(57)【要約】【課題】  補給されるトナーの帯電量を十分なものとできることにより地汚れや不用意な飛散を防止することが可能な構成を備えた現像装置を提供する。【解決手段】  潜像担持体２上に形成されている静電潜像を、二成分系現像剤からなる磁気ブラシを用いて可視像処理する現像装置５において、上記潜像担持体２に対して上記磁気ブラシを近接若しくは接触させる現像剤担持体５Ａを備え、該現像剤担持体５Ａ上の二成分系現像剤が上記潜像担持体２に近接若しくは接触する現像領域を通過した後の位置で上記現像剤担持体５Ａに担持されている磁気ブラシに対してトナーを補給する構成８を備えていることを特徴とする。【選択図】    図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
潜像担持体上に形成されている静電潜像を、二成分系現像剤からなる磁気ブラシを用いて可視像処理する現像装置において、
上記潜像担持体に対して上記磁気ブラシを近接若しくは接触させる現像剤担持体を備え、該現像剤担持体上の二成分系現像剤が上記潜像担持体に近接若しくは接触する現像領域を通過した後の位置で上記現像剤担持体に担持されている磁気ブラシに対してトナーを補給することを特徴とする現像装置。
【請求項２】
請求項１記載の現像装置において、
上記トナーの補給位置は、上記現像剤担持体の移動方向において、該現像剤担持体に内蔵されている磁極と対向若しくは近接する位置とされていることを特徴とする現像装置。
【請求項３】
請求項１または２記載の現像装置において、
上記現像剤担持体上の磁気ブラシは、上記トナーの補給位置を通過した後、該現像剤が上記現像剤担持体から離脱されることを特徴とする現像装置。
【請求項４】
請求項３記載の現像装置において、
上記現像剤担持体から離脱した現像剤が攪拌混合行程を実行されて上記現像剤担持体に供給可能であることを特徴とする現像装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のうちの一つに記載の現像装置において、
上記磁気ブラシに対して補給されるトナーは、帯電された状態で補給されることを特徴とする現像装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のうちの一つに記載の現像装置において、
上記磁気ブラシに対して補給されるトナーは、上記現像剤担持体における長手方向全域にわたって供給可能であることを特徴とする現像装置。
【請求項７】
請求項１乃至６のうちの一つに記載の現像装置において、
上記磁気ブラシに対して補給されるトナーは、上記磁気ブラシ先端に対向する吐出部を備えた気流搬送手段により供給されることを特徴とする現像装置。
【請求項８】
請求項１乃至６のうちの一つに記載の現像装置において、
上記磁気ブラシに対して補給されるトナーは、上記現像剤担持体とは別に設けられた摩擦帯電可能な構成を備えたトナー繰り出し手段により供給されることを特徴とする現像装置。
【請求項９】
請求項１乃至６のうちの一つに記載の現像装置において、
上記磁気ブラシに対して補給されるトナーは、上記現像剤担持体に近接して設けられている補給トナー担持手段により供給されることを特徴とする現像装置。
【請求項１０】
請求項８記載の現像装置において、
上記気流手段における吐出部がノズルで構成され、該ノズル内には、該ノズル本体と共に吐出されるトナーに対する帯電電極が設けられていることを特徴とする現像装置。
【請求項１１】
請求項９記載の現像装置において、
上記補給トナー担持手段は誘電体からなる多孔性弾性体と、該補給トナー担持手段に近接して配置されている帯電手段とを備えていることを特徴とする現像装置。
【請求項１２】
請求項１０記載の現像装置において、
上記ノズルは、上記補給されるトナーと帯電系列において逆極性の関係を持つ材質で構成されていることを特徴とする現像装置。
【請求項１３】
請求項７，８，１２のいずれかに記載の現像装置において、
上記補給されるトナーは、補給トナー収容部の出口に設けられている粉体ポンプにより圧送されることを特徴とする現像装置。
【請求項１４】
請求項７，８，１２および１３記載の現像装置において、
上記ノズルは、上記現像剤担持体の長手方向に沿って複数設けられていることを特徴とする現像装置。
【請求項１５】
請求項７，８，１２および１３記載の現像装置において、
上記ノズルは、上記現像剤担持体の長手方向に沿って長手方向が設定されたスリットで構成されていることを特徴とする現像装置。
【請求項１６】
請求項１４または１５記載の現像装置において、
上記ノズルからの吐出量を上記現像剤担持体の長手方向で変更可能であることを特徴とする現像装置。
【請求項１７】
請求項１乃至１６のうちの一つに記載の現像装置において、
上記補給されるトナーは、上記二成分系現像剤に含まれるキャリアにおけるトナーの被覆率が３０〜７０％となる関係に設定されて補給されることを特徴とする現像装置。
【請求項１８】
請求項１乃至１７のうちの一つに記載の現像装置において、
上記補給されるトナーは、平均円形度が９６％以上に設定されていることを特徴とする現像装置。
【請求項１９】
請求項１乃至１８のうちの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。
【請求項２０】
請求項１９記載の画像形成装置において、
上記潜像担持体およびこれの可視像処理に用いられる現像装置とが画像形成装置本体から着脱可能なプロセスカートリッジに設けられていることを特徴と売る画像形成装置。
【請求項２１】
請求項１９記載の画像形成装置において、
潜像担持体、現像装置および潜像担持体のクリーニングに用いられるクリーニング装置が画像形成装置本体に対して着脱可能なプロセスカートリッジに設けられていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２２】
請求項１９記載の画像形成装置において、
潜像担持体、現像装置、潜像担持体のクリーニングに用いられるクリーニング装置および上記潜像担持体への帯電を行う帯電装置が画像形成装置本体に対して着脱可能なプロセスカートリッジに設けられて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、二成分系現像剤に対するトナー補給に関する。
【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剤により可視像処理することが行われる。  
現像剤には、トナーとキャリアとを混合した二成分系現像剤およびキャリアを含まない一成分系現像剤がある。  
二成分系現像剤を用いる現像装置の構成には、磁力により現像剤を穂立ちさせた磁気ブラシを用いる構成がある。この構成には、内部に複数の固定磁石を配置した回転可能な現像スリーブと、現像スリーブに対して摩擦帯電した現像剤を供給する攪拌混合および供給部材と、現像スリーブ上に担持されている磁気ブラシの層厚を規制する部材とが主要構成として備えられている。
【０００３】
現像剤は攪拌混合されることにより摩擦帯電したトナーとキャリアとが互いに吸着した状態で現像スリーブに供給されると現像スリーブ内の磁石により穂立ちして磁気ブラシを形成し、感光体上の静電潜像に接触した際にトナーが潜像側に静電吸着されるようになっている。
【０００４】
ところで、現像剤は静電潜像の可視像処理に消費されると減少し、一様な現像剤濃度を維持することができなくなるのを防止する必要がある。このため、従来では、現像剤中にトナーを補給する構成が用いられており、その構成としては、次に挙げる構成が提案されている。  
すなわち、現像装置に装備されているトナー補給手段において現像スリーブに対峙して抵抗値が１０８〜１０１０Ω／ｃｍの短繊維あるいは多孔質弾性体を被覆した導電性ローラで構成された補給ローラを設け、短繊維あるいは多孔質弾性体の表面に補給用トナーを分散付着させたうえで補給ローラと現像スリーブとの間に電界を形成してトナーを現像スリーブ側に静電吸着させるようにした構成である（例えば、特許文献１）。
【０００５】
一方、トナーの帯電量が不十分であると、トナーが不用意に飛散し、感光体の地肌汚れを招くことがある。そこで、キャリアとトナーとの攪拌混合による摩擦帯電を十分なものとするための構成として次の構成がある。  
現像スリーブの設置位置とは別に、現像スリーブの設置領域に延長されている第１，第２の攪拌ローラ間に連通する開口部にこれら攪拌ローラ間に現像剤を移送することができる磁石内蔵の搬送ローラを設け、搬送ローラに向けて供給される補給トナーおよび攪拌ローラの一方から移送されてきた現像剤を攪拌ローラ間で受け渡すようにした構成である（例えば、特許文献２）。
【０００６】
【特許文献１】特開平７−９７２４９号公報（第３頁左欄第１７行乃至２８行）
【特許文献２】特開平１０−１４９０２７号公報（段落「００３３」〜「００３８」欄）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に開示されている構成においては、バイアス効果によりトナーを磁気ブラシに吸着させるようになっているものの、バイアスを印加した場合にトナーが現像スリーブ側に付着することを利用していることから、この状態が継続されると現像スリーブ上に堆積したトナーが固着してしまい、いわゆる、トナーのフィルミング状態が発生し、結果として磁気ブラシの形成が困難となる虞がある。しかも、補給ローラを構成する短繊維あるいは硬質弾性体が現像スリーブ上の磁気ブラシに接触することから、接触した際に現像スリーブ上の磁気ブラシを形成しているキャリアを擦り取ることになり、これによって現像スリーブ上の現像剤担持量が減少してしまい、現像に必要な現像剤供給量を確保できなくなる虞もある。さらに加えて、現像スリーブ上の現像剤、特にトナーは、現像後において静電潜像と接触することで供給時と逆帯電しているため、補給ローラと対峙した際には補給ローラからのバイアスによって吸着されやすくなり、現像スリーブ上での必要なトナー量が維持されなくなる虞もある。
【０００８】
一方、現像スリーブ上に形成される磁気ブラシは、含有するトナーの帯電量が静電潜像に対する付着、換言すれば、現像効率に影響する要因となる。そこで、特許文献２に開示されているように攪拌摩擦帯電を十分に行うことが要求される。しかし、特許文献２に開示された構成では、トナーの補給位置が現像スリーブの設置領域以外の位置（攪拌ローラの軸方向端部よりもさらに外側の位置）であるために装置の大型化は否めない。  
しかも、この構成においては、トナーの補給位置が搬送ローラにより攪拌ローラから現像剤を汲み上げた位置であるために磁気ブラシ中にはキャリアのみでなくキャリアに静電付着しているトナーも多量に含まれている。このため、磁気ブラシ中でのキャリアに対するトナーの混合比率が低い場合と違って補給されたトナーがキャリアと接触する機会が少なくなり、結果として、トナーの帯電が十分に行われないことになる。このような不十分な帯電状態が起こると、トナー飛散による感光体の地汚れの機会が増加するという不具合が発生する。
【０００９】
本発明の目的は、上記従来の現像装置およびこれを用いる画像形成装置における問題に鑑み、補給されるトナーの帯電量を十分なものとできることにより地汚れや不用意な飛散を防止すること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】
【００１０】
請求項１記載の発明は、潜像担持体上に形成されている静電潜像を、二成分系現像剤からなる磁気ブラシを用いて可視像処理する現像装置において、上記潜像担持体に対して上記磁気ブラシを近接若しくは接触させる現像剤担持体を備え、該現像剤担持体上の二成分系現像剤が上記潜像担持体に近接若しくは接触する現像領域を通過した後の位置で上記現像剤担持体に担持されている磁気ブラシに対してトナーを補給することを特徴としている。
【００１１】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の現像装置において、上記トナーの補給位置は、上記現像剤担持体の移動方向において、該現像剤担持体に内蔵されている磁極と対向若しくは近接する位置とされていることを特徴としている。
【００１２】
請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の現像装置において、上記現像剤担持体上の磁気ブラシは、上記トナーの補給位置を通過した後、該現像剤が上記現像剤担持体から離脱されることを特徴としている。
【００１３】
請求項４記載の発明は、請求項３記載の現像装置において、上記現像剤担持体から離脱した現像剤が攪拌混合行程を実行されて上記現像剤担持体に供給可能であることを特徴としている。
【００１４】
請求項５記載の発明は、請求項１乃至４のうちの一つに記載の現像装置において、上記磁気ブラシに対して補給されるトナーは、帯電された状態で補給されることを特徴としている。
【００１５】
請求項６記載の発明は、請求項１乃至５のうちの一つに記載の現像装置において、上記磁気ブラシに対して補給されるトナーは、上記現像剤担持体における長手方向全域にわたって供給可能であることを特徴としている。
【００１６】
請求項７記載の発明は、請求項１乃至６のうちの一つに記載の現像装置において、上記磁気ブラシに対して補給されるトナーは、上記磁気ブラシ先端に対向する吐出部を備えた気流搬送手段により供給されることを特徴としている。
【００１７】
請求項８記載の発明は、請求項１乃至６のうちの一つに記載の現像装置において、上記磁気ブラシに対して補給されるトナーは、上記現像剤担持体とは別に設けられた摩擦帯電可能な構成を備えたトナー繰り出し手段により供給されることを特徴としている。
【００１８】
請求項９記載の発明は、請求項１乃至６のうちの一つに記載の現像装置において、上記磁気ブラシに対して補給されるトナーは、上記現像剤担持体に近接して設けられている補給トナー担持手段により供給されることを特徴としている。
【００１９】
請求項１０記載の発明は、請求項８記載の現像装置において、上記気流手段における吐出部がノズルで構成され、該ノズル内には、該ノズル本体と共に吐出されるトナーに対する帯電電極が設けられていることを特徴としている。
【００２０】
請求項１１記載の発明は、請求項９記載の現像装置において、上記補給トナー担持手段は誘電体からなる多孔性弾性体と、該補給トナー担持手段に近接して配置されている帯電手段とを備えていることを特徴としている。
【００２１】
請求項１２記載の発明は、請求項１０記載の現像装置において、上記ノズルは、上記補給されるトナーと帯電系列において逆極性の関係を持つ材質で構成されていることを特徴としている。
【００２２】
請求項１３記載の発明は、請求項７，８，１２のいずれかに記載の現像装置において、上記補給されるトナーは、補給トナー収容部の出口に設けられている粉体ポンプにより圧送されることを特徴としている。
【００２３】
請求項１４記載の発明は、請求項７，８，１２および１３記載の現像装置において、上記ノズルは、上記現像剤担持体の長手方向に沿って複数設けられていることを特徴としている。
【００２４】
請求項１５記載の発明は、請求項７，８，１２および１３記載の現像装置において、上記ノズルは、上記現像剤担持体の長手方向に沿って長手方向が設定されたスリットで構成されていることを特徴としている。
【００２５】
請求項１６記載の発明は、請求項１４または１５記載の現像装置において、上記ノズルからの吐出量を上記現像剤担持体の長手方向で変更可能であることを特徴としている。
【００２６】
請求項１７記載の発明は、請求項１乃至１６のうちの一つに記載の現像装置において、上記補給されるトナーは、上記二成分系現像剤に含まれるキャリアにおけるトナーの被覆率が３０〜７０％となる関係に設定されて補給されることを特徴としている。
【００２７】
請求項１８記載の発明は、請求項１乃至１７のうちの一つに記載の現像装置において、上記補給されるトナーは、平均円形度が９６％以上に設定されていることを特徴としている。
【００２８】
請求項１９記載の発明は、請求項１乃至１８のうちの一つに記載の現像装置を画像形成装置に用いることを特徴としている。
【００２９】
請求項２０記載の発明は、請求項１９記載の画像形成装置において、上記潜像担持体およびこれの可視像処理に用いられる現像装置とが画像形成装置本体から着脱可能なプロセスカートリッジに設けられていることを特徴としている。
【００３０】
請求項２１記載の発明は、請求項１９記載の画像形成装置において、潜像担持体、現像装置および潜像担持体のクリーニングに用いられるクリーニング装置が画像形成装置本体に対して着脱可能なプロセスカートリッジに設けられていることを特徴としている。
【００３１】
請求項２２記載の発明は、請求項１９記載の画像形成装置において、潜像担持体、現像装置、潜像担持体のクリーニングに用いられるクリーニング装置および上記潜像担持体への帯電を行う帯電装置が画像形成装置本体に対して着脱可能なプロセスカートリッジに設けられていることを特徴としている。
【発明の効果】
【００３２】
請求項１乃至４記載の発明によれば、現像領域を通過した後の磁気ブラシに対してトナーを補給するので、トナーが消費された磁気ブラシ中のキャリアに対してキャリアに残留するトナーと逆極性帯電状態を利用することにより、補給されるトナーを吸着させることができる。これにより、補給されたトナーは磁気ブラシ中で帯電することができる。この結果、現像剤担持体に供給される現像剤を対象として攪拌混合することで行われる摩擦帯電とは別にキャリアへの静電付着を利用することによる帯電を行わせることで帯電に要する設備や時間を大げさなものとしないで済ませることが可能となる。
【００３３】
特に、請求項２記載の発明においては、現像剤担持体に内蔵されている磁極に対向若しくは近接する位置でトナーが補給されるので、磁極による磁力線の穂立ち間隔に応じて磁気ブラシへの接触機会を増加させることもでき、これによりトナーとキャリアとの接触機会が増やされることになる。また請求項３および４記載の発明においては、磁気ブラシ中に補給されたトナーが離脱および離脱後の攪拌混合される行程に移行することにより予めキャリアとの間で帯電しているトナーがさらに摩擦帯電されることになるので、トナーの帯電量不足を解消して不用意な飛散や地汚れの発生を防止できる帯電状態を得ることが可能となる。
【００３４】
請求項６記載の発明によれば、補給トナーが現像剤担持体の長手方向全域にわたって供給可能であるので、局所的な補給と違って分布状態を長手方向で均一化することが可能となり、かつ、補給効率を高めることが可能となる。
【００３５】
請求項７記載の発明によれば、吐出部を有する気流搬送手段を用いたトナーの補給が行われることにより、磁気ブラシ中へのトナーの進入を促進して磁気ブラシ中のキャリアへのトナーの付着を促進することが可能となる。
【００３６】
請求項８記載の発明によれば、現像剤担持体上の磁気ブラシに対して補給されるトナーが補給される際に帯電した状態であるので、磁気ブラシ中のキャリアとの静電付着を促進することができ、攪拌混合による摩擦帯電に要する時間を短縮することが可能となる。
【００３７】
請求項９および１１記載の発明によれば、現像剤担持体に近接して設けられている補給トナー担持体により帯電した状態でトナーが補給されるので、トナーの自重落下などと違って均一な状態での補給が可能となるとともに磁気ブラシ中のキャリアへの静電付着を促進することが可能となる。
【００３８】
請求項１０および１２記載の発明によれば、ノズルを吐出部に設けた場合に、そのノズルに帯電電極構造を備えたりあるいはトナーと逆極性の帯電系列ノブ剤を用いることにより吐出されるトナーを帯電状態とすることができ、磁気ブラシ中のキャリアへの静電付着を促進することが可能となる。
【００３９】
請求項１３記載の発明によれば、気流搬送に粉体ポンプが用いられるので、トナーの搬送時間の短縮を可能にして補給時間の短縮および補給量の確保を行いやすくすることができる。
【００４０】
請求項１４および１５記載の発明によれば、吐出部が像担持体の長手方向全域を対象として補給できる構成とされているので、長手方向の局所的な補給位置の場合と違って磁気ブラシの形成範囲全域を対象とした補給が可能となる、これにより、現像担持体の長手方向で形成されている磁気ブラシへの補給状態が不均一となることがなく、補給されるトナーの一部が飛散したり浮遊して周辺部を汚染するような事態の発生を防止することができる。
【００４１】
請求項１６記載の発明によれば、ノズルにおける吐出量が現像剤担持体の長手方向で変更可能であるので、現像剤担持体の長手方向での現像剤中に含まれるトナーの消費量に応じた補給形態を得ることができ、補給に用いられるトナーの過剰供給を防止することが可能となる。
【００４２】
請求項１７記載の発明によれば、補給に用いられるトナーの供給量が、キャリアに対する被覆率が３０〜７０パーセントとなる関係を持たせてあるので、キャリアからの余剰トナーの発生が原因する飛散による周辺部への汚染の防止および画像の可視像に対するトナー不足の防止が可能となる。
【００４３】
請求項１８記載の発明によれば、円形度に影響されるファンデルワールス力や鏡像力が原因して発生する文字部やライン部での画像抜けを防止することができる。つまり、円形度が低い場合には潜像担持体などの平滑性媒体への接触点が多くなり、接触する突起先端に電荷が集中することが多く、ファンデルワールス力や鏡像力が大きくなる。このため、不定形なトナー粒子となる円形度の低いトナー粒子が存在した場合に文字部や線画像部の抜けが生じるが本発明では、このような円形度を規定することで不良画像の発生を防止することが可能となる。
【００４４】
請求項１９記載の発明によれば、トナーの帯電不足による飛散あるいは浮遊が原因する潜像担持体の地肌汚れを始めとする周辺部への汚染を防止することが可能となる。
【００４５】
請求項２０乃至２２記載の発明によれば、画像形成処理に用いられる装置を画像家清楚うち本体に対して着脱可能なプロセスカートリッジに設けているので、保点検作業を容易化できると共に、プロセスカートリッジ内でのトナーによる汚染を防止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】
【００４６】
以下、図面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】
【００４７】
図１は、本発明実施例による現像装置が適用される画像形成装置の構成を説明するための模式図である。  
同図において、画像形成装置１は、潜像担持体としてドラム状の感光体（以下感光体ドラムという）２を備え、感光体ドラム２の周囲には、図示矢印方向の回転過程において画像形成処理を実行するための帯電装置３，書き込み装置４、現像装置５，転写装置６およびクリーニング装置７がそれぞれ配置されている。
【００４８】
感光体ドラム２の周囲に配置されている各装置のうちで、書き込み装置４および転写装置６を除く各装置の全てあるいはその一部が感光体ドラム２と共に纏めてプロセスカートリッジに設けられている。  
図２は、感光体ドラム２と上述した書き込み装置４および転写装置６を除く各装置を纏めた場合のプロセスカートリッジ（便宜上、図１において符号ＰＣで示す部材）の外観を示している。なお、プロセスカートリッジＰＣ内には、感光体ドラム２と共に収容される構成に限らず、例えば、現像装置５のみをプロセスカートリッジに収容する構成とすることも可能である。
【００４９】
感光体ドラム２は、図示しないが、接地されたアルミニウムの素管などを用いた導電性基体の外周面に感光性を有する無機あるいは有機感光体を用いた感光層が設けられている。感光層は、電荷発生層と電荷輸送層で構成されている。
【００５０】
感光体ドラム２は、帯電装置３により一様帯電後、書き込み装置４を用いた静電潜像が形成されると現像装置５からの現像剤の供給により静電潜像が可視像処理され、可視像が給紙装置に設けられているレジストローラＲから繰り出された転写紙などに転写装置６を介して転写される行程を実行される。  
転写後の感光体ドラム２はクリーニング装置７によって残留トナーの除去および残留電荷の除伝が行われて次の作像に供される。また、転写された可視像を担持している転写紙は、図示しない定着装置により画像定着されて複写物とされる。
【００５１】
静電潜像の可視像処理に用いられる現像装置５は、トナーとキャリアとを混合した二成分系現像剤が用いられる。
【００５２】
図１において現像装置５は、感光体ドラム２に対向して磁気ブラシを形成可能な現像剤担持体としての現像スリーブ５Ａと、現像スリーブ５Ａに対してトナーとキャリアとを攪拌混合して構成される二成分系現像剤を供給する供給ローラ５Ｂと、トナー補給装置８とを備えている。なお、図１には示されていないが、図３に示すように、現像スリーブ５Ａには、表面に担持された二成分系現像剤の層厚を規定するためのドクター部材５Ｅが設けられている。
【００５３】
現像スリーブ５Ａは、直径が１８φに設定され、表面がサンドブラスト処理により１０〜２０μｍＲＺの範囲に荒らした状態で仕上げられている。この表な表面処理に代えて、０．１〜１ｍｍの深さを有する複数条の溝を形成することもある。  
現像スリーブ５Ａの内部には、図３に示すように、二成分系現像剤中のキャリアを穂立ちさせて形成される磁気ブラシを感光体ドラム２に接触させる現像主極５Ａ１と、磁気ブラシの搬送磁極５Ａ２，５Ａ３および互いに同極性からなる反撥磁極５Ａ４，５Ａ４’とが設けられており、反撥磁極５Ａ４，５Ａ４’は現像スリーブ５Ａ上に担持されて搬送された磁気ブラシを磁力線の反撥によって現像スリーブ５Ａ周面から供給ローラ５Ｂに向けて剥落させるための磁極として用いられる。
【００５４】
トナー補給装置８は、現像スリーブ５Ａの時計方向の回転方向において現像スリーブ５Ａ内の現像主極５Ａ１と感光体ドラム２とが対向する現像領域を通過した後の位置に対向して配置された補給タンク８Ａを備えている。  
補給タンク８Ａの内部には、現像スリーブ５Ａが上記現像領域を通過した後の位置に対向する金属製のローラで構成された補給トナー供給部材８Ｂと、補給トナー供給部材８Ｂに対して攪拌により補給トナーを摩擦帯電させて補給トナー供給部材８Ｂに対して供給可能なローラで構成された攪拌部材８Ｃと補給トナー供給部材８Ｂに担持された補給トナーの層厚を規定するブレードで構成された規制部材８Ｄが設けられている。
【００５５】
補給トナー供給部材８Ｂは、現像スリーブ５Ａの内部に配置されている磁極のうちで、現像スリーブ５Ａが現像領域を通過した後の位置に配置されている搬送磁極５Ａ３に対向して配置されており、現像領域を通過した後に現像スリーブ５Ａに担持されている磁気ブラシに対して補給トナーを供給することができるようになっている。
【００５６】
図４は、現像領域を通過した後の現像スリーブ５Ａに担持されている磁気ブラシと補給トナー供給部材８Ｂとの位置関係を示す図であり、同図において、現像領域を通過した後の現像スリーブ５Ａに担持されている二成分系現像剤は、感光体ドラム２の静電潜像の可視像処理に際してトナーが消費されている。このため、搬送磁極５Ａ３に対向した磁気ブラシは現像領域に達する前でのトナーの担持量が減少している。  
トナー補給装置８の補給トナー供給部材８Ｂから補給トナーが供給されると、磁気ブラシ中のキャリアにはトナーと逆極性の帯電電荷が残留している。このため、供給された補給トナーがキャリアに接触すると分極によりキャリアに付着することができる。
【００５７】
一方、トナー補給装置８における補給トナー供給部材８Ｂからトナーを補給された現像スリーブ５Ａに担持されている磁気ブラシは、現像スリーブ５Ａの回転に伴い反撥磁極５Ａ４，５Ａ４’による磁力線に沿って現像スリーブ５Ａから供給ローラ５Ｂに向けて剥落することにより現像スリーブ５Ａから離脱する。この状態は、図４において磁極５Ａ４’に対峙した磁気ブラシが現像スリーブ５Ａから離れていく状態に相当している。
【００５８】
現像スリーブ５Ａから離脱した磁気ブラシは、これに含まれるキャリアおよびトナーが供給ローラ５Ｂによって攪拌混合されることにより摩擦帯電が行われ、トナーに帯電電荷が付与された状態で現像スリーブ５Ａに供給される。
【００５９】
以上のような実施例においては、現像領域を通過した後の現像スリーブ５Ａ上に担持されている磁気ブラシに対してトナーが補給されるので、現像領域に至る前の磁気ブラシに対してトナーを補給する場合と違って、磁気ブラシ内へのトナーの進入が容易となる。つまり、トナーが消費されて、いわゆるカウンタチャージが存在する状態にある磁気ブラシ中のキャリアに対してトナーが補給されるので、キャリアとトナーとの静電吸着関係に基づきトナーが消費されたキャリアに積極的に吸着されることになる。この結果、磁気ブラシの深部に対してもトナーが入り込むこともでき、キャリアに付着したトナーは供給ローラ５Ｂによる攪拌混合時での摩擦帯電に先駆けて帯電状態にされることになる。
【００６０】
上記実施例によれば、現像後の磁気ブラシに含まれるキャリアとの間で静電付着することにより補給されたトナーを帯電状態とすることができるので、トナーに対する帯電のための設備の小型化や帯電時間の短縮が図れることになる。特に、現像スリーブ５Ａの軸方向に相対的に現像剤を搬送しながら攪拌混合が可能な一対のスクリューオーガを設けた２軸攪拌構造のような大がかりな設備が不要となり、単一の攪拌部材による現像剤の汲み上げのみで済むことになる。
【００６１】
このように、トナーに対する予帯電が可能な本実施例においては、トナーの帯電不足を防止することができ、これによって、帯電不足を来したトナーが飛散した場合に発生する感光体ドラム２の地肌汚れや周辺部への付着汚染を防止することが可能となる。
【００６２】
一方、補給されるトナーは、図１に示したトナー補給装置８の場合のように、現像スリーブ５Ａとは別位置で摩擦帯電部材として用いられる攪拌部材８Ｃによって予め帯電した状態でトナーの繰り出し手段に相当する補給トナー供給部材８Ｂに担持されて現像スリーブ５Ａに補給されるので、磁気ブラシ中に進入してキャリアに付着した場合の帯電に加えて帯電量を多くすることができる。これにより、供給ローラ５Ｂでの摩擦帯電行程を厳格に行うことがなくても磁気ブラシ中でのトナーの帯電量を確保しやすくすることが可能となる。
【００６３】
図１に示したトナー補給装置８における補給トナー供給部材８Ｂは、現像スリーブ５Ａの長手方向に相当する軸方向全域にわたって補給できる構成とされており、これにより、軸方向の局所部分に補給する場合と違って、トナーの均一化が迅速かつ適正に行われることになる。
【００６４】
次にトナー補給装置の構成に関する変形例について説明する。  
図５に示す構成は、トナー補給装置（便宜上、符号８’で示す）に用いられるトナーの補給部材として、図１に示した供給ローラ８Ａに代えて現像スリーブ５Ａに対峙する吐出部を備えた気流搬送手段１００を用いることを特徴としている。
【００６５】
図５において、図１に示した補給トナー供給部材８Ｂの配置構成と同様に、現像領域を通過後の現像スリーブ５Ａに対向する位置には、吐出部としてノズル１０１を一端に有するパイプ１０２を介して気流搬送手段１００が接続されている。
【００６６】
気流搬送手段１００は、トナータンク１０３に連通する粉体ポンプ１０４を備えており、粉体ポンプ１０４の概略構成は図６に示されている。  
図６において粉体ポンプ１０４は、本出願人の先願である特許第３４３４０８５号の明細書に記載されている構成が用いられ、具体的には、トナータンク１０３に連通する螺旋溝１０４Ａを有するステータ１０４Ｂと、ステータ１０４Ｂの螺旋溝１０４Ａ内で回転可能なロータ１０４Ｃと、ステータ１０４Ｂの外周部とこのステータ１０４Ｂを内部に配置してノズル１０１との間に接続されるパイプ１０１の端部が装着されているケーシング１０４Ｄとの間に設けられている隙間で構成された空気通路１０４Ｅに接続されているエアポンプからの空気通路１０４Ｆとを備え、ロータ１０４Ｃの回転によりトナータンク１０３内から繰り出されたトナーを空気通路１０４Ｅに供給されるエアによりケーシング１０４Ｄにおけるトナー吐出部１０４Ｇ側を負圧傾向としてパイプ１０２にトナーを送り出すようになっている。
【００６７】
一方、ノズル１０１は、直径が５ｍｍ程度とされて現像スリーブ５Ａの軸方向に沿って１０ｍｍ間隔に複数配置されたチューブ構造体あるいは現像スリーブ５Ａの軸方向に沿った長手方向を設定されたスリットが用いられ、これらのノズルには、トナーに対する帯電部が設けられている。
【００６８】
図７は、帯電部の構成の一つを示す図であり、同図にはチューブ構造体のノズル１０１が示されている。同図において、ノズル１０１の内部には、吐出されるトナーの流路中央部にロッド状の帯電電極１０１Ａが設けられ、帯電電極１０１Ａは、ノズル本体を含めて対向電極を構成している。図７（Ａ）に示す帯電電極１０１Ａは軸方向に沿って外周面に突起が形成されて径方向への電荷放出が可能な針状電極を構成しており、図７（Ｂ）に示す帯電電極１０１Ａ’は軸方向端部が推状をなし、先端放電が可能な針状電極を構成している。
【００６９】
トナーに対する帯電を効率よく行うための構成として、ノズルにおける少なくともトナー通路内周面には、トナーの帯電極性と逆極性の帯電系列を有する材質が用いられ、例えば、トナーが負極である場合には、ノズル１０１の内面がシリコン、メラミンあるいはアクリル酸樹脂などの帯電系列の材質が被覆や塗布されたり、あるいはそのものの材質がノズルとして用いられている。
【００７０】
吐出されるトナーに対する帯電を行う構成としては、図８に示す構成とすることも可能である、つまり、図８に示す構成は、図１および図３に示したトナー補給装置８における補給トナー供給部材８Ｂに代えて、スポンジなどの多孔質弾性体からなる供給ローラ（便宜上、図８において符号８Ｂ’で示す）を用い、この補給トナー供給ローラ８Ｂ’に対してコロナ放電が可能な帯電装置１０５を配置する。補給トナー供給ローラ８Ｂ’に対しては、補給タンク８Ａ内に設けられているパドルホィール８Ｂ１’を用いてトナーを擦り付けて担持させるようになっている。
【００７１】
以上のような構成においては、現像スリーブ５Ａに対する補給トナーが吐出される前に予め帯電されて供給される。このため、現像領域を通過した後の現像スリーブ５Ａに担持されている磁気ブラシ中のキャリアに対し、分極作用のみでの付着ではなく、逆極性の帯電特性関係を設定することにより積極的にキャリアへの付着を促進することができると共に、現像スリーブ５Ａ上に担持されている磁気ブラシに進入した時点では既にある程度のトナーの帯電が行われていることになる。これにより、トナーの帯電不足を防止できることにより飛散トナーによる感光体ドラムの地肌汚れや周辺部へのトナー汚染を防止することが可能となる。しかも、トナーの帯電に要する設備や時間の省力化が図れることになる。
【００７２】
上述したノズルは吐出部が開口しているので、この開口の開度を制御してトナーの補給量を調整するようにしてもよい。つまり、本実施例では、補給されるトナーが、二成分系現像剤に含まれるキャリアにおけるトナーの被覆率が３０〜７０％となる関係に設定されて補給されることを条件として、補給量が標準化されている。この理由は、３０％以下であると静電潜像の現像が行えず、また７０％以上であると現像領域において現像スリーブ５Ａ表面からトナーが離脱しやすくなり飛散の原因となるのを防止するためである。
【００７３】
上述した補給量を設定した場合においても現像スリーブ５Ａの軸方向での磁気ブラシ中のトナーの消費量が画像形成時での画像濃度に応じて異なることがある。そこで、画像濃度、換言すれば、現像スリーブ５Ａ上でのトナーの消費量に対応した補給量を設定することも可能である。以下、これについて説明する。
【００７４】
チューブ状構造体あるいはスリットのいずれにおいても現像スリーブ５Ａの軸方向に沿って配置されているので、現像スリーブ５Ａの軸方向でのトナーの消費具合に応じて開口の開度を調整することができる。このための構成としては、図示しないが、開口開度を調整可能なシャッター部材を設け、画像形成時での現像スリーブの軸方向に沿った位置での濃度を検出し、高濃度出力が行われた位置に該当するシャッター部材の開度を大きくし、またこれとは逆に標準濃度以下の場合にはシャッター部材の開度を標準の開度よりも小さくする。
【００７５】
また、トナー補給量の調整に関しては、上述したノズルの場合だけでなく、図１，３および図８に示したローラ部材が補給トナー供給部材として用いられる場合においても可能である。この場合には、補給トナー供給部材８Ｂ、８Ｂ’を現像スリーブ５Ａの軸方向に沿って分割し、分割位置毎での回転量を制御することで補給トナーの繰り出し量を調整することができる。
【００７６】
ノズルあるいは補給トナー供給部材を対象としたトナーの補給量の調整において、該当する軸方向位置での補給量に応じたトナーが補給された場合、その該当する軸方向位置の近隣に位置する磁気ブラシ中のキャリアに対してもトナーは静電吸着ができる状態であるので、仮に該当位置のみを対象とした補給であっても、その近隣での磁気ブラシのキャリアへのトナーの静電吸着が行えることにより軸方向での補給トナーの均一分散が可能となる。
【００７７】
次に、本実施例に用いられる現像剤について説明する。  
本実施例に用いられる現像剤に用いられるトナーは、ポリエステル、ポリオ−ル、スチレンアクリル等の樹脂に帯電制御剤及び色剤を混合したものであり、その周りにシリカ、酸化チタン等の外添剤を添加することで流動性を高めている。添加剤の粒径は通常０．０１〜０．１μｍの範囲である。
【００７８】
色剤としてはカーボンブラック、フタロシアニンブルー、キナクリドン、カーミン等を挙げることができる。また、トナーとしては、ワックス等を分散混合させた母体トナーに上記種類の添加剤を外添しているものも使用することもできる。
【００７９】
上記トナーは、磁性体を含有させて磁性トナーとしても使用することもできる。具体的な磁性体としては、マグネタイト、ヘマタイト、フェライト等の酸化鉄、コバルト、ニッケルのような金属あるいはこれら金属とアルミニウム、銅、鉛、マグネシウム、スズ、亜鉛、アンチモン、ベリリウム、ビスマス、カドミウム、カルシウム、マンガン、セレン、チタン、タングステン、バナジウムのような金属との合金及びその混合物等が挙げられる。これらの磁性体は平均粒径が０．１〜２μｍ程度のものが望ましく、このときの磁性体の含有量は、結着樹脂１００質量部に対して２０〜２００質量部、特に好ましくは結着樹脂１００質量部に対して４０〜１５０質量部である。
【００８０】
上記添加剤としては、従来公知のものが使用できるが、具体的には、Ｓｉ，Ｔｉ，Ａｌ，Ｍｇ，Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ，Ｉｎ，Ｇａ，Ｎｉ，Ｍｎ，Ｗ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｚｎ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｃｕ，Ａｇ，Ｖ，Ｚｒ等の酸化物や複合酸化物等が挙げられ、特にＳｉ，Ｔｉ，Ａｌの酸化物であるシリカ、チタニア、アルミナが好適に用いられる。  
また、このときの添加剤の添加量は、母体粒子１００質量部に対して０．５〜３質量部であることが好ましく、特に好ましくは、０．７〜１．５質量部である。
【００８１】
添加剤の添加量が０．５質量部未満であると、トナーの流動性が低下するため、十分な帯電性が得られず、また、転写性や耐熱保存性も不十分となり、また、地汚れやトナー飛散の原因にもなりやすい。
【００８２】
一方、添加剤の添加量が３質量部よりも多いと、流動性は向上するものの、ビビリ、ブレードめくれ等の感光体クリーニング不良や、トナーから遊離した添加剤による感光体ドラム１等へのフィルミングが生じやすくなり、クリーニングブレードや感光体ドラム等の耐久性が低下し、定着性も悪化する。また、細線部におけるトナーのチリが発生しやすくなり、特に、フルカラー画像における細線の出力の場合には、少なくとも２色以上のトナーを重ねる必要があり、付着量が増えるため、特にその傾向が顕著である。さらに、カラートナーとして用いる場合には、添加剤が多く含有されていると、透明シートに形成されたトナー画像をオーバーヘッドプロジェクターで投影した場合に投影像にかげりが生じ、鮮明な投影像が得られにくくなる。
【００８３】
上記添加剤の含有量の測定には種々の方法があるが、蛍光Ｘ線分析法で求めるのが一般的である。すなわち、添加剤の含有量既知のトナーについて、蛍光Ｘ線分析法で検量線を作成し、この検量線を用いて、添加剤の含有量を求めることができる。
【００８４】
さらに、本実施形態に用いられる添加剤は、必要に応じ、疎水化、流動性向上、帯電性制御等の目的で、表面処理を施されていることが好ましい。  
ここで、表面処理に用いる処理剤としては、有機系シラン化合物等が好ましく、例えば、メチルトリクロロシラン、オクチルトリクロロシラン、ジメチルジクロロシラン等のアルキルクロロシラン類、ジメチルジメトキシシラン、オクチルトリメトキシシラン等のアルキルメトキシシラン類、ヘキサメチルジシラザン、シリコーンオイル等が挙げられる。また、処理方法としては、有機シラン化合物を含有する溶液中に添加剤を漬積し乾燥させる方法、添加剤に有機シラン化合物を含有する溶液を噴霧し乾燥させる方法等があるが、本実施形態においては、いずれの方法も好適に用いることができる。
【００８５】
トナーの体積平均粒径は３〜１２μｍの範囲が好適である。本実施形態で用いたトナーの体積平均粒径は６μｍであり、１２００ｄｐｉ以上の高解像度の画像にも十分対応することが可能である。また、本実施例では、帯電極性が負極性のトナーを使用しているが、感光体ドラム１の帯電極性などに応じて帯電極性が正極性のトナーを使用してもよい。
【００８６】
球形トナーは、例えばスクリューオーガを用いた攪拌では、トナー帯電が不安定になるが、本方式で、トナー補給すると、補給トナーの帯電が安定する。さらに、円形度９５％以上の球形トナーを使用することにより表面積のばらつきを不定形と比較して少なくできるので均一な現像が可能になり、画質が向上する。つまり、円形度が低い場合には潜像担持体などの平滑性媒体への接触点が多くなり、接触する突起先端に電荷が集中することが多く、ファンデルワールス力や鏡像力が大きくなる。このため、不定形なトナー粒子となる円形度の低いトナー粒子が存在した場合に文字部や線画像部の抜けが生じるが本発明では、このような円形度を規定することで不良画像の発生を防止することが可能となる。
【００８７】
以上のような実施例によれば、トナーの帯電に要する設備の小型化や帯電時間が短縮された場合でもトナーの帯電量を十分なものとすることができ、トナーの帯電不足による飛散が原因する感光体ドラムの地肌汚れや周辺部へのトナー汚染を確実に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】本実施例による現像措置が用いられる画像形成装置の模式図である。
【図２】本実施例による現像装置を含むプロセスカートリッジの外観図である。
【図３】本実施例による現像装置の要部構成を説明するための模式図である。
【図４】図３に示した現像装置における作用を説明するための模式図である。
【図５】本実施例の要部構成の別の例を説明するための模式図である。
【図６】図５に示した要部構成に用いられる粉体ポンプの構成を説明するための図である。
【図７】図４に示した要部構成に用いられるノズルの構成を示す図である。
【図８】図４に示した要部構成の一部変形例を説明するための模式図である。
【符号の説明】
【００８９】
１          画像形成装置
２          感光体ドラム
５          現像装置
５Ａ        現像スリーブ
５Ａ１      現像主極
５Ａ３      現像領域通過後に相当する位置の搬送磁極
５Ａ４      反撥磁極
８，８’    トナー補給装置
８Ｂ、８Ｂ’補給トナー供給部材
１００      気流搬送手段
１０１      ノズル
１０４      粉体ポンプ
【図１】
2005181622.tif 000003
【図２】
2005181622.tif 000004
【図３】
2005181622.tif 000005
【図４】
2005181622.tif 000006
【図５】
2005181622.tif 000007
【図６】
2005181622.tif 000008
【図７】
2005181622.tif 000009
【図８】
2005181622.tif 000010