ、ファクシミリ、又は、それらの複合機等の画像形成装置に設置される現像装置において、装置の小型化や低コスト化等を達成するために、１成分トナーを用いた現像方式が用いられている。
さらに、高い画像品質が要求される現像装置、特に、カラー画像を扱う現像装置においては、非磁性１成分トナーを用いた現像方式が多く用いられている。
【０００３】
このような非磁性１成分トナーを用いた現像装置において、例えば、特開２０００−２３５３０２号公報等には、現像ローラに非磁性１成分トナーを供給するトナー供給ローラとして、ブラシ密度が６〜１２万本／平方インチで毛足長さが１．７ｍｍのブラシ毛を芯金に均一に植毛してなるブラシローラを用いた技術が開示されている。
【０００４】
このブラシローラは、ブラシ部が現像ローラに当接するとともに、現像ローラの回転方向と同じ方向に回転する。そして、ブラシローラ上に保持されたトナーは、現像ローラとの当接部まで搬送される。そして、搬送されたトナーは、当接部で両ローラに挟まれ摩擦帯電して、両ローラ間の電位差により、現像ローラ上に移動する。
【０００５】
このように、ブラシローラは、柔軟性及び屈曲性のあるブラシにて現像ローラとの接触部を形成している。したがって、トナー供給ローラとして発泡ポリウレタン等の弾性材料を芯金に被覆したものを用いた場合（例えば、特開平９−９０７３８号公報参照）と比較して、現像ローラとの摩擦抵抗が少なく、装置のトルクが軽減されるというメリットがある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来の現像装置は、トルクが小さい点では高速の装置に適しているものの、画像品質の点で高速の装置には不向きであるという問題があった。
例えば、像担持体としての感光体ドラムのドラム周面における線速が、１５０ｍｍ／秒以上の比較的高速の画像形成装置に上述のブラシローラを備えた非磁性１成分現像装置を搭載する。このとき、現像装置において、高速で回転するブラシローラのブラシ毛の中に入り込んだトナーには、ブラシローラから離脱して現像ローラに移動するのに充分な時間が与えられない。
【０００７】
その結果、ブラシローラから現像ローラへ供給されるべきトナー量は不足して、感光体ドラム上の潜像に供給するトナー量も少なくなる。すなわち、転写紙上の画像濃度は低下して、充分な画像品質が得られない。
このような現象は、特に感光体ドラムの線速が２００ｍｍ／秒以上となる画像形成装置に顕著にあらわれる。
【０００８】
ここで、上述の問題を考慮して、現像ローラとの当接部において、ブラシローラにおけるトナーの離脱性を上げるために、現像ローラに対するブラシローラの回転方向や回転数を変更することが考えられる。
しかし、その場合に、現像ローラに供給する非磁性１成分トナーを充分に摩擦帯電できるかが問題となる。
【０００９】
すなわち、現像ローラに供給される非磁性１成分トナーが充分に摩擦帯電されなかった場合、現像ローラ上に供給されるトナーのうち弱帯電トナーの比率が大きくなり、感光体ドラム上の地肌領域（潜像の形成されない領域である。）にトナーが付着する「地肌汚れ」が発生する。さらには、現像ローラ上に供給されるトナー量自体が少なくなり、充分な画像濃度を得られなくなる。
【００１０】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、非磁性１成分トナーを用いた高速の装置に使用しても、トルクが小さく、地肌汚れが少なく画像濃度の劣化のない画像品質の高い現像装置、及び、プロセスカートリッジ、画像形成装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本願発明者は、上記課題を解決するために研究を重ねた結果、次の事項を知るに至った。
すなわち、現像ローラに当接するブラシローラを、現像ローラの回転方向とは逆方向に回転させることで、現像ローラとの当接部におけるブラシローラにおけるトナーの離脱性を上げることができる。
【００１２】
さらに、当接部で摩擦帯電する非磁性１成分トナーの状態は、現像ローラとブラシローラとの当接位置によって大きく異なる。具体的には、現像ローラとブラシローラとの当接位置によって、現像ローラ上における弱帯電トナー量の比率や、現像ローラ上におけるトナー量が変動する。
【００１３】
この発明は以上述べた事項に基づくものであり、すなわち、この発明の請求項１記載の発明にかかる現像装置は、表面に保持した非磁性１成分トナーを像担持体に供給する現像ローラと、前記現像ローラとの当接部を有するとともに、前記現像ローラの回転方向とは逆方向に回転して、ブラシ部に保持した前記非磁性１成分トナーを前記現像ローラに供給するブラシローラとを備え、前記ブラシローラは、前記現像ローラの中心を原点としたときに該原点を通る垂直軸の左側に前記像担持体をみた断面において、前記当接部の極座標における角度成分が−３０〜−９０度となるように配設されたものである。
【００１４】
また、請求項２記載の発明にかかる現像装置は、上記請求項１に記載の発明において、前記現像ローラは、対向する前記像担持体と間隙を設けて配設されたものである。
【００１５】
また、請求項３記載の発明にかかる現像装置は、上記請求項１又は請求項２に記載の発明において、前記現像ローラは、直流電圧に交流電圧を重畳して印加されるものである。
【００１６】
また、請求項４記載の発明にかかる現像装置は、上記請求項１〜請求項３のいずれかに記載の発明において、前記ブラシローラは、ブラシ密度を８０〜２４０万本／平方インチとしたものである。
【００１７】
また、請求項５記載の発明にかかる現像装置は、上記請求項１〜請求項４のいずれかに記載の発明において、前記ブラシローラは、ブラシ繊維太さを２〜６デニール／フィラメントとしたものである。
【００１８】
また、請求項６記載の発明にかかる現像装置は、上記請求項１〜請求項５のいずれかに記載の発明において、前記ブラシローラは、ブラシ毛足長さを３〜４ｍｍとしたものである。
【００１９】
また、請求項７記載の発明にかかる現像装置は、上記請求項１〜請求項６のいずれかに記載の発明において、前記ブラシローラは、体積抵抗を１０４〜１０６Ω・ｃｍとしたものである。
【００２０】
また、請求項８記載の発明にかかる現像装置は、上記請求項１〜請求項７のいずれかに記載の発明において、前記ブラシローラは、前記当接部における前記現像ローラに対する線速比を１．３〜３．０としたものである。
【００２１】
また、この発明の請求項９記載の発明にかかるプロセスカートリッジは、請求項１〜請求項８のいずれかに記載の現像装置を備えたものである。
【００２２】
また、この発明の請求項１０記載の発明にかかる画像形成装置は、請求項１〜請求項８のいずれかに記載の現像装置を備えたものである。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、各図中、同一又は相当する部分には同一の符号を付しており、その重複説明は適宜に簡略化ないし省略する。
【００２４】
実施の形態．
図１〜図４にて、この発明の実施の形態について詳細に説明する。図１は実施の形態における現像装置を示す概略断面図である。詳しくは、図１は、現像ローラの中心を原点としたときに、原点を通る垂直軸Ｙの左側に感光体ドラムをみた断面図である。
【００２５】
図１において、１は像担持体として画像形成装置に設置される感光体ドラム、３は画像形成装置に設置される現像装置、４は感光体ドラム１と間隙を設けて配設される現像ローラ、５は現像ローラ４に当接してトナーを供給するブラシローラ、６は現像ローラ４に当接して現像ローラ４上のトナー量を調整するドクターブレード、７は装置内のトナーをブラシローラ５側に供給する第１アジテータ、８は装置内のトナーを第１アジテータ７側に供給する第２アジテータ、Ｔは非磁性１成分のトナーを示す。
【００２６】
また、図１において、Ｘは現像ローラ４の中心を原点とした直交軸における水平軸、Ｙは現像ローラ４の中心を原点とした直交軸における垂直軸、θは現像ローラ４に対するブラシローラ５の当接部における当接角度を示す。
なお、ブラシローラ５の当接部とは、現像ローラ４の中心とブラシローラ５の中心とを結んだ線分が現像ローラ４の外周と交差する点をいう。そして、当接角度θは、当接部を極座標であらわしたときの角度成分（方向成分）となる。換言すれば、当接角度θは、現像ローラ４の中心を通る水平軸Ｘと、現像ローラ４の中心とブラシローラ５の中心とを結んだ線分とが、交差する角度である。
【００２７】
ここで、図示は省略するが、現像ローラ４の両端部には、コロ状のスペーサが設置されていて、これが感光体ドラム１に当接する。これにより、現像ローラ４表面は、対向する感光体ドラム１表面に対して、非接触となる。そして、感光体ドラム１上に形成された潜像と現像ローラ４に印加された電圧との電位差により、双方の間隙をトナーが飛翔する。こうして、感光体ドラム１表面に形成された潜像に、現像ローラ４からトナーが供給されて、顕像を形成する。
【００２８】
また、現像ローラ４は、芯金の周りに硬質ゴムを形成して、ブラストビーズを用いてその表面の粗さが十点平均粗さで１．４μｍ以下となるように処理したものである。
また、ドクターブレード６は、食い込み量が０．７ｍｍ程度で、突き出し量が−１．５ｍｍ程度となるように、現像ローラ４に当接している。これによって、現像ローラ４上に付着したトナーＴは、ドクターブレード６を通過した後に、適度に薄層化されたトナー層となる。
【００２９】
また、ブラシローラ５は、導電性を有し、トナーＴの極性とは異なる極性に帯電するブラシ毛を、芯金に巻きつけたものである。詳しくは、ブラシ毛を織り込んだ所定幅の生地を、芯金の周面にスパイラル状に巻きつけて接着したものである。
ここで、ブラシ毛は、ナイロン、レーヨン等のブラシ繊維材料にカーボンを分散したものである。なお、ブラシ毛のブラシ密度は８０〜２４０万本／平方インチであり、ブラシ繊維太さは２〜６デニール／フィラメントであり、ブラシ毛足長さは３〜４ｍｍであり、体積抵抗は１０４〜１０６Ω・ｃｍのものが好ましい。
【００３０】
また、図１の矢印が示すように、ブラシローラ５の回転方向は、現像ローラ４の回転方向とは逆の方向である。すなわち、図１の断面において、現像ローラ４は反時計方向に回転するのに対して、ブラシローラ５は時計方向に回転する。これを現像ローラ４とブラシローラ５の当接部においてみるならば、双方のローラは順方向に移動していることになる。
なお、当接部における現像ローラ４に対するブラシローラ５の食い込みは、１ｍｍ程度となっている。また、当接部における現像ローラ４に対するブラシローラ５の線速比は、１．３〜３．０とすることが好ましい。
【００３１】
また、ブラシローラ５は、当接角度θが−３０〜−９０度の範囲内になるように配設したものである。ここで、当接角度θのマイナス方向は、図１の破線矢印の方向、すなわち、水平軸Ｘを基準として第４象限から第３、第２、第１象限の順に時計回りに進む方向である。
【００３２】
また、図示は省略するが、現像ローラ４とブラシローラ５とには、それぞれ、高電圧電源が接続されており、所定電圧の印加による電界が形成される。これにより、ブラシローラ５上の帯電されたトナーＴは、現像ローラ４上に吸着することになる。さらには、感光体ドラム１の潜像領域と現像ローラ４との電位差により、現像ローラ４上のトナーＴは、感光体ドラム１の潜像領域に吸着することになる。
なお、現像ローラ４に印加される電圧は、直流電圧に交流電圧を重畳することが好ましい。これにより、現像ローラ４上に付着する弱帯電トナーをも、いわゆるトナー振動効果により、感光体ドラム１の潜像領域に吸着させて、現像性を向上させることができる。
【００３３】
以上のように構成された現像装置は、次のように動作する。
まず、現像装置３内のトナーＴは、図１の矢印方向に回転する第２アジテータ８により、第１アジテータ７側に搬送される。そして、第１アジテータ７近傍に搬送されたトナーＴは、図中の矢印方向に回転する第１アジテータ７により、ブラシローラ５側に搬送される。
【００３４】
その後、ブラシローラ５近傍に搬送されたトナーＴの一部は、図中の矢印方向に回転するブラシローラ５により、機械的に、現像ローラ４との当接部に向けて搬送される。また、トナーＴの別の一部は、ブラシローラ５との衝突により帯電した後に静電的にブラシローラ５に吸着して、現像ローラ４との当接部に向けて搬送される。
【００３５】
その後、ブラシローラ５によって機械的又は静電的に搬送されたトナーＴは、図中の矢印方向に回転する現像ローラ４との当接部に搬送される。そして、当接部では、搬送されたトナーＴが圧縮されるとともに、両ローラの線速差により摩擦して、帯電することになる。
こうして帯電したトナーＴの一部は、現像ローラ４に静電的に吸着して、ドクターブレード６との当接部に向けて搬送される。他方、現像ローラ４に吸着されなかったトナーＴの一部は、ブラシローラ５の回転方向に沿うようにして、現像装置３の内部側に再び戻される。
【００３６】
ドクターブレード６との当接部に搬送された現像ローラ４上のトナーＴは、ドクターブレード６により、適当なトナー量に調整される。すなわち、ドクターブレード６との当接部をすり抜けて薄層化されたトナーＴは、感光体ドラム１との対向部に向けて搬送される。他方、ドクターブレード６により除去された現像ローラ４上のトナーＴは、ブラシローラ５の後方に向けて流動する。
そして、感光体ドラム１との対向部に搬送された現像ローラ４上のトナーＴは、上述した電界により、感光体ドラム１上に形成された潜像に向けて飛翔することになる。
【００３７】
次に、図２にて、本実施の形態の現像装置が設置される画像形成装置について説明する。図２は画像形成装置としてのデジタル式複写機を示す概略断面図である。詳しくは、図２は、２つの現像装置を備えて２色画像の形成が可能な高速のデジタル式複写機における感光体ドラム周辺を示す断面図であり、周知の原稿読取装置や給紙装置や定着装置等の図示を省略したものである。
【００３８】
図２において、１０は感光体ドラム１表面を帯電する第１帯電装置、Ｌ１は第１帯電装置１０にて帯電された感光体ドラム１表面に第１の潜像を形成する第１露光、１１は第１露光Ｌ１が照射された潜像領域に第１のトナーを供給する第１現像装置、１３は第１現像装置１１を通過した感光体ドラム１表面をさらに帯電する第２帯電装置、Ｌ２は第２帯電装置１３にて帯電された感光体ドラム１表面に第２の潜像を形成する第２露光、１５は感光体ドラム１上のトナー付着量を光学的に検出する光学センサ、１７は感光体ドラム１上のトナー画像を転写紙に転写する転写装置、１８は感光体ドラム１上の未転写のトナーを回収するクリーニング装置、１９はクリーニング装置１８を通過した後の感光体ドラム１表面の電位をリセットする除電装置を示す。
【００３９】
ここで、本実施の形態における複写機には、第１現像装置１１と、第２現像装置としての現像装置３との、２つの現像装置が設置されている。第１現像装置１１は、黒色画像を形成するための現像装置であり、装置内には黒色トナーが収納されている。これに対して、第２現像装置３は、赤色画像を形成するための現像装置であり、装置内には赤色トナーが収納されている。
なお、本実施の形態は、第２現像装置として先に説明した本発明に係わる図１の現像装置３を用いている。
【００４０】
また、第１帯電装置１０及び第１露光Ｌ１は、第１現像装置１１とともに、黒色画像を形成するためのものである。一方、第２帯電装置１３及び第２露光Ｌ２は、第２現像装置３とともに、赤色画像を形成するためのものである。
このように、本実施の形態の複写機では、２色画像を形成する。
【００４１】
以上のように各装置に包囲された感光体ドラム１表面では、次のような作像プロセスがおこなわれる。
まず、第１帯電装置１０によって一様に帯電された感光体ドラム１表面は、図２の矢印方向に回転して、第１露光Ｌ１の照射部に到達する。第１露光Ｌ１は、図示せぬ原稿読取装置によって読み取った原稿の画像情報に基づいた露光であり、光源をレーザダイオードやＬＥＤ等としたものである。そして、第１露光Ｌ１により、感光体ドラム１表面には、画像情報に対応した静電潜像が形成される。
【００４２】
その後、第１露光Ｌ１による潜像が形成された感光体ドラム１表面は、第１現像装置１１と対向する位置に到達する。ここでは、感光体ドラム１表面の潜像と、第１現像装置１１の現像ローラ表面に印加された現像電圧とにより、電界が形成されている。この電界によって、第１現像装置１１の黒色トナーが、感光体ドラム１表面の潜像に吸着することになる。
【００４３】
次に、第１現像装置１１により黒色画像が形成された感光体ドラム１表面は、第２帯電装置１３と対向する位置に達する。そして、ここで感光体ドラム１表面は、再び帯電される。
その後、第２帯電装置１３によって帯電された感光体ドラム１表面は、第２露光Ｌ２、第２現像装置３の位置を順次通過する。
そして、感光体ドラム１表面には、第１現像装置１１で形成した黒色画像に合わせて、第２現像装置３による赤色画像が形成される。
【００４４】
その後、感光体ドラム１は、光学センサ１５の位置を通過して、転写装置１７との対向部に達する。このとき、転写部１７には、図示せぬ給紙装置から供給された転写紙が、感光体ドラム１上の画像と転写位置を合わせるようにして搬送される。そして、ここで転写紙に裏面側から電荷を付与して、感光体ドラム１上の２色画像を転写紙に転写する。
【００４５】
転写装置１７にて２色画像が転写された後の転写紙は、図示せぬ定着装置でトナーが定着された後に、複写機外に排紙される。
他方、転写装置１７との対向部を通過した感光体ドラム１表面は、その後に、クリーニング装置１８、除電装置１９の位置を通過して、一連の作像プロセスを終了する。
なお、上述したように、本実施の形態の複写機は、高速のデジタル複写機であり、感光体ドラム１表面の線速は、２００ｍｍ／秒程度である。
【００４６】
以上説明したように、本実施の形態における現像装置３は、ブラシローラ５の当接角度θが所定の範囲内となるように構成したものである。これによって、現像装置３を設置した画像形成装置において、地肌汚れが少なく、安定した画像濃度の画像を提供するものである。
以下、図３、図４にて、ブラシローラ５の当接角度θ変化による画像への影響について説明する。
【００４７】
図３は、ブラシローラの当接角度と弱帯電トナー比率との関係を示すグラフである。詳しくは、図３は、先に図１等で説明した現像装置３の諸条件において、ブラシローラ５の当接角度θを変化させたときの、現像ローラ４上の弱帯電トナー比率を示したものである。
図３において、横軸は現像ローラ４とブラシローラ５との当接角度θをあらわし、縦軸は当接部を通過した後の現像ローラ４上の弱帯電トナー比率を百分率であらわしたものである。
【００４８】
ここで、弱帯電トナーとは、当接部等で摩擦帯電が充分になされなかったトナーや、もともと帯電能力の低いトナーであり、帯電量が９μクーロン／グラム以下のものをいう。
また、弱帯電トナー比率とは、現像ローラ上における全トナーの重量のうち弱帯電トナーが占める重量の割合である。
【００４９】
そして、この弱帯電トナー比率が高い場合、感光体ドラム１上に地肌汚れが発生して、この地肌汚れがそのまま転写紙上の地肌汚れとなる。詳しくは、充分に帯電されていない弱帯電トナーは、感光体ドラム１上の潜像領域ではなく、トナーの付着を予定していない地肌領域にまで付着することがあり、これが地肌汚れとなる。
【００５０】
図３に示すように、ブラシローラの当接角度が−３０度からマイナス方向に変動しても（図１に示す座標における時計方向の移動である。）、弱帯電トナー比率は約５パーセントで変動はない。これに対して、当接角度が−３０度からプラス方向に変動すると（図１に示す座標における反時計方向の移動である。）、弱帯電トナー比率は急激に上昇する。
なお、弱帯電トナー比率が５％程度である場合、転写紙上の地肌汚れは極めて目立たないレベルとなる。
このことから、弱帯電トナーの発生を軽減するには、ブラシローラ５の当接角度θを、−３０度よりマイナス方向に大きくする必要がある。
【００５１】
一方、図４は、ブラシローラの当接角度と現像ローラ上トナー量との関係を示すグラフである。詳しくは、図４は、先に図１等で説明した現像装置３の諸条件において、ブラシローラ５の当接角度θを変化させたときの、ドクターブレード６通過後の現像ローラ４上に付着するトナーの単位面積当たりの重量を示したものである。
図４において、横軸は現像ローラ４とブラシローラ５との当接角度θをあらわし、縦軸は現像ローラ上トナー量をあらわしたものである。
【００５２】
ここで、感光体ドラム１上に形成された潜像を充分かつ安定的な画像濃度で顕像化するためには、現像ローラ４から感光体ドラム１に向けて、充分かつ安定した量のトナーを供給する必要がある。このために、現像ローラ上トナー量は、０．５ミリグラム／ｍｍ２程度に維持する必要がある。
【００５３】
図４に示すように、当接角度θが、−３０〜−９０度の範囲にあるとき、現像ローラ上トナー量を０．５ミリグラム／ｍｍ２程度に維持することができる。
したがって、充分な画像濃度を確保するために、当接角度θが−３０〜−９０度の範囲内となるように、ブラシローラ５を配設することが好ましい。
【００５４】
ここで、本実施の形態においては、現像装置３におけるブラシローラ５の当接角度θが、−４５度となるように構成されており、図３及び図４で説明した双方の当接角度θの条件を満足する。
したがって、本実施の形態においては、画像上の地肌汚れが少なく、充分な画像濃度が維持される画像品質の高い現像装置及び画像形成装置を提供することができる。
【００５５】
特に、本実施の形態の現像装置は、非磁性１成分トナーを用いたものであり、感光体ドラム１の回転数の高い高速の画像形成装置への使用に適している。
すなわち、現像ローラ４の回転数が高速になっても、ブラシローラ５は当接部において現像ローラと順方向に進むために、ブラシローラ５から現像ローラ４に向けてトナーが移行する時間がある程度確保される。さらに、その順方向の進行に加えて、当接部に当接するのは柔軟性の大きなブラシ部材なので、両ローラの回転に係わる摩擦抵抗も比較的少なくなる。したがって、現像装置３のトルクは、比較的小さくなり、駆動ギア等の関連する部材の消耗を軽減することができる。
【００５６】
なお、本実施の形態においては、現像装置３を画像形成装置に直接設置した。これに対して、現像装置３をプロセスカートリッジ内に一体的に収めて、これを画像形成装置に設置することもできる。
ここで、プロセスカートリッジとは、図２で説明した作像プロセスに関与する装置のうち、複数の装置を１つの集合体としてカートリッジ化して、画像形成装置に着脱自在に構成したものである。プロセスカートリッジの１つの形態としては、現像装置、感光体ドラム、帯電装置、クリーニング装置を１つの集合体とすることができる。
そして、このように本実施の形態の現像装置３をプロセスカートリッジ内に収納することで、画像上の地肌汚れが少なく、充分な画像濃度が維持される画像品質の高いプロセスカートリッジを提供することができる。
【００５７】
また、本実施の形態では、現像装置３として非接触式の装置を用いた。これに対して、現像装置として接触式の装置であっても本発明を適用することができる。例えば、現像ローラの表面が弾性を有する比較的軟質なゴム材料からなり、現像ローラを感光体ドラムに当接させて現像する方式であっても本発明を適用して、本実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００５８】
また、本実施の形態では、現像装置３の現像ローラ４に、直流電圧に交流電圧を重畳して印加したが、直流電圧のみ印加する構成であっても、本発明を適用することができる。そして、その場合であっても、本実施の形態と同様に、地肌汚れを軽減し、充分な画像濃度を維持することができる。
【００５９】
また、本実施の形態では、画像形成装置として２色画像が形成できるデジタル式複写機を用いたが、本発明はこれに限定されることはない。本発明は、例えば、単色のアナログ式複写機にも適用できるし、プリンタやファクシミリ等に対しても当然に適用することができる。
【００６０】
なお、本発明が前記実施の形態に限定されず、本発明の技術思想の範囲内において、実施の形態の中で示唆した以外にも、実施の形態は適宜変更され得ることは明らかである。また、前記構成部材の数、位置、形状等は前記実施の形態に限定されず、本発明を実施する上で好適な数、位置、形状等にすることができる。
【００６１】
【発明の効果】
本発明は以上のように構成されているので、非磁性１成分トナーを用いた高速の装置に使用しても、トルクが小さく、地肌汚れが少なく画像濃度の劣化のない画像品質の高い現像装置、及び、プロセスカートリッジ、画像形成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態における現像装置を示す概略断面図である。
【図２】図１の現像装置が設置される画像形成装置を示す概略断面図である。
【図３】ブラシローラの当接角度と弱帯電トナー比率との関係を示すグラフである。
【図４】ブラシローラの当接角度と現像ローラ上トナー量との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１ 感光体ドラム（像担持体）、 ３ 現像装置（第２現像装置）、
４ 現像ローラ、 ５ ブラシローラ、 ６ ドクターブレード、
７ 第１アジテータ、 ８ 第２アジテータ、
１０ 第１帯電装置、 １１ 現像装置（第１現像装置）、
１３ 第２帯電装置、 １５ 光学センサ、 １７ 転写装置、
１８ クリーニング装置、 １９ 除電装置、
Ｘ 水平軸、 Ｙ 垂直軸、 θ 当接角度（角度成分）、
Ｔ トナー、 Ｌ１ 第１露光、 Ｌ２ 第２露光。
Claims (10)
- 表面に保持した非磁性１成分トナーを像担持体に供給する現像ローラと、
前記現像ローラとの当接部を有するとともに、前記現像ローラの回転方向とは逆方向に回転して、ブラシ部に保持した前記非磁性１成分トナーを前記現像ローラに供給するブラシローラとを備え、
前記ブラシローラは、前記現像ローラの中心を原点としたときに該原点を通る垂直軸の左側に前記像担持体をみた断面において、前記当接部の極座標における角度成分が−３０〜−９０度となるように配設されたことを特徴とする現像装置。 - 前記現像ローラは、対向する前記像担持体と間隙を設けて配設されたことを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
- 前記現像ローラは、直流電圧に交流電圧を重畳して印加され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。
- 前記ブラシローラは、ブラシ密度を８０〜２４０万本／平方インチとしたことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の現像装置。
- 前記ブラシローラは、ブラシ繊維太さを２〜６デニール／フィラメントとしたことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の現像装置。
- 前記ブラシローラは、ブラシ毛足長さを３〜４ｍｍとしたことを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれかに記載の現像装置。
- 前記ブラシローラは、体積抵抗を１０４〜１０６Ω・ｃｍとしたことを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれかに記載の現像装置。
- 前記ブラシローラは、前記当接部における前記現像ローラに対する線速比を１．３〜３．０としたことを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれかに記載の現像装置。
- 請求項１〜請求項８のいずれかに記載の現像装置を備えたことを特徴とするプロセスカートリッジ。
- 請求項１〜請求項８のいずれかに記載の現像装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002160867A JP2004004380A (ja) | 2002-06-03 | 2002-06-03 | 現像装置、及び、プロセスカートリッジ、画像形成装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002160867A JP2004004380A (ja) | 2002-06-03 | 2002-06-03 | 現像装置、及び、プロセスカートリッジ、画像形成装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
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| JP2004004380A true JP2004004380A (ja) | 2004-01-08 |
Family
ID=30430099
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002160867A Pending JP2004004380A (ja) | 2002-06-03 | 2002-06-03 | 現像装置、及び、プロセスカートリッジ、画像形成装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2004004380A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7697875B2 (en) | 2007-06-22 | 2010-04-13 | Ricoh Company Limited | Development device for developing an electrostatic latent image formed on an image carrying member into a visible image |
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2002
- 2002-06-03 JP JP2002160867A patent/JP2004004380A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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