(57)【要約】【課題】現像剤供給部材の変形や摩耗を抑制しつつ、現像剤担持体へ供給する現像剤の帯電量と供給量を増加させることが可能な現像装置を提供すること。【解決手段】表面に現像剤を担持する現像剤担持体４１と、現像剤担持体４１の表面に接触して現像剤を供給する現像剤供給部材４２とを備え、現像剤担持体４１と現像剤供給部材４２とを、それらが接触するニップ部Ｎにおいて、互いに反対方向に表面移動するように回転させる現像装置において、現像剤担持体４１の表面線速度をＶｄとし、現像剤供給部材４２の表面線速度をＶｓとすると、Ｖｄ≦Ｖｓに設定し、現像剤担持体４１の表面上の任意の点が、ニップ部Ｎを通過する際に、当該任意の点に対して、現像剤供給部材４２の表面が接触する範囲をＨとすると、Ｈ≧１５ｍｍとなるように設定した。【選択図】図５
2014085440.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に現像剤を担持する現像剤担持体と、
前記現像剤担持体の表面に接触して現像剤を供給する現像剤供給部材とを備え、
前記現像剤担持体と前記現像剤供給部材とを、それらが接触するニップ部において、互いに反対方向に表面移動するように回転させる現像装置において、
前記現像剤担持体の表面線速度をＶｄとし、前記現像剤供給部材の表面線速度をＶｓとすると、Ｖｄ≦Ｖｓに設定し、
前記現像剤担持体の表面上の任意の点が、前記ニップ部を通過する際に、当該任意の点に対して、前記現像剤供給部材の表面が接触する範囲をＨとすると、Ｈ≧１５ｍｍとなるように設定したことを特徴とする現像装置。
【請求項２】
前記現像剤供給部材は、その表面に発泡弾性部材で形成された弾性層を有し、
前記弾性層の平均発泡セル径を４００μｍ以下にした請求項１に記載の現像装置。
【請求項３】
前記現像剤供給部材の表面硬度が、アスカーＦ硬度で７０度以下となるように構成した請求項１又は２に記載の現像装置。
【請求項４】
前記現像剤担持体の表面線速度に対する前記現像剤供給部材の表面線速度差を変更可能に構成した請求項１から３のいずれか１項に記載の現像装置。
【請求項５】
前記現像剤として、平均円形度が０．９８以上で、かつ、母体粒子１００重量部に対して外添剤を１．５重量部以上添加したトナーを用いた請求項１から４のいずれか１項に記載の現像装置。
【請求項６】
前記現像剤として、母体粒子にシリコーンオイルで表面処理されたシリカ粒子を外添したトナーを用いた請求項１から５のいずれか１項に記載の現像装置。
【請求項７】
表面に潜像を担持する潜像担持体と、
前記潜像担持体上の潜像に現像剤を供給する現像装置とを少なくとも備え、
画像形成装置本体に対して着脱可能に構成されたプロセスユニットにおいて、
前記現像装置として、請求項１から６のいずれか１項に記載の現像装置を備えたことを特徴とするプロセスユニット。
【請求項８】
請求項１から６のいずれか１項に記載の現像装置、又は、請求項７に記載のプロセスユニットを備え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、現像装置、現像装置を備えるプロセスユニット及び画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
複写機、プリンタ、ファクシミリ、あるいはこれらの複合機等の電子写真式の画像形成装置においては、像担持体である感光体上に形成された潜像を可視化する現像装置が設けられている。一般的に、現像装置は、表面に現像剤であるトナーを担持する現像ローラと、その現像ローラにトナーを供給する供給ローラと、現像ローラ上のトナーを均一な厚さに規制する規制ブレード等を有している。
【０００３】
現像装置の基本動作は、まず、現像装置内に収容されているトナーが、供給ローラと現像ローラとが接触する供給ニップで、両ローラの摺擦により摩擦帯電され、発生した電荷の鏡像力によってトナーを現像ローラの表面に付着させる。次に、現像ローラの表面に担持されたトナーが、現像ローラと規制ブレードとが接触する規制ニップに至ると、規制ブレードによって均一な厚さに規制されると共に電荷が付与される。そして、感光体と現像ローラとの間の現像領域において、現像ローラ上のトナーが現像電界によって感光体上の潜像に転移し、潜像がトナー画像として可視化される。このように、供給ローラから現像ローラへ、また、現像ローラから感光体へ、トナーの受け渡しが良好に行われることで、所望の画像が得られる。
【０００４】
ところが、現像ローラとトナーとの間に作用する鏡像力が小さいと、トナーが現像ローラの表面に保持される力が弱くなるので、現像ローラ上のトナーが規制ニップへ至る途中でトナー同士の剪断力によって剥がれやすくなる。あるいは、トナーが規制ニップに至る直前で規制ブレード又はその周囲に存在するトナーによってはじかれやすくなってしまう。その結果、現像領域へ運ばれるトナーが少なくなると、画像濃度の低下や画像のカスレなどが発生する虞がある。特に、高画質を実現するのに有利な球形トナーは、球形でないトナーに比べて現像ローラに対して接触する面積が小さいため、球形トナーを用いた場合は、より確実に鏡像力を発生させることが必要となる。
【０００５】
従来、トナーの鏡像力を効果的に発生させる方法として、例えば、供給ローラを現像ローラに対して強く押し付け、供給ニップの幅を大きくすることで、摩擦帯電効率を上げる方法がある。
【０００６】
また、別の方法として、特許文献１では、現像ローラと供給ローラとで互いに周速差をつけて、摩擦帯電効果を上げる方法が提案されている。具体的に、特許文献１に記載の方法では、現像ローラと供給ローラを供給ニップにおいて同方向に表面移動するように回転させ、かつ、現像ローラを供給ローラよりも速く回転させることで、周速差をつけるようにしている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記のように、供給ローラを現像ローラに対して強く押し付けて、供給ニップの幅を大きくする方法では、供給ローラの表面に変形や摩耗が生じやすくなるといった問題がある。供給ローラの表面に変形や摩耗が生じると、供給ニップでの幅や圧力が小さくなり、これに伴い摩擦帯電効果が大きく変化するので、供給ローラの回転周期ごとに濃度変化や濃度ムラが生じる虞がある。
【０００８】
また、現像ローラを供給ローラに対して同方向にかつ速く回転させる方法では、現像ローラ表面での摩擦帯電効果は高まるが、両ローラを等速で回転させた場合に比べて、単位時間当たりに現像ローラへ供給できるトナー量が少なくなる。このため、特に、高印字率の画像形成を続けて行った場合に、現像ローラに担持されるトナー量が不足し、画像濃度の低下や画像のカスレなどが生じる虞がある。
【０００９】
そこで、本発明は、斯かる事情に鑑み、現像剤供給部材（供給ローラ）の変形や摩耗を抑制しつつ、現像剤担持体（現像ローラ）へ供給する現像剤の帯電量と供給量を増加させることが可能な現像装置、その現像装置を備えたプロセスユニット及び画像形成装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するため、請求項１に係る発明は、表面に現像剤を担持する現像剤担持体と、前記現像剤担持体の表面に接触して現像剤を供給する現像剤供給部材とを備え、前記現像剤担持体と前記現像剤供給部材とを、それらが接触するニップ部において、互いに反対方向に表面移動するように回転させる現像装置において、前記現像剤担持体の表面線速度をＶｄとし、前記現像剤供給部材の表面線速度をＶｓとすると、Ｖｄ≦Ｖｓに設定し、前記現像剤担持体の表面上の任意の点が、前記ニップ部を通過する際に、当該任意の点に対して、前記現像剤供給部材の表面が接触する範囲をＨとすると、Ｈ≧１５ｍｍとなるように設定したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１に係る発明によれば、現像剤供給部材の変形や摩耗を抑制しつつ、現像剤担持体へ供給する現像剤の帯電量と供給量を増加させることができるので、濃度低下やカスレなどがない良好な画像が得られるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の一形態に係る画像形成装置の概略構成図である。
【図２】現像装置及びトナーカートリッジの概略断面図である。
【図３】現像装置の拡大断面図である。
【図４】現像剤量検知手段の構成を示す図である。
【図５】現像装置の特徴部分の構成を示す図である。
【図６】本発明の効果を確認するための試験結果を示すグラフである。
【図７】供給ローラの回転数を変更可能に構成した実施形態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、添付の図面に基づき、本発明の実施形態について説明する。なお、各図面において、同一の機能もしくは形状を有する部材や構成部品等の構成要素については、判別が可能な限り同一符号を付すことにより一度説明した後ではその説明を省略する。
【００１４】
図１は、本発明の実施の一形態に係る画像形成装置としてのカラーレーザープリンタの概略構成図である。まず、図１を参照して、カラーレーザープリンタの全体構成及び動作について説明する。
【００１５】
図１に示すように、画像形成装置本体１００には、カラー画像の色分解成分に対応するイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｂｋ）の異なる色の画像を形成する画像形成ユニットとしての４つのプロセスユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂｋが着脱可能に装着されている。各プロセスユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂｋは、表面に潜像を担持する潜像担持体としてのドラム状の感光体２と、感光体２の表面を帯電させる帯電手段としての帯電ローラ３と、感光体２上の潜像を可視画像化する現像手段としての現像装置４と、感光体２の表面をクリーニングするためのクリーニング手段としてのクリーニング装置５を備える。なお、図１では、イエロー画像用のプロセスユニット１Ｙが備える感光体２、帯電ローラ３、現像装置４、クリーニング装置５のみに符号を付しており、その他のプロセスユニット１Ｍ，１Ｃ，１Ｂｋにおいては符号を省略している。
【００１６】
各プロセスユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂｋが有する現像装置４の上部には、現像剤補給容器としてのトナーカートリッジ６Ｙ，６Ｍ，６Ｃ，６Ｂｋが着脱可能に装着されている。ここでは、現像剤として、磁性あるいは非磁性トナーのみの一成分現像剤を用いており、各トナーカートリッジ６Ｙ，６Ｍ，６Ｃ，６Ｂｋには、それぞれ、対応するプロセスユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂｋに用いられる色のトナーが収容されている。
【００１７】
画像形成装置本体１００の上部には、各感光体２の表面に潜像を形成する潜像形成手段としての露光装置７が配設されている。露光装置７は、光源、ポリゴンミラー、ｆ−θレンズ、反射ミラー等を有し、画像データに基づいて各感光体２の表面へレーザー光を照射するようになっている。
【００１８】
また、各感光体２の下方には、転写装置８が配設されている。転写装置８は、転写体としての無端状のベルトから成る中間転写ベルト９と、中間転写ベルト９を張架する駆動ローラ１０及び従動ローラ１１と、一次転写手段としての４つの一次転写ローラ１２と、二次転写手段としての二次転写ローラ１３を備える。中間転写ベルト９は、駆動ローラ１０が図示しない駆動源によって図の反時計回りに回転することにより、図の矢印に示す方向に周回走行（回転）するようになっている。
【００１９】
４つの一次転写ローラ１２は、それぞれ中間転写ベルト９を介して感光体２に接触している。これにより、各感光体２と中間転写ベルト９とが互いに接触し、両者の間にトナー画像を転写するための一次転写ニップが形成されている。また、各一次転写ローラ１２は、図示しない電源に接続されており、所定の直流電圧（ＤＣ）及び／又は交流電圧（ＡＣ）が一次転写ローラ１２に印加されるようになっている。
【００２０】
二次転写ローラ１３は、中間転写ベルト９を介して駆動ローラ１０に接触している。これにより、二次転写ローラ１３と中間転写ベルト９との間にトナー画像を転写するための二次転写ニップが形成されている。また、二次転写ローラ１３は、一次転写ローラ１２と同様に、図示しない電源に接続されており、所定の直流電圧（ＤＣ）及び／又は交流電圧（ＡＣ）が二次転写ローラ１３に印加されるようになっている。
【００２１】
また、転写装置８の図の右側の箇所には、中間転写ベルト９の表面をクリーニングするベルトクリーニング装置１４が設けられている。ベルトクリーニング装置１４は、中間転写ベルト９の外周面に接触するクリーニングブレード１５と、クリーニングブレード１５の先端を中間転写ベルト９の内周面側から支持するクリーニングバックアップローラ１６と、中間転写ベルト９から除去されたトナーを搬送する搬送コイル１７とを備える。また、転写装置８の下方に、廃トナー収容器１８が設けられており、この廃トナー収容器１８の入口部には、ベルトクリーニング装置１４から延びた図示しない廃トナー移送ホースが接続されている。
【００２２】
また、転写装置８の図の左側の箇所には、トナーマークセンサ１９が設けられている。トナーマークセンサ１９は、反射型の光学センサであり、中間転写ベルト９上のトナーの付着量や位置をトナーマークセンサ１９で検知してトナー画像の濃度や位置を調整する。
【００２３】
画像形成装置本体１００の下部には、記録媒体としての用紙Ｐを収容した給紙トレイ２０や、給紙トレイ２０から用紙Ｐを給送する給紙ローラ２１等が設けてある。なお、記録媒体には、普通紙以外に、厚紙、はがき、封筒、薄紙、塗工紙（コート紙やアート紙等）、トレーシングペーパ、ＯＨＰシート等が含まれる。
【００２４】
また、画像形成装置本体１００内には、用紙Ｐを給紙トレイ２０から二次転写ニップを通過させて装置外へ排出するための搬送路Ｒが配設されている。この搬送路Ｒにおいて、給紙ローラ２１の位置と二次転写ローラ１３の位置との間には、タイミングローラ対であるレジストローラ対２２が設けられている。また、搬送路Ｒにおいて、二次転写ローラ１３の位置よりも用紙搬送方向下流側には、用紙Ｐに転写された未定着画像を定着するための定着装置２３が設けてある。さらに、搬送路Ｒの終端には、用Ｐ紙を装置外へ排出するための排紙ローラ対２４が設けられ、画像形成装置本体１００の上面部に、装置外に排出された用紙Ｐをストックするための排紙トレイ２５が設けられている。
【００２５】
上記画像形成装置は以下のように動作する。
作像動作が開始されると、各プロセスユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂｋの感光体２が図１の時計回りに回転駆動され、帯電ローラ３によって各感光体２の表面が所定の極性に一様に帯電される。図示しない読取装置によって読み取られた原稿の画像情報に基づいて、露光装置７から各感光体２の帯電面にレーザー光が照射されて、各感光体２の表面に静電潜像が形成される。このとき、各感光体２に露光する画像情報は所望のフルカラー画像をイエロー、マゼンタ、シアン及びブラックの色情報に分解した単色の画像情報である。そして、各感光体２上に形成された静電潜像に、各現像装置４によってトナーが供給されることにより、静電潜像がトナー画像として顕像化（可視像化）される。
【００２６】
また、作像動作が開始されると、中間転写ベルト９を張架する駆動ローラ１０が回転駆動することにより、中間転写ベルト９が図の矢印の方向に周回走行される。また、各一次転写ローラ１２に、トナーの帯電極性と逆極性の定電圧又は定電流制御された電圧が印加されることによって、各一次転写ローラ１２と各感光体２との間の一次転写ニップにおいて転写電界が形成される。
【００２７】
その後、各感光体２の回転に伴い、感光体２上の各色のトナー画像が一次転写ニップに達したときに、上記一次転写ニップにおいて形成された転写電界によって、各感光体２上のトナー画像が中間転写ベルト９上に順次重ね合わせて転写される。かくして、中間転写ベルト９の表面にフルカラーのトナー画像が担持される。また、中間転写ベルト９に転写しきれなかった各感光体２上のトナーは、クリーニング装置５によって除去される。
【００２８】
画像形成装置の下部では、給紙ローラ２１が回転駆動を開始し、給紙トレイ２０から用紙Ｐが搬送路Ｒに送り出される。搬送路Ｒに送り出された用紙Ｐは、レジストローラ対２２によってタイミングを計られて、二次転写ローラ１３と駆動ローラ１０との間の二次転写ニップに送られる。このとき二次転写ローラ１３には、中間転写ベルト９上のトナー画像のトナー帯電極性と逆極性の転写電圧が印加されており、これにより、二次転写ニップに転写電界が形成されている。
【００２９】
その後、中間転写ベルト９の周回走行に伴って、中間転写ベルト９上のトナー画像が二次転写ニップに達したときに、上記二次転写ニップにおいて形成された転写電界によって、中間転写ベルト９上のトナー画像が用紙Ｐ上に一括して転写される。また、このとき用紙Ｐに転写しきれなかった中間転写ベルト９上の残留トナーは、ベルトクリーニング装置１４のクリーニングブレード１５によって除去され、除去されたトナーは搬送コイル１７によって廃トナー収容器１８へと搬送され回収される。
【００３０】
その後、用紙Ｐは定着装置２３へと搬送され、定着装置２３によって用紙Ｐ上のトナー画像が当該用紙Ｐに定着される。そして、用紙Ｐは、排紙ローラ対２４によって装置外へ排出され、排紙トレイ２５上にストックされる。
【００３１】
以上の説明は、記録媒体にフルカラー画像を形成するときの画像形成動作であるが、４つのプロセスユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂｋのいずれか１つを使用して単色画像を形成したり、２つ又は３つのプロセスユニットを使用して、２色又は３色の画像を形成したりすることも可能である。
【００３２】
以下、現像装置とトナーカートリッジの構成について詳しく説明する。
なお、上記各現像装置４及び各トナーカートリッジ６Ｙ，６Ｍ，６Ｃ，６Ｂｋは、異なる色のトナーを収容している以外はほぼ同様の構成となっているので、説明を簡略化するため、色の識別を示す符号（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｂｋ）を省略し、１つの現像装置及びトナーカートリッジの構成について説明する。
【００３３】
図２に、現像装置及びトナーカートリッジの概略断面図を示す。
図２に示すように、トナーカートリッジ６の容器本体３０内には、トナーを撹拌する撹拌部材である撹拌パドル３１と、トナーを搬送する搬送部材である搬送スクリュー３２とが設けられている。また、容器本体３０には、トナーカートリッジ６が現像装置４の上部に装着された状態で、現像装置４に設けられた補給口４６に連結される排出口３３が設けてある。搬送スクリュー３２が回転すると、容器本体３０内のトナーを軸方向に搬送して、前記排出口３３から現像装置４内へトナーを補給するように構成されている。搬送スクリュー３２は、トナーカートリッジ６が装着された状態で、画像形成装置本体に設けられた図示しない駆動部に対し、クラッチなどの公知の手段によって連結可能となっている。トナー補給量は、例えば、前記駆動部の駆動時間に基づいて制御することができる。また、その駆動時間を、トナーの流動性の変動要素となるトナーの色や温湿度環境などに対応させて、異ならせるようにしてよい。
【００３４】
現像装置４は、内部にトナーを収容する現像剤収容部４７が形成された現像容器４０と、トナーを担持する現像剤担持体としての現像ローラ４１と、現像ローラ４１にトナーを供給する現像剤供給部材としての供給ローラ４２と、現像ローラ４１上に担持されたトナーの厚さを規制する規制部材としての規制ブレード４３と、トナーを搬送する搬送部材としての搬送スクリュー４４と、トナーを撹拌する撹拌部材としてのアジテータ４５を備える。本実施形態に係る現像装置４は、現像剤収容部４７が、現像ローラ４１、供給ローラ４２、規制ブレード４３の上方に設けられた、いわゆる縦型の現像装置に構成されている。
【００３５】
図３に、現像装置の拡大断面図を示す。
図３に示すように、現像容器４０の感光体２と対向する下部には開口部４０ａが形成されており、その開口部４０ａに現像ローラ４１が回転可能に設けられている。現像ローラ４１は、金属製の芯金４１ａと、その芯金４１ａの外周に配設された弾性部材又は発泡弾性部材から成る弾性層４１ｂと、その弾性層４１ｂの外周に配設されたアクリル樹脂又はシリコーン樹脂等から成る表面層（樹脂コート層）４１ｃとを有する。なお、表面層４１ｃを有しない現像ローラ４１であってもよい。また、中低速領域の画像形成装置に用いられる現像ローラとしては、１０〜２０ｍｍの外径のものが一般的である。
【００３６】
供給ローラ４２は、金属製の芯金４２ａの外周に、発泡弾性部材から成る弾性層４２ｂを配設したスポンジローラで構成されている。発泡弾性部材の材料としては、例えば、軟質ウレタンフォーム、シリコーン、発泡ポリマーなどがある。また、これらの材料に導電材を加えるなどして、抵抗値を調整したものを用いてもよい。供給ローラ４２は、現像ローラ４１に接触しており、低硬度の供給ローラ４２の弾性層４２ｂが中硬度の現像ローラ４１の弾性層４１ｂに押しつぶされることで、両ローラ４１，４２間にニップ部（以下、「供給ニップ」という）が形成されている。
【００３７】
規制ブレード４３は、例えば、厚さ０．１ｍｍ程度のＳＵＳなどの金属板で構成される。規制ブレード４３は、その基端（図の上端）が容器本体３０の開口縁に固定され、先端（図の下端）が現像ローラ４１の表面に接触し、ニップ部（以下、「規制ニップ」という）を形成している。
【００３８】
また、図３に示すように、現像ローラ４１の下方には、現像容器４０の開口部４０ａ近傍で現像容器４０と現像ローラ４１との隙間をシールする入口シール４８が設けられている。入口シール４８は、ウレタンゴムやＰＴＦＥ（テトラフルオロエチレン樹脂）、高分子量ポリエチレン等を主な材料とした可撓性シートで構成されている。入口シール４８は、その基端（図の下端）が容器本体３０の開口縁に固定され、先端（図の上端）が現像ローラ４１の表面に接触している。
【００３９】
また、入口シール４８と現像容器４０との間には弾性部材４９が設けられており、この弾性部材４９によって、入口シール４８の現像ローラ４１に接触する面とは反対側の面が支持されている。
【００４０】
また、図３において、符号５０で示すのは、現像ローラ４１の軸方向端部側に接触して現像容器４０と現像ローラ４１との隙間をシールする端部シールである。
【００４１】
また、本実施形態に係る現像装置４は、現像剤収容部４７内のトナー量（現像剤量）を検知する現像剤量検知手段を備えている。
【００４２】
図４に、現像剤量検知手段の構成を示す。
この現像剤量検知手段３４は、光学素子を用いてトナー量を検知する光透過方式の検知手段である。具体的に、現像剤量検知手段３４は、第１の導光部材３５と、第２の導光部材３６と、発光素子３７と、受光素子３８とを備える。両導光部材３５，３６は、現像容器４０に設けられ、発光素子３７と受光素子３８は、画像形成装置本体１００に設けられている。発光素子３７から発した光は、第１の導光部材３５の一端部３５ａに入射し、反対側の他端部３５ｂから出射する。そして、光は、第１の導光部材３５の他端部３５ｂと対向する第２の導光部材３６の一端部３６ａに入射し、反対側の他端部３６ｂから出射して、受光素子３８へと到達する。
【００４３】
現像容器４０内にトナーが十分に存在する場合は、互いに対向する第１の導光部材３５の他端部３５ｂと第２の導光部材３６の一端部３６ａとの間に、トナーが存在することにより光が遮断されるため、受光素子３８まで光が到達しない。しかし、印刷などでトナーが消費されると、トナーの上面が低下し、両導光部材３５，３６の互いに対向する端部３５ｂ，３６ａの間にトナーが存在しなくなるので、受光素子３８まで光が到達するようになる。このときの受光素子３８での出力値を検出することで、現像容器４０内のトナーが所定量よりも下回ったことを検知できる仕組みとなっている。
【００４４】
次に、図２を参照しつつ、現像装置及びトナーカートリッジの基本動作について説明する。
まず、トナーカートリッジのトナー補給動作について説明する。
現像装置４へのトナーの補給は、現像容器４０内のトナー量が所定の基準値以下となった場合に行われる。具体的には、上記現像剤量検知手段３４によって、現像容器４０内にトナー量が所定の基準値よりも少ないと検知された場合に、トナー補給の指示が発せられる。
【００４５】
トナー補給の指示が発せられると、トナーカートリッジ６内の搬送スクリュー３２が回転し、トナーが排出口３３から排出されて現像容器４０内へ補給される。搬送スクリュー３２の回転開始と同時に、撹拌パドル３１の回転も開始することで、トナーが撹拌されトナーを補給しやすくなる。その後、現像容器４０内のトナー量が所定の基準値よりも多くなると（トナーによって２つの導光部材３５，３６間の光路が遮断されると）、搬送スクリュー３２と撹拌パドル３１の回転駆動が停止され、トナー補給が終了する。
【００４６】
続いて、現像装置の現像動作について説明する。
作像動作開始の指示があると、現像剤収容部４７内のトナーは、回転するアジテータ４５により攪拌され、回転する搬送スクリュー４４によって供給ローラ４２に供給される。供給ローラ４２に供給されたトナーは、供給ニップで供給ローラ４２と現像ローラ４１との摺擦により摩擦帯電されて現像ローラ４１の表面に供給される。
【００４７】
現像ローラ４１上に担持されたトナーは、規制ブレード４３の規制ニップを通過することにより、トナー層の厚さが規制されると同時に摩擦荷電させられる。また、現像ローラ４１には、トナーと同極性で感光体２上の潜像部より絶対値が大きくなるようにバイアスが印加されている。これにより、現像ローラ４１上のトナーが感光体２との対向位置（現像領域）に搬送されると、感光体２と現像ローラ４１との間で発生する電界の力によってトナーが感光体２上の静電潜像へ転移して、トナー画像が形成される。
【００４８】
以下、本実施形態に係る現像装置の特徴部分の構成について説明する。
図５に示すように、現像ローラ４１と供給ローラ４２は、供給ニップＮにおいて、互いに反対方向に表面移動するように回転する。すなわち、両ローラ４１，４２は、互いにカウンター方向に回転するように構成されている。また、現像ローラ４１の表面線速度をＶｄとし、供給ローラ４２の表面線速度をＶｓとすると、Ｖｄ≦Ｖｓとなるように設定されている。
【００４９】
また、図５において、点線で示す範囲Ｈは、現像ローラ４１の表面上の任意の点が、供給ニップＮの上流端位置ｎ１から下流端位置ｎ２まで通過する際に、当該任意の点に対して供給ローラ４２の表面が接触する範囲である。以下、この範囲Ｈを、ニップ通過時接触範囲という。
【００５０】
上記のように、両ローラ４１，４２を互いにカウンター方向に回転させ、かつ、供給ローラ４２の表面線速度Ｖｓを現像ローラ４１の表面線速度Ｖｄ以上とすることで、ニップ通過時接触範囲Ｈを大きく確保することができる。この範囲Ｈを大きく確保することで、供給ローラ４２上のトナーが現像ローラ４１の表面と接触摩擦する機会が増えると共に、その接触するトナーの量も増えるため、現像ローラ４１へ供給するトナーの帯電量と供給量を十分に得られるようになる。具体的には、ニップ通過時接触範囲ＨがＨ≧１５ｍｍとなるように、両ローラ４１，４２の回転速度を設定する。
【００５１】
現像ローラ４１の表面線速度Ｖｄに対する供給ローラ４２の表面線速度Ｖｓの差を大きくすることで、ニップ通過時接触範囲Ｈを大きく確保することができるが、速度差を大きくしすぎると、供給ローラ４２の摩耗が生じやすくなる。そのため、特に、印刷枚数の多い画像形成装置においては、供給ローラ４２の摩耗を抑えつつ、トナーの帯電量及び供給量を確保するために、現像ローラ４１の表面線速度Ｖｄに対する供給ローラ４２の表面線速度Ｖｓの比（Ｖｓ／Ｖｄ）を、１．１〜１．３にするのが望ましい。
【００５２】
本実施形態では、供給ローラ４２の弾性層を発泡弾性部材で構成しているが、平均発泡セル径の大きなものを選択することで、供給ローラ４２の表面硬度が軟らかくなるため、供給ニップＮにおける圧力を低減しつつニップ幅を確保できる。これにより、供給ニップＮにおけるトナーや両ローラ４１，４２への機械的負荷を抑制することができると共に、トナーの帯電量と供給量を安定させることができる。
【００５３】
そこで、本実施形態では、供給ローラ４２の表面硬度を、アスカーＦ硬度（アスカーゴム硬度計Ｆ型で測定した場合の硬度）で７０度以下に設定している。これにより、供給ローラ４２の表面が軟らかくなり、供給ニップＮにおける圧力を低減することができるので、供給ニップＮにおけるトナーや両ローラ４１，４２への機械的負荷を抑制できるようになる。
【００５４】
また、平均発泡セル径が大きいと、供給ニップＮで弾性層が圧縮された際に、セル内に保持されているトナーが現像ローラ４１の表面に接触する面積が増えるので、トナーの供給量を増加させることもできる。しかし、本実施形態のように、供給ローラ４２が現像ローラ４１に対してカウンター方向に回転する構成では、供給ローラ４２の平均発泡セル径が大きすぎると、供給ローラ４２が現像ローラ４１上に残る帯電トナーを掻き取る際に、現像ローラ４１上に掻き取りスジが残る虞がある。このような掻き取りスジは、帯電量ムラの原因となる。
【００５５】
そこで、上記のような掻き取りスジによる帯電量ムラの発生を抑制するため、本実施形態では、供給ローラ４２の発泡弾性部材の平均発泡セル径を、４００μｍ以下にしている。これにより、掻き取りスジによる帯電量ムラが生じたとしても、その影響を画像として目視できない程度に抑えることが可能となる。なお、供給ローラ４２の平均発泡セル径は、下記の方法で測定した。
【００５６】
＜供給ローラの平均発泡セル径の測定方法＞
キーエンス社製のデジタルマイクロスコープＶＨＸ−５００を用いて供給ローラの表面写真を撮り、概ね半球状の発泡セルの直径を測定した。発泡していても膜で覆われて開口していないものや、開口していても開口部が発泡サイズよりも小さいものなどがあるが、ここでは開口の有無や大きさにかかわらず、発泡して膨らんでいる形状の大きさを２０個分測定し、その平均値を算出した。
【００５７】
また、本発明者は、本発明の効果を確認するための試験を行った。その結果を図６に示す。
この試験では、上記本発明の実施形態と同様の平均発泡セル径と表面硬度の供給ローラを、リコー社製のレーザープリンタＩＰＳＩＯＳＰＣ３１０に組み込み、現像ローラの表面線速度に対する供給ローラの表面線速度の比を上記範囲内に設定した装置を用いた。また、トナーには、平均円形度が０．９８以上のものを用いた。そして、ニップ通過時接触範囲を変えながら画像形成を行い、そのときの供給ニップで発生するトナー帯電量を測定した。
【００５８】
図６に示す結果によれば、ニップ通過時接触範囲が大きくなるにつれて、供給ニップで発生するトナー帯電量も大きくなり、接触範囲が１５ｍｍ以上で、帯電量が飽和し、トナー供給量も安定した。また、ニップ通過時接触範囲が１５ｍｍ以上に設定した状態で、５０００枚の印刷を行う耐久試験を行ったところ、画像のカスレや濃度変化などの異常は発生せず、良好な画像が得られた。
【００５９】
このように、ニップ通過時接触範囲ＨがＨ≧１５ｍｍとなるように、両ローラ４１，４２の回転速度を設定することで、現像ローラ４１へ供給するトナーの帯電量と供給量を十分に確保することができ、良好な画像が得られるようになる。
【００６０】
上記実施形態では、現像ローラの表面線速度に対する供給ローラの表面線速度差を一定に維持するようにしているが、この表面線速度差を変更可能に構成してもよい。
【００６１】
例えば、図７に示すように、現像ローラ４１と供給ローラ４２を別個のモータＭ１，Ｍ２により独立して駆動可能に構成し、供給ローラ４２側のモータＭ２の回転速度をドライバ６０によって変更可能に構成すればよい。さらに、この実施形態では、供給ローラ４２の累積回転数を記憶する回転数記憶装置６１を設け、回転数記憶装置６１によって記憶された累積回転数から供給ローラ４２の経時的な劣化度合いを判断できるようにしている。これにより、供給ローラ４２の累積回転数が予め設定された回転数を超えた場合は、ドライバ６０によってモータＭ２の回転数を変更し、供給ローラ４２の回転数を上げることで、供給ローラ４２の劣化に伴うトナーの摩擦帯電効果の低下を抑制又は防止することができる。
【００６２】
また、供給ローラ４２から現像ローラ４１へのトナーの付着を促進するために、両ローラ４１，４２間に電界を形成してもよい。具体的には、供給ローラ４２の電位が、現像ローラ４１の電位に対し、トナーの帯電極性と同じ極性側にオフセットするように電圧を印加する。電圧を印加する対象は、供給ローラ４２又は現像ローラ４１、あるいはそれら両方であってもよい。このように、トナーの付着を促進するための電界を形成することで、現像ローラ４１へのトナー供給効率を高めることができる。ただし、印加するバイアスの値が大きすぎると、上述の供給ローラ４２によるトナーの掻き取り回収効果が低下するので、これとの両立を考慮すると、設定するバイアスの絶対値は５０〜１５０Ｖ程度が望ましい。
【００６３】
以上のように、本発明によれば、供給ローラ４２の表面線速度Ｖｓを現像ローラ４１の表面線速度Ｖｄ以上に設定し、かつ、供給ローラ４２を現像ローラ４１に対してカウンター方向に回転させて、ニップ通過時接触範囲Ｈを１５ｍｍ以上となるようにすることで、トナーの帯電量と供給量を増加させることができる。
【００６４】
トナーが現像ローラに保持された状態で剥がれずに規制ニップを通過するには、現像ローラとトナーとの間に十分な鏡像力を発生させる必要がある。そのためには、現像ローラの表面とトナーとの間で確実に摩擦帯電させることを要する。また、規制ブレードによってトナーを適正な量に規制して現像領域に送るには、規制ニップへ十分な量のトナーを送り込むことが重要となる。すなわち、濃度低下やカスレなどがない良好な画像が得られるようにするためには、（１）供給ローラ上のトナーが現像ローラの表面に対して接触摩擦する機会を増やすことと、（２）現像ローラの表面と接触するトナーの量を増やすことの両方が必要となる。
【００６５】
そのため、本発明では、上記のように、ニップ通過時接触範囲を１５ｍｍ以上とすることで、供給ローラ上のトナーが現像ローラの表面と接触摩擦する機会とその接触するトナーの量を十分に確保できるようにしている。さらに、供給ローラの表面線速度を現像ローラの表面線速度以上としているため、供給ニップの入口側でトナーを供給ニップに引き込もうとする流れが強くなり、供給ローラの表面近傍のトナーも供給ニップへ送り込むことが可能となる。また、供給ニップにおいては、両ローラ間の表面線速度差によりトナーが攪乱されることで、トナーが現像ローラの表面に接触する機会が一層増えることとなる。すなわち、本発明のような構成とすることで、供給ローラ上のトナーが現像ローラの表面と接触摩擦する機会とその接触するトナーの量を十分に確保することが可能とになり、上記２つの要件（１）（２）を満たすことができる。
【００６６】
このように、本発明によれば、現像ローラへ供給されるトナーの帯電量と供給量を十分に確保することができるので、濃度低下やカスレなどがない良好な画像が得られるようになる。また、本発明の場合、摩擦帯電効率を上げるために、供給ローラを現像ローラに対して強く押し付けて供給ニップの幅を確保しなくてもよいので、供給ローラの変形や摩耗を抑制することができる。これにより、供給ローラの変形や摩耗に起因する濃度変化や濃度ムラの発生を抑制することができ、長期に亘って良好な画像形成を行うことができる。
【００６７】
特に、平均円形度が０．９８以上で、かつ、母体粒子１００重量部に対して外添剤を１．５重量部以上添加したトナーを用いた場合は、トナーの流動性が高いため、供給ニップにおけるトナーの攪乱がより活発になり、摩擦帯電効果をさらに向上させることができる。なお、ここでいう外添剤は、小粒径の外添剤であり、さらに詳しくは、一次粒子径が７ｎｍ〜３０ｎｍの無機微粒子のことである。また、母体粒子にシリコーンオイルで表面処理されたシリカ粒子を外添したトナーを用いることで、感光体の表面がシリコーンオイルで保護されるため、トナーの外添剤による感光体の摩耗を抑制することができる。
【００６８】
なお、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加え得ることは勿論である。また、本発明に係る現像装置を搭載する画像形成装置は、プリンタ以外に、複写機、ファクシミリ、あるいはこれらの複合機等であってもよい。
【符号の説明】
【００６９】
１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂｋ  プロセスユニット
２      感光体（潜像担持体）
４      現像装置
４１    現像ローラ（現像剤担持体）
４２    供給ローラ（現像剤供給部材）
Ｈ      ニップ通過時接触範囲
Ｎ      供給ニップ（ニップ部）
Ｖｄ    現像ローラの表面線速度
Ｖｓ    供給ローラの表面線速度
【先行技術文献】
【特許文献】
【００７０】
【特許文献１】特開２００３−２９５２３号公報
【図１】
2014085440.tif 000003
【図２】
2014085440.tif 000004
【図３】
2014085440.tif 000005
【図４】
2014085440.tif 000006
【図５】
2014085440.tif 000007
【図６】
2014085440.tif 000008
【図７】
2014085440.tif 000009