(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
現像剤を収容する現像容器と、現像剤を表面に担持して搬送する現像剤担持体と、該現像剤担持体と対向して設けられる現像剤供給部材と、を有し、
前記現像剤供給部材には、前記現像剤供給部材と前記現像剤担持体との間の電位差が放電開始電圧以上となり、且つ、前記現像剤供給部材から前記現像剤担持体へ現像剤の帯電極性と同極性の電流が流れるように電圧が印加されることを特徴とする現像装置。
【請求項２】
前記現像剤供給部材は、導電性を有するワイヤ状部材であることを特徴とする請求項１の現像装置。
【請求項３】
前記ワイヤ状の現像剤供給部材の線径は２ｍｍ以下であることを特徴とする請求項２の現像装置。
【請求項４】
前記現像剤供給部材は、前記現像剤担持体に近接して設けられることを特徴とする請求項１、２又は３の現像装置。
【請求項５】
前記現像剤供給部材と前記現像剤担持体との間隔は０．５ｍｍ以下であることを特徴とする請求項４の現像装置。
【請求項６】
前記現像剤供給部材は、前記現像容器内に現像剤が無く、前記現像剤担持体の非駆動状態で、前記現像剤担持体に対して接触して設けられることを特徴とする請求項１、２又は３の現像装置。
【請求項７】
前記現像剤担持体に対する前記現像剤供給部材の当接圧は、線圧で０．７Ｎ／ｃｍ以下であることを特徴とする請求項６の現像装置。
【請求項８】
前記現像剤供給部材の最外層には、抵抗率が１０4〜１０11Ω・ｃｍの被覆が設けられることを特徴とする請求項１〜７のいずれかの項に記載の現像装置。
【請求項９】
前記現像剤供給部材の最外層には、現像剤の帯電極性と逆の帯電極性を有する被覆が設けられることを特徴とする請求項１〜７のいずれかの項に記載の現像装置。
【請求項１０】
前記現像剤供給部材には、少なくとも直流電圧が印加されることを特徴とする請求項１〜９のいずれかの項に記載の現像装置。
【請求項１１】
前記現像容器は開口部を有し、前記現像剤担持体は前記開口部から一部露出して配設されており、前記現像容器内で前記現像剤担持体と対向して前記現像剤供給部材と、前記現像剤担持体上の現像剤の層厚を規制する規制部材とを有しており、前記現像剤担持体の現像剤担持面は、移動に伴って前記開口部内側に達した後、前記現像剤供給部材により現像剤供給を受け、更に、直後の前記現像剤担持体面移動方向下流側で前記規制部材によって現像剤の層厚が規制された後、前記現像容器外へと移動することを特徴とする請求項１〜１０のいずれかの項に記載の現像装置。
【請求項１２】
前記現像剤担持面の移動方向において、前記現像剤供給部材との対向位置から前記規制部材との対向位置までの間では、前記現像剤担持体の現像剤担持領域内の前記現像剤担持体から１ｍｍ以内には、現像剤のみが存在することを特徴とする請求項１１の現像装置。
【請求項１３】
静電潜像が形成される像担持体を有する画像形成装置に着脱可能であることを特徴とする請求項１〜１２のいずれかの項に記載の現像装置。
【請求項１４】
画像形成装置に着脱可能なプロセスカートリッジであり、少なくとも請求項１〜１２のいずれかの項に記載の現像装置と、静電潜像が形成される像担持体と、を有することを特徴とするプロセスカートリッジ。
【請求項１５】
静電潜像が形成される像担持体と、
現像剤を収容する現像容器と、現像剤を表面に担持して搬送する現像剤担持体と、該現像剤担持体と対向して設けられる現像剤供給部材と、を有し、前記像担持体に現像剤を供給して静電潜像を現像する現像装置と、
前記現像剤供給部材に、前記現像剤供給部材と前記現像剤担持体との間の電位差が放電開始電圧以上となり、且つ、前記現像剤供給部材から前記現像剤担持体へ現像剤の帯電極性と同極性の電流が流れるように電圧を印加する電圧印加手段と、
を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項１６】
前記現像剤供給部材は、導電性を有するワイヤ状部材であることを特徴とする請求項１５の画像形成装置。
【請求項１７】
前記ワイヤ状の現像剤供給部材の線径は２ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１６の画像形成装置。
【請求項１８】
前記現像剤供給部材は、前記現像剤担持体に近接して設けられることを特徴とする請求項１５、１６又は１７の画像形成装置。
【請求項１９】
前記現像剤供給部材と前記現像剤担持体との間隔は０．５ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１８の画像形成装置。
【請求項２０】
前記現像剤供給部材は、前記現像容器内に現像剤が無く、前記現像剤担持体の非駆動状態で、前記現像剤担持体に対して接触して設けられることを特徴とする請求項１５、１６又は１７の画像形成装置。
【請求項２１】
前記現像剤担持体に対する前記現像剤供給部材の当接圧は、線圧で０．７Ｎ／ｃｍ以下であることを特徴とする請求項２０の画像形成装置。
【請求項２２】
前記現像剤供給部材の最外層には、抵抗率が１０4〜１０11Ω・ｃｍの被覆が設けられることを特徴とする請求項１５〜２１のいずれかの項に記載の画像形成装置。
【請求項２３】
前記現像剤供給部材の最外層には、現像剤の帯電極性と逆の帯電極性を有する被覆が設けられることを特徴とする請求項１５〜２１のいずれかの項に記載の画像形成装置。
【請求項２４】
前記電圧印加手段は、前記現像剤供給部材に少なくとも直流電圧を印加することを特徴とする請求項１５〜２３のいずれかの項に記載の画像形成装置。
【請求項２５】
前記現像容器は開口部を有し、前記現像剤担持体は前記開口部から一部露出して配設されており、前記現像容器内で前記現像剤担持体と対向して前記現像剤供給部材と、前記現像剤担持体上の現像剤の層厚を規制する規制部材とを有しており、前記現像剤担持体の現像剤担持面は、移動に伴って前記開口部内側に達した後、前記現像剤供給部材により現像剤供給を受け、更に、直後の前記現像剤担持体面移動方向下流側で前記規制部材によって現像剤の層厚が規制された後、前記現像容器外へと移動することを特徴とする請求項１５〜２４のいずれかの項に記載の画像形成装置。
【請求項２６】
前記現像剤担持面の移動方向において、前記現像剤供給部材との対向位置から前記規制部材との対向位置までの間では、前記現像剤担持体の現像剤担持領域内の前記現像剤担持体から１ｍｍ以内には、現像剤のみが存在することを特徴とする請求項２５の画像形成装置。
【請求項２７】
前記現像装置は、画像形成装置本体に対して着脱可能であることを特徴とする請求項１５〜２６のいずれかの項に記載の画像形成装置。
【請求項２８】
少なくとも前記像担持体と、前記現像装置とは、一体的にプロセスカートリッジとして画像形成装置本体に対して着脱可能であることを特徴とする請求項１５〜２６のいずれかの項に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真方式或いは静電記録方式を用いたモノクロプリンタ、カラープリンタ、ファクシミリ又は複写機などの画像形成装置、この画像形成装置に用いられる現像装置及びプロセスカートリッジに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、非磁性１成分現像剤を用いて静電潜像を可視化する現像装置が実用化されている。図１９は、従来の非磁性１成分現像装置の一例の概略断面を示す。同図に即して説明すると、従来の現像装置４は、絶縁性１成分現像剤であるトナー７を収容した現像容器（トナー容器）８を有する。トナー７は、例えば負帯電性であり、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックなどの色素を有する顔料又は染料を含有した負帯電性非磁性トナーである。
【０００３】
現像容器８は、被現像対象に対向する部位が開口しており、この開口部から一部現像容器８外に露出するように、現像剤担持体としての現像ローラ５が回転可能に設けられている。
【０００４】
現像容器８の中には、各種形状に加工された板状若しくはスクリューなどからなる現像剤攪拌部材（トナー撹拌部材）１５が設けられており、図中矢印の時計方向に回転し、現像容器８中のトナー７を現像ローラ５の方向に搬送して、トナー供給路を形成している。現像剤撹拌部材１５は、現像容器８の各種形状に合わせて、現像容器８の端部から現像ローラ５の近傍までトナー７を搬送するトナー供給路を形成するようにその形状、個数が設定される。
【０００５】
ところで、磁性現像法においては、現像ローラ５に磁力を持たせることにより、磁性体を含有する現像剤（磁性１成分現像剤など）トナーを現像ローラ５に引き付けるが、非磁性１成分現像法においては、トナーの磁性が極めて弱く、磁力によるトナー引き付けが困難であるために、別途、現像ローラ５上にトナーを載せる手段が必要となる場合が多い。後述するように他の方法もあるが、一般的には、現像ローラ５には、現像剤供給部材として剥ぎ取り／供給ローラ１３が当接又は非接触で対向配置される。
【０００６】
剥ぎ取り／供給ローラ１３は回転駆動を受け、現像ローラ５との速度差が設けられることが一般的である。剥ぎ取り／供給ローラ１３の回転方向は、現像ローラ５の回転方向と同方向の場合も逆方向の場合もあるが、現像ローラ５との周速差を設けることによって、現像ローラ５に適正な量のトナーを供給すると同時に、像担持体１との対向位置を通過した後に現像ローラ５上に残留したトナー７を剥ぎ取る役目をも担う。
【０００７】
現像容器８内には現像容器仕切板１６が設けられており、現像剤攪拌部材１５から供給されるトナー７が、現像ローラ５及び剥ぎ取り／供給ローラ１３の近傍に常にほぼ一定量溜まるように、その高さは適正化されている。
【０００８】
又、現像ローラ５には、現像剤量規制部材として規制ブレード６が当接されている。規制ブレード６は、現像ローラ５上のトナー７を規制してトナー薄層を形成し、現像領域に搬送されるトナー７の量を規定すると共に、トナー７と規制ブレード６との摺擦によりトナー７を帯電させる役目をも担う。規制ブレード６は、厚さ数百μｍのリン青銅、ステンレスなどの金属薄板の先端に、ウレタンゴムなどを接着若しくは溶着して作られる。そして、規制ブレード６は、金属薄板の弾性によって均一に現像ローラ５に当接するように設定される。
【０００９】
被現像対象と現像ローラ５との対向部近傍の現像領域に搬送されるトナー７の量及び帯電量は、現像ローラ５上に接触する規制ブレード６の当接圧や当接長さなどにより決定され、当接圧は金属薄板の材質、厚さ、たわみ量、現像ローラ５との当接角によって決定される。現像ローラ５上のトナー７の搬送量が、表面単位面積当たりで０．３〜１．０ｍｇ／ｃｍ2程度になるように、各要素が設定される。
【００１０】
被現像対象である像担持体として、通常ドラム状とされる電子写真感光体（以下、「感光ドラム」と呼ぶ。）１は、図１９中矢印の時計方向に回転し、感光ドラム１と現像ローラ５との対向部近傍の現像領域に搬送された現像ローラ５上のトナー７は、感光ドラム１上の静電潜像に付着し、静電潜像をトナー像として可視化する。
【００１１】
現像ローラ５にトナーを供給する手段としては、特公平６−１６２１０号公報に開示される上記剥ぎ取り／供給ローラ１３を用いるものの他、特開平２−１０１４８５号公報に開示される現像ローラ５と非接触で、表面に凹凸が設けられた回転体を用いるもの、特開平８−１７９６０８号公報に開示される現像ローラ５と非接触な回転多角柱を用いるものが先行技術として挙げられる。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、現像剤供給部材として上記特公平６−１６２１０号公報に記載されるような剥ぎ取り／供給ローラ１３を用いる方法では、現像ローラ５と剥ぎ取り／供給ローラ１３とが周速差をもって摺擦するので、現像装置４の駆動トルクが大きくなるという問題があった。
【００１３】
上記特開平２−１０１４８５号公報、特開平８−１７９６０８号公報に記載される現像ローラ５へのトナーの供給方法では、現像剤供給部材が現像ローラ５と非接触であるため、現像装置４の駆動トルクを軽減できると考えられる。しかし、現像剤供給部材の回転駆動を必要とするため、各可動部材の駆動の観点からは特公平６−１６２１０公報と同等の複雑さを有していた。又、現像ローラ５と非接触で、ある程度の容積を持つ現像剤供給部材を配置するために、現像装置４の小型化の妨げとなっていた。
【００１４】
従って、本発明の目的は、駆動トルクを低減し、簡便な構成で装置の小型化、低コスト化が可能な現像剤供給方法を採用した現像装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置を提供することである。
【００１５】
【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、プロセスカートリッジ及び画像形成装置にて達成される。要約すれば、第１の本発明は、現像剤を収容する現像容器と、現像剤を表面に担持して搬送する現像剤担持体と、該現像剤担持体と対向して設けられる現像剤供給部材と、を有し、前記現像剤供給部材には、前記現像剤供給部材と前記現像剤担持体との間の電位差が放電開始電圧以上となり、且つ、前記現像剤供給部材から前記現像剤担持体へ現像剤の帯電極性と同極性の電流が流れるように電圧が印加されることを特徴とする現像装置である。
【００１６】
第２の本発明によると、画像形成装置に着脱可能なプロセスカートリッジであり、少なくとも上記本発明の現像装置と、静電潜像が形成される像担持体と、を有することを特徴とするプロセスカートリッジが提供される。
【００１７】
第３の本発明によると、静電潜像が形成される像担持体と；現像剤を収容する現像容器と、現像剤を表面に担持して搬送する現像剤担持体と、該現像剤担持体と対向して設けられる現像剤供給部材と、を有し、前記像担持体に現像剤を供給して静電潜像を現像する現像装置と；前記現像剤供給部材に、前記現像剤供給部材と前記現像剤担持体との間の電位差が放電開始電圧以上となり、且つ、前記現像剤供給部材から前記現像剤担持体へ現像剤の帯電極性と同極性の電流が流れるように電圧を印加する電圧印加手段と；を有することを特徴とする画像形成装置が提供される。
【００１８】
上記各本発明において、前記現像剤供給部材としては、導電性を有するワイヤ状部材を好適に用い得る。好ましい一実施態様では、前記ワイヤ状の現像剤供給部材の線径は２ｍｍ以下である。
【００１９】
上記各本発明において、前記現像剤供給部材は、前記現像剤担持体に近接して設けることができ、好ましい一実施態様によると、前記現像剤供給部材と前記現像剤担持体との間隔は０．５ｍｍ以下である。又、前記現像剤供給部材は、前記現像容器内に現像剤が無く、前記現像剤担持体の非駆動状態で、前記現像剤担持体に対して接触して設けることができ、好ましい一実施態様では、前記現像剤担持体に対する前記現像剤供給部材の当接圧は、線圧で０．７Ｎ／ｃｍ以下である。
【００２０】
上記各本発明の一実施態様によると、前記現像剤供給部材の最外層には、抵抗率が１０4〜１０11Ω・ｃｍの被覆が設けられる。又、他の実施態様によると、前記現像剤供給部材の最外層には、現像剤の帯電極性と逆の帯電極性を有する被覆が設けられる。
【００２１】
上記各本発明において、好ましい一実施態様によると、前記現像剤供給部材には、少なくとも直流電圧が印加される。
【００２２】
又、上記各本発明において、一実施態様によると、前記現像容器は開口部を有し、前記現像剤担持体は前記開口部から一部露出して配設されており、前記現像容器内で前記現像剤担持体と対向して前記現像剤供給部材と、前記現像剤担持体上の現像剤の層厚を規制する規制部材とを有しており、前記現像剤担持体の現像剤担持面は、移動に伴って前記開口部内側に達した後、前記現像剤供給部材により現像剤供給を受け、更に、直後の前記現像剤担持体面移動方向下流側で前記規制部材によって現像剤の層厚が規制された後、前記現像容器外へと移動する。好ましい一実施態様では、前記現像剤担持面の移動方向において、前記現像剤供給部材との対向位置から前記規制部材との対向位置までの間では、前記現像剤担持体の現像剤担持領域内の前記現像剤担持体から１ｍｍ以内には、現像剤のみが存在する。
【００２３】
本発明の現像装置は、静電潜像が形成される像担持体を有する画像形成装置に着脱可能であってよい。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る現像装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置を図面に則して更に詳しく説明する。
【００２５】
実施例１
本実施例において、本発明は、画像形成装置本体に通信可能に接続された外部ホスト機器からの画像情報に従って、電子写真方式を用いて記録材、例えば、記録用紙、ＯＨＰシートなどに画像を形成するレーザビームプリンタにて具現化される。
【００２６】
先ず、図１を参照して、画像形成装置の全体構成及び動作について説明する。図１は、本実施例の画像形成装置１００の概略断面を示す。
【００２７】
画像形成装置１００は、像担持体としてドラム型の電子写真感光体、即ち、感光ドラム１を有する。感光ドラム１の周囲には、帯電手段としての帯電ローラ２、レーザ露光装置３ａ及び反射ミラー３ｂなどを備えて成る露光手段としてのレーザ露光光学系３、現像手段としての現像装置４、転写手段としての転写ローラ９、クリーニング手段としてのクリーニングブレード１０、廃トナー容器１１などが配置されている。
【００２８】
感光ドラム１は、図１中矢印の時計方向に回転し、高圧電源（図示せず）から給電される帯電ローラ２によって一様に帯電される。帯電された感光ドラム１の表面に、レーザ露光装置３ａから発せられたレーザー光Ｌが反射ミラー３ｂで反射されて照射され、感光ドラム１上には静電潜像が形成される。そして、現像装置４から供給されるトナーが感光ドラム１上に形成された静電潜像に付着し、潜像が現像され、トナー像として可視化される。
【００２９】
一方、記録材収容部としてのカセット１４ａから記録材供給ローラ１４ｂによって１枚ずつ分離されて画像形成装置本体（装置本体）Ａ内に送り出された記録用紙などの被記録媒体（記録材）Ｐが、レジストローラ１４ｃによって感光ドラム１上へのトナー像の形成と同期がとられると共に、記録材搬送部１４ｄを介して感光ドラム１と転写ローラ９との対向部（転写領域）に搬送されてくる。
【００３０】
そして、感光ドラム１上に形成されたトナー像は、高圧電源（図示せず）から給電される転写ローラ９により記録材Ｐ上に静電的に転写される。
【００３１】
トナー像が転写された記録材Ｐは、感光ドラム１から分離された後記録材搬送部１４ｅを介して定着装置１３まで搬送される。定着装置１３は、熱及び圧力によって記録材Ｐ上の未定着のトナー像を記録材Ｐに定着させる。トナー像が定着された記録材Ｐは、記録材排出ローラ１４ｆなどによって装置本体Ａの外に排出される。
【００３２】
又、記録材Ｐに転写されずに感光ドラム１上に残った転写残トナーは、クリーニングブレード１０により廃トナー１２として廃トナー容器１１に収納される。こうして表面をクリーニングされた感光ドラム１は、繰り返し次の画像形成プロセスに供される。
【００３３】
次に、本実施例の現像装置４について更に説明する。
【００３４】
図２は、本実施例の現像装置４の概略断面を示す。現像装置４は、絶縁性の非磁性１成分現像剤であるトナー７を収容した現像容器８を有する。現像容器８は、被現像対象としての感光ドラム１との対向部が、感光ドラム１の長手方向に沿って開口しており、この開口部に位置して一部現像容器８外に露出するように、現像剤担持体としての現像ローラ５が配置されている。そして、この現像ローラ５の長手方向に沿って対向するように、トナー７を現像ローラ５に供給する手段である現像剤供給部材としてトナー供給部材（トナー供給電極）２０が設けられている。
【００３５】
現像容器８中には、板状の現像剤撹拌部材１５が図中矢印の時計方向に回転可能に設けられている。現像剤攪拌部材１５は、現像容器８中のトナー７を現像ローラ５の方向に搬送して、トナー供給路を形成している。
【００３６】
又、現像容器８内には、現像容器仕切板１６が設けられており、現像剤攪拌部材１５から供給されるトナー７が現像ローラ５及びトナー供給部材２０の近傍に常にほぼ一定量溜まるように、その高さは適正化されている。
【００３７】
本実施例では、現像ローラ５は、直径が約１６ｍｍの弾性ローラで、直径が８ｍｍの金属芯金に、厚みが４ｍｍで抵抗率が１０5Ωｃｍの導電ゴムを外周に成形し、最外層に抵抗率が１０5Ω・ｃｍで厚みが３０μｍのコーティングを施して作製される。現像ローラ５は、装置本体Ａが備える駆動手段（図示せず）によって回転駆動を受け、図２中矢印の反時計方向に１２０ｍｍ／ｓの周速度で回転する。そして、現像ローラ５は、表面に保持するトナー７を回転に伴って現像装置４外に設けられる被現像対象としての感光ドラム１にトナーを供給する。
【００３８】
現像ローラ５には、現像バイアス電源２２が接続されており、感光ドラム１との間に設けられる電界によって現像ローラ５上のトナー７が引き剥がされ、感光ドラム１へと移動するように、現像ローラ５に印加されるバイアス電圧が調整されている。本実施例では、現像バイアスは、−４００Ｖの直流電圧とした。
【００３９】
又、現像ローラ５の表層のトナー７を均一な薄層にするために、現像ローラ５には、現像剤量規制部材として厚さ１０〜数百μｍのステンレスの薄板とされる規制ブレード６が当接されている。この規制ブレード６は、現像ローラ５との接触部全域に渡って比較的均等な当接圧で現像ローラ５に当接するように設定されている。
【００４０】
感光ドラム１と現像ローラ５との対向部近傍の現像領域に搬送されるトナー７の量は、本実施例では、現像ローラ５上のトナー７の搬送量として表面単位面積当たりで０．３〜１．０ｍｇ／ｃｍ2程度となるように設定される。
【００４１】
本実施例では、トナー７として負帯電性のトナーを用いており、トナー７の帯電量は、通常、−１０〜−１００μＣ／ｇとする。又、トナー７の平均粒径は５〜１５μｍのものを好適に用いうる。
【００４２】
尚、トナーの平均粒径及び粒度分布は以下のように計測した。先ず、コールターカウンターＴＡ−ＩＩ型或いはコールターマルチサイザー（コールター社製）などを用い、個数分布，体積分布を出力するインターフェイス（日科機製）及びＰＣ９８０１パーソナルコンピューター（ＮＥＣ製）を接続する。次に、電解液として１級塩化ナトリウムを用いて１％ＮａＣｌ水溶液を調製する。上記電解水溶液１００〜１５０ｍｌ中に分散剤として界面活性剤（好ましくはアルキルベンゼンスルフォン酸塩）を０．１〜５ｍｌ加え、更に測定試料を２〜２０ｍｇ加える。試料を懸濁した電解液は超音波分散器で約１〜３分間分散処理を行い、例えばコールターカウンターＴＡ−ＩＩ型によりアパーチャーとして１００μｍアパーチャーを用いて、２μｍ以上のトナーの体積、個数を測定して体積分布と個数分布とを算出した。そして、本明細書では、トナーの平均粒径として、体積分布から求めた体積基準の重量平均粒径を求めた。
【００４３】
トナー供給部材２０としては、導電性を有するワイヤ状部材を好適に用いうる。このワイヤ状のトナー供給部材２０としては、通常、断面がほぼ円形のものを用い得る。本実施例では、タングステンワイヤを用いた。トナー供給部材２０は、現像ローラ５の軸方向と略平行で現像ローラ５のトナー担持領域の長さに渡って張設される。
【００４４】
後述して更に詳しく説明するように、トナー供給部材２０の線径（外径）は、２ｍｍ以下であることが好ましい。尚、トナー供給部材２０の線径は、トナーとの摺擦に耐え得る機械的強度を有していれば良く、例えばトナー供給部材２０が金属から作製される場合、通常、１Ｎ程度の張力でも破断しない１００μｍ以上とすることが好ましい。
【００４５】
又、トナー供給部材２０は、トナー７が現像容器８内に全く無く、現像ローラ５が駆動されていない状態で現像ローラ５に接しているか、或いは近接して配置される。現像容器８内にトナー７がある状態では、トナー供給部材２０の周りはトナー７で充満される。
【００４６】
トナー供給部材２０と現像ローラ５とが接している場合であっても、その当接圧は軽く、現像ローラ５が回転駆動を受けると現像ローラ５の表面に付着するトナー７が作るトナー流によって、トナー供給部材２０が現像ローラ５から離間される程度である。詳しくは後述するように、現像容器８内にトナー７が無く、現像ローラ５が駆動されていない状態で、トナー供給部材２０の現像ローラ５への当接圧は線圧で０．７Ｎ／ｃｍ以下とすることが好ましい。又、トナー供給部材２０が現像ローラ５と離間して設けられる場合、トナー供給部材２０と現像ローラ５との間隔は、０．５ｍｍ以下とすることが好ましい。
【００４７】
更に、トナー供給部材２０には電圧印加手段たるバイアス電源（トナー供給バイアス電源）２１が接続されている。そして、本発明に従って、少なくとも現像工程時には、トナー供給バイアス電源２１により、トナー供給部材２０と現像ローラ５との間の電位差が放電開始電圧以上となるように、トナー供給部材２０にトナー供給バイアスが印加される。又、トナー供給バイアス電源２１は、トナー供給部材２０から現像ローラ５へトナー７の帯電極性と同極性の電流を流すように電圧を印加する。本実施例では、トナー７として負帯電性トナーを用いているので、トナー供給部材２０から現像ローラ５へは負の電流が流れている。
【００４８】
図３に、本実施例の現像装置４において、現像ローラ５を上記周速度で回転させ、トナー供給部材２０に印加する電圧を変えながらトナー供給部材２０に流れる電流を計測した結果を示す。又、その時の測定系を図４に示す。図４に示す測定系では、電圧計２３のプラス側を現像ローラ５、マイナス側をトナー供給部材２０に接続した。又、電流計２４はプラス側をトナー供給部材２０、マイナス側をトナー供給バイアス電源２１に接続した。つまり、図３で電流がプラスの値であることは、現像ローラ５側からトナー供給部材２０側に電流が流れることを意味している。本実施例では負帯電性トナーを用いているので、トナー供給部材２０から現像ローラ５への電流とトナー７の帯電極性が同極性である。
【００４９】
図３に示すように、電圧計２３によって測定される現像ローラ５とトナー供給部材２０との電位差を大きくしていくと、ある閾値の電位差以上になると電流が増える。ここでは、この閾値を放電開始電圧Ｖｆと定める。この放電開始電圧Ｖｆは、閾値を越えた領域で電位差と電流を数点測定して、近似線を算出し、電流が０となる電位差から求めることができる。本実施例では、放電開始電圧Ｖｆは約５５０Ｖであった。この放電開始電圧Ｖｆは、トナーの材質、トナー供給部材２０の表層材質、トナー供給部材２０と現像ローラ５との距離などによっても異なるが、一般に、１００〜１５００Ｖ程度である。
【００５０】
ここで、現像ローラ５上のトナー７の消費と、トナー供給部材２０によるトナー７の供給動作とを詳細に検討するために、次の観察を行った。図４に示す測定系にて電流値を測定しつつ電位差を変化させ、規制ブレード６と現像ローラ５との当接部より現像ローラ５の回転方向下流側で現像容器８の外に露出して回転している現像ローラ５の表面（図４中矢印Ｃが示す位置）のトナー７を、現像ローラ５の幅（軸方向長さ）のほぼ全域に渡って掃除機で吸引し、吸引部より現像ローラ５の回転方向上流側（図４中矢印Ｂが示す位置）のトナーの塗布具合を観察した。
【００５１】
電流値がほぼ０μＡの時は、現像ローラ５の１回転に渡って、上述のように現像ローラ５上のトナー７を吸引すると、現像ローラ５の２周目からは明らかにトナー塗布量が減少する。そして、現像ローラ５の表面には、現像容器８内を通過してもほとんどトナー７が塗布されず、トナー７の吸引に対して供給が追いつかない。
【００５２】
電位差を大きくし、放電開始電圧Ｖｆになり放電電流がわずかに流れ始めると、現像ローラ５の２周目以降も、部分的に現像ローラ５の表面にはトナー供給が行われるようになる。
【００５３】
更に電位差を大きくして安定した電流を流すと、現像ローラ５の全表面に渡ってトナー供給が行われるようになった。
【００５４】
図５は、トナー供給バイアスが印加されない状態での、トナー供給部材２０の近傍のトナー７の流れを模式的に示している。トナーが無く、現像ローラ５が回転していない状態で、トナー供給部材２０は現像ローラ５に対して近接しているか若しくは現像ローラ５に当接している。
【００５５】
そして、現像ローラ５が図中矢印Ｒ方向に回転を始めると、序々に現像ローラ５の表層のトナー７が付着し始め、現像ローラ５の表面にトナー層流Ｆｔができる。このトナー層流Ｆｔにより、トナー供給部材２０には現像ローラ５から押し離される力が働き、現像ローラ５との間に隙間ができて、その間をトナー７が流れる。
【００５６】
トナー供給部材２０がナイロン糸などの絶縁物であったり、トナー供給部材２０と現像ローラ５との間に電位差を設けない状態では、現像ローラ５上のトナー７が被現像対象たる感光ドラム１に移動することによって消費されると（上記吸引による剥ぎ取りでも同等に消費される。）、現像ローラ５の表層のトナー７が無くなり、トナー７が少ない空乏層ができる。このため、瞬時にトナー７の流れが弱まる。その後、現像ローラ５が２〜５周回転するとトナー７と現像ローラ５の表面との軽い接触をきっかけとして徐々に現像ローラ５の表面にトナー７が付着し、トナー層流Ｆｔが形成されるようになる。
【００５７】
つまり、一度トナーが消費されると現像ローラ５の表面にトナー層が形成されるまで現像ローラ５が数回転する必要が有り、連続的なトナー供給性能が得られない。
【００５８】
一方、トナー供給部材２０と現像ローラ５との間に電位差を設けたときの電気力線の様子を図６に示す。トナー供給部材２０と現像ローラ５との間に電位差を設けると、これにより発生する電界によって、帯電しているトナー７は力を受ける。本実施例では、負帯電性のトナーであるため、トナー７には、図６中の矢印（電気力線）とは逆方向、即ち、トナーが現像ローラ５に供給される方向に力がかかる。
【００５９】
しかし、トナー７が負帯電性であっても、トナーを何らかの手段で帯電させない限り、トナー７の平均帯電電荷量は少ない。この理由により、電位差が放電開始電圧以下の場合には、トナー供給部材２０と現像ローラ５との間に形成された電界によって力を受けるトナー７の量が少ない。そのために、全体的なトナー供給力の向上分としては、消費された現像ローラ５上のトナー層が復帰するまで、トナー供給部材２０と現像ローラ５との間に電位差を設けない場合に現像ローラ５を３周させる必要があったものが、２周に改善される程度である。そのため、連続したトナーの供給性が得られるものではなく、トナー供給性としては依然不十分である。
【００６０】
そして、更に電位差を大きくし、放電開始電圧Ｖｆを越えて、トナー供給部材２０から現像ローラ５へトナー７と負極性の電流が流れるようになると、現像ローラ５へのトナー供給量は顕著に向上する。これにより、現像ローラ５上からトナー７が消費されても直ちに供給され、連続供給が可能となる。
【００６１】
ここで、トナー供給部材２０から現像ローラ５に負極性の電流が流れる機構は次のように考えられる。つまり、放電開始電圧Ｖｆを越えると曲率半径が小さいトナー供給部材２０近傍の強い電界によって、現像ローラ５とトナー供給部材２０との間にあるトナー層中の空気に含まれる気体の電離が始まる。そして、正のイオンはトナー供給部材２０に衝突して電荷を失い、負のイオンは現像ローラ５側に移動するが、直ちにトナー７と衝突してトナー７を負に帯電させ、トナー７に衝突しなかった負のイオンは現像ローラ５に到達して電荷を失う。これにより、電流が流れるものと考えられる。
【００６２】
又、現像ローラ５へのトナー供給性が急激に向上する理由は、次のように考えられる。つまり、放電によって、トナー供給部材２０の近傍における帯電したトナーの割合が急増し、現像ローラ５とトナー供給部材２０との間に形成されている電界によって、現像ローラ５へ向かうトナー供給圧が急増し、トナー供給流ができる。このためトナー供給性が急激に向上するものと考えられる。
【００６３】
更に説明すると、図７は、放電開始電圧Ｖｆ以上の電位差を現像ローラ５とトナー供給部材２０との間に設けた時のトナー７の流れを模式的に示している。上述のように、このとき、トナー供給部材２０の近傍のトナー７が帯電され、電界によって現像ローラ５に押し付けられる。これにより、トナー７が消費されて現像ローラ５の表層に空乏層ができても、現像ローラ５とトナー供給部材２０との間に、帯電したトナー７によるトナー供給流Ｆｏが直ちに形成される。続いて、トナー供給部材２０の下流側のトナー供給流Ｆ1が形成される。このトナー供給流ＦｏとＦ1によってトナー供給圧が高まり、現像ローラ５にトナーが連続供給されるものと考えられる。
【００６４】
このように、トナー供給部材２０による現像ローラ５へのトナー供給には、
（１）トナー供給部材２０の近傍のトナー７の帯電
（２）現像ローラ５に帯電したトナー７を向かわせる電界
の２つが揃うことが必要であり、トナー供給バイアス電源２１により、トナー供給部材２０と現像ローラ５との間の電位差が放電開始電圧以上となり、且つ、トナー供給部材２０から現像ローラ５へトナー７の帯電極性と同極性の電流を流すようにトナー供給バイアスを印加することで達成される。
【００６５】
尚、本実施例では現像剤として負帯電性トナーを用いる場合について説明するが、正帯電性トナーの場合は、負帯電性トナーの場合と逆の電位差、つまり、トナー供給部材２０の電位が現像ローラ５の電位に対してプラス側になるような電位差を設ければ良い。正帯電性トナーを用いる場合も、上記同様に放電開始電圧Ｖｆが存在し、放電開始電圧Ｖｆ以上の電位差を設ければトナー供給部材２０から現像ローラ５に向かう電流が流れ、現像ローラ５へのトナーの連続供給が可能となる。
【００６６】
トナー供給部材２０と現像ローラ５との間の電位差は放電開始電圧Ｖｆ以上であればトナー供給効果が得られるが、電位差を大きくし過ぎると放電電流の増大によりトナーの帯電電荷量が増え、現像ローラ５へのトナーの鏡映力が強過ぎ、現像に適さない高帯電トナーの割合が増えるため好ましくない。本発明者の検討によれば、この電位差は、放電開始電圧Ｖｆ＋１５００Ｖ以下とすることが好ましい。より好ましくは放電開始電圧Ｖｆ＋１０００Ｖ以下、最も好ましくは放電開始電圧Ｖｆ＋５００Ｖ以下とする。又、放電開始電圧近傍では放電が不安定であることから、安定な放電を得るために、放電開始電圧Ｖｆ＋５０Ｖ以上とすることが好ましい。最も好ましくは放電開始電圧Ｖｆ＋１００以上とする。トナー供給部材２０と現像ローラ５との間に流れる電流で言えば、現像剤担持体の移動周速が１２０ｍｍ／ｓの場合、通常、１〜２００μＡとなる。上記周速が増えれば、それに比例して電流も増加させる必要がある。
【００６７】
又、トナー供給部材２０と現像ローラ５との間の電位差は、上述した放電によるトナー７の帯電、電界による帯電されたトナー７の供給流Ｆ0、Ｆ1の形成を考えると直流であることが好ましい。しかし、本発明はこれに限定されるものではなく、トナー供給部材２０に印加されるバイアス電圧の直流成分が放電開始電圧Ｖｆ以上であれば、交流を重畳してもトナー供給効果に大きな影響を与えない。このため、例えば、当業者には周知の飛翔現像装置、即ち、現像剤担持体としての例えば現像ローラ５と感光ドラム１とを非接触として、現像ローラ５上と感光ドラム１との間で現像剤を飛翔させて現像を行う現像装置において、現像ローラ５に交流を印加し、トナー供給部材２０にトナー供給バイアスとして放電開始電圧Ｖｆ以上の直流電圧を印加する場合などには、必要に応じて交流電圧を重畳しても良い。
【００６８】
以下、いくつかの具体例を参照して、本発明の効果を更に詳細に説明する。全例で現像装置４の基本構成及び動作は同じである。
【００６９】
（具体例１）
トナー供給部材２０に、断面略円形で線径（外径）０．２５ｍｍのタングステンワイヤを用い、現像ローラ５との間隔を０．５ｍｍとして非接触で配置した。
【００７０】
又、現像剤として非磁性１成分現像剤である、平均粒径が７μｍの負帯電性トナーを用い、トナー供給部材２０の近傍にトナー７が充満される程度のトナー７を現像容器８内に入れた。
【００７１】
この現像装置４を図１に示す画像形成装置１００に装着した。現像時には、現像ローラ５とトナー供給部材２０との間の電位差を８００Ｖとし、現像ローラ５からトナー供給部材２０には２０μＡの電流を流した。そして、記録材Ｐとして記録紙に対し全面印字（所謂、ベタ画像）を１０枚連続して行い、記録材Ｐの搬送方向において画像先端と画像後半側の濃度差を観察した。その結果、１０枚とも問題となる程の大きな濃度差は無く、１枚目と１０枚目の濃度にも差異は無かった。
【００７２】
本例の現像装置４では、トナー供給部材２０の近傍に、図７に模式的に示して説明したトナー７の流れが形成されているものと考えられる。
【００７３】
（具体例２）
トナー供給部材２０に、断面略円形で線径（外径）３ｍｍのタングステンワイヤを用い、現像ローラ５との間隔を２００μｍとして非接触で配置した。
【００７４】
又、具体例１と同じトナー７を、トナー供給部材２０の近傍にトナー７が充満される程度、現像容器８内に入れた。この現像装置４を図１に示す画像形成装置１００に装着した。現像時には、現像ローラ５とトナー供給部材２０との間の電位差を１２００Ｖとし、現像ローラ５からトナー供給部材２０には３０μＡの電流を流した。そして、記録材Ｐとして記録紙にベタ画像の印字を行った。
【００７５】
その結果、図１１に示すように、記録材Ｐの中で、画像先端から現像ローラ５の１周分の第１領域２８と、それより画像後端側の第２領域２９との間に濃度差が発生した。これは、現像ローラ５上のトナー７が第１領域２８の現像によって消費されてしまうと、それ以降の第２領域２９に対するトナー供給が若干少なくなり、濃度差となって現れたものと考えられる。
【００７６】
ここで、現像ローラ５とトナー供給部材２０の電位差を０Ｖとすると、第２領域２９の濃度が非常に薄く、不均一になることから、本例の構成においてもトナー供給部材２０の放電による現像ローラ５へのトナーの供給効果はあるが、トナー供給流の形成が阻害され、トナー供給能力が減っているものと考えられる。
【００７７】
図８に、トナー供給部材２０の線径が３ｍｍ以上のときの、トナー供給部材２０近傍のトナー７の流れを模式的に示す。図８に示すように、現像ローラ５上のトナー７はトナー層流Ｆｔを形成し、トナー供給部材２０と現像ローラ５との間の隙間を流れるが、現像ローラ５から離れるに従って流れは弱くなっており、現像ローラ５から２００μｍ程度離れたところに形成される流れはトナー供給部材２０によってブロックされる。このため、図７に示したように、トナー供給部材２０を乗り越えてトナー流を形成することができなくなっているものと考えられる。
【００７８】
つまり、図７に示すトナー７の流れでは、電界によってトナー７に働く力とトナー流との方向が同方向になることで、トナー供給部材２０の下流側で、トナー供給部材２０を乗り越えたトナー流によって形成されるトナー供給流Ｆ1を生じる。これに対して、トナー供給部材２０の線径が３ｍｍと比較的太い本例では、上記トナー供給流Ｆ1ができなくなり、トナー供給能力が低下する。
【００７９】
尚、直径が３ｍｍ以上の現像剤供給部材を用いて、現像剤供給部材にバイアス印加を行わない場合には、特公平６−１６２１０号公報、特開平２−１０１４８５号公報或いは特開平８−１７９６０８号公報に開示されるように、現像剤供給部材を回転させ、現像剤供給部材の周囲にもトナー流を作る工夫や、トナーを溜めて粉圧、つまり供給圧を高める部分を作ることが必要となる。
【００８０】
（具体例３）
トナー供給部材２０に、断面略円形で線径（外径）２ｍｍのタングステンワイヤを用い、現像ローラ５との間隔を２００μｍとし、非接触で配置した。
【００８１】
又、現像剤として、具体例１と同じトナーを、トナー供給部材２０の近傍にトナー７が充満される程度、現像容器８内に入れた。この現像装置４を図１に示す画像形成装置１００に装着した。現像時には、現像ローラ５とトナー供給部材２０との間の電位差を１２００Ｖとし、現像ローラ５からトナー供給部材２０には３０μＡの電流を流した。そして、記録材Ｐとして記録紙にベタ画像の印字を１０枚連続して行い、記録材Ｐの搬送方向における画像先端と画像後半側の濃度差を観察した。その結果、１０枚とも問題となる程の大きな濃度差は無く、１枚目と１０枚目の濃度も差異は無かった。
【００８２】
トナー７がトナー供給部材２０を乗り越えて流れを形成できるためのトナー供給部材２０の線径は、トナーの流動性や、トナーの粒径或いはトナーの凝集によってできる凝集体の粒径と関連があり、本発明者の検討によると、トナー又は凝集体の粒径の５〜１０００倍程度である。この値は、通常、２ｍｍ以下になるため、上記具体例２のように３ｍｍ以上のトナー供給部材２０では、トナー供給能力の低下が問題となる。
【００８３】
具体例１〜３の結果から分かるように、上述したようなトナー供給部材２０を乗り越えたトナー流と電界との相乗効果によって形成されるトナー供給流Ｆ1（図７）が生じ、現像装置４の連続稼動を行う場合に現像ローラ５へのトナーの供給能力が維持できるので、トナー供給部材の線径を２ｍｍ以下とすることが好ましい。より好ましくは、１ｍｍ以下、最も好ましくは０．３ｍｍ以下とする。
【００８４】
（具体例４）
トナー供給部材２０に、断面略円形で線径（外径）１ｍｍのタングステンワイヤを用い、当接圧（線圧）１Ｎ／ｃｍの力で現像ローラ５に対し接触配置した。
【００８５】
尚、ここでの線圧の測定方法について説明すると、摩擦係数の既知で幅が１ｃｍの薄板を三枚重ねにして、現像ローラ５とトナー供給部材２０との当接部に挿入し、中央の薄板のみをばね秤で引き抜き、そのときの引き抜き力と既知の摩擦係数とから算出し、線圧とした。
【００８６】
又、具体例１と同じトナー７を、トナー供給部材２０の近傍にトナー７が充満される程度、現像容器８内に入れた。この現像装置４を図１に示す画像形成装置１００に装着した。現像時には、現像ローラ５とトナー供給部材２０との間の電位差を４００Ｖとし、現像ローラ５からトナー供給部材２０には２０μＡの電流を流した。本例では現像装置４が稼動中であっても現像ローラ５とトナー供給部材２０とが接しているために、放電閾値が存在せず、電位差があれば電流が流れる。そして、記録材Ｐとして記録紙にベタ画像の印字を行った。
【００８７】
その結果、図１２に示すように、記録紙Ｐの中で画像先端から現像ローラ５の１周分の第１領域３０の濃度が低く所望の濃度が得られず、又、画像後端側の第２領域３１は若干濃度が低く、先端と後半の間に多少の濃度差が発生した。
【００８８】
これは、現像ローラ５上のトナー７をトナー供給部材２０が剥ぎ取ってしまい、画像先端から現像ローラ５へのトナー供給能力が大幅に減少することによるものと考えられる。現像ローラ５とトナー供給部材２０との間の電位差を０Ｖとすると、第２領域３１の濃度が非常に薄くなり、先端の第１領域３０の濃度も下がり、先端と後半の濃度差は広がった。
【００８９】
図９は、本例の現像装置４における、トナー供給部材２０近傍のトナーの流れを模式的示す。図９に示すように、現像ローラ５とトナー供給部材２０の当接圧が高いため、現像ローラ５を回転させても、現像ローラ５上のトナー７が現像ローラ５とトナー供給部材２０の当接部を潜り抜けることが困難になり、現像ローラ５から剥ぎ取られるようになる。
【００９０】
トナー供給部材２０の外径が２ｍｍ以下であれば、トナー供給部材２０を乗り越えるトナー流が形成されるが、本例のようなトナー供給部材２０の配置では、最も電界が強く、トナー供給圧が高い現像ローラ５とトナー供給部材２０との対向部にトナーが入り込めない。つまり、図７に示す配置の場合のトナー供給流Ｆｏが形成できない状態である。これにより、現像ローラ５へのトナー供給は、主にトナー供給部材２０を乗り越えて、トナー供給部材２０の下流側に形成されるトナー供給流Ｆ1によるものとなる。そのため、現像ローラ５上のトナー空乏層に十分にトナー７を供給するには至らないものと考えられる。
【００９１】
（具体例５）
トナー供給部材２０に、断面略円形で線径（外径）３ｍｍのタングステンワイヤを用い、現像ローラ５への当接圧（線圧）を１Ｎ／ｃｍとして接触配置した。ここでは、現像ローラ５とトナー供給部材２０の電位差を０Ｖとした。
【００９２】
又、具体例１と同じトナー７を用いて、トナー供給部材２０の近傍にトナー７が充満しない程度の少量のトナー７を現像容器８内に入れた。そして、現像ローラ５に予めトナー７を塗布した場合、トナー供給部材２０の近傍のトナー７の流れは図１０に示すようになる。
【００９３】
この場合、トナー供給部材２０は現像ローラ５に対して比較的高い当接圧で接触しているので、トナー７の多くはトナー供給部材２０と現像ローラ５との対向部をすり抜けられず、トナー供給部材２０によって剥ぎ取られる。
【００９４】
トナー供給部材２０の近傍は、トナー７で充満されていないため剥ぎ取られたトナーは自由落下し、１〜２周回転すると現像ローラ５上のトナーはほぼ無くなる。当然トナー供給効果は得られない。
【００９５】
（具体例６）
トナー供給部材２０に、断面略円形で線径（外径）０．３ｍｍ程度の比較的細いタングステンワイヤを用い、現像ローラ５への当接圧（線径）を１Ｎ／ｃｍと比較的高くして接触配置した。ここでは、現像ローラ５とトナー供給部材２０の電位差を０Ｖとした。
【００９６】
又、具体例１と同じトナー７を用いて、トナー供給部材２０の近傍にトナー７が充満しない程度の少量のトナー７を現像容器８内に入れた。そして、現像ローラ５に予めトナー７を塗布した場合、トナー供給部材２０の近傍のトナー７の流れは次のようになった。
【００９７】
この場合、現像ローラ５上から剥ぎ取られたトナー７は、トナー供給部材２０を乗り越えて噴霧状のクラウド流となるが、やがて自由落下し現像ローラ５が２〜３周回転すると、現像ローラ５上のトナー７はほぼ無くなる。
【００９８】
これは、特開平６−５１６２３号公報に開示されるような、剥ぎ取り効果であり、上記公報に開示されるようにワイヤが絶縁性の線材であっても、同様にトナー７を剥ぎ取る。現像ローラ５へのトナー供給効果は得られないため、上記公報のように現像剤供給部材としてトナー供給ローラの併用が必要となる。
【００９９】
（具体例７）
トナー供給部材２０として、断面略円形で線径（外径）１ｍｍのタングステンワイヤを用い、当接圧（線圧）０．５Ｎ／ｃｍの力で現像ローラ５に対し接触配置した。尚、線圧の測定方法は、上記比較例２と同様である。
【０１００】
又、具体例１と同じトナー７を、トナー供給部材２０の近傍にトナーが充満される程度、現像容器８内に入れた。この現像装置４を図１に示す画像形成装置１００に装着した。現像時には、現像ローラ５とトナー供給部材２０の電位差を８００Ｖとし、現像ローラ５からトナー供給部材２０には２０μＡの電流を流した。そして、記録材Ｐとして記録紙にベタ画像の印字を１０枚連続して行い、記録材Ｐの搬送方向における画像先端と画像後半側の濃度差を観察した。その結果、１０枚とも問題となる程の大きな濃度差は無く、１枚目と１０枚目の濃度も差異はなかった。
【０１０１】
具体例４〜７の結果から分かるように、本発明者は、現像ローラ５上のトナー７の移動を阻害し、そして現像ローラ５上のトナー７をトナー供給部材２０によって剥ぎ取ってしまう現象は、トナー供給部材２０の当接圧が高いため起こることを見出した。発明者が更に多くの実験研究を通して鋭意検討した結果、トナー供給部材２０の現像ローラ５への当接圧（線圧）が０．７Ｎ／ｃｍより大きくなると、現像ローラ５へのトナー供給効果より、剥ぎ取り効果が大きくなることが分かった。又、ワイヤの当接圧が大きいと現像装置４の駆動トルクも増大するため好ましくない。
【０１０２】
このように、トナー供給部材２０を現像ローラ５に接触して配置する場合、現像装置４が稼動中の間は現像ローラ５上のトナー層流Ｆｔによってトナー供給部材２０を現像ローラ５から押し離し得る程度の当接圧とし、電界が最も強く、放電によってトナー７が帯電される領域に流れ込むトナー７を阻害しないように、トナー供給部材２０の当接圧（線圧）を０．７Ｎ／ｃｍ以下とすることが好ましい。これにより、現像装置４の連続稼動を行っても、現像ローラ５へのトナーの供給能力が維持できる。トナー供給部材２０の当接圧（線圧）は、トナー量が少なく、トナー供給部材２０の周辺の粉圧が低い場合でも上記トナー層流Ｆｔを阻害しないように、より好ましくは０．５Ｎ／ｃｍ以下、最も好ましくは、０．１Ｎ／ｃｍ以下とされる。
【０１０３】
一方、トナー供給部材２０を現像ローラ５と離間して配置する場合、トナー供給部材２０と現像ローラ５との間隔は、０．５ｍｍ以下とすることが好ましい。トナー流の形成は現像ローラ５の移動に伴う層流に起因するので、トナー供給部材２０が現像ローラ５から０．５ｍｍより離れて配置されると、トナー供給部材２０近傍のトナー移動速度が現像ローラ５の周速より大きく低下し、トナー供給流Ｆｏ、Ｆ1ともに速度が低下し、現像ローラ５の表層に十分なトナーを供給することが困難となり、好ましくない。トナー供給部材２０と現像ローラ５との間隔は、より好ましくは０．３ｍｍ以下とされ、最も好ましくは、トナーが無い時に現像ローラ５に対し接触状態にある。
【０１０４】
上述の結果を下記表１にまとめる。
【０１０５】
【表１】
0003817496.tif 000002
【０１０６】
尚、本発明に従う現像装置と、現像剤供給部材として剥ぎ取り／供給ローラを用いた従来の現像装置（図１９）とで駆動トルクを測定し、比較したところ、本発明に従う現像装置では、剥ぎ取り／供給ローラ１３を用いた従来の現像装置に比べて３割程駆動トルクを軽減することができた。又、本発明に従う現像装置では、同じ容積のトナーを収納するために必要な現像容器８は、剥ぎ取り／供給ローラ１３を備える従来の現像装置と比較して４０ｃｍ3ほど削減することができた。
【０１０７】
以上説明したように、本発明によれば、トナー供給部材２０と現像ローラ５との間で放電を行い、現像ローラ５の移動に伴って発生するトナー層流Ｆｔに対して放電によって帯電を行い、且つ、形成される電界によってトナー７を現像ローラ５に継続的に供給するトナー供給流Ｆ0、Ｆ1を作ることが可能となる。又、トナー供給部材２０をワイヤ状とすることで、小型でありトナー層流Ｆｔを妨げないため、現像ローラ５の駆動負荷の増加が少なく、駆動トルクが軽いトナー供給手段を提供することができる。
【０１０８】
又、トナー供給部材２０の線径を２ｍｍ以下とすることで、トナー供給部材２０の現像ローラ５と対向する側とは反対側に流れるトナー層流Ｆｔを妨げることなく、トナー供給部材２０の下流側にトナー供給流Ｆ1を作ることができ、よりトナー供給量を増やすことができる。又、トナー供給部材２０を、現像ローラ５に近接して設けるか、或いは現像ローラ５の駆動時に現像ローラ５から離間する程度に軽く接触して設けることにより、通常使用時にトナー供給部材２０が直接現像ローラ５と接触することを防止することで、トナー供給部材２０が現像ローラ５上から剥ぎ取るトナー量を少なくすることができる。
【０１０９】
実施例２
次に、本発明の他の実施例について説明する。本実施例の画像形成装置、現像装置の基本構成及び動作は、実施例１のものと同様であり、トナー供給部材の構成が異なる。従って、同一構成、作用を有する要素には同一符号を付し、詳しい説明は省略する。
【０１１０】
特に、本実施例では、現像剤供給部材として電圧が印加されるトナー供給部材２０を用いる場合における、低温低湿環境化の画質の更なる向上が図られるところに特徴を有する。
【０１１１】
上記実施例１では、トナー供給部材２０を導電性のものとした。しかし、導電性のトナー供給部材２０を用いて低温低湿環境でベタ画像の印字を行うと、直径０．５〜３ｍｍ程度の円形の濃度ムラが多数画像上に現れることがある。
【０１１２】
これは、現像装置４の稼動時の振動や現像ローラ５とトナー供給部材２０の摺擦により、トナー供給部材２０と現像ローラ５との間隔が微小に変化することで、局所的に放電電流の強弱が発生して、現像ローラ５へのトナー供給量のムラが発生することが原因であると考えられる。特に、低温低湿環境下では放電が不安定になる。
【０１１３】
放電電流と帯電を受けるトナー７の量は密接な関連があり、放電電流が増えるとトナー供給圧、トナー供給量が増える。放電電流が局所的にばらつくと、現像ローラ５へのトナー供給量が変動し、上記画像不良が発生する場合がある。
【０１１４】
本発明者は鋭意検討の結果、この現象は、トナー供給部材２０の最外層に抵抗率が１０4〜１０11Ω・ｃｍである中抵抗被覆を設けることによって改善されることを見出した。
【０１１５】
本実施例では、トナー供給部材２０として、断面略円形で線径（外径）０．２５ｍｍのタングステンワイヤであり、その表層に抵抗率が１０6Ω・ｃｍで、厚みが８０μｍの中抵抗被覆を設けたものを用い、当接圧（線圧）０．０５Ｎ／ｃｍの力で現像ローラ５に対し接触配置した。
【０１１６】
現像剤として非磁性１成分である、平均粒径が７μｍの負帯電性トナーを用い、トナー供給部材２０の近傍にトナー７が充満される程度のトナー７を現像容器８内に入れた。
【０１１７】
この現像装置４を図１に示す画像形成装置１００に装着した。そして、この画像形成装置１００を用いて、１５℃、１０％の低温低湿環境下で、記録材Ｐとして記録紙にベタ画像の印字を１０枚連続して行った。現像時には、現像ローラ５とトナー供給部材２０の電位差を１４００Ｖとし、現像ローラ５からトナー供給部材２０には２０μＡの電流を流した。その結果、現像ローラ５とトナー供給部材２０の局所放電による円形の濃度ムラは発生せず、１０枚連続して均一な画像が得られた。
【０１１８】
図１３（ａ）は、本実施例におけるトナー供給部材２０の近傍を模式的に示す。同図に示すように、本実施例では、トナー供給部材２０の表層に中抵抗層３２を設けてある。現像ローラ５が回転駆動を受けてトナー７がトナー供給部材２０の近傍に充満されているときには、現像ローラ５とトナー供給部材２０との間にトナー７が入り込み、現像ローラ５とトナー供給部材２０との間には隙間ができる。
【０１１９】
ここで、現像ローラ５とトナー供給部材２０に放電電流が流れているときには、この隙間は電気的に抵抗とみなすことができるので、任意の２箇所の抵抗値をＲｇ１、Ｒｇ２とする。又、それぞれの場所に対応するトナー供給部材２０の中抵抗層３２の抵抗値をＲｗ１、Ｒｗ２としたとき、等価回路は図１３（ｂ）に示すようになる。この等価回路から、各ギャップＲｇ１、Ｒｇ２に流れる電流Ｉ１、Ｉ２の比を求めると、
Ｉ１／Ｉ２＝（Ｒｗ２＋Ｒｇ２）／（Ｒｗ１＋Ｒｇ１）
となる。
【０１２０】
現像ローラ５の表面の凹凸やトナー供給部材２０の微小な変位によって、Ｒｇ１、Ｒｇ２は変動する。そして、低温低湿環境になるとＲｇ１、Ｒｇ２の値が大きくなり、その変動が放電電流のばらつきにより大きく影響すると考えられる。トナー供給部材２０が導電ワイヤである場合、Ｒｗ１、Ｒｗ２はほぼ０とみなせるので、放電電流比Ｉ１／Ｉ２はＲｇ２／Ｒｇ１となり、ギャップの抵抗値変動の影響を大きく受けて放電電流が局所的にばらつく要因となる。
【０１２１】
これに対して、本実施例のようにトナー供給部材２０の表層に中抵抗層３２を設けることで、放電電流のばらつきを抑えることができる。ここで、
Ｒｗ１、Ｒｗ２＞＞Ｒｇ１、Ｒｇ２
の場合、
Ｉ１／Ｉ２≒Ｒｗ２／Ｒｗ１
となり、Ｒｗ１＝Ｒｗ２であればＩ１／Ｉ２≒１である。従って、中抵抗層３２の抵抗値を大きくすると放電電流が安定する。
【０１２２】
ただし、中抵抗層３２の抵抗値が高くなり過ぎると、Ｒｗ１＝Ｒｗ２の前提がくずれ、中抵抗層３２の抵抗のばらつき、膜厚のばらつきの影響を強く受けるようになり、逆にトナー供給部材２０に起因して、現像ローラ５とトナー供給部材２０との間の放電電流が不安定になる。その上、同じ電流を流すためにはトナー供給部材２０に印加する電圧を上げる必要があり好ましくない。
【０１２３】
本発明者の鋭意検討の結果、トナー供給部材２０の表層に設ける中抵抗層３２としては、体積抵抗率が１０4〜１０11Ω・ｃｍのものであれば好適に用いることができる。又、体積抵抗率に膜厚を掛けた値として１０3〜１０10Ωｃｍ2であればなお好ましい。更に、放電ギャップと中抵抗層３２の抵抗値を同等程度にした場合が最も好ましく、体積抵抗に膜厚を掛けた値として１０7〜１０9Ωｃｍ2程度である。
【０１２４】
中抵抗層３２の体積抵抗率が上記範囲より小さい、例えば１０3Ω・ｃｍであると、トナー供給部材２０と現像ローラ５とが駆動時の振動により部分的に接触し、他の部分より大きいリーク電流が流れる。特に、上記低温低湿環境下で放電ムラに起因する直径０．５〜３ｍｍ程度の円形の濃度ムラが多数画像上に現れる。又、上記範囲より大きい、例えば１０12Ω・ｃｍであると、抵抗層の塗布ムラの影響が大きくなり、抵抗層の部分的なムラに起因する濃度スジが画像上に現れ、又膜厚のばらつきによる放電電流の不安定化も顕著となり、同じ放電電流を流すために必要な印加電圧が上昇する問題がある。上記評価は、次のようにして行った。トナー供給部材２０として、断面略円形で線径（外径）０．２５ｍｍのタングステンワイヤを用い、厚みが８０μｍの中抵抗被覆３２を設け、当接圧（線圧）０．０５Ｎ／ｃｍの力で現像ローラ５に対し接触配置した。現像剤として非磁性１成分である、平均粒径が７μｍの負帯電性トナーを用い、トナー供給部材２０の近傍にトナー７が充満される程度のトナー７を現像容器８内に入れ、画像形成装置１００に装着して、１５℃、１０％の低温低湿環境下でベタ画像の印字を連続して行い、画像を目視評価した。
【０１２５】
又、トナー供給部材２０の表層に設ける中抵抗層３２の厚みは、薄すぎるとピンホールなどの膜欠陥やトナーとの摺擦による磨耗によって放電が不均一になるので、１０μｍ以上が好ましい。中抵抗層３２が厚いとピンポール、磨耗に対して強くなり、抵抗安定性も向上するため好ましいが、厚みの上限はトナー供給部材２０の線径の上限により決まり、１ｍｍ以下であることが好ましい。
【０１２６】
尚、上記実施例１におけるように、トナー供給部材２０として表層に中抵抗層３２を設けない導電性ワイヤを用いる場合、局部放電による昇温でトナー７がトナー供給部材２０に融着し、スジ画像を発生させる場合があるが、本実施例のように、トナー供給部材２０の表層に中抵抗層３２を設けることで、上記放電電流の安定化によりトナー固着を抑制することができる。
【０１２７】
以上、本実施例によれば、低温低湿下で発生する虞のあるトナー供給ムラによる画像不良を改善し、幅広い環境下で安定したトナー供給性を維持することができる。
【０１２８】
実施例３
次に、本発明の他の実施例について説明する。本実施例の画像形成装置、現像装置の基本構成及び動作は、実施例１のものと同様であり、トナー供給部材の構成が異なる。従って、同一構成、作用を有する要素には同一符号を付し、詳しい説明は省略する。
【０１２９】
本実施例では、トナー供給部材２０の最外層に設ける被覆材料として、現像剤に負帯電性トナーを用いる場合は正帯電性の被覆材料を用い、正帯電性トナーを用いる場合は負帯電性の被覆材料を用いる。これにより、トナー供給部材２０とトナー７の摩擦によってお互いが帯電し、被覆の外周にトナー７が均一に吸着される。そして、トナー供給部材２０の表層に吸着されたトナー７が緩衝層となって現像ローラ５とトナー供給部材２０との間の変位を減衰させ、放電均一性が増す。この緩衝層により、より低抵抗の表層材質であっても放電ムラを防止することができる。
【０１３０】
本実施例では、トナー供給部材２０として線径（外径）０．２５ｍｍのタングステンワイヤで、その表層に抵抗率が１０2Ω・ｃｍで厚みが１０μｍのウレタン被覆を設けたものを用い、当接圧（線厚）０．０５Ｎ／ｃｍの力で現像ローラ５に対し接触配置した。
【０１３１】
現像剤として非磁性１成分である、平均粒径が７μｍの負帯電性のトナーを用い、トナー供給部材２０の近傍にトナーが充満される程度のトナー７を現像容器８内に入れた。
【０１３２】
この現像装置４を図１に示す画像形成装置１００に装着した。現像時に現像ローラ５とトナー供給部材２０との間の電位差を９００Ｖとし、現像ローラ５からトナー供給部材２０に２０μＡの電流を流した。そして、この画像形成装置１００を用い、１５℃、１０％の低温低湿環境下で、記録材Ｐとして記録紙にベタ画像の印字を１０枚連続して行った。その結果、円形の濃度ムラは発生せず、１０枚連続して均一な画像が得られた。
【０１３３】
正帯電性の材料としてはウレタン、ナイロン、フェノール樹脂などが例示できる。負帯電性の材料としては、ＰＦＡ、ＰＴＦＥ、ＦＥＰなどのフッ素樹脂などが例示できる。又、これら帯電材料に導電性を付与する物質を混ぜて使用することができる。勿論、例示された材料に限定されるものではない。
【０１３４】
尚、本実施例のトナー供給部材２０に設ける被覆材料の抵抗率は、上記低温低湿環境下で放電ムラに起因する直径０．５〜３ｍｍ程度の円形の濃度ムラを防止する理由から、１０2Ω・ｃｍ以上であることが好ましく、又、抵抗層の塗布ムラに起因する濃度スジが画像上に現れることを防止する理由から１０11Ω・ｃｍ以下とすることが好ましい。より好ましくは、１０3〜１０10Ω・ｃｍ、最も好ましくは、空気ギャップの見かけの抵抗率と近くなる１０5〜１０9Ω・ｃｍとされる。
【０１３５】
以上、本実施例によれば、トナー供給部材２０の表面にトナーを引き付けることで現像ローラ５との緩衝層を形成させ、トナー数個分のギャップを現像ローラ５とトナー供給部材２０との間に確実に形成し、放電均一性を高めることで、トナー供給の均一性を向上させることができる。
【０１３６】
実施例４
次に、本発明を適用しうる画像形成装置の他の実施例について説明する。本実施例において、画像形成装置は、装置本体に通信可能に接続された外部ホスト機器からの画像情報に応じて、記録材、例えば、記録用紙、ＯＨＰシート、布などに電子写真方式にて画像を形成しうる、プロセスカートリッジ着脱式のレーザビームプリンタである。
【０１３７】
図１４は、本実施例の画像形成装置２００の概略断面を示す。又、図１５は、本実施例のプロセスカートリッジＢの概略断面を示す。本実施例の画像形成装置２００は、プロセスカートリッジ着脱式とされていることを除いて、基本的な構成及び動作は、上記実施例のものと同様である。従って、同様の構成、作用を有する要素には同一の符号を付して詳しい説明は省略する。
【０１３８】
本実施例において、プロセスカートリッジＢは、クリーナ枠体５１と、現像枠体５２とが一体ユニットとなって装置本体Ａから着脱可能となっている。クリーナ枠体５１は、廃トナー１２を格納する廃トナー容器１１を備え、又クリーニングブレード１０、帯電ローラ２、感光ドラム１を支持する支持部材を兼ねている。現像枠体５２は、トナー７が充填されている現像容器８を備え、又規制ブレード６、現像ローラ５、トナー供給部材２０を支持する部材を兼ねている。つまり、現像枠体５２は、実施例１〜５における現像装置４を構成する。本実施例のプロセスカートリッジＢが備える現像装置４は、上記実施例にて説明したものと同様である。
【０１３９】
プロセスカートリッジＢは、装置本体Ａに設けられた装着手段５０を介して装置本体Ａに対して取り外し可能に装着される。
【０１４０】
クリーナ枠体５１と現像枠体５２とは、プロセスカートリッジＢ内で所定の相互配置関係をもって組み付けられ、感光ドラム１と現像ローラ５とが所定の圧力で当接される。プロセスカートリッジＢが装置本体Ａに装着された状態で、装置本体Ａに設けられた駆動手段と、感光ドラム１に駆動を伝達する感光ドラムギヤ（図示せず）とがかみ合い、感光ドラム１は駆動可能な状態となる。又、感光ドラムギアと、現像ローラ５に駆動を伝達する現像ローラギヤ（図示せず）とがかみ合い、感光ドラム１と現像ローラ５とは、所定の周速差で回転駆動を受ける。
【０１４１】
又、プロセスカートリッジＢが装置本体Ａに装着されると、トナー供給部材２０への給電接点部として、プロセスカートリッジＢ側に設けられたカートリッジ側トナー供給バイアス接点５３ａと、装置本体Ａ側に設けられた装置本体側トナー供給バイアス接点５３ｂとが電気的に接続される。これにより、両接点５３ａ、５３ｂを介して、装置本体Ａに設けられたトナー供給バイアス電源２１から、プロセスカートリッジＢの現像装置４に設けられたトナー供給部材２０にトナー供給バイアスを印加することができるようになる。同様に、プロセスカートリッジＢが装置本体Ａに装着されると、現像ローラ５への給電接点部として、プロセスカートリッジＢ側に設けられたカートリッジ側現像バイアス接点５４ａと、装置本体Ａ側に設けられた装置本体側現像バイアス接点５４ｂとが電気的に接続される。これにより、両接点５４ａ、５４ｂを介して、装置本体Ａに設けられた現像バイアス電源２２から、プロセスカートリッジＢの現像装置４に設けられた現像ローラ５に現像バイアスを印加することができるようになる。
【０１４２】
このような、プロセス手段を一体的にカートリッジ化して、このカートリッジを画像形成装置本体Ａに着脱可能とするプロセスカートリッジ方式を採用することで、例えばトナー７が消耗した場合や、感光ドラム１が寿命となった場合や、廃トナー容器１１内の回収トナー１２がいっぱいになった場合など、装置のメンテナンスをサービスマンによらずにユーザー自身で行うことができ、格段に操作性を向上させることができる。
【０１４３】
尚、本実施例では、プロセスカートリッジは、電子写真感光体と、電子写真感光体に作用するプロセス手段として、帯電手段、現像手段及びクリーニング手段とを一体的にカートリッジ化して、このカートリッジを装置本体に対して着脱可能としているが、プロセスカートリッジはこの形態に限定されるものではない。プロセスカートリッジは、電子写真感光体と、電子写真感光体に作用するプロセス手段としての帯電手段、現像手段、クリーニング手段のうち少なくとも１つを一体的にカートリッジ化して、このカートリッジを装置本体に対して着脱可能としたものである。本発明は、少なくとも電子写真感光体と、現像剤を収容する現像容器、現像容器内の現像剤を被現像対象へと搬送する現像剤担持体及び現像剤供給部材を備える現像装置と、を一体的にカートリッジ化して、このカートリッジを装置本体に対して着脱可能としたものであれば、好適に適用できる。
【０１４４】
本実施例のプロセスカートリッジＢに用いられているトナー供給部材２０は、上記各実施例にて説明したように、現像ローラ５の回転によって形成されるトナー層流をなるべく乱さないようなっており、現像装置４の稼動時にはトナー供給部材２０を乗り越えるトナー流とトナー供給部材２０に印加された電界とによって、トナー供給部材２０の下流側にトナー供給流を形成する。
【０１４５】
このトナー流を乱さないために、トナー供給流の近傍には、トナー以外の部材が無いことが好ましく、現像ローラ５の回転方向に関してトナー供給部材２０より下流側、且つ、規制ブレード６より上流側で、現像ローラ５に当接するか又は近接する部材が無いことで安定したトナー供給性を維持できる効果がある。本発明者の検討によると、トナー流は、現像ローラ５の現像剤担持領域の表面から１ｍｍ程度離れれば、ほぼ現像ローラ５へのトナー供給に寄与しないため、上記の近接が示す範囲は現像ローラ５から１ｍｍ以内とすることができる。
【０１４６】
このように、現像ローラ５がトナー供給部材２０によりトナーの供給を受け、更にその直後に、現像ローラ５の表面の移動方向下流側で規制ブレード６によってトナー層厚規制が行われた後、現像容器８外へと移動することによって、上述のように安定したトナー供給性が得られる。
【０１４７】
又、上記同様の理由により、トナー供給部材２０の固定は、現像容器８内のトナー循環の妨げとならないように行うことが好ましい。図１６は、本実施例のプロセスカートリッジＢにおける、トナー供給部材２０の固定近傍を部分的に示している。
【０１４８】
図１６（ａ）は、比較的剛性の低い、線径（外径）が０．５ｍｍ以下の細いワイヤを用いる場合である。図示の例では、現像容器８の側板３３によって現像ローラ５の芯金を軸支している。そして、側板３３には穴３６が設けてあり、トナー供給部材２０がこの穴３６を貫通する。穴３６は、トナー供給部材２０が張られた状態で、上記実施例にて説明したように適当に現像ローラ５に当接又は近接するように、現像ローラ５の芯金を軸支する軸受け穴に対して位置が決められる。
【０１４９】
トナー供給部材２０の一端には、トナー供給部材２０の脱落防止手段として、例えば結び目３８が設けられており、トナー供給部材２０に張力がかかった状態で、側板３３の穴３６からトナー供給部材２０が抜けないように側板３３の外側で止めるようになっている。勿論、このようなトナー供給部材２０の脱落防止手段は、結び目でなくとも穴３６を通らないような形状の物を接着、融着、溶接しても構わない。
【０１５０】
トナー供給部材２０の他端は、テンションバネ３４の自由端と接続されており、テンションバネ３４の固定端は側板３３に固定されている。テンションバネ３４によってトナー供給部材２０は張力を受け、現像ローラ５に略平行に張られる。
【０１５１】
このような構成にすることで現像容器８内のトナー循環への影響を最小限にして、トナー供給部材２０を現像ローラ５に近接或いは当接して設置することができる。
【０１５２】
又、図１６（ｂ）は、比較的剛性が高く、端部を保持すれば自身の形状を保つことのできる、比較的線径が太く強度の高い金属で作製されたトナー供給部材２０を用いる場合である。図示の例では、現像容器８の側板３３によって現像ローラ５が軸支されている。そして、トナー供給部材２０が貫通する貫通穴３６が設けられている。トナー供給部材２０は穴３６によって軸支され、回転自在である。又、トナー供給部材２０は、現像ローラ５に略平行に対向する部分の軸線が、現像容器８の両側板３３、３３に設けられた穴３６、３６を結ぶ直線からずれるように、両側板３３、３３近傍にて屈曲された後、穴３６、３６によって軸支されている。
【０１５３】
側板３３の一方にはバネ受け４１が設けられており、加圧バネ４０の固定端がこのバネ受け４１に固定されている。加圧バネ４０の自由端は、トナー供給部材２０の端部に設けられた加圧受け部３９に当接し、図中矢印の方向に力を加えている。この力は穴３６とずれているために、トナー供給部材２０には穴３６を中心とした回転力が発生し、トナー供給部材２０の現像ローラ５と略平行に対向する部分が現像ローラ５に加圧当接される。
【０１５４】
上述のように、現像装置４の稼動時にはトナー層流によってトナー供給部材２０が現像ローラ５から離間できるように、当接圧力は線圧で０．７Ｎ／ｃｍ以下に設定される。
【０１５５】
このような構成にすることで、現像容器８内のトナー循環への影響を最小限にして、トナー供給部材２０を現像ローラ５に加圧当接することができる。
【０１５６】
本実施例のプロセスカートリッジＢと、現像剤供給部材として剥ぎ取り／供給ローラ１３を用いた従来現像装置（図１９）を備えるプロセスカートリッジとで、駆動トルクを測定し、比較したところ、本実施例のプロセスカートリッジＢでは、剥ぎ取り／供給ローラ１３を用いた従来のプロセスカートリッジに比べて３割程駆動トルクを軽減することができた。又、本実施例のプロセスカートリッジＢでは、同じ容積のトナーを収納するために必要な現像容器８としては、剥ぎ取り／供給ローラ１３を備えた従来のプロセスカートリッジと比較して４０ｃｍ3ほど削減することができた。このように、本実施例のプロセスカートリッジＢでは、低トルク化、小型化が可能である。
【０１５７】
尚、本実施例にて説明したトナー供給部材２０の固定方法は、当然、プロセスカートリッジとはされていない上記実施例の現像装置４にも等しく適用し得る。
【０１５８】
以上、本実施例にて説明したトナー供給部材２０の固定方法によれば、本発明に従ったトナー供給方法によって作られるトナー層流Ｆｔ及びトナー供給流Ｆ0、Ｆ1が規制ブレード６に到達するまで、これを阻害しないことで、安定したトナー供給を行うことができる。
【０１５９】
（他の実施例）
以上、芯材にタングステンワイヤを用いたトナー供給部材２０について述べたが、トナー供給部材２０の芯材はタングステンに限らず、導電性を有していればその材質は問わない。又、上述のように、トナー供給部材２０の線径（外径）は、トナーとの摺擦に耐え得る機械的強度を有していれば良く、例えば金属であれば１Ｎ程度の張力でも破断しない１００μｍ以上であることが好ましい。
【０１６０】
又、トナー供給部材２０の断面形状は円形に限定されるものではなく、例えば図１７に示すような流線型のものであっても構わない。流線型の断面形状にすることで、トナー流を乱すことが少なくなり、現像ローラ５へのトナーの供給性能の向上が期待できる。勿論、円形状、流線形状以外の形状であっても構わないが、トナー流を乱さないように鋭角部をなるべく設けず、曲線からなる断面形状であることが好ましい。この場合、トナー供給部材２０の線径は、トナー層流方向から見たトナー供給部材２０の投影幅によって規定し、前述と同様の範囲内にあることが好ましい。
【０１６１】
又、上記各実施例では、トナー供給部材２０を１本有する現像装置４について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、複数本設けることも可能である。トナー供給部材２０を複数本用いることにより、現像ローラ５へのトナーの供給能力が増え、高速稼動する現像装置４に対応することが可能となる。
【０１６２】
現像装置４が備える現像部材（現像剤担持体）は、上記各実施例における弾性ローラに限定されず、トナー供給部材２０と対向する表層が絶縁層でなく、多少の導電性を有すれば、その形態は任意である。現像剤担持体の抵抗率は、１０2〜１０10Ω・ｃｍのものであれば、本発明の実施に問題ない。チューブ状のトナー担持体やベルト状のトナー担持体であっても構わない。又、現像部材の表層は硬質のフェノール樹脂などのものであっても構わない。
【０１６３】
又、上記各実施例では、現像剤として非磁性１成分現像剤を用いた現像装置について述べたが、本発明に従う現像剤供給方法は、現像剤に帯電極性があり、比較的高抵抗であればその種類は問わない。現像剤の抵抗率は、１０10Ω・ｃｍ以上のものであれば、本発明の実施に問題ない。例えば、本発明は、現像剤として磁性現像剤を用いる現像装置にも適用することができ、上記各実施例と同様の効果を得ることができる。
【０１６４】
図１８は、本発明を適用した、現像剤として磁性１成分現像剤（トナー）２７を用いる現像装置４’の概略断面を示す。現像装置４’は、現像剤担持体として、非磁性金属で作られた中空のパイプ状のローラである現像スリーブ２５を有する。現像スリーブ２５の内部には、磁界発生手段として円柱状の磁石２６が固定配置されている。現像装置４’の作動時には、磁石２６の外周の現像スリーブ２５が回転すると共に、磁力によってトナー２７が引き付けられて現像スリーブ２５に供給される。
【０１６５】
例えば現像スリーブ２５の外径をφ１２ｍｍ未満にすると、内包される磁石２６が小さいので十分な磁力を発生させることが困難になる。このように、磁石２６の小型化により磁力によるトナー供給が十分でない場合に、現像剤供給部材としては、上記各実施例と同様のトナー供給部材２０を用いて、本発明に従う現像剤供給方法を併用することで、現像スリーブ２５への現像剤の供給能力を確保しつつ、従来の限界を越えて現像装置４’を小型化することができる。
【０１６６】
又、上記各実施例では、画像形成装置は現像装置を１つ有するとして説明したが、画像形成装置が例えば複数の電子写真方式の画像形成部を有するなど、複数の現像装置或いはプロセスカートリッジを有する場合にも、本発明は等しく適用可能である。
【０１６７】
更に、本発明は、現像装置が単体で装置本体に対して着脱可能なカートリッジ（現像カートリッジ）とされている場合にも等しく適用可能である。この場合、現像カートリッジは、装置本体に設けられた装着手段を介して、装置本体に対して取り外し可能に装着される。現像カートリッジは、実質的に、上記実施例４にて説明したプロセスカートリッジＢからクリーニング枠体５１を除いたものと同一と考えることができる。
【０１６８】
現像装置内にワイヤ形状の部材を用いた先行例としては、特開昭５６−１２３５７３号公報、特開昭５６−１２３５７４号公報、特開平６−５１６２３号公報が挙げられる。特開昭５６−１２３５７３号公報、特開昭５６−１２３５７４号公報には、磁気ブラシ現像に関し、磁気的又は機械的に磁気ブラシの攪乱をする用途でワイヤ状部材を用いることが開示される。又、特開平６−５１６２３号公報には、交流電圧が印加された現像ローラ上のトナーをワイヤ状部材の機械的な当接力又は電気的な力のよる振動で剥ぎ取ることが開示される。これら公報から、本発明者の鋭意検討の結果によって見出された、充満されたトナー中でのワイヤ状部材と現像ローラとの間の放電が生み出すトナー供給効果、又ワイヤ状部材近傍に形成されるトナー層流、トナー供給流を利用したトナー供給効果について何らの知見が得られるものではない。
【０１６９】
【発明の効果】
以上説明したように、従来、回転駆動が必要であった現像剤供給ローラを省略することが可能となり、現像装置の駆動トルクを軽減することができる。又、従来の現像剤供給ローラに比べて現像剤供給部材が小型化されるために装置を小型化することが可能となる。このように、本発明の現像装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置では、駆動トルクを低減し、簡便な構成で装置の小型化、低コスト化が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る画像形成装置の一実施例の断面模式図である。
【図２】本発明に係る現像装置の一実施例の断面模式図である。
【図３】現像ローラとトナー供給部材との間の、電位差と電流との関係の一例を示すグラフ図である。
【図４】現像ローラとトナー供給部材との間の電位差及び電流の測定系を説明するための模式図である。
【図５】トナー供給部材の動作を説明するための断面模式図である。
【図６】トナー供給部材の動作を説明するための断面模式図である。
【図７】トナー供給部材の動作を説明するための断面模式図である。
【図８】トナー供給部材の動作を説明するための断面模式図である。
【図９】トナー供給部材の動作を説明するための断面模式図である。
【図１０】トナー供給部材の動作を説明するための断面模式図である。
【図１１】画像欠陥を示す説明図である。
【図１２】画像欠陥を示す説明図である。
【図１３】中抵抗層を備えるトナー供給部材を用いた現像装置を説明するための（ａ）トナー供給部材近傍の模式図、（ｂ）等価回路図である。
【図１４】本発明に係る画像形成装置の他の実施例の断面模式図である。
【図１５】本発明に係るプロセスカートリッジの一実施例の断面模式図である。
【図１６】トナー供給部材の固定方法の一実施例を説明するための斜視図である。
【図１７】トナー供給部材の更に他の実施例を示す断面模式図である。
【図１８】本発明に係る現像装置の更に他の実施例の断面模式図である。
【図１９】従来の現像装置の一例の断面模式図である。
【符号の説明】
１        感光ドラム（像担持体、電子写真感光体）
２        帯電ローラ（帯電手段）
３        レーザ露光光学系（露光手段）
４        現像装置（現像手段）
５        現像ローラ（現像剤担持体）
６        規制ブレード
７        トナー（現像剤）
８        現像容器
９        転写ローラ（転写手段）
１０      クリーニングブレード（クリーニング手段）
１１      廃トナー容器
２０      トナー供給部材（現像剤供給部材）
２１      トナー供給バイアス電源（電圧印加手段）
２２      現像バイアス電源
３２      中抵抗層
１００    画像形成装置
Ａ        画像形成装置本体（装置本体）
Ｐ        記録材
【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】
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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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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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