(57)【要約】      （修正有）【課題】自然落下による粉圧が高くなってもトナーの流動路を確保することにより層厚規定部や供給ローラ周辺での滞留による凝集や固着を防止して画像濃度の安定化および異常画像の発生防止が可能な構成を備えた現像装置を提供する。【解決手段】現像スリーブ２５Ｙ１、供給ローラ２５Ｙ２および層厚規定部材２５Ｙ３外地する現像剤供給空間２５ＹＦとこの空間に向け流下させるトナーを収容する現像剤収容空間２５ＹＫとを連通する開口部２５Ｙ４が層厚規定部材２５Ｙ３の直上以外の位置に設けられ、層厚規定部材２５Ｙ３周辺での堆積トナーによる凝集・固着を避けるようにし、これを重量平均粒径４〜８μｍ、平均円形度が０．９４以上のトナーに適用することを特徴としている。【選択図】図２
2008111968.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
潜像担持体に近接または接触して回転可能な現像剤担持体と、該現像剤担持体に対して現像剤を供給する現像剤供給部材と、上記現像剤担持体上に担持されている現像剤の層厚を規定する層厚規定部材とが収容されている現像剤供給空間を備え、該現像剤供給空間の上方には現像剤の収容空間が設けられたハウジングを備える現像装置において、
上記現像剤収容空間には、重量平均粒径が４〜８μｍ、平均円形度が０．９４以上の現像剤が収容され、該現像剤収容空間と上記現像剤供給空間とはその間に設けてある開口により連通させてあり、該開口が上記現像剤の層厚規定部材の直上以外で上記現像剤供給部材に向けて上記現像剤の落下を促す位置に設けられていることを特徴とする現像装置。
【請求項２】
上記現像剤は、重合法により生成された一成分系現像剤が用いられ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】
上記現像剤供給部材は、表面に発泡層を有し、該発泡層を上記現像剤担持体に圧接させて連動可能であることを特徴とする請求項１または２に記載の現像装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか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。
【請求項５】
請求項１乃至３のいずれかに記載の現像装置を有するプロセスカートリッジを備えて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、一成分系現像剤の供給機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
複写機やファクシミリ装置あるいはプリンタや印刷機などの画像形成装置においては、潜像担持体として用いられる感光体上に形成された静電潜像を現像装置から供給される、例えば、一成分系現像剤として用いられるトナーにより可視像処理し、可視像とされたトナー像を記録紙などに転写した後、トナー像を定着することで複写物や印刷出力とすることが知られている。
【０００３】
画像形成装置には、モノクロ画像を対象とするだけでなく、複数色の画像を重畳してフルカラーなどの複数色の画像を形成するようにした方式もあり、この方式を用いる方式としてタンデム方式がある（例えば、特許文献１）。
【０００４】
タンデム方式には、一例として、上記感光体の周囲に画像形成処理のための帯電装置、書込装置、現像装置およびクリーニング装置を纏めて収納したプロセスカートリッジを転写装置に用いられる転写ベルトの展張面に沿って複数配置した構成が知られている。
【０００５】
タンデム方式を用いる画像形成装置においては、転写ベルトの展張面に沿って各色の画像形成を行うプロセスカートリッジを配置することになるが、展張面が水平方向であると、その方向での設置スペースが大きくなり、結果として画像形成装置の同方向でのサイズが大型化する不具合がある。
【０００６】
そこで、転写ベルトを水平方向から傾斜させ、傾斜させた展張面に沿って各色の作像ステーションとして用いられるプロセスカートリッジを配置した構成が提案されている（例えば、特許文献２）。
【０００７】
一方、近年では高画質化が望まれてきており、このための方法として、小粒径トナーを用いることが提案されている（例えば、特許文献３）。  
【特許文献１】特開２００３−５４８６号公報
【特許文献２】特開２００６−９９１３１号公報
【特許文献３】特開２００４−２６４２３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
タンデム方式を用いる画像形成装置においては、転写ベルトの展張面上方にプロセスカートリッジを配置することが多く、各プロセスカートリッジにおいて転写ベルトと接触する感光体の上方位置に現像装置を配置することが多い。
【０００９】
現像装置は、感光体に対してトナーを供給する現像スリーブ、現像スリーブに向けトナーを移送する供給ローラ、現像スリーブ上に担持されるトナーの層厚を規定するブレードなどの層厚規定部材そしてトナー収容部とがハウジングに設けられることにより、感光体の側方に現像装置を配置する場合に比べて現像装置が占める水平方向でのスペースを小さくするようになっているが、この配置構成においては次のような問題がある。
【００１０】
トナー収容部は、現像スリーブや供給ローラが配置されているユニット内の空間上方に位置し、収容されているトナーが重力による自然落下によって供給ローラが配置されている空間内に導入されるようになっている。しかし、この構成では、落下したトナーが供給ローラ周面や層厚規定部材の上面に堆積するとその粉圧が高くなる。  
このため、各部材の周辺でのトナーの流動性が阻害されてしまい、トナーが均一に現像スリーブ向けて移動することができなくなり、現像スリーブに担持されるトナーの量に過不足が生じたりあるいは担持量の均一規定ができなくなることで画像濃度が安定しなくなる虞がある。また、層厚規定部周辺においてトナーの粉圧が高まると、現像スリーブと層厚規定部との間でトナーの凝集や固着が発生し、画像上に縦スジなどの異常画像が発生する虞がある。
【００１１】
このような問題は、高画質化を実現する小粒径トナーを用いた場合に集積密度が高くなること（トナー間での隙間が少なくなること）が原因して顕著となり、これを解消するためにトナーの粒径を大きくすることも考えられるが、この方法では所期の目的である高画質化が達成できない。
【００１２】
そこで、特許文献３に開示されているように、トナーの円形度を高くして流動性を高める方法や外添剤を増量して流動性を高める方法があるが、トナーの収容部が現像スリーブや層厚規定部の上方、特に直上に配置されている場合にはトナーの自然落下による粉圧によってトナーの流路が塞がれてしまい、トナーの流動性を確実に改善することができないのが現状である。
【００１３】
本発明の目的は、上記従来の現像装置における問題、特にトナーの自然落下を用いた導入構造における問題に鑑み、自然落下による粉圧が高くなってもトナーの流動路を確保することにより層厚規定部や供給ローラ周辺での滞留による凝集や固着を防止して画像濃度の安定化および異常画像の発生防止が可能な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、本発明は次の構成よりなる。
【００１５】
（１）潜像担持体に近接または接触して回転可能な現像剤担持体と、該現像剤担持体に対して現像剤を供給する現像剤供給部材と、上記現像剤担持体上に担持されている現像剤の層厚を規定する層厚規定部材とが収容されている現像剤供給空間を備え、該現像剤供給空間の上方には現像剤の収容空間が設けられたハウジングを備える現像装置において、
上記現像剤収容空間には、重量平均粒径が４〜８μｍ、平均円形度が０．９４以上の現像剤が収容され、該現像剤収容空間と上記現像剤供給空間とはその間に設けてある開口により連通させてあり、該開口が上記現像剤の層厚規定部材の直上以外で上記現像剤供給部材に向けて上記現像剤の落下を促す位置に設けられていることを特徴とする現像装置。
【００１６】
（２）上記現像剤は、重合法により生成された一成分系現像剤が用いられることを特徴とする（１）に記載の現像装置。
【００１７】
（３）上記現像剤供給部材は、表面に発泡層を有し、該発泡層を上記現像剤担持体に圧接させて連動可能であることを特徴とする（１）または（２）に記載の現像装置。
【００１８】
（４）（１）乃至（３）のいずれか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。
【００１９】
（５）（１）乃至（３）のいずれかに記載の現像装置を有するプロセスカートリッジを備えてことを特徴とする画像形成装置。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、現像剤供給空間と現像剤収容空間とを連通させる開口が現像剤の層厚規定部材の直上以外で現像剤供給部材に対して現像剤の落下を促す位置に設けられているので、現像剤として小粒径および円形度を規定して流動性が低いものであっても、層厚規定部材に向けた現像剤の流下を生じさせないので、層厚規定部に堆積した場合の凝集や固着を防止して画像濃度の安定化および異常画像の発生防止が可能となる。
【００２１】
また本発明によれば、現像剤担持体に対して現像剤供給する現像剤供給部材が表面に発泡層を有した構成とすることで表面に現像剤を取り込みやすくして現像剤担持体への現像剤の供給効率を向上させることができる。
【００２２】
さらに本発明によれば、プロセスカートリッジを用いてこれを画像形成装置に対して着脱できるようにすることで保守・点検整備などの作業性を容易化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、図面に示す実施例により本発明を実施するための最良の形態について説明する。
【実施例】
【００２４】
図１は、本実施例による定着装置が適用される画像形成装置の一つを示す図であり、以下にその構成を説明する。  
図１に示す画像形成装置は、上述した４連タンデム方式によりフルカラー画像を形成可能な複写機あるいはプリンタが用いられる。  
画像形成装置には、この他に、受信した画像信号に基づき上述した複写機およびプリンタと同様な画像形成処理が可能なファクシミリ装置がある。なお、画像形成装置には、上述したカラー画像を対象とするだけでなく、単一色の画像を対象とする装置も勿論含まれる。
【００２５】
図１に示す画像形成装置２０は、色分解毎の画像を転写体として用いられる転写ベルトに順次転写する１次転写工程と、１次転写工程において重畳された画像を記録紙などに一括転写する２次転写工程とを実行する方式が用いられているが、上記転写ベルトに対して記録紙を静電吸着させ、記録紙を移動させる過程で各色の画像を重畳転写する方式とすることも可能である。
【００２６】
図１において、画像形成装置２０は、原稿画像に応じた各色毎の画像を形成する作像装置２１Ｙ、２１Ｃ、２１Ｍ、２１ＢＫとこれら作像装置に対向し、水平方向から傾斜させた展張面を有する転写ベルト２２Ａを主要部として備えた転写装置２２とを備えており、各作像装置は、転写ベルト２２Ａの展張面に沿ってその傾斜方向に並べられて配置されている。
【００２７】
作像装置は、ハウジングからなり画像形成装置２０の筐体に対して着脱可能に支持されたプロセスカートリッジを備えており、各色で同じ構成とされているので、イエロー画像の作像装置２１Ｙを対象として説明すると次の通りである。  
イエロー画像の作像装置２１Ｙに用いられるプロセスカートリッジには、潜像担持体として回転可能な感光体ドラム２３Ｙ、感光体ドラム２３Ｙの回転方向（図１に示す構成では時計方向）に沿って順に配置されている帯電装置２４Ｙ、現像装置２５Ｙ、クリーニング装置２６Ｙが装備されており、帯電装置２４Ｙと現像装置２５Ｙとの間で書き込み装置２７からの書き込み光２７Ｙにより色分解された色に対応する画像情報に応じた静電潜像を形成する構成が用いられる。  
図１に示す画像形成装置２０においては、感光体ドラム２３Ｙの周速が１５０ｍｍ／ｓｅｃに設定され、また、帯電装置２４Ｙは、図示しない高圧電源により所定の帯電バイアスが印加されて感光体ドラム２３Ｙの表面を−５００Ｖに位置用帯電させるようになっている。書き込み装置２７には、レーザダイオードを用いたレーザビームスキャナやＬＥＤが書き込み光源として用いられる。
【００２８】
現像装置２５Ｙは、図２において詳細を説明するが、一成分系現像剤を感光体ドラム２３Ｙに接触させる方式であり、図示しないバイアス電源からの現像バイアスを現像時に印加するようになっている。
【００２９】
転写装置２２は、転写体としての転写ベルト２２Ａが複数のローラ２２Ａ１〜２２Ａ４に掛け回されている図示矢印方向に展張面を移動させるようになっており、各作像装置における感光体ドラムと対向する位置には転写バイアスを印加する転写バイアス手段２２Ｙ、２２Ｃ、２２Ｍ、２２ＢＫがそれぞれ配置されている。転写装置２２には、図示しない給紙装置から給送されてくる記録紙Ｓがレジストローラ２８によりレジストタイミングを設定され２次転写ローラ２９の位置に向け繰り出されるようになっている。転写ベルト２２Ａは、転写後に残留する未転写トナーがクリーニング装置３０によって除去されるようになっている。
【００３０】
現像装置（便宜上、イエロー画像を対象とした符号２５Ｙを用いる）は、その詳細が図２に示されている。  
図２は、各作像装置の詳細を示す図であり、同図において作像装置２１Ｙに用いられるプロセスカートリッジ１００には、転写ベルト２２Ａの上方に位置して接触する感光体ドラム２３Ｙ、帯電装置２４Ｙ、現像装置２５Ｙ，クリーニング装置２６Ｙが収容されている。
【００３１】
現像装置２５Ｙは、感光体ドラム２３Ｙに接触もしくは近接して回転可能な現像剤担持体としての現像スリーブ２５Ｙ１と、現像スリーブ２５Ｙ１の近傍で現像スリーブ２５Ｙ１に接触しながら連動可能な現像剤供給部材としての供給ローラ２５Ｙ２と、現像スリーブ２５Ｙ１上に担持される一成分系現像剤の担持量に影響する層厚を規定するブレードからなる層厚規定部材２５Ｙ３とを有している。
【００３２】
現像ローラ２５Ｙ１には、弾性ゴム層を被覆したローラが用いられ、さらに表面にはトナーと逆の極性に帯電しやすい材料から成る表面コート層が設けられて構成されている。上記弾性ゴム層は、感光体ドラム２３Ｙ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ている。現像ローラ２５Ｙ１の表面粗さはＲａで０．２〜２．０μｍに設定され、必要量のトナーが表面に保持されるようになっている。
【００３３】
また、現像ローラ２５Ｙ１は、図２において反時計回りの方向に回転し、表面に担持した一成分系現像剤に相当するトナーを層厚規制部材２５Ｙ３および感光体ドラム２３Ｙとの対向位置に向け搬送することができるようになっている。
【００３４】
供給ローラ２５Ｙ２は、その表面に空孔（セル）を有した構造の発泡材料が被覆されて発泡層を形成されており、現像剤供給空間２５ＹＦ内に流下してきたトナーを効率よく付着させて取り込むとともに、現像スリーブ２５Ｙ１との当接部での圧力集中によるトナー劣化を防止している。  
また発泡材料にはカーボン微粒子を含有させた導電性のものが用いられ１０３〜１０１３Ωの電気抵抗値に設定される。供給ローラ２５Ｙ２には、現像スリーブ２５Ｙ１に印加される現像バイアスに対してトナーの帯電極性と同方向にオフセットさせた値の供給バイアスが印加されるようになっている。  
この供給バイアスは、現像スリーブ２５Ｙ１との当接部で予備帯電されたトナーを現像スリーブ２５Ｙ１に押し付ける方向に作用させるために用いられる。また、供給ローラ２５Ｙ２は、図２において反時計回りの方向に回転し、表面に付着させたトナーを現像スリーブ２５Ｙ１の表面に塗布供給するようになっている。
【００３５】
層厚規定部材２５Ｙ３は、ＳＵＳ３０４ＣＳＰやＳＵＳ３０１ＣＳＰまたはリン青銅等の金属板バネ材料を用いた板部材で構成され、自由端側が現像スリーブ２５Ｙ１の表面に１０〜１００Ｎ／ｍの押圧力で当接させてあり、その押圧面の下方を通過したトナーを薄層化するとともに摩擦帯電によって電荷を付与するようになっている。さらに層厚規制部材２５Ｙ３には、摩擦帯電を補助するために、現像バイアスに対してトナーの帯電極性と同方向にオフセットさせた値の規制バイアスが印加されている。なお、符号２５Ｙ６は、トナーの漏洩防止用封止シールであり、感光体ドラム２３Ｙ上に現像されずに現像スリーブ２５Ｙ１周面に残留したトナーが再度現像剤供給空間２５ＹＦ内に戻る位置に先端を当接させて設けてある。
【００３６】
現像スリーブ２５Ｙ１、供給ローラ２５Ｙ２および層厚規定部材２５Ｙ３は、作像装置２５Ｙの外郭を構成するハウジングに形成されている現像剤供給空間２５ＹＦにそれぞれ配置されており、現像剤供給空間２５ＹＦには、その上方に一成分系現像剤を収容可能な現像剤収容空間２５ＹＫが開口２５Ｙ４を介して連通させてある。
【００３７】
現像剤収容空間２５ＹＫには、収容されている一成分系現像剤を攪拌する攪拌部材２５Ｙ５が設けられており、現像剤の摩擦帯電および開口２５Ｙ４を介した供給ローラ２５Ｙ２への現像剤の流下を促進するようになっている。
【００３８】
本実施例では、現像剤供給空間２５ＹＦと現像剤収容空間２５ＹＫとを連通する開口２５Ｙ４の構成および使用する一成分系現像剤であるトナーとの関係に特徴がある。  
つまり、開口２５Ｙ４は、層厚規定部材２５Ｙ３の直上以外の位置に設けられており、現像剤収容空間２５ＹＫから流下するトナーが直接、層厚規定部材２５Ｙ３の周辺に堆積するのを避けるようになっている。本実施例では、図２において符号Ｌで示すように、層厚規定部材２５Ｙ３の先端部から供給ローラ２５Ｙ２側に偏った位置で開口２５Ｙ４が供給ローラ２５Ｙ２の上方に位置するように構成されており、これにより、層厚規定部材２５Ｙ３の上方が現像剤収容空間２５ＹＫの底部によってその空間と遮断されている。
【００３９】
一方、本実施例における一成分系現像剤として用いられるトナーは、重合法により製造されて重量平均粒径が４〜８μｍ、平均円形度が０．９４以上のトナーが用いられる。
【００４０】
本実施例は以上のような構成であるから、現像剤収容空間２５ＹＫから流下するトナーは、層厚規定部材２５Ｙ３の上方には流下しない供給ローラ２５Ｙ２に向け流下することができる。つまり、現像スリーブ２５Ｙ１や供給ローラ２５Ｙ２と違って、トナーの搬送機能がない層厚規定部材２５Ｙ３の周辺にトナーが流下しないので、堆積した場合に発生する粉圧による凝集や固着の虞をなくすことができる。これにより、層厚規定部材２５Ｙ３の周辺ではトナーの流動性が阻害されないので、現像スリーブ２５Ｙ１に向けた適正層厚を確実に設定することができ、現像スリーブ２５Ｙ１上でのトナーの均一担持が可能となる。
【００４１】
一方、現像剤収容空間２５ＹＫから流下するトナーは、供給ローラ２５Ｙ２に向けて移動することになるが、供給ローラ２５Ｙ２は回転しながらトナーを発泡槽内に取り込んで現像スリーブ２５Ｙ１に搬送することができることから、流下したトナーが堆積しにくい状態が得られ、凝集や固着が起こりにくくできる。
【００４２】
従って、層厚規定部材２５Ｙ３でのトナーの凝集や固着が起こりにくいことも併せて現像スリーブ２５Ｙ１での現像剤担持量が不均一となることがなく、また、凝集や固着が原因する画像上での縦スジ発生を防止することができる。
【００４３】
本実施例においては、トナーの物性を上述した条件としたため、以下に説明するように、小粒径トナーを用いた場合の凝集性や固着を防止することができた。  
表１は、本発明者による実験結果を示しており、この実験結果は、図２に示した現像装置の構成を用いてトナーの重量平均粒径と平均円形度を変更したトナーを用いて現像スリーブ２５Ｙ１への均一な供給に関する判断、均一供給が行われた場合の凝集・固着による縦スジの発生具合等の発生具合が相当している。
【００４４】
本実験において、トナーの重量平均粒径は、コールターカウンターＴＡ−ＩＩ（コールター社製）を用いて測定した。また、トナーの円形度は、光学的に粒子を検知して、投影面積の等しい相当円の周囲長で除した値であり、フロー式粒子像分析装置（ＦＰＩＡ−２０００；シスメックス社製）を用いて測定を行った。
実験は、トナー収容室（１０１）に容積の８０％に相当するトナー１８０ｇを充填し、８０００枚の連続印字を行った。
【００４５】
【表１】
2008111968.tif 000003
【００４６】
表１の結果から明らかなように、Ａ〜Ｃのトナーは、重量平均粒径を４〜８μｍ、平均円形度を０．９４以上としたもので、固着による縦スジムラ画像の発生も見られなかったが、トナーＤのように重量平均粒径が４μｍ未満のものやトナーＦのように平均円形度が０．９４未満のものでは充分なトナー流動を得ることが難しく、固着による縦スジムラが発生した。  
またトナーＦのように平均粒径が８μｍを越えるものでは、トナー流動確保は比較的容易となるが、画像チリ等による画像ドット再現性が劣るという結果が得られた。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明による現像装置を用いた画像形成装置の構成を説明する耐えｍの模式図である。
【図２】本発明による現像装置の構成を説明するための模式図である。
【符号の説明】
【００４８】
２０  画像形成装置
２１  作像装置
２２  転写装置
２２Ａ  転写ベルト
２３Ｙ  感光体ドラム
２５Ｙ  現像装置
２５Ｙ１  現像スリーブ
２５Ｙ２  供給スリーブ
２５Ｙ３  層厚規定部材
２５Ｙ４  開口
２５ＹＦ  現像剤供給空間
２５ＹＫ  現像剤収容空間
【図１】
2008111968.tif 000004
【図２】
2008111968.tif 000005