(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
静電潜像が形成される像担持体と接触もしくは近接配置された回動する現像剤担持体と、前記静電潜像を現像する１成分現像剤を前記現像剤担持体に供給する、前記現像剤担持体と当接配置された回動する弾性体製の現像剤供給部材と、前記現像剤担持体上に担持された現像剤の量を規制する、前記現像剤供給部材よりも前記現像剤担持体の回動方向下流側で前記現像剤担持体に接触もしくは近接配置された現像剤量規制部材とを備えた現像装置において、
前記現像剤供給部材の上部に、これに非接触または接触して導電性の現像剤供給量調整手段を設置して、前記現像剤供給部材の上方に、前記現像剤担持体および現像剤供給量調整手段とで区画された現像剤を溜める領域を形成するとともに、前記現像剤量供給調整手段に、前記現像剤供給調整手段と前記現像剤担持体との間で前記現像剤の前記現像剤担持体方向への供給電界を形成し、且つ前記現像剤供給調整手段と前記現像剤供給手段との間で前記現像剤の前記現像剤供給手段方向への供給電界を形成する電圧を印加し、前記現像剤供給部材と前記現像剤担持体とは当接部においてそれぞれ逆方向に移動し、前記現像剤供給部材と前記現像剤担持体とは同電位としたことを特徴とする現像装置。
【請求項２】
前記現像剤供給量調整手段を、前記現像剤供給部材の上部面を通る水平な接線に下側から交差して、前記接線の上側の領域に突出した態様で配置した請求項１の現像装置。
【請求項３】
前記現像剤供給量調整手段は、導電性金属または導電性樹脂の棒状部材、もしくは前記現像剤供給部材側が導電性金属または導電性樹脂である棒状部材からなる請求項１または２の現像装置。
【請求項４】
前記現像剤供給量調整手段は、横断面形状が矩形もしくは円形である請求項１〜３のいずれかの項に記載の現像装置。
【請求項５】
前記現像剤供給部材が発泡スポンジローラからなる請求項１〜４のいずれかの項に記載の現像装置。
【請求項６】
前記現像剤供給部材を第１の現像剤供給部材として、これに前記現像剤を供給する回動する第２の現像剤供給部材を有し、前記第１の現像剤供給部材と第２の現像剤供給部材との間に、現像剤が通過する開口部を有する仕切り壁を有し、前記現像剤供給量調整手段により前記第１の現像剤供給部材から除去された前記第１の現像剤供給部材に付着していた現像剤に、前記開口部を通って前記第２の現像剤供給部材側に戻す流れを形成させる請求項１〜５のいずれかの項に記載の現像装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真方式等の画像形成装置において、像担持体上に形成された静電潜像を可視化するのに用いられる現像装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真法を用いた画像形成装置において、１成分現像剤を使用する現像装置は、現像剤として用いるトナー（１成分トナー）の種類によって構成を異にする。磁性トナーを用いる現像装置では、トナーを磁力によって現像ローラ（現像剤担持体）の表面へ引き寄せ、担持させるために、現像ローラ内にマグネットを配置するが、非磁性トナーを用いる現像装置は、そのマグネットが不要である。
【０００３】
非磁性トナーは、磁性体を含有しないのでカラー化が容易に可能であり、現在、カラー画像形成装置の現像装置で主に使用されているトナーは非磁性トナーである。以下、非磁性トナーを用いる１成分接触現像装置の代表的な例を図１１により説明する。
【０００４】
本現像装置１０１は、内に収容した絶縁性の非磁性１成分トナーＴを担持して図中Ｙ方向に回転する、図中Ｘ方向に回転する像担持体である感光ドラム１００に接触した現像ローラ１０２、この現像ローラ１０２に非磁性１成分トナーＴを図中矢印Ｚ方向に回転することによって供給するトナー供給ローラ１０４、現像ローラ１０２上のトナーＴの塗布量および帯電量を規制するトナー規制手段である現像ブレード１０３、トナーＴを攪拌するとともにトナー供給ローラ１０４に供給する攪拌部材１０５等から構成されている。
【０００５】
現像ローラ１０２が接触する感光ドラム１００は剛体製とされ、現像ローラ１０２は弾性を有することが好ましい。また現像ブレード１０３は金属製のものが、非磁性トナーに帯電付与するのに好適に用いられる。
【０００６】
現像ブレード１０３により規制を受けたトナーＴは、現像ローラ１０２の回転にともない、感光ドラム１００と現像ローラ１０２とが当接した現像領域に搬送され、図示しない電源から現像ローラ１０２に直流の現像バイアスを印加することによって、鏡映力によって担持された現像ローラ１０２から感光ドラム１００の表面に形成された静電潜像にトナーを飛翔して付着、現像し、潜像をトナー像として可視化する。
【０００７】
現像に寄与せず、現像ローラ１０２の表面に残留したトナーは、現像ローラ１０２の回転にともない現像装置１０１内に戻され、トナー供給ローラ１０４を介して回収される。
【０００８】
現像装置１０１は、上記のように、基本的には、トナーＴとして絶縁性の非磁性１成分トナーを用いるものであり、トナー供給ローラ１０４から供給したトナーＴの現像ローラ１０２への担持は、トナー供給ローラ１０４と現像ローラ１０２との接触領域でトナーＴを摩擦帯電で生じる鏡映力によって行われる（磁性トナーの場合には、上記したように、トナーの担持は磁気力によって行われる）。またトナーＴの現像ローラ１０２への担持量（コート量）の調整は、現像ローラ１０２とトナー供給ローラ１０４との周速差によって行われる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上記したように、非磁性１成分現像装置１０１では、トナー供給ローラ１０４から供給したトナーＴの現像ローラ１０２へのコートは、トナー供給ローラ１０４と現像ローラ１０２との接触領域でトナーＴを摩擦帯電で生じる鏡映力によって行っているため、現像ローラ１０２へのトナーＴのコート量は、トナーの材質や現像ローラ１０２、トナー供給ローラ１０４の材質に依存するのみならず、これらの摺擦力に大きく依存するものとなっていた。
【００１０】
その結果、トナーの材質や現像ローラ１０２、トナー供給ローラ１０４の材質を最適化しても、現像ローラ１０２とトナー供給ローラ１０４間の摺擦力を低下させると、トナーの摩擦帯電量が低下して、現像ローラ１０２へのトナーコート量が減少し、現像後、画像を転写材に転写、定着した出力画像の濃度が低下する問題があった。
【００１１】
上記の画像濃度の低下は、現像装置１０１内のトナー残量が減少してくると著しくなる。つまり、攪拌手段１０５からのトナー供給ローラ１０４へ供給されるトナー量が減少し、トナー供給ローラ４によって現像ローラ１０２へ供給されるトナー量が減少するので、現像ローラ１０２上のトナーコート量が減って、画像濃度の低下が大きくなるのである。さらに、トナー供給ローラ１０４からの現像ローラ１０２へのトナーの供給が間に合わず、出力画像に後端部分ないし後半部分（現像方向後半部分である）で濃度薄が生じる。
【００１２】
これらの問題を解決するためには、チャージアップしないトナー材質を選定し、これに加えてトナー供給ローラ１０４の現像ローラ１０２への当接圧等を増加して、これらの間の摺擦力を増大し、摩擦帯電性を向上させる方法がある。しかし、チャージアップしないようなトナー材質を選定することは困難であり、またトナー供給ローラ１０４の現像ローラ１０２への当接圧の増加は、トナーの劣化を招き、現像装置の寿命短命化を招来する。
【００１３】
これに対して、特開昭６３−１８０９８３号公報では、現像ローラ１０２表面の凹凸を大きくして、上記の摺擦力によらずに、メカニカルな搬送力で現像ローラ上のトナー量を増加させる方法を開示している。しかし、同公報にも記載されているように、現像ローラ表面の凹凸は画像品質に影響を及ぼし、凹凸を大きするには限界がある。
【００１４】
本発明者らの検討によると、画像品質を損なわないためには、現像ローラ１０２表面の凹凸は表面粗さＲｍａｘで１５μｍ以下である必要があり、この表面粗さの領域では、メカニカルな搬送力で現像ローラ上のトナー量を十分に増加させることは難しい。さらに、このようなメカニカルな搬送は、現像ローラへのトナーの担持がトナーの帯電量にあまり依存しないため、現像ローラ上のトナーの帯電量分布が広くなり、トナーの帯電極性と逆極性の電荷を有する反転トナーが増加し、現像時に、非画像領域にトナーが付着する画像カブリ（反転カブリ）が増加するという新たな問題が生じる。
【００１５】
上記の特開昭６３−１８０９８３号には、現像ローラ上のトナー量を増加させる方法として、上記方法とは別な方法も開示している。この別な方法は、トナー供給ローラ１０４から現像ローラ１０２に向かってトナーが供給されるような電界を形成し、この電界でトナーを帯電させて電荷を付与し、現像ローラへのトナー供給量、コート量を増加させるもので、これにより、上記の問題点は全部解決されるとしていた。
【００１６】
しかしながら、この方法は、同公報にも開示されているように、現像ローラの抵抗を１０8〜１０13Ωｃｍにする必要がある。この抵抗領域の材質は、環境変動による抵抗値変動が起こりやすく、このため大量かつ安定に現像ローラを製造することが困難であった。
【００１７】
現像ローラ１０２の材質にもよるが、イオン導電性の現像ローラでは、高湿環境下の抵抗値が低湿環境下の抵抗値よりも２〜３オーダー程度低下する。高湿環境下で現像ローラの抵抗値が１０6Ωｃｍ程度まで低下すると、電圧を印加したトナー供給ローラ１０４（この場合、導電性である）から現像ローラ１０２へリーク電流が流れてしまい、上記の電界が減衰する問題が生じる。
【００１８】
この問題を解決するには、現像ローラ１０２の抵抗値を高湿下での低下分を考慮して、高湿下で１０8Ωｃｍ程度になるように設定する必要があり、これを低湿環境下での抵抗値で言うと、１０11Ωｃｍ程度となるように設定する必要がある。現像ローラの抵抗値の上限は１０13Ωｃｍ程度であり、これを超えると現像ローラ表面がチャージアップし、トナーの搬送性を阻害するなどして、現像性が著しく悪化する。
【００１９】
したがって、低湿から高湿までの全環境下で現像性を満足する現像ローラの最適な抵抗値は、環境条件をたとえば低湿環境下に置いて決定すると、１０11〜１０13Ωｃｍと大変狭いラチチュードにしなければならない。しかしながら、電子導電性材料の場合、このような狭い半導電領域の現像ローラを安定して製造することが難しい。つまり、上記特開昭６３−１８０９８３に開示されている方法は、現像ローラの材料選定およびその安定製造が困難であり、コスト上昇をもたらす。
【００２０】
以上を要するに、従来の現像装置では、トナー残量が減少してくると、現像ローラへのトナー供給不良、トナーコート不良により、出力画像の後端部分に大幅な濃度低下等が発生しており、これらの問題点を確実かつ安価に防止できる手段は存在しなかった。
【００２１】
本発明の目的は、非磁性１成分トナーを用いた現像装置において、トナー残量が減少しても、常に現像ローラ上に必要量のトナーを確保して、トナー劣化や画像後端の濃度薄等を発生することなく、良好に現像を行うことができ、高品質な出力画像を得ることを可能とした現像装置を提供することである。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
上記目的は本発明に係る現像装置にて達成される。要約すれば、本発明は、静電潜像が形成される像担持体と接触もしくは近接配置された回動する現像剤担持体と、前記静電潜像を現像する１成分現像剤を前記現像剤担持体に供給する、前記現像剤担持体と当接配置された回動する弾性体製の現像剤供給部材と、前記現像剤担持体上に担持された現像剤の量を規制する、前記現像剤供給部材よりも前記現像剤担持体の回動方向下流側で前記現像剤担持体に接触もしくは近接配置された現像剤量規制部材とを備えた現像装置において、
前記現像剤供給部材の上部に、これに非接触または接触して導電性の現像剤供給量調整手段を設置して、前記現像剤供給部材の上方に、前記現像剤担持体および現像剤供給量調整手段とで区画された現像剤を溜める領域を形成するとともに、前記現像剤量供給調整手段に、前記現像剤供給調整手段と前記現像剤担持体との間で前記現像剤の前記現像剤担持体方向への供給電界を形成し、且つ前記現像剤供給調整手段と前記現像剤供給手段との間で前記現像剤の前記現像剤供給手段方向への供給電界を形成する電圧を印加し、前記現像剤供給部材と前記現像剤担持体とは当接部においてそれぞれ逆方向に移動し、前記現像剤供給部材と前記現像剤担持体とは同電位としたことを特徴とする現像装置である。
【００２３】
本発明によれば、好ましくは、前記現像剤供給量調整手段を、前記現像剤供給部材の上部面を通る水平な接線に下側から交差して、前記接線の上側の領域に突出した態様で配置する。前記現像剤供給量調整手段を、導電性金属または導電性樹脂の棒状部材、もしくは前記現像剤供給部材側が導電性金属または導電性樹脂である棒状部材からなることができる。前記現像剤供給量調整手段を、横断面形状が矩形もしくは円形とすることができる。前記現像剤供給部材を発泡スポンジローラとすることができる。
【００２４】
また、前記現像剤供給部材を第１の現像剤供給部材として、これに前記現像剤を供給する回動する第２の現像剤供給部材を有し、前記第１の現像剤供給部材と第２の現像剤供給部材との間に、現像剤が通過する開口部を有する仕切り壁を有し、前記現像剤供給量調整手段により前記第１の現像剤供給部材から除去された前記第１の現像剤供給部材に付着していた現像剤に、前記開口部を通って前記第２の現像剤供給部材側に戻す流れを形成させるようにすることができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る実施例を図面に則して更に詳しく説明する。
【００２６】
実施例１
図１は、本発明の現像装置の一実施例を示す概略構成図である。
【００２７】
本実施例では、現像ローラを感光ドラムに接触配置した接触現像系の現像装置を例にとって説明するが、本発明は、現像ローラを感光ドラムに非接触に配置した非接触現像系の現像装置にも、適用することができる。
【００２８】
図１において、符号１００は像担持体である負極性の感光ドラムで、本実施例では、外径３００ｍｍのＯＰＣ感光体を用いた。この感光ドラム１００は図中Ｘ方向に所定の回転速度で回転駆動される。
【００２９】
本実施例の現像装置１は、大きく分けて、トナーホッパー部１ａと現像部１ｂとからなる。トナーホッパー部１ａと現像部１ｂとは、中央にトナー通路となる開口部１ｄを有する仕切り壁１ｃで仕切られている。この現像部１ｂの感光ドラム１００と対向した開口部に、現像剤担持体としての現像ローラ２が配置され、現像ローラ２は感光ドラム１００と当接して、図中Ｙ方向に所定の回転速度で回転駆動される。本実施例では、現像ローラ２は外径１６ｍｍのものを使用した。
【００３０】
この現像ローラ２は、アルミニウムやステンレス等の金属芯金上に弾性層を形成し、さらにその上に帯電付与層を形成してなっている。現像ローラ２の金属芯金には、トナーの帯電極性と同極性の現像電圧Ｖ１を印加する現像電源８が接続されている。
【００３１】
現像ローラ２の弾性層は、現像ローラ２の低硬度化を図るために、低硬度のＬＴＶシリコーンソリッドゴム、またはシリコーン樹脂もしくはウレタン樹脂もしくはＥＰＤＭ等の発泡スポンジを用いることができる。
【００３２】
弾性層に発泡スポンジを用いた場合には、そのスポンジ層表面に厚さ数ｍｍ以下程度のソリッド層を設けることが好ましい。これは、その上に設ける帯電付与層は厚さ数μｍ程度の薄層とするので、スポンジ層表面にソリッド層を設けないと、現像ローラ２の表面に下のスポンジ層表面の凹凸形状が現れてしまい、現像ローラ２の表面粗さＲｍａｘ（ＪＩＳＢ０６０１）が大きくなりすぎるからである。本発明では、表面粗さＲｍａｘの測定には、小坂研究所製の表面粗さ試験機ＳＥ−３０Ｈを使用した。
【００３３】
本発明者らの検討によると、現像ローラ２の表面粗さＲｍａｘは、一般に１５μｍ以下である必要があり、この数値を超えると、出力画像上に帯電付与層表面の凹凸形状が現われ、現像で得られる画像が非常にがさついた画像になってしまう。すなわち、スポンジ層表面に帯電付与層を設けた場合は、帯電付与層の表面粗さが、スポンジ層の空孔の粗さに倣ってしまうため、Ｒｍａｘが１５μｍ以下の平滑な表面をつくることは困難である。
【００３４】
これを防止するためには、スポンジ層からなる弾性層を用いる場合には、そのスポンジ層の表面にソリッド層を設ければよい。表面にソリッド層を設けても、その厚さを数ｍｍ以下にすること、およびスポンジ層が低硬度であること等により、現像ローラ２として低硬度の現像ローラ硬度を得ることが可能となる。
【００３５】
現像ローラ２の帯電付与層は、トナーに対しての高帯電付与性と感光ドラム１００との摺擦力を下げるために、その表面の動摩擦係数を下げる必要がある。この理由から、ポリアミド樹脂もしくはアクリル変性シリコーン樹脂等の帯電付与性の高い樹脂中に、フッ素系樹脂粒子、ポリアミド樹脂粒子等の離型性粒子を分散した材料で、帯電付与層を形成した。
【００３６】
上記の弾性層および帯電付与層はいずれも導電化されており、それらの材料には、カーボン粉末や金属等の導電性物質を分散、混合している。弾性層および帯電付与層の電気抵抗値は、体積抵抗率で１０3〜１０13Ωｃｍに調整されている。
【００３７】
現像ローラの抵抗値が１０3Ωｃｍを下回ると、感光ドラム１００にピンホールがあったときに、現像時、ピンホールに電流が集中し、現像電圧が降下して現像不能になる。一方、抵抗値が１０13Ωｃｍを上回ると、現像ローラ２に担持されたトナーがチャージアップしやすくなるため、現像ローラ２上のトナーのコート状態が不安定になり、またコート量の不足も生じる。また現像性が低下し、画像濃度の低下も生じる。
【００３８】
本実施例では、現像ローラ２の弾性層、帯電付与層とも、体積抵抗率１０5Ωｃｍとした。抵抗値が１０5Ωｃｍ程度の現像ローラは、カーボンブラック等の導電剤の添加量の許容範囲が広いので、比較的製造が容易であり、製造コストを低く抑えることができる。
【００３９】
本実施例では、ステンレスの芯金上に、弾性層として低硬度かつ導電性のＬＴＶ層を形成し、その表面に帯電付与層として、ポリアミド樹脂中にカーボンおよびポリアミド樹脂粒子を分散した導電性ポリアミド樹脂コート層を形成して、現像ローラ２を構成した。
【００４０】
この現像ローラ２の硬度はアスカー（Ａｓｋｅｒ）Ｃで約４０°、表面粗さはＲｍａｘで約１０μｍであり、Ｒｚ（ＪＩＳＢ０６０１）では約７μｍであった。
【００４１】
図１に示すように、現像ローラ２の芯金の両端の軸には侵入量規制コロ３が取り付けられており、本実施例では、このコロ３の外径を１５．５ｍｍとして、コロ３により現像ローラ２の感光ドラム１００への侵入量を２５０μｍ程度に設定した。
【００４２】
現像ローラ２の感光ドラム１００とは反対側の位置に、トナー供給ローラ４が設置されている。このトナー供給ローラ４は現像ローラ２と接触配置され、図中Ｚ方向に所定の回転速度で回転駆動される。本実施例では、後述するように、非磁性トナーＴとして球形で低融点な重合トナーを使用しており、このトナーを現像ローラ２の表面に供給するために、トナー供給ローラ４として、外径１６ｍｍ、硬度１０度（アスカーＣ）の絶縁性ウレタンスポンジローラを使用し、これを現像ローラ２に対する侵入量１００μｍ程度で接触配置させた。
【００４３】
トナー供給ローラ４の芯金には、現像ローラ２と同電位となるように、現像電源８が接続されている。
【００４４】
現像装置１のトナーホッパー部１ａにはトナー攪拌手段５が設置されており、この攪拌手段５は図の矢印Ｗ方向に回転して、ホッパー部１ａ内の非磁性トナーＴを攪拌しながら搬送し、トナーを仕切り壁１ｃの開口部１ｄを通って現像部１ｂに供給する。
【００４５】
現像装置１の現像ローラ２の上方位置には、現像剤量規制部材として現像ブレード６が設置され、この現像ブレード６は、トナー供給ローラ４よりも回転方向下流側の位置に所定の当接圧でカウンター方向に当接している。現像ブレード６は、現像ローラ２上に担持された非磁性トナーＴを規制して、所定量のトナー層に形成するとともに、摩擦帯電により所定量の摩擦帯電量を付与する。
【００４６】
現像ブレード６としては、リン青銅の薄板の、現像ローラ２との当接部にウレタンゴムやＬＴＶ等のトナーＴと逆極性の帯電特性を有する弾性体を設けたもの、この弾性体表面にトナーＴに対して帯電付与性が高くなるポリアミド樹脂等の樹脂をコーティングしたもの、あるいは、図１に示すように、先端部をＬ字状に折曲形成したステンレス薄板を用いることができる。このステンレス薄板の現像ブレードは、その先端の折曲部を現像ローラ２の表面に当接して使用する。
【００４７】
本実施例では、現像ブレード６によるトナーＴへの帯電付与性を高めたまま、現像ローラ２と現像ブレード６との間の摺擦力を可能な限り低下させるために、現像ブレード６として、上記の先端部を折曲形成したステンレス薄板を用いた。その厚さは１００μｍとし、現像ローラ２への折曲部の当接圧を線圧で約１５ｇ／ｃｍとした。
【００４８】
さて、本発明の特徴的なことは、図１に示すように、トナー供給ローラ４の上側の近傍に、導電性のトナー供給量調整手段７を設置したことである。このトナー供給量調整手段７は、図２に示すように、トナー供給ローラ４の上側に、現像ローラ２とトナー供給量調整手段７との間でトナー溜り領域Ａを形成するとともに、その領域Ａにトナー供給電界を発生させるためのものである。
【００４９】
本実施例では、トナー供給量調整手段７は、図３に示すように、基板７ａ上にステンレス板７ｂ設けた横断面が矩形で、トナー供給ローラ４の長手方向に伸びる板状体からなり、基板７ａは、現像装置１の筐体と同じ材質の樹脂（本実施例ではガラス繊維入りＡＢＳ樹脂）で形成した。トナー供給量調整手段７は、ステンレス板７ｂをトナー供給ローラ４側として、トナー供給ローラ４に非接触に配置する。トナー供給量調整手段７のステンレス板７ｂには、トナー供給電圧Ｖ２を印加する電源９が接続されている。
【００５０】
トナー供給電圧Ｖ２はトナーの帯電極性と同極性で、その絶対値が現像電圧Ｖ１（トナーと同極性）よりも大きく設定されている。このトナー供給電圧Ｖ２のトナー供給量調整手段７への印加により、トナー溜りＡにあるトナーを現像ローラ２方向へ付勢する電界を、トナー溜りＡの領域に形成することができる。しかも、トナー供給ローラ４は絶縁性であるので、トナー供給量調整手段７に電圧を印加しても、トナー供給ローラ４にリークして電流が流れる込む心配はなく、従来例で述べたトナー供給電界がリークによって減少する事態を防止できる。つまり、本発明は、低湿から高湿までの全環境下において、最適なトナー供給電界を維持可能となる。
【００５１】
また、現像ローラ２とトナー供給量調整手段７との間は非接触であるので、上記したように、現像ローラ２の近傍でトナー供給電界を発生させるにもかかわらず、現像ローラ２の抵抗を１０5Ωｃｍ程度とすることができ、製造容易なローラとすることができる。
【００５２】
トナー供給量調整手段７の配置場所は、形成するトナー溜りＡの大きさに応じて任意の位置に設定することができる。ただし、図２に示すように、トナー供給ローラ４の周方向上の上側の水平方向接線αに下側から交差して、接線αの上側の領域に突出した態様で配置することが好ましい。これによれば、トナーホッパー１ａ中のトナー残量が減少してきても、トナー供給量調整手段７の上部を通る水平線βの高さまで、トナー溜りＡを形成することができる。
【００５３】
これに対し、トナー供給量調整手段７を現像部１ｂの底面１ｅからトナー供給ローラ４の接線α（トナー供給ローラ４の高さ位置）までの、符号ｆで示す範囲に配置したのでは、トナー溜り形成効果はトナー供給量調整手段７を配置しないのと同じで、現像ローラ２とトナー供給ローラ４の接線α以下の狭い領域Ａ’にトナー溜りが限定されることになり、本発明の効果が減少する。
【００５４】
本現像装置１は、一般的な反転現像系の画像形成装置（たとえばＬＢＰ、ＬＥＤ等のページプリンター）に好適に用いることができる。本実施例では、感光ドラム１００の帯電電位を−６５０Ｖ、感光ドラム１００上の露光部の電位を−１００Ｖ、現像ローラ２に印加する現像電圧Ｖ１をＤＣ−３５０Ｖ、トナー供給量調整手段７に印加するトナー供給電圧Ｖ２を−５００Ｖとした画像出力条件で画像形成し、画像評価を行った。これについては後述する。
【００５５】
つぎに本発明で用いた非磁性１成分トナーＴについて説明する。本実施例では、低融点で球形で、転写性、定着性に優れる重合トナーを用いた。トナーの球形度合いはトナーの形状係数ＳＦ−１、ＳＦ−２を用いて示すことができる。
【００５６】
本発明では、形状係数ＳＦ−１、ＳＦ−２とは、日立製作所製ＦＥ−ＳＥＭ（Ｓ−８００）を用い、トナーの粒子像を無作為に１００個サンプリングし、その画像情報をインターフェースを介してニコレ社製の画像解析装置（Ｌｕｚｅｘ３）に導入して解析を行い、下式より求められる値と定義した。
【００５７】
ＳＦ−１＝｛（ＭＸＬＮＧ）2／ＡＲＥＡ｝×（π／４）×１００
ＳＦ−２＝｛（ＰＥＲＩ）2／ＡＲＥＡ｝×（π／４）×１００
ただし、ＭＸＬＮＧ：絶対最大長、ＡＲＥＡ：トナー投影面積、
ＰＥＲＩ：周長
このトナーの形状係数ＳＦ−１はトナーの球形度合いを示し、これが１４０より大きいと、球形から徐々に不定形となる。ＳＦ−２はトナー表面の凹凸度合いを示し、これが１２０より大きいとトナー表面の凹凸が顕著になる。
【００５８】
本発明で使用する非磁性トナーＴは、重量平均粒径が３〜１０μｍで、形状係数ＳＦ−１が１００〜１４０、ＳＦ−２が１００〜１２０の範囲のものが好ましい。本実施例では、重量平均粒径が７μｍ、ＳＦ−１が１３０、ＳＦ−２が１２０の負極性の非磁性トナーを用いた。
【００５９】
トナーの重量平均粒径は種々の方法によって測定することができるが、本発明では、コールカウンター社製のマルチサイザーを測定に用いた。
【００６０】
つぎに、本実施例の現像装置の動作原理および効果について、図４および図５を用いて説明する。図４および図５は、トナー供給ローラ近辺でのトナーの流れを示す説明図で、図４は本実施例の現像装置の場合、図５は従来の現像装置の場合である。
【００６１】
従来の現像装置では、攪拌手段５によって搬送されたトナーＴは、図５中、矢印Ｅ１で示す経路をたどって現像部１ｂに供給されるが、トナー供給量調整手段７がないので、トナーホッパー１ａ内のトナー残量が減少していると、矢印Ｅ３に示すように、大半のトナーが再びトナーホッパー１ａ内に逆流してしまい、矢印Ｅ２に示すように、わずかな量のトナーが現像ローラ２の近傍に供給されるだけである。このため、図５に示すように、現像ローラ２とトナー供給ローラ４との間には、トナー溜りは大きく形成されず、狭い領域のトナー溜りＡ’が形成されるのみである。
【００６２】
このため、従来装置では、トナーホッパー１ａ中のトナー残量が減少してくると、現像ローラ２へのトナー供給不良が生じ、出力画像は後端濃度が薄くなり、トナーホッパー１ａ内にトナーがまだ残っているにもかかわらず、現像装置がトナー切れを起こし、現像装置寿命が尽きることになった。この濃度薄は、トナー供給ローラ４と現像ローラ２との間の摺擦力を低下させると、さらに顕著になる。これは、元々、現像ローラ２へ供給されるトナー量が低下していることに加えて、トナー溜りＡ’におけるトナーの摩擦帯電が減少して、トナー自身の帯電量が低下するため、現像ローラ２へ鏡映力によって担持されるトナー量が減少するからである。
【００６３】
これに対し、本実施例では、トナー供給量調整手段７を設けたので、図４に示すように、攪拌手段５によってトナーホッパー１ａから現像部１ｂに供給されるトナーＴは、トナー供給量調整手段７によってトナーホッパー１ａへの逆流が防止され、トナー供給ローラ４上に、現像ローラ２とトナー供給量調整手段７との間でトナー溜りＡを大きく形成でき、トナー溜りＡに所定のトナー量を確保することができる。このため、トナーホッパー１ａ中のトナー残量が少なくなっても、現像ローラ２への供給するトナー量を多くできる。これに加えて、トナー供給量調整手段７に電圧Ｖ２を印加して発生したトナー供給電界、トナー供給ローラ４の回転動作によるトナーの供給があるので、現像ローラ２へ十分なトナー量を供給して、担持させることができる。
【００６４】
その結果、トナーホッパー１ａ中のトナー残量がさらに少なくなるまで、現像ローラ２上に十分なトナーを担持して、良好な現像を行うことができ、現像装置の寿命を延ばすことができる。また現像ローラ２とトナー供給ローラ４との摺擦力の低下によりトナーの帯電量が減少しても、現像ローラ２上に十分なトナー量が確保できるので、現像ローラ２とトナー供給ローラ４間の摺擦力を低減することができ、トナーの劣化を少なくすることができる。その点からも、現像装置の寿命を延ばすことができる。
【００６５】
以上説明したように、本実施例によれば、非磁性１成分トナーを使用して現像するに際し、抵抗値的に製造容易な現像ローラを用いることができ、またトナーホッパー内のトナー残量が少なくなっても、現像ローラとトナー供給ローラとの間の摺擦力を高めることをせずに、常に現像ローラ上に必要量のトナーを確保して、現像ローラに十分なトナーを供給して担持させることができ、出力画像後端の濃度薄を生じることなく良好に現像を行って、高品質な出力画像を安定して得ることができる。また摺擦力を高めなくてよいので、トナーの劣化を防止して、現像装置の寿命を延ばすことができる。
【００６６】
実施例２
図６は、本発明の現像装置の他の実施例を示す断面図である。
【００６７】
図１に示した実施例１では、トナー量供給調整手段７は、図３に示すように、基板７ａとステンレス板７ｂとからなる断面矩形の棒状体としたが、本実施例では、図７に示すように、断面矩形の導電性金属単体製棒状体からなるトナー量供給調整手段１０を用いた。具体的にはステンレス板を使用した。またこのトナー量供給調整手段１０は、効果をより高くするために、トナー供給ローラ４に当接した。本実施例のその他の構成は実施例１と基本的に同じで、図６において図１に付した符号と同一の符号は同一の部材を示す。
【００６８】
本実施例によれば、実施例１の効果に加え、以下のような新な効果が生じる。トナー供給量調整手段１０をトナー供給ローラ４に接触配置すると、トナー供給ローラ４が現像ローラ２の表面から剥ぎ取って付着した現像残りトナーを、トナー供給量調整手段１０によりトナー供給ローラ４から除去することができる。
【００６９】
このとき、図８に示すように、現像装置の仕切り壁１ｃの開口部１ｄを、トナー供給量調整手段１０のトナー供給ローラ４への当接位置より下の位置まで開口させていると、トナー供給ローラ４から除去した現像残りトナーが、図１０中、矢印Ｆ１、Ｆ２に示した経路をたどって、現像部１ｂからトナーホッパー１ａへ循環し、トナーホッパー１ａに回収することができる。
【００７０】
このため、現像ローラ２とトナー供給ローラ４との摺擦領域の上流側において、剥ぎ取り時に摩擦熱を受けた現像残りトナーを、トナーホッパー１ａ中で冷却することが可能となる。その結果、実施例１に比べて、現像残りトナーの蓄熱を防止でき、蓄熱によるトナーの劣化を防止することが可能となる。したがって、本実施例では、トナーの劣化に関して現像装置１の寿命をさらに向上することができる。
【００７１】
実施例３
実施例１および２のトナー供給量調整手段７、１０は、横断面が矩形の棒状体を用いたが、本実施例では、横断面が円形の棒状体を用いた。その他の構成は、実施例１もしくは実施例２と基本的に同じにした。
【００７２】
本実施例では、具体的には、図９に示すように、樹脂棒１１ａを支持体として、その外周面上に導電性樹脂１１ｂをコーティングしたトナー量供給調整手段１１を用いた。図１０のように、ステンレス等の円形金属棒からなるトナー量供給調整手段１２を用いることもできる。
【００７３】
このようなトナー供給量調整手段１１によれば、トナー供給ローラとトナー供給量調整手段との対向領域において、そこを移動するトナーに対する負荷を低減することができ、この対向領域でのトナー劣化を大幅に抑制することができる。
【００７４】
特に図６に示した実施例２と同じように、トナー供給量調整手段１１をトナー供給ローラ４に接触させる場合、トナー供給量調整手段１１のトナー供給ローラ４への当接面が曲面になっていると、この当接領域における当接圧を分散することができる。
【００７５】
したがって、本実施例によれば、トナー供給ローラ４からトナーを当接領域で除去するときのトナーの受ける圧力を大幅に低減して、実施例２で示したトナー劣化防止効果をさらに向上することができる。図１０のトナー量供給調整手段１２によっても、本実施例の効果を得ることができる。
【００７６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、非磁性１成分トナーを用いた現像装置において、トナー残量が減少しても、常に現像ローラ上に必要量のトナーを確保して、トナー劣化や画像後端の濃度薄等を発生することなく良好に現像を行って、高品質な出力画像を得ることができ、また現像装置の寿命を延ばすことができる。さらに、製造容易な抵抗領域を有する現像ローラを用いることができるので、コスト的にも有利となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の現像装置の一実施例を示す断面図である。
【図２】図１の現像装置のトナー供給ローラに対し設置したトナー供給量調整手段の設置位置を示す説明図である。
【図３】図２のトナー量供給調整手段を示す断面図である。
【図４】図１の現像装置のトナー供給ローラ近辺でのトナーの流れを示す説明図である。
【図５】従来の現像装置のトナー供給ローラ近辺でのトナーの流れを示す説明図である。
【図６】本発明の現像装置の他の実施例を示す断面図である。
【図７】図６の現像装置のトナー供給ローラに対して設置したトナー量供給調整手段を示す断面図である。
【図８】図６の現像装置のトナー供給ローラ近辺でのトナーの流れを示す説明図である。
【図９】本発明のさらに他の実施例で使用したトナー量供給調整手段を示す断面図である。
【図１０】本発明で使用可能なトナー量供給調整手段のさらに他の例を示す断面図である。
【図１１】従来の現像装置を示す断面図である。
【符号の説明】
１      現像装置
１ａ    トナーホッパー
１ｂ    現像部
２      現像ローラ
４      トナー供給ローラ
６      現像ブレード
７、１０、１１、１２  トナー供給量調整手段
９      トナー供給電源
１００  感光ドラム
【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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