JP5196307B2 - 現像剤供給装置、現像装置、画像形成装置及び現像剤供給方法 - Google Patents
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Description
本発明は、プリンタ、ファクシミリ、複写機などの画像形成装置が備える一成分の現像装置の現像剤担持体に現像剤を供給する現像剤供給方法、現像剤供給装置、一成分方式の現像装置、及びこれらを備えた画像形成装置に関するものである。
従来の一成分現像装置としては、潜像担持体上の潜像を現像する現像剤担持体に現像剤を供給する現像剤供給手段としてローラ状の現像剤供給ローラを備えたものが有る。図８に従来の一成分現像装置の一例を示す。図８に示す現像装置１０は、潜像担持体である感光体２１に対向する現像剤担持体である現像ローラ２２に現像剤を供給するローラ状の現像剤供給部材である現像剤供給ローラ４１２を備える。このような現像剤供給ローラとしては可とう性を有する発泡性材料からなるローラ、所謂スポンジローラを備えるものが有る。
図９は、図８に示す現像装置１０の現像剤供給ローラ４１２から現像ローラ２２への現像剤の受け渡しの様子を示す模式図である。図９に示すように、現像剤供給ローラ４１２を１成分現像剤であるトナーＴを介して現像ローラ２２に擦るような態様で接触させることで、現像剤供給ローラ４１２が担持するトナーＴを摩擦帯電させつつ、現像ローラ２２に付着させることにより、トナーＴの帯電と現像ローラ２２へのトナーＴの供給を行っている。
このような現像ローラ２２へのトナーＴの供給時にトナーＴに強いストレスが与えられるので樹脂で形成されたトナーが劣化し易い。具体的にはトナー母体の周りに付着させている流動化粒子と呼ばれるシリカ、チタン等の添加剤のトナー樹脂内部への埋没であり、埋没する事で流動性が低下して現像ローラ２２にトナーＴが付着しやすくなる。更に摩擦熱も加わることによりトナーＴが溶解することがあり、トナーＴが溶解すると、所謂、現像ローラ２２へのフィルミングと呼ばれる状態が発生する。そして、トナーＴが現像ローラ２２との摩擦帯電によって帯電する構成では現像ローラ２２の表面がトナーＴの樹脂で覆われてしまうことでトナーＴ同士の摩擦帯電と同じ状態となり、トナーＴの帯電状態が所定の極性、帯電量が得られない状態となって地汚れが発生し易くなると共に、現像量が低下して画像品質が低下する。
なお、近年、環境問題にも関わり画像形成装置の消費エネルギー低減の観点から、特に定着で消費するエネルギーを低減する為にトナーの溶解温度を低下させている。トナーＴの溶解温度が低いと現像ローラ２２への供給時の摩擦熱によってトナーＴが溶解し易く、現像ローラ２２へのフィルミングが発生しやすくなる。また、定着時の定着部材に対するトナーの離型性を良くするために従来の定着部材へのオイル塗布からトナー内にワックス材料を混合・添加する方式が多く行われてきている。このようなワックスもトナーＴの溶解時にトナーＴが現像ローラ２２に付着し易くさせ、フィルミングが発生する原因となる。これらの点も併せて上述した地汚れや画像品質の低下といった問題に対する更なる加速要因となってきている。
図９は、図８に示す現像装置１０の現像剤供給ローラ４１２から現像ローラ２２への現像剤の受け渡しの様子を示す模式図である。図９に示すように、現像剤供給ローラ４１２を１成分現像剤であるトナーＴを介して現像ローラ２２に擦るような態様で接触させることで、現像剤供給ローラ４１２が担持するトナーＴを摩擦帯電させつつ、現像ローラ２２に付着させることにより、トナーＴの帯電と現像ローラ２２へのトナーＴの供給を行っている。
このような現像ローラ２２へのトナーＴの供給時にトナーＴに強いストレスが与えられるので樹脂で形成されたトナーが劣化し易い。具体的にはトナー母体の周りに付着させている流動化粒子と呼ばれるシリカ、チタン等の添加剤のトナー樹脂内部への埋没であり、埋没する事で流動性が低下して現像ローラ２２にトナーＴが付着しやすくなる。更に摩擦熱も加わることによりトナーＴが溶解することがあり、トナーＴが溶解すると、所謂、現像ローラ２２へのフィルミングと呼ばれる状態が発生する。そして、トナーＴが現像ローラ２２との摩擦帯電によって帯電する構成では現像ローラ２２の表面がトナーＴの樹脂で覆われてしまうことでトナーＴ同士の摩擦帯電と同じ状態となり、トナーＴの帯電状態が所定の極性、帯電量が得られない状態となって地汚れが発生し易くなると共に、現像量が低下して画像品質が低下する。
なお、近年、環境問題にも関わり画像形成装置の消費エネルギー低減の観点から、特に定着で消費するエネルギーを低減する為にトナーの溶解温度を低下させている。トナーＴの溶解温度が低いと現像ローラ２２への供給時の摩擦熱によってトナーＴが溶解し易く、現像ローラ２２へのフィルミングが発生しやすくなる。また、定着時の定着部材に対するトナーの離型性を良くするために従来の定着部材へのオイル塗布からトナー内にワックス材料を混合・添加する方式が多く行われてきている。このようなワックスもトナーＴの溶解時にトナーＴが現像ローラ２２に付着し易くさせ、フィルミングが発生する原因となる。これらの点も併せて上述した地汚れや画像品質の低下といった問題に対する更なる加速要因となってきている。
上述したような現像剤供給部材を現像剤を介して現像剤担持体に擦るような状態で接触させることに起因する問題を防止可能な構成として、特許文献１に記載の現像装置がある。
特許文献１に記載の現像装置では、現像剤供給部材として、現像ローラに近接するように配置され、導電性を有するワイヤ状部材を備えている。このワイヤ状部材は、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、ワイヤ状部材から現像ローラ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ている。特許文献１の現像装置では、放電によってワイヤ状部材近傍のトナーが帯電し、ワイヤ状部材から現像ローラへの電流によって帯電したトナーが現像ローラへ向かい、帯電したトナーが現像ローラ上に供給される。このような構成であれば、現像剤の帯電及び現像ローラへの現像剤の供給に現像剤を擦る必要がなく、図８や図９を用いて説明した従来の現像装置のように、現像剤供給ローラを現像剤を介して現像ローラに擦るような状態で接触させることに起因する問題を防止できる。
特許文献１に記載の現像装置では、現像剤供給部材として、現像ローラに近接するように配置され、導電性を有するワイヤ状部材を備えている。このワイヤ状部材は、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、ワイヤ状部材から現像ローラ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ている。特許文献１の現像装置では、放電によってワイヤ状部材近傍のトナーが帯電し、ワイヤ状部材から現像ローラへの電流によって帯電したトナーが現像ローラへ向かい、帯電したトナーが現像ローラ上に供給される。このような構成であれば、現像剤の帯電及び現像ローラへの現像剤の供給に現像剤を擦る必要がなく、図８や図９を用いて説明した従来の現像装置のように、現像剤供給ローラを現像剤を介して現像ローラに擦るような状態で接触させることに起因する問題を防止できる。
しかしながら、特許文献１の現像装置では、現像ローラとワイヤ状部材とが近接する位置よりも現像ローラの表面移動方向上流側で現像ローラ表面が現像剤の溜まり部を通過し、現像剤が現像ローラの表面移動に連れ回ることでワイヤ状部材と現像ローラとが近接する位置に現像剤が搬送される。そして、現像ローラ表面が現像剤の溜まり部を通過するときに、現像ローラの表面移動に連れまわらず溜まり部に滞留する現像剤と現像ローラ表面とが擦るような状態で接触することになり、現像ローラが担持・搬送しない現像剤にストレスを加えることになる。
本発明は以上の問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、一成分現像剤に対する電荷の付与と、電荷を付与した現像剤の現像剤担持体への供給とを現像剤に対して低ストレスで行うことができる現像剤供給装置、及び、現像剤供給方法、並びに、このような現像剤供給装置を備えた現像装置、及び画像形成装置を提供することである。
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、表面移動する表面に一成分現像剤を担持し、潜像担持体上の潜像に該一成分現像剤を供給して潜像を現像する現像剤担持体に該一成分現像剤を供給する現像剤供給装置において、上記現像剤担持体との間に間隔を有するように該現像剤担持体の下方に配置され、気流放出部から上方に向かって気流を放出する気流放出部材と、該気流放出部の下方に配置された電荷放出部材と、上記現像剤担持体と該気流放出部との間に上記一成分現像剤を移送する現像剤移送部材とを有し、上記気流放出部は電荷が通過可能であり、上記電荷放出部材が放出する電荷の極性について、上記現像剤担持体よりも該電荷放出部材の方が電位が高くなるように、該現像剤担持体と該電荷放出部材との間に電位差を設けたことを特徴とするものである。
また、請求項２の発明は、請求項１の現像剤供給装置において、上記気流放出部と上記現像剤担持体との間に配置され、且つ、上下方向に上記一成分現像剤が通過可能な対向電極を有し、上記電荷放出部材が放出する電荷の極性について、該電荷放出部材の電位と該現像剤担持体の電位と該対向電極の電位とが下記の（１）式を満たすように、該電荷放出部材及び該現像剤担持体と該対向電極との間に電位差を設け、上記現像剤移送部材が該対向電極と該気流放出部との間に該一成分現像剤を移送するように構成したことを特徴とするものである。
電荷放出部材の電位＞対向電極の電位＞現像剤担持体の電位・・・・・（１）
また、請求項３の発明は、請求項１または２の現像剤供給装置において、上記気流放出部は気流分散化部材としての上下方向に連通する複数の開口を備えた多孔質体で形成されていることを特徴とするものである。
また、請求項４の発明は、請求項３の現像剤供給装置において、上記多孔質体の複数の開口の開口径は、上記一成分現像剤の粒径よりも小さいことを特徴とするものである。
また、請求項５の発明は、請求項１、２、３または４の現像剤供給装置において、上記電荷放出部材は、放電可能なワイヤチャージャであることを特徴とするものである。
また、請求項６の発明は、請求項１、２、３または４の現像剤供給装置において、上記電荷放出部材は、放電可能なローラであることを特徴とするものである。
また、請求項７の発明は、一成分の現像剤を担持する現像剤担持体と、該現像剤担持体に現像剤を供給する現像剤供給手段とを有し、該現像剤担持体上の現像剤を潜像担持体上の潜像に供給して潜像を現像する現像装置において、上記現像剤供給手段として、請求項１、２、３、４、５または７の現像剤供給装置を備えることを特徴とするものである。
また、請求項８の発明は、潜像担持体上の潜像に現像手段が一成分現像剤を付着させることにより該潜像を現像し、これにより得られたトナー像を最終的に記録材に転移させて画像形成を行う画像形成装置において、上記現像手段として、請求項７の現像装置を用いたことを特徴とするものである。
また、請求項９の発明は、表面移動する表面に一成分現像剤を担持し、潜像担持体上の潜像に該一成分現像剤を供給して潜像を現像する現像剤担持体に該一成分現像剤を供給する現像剤供給方法において、上記現像剤担持体との間に間隔を有するように、該現像剤担持体の下方に配置された気流放出部材が気流放出部から上方に向かって気流を放出し、上記一成分現像剤を移送する現像剤移送部材が該現像剤担持体と該気流放出部との間に該一成分現像剤を移送し、上記気流放出部を電荷が通過可能に構成し、該気流放出部の下方に配置された電荷放出部材が放出する電荷の極性について、該現像剤担持体よりも該電荷放出部材の方が電位が高くなるように、該現像剤担持体との間に電位差を設けることを特徴とするものである。
また、請求項１０の発明は、請求項９の現像剤供給方法において、上下方向に上記一成分現像剤が通過可能な対向電極を上記気流放出部と上記現像剤担持体との間に配置し、上記現像剤移送部材が該対向電極と該気流放出部との間に該一成分現像剤を移送し、上記電荷放出部材が放出する電荷の極性について、該電荷放出部材の電位と該現像剤担持体の電位と該対向電極の電位とが下記の（２）式を満たすように、該電荷放出部材及び該現像剤担持体と該対向電極との間に電位差を設けることを特徴とするものである。
電荷放出部材の電位＞対向電極の電位＞現像剤担持体の電位・・・・・（２）
また、請求項２の発明は、請求項１の現像剤供給装置において、上記気流放出部と上記現像剤担持体との間に配置され、且つ、上下方向に上記一成分現像剤が通過可能な対向電極を有し、上記電荷放出部材が放出する電荷の極性について、該電荷放出部材の電位と該現像剤担持体の電位と該対向電極の電位とが下記の（１）式を満たすように、該電荷放出部材及び該現像剤担持体と該対向電極との間に電位差を設け、上記現像剤移送部材が該対向電極と該気流放出部との間に該一成分現像剤を移送するように構成したことを特徴とするものである。
電荷放出部材の電位＞対向電極の電位＞現像剤担持体の電位・・・・・（１）
また、請求項３の発明は、請求項１または２の現像剤供給装置において、上記気流放出部は気流分散化部材としての上下方向に連通する複数の開口を備えた多孔質体で形成されていることを特徴とするものである。
また、請求項４の発明は、請求項３の現像剤供給装置において、上記多孔質体の複数の開口の開口径は、上記一成分現像剤の粒径よりも小さいことを特徴とするものである。
また、請求項５の発明は、請求項１、２、３または４の現像剤供給装置において、上記電荷放出部材は、放電可能なワイヤチャージャであることを特徴とするものである。
また、請求項６の発明は、請求項１、２、３または４の現像剤供給装置において、上記電荷放出部材は、放電可能なローラであることを特徴とするものである。
また、請求項７の発明は、一成分の現像剤を担持する現像剤担持体と、該現像剤担持体に現像剤を供給する現像剤供給手段とを有し、該現像剤担持体上の現像剤を潜像担持体上の潜像に供給して潜像を現像する現像装置において、上記現像剤供給手段として、請求項１、２、３、４、５または７の現像剤供給装置を備えることを特徴とするものである。
また、請求項８の発明は、潜像担持体上の潜像に現像手段が一成分現像剤を付着させることにより該潜像を現像し、これにより得られたトナー像を最終的に記録材に転移させて画像形成を行う画像形成装置において、上記現像手段として、請求項７の現像装置を用いたことを特徴とするものである。
また、請求項９の発明は、表面移動する表面に一成分現像剤を担持し、潜像担持体上の潜像に該一成分現像剤を供給して潜像を現像する現像剤担持体に該一成分現像剤を供給する現像剤供給方法において、上記現像剤担持体との間に間隔を有するように、該現像剤担持体の下方に配置された気流放出部材が気流放出部から上方に向かって気流を放出し、上記一成分現像剤を移送する現像剤移送部材が該現像剤担持体と該気流放出部との間に該一成分現像剤を移送し、上記気流放出部を電荷が通過可能に構成し、該気流放出部の下方に配置された電荷放出部材が放出する電荷の極性について、該現像剤担持体よりも該電荷放出部材の方が電位が高くなるように、該現像剤担持体との間に電位差を設けることを特徴とするものである。
また、請求項１０の発明は、請求項９の現像剤供給方法において、上下方向に上記一成分現像剤が通過可能な対向電極を上記気流放出部と上記現像剤担持体との間に配置し、上記現像剤移送部材が該対向電極と該気流放出部との間に該一成分現像剤を移送し、上記電荷放出部材が放出する電荷の極性について、該電荷放出部材の電位と該現像剤担持体の電位と該対向電極の電位とが下記の（２）式を満たすように、該電荷放出部材及び該現像剤担持体と該対向電極との間に電位差を設けることを特徴とするものである。
電荷放出部材の電位＞対向電極の電位＞現像剤担持体の電位・・・・・（２）
請求項１乃至１０の発明においては、現像剤担持体の下方に配置され、気流放出部から上方に向かって気流を放出する気流放出部材の気流放出部と現像剤担持体との間に現像剤移送部材が一成分現像剤を移送することによって、気流が垂直方向に現像剤を撹乱し流動化するため現像剤は移動し易い状態となる。また、電荷放出部材が放出する電荷の極性について、現像剤担持体よりも電荷放出部材の方が電位が高くなるように、現像剤担持体と電荷放出部材との間に電位差を設けているため、電荷放出部材から放出された電荷は上方の現像担持体に向かって移動する。電荷放出部材の上方、且つ、現像剤担持体の下方には気流放出部材の電荷が通過可能な気流放出部があり、その上方には気流により流動化した現像剤があるため、電荷放出部材から放出され上方に向かった電荷は現像剤の粒子に衝突し、現像剤を帯電せしめる。このとき、現像剤は流動化して現像剤の各粒子は移動し続ける状態であり、電荷が衝突し易い位置に存在する現像剤は入れ替わり続けるため、現像剤の各粒子を均一に帯電せしめることができる。帯電した現像剤は、電荷放出部材と現像剤担持体との電位差によって現像剤担持体に向かって移動し、現像剤担持体に担持されることによって、現像剤担持体への現像剤の供給が成される。
このとき、現像剤担持体と気流放出部との間で流動化している現像剤の嵩が現像剤担持体に接触しない程度の嵩であれば、現像剤担持体が担持・搬送しない現像剤に現像剤担持体が接触せず、現像剤担持体が担持・搬送しない現像剤にストレスを加えることはない。また、流動化している現像剤の嵩が現像剤担持体に接触する程度の嵩であっても、流動化している現像剤は移動し易いため、現像剤担持体が担持・搬送しない現像剤に擦るように接触しても従来の現像剤担持体が滞留する現像剤に擦るように接触する構成に比べて、現像剤担持体が担持・搬送しない現像剤にストレスを十分に低減することができる。
このように請求項１乃至１０の発明であれば、一成分現像剤に対する電荷の付与と、電荷を付与した現像剤の現像剤担持体への供給とを現像剤に対して低ストレスで行うことができるという優れた効果がある。
このとき、現像剤担持体と気流放出部との間で流動化している現像剤の嵩が現像剤担持体に接触しない程度の嵩であれば、現像剤担持体が担持・搬送しない現像剤に現像剤担持体が接触せず、現像剤担持体が担持・搬送しない現像剤にストレスを加えることはない。また、流動化している現像剤の嵩が現像剤担持体に接触する程度の嵩であっても、流動化している現像剤は移動し易いため、現像剤担持体が担持・搬送しない現像剤に擦るように接触しても従来の現像剤担持体が滞留する現像剤に擦るように接触する構成に比べて、現像剤担持体が担持・搬送しない現像剤にストレスを十分に低減することができる。
このように請求項１乃至１０の発明であれば、一成分現像剤に対する電荷の付与と、電荷を付与した現像剤の現像剤担持体への供給とを現像剤に対して低ストレスで行うことができるという優れた効果がある。
以下、本発明を、画像形成装置として、電子写真方式のプリンタ（以下、単にプリンタ１００という）に適用した実施形態について説明する。
図２は、実施形態に係るプリンタ１００の概略構成図である。
プリンタ１００は、イエロー・シアン・マゼンタ・ブラックの４つの画像形成手段を斜めに並べて配置してタンデム画像形成部を構成する。タンデム画像形成部においては、個々の画像像形成手段であるトナー像形成部２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０Ｋが、図中左上から順に配置されている。ここで、各符号の添字Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｋは、それぞれイエロー、マゼンダ、シアン、黒用の部材であることを示す。また、タンデム画像形成部においては、個々のトナー像形成部２０Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋは、潜像担持体としてのドラム状の感光体２１Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋのまわりに、帯電装置１７Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋ、現像装置１０Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋ、感光体クリーニング装置１８Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋ等を備えている。
図２は、実施形態に係るプリンタ１００の概略構成図である。
プリンタ１００は、イエロー・シアン・マゼンタ・ブラックの４つの画像形成手段を斜めに並べて配置してタンデム画像形成部を構成する。タンデム画像形成部においては、個々の画像像形成手段であるトナー像形成部２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０Ｋが、図中左上から順に配置されている。ここで、各符号の添字Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｋは、それぞれイエロー、マゼンダ、シアン、黒用の部材であることを示す。また、タンデム画像形成部においては、個々のトナー像形成部２０Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋは、潜像担持体としてのドラム状の感光体２１Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋのまわりに、帯電装置１７Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋ、現像装置１０Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋ、感光体クリーニング装置１８Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋ等を備えている。
また、タンデム画像形成部の下部に潜像形成手段としての光書込ユニット９を設ける。この光書込ユニット９は、光源、ポリゴンミラー、ｆ−θレンズ、反射ミラー等を備え、画像データに基づいて各感光体２１の表面にレーザ光を走査しながら照射するように構成されている。
また、斜めに配置されたタンデム画像形成部に沿うように、中間転写体として無端ベルト状の中間転写ベルト１を設けている。この中間転写ベルト１は、支持ローラ１ａ、１ｂ、１ｃに掛け回され、この支持ローラのうち駆動ローラ１ａの回転軸には駆動源としての図示しない駆動モータが連結されている。この駆動モータを駆動させると、中間転写ベルト１が図中反時計回りに回転移動するとともに、従動可能な支持ローラ１ｂ、１ｃが回転する。中間転写ベルト１の内側には、感光体２１Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋ上に形成されたトナー像を中間転写ベルト１上に転写するための一次転写装置としての一次転写ローラ１１Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋを設ける。一次転写ローラ１１Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋは感光体２１Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋとの間に中間転写ベルト１を挟み込み、それぞれ一次転写ニップを形成する。
また、一次転写ローラ１１Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋより中間転写ベルト１の駆動方向下流に二次転写装置としての二次転写ローラ５を設ける。この二次転写ローラ５と中間転写ベルト１を挟んで反対の側には、支持ローラ１ｂが配置されており、二次転写対向ローラとしての機能を果たし、支持ローラ１ｂと二次転写ローラ５との間で中間転写ベルト１を挟み込み、二次転写ニップを形成している。また、記録媒体としての転写しＰを収容する給紙カセット８、給紙コロ７、レジストローラ６等を備えている。さらに、二次転写ニップで中間転写ベルト１からトナー像を転写された転写紙Ｐの進行方向に関して二次転写ニップの下流側には、転写紙Ｐ上の画像を定着する定着装置４、排紙ローラ３を備えている。
つぎに、プリンタ１００の動作を説明する。個々のトナー像形成部２０Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋでその感光体２１Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋを回転し、感光体２１Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋの回転とともに、まず帯電装置１７Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋで感光体２１Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋの表面を一様に帯電する。次いで画像データを光書込ユニット９からのレーザによる書込み光を照射して感光体２１Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋ上に静電潜像を形成する。その後、現像装置１０Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋによりトナーが付着され静電潜像を可視像化することで各感光体２１Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋ上にそれぞれ、イエロー・シアン・マゼンタ・ブラックの単色画像を形成する。また、不図示の駆動モータで駆動ローラ１ａを回転駆動して他の従動ローラ１ｂおよび１ｃ、二次転写ローラ５を従動回転し、中間転写ベルト１を回転駆動して、その可視像を各一次転写ニップで中間転写ベルト１上に順次転写する。これによって中間転写ベルト１上に合成カラー画像を形成する。画像転写後の感光体２１Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋの表面は感光体クリーニング装置１８Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋで残留トナーを除去して清掃して再度の画像形成に備える。
また、画像形成のタイミングにあわせて、給紙カセット８からは転写紙Ｐが給紙コロ７により繰り出され、レジストローラ６まで搬送され、一旦停止する。そして、画像形成動作とタイミングを取りながら、二次転写ニップに搬送される。二次転写ニップでは、中間転写ベルト１と二次転写ローラ５との間に転写紙Ｐを挟み、中間転写ベルト１上のトナー像を転写紙Ｐ上に二次転写する。
画像転写後の転写紙Ｐは定着装置４へと送り込まれ、定着装置４で熱と圧力とを加えて転写画像を定着して、排紙ローラ３によって機外へ排出される。一方、画像転写後の中間転写ベルト１は、中間転写体クリーニング装置１２で、画像転写後に中間転写ベルト１上に残留する残留トナーを除去し、タンデム画像形成部による再度の画像形成に備える。
なお、上述の各色のトナー像形成部２０Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｋが、一体的に形成され、本体に脱着可能な着脱可能なプロセスカートリッジとなっている。そして、これらの一体的なプロセスカートリッジは、プリンタ１００本体に固定された図示しないガイドレールに沿って、プリンタ本体の手前側に引き出すことができる。また、このプロセスカートリッジをプリンタ１００本体の奥側に押し込むことによって、トナー像形成部を所定の位置に装填することができる。
次に本実施形態の特徴部である、現像装置１０Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｋの現像剤担持体である現像ローラ２２に一成分現像剤としてのトナーＴを供給する構成について説明する。
なお、４つのトナー像形成部２０Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｋは、それぞれ同じ構成、動作をおこなうものとなっている。そこで、以下各符号の添字Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｋを省略して現像装置１０の説明を行う。
なお、４つのトナー像形成部２０Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｋは、それぞれ同じ構成、動作をおこなうものとなっている。そこで、以下各符号の添字Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｋを省略して現像装置１０の説明を行う。
〔実施例１〕
以下、本発明の特徴部を備えた現像剤供給装置を有する現像装置１０の一つ目の実施例（以下、実施例１と呼ぶ）について説明する。
図１は、実施例１の現像装置１０の概略構成図である。図１（ａ）は現像ローラ２２の回転軸に直交する面における現像装置１０の現像ローラ２２近傍の断面図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）中の破線αで示す断面における現像装置１０が備える現像剤供給装置３０の模式図である。
以下、本発明の特徴部を備えた現像剤供給装置を有する現像装置１０の一つ目の実施例（以下、実施例１と呼ぶ）について説明する。
図１は、実施例１の現像装置１０の概略構成図である。図１（ａ）は現像ローラ２２の回転軸に直交する面における現像装置１０の現像ローラ２２近傍の断面図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）中の破線αで示す断面における現像装置１０が備える現像剤供給装置３０の模式図である。
図１に示す現像剤供給装置３０は、表面移動する表面にトナーＴを担持し、感光体２１上の潜像にトナーＴを供給して潜像を現像する現像ローラ２２にトナーＴを供給するものである。
実施例１の現像剤供給装置３０は、現像ローラ２２との間に間隔を有するように現像ローラ２２の下方に配置され、下方から上方に気流が通過可能な気流放出部を構成する気流分散部材２３から上方に向かう気流であるエアＦ１を放出する気流放出部材２４を備える。気流放出部材２４の一部である気流放出部を形成する気流分散部材２３は下方から上方に向けて電荷が通過可能となっている。また、気流分散部材２３の下方には、マイナス極性の電荷を放出する電荷放出部材２５が配置されている。また、トナーＴを収容する現像剤収容部としてのホッパ１４中のトナーＴを現像ローラ２２と気流分散部材２３との間に移送する現像剤移送部材であるアジテータ２８がホッパ１４内に配置されている。さらに、現像ローラ２２よりも電荷放出部材２５の方がマイナス極性の電位が高くなるように、現像ローラ２２と電荷放出部材２５との間に電位差を設けている。なお、現像剤移送部材としてはアジテータ２８に限るものではなく、現像剤収容部内の一成分現像剤であるトナーＴを気流分散部材２３と現像ローラ２２との間に移送する構成であればよい。
なお、実施例１の現像装置１０では、電荷放出部材２５から放出されたマイナス極性の電荷は、図１中の破線の矢印Ｅで模式的に示すように現像ローラ２２に向かって移動する構成であって、電荷放出部材２５から放出され、トナーＴに衝突しなかった電荷が到達する対向電極は現像ローラ２２が兼ねる構成である。
実施例１の現像剤供給装置３０は、現像ローラ２２との間に間隔を有するように現像ローラ２２の下方に配置され、下方から上方に気流が通過可能な気流放出部を構成する気流分散部材２３から上方に向かう気流であるエアＦ１を放出する気流放出部材２４を備える。気流放出部材２４の一部である気流放出部を形成する気流分散部材２３は下方から上方に向けて電荷が通過可能となっている。また、気流分散部材２３の下方には、マイナス極性の電荷を放出する電荷放出部材２５が配置されている。また、トナーＴを収容する現像剤収容部としてのホッパ１４中のトナーＴを現像ローラ２２と気流分散部材２３との間に移送する現像剤移送部材であるアジテータ２８がホッパ１４内に配置されている。さらに、現像ローラ２２よりも電荷放出部材２５の方がマイナス極性の電位が高くなるように、現像ローラ２２と電荷放出部材２５との間に電位差を設けている。なお、現像剤移送部材としてはアジテータ２８に限るものではなく、現像剤収容部内の一成分現像剤であるトナーＴを気流分散部材２３と現像ローラ２２との間に移送する構成であればよい。
なお、実施例１の現像装置１０では、電荷放出部材２５から放出されたマイナス極性の電荷は、図１中の破線の矢印Ｅで模式的に示すように現像ローラ２２に向かって移動する構成であって、電荷放出部材２５から放出され、トナーＴに衝突しなかった電荷が到達する対向電極は現像ローラ２２が兼ねる構成である。
以下、実施例１の現像装置１０の各部についてより詳細な説明を行う。
現像装置１０の使用初期状態では、ホッパ１４内にトナーＴは１００〜１５０［ｇ］存在している。この中には回転軸の周りに羽根をつけたアジテータ２８が配設され、回転している。これにより現像剤は少量ずつ気流放出部材２４と現像ローラ２２との間に移送することが可能である。気流放出部材２４の上面を構成する気流分散部材２３の表面は水平面に対して５〜１０［°］程度の傾きを有している。アジテータ２８で供給されたトナーＴが気流放出部材２４のエアＦ１の放出により気流分散部材２３表面に対して垂直方向にトナーＴを撹乱し、トナーＴを流動化する。このため、気流分散部材２３の表面近傍でトナーＴへの電荷放出部材２５から放出される電荷の授受を促し、傾きを有した気流分散部材２３表面に沿ってトナーＴが動き易くなるという効果を得られる。なお、エアＦ１によってトナーＴを流動化するとトナーＴの嵩は若干上昇するが、エアＦ１によって流動化しただけの状態（気流放出部材２４と現像ローラ２２との間の電界の影響を受けない状態）では、現像ローラ２２の表面にトナーＴが到達しない程度のトナーＴの量とエアＦ１の強さとの関係になっている。
現像装置１０の使用初期状態では、ホッパ１４内にトナーＴは１００〜１５０［ｇ］存在している。この中には回転軸の周りに羽根をつけたアジテータ２８が配設され、回転している。これにより現像剤は少量ずつ気流放出部材２４と現像ローラ２２との間に移送することが可能である。気流放出部材２４の上面を構成する気流分散部材２３の表面は水平面に対して５〜１０［°］程度の傾きを有している。アジテータ２８で供給されたトナーＴが気流放出部材２４のエアＦ１の放出により気流分散部材２３表面に対して垂直方向にトナーＴを撹乱し、トナーＴを流動化する。このため、気流分散部材２３の表面近傍でトナーＴへの電荷放出部材２５から放出される電荷の授受を促し、傾きを有した気流分散部材２３表面に沿ってトナーＴが動き易くなるという効果を得られる。なお、エアＦ１によってトナーＴを流動化するとトナーＴの嵩は若干上昇するが、エアＦ１によって流動化しただけの状態（気流放出部材２４と現像ローラ２２との間の電界の影響を受けない状態）では、現像ローラ２２の表面にトナーＴが到達しない程度のトナーＴの量とエアＦ１の強さとの関係になっている。
気流放出部材２４と現像ローラ２２との間の距離Ｇａｐは最大で数ミリであり、気流放出部材２４のケーシング内に配置された電荷放出部材２５と現像ローラ２２との間で形成される電界強度を決めることにより設定値を選択することができる。本実施例１の現像装置１０ではＧａｐは６［ｍｍ］で、電荷放出部材２５から気流分散部材２３までの距離は５．５［ｍｍ］である、また、現像電源Ｖｄが現像ローラ２２に印加する電圧は−３００［Ｖ］であり、電荷放出部材２５にはチャージャ電源Ｖｃｈによって−６．２［ｋＶ］の電圧が印加されている。このため、電荷放出部材２５と現像ローラ２２との間に形成される電界の強さは、５１３．０×１０３［Ｖ／ｍ］である。
気流放出部材２４は内部に電荷放出部材２５が配設されており、更に、エアパイプ２６を介して接続されたエアポンプ６０により、ケーシングの内部にエア流Ｆ２が供給される。気流分散部材２３はＰＴＦＡの樹脂を固めた厚みＤＰＥが０．１［ｍｍ］〜０．５［ｍｍ］程度のシート部材であり、上下方向に連通する複数の開口を備えた多孔質体である。気流放出部材２４を形成するケーシングは、気流分散部材２３の開口及びエアパイプ２６との接続部以外の箇所は密閉された状態であり、エアパイプ２６を介して供給されたエア流Ｆ２は気流分散部材２３の開口から上方へ向かってエアＦ１として放出される。
また、電荷放出部材２５はジョイント部２５ａによって気流分散部材２３にぶら下がるように気流放出部材２４のケーシング内に配置されており、現像ローラ２２に電圧を印加することで電荷放出部材２５からの放電電荷が電界と気流とによって現像ローラ２２方向に向かう。
なお、気流分散部材２３の厚みＤＰＥが０．１［ｍｍ］〜０．５［ｍｍ］程度とすることにより、電荷放出部材２５から放出される電荷が気流分散部材２３を通過することができるが、気流分散部材２３の厚みが厚すぎると、気流分散部材２３を通過する電荷の電荷量が不十分となり、トナーＴが帯電量不足となるおそれがある。
気流放出部材２４は内部に電荷放出部材２５が配設されており、更に、エアパイプ２６を介して接続されたエアポンプ６０により、ケーシングの内部にエア流Ｆ２が供給される。気流分散部材２３はＰＴＦＡの樹脂を固めた厚みＤＰＥが０．１［ｍｍ］〜０．５［ｍｍ］程度のシート部材であり、上下方向に連通する複数の開口を備えた多孔質体である。気流放出部材２４を形成するケーシングは、気流分散部材２３の開口及びエアパイプ２６との接続部以外の箇所は密閉された状態であり、エアパイプ２６を介して供給されたエア流Ｆ２は気流分散部材２３の開口から上方へ向かってエアＦ１として放出される。
また、電荷放出部材２５はジョイント部２５ａによって気流分散部材２３にぶら下がるように気流放出部材２４のケーシング内に配置されており、現像ローラ２２に電圧を印加することで電荷放出部材２５からの放電電荷が電界と気流とによって現像ローラ２２方向に向かう。
なお、気流分散部材２３の厚みＤＰＥが０．１［ｍｍ］〜０．５［ｍｍ］程度とすることにより、電荷放出部材２５から放出される電荷が気流分散部材２３を通過することができるが、気流分散部材２３の厚みが厚すぎると、気流分散部材２３を通過する電荷の電荷量が不十分となり、トナーＴが帯電量不足となるおそれがある。
電荷放出部材２５と現像ローラ２２との間に形成された電界と、多孔質体からなる気流分散部材２３を備えた気流放出部材２４及び電荷放出部材２５の構成とにより、電荷放出部材２５から放出された電荷は静電引力が作用すると共に気流放出部材２４から放出されるエアＦ１により現像ローラ２２の方向に移動する。このとき、エアＦ１によって電荷放出部材２５と現像ローラ２２との間に存在するトナーＴが流動化するとともに、流動化したトナーＴの個々の面が、電荷放出部材２５の放電面に向く為、トナーＴに対して均一に電荷が付与される。ここで気流放出部材２４の気流の出口部に気流分散部材２３としての多孔質体を配設し、複数の開口の大きさをトナーＴの粒径よりも小さくすることにより、気流分散部材２３を挟んで電荷放出部材２５側へのトナーＴの侵入を防いでいる。これにより電荷放出部材２５にトナーＴが付着することを防止でき、電荷放出部材２５をフレッシュな状態で維持することができる。
本実施例１の現像剤供給装置３０が備える電荷放出部材２５はワイヤチャージャであり、コロトロンである。電荷放出部材２５としては、他に山型の板状電極や複数の針を含む針状電極等を挙げることができ、それぞれを気流放出部材２４内に配設することにより、電荷放出部材２５としての機能を発揮することができる。
電荷放出部材２５のワイヤと気流放出部材２４の出口部の気流分散部材２３までの距離は５．５［ｍｍ］、ワイヤの周りを囲った気流放出部材２４のケーシングは接地されており、その幅Ｗは１５［ｍｍ］、高さＨは８［ｍｍ］である。これらケーシングを含めた寸法は一通りではなく放電の特性を踏まえた上で決定されるもので自由度は十分広いものである。
なお、電荷放出部材としてはワイヤチャージャに限るものではなく、例えば、ローラ状の放電ローラを用いてもよい。
電荷放出部材２５のワイヤと気流放出部材２４の出口部の気流分散部材２３までの距離は５．５［ｍｍ］、ワイヤの周りを囲った気流放出部材２４のケーシングは接地されており、その幅Ｗは１５［ｍｍ］、高さＨは８［ｍｍ］である。これらケーシングを含めた寸法は一通りではなく放電の特性を踏まえた上で決定されるもので自由度は十分広いものである。
なお、電荷放出部材としてはワイヤチャージャに限るものではなく、例えば、ローラ状の放電ローラを用いてもよい。
現像電源Ｖｄ及びチャージャ電源ＶｃｈはＤＣ電源であり、電荷放出部材２５のワイヤに電圧が印加されると共に現像ローラ２２にも電圧が印加される。本実施例１の現像剤供給装置３０ではワイヤに−６．２［ｋＶ］の電位が印加している。この状態で現像ローラ２２は低抵抗材料で形成されているためトナーＴに降り注いだ以外のイオン（電荷放出部材２５から放出されたマイナス電荷）は現像ローラ２２に流れる。
本実施例１の条件では、表面移動により気流放出部材２４との対向部を通過した現像ローラ２２の表面上の現像剤薄層特性は、付着量が０．３［ｍｇ／ｃｍ２］で、帯電量が平均で−２１．５［μＣ／ｇ］となっていた。
ここで、気流放出部材２４との対向部を通過した現像ローラ２２の表面上のトナーＴを回収し、現像装置１０で使用する前のトナーＴと帯電量分布を比較した。帯電量分布を比較したものを図３に示す。図３中の「帯電前」が現像装置１０で使用する前のトナーＴの帯電量分布を示すグラフであり、「帯電供給後」が現像装置１０で気流放出部材２４との対向部を通過した現像ローラ２２の表面上のトナーＴの帯電量分布を示すグラフである。なお、図３に示す帯電量分布は、（株）ホソカワミクロン製 Ｅ−Ｓｐａｒｔ Ａｎａｌｙｚｅｒを使用し、それぞれトナーＴの１０００〜３０００個をサンプリングして得られたデータである。
図３に示すように、ワイヤに印加する電圧により帯電量分布のピーク値がマイナス帯電が強まる方向にシフトしており、さらに、図３中のβでしめす領域の分布が増加し、全体としてマイナス帯電が強まったことが確認できる。これより、ほとんど未帯電だったものが放電による電荷付与を受け、トナーＴが現像ローラ２２に供給されたときにはマイナス側の帯電量分布が増加している効果が得られることが確認された。
本実施例１の条件では、表面移動により気流放出部材２４との対向部を通過した現像ローラ２２の表面上の現像剤薄層特性は、付着量が０．３［ｍｇ／ｃｍ２］で、帯電量が平均で−２１．５［μＣ／ｇ］となっていた。
ここで、気流放出部材２４との対向部を通過した現像ローラ２２の表面上のトナーＴを回収し、現像装置１０で使用する前のトナーＴと帯電量分布を比較した。帯電量分布を比較したものを図３に示す。図３中の「帯電前」が現像装置１０で使用する前のトナーＴの帯電量分布を示すグラフであり、「帯電供給後」が現像装置１０で気流放出部材２４との対向部を通過した現像ローラ２２の表面上のトナーＴの帯電量分布を示すグラフである。なお、図３に示す帯電量分布は、（株）ホソカワミクロン製 Ｅ−Ｓｐａｒｔ Ａｎａｌｙｚｅｒを使用し、それぞれトナーＴの１０００〜３０００個をサンプリングして得られたデータである。
図３に示すように、ワイヤに印加する電圧により帯電量分布のピーク値がマイナス帯電が強まる方向にシフトしており、さらに、図３中のβでしめす領域の分布が増加し、全体としてマイナス帯電が強まったことが確認できる。これより、ほとんど未帯電だったものが放電による電荷付与を受け、トナーＴが現像ローラ２２に供給されたときにはマイナス側の帯電量分布が増加している効果が得られることが確認された。
なお、現像装置１０では、電荷が付与されトナーＴが現像ローラ２２に担持され、更に搬送されることで、現像ローラ２２と感光体２１との対向部である現像領域において感光体２１と対向する。そして、感光体２１上の潜像の電位と現像ローラ２２に印加された現像バイアスとによる電界で現像が行われ顕像化される。その後、適宜、転写、定着工程を経て画像が形成される。尚、現像領域で現像に用いられなかったトナーＴはバイアス電圧が印加され、現像ローラ２２と同じ表面移動速度、且つ、同方向に回転する回収ローラ２７により回収されて、適宜ホッパ１４内へ戻される。
なお、実施例１では、電荷放出部材２５と現像ローラ２２との間の電界の強度によって現像ローラ２２へのトナーＴの供給量が決まるが、必要に応じて、現像ローラ２２上に供給されたトナーＴの層厚を規制する規制部材を設けても良い。なお、実施例１の現像装置１０では、流動化したトナーＴに対して放電による電荷の付与が行われているため、現像ローラ２２上に供給されたトナーＴは従来の現像装置に比べて帯電量が安定しているため、規制部材における摩擦帯電による二次帯電は不要である。このため、規制部材によってトナーＴの層厚を規制する構成であっても、規制部材で摩擦帯電を行う従来の現像装置に比べて、規制部材におけるトナーＴへのストレスを軽減することができる。
なお、実施例１では、電荷放出部材２５と現像ローラ２２との間の電界の強度によって現像ローラ２２へのトナーＴの供給量が決まるが、必要に応じて、現像ローラ２２上に供給されたトナーＴの層厚を規制する規制部材を設けても良い。なお、実施例１の現像装置１０では、流動化したトナーＴに対して放電による電荷の付与が行われているため、現像ローラ２２上に供給されたトナーＴは従来の現像装置に比べて帯電量が安定しているため、規制部材における摩擦帯電による二次帯電は不要である。このため、規制部材によってトナーＴの層厚を規制する構成であっても、規制部材で摩擦帯電を行う従来の現像装置に比べて、規制部材におけるトナーＴへのストレスを軽減することができる。
次に、本実施形態の現像装置１０で用いることができる現像ローラ２２について説明する。
現像ローラ２２の表層コート材料は、シリコン、アクリル、ポリウレタン等の樹脂、ゴムを含有する材料を挙げることができる。また別の材料としては、フッ素を含有する材料を挙げることができる。フッ素を含んだいわゆるテフロン（登録商標）系材料は表面エネルギーが低く、離型性が優れるため、経時における現像剤フィルミングが発生しにくい。また、上記表層コート材料に用いることができる一般的な樹脂材料として、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、テトラフルオロエチレンパーフルオロアルキルビニールエーテル（ＰＦＡ）、テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン重合体（ＦＥＰ）、ポリクロロトリフルオロエチレン（ＰＣＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン・エチレン共重合体（ＥＴＦＥ）、クロロトリフルオロエチレン・エチレン共重合体（ＥＣＴＦＥ）、ポリビニリデンフルオライド（ＰＶＤＦ）、ポリビニルフルオライド（ＰＶＦ）等を挙げることができる。これに導電性を得るために適宜カ−ボンブラック等の導電性材料を含有させることが多い。更にトナーＴＴが均一に現像ローラ２２に付着するように、他の樹脂を混ぜ合わせることもある。電気抵抗に関してはコート層を含めてバルクの体積抵抗率を設定するもので、１０３〜１０８［Ω・ｃｍ］に設定できるようにベース層の抵抗と調整を行う。本実施形態で使用する現像ローラ２２のベース層の体積抵抗率は１０３〜１０５［Ω・ｃｍ］なので、表層の体積抵抗率は少し高めに設定することがある。
現像ローラ２２の表層コート材料は、シリコン、アクリル、ポリウレタン等の樹脂、ゴムを含有する材料を挙げることができる。また別の材料としては、フッ素を含有する材料を挙げることができる。フッ素を含んだいわゆるテフロン（登録商標）系材料は表面エネルギーが低く、離型性が優れるため、経時における現像剤フィルミングが発生しにくい。また、上記表層コート材料に用いることができる一般的な樹脂材料として、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、テトラフルオロエチレンパーフルオロアルキルビニールエーテル（ＰＦＡ）、テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン重合体（ＦＥＰ）、ポリクロロトリフルオロエチレン（ＰＣＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン・エチレン共重合体（ＥＴＦＥ）、クロロトリフルオロエチレン・エチレン共重合体（ＥＣＴＦＥ）、ポリビニリデンフルオライド（ＰＶＤＦ）、ポリビニルフルオライド（ＰＶＦ）等を挙げることができる。これに導電性を得るために適宜カ−ボンブラック等の導電性材料を含有させることが多い。更にトナーＴＴが均一に現像ローラ２２に付着するように、他の樹脂を混ぜ合わせることもある。電気抵抗に関してはコート層を含めてバルクの体積抵抗率を設定するもので、１０３〜１０８［Ω・ｃｍ］に設定できるようにベース層の抵抗と調整を行う。本実施形態で使用する現像ローラ２２のベース層の体積抵抗率は１０３〜１０５［Ω・ｃｍ］なので、表層の体積抵抗率は少し高めに設定することがある。
本実施形態のプリンタ１００ではアルミ素管をベースとした剛体のドラム状の感光体２１を用いているので、現像装置１０の現像ローラ２２はゴム材料を選択すると硬度は１０〜７０［°］（ＪＩＳ−Ａ）の範囲が良好である。また、現像ローラ２２の直径は１０〜３０［ｍｍ］が好適である。本実施形態の現像装置１０ではでは直径１６［ｍｍ］のものを用いた。また、現像ローラ２２の表面は適宜あらして粗さＲｚ（十点平均粗さ）を１〜４［μｍ］とした。この表面粗さＲｚの範囲は、現像剤の体積平均粒径に対して１３〜８０［％］となり、現像ローラ２２の表面に埋没することなく現像剤が搬送される範囲である。ここで、現像ローラ２２のゴム材料として使用できるものとしてシリコン、ブタジエン、ＮＢＲ、ヒドリン、ＥＰＤＭ等を挙げることができる。また現像ローラ２２の硬度を下げるために、金属薄板を使用した無端状ベルト等も使用可能である。
本実施形態の現像装置１０に用いる現像剤は、高画質画像を実現するために、現像剤の平均粒径が３〜８［μｍ］であることが必要である。この現像剤の重量平均粒径は３〜８［μｍ］であり、さらに好ましくは４〜７［μｍ］である。重量平均粒径２［μｍ］未満では長期間の使用での現像剤飛散による機内の汚れ、低湿環境下での画像濃度低下、感光体クリーニング不良等という問題が生じやすい。また重量平均粒径が８［μｍ］を超える場合では１００［μｍ］以下の微小スポットの解像度が充分でなく非画像部への飛び散りも多く画像品位が劣る傾向となる。
ここで、現像剤の詳細を以下に示す。
樹脂としては、ポリスチレン樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、スチレンアクリル樹脂、スチレンメタクリレート樹脂、ポリウレタン樹脂、ビニル樹脂、ポリオレフィン樹脂、スチレンブタジエン樹脂、フェノール樹脂、ポリエチレン樹脂、シリコン樹脂、ブチラール樹脂、テルペン樹脂、ポリオール樹脂等がある。ビニル樹脂としては、ポリスチレン、ポリ−ｐ−クロロスチレン、ポリビニルトルエンなどのスチレン及びその置換体の単重合体：スチレン−ｐ−クロロスチレン共重合体、スチレン−プロピレン共重合体、スチレン−ビニルトルエン共重合体、スチレン−ビニルナフタリン共重合体、スチレン−アクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリル酸エチル共重合体、スチレン−アクリル酸ブチル共重合体、スチレン−アクリル酸オクチル共重合体、スチレン−メタクリル酸メチル共重合体、スチレン−メタクリル酸エチル共重合体、スチレン−メタクリル酸ブチル共重合体、スチレン−α−クロロメタクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−ビニルメチルエーテル共重合体、スチレン−ビニルエチルエーテル共重合体、スチレン−ビニルメチルケトン共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−イソプレン共重合体、スチレン−アクリロニトリル−インデン共重合体、スチレン−マレイン酸共重合体、スチレン−マレイン酸エステル共重合体などのスチレン系共重合体：ポリメチルメタクリレート、ポリブチルメタクリレート、ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル等がある。
樹脂としては、ポリスチレン樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、スチレンアクリル樹脂、スチレンメタクリレート樹脂、ポリウレタン樹脂、ビニル樹脂、ポリオレフィン樹脂、スチレンブタジエン樹脂、フェノール樹脂、ポリエチレン樹脂、シリコン樹脂、ブチラール樹脂、テルペン樹脂、ポリオール樹脂等がある。ビニル樹脂としては、ポリスチレン、ポリ−ｐ−クロロスチレン、ポリビニルトルエンなどのスチレン及びその置換体の単重合体：スチレン−ｐ−クロロスチレン共重合体、スチレン−プロピレン共重合体、スチレン−ビニルトルエン共重合体、スチレン−ビニルナフタリン共重合体、スチレン−アクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリル酸エチル共重合体、スチレン−アクリル酸ブチル共重合体、スチレン−アクリル酸オクチル共重合体、スチレン−メタクリル酸メチル共重合体、スチレン−メタクリル酸エチル共重合体、スチレン−メタクリル酸ブチル共重合体、スチレン−α−クロロメタクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−ビニルメチルエーテル共重合体、スチレン−ビニルエチルエーテル共重合体、スチレン−ビニルメチルケトン共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−イソプレン共重合体、スチレン−アクリロニトリル−インデン共重合体、スチレン−マレイン酸共重合体、スチレン−マレイン酸エステル共重合体などのスチレン系共重合体：ポリメチルメタクリレート、ポリブチルメタクリレート、ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル等がある。
ポリエステル樹脂としては以下のＡ群に示したような２価のアルコールと、Ｂ群に示したような二塩基酸塩からなるものであり、さらにＣ群に示したような３価以上のアルコールあるいはカルボン酸を第三成分として加えてもよい。
Ａ群：エチレングリコール、トリエチレングリコール、１，２−プロピレングリコール、１，３−プロピレングリコール、１，４ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、１，４ブテンジオール、１，４−ビス（ヒドロキシメチル）シクロヘキサン、ビスフェノールＡ、水素添加ビスフェノールＡ、ポリオキシエチレン化ビスフェノールＡ、ポリオキシプロピレン（２，２）−２，２’−ビス（４−ヒドロキシフェニル）プロパン、ポリオキシプロピレン（３，３）−２，２−ビス（４−ヒドロキシフェニル）プロパン、ポリオキシエチレン（２，０）−２，２−ビス（４−ヒドロキシフェニル）プロパン、ポリオキシプロピレン（２，０）−２，２’−ビス（４−ヒドロキシフェニル）プロパン等。
Ｂ群：マレイン酸、フマール酸、メサコニン酸、シトラコン酸、イタコン酸、グルタコン酸、フタール酸、イソフタール酸、テレフタール酸、シクロヘキサンジカルボン酸、コハク酸、アジピン酸、セバチン酸、マロン酸、リノレイン酸、またはこれらの酸無水物または低級アルコールのエステル等。
Ｃ群：グリセリン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール等の３価以上のアルコール、トリメリト酸、ピロメリト酸等の３価以上のカルボン酸等。ポリオール樹脂としては、エポキシ樹脂と２価フェノールのアルキレンオキサイド付加物、もしくはそのグリシジルエーテルとエポキシ基と反応する活性水素を分子中に１個有する化合物と、エポキシ樹脂と反応する活性水素を分子中に２個以上有する化合物を反応してなるものなどがある。
Ａ群：エチレングリコール、トリエチレングリコール、１，２−プロピレングリコール、１，３−プロピレングリコール、１，４ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、１，４ブテンジオール、１，４−ビス（ヒドロキシメチル）シクロヘキサン、ビスフェノールＡ、水素添加ビスフェノールＡ、ポリオキシエチレン化ビスフェノールＡ、ポリオキシプロピレン（２，２）−２，２’−ビス（４−ヒドロキシフェニル）プロパン、ポリオキシプロピレン（３，３）−２，２−ビス（４−ヒドロキシフェニル）プロパン、ポリオキシエチレン（２，０）−２，２−ビス（４−ヒドロキシフェニル）プロパン、ポリオキシプロピレン（２，０）−２，２’−ビス（４−ヒドロキシフェニル）プロパン等。
Ｂ群：マレイン酸、フマール酸、メサコニン酸、シトラコン酸、イタコン酸、グルタコン酸、フタール酸、イソフタール酸、テレフタール酸、シクロヘキサンジカルボン酸、コハク酸、アジピン酸、セバチン酸、マロン酸、リノレイン酸、またはこれらの酸無水物または低級アルコールのエステル等。
Ｃ群：グリセリン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール等の３価以上のアルコール、トリメリト酸、ピロメリト酸等の３価以上のカルボン酸等。ポリオール樹脂としては、エポキシ樹脂と２価フェノールのアルキレンオキサイド付加物、もしくはそのグリシジルエーテルとエポキシ基と反応する活性水素を分子中に１個有する化合物と、エポキシ樹脂と反応する活性水素を分子中に２個以上有する化合物を反応してなるものなどがある。
本実施形態の現像剤で用いる顔料としては以下のものが用いられる。
黒色顔料としては、カーボンブラック、オイルファーネスブラック、チャンネルブラック、ランプブラック、アセチレンブラック、アニリンブラック等のアジン系色素、金属塩アゾ色素、金属酸化物、複合金属酸化物が挙げられる。
黄色顔料としては、カドミウムイエロー、ミネラルファストイエロー、ニッケルンイエロー、ネーブルスイエロー、ナフトールイエローＳ、ハンザイエローＧ、ハンザイエロー１０Ｇ、ベンジジンイエローＧＲ、キノリンイエローレーキ、パーマネントイエローＮＣＧ、タートラジンレーキが挙げられる。
また、橙色顔料としては、モリブデンオレンジ、パーマネントオレンジＧＴＲ、ピラゾロンオレンジ、バルカンオレンジ、インダンスレンブリリアントオレンジＲＫ、ベンジジンオレンジＧ、インダンスレンブリリアントオレンジＧＫが挙げられる。
赤色顔料としては、ベンガラ、カドミウムレッド、パーマネントレッド４Ｒ、リソールレッド、ピラゾロンレッド、ウォッチングレッドカルシウム塩、レーキレッドＤ、ブリリアントカーミン６Ｂ、エオシンレーキ、ローダミンレーキＢ、アリザリンレーキ、ブリリアントカーミン３Ｂが挙げられる。
紫色顔料としては、ファストバイオレットＢ、メチルバイオレットレーキが挙げられる。
青色顔料としては、コバルトブルー、アルカリブルー、ビクトリアブルーレーキ、フタロシアニンブルー、無金属フタロシアニンブルー、フタロシアニンブルー部分塩素化物、ファーストスカイブルー、インダンスレンブルーＢＣが挙げられる。
緑色顔料としては、クロムグリーン、酸化クロム、ピグメントグリーンＢ、マラカイトグリーンレーキ等がある。
黒色顔料としては、カーボンブラック、オイルファーネスブラック、チャンネルブラック、ランプブラック、アセチレンブラック、アニリンブラック等のアジン系色素、金属塩アゾ色素、金属酸化物、複合金属酸化物が挙げられる。
黄色顔料としては、カドミウムイエロー、ミネラルファストイエロー、ニッケルンイエロー、ネーブルスイエロー、ナフトールイエローＳ、ハンザイエローＧ、ハンザイエロー１０Ｇ、ベンジジンイエローＧＲ、キノリンイエローレーキ、パーマネントイエローＮＣＧ、タートラジンレーキが挙げられる。
また、橙色顔料としては、モリブデンオレンジ、パーマネントオレンジＧＴＲ、ピラゾロンオレンジ、バルカンオレンジ、インダンスレンブリリアントオレンジＲＫ、ベンジジンオレンジＧ、インダンスレンブリリアントオレンジＧＫが挙げられる。
赤色顔料としては、ベンガラ、カドミウムレッド、パーマネントレッド４Ｒ、リソールレッド、ピラゾロンレッド、ウォッチングレッドカルシウム塩、レーキレッドＤ、ブリリアントカーミン６Ｂ、エオシンレーキ、ローダミンレーキＢ、アリザリンレーキ、ブリリアントカーミン３Ｂが挙げられる。
紫色顔料としては、ファストバイオレットＢ、メチルバイオレットレーキが挙げられる。
青色顔料としては、コバルトブルー、アルカリブルー、ビクトリアブルーレーキ、フタロシアニンブルー、無金属フタロシアニンブルー、フタロシアニンブルー部分塩素化物、ファーストスカイブルー、インダンスレンブルーＢＣが挙げられる。
緑色顔料としては、クロムグリーン、酸化クロム、ピグメントグリーンＢ、マラカイトグリーンレーキ等がある。
これらは１種または２種以上を使用することができる。特にカラー現像剤においては、良好な顔料の均一分散が必須となり、顔料を直接大量の樹脂中に投入するのではなく、一度高濃度に顔料を分散させたマスターバッチを作製し、それを希釈する形で投入する方式が用いられている。この場合、一般的には、分散性を助けるために溶剤が使用されていたが、環境等の問題があり、本実施形態で用いる現像剤では水を使用して分散させた。水を使用する場合、マスターバッチ中の残水分が問題にならないように、温度コントロールが重要になる。
本実施形態で用いる現像剤には定着時のオフセット防止のために離型剤を内添することが可能である。離型剤としては、キャンデリラワックス、カルナウバワックス、ライスワックスなどの天然ワックス、モンタンワックスおよびその誘導体、パラフィンワックスおよびその誘導体、ポリオレフィンワックスおよびその誘導体、サゾールワックス、低分子量ポリエチレン、低分子量ポリプロピレン、アルキルリン酸エステル等がある。これら離型剤の融点は６５〜９０［℃］であることが好ましい。この範囲より低い場合には、現像剤の保存時のブロッキングが発生しやすくなり、この範囲より高い場合には定着ローラ温度が低い領域でオフセットが発生しやすくなる場合がある。
現像剤には離型剤等の分散性を向上させるなどの目的の為に、添加剤を加えても良い。添加剤としては、スチレンアクリル樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリスチレン樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、スチレンメタクリレート樹脂、ポリウレタン樹脂、ビニル樹脂、ポリオレフィン樹脂、スチレンブタジエン樹脂、フェノール樹脂、ブチラール樹脂、テルペン樹脂、ポリオール樹脂等があり、それぞれの樹脂を２種以上混合した物でも良い。
現像剤の樹脂としては、結晶性ポリエステルを用いても良い。結晶性を有し、分子量分布がシャープでかつその低分子量分の絶対量を可能な限り多くした脂肪族系ポリエステルである。この樹脂はガラス転移温度（Ｔｇ）において結晶転移を起こすと同時に、固体状態から急激に溶融粘度が低下し、紙への定着機能を発現する。この結晶性ポリエステル樹脂の使用により、樹脂のＴｇや分子量を下げ過ぎるこ現像剤く低温定着化を達成することができる。そのため、Ｔｇ低下に伴なう保存性の低下はない。また、低分子量化に伴なう高すぎる光沢や耐オフセット性の悪化もない。したがってこの結晶性ポリエステル樹脂の導入は、現像剤の低温定着性の向上に非常に有効である。
なお、現像剤粒子の円形度はフロー式粒子像分析装置ＦＰＩＡ−１０００（東亜医用電子株式会社製）により平均円形度として計測した。
現像剤の樹脂としては、結晶性ポリエステルを用いても良い。結晶性を有し、分子量分布がシャープでかつその低分子量分の絶対量を可能な限り多くした脂肪族系ポリエステルである。この樹脂はガラス転移温度（Ｔｇ）において結晶転移を起こすと同時に、固体状態から急激に溶融粘度が低下し、紙への定着機能を発現する。この結晶性ポリエステル樹脂の使用により、樹脂のＴｇや分子量を下げ過ぎるこ現像剤く低温定着化を達成することができる。そのため、Ｔｇ低下に伴なう保存性の低下はない。また、低分子量化に伴なう高すぎる光沢や耐オフセット性の悪化もない。したがってこの結晶性ポリエステル樹脂の導入は、現像剤の低温定着性の向上に非常に有効である。
なお、現像剤粒子の円形度はフロー式粒子像分析装置ＦＰＩＡ−１０００（東亜医用電子株式会社製）により平均円形度として計測した。
また、本実施形態で用いる現像剤は流動性向上剤として無機微粉体を現像剤表面に付着または固着させる。この無機微粉体の平均粒径は１０〜２００［ｎｍ］が適している。１０［ｎｍ］より小さい粒径の場合には流動性に効果のある凹凸表面を作り出すことが難しく、２００［ｎｍ］より大きい粒径の場合には粉体形状がラフになり、現像剤形状の問題が生じる。
上記無機微粉体としてはＳｉ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｉｎ、Ｇａ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｗ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｚｎ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｖ、Ｚｒ等の酸化物や複合酸化物が挙げられる。これらのうち二酸化珪素（シリカ）、二酸化チタン（チタニア）、アルミナの微粒子が好適に用いられる。さらに、疎水化処理剤等により表面改質処理することが有効である。疎水化処理剤の代表例としては以下のものが挙げられる。
ジメチルジクロルシラン、トリメチルクロルシラン、メチルトリクロルシラン、アリルジメチルジクロルシラン、アリルフェニルジクロルシラン、ベンジルジメチルクロルシラン、ブロムメチルジメチルクロルシラン、α−クロルエチルトリクロルシラン、ｐ−クロルエチルトリクロルシラン、クロルメチルジメチルクロルシラン、クロルメチルトリクロルシラン、ヘキサフェニルジシラザン、ヘキサトリルジシラザン等。
上記無機微粉体としてはＳｉ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｉｎ、Ｇａ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｗ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｚｎ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｖ、Ｚｒ等の酸化物や複合酸化物が挙げられる。これらのうち二酸化珪素（シリカ）、二酸化チタン（チタニア）、アルミナの微粒子が好適に用いられる。さらに、疎水化処理剤等により表面改質処理することが有効である。疎水化処理剤の代表例としては以下のものが挙げられる。
ジメチルジクロルシラン、トリメチルクロルシラン、メチルトリクロルシラン、アリルジメチルジクロルシラン、アリルフェニルジクロルシラン、ベンジルジメチルクロルシラン、ブロムメチルジメチルクロルシラン、α−クロルエチルトリクロルシラン、ｐ−クロルエチルトリクロルシラン、クロルメチルジメチルクロルシラン、クロルメチルトリクロルシラン、ヘキサフェニルジシラザン、ヘキサトリルジシラザン等。
無機微粉体は現像剤に対して０．１〜３［重量％］使用されるのが好ましい。０．１［重量％］未満では、現像剤凝集を改善する効果が乏しくなり、３［重量％］を超える場合は、細線間の現像剤飛び散り、機内の汚染、感光体の傷や摩耗等の問題が生じやすい傾向がある。
また、少なくとも樹脂、顔料からなる粉体の表面に電荷制御剤を付着または固着させ、粉体表面形状を小さな周期と大きな周期を持つようにしても良い。その平均粒径は１０〜２００［ｎｍ］の小さい粒径のものが最適である。１０［ｎｍ］より小さい粒径の場合には流動性に効果のある凹凸表面を作り出すことが難しく、２００［ｎｍ］より大きい粒径の場合には粉体形状がラフになり、現像剤形状の問題が生じる。
また、少なくとも樹脂、顔料からなる粉体の表面に電荷制御剤を付着または固着させ、粉体表面形状を小さな周期と大きな周期を持つようにしても良い。その平均粒径は１０〜２００［ｎｍ］の小さい粒径のものが最適である。１０［ｎｍ］より小さい粒径の場合には流動性に効果のある凹凸表面を作り出すことが難しく、２００［ｎｍ］より大きい粒径の場合には粉体形状がラフになり、現像剤形状の問題が生じる。
また、本実施形態で用いる現像剤には、実質的な悪影響を与えない範囲内で更に他の添加剤、例えばテフロン粉末、ステアリン酸亜鉛粉末、ポリフッ化ビニリデン粉末の如き滑剤粉末；あるいは酸化セリウム粉末、炭化珪素粉末、チタン酸ストロンチウム粉末などの研磨剤；あるいは例えばカーボンブラック粉末、酸化亜鉛粉末、酸化スズ粉末等の導電性付与剤を現像性向上剤として少量用いることもできる。
図４は、経時における現像剤の添加剤埋没ランクを本発明を適用した現像装置と従来の現像装置とで比較を行ったグラフである。図４に示すように、本発明では１００［ｋ枚］を越えても添加剤埋没ランクは４.７を維持しているのに対して現行のものでは２０［ｋ枚］でランク３になり、５０［ｋ枚］ではランク１となった。
なお、図４に示す添加剤埋没ランクの各ランクの評価基準は以下のとおりである。
ランク１：全ての外添剤が埋没して表面に残存していない状態。
ランク２：ほとんどの外添剤がトナーに埋没して表面に残存していない状態。
ランク３：ほとんどの外添剤がトナーに埋没しているが、トナー表面には残存している状態。
ランク４：一部の外添剤が埋没した状態。
ランク５：外添剤が埋没していない状態。
なお、図４に示す添加剤埋没ランクの各ランクの評価基準は以下のとおりである。
ランク１：全ての外添剤が埋没して表面に残存していない状態。
ランク２：ほとんどの外添剤がトナーに埋没して表面に残存していない状態。
ランク３：ほとんどの外添剤がトナーに埋没しているが、トナー表面には残存している状態。
ランク４：一部の外添剤が埋没した状態。
ランク５：外添剤が埋没していない状態。
このように、本実施形態の現像装置１０が備える現像剤供給装置３０のように、現像剤担持体へ現像剤の供給及び現像剤への電荷付与を従来の摩擦帯電を利用せずに非接触で非静電的付着力、放電によるイオンシャワーを利用することによって、現像剤に機械的なストレスを与える事無く、画像形成を行えるため、経時でも現像剤の劣化を防止することができ、画像品質を維持することができる。
〔実施例２〕
次に、本発明の特徴部を備えた現像剤供給装置を有する現像装置１０の二つ目の実施例（以下、実施例２と呼ぶ）について説明する。なお、実施例１と共通する構成については説明を省略する。
図５は、実施例２の現像装置１０の概略構成図である。図５（ａ）は現像ローラ２２の回転軸に直交する面における現像装置１０の現像ローラ２２近傍の断面図であり、図５（ｂ）は図５（ａ）中の破線αで示す断面における現像装置１０が備える現像剤供給装置３０の模式図である。
実施例２の現像剤供給装置３０は、実施例１と同様に現像ローラ２２との間に間隔を有するように現像ローラ２２の下方に配置され、下方から上方に気流が通過可能な気流放出部を構成する気流分散部材２３から上方に向かう気流であるエアＦ１を放出する気流放出部材２４を備える。気流放出部材２４の一部である気流放出部を形成する気流分散部材２３は下方から上方に向けて電荷が通過可能となっている。また、気流分散部材２３の下方には、マイナス極性の電荷を放出する電荷放出部材２５が配置されている。
そして、実施例１と相異する構成として、気流分散部材２３と現像ローラ２２との間に電荷放出部材２５から放出された電荷が到達する対向電極としてのメッシュ電極２９を備える。メッシュ電極２９は一成分現像剤であるトナーＴが通過可能なメッシュ状の金属板である。さらに、実施例１のアジテータ２８の代わりにトナーＴを収容する現像剤収容部としてのトナーホッパ４３中のトナーＴをメッシュ電極２９と気流分散部材２３との間に移送する現像剤移送部材である粉体ポンプ４０を備える。さらに、現像ローラ２２、電荷放出部材２５、及びメッシュ電極２９のマイナス極性方向の電位が以下の式を満たすように各部材の間に電位差を設けている。
電荷放出部材２５の電位 ＞ メッシュ電極２９の電位 ＞ 現像ローラ２２の電位
なお、現像剤移送部材としては粉体ポンプ４０に限るものではなく、現像剤収容部内の一成分現像剤であるトナーＴを気流分散部材２３とメッシュ電極２９との間に移送する構成であればよい。
なお、実施例２の現像装置１０では、電荷放出部材２５から放出されたマイナス極性の電荷は、図５中の破線の矢印Ｅで模式的に示すようにメッシュ電極２９に向かって移動する構成であって、電荷放出部材２５から放出され、トナーＴに衝突しなかった電荷のほとんどは対向電極であるメッシュ電極２９に流れ込む構成である。
次に、本発明の特徴部を備えた現像剤供給装置を有する現像装置１０の二つ目の実施例（以下、実施例２と呼ぶ）について説明する。なお、実施例１と共通する構成については説明を省略する。
図５は、実施例２の現像装置１０の概略構成図である。図５（ａ）は現像ローラ２２の回転軸に直交する面における現像装置１０の現像ローラ２２近傍の断面図であり、図５（ｂ）は図５（ａ）中の破線αで示す断面における現像装置１０が備える現像剤供給装置３０の模式図である。
実施例２の現像剤供給装置３０は、実施例１と同様に現像ローラ２２との間に間隔を有するように現像ローラ２２の下方に配置され、下方から上方に気流が通過可能な気流放出部を構成する気流分散部材２３から上方に向かう気流であるエアＦ１を放出する気流放出部材２４を備える。気流放出部材２４の一部である気流放出部を形成する気流分散部材２３は下方から上方に向けて電荷が通過可能となっている。また、気流分散部材２３の下方には、マイナス極性の電荷を放出する電荷放出部材２５が配置されている。
そして、実施例１と相異する構成として、気流分散部材２３と現像ローラ２２との間に電荷放出部材２５から放出された電荷が到達する対向電極としてのメッシュ電極２９を備える。メッシュ電極２９は一成分現像剤であるトナーＴが通過可能なメッシュ状の金属板である。さらに、実施例１のアジテータ２８の代わりにトナーＴを収容する現像剤収容部としてのトナーホッパ４３中のトナーＴをメッシュ電極２９と気流分散部材２３との間に移送する現像剤移送部材である粉体ポンプ４０を備える。さらに、現像ローラ２２、電荷放出部材２５、及びメッシュ電極２９のマイナス極性方向の電位が以下の式を満たすように各部材の間に電位差を設けている。
電荷放出部材２５の電位 ＞ メッシュ電極２９の電位 ＞ 現像ローラ２２の電位
なお、現像剤移送部材としては粉体ポンプ４０に限るものではなく、現像剤収容部内の一成分現像剤であるトナーＴを気流分散部材２３とメッシュ電極２９との間に移送する構成であればよい。
なお、実施例２の現像装置１０では、電荷放出部材２５から放出されたマイナス極性の電荷は、図５中の破線の矢印Ｅで模式的に示すようにメッシュ電極２９に向かって移動する構成であって、電荷放出部材２５から放出され、トナーＴに衝突しなかった電荷のほとんどは対向電極であるメッシュ電極２９に流れ込む構成である。
以下、実施例２の現像装置１０の各部についてより詳細な説明を行う。
上述したように、気流放出部材２４の気流分散部材２３と現像ローラ２２との間に現像剤が通過する事が可能なメッシュ電極２９を配設しており、トナーＴへの電荷付与と現像ローラ２２へのトナーＴの供給とを機能分離したものである。詳しくは、電荷放出部材２５からメッシュ電極２９へ向けてマイナス極性の電荷を放出することにより、電荷放出部材２５とメッシュ電極２９との間でトナーＴへの電荷付与を行い、メッシュ電極２９と現像ローラ２２との電位差によって現像ローラ２２へのトナーＴの供給を行う。
実施例１の構成では現像ローラ２２と気流分散部材２３との間で、トナーＴへの電荷付与と、現像ローラ２２へのトナーＴの供給との工程が同時に行われるため、電荷量と付着量の同時制御が困難であった。一方、本実施例２では、電荷放出部材２５とメッシュ電極２９との電位差、及び、メッシュ電極２９と現像ローラ２２との電位差をそれぞれ調節することにより、トナーＴへの電荷付与と現像ローラ２２へのトナーＴの供給とをそれぞれ独立に制御する事が可能である。このため、より均一な画像を経時でも維持する事が可能となる。
上述したように、気流放出部材２４の気流分散部材２３と現像ローラ２２との間に現像剤が通過する事が可能なメッシュ電極２９を配設しており、トナーＴへの電荷付与と現像ローラ２２へのトナーＴの供給とを機能分離したものである。詳しくは、電荷放出部材２５からメッシュ電極２９へ向けてマイナス極性の電荷を放出することにより、電荷放出部材２５とメッシュ電極２９との間でトナーＴへの電荷付与を行い、メッシュ電極２９と現像ローラ２２との電位差によって現像ローラ２２へのトナーＴの供給を行う。
実施例１の構成では現像ローラ２２と気流分散部材２３との間で、トナーＴへの電荷付与と、現像ローラ２２へのトナーＴの供給との工程が同時に行われるため、電荷量と付着量の同時制御が困難であった。一方、本実施例２では、電荷放出部材２５とメッシュ電極２９との電位差、及び、メッシュ電極２９と現像ローラ２２との電位差をそれぞれ調節することにより、トナーＴへの電荷付与と現像ローラ２２へのトナーＴの供給とをそれぞれ独立に制御する事が可能である。このため、より均一な画像を経時でも維持する事が可能となる。
また、実施例２の現像装置１０では、気流放出部材２４の上部の気流分散部材２３の上面までは図５（ａ）に示すようにトナーホッパ４３より粉体ポンプ４０によってトナーＴが搬送・供給される。
粉体ポンプ４０は、主としてステータ４２とロータ４１からなる。この粉体ポンプ４０は従来公知の通称「モーノポンプ」と称されるもので、雌ねじ型ステータ４２内に挿入された雄ねじ型ロータ４１を、不図示の駆動装置の駆動軸に連結したコネクティングロッドを介し偏心センタを中心に回転させる。これにより、ステータ４２の横断面長円形孔（回転偏心空間）内をその長手方向軸方向に移動回転する横断面円形のロータ４１によるポンピング作用によって、被移送物たるトナーＴをステータ４２内に吸い込み、ステータ４２を通して吐出させ、その前後で圧縮空気を不図示の空気供給装置により供給することでトナーＴを拡散状態で流動させ、トナーＴの搬送を実現する。トナーホッパ４３中のトナーは粉体ポンプ４０によって気流放出部材２４と現像ローラ２２の間の帯電・供給領域に搬送され、供給される。
粉体ポンプ４０は、主としてステータ４２とロータ４１からなる。この粉体ポンプ４０は従来公知の通称「モーノポンプ」と称されるもので、雌ねじ型ステータ４２内に挿入された雄ねじ型ロータ４１を、不図示の駆動装置の駆動軸に連結したコネクティングロッドを介し偏心センタを中心に回転させる。これにより、ステータ４２の横断面長円形孔（回転偏心空間）内をその長手方向軸方向に移動回転する横断面円形のロータ４１によるポンピング作用によって、被移送物たるトナーＴをステータ４２内に吸い込み、ステータ４２を通して吐出させ、その前後で圧縮空気を不図示の空気供給装置により供給することでトナーＴを拡散状態で流動させ、トナーＴの搬送を実現する。トナーホッパ４３中のトナーは粉体ポンプ４０によって気流放出部材２４と現像ローラ２２の間の帯電・供給領域に搬送され、供給される。
なお、粉体ポンプ４０としては、ステータ４２の内面もしくはロータ４１の表面に、即ち、粉体ポンプ４０の内壁に、トナーＴに対し表面エネルギーが低い材料（トナーと逆極性に帯電し易い材料）、例えばシリコン、ウレタン等の樹脂材料を１〜１０［μｍ］程度の厚みで塗布したり、ポンプ内を立体的な繊維構造とし、その構造部分に上記帯電し易い材料を塗布することにより、気流放出部材２４と現像ローラ２２との間の帯電・供給領域に達するまでにトナーＴが受ける機械的ストレスを非常に少なくすることができる。
実施例２においても、エアＦ１の放出と電荷の放出とは同時に行われるが、電荷は、気流放出部材２４内の電荷放出部材２５から気流放出部材２４と現像ローラ２２との間に配設されたメッシュ電極２９に向けて放出される。気流放出部材２４表面を形成する気流分散部材２３も実施例１と同様に多孔質体によって構成されている。この気流分散部材２３の表面からメッシュ電極２９までの距離Ｄｐは０．５［ｍｍ］〜４．０［ｍｍ］程度である。この距離Ｄｐは適宜大きくする事は可能であるが、気流分散部材２３とメッシュ電極２９との間に存在するトナーＴの厚みをなるべく薄くするという観点から数［ｍｍ］程度が上限と考えられる。トナーＴの厚みを薄くする理由は、トナーＴの層が厚すぎると電荷が十分、個々のトナーＴ表面に到達することが出来ず、全体での帯電量分布を測定した時にブロードな分布となる為である。
そして、気流放出部材２４の表面を構成する気流分散部材２３の表面からメッシュ電極２９との間に存在し、マイナス極性に帯電したトナーＴは、電荷放出部材２５とメッシュ電極２９との電位差によってメッシュ電極２９に向かって移動する。
そして、気流放出部材２４の表面を構成する気流分散部材２３の表面からメッシュ電極２９との間に存在し、マイナス極性に帯電したトナーＴは、電荷放出部材２５とメッシュ電極２９との電位差によってメッシュ電極２９に向かって移動する。
本実施例２では、電荷放出部材２５のワイヤとして６０［μｍ］径のタングステンワイヤを用い、このワイヤとしては表面を金メッキしたりして耐久性を向上させても良い。電荷放出部材２５のワイヤには適正なテンションで懸架されており、これにチャージャ電源Ｖｃｈによって−６．２［ｋＶ］の電圧が印加されている。またメッシュ電極２９には、電極電源Ｖｅによって−６００［Ｖ］の電圧が印加されており、電荷放出部材２５とメッシュ電極２９との間の電位差は−５．６［ｋＶ］である。一方、現像ローラ２２には現像電源Ｖｄによって−４００［Ｖ］の電圧が印加されているがプロセス条件に応じて、現像バイアスとして更に−６００［Ｖ］程度まで印加電圧が可変である。このため、現像バイアスの変化に応じてメッシュ電極２９、及び、電荷放出部材２５のワイヤに印加される電圧は相対関係を維持して変更されることになり、適正な供給条件を確保できることとなる。
図５（ｂ）では、気流放出部材２４内の電荷放出部材２５からメッシュ電極２９に向かって放電され、電荷放出部材２５からメッシュ電極２９に向かってマイナス極性の電流が流れている状況を示す。図６は、電荷放出部材２５のワイヤチャージャに印加する電圧を変化させてメッシュ電極２９に流入する電流を測定したグラフである。
図６に示すように、印加電圧が増加するとワイヤチャージャに流れる電流に対するメッシュ電極２９に流入する電流の比率が増加しており、放電時の振り分け比率が増加してメッシュ電極２９に流れる電流量が増加したものと考えられる。
図６に示すように、印加電圧が増加するとワイヤチャージャに流れる電流に対するメッシュ電極２９に流入する電流の比率が増加しており、放電時の振り分け比率が増加してメッシュ電極２９に流れる電流量が増加したものと考えられる。
なお、気流放出部材２４内の電荷放出部材２５が放電するときに気流放出部材２４表面の気流分散部材２３（多孔質体）表面のチャージアップによって電荷の移動抑制が考えられる。このため気流分散部材２３に帯電防止処理を行っても良い。具体的には、ＰＴＦＡの樹脂からなる気流分散部材２３の表面に導電材料を塗布し、接地して気流分散部材２３の帯電を防止する。
図７は、気流分散部材２３に帯電防止処理をしない場合（ａ）と帯電防止処理をした場合（ｂ）とを比較したものである。図７に示すように、放電によりチャージアップが発生しても特に帯電防止処理を行ったものでは表面電位が時間と共に低減しており、チャージアップによる電荷の移動抑制は発生していない。これにより長時間電荷を放出しても現像剤の帯電機能が安定して得られることが分かった。
図７は、気流分散部材２３に帯電防止処理をしない場合（ａ）と帯電防止処理をした場合（ｂ）とを比較したものである。図７に示すように、放電によりチャージアップが発生しても特に帯電防止処理を行ったものでは表面電位が時間と共に低減しており、チャージアップによる電荷の移動抑制は発生していない。これにより長時間電荷を放出しても現像剤の帯電機能が安定して得られることが分かった。
ここで、従来の現像装置の課題について説明する。
図８に示すように、従来の一成分方式の現像装置１０では、現像剤担持体である現像ローラ２２に現像剤を供給するのに現像剤供給部材として可とう性を有する発泡性材料である所謂、スポンジローラからなる供給ローラ４１２を備える。そして、図９に示すように供給ローラ４１２を一成分現像剤であるトナーＴを介して現像ローラ２２に擦るような態様で接触させることで、担持するトナーＴを摩擦帯電させつつ、現像ローラ２２にトナーＴ付着させることで現像ローラ２２へのトナーＴの供給を行っている。このときの供給ローラ４１２と現像ローラ２２との間での摩擦による一次帯電は補助的な帯電であり、供給ローラ４１２によるトナーＴの供給は過剰供給であって、供給ローラ４１２によって現像ローラ２２上に供給されたトナーＴは、帯電状態、付着状態ともに不均一な状態である。このため、規制ブレード４１３による均し（トナーＴの層厚の均一化）と、規制ブレード４１３とトナーＴとの摩擦による電荷付与を行う二帯電が必要となる。
図１０は、図８に示す現像装置１０の現像ローラ２２上のトナーＴの層厚を規制部材である規制ブレード４１３によって規制する様子を示す模式図である。図１０に示すように、従来の現像装置１０では、現像前に現像剤薄層を整えるために規制ブレード４１３をトナーＴを介して現像ローラ２２へ当接させて圧接する様態で、ある層厚に均すことを行い、現像ローラ２２が潜像担持体と対向して現像が行われる。
このような供給時（図９）と薄層形成時（図１０）とに現像剤に強いストレスが与えられるので樹脂で形成された現像剤を使用するプロセスでは現像剤が劣化し易い。具体的には現像剤母体の周りに付着させている流動化粒子と呼ばれるシリカ、チタン等の添加剤の現像剤樹脂内部への埋没であり、埋没することで流動性が低下して現像剤担持体、規制部材に付着し易くなる。更に摩擦熱も加わる事で溶解してしまう事で所謂、現像剤担持体へのフィルミング、規制部材への現像剤固着と言われる状態が発生する。現像剤担持体と摩擦帯電するシステムでは表層が現像剤樹脂で覆われてしまうことで現像剤同士の摩擦帯電と同じような状態となり、所定の極性、帯電量が得られず地汚れが発生し易くなると共に現像量が低下して画像品質が低下する。また、環境問題にも関わり画像形成装置の消費エネルギーの低減の観点から、特に定着で消費するエネルギーを低減する為に現像剤の溶解温度を低下させている。更に定着時の離型性を良くするために従来の定着部材へのオイル塗布から現像剤内にワックス材料を混合・添加する方式が多く行われてきている。ワックスも現像器の部材に付着し易くフィルミングが発生する原因となる。これらの点も併せて上記問題に対する更なる加速要因となってきている。
図８に示すように、従来の一成分方式の現像装置１０では、現像剤担持体である現像ローラ２２に現像剤を供給するのに現像剤供給部材として可とう性を有する発泡性材料である所謂、スポンジローラからなる供給ローラ４１２を備える。そして、図９に示すように供給ローラ４１２を一成分現像剤であるトナーＴを介して現像ローラ２２に擦るような態様で接触させることで、担持するトナーＴを摩擦帯電させつつ、現像ローラ２２にトナーＴ付着させることで現像ローラ２２へのトナーＴの供給を行っている。このときの供給ローラ４１２と現像ローラ２２との間での摩擦による一次帯電は補助的な帯電であり、供給ローラ４１２によるトナーＴの供給は過剰供給であって、供給ローラ４１２によって現像ローラ２２上に供給されたトナーＴは、帯電状態、付着状態ともに不均一な状態である。このため、規制ブレード４１３による均し（トナーＴの層厚の均一化）と、規制ブレード４１３とトナーＴとの摩擦による電荷付与を行う二帯電が必要となる。
図１０は、図８に示す現像装置１０の現像ローラ２２上のトナーＴの層厚を規制部材である規制ブレード４１３によって規制する様子を示す模式図である。図１０に示すように、従来の現像装置１０では、現像前に現像剤薄層を整えるために規制ブレード４１３をトナーＴを介して現像ローラ２２へ当接させて圧接する様態で、ある層厚に均すことを行い、現像ローラ２２が潜像担持体と対向して現像が行われる。
このような供給時（図９）と薄層形成時（図１０）とに現像剤に強いストレスが与えられるので樹脂で形成された現像剤を使用するプロセスでは現像剤が劣化し易い。具体的には現像剤母体の周りに付着させている流動化粒子と呼ばれるシリカ、チタン等の添加剤の現像剤樹脂内部への埋没であり、埋没することで流動性が低下して現像剤担持体、規制部材に付着し易くなる。更に摩擦熱も加わる事で溶解してしまう事で所謂、現像剤担持体へのフィルミング、規制部材への現像剤固着と言われる状態が発生する。現像剤担持体と摩擦帯電するシステムでは表層が現像剤樹脂で覆われてしまうことで現像剤同士の摩擦帯電と同じような状態となり、所定の極性、帯電量が得られず地汚れが発生し易くなると共に現像量が低下して画像品質が低下する。また、環境問題にも関わり画像形成装置の消費エネルギーの低減の観点から、特に定着で消費するエネルギーを低減する為に現像剤の溶解温度を低下させている。更に定着時の離型性を良くするために従来の定着部材へのオイル塗布から現像剤内にワックス材料を混合・添加する方式が多く行われてきている。ワックスも現像器の部材に付着し易くフィルミングが発生する原因となる。これらの点も併せて上記問題に対する更なる加速要因となってきている。
特開２００５−９１９５９号公報に記載の現像装置は、供給部材による現像剤の供給直後に流動化部材を現像剤担持体周辺に設けたのち、規制部材を当接させるので流動化効果は得られても、現像剤に与える供給時、薄層形成時の機械的ストレスは従来と同じと予測でき、現像剤の劣化時間は従来と変わらず比較的早くなると考える。
また、特開平１１−０３８７２６号公報に記載の現像装置は、規制部材で現像剤担持体上に薄層形成された現像剤の上方から放電により電荷を付与するもので、予め規制部材で現像剤に機械的ストレスが付与されており、トナー及び現像剤担持体寿命は従来並になると予測される。
また、特許文献１に記載の現像装置は、放電部材によって現像剤に電荷を付与し、放電部材と現像剤担持体との間の電界によって現像剤担持体に現像剤を供給するものであるため、現像剤の帯電及び供給の工程自体では現像剤のストレスを軽減することができるが、現像剤担持体に担持されない現像剤の溜まり部に滞留する現像剤に表面移動する現像剤担持体を擦るように接触するため、現像剤にストレスが付与される。また、現像剤担持体上の現像剤は規制部材によって規制されて薄層化されるため、薄層形成時のストレスは従来並であり、現像剤の劣化を十分に防止することができない。
また、特開平１１−０３８７２６号公報に記載の現像装置は、規制部材で現像剤担持体上に薄層形成された現像剤の上方から放電により電荷を付与するもので、予め規制部材で現像剤に機械的ストレスが付与されており、トナー及び現像剤担持体寿命は従来並になると予測される。
また、特許文献１に記載の現像装置は、放電部材によって現像剤に電荷を付与し、放電部材と現像剤担持体との間の電界によって現像剤担持体に現像剤を供給するものであるため、現像剤の帯電及び供給の工程自体では現像剤のストレスを軽減することができるが、現像剤担持体に担持されない現像剤の溜まり部に滞留する現像剤に表面移動する現像剤担持体を擦るように接触するため、現像剤にストレスが付与される。また、現像剤担持体上の現像剤は規制部材によって規制されて薄層化されるため、薄層形成時のストレスは従来並であり、現像剤の劣化を十分に防止することができない。
このような問題に対して、実施例１、または、実施例２を用いて説明した現像剤供給装置３０を備える現像装置１０では、流動化したトナーＴに放電によって電荷を付与し、電界によって現像ローラ２２にトナーＴを供給するため、従来の現像装置に比べて供給時の現像剤へのストレスを軽減することができる。
また、特に実施例２を用いて説明した現像剤供給装置３０を備える現像装置１０では、メッシュ電極２９によって電荷放出部材２５から放出された電荷が現像ローラ２２に流れ込むことを防止することができるため、電荷が現像ローラ２２に流れ込むことに起因する現像ローラ２２の表面電位の変動を防止することができる。そして、メッシュ電極２９と現像ローラ２２との電位差によって、トナーＴを現像ローラ２２に供給することによって、マイナス帯電のトナーＴが現像ローラ２２表面に付着すると、トナーＴの粒子はマイナス電荷をそれぞれ持っているため、ある付着量になると、付着したトナーＴ層の表面の電位とメッシュ電極２９との電位差が小さくなり、それ以上は現像ローラ２２側にトナーＴが行かない状態となる。これにより、現像ローラ２２表面上に均一なトナー層を形成することができ、現像ローラ２２上の現像剤を摺擦する機械的な均し部材による現像剤の規制が不要となり、従来の現像装置に比べて薄層形成時の現像剤へのストレスを軽減することができる。
また、特に実施例２を用いて説明した現像剤供給装置３０を備える現像装置１０では、メッシュ電極２９によって電荷放出部材２５から放出された電荷が現像ローラ２２に流れ込むことを防止することができるため、電荷が現像ローラ２２に流れ込むことに起因する現像ローラ２２の表面電位の変動を防止することができる。そして、メッシュ電極２９と現像ローラ２２との電位差によって、トナーＴを現像ローラ２２に供給することによって、マイナス帯電のトナーＴが現像ローラ２２表面に付着すると、トナーＴの粒子はマイナス電荷をそれぞれ持っているため、ある付着量になると、付着したトナーＴ層の表面の電位とメッシュ電極２９との電位差が小さくなり、それ以上は現像ローラ２２側にトナーＴが行かない状態となる。これにより、現像ローラ２２表面上に均一なトナー層を形成することができ、現像ローラ２２上の現像剤を摺擦する機械的な均し部材による現像剤の規制が不要となり、従来の現像装置に比べて薄層形成時の現像剤へのストレスを軽減することができる。
上述したように、実施例１及び実施例２として、本発明を実施するための最良の形態を図に基づいて説明した。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。
また、本発明に係る現像方法は、接触または非接触現像方式に使用する一成分現像方法を用いる。接触または非接触現像方式は色々な公知のものが使用される。例えば、アルミスリーブを用いた接触現像法、導電性ゴムベルトを用いた接触現像法、アルミ素管の表面にカーボンブラック、金属フィラー等を含む導電性樹脂層を形成した現像スリーブを用いる非接触現像法等がある。
また、本発明に係る現像方法は、接触または非接触現像方式に使用する一成分現像方法を用いる。接触または非接触現像方式は色々な公知のものが使用される。例えば、アルミスリーブを用いた接触現像法、導電性ゴムベルトを用いた接触現像法、アルミ素管の表面にカーボンブラック、金属フィラー等を含む導電性樹脂層を形成した現像スリーブを用いる非接触現像法等がある。
以上、本実施形態によれば、実施例１の現像装置１０が備える現像剤供給装置３０は、表面移動する表面に一成分現像剤であるトナーＴを担持し、潜像担持体である感光体２１上の潜像にトナーＴを供給して潜像を現像する現像剤担持体としての現像ローラ２２にトナーＴを供給するものである。また、現像剤供給装置３０は、現像ローラ２２との間に間隔を有するように現像ローラ２２の下方に配置され、気流放出部を構成する気流分散部材２３から上方に向かって気流を放出する気流放出部材２４と、気流分散部材２３の下方に配置された電荷放出部材２５とを備える。また、現像剤供給装置３０は現像ローラ２２と気流分散部材２３との間にホッパ１４内のトナーＴを移送する現像剤移送部材であるアジテータ２８を有する。気流分散部材２３は電荷が通過可能に構成され、電荷放出部材２５が放出する電荷の極性について、現像ローラ２２よりも電荷放出部材２５の方が電位が高くなるように、現像ローラ２２と電荷放出部材２５との間に電位差を設けている。このような現像剤供給装置３０では、現像剤を摩擦帯電させずに、非接触で帯電を行い、電界によって現像剤の供給を行うため現像剤の劣化を抑制でき経時でも安定して高品質の画像を得ることができる。また、電荷の付与の方向が現像ローラ２２に向かう方向であり気流放出の方向と一致するため、トナーの帯電と、帯電したトナーの現像ローラ２２への供給効率を向上させることができる。
また、実施例２の現像装置１０が備える現像剤供給装置３０は、気流放出部である気流分散部材２３と現像ローラ２２との間に配置され、且つ、上下方向に一成分現像剤であるトナーＴが通過可能な対向電極としてのメッシュ電極２９を有する。そして、マイナス極性について、電荷放出部材２５の電位と現像ローラ２２の電位とメッシュ電極２９の電位とが、電荷放出部材２５の電位 ＞ メッシュ電極２９の電位 ＞ 現像ローラ２２の電位、という関係を満たすように、電荷放出部材２５及び現像ローラ２２とメッシュ電極２９との間に電位差を設ける。さらに、現像剤移送部材としての粉体ポンプ４０がメッシュ電極２９と気流分散部材２３との間にトナーＴを移送するように構成している。このような現像剤供給装置３０であれば、供給時の現像剤の劣化を防止することができるとともに、メッシュ電極２９が気流放出部材２４と現像ローラ２２との間に存在することにより現像剤の帯電と電位差による現像剤の現像ローラ２２への供給とを機能分離でき、制御性が高まるため経時でも安定して高品質の画像を得ることができる。
また、実施例１及び実施例２の現像装置１０が備える気流放出部を構成する気流分散部材２３は、上下方向に連通する複数の開口を備えた多孔質体で形成されている。このため、エアと電荷とを多孔質体の複数の開口から放出することが可能となり、現像剤であるトナーＴを流動化させながら、トナーＴへの電荷の付与を行うことが出でき、トナーＴに均一に電荷を付与することができる。これにより、均一な画像を形成することができる。
また、多孔質体からなる気流分散部材２３の開口の開口径は、一成分現像剤であるトナーＴの粒径よりも小さい。これにより、トナーＴが電荷放出部材２５側に進入しないので電荷放出部材２５がフレッシュな状態を維持できる。
また、実施例１及び実施例２の現像剤供給装置３０では電荷放出部材２５は、放電可能なワイヤチャージャである。これにより、帯電電極として機能する現像ローラ２２またはメッシュ電極２９との最近接領域を広く設定することが出来、放電量が安定し易く、トナーＴが均一な帯電量が得られる。
また、電荷放出部材２５としては、放電可能なローラを用いてもよい。
ローラ上の放電部材を用いることにより、現像ローラ２２との最近接距離を狭まることができるので放電量を必要最小限に設定することができ消費電力を低減することが可能となる。
ローラ上の放電部材を用いることにより、現像ローラ２２との最近接距離を狭まることができるので放電量を必要最小限に設定することができ消費電力を低減することが可能となる。
また、本実施形態の現像装置１０は、一成分の現像剤であるトナーＴを担持する現像剤担持体としての現像ローラ２２と、現像ローラ２２に現像剤を供給する現像剤供給手段とを有し、現像ローラ２２上のトナーＴを潜像担持体である感光体２１上の潜像に供給して潜像を現像するものである。そして、現像剤供給手段として、実施例１または実施例２を用いて説明した現像剤供給装置３０を備えため、経時でも安定して高品質の現像を行うことが出来る。さらに、現像装置１０を構成する部材とトナーＴとの摩擦帯電が無く、部材に対して溶解したトナーが付着することを防止でき、現像装置の長寿命化を図ることができる。
また、本実施形態の画像形成装置としてのプリンタ１００は、潜像担持体である感光体２１上の潜像に現像手段が一成分現像剤であるトナーＴを付着させることにより潜像を現像し、これにより得られたトナー像を最終的に記録材に転移させて画像形成を行うものである。そして、現像手段として、実施例１または実施例２を用いて説明した現像装置１０を備えため、経時でも安定して高品質の画像形成を行うことが出来る。さらに、現像装置１０を構成する部材とトナーＴとの摩擦帯電が無く、部材に対して溶解したトナーが付着することを防止でき、現像装置の長寿命化を図ることができ、プリンタ１００の装置全体としての長寿命化を図ることができる。
１ 中間転写ベルト
３ 排紙ローラ
４ 定着装置
５ 二次転写ローラ
６ レジストローラ
７ 給紙コロ
８ 給紙カセット
９ 光書込ユニット
１０ 現像装置
１１ 一次転写装置
１２ 中間転写体クリーニング装置
１７ 帯電装置
１８ 感光体クリーニング装置
２０ トナー像形成部
２１ 感光体
２２ 現像ローラ
２３ 気流分散部材
２４ 気流放出部材
２５ 電荷放出部材
２６ エアパイプ
２７ 回収ローラ
２８ アジテータ
２９ メッシュ電極
３０ 現像剤供給装置
４０ 粉体ポンプ
４１ ロータ
４２ ステータ
４３ トナーホッパ
１００ プリンタ
４１２ 供給ローラ
４１３ 規制ブレード
３ 排紙ローラ
４ 定着装置
５ 二次転写ローラ
６ レジストローラ
７ 給紙コロ
８ 給紙カセット
９ 光書込ユニット
１０ 現像装置
１１ 一次転写装置
１２ 中間転写体クリーニング装置
１７ 帯電装置
１８ 感光体クリーニング装置
２０ トナー像形成部
２１ 感光体
２２ 現像ローラ
２３ 気流分散部材
２４ 気流放出部材
２５ 電荷放出部材
２６ エアパイプ
２７ 回収ローラ
２８ アジテータ
２９ メッシュ電極
３０ 現像剤供給装置
４０ 粉体ポンプ
４１ ロータ
４２ ステータ
４３ トナーホッパ
１００ プリンタ
４１２ 供給ローラ
４１３ 規制ブレード
Claims (10)
- 表面移動する表面に一成分現像剤を担持し、潜像担持体上の潜像に該一成分現像剤を供給して潜像を現像する現像剤担持体に該一成分現像剤を供給する現像剤供給装置において、
上記現像剤担持体との間に間隔を有するように該現像剤担持体の下方に配置され、気流放出部から上方に向かって気流を放出する気流放出部材と、
該気流放出部の下方に配置された電荷放出部材と、上記現像剤担持体と該気流放出部との間に上記一成分現像剤を移送する現像剤移送部材とを有し、
上記気流放出部は電荷が通過可能であり、上記電荷放出部材が放出する電荷の極性について、上記現像剤担持体よりも該電荷放出部材の方が電位が高くなるように、該現像剤担持体と該電荷放出部材との間に電位差を設けたことを特徴とする現像剤供給装置。 - 請求項１の現像剤供給装置において、
上記気流放出部と上記現像剤担持体との間に配置され、且つ、上下方向に上記一成分現像剤が通過可能な対向電極を有し、
上記電荷放出部材が放出する電荷の極性について、該電荷放出部材の電位と該現像剤担持体の電位と該対向電極の電位とが下記の（１）式を満たすように、該電荷放出部材及び該現像剤担持体と該対向電極との間に電位差を設け、
上記現像剤移送部材が該対向電極と該気流放出部との間に該一成分現像剤を移送するように構成したことを特徴とする現像剤供給装置。
電荷放出部材の電位 ＞ 対向電極の電位 ＞ 現像剤担持体の電位 ・・・・・（１） - 請求項１または２の現像剤供給装置において、
上記気流放出部は気流分散化部材としての上下方向に連通する複数の開口を備えた多孔質体で形成されていることを特徴とする現像剤供給装置。 - 請求項３の現像剤供給装置において、
上記多孔質体の複数の開口の開口径は、上記一成分現像剤の粒径よりも小さいことを特徴とする現像剤供給装置。 - 請求項１、２、３または４の現像剤供給装置において、
上記電荷放出部材は、放電可能なワイヤチャージャであることを特徴とする現像剤供給装置。 - 請求項１、２、３または４の現像剤供給装置において、
上記電荷放出部材は、放電可能なローラであることを特徴とする現像剤供給装置。 - 一成分の現像剤を担持する現像剤担持体と、該現像剤担持体に現像剤を供給する現像剤供給手段とを有し、該現像剤担持体上の現像剤を潜像担持体上の潜像に供給して潜像を現像する現像装置において、
上記現像剤供給手段として、請求項１、２、３、４、５または６の現像剤供給装置を備えることを特徴とする現像装置。 - 潜像担持体上の潜像に現像手段が一成分現像剤を付着させることにより該潜像を現像し、これにより得られたトナー像を最終的に記録材に転移させて画像形成を行う画像形成装置において、
上記現像手段として、請求項７の現像装置を用いたことを特徴とする画像形成装置。 - 表面移動する表面に一成分現像剤を担持し、潜像担持体上の潜像に該一成分現像剤を供給して潜像を現像する現像剤担持体に該一成分現像剤を供給する現像剤供給方法において、
上記現像剤担持体との間に間隔を有するように、該現像剤担持体の下方に配置された気流放出部材が気流放出部から上方に向かって気流を放出し、
上記一成分現像剤を移送する現像剤移送部材が該現像剤担持体と該気流放出部との間に該一成分現像剤を移送し、
上記気流放出部を電荷が通過可能に構成し、
該気流放出部の下方に配置された電荷放出部材が放出する電荷の極性について、該現像剤担持体よりも該電荷放出部材の方が電位が高くなるように、該現像剤担持体との間に電位差を設けることを特徴とする現像剤供給方法。 - 請求項９の現像剤供給方法において、
上下方向に上記一成分現像剤が通過可能な対向電極を上記気流放出部と上記現像剤担持体との間に配置し、
上記現像剤移送部材が該対向電極と該気流放出部との間に該一成分現像剤を移送し、
上記電荷放出部材が放出する電荷の極性について、該電荷放出部材の電位と該現像剤担持体の電位と該対向電極の電位とが下記の（２）式を満たすように、該電荷放出部材及び該現像剤担持体と該対向電極との間に電位差を設けることを特徴とする現像剤供給方法。
電荷放出部材の電位 ＞ 対向電極の電位 ＞ 現像剤担持体の電位 ・・・・・（２）
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