(57)【要約】【課題】現像に供する前のトナー保持体に対するトナーの付着力を低減しながら現像時の現像濃度を安定化させる。【解決手段】像保持体１に対向して配置され、表面側に一若しくは複数の弾性層からなる表面層３を有し且つ表面にトナーを保持して回転するトナー保持体２と、トナー保持体２上のトナー量が予め決められたトナー量となるようにトナー層を規制する層規制手段６と、トナー保持体２の表面層３のうち像保持体１と対向する部位よりトナー保持体２の回転方向における上流側且つ層規制手段６よりトナー保持体２の回転方向における下流側部位に対応して設けられ、トナー保持体２の表面層３がトナー保持体２の回転方向に沿う方向に伸張されるように表面層３を当該表面層３の厚み方向で変形させる変形付与手段８と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
静電潜像が保持された像保持体に対向して配置され、表面側に一若しくは複数の弾性層からなる表面層を有し且つ当該表面層の表面にトナーを保持して回転するトナー保持体と、
このトナー保持体の表面のうち前記像保持体と対向する部位より当該トナー保持体の回転方向における上流側位置に設けられ且つトナー保持体上のトナー量が予め決められたトナー量となるようにトナー層を規制する層規制手段と、
前記トナー保持体の表面層のうち前記像保持体と対向する部位より当該トナー保持体の回転方向における上流側且つ前記層規制手段より前記トナー保持体の回転方向における下流側部位に対応して設けられ、前記トナー保持体の表面層がトナー保持体の回転方向に沿う方向に伸張されるように前記表面層を当該表面層の厚み方向で変形させる変形付与手段と、
を備えることを特徴とする現像装置。
【請求項２】
請求項１記載の現像装置のうち使用されるトナーが非磁性一成分トナーである態様において、
前記トナー保持体の前記表面層のうち少なくとも一層の弾性層は磁性粉を含む磁性層であり、
前記変形付与手段は、前記トナー保持体の回転方向に交差する幅方向に亘って当該トナー保持体と離間した状態で設けられ且つ前記磁性層を吸引する磁場を生成する磁場生成手段を備えることを特徴とする現像装置。
【請求項３】
請求項２記載の現像装置において、
前記トナー保持体は、導電性の軸部材と、この軸部材の表面に設けられた一若しくは複数の弾性層からなる表面層と、を有するロール部材とし、少なくとも一の弾性層を磁性粉が分散された磁性層としたことを特徴とする現像装置。
【請求項４】
請求項２記載の現像装置において、
前記磁場生成手段は、前記トナー保持体の表面側に設けられることを特徴とする現像装置。
【請求項５】
請求項２記載の現像装置のうちトナー保持体が中空部材である態様において、
前記磁場生成手段は、前記トナー保持体の中空部位側に設けられることを特徴とする現像装置。
【請求項６】
請求項２乃至５のいずれかに記載の現像装置において、
前記磁場生成手段は、前記磁性層に変形を作用させる作用位置と、前記磁性層に変形を作用させない非作用位置との間で移動できるように構成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記載の現像装置のうちトナー保持体が中空部材である態様において、
前記トナー保持体は、当該トナー保持体の厚み方向にたわみ変形が可能な薄板状の筒状部材と、この筒状部材の表面側に設けられた前記一若しくは複数の弾性層からなる表面層と、を有し、
前記変形付与手段は、前記筒状部材の裏面側にて当該筒状部材に接触して設けられ、前記筒状部材の回転方向に交差する幅方向に亘って当該筒状部材の一部を前記表面層側へ押圧する押圧手段を備え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のいずれかに記載の現像装置において、
前記層規制手段は、前記トナー保持体に対向して配置され且つトナー保持体上のトナーに接触してトナー層を規制する層規制部材を備えることを特徴とする現像装置。
【請求項９】
静電潜像を保持して回転する像保持体と、
この像保持体に対向して配置され且つ当該像保持体上に保持された静電潜像をトナーにて現像する請求項１乃至８のいずれか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。
【請求項１０】
支持体の表面側に一若しくは複数の弾性層からなる表面層を有し且つ当該表面層の表面にトナーを保持すると共に、前記表面層のうち少なくとも一層の弾性層は、磁性粉を含み、かつ、前記表面層の表面側又は前記支持体の裏面側に設置される磁場生成手段によって前記表面層が厚み方向に変形可能な磁性層で構成されていることを特徴とするトナー保持体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、現像装置及びこれを用いた画像形成装置、トナー保持体に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、感光体に可撓性の筒状薄膜部材を圧接させる構成が開示されている。また、特許文献２には、現像剤担持体を圧接する層規制部材として磁性体を用いた構成のものを用い、現像剤担持体の内部に設けた磁石体によって層規制部材を吸引して現像剤層の規制を行う方式が開示されている。特許文献３には、プロプロピレン中に硬磁性材料の磁性体粉末を分散させ、着磁させて磁性トナーをその周面に付着して搬送するトナー担持体が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平６−２３０６６４号公報（実施例、図１）
【特許文献２】特開平５−４６０１６号公報（実施例、図２）
【特許文献３】特開平８−１０１５８１号公報（実施例、図２）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明が解決しようとする課題は、現像に供する前のトナー保持体に対するトナーの付着力を低減しながら現像時の現像濃度を安定化させるようにした現像装置及びこれを用いた画像形成装置、トナー保持体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１に係る発明は、静電潜像が保持された像保持体に対向して配置され、表面側に一若しくは複数の弾性層からなる表面層を有し且つ当該表面層の表面にトナーを保持して回転するトナー保持体と、このトナー保持体の表面のうち前記像保持体と対向する部位より当該トナー保持体の回転方向における上流側位置に設けられ且つトナー保持体上のトナー量が予め決められたトナー量となるようにトナー層を規制する層規制手段と、前記トナー保持体の表面層のうち前記像保持体と対向する部位より当該トナー保持体の回転方向における上流側且つ前記層規制手段より前記トナー保持体の回転方向における下流側部位に対応して設けられ、前記トナー保持体の表面層がトナー保持体の回転方向に沿う方向に伸張されるように前記表面層を当該表面層の厚み方向で変形させる変形付与手段と、を備えることを特徴とする現像装置である。
【０００６】
請求項２に係る発明は、請求項１に係る現像装置のうち使用されるトナーが非磁性一成分トナーである態様において、前記トナー保持体の前記表面層のうち少なくとも一層の弾性層は磁性粉を含む磁性層であり、前記変形付与手段は、前記トナー保持体の回転方向に交差する幅方向に亘って当該トナー保持体と離間した状態で設けられ且つ前記磁性層を吸引する磁場を生成する磁場生成手段を備えることを特徴とする現像装置である。
請求項３に係る発明は、請求項２に係る現像装置において、前記トナー保持体は、導電性の軸部材と、この軸部材の表面に設けられた一若しくは複数の弾性層からなる表面層と、を有するロール部材とし、少なくとも一の弾性層を磁性粉が分散された磁性層としたことを特徴とする現像装置である。
請求項４に係る発明は、請求項２に係る現像装置において、前記磁場生成手段は、前記トナー保持体の表面側に設けられることを特徴とする現像装置である。
請求項５に係る発明は、請求項２に係る現像装置のうちトナー保持体が中空部材である態様において、前記磁場生成手段は、前記トナー保持体の中空部位側に設けられることを特徴とする現像装置である。
請求項６に係る発明は、請求項２乃至５のいずれかに係る現像装置において、前記磁場生成手段は、前記磁性層に変形を作用させる作用位置と、前記磁性層に変形を作用させない非作用位置との間で移動できるように構成されていることを特徴とする現像装置である。
請求項７に係る発明は、請求項１に係る現像装置のうちトナー保持体が中空部材である態様において、前記トナー保持体は、当該トナー保持体の厚み方向にたわみ変形が可能な薄板状の筒状部材と、この筒状部材の表面側に設けられた前記一若しくは複数の弾性層からなる表面層と、を有し、前記変形付与手段は、前記筒状部材の裏面側にて当該筒状部材に接触して設けられ、前記筒状部材の回転方向に交差する幅方向に亘って当該筒状部材の一部を前記表面層側へ押圧する押圧手段を備えていることを特徴とする現像装置である。
請求項８に係る発明は、請求項１乃至７のいずれかに係る現像装置において、前記層規制手段は、前記トナー保持体に対向して配置され且つトナー保持体上のトナーに接触してトナー層を規制する層規制部材を備えることを特徴とする現像装置である。
【０００７】
請求項９に係る発明は、静電潜像を保持して回転する像保持体と、この像保持体に対向して配置され且つ当該像保持体上に保持された静電潜像をトナーにて現像する請求項１乃至８のいずれかに係る現像装置と、を備えることを特徴とする画像形成装置である。
請求項１０に係る発明は、支持体の表面側に一若しくは複数の弾性層からなる表面層を有し且つ当該表面層の表面にトナーを保持すると共に、前記表面層のうち少なくとも一層の弾性層は、磁性粉を含み、かつ、前記表面層の表面側又は前記支持体の裏面側に設置される磁場生成手段によって前記表面層が厚み方向に変形可能な磁性層で構成されていることを特徴とするトナー保持体である。
【発明の効果】
【０００８】
請求項１に係る発明によれば、現像に供する前のトナー保持体に対するトナーの付着力を低減しながら現像時の現像濃度を安定化できる。
請求項２に係る発明によれば、本構成を有さない場合に比べて、変形付与手段での構成の簡略化及び省エネルギー化を図りつつ、弾性層の安定した変形が実現できる。
請求項３に係る発明によれば、本構成を有さない場合に比べて、簡単な構成のトナー保持体を形成できる。
請求項４に係る発明によれば、本構成を有さない場合に比べて、磁場生成手段を容易に設置できる。
請求項５に係る発明によれば、磁場生成手段をトナー保持体の表面側に設ける場合に比べ、省スペース化が実現できる。
請求項６に係る発明によれば、本構成を有さない場合に比べて、トナー保持体の表面層での歪みの発生を抑えながら長期的な使用に供することができる。
請求項７に係る発明によれば、本構成を有さない場合に比べて、トナーの種類を非磁性のものに限らず適用できる。
請求項８に係る発明によれば、本構成を有さない場合に比べて、トナーに対する帯電がなされると共に現像時のトナー量を簡単な構成で安定させることができる。
請求項９に係る発明によれば、現像に供する前のトナー保持体に対するトナーの付着力を低減しながら現像時の現像濃度を安定化できる画像形成装置を提供できる。
請求項１０に係る発明によれば、磁界によって表面へのトナーの付着力が低減可能なトナー保持体を供給できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】（ａ）は本発明が適用された現像装置の実施の形態の概要を示す説明図であり、（ｂ）は磁場生成手段が用いられたときの現像装置の部分拡大である。
【図２】トナー保持体に対するトナーの付着力の変化を示す説明図であり、（ａ）は付着力の初期状態を示し、（ｂ）は変形付与手段により付着力が低減した状態を示す。
【図３】実施の形態１に係る画像形成装置の概要を示す説明図である。
【図４】実施の形態１の現像装置の概要を示す説明図である。
【図５】実施の形態１の現像ロールの構成を示す説明図である。
【図６】現像ロールが変形した状態を示す説明図である。
【図７】実施の形態２の画像形成装置の概要を示す説明図である。
【図８】実施の形態２の現像装置の概要を示す説明図である。
【図９】実施の形態３の現像ロールを示す説明図であり、（ａ）は現像ロールの断面構成、（ｂ）は現像ロールが変形した状態を示す。
【図１０】実施の形態４の現像ロールの構成を示す説明図である。
【図１１】実施例で用いた装置構成を示す説明図であり、（ａ）は現像装置、（ｂ）は現像プロセスを示す。
【図１２】（ａ）は実施例での現像効率の結果を示すグラフであり、（ｂ）は現像効率を求めるための現像電圧とトナーの付着量との関係を示す表である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
◎実施の形態の概要
先ず、本発明が適用された現像装置の実施の形態の概要について説明する。
図１（ａ）は、本発明を具現化する実施の形態モデルに係る現像装置の概要を示すものであって、静電潜像が保持された像保持体１に対向して配置され、表面側に一若しくは複数の弾性層からなる表面層３を有し且つ当該表面層３の表面にトナーを保持して回転するトナー保持体２と、このトナー保持体２の表面のうち像保持体１と対向する部位よりトナー保持体２の回転方向における上流側位置に設けられ且つトナー保持体２上のトナー量が予め決められたトナー量となるようにトナー層を規制する層規制手段６と、トナー保持体２の表面層３のうち像保持体１と対向する部位よりトナー保持体２の回転方向における上流側且つ層規制手段６よりトナー保持体２の回転方向における下流側部位に対応して設けられ、トナー保持体２の表面層３がトナー保持体２の回転方向に沿う方向に伸張されるように表面層３を当該表面層３の厚み方向で変形させる変形付与手段８と、を備えている。
【００１１】
ここで、トナー保持体２は表面側に弾性変形が可能な一若しくは複数の弾性層からなる表面層３を有するものであればよく、ロール状、ドラム状、ベルト状の形状は問わない。また、表面層３を有すれば、内部に弾性変形が不能な非弾性層を備えた構成であってもよい。
【００１２】
また、層規制手段６としては、トナー保持体２に対して変形付与手段８による作用が行われる前に作用されるものであり、層規制手段６の具体的態様としては、トナー保持体２上でトナー層を規制してもよいし、トナー保持体２へのトナー供給時に規制するようにしてもよい。また、トナー供給前に層規制を行い、層規制されたトナー層をトナー保持体２に供給するようにしてもよく、その他適宜の方式が採用できる。そして、例えば層規制部材７を用いてトナーを帯電したり、層規制部材７を用いずにコロナ帯電器によってトナーを帯電するようにしてもよい。
【００１３】
変形付与手段８は、トナー保持体２の表面層３を表面層３の厚み方向で変形させてトナー保持体２の表面層３に対しトナー保持体２の回転方向に沿う方向に伸張させる変形が付与できるものであればよく、代表的態様としては、例えば磁力にて表面層３を吸引して表面層３の厚み方向で変形させる方式が挙げられる。また、トナー保持体２を中空部材とし、中空部側からトナー保持体２に押圧部材を押しつけて表面層３を変形させるようにしてもよい。更に、表面層３の表面に例えば剥離剤等の処理を行うようにしても、表面層３として弾性変形が可能な構成であればよい。そして、変形付与手段８によるトナー保持体２の表面層３の変形箇所は一箇所に限られず、複数箇所あっても差し支えない。
【００１４】
次に、トナーの付着力を低減させる理由について説明する。
図２（ａ）は、トナー保持体２の表面層３に変形が加わっていない状態を示しており、トナーと表面層３の表面（トナー保持体２の表面に相当）との間には、ファンデルワールス力等の非静電的な付着力が作用し、トナーと表面との間では非静電的な付着力による結合が強い。このような状態は、特に、トナー保持体２の表面（ここでは表面層３の表面）にトナーが押しつけられるほど、トナーが表面層３に深く食い込み易く、その結果、両者間の非静電的な付着力はより大きくなる。そのため、この状態で現像がなされても、現像時に作用する電界ではトナー保持体２から十分なトナーの飛翔量が得られない虞がある。一方、トナー保持体２に強固に付着したトナーを飛翔させるため現像時の電界を強くし過ぎると、トナーの余分な飛散やかぶり等の画像欠陥を来す虞もある。
【００１５】
一方、近年、高画質化の目的でトナーは小粒径化の方向に進んでいるが、トナーが小粒径化するに伴い、トナー一個あたりの帯電量も小さくなり、従来の現像電界による静電気力ｑＥ（ここで、ｑはトナーの有する電荷量、Ｅは電界）が、所謂非静電的なファンデルワールス力と同等な力の範囲となりつつある。電界Ｅを大きくすることは、像保持体１とトナー保持体２との間隙を狭くし、トナー保持体２側の電位と像保持体１側の潜像電位との差を大きく取ることであるが、現状においても、放電リークが発生しない十分大きな電界が既に用いられている。また、トナー一個あたりの電荷量ｑを上げることも想定されるが、トナーの帯電はその表面を利用するため、トナーの小径化により表面積が半径の二乗で小さくなることを考えると困難になる。更に、単純に電荷量ｑを大きくすると、静電的な付着力は、（ｑ／ｄ）２に比例する（ここで、ｄはトナーの直径）ので、現像に際しては却って強い電界を必要とすることになる。
【００１６】
このような事態を回避するには、現像に供する前にトナー保持体２上でのトナーの付着力を低減しておけばよい。図２（ｂ）は、トナーの付着力が低減される様子を示したもので、トナー保持体２の表面層３の表面が回転方向に沿う方向に伸張させられ、その結果、トナーと表面との非静電的な付着力の結合が一部緩和され、結果的に表面を伸張させる前より伸張させた後の方が、トナーの付着力が低減されることとなる。また、このような表面の伸張はトナーに直接機械的な接触を行ってなすものではないため、トナーに対する余分な負荷を与えることもない。それ故、現像前のトナー保持体２上には、トナー保持体２への付着力が低減され且つ負荷の少ないトナー層が形成される。
そして、このような表面層３の表面の伸張は、表面層３自体がその厚み方向で変形することでなされる。
【００１７】
また、変形付与手段８の装置構成を簡略化する観点から、図１（ａ）及び（ｂ）に示すように、使用されるトナーが非磁性一成分トナーである態様において、トナー保持体２の表面層３のうち少なくとも一層の弾性層は磁性粉を含む磁性層５であり、変形付与手段８は、トナー保持体２の回転方向に交差する幅方向に亘ってトナー保持体２と離間した状態で設けられ且つ磁性層５を吸引する磁場を生成する磁場生成手段９を備えることが好ましい。
【００１８】
ここで、図１（ｂ）は、表面層３が二層の弾性層からなる場合の構成を例示したもので、夫々の弾性層は、表層側に磁性粉Ｍを含まない表面弾性層４、下層側に磁性粉Ｍを含む磁性層５としたものである。このとき、磁性層５を表層側に配置するようにしてもよいし、磁性層５を複数設けるようにしてもよい。つまり、磁性層５の数は限定されず、また、磁性層５中の磁性粉Ｍの含有量も特に限定されない。要は、少なくとも一の磁性層５が変形できる程度の磁性粉Ｍを有するものであればよい。
【００１９】
このような磁場生成手段９としては、固定磁石や電磁石を用いる態様が挙げられるが、装置構成を簡略化し且つ省エネルギー化を図る観点から固定磁石が好ましく、例えば磁束密度の高いネオジム磁石等が好適である。そして、このような磁場生成手段９の設置場所は、トナー保持体２の表面側に限られず、トナー保持体２を中空部材とし、この中空部位に設置するようにしてもよい。あるいは、磁性層５中の磁性粉Ｍを着磁して磁性層５の磁極方向を揃え、磁場生成手段９を両方に設置することも可能である。
更に、磁性粉Ｍとしては、強磁性体であればよく、軟磁性材料、硬磁性材料が適用される。また、磁歪材料を用いるようにしてもよい。
【００２０】
そして、変形付与手段８として磁場生成手段９を有する態様でのトナー保持体２の代表的態様としては、導電性の軸部材と、この軸部材の表面に設けられた一若しくは複数の弾性層からなる表面層３と、を有するロール部材とし、少なくとも一の弾性層を磁性粉Ｍが分散された磁性層５としたものが挙げられる。尚、磁性層５としては、磁性粉Ｍの他、他の材料（例えば導電性やゴム弾性を確保するために添加されるカーボン等）を同時に含むことは差し支えない。
【００２１】
また、磁場生成手段９を容易に設置する観点から、磁場生成手段９は、トナー保持体２の表面側に設けられることが好ましい。更に、磁場生成手段９による余分なスペースを除く観点から、トナー保持体２が中空部材である態様において、磁場生成手段９は、トナー保持体２の中空部位側に設けられることが好ましい。そして、磁場生成手段９による表面層３の変形への影響を軽減する観点から、磁場生成手段９が、磁性層５に変形を作用させる作用位置と、磁性層５に変形を作用させない非作用位置との間で移動できるように構成されていることが好ましい。これによれば、不要なときにはトナー保持体２の表面層３に対して余分の変形を与え続ける虞がなく、例えば装置が出荷される前の在庫期間中や、ユーザーでの使用に際して長時間同じ位置での変形を表面層３に対して与え続けることが抑えられ、トナー保持体２自体の経時的な安定性が確保される。
【００２２】
更に、トナー保持体２が中空部材である態様においては、次のようにしても差し支えない。すなわち、トナー保持体２は、トナー保持体２の厚み方向にたわみ変形が可能な薄板状の筒状部材と、この筒状部材の表面側に設けられた一若しくは複数の弾性層からなる表面層３と、を有し、変形付与手段８は、前記筒状部材の裏面側にて当該筒状部材に接触して設けられ、前記筒状部材の回転方向に交差する幅方向に亘って当該筒状部材の一部を表面層３側へ押圧する押圧手段を備えた構成としても差し支えない。この場合、使用するトナーの種類が非磁性のものに限らず適用される。
【００２３】
そして、このような変形付与手段８が有効に作用するには、層規制手段６は、トナー保持体２に対向して配置され且つトナー保持体２上のトナーに接触してトナー層を規制する層規制部材７を備える態様が好ましい。特に、層規制部材７によってトナー保持体２上のトナーが擦られることで、トナーでの有効な帯電特性が容易に形成される。しかし、その反面、トナーはトナー保持体２側に押し付けられることから、トナー保持体２に対するトナーの付着力が大きくなる方向へ向かう。それ故、特に、上述の変形付与手段８が一層有用になる。
【００２４】
そして、本実施の形態モデルの現像装置を用いた画像形成装置としては、静電潜像を保持して回転する像保持体１と、この像保持体１に対向して配置され且つ像保持体１上に保持された静電潜像をトナーにて現像する現像装置と、を備え、この現像装置として上述した現像装置を用いるようにすればよい。
【００２５】
また、構成が容易なトナー保持体２としては、支持体の表面側に一若しくは複数の弾性層からなる表面層３を有し且つ表面層３の表面にトナーを保持すると共に、表面層３のうち少なくとも一層の弾性層は、磁性粉Ｍを含み、かつ、表面層３の表面側又は前記支持体の裏面側に設置される磁場生成手段９によって表面層３が厚み方向に変形可能な磁性層５で構成されているものが挙げられる。
このようなトナー保持体２としては、トナー保持体２が中実構造である場合には支持体が例えば芯がねの態様が挙げられ、一方、トナー保持体２が中空構造である場合には支持体が例えば可撓性の筒状部材の態様が挙げられる。
【００２６】
次に、図面に示す実施の形態に基づいて本発明を更に詳細に説明する。
◎実施の形態１
図３は、本発明が適用された現像装置が用いられた実施の形態１の画像形成装置の概要を示す。同図において、本実施の形態の画像形成装置は、例えば電子写真方式が採用されたもので、静電潜像を保持して回転する像保持体としての感光体２０と、この感光体２０に対向して配置され且つ感光体２０上に保持された静電潜像をトナーにて現像する現像装置３０とが設けられている。
【００２７】
感光体２０の周りには、静電潜像が形成される前の感光体２０を帯電する帯電装置２１、帯電装置２１によって帯電された感光体２０に潜像を形成するために露光する露光装置２２、現像装置３０によって現像された感光体２０上のトナー像を図示外の記録材供給部から供給された記録材Ｐに転写する転写装置２３、転写後の感光体２０を清掃する清掃装置２４等が設けられている。そして、転写装置２３によってトナー像が転写された記録材Ｐは、定着装置２５によって定着された後、図示外の記録材排出部に排出される。
【００２８】
本実施の形態の現像装置３０は、図４に示すように、トナーが収容される現像容器３１を有し、この現像容器３１には感光体２０に対向した位置に現像用の開口３１ａが開設されると共に、この開口３１ａに面して感光体２０と離間して配置され且つ対向する部位で同方向に回転するトナー保持体としての現像ロール３２を配置し、感光体２０と現像ロール３２とが対向する部位にて感光体２０上に形成された静電潜像をトナーにて現像して顕像化するようにしたものである。
【００２９】
また、現像ロール３２の感光体２０側と異なる側には、現像ロール３２に接触してトナーを現像ロール３２に供給する供給ロール３３が、現像ロール３２との対向部位で現像ロール３２と同方向に回転するようになっている。本実施の形態の供給ロール３３は、例えば表面がスポンジ状のもので構成され、現像ロール３２との間で、現像ロール３２に残留したトナーを掻き取ると共に、現像ロール３２に適度な量のトナーを供給している。
【００３０】
更に、現像ロール３２と供給ロール３３との対向部位より現像ロール３２の回転方向における下流側には、現像ロール３２上のトナー層を規制する層規制部材３４が設けられ、この層規制部材３４にて供給ロール３３に供給された現像ロール３２上のトナーの層厚が規制されると共に、トナーに対して帯電特性が付与される。
【００３１】
特に、本実施の形態では、現像ロール３２の構成と、この現像ロール３２に対して、感光体２０との対向部位より現像ロール３２の回転方向における上流側で且つ層規制部材３４との対向部位より現像ロール３２の回転方向における下流側位置の現像ロール３２に対応して設けられ、現像ロール３２を変形させる変形付与手段と、に特徴点を有している。また、本実施の形態の変形付与手段としては、磁場生成手段としての磁石部材３６が用いられている点に特徴点がある。尚、図中、符号３９は、トナーの漏れを防ぐシール部材である。
【００３２】
本実施の形態の現像ロール３２は、図５に示すように、例えばステンレス鋼からなる導電性の軸部材（芯がね）３２１と、この軸部材３２１の表面に三層の弾性層を積層した構成の表面層を有している。表面層は、現像ロール３２の表面側から、磁性粉を含まない表面弾性層３２２、磁性粉を含む磁性層３２３、磁性粉を含まない内部弾性層３２４で構成され、夫々、導電性を確保するために、予め決められた量の導電粉を含むものである。ここで、軸部材３２１としては金属に限られず、導電性を有するものであればよく、また、導電粉としては、例えばカーボンブラックや黒鉛等の導電性粒子が用いられ、現像ロール３２と感光体２０との間に現像電界が作用できる抵抗値になるように調整されている。更に、磁性粉としては、例えばフェライト粒子が用いられる。
【００３３】
一方、磁石部材３６は、図４に示すように、例えば断面四角形状の棒状磁石が、現像容器３１の開口部３１ｂに位置決めされ、現像ロール３２の回転軸に沿った方向で配置されている。そして、本実施の形態では、磁石部材３６が開口部３１ｂに対して現像ロール３２に近づく作用位置（図中実線で表す）と現像ロール３２から遠ざかる非作用位置（図中二点鎖線で表す）との間で移動できるようになっている。このような磁石部材３６としては、例えばネオジム磁石や、サマリウムコバルト磁石、フェライト磁石、アルニコ磁石等が用いられる。
【００３４】
次に、本実施の形態での現像装置３０の作動について、その概要を図４に基づいて説明する。供給ロール３３の回転によって、トナーは供給ロール３３から現像ロール３２へ供給される。現像ロール３２上に供給されたトナーは、層規制部材３４によって層規制されることで、層規制されたトナーが現像ロール３２の回転に伴ってそのまま下流側に搬送される。このとき、層規制部材３４によってトナーは強く現像ロール３２側に押し付けられるため、現像ロール３２に対するトナーの付着力は、層規制される前に比べて大きなものとなる。
【００３５】
層規制された現像ロール３２上のトナーは、磁石部材３６との対向部位に搬送される。この部位では、磁石部材３６によって現像ロール３２の磁性層３２３（図５参照）が吸引されることで表面層全体が変形する。これにより、現像ロール３２の表面が伸張されることで、現像ロール３２に対するトナーの付着力が低減される。このとき、磁石部材３６は現像ロール３２に近い作用位置に配置されており、現像ロール３２に対する変形作用が有効に機能するようになっているが、例えば装置が長期間休止している期間や出荷前などの期間では、磁石部材３６は現像ロール３２から離れた非作用位置（図中二点鎖線で示す位置）に配置されているため、現像ロール３２での変形は生じない。尚、この磁石部材３６による作用については、後に詳述する。
【００３６】
そして、磁石部材３６との対向部位を通過した現像ロール３２上のトナーは、感光体２０との対向部位にて、感光体２０の潜像電位と現像ロール３２の電位との電位差による電界作用によって、現像ロール３２から感光体２０側に飛翔し、静電潜像を現像する。
現像後の現像ロール３２上のトナーは、現像ロール３２と供給ロール３３との対向部位で供給ロール３３によって掻き落とされる。
【００３７】
ここで、磁石部材３６による作用について詳述する。図６は、現像ロール３２が磁石部材３６との対向部位で変形している様子を示しており、ここではわかり易くするため、現像ロール３２の表面層として表面弾性層３２２と磁性層３２３のみを示している。現像ロール３２の表面（表面弾性層３２２の表面に相当）に付着しているトナーＴは、磁石部材３６との対向部位より現像ロール３２の回転方向における上流側では、表面に少し食い込むようになっており、現像ロール３２への付着力が大きい状態となっている。このように付着力が大きなトナーＴが、現像ロール３２の回転に伴って磁石部材３６との対向部位に達する。
【００３８】
現像ロール３２と磁石部材３６との対向部位では、現像ロール３２の磁性層３２３中の磁性粉Ｍに対して、磁石部材３６からの磁気吸引力が作用し、磁性層３２３は磁石部材３６側に吸引されるように変形する。このとき、表面弾性層３２２も弾性作用を有することから、磁性層３２３は表面弾性層３２２共々磁石部材３６側に吸引される。そのため、この部位では、現像ロール３２の表面（表面弾性層３２２の表面に相当）が現像ロール３２の回転方向に沿って引き伸ばされる。このように、この部位での現像ロール３２の表面が伸張されることで、現像ロール３２の表面に対するトナーＴの付着力が低減する。付着力が低減したトナーＴは、現像ロール３２の回転に伴ってそのまま下流側に搬送される。
【００３９】
そのため、本実施の形態では、現像ロール３２への付着力が低減した状態のトナーＴが現像ロール３２と感光体２０との対向部位である現像領域に達することから、現像領域での電界作用を過度に大きくしなくても適切な現像がなされるようになる。
【００４０】
また、本実施の形態では、現像ロール３２の変形は、弾性層の弾性限界内で作用されるため、長期に亘って繰り返しの変形が生じても現像ロール３２に塑性変形が生じる虞もなく、更に、仮に、長期間の休止期間がある場合には、磁石部材３６を現像ロール３２から遠ざけ、磁石部材３６からの磁力作用が現像ロール３２に直接及ばないようにしているため、現像ロール３２の弾性層での永久歪みの発生も考慮する必要はない。したがって、現像ロール３２での安定した回転も確保される。
【００４１】
本実施の形態の現像ロール３２は、図５に示すように、表面層として弾性層が三層積層された構成を示したが、弾性層の層数は特に限定されず、幾つであってもよい。また、磁性粉を分散した磁性層３２３を第二層に設ける態様を示したが、磁性層３２３としては磁石部材３６による磁力作用によって磁気吸引されるようになっていればよく、他の弾性層３２２，３２４に磁性粉を分散させるようにしても差し支えない。更には、磁性粉を分散させる弾性層を一層ではなく、複数層備えるようにしてもよく、例えばその磁性粉の量を層によって分けるようにしても差し支えない。そして、表面弾性層３２２の表面に例えばフッ素樹脂系等の離型剤を塗布するようにしても差し支えない。
【００４２】
また、磁石部材３６は、作用位置と非作用位置との間でスライド移動させる構成を示したが、例えば回転させるようにして作用位置から非作用位置に移動させる構成を採用するようにしてもよい。更には、プランジャー等を用いて電気的に移動させる構成を採用することもできる。
【００４３】
本実施の形態では、画像形成装置として、図３に示すように、単色の態様を示したが、単色に限らず、複数色備える態様であっても差し支えない。
また、ここでは、静電潜像を保持する部材として、感光体２０を用いたが、感光体２０の代わりに、例えば画素電極をマトリクス状に配した像保持体を用いるようにしてもよい。特に、このような画素電極を用いる場合潜像電位を高くしなくても、現像時に現像ロール３２に対するトナーの付着力が小さくなっていることから、容易に現像がなされるようになる。
【００４４】
更に、現像装置３０として、図４に示すように、感光体２０と現像ロール３２との間でトナーを飛翔させる方式を示したが、例えば感光体２０のような静電潜像を保持する像保持体と現像ロール３２との間に、現像ロール３２上のトナーを飛翔させる飛翔電極を別途設け、この飛翔電極と現像ロール３２との間に振動電界を作用させて、トナーをクラウド化させる方式を用いるようにしてもよい。
【００４５】
◎実施の形態２
図７は実施の形態２の画像形成装置の概要を示し、図８はこの実施の形態２の現像装置３０の概要を示すものである。
本実施の形態の画像形成装置は、実施の形態１と略同様に構成されているため、ここではその説明を省略する。
本実施の形態の現像装置３０は、実施の形態１の現像装置（図４参照）と略同様に構成されるが、図８に示すように、供給ロール３３の回転方向と、アジテータ３５を備える点が実施の形態１と異なる。
【００４６】
本実施の形態の現像装置３０では、供給ロール３３が現像ロール３２との対向部位で現像ロール３２とは異なる方向で回転するようになっている。更に、現像容器３１内の供給ロール３３の背後には、トナーを攪拌するアジテータ３５が設けられ、供給ロール３３に向けてトナーの供給を行うようになっている。
【００４７】
特に、本実施の形態では、供給ロール３３を現像ロール３２に対し対向部位で逆方向に回転させることで、現像ロール３２からのトナーの回収が良好になされると共に、トナーに対して余分な負荷を与えることなく、供給ロール３３から現像ロール３２へのトナーの供給がなされる。
【００４８】
このような構成の現像装置３０にあっても、磁石部材３６を備えていることにより、現像ロール３２上のトナーの付着力が磁石部材３６の磁気吸引作用によって低減され、現像領域では低い電界作用で現像がなされる。
【００４９】
◎実施の形態３
図９（ａ）は、実施の形態３の現像装置に適用される現像ロール３２と磁石部材３６とを示したものである。本実施の形態での画像形成装置や現像装置は実施の形態１や実施の形態２と略同様に構成されるため、ここでは省略する。実施の形態１や実施の形態２の現像装置では、現像ロール３２の表側に磁石部材３６を配置した構成を示したが、本実施の形態では現像ロール３２を中空部材とし、その中空部位側に磁石部材３６を配置したことに特徴がある。
【００５０】
本実施の形態の現像ロール３２は、図９（ａ）に示すように、中空部材の構成が採用され、例えば金属製の薄板状の筒状部材３２５の表面に、表面弾性層３２２と磁性層３２３の二層の弾性層からなる表面層が形成されたものとなっている。
【００５１】
このような現像ロール３２の中空部位側に、例えば摩擦抵抗の小さいポリアセタール樹脂に導電性粉末を分散させた導電部材３７を固定して配置し、この導電部材３７の周りに筒状部材３２５が回転できるようになっている。このような現像ロール３２の駆動方式としては、公知の方式が採用され、例えば現像ロール３２の回転軸方向の端部側で筒状部材３２５を挟んで回転部材を設け、この回転部材を回転させることで筒状部材３２５が回転する。
【００５２】
また、本実施の形態の導電部材３７は、断面が略円形で一部に切り欠き部分を有する棒状部材で構成され、この切り欠き部分に内部に窪む凹部３７ａを有している。そして、この凹部３７ａに磁石部材３６が配置されている。尚、本実施の形態においても、磁石部材３６は装置の長期休止期間に現像ロール３２への磁気作用を及ぼさない非作用位置（図中二点鎖線で示す位置）に配置されるようになっている。
【００５３】
このような構成での磁石部材３６による作用について説明する。
図９（ｂ）は、本実施の形態において、現像ロール３２が磁石部材３６との対向部位で変形している様子を示す。現像ロール３２の表面に付着しているトナーは、磁石部材３６との対向部位より上流側では、表面に少し食い込むように、現像ロール３２への付着力が大きい状態となっている。このように付着力が大きなトナーＴが、現像ロール３２の回転に伴って磁石部材３６との対向部位に達する。
【００５４】
現像ロール３２と磁石部材３６との対向部位では、現像ロール３２の磁性層３２３中の磁性粉Ｍに対して、磁石部材３６からの磁気吸引力が作用し、磁性層３２３は表面弾性層３２２共々磁石部材３６側に吸引される。このとき、筒状部材３２５は薄板状となっていることから、たわみ変形が可能であり、磁性層３２３が吸引されることに伴って、筒状部材３２５も磁石部材３６側にたわむように変形する。そのため、この部位では、現像ロール３２の表面（表面弾性層３２２の表面に相当）が内側に変形することで部分的に引き伸ばされる。このように表面が伸張されることで、現像ロール３２表面に対するトナーＴの付着力が低減する。付着力が低減したトナーＴは、現像ロール３２の回転に伴ってそのまま下流側に搬送され、現像に供される。それ故、安定した現像がなされる。
【００５５】
実施の形態１では磁石部材３６が作用位置で現像ロール３２の表面に接触することがないような位置に設定されるが、本実施の形態では作用位置にて磁石部材３６が筒状部材３２５に接触しても差し支えない。また、筒状部材３２５として、金属製の薄板状部材を例に挙げたが、例えばポリイミド樹脂等の可撓性を有するフィルム基材を用いるようにしてもよく、その場合、予め決めた抵抗調整がなされていればよい。更に、導電部材３７として樹脂製のものを示したが、筒状部材３２５との摩擦抵抗が小さく且つ導電性が確保されるものであれば適用可能である。
【００５６】
◎実施の形態４
図１０は、実施の形態４の現像装置に適用される現像ロール３２と、現像ロール３２に変形を付与する変形付与手段としての押圧機構４０を示したものである。本実施の形態での画像形成装置や現像装置は実施の形態１や実施の形態２と略同様のため、ここでは説明を省略する。実施の形態１や実施の形態２では、現像ロール３２が磁性粉の分散された磁性層を有する構成のものとしたが、本実施の形態では現像ロール３２を中空部材とすると共に、弾性層に磁性粉が分散されていないものが適用される。
【００５７】
図１０に示すように、本実施の形態の現像ロール３２は、中空部材の構成が採用され、例えば金属製の薄板状の筒状部材３２６の表面に、表面層として一層の弾性層３２７が形成されたものとなっている。また、このような現像ロール３２の中空部位側に、例えば摩擦抵抗の小さいポリアセタール樹脂に導電性粉末を分散させた導電部材３７を固定して配置し、この導電部材３７の周りに筒状部材３２６が回転できるようになっている。このような現像ロール３２の駆動方式としては、実施の形態３と同様に、公知の方式が採用される。
【００５８】
また、本実施の形態の導電部材３７は、断面が略円形の棒状部材で構成され、一部に内部に窪む凹部３７ａを有している。そして、この凹部３７ａに対応して押圧機構４０が設けられている。
本実施の形態の押圧機構４０は、現像ロール３２の回転方向に交差する幅方向に沿って延びる棒状の押圧部材４１と、この押圧部材４１を筒状部材３２６に押し付けるための付勢力を奏するばね部材４２とで構成されている。ここで、ばね部材４２は、例えばコイルばねを用いる場合、押圧部材４１が筒状部材３２６を一様に押圧できるように、少なくとも押圧部材４１の両端側を均等に押圧できるように配置される。尚、本実施の形態の押圧部材４１は、特に導電性を必要としないことから、例えばポリアセタール樹脂で構成されればよい。
【００５９】
このような構成に対する現像ロール３２の変形作用について説明する。
本実施の形態での現像ロール３２の筒状部材３２６は、導電部材３７の周りを回転するが、押圧機構４０が設けられた部位では、押圧部材４１によって外側に大きく突出した状態で回転する。このように筒状部材３２６が突出した部位では、その他の部位に比べ、弾性層３２７の表面が大きく引き伸ばされる。つまり、この部位では、押圧機構４０によって弾性層３２７の表面が伸張される。
【００６０】
それ故、本実施の形態においても、実施の形態１や実施の形態２と同様に、現像ロール３２の表面に対するトナーの付着力が低減され、安定した現像がなされる。
【実施例】
【００６１】
本実施例は、図１１（ａ）に示す装置を用い、変形付与手段として磁石を用いた場合の現像ロール上のトナーの付着力の変化を評価確認したものである。尚、付着力の変化を確認するため、磁石を用いない態様も比較した。
【００６２】
同図において、現像ロール５１と供給ロール５２との間は、従動回転するようになっており、両者の間に供給ロール５２上のトナーを現像ロールに供給するためのバイアス電源５６が設けられている。また、供給ロール５２の背後には、現像容器５０内のトナーを供給ロール５２に供給するための補助供給ロール５３が設けられている。更に、供給ロール５２には、補助供給ロール５３から供給されたトナーを供給ロール５２上で層規制し、帯電する層規制部材５４を設け、本装置では、現像ロール５１に供給する前に、供給ロール５２上のトナーを既に層規制している。
【００６３】
供給ロール５２上で層規制されたトナーは、バイアス電源５６によって現像ロール５１へ転写されるが、このバイアスによってほぼ１００％の転写がなされる。尚、このバイアスを５００Ｖとすることで、剥離放電の影響も殆どなく、トナーの帯電量の変化もない状態であることが確認された。
そして、本装置では、現像ロール５１上のトナーに対し、磁石５５を対向配置させている。
【００６４】
評価は、図１１（ｂ）に示すように、現像ロール５１上のトナーを予め定めた面積にトリミングし、固定配置したアルミ電極プレート５７に現像させ、アルミ電極プレート５７上のトナーの重量変化を測定することで行った。具体的には、バイアス電源５８からのバイアス（現像電圧に相当）を０〜５００Ｖの中で、アルミ電極プレート５７の重量増加が飽和するまで低い電圧から順に増加させることを繰り返し、最後の重量（飽和現像量に相当）を基準に、それまでのバイアスでの現像効率を算出した。
【００６５】
各種の実験条件は次の通り。
トナー：平均粒径５．８μｍ、二種のシリカ、一種のチタニアを外添したもの
現像ロール：芯がねに導電性シリコーンゴム層（硬度４０度）を形成し、その上に磁性粉層として粒径３５μｍの磁性キャリアとシリコーン系導電ペーストとの混合物を約５０〜７０μｍ厚の層を形成、更に、表面に導電性シリコーンゴム層（厚さ３０μｍ、硬度３０度）を形成したもの
現像ロールの周速：６０ｍｍ／ｓ
バイアス電源（５６）：５００Ｖ
磁石：ネオジム磁石、表面磁束密度２００ｍＴ、現像ロールとの間隙は約０．３ｍｍ
現像ロールとアルミ電極プレートとの間隙：１００μｍ
【００６６】
本実施例では、現像ロール上のトナーの付着力の変化を評価するために、現像ロールに供給されたトナーの付着力を安定化させるように、現像ロールに対する層規制部材を用いずに、電界作用にて現像ロールにトナーを付着させるようにした。また、現像ロール上のトナーの帯電量は−１０μＣ／ｇであった。
【００６７】
結果を図１２（ａ）及び（ｂ）に示す。ここで、（ｂ）はバイアス（現像電圧に相当）を変化させたときのトナーの重量変化を測定した結果を示す表であり、（ａ）はトナーの重量が７ｍｇ／ｃｍ２を飽和重量としたときの現像効率をグラフにしたものである。
【００６８】
結果は、磁石の有無によって現像電圧が２００Ｖ，３００Ｖの二箇所で特に大きな差が確認された。すなわち、磁石を有する場合、現像電圧が２００Ｖや３００Ｖのときに磁石のない場合に比べ、現像効率が大きく向上し、それ以外では有意差は確認されなかった。
このことは、現像ロールに対するトナーの付着力が低下しても、現像ロール上のトナーを電界作用で吸引するにはある程度の電界が必要であり、また、電界が大きくなると、現像ロールに対するトナーの付着力に多少の差があってもトナーを吸引することが確認された。
【００６９】
このことは、本例のように、現像ロールを変形させることで、現像ロールに対するトナー付着量が低減されるため、現像電界を低く設定しても十分な現像効率が確保されることが理解された。そのため、現像電界をいたずらに大きくする必要もなく、現像装置としての適用用途も拡大されることが理解された。
【００７０】
更に、同様の評価を実施の形態１から実施の形態４の構成についても確認したが、現像前に現像ロールを変形させることで、変形させない場合に比べ、現像効率が向上することが確認された。
【符号の説明】
【００７１】
１…像保持体，２…トナー保持体，３…表面層，４…表面弾性層，５…磁性層，６…層規制手段，７…層規制部材，８…変形付与手段，９…磁場生成手段，Ｍ…磁性粉
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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