(57)【要約】【課題】より少ないトナー量においても所望の濃度を得るとともに、画像均一性のよい高密度のトナー像を得る。【解決手段】トナーを担持するトナー担持体と、トナー担持体にトナーを搬送するトナー搬送部と、トナー搬送部に現像剤を供給する現像剤供給部材と、トナー搬送部に供給された現像剤を回収する現像剤回収部材と、を有し、トナー搬送部の表層面はトナー搬送方向と交差する方向に延在する複数の凸部を有し、隣接する凸部の間のトナー搬送方向の開口幅はトナーの粒径以上且つキャリアの粒径未満であり、凸部の高さはトナーの粒径以下であり、トナー搬送部からトナー担持体へトナーを供給するトナー供給部において、トナー搬送部とトナー担持体とは、相対速度差を有するように移動可能である。【選択図】図２
2015166859.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
非磁性トナーと磁性キャリアを含む現像剤により、像担持体に形成した静電像を現像する現像装置において、
像担持体に供給するトナーを担持するトナー担持体と、
前記トナー担持体にトナー供給部からトナーを搬送して供給するトナー搬送部と、
前記トナー搬送部に前記現像剤を供給する現像剤供給部材と、
前記トナー搬送部に供給された現像剤を回収する現像剤回収部材と、
を有し、
前記トナー搬送部の表層面はトナー搬送方向と交差する方向に延在する複数の凸部を有し、隣接する前記凸部の間の前記トナー搬送方向の開口幅は前記トナーの粒径以上且つ前記キャリアの粒径未満であり、前記凸部の高さは前記トナーの粒径以下であり、
前記トナー搬送部から前記トナー担持体へトナーを供給するトナー供給部において、前記トナー搬送部と前記トナー担持体とは、相対速度差を有するように移動可能であることを特徴とする現像装置。
【請求項２】
隣接する前記凸部の間のトナー搬送方向の前記開口幅は、前記トナーの平均粒径以上、かつ、前記キャリアの平均粒径未満であることを特徴とする請求項１記載の現像装置。
【請求項３】
前記トナー搬送部の表層面の移動速度をｖ２３（ｍｍ／ｓ）、前記トナー担持体の表層面の移動速度をｖ２５（ｍｍ／ｓ）、前記トナーの平均粒径をｒｔ（μｍ）、前記磁性キャリアの平均粒径をｒｃ（μｍ）、隣接する前記凸部の間の前記トナー搬送方向の開口幅をＺ（μｍ）、複数の前記凸部の間隔の周期をλ（μｍ）としたとき、
ｒｔ≦Ｚ＜２ｒｔの場合は、ｖ２３／ｖ２５ ≧ λ／ｒｔ
２ｒｔ≦Ｚ＜ｒｃの場合は、ｖ２３／ｖ２５ ≧ （λ−ｒｔ）／ｒｔ
の関係を有することを特徴とする請求項２記載の現像装置。
【請求項４】
前記開口幅は、前記トナーの平均粒径の３倍よりも小さいことを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の現像装置。
【請求項５】
前記トナーのトナー粒度分布における累積個数分布が１０％の粒径をｒｔ１０（μｍ ）、９０％の粒径をｒｔ９０（μｍ ）、前記凸部の高さをＤ（μｍ ）としたとき、
ｒｔ１０／２≦ Ｄ ≦ｒｔ９０／２
の関係を有す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】
前記トナー搬送部の表層面と前記トナーと前記磁性キャリアとの帯電系列は、前記トナーと前記トナー搬送部の表層面との間に前記磁性キャリアが入るように並ぶ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】
前記トナー搬送部は、内部に磁性部材が配されて回転可能であり、
前記現像剤回収部材は、回転可能な現像剤搬送部と、前記現像剤搬送部の内部に配置された磁性部材と、を有し、前記トナー搬送部の回転方向において、前記トナー供給部よりも上流であって、前記現像剤供給部材から前記トナー搬送部へ現像剤を供給する現像剤供給部よりも下流に配置され、
前記トナー搬送部の内部に配置された磁性部材と、前記現像剤回収部材の内部に配置された磁性部材と、により、前記現像剤回収部材に現像剤を回収する磁気力を形成す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】
前記現像剤回収部材は、回転可能な前記トナー担持体の回転方向において、前記トナー供給部よりも上流であって、前記トナー担持体からトナーを供給されて前記像担持体の静電像を現像する現像部よりも下流の位置で前記トナー担持体と接触することを特徴とする請求項７記載の現像装置。
【請求項９】
前記トナー搬送部は、内部に磁性部材が配されて回転可能であり、
前記現像剤回収部材は、前記トナー搬送部と対向する位置に配置された磁性部材を有し、前記トナー搬送部の回転方向において、前記トナー供給部よりも上流であって、前記現像剤供給部材から前記トナー搬送部へ現像剤を供給する現像剤供給部よりも下流に配置され、
前記トナー搬送部の内部に配置された磁性部材と、前記トナー搬送部と対向する位置に配置された磁性部材と、により、前記現像剤回収部材に現像剤を回収する磁気力を形成す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１０】
前記トナー搬送部は、回転可能であり、その回転の内側に配された磁性部材を有し、
前記現像剤回収部材は、前記トナー搬送部と対向する位置に固定配置される規制部材を有し、前記トナー搬送部の回転方向において、前記トナー供給部よりも上流であって、前記現像剤供給部材から前記トナー搬送部へ現像剤を供給する現像剤供給部よりも下流に配置され、
前記磁性部材と、前記規制部材と、により、前記現像剤回収部材に現像剤を回収する磁気力を形成す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１１】
前記トナー搬送部は、回転可能な搬送ロールと、回転可能な前記磁性部材と、とに架け渡されて前記搬送ロールと前記磁性部材との間を循環可能なベルト形状を有することを特徴とする請求項１０記載の現像装置。
【請求項１２】
前記像担持体に形成した静電像を現像後の前記トナー担持体の残トナーを除去するクリーニング部材を有し、
前記クリーニング部材は、前記トナー担持体の移動方向に対して、前記トナー供給部よりも上流であって、前記トナー担持体からトナーを供給されて前記像担持体の静電像を現像する現像部よりも下流に配置されていることを特徴とする請求項１乃至請求項１１のいずれか１項に記載の現像装置。
【請求項１３】
前記トナー搬送部は、回転可能であり、
前記現像剤回収部材は、回転可能な現像剤搬送部と、前記現像剤搬送部の内部に配置された磁性部材と、を有し、前記現像剤供給部材から現像剤の供給を受けて前記現像剤搬送部により搬送される現像剤を前記トナー搬送部に接触させることで前記トナー搬送部に現像剤を供給するとともに、前記磁性部材の磁気力により現像剤を回収する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１４】
前記現像剤回収部材は、前記トナー担持体の回転方向において、前記トナー供給部よりも上流であって、前記トナー担持体からトナーを供給されて前記像担持体の静電像を現像する現像部よりも下流の位置で前記トナー担持体と接触す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１５】
前記現像剤回収部材は、前記像担持体に形成した静電像を現像後の前記トナー担持体の残トナーを除去するクリーニング部材を兼ねていることを特徴とする請求項１３又は請求項１４に記載の現像装置。
【請求項１６】
前記トナー担持体は、弾性又は可撓性を有する部材で構成され、前記像担持体と接触して配置されていることを特徴とする請求項１乃至請求項１５のいずれか１項に記載の現像装置。
【請求項１７】
前記トナー担持体は、導電性の剛性部材で構成され、前記像担持体と非接触に配置されている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１８】
像担持体に静電像を形成し、前記静電像を現像装置により現像して画像形成する画像形成装置において、
前記現像装置として請求項１乃至請求項１７のいずれか１項に記載の現像装置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、電子写真方式を用いた複写機、プリンタ、ファクシミリなどの画像形成装置、及び、これに用いられる現像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式に適用される乾式現像方式としては、トナーのみを用いる一成分現像方式と、トナーと磁性キャリアとから成る、現像剤を用いる二成分現像方式が知られている。
【０００３】
一成分現像方式は、磁性キャリアを含まないため、磁性キャリアから形成される磁気ブラシによって像担持体の静電像が乱されることがなく、高画質化に適している。しかし、一成分現像方式は、トナーに対して安定した帯電付与がし難く、画質の安定性に課題がある。また、磁性キャリアのようにトナーを搬送する媒体がないために、トナーに対し均一な搬送力を与えることが困難となり、搬送時等のトナーへの機械的な負荷が大きくなり易い。このため、トナー劣化による画質の安定性低下を引き起こし易い。
【０００４】
一方、二成分現像方式は、画質に課題はあるが、トナーに対し帯電付与し易く、また、トナーへの負荷も小さいために画質の安定性が高いという特徴がある。
【０００５】
上述の両現像方式の課題を改善するものとして、例えば、特開平９−２１１９７０号に記載されているようなハイブリッド現像方式が知られている。これは、二成分現像剤を担持する搬送ロール（現像剤担持体）と現像ロール（トナー担持体）との間に搬送バイアスを印加し、現像ロール上にトナー層を被覆し、そのトナーにより感光体（像担持体）の静電像を現像することで画像形成を行うものである。
【０００６】
しかしながら、ハイブリッド現像方式では、長期に渡り現像ロール上を安定してトナー層で被覆することは困難であることが知られている。ハイブリッド現像方式では、搬送ロールと現像ロールとの間に、上述の搬送バイアスにより発生する電位差ΔＶを埋めるように、所定の電荷量（Ｑ／Ｓ）を有するトナーが現像ロール上を被覆する。このとき、ΔＶと被覆される単位面積当たりのトナーの電荷量Ｑ／Ｓとは比例関係にある。また、Ｑ／Ｓは、単位面積当たりの被覆に係るトナーの質量（Ｍ／Ｓ）と、トナーの単位質量当たりの電荷量（Ｑ／Ｍ）の積である。
【０００７】
よって、
△Ｖ∝Ｑ／Ｓ＝（Ｍ／Ｓ）×（Ｑ／Ｍ）・・・式（１）
【０００８】
つまり、ハイブリッド現像方式は、電位差（ΔＶ）及びトナーの単位質量当たりの電荷量（Ｑ／Ｍ）から単位面積当たりの被覆に係るトナーの質量（Ｍ／Ｓ）が決定される。このため、ハイブリッド現像方式では、トナーの帯電量が変化すると、その変化に伴って被覆に係るトナー量が変動するという課題があった。
【０００９】
この課題に対して、例えば、特開２００９−８８３４号には、現像ロール上にトナー層を被覆する際に、トナー層厚検知部材を用いて現像ロール上のトナー層厚を測定する構成が記載されている。さらに、このトナー層厚に基づき、現像ロールと磁気ロール（現像剤担持体）との間の搬送バイアス、あるいは現像ロールと磁気ロールの回転数を変化させることで、現像ロール上のトナー層厚を所定の層厚に制御する構成も記載されている。
【００１０】
しかしながら、この構成では、トナー層厚検知部材としてトナー濃度センサや表面電位センサを用いているため、装置の大型化やコストの増加を招いてしまう。また、検知部材を用いて制御した場合においても、搬送バイアスや現像ロールの回転数を変化させると、下流における現像ロールと感光体との間の現像条件も同時に制御する必要があるために、それらの制御が複雑になってしまう。結果的に感光体上のトナー量を安定化するという本来の目的を達成することが困難になるといった問題があった。
【００１１】
そこで、安定したトナー層を被覆する現像方式として、例えば、特開平１０−１９８１６１号には、現像ロールと一定の間隔をもって配置された回転可能な規制スリーブ（現像剤規制部材）を用いる構成が記載されている。これにより、キャリアによるトナーへの電荷付与を安定させ、出力画像の濃度低下やトナー飛散を生じることなく、現像ロール上にトナー層を被覆することができる。この現像装置１２０は、トナーと磁性キャリアから成る現像剤１１０を収容する現像容器１２１を備える。
【００１２】
以下に、図２２を用いて、この現像装置１２０を説明する。感光体１０１に対向する位置に形成される現像容器１２１の開口部には、図２２の矢印方向に回転自在な現像ロール１２２と、現像ロール１２２の上方に一定の距離の間隙をもって現像剤回収部材１２３が配置される。現像剤回収部材１２３は、非磁性部材の規制スリーブ２３１と内部に固定配置された永久磁石２３２とから構成されており、規制スリーブ２３１は、現像ロール１２２の回転方向（図２２の矢印方向）と同方向に回転自在に担持されている。さらに、現像容器１２１内には、回転（図２２の矢印方向）することで現像容器１２１内の現像剤の撹拌及び現像ロール１２２への現像剤を供給する搬送部材１２４が設けられている。
【００１３】
次に、現像装置１２０における現像ロール１２２上へのトナー層の被覆について説明する。
【００１４】
現像容器１２１内の現像剤１１０は、搬送部材１２４によって撹拌されるとともに現像ロール１２２上へ供給される。供給される現像剤１１０は、規制スリーブ２３１内の永久磁石２３２の磁力を受けて磁化された現像ロール１２２上に担持されて搬送され、現像剤規制領域Ｇにおいて規制を受ける。
【００１５】
図２３は、この現像剤規制領域Ｇの拡大図である。
【００１６】
現像剤規制領域Ｇにおける磁場によって拘束される現像剤中の磁性キャリアは、永久磁石２３２の磁力によって束縛を受ける。規制スリーブ２３１は、図２３の矢印方向に回転しているため、その回転に伴って、磁性キャリアは現像容器１２１内へ戻される方向（図２３のＡ方向）の搬送力を受けることになる。従って、磁性キャリアは、現像剤規制領域Ｇで束縛を受けつつも、規制スリーブ２３１からの搬送力によって、順次、現像容器１２１内へ戻されるために、磁性キャリアが感光体１０１と対向した現像部へと漏出することがない。
【００１７】
一方、現像剤規制領域Ｇにおける現像剤中の非磁性トナー１１１は、現像剤規制領域Ｇにおける磁場による拘束を受けない。また、非磁性トナー１１１は、磁性キャリア及び現像ロール１２２表面との摩擦帯電により付与された電荷による鏡映力によって、現像ロール１２２に付着する。従って、非磁性トナー１１１は、現像ロール１２２の回転に伴い、現像ロール１２２の回転方向（図２３のＢ方向）への搬送力を受け、現像剤規制領域Ｇ内の現像剤の間を通過して現像ロール１２２上を被覆する。
【００１８】
以上のように、磁性キャリアが現像部に漏出することなく、十分な電荷を付与される非磁性トナーのみにより、現像ロール１２２上を被覆することができる。特開平１０−１９８１６１号に記載された構成によると、現像ロールと物理的に接触可能なトナーに作用する力を利用するので、トナーの電荷量（Ｑ／Ｍ）の変動により被覆に係るトナー量が急激に変動するという、ハイブリッド現像方式に見られる現象は起きない。
【００１９】
このように、トナーの電荷量が低下した場合に、ハイブリッド現像方式の装置では被覆に係るトナー量は増加するのに対し、特開平１０−１９８１６１号の装置では、被覆に係るトナー量の増加を抑えられるので、トナー量の増加に起因する画像濃度の変動を抑えることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２０】
【特許文献１】特開平９−２１１９７０号公報
【特許文献２】特開２００９−８８３４号公報
【特許文献３】特開平１０−１９８１６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
しかしながら本件発明者による詳細な検討によると、特開平１０−１９８１６１号に記載された現像装置であっても、更に画像濃度の変動を抑えつつ、より画像均一性を向上させることが必要であることがわかった。
【００２２】
図２４は、現像装置１２０により得られた現像ロール上を被覆したトナー層の概念図であり、黒部分が被覆されたトナー層の部分を示し、白抜き部分がトナーを被覆していない領域を示している。図２４に示すように、現像ロールの回転方向と略平行に、トナーが被覆していない領域が不規則に存在し、現像ロール上のトナー密度が不均一となっている。このように現像ロール上にトナーによる被覆層が不均一に形成されると、画像濃度が低下し易い。なぜなら、定着時に紙上をトナーで被覆し切れない白地部の面積が増え、急激に画像濃度が低下するためである。
【００２３】
一方、現像ロールと感光体との周速を調整し、感光体上にトナーを過剰に供給し、画像濃度を上げることはできる。具体的には、現像ロールと感光体とが対向部において同方向に回転する場合、現像ロールの周速を感光体に比べて速める、もしくは現像ロールと感光体の回転方向を対向部において逆方向にすることにより達成できる。しかしながら、このようにして所望の画像濃度を得ても、図２５（ｂ）に示すように、面内に濃度ムラが目立つ、画像均一性の低い画像しか得られない。また、消費エネルギー低減の観点より、より少ないトナー量で所望の画像を出力することが求められているのに対し、必要以上にトナーを消費することになる。
【００２４】
図２５（ａ）は、理想的に感光体上の静電像をトナーで現像した場合の模式図を示す。また、図２５（ｂ）は、上述の方法により画像濃度を得た場合の模式図である。
【００２５】
図２５（ａ）は、少ないトナー量で均一性の高いトナー像が得られるのに対し、図２５（ｂ）は、トナー量が多く、均一性の低いトナー像になる。
【００２６】
本件発明者の詳細な検討の結果、このような現象の原因が、以下に示すようなモデルで説明できることがわかった。これを図２６を用いて説明する。
【００２７】
図２６は、現像剤規制領域Ｇにおいて、現像ロール１２２の回転方向ｈに搬送されてきた現像剤１１０が、磁場によって磁気穂を形成し、現像剤回収部材１２３に拘束され、現像剤回収部材１２３の回転方向ｊに搬送される様子を示す。実際は、図２６に示すように、現像剤が磁気穂として多数存在している。
【００２８】
現像剤１１０が現像ロール１２２上を搬送される過程において、現像剤１１０のトナー１１１は現像ロール１２２と接触することで帯電する。このとき、トナー１１１は磁性キャリア１１２から脱離し、現像ロール１２２に付着する。
【００２９】
一方、上述の通り、回転方向ｈの下流側から、現像剤回収部材１２３に拘束された現像剤１１０が回転方向ｊに搬送されてくる。この現像剤１１０は、既に回転方向ｊの上流側においてトナー１１１を消費しているので、現像剤１１０中の磁性キャリア１１２は、トナーを回収する能力を有している。このため、現像剤回収部材１２３の回転方向ｊに搬送されてきた現像剤１１０が現像ロール１２２に付着したトナー１１１と接触すると、そのトナー１１１は磁性キャリア１１２により回収されて現像容器１２１内に戻される。
【００３０】
図２７は、現像ロール１２２に付着したトナー１１１が、現像剤１１０の磁性キャリア１１２により回収される様子を示した模式図である。
【００３１】
現像剤１１０と現像ロール１２２上のトナー１１１が衝突すると（図２７（ａ））、トナー１１１に偶力が作用し、現像ロール１２２上を回転する（図２７（ｂ））。このため、トナーと現像ロールとの間の付着力は低減する。このとき、磁性キャリア１１２は、上述のように消費したトナーの電荷分だけ逆極性に帯電しているため、現像ロール上を被覆するトナーは、現像剤規制領域Ｇを通過する間に、磁性キャリア１１２により掻き取られてしまう。このようにして、現像剤１１０の搬送方向、つまり主には現像ロールや現像剤回収部材の回転方向と略平行に、磁性キャリアによる掻き取り跡が生じるので、均一なトナー層の被覆を現像ロール上に形成できないことがわかった。
【００３２】
本発明は、より少ないトナー量においても所望の濃度を得るとともに、画像均一性のよい高密度のトナー像を得ることが可能な現像装置及び画像形成装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００３３】
本発明は、非磁性トナーと磁性キャリアを含む現像剤により、像担持体に形成した静電像を現像する現像装置において、静電像が形成される像担持体に供給するトナーを担持するトナー担持体と、前記トナー担持体にトナーを搬送するトナー搬送部と、前記トナー搬送部に前記現像剤を供給する現像剤供給部材と、前記トナー搬送部に供給された現像剤を回収する現像剤回収部材と、を有し、前記トナー搬送部の表層面はトナー搬送方向と交差する方向に延在する複数の凸部を有し、隣接する前記凸部の間の前記トナー搬送方向の開口幅は前記トナーの粒径以上且つ前記キャリアの粒径未満であり、前記凸部の高さは前記トナーの粒径以下であり、前記トナー搬送部から前記トナー担持体へトナーを供給するトナー供給部において、前記トナー搬送部と前記トナー担持体とは、相対速度差を有するように移動可能であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００３４】
本発明は、トナー供給部材の表層面に複数の凸部を配し、隣接する凸部の間隔をトナー粒径以上且つキャリア粒径未満、及び凸部の高さをトナー粒径以下にすることにより、トナー供給部材上に単層のトナーで均一に被覆することができる。さらに、トナー担持体上に単層から複層に至るまで任意のトナー量による高密度な被覆を形成することが可能になる。これにより、像担持体上に均一且つ高密度のトナー像を現像することが可能な現像装置及び画像形成装置を提供するができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明に係る現像装置を用いた画像形成装置の模式図である。
【図２】本発明に係る現像装置の実施形態を示す模式図である。
【図３】トナー搬送部の凸構造を説明する模式図で、図３（ａ）ははトナー搬送部の凸部の構造を示す模式図、図３（ｂ）はその断面図を示す模式図である。
【図４】現像ロール上をトナーが被覆する様子を示す模式図である。
【図５】二成分現像剤の搬送の様子を説明する模式図である。
【図６】トナー搬送部における二成分現像剤の搬送時のトナー挙動について説明する模式図である。
【図７】トナー搬送部上のトナー像を示す模式図である
【図８】回収部Ｗから対向部Ｙまで搬送される磁気穂の挙動を示す模式図である
【図９】現像ロールとトナー供給部材の対向部を示す模式図である
【図１０】ｒｔ≦Ｚ＜２ｒｔを満たす場合におけるトナー供給部の後端を示す模式図である。
【図１１】２ｒｔ≦Ｚ＜ｒｃを満たす場合におけるトナー供給部の先端を示す模式図である。
【図１２】２ｒｔ≦Ｚ＜ｒｃを満たす場合におけるトナー供給部の後端を示す模式図である。
【図１３】トナー搬送部の開口幅がトナー粒径３個分以上の場合におけるコートの様子を示す模式図である。
【図１４】各色トナーを現像ロール上に定量被覆したときを基準として、被覆量の変動率と、色差ΔＥの関係を示す図である。
【図１５】トナー搬送部上の凸構造の形成方法の一例を示す模式図である。
【図１６】トナー搬送部上の凸構造の形成方法の他の一例を示す模式図である。
【図１７】本測定で用いる２種類のカンチレバーの先端（探針）形状の模式図である。
【図１８】トナー搬送部の移動方向をｙ軸としたとき、ｙ軸に沿って探針を走査した際の測定及び画像処理を行った結果を示す図である。
【図１９】本発明に係る現像装置の他の実施形態を示す模式図である。
【図２０】本発明に係る現像装置の他の実施形態を示す模式図である。
【図２１】本発明に係る現像装置の他の実施形態を示す模式図である。
【図２２】従来の現像装置の説明図である。
【図２３】現像剤規制領域Ｇの拡大図である。
【図２４】従来の現像装置により得られた、現像ロール上を被覆したトナー層である。
【図２５】感光体上の潜像をトナーで現像した場合の模式図であり、図２５（ａ）は理想的に現像した場合であり、図２５（ｂ）は現像ロールと感光体との周速を調整して現像した場合である。
【図２６】検討したモデルの説明図である。
【図２７】現像ロールに付着したトナーが、現像剤の磁性キャリアにより回収される様子を示した模式図である。
【図２８】隣接する凸部により形成される開口部の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
像担持体上に高密度のトナー像を現像するためには、現像条件に依らず、トナー担持体上にトナー密度の高いコートを実現することが極めて重要である。ここで現像条件とは、例えば、感光体とトナー担持体の接触／非接触、トナー担持体と像担持体間に印加する現像バイアスのＤＣ／（ＤＣ＋ＡＣ）などを指す。本発明に係る現像装置は、トナー担持体上に単層から複層に至るまで、トナーを高密度で被覆することが可能であり、種々の現像条件においても、像担持上に高密度のトナー像を現像することを可能とするものである。
【００３７】
以下、本発明に係る現像装置の形態を、図面に則して詳しく説明する。
【００３８】
〈画像形成装置の構成〉
図１は、本発明に係る現像装置を用いた実施形態である画像形成装置の模式図である。
【００３９】
本発明は、図１に示されるような電子写真方式を用いた画像形成装置に具現化されるものとして説明するが、この実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その他の相対配置などは、この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。
【００４０】
図１の電子写真方式を用いた画像形成装置は、静電像を保持する像担持体として導電基板上に光導電層を塗布して構成されるドラム状の電子写真感光体１を回転自在に設け、その感光体１を帯電器２で一様に帯電する。次に、例えば、レーザーのような発光素子３によって情報信号に基づいて露光して静電像を形成し、非磁性トナーと磁性キャリアとを含む現像剤を用いて現像装置２０で現像する。次に、現像された像は、転写帯電器４で転写紙５へ転写され、更に定着装置６により転写紙に定着される。また、感光体１上に転写されずに残った非磁性トナーは、クリーニング装置７によって感光体１から除去される。
【００４１】
〔第１実施形態〕
図２は、本発明に係る現像装置の実施形態を示す模式図である。
【００４２】
（現像ロールの構成）
本実施形態における現像装置２０は、感光体１に対向して配置される。現像装置２０の現像容器２１の開口部には、現像ロール（トナー担持体）２５が感光体１に対向して配設されている。現像ロール２５は、金属材料を基層２５ｂとする円筒状の部材に、弾性層２５ａを被覆した構造の部材で形成されている。
【００４３】
基層２５ｂは、導電性と剛性のある素材なら何でもよく、例えば、導電性の剛性部材としてのＳＵＳ、鉄、アルミなどで形成できる。
【００４４】
弾性層２５ａは、適度な弾性を有するシリコーンゴム、アクリルゴム、二トリルゴム、ウレタンゴム、エチレンプロピレンゴム、イソプロピレンゴム、スチレンブタジエンゴムなどのゴム材料を基材とする。そして、この基材に、カーボン、酸化チタン、金属微粒子などの導電性微粒子を添加して導電性を付与したものである。また、導電性微粒子以外にも、表面粗さを調整するために球形状樹脂を分散させても構わない。
【００４５】
本実施形態では、ステンレス製の基層２５ｂ上にカーボンが分散されたシリコーンゴム及びウレタンゴムから成る弾性層２５ａを形成した現像ロール２５を用いた。
【００４６】
現像ロール２５は、感光体１に接触するように配される。そして、感光体１の回転方向に対して、現像部Ｔで同方向に回転するように回転可能に設けられ、且つ、両回転の周速度は、略同等になるように設定されている。なお、本実施形態では、現像ロール２５と感光体１とを接触させる、所謂接触現像のため、現像ロール２５は弾性又は可撓性を有する部材から成る。しかしながら、非接触現像の場合は、導電性と剛性のある素材、例えば、ＳＵＳ（stainless steel）、鉄、アルミなどで形成される。
【００４７】
（トナー供給部材の構成）
現像容器２１の内部には、トナー供給部材２３が現像ロール２５に対向し、接触するように配置されている。このため、現像ロール２５及びトナー供給部材２３の少なくとも一方は、弾性又は可撓性を有する部材で構成される必要がある。トナー供給部材２３は、現像ロール２５と対向するトナー供給部Ｕへトナーを搬送するトナー搬送部２３ａと、内部に固定配置される複数の永久磁石２３ｂと、から成る。さらに、トナー搬送部２３ａには、複数の凸部がトナー搬送部２３ａの移動方向に対して規則的に並んでいる。
【００４８】
現像ロール２５とトナー供給部材２３とは、両者が対向するトナー供給部Ｕにおいて接触し、それぞれに電圧印加部２６Ｂ、２６Ｓにより、電圧ＶＢとＶＳとが印加されている。
【００４９】
（現像剤回収部材）
さらに、トナー搬送部２３ａの移動方向に対して、トナー供給部Ｕより上流、且つ、現像剤供給部材である撹拌供給部材２２とトナー供給部材２３とが対向する現像剤供給部Ｘより下流の位置に、現像剤回収部材２７が配置されている。
【００５０】
現像剤回収部材２７は、トナー供給部材２３及び現像ロール２５と対向し、トナー供給部材２３と対向する回収部Ｗにおいて、磁気力により現像剤を回収する。現像剤回収部材２７は、回収した現像剤を撹拌供給部材２２へ搬送する現像剤搬送部２７ａと、その内部に固定配置される複数の永久磁石２７ｂ、から成る。回収した現像剤は、現像剤回収部材２７と現像ロール２５との対向部Ｙで、現像ロール２５に接触する。
【００５１】
（トナー搬送部と凸構造の構成）
図３（ａ）はトナー搬送部２３ａの凸部の構造を示す模式図である。図３（ｂ）は、その断面図を示す。
【００５２】
トナー搬送部２３ａは、トナー搬送部２３ａの回転によって、図３（ａ）、（ｂ）の矢印の方向に移動する。トナー搬送部２３ａは、回転可能なアルミロール２３ａ１と、その表層面に複数の凸部２３ａ３を配した凸構造がトナー搬送部２３ａの移動方向に対して規則的に並ぶ樹脂層２３ａ２と、から成る。ここで、トナー搬送部２３ａの移動方向は、トナーを搬送するトナー搬送方向であり、そのトナー搬送方向と交差する方向に延在して複数の凸部が設けられている。
【００５３】
ここで、凸構造とは、トナー搬送部２３ａの表面に凸設された、トナーを搬送する方向とは交差する方向に延在する複数の凸部２３ａ３と、その凸部２３ａ３同士の間のトナー搬送部２３ａの表面と、を含む構造である。
【００５４】
このとき、アルミロール２３ａ１と樹脂層２３ａ２の接着性を上げるために、両者の間にプライマリー層を設けても構わない。
【００５５】
本実施形態の凸構造は、アルミロール２３ａ１の回転軸と実質的に平行であり、幅Ｋが１μｍ、高さＤが３．５μｍの凸部２３ａ３を複数配した凸構造が、どの凸部の間隔が９μｍの周期λで規則的に並んでいる。なお、本実施形態では、凸構造はアルミロール２３ａ１の回転軸と実質的に平行に並んで凸設されているが、回転軸に対して傾きを有していても構わない。また、本発明の作用効果を奏する範囲内であれば、上述の凸構造に限定されるわけではなく、トナー搬送部２３ａの移動方向に対して規則的に並ぶ構造であれば構わない。
【００５６】
本実施形態においては、樹脂層２３ａ２として光硬化性樹脂を用いて、光ナノインプリント法により凸構造を形成したが、熱可塑性樹脂を用いて、熱ナノインプリント法により凸構造を形成することもできる。また、凸構造を作成するために樹脂層２３ａ２を設けずに、例えば、レーザーエッジング法によりアルミロール２３ａ１上に直接凸構造を形成することもできる。また、トナー供給部材２３が弾性又は可撓性を有する部材から成る場合は、熱ナノインプリント法やレーザーエッジング法により弾性層２５ａ上に直接凸構造を形成することもできる。なお、凸構造の詳細な形成方法に関しては後述する。
【００５７】
トナー搬送部２３ａは、現像ロール２５との対向部であるトナー供給部Ｕにおいて同方向に移動するように回転可能に設けられ、且つ、両者は、トナー供給部Ｕにおいて相対速度差を有して移動可能であるように設定されている。速度に関する詳細は後述する。なお、本実施形態においては、トナー搬送部２３ａと現像ロール２５とは同方向に移動するように回転しているが、逆方向でも構わない。
【００５８】
（トナー被覆の概略説明）
次に、図４を用いて、現像ロール２５上へのトナー被覆について概略を説明する。なお、本発明における被覆とは、例えば、現像ロールの表面にトナー（粒子）が接触している形態をいい、必ずしも多数のトナーが現像ロールの表面全面を覆い尽くした形態には限定されない。その他、詳細な説明は後述する。
【００５９】
撹拌供給部材２２により、表面に規則的に並ぶ凸構造を有したトナー供給部材２３に二成分現像剤８（図５（ａ）参照）を供給する。現像剤８がトナー搬送部２３ａに供給されて現像剤回収部材２７により回収されるまでの搬送過程において、トナー搬送部２３ａと接触した現像剤８中のトナーが、凸部２３ａ３の側面に接触してトナー搬送部２３ａの表層に安定した均一で薄い被覆層を形成する。被覆層形成に係るトナー以外の二成分現像剤８は、回収部Ｗにおいて、現像剤回収部材２７に磁気力で回収される。
【００６０】
一方、回収されずにトナー搬送部２３ａを被覆したトナーは、トナー供給部Ｕにおいて現像ロール２５と接触し、且つ、電位差により現像ロール２５上を被覆する。このとき、トナー搬送部２３ａの被覆が規則的に均一であるので、移動速度比ｖ２３／ｖ２５を適正に設定することにより、現像ロール２５上をトナーで高密度に安定して被覆することが可能になる。ここで、ｖ２５は現像ロールの移動速度であり、ｖ２３はトナー搬送部２３ａの移動速度である。
【００６１】
また、従来からあるハイブリッド現像に対する優位性として、上述したような高密度な被覆以外にも、被覆量の安定性が挙げられる。上述の式（１）にあるように、ハイブリッド現像の場合、電位差ΔＶが決定されると、被覆量はＱ／Ｍに依存する。つまり、環境変動や耐久により現像剤のＱ／Ｍが変動すると、被覆量が大きく変動してしまう。このため、ハイブリッド現像では、被覆量やＱ／Ｍをセンシングして複雑な電位制御を必要とする。
【００６２】
これに対し、本実施形態における被覆構成は、トナーがトナー供給部材２３上の凸構造と多点接触するため、ローラ外周面と点接触する場合に比べて小さな静電的付着力でも、凸構造が有する複数の凸部２３ａ３間を被覆することができる。つまり、トナーの電荷量が変動し、静電的付着力が変動しても、凸構造を被覆するトナー量は変動し難く、複雑な電位制御に頼ることなく、トナーによる安定した被覆を実現することできる。
【００６３】
（トナー被覆の詳細説明）
以下、トナーによる被覆について、さらに図４を用いて詳細に説明する。
【００６４】
現像容器２１内の二成分現像剤８は、撹拌供給部材２２により撹拌され、現像剤供給部Ｘまで搬送される。本実施形態においては、重合法により製造された個数平均粒径ｒｔが７．７μｍの正帯電性トナーを用いた。磁性キャリアは、個数平均粒径ｒｃが９０μｍの標準キャリアＰ−０１（日本画像学会）を用いた。なお、トナー及び磁性キャリアの個数平均粒径の測定方法に関しては後述する。また、トナー及び磁性キャリアは、特に上述したものに限定されず、一般に使用されている公知のトナー及び磁性キャリアを使用することができる。
【００６５】
まず、トナー及び磁性キャリアを、全体の質量に対するトナー質量比（ＴＤ比）７％に混合し、二成分現像剤８とした。現像剤供給部Ｘまで搬送された二成分現像剤８は、トナー供給部材２３内部に固定配置される複数の永久磁石２３ｂによって作られる磁界により、トナー搬送部２３ａに供給される。供給された二成分現像剤８は、トナー搬送部２３ａの移動及び永久磁石２３ｂによって作られる磁界の影響を受けて磁気穂を形成し、トナー搬送部２３ａの移動方向と同方向（図の矢印方向）に搬送される。
【００６６】
図５は、二成分現像剤８の搬送の様子を説明する模式図である。永久磁石２３ｂによる磁界により、二成分現像剤８は磁気穂を形成し（図５（ａ））、トナー搬送部２３ａの移動に伴い、磁気穂は隣接する極の影響を受け始め（図５（ｂ））、さらに移動すると隣接する極に拘束され（図５（ｃ））、以後、これを繰り返す。このため、二成分現像剤８の平均移動速度ｖ８はトナー搬送部２３ａの移動速度ｖ２３に対して、相対速度差（ｖ８＞ｖ２３）を有す。
【００６７】
図６は、トナー搬送部２３ａにおける二成分現像剤８の搬送時のトナー挙動について説明する模式図である。なお、図では磁性キャリア１１を一つしか記載していないが、実際は磁気穂を形成した磁性キャリアが複数存在している。
【００６８】
図６のように、トナー搬送部２３ａ上には、移動方向に対して略垂直方向に凸部２３ａ３を複数配した凸構造が規則的に並んで形成されている。そして、隣接する凸部２３ａ３によって作られる開口幅Ｚ（＝λ−Ｋ）はトナー粒径ｒｔ以上キャリア粒径ｒｃ未満であり、凸部２３ａ３の高さＤはトナー粒径ｒｔ以下に形成されている。
【００６９】
開口幅Ｚをトナー粒径ｒｔ以上、キャリア粒径ｒｃ未満にすることにより、磁性キャリアが隣接する凸部２３ａ３によって作られる開口部内に進入できなくなる。これにより、凸部２３ａ３側面と凸部２３ａ３同士の間の面（凸構造の底面）とに多点接触したトナーが、後から搬送されてくる磁気穂により掻き取られ難くなる。また、凸構造の高さＤをトナー粒径ｒｔ以下にすることにより、２層目のトナーが付着する凸部２３ａ３の側面がないために、凸構造上に単層のトナーを被覆することができる。
【００７０】
以上のようにして、本実施形態の凸構造によると、トナー搬送部２３ａ上に安定して均一な実質的に単層のトナー粒子による被覆が可能になる。
【００７１】
図７は、トナー搬送部２３ａ上のトナー像を示す模式図である。ここで、図７（ａ）は、本実施形態の凸構造を有しているトナー搬送部２３ａ上を被覆するトナーによるトナー像である。また、この比較例として、図７（ｂ）は、凸構造を有していないトナー搬送部２３ａ上のトナー像を示す模式図であり、図７（ｃ）は、開口幅Ｚがキャリア粒径ｒｃより大きいトナー搬送部２３ａ上のトナー像を示す模式図である。図７の矢印は、トナー搬送部２３ａの移動方向を示す。
【００７２】
図７（ｂ）のように、凸構造を有していない場合、磁気穂の搬送方向、つまりトナー搬送部２３ａの移動方向に平行に磁気穂の掻き取り跡が顕著となり、トナーによる均一な被覆ができない。また、図７（ｃ）のように、開口幅Ｚがキャリア粒径ｒｃ以上の場合、磁性キャリアの進入により、トナーによる均一な被覆ができない。
【００７３】
さらに好ましくは、開口幅Ｚはトナー粒径の３倍より小さく（Ｚ＜３ｒｔ）する方が好ましい。これにより、凸部２３ａ３の側面と凸部２３ａ３同士の間の底面とで多点接触できるスペース以外に、トナーが入るスペースが制限されるため、さらに安定して均一な単層のトナーによる被覆が可能になる。前記開口幅Ｚの寸法としては、１μｍ以上、１００μｍ以下に設定するのが好ましい。
【００７４】
トナー供給部材２３上における凸部の割合は４５％以下とすることが好ましい。図２８はトナー供給部材２３上の領域Ｓ（破線）、前記領域Ｓにおける開口幅Ｌの開口部Ｓｔ、前記領域Ｓにおける幅Ｋの凸部Ｓｄを示す。トナーは前記開口部Ｓｔにコートされている。前記の通り、感光体１上には少なくともトナー供給部材２３上のトナー量以上のトナーが現像される。一方、感光体１上に必要なトナー量は、定着後に隙間なくトナー同士が接着し、紙上をトナー像で覆うことができる程度である。具体的には、前記開口部Ｓｔにコートされるトナーの総体積が、領域Ｓの面積Ｓａと定着後のトナー層厚ｄｔの積で決定される立方体の体積以上である。
【００７５】
（Ｓｔａ・κ）／ρ≧Ｓａ・ｄｔ
（Ｓｔａ：開口部Ｓｔの面積ｃｍ２、Ｓａ：領域Ｓの面積ｃｍ２、ρ：トナー真比重ｇ／ｃｍ３、ｄｔ：定着後のトナー層厚ｃｍ、κ：開口部Ｓｔにおけるトナー量ｇ／ｃｍ２）
【００７６】
前記開口部Ｓｔにおけるトナー量κは、ほぼ最密に充填されるために、下式で近似することができる。
【００７７】
κ＝（（π・ρ・ｒｔ）／（３×３１／２））×１０−４
【００７８】
また、定着後のトナー層厚ｄｔは、一般的な定着条件で、トナー粒径ｒｔの１／３程度までつぶすことができることから、上記２式より、下式で近似することができる。
【００７９】
（Ｓｔａ／Ｓａ）≧０．５５
【００８０】
つまり、トナー供給部材２３上における凸部の割合が４５％以下であれば、トナーにより隙間なく定着することが可能になる。
【００８１】
また、凸部２３ａ３の高さＤは、凸部２３ａ３側面とトナーとの接触性、且つ、凸部２３ａ３側面に、被覆に係るトナーと現像ロール２５との接触性を確保するため、トナー粒径ｒｔの５０％程度が好ましい。このとき、トナーの粒度分布を考慮すると、凸部２３ａ３の高さＤは、ｒｔ１０／２以上、ｒｔ９０／２以下にすると好ましい。ここで、ｒｔ１０はトナー粒度分布における累積個数分布が１０％の粒径、ｒｔ９０は９０％の粒径である。凸部２３ａ３の高さＤがｒｔ１０／２より小さくなると、凸部２３ａ３側面とトナーとの接触性が減少し、トナー搬送部２３ａを被覆するトナーの粒径が限定され、均一な被覆ができなくなる。
【００８２】
一方、凸部２３ａ３の高さＤがｒｔ９０／２より大きくなると、凸部２３ａ３側面に接触しているトナーと現像ロール２５との接触性が減少し、現像ロール２５を被覆するトナーの粒径が限定され、高密度な被覆ができなくなる。
【００８３】
本実施形態においては、トナー粒径ｒｔが７．７μｍに対し、高さＤが３．５μｍ、開口幅Ｚが８μｍの構造を用いた。二成分現像剤８は、トナー搬送部２３ａ上を、相対速度差（ｖ８＞ｖ２３）を有して搬送される。このとき、搬送される二成分現像剤８中のトナーは、トナー搬送部２３ａ上の凸構造と接触、摩擦することにより帯電し、主にはその静電的付着力により凸構造と多点接触し、トナーの単層被覆を形成する。このため、ローラ外周面のみと点接触する場合に比べて、小さな静電的付着力でもトナーによる被覆を形成することができる。
【００８４】
一方、接触した点における静電的付着力が大きければ、現像剤とトナー搬送部２３ａとの接触頻度や摩擦を過度に上げる必要がなくなり、現像剤の劣化を抑えることができる。そのためには、トナー、磁性キャリア、トナー搬送部（凸構造）の帯電系列が、トナーとトナー搬送部との間に磁性キャリアが入るように並ぶことが好ましい。この条件においては、トナーとトナー搬送部の帯電系列差が、トナーと磁性キャリアの帯電系列差に比べて大きくなる。このため、トナーとトナー搬送部が接触、摩擦し帯電した際に、トナーと磁性キャリアの静電的付着力に比べて、強い静電的付着力が発生し、トナーが磁性キャリアから離脱しトナー搬送部（凸構造）に付着し易くなる。
【００８５】
以上のように、本実施形態の現像装置によると、現像剤とトナー搬送部との接触頻度や摩擦を過度に上げることなく、均一なトナーによる被覆層を形成することができる。なお、帯電系列の決定方法に関しては後述する。
【００８６】
（現像剤回収の構成）
トナー搬送部２３ａ上の二成分現像剤８は、トナー供給部材２３と現像剤回収部材２７とが対向する回収部Ｗまで搬送される。回収部Ｗは、トナー供給部材内部に固定配置される複数の永久磁石２３ｂのＮ３７極（図８参照）と、現像剤回収部材内部に固定配置される複数の永久磁石２７ｂのＳ３７極（図８参照）によって強い磁界が発生している。このため、回収部Ｗまで搬送された二成分現像剤８は、トナー搬送部２３ａ上を被覆したトナーを除き、現像剤回収部材２７に回収される。
【００８７】
回収された二成分現像剤８は、現像剤搬送部２７ａにより現像剤回収部材２７と現像ロール２５との対向部Ｙまで搬送され、現像ロール２５に接触する。現像剤回収部材２７に担持される二成分現像剤８は、既にトナー搬送部２３ａに対して被覆するトナーを供給しているために、トナー質量比（ＴＤ比）が下がっている。このため、現像剤としては、トナーを回収する能力を有しており、非画像部Ｑで現像されない残トナー１０と接触することにより、この残トナー１０を回収することができる。
【００８８】
本実施形態においては、現像剤回収部材２７には電圧を印加せずに、電気的に浮いた状態にしているが、電圧を印加しても構わない。この場合、対向部Ｙにおいて残トナー１０を回収するために、現像剤回収部材２７に印加する電圧は、現像ロール２５に印加するＤＣ電圧ＶＢより小さく（負極性トナーを使用する場合はＶＢより大きく）することが好ましい。一方、現像剤回収部材２７に電圧を印加すると、回収部Ｗにも電界が作用する。このような条件下においても、トナー搬送部２３ａの凸構造の凸部２３ａ３側面を被覆するトナーは、電界の方向に対して略垂直方向成分の付着力により、電界から受ける影響が小さい。
【００８９】
一方、それ以外のトナーは現像剤回収部材２７へ確実に回収されるために、トナー供給部材２３上にさらに安定して均一なトナー単層の被覆形成が可能になる。このとき、さらに好ましくは、対向部Ｙに対して配置される永久磁石２７ｂの磁極（Ｓ７５極、図８参照）と回収部Ｗに対して配置される永久磁石２７ｂの磁極（Ｓ３７極、図８参照）が同極であることが好ましい。
【００９０】
図８を用いて、その理由を説明する。図８は、回収部Ｗから対向部Ｙまでの磁気穂搬送の模式図である。
【００９１】
回収部Ｗにおいて、電界Ｅ３７が作用し、トナー搬送部２３ａの凸構造（不図示）の凸部２３ａ３側面を被覆するトナー以外は、現像剤回収部材２７方向に飛翔し、現像剤回収部材２７近傍のトナー量が増加する（図８（ｃ））。現像剤搬送部２７ａの移動及び永久磁石２７ｂにより作られる磁界により磁気穂は搬送され（図８（ｂ））、対向部Ｙまで搬送された磁気穂は、現像ロール２５近傍の側で、トナー量が減少している（図８（ａ））。これにより、磁性キャリアが残トナー１０を回収しやすくなるため、より低い電界Ｅ７５でも回収可能になる。
【００９２】
なお、上述の磁極構成に限定されることはなく、対向部Ｙに対して配置される永久磁石２７ｂの磁極と回収部Ｗに対して配置される永久磁石２７ｂの磁極が同極であればよい。
【００９３】
回収部Ｗ及び対向部Ｙにおいて、回収された二成分現像剤及び残トナー１０は、磁界により撹拌供給部材２２に戻され、再び撹拌・搬送されて、現像剤供給部Ｘに供給される。
【００９４】
一方、現像剤回収部材２７に回収されずに、トナー搬送部２３ａの凸構造の凸部２３ａ３側面を被覆するトナーは、トナー供給部Ｕまで搬送される。トナー供給部Ｕにおいて、現像ロール２５とトナー供給部材２３とは接触し、それぞれには電圧印加部２６Ｂ、２６Ｓにより、電圧ＶＢ、ＶＳが印加されている。本実施形態においては、トナー供給部材２３を現像ロール２５へ進入量が５０μｍになるように接触させた。感光体１の潜像電位（ＶＬ＝１００Ｖ）に対し、電圧ＶＢとしてＤＣ４００Ｖ、電圧ＶＳとしてＤＣ８００Ｖを印加した。
【００９５】
（現像ロール及びトナー供給部材の移動速度比と画像評価）
現像ロール２５とトナー搬送部２３ａとは、両者が対向するトナー供給部Ｕにおいて同方向に回転しており、両速度は相対速度差を有している。本実施形態においては、現像ロール２５の移動速度ｖ２５は２００ｍｍ／ｓ、トナー供給部材２３（トナー搬送部２３ａ）の移動速度ｖ２３は２６０ｍｍ／ｓに設定した。
【００９６】
図９は、現像ロール２５とトナー供給部材２３の対向部であるトナー供給部Ｕにおける模式図である。
【００９７】
本実施形態においては、開口幅Ｚ（８μｍ）は、平均トナー粒径ｒｔ（７．７μｍ）以上であって、トナー粒径の２倍より小さいため、隣接する凸部２３ａ３間に平均トナー粒径のトナーは１個しか入れない。
【００９８】
図１０は、トナー供給部Ｕの後端における模式図である。図１０（ａ）は、進行方向先頭のトナー９ａがトナー供給部後端を通過するときの模式図であり、図１０（ｂ）は、そのｔ秒後に隣のトナー９ｂがトナー供給部後端を通過するときの模式図である。
【００９９】
トナーは、印加した電位差＝ＶＳ−ＶＢにより、トナー搬送部２３ａから現像ロール２５の方向へ力を受け、且つ、対向部におけるトナー搬送部２３ａと現像ロール２５との回転速度の相対速度差のため、トナーに偶力が作用し、回転しやすくなる。これにより、トナーは、トナー搬送部２３ａとの付着力が低減して、現像ロール２５へ移動してその表面を被覆する。
【０１００】
このとき、現像ロール２５上にトナーが高密度で被覆を形成する条件は、開口幅Ｚとトナー粒径ｒｔの条件により、場合分けされる。
【０１０１】
（Ａ）ｒｔ≦Ｚ＜２ｒｔのとき
この場合は、上述のｔ秒後の現像ロール２５上を被覆するトナー９ａ、９ｂが接触するときの両者の中心間距離Ｒがトナー粒径（トナーの直径）に等しいｒｔとなることである。
【０１０２】
トナー９ａが距離Ｒ進むのにかかる時間ｔは、
ｔ＝Ｒ／ｖ２５＝ｒｔ／ｖ２５・・・式（２）
【０１０３】
時間ｔの間に、トナー９ｂは距離λを移動する必要があるため、
ｖ２３ｔ＝λ・・・式（３）
【０１０４】
式（２）、式（３）より、現像ロール２５の移動速度ｖ２５に対するトナー搬送部２３ａの移動速度比ｖ２３／ｖ２５は、
ｖ２３／ｖ２５＝λ／Ｒ＝λ／ｒｔ・・・式（４）
【０１０５】
実際には、トナー９ａに対してトナー９ｂが押し付けられることで、両トナーの中心間距離Ｒはトナー粒子の直径ｒｔ以下となることもあるので、上述の式（４）は以下のように表わすことができる。
【０１０６】
ｖ２３／ｖ２５≧λ／Ｒ＝λ／ｒｔ・・・式（５）
【０１０７】
表１は、本実施形態において、移動速度比ｖ２３／ｖ２５を変化させた際の被覆に係るトナー量、被覆率、定着後の濃度評価の各結果である。なお、各評価方法に関しては後述する。
【０１０８】
【表１】
2015166859.tif 000003
Ｚ＝８．０μｍ、Ｋ＝１．０μｍ、λ＝９．０μｍ、ｒｔ＝７．７μｍ
【０１０９】
式５より、現像ロール上にトナー同士が接触して高密度の被覆層を形成する条件は、
ｖ２３／ｖ２５≧１．１７
である。
【０１１０】
表１より明らかなように、式（５）を満たす移動速度比ｖ２３／ｖ２５（１．２以上）に設定すると、現像ロール２５上にトナーで高密度な被覆を形成することが可能になり、所望の濃度を達成できることを確認した。なお、複層のトナーで被覆する場合、式（５）の速度比に所望のトナー層数を掛けた速度比以上に設定すればよい。
【０１１１】
次に、本実施形態に基づいてｖ２３／ｖ２５＝１．４となる条件で評価したものと、比較例としてハイブリッド方式により評価したものと、を比較した。表２は、現像ロール２５上にトナーで被覆した際のトナー量、被覆率、定着後の濃度評価の各結果である。
【０１１２】
【表２】
2015166859.tif 000004
【０１１３】
本実施形態の方式は、略単層且つ高密度なトナー被覆層を実現しているのに対し、ハイブリッド方式は、本実施形態の方式と同被覆に係るトナー量になるように調整しても、被覆率が低く、また、２層目のトナーが複数存在することを確認した。さらに、ハイブリッド方式は、現像ロール２５上の被覆率の低さの悪影響を受けて、感光体１上、及び紙上に形成された画像も同様にトナー密度が低く、トナーが存在しない白地部の影響により、画像濃度が著しく減少し、所望の濃度に達しないことも確認した。
【０１１４】
（Ｂ）２ｒｔ≦Ｚ＜ｒｃのとき
開口幅Ｚが２ｒｔ≦Ｚ＜ｒｃの条件における移動速度比ｖ２３／ｖ２５の導出について説明する。
【０１１５】
図１１は、トナー供給部Ｕへの進入前の模式図である。トナー供給部進入前は、トナー搬送部２３ａ上には、２つのトナー粒子が、凸構造の凸部２３ａ３の側面と凸部２３ａ３同士の間のトナー搬送部２３ａ表面（凸部間の底面）との両方に接触できる位置にそれぞれ存在する。
【０１１６】
図１２は、トナー供給部の後端における模式図である。トナーは、接触中に移動速度比ｖ２３／ｖ２５により、トナー搬送部２３ａの移動方向に対して下流側に回転移動する。
【０１１７】
図１２（ａ）は、トナー９ａが接触部後端を通過ときの模式図であり、図１２（ｂ）は、そのｔ秒後に隣のトナー９ｂが接触部後端を通過するときの模式図である。現像ロール２５上にトナーで高密度な被覆を形成する条件は、ｔ秒間に、トナー９ａが距離Ｒを移動するとともに、トナー９ｂが距離（λ−ｒｔ）を移動することである。この関係から、以下の式（６）が得られる。
【０１１８】
ｖ２３／ｖ２５≧（λ−ｒｔ）／Ｒ＝（λ−ｒｔ）／ｒｔ・・・式（６）
表３〜表５は、トナー搬送部２３ａ上の構造が異なるトナー供給部材２３を用いて同様の検討を行った結果である。
【０１１９】
【表３】
2015166859.tif 000005
Ｚ＝９．０μｍ、Ｋ＝２．０μｍ、λ＝１１μｍ、ｒｔ＝７．７μｍ
【０１２０】
上述の条件（Ａ）に基づき、式（５）より、ｖ２３／ｖ２５≧１．４３となるが、実際、表３から明らかなように、移動速度比ｖ２３／ｖ２５が１．５以上で所望の濃度評価が得られた。
【０１２１】
【表４】
2015166859.tif 000006
Ｚ＝１５μｍ、Ｋ＝２．０μｍ、λ＝１７μｍ、ｒｔ＝７．７μｍ
【０１２２】
上述の条件（Ｂ）に基づき、式（６）より、ｖ２３／ｖ２５≧１．２１となるが、実際、表４から明らかなように、移動速度比ｖ２３／ｖ２５が１．３以上で所望の濃度評価が得られた。
【０１２３】
【表５】
2015166859.tif 000007
Ｚ＝１８μｍ、Ｋ＝１．０μｍ、λ＝１９μｍ、ｒｔ＝７．７μｍ
【０１２４】
上述の条件（Ｂ）に基づき、式（６）より、ｖ２３／ｖ２５≧１．４７となるが、実際、表５から明らかなように、移動速度比ｖ２３／ｖ２５が１．５以上で所望の濃度評価が得られた。
【０１２５】
構造が異なる場合においても、式（５）、式（６）を満たす移動速度比ｖ２３／ｖ２５に設定すると、現像ロール２５上をトナーで高密度な被覆を形成することが可能になり、所望の濃度を達成できることを確認した。
【０１２６】
一方、開口幅Ｚがトナー粒径３個分以上（Ｚ≧３ｒｔ）になると、トナーによる被覆量の安定性が低下する。
【０１２７】
図１３は、開口幅Ｚがトナー粒径３個分以上のトナー搬送部２３ａの模式図である。図１３のように、開口幅Ｚがトナー粒径３個分以上（Ｚ≧３ｒｔ）になると、凸部２３ａ３の側面と凸部２３ａ３同士の間の底面との両方に接触して安定な２個のトナー粒子の他に、平均粒径ｒｔ相当のトナーが底面のみで接触する可能性が生じる（すなわち、前記開口幅Ｚがトナー粒径３個分以上になると、底面のみに接触するトナー粒子が生ずる）。これにより、安定性が低下すると考えられる。
【０１２８】
このように、開口幅Ｚはトナー粒径３個分より小さく（Ｚ＜３ｒｔ）するとより好ましい。そのような条件下では、凸部２３ａ３同士の間に、底面のみで接触する不安定なトナーの入るスペースが限定され、構造空間的に被覆に係るトナー量が規制され、さらに安定して均一な単層被覆の形成が可能になる。
【０１２９】
表６、表７は、平均粒径ｒｔが５．０μｍ（比重：１．１ｇ／ｃｍ３）のトナーを用いて、同様の検討を行った結果である。
【０１３０】
【表６】
2015166859.tif 000008
Ｚ＝６．０μｍ、Ｋ＝１．０μｍ、λ＝７．０μｍ、ｒｔ＝５．０μｍ
【０１３１】
上述の条件（Ａ）に基づき、式（５）より、ｖ２３／ｖ２５≧１．４０となるが、実際、表６から明らかなように、移動速度比ｖ２３／ｖ２５が１．４以上で所望の濃度評価が得られた。
【０１３２】
【表７】
2015166859.tif 000009
Ｚ＝１１μｍ、Ｋ＝１．０μｍ、λ＝１２μｍ、ｒｔ＝５．０μｍ
【０１３３】
上述の条件（Ｂ）に基づき、式（６）より、ｖ２３／ｖ２５≧１．４０となるが、実際、表７から明らかなように、移動速度比ｖ２３／ｖ２５が１．４以上で所望の濃度評価が得られた。
【０１３４】
次に、本実施形態に基づいてｖ２３／ｖ２５＝１．６となる条件で評価したものと、比較例としてハイブリッド方式により評価したものと、を比較した。表８は、現像ロール２５上にトナーで被覆した際のトナー量、被覆率、定着後の濃度評価の各結果である。
【０１３５】
【表８】
2015166859.tif 000010
【０１３６】
本実施形態の方式は、略単層且つ高密度なトナー被覆層を実現しているのに対し、ハイブリッド方式は、本実施形態の方式と同被覆に係るトナー量になるように調整しても、被覆率が低く、また、濃度評価も悪いことが確認できた。
【０１３７】
表９、表１０は、平均粒径ｒｔが１０μｍ（比重：１．１ｇ／ｃｍ３）のトナーを用いて、同様の検討を行った結果である。
【０１３８】
【表９】
2015166859.tif 000011
Ｚ＝１１μｍ、Ｋ＝１．０μｍ、λ＝１２μｍ、ｒｔ＝１０μｍ
【０１３９】
上述の条件（Ａ）に基づき、式（５）より、ｖ２３／ｖ２５≧１．２０となるが、実際、表９から明らかなように、移動速度比ｖ２３／ｖ２５が１．２以上で所望の濃度評価が得られた。
【０１４０】
【表１０】
2015166859.tif 000012
Ｚ＝２１μｍ、Ｋ＝１．０μｍ、λ＝２２μｍ、ｒｔ＝１０μｍ
【０１４１】
上述の条件（Ｂ）に基づき、式（６）より、ｖ２３／ｖ２５≧１．２０となるが、実際、表１０から明らかなように、移動速度比ｖ２３／ｖ２５が１．２以上で所望の濃度評価が得られた。
【０１４２】
次に、本実施形態に基づいてｖ２３／ｖ２５＝１．４となる条件で評価したものと、比較例としてハイブリッド方式により評価したものと、を比較した。表１１は、現像ロール２５上にトナーで被覆した際のトナー量、被覆率、定着後の濃度評価の各結果である。
【０１４３】
【表１１】
2015166859.tif 000013
【０１４４】
トナーの粒径が異なる場合においても、式（５）、式（６）を満たす移動速度比ｖ２３／ｖ２５に設定すると、現像ロール２５上にトナーが高密度で被覆を形成することが可能になり、所望の濃度を達成できることを確認した。
【０１４５】
以上のように、表面に規則的に並ぶ凸構造を有したトナー供給部材２３に、二成分現像剤８を接触させて凸構造の凸部２３ａ３の側面に接触して薄層均一の安定したトナー被覆を形成し、余剰な二成分現像剤８を現像剤回収部材２７により回収する。その後、トナー供給部材２３と現像ロール２５を接触させ、電位差及び式（５）あるいは式（６）で決定される移動速度比に設定すると、少ないトナー量においても、現像ロール２５上に安定して高密度なトナーによる被覆を形成することが可能になる。また、所望の濃度を得るとともに、濃度ムラを改善することもできる。
【０１４６】
（凸構造の周期と色差との関係）
上述の検討においては、トナー供給部材２３上の凸構造は周期的な構造（λ固定）としたが、異なる周期の構造が混在していても構わない。
【０１４７】
図１４は、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）、ブラック（Ｋ）の各トナーを現像ロール２５上に０．４５ｍｇ／ｃｍ２の量のトナーを被覆したときを基準として、被覆に係るトナー量の変動率（横軸）と、色差ΔＥ（縦軸）の関係を示す図である。
【０１４８】
ここで、各色ともに、面内の色差ΔＥを５以内に抑えるためには、被覆に係るトナー量の変動率は±２０％以内にする必要がある。本実施形態の方式において、移動速度比ｖ２３／ｖ２５が決定された際に、開口幅Ｚとトナー粒径ｒｔの条件（Ａ）又は（Ｂ）により、現像ロール２５上の被覆に係るトナー量は、それぞれλ（式（５））又はλ−ｒｔ（式（６））に比例する。よって、面内の色差ΔＥを５以内に抑えるためには、変動率が０％のときの周期をλ０とすると、周期λは、以下の範囲で混在していても構わない。
【０１４９】
（ａ）条件（Ａ）のときは、０．８λ０以上１．２λ０以下
（ｂ）条件（Ｂ）のときは、（０．８λ０＋０．２ｒｔ）以上（１．２λ０−０．２ｒｔ）以下
【０１５０】
更に、周期λが、
（ａ）条件（Ａ）のときは、０．９λ０以上１．１λ０以下
（ｂ）条件（Ｂ）のときは、（０．９λ０＋０．１ｒｔ）以上（１．１λ０−０．１ｒｔ）以下
【０１５１】
の範囲であれば、面内の色差ΔＥを３以内に抑え、更に好ましい。
【０１５２】
これら上述の許容範囲内で異なる周期の凸構造が混在するものも、本実施形態の凸構造に含まれるものである。
【０１５３】
（凸構造の形成方法）
トナー供給部材２３上の凸構造は、光硬化性樹脂を用いた光ナノインプリント法や熱可塑性樹脂を用いた熱ナノインプリント法、レーザーを走査しエッジングを行うレーザーエッジング法などにより形成することができる。
【０１５４】
図１５は、トナー搬送部２３ａ上の凸構造の形成方法の一例を示す模式図である。
【０１５５】
ここでは、トナー搬送部２３ａ上の凸構造を、熱ナノインプリント法により形成する方法を説明する。
【０１５６】
ハロゲンヒータ４１を内包した転写用ロール４０上に、所望の凸構造とは逆の構造である凹構造を有したフィルムモールド４２を固定する。次いで、そのフィルムモールド４２をトナー供給部材２３に接触させながら押圧する。そのまま転写用ロール４０とトナー供給部材２３を等速で回転させながら、ハロゲンヒータ４１により、ガラス転移温度から融点の範囲内の温度に加熱して凸構造を形成する。
【０１５７】
このとき、図１５のように、トナー供給部材２３の表層面に直接形成しても構わないし、あらかじめ熱可塑性樹脂を塗工し、その樹脂に形成しても構わない。
【０１５８】
光ナノインプリント法は、光硬化性樹脂をトナー供給部材２３の表層面に塗工し、ハロゲンヒータ４１の代わりに設置したＵＶ光源を用い、ＵＶ照射により硬化させて凸構造を形成する。
【０１５９】
図１６は、トナー搬送部２３ａ上の凸構造の形成方法の他の一例を示す模式図である。  ここでは、トナー搬送部２３ａ上の凸構造を、レーザーエッジング法により形成する方法を説明する。
【０１６０】
トナー供給部材２３に対して、集光レンズ４４により集光させたレーザー４３を矢印ｆ方向に走査し、トナー供給部材２３の表層面に凸構造を形成する。次いで、トナー供給部材２３を矢印ｇ方向にわずかに回転し、再度レーザーを走査して凸構造を形成する。このような操作を繰り返し、トナー供給部材の周面に、その軸方向に沿った凸構造を形成する。
【０１６１】
（凸構造の測定方法）
トナー供給部材２３上の凸構造の測定はＡＦＭ（Pacific nanotechnology社製Nano-I）を用い、当該測定装置の操作マニュアルに従い測定を行う。このとき、サンプリングは現像ロールの表層面をカッターやレーザーなどにより切り取り、平滑なシート状に作成した。
【０１６２】
図１７は、本測定で用いる２種類のカンチレバーの先端（探針）形状の模式図である。
【０１６３】
探針Ａは、先端がトナー粒径ｒｔを有した半球状の探針であり、探針Ｂは、先端がキャリア粒径ｒｃを有した半球状の探針である。
【０１６４】
具体的な測定方法を説明する。はじめに、探針Ｂを用いて、トナー供給部材表層面の形状（ｘ、ｙ、ｚＢ）を計測する。この形状は、粒径ｒｃの磁性キャリアが接触できるトナー供給部材表層面の形状を表わし、基準面となる。続いて同じ位置に対して、探針Ａを用いて同様に形状（ｘ、ｙ、ｚＡ）を計測する。この形状は、粒径ｒｔのトナーが接触できるトナー供給部材表層面の形状を表わす。計測される形状の高さ方向の差分（｜ｚＢ−ｚＡ｜）、つまり基準面からの高さＤを計測し、ｒｔ１０／２≦Ｄ＝｜ｚＢ−ｚＡ｜≦ｒｔ  となる座標（ｘ、ｙ）を抽出する。探針の形状を考慮して、抽出した座標に対して、その座標を中心とした直径ｒｔの円をそれぞれ適用し、画像処理を行う。
【０１６５】
図１８は、トナー搬送部２３ａの移動方向をｙ軸としたとき、ｙ軸に沿って探針を走査した際の測定及び画像処理を行った結果を示す図である。
【０１６６】
抽出される座標に対して、それぞれの座標を中心とした直径ｒｔの円を重ね合わせた領域Φと、その領域Φの長径である開口幅Ｚが得られる。また、隣接する領域Φ１、Φ２間が本実施形態における凸構造であり、その最小距離である幅Ｋが得られる。なお、本実施形態における凸構造とは、測定及び画像処理によって得られる構造である。つまり、探針Ａが進入できない周期の短い構造や、探針Ｂが進入できる周期の長い構造に関しては、本発明の課題には影響せず、トナー搬送部表層面にそのような構造が含まれていても構わない。また、実際は微小な領域で一部破損したような不完全な凸構造でもあっても、測定によって凸構造と判断されれば、本実施形態における凸構造とみなす。
【０１６７】
（粒度分布の測定方法）
トナーの粒度分布は、コールターマルチサイザーIII（ベックマンコールター社製）を用い、当該測定装置の操作マニュアルに従い測定を行う。具体的には、電解液１００ｍｌ（ＩＳＯＴＯＮ）に、分散剤として界面活性剤を０．１ｇ加え、さらに測定試料（トナー）を５ｍｇ加える。試料を懸濁した電解液を超音波分散器で約２分間分散処理して測定サンプルとする。
【０１６８】
アパーチャーは１００μｍのアパーチャーとし、試料の個数をチャンネルごとに測定してメジアン径ｄ５０を算出し、試料の個数平均粒径ｒｔとした。
【０１６９】
磁性キャリアの粒度分布は、レーザー回折式粒度分布測定器ＳＡＬＤ−３０００（島津製作所製）を用い、当該測定装置の操作マニュアルに従い測定を行う。具体的には、磁性キャリア０．１ｇを装置に導入し測定を行い、試料の個数をチャンネルごとに測定してメジアン径ｄ５０を算出し、試料の個数平均粒径ｒｃとした。
【０１７０】
（帯電系列の決定方法）
現像ロール２５を外した現像装置２０の現像容器２１内に磁性キャリアのみを入れて、１分程度通常の現像動作を行う。このとき、電圧印加部は取り外し、トナー供給部材２３と現像剤回収部材２７は電気的に浮いた状態とする。対向部であるトナー供給部Ｕの位置に、トナー供給部材２３に対向するように、表面電位計ＭＯＤＥＬ３４７（トレック社製）のプローブを設置し、表面電位を測定する。現像動作前後の電位差（動作後電位−動作前電位）を計測し、電位差がプラスであればトナー搬送部２３ａは磁性キャリアに比べて帯電系列上ポジ側、マイナスであればネガ側と判断することができる。
【０１７１】
一方、磁性キャリアとトナーの摩擦帯電により、トナーが磁性キャリアに比べて帯電系列上ポジ側、ネガ側かを判断できるため、３者の相対的な帯電系列を決定することができる。
【０１７２】
（被覆評価方法）
被覆量は、現像ロール２５上を被覆したトナーを吸引し、その重さ（ｍｇ）、及び吸引部の面積（ｃｍ２）を計測し、その商である単位面積における重さ（ｍｇ／ｃｍ２）を算出して求めた。
【０１７３】
被覆率は、トナーで被覆した現像ロール２５をマイクロスコープ（Ｋｅｙｅｎｃｅ社製ＶＨＸ−５０００）で撮影した画像から算出した。撮影した画像から画像処理ソフト（アドビ社製ｐｈｏｔｏｓｈｏｐ）を用いて、トナー部の面積（ｐｘ）のみを抽出し、被覆率として、全体の面積に対する比率を算出した。
【０１７４】
定着後の濃度評価は、現像ロール２５にトナーを被覆し、現像、転写を順次行い、コート紙上にトナー像を定着し、濃度評価を行った結果である。濃度評価は、コート紙上の反射濃度Ｄｒを反射濃度計（エックスライト株式会社製５００Ｓｅｒｉｅｓ）により測定し、所望の反射濃度（ＣＭＹ：Ｄｒ≧１．３、Ｋ：Ｄｒ≧１．５）に対し、未達の場合を×、到達の場合を○とした。
【０１７５】
〔第２実施形態〕
図１９は、本発明に係る現像装置の他の実施形態を示す模式図である。
【０１７６】
（現像装置の構成）
トナー供給部材２３は、図１９の矢印方向に回転可能なトナー搬送部２３ａと、内部に固定配置された永久磁石２３ｂと、から成る。トナー搬送部２３ａには、その移動方向に対して、複数の凸部２３ａ３が規則的に並ぶ凸構造が形成され、凸部２３ａ３の高さはトナー粒径以下である。また、隣接する凸部２３ａ３間の開口幅は、トナー粒径以上、キャリア粒径未満である。本実施形態においては、トナー搬送部２３ａとしてアルミロールを用い、アルミロールに対し、レーザーエッジング法により上述の第１実施形態と同様の形状の凸構造を形成した。
【０１７７】
現像剤供給部材は、現像容器２１内の現像剤を撹拌・供給する撹拌供給部材２２から成る。また、現像剤回収部材は、トナー搬送部２３ａと、対向する位置に固定配置される磁性部材２８と、から成る。磁性部材２８は、トナー搬送部２３ａの移動方向に対して、トナー供給部より上流、且つ、撹拌供給部材により現像剤を供給する現像剤供給部より下流の位置に配されている。
【０１７８】
また、現像ロール２５は、弾性層２５ａと基層２５ｂとから成り、対向部であるトナー供給部Ｕにおいてトナー供給部材２３と接触するように配されている。現像容器開口部においては、現像器外へトナーが飛散することを防ぐために、飛散防止シート３０が備えられている。
【０１７９】
（トナー被覆工程）
次に、現像ロール２５上をトナーで被覆する工程について説明する。
【０１８０】
撹拌供給部材２２により、現像剤供給部Ｘにおいてトナー供給部材に供給される現像剤は、トナー搬送部２３ａの回転、及び永久磁石２３ｂが作り出す磁場により作用する磁気力によって、図１９の矢印方向に搬送される。搬送される現像剤は、磁性部材２８と永久磁石２３ｂとの協働により形成された磁場により作用する磁気力によって、磁性部材２８とトナー供給部材２３との回収部Ｗにおいて拘束され、最終的に現像容器２１内へ重力により落下する。
【０１８１】
一方、トナー搬送部２３ａに接触して被覆するトナーは、磁気力による拘束を受けないために、回収部Ｗを通過し、現像ロール２５との対向部であるトナー供給部Ｕまで搬送される。
【０１８２】
トナー供給部材２３と現像ロール２５との間には、電圧印加部２６Ｓ、２６Ｂによって、電圧が印加されている。また、現像ロール２５の移動速度ｖ２５に対するトナー搬送部２３ａの移動速度比ｖ２３／ｖ２５は、式（５）又は式（６）を満たすように設定されている。
【０１８３】
これにより、現像ロール２５上に安定して高密度なトナーによる被覆形成が可能になり、少ないトナー量においても、所望の濃度を得つつ、濃度ムラを改善することができる。
【０１８４】
また、クリーニング部材２９を、現像ロール２５の移動方向に対して、トナー供給部Ｕ
より上流、且つ、現像部Ｔより下流の位置に現像ロール２５と接触するように配することにより、現像後の残トナーを回収し、現像履歴によるゴーストの発生を防ぐことができる。
【０１８５】
本実施形態における現像装置は、現像剤回収部材が簡易な構成であるために、現像装置の小型化に対応することができる。
【０１８６】
〔第３実施形態〕
図２０は、本発明に係る現像装置の他の実施形態を示す模式図である。
【０１８７】
（現像装置の構成）
トナー供給部材２３は、回転可能な永久磁石２３ｂと、搬送ロール２３ｃと、それらに掛け回されて図２０の矢印方向に循環可能な無端形状のトナー搬送部２３ａと、から成る。磁性部材である永久磁石２３ｂは、無端形状のトナー搬送部２３ａが回転する循環経路の内側に配されている。搬送ロール２３ｃは、導電性と剛性のある素材なら何でもよく、ＳＵＳ、鉄、アルミなどで形成される。トナー搬送部２３ａには、その移動方向に対して、複数の凸部２３ａ３が規則的に並ぶ凸構造が形成され、凸部２３ａ３の高さはトナー粒径以下である。また、隣接する凸部２３ａ３間の開口幅は、トナー粒径以上、キャリア粒径未満である。
【０１８８】
本実施形態においては、トナー搬送部２３ａとしてポリイミド製のベルト部材を用い、ベルト部材に対して熱ナノインプリント法により、上述の第１実施形態と同様の形状の凸構造を形成した。
【０１８９】
現像剤供給部材は、現像容器２１内の現像剤を撹拌・供給する撹拌供給部材２２から成る。また、現像剤回収部材は、トナー搬送部２３ａと対向する位置に固定配置される規制部材３１から成る。規制部材３１は、トナー搬送部２３ａの移動方向に対して、トナー供給部より上流、且つ、撹拌供給部材により現像剤を供給する現像剤供給部より下流の位置に配されている。なお、規制部材３１は、鉄などの透磁率が高い金属材料が好ましい。
【０１９０】
現像ロール２５は、弾性層２５ａと基層２５ｂとから成り、対向部であるトナー供給部Ｕにおいてトナー供給部材２３と接触するように配されている。現像容器開口部においては、現像器外へトナーが飛散することを防ぐために、飛散防止シート３０が備えられている。
【０１９１】
（トナー被覆工程）
次に、現像ロール２５上をトナーで被覆する工程について説明する。
【０１９２】
撹拌供給部材２２により、現像剤供給部Ｘにおいてトナー供給部材に供給される現像剤は、トナー搬送部２３ａの回転、及び永久磁石２３ｂの回転で作り出される磁場により作用する磁気力によって、図２０の矢印方向に搬送される。搬送される現像剤は、規制部材３１と永久磁石２３ｂとの協働により形成された磁場により作用する磁気力によって、規制部材３１とトナー供給部材２３の回収部Ｗにおいて拘束され、最終的に現像容器２１内へ重力により落下する。
【０１９３】
一方、トナー搬送部２３ａに接触して被覆するトナーは、磁気力による拘束を受けないために、回収部Ｗを通過し、現像ロール２５との対向部であるトナー供給部Ｕまで搬送される。
【０１９４】
トナー供給部材２３と現像ロール２５との間には、電圧印加部２６Ｓ、２６Ｂによって、電圧が印加されている。また、現像ロール２５の移動速度ｖ２５に対するトナー搬送部２３ａの移動速度比ｖ２３／ｖ２５は、式（５）又は式（６）を満たすように設定されている。
【０１９５】
これにより、現像ロール２５上に安定して高密度なトナー粒子による被覆形成が可能になり、少ないトナー量においても、所望の濃度を得つつ、濃度ムラを改善することができる。
【０１９６】
また、クリーニング部材を、現像ロール２５の移動方向に対して、トナー供給部Ｕより上流、且つ、現像部Ｔより下流の位置で現像ロール２５と接触するように配することにより、現像後の残トナーを回収し、現像履歴によるゴーストの発生を防ぐことができる。
【０１９７】
本実施形態における現像装置は、無端状ベルト形状のトナー搬送部２３ａの内方に配置される永久磁石が回転することにより、磁気ブラシがトナー搬送部２３ａ上を上端下端を逆転させるように回転して搬送される。これにより、短い搬送距離及び時間で、トナー搬送部２３ａとトナーとの接触頻度を上げることできる。また、永久磁石の回転速度を制御することにより、他の構成に影響を与えずに被覆に係るトナー量の変動を抑えることもできる。
【０１９８】
〔第４実施形態〕
図２１は、本発明に係る現像装置の他の実施形態を示す模式図である。
【０１９９】
（現像装置の構成）
トナー供給部材２３は、図２１の矢印方向に回転可能なトナー搬送部２３ａから成る。トナー搬送部２３ａには、その移動方向に対して、複数の凸部２３ａ３が規則的に並ぶ凸構造が形成され、凸部２３ａ３の高さはトナー粒径以下である。また、隣接する凸部２３ａ３間の開口幅は、トナー粒径以上且つキャリア粒径未満である。
【０２００】
本実施形態においては、トナー搬送部２３ａとして弾性層を有するゴムロールを用い、ゴムロールに対して熱ナノインプリント法により、上述の第１実施形態と同様の形状の凸構造を形成した。
【０２０１】
現像剤供給部材と現像剤回収部材を兼ねる現像剤の供給回収部材３２は、回転可能な現像剤搬送部３２ａと、内部に固定配置された複数の永久磁石３２ｂと、から成る。現像剤の供給回収部材３２は、現像剤搬送部３２ａに搬送される現像剤が、トナー供給部材２３に接触するように配されている。
【０２０２】
また、現像ロール２５は、アルミ製のロール２５ｃから成り、トナー供給部Ｕにおいてトナー供給部材２３と接触するように配されている。現像容器開口部においては、現像器外へトナーが飛散することを防ぐために、飛散防止シート３０が備えられている。
【０２０３】
（トナー被覆工程）
次に、現像ロール２５上をトナーで被覆する工程について説明する。
【０２０４】
撹拌供給部材２２により、現像剤の供給回収部材３２に供給される現像剤は、現像剤搬送部３２ａの回転、及び永久磁石３２ｂが作り出す磁場により作用する磁気力によって、図２１の矢印方向に搬送される。搬送される現像剤は、現像剤供給部Ｘにおいてトナー供給部材２３と接触し、永久磁石３２ｂにより形成された磁場により作用する磁気力によって、回収部Ｗにおいて現像剤の供給回収部材３２に回収される。
【０２０５】
一方、トナー搬送部２３ａに接触して被覆するトナーは、磁気力による拘束を受けないために、回収部Ｗを通過し、現像ロール２５との対向部であるトナー供給部Ｕまで搬送される。
【０２０６】
トナー供給部材２３と現像ロール２５との間には、電圧印加部２６Ｓ、２６Ｂによって、電圧が印加されている。また、現像ロール２５の移動速度ｖ２５に対するトナー搬送部２３ａの移動速度比ｖ２３／ｖ２５は、式（５）又は式（６）を満たすように設定されている。
【０２０７】
これにより、現像ロール２５上に安定して高密度なトナーによる被覆形成が可能になり、少ないトナー量においても、所望の濃度を得つつ、濃度ムラを改善することができる。
【０２０８】
（現像剤の供給回収部材）
現像ロール２５の移動方向に対して、トナー供給部Ｕより上流、且つ、現像部Ｔより下流の位置で、現像剤の供給回収部材３２に回収された現像剤が現像ロール２５と接触するように、現像剤の供給回収部材３２が配されている。この供給回収部材３２は、現像後の残トナーを回収するクリーニング部材も兼ねて、現像履歴によるゴーストの発生を防ぐことができる。
【０２０９】
以下、その理由について説明する。現像剤の供給回収部材３２に回収される二成分現像剤８は、既にトナー搬送部２３ａにトナーの被覆を形成しているために、ＴＤ比が下がっている。このため、現像剤としては、トナーを回収する能力を有しており、非画像部Ｑで現像されない残トナー１０と接触することにより、残トナー１０を回収することができる。
【０２１０】
本実施形態においては、現像剤の供給回収部材３２には電圧を印加せずに、電気的に浮いた状態にしているが、電圧を印加しても構わない。この場合、対向部Ｙにおいて残トナー１０を回収するために、現像剤の供給回収部材３２に印加する電圧は、現像ロール２５に印加するＤＣ電圧ＶＢより小さく（負極性トナーを使用する場合はＶＢより大きく）することが好ましい。さらに好ましくは、対向部Ｙに対して配置される永久磁石３２ｂの磁極と、回収部Ｗに対して配置される永久磁石３２ｂと、の磁極が同極であることが好ましい。
【０２１１】
本実施形態における現像装置は、現像剤の供給回収部材３２により、現像剤供給部材と現像剤回収部材の役割を兼ねることができる。このため、現像剤を部材間で搬送させる必要がなく、搬送中に不動層ができるなどの搬送不良が起こり難い。このため、現像剤にせん断等の力がかかり難く、耐久性の劣化を抑えることができる。
【符号の説明】
【０２１２】
１・・・感光体
２０・・・現像装置
２１・・・現像容器
２２・・・撹拌供給部材
２３・・・トナー供給部材
２３ａ・・・トナー搬送部
２３ｂ・・・永久磁石
２５・・・現像ロール（トナー担持体）
２５ａ・・・弾性層
２５ｂ・・・基層
２７・・・現像剤回収部材
２７ａ・・・現像剤搬送部
２７ｂ・・・永久磁石
Ｕ・・・トナー供給部
Ｗ・・・回収部
Ｘ・・・現像剤供給部
Ｙ・・・対向部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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