JP3789061B2 - 画像形成装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真方式や静電記録方式等の作像プロセスを利用した画像形成装置に関し、特に複数の像担持体上に形成した可視画像を多重転写することにより多色画像を得る画像形成装置に関する。本発明の画像形成装置は、複写装置のみならず、種々のプリンター、ファクシミリ等に具現化することが可能である。
【０００２】
【従来の技術】
デジタルカラー複写機の普及にともない、さらなる高速化、高画質化への要望が高まる中で、図１３に示すような画像形成装置が提案されている。
【０００３】
この画像形成装置は、４色の現像剤について１色ごとに画像形成部（画像形成ユニット）を設け、各画像形成部で像担持体としての感光ドラムに画像形成プロセスを施して、各色ごとの可視画像を形成し、これの可視画像を外部から供給される転写材に順次転写し、一括して定着して、転写材にカラー画像を得る、電子写真方式のデジタルカラー画像形成装置である。この方式の最大の利点は高速化が可能なことである。
【０００４】
画像形成装置は、装置本体内に第１、第２、第３、第４の４つの画像形成部ＰＭ、ＰＣ、ＰＹおよびＰＫを備え、その一端、すなわち図の右側には給紙部１４が、その反対側の左側には定着器１５がそれぞれ配設されている。また装置本体内の給紙部１４から定着器１５に至る経路の下側には、転写材を搬送する無端状の転写材搬送手段、本例では搬送ベルト１３が複数のローラ間に懸架して配置されている。この搬送ベルト１３は、図中矢印方向に回転駆動され、給紙部１４を通じて送給される転写材を担持して、搬送ベルト１３の上側に配置された各画像形成部ＰＭ、ＰＣ、ＰＹ、ＰＫへと順次搬送する。
【０００５】
各画像形成部ＰＭ、ＰＣ、ＰＹ、ＰＫは実質的に同一の構成を有し、通常、図の矢印方向に回転駆動される像担持体である感光ドラム２１Ｍ、２１Ｃ、２１Ｙ、２１Ｋを含み、各感光ドラム２１（２１Ｍ、２１Ｃ、２１Ｙ、２１Ｋ）の周辺には、感光ドラムを一様帯電する一次帯電器２２（２２Ｍ、２２Ｃ、２２Ｙ、２２Ｋ）、感光ドラム上に静電潜像を形成する像露光器２３（２３Ｍ、２３Ｃ、２３Ｙ、２３Ｋ）、感光ドラム上に形成した静電潜像を現像する現像器２４（２４Ｍ、２４Ｃ、２４Ｙ、２４Ｋ）、現像で得られた可視画像のトナー像を転写材に転写するコロナ帯電器２６（２６Ｍ、２６Ｃ、２６Ｙ、２６Ｋ）、感光ドラム上に残存した転写残りトナーを除去するドラムクリーナ２５（２５Ｍ、２５Ｃ、２５Ｙ、２５Ｋ）が、ドラム回転方向に順次配設されている。
【０００６】
現像器２４Ｍにはマゼンタ色のトナーが、現像器２４Ｃにはシアン色のトナーが、現像器２４Ｙにはイエロー色のトナーが、現像器２４Ｋにはブラック色のトナーが、それぞれ収容されている。
【０００７】
上記の像露光器２３（２３Ｍ〜２３Ｋ）は、本例では、ＬＥＤ発光素子をドラムの母線方向に並べたＬＥＤヘッドであり、カラー用のＣＣＤのような撮像素子で多数の画素に分解して読み取り、デジタル信号に変換したそれぞれの色の画像に対するデジタル画素信号の入力を受け、この信号に対応して一次帯電器２２（２２Ｍ〜２２Ｋ）と現像器２４（２４Ｍ〜２４Ｋ）のそれぞれの間で感光ドラム２１の表面を露光して、対応する色の静電潜像を形成するようになっている。
【０００８】
像露光器２３Ｍにはカラー画像のマゼンタ成分像に対応する画素信号が、像露光器２３Ｃにはカラー画像のシアン成分像に対応する画素信号が、像露光器２３Ｙにはカラー画像のイエロー成分像に対応する画素信号が、像露光器２３Ｋにはカラー画像のブラック成分像に対応する画素信号が、それぞれ入力される。
【０００９】
第１の画像形成部ＰＭと給紙部１４との間には、転写材を吸着するための１対の吸着帯電器（図示せず）が搬送ベルト１３を挟んで対向配置されている。第４の画像形成部ＰＫと定着器１５との間には、搬送ベルト１３に吸着されている転写材を分離するための除電用帯電器（図示せず）が設置され、分離時、除電用帯電器には電源（図示せず）から交流電圧が印加される。
【００１０】
上記の画像形成装置において、給紙部１４から給紙された転写材は搬送ベルト１３上に静電吸着され、搬送ベルト１３の移動にともない搬送される。この転写材の搬送に対応して、各感光ドラム２１Ｍ〜２１Ｋの一次帯電器２Ｍ〜２Ｋによる帯電、像露光器２３Ｍ〜２３Ｋによる静電潜像の形成、現像器２４Ｍ〜２４Ｋによる潜像の現像が行われ、第１の画像形成部ＰＭの感光ドラム２１Ｍにマゼンタトナー像が、第２の画像形成部ＰＣの感光ドラム２１Ｃにシアントナー像が、第３の画像形成部ＰＹの感光ドラム２１Ｙにイエロートナー像が、第４の画像形成部ＰＫの感光ドラム２１Ｋにブラックトナー像が、それぞれ分担して形成される。
【００１１】
静電潜像の現像方法は、一般には画質の安定性から、トナーと磁性キャリアとを混合した二成分現像剤を用いる二成分現像法を採ることが多いが、二成分現像法は、トナーの帯電量を安定にするために、磁性キャリアとの混合比を常時制御する必要があり、磁性キャリアを使用しない一成分現像法と比べて、現像器等の構成が複雑になるという欠点がある。
【００１２】
このため、近年は、非磁性一成分現像剤（非磁性トナー）による現像法を採用した、現像器等の構成が簡易なフルカラーの画像形成装置が提案され、実用化されている。
【００１３】
本例では、現像器２４Ｍ〜２４Ｋに非磁性一成分現像法を採用している。図１４にその概略を示す。本現像器２４（２４Ｍ〜２４Ｋ）は、非磁性トナー（非磁性一成分現像剤）を収容した現像容器３の開口部内に、現像剤担持体として矢印方向に回転駆動される現像ローラ１を備え、現像ローラ１に対し、現像剤供給回収部材としてのトナー供給回収ローラ１７および現像剤規制部材としての規制ブレード１８が当接設置されている。
【００１４】
トナー供給回収ローラ１７は、ＳＵＳ等の芯金１７ａの外周面にウレタンフォーム等の弾性部材１７ｂを被覆してなっており、弾性部材１７ｂで現像ローラ１の表面に弾性当接して回転することにより、現像容器３内に蓄えられた非磁性トナーを現像ローラ１の表面に供給するとともに、現像ローラ１の回転にともない現像で使用されずに現像容器３に戻ってきた現像残りのトナーを、現像ローラ１の表面から掻き落とす作用をなす。
【００１５】
規制ブレード１８は、リン青銅等からなる支持部材１８ａにウレタンゴム等の弾性部材１８ｂを接着してなっており、弾性部材１８ｂにより現像ローラ１の表面に弾性当接して、現像ローラ１上に担持されたトナーを規制することにより、トナーの薄層に形成するとともにトナーに電荷を付与させる作用をなす。
【００１６】
このような現像器２４による現像で感光ドラム２１上に形成された各トナー像は、転写材が搬送ベルト１３による搬送で各感光ドラム２１の下部を順次通過する間に、転写帯電器２６の作用により転写材上に順々に重ねて転写され、転写材上に４色のトナー像を重ねた合成カラー画像に形成される。
【００１７】
転写材は第４の画像形成部ＰＫを通過した後、交流電圧が印加された除電用帯電器により除電されて、搬送ベルト１３から分離される。分離された転写材は定着器１５に送られ、そこで転写されたトナー像が定着された後、フルカラープリント画像として画像形成装置のトレイ１６へ排出される。
【００１８】
一方、トナー像転写後の感光ドラム２１上には、転写残りトナーが付着しており、これがつぎの画像形成時の転写工程に入ると、転写した画像の汚れとなって現れるので、これを防ぐために、各感光ドラム２１上の転写残りトナーはドラムクリーナー２５で除去する。本例では、クリーナ２５には、感光ドラム２１に接触してトナーを掻き落とす弾性ブレードを使用している。除去されたトナーは、各クリーナに並設された廃トナーボックスに収容される。
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】
上記の非磁性一成分現像法を用いた画像形成装置は、近年、さらなる小型化および低コスト化が求められており、画像形成工程の短縮(工程の一部省略を含む)が種々検討されている。
【００２０】
従来、上記の画像形成工程のうちクリーニング工程を省いたクリーナレスの画像形成装置が提案されているが、単にドラムクリーナ２５を省くと、下記に示す問題があった。
【００２１】
感光ドラム２１の表面を清掃するクリーニング手段がないと、感光ドラム上に転写残りのトナーや紙粉等が蓄積して、静電潜像を形成するための均一帯電や画像露光を遮るので、静電潜像に電位ムラが発生して、出力画像の濃度ムラを生じる。
【００２２】
また現像器２４は、トナー供給回収ローラ１７を現像ローラ１に当接回転して摺擦することにより、現像ローラ１に対するトナーの供給および回収を行っており、さらにはトナーへの電荷付与を、規制ブレード１８をトナーが通過する際の接触摩擦により行っているので、現像容器３内のトナーは、感光ドラム２１Ｍ上で現像に使用されるまでに加わる機械的な負荷が極めて大きく、トナーのダメージが他の現像法に比べて非常に大きい。
【００２３】
さらにトナー供給回収ローラ１７の配置位置や回転方向によっては、現像に寄与しなかったトナーを完全に回収することができず、現像ローラ１上にトナーが残留することがあった。現像ローラ１上に残留したトナーは、再度規制ブレード１８の部分を通過して現像領域に搬送されることになり、このような工程が連続的に繰り返されると、トナーの帯電量や流動性を制御している外添剤等が、その都度受けるメカニカルな軋轢や熱の蓄積によりトナー内部に埋め込まれ、所望の帯電特性と流動性が得られない劣化トナーになることが起こる。
【００２４】
この劣化トナーは画像形成プロセス中に多くの問題を引き起こす。たとえば劣化トナーが現像に寄与した場合、適正な現像特性が得られないために現像不良が発生したり、画像の中抜け等の転写不良を引き起こすことがある。さらには現像ローラ１上への新たなトナー供給が阻害され、トナーコート量（塗布量）の低下が生じて、濃度不良等を発生することもある。また劣化トナーが規制ブレード１８のニップ部や現像ローラ１の表面に融着すると、スジ等のコート不良が発生するとともに、現像ローラ上に新たに供給されたトナーへの電荷付与を阻害する。このため未帯電トナーが現像部に搬送されることになり、カブリやムラ等の画像不良を発生することがある。
【００２５】
上記の非磁性一成分現像法は、トナーにかかる負荷が大きいだけでなく、現像器２４自身にかかる負荷も大きく、トナー供給回収ローラ１７に、上述したようなスポンジ系ローラを用いた場合、現像ローラ１に対する摺擦が長時間に及ぶと、現像ローラ自身の摩擦、損傷およびトナーの目詰まり等により、トナー供給回収ローラとしての役割が不十分となり、良好なトナー供給および回収ができなくなることもある。
【００２６】
このように非磁性トナーを用いた一成分現像法は、現像器構成が簡易で良好な現像が可能であるが、トナーおよび現像器にかかる負荷が大きく、従来の磁性一成分現像法や二成分現像法に比べて、長期的な安定性や耐久性が著しく乏しい。したがって、非磁性一成分現像法は、トナー補給の際に現像器を丸ごと交換するカートリッジタイプの現像器で主に利用されており、複写機に使用されるような現像剤を補給していくタイプ部の現像器にはあまり採用されていないのが現状である。
【００２７】
さらに、近年、消費電力の低減を目的として、より低い温度での定着が可能なトナーの開発が進められており、それにともない低温定着用トナーに対応した低ストレスの現像プロセスが期待されているが、このような特性を具備した非磁性一成分現像法は未だない。
【００２８】
従って、本発明の目的は、複数の現像器による現像でカラーの画像形成をするに際し、現像時にトナーにかかる負荷、特に電荷付与および現像ローラへの供給時にトナーにかかる負荷を著しく低減して、低温定着用トナーにも対応可能な低ストレスコートを実現することができ、現像ローラ上に反転トナーや未帯電トナーを含まないトナー層を形成でき、クリーナレスな画像形成工程を実現可能とすることができ、長期にわたり高品位なカラー画像を得ることが可能で、小型および低コストを実現できる画像形成装置を提供することである。
【００２９】
【課題を解決するための手段】
上記目的は本発明に係る画像形成装置にて達成される。要約すれば、本発明は、転写材搬送手段に沿って複数の画像形成部が設けられ、前記各画像形成部は、静電潜像が形成される像担持体と、前記像担持体上に形成した静電潜像を非磁性一成分現像剤を用いて現像する現像器とを備え、前記各画像形成部での前記現像により得られた可視画像を転写材に順次重ね合わせて転写する画像形成装置において、
前記現像器は、非磁性一成分現像剤を収容した現像容器と、前記現像容器の開口部に前記像担持体に対し対向設置された回転する現像剤担持体と、前記現像剤担持体に電圧を印加する電源と、前記現像剤担持体の回転方向に関し、前記現像剤担持体と像担持体とが対向した現像部より上流側で、前記現像剤担持体に非接触配置された回転する現像剤供給部材と、前記現像剤供給部材の回転方向に関し、前記現像剤担持体と現像剤供給部材との対向部よりも上流側で、前記現像剤供給部材に一端を接触して配置された現像剤流路制御部材と、前記現像剤供給部材および現像剤流路制御部材に電圧を印加する電源と、前記現像剤担持体の回転方向に関し、前記現像部よりも上流側かつ現像剤流路制御部材の配置位置よりも下流側で、前記現像剤担持体に接触配置された現像剤規制手段と、前記現像剤担持体の回転方向に関し、前記現像部より下流側で、前記現像剤担持体および像担持体に対し対向配置された現像剤回収手段と、前記現像剤回収手段に電圧を印加する電源とを有し、
前記現像剤回収手段は、前記現像剤担持体上の現像残りの現像剤および前記像担持体上の転写残りの現像剤を静電気的に除去して回収する現像剤回収ローラを備え、
前記現像剤回収ローラは弾性ローラからなり、前記現像剤担持体および像担持体の少なくとも一方に対し接触して対向配置され、かつ、
前記現像剤回収ローラは、前記像担持体の回転方向に関し前記現像剤担持体よりも上流側に配置されている、
ことを特徴とする画像形成装置である。
【００３０】
本発明によれば、前記現像剤担持体が金属ローラからなり、前記像担持体に対し非接触に対向配置される。あるいは前記現像剤担持体が弾性ローラからなり、前記像担持体に対し接触して対向配置される。前記現像剤回収手段は、前記現像剤回収ローラの表面に接触して、前記現像剤回収ローラに回収した現像剤を除去するスクレーパを備えることができる。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る実施例を図面に則して更に詳しく説明する。
【００３２】
実施例１
図１は、本発明の画像形成装置の一実施例を示す概略構成図である。
【００３３】
図１に示す本実施例のカラー画像形成装置は、図１３に示した従来のカラー画像形成装置と同様、装置本体内に第１、第２、第３、第４の４つの画像形成部ＰＭ、ＰＣ、ＰＹおよびＰＫを備え、その一端、すなわち図の左側には給紙部１４が、その反対側の右側には定着器１５がそれぞれ配設されている。また本実施例では、装置本体内の給紙部１４から定着器１５に至る経路の上側に、転写材を搬送する無端状の転写材搬送手段（転写材搬送ベルト）１３が複数のローラ間に懸架して配置されている。この搬送ベルト１３は、図中矢印方向に回転駆動され、給紙部１４を通じて送給される転写材を担持して、搬送ベルト１３の下側に配置された各画像形成部ＰＭ、ＰＣ、ＰＹ、ＰＫへと順次搬送する。
【００３４】
各画像形成部ＰＭ、ＰＣ、ＰＹ、ＰＫは実質的に同一の構成を有し、通常、図の矢印方向に回転駆動される像担持体である感光ドラム２１Ｍ、２１Ｃ、２１Ｙ、２１Ｋを含み、各感光ドラム２１（２１Ｍ、２１Ｃ、２１Ｙ、２１Ｋ）の周辺には、感光ドラムを一様帯電する一次帯電器２２Ｍ、２２Ｃ、２２Ｙ、２２Ｋ、感光ドラム上に静電潜像を形成する像露光器２３（２３Ｍ、２３Ｃ、２３Ｙ、２３Ｋ）、感光ドラム上に形成した静電潜像を現像する現像器２４（２４Ｍ、２４Ｃ、２４Ｙ、２４Ｋ）、現像で得られた可視画像のトナー像を転写材に転写するコロナ帯電器２６（２６Ｍ、２６Ｃ、２６Ｙ、２６Ｋ）が、ドラム回転方向に順次配設されている。
【００３５】
本発明では、画像形成装置はクリーナレスとされており、感光ドラム上に残存した転写残りトナーを除去するドラムクリーナは設置していない。
【００３６】
現像器２４Ｍにはマゼンタ色のトナーが、現像器２４Ｃにはシアン色のトナーが、現像器２４Ｙにはイエロー色のトナーが、現像器２４Ｋにはブラック色のトナーが、それぞれ収容されている。
【００３７】
上記の像露光器２３（２３Ｍ〜２３Ｋ）は、本実施例では、ＬＥＤ発光素子をドラムの母線方向に並べたＬＥＤヘッドであり、所望の画像信号に対応して感光ドラム２１（２１Ｍ〜２１Ｋ）の表面を露光して、対応する色の静電潜像を形成するようになっている。すなわち像露光器２３Ｍにはカラー画像のマゼンタ成分像に対応する画素信号が、像露光器２３Ｃにはカラー画像のシアン成分像に対応する画素信号が、像露光器２３Ｙにはカラー画像のイエロー成分像に対応する画素信号が、像露光器２３Ｋにはカラー画像のブラック成分像に対応する画素信号が、それぞれ入力される。
【００３８】
第１の画像形成部ＰＭと給紙部１４との間には、転写材を吸着するための１対の吸着帯電器（図示せず）が搬送ベルト１３を挟んで対向配置されている。第４の画像形成部ＰＫと定着器１５との間には、搬送ベルト１３に吸着されている転写材を分離するための除電用帯電器（図示せず）が設置され、分離時、除電用帯電器には電源（図示せず）から交流電圧が印加される。
【００３９】
上記画像形成装置における画像形成工程とクリーニング機構を簡単に説明する。画像形成部ＰＭ〜ＰＫにおいて基本的に同じである。
【００４０】
第１画像形成部ＰＭにおいて、感光ドラム２１Ｍを図中矢印方向に回転し、その回転過程で、感光ドラムの表面を帯電器２２Ｍにより所望の極性・電位に一様帯電し、ついで像露光器２３Ｍにより所望の画像データーに応じた画像露光を施して、感光ドラムの表面に静電潜像を形成する。つぎに感光ドラム２１Ｍと現像器２４Ｍの現像ローラ１とが対向した現像部で、感光ドラム上の静電潜像を現像ローラ１上の非磁性トナーにより現像し、感光ドラム上に静電潜像に応じたマゼンタトナー像を形成する。
【００４１】
感光ドラム２１Ｍ上に形成されたマゼンタトナー像は、感光ドラムと転写帯電器（コロナ帯電器）２６Ｍとが対向した転写部に搬送された転写材に、転写帯電器２６Ｍに転写バイアスを印加して転写する。
【００４２】
このようにしてマゼンタトナー像が転写された転写材は、つぎの第２画像形成部ＰＣに送られ、画像形成部ＰＭと同様な画像形成工程により感光ドラム２１Ｃ上に形成されたイエロートナー像が、転写材にマゼンタトナー像上から重ねて転写される。同様に、転写材が第３、第４の画像形成部ＰＹ、ＰＫに順次送られ、そこで同じ工程が繰り返されて、転写材上に４色のトナー像を重畳転写したフルカラー画像が形成される。そしてこの転写材を定着器１４へ導入して、トナー像を転写材に加熱定着することにより、転写材にフルカラー画像が得られ、一連の画像形成工程が終了する。
【００４３】
一方、上記の現像の際、各現像器２４（２４Ｍ〜２４Ｋ）の現像ローラ１上の現像に寄与しなかった現像残りのトナーは、現像ローラ１に印加された現像バイアスと、現像器２４のトナー回収ローラ８に印加された回収バイアスとで形成された電界により、トナー回収ローラ８に付着して回収され、現像器２４内に戻される。
【００４４】
また上記の転写の際、転写材に転写されずに各感光ドラム２１（２１Ｍ〜２１Ｋ）上に残った転写残りトナーは、感光ドラム２１に担持されたまま、再度、帯電、露光の次工程に進んだ後、トナー回収ローラ８との対向部において、感光ドラム２１に新たに形成された静電潜像が作る電位と、トナー回収ローラ８に印加されたバイアスによって形成された電界により、トナー回収ローラ８に付着して回収され、現像器２４内に戻される。
【００４５】
このように、本発明によれば、感光ドラム２１上の転写残りトナーは、新たな静電潜像の非画像部(非露光部)に存在する転写残りトナーのみが除去されて、トナー回収ローラ８側に回収される。新たな静電潜像の画像部(露光部)に存在するその他の転写残りトナーは、いずれつぎの現像工程で現像に使用されるため、感光ドラム２１上に担持したまま現像工程に導入されても影響はない。
【００４６】
その後は、上記の新たな静電潜像に対して、同様な現像、転写および定着工程が行われ、このような画像形成を繰り返す。
【００４７】
以下、本発明で使用する現像器およびこの現像器を用いたクリーナレス機構について詳細に説明する。現像器２４Ｍ〜２４Ｋにおいて基本的に同一である。
【００４８】
図２に示すように、本発明において、現像器２４（２４Ｍ〜２４Ｋ）は、非磁性トナー（非磁性一成分現像剤）を収容した現像容器３を有し、現像容器３内に現像ローラ１、トナー供給ブラシ４、トナー流路制御部材５、トナー規制ブレード７、前記のトナー回収ローラ８、トナー剥ぎ取り用スクレーパ９およびトナー攪拌部材１０を備えている。現像容器３内は、開口部手前まで延びる仕切り部材１２によって仕切られ、仕切り部材１２の下部には連絡口１２ａが設けられている。
【００４９】
現像ローラ１は、現像容器３の開口部内に感光ドラム２１と所定間隔を開けて対向設置され、図中矢印方向に回転駆動される。本実施例では、現像ローラ１としてＳＵＳ、アルミニウム等の金属ローラを用いた。現像ローラ１には所定の現像バイアスを印加する電源２が接続されている。
【００５０】
本実施例では、現像バイアス電源２には、ピークツウピーク電圧Ｖｐｐが約２ｋＶ、周波数ｆが約１．８ｋＨｚで、ＣＤオフセット値Ｖｄｃが−４５０ＶのＡＣ＋ＤＣバイアスが設定されている。
【００５１】
トナー供給ブラシ４は、現像容器３内の非磁性トナーを取り込んで現像ローラ１に供給するためのもので、現像ローラ１と約１００μｍ〜１ｍｍの間隔を開けて、現像ローラ１の回転方向と同方向(最近接部で逆方向)に回転可能に配置されている。トナー供給ブラシ４の芯金には、電源６により現像バイアスに所望のＤＣ電圧＝Ｖｆを重畳した電圧が印加され、現像ローラ１との間で所望の電界が形成される。
【００５２】
トナー供給ブラシ４の繊維は、導電性のもののみでも構わないが、本実施例では、図３（ａ）、（ｂ）に示すように、１０2〜１０8Ωｃｍ程度の低抵抗の導電性繊維３０と、１０8〜１０15Ωｃｍ程度の高抵抗の絶縁性繊維３１の２種類を混毛したブラシ部材を、ＳＵＳ等の金属芯金に巻き付けたファーブラシを用いている。
【００５３】
本実施例では、現像剤として負の帯電極性を持つトナーを使用するため、上記の絶縁性繊維３１は正極性の帯電極性を有することが好ましく、本実施例では、絶縁性繊維３１としてナイロン繊維(１０8〜１０15Ωｃｍ)を使用した。もちろん、ナイロンに限るものではなく、トナーの特性に応じて絶縁性繊維の種類を選択すればよく、本実施例のような場合には、レーヨン等の繊維を使用することもできる。
【００５４】
導電性繊維３０は、上記した範囲の抵抗値を満たすことが第１の条件であるが、導電性繊維の大半は、絶縁性繊維原料の絶縁性樹脂にカーボン等の導電剤を分散して紡糸していることが多く、その分散方法は繊維メーカーによって様々であり、単繊維（モノフィラメント）の表面全てに導電剤が露出しているとは限らない。すなわち、導電性繊維３０の単繊維の断面を示す図４に示されるように、単繊維の表面には、導電部３０ａ以外に絶縁部３０ｂが存在する。したがって、絶縁部３０ｂとのトナーの接触を考慮して、導電性繊維用の絶縁性樹脂には、トナーに対し正帯電性のものを選ぶことが好ましく、本実施例では、ナイロン系の樹脂を用いた。
【００５５】
本実施例では、トナー供給ブラシ４によりトナーをクラウド化して、トナーを現像ローラ１に供給する。このためブラシ４の導電性繊維３０、絶縁性繊維３１とも弾力を必要とし、その繊度を１〜１０デニール／フィラメント程度とし、それらが混毛された状態で１〜２０万本／インチ2の植密度もち、かつパイル長が１〜１０ｍｍになるように設定した。
【００５６】
トナー流路制御部材５は、トナー供給ブラシ４からのトナーをクラウド化するとともに、現像ローラ１の方向へトナーを叩き出すためのものであり、トナー供給ブラシ４と接触するように配置されている。本実施例では、トナー流路制御部材５として、ＳＵＳ、リン青銅等の金属の厚さ１００μｍ〜１ｍｍ程度の薄板を用いた。トナー流路制御部材５は、薄板によるストレート形状を取っているが、これに限るものではなく、トナーをクラウド化する方向によっては、これに適した形状に成形することもできる。
【００５７】
トナー流路制御部材５のトナー供給ブラシ４との接触面には、ここに介在するトナーへの電荷付与を考慮して、トナーに対し電荷付与能が高い樹脂、たとえばナイロンにカーボンを分散して抵抗値を上限で１０5Ωｃｍ程度に調整したものを積層してもよい。これにより、トナー流路制御部材５によるトナーへの電荷付与が加わって、トナーへの電荷付与がさらに安定する。
【００５８】
トナー規制手段としての規制ブレード７は、現像ローラ１上にコートされたトナーの層厚を規制するためのもので、本実施例では、厚さ０．１ｍｍ程度の金属製薄板の先端に、ＪＩＳＡ硬度５０°〜７０°のウレタンゴム、シリコーンゴム等のゴム材質の弾性体７ａを積層したブレードを用い、現像ローラ１に当接するように配置している。
【００５９】
トナー回収ローラ８は、転写部において感光ドラム２１上に残留した転写残りトナー、および現像部において現像に寄与せずに現像ローラ１上に残留した現像残りトナーを静電気的に回収するためのもので、現像ローラ１と約１００μｍ〜１ｍｍ、感光ドラム２１と約１００μｍ〜１ｍｍの間隔を開けて、図中矢印で示すように、現像ローラ１および感光ドラム２１の回転方向と逆方向(最近接部で同方向)に回転可能となるように、対向設置されている。トナー回収ローラ８には、電源１１から所望のＤＣ電圧Ｖｃが印加され、現像ローラ１および感光ドラム２１との間で所望の電界が形成される。
【００６０】
本実施例では、トナー回収ローラ８は、金属ローラの表面を鏡面に加工して構成したが、トナーの回収効率を考慮して、金属ローラ表面にテフロン等のフッ素系樹脂による表面加工を行ってもよい。たとえば金属ローラ表面にニッケル、クローム等を急冷めっき加工し、その際に形成されるめっき表面のクラックにフッ素系樹脂を溶かし込んで得たローラ表面は、トナーに対する離型性が高く、またフッ素系樹脂(絶縁部)とめっき部(導電部)による電界集中効果により、現像残りトナーをより回収しやすくなる。このような表面加工を施すことにより、ローラ表面の耐摩耗性も向上する。
【００６１】
トナー剥ぎ取り手段としてのスクレーパ９は、トナー回収ローラ８に回収されて付着したトナーをローラ８の表面から除去して、図５に示すように、トナー収納部Ａに戻すためのもので、本実施例では、スクレーパ９はウレタンゴム、シリコーンゴム等のゴム部材からなり、これをトナー回収ローラ８の表面に先端でエッジ当接するように配置した。
【００６２】
スクレーパ９を形成するゴム部材は、トナー回収ローラ８から機械的にトナーを掻き落とせるように、ＪＩＳＡ硬度で５０°〜７０°のゴム硬度を有することが好ましい。スクレーパ９のエッジ位置は、掻き落とされたトナーが確実にトナー収納部Ａに戻るように、トナー回収ローラ８の下半周の位置に設定している。
【００６３】
仕切り部材１２は、現像ローラ１のトナー回収ローラ８との対向部の下方位置まで設けられており、トナー収納部Ａとトナー供給部Ｂとの間を仕切って、トナー回収ローラ８から掻き落とされたトナーがトナー供給部Ｂ側まで飛散することがないようにしている。したがって、トナー収納部Ａへの現像残りトナーの戻しをより確実にすることができる。
【００６４】
仕切り部材１２は、トナー供給部Ｂでクラウド化されたトナーのうちの所望の電荷を持たなかったトナーが、現像ローラ１と回収ローラ８とのギャップを通過して、現像器外に飛散するのを防止するのにも有効である。
【００６５】
本実施例では、非磁性トナーには、ポリスチレンやポリエステル系の熱可塑性樹脂に、着色剤および負の荷電制御剤を混合分散し、粉砕して形成した、重量平均粒径が５μｍ以上のものを使用した。また感光ドラム２１ＭにはＯＰＣ感光体を用い、画像の現像方法は、イメージ露光部に負極性の非磁性トナーを付着させる反転現像方式を採用した。
【００６６】
現像容器３の内部は、図５に示すように、概念上、トナー収納部としての領域Ａ、トナー供給部としての領域Ｂ、およびトナー回収部としての領域Ｃの３つに区分けすることができる。現像容器３内のトナーは、常時、領域Ａ→Ｂ→Ｃ→Ａの方向に循環される。
【００６７】
トナー収納部Ａ内に収納されたトナーは、攪拌部材１０による搬送で仕切り部材１２の下部の連絡口１２ａを通って、トナー供給部Ｂのトナー供給ブラシ４に送られる。トナー供給ブラシ４に送られたトナーは、鏡映力等によってブラシ４の繊維間および繊維の表面に付着し、ブラシ４の回転とともにトナー流路制御部材５方向に搬送され、流路制御部材５と接触して安定して電荷が付与される。そして図６に示すように、トナーＴは、トナー流路制御部材５を通過した後、トナー供給ブラシ４の繊維が流路制御部材５から外れるときの弾性力により、ブラシ４の回転方向に弾き出され、クラウド状となって矢印Ａの方向に飛翔する。
【００６８】
なお、トナー供給ブラシ４をトナー流路制御部材５に接触させて、ブラシ４中のトナーを弾き出すようにしているので、ブラシ繊維間に残留した未帯電トナーや反転トナー等をも放出することができ、これらのトナーによる繊維の詰まりをも防止することができる。
【００６９】
トナー供給ブラシ４と現像ローラ１との間には、現像ローラ１に印加された現像バイアスと、電源６によりトナー供給ブラシ４に印加されたバイアスとにより電界が形成されており、矢印Ａ方向に飛翔したクラウド状のトナーは、この電界によって矢印Ｂのように現像ローラ１に引き寄せられて、現像ローラ１の表面に担持される。
【００７０】
たとえば図７（ａ）に示すように、現像バイアスのＤＣ分をＶｄｃ＝−４５０Ｖと設定した場合、電源６によりトナー供給ブラシ４には、現像バイアスにＶｆ＝−７５０Ｖ程度のＤＣ電圧が重畳されたバイアス、すなわちＶｐｐおよびＶｆが現像バイアスと同じであり、ＤＣ分が−１．２ｋＶ（Ｖｄｃ＋Ｖｆ）となるＡＣ＋ＤＣバイアス（図はＡＣ分を省略）を印加するように設定すれば、負に帯電したトナーはＤＣ電圧の差分（−７５０Ｖ）による電界の作用により、トナー供給ブラシ４から現像ローラ１へと引き寄せられていく。
【００７１】
このようにして現像ローラ１上に供給されたトナーは、鏡映力により現像ローラ１上に担持された後、規制ブレード７まで搬送され、ブレード７による規制によってトナー層厚を調整されるとともに、さらなる摩擦帯電電荷の付与が行われ、均一な帯電量分布を有する緻密なトナー層に形成される。
【００７２】
このように、帯電したトナーを一度クラウド化し、電界により非接触でトナーを現像ローラ１上に供給するので、トナーへの機械的ストレスを顕著に低減させることができ、また十分に帯電したトナーのみを現像ローラ１上に供給して、帯電量分布の偏りが少ない非常にシャープなトナー層を形成することができる。
【００７３】
現像ローラ１上にトナー層に形成されたトナーは、帯電器２によるＶＤ＝約−７００Ｖの一様帯電、像露光器３による画像露光によって静電潜像が形成された感光ドラム２１との対向部において、図７（ｂ）に示すように、感光ドラム２１上の潜像電位（露光部ＶＬ＝−１００Ｖ、未露光部ＶＤ＝−７００Ｖ）と、現像ローラ１に印加した現像バイアス（Ｖｐｐ＝約２ｋＶ、ｆ＝約１．８ｋＨｚ、Ｖｄｃ＝−４５０Ｖ）（図はＡＣ分を省略）とによる電界によって露光部に付着して、感光ドラム２１上に潜像に応じたトナー像を形成する。
【００７４】
現像に寄与せずに現像ローラ２１上に担持されたまま現像容器３内に戻ってきた現像残りのトナーは、図８（ａ）に示すように、トナー回収ローラ８に印加したＤＣバイアスのＶｃ＝＋５００Ｖと、現像ローラ１に印加した現像バイアス（Ｖｐｐ＝約２ｋＶ、ｆ＝約１．８ｋＨｚ、Ｖｄｃ＝−４５０Ｖ）（図はＡＣ分を省略）とによるＡＣ＋ＤＣ電界によって、トナー回収ローラ８の表面に静電的に付着して回収される。回収されたトナーは、トナー回収ローラ８の回転とともに現像器３内に搬送され、スクレーパ９により掻き落とされて、トナー収納部Ａに収容される。
【００７５】
このように、トナー回収ローラ８に対しスクレーパ９を用いれば、回収ローラ８の表面を現像ローラ１に対して常時フレッシュな電極面に維持でき、回収ローラ８と現像ローラ１との間に常に安定した電界を形成することができる。
【００７６】
以上のようにして、現像残りトナーを現像ローラ１から完全に離脱させ、トナー収納部Ａに確実に回収することにより、現像容器３内に図５の領域Ａ→Ｂ→Ｃ→Ａの方向のトナーの循環路を作ることができ、トナーに連続した負荷を与えることがなく、トナー自身の発熱を防止して、トナーの劣化を最小限に抑制することができる。その結果、トナーの寿命が格段に延び、長期にわたり良好な画像形成を行うことができる。
【００７７】
感光ドラム２１上に形成されたトナー像は、転写帯電器２６方向に搬送され、転写部（転写帯電器２６との対向部）において、転写帯電器２６に印加した転写バイアスにより転写材上に転写され、ついで定着器１４において転写されたトナー像が転写材に定着される。転写部において転写材に転写されずに感光ドラム２１Ｍ上に残留した転写残りトナーは、感光ドラム２１上に担持されたまま、再び帯電、露光の次工程に進む。
【００７８】
転写残りトナーには、しばしば、現像時から含まれている未帯電トナーや反転極性トナー、あるいは転写時に電荷注入もしくは放電により帯電極性が変化した未帯電トナーや反転極性トナーが含まれている。これらの転写残りトナーを担持した感光ドラム２１が、帯電器２により再びＶＤ＝−７００Ｖに帯電されると、同時に感光ドラム２１上の転写残りトナーも、所望の負極性に均一に再帯電される。
【００７９】
感光ドラム２１は、像露光器３により新たな静電潜像が形成され、その静電潜像は、表面に転写残りトナーを担持したまま、トナー回収ローラ８との対向部に搬送されることになる。図８（ｂ）に示すように、トナー回収ローラ８には、Ｖｃ＝＋５００ＶのＤＣバイアスが印加されているため、新たな静電潜像の非画像部（未露光部）（ＶＤ＝−７００Ｖ）の電位に対しては、感光ドラム２１上の転写残りトナーが回収ローラ８側に引き寄せる電界が形成される。一方、新たな静電潜像の画像部（露光部）（ＶＬ＝−１００Ｖ）の電位に対しても、その部分に残留している転写残りトナーを回収ローラ８に引き寄せる電界が形成される。しかし、その回収コントラストは、非画像部（ＶＤ＝−７００Ｖ）と比べれば小さいため、トナーによってはそのまま残留する場合もあるが、そこは画像部であるため回収の必要がない。
【００８０】
なお、トナー回収ローラ８に印加する電圧Ｖｃは、本実施例に記載の値に限るものではなく、現像ローラ１や感光ドラム３（３Ｍ〜３Ｋ）との間隔およびトナーの帯電量等によって適宜変更して設定するものであり、場合によってＤＣ＋ＡＣバイアスを印加することもある。
【００８１】
実施例２
図９は、本発明の他の実施例における現像器を示す断面図である。
【００８２】
実施例１では、図２に示すように、現像器２４の金属ローラからなるトナー回収ローラ８を、感光ドラム２１および現像ローラ１に非接触で用いて、感光ドラム２１の転写残りトナーの回収、および現像ローラ１上の現像残りトナーの回収を行った。
【００８３】
本実施例では、図９に示すように、現像器２４に弾性ローラからなるトナー回収ローラ８Ａを使用し、転写残りトナーの回収を接触式で実施するために、トナー回収ローラ８Ａを感光ドラム２１に接触して用いた。現像ローラ１に対しては、実施例１と同様、トナー回収ローラ８Ａを接触して用いた。本実施例のその他の構成は実施例１と基本的に同じで、図９において図２に付した符号と同一の符号は同一の部材を示す。
【００８４】
本実施例のトナー回収ローラ８Ａは、芯金上に単層もしくは複数層の弾性層を有する弾性ローラからなっており、弾性層の材料としては、シリコーンゴム、ＮＢＲゴム、ＥＰＤＭゴム、ウレタンゴム等の一般的なゴム材料が使用可能である。この弾性層の表面はそのままでもよいが、表面にナイロン等の樹脂にカーボン等を分散した導電性樹脂を被覆することもできる。弾性層のゴム硬度は、表面の導電性樹脂膜を含めて、ＪＩＳＡゴム硬度計で計測して、２０〜７０°程度が適当である。また弾性層の表面はトナーの離型性を考慮して、表面粗さＲｚが１０以下であることが望ましく、使用するトナーの粒径、形状に合わせて設定することができる。トナー回収ローラ８Ａの抵抗値は、導電性樹脂膜を含めた状態で１０3〜１０9Ωｃｍ程度の体積抵抗率に設定することが好ましい。
【００８５】
本実施例のような、感光ドラム２１と接触式のトナー回収ローラ８Ａを用いた場合、回収ローラ８Ａに印加する電圧は非接触式のトナー回収ローラに比べて少なくて済むので、電源１１により回収ローラ８Ａに印加する電圧をＶ＝＋２００Ｖ程度とした。
【００８６】
感光ドラム２１上の転写残りトナー（ただし未露光部上のトナー）は、感光ドラム上の静電潜像（露光部電位ＶＬ＝−１００Ｖ、未露光部電位ＶＤ＝−７００Ｖ）と回収ローラ８Ａに印加したバイアスとで形成されるＤＣ電界の作用によって、感光ドラム２１から接触したトナー回収ローラ８Ａに付着して、接触回収される。もちろん、感光ドラム２１上の転写残りトナーは、回収ローラ８Ａを電気的に接地するだけでも十分に回収可能である。
【００８７】
このように、弾性ローラからなるトナー回収ローラ８Ａを用い、感光ドラム２１Ｍに接触させる構成をとることにより、感光ドラム２１上の転写残りトナーの回収効率が向上する。
【００８８】
一方、現像ローラ１上の現像残りトナーは、現像ローラ１に印加した現像バイアス（Ｖｐｐ＝約２ｋＶ、ｆ＝約１．８ｋＨｚ、Ｖｄｃ＝−４５０Ｖ）とトナー回収ローラ８Ａに印加したバイアスとの電位差で形成されるＡＣ＋ＤＣ電界の作用により、現像ローラ１から非接触のトナー回収ローラ８Ａに転移して付着し、非接触に回収される。
【００８９】
以上では、トナー回収ローラとしてゴム材料製の弾性ローラを使用したが、金属製の芯金上にＪＩＳＡ硬度で３０〜６０°程度の低硬度のスポンジ状弾性層を形成し、その上にＪＩＳＡ硬度で５０〜８０℃の高硬度のシリコーンゴム、ＮＢＲゴム、ＥＰＤＭゴム、ウレタンゴム等の一般的なゴム状弾性層を設けた弾性ローラでもよく、十分な効果が達成される。
【００９０】
実施例３
図１０は、本発明の他の実施例における現像器を示す断面図である。
【００９１】
実施例２では、ゴム材料製の弾性ローラからなるトナー回収ローラ８Ａを感光ドラム２１に接触して用い、現像ローラ１には非接触で用いて、感光ドラム２１上の転写残りトナーの回収を接触式で実施し、現像ローラ１上の現像残りトナーの回収は非接触式で実施したが、本実施例では、図１０に示すように、これを逆にした。
【００９２】
すなわち、トナー回収ローラ８Ａを現像ローラ１に接触して用い、感光ドラム２１には非接触で用いて、現像ローラ１上の現像残りトナーの回収は接触式で実施し、感光ドラム２１上の転写残りトナーの回収を非接触式で実施した。
【００９３】
本実施例では、トナー回収ローラ８Ａには、電源１１により現像バイアスに所望のＤＣ電圧Ｖｃを重畳したバイアスが印加され、現像ローラ１とのＤＣ電圧の差分により現像ローラ１上の現像残りトナーの回収が行われる。すなわち現像バイアスのＤＣ分をＶｄｃ＝−４５０Ｖに設定した場合、電源１１からトナー回収ローラ８ＡにＶｃ＝＋４５０Ｖ程度のＤＣ電圧を印加するように設定すれば、現像残りトナーはＤＣ電圧の差分４５０Ｖによる電界の作用で、現像ローラ１から接触したトナー回収ローラ８Ａに付着し、接触回収される。
【００９４】
一方、感光ドラム２１上の転写残りトナーは、感光ドラム上の新たな静電潜像（露光部電位ＶＬ＝−１００Ｖ、未露光部電位ＶＤ＝−７００Ｖ）と、トナー回収ローラ８Ａに印加されたバイアス（現像バイアスに所望のＤＣ電圧Ｖｃを重畳した電圧）との間で形成される電界により、感光ドラム２１から接触したトナー回収ローラ８Ａに転移して付着し、非接触に回収される。
【００９５】
このように、弾性ローラからなるトナー回収ローラ８Ａを用い、これを現像ローラ１に接触させる構成をとることにより、現像ローラ１上の現像残りトナーの回収効率が向上する。
【００９６】
実施例４
図１１は、本発明のさらに他の実施例における現像器を示す断面図である。
【００９７】
実施例１〜３では、現像器４の現像ローラ１は金属製としたが、本実施例では、図１１に示すように、現像器４の現像ローラ１Ａを弾性ローラとし、これを感光ドラム２１に当接させる接触現像法をとっている。現像器４がこのよう接触現像法とる画像形成装置の場合にも、本発明は適用可能である。
【００９８】
本実施例において、現像ローラ１Ａは、芯金上に単層もしくは複数層の弾性層を有する弾性ローラに構成されている。弾性層の材料としては、シリコーンゴム、ＮＢＲゴム、ＥＰＤＭゴム、ウレタンゴム等の一般的なゴム材料が使用可能である。この弾性層の表面はそのままでもよいが、表面にナイロン等の樹脂にカーボン等を分散した導電性樹脂を被覆することもできる。弾性層のゴム硬度は、表面の導電性樹脂膜を含めて、ＪＩＳＡゴム硬度計で計測して、２０〜７０°程度が適当である。
【００９９】
また弾性層の表面はトナーの離型性を考慮して、表面粗さＲｚが１〜２０であることが望ましく、使用するトナーの粒径、形状に合わせて設定することができる。現像ローラ１Ａの抵抗値は、導電性樹脂膜を含めた状態で１０3〜１０9Ωｃｍ程度の体積抵抗率に設定することが好ましい。
【０１００】
現像ローラ１Ａが弾性ローラの場合には、トナー規制ブレード７は厚さ０．１ｍｍ程度の金属製薄板を使用することが好ましい。この場合、トナー規制ブレードは、先端部から約２ｍｍの位置で現像ローラ１Ａとは反対方向に折り曲げた形状に形成し、その折曲部が約２０ｇ／ｃｍ程度の線圧で現像ローラ１Ａに食い込むように接触することがよい。
【０１０１】
本実施例によれば、接触現像法を用いているので、現像ローラ１Ａに印加する現像バイアスはＤＣ電圧のみで十分現像可能であり、感光ドラムとのリーク等を考えれば、このＤＣ電圧のみの接触現像法（接触ＤＣ現像法）がむしろ好ましい場合がある。
【０１０２】
したがって、本実施例では、感光ドラム上の静電潜像（露光部電位ＶＬ＝−１００Ｖ、未露光部電位ＶＤ＝−７００Ｖ）に対し、電源２から−４５０Ｖ程度のＤＣ電圧を現像ローラ１Ａに印加して現像を行わせた。
【０１０３】
トナー回収部材に関しては、実施例１と同様、金属製のトナー回収ローラ８を用い、これを現像ローラ１Ａおよび感光ドラム２１に対し非接触で使用した。現像ローラ１Ａの印加電圧−４５０Ｖに対し、トナー回収ローラ８にはＤＣ分が０Ｖで、ｆ＝１．８ｋＨｚ、Ｖｐｐ＝２ｋＶ程度のＡＣバイアスを印加すれば、現像ローラ１Ａ上の現像残りトナーを非接触でトナー回収ローラ８に回収可能となる。
【０１０４】
感光ドラム２１上の転写残りトナーも、感光ドラム上の新たな静電潜像（露光部電位ＶＬ＝−１００Ｖ、未露光部電位ＶＤ＝−７００Ｖ）の電位とトナー回収ローラ８への印加バイアスで形成される電界の作用により、非接触でトナー回収ローラ８に回収することができる。
【０１０５】
このように感光ドラムに現像ローラを接触させる接触現像法の場合でも、現像ローラ上の現像残りとのトナーおよび感光ドラム上の転写残りトナーの回収が可能となる。
【０１０６】
以上では、現像ローラはゴム製の弾性ローラとしたが、現像ローラは、金属製の芯金上にＪＩＳＡ硬度で３０〜６０°程度の低硬度のスポンジ状弾性層を形成し、その上にＪＩＳＡ硬度で５０〜８０°の高硬度のシリコーンゴム、ＮＢＲゴム、ＥＰＤＭゴム、ウレタンゴム等の一般的なゴム状弾性層を設けた弾性ローラも可能であり、十分な効果が達成される。
【０１０７】
実施例５
図１２は、本発明のさらに他の実施例における現像器を示す断面図である。
【０１０８】
本実施例は、実施例４と同様、弾性ローラ製の現像ローラ１Ａを感光ドラムに接触して、接触現像法により現像を行わせた。感光ドラム上の転写残りトナーの回収は、実施例２と同様、弾性ローラ製のトナー回収ローラ８Ａを感光ドラムに接触して接触式で実施し、現像ローラ１Ａ上の現像残りトナーの回収は、実施例３と同様、トナー回収ローラ８Ａを現像ローラ１Ａに接触して接触式で実施させた。
【０１０９】
本実施例でも、接触現像法であるので、電源２から現像ローラ１Ａに現像バイアスとしてＶｄｃ＝−４５０Ｖのみを印加し、これに対し、電源１１からトナー回収ローラ８ＡにＶｃ＝＋２００Ｖ程度のＤＣ電圧を印加して、これらの電位差で形成される電界によって、現像ローラ１Ａ上の現像残りトナーをトナー回収ローラ８Ａに接触式に回収した。
【０１１０】
また感光ドラム上の新たな静電潜像（露光部電位ＶＬ＝−１００Ｖ、未露光部電位ＶＤ＝−７００Ｖ）の電位とトナー回収ローラ８Ａへの印加バイアスの電位で形成される電界の作用により、感光ドラム１上の転写残りトナーを接触式にトナー回収ローラ８Ａに回収した。
【０１１１】
むろん、トナー回収ローラ８Ａを電気的に接地するだけでも、感光ドラム上の転写残りトナーを十分回収可能である。
【０１１２】
本実施例によっても、実施例４と同様、感光ドラムに現像ローラを接触させる接触現像法の場合において、トナー回収ローラにより現像ローラ上の現像残りとのトナーおよび感光ドラム上の転写残りトナーの回収が可能となる。
【０１１３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、像担持体と非磁性一成分現像器とを備えた画像形成部を転写材搬送手段に沿って複数設置し、各画像形成部の像担持体上に得られたトナー像を転写材に順次重ね合わせて転写する画像形成装置において、各現像器のトナー流路制御部材の一端と接触配置したトナー供給ブラシにトナーを取り込ませ、供給ブラシの回転により供給ブラシがトナー流路制御部材から外れる際の弾性力によって、供給ブラシからトナーを弾き出してクラウド化するとともに、現像ローラと供給ブラシとの間に形成した電界によって、クラウド化したトナーのうちから所望の電荷量を持ったトナーのみを現像ローラ上に供給するようにしているので、従来の現像ローラと接触配置したトナー供給ローラのときのような、現像ローラとの接触および摺擦によるトナーの供給がないため、現像ローラへのトナー供給にともなうトナーのストレスを格段に低減することができる。またクラウド化したトナーから適正な帯電量を有するトナーを選択的に供給するので、未帯電トナーあるいは反転トナーを供給されにくくするだけでなく、規制ブレードによるトナーへの電荷付与も少なくて済み、その結果、規制ブレードの接触圧を低減できて、トナーへの負荷をより低減することができた。
【０１１４】
また現像に寄与せずに現像容器に戻ってきた現像残りトナーを、現像ローラに対し非接触配置したトナー回収ローラで静電的に引き剥がしてトナー収納部に確実に戻すことにより、現像容器内にトナーの循環路を形成するようにしたので、現像残りトナーが規制ブレードのニップ部を繰り返し通過して、トナーへ連続的な負荷が加わるのをなくすことができ、このため蓄熱等による外添剤のトナーへの埋め込みを顕著に抑制し、トナーの劣化を防止できた。
【０１１５】
さらにトナー回収ローラは、感光ドラムとの対向部において、感光ドラム上の転写残りトナーをも回収できるので、感光ドラムに対し従来のような専用のクリーニング機構を省略することができ、画像形成装置全体の小型化、低コスト化が可能となる。
【０１１６】
したがって、本発明によれば、トナーへの負荷を顕著に低減し、かつカブリ等のない高品位なカラー画像を長期間にわたり得ることができ、また装置全体の小型化、低コスト化が可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の画像形成装置の一実施例を示す概略構成図である。
【図２】図１の画像形成装置における現像器を示す断面図である。
【図３】図２の現像器に設置されたトナー供給ブラシおよびその繊維を示す説明図である。
【図４】図３の繊維のうちの導電性繊維の断面の様子の一例を示す断面図である。
【図５】図２の現像器内でのトナーの循環方向を示す概念図である。
【図６】図２の現像器におけるトナー供給ブラシによる現像ローラへのトナーの供給法を示す説明図である。
【図７】図１の画像形成装置におけるトナー供給および現像に用いるバイアスの構成例を示す説明図である。
【図８】図１の画像形成装置における現像残りトナーの回収および転写残りトナーの回収に用いるバイアスの構成例を示す説明図である。
【図９】本発明の他の実施例における現像器を示す断面図である。
【図１０】本発明のさらに他の実施例における現像器を示す断面図である。
【図１１】本発明のさらに他の実施例における現像器を示す断面図である。
【図１２】本発明のさらに他の実施例における現像器を示す断面図である。
【図１３】従来の画像形成装置を示す概略図である。
【図１４】図１３の画像形成装置における現像器を示す断面図である。
【符号の説明】
１、１Ａ 現像ローラ
２ 現像バイアス用電源
３ 現像容器
４ トナー供給ブラシ
５ トナー流路制御部材
６ トナー供給ブラシ用電源
７ 規制ブレード
８ トナー回収ローラ
９ スクレーパ
１０ 攪拌部材
１１ 感光ドラム
１２ 仕切り部材
２４ 現像器
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真方式や静電記録方式等の作像プロセスを利用した画像形成装置に関し、特に複数の像担持体上に形成した可視画像を多重転写することにより多色画像を得る画像形成装置に関する。本発明の画像形成装置は、複写装置のみならず、種々のプリンター、ファクシミリ等に具現化することが可能である。
【０００２】
【従来の技術】
デジタルカラー複写機の普及にともない、さらなる高速化、高画質化への要望が高まる中で、図１３に示すような画像形成装置が提案されている。
【０００３】
この画像形成装置は、４色の現像剤について１色ごとに画像形成部（画像形成ユニット）を設け、各画像形成部で像担持体としての感光ドラムに画像形成プロセスを施して、各色ごとの可視画像を形成し、これの可視画像を外部から供給される転写材に順次転写し、一括して定着して、転写材にカラー画像を得る、電子写真方式のデジタルカラー画像形成装置である。この方式の最大の利点は高速化が可能なことである。
【０００４】
画像形成装置は、装置本体内に第１、第２、第３、第４の４つの画像形成部ＰＭ、ＰＣ、ＰＹおよびＰＫを備え、その一端、すなわち図の右側には給紙部１４が、その反対側の左側には定着器１５がそれぞれ配設されている。また装置本体内の給紙部１４から定着器１５に至る経路の下側には、転写材を搬送する無端状の転写材搬送手段、本例では搬送ベルト１３が複数のローラ間に懸架して配置されている。この搬送ベルト１３は、図中矢印方向に回転駆動され、給紙部１４を通じて送給される転写材を担持して、搬送ベルト１３の上側に配置された各画像形成部ＰＭ、ＰＣ、ＰＹ、ＰＫへと順次搬送する。
【０００５】
各画像形成部ＰＭ、ＰＣ、ＰＹ、ＰＫは実質的に同一の構成を有し、通常、図の矢印方向に回転駆動される像担持体である感光ドラム２１Ｍ、２１Ｃ、２１Ｙ、２１Ｋを含み、各感光ドラム２１（２１Ｍ、２１Ｃ、２１Ｙ、２１Ｋ）の周辺には、感光ドラムを一様帯電する一次帯電器２２（２２Ｍ、２２Ｃ、２２Ｙ、２２Ｋ）、感光ドラム上に静電潜像を形成する像露光器２３（２３Ｍ、２３Ｃ、２３Ｙ、２３Ｋ）、感光ドラム上に形成した静電潜像を現像する現像器２４（２４Ｍ、２４Ｃ、２４Ｙ、２４Ｋ）、現像で得られた可視画像のトナー像を転写材に転写するコロナ帯電器２６（２６Ｍ、２６Ｃ、２６Ｙ、２６Ｋ）、感光ドラム上に残存した転写残りトナーを除去するドラムクリーナ２５（２５Ｍ、２５Ｃ、２５Ｙ、２５Ｋ）が、ドラム回転方向に順次配設されている。
【０００６】
現像器２４Ｍにはマゼンタ色のトナーが、現像器２４Ｃにはシアン色のトナーが、現像器２４Ｙにはイエロー色のトナーが、現像器２４Ｋにはブラック色のトナーが、それぞれ収容されている。
【０００７】
上記の像露光器２３（２３Ｍ〜２３Ｋ）は、本例では、ＬＥＤ発光素子をドラムの母線方向に並べたＬＥＤヘッドであり、カラー用のＣＣＤのような撮像素子で多数の画素に分解して読み取り、デジタル信号に変換したそれぞれの色の画像に対するデジタル画素信号の入力を受け、この信号に対応して一次帯電器２２（２２Ｍ〜２２Ｋ）と現像器２４（２４Ｍ〜２４Ｋ）のそれぞれの間で感光ドラム２１の表面を露光して、対応する色の静電潜像を形成するようになっている。
【０００８】
像露光器２３Ｍにはカラー画像のマゼンタ成分像に対応する画素信号が、像露光器２３Ｃにはカラー画像のシアン成分像に対応する画素信号が、像露光器２３Ｙにはカラー画像のイエロー成分像に対応する画素信号が、像露光器２３Ｋにはカラー画像のブラック成分像に対応する画素信号が、それぞれ入力される。
【０００９】
第１の画像形成部ＰＭと給紙部１４との間には、転写材を吸着するための１対の吸着帯電器（図示せず）が搬送ベルト１３を挟んで対向配置されている。第４の画像形成部ＰＫと定着器１５との間には、搬送ベルト１３に吸着されている転写材を分離するための除電用帯電器（図示せず）が設置され、分離時、除電用帯電器には電源（図示せず）から交流電圧が印加される。
【００１０】
上記の画像形成装置において、給紙部１４から給紙された転写材は搬送ベルト１３上に静電吸着され、搬送ベルト１３の移動にともない搬送される。この転写材の搬送に対応して、各感光ドラム２１Ｍ〜２１Ｋの一次帯電器２Ｍ〜２Ｋによる帯電、像露光器２３Ｍ〜２３Ｋによる静電潜像の形成、現像器２４Ｍ〜２４Ｋによる潜像の現像が行われ、第１の画像形成部ＰＭの感光ドラム２１Ｍにマゼンタトナー像が、第２の画像形成部ＰＣの感光ドラム２１Ｃにシアントナー像が、第３の画像形成部ＰＹの感光ドラム２１Ｙにイエロートナー像が、第４の画像形成部ＰＫの感光ドラム２１Ｋにブラックトナー像が、それぞれ分担して形成される。
【００１１】
静電潜像の現像方法は、一般には画質の安定性から、トナーと磁性キャリアとを混合した二成分現像剤を用いる二成分現像法を採ることが多いが、二成分現像法は、トナーの帯電量を安定にするために、磁性キャリアとの混合比を常時制御する必要があり、磁性キャリアを使用しない一成分現像法と比べて、現像器等の構成が複雑になるという欠点がある。
【００１２】
このため、近年は、非磁性一成分現像剤（非磁性トナー）による現像法を採用した、現像器等の構成が簡易なフルカラーの画像形成装置が提案され、実用化されている。
【００１３】
本例では、現像器２４Ｍ〜２４Ｋに非磁性一成分現像法を採用している。図１４にその概略を示す。本現像器２４（２４Ｍ〜２４Ｋ）は、非磁性トナー（非磁性一成分現像剤）を収容した現像容器３の開口部内に、現像剤担持体として矢印方向に回転駆動される現像ローラ１を備え、現像ローラ１に対し、現像剤供給回収部材としてのトナー供給回収ローラ１７および現像剤規制部材としての規制ブレード１８が当接設置されている。
【００１４】
トナー供給回収ローラ１７は、ＳＵＳ等の芯金１７ａの外周面にウレタンフォーム等の弾性部材１７ｂを被覆してなっており、弾性部材１７ｂで現像ローラ１の表面に弾性当接して回転することにより、現像容器３内に蓄えられた非磁性トナーを現像ローラ１の表面に供給するとともに、現像ローラ１の回転にともない現像で使用されずに現像容器３に戻ってきた現像残りのトナーを、現像ローラ１の表面から掻き落とす作用をなす。
【００１５】
規制ブレード１８は、リン青銅等からなる支持部材１８ａにウレタンゴム等の弾性部材１８ｂを接着してなっており、弾性部材１８ｂにより現像ローラ１の表面に弾性当接して、現像ローラ１上に担持されたトナーを規制することにより、トナーの薄層に形成するとともにトナーに電荷を付与させる作用をなす。
【００１６】
このような現像器２４による現像で感光ドラム２１上に形成された各トナー像は、転写材が搬送ベルト１３による搬送で各感光ドラム２１の下部を順次通過する間に、転写帯電器２６の作用により転写材上に順々に重ねて転写され、転写材上に４色のトナー像を重ねた合成カラー画像に形成される。
【００１７】
転写材は第４の画像形成部ＰＫを通過した後、交流電圧が印加された除電用帯電器により除電されて、搬送ベルト１３から分離される。分離された転写材は定着器１５に送られ、そこで転写されたトナー像が定着された後、フルカラープリント画像として画像形成装置のトレイ１６へ排出される。
【００１８】
一方、トナー像転写後の感光ドラム２１上には、転写残りトナーが付着しており、これがつぎの画像形成時の転写工程に入ると、転写した画像の汚れとなって現れるので、これを防ぐために、各感光ドラム２１上の転写残りトナーはドラムクリーナー２５で除去する。本例では、クリーナ２５には、感光ドラム２１に接触してトナーを掻き落とす弾性ブレードを使用している。除去されたトナーは、各クリーナに並設された廃トナーボックスに収容される。
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】
上記の非磁性一成分現像法を用いた画像形成装置は、近年、さらなる小型化および低コスト化が求められており、画像形成工程の短縮(工程の一部省略を含む)が種々検討されている。
【００２０】
従来、上記の画像形成工程のうちクリーニング工程を省いたクリーナレスの画像形成装置が提案されているが、単にドラムクリーナ２５を省くと、下記に示す問題があった。
【００２１】
感光ドラム２１の表面を清掃するクリーニング手段がないと、感光ドラム上に転写残りのトナーや紙粉等が蓄積して、静電潜像を形成するための均一帯電や画像露光を遮るので、静電潜像に電位ムラが発生して、出力画像の濃度ムラを生じる。
【００２２】
また現像器２４は、トナー供給回収ローラ１７を現像ローラ１に当接回転して摺擦することにより、現像ローラ１に対するトナーの供給および回収を行っており、さらにはトナーへの電荷付与を、規制ブレード１８をトナーが通過する際の接触摩擦により行っているので、現像容器３内のトナーは、感光ドラム２１Ｍ上で現像に使用されるまでに加わる機械的な負荷が極めて大きく、トナーのダメージが他の現像法に比べて非常に大きい。
【００２３】
さらにトナー供給回収ローラ１７の配置位置や回転方向によっては、現像に寄与しなかったトナーを完全に回収することができず、現像ローラ１上にトナーが残留することがあった。現像ローラ１上に残留したトナーは、再度規制ブレード１８の部分を通過して現像領域に搬送されることになり、このような工程が連続的に繰り返されると、トナーの帯電量や流動性を制御している外添剤等が、その都度受けるメカニカルな軋轢や熱の蓄積によりトナー内部に埋め込まれ、所望の帯電特性と流動性が得られない劣化トナーになることが起こる。
【００２４】
この劣化トナーは画像形成プロセス中に多くの問題を引き起こす。たとえば劣化トナーが現像に寄与した場合、適正な現像特性が得られないために現像不良が発生したり、画像の中抜け等の転写不良を引き起こすことがある。さらには現像ローラ１上への新たなトナー供給が阻害され、トナーコート量（塗布量）の低下が生じて、濃度不良等を発生することもある。また劣化トナーが規制ブレード１８のニップ部や現像ローラ１の表面に融着すると、スジ等のコート不良が発生するとともに、現像ローラ上に新たに供給されたトナーへの電荷付与を阻害する。このため未帯電トナーが現像部に搬送されることになり、カブリやムラ等の画像不良を発生することがある。
【００２５】
上記の非磁性一成分現像法は、トナーにかかる負荷が大きいだけでなく、現像器２４自身にかかる負荷も大きく、トナー供給回収ローラ１７に、上述したようなスポンジ系ローラを用いた場合、現像ローラ１に対する摺擦が長時間に及ぶと、現像ローラ自身の摩擦、損傷およびトナーの目詰まり等により、トナー供給回収ローラとしての役割が不十分となり、良好なトナー供給および回収ができなくなることもある。
【００２６】
このように非磁性トナーを用いた一成分現像法は、現像器構成が簡易で良好な現像が可能であるが、トナーおよび現像器にかかる負荷が大きく、従来の磁性一成分現像法や二成分現像法に比べて、長期的な安定性や耐久性が著しく乏しい。したがって、非磁性一成分現像法は、トナー補給の際に現像器を丸ごと交換するカートリッジタイプの現像器で主に利用されており、複写機に使用されるような現像剤を補給していくタイプ部の現像器にはあまり採用されていないのが現状である。
【００２７】
さらに、近年、消費電力の低減を目的として、より低い温度での定着が可能なトナーの開発が進められており、それにともない低温定着用トナーに対応した低ストレスの現像プロセスが期待されているが、このような特性を具備した非磁性一成分現像法は未だない。
【００２８】
従って、本発明の目的は、複数の現像器による現像でカラーの画像形成をするに際し、現像時にトナーにかかる負荷、特に電荷付与および現像ローラへの供給時にトナーにかかる負荷を著しく低減して、低温定着用トナーにも対応可能な低ストレスコートを実現することができ、現像ローラ上に反転トナーや未帯電トナーを含まないトナー層を形成でき、クリーナレスな画像形成工程を実現可能とすることができ、長期にわたり高品位なカラー画像を得ることが可能で、小型および低コストを実現できる画像形成装置を提供することである。
【００２９】
【課題を解決するための手段】
上記目的は本発明に係る画像形成装置にて達成される。要約すれば、本発明は、転写材搬送手段に沿って複数の画像形成部が設けられ、前記各画像形成部は、静電潜像が形成される像担持体と、前記像担持体上に形成した静電潜像を非磁性一成分現像剤を用いて現像する現像器とを備え、前記各画像形成部での前記現像により得られた可視画像を転写材に順次重ね合わせて転写する画像形成装置において、
前記現像器は、非磁性一成分現像剤を収容した現像容器と、前記現像容器の開口部に前記像担持体に対し対向設置された回転する現像剤担持体と、前記現像剤担持体に電圧を印加する電源と、前記現像剤担持体の回転方向に関し、前記現像剤担持体と像担持体とが対向した現像部より上流側で、前記現像剤担持体に非接触配置された回転する現像剤供給部材と、前記現像剤供給部材の回転方向に関し、前記現像剤担持体と現像剤供給部材との対向部よりも上流側で、前記現像剤供給部材に一端を接触して配置された現像剤流路制御部材と、前記現像剤供給部材および現像剤流路制御部材に電圧を印加する電源と、前記現像剤担持体の回転方向に関し、前記現像部よりも上流側かつ現像剤流路制御部材の配置位置よりも下流側で、前記現像剤担持体に接触配置された現像剤規制手段と、前記現像剤担持体の回転方向に関し、前記現像部より下流側で、前記現像剤担持体および像担持体に対し対向配置された現像剤回収手段と、前記現像剤回収手段に電圧を印加する電源とを有し、
前記現像剤回収手段は、前記現像剤担持体上の現像残りの現像剤および前記像担持体上の転写残りの現像剤を静電気的に除去して回収する現像剤回収ローラを備え、
前記現像剤回収ローラは弾性ローラからなり、前記現像剤担持体および像担持体の少なくとも一方に対し接触して対向配置され、かつ、
前記現像剤回収ローラは、前記像担持体の回転方向に関し前記現像剤担持体よりも上流側に配置されている、
ことを特徴とする画像形成装置である。
【００３０】
本発明によれば、前記現像剤担持体が金属ローラからなり、前記像担持体に対し非接触に対向配置される。あるいは前記現像剤担持体が弾性ローラからなり、前記像担持体に対し接触して対向配置される。前記現像剤回収手段は、前記現像剤回収ローラの表面に接触して、前記現像剤回収ローラに回収した現像剤を除去するスクレーパを備えることができる。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る実施例を図面に則して更に詳しく説明する。
【００３２】
実施例１
図１は、本発明の画像形成装置の一実施例を示す概略構成図である。
【００３３】
図１に示す本実施例のカラー画像形成装置は、図１３に示した従来のカラー画像形成装置と同様、装置本体内に第１、第２、第３、第４の４つの画像形成部ＰＭ、ＰＣ、ＰＹおよびＰＫを備え、その一端、すなわち図の左側には給紙部１４が、その反対側の右側には定着器１５がそれぞれ配設されている。また本実施例では、装置本体内の給紙部１４から定着器１５に至る経路の上側に、転写材を搬送する無端状の転写材搬送手段（転写材搬送ベルト）１３が複数のローラ間に懸架して配置されている。この搬送ベルト１３は、図中矢印方向に回転駆動され、給紙部１４を通じて送給される転写材を担持して、搬送ベルト１３の下側に配置された各画像形成部ＰＭ、ＰＣ、ＰＹ、ＰＫへと順次搬送する。
【００３４】
各画像形成部ＰＭ、ＰＣ、ＰＹ、ＰＫは実質的に同一の構成を有し、通常、図の矢印方向に回転駆動される像担持体である感光ドラム２１Ｍ、２１Ｃ、２１Ｙ、２１Ｋを含み、各感光ドラム２１（２１Ｍ、２１Ｃ、２１Ｙ、２１Ｋ）の周辺には、感光ドラムを一様帯電する一次帯電器２２Ｍ、２２Ｃ、２２Ｙ、２２Ｋ、感光ドラム上に静電潜像を形成する像露光器２３（２３Ｍ、２３Ｃ、２３Ｙ、２３Ｋ）、感光ドラム上に形成した静電潜像を現像する現像器２４（２４Ｍ、２４Ｃ、２４Ｙ、２４Ｋ）、現像で得られた可視画像のトナー像を転写材に転写するコロナ帯電器２６（２６Ｍ、２６Ｃ、２６Ｙ、２６Ｋ）が、ドラム回転方向に順次配設されている。
【００３５】
本発明では、画像形成装置はクリーナレスとされており、感光ドラム上に残存した転写残りトナーを除去するドラムクリーナは設置していない。
【００３６】
現像器２４Ｍにはマゼンタ色のトナーが、現像器２４Ｃにはシアン色のトナーが、現像器２４Ｙにはイエロー色のトナーが、現像器２４Ｋにはブラック色のトナーが、それぞれ収容されている。
【００３７】
上記の像露光器２３（２３Ｍ〜２３Ｋ）は、本実施例では、ＬＥＤ発光素子をドラムの母線方向に並べたＬＥＤヘッドであり、所望の画像信号に対応して感光ドラム２１（２１Ｍ〜２１Ｋ）の表面を露光して、対応する色の静電潜像を形成するようになっている。すなわち像露光器２３Ｍにはカラー画像のマゼンタ成分像に対応する画素信号が、像露光器２３Ｃにはカラー画像のシアン成分像に対応する画素信号が、像露光器２３Ｙにはカラー画像のイエロー成分像に対応する画素信号が、像露光器２３Ｋにはカラー画像のブラック成分像に対応する画素信号が、それぞれ入力される。
【００３８】
第１の画像形成部ＰＭと給紙部１４との間には、転写材を吸着するための１対の吸着帯電器（図示せず）が搬送ベルト１３を挟んで対向配置されている。第４の画像形成部ＰＫと定着器１５との間には、搬送ベルト１３に吸着されている転写材を分離するための除電用帯電器（図示せず）が設置され、分離時、除電用帯電器には電源（図示せず）から交流電圧が印加される。
【００３９】
上記画像形成装置における画像形成工程とクリーニング機構を簡単に説明する。画像形成部ＰＭ〜ＰＫにおいて基本的に同じである。
【００４０】
第１画像形成部ＰＭにおいて、感光ドラム２１Ｍを図中矢印方向に回転し、その回転過程で、感光ドラムの表面を帯電器２２Ｍにより所望の極性・電位に一様帯電し、ついで像露光器２３Ｍにより所望の画像データーに応じた画像露光を施して、感光ドラムの表面に静電潜像を形成する。つぎに感光ドラム２１Ｍと現像器２４Ｍの現像ローラ１とが対向した現像部で、感光ドラム上の静電潜像を現像ローラ１上の非磁性トナーにより現像し、感光ドラム上に静電潜像に応じたマゼンタトナー像を形成する。
【００４１】
感光ドラム２１Ｍ上に形成されたマゼンタトナー像は、感光ドラムと転写帯電器（コロナ帯電器）２６Ｍとが対向した転写部に搬送された転写材に、転写帯電器２６Ｍに転写バイアスを印加して転写する。
【００４２】
このようにしてマゼンタトナー像が転写された転写材は、つぎの第２画像形成部ＰＣに送られ、画像形成部ＰＭと同様な画像形成工程により感光ドラム２１Ｃ上に形成されたイエロートナー像が、転写材にマゼンタトナー像上から重ねて転写される。同様に、転写材が第３、第４の画像形成部ＰＹ、ＰＫに順次送られ、そこで同じ工程が繰り返されて、転写材上に４色のトナー像を重畳転写したフルカラー画像が形成される。そしてこの転写材を定着器１４へ導入して、トナー像を転写材に加熱定着することにより、転写材にフルカラー画像が得られ、一連の画像形成工程が終了する。
【００４３】
一方、上記の現像の際、各現像器２４（２４Ｍ〜２４Ｋ）の現像ローラ１上の現像に寄与しなかった現像残りのトナーは、現像ローラ１に印加された現像バイアスと、現像器２４のトナー回収ローラ８に印加された回収バイアスとで形成された電界により、トナー回収ローラ８に付着して回収され、現像器２４内に戻される。
【００４４】
また上記の転写の際、転写材に転写されずに各感光ドラム２１（２１Ｍ〜２１Ｋ）上に残った転写残りトナーは、感光ドラム２１に担持されたまま、再度、帯電、露光の次工程に進んだ後、トナー回収ローラ８との対向部において、感光ドラム２１に新たに形成された静電潜像が作る電位と、トナー回収ローラ８に印加されたバイアスによって形成された電界により、トナー回収ローラ８に付着して回収され、現像器２４内に戻される。
【００４５】
このように、本発明によれば、感光ドラム２１上の転写残りトナーは、新たな静電潜像の非画像部(非露光部)に存在する転写残りトナーのみが除去されて、トナー回収ローラ８側に回収される。新たな静電潜像の画像部(露光部)に存在するその他の転写残りトナーは、いずれつぎの現像工程で現像に使用されるため、感光ドラム２１上に担持したまま現像工程に導入されても影響はない。
【００４６】
その後は、上記の新たな静電潜像に対して、同様な現像、転写および定着工程が行われ、このような画像形成を繰り返す。
【００４７】
以下、本発明で使用する現像器およびこの現像器を用いたクリーナレス機構について詳細に説明する。現像器２４Ｍ〜２４Ｋにおいて基本的に同一である。
【００４８】
図２に示すように、本発明において、現像器２４（２４Ｍ〜２４Ｋ）は、非磁性トナー（非磁性一成分現像剤）を収容した現像容器３を有し、現像容器３内に現像ローラ１、トナー供給ブラシ４、トナー流路制御部材５、トナー規制ブレード７、前記のトナー回収ローラ８、トナー剥ぎ取り用スクレーパ９およびトナー攪拌部材１０を備えている。現像容器３内は、開口部手前まで延びる仕切り部材１２によって仕切られ、仕切り部材１２の下部には連絡口１２ａが設けられている。
【００４９】
現像ローラ１は、現像容器３の開口部内に感光ドラム２１と所定間隔を開けて対向設置され、図中矢印方向に回転駆動される。本実施例では、現像ローラ１としてＳＵＳ、アルミニウム等の金属ローラを用いた。現像ローラ１には所定の現像バイアスを印加する電源２が接続されている。
【００５０】
本実施例では、現像バイアス電源２には、ピークツウピーク電圧Ｖｐｐが約２ｋＶ、周波数ｆが約１．８ｋＨｚで、ＣＤオフセット値Ｖｄｃが−４５０ＶのＡＣ＋ＤＣバイアスが設定されている。
【００５１】
トナー供給ブラシ４は、現像容器３内の非磁性トナーを取り込んで現像ローラ１に供給するためのもので、現像ローラ１と約１００μｍ〜１ｍｍの間隔を開けて、現像ローラ１の回転方向と同方向(最近接部で逆方向)に回転可能に配置されている。トナー供給ブラシ４の芯金には、電源６により現像バイアスに所望のＤＣ電圧＝Ｖｆを重畳した電圧が印加され、現像ローラ１との間で所望の電界が形成される。
【００５２】
トナー供給ブラシ４の繊維は、導電性のもののみでも構わないが、本実施例では、図３（ａ）、（ｂ）に示すように、１０2〜１０8Ωｃｍ程度の低抵抗の導電性繊維３０と、１０8〜１０15Ωｃｍ程度の高抵抗の絶縁性繊維３１の２種類を混毛したブラシ部材を、ＳＵＳ等の金属芯金に巻き付けたファーブラシを用いている。
【００５３】
本実施例では、現像剤として負の帯電極性を持つトナーを使用するため、上記の絶縁性繊維３１は正極性の帯電極性を有することが好ましく、本実施例では、絶縁性繊維３１としてナイロン繊維(１０8〜１０15Ωｃｍ)を使用した。もちろん、ナイロンに限るものではなく、トナーの特性に応じて絶縁性繊維の種類を選択すればよく、本実施例のような場合には、レーヨン等の繊維を使用することもできる。
【００５４】
導電性繊維３０は、上記した範囲の抵抗値を満たすことが第１の条件であるが、導電性繊維の大半は、絶縁性繊維原料の絶縁性樹脂にカーボン等の導電剤を分散して紡糸していることが多く、その分散方法は繊維メーカーによって様々であり、単繊維（モノフィラメント）の表面全てに導電剤が露出しているとは限らない。すなわち、導電性繊維３０の単繊維の断面を示す図４に示されるように、単繊維の表面には、導電部３０ａ以外に絶縁部３０ｂが存在する。したがって、絶縁部３０ｂとのトナーの接触を考慮して、導電性繊維用の絶縁性樹脂には、トナーに対し正帯電性のものを選ぶことが好ましく、本実施例では、ナイロン系の樹脂を用いた。
【００５５】
本実施例では、トナー供給ブラシ４によりトナーをクラウド化して、トナーを現像ローラ１に供給する。このためブラシ４の導電性繊維３０、絶縁性繊維３１とも弾力を必要とし、その繊度を１〜１０デニール／フィラメント程度とし、それらが混毛された状態で１〜２０万本／インチ2の植密度もち、かつパイル長が１〜１０ｍｍになるように設定した。
【００５６】
トナー流路制御部材５は、トナー供給ブラシ４からのトナーをクラウド化するとともに、現像ローラ１の方向へトナーを叩き出すためのものであり、トナー供給ブラシ４と接触するように配置されている。本実施例では、トナー流路制御部材５として、ＳＵＳ、リン青銅等の金属の厚さ１００μｍ〜１ｍｍ程度の薄板を用いた。トナー流路制御部材５は、薄板によるストレート形状を取っているが、これに限るものではなく、トナーをクラウド化する方向によっては、これに適した形状に成形することもできる。
【００５７】
トナー流路制御部材５のトナー供給ブラシ４との接触面には、ここに介在するトナーへの電荷付与を考慮して、トナーに対し電荷付与能が高い樹脂、たとえばナイロンにカーボンを分散して抵抗値を上限で１０5Ωｃｍ程度に調整したものを積層してもよい。これにより、トナー流路制御部材５によるトナーへの電荷付与が加わって、トナーへの電荷付与がさらに安定する。
【００５８】
トナー規制手段としての規制ブレード７は、現像ローラ１上にコートされたトナーの層厚を規制するためのもので、本実施例では、厚さ０．１ｍｍ程度の金属製薄板の先端に、ＪＩＳＡ硬度５０°〜７０°のウレタンゴム、シリコーンゴム等のゴム材質の弾性体７ａを積層したブレードを用い、現像ローラ１に当接するように配置している。
【００５９】
トナー回収ローラ８は、転写部において感光ドラム２１上に残留した転写残りトナー、および現像部において現像に寄与せずに現像ローラ１上に残留した現像残りトナーを静電気的に回収するためのもので、現像ローラ１と約１００μｍ〜１ｍｍ、感光ドラム２１と約１００μｍ〜１ｍｍの間隔を開けて、図中矢印で示すように、現像ローラ１および感光ドラム２１の回転方向と逆方向(最近接部で同方向)に回転可能となるように、対向設置されている。トナー回収ローラ８には、電源１１から所望のＤＣ電圧Ｖｃが印加され、現像ローラ１および感光ドラム２１との間で所望の電界が形成される。
【００６０】
本実施例では、トナー回収ローラ８は、金属ローラの表面を鏡面に加工して構成したが、トナーの回収効率を考慮して、金属ローラ表面にテフロン等のフッ素系樹脂による表面加工を行ってもよい。たとえば金属ローラ表面にニッケル、クローム等を急冷めっき加工し、その際に形成されるめっき表面のクラックにフッ素系樹脂を溶かし込んで得たローラ表面は、トナーに対する離型性が高く、またフッ素系樹脂(絶縁部)とめっき部(導電部)による電界集中効果により、現像残りトナーをより回収しやすくなる。このような表面加工を施すことにより、ローラ表面の耐摩耗性も向上する。
【００６１】
トナー剥ぎ取り手段としてのスクレーパ９は、トナー回収ローラ８に回収されて付着したトナーをローラ８の表面から除去して、図５に示すように、トナー収納部Ａに戻すためのもので、本実施例では、スクレーパ９はウレタンゴム、シリコーンゴム等のゴム部材からなり、これをトナー回収ローラ８の表面に先端でエッジ当接するように配置した。
【００６２】
スクレーパ９を形成するゴム部材は、トナー回収ローラ８から機械的にトナーを掻き落とせるように、ＪＩＳＡ硬度で５０°〜７０°のゴム硬度を有することが好ましい。スクレーパ９のエッジ位置は、掻き落とされたトナーが確実にトナー収納部Ａに戻るように、トナー回収ローラ８の下半周の位置に設定している。
【００６３】
仕切り部材１２は、現像ローラ１のトナー回収ローラ８との対向部の下方位置まで設けられており、トナー収納部Ａとトナー供給部Ｂとの間を仕切って、トナー回収ローラ８から掻き落とされたトナーがトナー供給部Ｂ側まで飛散することがないようにしている。したがって、トナー収納部Ａへの現像残りトナーの戻しをより確実にすることができる。
【００６４】
仕切り部材１２は、トナー供給部Ｂでクラウド化されたトナーのうちの所望の電荷を持たなかったトナーが、現像ローラ１と回収ローラ８とのギャップを通過して、現像器外に飛散するのを防止するのにも有効である。
【００６５】
本実施例では、非磁性トナーには、ポリスチレンやポリエステル系の熱可塑性樹脂に、着色剤および負の荷電制御剤を混合分散し、粉砕して形成した、重量平均粒径が５μｍ以上のものを使用した。また感光ドラム２１ＭにはＯＰＣ感光体を用い、画像の現像方法は、イメージ露光部に負極性の非磁性トナーを付着させる反転現像方式を採用した。
【００６６】
現像容器３の内部は、図５に示すように、概念上、トナー収納部としての領域Ａ、トナー供給部としての領域Ｂ、およびトナー回収部としての領域Ｃの３つに区分けすることができる。現像容器３内のトナーは、常時、領域Ａ→Ｂ→Ｃ→Ａの方向に循環される。
【００６７】
トナー収納部Ａ内に収納されたトナーは、攪拌部材１０による搬送で仕切り部材１２の下部の連絡口１２ａを通って、トナー供給部Ｂのトナー供給ブラシ４に送られる。トナー供給ブラシ４に送られたトナーは、鏡映力等によってブラシ４の繊維間および繊維の表面に付着し、ブラシ４の回転とともにトナー流路制御部材５方向に搬送され、流路制御部材５と接触して安定して電荷が付与される。そして図６に示すように、トナーＴは、トナー流路制御部材５を通過した後、トナー供給ブラシ４の繊維が流路制御部材５から外れるときの弾性力により、ブラシ４の回転方向に弾き出され、クラウド状となって矢印Ａの方向に飛翔する。
【００６８】
なお、トナー供給ブラシ４をトナー流路制御部材５に接触させて、ブラシ４中のトナーを弾き出すようにしているので、ブラシ繊維間に残留した未帯電トナーや反転トナー等をも放出することができ、これらのトナーによる繊維の詰まりをも防止することができる。
【００６９】
トナー供給ブラシ４と現像ローラ１との間には、現像ローラ１に印加された現像バイアスと、電源６によりトナー供給ブラシ４に印加されたバイアスとにより電界が形成されており、矢印Ａ方向に飛翔したクラウド状のトナーは、この電界によって矢印Ｂのように現像ローラ１に引き寄せられて、現像ローラ１の表面に担持される。
【００７０】
たとえば図７（ａ）に示すように、現像バイアスのＤＣ分をＶｄｃ＝−４５０Ｖと設定した場合、電源６によりトナー供給ブラシ４には、現像バイアスにＶｆ＝−７５０Ｖ程度のＤＣ電圧が重畳されたバイアス、すなわちＶｐｐおよびＶｆが現像バイアスと同じであり、ＤＣ分が−１．２ｋＶ（Ｖｄｃ＋Ｖｆ）となるＡＣ＋ＤＣバイアス（図はＡＣ分を省略）を印加するように設定すれば、負に帯電したトナーはＤＣ電圧の差分（−７５０Ｖ）による電界の作用により、トナー供給ブラシ４から現像ローラ１へと引き寄せられていく。
【００７１】
このようにして現像ローラ１上に供給されたトナーは、鏡映力により現像ローラ１上に担持された後、規制ブレード７まで搬送され、ブレード７による規制によってトナー層厚を調整されるとともに、さらなる摩擦帯電電荷の付与が行われ、均一な帯電量分布を有する緻密なトナー層に形成される。
【００７２】
このように、帯電したトナーを一度クラウド化し、電界により非接触でトナーを現像ローラ１上に供給するので、トナーへの機械的ストレスを顕著に低減させることができ、また十分に帯電したトナーのみを現像ローラ１上に供給して、帯電量分布の偏りが少ない非常にシャープなトナー層を形成することができる。
【００７３】
現像ローラ１上にトナー層に形成されたトナーは、帯電器２によるＶＤ＝約−７００Ｖの一様帯電、像露光器３による画像露光によって静電潜像が形成された感光ドラム２１との対向部において、図７（ｂ）に示すように、感光ドラム２１上の潜像電位（露光部ＶＬ＝−１００Ｖ、未露光部ＶＤ＝−７００Ｖ）と、現像ローラ１に印加した現像バイアス（Ｖｐｐ＝約２ｋＶ、ｆ＝約１．８ｋＨｚ、Ｖｄｃ＝−４５０Ｖ）（図はＡＣ分を省略）とによる電界によって露光部に付着して、感光ドラム２１上に潜像に応じたトナー像を形成する。
【００７４】
現像に寄与せずに現像ローラ２１上に担持されたまま現像容器３内に戻ってきた現像残りのトナーは、図８（ａ）に示すように、トナー回収ローラ８に印加したＤＣバイアスのＶｃ＝＋５００Ｖと、現像ローラ１に印加した現像バイアス（Ｖｐｐ＝約２ｋＶ、ｆ＝約１．８ｋＨｚ、Ｖｄｃ＝−４５０Ｖ）（図はＡＣ分を省略）とによるＡＣ＋ＤＣ電界によって、トナー回収ローラ８の表面に静電的に付着して回収される。回収されたトナーは、トナー回収ローラ８の回転とともに現像器３内に搬送され、スクレーパ９により掻き落とされて、トナー収納部Ａに収容される。
【００７５】
このように、トナー回収ローラ８に対しスクレーパ９を用いれば、回収ローラ８の表面を現像ローラ１に対して常時フレッシュな電極面に維持でき、回収ローラ８と現像ローラ１との間に常に安定した電界を形成することができる。
【００７６】
以上のようにして、現像残りトナーを現像ローラ１から完全に離脱させ、トナー収納部Ａに確実に回収することにより、現像容器３内に図５の領域Ａ→Ｂ→Ｃ→Ａの方向のトナーの循環路を作ることができ、トナーに連続した負荷を与えることがなく、トナー自身の発熱を防止して、トナーの劣化を最小限に抑制することができる。その結果、トナーの寿命が格段に延び、長期にわたり良好な画像形成を行うことができる。
【００７７】
感光ドラム２１上に形成されたトナー像は、転写帯電器２６方向に搬送され、転写部（転写帯電器２６との対向部）において、転写帯電器２６に印加した転写バイアスにより転写材上に転写され、ついで定着器１４において転写されたトナー像が転写材に定着される。転写部において転写材に転写されずに感光ドラム２１Ｍ上に残留した転写残りトナーは、感光ドラム２１上に担持されたまま、再び帯電、露光の次工程に進む。
【００７８】
転写残りトナーには、しばしば、現像時から含まれている未帯電トナーや反転極性トナー、あるいは転写時に電荷注入もしくは放電により帯電極性が変化した未帯電トナーや反転極性トナーが含まれている。これらの転写残りトナーを担持した感光ドラム２１が、帯電器２により再びＶＤ＝−７００Ｖに帯電されると、同時に感光ドラム２１上の転写残りトナーも、所望の負極性に均一に再帯電される。
【００７９】
感光ドラム２１は、像露光器３により新たな静電潜像が形成され、その静電潜像は、表面に転写残りトナーを担持したまま、トナー回収ローラ８との対向部に搬送されることになる。図８（ｂ）に示すように、トナー回収ローラ８には、Ｖｃ＝＋５００ＶのＤＣバイアスが印加されているため、新たな静電潜像の非画像部（未露光部）（ＶＤ＝−７００Ｖ）の電位に対しては、感光ドラム２１上の転写残りトナーが回収ローラ８側に引き寄せる電界が形成される。一方、新たな静電潜像の画像部（露光部）（ＶＬ＝−１００Ｖ）の電位に対しても、その部分に残留している転写残りトナーを回収ローラ８に引き寄せる電界が形成される。しかし、その回収コントラストは、非画像部（ＶＤ＝−７００Ｖ）と比べれば小さいため、トナーによってはそのまま残留する場合もあるが、そこは画像部であるため回収の必要がない。
【００８０】
なお、トナー回収ローラ８に印加する電圧Ｖｃは、本実施例に記載の値に限るものではなく、現像ローラ１や感光ドラム３（３Ｍ〜３Ｋ）との間隔およびトナーの帯電量等によって適宜変更して設定するものであり、場合によってＤＣ＋ＡＣバイアスを印加することもある。
【００８１】
実施例２
図９は、本発明の他の実施例における現像器を示す断面図である。
【００８２】
実施例１では、図２に示すように、現像器２４の金属ローラからなるトナー回収ローラ８を、感光ドラム２１および現像ローラ１に非接触で用いて、感光ドラム２１の転写残りトナーの回収、および現像ローラ１上の現像残りトナーの回収を行った。
【００８３】
本実施例では、図９に示すように、現像器２４に弾性ローラからなるトナー回収ローラ８Ａを使用し、転写残りトナーの回収を接触式で実施するために、トナー回収ローラ８Ａを感光ドラム２１に接触して用いた。現像ローラ１に対しては、実施例１と同様、トナー回収ローラ８Ａを接触して用いた。本実施例のその他の構成は実施例１と基本的に同じで、図９において図２に付した符号と同一の符号は同一の部材を示す。
【００８４】
本実施例のトナー回収ローラ８Ａは、芯金上に単層もしくは複数層の弾性層を有する弾性ローラからなっており、弾性層の材料としては、シリコーンゴム、ＮＢＲゴム、ＥＰＤＭゴム、ウレタンゴム等の一般的なゴム材料が使用可能である。この弾性層の表面はそのままでもよいが、表面にナイロン等の樹脂にカーボン等を分散した導電性樹脂を被覆することもできる。弾性層のゴム硬度は、表面の導電性樹脂膜を含めて、ＪＩＳＡゴム硬度計で計測して、２０〜７０°程度が適当である。また弾性層の表面はトナーの離型性を考慮して、表面粗さＲｚが１０以下であることが望ましく、使用するトナーの粒径、形状に合わせて設定することができる。トナー回収ローラ８Ａの抵抗値は、導電性樹脂膜を含めた状態で１０3〜１０9Ωｃｍ程度の体積抵抗率に設定することが好ましい。
【００８５】
本実施例のような、感光ドラム２１と接触式のトナー回収ローラ８Ａを用いた場合、回収ローラ８Ａに印加する電圧は非接触式のトナー回収ローラに比べて少なくて済むので、電源１１により回収ローラ８Ａに印加する電圧をＶ＝＋２００Ｖ程度とした。
【００８６】
感光ドラム２１上の転写残りトナー（ただし未露光部上のトナー）は、感光ドラム上の静電潜像（露光部電位ＶＬ＝−１００Ｖ、未露光部電位ＶＤ＝−７００Ｖ）と回収ローラ８Ａに印加したバイアスとで形成されるＤＣ電界の作用によって、感光ドラム２１から接触したトナー回収ローラ８Ａに付着して、接触回収される。もちろん、感光ドラム２１上の転写残りトナーは、回収ローラ８Ａを電気的に接地するだけでも十分に回収可能である。
【００８７】
このように、弾性ローラからなるトナー回収ローラ８Ａを用い、感光ドラム２１Ｍに接触させる構成をとることにより、感光ドラム２１上の転写残りトナーの回収効率が向上する。
【００８８】
一方、現像ローラ１上の現像残りトナーは、現像ローラ１に印加した現像バイアス（Ｖｐｐ＝約２ｋＶ、ｆ＝約１．８ｋＨｚ、Ｖｄｃ＝−４５０Ｖ）とトナー回収ローラ８Ａに印加したバイアスとの電位差で形成されるＡＣ＋ＤＣ電界の作用により、現像ローラ１から非接触のトナー回収ローラ８Ａに転移して付着し、非接触に回収される。
【００８９】
以上では、トナー回収ローラとしてゴム材料製の弾性ローラを使用したが、金属製の芯金上にＪＩＳＡ硬度で３０〜６０°程度の低硬度のスポンジ状弾性層を形成し、その上にＪＩＳＡ硬度で５０〜８０℃の高硬度のシリコーンゴム、ＮＢＲゴム、ＥＰＤＭゴム、ウレタンゴム等の一般的なゴム状弾性層を設けた弾性ローラでもよく、十分な効果が達成される。
【００９０】
実施例３
図１０は、本発明の他の実施例における現像器を示す断面図である。
【００９１】
実施例２では、ゴム材料製の弾性ローラからなるトナー回収ローラ８Ａを感光ドラム２１に接触して用い、現像ローラ１には非接触で用いて、感光ドラム２１上の転写残りトナーの回収を接触式で実施し、現像ローラ１上の現像残りトナーの回収は非接触式で実施したが、本実施例では、図１０に示すように、これを逆にした。
【００９２】
すなわち、トナー回収ローラ８Ａを現像ローラ１に接触して用い、感光ドラム２１には非接触で用いて、現像ローラ１上の現像残りトナーの回収は接触式で実施し、感光ドラム２１上の転写残りトナーの回収を非接触式で実施した。
【００９３】
本実施例では、トナー回収ローラ８Ａには、電源１１により現像バイアスに所望のＤＣ電圧Ｖｃを重畳したバイアスが印加され、現像ローラ１とのＤＣ電圧の差分により現像ローラ１上の現像残りトナーの回収が行われる。すなわち現像バイアスのＤＣ分をＶｄｃ＝−４５０Ｖに設定した場合、電源１１からトナー回収ローラ８ＡにＶｃ＝＋４５０Ｖ程度のＤＣ電圧を印加するように設定すれば、現像残りトナーはＤＣ電圧の差分４５０Ｖによる電界の作用で、現像ローラ１から接触したトナー回収ローラ８Ａに付着し、接触回収される。
【００９４】
一方、感光ドラム２１上の転写残りトナーは、感光ドラム上の新たな静電潜像（露光部電位ＶＬ＝−１００Ｖ、未露光部電位ＶＤ＝−７００Ｖ）と、トナー回収ローラ８Ａに印加されたバイアス（現像バイアスに所望のＤＣ電圧Ｖｃを重畳した電圧）との間で形成される電界により、感光ドラム２１から接触したトナー回収ローラ８Ａに転移して付着し、非接触に回収される。
【００９５】
このように、弾性ローラからなるトナー回収ローラ８Ａを用い、これを現像ローラ１に接触させる構成をとることにより、現像ローラ１上の現像残りトナーの回収効率が向上する。
【００９６】
実施例４
図１１は、本発明のさらに他の実施例における現像器を示す断面図である。
【００９７】
実施例１〜３では、現像器４の現像ローラ１は金属製としたが、本実施例では、図１１に示すように、現像器４の現像ローラ１Ａを弾性ローラとし、これを感光ドラム２１に当接させる接触現像法をとっている。現像器４がこのよう接触現像法とる画像形成装置の場合にも、本発明は適用可能である。
【００９８】
本実施例において、現像ローラ１Ａは、芯金上に単層もしくは複数層の弾性層を有する弾性ローラに構成されている。弾性層の材料としては、シリコーンゴム、ＮＢＲゴム、ＥＰＤＭゴム、ウレタンゴム等の一般的なゴム材料が使用可能である。この弾性層の表面はそのままでもよいが、表面にナイロン等の樹脂にカーボン等を分散した導電性樹脂を被覆することもできる。弾性層のゴム硬度は、表面の導電性樹脂膜を含めて、ＪＩＳＡゴム硬度計で計測して、２０〜７０°程度が適当である。
【００９９】
また弾性層の表面はトナーの離型性を考慮して、表面粗さＲｚが１〜２０であることが望ましく、使用するトナーの粒径、形状に合わせて設定することができる。現像ローラ１Ａの抵抗値は、導電性樹脂膜を含めた状態で１０3〜１０9Ωｃｍ程度の体積抵抗率に設定することが好ましい。
【０１００】
現像ローラ１Ａが弾性ローラの場合には、トナー規制ブレード７は厚さ０．１ｍｍ程度の金属製薄板を使用することが好ましい。この場合、トナー規制ブレードは、先端部から約２ｍｍの位置で現像ローラ１Ａとは反対方向に折り曲げた形状に形成し、その折曲部が約２０ｇ／ｃｍ程度の線圧で現像ローラ１Ａに食い込むように接触することがよい。
【０１０１】
本実施例によれば、接触現像法を用いているので、現像ローラ１Ａに印加する現像バイアスはＤＣ電圧のみで十分現像可能であり、感光ドラムとのリーク等を考えれば、このＤＣ電圧のみの接触現像法（接触ＤＣ現像法）がむしろ好ましい場合がある。
【０１０２】
したがって、本実施例では、感光ドラム上の静電潜像（露光部電位ＶＬ＝−１００Ｖ、未露光部電位ＶＤ＝−７００Ｖ）に対し、電源２から−４５０Ｖ程度のＤＣ電圧を現像ローラ１Ａに印加して現像を行わせた。
【０１０３】
トナー回収部材に関しては、実施例１と同様、金属製のトナー回収ローラ８を用い、これを現像ローラ１Ａおよび感光ドラム２１に対し非接触で使用した。現像ローラ１Ａの印加電圧−４５０Ｖに対し、トナー回収ローラ８にはＤＣ分が０Ｖで、ｆ＝１．８ｋＨｚ、Ｖｐｐ＝２ｋＶ程度のＡＣバイアスを印加すれば、現像ローラ１Ａ上の現像残りトナーを非接触でトナー回収ローラ８に回収可能となる。
【０１０４】
感光ドラム２１上の転写残りトナーも、感光ドラム上の新たな静電潜像（露光部電位ＶＬ＝−１００Ｖ、未露光部電位ＶＤ＝−７００Ｖ）の電位とトナー回収ローラ８への印加バイアスで形成される電界の作用により、非接触でトナー回収ローラ８に回収することができる。
【０１０５】
このように感光ドラムに現像ローラを接触させる接触現像法の場合でも、現像ローラ上の現像残りとのトナーおよび感光ドラム上の転写残りトナーの回収が可能となる。
【０１０６】
以上では、現像ローラはゴム製の弾性ローラとしたが、現像ローラは、金属製の芯金上にＪＩＳＡ硬度で３０〜６０°程度の低硬度のスポンジ状弾性層を形成し、その上にＪＩＳＡ硬度で５０〜８０°の高硬度のシリコーンゴム、ＮＢＲゴム、ＥＰＤＭゴム、ウレタンゴム等の一般的なゴム状弾性層を設けた弾性ローラも可能であり、十分な効果が達成される。
【０１０７】
実施例５
図１２は、本発明のさらに他の実施例における現像器を示す断面図である。
【０１０８】
本実施例は、実施例４と同様、弾性ローラ製の現像ローラ１Ａを感光ドラムに接触して、接触現像法により現像を行わせた。感光ドラム上の転写残りトナーの回収は、実施例２と同様、弾性ローラ製のトナー回収ローラ８Ａを感光ドラムに接触して接触式で実施し、現像ローラ１Ａ上の現像残りトナーの回収は、実施例３と同様、トナー回収ローラ８Ａを現像ローラ１Ａに接触して接触式で実施させた。
【０１０９】
本実施例でも、接触現像法であるので、電源２から現像ローラ１Ａに現像バイアスとしてＶｄｃ＝−４５０Ｖのみを印加し、これに対し、電源１１からトナー回収ローラ８ＡにＶｃ＝＋２００Ｖ程度のＤＣ電圧を印加して、これらの電位差で形成される電界によって、現像ローラ１Ａ上の現像残りトナーをトナー回収ローラ８Ａに接触式に回収した。
【０１１０】
また感光ドラム上の新たな静電潜像（露光部電位ＶＬ＝−１００Ｖ、未露光部電位ＶＤ＝−７００Ｖ）の電位とトナー回収ローラ８Ａへの印加バイアスの電位で形成される電界の作用により、感光ドラム１上の転写残りトナーを接触式にトナー回収ローラ８Ａに回収した。
【０１１１】
むろん、トナー回収ローラ８Ａを電気的に接地するだけでも、感光ドラム上の転写残りトナーを十分回収可能である。
【０１１２】
本実施例によっても、実施例４と同様、感光ドラムに現像ローラを接触させる接触現像法の場合において、トナー回収ローラにより現像ローラ上の現像残りとのトナーおよび感光ドラム上の転写残りトナーの回収が可能となる。
【０１１３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、像担持体と非磁性一成分現像器とを備えた画像形成部を転写材搬送手段に沿って複数設置し、各画像形成部の像担持体上に得られたトナー像を転写材に順次重ね合わせて転写する画像形成装置において、各現像器のトナー流路制御部材の一端と接触配置したトナー供給ブラシにトナーを取り込ませ、供給ブラシの回転により供給ブラシがトナー流路制御部材から外れる際の弾性力によって、供給ブラシからトナーを弾き出してクラウド化するとともに、現像ローラと供給ブラシとの間に形成した電界によって、クラウド化したトナーのうちから所望の電荷量を持ったトナーのみを現像ローラ上に供給するようにしているので、従来の現像ローラと接触配置したトナー供給ローラのときのような、現像ローラとの接触および摺擦によるトナーの供給がないため、現像ローラへのトナー供給にともなうトナーのストレスを格段に低減することができる。またクラウド化したトナーから適正な帯電量を有するトナーを選択的に供給するので、未帯電トナーあるいは反転トナーを供給されにくくするだけでなく、規制ブレードによるトナーへの電荷付与も少なくて済み、その結果、規制ブレードの接触圧を低減できて、トナーへの負荷をより低減することができた。
【０１１４】
また現像に寄与せずに現像容器に戻ってきた現像残りトナーを、現像ローラに対し非接触配置したトナー回収ローラで静電的に引き剥がしてトナー収納部に確実に戻すことにより、現像容器内にトナーの循環路を形成するようにしたので、現像残りトナーが規制ブレードのニップ部を繰り返し通過して、トナーへ連続的な負荷が加わるのをなくすことができ、このため蓄熱等による外添剤のトナーへの埋め込みを顕著に抑制し、トナーの劣化を防止できた。
【０１１５】
さらにトナー回収ローラは、感光ドラムとの対向部において、感光ドラム上の転写残りトナーをも回収できるので、感光ドラムに対し従来のような専用のクリーニング機構を省略することができ、画像形成装置全体の小型化、低コスト化が可能となる。
【０１１６】
したがって、本発明によれば、トナーへの負荷を顕著に低減し、かつカブリ等のない高品位なカラー画像を長期間にわたり得ることができ、また装置全体の小型化、低コスト化が可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の画像形成装置の一実施例を示す概略構成図である。
【図２】図１の画像形成装置における現像器を示す断面図である。
【図３】図２の現像器に設置されたトナー供給ブラシおよびその繊維を示す説明図である。
【図４】図３の繊維のうちの導電性繊維の断面の様子の一例を示す断面図である。
【図５】図２の現像器内でのトナーの循環方向を示す概念図である。
【図６】図２の現像器におけるトナー供給ブラシによる現像ローラへのトナーの供給法を示す説明図である。
【図７】図１の画像形成装置におけるトナー供給および現像に用いるバイアスの構成例を示す説明図である。
【図８】図１の画像形成装置における現像残りトナーの回収および転写残りトナーの回収に用いるバイアスの構成例を示す説明図である。
【図９】本発明の他の実施例における現像器を示す断面図である。
【図１０】本発明のさらに他の実施例における現像器を示す断面図である。
【図１１】本発明のさらに他の実施例における現像器を示す断面図である。
【図１２】本発明のさらに他の実施例における現像器を示す断面図である。
【図１３】従来の画像形成装置を示す概略図である。
【図１４】図１３の画像形成装置における現像器を示す断面図である。
【符号の説明】
１、１Ａ 現像ローラ
２ 現像バイアス用電源
３ 現像容器
４ トナー供給ブラシ
５ トナー流路制御部材
６ トナー供給ブラシ用電源
７ 規制ブレード
８ トナー回収ローラ
９ スクレーパ
１０ 攪拌部材
１１ 感光ドラム
１２ 仕切り部材
２４ 現像器
Claims (4)
- 転写材搬送手段に沿って複数の画像形成部が設けられ、前記各画像形成部は、静電潜像が形成される像担持体と、前記像担持体上に形成した静電潜像を非磁性一成分現像剤を用いて現像する現像器とを備え、前記各画像形成部での前記現像により得られた可視画像を転写材に順次重ね合わせて転写する画像形成装置において、
前記現像器は、非磁性一成分現像剤を収容した現像容器と、前記現像容器の開口部に前記像担持体に対し対向設置された回転する現像剤担持体と、前記現像剤担持体に電圧を印加する電源と、前記現像剤担持体の回転方向に関し、前記現像剤担持体と像担持体とが対向した現像部より上流側で、前記現像剤担持体に非接触配置された回転する現像剤供給部材と、前記現像剤供給部材の回転方向に関し、前記現像剤担持体と現像剤供給部材との対向部よりも上流側で、前記現像剤供給部材に一端を接触して配置された現像剤流路制御部材と、前記現像剤供給部材および現像剤流路制御部材に電圧を印加する電源と、前記現像剤担持体の回転方向に関し、前記現像部よりも上流側かつ現像剤流路制御部材の配置位置よりも下流側で、前記現像剤担持体に接触配置された現像剤規制手段と、前記現像剤担持体の回転方向に関し、前記現像部より下流側で、前記現像剤担持体および像担持体に対し対向配置された現像剤回収手段と、前記現像剤回収手段に電圧を印加する電源とを有し、
前記現像剤回収手段は、前記現像剤担持体上の現像残りの現像剤および前記像担持体上の転写残りの現像剤を静電気的に除去して回収する現像剤回収ローラを備え、
前記現像剤回収ローラは弾性ローラからなり、前記現像剤担持体および像担持体の少なくとも一方に対し接触して対向配置され、かつ、
前記現像剤回収ローラは、前記像担持体の回転方向に関し前記現像剤担持体よりも上流側に配置されている、
ことを特徴とする画像形成装置。 - 前記現像剤担持体が金属ローラからなり、前記像担持体に対し非接触に対向配置された請求項１の画像形成装置。
- 前記現像剤担持体が弾性ローラからなり、前記像担持体に対し接触して対向配置された請求項１の画像形成装置。
- 前記現像剤回収手段は、前記現像剤回収ローラの表面に接触して、前記現像剤回収ローラに回収した現像剤を除去するスクレーパを備える請求項１〜３のいずれかの項に記載の画像形成装置。
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