(57)【要約】      （修正有）【課題】現像される領域である現像ニップ前のトナー飛散と、地汚れの量を減らせられる現像装置を提供する。【解決手段】現像ローラ１６にトナーを供給する供給スクリュ６２と、トナー担持体上トナー量を規制する規制ブレード６３とを備え、現像ローラ１６の複数の電極に周期的な電圧を印加し、トナーを飛翔させてクラウドを形成する。現像ローラ１６と感光体ドラム１とが対向する現像領域で、感光体ドラム１上に形成した静電潜像をトナーにより現像する。現像ローラ１６と規制ブレード６３の接触部から現像領域までの間で、現像ローラ１６に対向した位置に、飛散した弱帯電トナーとトナー担持体上の逆帯電トナーを回収する回収ローラ９１を有する。回収ローラ９１に対向した位置に、回収したトナーを再帯電させて感光体ドラム１に戻す再帯電装置９０を有する。【選択図】図９
2014149476.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナー担持体にトナーを供給する供給部材と、前記トナー担持体上のトナー量を規制する規制部材と、複数の電極とを備え、
前記複数の電極に周期的な電圧を印加することにより、前記トナー担持体上のトナーを飛翔させてクラウドを形成し、静電潜像が形成された潜像担持体の表面と前記トナー担持体とが対向する現像領域で、所定の電圧を印加して前記潜像担持体上に形成した静電潜像を前記トナー担持体上に担持したトナーにより現像し、前記潜像担持体上にトナー像を形成する現像装置において、
前記トナー担持体と前記規制部材の接触部から前記現像領域までの間で、前記トナー担持体に対向した位置に、飛散した弱帯電トナーと前記トナー担持体上の逆帯電トナーとを回収する回収ローラを有し、
該回収ローラに対向した位置に、回収したトナーを再帯電させて前記トナー担持体に戻す再帯電装置を有する弱帯電／逆帯電トナー再帯電機構を備えた、
ことを特徴とする現像装置。
【請求項２】
請求項１に記載の現像装置において、
前記回収ローラに接触させた帯電ブレードを備えたことを特徴とする現像装置。
【請求項３】
請求項１に記載の現像装置において、
前記回収ローラに接触させた帯電ローラを備え、該帯電ローラを前記トナー担持体と異なる速度で回転させることを特徴とする現像装置。
【請求項４】
請求項１に記載の現像装置において、
前記回収ローラに対向した位置にコロナ帯電器を備えたことを特徴とする現像装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかの現像装置において、
前記トナー担持体に接触させる前記規制部材として規制ローラを備え、該規制ローラを前記トナー担持体と異なる速度で回転させることを特徴とする現像装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれかに記載の現像装置において、
前記トナー担持体の内部に、第一電極と、該第一電極を覆う絶縁層と、該絶縁層の上に設けられた第二電極と、前記絶縁層と前記第二電極を覆う表層を一体化させて有し、前記第一電極と前記第二電極によって前記表層の外側にホッピング電界を形成させることを特徴とする現像装置。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれかに記載の現像装置において、
前記トナー担持体の表面が、トナーと接触した際に接触したトナーに対して正の電荷を与えることができる材料によって被覆されていることを特徴とする現像装置。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれかに記載の現像装置と、帯電装置又はクリーニング装置のいずれか一方若しくは両方とを一体化し、画像形成装置本体に対して着脱自在に形成したことを特徴とするプロセスカートリッジ。
【請求項９】
請求項１乃至７のいずれかに記載の現像装置または請求項８に記載のプロセスカートリッジを複数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、複写機、プリンタ、ファクシミリ、これらの複合装置等のように、感光体上に潜像を形成し、現像装置でトナーを付着させることによって潜像を可視像化し、得られた可視像を記録紙に転写して記録する現像方法、及び現像装置並びにこの現像装置を有する画像形成装置、プロセスカートリッジに関する。
【背景技術】
【０００２】
現像方式として実用化されているものも含めて多数存在する。代表的な現像方式としては、二成分現像方式、一成分現像方式、フレア現像方式がある。
【０００３】
二成分現像方式は高速現像に適しており、現在の中速や高速出力機の主流方式である。高画質を狙うためには、静電潜像との接触部における現像剤の状態を非常に緻密にする必要がある。そのために、現在はキャリア粒子の小径化が進んでおり、商用レベルでは３０μｍ程度のキャリアも使われ始めている。
【０００４】
しかし、高画質化に対する要求はますます高まっており、必要とされる画素のドットサイズ自身が現状のキャリア粒子径と同等若しくはそれよりも小さい必要があるために、孤立ドットの再現性という意味ではさらにキャリア粒子は小さくする必要がある。しかしキャリア径を小さくしていくと、キャリア粒子の透磁率が低下するために、現像ローラからのキャリア離脱が生じやすくなる。離脱したキャリア粒子が潜像担持体に付着した場合には、キャリア付着そのものによる画像欠陥が生じるだけでなく、それを起点として潜像担持体に傷をつけたり、いろいろな副作用が生じたりする。このキャリア離脱を防止するために、材料面からキャリア粒子の透磁率を上げる試みや、現像ローラに内包されるマグネットの磁力を強くする試みが進められている。しかし、低コスト化及び高画質化との兼ね合いの中で開発は困難を極めている。また、小型化の煽りを受けて、現像ローラはますます小径化の一途をたどっていることからも、キャリア離脱を完全に抑止できるような強力な磁場構成を有した現像ローラ設計が困難となっている。
【０００５】
そもそも二成分現像方式は、磁気ブラシと呼ばれる二成分現像剤の穂を静電潜像に対して擦り付けるようにしてトナー像を形成するプロセスである。そのために、穂の不均一性によって孤立ドットの現像性にムラが生じやすい。現像ローラと潜像担持体との間に交番電界を形成することで画質の向上は可能だが、現像剤の穂のムラといった根本的な画像ムラを完全に消滅させることは困難である。
【０００６】
また、潜像担持体に現像されたトナー像を転写する工程や、転写後に潜像担持体上に残存するトナーをクリーニングする工程において、転写効率やクリーニング効率を向上させるためには、潜像担持体とトナーとの非静電的付着力を極力下げる必要がある。潜像担持体とトナーとの非静電的付着力を下げる方法としては、潜像担持体表面の摩擦係数を下げることが効果的であることが知られているが、この場合、二成分現像剤の穂が滑らかに現像部をすり抜けてしまうために現像効率やドット再現性が非常に悪くなってしまう。
【０００７】
一成分現像方式は機構が小型軽量になることから、現在の低速出力機の主流方式である。この方式は、現像ローラ上にトナー薄層を形成するために、ブレードやローラなどのトナー規制部材を当接させ、そのときに現像ローラやトナー規制部材との摩擦によってトナーは帯電される。現像ローラ上に薄層形成された帯電トナー層は、現像部に運ばれて現像される。ここでの現像方式には大きく、接触型と非接触型があり、前者は現像ローラと潜像担持体とが非接触であり、後者は接触しているものである。いずれの方式にしても、現像ローラ上に薄層化されているトナー層は、十分に圧接されてしまっているために、現像部での電場に対するトナー応答性が非常に悪い。よって、通常は高画質を得るために、現像ローラと潜像担持体との間に強力な交番電場を形成するのが主流であるが、この交番電場の形成をもってしても静電潜像に対して一定量のトナーを安定して現像することは困難であり、高解像度の微小ドットを均一に現像することは難しい。
【０００８】
また一成分現像方式は、現像ローラへのトナー薄層形成時にトナーに対して非常に大きなストレスをかけてしまう。そのため、現像装置内を循環するトナーの劣化が非常に早い。トナーの劣化に連れて、現像ローラへのトナー薄層形成の工程でもムラなどが生じやすくなり、一般には高速や高耐久の画像形成装置としては向かない。
【０００９】
これらの現像方式に比べて高画質（高解像度のドット再現性）を実現できるのがフレア現像方式である。フレア現像方式では、内部に複数の電極を有したトナー担持体が、潜像担持体に対向して配置され、この複数の電極に時間的に変化する電圧を印加する。そうして生じた電極間の電界で、トナー担持体上のトナーをホッピングさせ、潜像担持体上に供給する。
【００１０】
特許文献１においては、現像能力を維持するために、トナー担持体の表面上でホッピングするトナーとの摺擦に伴って、トナーの正規帯電極性側への摩擦帯電を促す材料をトナー担持体の表面保護層に用いる例や、トナーの主成分に用いる例が示されている。
【００１１】
しかしながら、フレア現像方式は、トナー飛散や地汚れが発生していることがわかった。これらの原因を検討した結果、トナー飛散においては帯電量Ｑ／Ｍ（μＣ／ｇ）の不足したトナー（弱帯電トナー）が飛散し、地汚れにおいては逆帯電したトナー（逆帯電トナー）が付着していることがわかった（図２）。
【００１２】
さらに、飛散トナーの発生メカニズムを解明するため、トナー担持体と潜像担持体側面から潜像へのトナー現像過程を観察した。その結果、図３に示すようにホッピングトナー層近傍をトナーが浮遊しており、トナー担持体の回転方向へ移動していることが確認できた。その後、移動してきた浮遊トナーが現像ニップを通過せずに、現像されることなく感光体の回転方向と逆方向へ進むことも確認できた。
【００１３】
これらの結果から、帯電したトナーが電極間で形成する電界によってホッピングした際に、弱帯電トナーをホッピング領域よりはじき出して（はじき出し現象）しまい（図１）、ホッピング領域近傍で浮遊して、トナー担持体が作り出す回転方向への気流で運ばれる。そうして運ばれた弱帯電トナーが、現像ニップ入口付近で、トナー担持体が作り出す気流と、潜像担持体が作り出す気流とがぶつかり合うことにより発生する乱気流に乗って飛散すると推定できる。
【００１４】
また地汚れにおいては、逆帯電トナーが非潜像部に付着していることから、トナー担持体と潜像担持体とが作り出す電界の力により、逆帯電トナーが非潜像部に運ばれていると推測できる。
【００１５】
このフレア現像における飛散や地汚れへの対策としては、特許文献２では、トナー飛散の発生を防止するために、現像領域後のケーシング入口側端部からトナー担持体表面までの距離をトナーのホッピング高さよりも広くし、またケーシング内部を狭くして、トナーの逆流を防止することを提案している。また特許文献３や特許文献４においては、トナー飛散や地汚れの発生を防止するために、現像領域前に現像前対向電極を用いることで、ホッピングしているトナーに含まれる逆帯電トナーと高帯電量トナーを回収することを提案している。
【００１６】
しかし、いずれの場合にも飛散トナーや地汚れの抑制には至っていない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
本発明は、上述した諸問題点にかんがみ、飛散トナーや地汚れを再利用し、飛散トナーや地汚れの量を減らすことのできる現像方法、現像装置及び画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明の現像装置は、
トナー担持体にトナーを供給する供給部材と、前記トナー担持体上のトナー量を規制する規制部材と、複数の電極とを備え、
前記複数の電極に周期的な電圧を印加することにより、前記トナー担持体上のトナーを飛翔させてクラウドを形成し、静電潜像が形成された潜像担持体の表面と前記トナー担持体とが対向する現像領域で、所定の電圧を印加して前記潜像担持体上に形成した静電潜像を前記トナー担持体上に担持したトナーにより現像し、前記潜像担持体上にトナー像を形成する現像装置において、
前記トナー担持体と前記規制部材の接触部から前記現像領域までの間で、前記トナー担持体に対向した位置に、飛散した弱帯電トナーと前記トナー担持体上の逆帯電トナーとを回収する回収ローラを有し、
該回収ローラに対向した位置に、回収したトナーを再帯電させて前記トナー担持体に戻す再帯電装置を有する弱帯電／逆帯電トナー再帯電機構を備えた、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、現像ニップ（現像される領域と定義する）前のトナー飛散と、地汚れの量を減らすことができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】現像ローラの構造とフレア現像について示す拡大断面図
【図２】現像装置内のトナー、飛散トナー、地汚れトナーの帯電量の関係を示す図
【図３】トナー担持体と潜像担持体側面から潜像へのトナー現像過程を示す図
【図４】画像形成装置としてのタンデム型カラー複写機の装置本体を概念的に示す断面図
【図５】図４の画像形成装置が備える現像装置を概念的に示す断面図
【図６】現像ローラの第一電極と第二電極への電圧印加例を示す図
【図７】現像ローラの第一電極と第二電極への他の電圧印加例を示す図
【図８】現像ローラの第一電極と第二電極への他の電圧印加例を示す図
【図９】本発明の実施形態に係る現像装置を概念的に示す断面図
【図１０】本発明の他の実施形態に係る現像装置を概念的に示す断面図
【図１１】本発明のさらに他の実施形態に係る現像装置を概念的に示す断面図
【図１２】本発明のまたさらに他の実施形態に係る現像装置を概念的に示す断面図
【図１３】本発明の実施形態に係るプロセスカートリッジを概念的に示す断面図
【図１４】本発明の実施例の実験結果を示す図
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下に、本発明の実施の形態について、添付の図面を参照しつつ詳細に説明する。  まず図４にて、本発明の実施対象となり得る画像形成装置全体の構成、動作について説明する。
【００２２】
図４は画像形成装置としてのタンデム型カラー複写機の装置本体を概念的に示す断面図である。原稿を原稿読込部に搬送する原稿搬送部３２、原稿の画像情報を読み込む原稿読込部（図示せず）、出力画像が積載される排紙トレイ３０、転写紙等の記録媒体Ｐが収容される給紙部２６を備えている。また、記録媒体Ｐの搬送タイミングを調整するレジストローラ２７、各色（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック）のトナー像が形成される像担持体としての感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１ＢＫを備えている。そして、各感光体ドラム１Ｙ〜１ＢＫ上に形成される静電潜像を現像する現像装置５、各感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１ＢＫ上に形成されたトナー像を記録媒体Ｐ上に重ねて転写する転写バイアスローラ（転写バイアスローラ）９も備えている。
【００２３】
また、図中８は記録媒体Ｐを搬送する紙搬送ベルト、２０は記録媒体Ｐ上の未定着画像を定着する定着装置、３１は各色（イエロー、シアン、マゼンタ、ブラック）のトナー（トナー粒子）を現像装置５に供給する各色のトナー容器を示す。
【００２４】
以下、画像形成装置における、通常のカラー画像形成時の動作について説明する。なお、感光体ドラム１Ｙ〜１ＢＫ上で行われる作像プロセスについては、図５も参照する。
【００２５】
まず、原稿は、原稿搬送部３２の搬送ローラによって、原稿台から搬送されて、原稿読込部（図示しない）のコンタクトガラス上に載置される。そして、原稿読込部（図示しない）で、コンタクトガラス上に載置された原稿の画像情報が光学的に読み取られる。
【００２６】
詳しくは、原稿読込部（図示しない）は、コンタクトガラス上の原稿の画像に対して、照明ランプから発した光を照射しながら走査させる。そして、原稿にて反射した光を、ミラー群及びレンズを介して、カラーセンサに結像する。原稿のカラー画像情報は、カラーセンサにてＲＧＢ（レッド、グリーン、ブルー）の色分解光ごとに読み取られた後に、電気的な画像信号に変換される。さらに、ＲＧＢの色分解画像信号をもとにして画像処理部で色変換処理、色補正処理、空間周波数補正処理等の処理を行い、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのカラー画像情報を得る。
【００２７】
そして、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色の画像情報は、書込み部（図示しない）に送信される。そして、書込み部からは、各色の画像情報に基づいたレーザ光（図示しない）が、それぞれ、対応する感光体ドラム１Ｙ〜１ＢＫ上に向けて発せられる。
【００２８】
一方、４つの感光体ドラム１Ｙ〜１ＢＫは、それぞれ反時計方向に回転している。そして、まず、感光体ドラム１Ｙ〜１ＢＫの表面は、帯電部（図示しない）との対向部で、一様に帯電される（帯電工程）。こうして、感光体ドラム１Ｙ〜１ＢＫ上には、帯電電位が形成される。その後、帯電された感光体ドラム１Ｙ〜１ＢＫ表面は、それぞれのレーザ光の照射位置に達する。
【００２９】
書込み部において、４つの光源から画像信号に対応したレーザ光が各色に対応してそれぞれ射出される。各レーザ光は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの色成分ごとに別の光路を通過することになる（露光工程）。
【００３０】
イエロー成分に対応したレーザ光は、紙面下側から１番目の感光体ドラム１Ｙ表面に照射される。このとき、イエロー成分のレーザ光は、高速回転するポリゴンミラーにより、感光体ドラム１Ｙの回転軸方向（主走査方向）に走査される。こうして、帯電部にて帯電された後の感光体ドラム１Ｙ上には、イエロー成分に対応した静電潜像が形成される。
【００３１】
同様に、マゼンタ成分に対応したレーザ光は、紙面下から２番目の感光体ドラム１Ｍ表面に照射されて、マゼンタ成分に対応した静電潜像が形成される。シアン成分のレーザ光は、紙面下から３番目の感光体ドラム１Ｃ表面に照射されて、シアン成分の静電潜像が形成される。ブラック成分のレーザ光は、紙面下から４番目の感光体ドラム１ＢＫ表面に照射されて、ブラック成分の静電潜像が形成される。
【００３２】
その後、各色の静電潜像が形成された感光体ドラム１Ｙ〜１ＢＫ表面は、それぞれ、現像装置５との対向位置に達する。そして、各現像装置５から感光体ドラム１Ｙ〜１ＢＫ上に各色のトナーが供給されて、感光体ドラム１Ｙ〜１ＢＫ上の潜像が現像される（現像工程）。
【００３３】
その後、現像工程後の感光体ドラム１Ｙ〜１ＢＫ表面は、それぞれ、紙搬送ベルト８との対向部に達する。ここで、それぞれの対向部には、紙搬送ベルト８の内周面に当接するように転写バイアスローラ９が設置されている。そして、転写バイアスローラ９の位置で、図中の時計方向に走行する紙搬送ベルト８によって搬送されてきた記録媒体Ｐ上に、感光体ドラム１Ｙ〜１ＢＫ上に形成された各色のトナー像が、順次重ねて転写される（転写工程）。
【００３４】
そして、転写工程後の感光体ドラム１Ｙ〜１ＢＫ表面は、それぞれ、クリーニング部（図示しない）との対向位置に達する。そして、クリーニング部で、感光体ドラム１Ｙ〜１ＢＫ上に残存する未転写トナーが回収される（クリーニング工程）。
【００３５】
その後、感光体ドラム１Ｙ〜１ＢＫ表面は、図示しない除電部を通過して、感光体ドラム１Ｙ〜１ＢＫにおける一連の作像プロセスが終了する。
【００３６】
ここで、感光体ドラム１と紙搬送ベルト８との間（現像ニップ）に搬送される記録媒体Ｐは、給紙部２６から給紙ローラ２７等を経由して搬送されたものである。なお以下では、色について言及する必要がなければ単に感光体ドラム１と表記する。
【００３７】
詳しくは、記録媒体Ｐを収納する給紙部２６から、給紙ローラ２７により給送された記録媒体Ｐが、搬送ガイドを通過した後に、タイミングを合わせて、現像ニップに向けて搬送される。そして、フルカラー画像が転写された記録媒体Ｐは、その後に定着装置２０に導かれる。定着装置２０では、定着ローラと加圧ローラとのニップにて、カラー画像が記録媒体Ｐ上に定着される。
【００３８】
そして、定着工程後の記録媒体Ｐは、排紙ローラによって装置本体外に出力画像として排出されて、排紙トレイ３０上にスタックされて、一連の画像形成プロセスが完了する。
【００３９】
ここでフレア現像について図１、図５を参照しつつ説明する。
現像ローラ１６は複数の電極を有し、電極間の電界により現像ローラ１６上のトナーを飛翔させてクラウドを形成する現像ローラ１６に対向する位置に、感光体ドラム１を配置する。図１は現像ローラ１６の構造を示す拡大断面図である。現像ローラ１６の内部には、第一電極１６Ａの上に絶縁層１６Ｂが設けられ、その絶縁層１６Ｂの上に第二電極１６Ｃ、そして絶縁層１６Ｂや第二電極１６Ｃを覆うように表層１６Ｄが設けられている（図１参照）。
【００４０】
第一電極１６Ａとしては、ＳＵＳやアルミ、銅等の金属ローラとしている。その他としては、ポリアセタール（ＰＯＭ）やポリカーボネート（ＰＣ）等の樹脂ローラの表層１６Ｄにアルミや銅などの金属層を形成することも可能である。この金属層の形成は、金属メッキや蒸着、粘着層とともに金属膜を貼り付ける等、種々の工法がある。
【００４１】
この第一電極１６Ａを覆う絶縁層１６Ｂは、絶縁性の材料が好ましく、例えばポリカーボネートやアルキッドメラミン等を用い得る。絶縁層１６Ｂの厚みとしては、例えば３μｍ〜５０μｍとし得るが、３μｍよりも小さくなると第一電極１６Ａと第二電極１６Ｃの絶縁性が保てなくなり、第一電極１６Ａと第二電極１６Ｃ間でリークが発生してしまう可能性がある。また５０μｍよりも大きくすると、第一電極１６Ａに印加した電圧が絶縁層１６Ｂによって弱められ表層１６Ｄ上に出にくくなり、表層１６Ｄ上で第一電極１６Ａと第二電極１６Ｃが作る電界が弱くなってしまう。電界が弱くなると表層１６Ｄ上でトナーがホッピングしにくくなってしまう（図１（Ａ）に表層１６Ｄの外側にホッピング電界領域Ａｈを示す）。本形態では、絶縁層１６Ｂの厚みは２０μｍとしている。この絶縁層１６Ｂはスプレー法やディップ法によって第一電極１６Ａ上に均一な膜厚で形成することができる。
【００４２】
絶縁層１６Ｂの上の第二電極１６Ｃは、アルミや銅や銀などの金属で形成されている。第二電極１６Ｃの形成方法は種々の工法が考えられる。絶縁層１６Ｂの上にメッキや蒸着によって金属膜を形成し、フォトレジスト・エッチングによって電極を形成する。またインクジェット方式やスクリーン印刷によって導電ペーストを直接形成する方法も考えられる。第二電極１６Ｃの電極幅としては、８０〜１００μｍとし、８０μｍよりも小さい場合は、電極幅が細すぎるため１本の電極が途中で切れてしまう可能性がある。また１００μｍより大きい場合は、電極中央部の電界が弱くなってしまうため、電極中央部に付着したトナーはホッピングしにくくなってしまう。電極間距離としては１００〜３００μｍとし、電極間距離が電極幅よりも小さい場合は、第一電極１６Ａの寄与が第二電極１６Ｃに阻まれて、表層１６Ｄまで出にくくなってしまう。すなわち第一電極１６Ａからの電気力線が直接第二電極１６Ｃに収束してしまい、表層１６Ｄに出てくる電気力線が少なくなってしまう。また電極間距離が大きすぎると、電極間中央の電界が弱くなってしまう。よって、電極間距離は電極幅と同じ以上で３倍以下が望ましい。例えば、電極幅が１００μｍ、電極間距離は１５０μｍとし得る。
【００４３】
第二電極１６Ｃや絶縁層１６Ｂを覆う表層１６Ｄ上では、トナーがホッピングを繰り返し、表層１６Ｄとの接触摩擦によって帯電される。トナーに正規帯電極性を与えるために、表層１６Ｄの材料としてはシリコーンやナイロン、ウレタン、アルキッドメラミン、ポリカーボネート等のものが考えられる。例えばポリカーボネートを用い得る。また表層１６Ｄは第二電極１６Ｃを保護する役割も持ち合わせている。表層１６Ｄの膜厚としては、３μｍ〜４０ｍμｍくらいで、３μｍよりも小さい場合は経時での膜削れ等で第二電極１６Ｃが露出してしまう恐れがある。また４０μｍよりも大きい場合は、第一電極１６Ａと第二電極１６Ｃが形成する表層１６Ｄ上の電界が小さくなってしまうため、トナーが正規にホッピングすることができなくなってしまう。例えば、表層１６Ｄの膜厚は１０μｍとし得る。この表層１６Ｄは絶縁層１６Ｂと同様にスプレー法やディッピング法によって形成することができる。
【００４４】
非磁性トナーからなる一成分トナーは、トナー収容部６６に収容されており、２つの搬送スクリュ６５によって供給スクリュ６２に搬送される。このトナーは供給スクリュ６２によって現像ローラ１６と摩擦帯電を行い、静電気力によって現像ローラ１６上に汲み上げられる。そして、現像ローラ１６表面の回転に伴って規制ブレード６３との対向位置まで搬送される。この対向位置においてトナーは、現像ローラ１６と規制ブレード６３との間隙である規制圧＝１０〜１５Ｎ程度の規制ギャップをすり抜ける際に層厚が規制されるとともに、トナーの摩擦帯電が助長される。
【００４５】
なお、現像領域に搬送されるトナーの帯電量を、−１０〜−５０［μＣ／ｇ］、好ましくは、−１５〜−４５［μＣ／ｇ］にすることが望ましい。また、トナーの単位面積あたりの搬送量は、３０ｍｇ／ｃｍ２とし得る。
【００４６】
上述した規制ギャップをすり抜けたトナーは、現像ローラ１６の表面の回転に伴って感光体ドラム１に対向する現像領域に至る。この現像領域では、現像ローラ１６と感光体ドラム１とが３００［μｍ］程度の現像ギャップを介して対向している。現像ローラ１６には電圧が印加されており、矩形波が最も適しているが、サイン波でも三角波でも良い。なお、本実施例では現像ローラ１６内に２相の電極を設け（図１）、各隣り合う電極に位相差πをもった電圧を印加して（図６参照）、電極間に電界を生じさせている。
【００４７】
現像ローラ１６表面に達したトナーは、この電極間の電界によってホッピングしながら電極間を往復運動する。電位差（ＶＰＰ）としては、１００Ｖ〜１０００Ｖ生じさせる。差が１００Ｖより小さくなると、電極間の電界が小さくなってしまい、トナーがホッピングしなくなってしまう。また差が１０００Ｖより大きくなると、経時的に電極間でリークが発生する可能性がある。リークが発生するとそれ以降は電極間に電界が発生しなくなり、トナーがホッピングしなくなってしまう。通常印加するバイアスの周波数は１００Ｈｚ〜１０００Ｈｚである。１００Ｈｚより小さくするとトナーのホッピングが現像速度においつかなくなってしまう。１０００Ｈｚより大きくすると、トナーが電圧の切り替わりに追従できなくなってしまう。電圧の中心値（ＶＢ）は、画像部電位と非画像部電位の間で現像条件によって変動させている。
【００４８】
図７は他の電圧印加方法である。第一電極１６Ａには図６の場合と同様の矩形波が印加されているが、第二電極１６Ｃには直流電圧が印加されている。この場合、電極間の電位差はＶｐｐ／２となる。よって、図７の場合は印加するＶｐｐの範囲は２００Ｖ〜２０００Ｖとなる。図７の印加方法では第一電極１６Ａと第二電極１６Ｃの位相差を考える必要はなく、電源コストが安くなる。図７とは逆の組み合わせが図８であり、図８のように第一電極１６Ａに直流電圧、第二電極１６Ｃに矩形波を印加する印加方法でも良い。
【００４９】
現像領域まで搬送されたトナーは、現像ローラ１６と感光体ドラム１上の画像部との間の現像電界によって、感光体ドラム１上に現像される。なお、本実施形態において、現像ローラ１６の周速度をＶｓ、感光体ドラム１の周速度Ｖｐとした場合、Ｖｓ／Ｖｐを１．５から２．０の範囲になるように調整することが望ましい。
【００５０】
現像に寄与しなかったトナーは、現像ローラ１６の回転によってさらに搬送され、回収手段（図示せず）によって現像ローラ１６表面から回収される。回収されたトナーは再びトナー収容部６６に戻され、現像装置内を循環する。
【００５１】
本実施形態で使用し得るトナーは、低分子量ポリエステル樹脂（１００重量部）、カーボンブラック（６重量部）、高分子帯電制御剤（１重量部）を、通常のスクリューニーダー混練方法により混練し、続いて圧延冷却後粗粉砕したトナーをジェットミルにて粉砕し、最後に気流式分級機において体積平均粒径６．７μｍ、個数平均粒径６．１μｍのトナーを得たものである。同様に、マゼンタ、シアン、イエローについても顔料を代えてカラートナーを得た。
【００５２】
次に、得られた各色トナー１００重量部に対して、シリカ０．３重量部を加えてヘンシェルミキサーにて１分間混合処理を行った。続いて、チタニア０．３重量部を加えて１分間混合処理し、さらにシリカ１．０重量部を加えて１分間混合処理した。
【００５３】
本実施形態に係る現像装置を図９に示す。
図示の現像装置は、現像ローラ１６にトナーを供給する供給部材（詳細は後述する）と、現像ローラ１６上のトナー量を規制する規制部材である規制ブレード６３とを備える。現像ローラ１６に設けられた複数の電極に周期的な電圧を印加することにより、現像ローラ１６上のトナーを飛翔させてクラウドを形成させる。そして、表面に静電潜像が形成される感光体ドラム１と対向する現像領域で、所定の電圧を印加し感光体ドラム１上に形成した静電潜像を、現像ローラ１６上に担持したトナーにより現像して感光体ドラム１上にトナー像を形成する。
【００５４】
この構成では、帯電したトナー（強帯電トナー）が電極間で形成する電界によって何度もホッピングした際、帯電量の不足したトナー（弱帯電トナー）に接触しホッピングする領域よりはじき出して（はじき出し現象）（図１参照）しまう。はじき出された弱帯電トナーは、上述したホッピング領域Ａｈの近傍で浮遊し、トナー担持体である現像ローラ１６が作り出す回転方向への気流によって運ばれる。そうして運ばれた弱帯電トナーに併せて逆帯電トナーが、現像ニップ入口付近で、現像ローラ１６が作り出す気流と、潜像担持体が作り出す気流とがぶつかり合うことにより発生する乱気流に乗って飛散すると推定される。
【００５５】
そこで飛散トナーを減らすため、本実施形態は、現像ローラ１６と規制ブレード６３の接触部から現像領域までの間に、飛散した弱帯電トナーと感光体ドラム１上の逆帯電トナーを回収する回収ローラ９１を備える。また回収ローラ９１に対向した位置に、回収したトナーを再帯電させて現像ローラ１６に戻して再帯電させる弱帯電／逆帯電トナー再帯電機構を備える。その結果、現像ニップ入口付近で発生する乱気流への弱帯電／逆帯電トナーの進入が減少して、飛散トナーと地汚れの量が減少する。
【００５６】
次に、図９〜図１２を参照して、本発明に係る弱帯電／逆帯電トナー再帯電機構と規制ローラの実施形態のいくつかについて説明する。
【００５７】
図９において示す実施形態のように、帯電ブレード９０は、回収ローラ９１上に当接して回収ローラ９１に担持されたトナーを正規帯電させるための再帯電装置である。また図１０において示す実施形態のように、帯電ローラ９２は、回収ローラ９１上に当接して回収ローラ９１に担持されたトナーを正規帯電させるための再帯電装置である。図１１において示す実施形態のように、コロナ帯電器９３は、回収ローラ９１上に当接して回収ローラ９１に担持されたトナーを正規帯電させるための再帯電装置である。さらに、図１２において示す実施形態のように、規制ローラ８０は、現像ローラ１６上に当接して現像ローラ１６に担持されたトナーの層厚を規制し、所定の層厚のトナー層を形成するためのトナー層規制手段である。
【００５８】
回収ローラ９１は、現像時には所定の線速で矢印の時計方向に回転可能に設置されており、飛散した弱帯電トナーとトナー担持体上の逆帯電トナーを回収する。供給スクリュ６２は、現像ローラ１６に所定の圧力で当接されている。また、供給スクリュ６２は、現像ローラ１６が当接され、現像ローラ１６に供給するトナーの量が規制されるようになっている。
【００５９】
回収ローラ９１、供給スクリュ６２の支持部には金属の軸を用い、ウレタン樹脂、シリコーン樹脂、ＥＰＤＭ樹脂等の樹脂に、カーボンブラック、銅粉、アルミニウム粉の金属粉、ジルコニウム固溶体、蛍石等のＦを含む固溶体、アルミニウムなどのアルカリ金属塩等のイオン導電体を用いた導電材料を分散させた導電性樹脂による発泡体、又は繊維状のブラシで構成する表面を設ける。これにより、表面層の電気抵抗を１１（ＬｏｇΩ）以下にする。また、搬送スクリュ６５は、矢印反時計方向に回転可能に設置されており、この回転によりトナーを供給スクリュ６２側へ送り出す。
【００６０】
各搬送スクリュ６５の材質としては、例えばポリプロピレン等のやわらかく弾性を有するものを用いることができ、その弾性を利用してトナー収容部６６の内壁と密着させた状態で回転し、確実にトナーを搬送する。
【００６１】
帯電ブレード９０、帯電ローラ９２は、回収ローラ９１上のトナーに対して摺接することにより、トナーを摩擦帯電させる。コロナ帯電器９３は、コロナ放電生で発生したイオンがケーシングの開口から取り出されて回収ローラ９１上のトナーを帯電させる。
【００６２】
規制ローラ８０は、現像ローラ１６上のトナーを所定の層厚に規制するとともに、トナー対して摺接することにより、トナーを摩擦帯電する。
【００６３】
帯電ローラ９２、規制ローラ８０の支持部には金属の軸を用い、表層１６Ｄ部の材質として、摩擦係数の小さい樹脂であるフッ素樹脂、シリコーン樹脂等の樹脂に導電材料を分散させた導電性樹脂を用いる。導電材料は、上述した材料を用いる。これにより、表面層の電気抵抗を１１ＬｏｇΩ以下にする。表面粗さも粗すぎるとトナー層ムラとなるため、その粗さは一般的な画像に対してはＲｚが４μｍ以下の必要があり、さらに高精細（６００ｄｐｉ以上）の画像の場合には、Ｒｚで２μｍ以下が望ましいまた、硬度はＪＩＳ？Ｋ６２５３の規格で、５０°〜８５°の範囲を選択するのが良い。
【００６４】
回収ローラ９１上に帯電されたトナーは、現像ローラ１６上に移動する。ここで、回収ローラ９１上でトナーを再帯電させる再帯電装置は、ブレード状であっても良いが、帯電ローラ９２を用いることで規制部材へのトナーの固着を低減できることから、トナーへの規制圧を上げられるようになり、その結果弱帯電トナーの量を減らすことができる。さらには、コロナ帯電器９３を用いることで、帯電電流が制御され、感光体の帯電電位を安定化できる。
【００６５】
また、現像ローラ１６上に搬送されるトナー量を規制する規制部材は、ブレード状であっても良いが、ローラを用いることで規制部材へのトナーの固着を低減できることから、トナーへの規制圧を上げられるようになり、その結果弱帯電トナーの量を減らすことができる。
【００６６】
帯電ローラ９２にはスクレーパ（図示しない）が当接されており、現像ローラ１６との当接部を通過した帯電ローラ９２の表面のトナーを掻き取るようになっている。
【００６７】
さらに、現像ローラ１６、供給スクリュ６２、規制ローラ８０の少なくとも１組を導通させる。現像ローラ１６の表面は、トナーと接触した際に接触したトナーに対して負の電荷を与えることができる材料によって被覆されている。そのため、導通させていないと、現像ローラ１６と供給スクリュ６２、規制ローラ８０間でトナーを負極性に摩擦帯電させたとき、現像ローラ１６、供給スクリュ６２、規制ローラ８０には正極性の電荷が残る。この正極性の電荷が蓄積してゆくことで、トナーとの摩擦帯電を阻害して、トナーの負極性の帯電が不十分となり、逆極性のトナー、負極性であっても帯電量の小さい弱帯電トナーが増加する。
【００６８】
そこで、現像ローラ１６、供給スクリュ６２、規制ローラ８０の少なくともいずれか１つに導通させることで、蓄積する正極性の電荷を逃がすようにする。このときに、電気的に浮かした状態では、電荷は流れないが、導通させることで、蓄積する正極性の電荷をアースへと流すことができる。
【００６９】
また、本実施形態では、現像ローラ１６の支持部、供給スクリュ６２の支持部、規制ローラ８０の支持部の中から選択される少なくとも１組の支持部間で電位差をなくし、同電位にする。トナーとの摩擦帯電は現像ローラ１６等との表面で行われるが、現像ローラ１６等の軸を同電位にすることで、電荷が偏在するのを防止することができる。またこのときに、各ローラの表面と各軸との間の電気抵抗は、１１ＬｏｇΩ以下にする。電気抵抗が大きくなると、電気容量成分が大きくなるために、例えば、現像ローラ１６の表面と現像ローラ１６の軸の間に電荷が蓄積し、アースに流れず減衰しなくなる。このために、長期の使用によってトナーの帯電量が多少でも低下する。この低下を防止するために電気抵抗は、１１ＬｏｇΩ以下にする。
【００７０】
なお、各ローラ１６、６２、８０表面と各ローラ１６、６２、８０の軸との間の電気抵抗は、以下のようにして算出する。
始めに、水平に置いた金属製平板上にローラを置き、このローラの軸両端にそれぞれ１００ｇの荷重をかけながら、金属製平板とローラの軸との間に１００Ｖの電圧を印加しながら電流計で電流値を測定し、電気抵抗を算出する。
【００７１】
次に、図１３に基づいて、本発明の実施形態に係るプロセスカートリッジについて説明する。
図１３において示したプロセスカートリッジは、帯電装置７１、現像装置５及びクリーニング装置７０を一体化したものである。このプロセスカートリッジは、画像形成装置本体に対して着脱自在であり、現像装置５としては、上記実施形態と同様の構成のものが採用される。プロセスカートリッジとしては、現像装置５と、帯電装置７１又はクリーニング装置７０のいずれか一方若しくは両方を一体化して構成することができる。
【００７２】
このプロセスカートリッジを有する画像形成装置は、感光体ドラム１が所定の周速度で回転駆動される。感光体ドラム１は回転過程において、帯電装置７１によりその周面に正又は負の所定電位の均一帯電を受ける。次いで、スリット露光やレーザビーム走査露光等の像露光手段からの画像露光光を受けて感光体ドラム１の周面に静電潜像が順次形成される。形成された静電潜像は、現像装置５によりトナー現像され、現像されたトナー像は、給紙部（図示せず）から感光体ドラム１と紙搬送ベルト（図示せず）との間に、感光体ドラム１の回転と同期するように給送された記録媒体Ｐに、転写手段により順次転写される。
【００７３】
像転写を受けた記録媒体Ｐは紙搬送ベルト（図示せず）から分離して像定着手段（図示せず）へ導入されて像定着され、複写物（コピー）として装置外へプリントアウトされる。像転写後の感光体ドラム１の表面は、クリーニング装置７０によって転写残トナーの除去を受けて清浄面化され、さらに除電された後、繰り返し画像形成に使用される。
【００７４】
本実施形態によれば、プロセスカートリッジは独立して取り外しが可能で、それぞれ別々に容易に交換することが可能である。
【実施例】
【００７５】
以下に本発明に係る実施例について説明する。
各実施例の共通パラメータは以下の通りである。
感光体ドラム１の線速：１５０（ｍｍ／秒）
現像ローラ１６／感光体ドラム１の線速比：１．５
現像ギャップ（現像ローラ１６／感光体ドラム１の間隔）：０．３（ｍｍ）
回収ローラ９１の線速：１５０（ｍｍ／秒）
回収ギャップ（現像ローラ１６／回収ローラ９１の間隔）：０．３（ｍｍ）
トナー汲み上げ量：３０（ｍｇ／ｃｍ２）
ローラ径：φ１６（ｍｍ）
非画像部電位Ｖ０：−７００（Ｖ）
露光後電位ＶＬ：−１００（Ｖ）
現像ローラ現像バイアスＶＢ（ＤＣ成分）：−４００（Ｖ）
ＶＰＰ（ＡＣ成分）：５００（Ｖ）
周波数：７００（Ｈｚ）
回収ローラ９１のバイアス：−５００（Ｖ）
なお、図１４と表１にはそれぞれの実施例の実験結果（Ｑ／Ｄ分布、ΔＩＤ）を示す。
【００７６】
＜比較例１＞
実施例１において、飛散した弱帯電トナーとトナー担持体上の逆帯電トナーの回収、再帯電、再供給をせず、それ以外は実施例１と同様に行った（図５）。
＜実施例１＞
図９に示した現像装置の構成により、現像ニップ入口付近発生する乱気流への弱帯電／逆帯電トナーの進入が減少して、飛散トナーや地汚れの量が減少した。
実施例１の個別パラメータは下記の通りである。
規制ブレード６３の圧：１５（Ｎ）
帯電ブレード９０の圧：１５（Ｎ）
帯電ブレード９０のバイアス：−６００（Ｖ）
＜実施例２＞
図１０に示した現像装置の構成により、実施例１の構成と比較して帯電量の制御が容易となり、弱帯電／逆帯電トナーが減少した。
実施例２の個別パラメータは下記の通りである。
規制ブレード６３の圧：１５（Ｎ）
帯電ローラ９２の圧：１５（Ｎ）
回収ローラ９１／帯電ローラ９２の線速比：０．５
帯電ローラ９２のバイアス：−６００（Ｖ）
＜実施例３＞
図１１に示した現像装置の構成により、実施例２の構成と比較して帯電量の制御がより容易となり、弱帯電／逆帯電トナーが減少した。
実施例３の個別パラメータ
規制ブレード６３の圧：１５（Ｎ）
コロナ帯電器９３のワイヤのバイアス：−６００（Ｖ）
コロナ帯電器９３のグリッドのバイアス：−２０００（Ｖ）
＜実施例４＞
図１２に示した現像装置の構成により、実施例３の構成と比較して帯電量の制御がさらに容易となり、弱帯電／逆帯電トナーが減少した。
実施例４の個別パラメータ
規制ローラ８０の圧：１５（Ｎ）
規制ローラ８０のバイアス：−６００（Ｖ）
＜各実施例の評価基準＞
各実施例の評価基準を説明する。ただしもちろん、本発明はこれらの実施例、パラメータ、評価基準等々に限定されるものではない。
ここで、トナー飛散と地汚れの程度を表す評価基準としてΔＩＤを用いる。ΔＩＤの測定方法としては、まず前記条件で感光体ベルト上に非画像形成を行い、プリンタックを用いて非画像に付着したトナーを採取する。次に、採取したプリンタックとトナーが付着していない新しいプリンタックのＩＤを測定し、差を出す。このようにして得られた数値のことをΔＩＤと呼ぶ。ここで、ΔＩＤ０．０１以下を〇、０．０２以上０．０４以下を△、０．０５以上を×として、トナー飛散の良否を判定した。なお、濃度測定にはＸ−Ｌｉｔｅ（商品名：ＡＭＴＥＣ社製）を用いた。
【００７７】
また、第一現像ローラ上弱帯電トナー量においては、Ｅ−Ｓｐａｒｔアナライザー（商品名：ホソカワミクロン社製）によってトナー個々の帯電量を分布としてとらえることで測定した。ここで、弱帯電トナー（Ｑ／Ｍ＝−２〜−３μＣ／ｇ）量が全体の１０％以上の場合を多、２％以下の場合を小とし、さらに０．５％以下の場合を極小とする。
【００７８】
これを下記表１に示す。
【表１】
2014149476.tif 000003
【００７９】
本発明は以上説明した実施形態、実施例に限定されるものではなく、多くの変形が本発明の技術的思想内で当分野において通常の知識を有する者により可能である。
【符号の説明】
【００８０】
１、１ＢＫ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｙ      ：感光体ドラム
５        ：現像装置
８        ：紙搬送ベルト
９        ：転写バイアスローラ
１６      ：現像ローラ
１６Ａ    ：第一電極
１６Ｂ    ：絶縁層
１６Ｃ    ：第二電極
１６Ｄ    ：表層
２０      ：定着装置
２６      ：給紙部
２７      ：給紙ローラ
３０      ：排紙トレイ
３２      ：原稿搬送部
６２      ：供給スクリュ
６３      ：規制ブレード
６５      ：搬送スクリュ
６６      ：トナー収容部
７０      ：クリーニング装置
７１      ：帯電装置
８０      ：規制ローラ
９０      ：帯電ブレード
９１      ：回収ローラ
９２      ：帯電ローラ
９３      ：コロナ帯電器
Ａｈ      ：ホッピング電界領域
Ｐ        ：記録媒体
【先行技術文献】
【特許文献】
【００８１】
【特許文献１】特開２００７−１３３３８８号公報
【特許文献２】特開２００９−１０９８６３号公報
【特許文献３】特開２００８−０７０７５１号公報
【特許文献４】特開２００８−１１６５９９号公報
【図１】
2014149476.tif 000004
【図２】
2014149476.tif 000005
【図３】
2014149476.tif 000006
【図４】
2014149476.tif 000007
【図５】
2014149476.tif 000008
【図６】
2014149476.tif 000009
【図７】
2014149476.tif 000010
【図８】
2014149476.tif 000011
【図９】
2014149476.tif 000012
【図１０】
2014149476.tif 000013
【図１１】
2014149476.tif 000014
【図１２】
2014149476.tif 000015
【図１３】
2014149476.tif 000016
【図１４】
2014149476.tif 000017