(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定間隔離間して並設された磁気ロールと現像ロールを有し、前記磁気ロールによって前記現像ロール表面に形成されるトナー薄層を用いて画像形成装置本体側に配置された感光体ドラム上の静電潜像を現像する現像装置を備えた画像形成装置において、
前記磁気ロール及び前記現像ロールの各々の回転軸を一体的に嵌合し、回転可能に保持する一対の保持用開口部を有した回転軸保持体を設け、
該回転軸保持体の磁気ロール側の保持用開口部内に前記磁気ロールを回転可能に固定保持した状態で、
前記現像ロール側の保持用開口部を前記磁気ロール側の保持用開口部の軸芯中心に磁気ロールの周方向に揺動可能に構成するとともに、
前記感光体ドラム表面と当接して前記現像ロール表面と前記感光体ドラム表面間の間隔を規制するリング状の間隔規制部材を、前記現像ロールの回転軸に同心状に嵌合させ、
前記間隔規制部材が、前記現像装置の枠体と回転軸保持体間に設けた付勢手段により前記保持用開口部の削欠空間を介して感光体ドラム軸芯を通る水平軸線下側のドラム周面に接触するように、前記回転軸保持体の回転軸心となる磁気ロール側の回転軸が前記現像ロールの回転軸より重力方向上側で且つ前記現像ロールの回転軸に対し感光体ドラム周面より離間した位置に位置させたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記回転軸保持体の保持用開口部に嵌合する前記磁気ロールもしくは前記現像ロールの嵌合部分は、二硫化タングステンＷＳ２、窒化ホウ素ＢＮのいずれかの低摩擦部材で構成したことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記現像装置を画像形成装置本体に着脱可能に設けるとともに、前記現像装置の装着終了時に前記回転軸保持体が当接して位置決めをする位置決め部材を前記画像形成装置本体側に設けたことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真方式を利用した複写機、プリンタ、ファクシミリ又はこれらの複合機等の画像形成装置に関し、特に、感光体ドラムと現像ロール、現像ロールと磁気ロールとの間の間隔を規制する規制手段を有した画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、磁性キャリアを用いて非磁性トナーを帯電させるニ成分現像剤を使用し、帯電したトナーのみを現像ロール上に保持し、トナーを飛翔させることにより静電潜像を現像する非接触現像方式の画像形成装置は、特開平６−６７５４６号公報、特開平７−９２８０４号公報等ですでに公知である。そして、これらの従来技術においては、感光体ドラム、現像ロール及び磁気ロールを有し、感光体ドラムと現像ロール間、また現像ロールと磁気ロール間のギャップが大きく画像に影響を与えることになるので、形成画像に適度な画像濃度を得るためには、両ギャップを常に安定した距離に保持させる構造が要求される。
【０００３】
一方、現像ロールと同心的に該現像ロールより大径のスペースコロを配置して感光体ドラムと現像ロール間の間隔を規制する技術が、特開２０００−２７５９６７公報で知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
かかる従来技術は感光体ドラム、現像ロール及びスペースコロ支持体が同じ現像フレームに支持されているので、スペースコロが感光体ドラム表面に当接していても現像ロールやスペースコロを含むそれらの支持体の荷重が感光体ドラムにかかることはないが、感光体ドラムを画像形成装置本体に保持させ、現像ロール、スペースコロ、磁気ロール、トナー収納室等を含む現像装置を別体として該画像形成装置本体に着脱可能にして、トナー補給時に現像装置を引き出してトナー補給を行う機構の場合には、スペースコロを介して感光体ドラムに現像装置の負荷がかかり、感光体ドラムの耐久性が低下する恐れがある。
【０００５】
また、感光体ドラムのみならず現像ロールと磁気ロール間にもギャップを適正に保持する必要がある。両者間の間隔が変動すると磁気ロールにおける磁気ブラシの層が変動し、現像ロール上のトナー層が変動して、良好な画像形成を行うことができないので、その間隔の変動量に応じて磁気ロールの回転速度を上げて現像ロールへのトナーの供給量を補償する必要があり、構成が複雑となる。
【０００６】
本発明は、上記の問題を解決すべくなされたものであり、簡単な構成で現像ロールと磁気ロールとの間隔を規制して良好な画像を形成することができる画像形成装置の提供を目的とする。
【０００７】
また、本発明の他の目的は、感光体ドラムを画像形成装置本体に配置し、該装置本体に着脱可能なユニットに現像ロールを配置した場合においても、該ユニットの荷重が感光体ドラムにかかることがない画像形成装置を提供することである。
【０００８】
そして、本発明の他の目的は、磁気ロール、現像ロールなどの回転部材の軸受部に低摩擦部材を配置して、摩耗によるガタを防止して両部材間の間隔を規制して良好な画像を形成することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の目的の達成を図るため、本発明は、所定間隔離間して並設された磁気ロールと現像ロールを有し、前記磁気ロールによって前記現像ロール表面に形成されるトナー薄層を用いて画像形成装置本体側に配置された感光体ドラム上の静電潜像を現像する現像装置を備えた画像形成装置において、
前記磁気ロール及び前記現像ロールの各々の回転軸を一体的に嵌合し、回転可能に保持する一対の保持用開口部を有した回転軸保持体を設け、
該回転軸保持体の磁気ロール側の保持用開口部内に前記磁気ロールを回転可能に固定保持した状態で、
前記現像ロール側の保持用開口部を前記磁気ロール側の保持用開口部の軸芯中心に磁気ロールの周方向に揺動可能に構成するとともに、
前記感光体ドラム表面と当接して前記現像ロール表面と前記感光体ドラム表面間の間隔を規制するリング状の間隔規制部材を、前記現像ロールの回転軸に同心状に嵌合させ、
前記間隔規制部材が、前記現像装置の枠体と回転軸保持体間に設けた付勢手段により前記保持用開口部の削欠空間を介して感光体ドラム軸芯を通る水平軸線下側のドラム周面に接触するように、前記回転軸保持体の回転軸心となる磁気ロール側の回転軸が前記現像ロールの回転軸より重力方向上側で且つ前記現像ロールの回転軸に対し感光体ドラム周面より離間した位置に位置させたことを特徴とする。
【００１０】
本発明は、前記間隔規制部材が、前記現像装置の枠体と回転軸保持体間に設けた付勢手段により前記保持用開口部の削欠空間を介して感光体ドラム軸芯を通る水平軸線下側のドラム周面に接触するように、前記回転軸保持体の回転軸心となる磁気ロール側の回転軸が前記現像ロールの回転軸より重力方向上側で且つ前記現像ロールの回転軸に対し感光体ドラム周面より離間した位置に位置するように前記磁気ロール及び前記現像ロールを並設して回転可能に保持する保持用開口部を有した回転軸保持体を現像装置内に設けて、この回転軸保持体の前記現像ロール側の保持用開口部を前記磁気ロール側の保持用開口部の軸芯中心に揺動可能に構成したので、前記現像ロール側の保持用開口部と前記磁気ロール側の保持用開口部間のピッチの精度が高く、前記現像ロール側の保持用開口部側を前記磁気ロール側の保持用開口部中心に磁気ロールの周方向に揺動しても前記ピッチを維持して揺動可能であって、現像ロールと磁気ロール間を精度よく構成することができる。
【００１１】
また、前記回転軸保持体の保持用開口部に嵌合する前記磁気ロールもしくは前記現像ロールの嵌合部分は、二硫化タングステンＷＳ２、窒化ホウ素ＢＮのいずれかの低摩擦部材で構成することも本発明の有効な手段である。
かかる技術手段によると、嵌合部分の摩耗が少なく耐久性を向上させることができる。
【００１３】
かかる技術手段によると、前記感光体ドラム表面と当接して前記現像ロール表面と前記感光体ドラム表面間の間隔を規制するリング状の間隔規制部材を、前記感光体ドラム軸芯を通る水平軸線若しくはその下側のドラム周辺にある設計値で（コントロールされた状態で）接触するように構成したので、現像装置の重力による自然荷重が（コントロールされない状態で）感光体ドラムに向くことはなく、前記感光体ドラム表面に接触した際に、該間隔規制部材を前記感光体ドラムに向かって付勢されていても、現像ロール及び磁気ロールが支持されている部材の重力による荷重の影響が、前記間隔規制部材を介して感光体ドラム表面に及ぼすことはない。
【００１４】
また、前記現像装置を画像形成装置本体に着脱可能に設けるとともに、前記現像装置の装着終了時に前記回転軸保持体が当接して位置決めをする位置決め部材を前記画像形成装置本体側に設けることも本発明の有効な手段である。
【００１５】
すなわち、感光体ドラムから横に水平方向に離間した位置にある現像ロールを現像装置ごとに押圧して前記間隔規制部材を感光体ドラム表面に当接させた状態で保持する必要があるが、その押圧力は前記位置決め手段により吸収され、その位置でバネによる押圧力のみがギャッププーリを介して感光体ドラム表面にかかる。よって、感光体ドラムへの押圧力を軽減して耐久性を向上させることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を例示的に詳しく説明する。但しこの実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく単なる説明例に過ぎない。
【００１７】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
まず、図９を参照して、実施の形態における制御対象の画像形成装置の構成について説明する。同図において、画像形成装置２０は、無端状ベルト５４が、給紙カセット５３からの記録紙を定着装置５９に向かって搬送可能に配設されている。記録紙を搬送するベルト５４の上側には、ブラック用現像装置５０Ａ、イエロー用現像装置５０Ｂ、シアン用現像装置５０Ｃ及びマゼンタ用現像装置５０Ｄが配設されている。
【００１８】
これらの現像装置５０（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）にはそれぞれ磁気ロール１（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）、該磁気ロール１（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）に近接して現像ロール２（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）が配設され、該現像ロール２に対面して感光体ドラム３（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）が配設され、該感光体ドラム３の周囲には帯電器５６（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）及び露光器５７（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）が配置されている。
【００１９】
そして、図示しない制御回路からプリント開始信号が来ると、現像装置内のキャリアとトナーが攪拌され、トナーが摩擦帯電されてキャリア表面に付着し、磁気ロール１（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）の表面にキャリアによる磁気ブラシが形成され、現像ロール２（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）上にトナーの薄層が形成される。
【００２０】
給紙カセット５３から記録紙が送りだされてベルト５４に送られ、その記録紙が各色の感光体ドラム３（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）に達するタイミングに合うように、帯電器５６（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）による感光体ドラム３の帯電、露光器５７（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）からの画像信号による感光体ドラム３への露光と潜像の形成、現像ロール２上のトナーによる該潜像の現像が行われ記録紙が感光体ドラム３に達すると、転写装置５８（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）による転写バイアスが印加され記録紙にトナー像が転写されて、定着装置５９で定着され、排紙される。
【００２１】
次に現像装置５０を説明する。図９には４種類の現像装置が開示されているが、作用は同じであり、ブラック用トナーを用いる現像装置５０Ａを代表して説明する。図５は、現像装置５０Ａの斜視図、図６は一部断面図、図７は図６のＡ−Ａ断面図である。
【００２２】
図６において、断面コ字状に形成された枠体１２内には、感光体ドラム３に所定距離離間して現像ロール２が配設され、該現像ロール２から所定距離離間して非磁性金属材料で円筒状に形成され、円筒内には複数の固定磁石が配設され、該固定磁石の周囲を回転可能に構成されたスリーブを有した磁気ロール１が配設されている。該スリーブの軸方向幅（磁気ブラシ形成領域）Ｈ３は現像ロール２の軸方向幅Ｈ１よりも長い寸法に形成されている。なお、２６は攪拌ミキサ２３の室とパドルミキサ２２の室とを仕切る仕切板である。
【００２３】
図１及び図５に示すように、枠体１２の一端側にはモータ１９が固定され、磁気ロール１は両端に磁気ロール軸１３，１３が設けられ、一方側の磁気ロール軸１３には前記モータ１９の回転軸が連結され、他方側の磁気ロール軸１３は、開口部１２ａを介して枠体１２より突出し、先端の小判形部分１３ｂは伝達ギヤ２７及び該ギヤ２７より小径の伝達ギヤ３１が、ギヤ２７と同軸で固着されている。
伝達ギヤ３１と噛合する駆動ギヤ２８が現像ロール２の現像ロール軸１４の先端１４ｂに固着され、伝達ギヤ２７と噛合する駆動ギヤ２９はパドルミキサ２２に固着され、駆動ギヤ２９と噛合する駆動ギヤ３０は攪拌ミキサ２３に固着されている。
【００２４】
図７において、感光体ドラム３と現像ロール２との間にはバイアスＤＣ７ａとＡＣ７ｂが印加され、ＤＣ８は磁気ロール１に印加されるバイアス、９は磁気ブラシの厚さを制御する穂切りブレード、２５はトナーセンサである。
【００２５】
次に、図１及び図２を用いて現像ロール２の構成をさらに詳しく説明する。現像ロール２は導電体であるアルミで形成された円筒３３と、該円筒３３の一方の端部にはアルミ材で形成された現像ロール軸１４の大径部１４ａが嵌合するとともに、合成樹脂等の絶縁部材で形成されたロール支持体（回転軸保持体）１５Ａに回転可能に支持されている。そして、該現像ロール軸１４の先端１４ｂは図示しない接点とリード線によってバイアス電源部７（図７）に接続している。
【００２６】
ロール支持体１５Ａは、１５Ａ斜視図に見るように、開口部１５Ａａ及び開口部１５Ａｃと二眼の開口部を有し、一方側の開口部１５Ａａには磁気ロール１の磁気ロール軸１３が回転可能に嵌合され、ロール支持体１５Ａは磁気ロール軸１３の軸心を中心として、回動可能に構成されている。ロール支持体１５Ａはこのように構成し、二眼の開口部１５Ａａ及び開口部１５Ａｃを同一部品上に開設しているので、精度良く開口部を形成することができ、また、現像ロール２は磁気ロール軸１３の軸心を中心として揺動可能であり、磁気ロール１の表面と現像ロール２の表面との間の間隔を精度よく維持することができる。
【００２７】
尚、磁気ロール軸１３は低摩擦部材で形成することが望ましい。低摩擦部材としては、二硫化タングステンＷＳ２、窒化ホウ素ＢＮなどがあり、これらを潤滑材で形成したり、また、これらを固体潤滑剤として下部材に蒸着、スパッタリングによって付着して用いることができる。
【００２８】
他方側の開口部１５Ａｃは周囲を円形状の壁面１５Ａｄにより囲繞され、該壁面１５Ａｄを形成する壁１５Ａｇと一方側開口部１５Ａａを形成する壁１５Ａｆとの連結部には突起１５Ａｂが設けられ、該突起１５Ａｂにはコイルバネ１７が配置され図２上時計方向にロール支持体１５Ａを付勢している。
【００２９】
前記円形状の壁面１５Ａｄは、約６０゜にわたって削欠空所１５Ａｅが形成され、壁面１５Ａｄ内には感光体ドラム３（図２）の表面と現像ロール２の円筒３３の表面との間の間隔を規制するギャッププーリ２１が回転可能に現像ロール軸１４の大径部１４ａに嵌合している。
【００３０】
図２（ａ）に示すように、現像ケースの枠体１２Ａは磁気ロール軸１３の太径部分１３ａを回転可能に嵌合保持（図１）するとともに、現像ロール軸１４を磁気ロール軸１３の軸心中心に矢印方向５２に揺動可能にロール支持体１５Ａに保持している。そして、突起１５Ａｂに設けたコイルバネ１７によって磁気ロール軸１３の軸心を中心に時計方向に付勢されている。
【００３１】
よって、図２（ａ）の状態から矢印５１の方向に枠体１２Ａを移動すると、削欠空間１５Ａｅに存在するギャッププーリ２１の外周が感光体ドラム３の外周に当接し、コイルバネ１７が圧縮され、図２（ｂ）の位置に安定する。この位置においては、感光体ドラム３の外周と現像ロール２の外周間、また、現像ロール２の外周と磁気ロール１の外周間はそれぞれ所定距離に設定される。
【００３２】
このように、ギャププーリ２１は図２に示すように右横の若干下方より感光体ドラム３の表面に当接するので、枠体１２Ａ全体の重力荷重がギャッププーリ２１を介して感光体ドラム３の表面にかからず、ギャッププーリ２１や感光体ドラム３の耐久性能を向上することができる。
【００３３】
次に、感光体ドラム３と現像装置５０内の磁気ロール１と、現像ロール２との作用を説明する。
この画像形成装置２０は、図６、図７及び図８に示すように、磁気ロール１と、現像ロール２と、感光体ドラム３とを備えている。
図８に示すように、この磁気ロール１は、トナー５を帯電させて保持するキャリア４による磁気ブラシ１０を発生させる。また、現像ロール２の表面には、磁気ブラシ１０から供給されたトナー５によりトナー薄層６が形成される。そして、感光体ドラム３は、トナー薄層６のトナーを静電潜像に応じて選択的に飛翔させて画像形成を行う。
【００３４】
また、感光体ドラム３は、アモルファスシリコンの感光層を含む、厚さ１０〜２５μｍの感光体を表面に有している。
この感光体は、基材の上に、阻止層、アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）の感光層及び表面保護層を順次に積層して構成する。
【００３５】
なお、感光体の感光層の材料は、アモルファスシリコンであれば、特に制限されない。アモルファスシリコンとしては、例えばａ−Ｓｉ、ａ−ＳｉＣ、ａ−ＳｉＯ、ａ−ＳｉＯＮ等の無機材料を挙げることができる。
【００３６】
また、表面保護層の厚さｔは０．３〜５μｍである。また、表面保護層の材料としては、ａ−ＳｉＣのうち、Ｓｉ（シリコン）とＣ（炭素）との比率が特定のものを使用することが望ましい。このようなａ−ＳｉＣとしては、ａ−Ｓｉ（１−Ｘ）ＣＸ（０．３≦Ｘ＜１．０）が好ましく、さらに、ａ−Ｓｉ（１−Ｘ）ＣＸ（０．５≦Ｘ≦０．９５）がより好ましい。その理由は、このようなａ−ＳｉＣは、１０１２−１０１３Ω・ｃｍという特に高い抵抗値を有しており、優れた飽和帯電電位、耐摩耗性、耐環境性（耐湿性）が得られるためである。
【００３７】
また、磁気ロール１の表面にトナー５とキャリア４からなる二成分現像剤を保持させ、図６に示すように、攪拌ミキサ２３とパドルミキサ２２によって現像剤を攪拌させながら、トナー５を適正なレベル５〜２０μｃ／ｇに帯電させる。現像剤は穂切りブレード９を通過し一定の層厚で現像ロール２に接触する。
【００３８】
現像ロール２上のトナー薄層６は１０〜１００μｍ、好ましくは３５〜７０μｍの厚さに設定される。この厚さはトナーの平均粒径を７μｍとした場合にトナーの５層〜１０層程度に相当する値である。
【００３９】
現像ロール２と感光体ドラム３との間のギャップは１５０〜４００μｍ、好ましくは２００〜３００μｍである。１５０μｍより狭いとカブリの要因となり、４００μｍより広いとトナーを感光体ドラム３に飛翔させることが困難になり、十分な画像濃度を得ることができない。また、選択現像を発生させる要因になる。
【００４０】
現像剤にはトナーの回収と供給の役割を有するために、１０６Ω・ｃｍ〜１０９Ω・ｃｍの抵抗のキャリアを用い、現像ロール２と磁気ロール１間に形成されるキャリア４のニップで強固に静電的に付着したトナー５を磁気ブラシ１０が現像ロール２の表面を摺擦することで引き剥がし、現像に必要なトナーを現像ロール２に供給する。
このときトナー５との接点を増やすためには、磁気ブラシ密度を高めるために、４０μｍ以下の小径のキャリアを用い、磁気ブラシ１０を多くしてキャリア４の表面積を多くして、多くのトナー５を現像ロール２側に送ることが好ましい。
【００４１】
さらに、本実施の形態では、キャリア４は、磁性を備えたキャリア芯材と、このキャリア芯材の表面に重合形成された高分子量ポリエチレン樹脂を含む被覆層とから構成され、６０〜１００ｅｍｕ／ｇの飽和磁化を有する。さらに、ここでは、キャリアの被覆層は、少なくともその最外毅層として、疎水性シリカ、磁性粉及び／又は微粒子樹脂を含む層を有している。
【００４２】
具体的には、キャリア芯材はその表面に微小な凹凸を有し、被覆層は、この凹凸にエチレン重合触媒を保持させた後、エチレンガスを導入して重合成長させた重量平均分子量が５０，０００以上の高分子量ポリエチレンにより構成して成る。
【００４３】
このため、極めて高い強度、耐久性を実現することができる。そして、このキャリアを用いれば、キャリアを繰り返し使用しても、キャリアの表面劣化が少なく、現像ロール上に安定した帯電トナー薄層を形成することができる。その結果、感光体に正確に現像することが可能となる。さらに、キャリアの耐久性が高いので、現像機器の機械的寿命が尽きるまで、実質的にキャリアを交換する必要がなくなる。
【００４４】
１０６Ω・ｃｍ未満の抵抗値では、回収を重視した低抵抗キャリアは現像ゴースト対策には有効であるが、正確な帯電をトナーに付与しカブリの発生のない現像を維持することは困難であり、さらに長期間運転した場合に現像ロール表面からトナーが飛散し帯電器や露光器５７を汚染する不具合を発生させてしまう。
また、１０９Ω・ｃｍを超える抵抗値では帯電性能を付与することは可能であるが、帯電が上昇しやすいという問題がある。キャリアの抵抗値を適正にすることで、現像ロール２上のトナーを回収しつつ、確実に帯電させたトナーを現像ロール２上に再度投入することが可能となる。
【００４５】
本実施の形態におけるトナーの混合割合は、キャリアおよびトナーの合計に対してトナー２〜４０重量％、好ましくは３〜３０重量％、より好ましくは４〜２５重量％である。
トナーの混合割合が２重量％未満であると、トナー帯電量が高くなって十分な画像濃度が得られなくなり、４０重量％を超えると十分な帯電量が得られなくなるために、トナーが現像器から飛散し、画像形成装置内を汚染したり、画像上にトナーカブリが生じる。
【００４６】
帯電されたトナーは磁気ロール１と現像ロール２間の電位差△で現像ロール２上に薄層で保持され、感光体ドラム３との間の直流、交流の重畳されたバイアスを印加させることで現像される。トナーの飛散を防ぐために、交流は現像の直前に印加する。
【００４７】
現像残のトナーは掻き取りブレードなどの特別な装置を設けることなく、磁気ロール１上の磁気ブラシが現像ロール２上のトナー層に接触し、各ロールの周速差によるブラシ効果と磁気ブラシの現像剤をミキサでの攪拌による現像剤の入れ替えによって、容易にトナーの回収と入れ替えを可能にする。
【００４８】
現像ロール２上のトナーの入れ替えを促進するための方法として、磁気ロール１の回転速度を現像ロール２の速度に対して、１．８倍に設定し現像ロール２上のトナーを回収するとともに、適切なトナー濃度に設定された現像剤を現像ロール２に供給することで均一なトナー層を形成することが可能となる。
【００４９】
また、均一な現像濃度を維持するためには、現像タイミング以外の時間において現像ロール２と磁気ロール１間の電位差△を同電位にすることが有効である。すなわち、トナーに負担をかけずに現像ロール２上のトナーを磁気ロール１に回収することが可能となる。
【００５０】
感光体ドラム３の感光材料として、ａ−Ｓｉ感光体を用いた場合、その表面の露光後の電位は１０Ｖ以下の非常に低い電位となる特徴を有しているが、その膜厚を薄くすると飽和帯電電位が低下し、絶縁破壊に至る耐電圧が低下する。
その一方、潜像形成したときの感光体ドラム３の表面の電荷密度は向上し、現像性能は向上する傾向にある。この特性は誘電率が約１０程度と高いａ−Ｓｉ感光体では２５μｍ以下、さらに好ましくは２０μｍ以下の膜厚の場合に特に顕著である。
【００５１】
図８において、感光体ドラム３と現像ロール２との間に０〜２００Ｖのバイアス電圧Ｖｄｃｌを印加する第一直流用電源部７ａと、交流用電源部７ｂとからなる電源部７が設けられている。さらに、交流用電源部７ｂは、感光体ドラム３（静電潜像担持体）に対して、ピーク電圧Ｖｐｐ＝５００〜２０００Ｖの交流電圧を周波数ｆ＝１〜３ｋＨｚで印加する。
【００５２】
また、磁気ロール１に電圧Ｖｄｃ２を印加する第二直流用電源８を設けている。そして、現像ロール２の電位と磁気ロール１の電位との電位差｜Ｖｄｃ２−Ｖｄｃ１｜＝△が１００〜３５０Ｖとなるように第一及び第二直流用電源部７ａ及び８の電圧を決める。ここでは、例えば、Ｖｄｃ２＝２５０Ｖ、現像バイアスＶｄｃ１は１５０Ｖ以下、さらに好ましくは１００Ｖ以下に設定する。また、｜Ｖｄｃ２−Ｖｄｃ１｜＝１００〜２５０Ｖとするとよい。そして、ＡＣ成分としてＶｐ−ｐ５００〜２０００Ｖ、周波数を１〜３ＫＨｚに設定する。
【００５３】
磁気ロール１上の磁気ブラシ１０は穂切りブレード９によって層規制され、磁気ロール１と現像ロール２間の電位差｜Ｖｄｃ２−Ｖｄｃ１｜＝△によって現像ロール２にトナーのみの薄層６が形成される。
【００５４】
現像ロール２上のトナー薄層６は現像剤の抵抗や現像ロール２と磁気ロール１の回転速度差などによっても変化するが、上記の電位差△によっても制御することが可能である。
△を大きくすると、現像ロール２上のトナーの層が厚くなり、△を小さくすると薄層６になる。△の範囲は一般的に１００Ｖ〜２５０Ｖ程度が適切である。
【００５５】
ここで、実験結果から、バイアス電圧Ｖｄｃ１及び電位差｜Ｖｄｃ２−Ｖｄｃ１｜と現像特性との関係について説明する。
バイアス電圧Ｖｄｃ１が２００Ｖよりも高いとゴーストが発生する。また、電位差｜Ｖｄｃ２−Ｖｄｃ１｜が１００Ｖ未満になってもゴーストが発生する。
一方、電位差｜Ｖｄｃ２−Ｖｄｃ１｜が３５０Ｖよりも高くなると、カブリが発生する。
したがって、バイアス電圧Ｖｄｃ１が０〜２００Ｖ（但し、０Ｖを除く）、かつ、電位差｜Ｖｄｃ２−Ｖｄｃ１｜が１００〜３５０Ｖの範囲内であれば、高品質の画質が得られることが分かる。
【００５６】
画像形成装置に用いる感光体として、従来からＯＰＣ感光体が知られている。しかしながら、ＯＰＣ感光体は感光層表面が軟らかく、クリーニングブレードの摺擦により、感光層が削れやすいという問題が見られる。そこで、ＯＰＣ感光体と比較して表面が硬質であり、耐久性が機能保持性（メンテナンスフリー）に優れていることから、感光層の厚さが２５μｍ以上のａ−Ｓｉ感光体が近年使用されている。しかしながら、ａ−Ｓｉ感光体はグロー放電分解法などを用いて製膜するため、このように感光層が厚いと製造時間や製造コストがかかり、経済的に不利であるという問題が見受けられる。
【００５７】
感光体として、正帯電の有機感光体（ＯＰＣ）を用いた場合は、残留電位１００Ｖ以下とするために、感光層の膜厚を２５μｍ以上に設定し、電荷材料の添加量を増やすことが特に重要である。特に単層構造のＯＰＣは感光層の中に電荷発生剤を添加することから感光層の膜減りによっても感度変化が少なく、有利である。
この場合でも現像バイアスＶｄｃ１は４００Ｖ以下、さらに好ましくは３００Ｖ以下に設定することがトナーに強い電界をかけることを防止する意味からも好ましい。
【００５８】
このように現像バイアスを低く設定することは、薄膜のａ−Ｓｉ感光体の絶縁破壊を抑制するとともに、トナーの過剰帯電を防止し、現像の履歴現象の発生を抑止するに有効である。また、現像ロール２上に１０〜１００μｍ、好ましくは３５〜７０μｍのトナー層を形成し、現像ロール２と感光体ドラム３とのギャップを１５０〜４００μm、好ましくは２００〜３００μｍとし、この空間を直流と交流電界によってトナーを感光体ドラム３上に飛翔させることで鮮明な画像を得ることができる。
【００５９】
再び図８を参照すると、画像形成の際には、磁気ロール１に保持されたキャリア４及びトナー５からなる現像剤を攪拌しながら、トナー５を適正なレベルに帯電させると、現像剤は、磁気ブラシ１０を形成する。そして、この磁気ブラシ１０は、穂切りブレード９を通過することにより、一定の厚さで現像ロール２に接触する。ここでは、穂切りブレード９と磁気ロール１との間隙を０．３〜１．５ｍｍとしている。
【００６０】
また、磁気ロール１と現像ロール２との間隙も、同様に、０．３〜１．５ｍｍとしている。
また、現像ロール２と感光体ドラム３との間隙を、１５０〜４００μｍ、好ましくは、２００〜３００μｍとしている。このような間隙や印加電圧条件で、トナー薄層６を形成すると、トナー薄層６の厚さが１０〜７０μｍ、好ましくは３５〜７０μｍとなる。
【００６１】
そして、現像ロール２のプロセス線速を７２ｍｍ／ｓとし、磁気ロール１をその１．８倍の速度で回転させる。その結果、周速差によるブラシ効果によって、現像残トナーと供給トナーとを容易に入れ替えることができる。このため、残像の発生を抑制するとともに、鮮明な画像を形成することができる。
【００６２】
そして、本実施の形態では、複数の画像を連続形成する際の、一つの画像を現像してから次の画像の現像を開始するまでの非画像形成期間、現像ロール２の表面電位と磁気ロール１の表面電位とを等しくした等電位状態を発生させる。そして、等電位状態下で、現像ロール２上のトナー薄層６の残存トナーを磁気ブラシで回収する。
【００６３】
なお、非画像形成期間は、例えば、印刷される画像データに基づいて検出してもよいし、また、例えば、給紙装置において、記録紙の先端や後端により検出してもよい。
【００６４】
本実施の形態では、非画像形成期間に相当する記録紙の間隔、すなわち、給紙される際の記録紙の後端から次の記録紙の先端までの間隔を５１ｍｍとした。一方、現像ロールの直径は１６ｍｍであるので、その全周長は、１６π＝５０．２７ｍｍとなる。したがって、非画像形成期間の全期間を等電位状態とすれば、等電位状態を、現像ロール２が少なくともー回転する期間継続させることができる。
【００６５】
また、図６に記載するように、磁気ブラシ形成領域Ｈ３が、現像ロール２上のトナーを回収する幅である為、現像ロール２の軸方向幅Ｈ１を磁気ブラシ形成領域Ｈ３より短くすることによって確実に未回収領域をなくすことができる。
そうすることにより、磁気ブラシ領域外の現像ロールスリーブに付着するトナーがなくなり、両端部のトナー飛散を無くすことが可能となる。
【００６６】
また、画像形成時には、前記現像ロールと磁気ロール間に形成される電位差によって前記現像ロール上に形成され、非画像形成時には、前記現像ロール上に残存するトナーは、前記電位差が零の状態において前記現像ロールより速い周速差を有する前記磁気ロールの磁気ブラシによって回収される。そして、磁気ロールの周速度を現像ロールの周速度よりも速くすることによって、磁気ブラシが現像ロールに接触する機会を増加させることができるとともに、磁気ブラシによる剪断応力が高まって、現像ロール上の残存トナーに働くことにより、現像ロール上の残存トナーによる現像ロールへの圧接力を弱め、現像ロールと磁気ロール間に電位差を設定しなくても、等電位において、高磁性キャリアにより効果的に残存トナーを回収することができる。
【００６７】
次に、図３を用いて磁気ロール１の軸受部分の他の実施の形態を説明する。図１にかかる第１実施の形態と本第２実施の形態との相違点は、第１実施の形態におけるロール支持体１５Ａは１部品で形成したのに対して、本第２実施の形態は、ロール支持体１５Ｂとロール支持リング１６と２部品で構成した点である。
尚、該ロール支持リング１６は、上述したように低摩擦部材で形成することが望ましい。低摩擦部材としては、二硫化タングステンＷＳ２、窒化ホウ素ＢＮなどがあり、これらを潤滑材で形成したり、また、これらを固体潤滑剤として下部材に蒸着、スパッタリングによって付着して用いることができる。
【００６８】
本第２実施の形態にかかる磁気ロール１の軸受部分は、低摩擦部材で形成されたロール支持リング１６が磁気ロール軸１３に回転可能に嵌合し、ロール支持リング１６の外周をロール支持体１５Ｂが揺動可能に嵌合しているので、回転する磁気ロール軸１３はロール支持リング１６に保持されているために耐久性が向上する。
【００６９】
尚、現像ロール軸１４の表面（大径部）１４ａとロール支持体１５Ｂ、ギャッププーリ２１との間に低摩擦部材で形成した軸受を介在させてもよいことは勿論のことである。
【００７０】
次に、図４を用いて現像ケースの枠体位置規制手段を設けた他の実施の形態を説明する。図４（ａ）において、感光体ドラム３の右下方に本体受部１８が設けられ、該本体受部１８に対応して当接可能なロール支持体当部１５Ｃａがロール支持体１５Ｃに設けられている。よって、現像ケースの枠体１２Ｂを左行すると、ロール支持体当部１５Ｃａが本体受部１８に当接するとともに、ギャッププーリ２１が感光体ドラム３の表面と当接し、コイルバネ１７は圧縮した状態で図４（ｂ）の位置に保持される。
【００７１】
したがって、枠体１２Ｂを左行しようとする力は、この位置においては、本体受部１８とギャッププーリ２１を介して感光体ドラム３の表面にかかり、図２の実施の形態より感光体ドラム３にかかる力は小さくなり、また、枠体１２Ｂ全体の重力荷重がギャッププーリ２１を介して感光体ドラム３の表面にかからず、ギャッププーリ２１や感光体ドラム３の耐久性能を向上することができる。
【００７２】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明によれば、磁気ロール及び現像ロールを並んで回転可能に保持する保持用開口部を有した回転軸保持体の前記現像ロール側の保持用開口部を前記磁気ロール側の保持用開口部の軸芯中心に揺動可能に構成したので、前記現像ロール側の保持用開口部と前記磁気ロール側の保持用開口部間のピッチの精度が高く、前記現像ロール側の保持用開口部側を前記磁気ロール側の保持用開口部中心に揺動しても前記ピッチを維持して揺動可能であって、現像ロールと磁気ロール間を精度よく構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施の形態にかかる現像ロールと磁気ロールの斜視図である。
【図２】  ロール支持体の動作説明図である。
【図３】  ロール支持体の他の実施の形態を示す斜視図である。
【図４】  ロール支持体の他の実施の形態の動作説明図である。
【図５】  現像装置の斜視図である。
【図６】  本発明の実施の形態の感光体と現像装置との関係を説明する模式図である。
【図７】  図６のＡ−Ａ平面断面図である。
【図８】  画像形成時と非画像形成時のトナーの流れを説明する説明図である。
【図９】  本発明の実施の形態の画像形成装置の構成を示す横式図である。
【符号の説明】
１  磁気ロール
２  現像ロール
３  感光体ドラム
４  キャリア
５  トナー
６  トナー薄層
９  穂切りブレード
１０  磁気ブラシ
１５  ロール支持体（回転軸保持体）
２０  画像形成装置
５０  現像装置
【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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【図８】
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【図９】
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