JP4701661B2 - 現像装置及びこれを用いた画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、複写機やプリンタ等の画像形成装置で用いられる現像装置に係り、特に、非磁性一成分現像剤を用いた現像装置及びこれを用いた画像形成装置の改良に関する。

従来における電子写真方式等の画像形成装置で用いられる現像装置としては、トナーのみからなる非磁性一成分現像剤（トナー）を用いた非磁性一成分現像方式と、トナーとキャリアからなる二成分現像剤を用いる二成分現像方式とが知られている。中でも、非磁性一成分現像方式の現像装置は、キャリアとの混合、撹拌、トナー濃度の制御が不要であるため、装置の小型化、低コスト化が可能であり、更に、現像剤の交換作業などが不要なため、主としてメンテナンスフリーが要望されるプリンタにおいて使用されることが多くなってきている。

非磁性一成分現像方式においては、現像ロール上に所定のトナー量及びトナー帯電量を備えたトナー層を如何に形成するかが重要な要因となる。このため、通常、発泡体を使ったトナー供給ロールを現像ロールに食い込ませながら現像ロール上にトナーを一定量以上付着させた後、現像ロール側に設けられた規制ブレードによって現像ロール上のトナーの層厚規制並びに帯電付与を行う方式が採られている。
しかしながら、この方式では、トナー供給ロールと現像ロールとのニップ域や現像ロールと規制ブレードとのニップ域でトナーが機械的なストレスを受け、トナーの劣化が生じ易くなったり、規制ブレードによるトナー層厚規制のための圧力により発熱が生じ、規制ブレードへのトナー固着が発生する問題がある。そして、この問題は、カラー画像形成用の画像形成装置に使用される現像装置において、特に大きな問題となる。すなわち、カラー画像を形成するためには、各色のトナーを完全に溶融することによって発色させることが必要なため、トナーに使用されるバインダ樹脂は低融点化傾向にあり、規制ブレードへの固着が一層発生し易い傾向になる。
更には、トナー粒子へ加わる大きなストレスのため、トナー表面の外添剤粒子が剥離したり、あるいは内部に埋め込まれたりして、結果的にトナー粒子の流動性、凝集性、帯電性等が初期とは変化するようにもなる。

特開平７−２３４５８３号公報（実施例、図２） 特開平８−１７９６０８号公報（実施例１、図１） 特開平９−６２０８８号公報（発明の実施の形態、図３）

このような問題を解決するために、現像ロールとトナー供給ロールとを離間配置した方式が提示されている（例えば特許文献１〜３参照）。
特許文献１には、現像ロールとトナー供給ロールとのギャップを現像ロール上のトナー層厚より大きくすることが記されている。また、特許文献２には、現像ロールとトナー供給ロールを離間配置させ、このトナー供給ロールに正多角柱形状のロールを用いた例が提示されている。
しかしながら、これらの技術においては、いずれも現像ロールとトナー供給ロールとが離間配置されることによって、両者の対向部位でのトナーのストレスは軽減されるものの、例えば層厚規制ブレードによって現像ロール上の余剰トナーを掻き取ると同時にトナーへの帯電を行うようになっているため、層厚規制ブレードを現像ロールに対してある程度強く押し当てる（圧接力を高くする）必要があり、層厚規制ブレードへのトナー固着やトナーストレスの問題は解消されずに残る。

更に、特許文献３には、トナー供給ロールの他にトナー回収ロールを供えた構成が提示されている。この特許文献３には、図１２に示すように、現像ロール８２に対向して２個の供給ロール８３，８４と、１個の回収ロール８５を共に現像ロール８２から離間配置する構成が記載されている。更に、現像ロール８２と２個の供給ロール８３，８４とは互いの対向部位で同方向に回転（Ｗｉｔｈ）しており、回収ロール８５とは逆方向に回転（Ａｇａｉｎｓｔ）するようになっている。また、現像ロール８２上のトナーの搬送方向で下流方向に向かうに従い、現像ロール８２とこれらの回収ロール８５と２個の供給ロール８３，８４とのギャップが小さくなるように構成されている。そのため、現像ロール８２とのギャップを徐々に狭くすることによって、現像ロール８２との摺擦力が増加し、現像ロール８２からのトナーの剥離（回収）や現像ロール８２へのトナーの供給が効率よく行えるとしている。尚、符号８１は感光体である。

しかしながら、現像ロール８２へのトナー層形成後、供給ロール８３の周囲に存在する余剰トナーが現像ロール８２上のトナー層上に被さることから、供給ロール８３，８４との対向部位を通過した後の現像ロール８２上では、層形成されたトナー層の上に、更に余剰トナーが不均一に付着することになり、トナー層厚のむらが生じる。このため、この余剰トナーを掻き取るための層厚規制ブレード８６が必要となり、大きな圧接力が必要となっている。その結果、層厚規制ブレード８６へのトナー固着が起こり易いという問題は解消されない。

そのため、本件発明者らは、現像ロール上に供給されたトナーに影響を与えない構成とする、例えば図１３に示すような現像装置について検討した。この場合、現像ロール９１とトナー供給ロール９２とを互いに対向部位で同方向に回転（Ｗｉｔｈ）させ、両者の対向部位から吹き出すトナーが現像ロール９１側に供給されたトナー層に影響を与えないように、両者の配置や現像ハウジング９３の壁面９３ａまでの距離を離す（図中のＬの長さに相当）ことで対応しようとする方式を想定した。

しかしながら、このようなＷｉｔｈ構成にあっては、現像ロール９１とトナー供給ロール９２との対向部位の出口近傍にトナーが滞留しないような大きな空間が必要になり、装置が大型化する懸念がある。また、このように大きな空間を設けても、現像ロール９１上に均一なトナー薄層が形成されるのは、流動性のよいトナーに限定されることも判明した。流動性が悪いトナーの場合には、形成されたトナー薄層の上に、余剰のトナーが周方向に筋状に付着することが確認され、トナー選択の自由度が狭いという結果になった。

一方、図１４のように、現像ロール９１とトナー供給ロール９２の吹き出しを上向きに配置する場合は、上部の空間は十分取ることができても、トナー供給ロール９２の下方には、トナーを送り出すための狭い空間しか設けられず、図の矢印Ｄ方向へのトナーの連続供給が困難になるという問題が確認された。

本発明は、以上の技術的課題を解決するためになされたものであって、現像剤担持体上に形成される現像剤層の現像剤量及び現像剤帯電量をより一層均一化させ、更に、長期に亘って安定した現像特性を備えた現像装置及びこれを用いた画像形成装置を提供するものである。

すなわち、本発明の基本的構成は、図１（ａ）（ｂ）に示すように、静電潜像が担持される像担持体に対向し回転可能で表面に現像剤を担持する現像剤担持体１と、この現像剤担持体１と離間配置され且つ表面に担持された現像剤を前記現像剤担持体１に供給可能な現像剤供給部材２と、この現像剤供給部材２から現像剤担持体１への現像剤の供給がなされる前の現像剤供給部材２上に供給する現像剤を予備規制し、予備規制されるべき現像剤予備規制量αを現像剤担持体１への現像剤規制供給量βと現像剤供給部材２側への現像剤残留量γとの総和に相当する量に調整する予備規制手段３とを備えることを特徴とするものである。

このような技術的手段において、本願に係る現像装置は、非磁性一成分現像剤（現像剤）を使用するものであり、現像剤担持体１は現像剤を担持できるものであればよく、ドラム状、ベルト状を含む。また、効果的に現像を行う観点からは、現像剤担持体１は静電潜像が担持される像担持体と接触配置される態様が好ましいが、非接触であっても差し支えない。更に、現像剤担持体１としては弾性体であっても剛体であっても差し支えない。
また、現像剤供給部材２は、現像剤担持体１とのギャップを安定に保つ観点から剛体が好ましいが、特にこれに限定されず、現像剤を担持搬送できるものであればよい。

そして、本発明においては、現像剤担持体１と現像剤供給部材２とは両者の対向部位で互いに反対方向に移動する構成（Ａｇａｉｎｓｔ構成）であっても互いに同じ方向に移動する構成（Ｗｉｔｈ構成）であってもよいが、Ａｇａｉｎｓｔ構成にした方が好ましい。その場合、両者間のギャップ調整による現像剤規制供給量βの安定化がし易い利点を備えている。
また、予備規制手段３によって、現像剤規制供給量βと現像剤残留量γとの総和になるように現像剤予備規制量αを調整することで、現像剤担持体１と現像剤供給部材２の対向部位での現像剤の滞留を防ぎ、現像剤担持体１へ供給された現像剤規制供給量βが安定するようになる。
そのため、現像剤担持体１上の現像剤量を事前に適正化することができ、例えば現像剤担持体１に対向配置され現像剤の帯電を行う帯電部材５等での現像剤層厚規制を不要とすることもでき、帯電部材５では単に接触している程度の圧力とする、または帯電部材５を現像剤担持体１あるいは現像剤層に非接触に配置することも可能となり、現像剤への不要なストレスを防ぐことができるようになる。

また、本発明では、現像剤担持体１と現像剤供給部材２との間に設けられ、１周期中に、少なくとも現像剤供給部材２から現像剤担持体１への現像剤の移動を促す交流電界成分が含まれ且つ現像剤担持体１と現像剤供給部材２との間で現像剤の移動に作用する作用領域と、現像剤の移動に作用しない非作用領域とを含み、現像剤供給部材２から現像剤担持体１へ現像剤を供給するための供給バイアス４を印加する供給バイアス印加手段を設けている。このような供給バイアス４により、現像剤担持体１上の現像剤規制供給量βを制御することがより一層できるようになる。

ところで、現像剤担持体１と現像剤供給部材２との間に印加される供給バイアスと近似した技術としては、先行技術文献（特開平９−３１１５３９号公報、特開平１０−２６８８２号公報）にて提案された方式がある。
これらの文献では、像担持体と現像剤担持体１との間に印加される現像バイアスとして、電位が交互に変化する部分と、電位が変化せずに一定に維持される部分とで１周期とする交互電界（ブランクパルス）を印加しようとするものが提案されている。同時に、現像剤供給部材２に印加するバイアスとして、現像バイアスと同様の交互電界を印加した方式も提案されている。ここで、現像剤供給部材２に印加するバイアスと現像バイアスとの間で位相ずれの影響を抑えるには、現像剤供給部材２に印加するバイアスの周波数を現像バイアスの周波数より大きくすることで互いの干渉を防ぎ、位相のずれによる影響を低減する点も開示されている。
しかしながら、このような方式においては、供給バイアスと現像バイアスとは個々的に印加されており、供給バイアスが現像バイアスに重畳した形で印加されていないため、仮に、両者の周波数を変えた設定にしても、供給バイアスは現像バイアスとの差分で供給電界を作ることになり、そのタイミングによっては、現像剤供給部材２から現像剤担持体１への現像剤供給そのものができない懸念がある。

またこのとき、現像剤供給部材２の電位を一定に保つことにより、現像バイアスと同様の電界を現像剤担持体１と現像剤供給部材２との間に形成した方式も提案されている。現像剤担持体１と現像剤供給部材２との間にブランクパルスからなる供給バイアスを印加したとしても、供給バイアスの電位が交互に往復する部分では現像剤に往復運動作用を与え、しかも、一定電位を維持する部分では、現像剤を積極的に一方側に戻そうとする作用を与えるものとなっている。尚、このような作用は、これらの特許文献にて、現像領域でのブランクパルスの作用効果と同様の作用効果に相当する点から容易に理解される。
したがって、これらの文献に記載された方式では、１周期中の全ての電界成分が現像剤に作用する作用領域として働くものであり、供給バイアスのうち、１周期中の一部に非作用領域を設ける点については全く示唆されていない。
更に、このような直流電界（一定電位を維持する部分）を作用させると、現像剤供給部材２上の現像剤は、通常、未帯電（殆ど帯電されていない）状態であることから、電荷注入等により不要な帯電を生じて帯電量のばらつきも大きくなる。そのため、現像剤供給部材２から現像剤担持体１へ現像剤を供給しようとしても、帯電量のばらつきに伴って供給される現像剤量が変動し易くなり、現像剤担持体１での一定量の現像剤薄層形成を制御できなくなる。
このように、ブランクパルスを印加し現像剤のコート量（供給量）を確保することは述べられているが、作用領域と非作用領域の時間を制御して現像剤供給量を制御する点については全く示唆されていない。言い換えると、現像剤供給部材２から現像剤担持体１への現像剤供給付着量を増加させる技術については述べられているが、規制部材で層厚規制が不要になる程度に現像剤供給付着量を減らし、かつ、均一化する技術については何ら示唆されていない。

そして、本発明における予備規制手段３としては、現像剤供給部材２の上流側に配置され且つ現像剤を当該現像剤供給部材２に規制供給する補助供給部材とする態様が好ましく、現像剤供給部材２上の現像剤予備規制量αが調整されることとなる。また、この補助供給部材が、現像剤供給部材２と離間配置されてもよいし、接触配置されても差し支えないが、寿命の観点から、補助供給部材が現像剤供給部材２と離間配置されたロール状部材であることが好ましい。それ故、本発明の予備規制手段３は、現像剤供給部材２の上流側にて現像剤供給部材２と離間して配置され且つ現像剤を現像剤供給部材２に規制供給するロール状の補助供給部材を有している。

更に、この離間配置された補助供給部材を用いる態様にあっては、この補助供給部材上の現像剤層の平均付着量をＡ、現像剤供給部材２上の現像剤層の平均付着量をＢ、現像剤担持体１上の現像剤層の平均付着量をＣとしたときに、Ｃ＜Ｂ＜Ａの関係になるように設定されることが好ましく、このことで、現像剤担持体１上の現像剤規制供給量βがより一層安定するようになる。

また、本発明においては、現像剤供給部材２上での現像剤付着量が５０乃至８０ｇ／ｍ^２であり、現像剤担持体１上での現像剤付着量が７ｇ／ｍ^２以下であるようにすれば、現像剤担持体１上での現像剤量を少量で均一な量にすることができ、帯電部材５では帯電付与を行えばよいようになり、現像剤へのストレス付与を一層少なくすることができる。
更に、本発明による画像形成装置の態様としては、静電潜像が担持される像担持体と、
この像担持体上の静電潜像を現像する現像装置として、上述の現像装置を備えたことを特徴とする。

本発明によれば、現像剤担持体と現像剤供給部材とを離間配置し、更に、現像剤供給部材上に供給する現像剤を予備規制すると共に、現像剤担持体と現像剤供給部材との間に印加される供給バイアスを工夫したので、現像剤担持体と現像剤供給部材との間に現像剤の滞留がなくなり、現像剤担持体上での均一な現像剤薄層の形成が可能になる。
また、現像剤の選択の自由度が増加すると共に、現像剤担持体上での現像剤への帯電時に、現像剤へ与えるストレスが低減され、現像剤の固着等を防ぐことができる。
更に、現像剤供給部材の上流側にて当該現像剤供給部材と離間して配置され且つ現像剤を現像剤供給部材に規制供給するロール状の補助供給部材を設けたので、現像剤供給部材上の現像剤予備規制量が調整されると共に、現像剤供給部材及び補助供給部材の寿命も長期に亘る。
このため、長期に亘って良好な画質を維持できる現像装置を提供することが可能になり、更に、これらの現像装置を用いることで、長期に亘って安定した画像が形成できる画像形成装置を容易に構築することができる。

以下、添付図面に示す実施の形態に基づいてこの発明を詳細に説明する。
◎実施の形態１
図２は、本発明が適用された実施の形態１の画像形成装置を示す。
同図において、符号２１は、矢印方向に回転する有機感光体からなる静電潜像を担持する感光体であり、この感光体２１は帯電ロール等の帯電装置２２によって帯電され、レーザ書込み装置やＬＥＤアレイを有する露光装置２３によって静電潜像が書き込まれる。この書き込まれた静電潜像は、光の当たった感光体２１表面電位が低下し、光の当たっていない高電位部分とのコントラストによる電位画像として形成される。
また、現像装置３０は、現像ハウジング３１内に非磁性一成分現像剤であるトナーを収容し、現像剤担持体としての現像ロール３２にトナーを担持させ、この現像ロール３２にバイアス電源３３から直流電圧に交流電圧が重畳された現像バイアスを印加することで、現像ロール３２を静電潜像の高電位部と低電位部との中間電位に保持し、静電潜像の画像部を帯電されたトナーにて現像するようにしたものである。

更に、現像ロール３２の背後には、現像ロール３２と離間した位置にトナーを現像ロール３２へ供給するトナー供給ロール３４が配設され、現像剤がトナー供給ロール３４から現像ロール３２へ供給されるようになっている。
また、転写装置２６は、例えば感光体２１に接触配置される転写ロールにて構成され、バイアス電源２７によって感光体２１上のトナー像が引き付けられる方向の転写バイアスを印加することで、感光体２１上のトナー像を記録材２８に転写させるようにしたものである。
更に、感光体２１上に残留したトナーは、例えばドクターブレード式のクリーニング装置２９によって除去される。

また、本実施の形態において、感光体２１上のトナー像が転写された記録材２８は、定着装置５０に搬送され、この定着装置５０によりトナー像は記録材２８に定着される。
定着装置５０は、例えばヒートロール方式で、加熱ロール５１と加圧ロール５２とを有し、この加熱ロール５１と加圧ロール５２との間に記録材２８を通過させることによりトナー像が記録材２８に定着されるようになっている。

ここで、本件発明の特徴点である現像装置３０について、図３に基づいて詳細に説明する。同図において、現像装置３０は、感光体２１に向かって開口する現像ハウジング３１を有し、この現像ハウジング３１の開口に面する位置に、感光体２１とギャップをもって現像ロール３２を回動自在に収容している。
本実施の形態での現像ロール３２は、例えばステンレス（ＳＵＳ）の表面を鏡面仕上げした金属ロールで構成されている。

この現像ロール３２の背後には、現像ロール３２と離間された位置に、現像ロール３２に現像剤としてのトナーを供給するステンレス（ＳＵＳ）の表面を鏡面仕上げした金属ロールからなるトナー供給ロール３４が配設され、現像ロール３２とトナー供給ロール３４とは両者の対向部位で互いに反対方向（Ａｇａｉｎｓｔ方向）に回転するように構成されている。
尚、トナー供給ロール３４としては、現像ロール３２にトナーを供給できるものであればよく、ロール状、ベルト状、ブラシ状いずれであってもよい。
そして、本実施の形態では、トナー供給ロール３４にはバイアス電源３５が接続され、このバイアス電源３５の他端は現像ロール３２に接続されている。

また、このトナー供給ロール３４の背後には、トナー供給ロール３４から離れた位置に、トナーをトナー供給ロール３４へ供給する補助供給ロール３６が設けられている。本実施の形態における補助供給ロール３６は、トナー供給ロール３４と同様に、ステンレスの表面を鏡面仕上げした金属ロールで構成され、トナー供給ロール３４と補助供給ロール３６との間にバイアス電源３７が接続されている。
更に、この補助供給ロール３６の背後には、トナーを収容するトナーホッパ３８が設けられ、例えば図示外のアジテータによってトナーが撹拌され、補助供給ロール３６側へトナーが搬送されるようになっている。

また、本実施の形態においては、現像ロール３２と対向する位置で、現像ロール３２とトナー供給ロール３４との対向部位の下流側に、現像ロール３２上のトナーの帯電を行う帯電部材４１が配設されている。
帯電部材４１は、導電性支持部材４１ｂに導電性フィルム４１ａを固着したもので、導電性支持部材４１ｂを現像ハウジングに固定し、導電性フィルム４１ａ側はフリーにしている。そして、この導電性フィルム４１ａに図示外の定電流制御されたバイアス電源を接続し、トナーの帯電制御を行うようになっている。

本実施の形態における導電性フィルム４１ａは、トナーの帯電制御ができるものであれば特に限定されないが、例えばイオン導電性物質を導電剤とした樹脂シートを使用することで、例えば導電剤として電子伝導性物質を使用した樹脂シートに比べ、現像ロール３２上のトナーに一様に帯電を行うことができる。
このとき、樹脂シートとしては、ポリアミド（ＰＡ）やポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）等が挙げられる。また、イオン伝導性物質としては、過塩素酸塩（例えば過塩素酸リチウム、過塩素酸ナトリウム、過塩素酸アンモニウム等）や四級アンモニウム塩等が挙げられる。

更に、本実施の形態では、トナー供給ロール３４に対向し、現像ロール３２とのニップ域の下流側の位置には、トナー供給ロール３４上のトナー（現像ロール３２へ供給されなかったトナー）を清掃するブレード４２が、一端を現像ハウジング３１等に固定されて設けられている。このブレード４２は、例えば０．１ｍｍ厚のＰＥＴシートで構成され、トナー供給ロール３４をリフレッシュすることから、現像ロール３２とトナー供給ロール３４のニップ間での電界変動の抑制に寄与している。

ここで、本実施の形態におけるトナー供給ロール３４と現像ロール３２との間に印加される供給バイアスについて説明する。
図４は、本実施の形態における供給バイアスの電圧波形の一例を示すもので、台形波（矩形波）の大きな電圧変動がある作用時間（作用領域に相当）と、その後に続く電圧ゼロの非作用時間（非作用領域に相当）とで１周期をなす電圧波形となっている。そして、この電圧波形が加わるように、バイアス電源３５が構成されている。尚、トナー供給ロール３４には、現像ロール３２へ印加される現像バイアスに重畳された波形として加えられる。
すなわち、本実施の形態では、トナー供給ロール３４から現像ロール３２へのトナー飛翔を正弦波の大きな変動がある作用時間に行い、１周期に占める作用時間の割合（デューティ比）を変えることで現像ロール３２へ供給されるトナー量を制御できるようにしている。また、トナーが不要な帯電をすることもない。仮に、この作用時間を連続させると、供給されるトナー量が多くなりすぎて供給量を制御し難い。
そして、本実施の形態では、この供給バイアスと同様のバイアス波形が、バイアス電源３７に印加されるようになっている。

次に本実施の形態に係る、特に現像装置３０の作動について、図３を基に説明する。
同図において、トナーホッパ３８内でアジテータによって撹拌されたトナーは、補助供給ロール３６側へ供給される。この補助供給ロール３６に供給されたトナーは、バイアス電源３７により、トナー供給ロール３４側へ所定量の予備規制されたトナー量が供給される。
トナー供給ロール３４側に供給されたトナーは、現像ロール３２とトナー供給ロール３４との間のバイアス電源３５による供給バイアスによって、現像ロール３２側へ所定量のトナーが供給される。
このとき、本実施の形態では、現像ロール３２とトナー供給ロール３４との間の供給バイアスとして、図４に示す電圧波形のバイアスが印加されている。そして、補助供給ロール３６とトナー供給ロール３４との間にも図４と同様のバイアス波形となるようにバイアス電源３７によりバイアスが印加されている。このようなバイアスを印加するには、例えばＣＰＵ等を基にした波形発生回路を用い、現像バイアスとしては直流成分と交流成分を重畳したものをバイアス電源３３に、更に、供給バイアスとしては図４のような波形を合成した後バイアス電源３５、バイアス電源３７に印加するようにすればよい。尚、本実施の形態では、バイアス電源３５とバイアス電源３７のデューティ比を変えて夫々の供給量が所定の値になるようになっている。
更に、トナー供給ロール３４の周速を現像ロール３２の周速の１．５倍としていることから、現像ロール３２上に所定量のトナー付着が行われることになる。その結果、現像ロール３２上のトナー量は安定する。

この現像ロール３２上に薄層形成されて供給されたトナーは、続く帯電部材４１によって所定の帯電量に帯電された後、現像ロール３２上を搬送され、感光体２１との現像領域にて現像に供される。
一方、トナー供給ロール３４上で現像ロール３２側に供給されなかったトナーは、ブレード４２によって掻き落とされる。

本実施の形態においては、事前に予備規制されて現像ロール３２に供給されたトナーには余分なトナー付着が生じないことから、現像ロール３２上のトナー付着量（層厚）が安定し、帯電部材４１では帯電のみを行うようにできるので、帯電部材４１による現像ロール３２への負荷が小さくて済み、現像ロール３２の劣化を防ぎ、同時にトナーへ与えるストレスも極小さい現像が可能となる。また、トナー供給ロール３４に剥離部材（具体的にはブレード４２）を備えることで、トナー供給ロール３４がリフレッシュされ、トナー供給ロール３４にトナーが残留した場合に懸念されるニップ間電界変動を防ぐことができ、現像ロール３２とトナー供給ロール３４間の供給バイアスが一層安定することから、現像ロール３２へのトナー供給量も一層安定させることができる。更に、供給バイアスによってトナー付着量を制御できるため、画像濃度の調整、安定化を図ることができる。
したがって、現像ロール３２へのトナー供給の均一性を確保することが可能になると共に、長期使用に対してもトナーの供給条件の変動を抑えることができる。
尚、このようなニップ間電界変動の影響を受け易いのは、特にギャップが５０μｍ以上の場合であり、ギャップが５０μｍ程度であれば、ニップ間での機械的な摺擦力等により、電界の影響は小さくなる。

また、本実施の形態では、トナー供給ロール３４に対向配置したブレード４２と同様に、現像ロール３２や補助供給ロール３６にもトナーの剥離部材を設けてもよく、この場合、一層現像ロール３２上のトナー付着量が安定する。更にこれらの剥離部材として、ブレードの態様ではなく、電気的に回収する手段を設けてもよく、この場合も同様の効果が得られる。
更に、本実施の形態では、現像ロール３２、トナー供給ロール３４及び補助供給ロール３６の表面は、鏡面仕上げが施されていることから、これらのロール表面から残留トナーを機械的に剥離したり、電気的に回収することが容易となる効果もある。すなわち、互いのロールを離間させていることにより、ロール表面へトナーを擦りつける動作を用いていないので、ロールを圧接させた場合に発生するロール表面でのトナーのスリップ現象を気にすることなく、鏡面のロールを使用することが可能となる。この効果として、摩擦係数が小さく、トナーが表面を滑り易いロール表面から掻き取りブレード等にて機械的に容易にトナーを剥離回収できる。また、力学的付着力が小さいので、従来より小さい電界により回収ロール等で電気的に回収できるのである。

また、図５，６は、本実施の形態における供給バイアスの他の波形を示すもので、図５のように正弦波や、図６のような三角波でも、上述の図４の供給バイアスと同様の効果を奏する。尚、特に、これらの波形（図５，６）では、非作用時間での電圧はゼロとなっており、非作用時間では確実にトナーの移動に作用しない電界となっている。
これらは、いずれも作用時間にてトナーの移動を行い、非作用時間では不要な帯電と規定量以上のトナーの付着を防止するためにゼロ電界としていることから、少量で且つ均一なトナー供給が可能となる。

一方、図７は、本実施の形態において上述した供給バイアスとは異なる供給バイアスとなっている。同図において、この波形は、作用時間では片側（本例ではマイナス電圧）にのみ三角波の電圧が印加され、非作用時間では、作用時間の三角波の面積に等しい面積を有する三角波が作用時間とは異なるプラス電圧側に形成されている。

このような電界を供給バイアスとして印加したときの作用について説明する。
トナーホッパ内の負帯電トナーは、殆ど帯電していないが、個々のトナー粒子では僅かにマイナスに帯電していたり、プラスに帯電したり、これらのトナー粒子が混在している。また、トナー供給ロールに担持される段階で、トナー粒子同士が接触し、一方がマイナスに他方がプラスに帯電する。
このような各種の帯電量をもつトナー粒子が存在しているときに、現像ロールとトナー供給ロールとの間に、図７の供給バイアスを印加する（トナー供給ロール側にマイナス側のピークが大きい）と、マイナスに帯電したトナー粒子を現像ロール側に強く引き付け、プラスに帯電したトナー粒子が現像ロール側に向かう力を小さくすることができる。

そのため、現像ロール上のトナーは、マイナスに帯電したトナー粒子が多くなり、極性を揃え易くなる。そして、現像ロール上に供給されたトナーの帯電量は一定量確保されることから、その後の帯電部材での帯電を行う際に、例えば接触圧（線圧）を小さくしてトナーへのストレスを低減させるようにしても、目標のトナー帯電量を得ることができるようになる。結果的に、長寿命化が可能な現像装置を提供することが可能になる。
尚、本実施の形態では、現像ロール３２とトナー供給ロール３４とは、その対向部位で互いに異なる方向に移動するＡｇａｉｎｓｔ構成としたが、例えば同じ方向に移動するＷｉｔｈ構成であってもよく、この場合、現像ロール３２とトナー供給ロール３４とのニップ域から噴き出すトナーを少なくすることができ、ニップ域の下流側の空間を狭くしても、噴き出したトナーが現像ロール３２に付着することがなく、現像装置を小型化できる。また、本実施の形態では、トナー供給ロール３４と補助供給ロール３６との回転方向についても、Ａｇａｉｎｓｔ構成、Ｗｉｔｈ構成のいずれでもよい。
更に、本実施の形態では、バイアス電源３５、バイアス電源３７を夫々現像ロール３２とトナー供給ロール３４との間、トナー供給ロール３４と補助供給ロール３６との間に接続したが、例えばトナー供給ロール３４及び補助供給ロール３６に夫々上述したバイアス電源３５，３７と同様のバイアス波形が印加されるようにした電源を接続するようにしてもよい。

◎実施の形態２
図８は、本発明に関連する参考発明が適用された実施の形態２に係る現像装置３０の概要を示す。同図において、本実施の形態は、実施の形態１における現像装置３０と略同様に構成されるが、補助供給ロール３６の構成が実施の形態１と異なる。尚、実施の形態１と同様な構成要素には同様の符号を付し、その詳細な説明は省略する。

本実施の形態では、補助供給ロール３６は、表面に弾性発泡体を有したロールで、トナー供給ロール３４とは点接触する程度の接触状態（食い込み量がほぼゼロ）で構成されている。
そのため、弾性発泡体表面で補助供給ロール３６上を搬送されたトナーは、トナー供給ロール３４との電位差や機械的な摺擦力により、トナー供給ロール３４側へ供給される。このとき、補助供給ロール３６は、トナー供給ロール３４に殆ど食い込みがないため、トナーへ与えるストレスは極小さい。
また、このとき、トナー供給ロール３４に供給されたトナー層には、実施の形態１と異なる多少の厚みむらが見受けられるが、トナー供給ロール３４から現像ロール３２へ供給される際に、供給バイアスによってトナーが振動し、現像ロール３２上には均一なトナー薄層が形成される。

そのため、実施の形態１と同様の効果を奏する。
尚、本実施の形態では、補助供給ロール３６を弾性発泡体で行う態様を示したが、これに限らず、例えばブラシロール、ゴムロール、可撓性チューブロール等をトナー供給ロール３４に軽く接触させて用いる構成であっても差し支えない。

◎実施の形態３
図９は、本発明に関連する参考発明が適用された実施の形態３に係る現像装置３０の概要を示す。同図において、本実施の形態は、実施の形態１における現像装置３０と略同様に構成されるが、実施の形態１と異なり、補助供給ロール３６の代わりに板状剛性規制部材４３をトナー供給ロール３４に対向させるように配置している。尚、実施の形態１と同様な構成要素には同様の符号を付し、その詳細な説明は省略する。

本実施の形態では、トナー供給ロール３４に対向して、現像ロール３２との対向部位より上流側に、板状剛性規制部材４３を設けている。この板状剛性規制部材４３とトナー供給ロール３４とのギャップは、５００μｍとなっている。
このような構成において、トナーホッパ３８から補給されるトナーは、トナー供給ロール３４と板状剛性規制部材４３とのギャップを通過して、トナー供給ロール３４上に供給される。このとき、ギャップを５００μｍとしていることから、このギャップを通過するトナーに対し与えるストレスも小さく、トナー供給ロール３４上にはある程度むらのあるトナー厚膜が形成される。
その後、実施の形態１と同様に、現像ロール３２とトナー供給ロール３４とのニップ部位で、所定の供給バイアスが印加され、トナーが振動することにより、現像ロール３２上には均一なトナー薄層が形成される。
したがって、本実施の形態においても、実施の形態１と同様の効果を奏する。

◎実施の形態４
図１０は、本発明に関連する参考発明が適用された実施の形態４に係る現像装置３０の概要を示す。同図において、本実施の形態は、実施の形態３における現像装置３０と略同様に構成されるが、実施の形態３で用いた板状剛性規制部材の代わりに、フィルム状シール部材４４を用いた点が実施の形態３と異なる。尚、実施の形態３と同様な構成要素には同様の符号を付し、その詳細な説明は省略する。

本実施の形態におけるフィルム状シール部材４４は、その一端を現像ハウジング３１に固定され、他端が自由になっている。そのため、トナーホッパ３８から補給されたトナーがトナー供給ロール３４に供給され、トナー供給ロール３４上を搬送される際に、トナーがフィルム状シール部材４４を押し広げる方向に移動するため、トナー層を均すように作用する。その結果、トナー供給ロール３４上には、ある程度むらを持ったトナー厚膜が形成される。
その後、実施の形態１と同様に、現像ロール３２とトナー供給ロール３４とのニップ部位で、所定の供給バイアスが印加され、トナーが振動することにより、現像ロール３２上には均一なトナー薄層が形成される。
したがって、本実施の形態においても、実施の形態１と同様の効果を奏する。
尚、本実施の形態におけるフィルム状シール部材４４は、トナーへの余剰帯電を避ける観点から、導電性フィルムが好ましいが、これに限らず、ある程度の腰があれば、例えば金属の箔状部材等であってもよい。

◎実施例１
本実施例は、実施の形態１における構成にて、供給バイアスとして図４に示す台形波（矩形波）を用いて、現像ロールへのトナー供給量を評価したものである。
具体的には、現像ロールとトナー供給ロールとのギャップを１００μｍとし、トナー供給ロール／現像ロールの周速比を１．５、現像ロールの周速を１００ｍｍ／ｓとしたときに、供給バイアスとして周波数を１〜２ｋＨｚで１〜２ｋＶ_ｐｐの正弦波を加え、このデューティ比を変えることで、現像ロール上のトナー付着量（供給量）を測定した。
結果は、図１１に示すように、デューティ比を増加させると、供給量Ｍ／Ａはそれに比例して増加した。したがって、デューティ比によってトナー供給量を容易に変化させ得ることが確認された。また、特に、供給量を１０ｇ／ｍ^２以下の少ない領域でも、安定して制御できることが確認された。

更に、本実施例においては、現像ロールの周速を１００〜２５０ｍｍ／ｓの範囲とし、トナー供給ロールの周速比を０．５〜３まで可変して、同様の評価を行ったが、結果はいずれも図１１と同様にデューティ比を増加させることで、供給量はそれに比例して増加することが確認された。
更にまた、本実施例における台形波（矩形波）の代わりに、正弦波、三角波を用いても、同様の効果が確認された。

◎実施例２
本実施例は、実施の形態１の構成にて、次の各種条件の下に現像ロール、トナー供給ロール上のトナー付着量を測定評価したものである。
使用したトナーは、粉砕法で作製した非磁性一成分トナーで、体積中心粒径７μｍであった。現像ロールの周速は、１００ｍｍ／ｓｅｃ、トナー供給ロールの周速２００ｍｍ／ｓｅｃ、補助供給ロールの周速２００ｍｍ／ｓｅｃ、現像ロールとトナー供給ロールとのギャップを１００μｍ、トナー供給ロールと補助供給ロールとのギャップを２５０μｍとした。
また、現像ロール上の帯電部材としては、弾性率１．２×１０^９Ｐａ、イオン伝導性物質で抵抗値を調整し、体積抵抗率１×１０^８Ω・ｃｍ、厚さ１００μｍのポリアミドシート（具体的にはナイロン６６を使用）を使用し、一端を導電性の支持部材に固定し、自由端側を現像ロール上のトナー層に軽く接触するように当てた。このときの圧接力は、ほぼ線圧０ｇ／ｃｍ（測定できない程度に小さい値に調整）とした。
そして、現像ロールとトナー供給ロールとの間へ印加する供給バイアスとしては、図４の電圧波形で、デューティ比が０．０７になるように調整した。また、トナー供給ロールと補助供給ロールとの間に形成されるバイアス波形は、図４の波形にて、デューティ比が０．０５になるように調整した。

結果は、補助供給ロールやトナー供給ロール上では、厚みむらや付着量むらが観測され、補助供給ロール上には１５０〜５００ｇ／ｍ^２、トナー供給ロール上には５０〜８０ｇ／ｍ^２のトナー付着量が得られた。これらのバラツキは、環境雰囲気（温湿度）やトナーホッパ内のトナー量等によって付着量が変化することによるものと想定された。
しかしながら、このような状態にあっても、現像ロール上のトナー付着量は、７ｇ／ｍ^２と均一な薄層が形成されることが確認された。本実施例では、その後、帯電部材を通過した後には、５ｇ／ｍ^２となり、この状態で現像に供されることになった。

更に、その後、トナーを乳化重合凝集法で作製した体積中心粒径５．７μｍのものに変え、同様の評価を行ったが、上述した結果と同様の結果が得られた。
また、現像ロールの周速を１００〜２５０ｍｍ／ｓｅｃの範囲で評価を繰り返したが、同様の結果が得られた。更に、トナー供給ロールの周速比を０．５〜３．０の範囲に変化させて評価を行ったが、この結果も同様であった。尚、このとき、補助供給ロールの周速は２００ｍｍ／ｓｅｃに固定して行った。
以上のことから、本件における現像ロール上のトナー薄層制御が十分有効であることが確認された。

（ａ）（ｂ）は本発明に係る現像装置の概要を示す説明図である。 本発明が適用された画像形成装置の実施の形態１を示す説明図である。 実施の形態１の現像装置を示す説明図である。 実施の形態１の供給バイアスの波形を示す説明図である。 実施の形態１の供給バイアスの第二の波形を示す説明図である。 実施の形態１の供給バイアスの第三の波形を示す説明図である。 実施の形態１の供給バイアスの第四の波形を示す説明図である。 実施の形態２に係る現像装置の概要を示す説明図である。 実施の形態３に係る現像装置の概要を示す説明図である。 実施の形態３の変形例としての現像装置の概要を示す説明図である。 実施の形態１の供給バイアスと供給量との関係を示す説明図である。 従来例としての現像装置の概要を示す説明図である。 比較例としての現像装置の概要を示す説明図である。 比較例の変形例を示す説明図である。

符号の説明

１…現像剤担持体，２…現像剤供給部材，３…予備規制手段，４…供給バイアス，５…帯電部材，α…現像剤予備規制量，β…現像剤規制供給量，γ…現像剤残留量

Claims (6)

1. 静電潜像が担持される像担持体に対向し回転可能で表面に現像剤を担持する現像剤担持体と、
   この現像剤担持体と離間配置され且つ表面に担持された現像剤を前記現像剤担持体に供給可能な現像剤供給部材と、
   前記現像剤担持体と前記現像剤供給部材との間に設けられ、１周期中に、少なくとも現像剤供給部材から現像剤担持体への現像剤の移動を促す交流電界成分が含まれ且つ現像剤担持体と現像剤供給部材との間で現像剤の移動に作用する作用領域と、現像剤の移動に作用しない非作用領域とを含み、現像剤供給部材から現像剤担持体へ現像剤を供給するための供給バイアスを印加する供給バイアス印加手段と、
   前記現像剤供給部材から前記現像剤担持体への現像剤の供給がなされる前の現像剤供給部材上に供給する現像剤を予備規制し、予備規制されるべき現像剤予備規制量を現像剤担持体への現像剤規制供給量と現像剤供給部材側への現像剤残留量との総和に相当する量に調整する予備規制手段と、を備え、
   前記予備規制手段は、前記現像剤供給部材の上流側にて当該現像剤供給部材と離間して配置され且つ現像剤を現像剤供給部材に規制供給するロール状の補助供給部材を有していることを特徴とする現像装置。
2. 請求項１記載の現像装置において、
   補助供給部材上の現像剤層の平均付着量をＡとし、現像剤供給部材上の現像剤層の平均付着量をＢとし、現像剤担持体上の現像剤層の平均付着量をＣとしたときに、Ｃ＜Ｂ＜Ａの関係になるように設定されることを特徴とする現像装置。
3. 請求項１記載の現像装置において、
   前記現像剤担持体と前記現像剤供給部材は、互いの対向部位で異なる方向に回転するものであることを特徴とする現像装置。
4. 請求項１記載の現像装置において、
   現像剤供給部材上での現像剤付着量が５０乃至８０ｇ／ｍ^２であり、現像剤担持体上での現像剤付着量が７ｇ／ｍ^２以下であることを特徴とする現像装置。
5. 請求項１記載の現像装置において、
   更に、現像剤担持体と対向配置され現像剤担持体と現像剤供給部材との対向部位より現像剤搬送方向下流側には現像剤への帯電付与を行う帯電部材を備えることを特徴とする現像装置。
6. 静電潜像を担持する像担持体と、
   この像担持体上の静電潜像を現像する請求項１乃至５のいずれかに記載の現像装置とを備えたことを特徴とする画像形成装置。

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