JP4639879B2 - 現像装置及びこれを用いた画像形成装置 - Google Patents

Description

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

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

また、このような現像装置は、近年、特にカラー画像形成装置に使用されるようになってきているが、カラー画像を形成するためには、イエロ、マゼンタ、シアン、ブラック等の各色トナーを完全に溶融させることで発色させる必要がある。更に、カラー画像形成装置の省エネルギー化、高速化への要求に対応するため、トナーに使用されるバインダ樹脂はより低温で溶融するような樹脂が選択されている。
したがって、現像装置内でトナーに加わるストレスによって、トナーの劣化も起こり易くなることから、現像装置内でトナーに加わるストレスを如何に小さくするかが、長期に亘って安定的に使用する現像装置としての重要な要件となっている。

特開平６−１６７８７１号公報（実施例、図５） 特開２０００−１０４０４号公報（発明の実施の形態、図１） 特開２００２−７２６８７号公報（発明の実施の形態、図２）

このような問題を解決するために、現像ロール上のトナーを掻き取る掻き取り部材を新たに設けたり、現像ロール上のトナーを除電して現像ロールから剥離し易くする除電部材を設ける方式が開示されている。すなわち、現像ロール上の残留トナーを減らすことで、ゴースト防止（現像に要したトナー消費量の差異による現像履歴が次に現像される画像への濃淡となって現れる現象を防止する）を行うと共に、現像ロール上からトナー供給ロールによって剥離されるトナー量を少なくすることができ、現像ロールとトナー供給ロールとの圧接力を軽減できる。その結果、トナーへのストレス付与が小さくなる。

掻き取り部材を設ける方式にあっては、この掻き取り部材によるトナーへのストレスが無視できず、掻き取り性能の維持が困難となり、現像ロール上に形成されるトナー層の均一性が損なわれ、画像上の濃度むらが生じたり、白筋発生に繋がるおそれがある。
また、除電部材を設ける方式では、例えば図１２に示すように現像ロール６４の現像領域の下流側に除電ブラシ６７を設け、現像ロール６４上の残留トナーを除電しながら掻き落とす方式が知られているが、除電ブラシ６７の当て方によっては却ってトナーに与えるストレスが大きくなる。尚、同図において、符号６１はトナーを収容するトナーホッパ、符号６２はトナーホッパ６１内のトナーを撹拌するアジテータ、符号６３は現像ロール６４へトナーを供給するトナー供給ロール、符号６５は現像ロール６４上のトナーの層規制を行う層規制部材、符号６６は静電潜像が担持される感光体である。

そのため、除電部材を画像形成中は現像ロール６４から離間させることで画像性能を向上させようとする方式（例えば特許文献１参照）や、図１３に示すように、除電部材として薄板状部材６８を使用し、現像ロール６４と薄板状部材６８とに印加する夫々の電源電圧Ｖａ，Ｖｄとして、（Ｖａ−Ｖｄ）の符号がトナーの帯電極性と同一極性になるような電圧を印加することで、残留トナーの剥離性能を向上させる方式（例えば特許文献２参照）が提案されている。更には、図１４に示すように、除電部材として除電ロール６９を使用し、現像ロール６４との当接圧をトナー供給ロール６３の当接圧より小さくする方式（例えば特許文献３参照）が提案されている。尚、図中、符号６５ａは層規制部材６５によって層厚規制されたトナーの帯電を制御する帯電ロールである。

しかしながら、このような除電部材を備える方式に対し、本件発明者らは鋭意検討した結果、次の課題を見出した。
上述したような除電方式にあっては、現像ロール上の残留トナーに対し均一な除電作用がなされず、現像ロール上に新たに供給されるトナーの均一性が不足したり、現像ロールから剥離されたトナーの帯電量が残っているため、このトナーが、特にトナーホッパに戻されると他のトナーと凝集し易い等の現象が現れる。
このように回転体状部材や薄板状部材の除電部材を現像ロールに接触させて、現像ロール上の残留トナーを除電する方式にあっては、通常、除電部材が金属であったり、あるいはカーボンブラック等の電子伝導性物質が内部に添加された部材であることから、除電部材と現像ロールとの間に加わる除電電界が残留トナーに均一に印加されないことによる。その結果、残留トナー全体に亘っての均一な除電が行われなかったり、また、除電部材と現像ロールとの間に印加されるバイアス条件や両者の設置条件によっては、両者間で異常放電を起こし、その結果、現像ロールや除電部材への異常放電によるトナー固着をも生じる。したがって、除電時に如何に均一な除電作用をもたらすかが重要となる。

本発明は、以上の技術的課題を解決するためになされたものであって、現像剤担持体上の現像剤帯電量や現像剤量を均一化し、かつ、長期に亘る使用に際しても現像剤帯電量や現像剤量の変化が小さく、更に、装置内の現像剤の流動性等も安定した現像装置及びこれを用いた画像形成装置を提供するものである。

すなわち、本発明に係る基本的構成を有する現像装置は、図１に示すように、静電潜像が担持される像担持体１に対向し回動自在で且つ表面に現像剤を担持する現像剤担持体２と、前記像担持体１と現像剤担持体２との対向部位より現像剤搬送方向上流側にて当該現像剤担持体２に対向する位置に配設され且つ現像剤担持体２に現像剤を供給する現像剤供給部材３と、前記像担持体１と現像剤担持体２との対向部位より現像剤搬送方向下流側にて前記現像剤供給部材３より上流側には当該現像剤担持体２に対向する位置に配設され且つ現像剤担持体２上の残留現像剤を除電する除電部材４とを備え、この除電部材４は、少なくとも現像剤担持体２に面する表面が導電剤としてイオン伝導性物質８のみを含む半導電性樹脂層４ａによって構成されるものであることを特徴とする。

また、本発明の態様としては、静電潜像が担持される像担持体１に対向する回動自在で且つ表面に現像剤を担持搬送する現像剤担持体２と、現像剤担持体２に対向配置され且つこの現像剤担持体２に現像剤を供給する現像剤供給部材３と、この現像剤供給部材３と前記現像剤担持体２との対向部位より現像剤担持体２の回転方向下流側にて現像剤担持体２に対向配置され且つ現像剤担持体２上の現像剤の帯電量並びに現像剤量を規制するロール状の帯電規制部材６と、像担持体１と現像剤担持体２との対向部位より現像剤担持体２の回転方向下流側で前記現像剤供給部材３と前記現像剤担持体２との対向部位より上流側にて当該現像剤担持体２に対向する位置に配設され且つ現像剤担持体２上の残留現像剤を除電する除電部材４とを備え、前記現像剤担持体２は、回動自在な筒状薄膜部材と、この筒状薄膜部材の形状を保持するように当該筒状薄膜部材内に固定的に内包される保持部材とを有し、この保持部材には少なくとも前記帯電規制部材に対応する部位に凹部を設けると共に当該凹部に面した部位にて前記帯電規制部材と筒状薄膜部材とを接触させたものであり、除電部材４は、少なくとも現像剤担持体２に面する表面が導電剤としてイオン伝導性物質のみを含む半導電性樹脂層４ａによって構成される。
この態様としては、筒状薄膜部材の表面が導電剤としてイオン伝導性物質のみを含む半導電性樹脂層４ａによって構成されるようにすれば、除電時のバイアス条件がいっそう安定し、除電性能がより向上することから好ましい。

このような技術的手段において、本発明に係る現像装置は、一成分現像剤を使用するものであり、現像剤としては、磁性又は非磁性のいずれであっても差し支えない。
また、現像剤担持体２は現像剤を担持できるものであればロール状、ベルト状いずれでもよく、効果的に現像を行う観点からは現像剤担持体２が像担持体１に接触配置される態様が好ましいが、像担持体１と非接触配置の態様であっても差し支えない。更に、現像剤担持体２としては弾性体であっても剛体であっても差し支えない。
更にまた、現像剤供給部材３は、現像剤担持体２と接触、非接触配置のいずれでもよく、また、現像剤を現像剤担持体２に供給できるものであれば、剛体、弾性体を問わない。

そして、本発明における除電部材４は、現像剤担持体２上の現像剤の除電が可能な態様であれば、現像剤担持体２と接触又は非接触いずれであってもよく、除電部材４により、現像剤担持体２上の現像後の残留現像剤を有効に除電することができ、現像剤担持体２上の残留現像剤を容易に除去することが可能となり、現像履歴の発生を抑えることができる。
また、除電部材４には、現像剤担持体２との間にて、この現像剤担持体２上の残留現像剤が除電される除電バイアスを印加する除電バイアス印加手段５を備えることが好ましく、このことにより、現像剤担持体２上の残留現像剤の除電作用を促進することができる。
更に、除電バイアスを直流定電流制御によって供給するようにすれば、安定した均一な除電バイアスを印加することができることから好ましい。また、除電バイアスとして直流バイアスに交流バイアスを重畳することで、現像剤担持体２上に付着した残留現像剤をいっそう有効に除電することができることから好ましい。

本発明における除電部材４の代表的態様としては、導電性板状基材上に半導電性樹脂層４ａを積層した態様、導電性回転体表面に半導電性樹脂層４ａを積層した態様、導電性回転体表面に半導電性樹脂層４ａとして繊維状に構成されたブラシ状部材を設けた態様が挙げられる。

そして、本発明におけるイオン伝導性物質を含む半導電性樹脂層４ａとしては、体積抵抗率１０^８〜１０^１２Ω・ｃｍ、より好ましくは１０^９〜１０^１１Ω・ｃｍの層で構成されるものであればよい。半導電性樹脂層４ａの体積抵抗率が１０^８Ω・ｃｍより小さいと、除電時の放電電流が十分に確保されず、現像剤への除電作用が不十分となる。また、体積抵抗率が１０^１２Ω・ｃｍより大きいと、放電が行われず、現像剤の除電が行われないようになる。

ここで、導電剤としてのイオン伝導性物質と電子伝導性物質との相違について説明する。図２（ａ）（ｂ）は、本発明に係る半導電性樹脂層４ａの断面を示す模式図であり、（ａ）は樹脂７中にイオン伝導性物質８が分散されている状態、（ｂ）は樹脂７中に例えばカーボンブラック等の電子伝導性物質９が分散されている状態を示す。
イオン伝導性物質８は電子伝導性物質９と異なり、樹脂７に対する分散性において優れている（基本的に分子レベルでの分散となる）ため、樹脂７中に均一分散され易く、半導電性樹脂層４ａに電界が印加された場合、樹脂７中の電流経路は一様となり、特に弱いポイント等ができることがなく、半導電性樹脂層４ａ全体に亘って一様な電流が流れるようになる。

一方、電子伝導性物質９を樹脂７中に分散させた場合、電子伝導性物質９の粒子径の大きさもあり、各所でクラスタ状の塊を作ることになる。そのため、半導電性樹脂層４ａに電界が印加されると、耐電特性の弱い部位（例えば図中の矢印にて示すような粒子のチェーン状部位）ができ、集中電流が流れる結果、半導電性樹脂層４ａの全体に亘って一様な電流を流すことができない。更に、電子伝導性物質９を用いた場合には、例えばカーボンブラックを使用する場合と、金属微粒子を使用する場合とでは、使用される物質によって、抵抗値の環境変化方向が異なる。すなわち、例えばカーボンブラックは半導体的性質を有しているため、抵抗温度係数が負であるのに対し、金属等は逆に正の抵抗温度係数となる。
したがって、半導電性樹脂層４ａを電界制御（電流制御）に使用する場合は、イオン伝導性物質８を樹脂７中に分散させた方が安定した条件を維持できるようになる。
尚、イオン伝導性物質８としては、過塩素酸塩（例えば過塩素酸リチウム、過塩素酸ナトリウム、過塩素酸アンモニウム等）や四級アンモニウム塩等が挙げられ、樹脂７としては、ウレタン、アクリル、ナイロン、ポリフッ化ビニリデン等の樹脂が挙げられる。

更に、本発明においては、図１に示すように、現像剤供給部材３より現像剤担持体２の現像剤搬送方向下流側にて現像剤担持体２に対向配置され且つ当該現像剤担持体２上の現像剤の帯電量並びに現像剤量を規制するロール状の帯電規制部材６を備えているため、このことにより、現像剤担持体２上の現像剤に安定した帯電量及び現像剤量を付加することができ、現像剤担持体２上に残留する現像剤の帯電量を均一にすることが可能になる。そのため、除電部材４による除電性能をいっそう安定化させることができる。

また、本発明の代表的態様の現像装置においては、この帯電規制部材６の駆動力を筒状薄膜部材である現像剤担持体２に伝達する駆動伝達手段を備えるようにすることが好ましく、この場合、現像剤担持体２と現像剤供給部材３との関係（回転方向、回転状況等）を自由に設定することができ、現像剤供給部材３から現像剤担持体２への現像剤の適正な供給性能を確保することができる。
この駆動伝達手段としては、帯電規制部材６の回転軸を芯材として筒状薄膜部材の両端に位置し且つ筒状薄膜部材に押し付けられる駆動押圧部材と、筒状薄膜部材の内周面側に設けられ駆動押圧部材と共に筒状薄膜部材を挟持する支持部材とを備えることが好ましく、代表的態様としては、帯電規制部材６の回転軸を軸にして駆動押圧部材（コロ部材等）を現像剤担持体２の両端部に設ける態様が挙げられる。

更に、本発明においては、筒状薄膜部材は、当該筒状薄膜部材の形状を保持する保持部材を内包しているため、このことにより、筒状薄膜部材の回動が一層滑らかになり、現像剤担持体２として良好な現像特性を確保することができる。
また、本発明は、上述された現像装置を含む画像形成装置をも対象とするものである。

本発明の基本的構成によれば、現像剤担持体に対向する位置に、現像後の現像剤担持体上の残留現像剤を除電する除電部材を備え、この除電部材は、少なくとも現像剤担持体に面する表面が導電剤としてイオン伝導性物質のみを含む半導電性樹脂層によって構成されるようにしたので、残留現像剤への均一な除電作用が可能になり、現像履歴の発生を防ぎ、回収される現像剤の帯電量も小さくできる。そのため、現像剤担持体上の現像剤帯電量や現像剤量が均一化され、かつ、長期に亘る使用に際しても現像剤帯電量や現像剤量の変化が小さく、更に、装置内の現像剤の流動性等も安定した現像装置を提供できる。

また、本発明によれば、現像剤担持体として、回動自在な筒状薄膜部材と、この筒状薄膜部材の形状を保持するように当該筒状薄膜部材内に固定的に内包される保持部材とを有し、現像剤供給部材より現像剤担持体の回転方向下流側にて現像剤担持体に対向する位置に、現像剤担持体上の現像剤の帯電量並びに現像剤量を規制するロール状の帯電規制部材を設け、更に、像担持体と現像剤担持体との対向部位より現像剤担持体の回転方向下流側で現像剤供給部材と現像剤担持体との対向部位より上流側にて現像後の現像剤担持体上の残留現像剤を除電する除電部材を備え、この除電部材が、少なくとも現像剤担持体に面する表面が導電剤としてイオン伝導性物質のみを含む半導電性樹脂層によって構成されるようにすれば、上述した基本的効果に加え、現像剤担持体と現像剤供給部材の駆動条件を自由に設定することができ、いっそう安定した現像剤の供給が可能になる。
そして、現像剤担持体の保持部材には少なくとも帯電規制部材に対応する部位に凹部を設けると共に当該凹部に面した部位にて帯電規制部材と筒状薄膜部材とを接触させるようにしたので、筒状薄膜部材と帯電規制部材との接触状態を一層安定に保つことができる。
更に、これらの現像装置を用いることで、長期に亘って安定した画像形成が可能な画像形成装置を提供できる。

以下、添付図面に示す実施の形態に基づいてこの発明を詳細に説明する。
◎実施の形態１
図３は、本発明の基本的構成が適用された実施の形態１の画像形成装置の概略を示す。
同図において、符号２１は、矢印方向に回転する有機感光体等からなる静電潜像を担持する感光体であり、この感光体２１は帯電ロール等の帯電装置２２によって帯電され、レーザ書込装置やＬＥＤアレイを有する露光装置２３によって静電潜像が書き込まれる。この静電潜像は、光の当たった感光体２１の表面電位が低下し、光の当たっていない高電位部分とのコントラストによる電位画像として形成される。
また、現像装置３０は、現像ハウジング３１内に非磁性一成分現像剤であるトナーを収容し、現像剤担持体としての現像ロール３２にトナーを担持させ、この現像ロール３２にバイアス電源３３からの現像バイアスを印加することで、現像ロール３２を静電潜像の高電位部と低電位部との中間電位に保持し、静電潜像の画像部を帯電されたトナーにて現像するようにしたものである。尚、符号３４は、現像ロール３２にトナーを供給するトナー供給ロールである。

更に、転写装置２６は、例えば感光体２１に接触配置される転写ロールにて構成され、バイアス電源２７によって感光体２１上のトナー像が引き付けられる方向の転写バイアスを印加することで、感光体２１上のトナー像を記録材２８に転写させるようにしたものである。
また、感光体２１上に残留したトナーは、例えばドクターブレード式のクリーニング装置２９によって除去される。
更に、本実施の形態において、感光体２１上のトナー像を転写された記録材２８は、定着装置５０に搬送され、この定着装置５０によりトナー像が記録材２８に定着される。
定着装置５０は、例えばヒートロール方式で、加熱ロール５１と加圧ロール５２とを有し、この加熱ロール５１と加圧ロール５２との間に記録材２８を通過させることによりトナー像を記録材２８に定着するようになっている。

ここで、本実施の形態の特徴点である現像装置３０について、図４に基づいて詳細に説明する。同図において、現像装置３０は、感光体２１に向かって開口する現像ハウジング３１を有し、この現像ハウジング３１の開口に面し且つ感光体２１と対向して接触する位置に、現像ロール３２を回動自在に収容している。
本実施の形態における現像ロール３２は、ステンレス等の金属製シャフト周面に、ウレタンゴムやシリコーンゴム等の合成ゴムからなる円筒状の半導電性ゴムを被覆した構成であり、シャフトの両端が図示外の支持体に回転自在に支持されるようになっている。また、この現像ロール３２には、シャフトの端部にバイアス電源３３が接続され、所定の現像バイアスが印加されるようになっている。尚、本実施の形態では、現像ロール３２は金属製シャフトに半導電性ゴムを被覆した構成としたが、例えばアルミニウムやステンレス等の金属ロールであっても差し支えない。また、現像ロール３２と感光体２１とは接触した構成としたが、非接触であっても差し支えない。

この現像ロール３２の背後には、現像ロール３２と接触して、現像ロール３２にトナーを供給するトナー供給ロール３４が配設されている。本実施の形態におけるトナー供給ロール３４は、ステンレス等の金属製シャフト周面に半導電性発泡ウレタンを被覆した構成となっており、現像ロール３２同様、シャフトの両端が図示外の支持体に回転自在に支持されている。また、シャフトの端部にバイアス電源４１が接続され、トナー供給ロール３４から現像ロール３２側へトナーを供給するための供給バイアスが印加されるようになっている。そして、このトナー供給ロール３４は現像ロール３２に対し、所定量（本実施の形態では０．５ｍｍ）食い込んだ状態で回転するように維持され、トナー供給ロール３４から現像ロール３２へのトナー供給が安定して行われるようになっている。尚、この食い込み量は、現像ロール３２やトナー供給ロール３４の長寿命化という観点から、安定したトナー供給可能な範囲でできるだけ小さいことが好ましい。

また、このトナー供給ロール３４の背後には、トナーを収容するトナーホッパ３５が設けられ、アジテータ３６の回転によってトナーが撹拌されるようになっている。このアジテータ３６は、プラスチック製のシャフト３６ａにポリエステルフィルム等の樹脂フィルムの羽根３６ｂを支持した構成をしており、現像動作時にシャフト３６ａの回転によって羽根３６ｂが回転することで、トナーホッパ３５内のトナーを撹拌すると共に、トナー供給ロール３４側へトナーを供給するようになっている。

更に、本実施の形態においては、現像ロール３２とトナー供給ロール３４との対向部位より現像ロール３２の回転方向下流側には、現像ロール３２上のトナー層に対しトナー帯電量及びトナー量を規制する規制ブレード３７が配置されている。この規制ブレード３７は、薄板金属板の現像ロール３２に面する側に薄板状のウレタンゴムが取り付けられた構成をしており、薄板金属板の一端が現像ハウジング３１に固定されている。
そのため、この規制ブレード３７によって、トナー帯電量及びトナー量が適正に規制されたトナー層が現像ロール３２上に形成されるようになり、感光体２１と現像ロール３２との対向部位である現像領域で安定した現像が行われるようになっている。
尚、本実施の形態では、規制ブレード３７にて、トナー帯電量及びトナー量を規制する態様を採ったが、これに限らず、例えばトナー供給ロール３４側で予め現像ロール３２上のトナー層厚規制を行う場合には、この規制ブレード３７をロール状とし、トナー帯電量のみを規制するようにしてもよい。

そして、特に本実施の形態では、現像領域よりトナー搬送方向下流側で現像ロール３２に対向する位置には、現像に使用されずに現像ロール３２上に残った残留トナーを除電する除電部材３８が設けられている。
本実施の形態における除電部材３８は、図５に示すように、プラスチックの基体３８ａ上に薄板状の導電性電極３８ｂを設け、更にその導電性電極３８ｂの上にＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）中にイオン伝導性物質が分散された半導電性樹脂層３８ｃとで構成されている。この半導電性樹脂層３８ｃは、体積抵抗率が１０^１０Ω・ｃｍになるように調整されている。
また、本実施の形態では、負帯電トナーを利用する際には、除電部材３８の導電性電極３８ｂが現像ロール３２に対し正極側になるような向きに定電流制御され、交流電界が重畳された除電バイアスがバイアス電源４２によって供給されることで、現像ロール３２上の残留トナーの帯電量を無帯電化することができる。このとき印加される除電バイアスは、除電部材３８と現像ロール３２間で放電開始電圧以上となるように制御されることが好ましく、仮にこの除電バイアスが放電開始電圧以下となった場合には、十分に無帯電化することができず、現像履歴解消（ゴースト解消に繋がる）も不十分となる。

次に、本実施の形態に係る、特に現像装置３０の作動について、図４を基に説明する。
同図において、トナーホッパ３５内でアジテータ３６によって撹拌されたトナーは、アジテータ３６の羽根３６ｂの回転によってトナー供給ロール３４側に供給される。トナー供給ロール３４上に担持されたトナーは、トナー供給ロール３４の回転に伴い搬送され、現像ロール３２との対向部位に到達する。このとき、この対向部位での現像ロール３２とトナー供給ロール３４との機械的な摺擦力やバイアス電源４１による供給バイアスの電界作用により、トナー供給ロール３４上のトナーは現像ロール３２側へ供給され、現像ロール３２上にはある程度制御されたトナー層が形成される。
現像ロール３２へ供給されたトナーは、規制ブレード３７によって層規制され、現像ロール３２上には所定のトナー帯電量で且つ所定のトナー量のトナー薄層が形成される。このため、現像ロール３２上で層規制されたトナー薄層が現像ロール３２と感光体２１との現像領域に搬送されることになる。
そして、現像領域では、バイアス電源３３からの現像バイアスにより現像が行われ、感光体２１上の静電潜像が顕像化される。また、現像ロール３２上で現像されずに残った残留トナーは、現像ロール３２上をそのまま搬送される。

現像領域では、感光体２１上の静電潜像に応じてトナー消費がなされるため、現像ロール３２上の残留トナーは、静電潜像に応じてトナー層厚の異なる状態（現像履歴）となっている。そのため、仮に、この残留トナーの状態のまま、現像ロール３２とトナー供給ロール３４との対向部位（ニップ域）に導かれると、現像ロール３２上のトナーの不均一性が完全には取りきれずに残存することになり、新たにトナーが供給された現像ロール３２上では、トナー量だけでなく、帯電量も不均一になる。
本実施の形態では、このような状況を防ぐため、現像ロール３２上の残留トナーに対し、イオン伝導性物質を含む半導電性樹脂層３８ｃ（図５参照）が形成された除電部材３８を使用することで、残留トナーには均一な除電バイアスが印加され、現像ロール３２の軸方向全体に亘って均一な除電がなされる。そして、除電された残留トナーは、現像ロール３２とトナー供給ロール３４とのニップ域にて容易に掻き落とされ、現像ロール３２へ新たに供給されるトナーは均一化されるようになる。このとき、掻き落としが容易であることから、トナーへのストレスが軽減されると共に、現像履歴を抑えることができる。尚、本実施の形態では、この除電部材３８によって残留トナーの一部は機械的な掻き取り作用が相俟って作用しているが、特に機械的掻き取り作用がなくても現像ロール３２に供給されるトナーの均一化は達成される。
また、現像ロール３２上の残留トナーが除電されるため、現像ロール３２から掻き落とされたトナーは十分除電され、これがトナーホッパ３５内に回収されることから、トナーホッパ３５内でのトナーの不要な帯電や凝集を防ぎ、トナーホッパ３５からトナー供給ロール３４へ供給されるトナーの流動性、凝集性等も安定させることができ、現像ロール３２上に供給されるトナーの均一性を一層安定させることができる。

このように、本実施の形態では、イオン伝導性物質を使用したが、仮に、電子伝導性物質、例えばカーボンブラックを使用した場合には、一部の粒子チェーンに電界集中が起こり、放電が不均一になる。その結果、残留トナーへの均一な除電効果が働かず、現像履歴を解消できないばかりか、異常放電による放電痕等の副次的な影響をも被ることとなる。

また、本実施の形態では、除電部材３８として板状部材（図６（ａ）参照）を使用したが、除電部材３８の形状としてはこれに限らず、例えば図６（ｂ），（ｃ）に示すように、ロール部材やブラシ状回転部材を使用することであってもよい。このとき、ロール部材にあっては、少なくともその表面にイオン伝導性物質を含む半導電性樹脂層が形成され、ブラシ状回転部材にあっては、イオン伝導性物質を含む半導電性樹脂がブラシ状に形成されていればよい。

更に、本実施の形態では、図４に示すように、現像ロール３２としてゴムロール、トナー供給ロール３４として発泡ロールを使用したが、これに限らず、例えば現像ロール３２として金属シャフトそのものを用い、その表面に絶縁性薄膜又は半導電性薄膜を形成したものを使用してもよく、この場合、感光体２１とは所定のギャップを設けて配設するようにすればよい。また、トナー供給ロール３４として、ステンレスやアルミニウム等からなる金属シャフト、円筒形部材で構成した金属製剛性ロール、表層を樹脂被覆した剛性ロールを使用することも可能で、この場合、現像ロール３２とは離間配置されるようにすればよい。尚、トナー供給ロール３４が上述した態様であり、現像ロール３２が弾性体又は可撓性部材にて構成される態様にあっては、接触配置する構成であっても差し支えない。

◎実施の形態２
図７は、本発明の基本的構成が適用された画像形成装置の実施の形態２に係る現像装置の要部を示す。同図において、本実施の形態は、実施の形態１における現像装置３０と略同様に構成されるが、除電部材３８がロール部材によって構成される点及び現像ロール３２上のトナー層厚を規制する規制ブレードの代わりに層規制ロール３９が配設される点が実施の形態１と異なる。尚、実施の形態１と同様な構成要素には同様の符号を付し、その詳細な説明は省略する。

本実施の形態における除電部材３８は、金属ロール表面に導電性ウレタンゴム等の弾性層が形成され、更に、その表面にイオン導電性物質を含むＰＶＤＦの可撓性チューブ（シームレスチューブ）が被覆された構成となっている。また、本実施の形態では、この除電部材３８は現像ロール３２に対し所定の食い込み量（本実施の形態では０．１ｍｍ）で食い込んだ状態で配設され、バイアス電源４２によって所定の除電バイアスが印加されると共に、現像ロール３２の回転に伴って従動回転するようになっている。

また、層規制ロール３９は、ステンレス等の金属製シャフト周面にウレタンゴム等の半導電性ゴムを被覆した構成のものが使用され、現像ロール３２に対しＡｇａｉｎｓｔ方向に回転（互いの対向部位では逆方向に回転）すると共に、現像ロール３２に対し所定量（本実施の形態では０．５ｍｍ）食い込んだ状態で維持されている。また、この層規制ロール３９のシャフトにはバイアス電源（図示せず）が接続され、現像ロール３２との対向部位で現像ロール３２上のトナー層に有効な帯電量を付与するための帯電バイアスが印加されるようになっている。そのため、この層規制ロール３９によって、トナー帯電量及びトナー量が適正に規制されたトナー層が現像ロール３２上に形成されるようになり、感光体２１と現像ロール３２との対向部位である現像領域で安定した現像が行われるようになっている。

更に、本実施の形態では、この層規制ロール３９上に残留したトナーを掻き落とす掻き落とし部材４０が、その一端を現像ハウジング３１に固定して設けられている。
本実施の形態における掻き落とし部材４０は、薄板状のウレタンゴムを層規制ロール３９の回転方向に対しドクター方向になるように配設し、層規制ロール３９上に付着したトナーを掻き落とすようになっている。尚、掻き落とし部材４０としてはウレタンゴムに限らず、他のプラスチック材料、金属材料にて構成されてもよい。

本実施の形態においても、現像領域後の現像ロール３２上の残留トナーを効率よく、均一に除電することができ、トナー供給ロール３４によるトナー供給に際し、現像履歴に左右されず均一なトナー層が現像ロール３２上に形成されるようになる。また、現像ロール３２に対しトナー供給ロール３４を強く押し当てる必要がないため、トナーへのストレスも小さく、トナー固着の発生を防ぐことも可能になる。
更に、本実施の形態では、除電部材３８として回転体を使用していることから、板状部材を使用する実施の形態１に比べ、通常、寿命を長くすることができる。尚、この回転体の表層に付着するトナーを掻き取るようにすれば、寿命を一層長くすることができる。

本実施の形態では、除電部材３８が現像ロール３２に従動回転する態様を示したが、これに限らず、例えば従動せずに所定の速度差を以て回転する態様であってもよい。また、速度差を設ける場合、除電部材３８の回転方向はどちらでも差し支えない。

◎実施の形態３
図８は、本発明の基本的構成が適用された実施の形態３に係る現像装置３０が配設された画像形成装置の概略を示す。同図において、本実施の形態は、実施の形態１，２における画像形成装置（図３参照）と略同様に構成されるが、感光体２１の回転方向が異なる点、現像装置３０が後述するように異なる点が実施の形態１，２と相違する。尚、実施の形態１，２と同様な構成要素には同様の符号を付し、その詳細な説明は省略する。

本実施の形態における現像装置３０は、図９に示すように構成されている。同図において、本実施の形態は、実施の形態２の現像装置３０（図７参照）同様、層規制ロール３９及びロール部材の除電部材３８を備えているが、現像ロール３２の回転方向が実施の形態２と異なるため、層規制ロール３９が現像ロール３２の下方に配設されている。
また、この層規制ロール３９には、この層規制ロール３９に付着したトナーを掻き落とす掻き落とし部材４０が対向配置され、更に、層規制ロール３９に対向配置され且つこの層規制ロール３９上の除電を行う除電ロール４３を設け、層規制ロール３９に付着したトナーの除電を行うようになっている。

更に、本実施の形態では、現像ロール３２とトナー供給ロール３４とは所定の間隙をもって配置され、両者の対向部位では互いに同方向（Ｗｉｔｈ方向）に回転するようになっている。そのため、トナー供給ロール３４から供給されたトナーは、現像ロール３２に供給された分以外は、この対向部位（ニップ域）を通過した後、下方に向かって噴出するようになっている。本実施の形態においては、この噴出したトナーをトナーホッパ３５側へ戻すための第二のアジテータ４４がトナー供給ロール３４の下方に配設されている。
この第二のアジテータ４４は、例えば導電性の樹脂製シャフトの周囲に複数（本例では４枚）の半導電性フィルムが設けられ、この第二のアジテータ４４が回転することで、下方のトナーをトナーホッパ３５側へ戻すようになっている。

本実施の形態における現像装置３０の作動について、実施の形態２の現像装置３０（図７参照）と異なる点を中心に説明する。
本実施の形態では、現像ロール３２とトナー供給ロール３４とが離間配置されているため、トナーホッパ３５からトナー供給ロール３４へ供給されるトナーの性状が現像ロール３２上のトナー層に与える影響が大きくなる。
すなわち、トナーホッパ３５内ではトナーの流動性や凝集状態に影響され、正規極性（トナーがＣＣＡ（電荷制御剤）等によって本来有する極性）に帯電したトナーや逆極性に帯電したトナーの混在も増加してくる。また、トナーホッパ３５からトナー供給ロール３４へ供給されたトナーが現像ロール３２へ供給される際は、バイアス電源３３による現像バイアス３３とバイアス電源４１による供給バイアスとの電位差によって、現像ロール３２側へのトナーの供給が促進される。したがって、トナー供給ロール３４から現像ロール３２へ供給されるトナーの帯電状態や流動性が不均一であると、現像ロール３２上に供給されるトナーは不均一になり易い。
更に、逆極性のトナーや不均一な帯電量のトナーの存在により、トナー粒子同士の凝集が生じ易くなる。そのために、トナー供給ロール３４と現像ロール３２間のギャップを調整し、一定の電界を加えることで現像ロール３２へ均一なトナー供給を行うようにしても、形成されるトナー層は不均一化してしまう。

本実施の形態では、層規制ロール３９に除電ロール４３を備えたことで、層規制ロール３９から回収されたトナーは除電されていることから、トナーホッパ３５へ回収されるトナーの除電がなされるようになる。更に、本実施の形態で、第二のアジテータ４４を除電するようにすれば、現像ロール３２とトナー供給ロール３４とのニップ域から噴出するトナーに対しても確実に除電を行ってトナーホッパ３５へ戻すことができ、長期に亘る使用に際しても現像ロール３２への安定したトナー供給が可能になる。
また、本実施の形態では、除電ロール４３を使用したが、この除電ロール４３の代わりに、例えばブラシ状回転部材であってもよいし、コロトロン等の帯電器を使用しても差し支えない。

◎実施の形態４
図１０は、本発明が適用された画像形成装置の実施の形態４に係る現像装置３０の要部を示す。同図において、本実施の形態は、実施の形態３における現像装置３０（図９参照）と略同様に構成されるが、現像ロール３２の構成及び層規制ロール３９に除電ロール４３を備えていない点が異なる。尚、実施の形態３と同様の構成要素には同様の符号を付し、その詳細な説明は省略する。

本実施の形態における現像ロール３２は、厚さ１００μｍのＰＶＤＦの可撓性チューブ４６内に、この可撓性チューブ４６の形状保持を行い且つ導電性を備える摺動部材４７を固定的に内包した構成となっている。
ここで、現像ロール３２と層規制ロール３９との圧接状態について説明する。図１１は、両者の圧接状態を示すもので、可撓性チューブ４６の両端部内部には、可撓性チューブ４６を内面から押圧するリング状の支持部材４８が設けられている。また、摺動部材４７が層規制ロール３９と対向する位置には、摺動部材４７に凹部（図のＡ部）を備え、現像ロール３２の可撓性チューブ４６と層規制ロール３９との安定した圧接が十分確保されるように、可撓性チューブ４６が変形可能なスペースが取られている。そのため、現像ロール３２と層規制ロール３９との接触状態を一層安定に保つことができる。
更に、層規制ロール３９の両端部３９ａには、支持部材４８と可撓性チューブ４６を挟んで対向する位置にゴム状コロ部材等の押圧部材４５が装着されている。本実施の形態では、この押圧部材４５が層規制ロール３９の回転に伴って回転することで、可撓性チューブ４６が回転するようになっている。

また、本実施の形態では、図１０に示すように、摺動部材４７の感光体２１と対向する位置にも凹部（図のＢ部）を備えており、現像ロール３２の可撓性チューブ４６と感光体２１との安定した接触状態が十分確保されるように、可撓性チューブ４６が変形可能なスペースが取られている。そのため、現像ロール３２と感光体２１との接触状態を一層安定させることができる。

次に、このような本実施の形態における現像装置３０の作動について、特に現像ロール３２の関連について説明する。
本実施の形態では、現像ロール３２の可撓性チューブ４６の駆動を層規制ロール３９の駆動力から行ったため、現像ロール３２とトナー供給ロール３４との回転方向、速度等をトナーの供給性能を優先させるように条件設定することができ、現像ロール３２へのトナー供給を一層安定させることができる。また、層規制ロール３９の両端部３９ａに装着された押圧部材４５によって、現像ロール３２の可撓性チューブ４６を回転させるようにしたので、可撓性チューブ４６の回転が安定すると共に、駆動伝達のための例えばギア等も不要になり、コストアップを抑え、装置の小型化をも推進することができる。

更に、本実施の形態では、層規制ロール３９の対向位置で可撓性チューブ４６を駆動するようになっているため、可撓性チューブ４６が感光体２１側へ押しやられるようになる。そのため、摺動部材４７に凹部（図のＢ部）を備えない態様にあっても、現像ロール３２と感光体２１との対向部位では、現像ロール３２の可撓性チューブ４６と内包される摺動部材４７との間に隙間を作り易くなり、可撓性チューブ４６と感光体２１との接触圧が一層低い低接触圧現像が実現できる。
更にまた、可撓性チューブ４６を押圧部材４５で回転させることで、可撓性チューブ４６とトナー供給ロール３４との間では、可撓性チューブ４６が摺動部材４７側に押し付けられるため、両者間のギャップが安定する。このため、トナーに加わるストレスは、小さく、かつ、一定となり、安定した画質が長期に亘って維持される。
尚、本実施の形態では、現像ロール３２とトナー供給ロール３４とは離間配置される態様を示したが、これに限らず、両者が接触する態様であっても差し支えない。

本発明に係る現像装置の概要を示す説明図である。 （ａ）（ｂ）は本発明に係る半導電性樹脂層の作用を示す説明図である。 本発明の基本的構成が適用された画像形成装置の実施の形態１を示す説明図である。 実施の形態１の現像装置を示す説明図である。 実施の形態１の除電部材を示す説明図である。 （ａ）〜（ｃ）は実施の形態１の除電部材の態様を示す説明図である。 実施の形態２に係る現像装置を示す説明図である。 実施の形態３に係る画像形成装置を示す説明図である。 実施の形態３の現像装置を示す説明図である。 実施の形態４に係る現像装置を示す説明図である。 実施の形態４における現像ロールと層規制ロールとの関係を示す説明図である。 従来の代表例としての現像装置を示す説明図である。 第二の従来例としての現像装置を示す説明図である。 第三の従来例としての現像装置を示す説明図である。

符号の説明

１…像担持体，２…現像剤担持体，３…現像剤供給部材，４…除電部材，４ａ…半導電性樹脂層，５…除電バイアス印加手段，６…帯電規制部材，８…イオン伝導性物質

Claims (9)

1. 静電潜像が担持される像担持体に対向する回動自在で且つ表面に現像剤を担持搬送する現像剤担持体と、
   現像剤担持体に対向配置され且つこの現像剤担持体に現像剤を供給する現像剤供給部材と、
   この現像剤供給部材と前記現像剤担持体との対向部位より現像剤担持体の回転方向下流側にて現像剤担持体に対向配置され且つ現像剤担持体上の現像剤の帯電量並びに現像剤量を規制するロール状の帯電規制部材と、
   像担持体と現像剤担持体との対向部位より現像剤担持体の回転方向下流側で前記現像剤供給部材と前記現像剤担持体との対向部位より上流側にて当該現像剤担持体に対向する位置に配設され且つ現像剤担持体上の残留現像剤を除電する除電部材とを備え、
   前記現像剤担持体は、回動自在な筒状薄膜部材と、この筒状薄膜部材の形状を保持するように当該筒状薄膜部材内に固定的に内包される保持部材とを有し、この保持部材には少なくとも前記帯電規制部材に対応する部位に凹部を設けると共に当該凹部に面した部位にて前記帯電規制部材と筒状薄膜部材とを接触させたものであり、
   前記除電部材は、少なくとも現像剤担持体に面する表面が導電剤としてイオン伝導性物質のみを含む半導電性樹脂層によって構成されるものであることを特徴とする現像装置。
2. 請求項１記載の現像装置において、
   更に、筒状薄膜部材の表面が導電剤としてイオン伝導性物質のみを含む半導電性樹脂層によって構成されるものであることを特徴とする現像装置。
3. 請求項１記載の現像装置において、
   半導電性樹脂層は、体積抵抗率が１０^８Ω・ｃｍ以上で１０^１２Ω・ｃｍ以下であることを特徴とする現像装置。
4. 請求項１記載の現像装置において、
   除電部材には、現像剤担持体との間にて、この現像剤担持体上の残留現像剤が除電される除電バイアスを印加する除電バイアス印加手段を備えることを特徴とする現像装置。
5. 請求項４記載の現像装置において、
   前記除電バイアスは、直流定電流制御によって供給されるものであることを特徴とする現像装置。
6. 請求項４記載の現像装置において、
   前記除電バイアスは、直流成分に交流成分が重畳されたものであることを特徴とする現像装置。
7. 請求項１記載の現像装置において、
   前記帯電規制部材の駆動力を現像剤担持体に伝達する駆動伝達手段を備えることを特徴とする現像装置。
8. 請求項７記載の現像装置において、
   駆動伝達手段は、帯電規制部材の回転軸を芯材として筒状薄膜部材の両端に位置し且つ筒状薄膜部材に押し付けられる駆動押圧部材と、
   筒状薄膜部材の内周面側に設けられ駆動押圧部材と共に筒状薄膜部材を挟持する支持部材とを備えることを特徴とする現像装置。
9. 静電潜像が担持される像担持体と、
   この像担持体上の静電潜像を現像する請求項１乃至８のいずれかに記載の現像装置とを備えたことを特徴とする画像形成装置。

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