(57)【要約】【課題】現像スリーブ上のトナーを薄層、かつ高トリボに保つ事で、高精細で飛び散りが少なく、濃度の立ち上がりや線幅の変動なども少なく、かつスリーブゴーストの発生の無い現像器を提供する。【解決手段】現像材の規制部材を少なくとも２つと、導電ローラーを少なくとも１つ有し、前記現像材規制部材は、１つが現像領域の上流側、もう１つは現像領域から下流側に配置させると共に、前記導電ローラーは現像域と下流側に配置された現像材規制部材の間に配置される。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
静電潜像担持体上に形成された静電潜像を現像材によって顕画像化する現像装置において、
現像材担持体上の現像材の層厚を規制する部材を少なくとも２つと、現像材担持体に対し近接配置される導電ローラーを少なくとも１つ有すると共に、前記層厚規制部材は、現像位置を基準にして現像材担持体表面の移動方向上流側と下流側に少なくとも１つづつ配置され、さらに前記導電ローラーは、現像材担持体の現像位置と下流側に配置された現像材層厚規制部材の間に配置される事を特徴とする現像装置、及び現像装置を使用する画像形成装置。
【請求項２】
前記導電ローラーは、現像材担持体に対し非接触に近接配置される事を特徴とする請求項１に記載の現像装置、及び現像装置を使用する画像形成装置。
【請求項３】
前記現像材担持体に対し現像位置から下流側に配置された現像材の層厚規制部材と前期導電ローラーに近接して、ローラーが配置されている事を特徴とする請求項１に記載の現像装置、及び現像装置を使用する画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、静電記録方式、電子写真方式等によって画像形成を行う複写機、プリンター等の現像装置、及び画像形成装置に関するものである。
【０００２】
特に、一成分現像材の薄層コートを現像材担持体上に行い、かつ現像材担持体に現像バイアスを印加する事で静電潜像の顕画像化を行う現像装置、及び現像装置を使用する画像形成装置に関する。
【０００３】
【従来の技術】
従来の電子写真装置の像形成プロセスの概略を、図５を用いて説明する。図５は、電子写真式レーザービームプリンター（ＬＢＰ）の要部横断面図を表した図である。図中、１は像担持体であるところの有機感光ドラムであり、帯電ローラーである２に帯電バイアスが印加される事で一様帯電が行われる。３はレーザー露光装置であり、外部機器からの画像情報に応じて強度変調されたレーザー光が走査され、像担持体１上に静電潜像を形成する。４は現像器であり、現像ローラー上に一成分トナーのコーティングを行うと共に、現像バイアスを印加する事で静電潜像の顕画像化を行う。紙カセット２１に装填された記録材は、給紙ローラー２２の駆動により給紙され、レジストローラー２３の駆動制御により画像形成タイミングに合わせて転写部に送られる。２４はフォトセンサーであり、記録材の先端位置を検出し、不図示のＣＰＵ、及びＤＣコントローラー内で画像形成のタイミングコントロールが行われる。像担持体１と転写ローラー５とのニップにより形成される転写部に記録材が送られる事で、像担持体１上に形成されたトナー像は静電転写される。トナー象が転写された記録材は、加熱ローラー６、加圧ローラー７、排紙センサー２５等から成る定着器に送られ、定着ニップを通過することでトナー像の定着が行われ、排紙出力される。
【０００４】
次に、特に現像プロセスに関して従来技術の一例を上げてもう少し詳しい説明を行う。一成分磁性トナーを使用したジャンピング現像を例にとり、図６を用いて説明を行う。図６は、ジャンピング現像方式を採用した現像装置の要部断面図と感光ドラム１０を表した図であり、４０は現像装置の枠体、４１は、アルミ等の非磁性材料から成り、不図示の駆動手段により矢印方向に回転制御される現像ローラー、４２は固定支持された８極から成る現像マグネットであり、磁性トナーを磁気的に拘束し、回転する現像ローラーとトナーとの間に摩擦帯電を生じさせるのを促進する。４３は鉄、ニッケル等から成る強磁性ブレードであり、現像ローラー４１のとの間に１５０〜２００μｍ程度のギャップを形成する事と集中磁界を形成する事で、現像ローラー４１の回転と共に現像材が現像ブレード４３の下流側に漏れ出す量を規制し、現像ローラーに対し静電的、及び磁気的に強く拘束された現像剤のみをコーティングさせている。４５は、圧電素子から成るトナーセンサーであり、現像器枠体の内側側面に配置され、トナーからの圧力を電気信号に変換し不図示のＣＰＵへ情報を送り、トナーセンサー付近にトナーが無くなった際に不図示のトナー補給ローラー駆動回路を介してトナー補給ローラー４６を回動させてトナーホッパー部にあるトナー４８を現像ローラー近傍部へ補給する。４４は攪拌羽根であり、現像ローラー近傍部において現像ローラーの回転と磁気拘束力の作用によって運動するトナー４９と新たにトナーホッパー部４８から補給されたトナーとの混合及びトナーセンサー４５付近に存在するトナーレベルの平準化を行い、トナー補給の誤動作を防止する。４７はトナーホッパー部の攪拌部材であり、ホッパー内でのトナーブロッキングや偏在を防ぐために、不図示の駆動手段により矢印方向に回転駆動される。
【０００５】
ここで、前述従来例に示す現像器で生じやすい問題点に関し説明する。図２に示すようなページ内にコントラストの大きな画像とハーフトーン画像を混在させた画像を出力させた場合、図３に示す様にコントラストの大きな画像のゴースト画像が現像ローラーの１周分後方（図中ｄが現像ローラー１周分の長さ）のハーフトーンやグレイスケール上に表れるという問題がある。これは、現像ローラー上のトナーが現像され、新たに現像ローラー表面に供給されたトナーと、現像されずに現像ローラー上に保持されたままであったトナーとの間に摩擦帯電量の差が生じ、それが現像性の差となって表れる現象である。
【０００６】
本現象を緩和させるためには、現像ローラー上に新たに供給されるトナーと現像ローラー上を１周以上搬送され続けているトナーとの帯電量（トリボ電荷量、以下トリボと称す）の差を小さくさせる必要があるものの、現像ローラー上の搬送距離が１周分未満の帯電量と数周分の帯電量の差を現像濃度に差が生じない程度に抑える事は現実的にはなかなか困難である。トナートリボのムラを減少させてゴーストを目立たなくさせる方法とは別のアプローチでゴーストを緩和させる手段として、現像ローラー上にコーティングさせるトナー量（Ｍ／Ｓ：単位面積（Ｓ）当りのトナー重量（Ｍ））を全体的に上昇させ、低コントラストでも一定量以上のトナーが現像されるような設定、いわゆるγの立った現像設定にする事でゴーストを目立たなくさせる事は可能である。しかし、前記のような現像設定にすると、ゴーストは目立たなくなるものの階調性の再現に乏しい現像特性となり、グラフィック画像の再現性が劣る傾向があり、また細線や細かいドットに現像されるトナー量が適正量より増加する傾向になるため、細かいピッチの細線やドットが繋がったり、潰れたり、周りへの飛び散りが増大したりするといった問題点があった。
【０００７】
前述したような問題を改善するために、図７に示すように、現像ローラー４１表面にスポンジ等から成るコーティングローラー５４を接触摺動させて、現像後の現像ローラー上に生じるトナーの履歴を機械的に除去する方式も実用化されている。
【０００８】
しかし、この方式においては、現像ローラー上に静電的、磁気的に付着しているトナーを機械的な摺擦力で掻き取り前記ゴーストを発生させないレベルにするには、スポンジローラーの圧力及び現像ローラーに対する相対速度を大きく取る必要があり、そのような設定にすると、トナーの劣化を招き易い、また静止放置によってスポンジローラーが変形したり、ローラーのニップ部にあるトナーの一部が現像ローラーに固着して現像性に悪影響を及ぼすといった問題点があった。
【０００９】
具体的には、従来の方式は、いずれも前記コーティングローラー兼トナー剥ぎ取りローラーを、現像材担持体に対して接触配置させ、かつ摺動させる構成を採っているために、コーティングローラー兼剥ぎ取りローラーの硬度や現像材担持体に対する接触巾、圧力等の管理（例えば特許文献１）や、使用環境の温度や湿度に応じて回転速度の切換え（例えば特許文献２）が必要であったり、あるいは剥ぎ取りローラーを現像材担持体に対し加圧させた時の撓みを減じさせるために配置する位置を規定したり（例えば特許文献３）する必要が生じ、安定した性能を長期間に渡り発揮させるためには、コストや構成の制約が大きいと言う問題点が有った。
【００１０】
【特許文献１】
特開平９−２１８５７７号公報
【特許文献２】
特開平９−２１１９５７号公報
【特許文献３】
特開２０００−７５６３０号公報
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、上記問題点は、現像材担持体であるところの現像ローラーに対する現像材の層厚規制部材を少なくとも２つと、現像ローラーに対し近接配置される導電ローラーを少なくとも１つ有すると共に、前記層厚規制部材は、現像位置を基準にして現像ローラー表面の移動方向上流側と下流側に少なくとも１つづつ位置させると共に、前記導電ローラーは現像ローラーの現像位置と下流側に配置された現像材層圧規制部材の間に配置する。
【００１２】
上記構成を取る事で、トナーコーティングローラー兼剥ぎ取りローラーである前記導電ローラーは、現像位置の下流側に配置された層厚規制部材の上流側に配置されるために、回転方向の上下流いずれの側にもトナーが塊として存在しない。そのため、現像ローラー上のトナーを静電的に、つまりトナーに機械的な応力を必要以上にかけないで高効率なトナーの回収が可能になる。特に、前記導電ローラーを現像材担持体に対し非接触に配置させる事で、静電的な転移でトナー回収を行い、機械応力の付与を最小限に留める事で、トナーの劣化や外添材の遊離を最小限にする。
【００１３】
本構成によって、現像工程の直後に現像ローラー上で生じるトナーのトリボやＭ／Ｓのムラ（履歴）が静電的なトナー回収によりキャンセルされ、ゴーストの発生を抑える事が可能になる。それゆえ現像ローラー上のトナーコーティングを薄層、高トリボ設定してもゴーストの発生が無くなると同時に、細線やドットの現像においても潰れやトナー飛び散りが少なく、階調性に優れた現像を長期間に渡り安定して行う事が可能になる。
【００１４】
特に現像材の層厚規制部材の上流側で静電的な作用によって現像ローラー上からトナーを回収するため、トナーの塊による圧力を受けずに効率良く、機械的な劣化を最小限に留めたまま現像ローラー上からのトナーの回収を行う事が可能になる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
（実施例１）
図１用いて本発明の実施例を説明する。図１は本発明適用した現像装置と像担持体である感光ドラムの横断面図である。
【００１６】
像担持体１０は、接地されたアルミニュウムドラムに有機感光層を形成した感光ドラムであり、不図示のバイアス電源、及び帯電ローラーによって一様帯電が行われ、不図示の駆動系により矢印方向に回転駆動される。
【００１７】
４００は、現像装置の枠体であり、４８０はトナーホッパー部に収容された一成分磁性トナー、４７０は攪拌棒であり、４６０はトナー補給ローラーであるところマグネットローラーである。マグネットローラー４６０はトナーセンサーである４５０からの出力を不図示のＣＰＵ、及びＤＣコントローラーで処理する事により現像ローラー近傍のトナー量を判別し、必要に応じて不図示の駆動手段により矢印方向に回転する事で、ホッパー部から現像ローラー近傍部へのトナー補給を行う。
【００１８】
４１０は、アルミ等の非磁性材料から成り、不図示の駆動手段により矢印方向に回転制御される現像ローラー、４２０は固定支持された８極から成る現像マグネットであり、一成分磁性トナーを磁気的に拘束し、回転する現像ローラーとトナーとの間に摩擦帯電を生じさせるのを促進する。４３０は鉄、ニッケル等から成る強磁性ブレードであり、現像ローラー４１０との間に１５０〜２００μｍ程度のギャップを形成する事と集中磁界を形成する事で、現像ローラー４１０の回転と共に現像材が現像ブレード４３０の下流側に漏れ出す量を規制し、現像ローラーに対し静電的、及び磁気的に強く拘束された現像剤のみをコーティングさせている。４５０は、圧電素子から成るトナーセンサーであり、現像器枠体の内側側面に配置され、トナーからの圧力を電気信号に変換し不図示のＣＰＵへ情報を送り、トナーセンサー付近にトナーが無くなった際に不図示のトナー補給ローラー駆動回路を介してトナー補給ローラー４６０を回動させてトナーホッパー部にあるトナー４８０を現像ローラー近傍部へ補給する。
【００１９】
４３５は、現像位置を基準にして現像ローラーの回転方向下流側に配置された現像材規制部材であり、現像容器内からのトナーの漏れを防止すると共に、導電ローラー４４０が現像ローラー４１０と近接する領域においてトナー隗で塞がれた空間が生じ、現像ローラー４１０から導電ローラー４４０への静電的なトナーの転移がトナー隗の圧力によって阻害されたり、トナー隗でローラー間が塞がれる事でトナーに不必要な機械的応力が加わりトナーに劣化が生じる事を防いでいる。
【００２０】
４４０は、アルミ等から成る導電ローラーであり、矢印方向に回転駆動を受けると共に、現像ローラー４１０表面にあるトナーが導電ローラー４４０に転移する方向にバイアスが印加されている。従って、反転現像を行っている場合、接地されていても構わない。４４５は、アルミ等の非磁性金属から成る導電性シリンダーであり、内部に固定支持されたマグネットローラー４４７を内包しており、矢印方向に回転駆動を受けると共に導電ローラー４４０上のトナーがシリンダー４４５表面に転移する方向のバイアスが印加されている。つまり、ネガ極性帯電の磁性トナーを使用する反転現像であり、現像ローラーに１８００Ｖｐｐ、２１００Ｈｚ、−４５０Ｖｄｃのバイアスが印加されているとすれば、導電ローラー４４０には−１５０Ｖｄｃ、非磁性スリーブ４４５は接地、あるいは導電ローラー４４０が接地の場合、非磁性スリーブ４４５には＋１５０Ｖｄｃのバイアスが印加されるような関係を取る。つまり、非磁性スリーブ４４５は、電気的ポテンシャルの関係と内包するマグネット４４７の磁気力によって、導電ローラー４４０からトナーを受け取る。さらに、非磁性スリーブ４４５は強磁性ブレード４３５との間に１００〜１５０μｍ程度のギャップを形成して保持され、矢印方向に回転する。非磁性スリーブ４４５上に転移したトナーはブレード４３５とマグネット４４７によって形成される集中磁界を大部分は通過できずに現像ローラー４１０、及び現像マグネット４２０に再び拘束され現像に供される事になる。
【００２１】
（実施例２）
本発明の第２実施例の説明を図４−ａ、及び図４−ｂを用いて行う。図４−ａは本実施例で説明する現像装置と像担持体の位置関係を表す断面構成図であり、図４−ｂは、本現像装置の現像ローラー周りの部材を拡大した図である。本実施例は、非磁性一成分トナーを用い、現像ローラーを感光ドラムに接触させて現像を行う装置に本発明を適用する場合の一例である。
【００２２】
図中１０は、接地されたアルミニュウムドラムに有機感光層を形成した感光ドラムであり、不図示のバイアス電源、及び帯電ローラーによって一様帯電が行われ、不図示の駆動系により矢印方向に回転駆動される。
【００２３】
５００は、現像装置の枠体であり、５８０はトナーホッパー部に収容された一成分非磁性トナー、５７０は攪拌棒であり、５６０はトナー補給ローラーである。トナー補給ローラー５６０はトナーセンサーである５５０からの出力を不図示のＣＰＵ、及びＤＣコントローラーで処理する事により現像ローラー近傍のトナー量を判別し、必要に応じて不図示の駆動手段により矢印方向に回転する事で、ホッパー部から現像ローラー近傍部へのトナー補給を行う。
【００２４】
５１０は、アルミシリンダー表層にシリコーンゴム等から成る弾性層が形成された現像ローラーであり、不図示のバイアス電源から現像バイアスが印加される。５３０はリン青銅から成る金属弾性ブレードであり、現像ローラー５１０に対し圧接され現像ローラー上にコーティングされるトナー量の規制、及びトリボ付与を行っている。５３３はトナー返しであり、トナーが滞留するデッドスペースを埋め、トナーの循環、移動が現像ローラー５１０のトナーコーティング領域において滑らかに無理なく行えるように配置されている。５３７はトナーの攪拌羽根であり、不図示の駆動手段により矢印方向に回転することで、現像ローラー周辺のトナーの動きを促進させ現像ローラー上のトナートリボの上昇と安定化を計る。５５０は、圧電素子から成るトナーセンサーであり、現像器枠体の内側側面に配置され、トナーからの圧力を電気信号に変換し不図示のＣＰＵへ情報を送り、トナーセンサー付近にトナーが無くなった際に不図示のトナー補給ローラー駆動回路を介してトナー補給ローラー５６０を回動させてトナーホッパー部にあるトナー５８０を現像ローラー近傍部へ補給する。
【００２５】
５３５は、現像位置を基準にして現像ローラーの回転方向下流側に配置された現像材規制部材であり、現像容器内からのトナーの漏れを防止すると共に、導電ローラー５４０が現像ローラー５１０と近接する領域においてトナー隗で塞がれた空間が生じ、現像ローラー５１０から導電ローラー５４０への静電的なトナーの転移がトナー隗の圧力によって阻害されたり、トナー隗でローラー間が塞がれる事でトナーに不必要な機械的応力が加わりトナーに劣化が生じる事を防いでいる。
【００２６】
５４０は、アルミ等から成る導電ローラーであり、矢印方向に回転駆動を受けると共に、現像ローラー５１０表面にあるトナーが導電ローラー５４０に転移する方向にバイアスが印加されている。さらに、５５５は表面が鏡面化された導電シリンダーであり、導電ローラー５４０上のトナーが導電シリンダー５５０に静電的に転移する方向にバイアスが印加されると共に、スクレーパー５５７が当接されており、この位置でトナーが掻き取られ再び現像ローラー近傍拘束され現像に供される事になる。
【００２７】
以上の構成を取る事で、現像ローラー５１０上に一成分非磁性トナーの薄層コートを行い現像を行うと、現像工程後、現像ローラー５１０上のトナーは大部分が導電ローラー５４０に静電的に転移するため、現像パターンに応じたトナーパターンの履歴が現像ローラー５１０上から無くなり、ゴーストの発生が無くなる。特に、本発明においては現像ローラー５１０と導電ローラー５４０が、規制部材５３５の働きにより互いのローラーが近接する部分以外にトナー隗が無い状態でトナーの移動を行えるため、不必要な機械劣化をトナーに与えずに現像ローラー５１０上からトナーを回収する事が可能になる。また、現像ローラー５１０から回収したトナーは、導電ローラー５４０、５５５に適切なバイアスを印加する事で静電的に回収を行い、スクレーパー５５７で現像ローラー５１０近傍に戻す工程を取ることで現像ローラーの長手に渡り均一に少量づつトナーを返す事が可能になる。
【００２８】
つまり、現像ローラー５１０上に極薄層のトナーコーティングを行ってもゴーストの発生しない現像器の提供が可能になる。トナーのトリボは現像ローラーとの接触、摺動及び現像ブレードとの摩擦により与えられるため、現像ローラー５１０上に行うトナーコーティングが薄層になると、現像ローラー５１０、及び現像ブレード５３０の単位面積当りに接触するトナー量は必然的に少なくなり、トナーの単位重量当りのトリボ（Ｑ／Ｍ：Ｑは電荷、Ｍはトナー重量）は高くなるため飛び散りやカブリが少なく高精細、かつ長時間の休止後と連続プリント時においてもトナートリボの変化が少なく、ライン巾やドット再現性に変化が少ない安定した現像が可能になる。
【００２９】
【発明の効果】
前述したように、本発明の実施により、現像材を現像材担持体上に薄層、かつ高トリボな状態で担持搬送させてもゴーストの発生しない現像が、実現できるようになる。
【００３０】
現像ローラー上に薄層でムラの少ないトナーコーティングを行う事でローラー上のトナーは高トリボトナーになるため、細線や微小ドットの再現、階調性の再現に優れ、トナーの飛び散りも少なく、グレイスケールの再現性にも優れた画像を現像ゴースト無しで、さらに、耐久の進行や、温度や湿度などの環境変動が生じても現像特性に変化の少ない安定した現像の提供が可能になる。
【００３１】
また、本発明の実施により、現像工程後の現像ローラー上からのトナー回収を主に静電的な作用により行い、現像ローラーのトナーコーティング領域に導く事で、トナーに必要以上の機械適応力を加えずにトナーの薄層均一コーティングが可能になるため、ページプリント枚数が進行してもトナー劣化が少なく、濃度や細線、階調性の再現に優れた現像を長期間に渡って行う事が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例を適用した現像装置の要部断面構成を表す図。
【図２】高コントラストイメージとハーフトーンが混在した画像パターンの一例を表した図。
【図３】高コントラストイメージとハーフトーンが混在した画像パターン上に現像ゴーストが生じた画像を表した図。
【図４】ａは本発明の第２実施例を適用した現像装置の要部断面構成を表す図。ｂは本発明の第２実施例を適用した現像装置の現像ローラー周りの構成拡大図。
【図５】電子写真式ＬＢＰの要部構成断面図。
【図６】従来の現像装置の１つの例を表す要部構成断面図。
【図７】従来の現像装置の２例目を表す要部構成断面図。
【符号の説明】
１、１０  有機感光ドラム
２  帯電部材
３  レーザー露光装置
４、４００、５００  現像器
６  加熱ローラー
７  加圧ローラー
４１、４１０  現像ローラー
４２、４２０  現像マグネット
４４０  導電ローラー
４３、４３０、４３５、５３０、５３５  トナー層厚規制部材
４４５  導電シリンダー
４４７  マグネットローラー
４５、５５、４５０、５５０  トナーセンサー
４６、４６０、５６０  トナー補給ローラー
５３３  トナー返し
５３７  トナー攪拌羽根
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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