(57)【要約】【課題】非磁性一成分現像剤補給時のかぶりの増加を抑制し、使用開始時から使用終了時まで、高品質な画像を安定して出力できる現像装置、及び該現像装置を備えた画像形成装置を提供する。【解決手段】規制ブレード３１ｂが導電性であり、規制バイアス電源９により規制ブレード３１ｂに印加される電圧が、現像バイアス電源８により現像ローラ３１ａに印加される電圧よりも、トナーの正規帯電極性の方向に所定の電圧差分だけ大きな電圧であり、前記所定の電圧差分が５０［Ｖ］以上３００［Ｖ］以下であり、現像室３１に補給されるトナーの飽和摩擦帯電量の絶対値が４０［ｍＣ／ｋｇ］以上１００［ｍＣ／ｋｇ］以下であることを特徴とする。【選択図】図２
2008310294.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
非磁性一成分現像剤を収容する現像剤収容室と、
前記現像剤収容室から開口部を介して現像剤が補給される現像室と、
現像剤を担持搬送する現像剤担持体と、
前記現像剤担持体に担持された現像剤の層厚を規制する層厚規制部材と、
前記現像剤担持体に電圧を印加する第一の電圧印加手段と、
前記層厚規制部材に電圧を印加する第二の電圧印加手段と、
を備えた現像装置において、
前記層厚規制部材が導電性であり、
前記第二の電圧印加手段により前記層厚規制部材に印加される電圧が、前記第一の電圧印加手段により前記現像剤担持体に印加される電圧よりも、現像剤の正規帯電極性の方向に所定の電圧差分だけ大きな電圧であり、
前記所定の電圧差分が５０［Ｖ］以上３００［Ｖ］以下であり、
前記現像室に補給される現像剤の飽和摩擦帯電量の絶対値が４０［ｍＣ／ｋｇ］以上１００［ｍＣ／ｋｇ］以下である
ことを特徴とする現像装置。
【請求項２】
前記現像剤担持体の表面の算術平均粗さ（Ｒａ）が０．３［μｍ］以下であ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】
前記現像剤収容室に回転自在に設けられ、現像剤を撹拌する現像剤撹拌部材と、
前記現像室に回転自在に設けられ、前記現像剤担持体に現像剤を供給する現像剤供給部材と、
を備え、
前記現像剤収容室は、使用状態の姿勢で前記現像室の上方に配置され、
前記現像剤撹拌部材の回転半径をｒ１とし、前記現像剤撹拌部材の回転中心から前記開口部までの距離をｒ２とした場合に、前記現像剤撹拌部材が前記開口部に対して近接した位置において、
０［ｍｍ］≦ｒ２−ｒ１≦５［ｍｍ］
の関係を満足し、
前記現像剤供給部材の回転半径をｒ３とし、前記現像剤供給部材の回転中心から前記開口部までの距離をｒ４とした場合に、前記現像剤供給部材が前記開口部に対して近接した位置において、
５［ｍｍ］≦ｒ４−ｒ３≦１５［ｍｍ］
の関係を満足す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】
前記開口部は、前記現像剤供給部材の回転軸方向を長手方向とする長穴形状に設けられており、
前記開口部における前記長手方向に直交する方向の幅が、５［ｍｍ］以上２０［ｍｍ］以下であることを特徴とする請求項３に記載の現像装置。
【請求項５】
前記現像剤供給部材に電圧を印加する第三の電圧印加手段を備え、
第三の電圧印加手段により前記現像剤供給部材に印加される電圧が、前記第一の電圧印加手段により前記現像剤担持体に印加される電圧よりも、現像剤の正規帯電極性の方向に所定の電圧差分だけ大きな電圧であり、
前記所定の電圧差分が５０［Ｖ］以上１０００［Ｖ］以下であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の現像装置。
【請求項６】
前記現像室に補給される現像剤の凝集度が５［％］以上３０［％］未満であることを特
徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の現像装置。
【請求項７】
静電潜像が形成される像担持体と、
前記像担持体に現像作用を行う請求項１乃至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、電子写真方式、静電記録方式を用いる複写機、レーザビームプリンタ等の画像形成装置に関し、特に、これらの装置に備えられる現像装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子写真方式や静電記録方式を用いた画像形成装置においては、一様に帯電された像担持体としての感光体の表面に静電潜像を形成し、静電潜像を現像剤としてのトナーを用いて現像することでトナー像を形成する。そして、トナー像を記録材上に転写・定着して画像を得る。
【０００３】
現像方法としては、一般に、トナーとキャリアからなる二成分現像剤を用いた二成分現像法と、トナーのみからなる一成分現像剤を用いた一成分現像法がある。これらのうちで、一成分現像法は、二成分現像法に比べ現像装置の構成が簡易であるため、小型化、低コスト化、メンテナンスの容易さ等の点で有利である。このことから、近年、一成分現像法を用いた現像装置が多数提案されている。また、特にカラー画像形成装置を中心に、磁性トナーを用いない非磁性一成分現像法を用いた現像装置が多数提案され、実用化されている。
【０００４】
非磁性一成分現像法を用いた現像装置の構成としては、例えば、像担持体としての感光体ドラムと、現像剤担持体としての現像ローラと、層厚規制部材としての規制ブレードと、現像剤供給部材としての供給ローラとを備えたものが知られている。ここで、現像ローラは、感光体ドラムと接触、または一定の空隙を保った非接触の状態で配置される。また、規制ブレードは、現像ローラと接触して配置される。また、供給ローラは、現像ローラと接触して配置される。
【０００５】
このような構成において、非磁性一成分現像剤としてのトナーは、供給ローラにより現像ローラ表面に供給され、現像ローラにより担持・搬送される。そして、規制ブレードとの当接位置で摩擦帯電するとともに層厚規制される。層厚規制されたトナーは現像ローラにより搬送され、感光体ドラムとの対向位置において、感光体ドラム表面に形成された静電潜像を現像する。
【０００６】
ところで、いずれの現像方法においても、画像形成装置を長期間使用した後の画質の低下が問題となっている。
【０００７】
例えば、トナー像を記録材上へ転写する際の転写効率の低下を始めとする転写不良が挙げられる。これは、長期間にわたり画像形成を繰り返すことで、現像剤が劣化し、現像剤の摩擦帯電特性や付着力が変化することが原因である。特に、非磁性一成分現像法を用いた現像装置では、前記各部材による摺擦の影響が大きく、非磁性一成分現像剤としてのトナーの劣化が著しい。
【０００８】
そこで、新しいトナーを補給する機構を備えた（以下、トナー補給方式と呼ぶ）現像装置が提案されている。このような現像装置では、常に劣化していない状態のトナーを補給することで、長期間にわたって安定した画質が得られる。
【０００９】
図６は、従来のトナー補給方式の非磁性一成分現像法を用いた現像装置の一例である。
【００１０】
図において、現像装置４０は、現像室４１と、現像室４１の上方に配置され、非磁性一
成分現像剤としてのトナーＴｐを収容する現像剤収容室としてのトナー収容室４２とを備えている。
【００１１】
ここで、トナー収容室４２は現像室４１と着脱自在であり、離脱時にはトナー収容室４２側の開口部４３にある開閉自在のシャッターが閉じ、トナーＴｐが漏れないようになっている。一方、装着時においては、シャッターが開き、現像室４１とトナー収容室４２は開口部４３を介してつながっている。トナー収容室４２は、回転自在な現像剤収容室撹拌部材としてのトナー収容室撹拌部材４４を備え、トナー収容室撹拌部材４４により撹拌されたトナーＴｐは、開口部４３を通して現像室４１に補給される。
【００１２】
この構成によると、現像室４１の上方に配置されたトナー収容室４２からの落とし込みにより、現像室４１のトナーＴｐの消費量に応じて、トナーＴｐが随時少量補給される。
【００１３】
現像室４１は、現像ローラ４１ａと、規制ブレード４１ｂと、供給ローラ４１ｃと、現像室撹拌部材４５と、供給体４６とを備えている。ここで、現像ローラ４１ａは、回転自在な現像剤担持体を構成している。また、規制ブレード４１ｂは、現像ローラ４１ａと接触して配置された弾性を有する層厚規制部材を構成している。また、供給ローラ４１ｃは、現像ローラ４１ａと接触して配置された回転自在な第一の現像剤供給部材を構成している。また、現像室撹拌部材４５は、供給ローラ４１ｃと開口部４３の間に配置された回転自在な第一の現像室撹拌部材を構成している。また、供給体４６は、供給ローラ４１ｃと開口部４３の間に配置された回転自在な第二の現像室撹拌部材及び現像剤供給部材を構成している。
【００１４】
現像室４１において、トナーＴｐは現像室撹拌部材４５により撹拌され、供給ローラ４１ｃに供給される。
【００１５】
ここで、供給体４６は、供給ローラ４１ｃ近傍においてトナーＴｐが凝集するのを抑制し、供給ローラ４１ｃへ効率良くトナーＴｐを供給可能にする役割を持っている。そして、供給ローラ４１ｃは、現像ローラ４１ａと同じ方向に所定の周速度で回転しながら、現像ローラ４１ａにトナーＴｐを供給する。供給された現像ローラ４１ａ上のトナーＴｐは、現像ローラ４１ａの回転に伴い規制ブレード４１ｂとの当接位置まで搬送され、該当接位置で摩擦帯電するとともに層厚規制される。そして、帯電・層厚規制されたトナーＴｐは、現像ローラ４１ａの回転に伴って、回転自在な感光体ドラム４７との対向位置まで搬送され、感光体ドラム４７表面に形成された静電潜像を現像し、トナー像を形成する。また、現像に寄与しなかったトナーＴｐは、現像ローラ４１ａの回転に伴って搬送され、供給ローラ４１ｃにより現像ローラ４１ａ上から剥ぎ取られる。
【００１６】
トナー補給方式の中でも、図６に示すような、トナーの補給タイミングの検知手段や補給制御手段によらず、画像形成に使用したトナー量だけ随時補給を行う方法（以下、少量補給方式と呼ぶ）は、簡易な構成でトナーの補給を行えるという利点を持つ。
【００１７】
しかしながら、トナー補給方式の現像装置においては、未帯電トナーや正規帯電極性と逆極性に帯電したトナー（以下、反転トナーと呼ぶ）が非画像部に付着する、所謂かぶりと呼ばれる画像不良が、トナー補給時に増加するという問題がある。以下、図６に示す現像装置を例に説明する。
【００１８】
トナー補給時には、現像室４１において、トナー収容室４２から補給されたトナー（以下、補給トナーと呼ぶ）と長期間使用したトナーが混在状態になる。このとき、長期間使用したトナーは劣化した状態にあり、補給トナーの摩擦帯電特性との間に差を有することが多い。そのため、補給トナーと長期間使用して劣化したトナーが混在したトナーは、現
像ローラ４１ａと規制ブレード４１ｂとの当接位置で均一に摩擦帯電し難く、未帯電トナーや反転トナーが発生しやすい。よって、かぶりが増加すると考えられている。
【００１９】
それに対し、トナー補給後に、長期間使用して劣化したトナーを画像形成装置から排出することでかぶりを抑制する方法（特許文献１参照）が提案されている。
【００２０】
ただし、この方法では、トナー排出のためのシーケンス制御が必要となることや、トナーを強制排出し消費することから、制御の複雑化やランニングコストの上昇を招く可能性があった。
【００２１】
そこで、導電性の層厚規制部材に所定の電圧を印加して、トナー担持体と層厚規制部材との間に所定の電位差を持たせることでかぶりを抑制する方法（特許文献２参照）が提案されている。この方法では、トナー担持体と層厚規制部材との当接領域及びその近傍に形成される電界の作用により、補給トナーと長期間使用して劣化したトナーが混在したトナーであっても、均一帯電が可能になる。
【特許文献１】特開２００３−１０７８５７号公報
【特許文献２】特開平１１−３２７２８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２２】
しかしながら、従来の層厚規制部材に電圧を印加する方法では、トナー補給時のかぶりの増加を抑制できない場合があることがわかった。例えば、補給トナーの摩擦帯電特性によっては、トナー担持体と層厚規制部材との当接領域及びその近傍に形成される電界の作用が効果的に働かず、トナー補給時にかぶりが増加した。
【００２３】
本発明は上記したような事情に鑑みてなされたものであり、非磁性一成分現像剤補給時のかぶりの増加を抑制し、使用開始時から使用終了時まで、高品質な画像を安定して出力できる現像装置、及び該現像装置を備えた画像形成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】
【００２４】
上記目的を達成するために本発明にあっては、
非磁性一成分現像剤を収容する現像剤収容室と、
前記現像剤収容室から開口部を介して現像剤が補給される現像室と、
現像剤を担持搬送する現像剤担持体と、
前記現像剤担持体に担持された現像剤の層厚を規制する層厚規制部材と、
前記現像剤担持体に電圧を印加する第一の電圧印加手段と、
前記層厚規制部材に電圧を印加する第二の電圧印加手段と、
を備えた現像装置において、
前記層厚規制部材が導電性であり、
前記第二の電圧印加手段により前記層厚規制部材に印加される電圧が、前記第一の電圧印加手段により前記現像剤担持体に印加される電圧よりも、現像剤の正規帯電極性の方向に所定の電圧差分だけ大きな電圧であり、
前記所定の電圧差分が５０［Ｖ］以上３００［Ｖ］以下であり、
前記現像室に補給される現像剤の飽和摩擦帯電量の絶対値が４０［ｍＣ／ｋｇ］以上１００［ｍＣ／ｋｇ］以下である
ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、非磁性一成分現像剤補給時のかぶりの増加を抑制し、使用開始時から使用終了時まで、高品質な画像を安定して出力できる現像装置、及び該現像装置を備えた
画像形成装置を提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下に図面を参照して、この発明を実施するための最良の形態を例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状それらの相対配置などは、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べきものであり、この発明の範囲を以下の実施の形態に限定する趣旨のものではない。
【実施例１】
【００２７】
まず、本発明の実施例１に係る画像形成装置の構成及び動作について説明する。
【００２８】
図１は、本実施例に係る画像形成装置の一例として画像形成装置１００の概略構成を示す模式的断面図である。
【００２９】
図において、画像形成装置１００は、像担持体としての回転自在なドラム型の電子写真感光体である感光体ドラム１を備えている。そして、感光体ドラム１の周囲には、次のような構成部材が配置されている。すなわち、帯電手段としての帯電装置２と、非磁性一成分現像剤としての非磁性トナーＴ（以下、トナーＴと呼ぶ）を備えた現像手段としての現像装置３と、転写手段としての転写装置４と、クリーニング手段としてのクリーニング装置５等が配置されている。
【００３０】
本実施例においては、感光体ドラム１と、帯電装置２と、現像装置３と、クリーニング装置５とは、一体的にカートリッジ化されており、画像形成装置本体（図示せず）に対して着脱自在なプロセスカートリッジを構成している。ここで、プロセスカートリッジとは、感光体と、感光体に作用するプロセス手段としての帯電手段、現像手段及びクリーニング手段のうちの少なくともひとつとが、一体的にカートリッジ化されており、画像形成装置本体に対して着脱可能とされたものである。
【００３１】
また、プロセスカートリッジの外側には、露光手段としての露光装置６が配置されている。さらに、感光体ドラム１と転写装置４との間に形成される転写位置Ｎに対して、記録材Ｐの搬送方向下流側には、定着手段としての定着装置７が配置されている。
【００３２】
感光体ドラム１は、所定の周速度で図１に示す矢印方向（時計回り方向）に回転駆動される。このときの感光体ドラム１の周速は、５０ｍｍ／ｓ以上６００ｍｍ／ｓ以下であることが好ましい。
【００３３】
本実施例では、感光体ドラム１は、直径３０ｍｍの負帯電性の有機感光体であり、アルミニウム製のドラム基体上に感光体層を有している。画像形成時には、感光体ドラム１は駆動手段（図示せず）により、図１に示す矢印方向に周速２００ｍｍ／ｓで回転駆動される。
【００３４】
そして、感光体ドラム１の表面は、帯電装置２により一様に帯電される。一様に帯電した感光体ドラム１表面は、露光装置６により画像情報に応じたレーザ光Ｌで露光される。これによって、感光体ドラム１の表面には画像情報に応じた静電潜像が形成される。
【００３５】
次に、感光体ドラム１表面に形成された静電潜像は、現像装置３の現像作用により、トナー像として可視像化される。ここで、本実施例においては、感光体ドラム１の帯電極性（本実施例においては負極性）と同極性に正規帯電されたトナーＴが、現像ローラ３１ａから感光体ドラム１表面の露光された部分に転移・付着してトナー像を形成する、所謂反転現像系を採用している。
【００３６】
感光体ドラム１表面に形成されたトナー像が転写位置Ｎに到達するのに合わせて、記録材Ｐが記録材収納部としてのカセット等（図示せず）から転写位置Ｎに搬送されてくる。そして、転写位置Ｎにおいて、感光体ドラム１表面のトナー像が記録材Ｐ上に転写される。
【００３７】
トナー像が転写された記録材Ｐは、定着装置７に搬送される。そして、定着装置７において加熱・加圧され、トナー像が記録材Ｐ上に定着される。その後、記録材Ｐは排出トレイ上（図示せず）に排出される。
【００３８】
一方、トナー像の転写工程において、記録材Ｐ上に転写されず感光体ドラム１表面に残留した転写残トナーは、クリーニング装置５により除去される。転写残トナーを除去された感光体ドラム１の表面は、再び帯電装置２により帯電され、前記の工程を繰り返す。
【００３９】
次に、本実施例に係る現像装置の構成及び動作について説明する。
【００４０】
図２は、本実施例に係る現像装置３の概略構成を示す模式的断面図である。本実施例の現像装置３では、簡易な構成でトナー補給可能な少量補給方式の非磁性一成分現像法を採用している。
【００４１】
図において、現像装置３は、現像室３１と、現像室３１と開口部３３を介してつながっている現像剤収容室としてのトナー収容室３２とを備えている。
【００４２】
現像室３１は、回転自在な現像剤担持体としての現像ローラ３１ａと、弾性を有する層厚規制部材としての規制ブレード３１ｂと、回転自在な現像剤供給部材としての供給ローラ３１ｃとを備える。ここで、現像ローラ３１ａは、トナーを担持搬送するものであって、感光体ドラム１と接触した状態で対向配置されている。また、規制ブレード３１ｂは、現像ローラ３１ａに接触して配置されている。また、供給ローラ３１ｃは、現像ローラ３１ａに接触した状態で対向配置されている。
【００４３】
一方、トナー収容室３２は、使用状態の姿勢で現像室３１の上方に配置され、回転自在な現像剤撹拌部材としての撹拌体３２ａを備えるとともに、トナーＴを収容している。
【００４４】
トナー収容室３２は現像室３１と着脱自在であり、トナー補給（交換）時には、トナー収容室３２を現像室３１から離脱させ、新しい状態のトナーが収容されたトナー収容室と交換する。ここで、離脱時にはトナー収容室３２側の開口部３３にある開閉自在のシャッターが閉じ、トナーＴが漏れないようになっている。装着時においては、シャッターが開き、現像室３１とトナー収容室３２は開口部３３を介して常につながった状態となる。
【００４５】
トナー収容室３２において、トナーＴは、撹拌体３２ａにより撹拌される。これは、トナーＴが凝集して、現像室３１への搬送不良が発生するのを抑制するためである。そして、撹拌されたトナーＴは、開口部３３を通して現像室３１に補給される。現像装置３のような構成によると、現像室３１のトナーＴの消費量に応じて、現像室３１の上方に配置されたトナー収容室３２からの落とし込みにより、随時、トナーＴが少量補給される。
【００４６】
現像室３１において、供給ローラ３１ｃは、現像ローラ３１ａと当接した状態で回転している。そして、その回転に伴って、周囲のトナーＴが掻き取られ、現像ローラ３１ａに供給される。現像ローラ３１ａ表面に供給されたトナーＴは、現像ローラ３１ａの回転に伴い、回転方向下流側に位置する規制ブレード３１ｂとの当接位置まで搬送される。そして、該当接位置において摩擦帯電するとともに層厚規制され、現像ローラ３１ａ表面にト
ナー薄層を形成する。
【００４７】
ここで、開口部３３は、撹拌体３２ａ、現像ローラ３１ａ、供給ローラ３１ｃや感光体ドラム１の回転軸方向を長手方向とする長穴形状に設けられている。
【００４８】
帯電・層厚規制されたトナーＴは、現像ローラ３１ａの回転に伴い、回転方向下流側に位置する感光体ドラム１との当接位置まで搬送される。そして、感光体ドラム１表面に形成された静電潜像を現像し、トナー像を形成する。また、現像ローラ３１ａ表面の現像に寄与しなかったトナーＴは、現像ローラ３１ａの回転に伴って搬送され、供給ローラ３１ｃにより現像ローラ３１ａ表面から剥ぎ取られる。
【００４９】
以下では、前記各構成部材について詳細に説明する。
【００５０】
現像ローラ３１ａには、例えば、芯金上に、シリコーンゴム、ウレタンゴム、ヒドリンゴム等のゴム材料により形成された弾性層を有する単層ローラが使用可能である。また、芯金上に、シリコーンゴム、ウレタンゴム、ヒドリンゴム等のゴム材料により形成された弾性層表面に、さらに、シリコーン樹脂、ウレタン樹脂、ポリアミド樹脂、フッ素樹脂等を塗工して表層を形成した複数層構成のローラが使用可能である。
【００５１】
現像ローラ３１ａの表面粗さは、使用するトナーの粒径にも依るが、算術平均粗さＲａ［ＪＩＳ中心線平均粗さ（ＪＩＳ  Ｂ  ０６０１：２００１）］が５．０μｍ以下であることが好ましい。これにより、現像ローラ３１ａと規制ブレード３１ｂとの当接位置において、トナーＴを十分に摩擦帯電させることができる。現像ローラ３１ａの体積抵抗値としては、１．０×１０３Ω以上４．０×１０７Ω以下であることが好ましい。尚、現像ローラ３１ａの体積抵抗値は次のようにして測定される。
【００５２】
直径３０ｍｍの鏡面金属製円筒部材と現像ローラとを当接荷重５００ｇｆ（４．９Ｎ）で現像ローラ長手方向全域にわたって当接させた状態で、鏡面金属製円筒部材を１．０ｒｐｓの周速度で回転させる。そして、現像ローラの芯金と鏡面金属製円筒部材の間に−５０Ｖの直流電圧を印加して、接地側に接続した１０ｋΩの抵抗の両端電圧を測定し、測定した電圧値から電流値及び現像ローラの抵抗値を算出する。
【００５３】
現像ローラ３１ａは、感光体ドラム１と所定の当接幅を持って接触しており、感光体ドラム１の周速度よりも速い周速度で回転駆動される。
【００５４】
また、現像ローラ３１ａの芯金には、第一の電圧印加手段としての現像バイアス電源８が接続されており、現像ローラ３１ａの芯金に所定の電圧を印加することで、現像ローラ３１ａと感光体ドラム１の間に電界を形成する。現像ローラ３１ａ表面の帯電・層厚規制されたトナーＴは、前記現像ローラ３１ａと感光体ドラム１の間に形成される電界により、感光体ドラム１表面に供給され静電潜像を現像する。
【００５５】
本実施例では、直径８ｍｍの芯金上に層厚４ｍｍのシリコーンゴムから成る弾性層を持ち、その表面にアクリル・ウレタン系樹脂を塗工して表層とした、直径１６ｍｍの現像ローラ３１ａを使用している。現像ローラ３１ａの表面粗さは、後述の通りで、体積抵抗値は５．０×１０４Ωである。
【００５６】
また、現像ローラ３１ａは、周速３００ｍｍ／ｓで、現像ローラ３１ａ表面の移動方向と感光体ドラム１表面の移動方向が当接位置において同方向となる方向（図２に示す矢印方向）に、回転駆動される。現像バイアス電源８は、現像ローラ３１ａの芯金に負極性の所定電圧を印加する。
【００５７】
規制ブレード３１ｂは、弾性及び導電性を有しており、ステンレス鋼やリン青銅等の金属薄板から構成されることが好ましい。また、シリコーンゴム、ウレタンゴム等のゴム材料や、ステンレス鋼、リン青銅等の金属薄板を基体とし、現像ローラ３１ａとの接触面側に導電性ゴム材料等を塗工して構成されたものでもよい。
【００５８】
規制ブレード３１ｂの自由端側の先端近傍は、現像ローラ３１ａの外周面に面接触するように配置されている。そして、規制ブレード３１ｂには、第二の電圧印加手段としての規制バイアス電源９が接続されており、規制ブレード３１ｂに所定の電圧を印加することで、規制ブレード３１ｂと現像ローラ３１ａの間に電界を形成する。
【００５９】
ここで、規制ブレード３１ｂに印加する電圧をＶｂｌ、現像ローラ３１ａの芯金に印加する電圧をＶｄｅｖとして、
ΔＶｂｌ＝Ｖｂｌ−Ｖｄｅｖ
と定義する。
【００６０】
すると、ΔＶｂｌがトナーＴの正規帯電極性と同極性となるように、規制バイアス電源９から規制ブレード３１ｂに所定の電圧が印加される。このとき、規制ブレード３１ｂと現像ローラ３１ａとの当接領域及びその近傍において、正規帯電極性に帯電したトナーＴを現像ローラ３１ａ側に引き付ける電界が形成される。
【００６１】
本実施例では、厚さ０．１ｍｍのリン青銅薄板で構成された規制ブレード３１ｂを使用している。規制ブレード３１ｂの現像ローラ３１ａに対する当接方向は、規制ブレード３１ｂの自由端側の先端が、規制ブレード３１ｂと現像ローラ３１ａとの当接位置に対して現像ローラ３１ａの回転方向上流側に位置する、所謂カウンタ方向である。そして、規制バイアス電源９は、規制ブレード３１ｂにトナーＴの正規帯電極性である負極性の所定電圧を印加する。
【００６２】
供給ローラ３１ｃとしては、現像ローラ３１ａへのトナーＴの供給性能及び現像ローラ３１ａからのトナーＴの剥ぎ取り性能の点から、次のような構造を有するものが好ましい。すなわち、芯金上に、発泡ウレタンゴム、発泡ＥＰＤＭゴム、発泡シリコーンゴム等の材料で構成された発泡骨格状スポンジ構造を持つものが好ましい。また、供給ローラ３１ｃの体積抵抗値としては、１．０×１０４Ω以上１．０×１０８Ω以下であることが好ましい。
【００６３】
供給ローラ３１ｃは、現像ローラ３１ａと所定の当接幅を持って接触した状態で回転駆動される。ここで、供給ローラ３１ｃの周速度と現像ローラ３１ａの周速度との間には、周速差を持たせる方が好ましい。また、供給ローラ３１ｃの芯金には、第三の電圧印加手段としての供給バイアス電源１０が接続されており、供給ローラ３１ｃの芯金に所定の電圧を印加することで、供給ローラ３１ｃと現像ローラ３１ａの間に電界を形成する。
【００６４】
ここで、供給ローラ３１ｃに印加する電圧をＶｒｓとして、
ΔＶｒｓ＝Ｖｒｓ−Ｖｄｅｖ
と定義する。すると、ΔＶｒｓがトナーＴの正規帯電極性と同極性となるように、供給バイアス電源１０から供給ローラ３１ｃの芯金に所定の電圧が印加される。
【００６５】
このとき、供給ローラ３１ｃと現像ローラ３１ａとの当接領域及びその近傍において、正規帯電極性に帯電したトナーＴを現像ローラ３１ａ側に引き付ける電界が形成される。撹拌等において、トナーＴはわずかながら摩擦帯電するため、該電界の作用により、現像ローラ３１ａへのトナーＴ供給量が増加する。その結果、供給ローラ３１ｃから現像ロー
ラ３１ａに十分な量のトナーＴを供給することができ、画像先端から画像後端まで画像濃度が均一な全面黒画像が得られる。
【００６６】
ΔＶｒｓの絶対値としては、０Ｖ以上１０００Ｖ以下であることが好ましく、トナーＴがわずかながらも摩擦帯電することを考慮すると、５０Ｖ以上１０００Ｖ以下であることがより好ましい。
【００６７】
これは、ΔＶｒｓの絶対値が０Ｖ未満では、現像ローラ３１ａにトナーＴを十分供給できなくなり、１０００Ｖを超えると、供給ローラ３１ｃと現像ローラ３１ａの間に放電が発生し、帯電・層厚規制後のトナーＴ層にムラを生じさせる原因となるためである。尚、ΔＶｒｓの絶対値が同じであっても、供給ローラ３１ｃ及び現像ローラ３１ａの体積抵抗値等で、供給ローラ３１ｃと現像ローラ３１ａの間に形成される電界は変化する。そのため、全面黒画像を出力した場合においても、画像先端から画像後端まで画像濃度が均一になるように、ΔＶｒｓの絶対値を０Ｖ以上１０００Ｖ以下の範囲で調整する必要がある。
【００６８】
本実施例では、直径５ｍｍの芯金上にポリウレタンフォーム（ポリウレタンからなるスポンジ）を設けた直径１６ｍｍの供給ローラ３１ｃを使用している。供給ローラ３１ｃの体積抵抗値は１．０×１０７Ω程度である。また、供給ローラ３１ｃは、周速２００ｍｍ／ｓで、供給ローラ３１ｃ表面の移動方向と現像ローラ３１ａ表面の移動方向が当接位置において逆方向となる方向（図２に示す矢印方向）に、回転駆動される。供給バイアス電源１０は、供給ローラ３１ｃの芯金にトナーＴの正規帯電極性である負極性の所定電圧を印加する。そのときのΔＶｒｓの値は、表３に示す通りである。
【００６９】
撹拌体３２ａとしては、トナーＴの撹拌性能及び駆動時にかかるトルクの点から、所定の樹脂または金属からなる棒状体で構成されたものや、所定の樹脂または金属からなる薄板に複数の穴を空けたものを撹拌羽根とした構成が好ましい。
【００７０】
撹拌体３２ａは、開口部３３の長手方向に対して略平行に配置されている。そして、駆動手段（図示せず）により、所定の周速度で回転駆動される。ここで、撹拌体３２ａは、回転に伴ってトナーＴを撹拌できるものであればよいので、撹拌体３２ａの回転方向は供給ローラ３１ｃの回転方向と同方向でも、逆方向でもよい。
【００７１】
本実施例では、二本の金属製棒状体の両端をそれぞれ連結し、その連結部の中央部分に回転軸を設けた撹拌体３２ａを使用している。そして、撹拌体３２ａにおいては、金属製棒状体の中央部分も連結させている。これは、撹拌時にトナーＴから受ける圧力によって、撹拌体３２ａが撓むのを防止するためである。尚、本実施例では金属製棒状体の中央部分の一箇所に連結部を有しているが、複数箇所に連結部を有してもよい。また、撹拌体３２ａは、撹拌体３２ａの金属製棒状体の移動方向と供給ローラ３１ｃ表面の移動方向が最近接位置において逆方向となる方向（図２に示す矢印方向）に、回転駆動される。
【００７２】
次に、本実施例のトナーＴについて説明する。
【００７３】
本実施例では、常圧下または加圧下での懸濁重合方法を用い、モノマーとしてスチレンとｎ−ブチルアクリレート、荷電制御剤としてサリチル酸金属化合物、極性レジンとして飽和ポリエステル、さらにワックスと着色剤を加えて製造したトナーＴを使用している。トナーＴの体積平均粒径は６．５μｍであり、平均円形度は０．９８０である。
【００７４】
トナーＴの体積平均粒径は、例えばコールターカウンターＴＡ−ＩＩ型、又はコールターマルチサイザーＩＩ（ベックマン・コールター株式会社製）等を用いて、これらに個数分布、体積分布を出力するインターフェース（日科機バイオス株式会社製）及びパーソナ
ルコンピュータを接続した測定装置で測定できる。該測定では電解液が用いられるが、該電解液には、例えば１級塩化ナトリウムを用いて調製された１％ＮａＣｌ水溶液や、ＩＳＯＴＯＮ  Ｒ−ＩＩ（コールターサイエンティフィックジャパン株式会社製）が使用できる。
【００７５】
測定法としては、前記電解水溶液１００〜１５０ｍｌ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０．１〜５．０ｍｌ加え、さらに測定試料を２〜２０ｍｇ加える。試料を懸濁した電解液は、超音波分散器で約１分間分散処理を行い、アパーチャーとして１００μｍアパーチャーを用いて、前記コールターカウンターＴＡ−ＩＩ型により２μｍ以上のトナーＴの体積を測定して体積分布を算出する。それから、本実施例の体積分布から求めた体積平均粒径を得る。
【００７６】
本実施例のトナーＴの円形度とは、トナー粒子の形状を定量的に表現する簡便な方法として用いたものである。
【００７７】
本実施例では、フロー式粒子像測定装置ＦＰＩＡ−１０００型（東亜医用電子（現シスメックス）株式会社製）を用いて測定を行い、下式を用いて算出した。尚、測定条件としては、測定時のトナー粒子濃度が５０００〜１５０００個／μｌとなるように調整し、トナー粒子を１０００個以上計測することで行った。
円形度＝（粒子投影面積と同じ面積の円の周囲長）／（粒子投影像の周囲長）
ここで、「粒子投影面積」とは二値化されたトナー粒子像の面積であり、「粒子投影像の周囲長」とは該トナー粒子像のエッジ点を結んで得られる輪郭線の長さと定義する。
【００７８】
測定用の分散液としては、次に示すようなものを用いる。それは、容器中に予め不純固形物等を除去したイオン交換水１０ｍｌを用意し、その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加えた後、さらに測定試料約０．０２ｇを加えて５分間分散処理を行い、均一に分散させたものである。分散させる手段としては、超音波分散器ＵＨ−５０型（株式会社エスエムテー製）に振動子としてφ５ｍｍのチタン合金チップを装着したものを用いる。
【００７９】
尚、本実施例では、懸濁重合方法を用いて製造したトナーＴを使用したが、これに限定されるものではなく、例えば、粉砕方法や、乳化重合方法等の他の重合方法を用いて製造したトナーＴでもよい。また、本実施例では、トナーＴの体積平均粒径が６．５μｍ、平均円形度が０．９８０であったが、これに限定されるものではない。ただし、トナーＴの体積平均粒径は４〜１０μｍであることが好ましい。これは、トナーＴの体積平均粒径が４μｍ未満である場合には、トナー粒子の流動性が悪化することにより、規制ブレード３１ｂと現像ローラ３１ａとの当接位置において、均一な摩擦帯電が行われなくなる場合があるからである。このような場合、例えば、高湿環境下においてかぶりが発生しやすくなることが懸念される。一方、トナーＴの体積平均粒径が１０μｍを超える場合には、高精細な画像形成が困難となり、要求される画質を満足できなくなることが懸念される。
【００８０】
本実施例及び比較例のトナーＴを表１に示す。尚、本実施例では、表１に記載の外添処方としたが、これに限定されるものではない。
【００８１】
表１における外添処方は、トナー母体粒子１００質量部に対する外添剤の質量部数を示す。また、表１において、シリカＡの平均一次粒径は１０ｎｍ、シリカＢの平均一次粒径は５０ｎｍ、酸化チタンの平均一次粒径は１０ｎｍ、ハイドロタルサイトの平均一次粒径は２００ｎｍである。
【００８２】
本実施例では、走査型電子顕微鏡を用いて外添剤微粒子の平均一次粒径を測定する。具
体的には、走査型電子顕微鏡により拡大撮影したトナーＴの写真において、トナー表面に付着あるいは遊離して存在している外添剤微粒子の一次粒子を１００個以上測定し、個数平均粒径を求める。このとき、走査型電子顕微鏡に付属されたＸＭＡ等の元素分析手段によって、外添剤微粒子の含有する元素でマッピングされたトナーＴの写真を対照しながら測定する。
【００８３】
外添方法としては、トナー母体粒子１００質量部に対し、表１に記載の外添剤を加えて、ヘンシェルミキサーで乾式混合した。
【００８４】
表１に示されるように、本実施例及び比較例のトナーＴの正規帯電極性は負極性である。
【００８５】
【表１】
2008310294.tif 000003
【００８６】
表１の飽和摩擦帯電量の測定方法は、以下の通りである。
【００８７】
図３は飽和摩擦帯電量測定装置の概略構成図である。本実施例では、飽和摩擦帯電量測定用のキャリアとして、Ｆ８１３−２５３５（パウダーテック株式会社製）を用いる。また、測定は２３℃、５０％ＲＨ環境下で行っている。
【００８８】
測定方法としては、まずキャリア９．５ｇにトナー０．５ｇを加えた混合物を５０ｍｌ容量のポリエチレン製の瓶に入れ、手振りで２００回震盪する。次に、５００メッシュ（目開き２５μｍ）のスクリーン１３が底にある金属製の測定容器１２に、該混合物１．０ｇを入れ、金属製のフタ１４をする。そして、このときの測定容器１２全体の質量を測定し、その測定値をＷ１［ｇ］とする。
【００８９】
次に、吸引機１１（測定容器１２と接する部分は少なくとも絶縁体）において、吸引口１７から吸引を行い、風量調節弁１６を調節して真空計１５の圧力を２５０ｍｍＡｑとする。この状態で１分間吸引を行い、トナーを吸引除去する。そして、このときの電位計１９の測定電位をＶ［Ｖ］とする。ここで、１８は容量Ｃ［μＦ］のコンデンサである。次に、吸引後の測定容器１２全体の質量を測定し、その測定値をＷ２［ｇ］とする。
【００９０】
以上の測定結果を用いて、トナーの飽和摩擦帯電量［ｍＣ／ｋｇ］は、下式により算出される。
飽和摩擦帯電量［ｍＣ／ｋｇ］＝ＣＶ／（Ｗ１−Ｗ２）
【００９１】
また、表１の凝集度の測定方法は、以下の通りである。
【００９２】
本実施例では、凝集度は、従来公知のパウダーテスター（ホソカワミクロン株式会社製ＰＴ−Ｅ型）により、以下の方法をとって測定した。また、測定は２３℃、５０％ＲＨ環境下で行っている。
（１）トナー５．０ｇを計り取る。
（２）振動台に、上から１００メッシュ（目開き１５０μｍ）、２００メッシュ（目開き７５μｍ）、４００メッシュ（目開き３８μｍ）のふるいを重ねて配置する。
（３）精秤した５．０ｇのトナーを一番上のふるい（１００メッシュ）上にのせ、振動系に１８Ｖの電圧を印加して１５秒間振動させる。
（４）各ふるいの上に残ったトナーの質量を精秤する。
【００９３】
以上の測定結果を用いて、トナーの凝集度［％］は、下式により算出される。
凝集度［％］＝ｘ＋ｙ＋ｚ
ｘ＝１００×（（１００メッシュ上に残ったトナーの質量［ｇ］）／５）
ｙ＝１００×（（２００メッシュ上に残ったトナーの質量［ｇ］）／５）×３／５
ｚ＝１００×（（４００メッシュ上に残ったトナーの質量［ｇ］）／５）×１／５
【００９４】
次に、本実施例に係る現像装置におけるトナーの少量補給の特徴について詳細に説明する。
【００９５】
図４は、本実施例に係る現像装置の要部の概略断面図であり、トナーの少量補給の特徴について説明するための図である。図４（ａ）はトナー収容室３２内の撹拌体３２ａと開口部３３との関係、及び、現像室３１内の供給ローラ３１ｃと開口部３３との関係を説明するための図であり、同図（ｂ）は撹拌体３２ａと開口部３３との関係を説明するための図である。
【００９６】
前記したように、現像装置３では、現像室３１のトナーＴの消費量に応じて、現像室３１の上方に配置されたトナー収容室３２からの落とし込みにより、随時、トナーＴが少量補給される。
【００９７】
このような現像装置では、トナーＴの流動性が、その搬送量に大きく影響する。
【００９８】
例えば、トナーＴの重量による圧力等でトナーＴが凝集すると、トナー収容室３２から現像室３１へのトナーＴの補給や、供給ローラ３１ｃによる現像ローラ３１ａへのトナーＴの供給が、効率良く行えなくなる。また、現像室３１内の長期間使用して劣化したトナーがトナー収容室３２に戻り、トナー収容室３２内において、新しい状態のトナーと混在した場合、それらの摩擦帯電特性の差が大きいと、静電凝集してトナーＴの流動性を低下させる。このため、トナー収容室３２から現像室３１へのトナーＴの補給が、効率良く行えなくなる。よって、安定した画像濃度が得られなくなる。
【００９９】
そこで、本発明者らが鋭意検討した結果、本実施例の現像装置３のように、現像室３１内に供給ローラ３１ｃ以外のトナー撹拌部材を備えない簡易な構成でも、安定した少量補給が行えることがわかった。
【０１００】
すなわち、撹拌体３２ａの回転半径をｒ１、撹拌体３２ａの回転中心から開口部３３までの距離をｒ２とすると、撹拌体３２ａが開口部３３に対して近接した位置において、（ｒ２−ｒ１）は０ｍｍ以上５ｍｍ以下であることが好ましい。（図４（ａ），（ｂ）参照）
【０１０１】
（ｒ２−ｒ１）が０ｍｍ未満の場合には、撹拌体３２ａの先端が開口部３３を介して現像室３１内に侵入するため、現像室３１内のトナーがトナー収容室３２に戻る。その結果、トナー収容室３２内で静電凝集が発生して、トナーＴの流動性を低下させる場合がある。一方、（ｒ２−ｒ１）が５ｍｍを超える場合には、トナー収容室３２において、開口部３３付近の凝集したトナーを撹拌することができなくなる。よって、どちらの場合にも、トナー収容室３２から現像室３１に効率良くトナーＴを補給することができなくなる。
【０１０２】
また、供給ローラ３１ｃの回転半径をｒ３、供給ローラ３１ｃの回転中心から開口部３３までの距離をｒ４とする。このような場合、供給ローラ３１ｃが開口部３３に対して近接した位置において、（ｒ４−ｒ３）は５ｍｍ以上１５ｍｍ以下であることが好ましい（図４（ａ）参照）。
【０１０３】
（ｒ４−ｒ３）が５ｍｍ未満の場合には、供給ローラ３１ｃの回転の影響で、開口部３３を通って現像室３１内のトナーがトナー収容室３２に戻る。その結果、トナー収容室３２内で静電凝集が発生して、トナーＴの流動性が低下すると、トナー収容室３２から現像室３１に効率良くトナーＴを補給することができなくなる。一方、（ｒ４−ｒ３）が１５ｍｍを超える場合には、現像室３１において、開口部３３と供給ローラ３１ｃ表面との間にあるトナーＴの不動層の厚みが大きくなる。その結果、供給ローラ３１ｃ周囲のトナーＴの凝集が強くなり、供給ローラ３１ｃにより掻き取られ難くなるため、現像ローラ３１ａへトナーＴを十分供給できなくなる。
【０１０４】
さらに、トナー収容室３２から現像室３１へ、より良好な少量補給を行うためには、開口部３３の短手方向（開口部３３において長手方向に直交する方向）の幅ｒ５は５ｍｍ以上２０ｍｍ以下であることが好ましい（図４（ｂ）参照）。
【０１０５】
これは、開口部３３の短手方向の幅ｒ５が５ｍｍ未満の場合には、開口部３３が狭すぎて、トナー収容室３２から現像室３１に効率良くトナーＴを補給することができなくなるためである。また、開口部３３の短手方向の幅ｒ５が２０ｍｍを超える場合には、逆に開口部３３が広すぎて、撹拌体３２ａの回転の影響で、現像室３１内のトナーがトナー収容室３２に戻る。その結果、トナー収容室３２内で静電凝集が発生して、トナーＴの流動性が低下すると、トナー収容室３２から現像室３１に効率良くトナーＴを補給することができなくなる。
【０１０６】
以上のように、本実施例によれば、トナー収容室３２内及び現像室３１内で、トナーＴが凝集するのを抑制できる。また、現像室３１の開口部３３付近に、適度な厚みを持つトナーＴの不動層を設けることで、開口部３３を通って現像室３１内のトナーがトナー収容室３２に戻り、トナー収容室３２内で静電凝集が発生するのを防止できる。したがって、安定した少量補給が可能になり、画像濃度を安定にすることができる。
【０１０７】
本実施例では、撹拌体３２ａが開口部３３に対して近接した位置において、（ｒ２−ｒ１）は約１ｍｍとした。また、供給ローラ３１ｃが開口部３３に対して近接した位置において、（ｒ４−ｒ３）は約６ｍｍとした。さらに、開口部３３の短手方向の幅ｒ５は１３ｍｍとした。
【０１０８】
次に、本実施例の特徴である現像装置におけるトナー補給時のかぶりの抑制について詳細に説明する。
【０１０９】
現像装置３のトナー収容室３２から現像室３１へトナーＴが補給された際には、現像室３１において、新しい状態のトナーと長期間使用して劣化したトナーが混在する。前記したように、新しい状態のトナーは摩擦帯電特性が良好であるため、十分に摩擦帯電するが、相対的に、長期間使用して劣化したトナーは、摩擦帯電量が低くなったり、正規帯電極性と逆極性に帯電したりする。その結果、静電凝集して大きなトナー固まりとなり、さらに均一に摩擦帯電しにくくなる。よって、新しい状態のトナーと劣化したトナーが混在すると、未帯電トナーや反転トナーが増加し、かぶりが増加しやすい。
【０１１０】
特に、新しい状態での摩擦帯電特性が高いトナーは、長期間使用して劣化したトナーと
特性差が大きくなる傾向があり、静電凝集しやすい。表２に、その一例を示す。
【０１１１】
【表２】
2008310294.tif 000004
【０１１２】
初期の飽和摩擦帯電量が高いトナー４は、初期と長期使用後との飽和摩擦帯電量の差が大きい。そして、初期と長期使用後との混合トナーの凝集度が、長期使用後のトナーよりも大きいことから、より凝集している状態であると考えられる。一方、初期の飽和摩擦帯電量がトナー４に比べて低いトナー６は、初期と長期使用後の飽和摩擦帯電量がほぼ同程度である。また、混合トナーの凝集度の増加が、トナー４に比べて小さい。このような場合、トナー４の方が、トナー補給時のかぶりの増加は著しくなる。
【０１１３】
しかしながら、本発明者らが鋭意検討した結果、導電性の規制ブレード３１ｂに所定の電圧を印加して、規制ブレード３１ｂと現像ローラ３１ａの間に電界を形成すると、電界の作用により静電凝集をくずし、均一に摩擦帯電させられることが分かった。この理由は、十分明らかになっていないが、概ね以下のように考えられる。
【０１１４】
導電性の規制ブレードに所定の電圧を印加して、規制ブレード３１ｂと現像ローラ３１ａとの当接領域及びその近傍において、正規帯電したトナーを現像ローラ３１ａ側に引き付ける電界を形成する。
【０１１５】
すると、電界の作用により、正規帯電しているトナー（主に新しい状態のトナー）は現像ローラ３１ａ側に、反転トナー（主に長期間使用して劣化したトナー）は規制ブレード３１ｂ側に引き付けられる方向に力を受ける。そして、この電界から受ける力と摺擦の力とが合わさって、静電凝集が分離される。
【０１１６】
また、電界の作用により、反転トナーは、正規帯電極性に帯電するまで、規制ブレード３１ｂと現像ローラ３１ａとの当接領域に滞留させられる。そのため、正規帯電したトナーのみが、規制ブレード３１ｂと現像ローラ３１ａとの当接領域を出て、静電潜像を現像する領域に搬送されることになる。
【０１１７】
以上のように、規制ブレード３１ｂと現像ローラ３１ａの間に所定の電界を形成することで、摩擦帯電が促進されて均一な帯電が可能になり、トナー補給時のかぶりの増加が抑制されると考えられる。
【０１１８】
さらに、新しい状態での摩擦帯電特性が良好なトナー、即ち静電凝集しやすいトナーの方が、電界によるトナー補給時のかぶりの抑制効果が大きいことが分かった。これは、新しい状態のトナーと長期間使用して劣化したトナーとの摩擦帯電特性の差が大きい方が、それぞれのトナーが電界から受ける力が強く、規制ブレード３１ｂ及び現像ローラ３１ａの方向により引き付けられるためであると考えられる。
【０１１９】
次に、本実施例の効果を評価した結果について説明する。
【０１２０】
表３に、本実施例及び比較例の画像形成条件を示す。本実施例及び比較例において、基本的な現像装置の構成等は本実施例に係る現像装置に準ずるが、それぞれ表３に示す条件
で画像形成される。
【０１２１】
さらに、本実施例及び比較例において、現像ローラ３１ａの芯金に印加した電圧Ｖｄｅｖは、−３００Ｖであった。また、規制ブレード３１ｂに印加した電圧Ｖｂｌは、−３００Ｖ、−３５０Ｖ、−４００Ｖ、−５００Ｖ、−６００Ｖ、−７００Ｖの６種類であった。したがって、ΔＶｂｌで表記すると、それぞれ０Ｖ、−５０Ｖ、−１００Ｖ、−２００Ｖ、−３００Ｖ、−４００Ｖとなる。
【０１２２】
【表３】
2008310294.tif 000005
【０１２３】
評価方法は、以下の通りである。尚、本実施例及び比較例では、耐久試験及びかぶりの評価を、２３℃、５０％ＲＨ環境下で行った。
【０１２４】
まず、長期間使用して劣化したトナーを作成するため、現像装置３の現像室３１に、トナー２５ｇ（印字比率５．０％のＡ４サイズの画像１０００枚相当）を充填し、文字パターン画像を出力して、耐久試験を行った。耐久条件としては、より厳しい条件である低印字比率の画像出力が多い場合を想定し、出力画像を印字比率１．０％のＡ４サイズの文字パターン画像とした。そして、画像出力モードを、２枚の画像を出力するごとに５秒間停止する間欠モードとして、２０００枚出力した。それから、全面白画像を出力して、耐久試験後のかぶりの評価を行った。
【０１２５】
次に、新しい状態のトナーをトナー収容室３２に入れて、トナー収容室３２から現像室３１へ５ｇのトナー補給を行い、現像装置３を１分間回転駆動した。そして、全面白画像を出力して、トナー補給時のかぶりの評価を行った。
【０１２６】
かぶりの測定方法は、以下の通りである。
【０１２７】
「ＲＥＦＬＥＣＴＭＥＴＥＲ  ＭＯＤＥＬ  ＴＣ−６ＤＳ」（有限会社東京電色製）により測定した、出力画像の白地部分（非画像部）の白色度（反射率Ｄｓ（％））と、転写紙の白色度（平均反射率Ｄｒ（％））との差から、かぶり濃度（％）を算出した。ここで、かぶり濃度は、
かぶり濃度（％）＝Ｄｒ（％）−Ｄｓ（％）
で表される。
【０１２８】
本実施例では、測定時に使用するフィルタとして、シアンの場合はアンバーライト、イエローの場合はブルー、マゼンタ及びブラックの場合はグリーンのフィルタを用いた。また、かぶりの評価は、以下に示す基準で行った。
○  ：  良好        １．５％未満
△  ：  やや難あり  １．５％以上３．０％未満
×  ：  問題あり    ３．０％以上
【０１２９】
本実施例及び比較例において、前記したようにΔＶｂｌを変化させて、耐久試験後のかぶりの評価を行った結果、全ての場合において、”良好”あるいは”やや難あり”であった。そして、本実施例及び比較例において、前記したようにΔＶｂｌを変化させて、トナー補給時のかぶりの評価を行った結果を表４に示す。
【０１３０】
【表４】
2008310294.tif 000006
【０１３１】
まず、実施例１−１〜１−５と比較例１−１、１−２とを比較する。
【０１３２】
比較例においては、ΔＶｂｌの値に依らず、かぶりの評価は”問題あり”であった。一方、本実施例においては、ΔＶｂｌが−５０Ｖ以上−３００Ｖ以下の領域で、かぶりの評価は”良好”あるいは”やや難あり”であり、トナー補給時のかぶりの増加を抑制することができた。これは、以下のように考えられる。
【０１３３】
比較例１−１では、補給するトナー（つまり、新しい状態のトナー）の飽和摩擦帯電量が、−２９ｍＣ／ｋｇ未満と低い。このような場合、表２のトナー６に示すように、新しい状態のトナーと、長期間使用して劣化したトナーとの摩擦帯電量の差が小さい。よって、規制ブレード３１ｂと現像ローラ３１ａの間に形成される電界により静電凝集をくずす作用が弱く、前記した摩擦帯電を促進する効果が十分に得られない。その結果、トナー補給時に未帯電トナーや反転トナーが生じやすくなり、かぶりが増加する。また、新しい状態のトナーの摩擦帯電量が低いため、画像形成装置の使用開始時からも比較的かぶりが発生しやすい。
【０１３４】
一方、比較例１−２では、補給するトナーの飽和摩擦帯電量が、−１２１ｍＣ／ｋｇと高い。このような場合、トナーの摩擦帯電量が高すぎるために、現像ローラ３１ａ表面にトナーが付着して剥がれ難くなる現象が発生する。その結果、トナーＴが現像ローラ３１ａ表面と十分に摩擦帯電できなくなり、未帯電トナーや反転トナーが生じやすくなる。よって、トナー補給時にかぶりが増加する。また、このような場合も、画像形成装置の使用開始時から比較的かぶりが発生しやすい。
【０１３５】
それらに対して、本実施例におけるトナーＴでは、規制ブレード３１ｂと現像ローラ３１ａの間に電界が形成されると、電界から受ける力により静電凝集がくずされ、摩擦帯電が促進される。よって、均一な帯電が可能になり、トナー補給時のかぶりの増加が抑制されると考えられる。
【０１３６】
以上のことから、トナー収容室３２から現像室３１に補給されるトナーＴの飽和摩擦帯電量の絶対値は、４０ｍＣ／ｋｇ以上１００ｍＣ／ｋｇ以下であることが好ましい。これにより、規制ブレード３１ｂと現像ローラ３１ａの間に形成される電界により静電凝集をくずし、摩擦帯電を促進する効果を得ることができる。
【０１３７】
次に、実施例１−１〜１−５によると、規制ブレード３１ｂと現像ローラ３１ａの間に形成される電界により静電凝集をくずし、摩擦帯電を促進するためには、ΔＶｂｌの絶対
値が、５０Ｖ以上３００Ｖ以下であることが好ましい。これは、以下のように考えられる。
【０１３８】
ΔＶｂｌの絶対値が５０Ｖ未満の場合には、規制ブレード３１ｂと現像ローラ３１ａの間に形成される電界の作用が弱いため、前記したような摩擦帯電を促進する効果が十分に得られない。よって、トナー補給時に未帯電トナーや反転トナーが生じやすくなり、かぶりが増加する。
【０１３９】
一方、ΔＶｂｌの絶対値が３００Ｖを超える場合には、規制ブレード３１ｂと現像ローラ３１ａの間に形成される電界の作用が強くなりすぎる。そのため、比較的逆極性側に帯電しているトナーまでもが現像ローラ３１ａ側に引き付けられて、十分に摩擦帯電されないまま、規制ブレード３１ｂと現像ローラ３１ａとの当接領域を出る。よって、トナー補給時に未帯電トナーや反転トナーが生じやすくなり、かぶりが増加する。
【０１４０】
さらに、実施例１−６と実施例１−７とを比較すると、現像ローラ３１ａの算術平均粗さＲａが低い方が、トナー補給時のかぶりの抑制効果が大きい。これは、現像ローラ３１ａの表面粗さが低い方が、規制ブレード３１ｂと現像ローラ３１ａの間の電界が比較的平行になり、トナーＴに対して前記した電界の作用がより効果的に働くためであると考えられる。本発明者らが鋭意検討した結果、現像ローラ３１ａの算術平均粗さＲａは、０．３μｍ以下である方がより好ましい。
【０１４１】
以上のように、本実施例によれば、規制ブレード３１ｂと現像ローラ３１ａの間に形成される電界により、トナーＴの摩擦帯電が促進されて、均一な帯電が可能となる。よって、トナー補給時のかぶりの増加が抑制される。
【０１４２】
また、表には記載していないが、実施例１−１〜１−５と実施例１−６とを比較すると、ΔＶｒｓを−２００Ｖとした実施例１−１〜１−５では、画像先端から画像後端までの画像濃度が比較的均一な全面黒画像が得られた。
【０１４３】
さらに、実施例１−３と実施例１−４、１−５とを比較すると、新しい状態のトナーの凝集度が３０％未満である実施例１−４、１−５では、より均一な全面黒画像が得られた。これは、トナー収容室３２から現像室３１へのトナー補給や、現像室３１内における供給ローラ３１ｃへのトナー供給において、流動性の高いトナーＴの方が有利なためである。ただし、凝集度が５％未満になると、規制ブレード３１ｂと現像ローラ３１ａとの当接位置において、トナーＴが十分に摩擦帯電しなくなるため好ましくない。したがって、現像室３１に補給される新しい状態のトナーの凝集度は、５［％］以上３０［％］未満であることが好ましい。
【０１４４】
次に、より実際の画像形成装置の使用状況に近い条件で評価するため、出力画像の印字比率を変えて耐久試験を行った。このとき、現像装置３には、トナー２００ｇ（印字比率５．０％のＡ４サイズの画像８０００枚相当）を充填した。出力画像は、それぞれ印字比率０．５％、１．０％、３．０％、５．０％のＡ４サイズの文字パターン画像とした。そして、現像装置３内のトナー残量が約５０ｇ、すなわちトナー収容室３２内のトナー残量がほぼ０ｇで現像室３１内のトナー残量が約５０ｇになるまで耐久試験を行った。このとき、画像出力モードは、２枚の画像を出力するごとに５秒間停止する間欠モードとした。耐久試験後、全面白画像を出力して、かぶりの評価を行った。
【０１４５】
評価は、実施例１−４及び比較例１−１について行った。また、現像ローラ３１ａの芯金に印加した電圧Ｖｄｅｖは−３００Ｖで、規制ブレード３１ｂに印加した電圧Ｖｂｌは−５００Ｖであった。したがって、ΔＶｂｌは、−２００Ｖであった。
【０１４６】
表５に、かぶりの評価結果を示す。
【０１４７】
【表５】
2008310294.tif 000007
【０１４８】
表５に示されるように、本実施例によれば、現像装置及び画像形成装置を長期間使用した後でも、かぶりの評価は”良好”であった。
【０１４９】
以上説明したように、本実施例では、規制ブレード３１ｂが導電性であり、規制ブレード３１ｂに印加される電圧が、現像ローラ３１ａに印加される電圧よりも、トナーの正規帯電極性の方向に所定の電圧差分だけ大きな電圧としている。ここで、該所定の電圧差分が５０［Ｖ］以上３００［Ｖ］以下である。さらに、トナー収容室３２から現像室３１に補給するトナーの飽和摩擦帯電量の絶対値が４０［ｍＣ／ｋｇ］以上１００［ｍＣ／ｋｇ］以下としている。
【０１５０】
これにより、現像室３１に、新しく補給されたトナーと長期間使用して劣化したトナーが混在している状態でも、現像ローラ３１ａと規制ブレード３１ｂとの対向部分に形成される電界が効果的に作用してトナーの摩擦帯電が促進され、均一な帯電が可能となる。よって、トナー補給時のかぶりの増加を抑制することができる。
【０１５１】
さらに、現像ローラ３１ａ表面の算術平均粗さ（Ｒａ）が０．３［μｍ］以下とすることで、現像ローラ３１ａと規制ブレード３１ｂとの対向部分に形成される電界の作用がより効果的に働く。よって、トナー補給時のかぶりの増加を抑制することができる。
【０１５２】
さらに、トナー収容室３２が現像室３１の上方に配置され、トナー収容室３２に回転自在の撹拌体３２ａと、現像室３１に回転自在の供給ローラ３１ｃとを備えている。そして、前記したような関係（０［ｍｍ］≦ｒ２−ｒ１≦５［ｍｍ］、５［ｍｍ］≦ｒ４−ｒ３≦１５［ｍｍ］）を満足している。
【０１５３】
これにより、トナー収容室３２や現像室３１において、トナーの凝集による搬送不良の発生を抑制し、現像ローラ３１ａにトナーを十分に供給することができる。また、長期間使用して劣化したトナーが現像室３１からトナー収容室３２に戻され、トナー収容室３２において、新しい状態のトナーと混在するのを防止することができる。よって、トナーの安定した少量補給を実現することができ、画像濃度を安定にすることができる。
【０１５４】
さらに、開口部３３の短手方向の幅が５［ｍｍ］以上２０［ｍｍ］以下であることにより、トナー収容室３２から現像室３１へのトナーの補給をより円滑に行うことができる。また、長期間使用して劣化したトナーが現像室３１からトナー収容室３２に戻され、トナー収容室３２において、新しい状態のトナーと混在するのを防止することができる。よって、トナーの安定した少量補給を実現することができ、画像濃度を安定にすることができる。
【０１５５】
さらに、供給ローラ３１ｃに印加される電圧が、現像ローラ３１ａに印加される電圧よりも、トナーの正規帯電極性の方向に所定の電圧差分だけ大きな電圧であり、該所定の電圧差分が５０［Ｖ］以上１０００［Ｖ］以下としている。これにより、現像ローラ３１ａと供給ローラ３１ｃとの対向部分に形成される電界の作用により、現像ローラ３１ａにトナーを十分に供給することができる。よって、画像濃度を安定にすることができる。
【０１５６】
さらに、現像室３１に補給されるトナーの凝集度が５［％］以上３０［％］未満であることにより、次のような効果が得られる。すなわち、トナー収容室３２及び現像室３１におけるトナーの凝集が低減され、トナー収容室３２から現像室３１へのトナーの補給や現像ローラ３１ａへのトナーの供給をより円滑に行うことができる。よって、画像濃度を安定にすることができる。
【０１５７】
したがって、本実施例に係る画像形成装置においては、高品質な画像を安定して出力することが可能となる。
【０１５８】
尚、本実施例では、トナー収容室３２は現像室３１のほぼ鉛直方向上方に配置したが、これに限定されるものではない。トナーの落とし込みによる少量補給が可能であれば、例えば、現像装置３を、鉛直方向に対して少し傾けてもよい。
【０１５９】
また、本実施例では、正規帯電極性が負極性であるトナーを用いたが、これに限定されるものではなく、正規帯電極性が正極性であるトナーを用いてもよい。その場合には、必要に応じて、帯電装置２、現像ローラ３１ａ、規制ブレード３１ｂ、供給ローラ３１ｃを始めとする各部材に印加する電圧の極性を変える。
【０１６０】
さらに、本実施例では、感光体ドラム１と、帯電装置２と、現像装置３と、クリーニング装置５とは、一体的にカートリッジ化されており、画像形成装置本体（図示せず）に対して着脱自在なプロセスカートリッジを構成している。しかし、これに限定されるものではなく、例えば、感光体ドラムを画像形成装置本体に固定配置して、現像装置のみを画像形成装置本体に着脱自在なカートリッジ（現像カートリッジ）とした構成の画像形成装置等においても、同様に本発明を適用することができる。あるいは、現像装置を画像形成装置本体に固定配置した構成の画像形成装置等においても、同様に本発明を適用することができる。
【０１６１】
また、トナー補給（交換）の方法に関しても、本実施例では、現像室３１に着脱自在なトナー収容室３２を交換することで、新しい状態のトナーを補給可能であるとしたが、これに限定されるものではない。例えば、現像装置に固定配置されたトナー収容室に、トナー補給用のボトル等を用いてトナーを補給する方法等でもよい。
【０１６２】
さらに、本実施例では、補給（交換）されるトナーは、交換前に使用していたトナーと同じ種類のトナーであるとしたが、これに限定されるものではなく、非磁性一成分現像剤としての非磁性トナーであれば、異なってもよい。
【実施例２】
【０１６３】
次に、本発明の実施例２に係る画像形成装置の構成及び動作について説明する。
【０１６４】
図５は、本実施例に係る画像形成装置の一例としてのカラー画像形成装置２００の概略構成を示す模式的断面図である。
【０１６５】
カラー画像形成装置２００は、４色フルカラー画像が形成可能なカラー画像形成装置である。
【０１６６】
カラー画像形成装置２００は、循環移動する記録材担持体としての静電搬送ベルト２０と、第一，第二，第三，第四の画像形成部としてのプロセスカートリッジＵａ，Ｕｂ，Ｕｃ，Ｕｄとを備える。ここで、プロセスカートリッジＵａ，Ｕｂ，Ｕｃ，Ｕｄは、静電搬送ベルト２０上に水平に並列配置され、シアン，イエロー，マゼンタ，ブラックの各色の
画像を形成する。また、プロセスカートリッジの外側には、プロセスカートリッジＵａ，Ｕｂ，Ｕｃ，Ｕｄにそれぞれ対応した、露光手段としての露光装置６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄと、転写手段としての転写装置４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄが配置されている。さらに、記録材Ｐの搬送方向下流側には、定着手段としての定着装置７が配置されている。ここで、各プロセスカートリッジや露光装置、転写装置の構成及び動作は、用いるトナーの色が異なることを除いては実質的に同じである。したがって、以下の説明において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、図５において符号に与えた添字ａ，ｂ，ｃ，ｄを省略して、総括的に説明する。
【０１６７】
プロセスカートリッジＵは、カラー画像形成装置２００本体に対して着脱自在となっており、その構成及び動作は、実施例１で説明した画像形成装置１００におけるプロセスカートリッジと同様である。また、現像装置３の構成及び動作についても、実施例１で説明した画像形成装置１００における現像装置３と同様である。ただし、現像装置３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄにそれぞれ収容される非磁性一成分現像剤としての非磁性トナーは、それぞれシアントナー，イエロートナー，マゼンタトナー，ブラックトナーである。
【０１６８】
静電搬送ベルト２０は、全てのプロセスカートリッジＵの感光体ドラム１と接触した状態で対向配置されている。また、各転写装置４は、静電搬送ベルト２０を介して、各プロセスカートリッジＵの感光体ドラム１と接触しており、該接触領域及びその近傍において、転写領域を形成する。
【０１６９】
プロセスカートリッジＵにおいて感光体ドラム１表面に形成されたトナー像は、静電搬送ベルト２０による記録材Ｐの搬送に伴い、プロセスカートリッジＵａのトナー像から順次、記録材Ｐ上に転写される。そして、記録材Ｐ上に転写されて重ねられたトナー像が、定着装置７において加熱・加圧されて定着することで、記録材Ｐ上に４色フルカラー画像が形成される。その後、記録材Ｐは排出トレイ上（図示せず）に排出される。
【０１７０】
カラー画像形成装置２００においても、現像装置３のトナー収容室から現像室へトナーが補給された際には、現像室において、新しい状態のトナーと長期間使用して劣化したトナーが混在する。よって、前記したように、それらの摩擦帯電特性に差がある場合には、静電凝集が発生しやすくなる。
【０１７１】
さらに、カラー画像形成装置においては、単色画像、例えばブラックの文字パターン画像などを出力する場合が頻繁にあるが、このような場合においても、他色のプロセスカートリッジは同時に作動している。このため、各現像室内のトナーは画像形成に使われないまま、繰り返し各部材の摺擦を受けることになる。つまり、カラー画像形成装置２００においては、現像室内のトナーの劣化がより進みやすい。よって、新しい状態のトナーとの摩擦帯電特性の差が大きくなりやすいため、静電凝集がより発生しやすくなる。
【０１７２】
しかしながら、本実施例によれば、カラー画像形成装置２００において、規制ブレードと現像ローラの間に形成される電界を、より効果的に作用させることで、トナーの摩擦帯電が促進されて、均一な帯電が可能となる。さらに、トナー収容室内及び現像室内で、トナーが凝集するのを抑制でき、また、トナー収容室内で静電凝集が発生するのを防止できる。よって、安定した少量補給を行いながら、トナー補給時のかぶりの増加を抑制することができるため、高品質な画像を安定して出力できる。
【０１７３】
尚、本実施例では、プロセスカートリッジＵａ，Ｕｂ，Ｕｃ，Ｕｄは、静電搬送ベルト２０上に水平に並列配置されていたが、これに限定されるものではなく、例えば、斜行するように設けられた静電搬送ベルト上に並列配置されるもの等でもよい。
【０１７４】
また、本実施例では、記録材Ｐ上への各色トナー像の転写順がシアン，イエロー，マゼンタ，ブラックとなるように各色トナーを収容したプロセスカートリッジを配置したが、これに限定されるものではない。
【０１７５】
さらに、本実施例では、電子写真方式を用いてフルカラー画像等の多色画像を形成可能な画像形成装置として、カラー画像形成装置２００を使用したが、これに限定されるものではない。例えば、単一の感光体に対して、それぞれ異なる色の現像剤を備えた複数の現像装置が設けられたカラー画像形成装置等でもよい。かかるカラー画像形成装置では、感光体上に順次形成された静電潜像を、複数の現像装置によって順次現像する。そして、感光体上に形成されたトナー像は、記録材に直接転写されるか、あるいは中間転写体に転写した後に記録材に転写される。また、カラー画像形成装置２００のように、感光体と現像装置とを備えた画像形成部を複数有するカラー画像形成装置において、複数の感光体上に形成されたトナー像が、中間転写体に転写した後に記録材に転写されるもの等でもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１７６】
【図１】本発明の実施例１に係る画像形成装置の概略構成を示す図である。
【図２】本発明の実施例１に係る現像装置の概略構成を示す図である。
【図３】現像剤の飽和摩擦帯電量測定装置の概略構成を示す図である。
【図４】本発明の実施例１に係る現像装置における現像剤の少量補給の特徴を説明する図である。
【図５】本発明の実施例２に係る画像形成装置の概略構成を示す図である。
【図６】従来の少量補給方式を採用した現像装置の概略構成を示す図である。
【符号の説明】
【０１７７】
３  現像装置
８  現像バイアス電源
９  規制バイアス電源
３１  現像室
３１ａ  現像ローラ
３１ｂ  規制ブレード
３２  トナー収容室
３３  開口部
【図１】
2008310294.tif 000008
【図２】
2008310294.tif 000009
【図３】
2008310294.tif 000010
【図４】
2008310294.tif 000011
【図５】
2008310294.tif 000012
【図６】
2008310294.tif 000013