JP5496923B2 - 現像装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、像担持体に現像剤を供給して静電潜像を現像する現像装置と、この現像装置を有し、画像を形成する画像形成装置に関するものである。

従来、画像形成装置内に設けられた現像装置には、例えば、特許文献１に記載されているように、現像ローラにトナー供給ブラシローラを接触させて、トナー供給ブラシローラから現像ローラにトナーを供給するものが知られている。

特開２０００−２５８９８７号公報

しかしながら、従来の現像装置では、現像ローラとトナー供給ブラシローラとの接触時に、トナー供給ブラシローラのブラシ繊維の隙間にトナーが入り込み、次第にブラシ繊維の弾性が損なわれるということがあった。そのため、現像ローラに対し、安定してトナーを供給することができなくなるという課題があった。

本発明の現像装置は、静電潜像を担持する像担持体に現像剤を供給し、前記静電潜像を現像して現像剤像を形成する回転自在の現像剤担持体と、前記現像剤担持体に対向して回転自在に配置されたブラシ供給部材と、前記現像剤担持体と前記ブラシ供給部材との対向部に対して、前記現像剤担持体の回転方向下流側に設けられ、前記現像剤担持体上の前記現像剤の厚さを規制する規制部材と、前記現像剤担持体と前記ブラシ供給部材との対向部に対して、前記ブラシ供給部材の回転方向上流側に設けられ、前記ブラシ供給部材に当接する現像剤飛翔部材と、前記ブラシ供給部材に補給する前記現像剤を保持する現像剤保持部と、前記像担持体に前記現像剤担持体上の前記現像剤を移動した後に前記現像剤担持体の表面に残留した前記現像剤を回収する現像剤回収部材と、前記現像剤回収部材により回収された前記現像剤を保留する現像剤回収部と、前記現像剤保持部と前記現像剤回収部との間に配置された隔壁と、を備えている。
そして、前記隔壁は、前記ブラシ供給部材の前記現像剤担持体と対向する側と反対側に前記現像剤保持部と前記現像剤回収部とを連通する連通路を有し、前記現像剤担持体と前記ブラシ供給部材とは、逆方向に回転するように構成されている。

本発明の画像形成装置は、記録媒体を搬送する搬送機構と、前記現像装置と、前記現像剤担持体により形成された前記現像剤像を前記記録媒体に転写する転写手段と、を備えている。

発明の現像装置によれば、現像剤保持部と現像剤回収部との間に配置された隔壁を備え、この隔壁は、ブラシ供給部材の現像剤担持体と対向する側と反対側に現像剤保持部と現像剤回収部とを連通する連通路を有している。このため、ブラシ供給部材の回転に伴って、現像装置内の現像剤を滞留させず循環させることができる。これにより、ブラシ供給部材への現像剤の詰まりの発生を抑えることができ、ブラシ供給部材から現像剤担持体への現像剤の供給性を維持することができる。

本発明の画像形成装置によれば、現像剤担持体への現像剤の供給が円滑に行われるので、印刷品質を高めることができる。

図１は本発明の実施例１における図２中の現像装置を示す構成図である。 図２は本発明の実施例１における画像形成装置の概略を示す構成図である。 図３は図２の画像形成装置を示す機能ブロック図である。 図４は図１中の現像ローラ及びトナー供給ブラシローラ付近を示す拡大図である。 図５は図１中の現像ローラを示す断面図である。 図６は図１中の現像ローラの抵抗値の測定方法を示す図である。 図７は図１中の現像ローラ付近の部材の配置を示す図である。 図８は図１の現像装置との比較例を示す構成図である。 図９は図１の現像装置及び図８の現像装置におけるトナー供給量の測定位置を示す図である。 図１０は図１の現像装置及び図８の現像装置におけるトナーの流れを示す図である。 図１１は図１の現像装置の変形例を示す図である。 図１２は本発明の実施例１及び実施例２における電圧印加方法を示す図である。

本発明を実施するための形態は、以下の好ましい実施例の説明を添付図面と照らし合わせて読むと、明らかになるであろう。但し、図面はもっぱら解説のためのものであって、本発明の範囲を限定するものではない。

（実施例１の構成）
図２は、本発明の実施例１における画像形成装置の概略を示す構成図である。

本発明の実施例１における画像形成装置は、例えば、電子写真式のモノクロページプリンタである。

画像形成装置の底部には、記録媒体（例えば、用紙）Ｐを収納する給紙カセット１が設けられている。給紙カセット１に収納された複数枚の用紙Ｐの最上部の用紙Ｐに接して、給紙カセット１から用紙Ｐを繰出す用紙搬送ローラ２が設けられている。用紙搬送ローラ２の用紙搬送方向下流には、用紙Ｐを現像装置１０に搬送する搬送ローラ３が設けられている。用紙Ｐは、矢印Ｙ方向に搬送される。

現像装置１０は、静電潜像を担持する像担持体（例えば、感光ドラム）１１と、感光ドラム１１に現像剤（例えば、トナー）Ｔを供給して静電潜像を現像し、現像剤像Ｔａを形成する現像剤担持体（例えば、現像ローラ）１２とを有している。感光ドラム１１の略上方には、図示しない上位装置から受信した印刷ジョブデータに基づき形成されたイメージデータを、感光ドラム１１の表面に書き込む発光ダイオード（以下「ＬＥＤ」という。）ヘッド７が設けられている。

感光ドラム１１の略下方には、感光ドラム１１上の現像剤像Ｔａをクーロン力により用紙Ｐに転写する転写手段（例えば、転写ローラ）４が設けられている。転写ローラ４の下流には、用紙Ｐ上の現像剤像Ｔａを熱と圧力とにより定着させる定着器５が設けられている。更に、用紙搬送方向下流には、用紙Ｐを外部に排出する搬送ローラ６が設けられている。

図３は、図２の画像形成装置を示す機能ブロック図である。
画像形成装置は、図示しないマイクロプロセッサ、リードオンリメモリ（以下「ＲＯＭ」という。）、ランダムアクセスメモリ（以下「ＲＡＭ」という。）、入出力ポート、及びタイマ等によって構成される制御部（例えば、印刷制御部）４０を有している。

印刷制御部４０は、ＲＯＭに格納されている制御プログラムをＲＡＭに読み出して実行することにより、画像形成装置全体を制御する機能を有している。印刷制御部４０には、外部との通信を行うためのインタフェース（以下「Ｉ／Ｆ」という。）制御部４１が接続されている。印刷制御部４０は、図示しない上位装置からＩ／Ｆ制御部４１を介して、印刷ジョブデータ及び制御コマンドを受信し、画像形成装置全体のシーケンスを制御して印刷動作を行う機能を有している。

Ｉ／Ｆ制御部４１には、上位装置からＩ／Ｆ制御部４１を介して入力された印刷ジョブデータを一時的に記録する受信メモリ４２が接続されている。受信メモリ４２には、画像データ（即ち、イメージデータ）を記憶する画像データ編集メモリ４３が接続されている。画像データ編集メモリ４３は、更に、印刷制御部４０に接続されている。つまり、印刷制御部４０は、受信メモリ４２に記録された印刷ジョブデータを受け取って編集処理し、画像データを形成して画像データ編集メモリ４３に格納する機能を有している。

印刷制御部４０には、入力操作部４４が接続されている。入力操作部４４は、画像形成装置の状態を表示するためのＬＥＤランプ及び液晶装置等で構成された表示部と、操作者からの指示を画像形成装置に与えるためのスイッチ及びタッチパネル等で構成された操作部とを有している。更に、印刷制御部４０には、画像形成装置の動作状態を監視するための各種のセンサ（例えば、用紙位置検出センサ、温湿度センサ、印刷濃度センサ等）からなるセンサ群４５が接続されている。

印刷制御部４０には、帯電ローラ１５に所定の電圧を印加することにより、感光ドラム１１の表面を帯電させる帯電ローラ用電源１５ｐと、現像ローラ１２に所定の電圧を印加することにより、感光ドラム１１上の静電潜像にトナーＴを付着させる現像ローラ用電源１２ｐと、トナー供給ブラシローラ１３に第１の電圧である所定の電圧を印加することにより、現像ローラ１２にトナーを供給する第１の電源部であるトナー供給ブラシローラ用電源１３ｐと、トナー回収ブラシローラ１８に所定の電圧を印加することにより、静電潜像の現像後に感光ドラム１１の表面に残留したトナーＴを回収するトナー回収ブラシ用電源１８ｐと、転写ローラ４に所定の電圧を印加することにより、感光ドラム１１上の現像剤像Ｔａを用紙Ｐに転写させる転写ローラ用電源４ｐとが接続されている。

なお、帯電ローラ用１５ｐと、現像ローラ用電源１２ｐと、トナー供給ブラシローラ用電源１３ｐと、トナー回収ブラシローラ用電源１８ｐと、転写ローラ用電源４ｐとは、印刷制御部４０の制御によって印加する電圧をそれぞれ変更することができるように構成されている。

印刷制御部４０には、画像データ編集メモリ４３に記録されたイメージデータをＬＥＤヘッド７に送り、ＬＥＤヘッド７を駆動するヘッド駆動制御部７ａと、現像装置１０で用紙Ｐに転写された現像剤像Ｔａを用紙Ｐに定着するための定着器５に所定の電圧を印加する定着制御部５ａとが接続されている。

定着器５は、用紙Ｐ上のトナー像を構成するトナーを溶融させるための図示しないヒータ、及び温度を検出するための図示しない温度センサ等を有している。定着制御部５ａは、図示しない温度センサのセンサ出力信号を読み込み、センサ出力信号に基づいて図示しないヒータを通電させ、定着器５が一定の温度になるように制御を行う機能を有している。

印刷制御部４０には、用紙Ｐを搬送するための用紙搬送モータ４６の制御を行う搬送モータ制御部４６ａが接続されている。搬送モータ制御部４６ａは、印刷制御部４０の指示によって所定のタイミングで用紙Ｐを搬送し、停止させる機能を有している。

印刷制御部４０には、感光ドラム１１を動作させる駆動モータ４７を制御するための駆動制御部４７ａが接続されている。駆動制御部４７ａは、駆動モータ４７を駆動する機能を有している。駆動モータが駆動されると、駆動制御部４７ａは、後述する図１に示すように、感光ドラム１１を矢印方向に回転させる。その結果、帯電ローラ１５、現像ローラ１２、トナー供給ブラシローラ１３、トナー回収ブラシローラ１８、及び複数の撹拌部材２０，２１，２２，２３，２４，２５が、図示しないギア列によりそれぞれ矢印方向に回転させられる。

図１は、本発明の実施例１における図２中の現像装置１０を示す構成図である。

現像装置１０は、矢印Ｆ１方向に回転して静電潜像を担持する感光ドラム１１と、感光ドラム１１と接触するように対向して配置され、矢印Ｅ２方向に回転する現像ローラ１２と、現像ローラ１２の略下方に非接触に配置され、矢印Ｆ２方向に回転して現像ローラ１１にトナーＴを供給するブラシ供給部材（例えば、トナー供給ブラシローラ）１３と、トナー供給ブラシローラ１３に当接し、ブラシ繊維の弾性を利用してトナー供給ブラシローラ１３が担持するトナーＴを現像ローラ１２に飛翔させる現像剤飛翔部材（例えば、トナー供給ブラシ用フリッカ）１４とを有している。トナー供給ブラシローラ１３は、芯部材（例えば、芯金）１３ａと、芯金１３ａにブラシ繊維が均一に植毛されたブラシ１３ｂとから構成されている。

更に、現像装置１０は、矢印Ｅ１方向に回転して感光ドラム１１を帯電する帯電ローラ１５と、現像ローラ１２上に供給されたトナーＴの厚さを規制して薄層を形成する規制部材（例えば、現像ブレード）１６と、感光ドラム１１上の静電潜像の現像後に感光ドラム１１の表面に残留した転写残トナーＴを回収するクリーニングブレード１７と、矢印Ｆ３方向に回転して感光ドラム１１上の静電潜像の現像に寄与しないで現像ローラ１２上に残留したトナーを回収する現像剤回収部材（例えば、トナー回収ブラシローラ）１８と、トナー回収ブラシローラ１８が担持したトナーＴを弾き飛ばすトナー回収ブラシ用フリッカ１９とを有している。トナー回収ブラシローラ１８は、芯部材（例えば、芯金）１８ａと、芯金１８ａにブラシ繊維が均一に植毛されたブラシ１８ｂとから構成されている。

現像装置１０の内部に設けられたトナー収容部２７には、非磁性一成分のトナーＴが収容されている。トナー収容部２７には、撹拌部材２０が設けられており、この撹拌部材２０が矢印Ｆ４方向に回転することにより、トナー収容部２７内のトナーＴが撹拌され、現像剤保持部（例えば、トナーホッパ）２８に搬送されるように構成されている。

トナーホッパ２８内には、複数の撹拌部材２１，２２，２３が配置されており、これらが図示破線上をそれぞれ矢印Ｆ５、矢印Ｅ３、矢印Ｅ４方向に回転することにより、トナー供給ブラシローラ１３にトナーを供給すように構成されている。更に、トナーホッパ２８内には、現像ローラ１２及び現像ブレード１６が配置されている。

現像装置１０の内部には、回収した転写残トナーＴを保留する現像剤回収部（例えば、回収トナー部）２９が設けられている。回収トナー部２９には、矢印Ｆ３方向に回転するトナー回収ブラシローラ１８と、トナー回収ブラシ用フリッカ１９とが配置されている。トナーホッパ２８と回収トナー部２９とは、連通路としてのトナー通路２９ａを除き、隔壁２６によって遮断されており、トナーホッパ２８内のトナーＴが回収トナー部２９に入り込まないように構成されている。

回収トナー部２９内には、撹拌部材２４，２５が配置されており、これらが図示破線上をそれぞれ矢印Ｅ５、矢印Ｅ６方向に回転することにより、回収トナー部２９内のトナーＴがトナーホッパ２８に搬送されるように構成されている。各撹拌部材２１，２２，２３，２４，２５は、クランク形状の金属バーであり、図示破線上を前述した矢印方向に回転する。

図４は、図１中の現像ローラ１２及びトナー供給ブラシローラ１３付近を示す拡大図である。

図４において、現像ローラ１２に対して、トナー供給ブラシローラ１３が所定の間隔で対向して回転自在に配置されている。現像ブレード１６は、現像ローラ１２とトナー供給ブラシローラ１３との対向部１２ｄに対して、現像ローラ１２の回転方向下流側に設けられている。トナー供給ブラシ用フリッカ１４は、対向部１２ｄに対して、トナー供給ブラシローラ１３の回転方向上流側に設けられ、トナー供給ブラシローラ１３に当接している。現像ローラ１２とトナー供給ブラシローラ１３とは、それぞれ、図４中の矢印Ｅ２方向と矢印Ｆ２方向に回転する。即ち、回転軸に対する回転方向は、互いに逆方向に回転するように構成されている。このとき、対向部１２ｄにおいては、現像ローラ１２の表面とトナー供給ブラシローラ１３の表面とは、矢印Ｘ方向に進行するように構成されている。

次に、現像装置１０の詳細な構成について説明する。
本実施例１におけるトナーＴは、粉砕法で製造され、バインダとしてポリエステル樹脂を用いた非磁性一成分の負帯電性トナーである。トナーの体積平均粒径は５．７μｍ、円形度０．９２、ブローオフ帯電量は−３６μＣ／ｇである。

なお、体積平均粒径の測定には、コールター社製のコールターマルチサイザ−IIを使用した。円形度の測定は、シスメックス株式会社製のフロー式粒子像分析装置ＦＰＩＡ−３０００を使用した。ブローオフ帯電量の測定は、京セラ株式会社製の粉体帯電量測定装置ＴＹＰＥ ＴＢ−２０３を使用した。トナー０．５ｇと、パウダーテック株式会社製のフェライトキャリア（Ｆ−６０）９．５ｇを混合し、３０分撹拌した後、ブロー圧７．０ｋＰａ、吸引圧−４．５ｋＰａの条件で飽和帯電量を測定した。

図５は、図１中の現像ローラ１２を示す断面図である。
現像ローラ１２は、図５に示すように、導電性の芯金１２ａと芯金１２ａ上に形成された弾性層１２ｂとを有している。弾性層１２ｂの材料は、シリコーンゴム、ウレタンゴム等の一般的なゴム材料が使用可能である。本実施例１では、弾性層１２ｂとして、シリコーンゴムを使用している。更に、トナーＴへの電荷付与性を考慮して、弾性層１２ｂの表面上にアクリル樹脂にカーボンブラック等を分散した半導電性樹脂膜１２ｃを被覆している。

弾性層１２ｂのゴム硬度は、アスカーＣ硬度で５０°〜８０°程度のものが適当であり、本実施例１では、アスカーＣ硬度６０°のものが使用されている。

図１における現像ブレード１６は、ＳＵＳ製で、板厚０．０８ｍｍであって、現像ローラ１２との当接部は曲げ加工が施されている。曲げ部の曲率半径Ｒは０．１８ｍｍであり、現像ローラ１２に対する線圧は３５ｇｆ／ｃｍである。

前述した現像ブレード１６の設定条件に鑑み、現像ローラ１２上のトナー層厚やトナー帯電量を所望の量にするため、現像ローラ１２の表面粗さや抵抗値を検討する必要があるが、本実施例１では、現像ローラ１２表面の十点平均粗さＲｚ （ＪＩＳ Ｂ０６０１−１９９４）を２〜８μｍとしている。なお、表面粗さの測定は、小坂研究所製のサーブコーダＳＥＦ３５００で行い、測定器の触針半径は２μｍ、触針圧は０．７ｍＮ、触針の送り速さは０．１ｍｍ／ｓｅｃとした。

現像ローラ１２の抵抗値は、弾性層１２ｂと半導電性樹脂膜１２ｃを含めた測定で１×１０^６〜１×１０^９Ωの範囲が好ましい。

図６（ａ）、（ｂ）は、図１中の現像ローラ１２の抵抗値の測定方法を示す図である。

現像ローラ１２の抵抗値の測定方法について図６を用いて説明する。現像ローラ１２の抵抗値は、測定器５０として、ヒューレット・パッカード社製のハイレジスタンスメータ（型番：４３３９Ｂ）を用いて測定した。現像ローラ１２に対して、６個の幅２．０ｍｍ、直径６．０ｍｍのＳＵＳ材の複数のボールベアリング５１（＝５１−１，５１−２，・・・，５１−６）を２０ｇｆの力で接触させ、芯金１２ａと現像ローラ１２の表面との間の抵抗値を測定した。

現像ローラ１２を５０ｒｐｍの速度で回転させながら、ボールベアリング５１−１〜５１−６のそれぞれについて各１周１００ポイント、計６００ポイントで測定し、平均値を現像ローラ１２の抵抗値とした。又、このときの現像ローラ１２への印加電圧は、１００Ｖとした。

図７は、図１中の現像ローラ１２付近の部材の配置を示す図である。
トナー供給ブラシローラ１３は、現像装置１０内に収容したトナーＴを現像ローラ１２に供給するためのもので、図７に示すように、現像ローラ１２に対して、０．５ｍｍのギャップを設け、現像ローラ１２の略下方に配置され、矢印Ｅ２で示す現像ローラ１２の回転方向と逆方向、即ち、矢印Ｆ２方向に回転するように構成されている。

トナー供給ブラシローラ１３は、所望の抵抗値に調整された導電性のブラシ繊維を織り込んだ生地を、導電性の芯部材（例えば、芯金）にスパイラル状に巻きつけて構成されている。

トナー供給ブラシローラ１３の抵抗値は、図６の測定器５０で、電圧５０Ｖの印加において、１×１０^６〜１×１０^１０Ωの範囲が望ましい。ブラシ繊維の長さは、３ｍｍ、繊度（太さ）を６デニール、植密度を１００ｋＦ／インチ^２とした。このように構成したので、芯金にブラシ繊維が均一に植毛されたトナー供給ブラシローラ１３が得られる。

ブラシ繊維の素材としては、負帯電性の非磁性一成分トナーを用いる場合、トナーＴを負帯電させるため、帯電列が正帯電側に位置するナイロンやアクリルを用いることが望ましく、本実施例１ではナイロン製（ＵＵＮ材）のブラシを使用した。

トナー供給ブラシローラ１３からトナーＴを現像ローラ１２に飛翔させるトナー供給ブラシ用フリッカ１４は、断面直径３ｍｍのＳＵＳ材からなる円柱状のバーである。トナー供給ブラシ用フリッカ１４は、図７に示すように、トナー供給ブラシローラ１４に対して、０．５ｍｍ食い込むように配置されている。トナー供給ブラシ用フリッカ１４の形状は、円柱に限らず、厚さが０．１ｍｍ程度の金属板でもよい。但し、金属板をフリッカとして使用する場合、金属板のエッジによりトナー供給ブラシローラ１３のブラシ繊維が磨耗しやすくなるため、先端部に曲げを施して、その曲げ部をトナー供給ブラシローラ１３に当接するように構成することが望ましい。

トナー回収ブラシローラ１８は、感光ドラム１１上の静電潜像の現像に寄与しなかった現像ローラ１２上のトナーを回収するためのもので、現像ローラ１２と接触しながら、図示矢印方向に回転するように構成されている。なお、トナー回収ブラシローラ１８は、現像ローラ１２に対して、０．５ｍｍ食い込んで接触している。

トナー回収ブラシローラ１８は、所望の抵抗値に調整された導電性のブラシ繊維を織り込んだ生地を、導電性の芯部材（例えば、芯金）にスパイラル状に巻きつけて得られる。トナー回収ブラシローラ１８の抵抗値は、図６の測定器５０で、電圧５０Ｖの印加において、１×１０^６〜１×１０^８Ωの範囲が望ましい。トナー回収ブラシローラ１８の抵抗値が前記範囲より高くなると、ブラシ繊維に電荷が蓄積され、現像ローラ１２上の未現像トナーを除電できなくなる。

ブラシ繊維の長さは、３ｍｍ、繊度（太さ）を６デニール、植密度を７５ＫＦ／インチ^２としている。ブラシ繊維の素材としては、アクリル（ＳＡ７材）を使用している。このように構成したので、芯金にブラシ繊維が均一に植毛されたトナー回収ブラシローラ１８が得られる。

トナー回収ブラシローラ１８が担持するトナーＴ、即ち、現像ローラ１２から回収した未現像トナーＴをブラシ繊維の弾性を利用して飛翔させるために、トナー回収ブラシ用フリッカ１９をトナー回収ブラシローラ１８に当接させて構成している。トナー回収ブラシ用フリッカ１９は、断面直径３ｍｍの金属からなる円柱状のバーであり、図７に示すように、トナー回収ブラシローラ１８に対して０．５ｍｍ食い込んで配置されている。

トナー回収ブラシ用フリッカ１９の形状は、円柱に限らず、厚さが０．１ｍｍ程度の金属板でもよい。但し、金属板をフリッカとして使用する場合、金属板のエッジによりトナー回収ブラシローラ１８のブラシ繊維が磨耗しやすくなるため、先端部に曲げを施して、その曲げ部をトナー回収ブラシローラ１８に当接させることが望ましい。

図１において、各撹拌部材２１，２２，２３，２４，２５は、クランク形状の金属バーであり、図示破線上を矢印方向に回転するように構成されている。撹拌部材２１，２２，２３は、トナー供給ブラシローラ１３とトナー供給ブラシ用フリッカ１４の当接部にトナーを搬送するために設けられたものであり、図１に示すような構成に限るものではない。

撹拌部材２４，２５は、隔壁２６の下方に設けられており、トナー回収ブラシ用フリッカ１９により、トナー回収ブラシローラ１８から弾き飛ばされたトナーＴをトナー供給ブラシローラ１３側（即ち、トナーホッパ２８側）に搬送するものであり、図１に示すような構成に限るものではない。

隔壁２６は、トナー供給ブラシローラ１３を有するトナーホッパ２８と、トナー回収ブラシローラ１８を有する回収トナー部２９を隔て、トナーホッパ２８から回収トナー部２９にトナーＴが流入するのを防ぐものである。

この隔壁２６を設けることにより、トナー回収ブラシローラ１８の表面に多量のトナーＴが付着することがなく、現像ローラ１２からのトナーＴの回収効率を維持することができる。

トナー収容部２７は、隔壁２６を境にしたトナー回収ブラシローラ１８の側（即ち、回収トナー部２９側）ではなく、トナー供給ブラシローラ１３の側（即ち、トナーホッパ２８側）に設置した。これにより、トナー収容部２７からトナー供給ブラシローラ１３へ効率良くトナーＴを補給することができ、且つトナー補給時にトナー回収ブラシローラ１８に多量のトナーが付着することが抑えられる。

図８は、図１の現像装置１０との比較例を示す構成図であり、実施例１を示す図１中の要素と共通の要素には共通の符号が付されている。

比較例の現像装置１０Ａは、図１に示す実施例１の現像装置１０とほぼ同様の構成を有している。比較例の現像装置１０Ａと実施例１の現像装置１０との第１の相違点は、次の通りである。即ち、実施例１の現像装置１０においては、現像ローラ１２とトナー供給ブラシローラ１３とは逆方向に回転するが、比較例の現像装置１０Ａにおいては、現像ローラ１２は、矢印Ｅ２方向に回転し、トナー供給ブラシローラ１３Ａは、矢印Ｅ７方向に回転し、互いに同一方向に回転する点が異なっている。

比較例の現像装置１０Ａと実施例１の現像装置１０との第２の相違点は、次の通りである。即ち、実施例１の現像装置１０においては、トナー供給ブラシ用フリッカ１４は、現像ローラ１２とトナー供給ブラシローラ１３との対向部１２ｄに対して、トナー供給ブラシローラ１３の回転方向上流側（換言すると、現像ローラ１２の回転方向上流側）に配置されているが、比較例の現像装置１０Ａにおいては、トナー供給ブラシローラ１３Ａの回転方向上流側（換言すると、現像ローラ１２の回転方向下流側）に配置されている点が異なっている。比較例の現像装置１０Ａのその他の構成は、実施例１の現像装置１０と同様である。

（実施例１の動作）
図２を用いて、画像形成装置の全体の動作の概略を説明する。

給紙カセット１から用紙搬送ローラ２によって繰り出された用紙Ｐは、給紙ローラ３を介して感光ドラム１１と転写ローラ４とに挟持される位置まで搬送される。感光ドラム１１の表面には、ＬＥＤヘッド７により静電潜像が形成される。この静電潜像は、現像装置１０により現像されて現像剤像Ｔａが形成される。

用紙Ｐは、感光ドラム１１と転写ローラ４とに挟持されて搬送されるときに、現像剤像Ｔａが用紙Ｐへ転写される。用紙Ｐは、定着器５に搬送され、定着器５において、トナーＴが用紙Ｐに定着され、用紙搬送ローラ６により外部に排出される。

図１を用いて、現像装置１０の動作について説明する。
帯電ローラ１５によって、感光ドラム１１の表面に一定の電圧が印加され、感光ドラム１１の表面は均一に帯電される。均一に帯電した感光ドラム１１の表面に対し、図１では図示しないＬＥＤヘッド７の照射する光により画像部分の電荷が除去され、静電潜像が形成される。

トナーホッパ２８内のトナーＴは、撹拌部材２１，２２，２３により撹拌、搬送され、トナー供給ブラシローラ１３に付着する。トナー供給ブラシローラ１３に付着したトナーＴは、トナー供給ブラシローラ１３の矢印Ｆ２方向への回転により、トナー供給ブラシ用フリッカ１４まで搬送され、ブラシ繊維の反発力により現像ローラ１２の表面に飛翔される。

現像ローラ１２の表面に付着したトナーＴは、現像ブレード１６によってトナーＴ層の厚さを制限され、トナーＴの薄層を形成する。現像ローラ１２は、静電潜像を担持した感光ドラム１１に接触して矢印Ｅ２方向に回転し、トナーＴを供給して静電潜像を現像する。

感光ドラム１１上の静電潜像の現像に寄与しなかった現像ローラ１２上のトナーＴは、トナー回収ブラシローラ１８によって回収される。トナー回収ブラシローラ１８は、現像ローラ１２と接触しながら、矢印Ｆ３方向に回転し、残留トナーＴをブラシ繊維に付着させて回転する。トナー回収ブラシローラ１８のブラシ繊維に付着したトナーＴは、トナー回収ブラシローラ１８の回転により、トナー回収ブラシ用フリッカ１９まで搬送され、ブラシ繊維の反発力により飛翔され、回収トナー部２９内に落下して保留される。

回収トナー部２９内に回収されたトナーＴは、撹拌部材２４，２５の矢印Ｅ５、矢印Ｅ６方向の回転によってトナー通路２９ａを通過し、トナーホッパ２８に搬送される。

（実施例１の効果を確認する試験）
本実施例１の効果を確認する試験について説明する。

本実施例１の現像装置１０と比較例の現像装置１０Ａとを、それぞれ画像形成装置に搭載して１０，０００枚の連続印刷試験を行い、トナー供給ブラシローラ１３におけるトナー詰まりの程度を比較した。なお、本試験実施時には、現像ローラ１２に−２００Ｖ、現像ブレード１６に−４００Ｖ、トナー供給ブラシローラ１３，１３Ａに−２０００Ｖ、帯電ローラ１５に−１０００Ｖ、トナー回収ブラシローラ１８に−１００Ｖの直流電圧をそれぞれ印加した。

トナー供給ブラシローラ１３のトナー詰まりを表す指標として、トナー供給ブラシローラ１３が担持するトナー重量、トナー供給ブラシローラ１３から現像ローラ１２へのトナー供給量、及びべた印刷時のかすれレベルを確認した。連続印刷時の印刷パターンは、トナー消費量が少ない白紙とした。

（トナー重量の測定）
トナー供給ブラシローラ１３が担持するトナー重量の測定は、トナーＴが付着したトナー供給ブラシローラ１３の重量と、トナーＴが付着していないトナー供給ブラシローラ１３の重量との差分から算出した。なお、トナーＴが付着した状態でのトナー供給ブラシローラ１３の重量を測定する際に、トナー供給ブラシローラ１３の表面に積もった余分なトナーは除去した。

（トナー供給量の測定）
図９（ａ）、（ｂ）は、図１の現像装置及び図８の現像装置におけるトナー供給量の測定位置を示す図である。

トナー供給ブラシローラ１３，１３Ａから現像ローラ１２へのトナー供給量は、図９において破線で示した測定位置６１，６２において、現像ブレード１６を通過前の現像ローラ１２上のトナー付着量を測定した。トナー付着量は、１ｃｍ^２の開口部を有するＳＵＳ製のマスクを現像ローラ１２上の測定位置６１，６２に当て、マスク開口部からトレック社製吸引式小型帯電量測定装置ＭＯＤＥＬ２１０ＨＳ−３で吸引した現像ローラ１２上のトナー重量を測定した。

（べた印刷時のかすれレベルの確認）
かすれレベルの確認は、初期状態（連続印刷前）、白紙２００枚印刷後、白紙１，０００枚印刷後、白紙５，０００枚印刷後、及び白紙１０，０００枚後のそれぞれの時点において、べた印刷を行い、べた印刷５枚目の印刷結果について白抜けの有無を判断した。

べた印刷時のかすれレベルの判断基準としては、べた印刷上に現像ローラ１２へのトナー供給不足による白抜けが無いものを良好「○」とし、白抜けがあるものを不良「×」とした。

（試験結果）
試験結果を表１、表２、及び表３に示す。表１はトナー供給ブラシローラ１３，１３Ａが担持するトナー量、表２はトナー供給ブラシローラ１３，１３Ａから現像ローラ１２へのトナー供給量、表３はべた印刷時のかすれレベルである。

（試験結果の評価）
表３によれば、本実施例１の現像装置１０では、１０，０００枚の連続印刷後においても、べた印刷でかすれが発生しなかった。これに対して、比較例の構成の現像装置１０Ａでは、連続印刷５，０００枚の時点のべた印刷でかすれが発生した。

比較例において、かすれが発生した原因としては、表１及び表２の結果の通り、トナー供給ブラシローラ１３Ａが担持するトナー量が多くなりすぎたためである。これは、トナー供給ブラシローラ１３Ａ内にトナーＴが詰まり、ブラシ繊維の弾性が損なわれ、現像ローラ１２へのトナー供給量が低下したことが考えられる。

図１０（ａ）、（ｂ）は、図１の現像装置１２及び図８の現像装置１２ＡにおけるトナーＴの流れを示す図である。

比較例において、トナー供給ブラシローラ１３Ａのトナー担持量が次第に増加していく原因について図１０（ａ）、（ｂ）を用いて説明する。

図１０（ａ）、（ｂ）は、現像装置１２，１２Ａ内のトナー収容部２７及びトナーホッパ２８におけるトナーの流れを表したもので、太線の矢印Ａ１，Ａ２，Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３がそれを表している。

図１０（ｂ）は、比較例の現像装置１０ＡのトナーＴの流れを示している。現像装置１０Ａのトナー供給ブラシローラ１３Ａは、現像ローラ１２と同方向に回転する。トナー収容部２７から補給されたトナーＴは、本図では図示しない撹拌部材とトナー供給ブラシローラ１３Ａとの回転によって、矢印Ｂ１，Ｂ２の向きに移動する。

トナー供給ブラシ用フリッカ１４Ａにより弾き飛ばされ、現像ローラ１２に付着しきれなかったトナーＴが、領域６３に滞留し、トナー供給ブラシローラ１３Ａから供給されるトナーＴが現像ローラ１２へ到達することを妨げてしまう。更に、トナー供給ブラシローラ１３から供給されるトナーＴの進行方向と、現像ローラ１２から現像ブレード１６により掻き落とされるトナーＴとの進行方向が逆になるため、トナー供給ブラシローラ１３から現像ローラ１２へのトナーＴの移動が阻害されてしまう。

領域６３に滞留したトナーＴは、トナー供給ブラシローラ１３Ａの回転に伴って、矢印Ｂ３の方向に移動する。従って、トナー供給ブラシローラ１３Ａの周りでトナーＴが循環せず、破線で示した領域６４にトナーが滞留する。この領域６４のトナーＴの密度が高くなるにつれ、トナーＴは、次第にトナー供給ブラシローラ１３Ａのブラシ繊維の間に入り込んでいく。最終的にトナー供給ブラシローラ１３ＡにトナーＴが詰まり、ブラシ繊維の弾性が失われ、現像ローラ１２へのトナー供給性が低下する。

図１０（ａ）は、本実施例１の現像装置１０のトナーＴの流れを示している。前述した通り、現像装置１０において、トナー供給ブラシローラ１３は、現像ローラ１２の回転方向とは逆に回転する。トナー収容部２７から補給されたトナーＴは、本図では図示しない撹持部材とトナー供給ブラシローラ１３との回転によって、矢印Ａ１の向きに移動する。

現像ローラ１２とトナー供給ブラシローラ１３の対向部１２ｄの移動方向上流に配置されたトナー供給ブラシ用フリッカ１４により弾き飛ばされ、現像ローラ１２に付着しきれなかったトナーＴ、及び対向部１２ｄの移動方向下流で、且つ略上方に配置された現像ブレード１６により掻き落とされたトナーＴは、トナー供給ブラシローラ１３の矢印Ｆ２方向への回転に伴って、矢印Ａ２の方向に移動する。又、現像ローラ１２は、トナー供給ブラシローラ１３とは、逆の方向である矢印Ｅ２方向に回転する。このため、対向部１２ｄにおいては、現像ローラ１２の表面とトナー供給ローラ１３の表面とは、図４における矢印Ｘ方向に進行する。このように、現像装置１０においては、トナー供給ブラシローラ１３の回転方向に沿ってトナーＴが循環するため、トナー供給ブラシローラ１３にトナーＴが詰まらず、現像ローラ１２へのトナー供給性を維持することができる。

更に、トナー供給ブラシ用フリッカ１４は、対向部１２ｄに対して、対向部１２ｄの移動方向上流に配置され、現像ブレード１６は、対向部１２ｄに対して、対向部１２ｄの移動方向下流に配置されている。このように、トナー供給ブラシ用フリッカ１４と現像ブレード１６とは、対向部１２ｄに対して、互いに反対側に設けられている。このため、現像ブレード１６で、下方向に掻き落とされたトナーＴが、トナー供給ブラシ用フリッカ１４により上方向に弾き飛ばされたトナーＴと交錯することがない。その結果、トナー供給ブラシローラ１３から現像ローラ１２へ移動するトナーＴの動きが妨げられることがない。

（実施例１の変形例）
図１１は、図１の現像装置１０の変形例を示す図である。
現像装置１０の変形例を示す現像装置１０Ｂの構成は、実施例１の現像装置１０とほぼ同様であるが、トナー通路２９ａにおいて、回収トナー部２９とトナーホッパ２８との境に、トナーホッパ内のトナーＴの回収トナー部２９への逆流を防止するフィルム部材３１とストッパ３２とを設けた点が異なっている。

図１１において、隔壁２６の端部にフィルム部材３１がヒンジ３１ａにより設けられている。フィルム部材３１は、ヒンジ３１ａを中心に回動可能に設けられているが、ヒンジ３１ａに対向する位置で、フレーム３３に設けられたストッパ３２により、回収トナー部２９方向への回動が規制されている。

フィルム部材３１をこのように構成したことにより、トナーＴが撹拌部材２４，２５の回転により、回収トナー部２９からトナーホッパ２８へ搬送されるが、トナーホッパ２８から回収トナー部２９への逆流をより効果的に防ぐことができる。

（実施例１の効果）
本実施例１の現像装置１０及び変形例の現像装置１０Ｂによれば、次のような効果がある。

現像装置１０,１０Ｂは、現像ローラ１２とトナー供給ブラシローラ１３との対向部１２ｄに対して、現像ローラ１２の回転方向下流側に現像ブレード１６が設けられ、対向部１２ｄに対して、トナー供給ブラシローラ１３の回転方向上流側にトナー供給ブラシ用フリッカ１４が設けられ、現像ローラ１２とトナー供給ブラシローラ１３とは逆方向に回転するように構成されている。このため、トナー供給ブラシローラ１３の回転に伴って、現像装置１０，１０Ｂ内のトナーＴを滞留させず循環させることができる。これにより、トナー供給ブラシローラ１３へのトナー詰まりの発生を抑えることができ、トナー供給ブラシローラ１３から現像ローラ１２へのトナー供給性を維持することができる。

更に、本実施例１の画像形成装置によれば、現像ローラ１２へのトナーＴの供給が円滑に行われるので、印刷品質を高めることができる。

（実施例２の構成）
図１２（ａ）、（ｂ）は本発明の実施例１及び実施例２における電圧印加方法を示す図である。

実施例２の現像装置１０Ｃの構成は、実施例１の現像装置１０とほぼ同様である。実施例２の現像装置１０Ｃには、印刷制御部４０に第２の電圧をトナー供給用フリッカ１４に印加する第２の電源部であるトナー供給ブラシ用フリッカ電源１４ｐが接続されている点が、実施例１の現像装置１０と異なっている。その他の構成は、実施例１の現像装置１０と同様である。

（実施例２の動作）
本実施例２の現像装置１０Ｃの動作は、実施例１の現像装置１０とほぼ同様である。本実施例２の現像装置１０Ｃの動作は、現像装置１０Ｃ内の部材への電圧の印加方法が異なっている。

図１２（ａ）は、実施例１における電圧印加方法を示している。現像ローラ用電源１２ｐにより、現像ローラ１２に−２００Ｖ、トナー供給ブラシ用電源１３ｐにより、トナー供給ブラシローラ１３に−２０００Ｖ、トナー回収ブラシ用電源１８ｐにより、トナー回収ブラシローラ１８に−１００Ｖ、現像ブレード用電源１６ｐにより、現像ブレード１６に−４００Ｖ、図示しない帯電ローラ１５には−１０００Ｖの直流電圧がそれぞれ印加される。

図１２（ｂ）は、本実施例２における電圧印加方法を示している。現像ローラ用電源１２ｐにより、現像ローラ１２に−２００Ｖ、トナー供給ブラシフリッカ用電源１４ｐにより、トナー供給ブラシ用フリッカ１４に−２０００Ｖ、トナー回収ブラシ用電源１８ｐにより、トナー回収ブラシローラ１８に−１００Ｖ、現像ブレード用電源１６ｐにより、現像ブレード１６に−４００Ｖ、図示しない帯電ローラ１５には−１０００Ｖの直流電圧をそれぞれ印加する。

トナー供給ブラシローラ１３には、電圧を印加せず、電気的にフロートの状態としている。フロートにする理由は、トナー供給ブラシローラ１３をアースに接地すると、トナー供給ブラシローラ１３とトナー供給ブラシ用フリッカ１４との間で電位差が生じ、その電位差により形成された電界（即ち、トナー供給ブラシローラ１３からトナー供給ブラシ用フリッカ１４に流れる電流）により、帯電したトナーＴがトナー供給ブラシローラ１３のブラシ繊維の間隙に入り込んでしまうためである。

（実施例２の効果を確認する試験）
本実施例２の効果を確認する試験は、実施例１と同様である。

（試験結果）
試験結果を表４、表５及び表６に示す。表４はトナー供給ブラシローラ２が担持するトナー量、表５はトナー供給ブラシローラ２から現像ローラ１へのトナー供給量、及び表６はべた印刷のかすれレベルである。

（試験結果の評価）
本実施例２では、実施例１と同様に１０，０００枚の連続印刷後においても、べた印刷でかすれが発生しなかった。トナー供給ブラシローラ１３から現像ローラ１２へのトナー供給量も実施例１とほぼ同等となった。加えて、トナー供給ブラシローラ１３が担持するトナー量は、実施例１に比べて少なくなっており、トナー供給ブラシローラ１３にトナーＴがより詰まりづらくなっている。

連続印刷後に、トナー供給ブラシローラ１３が担持しているトナーＴの電位をトレック社製表面電位計ＭＯＤＥＬ３４４で測定すると、実施例１は、＋１００Ｖ程度、本実施例２は−５Ｖ程度となった。実施例１のようにトナー供給ブラシローラ１３にマイナスの電圧を印加すると、トナー供給ブラシローラ１３に正帯電したトナーＴが付着していく傾向がある。

これに対し、本実施例２では、トナー供給ブラシローラ１３が電気的にフロートの状態で、トナー供給ブラシ用フリッカ１４より絶対値が低い電位となっているため、正帯電したトナーＴが付着しづらくなる。従って、現像装置１０Ｃ内のトナーＴの負帯電性を維持する面においても、本実施例２のバイアス印加方法の方がより効果的である。更に、本実施例２では、トナー供給ブラシローラ１３に電圧を印加せずにフロート状態としたが、トナー供給ブラシ用フリッカ１４への印加電圧よりも絶対値が低い電圧を印加しても同様の効果が得られる。

（実施例２の効果）
本実施例２の現像装置１０Ｃによれば、実施例１の効果に加え、次のような効果がある。

トナー供給ブラシローラ１３に電圧を印加せず、トナー供給ブラシ用フリッカ１４に電圧を印加することによって、トナー供給ブラシローラ１３へのトナー詰まりの抑制がより効果的となり、トナー供給ブラシローラ１３から現像ローラ１２へのトナー供給性を維持しつつ、現像装置１０Ｃ内のトナーＴの帯電性を維持することができる。

更に、本実施例２の画像形成装置によれば、実施例１よりも更に現像ローラ１２へのトナーＴの供給が円滑に行われるので、印刷品質を高めることができる。

（他の変形例）
本発明は、上記実施例や変形例に限定されず、その他の種々の利用形態や変形が可能である。この利用形態や変形例としては、例えば、次のようなものがある。

実施例１、２では、画像形成装置として現像装置１０，１０Ｃが１台のモノクロプリンタを例に説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、複数の現像装置を有するカラープリンタ、ファクシミリ装置、複写機、ＭＦＰ（MultiFunction Printer/Product/Peripheral）等にも利用できる。

１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ 現像装置
１１ 感光ドラム
１２ 現像ローラ
１２ｄ 対向部
１３，１３Ａ トナー供給ブラシローラ
１４，１４Ａ トナー供給ブラシローラ用フリッカ
１５ 帯電ローラ
１６ 現像ブレード
１８ トナー回収ブラシローラ
１９ トナー回収ブラシローラ用フリッカ
２０，２１，２２，２３，２４，２５ 撹拌部材
２６ 隔壁
２７ トナー収容部
２８ トナーホッパ
２９ 回収トナー部
２９ａ トナー通路

Claims (8)

1. 静電潜像を担持する像担持体に現像剤を供給し、前記静電潜像を現像して現像剤像を形成する回転自在の現像剤担持体と、
   前記現像剤担持体に対向して回転自在に配置されたブラシ供給部材と、
   前記現像剤担持体と前記ブラシ供給部材との対向部に対して、前記現像剤担持体の回転方向下流側に設けられ、前記現像剤担持体上の前記現像剤の厚さを規制する規制部材と、
   前記現像剤担持体と前記ブラシ供給部材との対向部に対して、前記ブラシ供給部材の回転方向上流側に設けられ、前記ブラシ供給部材に当接する現像剤飛翔部材と、
   前記ブラシ供給部材に補給する前記現像剤を保持する現像剤保持部と、
   前記像担持体に前記現像剤担持体上の前記現像剤を移動した後に前記現像剤担持体の表面に残留した前記現像剤を回収する現像剤回収部材と、
   前記現像剤回収部材により回収された前記現像剤を保留する現像剤回収部と、
   前記現像剤保持部と前記現像剤回収部との間に配置された隔壁と、を備え、
   前記隔壁は、前記ブラシ供給部材の前記現像剤担持体と対向する側と反対側に前記現像剤保持部と前記現像剤回収部とを連通する連通路を有し、
   前記現像剤担持体と前記ブラシ供給部材とは、逆方向に回転することを特徴とする現像装置。
2. 請求項１記載の現像装置は、
   前記ブラシ供給部材に第１の電圧を印加する第１の電源部と、
   前記現像剤飛翔部材に第２の電圧を印加する第２の電源部と、
   前記第１及び第２の電源部を制御して前記第１及び第２の電圧を変更する制御部と、を備え、
   前記制御部は、
   前記ブラシ供給部材に前記第１の電圧を印加し、又は前記現像剤飛翔部材に前記第２の電圧を印加することを特徴とする現像装置。
3. 請求項１記載の現像装置は、
   前記ブラシ供給部材に第１の電圧を印加する第１の電源部と、
   前記現像剤飛翔部材に第２の電圧を印加する第２の電源部と、
   前記第１及び第２の電源部を制御して前記第１及び第２の電圧を変更する制御部と、を備え、
   前記制御部は、
   前記ブラシ供給部材に前記第１の電圧を印加すると共に、前記現像剤飛翔部材に前記第２の電圧を印加することを特徴とする現像装置。
4. 前記ブラシ供給部材は、
   ブラシ繊維が均一に植毛された芯部材を有するトナー供給ブラシローラであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の現像装置。
5. 前記現像剤回収部材は、
   ブラシ繊維が均一に植毛された芯部材を有するトナー回収ブラシローラであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の現像装置。
6. 前記現像剤飛翔部材は、
   円柱形状をした金属製のバーであることを特徴とする請求項1〜５のいずれか１項に記載の現像装置。
7. 前記現像剤は、
   非磁性一成分トナーであることを特徴とする請求項1〜６のいずれか１項に記載の現像装置。
8. 記録媒体を搬送する搬送機構と、
   請求項１〜７のいずれか１項に記載の現像装置と、
   前記現像剤担持体により形成された前記現像剤像を前記記録媒体に転写する転写手段と、
   を備えることを特徴とする画像形成装置。

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