(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナーを搬送するトナー担持体、前記トナー担持体上に薄層のトナー層を形成する規制部材、前記トナー担持体から外部へトナーが飛散するのを防止するシール部材、とを有する現像装置において、
前記シール部材を導電性かつ可撓性の部材で表面粗さＲｚ（ＪＩＳ十点平均表面粗さ）がトナーの体積平均粒子径よりも小さくなるように構成するとともに前記トナー担持体と摺接するように配設し、さらに、
前記トナー担持体に隣接して配設され前記トナー担持体にトナーを供給するトナー供給部材と、
前記トナー担持体に所定の現像バイアス電圧を印加する現像バイアス電源と、
前記トナー供給部材および前記シール部材に前記現像バイアス電圧より絶対値で大きい供給バイアス電圧を印加する供給バイアス電源と
を備えたことを特徴とする現像装置。
【請求項２】
トナーを搬送するトナー担持体、前記トナー担持体上に薄層のトナー層を形成する規制部材、前記トナー担持体から外部へトナーが飛散するのを防止するシール部材、とを有する現像装置において、
前記シール部材を導電性かつ可撓性の部材で表面粗さＲｚ（ＪＩＳ十点平均表面粗さ）がトナーの体積平均粒子径よりも小さくなるように構成するとともに前記トナー担持体と摺接するように配設し、さらに、
前記トナー担持体に隣接して配設され前記トナー担持体にトナーを供給するトナー供給部材と、
前記トナー担持体に所定の現像バイアス電圧を印加する現像バイアス電源と、
前記トナー供給部材に前記現像バイアス電圧より絶対値で大きい供給バイアス電圧を印加する供給バイアス電源と、
前記供給バイアス電源と前記シール部材との間に接続された抵抗素子とを備え、
前記抵抗素子の抵抗値は、前記シール部材への印加電圧が絶対値で前記現像バイアス電圧より大きく前記供給バイアス電圧よりも小さくなるように選択されている
ことを特徴とする現像装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、トナーを用いて画像を形成する現像装置に関し、さらに詳しくは、トナー担持体と摺接するシール部材に特徴を有する現像装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
粉体のトナーを用いて画像を顕像化する現像装置では、一般に、トナー担持体上の有効画像領域全体にトナーを所定の極性に帯電させて薄層形成し、感光体表面に形成した潜像に一定のコントラストの画像を連続して形成し得るよう、トナーを搬送、現像するものであるが、現像終了後、現像装置からトナーが飛散落下して記録紙を汚さないようにシール部材をトナー担持体に摺接して配設していた。
【０００３】
一方、トナー担持体と摺接して配設されるシール部材とは異なり、トナー担持体と非接触に配置し、画像形成中は所定の電圧を印加するシール部材も提案されているが、輸送中の振動によりトナー飛散を起こしてしまう難点を有していた。しかるに、小型の複写機やプリンターでは、トナー担持体と摺接して配設されるシール部材が多く用いられ、シール部材について、トナーに対する摩擦帯電性を向上する材質やトナー飛散を起こさない接触圧力等、多くの提案がなされている。
【０００４】
なかでも、特開昭６０−２２９０７０号公報に開示された装置は、薄板状のシール部材を傾斜してトナー担持体に面接触させ、装置の小型化を図ったものであるが、トナーの飛散は防止できるものの、このような現像装置では、特開昭６２−２７８５７８号公報に開示されるような複数の弾性部材を用いないと、帯電不良トナーによるカブリ（非画像部へのトナー付着）を発生していた。
【０００５】
また、特開昭６２−２８０８８０号公報に開示された装置は、磁性のシートによるシール部材をトナー担持体に接触させ、磁性シートを保持する飛散防止部材にトナーと同極性の電圧を印加してトナーの飛散を防止するようにしているが、このような現像装置では、飛散防止部材にトナーが蓄積し、このトナーが現像装置の振動等により飛散し記録紙を汚していた。
【０００６】
さらに、特開昭６３−１５５０６９号公報に開示された装置は、弾性部材によるシール部材をトナー担持体に摺接させ、トナーの予備的な帯電を行い、帯電不良トナーによる画質の劣化を低減するものであるが、初期的にはトナーの帯電量を向上することができるが、連続して画像を形成していくと、トナーの帯電量は徐々に低下してしまうとともに、更に画像形成を継続すると、シール部材にトナーが固着しもはやトナーの予備的な帯電ができなくなっていた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明はかかる従来の問題点に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、簡略な構成で装置を大型化することのないシール部材を用いて、トナーの帯電量及び帯電極性を安定させカブリを低減することにある。また、本発明の他の目的は、簡略な構成でシール部材に所定の電圧を印加することのできる現像装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の現像装置は、トナーを搬送するトナー担持体、前記トナー担持体上に薄層のトナー層を形成する規制部材、前記トナー担持体から外部へトナーが飛散するのを防止するシール部材、とを有する現像装置において、前記シール部材を導電性かつ可撓性の部材で表面粗さＲｚ（ＪＩＳ十点平均表面粗さ）がトナーの体積平均粒子径よりも小さくなるように構成するとともに前記トナー担持体と摺接するように配設し、さらに、前記トナー担持体に隣接して配設され前記トナー担持体にトナーを供給するトナー供給部材と、前記トナー担持体に所定の現像バイアス電圧を印加する現像バイアス電源と、前記トナー供給部材および前記シール部材に前記現像バイアス電圧より絶対値で大きい供給バイアス電圧を印加する供給バイアス電源とを備えたことを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の現像装置は、トナーを搬送するトナー担持体、前記トナー担持体上に薄層のトナー層を形成する規制部材、前記トナー担持体から外部へトナーが飛散するのを防止するシール部材、とを有する現像装置において、前記シール部材を導電性かつ可撓性の部材で表面粗さＲｚ（ＪＩＳ十点平均表面粗さ）がトナーの体積平均粒子径よりも小さくなるように構成するとともに前記トナー担持体と摺接するように配設し、さらに、前記トナー担持体に隣接して配設され前記トナー担持体にトナーを供給するトナー供給部材と、前記トナー担持体に所定の現像バイアス電圧を印加する現像バイアス電源と、前記トナー供給部材に前記現像バイアス電圧より絶対値で大きい供給バイアス電圧を印加する供給バイアス電源と、前記供給バイアス電源と前記シール部材との間に接続された抵抗素子とを備え、前記抵抗素子の抵抗値は、前記シール部材への印加電圧が絶対値で前記現像バイアス電圧より大きく前記供給バイアス電圧よりも小さくなるように選択されていることを特徴とする。
【００１１】
【作用】
本発明の上記の構成によれば、シール部材の適度な可撓性によりトナーの飛散を防止することはもとより、バイアスされたシール部材をトナーと摺接することによりシール部材に電荷を蓄積することなくトナーを安定して摩擦帯電することができる。ところで、実際に印字に使用される場合には、ベタ黒の画像の頻度は非常に低く通常の印字で画線率は２〜３％程度であるから、白地のカブリを低減するためには、現像の前後にかかわらずトナーの帯電性を向上することが重要であると考えられる。本発明は、カブリの低減に主眼をおき、シール部材の構成によってこれを達成するものである。
また、シール部材の表面粗さＲｚ（ＪＩＳ十点平均表面粗さ）がトナーの体積平均粒子径よりも小さくなるように構成することにより、シール部材でのトナーの目詰まりを防止することができる。また、トナー供給部材に現像バイアス電圧より絶対値で大きい供給バイアス電圧を印加するとともに、供給バイアス電圧と同レベルの電圧または絶対値で現像バイアス電圧より大きく供給バイアス電圧より小さいレベルの電圧をシール部材に印加することにより、トナーとシール部材との間の摩擦帯電により発生した電荷をシール部材に蓄積させることなく流出させるとともに、異極性に帯電したトナーをシール部材に吸引し摺接させることにより所定の極性にトナーを再帯電させることができる。
【００１２】
【実施例】
そこで以下に図示した実施例について説明する。
【００１３】
図１は、本発明の現像装置の第一の実施例を示す断面概観図である。
【００１４】
図において符号１１は、現像部材一式を収容するケースで、このケース１１には、その内部にトナー１２を搬送するトナー担持体１３が配設され、またこの一側には、トナー１２を薄層規制するとともに摩擦帯電する弾性の規制部材１５が配設され、さらに他側には、現像後のトナー１２を回収し飛散を防止するシール部材１６が腹の面でトナー担持体１３と摺接するように配設される。トナー１２は、磁気力によりトナー担持体１３に吸引され、規制部材１５によりトナー層が１〜２層に薄層化されると同時に、規制部材１５及びトナー担持体１３との間の摩擦帯電により所定の極性に帯電され、静電潜像と対向した部分でトナー１２が移行し潜像を顕像化する。現像が終了すると、現像されなかったトナーは、シール部材１６により再度トナー担持体１３に擦りつけられ、シール部材１６及びトナー担持体１３との間の摩擦帯電により所定の極性に再帯電される。以降これを繰り返して潜像を継続して現像する。
【００１５】
なお、図中符号１４は、トナー担持体１３の内部に配設した磁石ローラで、トナー１２を磁気力によりトナー担持体１３の周面に拘束するものである。また、図中矢印Ａは、トナー担持体１３の回転方向を示すものである。
【００１６】
図中符号１７は、トナー担持体１３に現像バイアス電圧を印加する現像バイアス電源で、この現像バイアス電源１７は、−３５０〜−５５０Ｖの直流電圧に１５００Ｖp-pの交流電圧を重畳した電圧をトナー担持体１３に印加してトナー１２による潜像の顕像化を促進するとともに、現像バイアス電源１７は、シール部材１６にも接続されており、トナー１２とシール部材１６との間の摩擦帯電によりシール部材１６に発生した電荷を蓄積させることなく流出させる。このとき、シール部材１６の抵抗は、１０8Ω以下（バイアス印加部分から摺接部分までの１μＡ通電時の実抵抗値）が望ましい。
【００１７】
このシール部材１６は、５〜３０ｇ／ｃｍ、好ましくは１０〜２０ｇ／ｃｍの圧力でトナー担持体１３に摺接するように配設され、現像後のトナー１２を再摩擦帯電しながら円滑に回収し、トナー担持体１３またはシール部材１６はより大きな静電気力でトナー１２を保持し、現像装置の外部へ飛散するのを防止する。
【００１８】
上述のように、シール部材１６は、トナー担持体１３に対して軽く摺接させるための可撓性、電荷を蓄積させないための導電性、トナー１２を所定の極性に摩擦帯電させるための摩擦帯電列、トナー１２を固着させないための粘着性や表面粗さ、のそれぞれの特性を満足する材質で構成されることが必要である。
【００１９】
例えば、トナーが負帯電性の場合には、シール部材１６は、ウレタン樹脂、シリコン樹脂、ポリエチレン樹脂等の板状の樹脂、或いはこれらの樹脂にカーボンブラック等の導電性微粉末を分散した板状の導電性樹脂、ステンレス、リン青銅等の薄肉金属板バネ、或いはこれらを組み合わせた多層の薄肉板バネを用いると、適度な可撓性及び導電性が得られ、かつ、トナーを負極性に摩擦帯電させることができる。
【００２０】
また、トナーが正帯電性の場合には、シール部材１６は、ウレタン樹脂、フッ素樹脂等の板状の樹脂、或いはこれらの樹脂にカーボンブラック等の導電性微粉末を分散した板状の導電性樹脂、或いはこれらを組み合わせた多層の薄肉板バネを用いことができる。
【００２１】
なお、シール部材１６の表面粗さＲｚ（ＪＩＳ十点平均表面粗さ）は、トナーが目詰まりを起こさないようにトナーの体積平均粒子径よりも小さくなるように構成され、ゴムのように粘着性の大きい基材を用いる場合には表面に低摩擦係数の物質をコーティングするとトナーを円滑に摺接させることができる。また、トナーは、スチレンアクリル系樹脂やポリエステル系樹脂等を母材とした磁性または非磁性のトナーを用いることができる。
【００２２】
シール部材１６と同様に規制部材１５も、シール部材１６と同様の薄板バネ材により形成することができるが、トナー１２を１〜２層程度に薄層化し均一に負帯電させるためには、シール部材１６より大きい２０〜２００ｇ／ｃｍ、好ましくは５０〜１５０ｇ／ｃｍの圧力でトナー担持体１３に付勢されることが望ましい。この規制部材１５は、トナーを摩擦帯電しつつ薄層化して、均一な現像を行うことはもとより、未帯電のトナーや過剰量のトナーをシール部材１６に送り込むことがない。このように、規制部材１５によってもトナーの飛散を低減することができる。
【００２３】
従ってこの実施例によれば、シール部材１６により、トナー担持体１３上に現像後残留したトナーを再帯電させることができ、カブリを低減することができる。また、このような構成は、現像バイアス電源をそのまま利用できるため、簡略で小型化に適している。
【００２４】
図２は、本発明をさらに発展させ、トナー供給部材をトナー担持体に隣接して配設した第二の実施例を示したものである。
【００２５】
図２において、現像部材一式を収容するケース１１には、その内部にトナー１２を搬送するトナー担持体２１が配設され、またこの一側には、トナー１２を薄層規制するとともに摩擦帯電する弾性の規制部材２５が配設され、さらに他側には、現像後のトナー１２を回収し飛散を防止するシール部材２６が腹の面でトナー担持体２１と摺接し自由端が現像装置内部に向かうように配設され、さらに他側には、トナー１２をトナー担持体２１に供給するトナー供給部材２３がトナー担持体２１と摺接するように配設される。ケース１１の内部のトナー１２は、トナー供給部材２３により攪拌されつつ、トナー担持体２１上に擦りつけられて供給され、次に、規制部材２５によりトナー層が１〜２層に薄層化されると同時に、規制部材２５及びトナー担持体２１との間の摩擦帯電により所定の極性に帯電され、静電潜像と対向した部分でトナー１２が移行し潜像を顕像化する。現像が終了すると、現像されなかったトナーは、シール部材２６により再度トナー担持体２１に擦りつけられ、シール部材２６及びトナー担持体２１との間の摩擦帯電により所定の極性に再帯電される。以降これを繰り返して潜像を継続して現像する。
【００２６】
なお、図中符号２２は、トナー担持体２１を支持する金属シャフトであり、金属シャフト２２のまわりに導電性のゴムを固着させてさらに導電性の表層をコーティングしてトナー担持体２１を構成する。また、符号２４は、トナー供給部材２３を支持する金属シャフトであり、金属シャフト２４のまわりに導電性の発泡部材を固着させてトナー供給部材２３を構成する。さらに、図中矢印Ａは、トナー担持体２１の回転方向を示し、矢印Ｂは、トナー供給部材２３の回転方向を示すものである。
【００２７】
図中符号２７は、現像バイアス電圧を印加する現像バイアス電源で、この現像バイアス電源２７は、−２００〜−４００Ｖの電圧をトナー担持体２１に印加してトナー１２による潜像の顕像化を促進するとともに、現像バイアス電源２７は、シール部材２６及びトナー供給部材２３及び規制部材２５にも接続されており、トナー１２とそれぞれの部材との間の摩擦帯電により発生した電荷が、それぞれの部材に蓄積することがない。
【００２８】
従ってこの実施例によれば、シール部材２６により、トナー担持体２１上に現像後残留したトナーを再帯電させることができ、カブリを低減することができるだけでなく、トナー担持体２１及びシール部材２６及び規制部材２５及びトナー供給部材２３のトナーを摺接して摩擦帯電させることのできるすべて部材が現像バイアス電源２７に接続され、トナーをすばやく安定して帯電させることができる。また、構成が簡略なため小型化にも適している。
【００２９】
図３は、本発明をさらに応用発展させ、トナー供給部材をトナー担持体に対して非接触に配設した第三の実施例を示したものである。
【００３０】
図３において、現像部材一式を収容するケース１１には、その内部にトナー１２を搬送するトナー担持体２１が配設され、またこの一側には、トナー１２を薄層規制するとともに摩擦帯電する規制部材３５が配設され、さらに他側には、現像後のトナー１２を回収し飛散を防止するシール部材３６が中央部でトナー担持体２１と摺接するように配設され、さらに他側には、トナー１２をトナー担持体２１に供給するトナー供給部材３３がトナー担持体２１に近接して配設される。
【００３１】
なお、図中符号３７は、シール部材３６を背面より押圧してトナー担持体２１に付勢するスポンジであり、導電性のスポンジを用いてスポンジ側から電圧を印加しても良い。また、トナー供給部材３３は、アルミニウムや鉄等の金属または導電性の樹脂により構成され、トナー担持体２１との間の空隙を０．１〜０．５ｍｍとするように配設される。
【００３２】
一方、図中符号２７は、現像バイアス電圧を印加する現像バイアス電源で、この現像バイアス電源２７は、−２００〜−４００Ｖの電圧をトナー担持体２１に印加してトナー１２による潜像の顕像化を促進するものである。
【００３３】
他方、図中符号３８は、トナー供給部材３３に供給バイアス電圧を印加する供給バイアス電源で、供給バイアス電源３８は、現像バイアス電圧より絶対値で１０〜４００Ｖ大きい電圧を供給部材３３に印加して、所定極性に帯電したトナーを選択的にトナー担持体２１に供給しつつ、所定の極性ではない極性に帯電したトナーをトナー供給部材３３側に戻すものである。供給バイアス電源３８は、シール部材３６にも接続されており、トナー１２とシール部材３６との間の摩擦帯電により発生した電荷をシール部材３６に蓄積させることなく流出させるとともに、異極性に帯電したトナーをシール部材３６に吸引し摺接させることにより所定の極性にトナーを再帯電させることができる。
【００３４】
従ってこの実施例によれば、シール部材３６により、トナー担持体２１上に現像後残留したトナーを再帯電させることができ、カブリを低減することができる。また、シール部材３６を供給バイアス電源３８に接続するのみの簡略な構成のため小型化にも適している。
【００３５】
もとより本発明では、トナーの帯電を向上しカブリを低減する適切な大きさのバイアス電圧をシール部材に印加することが可能であるから、シール部材専用のバイアス電源を設けることも考えられる。しかし、このような構成では、装置のコスト及び占有体積が増大する等の問題点を有しているため、抵抗やダイオードに代表される定電圧素子を用いて、専用の電源を用いることなしにシール部材にバイアス電圧を印加した実施例を、図４から図６を用いて以下に述べる。
【００３６】
図４は、本発明の図２及び図３で示される実施例を応用し、供給バイアス電源を用いてシール部材のバイアス電圧を別個にした第四の実施例を示したものである。
【００３７】
この装置の構成は上述した実施例に類似しているので、同一名称で略同一機能の部材には同一の符号を付して説明を省略する。
【００３８】
図４において、符号４９は、トナー供給部材２３に供給バイアス電圧を印加する供給バイアス電源３８に接続される抵抗素子で、この抵抗素子４９の抵抗値は、シール部材４６に絶対値で現像バイアス電圧より大きく供給バイアス電圧よりも小さい電圧となるように選択し、トナー１２とシール部材４６との間の摩擦帯電により発生した電荷をシール部材４６に蓄積させることなく流出させるとともに、異極性に帯電したトナーをシール部材４６に吸引し摺接させることにより所定の極性にトナーを再帯電させることができる。
【００３９】
また、図５は、現像バイアス電源のみを用いてシール部材のバイアス電圧を別個に供給した本発明の第五の実施例を示したものである。
【００４０】
この装置の構成も上述した実施例に類似しているので、同一名称で略同一機能の部材には同一の符号を付して説明を省略する。
【００４１】
図５に示したように、トナー担持体２１及び規制部材２５を現像バイアス電源２７に接続し、シール部材４６及びトナー供給部材２３をダイオード素子５９を介して現像バイアス電源２７に接続して、シール部材４６及び供給部材２３とトナー担持体２１との間に電位差を設け、トナーを所定極性に帯電させてトナー担持体２１に供給することができ、カブリを低減することができる。
【００４２】
さらに、図６は、供給バイアス電源のみを用いてシール部材のバイアス電圧を別個に供給した本発明の第六の実施例を示したものである。
【００４３】
この装置の構成も上述した実施例に類似しているので、同一名称で略同一機能の部材には同一の符号を付して説明を省略する。
【００４４】
図６に示したように、トナー供給部材２３に供給バイアス電圧を印加する供給バイアス電源６７のみを用いて、その他の部材に供給バイアス電圧とは異なる電圧を印加することもできる。
【００４５】
図６において、トナー担持体２１は、トナー供給部材２３より大きい抵抗値を有する抵抗素子６８を介して供給バイアス電源６７に接続され、シール部材４６は、ダイオード素子６９及び抵抗素子６８を介して供給バイアス電源６７に接続され、同様に、規制部材２５は、ダイオード素子７０及び抵抗素子６８を介して供給バイアス電源６７に接続される。従って、抵抗素子６８によりトナー担持体２１と供給部材２３との間に電位差を発生し、トナー供給部材２３から所定極性に帯電したトナーが選択的にトナー担持体２１に供給される。トナー担持体２１に供給されたトナー１２は、ダイオード素子７０によりトナー担持体２１に対して規制部材２５が電位差を有するため、薄層化されつつ所定の極性に安定して帯電される。現像が終了すると、現像されなかったトナーは、ダイオード素子６９によりトナー担持体２１に対してシール部材４６が電位差を有するため、所定の極性に安定して再帯電される。
【００４６】
これらの実施例により、別個に専用の電源を設けることなしに、シール部材４６によりトナーを安定して再帯電させることができ、帯電不良トナーによるカブリを低減することができる。
【００４７】
以上、実施例を述べたが、本発明は以上の実施例のみならず、広く電子写真等の現像装置に応用することができ、特にプリンターや複写機やファクシミリやディスプレーに応用すれば有効である。
【００４８】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、シール部材を導電性かつ可撓性の部材で表面粗さＲｚ（ＪＩＳ十点平均表面粗さ）がトナーの体積平均粒子径よりも小さくなるように構成し、シール部材に所定電圧を印加するとともにトナー担持体と摺接するように配設することにより、シール部材でのトナーの目詰まりを防止し、トナーの帯電量及び帯電極性を安定させカブリを低減することができ、さらに、シール部材とトナー担持体または規制部材またはトナー供給部材の何れかとを定電圧素子を介して電気的に接続することにより、簡略な構成でシール部材に所定の電圧を印加することができ、小型でトナーの帯電性に優れた印字品質の高い現像装置を提供することができる。また、トナー供給部材に現像バイアス電圧より絶対値で大きい供給バイアス電圧を印加するとともに、供給バイアス電圧と同レベルの電圧または絶対値で現像バイアス電圧より大きく供給バイアス電圧より小さいレベルの電圧をシール部材に印加することにより、トナーとシール部材との間の摩擦帯電により発生した電荷をシール部材に蓄積させることなく流出させるとともに、異極性に帯電したトナーをシール部材に吸引し摺接させることにより所定の極性にトナーを再帯電させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第一の実施例をなす現像装置の断面図である。
【図２】  本発明の第二の実施例を示す現像装置の断面図である。
【図３】  本発明の第三の実施例を示す現像装置の断面図である。
【図４】  本発明の第四の実施例を示す現像装置の断面図である。
【図５】  本発明の第五の実施例を示す現像装置の断面図である。
【図６】  本発明の第六の実施例を示す現像装置の断面図である。
【符号の説明】
１１  ケース
１２  トナー
１３、２１  トナー担持体
１５、２５、３５  規制部材
１６、２６、３６、４６  シール部材
２３、３３  トナー供給部材
１７、２７  現像バイアス電源
３８、６７  供給バイアス電源
４９、６８  抵抗素子
５９、６９、７０  ダイオード素子
【図１】
0003781785.tif 000002
【図２】
0003781785.tif 000003
【図３】
0003781785.tif 000004
【図４】
0003781785.tif 000005
【図５】
0003781785.tif 000006
【図６】
0003781785.tif 000007