JP2005352458A - 微粒子供給装置及びそれを備えた画像形成装置、現像装置、プロセスカートリッジ - Google Patents

Abstract

【課題】 現像部内に収容された現像剤に微粒子を供給して、良好な画質が経時においても安定的に維持される微粒子供給装置及びそれを備えた画像形成装置、現像装置、プロセスカートリッジを提供する。
【解決手段】 像担持体５４上に形成された潜像を現像するための現像剤を収容する現像部８０に微粒子Ｑを供給する微粒子供給装置７０であって、現像部８０に供給する微粒子Ｑを、体積平均粒径が５０〜５００ｎｍになるように形成した。
【選択図】 図２

Description

この発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、又は、それらの複合機等の電子写真方式を用いた画像形成装置の現像部に微粒子を供給する微粒子供給装置と、それを備えた画像形成装置、現像装置、プロセスカートリッジに関するものである。

従来から、複写機等の画像形成装置において、画質の向上を目的として、現像工程に用いるトナーに外添剤として微粒子を用いる技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。

詳しくは、画像形成装置における現像部内には、トナーとキャリアとを有する２成分現像剤が収容されている。そして、現像部内の現像剤中のトナーが、感光体ドラム（像担持体）上に形成された静電潜像に付着して、所望のトナー像が形成される。ここで、現像部内には、現像部内のトナーの消費に応じて、トナー補給部から適宜にトナーが補給される。

ここで、現像部内に予め収容されている現像剤中のトナーと、トナー補給部から補給されるトナーと、には、その表面に予めＳｉＯ₂等の微粒子が添加・付着されている。一般的には、トナー母体粒子と微粒子とを混合装置を用いて機械的に混合することでトナーに微粒子を付着させる製造方法や、トナー母体粒子と微粒子とを界面活性剤等を用いて液相中で均一に分散させることでトナーに微粒子を付着させた後に乾燥させる製造方法が用いられる。

このようにトナーに微粒子を添加することで、トナー粒子間の隙間が確保されて、現像部内におけるトナーの流動性が良好になる。また、感光体ドラムとそこに吸着するトナーとの間に微粒子が介在することで、感光体ドラムに対するトナーの吸着力が強くなるのが抑止されて、転写工程時における転写性が高められる。さらに、クリーニング部におけるクリーニングブレードと感光体ドラムとの当接部に微粒子が介在することで、クリーニングブレード及び感光体ドラムの磨耗や損傷が低減される。
このような微粒子による現像性、転写性、クリーニング性等の画質向上に係わる効果は、高画質を達成するために小粒径トナーを用いた場合に特に強く発揮される。

一方、特許文献２等には、良好なクリーニング性を維持することを目的として、転写材で消費するトナー量に応じて外添剤を現像部（現像手段）に補給する技術が開示されている。

特開２００１−１４７５５２号公報 特開２０００−３２１９３４号公報

上述した従来の画像形成装置は、トナーに添加した微粒子による画質向上の効果が経時において維持されない場合があった。

すなわち、現像部内に収容又は補給されたトナーに添加された微粒子は、現像部内におけるトナー消費とは相関なく現像部外に排出される。したがって、画像比率（非画像部及び画像部の総面積に対する画像部の面積比率である。）の小さな出力画像が連続的に出力されるような場合等には、現像部内のトナー消費が少ないのに反して、現像部内の微粒子がトナーから遊離して感光体ドラム（像担持体）上の非画像部にも付着して消費される現象が起こる。

このような場合には、トナー補給部から現像部内に新たなトナーが補給されないために、微粒子の補給もなく、現像部内の微粒子は徐々に少なくなる。そして、現像部内の微粒子が所定量以下になったときに、現像部内のトナーの流動性や、転写工程における転写性や、クリーニング部におけるクリーニング性が、低下することになる。

一方、上述の特許文献２等の技術では、被転写材で消費するトナー量に応じて外添剤を現像部に補給している。しかし、トナーに添加された微粒子は、現像部におけるトナー消費に係わらずトナーから遊離して常に消費されるものであるから、トナー消費量に応じて微粒子を現像部に補給しても、上述の問題を解決することができない。また、上述の特許文献２等の技術では、微粒子の粒径が比較的大きいために、クリーニングブレードと感光体ドラムとの間に微粒子が挟まった場合に、感光体ドラム上に残留したトナーがクリーニングブレードをすり抜けて、クリーニング不良が発生する可能性がある。

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、現像部内に収容された現像剤に微粒子を供給して、良好な画質が経時においても安定的に維持される微粒子供給装置及びそれを備えた画像形成装置、現像装置、プロセスカートリッジを提供することにある。

本願発明者は、上記課題を解決するために研究を重ねた結果、次の事項を知るに至った。
すなわち、現像部内のトナー消費の程度に係わらず、現像性、転写性、クリーニング性等の画質を維持するには、現像部内へのトナー補給のタイミングとは別に、現像部内に定期的に微粒子を供給する必要がある。そして、供給する微粒子の体積平均粒径が所定の範囲にあるときに、特に画質向上の効果が大きくなる。さらに、供給する微粒子のかさ密度が所定の範囲にあるときに、画質向上の効果が一層大きくなる。

この発明は以上述べた事項に基づくものであり、すなわち、この発明の請求項１記載の発明にかかる微粒子供給装置は、像担持体上に形成された潜像を現像するための現像剤を収容する現像部に微粒子を供給する微粒子供給装置であって、前記微粒子は、体積平均粒径が５０〜５００ｎｍになるように形成されたものである。

また、請求項２記載の発明にかかる微粒子供給装置は、上記請求項１に記載の発明において、前記微粒子は、かさ密度が０．３〜３．０ｇ／ｃｍ³になるように形成されたものである。

また、請求項３記載の発明にかかる微粒子供給装置は、上記請求項１又は請求項２に記載の発明において、前記微粒子は、所定間隔ごとに前記現像部に供給されるものである。

また、請求項４記載の発明にかかる微粒子供給装置は、上記請求項３に記載の発明において、前記所定間隔は、前記像担持体上に形成された潜像を現像する回数に応じたものである。

また、請求項５記載の発明にかかる微粒子供給装置は、上記請求項３又は請求項４に記載の発明において、前記所定間隔は、前記像担持体又は前記現像部が稼働する時間に応じたものである。

また、請求項６記載の発明にかかる微粒子供給装置は、上記請求項１〜請求項５のいずれかに記載の発明において、前記現像部の近傍の温湿度に応じて前記微粒子の供給量を可変するものである。

また、請求項７記載の発明にかかる微粒子供給装置は、上記請求項６に記載の発明において、前記現像部の近傍の絶対湿度に反比例するように前記微粒子の供給量を可変するものである。

また、請求項８記載の発明にかかる微粒子供給装置は、上記請求項１〜請求項７のいずれかに記載の発明において、前記微粒子を、ＳｉＯ₂、ＴｉＯ₂、Ａｌ₂Ｏ₃、ビニル系樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂のうち少なくとも１つとしたものである。

また、請求項９記載の発明にかかる微粒子供給装置は、上記請求項１〜請求項８のいずれかに記載の発明において、前記現像剤を、トナーとキャリアとを有する２成分現像剤としたものである。

また、この発明の請求項１０に記載の発明にかかる画像形成装置は、請求項１〜請求項９のいずれかに記載の微粒子供給装置と前記像担持体と前記現像部とを備えたものである。

また、この発明の請求項１１に記載の発明にかかる現像装置は、請求項１〜請求項９のいずれかに記載の微粒子供給装置と前記現像部とを備えたものである。

また、この発明の請求項１２に記載の発明にかかるプロセスカートリッジは、請求項１〜請求項９のいずれかに記載の微粒子供給装置と前記像担持体と前記現像部とを備えたものである。

なお、本願において、「プロセスカートリッジ」とは、像担持体を帯電する帯電手段（帯電部）と、像担持体上に形成された潜像を現像する現像手段（現像部）と、像担持体上をクリーニングするクリーニング手段（クリーニング部）とのうち、少なくとも１つと、像担持体とが、一体化されて、画像形成装置本体に対して着脱自在に構成されたユニットと定義する。

本発明は、現像部内に収容された現像剤に供給する微粒子の体積平均粒径を最適化している。これにより、良好な画質が経時においても安定的に維持される微粒子供給装置及びそれを備えた画像形成装置、現像装置、プロセスカートリッジを提供することができる。

以下、この発明を実施するための最良の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図中、同一又は相当する部分には同一の符号を付しており、その重複説明は適宜に簡略化ないし省略する。

実施の形態１．
図１〜図３にて、この発明の実施の形態１について詳細に説明する。
まず、図１にて、本実施の形態１における画像形成装置全体の構成・動作について説明する。
図１において、５０は画像形成装置としてのデジタル複写機の装置本体、５１はセットされた原稿Ｄを原稿読込部５２に搬送する原稿搬送部、５２は原稿Ｄの画像情報を光学的に読み込む原稿読込部、５３は原稿読込部５２で読み込んだ画像情報に基いた露光光Ｌを感光体ドラム５４上に照射する露光部、５４は像担持体としての感光体ドラム、５５は感光体ドラム５４上を帯電する帯電部、５８は感光体ドラム５４上に形成されたトナー像を被転写材Ｐに転写する転写部、５９は感光体ドラム５４上の未転写トナーを回収するクリーニング部、６１〜６４は転写紙等の被転写材Ｐが収納された給紙部、６５は被転写材Ｐ上の未定着トナーを定着する定着部、７０は現像部８０内に微粒子を供給する微粒子供給装置、８０は感光体ドラム５４上に形成された静電潜像を現像する現像部（現像装置）、１２０は複数のトナーボトル１２１が設置されたトナーバンク、１２２はクリーニング部５９や転写部５８で回収された廃トナーを収納する廃トナーボトルを示す。

図１を参照して、画像形成装置における、通常の画像形成時の動作について説明する。
まず、原稿Ｄは、原稿搬送部５１の搬送ローラによって、原稿台から図中の矢印方向に搬送されて、原稿読込部５２上を通過する。このとき、原稿読込部５２では、上方を通過する原稿Ｄの画像情報が光学的に読み取られる。
そして、原稿読込部５２で読み取られた光学的な画像情報は、電気信号に変換された後に、露光部５３（書込部）に送信される。そして、露光部５３からは、その電気信号の画像情報に基づいたレーザ光等の露光光Ｌが、感光体ドラム５４上に向けて発せられる。

一方、感光体ドラム５４は、図中の時計方向に回転しており、まず、帯電部５５との対向位置でその表面が一様に帯電される。そして、帯電部５５で帯電された感光体ドラム５４表面は、露光光Ｌの照射位置に達する。そして、この位置で原稿Ｄの画像情報に対応した静電潜像が形成される。

その後、潜像が形成された感光体ドラム５４表面は、現像部８０との対向部に達する。そして、現像部８０によって、感光体ドラム５４上の潜像が現像される。
ここで、現像部８０内のトナーは、トナー補給部から供給されたトナーとともに、パドルローラ等によってキャリアと混合される。そして、摩擦帯電したトナーは、キャリアとともに現像ローラ上に供給される。トナー補給部のトナーは、現像部８０内のトナーの消費にともない、現像部８０内に適宜に供給されるものである。現像部８０内のトナーの消費は、現像部８０内に設置されたトナー濃度センサによって間接的に検出される。さらに、トナー補給部内のトナーは、複数のトナーボトル１２１が着脱自在に設置されたトナーバンク１２０から適宜に補給されるものである。
さらに、現像部８０内には、トナー補給部からのトナー補給とは別に、微粒子供給装置７０による微粒子の供給がおこなわれる。これについては、後で詳しく説明する。

その後、現像部８０で現像された感光体ドラム５４表面は、転写部５８との対向部に達する。そして、この位置で、被転写材Ｐ上に感光体ドラム５４上のトナー像が転写される。このとき、感光体ドラム５４上には、被転写材Ｐに転写されない未転写トナーが僅かながら残存する。

その後、転写部５８を通過した未転写トナーを有する感光体ドラム５４表面は、クリーニング部５９との対向部に達する。そして、感光体ドラム５４に当接するクリーニングブレード５９ａにより、未転写トナーがクリーニング部５９内に回収される。なお、クリーニング部５９で回収されたトナーは、廃トナーとして、不図示の廃トナー搬送経路を経て廃トナーボトル１２２に向けて搬送される。
その後、クリーニング部５９を通過した感光体ドラム５４表面は、不図示の除電部に達する。そして、ここで感光体ドラム５４表面の電位は除電されて、一連の作像プロセスを終了する。

一方、転写部５８に搬送される被転写材Ｐは、次のように動作する。
まず、複数の給紙部６１〜６４のうち、１つの給紙部が自動又は手動で選択される（例えば、上段の給紙部６１が選択されたものとする。）。
そして、給紙部６１に収納された被転写材Ｐの１枚が、搬送経路Ｋの位置に向けて搬送される。

その後、搬送経路Ｋを通過した被転写材Ｐは、レジストローラ５７の位置に達する。そして、レジストローラ５７の位置に達した被転写材Ｐは、感光体ドラム５４上に形成されたトナー像と位置合わせをするためにタイミングを合わせて、転写部５８に向けて搬送される。
そして、転写工程後の被転写材Ｐは、転写部５８の位置を通過した後に、搬送経路を経て定着部６５に達する。そして、この位置で、被転写材Ｐ上の未定着トナー像が熱と圧力とによって定着される。その後、定着工程後の被転写材Ｐは、出力画像として装置本体５０から排出される。
こうして、一連の画像形成プロセスが完了する。

次に、図２にて、現像部８０（現像装置）の構成・動作について、さらに詳しく説明する。
図２を参照して、８１は感光体ドラム５４に対向する第１現像ローラ、８２は感光体ドラム５４に対向する第２現像ローラ、８３は第１現像ローラ８１に現像剤を供給するパドルローラ、８４は長手方向に複数の楕円板を有する撹拌ローラ、８５は第１現像ローラ８１に先端部が対向するように配設されたドクターブレード、８６は第１現像ローラ８１及び第２現像ローラ８２が露呈する開口部、８７は感光体ドラム５４に向けて突出して当接する入口シール、８８は現像剤を長手方向に撹拌するための撹拌板、８９は現像剤を長手方向に撹拌するための搬送スクリュを示す。
現像部８０内には、キャリアとトナーとを有する現像剤（２成分現像剤）が収容されている。

図２を参照して、現像部８０には、トナー補給部９０と微粒子供給装置７０とが着脱自在に設置されている。さらに、トナー補給部９０及び微粒子供給装置７０が設置された現像部８０は、装置本体５０に対して着脱自在に構成されている。したがって、現像部８０、トナー補給部９０、微粒子供給装置７０のうちいずれかをメンテナンスする場合には、それらを装置本体５０から同時に着脱することになる。

ここで、微粒子供給装置７０には、不図示の駆動部によって図２の矢印方向に回転駆動される供給ローラ７１が設置されている。供給ローラ７１が回転することで、微粒子供給装置７０内に収容された微粒子Ｑが現像部８０内に供給される。現像部８０内に供給された微粒子Ｑは、現像部８０内の現像剤とともに撹拌・混合される。

微粒子供給装置７０に収容される微粒子Ｑは、体積平均粒径が５０〜５００ｎｍになるように形成されたものである。さらに、微粒子Ｑは、かさ密度が０．３〜３．０ｇ／ｃｍ³になるように形成されている。これにより、後述するように、良好な画質が経時においても安定的に維持されることになる。なお、後述する効果を充分に達成するには、微粒子Ｑの体積平均粒径を１００〜４００ｎｍにすることが好ましい。

なお、微粒子Ｑの体積平均粒径の測定は、代表的には、粒径分布測定器「コールターカウンターＴＡ２型」（コールターエレクトロニクス社製）を用いて測定することができる。
また、微粒子Ｑのかさ密度の測定は、「カサ比重測定器」（蔵持科学器械製作所社製）を用いて測定することができる。

また、微粒子Ｑとしては、無機化合物を用いることができる。具体的には、ＳｉＯ₂、ＴｉＯ₂、Ａｌ₂Ｏ₃、ＭｇＯ、ＣｕＯ、ＺｎＯ、ＳｎＯ₂、ＣｅＯ₂、Ｆｅ₂Ｏ₃、ＢａＯ、ＣａＯ、Ｋ₂Ｏ、Ｎａ₂Ｏ、ＺｒＯ₂、ＣａＯ・ＳｉＯ₂、Ｋ₂Ｏ（ＴｉＯ₂）ｎ、Ａｌ₂Ｏ₃・２ＳｉＯ₂、ＣａＣＯ₃、ＭｇＣＯ₃、ＢａＳＯ₄、ＭｇＳＯ₄、ＳｒＴｉＯ₃等を用いることができる。特に、ＳｉＯ₂、ＴｉＯ₂、Ａｌ₂Ｏ₃を用いることが好ましい。これらの無機化合物は、各種のカップリング剤、ヘキサメチルジシラザン、ジメチルジクロロシラン、オクチルトリメトキシシラン等で疎水化処理を施すことができる。

また、微粒子Ｑとして、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂等の有機化合物を用いることもできる。具体的には、ビニル系樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、ケイ素系樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ユリア樹脂、アニリン樹脂、アイオノマー樹脂、ポリカーボネート樹脂等を用いることができる。また、これらの樹脂を２種以上併用することもできる。特に、微細球状樹脂粒子の水性分散体が得られやすいことから、ビニル系樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂や、それらを併用することが好ましい。

さらに、ビニル系樹脂としては、ビニル系モノマーを単独重合又は共重合したポリマー、例えば、スチレン−（メタ）アクリル酸エステル共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、（メタ）アクリル酸−アクリル酸エステル共重合体、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−無水マレイン酸共重合体、スチレン−（メタ）アクリル酸共重合体を用いることができる。

以下、現像部８０でおこなわれる現像工程について詳述する。
２つの現像ローラ８１、８２は、図２中の矢印方向に回転している。現像剤は、矢印方向に回転する撹拌ローラ８４及び搬送スクリュ８９や撹拌板８８によって、長手方向とそれに直交する方向に撹拌・混合される。そして、摩擦帯電してキャリアに吸着したトナーが、パドルローラ８３によってキャリアとともに第１現像ローラ８１に供給され、その現像剤が第１現像ローラ８１上に担持される。

このとき、トナー補給部９０内に収容されたトナーが撹拌部材９１によって補給ローラ９２の位置に搬送されて、補給ローラ９２から補給口を介して現像部８０内に適宜にトナーが補給される。なお、トナー補給部９０内のトナーは、現像部８０内のトナー濃度（現像剤中のトナーの割合である。）を検知するトナー濃度センサ１００の検知結果に基いて、現像部８０内に適宜に補給されるものである。

さらに、微粒子供給装置７０内に収容された微粒子Ｑが、供給ローラ７１の回転によって現像部８０内に適宜に供給される。なお、微粒子供給装置７０から現像部８０への微粒子Ｑの供給は、所定間隔ごとにおこなわれる。具体的には、上述の作像プロセスが所定の回数（作像回数であり、現像工程の回数でもある。）おこなわれるたびに、供給ローラ７１が所定時間だけ回転駆動される。

なお、所定の作像回数ごとに微粒子Ｑを現像部８０に供給する替わりに、感光体ドラム５４や現像ローラ８１、８２の駆動時間（稼働時間）に応じて微粒子Ｑを現像部８０に供給することもできる。例えば、感光体ドラム５４の駆動モータの累積稼動時間が所定時間に達するたびに、供給ローラ７１を所定時間だけ回転駆動することができる。

その後、第１現像ローラ８１に担持された現像剤（微粒子Ｑを含むものである。）は、ドクターブレード８５の位置で適量化された後に、感光体ドラム５４との対向位置（現像領域である。）に達する。さらに、その対向位置を通過した現像剤は、第１現像ローラ８１から第２現像ローラ８２に移動した後に、感光体ドラム５４との対向位置（第２現像領域である。）に達する。そして、それらの対向位置で、現像剤中のトナー（微粒子Ｑを含むものである。）が、感光体ドラム５４表面に形成された静電潜像に付着する。
こうして、現像部８０における現像工程が終了する。

以上述べたように、本実施の形態１では、トナー補給部９０からのトナー補給の有無とは関係なく、微粒子供給装置７０から現像部８０内に定期的に微粒子Ｑが供給される。これにより、画像比率が低い出力画像が連続的に出力されるような場合であっても、現像部８０内において微粒子Ｑが不足する不具合が抑止される。

また、本実施の形態１では、微粒子供給装置７０から供給する微粒子Ｑの体積平均粒径とかさ密度とを最適化しているために、経時においても常に良好な画質を維持することができる。
詳しくは、微粒子Ｑの体積平均粒径が５０〜５００ｎｍの範囲になるように構成している。微粒子Ｑの体積平均粒径が５０ｎｍ未満であると、凹凸を有するトナー表面の凹部に微粒子Ｑが埋没してしまう。このような場合には、クリーニングブレード５９ａと感光体ドラム５４との当接部に微粒子Ｑが介在されなくなるために、介在する微粒子Ｑによる感光体ドラム５４及びクリーニングブレード５９ａの磨耗・損傷の抑止効果が低下してしまう。また、微粒子Ｑの体積平均粒径が５００ｎｍを超えると、クリーニングブレード５９ａと感光体ドラム５４との当接部に微粒子Ｑが介在された場合に、感光体ドラム５４上に付着した未転写トナーがクリーニングブレード５９ａをすり抜けてしまう場合がある。このような場合には、クリーニング不良による画質劣化が生じることになる。

また、微粒子Ｑのかさ密度が０．３〜３．０ｇ／ｃｍ³の範囲になるように構成している。微粒子Ｑのかさ密度が０．３ｇ／ｃｍ³未満であると、微粒子Ｑが飛散しやすくなる。さらに、トナーに対する付着力が増して、クリーニングブレード５９ａによってトナーとともに回収されてしまうため、クリーニングブレード５９ａの当接部に蓄積されずに感光体ドラム５４及びクリーニングブレード５９ａの磨耗・損傷の抑止効果が低下してしまう。また、微粒子Ｑのかさ密度が３．０ｇ／ｃｍ³を超えると、現像部８０内における現像剤の流動性が低下することになる。

図３は、転写工程時における転写率の経時変化を示すグラフである。
図３において、横軸は作像回数（Ａ４サイズの出力画像の出力枚数である。）を示し、縦軸は転写率（感光体ドラム５４上に形成されたトナー像が被転写材Ｐに転写される割合である。）を示す。また、折線Ｎ１は本実施の形態１の画像形成装置における転写率の経時変化を示し、折線Ｎ２は本実施の形態１の画像形成装置において微粒子供給装置７０による微粒子Ｑの供給をおこなわなかった場合の転写率の経時変化を示す。なお、折線Ｎ１及び折線Ｎ２に係わる画像形成装置において、現像部８０内に予め収容されている現像剤中のトナーと、トナー補給部９０から補給されるトナーと、には、外添剤としての微粒子Ｑが添加されている。

また、折線Ｎ１の画像形成装置は、作像回数１０００回（１０００枚）ごとに、微粒子供給装置７０から現像部８０内に微粒子Ｑの供給をおこなうように制御している。このとき、１回当りの微粒子Ｑの平均供給量は０．２ｇとした。
また、図３において、現像部８０内の現像剤は、容量が３２０ｇであって、平均トナー濃度が７ｗｔ％となるように制御をおこなった。また、出力画像の画像比率は５％程度に低く設定した。

図３に示す結果から、本実施の形態１の画像形成装置によれば、微粒子供給装置７０によって所定間隔ごとに微粒子Ｑを現像部８０に供給しているために、転写部５８における転写工程時の転写率の低下を抑止することができることがわかる。すなわち、現像部８０内に微粒子Ｑが充分にある場合には、現像工程において感光体ドラム５４上にトナーが付着する際に、感光体ドラム５４表面とトナーとの間に微粒子Ｑが介在される。これにより、感光体ドラム５４表面に対してトナーの吸着力が減ぜられて、転写工程時における転写率が向上する。

これに対して、折線Ｎ２の画像形成装置の場合には、作像回数が増加するにともない現像部８０内の微粒子Ｑが減少するために、現像工程時において感光体ドラム５４表面とトナーとの間に微粒子Ｑが介在されにくくなる。これにより、経時において、感光体ドラム５４表面に対してトナーの吸着力が強くなって、転写工程時における転写率が低下する。

以上説明したように、本実施の形態１においては、現像部８０内に収容された現像剤に定期的に供給する微粒子Ｑの体積平均粒径やかさ密度を最適化している。これにより、現像性、転写性、クリーニング性等の良好な画質が経時においても安定的に維持される。

実施の形態２．
図４にて、この発明の実施の形態２について詳細に説明する。
図４は、実施の形態２における現像装置を示す断面図であって、前記実施の形態１の図２に相当する図である。本実施の形態２は、微粒子供給装置７０から現像部８０に供給される微粒子Ｑの供給量が温湿度に応じて可変される点が、前記実施の形態１のものと相違する。

図４に示すように、本実施の形態２においても、前記実施の形態１と同様に、現像部（現像装置）８０に微粒子供給装置７０が着脱自在に設置されている。そして、駆動部７２によって供給ローラ７１が回転駆動されることで、微粒子供給装置７０内に収容された微粒子Ｑが現像部８０内に定期的に供給される。
微粒子供給装置７０に収容された微粒子Ｑは、体積平均粒径が５０〜５００ｎｍになるように形成されたものである。さらに、微粒子Ｑは、かさ密度が０．３〜３．０ｇ／ｃｍ³になるように形成されている。

さらに、本実施の形態２では、前記実施の形態１とは異なり、現像部８０の近傍に温湿度センサ７６が設置されている。そして、温湿度センサ７６で検出された現像部８０近傍の温度と湿度（相対湿度）とに基いて、定期的に現像部８０に供給される微粒子Ｑの量が調整される。

具体的に、温湿度センサ７６で検出された温度と相対湿度との情報は、制御部７５に送信されて、制御部７５内の演算部にて絶対湿度が求められる。なお、絶対湿度は、所定の換算表（テーブル）又は換算式に温度と相対湿度とを代入して求められる。

さらに、制御部７５にて、求められた絶対湿度に基いて、微粒子Ｑの供給量（実際には、供給ローラ７１を回転駆動する駆動部７２の稼働時間である。）が求められる。
詳しくは、絶対湿度をＷ（ｇ／ｃｍ³）とし、所定間隔ごと（本実施の形態２では、作像回数１００回ごととする。）の微粒子Ｑの供給量をＭ（ｇ）としたときに、
Ｗ×Ｍ＝０．２
なる関係が成立するような供給量Ｍを求める。さらに、その供給量Ｍを達成するのに必要な供給ローラ７１の回転駆動時間を求めて、その回転駆動時間だけ供給ローラ７１を回転駆動するように駆動部７２を制御する。

例えば、温湿度センサ７６にて温度が１０℃、湿度が１５％ＲＨと検出されたとき、それらの温湿度情報に基いて制御部７５で絶対湿度Ｗが１．４９（ｇ／ｍ³）と求められる。さらに、上式にＷ（＝１．４９）を代入して、微粒子供給量Ｍが０．１３４（ｇ）と求められる。そして、微粒子供給量Ｍが０．１３４（ｇ）となるように、所定時間だけ供給ローラ７１が回転駆動される。
また、温湿度センサ７６にて温度が２７℃、湿度が８０％ＲＨと検出されたとき、それらの温湿度情報に基いて制御部７５で絶対湿度Ｗが２１．８７（ｇ／ｍ³）と求められる。さらに、上式にＷ（＝２１．８７）を代入して、微粒子供給量Ｍが０．００９（ｇ）と求められる。そして、微粒子供給量Ｍが０．００９（ｇ）となるように、所定時間だけ供給ローラ７１が回転駆動される。

このように、本実施の形態２では、現像部８０近傍の絶対湿度に反比例するように、微粒子Ｑの供給量Ｍが可変されることになる。なお、微粒子Ｑが現像部８０に供給されているとき、現像部８０内の現像剤中に微粒子Ｑを拡散させるために、パドルローラ８３、撹拌ローラ８４、搬送スクリュ８９も回転駆動される。

以上説明したように、本実施の形態２では、画像形成装置が低温低湿環境（例えば、１０℃１５％ＲＨである。）で使用されて、現像部８０内の現像剤の帯電量の上昇にともないトナー濃度が高めに制御される場合であっても、現像剤中の微粒子濃度が相対的に低くなるのを抑止することができる。これによって、低温低湿環境時に生じうる転写率の低下を防止することができる。

また、画像形成装置が高温高湿環境（例えば、２７℃８０％ＲＨである。）で使用されて、現像部８０内の現像剤の帯電量の低下にともないトナー濃度が低めに制御される場合であっても、現像剤中の微粒子濃度が相対的に高くなるのを抑止することができる。これによって、高温高湿環境時に生じうる現像剤の空隙増加にともなう帯電量の低下を防止することができる。したがって、現像剤の帯電量低下にともなう、出力画像（又は感光体ドラム５４）上の地肌汚れの発生を防止することができる。

なお、本実施の形態２では、現像部８０近傍の絶対湿度に反比例するように、微粒子Ｑの供給量Ｍを可変制御した。これに対して、所定範囲の絶対湿度ごと（例えば、０〜４０ｇ／ｍ³までの０．５ｇ／ｍ³ごとである。）に所定間隔ごとに供給する微粒子供給量の最適量を実験的に求めて、それらのデータを制御部７５にテーブル化して記憶させることもできる。このような場合には、温湿度センサ７６で求めた検出情報に基き絶対湿度を求めた後に、その絶対湿度を上述のデータのテーブルと照合して、微粒子供給量（供給ローラ７１の回転駆動時間）を定めることになる。このような場合であっても、本実施の形態２と同様の効果を得ることができる。

また、本実施の形態２では、温湿度センサ７６によって現像部８０近傍の温湿度を検出して、その温湿度から絶対湿度を求めて微粒子Ｑの供給量Ｍを定めた。これに対して、現像部８０近傍の絶対湿度を絶対湿度計で直接的に検出して、その検出結果から微粒子Ｑの供給量Ｍを定めることもできる。この場合にも、現像部８０近傍の温湿度を検出していることと同義となって、本実施の形態２と同様の効果を得ることができる。

以上説明したように、本実施の形態２においては、現像部８０内に収容された現像剤に定期的に供給する微粒子Ｑの体積平均粒径やかさ密度を最適化している。さらに、現像部８０近傍の温湿度に応じて、現像部８０に供給する微粒子Ｑの量を調整している。これにより、環境変動があった場合であっても、地肌汚れ等の異常画像が生じることなく、現像性、転写性、クリーニング性等の良好な画質が経時においても安定的に維持される。

なお、上記各実施の形態では、現像装置が着脱自在に設置される画像形成装置において、現像部８０を有する現像装置に対して微粒子供給装置７０を着脱自在に構成した。これに対して、プロセスカートリッジが着脱自在に設置される画像形成装置において、プロセスカートリッジの現像部８０に対して微粒子供給装置７０を着脱自在に構成することもできる。さらには、微粒子供給装置７０を、現像部８０とは別に、独立して装置本体１から着脱できるように構成することもできる。これらの場合にも、上記各実施の形態と同様の効果を得ることができる。

また、上記各実施の形態では、現像部８０に２つの現像ローラ８１、８２を設置するとともに、パドルローラ８３、撹拌ローラ８４等により現像部８０内の現像剤を混合・撹拌する構成とした。しかし、現像部８０の構成は、これに限定されることはない。例えば、現像部８０に１つの現像ローラを設置したり、２つの搬送スクリュを用いて現像部の長手方向に現像剤を循環させる構成としてもよい。これらの場合にも、上記各実施の形態と同様の効果を得ることができる。

また、上記各実施の形態では、予め現像部８０内に収容されている現像剤中のトナーや、トナー補給部９０から補給されるトナーにも、微粒子供給装置７０に収容される微粒子Ｑと同種の微粒子を外添剤として用いる構成とした。これに対して、予め現像部８０内に収容されている現像剤中のトナーや、トナー補給部９０から補給されるトナーに、微粒子Ｑを外添剤として添加しない場合であっても、上記各実施の形態とほぼ同等の効果を得ることができる。

また、上記各実施の形態では、トナーとキャリアとを有する２成分現像剤を収容する現像部８０に対して、本発明を適用した。これに対して、キャリアを有さずにトナーを有する１成分現像剤を収容する現像部（１成分現像方式のものである。）に対しても、本発明を適用することができる。すなわち、体積平均粒径及びかさ密度が適正化された微粒子を、所定間隔ごとに、１成分現像剤が収容された現像部に供給することができる。その場合、画像比率の低い出力画像を出力することにより、現像部内にトナーが充分に存在するにもかかわらず微粒子が不足することによる画質劣化を効果的に抑止することができる。

さらに、本発明が上記各実施の形態に限定されず、本発明の技術思想の範囲内において、上記各実施の形態の中で示唆した以外にも、各実施の形態は適宜変更され得ることは明らかである。また、上記構成部材の数、位置、形状等は上記各実施の形態に限定されず、本発明を実施する上で好適な数、位置、形状等にすることができる。

この発明の実施の形態１における画像形成装置を示す全体構成図である。 図１の画像形成装置に設置される現像装置を示す断面図である。 転写率の経時変化を示すグラフである。 この発明の実施の形態２における現像装置を示す断面図である。

符号の説明

５０ 画像形成装置本体（装置本体）、 ５３ 露光部、
５４ 感光体ドラム（像担持体）、 ５５ 帯電部、
５９ クリーニング部、 ５９ａ クリーニングブレード、
７０ 微粒子供給装置、 ７１ 供給ローラ、
７２ 駆動部、 ７５ 制御部、 ７６ 温湿度センサ、
８０ 現像部（現像装置）、 ８１ 第１現像ローラ、 ８２ 第２現像ローラ、
８３ パドルローラ、 ８４ 撹拌ローラ、 ８５ ドクターブレード、
８６ 開口部、 ８７ 入口シール、 ８８ 撹拌板、 ８９ 搬送スクリュ、
９０ トナー補給部、 ９１ 撹拌部材、 ９２ 補給ローラ、 Ｑ 微粒子。

Claims (12)

1. 像担持体上に形成された潜像を現像するための現像剤を収容する現像部に微粒子を供給する微粒子供給装置であって、
   前記微粒子は、体積平均粒径が５０〜５００ｎｍになるように形成されたことを特徴とする微粒子供給装置。
2. 前記微粒子は、かさ密度が０．３〜３．０ｇ／ｃｍ³になるように形成されたことを特徴とする請求項１に記載の微粒子供給装置。
3. 前記微粒子は、所定間隔ごとに前記現像部に供給されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の微粒子供給装置。
4. 前記所定間隔は、前記像担持体上に形成された潜像を現像する回数に応じたものであることを特徴とする請求項３に記載の微粒子供給装置。
5. 前記所定間隔は、前記像担持体又は前記現像部が稼働する時間に応じたものであることを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の微粒子供給装置。
6. 前記現像部の近傍の温湿度に応じて前記微粒子の供給量を可変することを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれかに記載の微粒子供給装置。
7. 前記現像部の近傍の絶対湿度に反比例するように前記微粒子の供給量を可変することを特徴とする請求項６に記載の微粒子供給装置。
8. 前記微粒子は、ＳｉＯ₂、ＴｉＯ₂、Ａｌ₂Ｏ₃、ビニル系樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂のうち少なくとも１つであることを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれかに記載の微粒子供給装置。
9. 前記現像剤は、トナーとキャリアとを有する２成分現像剤であることを特徴とする請求項１〜請求項８のいずれかに記載の微粒子供給装置。
10. 請求項１〜請求項９のいずれかに記載の微粒子供給装置と前記像担持体と前記現像部とを備えたことを特徴とする画像形成装置。
11. 請求項１〜請求項９のいずれかに記載の微粒子供給装置と前記現像部とを備えたことを特徴とする現像装置。
12. 請求項１〜請求項９のいずれかに記載の微粒子供給装置と前記像担持体と前記現像部とを備えたことを特徴とするプロセスカートリッジ。
    

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