JP4065483B2 - 現像装置及びこれを備える画像形成装置 - 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、静電記録方式等を採用するプリンタ、複写機等に用いられる現像装置及びこれを備える画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電子写真方式等を採用する画像形成装置にあっては、潜像担持体としての感光体を帯電部材により一様に帯電させた後、所望の露光装置により該感光体上に静電潜像を形成し、この静電潜像にトナーを現像することによりトナー像を形成し、その像を記録材上に転写して画像を得る。
【０００３】
上記の現像方法としては、一般に、現像剤として、トナーのみからなる一成分系の現像剤を用いた一成分現像法の方が、磁性粒子及びトナーからなる二成分系の現像剤を用いた二成分現像法に比べ、現像装置の構成が簡易であり、且つ、メンテナンスが容易であるため、この一成分現像法に基づく現像装置が多々提案されている。
【０００４】
又、一成分現像法にあっては、特開昭５８−１１６５５９で示されるような、磁性トナーを用いない非磁性一成分現像法による現像法が提案されており、この現像法は、近年のカラー画像の要求に対応すべく、カラー画像を得ることが可能な上、低コストで且つ小型の現像装置が実用化されている。
【０００５】
図１２に従来の非磁性一成分現像方式を用いた現像装置を示す。
【０００６】
図１２に示す現像装置にあっては、現像剤担持体としての現像ローラ１が、矢印の方向に回転駆動される。
【０００７】
この現像ローラ１に対し、現像剤供給部材としてのトナー供給ローラ４及び現像剤規制部材としてのブレード２０が当接して配設されている。ブレード２０は、リン青銅等からなる支持部材２０ａの現像ローラ１の対向面側にウレタンゴム等の弾性部材２０ｂが接着されており、これにより現像ローラ１表面にトナーの薄層を形成させると共にトナーに電荷を付与させるようになっている。
【０００８】
現像剤供給部材たるトナー供給回収ローラ２１は、ＳＵＳ等の芯金２１ａの外周面にウレタンフォーム等の弾性部材２１ｂが被覆されており、これにより現像剤容器３に蓄えられているトナーを現像ローラ１表面に供給すると共に、現像工程に寄与せずに戻ってきたトナーを現像ローラ表面から掻き落とすようになっている。
【０００９】
次に、上記現像装置を用いた従来の画像形成装置について図１１に基づき簡単に説明する。
【００１０】
図１１に示す画像形成装置にあっては、静電潜像担持体としての感光ドラム１１が図中矢印の方向に所定の周速度をもって回転駆動可能であり、この感光ドラム１１の周囲には、帯電部材１８、露光装置１５、上記非磁性一成分現像方式を用いた現像装置Ｅ、クリーニング部材１９等が配置されている。
【００１１】
感光ドラム１１は回転過程で帯電部材１８により所望の電位に帯電されるが、従来の帯電方法としてはワイヤーによるコロナ放電や帯電ローラによる微少放電を用いた帯電手法がある。
【００１２】
近年、特開平０６−００３９２１等で記載されているように、感光体への帯電を、感光体に直接電荷を注入して帯電を行う注入帯電方式が提案されている。この手法は、感光体に１０10〜１０14Ω・ｃｍ程度の電荷注入層を設け、ブラシ部材等の帯電部材により直接的に電荷を注入させるため、感光体と帯電部材との間に印加した電圧がそのまま帯電電位として反映され従来の放電を用いた手法に比べ帯電の効率が非常に高いものとなる。又、この注入帯電方式は、放電に伴うオゾンの発生がないという特徴をもつ。
【００１３】
感光ドラム１１の表面は、このようにして所望の極性、電位に一様帯電処理され、次いで露光装置１５により所望の画像データに応じた画像露光を受け、感光ドラム１１上に静電潜像が形成される。
【００１４】
更には、この静電潜像は、感光ドラム１１と対向して現像装置Ｅに設置された現像ローラ１上の現像剤たるトナーにより、感光ドラム１１との対向部である現像部において現像され、上記静電潜像に応じたトナー像が感光ドラム１１上に形成される。
【００１５】
更に、このトナー像は、記録材Ｐを介して感光ドラム１１と対向して配置された転写ローラ１６との対向部である転写部において、感光ドラム１１と転写ローラ１６との間に印加される転写バイアス（図示せず）により記録材Ｐ上に転写される。
【００１６】
その後、この記録材Ｐは、定着器１７へ導入され、加熱定着されることにより一連の画像形成工程が終了することになる。
【００１７】
一方、感光ドラム１１の方は、クリーニング部材１９により、記録材に転写されず感光ドラム１１上に残留した転写残トナーが感光ドラム１１から除去された後、再度上記と同様な帯電、露光、現像といった画像形成工程に供されることになる。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
近年、上述したような従来の画像形成装置においては、更なる小型化が求められ、画像形成工程の短縮（各工程の省略化）が多々検討されている。
【００１９】
そこで、上記画像形成工程のうちクリーニングの工程を省く、クリーナーレスの画像形成装置が提案されているが、単にクリーニング部材を上記画像形成工程から省くと、次のような問題が生じることになる。
【００２０】
即ち、感光ドラム表面を清掃するクリーニング部材がないと、上記転写残トナーや紙粉等が感光ドラム上に蓄積し、静電潜像を形成するための帯電や露光を遮ることになるため、静電潜像の電位にムラが発生して、しいては出力される画像に濃度ムラが発生する場合がある。
【００２１】
又、上記転写残トナーが、ブラシ等の帯電部材上に付着、蓄積することにより帯電部材そのものの帯電能をも低下させる。
【００２２】
又、上述の非磁性一成分系の現像装置Ｅは、トナー供給回収ローラ２１を現像ローラに対し当接、回転、摺擦させることでトナーの供給並びに回収を行っており、更には、トナーヘの電荷付与を、トナー層規制部におけるブレード２０との接触摩擦、又は、現像ローラとの摩擦帯電により行なっている。
【００２３】
即ち、現像剤容器内のトナーが感光体上の静電潜像への現像に供されるまでの間、トナーにかかる機械的な負荷は極めて大きく、そのダメージは他の現像法に比べ非常に大きいものとなっている。
【００２４】
更に、現像に寄与しなかった現像ローラ上のトナーをトナー供給回収ローラが完全に回収することができない場合、現像ローラ上に残留したトナーは、再度ブレード部を通過し現像領域に搬送されることになる。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の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となることが多々ある。
【００２５】
これら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ことになり、例えば、適正な現像特性が得られないことによる現像不良が発生したり、中抜け等の転写不良を引き起こす場合がある。更には現像ローラ上への新たなトナー供給が疎外されトナー塗布量の低下が生じて濃度不良等が発生することもある。
【００２６】
又、これら劣化トナーがブレードニップ部や現像ローラ表面に融着すると、スジ等のコート不良を発生させるとともに、新しく現像ローラ上に供給されるトナーヘの電荷付与を阻害する。よって、未帯電トナーを現像部に搬送することになりカブリ、ムラ等の画像形成不良を生じさせる場合もある。
【００２７】
更に、近年、消費電力の低減により、より低い温度での定着が可能なトナーの開発が望まれており、それら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。
【００２８】
そこで、本発明は、低コストで画像形成装置の小型化を図りつつ、現像剤の劣化を抑え長期に亘って良好な画像を得ることができる現像装置及びこれを備える画像形成装置の提供を目的とする。
【００２９】
【課題を解決するための手段】
本出願によれば、上記目的は、非磁性トナーを含有する現像剤を収容する現像剤容器と、潜像を担持する回転可能な潜像担持体に接触又は近接して配設され上記現像剤容器からの現像剤を担持する回転可能な現像剤担持体とを備え、上記現像剤担持体から上記潜像担持体の非露光部に前記現像剤を付着させて上記潜像を現像剤像として可視化する現像装置において、現像剤担持体及び潜像担持体に接触して配設され現像処理前の該潜像担持体を所定の電位に帯電可能な帯電部材と、該帯電部材と上記現像剤担持体及び上記潜像担持体との間に所定の電圧を印加する電圧印加手段とを備え、上記帯電部材は、上記現像剤担持体の回転方向に対して上記潜像担持体との接触部より下流側、且つ、上記潜像担持体の回転方向に対して上記接触部より上流側に位置し、上記電圧印加手段は、上記帯電部材が現像処理前の上記潜像担持体を所定の電位に帯電しながら上記潜像担持体上の現像剤を除去すると共に現像処理後の上記現像剤担持体上から現像剤を除去するよう所定の電圧を印加可能となっていることを特徴とする現像装置である第一の発明によって達成される。
【００３０】
又、本出願によれば、上記目的は、第一の発明において、帯電部材は、現像剤担持体及び潜像担持体との接触部の抵抗値が１０4Ω以上１０7Ω以下であるという第二の発明によっても達成される。
【００３１】
更に、本出願によれば、上記目的は、第一の発明又は第二の発明において、電圧印加手段は、現像剤担持体と帯電部材との間に印加する電圧が直流電圧であるという第三の発明によっても達成される。
【００３２】
又Ａ、本出願によれば、上記目的は、第一の発明乃至第三の発明のいずれかにおいて、帯電部材は、ブラシ状のローラ部材を有して構成されているという第四の発明によっても達成される。
【００３３】
更に、本出願によれば、上記目的は、一連の画像形成プロセスによって形成された画像を記録材に記録する画像形成装置であって、潜像担持体と、第一の発明乃至第四の発明のいずれかの現像装置とを備えるという第五の発明によっても達成される。
【００３４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態に関して、添付図面に基づき説明する。
【００３５】
図１は、本実施形態にかかる画像形成装置の概略構成を示す断面図であり、図２は、図１の画像形成装置に備えられた現像装置の概略構成を示す断面図である。
【００３６】
最初に、本実施形態の画像形成装置における画像形成工程について図１に基づき説明する。
【００３７】
本実施形態の画像形成装置にあっては、潜像担持体としての、内部に露光装置１５が配設される内部露光型の感光ドラム１１が、図中矢印の方向に所定の周速度をもって回転駆動可能となっている。
【００３８】
尚、本実施形態では、感光ドラム１１はガラス等の円筒状透光性支持体上にＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）等の透光性導電層を設けその上にアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）の導電層を形成し、更には、表面にａ−ＳｉＣやａ−ＳｉＮ、ａ−ＳｉＯ等のキャリア注入阻止表層を設けた構成になっている。
【００３９】
感光ドラム１１は、電圧印加手段たる電源１４により帯電部材たる帯電ブラシローラ８と感光ドラム１１との間に所定の電圧が印加されることにより、所望の極性、電位に注入帯電される。
【００４０】
次いで、感光ドラム１１は、感光ドラム１１の内部から露光装置１５により所望の画像データに応じた露光を受け、感光ドラム１１上に静電潜像が形成される。尚、本実施形態では、露光方法として非画像部を露光するバックグラウンド露光を用い静電潜像を形成している。
【００４１】
この静電潜像は、感光ドラム１１と対向して現像装置に設置された現像剤担持体たる現像ローラ１からの現像剤たるトナーにより現像され、上記静電潜像に応じたトナー像が感光ドラム１１上に形成される（カウンター現像）。
【００４２】
この現像工程の際、現像に寄与しなかったトナー（以下、現像残トナーという）は、現像ローラ１上に残留し、帯電ブラシローラ８との対向部まで搬送されることになる。この現像残トナーは、電圧印加手段たる電源２により現像ローラ１に印加されるバイアスと、帯電ブラシローラ８に印加されるバイアスとにより形成される電界によって、帯電ブラシローラ８上に回収担持され、現像器内に戻されることになる。
【００４３】
一方、感光ドラム１１上に形成されたトナー像は、記録材Ｐを介して感光ドラム１１と対向して配置された転写ローラ１６との対向部である転写部において、感光ドラム１１と転写ローラ１６との間に印加される転写バイアス（図示せず）により記録材Ｐ上に転写される。
【００４４】
その後、トナー像が転写された記録材Ｐは、定着器１７へ導入され、加熱定着されることにより画像形成工程が終了することになる。本実施形態では、従来型のクリーニング部材を持たないため、上記転写部において記録材Ｐに転写されず感光ドラム１１上に残留した転写残トナーを感光ドラム１１上に担持したまま再度、次の画像形成工程に進むことになる。
【００４５】
転写残トナーを担持した感光ドラム１１は、帯電ブラシローラ８により再度帯電された後、内部より新しい静電潜像が形成されることになる。この新規静電潜像が現像部に搬送され現像工程を受けると同時に、上記転写残トナーのうち、新規潜像電位に対し非画像部にあるトナーは、現像バイアスとの兼ね合いにより現像ローラ１側に回収される。
【００４６】
帯電ブラシローラ８は上記したように現像残トナーを常時回収しているので、現像ローラ１に回収された転写残トナーも帯電ブラシローラ８に回収されることになる。
【００４７】
このようにして本実施形態では帯電、露光、現像等が画像形成が繰り返される。
【００４８】
次に、図２に基づき画像形成時における現像装置の動作について詳細に説明する。
【００４９】
本実施形態の画像形成装置に備えられた現像装置は、図２に示すように、現像剤容器３と、現像剤担持体たる現像ローラ１と、帯電部材たる帯電ブラシローラ８と、電圧印加手段たる電源１４とを備えている。
【００５０】
現像ローラ１は、表面に単層若しくは複数層の弾性層（図示せず）を有し、感光ドラム１１に接触して配置され図中矢印の方向に回転するようになっている。
【００５１】
上記弾性層の材料としてはシリコンゴム、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り、更には、上記弾性層の表面をナイロン等の樹脂にカーボン等を分散させた導電性樹脂膜で被覆したものが使用可能である。
【００５２】
本実施形態では、上記導電性樹脂膜を有する弾性現像ローラを用いており、上記弾性層のゴム硬度は、表面の導電性膜を含め、１ＩＳＡゴム硬度計より計測され、その硬度は２０〜７０度のものが適当とされている。
【００５３】
又、上記弾性層の表面は、トナーの搬送性を考慮し、その表面粗さであるＲｚ値が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される。尚、弾性現像ローラの抵抗値は上記導電性樹脂膜を含めた状態で１０3〜１０9Ω・ｃｍ程度の体積抵抗となるよう設定するのが望ましい。
【００５４】
電源２は、所望の現像バイアスを現像ローラ１に印加するようになっており、所望の現像方式に応じて適当な現像バイアスが印加される。本実施形態ではＤＣのみの現像バイアスＶｄｃが印加される。
【００５５】
現像剤容器３は、現像剤収納部３ａと、トナー供給ブラシ４によりトナーを現像ローラ１に供給するための現像剤供給部３ｂとに、仕切部材１２によって隔てられている。
【００５６】
トナー供給ブラシ４は、現像剤容器３内の非磁性トナーＴを現像ローラ１に供給するようになっており、現像ローラ１との距離約１００μｍ〜１ｍｍで、現像ローラ１の回転方向と同方向（最近接部において逆方向）且つ現像ローラ１と別駆動にて回転可能となるよう設置されている。
【００５７】
ここで、トナー供給ブラシ４として、図３に示すように、低抵抗の電気的特性をもつ導電性繊維４（ａ）（１０2〜１０8Ω・ｃｍ）と、高抵抗の絶縁性繊維４（ｂ）（１０8〜１０15Ω・ｃｍ）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つけたファーブラシを用いている。本実施形態では、現像剤として負に帯電極性をもつトナーを用いるため、対する上記絶縁性繊維は正極性の帯電特性をもつものが望ましい。
【００５８】
よって、本実施形態では、ナイロン性の絶縁性繊維を（１０8〜１０15Ω・ｃｍ）使用した。無論、該絶縁性繊維は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選択を行えばよく、本実施形態のような場合、レーヨン等の材質であってもよい。
【００５９】
一方、導電性繊維は上記抵抗を満たすことが第一の条件であるが、該導電性繊維の多くは絶縁性繊維にカーボン等の導電性樹脂を分散させ紡糸した場合が多く、その分散方法は繊維メーカーさまざまであり、糸表面全てに導電性樹脂が表出しているとは限らない。
【００６０】
即ち、図４に示した導電性繊維の断面図のように、導電性繊維の表面には導電部（ｃ）以外に絶縁部（ｄ）が存在するため、トナーとその部分との接触を考慮し、導電性繊維の基礎構成素材とし、トナーに対し正帯電特性をもつ材質を選ぶことが望まれる。
【００６１】
よって、本実施形態では、ナイロン系の導電性繊維を使用した。
【００６２】
又、本実施形態に用いられる繊維には、トナーをクラウド化するための弾力が必要とされる為、導電性繊維、絶縁性繊維ともにその繊度を１〜１０デニール／フィラメント程度とし、それら混毛した状態で１万本〜２０万本／インチ2の精密度をもち且つパイル長が１〜１０ｍｍになるよう設定した。
【００６３】
尚、トナー供給ブラシ４の芯金には、図中示すよう、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形成が行われる。
【００６４】
現像剤流路制御部材（トナー流路制御部材）５は、トナー供給ブラシ４からトナーをクラウド化する共に、現像ローラ１に向けてトナーを叩き出すようになっており、トナー供給ブラシ４と接するように配置されている。本実施形態では、現像剤流路制御部材５にその厚さが１００μｍ〜１ｍｍ程度の金属製薄板を用いており、具体的にはＳＵＳ若しくはリン青銅の薄板を用いている。尚、本実施形態では図中に示すようストレートの薄板を用いているがその形状は上記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成形する場合もある。
【００６５】
又、現像剤流路制御部材５のトナー供給ブラシ４との接触面に介在するトナーヘの帯電付与を考慮し、トナー供給ブラシ４との接触面にトナーに対し電荷付与能が高い樹脂、例えば、ナイロンにカーボンを分散させその抵抗を１０5Ω・ｃｍ程度に調整したものを積層してもよい。このような構成をとることにより、よりトナーヘの帯電付与が安定することになる。
【００６６】
電源６は、現像ローラ１とトナー供給ブラシ４との間に電圧を印加するようになっている。
【００６７】
現像剤規制手段たるブレード７は、現像ローラ１に塗布されたトナーの層厚を規制するようになっており、０．１ｍｍ程度の厚みを持った金属製の薄板を使用している。更にその形状は先端部から約２ｍｍの位置で現像ローラ１の反対方向に折り曲げたものであり、その折り曲げ部が線圧約２０ｇ／ｃｍ程度で現像ローラ１に食い込む状態で接触している。
【００６８】
帯電ブラシローラ８は、感光ドラム１１に一定の帯電電位を与えると共に、現像ローラ１上の現像残トナーを回収し、結果的には感光ドラム１１上に残留した転写残トナーをも回収するようになっており、現像ローラ１並び感光ドラム１１に接触して回転可能に配置されている。その回転方向は図中矢印のように現像ローラ１及び感光ドラム１１の回転方向と逆方向（最近接部において同方向）に回転可能となっている。
【００６９】
又、帯電ブラシローラ８を構成する材料としては、上記したトナー供給ブラシ４と異なり、トナーに電荷を与える機能をもたせる必要はなく、単一の導電性繊維で形成されたブラシを用いればよいが、感光ドラムヘの電荷注入の効率考慮し、その抵抗を１０4〜１０7Ω・ｃｍの抵抗値にするのが好ましい。又、その繊維密度はトナー供給ブラシ４と同様、１万本〜２０万本／インチ2で且つパイル長が１〜１０ｍｍになるよう設定した。
【００７０】
尚、本実施形態では、電源１４により感光ドラム１１と帯電ブラシローラ８の芯金との間に電圧Ｖｅが印加され、それと同等な感光ドラム１１の帯電電位Ｖｄが得られるよう、帯電ブラシローラ８の回転数が設定されている。
【００７１】
剥ぎ取り部材９は、帯電ブラシローラ８に回収、担持されたトナーを現像剤容器内に回収するようになっており、帯電ブラシローラ８にその一端が接触するよう配置され、帯電ブラシローラ８から機械的且つ電気的にトナーを回収する構成となっている本実施形態では、ＳＵＳ若しくはリン青銅等の金属製プレートを用いており、厚さは１００μｍ〜１ｍｍ程度となっている。
【００７２】
又、帯電ブラシローラ８と現像ローラ１との間には、電源１３により所望の電圧Ｖｃが印加される。
【００７３】
撹拌部材１０は、現像剤容器３内のトナーをトナー供給ブラシ４に送るようになっている。
【００７４】
仕切部材１２は、現像剤容器３内を現像剤収納部３ａと現像剤供給部３ｂに分けるよう形成され、開口部１２ａを有している。
【００７５】
電源１３は、帯電ブラシローラ８と剥ぎ取り部材９とに電圧を印加するようになっている。
【００７６】
電源１４は、感光ドラム１１及び現像ローラ１と帯電ブラシローラ８との間に電圧を印加するようになっている。
【００７７】
尚、本実施形態におけるトナーには、重量平均径５μｍ以上で、且つ、熱可塑性樹脂に着色剤を混合分散し粉砕化した非磁性一成分トナーを用いており、該熱可塑性樹脂には負の荷電制御剤を含んだポリスチレン、ポリエステル系等の樹脂を使用した。
【００７８】
次に、画像形成の手順を説明する。
【００７９】
感光ドラム１１と帯電ブラシローラ８との間には感光ドラム１１を所望の電位Ｖｄに帯電させるための電圧Ｖｅが電源１４より印加されており、本実施形態では、電圧Ｖｅとして約＋７００Ｖ程度の直流電圧が印加されており、この電圧Ｖｅにより感光ドラム１１表面は電圧Ｖｅと同等の電位Ｖｄ（＋７００Ｖ程度）に均一帯電される。
【００８０】
次に、感光ドラム１１には感光ドラム１１内側に設置された露光装置１５によって所望の静電潜像が形成され、該静電潜像は感光ドラム１１の現像ローラ１との接触対向部に搬送される。
【００８１】
ところで、現像剤容器３内のトナーＴは、撹拌部材１０によりトナー供給ブラシ４に送られ、トナー供給ブラシ４の混合繊維と接触することにより負に帯電される。この際、トナーは、トナー供給ブラシ４の繊維間並びにその表面に鏡映力等の付着力によって担持され、トナー供給ブラシ４の回転に伴い現像剤流路制御部材５に向けて搬送される。
【００８２】
トナー供給ブラシ４の現像剤流路制御部材５との接触部まで搬送されたトナーは、現像剤流路制御部材５と接触することでより安定して電荷が付与されるとともに、現像剤流路制御部材５部を通過した後、繊維の弾性力によりトナー供給ブラシ４の回転方向に弾き出され、図５に示すように、クラウド状となって矢印の方向Ａに飛翔する。
【００８３】
更に、トナー供給ブラシ４と現像ローラ１との間には、電源２によって感光ドラム１１と現像ローラ１との間に印加された現像バイアスＶｄｃと、電源６により現像ローラ１とトナー供給ブラシ４との間に印加されたバイアスＶｆとにより電界が形成されるため、クラウド化されたトナーのうち主に帯電したトナーが現像ローラ１側に引き寄せられ、現像ローラ１に担持搬送される（Ｂ）。
【００８４】
例えば、図６で示すように、現像バイアスのＤＣ分をＶｄｃ＝＋３５０Ｖと設定した場合、電源６により、該現像バイアスに対し△Ｖ＝３００Ｖ程度のコントラストがとれるよう設定すれば、負に帯電したトナーはＤＣの差分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側へと飛翔していくような構成となる。
【００８５】
よって、トナー供給ブラシ４にはＶｆ＝５０Ｖ程度のＤＣ電圧を印加した。無論、上記印加バイアスＶｆ＝５０Ｖは、使用するトナーの帯電特性並びにブラシと現像ローラ１との間隔に応じて設定変化させるものである。
【００８６】
このように、帯電したトナーを一度クラウド化し、電界コートにより非接触にてトナーを現像ローラ１上に供給することにより、トナーヘの機械的ストレスを著しく低減させことができ、又、十分に帯電したトナーのみが現像ローラ１上に供給されるため、トナー層内での帯電量分布の偏りが少ないものとなる。
【００８７】
現像ローラ１に担持、搬送されたトナーは、ブレード７より薄層化されるとともにブレード７と現像ローラ１との間で摩擦帯電が行われ、均一な帯電量分布をもった薄層密なトナー層に形成される。
【００８８】
現像ローラ１上で層圧規制されたトナーは、図７中で示すよう、感光ドラム１１上の潜像電位（露光部：ＶＬ＝＋１００Ｖ、未露光部：ＶＤ＝＋７００Ｖ）と、感光ドラム１１と現像ローラ１との間に印加される現像バイアス（Ｖｄｃ＝＋３５０Ｖ）とによる電界によって、未露光部（ＶＤ＝＋７００Ｖ）にトナー像を形成する。
【００８９】
この時、現像に寄与せず現像ローラ１上に担持されたままの現像残トナーＴｄは、帯電ブラシローラ８に摺擦されるとともに、図８に示すように、帯電ブラシローラ８（Ｖｅ＝７００Ｖ）と現像ローラ１（Ｖｄｃ＝３５０Ｖ）との間で形成される電界（回収コントラストＶｃｌ＝３５０Ｖ）により、静電的に帯電ブラシローラ８表面に回収担持される。この回収されたトナーは帯電ブラシローラの回転とともに、現像剤容器３内に搬送される。
【００９０】
一方、図１で示したように、感光ドラム１１上のトナー像は、転写ローラ１６に向けて搬送され、感光ドラム１１と転写ローラ１６との対向部である転写部において、転写ローラ１６に印加される転写バイアス（図示せず）により記録材Ｐ上に転写される。
【００９１】
記録材Ｐ上に転写されたトナー像は、定着器１７において記録材上に定着される。一方、上記転写部において記録材Ｐに転写されず感光ドラム１１上に残留した転写残トナーＴｐは、感光ドラム１１上に担持されたまま、再度、帯電ブラシローラ８との対向部まで搬送される。
【００９２】
尚、この転写残トナーＴｐには、現像時より含まれている未帯電トナーや反転極性トナー、若しくは転写時において注入若しくは放電によりその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ることが多々あるが、帯電ブラシローラ８との接触摩擦によって、負極性に再帯電される。
【００９３】
その後、感光ドラム１１は帯電ブラシローラ８により再度一様に帯電された後（Ｖｄ＝＋７００Ｖ）、露光装置１５により新しい潜像が形成される。この新規の潜像電位を現像部にて現像する際、図９に示すように、感光ドラム１１上の非画像部（露光部：ＶＤ＝＋１００Ｖ）に存在する転写残トナーＴｐは、現像ローラ１の現像バイアス（Ｖｄｃ＝３５０Ｖ）との兼ね合いにより、現像ローラ１側に回収される。一方、画像部（非露光部：ＶＤ＝＋７００Ｖ）に存在する転写残トナーＴｐはどの道トナーが現像される領域にいるため回収する必要はない。
【００９４】
このようにして現像ローラ１に回収された転写残トナーは、現像ローラ１の帯電ブラシローラ８との対向部で現像残トナーとともに帯電ブラシローラ８に回収される。
【００９５】
上記手法にて帯電ブラシローラ８に回収された転写残トナーＴｐ及び現像残トナーＴｄは帯電ブラシローラ８の回転とともに、現像剤容器３内に搬送され、図２中の剥ぎ取り部材９による、機械的且つ静電的な作用により現像剤容器３内に吐き出され、再度画像形成工程に供されることになる。
【００９６】
即ち、帯電ブラシローラ８と剥ぎ取り部材９との間には、図１０で示すよう電源１３より剥ぎ取りバイアス（Ｖｃ＝１０００Ｖ）が印加されており、トナー流路制御部材５の働きと同様、帯電ブラシローラ８のブラシ内に取り込まれたトナーを機械的に弾き出すとともに、剥ぎ取り部材９と帯電ブラシローラ８との間で形成される電界により、効果的にトナーを現像剤容器３内に吐き出す効果をもつことになる。
【００９７】
無論、上記剥ぎ取りバイアス値Ｖｃ＝１０００Ｖは使用するトナーの帯電量や、帯電ブラシローラ８に印加される帯電バイアスとの兼ね合いで設定されるものである。
【００９８】
【発明の効果】
以上説明したように、本出願にかかる第一の発明によれば、電圧印加手段は、帯電部材が現像処理前の潜像担持体を所定の電位に帯電しながら該潜像担持体上の現像剤を除去すると共に現像処理後の現像剤担持体上から現像剤を除去するよう所定の電圧を印加可能となっているので、低コストで画像形成装置の小型化を図りつつ、現像剤の劣化を抑え長期に亘って良好な画像を得ることができる。
【００９９】
又、本出願にかかる第二の発明によれば、電圧印加手段は、現像剤担持体及び潜像担持体との接触部の抵抗値の適正化が図られた帯電部材が現像処理前の潜像担持体を所定の電位に帯電しながら該潜像担持体上の現像剤を除去すると共に現像処理後の現像剤担持体上から現像剤を除去するよう所定の電圧を印加可能となっているので、低コストで画像形成装置の小型化を図りつつ、現像剤の劣化を抑え長期に亘って良好な画像を得ることができる。
【０１００】
更に、本出願にかかる第三の発明によれば、電圧印加手段は、帯電部材が現像処理前の潜像担持体を所定の電位に帯電しながら該潜像担持体上の現像剤を除去すると共に現像処理後の現像剤担持体上から現像剤を除去するよう所定の直流電圧を印加可能となっているので、低コストで画像形成装置の小型化を図りつつ、現像剤の劣化を抑え長期に亘って良好な画像を得ることができる。
【０１０１】
又、本出願にかかる第四の発明によれば、電圧印加手段は、帯電部材が現像処理前の潜像担持体を所定の電位に帯電しながら該潜像担持体上の現像剤を除去すると共に現像処理後の現像剤担持体上から現像剤を除去するよう所定の電圧を印加可能となっているので、低コストで画像形成装置の小型化を図りつつ、現像剤の劣化を抑え長期に亘って良好な画像を得ることができる。
【０１０２】
更に、本出願にかかる第五の発明によれば、電圧印加手段は、ブラシ状のローラ部材を有して構成されている帯電部材が現像処理前の潜像担持体を所定の電位に帯電しながら該潜像担持体上の現像剤を除去すると共に現像処理後の現像剤担持体上から現像剤を除去するよう所定の電圧を印加可能となっているので、低コストで画像形成装置の小型化を図りつつ、現像剤の劣化を抑え長期に亘って良好な画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態にかかる画像形成装置の概略構成を示す模式的断面図である。
【図２】図１の画像形成装置に備えられた現像装置の概略構成を示す模式的断面図である。
【図３】本発明の実施の形態における現像剤供給部材の概略構成を示す断面図である。
【図４】図３の現像剤供給部材に備えられた導電性繊維の断面図である。
【図５】本発明の実施の形態における現像剤供給部材の動作を説明するための図である。
【図６】本発明の実施の形態での現像処理時おける帯電部材と現像剤担持体との間に印加される電圧を説明するための図である。
【図７】本発明の実施の形態での現像処理時における潜像担持体と現像剤担持体との間に印加される電圧を説明するための図である。
【図８】本発明の実施の形態での現像処理後における帯電部材と現像剤担持体との間に印加される電圧を説明するための図である。
【図９】本発明の実施の形態での現像処理後における潜像担持体と現像剤担持体との間に印加される電圧を説明するための図である。
【図１０】本発明の実施の形態における帯電部材から現像剤容器内への現像剤回収を説明するための図である。
【図１１】従来の画像形成装置の概略構成を示す模式的断面図である。
【図１２】図１１の画像形成装置に備えられた現像装置の概略構成を示す模式的断面図である。
【符号の説明】
１ 現像ローラ（現像剤担持体）
３ 現像剤容器
８ 帯電ブラシローラ（帯電部材）
１１ 感光ドラム（潜像担持体）
１４ 電源（電圧印加手段）
Ｅ 現像装置
Ｐ 記録材
Ｔ トナー
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真方式、静電記録方式等を採用するプリンタ、複写機等に用いられる現像装置及びこれを備える画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電子写真方式等を採用する画像形成装置にあっては、潜像担持体としての感光体を帯電部材により一様に帯電させた後、所望の露光装置により該感光体上に静電潜像を形成し、この静電潜像にトナーを現像することによりトナー像を形成し、その像を記録材上に転写して画像を得る。
【０００３】
上記の現像方法としては、一般に、現像剤として、トナーのみからなる一成分系の現像剤を用いた一成分現像法の方が、磁性粒子及びトナーからなる二成分系の現像剤を用いた二成分現像法に比べ、現像装置の構成が簡易であり、且つ、メンテナンスが容易であるため、この一成分現像法に基づく現像装置が多々提案されている。
【０００４】
又、一成分現像法にあっては、特開昭５８−１１６５５９で示されるような、磁性トナーを用いない非磁性一成分現像法による現像法が提案されており、この現像法は、近年のカラー画像の要求に対応すべく、カラー画像を得ることが可能な上、低コストで且つ小型の現像装置が実用化されている。
【０００５】
図１２に従来の非磁性一成分現像方式を用いた現像装置を示す。
【０００６】
図１２に示す現像装置にあっては、現像剤担持体としての現像ローラ１が、矢印の方向に回転駆動される。
【０００７】
この現像ローラ１に対し、現像剤供給部材としてのトナー供給ローラ４及び現像剤規制部材としてのブレード２０が当接して配設されている。ブレード２０は、リン青銅等からなる支持部材２０ａの現像ローラ１の対向面側にウレタンゴム等の弾性部材２０ｂが接着されており、これにより現像ローラ１表面にトナーの薄層を形成させると共にトナーに電荷を付与させるようになっている。
【０００８】
現像剤供給部材たるトナー供給回収ローラ２１は、ＳＵＳ等の芯金２１ａの外周面にウレタンフォーム等の弾性部材２１ｂが被覆されており、これにより現像剤容器３に蓄えられているトナーを現像ローラ１表面に供給すると共に、現像工程に寄与せずに戻ってきたトナーを現像ローラ表面から掻き落とすようになっている。
【０００９】
次に、上記現像装置を用いた従来の画像形成装置について図１１に基づき簡単に説明する。
【００１０】
図１１に示す画像形成装置にあっては、静電潜像担持体としての感光ドラム１１が図中矢印の方向に所定の周速度をもって回転駆動可能であり、この感光ドラム１１の周囲には、帯電部材１８、露光装置１５、上記非磁性一成分現像方式を用いた現像装置Ｅ、クリーニング部材１９等が配置されている。
【００１１】
感光ドラム１１は回転過程で帯電部材１８により所望の電位に帯電されるが、従来の帯電方法としてはワイヤーによるコロナ放電や帯電ローラによる微少放電を用いた帯電手法がある。
【００１２】
近年、特開平０６−００３９２１等で記載されているように、感光体への帯電を、感光体に直接電荷を注入して帯電を行う注入帯電方式が提案されている。この手法は、感光体に１０10〜１０14Ω・ｃｍ程度の電荷注入層を設け、ブラシ部材等の帯電部材により直接的に電荷を注入させるため、感光体と帯電部材との間に印加した電圧がそのまま帯電電位として反映され従来の放電を用いた手法に比べ帯電の効率が非常に高いものとなる。又、この注入帯電方式は、放電に伴うオゾンの発生がないという特徴をもつ。
【００１３】
感光ドラム１１の表面は、このようにして所望の極性、電位に一様帯電処理され、次いで露光装置１５により所望の画像データに応じた画像露光を受け、感光ドラム１１上に静電潜像が形成される。
【００１４】
更には、この静電潜像は、感光ドラム１１と対向して現像装置Ｅに設置された現像ローラ１上の現像剤たるトナーにより、感光ドラム１１との対向部である現像部において現像され、上記静電潜像に応じたトナー像が感光ドラム１１上に形成される。
【００１５】
更に、このトナー像は、記録材Ｐを介して感光ドラム１１と対向して配置された転写ローラ１６との対向部である転写部において、感光ドラム１１と転写ローラ１６との間に印加される転写バイアス（図示せず）により記録材Ｐ上に転写される。
【００１６】
その後、この記録材Ｐは、定着器１７へ導入され、加熱定着されることにより一連の画像形成工程が終了することになる。
【００１７】
一方、感光ドラム１１の方は、クリーニング部材１９により、記録材に転写されず感光ドラム１１上に残留した転写残トナーが感光ドラム１１から除去された後、再度上記と同様な帯電、露光、現像といった画像形成工程に供されることになる。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
近年、上述したような従来の画像形成装置においては、更なる小型化が求められ、画像形成工程の短縮（各工程の省略化）が多々検討されている。
【００１９】
そこで、上記画像形成工程のうちクリーニングの工程を省く、クリーナーレスの画像形成装置が提案されているが、単にクリーニング部材を上記画像形成工程から省くと、次のような問題が生じることになる。
【００２０】
即ち、感光ドラム表面を清掃するクリーニング部材がないと、上記転写残トナーや紙粉等が感光ドラム上に蓄積し、静電潜像を形成するための帯電や露光を遮ることになるため、静電潜像の電位にムラが発生して、しいては出力される画像に濃度ムラが発生する場合がある。
【００２１】
又、上記転写残トナーが、ブラシ等の帯電部材上に付着、蓄積することにより帯電部材そのものの帯電能をも低下させる。
【００２２】
又、上述の非磁性一成分系の現像装置Ｅは、トナー供給回収ローラ２１を現像ローラに対し当接、回転、摺擦させることでトナーの供給並びに回収を行っており、更には、トナーヘの電荷付与を、トナー層規制部におけるブレード２０との接触摩擦、又は、現像ローラとの摩擦帯電により行なっている。
【００２３】
即ち、現像剤容器内のトナーが感光体上の静電潜像への現像に供されるまでの間、トナーにかかる機械的な負荷は極めて大きく、そのダメージは他の現像法に比べ非常に大きいものとなっている。
【００２４】
更に、現像に寄与しなかった現像ローラ上のトナーをトナー供給回収ローラが完全に回収することができない場合、現像ローラ上に残留したトナーは、再度ブレード部を通過し現像領域に搬送されることになる。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の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となることが多々ある。
【００２５】
これら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ことになり、例えば、適正な現像特性が得られないことによる現像不良が発生したり、中抜け等の転写不良を引き起こす場合がある。更には現像ローラ上への新たなトナー供給が疎外されトナー塗布量の低下が生じて濃度不良等が発生することもある。
【００２６】
又、これら劣化トナーがブレードニップ部や現像ローラ表面に融着すると、スジ等のコート不良を発生させるとともに、新しく現像ローラ上に供給されるトナーヘの電荷付与を阻害する。よって、未帯電トナーを現像部に搬送することになりカブリ、ムラ等の画像形成不良を生じさせる場合もある。
【００２７】
更に、近年、消費電力の低減により、より低い温度での定着が可能なトナーの開発が望まれており、それら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。
【００２８】
そこで、本発明は、低コストで画像形成装置の小型化を図りつつ、現像剤の劣化を抑え長期に亘って良好な画像を得ることができる現像装置及びこれを備える画像形成装置の提供を目的とする。
【００２９】
【課題を解決するための手段】
本出願によれば、上記目的は、非磁性トナーを含有する現像剤を収容する現像剤容器と、潜像を担持する回転可能な潜像担持体に接触又は近接して配設され上記現像剤容器からの現像剤を担持する回転可能な現像剤担持体とを備え、上記現像剤担持体から上記潜像担持体の非露光部に前記現像剤を付着させて上記潜像を現像剤像として可視化する現像装置において、現像剤担持体及び潜像担持体に接触して配設され現像処理前の該潜像担持体を所定の電位に帯電可能な帯電部材と、該帯電部材と上記現像剤担持体及び上記潜像担持体との間に所定の電圧を印加する電圧印加手段とを備え、上記帯電部材は、上記現像剤担持体の回転方向に対して上記潜像担持体との接触部より下流側、且つ、上記潜像担持体の回転方向に対して上記接触部より上流側に位置し、上記電圧印加手段は、上記帯電部材が現像処理前の上記潜像担持体を所定の電位に帯電しながら上記潜像担持体上の現像剤を除去すると共に現像処理後の上記現像剤担持体上から現像剤を除去するよう所定の電圧を印加可能となっていることを特徴とする現像装置である第一の発明によって達成される。
【００３０】
又、本出願によれば、上記目的は、第一の発明において、帯電部材は、現像剤担持体及び潜像担持体との接触部の抵抗値が１０4Ω以上１０7Ω以下であるという第二の発明によっても達成される。
【００３１】
更に、本出願によれば、上記目的は、第一の発明又は第二の発明において、電圧印加手段は、現像剤担持体と帯電部材との間に印加する電圧が直流電圧であるという第三の発明によっても達成される。
【００３２】
又Ａ、本出願によれば、上記目的は、第一の発明乃至第三の発明のいずれかにおいて、帯電部材は、ブラシ状のローラ部材を有して構成されているという第四の発明によっても達成される。
【００３３】
更に、本出願によれば、上記目的は、一連の画像形成プロセスによって形成された画像を記録材に記録する画像形成装置であって、潜像担持体と、第一の発明乃至第四の発明のいずれかの現像装置とを備えるという第五の発明によっても達成される。
【００３４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態に関して、添付図面に基づき説明する。
【００３５】
図１は、本実施形態にかかる画像形成装置の概略構成を示す断面図であり、図２は、図１の画像形成装置に備えられた現像装置の概略構成を示す断面図である。
【００３６】
最初に、本実施形態の画像形成装置における画像形成工程について図１に基づき説明する。
【００３７】
本実施形態の画像形成装置にあっては、潜像担持体としての、内部に露光装置１５が配設される内部露光型の感光ドラム１１が、図中矢印の方向に所定の周速度をもって回転駆動可能となっている。
【００３８】
尚、本実施形態では、感光ドラム１１はガラス等の円筒状透光性支持体上にＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）等の透光性導電層を設けその上にアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）の導電層を形成し、更には、表面にａ−ＳｉＣやａ−ＳｉＮ、ａ−ＳｉＯ等のキャリア注入阻止表層を設けた構成になっている。
【００３９】
感光ドラム１１は、電圧印加手段たる電源１４により帯電部材たる帯電ブラシローラ８と感光ドラム１１との間に所定の電圧が印加されることにより、所望の極性、電位に注入帯電される。
【００４０】
次いで、感光ドラム１１は、感光ドラム１１の内部から露光装置１５により所望の画像データに応じた露光を受け、感光ドラム１１上に静電潜像が形成される。尚、本実施形態では、露光方法として非画像部を露光するバックグラウンド露光を用い静電潜像を形成している。
【００４１】
この静電潜像は、感光ドラム１１と対向して現像装置に設置された現像剤担持体たる現像ローラ１からの現像剤たるトナーにより現像され、上記静電潜像に応じたトナー像が感光ドラム１１上に形成される（カウンター現像）。
【００４２】
この現像工程の際、現像に寄与しなかったトナー（以下、現像残トナーという）は、現像ローラ１上に残留し、帯電ブラシローラ８との対向部まで搬送されることになる。この現像残トナーは、電圧印加手段たる電源２により現像ローラ１に印加されるバイアスと、帯電ブラシローラ８に印加されるバイアスとにより形成される電界によって、帯電ブラシローラ８上に回収担持され、現像器内に戻されることになる。
【００４３】
一方、感光ドラム１１上に形成されたトナー像は、記録材Ｐを介して感光ドラム１１と対向して配置された転写ローラ１６との対向部である転写部において、感光ドラム１１と転写ローラ１６との間に印加される転写バイアス（図示せず）により記録材Ｐ上に転写される。
【００４４】
その後、トナー像が転写された記録材Ｐは、定着器１７へ導入され、加熱定着されることにより画像形成工程が終了することになる。本実施形態では、従来型のクリーニング部材を持たないため、上記転写部において記録材Ｐに転写されず感光ドラム１１上に残留した転写残トナーを感光ドラム１１上に担持したまま再度、次の画像形成工程に進むことになる。
【００４５】
転写残トナーを担持した感光ドラム１１は、帯電ブラシローラ８により再度帯電された後、内部より新しい静電潜像が形成されることになる。この新規静電潜像が現像部に搬送され現像工程を受けると同時に、上記転写残トナーのうち、新規潜像電位に対し非画像部にあるトナーは、現像バイアスとの兼ね合いにより現像ローラ１側に回収される。
【００４６】
帯電ブラシローラ８は上記したように現像残トナーを常時回収しているので、現像ローラ１に回収された転写残トナーも帯電ブラシローラ８に回収されることになる。
【００４７】
このようにして本実施形態では帯電、露光、現像等が画像形成が繰り返される。
【００４８】
次に、図２に基づき画像形成時における現像装置の動作について詳細に説明する。
【００４９】
本実施形態の画像形成装置に備えられた現像装置は、図２に示すように、現像剤容器３と、現像剤担持体たる現像ローラ１と、帯電部材たる帯電ブラシローラ８と、電圧印加手段たる電源１４とを備えている。
【００５０】
現像ローラ１は、表面に単層若しくは複数層の弾性層（図示せず）を有し、感光ドラム１１に接触して配置され図中矢印の方向に回転するようになっている。
【００５１】
上記弾性層の材料としてはシリコンゴム、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り、更には、上記弾性層の表面をナイロン等の樹脂にカーボン等を分散させた導電性樹脂膜で被覆したものが使用可能である。
【００５２】
本実施形態では、上記導電性樹脂膜を有する弾性現像ローラを用いており、上記弾性層のゴム硬度は、表面の導電性膜を含め、１ＩＳＡゴム硬度計より計測され、その硬度は２０〜７０度のものが適当とされている。
【００５３】
又、上記弾性層の表面は、トナーの搬送性を考慮し、その表面粗さであるＲｚ値が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される。尚、弾性現像ローラの抵抗値は上記導電性樹脂膜を含めた状態で１０3〜１０9Ω・ｃｍ程度の体積抵抗となるよう設定するのが望ましい。
【００５４】
電源２は、所望の現像バイアスを現像ローラ１に印加するようになっており、所望の現像方式に応じて適当な現像バイアスが印加される。本実施形態ではＤＣのみの現像バイアスＶｄｃが印加される。
【００５５】
現像剤容器３は、現像剤収納部３ａと、トナー供給ブラシ４によりトナーを現像ローラ１に供給するための現像剤供給部３ｂとに、仕切部材１２によって隔てられている。
【００５６】
トナー供給ブラシ４は、現像剤容器３内の非磁性トナーＴを現像ローラ１に供給するようになっており、現像ローラ１との距離約１００μｍ〜１ｍｍで、現像ローラ１の回転方向と同方向（最近接部において逆方向）且つ現像ローラ１と別駆動にて回転可能となるよう設置されている。
【００５７】
ここで、トナー供給ブラシ４として、図３に示すように、低抵抗の電気的特性をもつ導電性繊維４（ａ）（１０2〜１０8Ω・ｃｍ）と、高抵抗の絶縁性繊維４（ｂ）（１０8〜１０15Ω・ｃｍ）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つけたファーブラシを用いている。本実施形態では、現像剤として負に帯電極性をもつトナーを用いるため、対する上記絶縁性繊維は正極性の帯電特性をもつものが望ましい。
【００５８】
よって、本実施形態では、ナイロン性の絶縁性繊維を（１０8〜１０15Ω・ｃｍ）使用した。無論、該絶縁性繊維は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選択を行えばよく、本実施形態のような場合、レーヨン等の材質であってもよい。
【００５９】
一方、導電性繊維は上記抵抗を満たすことが第一の条件であるが、該導電性繊維の多くは絶縁性繊維にカーボン等の導電性樹脂を分散させ紡糸した場合が多く、その分散方法は繊維メーカーさまざまであり、糸表面全てに導電性樹脂が表出しているとは限らない。
【００６０】
即ち、図４に示した導電性繊維の断面図のように、導電性繊維の表面には導電部（ｃ）以外に絶縁部（ｄ）が存在するため、トナーとその部分との接触を考慮し、導電性繊維の基礎構成素材とし、トナーに対し正帯電特性をもつ材質を選ぶことが望まれる。
【００６１】
よって、本実施形態では、ナイロン系の導電性繊維を使用した。
【００６２】
又、本実施形態に用いられる繊維には、トナーをクラウド化するための弾力が必要とされる為、導電性繊維、絶縁性繊維ともにその繊度を１〜１０デニール／フィラメント程度とし、それら混毛した状態で１万本〜２０万本／インチ2の精密度をもち且つパイル長が１〜１０ｍｍになるよう設定した。
【００６３】
尚、トナー供給ブラシ４の芯金には、図中示すよう、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形成が行われる。
【００６４】
現像剤流路制御部材（トナー流路制御部材）５は、トナー供給ブラシ４からトナーをクラウド化する共に、現像ローラ１に向けてトナーを叩き出すようになっており、トナー供給ブラシ４と接するように配置されている。本実施形態では、現像剤流路制御部材５にその厚さが１００μｍ〜１ｍｍ程度の金属製薄板を用いており、具体的にはＳＵＳ若しくはリン青銅の薄板を用いている。尚、本実施形態では図中に示すようストレートの薄板を用いているがその形状は上記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成形する場合もある。
【００６５】
又、現像剤流路制御部材５のトナー供給ブラシ４との接触面に介在するトナーヘの帯電付与を考慮し、トナー供給ブラシ４との接触面にトナーに対し電荷付与能が高い樹脂、例えば、ナイロンにカーボンを分散させその抵抗を１０5Ω・ｃｍ程度に調整したものを積層してもよい。このような構成をとることにより、よりトナーヘの帯電付与が安定することになる。
【００６６】
電源６は、現像ローラ１とトナー供給ブラシ４との間に電圧を印加するようになっている。
【００６７】
現像剤規制手段たるブレード７は、現像ローラ１に塗布されたトナーの層厚を規制するようになっており、０．１ｍｍ程度の厚みを持った金属製の薄板を使用している。更にその形状は先端部から約２ｍｍの位置で現像ローラ１の反対方向に折り曲げたものであり、その折り曲げ部が線圧約２０ｇ／ｃｍ程度で現像ローラ１に食い込む状態で接触している。
【００６８】
帯電ブラシローラ８は、感光ドラム１１に一定の帯電電位を与えると共に、現像ローラ１上の現像残トナーを回収し、結果的には感光ドラム１１上に残留した転写残トナーをも回収するようになっており、現像ローラ１並び感光ドラム１１に接触して回転可能に配置されている。その回転方向は図中矢印のように現像ローラ１及び感光ドラム１１の回転方向と逆方向（最近接部において同方向）に回転可能となっている。
【００６９】
又、帯電ブラシローラ８を構成する材料としては、上記したトナー供給ブラシ４と異なり、トナーに電荷を与える機能をもたせる必要はなく、単一の導電性繊維で形成されたブラシを用いればよいが、感光ドラムヘの電荷注入の効率考慮し、その抵抗を１０4〜１０7Ω・ｃｍの抵抗値にするのが好ましい。又、その繊維密度はトナー供給ブラシ４と同様、１万本〜２０万本／インチ2で且つパイル長が１〜１０ｍｍになるよう設定した。
【００７０】
尚、本実施形態では、電源１４により感光ドラム１１と帯電ブラシローラ８の芯金との間に電圧Ｖｅが印加され、それと同等な感光ドラム１１の帯電電位Ｖｄが得られるよう、帯電ブラシローラ８の回転数が設定されている。
【００７１】
剥ぎ取り部材９は、帯電ブラシローラ８に回収、担持されたトナーを現像剤容器内に回収するようになっており、帯電ブラシローラ８にその一端が接触するよう配置され、帯電ブラシローラ８から機械的且つ電気的にトナーを回収する構成となっている本実施形態では、ＳＵＳ若しくはリン青銅等の金属製プレートを用いており、厚さは１００μｍ〜１ｍｍ程度となっている。
【００７２】
又、帯電ブラシローラ８と現像ローラ１との間には、電源１３により所望の電圧Ｖｃが印加される。
【００７３】
撹拌部材１０は、現像剤容器３内のトナーをトナー供給ブラシ４に送るようになっている。
【００７４】
仕切部材１２は、現像剤容器３内を現像剤収納部３ａと現像剤供給部３ｂに分けるよう形成され、開口部１２ａを有している。
【００７５】
電源１３は、帯電ブラシローラ８と剥ぎ取り部材９とに電圧を印加するようになっている。
【００７６】
電源１４は、感光ドラム１１及び現像ローラ１と帯電ブラシローラ８との間に電圧を印加するようになっている。
【００７７】
尚、本実施形態におけるトナーには、重量平均径５μｍ以上で、且つ、熱可塑性樹脂に着色剤を混合分散し粉砕化した非磁性一成分トナーを用いており、該熱可塑性樹脂には負の荷電制御剤を含んだポリスチレン、ポリエステル系等の樹脂を使用した。
【００７８】
次に、画像形成の手順を説明する。
【００７９】
感光ドラム１１と帯電ブラシローラ８との間には感光ドラム１１を所望の電位Ｖｄに帯電させるための電圧Ｖｅが電源１４より印加されており、本実施形態では、電圧Ｖｅとして約＋７００Ｖ程度の直流電圧が印加されており、この電圧Ｖｅにより感光ドラム１１表面は電圧Ｖｅと同等の電位Ｖｄ（＋７００Ｖ程度）に均一帯電される。
【００８０】
次に、感光ドラム１１には感光ドラム１１内側に設置された露光装置１５によって所望の静電潜像が形成され、該静電潜像は感光ドラム１１の現像ローラ１との接触対向部に搬送される。
【００８１】
ところで、現像剤容器３内のトナーＴは、撹拌部材１０によりトナー供給ブラシ４に送られ、トナー供給ブラシ４の混合繊維と接触することにより負に帯電される。この際、トナーは、トナー供給ブラシ４の繊維間並びにその表面に鏡映力等の付着力によって担持され、トナー供給ブラシ４の回転に伴い現像剤流路制御部材５に向けて搬送される。
【００８２】
トナー供給ブラシ４の現像剤流路制御部材５との接触部まで搬送されたトナーは、現像剤流路制御部材５と接触することでより安定して電荷が付与されるとともに、現像剤流路制御部材５部を通過した後、繊維の弾性力によりトナー供給ブラシ４の回転方向に弾き出され、図５に示すように、クラウド状となって矢印の方向Ａに飛翔する。
【００８３】
更に、トナー供給ブラシ４と現像ローラ１との間には、電源２によって感光ドラム１１と現像ローラ１との間に印加された現像バイアスＶｄｃと、電源６により現像ローラ１とトナー供給ブラシ４との間に印加されたバイアスＶｆとにより電界が形成されるため、クラウド化されたトナーのうち主に帯電したトナーが現像ローラ１側に引き寄せられ、現像ローラ１に担持搬送される（Ｂ）。
【００８４】
例えば、図６で示すように、現像バイアスのＤＣ分をＶｄｃ＝＋３５０Ｖと設定した場合、電源６により、該現像バイアスに対し△Ｖ＝３００Ｖ程度のコントラストがとれるよう設定すれば、負に帯電したトナーはＤＣの差分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側へと飛翔していくような構成となる。
【００８５】
よって、トナー供給ブラシ４にはＶｆ＝５０Ｖ程度のＤＣ電圧を印加した。無論、上記印加バイアスＶｆ＝５０Ｖは、使用するトナーの帯電特性並びにブラシと現像ローラ１との間隔に応じて設定変化させるものである。
【００８６】
このように、帯電したトナーを一度クラウド化し、電界コートにより非接触にてトナーを現像ローラ１上に供給することにより、トナーヘの機械的ストレスを著しく低減させことができ、又、十分に帯電したトナーのみが現像ローラ１上に供給されるため、トナー層内での帯電量分布の偏りが少ないものとなる。
【００８７】
現像ローラ１に担持、搬送されたトナーは、ブレード７より薄層化されるとともにブレード７と現像ローラ１との間で摩擦帯電が行われ、均一な帯電量分布をもった薄層密なトナー層に形成される。
【００８８】
現像ローラ１上で層圧規制されたトナーは、図７中で示すよう、感光ドラム１１上の潜像電位（露光部：ＶＬ＝＋１００Ｖ、未露光部：ＶＤ＝＋７００Ｖ）と、感光ドラム１１と現像ローラ１との間に印加される現像バイアス（Ｖｄｃ＝＋３５０Ｖ）とによる電界によって、未露光部（ＶＤ＝＋７００Ｖ）にトナー像を形成する。
【００８９】
この時、現像に寄与せず現像ローラ１上に担持されたままの現像残トナーＴｄは、帯電ブラシローラ８に摺擦されるとともに、図８に示すように、帯電ブラシローラ８（Ｖｅ＝７００Ｖ）と現像ローラ１（Ｖｄｃ＝３５０Ｖ）との間で形成される電界（回収コントラストＶｃｌ＝３５０Ｖ）により、静電的に帯電ブラシローラ８表面に回収担持される。この回収されたトナーは帯電ブラシローラの回転とともに、現像剤容器３内に搬送される。
【００９０】
一方、図１で示したように、感光ドラム１１上のトナー像は、転写ローラ１６に向けて搬送され、感光ドラム１１と転写ローラ１６との対向部である転写部において、転写ローラ１６に印加される転写バイアス（図示せず）により記録材Ｐ上に転写される。
【００９１】
記録材Ｐ上に転写されたトナー像は、定着器１７において記録材上に定着される。一方、上記転写部において記録材Ｐに転写されず感光ドラム１１上に残留した転写残トナーＴｐは、感光ドラム１１上に担持されたまま、再度、帯電ブラシローラ８との対向部まで搬送される。
【００９２】
尚、この転写残トナーＴｐには、現像時より含まれている未帯電トナーや反転極性トナー、若しくは転写時において注入若しくは放電によりその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ることが多々あるが、帯電ブラシローラ８との接触摩擦によって、負極性に再帯電される。
【００９３】
その後、感光ドラム１１は帯電ブラシローラ８により再度一様に帯電された後（Ｖｄ＝＋７００Ｖ）、露光装置１５により新しい潜像が形成される。この新規の潜像電位を現像部にて現像する際、図９に示すように、感光ドラム１１上の非画像部（露光部：ＶＤ＝＋１００Ｖ）に存在する転写残トナーＴｐは、現像ローラ１の現像バイアス（Ｖｄｃ＝３５０Ｖ）との兼ね合いにより、現像ローラ１側に回収される。一方、画像部（非露光部：ＶＤ＝＋７００Ｖ）に存在する転写残トナーＴｐはどの道トナーが現像される領域にいるため回収する必要はない。
【００９４】
このようにして現像ローラ１に回収された転写残トナーは、現像ローラ１の帯電ブラシローラ８との対向部で現像残トナーとともに帯電ブラシローラ８に回収される。
【００９５】
上記手法にて帯電ブラシローラ８に回収された転写残トナーＴｐ及び現像残トナーＴｄは帯電ブラシローラ８の回転とともに、現像剤容器３内に搬送され、図２中の剥ぎ取り部材９による、機械的且つ静電的な作用により現像剤容器３内に吐き出され、再度画像形成工程に供されることになる。
【００９６】
即ち、帯電ブラシローラ８と剥ぎ取り部材９との間には、図１０で示すよう電源１３より剥ぎ取りバイアス（Ｖｃ＝１０００Ｖ）が印加されており、トナー流路制御部材５の働きと同様、帯電ブラシローラ８のブラシ内に取り込まれたトナーを機械的に弾き出すとともに、剥ぎ取り部材９と帯電ブラシローラ８との間で形成される電界により、効果的にトナーを現像剤容器３内に吐き出す効果をもつことになる。
【００９７】
無論、上記剥ぎ取りバイアス値Ｖｃ＝１０００Ｖは使用するトナーの帯電量や、帯電ブラシローラ８に印加される帯電バイアスとの兼ね合いで設定されるものである。
【００９８】
【発明の効果】
以上説明したように、本出願にかかる第一の発明によれば、電圧印加手段は、帯電部材が現像処理前の潜像担持体を所定の電位に帯電しながら該潜像担持体上の現像剤を除去すると共に現像処理後の現像剤担持体上から現像剤を除去するよう所定の電圧を印加可能となっているので、低コストで画像形成装置の小型化を図りつつ、現像剤の劣化を抑え長期に亘って良好な画像を得ることができる。
【００９９】
又、本出願にかかる第二の発明によれば、電圧印加手段は、現像剤担持体及び潜像担持体との接触部の抵抗値の適正化が図られた帯電部材が現像処理前の潜像担持体を所定の電位に帯電しながら該潜像担持体上の現像剤を除去すると共に現像処理後の現像剤担持体上から現像剤を除去するよう所定の電圧を印加可能となっているので、低コストで画像形成装置の小型化を図りつつ、現像剤の劣化を抑え長期に亘って良好な画像を得ることができる。
【０１００】
更に、本出願にかかる第三の発明によれば、電圧印加手段は、帯電部材が現像処理前の潜像担持体を所定の電位に帯電しながら該潜像担持体上の現像剤を除去すると共に現像処理後の現像剤担持体上から現像剤を除去するよう所定の直流電圧を印加可能となっているので、低コストで画像形成装置の小型化を図りつつ、現像剤の劣化を抑え長期に亘って良好な画像を得ることができる。
【０１０１】
又、本出願にかかる第四の発明によれば、電圧印加手段は、帯電部材が現像処理前の潜像担持体を所定の電位に帯電しながら該潜像担持体上の現像剤を除去すると共に現像処理後の現像剤担持体上から現像剤を除去するよう所定の電圧を印加可能となっているので、低コストで画像形成装置の小型化を図りつつ、現像剤の劣化を抑え長期に亘って良好な画像を得ることができる。
【０１０２】
更に、本出願にかかる第五の発明によれば、電圧印加手段は、ブラシ状のローラ部材を有して構成されている帯電部材が現像処理前の潜像担持体を所定の電位に帯電しながら該潜像担持体上の現像剤を除去すると共に現像処理後の現像剤担持体上から現像剤を除去するよう所定の電圧を印加可能となっているので、低コストで画像形成装置の小型化を図りつつ、現像剤の劣化を抑え長期に亘って良好な画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態にかかる画像形成装置の概略構成を示す模式的断面図である。
【図２】図１の画像形成装置に備えられた現像装置の概略構成を示す模式的断面図である。
【図３】本発明の実施の形態における現像剤供給部材の概略構成を示す断面図である。
【図４】図３の現像剤供給部材に備えられた導電性繊維の断面図である。
【図５】本発明の実施の形態における現像剤供給部材の動作を説明するための図である。
【図６】本発明の実施の形態での現像処理時おける帯電部材と現像剤担持体との間に印加される電圧を説明するための図である。
【図７】本発明の実施の形態での現像処理時における潜像担持体と現像剤担持体との間に印加される電圧を説明するための図である。
【図８】本発明の実施の形態での現像処理後における帯電部材と現像剤担持体との間に印加される電圧を説明するための図である。
【図９】本発明の実施の形態での現像処理後における潜像担持体と現像剤担持体との間に印加される電圧を説明するための図である。
【図１０】本発明の実施の形態における帯電部材から現像剤容器内への現像剤回収を説明するための図である。
【図１１】従来の画像形成装置の概略構成を示す模式的断面図である。
【図１２】図１１の画像形成装置に備えられた現像装置の概略構成を示す模式的断面図である。
【符号の説明】
１ 現像ローラ（現像剤担持体）
３ 現像剤容器
８ 帯電ブラシローラ（帯電部材）
１１ 感光ドラム（潜像担持体）
１４ 電源（電圧印加手段）
Ｅ 現像装置
Ｐ 記録材
Ｔ トナー
Claims (5)
- 非磁性トナーを含有する現像剤を収容する現像剤容器と、潜像を担持する回転可能な潜像担持体に接触又は近接して配設され上記現像剤容器からの現像剤を担持する回転可能な現像剤担持体とを備え、上記現像剤担持体から上記潜像担持体の非露光部に前記現像剤を付着させて上記潜像を現像剤像として可視化する現像装置において、現像剤担持体及び潜像担持体に接触して配設され現像処理前の該潜像担持体を所定の電位に帯電可能な帯電部材と、該帯電部材と上記現像剤担持体及び上記潜像担持体との間に所定の電圧を印加する電圧印加手段とを備え、上記帯電部材は、上記現像剤担持体の回転方向に対して上記潜像担持体との接触部より下流側、且つ、上記潜像担持体の回転方向に対して上記接触部より上流側に位置し、上記電圧印加手段は、上記帯電部材が現像処理前の上記潜像担持体を所定の電位に帯電しながら上記潜像担持体上の現像剤を除去すると共に現像処理後の上記現像剤担持体上から現像剤を除去するよう所定の電圧を印加可能となっていることを特徴とする現像装置。
- 帯電部材は、現像剤担持体及び潜像担持体との接触部の抵抗値が１０４Ω以上１０７Ω以下であることとする請求項１に記載の現像装置。
- 電圧印加手段は、現像剤担持体と帯電部材との間に印加する電圧が直流電圧であることとする請求項１又は請求項２に記載の現像装置。
- 帯電部材は、ブラシ状のローラ部材を有して構成されていることとする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の現像装置。
- 一連の画像形成プロセスによって形成された画像を記録材に記録する画像形成装置であって、潜像担持体と、請求項１乃至請求項４のいずれか一項記載の現像装置とを備えることを特徴とする画像形成装置。
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