JP3782561B2

JP3782561B2 - 現像装置、プロセスカートリッジおよび画像形成装置

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Publication number: JP3782561B2
Application number: JP29330697A
Authority: JP
Inventors: 保之石井; 新一佐々木
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1997-10-09
Filing date: 1997-10-09
Publication date: 2006-06-07
Anticipated expiration: 2017-10-09
Also published as: JPH11119546A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば電子写真複写機、電子写真プリンター等の画像形成装置、該画像形成装置に具備される現像装置および前記画像形成装置に着脱自在な少なくとも前記現像装置を含むプロセスカートリッジに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真方式の画像形成装置においては、像担持体上に形成した静電潜像を、現像装置によりトナー像として可視化することを行っている。
【０００３】
このような現像装置の一つとして、乾式一成分現像装置が種々提案されまた実用化されている。しかし、いずれの現像装置でも現像剤担持体上に一成分現像剤であるトナーの薄層を形成するのは困難である。
【０００４】
しかるに、画像の解像力、鮮明度等の向上が求められている現在、トナーの薄層形成方法およびその装置に関する開発は必須となっておりまたこれに対していくつかの方策が提案されている。
【０００５】
例えば、特開昭５４−４３０３８号公報にて開示されているように、現像剤担持体である現像スリーブに金属、ゴム等の材料からなる規制部材としての弾性ブレードを当接させ、この弾性ブレードと現像スリーブとの当接部の間にトナーを通過させて規制することにより、現像スリーブ上にトナーの薄層を形成し、かつ当接部での摩擦でトナーに十分なトリボを付与させるものである。
【０００６】
この場合、上記弾性ブレードにより非磁性トナーを規制するときには、現像スリーブ上にトナーを供給するトナー供給部材が別途必要になる。これは、磁性トナーの場合には現像スリーブ内の磁石の磁力により現像スリーブ上にトナーを供給できるが、非磁性トナーの場合にはトナーの供給が行えないためである。
【０００７】
そこで、図１０に示すような現像装置５０が提案された。この従来の現像装置５０では、一成分現像剤として非磁性トナー５３を収容した現像容器５４内に弾性ブレード５１よりも現像スリーブ５２の回転方向上流側の位置で現像スリーブ５２に当接するポリウレタンフォーム、スポンジ等からなる発泡体、あるいはファーブラシを用いた弾性ローラ５５を設け、矢印Ｄ方向に回転させることにより現像スリーブ５２上にトナー５３を供給している。
【０００８】
この現像スリーブ５２上に供給されたトナー５３は、現像スリーブ５２の回転に伴い弾性ブレード５１と現像スリーブ５２の当接部に送られて薄層化され、像担持体である感光体１上の静電潜像の現像に供される。そして、現像スリーブ５２上の現像に消費されずに残存したトナー５３は弾性ローラ５５により剥ぎ取られ、かつ上述したように弾性ローラ５５により新たなトナー５３が現像スリーブ５２に供給され上述作用を繰り返す。またこの際、現像スリーブ５２として金属材料のものを用いた場合には、弾性ブレード５１として金属薄板製のものは現像スリーブの磨耗の点で好ましくなく、良好なトナー薄層を得るためにはウレタン、シリコン等のゴム材料を用いる必要がある。
【０００９】
このような構成をとることによって、非磁性トナーの現像スリーブ上への薄層形成を良好に行えるようになった。
【００１０】
しかしながら、非磁性トナーを用いているがゆえに、磁性トナーを用い磁界の作用により現像スリーブ表面にトナーを保持しやすい磁性現像装置と比べ、磁気的な吸着力を用いることができないために、トナー５３の現像装置５０外への漏れ出しを防止するのが困難になる。つまり弾性ブレード５１の現像スリーブ５２との圧接部を抜け出し十分摩擦帯電されたトナー以外は、現像スリーブ５１が保持しうる力がないため、現像スリーブ５２の下部や端部近傍からのトナーの外部への漏れ出し、いわゆるトナー漏れが生じやすく、画像形成装置内をトナーで汚す不都合を招きやすかった。
【００１１】
このためこの現像容器５４下部のトナー回収部分には現像スリーブ５２に対し軽圧当接した可撓性のシール部材５６を設け、未現像トナーの通過を許容するとともに現像容器５４内のトナー５３が現像容器５４の下部から漏出するのを防止しており、さらに現像スリーブ５２端部近傍に別途端部シール部材５７を設けている。
【００１２】
図１１は図１０の現像装置５０を感光体１の方向から見た図であり、説明の都合上現像スリーブ５２を不図示とし、弾性ブレード５１の現像スリーブ５２に対する当接ニップを斜線で示してある。
【００１３】
図１１に示したように、現像スリーブ５２の両端部と現像容器５４開口部の間隙に羊毛フェルト、テフロンパイル等繊維材料やポリウレタンフォーム、スポンジゴム等の材料からなる端部シール部材５７を設け、現像容器５４と現像スリーブ５２の長手方向両端部間からのトナーの漏れ出しを防止し、さらに図１０に示したように弾性ブレード５１両端部を現像スリーブ５２と端部シール部材５７間に挾持させることによって（すなわち端部シール部材５７によって弾性ブレード５１の現像スリーブ５２当接部の裏面側から方向に押さえ付けることによって）現像ブレード５１の両端部からのトナーの漏れを防止している。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この従来の構成では、シール性を確保するために所定値以上の圧力で端部シール部材５７を現像スリーブ５２に圧接する必要があり、現像スリーブ５２と端部シール部材５７間に挾持された弾性ブレード５１がその両端部の現像スリーブ５２とのニップ部から先端部にわたって現像スリーブ５２周面に沿うがごとく変形してしまう。
【００１５】
その結果、弾性ブレード５１両端部の長手方向内側が浮き上がり気味になり、この部分の現像スリーブ５２上に形成される現像剤層が他の部分に比べて過大になり、それ故トナー５３の帯電が低下し結果的に現像スリーブ５２長手方向で帯電が不均一になり、現像動作時に現像スリーブ５２に現像バイアスとして電圧を印加した際に現像スリーブ５２両端部から感光体１へトナー５３がカブリとして転移したり、この部分でトナー５３が飛散または漏れたり、さらに現像スリーブ５２上のトナーの帯電電荷量の不均一による画像濃度ムラが発生する問題が生じた。
【００１６】
この問題を解決するために、弾性ブレードの両端部に斜めカットを設けたものが提案されている。
【００１７】
つまり、図１２に示すように弾性ブレード５８の現像スリーブ５２との当接ニップ部の現像スリーブ回転方向最下流点から弾性ブレード５８の先端までの距離を、弾性ブレード５８長手方向両端近傍部で側端部に向かって連続的に短くし、かつ少なくても弾性ブレード５８側端部における先端部は当接ニップ内にあるように形成した。
【００１８】
これによって、弾性ブレード５８両端部の長手方向内側が浮き上がり気味になり、またこの部分の現像スリーブ５２上に形成される現像剤層が他の部分に比べて過大になったとしても、当接ニップが小さく、かつエッジ当接ぎみになるため、現像スリーブ５２および弾性ブレード５８両端部におけるトナー漏れを防止しつつ、現像スリーブ５２上に非磁性トナーの薄層を良好に形成することができ、像担持体としての感光体１上の静電潜像を良好に現像することが可能となった。
【００１９】
しかしながら、この現像装置を用いて現像動作を多数回繰り返すと、弾性ブレード５８両端部は当接ニップが小さくなるため中央部の当接ニップ圧に比べ面積当たりの圧が大きくなり、トナー５３が弾性ブレード５８の端部近傍のニップ部に狭くなりやすくなる。ニップ部両端はトナー５３が挟まったことにより、弾性ブレード５８が持ち上げられ、トナー層がスジ状に徐々に厚く形成され、現像スリーブ５２への電気的付着力（鏡映力）が低下し、感光体１へトナー５３がカブリとして転移したり、トナー５３が現像スリーブ５２表面から外部にこぼれ落ち、画像形成装置内を著しく汚してしまういわゆるトナー漏れが発生してしまう問題を招いた。
【００２０】
また、弾性ブレード５８両端部の斜めカット部分には、現像スリーブ５２の回転に伴い送られてきたトナー５３が堆積しており、このトナー５３は現像動作を多数回繰り返していくと先端側の面を端部方向に伝わっていく。そして、この先端側の面を伝わったトナー５３は端部シール部材５７と現像スリーブ５２と弾性ブレード５８両端部のわずかな隙間から入り込む。この結果端部シール部材５７の現像スリーブ５２に当接する表面が徐々にトナー５３により覆われ、シール部材５７と現像スリーブ５２の摺擦で現像スリーブ５２が削れる。現像スリーブ５２の削れはトナー５３の電荷付与を低下させ、現像スリーブ５２への電気的付着力（鏡映力）が低下し、感光体１へトナー５３がカブリとして転移したり、トナー５３が現像スリーブ５２表面から外部にこぼれ落ち、画像形成装置内を著しく汚してしまう。
【００２１】
このトナーの入り込みは、像担持体から転写材に不図示の転写手段によって転写する際の転写性にすぐれ、転写されずに像担持体上に残存した転写残トナーをブレード、ファーブラシ等のクリーニング手段によってクリーニングする際に潤滑性が高いことから像担持体の摩耗の少ないなどの利点を有するトナー、すなわちトナーとして球形でありかつ表面が平滑であるもの（形状係数ＳＦ−１が１００〜１８０であり、形状係数ＳＦ−２が１００から１４０であるトナー）を用いると特に流動性が高いがために顕著に見られた。
【００２２】
従って、本発明の主な目的は、現像剤担持体の長手方向において、現像時に像担持体へ現像剤がカブリとして転移したり、現像剤の帯電電荷量の不均一による画像濃度ムラの発生を確実に防止するとともに、現像剤担持体上の現像剤薄層形成を安定して良好に行うことのできる現像装置、該現像装置を備えた画像形成装置、および少なくとも前記現像装置を有し前記画像形成装置に着脱自在なプロセスカートリッジを提供することである。
【００２３】
本発明の他の目的は、現像剤担持体の長手方向両端部において、現像時に像担持体へ現像剤がカブリとして転移したり、現像剤の飛散や現像剤漏れの原因であるある未帯電現像剤の発生を確実に防止するとともに、現像剤担持体上の現像剤薄層形成を安定して良好に行うことのできる現像装置、該現像装置を備えた画像形成装置、および少なくとも前記現像装置を有し前記画像形成装置に着脱自在なプロセスカートリッジを提供することである。
【００２４】
【課題を解決するための手段】
上記目的は本発明に係る現像装置、プロセスカートリッジおよび画像形成装置にて達成される。要約すれば、本発明は、非磁性一成分現像剤を収容する現像容器と、前記現像容器の開口部に延在し回動する現像剤担持体と、前記現像剤担持体に当接し前記現像剤担持体に担持された現像剤の層を規制する弾性規制部材と、前記弾性規制部材の前記現像剤担持体との当接部に対し前記現像剤担持体の回動方向上流側に当接して設けられた回転可能な弾性ローラと、を有する現像装置において、
前記現像剤担持体の回動方向において、現像部よりも上流側でかつ前記弾性規制部材の前記現像剤担持体との当接部よりも下流側で、前記現像剤担持体上の現像剤に圧接する圧接弾性部材を設け、前記圧接弾性部材は、その長手方向において前記弾性規制部材の前記現像剤担持体との当接部のうち端部に対応する位置のみに設けられることを特徴とする現像装置である。
【００２５】
本発明による他の態様によれば、画像形成装置本体に着脱自在であり、上記現像装置を有することを特徴とするプロセスカートリッジが提供される。
【００２６】
また本発明による他の態様によれば、潜像が形成される像担持体と、上記現像装置と、を有することを特徴とする画像形成装置が提供される。
【００３０】
上記各本発明において、前記圧接弾性部材には前記現像剤担持体上の現像剤に対して放電が開始する放電開始電圧以上でかつ前記現像剤と同極性の電圧が印加されるのが好ましい。前記圧接弾性部材はローラ形状であることが好ましい。前記圧接弾性部材は前記現像剤担持体に対し従動または同周速であることが好ましい。前記圧接弾性部材は前記現像剤担持体上の現像剤担持部と現像剤非担持部の双方に接触していることが好ましい。
また、前記現像剤担持体と前記弾性規制部材の端部とに接触して設けられる端部シール部材を有し、前記端部シール部材と前記現像剤担持体は、前記弾性規制部材の端部を挟み、前記圧接弾性部材の長手方向において、前記圧接弾性部材は、前記現像剤担持体が前記弾性規制部材の端部を挟んだ部分と接触するように設けることができる。
更に、前記現像剤はその形状係数ＳＦ−１が１００〜１８０であり、形状係数ＳＦ−２が１００〜１４０とすることができる。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る現像装置、プロセスカートリッジおよび画像形成装置を図面に則して更に詳しく説明する。
【００３２】
実施例１
以下に本発明の実施例１を図１から図８に基づいて説明する。
【００３３】
図１に示す本実施例の画像形成装置において、像担持体としての感光ドラム１は、矢印Ａ方向に回転し、感光ドラム１を帯電処理するための帯電装置２によって一様に帯電され、感光ドラム１に静電潜像を書き込む露光手段であるレーザ光３により、その表面に静電潜像が形成される。
【００３４】
この静電潜像を感光ドラム１に対して近接配置され、プロセスカートリッジとして、画像形成装置本体に対し着脱可能である現像装置４によって現像し、トナー像として可視化する。なお、本実施例では露光部にトナー像を形成するいわゆる反転現像を行っている。
【００３５】
可視化された感光ドラム１上のトナー像は、転写ローラ９によって記録媒体である紙１３に転写され、転写されずに感光ドラム１上に残存した転写残トナーはクリーニングブレード１０により掻き取られ廃トナー容器１１に収納され、クリーニングされた感光ドラム１は上述作用を繰り返し画像形成を行う。
【００３６】
一方トナー像を転写された紙１３は定着装置１２により定着処理され、装置外に排紙されプリント動作を終了する。
【００３７】
本実施例の現像装置４について図２に基づいてさらに説明する。
【００３８】
図２において、現像装置４は、一成分現像剤として非磁性トナー８を収容した現像容器１４と、現像容器１４内の長手方向に延在する開口部に位置し感光ドラム１と対向設置された現像剤担持体としての現像スリーブ５とを備え、感光ドラム１上の静電潜像を現像して可視化するようになっている。
【００３９】
現像スリーブ５は、上記開口部にて図に示す右略半周面を現像容器１４内に突入し、左略半周面を現像容器１４外に露出して横設されている。この現像容器１４外へ露出した面は、現像装置４の図中左方に位置する感光ドラム１にわずかな微小間隔を有して対向している。
【００４０】
現像スリーブ５は矢印Ｂ方向に回転駆動され、またその表面は、トナー８との摺擦確率を高くし、かつ、トナー８の搬送を良好に行うための適度な凹凸を有している。本実施例の現像スリーブ５は、直径１６ｍｍのアルミニウム製スリーブ表面にガラスビーズ（＃６００）による定形ブラスト処理を施し、表面粗さＲｚが約３μｍとしたものを用い、感光ドラム１との間隙が３００μｍになるように対向し、感光ドラム１の周速５０ｍｍ／ｓに対して若干早めた周速８０ｍｍ／ｓで回転させている。
【００４１】
この現像スリーブ５両端部からのトナー漏れを防止するために、端部シール部材１９が現像容器開口部に設けられ、現像スリーブ５の両端部をシールしている。
【００４２】
現像スリーブ５の上方位置には、ウレタン、シリコン等のゴム材料か、バネ弾性を有するＳＵＳまたはリン青銅の金属薄板を基体とし、現像スリーブ５への当接面側にゴム材料を接着したもの等からなる弾性ブレード７が、ブレード支持板金１５に支持され、自由端側の先端近傍を現像スリーブ５の外周面に面接触にて当接するように設けられており、その当接方向としては、当接部に対して先端側が現像スリーブ５の回転方向上流側に位置するいわゆるカウンター方向になっている。
【００４３】
本実施例の弾性ブレード７は、厚さ１．０ｍｍの板状のウレタンゴムをブレード支持板金１５に接着した構成になっており、現像スリーブ５に対する当接圧は、２３〜３５ｇ／ｃｍ（線圧の測定は、摩擦係数が既知の金属薄板を３枚当接部に挿入し、中央の１枚をばねばかりで引き抜いた値から換算した。）に設定した。
【００４４】
弾性ローラ６は、弾性ブレード７の現像スリーブ５表面との当接部に対し現像スリーブ５の回転方向上流側に当接され、かつ回転可能に支持されている。この構造としては、発泡骨格状スポンジ構造や芯金上にレーヨン、ナイロン等の繊維を植毛したファーブラシ構造のものが、現像スリーブ５へのトナー８の供給および未現像トナーの剥ぎ取りの点から好ましく、本実施例においては、芯金６ａ上にポリウレタンフォームを設けた直径１２ｍｍの弾性ローラ６を用いた。この弾性ローラ６の現像スリーブ５に対する当接幅としては、１〜８ｍｍが有効で、また現像スリーブ５に対してその当接部において相対速度を持たせることが好ましく、本実施例においては、当接幅を３ｍｍに設定し、弾性ローラ６の周速として現像動作時に５０ｍｍ／ｓ（現像スリーブ５との相対速度は１３０ｍｍ／ｓ）となるように不図示の駆動手段により所定タイミングで回転駆動させた。
【００４５】
図３は図２の現像装置４を感光体１方向から見た図であり、説明の都合上現像スリーブ５を不図示としている。
【００４６】
弾性ブレード７において、図３に示したように、図中斜線部で示した部分は現像スリーブ５との当接ニップである。弾性ブレード７の端部はシール性を確保するためには所定値以上の圧力で端部シール部材１９を現像スリーブ５に圧接する必要があり、現像スリーブ５と端部シール部材１９間に挟持された弾性ブレード７は、両端部の現像スリーブ５とのニップ部から先端部にわたって現像スリーブ５周面に沿うがごとく変形してしまう。その結果弾性ブレード７両端部の長手方向内側が浮き上がり気味になり、この部分の現像スリーブ５上に形成される現像剤層が他の部分に比べて過大になりそれ故トナー８の帯電が不十分になることがある。
【００４７】
トナー８は、非磁性一成分現像剤であり、前述したように転写性にすぐれ、かつ転写されずに感光ドラム１上に残存した転写残トナーをブレード、ファーブラシ等のクリーニング手段にクリーニングする際に潤滑性が高いことから感光ドラム１の磨耗の少ないなどの利点を有するトナー、すなわちトナーとして球形でありかつ表面が平滑であるものを用いている。具体的にはトナー体積抵抗値としては１０¹⁴Ωであり、測定条件は測定電極板面積直径６ｍｍ、０．２３８ｃｍ² 、圧力：１５００ｇの錘を用い、９８０／ｃｍ² の圧力（９６．１ｋＰａ）、測定時粉体層厚：０．５〜１．０ｍｍ、４００Ｖの直流電圧を印加（なお、抵抗が高いので低電圧印加ではない）、微小電流計（ＹＨＰ４１４０ｐＡＭＥＴＥＲ／ＤＣＶＯＬＴＡＧＥＳＯＵＣＥ）で電流量を測定し、抵抗値より体積抵抗値（比抵抗）を算出する。
【００４８】
形状係数として、ＳＦ−１が１００〜１８０であり、ＳＦ−２が１００〜１４０であるものを用いている。このＳＦ−１、ＳＦ−２は、日立製作所ＦＥ−ＳＥＭ（Ｓ−８００）を用いトナー像を無作為に１００個サンプリングし、その画像上方をインターフェースを介してニコレ社製画像解析装置（Ｌｕｚｅｘ３）に導入し解析を行い下式より算出し得られた値を定義している。
【００４９】
ＳＦ−１＝（ＭＸＬＮＧ）² ／ＡＲＥＡ×π／４×１００
ＳＦ−２＝（ＰＥＲＩ）² ／ＡＲＥＡ×π／４×１００
（ＡＲＥＡ：トナー投影面積、ＭＸＬＮＧ：絶対最大長、ＰＥＲＩ：周長）
このトナーの形状係数ＳＦ−１は球形度合を示し、１００から大きくなるにつれて球形から除々に不定形となる。ＳＦ−２は凹凸度合を示し、１００から大きくなるにつれてトナー表面の凹凸が顕著になる。
【００５０】
トナーの製造方法としては、上記形状係数の範囲内になればいわゆる粉砕方法による製造方法の他に、特開昭３６−１０２２３１号公報、特開昭５９−５３８５６号公報に述べられている懸濁重合方法を用いて直接トナーを生成する方法や、単量体には可溶で得られる重合体が不溶な水系有機溶剤を用い直接トナーを生成する分散重合方法または水溶性極性重合開始剤存在下で直接重合しトナーを生成するソープフリー重合方法に代表される乳化重合方法等を用いて製造することが可能である。
【００５１】
本実施例においては、トナーの形状係数ＳＦ−１を１００〜１８０に、ＳＦ−２を１００〜１４０に容易にコントロールでき、比較的容易に流度分布がシャープで４〜８μｍ粒径の微粒子トナーが得られる常圧下での、または加圧下での懸濁重合方法を用い、モノマーとしてスチレンとｎ−ブチルアクリレート、荷電制御剤としてサリチル酸金属化合物、極性レジンとして飽和ポリエステル、さらに着色剤を加え、重量平均粒径７μｍの着色懸濁粒子を製造した。
【００５２】
そして、これに疎水性シリカを１．５ｗｔ％外添することによって、前述したような転写性に優れ、感光ドラム１のクリーニング時における磨耗の少ない負極性のトナー８を製造した。
【００５３】
以上のような現像装置４において、現像動作時に、再度図２に示すように、現像容器１４内のトナー８は、攪拌部材１６の矢印Ｃ方向の回転に伴い弾性ローラ６方向に送られる。
【００５４】
つぎにこのトナー８は弾性ローラ６が矢印Ｄ方向に回転することにより、現像スリーブ５近傍に運ばれる。弾性ローラ６上に担持されているトナー８は、現像スリーブ５と弾性ローラ６との当接部において、現像スリーブ５と摺擦されることによって、摩擦帯電を受け、現像スリーブ５上に付着する。
【００５５】
その後、トナー８は、現像スリーブ５の矢印Ｂ方向の回転に伴い、弾性ブレード７の圧接下に送られ、ここで適正なトリボ（摩擦帯電量）を受けるとともに現像スリーブ５上に薄層形成される。本実施例において良好な帯電電荷量として−６０〜−２０μＣ／ｇ、良好なトナーコート量として０．４〜１．０ｍｇ／ｃｍ² 、トナー層厚で１０〜２０μｍが得られるように設定している。
【００５６】
圧接弾性部材としてのトナー帯電ローラ２０は上述した弾性ブレード７両端部の長手方向内側が浮き上がり気味になり、この部分の現像スリーブ５上に形成される現像剤層が他の部分に比べて過大になりそれ故トナー８の帯電が不十分になる部分を放電により帯電する。トナー帯電ローラ２０はＮＢＲ製のゴムローラであり、押圧部材２１に取り付けられている。そしてこの押圧部材２１によるトナー帯電ローラ２０の現像スリーブ５への当接荷重は１００〜２００ｇＦに設定した。トナー帯電ローラ２０の当接により、現像スリーブ５上の現像剤層は細密充填され均一コートされる。弾性ブレード７とトナー帯電ローラ２０の長手位置関係は、図３に示すようにトナー帯電ローラ２０が弾性ブレード７変形部を確実に覆うことができるように配置されるのが好ましい。
【００５７】
また、トナー帯電ローラ２０の現像スリーブ５上の長手位置関係は、図４に示すように現像スリーブ５上で非トナーコート部、トナーコート部双方に当接されている。これは、トナー帯電ローラ２０は、トナーコート部のみの当接ではトナーの流動性が高いため、スリップし、安定した従動回転が得られず、そのため非トナーコート部への当接が必須なためである。
【００５８】
またトナー帯電ローラ２０の駆動については、現像スリーブ５との間は従動または同周速が必須であり、トナー帯電ローラ２０、現像スリーブ５間に周速差が生じるとトナーコートが不均一になり、現像時に感光体１へトナーがカブリとして転移したり、トナーの飛散や漏れの原因になる。
【００５９】
トナー帯電ローラ２０のバイアスは、電源１８（図２参照）によって現像スリーブ５と感光ドラム１の両者間に印加された直流を重畳した交流電圧（現像ＡＣ電圧）を分岐し、図５に示すような等価回路により印加している。
【００６０】
また現像スリーブ５とトナー帯電ローラ２０のバイアスの波形は図６に示す通りであり、トナー引き戻しバイアス印加時に現像スリーブ５とトナー帯電ローラ２０の電位差が生じるように図５中のコンデンサＣ１、Ｃ２の容量を調整している。以上により、現像スリーブ５上のトナー８はトナー帯電ローラ２０より電荷付与を受ける。電荷付与の方法としては、放電を用いている。
【００６１】
本実施例において、現像スリーブ５に印加されるバイアスは直流電圧：Ｖｄｃ＝−３００ＶにＡＣ：矩形波Ｖｐｐ＝２２００Ｖ、ｆ＝２２００Ｈｚを重畳したものである。トナー帯電ローラ２０に印加されるバイアスはＶｄｃ＝−９００ＶにＡＣ：矩形波Ｖｐｐ＝１０００Ｖ、ｆ＝２２００Ｈｚを重畳したものである。なお、現像スリーブ５に印加されるバイアスとトナー帯電ローラ２０に印加されるバイアスの位相差はない。
【００６２】
図７に示すとおり、トナー帯電ローラ２０の抵抗が１０⁶ Ωである場合、トナーとの放電開始電圧は−６００Ｖから傾き１で立ち上がって、感光体に対するＤＣ放電帯電と同様な挙動を示す。以上の現象より、本実施例における電荷付与の方法は放電を用いていると考えられる。
【００６３】
なお上記実験結果は、トナー帯電ローラ２０の長手全域がトナーコート部に当接した場合であり、実際はトナーコート部、非トナーコート部の両方に当接するため、トナー帯電ローラ２０の抵抗が１０⁶ Ωである場合、非トナーコート部からの電流が流れ込み、トナー帯電ローラ２０とトナーコート部間の電圧は放電開始電圧を満たさない。そこでトナー放電可能な抵抗範囲を調べた。
【００６４】
その結果、下記の表１に示すように、１０⁷ Ω以下の場合、トナー放電可能なトナー帯電ローラ２０とトナーコート部間の電圧が得られず、１０¹²Ω以上の場合は現像バイアスからトナー帯電ローラ２０のバイアスを得る本実施例のような構成では放電開始電圧が大きすぎ適当ではない。したがって、トナー帯電ローラ２０の抵抗の範囲は１０⁸ 〜１０¹¹Ωである。
【００６５】
【表１】

【００６６】
上記抵抗の測定法はつぎの通りである。すなわち、図８に示すように、直径１６ｍｍのアルミローラ２２とトナー帯電ローラ２０を当接荷重１７０ｇＦで当接させ、直径１６ｍｍのアルミローラ２２を２ｒｐｓで回転させる。つぎにトナー帯電ローラ２０にＶ１＝４００Ｖの直流電圧を印加する。アース側に１０ＭΩの抵抗を配置し、その両端の電圧Ｖ２を測定し、電流を算出し、トナー帯電ローラ２０の抵抗を算出する。
【００６７】
トナー帯電ローラ２０と現像スリーブ５上のトナー８中の帯電電荷量の低下したトナーとの放電開始電圧は１２００Ｖ以上である。したがって、トナー引き戻しバイアス印加時の現像スリーブ５とトナー帯電ローラ２０の電位差は１２００Ｖ以上、かつ放電後のトナー８の帯電電荷量がトナー帯電ローラ２０の非当接部と同じになるように図５中のコンデンサＣ１、Ｃ２の容量を調整している。
【００６８】
トナー帯電ローラ２０による帯電付与を受けた後、現像スリーブ５上に薄層形成されたトナー層は、一様に感光ドラム１との対向部である現像部へ搬送される。
【００６９】
この現像部において、現像スリーブ５上に薄層形成されたトナー層は、図２に示すように、電源１８によって現像スリーブ５と感光ドラム１の両者間に印加された直流を重畳した交流電圧（現像ＡＣバイアス）によって、感光ドラム１上の静電潜像にトナー像として現像される。
【００７０】
現像部において消費されなかった未現像トナーは、現像スリーブ５の回転とともに現像スリーブ５の下部より回収される。この回収部分には可撓性のシートからなるシール部材１７が設けられ、未現像トナーの現像容器１４内への通過を許容するともに、現像容器１４内のトナー８が現像スリーブ５の下部から漏出するのを防止する。
【００７１】
この回収された現像スリーブ５上の未現像トナーは、弾性ローラ６と現像スリーブ５との当接部において、現像スリーブ５表面から剥ぎとられる。この剥ぎとられたトナーの大部分は、弾性ローラ６の回転に伴い搬送されて現像容器１４内のトナー８と混じりあい、トナー８の帯電電荷が分散される。同時に弾性ローラ６の回転により現像スリーブ５上に新たなトナーが供給され前述の作用を繰り返す。
【００７２】
上述したようにトナー帯電ローラ２０を設ける構成にすることにより、トナー８が弾性ブレード７通過後、現像スリーブ５長手方向においてトナー帯電電荷量低下による不均一が発生しても、トナー帯電ローラ２０によるトナー帯電電荷量低下部分への放電によるトナー帯電ローラ２０による電荷付与が行われ均一化できる。よって、現像スリーブ長手方向において、現像時に感光体へトナーがカブリとして転移したり、トナーの帯電電荷量の不均一による画像濃度ムラの発生を確実に防止できるとともに、現像スリーブ上のトナー薄層形成を安定して良好に形成することが可能となる。
【００７３】
なお、本実施例においては本発明を画像形成装置本体に着脱可能な現像装置からなるプロセスカートリッジに適用した場合について説明したが、画像形成装置本体内に固定され、トナーのみを補給するような構成の現像装置に適用してもよく、また上記現像装置と感光ドラム、クリーニングブレード、廃トナー収容容器、および帯電装置を一体で形成し画像形成装置本体に対し着脱可能なプロセスカートリッジに適用してもよい。
【００７４】
実施例２
つぎに本発明の第２の実施例について図９及び前出の図４に基づいて説明する。
【００７５】
本実施例よれば、弾性ブレード７の両端部に斜めカットを設けた現像装置において、現像スリーブ５の長手方向両端部に圧接弾性部材としてのトナー帯電ローラである端部ローラ２０を設けた。
【００７６】
詳しく説明すると、図９に示すように、弾性ブレード７は、図中斜線部で示した現像スリーブ５との当接ニップから弾性ブレード７先端までの距離が通常の現像領域から弾性ブレード７両端部に向かうにしたがって連続的に短くなるように構成され、さらにその両端部でのブレード先端位置は上記当接ニップ内にあるように構成されている。つまり、現像スリーブ５上に形成されるトナー層厚は、当接ニップの現像スリーブ５回転方向上流側の点から先端までの距離に影響され、この距離が長いほど現像スリーブ５上に形成されるトナー層が厚く、短くなるとトナー層が薄くなることは従来から知られており、本実施例においては通常の現像領域におけるこの距離に比べ弾性ローラ６の未当接部分に対応する現像スリーブ周面に当接する領域でこの距離を短くすることで前記領域のトナーへの規制力を高めている。
【００７７】
また、本実施例においても実施例１と同様に、端部ローラ（トナー帯電ローラ）２０が現像スリーブ５の両端部において薄層形成されたトナー８を放電により帯電する。端部ローラ２０はＮＢＲ製のゴムローラであり、押圧部材２１により現像スリーブ５に押圧され、その当接荷重は１００〜２００ｇＦである。この端部ローラ２０の当接により、トナー８が細密充填され均一コートされる。
【００７８】
端部ローラ２０と弾性ブレード７両端斜めカット部との長手位置関係は、図９に示すように、弾性ブレード７両端斜めカット部を確実に覆うことができるように配置されるのが好ましい。
【００７９】
また、端部ローラ２０の現像スリーブ上における長手方向の位置は、図４に示すように、非トナーコート部、トナーコート部双方に当接されている。これは、トナーコート部のみの当接ではトナーの流動性が高いため端部ローラ２０がスリップし、安定した従動回転が得られず、非トナーコート部への当接は必須のためである。
【００８０】
さらに駆動については、端部ローラ２０、現像スリーブ５間に周速差が生じるとトナーコートが不均一になり、現像時に感光体へトナーがカブリとして転移したり、トナーの飛散や漏れの原因となるので、端部ローラ２０、現像スリーブ５間は従動または同周速であることが必須である。
【００８１】
なお、本実施例の他の構成、例えばトナー、端部ローラ２０のバイアス等については実施例１と同様である。
【００８２】
上述したように、弾性ブレード７がその両端部に斜めカットを有する構成において、トナー８が弾性ブレード７の端部近傍のニップ部に挟まりやすくなり、ニップ部両端はトナー８が挟まったことにより、弾性ブレード７が持ち上げられ、トナー層がスジ状に徐々に厚く形成され、現像スリーブ５への電気的付着力（鏡映力）が低下しても、端部ローラ２０によるトナーへの放電による電荷付与により現像スリーブ５への電気的付着力が回復し、感光体１へトナー８がカブリとして転移したり、トナー８が現像スリーブ５表面から外部にこぼれ落ち、画像形成装置内を著しく汚してしまういわゆるトナー漏れを防ぐことができる。
【００８３】
また、弾性ブレード７両端部の斜めカット部分には、現像スリーブ５の回転に伴いトナー８が送られ、現像動作を多数回繰り返していくと先端側の面を端部方向へ伝わっていく。そして、この先端側の面を伝わったトナー８は端部シール部材１９と現像スリーブ５と弾性ブレード７両端部のわずかな隙間から入り込む。この結果端部シール部材１９の現像スリーブ５に当接する表面が徐々にトナー８により覆われ、シール部材１９と現像スリーブ５の摺擦で現像スリーブ５が削れる。現像スリーブ５の削れはトナー８の電荷付与を低下させ、現像スリーブ５への電気的付着力（鏡映力）が低下する。しかし端部ローラ２０によるトナー８への放電による電荷付与により現像スリーブ５への電気的付着力が回復し、感光体１へトナー８がカブリとして転移したり、トナー８が現像スリーブ５表面から外部にこぼれ落ち、画像形成装置内を著しく汚してしまうことを確実に防止できる。
【００８４】
なお、本実施例においては、実施例１と同様に、本発明を画像形成装置本体に着脱可能な現像装置からなるプロセスカートリッジに適用した場合について説明したが、画像形成装置本体内に固定され、トナーのみを補給するような構成の現像装置に適用することもでき、また、少なくとも上記現像装置を備え、必要に応じ、感光ドラム、クリーニングブレード、廃トナー収容容器、帯電装置の全てを、あるいはいくつかを一体で形成し画像形成装置本体に対し着脱可能なプロセスカートリッジに適用してもよい。
【００８５】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、圧接弾性部材は、その長手方向において弾性規制部材の現像剤担持体との当接部のうち端部に対応する位置のみに設けられる構成とされるので、前記端部に対応する位置において現像剤層が他の部分に比べて過大になり現像剤の帯電が不十分になることを防止でき、前記現像剤担持体の長手方向、特にその両端部において、現像時に像担持体へ現像剤がカブリとして転移し、また現像剤の飛散や現像剤漏れの原因である未帯電現像剤の発生を確実に防止し、さらに現像剤の帯電電荷量の不均一による画像濃度ムラの発生を確実に防止するとともに、現像剤担持体上の現像剤薄層形成を安定して良好に行うことのできる現像装置、該現像装置を備え、良好な画像を得ることのできる画像形成装置、および少なくとも前記現像装置を有し前記画像形成装置に着脱自在とし、取り扱いに優れたプロセスカートリッジを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１の現像装置を用いた画像形成装置の概略構成図である。
【図２】実施例１の現像装置の概略構成図である。
【図３】実施例１の現像装置を感光体方向から見た、現像スリーブを不図示とした図である。
【図４】実施例１の現像装置を感光体方向から見た、現像スリーブを図示した図である。
【図５】実施例１の現像装置内の等価回路である。
【図６】実施例１のバイアス波形図である。
【図７】１０⁶ Ωローラにおけるトナー放電特性を示すグラフである。
【図８】ローラ抵抗測定法を説明するための概略図である。
【図９】実施例２の現像装置を感光体方向から見た、現像スリーブを不図示とした図である。
【図１０】従来の非磁性一成分現像装置を示す概略構成図である。
【図１１】図１０の現像装置を感光体方向から見た図である。
【図１２】従来の現像装置の他の例を示す感光体方向から見た図である。
【符号の説明】
１感光ドラム（像担持体）
２帯電装置
４現像装置（プロセスカートリッジ）
５現像スリーブ（現像剤担持体）
６弾性ローラ
７弾性ブレード（弾性規制部材）
８トナー（現像剤）
１４現像容器
２０トナー帯電ローラ（圧接弾性部材）

Claims

非磁性一成分現像剤を収容する現像容器と、前記現像容器の開口部に延在し回動する現像剤担持体と、前記現像剤担持体に当接し前記現像剤担持体に担持された現像剤の層を規制する弾性規制部材と、前記弾性規制部材の前記現像剤担持体との当接部に対し前記現像剤担持体の回動方向上流側に当接して設けられた回転可能な弾性ローラと、を有する現像装置において、
前記現像剤担持体の回動方向において、現像部よりも上流側でかつ前記弾性規制部材の前記現像剤担持体との当接部よりも下流側で、前記現像剤担持体上の現像剤に圧接する圧接弾性部材を設け、前記圧接弾性部材は、その長手方向において前記弾性規制部材の前記現像剤担持体との当接部のうち端部に対応する位置のみに設けられることを特徴とする現像装置。
前記圧接弾性部材には前記現像剤担持体上の現像剤に対して放電が開始する放電開始電圧以上でかつ前記現像剤と同極性の電圧が印加されることを特徴とする請求項１の現像装置。
前記圧接弾性部材はローラ形状であることを特徴とする請求項１または２の現像装置。
前記圧接弾性部材は前記現像剤担持体に対し従動または同周速であることを特徴とする請求項３の現像装置。
前記圧接弾性部材は前記現像剤担持体上の現像剤担持部と現像剤非担持部の双方に接触していることを特徴とする請求項１から４のいずれかの現像装置。
前記現像剤担持体と前記弾性規制部材の端部とに接触して設けられる端部シール部材を有し、前記端部シール部材と前記現像剤担持体は、前記弾性規制部材の端部を挟み、前記圧接弾性部材の長手方向において、前記圧接弾性部材は、前記現像剤担持体が前記弾性規制部材の端部を挟んだ部分と接触するように設けられることを特徴とする請求項１から５のいずれかの現像装置。
前記現像剤はその形状係数ＳＦ−１が１００〜１８０であり、形状係数ＳＦ−２が１００〜１４０であることを特徴とする請求項１から６のいずれかの現像装置。
画像形成装置本体に着脱自在であり、請求項１から７のいずれかの現像装置を有することを特徴とするプロセスカートリッジ。
潜像が形成される像担持体と、請求項１から７のいずれかの現像装置と、を有することを特徴とする画像形成装置。