(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
現像剤を担持して静電潜像を現像する現像剤担持体と、
前記現像剤担持体との間でニップ部を形成し、前記ニップ部で前記現像剤担持体に現像剤を供給する供給部材と、
現像剤を収容する収容室と、
前記収容室から前記現像剤担持体への現像剤の流入を防ぐ除去可能なシール部材と、
を有する現像装置であって、
前記現像装置が未使用の状態において前記現像剤担持体の表面のみに粉体が保持され、且つ、前記供給部材の表面には前記粉体が保持されていない状態とされ、
前記現像装置の初期駆動時において、前記現像剤担持体及び前記供給部材は前記ニップ部で同方向に移動するように回転し、前記現像剤担持体が１周回転するまでに前記供給部材が１周以上回転することを特徴とする現像装置。
【請求項２】
前記現像装置が画像形成装置にて用いられる際に、前記現像室は前記収容室の上方に配置され、
前記現像装置は更に、前記収容室の内部に配置され、回転することで現像剤を前記開口に向かって汲み上げるように搬送する搬送部材と、
を備えることを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
【請求項３】
前記粉体は、帯電能力が０である粉体、又は、現像剤と同極性に帯電して帯電能力の絶対値が現像剤の帯電能力の絶対値の１．５倍以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載の現像装置。
【請求項４】
前記粉体は、現像剤、又は、金属酸化物であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の現像装置。
【請求項５】
前記粉体は、無彩色の粉体、又は、現像剤が使用される場合には使用される現像剤の中で最も明度が高い現像剤である請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の現像装置。
【請求項６】
前記供給部材は、発泡性及び弾性を有するローラであることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の現像装置。
【請求項７】
前記現像剤は、１成分現像剤であることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の現像装置。
【請求項８】
請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の現像装置と、
静電像が形成される像担持体と、
を備え、
画像形成装置本体に着脱自在なプロセスカートリッジ。
【請求項９】
画像を形成する画像形成部と、
請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の現像装置と、
を備える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、電子写真画像形成装置に用いられる現像装置、その現像装置を有するプロセスカートリッジ、及び、その現像装置を備える画像形成装置に関する。
【０００２】
ここで、電子写真画像形成装置とは、電子写真画像形成方式を用いて記録媒体に画像を形成するものである。そして、電子写真画像形成装置の例としては、例えば電子写真複写機、電子写真プリンタ（レーザビームプリンタ、ＬＥＤプリンタ等）、ファクシミリ装置及びワードプロセッサ、並びにこれらの複合機（マルチファンクションプリンタ）が含まれる。
【０００３】
また、現像装置とは、電子写真感光体ドラム等の像担持体上の静電潜像を現像剤を用い  て可視像化するものである。さらに、プロセスカートリッジとは、少なくとも現像手段と  電子写真感光体を一体的にカートリッジ化し、電子写真画像形成装置本体に対して着脱  可能とするものである。
【背景技術】
【０００４】
図６（ａ）は、従来技術に係る現像装置２０４の構成を示す断面図である。図６（ｂ）は、従来技術に係る現像装置３０４の構成を示す断面図である。なお、図６（ａ）と図６（ｂ）との相違点は、図６（ａ）では現像装置２０４にシール部材２９が設けられておらず、図６（ｂ）では現像装置３０４にシール部材２９が設けられている点である。そして、図６（ａ）では現像ローラ２５にトナーが塗布され、図６（ｂ）では供給ローラ２４にトナーが塗布されている点である。
【０００５】
従来、画像形成装置には、例えば、図６（ａ）に示されるような現像装置２０４が用いられている。図６（ａ）に示されるように、現像装置２０４は、現像剤（以下、「トナー」という）を収容するトナー容器２１、及び、トナーで現像する現像室２３を備える。トナー容器２１及び現像室２３の間には、開口３０が形成されている。トナー容器２１の内部には、トナー送り部材２２が回転自在に支持される。現像室２３の内部には、現像ローラ２５及び供給ローラ２４が回転自在に支持される。
【０００６】
トナー送り部材２２は、回転しながらトナーをトナー容器２１から現像室２３へと搬送する。供給ローラ２４は、トナー送り部材２２がトナー容器２１から現像室２３へと搬送するトナーを現像ローラ２５に供給する。現像ローラ２５は、導電性を有し、現像室２３に形成される開口２８に一部が露出しつつ回転自在に支持され、現像動作時に矢印Ｂ方向に回転し、トナーを担持しながら感光体ドラム１に向かって搬送する。なお、現像ローラ２５には、現像動作時にバイアス電源３４から直流電圧が印加される。
【０００７】
また、現像室２３の開口２８の上縁部には弾性ブレード２７が取付けられ、現像室２３の開口２８の下縁部には漏れ防止シート２６が設けられる。弾性ブレード２７は、現像ローラ２５に担持されるトナーの層厚を規制し、洩れ防止シート２６は、現像ローラ２５に接して現像室２３の内部のトナーが外部へと漏れるのを防止する。
【０００８】
現像動作時には、トナーＴは、トナー送り部材２２によってトナー容器２１から現像室２３へと搬送され、供給ローラ２４によって現像ローラ２５に塗布される。そして、トナーＴは、バイアス電源３４から現像ローラ２５に供給される現像バイアスが作る電界により、現像ローラ２５から、感光体ドラム１の表面の静電潜像が形成されている部位に向かって、飛翔する。こうして静電潜像が可視化される。こういった現像装置において、使い古しの現像装置を未使用の現像装置に交換したときに、交換直後の初期駆動トルクを低減することができる現像装置に関する発明として、特許文献１及び特許文献２に記載の発明が開示される。
【０００９】
特許文献１に記載の発明は、製造当初に、現像ローラの表面に粉体塗布層が形成された現像装置に関する発明である（前述の図６（ａ）に相当）。こうした構成によれば、現像装置を未使用のものに交換した直後の初期駆動トルクを低減できる旨記載されている。
【００１０】
特許文献２に記載の発明は、製造当初に、供給ローラの表面に粉体塗布層が形成された現像装置に関する発明である（前述の図６（ｂ）に相当）。こうした構成によれば、現像装置の初期駆動トルクを低減できる旨記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開平５−１５８３３５号公報
【特許文献２】特許第３３９７５１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、特許文献１及び特許文献２に記載の発明では、現像ローラ及び供給ローラが当接部で互いの表面が逆方向に移動（カウンタ方向に回転）する構成であるために、初期駆動トルクの低減には限界がある。
【００１３】
そうなると、供給ローラと現像ローラとの摺擦によりそれらの外周面の一部が引き裂かれ、その破片が現像ローラの回転に伴って現像ローラと弾性ブレードの当接面に侵入し、均一なトナーコートが妨げられて感光体ドラムの表面の現像剤像にスジが入る可能性がある。最悪の場合は、現像装置の駆動系の破損、ひいては、画像形成装置の駆動系の破損という多大なる被害がもたらされる可能性がある。
【００１４】
そこで、本発明は、現像剤担持体及び供給部材のうち現像剤担持体の方に粉体を保持する構成において、初期駆動トルクの更なる低減を図れる現像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】
【００１５】
上記目的を達成するために、本発明の現像装置は、現像剤を担持して静電潜像を現像する現像剤担持体と、前記現像剤担持体との間でニップ部を形成し、前記ニップ部で前記現像剤担持体に現像剤を供給する供給部材と、現像剤を収容する収容室と、前記収容室から前記現像剤担持体への現像剤の流入を防ぐ除去可能なシール部材と、を有する現像装置であって、前記現像装置が未使用の状態において前記現像剤担持体の表面のみに粉体が保持され、且つ、前記供給部材の表面には前記粉体が保持されていない状態とされ、前記現像装置の初期駆動時において、前記現像剤担持体及び前記供給部材は前記ニップ部で同方向に移動するように回転し、前記現像剤担持体が１周回転するまでに前記供給部材が１周以上回転することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、現像剤担持体及び供給部材のうち現像剤担持体の方に粉体を保持する現像装置において、初期駆動トルクの更なる低減が図れる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】実施例１に係る現像装置を備える画像形成装置の構成を示す断面図である。
【図２】現像装置の構成を示す断面図である。
【図３】粉体の帯電量を測定する帯電量測定装置の斜視図である。
【図４】実施例２に係る現像装置を備える画像形成装置の構成を示す断面図である。
【図５】カートリッジの構成を示す断面図である。
【図６】従来技術に係る現像装置の構成を示す断面図等である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を参照して、この発明を実施するための形態を実施例に基づいて例示的に詳しく説明する。ただし、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対位置等は、発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるから、特に特定的な記載が無い限りは、発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【実施例１】
【００１９】
図１は、本発明の実施例１に係る現像装置４を備える画像形成装置１０の構成を示す断面図である。画像形成装置１０は、電子写真画像形成プロセスを利用した画像形成装置である。図１に示されるように、画像形成装置１０は画像形成装置本体（以下、単に『装置本体』という）１０Ａを有し、この装置本体１０Ａの内部には、画像を形成する画像形成部Ｇが設けられる。画像形成部Ｇは、『像担持体』である感光体ドラム１、『転写装置』である１次転写ローラ５等を含む。感光体ドラム１や現像装置４については、プロセスカートリッジに含まれ、プロセスカートリッジとして装置本体１０Ａに着脱自在に組み込まれる構成となっていても良い。
【００２０】
図１を参照しつつ、画像形成装置による画像形成動作について説明する。図１に示されるように、像担持体である感光体ドラム１は、矢印方向に回転する。まず、感光体ドラム１は、帯電装置である帯電ローラ２によって一様に帯電される。その後、感光体ドラム１は、露光手段であるレーザ光学装置３からのレーザ光により露光され、その表面に静電潜像が形成される。この静電潜像を、トナーＴが収容される現像装置４によって現像し、トナー像として可視化する。なお、トナーＴ（図２参照）としては、『１成分現像剤』である非磁性１成分トナーが用いられる。
【００２１】
可視化された感光体ドラム１上のトナー像は、１次転写ローラ５によって転写材としての記録メディア６に転写される。転写されずに感光体ドラム１上に残存した転写残トナーは、クリーニング部材であるクリーニングブレード７により掻き取られ、廃トナー容器８に収納される。クリーニングされた感光体ドラム１は、上述作用を繰り返し、画像形成を行う。一方、トナー像を転写された記録メディア６は、定着装置９によって永久定着された後、機外に排出される。
【００２２】
図２は、現像装置４の構成を示す断面図である。図２に示されるように、現像装置４は、トナー容器２１及び現像室２３を有する。『現像剤容器』であるトナー容器２１は、『現像剤』であるトナーＴを収納する容器である。現像室２３は、トナー容器２１から搬送されるトナーＴで感光体ドラム１の表面の静電像を現像する部屋である。トナー容器２１及び現像室２３の間には、トナーＴが通過する開口３０が形成される。トナー容器２１の内部には、回転することでトナーＴを開口３０に向かって搬送する『搬送部材』であるトナー送り部材２２が配置される。開口３０には、シール部材２９が貼付される。
【００２３】
トナー容器２１には、非磁性１成分トナーが充填される。トナー容器２１の内部には、一定方向に回転するトナー送り部材２２が設けられる。このトナー送り部材２２は、トナー容器２１の内部のトナーを、トナー容器２１と隣接する現像室２３の方へ供給している。
【００２４】
シール部材２９は、トナー容器２１及び現像室２３の間の開口３０を覆うように配置される。シール部材２９は、現像装置４の使用以前にトナーをトナー容器２１内に収納させ、現像室２３の内部へトナーが流入することを防止している。これは、現像装置４の搬送時等の振動によりトナーが予期せず現像装置４から流出し、ユーザや現像装置４、ひいては装置本体１０Ａのトナー汚れを防止するものである。このように、シール部材２９は、画像形成前にはトナー容器２１から現像室２３へとトナーＴが流入しないようにシールし、画像形成時には除去される。
【００２５】
シール部材２９が用いられる構成としては、以下の２つの構成がある。その１つ目は、現像装置４のカバーからシール部材２９に連結した把手が露出しており、現像装置４の使用前にユーザが手動でシール部材２９を引き抜く構成である。その２つ目は、現像装置４の駆動時に現像装置４の内部機構がシール部材２９を自動的に引き抜く構成である。これらのどちらが採用されても良い。
【００２６】
現像室２３の内部には、現像ローラ２５、供給ローラ２４、弾性ブレード２７、洩れ防止シート２６が配置される。『現像剤担持体』である現像ローラ２５は、感光体ドラム１に接触し、トナー容器２１の内部のトナーＴを担持しつつ回転し、トナーＴを感光体ドラム１に移動させるローラである。『供給部材』である供給ローラ２４は、現像ローラ２５に当接し、現像ローラ２５にトナーＴを供給しつつ回転するローラである。現像ローラ２５及び供給ローラ２４の当接部Ｒでは表面同士が同方向に回転（ウィズ方向に回転）するように設定される。
【００２７】
弾性ブレード２７は、一端部が現像ローラ２５に摺擦し、現像ローラ２５周りに供給されたトナーを薄層にコーティングするリン青銅、ウレタンゴム等でできたブレードである。洩れ防止シート２６は、現像ローラ２５の下方の現像室２３の隙間を覆う部材である。また、ここでは、一成分現像剤として負帯電性の非磁性トナーを用いている。
【００２８】
現像ローラ２５は、矢印Ｂ方向に回転する。ここでは、現像ローラ２５として、直径（φ）が１６ｍｍのものが用いられた。また、この現像ローラ２５は、直径（φ）が８ｍｍの導電性芯金の周囲にシリコンゴムを基層とし、アクリル・ウレタン系ゴムを表面にコートした構成である。体積抵抗として１０×１０−４〜１０×１０−１２Ωの抵抗を有している。ここでは、供給ローラ２４の表面セル径を５０〜１０００μｍとした。
【００２９】
現像ローラ２５の下方には供給ローラ２４が当接するように配置される。供給ローラ２４は、矢印Ｃ方向に回転する。供給ローラ２４は、発泡性及び弾性を有するローラである。ここでは、供給ローラ２４として、直径（φ）が１２ｍｍのものが用いられた。また、供給ローラ２４は、直径（φ）が６ｍｍの導電性の芯金上にウレタンスポンジ層を設けたウレタンスポンジローラであり、現像ローラ２５へのトナー供給および未現像トナーの剥ぎ取りを行う。
【００３０】
ここでは、現像ローラ２５は、前述のように直径が１６ｍｍで形成されて回転数が１００ｒｐｍで回転し、供給ローラ２４は、前述のように直径が１２ｍｍで形成されて回転数が２００ｒｐｍで回転するものとして実験した。この場合には、現像ローラ２５が１周回転するまでに供給ローラ２４が１．５回転するように設定されたことになる。
【００３１】
ただし、この数値に限定されずとも、現像ローラ２５が１周回転するまでに供給ローラ２４が１周以上回転するように設定されれば良い。現像ローラ２５が１周回転する間に供給ローラ２４が１周以上回転するように設定すれば、現像ローラ２５に塗布した粉体が供給ローラ２４の表面全域に行き渡らせることができるからである。このようにすることで、供給ローラ２４の表面に粉体が付着し、現像ローラ２５との間の潤滑剤となり、供給ローラ２４の破片形成や現像装置４及び画像形成装置１０の破損の防止が可能になる。
【００３２】
ここで、現像ローラ２５が１周回転するまでに供給ローラ２４が１周回転するように設定する場合を考える。ここでは、一例であるが、現像ローラ２５は、前述のように直径が１６ｍｍで形成されて回転数が１００ｒｐｍで回転し、供給ローラ２４は、前述のように直径が１２ｍｍで形成されて回転数が１３４ｒｐｍとなる。したがって、現像ローラ２５が１周回転するまでに供給ローラ２４が１周以上回転するためには、現像ローラ２５が１００ｒｐｍで回転するときに、供給ローラ２４が１３４ｒｐｍ以上で回転すれば良い。
【００３３】
現像ローラ２５の芯金と供給ローラ２４の芯金間の距離は１０．５ｍｍである。現像ローラ２５の表面に対して、供給ローラ２４のウレタンスポンジ層を、１．５ｍｍ侵入させている。供給ローラ２４に用いるスポンジ層の体積抵抗は１０×１０−４〜１０×１０−１２Ω・ｃｍ程度である。
【００３４】
［出荷時の現像装置］
ここでは、製造当初から、現像ローラ２５の表面には、帯電能力が０である粉体Ｗ、又は、トナーＴと同極性に帯電して帯電能力の絶対値がトナーＴの帯電能力の絶対値と同等以下である粉体Ｗが保持（塗布）される。これにより、現像装置４の使用初期におけるトナーの過剰帯電や、塗布した粉体の非画像部へと転移（所謂、反転カブリ）が防止される。一方で、供給ローラ２４の表面には、粉体Ｗが保持されていない状態にされる。
【００３５】
即ち、粉体がトナーとは逆極性に帯電するものであれば、トナーが、現像ローラ２５さらには、トナーを規制する弾性ブレード２７に加え、この粉体との間でも摩擦帯電を生じ、トナーが過剰帯電する。この場合には、現像ローラ２５からトナーが離れにくくなり、画像濃度が低下してしまう。また、粉体がトナーと同極性に帯電する性質のものでも、その絶対値がトナーより過剰に大きくなれば、トナーの摩擦帯電量の減少や、逆帯電が起きる。この場合には、カブリが発生してしまう。粉体の帯電能力の絶対値がトナーの帯電能力と同等のものとしては、好適には、トナーの帯電能力の１．５倍以下のものまで含まれる。
【００３６】
なお、現像ローラ２５がゴムで成形され、供給ローラ２４がスポンジで成形される場合には、以下のことが言える。（１）現像ローラ２５の表面に粉体Ｗが塗布される場合には、現像ローラ２５の表面の材質がゴムであるために、供給ローラ２４の表面に粉体Ｗが塗布される場合に比べて、ローラの表面に保持できる粉体Ｗの量は少ない。そのために、現像ローラ２５が現像室２３に組み付けられるときに、現像ローラ２５の表面から粉体Ｗがこぼれる量は少ない。
【００３７】
（２）この一方で、供給ローラ２４の表面に粉体Ｗが塗布される場合には、供給ローラ２４の表面の材質がスポンジであるために、現像ローラ２５の表面に粉体Ｗが塗布される場合に比べて、ローラの表面に保持できる粉体Ｗの量は多い。そのために、供給ローラ２４が現像室２３に組み付けられるときに、供給ローラ２４の表面から粉体Ｗがこぼれる量は多い。特に、供給ローラ２４は、内部にも粉体Ｗが吸い込まれるために、粉体Ｗがこぼれる量が多くなる。これらのことから、現像ローラ２５に粉体Ｗを塗布して現像室２３に組み付ける方が、供給ローラ２４に粉体Ｗを塗布して現像室２３に組み付けるよりも、現像装置４の組立性が高いと言える。
【００３８】
ただし、現像ローラ２５に粉体Ｗを塗布する方が、供給ローラ２４に粉体Ｗを塗布するよりも、ローラの表面に粉体Ｗを塗布できる量が少ないために、トナーＴがトナー容器２１から供給ローラ２４へと搬送されるまでに、初期駆動トルクが上昇し易いとも言える。また、そのために、供給ローラ２４の破片が形成されたり、現像装置４や画像形成装置１０の駆動系が破損したりし易いとも言える。このトルクの問題に関しては、前述したように、現像ローラ２５及び供給ローラ２４の当接部Ｒでは表面同士が同方向に回転するように設定されているので、解消される。
【００３９】
図３は、粉体の帯電量を測定する帯電量測定装置の斜視図である。粉体の帯電能力は次のようにして規定される。まず、摩擦帯電量を測定しようとする粉体と鉄粉（パウダーテック社製、ＥＦＶ２００／３００）との混合物を５０ｍｌ容量のポリエチレン製のビンに入れ、５００回手で振とうする。混合物約０．５ｇを、底に５００メッシュのスクリーン１０３のある金属製の測定容器１０２に入れ、金属製のフタ１０４をする。この時の測定容器全体の重量を計り、Ｗ１（ｇ）とする。
【００４０】
次に、吸引機１０１（測定容器１０２と接する部分は少なくとも絶縁体）において、吸引口１０７から吸引する（風量調節弁１０６を調整して真空計１０５の圧力を２５０ｍｍＡｑとしておく）。この状態で１分以上、好ましくは２分間吸引し、粉体を吸引除去する。この時の電位計１０９の電位をＶ（ボルト）とする。ここでコンデンサ１０８の容量をＣ（μＦ）とする。次に吸引後の測定容器１０２全体の重量を計りＷ２（ｇ）とする。この粉体の摩擦帯電量（μＣ／ｇ）は下式（１）の如く計算される。
【００４１】
［数１］  粉体の摩擦帯電量＝Ｃ×Ｖ／（Ｗ１−Ｗ２）・・・（１）
【００４２】
粉体は、供給ローラ２４と現像ローラ２５（現像スリーブ）との滑り性が良好となる粒径が好ましく、トナーの粒径と実質的に同じか、小さくとも１／１００以上が望ましい。粒径としては、例えば、体積平均粒径で評価させる。即ち測定装置として、コールターカウンターＴＡ−ＩＩ型（コールター社製）を用いる。そして、体積平均分布を出力するインターフェイス（日科機製）およびＣＸ−１パーソナルコンピュータ（キヤノン製）を接続し、電解液は１級塩化ナトリウムを用いて１％ＮａＣｌ水溶液を調製する。
【００４３】
測定法としては、前記電解水溶液が１００〜１５０ｍｌある中に分散剤として界面活性剤、好ましくはアルキルベンゼンスルホン酸塩を０．１〜５ｍｌ加え、さらに測定試料を０．５〜５０ｍｇ加える。試料を懸濁した電解液は、超音波分散器で約１〜３分間分散処理を行い、前記コールターカウンターＴＡ−ＩＩ型により体積平均粒径を求める。
【００４４】
本実施例並びに比較例においては、非磁性一成分トナーを用いて検討を行い、その結果を表１にまとめた。
【００４５】
【表１】
0006000621.tif 000002
【００４６】
比較例においては、供給ローラ２４と現像ローラ２５とは、ニップ部Ｎを持って接触して、お互いの表面が逆方向（カウンタ方向）に移動するようにそれぞれ回転する。このとき、供給ローラ２４の材質はポリウレタンの発砲体であり、その表面セル径が３００μｍ、外径が１２．０ｍｍである。現像ローラ２５への侵入量は１．５ｍｍ、図６（ｂ）中の矢印方向に回転する。尚、この現像装置４の通常使用時における静トルクは１．０ｋｇｆ・ｃｍ〜１．３ｋｇｆ・ｃｍである。
【００４７】
なお、表１では、供給ローラ２４等の破損を観察したが、供給ローラ２４を例とするのは、供給ローラ２４がスポンジ等の現像ローラ２５よりもやわらかい材質で成形されるために、他の部位よりもトルクの影響を受け易いためである。ただし、供給ローラ等となっているので、供給ローラ２４以外の破損も含んで観察した。
【００４８】
まず、表１の比較例１に関して述べる。比較例１では、供給ローラ２４に粉体が塗布されない状態であり、現像装置４の静トルクが２．３ｋｇｆ・ｃｍである。この静トルクとしては、初期駆動時の静止摩擦係数を用いた現像ローラ２５のトルクを用いた。また、この場合には、装置本体１０Ａから現像装置４へと至る駆動部では、歯とび（ギアの破損等）が発生してしまった。これは、現像室２３の内部のトナー量が十分に確保されるためにはトナー送り部材２２が回転することが必要であり、シール部材２９が引き抜かれただけではトナーが十分に現像室２３に流入せず、初期駆動トルクが大きくなってしまったことによる。また、この現像装置４を用いて画像形成すると、シートの画像上に色抜けしたスジが数本現われてしまった。
【００４９】
次に、表１の比較例２に関して述べる。比較例２では、現像ローラ２５に５０ｍｇのトナーが担持された状態であり、現像装置４の静トルクが２．２ｋｇｆ・ｃｍである。なお、このときに、現像室２３にあるトナーは、現像ローラ２５の表面に塗布されたトナーのみの状態とする。この場合には、比較例１と同様に、装置本体１０Ａから現像装置４へと至る駆動部では、歯とびが発生してしまった。
【００５０】
次に、表１の比較例３に関して述べる。比較例３では、供給ローラ２４に８００ｍｇのトナーが担持された状態であり、現像装置４の静トルクが１．２ｋｇｆ・ｃｍである。なお、このときに、現像室２３にあるトナーは、供給ローラ２４に塗布されたトナーのみの状態とする。この場合には、供給ローラ２４等の破損が生じず、この現像装置４を用いて画像形成しても、シートの画像上に色抜けしたスジの発生がなかった。しかし、８００ｍｇものトナーを供給ローラ２４に塗布するため、製造時に供給ローラ２４に塗布するための時間がかかり、タクト（作業効率）が遅くなってしまう。また、現像装置４内に供給ローラ２４を配置するときに、トナーがこぼれ、現像装置４内外が汚れることによる組み立て性の悪化が見られた。
【００５１】
次に、表１の比較例４に関して述べる。比較例４では、供給ローラ２４に２００ｍｇ（これは比較例３のような組立性やタクトの解消のためにトナー量を減らしたもの）のトナーが担持された状態であり、現像装置４の静トルクが１．８ｋｇｆ・ｃｍである。なお、このときに、現像室２３にあるトナーは、供給ローラ２４に塗布されたトナーのみの状態とする。この場合には、供給ローラ２４等の破損が生じ、また、組立性は若干悪化した。また、起動時の消費電力の上昇してしまった。
【００５２】
次に、表１の実施例１に関して述べる。実施例１での実験例では、供給ローラ２４と現像ローラ２５との当接部に粉体が介在する構成となっており、このために両方の部材の滑り性が向上している。また、供給ローラ２４と現像ローラ２５とは、ニップ部Ｎで接触して、お互いの表面が同方向（図２中で下から上に向かう方向）に移動するように回転する。このとき、供給ローラ２４は、比較例と同様に、材質がポリウレタンの発砲体であり、その表面セル径が３００μｍ、外径が１２．０ｍｍである。供給ローラ２４が現像ローラ２５へ侵入する侵入量は１．５ｍｍに設定された。
【００５３】
また、供給ローラ２４の回転数が２００ｒｐｍで、現像ローラ２５の回転数が１００ｒｐｍに設定された。さらに、現像ローラ２５が１周回転するまでに、供給ローラ２４は１．５周回転するように設定された。なお、これらの設定は、実験のときに設定されただけであり、発明の内容はこの数値に限定されるものではない。
【００５４】
こうした回転数の設定時に、現像ローラ２５が１周回転する間に、供給ローラ２４が１周以上回転するように設定することで、現像ローラ２５に塗布された粉体が、供給ローラ２４の表面全域に行き渡るようにすることである。つまり、前述の設定であれば、供給ローラ２４の回転数が１３４ｒｐｍ以上であれば、現像ローラ２５が１周回転するまでに、供給ローラ２４が丁度、１周回転する。こうした設定によれば、供給ローラ２４の表面に粉体が付着し、現像ローラ２５との間の潤滑剤となり、供給ローラ２４の破片形成の防止、並びに、現像装置４及び画像形成装置１０の破損の防止が実現される。尚、この現像装置４の通常使用時における静トルクは０．６５ｋｇｆ・ｃｍ〜０．８５ｋｇｆ・ｃｍである。
【００５５】
以下、表１の実施例１の内容に関して詳述する。ここでは、現像ローラ２５に５０ｍｇのトナーが担持された状態であり、供給ローラ２４にトナーが担持されない状態であり、現像装置４の静トルクが０．７５ｋｇｆ・ｃｍである。なお、このときに、現像室２３にあるトナーは、現像ローラ２５に塗布されたトナーのみの状態とする。この場合には、前述した現像装置４の静トルクが比較例に比べて１／２以上の低減になった点と、これにより消費電力が１／２以下になった点とが、重要である。また、供給ローラ２４等の破損が生じず、この現像装置４を用いて画像形成しても、シートの画像上に色抜けしたスジの発生がなかった。さらに、組み立て性も向上した。なお、ここでは前述の実験では非磁性一成分トナーが用いられた場合に関して説明したが、磁性一成分トナーが用いられても同様な効果が得られた。
【００５６】
実施例１では、モノクロプリンタであったが、現像ローラ２５にトナーを塗布する場合に、現像装置４の内部のトナー色と同じにしても良い。しかし、カラープリンタである場合には、トナーの塗布工程や現像装置４が色毎に必要となるために、製造コストが高くなってしまう。
【００５７】
そこで、カラープリンタで用いる全ての色の現像装置４毎に、使用されるトナーＴの中で最も明度が高いトナー色のものを現像ローラ２５に塗布しても良い。こうすれば、初期画像形成で色味変動を起こすことなく製造コストの削減を図ることができる。また、トナー樹脂中に顔料を有しない無彩色のトナーを塗布剤として用いることが最も色再現性を損なわないことは言うまでもない。これらのことから、粉体Ｗは、無彩色の粉体Ｗ、又は、トナーＴが使用される場合には使用されるトナーＴの中で最も明度が高いトナーＴが良い。なお、本実施例でトナーの明度を測定する測定器としてＸ−Ｒｉｔｅ社の分光則色計９３８を使用した。
【００５８】
これより、現像ローラ２５に塗布する粉体Ｗに関して説明する。現像ローラ２５に塗布する粉体には、トナーの帯電能力や流動性、環境安定性を制御するために用いられる粉体が用いられる。このような粉体を用いる理由として、トナーの原料であるためにトナーとして製造するコストが発生せず、現像ローラ２５に塗布する粉体としてコスト削減が図れる。
【００５９】
ここで、このような粉体として例えば、樹脂粉末、すなわちフッ化ビニリデン微粉末、ポリテトラフルオロエチレン微粉末などでも良い。または、脂肪酸金属塩、すなわちステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸鉛などでも良い。または、粉体Ｗは、トナーＴ、又は、金属酸化物であっても良い。すなわち酸化亜鉛粉末、シリカ、アルミナ、酸化チタン、酸化スズなど、更にそれらシリカにシランカップリング剤、チタンカップリング剤、シリコンオイルなどにより表面処理をほどこしたものが上げられる。しかしながら、全ての粉体が現像ローラ２５の塗布剤として用いることはできない。また、粉体Ｗとしては、できるだけ無彩色であるものが好ましい。
【００６０】
本実施例ではネガ帯電特性を有するトナーを用い、現像ローラ塗布剤として数種の粉体を使用した。粉体Ａはポジ帯電特性を有するもの、粉体Ｂはそれ自体ほとんど帯電しないもの、粉体Ｃはネガ帯電するもののトナーよりも弱く帯電するもの、粉体Ｄはトナーよりも強くネガ帯電するものである。トナーおよび各粉体の帯電能力（飽和帯電量）は以下の通りである。
【００６１】
トナー −１０〜−３０μＣ／ｇ
粉体Ａ（表面処理シリカ） ＋５０〜＋１００μＣ／ｇ
粉体Ｂ（スチレンアクリル樹脂） ０〜−１０μＣ／ｇ
粉体Ｃ（ポリエステルとポリエチレンの樹脂混合物）−１０〜−３０μＣ／ｇ
粉体Ｄ（表面処理シリカ） −８０〜−２００μＣ／ｇ
【００６２】
以上、４種の粉体が現像ローラ２５に塗布されて現像装置４が駆動された。この場合に、まず、粉体Ｄは、現像ローラ２５の表面に強固に静電吸着してしまった。また、トナーは、摺擦による帯電が妨げられて現像ローラ２５への鏡映力が形成されにくくなり、均一なトナーコートが形成されなかった。ここから分かるが、粉体Ｄの帯電能力の絶対値（８０〜２００μＣ／ｇ）は、トナーの帯電能力の絶対値（１０〜３０μＣ／ｇ）よりも大きく設定されている。
【００６３】
また、粉体Ａは、トナーと外添剤が互いに静電吸着し、トナー本来の帯電力が持てず反転カブリを招いてしまった。ここから分かるが、粉体Ａの帯電能力の絶対値（５０〜１００μＣ／ｇ）は、トナーの帯電能力の絶対値（１０〜３０μＣ／ｇ）よりも大きく設定されている。
【００６４】
粉体Ｂ及び粉体Ｃは、トナーを供給ローラ２４に塗布した場合と同様、何等支障を来さなかった。ここから分かるが、粉体Ｂの帯電能力の絶対値（０〜１０μＣ／ｇ）は、トナーの帯電能力の絶対値（１０〜３０μＣ／ｇ）以下に設定されている。また、粉体Ｃの帯電能力の絶対値（１０〜３０μＣ／ｇ）は、トナーの帯電応力の絶対値（１０〜３０μＣ／ｇ）と同等に設定されている。
【００６５】
ここで、使用するトナーの帯電能力が−１０μＣ／ｇのとき、使用する粉体の帯電能力が−１５μＣ／ｇとして実験したところ、トナーを現像ローラ２５に塗布した状態と同様、何等支障を来さなかった。また、使用するトナーの帯電能力が−１８μＣ／ｇのとき、使用する粉体の帯電能力が−２９μＣ／ｇとして実験したところ、同様に何等支障を来さなかった。これは、トナーの帯電能力の概ね５割増し、つまりトナーの帯電能力と同等の帯電能力を有する粉体であれば、トナー帯電能力よりも過剰に帯電する粉体（粉体Ｄ）のようにトナーの帯電能力を著しく妨げることがないので何等支障を来さない。
【実施例２】
【００６６】
図４は、実施例２に係る現像装置５０４を備える画像形成装置１００の構成を示す断面図である。実施例２の現像装置５０４の構成のうち実施例１の現像装置４と同一の構成及び効果に関しては、同一の符号を用いて説明を適宜省略する。実施例２においても、実施例１と同様の画像形成装置に適用することができるため、画像形成装置の説明は若干省略する。実施例２の現像装置５０４に特徴的なのは、以下の点である。１つ目は、現像室２３がトナー容器２１の上に配置される点である。２つ目は、シール部材２９が剥離されると、トナー送り部材２２の駆動により、トナーＴがトナー容器２１の内部から開口３０を通って現像室２３の内部へと汲み上げられる点である。
【００６７】
図４に示されるように、画像形成装置１００は装置本体１００Ａを有する。装置本体１００Ａの内部には、複数の画像形成部として、それぞれイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色の画像を形成するための第１、第２、第３、第４の画像形成部ＳＹ、ＳＭ、ＳＣ、ＳＫが配置される。尚、本実施例では、第１〜第４の画像形成部ＳＹ、ＳＭ、ＳＣ、ＳＫの構成及び動作は、形成する画像の色が異なることを除いて実質的に同じである。従って、以下、特に区別を要しない場合は、いずれかの色用に設けられた要素であることを表すために符号に与えた添え字Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋは省略して、総括的に説明する。
【００６８】
画像形成部Ｓの一部は、カートリッジ１１となっている。カートリッジ１１は、装置本体１００Ａに設けられた装着ガイド、位置決め部材などの装着手段を介して、装置本体１００Ａに着脱可能となっている。本実施例では、各色用のカートリッジ１１は、全て同一形状を有しており、各色用のカートリッジ１１内には、それぞれイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブランク（Ｋ）の各色のトナーが収容されている。
【００６９】
画像形成部Ｓは感光体ドラム１を有する。感光体ドラム１の周囲には、帯電ローラ２、レーザ光学装置３、現像装置５０４が配置される。また、感光体ドラム１の上方には、中間転写ベルト５５が配置される。中間転写ベルト５５は、２次転写対向ローラ５２、駆動ローラ５１、従動ローラ５３に懸架される。さらに、感光体ドラム１の上方には、中間転写ベルト５５を挟んで対向する１次転写ローラ５が配置される。
【００７０】
装置本体１００Ａの内部の下方側には、記録材１２の束が配置される。また、前述の２次転写対向ローラ５２と中間転写ベルト５５を挟んで対向する位置には、２次転写ローラ５４が配置される。さらに、２次転写ローラ５４及び２次転写対向ローラ５２のニップよりもシート搬送方向の下流側には、現像剤像を記録材１２に定着させる定着装置９が配置される。
【００７１】
尚、本実施例では、現像装置５０４は、現像剤として非磁性一成分現像剤のトナーを用いる。又、本実施例では、現像装置５０４は、現像剤担持体としての現像ローラ（後述）を感光体ドラム１に対して接触させて反転現像を行うものである。即ち、本実施例では、現像装置５０４は、感光体ドラム１の帯電極性と同極性（本実施例では負極性）に帯電したトナーを、感光体ドラム１上の露光により電荷が減衰した部分（画像部、露光部）に付着させることで静電像を現像する。
【００７２】
図５（ａ）は、カートリッジ１１の構成を示す断面図である。図５（ｂ）は、比較例５に係るカートリッジ１１の構成を示す断面図である。図５（ａ）と図５（ｂ）とは、供給ローラ２４の回転方向が逆である点で異なる。図５（ａ）に示されるように、カートリッジ１１は、感光体ドラム１等を備えた感光体ユニット１３と、現像ローラ２５等を備えた現像装置５０４（現像ユニット）とを一体化して構成される。
【００７３】
感光体ユニット１３は、感光体ユニット１３内の各種要素を支持する枠体としてのクリーニング枠体１４を有する。クリーニング枠体１４には、感光体ドラム１が図示しない軸受を介して回転可能に取り付けられている。
【００７４】
感光体ドラム１は、図示しない駆動手段（駆動源）としての駆動モータの駆動力が感光体ユニット１３に伝達されることで、画像形成動作に応じて矢印Ａ方向（時計方向）に回転する。また、感光体ユニット１３には、感光体ドラム１の周面上に接触するように、クリーニングブレード７、帯電ローラ２が配置されている。クリーニングブレード７によって感光体ドラム１の表面から除去された転写残トナーは、クリーニング枠体１４内に落下、収容される。帯電手段である帯電ローラ２は、導電性ゴムのローラ部を感光体ドラム１に加圧接触することで従動回転する。
【００７５】
現像装置５０４は、現像装置５０４内の各種要素を支持する枠体としての現像枠体５０４Ａを有する。現像枠体５０４Ａの内部には、トナー容器２１及び現像室２３が区画される。現像室２３は、トナー容器２１に対して鉛直上方に配置される。
【００７６】
そして、トナー容器２１の内部には、トナー送り部材２２が回転自在に支持され、トナー送り部材２２は、トナー容器２１の内部のトナーを撹拌すると共に搬送する。また、現像室２３の内部には、現像ローラ２５及び供給ローラ２４が回転自在に支持される。さらに、トナー容器２１及び現像室２３の間には、トナーが通過するための開口３０が形成され、この開口３０にはシール部材２９が貼付されている。画像形成時には、シール部材２９が開口３０から剥離され、トナーの通過が可能となる。現像室２３の別の開口の下縁部には、弾性ブレード２７の基端部が取付けられ、弾性ブレード２７の先端部は、現像ローラ２５の表面に接触している。
【００７７】
ここでも、現像ローラ２５及び供給ローラ２４は、当接部の位置で互いに同方向に回転するように設定されている。すなわち、現像ローラ２５は矢印Ｄ方向に回転し、供給ローラ２４は矢印Ｅ方向に回転する。なお、ここでは、感光体ユニット１３及び現像装置５０４が一体化されたカートリッジ１１を採用するが、各ユニットが別々に構成されていても良い。
【００７８】
[出荷時の現像装置]
実施例２でも実施例１と同様に、シール部材２９は、現像装置５０４の使用以前には、トナー容器２１の内部に収納されるトナーが、現像室２３の内部へと流入するのを防止している。これは、現像装置５０４の搬送時等の振動により、トナーが予期せず現像装置４から流出し、ユーザ、現像装置５０４、画像形成装置１００が汚れるのを防止するものである。
【００７９】
[ユーザ先での現像装置]
本実施例並びに比較例５においては、塗布する粉体として非磁性一成分トナーを用い検討を行い、その結果を表２にまとめた。ただし、実施例１と同様に、塗布する粉体は非磁性一成分トナーに限るものではない。
【００８０】
【表２】
0006000621.tif 000003
【００８１】
比較例５においては、供給ローラ２４と現像ローラ２５とは、ニップ部Ｎを持って接触して、お互いの表面が逆方向に移動するようにそれぞれ回転する。このとき、供給ローラ２４の材質はポリウレタンの発砲体であり、その表面セル径が３００μｍ、外径が１２．０ｍｍである。現像ローラ２５への侵入量は１．５ｍｍ、図５（ｂ）中の矢印Ｅ方向に回転する。尚、この現像装置４の通常使用時における静トルクは１．０ｋｇｆ・ｃｍ〜１．３ｋｇｆ・ｃｍである。
【００８２】
ここで、表２の比較例５に関して述べる。比較例５では、供給ローラ２４に３００ｍｇのトナーが担持された状態である。これに加えて、以下の条件を設定した。トナー容器２１からのトナーの供給がない状態で、現像ローラ２５と供給ローラ２４を回転させたときに、静トルクの上昇が見られる。トナーの供給がない状態での回転時間が１０秒の場合、現像装置５０４の静トルクは１．２ｋｇｆ・ｃｍであった。そして、トナーの供給がない状態での回転時間が２分まで延びると、現像装置５０４の静トルクは１．６ｋｇｆ・ｃｍまで上昇し、供給ローラ２４等の破損が若干生じた。更に、トナーの供給がない状態での回転時間が３分まで延びると、現像装置５０４の静トルクは２．２ｋｇｆ・ｃｍまで上昇し、装置本体１０Ａから現像装置４への駆動部で歯とびが発生してしまった。また、組立性は良くなかった。
【００８３】
比較例５でも、トナー容器２１が供給ローラ２４よりも重力方向下方に配置されている。そのために、シール部材２９を引き抜いた直後の状態から、トナー送り部材２２がトナー容器２１から現像室２３へとトナーを送り、現像室２３内のトナー量を充分に確保するまでに３分程度かかってしまう。その結果、比較例５では、現像室２３内のトナー量を充分確保するまえに、静トルクが上昇してしまい、消費電力の上昇だけでなく、駆動部で歯とびが発生してしまった。
【００８４】
本実施例においては、実施例１と同様、起動時に低トルクで低消費電力を達成し、組み立て性が良好な構成である、現像ローラ２５に５０ｍｇのトナーを担持させる構成を採用した。供給ローラ２４と現像ローラ２５とは、ニップ部Ｎを持って接触して、お互いの表面が同方向（図５中で上から下に向かう方向）に移動するようにそれぞれ回転する。このとき、供給ローラ２４は比較例と同様、材質はポリウレタンの発砲体であり、その表面セル径が３００μｍ、外径が１２．０ｍｍである。現像ローラ２５への侵入量は１．５ｍｍ、図５中の矢印方向に現像ローラ２５と同一方向に回転駆動した。
【００８５】
本実施例では、供給ローラ２４の回転数が２００ｒｐｍで、現像ローラ２５の回転数が１００ｒｐｍで駆動している。ここでは、現像ローラ２５が１周する時、供給ローラ２４は１．５周回転するように設定したが、これに限るものではない。
【００８６】
本件の特徴としては、現像ローラ２５が１周する間に供給ローラ２４が１周以上回転するように設定することで、現像ローラ２５に塗布した粉体が供給ローラ２４の表面全域に行き渡らせることである。つまり、本実施例の構成であれば、供給ローラの回転数が１３４ｒｐｍ以上であれば、現像ローラ２５が１周するときに、供給ローラ２４がちょうど１周する。このようにすることで、供給ローラ２４の表面に粉体が付着し、現像ローラ２５との間の潤滑剤となり、供給ローラ２４の破片形成や現像装置４及び画像形成装置の破損の防止が可能になる。
【００８７】
次に、本実施例において、トナー供給のない状態で回転した場合、１０秒後の静トルクは０．７５ｋｇｆ・ｃｍとなる。２分後までトナー供給のない状態で回転した場合、静トルクは１．１ｋｇｆ・ｃｍまでとなり、更に３分後までトナー供給のない状態で回転しても、静トルクは１．４ｇｆ・ｃｍまでに留まった。
【００８８】
また本実施例のような構成では、トナー容器２１からトナー送り部材２２によって現像室２３に送られた際に、供給ローラ２４の表面に付着したトナーが、供給ローラ２４の上部へとトナーが送られる。このとき、本実施例では、供給ローラ２４と現像ローラ２５とが、ニップ部Ｎを持って接触して、お互いの表面が同方向（本実施例では上から下に向かう方向）に移動していることで、トナー貯蔵部１９にトナーを貯めておくことができる。比較例５では、供給ローラ２４の表面に付着したトナーをトナー容器２１に戻す方向に回転するためにトナー貯蔵部１９にトナーを貯めることができない。
【００８９】
トナー容器２１から現像室２３へとトナーを送る構成では、現像室２３内がトナーで充分満たされるのに３分間必要であるが、本実施例では、この効果により１分以内に現像ローラ２５と供給ローラ２４が必要とするトナーが充分確保することができる。このため、本実施例は更にトルク上昇に対して有利な構成である。
【００９０】
これらの効果により、シール部材２９を引いた直後から１分後には、静トルクが０．６５ｋｇｆ・ｃｍ〜０．８５ｋｇｆ・ｃｍにすることができた。こうして、トナー容器２１が供給ローラ２４よりも重力方向下方に配置し、シール部材２９を引き抜いた直後の状態から、トナー送り部材２２がトナー容器２１から現像室２３内にトナーを送る構成において、シール部材２９の引き抜き直後からのトルク上昇を防いだ。また、その際の消費電量を減少すると共に、供給ローラ２４の破損や駆動系の破損の発生を防ぐことができた。更に、実施例１と同様、現像ローラ２５への粉体塗布量を少なくできるので、組み立て性も向上した。
【００９１】
実施例１又は２の構成によれば、現像ローラ２５及び供給ローラ２４のうち現像ローラ２５の方に粉体Ｗを保持する構成において、初期駆動トルクの更なる低減が図れる。（１）すなわち、現像ローラ２５及び供給ローラ２４の当接部Ｒでは表面同士が同方向に回転するので、初期駆動トルクの低減が実現される。（２）さらに、現像ローラ２５が１周回転するまでに供給ローラ２４が１周以上回転するように設定されるので、現像ローラ２５の表面の粉体Ｗが、現像ローラ２５及び供給ローラ２４の当接部Ｒに確保され、ひいては、前述の初期駆動トルクの低減が実現される。これは、例えば、現像ローラ２５が１周回転するまでに供給ローラ２４が１周未満しか回転しない場合には、現像ローラ２５の表面の粉体Ｗが全て供給ローラ２４の当接部Ｒに行き渡った後に、供給ローラ２４が現像ローラからの粉体Ｗを得られなくなることによる。
【００９２】
実施例１又は２の構成によれば、（３）これらに加えて、初期駆動トルクが低減されるので、供給ローラ２４の破損が抑制され、消費電力が低減される。（４）また、シール部材２９がトナー容器２１及び現像室２３の間をシールするので、トナーＴが漏出する現象が抑制され、組立性が向上する。また、（５）現像ローラ２５の表面に粉体Ｗが保持され、供給ローラ２４の表面に粉体Ｗが保持されないので、組立性の向上が実現される。
【００９３】
なお、実施例１及び２では、感光体ドラム１を有さない現像装置４を用いる構成を例示したが、この構成に限定されなくても良い。すなわち、感光体ドラム１等と一体となったプロセスカートリッジを用いる構成でも良い。
【符号の説明】
【００９４】
４、１０４・・・現像装置
２１  トナー容器（現像剤容器）
２３  現像室
２４  供給ローラ（供給部材）
２５  現像ローラ（現像剤担持体）
２９  シール部材
Ｔ    トナー（現像剤）
Ｗ    粉体
【図１】
0006000621.tif 000004
【図２】
0006000621.tif 000005
【図３】
0006000621.tif 000006
【図４】
0006000621.tif 000007
【図５】
0006000621.tif 000008
【図６】
0006000621.tif 000009