JP4617199B2 - 現像装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、電子写真方式、静電記録方式を利用したレーザプリンタ、複写機、ファクシミリ等の画像形成装置にて用いられる現像装置、及び該画像形成に関するものである。

従来、例えば電子写真方式を利用した画像形成装置では、像担持体である電子写真感光体（感光体）の表面が帯電手段で帯電され、その後この感光体の表面に光が照射されることによって、感光体の表面上に静電像（潜像）が形成される。この静電像は、現像装置から供給される現像剤のトナーによりトナー像として現像される。このトナー像は、転写手段で感光体から転写材（記録用紙、ＯＨＰシート、布等）に転写された後、定着手段によって定着処理を受ける。

静電像をトナー像とするための現像方法には、大別して１成分現像方式と、２成分現像方式とがある。１成分現像方式では、現像剤として実質的に樹脂トナー粒子（トナー）のみから成る１成分現像剤が使用される。一方、２成分現像方式では、主に樹脂トナー粒子（トナー）と磁性キャリア粒子（キャリア）とを備える２成分現像剤が使用される。１成分現像剤、２成分現像剤のいずれにおいても、トナーの帯電性の安定化や流動性の調整などのために、トナー粒子には外添剤（補助粒子）が加えられることがある。

１成分現像方法としては、例えば、次のような乾式１成分接触現像法が提案され、実用化されている。この方法は、現像剤として非磁性１成分現像剤を用いる。そして、現像剤を担持して感光体へと搬送する現像剤担持体を、回転する感光体に対して適当な相対周速差で押圧又は接触させることで、静電像を現像する。或いは、現像剤担持体を感光体に対して非接触とした状態で現像を行う非接触現像方式もある。

非磁性１成分現像剤を用いる現像方法は、現像剤に磁性材料が不要であり、装置の簡略化及び小型化が容易である。又、非磁性１成分現像剤を使用する現像方法は、色味が良好であることからフルカラー画像形成装置への応用が容易である等の多くの利点を有している。

非磁性１成分現像剤を利用した現像装置においては、磁気力により現像剤担持体にトナーを供給することができないので、現像剤担持体にトナーを供給するその他の手段が必要とされる。

このような非磁性１成分現像剤を使用する現像装置において、現像剤担持体にトナーを供給する手段として、現像剤担持体と非接触である、現像剤搬送部材としての供給ローラを用いる方法が提案されている（特許文献１参照）。

つまり、回転する現像剤担持体と、現像剤担持体に接触するシール部材と、シール部材よりも現像剤担持体の表面移動方向下流側で、現像剤担持体と所定の間隔を置いて対向すると共に、トナーと接触しながら現像剤担持体にトナーを供給する供給ローラと、シール部材を支持する保持部材と、保持部材に支持され、供給ローラの外周部に保持されているトナーを掻き取る掻取部材と、を有する。現像剤担持体、シール部材、保持部材、掻取部材及び供給ローラで囲まれる空間（収容部）は、そこに収容されたトナーを現像剤担持体上に供給するトナー供給部を形成している。従来、現像剤担持体としては、回転体の周長よりも僅かに長い周長を有し、回転体に外装されているベルトスリーブ若しくは金属スリーブ、又は弾性体ローラ等が用いられる。

斯かる構成の現像装置における現像剤担持体へのトナー供給方法は、次のようなものである。即ち、供給ローラの外周部に保持されたトナーが、供給ローラの回転に基づいて搬送され、掻取部材で掻き取られてトナー供給部に保持される。又、供給ローラの回転によってトナー供給部に収容されるトナー量が増し、その結果、そこでのトナー圧力（粉圧）が高く保たれる。この高いトナー圧力により、トナー供給部に収容されているトナーと接する現像剤担持体には必要量のトナーが供給される。

現像工程終了後（即ち、感光体との接触部又は対向部を通過した後）の現像剤担持体上に残留したトナーは、現像剤担持体とシール部材との隙間を通過し、再びトナー供給部に戻る。その後、新たなトナーの層が現像剤担持体上に形成される。

従来の現像装置においては、現像剤担持体へのトナー供給は、トナー供給部に収容されるトナーの圧力に依存していた。従って、所望の画像濃度を得るためには、供給ローラによる供給能力を上げて、多くのトナーをトナー供給部に供給するしかなかった。現像剤担持体にトナーが十分に供給されない場合、画像濃度の低下、白抜け、濃度むら等の画像不具合が発生する。

例えば、トナー供給部に供給するトナーの供給能力を上げるには、供給ローラの表面移動速度（周速度）を、現像剤担持体としての現像ローラの周速度より速くする方法が提案されている。供給ローラの周速度を現像ローラの周速度より速くするには、供給ローラの外径を現像ローラより大きくして、供給ローラの回転数を現像ローラの回転数と同等にする方法がある。又、供給ローラの外径が現像ローラの外径と同等以下場合には、供給ローラの周速度を現像ローラの周速度より速くするには、供給ローラの回転数を現像ローラの回転数より大きくしなければならない。

しかしながら、供給ローラの外径を大きくすることは、近年の現像装置の小型化に反することとなり、好ましくない。特に、カラー化を考慮した場合、例えばイエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの４色の現像装置を必要とすることから、画像形成装置全体が大型化し易い。

又、供給ローラの外径を小さくして回転数を大きくした場合には、機械的負荷が増え、高速回転の必要から駆動部分が大型化してしまうことになる。

更に、プリントスピードを速くした場合においては現像ローラの周速度も速まるため、供給ローラの周速度を速めるにも限界がある。

このように、従来の現像装置においては、所望の濃度を得るために供給ローラの供給能力を上げなければならず、小型化・高速化には不向きであった。
特開平３−４８８７７号公報

本発明の目的は、簡易な構成により、現像剤担持体への現像剤の供給能力を上げることのできる現像装置、及びこれを備えた画像形成装置を提供することである。

本発明のより詳細な目的の一つは、現像剤担持体への現像剤の供給が行われる現像剤供給部に現像剤を搬送する現像剤搬送部材の駆動速度を必要以上に上げることなく、所望の画像濃度を得ることのできる現像装置、及びこれを備えた画像形成装置を提供することである。

上記目的は本発明に係る現像装置及び画像形成装置にて達成される。要約すれば、本発明は、表面が移動可能な現像剤担持体と、前記現像剤担持体に非接触で対向配置された現像剤搬送部材と、前記現像剤担持体と前記現像剤搬送部材との最近接位置よりも前記現像剤担持体の表面移動方向上流において前記現像剤担持体に接触する弾性部材と、少なくとも前記現像剤担持体、前記弾性部材及び前記現像剤搬送部材によって囲まれ、前記現像剤担持体と前記現像剤搬送部材との対向部に現像剤を保持する現像剤供給部と、を有する現像装置において、前記弾性部材は、前記現像剤担持体と接触する第１の部分と、前記現像剤供給部に面する、前記第１の部分よりも硬度が高い第２の部分と、を有することを特徴とする現像装置である。

本発明の他の態様によると、転写材に現像剤による像を形成して出力する画像形成装置において、静電像が形成される像担持体と、前記静電像を現像するための上記本発明の現像装置と、を有することを特徴とする画像形成装置が提供される。

本発明によれば、簡易な構成により、現像剤担持体への現像剤の供給能力を上げることができる。又、本発明により得られる作用効果の一つとして、現像剤担持体への現像剤の供給が行われる現像剤供給部に現像剤を搬送する現像剤搬送部材の駆動速度を必要以上に上げることなく、所望の画像濃度が得られることが挙げられる。

以下、本発明に係る現像装置及び画像形成装置を図面に則して更に詳しく説明する。

実施例１
［画像形成装置］
先ず、図３を参照して、本発明に従って構成される現像装置を備える画像形成装置の全体構成及び動作について説明する。本実施例では、画像形成装置１００は、画像形成装置本体（装置本体）に対して通信可能に接続されたパーソナルコンピュータ、原稿読み取り装置等からの画像情報信号に従って、電子写真方式を利用して転写材（記録用紙、ＯＨＰシート、布等）に画像を形成して出力するレーザビームプリンタである。又、本実施例の画像形成装置１００は、非磁性１成分現像剤（トナー）を使用する現像装置１を備えている。

画像形成装置１００は、像担持体としてドラム型の感光体、即ち、感光ドラム２１を有する。感光ドラム２１は、図示矢印Ｚ方向に回転駆動される。回転する感光ドラム２１の表面は、帯電手段としての帯電ローラ２２によって所定の極性（本実施例では負極性）・電位に帯電される。帯電した感光ドラム２１の表面は、露光手段（画像書き込み手段）としてのレーザスキャナ２３によって画像情報信号に応じて走査露光される。これにより、感光ドラム２１上に静電像が形成される。感光ドラム２１に形成された静電像は、次いで、現像装置１によって現像剤のトナーが供給されて、可視像、即ち、トナー像として可視化される。

一方、感光ドラム２１上へのトナー像の形成とタイミングを合わせて、感光ドラム２１と転写手段としての転写ローラ２４とが対向する転写部Ｎに、図示しない転写材供給部から被転写体としての転写材Ｐが搬送されてくる。そして、感光ドラム２１上のトナー像は、転写ローラ２４の作用により転写材Ｐ上に転写される。この時、転写ローラ２４には、図示しない転写バイアス出力手段から、トナーの正規の帯電極性（本実施例では負極性）とは逆極性のバイアスが印加される。

トナー像が転写された転写材Ｐは、その後定着手段としての図示しない定着器に搬送される。転写材Ｐ上のトナーは、定着器によって加熱、加圧されることによって転写材Ｐに定着される。その後、転写材Ｐは、装置本体外に排出される。

又、トナー像の転写後に感光ドラム２１上に残留したトナーは、クリーニング手段としてのクリーニングブレード２５により除去されて、図示しない廃トナー容器に回収される。

［現像装置］
図１は、本実施例における現像装置１の概略断面を示す。本実施例では、現像装置１は、現像剤として非磁性１成分現像剤、即ち、トナーを用いる。現像装置１は、容器（現像容器枠体）２を有する。容器２は、トナーが収納されたトナー収納部２ａと、後述の現像剤担持体等の現像手段が配置された現像室２ｂとを有する。トナー収納部２ａ内には、現像剤攪拌搬送部材としての攪拌羽根３が配置されている。この現像剤搬送部材３の回転により、トナー収納部２ａ内のトナーは、現像室２ｂへと供給される。トナー収納部２ａと現像室２ｂとの間は、トナー搬送開口部２ｃによって連通していると共に、容器２の底面から上方に突出して形成された仕切壁２ｄによって仕切られている。これにより、現像室２ｂ内に、所望量のトナーを保持することができるようになっている。

容器２の現像室２ｂは、感光ドラム１と対向する部分が一部開口しており、その開口部２ｅから一部露出するように、現像剤担持体としての現像ローラ４が配置されている。現像ローラ４は、容器２に回転可能に支持されている。現像ローラ４は、感光ドラム２１に当接して配置される。感光ドラム２１は図示矢印Ｚ方向に回転可能であるのに対して、現像ローラ４は図示矢印Ａ方向に回転可能である。即ち、現像ローラ４と感光ドラム２１とは、接触部にてそれぞれの表面（外周部）の移動方向が順方向となるように回転する。

更に、現像室２ｂ内において、現像ローラ４の周囲には、現像剤搬送部材としての供給ローラ５と、現像剤規制部材としての現像ブレード６と、掻取部材７と、現像ローラ４に接触する弾性部材であるシール部材８とが配置されている。

シール部材８は、容器２の開口部２ｅの一方の縁部において容器２の底部に設けられた保持部材９に支持され、現像ローラ４に接触して配置されている。即ち、シール部材８は、現像ローラ４の表面移動方向において、現像ローラ４から感光ドラム２１にトナーを供給する現像領域よりも下流で、現像ローラ４と供給ローラ５との最近接位置よりも上流において現像ローラ４に接触して配置される。供給ローラ５は、現像ローラ４の表面移動方向において、シール部材８よりも下流（即ち、現像領域より下流）で、現像ローラ４と現像ブレード６との接触部よりも上流において、現像ローラ４に非接触で対向配置されている。供給ローラ５は、容器２に回転可能に支持されている。供給ローラ５は、図示矢印Ｂ方向に回転可能である。即ち、現像ローラ４と供給ローラ５とは、対向部でそれぞれの表面（外周部）の移動方向が逆方向になるように回転する。掻取部材７は、保持部材９の容器２の内部側の端面に取り付けられて、供給ローラ５に接触して配置されている。現像ブレード６は、現像ローラ４の表面移動方向において、現像ローラ４と供給ローラ５との最近接位置よりも下流（即ち、シール部材８よりも下流）において、現像ローラ４に接触して配置されている。

現像ローラ４へのトナーの供給は、次のようにして行われる。つまり、トナー収納部２ａ内のトナーが攪拌羽根３によって現像室２ｂに運ばれる。現像室２ｂに運ばれたトナーは、供給ローラ５の回転によって現像ローラ４の近傍に搬送される。この供給ローラ５によって搬送れるトナーは、掻取部材７によって供給ローラ５から掻き取られる。こうして供給ローラ５から掻き取られたトナーが、現像ローラ４に供給される。

斯かる構成により、本実施例の現像装置１では、現像ローラ４と、シール部材８と、掻取部材７と、供給ローラ５と、更には掻取部材７とによって囲まれた空間（収容部）が、現像ローラ４と供給ローラ５との間にトナーを保持するトナー供給部（現像剤供給部）Ｘを構成する。このトナー供給部Ｘにおいて、供給ローラ５の回転により現像ローラ４との対向部に搬送されたトナーが現像ローラ４に押し付けられて、現像ローラ４上にトナーが供給されるようになっている。

ここで、従来の現像装置では、供給ローラの供給能力を上げることで所望の画像濃度を得ていた。本実施例においては、供給ローラの供給能力を上げることなく、所望の画像濃度を得ることを一つの目的としている。以下、更に詳しく説明する。

（現像剤担持体）
現像剤担持体としての現像ローラ４は、トナーを担持して感光ドラム２１に搬送する。現像ローラ４は、感光ドラム２１に対して接触して配置され、図示矢印Ａ方向に回転する。本実施例では、現像ローラ４は、外径８ｍｍの円筒状中実金属棒（芯金）の外周に、弾性層を約４ｍｍ積層し、外径１６ｍｍとした弾性ローラである。弾性層としては、シリコーンゴム、ウレタンゴム、ブチルゴム、エピクロロヒドリンゴム、ニトリルブタジエンゴム、エチレンプロピレンジエンゴム（ＥＰＤＭ）等の一般的なゴムが使用可能である。

尚、現像ローラ４としては、弾性層自身を最表層としてもよいが、トナーに与える帯電性を考慮して、弾性層と異なる材料にて表層を形成してもよい。負帯電性トナーを用いる場合には、表層としてウレタン樹脂、ポリアミド樹脂、シリコーン樹脂等が使用可能である。又、正帯電性のトナーを用いる場合には、表層としてフッ素樹脂等が使用可能である。本実施例においては、現像ローラ４として、シリコーンゴムから成る弾性層に、表層としてウレタン樹脂を約２０μｍ塗工したローラを使用した。

現像ローラ４の表面粗さは、十点平均粗さＲｚ（ＪＩＳ Ｂ ０６０１）で２〜８μｍであることが好ましい。表面粗さＲｚが２μｍ未満では、現像ローラ４上に担持可能なトナー量が減少して、所望の濃度を得ることができなくなる虞がある。又、表面粗さＲｚが８μｍを超えると、現像ローラ４上に担持するトナー量が部分的に不均一になり易く、プリントした場合に濃度ムラとなる虞がある。尚、表面粗さの測定には、小坂研究所製の表面粗さ試験器「ＳＥ−３０Ｈ」を使用した。

又、現像ローラ４の電気抵抗値は、１．０×１０^３〜２．０×１０^７Ωの範囲であることが好ましい。現像ローラ４の電気抵抗値が１．０×１０^３Ω未満では、電圧がリークし易くなる。又、現像ローラ４の電気抵抗値が２．０×１０^７Ωを超えると、画像の濃度ムラが発生し易くなる。本実施例では、電気抵抗値が４．５×１０^４Ωの現像ローラ４を使用した。尚、現像ローラ４の電気抵抗値は、次のようにして測定した。つまり、外径３０ｍｍのステンレス円筒部材と現像ローラ４を接触対向させて、現像ローラ４の芯金とステンレス円筒部材の間に１００Ｖの直流電圧を印加した場合の電流値から、現像ローラ４の電気抵抗値を算出した。

又、現像ローラ４には、現像バイアス出力手段が接続されている。現像動作時には、この現像バイアス出力手段から現像ローラ４に印加される現像バイアスによる電界の作用で、現像ローラ４上のトナーは、静電像に応じて感光ドラム２１上に供給される。本実施例では、感光ドラム２１上の帯電電荷が露光により減衰した部分（明部）に感光ドラム２１の帯電極性と同極性（本実施例では負極性）に帯電したトナーを付着させる。

（現像剤規制部材）
現像剤規制部材としての現像ブレード６は、現像ローラ４上にコーティングされるトナー量を規制する。本実施例では、現像ブレード６は、板状の弾性体である金属薄板で形成される。現像ブレード６は、この金属薄板のバネ弾性を利用して、所定の当接圧にて現像ローラ４に接触される。金属薄板の材料としては、ステンレス鋼、リン青銅等が使用可能である。本実施例においては、現像ブレード６として、厚さ０．１ｍｍのリン青銅薄板を用いた。

（現像剤搬送部材）
現像剤搬送部材としての供給ローラ５は、現像ローラ４へトナーを搬送する。供給ローラ５は、現像ローラ４に非接触で対向配置され、図示矢印Ｂ方向に回転する。即ち、現像ローラ４と供給ローラ５とは、対向部でそれぞれの表面移動方向が逆方向になるように回転する。

本実施例では、供給ローラ５としては、外径１０ｍｍ、表面粗さＲｚ３．０μｍのアルミニウム棒を使用した。供給ローラ５は、現像ローラ４の軸方向（表面移動方向と交差する方向）における現像領域以上の範囲にわたりトナーを供給できるようになっている。

供給ローラ５は、トナー供給部Ｘにトナーを搬送できるならば、材料、形状は特に制限されるものではない。但し、表面粗さＲｚが１μｍ〜１０μｍであることが好ましい。表面粗さＲｚが１μｍ未満では、トナー搬送量が少なくなり易くなる。又、表面粗さＲｚが１０μｍを超えると、搬送にムラが生じ易くなる。

供給ローラ５の周速度（表面移動速度）は、現像ローラ４の周速度の６０〜２００％とするのが好ましい。この周速度比が６０％未満であると、所望量のトナーを搬送できなくなり、濃度が低い画像となる虞がある。又、この周速度比が２００％を超えると、機械的負荷が増え、駆動部分が大型化する虞がある。本実施例においては、現像ローラ４の周速度を１２０ｍｍ／ｓｅｃとし、供給ローラ５の周速度を８４ｍｍ／ｓｅｃ（現像ローラ４の周速度に対して７０％）とした。

（掻取部材）
板状の掻取部材７は、供給ローラ５によって搬送されたトナーを供給ローラ５から掻き取り、トナー供給部Ｘに収容させる役目を有する。本実施例では、掻取部材７としては、板状の弾性体である厚さ１００μｍのポリエチレンテレフタレートのフィルムを使用した。掻取部材７は、供給ローラ５の表面移動方向上流側に自由端を向けて、その端部で供給ローラ５に当接する。又、掻き取り部材７は、他端側が容器２の開口部２ｅの一方の縁部において容器２に設けられた保持部材９に支持される。掻取部材７は、現像装置１に設置した状態で、供給ローラ５の軸方向と略平行に、供給ローラ５上のトナー担持領域の略全域にわたり延在する長さを有する。

（シール部材）
シール部材８は、シール部材８の主要部を占め、主にトナーのシールを行うシール部（第１の部材）８ａと、このシール部８ａよりトナー供給部Ｘ側、即ち、現像ローラ４の表面移動方向下流側にある壁部（第２の部材）８ｂとを有する。シール部材８は、容器２の開口部２ｅの一方の縁部において容器２に設けられた保持部材９上に取り付けられている。

本実施例では、シール部８ａ及び壁部８ｂとして発泡弾性部材（以下「スポンジ」ともいう。）を用いた。より具体的には、本実施例では、シール部８ａとして、幅（現像装置１に設置した時の現像ローラ４の軸方向と直交する方向の幅）５ｍｍ、高さ（現像装置１に設置した時の現像ローラ４と保持部材９とのギャップ方向の高さ）３ｍｍの、断面矩形の連続発泡性のポリウレタンフォームを使用した。又、本実施例では、壁部８ｂとして、幅１ｍｍ、高さ３ｍｍの、断面矩形の連続発泡性のポリウレタンフォームを使用した。シール部材８のシール部８ａ及び壁部８ｂは、現像装置１に設置した状態で、現像ローラ４の軸方向と略平行に、現像ローラ４上のトナー担持領域の略全域にわたり延在する長さを有する。

シール部８ａと壁部８ｂとは接着されており、壁部８ｂがトナー供給部Ｘ側に向くように配置される。即ち、現像ローラ４の表面移動方向に沿う方向の上流側にシール部８ａが配置され、このシール部８ａの同方向下流側に壁部８ｂが配置される。

そして、本実施例では、壁部８ｂのゴム硬度は、シール部８ａよりも高く設定される。これにより、シール部材８の現像ローラ４と接触する面（第１の部分：以下「シール面」ともいう。）８Ａのゴム硬度よりも、トナー供給部Ｘ側の面（第２の部分：以下「トナー供給面」ともいう。）８Ｂのゴム硬度を高くする。

つまり、図２に示すように、掻取部材７、供給ローラ５、シール部材８の壁部８ｂ、現像ローラ４によって形成されるトナー供給部Ｘにおいては、破線矢印にて示すトナーの流路Ｔが形成される。このとき、供給ローラ５によって運ばれたトナーは、トナー供給部Ｘに押し込まれることになる。トナー供給部Ｘに押し込まれたトナーは、現像ローラ４に押しつけられ、これによって現像ローラ４にトナーが供給される。

そのため、シール部材８は、現像工程終了後の現像ローラ４上のトナーを現像室２ｂ内に戻すためにその表面と現像ローラ４との間でトナーを通過させると同時に、現像ローラ４にトナーを供給するためにトナー供給部Ｘのトナー圧力を高くすることが求められる。

従って、シール部材８のトナー供給部Ｘ側の面のゴム硬度は高いことが望ましい。この面の高いゴム硬度により、トナー供給部Ｘのトナー圧力を逃がすことなく、現像ローラ４にトナーを供給するためである。しかし、現像に寄与せず現像ローラ４上に残ったトナーを現像室２ｂ内に回収するためには、シール部材８の現像ローラ４と接触する面のゴム硬度は高くすることはできない。この面のゴム硬度を高くした場合には、シール部材８のスポンジにより、現像ローラ４上の現像残トナーが掻き取られて、トナー供給部Ｘに現像工程終了後の現像ローラ４上のトナーが入ることができないからである。

そこで、本実施例においては、シール部材８を、異なるゴム硬度のスポンジから成るシール部８ａと壁部８ｂとで構成し、現像ローラ４と接触する面（シール面）８Ａのゴム硬度よりも、トナー供給部Ｘ側の面（トナー供給面）８Ｂのゴム硬度を高くする。これによって、現像工程終了後の現像ローラ４上のトナーの回収と、現像ローラ４へのトナー供給のためのトナー供給部Ｘにおける高いトナー圧力とを両立することが可能となる。

この結果、トナー供給部Ｘでのトナー圧力を高めることができるため、必要以上に供給ローラ５の周速度を高くすることなく、所望の画像濃度を得ることが可能となる。

尚、本明細書において、ゴム硬度はＪＩＳ−Ａ硬度として示し、高分子計器社製ＭＤ−１硬度計（Ａ型）にて測定した。本実施例では、シール部材８のシール部８ａ、壁部８ｂのゴム硬度は、それぞれ４０度、７２度とした。シール部８ａ、より詳細にはシール面８Ａのゴム硬度は、１５〜５５度であることが好ましい。シール部８ａのゴム硬度が１５度未満では、放置により永久変形し易くなるため、トナーをシールし難くなる。又、シール部８ａのゴム硬度が５５度を超えると、現像ローラ４上のトナーが剥ぎ取られ易くなる。一方、壁部８ｂ、より詳細にはトナー供給面８Ｂのゴム硬度は、６０〜９５度であることが好ましい。壁部８ｂのゴム硬度が６０度未満では、所望の濃度が得られ難くなる。又、壁部８ｂのゴム硬度が９５度を超えると、現像ローラ４の振れ等によりスポンジのつぶし量が変化した場合に、スポンジが追随し難くなる。

シール部８ａ及び壁部８ｂの材料としては、ウレタンフォームに限定されるものでなく、シリコーンゴムやエチレンプロピレンジエンゴム（ＥＰＤＭゴム）等の一般的なゴムを発泡させたものなどを使用してもよい。例えば、発泡弾性体の硬度は、材料、或いは後述するように発泡径、発泡密度を変えることで変更することができる。尚、接合されてシール部材８を構成するシール部８ａと壁部８ｂとは、環境変動による変形、剥離等の防止の観点などからは、同一の材料で形成するのが好ましい。

又、本実施例においては、壁部８ｂとして連続発泡性のスポンジを用いたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、独立発泡性のスポンジを使用することも可能である。壁部８ｂを独立発泡性のスポンジにした場合には、発泡の連通がないため空気の流出がない。その結果、壁部８ｂとして連続発泡性のスポンジを用いる場合よりも、更にトナー圧力を高めることができる。又、シール部８ａについても、連続発泡性のスポンジに限定されるものではなく、独立発泡性のスポンジを使用することも可能である。

（現像装置の動作）
続いて、この現像装置１の動作について説明する。本実施例では、現像ローラ４と供給ローラ５とのギャップは１．０ｍｍであり、供給ローラ５の周速度は現像ローラ４の周速度に対して７０％とされている。攪拌羽根３の回転によってトナー収納部２ａから現像室２ｂへとトナーが供給される。このトナーは、次いで供給ローラ５の矢印Ｂ方向の回転によって搬送される。供給ローラ５によって搬送されたトナーは、掻取部材７により供給ローラ５の表面から掻き取られる。このトナーは、現像ローラ４と、シール部材８と、供給ローラ５と、更には掻取部材７とで閉じられた（囲まれた）空間、即ち、トナー供給部Ｘ内に収まる。こうして、供給ローラ５により次々と搬送されるトナーにより、トナー供給部Ｘ中のトナーの圧力が高まる。

ここで、トナー供給部Ｘを形成するシール部材８の壁部８ｂのゴム硬度がシール部８ａよりも高められていることで、トナー供給部Ｘにおいて圧力が分散せずに高いトナー圧力を保持できる。このように、高いトナー圧力で現像ローラ４側にトナーを押しつけることができるため、現像ローラ４に付着させ得るトナー量が多くなる。

現像ローラ４に押しつけられたトナーは、現像ローラ４の矢印Ａ方向の回転により、現像ローラ４と現像ブレード６との間を通過する。この時、現像ローラ４上のトナーは、現像ブレード６でその量が規制されて薄層状にされると共に、摩擦帯電電荷が付与される。トナー供給部Ｘにおいてトナーは現像ローラ４に高い圧力で押しつけられているため、トナーに対して充分に帯電付与することができると共に、現像ローラ４上に多くのトナーを担持させることが可能となる。その結果、感光ドラム２１に多くのトナーを供給することができるため、必要以上に供給ローラ５の周速度を上げることなく、所望の画像濃度を満足することが可能となる。

本実施例の画像装置１００においてシール部材８の構成を種々変更し、１０００枚の画像出力耐久試験を行った。２５０枚ごとに、べた画像（最高濃度レベルの画像）を出力し、画像濃度を測定した。結果を表１に示す。

表１に示すように、本実施例によれば、必要以上に供給ローラ５の周速度を高くすることなく、所望の画像濃度を得ることができる。又、シール部８ａのゴム硬度は、１５〜５５度、又、壁部８ｂのゴム硬度は、６０〜９５度であることが好ましいことが分かる。

以上説明したように、本実施例によれば、シール部材８を、異なるゴム硬度のスポンジから成るシール部８ａと壁部８ｂとで構成し、現像ローラ４と接触する面（シール面）８Ａのゴム硬度よりも、トナー供給部Ｘ側の面（トナー供給面）８Ｂのゴム硬度を高くする。これによって、現像工程終了後の現像ローラ４上のトナーの回収と、現像ローラ４へのトナー供給のためのトナー供給部Ｘの高いトナー圧力とを両立することが可能である。その結果、供給ローラ５の周速度を必要以上に上げることなく、所望の画像濃度を得ることが可能となる。即ち、本実施例によれば、簡易な構成により、現像ローラ４へのトナーの供給能力を上げることができる。

実施例２
次に、本発明の他の実施例について説明する。本実施例の現像装置及び画像形成装置の基本的構成及び動作は、実施例１のものと同じである。従って、実施例１のものと実質的に同一又は相当する機能、構成を有する要素には同一の符号を付して、詳しい説明は省略する。

実施例１においては、シール部材８のシール部８ａと壁部８ｂとを別部材で構成した。これに対して、本実施例においては、スポンジの成型時に容器（金型）との境界にできるスキン層を利用して、シール部材８のトナー供給部Ｘ側の面（トナー供給面）８Ａのゴム硬度を高くする。

更に説明すると、本実施例では、シール部材８は、全体としては実施例１と同様に、連続発泡性のポリウレタンフォームにて作製されたシール部（第１の領域）８ａと壁部（第２の領域）８ｂとを有する。ここで、本実施例では、シール部８ａと壁部８ｂは一体で成型される。シール部材８を一体で成型することで、異なるゴム硬度の面を有するシール部材８を安価に作製することが可能となる。

即ち、図４を参照して説明すると、本実施例のシール部材８は、金型容器内でポリオールとイソシアネートを混合させて、金型中で発泡させたウレタンフォームである。例えば、直方体の金型を用いれば、その金型形状の内面に沿ってスキン層Ｓｋが構成される。この発泡したウレタンを、例えば図４に示すように上下に分割することで、スポンジの内部の発泡部分Ｓｐを表面に出すことが可能である。そして、この発泡部分Ｓｐをシール部８ａのシール面８Ａとして用い、この発泡部分Ｓｐとは異なる面としてスキン層Ｓｋを有する面を壁部８ｂ（トナー供給面８Ｂ）として用いることが可能である。

ここで、壁部８ｂを構成するスキン層Ｓｋの厚さは、５０μｍ以上であることが好ましい。スキン層Ｓｋが５０μｍ未満では、トナー供給部Ｘにおいてトナー圧力を高めるためのゴム硬度が得られ難くなる。但し、スキン層Ｓｋが５０μｍ未満であっても、例えば、スキン層Ｓｋの補強剤として更にウレタン樹脂やアクリル樹脂等の樹脂を塗工して、スキン層Ｓｋのゴム硬度を高めることも可能である。

本実施例では、シール部８ａのゴム硬度を５０度、壁部９ｂのゴム硬度を６３度とした。実施例１と同様の評価を行った結果、必要以上に供給ローラ５の周速度を上げることなく、所望の画像濃度を得ることができた。

以上説明したように、本実施例によれば、シール部材８をスポンジにて一体で成型し、該スポンジを金型で成型する際に金型で形成されるスキン層Ｓｋを壁部８ｂ（トナー供給面８Ｂ）として利用する。又、成型されたスポンジの切断面をシール部８ａのシール面８Ａとして利用する。これにより、シール部材８の現像ローラ４と接触する面（シール面）８Ａと、トナー供給部Ｘ側の面（トナー供給面）８Ｂとを異なるゴム硬度のスポンジで構成し、シール面８Ａのゴム硬度よりもトナー供給面８Ｂのゴム硬度を高くすることができる。従って、実施例１と同様に、現像工程終了後の現像ローラ４上のトナーの回収と、現像ローラ４へのトナー供給のためのトナー供給部Ｘの高いトナー圧力とを両立することが可能である。その結果、供給ローラ５の周速度を必要以上に上げることなく、所望の画像濃度を得ることが可能となる。更に、本実施例では、シール部材８を一体で成型することで、異なるゴム硬度の面を有するシール部材８を安価に作製することが可能となる。

実施例３
次に、本発明の更に他の実施例について説明する。本実施例の現像装置及び画像形成装置の基本的構成及び動作は、実施例１のものと同じである。従って、実施例１のものと実質的に同一又は相当する機能、構成を有する要素には同一の符号を付して、詳しい説明は省略する。

実施例２においては、スポンジの成型時に容器（金型）との境界にできるスキン層を利用して、シール部材８のトナー供給面８Ｂのゴム硬度を、シール面８Ａよりも高くした。これに対して、本実施例においては、スポンジの成型においてスポンジの発泡径（平均気泡径）を変えることで、シール部８ａよりも壁部８ｂのゴム硬度を高くする。

更に説明すると、本実施例では、シール部材８は、全体としては実施例１と同様に、連続発泡性のポリウレタンフォームにて作製されたシール部（第１の領域）８ａと壁部（第２の領域）８ｂとを有する。ここで、本実施例では、シール部８ａと壁部８ｂは一体で成型される。シール部材８を一体で成型することで、異なるゴム硬度の面を有するシール部材を安価に作製することが可能となる。

本実施例では、次のような方法でシール部材８を製造した。この方法では、導電材を分散させた低硬度の発泡体を、平均気泡径の異なる発泡層を複数重ねる方法で製造する。

図５を参照して説明すると、発泡剤やカーボンブラック等の導電材の配合剤を一様に分散させた未加硫・未発泡の最下層のウレタンゴム層を形成する。これを、立方体型金型の成型キャビネット内にセットして加熱する。これにより、未加硫・未発泡のゴム層を加硫・発泡させると共に、成型キャビネット内で金型どおりに、導電性のスポンジ層Ｌ１を成型する。発泡によって発生した気体は、発泡によって形成された連通した気泡を通って金型の側面から排出される。

次いで、下層よりも平均気泡径の大きい上層を構成する未加硫・未発泡のゴム層を、最下層のスポンジ層Ｌ１の上に形成し、成形キャビネット内で加熱してスポンジ層Ｌ２を成形する。スポンジの表面を研磨等することで、異なる発泡径を有するスポンジの表面を得ることが可能となる。

シール部８ａ、壁部８ｂをそれぞれ形成する、発泡体の各層Ｌ１、Ｌ２は、同一の材料（ゴム材料）で形成するのが好ましい。つまり、画像形成動作を行う環境条件が通常の室内の条件と極端に異なる場合（例えば低温高湿のような条件等）には、ゴム材料が違うと、熱膨張率・吸湿性が異なることになる。このため、ゴム材料が違うと、変形や層剥離などの問題が発生する可能性が考えられる。

上記の製造方法以外にも、上下若しくは左右方向に発泡剤の分量を変化させた未加硫・未発泡のゴム層を金型中に形成し、一度の加熱だけで加硫を行う方法もある。

スポンジ層Ｌ１、Ｌ２を形成する材料は、使用する用途に応じて選択すべきである。弾性（スポンジ）層として一般的に使用される材料としては、ウレンタゴム、シリコーンゴム、ＥＰＤＭゴム、アクリルゴム、ニトリルゴム、ヒドリンゴム及びフッ素ゴムなどが挙げられるが、特に特定されるものではない。

発泡剤としては一般的に炭酸水素ナトリウム、炭酸ナトリウム、炭酸アンモニウムなどの無機発泡剤や、ニトロソ化合物、アゾ化合物、スルホニルヒドラジド化合物などの有機発泡剤があげられるが、特に特定されるものではない。

又、電気抵抗調整等のために導電剤を混合することが可能である。導電剤は電子導電剤とイオン導電剤に大別できる。電子導電剤としては、カーボンブラックや金属酸化物などが挙げられ、イオン導電剤としては、第４級アンモニウム塩や脂肪族アルコールサルフェート塩などが挙げられるが、特に特定されるものではない。

スポンジの平均気泡径は、発泡体を薄くスライスした試料表面に存在する気泡を１００個抽出し、光学若しくは電子顕微鏡で各々の気泡径を測定し、１００個の気泡径の平均値とした。

シール部８ａの平均気泡径は、連続気泡のものであれば、１００〜５００μｍであることが好ましい。この平均気泡径が１００μｍ未満では、ゴム硬度が高くなりすぎる虞がある。又、この平均気泡径が５００μｍを超えると、当接ムラによりトナーが吹き出す場合がある。一方、壁部８ｂの平均気泡径は、５０〜７００μｍであることが好ましい。この平均気泡径が５０μｍ未満では、製造が難しくなる。又、この平均気泡径が７００μｍ以上となると、長手方向による圧力のムラが画像に濃度差として発生する虞ががある。

本実施例の画像形成装置１００においてシール部材８の構成を種々変更し、実施例１において説明したのと同様の評価を行った。結果を表２に示す。

表２に示すように、本実施例の構成においても、必要以上に供給ローラ５の周速度を高くすることなく、所望の画像濃度を得ることが可能である。

以上説明したように、本実施例によれば、シール部材８を、異なる発泡径のスポンジから成るシール部８ａと壁部８ｂとで構成し、現像ローラ４と接触する面（シール面）８Ａのゴム硬度よりも、トナー供給部Ｘ側の面（トナー供給面）８Ｂのゴム硬度を高くする。これによって、実施例１と同様に、現像工程終了後の現像ローラ４上のトナーの回収と、現像ローラ４へのトナー供給のためのトナー供給部Ｘの高いトナー圧力とを両立することが可能である。その結果、供給ローラ５の周速度を必要以上に上げることなく、所望の画像濃度を得ることが可能となる。更に、本実施例では、シール部材８を一体で成型することで、異なるゴム硬度の面を有するシール部材８を安価に作製することが可能となる。

尚、本実施例においては、発泡径を変更することによりゴム硬度を変更していたが、本発明はこれに限定されるものではなく、発泡密度を変更することによっても同様の効果が得られる。

以上、本発明を具体的な実施例に則して説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではないことを理解されたい。

例えば、上記各実施例では、現像装置１が感光ドラム２１と現像ローラ４とが接触する接触現像方式を用いるものとして説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではなく、感光ドラム２１と現像ローラ４とが非接触である非接触現像方式を用いた現像装置においても等しく適用することができる。

又、上記各実施例では、掻取部材７として板状部材を用いたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、シール部材８の一部を供給ローラ５に当接させて、供給ローラ５からトナーを掻き取るようにしてもよい。この場合、トナー供給部Ｘは、現像ローラ４と、シール部材８と、供給ローラ５とで囲まれた空間に形成される。

又、本発明は、複数の像担持体に対してそれぞれ現像装置が対応して設けられるか、或いは単一の像担持体に対して複数の現像装置が設けられて、例えばフルカラー画像の形成が可能なカラー画像形成装置においても等しく適用することができる。複数種類（色）のトナー像を像担持体上で直接重ね合わせたり、転写材上に順次に転写することで転写材上で直接重ね合わせたり、又は中間転写体上で重ね合わせた後に転写材に転写したりすることにより、フルカラー画像等を出力することのできる画像形成装置が斯界にて周知である。

更に、本発明に係る現像装置は、画像形成装置本体（装置本体）に対して着脱可能なカートリッジとされていてもよい。カートリッジには、現像装置が単独で装置本体に対して着脱可能とされた現像カートリッジがある。又、カートリッジには、現像装置の他に、少なくとも感光体が枠体によって一体的にカートリッジ化されたプロセスカートリッジがある。プロセスカートリッジは更に、帯電手段、クリーニング手段のうち少なくとも１つを有していてよい。このような装置本体に対して着脱可能なカートリッジは、装置本体が備える装着ガイド、位置決め部材等の装着手段を介して装置本体に取り外し可能に装着される。

本発明に係る現像装置の一実施例の概略断面図である。 図１の現像装置におけるトナー供給部近傍の拡大断面図である。 本発明に係る画像形成装置の一実施例の要部概略構成図である。 本発明に従って構成されるシール部材の一実施例の作製方法を説明するための模式図である。 本発明に従って構成されるシール部材の一実施例の作製方法を説明するための模式図である。

符号の説明

１ 現像装置
２ 容器（現像容器枠体）
３ 攪拌羽根（現像剤攪拌搬送部材）
４ 現像ローラ（現像剤担持体）
５ 供給ローラ（現像剤搬送部材）
６ 現像ブレード（現像剤規制部材）
７ 掻取壁部材
８ シール部材（弾性部材）
９ 保持部材
２１ 感光ドラム（像担持体）
１００ 画像形成装置

Claims (11)

1. 表面が移動可能な現像剤担持体と、前記現像剤担持体に非接触で対向配置された現像剤搬送部材と、前記現像剤担持体と前記現像剤搬送部材との最近接位置よりも前記現像剤担持体の表面移動方向上流において前記現像剤担持体に接触する弾性部材と、少なくとも前記現像剤担持体、前記弾性部材及び前記現像剤搬送部材によって囲まれ、前記現像剤担持体と前記現像剤搬送部材との対向部に現像剤を保持する現像剤供給部と、を有する現像装置において、
   前記弾性部材は、前記現像剤担持体と接触する第１の部分と、前記現像剤供給部に面する、前記第１の部分よりも硬度が高い第２の部分と、を有することを特徴とする現像装置。
2. 前記弾性部材は、それぞれ個別の部材である、前記第１の部分を有する第１の部材と、前記第２の部分を有する第２の部材と、が接合されて形成されることを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
3. 前記第１の部材及び第２の部材は発泡弾性部材であり、前記第１の部材の硬度よりも前記第２の部材の硬度が高いことを特徴とする請求項２に記載の現像装置。
4. 前記第１の部材と前記第２の部材とで、発泡径又は発泡密度が異なることを特徴とする請求項３に記載の現像装置。
5. 前記第１の部材と前記第２の部材とは、同一の材料で形成されることを特徴とする請求項２〜４のいずれかの項に記載の現像装置。
6. 前記弾性部材は、前記第１の部分を有する第１の領域と、前記第２の部分を有する第２の領域とが一体的に形成されることを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
7. 前記第１の領域及び第２の領域は発泡弾性部材により形成されており、前記第１の部分は該発泡弾性部材の発泡部分で形成され、前記第２の部分は該発泡弾性部材のスキン層で形成されることを特徴とする請求項６に記載の現像装置。
8. 前記第１の領域及び第２の領域は発泡弾性部材により形成されており、前記第１の領域と前記第２の領域とで、発泡径又は発泡密度が異なることを特徴とする請求項６に記載の現像装置。
9. 前記第１の領域と前記第２の領域とは、同一の材料で形成されることを特徴とする請求項６〜８のいずれかの項に記載の現像装置。
10. 前記第１の部分の硬度は、ＪＩＳ−Ａ硬度で１５〜５５度、前記第２の部分の硬度は、ＪＩＳ−Ａ硬度で６０〜９５度であることを特徴とする請求項１〜９のいずれかの項に記載の現像装置。
11. 転写材に現像剤による像を形成して出力する画像形成装置において、静電像が形成される像担持体と、前記静電像を現像するための請求項１〜１０のいずれかの項に記載の現像装置と、を有することを特徴とする画像形成装置。

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