(57)【要約】【課題】長期にわたって安定した現像特性、転写特性、クリーニング特性を維持し、異常画像の発生のない画像形成装置を提供する。【解決手段】現像ユニット３１には、トナーカートリッジ３２から補給されたトナーを溜める現像ホッパ３１１と、現像ホッパ３１１にあるトナーをトナー供給部材３１ｂに送る搬送パドル３１ｄと、送られたトナーを現像ローラ３１ａに供給する供給ローラ３１ｂと、現像ローラ３１ａ上のトナーを規制してトナー層を形成する規制ローラ３１ｃと、規制ローラ３１ｃによって規制されたトナー層を現像ローラ３１ａに接触して現像する現像ローラ３１ａから構成されていて、さらに、現像ローラ３１ａの周囲に接触して、現像ローラ３１ａの回転方向の下流から上流方向に、規制ローラ３１ｃ、供給ローラ３１ｂ、潤滑剤除去ローラ３１ｅが配置されている一成分現像装置を用いる。【選択図】      図３
2009192700.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
潜像を形成する像担持体と、
像担持体表面に均一に帯電する帯電装置と、
帯電した像担持体表面を露光し潜像を形成する露光装置と、
像担持体にトナー担持体を接触させて、像担持体に形成された潜像にトナーを供給して現像する接触一成分現像装置と、
像担持体のトナー像を直接記録媒体に転写もしくは、中間転写体に転写した後記録媒体に転写する転写装置と、
像担持体又は中間転写体に残留したトナーを除去するクリーニング装置と、
記録媒体上のトナー像を定着させる定着装置とを備え、さらに、
前記像担持体に潤滑剤を塗布する手段を有した画像形成装置において、
前記接触一成分現像装置は、
現像ユニットにトナーを補給するトナーカートリッジを配列して構成され、
前記現像ユニットは、
トナーカートリッジから補給されたトナーを溜める現像ホッパと、
現像ホッパにあるトナーをトナー供給部材に送る搬送パドルと、
送られたトナーをトナー担持体に供給するトナー供給部材と、
トナー担持体上のトナーを規制してトナー層を形成するトナー層厚規制部材と、
トナー層厚規制部材によって規制されたトナー層を像担持体に接触して現像するトナー担持体から構成されていて、さらに、
前記トナー担持体の周囲に接触して、該トナー担持体の回転方向の下流から上流方向に、トナー層厚規制部材、トナー供給部材、潤滑剤除去部材が配置されている
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
請求項１に記載の画像形成装置において、
前記接触一成分現像装置は、
トナーカートリッジと現像ユニットとの間でトナーを通過させる連通口と、
その通過させるトナー量を制御するために現像ホッパ側内面に制御弁を備える
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の画像形成装置において、
前記潤滑剤除去部材は、スポンジローラで構成し、その表面の発泡セルの径を０．１ｍｍ〜２ｍｍの範囲にある
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかに記載の画像形成装置において、
前記潤滑剤除去部材表面に、前記現像ホッパ内のトナーを供給する
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかに記載の画像形成装置において、
前記潤滑剤除去部材表面に当接する潤滑剤除去当接部材を設ける
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】
請求項5に記載の画像形成装置において、
前記潤滑剤除去部材表面と、前記潤滑剤除去当接部材の当接部に、前記現像ホッパ内のトナーを供給する
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項７】
請求項３ないし６のいずれかに記載の画像形成装置において、
前記トナー担持体の回転方向に対して、前記潤滑剤除去部材の回転方向が、それらの当接部において逆方向（カウンター方向）となるように、潤滑剤除去部材を回転させ、さらに、潤滑剤除去部材の周速が、トナー担持体の周速に対して０．５〜２倍速の周速比とする
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項８】
請求項３ないし６のいずれかに記載の画像形成装置において、
前記トナー担持体の回転方向に対して、前記トナー供給部材の回転方向が、それらの当接部において逆方向（カウンター方向）であり、かつ、前記トナー担持体の回転方向に対して、前記潤滑剤除去部材の回転方向が、それらの当接部において同方向（連れ周り方向）となるように、潤滑剤除去部材を回転させ、さらに、潤滑剤除去部材の周速が、トナー担持体の周速に対して１．１〜３倍速の周速比とする
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項９】
請求項１ないし６のいずれかに記載の画像形成装置において、
前記トナー担持体から前記潤滑剤除去部材にトナーが移動する電界を形成するために、前記トナー担持体と前記潤滑剤除去部材の間に、電圧を印加する電圧印加手段を設ける
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項１０】
請求項１ないし６のいずれかに記載の画像形成装置において、
前記現像装置に用いるトナーの外添剤の添加剤量が、トナーに対して、１．２重量部から７重量部の間である
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項１１】
請求項１ないし６のいずれかに記載の画像形成装置において、
前記潤滑剤除去部材の下方にトナー攪拌部材を設ける
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、複写機、プリンタ、ＦＡＸなどの画像形成装置に係り、詳しくは接触一成分現像装置を用いる静電複写プロセスによる画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、オフィスにおけるＯＡ化、カラー化が一段と進み、従来の文字のみからなる原稿の複写だけではなく、パーソナルコンピュータで作成したグラフ等を含む原稿をプリンタにて出力し、プレゼンテーション用の資料等として多数枚複写する機会が増している。プリンタ出力画像は、ベタ画像、ライン画像、ハーフトーン画像が多く、それにともない画像品質に求められる市場の要求が変化しつつあり、また、高信頼性等の要求も更に高まっている。
電子写真、静電記録、静電印刷等の電子写真方式に使用される現像剤は、その現像工程において、例えば、静電潜像が形成されている像担持体（代表的には、感光体）に一旦付着され、次に転写工程において感光体から転写紙等の転写媒体に転写された後、定着工程において紙面に定着される。その際、像担持体上に形成される静電潜像を現像するための現像剤としては、キャリアとトナーから成る二成分系現像剤及び、キャリアを必要としないでトナーのみからなる一成分系現像剤（磁性トナー、非磁性トナー）が知られている。二成分系現像剤は、トナー粒子がキャリア表面に付着することにより現像剤が劣化し、また、トナーのみが消費されるため現像剤中のトナー濃度が低下するので、キャリアとトナーとの混合比を一定割合に保持しなければならず、そのため現像装置が大型化するといった欠点がある。一方、一成分系現像剤は、装置の小型化が可能等の利点を有しており、あらゆる環境下（低温低湿、高温高湿）での使用が容易であるなどの理由から現像方式の主流になりつつある。
【０００３】
ところで、一成分系現像剤は、磁性トナーを用いる磁性一成分現像剤と、非磁性トナーを用いる非磁性一成分現像剤とに分類される。磁性一成分現像剤を用いる磁性一成分現像方式は、内部にマグネットなどの磁界発生手段を設けた現像ローラを用いて、マグネタイトなどの磁性体を含有する磁性トナーを保持し、層厚規制部材により、薄層化し現像するもので、近年小型プリンタなどで多数実用化されている。
これに対して、非磁性一成分剤を用いる非磁性一成分現像方式は、トナーが磁気力を持たないため、現像ローラにトナー補給ローラなどを圧接して現像ローラ上にトナーを供給し、静電気的に保持させ、層厚規制部材により、薄層化して現像するものであり、有色の磁性体を含有しないためカラー化に対応できるという利点があり、また現像ローラにマグネットを用いないため、装置のより軽量化、低コスト化が可能となり、近年小型フルカラープリンタ等で実用化されている。しかしながら、一成分現像方式では、未だ改善すべき課題が多いのが現状である。
【０００４】
二成分現像方式では、トナーの帯電、搬送手段としてキャリアを用い、トナーとキャリアは現像装置内部において十分撹拌、混合された後現像ローラに搬送され現像に供されるため比較的長時間の使用においても安定した帯電、搬送を持続することが可能であり、また、高速の現像装置にも対応しやすい。これに比べ、一成分現像方式ではキャリアのような安定した帯電、搬送手段がないため、長時間使用や高速化による帯電、搬送不良が起こりやすい。
特に、非一成分現像方式は現像ローラ上へトナーを搬送した後、層厚規制部材にてトナーを薄層化させて現像するが、トナーと現像ローラ又は層厚規制部材などの摩擦帯電部材との接触・摩擦帯電時間が非常に短いため、キャリアを用いた二成分現像方式より低帯電、逆帯電トナーが多くなりやすい。また、少なくとも１つのトナー搬送部材によってトナーを搬送し、かつ、搬送されたトナーによって像担持体に形成された静電潜像を現像する手段が採られているが、その際、トナー搬送部材表面のトナーの層厚は極力薄くしなければならない。このために、層厚規制部材による押圧力を受けるために、トナー表面に外添された外添剤のトナー内部への埋没が激しく、トナーの帯電性、流動性が大きく低下するという不具合がある。
ここで、従来の一成分現像装置の例としては、特許文献１及び２に記載されている図１０、図１１のような構成例が知られている。
【０００５】
また、一方、近年、モノクロ及びフルカラーの画像形成装置において、寿命の向上や異常画像の低減のために、像担持体（感光体や中間転写体）にステアリン酸亜鉛などの潤滑材を塗布する機構を有するものが提示されてきている。すなわち、像担持体に潤滑剤の微粉を塗布し、像担持体表面に潤滑剤層を形成することで、像担持体のトナーフィルミングを防止したり、像担持体から転写紙等の記録媒体への転写性を向上させたり、クリーニング性の向上、及びクリーニングブレードの磨耗を低減して高寿命化を図ることができる。
そのような、潤滑剤塗布の従来例としては、特許文献３では、初期の潤滑剤塗布量が過剰とならないよう、潤滑剤の塗布部材に接触する面積を変化させる等の方法を提示している。
また、特許文献４では、潤滑剤塗布ムラによるベタ白抜けやフィルミングを防止するためにトナーに潤滑剤を予め添加しておく方法を提示している。
特許文献５では、高画質化に伴うトナーの小粒径化に対して、潤滑剤塗布装置が大型化・複雑化しない簡略な潤滑剤塗布方法を提案している。
以上の例は、上で述べた目的のために潤滑剤を像担持体に塗布する機構を設けているが、塗布のばらつきや、それによる副作用を抑える為の方法を述べている。
当然像担持体等の寿命を延ばし、転写やクリーニングの特性の安定化を図るためには、潤滑剤は適正な量に塗布されることが望ましい事は、当然の要求事項であり、従来例においては潤滑剤の塗布機構でその工夫を行ってきた。
しかし、一方、上記の接触現像タイプの一成分現像装置を用いた画像形成装置においては、現像装置のトナー担持体である現像ローラが像担持体、特に感光体に直接接触するために、感光体表面に塗布された上記潤滑剤が、現像ローラ表面のトナーを介して、現像ローラ表面に付着して、現像ユニット側に取り込まれることが分かっている。
特許文献６では、この潤滑剤の取り込みを利用して、現像ローラ表面に潤滑剤を付着塗布してトナーフィルミングが起きるのを防止する方法を提示している。
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−１６２８１７号公報
【特許文献２】特開２００６−２０８６７３号公報
【特許文献３】特開２００２−３６５９７３号公報
【特許文献４】特開２００３−２６３０６９号公報
【特許文献５】特開２００４−３５４６９５号公報
【特許文献６】特開２００５−２５０３４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、低コスト・小型化のメリットのある接触一成分現像装置を用い、感光体やクリーニング装置を長寿命・安定化させる潤滑剤塗布装置を設けた上記従来技術に基づく画像形成装置において、以下の検討を行った。
感光体に塗布された潤滑剤の量を変化させて、特許文献１の構成からなる一成分現像装置において、現像ローラのフィルミングの発生状況と、潤滑剤を現像ローラ表面や、トナーに付着させて現像ユニット内に取り込んだことによる副作用の発生状況を調べたところ、潤滑剤塗布をしない条件では現像ローラフィルミングが早期に発生し、潤滑剤塗布量を一定量ａに増加するまで、フィルミングを抑えられなかった。
さらに、潤滑剤の塗布量を増加させていって、潤滑剤塗布量が一定量ｂ（ｂ＞ａ）を超えると、現像ローラのトナー搬送力が低下して、現像ローラ上のトナー量が少なくなって、画像濃度が低下する減少や、潤滑剤によりトナーと現像ローラの摩擦帯電、トナーとトナー層厚規制部材との摩擦帯電が阻害されて、地汚れや濃度ムラ、転写不良が発生するという結果が得られた。
しかも、それらの問題が発生する潤滑剤の塗布量の限界量ｂが、クリーニング性を保証するために必要な潤滑剤の塗布量ｃ１や、クリーニングの磨耗を低減するために必要な潤滑剤の塗布量ｃ２よりも少ない塗布量である事が判明した。（ｂ＜ｃ１、ｂ＜ｃ２）
すなわち、図１０および図１１に示すように、接触一成分現像装置を有する画像形成装置においては、潤滑剤塗布量を上記限界量ｂに設定した場合、現像ローラフィルミングの発生は回避できてもクリーニング性や、クリーニングブレードの寿命を延ばすことができず、さらに現像トナー搬送量の低下が経時で発生してしまう事から、十分高寿命な画像形成装置を得ることができない。
仮に、クリーニング性を維持するためにｃ１やｃ２の潤滑剤塗布量を選択した場合には、現像トナー搬送量の低下が早期に発生してしまい、不鮮明な画像（かすれ画像）となる問題を引き起こしやすくなる。
ここで、現像ローラ表面に潤滑剤を取り込む量は、現像トナー量が多いほど、すなわち現像動作時に現像ローラから感光体へトナーが多く移動する方が、取り込み量が少なくなることが判明している。
【０００８】
したがって、画像面積率が高い画像を取る頻度が高いほど、上記潤滑剤の取り込み量を抑えることができるが、ユーザーが高面積画像ばかり出力すると言う訳にもいかず、少しでも潤滑剤の取り込み量を減らすために、低面積画像を多く出力した後に、一定面積率に対する不足分を非画像形成時にトナーを消費する方法をとられる場合もある。
たとえば、常に６％以上の面積率の画像を取り続けていたら、上記潤滑剤の取り込み量が抑えられ、不鮮明な画像（かすれ画像）の発生を防止できるトナー消費の下限値とすると、それより少ない画像面積である主にテキストで構成される画像面積３％程度の画像を出し続けた場合、差分の３％分のトナーを、非画像形成時に現像ローラから感光体へ消費することで潤滑剤の取り込み量を抑制することができる。
しかし、この方法では本来印字に使用できるトナーを無駄に消費することになり、装置を使用するユーザーにとっても、装置を提供するメーカーにとっても、相互に不利益が発生する。
【０００９】
そこで、本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、その課題は、長期にわたって安定した現像特性、転写特性、クリーニング特性を維持し、異常画像の発生のない画像形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決する手段である本発明の特徴を以下に挙げる。
本発明の画像形成装置は、潜像を形成する像担持体と、像担持体表面に均一に帯電する帯電装置と、帯電した像担持体表面を露光し潜像を形成する露光装置と、像担持体にトナー担持体を接触させて、像担持体に形成された潜像にトナーを供給して現像する接触一成分現像装置と、像担持体のトナー像を直接記録媒体に転写もしくは、中間転写体に転写した後記録媒体に転写する転写装置と、像担持体又は中間転写体に残留したトナーを除去するクリーニング装置と、記録媒体上のトナー像を定着させる定着装置とを備え、さらに、前記像担持体に潤滑剤を塗布する手段を有した画像形成装置において、前記接触一成分現像装置は、現像ユニットにトナーを補給するトナーカートリッジを配列して構成され、前記現像ユニットは、トナーカートリッジから補給されたトナーを溜める現像ホッパと、現像ホッパにあるトナーをトナー供給部材に送る搬送パドルと、送られたトナーをトナー担持体に供給するトナー供給部材と、トナー担持体上のトナーを規制してトナー層を形成するトナー層厚規制部材と、トナー層厚規制部材によって規制されたトナー層を像担持体に接触して現像するトナー担持体から構成されていて、さらに、前記トナー担持体の周囲に接触して、該トナー担持体の回転方向の下流から上流方向に、トナー層厚規制部材、トナー供給部材、潤滑剤除去部材が配置されていることを特徴とする。
また、本発明の画像形成装置は、さらに、前記接触一成分現像装置は、トナーカートリッジと現像ユニットとの間でトナーを通過させる連通口と、その通過させるトナー量を制御するために現像ホッパ側内面に制御弁を備えることを特徴とする。
また、本発明の画像形成装置は、さらに、前記潤滑剤除去部材は、スポンジローラで構成し、その表面の発泡セルの径を０．１ｍｍ〜２ｍｍの範囲にあることを特徴とする。
また、本発明の画像形成装置は、さらに、前記潤滑剤除去部材表面に、前記現像ホッパ内のトナーを供給することを特徴とする。
また、本発明の画像形成装置は、さらに、前記潤滑剤除去部材表面に当接する潤滑剤除去当接部材を設けることを特徴とする。
また、本発明の画像形成装置は、さらに、前記潤滑剤除去部材表面と、前記潤滑剤除去当接部材の当接部に、前記現像ホッパ内のトナーを供給することを特徴とする。
また、本発明の画像形成装置は、さらに、前記トナー担持体の回転方向に対して、前記潤滑剤除去部材の回転方向が、それらの当接部において逆方向（カウンター方向）となるように、潤滑剤除去部材を回転させ、さらに、潤滑剤除去部材の周速が、トナー担持体の周速に対して０．５〜２倍速の周速比とすることを特徴とする。
また、本発明の画像形成装置は、さらに、前記トナー担持体の回転方向に対して、前記トナー供給部材の回転方向が、それらの当接部において逆方向（カウンター方向）であり、かつ、前記トナー担持体の回転方向に対して、前記潤滑剤除去部材の回転方向が、それらの当接部において同方向（連れ周り方向）となるように、潤滑剤除去部材を回転させ、さらに、潤滑剤除去部材の周速が、トナー担持体の周速に対して１．１〜３倍速の周速比とすることを特徴とする。
また、本発明の画像形成装置は、さらに、前記トナー担持体から前記潤滑剤除去部材にトナーが移動する電界を形成するために、前記トナー担持体と前記潤滑剤除去部材の間に、電圧を印加する電圧印加手段を設けることを特徴とする。
また、本発明の画像形成装置は、さらに、前記現像装置に用いるトナーの外添剤の添加剤量が、トナーに対して、１．２重量部から７重量部の間であることを特徴とする。
また、本発明の画像形成装置は、さらに、前記潤滑剤除去部材の下方にトナー攪拌部材を設けることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
上記課題を解決する手段である本発明によって、以下のような特有の効果を奏する。
本発明の画像形成装置は、低コスト・小型化のメリットのある接触一成分現像装置を用い、感光体やクリーニング装置を長寿命・安定化させる潤滑剤塗布装置を設けて画像を安定化させる一方、現像装置への潤滑剤の取り込みによる、現像ローラ上のトナー層への影響をおさえて、トナー層の付着量を長期にわたり安定化して、低コストでかつ長寿命にすることができる。
また、本発明の画像形成装置は、さらに、現像装置内のトナーの循環性を高めることによって、トナーの劣化や現像ローラの特性低下を抑えられ、現像装置への潤滑剤の取り込みによる、現像ローラ上のトナー層への影響をおさえて、トナー層の付着量を長期にわたり安定化させ、低コストでかつ長寿命にすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下に、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。なお、いわゆる当業者は特許請求の範囲内における本発明を変更・修正をして他の実施形態をなすことは容易であり、これらの変更・修正はこの特許請求の範囲に含まれるものであり、以下の説明はこの発明における最良の形態の例であって、この特許請求の範囲を限定するものではない。
【００１３】
図１は、本発明の一実施形態の画像形成装置の構成を示す概略図である。
この画像形成装置１は、感光体ユニット１０、書き込み光学ユニット２０、現像ユニット３０、中間転写ユニット４０、２次転写ユニット５０、定着ユニット６０、両面印刷用紙反転ユニット７０等で構成されている。そして、黒（以下、Ｂｋという）、シアン（以下、Ｃという）、マゼンタ（以下、Ｍという）、イエロー（以下、Ｙという）のカラー画像を感光体ユニット１０の感光体ベルト１１上に順次顕像化し、これらを重ね合わせて最終的な４色フルカラー画像を形成する。感光体ベルト１１の周りには、感光体クリーニング装置１２、帯電ローラ１３、複数の現像装置３０、中間転写ユニット４０の中間転写ベルト４１などが配置されている。感光体ベルト１１は、駆動ローラ１４、１次転写対向ローラ１５、張架ローラ１６間に張架され、駆動モータによって回転する。また、上記書き込み光学ユニット２０は、カラー画像データを光信号に変換して、各色画像に対応した光書き込みを行い、感光体ベルト１１に静電潜像を形成する。この書き込み光学ユニット２０は、光源としての半導体レーザ２１、ポリゴンミラー２２、３つの反射ミラー２３などで構成されている。
【００１４】
また、上記現像装置３０は、画像形成装置１本体の下側から順に、黒トナーを収容したＢｋ現像装置３０Ｋ、シアントナーを収容したＣ現像装置３０Ｃ、マゼンタトナーを収容したＭ現像装置３０Ｍ、イエロートナーを収容したＹ現像装置３０Ｙとなっている。ここでは、さらに、各現像装置３０を図中左右方向に移動させ感光体ベルト１１に対し、接離動作を行う接離機構（図示せず）を備える。
現像装置３０内のトナーは所定の極性に帯電され、現像ローラ３１ａには、現像バイアス電源によって現像バイアスが印加され、現像ローラ３１ａが感光体ベルト１１に対して所定電位にバイアスされている。また、接離機構は、モータから各現像装置３０に駆動を伝達するための図示しない電磁クラッチがオンになるとその駆動力で現像装置３０を感光体ベルト１１側に移動させるようになっている。現像時には、現像装置３０のうち選択されたいずれか一つが移動し、感光体ベルト１１に当接する。一方、電磁クラッチをオフにして駆動伝達を解除すると感光体ベルト１１に当接していた現像装置が感光体ベルト１１から離間する方向に移動する。
画像形成装置１本体の待機状態では、現像装置３０Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙも感光体ベルト１１と離間した位置にセットされており、画像形成動作が開始されると、カラー画像データに基づきレーザ光による光書き込み、静電潜像の形成が開始される（以下、Ｂｋ画像データによる静電潜像をＢｋ静電潜像という。Ｃ、Ｍ、Ｙについても同様）。このＢｋ静電潜像の先端部から現像可能とすべくＢｋ現像位置に静電潜像先端部が到達する前に、Ｂｋ現像ローラ３１ａを回転開始して、Ｂｋ静電潜像をＢｋトナーで現像する。そして、以後、Ｂｋ静電潜像領域の現像動作が続行されるが、Ｂｋ静電潜像後端部がＢｋ現像位置を通過した時点で、Ｋ現像装置３０Ｋが感光体ベルト１１から離間し、次の色の現像に備えて該当する色の現像装置３０が感光体ベルト１１に当接する。これは少なくとも、次の画像データによる静電潜像先端部が現像位置に到達する前に完了される。
【００１５】
また、上記中間転写ユニット４０は、中間転写ベルト４１、ベルトクリーニング装置４２、位置検出用センサ４３などで構成されている。中間転写ベルト４１は駆動ローラ４４、１次転写ローラ４５、２次転写対向ローラ４６、クリーニング対向ローラ４７及びテンションローラ４８に張架されており、図示しない駆動モータによりに駆動制御される。中間転写ベルト４１端部の非画像形成領域には複数の位置検出用マークが設けられており、これらの位置検出用マークのうちのいずれか一つを位置出用センサ４３で検出し、この検出タイミングで画像形成を開始する。また、ベルトクリーニング装置４２は、クリーニングブラシ４２ａ、接離機構等で構成されており、１色目のＢｋ画像を中間転写ベルト４１に転写している間、及び、２、３、４色目の画像を中間転写ベルト４１に転写している間は接離機構によって中間転写ベルト４１面からクリーニングブラシ４２ａを離間させておく。
さらに、２次転写ユニット５０は、２次転写ローラ５１、２次転写ローラ５１を中間転写ベルト４１に対して接離するためのクラッチ等を備えた接離機構等で構成されている。転写紙が転写位置に到達するタイミングに合致させて２次転写ローラ５１が接離機構の回転軸を中心に揺動する。この２次転写ローラ５１と２次転写対向ローラ４６とにより転写紙と中間転写ベルト４１とを一定の圧力で接触させる。２次転写ローラ５１は中間転写ユニット４０に設けられた図示しない位置決め部材により２次転写対向ローラ４６との平行度の位置精度が保たれている。また、２次転写ローラ５１に設けた図示しない位置決めコロにより中間転写ベルト４１に対する２ 次転写ローラ５１の接触圧を一定にしている。２次転写ローラ５１を中間転写ベルト４１に接触させると同時に、２次転写ローラ５１はトナーと逆極性の転写バイアスが印加され、中間転写ベルト４１上の重ねトナー像を転写紙に一括転写する。
【００１６】
一方、画像形成動作が開始される時期に、転写紙は上記転写紙カセット８０又は手差しトレイ８３のいずれかから給送され、レジストローラ８２対のニップで待機している。そして、２次転写ローラ５１に中間転写ベルト４１上の４色重ねのトナー像先端がさしかかるときに、ちょうど転写紙の先端がこのトナー像の先端に一致するようにレジストローラ対８２が駆動され、転写紙とトナー像との位置合わせが行われる。そして、転写紙が中間転写ベルト４１上のトナー像と重ねられて２次転写位置を通過する。このとき２次転写ローラ５１による転写バイアスで転写紙が荷電され、トナー画像のほとんどが転写紙上に転写される。そして、中間転写ベルト４１から４色重ねトナー像を一括転写された転写紙は、定着ユニット６０に搬送され、所定温度に制御された定着ベルト６１と加圧ローラ６２のニップ部でトナー像が溶融定着され、装置本体外に送り出され、排紙トレイ８４ に裏向きにスタックされ、フルカラーコピーを得る。
更に、両面印刷を行う場合には、定着ユニット６０を通過した転写紙は両面切替爪８５により両面印刷用紙反転ユニット７０に送られる。両面印刷用紙反転ユニット７０においては、転写紙はまず反転切替爪７１によって矢印Ｄ方向に案内され、転写紙後端が反転切替爪７１を通過した後、反転ローラ対７２が停止し、転写紙も停止する。そして、反転ローラ対７２が一定のブランク時間ののち逆転を開始し、転写紙はスイッチバックを始める。このときに、反転切替爪７１が切り替わり、転写紙はレジストローラ対８２に送られる。レジストローラ対８２に送られた転写紙は表裏反転した状態でレジストローラ対８２のニップで待機する。そして、所定のタイミングでレジストローラ対８２が駆動され、転写紙は２次転写位置に送られて中間転写ベルト４１から４色重ねトナー像を一括転写された後、定着ユニット６０でトナー像が溶融定着され、装置本体外に送り出される。
一方、１次転写後の感光体ベルト１１の表面は、感光体クリーニング装置１２でクリーニングされ、除電ランプ等で均一に除電して、クリーニングしやすくすることもできる。また、転写紙にトナー像を転写した後の中間転写ベルト４１の表面は、ベルトクリーニング装置４２のクリーニングブラシ４２ａを接離機構で押圧することによってクリーニングされる。中間転写ベルト４１からクリーングされたトナーは廃トナータンク４９に蓄えられる。
【００１７】
ここで、感光体への潤滑剤塗布装置は、前記感光体クリーニング装置１２内に設けられている。図２は、潤滑剤塗布装置の構成を詳細に示す概略図である。
図２に示すように、潤滑剤の粉体を棒状に成型した潤滑剤バー１２ｃと、潤滑剤バー１２ｃに当接して回転し、潤滑剤バー１２ｃから潤滑剤粒子を削り取り搬送して感光体に該潤滑剤粒子を塗布する潤滑剤塗布ブラシ１２ｂと、潤滑剤バー１２ｃを潤滑剤塗布ブラシ１２ｂに所定の加圧力で当接させる潤滑剤加圧手段１２ｄを設けている。図２では、潤滑剤バー１２ｃの上部にある平板部材が錘１２ｄとなって、潤滑剤塗布ブラシ１２ｂに潤滑剤バー１２ｃを加圧する構成となっている。
さらに、感光体表面に塗布された潤滑剤粒子を前記感光体クリーニング装置１２のクリーニングブレード１２ａで感光体表面に均し広げて、感光体表面に潤滑剤層を形成する。
潤滑剤としては、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸バリウム、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸鉄、ステアリン酸銅、ステアリン酸マグネシウム、オレイン酸亜鉛、オレイン酸マンガン、オレイン酸銅、パルミチン酸、パルミチン酸カルシウム、パルミチン酸マグネシウム、パルミチン酸アルミニウム等の金属脂肪酸を用いることができる。
また、潤滑剤塗布ブラシ１２ｂは、原糸がカーボン分散アクリル繊維で、太さが６〜１５デニール、密度は３０ｋ〜１００ｋ本／inch２である。潤滑剤塗布ブラシの回転は、出力する画像の面積率や、連続枚数、温湿度の環境条件等による潤滑剤の必要塗布量に応じて、回転塗布時間や回転速度を制御され、塗布量を可変としている方法が採られる。
【００１８】
図３は、本発明の一実施形態である画像形成装置が備える現像装置の構成を示す概略図である。
現像装置３０は、像担持体である感光体１１の潜像を現像剤であるトナーで現像する現像ユニット３１と現像ユニット３１にトナーを補給するトナーカートリッジ３２とを備えている。
現像ユニット３１は、感光体１１に対向していて、感光体１１との間に形成される現像領域にトナーを搬送するトナー担持体である現像ローラ３１ａと、現像ローラ３１ａ上にトナーを供給する供給ローラ３１ｂと、現像ローラ３１ａ上のトナー量を規制する層厚規制部材である規制ローラ３１ｃと、トナーを搬送する第1搬送パドル３１ｄとを備える。
トナーカートリッジ３２は、トナーを収納している第１及び第２収納室３２１、３２２と、現像ユニット３１へトナーを搬送する第２及び第３搬送パドル３２ａ、３２ｂとを備えている。
【００１９】
現像動作については、現像ユニット３１内にある第１搬送パドル３１ｄで、トナーを攪拌しつつ現像剤供給ローラ３１ｂに搬送し、供給ローラ３１ｂが現像ローラ３１ａに摺擦しながら、同時にトナーを摺擦させて摩擦帯電させて、トナーを帯電させる。帯電したトナーは、現像ローラ３１ａに鏡像力で吸着されて搬送される。その後、規制ローラ３１ｃで現像領域に搬送されるトナー量を規制して現像ローラ３１ａ上に形成されるトナー薄層を形成する。現像領域において、現像ローラ３１ａに現像バイアスを印加して現像電界を形成し感光体ベルト１１の静電像を現像する。
従来技術の課題の項でも述べたが、現像ローラ３１ａと感光体１１は、現像動作時に現像ローラ上のトナー層を介して接触していて、感光体表面の潤滑剤層は、現像ローラ３１ａやそのトナー層からの機械的な力を受けて、感光体表面からその一部分もしくは大部分が剥離されている。
剥離した潤滑剤の微粒子はトナーやトナーの表面を外添している添加剤の表面に付着する。
もし、潤滑剤を付着させたトナーが現像動作によって現像ローラ表面から感光体側に移動すれば、その潤滑剤は、再度感光体に戻される。しかし、現像されない画像の無い部分については、潤滑剤を含んだトナーは現像ローラ上を搬送されていく。
これら、潤滑剤を表面に付着させたトナーがその後、現像ローラ上で転がりや移動などを行うと、そのトナーから潤滑剤が現像ローラ表面に付着する。
【００２０】
また、トナーの滞留部位（特に、トナー規制部材３１ｃのニップ入口）では、その潤滑剤を含んだトナーも蓄積し易く、他の場所よりも局所的に潤滑剤の混入濃度が高くなる傾向がある。  
そして、現像ローラ３１ａがその滞留部を通過する度に、現像ローラ３１ａの表面に潤滑剤の付着が進み、現像ローラ上の潤滑剤被覆率が高まっていく。そうなることによって、現像ローラ表面とトナーの摩擦帯電作用が、現像ローラ表面を覆う潤滑剤によって阻害され、トナーの帯電量が低下したり、潤滑剤が現像ローラ表面の摩擦係数を低下させて、物理的にトナーを付着搬送させる能力を低下させたりして、現像ローラ上に適正なトナー層を形成できなくなって、トナーの供給不良となって、濃度低下やかすれ画像、また地汚れの悪化等の問題を引き起こす。
この問題は、感光体１１の潤滑剤をトナーを介して現像ローラ３１に取り込む事が主原因であるが、現像ローラ付近に潤滑剤を多く含んだトナーが滞留するような現像装置３０の構成である事も、さらに短時間のうちに現像かすれを引き起こす要因となっている。
すなわち現像装置３０の寿命に到達するかなり以前に、またトナーカートリッジ３２に未使用のトナーが多く残っているにも関わらず、濃度低下の異常を引き起こし、現像ローラ等の磨耗による本来の寿命まで使用されること無く、同じくトナーカートリッジ３２にトナーが十分残っている状態でも、濃度低下が復帰せず、現像装置３０を交換せざる終えなくなるので、大きな損失が発生する。
【００２１】
そのような事態を、防止し、現像装置３０を本来の寿命まで使用できるようにするために、本実施例では、上記潤滑剤を含んだトナーを現像ローラ３１ａによって、感光体１１における現像ニップを通過後搬送されても、潤滑剤除去ローラ３１ｅでそのトナーを除去することによって、潤滑剤除去ローラ３１ｅ通過後の現像ローラ上の潤滑剤を含んだトナーの比率を低下させて、供給ローラ３１ｂやトナー層厚規制部材３１ｃと現像ローラ３１ａの接触部で、現像ローラ表面に潤滑剤が付着する機会を低減して、現像ローラ上の潤滑剤付着量の増加を抑えている。
ここでは、潤滑剤を含んだトナーを現像ローラ周辺からホッパの中に移動させ、ホッパの潤滑剤が付着していないトナーと攪拌接触させることで、トナー粒子に付着している潤滑剤を他のトナーに拡散させ、個々のトナーの潤滑剤付着量を平均化して、多く潤滑剤が付着しているトナーの割合を低減し、現像ローラ３１ａに再付着しても、現像ローラ３１ａに（悪影響が出る量の）潤滑剤が付着しないように制限することである。
【００２２】
次に、潤滑剤除去の作用について、さらに説明する。
図３では、潤滑剤除去部材３１ｅが、発泡ローラとして用いているが、発泡ローラ以外の実施例として、潤滑剤を含んだトナーを現像ローラ３１ａから引き剥がす作用を行う目的では、潤滑剤除去部材３１ｅがスクレーパのような板状部材でも可能である。例えばステンレス鋼板や、リン青銅板などで厚み０．０５ｍｍ〜０．２ｍｍ程度の金属ブレードポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、などの樹脂ブレード、ポリウレタンゴムブレード、等である。
また、発泡構造でない表面が滑らかなローラ状の潤滑剤除去部材３１ｅでも、現像ローラ３１ａから電界の作用などでトナーを現像ローラ３１ａ側に移動させて現像ローラ表面から除去することで、ある程度の目的が達せられる。例えば、半導電性のＥＰＤＭや、ポリウレタン、シリコン、などのゴムローラ、ゴムローラの上に樹脂コートして平滑性を高めた２層以上の複層弾性ローラなどである。
ただ、現像ローラ３１ａを傷つけたり磨耗させたりすることを防止するために潤滑剤除去部材３１ｅと現像ローラ３１ａの接触圧力をできるだけ低減し、また、潤滑剤除去部材３１ｅ上の潤滑剤を含んだトナーをさらにその表面から剥離させる事がやり易い点から、発泡ローラ３１ｅを除去部材として選択するのがより望ましい。
【００２３】
従って、以降は、発泡ローラの潤滑剤除去部材３１ｅについての説明とする。
潤滑剤除去ローラ３１ｅは、現像ローラ３１ａの回転方向に対して、トナー供給ローラ３１ｂの上流側に配置し、現像ローラ３１ａと所定のニップを形成して接触、現像ローラ３１ａの駆動系やもしくは外部駆動系によって回転可能とする。現像ローラ表面には、接触一成分現像の場合、層厚規制部材３１ｃで形成されるトナー薄層は単層でなく２層以上で形成していることが多い。すなわち、感光体表面から潤滑剤が移動付着し易いトナーは現像ローラ上のトナー層の最上層に位置するトナーである。図示している入口シール３１ｈ（除去ローラ３１ｅのさらに上流に配置しているフィルム部材）の当接力はあまり強くないので、ここで、トナーに含まれる潤滑剤が現像ローラ３１ａの塗りつけられると言うことはあまり無く、感光体１１とのニップを通過した状態のままで、潤滑剤を含んだトナーは潤滑剤除去ローラ３１ｅに搬送されてくると考えられる。
潤滑剤除去ローラ３１ａは、比較的に潤滑剤を多く含んだ上記最上層のトナーを除去することで、現像ローラ上の潤滑剤を含んだトナーの量をある程度低減できるが、ここでは、潤滑剤除去ローラ３１ａの現像ローラ３１ａとの接触を十分確保して、現像ローラ３１ａに搬送されてくる大部分のトナーを除去することで、さらなる潤滑剤を含んだトナー量の低減を図る。
さらに、潤滑剤除去ローラ３１ｅと現像ローラ３１ａの接触圧を高めて、現像ローラ３１ａの表面に直接接触して付着した潤滑剤を剥ぎ取り、現像ローラ３１ａ表面を清浄化させて、常に適正なトナー層を形成できるようにする。
したがって、これらによって、低コスト・小型化のメリットのある接触一成分現像装置を用い、
感光体やクリーニング装置を長寿命・安定化させる潤滑剤塗布装置を設けて画像を安定化させる一方、
現像装置への潤滑剤の取り込みによる、現像ローラ３１ａ上のトナー層への影響をおさえて、トナー層の付着量を長期にわたり安定化して、
低コストでかつ長寿命の画像形成装置とする事が出来る
【００２４】
次に、請求項２から成る、現像ホッパ３１とカートリッジ３２間のトナーを循環させて、潤滑剤除去ローラ３１ｅで現像ローラ３１ａ上から除去した潤滑剤が付着したトナーと、他のトナーとの接触確率を高めて、早期にトナーの安定化を図れる実施例について、説明する。
図４は、本発明の一実施形態である画像形成装置が備える現像装置の構成を示す概略図である。制御弁をつけて、カートリッジと現像ホッパのトナーの循環性を改良したタイプである。この循環タイプでは、カートリッジ３２と現像ホッパ３１１間でトナーを循環して攪拌するため、劣化度合いが均一化され、極度に劣化が進むことなく、最小限のトナー劣化で抑えられるため、トナーの特性の安定性については、こちらの方が優れている。
現像装置３０は、像担持体である感光体１１の潜像を現像剤であるトナーで現像する現像ユニット３１と現像ユニット３１にトナーを補給するトナーカートリッジ３２とを備える。
現像ユニット３１は、感光体１１に対向していて、感光体１１との間に形成される現像領域にトナーを搬送する現像剤担持体である現像ローラ３１ａと、現像ローラ３１ａ上にトナーを供給する供給ローラ３１ｂと、現像ローラ３１ａ上のトナー量を規制する層厚規制部材である規制ローラ３１ｃと、トナーを搬送する第1搬送パドル３１ｄとを備える。
トナーカートリッジ３２は、トナーを収納している第１及び第２収納室３２１、３２２と、現像ユニット３１へトナーを搬送する第２及び第３搬送パドル３２ａ、３２ｂと、また、第２搬送パドル３２ａが回転している部分のトナーカートリッジ３２の底部には突き出たリブ３５を備えている。
【００２５】
ここで、現像剤としては、非磁性一成分現像剤を用いるが、非磁性一成分現像剤では、トナー表面の外添剤が、トナーの帯電性、流動性に与える影響が大きい。磁性一成分現像剤では、磁性材料の量による磁化の強さで現像性を制御することができる。非磁性一成分現像剤では、外添剤による帯電量、流動性によって現像性が大きく影響されることから、本発明の現像装置３０に用いることで、安定したトナー表面状態を得ることができる。
また、この現像装置３０は、現像ユニット３１とトナーカートリッジ３２とを水平方向の横方向に並列させて配置している。さらに、トナーカートリッジ３２と現像ユニット３１とには、トナーカートリッジ３２と現像ユニット３１との間をトナーが通過する連通口３３が設けられている。さらに、現像ユニット３１側の連通口３３に制御弁３４が設けられている。
本発明の現像装置３０は、この連通口３３を介してトナーを通過させる。これによって、現像ユニット３１で消費されたトナーをトナーカートリッジ３２から現像ユニット３１へ補給し、また、この連通口３３を介して、現像ユニット３１で劣化したトナーを現像ユニット３１からトナーカートリッジ３２へを排出する。また、このトナーカートリッジ３２は、現像ユニット３１とは別に単独で独立して交換することが可能である。
【００２６】
トナーは、現像ユニット３１におけるトナー供給ローラ３１ｂ、規制ローラ３１ｃで押圧力を受ける。この押圧力を受けることで、トナー表面の凸凹が欠けて表面が滑らかになり、感光体１１との付着力が大きくなりクリーニングされにくくなる。そのために、環境が低湿になるとクリーニング不良が発生することがある。また、転写性は向上するが、従来転写されても目視上表れなかった白地背景部にカブリが表れるようになる。また、トナーが押圧を受けることで、トナー表面に存在する外添剤がトナー内部に埋没する。これは、後で外添剤に関しては詳説するが、外添剤はトナーより硬度が高いために、トナー内部に埋没する。トナー表面に存在する外添剤が少なくなることで、トナーの帯電性が変わる。特に、外添剤として用いるシリカは、比表面積が大きいので帯電量が高く埋没によるトナー表面の外添剤量によってトナーの帯電量は大きく変化する。また、もう一つの影響として、外添剤埋没によってトナーの流動性が低下する。この流動性は、トナーの付着力を示すもので、流動性が高ければ、トナーと例えば感光体１１等との間の付着力を小さくする。同様に、現像ローラ３１ａとトナーとの間の付着力を小さくして現像性を高める。逆に、埋没でトナー表面に存在する外添剤量が少なくなると、即ち、トナーの流動性が低下し、現像性が低下する。
そこで、本発明の現像装置３０では、現像ホッパ３１１内の劣化したトナーを、トナーカートリッジ３２から現像ユニット３１へトナーを補給する連通口３３を介して、現像ユニット３１にあるトナーをいったんトナーカートリッジ３２に排出して戻して、トナーカートリッジ３２にある劣化していないトナーと混合して、劣化したトナーに添加剤を移行して回復させると同時に、劣化したトナー量の存在比率を低下させた上で再度現像ユニット３１に連通口３３を介して供給して補給して、現像ホッパ３１１内トナーの帯電の安定化を図る。
【００２７】
本発明の画像形成装置１では、トナー表面に付着した潤滑剤を他のトナーに移行することで、トナー全体で、潤滑剤の付着量を平均化して、現像ローラ３１ａ周辺のトナーが、潤滑剤の付着量が高くなるのを防止するために、潤滑剤除去部材（潤滑剤除去ローラ）３１ｅと、潤滑剤除去当接部材（当接部材）３１ｆの下方にトナー攪拌部材３１ｇを設ける。
図５は、本発明の一実施形態である画像形成装置が備える現像装置の構成を示す概略図である。
潤滑剤除去ローラ３１ｅにより現像ローラ３１ａから除去された潤滑剤を含んだトナーは、以前に説明したように、潤滑剤除去ローラ３１ｅに搬送され、除去当接部材３１ｆによって潤滑除去ローラ３１ｅ表面から現像ホッパ３１１に掻き落される。
潤滑剤を含んだトナーは、現像ホッパ３１１内に存在するだけでは、潤滑剤の移行は効率的に行われない。第１搬送パドル３１ｄの回転による混合・攪拌によって、現像ホッパ３１１のトナーが移動力を受けるので、それによって移行する。
また、現像ホッパ３１１とトナーカートリッジ３２の間にある連通口３３を通じて、現像ホッパ３１１のトナーとカートリッジ３２のトナーを行き来させ、現像装置３０全体でトナー循環を行い、それによってトナーどうしが接触する機会を増やして、添加剤の不足したトナーは添加剤の移行を受け、潤滑剤が多く付着したトナーは少ないトナーへと潤滑剤の移行を行わせている。
ただし、より効率的に潤滑剤の移行を実現するためには、除去ローラ３１ｅの近傍で、第１搬送パドル３１ｄによって供給ローラ３１ｂに搬送される前に、現像ホッパ３１１のトナーと攪拌する方が、効果的である。
従って、ここでは、潤滑剤除去ローラ３１ｅの下方にトナー攪拌部材３１ｇを配置して、搬送パドル３１ｄで送られる、潤滑剤が広く拡散して平均化された現像ホッパ３１１のトナーと潤滑剤を多く含んだトナーをその場で攪拌することで、潤滑剤の付着の偏りを速やかに平準化するものである。
【００２８】
このトナー攪拌部材３１ｇは、図５で、反時計方向に回転させる方が以下の理由によって良いと考える。すなわち、潤滑剤を含んだトナーが攪拌部材３１ｇにより、供給ローラ３１ｂと離れる方向に移動力を受けるので、現像ローラ３１ａへ再到達する時間を長くする事ができ、その分現像ホッパ３１１のトナーとの接触回数が増えて、潤滑剤の移行が効率的に行える。
第１搬送パドル３１ｄで送られたトナーの流れと攪拌部材３１ｇによるトナーの流れが、ぶつかる形になって、潤滑剤を含んだトナーと搬送パドル３１ｄで送られたトナーとの混合攪拌性が向上し、トナーどうしの接触をより多く起こすことができる。
攪拌部材３１ｇの回転によって、トナーの流れが良くなり、現像ローラ３１ａ周辺、特に供給ローラとトナー規制ローラ近傍のトナーの流れが改善し、劣化トナーの滞留を防ぐことができる。
攪拌部材３１ｇの形状は、軸の周囲に放射状に羽根を設けたものでも良いし、さらに軸方向の移動力を発生させるために図示していないが、軸の中央付近をスクリュウ状にするのも良い。
また、攪拌部材３１ｇの羽根に接触する図示していないフリッカを設ける事も、攪拌の効果が上がり、トナーの潤滑剤付着量を速やかに平均化する事ができる。
これによって、潤滑剤を含んだトナーと搬送パドル３１ｄで送られた現像ホッパ３１１のトナーとの混合攪拌性が向上し、トナーどうしの接触をより多く起こすことができる。また、攪拌部材３１ｇの回転によって、トナーの流れが良くなり、現像ローラ３１ａ周辺、特に、供給ローラ３１ｂとトナー規制ローラ３１ｃ近傍のトナーの流れが改善し、劣化トナーの滞留を防ぐことができので、上記のそれぞれの作用により、現像装置３０への潤滑剤の取り込みによる、現像ローラ３１ａ上のトナー層への影響をおさえて、トナー層の付着量を長期にわたり安定化させ、低コストでかつ長寿命の画像形成装置１とすることができる。
【００２９】
図６は、本発明の現像装置における現像ユニットに配置される制御弁の構造を示す概略図である。図７は、連通口の形状を示す概略図である。
図６に示すように、制御弁３４は、現像ユニット３１の連通口３３に対応して設けられ、制御弁３４を支持部３４ａに貼着されていて、筐体に配置されている。制御弁３４の形態は、図６に示すように、各連通口３３に対応して矩形状にして連通口３３がない部分は制御弁３４を設けず交互にする。支持部３４ａは、剛性を有する金属製でＳＵＳ、Ｃｕ、Ａｌを用いる。制御弁３４は、弾性のある樹脂フィルム３４ｂで、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリエステル樹脂、フッ素樹脂を用いる。
現像ユニット３１の第１搬送パドル３１ｄは、パドル用フィルムを備える。このフィルムは、１枚であっても、複数枚設けてもよい。第１搬送パドル３１ｄは、回転してトナーカートリッジ３２側から供給されたトナーを現像ローラ３１ａに供給する。また、このフィルムは、板状であってもよい。また、連通口３３に対応して設けられた櫛歯状の矩形状の制御弁３４に対して、同様に制御弁３４に当たる部分をのみを矩形形状にしたものであってもよい。また、複数枚設けるときはこれらを組み合わせて用いてもよい。
【００３０】
図８は、トナーカートリッジ側から現像ユニットにトナーが供給される状態を説明するための模式図である。図８（１）に示すように、現像ユニット３１内に設けられた第１搬送パドル３１ｄは、回転しており、制御弁３４は、制御弁３４自身の弾性変形能によって、連通口３３を開放する方向に付勢されている。図８（２）に示すように、第１搬送パドル３１ｄが、図中の矢印方向に回転して、制御弁３４に当たり、制御弁３４を図中の矢印方向に、押さえつけられて、連通口３３を塞ぐように変形させられる。
次に、図８（３）では、その後、第１搬送パドル３１ｄが通過して、弾性を有する制御弁３４が素早く弾かれて戻り、そのときに同時に、連通口３３が開放される。連通口３３が開放されたときに、図８（４）に示すように、トナーカートリッジ３２で押されていたトナーが、トナーカートリッジ３２側から押し込まれていたトナーが連通口３３を介して現像ユニット３１側に供給される。
【００３１】
図９は、トナーカートリッジ側のトナーが供給される状態を説明するための模式図である。図９に示すように、このトナーカートリッジ３２には、第２収納室３２２の第３搬送パドル３２ｂで第１収納室３２１に搬送して、さらに、第２搬送パドル３２ａで現像ユニット３１側に搬送する。
詳細には、図９（１）に示すように、第２搬送パドル３２ａは、単数のパドル用フィルムを備えていて、このフィルムを回転させることで、トナーカートリッジ３２のトナー中を、トナーを押しつけながら、図中の矢印方向に、回転する。このときに、図９（２）に示すように、第２搬送パドル３２ａは、トナーを現像ユニット３１側に搬送する。さらに、第１収納室３２１にリブ３５を設けておくことで、図に示すように、先のパドル用フィルムがリブ３５に当たると、リブ３５の部分でトナーが堰き止められ、リブ３５と第２搬送パドル３２ａの搬送用フィルムとの間にトナーの無い空間が形成される。この空間は、流動性のよいトナーの侵入によって少しずつ埋められていくが、ある一定時間はトナー内部に空間が形成される。さらに、第２搬送パドル３２ａの搬送用フィルムが回転すると上部からもトナーが空間に侵入するために、トナー内部に空間のない状態になる。次に、この状態で回転してゆくと第２搬送パドル３２ａの搬送用フィルムは、トナーを現像ユニット３１側に押し込む状態になっている時と、現像ユニット３１の制御弁３４が第１搬送パドル３１ｄのパドル用フィルムに押さえられていなくて制御弁３４が開放されている時と重なることでトナーは、連通口３３を通してトナーカートリッジ３２側から現像ユニット３１側に移動して供給される。
次に、図９（３）に示すように、開放された連通口３３から、現像ユニット３１にあるトナーが入り込んでくる。これは、第１搬送パドル３１ｄのパドル用フィルムが回転して制御弁３４を押し込むトナーを現像ユニット３１側からトナーカートリッジ３２側に押し込んでいる時と第１収納室３２１で第２搬送パドルのパドル用フィルムによってトナー内部に空間ができ、その空間がちょうど連通口３３にかかった時が重なることでトナーは、連通口３３を通して現像ユニット３１側からトナーカートリッジ３２側に移動して排出される。
【００３２】
このときの現像装置３０における現像ユニット３１とトナーカートリッジ３２との第１、第２及び第３搬送パドル３１ｄ、３２ａ、３２ｂの動きとトナーの移動についてさらに詳細に説明する。
図１０−１ないし図１０−３は、現像ユニットとトナーカートリッジとの間におけるトナーの移動の状態を説明するための模式図である。なお、ここでは、現像ユニット３１内の現像ローラ３１ａ等は省略してある。
現像装置３０では、図１０（１）に示すように、現像ユニット３１内にある制御弁３４は、支持体に貼着されていて一定の角度を有している。第１搬送パドル３１ｄは複数のパドル用フィルムを回転させている。また、トナーカートリッジ３２内の第２及び第３搬送パドル３２ａ、３２ｂは、単数のパドル用フィルムを回転させている。図１０（２）に示すように、現像ユニット３１内で、第１搬送パドル３１ｄは複数のパドル用フィルムが制御弁３４を押し込み、このときに、制御弁３４と連通口３３との間にあるトナーは、トナーカートリッジ３２側もトナーで満たされていることで、連通口３３を移動することができず、現像ユニット３１内の制御弁３４から横方向で、現像ユニット３１内に戻る。次に、図１０（３）に示すように、第１搬送パドル３１ｄは複数のパドル用フィルムが制御弁３４をさらに押し込み、制御弁３４と連通口３３との間にはほとんど隙間がない状態になる。次に、図１０（４）及び図１０（５）に示すように、第１搬送パドル３１ｄは複数のパドル用フィルムが制御弁３４からはずれることで、制御弁３４が元の角度まで戻り、このときに、大きな隙間ができ、空間を形成することでトナーカートリッジ３２側から連通口３３を通してトナーが移動して供給される。
さらに、図１０（６）に示すように、複数枚有することで第１搬送パドル３１ｄのパドル用フィルムが、再度制御弁３４を押し込んでいく。このときに、トナーカートリッジ３２内の第２収納室３２２で第２搬送パドル３２ａのパドル用フィルムがリブ３５に当たっている。さらに回転すると、図１０（７）に示すように、第１搬送パドル３１ｄのパドル用フィルムが制御弁３４をさらに押し込み、制御弁３４と連通口３３で隙間のない状態を形成してゆく。このときに、第２搬送パドル３２ａのパドル用フィルムがリブ３５から先に回転したときにリブ３５が障害になってトナーが搬送されないために、トナー内部に空間を形成する。さらに、図１０（８）及び図１０（９）に示すように、第１搬送パドル３１ｄは複数のパドル用フィルムが制御弁３４からはずれることで、制御弁３４が元の角度まで戻り、このときに、大きな隙間ができ空間を形成することで、さらに、第２搬送パドル３２ａのパドル用フィルムによって持ち上げられたトナーが、トナーカートリッジ３２側から連通口３３を通してトナーが移動して供給される。
【００３３】
しかし、次に、図１０（１０）に示すように、複数枚有することで第１搬送パドル３１ｄのパドル用フィルムが、再度制御弁３４を押し込んでいく。これまでは、トナーカートリッジ３２側の連通口３３付近にはトナーがあったが、トナー内部に形成された空間が存在する場合は、現像ユニット３１内の制御弁３４から横方向で、現像ユニット３１内に戻るのではなく、連通口３３を通して現像ユニット３１側からトナーカートリッジ３２側に移動して排出される。図１０（１１）及び図１０（１２）に示すように、第１搬送パドル３１ｄのパドル用フィルムが、再度制御弁３４を押し込んでいくことで、さらに、現像ユニット３１側からトナーカートリッジ３２側に移動して排出される。
さらに、第１搬送パドル３１ｄの回転スピードを第２搬送パドル３２ａより早くすることで、図１０（１３）から図１０（１６）に示すように、現像ユニット３１側からトナーカートリッジ３２側に移動して排出させることができる。
これを繰り返すことで、現像ユニット３１とトナーカートリッジ３２との間で連通口３３を通してトナーを移動させることができる。
【００３４】
ここでは、現像ユニット３１内の第１搬送パドル３１ｄとトナーカートリッジ３２内の第２搬送パドル３２ａの回転数を制御することでトナーの移動による供給・排出の量を調整することができる。特に、現像ユニット３１内の第１搬送パドル３１ｄの回転数をトナーカートリッジ３２内の第２搬送パドル３２ａよりも早くすることで、トナー内部に形成される空間が連通口３３に接する回数を少なくして、第１搬送パドル３１ｄが制御弁３４を押し込む回数を多くすることで、連通口３３を通してトナーを供給させる回数を多くすることができる。
また、トナーの移動による供給・排出の量は、連通口３３の数によって調整することができ、したがって、連通口３３は、１以上設けることができる。この連通口３３は、画像形成装置本体の画像形成する速度によって適宜数を決定する。
また、連通口３３に対応して設けられる制御弁３４は、櫛の歯状に設け、隣り合う制御弁３４を交互に動作させることができる。これは、第１搬送パドル３１ｄのパドル用フィルムを櫛の歯状の制御弁３４に対応させて櫛の歯状に１つおきに設け、それを２数のパドル用フィルムですべての制御弁３４に対応させて制御弁３４を交互に動作させることができる。交互に動作させることで、現像ユニット３１内のトナーのデッドスペースを形成することなく、均等に排出させることができる。
【００３５】
図１１は、本発明の一実施形態である画像形成装置が備える現像装置に配置される第１搬送パドルの構成を示す概略図である。詳細には、その第１搬送パドルの斜視図である。
第１搬送パドル３１ｄは、断面４角形の軸にフィルム３１ｄ−１、フィルム３１ｄ−２が取りつけられており、そのうち２枚は対向する面に、それぞれ逆方向に伸びている。この対向するフィルム３１ｄ−１は凹凸形状（櫛歯状）であり、２枚の凸部をずらすような形状である。このようにすることで隣り合う制御弁３４を交互に駆動させることが可能になる。この凹凸部は連通口３３の位置に対応しており、連通口３３に設けた制御弁３４をフィルムの凸部が押し込める長さとし、また凹部においては制御弁３４に接触しないような形状とする。
さらに、フィルムの凸部の根元部分は、先端部分よりも広くなるよう「ハの字型」にしてあり、第１搬送パドル３１ｄが回転することによって、フィルムの凸部でトナーを横方向にも移動させる力を発生させ、現像ユニット３１内の横方向の攪拌を生じさせている。
また、第１搬送パドル３１ｄの回転で、フィルムの凸部が上記制御弁３４を押して、制御弁３４下のトナーをトナーカートリッジ３２側に戻す作用をする。この動きは後述する。
第１搬送パドル３１ｄは、第２搬送パドル３２ａより速く回転するように設定しているので、カートリッジに空間ができている時間内に第１搬送パドル３１ｄで何度か制御弁３４を動作させることができ、効率良くトナーをトナーカートリッジ３２に戻すができる。
フィルムの凸部が制御弁３４を通過すると、制御弁３４は押圧力から解放され、弾性によって元に戻り、制御弁３４上のトナーを現像ユニット３１側に送ると共に、制御弁３４下側にトナーカートリッジ３２のトナーを引き込む空間を形成する。
第１搬送パドル３１ｄの２枚のフィルム３１ｄ−１の凸部をずらすことで、制御弁３４の押し込み・解放動作を交互に行う、即ち、隣り合う制御弁３４を交互に駆動させることで現像ユニット３１内のトナーの動きが良くなり、トナーカートリッジ３２内のトナーとの循環性を向上させることができる。
【００３６】
ここで、上記のような櫛歯状のフィルム２枚構成の第１搬送パドル３１ｄを採用することにより、トナーの循環、横攪拌性が向上したが、この２枚のみの構成では、連通口３３にトナーが多くなる傾向があり、現像ユニット３１内のトナー面が上下方向に波打ち、山と谷ができる。連通口３３に山ができるとトナーカートリッジ３２からのトナーの供給が阻害されるので、現像ユニット３１全体へのトナーの供給量が低下する。さらに、トナーの山の裾野付近にトナーカートリッジ３２からのトナーの流れができるため、若干ではあるが、トナー攪拌の均一性が確保されないという現象が見られた。この点を改善する為に、検討した結果、櫛歯状の２枚のフィルムの間に、櫛歯状フィルム３１ｄ−１と９０度の角度で、櫛歯状フィルムの凸部より短い長さで凹凸の無いフィルム、即ち、矩形状のフィルムフィルム３１ｄ−２を第１搬送パドル３１ｄに追加することにより、連通口３３のトナーの山を崩し、現像ユニット３１内のトナー面をほぼ水平にすることができた。
このように、第１搬送パドルにおいて、櫛歯状の２枚のフィルム３１ｄ−１の間に、矩形状のフィルムフィルム３１ｄ−２を配置することにより、トナーカートリッジ３２の第２、第３の搬送パドル３２ａ、３２ｂのフィルムからのトナーの補給量及びトナーカートリッジ３２へのトナーの戻し量ともに安定し、十分な循環作用を達成することができる。また、局所的なトナーの流れを形成しないので、現像ユニット３１内で均一な攪拌性を維持することができる。
【００３７】
制御弁３４の幅は、連通口３３の幅より０mm〜２０mm大きくする。制御弁３４が連通口３３より小さいとトナーが供給される連通口３３を現像ユニット３１側のトナーで塞がれるためにトナーが供給されにくくなる。また、トナーの排出においても、制御弁３４と連通口３３との間にトナーが入り込み、その入り込んだトナーを排出することで、連通口３３を通して大量のトナーが現像ユニット３１側からトナーカートリッジ３２側に排出されるのを防止しているが、制御弁３４の幅が小さくなることで大量のトナーが排出され、現像ユニット３１内のトナーが少なくなる。
一方、トナーの排出は、制御弁３４の脇から制御弁３４と連通口３３との間に入ったトナーが第１搬送パドル３１ｄの押し込みで連通口３３を通して排出される。このために、制御弁３４の幅が連通口３３より大きくなると、連通口３３付近に回り込むトナー量が少なくなり排出されるトナー量が少なくなり、トナーの入れ替えが少なくなる。また、連通口３３から供給されたトナーは、連通口３３から下の方に移動して、制御弁３４の下にあるトナーと混合される。したがって、制御弁３４の幅が大きくなると供給されるトナーの箇所が少なくなり、トナーの混合による均質性が低下する。
これらのために、制御弁３４の幅は、少なくとも連通口３３の幅以上であって、２０ｍｍ未満にする。この幅にすることで、トナーの供給・排出の制御を容易にし、さらに、供給後のトナーの混合による均質性を高めることができる。
【００３８】
また、制御弁３４の間隔を、２mm〜２０mmとする。制御弁３４の間隔が、２ｍｍ未満では制御弁３４と連通口３３との間に入り込む量が少なくなるために、排出できるトナー量が少なくなる。また、２０ｍｍを越えると、設けることができる連通口３３が少なくなり、トナーの供給・排出する量が少なくなる。
また、制御弁３４の長さを、１０mm〜２５mmとする。制御弁３４の長さによって、制御弁３４と連通口３３との間にできる空間の大きさが決定される。したがって、制御弁３４が１０ｍｍ未満では、排出されるトナー量が少なくなるために、トナーの入れ替えが不十分になる。２５ｍｍを越えると排出する量が多くなり、現像ホッパ内のトナー量が少なくなる。
また、制御弁３４の角度を、１０°〜４５°とする。制御弁３４の角度によって、制御弁３４と連通口３３との間にできる空間の大きさが決定される。したがって、制御弁３４の角度が１０°未満では、排出されるトナー量が少なくなるために、トナーの入れ替えが不十分になる。４５°を越えると排出する量が多くなり、現像ホッパ内のトナー量が少なくなる。
【００３９】
ここで、現像装置３０についてさらに詳述する。現像装置３０は、感光体ベルト１１表面の静電潜像を現像するためにトナーを表面に担持して回転する現像ローラ３１ａと、トナーを汲み上げて撹拌するために回転するトナー第１搬送パドル３１ｄとを含む現像ユニット３１と、トナーを収容するトナーカートリッジ３２で構成されている。このように２つのユニットに分割されている理由は、現像ユニット３１は、トナーカートリッジ３２を数回交換して使用しても耐えうる耐久性を有しているからである。
図１２は、本発明の一実施形態である画像形成装置が備える現像装置における連通口の構成を示した概略図であり、（Ａ）は現像ユニット側の構成を示し、（Ｂ）はトナーカートリッジ側の構成を示している。現像ユニット３１の筐体の外側にはスライドシャッタ３１ｊを備え、そのスライドシャッタ３１ｊには弾性部材３１ｋを貼付している。このスライドシャッタ３１ｊを開閉することで現像ユニット３１の連通口３３の開閉を行う。また、トナーカートリッジ３２側は、筐体に設けられた連通口３３に対応して開けた部分のある弾性部材３２ｄ、連通口３３からトナーがこぼれるのを防止し、または、トナーを補給できるように開放するスライドシャッタ３２ｃ、これらを筐体に固定する固定シール３２ｅが設けられている。
トナーカートリッジ３２を現像装置に配置して、現像ユニット３１側のスライドシャッタ３１ｊを開け、また、トナーカートリッジ３２側のスライドシャッタ３２ｃを開けて、トナーを通過させることができる連通口３３ができる。
【００４０】
現像ユニット３１側の連通口３３は複数あり、現像ユニット３１とトナーカートリッジ３２との間には弾性部材３１ｋを貼着したスライドシャッタ３１ｊを設けて、スライドシャッタ３１ｊを移動させることで、現像ユニット３１筐体に設けた連通口３３の開閉を行う。トナーカートリッジ３２がない場合又は画像形成装置本体に装着していない場合は、スライドシャッタで連通口３３を閉じておくことで現像ユニット３１からのトナーのこぼれるのを防止する。
また、トナーカートリッジ３２も、現像ユニット３１がない場合又は画像形成装置本体に装着していない場合は、トナーカートリッジ３２からのトナーのこぼれるのを防止するために、連通口３３を閉じておくためにスライドシャッタ３２ｃを設ける。弾性部材３２ｄは、ウレタン樹脂、シリコーン樹脂等の発泡材が好ましい。
図１２に示すように、現像ユニット３１とトナーカートリッジ３２に設けられた連通口３３に対応してスライドシャッタ３１ｊに開放した窓部３１ｍを設ける。連通口３３を閉じるときはスライドシャッタ３１ｊの窓部３１ｍのないところで連通口３３を塞ぎ、連通口３３を開放するときはスライドシャッタ３１ｊを移動させて、窓部３１ｍと連通口３３を合わせて、連通口３３全体を連通させる。
【００４１】
画像形成装置１において現像装置３０は、現像ユニット３１内にある第１搬送パドル３１ｄで、トナーを攪拌しつつ現像剤供給ローラ３１ｂに搬送し、供給ローラ３１ｂが現像ローラ３１ａに摺擦しながら、同時にトナーを摺擦させて摩擦帯電させて、トナーを帯電させる。帯電したトナーは、現像ローラ３１ａに鏡像力で吸着されて搬送される。その後、規制ローラ３１ｃで現像領域に搬送されるトナー量を規制する。現像ローラ３１ａ上に形成されるトナー薄層が現像領域における現像バイアスで感光体ベルトに現像される。
このときに、供給ローラ３１ｂで現像ローラ３１ａに摺擦されたトナーは大きな押圧力を受けて、トナー表面の凸凹が削られて球形化しトナーの付着力が大きくなる。また、この押圧力でトナー表面の外添剤が埋没して流動性が低下し、さらに、外添剤による帯電量調整ができなくなるために帯電量が変わってくる。これらの影響でトナーの現像性が低下し、さらに、転写性、クリーニング性が低下する。
このように、現像ホッパ３１１内に劣化したトナーが多くなり、また、トナーが現像によって消費されるために現像ユニット３１内のトナーが少なくなる。そこで、連通口３３を通過してトナーカートリッジ３２から、現像ユニット３１へとトナーが補給される。トナーカートリッジ３２内には、トナーカートリッジ本体３２の内壁に先端が摺接する第２搬送パドル３２ａ、第３搬送パドル３２ｂがそれぞれ第１収納室３２１と第２収納室３２２に設けられており、第２又は第３搬送パドル３２ａ、３２ｂが回転することによりトナーを現像ユニット３１側に押し込んで、現像ユニット３１に連通口３３からトナーが補給される。
【００４２】
さらに、この連通口３３を通して現像ユニット３１内のトナーがトナーカートリッジ３２側に排出されて、このトナーがトナーカートリッジ３２内のトナーと混合される。トナーカートリッジ３２内には、未使用のトナーが多く収納されており、現像ユニット３１内で劣化したトナーと混合される。この混合によって、未使用トナーの表面に多く存在する外添剤が劣化したトナーに再分配されることで、劣化したトナーの帯電量、流動性が元の未使用トナーの状態に近くなる。これは、現像ユニット３１から第１収納室３２１に排出されたトナーは、さらに、第２搬送パドル３２ａで第２収納室３２２に搬送されて、次に、第３搬送パドルで第１収納室３２１に戻される。この間に、外添剤の再分配を受けることになる。
この元の未使用の状態に近づいたトナーを、トナーカートリッジ３２の第１収納室３２１から現像ユニット３１に、再度供給する。この元の状態に近づいたトナーと未使用のトナーで、現像ローラ３１ａに薄層を形成してトナーを現像することで、長期にわたって高品位の画像を得ることができる。
【００４３】
ところで、潤滑剤除去ローラ３１ｅについては、図５の例と同じく、現像ローラ３１ａ上に搬送されてきた潤滑剤を含んだトナーを除去して現像ホッパ３１１に移動させ、そこから本構成からなる現像装置３０では、トナーの循環性が優れているので、現像ホッパ３１１からトナーカートリッジ３２にいたる範囲で移動させることができるので、現像ローラ３１ａの周囲に滞留する事なく、また移動する際に他の潤滑剤を付着していないトナーとの接触機会も十分にあるので、トナーの安定化がより積極的に図れる。
以下、種々の実施例について記述する。
潤滑剤除去ローラ３１ｅに用いるスポンジローラは、ステンレス鋼などの芯金の周囲を円筒状の発泡体で覆って構成するが、発泡体の材質としては、ポリウレタン、ポリエチレン、メラミン、シリコンゴム等が使用できる。
潤滑剤除去ローラ３１ｅをスポンジローラで構成した場合に、潤滑剤を含んだトナーおよび現像ローラ３１ａの上に付着した潤滑剤の除去性について、スポンジローラの諸特性を評価したところ、スポンジの圧縮強さの特性である２５％圧縮荷重（ＪＩＳ−Ｋ６７６７）と、スポンジのセル径に、適正な範囲があることが分かった。
【００４４】
２５％圧縮荷重は０．０１５ＭＰａ〜０．５ＭＰａの間にあるスポンジが良く、それよりも低ければ、現像ローラ３１ａに対する圧力が下がるため、潤滑剤を掻き落す能力が足りなくなる。一方、高いものでは、接触面積を確保しずらくなり、また振動が発生しやすくなるので安定した接触条件が得にくくなる。圧縮荷重はスポンジのほぼ通常に近い特性範囲であるが、もう一つの特性であるセル径は、必然的に次の範囲である事が要求される。
すなわち平均のセルの径は０．１ｍｍ〜２ｍｍの範囲が望ましく、それよりも小さい場合には、除去したトナーをスポンジローラの表面に保持する能力が、セルがトナーで埋まって阻害され易く搬送性能が低下するなど、十分な効果が期待できなくなる。
現像ローラ３１ａに付着した潤滑剤を機械的に除去するのは、スポンジローラの表面のセルとセルの間を仕切り、セル構造の骨格を成す壁面部が現像ローラ３１ａに接触して作用すると考えられる。したがって、セル径が小さいと、上記壁面も薄く強度が高くないので、除去性能が不足する。
一方、スポンジローラのセル径が大きい場合、潤滑剤除去スポンジローラ３１ｅと現像ローラ３１ａのニップ幅の通過時間内に上記壁面部が接触しない状況が発生し、潤滑剤除去残りが発生する。現像ローラ３１ａとスポンジローラのニップ幅が1〜３ｍｍに設定するのが望ましいので、上記セル径の上限は２ｍｍとなる。ここで、一般的にスポンジのセル径は、平均セル径として表記される。上記セル径の範囲内で広くばらついて良いと言うわけではない。個々のセル径の中心値に対するばらつきは、上記潤滑剤除去の安定性の点で、小さいほど望ましい事は明らかである。ただ、過度にばらつきを抑えることが必要では無く、現在の通常の製法で作成されるスポンジであれば、除去性能の安定性を確保できる。
【００４５】
ここで、潤滑剤除去性を評価する方法を幾つか説明する。
感光体の潤滑剤塗布条件、現像させるトナーの画像面積条件を固定にして、通常の通紙試験を行い、経時で、現像ローラ３１ａ上に付着した潤滑剤のを定量分析を行う。または、現像ローラ３１ａ周辺で場所を予め決めておき、そこでトナーを採取して、トナーに含まれる潤滑剤を定量分析する。現像ローラ３１ａの潤滑剤の付着量の代用として、現像ローラ３１ａの表面の摩擦係数を測定する方法でもある程度推定する事は可能である。
このときは、潤滑剤が一定面積以上付着すると摩擦係数は、下限値に飽和する傾向があるので、初期の摩擦係数から、下限値に達するまでの変化過程を調べると良い。
現像ローラ３１ａに、金属ローラ表層にメラミン樹脂をコートした物を使用した場合、この摩擦係数の変化は初期０．５から、下限値０．１と言う状況であった。なお、摩擦係数の測定する際に摺擦相手としては、ＰＰＣ用上質紙を用いた。
画像や現像特性を評価対象として経時変化を調べる事も可能である。
ベタ画像の濃度、画像先端部濃度と後端部濃度の差で見たり、現像ローラ３１ａ上のトナーの付着量変化（減少）で見たりして、定量的に評価を行う。
潤滑剤の除去は、現像ローラ３１ａ表面に接触する対象物が多いほど（接触回数が多いほど）、表面の潤滑剤が移動する確率が高くなるので、
現像ローラ３１ａに付着した潤滑剤をするのに、除去を補助する作用を与える事によって、潤滑剤の除去が効率的に行える。
ここでは、その補助作用を潤滑剤を多く付着していないホッパのトナーに担わせる。
【００４６】
図５で、現像ホッパ３１１に第１搬送パドル３１ｄが反時計周りで回転して、供給ローラ３１ｂにトナーを送っているが、供給ローラ３１ｂの位置を現像ユニット３１内の下方に配置し、また潤滑剤除去ローラ３１ｅは現像ローラ３１ａのほぼ水平位置に配置することで、搬送パドル３１ｄで汲み上げられたトナーが潤滑剤除去ローラ３１ｅに接触するようにする。すなわち第１搬送パドル３１ｄからは両方のローラ３１ｂ、３１ｅにトナーを送っている。
仮に、潤滑剤除去ローラ３１ｅの回転方向を時計回りとすると、現像ホッパ３１１から搬送されたトナーは潤滑剤除去ローラ３１ｅの上を、時計回りに移動して、現像ローラ３１ａとのニップに入る。現像ローラ３１ａと潤滑剤除去ローラ３１ｅはそのニップで摺擦し、その間で潤滑剤の受け渡しが潤滑剤の多いほうから少ない方へと行われる。
現像ローラ３１ａと潤滑剤除去ローラ３１ｅの間に、現像ローラ３１ａで搬送されてきたトナー層しかない場合は、トナー層には潤滑剤が含まれているので、潤滑剤除去ローラ３１ｅの表面に潤滑剤が付着蓄積するに従って、現像ローラ３１ａ表面から潤滑剤を除去する能力が徐々に低下して、最後は潤滑剤除去能力がなくなってしまう。
本実施形態では、現像ローラ３１ａと潤滑剤除去ローラ３１ｅに間に常時、現像ホッパ３１１のトナーを流し込むので、そのトナーによって現像ローラ３１ａ表面に付着した潤滑剤との接触機会が増えて、現像ローラ３１ａから潤滑剤を除去しやすくすると共に、潤滑剤除去ローラ３１ｅの表面に付着する潤滑剤も低く抑えられ、何時までも潤滑剤除去能力が保たれる。
【００４７】
潤滑剤除去ローラ３１ｅの回転方向は、上記説明では時計周り方向としたが、掻き取り部材３１ｆの配置を上方に変更する事で、搬送パドル３１ｄから現像ホッパ３１１のトナーを潤滑剤除去ローラ３１ｅに搬送することができ、同様の効果が得られる。
潤滑剤除去ローラ３１ｅで現像ローラ３１ａから搬送した潤滑剤を含むトナーを、潤滑剤除去ローラ３１ｅから効率良く現像ホッパ３１１に移動させるために、潤滑剤除去ローラ３１ｅに当接して、その表面のトナーを掻き落す潤滑剤除去当接部材３１ｆを設ける。
潤滑剤除去当接部材３１ｆと潤滑剤除去ローラ３１ｅとの食い込み量は、０．５ｍｍ〜３ｍｍ程度として、トナーが十分掻き落せるようにかつ、潤滑剤除去ローラ３１ｅの表面が損傷しないように設定する。
潤滑剤除去当接部材３１ｆは、掻き落したトナーが滞留せずに現像ホッパ３１１に落下し易いように角度を付けたりして、トナーの移動を損なわないように配置するのが望ましい。
【００４８】
また、現像剤除去当接部材３１ｆは、金属板や、樹脂板などの材質で機能上問題ない。
現像剤除去当接部材３１ｆと潤滑剤除去ローラ３１ｅのニップ部に第１搬送パドル３１ｄによって現像ホッパ３１１のトナーを搬送できるようにすると、該ニップに潤滑剤を含んだトナーが滞留するのを防げるのでさらに効果が上がる。
現像剤除去当接部材３１ｆによって掻き落されたトナーは、現像ホッパ３１１内で、周囲のトナーと第１搬送パドル３１ｄの攪拌作用で混合攪拌され、潤滑剤を多く含んだトナーから周囲のトナーに潤滑剤が拡散する事で、影響に無いレベルまでトナー全体で潤滑剤の量が平均化され、現像ローラ３１ａへの最付着を防止する事ができる。
前の実施形態では、現像ローラ３１ａが時計回りと反対方向に回転し、かつ潤滑剤除去ローラ３１ｅが時計回りに回転する場合、すなわち、現像ローラ３１ａに対して潤滑剤除去ローラ３１ｅが連れまわり方向に回転させる例を説明した。ここでは、現像ローラ３１ａに対して、潤滑剤除去ローラ３１ｅがカウンター方向に回転させる例を説明する。
現像ローラ３１ａは同様に反時計回りに回転させ、潤滑剤除去ローラ３１ｅも反時計回り方向に回転させると、潤滑剤除去ローラ３１ｅは現像ローラ３１ａと当接部においてカウンター方向に回転する事になる。一般的に潤滑剤除去ローラ３１ｅをカウンター方向に回転させた方が、潤滑剤を含んだトナーや現像ローラ３１ａ表面に付着した潤滑剤を除去する能力が高い。また、この方向に回転させるメリットは、現像ローラ３１ａから除去ローラ３１ｅに移動した潤滑剤を含むトナーを潤滑剤除去ローラ３１ｅ上で現像ローラ３１ａから離れる方向に搬送できること、除去当接部材３１ｆが、搬送したトナーが現像ホッパ３１１に落下し易いように配置できる事が上げられる。
【００４９】
さらに、第１搬送パドル３１ｄで潤滑剤除去ローラ３１ｅに供給したトナーが、除去ローラ３１ｅと現像ローラ３１ａのニップで摩擦帯電され、除去ローラ３１ｅから現像ローラ３１ａに予備的に供給されるので、供給ローラ３１ｂの前段で供給の補助を行って、供給不足を補充する事ができる。
このときの、除去ローラ３１ｅの現像ローラ３１ａに対する回転線速比は、０．５倍速から２倍速とするのが望ましい。これは、除去ローラ３１ｅのスポンジのセル径に対しても、除去能力を効果的に引き出せる線速比である。ただし、線速比を高めすぎると熱が発生し、トナーに熱ストレスを与えて流動性を低下させたり、潤滑剤を熱でかえって軟化させ、現像ローラ３１ａに付着させやすくしたりするので、上限は２倍速程度とする必要がある。
特に、供給ローラ３１ｂの回転方向の規定は行わず、供給ローラ３１ｂが現像ローラ３１ａに対してカウンター方向、連れまわり方向どちらでも選択可能であった。
強いていえば、供給ローラ３１ｂはカウンター方向の方が、現像ローラ３１ａとの摺擦する相対速度が上がるので、補給・予備帯電に有利であるので、通常は、供給ローラ３１ｂもカウンター方向を選択する事が一般的である。
【００５０】
次に、現像装置３０や作像装置のレイアウト上の制約があり、前項のように潤滑剤除去ローラ３１ｅがカウンター方向を選択できない場合について説明する。
潤滑剤除去ローラ３１ｅを現像ローラ３１ａに対して、つれ回り方向で回転させる際に、現像ローラ３１ａに付着した潤滑剤除去性を上げるために第１搬送パドル３１ｄで現像ホッパ３１１のトナーを供給する場合、潤滑剤除去ローラ３１ｅの回転方向は、時計回りの方向であるので、該供給されたトナーもその方向で移動する。すなわち、潤滑剤除去ローラ３１ｅと現像ローラ３１ａのニップの入り口側（ニップの上方）からトナーは入り、ニップで両ローラと摺擦して、現像ローラ３１ａに付着している潤滑剤や現像ローラ３１ａ上に搬送されてきた潤滑剤を含んだトナーと接触して、現像ホッパ３１１から供給されたトナー表面にその潤滑剤を移して、潤滑剤除去ローラ３１ｅと現像ローラ３１ａのニップの出口側（ニップの下方）よりその下の方向に排出される。そのまま潤滑剤除去ローラ３１ｅに付着したトナーは、除去当接部材３１ｆで現像ホッパ３１１の下方に掻き落される。
潤滑剤除去ローラ３１ｅの下方には、トナー供給ローラ３１ｂがあるので、潤滑剤除去ローラ３１ｅより排出された潤滑剤を含むトナーが供給ローラ３１ｂに直接降りかかり、供給ローラ３１ｂの回転方向が現像ローラ３１ａにつれ回り方向であると、現像ローラ３１ａに、トナーが供給されてしまうので、この場合は、供給ローラ３１ｂは、現像ローラ３１ａとカウンター方向に回転させる必要がある。そのような構成にすると、前項同様現像ローラ３１ａの潤滑剤付着を効果的に防止する事ができる。この際には、供給ローラ３１ｂにも潤滑剤除去ローラ３１ｅと同様の除去当接部材３１ｆを設けると良い。
【００５１】
該除去ローラ３１ｅの回転数は、現像ローラ３１ａと連れ回り方向なので、現像ローラ３１ａとの当接部で線速比が少なくとも現像ローラ３１ａより早く１．１倍速以上、３倍速以下とする。
これは、上記除去ローラ３１ｅのスポンジのセル径に対しても、除去能力を効果的に引き出せる線速比である。
ただし、線速比を高めすぎると熱が発生し、トナーに熱ストレスを与えて流動性を低下させたり、潤滑剤を熱でかえって軟化させ、現像ローラ３１ａに付着させやすくしたりするので、上限は２倍速程度とする必要がある。
この方式のメリットは、現像ローラ３１ａに対して潤滑剤除去ローラ３１ｅが連れまわり方向で、しかも現像ローラ３１ａより早い線速で回転しているので、第１搬送パドル３１ｄで供給され、両ローラのニップを通過するトナー量を多くできるので、そのトナーと潤滑剤の接触機会を増加させて、線速比が大きくなくても、より多く潤滑剤を除去できる。
また、供給ローラ３１ｂと潤滑剤除去ローラ３１ｅの回転方向が逆なので、それぞれの駆動ギアを直結でき、ギア配置が容易となり、駆動系のスペースを減らす事ができる。
本実施形態では、現像ローラ３１ａから潤滑剤除去ローラ３１ｅ側に潤滑剤を含んだトナーを機械的に除去するだけでなく、電界の作用で移動させることにより除去性能を高めた例である。潤滑剤除去ローラ３１ｅを、体積抵抗で１０の５乗Ωｃｍから１０の８乗Ωｃｍとして、半導電性を持たせる。
一般的には、カーボンブラックや、金属粉体、界面活性体などのイオン導電性物質などを含有して抵抗を調整する。
現像ローラ３１ａ上を現像領域を通過して運ばれてくるトナーの大部分を潤滑剤除去ローラ３１ｅ側に引き寄せるには、感光体への現像作用の類推から、ポテンシャル差を２００Ｖから４００Ｖ設ける事で達成できる。
すなわち、トナーの帯電極性がマイナスの場合は、現像ローラ３１ａが０Ｖの時には、除去ローラ３１ｅに＋２００Ｖから＋４００Ｖ印加して、現像ローラ３１ａ上のトナーを除去する事が可能である。現像ローラ３１ａが感光体に対して現像動作を行っていて現像バイアスが印加されている場合、例えばー４００Ｖの現像バイアスが印加されている場合には、除去ローラ３１ｅにはー２００Ｖから０Ｖとすれば良い。
以上のようにして、機械的な作用以上にトナーの除去性を上げて、潤滑剤が現像ローラ３１ａに付着するのを防止することができる。
【００５２】
一成分トナーは、トナーの特性を安定化させたり、より良い特性を付加する目的でトナー粒子の周囲に微粒子から成る添加剤を付着させる。
トナー粒子内部に混練で練りこむのでなく、トナー粒子表面に付着させるので外添剤と呼ばれる。外添剤は上述したように、その粒径は小さく、トナーが４〜１０μｍ程度であるのに対して、外添剤の一次粒子の粒径は、十ｎｍ〜数十ｎｍと、トナーに較べて１／１００以下であるため、添加剤量はそう多くないが、添加剤の表面積は相対的に大きい。
従って、添加剤による潤滑剤の吸着作用での、潤滑剤除去効果は大きく、トナーに外添する添加剤の量が、該潤滑剤除去効果に大きく影響する。
外添剤に用いられる無機物の微粒子の種類は、多種多様であるが、よく用いられる例としては、疎水性シリカ、酸化チタン、酸化アルミニウム、炭化珪素、酸化セリウム、窒化ホウ素、などである。
外添剤は一種類を使用する場合もあるが、外添剤種それぞれの材質によって、帯電性、流動性などの特性が異なるので、それらの特性を引き出すために複数種類混合して用いられる事が多い。
添加剤種類ごとに、上記潤滑剤吸着作用に差があるかは、明確になっていないが、添加剤微粒子の粒径は同じオーダーにあるので、表面積も同じレベルと考えられ、ここでは、ほぼ同等の吸着作用と仮定する。
幾つか添加剤処方のパターンを変えて潤滑剤の除去性能について、上記で説明した方法により、評価を行ったところ、ここでは、１５Ｋ枚使用で交換するトナーカートリッジを用いる。トナーカートリッジを新しくすると、供給されるトナーは潤滑剤が含まれていないので、現像ローラ３１ａの潤滑剤付着の防止には有利な方向となり、カートリッジ交換まで濃度低下が発生しなければ寿命を延ばせるという考えかたができる。
【００５３】
外添剤として疎水化シリカのみのトナーでは、実際の評価結果を表１に示す。
【表１】
2009192700.tif 000003
【００５４】
外添剤として疎水化シリカ＋酸化チタンのトナーでは、実際の評価結果を表２に示す。
【表２】
2009192700.tif 000004
【００５５】
外添剤として疎水化シリカ＋酸化チタン＋酸化アルミニウムのトナーでは、実際の評価結果を表３に示す。
【表３】
2009192700.tif 000005
という結果が得られた。
【００５６】
すなわち、添加材料の全体量が１．２重量部を下回ると、潤滑剤除去作用が低下して、現像ローラ３１ａの潤滑剤付着が進んで、現像ローラ３１ａのトナー搬送力が低下して、現像濃度低下が発生しているものと考えられる。
これは、トナー表面の添加剤の被覆率が、添加剤の量によって変化し、潤滑剤の除去作用はトナー粒子の表面よりも添加剤の方が優れていると考えられるので、添加剤の表面被覆率をある程度高めないと、潤滑剤除去能力が不足し、一定被覆率以上あれば、潤滑剤の除去能力が目標を満足するレベルに達する事を示している。
また、現像特性上の理由から、外添剤をもっと多く処方する場合モあるが、潤滑剤除去不足による濃度低下が防止できるかわりに、トナーから離脱した添加剤が増える事で、感光体表面に添加剤が付着してフィルミングが発生する事がある。
疎水化シリカのみ場合は、７重量部を超えると、現像ローラ３１ａと感光体１１の接触圧力を可能な限り下げても、また感光体１１に潤滑剤を塗布してもそれらを除去してしまって、上記フィルミングが発生した。
疎水化シリカに他の添加剤を混ぜた系では、７重量部を超えてすぐ上記フィルミングが出ると言うわけでは無かったが、基本的に余裕は無く、高面積率の画像を取りつづけた場合、７．５重量部程度の添加剤量で、フィルミングが発生した。
これら一連の検討から、潤滑剤除去性を引き出し、また過剰な潤滑剤塗布条件とならないような、本構成からなる画像形成装置に使用されるトナーとして、外添剤の量の適正範囲は、１．２重量部から７重量部の範囲であるとの確認が取れた。
この範囲を選択する事により、潤滑剤付着によって起こる濃度低下とフィルミングなどの問題をともに防止する事ができる。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の一実施形態の画像形成装置の構成を示す概略図である。
【図２】潤滑剤塗布装置の構成を詳細に示す概略図である。
【図３】本発明の一実施形態である画像形成装置が備える現像装置の構成を示す概略図である。
【図４】本発明の一実施形態である画像形成装置が備える現像装置の構成を示す概略図である。
【図５】本発明の一実施形態である画像形成装置が備える現像装置の構成を示す概略図である。
【図６】本発明の現像装置における現像ユニットに配置される制御弁の構造を示す概略図である。
【図７】連通口の形状を示す概略図である。
【図８】トナーカートリッジ側から現像ユニットにトナーが供給される状態を説明するための模式図である。
【図９】トナーカートリッジ側のトナーが供給される状態を説明するための模式図である。
【図１０−１】現像ユニットとトナーカートリッジとの間におけるトナーの移動の状態を説明するための模式図である。
【図１０−２】現像ユニットとトナーカートリッジとの間におけるトナーの移動の状態を説明するための模式図である。
【図１０−３】現像ユニットとトナーカートリッジとの間におけるトナーの移動の状態を説明するための模式図である。
【図１１】本発明の一実施形態である画像形成装置が備える現像装置に配置される第１搬送パドルの構成を示す概略図である。
【図１２】本発明の一実施形態である画像形成装置が備える現像装置における連通口の構成を示した概略図であり、（Ａ）は現像ユニット側の構成を示し、（Ｂ）はトナーカートリッジ側の構成を示している。
【図１３】従来の現像装置の構成を示す概略図である。
【図１４】従来の現像装置の構成を示す概略図である。
【符号の説明】
【００５８】
１  画像形成装置
１１  感光体
１２  感光体クリーニング装置
１２ａ  クリーニングブレード
１２ｂ  塗布ブラシ
１２ｃ  潤滑剤バー
１２ｄ  潤滑剤加圧手段（錘）
１３  第１の帯電手段
１４  駆動ローラ（感光体）
１５、１６  従動ローラ（感光体）
２０  露光手段
２１  レジストローラ
２５  給紙ローラ
２６  接離機構
３０    現像装置
３１  現像ユニット
３１１  現像ホッパ
３１ａ  現像ローラ
３１ｂ  供給ローラ
３１ｃ  規制ローラ
３１ｄ  第１搬送パドル
３１ｄ−１、３１ｄ−２  フィルム
３１ｅ  現像剤除去部材（ローラ）
３１ｆ  現像剤除去当接部材
３１ｇ  トナー攪拌部材
３１ｈ  入口シール
３１ｊ  スライドシャッタ
３１ｋ  弾性部材
３１ｍ  窓部
３２  トナーカートリッジ
３２１  第１収納室
３２２  第２収納室
３２ａ  第２搬送パドル
３２ｂ  第３搬送パドル
３２ｃ  スライドシャッタ
３２ｄ  弾性部材
３２ｅ  固定シール
３３  連通口
３４  制御弁
３４ａ  支持部
３４ｂ  フィルム
３５  リブ
４０  中間転写ベルトユニット
４１  中間転写ベルト
４２  ベルトクリーニングユニット
４３  マークセンサ
４４  駆動ローラ（中間転写ベルト）
４５  一次転写バイアスローラ
４６、４７  従動ローラ
４９  ベルト位置検出マーク
５０  二次転写ユニット
５１  二次転写バイアスローラ
６０  定着手段
７０  両面搬送装置
８０  給紙装置
８１  給紙ローラ
８３  手差しトレイ
９０  転写材
【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１０−１】
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【図１０−２】
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【図１０−３】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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