JP2007057620A - 現像装置及びプロセスカートリッジ及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】現像剤担持体上の現像剤のリセット性を長期に渡って高いレベルで維持することにより、現像剤のフィルミングを防止し、濃度低下やカブリの無い良好な画像が長期間得られるようにする。
【解決手段】像担持体２００に対向配置された現像剤担持体１０６と、現像剤担持体に当接され現像剤を所定量に規制する規制部材１０２と、現像剤担持体に当接して現像剤を供給する現像剤供給部材１０５を備え、現像剤担持体にバイアスを印加して像担持体上の潜像を現像する現像装置において、現像中には、現像剤供給部材に現像剤担持体と同電位もしくは現像剤担持体上の正規に帯電した現像剤が現像剤供給部材に吸引される方向の電界を生じるようなバイアスを印加し、現像中以外の時には現像剤供給部材に現像剤担持体と同電位もしくは正規に帯電した現像剤が現像剤担持体に塗布される方向の電界を生じるようなバイアスを印加する。
【選択図】図１

Description

本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンター、プロッター等の画像形成装置に関するものであり、特に、その画像形成装置に採用される非磁性一成分現像剤を用いた現像装置と、その現像装置を備えたプロセスカートリッジ及び画像形成装置に関する。

複写機、ファクシミリ、プリンター等の画像形成装置においては、感光体等の像担持体上に、光書込や静電記録等により画像情報に応じた静電潜像を形成し、この静電潜像を現像装置の現像剤で現像して可視像を形成した後、像担持体上の可視像を直接、もしくは中間転写体を介して、用紙等の記録材に転写し、記録材に転写された画像を定着手段で定着して画像を形成している。
このように感光体等の像担持体上に形成された静電潜像を現像し、可視像を形成する画像形成装置において用いられる現像剤には、トナーとキャリアとから成る二成分現像剤と、トナー単体から成る一成分現像剤とがある。このうち、二成分現像剤を用いる現像方式は、比較的安定した良好な記録画像が得られる反面、キャリアの劣化やトナーとキャリアとの混合比の変動が発生しやすく、また、装置が大型化するという欠点がある。そこで、装置の小型化、低コスト化及び信頼性の点から一成分現像剤を用いた現像方式が用いられている。また、磁性一成分現像剤と非磁性一成分現像剤とを比較した場合、磁性一成分現像剤を用いる現像方式では、一般に黒色マグネタイト粉である磁性体を現像剤であるトナー中に含むため、黒以外の色については鮮明な色の現像剤を得ることが困難である。このため、多色画像を形成する場合には、非磁性一成分現像剤である非磁性一成分トナーが用いられている。また、感光体並びに現像ローラの寿命に及ぼす影響を考慮するとともに重ね合わせ現像が可能であることから、潜像が形成された感光体と現像ローラの現像剤層とを非接触状態として直流バイアスを印加し、トナーを飛翔させて現像を行う非接触現像方式等が用いられている。このような方式では、感光体に現像剤層が接触することなく現像を行うので、充填圧縮された現像剤による摩擦等の影響による感光体や現像ローラの損傷が発生しにくい。

ところで非磁性一成分現像剤を用いた現像装置に関しては従来から様々な提案がなされている。その一例として、特許文献１（特開平９−１９７８０３号公報）には、非磁性一成分系の現像装置において、ホールド力の強い現像剤担持体から高帯電現像剤を引き難し、高帯電現像剤が堆積することを防ぎ、現像剤担持体表面を常に初期と同じ状態に保ち、現像剤担持体上で最適な現像剤付着量と帯電量を経時変化なく得ることを目的として、「表面が規則的または不規則に微小面積で分布した誘電部と接地された導電部とからなる現像剤担持体と、該現像剤担持体に接触して回転する現像剤供給部材とを有し、上記現像剤担持体上に担持された現像剤により静電潜像を可視像化する現像装置において、画像形成時には上記現像剤供給部材に現像剤担持体と同電位または上記現像剤供給部材から上記現像剤担持体に現像剤が移動する方向のバイアスを与え、画像形成時以外の時には上記現像剤供給部材に上記現像剤担持体と同電位または上記現像剤担持体から上記現像剤供給部材に現像剤が移動する方向のバイアスを与える」ことが記載されており、この現像装置では、現像剤担持体のようなホールド力の強い現像剤担持体においてもバイアスを与えることにより微小閉電界を開くことで、高帯電現像剤の堆積を防ぎ、現像剤担持体表面を常に初期と同じ状態に保ち、現像剤担持体上で最適な現像剤付着量と帯電量を経時変化なく得ることができる。

特許文献２（特開平６−４３７４２号公報）には、常に供給部材により充分な量のトナーを現像剤担持体に供し、長期にわたり均一で安定した濃度の複写画像を得ることができる非磁性一成分現像装置を供給することを目的として、「現像剤を担持する現像剤担持体と該現像剤担持体に対してトナー貯蔵部に蓄えられた現像剤の供給を行う供給部材を有し、現像動作中には、該供給部材に、正規に帯電している現像剤が前記担持体ロールに吸引される方向の電界を生じるような電圧を印加するための電圧印加手段を有する現像装置において、静電潜像現像終了後、該供給部材の回転が停止する前の一定時間、逆極性に帯電している現像剤が前記担持体ロールに吸引される方向の電界を生じさせるべく前記電圧印加手段の極性を反転させる」ことが記載されており、このように一連の現像過程の中に担持体ロールと供給部材間の電界を逆転させるという動作を導入することにより簡単な構成で長期にわたって良好なコピー画質を得ることができる。

特許文献３（特開平９−９０７２３号公報）には、画像後端濃度の低下、画像先端濃度の低下を共に解消し、均一な画像特性を得ることができ、高画質及び高解像度に優れた非磁性一成分現像装置を提供することを目的として、「非磁性のトナーからなる非磁性一成分現像剤の層が表面に形成され現像バイアス電圧が印加される現像ローラと、前記現像ローラの後部に接触配設され前記現像ローラに前記トナーを回転し補給するトナー供給ローラと、前記現像ローラの上部に配設され前記現像ローラに圧接し前記トナー量を規制するトナー規制ブレードと、を備えた非磁性一成分現像装置であって、前記トナー供給ローラが導電性部材からなり、前記トナー供給ローラに交流電圧を印加するトナー供給ローラバイアス電源を備えた」ことが記載されており、このように、トナー供給ローラが導電性部材からなり、交流電圧が印加されることによって、トナー供給ローラ部において現像ローラ上へのトナー搬送と未消費トナーの掻き落としを同時に行うことが可能なため、画像後端濃度の低下、画像先端濃度の低下を共に解消することができる。

特許文献４（特開２００１−１６６５７２号公報）には、現像ローラへのトナー供給の際にトナーへストレスを与えることなく、効率よく供給することで、常に安定した画像濃度が得られる現像装置を提供することを目的として、「ブラシ状のトナー供給ローラと現像ローラを備え、微小閉電界によって現像ローラに担持するトナーで、現像ローラに対して離間した感光体上の静電潜像を直流現像バイアスを印加して現像する非磁性１成分現像装置において、現像ローラとトナー供給ローラが離間して設けられ、現像ローラとトナー供給ローラ間に交流成分に直流成分を重畳するバイアスを印加する」ことが記載されており、この現像装置では、トナーへのストレスを与えることなく、現像ローラへのトナー供給を行うことが可能になり、長期間安定した画像濃度を得ることができる。また、ブラシ状トナー供給ローラに接触する帯電部材を設け、トナーの帯電を促進することで、画像のぼそつきや画像濃度の低下の少ない画像を得ることができる。

特開平９−１９７８０３号公報 特開平６−４３７４２号公報 特開平９−９０７２３号公報 特開２００１−１６６５７２号公報

前述の特許文献１や特許文献２等に記載されている現像装置では、画像形成時以外でのみ現像剤を現像剤担持体から離す方向のバイアスを現像剤供給部材に印加している。一般に現像剤担持体の総駆動時間の内、画像形成時以外が占める割合は画像形成時の時間に対して非常に少なくなっており、現像剤担持体上の未現像現像剤をリセットすることが不十分になり、現像剤担持体上の現像剤の微粉化が進行し、現像剤担持体表面がフィルミングし易くなるので、現像剤を適正に帯電させることができなくなり、濃度低下やカブリの問題を生じることが多い。

本発明は上記事情に鑑みなされたものであり、非磁性一成分現像剤を用いる現像装置において、現像剤担持体上の現像剤のリセット性（現像剤の入れ替わり性）を長期に渡って高いレベルで維持することにより、現像剤担持体の現像剤フィルミングを防止し、濃度低下やカブリの無い良好な画像を長期に渡って得ることができる現像装置を提供することを課題とする。また、本発明は、その現像装置を備えた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を課題とする。

上記課題を解決するため、本発明では以下のような技術的手段を採っている。
本発明の第１の手段は、像担持体に対向して配置され回転可能に設けられた現像剤担持体と、前記現像剤担持体に当接され前記現像剤担持体に付着した非磁性一成分現像剤を所定量に規制する規制部材と、前記現像剤担持体に当接して回転可能に設けられ前記非磁性一成分現像剤を前記現像剤担持体に供給する現像剤供給部材とを備え、前記現像剤担持体にバイアスを印加して前記像担持体上の静電潜像を現像する現像装置において、静電潜像現像中には、前記現像剤供給部材に前記現像剤担持体と同電位もしくは前記現像剤担持体上の正規に帯電した現像剤が前記現像剤供給部材に吸引される方向の電界を生じるようなバイアスを印加し、静電潜像現像中以外の時には前記現像剤供給部材に前記現像剤担持体と同電位もしくは正規に帯電した現像剤が前記現像剤担持体に塗布される方向の電界を生じるようなバイアスを印加することを特徴としている（請求項１）。

本発明の第２の手段は、像担持体に対向して配置され回転可能に設けられた現像剤担持体と、前記現像剤担持体に当接され前記現像剤担持体に付着した非磁性一成分現像剤を所定量に規制する規制部材と、前記現像剤担持体に当接して回転可能に設けられ前記非磁性一成分現像剤を前記現像剤担持体に供給する現像剤供給部材と、前記現像剤供給部材には当接し前記現像剤担持体からは離間した位置に設けられた現像剤回収部材とを備え、前記現像剤担持体にバイアスを印加して前記像担持体上の静電潜像を現像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と同電位もしくは前記現像剤担持体上の正規に帯電した現像剤が前記現像剤供給部材に吸引される方向の電界を生じるようなバイアスを印加し、前記現像剤回収部材には前記現像剤供給部材と同電位もしくは前記現像剤供給部材に保持され正規に帯電した現像剤が前記現像剤回収部材に吸引される方向の電界を生じるようなバイアスを印加することを特徴としている（請求項２）。

本発明の第３の手段は、像担持体に対向して配置され回転可能に設けられた現像剤担持体と、前記現像剤担持体に当接され前記現像剤担持体に付着した非磁性一成分現像剤を所定量に規制する規制部材と、前記現像剤担持体に当接して回転可能に設けられ前記非磁性一成分現像剤を前記現像剤担持体に供給する現像剤供給部材と、前記現像剤供給部材には当接し前記現像剤担持体からは離間した位置に設けられた現像剤回収部材とを備え、前記現像剤担持体にバイアスを印加して前記像担持体上の静電潜像を現像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と同電位もしくは前記現像剤担持体上の正規に帯電した現像剤が前記現像剤担持体に塗布される方向の電界を生じるようなバイアスを印加し、前記現像剤回収部材には前記現像剤供給部材と同電位もしくは前記現像剤供給部材に保持され正規に帯電した現像剤が前記現像剤回収部材に吸引される方向の電界を生じるようなバイアスを印加することを特徴としている（請求項３）。

本発明の第４の手段は、第１〜第３のいずれか一つの手段の現像装置において、前記規制部材と前記現像剤担持体との当接位置が、前記現像剤供給部材と前記現像剤担持体の当接位置よりも上方に位置することを特徴としている（請求項４）。
また、本発明の第５の手段は、第２〜第４のいずれか一つの手段の現像装置において、前記現像剤担持体と前記現像剤供給部材と前記現像剤回収部材が、導電性もしくは半導電性部材で構成されていることを特徴としている（請求項５）。

本発明の第６の手段は、第１〜第５のいずれか一つの手段の現像装置において、前記現像剤供給部材が、芯金と表面に細孔を有する発泡部材で構成されていることを特徴としている（請求項６）。
また、本発明の第７の手段は、第１〜第５のいずれか一つの手段の現像装置において、前記現像剤供給部材が、芯金とブラシ部材で構成されていることを特徴としている（請求項７）。
さらに本発明の第８の手段は、第２〜第７のいずれか一つの手段の現像装置において、前記現像剤回収部材が、金属丸棒もしくは芯金と表面に細孔を有する発泡部材、あるいは芯金とブラシ部材で構成されていることを特徴としている（請求項８）。

本発明の第９の手段は、プロセスカートリッジであり、少なくとも第１〜第８のいずれか一つの手段の現像装置を備え、画像形成装置に着脱自在に装備されることを特徴としている（請求項９）。
また、本発明の第１０の手段は、画像形成装置であり、少なくとも第１〜第８のいずれか一つの手段の現像装置を備えたことを特徴としている（請求項１０）。
さらに本発明の第１１の手段は、画像形成装置であり、少なくとも第９の手段のプロセスカートリッジを備えたことを特徴としている（請求項１１）。

本発明の第１の手段の現像装置では、現像剤担持体の総駆動時間の大部分を占める画像形成時に現像剤を現像剤担持体から離す方向のバイアスを現像剤供給部材に印加することにより、現像剤担持体上の現像剤のリセット性を向上させることができ、現像剤担持体上の現像剤の微粉化を抑制することができ、現像剤担持体のフィルミングを防止できるので、長期に渡って良好な画像を得ることが可能となる。

本発明の第２の手段または第３の手段の現像装置では、現像剤供給部材に当接して現像剤回収部材を設け、現像剤供給部材上の現像剤を常にリフレッシュすることができるので、現像剤担持体への現像剤供給部材による現像剤供給が長期に渡って安定となり、長期に渡って良好な画像を安定して得ることが可能となる。

本発明の第４の手段の現像装置では、前記規制部材と前記現像剤担持体との当接位置を、前記現像剤供給部材と前記現像剤担持体との当接位置よりも上方に配置させ、現像剤供給部材の機械的な現像剤供給性を効率的に利用できるようにしているので、第１〜第３のいずれかの手段の効果を、より良く機能させることが可能となり、長期に渡って良好な画像を安定して得ることが可能となる。

本発明の第５の手段の現像装置では、前記現像剤担持体と前記現像剤供給部材と前記現像剤回収部材を、導電性もしくは半導電性部材で構成しているので、各構成部材間にバイアスを印加することが可能となり、電気的に現像剤を移動させることができるため、第２〜第４のいずれかの手段の効果を、より良く機能させることが可能となり、長期に渡って良好な画像を安定して得ることが可能となる。

第６または第７の手段の現像装置では、前記現像剤供給部材を発泡部材やブラシで構成し、その当接部分での当接圧を低圧化しているので、現像剤へのダメージを低減させることが可能となり、現像剤の劣化を抑制でき、長期に渡って良好な画像を安定して得ることが可能となる。
また、第８の手段の現像装置では、前記現像剤回収部材を発泡部材やブラシで構成し、その当接部分での当接圧を低圧化しているので、現像剤へのダメージを低減させることが可能となり、現像剤の劣化を抑制でき、長期に渡って良好な画像を安定して得ることが可能となる。

第９の手段のプロセスカートリッジは、少なくとも第１〜第８のいずれか一つの手段の現像装置を備え、画像形成装置に着脱自在に装備されることにより、現像剤の補充やメンテナンス、現像装置の交換等の際の作業性が向上する。また、現像装置を含む部分をカートリッジ化したことにより、リサイクル性も向上することができる。

第１０の手段の画像形成装置は、少なくとも第１〜第８のいずれか一つの手段の現像装置を備えたことにより、長期に渡って良好な画像を安定して得ることが可能となる。
また、第１１の手段の画像形成装置は、少なくとも第９の手段のプロセスカートリッジを備えたことにより、現像装置を含む部分のメンテンナンスや交換等を容易に行うことができ、長期に渡って良好な画像を安定して得ることができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を図示の実施例に基づいて詳細に説明する。

［実施例１］
まず本発明の第１の手段に係る現像装置の構成、動作の一例について説明する。
図１は本発明の一実施例を示す現像装置の概略構成図である。図１に示す現像装置１００は、光導電性感光体等からなる像担持体２００に対向して配置され回転可能に設けられた現像剤担持体１０６と、現像剤担持体１０６に当接され現像剤担持体に付着した非磁性一成分現像剤を所定量に規制する規制部材１０２と、現像剤担持体１０６に当接して回転可能に設けられ非磁性一成分現像剤を現像剤担持体に供給する現像剤供給部材１０５とを備えている。現像剤供給部材１０５は、内部に非磁性一成分現像剤１１０を収容した現像剤収容部１０１の下部に設けられており、この現像剤収容部１０１内の略中央には現像剤ほぐし部材１０３が設けられている。この現像剤ほぐし部材１０３は、時計周りもしくは反時計回りの方向に回転し、現像剤収容部１０１内に収容された現像剤１１０を撹拌してほぐすように動作する。現像剤収容部１０１内の現像剤は現像剤ほぐし部材１０３によってほぐされると同時に、自重で現像剤供給部材１０５の近傍に移動する。

現像剤供給部材１０５は、芯金の表面を、細孔や空孔（セル）を有した構造の発泡材料で被覆されたローラ形状もしくはブラシで被覆されたローラ形状の回転体（現像剤供給ローラ）であり、現像剤担持体１０６と当接して配置される。なお、現像剤供給部材１０５として特に望ましいものは、芯金の表面を、細孔や空孔（セル）を有した構造の発泡材料で被覆されたローラ形状のものである。この現像剤供給部材１０５は図１では反時計回りの方向に回転し、表面上に載った現像剤を現像剤担持体１０６上に供給する。

上記のように現像剤供給部材１０５の表面は、細孔や空孔（セル）を有した構造の発泡材料等で被覆されており、現像剤供給部材１０５上における現像剤付着量を確保するとともに、現像剤担持体１０６との当接部での圧力集中による現像剤の劣化を防止している。また、発泡材料にはカーボン微粒子を含有させた導電性のもの、もしくはイオン導電性のものが用いられ、現像剤供給部材１０５の電気抵抗値としては１０^３〜１０^１２Ωに設定される。

現像剤供給部材１０５と現像剤担持体１０６は、バイアス電源１０８に接続されている。このバイアス電源１０８内には、例えば直流（ＤＣ）電源回路、交流（ＡＣ）電源回路、電圧制御回路、分電回路、切換え回路等が設けられており、画像形成装置本体側の制御部１０９によって制御される。そして画像形成時には、バイアス電源１０８が制御部１０９によって制御され、現像剤担持体１０６に直流（ＤＣ）の現像バイアス、もしくはＤＣバイアスにＡＣバイアスを重畳させた現像バイアスが印加される。

また、画像形成時（静電潜像現像中）には、現像剤供給部材１０５に現像剤担持体１０６と同電位もしくは現像剤担持体１０６上の正規に帯電した現像剤が現像剤供給部材１０５に吸引される方向の電界を生じるようなバイアスを印加し、画像形成時（静電潜像現像中）以外の時には現像剤供給部材１０５に現像剤担持体１０６と同電位もしくは正規に帯電した現像剤が現像剤担持体１０６に塗布される方向の電界を生じるようなバイアスを印加する。より具体的には、画像形成時には、現像剤供給部材１０５に、現像バイアスに対して現像剤の帯電極性と逆方向にオフセットされたＤＣバイアス、もしくは現像バイアスに対して現像剤の帯電極性と逆方向にオフセットされたＤＣバイアスにＡＣバイアスを重畳させたバイアスが印加される。このバイアスは、現像剤担持体１０６に付着している未現像の残現像剤を現像剤供給部材１０５に吸引する方向に作用する。

現像剤担持体１０６には、芯金の表面に弾性ゴム層を被覆したローラ（現像ローラ）が用いられ、さらに弾性ゴム層の表面には、現像剤と逆の極性に帯電しやすい材料から成る表面コート層が設けられる。弾性ゴム層は、規制部材１０２との当接部での圧力集中による現像剤劣化を防止するために、ＪＩＳ−Ａで６０度以下の硬度に設定される。表面粗さはＲａで０．３〜２．０μｍに設定され、必要量の現像剤が表面に保持される。また、現像剤担持体１０６には、バイアス電源１０８によって像担持体２００との間に電界を形成させるための現像バイアスが印加されるので、弾性ゴム層は１０^３〜１０^１０Ωの抵抗値に設定される。現像剤担持体１０６は反時計回りの方向に回転し、表面に保持した現像剤を規制部材１０２及び像担持体２００との対向位置へと搬送する。

現像剤担持体１０６に当接され現像剤担持体に付着した現像剤を所定量に規制する規制部材（例えばドクタブレード）１０２は、現像剤供給部材１０５と現像剤担持体１０６の当接位置よりも低い位置もしくは高い位置に設けられても良いが、現像剤供給部材１０５と現像剤担持体１０６の当接位置よりも高い位置に設けられることがより望ましい。規制部材１０２は、ステンレススチール（ＳＵＳ）やリン青銅等の金属板バネ材料を用いて形成されており、自由端側を現像剤担持体１０６の表面に１０〜４０Ｎ／ｍの押圧力で当接させたもので、その押圧下を通過した現像剤を薄層化するとともに摩擦帯電によって電荷を付与する。さらに規制部材１０２はバイアス電源１０８に接続されており、この規制部材１０２には摩擦帯電を補助するために、現像バイアスに対して現像剤の帯電極性と同方向にオフセットさせたＤＣバイアス、もしくは現像バイアスに対して現像剤の帯電極性と同方向にオフセットされたＤＣバイアスにＡＣバイアスを重畳させたバイアスが印加される。

図１では像担持体２００は時計回りの方向に回転し、現像剤担持体１０６は反時計回りの方向に回転しているので、現像剤担持体１０６の表面は像担持体２００との対向位置において像担持体２００の進行方向と同方向に移動する。
現像剤担持体１０６上で薄層化された現像剤は、現像剤担持体１０６の回転によって像担持体２００との対向位置へ搬送され、現像剤担持体１０６に印加された現像バイアスと像担持体２００上の静電潜像によって形成される潜像電界に応じて、像担持体２００表面に移動し、静電潜像が現像される。

像担持体２００上に現像されずに現像剤担持体１０６上に残された現像剤が再び現像剤収容部１０１へ戻る部分には、入り口シール１０７が現像剤担持体１０６に当接して設けられ、現像剤は現像装置１００の外部に漏れ出ないように封止される。

なお、図１では現像剤担持体１０６と像担持体２００は接触しているように記載されているが、非接触で配置されていてもかまわない。また、像担持体２００はドラム状の形態が記載されているが、ベルト状の形態であってもかまわない。

図１に示す現像装置１００では、画像形成時に、現像剤供給部材１０５には、バイアス電源１０８によって、現像バイアスに対して現像剤の帯電極性と逆方向にオフセットされたＤＣバイアス、もしくは現像バイアスに対して現像剤の帯電極性と逆方向にオフセットされたＤＣバイアスにＡＣバイアスを重畳させたバイアスが印加される。このバイアスは、現像剤担持体１０６に付着している未現像の残現像剤を現像剤供給部材１０５に吸引する方向に作用する。このように、現像剤担持体１０６の総駆動時間の大部分を占める画像形成時に現像剤１１０を現像剤担持体１０６から離す方向のバイアスを現像剤供給部材１０５に印加することにより、現像剤担持体１０６上の現像剤のリセット性を向上させることができ、現像剤担持体１０６上の現像剤の微粉化を抑制することができる。従って、現像剤担持体１０６上の現像剤のフィルミングを防止できるので、長期に渡って良好な画像を得ることができる。

なお、図１に示す構成例では、現像剤ほぐし部材１０３は現像剤収容部１０１内の略中央に設けているが、この位置では、現像剤収容部１０１内の現像剤１１０の量が減ってきたときに、現像剤１１０の撹拌が行われなくなり、現像剤のほぐし効果が得られなくなる場合がある。図２はその点を改良した現像装置１００の構成例を示しており、現像剤ほぐし部材１０３を現像剤収容部１０１内の中央より下方に移動し、現像剤供給部材１０５の近傍の現像剤を撹拌できるようにしたものである。このように、図２に示す位置に現像剤ほぐし部材１０３を設けることにより、現像剤収容部１０１内の現像剤１１０の量が減ったときにも現像剤１１０のほぐし動作を確実に行うことができる。

［実施例２］
次に本発明の第２、第３の手段に係る現像装置の構成、動作の一例について説明する。
図３は本発明の一実施例を示す現像装置の概略構成図である。図３に示す現像装置１００は、光導電性感光体等からなる像担持体２００に対向して配置され回転可能に設けられた現像剤担持体１０６と、現像剤担持体１０６に当接され現像剤担持体に付着した非磁性一成分現像剤を所定量に規制する規制部材１０２と、現像剤担持体１０６に当接して回転可能に設けられ非磁性一成分現像剤を現像剤担持体に供給する現像剤供給部材１０５と、現像剤供給部材１０５には当接し現像剤担持体１０６からは離間した位置に設けられた現像剤回収部材１０４とを備えている。現像剤供給部材１０５は、内部に非磁性一成分現像剤１１０を収容した現像剤収容部１０１の下部に設けられており、この現像剤収容部１０１内の略中央には現像剤ほぐし部材１０３が設けられている。この現像剤ほぐし部材１０３は、時計周りもしくは反時計回りの方向に回転し、現像剤収容部１０１内に収容された現像剤１１０を撹拌してほぐすように動作する。現像剤収容部１０１内の現像剤は現像剤ほぐし部材１０３によってほぐされると同時に、自重で現像剤供給部材１０５の近傍に移動する。

なお、前述の実施例１で説明したように、現像剤ほぐし部材１０３の設置位置は現像剤収容部１０１内の略中央に限るものではなく、図４に示す別の実施例のように、現像剤ほぐし部材１０３を現像剤収容部１０１内の中央より下方に移動し、現像剤供給部材１０５の近傍の現像剤を撹拌できるようにしてもよい。

図３（または図４）に示す現像装置１００の基本的な構成は図１（または図２）に示した現像装置と同様であるが、図３（または図４）に示す現像装置１００では、現像剤収容部１０１内の現像剤供給部材１０５に当接して現像剤回収部材１０４を設けている。
この現像剤回収部材１０４は、現像剤担持体１０６や現像剤供給部材１０５と同様に、バイアス電源１０８に接続されている。このバイアス電源１０８内には、例えば直流（ＤＣ）電源回路、交流（ＡＣ）電源回路、電圧制御回路、分電回路、切換え回路等が設けられており、画像形成装置本体側の制御部１０９によって制御される。そして画像形成時には、バイアス電源１０８が制御部１０９によって制御され、現像剤担持体１０６に直流（ＤＣ）の現像バイアス、もしくはＤＣバイアスにＡＣバイアスを重畳させた現像バイアスが印加される。

また、画像形成時（静電潜像現像中）には、現像剤供給部材１０５に現像剤担持体１０６と同電位もしくは現像剤担持体１０６上の正規に帯電した現像剤が現像剤供給部材１０５に吸引される方向の電界を生じるようなバイアスを印加し、画像形成時（静電潜像現像中）以外の時には現像剤供給部材１０５に現像剤担持体１０６と同電位もしくは正規に帯電した現像剤が現像剤担持体１０６に塗布される方向の電界を生じるようなバイアスを印加する。より具体的には、画像形成時には、現像剤供給部材１０５に、現像バイアスに対して現像剤の帯電極性と逆方向にオフセットされたＤＣバイアス、もしくは現像バイアスに対して現像剤の帯電極性と逆方向にオフセットされたＤＣバイアスにＡＣバイアスを重畳させたバイアスが印加される。このバイアスは、現像剤担持体１０６に付着している未現像の残現像剤を現像剤供給部材１０５に吸引する方向に作用する。

現像剤回収部材１０４には、現像剤供給部材１０５に印加されるバイアスに対して現像剤１１０の帯電極性と逆方向にオフセットされたＤＣバイアス、もしくは現像剤供給部材１０５に印加されるバイアスに対して現像剤の帯電極性と逆方向にオフセットされたＤＣバイアスにＡＣバイアスを重畳させたバイアスが印加される。このバイアスは、現像剤供給部材１０５に吸着している現像剤を現像剤回収部材１０４に吸引する方向に作用する。

本実施例の現像装置では、現像剤供給部材１０５に当接して現像剤回収部材１０４を設け、現像剤供給部材１０５上の現像剤を常にリフレッシュすることができるので、現像剤担持体１０６への現像剤供給部材１０５による現像剤供給が長期に渡って安定となり、長期に渡って良好な画像を安定して得ることができる。

［実施例３］
次に本発明の第４の手段に係る現像装置の構成、動作の一例について説明する。
実施例２（図３または図４）で説明した現像装置１００において、現像剤担持体１０６に当接され現像剤担持体に付着した現像剤を所定量に規制する規制部材１０２は、現像剤供給部材１０５と現像剤担持体１０６の当接位置よりも低い位置もしくは高い位置に設けられても良いが、現像剤供給部材１０５と現像剤担持体１０６の当接位置よりも上方の高い位置に設けられることがより望ましい。この規制部材１０２は、ＳＵＳやリン青銅等の金属板バネ材料を用いて形成され、自由端側を現像剤担持体１０６の表面に１０〜４０Ｎ／ｍの押圧力で当接させたものであり、その押圧下を通過した現像剤を薄層化するとともに摩擦帯電によって電荷を付与する。さらに規制部材１０２はバイアス電源１０８に接続されており、この規制部材１０２には摩擦帯電を補助するために、現像バイアスに対して現像剤の帯電極性と同方向にオフセットさせたＤＣバイアス、もしくは現像バイアスに対して現像剤の帯電極性と同方向にオフセットされたＤＣバイアスにＡＣバイアスを重畳させたバイアスが印加される。

本実施例の現像装置１００では、規制部材１０２と現像剤担持体１０６との当接位置を、現像剤供給部材１０５と現像剤担持体１０６との当接位置よりも上方に配置させ、現像剤供給部材１０５の機械的な現像剤供給性を効率的に利用できるようにしているので、実施例１もしくは実施例２で説明した効果を、より良く機能させることが可能となり、長期に渡って良好な画像を安定して得ることができる。

［実施例４］
次に本発明の第５〜第８の手段に係る現像装置の構成、動作の一例について説明する。
実施例２，３で説明した図３（または図４）に示す構成の現像装置１００に設けられた現像剤担持体１０６には、芯金の表面に弾性ゴム層を被覆したローラ（現像ローラ）が用いられ、さらに弾性ゴム層の表面には現像剤１１０と逆の極性に帯電しやすい材料から成る表面コート層が設けられる。弾性ゴム層は、規制部材１０２との当接部での圧力集中による現像剤劣化を防止するために、ＪＩＳ−Ａで６０度以下の硬度に設定される。表面粗さはＲａで０．３〜２．０μｍに設定され、必要量の現像剤が表面に保持される。また、現像剤担持体１０６には像担持体２００との間に電界を形成させるための現像バイアスが印加されるので、弾性ゴム層は１０^３〜１０^１０Ωの抵抗値に設定される。

現像装置１００に設けられた現像剤供給部材１０５は、芯金の表面を、細孔や空孔（セル）を有した構造の発泡材料で被覆されたローラ形状、もしくはブラシで被覆されたローラ形状の回転体（現像剤供給ローラ）が用いられ、現像剤担持体１０６と当接して配置される。
しかし、現像剤供給部材１０５として特に望ましいものは、芯金の表面を、細孔や空孔（セル）を有した構造の発泡材料で被覆されたローラ形状のものである。この現像剤供給部材１０５の表面は、細孔や空孔（セル）を有した構造の発泡材料で被覆されているが、その発泡材料にはカーボン微粒子を含有させた導電性のもの、もしくはイオン導電性のものが用いられ、電気抵抗値としては１０^３〜１０^１２Ωに設定される。具体的な材料としては、エチレンプロピレン共重合体の発泡体にカーボンを添加したものや、ポリウレタンの発泡体にカーボンを添加したものなどが挙げられ、そのセルは平均セル数が３０（個／２５ｍｍ）〜７０（個／２５ｍｍ）のものが望ましい。

図３（または図４）に示す現像装置１００に設けられた現像剤回収部材１０４は、金属ローラ、または、芯金の表面を、細孔や空孔（セル）を有した構造の発泡材料で被覆されたローラ、もしくは電子伝導性の材料のブラシで被覆されたローラ等であり、現像剤回収部材１０４として金属ローラを用いる場合は、材料そのものに導電性があるので問題はないが、現像剤回収部材１０４として、芯金の表面を、細孔や空孔（セル）を有した構造の発泡材料で被覆されたローラを用いた場合は、そのローラ表面は細孔や空孔（セル）を有した構造の発泡材料で被覆されているので、その発泡材料にはカーボン微粒子を含有させた導電性のもの、もしくはイオン導電性のものが用いられ、電気抵抗値としては１０^３〜１０^１２Ωに設定される。

以上のように、本実施例の現像装置１００では、現像剤担持体１０６と現像剤供給部材１０５と現像剤回収部材１０４を、導電性もしくは半導電性部材で構成しているので、バイアス電源１０８によって各構成部材間にバイアスを印加することが可能となり、電気的に現像剤を移動させることができるため、実施例２，３で述べた効果を、より良く機能させることが可能となり、長期に渡って良好な画像を安定して得ることができる。
また、本実施例では、現像剤供給部材１０５や現像剤回収部材１０４の表層を発泡部材やブラシで構成し、その当接部分での当接圧を低圧化しているので、現像剤へのダメージを低減させることが可能となり、現像剤の劣化を抑制でき、長期に渡って良好な画像を安定して得ることができる。

［実施例５］
次に本発明の第９の手段に係るプロセスカートリッジの一例について説明する。
本実施例のプロセスカートリッジは、図１〜４のいずれかの構成の現像装置１００を備え、この現像装置１００を例えば像担持体２００とともに一つのカートリッジに収納し、画像形成装置に着脱自在に装着した構成とするものである。
また、後述するが、現像装置１００と像担持体２００に加えて、クリーニング装置や帯電装置等も共に一体型のカートリッジ内に設けて、作像部をプロセスカートリッジ化してもよく、このプロセスカートリッジを装置本体に対して着脱自在に装着した構成としてもよい。

［実施例６］
次に本発明の第１０の手段に係る画像形成装置の一例について説明する。
図５は本発明の一実施例を示す画像形成装置の概略構成図である。この画像形成装置３００は、光導電性感光体からなる像担持体２００と、その像担持体２００の周囲に配置された帯電装置２１０、光書込装置２２０、現像装置１００、転写装置２３０、クリーニング装置２４０とからなる作像部を備えている。この作像部では、帯電装置２１０により像担持体２００を均一に帯電し、帯電した像担持体２００に対して光書込装置２２０により画像情報に応じた光束を照射して静電潜像を形成する。この像担持体２００上の静電潜像は、現像装置１００（例えば図１〜４のいずれかの構成）の現像剤１１０で現像されて可視像化される。

作像部の下方には、シート状の定型サイズの用紙Ｐを収納した給紙カセット２６０が装着されており、この給紙カセット２６０内の用紙Ｐは、画像形成動作にタイミングを合わせて給紙ローラ２６１で繰り出されて分離ローラ２６２で１枚に分離され、搬送ローラ２６３，２６４を経てレジストローラ２７０の位置に搬送される。なお、定型以外の用紙や葉書、特殊な用紙（ＯＨＰシート、厚紙等）は、手差しトレイ２６５を外側に開くことにより、該手差しトレイ２６５から給紙することができる。

レジストローラ２７０の位置に搬送された用紙Ｐは、像担持体２００上の可視像（トナー像）が転写部（像担持体２００と転写装置２３０の対向位置）へ来るのにタイミングを合わせて、レンジストローラ２７０により転写部に送り出され、転写装置２３０で搬送されながらトナー像が転写される。転写装置２３０の用紙搬送方向下流側には、例えば熱定着ローラ２５１と加圧ローラ２５２からなる定着装置２５０が配設されており、用紙Ｐに転写されたトナー像が定着装置２５０で加熱・加圧されて定着される。定着後の用紙Ｐは排紙搬送ローラ２８０，２８１により搬送され、排紙ローラ２８２で排紙トレイ２９０上に排紙される。一方、トナー像転写後の像担持体２００は、その表面に残留したトナーや紙粉等をクリーニング装置２４０で除去されて、次の画像形成に至る。

以上のような構成、動作の画像形成装置において、帯電装置２１０としては帯電ローラや帯電ブラシ等の接触型の帯電装置や、放電器を利用した非接触型の帯電装置等がある。
光書込装置２２０としては、光源として半導体レーザ（ＬＤ）を用い、回転多面鏡等の光偏向器でレーザ光を偏向走査し、像担持体上に静電潜像を形成する光走査方式のものや、光源として発光ダイオードアレイ（ＬＥＤアレイ）を用い、ロッドレンズアレイやマイクロレンズアレイ等のアレイ状結像素子と組み合わせて、像担持体上に静電潜像を書込む方式のものなどがある。
現像装置１００としては、前述の実施例１〜４で説明したうちのいずれかの構成の現像装置が用いられる。

転写装置２３０は、図示の例では転写ベルトを用いて用紙搬送手段を兼ねた構成としているが、この他、転写ローラ、転写チャージャ等を用いても良い。また、転写装置２３０を中間転写装置として、トナー像を中間転写ベルト上に一旦、一次転写した後、用紙に二次転写する構成とすることもできる。
定着装置２５０は、図示の例では熱定着ローラ２５１と加圧ローラ２５２からなる定着装置としたが、この他、ベルト状の定着部材を用いたベルト定着装置等を用いてもよい。
以上、画像形成装置の一例について説明したが、本発明に係る画像形成装置はこの実施例で述べた構成に限定されるものではない。

［実施例７］
次に本発明の第１１の手段に係る画像形成装置の一例について説明する。
図６は本発明の一実施例を示す画像形成装置の概略構成図である。この画像形成装置３００の基本的な構成は、実施例６で説明した図５の構成と同様であるが、本実施例では、実施例５で述べたプロセスカートリッジ３１０を着脱自在に装備した構成としたものである。すなわち、図６に示す構成の画像形成装置３００では、作像部を構成する部材のうち、現像装置１００、像担持体２００、帯電装置２１０、クリーニング装置２４０を一体型のカートリッジ内に設けてプロセスカートリッジ化したものであり、このようなプロセスカートリッジ３１０を用いることにより、現像装置１００を含む部分のメンテンナンスや交換等を容易に行うことができ、長期に渡って良好な画像を安定して得ることができる。また、作像部をプロセスカートリッジ化することにより、リサイクル性も向上される。

なお、図６に示すような構成のプロセスカートリッジ３１０を４つ用いて、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの各色の作像ユニットとして、転写装置に沿って並設し、４つのプロセスカートリッジで作像した各色の画像を、転写装置の転写ベルトで搬送される用紙Ｐに順次転写する構成とすれば、本発明の現像装置１００やプロセスカートリッジ３１０を備えたタンデム型のカラー画像形成装置を得ることができる。

本発明の一実施例を示す現像装置の概略構成図である。 本発明の別の実施例を示す現像装置の概略構成図である。 本発明の別の実施例を示す現像装置の概略構成図である。 本発明の別の実施例を示す現像装置の概略構成図である。 本発明の別の実施例を示す画像形成装置の概略構成図である。 本発明の別の実施例を示す画像形成装置の概略構成図である。

符号の説明

１００：現像装置
１０１：現像剤収納部
１０２：規制部材
１０３：現像剤ほぐし部材
１０４：現像剤回収部材
１０５：現像剤供給部材
１０６：現像剤担持体
１０７：入り口シール
１０８：バイアス電源
１０９：制御部
１１０：現像剤
２００：像担持体
２１０：帯電装置
２２０：光書込装置
２３０：転写装置
２４０：クリーニング装置
２５０：定着装置
２６０：給紙カセット
３００：画像形成装置
３１０：プロセスカートリッジ

Claims (11)

1. 像担持体に対向して配置され回転可能に設けられた現像剤担持体と、前記現像剤担持体に当接され前記現像剤担持体に付着した非磁性一成分現像剤を所定量に規制する規制部材と、前記現像剤担持体に当接して回転可能に設けられ前記非磁性一成分現像剤を前記現像剤担持体に供給する現像剤供給部材とを備え、前記現像剤担持体にバイアスを印加して前記像担持体上の静電潜像を現像する現像装置において、
   静電潜像現像中には、前記現像剤供給部材に前記現像剤担持体と同電位もしくは前記現像剤担持体上の正規に帯電した現像剤が前記現像剤供給部材に吸引される方向の電界を生じるようなバイアスを印加し、静電潜像現像中以外の時には前記現像剤供給部材に前記現像剤担持体と同電位もしくは正規に帯電した現像剤が前記現像剤担持体に塗布される方向の電界を生じるようなバイアスを印加することを特徴とする現像装置。
2. 像担持体に対向して配置され回転可能に設けられた現像剤担持体と、前記現像剤担持体に当接され前記現像剤担持体に付着した非磁性一成分現像剤を所定量に規制する規制部材と、前記現像剤担持体に当接して回転可能に設けられ前記非磁性一成分現像剤を前記現像剤担持体に供給する現像剤供給部材と、前記現像剤供給部材には当接し前記現像剤担持体からは離間した位置に設けられた現像剤回収部材とを備え、前記現像剤担持体にバイアスを印加して前記像担持体上の静電潜像を現像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と同電位もしくは前記現像剤担持体上の正規に帯電した現像剤が前記現像剤供給部材に吸引される方向の電界を生じるようなバイアスを印加し、前記現像剤回収部材には前記現像剤供給部材と同電位もしくは前記現像剤供給部材に保持され正規に帯電した現像剤が前記現像剤回収部材に吸引される方向の電界を生じるようなバイアスを印加することを特徴とする現像装置。
3. 像担持体に対向して配置され回転可能に設けられた現像剤担持体と、前記現像剤担持体に当接され前記現像剤担持体に付着した非磁性一成分現像剤を所定量に規制する規制部材と、前記現像剤担持体に当接して回転可能に設けられ前記非磁性一成分現像剤を前記現像剤担持体に供給する現像剤供給部材と、前記現像剤供給部材には当接し前記現像剤担持体からは離間した位置に設けられた現像剤回収部材とを備え、前記現像剤担持体にバイアスを印加して前記像担持体の静電潜像を現像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と同電位もしくは前記現像剤担持体上の正規に帯電した現像剤が前記現像剤担持体に塗布される方向の電界を生じるようなバイアスを印加し、前記現像剤回収部材には前記現像剤供給部材と同電位もしくは前記現像剤供給部材に保持され正規に帯電した現像剤が前記現像剤回収部材に吸引される方向の電界を生じるようなバイアスを印加することを特徴とする現像装置。
4. 請求項１〜請求項３のいずれか一つに記載の現像装置において、
   前記規制部材と前記現像剤担持体との当接位置が、前記現像剤供給部材と前記現像剤担持体の当接位置よりも上方に位置することを特徴とする現像装置。
5. 請求項２〜請求項４のいずれか一つに記載の現像装置において、
   前記現像剤担持体と前記現像剤供給部材と前記現像剤回収部材が、導電性もしくは半導電性部材で構成されていることを特徴とする現像装置。
6. 請求項１〜請求項５のいずれか一つに記載の現像装置において、
   前記現像剤供給部材が、芯金と表面に細孔を有する発泡部材で構成されていることを特徴とする現像装置。
7. 請求項１〜請求項５のいずれか一つに記載の現像装置において、
   前記現像剤供給部材が、芯金とブラシ部材で構成されていることを特徴とする現像装置。
8. 請求項２〜請求項７のいずれか一つに記載の現像装置において、
   前記現像剤回収部材が、金属丸棒もしくは芯金と表面に細孔を有する発泡部材、あるいは芯金とブラシ部材で構成されていることを特徴とする現像装置。
9. 少なくとも請求項１〜請求項８のいずれか一つに記載の現像装置を備え、画像形成装置に着脱自在に装備されることを特徴とするプロセスカートリッジ。
10. 少なくとも請求項１〜請求項８のいずれか一つ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。
11. 少なくとも請求項９記載のプロセスカートリッジを備えたことを特徴とする画像形成装置。
    

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