JP2006091526A - 現像装置及びこれを用いた画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 一成分現像方式におけるトナー量やトナー帯電量が安定し、かつ、装置内のトナーの流動性等も安定した現像装置及びこれを用いた画像形成装置を提供する。
【解決手段】 静電潜像が担持される像担持体１に対向し回動自在で且つ表面に現像剤を担持する現像剤担持体２と、この現像剤担持体２に対向し回動自在で且つ当該現像剤担持体２上の現像剤の帯電規制を行う帯電規制部材３と、この帯電規制部材３に対向配置され且つ当該帯電規制部材３上に付着した帯電現像剤を除電する除電部材４とを備える。
また、現像剤担持体２に対向し回動自在で且つ当該現像剤担持体２上の現像剤の帯電規制を行う帯電規制部材３と、この帯電規制部材３に対向配置され且つ当該帯電規制部材３上に付着した現像剤を掻き落とす掻き落とし部材５と、この掻き落とし部材５によって掻き落とされた帯電現像剤を除電する除電部材４とを備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、複写機やプリンタ等の画像形成装置で用いられる現像装置に係り、特に、一成分現像剤を用いた現像装置及びこれを用いた画像形成装置の改良に関する。

従来における電子写真方式等の画像形成装置で用いられる現像装置としては、トナーのみからなる一成分現像剤を用いた一成分現像方式と、トナーとキャリアからなる二成分現像剤を用いる二成分現像方式とが知られている。中でも、一成分現像方式の現像装置は、キャリアとの混合、撹拌、トナー濃度の制御が不要であるため、装置の小型化、低コスト化が可能であり、更に、現像剤の交換作業等が不要なため、主としてメンテナンスフリーが要望されるプリンタにおいて使用されることが多くなってきている。

また、このような現像装置は、近年、特にカラー画像形成装置に使用されるようになってきているが、カラー画像を形成するためには、イエロ、マゼンタ、シアン、ブラック等の各色トナーを完全に溶融させることで発色させる必要がある。そのため、トナーに使用されるバインダ樹脂はより低温で溶融するような樹脂が選択されてきている。
したがって、このようなトナーに現像装置内で加わるストレスを可能な限り小さくすることが、長期に亘って安定的に使用する現像装置としての重要な要件となっている。

特開２００２−１４５２６号公報（発明の実施の形態、図２） 特開平１０−１０４９４４号公報（発明の実施の形態、図１） 特開２００１−１４２２８５号公報（発明の実施の形態、図５）

従来より、トナーへのストレスを軽減した一成分現像方式の代表的な現像装置としては、例えば図１１に示すようなものが知られている。
同図において、現像剤としてのトナーが収容されるトナーホッパ６１内に設けられたアジテータ６２によって撹拌されたトナーは、トナー供給ロール６３を介して現像ロール６４上に供給される。このとき、この現像ロール６４に対向して配置された回転可能な層規制部材としての層規制ロール６５によって、現像ロール６４上のトナーはその層厚を規制されると共に所定の帯電量を付与され、現像ロール６４上に規制されたトナー薄層が形成される。このように、層規制部材として層規制ロール６５を使用することで、層規制部材として例えばブレードを使用した方式に比べ、トナーへのストレスが大きく低減されるようになる。
そして、現像ロール６４に対し接触又は所定の間隙を隔てて配置された感光体ドラム６６と現像ロール６４の間に印加された現像バイアスによって、現像ロール６４上に規制、帯電されたトナー薄層が感光体ドラム６６上に現像され、顕像化される。
ここで、層規制ロール６５上に付着したトナーは、掻き落とし部材６７で掻き落とされ、トナー供給ロール６３又はトナーホッパ６１に戻される。尚、図中、符号６８は感光体ドラム６６を帯電する帯電ロールであり、符号６９は感光体ドラム６６上の残留トナーを掻き落とすブレードである。

そして、このような現像装置において、層規制ロール６５としては、通常、現像ロール６４に対し所定の速度で回転した状態又は停止した状態で層規制あるいは帯電を行うようになっているが、特に、層規制ロール６５と現像ロール６４との間で、層規制ロール６５側がトナー本来の極性と同一の極性方向になるように帯電バイアスを印加することで、現像ロール６４上のトナーが所定のトナー帯電量を有するように帯電を行うことができる。
しかしながら、その場合、層規制ロール６５上にトナー本来の極性とは逆極性のトナーが付着し、例えばこの層規制ロール６５に付着したトナーが層規制ロール６５の回転に伴って、層規制ロール６５と現像ロール６４との対向部位に再び侵入するため、層規制ロール６５との対向部位を過ぎた現像ロール６４表面には、層規制ロール６５上に付着した特に逆極性のトナーに影響され、トナー量や帯電量が異なる不均一なトナー層が形成されることとなる。この不均一なトナー層がそのまま現像ロール６４と感光体ドラム６６との対向部位である現像領域に達し、不安定な現像が行われる結果、画質の劣化を来すようになる。

このような不具合を防止するために、図１１に示すように、層規制ロール６５表面に付着したトナーを層規制ロール６５から掻き落とす掻き落とし部材６７が広く使用されている。
ところが、層規制ロール６５表面に付着したトナーのうち、特に、逆極性に帯電したトナーは、静電引力（クーロン力）により無帯電トナーより強固に層規制ロール６５上に付着しているため、層規制ロール６５からこの逆極性トナーを掻き落とすためには、掻き落とし部材６７を層規制ロール６５へ強く押し当てる必要がある。そのため、この強い押し当て力によってトナーの溶融が発生し易くなり、層規制ロール６５や掻き落とし部材６７へのトナー固着が起こり易くなる。

更に、逆極性トナーを層規制ロール６５から強引に掻き落とす際に、この逆極性トナーを核としてトナーの凝集が起こったり、掻き落とされたトナーがトナーホッパ６１内に戻されて、この逆極性トナーを核とした凝集がトナーホッパ６１内で生じる。このようなトナー凝集が発生すると、トナー供給ロール６３から現像ロール６４へのトナー供給やトナーホッパ６１からトナー供給ロール６３へのトナー供給時のトナーの流動性が悪化したり、供給性が不安定となる。具体的には、凝集したトナーが過剰に供給され、局所的なトナーの粒状化（クラスタ状のトナーが増加する）を生じたり、現像ロール６４上のトナーが局所的に削り取られるといった現象となって現れる。また、特に、トナーホッパ６１内で逆極性トナーが増えると、現像ロール６４上のトナーが層規制ロール６５で所定の層厚規制や所定の帯電量付与が安定に行われないという問題が生じることとなる。

また、図１２に示す現像装置は、感光体ベルト６６１に対向配置された現像ロール６４の重力方向上方に、トナー供給ロール６３や層規制ロール６５を備え、層規制ロール６５に接触配置された金属製スクレーパ（掻き落とし部材）６７１に電界を付与し、この金属製スクレーパ６７１を介して層規制ロール６５に電界付与を行うようにした方式である。尚、図中、符号７１，７２はバイアス電源である。そして、金属製スクレーパ６７１を介して層規制ロール６５の電界を印加することで、層規制ロール６５の帯電バイアス（現像ロール６４と層規制ロール６５との間の電界）を安定させようとした方式が提示されている（例えば特許文献１参照）。しかしながら、この方式にあっても、金属製スクレーパ６７１によって掻き落とされた逆極性トナーによって発生するトナー凝集を防ぐことはできない。
更に、図１３では、層規制ロール６５が現像ロール６４だけでなく、トナー供給ロール６３にも接触するように配設し、層規制ロール６５とトナー供給ロール６３との摩擦により層規制ロール６５上に付着したトナーを除去するようにした方式が提示されている（例えば特許文献２参照）。しかしながら、この場合も、層規制ロール６５から掻き落とされた（除去された）トナーは直接トナー供給ロール６３やトナーホッパ６１に戻されるため、トナーの凝集に対する解決には至らない。
更にまた、図１４に示すように、層規制ロール６５とトナー供給ロール６３に共に接触しこれらの表面を清掃するクリーニングロール７０を備える方式も提示されている（例えば特許文献３参照）。尚、図中、符号７３〜７６はバイアス電源である。そして、この方式にあっては、現像時と非現像時とで極性の異なるバイアスをクリーニングロール７０に印加して、層規制ロール６５やトナー供給ロール６３上のトナー固着を防止するようにしている。しかしながら、この方式では、現像動作時に発生する逆極性トナー等の異常帯電トナーについてはそのままトナーホッパ６１内に混在させることとなり、凝集等を防ぐことができない。

このように、従来の現像装置では、単に層規制ロール上の付着トナーを掻き落とすための掻き落とし部材を設ける構成のため、掻き落とされたトナーによって生じるトナー凝集については、何ら課題の解決には至っていない。
本発明は、以上の技術的課題を解決するためになされたものであって、現像剤担持体上のトナー帯電量やトナー量が安定し、且つ、装置内のトナーの流動性等も安定した現像装置及びこれを用いた画像形成装置を提供するものである。

すなわち、本発明に係る現像装置の第一の態様としては、図１（ａ）に示すように、静電潜像が担持される像担持体１に対向し回動自在で且つ表面に現像剤を担持する現像剤担持体２と、この現像剤担持体２に対向し回動自在で且つ当該現像剤担持体２上の現像剤の帯電規制を行う帯電規制部材３と、この帯電規制部材３に対向配置され且つ当該帯電規制部材３上に付着した帯電現像剤を除電する除電部材４とを備えることを特徴とする。

このような技術的手段において、本願に係る現像装置は、一成分現像剤を使用するものであり、現像剤としては、磁性又は非磁性のいずれであっても差し支えない。
また、現像剤担持体２は現像剤を担持できるものであればロール状、ベルト状いずれでもよく、効果的に現像を行う観点からは現像剤担持体２が像担持体１に接触配置される態様が好ましいが、像担持体１と非接触配置の態様であっても差し支えない。更に、現像剤担持体２としては弾性体であっても剛体であっても差し支えない。

本発明における帯電規制部材３は、回動自在な態様であれば、ロール状、ベルト状いずれでもよい。帯電規制部材３は現像剤担持体２に対して接触、非接触どちらの態様であってもよいが、現像剤担持体２上の帯電制御を有効に行う観点から所定の食い込み量を確保することが好ましく、このため、帯電規制部材３としては弾性体状や可撓性チューブ状とする態様が好ましい。また、現像剤担持体２を弾性体（可撓性チューブ含む）とする態様にあっては、帯電規制部材３が剛体であっても差し支えない。
また、この帯電規制部材３によって、現像剤担持体２上の現像剤の層厚規制を同時に行うことも可能であり、この場合、この帯電規制部材３の上流側では現像剤担持体２上の現像剤量が既に層厚規制されていてもよいし、特に層厚規制されていなくてもよい。

そして、本発明では、特に、帯電規制部材３に対向配置され、この帯電規制部材３上に付着した帯電現像剤を除電する除電部材４を設けたことに特徴点を有している。ここで、「帯電規制部材３に対向配置」とは、帯電規制部材３上の現像剤を除電できる態様であれば、除電部材４が帯電規制部材３に接触配置されていてもよいし、離間配置されていてもよいことを意味する。尚、離間配置の態様にあっては、通常、長期使用に際し、安定した除電性能の維持が可能となる。

また、除電部材４には、帯電規制部材３との間で、帯電規制部材３上に付着した帯電現像剤が除電される除電バイアスを印加するようにすれば、帯電規制部材３上の帯電現像剤を一層除電することができる。更にまた、このとき、帯電規制部材３と除電部材４との間に、除電部材４側が現像剤の本来の帯電極性と同じ極性方向となるように電界を付与することが好ましく、この場合、特に、帯電規制部材３上の逆極性の帯電現像剤をいっそう有効に除電することができる。
また、除電バイアスとして、直流バイアスに交流バイアスを重畳したバイアスを使用することが好ましく、このことにより、帯電規制部材３上に付着した帯電現像剤を一層有効に除電することができるようになる。

この除電部材４としては、帯電規制部材３上の帯電現像剤の除電が可能な態様であれば、帯電規制部材３と接触又は非接触いずれであってもよく、除電部材４としての代表的態様としては、板状、ロール状及びブラシ状等の部材やコロナ帯電器等が挙げられる。
除電部材４をロール状で構成することで、帯電規制部材３と接触しても長期使用に際し、安定した除電性能の維持が可能になる。また、除電部材４として、表面に半導電性ブラシを有する回転部材（ブラシ状）で構成するようにすれば、上述したロール状と同様、長期使用に際し安定した除電性能の維持が可能になる。更に、除電部材４としてコロナ帯電器を使用することで、帯電規制部材３との接触が避けられ、長期使用に際し一層安定した除電性能を維持することができる。

図２（ａ）（ｂ）は、本発明における除電部材４の除電作用を示すものであり、（ａ）は現像剤担持体２と帯電規制部材３とがＷｉｔｈ方向（対向部位で互いに同方向）に回転する態様を示し、（ｂ）は現像剤担持体２と帯電規制部材３とがＡｇａｉｎｓｔ方向（対向部位で互いに逆方向）に回転する態様を示している。
ここで、現像剤として一成分系の負極性トナーを使用し、現像剤担持体２と帯電規制部材３とが（ａ）のようにＷｉｔｈ方向に回転する場合について説明する。
現像剤収容部６から図示外の現像剤供給部材等によって現像剤担持体２上に供給されたトナーは、トナーが現像剤担持体２上に供給されるまでのトナー同士の摩擦等によって、マイナス帯電されたトナーやプラス帯電されたトナーが混在する。

この帯電量が混在したトナーは、現像剤担持体２と帯電規制部材３との対向部位にて、
帯電付与（帯電規制部材３側がマイナス極性となる電界作用により）されるが、このとき、多くのトナーは正規のマイナス帯電が行われるが、一部異常帯電を受けたトナーはプラス帯電（逆極性トナー）される。そして、逆極性トナーは帯電規制部材３側に吸引される。
そのため、現像剤担持体２と帯電規制部材３との対向部位を過ぎた現像剤担持体２上のトナーは、層厚規制も加わって、マイナスに帯電され且つ層厚が規制された均一なトナー層が形成されることとなる。
一方、帯電規制部材３上には、電気的に吸引された逆極性トナーや機械的な摩擦力により付着するマイナストナーが付着したまま、帯電規制部材３の回転に伴って移動する。
そして、帯電規制部材３上に付着した帯電トナーは、除電部材４との対向部位で除電されトナー本来の極性（この場合マイナス）に戻る。そのため、特に逆極性トナー（この場合プラス帯電したトナー）が現像剤担持体２の上流側に直接戻ることを防いでいる。尚、帯電規制部材３と除電部材４との対向部位で、帯電規制部材３上に付着したトナーは帯電量が小さくなることから、多くは帯電規制部材３から掻き落とされる。

また、除電部材４によって除電されたトナーが帯電規制部材３に付着したまま、再度、帯電規制部材３と現像剤担持体２との対向部位に戻っても、トナー帯電量が小さいことから帯電規制に対する悪影響を及ぼすことはない。
仮に、逆極性トナーが現像剤担持体２の上流側に戻ると、この逆極性トナーの周囲に他のトナー（本来の極性を有するトナー）が集まり易く、クラスタ状の凝集を起こす結果、トナーの粒径や流動性に悪影響を及ぼすこととなる。
また、図２（ｂ）についても、除電部材４によって、帯電規制部材３上に付着した帯電トナーが除電されるため、（ａ）と同様の効果を生じる。

すなわち、本発明では、除電部材４により、帯電規制部材３上の帯電現像剤の帯電量を減少させることで、帯電現像剤による現像剤担持体２の上流側（後述する現像剤収容部６等）での現像剤の不要な凝集等を防ぐことができる。また、現像剤担持体２上に形成される現像剤層での粒状欠陥等の発生を防ぐことができる。

更に、本発明では、帯電規制部材３と除電部材４との対向部位より帯電規制部材３の回転方向下流側には、帯電規制部材３と対向配置され且つ帯電規制部材３上の現像剤を掻き落とし可能な掻き落とし部材を設けることが好ましく、このことにより、帯電規制部材３表面の均一性を確保でき、現像剤担持体２上の現像剤の帯電規制を安定して行うことができるようになる。
このとき、掻き落とし部材は、除電部材４にて除電された後の現像剤を掻き落とすことから、掻き落とし部材の帯電規制部材３への押し当て力を小さくでき、帯電規制部材３や掻き落とし部材への現像剤固着を防ぐことができる。尚、掻き落とし後の現像剤が現像剤収容部６等に混入しても、除電された現像剤を掻き落とすことから、混入による凝集を防ぐことができる。

また、現像剤担持体２と帯電規制部材３との帯電領域（互いの対向領域）での電界への影響を防ぎ安定した帯電を行わせる観点から、除電部材４及び掻き落とし部材は、除電部材４に作用する除電電界が現像剤担持体２と帯電規制部材３との帯電領域に影響しない位置に配置されることが好ましい。

更に、本発明に係る現像装置の第二の態様としては、すなわち、図１（ｂ）に示すように、静電潜像が担持される像担持体１に対向し回動自在で且つ表面に現像剤を担持する現像剤担持体２と、この現像剤担持体２に対向し回動自在で且つ当該現像剤担持体２上の現像剤の帯電規制を行う帯電規制部材３と、この帯電規制部材３に対向配置され且つ当該帯電規制部材３上に付着した現像剤を掻き落とす掻き落とし部材５と、この掻き落とし部材５によって掻き落とされた帯電現像剤を除電する除電部材４とを備えることを特徴とする。

この場合、帯電規制部材３上に付着した現像剤を掻き落とし部材５によって一旦掻き落とした後、この掻き落とされた現像剤に対し除電を行うようにすれば、上述した第一の態様と同様に、現像剤の凝集や粒状欠陥等を防ぐことが可能になる。
また、上述した第二の態様の現像装置のうち、現像剤担持体２に供給する現像剤が収容可能な現像剤収容部６を備えた態様において、除電部材４として、少なくとも一部に除電バイアスが印加可能な導電部を有し、帯電規制部材３から掻き落とされた現像剤が前記現像剤収容部６に至る前に除電する仕切部材とすることも可能で、この仕切部材によって帯電規制部材３から掻き落とされた現像剤は、仕切部材によって除電され、その後現像剤収容部６へ戻される。
尚、仕切部材は、板状であってもよいし、例えば板状部材の下流側にロール状部材を備え、このロール状部材にて現像剤を現像剤収容部６等に戻す態様であってもよい。尚、この場合、ロール状部材のみが除電機能を備えることであってもよい。

更に、上述した第二の態様の現像装置のうち、現像剤担持体２に供給する現像剤が収容可能な現像剤収容部６を備えた態様において、除電部材４として、現像剤収容部６の現像剤循環経路の入口側に配設され且つ掻き落とし部材５によって帯電規制部材３から掻き落とされた現像剤を除電しつつ搬送する、例えばパドルやアジテータ等の除電搬送部材とする態様であっても差し支えない。
また、本発明は、上述された現像装置を含む画像形成装置をも対象とするものである。

本発明によれば、現像剤担持体に対向し回動自在で且つ現像剤担持体上の現像剤の帯電規制を行う帯電規制部材と、この帯電規制部材に対向配置され且つ帯電規制部材上に付着した帯電現像剤を除電する除電部材とを備えたので、現像剤担持体上の現像剤が安定した帯電量に規制され、現像特性を安定させることができる。
また、現像剤担持体に対向し回動自在で且つ当該現像剤担持体上の現像剤の帯電規制を行う帯電規制部材と、この帯電規制部材に対向配置され且つ当該帯電規制部材上に付着した現像剤を掻き落とす掻き落とし部材と、この掻き落とし部材によって掻き落とされた帯電現像剤を除電する除電部材とを備えたので、現像剤担持体上の現像剤が安定した帯電量に規制され、現像特性を安定させることができる。
そして、帯電規制部材上に付着した、特に現像剤本来の極性と異なる極性の現像剤が除電されることから、これら逆極性に帯電した帯電現像剤による現像剤凝集等を防ぐことができ、現像剤の安定した流動性をも確保することができる。
したがって、長期に亘って安定した現像特性が得られる現像装置を提供できる。また、この現像装置を用いることで、長期に亘って安定した画像形成が可能な画像形成装置を提供できる。

以下、添付図面に示す実施の形態に基づいてこの発明を詳細に説明する。
◎実施の形態１
図３は、本発明が適用された実施の形態１の画像形成装置を示す。
同図において、符号２１は、矢印方向に回転する有機感光体等からなる静電潜像を担持する感光体であり、この感光体２１はスコロトロン等の帯電装置２２によって帯電され、レーザ書込装置やＬＥＤアレイを有する露光装置２３によって静電潜像が書き込まれる。この静電潜像は、光の当たった感光体２１表面電位が低下し、光の当たっていない高電位部分とのコントラストによる電位画像として形成される。
また、現像装置２４は、現像ハウジング３１内に非磁性一成分現像剤であるトナーを収容し、現像剤担持体としての現像ロール３２にトナーを担持させ、この現像ロール３２にバイアス電源２５からの現像バイアスを印加することで、現像ロール３２を静電潜像の高電位部と低電位部との中間電位に保持し、静電潜像の画像部を帯電されたトナーにて現像するようにしたものである。
更に、転写装置２６は、例えば感光体２１に接触配置される転写ロールにて構成され、バイアス電源２７によって感光体２１上のトナー像が引き付けられる方向の転写バイアスを印加することで、感光体２１上のトナー像を記録材２８に転写させるようにしたものである。
また、感光体２１上に残留したトナーは、例えばドクターブレード式のクリーニング装置２９によって除去される。

また、本実施の形態において、感光体２１上のトナー像を転写された記録材２８は、定着装置５０に搬送され、この定着装置５０によりトナー像は、記録材２８に定着される。
定着装置５０は、例えばヒートロール方式で、加熱ロール５１と加圧ロール５２とを有し、この加熱ロール５１と加圧ロール５２との間に記録材２８を通過させることによりトナー像を記録材２８に定着するようになっている。

ここで、本件発明の特徴点である現像装置２４について、図４に基づいて詳細に説明する。同図において、現像装置２４は、感光体２１に向かって開口する現像ハウジング３１を有し、この現像ハウジング３１の開口に面し且つ感光体２１と対向して接触する位置に、現像ロール３２を回動自在に収容している。
本実施の形態における現像ロール３２は、ステンレス等の金属製シャフト周面に、ウレタンゴムやシリコーンゴム等の合成ゴムからなる円筒状の半導電性ゴムを被覆した構成であり、シャフトの両端が図示外の支持体に回転自在に支持されるようになっている。また、この現像ロール３２には、シャフトの端部にバイアス電源２５が接続され、所定の現像バイアスが印加されるようになっている。尚、本実施の形態では、現像ロール３２は金属製シャフトに半導電性弾性部材を被覆した構成としたが、例えばアルミニウムやステンレス等の金属ロールであっても差し支えない。また、現像ロール３２と感光体２１とは接触した構成としたが、非接触であっても差し支えない。

この現像ロール３２の背後には、現像ロール３２と接触して、現像ロール３２にトナーを供給するトナー供給ロール３３が配設されている。本実施の形態におけるトナー供給ロール３３は、ステンレス等の金属製シャフト周面に半導電性発泡ウレタンを被覆した構成となっており、現像ロール３２同様、シャフト両端が図示外の支持体に回転自在に支持されている。また、シャフトの端部にバイアス電源４１が接続され、トナー供給ロール３３から現像ロール３２側へトナーを供給するための供給バイアスが印加されるようになっている。そして、このトナー供給ロール３３は現像ロール３２に対し、所定量（本実施の形態では０．５ｍｍ）食い込んだ状態で回転するように維持され、トナー供給ロール３３から現像ロール３２へのトナー供給が安定するようになっている。尚、この食い込み量は、現像ロール３２やトナー供給ロール３３の長寿命化という観点から、トナー供給可能な範囲でできるだけ小さいことが好ましい。

また、このトナー供給ロール３３の背後には、トナーを収容するトナーホッパ３４が設けられ、アジテータ３５の回転によってトナーが撹拌されるようになっている。このアジテータ３５は、プラスチック製のシャフト３５ａにポリエステルフィルム等の樹脂フィルムの羽根３５ｂを支持した構成をしており、現像動作時にシャフト３５ａの回転によって羽根３５ｂが回転することで、トナーホッパ３４内のトナーを撹拌すると共に、トナー供給ロール３３側へトナーを供給するようになっている。

更に、本実施の形態においては、現像ロール３２とトナー供給ロール３３との対向部位より現像ロール３２の回転方向下流側には、現像ロール３２上のトナー層に対しトナー帯電量及びトナー量を規制する帯電規制ロール３６が配置されている。この帯電規制ロール３６は、ステンレス等の金属製シャフト周面に半導電性弾性体を被覆した構成のものが使用され、現像ロール３２に対しＡｇａｉｎｓｔ方向に回転（互いの対向部位では逆方向に回転）すると共に、現像ロール３２に対し所定量（本実施の形態では０．５ｍｍ）食い込んだ状態で維持されている。また、この帯電規制ロール３６のシャフトにはバイアス電源４２が接続され、現像ロール３２との対向部位で現像ロール３２上のトナー層に有効な帯電量を付与するための帯電バイアスが印加されるようになっている。そのため、この帯電規制ロール３６によって、トナー帯電量及びトナー量が適正に規制されたトナー層が現像ロール３２上に形成されるようになり、感光体２１と現像ロール３２との対向部位である現像領域で安定した現像が行われるようになっている。

尚、本実施の形態では、帯電規制ロール３６にて、トナー帯電量及びトナー量を規制する態様を採ったが、これに限らず、例えばトナー供給ロール３３側で現像ロール３２上のトナー層厚規制を行う場合には、この帯電規制ロール３６ではトナー帯電量のみを規制することであってもよい。また、帯電規制ロール３６として半導電性弾性体を使用する態様を示したが、例えば可撓性を備えたチューブロール等を使用することも可能である。更に、現像ロール３２が弾性体又は可撓性部材による構成の場合には、帯電規制ロール３６として剛性ロールを使用することも可能である。

そして、特に本実施の形態では、帯電規制ロール３６に対向配置され、現像ロール３２のほぼ反対側には、帯電規制ロール３６上に付着した帯電トナーを除電する導電性ロール部材の除電部材３７が帯電規制ロール３６に接触配置されている。また、この除電部材３７はバイアス電源４３に接続され、直流電界に交流電界が重畳された除電バイアスが印加されるようになっている。
本実施の形態における除電部材３７としては、図４に示す態様の他に、例えば図５（ｂ）〜（ｄ）に示すような各種の除電部材３７が使用できる。図５（ａ）は本実施の形態で使用される除電部材３７であり、（ｂ）は表面が半導電性ブラシで構成されたブラシ状回転部材、（ｃ）は帯電規制ロール３６に近接配置された導電性部材、（ｄ）は帯電規制ロール３６に除電部材３７としてのスコロトロン等のコロナ帯電器が近接配置された構成となっている。尚、このスコロトロンの使用に際しては、バイアス電源４３としては、高圧側の電源４３ａと制御側の電源４３ｂとに分かれている。

次に、本実施の形態に係る、特に現像装置２４の作動について、図４を基に説明する。
同図において、トナーホッパ３４内でアジテータ３５によって撹拌されたトナーは、アジテータ３５の羽根３５ｂの回転によってトナー供給ロール３３側に供給される。トナー供給ロール３３上に担持されたトナーは、トナー供給ロール３３の回転に伴い搬送され、現像ロール３２との対向部位に到達する。このとき、この対向部位での現像ロール３２とトナー供給ロール３３との機械的な摺擦力や供給バイアスによる電界作用により、トナー供給ロール３３上のトナーは現像ロール３２側へ供給され、現像ロール３２上にはある程度制御されたトナー層が形成される。
現像ロール３２へ供給されたトナーは、帯電規制ロール３６によって帯電制御され、現像ロール３２上には所定のトナー帯電量で且つ所定のトナー量のトナー薄層が形成される。このため、現像ロール３２上で帯電制御されたトナー薄層が現像ロール３２と感光体２１との現像領域に搬送されることになる。
そして、現像領域では、バイアス電源２５からの現像バイアスにより現像が行われ、感光体２１上の静電潜像が顕像化される。また、現像ロール３２上で現像されずに残った残留トナーは、現像ロール３２上をそのまま搬送され、トナー供給ロール３３との対向部位に到達し、ここでトナー供給ロール３３側に回収される。

本実施の形態では、帯電規制ロール３６上には、帯電規制ロール３６に印加される帯電バイアスの影響により、異常帯電して逆極性に帯電したトナー（本実施の形態ではマイナストナーを使用しているため、プラスに帯電したトナー）が付着している。そのため、除電部材３７に接続しているバイアス電源４３には、帯電規制ロール３６との間で除電部材３７側がマイナス方向になるように除電バイアスを印加することで、特に、帯電規制ロール３６上に付着した逆極性トナーの帯電量を小さくすることができる（ゼロ帯電に近づく）。
また、このとき、除電部材３７に交流電界を重畳していることから、一層効率的に除電作用が行われるようになる。
したがって、長期に亘って現像特性が安定すると共に、安定した画像形成が可能な画像形成装置が実現できるようになる。
尚、本実施の形態では、除電部材３７としてロール部材を使用したことにより、連続的に安定した除電効果が得られるが、例えば図５（ｂ）のようなブラシ状回転部材を用いても連続的に安定した除電効果が得られる。また、図５（ｃ）のように帯電規制ロール３６に非接触のコロナ帯電器を使用することで、帯電規制ロール３６へ摩耗劣化等の物理的な影響を与えることなく、除電を行うことが可能になる。

また、本実施の形態では、帯電規制ロール３６上に付着した帯電トナーの除電を除電部材３７によって十分行うことから、帯電規制ロール３６上の付着トナーの付着力は小さくなり、帯電規制ロール３６上のトナーは除電部材３７によって一部掻き落とされ、この掻き落とされたトナーはトナーホッパ３４へ戻る。
しかしながら、このトナーホッパ３４へ戻ったトナーは十分除電されているため、核となってトナーホッパ３４内のトナーを凝集させるようなことがなく、トナーの流動性等への悪影響を及ぼすこともない。
一方、帯電規制ロール３６上から掻き落とされなかったトナーは、そのまま帯電規制ロール３６と現像ロール３２との対向部位に戻ることとなるが、このときもトナーの帯電量は小さく、逆極性トナーもないため、帯電規制ロール３６と現像ロール３２間の電界に影響を与えることがなく、トナー薄層の帯電条件は安定して行われるようになる。
更に、本実施の形態では、帯電規制ロール３６を挟んで現像ロール３２と除電部材３７とを略対向する位置に配設していることから、除電バイアスが帯電バイアスに影響することもなく、安定した帯電規制が行われる。

本実施の形態では、除電部材３７を帯電規制ロール３６に接触配置させる態様を示したが、例えば除電部材３７を帯電規制ロール３６に非接触配置することもできる。この場合は、帯電規制ロール３７上に付着したトナーは、除電部材３７による掻き落とし効果はなく、帯電規制ロール３６上に保持される。この帯電規制ロール３６上に保持されたトナーは、そのまま帯電規制ロール３６と現像ロール３２との対向部位に達するが、上述したごとく、帯電バイアスに影響しないことから現像ロール３２上のトナー層の帯電規制は安定して行われ、特に問題を起こすことはない。また、帯電規制ロール３６に付着したトナーが除電された後、帯電規制ロール３６から脱落しても、この脱落したトナーは十分帯電量が小さくなっているため、このトナーを核とする凝集を起こすこともなく、トナーの流動性に悪影響を及ぼすこともない。

また、本実施の形態では、帯電規制ロール３６によって、現像ロール３２上のトナー量を規制する態様を示したが、例えば、現像ロール３２とトナー供給ロール３３との対向部位のトナー供給ロール３３の上流側に対向配置させるトリマを設け、現像ロール３２にトナーを供給する前にトナー量を規制することで、現像ロール３２上のトナー量を規制し、帯電規制ロール３６ではトナー帯電量のみを規制することも可能である。

◎実施の形態２
図６は、本発明が適用された画像形成装置の実施の形態２に係る現像装置の要部を示す。同図において、本実施の形態は、実施の形態１における現像装置２４と略同様に構成されるが、帯電規制ロール３６に対向配置される部材として、除電部材３７の更に下流側に掻き落とし部材３８が設けられている点が実施の形態１と異なる。尚、実施の形態１と同様な構成要素には同様の符号を付し、その詳細な説明は省略する。

本実施の形態における掻き落とし部材３８は、薄板状のウレタンゴムを帯電規制ロール３６の回転方向に対しドクター方向になるように配設し、帯電規制ロール３６上に付着したトナーを掻き落とすようになっている。尚、掻き落とし部材３８としてはウレタンゴムに限らず、他のプラスチック材料、金属材料にて構成されてもよく、また、配設の方法は帯電規制ロール３６上のトナーを掻き落とす方向であれば、ドクター方向に限らず、例えば腹当て方向であってもよい。
本実施の形態では、除電部材３７によって帯電規制ロール３６上に付着した帯電トナー（主として逆極性トナー）を除電した後、帯電規制ロール３６上に付着したままのトナーを確実に掻き落とすことができ、帯電規制ロール３６と現像ロール３２との対向部位では、帯電規制ロール３６側が常に新生面となるため、安定した帯電制御が可能になり、現像ロール３２上のトナー層のトナー帯電量及びトナー量の規制が常時安定して行われるようになる。

本実施の形態では、帯電規制ロール３６に付着したトナーを、一旦除電部材３７によって除電した後掻き落とし部材３８によって掻き落とすことから、掻き落とし部材３８の帯電規制ロール３６への押し当て力は小さくてよく、帯電規制ロール３６や掻き落とし部材３８でのトナー固着等の発生を防ぐことができる。
また、この掻き落とし部材３８によって掻き落とされたトナーは、除電部材３７によって既に除電処理がなされているため、トナーホッパ３４等へ戻されてもトナー凝集を起こすことがなく、トナーの安定した流動性は維持されることとなる。
更に、本実施の形態では、除電部材３７が、実施の形態１に比較し、帯電規制ロール３６と現像ロール３２との対向部位の近くに配設される構成となっているが、除電部材３７に印加する除電バイアスが帯電規制ロール３６と現像ロール３２間の帯電バイアスに影響しないように配設されていることは云うまでもない。

◎実施の形態３
図７は、本発明が適用された画像形成装置の実施の形態３に係る現像装置の要部を示す。同図において、本実施の形態は、実施の形態１における現像装置２４と略同様に構成されるが、除電部材３７の構成が異なる点と、帯電規制ロール３６に対向して掻き落とし部材３８が配設される点とが実施の形態１と異なる。尚、実施の形態１と同様な構成要素には同様の符号を付し、その詳細な説明は省略する。

本実施の形態における除電部材３７は、トナーホッパ３４の上方から現像ロール３２と帯電規制ロール３６との対向部位に近傍まで延びて、トナーホッパ３４側が下方になるように斜めに配設される仕切板３７ａと、その仕切板３７ａのトナーホッパ３４側端部に回転自在に設けられたロール部材３７ｂとで構成されている。
仕切板３７ａは、図８に示すように、三方が絶縁性のプラスチック（コの字状）３７１ａの内部に半導電性プラスチック３７２ａを一体化したものとなっている。また、ロール部材３７ｂは、金属シャフト周面に例えば半導電性のウレタンゴムを被覆したもので、金属シャフトによって図の矢印方向に回転できるようになっている。そして、この金属シャフトの一端がバイアス電源４３に接続されている。

本実施の形態では、除電部材３７としてこのような構成を採っているため、帯電規制ロール３６上に付着したトナーは掻き落とし部材３８によって掻き落とされ、この掻き落とされたトナーは除電部材３７の仕切板３７ａに受け止められ、仕切板３７ａの傾斜方向に沿って徐々に運ばれる。ここで、バイアス電源４３による除電バイアスは、ロール部材３７ｂを介して仕切板３７ａの半導電性プラスチック３７２ａの部分に加わるため、仕切板３７ａ上に掻き落とされたトナーは除電されるようになる。更に、この除電されたトナーが、ロール部材３７ｂの回転によって、トナーホッパ３４の方向へ戻される。
したがって、帯電規制ロール３６から掻き落とされたトナーは、除電が確実になされることから、トナーホッパ３４へ戻されても、このトナーを核とした凝集の発生を防ぐことが可能になり、トナーの安定した流動性を維持できる。尚、このとき、仕切板３７ａの半導電性プラスチック３７２ａは、除電バイアスが帯電規制ロール３６と現像ロール３２との間の帯電バイアスに影響しない距離になっている。

本実施の形態では、除電部材３７として仕切板３７ａとロール部材３７ｂとの構成を採ったが、これに限らず、例えばロール部材３７ｂのない態様であっても、帯電規制ロール３６から掻き落とされたトナーを十分除電してトナーホッパ等へ戻すことができれば、仕切板３７ａのみの構成であってもよい。

◎実施の形態４
図９は、本発明が適用された画像形成装置の実施の形態４に係る現像装置の要部を示す。同図において、本実施の形態は、実施の形態１における現像装置２４と異なり、帯電規制ロール３６が現像ロール３２の下方に配設されている。また、トナー供給ロール３３の下方には、帯電規制ロール３６等から掻き落とされたトナーをトナーホッパ３４側へ戻す第二のアジテータ５１が配設されている。尚、実施の形態１と同様な構成要素には同様の符号を付し、その詳細な説明は省略する。

本実施の形態に係る現像装置２４は、トナー供給ロール３３と現像ロール３２とが所定の間隙をもってＷｉｔｈ方向に回転（対向部位で互いに同方向に回転）している。また、これらの回転速度や間隙及びトナー供給ロール３３に接続したバイアス電源４１による供給バイアスを制御することで、現像ロール３２上に所定のトナー量が供給されるようになっている。
そして、現像ロール３２と対向する位置で、鉛直下方側には、トナー供給ロール３３によって現像ロール３２上に供給されたトナーの帯電量を制御するための帯電規制ロール３６が、現像ロール３２と所定量食い込んだ状態で維持され、現像ロール３２上のトナーのトナー帯電量とトナー量を規制するようになっている。また、帯電規制ロール３６には、帯電規制ロール３６上に付着したトナーを掻き落とす掻き落とし部材３８が接触配置されている。

また、本実施の形態では、現像ロール３２の現像領域の下流側には、現像ロール３２上で現像に使用されなかったトナーを掻き落とすブレード３９が設けられ、このブレード３９によって現像ロール３２から掻き落とされたトナーはトナーホッパ３４に戻るようになっている。
特に、本実施の形態では、トナー供給ロール３３の下方に、例えば半導電性のシャフトの周囲に複数の半導電性フィルム（本例では４枚）が設けられた第二のアジテータ５１が配設されている。この第二のアジテータ５１は、例えば図示外の掻き落とし部材によってトナー供給ロール３３上から掻き落とされたトナー等をトナーホッパ３４側に戻すようになっている。
そして、本実施の形態では、この第二のアジテータ５１には、バイアス電源４３が接続されており、このアジテータ５１の回転によって、搬送されるトナーの除電を行うようになっている。

本実施の形態における作動について、図９を基に説明する。
トナーホッパ３４内でアジテータ３５によって撹拌されたトナーは、その羽根３５ｂ（本実施の形態では２枚の羽根が形成されている）の回転によって徐々にトナー供給ロール３３側に供給される。
トナー供給ロール３３に供給されたトナーは、現像ロール３２との対向部位で所定量のトナーが現像ロール３２側に供給される。この現像ロール３２側に供給されたトナーは、そのまま帯電規制ロール３６側に運ばれ、トナー帯電量及びトナー量の規制が行われる。その結果、所定量のトナー薄層が現像ロール３２上に形成され、その後の現像領域での安定した現像がなされるようになる。

一方、帯電規制ロール３６側には逆極性トナー等が付着するが、この帯電規制ロール３６に付着したトナーは掻き落とし部材３８によって掻き落とされる。そして、掻き落とされたトナーや、トナー供給ロール３３から図示外のブレードによって掻き落とされたトナー等は、現像装置２４中をそのまま自然落下し、第二のアジテータ５１の所へ到達する。この第二のアジテータ５１では、バイアス電源４３によって除電バイアスが印加されているため、この第二のアジテータ５１のシャフトや羽根に接触することで、この部位を通過するトナーの除電が行われ、第二のアジテータ５１を通過したトナーは除電されたトナーとしてトナーホッパ３４側へ搬送される。
そのため、トナーホッパ３４内でのトナーの凝集を防ぐことができ、トナーの安定した流動性が維持される。
一方、ブレード３９によって現像ロール３２から掻き落とされたトナーは、マイナス帯電が維持された状態のため、トナーホッパ３４内に混入しても凝集等の悪影響を発生することは殆どない。

また、図１０は、本実施の形態の変形例としての現像装置２４を示したものであり、第二のアジテータ５１に除電バイアスを印加する代わりに、帯電規制ロール３６に除電部材３７を設け、ここに除電バイアスを印加するようにしたものである。
このような態様にあっては、帯電規制ロール３６上に付着した帯電トナーは、除電部材３７によって除電された後掻き落とし部材３８によって掻き落とされるため、掻き落とされたトナーは十分除電された状態となっている。したがって、除電されたトナーが第二のアジテータ５１を経由してトナーホッパ３４に戻ることとなり、トナーホッパ３４内でトナー凝集等の発生を抑えることが可能になる。
更に、この除電部材３７を設ける態様では、第二のアジテータ５１にもバイアス電源４３を印加することもでき、このことにより、一層トナーの除電がなされることとなる。

（ａ）（ｂ）は本発明に係る現像装置の概要を示す説明図である。 （ａ）（ｂ）は本発明に係る作用を示す説明図である。 本発明が適用された画像形成装置の実施の形態１を示す説明図である。 実施の形態１の現像装置を示す説明図である。 （ａ）〜（ｄ）は実施の形態１の除電部材の態様を示す説明図である。 実施の形態２に係る現像装置を示す説明図である。 実施の形態３に係る現像装置を示す説明図である。 実施の形態３の除電部材を示す説明図である。 実施の形態４に係る現像装置を示す説明図である。 実施の形態４の変形例としての現像装置を示す説明図である。 従来の代表例としての現像装置を示す説明図である。 第二の従来例としての現像装置を示す説明図である。 第三の従来例としての現像装置を示す説明図である。 第四の従来例としての現像装置を示す説明図である。

符号の説明

１…像担持体，２…現像剤担持体，３…帯電規制部材，４…除電部材，５…掻き落とし部材，６…現像剤収容部

Claims (14)

1. 静電潜像が担持される像担持体に対向し回動自在で且つ表面に現像剤を担持する現像剤担持体と、
   この現像剤担持体に対向し回動自在で且つ当該現像剤担持体上の現像剤の帯電規制を行う帯電規制部材と、
   この帯電規制部材に対向配置され且つ当該帯電規制部材上に付着した帯電現像剤を除電する除電部材とを備え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、
   除電部材には、帯電規制部材との間にて、この帯電規制部材上の帯電現像剤が除電される除電バイアスを印加することを特徴とする現像装置。
3. 請求項２記載の現像装置において、
   前記除電バイアスは、帯電規制部材と除電部材との間に、除電部材側が現像剤の本来の帯電極性と同じ極性方向となるような電界を付与するものであることを特徴とする現像装置。
4. 請求項２又は３記載の現像装置において、
   除電バイアスは、直流バイアスに交流バイアスを重畳するものであることを特徴とする現像装置。
5. 請求項１記載の現像装置において、
   除電部材は、ロール部材で構成されることを特徴とする現像装置。
6. 請求項１記載の現像装置において、
   除電部材は、表面に半導電性ブラシを有する回転部材で構成されることを特徴とする現像装置。
7. 請求項１記載の現像装置において、
   除電部材は、コロナ帯電器にて構成されることを特徴とする現像装置。
8. 請求項１記載の現像装置において、
   除電部材は、除電部材に作用する除電電界が現像剤担持体と帯電規制部材との間の帯電領域に影響しない位置に配置されることを特徴とする現像装置。
9. 請求項１記載の現像装置において、
   更に、帯電規制部材と除電部材との対向位置より帯電規制部材の回転方向下流側には、帯電規制部材と対向配置され且つ帯電規制部材上の現像剤を掻き落とし可能な掻き落とし部材を設けることを特徴とする現像装置。
10. 請求項９記載の現像装置において、
    除電部材及び掻き落とし部材は、除電部材に作用する除電電界が現像剤担持体と帯電規制部材との帯電領域に影響しない位置に配置されることを特徴とする現像装置。
11. 静電潜像が担持される像担持体に対向し回動自在で且つ表面に現像剤を担持する現像剤担持体と、
    この現像剤担持体に対向し回動自在で且つ当該現像剤担持体上の現像剤の帯電規制を行う帯電規制部材と、
    この帯電規制部材に対向配置され且つ当該帯電規制部材上に付着した現像剤を掻き落とす掻き落とし部材と、
    この掻き落とし部材によって掻き落とされた帯電現像剤を除電する除電部材とを備えることを特徴とする現像装置。
12. 請求項１１記載の現像装置のうち、現像剤担持体に供給する現像剤が収容可能な現像剤収容部を備えた態様において、
    除電部材は、少なくとも一部に除電バイアスが印加可能な導電部を有し、帯電規制部材から掻き落とされた現像剤が前記現像剤収容部に至る前に除電する仕切部材であることを特徴とする現像装置。
13. 請求項１１記載の現像装置のうち、現像剤担持体に供給する現像剤が収容可能な現像剤収容部を備えた態様において、
    除電部材は、現像剤収容部の現像剤循環経路の入口側に配設され且つ掻き落とし部材によって帯電規制部材から掻き落とされた現像剤を除電しつつ搬送する除電搬送部材であることを特徴とする現像装置。
14. 請求項１乃至１３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。

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