(57)【要約】【課題】  製造および管理コストの低減を図るとともに、トナーの帯電効率の悪化を防止できる構成を備えた現像装置およびプロセスカートリッジおよび画像形成装置をを提供する。【解決手段】  トナーとキャリアＣＡとを攪拌混合させてトナーの摩擦帯電を行う構成を備えることで二成分系現像剤を使用可能な現像装置１００であって、新規に使用開始されるまでの間、前記キャリアＣＡのみを調湿した状態で封入１００Ｂし、トナーは使用開始に際して導入されること特徴とする。【選択図】  図４
2005345494.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナーとキャリアとを攪拌混合させてトナーの摩擦帯電を行う構成を備えることで二成分系現像剤を使用可能な現像装置であって、
新規に使用開始されるまでの間、少なくとも前記キャリアを封入した状態とされ、トナーは使用開始に際して導入され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、
前記キャリアを封入している空間部は、新規に使用されるまでの間、外部との連通を遮断された状態で維持されていること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、
前記空間部を含む現像装置は、その全体を気密性の高い材料で包み込まれて開口部を溶着した気密梱包されてい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、
前記気密梱包は、アルミ箔を挟み込んだ高気密シートが用いられていることを特徴とする現像装置。
【請求項５】
請求項１または２記載の現像装置において、
前記キャリアを封入している空間部は、気温２０℃において相対湿度（ＲＨ）が６０％以上に維持されてい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、
前記キャリアが封入されている空間部は、大気中でのガス重量比０．００１以上、好ましくは０．００９以上の水分が含まれた状態を維持されてい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、
前記キャリアが封入されている空間部は、調湿空間とされていることを特徴とする現像装置。
【請求項８】
請求項１乃至７のうちの一つに記載の現像装置において、
前記キャリアが封入されている空間部には、大気中の酸素濃度よりも低濃度の酸素を含むガスが充填されることを特徴とする現像装置。
【請求項９】
請求項８記載の現像装置において、
前記ガスとして、窒素ガスが用いられて酸素濃度が低くされることを特徴とする現像装置。
【請求項１０】
請求項９記載の現像装置において、
前記キャリアが封入されている空間部には、少なくとも前記トナーとキャリアとが攪拌混合されるための空間部には、酸素吸収部材が配置されて酸素濃度を低くしていることを特徴とする現像装置。
【請求項１１】
請求項１乃至１０のうちの一つに記載の現像装置において、
前記キャリアが封入されている空間部は、大気圧よりも低い圧力に維持されていることを特徴とする現像装置。
【請求項１２】
請求項１乃至１１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プロセスカートリッジ。
【請求項１３】
請求項１２記載のプロセスカートリッジにおいて、
新規に使用が開始されるまでの間、少なくとも現像装置内を気密に維持することを特徴とするプロセスカートリッジ。
【請求項１４】
請求項１２または１３記載のプロセスカートリッジにおいて、
新規に使用が開始されるまでの間、周囲が遮光性部材により気密を維持した状態で包囲されていることを特徴とするプロセスカートリッジ。
【請求項１５】
請求項１２乃至１４のうちの一つに記載のプロセスカートリッジを用いることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１６】
請求項１５記載の画像形成装置において、
前記プロセスカートリッジに装備されている現像装置に対して補給部が連結可能に別設されていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１７】
請求項１５または１６記載の画像形成装置において、
前記プロセスカートリッジに装備されている現像装置内のキャリア収容部を除湿する構成を備え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、現像装置およびプロセスカートリッジおよび画像形成装置に関し、さらに詳しくは、二成分系現像剤を用いる際の帯電制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真法を使用した画像形成装置では電子写真感光体を中心に、帯電、画像露光、現像、転写、分離、清掃（クリーニング）及び除電の各手段が配置されている。
【０００３】
画像形成装置においては、上述した各手段の保守性を高めることが望まれてきており、このため、各手段のうちの一部の手段を纏めてカートリッジに収納するプロセスカートリッジを用いることが提案されてきている（例えば、特許文献１）。
【０００４】
一方、現像時に用いられる現像剤の一つとして、トナーとキャリアとを混合させた二成分系現像剤がある。  
二成分系現像剤は、現像に供される前の段階で攪拌混合時の摩擦帯電によりトナーに必要な電荷を帯電させて感光体上の静電潜像に供給される。
【０００５】
従来、二成分系現像剤は現像装置内で攪拌混合されるものであるが、現像装置がプロセスカートリッジに収容されている場合においても同様に、プロセスカートリッジが画像形成装置内に装備されると攪拌混合できる状態とされる。
【０００６】
ところで、画像には単一色だけでなく複数の色画像を重畳して得られるフルカラー画像がある。  
フルカラー画像を形成する際の現像装置においても、二成分系現像剤を用いる場合には、画像形成装置に装填された現像装置内でトナーとキャリアとの攪拌混合が行われている。
【０００７】
プロセスカートリッジは、色毎に装備され、色毎の寿命に応じて交換が可能なものであるが、色毎にプロセスカートリッジを準備しておくことはユーザ側での管理コストの負担増加および製造側での部品コストをはじめとする加工コストの上昇を招く虞を含んでいる。  
そこで、従来では、各プロセスカートリッジ同士で共通化した構成を採用し、色毎に区別して製作しないですむようにしたプロセスカートリッジが提案されている（例えば、特許文献１）。
【０００８】
一方、プロセスカートリッジを用いる場合も含めて、トナーとキャリアとの攪拌混合による摩擦帯電に際しては、攪拌混合が行われる箇所での環境条件、特に、湿度により帯電特性が変化することが知られている（例えば、特許文献２）。
【０００９】
【特許文献１】特開２００１−８３８６２号公報（段落「００１８」欄）
【特許文献２】特開平９−１４６３６０号公報（段落「０００５」欄）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
プロセスカートリッジを用いる場合には、それら同士で共通な構成を用いることで種類の多様化を防止してコスト低減につながる反面、次のような問題がある。  
プロセスカートリッジ内に収容されている現像剤は所定の色の現像剤であり、現像剤の色が指定された位置にプロセスカートリッジを設置する必要がある。このため、プロセスカートリッジ自体の構成を共通化した場合でも、色毎の現像剤が収容されているプロセスカートリッジを準備する必要があることから、プロセスカートリッジの種類が従前の場合とさほど変わらず、管理コストの面での改善がなされていない。
【００１１】
さらに、既存のプロセスカートリッジ内に新規トナーを補給するような場合には、環境条件によって所定の帯電特性が得られるまでの時間が長大化し、画像形成開始あるいは再会までの待機時間が長くなる場合がある。特にトナーの帯電量の増減が雰囲気中の湿度に影響される点からすると、攪拌混合空間での湿度の影響によっても所定の帯電量を得るまでの時間が長大化してしまう虞がある。加えて、摩擦帯電が良好に行われない状態のままで現像処理に供される現像剤も含まれており、この場合には、静電潜像との間での吸着力が弱いためにトナー飛散が発生することがあり、機内汚染の原因となる。
【００１２】
本発明の目的は、上記従来技術における問題に鑑み、製造および管理コストの低減を図るとともに、トナーの帯電効率の悪化を防止できる構成を備えた現像装置およびプロセスカートリッジ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】
【００１３】
請求項１記載の発明は、トナーとキャリアとを攪拌混合させてトナーの摩擦帯電を行う構成を備えることで二成分系現像剤を使用可能な現像装置であって、新規に使用開始されるまでの間、前記キャリアのみを封入した状態とされ、トナーは使用開始に際して導入されることを特徴としている。
【００１４】
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、前記トナーとキャリアとを攪拌混合するための空間部は、新規に使用されるまでの間、外部との連通を遮断された状態で維持されていること特徴としている。
【００１５】
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、前記空間部を含む現像装置は、その全体を気密性の高い材料で包み込まれて開口部を溶着した気密梱包されていることを特徴としている。
【００１６】
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、前記気密梱包は、アルミ箔を挟み込んだ高気密シートが用いられていることを特徴としている。
【００１７】
請求項５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、前記キャリアを封入している空間部は、気温２０℃において相対湿度（ＲＨ）が６０％以上に維持されていることを特徴としている。
【００１８】
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、前記キャリアが封入されている空間部は、大気中でのガス重量比０．００１以上、好ましくは０．００９以上の水分が含まれた状態を維持されていることを特徴としている。
【００１９】
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、前記キャリアが封入されている空間部は、調湿空間とされていることを特徴としている。
【００２０】
請求項８記載の発明は、請求項１乃至７のうちの一つに記載の現像装置において、前記キャリアが封入されている空間部には、大気中の酸素濃度よりも低濃度の酸素を含むガスが充填されることを特徴としている。
【００２１】
請求項９記載の発明は、請求項８記載の現像装置において、前記ガスとして、窒素ガスが用いられて酸素濃度が低くされることを特徴としている。
【００２２】
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、前記キャリアが封入されている空間部には、少なくとも前記トナーとキャリアとが攪拌混合されるための空間部には、酸素吸収部材が配置されて酸素濃度を低くしていることを特徴としている。
【００２３】
請求項１１記載の発明は、請求項１乃至１０のうちの一つに記載の現像装置において、前記キャリアが封入されている空間部は、大気圧よりも低い圧力に維持されていることを特徴としている。
【００２４】
請求項１２記載の発明は、請求項１乃至１１のうちの一つに記載の現像装置をプロセスカートリッジに用いることを特徴としている。
【００２５】
請求項１３記載の発明は、請求項１２記載のプロセスカートリッジにおいて、新規に使用が開始されるまでの間、少なくとも現像装置内を気密に維持することを特徴としている。
【００２６】
請求項１４記載の発明は、請求項１２または１３記載のプロセスカートリッジにおいて、新規に使用が開始されるまでの間、周囲が遮光性部材により気密を維持した状態で包囲されていることを特徴としている。
【００２７】
請求項１５記載の発明は、請求項１２乃至１４のうちの一つに記載のプロセスカートリッジを画像形成装置に用いることを特徴としている。
【００２８】
請求項１６記載の発明は、請求項１５記載の画像形成装置において、前記プロセスカートリッジに装備されている現像装置に対して補給部が連結可能に別設されていることを特徴としている。
【００２９】
請求項１７記載の発明は、請求項１５または１６記載の画像形成装置において、前記プロセスカートリッジに装備されている現像装置内のキャリア収容部を除湿する構成を備えていることを特徴としている。
【発明の効果】
【００３０】
請求項１記載の発明によれば、新規に使用を開始されるまでの間、キャリアのみが封入された状態を維持されているので、トナーの色に関係なく現像装置の構成を共通化することができる。これにより、色毎の現像剤を収容した現像装置を準備する必要がないので、トナーの導入部品のみの管理で済むことになり、共通部品を対象とした加工コストの低減を可能にするとともに部品管理コストの上昇を防止することが可能となる。
【００３１】
請求項２乃至４記載の発明によれば、キャリアの封入空間が新規に使用を開始されるまでの間、外部との連通を遮断され、特に請求項３記載の発明においては、現像装置全体が気密性の高い材料で気密梱包されることにより外部との連通が遮断されているので、キャリアの封入空間の環境変化がなくキャリアの劣化を防止した状態を維持することができる。特に請求項３記載の発明においては、現像装置全体が気密梱包され、また、請求項４記載の発明においては気密梱包にアルミ箔を挟み込んだ高気密シートが用いられていることにより、外部からの紫外線や電子線さらには静電気などの影響を受けることがないので、キャリアの劣化防止を長期に亘って維持することができ、新規に使用される際の現像剤の構成成分であるキャリアの品質低下を防止することができ、現像剤としての帯電特性を迅速に得ることが可能となる。
【００３２】
請求項５および６記載の発明によれば、キャリアの封入空間部が新規に使用を開始されるまでの間、外部との連通が遮断されているので、キャリアを封入した環境の雰囲気が変化するのを防止して、キャリアの劣化を防止できる。特に、請求項５記載の発明においては、トナーの帯電特性に影響する環境要因である湿度の変化も抑えられているので攪拌混合時での帯電に要する時間を短縮することができ、二成分系現像剤としての必要帯電量を迅速に得ることが可能となる。また、請求項６記載の発明においては、湿度環境を規定することにより帯電不良を防止してトナー飛散を阻止することが可能となり、機内汚損を防止することができる。
【００３３】
請求項７記載の発明によれば、キャリアが封入されている空間部を調湿することによりトナーの帯電性を上げるために最適な環境を設定することができる。特に湿度管理により帯電時でのトナーに誘起される静電力に加えてトナーとの間での水架橋力を用いたキャリアとの結合関係が得られるので、所定の帯電電荷を誘起させるまでの時間を短縮して画像形成開始時までの待機時間を短くすることが可能となる。
【００３４】
請求項８および９記載の発明によれば、キャリアが封入されている空間部が大気中の濃度以下の酸素を含むガスが充填され、特に請求項７記載の発明においては、酸素濃度を低くするための窒素ガスが用いられることにより、現像剤の構成部材であるキャリアの酸化を防止して長期保存時での帯電特性および耐久性の悪化を防止することが可能となる。
【００３５】
請求項１０記載の発明によれば、キャリアが封入されている空間部に酸素吸収部材が設けられているので、封入されているキャリアの酸化を防止して長期保存時での劣化を避けることが可能となる。
【００３６】
請求項１１記載の発明によれば、キャリアが封入されている空間部が大気圧よりも低い圧力に設定されているので、水分の結露を防止して、封入されているキャリア中で水分が偏在するのを阻止することができる。これにより、攪拌時に均一な帯電特性が得られることにより帯電不良のないトナーを含む現像剤を迅速に得ることが可能となる。
【００３７】
請求項１２および１３記載の発明によれば、現像装置を新規に使用されるまでの間、少なくともプロセスカートリッジに収納されている現像装置内を気密に維持しているので、封入されているキャリアの湿度変化を防止して帯電性を安定化させることが可能となる。
【００３８】
請求項１４記載の発明によれば、新規に使用が開始されるまでの間、プロセスカートリッジの周囲が遮光部材により気密を維持された状態で包囲されているので、封入されているキャリアの収容部で外光による内部温度の変化、特に温度上昇が原因する水蒸気の発生そして温度低下の際の結露が繰り返された場合に水分が偏在するのを防ぐことができる。これにより、キャリア全般での均一な湿度環境を維持してトナーとの間の水架橋力による付着性の向上を可能にしてトナーとキャリアとの迅速な結合を行わせることができる。
【００３９】
請求項１５乃至１７記載の発明によれば、現像装置を含むプロセスカートリッジを備えた場合に、トナーの補給部が連結可能で内部にキャリア画風にゅ鬱されている収容空間が調湿されているので、トナーの補給が行われるまでの間にキャリアの湿度環境を変化させないようにできる。これにより、キャリアの湿度環境の変化によるトナーとの付着性の悪化を防止して迅速な画像形成開始が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４０】
以下、図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】
【００４１】
図１乃至図３は、本発明実施例による現像装置を含むプロセスカートリッジが適用されてフルカラー画像を形成可能な画像形成装置の構成を示しており、図１に示す画像形成装置は、複数の潜像担持体である感光体が中間転写体として用いられる転写ベルトの展張方向に沿って並置されたタンデム型の構成を備えており、図２に示す画像形成装置は、図１に示したタンデム型の構成を縦方向に置き換えて記録シートの縦搬送ができる構成を備えており、図３に示す画像形成装置は、感光体に対して回転方向に沿って複数の現像装置を配置したリボルバー構造を備えている。各画像形成装置の構成の概略を説明すると次の通りである。
【００４２】
図１および図２において画像形成装置１は、各色の画像を形成する作像ステーションＹ，Ｃ，Ｍ，Ｋが１次転写装置２を構成する転写ベルト２Ａの展張方向に沿って設けられており、各作像ステーションには、潜像担持体として用いられる感光体ドラム３が配置されている。なお、各作像ステーションに位置する部材は、それぞれ色を意味する符号Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋを付けて示してある。  
感光体ドラム３の周囲には、その回転方向に沿って画像形成処理を実行するための帯電装置４、書き込み装置５，現像装置６，クリーニング装置７がそれぞれ配置されており、転写ベルト２Ａを挟んで感光体ドラム３と対峙する位置には、１次転写バイアス手段８が設けられている。
【００４３】
各作像ステーションでは、図１に示す構成を対象とした場合、図１（Ｂ）に示すように、感光体ドラム３に形成された静電潜像が現像装置６から供給される現像剤により可視像処理される。このため、現像装置６は、感光体ドラム３に対向して回転可能な現像スリーブ６Ａと、現像スリーブ６Ａに対して攪拌混合による摩擦帯電が施された二成分系現像剤を搬送供給するためのスクリューあるいはローラが用いられる攪拌供給手段６Ｂ，６Ｃを備えている。
【００４４】
図１および図２に示す画像形成装置１では、各作像ステーションにおいて形成された色画像が転写ベルト２Ａに対して順次転写され、重畳された画像が２次転写装置９により給紙部から給送された記録シートに対して一括転写される２次転写工程が実行される。重畳画像を一括転写された記録シートはベルトを用いた搬送装置１０によって定着装置１１に向け搬送され、定着装置１１によって画像の定着を受けたうえで排出される。
【００４５】
図１に示す構成においては、現像装置６が感光体ドラム３とは別に独立して挿脱できるカートリッジＰＣを筐体として構成されており、いわゆる、プロセスカートリッジを構成している。なお、プロセスカートリッジの構成としては、図２において符号ＰＣ‘で示すように、現像装置のみでなく感光体ドラムおよび帯電装置やクリーニング装置を纏めて収納した構成として画像形成装置に対して着脱可能に設ける場合もある。
【００４６】
図３に示す画像形成装置（便宜上、符号２０で示す）は、図１および図２に示した構成と異なり、色毎に区分した作像ステーションがない。  
つまり、感光体ドラム２１は単一で設けられており、この感光体ドラムに形成される色毎の静電潜像に対応する色の現像装置がリボルバー支持体２２の回転位置を選択することで感光体ドラム２１に対向させられて可視像処理が行われる。  
感光体ドラム２１に担持されている可視像は、１次転写装置２３の転写ベルト２３Ａに順次転写されて重畳され、給紙装置から給送された記録シートに対して２次転写装置２４により一括転写され、一括転写後は、図１，２に示した構成と同様に定着装置により記録シート上の画像が定着されて排出される。なお、図２および図３において符号Ｆは冷却ファンを示し、図３において符号２５は原稿走査部をそれぞれ示している。
【００４７】
現像装置には、トナーとキャリアとを混在させた二成分系現像剤が充填されており、トナーの濃度が低下した場合には新規トナーを補給する構成が一般的である。しかし、このような構成とした場合には、色毎のトナーを収容した現像装置が必要となり、色数に合わせた数の現像装置を準備して交換などの保守に備えることが行われることになる。このため、メーカー側では現像装置の制作個数が多くなることで材料コストや管理コストの上昇をきたし、ユーザー側ではストックしておくためのスペースなど本来、画像形成とは関係のない管理コストが上昇することになる。
【００４８】
本実施例では、このような現状に鑑み、現像装置の構成に工夫を施し、上述したコスト上昇を抑えるようにしている、以下、この構成について説明する。
【００４９】
本実施例における現像装置は、色毎のトナーをキャリアと混在させるのでなく、キャリアのみを封入し、現像装置が新規に使用開始される時点に所望の色のトナーを現像装置内に導入するようになっている。
【００５０】
図４は、上述した現像装置の構成を説明するための模式図であり、同図において、現像装置１００は、ケーシング１００Ａ内に現像スリーブ１０１およびスクリューあるいはローラが用いられる攪拌供給手段１０２がそれぞれ配置されている。
【００５１】
ケーシング１００Ａの一部には、現像スリーブ１０１および攪拌供給手段１０２が配置されている、トナーとキャリアとの攪拌混合用空間とは別の空間部１００Ｂが設けられており、内部にはキャリア単体（便宜上、符号ＣＡで示す）が封入されている。
【００５２】
キャリアＣＡを封入するための空間部１００Ｂは、一部を除いて周囲が密閉されて外部との連通が遮断されることにより外気の進入が阻止されており、一部には、開閉可能（図４において実線および二点鎖線で示す状態）なシャッターなどを用いた蓋部材１００Ｃが設けられている。
【００５３】
蓋部材１００Ｃは、攪拌混合用空間と空間部１００Ｂとが連通する位置に設けられ、現像装置１００が新規に使用開始されるまでの間、閉じた状態を維持され、現像装置１００の使用開始に際してはケーシング１００Ａに設けてあるトナー導入部１００Ｄからトナーが入り込むのに合わせて開放されてキャリアＣＡを混合できるようになっている。
【００５４】
一方、キャリアＣＡが封入されている空間部１００Ｂの内部は、相対湿度（ＲＨ）が６０％以上に維持された環境とされ、特に、大気中のガス重量比において０．００１以上、望ましくは０．００９以上の水分が含まれた環境に設定されている。
【００５５】
トナーとの攪拌混合用空間部とは独立してキャリアＣＡが空間部１００Ｂに封入されることにより、外気との接触が断たれることになるので、外気中に含まれているガスとの接触による劣化を防止することができる。
【００５６】
ところで、キャリアＣＡを封入する構成としては、現像装置１００内に設けてある空間部１００Ｂを対象とするだけでなく、空間部１００Ｂを含む現像装置１００全体あるいは、現像装置１００とともに画像形成処理のための装置の一部として用いられる感光体や帯電ユニットさらにはクリーニングユニットが纏めて収容される構成を有したプロセスカートリッジ全体をビニール袋などのような気密性の高い材料で包み込んで開口部を溶着する気密梱包を採用することもできる。  
長期間での気密性を維持する場合には高分子のシート材料が用いられると僅かではあるが通気性が発現することもあるので、アルミ箔を挟み込んだ構成の高気密性シートを袋状に構成したものを用いることが好ましい。また、アルミ箔だけでなく、強靱性を向上させる目的で繊維材料を挟み込むなどして機械的強度とともに気密性を確保し、内部の脱気ができるようにする構成としてもよい。気密梱包とした場合には、外部からの紫外線、電子線さらには静電気の影響を受けにくくすることができるので、封入対象部材が劣化破損要因から守られ、品質の低下を防いで、特に新規に使用される際にキャリアがトナーと攪拌混合された際に必要とされる帯電特性を迅速に得られるようにすることができる。
【００５７】
外気との接触によるキャリアＣＡの劣化に関しては、図５に示す実験結果がある。  
図５は、窒素酸化物の量と帯電能力との関係を示す線図であり、同図に示すように、窒素酸化物の量が増加、換言すれば、外気との接触状態が増加するに従ってキャリアの帯電能力が低下することがわかる。つまり、キャリア単体のみを封入した場合には、通常トナーと混在している場合と違ってトナーの被覆がない分、イオン導電性を有する化合物がキャリア表面に付着しやすくなる。このため、推察の域を出ないが、化合物の付着によりキャリアの摩擦帯電時での表面特性が変化し、これが帯電能力の低下を来す原因となると思われる。
【００５８】
一方、キャリアの摩擦帯電能力が変化する原因には、キャリア単体であると、その表面でクッションとなるべきトナーの被覆がない分、振動などの衝撃が加わるとキャリア同士の摺擦による表面状態が変化することが挙げられる。  
つまり、帯電に影響する表面状態がキャリア相互での摩擦劣化により変化し、このことが帯電能力の悪化を来たし、さらにはキャリア同士の摩擦帯電により相互に異極に帯電することとなる。このため、キャリアの一部が本来の帯電極性と逆極性に転じ、トナーとの間の摩擦帯電が阻害されてしまう結果となる。
【００５９】
これに対して、本実施例では、外部との遮断によりキャリア表面へのイオン化化合物の付着が防止できることで摩擦帯電能力の悪化が防がれ、さらには、空間部１００Ｂの容積によっては、狭い空間内にキャリアの充填比率を高めることで振動時での相互の擦れ現象による摩擦劣化を防止することができる。
【００６０】
一方、空間部１００Ｂの内部での環境条件を上述した条件に規定することにより、トナーと接触し始めた時点で攪拌された際のトナーの帯電立ち上がり性の向上および相互間での付着力を高めることができる。  
帯電立ち上がりに関しては、トナーとキャリアとの間の電荷交換において水分の影響を受ける抵抗率の低い方が、図６に示すように、帯電立ち上がりが早くなる結果が知られている（竹内  学氏による日本画像学会誌：第３９巻、第２７０〜２７１頁（２０００年８月１５日受稿）の発表内容）。
【００６１】
このため、キャリアＣＡが封入されている空間部１００Ｂに含まれる水分量を規定することで帯電立ち上がりを早めてキャリアとトナーとの結合に要する時間を短縮することができる。  
なお、新規の使用開始に際してキャリアが空間部１００Ｂからトナーとともに攪拌混合用空間部に向けて導入されると攪拌混合が開始されてトナーの摩擦帯電が開始されるが、本実施例では、摩擦帯電が開始された時点では空間部１００Ｂから排出されたキャリアの水分量が規定されて上述したような帯電立ち上がりを早められ、新規の使用が開始された後は、攪拌混合空間内を除湿するようになっている。これにより水分量によって帯電電荷の漏洩が促進されるのを防止することができる。
【００６２】
一方、キャリアに対するトナーの付着力は、ファンデルワールス力と静電気力だけでなく、水架橋力も影響していることが蛭田東洋彦氏および武田学氏により学会において発表されている（Ｊａｐａｎ  Ｈａｒｄｃｏｐｙ  ２００３論文集第３０５頁）。  
図７は、相対湿度とキャリアに対するトナーの付着力との関係を示す線図であり、同図からも明らかなように、気温２０℃において相対湿度（ＲＨ）が６０％以上の範囲において付着力が高い方にシフトしていることがわかる。
【００６３】
このため、本実施例では上述した相対湿度および大気中での重量比での水分を規定している。これにより、トナーが導入されて現像装置が使用開始された場合の攪拌混合時には、摩擦帯電が開始されるとキャリアに対するトナーの付着力増加とともに帯電立ち上がりが早められることになり、結果として、画像形成のための所定の帯電量および付着状態が迅速に得られて待機時間の短縮および帯電不良防止による飛散トナーの低減が可能となる。
【００６４】
本実施例によれば、現像装置１００が各色のトナーを混在させた構成ではなく、新規に使用開始されるまでの間、キャリア単体のみを封入した構成であるので、使用されるトナーの色の種類に合わせた現像装置を準備するのでなく、単一構造の現像装置を準備すればよい。このため、新規の使用開始時には使用対象となる現像装置に対応する色のトナーを導入するだけで済むので、色毎の現像装置を準備する場合と違って、サプライ部品としての現像装置の種類を少なくして加工コストや管理コストの上昇を抑えることができる。
【００６５】
一方、キャリア単体のみが封入されている空間部での環境条件、特に、外気との接触を阻止するとともに所定の相対湿度および水分量を維持していることにより、帯電立ち上がりの向上およびキャリアに対するトナーの付着力を確保できるので、画像形成開始あるいは再開までの待機時間の短縮および帯電不良による飛散トナーの発生を防止して機内での汚損を確実に防ぐことが可能となる。
【００６６】
次に、本実施例の要部の変形例について説明する。  
図４に示した構成では、キャリアＣＡが封入されている空間部１００Ｂでの相対湿度および水分量を維持するために、図示しないが、ゼオライトなどの調湿手段が備えられている。
【００６７】
次に本発明の別実施例について説明する。  
本実施例は、封入されているキャリアの劣化防止を特徴としている。  
単体で封入されているキャリアは、磁気ブラシ形成のためのコア体となるために酸化鉄などが主剤となりその表面を樹脂材料でコーティングされて構成されている。このため、大気に触れた際の酸化に対して抵抗力が強い反面、振動などの衝撃が加わると、トナーを用いた場合のような表面での緩衝部材が存在しないことが原因して直接衝突しながら摩擦を繰り返し、結果として活性酸素が生じてキャリア表面での酸化が促進され、このことが劣化の原因となる。
【００６８】
本実施例では、このような現象を踏まえ、空間部１００Ｂの内部を大気中の酸素濃度以下に維持するようになっている。このための構成としては、予め酸素濃度の低いガスを充填しておくことが考えられ、ガスとしては不活性でしかも水分が含まれているものが望ましい。具体的には、低価格な窒素ガスが用いられる。また、酸化防止のための構成としては、図示しないが、エージレス（商品名）等の酸素吸収部材を配置することも可能である。
【００６９】
本実施例おいては、キャリア単体が封入されている空間部１００Ｂの内部が大気中の酸素濃度以下に設定されるので、キャリアの酸化を防止するとともにキャリアの封入空間内での湿度を維持することができ、これにより、キャリアの寿命低下を防止するとともにトナーが導入されて摩擦帯電される際の帯電立ち上がりや相互の付着力の増強がはかれる。
【００７０】
次に本発明のさらに別の実施例ついて説明する。  
本実施例は、所定の調湿空間とされている空間部１００Ｂの内部を大気圧よりも低い圧力に設定していることを特徴としている。  
空間部１００Ｂの内部は、水分が存在することにより雰囲気温度の低下により水分の結露が発生する虞がある。そこで、本実施例では、圧力を規定することで空間部１００Ｂ内での水分の蒸発を促進できる環境とすることで結露ではなく蒸気の状態を維持させるようにすることができる。これにより、封入されているキャリアの一部に結露による水分が偏在してしまうのを防止することができ留。この結果、キャリア全体での水分の含有率を均一化してトナーとの摩擦帯電時での帯電電荷の偏在を防止することができるので、帯電不良の発生を防止することが可能となる。
【００７１】
次に、図４に示した現像装置における要部に関する今ひとつの変形例について説明する。  
図２および図３に示したように画像形成装置には、内部に溜まっている熱気を排出して熱交換することにより装置内部の温度上昇を抑えるための空冷ファンを用いることがある。しかし、空冷ファンによる装置内部の空気の移動時には現像装置内部に対しても外気が流動することから外気の水分特性に倣う結果となる。このため、キャリアＣＡを封入している空間部１００Ｂの一部が開放されると、空間部１００Ｂの内部も外気の影響を受けてキャリアの相対湿度が異常に高まることもある。このような場合には、二成分系現像剤による現像時、ファンデルワールス力増加が原因する現像能力低下や水分過多による低抵抗化によって帯電レベルの低下が発生して現像能力の低下を来す。
【００７２】
そこで、本実施例では、空冷ファンによる外気の導入ではなく、ドライエアの導入を行うようになっている。  
図８は、この場合の構成を示しており、同図において現像装置１００に連通刷るダクト１１０を介してドライエア供給源１２０からのドライエアが導入される。ドライエアの生成は、機能性膜を用いた水分分離法やペルチェ素子を用いた冷却結露法などが用いられる。
【００７３】
本実施例は現像装置を対象として説明したが、本発明では、現像装置を含む画像形成手段を纏めて収納したプロセスカートリッジを対象としてその現像装置の構成を上述した実施例に示した構成とすることも可能である。
【００７４】
一方、このようなプロセスカートリッジを対象とした場合、プロセスカートリッジ自体、少なくとも現像装置周りを遮光性部材によって機密を維持した状態で包囲するようにしてもよい。この構成においては、現像装置内に封入されているキャリアが外気との接触を断たれた状態を維持されるとともに、外光の進入によりキャリアが封入されている空間部内での温度上昇による相対湿度変化や水分量の変化を防止することができる。この結果、外気との接触によるキャリアの劣化防止に加えて、相対湿度あるいは水分量の変化による帯電立ち上がり特性やトナーおよびキャリア相互の付着力の低下を防止そして帯電不良による飛散トナーの発生を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】本発明の実施例よる現像装置を装備したプロセスカートリッジが適用される画像形成装置の一例を示す模式図であり、（Ａ）は全体構成を、（Ｂ）は（Ａ）煮染め舌構成に用いられる現像装置の構成を示している。
【図２】本発明の実施例よる現像装置を装備したプロセスカートリッジが適用される画像形成装置の別例を示す模式図である。
【図３】本発明の実施例よる現像装置を装備したプロセスカートリッジが適用される画像形成装置の他の例を示す模式図である。
【図４】本発明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５】窒素酸化物の量と帯電能力との関係を説明するための線図である。
【図６】水分と帯電立ち上がりとの関係を説明するための線図である。
【図７】相対湿度とキャリアに対するトナーの付着力との関係を説明するための線図である。
【図８】図４に示した現像装置の要部変形例を説明するための模式図である。
【符号の説明】
【００７６】
１  画像形成装置
２  １次転写装置
３  感光体ドラム
４  帯電装置
６，１００  現像装置
１００Ａ  ケーシング
１００Ｂ  キャリア封入用の空間部
１００Ｃ  蓋部材
１００Ｄ  トナー導入部
１０１  現像スリーブ
１０２  攪拌供給手段
１１０  ドライエア導入用ダクト
ＣＡ  キャリア
ＰＣ  プロセスカートリッジ
【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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