(57)【要約】      （修正有）【課題】摩擦帯電量を一定量以上確保する構成を備えた現像装置を提供する。【解決手段】一成分系現像剤を用いる現像装置において、供給ローラ１０５は、外側円筒部材１０５ａと内側円筒部材１０５ｂを備えた二重構造のローラであり、少なくとも内側円筒部材１０５ｂの外周表面には現像剤を捕獲可能な弾性層１０５ｇが設けられ、外側円筒部材１０５ａには外周表面に貫通孔からなる開口部１０５ｃが設けられ、外側円筒部材１０５ａと内側円筒部材１０５ｂとは同方向若しくは逆方向に線速差を持たせて回転可能であり、弾性層１０５ｇは、供給ローラ１０５ｂの径方向に膨縮可能な材料が用いられ、開口部１０５ｃに至るまでの間、外側円筒部材１０５ａの内面に当接しながら移動して現像剤を摺りながら移動させ、開口部１０５ｃに対向したときに膨張変形することにより現像剤を弾き飛ばすことを特徴とする。【選択図】図６
2015004729.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
潜像担持体上の静電潜像に対して現像剤を供給して可視像処理する現像ローラ、該現像ローラに押し付けられて該現像ローラ上に担持されている現像剤の層厚を規制する層厚規制部材、前記現像ローラに圧接して前記現像剤を供給可能な供給ローラを備えて一成分系現像剤を用いる現像装置であって、
前記供給ローラは、外側円筒部材と内側円筒部材を備えた二重構造のローラであり、
少なくとも前記内側円筒部材の外周表面には前記現像剤を捕獲可能な弾性層が設けられ、
前記外側円筒部材には外周表面に貫通孔からなる開口部が設けられ、
前記外側円筒部材と内側円筒部材とは同方向若しくは逆方向に線速差を持たせて回転可能であり、
前記弾性層は、前記供給ローラの径方向に膨縮可能な材料が用いられ、前記開口部に至るまでの間、前記外側円筒部材の内面に当接しながら移動して前記現像剤を引き摺りながら移動させ、前記開口部に対向したときに膨張変形することにより前記現像剤を弾き飛ばすことが可能であることを特徴とする現像装置。
【請求項２】
前記外側円筒部材および内側円筒部材の間には、前記開口から弾き飛ばされた現像剤を前記外側円筒部材に向け移動させるバイアス手段が設けられていることを特徴とする請求項１記載の現像装置。
【請求項３】
前記弾性層は、連泡の発泡部材が用いられることを特徴とする請求項１または２記載の現像装置。
【請求項４】
前記弾性層は、複数の繊維を周方向に並べたブラシが用いられることを特徴とする請求項１または２記載の現像装置。
【請求項５】
前記外側円筒部材の内面で開口部周縁は、丸み形状に形成されていることを特徴とする請求項１または２記載の現像装置。
【請求項６】
前記外側円筒部材の内面で開口部周縁は、前記弾性層と対向する面の内側を斜めに切り落とした面が用いられることを特徴とする請求項１または２記載の現像装置。
【請求項７】
前記外側円筒部材の内面には、周方向に対して鋭角の凹凸部が多数形成されていることを特徴とする請求項１乃至６のうちのいずれか一つに記載の現像装置。
【請求項８】
前記内側円筒部材は、前記外側円筒部材と同じ回転中心を持つ断面形状が楕円形状であることを特徴とする請求項１乃至４のうちのいずれか一つに記載の現像装置。
【請求項９】
前記内側円筒部材は、前記外側円筒部材の回転中心に対して偏心した回転中心を持つことを特徴とする請求項１乃至４のうちのいずれか一つに記載の現像装置。
【請求項１０】
前記開口部は、前記外側円筒部材とは別に前記内側円筒部材にも少なくとも一つも受けられており、内側円筒部材側の開口部を通して該内側円筒部材の内外に前記現像剤が出入り可能であることを特徴とする請求項１乃至４のうちのいずれか一つに記載の現像装置。
【請求項１１】
前記弾性層は、前記現像ローラに前記外側円筒部材の開口部が対向する際に前記開口部から膨張変形して該開口部から突出する回転位相が得られるタイミングで移動されることを特徴とする請求項１乃至１１のうちのいずれか一つに記載の現像装置。
【請求項１２】
前記現像剤には、オイル含有シリカを後処理剤に用いたトナーが用いられることを特徴とする請求項１乃至１１のうちのいずれか一つに記載の現像装置。
【請求項１３】
請求項１乃至１２のうちのいずれか一つに記載の現像装置を用い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、現像装置および画像形成装置に関し、さらに詳しくは、一成分系現像剤を対象とした帯電機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
複写機やプリンタあるいはファクシミリ装置や印刷機などの画像形成装置においては、潜像担持体である感光体上に形成された静電潜像を現像装置により可視像処理し、可視像をシートなどに転写することにより記録出力を得ることができる。
【０００３】
現像に用いられる現像剤の一つに、非磁性トナーを用いる一成分系現像剤がある。
非磁性一成分系現像剤の帯電および層形成方式には、次の方式が知られている。
第1に、弾性体や剛体あるいはこれらを組み合わせた層厚規制ブレードを現像ローラに押し当て、その当接部を通過する現像剤を摩擦帯電（荷電）させる方式、第２に、層厚規制ブレードと現像ローラの間に電圧を印加する電荷注入帯電がある。またこれとは別に、現像剤へ直接、電子／イオンを照射して帯電させる方式も知られている。
【０００４】
上述した方式では、現像剤の摩擦帯電に用いられる領域として層厚規制ブレードと現像ローラとの当接位置という極めて狭い範囲が用いられることから、現像剤に一定量以上の帯電量を付与することが難しい場合がある。
そこで、現像剤の摩擦帯電領域として、上述した位置とは別に、現像ローラに供給ローラを圧接さえた領域を用いることがある。
図１４は、上述した現像ローラと供給ローラの圧接位置を摩擦帯電領域として用いる場合の構成を示す図である。
図１４において、現像槽内には、層厚規制ブレードＡが押し当てられている現像ローラＢと現像ローラＢに当接することで現像剤を摩擦帯電できる供給ローラＣが備えられている。
この構成では、供給ローラＣとの接触位置Ｎで摩擦帯電された一成分系現像剤が現像ローラＢに汲み上げられ、層厚規制ブレードＡによって摩擦帯電されたトナーの連鎖により穂立ち状態に層形成される。
しかし、この構成では、層厚規制ブレードＡに到達する前の一成分系現像剤が一定量以上に帯電されていないと現像剤同士の連鎖が得られず、層厚規制ブレードによる層形成が正常に行われない。
【０００５】
このような不具合を解消するために、層厚規制ブレードに向けて移動する現像剤を、現像ローラＢと供給ローラＣとが当接する位置（接触ニップ部）Ｎで摩擦帯電させることが行われている。
しかし、ローラ同士の接触ニップ部Ｎの長さは、各ローラの外径寸法などに影響を受けて、現像剤を一定量以上の帯電量を保持させるには不十分な長さとなる場合がある。
例えば、ゴム層素材を用いた現像ローラＢの外径が２０ｍｍであり、弾性発泡部材が用いられている供給ローラＣ外径が１３ｍｍである場合、接触ニップ部での食い込み量を２ｍｍとすると、周方向での接触ニップ幅が約７．５ｍｍ程度しか得られない。
しかも、カウンタ回転方式を用いた場合には、接触ニップ部において両方のローラの移動方向が逆方向となるため、現像剤の進入が阻まれやすくなる。
このため、接触ニップ部Ｎの長さを通過した現像剤のうちで一定量以上の帯電量を持たない現像剤は、層厚規制ブレードＡによって跳ね返されて層形成が行われずに、図１４において符号Ｌ１で示す層厚規制ブレード手前で滞留することになる。
【０００６】
一定量以上の帯電量を持たない現像剤が層厚規制ブレードＡの手前に滞留していると、現像スリーブＢ上を移動する現像剤の帯電量を下げてしまう虞がある。この結果、現像ローラＢ上を移動する現像剤の帯電量が低下し、層厚規制ブレードＡを通過した現像剤の層厚が所定の厚さにならないで現像に必要な担持量が得られていない状態となる。
しかも、現像剤は経時劣化を起こす材料であり、具体的には、トナー母体に付着しているシリカなどの外添剤粒子が剥がれ落ちてしまい、トナーの接触媒体が減少することで帯電性が低下する。これによって、接触ニップ幅を用いただけでは、満足すべき帯電量を現像剤に付与できないことが原因となって、接触ニップ幅がさらに小さくなるのと同じ結果となる。
【０００７】
このような経時劣化による帯電量が低下した場合の影響は、現像剤の消費量が多くなるベタ画像を形成する際に顕著となる。
図１４（Ｂ）は、層厚規制ブレードＡを通過する前の現像ローラＢ上での現像剤層の帯電量とベタ画像印刷可能枚数（ベタ追従枚数）の関係を示す線図である。なお、ローラ上での帯電量は、トナー吸引時のローラへの流れ込み電荷量をエレクトロメータで測定した。
図１４（Ｂ）において明らかなように、新品時にはトナー層での帯電量が約−１５〜−２０μＣ／ｇである。この帯電量では、ベタ追従枚数が３０〜５０枚を維持することができる。
しかし、長期間稼動後において接触ニップ部を通過した後でのトナー層の荷電量は約−３〜−４μＣ／ｇまで落ちてしまうため、ベタ画像の連続印刷ができない状態になってしまう。
【０００８】
そこで、摩擦帯電を促進するための構成として、図１４（Ｃ）に示すように、供給ローラの接触ニップ部とは別の位置で供給ローラに接触する接触部材Ｄを設けた構成が提案されている（例えば、特許文献１）。
しかし、この構成では、接触部材が供給ローラの一部に食い込むだけであるので、摩擦帯電領域と拡大する効果が少ない。しかも、図１４（Ｄ）において矢印で示すように、接触部材の存在により供給ローラＣの回転に伴い移動する現像剤の移動が阻害されてしまい、滞留した現像剤であるトナーの軟凝集による固着の原因となる。
【０００９】
このような現像剤の帯電量が不十分となる不具合を解消するために、周壁にトナーの出入り口が形成されている中空ローラの内部に帯電粒子とトナーを混在させ、攪拌混合することによりトナーの摩擦帯電を行う構成が提案されている（例えば、特許文献２）。
【００１０】
また、現像ローラに対向するローラとして中空ローラを用いる構成としては、現像ローラの周面に当接した際にその周面形状に倣って窪む状態に変形することができる中空ローラがある（例えば、特許文献３）。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
上記特許文献に開示されている構成では、次の問題がある。
特許文献２に開示されている構成では、特許文献１に開示されている構成での不具合を解消できる反面、摩擦帯電時に帯電粒子との組み合わせが必要となる。つまり、特許文献２に開示の構成は、現像剤として用いられるトナーと帯電粒子とを攪拌混合するという、いわば、二成分系現像剤を用いる場合と同様な摩擦帯電を行った上で現像剤を排出する構成である。従って、現像剤自体を用いた帯電を得られないと共に、帯電粒子とトナーとの混合比率によってはトナーの帯電量を一定量以上に保持させることができない虞がある。
【００１２】
また、特許文献２に開示の構成では、トナーの帯電効率が中空ローラの回転速度に依存することから、上述した混合率との兼ね合いなどにより制御が複雑になる。
さらに、トナーと混在させた帯電粒子は、経時劣化によって外形が変化するとトナー出入り口から排出される虞があり現像スリーブでの層形成の障害となる。
一方、特許文献３に開示されている構成では、中空ローラからなる供給ローラを現像ローラに圧接させて接触ニップ部の長さを長くしている。しかし、接触ニップ部の長さに応じた荷電状態であることから、荷電量を増やすには接触ニップ部の長さを長くする必要がある。このため、両方のローラ間での圧接力を強くして接触ニップ部の長さを長くした場合、ローラ同士の機械的強度に影響があり、構造の大型化や補強機構などの特別な構成が必要となる虞がある。
【００１３】
本発明の目的は、一成分系現像剤の帯電に際しての問題に鑑み、特別な構成要素を追加することなく、摩擦帯電量を一定量以上確保して画像品質を低下させようにできる構成を備えた現像装置および画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
この目的を達成するため、本発明は、潜像担持体上の静電潜像に対して現像剤を供給して可視像処理する現像ローラ、該現像ローラに押し付けられて該現像ローラ上に担持されている現像剤の層厚を規制する層厚規制部材、前記現像ローラに圧接して前記現像剤を供給可能な供給ローラを備えて一成分系現像剤を用いる現像装置であって、
前記供給ローラは、外側円筒部材と内側円筒部材を備えた二重構造のローラであり、
少なくとも前記内側円筒部材の外周表面には前記現像剤を捕獲可能な弾性層が設けられ、
前記外側円筒部材には外周表面に貫通孔からなる開口部が設けられ、
前記外側円筒部材と内側円筒部材とは同方向若しくは逆方向に線速差を与えて回転可能であり、
前記弾性層は、前記供給ローラの径方向に膨縮可能な材料が用いられ、前記開口部に至るまでの間、前記外側円筒部材の内面に当接しながら移動して前記現像剤を引き摺りながら移動させ、前記開口部に対向したときに膨張変形することにより前記現像剤を弾き飛ばすことが可能であることを特徴とする現像装置にある。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、二重構造のローラ間に現像剤が入り込むことでローラ周面に沿った摩擦帯電領域を確保できる。特に、ローラ同士に速度差があるのでローラ間に位置する弾性層に捕獲された現像剤は、摩擦帯電機会を増やされて帯電量を増加させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施形態に係る現像装置を用いるプロセスカートリッジを示す模式図である。
【図２】本発明の実施形態に係る現像装置の構成を説明するための模式図である。
【図３】図２に示した現像装置に用いられる供給ローラでの開口部の大きさおよび開口数に関する実施例の諸元を示す表図である。
【図４】図３に示した諸元に基づく実施例での走行枚数と現像ローラ上でのトナー帯電量との関係を説明するための線図である。
【図５】図２に示した現像装置に用いられる供給ローラの構成を説明するための図である。
【図６】図５に示した供給ローラに用いられる被覆部材の変形状態を説明するための図である。
【図７】図６に示した被覆部材の変形状態に応じた現像剤の移動状態を説明するための要部拡大図である。
【図８】図６に示した被覆部材を用いた供給ローラでの現像剤の移動状態を説明するための図である。
【図９】図２に示した現像装置に用いられる外側円筒部材の要部変形例を示す図である。
【図１０】図５に示した供給ローラの変形例を示す図である。
【図１１】図５に示した供給ローラのさらに別の変形例を示す図である。
【図１２】図５に示した供給ローラの要部変形例を示す図である。
【図１３】図１に示したプロセスカートリッジを用いる画像形成装置の構成を説明するための模式図である。
【図１４】現像装置の従来構造およびこの構造によるトナー帯電量の経時変化を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図に示す実施例により本発明を実施するための形態について説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る現像装置を備えたプロセスカートリッジを示す図である。
同図においてプロセスカートリッジ１００は、潜像担持体であるドラム状の感光体２およびこれの周囲に画像形成処理のために用いられる装置を纏めて収容している。画像形成処理に用いられる装置として、帯電装置３、現像装置４、クリーニング装置５が備えられている。
【００１８】
現像装置４には、一成分系現像剤を収容可能な現像剤収容室１０１および現像剤供給室１０２を備えた現像槽が備えられている。
現像剤供給室１０２には、現像ローラ１０３，層厚規制部材１０４および供給ローラ１０５が配置されている。
現像ローラ１０３は、感光体２上の静電潜像に対して現像剤を供給して可視像処理するために用いられる部材である。
層厚規制部材１０４は、現像ローラ１０３に押し付けられて現像ローラ１０３上に担持されている現像剤の層厚を規制するために用いられる部材である。
供給ローラ１０５は、現像ローラ１０３に圧接されて現像剤を供給可能な部材として用いられる。
【００１９】
現像剤供給室１０２では、現像剤が現像剤収容室１０１から導入されると回転自在のアジテータ１０６によって撹拌されることで凝集を防止され、供給ローラ１０５に供給される。
現像剤収容室１０１と現像剤供給室１０２との間には、仕切り壁１１２が設けられており仕切り壁１１２には、両方の空間を連通して現像剤を流通させる供給口１１４が形成されている。
【００２０】
以下に上述した各部材の詳細について説明する。
現像ローラ１０３には、図示しない電源から所定極性の現像バイアスが印加されている。
供給ローラ１０５には、現像ローラ１０３の電位に対して現像剤の帯電電位と同極性のオフセット電圧が供給バイアスとして印加されており、現像ローラ１０３との当接位置で予備帯電された現像剤を現像ローラ１０３に向け押し付けるようになっている。
ただし、供給ローラ１０５に印加する電圧の極性は、上記同極性に限るものではなく、現像剤の種類などに応じて現像ローラ１０３と同電位若しくは極性を反転させることも可能である。
【００２１】
現像ローラ１０３には、弾性ゴム層を被覆したローラが用いられ、さらに表面には現像剤と逆の極性に帯電し易い材料からなる表面コート層が設けられる。
弾性ゴム層は、感光体２との接触状態を均一に保つために、ＪＩＳ−Ａで５０度以下の硬度に設定され、さらに現像バイアスを作用させるために１０３〜１０１０Ωの電気抵抗値に設定される。さらに弾性ゴム層の表面粗さは、Ｒａで０．２〜２．０μｍに設定され、必要量の現像剤を表面に保持できるようにしてある。
現像ローラ１０３は、反時計方向に回転可能であり、表面に保持した現像剤を層厚規制部材１０４および感光体２との対向位置に搬送することができる。
【００２２】
層厚規制部材１０４は、ＳＵＳ３０４ＣＳＰ、ＳＵＳ３０１ＣＳＰあるいはリン青銅などの金属板バネ材料が用いられた片持ち梁状部材であり、現像ローラ１０３の表面に１０〜１００Ｎ／ｍの圧力で当接されている。層厚規制部材１０４は、上述した圧力により現像ローラ１０３と当接して現像剤の薄層化と共に摩擦帯電による電荷を付与することができる。さらに層厚規制部材１０４には、摩擦帯電を補助するために、現像ローラ１０３に印加した電位に対して現像剤の帯電極性と同極性にオフセットした電圧が規制バイアスとして印加されている。
【００２３】
感光体２は、時計回りの方向に回転駆動されており、現像ローラ１０３の表面は、感光体２との対向位置において感光体２の進行方向と同方向に移動する。
現像ローラ１０３上で薄層化された現像剤は、現像ローラ１０３の回転によって感光体２との対向位置へ搬送される。搬送された現像剤は、現像ローラ１０３に印加された現像バイアスと感光体２上の静電潜像によって形成される潜像電界に応じて、感光体２表面に移動し静電潜像を可視像処理する。
感光体ドラム２上に現像されずに現像ローラ１０３上に残された現像剤が再び現像剤供給室１０２内へと戻る部分には、封止シール１１５が現像ローラ１０３に当接して設けられ、現像剤が現像装置外部に漏れ出ないように封止される。
【００２４】
プロセスカートリッジ１００には、粉砕法もしくは重合法により製造されたトナーが充填されている。そのトナーは、外添剤としてシリコンオイルを含有したシリカを用いることもできる。外添剤としてシリコンオイル含有シリカを用いる効果は、プロセスカートリッジの長寿命化やクリーニング性の向上や転写効率の向上が挙げられる。
【００２５】
図２は、プロセスカートリッジ１００内の感光体２および現像装置４の要部を示す図である。
同図において、現像装置４に備えられている供給ローラ１０５は、外側円筒部材１０５ａおよび内側円筒部材１０５ｂを備えた二重構造のローラであり、外側円筒部材１０５ａには、外周表面に貫通孔からなる開口部１０５ｃが形成されている。
【００２６】
開口部１０５ｃの数および大きさは、トナーの供給量に応じて選択でき、本実施例では、図３に示す種類の選択が可能である。
図３では、開口部１０５ｃの数および大きさの種別を実施例１〜４として示してある。
【００２７】
供給ローラ１０５における外側円筒部材１０５ａおよび内側円筒部材１０５ｂの間には内側円筒部材１０５ｂから外側円筒部材１０５ａに向けて現像剤として用いられるトナーの移動を円滑にするためのバイアスが印加されている。具体的には、内側円筒部材１０５ｂの電位が外側円筒部材１０５ａの電位よりも低い関係となるバイアス関係が持たされている。
【００２８】
本実施例は以上のような構成であるから、現像剤供給室１０２内の現像剤が供給ローラ１０５の外側円筒部材１０５ａに形成されている開口部１０５ｃから内側円筒部材１０５ｂとの間の間隙に入り込むことができる。これにより、現像剤は、二重構造により得られた外側および内側の各円筒部材１０５ａ、１０５ｂとの間で周方向の領域を循環することにより摩擦帯電される。
【００２９】
本実施例においては、現像剤の摩擦帯電に必要な領域が二重構造をなすローラ間の間隙で周方向に沿った空間となるので、図１４に示した現像ローラ１０３と供給ローラ１０５とが当接する接触ニップ部での摩擦帯電領域よりも拡大されて摩擦帯電機会が増加される。
このため、接触ニップ部での帯電摩擦時と違って、帯電に必要なバイアス機構などを必要とすることなく現像剤の帯電量を増加させて一定量以上の電荷を帯びさせることが可能となる。しかも、本実施例においては、図１４（Ｃ）に示したような、供給ローラ１０５に対して現像剤の摩擦帯電を促すための接触部材などを設けないですむので、現像剤の移動を阻害することもないので移動時での摩擦帯電性を向上させることも可能となる。
【００３０】
図４は、図２に示した開口部１０５ｃの種類に基づく現像剤の帯電量を図１４に示した構成の場合と対比した実験結果である。
同図からも明らかなように、層厚規制部材１０４によって層厚規制される前の現像ローラ１０３上での現像剤の帯電量は、走行枚数が増加した場合でもほぼ一定量である−１５μＣ／ｇ以上を維持されている結果が得られた。このことは、図１４で示した構成の場合に対して顕著な違いとして現れる。
なお、二つの円筒部材間にバイアスを印加して予備帯電においてバイアス荷電することも可能である。
この場合には、摩擦帯電の効果がさらに上昇し、経時劣化によりトナー母体から外添剤粒子が剥がれ落ちた場合でも充分な摩擦帯電機会を与えることができるので、トナー劣化後でも−１５μＣ／ｇ以上を保つことができる。
【００３１】
次に、供給ローラ１０５を用いた現像剤の摩擦帯電効率を向上させるための構成について図５を用いて説明する。
図５において、二重構造からなる供給ローラ１０５は、少なくとも内側円筒部材１０５ｂの外周表面に現像剤を捕獲可能な弾性層が設けられ、さらに稼働時には、両方の円筒部材が同方向若しくは逆方向に速度差が与えられて回転される。
図５（Ａ）は、供給ローラ１０５の外観図であり、図５（Ｂ）は供給ローラ１０５の横断面図である。
図５（Ａ）において外側円筒部材１０５ａの外周表面には貫通孔からなる開口部１０５ｃが形成されており、内側円筒部材１０５ｂの外周表面には、図５（Ｂ）に示すように、被覆部材１０５ｇが設けられている。なお、図５（Ｂ）には、図５（Ａ）に示した開口部１０５ｃが周方向の等分位置に４箇所設けられている場合が示されている。
【００３２】
被覆部材は、符号１０５ｇで示したように、内側円筒部材１０５ｂ側のみでなく外側円筒部材１０５ａ側にも設けられ、両方の円筒部材１０５ａ、１０５ｂの外表面が被覆部材１０５ｆ、１０５ｇによって覆われている。
内側円筒部材１０５ｂの外表面を覆う被覆部材１０５ｇは、供給ローラ１０５の径方向に膨縮可能な材料からなる弾性層（便宜上、被覆部材と同じ符号１０５ｇを用いる）が用いられている。
【００３３】
円筒部材１０５ａ、１０５ｂは、金属加工品や樹脂成型品が用いられる。また、弾性層を構成する被覆部材１０５ｆ、１０５ｇは、一成分系現像剤のトナーを捕獲可能で捕獲したトナーを現像ローラ１０３や外側円筒部材１０５ａの内壁との間で摩擦帯電可能な部材が用いられる。
具体的には、供給ローラ１０５の径方向に膨縮可能な、セル系が１００〜２００μｍ程度の連泡の発泡性弾性部材、いわゆる発泡部材が用いられて現像剤を捕獲可能な弾性層を構成している。これにより、現像剤供給室１０２内の現像剤は、供給ローラ１０５の外側円筒部材１０５ａに形成されている開口部１０５ｃから進入すると被覆部材１０５ｇの連泡内に捕獲されることになる。
被覆部材としては、現像剤に用いられるトナーを捕獲して搬送可能な弾性部材であれば良く、例えば、複数の繊維を周方向に並べたブラシやフェルトあるいは毛状の部材やマイラーなどのシート材を使用可能である。
また、内側円筒部材１０５ｂおよび外側円筒部材１０５ａ自体を弾性体で作成しても良い。なお、図５において符号１０５ｅは、回転軸を示している。
【００３４】
一方、円筒部材同士の速度差に関しては、一例として次の条件が割り当てられる。
現像ローラ１０３が２００ｍｍ／ｓの速度である場合、外側円筒部材１０５ａの線速が現像ローラ１０３と同方向で２００ｍｍ／ｓのとき、内側円筒部材１０５ｂの線速を現像ローラ１０３と同方向で１００ｍｍ／ｓに決めた速度差が割り当てられている。
外側円筒部材１０５ａの速度は、速ければ速いほど供給能力は高いが、速すぎるとトナーの落下速度が追いつかずに、供給ローラ１０５が空転してしまうため逆に効率は悪くなる。また内側円筒部材１０５ｂは、従動としても良い。外側円筒部材１０５ａと内側円筒部材１０５ｂの線速差が大きくなればなるほど、摩擦帯電効率は上昇するという作用が得られる。
つまり、被覆部材１０５ｇに捕獲された現像剤は、外側円筒部材１０５ａと内側円筒部材１０５ｂとの間で生じる速度差を利用して連泡内で擦られて摩擦帯電されることになる。
【００３５】
図６は、上述した外側円筒部材１０５ａおよび内側円筒部材１０５ｂに与えられた諸元に基づく作用を説明するための図である。
同図において、外側円筒部材１０５ａと内側円筒部材１０５ｂとは一定の速度差を以て回転移動すると、図中、矢印で示す方向に内側円筒部材１０５ｂが移動し、内側円筒部材１０５ｂの外表面に位置する弾性層である被覆部材１０５ｇも移動する。
弾性層である被覆部材１０５ｇは、外側円筒部材１０５ａの内面を移動する際には収縮変形し、外側円筒部材１０５ａの開口部１０５ｃに達すると供給ローラ１０５の径方向に沿って膨張変形することにより開口部１０５ｃから外部に向けて突出する。
このとき、被覆部材１０５ｇは、その移動方向において開口部１０５ｃの周縁上流側で、収縮変形から形状復元力によって膨張変形し、この動作に応じて捕獲していたトナーを外部に弾き飛ばして外側円筒部材１０５ａの外側に向けて放出することができる。被覆部材１０５ｇは、移動方向において開口部１０５ｃの周縁下流側で、外側円筒部材１０５ａの内面に向けて収縮変形し、内側円筒部材１０５ｂの移動に連動する。図６において矢印Ｆ１は被覆部材１０５ｇが膨張変形する方向を示し、矢印Ｆ２は被覆部材１０５ｇが収縮変形する方向をそれぞれ示している。
【００３６】
図７は、図６に示した被覆部材の変形に応じた現像剤の移動状態を示す図である。
同図において、外側円筒部材１０５ａの非開口部では、内側被覆部材１０５ｇが内側円筒部材１０５ｂと外側円筒部材１０５ａで厚さＤ２に圧縮されており、開口部１０５ｃにおいて厚さＤ１まで復元する。例えばＤ１は２．５ｍｍであり、Ｄ２は０．５ｍｍである。
外側円筒部材１０５ａの厚さＤ４は例えば１．５ｍｍの厚さで、その開口部周縁の端部は内側円筒部材１０５ｂ側に位置する被覆部材１０５ｇと滑らかに摺動できるように例えば円筒内側に丸み形状等の加工を施されている。端部の形状としては、円筒内側を斜めに切り落とした面となるように鋭角に切り落とすような構成でも良い。この場合には、内側円筒部材１０５ｂ側の被覆部材１０５ｇと対向する面の内側の開口幅が外側の開口幅よりも大きくなる関係が用いられる。
図７においてトナーは、内側円筒部材１０５ｂ側に位置する被覆部材１０５ｇに捕獲されながら内側円筒部材１０５ｂと外側円筒部材１０５ａの内部を移動し、矢印Ｆ３で示すような経路をたどって開口部１０２ｃの外部へ移動することができる。
【００３７】
図８は、図６に示した被覆部材１０５ｇの変形を利用した供給ローラ１０５での現像剤移動状態を示す図である。
同図において、現像剤であるトナーは、開口部１０５ｃに対する移動方向上流側から供給ローラ１０５の内部に取り込まれ、両方の円筒部材間での速度差を利用して内側円筒部材１０５ｂ側の被覆部材１０５ｇの連泡内で擦られて摩擦帯電される。開口部１０５ｃに対する現像剤の移動方向下流側では、開口部１０５ｃから被覆部材１０５ｇが膨張変形して突出することにより現像剤が外部に押し出され、外側円筒部材１０５ａ側の被覆部材１０５ｆに捕獲されて搬送されると現像ローラ１０３に供給される。図８に示す矢印は、現像剤の移動方向をそれぞれ示している。
【００３８】
図９は、外側円筒部材１０５ａの構成に関する変形例を示す図である。
同図において外側円筒部材１０５ｂの内面には、例えば、高さ１００μｍの凸形状のリブ１０５ｈが２００μｍの間隔で斜めに形成されて凹凸部が多数形成されている。凹凸の構造は回転方向に対して鋭角に設定されている。
溝の方向は約２ｍｍ四方ごとに異なる方向を向いており、斜めの凸形状のリブ１０５ｈが内側円筒部材１０５ｂと摺動することで、外側円筒部材１０５ａの内側に入り込んだトナーが軸方向で均等に攪拌される。リブ１０５ｈは凹型でもよく、溝の幅は、溝の間のトナーを掻き取れるようなサイズであればよい。また、トナーを均等に攪拌・摩擦帯電するためには、内側周面の表面粗さが粗くなるような構成でもよい。
このような構成は、平板表面を加工した後に円筒状に変形加工して作製して得ることが可能である。他にも、鋳造成型して中央の鋳型を回転させながら引き抜いたり、切削加工をしてもよい。ただし、鋳型を引き抜く場合、斜めのリブ形状を作成しようとすると軸に対してスパイラル形状が全面に施された形になり、軸方向に対してどちらか側に荷電トナーが偏らないようにその形状の構成を選択することが望ましい。
【００３９】
次に、供給ローラ１０５に関する要部の変形例について説明する。
図１０は、外側円筒部材１０５ａの構成として周方向で対応する位置に開口部１０５ｃを設け、内側円筒部材（便宜上、符号１０５ｂ’で示す）を、外側円筒部材１０５ａと同じ回転中心を持つ断面形状が楕円形状とされた例を示している。
この構成では、外側円筒部材１０５ａから導入された現像剤であるトナーが移動する際に外側円筒部材１０５ａの内面との間の間隙差により粉圧差を生じさせることができるので、移動するトナーの密度変化を利用して流動性を向上させることができる。つまり、上述した間隙差によって移動するトナーに粗密部分ができ、これにより一様に凝集された状態で移動する場合と違って流動性が向上し、供給性も安定する。
トナーの移動状態が変化する場合、現像ローラ１０３に外側円筒部材１０５ａの開口部１０５ｃが対向して当接する際に内側円筒部材１０５ｂの大径部が開口部１０５ｃに対向する回転位相が得られるように回転数を調整するとトナーの供給性を確保できる。
【００４０】
図１１は、供給ローラ１０５の要部に関する他の変形例を示す図である。
同図において外側円筒部材１０５ａは、図５（Ａ）に示した構成と同様に開口部１０５ｃが周方向の１箇所に形成され、内側円筒部材（便宜上、符号１０５ｂ１で示す）は、外側円筒部材１０５ａの回転中心に対して偏心させた回転中心を持たせてある。
この構成においても、図１０に示した構成と同様に、外側円筒部材１０５ａと内側円筒部材１０５ｂ１との間の間隙差によりトナーの粉圧差が生じやすくなる。これにより、トナーの流動性を向上させて安定した供給性を確保できる。
なお、この構成においても、現像ローラ１０３に外側円筒部材１０５ａの開口部１０５ｃが対向する際に内側円筒部材１９５ｂ１の最大外径を持つ周面が開口部１０５ｃに対向する回転位相が得られるように回転数を調整することでトナーの供給性が確保できる。
【００４１】
次に供給ローラ１０５の構成に関する変形例について説明する。
図１２に示す変形例では、外側円筒部材に設けられている開口部１０５ｃとは別に、内側円筒部材１０５ｂにも少なくとも一つの開口部１０５ｃ’が設けられている点が他の例と異なる。これにより、内側円筒部材１０５ｂ側の開口部１０５ｃ’を通して内側円筒部材１０５ｂの内外に現像剤が出入り可能である点が特徴となっている。
図１２において、供給ローラ１０５に用いられる外側円筒部材１０５ａおよび内側円筒部材１０５ｂは、共に中空ローラで構成されており、各ローラには、周方向で対向する位置にそれぞれ開口部１０５ｃ、１０５ｃ’が形成されている。
以上の構成においては、外側円筒部材１０５ａと内側円筒部材１０５ｂとの間に加えて内側円筒部材１０５ｂの内部に対しても現像剤が出入り可能である。このため、外側円筒部材１０５ａおよび内側円筒部材１０５ｂの外表面に加えて内面にも図５に示した被覆部材が設けられている。これにより、ローラ間の間隙内での現像剤の循環が促進されやすくなる。
外側円筒部材１０５ａおよび内側円筒部材１０５ｂに形成された開口部１０５ｃ、１０５ｃ’は、周方向で一致すると図１２（Ｂ）において矢印で示すように、現像剤の流路が構成される。これにより、ローラ内への現像剤であるトナーの取り込みおよび排出が容易となる。
この構成では、上述したように、各円筒部材の開口部１０５ｃ、１０５ｃ‘が一致すると、現像剤の流路が構成され、現像剤が各開口を通して流れることになる。
このため、現像ローラ１０３に各開口が一致した状態となるのを避けて外側円筒部材１０５ａの開口部１０５ｃから現像剤を押し出すことができるように、各円筒部材の開口部の回転位相が一致しない状態とすることが必要となる。
そこで、現像ローラ１０３に外側円筒部１０５ａの非開口部が対向する際に内側円筒部１０５ｂの非開口部が外側円筒部１０５ａの開口部に対向する回転位相が得られる回転速度を調整することが望ましい。
【００４２】
次に、上述した実施例に係る現像装置を備えたプロセスカートリッジが用いられる画像形成装置１の構成を作用と共に、図１３を用いて説明する。
図１３に示す画像形成装置１は、複数の色の画像形成が可能な作像ステーションを備えたカラープリンタであり、各作像ステーションには、図１に示したプロセスカートリッジ１００が配置されている。
プロセスカートリッジ１００に備えられている感光体２は、１次転写装置に用いられる中間転写ベルト７の展張面に沿って並べられている。各作像ステーションの感光体２に形成されたトナー像は、中間転写ベルト７に対して色毎のトナー像が一次転写ローラ８を介して中間転写ベルト７に順次転写される。
中間転写ベルト７は、駆動ローラ７Ａおよび従動ローラ７Ｂに掛回されて図示矢印方向に移動可能な部材である。中間転写ベルト７の展張方向一端側に位置する従動ローラ７Ｂと対向する位置には、中間転写ベルト７をはさんで二次転写ローラ１１が配置されており、二次転写ローラ１１により給紙装置１３から搬送されてくる用紙１０に対して重畳画像が一括転写される。
重畳画像を転写された用紙１０は、定着装置１２に搬送されて熱と圧力によりトナーが融解・浸透作用によって定着される。
給紙装置１３は、用紙を積載可能な給紙カートリッジ１３Ａおよび繰り出しコロ１３Ｂが備えられている。
給紙装置１３では、積載されている用紙のうちで最上位の用紙が繰り出され、繰り出された用紙が搬送路中に配置されているレジストローラ１４によるレジストタイミングを設定された上で、二次転写位置に向け給送される。
二次転写位置を通過した中間転写ベルト７は、クリーニング装置１５によって未転写トナーを除去されて次回の画像転写に備えられる。なお、図１３中、符号６は、書き込み装置を示している。
【００４３】
以上の実施例によれば、現像剤の摩擦帯電領域が現像ローラ１０３と供給ローラ１０５とで構成される接触ニップ部Ｎの長さ以上を確保できるので、現像剤の帯電量を増加させることが可能となる。しかも、二重構造のローラ同士に速度差を与えることで弾性層に捕獲された現像剤を強制的に擦りながら移動させることができるので、これによっても摩擦帯電量を増加させることができる。
また、被覆部材を用いる弾性層の膨縮変形により、上述した擦り作用に加えて膨張変形時に現像剤を外部に弾き飛ばすことができるので、外部に排出するためのバイアス機構などを必ずしも設けなくても安定した供給が確保できる。この結果、経時変化に拘わらず、現像剤に一定量以上の帯電量を維持させて画像品質の低下を防止することが可能となる。
【符号の説明】
【００４４】
１  画像形成装置
２  感光体
４  現像装置
１００  プロセスカートリッジ
１０３  現像ローラ
１０４  層厚規制部材  
１０５  供給ローラ
１０５ａ  外側円筒部材
１０５ｂ、１０５ｂ’、１０５ｂ１  内側円筒部材
１０５ｃ  開口部
１０５ｆ、１０５ｇ  被覆部材
１０５ｈ  リブ
【先行技術文献】
【特許文献】
【００４５】
【特許文献１】特開平１０−２１３９６３号公報
【特許文献２】特開２００８−０９０１００号公報
【特許文献３】特開平１１−２４９４１０号公報
【図１】
2015004729.tif 000003
【図２】
2015004729.tif 000004
【図３】
2015004729.tif 000005
【図４】
2015004729.tif 000006
【図５】
2015004729.tif 000007
【図６】
2015004729.tif 000008
【図７】
2015004729.tif 000009
【図８】
2015004729.tif 000010
【図９】
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【図１０】
2015004729.tif 000012
【図１１】
2015004729.tif 000013
【図１２】
2015004729.tif 000014
【図１３】
2015004729.tif 000015
【図１４】
2015004729.tif 000016