JP2017058601A - 現像装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】タルク等の異物が現像剤に混入することを防止して、長期間にわたり良好な画像を形成することができる現像装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置を提供する。【解決手段】現像剤担持体の回転方向において、像担持体に現像剤を供給する位置より下流側の位置にて、現像剤担持体に接触して現像剤に混入している異物を除去する導電性でブラシ状の異物除去部材を有し、異物除去部材の電位が、現像バイアスが印加される現像剤担持体と同電位、あるいは、現像剤担持体に対して前記異物の帯電特性と反対の極性側となる電位差が生じるような電位に設定されている。【選択図】図１

Description

本発明は、静電潜像を現像剤によって現像する現像装置、プロセスカートリッジ及びこれを用いた画像形成装置に関する。

従来から、電子写真方式を用いた画像形成装置は、像担持体としての感光ドラムと、感光ドラムに形成された静電潜像に現像剤を供給し、静電潜像を可視化する現像装置と、を備えている。感光ドラムに形成された現像剤像は、転写手段によって記録材に転写され、転写手段による記録材への転写後に感光ドラムに残った現像剤はクリーニング手段によって回収されるようになっている。
クリーニング手段としては、例えば、フェルト片をブレードのように感光ドラム表面に押し当てたものが提案されている（特許文献１を参照）。しかし、この構成では、フェルト片が目詰まりを起こしたり、また、感光ドラムへの固着（フィルミング）が生じしやすく、紙粉やタルク等の異物がフェルト片を摺り抜けるといった課題がある。
特に、記録材に填料として含まれるタルク（化学組成Ｍｇ₃（Ｓｉ₄Ｏ10）（ＯＨ）₂）
は、負極性に帯電し易く、相手材を正極性に帯電し易い特性がある。そのため、前記クリーニング手段を摺り抜けたタルクが現像容器内に進入すると、負極性であるトナーを正極性に帯電しようとするため、トナーの帯電量を低下させてしまう。トナーの帯電量が低下すると、非画像部にトナーが載る所謂「カブリ」が生じるため、画質品質を低下させることとなる。
一方で、紙粉やタルク等のクリーニング性能を強化するために、感光ドラムの表面にクリーニングブレードを押圧すると共に、クリーニングブレードの下流側に研磨パッドを設けた画像形成装置も提案されている（特許文献２を参照）。
しかし、この構成では、感光ドラムの表面を研磨パッドで研磨あるいは強く摩擦することでタルクや紙粉を除去するため、感光ドラムが磨耗して寿命が短くなるという課題がある。
一方、特許文献３には、現像剤を担持するマグネットローラからスクレーパによって現像容器内に掻き落される現像剤の流れの中に、高分子材料の繊維で構成される紙粉除去ブラシを配設した現像装置が提案されている。この現像装置は、紙粉除去ブラシと現像剤との接触によって摩擦帯電させ、現像剤中に混在する軽質量の紙粉や塵埃を紙粉除去ブラシに静電吸着して除去するようになっている。
しかし、このような構成では、紙粉等の除去は、紙粉除去ブラシの帯電量に依存し、帯電量が小さいと吸着することができない。
た、潜像保持体に接触する現像ローラをブラシ状にした現像装置も知られているが（特
許文献４）、このような構成では、潜像保持体上の紙粉等の異物は、ブラシ状の現像ローラに付着したまま回転して現像容器内に送りこまれ、トナーの劣化を助長する。

特開平０１−１６１２８５号公報 特開平０１−１６１２７９号公報 特公平０７−３６１３号公報 特開昭５８−５８５６８号公報

本発明はこのような事情を考慮してなされたものであり、その目的とするところは、タ
ルク等の異物が現像剤に混入することを低減して、長期間にわたり良好な画像を形成することができる現像装置、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にある。

上記目的を達成するために、本発明は、
像担持体に対向配置され現像剤を担持して回転し、前記像担持体に前記現像剤を供給するための現像剤担持体を備える現像装置であって、
前記現像剤担持体の回転方向において、前記像担持体に前記現像剤を供給する位置より下流側の位置にて、前記現像剤担持体に接触して現像剤に混入している異物を除去する導電性でブラシ状の異物除去部材を有し、
前記異物除去部材の電位が、現像バイアスが印加される前記現像剤担持体と同電位、あるいは、現像剤担持体に対して前記異物の帯電特性と反対の極性側となる電位差が生じるような電位に設定されていることを特徴とする。

また、本発明のプロセスカートリッジは、上記現像装置と、現像装置から供給される現像剤で形成される現像剤像を担持する像担持体と、を有する。
また、本発明の画像形成装置は、像担持体と、この像担持体に形成された静電潜像に現像剤を供給して静電潜像を可視化する現像装置と、を備えた画像形成装置であって、前記現像装置が上記した現像装置によって構成される。

本発明によれば、ブラシ状の異物除去部材によって、現像剤担持体に付着したタルク等の異物を除去することにより、異物によって生じる現像剤の帯電性低下を防ぎ、カブリの発生を低減することができる。

（Ａ）は本発明の実施例１に係る画像形成装置の概略構成図、（Ｂ）は現像ローラ及び異物除去ブラシの電位を設定するバイアス電圧の一例を示す図。 図１の異物除去ブラシの斜視図。 図２の異物除去ブラシの起毛部の上面図。 実施例１におけるタルク付着試験に用いた装置の概略構成図。 実施例１におけるタルク付着試験後の現像ローラおよび異物除去ブラシの状態をあらわす説明図。 （Ａ）は本発明の実施例２に係る画像形成装置の概略構成図、（Ｂ）は実施例２におけるタルク付着試験後の現像ローラおよび異物除去ブラシの状態を表す説明図。 （Ａ）は本発明の実施例３に係る画像形成装置の現像ローラ及び異物除去ブラシに電位設定例を示す図。（Ｂ）は実施例３におけるタルク付着試験後の現像ローラ２および異物除去ブラシの状態をあらわす説明図。 本発明の実施例４に係る画像形成装置の概略構成図。

以下に図面を参照して、この発明を実施するための実施例を例示的に詳しく説明する。ただし、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状それらの相対配置などは、発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものであり、この発明の範囲を以下の実施例に限定する趣旨のものではない。本発明は、静電潜像を現像剤としてのトナーを用いて現像（可視化）する現像装置、プロセスカートリッジ及びこれを用いた画像形成装置に関する。

［実施例１］
以下、本発明の実施例１について説明する。
〈画像形成装置〉
本発明の画像形成装置は、像担持体である感光体と、感光体を露光することにより、この感光体に静電潜像を形成する露光装置と、上記トナーを担持して感光体に搬送するための現像剤担持体であるトナー担持体（現像剤担持体）を少なくとも有している。このトナー担持体を感光体に当接させて現像領域を形成し、この現像領域において上記トナーを感光体上の静電潜像に電気的に付着させることにより静電潜像を可視化してトナー画像を形成する現像装置が構成される。さらに、トナー画像を記録材に転写する転写装置、記録材上のトナーを加熱加圧して定着させる加熱定着装置を備えている。本実施例の現像装置は、現像剤担持体（又はトナー担持体）である現像ローラを少なくとも有している。

図1（Ａ）は本発明の画像形成装置の一例を示す概略構成図である。
本発明の画像形成装置は、いわゆるレーザビームプリンタであり、像担持体としての感光ドラム１と、帯電装置である帯電ローラ５、露光装置としてのレーザスキャナ６、現像装置３、転写装置としての転写ローラ４及びクリーニング装置１７が配置されている。
帯電ローラ５は、感光ドラム１の表面に均一に帯電させるもので、帯電した感光体表面にレーザスキャナ６によって静電潜像が形成され、静電潜像が現像されてトナー画像とされる。得られたトナー画像は、転写ローラ４によって、給紙部２０から給紙された記録材記録材に転写され、この転写ローラ４による転写が行われた後に、感光ドラム１上に残留するトナーがクリーニング装置１７によって回収される。また、記録材Ｐ上のトナー画像は、転写ローラ４の下流側に配置された定着装置３０により、加熱加圧されて定着され、排紙部３１に排紙される。

本実施例の感光ドラム１と現像装置３は、画像形成装置本体に着脱可能なプロセスカートリッジに組み付けられている。しかしこれに限定されず、固定設置タイプとすることもできるし、感光ドラム１を固定設置して現像装置を着脱可能にすることも可能である。プロセスカートリッジは、少なくとも像担持体である感光ドラムを有すればよい。本実施例のプロセスカートリッジは、感光ドラム１と現像装置３だけでなく、帯電ローラ５、及びクリーニング装置１７も組み付けられている。
また、露光装置としてのレーザスキャナ６は、画像形成装置本体に、プロセスカートリッジとは別に設置されている。レーザスキャナ６は、画像形成装置に入力される、またはテストパターンのような装置本体内部で作成される画像信号に応じてＯＮ／ＯＦＦ制御されたレーザ光を感光ドラム１に照射し、感光ドラム１上に静電潜像（デジタル潜像）を形成するものである。

なお、本発明で用いられる露光装置は、レーザスキャナ６に限るものではなく、ＬＥＤプリントヘッド方式や液晶シャッターアレイ方式などの露光装置も適用可能である。露光装置に入力する前記画像信号を変調して濃度階調性を得る方法としては、レーザ光強度変調や誤差拡散法、ディザ法等の面積階調法を用いることが好ましい。さらに、それらを組み合わせても良い。またＰＷＭ（パルス幅変調）方式を用いて、１画素の面積階調による多値記録を行うことも好ましく、画像信号は００ｈ（白）〜ＦＦ（黒）までの２５６階調レベルで変化させることも可能である。本実施例においては、ＰＷＭ方式が用いられている。
露光時の感光ドラム１の表面電位としては、負帯電性トナーを用いる場合は、非画像部電位（Ｖｄ）としては、−５００〜−８００Ｖの範囲が好適である。また、最大トナー画像濃度が得られる画像部電位（Ｖｌ）としては、−５０〜−２００Ｖの範囲が好適である。同様に、正帯電性トナーを用いる場合は、非画像部電位（Ｖｄ）としては、＋５００〜＋８００Ｖの範囲が好適であり、また最大トナー画像濃度が得られる画像部電位（Ｖｌ）としては、＋５０〜＋２００Ｖの範囲が好適である。本実施例では負帯電性トナーを用いるが、感光ドラム１の表面電位については後述する。

感光ドラム１は、不図示の感光ドラム１駆動源による図１の矢印ａ方向に回転駆動される。
現像装置３は、像担持体としての感光ドラム１に対向配置され、トナーを担持して回転し、感光ドラム１に接触してトナーを供給する現像剤担持体としての現像ローラ２と、現像ローラ２にトナーを供給する供給部材としてのトナー供給ローラ８と、を備えている。この例では、トナーは一成分現像剤の非磁性トナーであり、現像容器１１に収容され、現像容器１１には、トナーを攪拌する攪拌羽根１２が設けられている。また、現像ローラ２のトナー供給ローラ８の接触部の下流側であって、感光ドラム１との接触部（トナーを供給する位置）の上流側には、現像ローラ２上のトナー量を規制する現像ブレード９が設けられている。

また、現像ローラ２の回転方向において、感光ドラム１と現像ローラ２との接触部（トナーを供給する位置）の下流側には、現像容器１１の下部から外部へのトナー吹き出しを防止するための吹き出し防止シート１５が設けられている。
さらに、この現像装置３には、現像ローラ２に接触するように固定配置され現像剤に混入している異物を除去するブラシ状の異物除去部材としての異物除去ブラシ１４が設けられている。
ここで、異物除去ブラシ１４によって除去される異物とは、この実施例１では、主として、感光ドラム１から現像ローラ２に付着した記録材に填料として含まれるタルクである。このタルクの帯電特性は負極性に帯電する特性を有する。
この異物除去ブラシ１４は、現像ローラ２の回転方向において、感光ドラム１と現像ローラ２との接触部（トナーを供給する位置）の下流側であって、さらに吹き出し防止シート１５の下流側で、かつ、トナー供給ローラ８の上流側に固定配置されている。感光ドラム１と現像ローラ２との接触部は、感光ドラム１にトナーを供給する位置である。異物除去ブラシ１４が現像ローラ２に接触する位置は、図示例では、現像ローラ２の周面の最下部となっている。異物除去ブラシ１４の詳細については後述する。

現像ローラ２は、アルミニウムやその合金、ステンレス等の金属の円筒体の周囲に、基層とその上の表層とからなる弾性層を設けた多層構成とされる。弾性層の基層はブタジエンアクリロニトリルゴム（ＮＢＲ）、エチレン−プロピレン−ジエンポリエチレン（ＥＰＤＭ）、シリコーンゴム、ウレタンゴム等のゴムからなり、表層はエーテルウレタンやナイロン等からなっている。もちろんこれらに限定されるものではなく、基層にスポンジ等の発泡体を用い、表層にゴム弾性層を形成した構造も使用可能であるし、ＮＢＲ、ＥＰＤＭ、ウレタンゴム等のゴム弾性層のみから構成される単層構成とした構造としてもよい。本実施例では、現像ローラ２は、不図示の現像ローラ駆動源により、感光ドラム１の回転方向とは逆回転方向、図１の矢印ｂ方向（図中、反時計回り方向）に回転駆動されながら、感光ドラム１に当接している（接触現像方式）。
現像ローラ２の上方には、トナー規制部材である現像ブレード９が、押さえ板１３に支持され、且つ自由端側の先端近傍を現像ローラ２の外周面に面接触状態で当接するように設けられている。現像ブレード９の当接方向は、当接部に対して先端側が現像ローラ２の回転方向上流側に位置する、いわゆるカウンタ方向である。

本実施例１では、現像ブレード９は、金属薄板９ａとしてのバネ弾性を有するリン青銅板に、弾性部材９ｂであるポリアミドエラストマーを接着、または射出成形により形成されており、弾性部材９ｂ側を現像ローラ２の表面に対して所定の線圧で当接している。金属薄板９ａにより現像ローラ２に対する現像ブレード９の圧接力を維持し、トナー１０が例えば負帯電性トナーである場合には、ポリアミドエラストマーによりトナー１０に対する帯電性が付与される。なお、金属薄板９ａは現像ブレードの圧接力を維持するものであれば特に限定されず、また弾性部材９ｂもトナーの帯電性を考慮して選択可能である。また、上記弾性部材９ｂのようなトナーへの帯電付与部材を特に設ける必要は無く、ステン
レス薄板、リン青銅薄板等のバネ弾性を有する金属薄板９ａをそのまま用い、この金属薄板９ａを、トナーを介して現像ローラ２に当接する構成を用いても構わない。

トナー供給ローラ８は、スポンジ構造や芯金上にレーヨン、ナイロンなどの繊維を植毛したファーブラシ構造のものが、現像ローラ２に対するトナーの供給および現像残りの残余のトナーの剥ぎ取りの点から好ましい。本実施例では、芯金上にウレタンフォームを設けた弾性ローラを用いている。この弾性ローラからなるトナー供給ローラ８は、現像ローラ２に当接して、現像ローラ２とはカウンタ方向、すなわち矢印ｃ方向に回転される。

感光ドラム１に形成された静電潜像をトナーにて現像する際、現像ローラ２には現像バイアス電圧である現像高圧電圧が印加される。現像高圧電圧は直流電圧であり、上記条件で形成された静電潜像の現像高圧電圧の条件としては、現像高圧電圧値（Ｖｄｃ）と最大トナー画像濃度が得られる画像部電位（Ｖｌ）との電位差分であるコントラスト電位｜Ｖｌ−Ｖｄｃ｜（Ｖｃｏｎｔ）が、５０〜４００Ｖとなる範囲で好適となる。
更に、現像ブレード９により規制され現像ローラ２上に担持されたトナーは、非磁性１成分トナーであるため、現像ローラ２上でトナーを拘束する力は、トナーが有する電荷による鏡映力と僅かなファンデルワールス力しか働かない。そのため、現像ローラ２上のトナー層が厚くなるとトナー層の上層部にあるトナーに対する鏡映力が弱くなり、現像ローラ２上に担持できなくなりトナーが飛散してしまう。従って、現像ローラ２上のトナー層を薄く規制する必要があるが、その結果十分な画像濃度が得にくくなる場合がある。このような場合、現像ローラ２の周速度を感光ドラム１の周速度よりも速く設定することで画像濃度を得ることが可能であり、周速比としては感光ドラム１の周速度に対して、現像ローラ２の周速度を１．１〜３倍となる範囲が好適となる。本実施例においては１．３倍とした。

その後、感光ドラム１上に可視化されたトナー像(現像剤像)は感光ドラム１と転写ローラ４とで挟持搬送された記録材Ｐ上に転写される。接触転写部材としての転写ローラ４は、感光ドラム１表面に所定の押圧力で接触し、不図示の転写高圧電源から印加される転写電圧により、感光ドラム１と転写ローラ４間の転写ニップ部で感光ドラム１表面のトナー像を記録材Ｐに転写する。転写ローラ４は感光ドラム１を介して駆動構成とする。
記録材Ｐは、その後定着装置３０に搬送され定着装置３０において記録材Ｐ上のトナー像を加熱定着して排紙部３１の排紙トレー上に搬送され一連の画像形成プロセスが終了する。

次に、本実施例１における潜像、現像電位設定について説明する。
本実施例における静電潜像の現像高圧電圧の条件としては、現像高圧電圧値（Ｖｄｃ）と最大トナー画像濃度が得られる画像部電位（Ｖｌ）との電位差分であるコントラスト電位｜Ｖｌ−Ｖｄｃ｜（Ｖｃｏｎｔ）が、上記した通り、５０〜４００Ｖとなる範囲が好適となる。また、現像高圧電圧値（Ｖｄｃ）と非画像部電位（Ｖｄ）との電位差分であるバックコントラスト電位｜Ｖｄ−Ｖｄｃ｜（Ｖｂａｃｋ）が、５０〜５００Ｖとなる範囲で好適となる。そこで、本実施例１の電位設定は、Ｖｄ＝−７００Ｖ、Ｖｌ＝−１２０Ｖ、Ｖｄｃ＝−３５０Ｖとし、｜Ｖｃｏｎｔ｜＝２３０Ｖ、｜Ｖｂａｃｋ｜＝３５０Ｖとしている。

（異物除去ブラシ１４の電位設定）
異物除去ブラシ１４の電位は、この実施例１では、現像バイアスＶｄｃが印加される現像ローラ２と互いに同電位を維持するように設定されている。たとえば、図１（Ａ）に示すように、現像バイアスを印加するバイアス電源５０を、異物除去ブラシ１４に並列に接続し、異物除去ブラシ１４にもバイアス電圧を印加することにより、現像ローラ２と異物除去ブラシ１４の電位を同電位に設定することができる。この画像形成装置本体側に配置
されているバイアス電源５０との並列接続構成が、本発明の電位設定手段を構成する。現像バイアス用のバイアス電源５０とは別に、異物除去ブラシ１４にバイアス高圧を印加するバイアス電源を設けてもよい。要するに、異物除去ブラシ１４の電位を、現像ローラ２と互いに同電位に維持する構成となっていればよい。

〈異物除去ブラシ１４の構成〉
図２は、上記した異物除去ブラシ１４の模式図（斜視図）、図３は、異物除去ブラシ１４の起毛部１４αの模式図（上面図）である。
異物除去ブラシ１４は、概略、シート状のブラシ部材１４γと、ポリエステル製の樹脂シートの基板１４δと、を互いに不図示の導電性接着剤等によって接着した構成となっている。ブラシ部材１４γは、導電性ブラシ毛である多数本の導電性繊維１４εからなる起毛部１４αと、非導電性繊維からなる基材を構成する基布部１４βと、を有している。導電性繊維１４εは、基板１４δに対して垂直な方向（法線方向Ｒ２）に起毛している。この実施例では、ブラシ部材１４γには、起毛部１４αを構成する導電性繊維１４εが基布部１４βに密に織り込まれたパイル織物を使用している。
異物除去ブラシ１４の起毛部１４αの短手方向Ｒ３（現像ローラ２の回転方向に平行に設置される方向）の寸法Ｗｂは、Ｗｂ＝５ｍｍである。また、異物除去ブラシ１４の基布部１４βの短手方向Ｒ３の寸法Ｗｋは、Ｗｋ＝５ｍｍ（起毛部１４αと同寸法）である。異物除去ブラシ１４の長手方向Ｒ１（現像ローラ２の回転方向と直角で現像ローラ２の回転軸と平行方向に設置される方向）の寸法Ｌは、Ｌ＝２５０ｍｍである。この長手方向Ｒ１の寸法Ｌのうち、起毛部１４αが設けられているのは、Ｋ＝２３０ｍｍの領域内であり、長手方向の両端部には、起毛部１４αが設けられていない部分が１０ｍｍの幅で均等に設けられている。Ｋ＝２３０ｍｍ、Ｗｂ＝５ｍｍとすることで、現像ローラ２との接触領域を十分に確保できる。
なお、異物除去ブラシ１４の起毛部１４ａが接触する領域は、図示例では記録材の最大巾に対応する領域の全巾にわたって接触しているが、必ずしも全巾に接触している必要はなく、紙粉の最も多い記録材の木端部に対応する領域に部分的に接触する構成としてもよい。

起毛部１４αは、図３に示すように、複数の導電性繊維１４εを撚り合わせて構成された導電性ブラシ毛である繊維株１４ζが、密度５０００〜５００００本／ｃｍ^２となるように一定間隔で配列されている。繊維株１４ζの直径は２００〜７００μｍ、近接する２つの繊維株１４ζの中心間距離は４００〜１４００μｍである。また、繊維株１４ζの配列は、ブラシ部材１４γの複数の繊維株について、現像ローラ２の回転方向（異物除去ブラシ１４の短手方向）投影した際に、異物除去ブラシ１４の異物除去に寄与する長手領域（異物除去ブラシ１４の長手方向全領域）に渡って、少なくともいずれかの繊維株１４ζが存在するように千鳥状に配置している。
すなわち、起毛部１４αのブラシ毛である繊維株１４ζの配列は、異物除去ブラシ１４の長手方向（現像ローラ２の回転軸と平行方向）に繊維株１４ζを直線的に所定間隔で配列した複数の繊維株列Ａｎ、Ａｎ+１を、短手方向（現像ローラ２の回転方向）に所定間
隔で配列し、隣り合う繊維株列Ａｎ、Ａｎ+１の位相を繊維株１４ζの長手方向の間隔の
半分だけずらした千鳥配置の構成となっている。

したがって、現像ローラ２の搬送方向に見たときに、手前に見える繊維株列Ａｎの各繊維株１４ζの間に、１列奥の繊維株列Ａｎ+１の各繊維株１４ζが配置され、かつ各列の
繊維株１４ζの長手方向の隙間は、繊維株１４ζの直径よりも小さくなっている。したがって、手前の繊維株１４ζと奥側の繊維株１４ζとが必ず重なる領域があり、現像ローラ２の搬送方向に見たときに、隣接する繊維株１４ζ間に隙間が形成されないような密な配置となる。これによって、現像ローラ２と異物除去ブラシ１４との接触ムラが生じないようにしている。

実施例１において、起毛部１４αとなる導電性繊維１４εには、カーボン粉末を分散した導電性ナイロン繊維を用いている。この繊維としては、単糸繊度が２〜１５ｄｔｅｘ［ｄｔｅｘ：単繊維１０，０００メートルあたりの質量（グラム単位）を示す］、直径が１０〜４０μｍ、乾強度が１〜３ｃＮ／ｄｔｅｘの範囲内のものが好適である。繊維の抵抗率ρｆｉｂｅｒは、１０〜１０^８Ωｃｍの範囲内のものが好適である。
抵抗率ρｆｉｂｅｒは、次の方法により測定される。つまり、繊維５０本をひと束とし、約１ｃｍの間隔をもって束の表面に金属プローブを接触させる。そして高抵抗計ＡｄｖａｎｔｅｓｔＲ８３４０Ａ（株式会社アドバンテスト社製）などを用い、印加電圧１００Ｖの下で抵抗値Ｒｆｉｂｅｒを実測し、下式により抵抗率ρｆｉｂｅｒを算出する。
ρｆｉｂｅｒ＝Ｒｆｉｂｅｒ×（繊維直径／２）^２×３．１４×５０÷１．０
未当接状態（繊維に圧力がかかっていない状態）の異物除去ブラシ１４において、導電性繊維１４εが基布部１４βから延び出ている方向のことを、起毛方向と呼ぶ。各繊維の基布部１４βを起点とした繊維長は１〜５ｍｍである。この例では、起毛部１４αの現像ローラ２の外周面への侵入量は０．５〜１．０ｍｍとなるよう設定されている。

なお、起毛部１４αとなる繊維材料に関しては、導電性が付与されたものであればよく、ナイロン繊維に限定されるものではない。また、実施例１の基布部１４βとなる繊維には、非導電性のポリエステル繊維を用いているが、起毛部１４αを織布できるものであればよく、これに限定されるものではない。また、異物除去ブラシ１４の構成や、現像ローラ２に対する侵入量なども、使用される画像形成装置に合わせて適宜変更されるべきものであり、上記した構成、数値に限定されるものではない。

[評価試験]
次に、本実施例１の現像装置及び画像形成装置についての評価試験について説明する。
評価試験は、次の異物除去ブラシ１４の仕様、及び評価条件において、カブリによる画像不良の発生有無について確認をおこなった。
なお、予めおこなった実験により、カブリが画像不良となってあらわれるのは、感光ドラム１上のトナー帯電量（トリボ）が、-１８μＣ以下（絶対値）の場合であり、好適な
画像を得るためには-２５μＣ以上であることが好ましいことがわかっている。そこで、
評価と項目として、トナー帯電量（トリボ）についても測定した。

〈異物除去ブラシ１４の仕様〉
・部材タイプ ：パイル織物
・材料 ：カーボン粉末を分散したナイロン繊維
・単糸繊度 ：７ｄｔｅｘ
・繊維直径 ：２８μｍ
・乾強度 ：１．６ｃＮ／ｄｔｅｘ
・抵抗率 ：１０６Ωｃｍ
・繊維長 ：２ｍｍ
・配列密度 ：１０８５０本／ｃｍ^２

評価試験の条件は、次の通りである。
〈評価条件〉
環境 ：温度２０℃ 湿度５０%
画像形成装置 ：ＨＰＬａｓｅｒｊｅｔ１０２０（ヒューレットパッカード社製プリンタ）に、以下の改造を施した。
異物除去ブラシ１４を設置／ＬＴＲ２５ｐｐｍへ変更／トナー容量拡大
記録材 ：填料としてタルクを１０ｗｔ％程度含有したタルク紙
画像パターン ：２ドット２３４スペース格子画像
通紙枚数 ：３０００枚

〈実施例１の評価結果〉
実施例１は、３０００枚通紙についてカブリが発生することなく終了した。また、感光ドラム１上のトナーのトリボを測定したところ、-３２μＣと適正なものであった。
これは、現像ローラ２の表面に付着したタルクが、異物除去ブラシ１４の起毛部１４αによって掻きとられるとともに、除去されたタルクが異物除去ブラシ１４の起毛部１４α付近に保持されたため、トナーのトリボが低下するのを抑制できたものと考えられる。
この実施例１では、異物除去ブラシ１４の電位を現像ローラ２表面と同じに設定しているので、異物除去ブラシ１４と現像ローラ２間に電位差に起因する電界がなく、タルク等の異物は異物除去ブラシ１４の起毛部１４ａに絡め捕られ、各導電性繊維間に保持される。
仮に、異物除去ブラシ１４が、現像ローラ２に対して低い陰極側に電位差があると、電気力線が現像ローラ２から異物除去ブラシ１４に向かう電界が生じ、負極側に帯電しやすいタルク等の異物に対して異物除去ブラシ１４から反発する方向の力が作用してしまう。そのため、異物除去ブラシ１４の電位は、現像ローラ２に対して同じ電位か、現像ローラ２よりも高い正極側に電位差をコントロールする必要があり、本実施例１は同電位とした例である。

（追加試験）
次に、上記内容を補足するために行ったタルク付着試験について説明する。
図４は、タルク付着試験に用いた画像形成装置の試験機の概略構成図である。
すなわち、試験は、現像容器１１内にはトナー１０は充填せず、またトナー供給ローラ８は取り外した状態で、記録材としてタルク紙を通紙することによって行った。このようにすれば、現像ローラ２上のタルクの付着状態、および異物除去ブラシ１４のタルク除去効果を目視にて確認できる。

図５は、タルク付着試験で、３０００枚通紙した後の現像ローラ２表面と異物除去ブラシ１４の様子を表している。
図５（ａ）は、異物除去ブラシ１４を設置していない場合における、タルク付着試験後の現像ローラ２の様子である。現像ローラ２の表面に付着したタルクを顕微鏡にて観察したところ、とくに現像ローラ２表面の凹部にタルクが付着していた。
一方、図５（ｂ）は、異物除去ブラシ１４を設置した場合における、タルク試験後の現像ローラ２の様子である。現像ローラ２の表面に付着したタルクを顕微鏡にて観察したところ、現像ローラ２の凹部にもタルクはほとんど付着しておらず、異物除去ブラシ１４の起毛部１４α付近に保持されている様子が確認された。これらの結果より、現像ローラ２の表面、特に凹部に付着したタルクは、異物除去ブラシ１４の起毛部１４αによって掻き取られ、起毛部１４αの内部に保持されたものと考えられる。
以上より、異物除去ブラシ１４は、現像ローラ２に付着したタルクを除去・保持する機能を有していることが確認できた。

｛比較例１｝
次に、本実施例１の異物除去ブラシ１４の効果を評価するために行った比較例について説明する。
比較例１の現像装置として、図１の現像装置から異物除去ブラシ１４を取り外したものを用い、上記した同一の評価条件で、カブリによる画像不良の発生有無について確認を行った。
この比較例1では、２５００枚通紙以降において、軽微な縦スジ状のカブリが発生した
。ここで、感光ドラム１上のトナーのトリボを測定したところ、カブリが発生しなかった部分のトリボは-２８μＣと適正な範囲内であるのに対し、カブリが発生した部分のトリ
ボは、-１７μＣと適正な範囲からやや低下していることがわかった。これは、クリーニ
ング装置１７のブレード等のクリーニング部材をすり抜けた、タルクを含む少量の紙粉が、２５００枚時点においてカブリとして視認可能な状態にまで蓄積したものと推測される。
以上、本実施例１においては、負極性に帯電しやすいタルク等の異物が、現像ローラ２の表面を通じてトナーに混入することによって生じるトナーのトリボ低下、を防ぐことができ、カブリ画像の発生を抑制することができた。

［実施例２］
図６は、本発明の実施例２に係る画像形成装置が示されている。
本実施例では、図１の画像形成装置におけるクリーニング装置１７が装備されていないクリーナレス構成であるという点において、実施１の画像形成装置と異なる。それ以外については実施例１と同じ構成なので、本実施例２の特有の構成についてのみ説明し、同一の構成部分については、同一の符号を付して説明は省略する。

本実施例２では、転写ローラ４による転写が行われた後に感光ドラム１上に残留する転写残トナーは、帯電ローラ５を通過するときに帯電され、その後、感光ドラム１に当接している現像装置３の現像領域にて回収されることでクリーナレス構成を達成している。
クリーナレス構成は、転写後に感光ドラム１表面に残留する転写残トナーを回収するクリーニング装置を備えていない。そのため、仮に転写後に多量の転写残トナー存在した場合には、現像装置３の現像領域で完全に回収できず、感光ドラム１一周後に転写され、転写残ゴーストとなる場合がある。つまり、クリーナレス構成では、図１のクリーニング装置１７を備えた画像形成装置にくらべて、高い転写効率が要求され、実施例１と比較して潜像、現像の電位設定が、若干、異なっている。

感光ドラム１の表面電位としては、負帯電性トナーを用いる場合は、非画像部電位（Ｖｄ）としては−５００〜−１０００Ｖの範囲が好適であり、また最大トナー画像濃度が得られる画像部電位（Ｖｌ）としては−５０〜−２００Ｖの範囲が好適である。同様に正帯電性トナーを用いる場合は、非画像部電位（Ｖｄ）としては＋５００〜＋１０００Ｖの範囲が好適であり、また最大トナー画像濃度が得られる画像部電位（Ｖｌ）としては＋５０〜＋２００Ｖの範囲が好適である。
また、上記条件で形成された静電潜像の現像バイアス電圧の条件としては、現像バイアス電圧（Ｖｄｃ）と最大トナー画像濃度が得られる画像部電位（Ｖｌ）との電位差分であるコントラスト電位｜Ｖｌ−Ｖｄｃ｜（Ｖｃｏｎｔ）が、５０〜４００Ｖとなる範囲で好適となる。

本実施例２においては、画像部に確実にトナーを載せるためにＶｃｏｎｔをとりつつ、転写残トナーの回収性を確実にするために現像高圧電圧値（Ｖｄｃ）と非画像部電位（Ｖｄ）との電位差分であるバックコントラスト電位｜Ｖｄ−Ｖｄｃ｜（Ｖｂａｃｋ）を大きくする必要がある。Ｖｂａｃｋを大きくすることで感光ドラム上と現像ローラ２との電位差が大きくなり帯電通過後の転写残トナーの現像ローラへ引き戻す電気的な力が大きくなり、現像ローラへの回収が確実になる。そこで、本実施例の潜像現像の電位設定は、Ｖｄ＝−９００Ｖ、Ｖｌ＝−１２０Ｖ、Ｖｄｃ＝−３５０Ｖとし、｜Ｖｃｏｎｔ｜＝２３０Ｖ、｜Ｖｂａｃｋ｜＝５５０Ｖに設定している。
異物除去ブラシ１４の構成ついては、実施例１と同じであり、また、異物除去ブラシ１４の電位についても、実施例１と同様、現像バイアスが印加された現像ローラ２の電位と同じである。

[評価試験]
次に、本実施例２の現像装置及び画像形成装置についての評価試験について説明する。
評価試験は、実施例１と同じ異物除去ブラシ１４の仕様及び同じ評価条件において、カブリによる画像不良の発生有無について確認をおこなった。
〈実施例２の評価結果〉
実施例２においても、記録材３０００枚までカブリが発生することなく終了した。また、感光ドラム１上のトナーのトリボを測定したところ、-２５μＣであり適正な範囲であ
った。
実施例１のようなクリーニング装置１７を備えていない本実施例の画像形成装置は、記録材から発生したタルク等を含む紙粉の除去・回収ができないため、実施例１にくらべてタルクを含んだ多くの紙粉が現像装置３に進入したものと推測される。

（実施例２のタルク付着試験）
図６は、本実施例２のクリーナレスの画像形成装置を用いて、実施例１と同様のタルク付着試験をおこなった後の、現像ローラ２の表面と異物除去ブラシ１４の様子を表している。但し、このタルク試験に使用する試験機は、図４に示す装置からクリーニング装置１７が取り外されている点において、図４の実施例１で実施したタルク付着試験とは条件が異なる。
図６に示すように、異物除去ブラシ１４に付着したタルクは、起毛部１４αの先端から基布部１４β付近まで均一に付着していた。一方で、現像ローラ２の表面には、ほとんどタルク付着していなかった。
以上説明したように、クリーナレス構成のように現像装置３へのタルクの進入量の多い構成においても、異物除去ブラシ１４は、現像ローラ２に付着したタルクを除去・保持する機能を有していることが確認できた。

[比較例２]
次に、本実施例２の異物除去ブラシ１４の効果を評価するために行った比較例について説明する。
この比較例２も、比較例１の現像装置と同様に、図６のクリーナレスの画像形成装置の現像装置から異物除去ブラシ１４を取り外したものを用い、上記した同一の評価条件で、カブリによる画像不良の発生有無について確認を行った。
比較例２では、１５０枚通紙時点において、記録材の左右両端部（紙コバ部）において、程度の悪いカブリが発生した。また、感光ドラム１上のトナーのトリボを測定したところ、カブリが発生した部分のトリボは、-６〜８μＣと適正な範囲から大幅に低下してい
た。一般に記録材は、画像形成装置内部で搬送される際に、不図示の搬送ガイド等と互いに摺擦されるため、特に紙コバ部における紙粉の発生量が多い傾向がある。そのため、クリーニング装置１７を備えていない画像形成装置では、とくに紙コバ部でのタルクの影響を受けやすく、カブリが発生しやすい構成であるといえる。
以上、本実施例２のクリーナレス構成の画像形成装置においても、負極性に帯電しやすいタルクが現像ローラ２の表面に付着することによって生じるトナーのトリボ低下、を防ぐことができ、カブリ画像の発生を抑制することができた。

［実施例３］
次に本発明の実施例３に係る画像形成装置について説明する。
この実施例３も、図６（Ａ）に示した実施例２のクリーナレス構成の画像形成装置を用いたもので、実施例２と異なる点は、本実施例３では、異物除去ブラシ１４の起毛部１４αの電位が、現像ローラ２に対して正極性側になっている点のみである。これ以外の構成については、実施例２で用いたクリーナレス構成の画像形成装置を用いたため、説明は省略する。

〈異物除去ブラシ１４の電位設定〉
以下、本実施例で用いた異物除去ブラシ１４の電位設定について説明する。
この実施例３では、図７（Ａ）に示すように、異物除去ブラシ１４の起毛部１４αの電位が０Ｖになるように、起毛部１４αが画像形成装置本体のグラウンドに接地され、印字中の現像ローラ２の電位（−３５０Ｖ）に対して正極性側になるように設定している。この例では、異物除去ブラシ１４の起毛部１４αの電位が０Ｖにしているが、現像ローラ２の電位に対して正極側に電位差が設定されるような電位であればよい。本実施例でも、異物は負極性に帯電されているため、異物の帯電極性と反対の極性側となる電位差が生じるように設定されている。本実施例では電位を０Ｖにしているが、−１０Ｖや＋１０Ｖでもよい。電位を設定する手段としては、この実施例３では、異物除去ブラシ１４を電気的に接地しておけばよい。この画像形成装置本体側のグラウンドへの接地配線７０が、電位を設定する電位設定手段となる。もちろん、電位設定手段として、現像バイアス用のバイアス電源とは別に異物除去ブラシ１４用のバイアス電源を設定してもよい。

[評価試験]
次に、本実施例３の現像装置及び画像形成装置についての評価試験について説明する。
評価試験は、異物除去ブラシ１４の仕様は実施例１、２、３と同じで、評価条件については、実施例３と同じ条件で、カブリによる画像不良の発生有無について確認をおこなった。
〈評価条件〉
環境 ：温度３２℃ 湿度８０%
画像形成装置 ：ＨＰＬａｓｅｒｊｅｔ１０２０に以下の改造を施した。
異物除去ブラシ１４の設置／ＬＴＲ２５ｐｐｍへ変更／トナー容量拡大
記録材 ：填料としてタルクを１０ｗｔ％程度含有したタルク紙
画像パターン ：２ドット２３４スペース格子画像
通紙枚数 ：３０００枚

〈実施例３の評価結果〉
実施例３では、記録材３０００枚までカブリが発生することなく終了した。また、感光ドラム１上のトナーのトリボを測定したところ、-２６μＣと適正な範囲なものであった
。
なお、実施例２で用いた画像形成装置について、同一の高温高湿度（温度３２℃ 湿度８０％）環境下においてタルク紙の通紙試験を実施したところ、約２０００枚通紙時点で記録材の左右両端部（紙コバ（木端）部）においてカブリが発生した。また、カブリ部の感光ドラム１上のトナーのトリボを測定したところ、-１５μＣと適正な範囲から低下し
ていた。
その理由としては、一般に高温高湿度環境のほうがトナーのトリボが低下しやすく、カブリによる画像不良が発生しやすい傾向があるためである。
〈実施例３の作用効果〉
前述したように、タルクは負極性に帯電し易い特性があるため、本実施例３のように異物除去ブラシ１４を現像ローラ２よりも正極性側とすることで、実施例２の条件よりもタルクが異物除去ブラシ１４の起毛部１４αに保持されやすくなったものと考えられる。

(実施例３のタルク付着試験)
図７は、本実施例３の画像形成装置を用いて、実施例２と同様のタルク付着試験をおこなった後の、現像ローラ２の表面と異物除去ブラシ１４の様子を表している。実施例２と同様にクリーニング装置１７は取り外しているが、試験環境が、高温高湿度環境（温度３２℃ 湿度８０%）であるという点において他の実施例とは条件が異なる。タルク紙の通
紙枚数は実施例２と同じ３０００枚である。図７に示すように、現像ローラ２の表面にはほとんどタルクは付着していなかった。また、異物除去ブラシ１４の起毛部１４α付近には実施例２で確認されたものよりも多くのタルクが付着していた。
つまり、本実施例では、異物除去ブラシ１４の起毛部１４αの電位を現像ローラ２に対
して正極性側にすることによって、負極性に帯電しやすいタルクを、異物除去ブラシ１４の起毛部１４α内部へ保持する機能が高まることとなる。このように、トナーのトリボが低下しやすい高温高湿度環境下においても、カブリ画像の発生を抑制することができた。
本実施例３では、異物除去ブラシ１４の起毛部１４αを、現像ローラ２に対して正極性側にするために、異物除去ブラシ１４の起毛部１４αを接地したが、現像ローラ２に対して正極性側になるものであればいずれの方法であってもよく、例えば、本実施例のような電気的な配線等はおこなわずに、異物除去ブラシ１４の材料選定を適切なものにするなどしてこれを達成してもよい。

［実施例４］
次に本発明の実施例４に係る画像形成装置について説明する。
本実施例４は、トナー１０として磁性トナーを用いている点において、他の実施例と異なっている。以下、本実施例特有の構成についてのみ説明する。それ以外の構成については、実施例２、３と同じクリーナレス画像形成装置であり、同一の構成部分については、同一の符号を付して説明は省略する。

図８は、本実施例で用いた画像形成装置の概略構成図である。本実施例では、トナー１０として磁性トナーを用いており、また、現像容器１１に設けられた開口部には現像剤担持体として、現像スリーブ１８が配設されている。現像スリーブ１８は、感光ドラム１と接触し矢印ｂの方向に回転している。また、現像スリーブ１８は、不図示のマグネットを内包しており磁性トナーを感光ドラム１に対向する位置へ搬送する機能を有しているため、トナー供給ローラ８は備えていない。
そして、この現像スリーブ１８に接触するようにブラシ状の異物除去部材としての異物除去ブラシ１４が設けられている。この異物除去ブラシ１４は、現像スリーブ１８の回転方向において、感光ドラム１と現像スリーブ１８との接触部の下流側であって、さらに吹き出し防止シート１５の下流側にて接触するように固定配置されている。図示例では、実施例１，２，３と同様に、現像スリーブ１８の周面の、ほぼ最下部に接触している。
この実施例４でも、実施例３と同様に、図８（Ｂ）に示すように、異物除去ブラシ１４の起毛部１４αの電位が０Ｖになるように、起毛部１４αがグラウンドに接地され、印字中の現像スリーブ１８の電位に対して正極性側になるように電位差が設定されている。

[評価試験]
次に、本実施例４の現像装置及び画像形成装置についての評価試験について説明する。
評価試験は、異物除去ブラシ１４の仕様は実施例１、２、３と同じで、実施例３と同じ評価条件において、カブリによる画像不良の発生有無について確認をおこなった。
〈実施例４の評価結果〉
実施例４についても、記録材３０００枚までカブリが発生することなく終了した。また、感光ドラム１上のトナーのトリボを測定したところ、-２４μＣで適正なものであった
。
〈実施例４の作用効果〉
本実施例４では、磁性トナーを用いた現像装置３を用いて、異物除去ブラシ１４のタルク除去効果を確認した。実施例３と同様に、異物除去ブラシ１４の起毛部１４αの電位を現像スリーブ１８に対して正極性側にすることによって、負極性に帯電しやすいタルク等の異物を、異物除去ブラシ１４の起毛部１４α内部へ保持する機能が高められている。これにより、トナーのトリボが低下しやすい高温高湿度環境下においても、カブリ画像の発生を抑制することができた。
本実施例４では、異物除去ブラシ１４の起毛部１４αを、現像ローラ２に対して正極性側にするために、異物除去ブラシ１４の起毛部１４αを接地したが、現像スリーブ１８に対して正極性側になるものであればどのような方法であってもよい。例えば、本実施例４のような電気的な配線等はおこなわずに、異物除去ブラシ１４の材料選定を適切なものに
するなどしてこれを達成してもよい。

なお、上記実施例１乃至４では、トナーに混入している異物として、帯電特性が負極性の場合、特に記録材に含まれる填料としてのタルクを除去する場合について説明したが、帯電特性が負極性の異物であれば、特にタルクに限定されるものではない。
また、帯電特性が負極性の異物に限定されるものではなく、帯電特性が正極性の異物についても、適用することができる。帯電特性が正極性の場合には、異物除去ブラシの電位を、現像バイアスが印加される現像ローラと同電位、あるいは、現像ローラに対して異物の帯電特性と反対の極性側、すなわち負極性側となるように電位差が生じるような電位に設定すればよい。

１ 感光ドラム（像担持体）
２ 現像ローラ（現像剤担持体）
３ 現像装置
４ 転写ローラ（転写手段）
５ 帯電ローラ(帯電手段)
６ レーザスキャナ(露光手段)
８ トナー供給ローラ（現像剤供給手段）
１０ トナー（現像剤）
１１ 現像容器
１４ 異物除去ブラシ（異物除去部材）
１４α 起毛部、１４β 基布部（基材）、１４γ ブラシ部材
１４δ 基板、１４ζ 繊維株（ブラシ糸）
１７ クリーニング装置(クリーニング手段)
１８ 現像スリーブ（現像剤担持体）
Ｐ 記録材

Claims (17)

1. 像担持体に対向配置され現像剤を担持して回転し、前記像担持体に前記現像剤を供給するための現像剤担持体を備える現像装置であって、
   前記現像剤担持体の回転方向において、前記像担持体に前記現像剤を供給する位置より下流側の位置にて、前記現像剤担持体に接触して現像剤に混入している異物を除去する導電性でブラシ状の異物除去部材を有し、
   前記異物除去部材の電位が、現像バイアスが印加される前記現像剤担持体と同電位、あるいは、現像剤担持体に対して前記異物の帯電特性と反対の極性側となる電位差が生じるような電位に設定されていることを特徴とする現像装置。
2. 前記異物除去部材で現像剤担持体から除去される前記異物は、前記像担持体から現像剤担持体に付着した記録材に含まれる填料である請求項１に記載の現像装置。
3. 前記異物の帯電特性は負極性に帯電する特性を有し、前記異物除去部材の電位は、前記現像バイアスが印加される前記現像剤担持体と同電位、あるいは、現像剤担持体に対して正極性側となる電位差が生じるような電位に設定されている請求項１又は２に記載の現像装置。
4. 前記填料はタルクである請求項３に記載の現像装置。
5. 前記異物除去部材に対して、前記現像剤担持体に印加する現像バイアス電圧と同じ電圧を印加されることによって、前記異物除去部材の電位は前記現像剤担持体と同電位に設定されている請求項１乃至４のいずれかの項に記載の現像装置。
6. 前記現像剤担持体に印加する現像バイアス電圧が負極性の場合に、前記異物除去部材を電気的に接地することにより、現像剤担持体に対して電位差を設定する請求項１乃至４のいずれかの項に記載の現像装置。
7. 前記現像剤担持体は前記像担持体に接触しながら前記現像剤を前記像担持体に供給する構成となっていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかの項に記載の現像装置。
8. 前記異物除去部材は、基材に複数の導電性ブラシ毛を有するシート状のブラシ部材を有している請求項１乃至７のいずれかの項に記載の現像装置。
9. 前記ブラシ部材は基板に対して導電性の接着剤によって接着されている請求項８に記載の現像装置。
10. 前記現像剤は非磁性の一成分現像剤である請求項１乃至９のいずれかの項に記載の現像装置。
11. 前記現像剤を前記現像剤担持体に供給する供給部材を備えている請求項１０に記載の現像装置。
12. 前記現像剤は、磁性の一成分現像剤であることを特徴とする請求項１乃至９のいずれかの項に記載の現像装置。
13. 異物除去部材は、少なくとも記録材の木端部に対応する位置に設けられている請求項１乃至１２のいずれかの項に記載の現像装置。
14. 請求項１乃至１３のいずれかの項に記載の現像装置と、
    前記現像装置から供給される現像剤で形成される現像剤像を担持する像担持体と、を有するプロセスカートリッジ。
15. 像担持体と、該像担持体に形成された静電潜像に現像剤を供給して可視化する現像装置と、を備えた画像形成装置であって、
    前記現像装置が請求項１乃至１３のいずれかの項に記載の現像装置によって構成される画像形成装置。
16. 前記像担持体に形成された現像剤像を記録材に転写する転写手段と、該転写手段による記録材への転写後に前記像担持体に残余した現像剤を回収するクリーニング手段と、を有することを特徴とする請求項１５に記載の画像形成装置。
17. 前記像担持体に形成された現像剤像を記録材に転写する転写手段を有し、該転写手段による記録材への転写後に前記像担持体に残余した現像剤の回収を、前記現像装置によって行うことを特徴とする請求項１５に記載の画像形成装置。

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