(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
非磁性トナーを含む現像剤により像担持体上の静電潜像を現像する現像装置であって、
現像剤を収容する現像剤収容容器と、
この現像剤収容容器の開口部に回転可能に設置され現像剤を担持して現像領域に搬送する現像剤担持体と、
この現像剤担持体の回転方向に対してこの現像剤担持体と前記像担持体とが対向もしくは接触する位置より上流側で前記現像剤担持体に対向して配置され、前記現像剤担持体と対向する部分で前記現像剤担持体と同じ方向に回転して前記現像剤担持体に現像剤を供給する薄層形成兼現像剤供給部材と、
前記現像剤担持体の回転方向に対して前記薄層形成兼現像剤供給部材より上流側で前記現像剤担持体と接触させて前記現像剤収容容器内に回転可能に配置され、現像剤を前記現像剤担持体に供給して担持させる現像剤供給部材と、
前記薄層形成兼現像剤供給部材と前記現像剤担持体との間に電位差を与えて電界を形成させる電界形成手段と
を備え、前記薄層形成兼現像剤供給部材は現像剤が供給補助部材により薄層に付着されて前記現像剤担持体に現像剤を供給し前記現像剤担持体上の現像剤を延ばしてならす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、前記薄層形成兼現像剤供給部材を前記現像剤担持体に対して非接触で配設した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、前記現像剤供給部材を非発泡弾性材料で形成したことを特徴とする現像装置。
【請求項４】
請求項１記載の現像装置において、画像形成時に飽和現像を行うことを特徴とする現像装置。
【請求項５】
請求項２記載の現像装置において、画像形成時に飽和現像を行うことを特徴とする現像装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンタなどの画像形成装置に用いられ、非磁性トナーを含む現像剤により像担持体上の静電潜像を現像する現像装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
複写機、ファクシミリ、プリンタなどの画像形成装置に用いられる現像装置には、非磁性トナーを含む現像剤により像担持体上の静電潜像を現像するものがある。特開平９ー２１１９８１号公報には、非磁性トナーを含む現像剤により像担持体上の静電潜像を現像する現像装置であって、該現像剤を収容する現像剤収容容器と、該現像剤を担持し現像領域に搬送すべく該現像剤収容容器の開口部に回転可能に設置された現像剤担持体と、該現像剤担持体の回転方向に対し該現像剤担持体と上記像担持体とが対向する位置より上流側で該現像剤担持体に対向し回転可能に配置された現像剤供給部材と、上記現像剤担持体と上記像担持体とが対向する位置より下流側で上記現像剤収容容器内に配置された現像剤回収部材とを有する現像装置において、上記現像剤供給部材及び現像剤回収部剤を上記現像剤担持体に非接触に配設し、該現像剤供給部材と上記現像剤担持体との間に設置された網状電極と、該網状電極及び上記現像剤供給部材並びに現像剤回収部材に電圧を印加するための電源とを有し、非接触にて現像剤を上記現像剤担持体にコートし回収することを特徴とする現像装置が記載されている。
【０００３】
また、特開平９ー２３６９７９号公報には、必要に応じて補助剤を外添した一成分系現像剤を所望の極性に帯電させて担持し、現像器内に収容される側の周面が下方から上方に移動するように回転する現像剤担持体と、該現像剤担持体上の現像剤を所定の層厚に規制する弾性体ブレードとを有し、該弾性体ブレードで規制された該現像剤担持体上の現像剤を用いて、潜像担持体上の潜像を現像する現像装置において、該現像剤担持体よりも現像剤貯溜部側で該現像剤担持体と接触し、現像器下部の現像器壁と対向する面が現像剤貯蔵部側に移動するように回転する第一現像剤供給部材と、該第一現像剤供給部材よりも現像剤搬送方向下流側であって、かつ該弾性体ブレードよりも上流側に、該現像剤担持体と接触あるいは非接触で配置され、該第一現像剤供給部材とは異なる方向に回転する第二現像剤供給部材とを設けたことを特徴とする現像装置が記載されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記特開平９ー２１１９８１号公報記載の現像装置では、現像剤供給部材及び現像剤回収部材を現像剤担持体に非接触に配設して現像剤担持体への現像剤の供給及び掻き取りを非接触で行っているので、現像剤担持体へ連続的に十分な量の現像剤を供給し続けることが困難である。
【０００５】
また、上記特開平９ー２３６９７９号公報記載の現像装置では、現像剤担持体上の現像剤薄層形成の最終段階で弾性体ブレードを現像剤担持体上に当接させているので、ホッパ内に現像剤として所定の粒径分布を有したトナーが入っていると、比較的粒径の大きなトナーが弾性体ブレードにより現像剤担持体から掻き取られてホッパ内に戻るのに対して、現像剤担持体上の比較的粒径の小さなトナーが弾性体ブレードを通過するために、経時的にトナー補給前では粒径の大きなトナーで潜像担持体上の潜像を現像することになって潜像担持体上のトナー付着量が増加すると共にトナーの帯電量が低下して画像濃度が増加してしまう。
【０００６】
また、新しいトナーを補給すると、残留していた比較的粒径の大きなトナーが逆帯電して地汚れが顕著となる。
各請求項に係る発明は、現像剤担持体へ連続的に十分な量の現像剤を供給し続けることができ、経時の画像濃度変動及びトナー補給時の現像特性変動を低減することができる現像装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１に係る発明は、非磁性トナーを含む現像剤により像担持体上の静電潜像を現像する現像装置であって、現像剤を収容する現像剤収容容器と、この現像剤収容容器の開口部に回転可能に設置され現像剤を担持して現像領域に搬送する現像剤担持体と、この現像剤担持体の回転方向に対してこの現像剤担持体と前記像担持体とが対向もしくは接触する位置より上流側で前記現像剤担持体に対向して配置され、前記現像剤担持体と対向する部分で前記現像剤担持体と同じ方向に回転して前記現像剤担持体に現像剤を供給する薄層形成兼現像剤供給部材と、前記現像剤担持体の回転方向に対して前記薄層形成兼現像剤供給部材より上流側で前記現像剤担持体と接触させて前記現像剤収容容器内に回転可能に配置され、現像剤を前記現像剤担持体に供給して担持させる現像剤供給部材と、前記薄層形成兼現像剤供給部材と前記現像剤担持体との間に電位差を与えて電界を形成させる電界形成手段とを備え、前記薄層形成兼現像剤供給部材は現像剤が供給補助部材により薄層に付着されて前記現像剤担持体に現像剤を供給し前記現像剤担持体上の現像剤を延ばしてならすものである。
【０００８】
請求項２に係る発明は、請求項１記載の現像装置において、前記薄層形成兼現像剤供給部材を前記現像剤担持体に対して非接触で配設したものである。
【０００９】
請求項３に係る発明は、請求項２記載の現像装置において、前記現像剤供給部材を非発泡弾性材料で形成したものである。
【００１０】
請求項４に係る発明は、請求項１記載の現像装置において、画像形成時に飽和現像を行うものである。
【００１１】
請求項５に係る発明は、請求項２記載の現像装置において、画像形成時に飽和現像を行うものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の第１実施形態を示す。
この第１実施形態は、非磁性トナーを含む現像剤、例えば一成分トナーにより像担持体としての感光体ドラム１上の静電潜像を現像する現像装置であり、複写機、ファクシミリ、プリンタなどの画像形成装置に用いられる。この第１実施形態は、トナーを収容する現像剤収容容器２と、この現像剤収容容器２の開口部に回転可能に設置されトナーを担持して現像領域に搬送する現像ローラからなる現像剤担持体３と、この現像剤担持体３の回転方向に対して現像剤担持体３と像担持体１とが接触する位置より上流側で現像剤担持体３に対向して回転可能に配置された薄層形成兼現像剤供給ローラからなる薄層形成兼現像剤供給部材４と、現像剤担持体３の回転方向に対して薄層形成兼現像剤供給部材４より上流側で現像剤担持体３と接触させて現像剤収容容器２内に回転可能に配置された現像剤供給ローラからなる現像剤供給部材５と、駆動部により回転駆動されるアジテータ６と、現像剤担持体３の芯金に現像バイアスを印加する現像バイアス電源７と、現像剤供給部材５にバイアスを印加する供給バイアス電源８と、薄層形成兼現像剤供給部材４にバイアスを印加する薄層バイアス電源９とを有し、現像剤担持体３はトナーを担持して現像領域に搬送して像担持体１上の静電潜像を現像する。現像剤担持体３と像担持体１は、接触しているが、非接触で対向させてもよい。
【００１５】
現像剤収容容器２の一部がホッパ２ａを構成し、アジテータ６はホッパ２ａ内に回転可能に設けられる。トナーカートリッジ１０は現像剤収容容器２に着脱可能に取り付けられ、トナーカートリッジ１０からホッパ２ａにトナーが補給される。ホッパ２ａ内のトナーはアジテータ６が回転することにより撹拌されて機械的に現像剤供給部材５に供給される。
【００１６】
現像剤供給部材５は、発泡ポリウレタン、ゴム等で形成され、５０〜５００μｍの径のセルでトナーを保持し易い構造を持っている。また、現像剤供給部材５は、可撓性を有するもので２〜１０μｍＲＺの範囲の表面粗さを有し、十分にトナーを搬送できる形状である。現像剤供給部材５の硬度はＪＩＳ  Ａで１０度から４０度程度で比較的硬度が低く、現像剤供給部材５は現像剤担持体３に均一に当接させることができる。像担持体１の線速は１００ｍｍ／Ｓ、現像剤担持体３の線速は１０５ｍｍ／Ｓ〜２００ｍｍ／Ｓであり、像担持体１の線速と現像剤担持体３の線速との比率は１：１．０５〜２である。回転方向は像担持体１が現像剤担持体３に対して逆方向（当接部で同方向）であり、すなわち、像担持体１は現像剤担持体３に連れ廻りする。
【００１７】
現像剤供給部材５は現像剤担持体３と同方向に回転し、現像剤供給部材５の線速と現像剤担持体３の線速との比率は０．９〜１．５が最適である。これは条件設定の組み合わせにより選択可能であり、現像剤供給部材５を現像剤担持体３と逆方向に回転させてもよい。現像剤供給部材５の現像剤担持体３への喰い込み量は０．５〜１．５ｍｍである。しかし、これは、トナーの帯電特性、供給性に依存するので、更に広い範囲で最適条件を設定することが必要且つ可能である。
【００１８】
現像剤供給部材５の現像剤担持体３への喰いこみ量は本実施形態の現像装置を駆動するモータの特性にも依存するので、像担持体１、現像剤担持体３、現像剤供給部材５を含めた検討を行うことが必要である。現像剤担持体３、薄層形成兼現像剤供給部材４及び現像剤供給部材５はモータによりそれぞれ伝達機構を介して回転駆動される。本実施形態の現像装置は必要トルクが１〜１．５ｋｇｆｃｍであれば作動に問題ないレベルである。トナーは、ポリエステル、ポリオール、スチレンアクリル等の樹脂に帯電制御剤（ＣＣＡ）、色材を混合し、その周りにシリカ、酸化チタン等の物質を外添している。トナーの平均粒径は７．５μｍであり、高解像力の需要と共に小粒化していっても十分に対応が取れるようになっている。
【００１９】
現像剤担持体３は、ゴム材料等の弾性を有するものが最適で、表面粗さを適宜あらしてＲＺで１〜４［μｍ］としたものである。この値はトナー粒径に対して１３〜８０％となり、トナーが現像剤担持体３の表面に埋没することなく搬送される。ここで、現像剤担持体３を形成するゴム材料として使用できるものは、シリコン、ブタジエン、ＮＢＲ、ヒドリン等を挙げることができる。
【００２０】
更に、現像剤担持体３の表面に、特に経時品質を安定化させるための樹脂を被覆することがよく行われる。この樹脂の材料はシリコン系、テフロン系が良好であり、前者のシリコン系はトナー帯電が良好になり、後者のテフロン系は離型性が優れている。この場合も、これらの樹脂の表面粗さは現像剤担持体３がゴム材料一層で上記樹脂を被覆しない場合と同様である。
【００２１】
現像剤供給部材５の上もしくは内部のトナーは、現像剤供給部材５の回転により現像剤担持体３へ供給され、現像剤供給部材５と現像剤担持体３との接触点で互いに反対方向に回転する現像剤供給部材５と現像剤担持体３とに挟まれることによって負に帯電して負の帯電電荷が得られ、現像剤担持体３上にその表面粗さによる効果により保持される。
【００２２】
現像剤担持体３は、現像剤供給部材５との接触点より回転を続けて薄層形成兼現像剤供給部材４と当接する。この薄層形成兼現像剤供給部材４は、現像剤供給部材５と同一の材料かこれより更に表面性が滑らかなものが良好である。場合によっては、薄層形成兼現像剤供給部材４は、現像剤担持体３と同様の材質でもよい。薄層形成兼現像剤供給部材４の硬度は柔らかい方が当接余裕度が得られるが、精度を得る観点から１０〜５０°ＪＩＳ  Ａの範囲が良好である。
【００２３】
薄層形成兼現像剤供給部材４の現像剤担持体３に対する喰い込み量は、過剰になると、現像剤担持体３上のトナーを掻き取ってしまうので、０．５ｍｍ以下が良好である。薄層形成兼現像剤供給部材４は、回転方向が通常の薄層形成ローラ方式とは異なり、現像剤担持体３との接触点で順回転方向（同じ回転方向）であり、回転数が少なくとも現像剤担持体３と同速以上である。
【００２４】
供給補助部材１１は薄層形成兼現像剤供給部材４に近接して配設され、トナーが供給補助部材１１と薄層形成兼現像剤供給部材４に挟まれて摩擦帯電して薄層形成兼現像剤供給部材４に付着すると共に薄層形成兼現像剤供給部材４上に均一な薄層が形成される。これは、従来の薄層形成ローラ方式では積極的に現像剤担持体に付着した余分なトナーを掻き取って均一な薄層を形成しようとするのに対して、本実施形態は現像剤担持体３に付着したトナーを伸ばしてならすことで均一な薄層を形成しようとするものであり、薄層形成時に積極的に摩擦帯電をさせようとするものではない。
【００２５】
また、現像バイアス電源７から現像剤担持体３への現像バイアス電圧と薄層バイアス電源９から薄層形成兼現像剤供給部材４へのバイアス電圧とに所定の差を持たせることで、薄層形成兼現像剤供給部材４と現像剤担持体３との間に電位差を設けて薄層形成兼現像剤供給部材４と現像剤担持体３との間に電界を形成した場合、更に効率的にトナーを薄層形成兼現像剤供給部材４から現像剤担持体３へ供給することが可能である。これは、先に現像剤供給部材５から現像剤担持体３へ供給したトナーの粒径と異なる粒径のトナーを薄層形成兼現像剤供給部材４から現像剤担持体３へ供給することを主な狙いとしている。
【００２６】
現像剤供給部材５から現像剤担持体３へ帯電させて付着させたトナーは現像剤担持体３上に薄層を形成するが、従来のように現像剤担持体に対してこれと逆方向に回転する薄層形成ローラを当接させる方式では、薄層形成ローラの現像剤担持体に対する喰い込み、薄層形成ローラ及び現像剤担持体の回転数の関係で、現像剤担持体上のトナーの多くが薄層形成ローラにより掻き取られてしまう。この場合、薄層形成ローラで現像剤担持体から掻き取られるトナーは、現像剤担持体に対する付着力が弱くて比較的粒径が大きいものであり、薄層形成ローラと現像剤担持体との間の通過を阻まれてしまう。
【００２７】
ところが、本実施形態では、薄層形成兼現像剤供給部材４は、現像剤担持体３に対する喰い込み量が少なく、薄層形成兼現像剤供給部材４と現像剤担持体３の回転数比の影響で、現像剤担持体３上のトナーが薄層形成兼現像剤供給部材４で掻き落とされることがほとんど無い。特に、薄層形成兼現像剤供給部材４と現像剤担持体３との間に電位差を持たせた場合には、帯電量の低い比較的大粒径のトナーが薄層形成兼現像剤供給部材４から現像剤担持体３へ多く供給されることになる。この結果として、ホッパ２ａ内のトナーの消費がその粒径分布に対して偏ることなく均一のままになるので、経時でも現像特性に変化が少なく、また、新しいトナーを補給した時にも地汚れ等が発生しなくなる。図２は本実施形態におけるトナーの帯電量ｑ／ｍの変化を示す。
【００２８】
現像剤担持体３上のトナーは薄層形成兼現像剤供給部材４を通過した後には単位面積当り０．６〜０．８ｍｇ／ｃｍ2の均一な厚みを持った薄層になる。ちなみに、現像剤担持体３上のトナーは、その帯電量が本実施形態では最終的に−１５〜−３０μＣ／ｇの範囲であり、感光体ドラム１の静電潜像と接触して該静電潜像を現像する。また、本実施形態では、感光体ドラム１の直径を１００ｍｍ、現像剤担持体３の直径を１６ｍｍとして感光体ドラム１と現像剤担持体３との当接しているニップ部の幅が約５〜１０ｍｍとなり、このニップ部の現像領域で現像工程が行われる。
【００２９】
このように、第１実施形態は、非磁性トナーを含む現像剤としての一成分トナーにより像担持体１上の静電潜像を現像する現像装置であって、現像剤を収容する現像剤収容容器２と、この現像剤収容容器２の開口部に回転可能に設置され現像剤を担持して現像領域に搬送する現像剤担持体３と、この現像剤担持体３の回転方向に対してこの現像剤担持体３と前記像担持体１とが接触もしくは対向する位置より上流側で前記現像剤担持体３に対向して回転可能に配置された薄層形成兼現像剤供給部材４と、前記現像剤担持体３の回転方向に対して前記薄層形成兼現像剤供給部材４より上流側で前記現像剤担持体３と接触させて前記現像剤収容容器２内に回転可能に配置された現像剤供給部材５とを備えたので、現像剤担持体から薄層形成兼現像剤供給部材で掻き取られるトナーが少なくて広い粒径範囲のトナーを消費することができ、現像剤担持体へ連続的に十分な量の現像剤を供給し続けることができると共に、経時の画像濃度変動及びトナー補給時の現像特性変動を低減することができる。
【００３０】
図３は本発明の第２実施形態を示す。この第２実施形態では、上記第１実施形態において、薄層形成兼現像剤供給部材４は、現像剤担持体３と所定の間隔δをおいて配置され、上記第１実施形態と同様に回転可能である。この薄層形成兼現像剤供給部材４は、比較的硬くても使用できるので、最大６０°ＪＩＳ  Ａの表層をゴムで形成したローラ、樹脂ローラ、金属ローラ、発泡性弾性体（スポンジ）ローラでも問題ない。
【００３１】
薄層形成兼現像剤供給部材４としてゴムローラを用いると、この薄層形成兼現像剤供給部材４の表面粗さが１０μｍＲＺ程度、薄層形成兼現像剤供給部材４の回転数が現像剤担持体３の回転数に対して同じ回転方向で０．９〜１．２の線速比である場合が良好である。但し、現像剤担持体３は、現像剤供給部材５により０．３〜０．５ｍｇ／ｃｍ2のトナーを担持しているので、薄層形成兼現像剤供給部材４で担持するトナーが０．２〜０．４ｍｇ／ｃｍ2と若干少なくてもよい。
【００３２】
ちなみに、薄層形成兼現像剤供給部材４に近接して供給補助部材１１が配設され、トナーが薄層形成兼現像剤供給部材４と供給補助部材１１に挟まれて摩擦帯電して薄層形成兼現像剤供給部材４に付着すると共に薄層形成兼現像剤供給部材４上に均一な薄膜が形成される。薄層形成兼現像剤供給部材４にはＡＣ電源１２が接続されてＡＣ電源１２から薄層形成兼現像剤供給部材４にＡＣバイアスが印加され、薄層形成兼現像剤供給部材４から現像剤担持体３へ効率的にトナーが供給される。
【００３３】
ギャップδは１００〜３００μｍであり、現像バイアス電源７から現像剤担持体３に印加される現像バイアスは直流のポテンシャルで１００Ｖ程度である。ＡＣ電源１２から薄層形成兼現像剤供給部材４に印加されるＡＣバイアスは、波形がサイン波もしくは矩形波でＶｐｐ：１ｋＶ、周波数：１〜４ｋＨｚが良好な範囲である。この時、トナーは薄層形成兼現像剤供給部材４から現像剤担持体３へ比較的大粒径のものが多く供給されると共に、トナーが薄層形成兼現像剤供給部材４と現像剤担持体３との間を往復運動してその結果としてのならし効果により均一な薄層が薄層形成兼現像剤供給部材４上に形成される。
【００３４】
この第２実施形態は、上記第１実施形態において、前記薄層形成兼現像剤供給部材４を前記現像剤担持体３に対して非接触で配設したので、現像剤供給部材及び薄層形成兼現像剤供給部材から現像剤担持体へ２回に分けて粒径の異なるトナーを供給することができて広い粒径範囲のトナーを消費することができ、現像剤担持体へ連続的に十分な量の現像剤を供給し続けることができると共に、経時の画像濃度変動及びトナー補給時の現像特性変動を低減することができる。
【００３５】
次に、本発明の第３実施形態について説明する。この第３実施形態では、上記第１実施形態において、現像剤供給部材５は発泡性弾性体の代りに非発泡性弾性体により構成される。この現像剤供給部材５の材料としては、現像剤担持体３に使用されるゴム材料が最適であり、シリコン、ブタジエン、ＮＢＲ、ヒドリン等を挙げることができる。
【００３６】
更に、現像剤担持体３の表面に特に経時品質を安定化させるための樹脂を被覆することがよく行われる。この樹脂の材料はシリコン系、テフロン系が良好であり、前者のシリコン系はトナー帯電が良好になり、後者のテフロン系は離型性が優れよく使用される。これらの材料で現像剤供給部材５を形成すると、基本的にはトナーを現像剤供給部材５の表面で担持することになる。
【００３７】
ホッパ２ａ内のトナーはアジテータ６の回転により現像剤供給部材５とホッパ２ａの内壁との間に挟まれて圧力を受ける。トナーは現像剤供給部材５との接触摩擦を経て帯電し、そのまま現像剤供給部材５に付着する。現像剤供給部材５は、回転を続けて現像剤担持体３と接触するが、その時の回転方向が現像剤担持体３の回転方向と同一であり、現像剤供給部材５上のトナーは接触圧を受けて均一に現像剤担持体３に付着する。
【００３８】
この時はいわゆる現像剤担持体３、現像剤供給部材５相互による掻き取り効果があって、付着力の弱い比較的大粒径のトナーが多く掻き取られる。ところが、これは従来のローラ状薄層規制部材の当接と同等で薄層の均一性を容易に得ることができる。その後に現像剤担持体３は第２段として薄層形成兼現像剤供給部材４との対向で比較的大粒径のトナーが主に供給されることとＡＣ電界によるトナー往復で均一な薄層が形成される。
【００３９】
このように、第３実施形態は、上記第１実施形態において、前記現像剤供給部材５を非発泡弾性材料で形成したので、現像剤供給部材上に下層として均一な薄層を形成できてより均一な薄層を形成することができ、現像剤担持体へ連続的に十分な量の現像剤を供給し続けることができると共に、経時の画像濃度変動及びトナー補給時の現像特性変動を低減することができる。
【００４０】
次に本発明の第４実施形態について説明する。この第４実施形態では、上記第１実施形態において、現像剤担持体３は体積抵抗が１０5Ωｃｍ以下となるように形成したもので、現像バイアス電源７から現像剤担持体３の芯金に印加された現像バイアスの効果が高くなり、図４に示すように高γ特性を有する現像を行うことが可能となる。画像形成には基本的に現像量が飽和する領域を使用するので、感光体ドラム１上の静電潜像は１００％が現像されることになる。通常一般に行われている非飽和現像では、高帯電の比較的少粒径のトナーが残留することになるが、本実施形態の上記飽和現像では全領域に渡った粒径分のトナーを消費していくので、トナーの粒径分布の変動を少なくすることが可能である。
【００４１】
このように、第４実施形態は、上記第１実施形態において、画像形成時に飽和現像を行うので、比較的大粒径のトナーも薄層形成兼現像剤供給部材を通過し易いから広い粒径範囲のトナーを消費することができ、現像剤担持体へ連続的に十分な量の現像剤を供給し続けることができると共に、経時の画像濃度変動及びトナー補給時の現像特性変動を低減することができる。
【００４２】
本発明の第５実施形態では、上記第２実施形態において、上記第４実施形態と同様に現像剤担持体３は体積抵抗が１０５Ωｃｍ以下となるように形成したもので、上記第４実施形態と同様に飽和現像を行う。
このように、第５実施形態は、上記第２実施形態において、画像形成時に飽和現像を行うので、比較的大粒径のトナーも薄層形成兼現像剤供給部材を通過し易いから広い粒径範囲のトナーを消費することができ、現像剤担持体へ連続的に十分な量の現像剤を供給し続けることができると共に、経時の画像濃度変動及びトナー補給時の現像特性変動を低減することができる。
【００４３】
図７は本発明の第６実施形態を示す。この第６実施形態は、非磁性トナーを含む現像剤、例えば一成分トナーにより像担持体上の静電潜像を現像する現像装置であり、複写機、ファクシミリ、プリンタなどの画像形成装置に用いられ。この第６実施形態は、トナーを収容する現像剤収容容器２１と、この現像剤収容容器２１の開口部に回転可能に設置されトナーを担持して現像領域に搬送する現像ローラからなる現像剤担持体２２と、この現像剤担持体２２の回転方向に対して現像剤担持体２２と像担持体２３とが対向する位置より上流側で現像剤担持体２２に接触する薄層規制部材２４と、現像剤担持体２２の回転方向に対して薄層規制部材２４と像担持体２３とが対向する位置より下流側で現像剤担持体２２と接触させて現像剤収容容器２１内に回転可能に配置された現像剤供給ローラからなる現像剤供給部材２５と、駆動部により回転駆動されるアジテータ２６とを有し、現像剤収容容器２１の一部によりホッパ２１ａが形成される。
【００４４】
像担持体２３は、例えば感光体ドラムからなり、駆動部により回転駆動される。現像剤担持体２２及び現像剤供給部材２５はモータによりそれぞれ伝達機構を介して回転駆動される。ホッパ２１ａ内のトナーはアジテータ２６により撹拌されて現像剤供給部材２５へ供給され、現像剤供給部材２５は現像剤担持体２２へトナーを供給する。現像剤担持体２２は、現像剤供給部材２５から供給されたトナーを担持して回転に伴って搬送し、薄層規制部材２４によりトナーが規制されて薄層に形成される。この現像剤担持体２２上のトナーは現像領域に搬送されて像担持体２３上の静電潜像を現像する。
【００４５】
平均粒径７．５μｍの粉砕トナーの粒径分布は３〜１５μｍ程度の広がりを持っている。この粉砕トナーは粒径をある範囲毎に分級を行うと極めて分布のシャープなトナーを作ることができる。但し、その為には極めて高いコストがかかることになり、現状では粉砕トナーを上記分布のままで使用している。
【００４６】
図５は粉砕トナーを分級した場合の粒径と帯電量ｑ／ｍの関係を示す。但し、これは表示の粒径が９５％以上の場合である。従来例における現像剤担持体にブレードを当接して薄層を形成する方式では、先にも述べたように極めて顕著な粒径選択性を有している。そこで、本実施形態では、トナーを少なくとも中心に対して大きい方と小さい方に分級する。これは、粒径３〜９μｍのトナーと粒径９〜１５μｍのトナーになる。前者の粒径３〜９μｍのトナーはトナーＡとし、後者の粒径９〜１５μｍのトナーはトナーＢとする。
【００４７】
一般にトナーに添加する添加剤の効果は、トナーの帯電特性、流動性を高め、薄層の均一性、現像特性、転写特性を向上させることにある。特に、一般的には添加剤としてシリカ、酸化チタン等が使用される。一般的に前者のシリカはトナーの帯電量を増加させ、且つトナーの流動性を高める。後者の酸化チタンはトナーの帯電量を減少させ、且つトナーの流動性を前者のシリカに比べて少ない流動性とする。シリカ、酸化チタンとも粒径はサブミクロンオーダーである。本実施形態では、トナーＡには酸化チタンを添加し、トナーＢには疎水性シリカを添加する。トナーＡ、Ｂの添加剤添加前後の平均帯電量は図６に示すようになり、その差が狭まっている。
【００４８】
このため、現像剤担持体２２上のトナーが薄層規制部材２４を通過する条件が、トナーＡでは厳しくなってトナーＢでは反対に緩和されることになる。これにより、現像剤担持体２２上に形成されるトナー層の粒径分布がホッパ２１ａ内のトナーの粒径分布とほぼ同じになり、経時的にトナーが消費されてもトナーの粒径分布が安定して新しいトナーが補給された時にもトナー薄層特性（帯電量、付着量）の変化が無く画像濃度の変化が無くなる。
【００４９】
このように、第６実施形態は、非磁性トナーを含む現像剤としての一成分トナーにより像担持体２３上の静電潜像を現像する現像装置であって、現像剤を収容する現像剤収容容器２１と、この現像剤収容容器２１の開口部に回転可能に設置され現像剤を担持して現像領域に搬送する現像剤担持体２２と、この現像剤担持体２２の回転方向に対してこの現像剤担持体２２と前記像担持体２３とが対向する位置より上流側で前記現像剤担持体２２に接触する薄層形成部材２４と、前記現像剤担持体２２の回転方向に対して前記薄層形成部材２４と前記像担持体２３とが対向する位置より下流側で前記現像剤担持体２２と接触させて前記現像剤収容容器２１内に回転可能に配置された現像剤供給部材２５とを備え、前記トナーの母体粒子を少なくとも２つの粒径範囲に分級してこれらの母体粒子に対する添加剤の添加条件をそれぞれ変化させたので、異なった粒径のトナーでも薄層形成部材での通過条件を均一にできて広い粒径範囲のトナーを消費することができ、現像剤担持体へ連続的に十分な量の現像剤を供給し続けることができると共に、経時の画像濃度変動及びトナー補給時の現像特性変動を低減することができる。
【００５０】
次に本発明の第７実施形態について説明する。この第７実施形態では、上記第６実施形態において、トナーは、上記第６実施形態と同様に母体粒子を少なくとも２つの粒径範囲に分級してトナーＡ、トナーＢとするが、上記第６実施形態ととは異なりトナーＡ、トナーＢに対して同一の添加剤をその添加量を変化させて添加する。
【００５１】
母体トナーは、流動性を向上させるためにサブミクロンのシリカ、チタン等の材料を混合し付着させている。本実施形態では、例えば、トナーＡ、トナーＢにシリカを添加し、その添加量として重量％で０．５〜１％の範囲で最適値を求めることとなる。現状ではシリカは０．７５％が最適値としてトナーに添加されている。しかし、本実施形態では、トナーＡにシリカを０．５％添加し、トナーＢにシリカを１％添加する。このようにすると、各トナーＡ、Ｂの母体トナーに対する添加剤の被覆率が変化することになり、特に薄層形成部での粒径選択を回避することができる。その結果は図８に示すようになり、従来例と比較して本実施形態では連続トナー消費時にも粒径分布の変動が少なくなる。
【００５２】
このように、第７実施形態は、上記第６実施形態において、前記分級した２つの粒径範囲のトナーＡ、Ｂの母体粒子のうち大粒径の方の母体粒子に対する添加剤量を小粒径の方の母体粒子に対する添加剤量と比較して増加させたので、異なった粒径のトナーでも薄層形成部材での通過条件を均一にできて広い粒径範囲のトナーを消費することができ、現像剤担持体へ連続的に十分な量の現像剤を供給し続けることができると共に、経時の画像濃度変動及びトナー補給時の現像特性変動を低減することができる。  なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、例えば一成分以外の非磁性トナーを含む現像剤を用いる現像装置に同様に適用することができる。
【００５３】
【発明の効果】
以上のように請求項１に係る発明によれば、上記構成により、現像剤担持体から薄層形成兼現像剤供給部材で掻き取られるトナーが少なくて広い粒径範囲のトナーを消費することができ、現像剤担持体へ連続的に十分な量の現像剤を供給し続けることができると共に、経時の画像濃度変動及びトナー補給時の現像特性変動を低減することができる。
【００５４】
請求項２に係る発明によれば、上記構成により、現像剤供給部材及び薄層形成兼現像剤供給部材から現像剤担持体へ２回に分けて粒径の異なるトナーを供給することができて広い粒径範囲のトナーを消費することができ、現像剤担持体へ連続的に十分な量の現像剤を供給し続けることができると共に、経時の画像濃度変動及びトナー補給時の現像特性変動を低減することができる。
【００５５】
請求項３に係る発明によれば、上記構成により、現像剤供給部材上に下層として均一な薄層を形成できてより均一な薄層を形成することができ、現像剤担持体へ連続的に十分な量の現像剤を供給し続けることができると共に、経時の画像濃度変動及びトナー補給時の現像特性変動を低減することができる。
【００５６】
請求項４に係る発明によれば、上記構成により、比較的大粒径のトナーも薄層形成兼現像剤供給部材を通過し易いから広い粒径範囲のトナーを消費することができ、現像剤担持体へ連続的に十分な量の現像剤を供給し続けることができると共に、経時の画像濃度変動及びトナー補給時の現像特性変動を低減することができる。
【００５７】
請求項５に係る発明によれば、上記構成により、比較的大粒径のトナーも薄層形成兼現像剤供給部材を通過し易いから広い粒径範囲のトナーを消費することができ、現像剤担持体へ連続的に十分な量の現像剤を供給し続けることができると共に、経時の画像濃度変動及びトナー補給時の現像特性変動を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態を示す断面図である。
【図２】同実施形態におけるトナーの帯電量ｑ／ｍの変化を示す特性図である。
【図３】本発明の第２実施形態を示す断面図である。
【図４】本発明の第４実施形態における現像ポテンシャルと現像量との関係を示す特性図である。
【図５】粉砕トナーを分級した場合の粒径と帯電量ｑ／ｍの関係を示す特性図である。
【図６】本発明の第６実施形態で使用するトナーＡ、Ｂの添加剤添加前後の平均帯電量を示す特性図である。
【図７】同第６実施形態を示す断面図である。
【図８】本発明の第７実施形態で使用するトナーＡ、Ｂの添加剤添加前後の平均帯電量を示す特性図である。
【符号の説明】
１、２３      像担持体
２、２１      現像剤収容容器
３、２２      現像剤担持体
４      薄層形成兼現像剤供給部材
５、２５      現像剤供給部材
２４      薄層形成部材
【図１】
0003905209.tif 000002
【図２】
0003905209.tif 000003
【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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