JP2022032389A - 現像装置およびこれを備えた画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】低温定着トナーを用いた場合であっても画像品質を良好に維持することが可能な非磁性一成分方式の現像装置およびこれを備えた画像形成装置を提供する。【解決手段】トナーの９５℃における溶融粘度（Ｐａ・ｓ）が１００００以上２０００００以下の範囲に含まれるように設定されている。規制ブレード３３４によって規制された現像ローラー３３１上のトナーの搬送量をＭｄ（ｇ／ｍ２）、感光体ドラム３０上のベタ画像におけるトナーの付着量をＭｐ（ｇ／ｍ２）、現像ローラー３３１の周速をＳｄ（ｍｍ／ｓｅｃ）、感光体ドラム３３１の周速をＳｐ（ｍｍ／ｓｅｃ）とすると、０．２≦Ｍｐ／Ｍｄ≦０．８、かつ、０．８×Ｓｄ／Ｓｐ＜Ｍｐ／Ｍｄの関係が満たされている。【選択図】図２

Description

本発明は、非磁性一成分現像剤を用いて、感光体ドラム上に形成された静電潜像を現像する為の現像装置およびこの現像装置を備えた画像形成装置に関する。

従来、プリンター等の画像形成装置に用いられ、非磁性一成分現像剤を用いて、感光体ドラム上に形成された静電潜像を現像する現像装置が知られている。このような現像装置は、現像ローラーと、規制部材と、を有する。規制部材が現像ローラーに当接することで、現像ローラーにおけるトナーの搬送量（層厚）が調整されるとともに、トナーが所定の電荷を帯びるように帯電する。一方、このような現像装置では、規制部材によるトナーへのストレスが大きいため、トナーの劣化が進みやすく、その寿命が短いことが問題になっていた。このため、特許文献１には規制部材に工夫が施されることで、トナーが受けるストレスを低減する技術が開示されている。

特許文献１に記載された現像装置は、規制部材としての円弧ばねを有している。当該技術では、円弧ばねの円弧部分が、円弧ばねと現像ローラーとの当接点よりも現像ローラーの回転方向に対して下流側に配置される。また、円弧ばねと現像ローラーとの間に形成される２つの開口空間のうち、現像ローラーの回転方向の上流側の開口空間が下流側の開口空間よりも大きくなるように、円弧ばねの形状が設定されている。この結果、トナーへのストレスを低減することが試みられている。

特開平１０－１３３４７３号公報

近年、従来よりも低温の定着条件によってトナーをシートに定着することで画像形成装置の省エネ化が望まれている。このような定着条件に対応するため、トナーの溶融粘度が低く設定された場合にはトナーがストレスを受けやすくなる。この結果、特許文献１に記載された規制部材では、トナーへのストレスを抑制することが困難であり、良好な画像品質を維持することが難しいという問題があった。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、特に、低温定着トナーを用いた場合であっても画像品質を良好に維持することが可能な非磁性一成分方式の現像装置およびこれを備えた画像形成装置を提供することを目的とする。

本発明の一局面に係る現像装置は、画像形成装置に装着され、静電潜像を担持し回転する感光体ドラムに対向して配置される現像装置であって、非磁性一成分のトナーを収容する現像ハウジングと、円筒形状を有する弾性体からなり、前記現像ハウジングに回転可能に支持され、所定の現像ニップ部において前記感光体ドラムに当接するとともに前記感光体ドラムと同じ方向に回転し、周面に前記トナーを担持し前記感光体ドラムに前記トナーを供給する現像ローラーと、前記現像ローラーに直流電圧からなる現像バイアスを印加することが可能な現像バイアス印加部と、円筒形状を有する発泡弾性体からなり、前記現像ハウジングに回転可能に支持され、前記現像ローラーの周面に当接することで前記現像ローラーとの間で供給ニップ部を形成し、前記現像ローラーに前記トナーを供給する一方、前記現像ローラーから前記トナーを回収する供給ローラーと、前記供給ニップ部よりも前記現像ローラーの回転方向下流側で前記現像ローラーの周面に当接し、前記現像ローラー上の前記トナーの搬送量を規制する規制部材と、を備え、前記トナーの９５℃における溶融粘度（Ｐａ・ｓ）が１００００以上２０００００以下の範囲に含まれるように設定され、前記規制部材によって規制された前記現像ローラー上のトナーの搬送量をＭｄ（ｇ／ｍ^２）、前記現像バイアスによって前記現像ローラーから前記感光体ドラムに前記トナーが移動することによる前記感光体ドラム上のベタ画像におけるトナーの付着量をＭｐ（ｇ／ｍ^２）、前記現像ローラーの周速をＳｄ（ｍｍ／ｓｅｃ）、前記感光体ドラムの周速をＳｐ（ｍｍ／ｓｅｃ）とすると、０．２≦Ｍｐ／Ｍｄ≦０．８かつ０．８×Ｓｄ／Ｓｐ＜Ｍｐ／Ｍｄの関係が満たされている。

本構成によれば、溶融粘度が所定の範囲に設定された低温定着トナーを使用した場合であっても、トナーへのストレスを抑制することができるとともに、たとえ現像バイアスの大きさを固定していても現像ニップ部においてトナーを効率的に現像することが可能となり、安定した画像濃度を確保することができる。

上記の構成において、５≦Ｍｄ≦１０かつ２≦Ｍｐ≦４の関係が満たされていることが望ましい。

上記の構成において、前記供給ローラーに直流電圧からなる供給バイアスを印加することが可能な供給バイアス印加部と、前記規制部材に直流電圧からなる規制バイアスを印加することが可能な規制バイアス印加部と、前記現像バイアス印加部、前記供給バイアス印加部および前記規制バイアス印加部をそれぞれ制御し、前記現像バイアス、前記供給バイアスおよび前記規制バイアスを設定することが可能なバイアス制御部と、を更に備え、前記バイアス制御部は、前記現像ローラーから前記感光体ドラムに供給される前記トナーの付着量を変動させる特定条件の変化に応じて、前記供給バイアスおよび前記規制バイアスのうちの少なくとも一方を変更することが望ましい。

本構成によれば、トナー付着量の変動が予め明らかになっている特定条件については、バイアス制御部が供給バイアスや規制バイアスを変更しトナーの搬送量を補正することで、より安定した画像濃度が確保され、安定した画像形成が可能となる。

上記の構成において、前記特定条件は、前記画像形成装置または前記現像装置の周辺における温湿度であることが望ましい。

本構成によれば、温湿度が変化しトナー付着量が変動しやすい場合であっても、バイアス制御部が供給バイアスや規制バイアスを変更しトナーの搬送量を補正することで、より安定した画像濃度が確保され、安定した画像形成が可能となる。

上記の構成において、前記特定条件は、前記感光体ドラムの周速であることが望ましい。

本構成によれば、システム速度が変化しトナー付着量が変動しやすい場合であっても、バイアス制御部が感光体ドラムの周速に応じて供給バイアスや規制バイアスを変更しトナーの搬送量を補正することで、より安定した画像濃度が確保され、安定した画像形成が可能となる。

本発明の他の局面に係る画像形成装置は、上記に記載の現像装置と、表面に静電潜像が形成され、前記現像ローラーから前記トナーが供給される感光体ドラムと、を備える。

本構成によれば、低温定着トナーを用いた場合であっても画像品質を良好に維持することが可能な非磁性一成分方式の現像装置を備えた画像形成装置が提供される。

本発明によれば、低温定着トナーを用いた場合であっても画像品質を良好に維持することが可能な非磁性一成分方式の現像装置およびこれを備えた画像形成装置が提供される。

本発明の一実施形態に係る画像形成装置の内部構造を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る画像形成装置の感光体ドラムの周辺の断面図である。 本発明の一実施形態に係る現像装置の現像ローラーと供給ローラーとの間の供給ニップ部を拡大した断面図である。 本発明の一実施形態に係る現像装置のブロック図である。 本発明の一実施形態に係る現像装置における周速比と現像比との関係を示すグラフである。

以下、図面に基づいて、本発明の実施形態につき詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る画像形成装置１の内部構造を示す側断面図である。ここでは、画像形成装置１としてモノクロプリンターを例示するが、画像形成装置は、複写機、ファクシミリ装置、或いは、これらの機能を備える複合機であってもよく、またカラー画像を形成する画像形成装置であっても良い。

画像形成装置１は、略直方体形状の筐体構造を有する本体ハウジング１０と、この本体ハウジング１０内に収容される給紙部２０、画像形成部３０、定着部４０と、を含む。

本体ハウジング１０の前面側には前カバー１１が、後面側には後カバー１２が各々備えられている。後カバー１２は、シートジャムやメンテナンスの際に開放されるカバーである。また、本体ハウジング１０の上面には、画像形成後のシートが排出される排紙部１３が備えられている。前カバー１１と、後カバー１２と、排紙部１３とによって画定される内部空間Ｓに、画像形成を実行するための各種装置が内装される。

給紙部２０は、画像形成処理が施されるシートを収容する給紙カセット２１を含む。この給紙カセット２１は、その一部が本体ハウジング１０の前面からさらに前方に突出している。給紙カセット２１のうち、本体ハウジング１０内に収容されている部分の上面は、給紙カセット天板２１Ｕによって覆われている。給紙カセット２１には、前記シートの束が収容されるシート収容空間、前記シートの束を給紙のためにリフトアップするリフト板等が備えられている。給紙カセット２１の後端側の上部にはシート繰出部２１Ａが設けられている。このシート繰出部２１Ａには、給紙カセット２１内のシート束の最上層のシートを１枚ずつ繰り出すための給紙ローラー２１Ｂが配置されている。

画像形成部３０は、給紙部２０から送り出されるシートにトナー画像を形成する画像形成処理を行う。画像形成部３０は、感光体ドラム３１と、この感光体ドラム３１の周囲に配置された、帯電装置３２、露光装置（図２には表れていない）、現像装置３３、転写ローラー３４と、を含む。

感光体ドラム３１は、回転軸と、回転軸回りに回転する円筒面と、を備える。円筒面には、静電潜像を担持するとともに、該静電潜像に応じたトナー像が円筒面に担持される。感光体ドラム３１としては、ＯＰＣ感光体ドラムを用いることができる。

帯電装置３２は、感光体ドラム３１の表面を均一に帯電するものであって、感光体ドラム３１に対して所定の間隔をおいて配置され、かつ、所定の電圧が印加されることで放電するスコロトロンを含む。

露光装置は、レーザー光源とミラーやレンズ等の光学系機器とを有し、感光体ドラム３１の周面に、パーソナルコンピューター等の外部装置から与えられる画像データに基づいて変調された光を照射して、静電潜像を形成する。

現像装置３３は、画像形成装置１の本体ハウジング１０に装着され、感光体ドラム３１上の前記静電潜像を現像してトナー像を形成するために、感光体ドラム３１の周面にトナーを供給する。

転写ローラー３４は、感光体ドラム３１の周面に形成されたトナー像をシート上に転写させるためのローラーである。転写ローラー３４は、感光体ドラム３１の円筒面に当接し、転写ニップ部を形成している。この転写ローラー３４には、トナーと逆極性の転写バイアスが与えられる。

定着部４０は、転写されたトナー像をシート上に定着する定着処理を行う。定着部４０は、加熱源を内部に備えた定着ローラー４１と、この定着ローラー４１に対して圧接され、定着ローラー４１との間に定着ニップ部を形成する加圧ローラー４２とを含む。トナー像が転写されたシートが前記定着ニップ部に通紙されると、トナー像は、定着ローラー４１による加熱および加圧ローラー４２による押圧により、シート上に定着される。なお、本実施形態では、現像装置３３において使用される非磁性一成分トナーの９５℃における溶融粘度（Ｐａ・ｓ）が１００００以上２０００００以下の範囲に設定されている。

本体ハウジング１０内には、シートを搬送するために、主搬送路２２Ｆ及び反転搬送路２２Ｂが備えられている。主搬送路２２Ｆは、給紙部２０のシート繰出部２１Ａから画像形成部３０及び定着部４０を経由して、本体ハウジング１０上面の排紙部１３に対向して設けられている排紙口１４まで延びている。反転搬送路２２Ｂは、シートに対して両面印刷を行う場合に、片面印刷されたシートを主搬送路２２Ｆにおける画像形成部３０の上流側に戻すための搬送路である。

主搬送路２２Ｆは、感光体ドラム３１および転写ローラー３４によって形成される転写ニップ部を、下方から上方に向かって、通過するように延設される。また、主搬送路２２Ｆの、転写ニップ部よりも上流側には、レジストローラー対２３が配置されている。シートは、レジストローラー対２３にて一旦停止され、スキュー矯正が行われた後、画像転写のための所定のタイミングで、前記転写ニップ部に送り出される。主搬送路２２Ｆ及び反転搬送路２２Ｂの適所には、シートを搬送するための搬送ローラーが複数配置されており、例えば排紙口１４の近傍には排紙ローラー対２４が配置されている。

反転搬送路２２Ｂは、反転ユニット２５の外側面と、本体ハウジング１０の後カバー１２の内面との間に形成されている。なお、反転ユニット２５の内側面には転写ローラー３４及びレジストローラー対２３の一方のローラーが搭載されている。後カバー１２及び反転ユニット２５は、それらの下端に設けられた支点部１２１の軸回りに各々回動可能である。反転搬送路２２Ｂにおいてシートジャムが発生した場合、後カバー１２が開放される。主搬送路２２Ｆでシートジャムが発生した場合、或いは感光体ドラム３１のユニットや現像装置３３が外部に取り出される場合には、後カバー１２に加えて反転ユニット２５も開放される。

図２は、感光体ドラム３１の周辺の構造を示す断面図である。本実施形態では、感光体ドラム３１の後方において転写ローラー３４が感光体ドラム３１に当接するように配置され、感光体ドラム３１の前方かつ上方において帯電装置３２が所定の間隔をおいて感光体ドラム３１に対向するように配置されている。感光体ドラム３１と転写ローラー３４との間には、転写ニップ部が形成され、当該転写ニップ部を図２の矢印のようにシートが通過する。この際、感光体ドラム３１からシートにトナー像が転写される。

現像装置３３は、感光体ドラム３１の前方かつ下方において、感光体ドラム３１に対向するように配置されている。現像装置３３は、現像ハウジング３３０と、現像ローラー３３１と、供給ローラー３３２と、攪拌パドル３３３と、規制ブレード３３４（層厚規制部材）と、ロワーシール３３５（シール部材）と、を有する。

現像ハウジング３３０は、内部に非磁性一成分トナーを収容する。現像ハウジング３３０は、ハウジング本体３３０Ａと、ハウジング蓋部３３０Ｂとを有する。図２に示すように、現像ハウジング３３０の後端部には現像ローラー３３１の一部を感光体ドラム３１側に露出させるための開口部が形成されている。

現像ローラー３３１は、現像ハウジング３３０に回転可能に支持され、トナーを担持する周面を有している。現像ローラー３３１は、所定の現像ニップ部において感光体ドラム３１に当接し、感光体ドラム３１と同じ方向（ウィズ方向）に回転することで、感光体ドラム３１にトナーを供給する。現像ローラー３３１は、円筒形状を有する弾性体からなる。より詳しくは、本実施形態に係る現像ローラー３３１では、ＳＵＳ材またはＳＵＭ材のシャフトの周囲に、円筒状のゴム層（弾性体）が形成されている。当該ゴム層は一例としてＮＢＲ（Ｎｉｔｒｉｌ－Ｂｕｔａｄｉｅｎｅ Ｒｕｂｂｅｒ）ゴムからなる。また、前記ゴム層の表面に所定のコート層が形成されてもよい。本実施形態では、現像ローラー３３１の表面の硬度が、Ａｓｋｅｒ－Ｃ硬度で５０以上８０以下の範囲に設定されている。

供給ローラー３３２は、現像ローラー３３１の前方かつ下方において現像ローラー３３１に対向するように配置され、現像ハウジング３３０に回転可能に支持されている。供給ローラー３３２は、現像ローラー３３１に当接し、トナーを現像ローラー３３１に供給するための供給ニップ部を形成している。供給ローラー３３２は、円筒形状を有する発泡弾性体からなる。より詳しくは、本実施形態に係る供給ローラー３３２は、所定のシャフトの周囲に円筒状のウレタンスポンジまたは発砲スポンジ（いずれも弾性発泡体）が固定されることで形成される。本実施形態では、供給ローラー３３２の表面の硬度が、Ａｓｋｅｒ－ＦＰ硬度で３０以上５０以下の範囲に設定されている。また、前記供給ニップ幅は、径方向に沿って見た場合、回転方向において０．２ｍｍ以上１．５ｍｍ以下の範囲に設定されている。

攪拌パドル３３３は、供給ローラー３３２の前方において現像ハウジング３３０に回転可能に支持されている。攪拌パドル３３３は、図２に示すように断面視でＬ字状のシャフトと、当該シャフトから径方向に延びるように配置されたＰＥＴフィルムとを含む。

なお、図２には、画像形成装置１においてシートに対する画像形成動作が行われる際の現像ローラー３３１、供給ローラー３３２および攪拌パドル３３３の回転方向が図示されている。現像ローラー３３１は、その表面が現像ニップ部において感光体ドラム３１の表面と同じ方向に移動するように回転する。一例として、現像ローラー３３１の感光体ドラム３１に対する周速比は、１．５５倍に設定されている。供給ローラー３３２は、その表面が現像ローラー３３１の表面とは逆方向に移動するように回転する。現像ローラー３３１の供給ローラー３３２に対する周速比は１．５５倍に設定されている。攪拌パドル３３３は、現像ハウジング３３０内のトナーを掬い上げながら供給ローラー３３２に供給するように回転する。

規制ブレード３３４（規制部材）は、前記供給ニップ部よりも現像ローラー３３１の回転方向下流側かつ前記現像ニップ部よりも現像ローラー３３１の回転方向上流側において、現像ローラー３３１の表面（周面）に当接している。規制ブレード３３４は、現像ローラー３３１の回転方向上流側に向かって傾斜するように現像ハウジング３３０に固定されている。規制ブレード３３４は、現像ローラー３３１上のトナーの厚さ（層厚、トナーの搬送量）を規制する。

ロワーシール３３５は、規制ブレード３３４とは反対側で現像ローラー３３１とハウジング本体３３０Ａとの間の隙間を塞ぐようにハウジング本体３３０Ａに支持されている。ロワーシール３３５の先端部は現像ローラー３３１の表面に当接している。

本実施形態では、図２に示すように、感光体ドラム３１と転写ローラー３４とによって形成される転写ニップ部から見て、感光体ドラム３１の回転方向下流側には帯電装置３２が配置されており、公知のクリーニング装置が備えられていない、いわゆるクリーナレス構成が採用されている。すなわち、転写ニップ部において感光体ドラム３１からシートにトナー像が転写されると、未転写トナーが感光体ドラム３１上に残存する。当該未転写トナーは、帯電装置３２を通過して、現像装置３３の現像ローラー３３１によって感光体ドラム３１から回収される。この際、シートに対して連続的に画像（トナー像）が形成される場合には、現像ローラー３３１は感光体ドラム３１から未転写トナーを回収する一方、感光体ドラム３１上の静電潜像にトナーを供給する。

一方、供給ローラー３３２は、前記供給ニップ部において現像ローラー３３１に新しいトナーを供給する一方、現像ローラー３３１から感光体ドラム３１に供給されなかったトナーを現像ローラー３３１から回収する。

このように、供給ローラー３３２が、感光体ドラム３１への現像に使用しなかったトナーを現像ローラー３３１から回収するにあたって、トナー量が多い場合には供給ローラー３３２が現像ローラー３３１からトナーを回収しきれずに、現像ローラー３３１上を未回収トナーが周回する。この結果、未回収トナーのトナー帯電量と新たに供給されるトナーのトナー帯電量との間で差が生じ、現像ゴーストといった画像不具合が発生することがある。

図３は、本発明の一実施形態に係る現像装置３３の現像ローラー３３１および供給ローラー３３２の対向部を拡大した断面図である。本実施形態では、現像ローラー３３１の表面が供給ローラー３３２の表面に食い込み量Ｈだけ食い込むように現像ローラー３３１および供給ローラー３３２のシャフトがそれぞれ現像ハウジング３３０に支持されている。この結果、現像ローラー３３１と供給ローラー３３２との間には、互いの回転方向に沿って所定の幅を有する供給ニップ部ＳＮが形成される。なお、現像ローラー３３１の硬度よりも供給ローラー３３２の硬度が低いため、図３に示すように、主に供給ローラー３３２の表面が変形することで、前記供給ニップ部ＳＮが形成される。したがって、現像ローラー３３１および供給ローラー３３２がそれぞれ回転すると、供給ローラー３３２によって搬送されるトナーが供給ニップ部ＳＮの上流側で滞留し、トナー溜まりＴＮが形成される。当該トナー溜まりＴＮによって、感光体ドラム３１上に高濃度の画像が形成される場合でも、供給ローラー３３２から現像ローラー３３１に安定してトナーを供給することができる。

一方、現像ローラー３３１と供給ローラー３３２とが、断面視において点接触で互いに接触する場合、図３に示すようなトナー溜まりＴＮが充分に形成されないため、トナーの供給性が著しく低下することがある。

このため、適度な食い込み量Ｈになるように現像ローラー３３１と供給ローラー３３２の軸間距離（シャフト間距離）やそれぞれの直径が設定される必要がある。現像ローラー３３１の硬度は、感光体ドラム３１という硬い部材と接触するために、Ａｓｋｅｒ－Ｃ硬度で５０以上８０以下の範囲に設定される。したがって、図３のように現像ローラー３３１が供給ローラー３３２にめり込んだ構成とするためには、供給ローラー３３２の硬度を現像ローラー３３１の硬度よりも低く設定することが望ましい。

図４は、本実施形態に係る現像装置３３のブロック図である。現像装置３３は、更に、制御部５０と、現像バイアス印加部５１と、供給バイアス印加部５２と、規制バイアス印加部５３と、を有する。

現像バイアス印加部５１は、直流電源から構成され、現像ローラー３３１に直流電圧からなる現像バイアスを印加することが可能とされている。

供給バイアス印加部５２は、直流電源から構成され、供給ローラー３３２に直流電圧からなる供給バイアスを印加することが可能とされている。

規制バイアス印加部５３は、直流電源から構成され、規制ブレード３３４に直流電圧からなる規制バイアスを印加することが可能とされている。なお、供給バイアス印加部５２および規制バイアス印加部５３は、同じ電源から構成され、供給ローラー３３２および規制ブレード３３４は同電位に設定されてもよい。

制御部５０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、制御プログラムを記憶するＲＯＭ（Read Only Memory）、ＣＰＵの作業領域として使用されるＲＡＭ（Random Access Memory）等から構成されている。制御部５０には、前述の現像バイアス印加部５１、供給バイアス印加部５２および規制バイアス印加部５３などが電気的に接続されている。制御部５０は、前記ＣＰＵがＲＯＭに記憶された制御プログラムを実行することにより、駆動制御部５０１およびバイアス制御部５０２を備えるように機能する。

駆動制御部５０１は、不図示のモーターを制御することで、画像形成装置１における画像形成動作において、感光体ドラム３１、現像ローラー３３１および供給ローラー３３２を図２に示すようにそれぞれ回転させる。

バイアス制御部５０２は、画像形成装置１における画像形成動作において、現像バイアス印加部５１、供給バイアス印加部５２および規制バイアス印加部５３を制御して、現像バイアス、供給バイアスおよび規制バイアスをそれぞれの値に設定する。

上記のような構成を有する現像装置３３において、本実施形態では以下の条件がそれぞれ満たされている。前述のように、現像ハウジング３３０に収容されるトナーの９５℃における溶融粘度（Ｐａ・ｓ）は、１００００以上２０００００以下の範囲に含まれるように設定されている（条件１）。また、規制ブレード３３４によって規制された現像ローラー３３１上のトナーの搬送量をＭｄ（ｇ／ｍ^２）、前記現像バイアスによって現像ローラー３３１から感光体ドラム３１に前記トナーが移動することによる感光体ドラム３１上のベタ画像（画像密度１００％）におけるトナーの付着量をＭｐ（ｇ／ｍ^２）、現像ローラー３３１の周速をＳｄ（ｍｍ／ｓｅｃ）、感光体ドラム３１の周速をＳｐ（ｍｍ／ｓｅｃ）とすると、０．２≦Ｍｐ／Ｍｄ≦０．８（条件２）かつ０．８×Ｓｄ／Ｓｐ＜Ｍｐ／Ｍｄ（条件３）の関係がそれぞれ満たされている。なお、Ｓｄ／Ｓｐを周速比、Ｍｐ／Ｍｄを現像比という場合がある。

また、より望ましくは、５≦Ｍｄ≦１０かつ２≦Ｍｐ≦４の関係が満たされている。

上記の溶融粘度の範囲に関する条件１は、本実施形態で使用される低温定着トナーを規定している。上限の２０００００を超える範囲では、本実施形態に係る周速比や現像比の条件が設定をされなくても、容易に画像品質を維持することが可能であるが、定着処理に必要な電力が本実施形態よりも大きくなる。また、下限値の１００００未満のトナーは、製造上の理由から本実施形態の対象外としている。

条件２は感光体ドラム３１上のトナーの付着量（現像量）Ｍｐと現像ローラー３３１上のトナーの搬送量Ｍｄの比を示している。Ｍｄは規制ニップ部や現像ニップ部でのストレスを抑制するために多めの設定になっており、５≦Ｍｄ≦１０の範囲に設定されることが好ましい。トナーの搬送量Ｍｄが多めに設定されることで、トナー層内で応力が緩和されるため、規制ニップ部だけでなく現像ニップ部でのストレスの低減が可能となる。また、Ｍｐは低温定着の観点から少なめの設定になっており、２≦Ｍｐ≦４の範囲に設定されることが好ましい。

条件３は感光体ドラム３１上のトナーの付着量Ｍｐと現像ローラー３３１上のトナーの搬送量Ｍｄの比Ｍｐ／Ｍｄと、現像ローラー３３１の感光体ドラム３１に対する周速比Ｓｄ／Ｓｐとの関係を示している。周速比Ｓｄ／Ｓｐに０．８を乗じたものをＭｐ／Ｍｄよりも小さく設定することで、現像ローラー３３１の回転数を減らし、更にトナーへのストレスを抑制できるとともに、たとえ現像バイアスの大きさを固定していても常に完全現像することが可能となり、安定した濃度を確保することができる。なおＭｐ／Ｍｄ＜１．２５×Ｓｄ／Ｓｐの関係を更に満たすことが望ましい。

また、本実施形態では、制御部５０のバイアス制御部５０２が、現像ローラー３３１から感光体ドラム３１に供給されるトナーの付着量Ｍｐを変動させる特定条件の変化に応じて、前記供給バイアスおよび前記規制バイアスのうちの少なくとも一方を変更する。一例として、前記特定条件は、画像形成装置１または現像装置３３の周辺における温湿度である。この場合、画像形成装置１の本体ハウジング１０に設けられた不図示の環境センサが温湿度を検出し、その結果を制御部５０に入力する。また、前記特定条件は、システム速度（プロセススピードともいう）である。このシステム速度は、感光体ドラム３１の周速と言い換えることもできる。このような環境（温湿度）やシステム速度などの条件により、トナーの搬送量Ｍｄがばらつくと、固定されたＳｄ／Ｓｐでは安定した画像濃度の確保が難しくなってしまうことがある。このため、上記のようにＭｄの変動があらかじめ明らかになっている条件については、バイアス制御部５０２が供給バイアスや規制バイアスを変更しトナーの搬送量Ｍｄを補正することで、より安定した画像濃度が確保され、安定した画像形成が可能となる。

特に、本実施形態では、バイアス制御部５０２は、規制バイアスおよび供給バイアスを、現像バイアスとの間の電位差が０Ｖ以上２００Ｖ以下の範囲で変化するようにそれぞれ制御する。前記電位差が大きいほどＭｄが大きくなる傾向があり、更に、規制バイアスよりも供給バイアスの方が大きくＭｄを変化させることができる。例えば、環境によるＭｄ変化を供給バイアスで補正する場合について説明する。高温高湿環境において供給バイアスを１００Ｖに設定すると、Ｍｄ＝４ｇ／ｍ^２となるところを、供給バイアスを１５０Ｖに設定すると、Ｍｄ＝４．８ｇ／ｍ^２に調整することができる。同様に、低温低湿環境において供給バイアスを１００Ｖに設定すると、Ｍｄ＝６ｇ／ｍ^２となるところを、供給バイアスを５０Ｖに設定すると、Ｍｄ＝５．２ｇ／ｍ^２に調整することができる。このように、環境の変化に応じて供給バイアスを調整すると、供給ローラー３３２と現像ローラー３３１との間の電位差によってトナーの供給量は変化し、Ｍｄを調整することが可能となる。なお、上記の補正は規制バイアスを調整することで行われてもよい。

一方、システム速度が変化した場合について説明する。なお、このようなシステム速度の変化は、たとえば厚紙モードのように、厚紙に対するトナーの定着を確実に行うために、厚紙からなるシートを定着部においてゆっくりと通過させる場合などに実行される。普通紙モード（システム速度１２０ｍｍ／ｓｅｃ）において供給バイアスを１００Ｖに設定すると、Ｍｄ＝５ｇ／ｍ^２となるところを、厚紙モード（システム速度９０ｍｍ／ｓｅｃ）において供給バイアスを１００Ｖに設定すると、Ｍｄ＝４．５ｇ／ｍ^２となるため、供給バイアスを１２０Ｖに設定すると、Ｍｄ＝４．９ｇ／ｍ^２に調整することができる。このように、システム速度の変化に応じて供給バイアスを調整すると、供給ローラー３３２と現像ローラー３３１との間の電位差によってトナーの供給量は変化し、Ｍｄを調整することが可能となる。なお、上記の補正は規制バイアスを調整することで行われてもよい。

このように、本実施形態では、環境やシステム速度などの条件が変わり、トナーの付着量が変化しやすい場合でも、バイアス制御部５０２が供給バイアスや規制バイアスを変更させることで、トナーの搬送量を補正しＳｄ／Ｓｐの設定を変えることなく、より安定した画像濃度が確保され、安定した画像形成が可能となる。

次に、現像装置３３の好ましい態様について、実施例をもとに説明する。なお、以後の各実施例は、下記の実験条件にて行った。
＜実験条件について＞
・感光体ドラム３１：ＯＰＣドラム
・感光体ドラム３１の周速度：１１８ｍｍ／ｓｅｃ
・現像ローラー３３１の周速度：１８２ｍｍ／ｓｅｃ
・現像バイアスＤＣ成分：３５０Ｖ
・供給バイアスＤＣ成分：４５０Ｖ
・規制バイアスＤＣ成分：３５０Ｖ
・感光体ドラム３１の表面電位：６４０Ｖ
・現像ローラー３３１の直径：１３ｍｍ
・現像ローラーのＡｓｋｅｒ－Ｃ硬度：７０
・感光体ドラム３１の直径：２４ｍｍ
・非磁性トナーの平均粒子径：８．０μｍ（Ｄ５０）

図５は、本実験によって得られた、現像装置３３における周速比と現像比との関係を示すグラフである。

上記の条件のもとで、予めトナーの搬送量Ｍｄ＝６ｇ／ｍ^２に設定する一方、現像バイアスを調整することでトナーの付着量Ｍｐの値を変更した。その後、調整した現像バイアスを固定した状態で、感光体ドラム３１のベタ画像部電位ＶＬを８０Ｖ～１４０Ｖまでが変化させたときに、画像濃度が１５％以上変動した場合を×、画像濃度の変動が１５％以内に収まった場合を〇として評価している（図５）。図５に示すように、Ｓｄ／ＳｐとＭｐ／Ｍｄとの関係が実線グラフと破線グラフとの間に含まれる場合に、感光体ドラム３１の電位の変化が生じても安定した画像濃度を維持することが可能となった。なお、実線グラフは、０．８×Ｓｄ／Ｓｐ＝Ｍｐ／Ｍｄの関係を意味し、破線グラフは、１．２５×Ｓｄ／Ｓｐ＝Ｍｐ／Ｍｄの関係を意味している。このように、０．８×Ｓｄ／Ｓｐ＜Ｍｐ／Ｍｄ１の関係が満たされることが望ましく、０．８×Ｓｄ／Ｓｐ＜Ｍｐ／Ｍｄ＜１．２５×Ｓｄ／Ｓｐの関係が満たされることがより望ましい。

なお、上記と同様の評価結果（効果）が、現像ローラー３３１の直径が１０．０ｍｍ以上１６．０ｍｍの以下の範囲、感光体ドラム３１の直径が１６．０ｍｍ以上３０．０ｍｍの以下の範囲でそれぞれ再現された。同様に、上記と同様の評価結果（効果）が、０．２≦Ｓｄ／Ｓｐ≦１．０および０．２≦Ｍｐ／Ｍｄ≦１．０の範囲で再現された。

以上、本発明の実施形態に係る現像装置３３およびこれを備えた画像形成装置１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、例えば次のような変形実施形態を採用することができる。

（１）上記の実施形態では、画像形成装置１に１つの現像装置３３が備えられる態様にて説明したが、画像形成装置１は複数の色に応じた現像装置３３をそれぞれ有するカラー画像形成装置であってもよい。

（２）上記の実施形態では、現像装置３３の現像ハウジング３３０が内部に非磁性トナーを貯留する態様にて説明したが、現像ハウジング３３０とは別に非磁性トナーを収容するトナーコンテナ、トナーカートリッジを有するものでもよい。

（３）トナーの搬送量およびトナーの付着量は、５≦Ｍｄ≦１０かつ２≦Ｍｐ≦４の関係が満たされていることに限定されない。上記の範囲外であっても、先の条件１～３が満たされることで、良好な画像品質を維持することができる。

１ 画像形成装置
３１ 感光体ドラム
３３ 現像装置
３３０ 現像ハウジング
３３０Ａ ハウジング本体
３３０Ｂ ハウジング蓋部
３３１ 現像ローラー
３３２ 供給ローラー
３３３ 攪拌パドル
３３４ 規制ブレード（層厚規制部材）
３３５ ロワーシール
５０ 制御部
５０１ 駆動制御部
５０２ バイアス制御部
５１ 現像バイアス印加部
５２ 供給バイアス印加部
５３ 規制バイアス印加部

Claims (6)

1. 画像形成装置に装着され、静電潜像を担持し回転する感光体ドラムに対向して配置される現像装置であって、
   非磁性一成分のトナーを収容する現像ハウジングと、
   円筒形状を有する弾性体からなり、前記現像ハウジングに回転可能に支持され、所定の現像ニップ部において前記感光体ドラムに当接するとともに前記感光体ドラムと同じ方向に回転し、周面に前記トナーを担持し前記感光体ドラムに前記トナーを供給する現像ローラーと、
   前記現像ローラーに直流電圧からなる現像バイアスを印加することが可能な現像バイアス印加部と、
   円筒形状を有する発泡弾性体からなり、前記現像ハウジングに回転可能に支持され、前記現像ローラーの周面に当接することで前記現像ローラーとの間で供給ニップ部を形成し、前記現像ローラーに前記トナーを供給する一方、前記現像ローラーから前記トナーを回収する供給ローラーと、
   前記供給ニップ部よりも前記現像ローラーの回転方向下流側で前記現像ローラーの周面に当接し、前記現像ローラー上の前記トナーの搬送量を規制する規制部材と、
   を備え、
   前記トナーの９５℃における溶融粘度（Ｐａ・ｓ）が１００００以上２０００００以下の範囲に含まれるように設定され、
   前記規制部材によって規制された前記現像ローラー上のトナーの搬送量をＭｄ（ｇ／ｍ^２）、前記現像バイアスによって前記現像ローラーから前記感光体ドラムに前記トナーが移動することによる前記感光体ドラム上のベタ画像におけるトナーの付着量をＭｐ（ｇ／ｍ^２）、前記現像ローラーの周速をＳｄ（ｍｍ／ｓｅｃ）、前記感光体ドラムの周速をＳｐ（ｍｍ／ｓｅｃ）とすると、
   ０．２≦Ｍｐ／Ｍｄ≦０．８かつ０．８×Ｓｄ／Ｓｐ＜Ｍｐ／Ｍｄの関係が満たされている、現像装置。
2. ５≦Ｍｄ≦１０かつ２≦Ｍｐ≦４の関係が満たされている、請求項１に記載の現像装置。
3. 前記供給ローラーに直流電圧からなる供給バイアスを印加することが可能な供給バイアス印加部と、
   前記規制部材に直流電圧からなる規制バイアスを印加することが可能な規制バイアス印加部と、
   前記現像バイアス印加部、前記供給バイアス印加部および前記規制バイアス印加部をそれぞれ制御し、前記現像バイアス、前記供給バイアスおよび前記規制バイアスを設定することが可能なバイアス制御部と、
   を更に備え、
   前記バイアス制御部は、前記現像ローラーから前記感光体ドラムに供給される前記トナーの付着量を変動させる特定条件の変化に応じて、前記供給バイアスおよび前記規制バイアスのうちの少なくとも一方を変更する、請求項１または２に記載の現像装置。
4. 前記特定条件は、前記画像形成装置または前記現像装置の周辺における温湿度である、請求項３に記載の現像装置。
5. 前記特定条件は、前記感光体ドラムの周速である、請求項３に記載の現像装置。
6. 請求項１乃至５の何れか１項に記載の現像装置と、
   表面に静電潜像が形成され、前記現像ローラーから前記トナーが供給される感光体ドラムと、を備える画像形成装置。

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