(57)【要約】【課題】一成分現像剤に対する電荷の付与と、電荷を付与した現像剤の現像剤担持体への供給とを現像剤に対して低ストレスで行うことができるとともに、弱帯電現像剤の現像剤担持体への付着を抑制することのできる現像剤供給装置、現像装置および画像形成装置を提供する。【解決手段】現像ローラ２２との間に間隔を有するように対向配置され、トナーＴを現像ローラ２２との対向領域へ搬送する現像剤供給ローラ３１と、現像剤供給ローラ３１に形成された吸引孔３１ａから空気を吸引して、現像剤供給ローラ３１表面にトナーＴを吸着させる吸引手段たる吸引ポンプ６１とを備えている。また、現像ローラ２２との対向領域を通過中または通過前に、トナーＴと非接触でトナーに電荷を付与する電荷放出部材２５と対向電極たるメッシュ電極２９とからなる電荷付与手段を備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面移動する表面に一成分現像剤を担持し、潜像担持体上の潜像に該一成分現像剤を供給して潜像を現像する現像剤担持体に該一成分現像剤を供給する現像剤供給装置において、
前記現像剤担持体との間に間隔を有するように対向配置され、前記一成分現像剤を表面上に保持し、その表面が無端移動して前記一成分現像剤を前記現像剤担持体との対向領域へ搬送する現像剤搬送部材と、
該現像剤搬送部材に形成された吸引孔から空気を吸引して、前記現像剤搬送部材表面に一成分現像剤を吸着させる吸引手段と、
前記現像剤搬送部材表面上の一成分現像剤が前記現像剤担持体との対向領域出口を通過する前までに、前記一成分現像剤と非接触で前記一成分現像剤に電荷を付与する電荷付与手段とを備えたことを特徴とする現像剤供給装置。
【請求項２】
請求項１の現像剤供給装置において、
前記対向領域において、前記現像剤搬送部材と前記現像剤担持体との間に電位差を形成し、前記対向領域において前記現像剤搬送部材表面の一成分現像剤を前記現像剤担持体表面に静電的に付着させることを特徴とする現像剤供給装置。
【請求項３】
請求項２の現像剤供給装置において、
前記現像剤搬送部材は、中空部を有し、表面と中空部とを連通する複数の吸引孔を備えた多孔質体で形成されており、
前記電荷付与手段は、少なくとも電荷を放出する電荷放出部材を備え、
前記現像剤担持体と対向するように、前記現像剤搬送部材の中空部に前記電荷放出部材を配置したことを特徴とする現像剤供給装置。
【請求項４】
請求項３の現像剤供給装置において、
前記電荷付与手段は、前記電荷放出部材と対向する対向電極を有し、
前記対向電極を、前記現像剤担持体と前記現像剤搬送部材との間に配置したことを特徴とする現像剤供給装置。
【請求項５】
請求項３または４の現像剤供給装置において、
前記電荷放出部材として放電可能なワイヤチャージャを用いたことを特徴とする現像剤供給装置。
【請求項６】
請求項３乃至５いずれかの現像剤供給装置において、
前記吸引孔の直径を一成分現像剤の直径よりも小さくしたことを特徴とする現像剤供給装置。
【請求項７】
請求項１乃至６いずれかの現像剤供給装置において、
前記現像剤搬送部材との間に間隔を有するように該現像剤搬送部材の下方に配置され、上方に向かって気流を放出する気流放出手段と、
前記現像剤搬送部材と該気流放出手段との間に前記一成分現像剤を移送する現像剤移送手段とを設けたことを特徴とする現像剤供給装置。
【請求項８】
請求項７の現像剤供給装置において、
前記現像剤移送手段として、現像剤ポンプを用いたことを特徴とする現像剤供給装置。
【請求項９】
一成分の現像剤を担持する現像剤担持体と、該現像剤担持体に現像剤を供給する現像剤供給手段とを有し、該現像剤担持体上の現像剤を潜像担持体上の潜像に供給して潜像を現像する現像装置において、
前記現像剤供給手段として、請求項１乃至８いずれかの現像剤供給装置を備えることを特徴とする現像装置。
【請求項１０】
潜像担持体上の潜像に現像手段が一成分現像剤を付着させることにより該潜像を現像し、これにより得られたトナー像を最終的に記録材に転移させて画像形成を行う画像形成装置において、
前記現像手段として、請求項９の現像装置を用いた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、プリンタ、ファクシミリ、複写機などの画像形成装置が備える一成分の現像装置の現像剤担持体に現像剤を供給する現像剤供給装置、一成分方式の現像装置、およびこれらを備えた画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の一成分現像装置としては、潜像担持体上の潜像を現像する現像剤担持体に現像剤を供給する現像剤供給手段としてローラ状の現像剤供給ローラを備えたものが有る。図６に従来の一成分現像装置の一例を示す。図６に示す現像装置１０は、潜像担持体である感光体２１に対向する現像剤担持体である現像ローラ２２に現像剤を供給するローラ状の現像剤供給部材である現像剤供給ローラ４１２を備える。このような現像剤供給ローラとしては可とう性を有する発泡性材料からなるローラ、所謂スポンジローラを備えるものが用いられる。
図７は、図６に示す現像装置１０の現像剤供給ローラ４１２から現像ローラ２２への現像剤の受け渡しの様子を示す模式図である。図７に示すように、現像剤供給ローラ４１２を１成分現像剤であるトナーＴを介して現像ローラ２２に擦るような態様で接触させる。これにより、現像剤供給ローラ４１２が担持するトナーＴを摩擦帯電させつつ、現像ローラ２２に付着させることができる。その結果、トナーＴの帯電と現像ローラ２２へのトナーＴの供給を行うことができる。
このような現像ローラ２２へのトナーＴの供給時にトナーＴに強いストレスが与えられるので樹脂で形成されたトナーが劣化し易い。具体的にはトナー母体の周りに付着させている流動化粒子と呼ばれるシリカ、チタン等の添加剤のトナー樹脂内部への埋没であり、埋没する事で流動性が低下して現像ローラ２２にトナーＴが付着しやすくなる。更に摩擦熱も加わることによりトナーＴが溶解することがあり、トナーＴが溶解すると、所謂、現像ローラ２２へのフィルミングと呼ばれる状態が発生する。そして、トナーＴが現像ローラ２２との摩擦帯電によって帯電する構成では現像ローラ２２の表面がトナーＴの樹脂で覆われてしまうことでトナーＴ同士の摩擦帯電と同じ状態となってしまう。その結果、トナーＴの帯電状態が所定の極性、帯電量が得られない状態となって地汚れが発生し易くなると共に、現像量が低下して画像品質が低下する。
なお、近年、環境問題にも関わり画像形成装置の消費エネルギー低減の観点から、特に定着で消費するエネルギーを低減する為にトナーの溶解温度を低下させている。トナーＴの溶解温度が低いと現像ローラ２２への供給時の摩擦熱によってトナーＴが溶解し易く、現像ローラ２２へのフィルミングが発生しやすくなる。また、定着時の定着部材に対するトナーの離型性を良くするために従来の定着部材へのオイル塗布からトナー内にワックス材料を混合・添加する方式が多く行われてきている。このようなワックスもトナーＴの溶解時にトナーＴが現像ローラ２２に付着し易くさせ、フィルミングが発生する原因となる。これらの点も併せて上述した地汚れや画像品質の低下といった問題に対する更なる加速要因となってきている。
【０００３】
上述したような現像剤供給部材を現像剤を介して現像剤担持体に擦るような状態で接触させることに起因する問題の発生を防止可能な構成として、特許文献１に記載の現像装置がある。
特許文献１に記載の現像装置では、現像剤供給部材として、現像ローラに近接するように配置され、導電性を有するワイヤ状部材を備えている。このワイヤ状部材は、現像剤担持体との間の電位差が放電開始電圧以上となり、且つ、ワイヤ状部材から現像ローラへ現像剤の帯電極性と同極性の電流が流れるように電圧が印加されている。特許文献１の現像装置では、放電によってワイヤ状部材近傍のトナーが帯電し、ワイヤ状部材から現像ローラへの電流によって帯電したトナーが現像ローラへ向かい、帯電したトナーが現像ローラ上に供給される。このような構成であれば、現像剤の帯電及び現像ローラへの現像剤の供給に現像剤を擦る必要がない。よって、図６や図７を用いて説明した従来の現像装置のように、現像剤供給ローラを現像剤を介して現像ローラに擦るような状態で接触させることに起因する問題の発生を防止できる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１の現像装置では、現像ローラとワイヤ状部材とが近接する位置よりも現像ローラの表面移動方向上流側で現像ローラ表面が現像剤の溜まり部を通過する。そして、現像剤が現像ローラの表面移動に連れ回ることでワイヤ状部材と現像ローラとが近接する位置に現像剤が搬送される。従って、現像ローラ表面が現像剤の溜まり部を通過するときに、現像ローラの表面移動に連れまわらず溜まり部に滞留する現像剤と現像ローラ表面とが擦るような状態で接触することになる。よって、現像ローラが担持・搬送しない現像剤に対して、現像ローラがストレスを加えることになる。
【０００５】
そこで、本出願人は、特願２００８−２０５１２４号において、次のような現像装置を提案した。すなわち、現像ローラとの間に間隔を有するように現像ローラの下方に配置され、気流を放出するための複数の開口を備えた気流放出部材と、気流放出部材の下方に配置され、負極性の電荷を放出する電荷放出部材とを有している。気流放出部材は電荷が通過可能となっている。また、現像ローラよりも電荷放出部材の方が負極性の電位が高くなるように、現像ローラと電荷放出部材との間に電位差を設けている。そして、気流放出部材の開口から上方に向かって気流を放出するエアポンプが設けられた現像装置である。かかる構成を有することで、気流放出部材と現像ローラとの間に供給された現像剤が、気流放出部材の開口から上方に向かって放出された気流によって撹乱され流動化される。また、現像ローラよりも電荷放出部材の方が負極性の電位が高くなっているので、電荷放出部材から放出された負極性の電荷は現像ローラと電荷放出部材との電位差によって上方の現像ローラに向かって移動する。電荷放出部材の上方、且つ、現像ローラの下方には電荷が通過可能な気流放出部材があり、その上方には開口から上方に向かって放出された気流により流動化した現像剤がある。このため、電荷放出部材から放出され上方に向かった電荷は現像剤の粒子に衝突し、現像剤を帯電せしめる。帯電した現像剤は、電荷放出部材と現像ローラとの電位差によって現像ローラに向かって移動し、現像ローラに担持されることによって、現像ローラへの現像剤の供給が成される。
このとき、現像ローラと気流放出部との間で流動化している現像剤の嵩が現像ローラに接触しない程度の嵩であれば、現像ローラが担持・搬送しない現像剤に現像ローラが接触しない。よって、現像ローラが担持・搬送しない現像剤に対して現像ローラからのストレスを加えることはない。また、現像剤の嵩が現像ローラに接触する程度の嵩であっても、流動化している現像剤は移動し易い。このため、現像ローラが担持・搬送しない現像剤に擦るように接触しても従来の現像ローラが滞留する現像剤に擦るように接触する構成に比べて、現像ローラが担持・搬送しない現像剤のストレスを十分に低減することができる。
【０００６】
しかしながら、特願２００８−２０５１２４号で提案した現像装置においては、次のような課題が残っていた。すなわち、気流放出部材の開口から放出された気流によって、気流放出部材と現像ローラとの間に供給された現像剤が現像ローラに近づく。このとき、十分帯電していないトナーも現像ローラに静電的に付着してしまうおそれがあった。その結果、地汚れなどが生じる課題である。
【０００７】
本発明は以上の課題点に鑑みなされたものであり、その目的は、一成分現像剤に対する電荷の付与と、電荷を付与した現像剤の現像剤担持体への供給とを現像剤に対して低ストレスで行うことができるとともに、弱帯電現像剤の現像剤担持体への付着を抑制することのできる現像剤供給装置、現像装置および画像形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、表面移動する表面に一成分現像剤を担持し、潜像担持体上の潜像に該一成分現像剤を供給して潜像を現像する現像剤担持体に該一成分現像剤を供給する現像剤供給装置において、上記現像剤担持体との間に間隔を有するように対向配置され、前記一成分現像剤を表面上に保持し、その表面が無端移動して前記一成分現像剤を前記現像剤担持体との対向領域へ搬送する現像剤搬送部材と、該現像剤搬送部材に形成された吸引孔から空気を吸引して、前記現像剤搬送部材表面に一成分現像剤を吸着させる吸引手段と、前記現像剤搬送部材表面上の一成分現像剤が上記現像剤担持体との対向領域出口を通過する前までに、上記一成分現像剤と非接触で上記一成分現像剤に電荷を付与する電荷付与手段とを備えたことを特徴とするものである。
また、請求項２の発明は、請求項１の現像剤供給装置において、前記対向領域において、前記現像剤搬送部材と前記現像剤担持体との間に電位差を形成し、前記対向領域において前記現像剤搬送部材表面の一成分現像剤を前記現像剤担持体表面に静電的に付着させることを特徴とするものである。
また、請求項３の発明は、請求項２の現像剤供給装置において、上記現像剤搬送部材は、中空部を有し、表面と中空部とを連通する複数の吸引孔を備えた多孔質体で形成されており、前記電荷付与手段は、少なくとも電荷を放出する電荷放出部材を備え、前記電荷放出部材を前記現像剤担持体と対向するように、前記現像剤搬送部材の中空部に配置したたことを特徴とするものである。
また、請求項４の発明は、請求項３の現像剤供給装置において、前記電荷付与手段は、前記電荷放出部材と対向する対向電極を有し、前記対向電極を、前記現像剤担持体と前記現像剤搬送部材との間に配置したことを特徴とするものである。
また、請求項５の発明は、請求項３または４の現像剤供給装置において、前記電荷放出部材として放電可能なワイヤチャージャを用いたことを特徴とするものである。
また、請求項６の発明は、請求項３乃至５いずれかの現像剤供給装置において、前記吸引孔の直径を一成分現像剤の直径よりも小さくしたことを特徴とするものである。
また、請求項７の発明は、請求項１乃至６いずれかの現像剤供給装置において、上記現像剤搬送部材との間に間隔を有するように該現像剤搬送部材の下方に配置され、上方に向かって気流を放出する気流放出手段と、上記現像剤搬送部材と該気流放出手段との間に上記一成分現像剤を移送する現像剤移送手段とを設けたことを特徴とするものである。
また、請求項８の発明は、請求項７の現像剤供給装置において、前記現像剤移送手段として、現像剤ポンプを用いたことを特徴とするものである。
また、請求項９の発明は、一成分の現像剤を担持する現像剤担持体と、該現像剤担持体に現像剤を供給する現像剤供給手段とを有し、該現像剤担持体上の現像剤を潜像担持体上の潜像に供給して潜像を現像する現像装置において、上記現像剤供給手段として、請求項１乃至８いずれかの現像剤供給装置を備えることを特徴とするものである。
また、請求項１０の発明は、潜像担持体上の潜像に現像手段が一成分現像剤を付着させることにより該潜像を現像し、これにより得られたトナー像を最終的に記録材に転移させて画像形成を行う画像形成装置において、上記現像手段として、請求項９の現像装置を用いたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、吸引手段によって現像剤搬送部材に形成された吸引孔から空気を吸引して、現像剤搬送部材表面に一成分現像剤を吸着させるので、現像剤搬送部材から離れた位置にある現像剤を現像剤搬送部材表面に付着させることができる。このように、現像剤搬送部材に対して非接触の現像剤を現像剤搬送部材表面に付着させることができるので、現像剤搬送部材と現像剤とを接触させずに、現像剤搬送部材表面に現像剤を付着させることができる。よって、現像剤搬送部材が保持・搬送しない現像剤に現像剤搬送部材を接触させないことが可能となり、現像剤搬送部材が保持・搬送しない現像剤に対して現像剤搬送部材がストレスを加えることを抑制することが可能となる。
また、静電気力で現像剤搬送部材に現像剤を吸着させるようにしても、現像剤搬送部材に対して非接触の現像剤を現像剤搬送部材表面に付着させることができる。しかし。この場合、現像剤搬送部材に現像剤を静電的に吸着させる前に、現像剤を摩擦帯電させる必要が生じ、現像剤にストレスを加えることになる。一方、本発明は、空気吸引力で現像剤搬送部材に現像剤を吸着させるので、現像剤搬送部材に現像剤を吸着させる前に、現像剤を摩擦帯電させる必要が生じない。よって、静電気力で現像剤搬送部材に吸着させるものに比べて、現像剤に加わるストレスを低下することができる。
また、現像剤搬送部材表面上の一成分現像剤が現像剤担持体との対向領域出口を通過する前に、電荷付与手段で一成分現像剤に電荷を付与することで、現像剤を帯電させる。電荷付与手段は、現像剤と非接触で現像剤に電荷を付与するので、現像剤に接触して電荷を付与するものに比べて、現像剤に加わるストレスを低下することができる。
帯電した現像剤は、上記対向領域において、現像剤担持体と現像剤搬送部材との電位差によって、現像剤担持体へ静電的に移動し、現像剤搬送部材上の一成分現像剤が、現像剤担持体に供給される。このとき、現像剤搬送部材に吸着している現像剤の嵩が現像剤担持体に接触しない程度の嵩であれば、現像剤担持体が担持・搬送しない現像剤に現像剤担持体が接触しない。よって、現像剤担持体が担持・搬送しない現像剤に対して現像剤担持体がストレスを加えることはない。また、吸引手段の吸引力よりも静電引力が弱い弱帯電現像剤は、現像剤担持体側へ移動することがなく、現像剤搬送部材に吸着したままである。よって、現像剤担持体には、十分に帯電した現像剤のみが付着することになり、地汚れなどの画像品質の低下を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施例１の現像装置の概略構成図、（ａ）は、現像装置の現像ローラ近傍の断面図、（ｂ）は、（ａ）中の破線αで示す断面における現像剤供給装置の模式図。
【図２】実施形態に係るプリンタの概略構成図。
【図３】帯電前と、実施例１の現像剤供給装置による帯電後との現像剤の帯電量分布を比較するグラフ。
【図４】本発明と従来との現像装置で現像剤の添加剤埋没ランクを比較を行ったグラフ。
【図５】実施例２の現像装置の概略構成図、（ａ）は、現像装置の現像ローラ近傍の断面図、（ｂ）は、（ａ）中の破線αで示す断面における現像剤供給装置の模式図。
【図６】従来の一成分現像装置の一例の概略構成図。
【図７】図６の現像装置の現像ローラへの現像剤の受け渡しの様子を示す模式図。
【図８】図６に示す現像装置の現像ローラ２２上のトナーＴの層厚を規制する様子を示す模式図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明を、画像形成装置として、電子写真方式のプリンタ（以下、単にプリンタ１００という）に適用した実施形態について説明する。
図２は、実施形態に係るプリンタ１００の概略構成図である。
プリンタ１００は、イエロー・シアン・マゼンタ・ブラックの４つの画像形成手段を斜めに並べて配置してタンデム画像形成部を構成する。タンデム画像形成部においては、個々の画像像形成手段であるトナー像形成部２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０Ｋが、図中左上から順に配置されている。ここで、各符号の添字Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｋは、それぞれイエロー、マゼンダ、シアン、黒用の部材であることを示す。また、タンデム画像形成部においては、個々のトナー像形成部２０Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋは、潜像担持体としてのドラム状の感光体２１Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋのまわりに、帯電装置１７Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋ、現像装置１０Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋ、感光体クリーニング装置１８Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋ等を備えている。
【００１２】
また、タンデム画像形成部の下部に潜像形成手段としての光書込ユニット９を設ける。この光書込ユニット９は、光源、ポリゴンミラー、ｆ−θレンズ、反射ミラー等を備え、画像データに基づいて各感光体２１の表面にレーザ光を走査しながら照射するように構成されている。
【００１３】
また、斜めに配置されたタンデム画像形成部に沿うように、中間転写体として無端ベルト状の中間転写ベルト１を設けている。この中間転写ベルト１は、支持ローラ１ａ、１ｂ、１ｃに掛け回され、この支持ローラのうち駆動ローラ１ａの回転軸には駆動源としての図示しない駆動モータが連結されている。この駆動モータを駆動させると、中間転写ベルト１が図中反時計回りに回転移動するとともに、従動可能な支持ローラ１ｂ、１ｃが回転する。中間転写ベルト１の内側には、感光体２１Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋ上に形成されたトナー像を中間転写ベルト１上に転写するための一次転写装置としての一次転写ローラ１１Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋを設ける。一次転写ローラ１１Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋは感光体２１Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋとの間に中間転写ベルト１を挟み込み、それぞれ一次転写ニップを形成する。
【００１４】
また、一次転写ローラ１１Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋより中間転写ベルト１の駆動方向下流に二次転写装置としての二次転写ローラ５を設ける。この二次転写ローラ５と中間転写ベルト１を挟んで反対の側には、支持ローラ１ｂが配置されており、二次転写対向ローラとしての機能を果たし、支持ローラ１ｂと二次転写ローラ５との間で中間転写ベルト１を挟み込み、二次転写ニップを形成している。また、記録媒体としての転写しＰを収容する給紙カセット８、給紙コロ７、レジストローラ６等を備えている。さらに、二次転写ニップで中間転写ベルト１からトナー像を転写された転写紙Ｐの進行方向に関して二次転写ニップの下流側には、転写紙Ｐ上の画像を定着する定着装置４、排紙ローラ３を備えている。
【００１５】
つぎに、プリンタ１００の動作を説明する。個々のトナー像形成部２０Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋでその感光体２１Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋを回転し、感光体２１Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋの回転とともに、まず帯電装置１７Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋで感光体２１Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋの表面を一様に帯電する。次いで画像データを光書込ユニット９からのレーザによる書込み光を照射して感光体２１Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋ上に静電潜像を形成する。その後、現像装置１０Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋによりトナーが付着され静電潜像を可視像化することで各感光体２１Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋ上にそれぞれ、イエロー・シアン・マゼンタ・ブラックの単色画像を形成する。また、不図示の駆動モータで駆動ローラ１ａを回転駆動して他の従動ローラ１ｂおよび１ｃ、二次転写ローラ５を従動回転し、中間転写ベルト１を回転駆動して、その可視像を各一次転写ニップで中間転写ベルト１上に順次転写する。これによって中間転写ベルト１上に合成カラー画像を形成する。画像転写後の感光体２１Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋの表面は感光体クリーニング装置１８Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋで残留トナーを除去して清掃して再度の画像形成に備える。
【００１６】
また、画像形成のタイミングにあわせて、給紙カセット８からは転写紙Ｐが給紙コロ７により繰り出され、レジストローラ６まで搬送され、一旦停止する。そして、画像形成動作とタイミングを取りながら、二次転写ニップに搬送される。二次転写ニップでは、中間転写ベルト１と二次転写ローラ５との間に転写紙Ｐを挟み、中間転写ベルト１上のトナー像を転写紙Ｐ上に二次転写する。
【００１７】
画像転写後の転写紙Ｐは定着装置４へと送り込まれ、定着装置４で熱と圧力とを加えて転写画像を定着して、排紙ローラ３によって機外へ排出される。一方、画像転写後の中間転写ベルト１は、中間転写体クリーニング装置１２で、画像転写後に中間転写ベルト１上に残留する残留トナーを除去し、タンデム画像形成部による再度の画像形成に備える。
【００１８】
なお、上述の各色のトナー像形成部２０Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｋが、一体的に形成され、本体に脱着可能な着脱可能なプロセスカートリッジとなっている。そして、これらの一体的なプロセスカートリッジは、プリンタ１００本体に固定された図示しないガイドレールに沿って、プリンタ本体の手前側に引き出すことができる。また、このプロセスカートリッジをプリンタ１００本体の奥側に押し込むことによって、トナー像形成部を所定の位置に装填することができる。
【００１９】
次に本実施形態の特徴部である、現像装置１０Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｋの現像剤担持体である現像ローラ２２に一成分現像剤としてのトナーＴを供給する構成について説明する。
なお、４つのトナー像形成部２０Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｋは、それぞれ同じ構成、動作をおこなうものとなっている。そこで、以下各符号の添字Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｋを省略して現像装置１０の説明を行う。
【００２０】
〔実施例１〕
以下、本発明の特徴部を備えた現像剤供給装置を有する現像装置１０の一つ目の実施例（以下、実施例１と呼ぶ）について説明する。
図１は、実施例１の現像装置１０の概略構成図である。図１（ａ）は現像ローラ２２の回転軸に直交する面における現像装置１０の現像ローラ２２近傍の断面図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）中の破線αで示す断面における現像装置１０が備える現像剤供給装置３０の模式図である。
【００２１】
図１に示す現像剤供給手段たる現像剤供給装置３０は、表面移動する表面にトナーＴを担持し、感光体２１上の潜像にトナーＴを供給して潜像を現像する現像剤担持体たる現像ローラ２２にトナーＴを供給するものである。
実施例１の現像剤供給装置３０は、現像ローラ２２との間に間隔を有するように対向配置された現像剤搬送部材たる現像剤供給ローラ３１を備える。また、現像剤供給ローラ３１との間に間隔を有するように現像剤供給ローラ３１の下方に配置され、下方から上方に気流が通過可能な気流分散部材２４ａと、気流分散部材２４ａから上方に向かう気流であるエアを放出するエアポンプ６０とを備えた気流放出手段たる気流放出部２４を備える。また、トナーＴを収容する現像剤収容部としてのホッパ１４中のトナーＴを現像剤供給ローラ３１と気流分散部材２４ａとの間に移送する現像剤移送部材であるアジテータ２８がホッパ１４内に配置されている。なお、現像剤移送部材としてはアジテータ２８に限るものではなく、現像剤収容部内の一成分現像剤であるトナーＴを気流分散部材２３と現像剤供給ローラ３１との間に移送する構成であればよい。また、現像剤供給ローラ３１の内部には、負極性の電荷を放出する電荷放出部材２５が配置されている。また、現像剤供給ローラ３１と現像ローラ２２との間に電荷放出部材２５から放出された電荷が到達する対向電極としてのメッシュ電極２９を備える。なお、実施例１の現像装置１０では、電荷放出部材２５とメッシュ電極２９とでトナーＴに電荷を付与する電荷付与手段を構成している。
【００２２】
以下、実施例１の現像装置１０の各部についてより詳細な説明を行う。
現像装置１０の使用初期状態では、ホッパ１４内にトナーＴは１００〜１５０［ｇ］存在している。この中には回転軸の周りに羽根をつけたアジテータ２８が配設され、回転している。これにより現像剤は少量ずつ気流放出部２４と現像剤供給ローラ３１との間に移送することが可能である。
【００２３】
気流放出部２４は、上端が開口した箱型のケーシング２４ｂと、ケーシング２４ｂの開口を覆う気流分散部材２４ａと、エアパイプ２６と、エアポンプ６０とを備えている。気流分散部材２４ａの表面は水平面に対して５〜１０［°］程度の傾きを有している。気流分散部材２４ａはＰＴＦＡの樹脂を固めたシート部材であり、上下方向に連通する複数の開口を備えた多孔質体である。気流分散部材２３の複数の開口の大きさは、トナーＴの粒径よりも小さくなっており、ケーシング２４ｂ内へのトナーＴの侵入を防いでいる。
ケーシング２４ｂには、エアパイプ２６を介してエアポンプ６０が接続されており気流放出部内部にエア流Ｆ１が供給される。ケーシング２４ｂは、気流分散部材２３が設けられる開口及びエアパイプ２６との接続部以外の箇所は密閉された状態であり、エアパイプ２６を介して供給されたエア流Ｆ１は気流分散部材２３の開口から上方へ向かって放出される。
【００２４】
現像剤供給ローラ３１は、中空部を有し、中空部と外周面とが連通する複数の吸引孔３１ａを有する多孔質体である。現像剤供給ローラ３１の中空部一端には、中空部を塞ぐように、軸部材（不図示）が接続されている。不図示の軸部材には、不図示の駆動モータが接続されており、現像剤剤供給ローラ３１を図中時計回りに回転せしめる。現像剤供給ローラ３１の中空部他端には、吸引ポンプ６１が接続されたエアパイプ３２が中空部を塞ぐように設けられている。現像剤供給ローラ３１の中空部一端は、軸部材によって塞がれているため吸引ポンプ６１を駆動させると、現像剤供給ローラ３１の吸引孔３１ａからエアが吸引される（本実施例１では、５[Ｌ／ｍｉｎ]の流量が設定されている）。
現像剤供給ローラ３１の中空部内には、電荷放出部材２５が、配置されている。本実施例１の電荷放出部材２５は、ワイヤとワイヤ周りを囲ったケーシングとからなるワイヤチャージャであり、コロントロンである。そして、本実施例１においては、ワイヤがメッシュ電極２９と対向するように、現像剤供給ローラ３１の中空部に配置されている。ワイヤと現像剤供給ローラ３１外周面までの距離は５．５［ｍｍ］、ワイヤの周りを囲ったケーシングは接地されており、その幅Ｗは１５［ｍｍ］、高さＨは８［ｍｍ］である。これらケーシングを含めた寸法は一通りではなく放電の特性を踏まえた上で決定されるもので自由度は十分広いものである。また、電荷放出部材２５としては、他に山型の板状電極や複数の針を含む針状電極等を挙げることができ、それぞれを現像剤供給ローラ３１の中空部に配設することにより、電荷放出部材２５としての機能を発揮することができる。
【００２５】
現像剤供給ローラ３１の吸引孔２３ａの大きさは、トナーＴの粒径よりも小さくなっている。現像剤供給ローラ３１の吸引孔３１ａの大きさをトナーＴの粒径よりも小さくすることにより、電荷放出部材２５側へのトナーＴの侵入を防いでいる。これにより電荷放出部材２５にトナーＴが付着することを防止でき、電荷放出部材２５をフレッシュな状態で維持することができる。現像剤供給ローラ３１を構成する多孔質体としては、繊維状の構造を有し、放電電荷とエアとを通過させ、トナーＴを通過させないような構成が好ましく、例えば日東電工株式会社製のテミッシュ等が好ましい。
【００２６】
現像剤供給ローラ３１と現像ローラ２２との間には、電荷放出部材２５の対向電極としてのメッシュ電極２９が配設されている。実施例１ではメッシュ電極２９と現像ローラ２２との距離は６［ｍｍ］で印加電圧は１００［Ｖ］としているのでメッシュ電極２９と現像ローラ２２との間の電界としては、１６．７×１０３［Ｖ／ｍ］である。メッシュ電極２９の開口部の面積は、通常、３０〜５０％が好ましい。電極２９の面積の割合が低い程、トナーＴに対して電荷を付与できる効率が高まる。但し、開口部面積率が低く過ぎると電荷を付与されたトナーＴが電極２９を通り抜ける事が難しくなるので適度のバランスで値を決める事が必要となる。なお、現像剤供給ローラ３１と現像ローラ２２との間に配置される電極は、メッシュ形状のみに留まらず複数のワイヤ（例えば４０〜９０[μｍ]径のタングステン等）でも良く、上述の面積率の関係より選択可能となる。また、現像ローラ２２を対向電極として用いることもできる。この場合は、部品点数を削減することができるというメリットがある。一方、現像剤供給ローラ３１と現像ローラ２２との間に対向電極としてのメッシュ電極２９を設けることで、電荷放出部材２５とメッシュ電極２９との電位差、及び、メッシュ電極２９と現像ローラ２２との電位差をそれぞれ調節することにより、トナーＴへの電荷付与と現像ローラ２２へのトナーＴの供給とをそれぞれ独立に制御する事が可能である。このため、より均一な画像を経時でも維持する事が可能となる。また、実施例１の現像装置１０では、電荷放出部材２５とメッシュ電極２９とを現像ローラ２２と現像剤供給ローラ３１とが対向する対向領域に設けているが、対向領域よりも現像剤供給ローラ移動方向上流側、かつ、気流分散部材２４ａから現像剤供給ローラ３１へトナーＴが供給される領域よりも下流側に配置してもよい。この場合は、現像ローラ２２と現像剤供給ローラ３１との間で電界を形成するための電極を、電荷放出部材２５とは別に設ける必要があるが、対向領域を通過する前に、トナーＴを予め帯電させることができる。また、電荷放出部材２５と対向させる対向電極は、トナーＴを通過させる必要がないので、板状部材などを用いることができ、トナーＴに対して電荷を付与できる効率を高めることができる。また、気流放出部２４のケーシング２４ｂ内部に電荷放出部材２５を設け、現像剤供給ローラ３１の内部に対向電極を設けて、現像剤供給ローラ３１と気流放出部２４との間でトナーＴに電荷を付与してもよい。
【００２７】
現像剤供給ローラ３１と現像ローラ２２との間の距離は最大数ミリで、現像剤供給ローラ３１と現像ローラ２２とにより形成される電界強度を決める事により設定値を適宜選択する事ができる。
【００２８】
次に、現像剤供給装置３０の動作について、説明する。
アジテータ２８の回転により、ホッパ１４内のトナーＴが少量ずつ気流分散部材２４ａ表面へ供給される。アジテータ２８によって、気流分散部材２４ａ表面に供給されたトナーＴが気流放出部２４のエアＦ１の放出により気流分散部材２４ａ表面に対して垂直方向にトナーＴを撹乱し、トナーＴを流動化する。また、気流分散部材２４ａは、水平面に対して５〜１０［°］程度の傾きを有しているので、表面において重力による作用により流動化した状態のトナーＴが、気流分散部材２４ａの表面に沿って現像剤供給ローラ３１との対向領域へ移動する。現像剤供給ローラ３１との対向領域へ移動したトナーＴは、吸引力により現像剤供給ローラ３１の表面に吸着する。
【００２９】
トナーＴは溜まった状態にあると個々のトナーＴの接触による付着力が発生し、塊を形成してしまう。それゆえホッパ１４内に留まった状態のトナーＴは、塊を形成している場合があり、塊のトナーＴが気流分散部材２４ａ表面へ移動する場合がある。本実施例１においては、気流放出部２４を設けているため、このような塊状のトナーは、気流放出部２４から放出されるエアによって、個々に分離することができる。そして、個々に分離した状態のトナーＴが、現像剤供給ローラ３１に吸着する。よって、塊状のトナーＴが現像供給ローラ３１表面に吸着することがない。また、現像剤供給ローラ３１表面に吸着したトナーＴが、現像剤供給ローラ３１表面の吸引孔３１ａを塞ぐので、現像剤供給ローラ３１に何層ものトナーＴが吸着することがない。これにより、現像剤供給ローラ３１の表面に、ほぼ一層状態（好ましくは、細密充填状態）でトナーＴを保持することができる。
【００３０】
また、エアによって、トナーＴを現像剤供給ローラ３１との対向領域へ移動させるので、搬送スクリュウなどのように、機械的にトナーＴを現像剤供給ローラ３１との対向領域へ移動させるものに比べて、トナーＴに加わるストレスを低減することができる。さらに、エアを吸引することで、トナーＴを現像剤供給ローラ３１に吸着させるので、現像剤供給ローラ３１に対して非接触のトナーＴを現像剤供給ローラ３１表面に付着させることができる。これにより、現像剤供給ローラ３１表面に吸着してないトナーＴと現像剤供給ローラ３１とが接触するのを抑制することができ、気流分散部材２４ａの表面のトナーＴにストレスを加えることを抑制することができる。
【００３１】
現像剤供給ローラ３１に吸着したトナーＴは、現像ローラ２２との対向領域へ搬送される。現像ローラ２２との対向領域では、電荷放出部材２５とメッシュ電極２９との間に形成された電界により、電荷放出部材２５から放出された電荷は静電引力が作用する現像ローラ２２の方向に移動する。そして、現像剤供給ローラ３１の吸引孔３１ａを通って、吸引孔３１ａを塞いでいるトナーＴに電荷が付与される。対向領域で電荷が付与されて十分帯電した現像剤供給ローラ３１表面のトナーＴは、現像ローラ２２に印加された現像バイアスと、電荷放出部材２５に印加された電圧とによって形成された電界による静電引力により、吸引力に抗って、静電的に現像ローラ２２へ移動して現像ローラ２２表面に付着する。一方、十分に帯電していないトナーＴは、現像ローラ２２と現像剤供給ローラ３１との間の電界による静電引力よりも吸引力の方が勝り、現像ローラ２２へ移動することがなく、現像剤供給ローラ３１表面に吸着し続ける。その結果、現像ローラ３１表面に、低帯電もしくは未帯電トナーが付着するのを抑制することができ、地汚れ等の画像品質の低下を抑制することができる。また、現像剤供給ローラ３１をトナーＴを介して現像ローラ２２に擦るような状態で接触させなくても、現像ローラ２２にトナーを付着させることができる。これにより、現像剤供給ローラ３１から現像ローラ２２へトナーＴを供給するときにおけるトナーＴに加わるストレスを低減することができる。また、現像剤供給ローラ３１表面には、ほぼ一層状態（好ましくは、細密充填状態）のトナーが付着しているため、現像ローラ２２表面には、何層もの現像剤が付着することなく、現像ローラ２２表面にもほぼ一層状態の現像剤を付着させることができる。
一方、現像ローラ２２へ移動しなかったトナーＴはバイアス電圧が印加され、現像供給ローラ３１と同速、同方向に回転する現像剤回収部材２７により回収され、現像剤回収部材２７に回収されたトナーＴは、クリーニングブレードによって掻き取られて、適宜ホッパへ戻される。
【００３２】
図６に示した従来の現像装置においては、図８に示すように、現像前に現像剤薄層を整えるために規制ブレード４１３をトナーＴを介して現像ローラ２２へ当接させて圧接する様態で、ある層厚に均すことを行い、現像ローラ２２が潜像担持体と対向して現像が行われる。このような薄層形成時（図８）にトナーＴに強いストレスが与えられるので樹脂で形成されたトナーＴを使用するプロセスではトナーＴが劣化し易い。一方、本実施例１においては、上述したように、現像ローラ２２表面にほぼ一層状態の現像剤を付着させることができるため、図８に示すような現像ローラ２２上のトナーＴと圧接する規制ブレード４１３による均しが不要となる。その結果、従来の現像装置に比べて現像剤へのストレスを軽減することができる。
【００３３】
また、本実施例１においては、現像剤供給ローラ３１の表面に吸着したトナーＴに対して電荷を付与しているので、先願（特願２００８−２０５１２４号）に比べて、効率よくトナーＴに電荷付与を行なうことができる。これは、先願のように、気流放出部材からエアを放出して、気流放出部材から浮かせた状態のトナーに対して電荷を付与するため、トナーと電荷放出部との距離が遠くなり、トナーに電荷が付着し難い。一方、本実施例１においては、現像剤供給ローラ表面に吸着されたトナーＴに対して電荷が付与されるので、電荷放出部材とトナーとの距離を先願のものに比べて近づけることができ、電荷がトナーに付着し易い。これにより、未帯電・弱帯電トナーをすばやく所定の帯電量にまで帯電させることができ、先願（特願２００８−２０５１２４号）に比べて、効率よくトナーＴに電荷付与を行なうことができる。
【００３４】
現像ローラ２２に付着したトナーＴは、現像領域において感光体２１の潜像電界と現像ローラ２２に印加された現像バイアスによる電界により感光体２１に付着し、現像が行われ顕像化される。一方、現像されなかったトナーＴは、そのまま現像ローラ２２に付着させて、再度、現像領域に搬送して、現像に用いるようにしてもよいし、回収手段によって現像ローラから回収し、適宜ホッパへ戻すようにしてもよい。
【００３５】
現像ローラ２２に電圧を印加する電源Ｖｄ、電荷放出部材２５に電圧を印加する電源Ｖｃｈ、および、メッシュ電極２９に電圧を印加する電源Ｖｅは、ＤＣ電源である。
本実施例１の条件では、表面移動により現像剤供給ローラ３１との対向領域を通過した現像ローラ２２の表面上の現像剤薄層特性は、付着量が０．３３［ｍｇ／ｃｍ２］で、帯電量が平均で−１０．２［μＣ／ｇ］となっていた。
ここで、現像剤供給ローラ３１との対向領域を通過した現像ローラ２２の表面上のトナーＴを回収し、現像装置１０で使用する前のトナーＴと帯電量分布を比較した。帯電量分布を比較したものを図３に示す。図３中の「帯電前」が現像装置１０で使用する前のトナーＴの帯電量分布を示すグラフであり、「帯電供給後」が現像装置１０で現像剤供給ローラ３１との対向領域を通過した現像ローラ２２の表面上のトナーＴの帯電量分布を示すグラフである。なお、図３に示す帯電量分布は、（株）ホソカワミクロン製  Ｅ−Ｓｐａｒｔ  Ａｎａｌｙｚｅｒを使用し、それぞれトナーＴの１０００〜３０００個をサンプリングして得られたデータである。
図３に示すように、電荷放出部材に印加する電圧により帯電量分布のピーク値がマイナス帯電が強まる方向にシフトしており、さらに、全体としてマイナス帯電が強まったことが確認できる。これより、ほとんど未帯電だったものが放電による電荷付与を受け、トナーＴが現像ローラ２２に供給されたときにはマイナス側の帯電量分布が増加している効果が得られることが確認された。
【００３６】
次に、本実施形態の現像装置１０で用いることができる現像ローラ２２について説明する。
現像ローラ２２の表層コート材料は、シリコン、アクリル、ポリウレタン等の樹脂、ゴムを含有する材料を挙げることができる。また別の材料としては、フッ素を含有する材料を挙げることができる。フッ素を含んだいわゆるテフロン（登録商標）系材料は表面エネルギーが低く、離型性が優れるため、経時における現像剤フィルミングが発生しにくい。また、上記表層コート材料に用いることができる一般的な樹脂材料として、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、テトラフルオロエチレンパーフルオロアルキルビニールエーテル（ＰＦＡ）、テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン重合体（ＦＥＰ）、ポリクロロトリフルオロエチレン（ＰＣＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン・エチレン共重合体（ＥＴＦＥ）、クロロトリフルオロエチレン・エチレン共重合体（ＥＣＴＦＥ）、ポリビニリデンフルオライド（ＰＶＤＦ）、ポリビニルフルオライド（ＰＶＦ）等を挙げることができる。これに導電性を得るために適宜カ−ボンブラック等の導電性材料を含有させることが多い。更にトナーＴＴが均一に現像ローラ２２に付着するように、他の樹脂を混ぜ合わせることもある。電気抵抗に関してはコート層を含めてバルクの体積抵抗率を設定するもので、１０３〜１０８［Ω・ｃｍ］に設定できるようにベース層の抵抗と調整を行う。本実施形態で使用する現像ローラ２２のベース層の体積抵抗率は１０３〜１０５［Ω・ｃｍ］なので、表層の体積抵抗率は少し高めに設定することがある。
【００３７】
本実施形態のプリンタ１００ではアルミ素管をベースとした剛体のドラム状の感光体２１を用いているので、現像装置１０の現像ローラ２２はゴム材料を選択すると硬度は１０〜７０［°］（ＪＩＳ−Ａ）の範囲が良好である。また、現像ローラ２２の直径は１０〜３０［ｍｍ］が好適である。本実施形態の現像装置１０ではでは直径１６［ｍｍ］のものを用いた。また、現像ローラ２２の表面は適宜あらして粗さＲｚ（十点平均粗さ）を１〜４［μｍ］とした。この表面粗さＲｚの範囲は、現像剤の体積平均粒径に対して１３〜８０［％］となり、現像ローラ２２の表面に埋没することなく現像剤が搬送される範囲である。ここで、現像ローラ２２のゴム材料として使用できるものとしてシリコン、ブタジエン、ＮＢＲ、ヒドリン、ＥＰＤＭ等を挙げることができる。また現像ローラ２２の硬度を下げるために、金属薄板を使用した無端状ベルト等も使用可能である。
【００３８】
本実施形態の現像装置１０に用いる現像剤は、高画質画像を実現するために、現像剤の平均粒径が３〜８［μｍ］であることが必要である。この現像剤の重量平均粒径は３〜８［μｍ］であり、さらに好ましくは４〜７［μｍ］である。重量平均粒径２［μｍ］未満では長期間の使用での現像剤飛散による機内の汚れ、低湿環境下での画像濃度低下、感光体クリーニング不良等という問題が生じやすい。また重量平均粒径が８［μｍ］を超える場合では１００［μｍ］以下の微小スポットの解像度が充分でなく非画像部への飛び散りも多く画像品位が劣る傾向となる。
【００３９】
ここで、現像剤の詳細を以下に示す。
樹脂としては、ポリスチレン樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、スチレンアクリル樹脂、スチレンメタクリレート樹脂、ポリウレタン樹脂、ビニル樹脂、ポリオレフィン樹脂、スチレンブタジエン樹脂、フェノール樹脂、ポリエチレン樹脂、シリコン樹脂、ブチラール樹脂、テルペン樹脂、ポリオール樹脂等がある。ビニル樹脂としては、ポリスチレン、ポリ−ｐ−クロロスチレン、ポリビニルトルエンなどのスチレン及びその置換体の単重合体：スチレン−ｐ−クロロスチレン共重合体、スチレン−プロピレン共重合体、スチレン−ビニルトルエン共重合体、スチレン−ビニルナフタリン共重合体、スチレン−アクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリル酸エチル共重合体、スチレン−アクリル酸ブチル共重合体、スチレン−アクリル酸オクチル共重合体、スチレン−メタクリル酸メチル共重合体、スチレン−メタクリル酸エチル共重合体、スチレン−メタクリル酸ブチル共重合体、スチレン−α−クロロメタクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−ビニルメチルエーテル共重合体、スチレン−ビニルエチルエーテル共重合体、スチレン−ビニルメチルケトン共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−イソプレン共重合体、スチレン−アクリロニトリル−インデン共重合体、スチレン−マレイン酸共重合体、スチレン−マレイン酸エステル共重合体などのスチレン系共重合体：ポリメチルメタクリレート、ポリブチルメタクリレート、ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル等がある。
【００４０】
ポリエステル樹脂としては以下のＡ群に示したような２価のアルコールと、Ｂ群に示したような二塩基酸塩からなるものであり、さらにＣ群に示したような３価以上のアルコールあるいはカルボン酸を第三成分として加えてもよい。
Ａ群：エチレングリコール、トリエチレングリコール、１，２−プロピレングリコール、１，３−プロピレングリコール、１，４ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、１，４ブテンジオール、１，４−ビス（ヒドロキシメチル）シクロヘキサン、ビスフェノールＡ、水素添加ビスフェノールＡ、ポリオキシエチレン化ビスフェノールＡ、ポリオキシプロピレン（２，２）−２，２’−ビス（４−ヒドロキシフェニル）プロパン、ポリオキシプロピレン（３，３）−２，２−ビス（４−ヒドロキシフェニル）プロパン、ポリオキシエチレン（２，０）−２，２−ビス（４−ヒドロキシフェニル）プロパン、ポリオキシプロピレン（２，０）−２，２’−ビス（４−ヒドロキシフェニル）プロパン等。
Ｂ群：マレイン酸、フマール酸、メサコニン酸、シトラコン酸、イタコン酸、グルタコン酸、フタール酸、イソフタール酸、テレフタール酸、シクロヘキサンジカルボン酸、コハク酸、アジピン酸、セバチン酸、マロン酸、リノレイン酸、またはこれらの酸無水物または低級アルコールのエステル等。
Ｃ群：グリセリン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール等の３価以上のアルコール、トリメリト酸、ピロメリト酸等の３価以上のカルボン酸等。ポリオール樹脂としては、エポキシ樹脂と２価フェノールのアルキレンオキサイド付加物、もしくはそのグリシジルエーテルとエポキシ基と反応する活性水素を分子中に１個有する化合物と、エポキシ樹脂と反応する活性水素を分子中に２個以上有する化合物を反応してなるものなどがある。
【００４１】
本実施形態の現像剤で用いる顔料としては以下のものが用いられる。
黒色顔料としては、カーボンブラック、オイルファーネスブラック、チャンネルブラック、ランプブラック、アセチレンブラック、アニリンブラック等のアジン系色素、金属塩アゾ色素、金属酸化物、複合金属酸化物が挙げられる。
黄色顔料としては、カドミウムイエロー、ミネラルファストイエロー、ニッケルンイエロー、ネーブルスイエロー、ナフトールイエローＳ、ハンザイエローＧ、ハンザイエロー１０Ｇ、ベンジジンイエローＧＲ、キノリンイエローレーキ、パーマネントイエローＮＣＧ、タートラジンレーキが挙げられる。
また、橙色顔料としては、モリブデンオレンジ、パーマネントオレンジＧＴＲ、ピラゾロンオレンジ、バルカンオレンジ、インダンスレンブリリアントオレンジＲＫ、ベンジジンオレンジＧ、インダンスレンブリリアントオレンジＧＫが挙げられる。
赤色顔料としては、ベンガラ、カドミウムレッド、パーマネントレッド４Ｒ、リソールレッド、ピラゾロンレッド、ウォッチングレッドカルシウム塩、レーキレッドＤ、ブリリアントカーミン６Ｂ、エオシンレーキ、ローダミンレーキＢ、アリザリンレーキ、ブリリアントカーミン３Ｂが挙げられる。
紫色顔料としては、ファストバイオレットＢ、メチルバイオレットレーキが挙げられる。
青色顔料としては、コバルトブルー、アルカリブルー、ビクトリアブルーレーキ、フタロシアニンブルー、無金属フタロシアニンブルー、フタロシアニンブルー部分塩素化物、ファーストスカイブルー、インダンスレンブルーＢＣが挙げられる。
緑色顔料としては、クロムグリーン、酸化クロム、ピグメントグリーンＢ、マラカイトグリーンレーキ等がある。
【００４２】
これらは１種または２種以上を使用することができる。特にカラー現像剤においては、良好な顔料の均一分散が必須となり、顔料を直接大量の樹脂中に投入するのではなく、一度高濃度に顔料を分散させたマスターバッチを作製し、それを希釈する形で投入する方式が用いられている。この場合、一般的には、分散性を助けるために溶剤が使用されていたが、環境等の問題があり、本実施形態で用いる現像剤では水を使用して分散させた。水を使用する場合、マスターバッチ中の残水分が問題にならないように、温度コントロールが重要になる。
【００４３】
本実施形態で用いる現像剤には定着時のオフセット防止のために離型剤を内添することが可能である。離型剤としては、キャンデリラワックス、カルナウバワックス、ライスワックスなどの天然ワックス、モンタンワックスおよびその誘導体、パラフィンワックスおよびその誘導体、ポリオレフィンワックスおよびその誘導体、サゾールワックス、低分子量ポリエチレン、低分子量ポリプロピレン、アルキルリン酸エステル等がある。これら離型剤の融点は６５〜９０［℃］であることが好ましい。この範囲より低い場合には、現像剤の保存時のブロッキングが発生しやすくなり、この範囲より高い場合には定着ローラ温度が低い領域でオフセットが発生しやすくなる場合がある。
【００４４】
現像剤には離型剤等の分散性を向上させるなどの目的の為に、添加剤を加えても良い。添加剤としては、スチレンアクリル樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリスチレン樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、スチレンメタクリレート樹脂、ポリウレタン樹脂、ビニル樹脂、ポリオレフィン樹脂、スチレンブタジエン樹脂、フェノール樹脂、ブチラール樹脂、テルペン樹脂、ポリオール樹脂等があり、それぞれの樹脂を２種以上混合した物でも良い。
現像剤の樹脂としては、結晶性ポリエステルを用いても良い。結晶性を有し、分子量分布がシャープでかつその低分子量分の絶対量を可能な限り多くした脂肪族系ポリエステルである。この樹脂はガラス転移温度（Ｔｇ）において結晶転移を起こすと同時に、固体状態から急激に溶融粘度が低下し、紙への定着機能を発現する。この結晶性ポリエステル樹脂の使用により、樹脂のＴｇや分子量を下げ過ぎるこ現像剤く低温定着化を達成することができる。そのため、Ｔｇ低下に伴なう保存性の低下はない。また、低分子量化に伴なう高すぎる光沢や耐オフセット性の悪化もない。したがってこの結晶性ポリエステル樹脂の導入は、現像剤の低温定着性の向上に非常に有効である。
なお、現像剤粒子の円形度はフロー式粒子像分析装置ＦＰＩＡ−１０００（東亜医用電子株式会社製）により平均円形度として計測した。
【００４５】
また、本実施形態で用いる現像剤は流動性向上剤として無機微粉体を現像剤表面に付着または固着させる。この無機微粉体の平均粒径は１０〜２００［ｎｍ］が適している。１０［ｎｍ］より小さい粒径の場合には流動性に効果のある凹凸表面を作り出すことが難しく、２００［ｎｍ］より大きい粒径の場合には粉体形状がラフになり、現像剤形状の問題が生じる。
上記無機微粉体としてはＳｉ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｉｎ、Ｇａ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｗ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｚｎ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｖ、Ｚｒ等の酸化物や複合酸化物が挙げられる。これらのうち二酸化珪素（シリカ）、二酸化チタン（チタニア）、アルミナの微粒子が好適に用いられる。さらに、疎水化処理剤等により表面改質処理することが有効である。疎水化処理剤の代表例としては以下のものが挙げられる。
ジメチルジクロルシラン、トリメチルクロルシラン、メチルトリクロルシラン、アリルジメチルジクロルシラン、アリルフェニルジクロルシラン、ベンジルジメチルクロルシラン、ブロムメチルジメチルクロルシラン、α−クロルエチルトリクロルシラン、ｐ−クロルエチルトリクロルシラン、クロルメチルジメチルクロルシラン、クロルメチルトリクロルシラン、ヘキサフェニルジシラザン、ヘキサトリルジシラザン等。
【００４６】
無機微粉体は現像剤に対して０．１〜３［重量％］使用されるのが好ましい。０．１［重量％］未満では、現像剤凝集を改善する効果が乏しくなり、３［重量％］を超える場合は、細線間の現像剤飛び散り、機内の汚染、感光体の傷や摩耗等の問題が生じやすい傾向がある。
また、少なくとも樹脂、顔料からなる粉体の表面に電荷制御剤を付着または固着させ、粉体表面形状を小さな周期と大きな周期を持つようにしても良い。その平均粒径は１０〜２００［ｎｍ］の小さい粒径のものが最適である。１０［ｎｍ］より小さい粒径の場合には流動性に効果のある凹凸表面を作り出すことが難しく、２００［ｎｍ］より大きい粒径の場合には粉体形状がラフになり、現像剤形状の問題が生じる。
【００４７】
また、本実施形態で用いる現像剤には、実質的な悪影響を与えない範囲内で更に他の添加剤、例えばテフロン（登録商標）粉末、ステアリン酸亜鉛粉末、ポリフッ化ビニリデン粉末の如き滑剤粉末；あるいは酸化セリウム粉末、炭化珪素粉末、チタン酸ストロンチウム粉末などの研磨剤；あるいは例えばカーボンブラック粉末、酸化亜鉛粉末、酸化スズ粉末等の導電性付与剤を現像性向上剤として少量用いることもできる。
【００４８】
図４は、経時における現像剤の添加剤埋没ランクを本発明を適用した現像装置と従来の現像装置とで比較を行ったグラフである。図４に示すように、本発明では１００［ｋ枚］を越えても添加剤埋没ランクは４.７を維持しているのに対して現行のものでは２０［ｋ枚］でランク３になり、５０［ｋ枚］ではランク１となった。
なお、図４に示す添加剤埋没ランクの各ランクの評価基準は以下のとおりである。
ランク１：全ての外添剤が埋没して表面に残存していない状態。
ランク２：ほとんどの外添剤がトナーに埋没して表面に残存していない状態。
ランク３：ほとんどの外添剤がトナーに埋没しているが、トナー表面には残存している状態。
ランク４：一部の外添剤が埋没した状態。
ランク５：外添剤が埋没していない状態。
【００４９】
このように、本実施形態の現像装置１０が備える現像剤供給装置３０のように、現像剤担持体へ現像剤の供給及び現像剤への電荷付与を従来の摩擦帯電を利用せずに非接触で非静電的付着力、放電によるイオンシャワーを利用することによって、現像剤に機械的なストレスを与える事無く、画像形成を行えるため、経時でも現像剤の劣化を防止することができ、画像品質を維持することができる。
【００５０】
〔実施例２〕
次に、本発明の特徴部を備えた現像剤供給装置を有する現像装置１０の二つ目の実施例（以下、実施例２と呼ぶ）について説明する。なお、実施例１と共通する構成については説明を省略する。
図５は、実施例２の現像装置１０の概略構成図である。図５（ａ）は現像ローラ２２の回転軸に直交する面における現像装置１０の現像ローラ２２近傍の断面図であり、図５（ｂ）は図５（ａ）中の破線αで示す断面における現像装置１０が備える現像剤供給装置３０の模式図である。
【００５１】
実施例２の現像装置１０では、気流放出部２４の上部の気流分散部材２４ａの上面までは図５（ａ）に示すようにトナーホッパ４３より現像剤ポンプたる粉体ポンプ４０によってトナーＴが搬送・供給される。
粉体ポンプ４０は、主としてステータ４２とロータ４１からなる。この粉体ポンプ４０は従来公知の通称「モーノポンプ」と称されるもので、雌ねじ型ステータ４２内に挿入された雄ねじ型ロータ４１を、不図示の駆動装置の駆動軸に連結したコネクティングロッドを介し偏心センタを中心に回転させる。これにより、ステータ４２の横断面長円形孔（回転偏心空間）内をその長手方向軸方向に移動回転する横断面円形のロータ４１によるポンピング作用によって、被移送物たるトナーＴをステータ４２内に吸い込み、ステータ４２を通して吐出させ、その前後で圧縮空気を不図示の空気供給装置により供給することでトナーＴを拡散状態で流動させ、トナーＴの搬送を実現する。このように、トナーＴを拡散状態で流動させ、トナーＴの搬送を行なうことができるので、トナー搬送時におけるトナーに加わるストレスを低減することができる。トナーホッパ４３中のトナーは粉体ポンプ４０によって気流放出部２４に搬送され、その後、実施例１と同様のメカニズムで現像ローラ表面に供給される。
【００５２】
なお、粉体ポンプ４０としては、ステータ４２の内面もしくはロータ４１の表面に、即ち、粉体ポンプ４０の内壁に、トナーＴに対し表面エネルギーが低い材料（トナーと逆極性に帯電し易い材料）、例えばシリコン、ウレタン等の樹脂材料を１〜１０［μｍ］程度の厚みで塗布したり、ポンプ内を立体的な繊維構造とし、その構造部分に上記帯電し易い材料を塗布したりすることにより、気流放出部材２４と現像ローラ２２との間の帯電・供給領域に達するまでにトナーＴが受ける機械的ストレスを非常に少なくすることができる。
【００５３】
上述したように、実施例１及び実施例２として、本発明を実施するための最良の形態を図に基づいて説明した。なお、いわゆる当業者は特許請求の範囲内における本発明を変更・修正をして他の実施形態をなすとは容易であり、これらの変更・修正はこの特許請求の範囲に含まれるものであり、以下の説明はこの発明における最良の形態の例であって、この特許請求の範囲を限定するものではない。
また、本発明に係る現像方法は、接触または非接触現像方式に使用する一成分現像方法を用いる。接触または非接触現像方式は色々な公知のものが使用される。例えば、アルミスリーブを用いた接触現像法、導電性ゴムベルトを用いた接触現像法、アルミ素管の表面にカーボンブラック、金属フィラー等を含む導電性樹脂層を形成した現像スリーブを用いる非接触現像法等がある。
【００５４】
以上、本実施形態の現像剤供給装置３０は、表面移動する表面に一成分現像剤としてのトナーＴを担持し、潜像担持体たる感光体２１上の潜像にトナーＴを供給して潜像を現像する現像剤担持体たる現像ローラ２２にトナーを供給するものである。この現像剤供給装置３０は、現像ローラ２２との間に間隔を有するように対向配置され、トナーＴを現像ローラ２２との対向領域へ搬送する現像剤搬送部材たる現像剤供給ローラ３１と、現像剤供給ローラ３１に形成された吸引孔３１ａから空気を吸引して、現像剤供給ローラ３１表面にトナーＴを吸着させる吸引手段たる吸引ポンプ６１とを備えている。また、現像ローラ２２との対向領域を通過中または通過前に、トナーＴと非接触でトナーに電荷を付与する電荷放出部材２５、対向電極たるメッシュ電極２９などからなる電荷付与手段を備えている。
かかる構成を備えることで、現像剤供給ローラ表面にトナーＴを付着させるときのトナーＴに加わるストレスを低減することが可能となる。また、トナーＴを帯電させるときのトナーＴに加わるストレスも低減することができる。さらに、現像供給ローラ３１から現像ローラ２２へトナーＴを付着させるときのトナーＴに加わるストレスも低減することができる。さらに、弱帯電トナーや未帯電トナーが現像ローラ２２に付着するのを抑制することができる。
【００５５】
また、現像ローラ２２と現像剤供給ローラ３１との対向領域において、現像剤供給ローラ３１と現像ローラ２２との間に電位差を形成し、対向領域において現像剤供給ローラ３１表面の一成分現像剤を現像ローラ２２表面に静電的に付着させる。これにより、現像剤供給ローラ３１をトナーＴを介して現像ローラ２２に擦るような状態で接触させなくても、現像ローラ２２にトナーＴを付着させることができる。その結果、現像剤供給ローラ３１から現像ローラ２２へトナーＴを供給するときにおけるトナーＴに加わるストレスを低減することができる。
【００５６】
また、電荷放出部材２５を現像ローラ２２と対向するように、現像剤供給ローラ３１の中空部に配置することによって、電荷放出部材２５と現像ローラ２２との電位差によって、現像剤供給ローラ３１と現像ローラ２２との間に電位差を形成することができる。これにより、電荷放出部材２５と現像ローラ２２との間の電位差によって、電荷放出部材２５から現像ローラ２２へ向けて電荷を放出することができる。すなわち、現像ローラ２２を対向電極２９として用いることができる。そして、電荷放出部材２５から放出した電荷は、中空部と表面とが連通した吸引孔３１ａを通って、現像剤供給ローラ３１に吸着しているトナーＴに電荷を付与することができる。また、電荷が付与されて帯電したトナーＴは、電荷放出部材２５と現像ローラ３１との電位差によって、現像ローラ３１へ静電的に移動し、現像ローラ３１へ付着させることができる。このように、電荷放出部材２５を現像ローラ３１と対向するように、現像剤供給ローラ３１の中空部に配置することによって、電荷放出と、現像ローラ２２へのトナー供給という２つの機能を同時に達成させることができる。
また、現像剤供給ローラ３１の表面に吸着したトナーＴに対して、電荷付与を行なうことができるので、流動しているトナーに対して電荷付与を行なうものに比べて、効率よくトナーＴを帯電させることができる。
【００５７】
また、対向電極たるメッシュ電極２９を、現像ローラ２２と現像剤供給ローラ３１との間に配置することによって、電荷放出部材２５とメッシュ電極２９との電位差、及び、メッシュ電極２９と現像ローラ２２との電位差をそれぞれ調節することにより、トナーＴへの電荷付与と現像ローラ２２へのトナーＴの供給とをそれぞれ独立に制御する事が可能となる。このため、より均一な画像を経時でも維持する事が可能となる。
【００５８】
また、電荷放出部材２５は、放電可能なワイヤチャージャである。これにより、メッシュ電極２９との最近接領域を広く設定することが出来、放電量が安定し易く、トナーＴが均一な帯電量が得られる。
【００５９】
また、吸引孔３１ａの直径をトナーＴの直径よりも小さくしたので、トナーＴが電荷放出部材２５側に進入しないので電荷放出部材２５がフレッシュな状態を維持できる。
【００６０】
また、現像剤供給ローラ３１との間に間隔を有するように現像剤供給ローラ３１の下方に配置され、上方に向かって気流を放出する気流放出手段たる気流放出部２４と、現像剤供給ローラ３１と気流放出部２４との間にトナーを移送する現像剤移送手段とを設けた。かかる構成によれば、現像剤供給ローラ３１と気流放出部２４との間に移送されたトナーが、気流放出部２４から放出された気流によって流動化される。これにより、塊状のトナーを個々に分離することができ、個々に分離した状態のトナーを、現像剤供給ローラ３１に吸着させることができる。よって、現像剤供給ローラ３１上にほぼ一層状態（好ましくは、細密充填状態）のトナーを付着させることができる。
【００６１】
また、現像剤移送手段として、現像剤ポンプたる粉体ポンプ４０を用いることで、トナーＴを拡散状態で流動させ、トナーＴの搬送を行なうことができるので、トナー搬送時におけるトナーに加わるストレスを低減することができる。
【００６２】
また、本実施形態の現像装置１０は、一成分の現像剤であるトナーＴを担持する現像剤担持体としての現像ローラ２２と、現像ローラ２２に現像剤を供給する現像剤供給手段とを有し、現像ローラ２２上のトナーＴを潜像担持体である感光体２１上の潜像に供給して潜像を現像するものである。そして、現像剤供給手段として、実施例１または実施例２を用いて説明した現像剤供給装置３０を備えため、経時でも安定して高品質の現像を行うことが出来る。さらに、現像装置１０を構成する部材とトナーＴとの摩擦帯電が無く、部材に対して溶解したトナーが付着することを防止でき、現像装置の長寿命化を図ることができる。
【００６３】
また、本実施形態の画像形成装置としてのプリンタ１００は、潜像担持体である感光体２１上の潜像に現像手段が一成分現像剤であるトナーＴを付着させることにより潜像を現像し、これにより得られたトナー像を最終的に記録材に転移させて画像形成を行うものである。そして、現像手段として、実施例１または実施例２を用いて説明した現像装置１０を備えため、経時でも安定して高品質の画像形成を行うことが出来る。さらに、現像装置１０を構成する部材とトナーＴとの摩擦帯電が無く、部材に対して溶解したトナーが付着することを防止でき、現像装置の長寿命化を図ることができ、プリンタ１００の装置全体としての長寿命化を図ることができる。
【符号の説明】
【００６４】
１      中間転写ベルト
３      排紙ローラ
４      定着装置
５      二次転写ローラ
６      レジストローラ
７      給紙コロ
８      給紙カセット
９      光書込ユニット
１０    現像装置
１１    一次転写装置
１２    中間転写体クリーニング装置
１７    帯電装置
１８    感光体クリーニング装置
２０    トナー像形成部
２１    感光体
２２    現像ローラ
２４ａ  気流分散部材
２４    気流放出部
２５    電荷放出部材
２６    エアパイプ
２７    回収ローラ
２８    アジテータ
２９    メッシュ電極
３０    現像剤供給装置
３１    現像剤供給ローラ
３１ａ  吸引孔
４０    粉体ポンプ
４１    ロータ
４２    ステータ
４３    トナーホッパ
６１    吸引ポンプ
１００  プリンタ
４１２  供給ローラ
４１３  規制ブレード
【先行技術文献】
【特許文献】
【００６５】
【特許文献１】特許３８１７４９６号公報
【図１】
2010191118.tif 000003
【図２】
2010191118.tif 000004
【図３】
2010191118.tif 000005
【図４】
2010191118.tif 000006
【図５】
2010191118.tif 000007
【図６】
2010191118.tif 000008
【図７】
2010191118.tif 000009
【図８】
2010191118.tif 000010