(57)【要約】【課題】非接触方式の現像装置において、板状部材を振動電界下に挿入しすることにより、現像音の増加やスジ画像の発生を抑えて、現像剤の飛散やを抑制することができ、良好に現像動作が行われる現像装置及びそれを備えるプロセスカートリッジ及び画像形成装置を提供する。【解決手段】現像剤担持体５が像担持体１と非接触に設けられ、像担持体１と現像剤担持体５との間に板状部材１０を有し、板状部材１０の一端が現像領域１７内に配置され、一端が像担持体１と当接し、板状部材１０の面と現像剤担持体５が当接する。【選択図】図４
2005141085.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
現像剤を収容する現像容器と、少なくとも現像動作を行う状態を含む第一の状態において像担持体と対向する位置に、該像担持体と非接触に設けられ、該現像容器内から前記像担持体へと現像剤を担持搬送する現像剤担持体と、を有し、前記像担持体表面に担持された静電潜像を現像する現像装置において、
前記像担持体と前記現像剤担持体との間に板状部材を有し、該板状部材の一端が現像領域内に配置され、該一端が前記像担持体と当接し、前記板状部材の面と前記現像剤担持体が当接することを特徴とする現像装置。
【請求項２】
現像剤を収容する現像容器と、少なくとも現像動作を行う状態を含む第一の状態において像担持体と対向する位置に、該像担持体と非接触に設けられ、該現像容器内から前記像担持体へと現像剤を担持搬送する現像剤担持体と、を有し、前記像担持体表面に担持された静電潜像を現像する現像装置において、
前記像担持体と前記現像剤担持体との間に一端が自由端でそれに対応する他端側が固定端である板状部材を有し、前記自由端が現像領域内に配置され、前記自由端側で前記板状部材の面が前記像担持体と当接し、前記固定端側で前記板状部材の面と前記現像剤担持体が当接し、前記現像剤担持体と前記像担持体との双方が異なる位置で前記板状部材と接触することを特徴とする現像装置。
【請求項３】
更に、前記第一の状態において前記像担持体と前記現像剤担持体とを非接触に維持する保持手段を有することを特徴とする請求項１又は２の現像装置。
【請求項４】
前記像担持体を前記第一の状態における位置から移動させ、前記現像装置周囲から除去した時に、前記板状部材は前記現像剤担持体と非接触となるように配置されることを特徴とする請求項１、２又は３の現像装置。
【請求項５】
前記像担持体及び前記現像剤担持体を前記第一の状態における位置から移動させ、前記像担持体を前記現像装置周囲から除去し且つ前記現像剤担持体を前記現像装置から取り外した場合において、前記板状部材の、前記像担持体の前記第一の状態における領域への侵入量をＡ、前記板状部材の、前記現像剤担持体の前記第一の状態における領域への侵入量をＢとした場合、
０≦Ｂ≦Ａ
であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかの項に記載の現像装置。
【請求項６】
表面に静電潜像が形成される像担持体と、前記静電潜像を現像する請求項１〜５のいずれかの項に記載の現像装置を具備することを特徴とするプロセスカートリッジ。
【請求項７】
表面に静電潜像が形成される像担持体と、前記静電潜像を現像する請求項１〜５のいずれかの項に記載の現像装置を具備することを特徴とする画像形成装置。
【請求項８】
請求項６に記載のプロセスカートリッジを具備することを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モノクロプリンタ、カラープリンタ、ファクシミリ又は複写機等、電子写真方式の画像形成装置、プロセスカートリッジに用いられ、一成分又は二成分の現像剤を用いて像担持体上の静電潜像を非接触で現像を行う現像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、静電記録方式や電子写真画像形成装置に用いられる現像装置としては、現像ローラ、現像スリーブ等の現像剤担持体と感光ドラム、感光ベルト等の像担持体とが非接触に配置される非接触方式の現像装置が多く用いられている。
【０００３】
非接触現像装置は振動電界によって、現像剤担持体から現像剤を飛翔させて現像を行う。特許文献１にはこのような現像剤の飛翔を制御する目的で現像領域内に板状電極部材を設ける構成が開示されている。又、特許文献２には静電潜像後端での現像剤の偏りを防止する目的で板状電極部材の設定位置に関する構成が開示されている。又、特許文献３には、像担持体と現像剤担持体の間に板状部材を挿入し、像担持体と現像剤担持体の間隔を維持する構成が開示されている。これらは、いずれも、現像剤担持体と像担持体と間に板状部材を設置することで、現像剤担持体の位置及び現像剤飛散、静電潜像後端における現像剤の偏り等の現像状態を規制していることが特徴である。
【０００４】
しかしながら、上記、特許文献１、特許文献２に記載の構成では板状部材の一部が実質的な現像剤の振動領域内にあるために、板状部材が励振され、現像時の現像音が大きくなるという問題点がある。又、特許文献３に記載の構成では板状部材と像担持体との当接圧が高く、スジ画像が発生しやすい。
【０００５】
つまり、非接触現像特有の問題点としての飛翔現像剤が現像領域外に飛散し画像形成装置を汚染するという現像剤飛散の問題、及び静電潜像後端における現像剤の偏りを解決するには特許文献１〜３のいずれの構成も不十分である。
【特許文献１】特開平８−３００８９号公報
【特許文献２】特許第３３６６９６８号公報
【特許文献３】特公平６−４８４０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、非接触方式の現像装置において、板状部材を振動電界下に挿入しすることにより、現像音の増大やスジ画像の発生を抑えて、現像剤の飛散やを抑制することができ、良好に現像動作が行われる現像装置及びそれを備えるプロセスカートリッジ及び画像形成装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
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及び画像形成装置にて達成される。要約すれば、第一の本発明は、現像剤を収容する現像容器と、少なくとも現像動作を行う状態を含む第一の状態において像担持体と対向する位置に、該像担持体と非接触に設けられ、該現像容器内から前記像担持体へと現像剤を担持搬送する現像剤担持体と、を有し、前記像担持体表面に担持された静電潜像を現像する現像装置において、
前記像担持体と前記現像剤担持体との間に板状部材を有し、該板状部材の一端が現像領域内に配置され、該一端が前記像担持体と当接し、前記板状部材の面と前記現像剤担持体が当接することを特徴とする現像装置を提供する。
【０００８】
第２の本発明は、現像剤を収容する現像容器と、少なくとも現像動作を行う状態を含む第一の状態において像担持体と対向する位置に、該像担持体と非接触に設けられ、該現像容器内から前記像担持体へと現像剤を担持搬送する現像剤担持体と、を有し、前記像担持体表面に担持された静電潜像を現像する現像装置において、
前記像担持体と前記現像剤担持体との間に一端が自由端でそれに対応する他端側が固定端である板状部材を有し、前記自由端が現像領域内に配置され、前記自由端側で前記板状部材の面が前記像担持体と当接し、前記固定端側で前記板状部材の面と前記現像剤担持体が当接し、前記現像剤担持体と前記像担持体との双方が異なる位置で前記板状部材と接触することを特徴とする現像装置を提供する。
【０００９】
第３の本発明は、表面に静電潜像が形成される像担持体と、前記静電潜像を現像する第１又は第２の本発明の現像装置を具備することを特徴とするプロセスカートリッジを提供する。
【００１０】
第４の本発明は、表面に静電潜像が形成される像担持体と、前記静電潜像を現像する第１又は第２の本発明の現像装置を具備することを特徴とする画像形成装置を提供する。
【００１１】
第５の本発明は、第３の本発明のプロセスカートリッジを具備することを特徴とする画像形成装置を提供する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の現像装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置は、現像剤を収容する現像容器と、像担持体と対向する位置に、像担持体と非接触に設けられ、現像容器内から像担持体へと現像剤を担持搬送する現像剤担持体と、を有し、像担持体表面に担持された静電潜像を現像する現像装置において、像担持体と現像剤担持体との間に板状部材を有し、板状部材の一端が現像領域内に配置され、一端が像担持体と当接し、板状部材の面と現像剤担持体が当接するので、現像剤担持体と像担持体の作る現像領域近傍の空気流を効果的に抑制できるため、飛翔制御板が励振されて発生する現像音やスジ画像が発生すること無しに、現像剤飛散防止効果、静電潜像後端の現像剤の偏りの防止効果を発揮することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明に係る現像装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置を図面に則して更に詳しく説明する。
【００１４】
実施例１
図１３は、本発明の現像装置又はプロセスカートリッジが設置される画像形成装置の典型的な一例の概略構成模型図である。本例の画像形成装置は、転写方式電子写真プロセス利用の複写機又はプリンタであり、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの４色の現像装置１００を備え、それぞれ毎に像担持体である感光ドラム１を有して、現像装置１００と像担持体１を含む画像形成手段を一体化して画像形成部Ｓとし、それを転写材の搬送方向に沿って鉛直方向に配置したインライン方式の画像形成装置である。もちろん、現像装置１００の数や色や、画像形成装置の全体構成としては、これに限るものではない。
【００１５】
ここでは、それぞれの画像形成部Ｓにおいて、像担持体として、ドラム型の電子写真感光体（以下、「感光ドラム」と称す。）１が備えられ、矢印Ｒ１方向に所定の周速度（プロセススピード）をもって回転駆動され、この感光ドラム１に対して、帯電、画像露光、現像、転写、クリーニングの画像形成工程（作像プロセス）が適用される。
【００１６】
尚、画像形成部Ｓは、実施例５に説明するプロセスカートリッジ１１０として、画像形成装置に着脱自在に設置することができるようにしてもよい。
【００１７】
即ち、回転駆動される感光ドラム１は、その表面が一次帯電器（帯電ローラ）１０２によって所定の極性・電位に一様に帯電処理される。本例では、マイナス帯電される感光ドラム１を使用した場合について説明する。
【００１８】
次いで、その帯電処理面に画像情報書き込み手段としての、不図示の原稿画像の投影露光装置、画像変調されたレーザビームの走査露光装置等から構成される画像露光手段１０３による画像露光Ｌがなされることで、露光明部の帯電電位が減衰して感光ドラム１表面に露光画像情報に対応した静電潜像が形成される。
【００１９】
その静電潜像が現像位置Ｎにおいて、現像装置１００により可転写の現像剤像（トナー像、顕画化像）として順次に可視画像化される。
【００２０】
こうして感光ドラム１上に形成されたトナー像は、転写部位Ｎ５において転写手段５により転写材（転写紙）Ｐに転写される。
【００２１】
本例における転写手段はローラ形状の接触転写帯電器（転写ローラ）１０５を用いた接触転写方式の転写手段である。
【００２２】
転写ローラ１０５は、例えば、芯金と該芯金周りに形成した中抵抗の弾性層とで構成されるものであり、感光ドラム１に弾性層の弾性に抗して所定の押圧力をもって圧接させて転写部位Ｎ５（転写ニップ部）を形成させ、感光ドラム１の回転に順方向のＲ５方向に、感光ドラム１の回転周速度と略同周速度で回転する。
【００２３】
転写材Ｐは給送手段部１１６から給紙され、転写部位Ｎ５の手前側に配設したレジストローラ１０４によりタイミング合わせされて転写部位Ｎ５に給送される。
【００２４】
即ち、レジストローラ１０４は、回転感光ドラム１の表面に形成されたトナー像領域の先端部が転写部位Ｎ５に到来したとき、転写材Ｐの先端部もちょうど転写部位Ｎ５に到来するタイミングになるように転写材Ｐを転写部位Ｎ５に給送させる。
【００２５】
転写部位Ｎ５に給送された転写材Ｐは、その表面が感光ドラム１に密着して転写部位Ｎ５を挟持搬送されていく。又、転写部位Ｎ５に転写材Ｐの先端部が到来してから後端部が転写部位Ｎ５を抜け出るまでの間、転写ローラ５の芯金には不図示の転写バイアス電源から所定のプラス極性の転写バイアスが印加される。
【００２６】
そして、転写材Ｐが転写部位Ｎ５を挟持搬送されていく過程において、転写材Ｐが各色の画像形成部Ｓの転写部位Ｎ５を通過し、それに従って、順に各色の感光ドラム１側のトナー像が転写材Ｐ側に、接触転写帯電器としての転写ローラ５によって形成される転写電界の作用及び転写部位Ｎ５における押圧力にて順次に重ねて転写されていく。
【００２７】
転写材Ｐは、転写部位Ｎ５を出ると感光ドラム１の表面から分離されて定着器１０９に搬送され、転写を受けたトナー像が永久固着像として転写材Ｐ面に定着処理され、画像形成物（コピー、プリント）として排紙される。
【００２８】
転写材Ｐ分離後の感光ドラム１表面は、クリーニング手段であるクリーナ１０７ａによって残留トナーや紙粉等の付着汚染物の除去を受けて清掃され、繰り返して画像形成に供される。
【００２９】
ここで、こうした画像形成装置に設けられた本発明の現像装置１００について、詳しく説明する。図１は、画像形成装置の主要部を説明する断面図である。本発明は、上記に説明した以外の構成の画像形成装置にても適用されるが、少なくとも本発明の画像形成装置は、図１に示されるように、感光ドラム１とそれに対向する現像装置１００が設けられている。像担持体としては、光導電体を塗布した金属円筒、本実施例では、アルミ管に感光物質を塗布したもので構成される感光ドラム１が使用される。感光ドラム１上には、例えば上記に説明したように、静電潜像が形成される。感光ドラム１には現像装置１００が対向して配置されている。現像装置１００は現像剤であるトナーＴを収容した現像容器８を有する。
【００３０】
現像容器８は、感光ドラム１と対向する部分が開口しており、その開口部に現像剤担持体としての現像ローラ５が設置されており、トナーＴを表面に担持して回転することで、現像容器８内部からトナーＴを感光ドラム１表面に搬送する。ここでは、現像ローラ５は感光ドラム１との対向部で、感光ドラム１の移動方向Ｒ１と同方向に表面が移動する回転方向、つまり順方向Ｒ２に回転している。
【００３１】
現像ローラ５としては、芯金部は、端部の軸掛け部分として図２に示すようにつきだした部分５ｂが直径１０ｍｍで、感光ドラム１と近接する部分は直径１６ｍｍの金属ローラ５ｃが使用されており、その金属ローラ５ｃの表面にウレタンコーティングを施したものである。コーティング膜はウレタンコーティング以外にも通常接触現像用の現像ローラ５の表層に用いられるシリコーン系、ＮＢＲ、ヒドリン系、ナイロン、フッ素樹脂等をバインダーとして各種表面粗さ調整用の粗し粒子、帯電制御剤等を配合した表層コートであっても構わない。又、非接触現像用のフェノール樹脂をバインダとし、各種カーボンを分散したものも同様に好適に用いることができる。
【００３２】
本例ではトナーＴは非磁性一成分且つ負帯電性であり、イエロー・マゼンタ・シアン・ブラック等の色素を有する顔料又は染料を含有している。現像容器８中には、各種形状に加工された板状もしくはスクリュー等から構成されるトナー撹拌部材１５が、図１における矢印の方向に回転しており、現像容器８中のトナーＴを現像ローラ５方向に搬送して、トナー供給路を形成している。ここで撹拌部材１５は各種現像容器８形状に合わせて、現像容器８端部から現像ローラ５までトナーを搬送するトナー供給路を形成出来れば撹拌部材１５の個数は問わない。現像ローラ５には、剥ぎ取り／供給ローラ６が当接又は非接触で対向される。
【００３３】
現像容器８内で現像ローラ５と対向して回転する剥ぎ取り／供給ローラ６は、回転駆動を受け現像ローラ５との速度差が設けられ、現像ローラ５に適正な量のトナーを供給すると同時に、感光ドラム１対向位置を通過しても現像されなかった現像ローラ５上のトナーを剥ぎ取る役目を担う。回転方向は特に限定されないが、現像ローラ５と同方向であることがトナー供給と剥ぎ取り性能の観点から好ましい。
【００３４】
現像容器８開口部にて、現像ローラ５には、その回転方向Ｒ２上流側にトナー量規制部材として規制ブレード９が当接されており、現像ローラ５上のトナーを規制してトナー薄層を形成し、現像領域（ドラム１対向位置）に搬送されるトナー量を規定するとともに、トナーＴと規制ブレード９の摺擦によりトナーを帯電させる役目も担っている。
【００３５】
規制ブレード９は、例えば厚さ数百μｍのリン青銅・ステンレス等の金属薄板が用いられる。よりトナーを均一に摩擦帯電するために現像ローラ５と当接する表面にポリアミドエラストマー等の薄膜をラミネートしても良い。又、金属薄板の先端部にウレタン、シリコーン等のチップが接着または一体成型されていても構わない。
【００３６】
金属薄板の弾性によって規制ブレード９は均一に現像ローラ５に当接するように設定される。感光ドラム１と現像ローラ５の対向部近傍の現像領域に搬送されるトナー量及びトナーの帯電量は、現像ローラ５上に接触する規制ブレード６の当接圧や当接長さ等により決定され、当接圧は金属薄板の材質、厚さ、たわみ量、現像ローラ５との当接角によって決定され、現像ローラ５上の搬送トナー量は表面単位面積当たりで０．３〜１．０ｍｇ／ｃｍ2程度になるように各要素が設定される。
【００３７】
現像容器８開口部で、現像ブレード９と反対側の現像ローラ５より感光ドラム１の回転方向Ｒ１下流側に設けられた現像アゴ３９は、現像ローラ５を覆う保護部材であるとともに画像形成時は現像部から飛散するトナーを捕集する役割も担う。
【００３８】
上記構成の現像装置１００は、非接触方式を採用した現像装置であり、感光ドラム１に形成された静電潜像へと、現像ローラ５が現像ブレード９によって層厚規制されたトナーを担持搬送して付着することで、それが現像されるが、感光ドラム１は不図示の駆動手段によって図に示される回転方向Ｒ１に回転駆動を受けている。そして、感光ドラム１と現像ローラ５は一定の隙間を有して非接触に保たれ、現像ローラ５上のトナーはこの隙間（以下、その隙間を「ＳＤ間隔」と称す。）を飛翔して感光ドラム１上の静電潜像に付着する。そして、トナーを飛翔させるために現像ローラ５には現像バイアスとしての交番電圧Ｖが印加される。
【００３９】
こうした非接触現像装置は振動電界によって現像剤担持体から現像剤を飛翔させて現像を行うが、本実施例では、現像剤の飛翔を制御する目的で現像領域内に板状部材を設ける構成が採用される。板状部材は、静電潜像後端での現像剤の偏りを防止する効果がある。
【００４０】
ところが、従来では、前記に説明したように、現像音が大きくなることや、スジ画像の発生、飛散現像剤による画像形成装置の汚染という問題が生じた。
【００４１】
本実施例では、こうした板状部材として、現像ローラ５と感光ドラム１との間にはトナーの飛翔制御板１０が配置されている。飛翔制御板１０の材質は電気的絶縁性に優れるものが好ましく、体積抵抗が１０9Ωｃｍ以上であれば特に材質は限定されない。例えば、ポリウレタン、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ＰＶＣ、アクリル系樹脂、スチレン−酢酸ビニル共重合体等の高分子材料を厚み１０〜５００μｍ程度のシート状にしたものを用いることができる。特に、シート状態で１本の指で押して一端が容易に撓み、離した時に先端位置が容易に元の位置に戻る程度の柔らかさと弾性を有することが好ましい。
【００４２】
飛翔制御板１０は一端１０ｂが規制ブレード９側で固定され、他端が自由端１０ａとなっている。そして、感光ドラム１や現像ローラ５が正位置に取り付けられた図１に示される状態である時、少なくとも現像動作中（本明細書にては、「第一の状態」と称す。）は、飛翔制御板１０は異なる位置で感光ドラム１と現像ローラ５の双方に当接するよう配置される。尚、実際の現像時において、現像ローラ５の表層にはトナーが担持されているため、正確には、現像ローラ５表面にあるトナー層と接触しているのであって、直接現像ローラ５表面と飛翔制御板１０が接する部位は無いか少ない。
【００４３】
飛翔制御板１０の自由端側の先端１０ａは交番電界によって、トナーが飛翔する実質的な現像領域内に配置され、感光ドラム１の移動方向Ｒ１上流側のトナー飛翔を物理的に阻害して飛翔領域を制限している。更に、飛翔制御板１０を用いることで、画像後端のトナー偏りを減少させることができる。
【００４４】
図２に、飛翔制御板１０の斜視図を示す。感光ドラム１は矢印の方向Ｒ１に回転し、感光ドラム１と対向して現像ローラ５が配置される。前記に説明したように、現像ローラ５の回転中心と同軸に芯金５ｂが端部側に伸びており、矢印の方向に回転駆動を受ける。本実施例では、芯金５ｂ部は直径１０ｍｍで、感光ドラム１と近接する部分は直径１６ｍｍの金属ローラ５ｃの表面にウレタンコーティングを施した現像ローラ５が使用されている。芯金５ｂは不図示の加圧手段により、保持手段としての間隔維持コロ１１を介して感光ドラム１側に押圧されるか、もしくは感光ドラム１側から押圧力を受けている。
【００４５】
芯金５ｂの両端部には摺動性ＰＯＭ等、摺動性にすぐれ、圧縮歪みが比較的小さい有機高分子材質等から構成される間隔維持コロ１１が回転自在に勘合され、現像ローラ５よりも大きい外径を有しており、押圧力によって感光ドラム１と当接して現像ローラ５と感光ドラム１を一定の間隔に保つ。本実施例では、現像ローラ５と感光ドラム１との間の間隔（ＳＤ間隔）は３００μｍに維持される。
【００４６】
感光ドラム１と現像ローラ５の間隔は狭いと、比較例３で後述するように感光ドラム１と現像ローラ５との間に飛翔制御板１０が密着して挟まれ、つまり、飛翔制御板１０の感光ドラム１との接触部１ａと現像ローラ５との接触部５ａとの距離が短くなり、スジ画像が発生しやすくなるため好ましくない。ＳＤ間隔の変動を考慮して、飛翔制御板１０が感光ドラム１と現像ローラ５に挟まれないようにするために、ＳＤ間隔は１０μｍ以上であることが好ましく、後述するように適度な剛性を有するシートの厚みは４０μｍ以上であることを考慮すると、ＳＤ間隔は５０μｍ以上であることがより好ましい。又、ＳＤ間隔が広くなるとトナーが飛翔しにくくなるため、現像音の観点からは好ましいが、現像性が低下して現像装置１００本来の目的を果たさなくなるため、１ｍｍ以下が好ましく、５００μｍ以下であることがより好ましい。
【００４７】
このように、本実施例においては、現像ローラ５と感光ドラム１との距離（ＳＤ間隔）は、保持手段である間隔維持コロ１１によって一定に維持されるので、飛翔制御板１０は、ＳＤ間隔の維持の働きはそれほど考慮して設置しなくてもよい。
【００４８】
ここで、図３を用いて、飛翔制御板１０を設けない場合のトナーの動きについて説明する。図３（ａ）に、感光ドラム１及び現像ローラ５が静止した状態で間隔を持って配置されている様子が示されている。感光ドラム１と現像ローラ５間には振動電界が形成され、電界によって形成される電気力線３８は、感光ドラム１と現像ローラ５との間隔Ｎで、断面で樽型に並んだ曲線状に形成される。この間隔Ｎ内において、一方の電界により、現像ローラ５表面から垂直にトナーＴが飛び出す。
【００４９】
ここで、現像ローラ５は曲面であるので、感光ドラム１と最近接部ｎ１以外の場所では、最近接部ｎ１から離れる方向の加速度を受けて飛び出す。感光ドラム１に近づいて、電界の向きが変わると、更に感光ドラム１表面から垂直方向に加速を受け、上記最近接部ｎ１から離れる方向に移動し、最近接部ｎ１から離れる方向の加速度にて飛び出し、図３（ａ）にては、トナーＴは、中央から外側へ向かう軌跡３７を描く。つまり、感光ドラム１と現像ローラ５の間にいるトナーＴの中で最近接部ｎ１より画像形成方向上流側のトナーＴは更に上流側に移動し、下流側のトナーＴは更に下流側に移動するように動く。
【００５０】
尚、画像形成方向とは、画像が先に形成される側を上流とし、後から形成される側を下流とする、感光ドラム１の回転方向Ｒ１のことを示す。
【００５１】
図３（ｂ）に、ベタ画像の画像形成方向後端を現像している様子を示す。ドラム１上に形成された静電潜像は、トナーＴの付着しない領域の帯電量は−５００Ｖであり、ベタ部は−１００Ｖである。トナーＴはベタ部に付着するが、感光ドラム１と現像ローラ５との最近接部ｎ１より表面移動方向Ｒ１又はＲ２上流側で飛翔しているトナーＴ及び感光ドラム１上のトナーＴは振動電界によって、更に上流側に動く力が働き、潜像の後端部では回り込み電界が生じており、そこでブロックされる。その結果、ベタ部の後端にトナーＴが偏って現像されるという問題が発生する。
【００５２】
飛翔制御板１０は最近接部ｎ１より画像形成方向上流側で現像されるトナーＴの量を抑制し、トナーＴの偏りを防止するものである。飛翔制御板１０を回り込んで現像するトナーＴを減らすために、飛翔制御板１０を感光ドラム１に当接させることが上記トナー偏りを防止するためには好ましい構成である。
【００５３】
そこで、飛翔制御板１０は、感光ドラム１と現像ローラ５の最近接部ｎ１の近傍の隙間に感光ドラム１の回転方向Ｒ１上流側から挿入されている。飛翔制御板１０が現像領域の全面に効果を発揮するために、現像ローラ５の軸方向での飛翔制御板１０の長さは、現像に供される現像剤が現像ローラ５軸方向に塗布される幅より広いことが好ましい。
【００５４】
又、間隔維持コロ１１に飛翔制御板１０が挟まるとＳＤ間隔が変動し、現像特性が大きく変化して好ましくないため、上記飛翔制御板１０の現像ローラ５軸方向の長さは両間隔維持コロ１１間の距離よりも短いことが好ましい。
【００５５】
ところで、本実施例では、飛翔制御板１０の自由端側の先端１０ａを感光ドラム１に当接し、トナー偏りをより効果的に防止する。飛翔制御板１０の先端１０ａが感光ドラム１に当接しないと、後述のように現像時に発生する現像音が増大するため好ましくない。
【００５６】
又、飛翔制御板１０が現像ローラ５もしくは現像ローラ５上のトナー層に当接しないと同様に現像時に発生する現像音が増大するため好ましくない。通常現像時にはＳＤ間隔の中で振動電界が形成され、トナーが飛翔し、振動周波数によっては往復運動を行う。飛翔制御板１０は強い振動電界による静電的な力とトナーの衝突による物理的な力の両方を受けて感光ドラム１と現像ローラ５間を往復する方向で励振される。この飛翔制御板１０の振動が現像時の現像音を増大させることを本発明者は見出した。
【００５７】
ここで、現像ローラ５側は、エッジで現像ローラ５に当接すると、現像に供給される前の現像ローラ５上のトナーを掻き取ってしまい、現像が正常に行えないため面で当接し、現像ローラ５上のトナーコートをなるべく乱さないことが好ましい。
【００５８】
又、飛翔制御板１０を現像ローラ５側と感光ドラム１側の双方に当接させることで飛翔制御板１０の感光ドラム１側への振幅と現像ローラ５側への振幅を共に抑制し、現像音を大幅に低減できることを見出した。
【００５９】
更にはどちらか一方にのみ当接する場合は、他方の回転体が作る空気流によってトナー飛散が発生する。例えば、飛翔制御板１０がない場合は感光ドラム１と現像ローラ５の回動によってできる空気流が現像領域で飛翔しているトナーを押し流して、トナーが現像領域外に飛翔し、現像装置１００の筐体や画像形成装置を汚染することがある。飛翔制御板１０が感光ドラム１にのみ触れる場合は、感光ドラム１表面の空気層流を抑制することには効果があるが、現像ローラ５表面の空気層流を抑制することができず、程度は改善されるもののトナー飛散が発生する。又、現像ローラ５のみと触れる場合も同様である。両者に接する本発明の構成では感光ドラム１が作る空気流、現像ローラ５が作る空気流の双方を現像領域に近いところで抑制するために、ほぼ現像領域外へ押し出す方向の空気流を大幅に減少させることが可能となり、トナー飛散の問題を大幅に軽減することができる。
【００６０】
図４は、本実施例における現像装置１００を説明する飛翔制御板１０先端１０ａ近傍の拡大断面図である。感光ドラム１と現像ローラ５は、前記に記載したように、点線で示される間隔維持コロ１１によって非接触に、その間隔は３００μｍに保たれている。
【００６１】
感光ドラム１の回転方向Ｒ１に対して上流側から飛翔制御板１０が挿入され、現像ローラ５の回転方向は特に限定されないが、本実施例では感光ドラム１は図中の矢印の方向Ｒ１に回転しており、対向部近傍で感光ドラム１と同方向Ｒ２に移動するように現像ローラ５は回転している。
【００６２】
飛翔制御板１０は、感光ドラム１と現像ローラ５の対向部の隙間に挿入され、飛翔制御板１０の自由端側の先端部１０ａが、感光ドラム１と現像ローラ５の最近接部ｎ１に近い図中位置１ａで感光ドラム１と当接している。飛翔制御板１０の他端１０ｂは台座３４に固定されている。飛翔制御板１０の先端１０ａより若干台座３４寄りの位置５ａで飛翔制御板１０の面が現像ローラ５と接している。通常現像時は現像ローラ５の表面はトナーがあるため、正確には表層のトナー層と接する。
【００６３】
飛翔制御部材１０の先端１０ａは感光ドラム１に侵入するように配置され且つ現像ローラ５とは触れないように配置されている。つまり、前記の第一の状態における位置から感光ドラム１を移動させ、感光ドラム１を現像装置１００の周辺から除去した場合、飛翔制御板１０は、図４では点線１０ｃに示されるようになり、第一の状態にて感光ドラム１が存在した領域に侵入するように広がる。そして、感光ドラム１を第一の状態における位置に装着すると、台座３４の支持点から先端側で飛翔制御板１０が撓み、現像ローラ５とは面５ａで当接し、感光ドラム１とはエッジ（先端）で当接するように配置されている。この時、先端の当接位置１４は実質的な現像領域１７内にある。
【００６４】
現像領域１７は、実質的に感光ドラム１と現像ローラ５との対向部で現像が行われる領域であり、以下のようにして定義することができる。まず、現像装置１００を稼動し、現像ローラ５上にトナーＴが担持された状態で現像装置１００の稼動を停止する。飛翔制御板１０をはずし、感光ドラム１、現像ローラ５の回転を停止した状態で、通常現像時に印加される交番電界を１０秒程度作用させた後、バイアスの印加を停止する。再現性良く現像領域を測定するために、交番電界を停止する時にトナーが感光ドラム１側に移動する方向の電界を最後に停止することが好ましい。以上によって、現像ローラ５上で現像領域内のトナーが現像領域外に押し出され、現像ローラ５上にほとんどトナーが付着していない領域ができ、この領域が現像領域１７である。
【００６５】
現像領域１７を求めた後、飛翔制御板１０と透明ドラムを装着し、飛翔制御板１０の先端位置とトナーの欠乏領域との相対位置を目視によって観察し、感光ドラム１側から見たときの飛翔制御板１０先端位置が現像領域１７内にあるようにシート位置を設定する。通常現像領域１７は１〜４ｍｍ程度あり、ＳＤ間隔または飛翔制御板１０の厚みより明らかに広いため、目視の角度や透明ドラムの屈折率等の影響を大きく受けずに現像領域１７内に先端位置を設定することが可能である。本実施例では、現像領域１７のほぼ中央ｎ２に飛翔制御板１０先端位置を配置した。
【００６６】
図５（ａ）には上記構成を実現するための飛翔制御板１０の配置を説明する断面図である。この断面図において、台座３４には飛翔制御板１０の一端１０ｂが固定されており、支持点ｃから自由端である先端１０ａ側の飛翔制御板１０が可撓部となっている。飛翔制御板１０の先端１０ａは感光ドラム１がないときには、感光ドラム１が配置される領域内の点ａに配置される。点ｃを中心として、半径を線分ａｃとする円弧αの、第１の位置における感光ドラム１の外周がなす曲線βとの交点をｂとする。
【００６７】
この時、（１）線分ｂｃが現像ローラ５の外周がなす曲線γと交点ｄを持ち、且つ（２）感光ドラム１が第一の状態にない時は、線分ａｃと現像ローラ５の外周がなす曲線γは交点を持たないように支持点ｃと先端位置ａを配置する、（１）と（２）のことが上記構成を達成ために必要である。
【００６８】
この構成を実現すると、第一の状態において、飛翔制御板１０は、先端１０ａで感光ドラム１に当接し、自由端１０ａと固定端１０ｂとの間の面５ａで現像ローラ５に当接することとなる。
【００６９】
飛翔制御板１０の厚みｔを考慮すると、図５（ｂ）に示すように、先端部の一部を内包する厚みｔを半径とする円ｔ１、ｔ２内の任意の点をａとして構わない。
【００７０】
先端がエッジで当接するか否かは感光ドラム１と同じ形状で光透過性の高いガラス又はプラスチック製のドラムを装着して先端の当接状態が線状または面状であるかを観察し、必要であれば水等の液体を当接部に少量つけて、液体の表面張力によって埋まる隙間が当接点を挟んで両側にあるときは面当たり、片側にしかない場合はエッジ当たりであると言える。そして、透明ドラムと飛翔制御板１０の先端１０ａの接触がエッジ当たりになるように先端位置ａと支持点ｃを調整する。
【００７１】
つまり、本実施例では、図１の現像装置１００に上記飛翔制御板１０を装着し、飛翔制御板１０は厚みが５０μｍのＰＥＴシートを用い、台座３４の支持点ｃから先端１０ａまでの長さ、即ち自由長を８．１ｍｍとしたものを用いた。飛翔制御板１０の先端１０ａは現像領域１７内に配置して感光ドラム１と当接するようにし、そのときの現像領域１７の幅は約４ｍｍであり、飛翔制御板１０の先端１０ａから他端１０ｂ側約２ｍｍの位置５ａで現像ローラ５と当接する構成とした。
【００７２】
ここで、実際に、シアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの４色のトナーを本実施例の現像装置１００の４つに各々充填し、図１３に示す画像形成装置に装着して、以下の画像形成条件にて画像形成を行って、本実施例の有効性を調べた。
【００７３】
感光ドラム１：感光ドラム１の外径は３０ｍｍのものを用い、感光ドラム１の表面は−５００Ｖに帯電されている。感光ドラム１は回転周速を５０ｍｍ／ｓとした。
【００７４】
現像ローラ５：現像ローラ５は直径１６ｍｍであり、感光ドラム１と３００μｍの間隔がＳＤ間隔コロ１１によって保たれている。現像ローラ５には平均電圧（直流成分）が−２６０Ｖ、周波数が３ｋＨｚ、振幅が１．８ｋＶ（ピーク・ツウ・ピーク）でデューティ５０％の矩形波を印加した。現像ローラ５の回転周速は７５ｍｍ／ｓとした。現像ローラ５上のトナーは１平方ｃｍあたり０．４ｍｇの担持量であり、帯電量は２０〜３０μＣ／ｍｇであった。
【００７５】
上記担持量と帯電量は感光ドラム１がない状態で現像装置１００を３０秒程稼動させ、停止した後、現像領域１７近傍の現像ローラ５上のトナーを吸引し、現像ローラ５上のトナーコート量、及び同トナーコートの帯電量を計測した物である。
【００７６】
この条件で、シアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの４色のトナーを本例の現像装置１００の４つに各々充填し、図１３に示す画像形成装置に装着して気温２３℃相対湿度５０％の環境で５０００枚印字を行った。
【００７７】
その結果、現像装置１００のアゴ部３９に付着したトナー量を吸引して重量を計測したところ、６．２〜１０．７ｍｇであった。
【００７８】
現像ローラ５の軸方向に現像装置１００から５０ｃｍ離れたところで測定した３．１５ｋＨｚ帯の現像音は４５ｄＢであった。又、飛翔制御板１０を取り外した時の現像音は４１ｄＢ、現像ローラ５へバイアスを印加しないときの現像器稼動音量は４０ｄＢであった。
【００７９】
音量の測定は小野測器の積分型精密騒音計ＬＡ−５１１０を用いリアルタイムオクターブフィルタによる周波数解析で現像周波数と最も近い３．１５ｋＨｚ帯の音量を計測した。
【００８０】
ここで、比較例１を用いて、本実施例の効果を検討する。
【００８１】
比較例１
図６は上記画像形成装置における、比較例１の現像装置１００ａを説明する飛翔制御板１０先端近傍の拡大断面図である。尚、図６に示した以外の現像装置１００ａの構成は図１に示した現像装置１００と同様であるので、同じ部材を示す場合は同じ参照番号を用いる。
【００８２】
ここで、飛翔制御板１０の材質は、実施例１と同様のもので、ＰＥＴシートで厚みが５０μｍであり、感光ドラム１の回転方向Ｒ１上流側から挿入されており、上記にて定義した現像領域１７のほぼ中央ｎ２に先端１０ａ位置があるように調整されている。そして、飛翔制御板１０は現像上流端１７ａ近傍の位置５ａで現像ローラ５と当接している。
【００８３】
そして、現像ローラ５及び感光ドラム１の構成及び位置関係は、実施例１と同様のものである。
【００８４】
しかし、本比較例においては、感光ドラム１及び現像ローラ５がないときの飛翔制御板１０は、図６の点線１０ｄの位置にあり、先端１０ａが第一の状態における感光ドラム１の領域になく、第一の状態における現像ローラ５の領域に一部が侵入している。つまり、感光ドラム１の方に侵入していない。即ち、現像ローラ５が第一の状態に装着されているときは、飛翔制御板１０が現像ローラ５との当接点５ａで押力を受けて撓み、飛翔制御板１０先端１０ａは感光ドラム１と非接触の位置にある。
【００８５】
本比較例を用いて、実施例１で行ったのと同様の条件で、シアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの４色のトナーを本比較例の現像装置１００ａの４つに各々充填し、図１３に示す画像形成装置に装着して気温２３℃相対湿度５０％の環境で５０００枚印字を行った。
【００８６】
その結果、実施例１と同様の測定方法で現像ローラ５の軸方向に現像装置１００から５０ｃｍ離れたところで測定した３．１５ｋＨｚ帯の現像音は６０ｄＢであった。また飛翔制御板１０を取り外した時の現像音は４１ｄＢ、現像ローラ５へバイアスを印加しないときの現像器稼動音量は４０ｄＢであった。
【００８７】
現像装置１００ａのアゴ部３９に付着したトナー量を吸引して重量を計測したところ、３４．８〜５８．３ｍｇであった。
【００８８】
つまり、本比較例では、実施例１より現像音が大きく、又、アゴ部３９への飛翔現像剤の量が多くなっている。これより、飛翔制御板１０の先端１０ａが感光ドラム１に接触していることが、現像音抑制や飛翔現像剤減少に有効に働くあることがわかった。
【００８９】
比較例２
図７は上記画像形成装置における、比較例１の現像装置１００ｂを説明する飛翔制御板１０先端１０ａ近傍の拡大断面図である。尚、図７に示した以外の現像装置１００ｂの構成は図１に示した現像装置１００と同様であるので、同じ部材を示す場合は同じ参照番号を用いる。
【００９０】
ここで、飛翔制御板１０の材質は、実施例１と同様のもので、ＰＥＴシートで厚みが５０μｍであり、感光ドラム１の回転方向Ｒ１上流側から挿入されており、上記にて定義した現像領域１７のほぼ中央ｎ２に先端１０ａ位置があるように調整されている。
【００９１】
そして、現像ローラ５及び感光ドラム１の構成及び位置関係は、実施例１と同様のものである。
【００９２】
感光ドラム１を取り外した時の飛翔制御板１０の位置は、図７では点線１０ｅに示されるようになり、第一の状態における感光ドラム１の領域に広がり、飛翔制御部材１０の先端１０ａは感光ドラム１に侵入するように配置されるが、現像ローラ５とは触れないように配置されている。そして、感光ドラム１が装着されているときは飛翔制御板１０が当接点１ａで押力を受けて撓み、飛翔制御板１０の先端エッジ１０ａで感光ドラム１と当接する。
【００９３】
しかし、実施例１と異なることとして、感光ドラム１が設置された状態でも、飛翔制御板１０は現像ローラ５とは非接触となっている。
【００９４】
実施例１と同様の条件で、シアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの４色のトナーを本例の現像装置１００ｂの４つに各々充填し、図１３に示す画像形成装置に装着して気温２３℃相対湿度５０％の環境で５０００枚印字を行った。
【００９５】
その結果、現像装置１００ｂのアゴ部３９に付着したトナー量を吸引して重量を計測したところ、３８．６〜５２．１ｍｇであった。
【００９６】
又、実施例１と同様の測定方法で現像ローラ５の軸方向に現像装置１００ｂから５０ｃｍ離れたところで測定した３．１５ｋＨｚ帯の現像音は６２ｄＢであった。又、飛翔制御板１０を取り外した時の現像音は４１ｄＢ、現像ローラ５へバイアスを印加しないときの現像器稼動音量は４０ｄＢであった。
【００９７】
つまり、本比較例では、実施例１より現像音が大きく、又、アゴ部３９への飛翔現像剤の量が多くなっている。これより、飛翔制御板１０が現像ローラ５に接触していることが、現像音抑制や飛翔現像剤減少に有効であることがわかった。
【００９８】
以上のことから、感光ドラムと現像ローラとの間に板状部材を挿入し、板状部材の一端が実質的な現像領域内に配置され、板状部材の先端端部が感光ドラムに当接し且つ現像ローラにも当接することで、感光ドラムと現像ローラの作る現像領域近傍の空気流を効果的に抑制できるため飛翔現像剤が減少し、しかも現像音を抑制し、飛散現像剤による画像形成装置内部の汚染や、画像不良を防止することができることが明らかとなった。つまり、板状部材が現像ローラと感光ドラム両方に当接していることが重要であり、片方だけでは効果が発揮できないことも明らかとなった。
【００９９】
実施例２
図８は上記画像形成装置における、実施例２の現像装置１００ｃを説明する飛翔制御板１０先端１０ａ近傍の拡大断面図である。尚、図８に示した以外の現像装置１００ｃの構成は図１に示した現像装置１００と同様であるので、同じ部材を示す場合は同じ参照番号を用いる。
【０１００】
飛翔制御板１０はＰＥＴシートで厚みが５０μｍであり、現像領域１７に先端１０ａ位置があるように調整されている。本実施例では現像領域のほぼ中央ｎ２、且つ感光ドラム１に接触する位置に飛翔制御板１０先端１０ａ位置を配置した。飛翔制御板１０は現像領域１７上流端１７ａ近傍の位置５ａで現像ローラ５と当接している。正確には、現像ローラ５上のトナーを介して現像ローラ５と当接している。現像ローラ５はＳＤ間隔維持コロ１１によって感光ドラム１と３００μｍの間隔が維持されている。
【０１０１】
感光ドラム１は矢印の方向Ｒ１に回転しており、飛翔制御板１０は感光ドラム１の回転方向Ｒ１上流側から挿入されている。飛翔制御板１０は台座３４に一端１０ｂが固定されている。図８の点線１０ｆにて示されるように、感光ドラム１がないときの飛翔制御板１０の位置は、第一の状態の感光ドラム１が設置される領域に一部が侵入している。感光ドラム１が装着されているときは飛翔制御板１０が当接点１ａで押力を受けて撓み、飛翔制御板１０の感光ドラム１に対向する面１ａで感光ドラム１と当接する。
【０１０２】
ここまでは、実施例１に説明した構成と同様であるが、本実施例では、飛翔制御板１０先端が先端１０ａを含む面として感光ドラム１に接触している。
【０１０３】
このように、感光ドラム１に対して飛翔制御板１０が面１ａで当接するためには、実施例１と比較して侵入角を大きくするとともに侵入量を大きくすることで達成することができる。面当たりの確認は実施例１と同様の方法で確認し、液体を当接部に少量つけて、液体の表面張力によって埋まる隙間が当接点を挟んで両側にできるように飛翔制御板１０の角度と進入量を調整した。
【０１０４】
本実施例を用いて、実施例１で行ったのと同様の条件で、シアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの４色のトナーを本比較例の現像装置１００ｃの４つに各々充填し、図１３に示す画像形成装置に装着して気温２３℃相対湿度５０％の環境で５０００枚印字を行った。
【０１０５】
その結果、現像装置１００ｃのアゴ部３９に付着したトナー量を吸引して重量を計測したところ、５．１〜８．７ｍｇであった。
【０１０６】
又、実施例１と同様の測定方法で現像ローラ５の軸方向に現像装置１００ｃから５０ｃｍ離れたところで測定した３．１５ｋＨｚ帯の現像音は４４ｄＢであった。また飛翔制御板１０を取り外した時の現像音は４１ｄＢ、現像ローラ５へバイアスを印加しないときの現像器稼動音量は４０ｄＢであった。
【０１０７】
従って、飛翔現像剤減少及び現像音抑制については、実施例１以上に効果があったものといえる。
【０１０８】
実施例１では、現像時の印加バイアスの振幅を、１．８ｋＶから１．６５ｋＶまで下げると、３０％印字程度のハーフトーンで感光ドラム１移動方向のスジ画像が発生した。
【０１０９】
これは、飛翔制御板１０の先端エッジ部１０ａにある微小なバリや切断ムラによって感光ドラム１への当接圧が局所的に高い部分が生じ、飛翔制御板１０の先端１０ａが摩擦帯電され現像領域１７を飛翔するトナーが飛翔制御板１０の帯電部で反発または吸着されて感光ドラム１へ現像されるトナー量が局所的に異なるためであると考えられる。
【０１１０】
つまり、飛翔制御板１０は感光ドラム１との摺擦によって継続的に摩擦帯電されるため、現像に影響を与える程度の電位までチャージアップすることがある。現像時の印加バイアスの振幅を大きくすると電界強度が増えるためにトナーに作用する力が大きくなるため上記静電力に打ち勝って現像するため、スジの発生が抑えられる。
【０１１１】
本実施例では、実施例１よりも現像バイアスの振幅の範囲を広げることが可能となり、１．６ｋＶまで振幅を下げると上記スジ状画像が発生した。本実施例では、感光ドラム１に対して面当たりとしたことで、飛翔制御板１０の先端エッジ部１０ａから若干摩擦帯電部が離れるため、トナーが感光ドラム１に付着するエッジ部直後の下流側に対しての影響が減少した。即ち、感光ドラム１に対して飛翔制御板１０の先端１０ａ部分が線ではなく面として当接することにより、実施例１よりもスジ画像が発生する電圧が下がり、より印加バイアスの変動に対して有利となった。
【０１１２】
実施例３
図９は上記画像形成装置における、実施例２の現像装置１００ｄを説明する飛翔制御板１０先端１０ａ近傍の拡大断面図である。尚、図９に示した以外の現像装置１００ｄの構成は図１に示した現像装置１００と同様であるので、同じ部材を示す場合は同じ参照番号を用いる。
【０１１３】
飛翔制御板１０はＰＥＴシートで厚みが５０μｍであり、現像領域１７に先端位置があるように調整されている。本実施例では現像領域１７のほぼ中央ｎ２、且つ感光ドラム１に接触する位置１ａに飛翔制御板１０先端位置１０ａを配置した。飛翔制御板１０は現像領域１７上流端１７ａ近傍の位置５ａで現像ローラ５と当接している。正確には、現像ローラ５上のトナーを介して現像ローラ５と当接している。現像ローラ５はＳＤ間隔コロ１１によって感光ドラム１と３００μｍの間隔が維持されている。
【０１１４】
そして、本実施例では、感光ドラム１は矢印の方向Ｒ１に回転しており、飛翔制御板１０は感光ドラム１の回転方向Ｒ１上流側から挿入されている。ここで、本実施例では、飛翔制御板１０は台座３４に一端１０ｂが固定されている。図９の点線１０ｇにて示されるように、感光ドラム１及び現像ローラ５がないときの飛翔制御板１０の位置は、第一の状態における感光ドラム１の領域と現像ローラ５の領域の双方に飛翔制御板１０の一部が侵入している。
【０１１５】
こうした構成とすることで、実施例１、２と比較して飛翔制御板１０が湾曲して、現像ローラと巻きつく量が増えるため、飛翔制御板１０湾曲部での剛性が高まり、飛翔制御板１０の振動をより抑えやすくなるため、より現像音の軽減に効果がある。又、後記に説明する現像ローラ５を設置してない時の飛翔制御板１０の現像ローラ５への侵入量を、感光ドラム１の領域の侵入量より大きくすることで、現像ローラ５への飛翔制御板１０の当接圧の上昇を最低限に抑え、スジ画像の発生を防止できる。
【０１１６】
つまり、本実施例は、飛翔制御板１０を感光ドラム１及び現像ローラ５双方に接触させ、更に、その接触面積を大きくしたものである。
【０１１７】
本実施例を用いて、実施例１で行ったのと同様の条件で、シアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの４色のトナーを本実施例の現像装置１００ｄの４つに各々充填し、図１３に示す画像形成装置に装着して気温２３℃相対湿度５０％の環境で５０００枚印字を行った。
【０１１８】
その結果、現像装置１００ｄのアゴ部３９に付着したトナー量を吸引して重量を計測したところ、５．３〜１２．４ｍｇであった。
【０１１９】
実施例１と同様の測定方法で現像ローラ５の軸方向に現像装置１００ｄから５０ｃｍ離れたところで測定した３．１５ｋＨｚ帯の現像音は、４２ｄＢであった。又、飛翔制御板１０を取り外した時の現像音は４１ｄＢ、現像ローラ５へバイアスを印加しないときの現像器稼動音量は４０ｄＢであった。
【０１２０】
以上のことより、感光ドラム１及び現像ローラ５双方が設置されていない状態で、飛翔制御板１０が両者の領域に侵入するように設置することで、現像音抑制及び飛翔現像剤減少の効果が得られる。
【０１２１】
実施例４
ここで、以上実施例１、２及び３より、同構成の現像装置１００、１００ｃ又は１００ｄにおいて、飛翔制御板１０の位置について検討する。
【０１２２】
例えば、図９において、感光ドラム１も現像ローラ５も取り外した状態の飛翔制御板１０の位置１０ｇが、断面で現像ローラ５の外周曲線γに侵入する最大量２３を、現像ローラ５への侵入量Ｂ［ｍｍ］とし、現像ローラ５外周と位置１０ｇが交わらないときは、外周と位置１０ｇとの距離を負の侵入量として表す。
【０１２３】
又、飛翔制御板１０の先端１０ａと感光ドラム１外周との最近接距離２２を感光ドラム１への侵入量Ａ［ｍｍ］とし、感光ドラム１と飛翔制御板１０が接しないときは、飛翔制御板１０の先端と感光ドラム１外周との距離を負の侵入量として表す。
【０１２４】
尚、それぞれの侵入量２２、２３は、それぞれ第一の状態における感光ドラム１、現像ローラ５のそれぞれの外周から位置１０ｇまでの半径方向の距離の最大距離として示される。
【０１２５】
これらのＡ、Ｂを用いて、実施例１、２又は３における飛翔制御板１０の位置をまとめたのが、表１である。
【０１２６】
【表１】
2005141085.tif 000003
【０１２７】
ここで、表１では、上記に説明したように、感光ドラム１及び現像ローラ５を取り外した状態において、それぞれの項目は以下のように表す。
Ａ：飛翔制御板１０の感光ドラム１領域への侵入量であり、正の場合は侵入している。
Ｂ：現像ローラ５への侵入量であり、正の場合は侵入している。
そして、大小関係はＡとＢの大小関係を示している。
当接点＝２：飛翔制御板１０が感光ドラム１と現像ローラ５の双方に当接する。
当接点＝１：飛翔制御板１０が感光ドラム１、もしくは現像ローラ５のどちらかにのみ当接する。
【０１２８】
この表１より以下のことが明らかとなる。
【０１２９】
図１０に、表１を参照にして、ドラム１への侵入量Ａと現像ローラ５への侵入量Ｂとの関係をそれぞれを縦軸横軸としたグラフに示す。すると、Ａ又はＢが正か負か、つまり感光ドラム１や現像ローラ５に当接しているか否か、ＡとＢはどちらが大きいかによって、ＡＢ１〜８の８つの領域に分類することができる。
【０１３０】
実施例１及び２の必要条件はＡ≧０且つＢ＜０且つＡ＞−Ｂであり、図中の領域ＡＢ８にあたる。実施例３はＡ≧０且つＢ≧０かつＢ＜Ａであり領域ＡＢ１である。
【０１３１】
比較例１はＡ＜０かつＢ≧０且つＢ＜−Ａで領域ＡＢ４、比較例２はＡ≧０かつＢ＜０かつ｜−Ｂ｜＞Ａで領域ＡＢ７である。
【０１３２】
その他の構成として領域Ｖ、領域ＡＢ５、６で示されるＡ＜０、Ｂ＜０の場合がある。
飛翔制御板１０が現像ローラ５と感光ドラム１の双方に触れない場合の構成であり、現像音が大きくなるとともに現像ローラ５と感光ドラム１が作る空気流のどちらも防ぐことができないため、トナーの飛散が悪化するため好ましくない。
【０１３３】
又、更に異なる構成としてＢ＞０かつＢ＞Ａの領域ＡＢ２の構成は現像ローラ５への侵入量を感光ドラム１への侵入量より多くとる構成である。領域ＡＢ２、３、４はてこの原理から支点に近い現像ローラ５に飛翔制御板１０が比較的強く当接するため、現像ローラ５上のトナーを乱し、画像上にスジが発生しやすくなるため好ましくない。
【０１３４】
感光ドラム１と現像ローラ５の双方に飛翔制御板１０が当接する領域はＡＢ１、２、３、４であり、この領域で現像音を減少させる効果を得ることができる。
【０１３５】
このグラフを使用して、実施例１〜３の効果をまとめると、以下のようになる。
【０１３６】
（一）実施例１の特徴として、飛翔制御板１０先端エッジ部１０ａで感光ドラム１と当接して現像ローラ５とは面５ａで当接することによって、現像音の低減とトナーの飛散量の低減が図れるものである。特に、当接点１ａ、５ａを異なる２点とすることで、飛翔制御板１０の支持点を固定端１０ｂも含めて３点とし、且つ励振される現像領域１７近傍で飛翔制御板１０であるシートの厚み方向の両側から比較的近い間隔で支持点を設けることにより、現像領域１７内のシート振動にみならず固定端側のシート振動も効果的に抑制するものである。
【０１３７】
更に、現像ローラ５が作る空気流、感光ドラム１が作る空気流の双方を現像領域１７近傍で同時に遮蔽するため、現像領域１７で飛翔するトナーが空気流に乗って飛散する現像剤飛散を軽減できるものである。
【０１３８】
（二）実施例２の特徴として、飛翔制御板１０先端１０ａ近傍の面で感光ドラム１と当接し、異なる位置で現像ローラ５とも面５ａで当接することによって、現像音を低減しつつ、ＳＤ間隔の変動に対しても当接圧の変動が少なくスジ画像の発生を低減する。
【０１３９】
（三）更に、実施例３の特徴として、Ａ≧０かつＢ≧０且つＢ≦Ａであることが挙げられる。Ａ≧０かつＢ≧０とすることで、実施例１及び２と比較して、飛翔制御板１０が湾曲して現像ローラ５と巻きつく量が増えるため、飛翔制御板１０湾曲部での剛性が高まり、飛翔制御板１０の振動をより抑えやすくなるため、より現像音の軽減に効果がある。又、Ｂ≦Ａとすることで、現像ローラ５への飛翔制御板１０の当接圧の上昇を最低限に抑え、スジ画像の発生を防止するものである。つまり、飛翔制御板１０の現像ローラ５への当接圧を軽減し、スジ画像の発生を低減し、Ａ＞Ｂ＞０となることで飛翔制御板１０の現像ローラ５への当接圧の増加を抑えてスジ画像の発生を低減しつつ、飛翔制御板１０を湾曲させて振動に対する剛性を上げることで更に現像音を低減するものである。
【０１４０】
ここで、飛翔制御板１０の先端めくれが発生しないように、上記Ａは感光ドラム１の現像部での曲率半径（上記例では１５ｍｍ）より小さいことが好ましく、更にスジ画像を防止するために５ｍｍ以下であることがより好ましい。現像ローラ５への侵入量Ｂの下限は特に限定されないが、飛翔制御板の自由長をあまり大きくしないために−１０ｍｍ以上が好ましく、上限はスジ画像を防止するために５ｍｍ以下であることが好ましい。
【０１４１】
尚、上記実施例１〜３では、飛翔制御板１０の先端１０ａ位置を、感光ドラム１及び現像ローラ５の回転方向において、現像領域１７のほぼ中心ｎ２に設置したが、先端位置は、現像領域１７内にあれば現像剤の偏りを防止する効果と現像性を両立でき、現像領域１７の中心ｎ２に限定されない。
【０１４２】
しかし、先端１０ａ位置が現像領域１７より下流側になると、現像音の低減とトナーの飛散の低減に関しては効果があるが、現像領域１７が飛翔制御板１０によって覆われるため現像されるトナー量が減少し、好ましくない。
【０１４３】
又、先端１０ａ位置が現像領域１７より上流側にある場合は、現像剤の偏りを防止する効果が減少してしまうため好ましくない。
【０１４４】
つまり、飛翔制御板１０先端部分の、感光ドラム１及び現像ローラ５の回転方向における位置は、現像領域１７のできるだけ中央とする。
【０１４５】
又、飛翔制御板１０と現像ローラ５との当接位置は現像領域１７内又は現像領域１７の上流側のどちらでも構わないが、現像領域上流端１７ａから１ｍｍ以内であれば、現像領域１７内のシート振動と固定端１０ｂ側のシート振動の双方の抑制に効果があるためより好ましい。
【０１４６】
又、飛翔制御板１０の自由長は、特に限定されないが、十分な可撓性を得るためには１ｍｍ以上あることが好ましく、先端１０ａの位置精度を良くするために５０ｍｍ以下であることが好ましい。
【０１４７】
又、ドラムへの侵入量Ａは飛翔制御板１０先端にうねりがあっても全面に接触できるようにするために、１０μｍ以上であることが好ましく、１００μｍ以上であることがより好ましい。
【０１４８】
実施例５
図１１は、上記いずれかの実施例にに記載した現像装置１００、１００ｃ、１００ｄを含む画像形成手段を有するプロセスカートリッジ１１０を示す断面図である。
【０１４９】
プロセスカートリッジ１１０には、上記図１３に示す画像形成装置における画像形成部Ｓにおける画像形成手段が一体化されており、感光ドラム１及び現像装置１００又は１１０ｄ又は１１０ｄが少なくとも備えられ、本実施例では、感光ドラム１に当接して従動回転し、画像形成時には感光ドラム１を均一に帯電する帯電ローラ１０２、クリーニング装置１０７ａが設けられている。
【０１５０】
クリーニング装置１０７ａには、感光ドラム１に当接し、画像形成時には感光ドラム１上の余剰現像剤を掻き落とすクリーニングブレード１０７が設けられ、掻き落とされた廃トナーは送り羽３１によって、同様にクリーニング装置１０７ａを構成する廃トナー容器１０８に収納される。
【０１５１】
感光ドラム１回転方向Ｒ１でクリーニング装置１０７ａの上流に位置するスクイシート３０は、廃トナーが廃トナー容器１０８から漏れないように感光ドラム１と軽く接触しシールしている。
【０１５２】
その上流のシャッター３３は、ヒンジ３２を支点として開平自在になっており、プロセスカートリッジ１１０を画像形成装置から外した際に閉じて感光ドラム１を保護する役割を担う。
【０１５３】
その他符号は上記実施例と同様であり詳細な説明を割愛する。このように画像形成手段を一体化してプロセスカートリッジにすることで現像剤の補給と廃トナーの交換が容易となりユーザーのメンテナンスが簡略化されるという利点がある。
【０１５４】
実施例６
上記実施例では非磁性一成分現像剤を用いる現像装置について述べたが、本発明の飛翔制御板は磁性一成分現像剤を用いる現像装置、二成分現像剤を用いる現像装置の現像音低減にも効果がある。
【０１５５】
又、飛翔制御板の先端近傍に電極を配置し、現像領域のトナーをクラウド化させる構成の現像装置についても効果があるが、飛翔制御板に電極を設けて給電を行う構成は、電極と現像ローラ間に強い静電力が働くようになり、飛翔制御板の振動と共に現像音の増加が大きく、感光ドラムとの当接部や現像ローラとの当接部でビビリが発生しやすい。よって音量自体の抑制には効果があるものの、現像周波数以外の周波数帯の成分も生成され、不快感のある音質になりやすく好ましくない。このため、飛翔制御板１０には電極を設けない、もしくは電極があっても給電されず、フロートにされている構成がより好ましい。
【０１５６】
またビビリが発生すると飛翔制御板の感光ドラムと対向する面上に現像剤が回りこみ、トナーの偏り防止の効果が損なわれてしまう。飛翔制御板を剛体にすれば上記ビビリを抑制できるが、ＳＤ間隔の微小な変動で感光ドラムと飛翔制御板の当接圧が大きく変わり、感光ドラム１を摩擦帯電させることで潜像を乱し、画像不良が発生するため好ましくない。
【０１５７】
比較例３
図１２に比較例３として、従来例に説明した特許文献３に開示される磁性現像装置の構成を、非磁性一成分現像装置に適応した現像装置１００ｅの断面図を示す。
【０１５８】
感光ドラム１に対向して現像ローラ５が配置され、感光ドラム１と現像ローラ５との間には板状部材である均し部材１０ｈが挿入されている。均し部材１０ｈが、実施例１〜４において説明した飛散制御部材１０の機能を有し、飛散現像剤の低限と画像後端の現像剤の偏りを防止する。
【０１５９】
均し部材１０ｈは感光ドラム１と現像ローラ５の双方から総力で９．８Ｎの押圧力を受けて挟まれており、他の実施例で用いられる保持手段である間隔維持コロは無いために、均し部材によって感光ドラム１と現像ローラ５を一定の間隔に保つ役割を担っている。感光ドラム１はアルミ円筒に感光層を塗布したものであり、剛体である。現像ローラ５はアルミ円筒に樹脂を表面に塗布した物であり剛体である。均し部材１０ｈは厚さ３００μｍのウレタンゴムで構成される。
【０１６０】
現像ローラ５に平均電圧（直流成分）が−２６０Ｖ、周波数が３ｋＨｚ、振幅が１．８ｋＶ（ピーク・ツウ・ピーク）でデューティ５０％の矩形波を印加した。感光ドラム１は回転周速を５０ｍｍ／ｓとして、現像ローラ５の回転周速は７５ｍｍ／ｓで現像ローラ５上のトナーは１平方ｃｍあたり０．４ｍｇの担持量であり、帯電量は２０〜３０μＣ／ｍｇであった。
【０１６１】
シアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの４色のトナーを本例の現像装置１００ｅの４つに各々充填し、画像形成装置に装着して気温２３℃相対湿度５０％の環境で印字を行ったところスジ画像が発生した。
【０１６２】
これは、均し部材１０ｈが感光ドラム１と現像ローラ５の間隔を一定に維持するために強い圧力を受けており、感光ドラム１と均し部材１０ｈの摩擦によって、感光ドラム１の静電潜像が乱されるためと考えられる。又、現像ローラ５のフレと感光ドラム１のフレの影響で押圧力が周期的に変動し、周期的に感光ドラム１が摩擦帯電されることに起因する横帯状の濃度ムラが発生した。
【０１６３】
比較例３では均し部材１０ｈの材質自体の弾性によってＳＤ間隔を維持かつ変動を吸収させるため、当接圧の絶対値が高い上に圧変動も大きく、スジ画像および帯状の画像不良が発生する。それに対し、実施例１〜４に記載の現像装置の特徴としては、飛翔制御部材でＳＤ制御するのではなく、飛翔制御部材の他に、現像ローラの端部に保持部材としてのＳＤ間隔維持コロを設けることで、飛翔制御部材の当接圧を適当に調整することができるので、飛翔制御部材でＳＤ間隔維持をしなくてもよい構成が本発明にて、好適であることがわかる。
【図面の簡単な説明】
【０１６４】
【図１】本発明に係る画像形成装置の主要部の一例を示す断面図である。
【図２】本発明に係る現像剤担持体及び像担持体の一例を示す斜視図である。
【図３】現像動作における現像剤の挙動を示す説明図である。
【図４】本発明に係る現像装置における板状部材周辺構成の一例を示す説明図である。
【図５】本発明に係る現像装置における板状部材の配置を示す説明図である。
【図６】比較例１としての現像装置における板状部材周辺構成を示す説明図である。
【図７】比較例２としての現像装置における板状部材周辺構成を示す説明図である。
【図８】本発明に係る現像装置における板状部材周辺構成の他の例を示す説明図である。
【図９】本発明に係る現像装置における板状部材周辺構成の他の例を示す説明図である。
【図１０】本発明に係る板状部材の現像剤担持体と像担持体の位置への侵入量の比較関係を示すグラフである。
【図１１】本発明に係るプロセスカートリッジの一例を示す図である。
【図１２】比較例３としての現像装置を示す断面図である。
【図１３】本発明の画像形成装置の一例を示す概略構成図である。
【符号の説明】
【０１６５】
１    感光ドラム（像担持体）
５    現像ローラ（現像剤担持体）
８    現像容器
１０  飛翔制御部材（板状部材）
１１  間隔維持コロ（保持手段）
１００  現像装置
１１０  プロセスカートリッジ
【図１】
2005141085.tif 000004
【図２】
2005141085.tif 000005
【図３】
2005141085.tif 000006
【図４】
2005141085.tif 000007
【図５】
2005141085.tif 000008
【図６】
2005141085.tif 000009
【図７】
2005141085.tif 000010
【図８】
2005141085.tif 000011
【図９】
2005141085.tif 000012
【図１０】
2005141085.tif 000013
【図１１】
2005141085.tif 000014
【図１２】
2005141085.tif 000015
【図１３】
2005141085.tif 000016