(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
現像剤を収納する現像剤容器と、
前記現像剤容器の内部の現像剤を担持しつつ回転する現像剤担持体、及び、前記現像剤担持体に現像剤を供給しつつ回転する供給部材を有し、前記供給部材が前記現像剤担持体との当接部で表面が同方向に回転するように設定され、前記現像剤容器から搬送される現像剤で現像する現像室と、
前記現像室の内壁から延びて前記供給部材及び前記現像剤担持体の当接部に向かって侵入する侵入部材と、
を備え、
前記侵入部材における前記供給部材の側の面の材質の仕事関数は、前記現像剤担持体の材質の仕事関数よりも小さく設定される
ことを特徴とする現像装置。
【請求項２】
現像剤を収納する現像剤容器と、
前記現像剤容器の内部の現像剤を担持しつつ回転する現像剤担持体、及び、前記現像剤担持体に現像剤を供給しつつ回転する供給部材を有し、前記供給部材が前記現像剤担持体との当接部で表面が同方向に回転するように設定され、前記現像剤容器から搬送される現像剤で現像する現像室と、
前記現像室の内壁から延びて前記供給部材及び前記現像剤担持体の当接部に向かって侵入する侵入部材と、
を備え、
前記侵入部材における前記現像剤担持体の側の面の材質の仕事関数は、前記供給部材の材質の仕事関数よりも大きく設定される
ことを特徴とする現像装置。
【請求項３】
前記侵入部材における前記現像剤担持体の回転方向で前記当接部に侵入する長さは、前記当接部における前記供給部材の回転方向の長さよりも短いことを特徴とする請求項１
又は請求項２に記載の現像装置。
【請求項４】
前記侵入部材は、前記供給部材及び前記現像剤担持体の前記当接部に対して、上方から侵入するように配置され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】
前記侵入部材における前記現像剤担持体の側の面の表面粗さは、前記現像剤担持体の表面粗さ以下に設定されることを特徴とする請求項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】
前記現像剤担持体の軸方向で、
前記侵入部材における前記現像剤担持体の側の面は、
画像が形成されない非画像領域部の表面粗さが、画像が形成される画像領域部の表面粗さ以下に設定され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】
前記侵入部材は、現像剤が前記現像室の開口から吹出すのを防止する吹出防止シートを兼ね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】
前記供給部材及び前記現像剤担持体の間には、現像剤が前記供給部材から前記現像剤担持体の方へと付勢されるように電位差が設定されることを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の現像装置。
【請求項９】
請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載の現像装置と、
静電潜像が形成される像担持体と、
を有し、
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１０】
画像を形成する画像形成部と、
請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載の現像装置と、
を備える画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真方式を用いた画像形成装置に設けられる現像装置、この現像装置を備えるカートリッジ、及び、その現像装置を備える画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から１成分トナーを用いて静電潜像を可視化する現像装置として、トナーを担持しつつ搬送する現像ローラと、現像ローラにトナーを供給する供給ローラと、を備える構成が知られる。この現像装置では、現像ローラと供給ローラとの機械的な摺擦により、トナーが摩擦帯電されながら現像ローラに供給される。現像ローラの表面に供給されたトナーは、規制ブレードによって一定量の層厚となるように規制された後に、感光体ドラムとの近接領域に搬送され、感光体ドラムの表面の静電潜像をトナー像として可視化する。
【０００３】
現像ローラの表面の現像領域で現像に使用されずに残留するトナーは、供給ローラとの当接部で機械的摺擦により掻き取られる。そして、現像ローラの表面には、供給ローラから新たにトナーが供給される。一方、掻き取られたトナーは、供給ローラの内部や周囲のトナーと混合される。
【０００４】
従来提案されている現像装置では、トナーの供給量と未現像トナーの掻き取り性能を両立できるようにするために、現像ローラと供給ローラとの表面が互いに相対周速比を有するように設定される。このような技術に関する発明として、特許文献１に記載の発明が開示される。
【０００５】
特許文献１に記載の現像装置では、例えば、現像ローラと供給ローラとの当接部で互いの表面が同方向に移動し、供給ローラの現像ローラへの食い込み量Ｘｍｍが０ｍｍ＜Ｘｍｍ＜１．８ｍｍに設定されている。そして、この特許文献１に記載の現像装置では、現像ローラの周速ＶＤＲと供給ローラの周速ＶＳＰとの比が｜ＶＳＰ／ＶＤＲ｜≦０．５若しくは１．５≦｜ＶＳＰ／ＶＤＲ｜≦４に設定されている。こうした構成によれば、表面の周速比が上記範囲に設定されるので、現像ローラの表面の未現像トナーの残留を抑制することにより、トナーの劣化が低減される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−２０８６１９号公報
【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、特許文献１に記載の現像ローラと供給ローラの当接部で互いの表面が同方向に移動するように配置された現像装置では、以下のことがあった。すなわち、背景色のＨＴ濃度（「ハーフトーン濃度」、「中間調濃度」の意味、以下同じ）と、ベタ印字直後のＨＴ濃度と、が異なる現像（以下、「現像ゴースト」という）が発生する場合があった。現像ゴーストは、現像ローラと供給ローラとの相対周速比が小さい場合に発生し易い。こうした現像ゴーストを満足なレベルまで軽減するためには、特許文献１に記載の現像装置では、現像ローラと供給ローラの相対周速比を、なるべく大きく設定する必要があった。
【０００８】
ただし、このような対応では、現像ゴーストが満足なレベルになるものの、特に生産性が高くて画像形成スピードが速い画像形成装置では、供給ローラが非常に高速に回転することになり、供給ローラの軸受が発熱して溶ける等の問題が発生した。また、供給ローラと現像ローラとの間の機械的な摺擦力が増加すると、トナーの劣化が促進される。こうしたトナーの劣化、すなわちトナーの表面における外添剤の遊離・埋没が促進されると、凝集度の増加やトナーの帯電性能の低下を招来し、現像ローラの表面にトナーが融着するトナーフィルミング等の問題が発生し、現像装置の長寿命化が妨げられる。
【０００９】
本発明は、上記実情に鑑み、トナーの劣化を低減するために供給部材及び現像剤担持体の相対周速比が小さく設定されたときに発生する現像ゴーストのレベルを軽減す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】
【００１０】
上記目的を達成するため、本発明の現像装置は、現像剤を収納する現像剤容器と、前記現像剤容器の内部の現像剤を担持しつつ回転する現像剤担持体、及び、前記現像剤担持体に現像剤を供給しつつ回転する供給部材を有し、前記供給部材が前記現像剤担持体との当接部で表面が同方向に回転するように設定され、前記現像剤容器から搬送される現像剤で現像する現像室と、前記現像室の内壁から延びて前記供給部材及び前記現像剤担持体の当接部に向かって侵入する侵入部材と、を備え、前記侵入部材における前記供給部材の側の面の材質の仕事関数は、前記現像剤担持体の材質の仕事関数よりも小さく設定されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、トナー劣化を低減するために供給部材及び現像剤担持体の相対周速比が小さく設定されたときに発生する現像ゴーストのレベルが軽減される。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施例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等である。
【図３】現像ゴースト評価用の画像である。
【図４】（ａ）は比較例１−１の実験結果を示すグラフであり、（ｂ）は実施例１の実験結果を示すグラフである。
【図５】現像ローラ、供給ローラ、侵入シートの配置関係を示す断面図である。
【図６】実施例１〜３の変形例に係る現像装置の構成を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
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】
【００１４】
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１００の構成を示す断面図である。画像形成装置１００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１００は画像形成装置本体（以下、単に『装置本体』という）１００Ａを有し、この装置本体１００Ａの内部には、画像を形成する画像形成部５１が設けられる。画像形成部５１は、『像担持体』である感光体ドラム１、『転写装置』である転写ローラ５ａ等を含む。少なくとも感光体ドラム１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１００Ａに着脱自在に組み込まれる構成となっていても良い。
【００１５】
図１に示されるように、画像形成装置１００は、ドラム状の感光体ドラム１を備える。その感光体ドラム１の周辺に、帯電ローラ２、露光装置３、現像装置４、中間転写ベルト５、クリーニング装置６、が順に配設されている。帯電ローラ２は、感光体ドラム１の表面を一様に帯電するローラである。露光装置３は、画像情報に基づいて変調されたレーザ光線等を感光体ドラム１に照射する装置である。現像装置４は、感光体ドラム１に形成された静電潜像を現像してトナー像を形成する装置である。中間転写体としての中間転写ベルト５は、感光体ドラム１上に形成されたトナー像を転写するベルトである。クリーニング装置６は、転写後に感光体ドラム１上に残ったトナーを除去する装置である。
【００１６】
また、画像形成装置１００は、レジストローラ対７、２次転写ローラ８、図示しない定着装置、が順に配設されている。レジストローラ対７は、図示しない給送トレイ等から感光体ドラム１の回転と同期して『転写媒体』である転写シートＰを給送・搬送するローラ対である。２次転写ローラ８は、中間転写ベルト５の端部に転写シートＰにトナー像を転写するローラである。図示しない定着装置は、転写シートＰ上のトナー像の定着を行う装置である。
【００１７】
上記構成の画像形成装置１００において、矢印ａ方向に回転する感光体ドラム１の表面は、帯電ローラ２で正又は負の所定の帯電電位に一様帯電された後、画像情報に基づいて変調されたレーザ光線が感光体軸方向にスキャンされて照射される。これにより、感光体ドラム１上に静電潜像が形成される。感光体ドラム１上に形成された静電潜像は、現像領域において、現像装置４により帯電したトナーを付着させることで現像されトナー像となる。
【００１８】
その後、感光体ドラム１上のトナー像は、トナー像とは逆極性の電荷を中間転写ベルト５に供給することで、中間転写ベルト５上に一旦転写される。一方、転写シートＰは図示しない給送搬送装置で給送・搬送され、レジストローラ対７により所定のタイミングで中間転写ベルト５と２次転写ローラ８とが対向する２次転写部に送出・搬送される。そして２次転写ローラ８にトナー像とは逆極性の電荷を付与することで、中間転写ベルト５上のトナー像が転写シートＰに転写される。
【００１９】
次いで、転写シートＰは、中間転写ベルト５から分離され、図示しない定着装置に送られ、定着装置でトナー像が定着された後、装置本体１００Ａの外に排出される。中間転写ベルト５にトナー像が転写された後の感光体ドラム１の表面は、クリーニング装置６のクリーニングブレード６１によりクリーニングされ、感光体ドラム１上に残ったトナーが除去される。なお、感光体ドラム１は矢印ａ方向に回転し、現像ローラ４２は矢印ｂ方向に回転する。
【００２０】
図２（ａ）は、現像装置４の構成を示す断面図である。図２（ａ）に示すように、現像装置４は、現像室４１及びトナー格納室４０を備える。現像室４１は、トナー格納室４０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。現像室４１は、トナー格納室４０の内部のトナーＴを担持しつつ回転する『現像剤担持体』である現像ローラ４２、及び、現像ローラ４２にトナーＴを供給しつつ回転する『供給部材』（現像剤供給部材）である供給ローラ４３を有する。また、供給ローラ４３が現像ローラ４２との『当接部』である当接ニップＮで表面が同方向に回転（ウィズ方向に回転）するように設定される。現像ローラ４２は、前述の開口から周面の一部を露出させて感光体ドラム１に対向するように配置される。また、現像室４１における感光体ドラム１の方の開口には、その下縁部に現像剤規制部材である規制ブレード４４が取付けられ、その上縁部に吹出防止シート４６が取付けられる。
【００２１】
『現像剤容器』であるトナー格納室４０は、『現像剤』であるトナーＴを収納する部屋である。現像装置４は、トナー格納室４０内に、現像剤搬送部材としてのアジテータ４５を備える。また、現像装置４は、現像室４１の内壁から延びて供給ローラ４３及び現像ローラ４２の当接ニップＮに向かって侵入する『侵入部材』（当接ニップ侵入部材）である侵入シート４７を備える。侵入シート４７に関しては更に後述する。
【００２２】
以下、現像装置４の動作の概略について説明する。現像装置４において、トナー格納室４０内に収容されているトナーＴは、アジテータ４５により現像ローラ４２が配置される現像室４１に汲み上げられる。汲みあげられたトナーＴは、現像ローラ４２と供給ローラ４３との接触部の重力方向上側に貯留され、供給ローラ４３が矢印ｃ方向に回転して現像ローラ４２が矢印ｂ方向に回転するに伴い、供給ローラ４３と現像ローラ４２の接触部で機械的に摺擦される。この摺擦によりトナーが摩擦帯電し、現像ローラ４２上に担持、供給される。
【００２３】
現像ローラ４２に供給されたトナーＴは、現像ローラ４２にトナーを介して当接している規制ブレード４４により適当な層厚に薄層化される。同時に、現像ローラ４２に供給されたトナーＴは、現像ローラ４２と規制ブレード４４との間に挟まれることで現像ローラ４２の表面、規制ブレード４４の表面と摩擦され、所望の極性に摩擦帯電される。
【００２４】
そして、現像ローラ４２の矢印ｂ方向の回転により、感光体ドラム１との対向部である現像領域に搬送される。現像領域では、現像ローラ４２上のトナー層が不図示のバイアス印加手段による現像電界によって、感光体ドラム１上の静電潜像を現像し、トナー像として可視化される。現像領域で現像に使用されず現像ローラ４２上に残留するトナー層は、供給ローラ４３との当接部で摺擦されつつ混合される。
【００２５】
同時に、現像ローラ４２上には、供給ローラ４３の回転により現像剤が新たに供給される。一方、供給ローラ４３によって摺擦混合された未現像トナーは、供給ローラ４３の回転により下方のトナー格納室４０の内部に戻され、アジテータ４５の回転によりトナー格納室４０の内部で撹拌されつつ混合される。
【００２６】
以下、本実施例における現像装置４の各部の詳細条件を説明する。トナーＴは、非磁性一成分の負帯電性トナーを用いている。なお、本実施例では初期状態で凝集度が５〜４０％のトナーを用いている。このような凝集度を持つトナーを用いることで耐久を通してトナーの流動性を確保することが可能である。また、トナーの凝集度については、以下のようにして測定を行った。
【００２７】
測定装置としては、デジタル振動計（ＤＥＧＩＴＡＬ  ＶＩＢＬＡＴＩＯＮＭＥＴＥＲＭＯＤＥＬ  １３３２  ＳＨＯＷＡ  ＳＯＫＫＩ  ＣＯＲＰＯＲＡＴＩＯＮ製）を有するパウダーテスター（細川ミクロン社製）を用いた。
【００２８】
測定法としては、振動台に３９０メッシュ、２００メッシュ、１００メッシュのふるいを目開の狭い順に、すなわち１００メッシュふるいが最上位にくるように３９０メッシュ、２００メッシュ、１００メッシュのふるい順に重ねてセットした。このセットした１００メッシュふるい上に正確に秤量した試料（トナー）５ｇを加え、デジタル振動計の変位の値を０．６０ｍｍ（ｐｅａｋ−ｔｏ−ｐｅａｋ）になるように調整し、１５秒間振動を加えた。その後、各ふるい上に残った試料の質量を測定して下式（１）にもとづき凝集度を得た。その際の測定サンプルは、それぞれ事前に２３℃、６０％ＲＨ環境下において２４時間放置したものであり、測定は２３℃、６０％ＲＨ環境下で行った。
【００２９】
［数１］  凝集度（％）＝（１００メッシュふるい上の残試料質量／５ｇ）×１００＋（２００メッシュふるい上の残試料質量／５ｇ）×６０＋（３９０メッシュふるい上の残試料質量／５ｇ）×２０・・・（１）。
【００３０】
供給ロ−ラ４３は直径（φ）が１５ｍｍであって、直径（φ）が６ｍｍの導電性の芯金上に可撓性を有する発泡ポリウレタンを形成したものを用いている。また表面硬度はＡｓｋｅｒ−Ｆで５０〜８０°を用いることができる。また、現像ローラ４２に対して侵入量が１．０ｍｍで配置される。
【００３１】
現像ローラ４２は直径（φ）が１５ｍｍであって、直径（φ）が６ｍｍの導電性の芯金上にシリコーンゴムを基層とし、その上にウレタンゴムを表層として形成したものを用いている。なお、現像ローラ４２の体積抵抗としては１０×１０−４〜１０×１０−１２Ωの抵抗のものを用いることができる。また、表面硬度はＡｓｋｅｒ−Ｃで３０〜７５°の範囲のものを用いることができる。また、現像ローラ４２の回転速度は２００ｒｐｍである。
【００３２】
供給ローラ４３は、現像ローラ４２と逆方向に回転、すなわち供給ローラ４３と現像ローラ４２は当接部で互いに表面が同方向に移動するように回転駆動されている。そして、現像ローラ４２の表面周速ＶＤＲに対する供給ローラ４３の表面周速ＶＳＰの比、すなわちＶＳＰ／ＶＤＲは、トナー劣化を抑制するために１４０％に設定している。
【００３３】
次に、発明の特徴となる侵入シート４７の構成について説明する。侵入シート４７は、厚み５０μｍのＰＥＴシートであり、図２（ａ）に示すように現像装置４の内壁にシート貼り付け台座を設け、そこに両面テープによって基端部が貼り付けられて固定される。そして、現像ローラ４２と供給ローラ４３の当接ニップＮの内部に、現像ローラ４２の回転方向上流側から侵入シート４７の先端部（自由端側）を侵入させて配置する。
【００３４】
侵入シート４７における供給ローラ４３の回転方向で当接ニップＮに侵入する長さは、当接ニップＮにおける現像ローラ４２の回転方向の長さよりも短くなるように設定されている。ここでは、供給ローラ４３及び現像ローラ４２の当接ニップＮの現像ローラ４２の回転方向の寸法（図５中のＫ）は約５．５ｍｍ、侵入シート４７が当接ニップＮに対して現像ローラ４２の回転方向で侵入する寸法（図５中のＪ）（侵入量）は１．５ｍｍである。そのため、侵入していない部分が約４ｍｍある（図５参照）。
【００３５】
なお、本実施例では、図２（ａ）に示すように、侵入シート４７は、供給ローラ４３及び現像ローラ４２の当接ニップＮに対して、上方から侵入するように配置される。この方が、侵入シート４７が重力に逆らわずに、当接ニップＮの内部に侵入する構成となるため、厚みが薄いシートを用いた場合でもシートが捲れ難くなる効果がある。
【００３６】
次に、現像ゴーストに対する効果に関して説明する。現像ゴーストに対する効果を説明するにあたって、比較例１−１及び比較例１−２を用いて以下に説明する。比較例１−１では、侵入シート４７を用いない構成とした。比較例１−２では、当接部材５０を、当接ニップＮ以外の場所で供給ローラ４３に当接する構成とした（図２（ｂ）参照）。比較例１−２では、当接部材５０が供給ローラ４３と当接する当接面にＰＥＴシートが貼付されている。
【００３７】
表１は、実施例、比較例１−１、比較例１−２の現像装置４を用いて現像ゴーストレベルを判定した実験結果を示す表である。
【００３８】
【表１】
0006021411.tif 000002
【００３９】
現像ゴーストの判定は、以下の条件で行った。この画像形成装置１００では、感光体ドラム１の背景電位を−５００Ｖ、露光後の電位となる明部電位を−１００Ｖとし、現像ローラ４２の芯金に印加する現像バイアスを−３００Ｖとした。また、供給ローラ４３の芯金は現像バイアスと同電位とした。従って、現像ローラ４２の電位が−３００Ｖであるから供給ローラ４３の電位も−３００Ｖということになる。温度２３℃、湿度５０％の印字環境において、図３に示す現像ゴースト評価用の画像を印字し、異なるＨＴ濃度全てにおいて判定を行い、現像ゴーストが発生なし（○）、やや発生している（△）、明らかに発生している（×）である。
【００４０】
実施例１において、現像ゴーストが良化する結果となった。なお、実施例及び比較例の場合に発生する現像ゴーストは、ベタ印字後（以下「黒後」という）のＨＴ濃度の方が、背景部（以下「白後」という）のＨＴ濃度よりも濃くなる現象（以下、「ポジゴースト」という）であった。
【００４１】
（第１の理由）
以下、本発明の効果が得られる理由に関して詳述する。第１に、白後、黒後において、規制ブレード４４を通過した現像ローラ４２の表面のトナー帯電量（トリボ）の決定要因を、実験結果と共に述べる。前述のように、比較例１−１の構成は、現像装置４に侵入シート４７が用いられない構成となっている。
【００４２】
図４（ａ）は、比較例１−１の実験結果を示すグラフである。ここでは、横軸をＶＳＰ／ＶＤＲとし、縦軸を現像ローラ４２の表面のトナー帯電量（トリボ）μＣ／ｇとした。なお、ＶＳＰ（Ｖｅｌｏｃｉｔｙ  Ｏｆ  Ｓｕｐｐｌｙ  Ｒｏｌｌｅｒ）は、供給ローラ４３の速度の意味であり、ＶＤＲ（Ｖｅｌｏｃｉｔｙ  Ｏｆ  Ｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇ  Ｒｏｌｌｅｒ）は、現像ローラ４２の速度の意味である。グラフ中でＤローラは、現像ローラ４２のことである。なお、ＶＳＰ／ＶＤＲを任意に変更するということは、現像ローラ４２に対する供給ローラ４３の回転速度を任意に変更することを意味する。横軸のＶＳＰ／ＶＤＲを上げると、前述のように現像ローラ４２に対する供給ローラ４３の回転速度を上昇させることになる。これに伴って、縦軸に示される白後のトリボは緩やかに上昇する。一方で、縦軸に示される黒後のトリボは前述の白後のトリボに比べて途中から急激に上昇する。以下、詳述する。
【００４３】
黒後では、ＶＳＰ／ＶＤＲの増大に応じてトリボが急激に上昇している。これは供給ローラ４３と現像ローラ４２との相対速度差が大きくなって、供給ローラ４３と現像ローラ４２との間のトナーの摩擦帯電が活発になるためである。黒後では、現像ローラ４２の表面のトナーがその都度消費されるために、規制ブレード４４を通過した後のトナーのトリボは、供給ローラ４３と現像ローラ４２との間の摩擦帯電の活発さの寄与が大きい。以上から、黒後では、白後に比べて、ＶＳＰ／ＶＤＲが１４０％よりも大きくなってから、ＶＳＰ／ＶＤＲの増大に応じてトリボが急激に上昇する。
【００４４】
一方で、白後では、ＶＳＰ／ＶＤＲの増大に応じてトリボが緩やかに上昇している。白後のトリボは、規制ブレード４４での摩擦帯電能力によって決定される。白後では、規制ブレード４４を通過した後の未現像トナーを供給ローラ４３によって帯電的に完全にキャンセルできるわけではない。そのために、相対的に同じトナーが摺擦される機会が多くなり、規制ブレード４４でのトナーＴと規制ブレード４４との間の摩擦帯電能力に応じたトナー帯電量に収束する。そのため、ＶＳＰ／ＶＤＲを上げると、ゴーストが良化する。以上から、白後では、黒後に比べて、ＶＳＰ／ＶＤＲの増大に応じてトリボが緩やかに上昇する。
【００４５】
以上が、白後と黒後に関し、規制ブレード４４を通過した後の現像ローラ４２の表面のトナーの帯電量の傾向と決定要因である。
【００４６】
（第２の理由）
第２に、実施例１と比較例１−１との比較の下、白後、黒後の規制ブレード４４を通過した後の現像ローラ４２の表面のトナーの帯電量とゴーストの関係について述べる。前述の図４（ａ）及び後述の図４（ｂ）を参照しつつ述べる。図４（ｂ）は、実施例１の実験結果を示すグラフである。ここでは、横軸をＶＳＰ／ＶＤＲとし、縦軸を現像ローラ４２の表面のトナー帯電量（トリボ）μＣ／ｇとした。なお、そして、ＶＳＰ／ＶＤＲを任意に変更するということは、現像ローラ４２に対する供給ローラ４３の回転速度を任意に変更することを意味する。
【００４７】
比較例１−１（表１、図４（ａ）参照）では、トナーの劣化を防止するために、ＶＳＰ／ＶＤＲは１４０％に設定した。図４（ａ）に示されるように、「白後のトリボ」よりも「黒後のトリボ」の方が、トナーの帯電量が低い状態となっている。このように黒後のトリボが白後のトリボよりも低いと、所謂現像コントラストに対する現像量が相対的に黒後の方が多くなり、ポジゴーストが発生する。なお、図４（ａ）で示す比較例１では、ＶＳＰ／ＶＤＲが１９０％のときにはポジゴーストが生じ難いので好ましいのであるが、供給ローラ４３及び現像ローラ４２の周速差が大きすぎるのでトナー劣化が促進されてしまうと言える。
【００４８】
これに対して、実施例１（表１、図４（ｂ）参照）では、「黒後のトリボ」は、ＶＳＰ／ＶＤＲの上昇に伴って、図４（ａ）の場合よりも急激に上昇する結果となった。「白後のトリボ」は、侵入シート４７を侵入させた影響は軽微であり、変化は小さい。そして、ＶＳＰ／ＶＤＲ＝１４０％において、「白後のトリボ」と「黒後のトリボ」がほぼ等しくなる。以上より、表１に示すように、実施例１の方が比較例１−１に対してポジゴーストが良化する結果となった。なお、図４（ｂ）で示す実施例１では、ＶＳＰ／ＶＤＲが１４０％のときにポジゴーストが生じ難く、供給ローラ４３及び現像ローラ４２の周速差が１４０％と適度であってトナー劣化が促進され難いので、比較例１−１よりも好ましい状態であると言える。
【００４９】
（第３の理由）
第３に、実施例１で前述の効果が得られた理由を説明する。図５は、現像ローラ４２、供給ローラ４３、侵入シート４７の配置関係を示す断面図である。この図５を参照しつつ、現像ローラ４２及び侵入シート４７の間の関係、供給ローラ４３及び侵入シート４７の間の関係を説明していく。まず、侵入シート４７は、供給ローラ４３及び現像ローラ４２の間に侵入している。
【００５０】
前述したように、現像ローラ４２の表面の「黒後のトリボ」は、供給ローラ４３及び現像ローラ４２の間の摩擦帯電能力が支配的である。侵入シート４７は、現像ローラ４２よりも仕事関数が小さく、トナーに対するネガ帯電能力が強い。特に、侵入シート４７における供給ローラ４３の側の面の材質の仕事関数は、現像ローラ４２の材質の仕事関数よりも小さく設定される。別の表現では、少なくとも、供給ローラ４３から見て、供給ローラ４３と接触する「侵入シート４７の供給ローラ４３側の面」と、供給ローラ４３と接触する「現像ローラ４２の表面」と、を比べると、前者の方がトナーを帯電させ易い素材であると言える。仕事関数及びネガ帯電能力を以下に詳述する。
【００５１】
仕事関数とは、物質表面において、表面から１個の電子を無限遠まで取り出すのに必要な最小エネルギーのことである。侵入シート４７の仕事関数が現像ローラ４２の仕事関数よりも小さいということは、侵入シート４７の方が現像ローラ４２よりも、少ないエネルギーで電子を取り出せる物体であるということである。
【００５２】
ネガ帯電能力とは、ここではマイナストナーを負極性に帯電させる能力のことである。侵入シート４７のネガ帯電能力が現像ローラ４２のネガ帯電能力よりも強いということは、侵入シート４７の方が現像ローラ４２よりもマイナストナーをよりマイナスに帯電させ易いということである。
【００５３】
前述の侵入シート４７が挟まった状態で、供給ローラ４３及び現像ローラ４２が回転すると、供給ローラ４３から現像ローラ４２に供給される直前のトナーが供給ローラ４３及び侵入シート４７の間で摺擦される。従って、供給トナーの帯電量が上昇し、「黒後のトリボ」は、供給ローラ４３から現像ローラ４２に直接に移動する場合に比べて、相対的に高められる。
【００５４】
一方の現像ローラ４２の表面の「白後のトリボ」の挙動について述べる。前述したように、現像ローラ４２と侵入シート４７の間での摩擦帯電能力は、侵入シート４７が無い場合よりも上昇する。しかしながら、当接圧の大きさ及び材質の面から、侵入シート４７よりも規制ブレード４４での摩擦帯電能力が高いために、規制ブレード４４とトナーＴとの間の摩擦帯電能力に応じたトナーの帯電量に収束する傾向となる。
【００５５】
また、図５に示されるように、侵入シート４７は、供給ローラ４３と現像ローラ４２との当接ニップＮの一部のみに侵入している。すなわち、侵入シート４７が供給ローラ４３と現像ローラ４２との間に侵入する現像ローラ４２の回転方向の寸法をＪとし、供給ローラ４３と現像ローラ４２の当接ニップＮの現像ローラ４２の回転方向の寸法をＫとすると、Ｊ＜Ｋに設定されている。こうした構成によれば、供給ローラ４３が現像ローラ４２の表面の未現像トナーの剥ぎ取り性を低下させることが少なくなる。以上により、実施例１の構成では、白後と黒後の現像ローラ４２の表面のトナーの帯電量が近づき、ポジゴーストが良化する結果となったのである。
【００５６】
以下、実施例１の構成による作用効果と特徴をまとめる。第１に、侵入シート４７は、供給ローラ４３から現像ローラ４２に供給されるトナーのうち、特に、黒後のトナーを摩擦帯電してそのトリボを高めることができる。第２に、侵入シート４７が供給ローラ４３と現像ローラ４２との間の当接ニップＮに挟み込まれることで、トナーＴの摩擦帯電に必要な一定量以上の当接圧を増大することなく、供給ローラ４３と現像ローラ４２との間の侵入圧によって確保できる。第３に、供給ローラ４３と現像ローラ４２とが互いに同方向に回転する構成と組み合わせることで、侵入シート４７がそれらの回転に倣うために侵入シート４７が捲れ難くなり、構成が容易に実現できる。
【００５７】
以上の説明から、表１の比較例１−２の構成では実施例１の効果が得られなかったのは、黒後のトナーが、供給ローラ４３から現像ローラ４２に供給される直前で、摩擦帯電されなかったためだと分かる。また、比較例１−２のような構成では、当接部材５０が供給ローラ４３に対して接触するように配置されているものの、供給ローラ４３と現像ローラ４２との当接ニップＮ以外の場所に接触するように配置されている。このように当接ニップＮ以外の場所で、強い機械的な摺擦力がトナーＴにかかるために、トナーＴが劣化したものと考えられる。
【００５８】
なお、実施例１では、侵入シート４７には、現像ローラ４２よりも仕事関数が小さく、トナーに対するネガ帯電能力が強いものとして、ＰＥＴシートが用いられたが、この構成に限定されなくても良い。すなわち、侵入シート４７には、現像ローラ４２と仕事関数が同等でトナーに対するネガ帯電性能が同等のものであっても良い。その意味では、侵入シート４７には、現像ローラ４２と仕事関数が同等以下でトナーに対するネガ帯電性能が同等以上であれば良いということになる。この構成であれば、実施例１と同様な効果が得られる。
【００５９】
侵入シート４７が現像ローラ４２と同等のネガ帯電性能を有するものであればその効果を発揮できるというのは、以下の理由による。侵入シート４７は、供給ローラ４３から見て停止している。これにより、供給ローラ４３と侵入シート４７との間の相対速度差が、供給ローラ４３と現像ローラ４２との間の相対速度差よりも大きくなる。そのために、供給ローラ４３と侵入シート４７との間の摩擦帯電能力の方が高くなるからである。
【００６０】
なお、材質、ＶＳＰ／ＶＤＲ、供給ローラ４３及び現像ローラ４２の径、現像ローラ４２に対する供給ローラ４３の侵入量は、白後、黒後の現像ローラ４２上の帯電量を揃えるように適宜設定可能である。
【実施例２】
【００６１】
実施例２に係る現像装置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省略する。実施例２の現像装置に特徴的な点では、以下の点である。
【００６２】
すなわち、供給ローラ４３及び現像ローラ４２の間には、トナーＴが供給ローラ４３から現像ローラ４２の方へと付勢されるように電位差が設定される点である。つまり、供給ローラ４３から現像ローラ４２に対してトナーが付勢されるように、供給ローラ４３の芯金に供給バイアスが印加される。具体的には、現像装置４において、供給ローラ４３の芯金に−５００Ｖが印加され、現像ローラ４２の芯金に−３００Ｖが印加され、供給バイアスとして−２００Ｖが印加されている。なお、ＶＳＰ／ＶＤＲは、トナー劣化を抑制するために、実施例１と同様に１４０％に設定している。
【００６３】
実施例１では、供給ローラ４３の芯金と現像ローラ４２の芯金の電位が同じに設定されていたので、供給ローラ４３から現像ローラ４２へとトナーが電界で付勢されることはない。これに対して、実施例２では、供給ローラ４３から現像ローラ４２へとトナーが電界で付勢される点が特徴的と言える。また、実施例２の構成は、侵入シート４７が供給ローラ４３と現像ローラ４２との間に挟まることで供給ローラ４３から現像ローラ４２へとトナーの供給能力が落ちる分を、供給バイアスによって補充する構成とも言える。特に、実施例１ではＨＴ画像に関して実験したが、実施例２ではベタ画像に関して実験した。
【００６４】
以下、実施例２の作用効果に関して、比較例２−１及び比較例２−２と比較しながら説明する。比較例２−１は、供給バイアスを印加せず、供給ローラ４３の芯金の電位と現像ローラ４２の芯金の電位を同電位とした構成である（実施例１の構成に相当する）。比較例２−２は、侵入シート４７が供給ローラ４３と現像ローラ４２との間に挟み込まれない構成である。以下、実験結果を示す。
【００６５】
表２は、現像装置４の内部のトナーが少量の場合に、実施例２、比較例２−１、比較例２−２において、ベタ追従性を検証した結果を示す表である。ベタ追従性の判定は、以下の条件で実施した。画像形成装置１００において、感光体ドラム１の表面の背景電位を−５００Ｖとし、露光後の電位となる明部電位を−１００Ｖとし、現像ローラ４２の芯金に印加する現像バイアスを−３００Ｖとした。
【００６６】
印字環境は温度２３℃、湿度５０％であり、縦送りのレター紙（１１×８．５ｉｎｃｈ）において一面にベタ画像を印字した際の画像を観察し、十分な濃度がある（○）、濃度が多少不足する（△）、濃度が不足する（×）によって判定した。また、同時に現像ゴーストレベルを判定した結果を合わせて表２に示す。
【００６７】
【表２】
0006021411.tif 000003
【００６８】
実施例２の構成によれば、トナーＴが供給ローラ４３から現像ローラ４２に付勢される側に供給バイアスが印加されることで、トナーＴの量が少量の場合であっても、ベタ追従性が良好となる。
【００６９】
なお、比較例２−１、比較例２−２で明らかなように、トナー量が少ない場合等の供給ローラ４３の供給能力が低下する場合には、侵入シート４７や供給ローラ４３の構成条件によっては、侵入シート４７を挟み込む影響がベタ追従性の不良として現れる場合がある。しかしながら、このような場合にも、供給バイアスを印加することで、ベタ追従性と現像ゴーストの両立が可能となる。
【実施例３】
【００７０】
実施例３に係る現像装置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３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省略する。実施例３の現像装置に特徴的な点では、以下の点である。
【００７１】
すなわち、侵入シート４７における現像ローラ４２の側の面の材質の仕事関数は、供給ローラ４３の材質の仕事関数よりも大きく設定される点が特徴的である。より詳しくは、侵入シート４７の現像ローラ４２側の材質は、供給ローラ４３の材質よりも仕事関数が大きく、トナーに対するネガ帯電能力が弱く設定される。別の表現では、少なくとも、現像ローラ４２から見て、現像ローラ４２と接触する「侵入シート４７の現像ローラ４２側の面」と、現像ローラ４２と接触する「供給ローラ４３の表面」と、を比較すると、前者の方がトナーを帯電させ難い素材であると言える。
【００７２】
具体的には、実施例１の侵入シート４７の現像ローラ４２側の面に、厚みが５０μｍのＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド樹脂）シートが貼り付けられた。これにより、侵入シート４７は、１枚のシートで、供給ローラ４３側と現像ローラ４２側とで異なる材質に設定された。
【００７３】
以下、実施例３の作用効果に関して、比較例３−１及び比較例３−２と比較しながら説明する。比較例３−１は、侵入シート４７としてＰＥＴシートのみを用いた構成である。比較例３−２は、侵入シート４７が供給ローラ４３と現像ローラ４２との間に挟み込まれない構成である。以下、実験結果を示す。
【００７４】
実験は、低温低湿環境となる温度１５℃、湿度１０％の実験環境で、表１と同等の画像形成条件でベタ白印字を行い、かぶりがない（○）、ややかぶりがある（△）、かぶりが悪い（×）としてかぶりのレベルを判定した。なお、かぶりは、表１に示した実験環境である温度２３℃、湿度５０％では発生していない。同時に、現像ゴーストレベルを判定した結果を合わせ、表３に示す。
【００７５】
【表３】
0006021411.tif 000004
【００７６】
実施例３の構成によれば、低温低湿環境のトナーの帯電性が高くなるような環境下で、侵入シート４７としてＰＥＴシートのみを用いた場合に対し、かぶりが良化する結果が得られる。これは白後のトナーのトリボが高くなりすぎることによるかぶりを、現像ローラ４２側の面にＰＰＳシートを配置することで、現像ローラ４２と侵入シート４７の間におけるトナーに対する摩擦帯電能力を適正値まで低下することができるからである。
【００７７】
図６は、実施例１〜３の変形例に係る現像装置５０４の構成を示す断面図である。前述の実施例１〜３では、現像装置４の内壁にシート貼付け台座が設けられ、そこから侵入シート４７が当接ニップに侵入される構成であった。これに限らず、図６に示されるように、『侵入シート』は、トナーＴが現像室４１の開口から吹出すのを防止する吹出防止シート４６を兼ねる構成であっても良い。こうした吹出防止シート４６を延長して、当接ニップＮに侵入させる構成としても、実施例１〜３と同様な効果が得られる。
【実施例４】
【００７８】
実施例４に係る現像装置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４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省略する。実施例４の現像装置に特徴的な点では、以下の点である。
【００７９】
すなわち、侵入シート４７における現像ローラ４２の側の面の表面粗さＲｚは、現像ローラ４２の表面粗さＲｚ以下（同じ、及び／又は、それより小さい）に設定される点が特徴的である。また、現像ローラ４２の軸方向で、侵入シート４７における現像ローラ４２の側の面は、画像が形成されない非画像領域部の表面粗さＲｚが、画像が形成される画像領域部の表面粗さＲｚ以下（同じ、及び／又は、それより小さい）に設定される点が特徴的である。
【００８０】
図５を参照しつつ、以下に説明する。侵入シート４７は、厚みが５０μｍのＰＥＴシートである。そして、侵入シート４７は、現像ローラ４２との当接面側が研磨され、表面が粗く形成されている。図２（ａ）を参照しつつ前述したように、侵入シート４７は、現像ローラ４２の当接ニップＮよりも現像ローラ４２の回転方向で上流側の現像室４１の壁面に、両面テープによって基端部が貼付されることによって固定される。そして、侵入シート４７の先端は、供給ローラ４３と現像ローラ４２との当接ニップＮよりも現像ローラ４２の回転方向の上流側から当接ニップＮに侵入するように配置される。ここで、供給ローラ４３及び現像ローラ４２の当接ニップは、５．５ｍｍであり、侵入シート４７が当接ニップＮに侵入する侵入量は、１．５ｍｍである。
【００８１】
現像ローラ４２の表面の十点平均粗さ（以後Ｒｚとする）を１２．０μｍ、侵入シート４７の現像ローラ４２との当接面側のＲｚを８．０μｍにしている。ここで、表面粗さとは、十点平均粗さＲｚはＪＩＳＢ０６０１−１９９４に準拠した値を示す。ここでは、超深度カラー３Ｄ形状顕微鏡（株式会社キーエンス社製：ＶＫ−９５００）の非接触式表面粗さを用いて測定した。測定条件は、測定倍率１０００倍（対物５０×２０）、測定長さ０．２５ｍｍ（測定方向は感光体ドラム１の長手方向）、カットオフ波長０．０８ｍｍ、測定ピッチ０．０５μｍである。
【００８２】
こうした構成によると、トナー漏れが抑制されるという効果が得られる。すなわち、侵入シート４７が供給ローラ４３と現像ローラ４２との当接ニップＮに侵入しているために、侵入シート４７は、供給ローラ４３と現像ローラ４２とによって引っ張られる。そのために、現像室４１と現像ローラ４２と侵入シート４７で囲まれる領域から現像装置の外へとトナーが漏れる現象が抑制される。
【００８３】
前述したように、トナーＴが現像ローラ４２から漏れる現象を抑制する構成として、侵入シート４７の現像ローラ４２との当接面のＲｚを、現像ローラ４２の表面のＲｚ以下に設定している。この理由について述べる。
【００８４】
表４は、研磨条件を変えて、侵入シート４７の現像ローラ４２との当接面において、トナーＴの表面搬送力と相間のあった十点平均粗さＲｚを変化させたときのトナー漏れについて実験した実験結果を示す。
【００８５】
【表４】
0006021411.tif 000005
【００８６】
トナー漏れの判定は、以下の条件で行った。画像形成装置１００において、感光体ドラム１の背景電位を−５００Ｖ、露光後の電位となる明部電位を−１００Ｖとし、現像ローラ４２の芯金に印加する現像バイアスを−３００Ｖとした。また、供給ローラ４３の芯金は現像バイアスと同電位とした。温度２３℃、湿度５０％の印字環境において白画像を１００枚連続で流し、現像器からトナーが漏れていないかを確認した。トナー漏れが発生なし（○）、やや発生している（△）、明らかに発生している（×）である。
【００８７】
この実験から、侵入シート４７の現像ローラ４２との当接面のＲｚを、現像ローラ４２の表面のＲｚ以上にした場合、現像ローラ４２上にコートされたトナーＴを現像室４１へ戻すことができず、現像ローラ４２上のトナーＴが現像装置外へ漏れてしまった。一方、侵入シート４７の現像ローラ４２との当接面の当接面のＲｚを、現像ローラ４２の表面のＲｚ以下にした場合、現像ローラ４２上のトナーＴによる漏れは発生しなかった。
【００８８】
以下に理由を述べる。侵入シート４７の現像ローラ４２との当接面を粗く形成することで、現像ローラ４２の表面の白後のトナーの帯電能力が低下する。現像ローラ４２の表面のトナーＴの帯電量が低下すると、現像ローラ４２の表面のトナーＴと現像ローラ４２との間の鏡映力が小さくなり、現像ローラ４２の搬送性が低下する。
【００８９】
特に、現像ローラ４２の表面のＲｚが侵入シート４７のＲｚ以下に設定されると、侵入シート４７の表面の凹凸が現像ローラ４２の表面のトナーＴを剥ぎ取り易くなる。そのために、現像ローラ４２の表面のトナーがボタ落ち、トナー漏れが発生してしまった。よって、侵入シート４７のＲｚが現像ローラ４２の表面のＲｚ以下に設定されることで、現像ローラ４２からのトナー漏れが抑制される。以上から、侵入シート４７が現像ローラ４２と当接する当接面のＲｚを、現像ローラ４２の表面のＲｚ以下に設定することで、現像室４１と現像ローラ４２からのトナー漏れが抑制される。
【００９０】
実施例１〜４の構成によれば、トナーＴの劣化を低減するために供給ローラ４３及び現像ローラ４２の相対周速比が小さく設定されたときに発生する現像ゴーストのレベルが軽減される。ひいては、高画質で長寿命対応可能な現像装置４を提供することができる。なお、実施例２の構成によれば、ベタ追従性も向上し、実施例３の構成によれば、かぶりと現像ゴーストの両立も可能となる。
【００９１】
なお、実施例１〜４では、現像装置４としての構成を説明したが、装置本体１００Ａに着脱自在なカートリッジの一部としての構成でも良い。
【符号の説明】
【００９２】
４    現像装置
４０  トナー格納室（現像剤容器）
４１  現像室
４２  現像ローラ（現像剤担持体）
４３  供給ローラ（供給部材）
４７  侵入シート（侵入部材）
Ｎ    当接ニップ（当接部）
Ｔ    トナー（現像剤）
【図１】
0006021411.tif 000006
【図２】
0006021411.tif 000007
【図４】
0006021411.tif 000008
【図５】
0006021411.tif 000009
【図６】
0006021411.tif 000010
【図３】
0006021411.tif 000011