JP2020079903A - 現像装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】現像室よりも下方に配置された収容室から現像室に現像剤を搬送するよう構成された現像装置を用いた場合に、簡易な構成で現像室と収容室との間で現像剤を循環させつつ、高画質化が可能な現像装置を提供する。【解決手段】使用時の姿勢において、トナー供給ローラ２０の長手方向に沿って見たとき、現像室１８ｂの内部空間には、仕切壁部３０とトナー供給ローラ２０の間に位置し、仕切壁部３０とトナー供給ローラ２０の間隔が最も狭くなる狭小部を始点として、トナー供給ローラ２０の回転方向の下流側に向かうほど、面積が拡大する第１の空間と、仕切壁部３０とトナー供給ローラ２０の間に位置し、狭小部を始点として、トナー供給ローラ２０の回転方向の上流側に向かうほど、面積が拡大する第２の空間と、が含まれており、開口部３０ｄの下端の位置は、トナー供給ローラ２０の下端の位置よりも上方にある。【選択図】図２

Description

本発明は、電子写真方式を用いて記録材上に画像を形成する画像形成装置に関し、特に画像形成装置に適用される現像装置、及びプロセスカートリッジに関するものである。

プリンタや複写機などの画像形成装置の装置構成として、感光体を、感光体からトナー像が転写される被転写体としての中間転写体の下方、又は被転写体としての記録材を搬送する記録材担持体の下方に配置したものがある（特許文献３参照）。感光体を中間転写体や記録材担持体の下方に配置する場合、画像形成装置本体内において中間転写体や記録材担持体を間に挟む態様で、例えば、定着装置と、現像装置（或いは、露光装置）とを離れた位置に配置することができる。そのため、現像装置（或いは、露光装置）が定着装置の熱の影響を受け難いなどの利点がある。
一方、上述のように感光体を中間転写体又は記録材担持体の下方に配置する構成においては、現像装置が、現像剤収容部から重力に反して現像ローラ（現像剤担持体）や供給ローラ（供給部材）へ現像剤を供給する必要が生じる装置構成となることがある。そこで、特許文献１において、供給部材へ現像剤を供給する手段として供給部材の下側に受けシートを接触させる方法が開示されている。この方法によると、この受けシートによって、供給部材に付着した現像剤が重力によって落下するのを防ぐことにより、現像剤担持体に供給できる現像剤が減少せず、ベタ画像の濃度低下が抑制される。
また、特許文献２では、現像剤収容部の上方に位置する現像室内において、供給部材の下方に搬送部材を設け、搬送部材によって現像剤を供給部材の下面へ搬送するとともに現像室でのトナー凝集を抑制する方法が開示されている。
また、特許文献３では、現像剤収容部の上方に位置する現像室内において、供給部材表面と現像剤担持体の表面が同一方向で、且つ上方から下方に向けて移動する構成とし、現像室から収容室に現像剤を循環させてトナー凝集を抑制する方法が開示されている。

特開２００３−１７３０８３号公報 特開２００９−２２２９３１号公報 特開２０１３−２２８５８４号公報

しかしながら、特許文献１のような現像剤の供給方法では、印字率の低い画像を連続して出力した場合、供給部材と受けシートの間で現像剤が滞留して凝集し、濃度ムラ等の画質低下が発生する場合がある。
特許文献２のような構成においては、現像室内において供給部材の他に搬送部材が追加部材として必要であり、装置構成が複雑化する懸念がある。また、現像室内での搬送部材との摩擦が現像剤を劣化させる要因となる懸念がある。また、印字率が高い画像を連続して出力した場合に、濃度低下や濃度ムラ等の画質低下が発生する場合があった。
特許文献３のような構成においては、供給部材表面の回転方向が現像剤担持体表面と同一方向であるため、現像後に現像剤担持体上に残った現像剤に対する機械的剥ぎ取り力が弱くなり、ゴースト画像が発生する場合がある。

本発明の目的は、現像室よりも下方に配置された収容室から現像室に現像剤を搬送するよう構成された現像装置を用いた場合に、簡易な構成で現像室と収容室との間で現像剤を
循環させつつ、高画質化が可能な現像装置を提供するである。

上記目的を達成するため、本発明の現像装置は、
現像剤を担持し、回転可能な現像剤担持体と、
前記現像剤担持体に現像剤を供給する供給部材であって、前記現像剤担持体との間にニップ部を形成するとともに、使用時の姿勢において前記ニップ部における前記供給部材の表面が、重力方向の下方から上方へ向かう方向に沿って移動し、且つ、前記現像剤担持体とは同じ回転方向に回転可能な供給部材と、
前記現像剤担持体に当接することによって前記現像剤担持体に担持される現像剤の量を規制する規制部材と、
前記現像剤担持体、前記供給部材及び前記規制部材が配置される現像室と、使用時の姿勢において前記現像室の下方に位置し前記現像室へ供給される現像剤を収容する収容室と、前記収容室と前記現像室を連通する開口部を備える仕切壁部と、を有する枠体と、
を備える現像装置であって、
使用時の姿勢において、前記供給部材の長手方向に沿って見たとき、前記現像室の内部空間には、
前記仕切壁部と前記供給部材の間に位置し、前記仕切壁部と前記供給部材の間隔が最も狭くなる狭小部を始点として、前記供給部材の前記回転方向の下流側に向かうほど、面積が拡大する第１の空間と、
前記仕切壁部と前記供給部材の間に位置し、前記狭小部を始点として、前記供給部材の前記回転方向の上流側に向かうほど、面積が拡大する第２の空間と、が含まれており、
前記開口部の下端の位置は、前記供給部材の下端の位置よりも上方にあることを特徴とする。
上記目的を達成するため、本発明のプロセスカートリッジは、
画像形成装置の装置本体に着脱可能なプロセスカートリッジであって、
潜像が形成される像担持体と、
本発明の現像装置と、
を備えることを特徴とする。
上記目的を達成するため、本発明の画像形成装置は、
記録材に画像を形成する画像形成装置であって、
潜像が形成される像担持体と、
本発明の現像装置と、
を備えることを特徴とする。

本発明によれば、現像室よりも下方に配置された収容室から現像室に現像剤を搬送するよう構成された現像装置を用いた場合に、簡易な構成で現像室と収容室との間で現像剤を循環させつつ、高画質化が可能な現像装置を提供することができる。

本発明の実施例に係る画像形成装置の概略構成断面図 本発明の実施例に係るプロセスカートリッジの概略構成断面図 本発明の実施例に係るプロセスカートリッジの配置構成の説明図 本発明の実施例に係る現像装置内のトナーの動きを表した概略図 本発明の他の実施例に係るプロセスカートリッジの概略構成断面図 比較例のプロセスカートリッジの概略構成断面図 本発明の実施例の変形例に係るプロセスカートリッジの概略構成断面図

以下に図面を参照して、この発明を実施するための形態を、実施例に基づいて例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状それらの相対配置などは、発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものである。すなわち、この発明の範囲を以下の実施の形態に限定する趣旨のものではない。

［実施例１］
［画像形成装置の全体構成］
先ず、本発明に係る電子写真画像形成装置（画像形成装置）の全体構成について説明する。図１は、本実施例の画像形成装置１００の概略断面図である。本発明が適用可能な画像形成装置としては、電子写真方式を利用した複写機、プリンタなどが挙げられ、ここではレーザプリンタに適用した場合について説明する。本実施例の画像形成装置１００は、インライン方式、中間転写方式を採用したフルカラーレーザープリンタである。画像形成装置１００は、画像情報に従って、記録材（例えば、記録用紙、プラスチックシート、布など）にフルカラー画像を形成することができる。画像情報は、画像形成装置本体１００Ａに接続された画像読み取り装置、或いは、画像形成装置本体１００Ａに通信可能に接続されたパーンナルコンピュータ等のホスト機器から、画像形成装置本体１００Ａに入力される。

画像形成装置１００は、複数の画像形成部として、それぞれイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色の画像を形成するための第１、第２、第３、第４の画像形成部ＳＹ、ＳＭ、ＳＣ、ＳＫを有する。本実施例では、第１〜第４の画像形成部ＳＹ、ＳＭ、ＳＣ、ＳＫは、鉛直方向と交差する方向に一列に配置されている。
尚、本実施例では、第１〜第４の画像形成部ＳＹ、ＳＭ、ＳＣ、ＳＫの構成及び動作は、形成する画像の色が異なることを除いて実質的に同じである。従って、以下、特に区別を要しない場合は、いずれかの色用に設けられた要素であることを表すために符号に与えた添え字Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋは省略して、総括的に説明する。

本実施例では、画像形成装置１００は、複数の像担持体として、鉛直方向と交差する方向に並設された４個のドラム型の電子写真感光体、即ち、感光体ドラム１を有する。感光体ドラム１は、図示しない駆動手段（駆動源）により図示矢印Ａ方向（時計方向）に回転駆動される。感光体ドラム１の周囲には、感光体ドラム１の表面を均―に帯電する帯電手段としての帯電ローラ２、画像情報に基づきレーザーを照射して感光体ドラム１上に静電像（静電潜像）を形成する露光手段としてのスキャナユニット（露光装置）３が配置されている。また、感光体ドラム１の周囲には、静電像をトナー像として現像する現像手段としての現像ユニット（現像装置）４、転写後の感光体ドラム１の表面に残ったトナー（転写残トナー）を除去するクリーニング手段としてのクリーニング部材６が配置されている。更に、４個の感光体ドラム１に対向して、感光体ドラム１上のトナー像を記録材１２に転写するための中間転写体としての中間転写ベルト５が配置されている。

尚、本実施例では、現像ユニット４は、現像剤として非磁性一成分現像剤のトナーを用いる。また、本実施例では、現像ユニット４は、現像剤担持体としての現像ローラ（後述）を感光体ドラム１に対して接触させて反転現像を行うものである。即ち、本実施例では、現像ユニット４は、感光体ドラム１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、感光体ドラム１上の露光により電荷が減衰した部分（画像部、露光部）に付着させることで静電像を現像する。

本実施例では、感光体ドラム１と、感光体ドラム１に作用するプロセス手段としての帯電ローラ２、現像ユニット４及びクリーニング部材６とは、一体化され、即ち、一体的にカートリッジ化されて、プロセスカートリッジ７を形成している。プロセスカートリッジ
７は、画像形成装置本体１００Ａに設けられた装着ガイド、位置決め部材などの装着手段を介して、画像形成装置１００に着脱可能となっている。本実施例では、各色用のプロセスカートリッジ７は、全て同一形状を有しており、各色用のプロセスカートリッジ７内には、それぞれイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色のトナーが収容されている。

中間転写体としての無端状のベルトで形成された中間転写ベルト５は、全ての感光体ドラム１に当接し、図示矢印Ｂ方向（反時計方向）に循環移動（回転）する。中間転写ベルト５は、複数の支持部材として、駆動ローラ５１、二次転写対向ローラ５２、従動ローラ５３に掛け渡されている。

中間転写ベルト５の内周面側には、各感光体ドラム１に対向するように、一次転写手段としての、４個の一次転写ローラ８が並設されている。一次転写ローラ８は、中間転写ベルト５を感光体ドラム１に向けて押圧し、中間転写ベルト５と感光体ドラム１とが当接する一次転写部Ｎ１を形成する。そして、一次転写ローラ８に、図示しない一次転写バイアス印加手段としての一次転写バイアス電源（高圧電源）から、トナーの正規の帯電極性とは逆極性のバイアスが印加される。これによって、感光体ドラム１上のトナー像が中間転写ベルト５上に転写（一次転写）される。

また、中間転写ベルト５の外周面側において二次転写対向ローラ５２に対向する位置には、二次転写手段としての二次転写ローラ９が配置されている。二次転写ローラ９は、中間転写ベルト５を介して二次転写対向ローラ５２に圧接し、中間転写ベルト５と二次転写ローラ９とが当接する二次転写部Ｎ２を形成する。そして、二次転写ローラ９に、図示しない二次転写バイアス印加手段としての二次転写バイアス電源（高圧電源）から、トナーの正規の帯電極性とは逆極性のバイアスが印加される。これによって、中間転写ベルト５上のトナー像が記録材１２に転写（二次転写）される。

更に説明すれば、画像形成時には、先ず、感光体ドラム１の表面が帯電ローラ２によって一様に帯電される。次いで、スキャナユニット３から発された画像情報に応じたレーザー光によって、帯電した感光体ドラム１の表面が走査露光され、感光体ドラム１上に画像情報に従った静電像が形成される。次いで、感光体ドラム１上に形成された静電像は、現像ユニット４によってトナー像として現像される。感光体ドラム１上に形成されたトナー像は、一次転写ローラ８の作用によって中間転写ベルト５上に転写（一次転写）される。

例えば、フルカラー画像の形成時には、上述のプロセスが、第１〜第４の画像形成部ＳＹ、ＳＭ、ＳＣ、ＳＫにおいて順次に行われ、中間転写ベルト５上に各色のトナー像が次に重ね合わせて一次転写される。
その後、中間転写ベルト５の移動と同期が取られて記録材１２が二次転写部Ｎ２へと搬送される。中間転写ベルト５上の４色トナー像は、記録材１２を介して中間転写ベルト５に当接している二次転写ローラ９の作用によって、一括して記録材１２上に二次転写される。

トナー像が転写された記録材１２は、定着手段としての定着装置１０に搬送される。定着装置１０において記録材１２に熱及び圧力を加えられることで、記録材１２にトナー像が定着される。トナー像が定着された記録材１２は、定着装置１０からさらに下流に搬送され、機外に排紙される。

また、一次転写工程後に感光体ドラム１上に残留した一次転写残トナーは、クリーニング部材６によって除去、回収される。また、二次転写工程後に中間転写ベルト５上に残留した二次転写残トナーは、中間転写ベルトクリーニング装置１１によって清掃される。

尚、画像形成装置１００は、所望の一つの画像形成部のみを用いて、又は、幾つか（全てではない）の画像形成部のみを用いて、単色又はマルチカラーの画像を形成することもできるようになっている。

［プロセスカートリッジの構成］
次に、本実施例の画像形成装置１００に装着されるプロセスカートリッジ７の全体構成について説明する。本実施例では、収容しているトナーの種類（色）を除いて、各色用のプロセスカートリッジ７の構成及び動作は実質的に同一である。
図２は、感光体ドラム１の長手方向（回転軸線方向）に沿って見た本実施例のプロセスカートリッジ７の概略断面（主断面）図である。図２のプロセスカートリッジ７の姿勢は、画像形成装置本体に装着された状態での姿勢であり、以下でプロセスカートリッジの各部材の位置関係や方向等について記載する場合はこの姿勢における位置関係や方向等を示している。すなわち、図２における紙面の上下方向が鉛直方向に対応し、紙面の左右方向が水平方向に対応する。なお、この配置構成の設定は、画像形成装置が、通常の設置状態として、水平面に設置されることを前提とした設定である。

プロセスカートリッジ７は、感光体ドラム１等を備えた感光体ユニット１３と、現像ローラ１７等を備えた現像ユニット４と、を一体化して構成される。

感光体ユニット１３は、感光体ユニット１３内の各種要素を支持する枠体としてのクリーニング枠体１４を有する。クリーニング枠体１４には、感光体ドラム１が図示しない軸受を介して回転可能に取り付けられている。感光体ドラム１は、図示しない駆動手段（駆動源）としての駆動モータの駆動力が感光体ユニット１３に伝達されることで、画像形成動作に応じて図示矢印Ａ方向（時計方向）に回転駆動される。本実施例にて、画像形成プロセスの中心となる感光体ドラム１は、アルミニウム製シリンダの外周面に機能性膜である下引き層、キャリア発生層、キャリア移送層を順にコーティングした有機感光体ドラム１を用いている。

また、感光体ユニット１３には、感光体ドラム１の周面上に接触するように、クリーニング部材６、帯電ローラ２が配置されている。クリーニング部材６によって感光体ドラム１の表面から除去された転写残トナーは、クリーニング枠体１４内に落下、収容される。帯電手段である帯電ローラ２は、導電性ゴムのローラ部を感光体ドラム１に加圧接触することで従動回転する。

ここで、帯電ローラ２の芯金には、帯電工程として、感光ドラム１に対して所定の直流電圧が印加されており、これにより感光ドラム１の表面には、一様な暗部電位（Ｖｄ）が形成される。前述のスキャナユニット３からのレーザー光によって画像データに対応して発光されるレーザー光のスポットパターンは、感光ドラム１を露光し、露光された部位は、キャリア発生層からのキャリアにより表面の電荷が消失し、電位が低下する。この結果、露光部位は所定の明部電位（Ｖｌ）、未露光部位は所定の暗部電位（Ｖｄ）の静電潜像が、感光ドラム１上に形成される。本実施例では、Ｖｄ＝−５００Ｖ、Ｖｌ＝−１００Ｖとした。

一方、現像ユニット４は、トナー８０を担持するための現像剤担持体としての現像ローラ１７と、現像ローラ１７にトナーを供給する供給部材としてのトナー供給ローラ２０と、それらを回転可能に支持する現像枠体１８と、を備える。現像枠体１８は、トナー８０を収容するトナー収容室（現像剤収容室）１８ａと、現像ローラ１７とトナー供給ローラ２０が配置された現像室１８ｂと、を備えている。トナー収容室１８ａと現像室１８ｂは、開口部３０ｄを介して連通している。トナー収容室１８ａ内には、攪拌搬送部材２２が
回転可能に設けられている。トナー収容室１８ａにおいて、例えば攪拌搬送部材２２の攪拌等により宙を舞った状態ではなく、静的に堆積した状態で主として留まる領域であるトナー収容部（現像剤収容部）は、トナー収容室１８ａにおける下方領域となる。本実施例では、トナー収容室１８ａのトナー収容部がトナー供給ローラ２０よりも重力方向（鉛直方向）下方に位置している。

本実施例では、トナー８０として、初期状態で凝集度が５〜４０％のトナーを用いている。耐久を通してトナーの流動性を確保するために、このような凝集度を持つトナーを用いることが望ましい。また、トナーの凝集度については、以下のようにして測定を行った。
測定装置としては、デジタル振動計（ＤＥＧＩＴＡＬ ＶＩＢＬＡＴＩＯＮＭＥＴＥＲＭＯＤＥＬ １３３２ ＳＨＯＷＡ ＳＯＫＫＩ ＣＯＲＰＯＲＡＴＩＯＮ製）を有するパウダーテスター（細川ミクロン社製）を用いた。
測定法としては、振動台に３９０メッシュ、２００メッシュ、１００メッシュのふるいを目開の狭い順に、すなわち１００メッシュふるいが最上位にくるように３９０メッシュ、２００メッシュ、１００メッシュのふるい順に重ねてセットした。このセットした１００メッシュふるい上に正確に秤量した試料（トナー）５ｇを加え、デジタル振動計の変位の値を０．６０ｍｍ（ｐｅａｋ−ｔｏ−ｐｅａｋ）になるように調整し、１５秒間振動を加えた。その後、各ふるい上に残った試料の質量を測定して下式にもとづき凝集度を得た。
その際の測定サンプルは、それぞれ事前に２３℃、６０％ＲＨ環境下において２４時間放置したものであり、測定は２３℃、６０％ＲＨ環境下で行った。
凝集度（％）＝（１００メッシュふるい上の残試料質量／５ｇ）×１００＋（２００メッシュふるい上の残試料質量／５ｇ）×６０＋（３９０メッシュふるい上の残試料質量／５ｇ）×２０

また、トナー供給ローラ２０は、現像ローラ１７に対して側方から当接して現像ローラ１７との間にトナー８０のニップ部Ｎ（現像ローラ１７とトナー供給ローラ２０とでトナー８０を挟む部分）を形成し、回転している。

トナー収容室１８ａ内には、攪拌搬送部材２２が設けられている。攪拌搬送部材２２は、トナー収容室１８ａ内に収容されたトナー８０を攪拌すると共に、トナー供給ローラ２０の上部に向けて図中矢印Ｇ方向にトナーを搬送するためのものでもある。本実施例において、撹拌搬送部材２２は、３０ｒｐｍ（ｒｅｖｏｌｕｔｉｏｎｓ ｐｅｒ ｍｉｎｕｔｅ：一分（単位時間）あたりの回転数を表す）で駆動回転している。

現像ブレード２１は、規制部材として、現像ローラ１７の下方に配置され、現像ローラ１７に対してカウンターで当接している。すなわち、現像ブレード２１における、現像枠体１８に固定された固定端２１ａから、現像ローラ１７と当接する自由端２１ｂ側に向かって延びる方向が、回転する現像ローラ１７周面が現像ブレード２１との対向領域において移動する方向とは略逆方向となる。この現像ブレード２１の当接により、トナー供給ローラ２０によって供給された現像ローラ１７上のトナー８０のコート量規制及び電荷付与を行っている。本実施例では、現像ブレード２１として、厚さ０．１ｍｍの板バネ状のＳＵＳ製の薄板を用い、薄板のバネ弾性を利用して当接圧力を形成し、その表面がトナー８０及び現像ローラ１７に当接される。ここで、現像ブレード２１の素材としてはこの限りではなく、リン青銅やアルミニウム等の金属薄板でも良い。また、現像ブレード２１の表面にポリアミドエラストマーやウレタンゴムやウレタン樹脂等の薄膜を被覆したものを用いても良い。

トナー８０は、現像ローラ１７周面上において、現像ブレード２１と現像ローラ１７と
の摺擦により摩擦帯電されて電荷を付与されると同時に層厚規制される。また、本実施例においては、現像ブレード２１に不図示のブレードバイアス電源から所定電圧を印加し、トナーコートの安定化を図っている。本実施例においては、ブレードバイアスとしてＶ＝−５００Ｖを印加した。

現像ローラ１７と感光体ドラム１とは、それぞれの回転方向が同方向となっている。すなわち、両者の対向部において各々の表面が互いに逆方向に移動するようにそれぞれ回転する。本実施例では、現像ローラ１７が、感光体ドラム１との対向部において下から上に向かう方向の移動となるように回転し、感光体ドラム１が、現像ローラ１７との対向部において上から下に向かう方向の移動となるように回転する。

尚、本実施例では、現像ローラ１７と感光体ドラム１とを接触させて配置する接触現像方式を採用しているが、現像ローラ１７と感光体ドラム１との間に所定間隔を開けて近接配置する非接触現像方式であってもよい。

本実施例においては、摩擦帯電によりマイナスに帯電したトナーが、感光体ドラム１に接触する現像部において、現像ローラ１７に印加された所定のＤＣバイアスと感光体ドラム１の表面電位との電位差から、感光体ドラム１の明部電位部にのみ転移する。これにより感光ドラム１上において静電潜像が顕像化される。本実施例においては、現像ローラに対してＶ＝−３００Ｖを印加することにより、明部電位部との電位差ΔＶ＝２００Ｖを形成し、トナー像を形成した。

トナー供給ローラ２０は、その表面がニップ部Ｎの下端から上端に向かう方向に回転し、現像ローラ１７は、その表面がニップ部Ｎの上端から下端に向かう方向に回転している。すなわち、トナー供給ローラ２０は図示矢印Ｅ方向（反時計方向）に、現像ローラ１７は図示矢印Ｄ方向（反時計方向）に、それぞれ回転している。トナー供給ローラ２０は、導電性芯金（芯金電極２０ａ）の外周に発泡体層（発泡ウレタン層２０ｂ）を形成した弾性スポンジローラである。トナー供給ローラ２０と現像ローラ１７は、所定の侵入量、即ち、図４に示すように、トナー供給ローラ２０が現像ローラ１７により凹状とされるその凹み量△Ｅを持って、トナー供給ローラ２０と現像ローラ１７が接触している。トナー供給ローラ２０と現像ローラ１７とは、ニップ部Ｎにおいて互いに逆方向に周速差を持って回転しており、この動作により、トナー供給ローラ２０による現像ローラ１７へのトナー供給を行っている。その際、トナー供給ローラ２０と現像ローラ１７との電位差を調整することにより、現像ローラ１７へのトナー供給量を調整することが出来る。本実施例では、トナー供給ローラ２０が１３０ｒｐｍ、現像ローラ１７が１００ｒｐｍで駆動回転し、トナー供給ローラ２０に対して現像ローラ１７と同電位となるよう、ＤＣバイアスを印加した。
なお、ここで示すトナー供給ローラ２０と現像ローラ１７の単位時間当たりの回転数（ｒｐｍ）は一例であり、それぞれの周面の移動速度の相対的な兼ね合いで適宜設定されるものである。すなわち、ニップ部Ｎにおいてトナー供給ローラ２０周面が現像ローラ１７周面が移動する方向とは逆方向かつ下方から上方に向かって移動し、かつ本実施例の構成と同様の周速差を持つように回転する構成となるのであれば、ここで示した回転数に限定されない。

尚、本実施例においては、現像ローラ１７、トナー供給ローラ２０は、共に外径１５ｍｍであり、トナー供給ローラ２０の現像ローラ１７への侵入量、即ち、トナー供給ローラ２０が現像ローラ１７により凹状とされるその凹み量△Ｅを１．０ｍｍに設定した。凹み量ΔＥは、図４の破線で示すように、現像ローラ１７あるいはトナー供給ローラ２０の回転軸方向に見て、接触による変形を生じていない状態の現像ローラ１７とトナー供給ローラ２０を仮想的に重ねたときの両者の重なり量として規定される。具体的には、図４に示
すように、上記回転軸方向に見て、トナー供給ローラ２０に対して最も入り込んだ現像ローラ１７外周上の１点と、現像ローラ１７に対して最も入り込んだトナー供給ローラ２０外周上の１点と、を結んだ線分の長さが、凹み量ΔＥとなる。あるいは、上記回転軸方向に見て、上記仮想的に重ねたトナー供給ローラ２０と現像ローラ１７の重なり部において、トナー供給ローラ２０と現像ローラ１７の回転中心を結ぶ線と交わる線分領域の長さが、凹み量ΔＥとなる。
また、トナー供給ローラ２０と現像ローラ１７は、中心高さが同じになるように配置した。

以下、本実施例において用いられるトナー供給ローラ２０の詳細について説明する。
本実施例におけるトナー供給ローラ２０は、導電性支持体と、導電性支持体に支持される発泡層（発泡体）と、を備える。具体的には、トナー供給ローラ２０は、導電性支持体たる外径φ５（ｍｍ）の芯金電極２０ａと、その周囲に気泡同士がつながっている連続気泡体（連泡）から構成される発泡層としての発泡ウレタン層２０ｂと、が設けられており、図中Ｅの方向に回転する。

表層のウレタンを連続気泡体とすることで、トナー供給ローラ２０内部にトナーが多量に進入可能となる。また、本実施例におけるトナー供給ローラ２０の抵抗は１×１０^６（Ω）である。抵抗値としては１×１０^５〜１０^９（Ω）を用いることができる。

ここで、トナー供給ローラ２０の抵抗の測定方法を説明する。トナー供給ローラ２０を、直径３０ｍｍのアルミスリーブに対し、侵入量が１．５ｍｍとなるように、当接させる。このアルミスリーブを回転させることにより、供給ローラ２を３０ｒｐｍでアルミスリーブに対して従動回転させる。次に、アルミスリーブに、−５０Ｖの直流電圧を印加する。その際、アース側に１０ｋΩの抵抗を設け、その両端の電圧を測定することで電流を算出し、トナー供給ローラ２０の抵抗を算出する。

また、本実施例においては、トナー供給ローラ２０の表面セル径を約３００μｍとした。セル径としては５０μｍ〜１０００μｍを用いることができる。ここで、セル径とは、任意断面の発泡セルの平均径をいい、まず任意断面の拡大画像から最大である発泡セルの面積を測定し、この面積から真円相当径を換算し最大セル径を得る。そしてこの最大セル径の１／２以下である発泡セルをノイズとして削除した後、残りの個々のセル面積から同様に換算した個々のセル径の平均値のことを指す。

図２、図４を参照して、現像室内のトナーの流れについて説明する。図４は、現像室内の拡大概略断面図であり、図４（ａ）は攪拌搬送部材２２よりトナー供給ローラ２０にトナーが搬送される様子を示している。図４では説明のためにトナーの流れを略時系列に（ａ）〜（ｄ）の順番に図示している。

現像枠体１８は、その内部空間をトナー収容室１８ａと現像室１８ｂとに区画する壁部（仕切壁部）３０を有する。壁部３０は、現像枠体１８内部空間を、開口部３０ｄ上方で仕切る第１壁部３０ａと、開口部３０ｄ下方で仕切る第２壁部３０ｂと、第２壁部３０ｂに連なり、トナー供給ローラ２０、現像ローラ１７の下方で仕切る第３壁部３０ｃと、を有する。第１壁部３０ａ、第２壁部３０ｂは、開口部３０ｄのトナー収容室１８ａから現像室１８ｂに向かう開口方向が水平方向よりも上方に向くように、鉛直方向に対して傾斜した方向に延びている。開口部３０ｄは、壁部３０におけるトナー供給ローラ２０に対して現像ローラ１７とは反対側の領域において、現像室１８ｂにおけるトナー供給ローラ２０よりも上方の空間と対向するように開口している。これにより、現像室１８ｂの内部空間が上方に向かうほど水平方向に広がるとともに、トナー収容室１８ａの下方から上方に向かって攪拌搬送部材２２に汲み上げられるトナー８０を開口部３０ｄが受け入れやすい
ように構成される。第３壁部３０ｃは、第２壁部３０ｂの下端からトナー供給ローラ２０、現像ローラ１７の下方を略水平方向に延びている。第３壁部３０ｃは、第２壁部３０ｂとともに、開口部３０ｄを通過したトナー８０のうち、トナー供給ローラ２０や現像ローラ１７からこぼれ落ちたトナー８０を受けとめるような構成（トナー８０の貯留槽）を形成している。この第２壁部３０ｂ、第３壁部３０ｃからなる構成は、長手方向（現像ローラ１７またはトナー供給ローラ２０の回転軸線に沿った方向）において現像枠体１８の一方の側面から他方の側面にわたって形成されている。

ここで、現像室１８ｂの内部空間を、第１の空間、第２の空間、第３の空間に区分けして考える。図４において第１の空間をＳ１、第２の空間をＳ２、第３の空間をＳ３の符号でそれぞれ示している。

第３の空間とは、現像室１８ｂにおけるニップ部Ｎの上方の空間を指す。より具体的には、第３の空間とは、現像室１８ｂの内部空間のうち、ニップ部Ｎよりも上方においてトナー供給ローラ２０及び現像ローラ１７の周面と現像室１８ｂの内壁面とが互いに対向する空間領域のことである。第３の空間は、トナー供給ローラ２０及び現像ローラ１７の周面のうちニップ部Ｎよりも上方の領域と、これらに対向する現像室１８ｂの内壁面と、現像室１８ｂの長手方向両側面と、によって囲まれる。

第１の空間とは、現像室１８ｂにおいて、トナー供給ローラ２０下方の狭小部を境界（始点）として、トナー供給ローラ２０の回転下流方向に空間が拡大するよう設けられた空間を指す。
ここで狭小部とは、現像室１８ｂの内部空間を区画する壁部３０の第３壁部３０ｃと、トナー供給ローラ２０周面との対向領域において、両者の間隔が最も狭くなる部分を指す。
より具体的には、第１の空間は、トナー供給ローラ２０周面と第３壁部３０ｃとの対向空間において狭小部を境（始点）にトナー供給ローラ２０の回転方向下流側に向かうほど、トナー供給ローラ２０周面と第３壁部３０ｃとの間の間隔が徐々に拡大する空間領域である。第１の空間は、狭小部よりもトナー供給ローラ２０回転方向下流側において、第３壁部３０ｃと、これに対向するトナー供給ローラ２０及び現像ローラ１７の周面の領域と、現像ブレード２１と、現像室１８ｂの長手方向両側面と、によって囲まれる。

第２の空間とは、現像室１８ｂの内部において前記狭小部を境界（始点）としてトナー供給ローラ２０の回転上流方向に空間が拡大するよう設けられた空間を指す。より具体的には、第２の空間は、トナー供給ローラ２０周面と第３壁部３０ｃとの対向空間において狭小部を境（始点）に上記回転方向上流側に向かうほど、トナー供給ローラ２０周面と第３壁部３０ｃとの間の間隔が徐々に拡大する空間領域である。第２の空間は、狭小部よりもトナー供給ローラ２０回転方向上流側において、第２壁部３０ｂ及び第３壁部３０ｃと、これらに対向するトナー供給ローラ２０周面の領域と、現像室１８ｂの長手方向両側面と、によって囲まれる。
本実施例では、図３、図４等に示す断面において、第１の空間の方が第２の空間よりも広くなるように構成されている。

攪拌搬送部材２２により汲み上げられたトナー８０は、開口部３０ｄ上端（第１壁部３０ａ下端との境目）がトナー供給ローラ２０上端よりも上方に配置されていることで、トナー供給ローラ２０を乗り越えてニップ部Ｎの上方（第３の空間）に供給される。ニップ部Ｎの上方（第３の空間）に供給されたトナー８０は、トナー供給ローラ２０の変形によりトナー供給ローラ２０の内部（発泡層の気泡空洞内）に吸い込まれ、トナー供給ローラ２０の回転によって図の反時計方向に移動し、ニップ部Ｎの下端に到達する。また、攪拌搬送部材２２により汲み上げられ、トナー供給ローラ２０表面に供給されたトナー８０の
一部は、トナー供給ローラ２０の矢印Ｅ方向の回転によってトナー収容室１８ａに一部が戻る。残りのトナー８０は、トナー供給ローラ２０下方の領域（第２の空間→第１の空間）に向かって搬送される（図４（ａ））。

ニップ部Ｎの下端に到達した所でトナー供給ローラ２０の変形によりトナー供給ローラ２０の内部（発泡層の気泡空洞内）からトナー８０が吐き出され、ニップ部Ｎで摺擦されながら現像ローラ１７に供給される。現像ローラ１７に付着したトナー８０は、現像ブレード２１に規制、及び帯電され、規制部を通過したトナー８０により現像ローラ１７上に均一なトナーコートが形成される。また、現像部で現像せずに残ったトナー８０もニップ部Ｎでトナー供給ローラ２０と現像ローラ１７の表面が互いに逆方向に回転することで強く掻きとられる。現像ブレード２１で規制されて現像ローラ１７から脱離したトナー８０は現像ブレード２１の下方（第１の空間）に落下する。また、トナー供給ローラ２０の内部から吐き出され、現像ローラ１７に付着しなかったトナー８０は、ニップ部Ｎの下方（第１の空間）に吐き出される（図４（ｂ））。

以上の動作が繰り返されると、第１の空間にトナー８０が蓄積されていきトナー８０の圧密状態を形成する。圧密状態が形成されると圧密部からトナー供給ローラ２０表面、乃至は内部にトナー８０が供給されるようになる。また、圧密状態の形成により、図４（ｃ）に示すように、狭小部を通り抜け、第１の空間（圧密空間）から第２の空間にトナー８０が移動する。そのトナー８０の流れの圧力により、トナー８０の一部は、開口部３０ｄ下方の第２壁部３０ｂの上端を乗り越え、トナー収容室１８ａへと戻される（図４（ｄ））。

図３を参照して、本実施例の現像室１８ｂ内の各部材の配置構成の詳細を説明する。図３は、本実施例に係る現像装置における各部材の配置関係を説明する模式的断面図である。
本実施例においては、（ｉ）現像室１８ｂとトナー収容室１８ａとを隔てている開口部３０ｄの上端（第１壁部３０ａにおける開口部３０ｄとの境目）は、トナー供給ローラ２０上端に対して２ｍｍ上方に配置した。すなわち、図３に示すように、開口端３０ｄの上端を通る水平線ｈ１は、トナー供給ローラ２０の上端を通る水平線ｈ２よりも上方に位置している。
また、（ｉｉ）ニップ部Ｎの中心（高さ方向における中央部、又はトナー供給ローラ２０と現像ローラ１７の回転中心を結ぶ線と交わる位置）は、開口部３０ｄ下端に対して４ｍｍ上方に、ニップ部Ｎの下端は、開口部３０ｄ下端に対して１ｍｍ上方に配置した。すなわち、図３に示すように、ニップ部Ｎの中心を通る水平線ｈ４は、開口部３０ｄの下端（第２壁部３０ｂの上端（第２壁部３０ｂにおける開口部３０ｄとの境目））を通る水平線ｈ６よりも上方に位置している。また、ニップ部Ｎの下端を通る水平線ｈ５は、開口部３０ｄの下端を通る水平線ｈ６よりも上方に位置している。
また、（ｉｉｉ）開口部３０ｄ下端（第２壁部３０ｂの上端）は、現像ブレード２１と現像ローラ１７との当接位置２１ｃの現像ローラ１７回転方向上流側の端部２１ｂに対して１ｍｍ上方に配置した。すなわち、図３に示すように、開口部３０ｄの下端（第２壁部３０ｂの上端）を通る水平線ｈ６は、現像ブレード２１の現像ローラ１７との当接位置２１ｃを通る水平線ｈ７よりも上方に位置している。
また（ｉｖ）トナー供給ローラ２０と現像室１８ｂ内壁（第３壁部３０ｃ上面及び現像室１８ｂの長手方向両側壁面）で形成される狭小部の鉛直方向の距離は１．０ｍｍとなるように配置した。
また、（ｖ）第１の空間と第２の空間を形成する現像室１８ｂ内面のうち第３壁部３０ｃ上面は、次のように配置した。まず、現像ブレード２１における現像ローラ１７との当接位置２１ｃよりも現像ローラ１７回転方向上流側に位置する端部２１ｂ（自由端先端）を基準とした鉛直線を引く（図４（ａ）参照）。そして、その鉛直線と第１の空間に面す
る現像室１８ｂ内面（第３壁部３０ｃ上面）との交点の位置を基準とし、その基準点から狭小部に対して水平方向に１ｍｍ離れた位置から、狭小部を挟んだ第２の空間側に向かって略水平に延びる面となるように配置した。
（ｖｉ）開口部３０ｄの下端は、トナー供給ローラ２０の下端よりも３．０ｍｍ上方に配置した。すなわち、図３に示すように、開口部３０ｄの下端（第２壁部３０ｂの上端）を通る水平線ｈ６は、トナー供給ローラ２０の下端を通る水平線ｈ８よりも上方に位置している。

以下に、（ｉ）〜（ｖｉ）の配置構成の作用効果について説明する。
（ｉ）開口部３０ｄ上端とトナー供給ローラ２０上端の配置関係
前述したようにトナー供給ローラ２０への主なトナー供給は、攪拌搬送部材２２によりトナー８０が汲み上げられ、ニップ部Ｎの上方（第３の空間）に直接供給されることで行われる。実施例では開口部３０ｄの上端がトナー供給ローラ２０の上端よりも上方に配置されているため、トナー供給ローラ２０を乗り越えてニップ部Ｎの上方（第３の空間）のトナー供給ローラ２０の吸い込み口にトナー８０を供給することができる。（トナー供給ローラ２０は、現像ローラ１７に対してカウンター方向に回転しているためニップ部Ｎの上方でトナー８０を吸い込む）。開口部３０ｄの上端がトナー供給ローラ２０の上端よりも下方に配置されている場合には、開口部３０ｄの上端がトナー供給経路を塞ぐため、攪拌搬送部材２２により直接第３の空間にトナー供給することは困難であった。また、そのような場合には、トナー供給ローラ２０の側面に供給されたトナー８０は、トナー供給ローラ２０の回転によりトナー収容室１８ａ方向に戻されてしまって、トナー供給ローラ２０に対して十分なトナー供給を行うことができなかった。トナー供給ローラ２０の上端と開口部３０ｄの上端との距離は１．０ｍｍ以上にすることが望ましい。

（ｉｉ）ニップ部Ｎの中心（高さ方向における中央部）と開口部３０ｄ下端の配置関係
開口部３０ｄの下端がニップ部Ｎの中心位置（高さ方向における中央部の高さ）よりも上方では、現像室１８ｂ内の第１の空間と第２の空間に収容されるトナー剤面の高さがニップ部Ｎの中心を超える。このような配置ではニップ部Ｎにトナー８０が侵入しやすくなり、現像動作後に現像ローラ１７上に残ったトナー８０に対するトナー供給ローラ２０の機械的剥ぎ取り力が弱くなって、剥ぎ取り不足に起因する現像スジが発生しやすくなった。そのため開口部３０ｄの下端の位置は、少なくともニップ部Ｎの上端よりも下方に設けることが必要である。すなわち、図３に示すように、開口部３０ｄ下端を通る水平線ｈ６が、ニップ部Ｎ上端を通る水平線ｈ３よりも下方に位置するように構成する。さらに、開口部３０ｄの下端を、ニップ部Ｎの中心位置よりも下方に配置することで、トナー供給ローラ２０の剥ぎ取り性能を向上させることができるため望ましい。更には、開口部３０ｄの下端は、ニップ部Ｎの下端よりも下方に配置することでトナー供給ローラ２０の剥ぎ取り性能を更に向上させることができるため、より望ましい。すなわち、図３に示すように、開口部３０ｄ下端を通る水平線ｈ６が、ニップ部Ｎ下端を通る水平線ｈ５よりも下方に位置するように構成することが望ましい。本実施例では、ニップ部Ｎの下端に対して１ｍｍ下方に開口部３０ｄの下端（第２壁部３０ｂの上端）を配置した。

（ｉｉｉ）開口部３０ｄ下端と現像ブレード２１先端部との配置関係
開口部３０ｄの下端を、現像ブレード２１と現像ローラ１７との当接位置２１ｃの現像ローラ１７の回転方向上流側の端部２１ｂに対して、同じ位置、乃至は上方に配置してもよい。こうすることで、現像ブレード２１で規制された余剰のトナー８０が第１の空間に絶え間なく供給される。こうすることで、第１の空間でのトナー８０の圧密度がより高まり、第１の空間からのトナー供給ローラ２０へのトナー供給と、第２の空間から開口部３０ｄ下端の壁を乗り越えてトナー収容室１８ａに戻るトナー８０の流れと、を形成することができる。本実施例の他の構成要件を満たしつつ、開口部３０ｄの下端が、現像ブレード２１における現像ローラ１７との当接位置２１ｃよりも現像ローラ１７の回転方向上流
側の端部２１ｂに対して下方にある場合には、第１の空間の圧密度が高まり難かった。

（ｉｖ）狭小部と現像壁内面（第３壁部３０ｃ上面）との配置関係
第１の空間に形成される圧密部からトナー供給ローラ２０へのトナー供給が行われること。また、狭小部を通り抜け第１の空間（圧密空間）から第２の空間に移動したトナー８０の一部は、そのトナー８０の流れの圧力により開口部３０ｄ下端の壁を乗り越えトナー収容室１８ａへと戻されること。それら２つのプロセスを同時にバランスよく両立するためには、トナー供給ローラ２０下方に狭小部を設けると共に、狭小部から第１の空間、第２の空間それぞれの方向に対して空間が広がるよう現像室１８ｂ内部を構成することが必要であった。

後述の図６（ａ）の比較例のように、狭小部がトナー供給ローラ２０周面における下方領域の大部分に沿って幅広く形成されているような構成では、第１の空間から第２の空間にトナー８０が移動し難くなり画像弊害が発生した。なお、トナー供給ローラ２０と現像室１８ｂ内面間の狭小部鉛直方向の距離は、適切な圧密状態を形成するために５．０ｍｍ以下とすることが望ましい。また、トナー供給ローラ２０と現像室１８ｂ内面間のトナー供給ローラ２０円周方向の狭小部の幅は、適切な圧密状態を形成するため７．０ｍｍ以下にすることが望ましい。前記狭小部の幅が、ある程度の幅を持つ形態の場合には、図５に示した形態のように構成してもよい。すなわち、トナー供給ローラ２０円周面の下方領域と現像室１８ｂ内面（第３壁部３０ｃ上面）との距離（隙間の幅）が略一定となるよう、現像室１８ｂ内面にトナー供給ローラ２０の形状に沿う屈曲（湾曲）領域（凹形状領域）を設けてもよい。

（ｖ）現像ブレード２１先端部と現像容器内壁の角度の配置関係
また、第１の空間から第２の空間にトナー８０が移動するためには、トナー８０の移動を妨げないように第１の空間と第２の空間に面する現像枠体１８壁部内面（第３壁部３０ｃ上面）の角度を適切に設定することが必要である。そこで、本実施例では、上述した鉛直線（図４参照）と現像枠体１８壁部内面（第３壁部３０ｃ上面）との交点よりも、狭小部に対して水平方向に離れた位置から現像枠体１８壁部内面が略水平となるように構成した。こうすることで、トナー供給ローラ２０から現像ローラ１７に供給され現像ブレード２１で規制された後、第１の空間に落下したトナー８０が狭小部を挟んだ第２の空間の方向に向かって移動しやすくなる。後述の図６（ａ）に示すような構成では、現像ブレード２１で規制されたトナー８０が現像ブレード２１近傍に滞留してしまい循環不良による画像弊害が発生する場合がある。
なお、図７（ａ）に示すように、第１の空間から第２の空間に向かってトナーがより移動しやすくなるように、第１の空間から第２の空間に向かって降下する（第３壁部３０ｃ上面に傾斜をつける）ように構成してもよい（傾斜面３０ｃ１）。こうすることで、第１の空間から第２の空間へのトナー循環をより促進することができる。

（ｖｉ）開口部３０ｄの下端とトナー供給ローラ２０との配置関係
また、本実施例の構成において、開口部３０ｄの下端はトナー供給ローラ２０の下端よりも３．０ｍｍ上方に配置した。こうすることで第２の空間からトナー収容室１８ａに戻るトナー量を適正量に制御することができ、それにより第１の空間に適切な圧密空間を形成することができる。

次に本実施例の配置構成のさらに別の特徴について説明する。
本実施例ではトナー供給ローラ２０の表面周速が現像ローラ１７の表面周速よりも速い構成とした。こうすることで、第１の空間に対して現像ブレード２１で規制されるトナー供給に対してトナー供給ローラ２０の回転駆動に伴うトナー供給ローラ２０表面の搬送力が相対的に高まることで、第１の空間のトナーの圧密状態をより効果的に高めることがで
きる。周速比が２００％以上では圧密が過度に高くなり循環不良に起因する画像弊害が発生した。

また、本実施例の構成においては、攪拌搬送部材２２の回転速度がトナー供給ローラ２０の回転速度よりも遅い。こうすることで攪拌搬送部材２２によりトナー８０が現像室１８ｂに汲み上げられていないタイミングで、第１の空間の圧密領域から第２の空間へ、第２の空間から開口部３０ｄ下端を乗り越えてトナー収容室１８ａへとトナー８０が移動する。これにより、現像室１８ｂ内におけるトナー循環をより促進することができる。

また、本実施例の構成においてはトナー供給ローラ２０の周面上端と現像ローラ１７の周面上端の位置が同じである例を示した。ここで、変形例として、図７（ｂ）に示すように、トナー供給ローラ２０の周面上端を現像ローラ１７の周面上端に対して上方に配置する構成としてもよい。すなわち、図７（ｂ）に示すように、トナー供給ローラ２０の周面上端を通る水平線ｈ２−１が、現像ローラ１７の周面上端を通る水平線ｈ２−２よりも上方に位置値する構成である。こうすることで、ニップ部Ｎの上方に攪拌搬送部材２２により汲み上げたトナー８０が貯留される領域が広がり（水平線ｈ２−２に対する水平線ｈ２−１の高さの分だけトナー８０をより多く溜められる）、よりベタ濃度安定性が高まる効果が得られる。

また、本実施例の構成においてはニップ部Ｎでトナー供給ローラ２０と現像ローラ１７の表面が互いに逆方向に回転する構成とした。こうすることで、現像ローラ１７上の現像残りのトナー８０が強く掻きとられるため、現像残りのトナー量にかかわらずコート量、帯電量が均一なトナーコートを現像ローラ１７上に形成しやすい。そのため、ベタ濃度ムラや、ゴーストなどの発生が軽微な高画質な現像装置を提供できる。

以上述べたように、本実施例においては、撹拌搬送部材２２から搬送されたトナー８０を、トナー供給ローラ２０と現像ローラ１７とのニップ部Ｎに効率良く搬送することができる。また、現像室１８ｂ内において、トナー供給ローラ２０下方の狭小部を境界とし第１の空間にトナー８０の圧密状態を形成することで、第１の空間からトナー供給ローラ２０にトナー８０を供給することができる。また、第１の空間に適切な圧密状態を形成することで、第１の空間から第２の空間、第２の空間から開口部１８ｂ下端を乗り越えてトナー収容室１８ａへと、トナー８０が戻される。また、第１、第２の空間の現像室１８ｂ内面の配置構成により現像ブレード１７で規制されたトナー８０が第１の空間で滞留しにくくすることができる。これにより、循環不良に起因する画像不良を抑制することができる。以上より、簡易な構成で、トナーの循環不良に起因する画像弊害が抑制され、且つベタ画像の濃度が安定化した高品位な画像を供給することが可能な現像装置、プロセスカートリッジ、画像形成装置を提供することができる。

＜実験＞
本発明の効果を示すため実施例及び比較例を用い複数の実験を行った。

＜比較例１＞
図６（ａ）は、比較例１にかかるプロセスカートリッジの構成を示す模式的断面図である。図６（ａ）に示す比較例１の構成では、トナー供給ローラ２０の円周部下方の大部分が狭小部となっている。すなわち、比較例１は、実施例１の構成において、第２壁部３０ｂ、第３壁部３０ｃがトナー供給ローラ２０の周面に倣った凹形状をなし、第１、第２の空間も狭小部と同様の狭い幅で形成された構成となっている。また、現像ブレード２１と現像ローラ１７との当接位置よりも現像ローラ１７回転方向上流側に位置する端部（自由端先端）を基準とした鉛直線を引く。比較例１の構成では、該鉛直線と現像室１８ｂ内壁面との交点における該内壁面の角度が、トナー８０が現像ブレード１７側に移動しやすい
角度となっている。比較例１における、それ以外のプロセスカートリッジの構成および画像形成装置の全体構成は、実施例１と同様である。

＜比較例２＞
図６（ｂ）は、比較例２にかかるプロセスカートリッジの構成を示す模式的断面図である。比較例２では、前述の背景技術（特許文献１）で説明したように、トナー供給ローラ２０下方に、受けシート３２が取り付けられたトナー受け部材３０を設けた構成となっている。受けシート３２は、一端がトナー受け部材３０に取り付けられるとともに、他端側がトナー供給ローラ２０の周面下方に適当な線圧で接触させられている。

＜比較例３＞
図６（ｃ）は、比較例３にかかるプロセスカートリッジの構成を示す模式的断面図である。比較例３は、前述の背景技術（特許文献２）で説明したように、比較例１の構成において、トナー供給ローラ２０の下方に複数のトナー搬送部材１６を配置した図６構成となっている。トナー搬送部材１６は、それぞれ、現像室１８ｂ内においてトナー供給ローラ２０の回転軸線方向に沿って延在した矩形の板状部材であり、トナー供給ローラ２０回転方向Ｅ下流側の一端が、回転支持軸により現像枠体に回転自在に支持されている。トナー搬送部材１６は、上記一端を支点（回転中心）として、自由端である回転方向Ｅ上流側の他端がトナー供給ローラ２０周面との間の間隔を周期的に変化させるように、揺動回転運動を行うように構成されている。トナー搬送部材１６は、２００ｒｐｍの回転速度で回転（揺動）することでトナー供給ローラ２０にトナーを供給する。比較例３における、それ以外のプロセスカートリッジの構成および画像形成装置の全体構成は、比較例１と同様である。

＜比較例４＞
図６（ｄ）は、比較例４にかかるプロセスカートリッジの構成を示す模式的断面図である。比較例４は、前述の背景技術（特許文献３）で説明したように、比較例１の構成において、トナー供給ローラ２０が実施例１のトナー供給ローラ２０とは逆方向に（時計回り）回転する構成となっている。図６また、トナー供給ローラ２０は、１００ｒｐｍで回転駆動されている。比較例４における、それ以外のプロセスカートリッジの構成および画像形成装置の全体構成は、比較例１と同様である。

次に、実験条件を説明する。
（１）ベタ画像の濃度安定性評価
ベタ画像の濃度安定性評価として、高印字プリントを連続した際の画像濃度低下量の測定を実施した。評価は、画像形成装置を評価環境２５．０℃、５０％Ｒｈにて１日放置して当該環境になじませた後、１００枚印字後に行った。１００枚の印字テストは、画像比率５％の横線の記録画像を連続的に通紙することで行った。その後、ベタ画像を連続で１０枚出力し、１０枚目のベタ画像の出力先端と後端の濃度差から下記に示す評価を、Ｘ−Ｒｉｔｅ製ｓｐｅｃｔｏｒｄｅｎｓｉｔｏｍｅｔｅｒ ５００を用いて行った。印字テスト及び評価画像は単色（黒）で出力した。
Ａ：ベタ画像において、紙先端と紙後端での濃度差が０．２未満
Ｂ：ベタ画像において、紙先端と紙後端での濃度差が０．２〜０．３未満
Ｃ：ベタ画像において、紙先端と紙後端での濃度差が０．３以上

（２）ゴースト画像評価
ゴースト画像の評価として、ベタ印字後に中間濃度のハーフトーン画像を印字し、ベタ非印字部の場合のハーフトーン画像との濃度差を判定した。評価は、画像形成装置を評価環境２５．０℃、５０％Ｒｈにて１日放置して当該環境になじませた後、１００枚印字後に行った。１００枚の印字テストは、画像比率５％の横線の記録画像を連続的に通紙する
ことで行った。その後、ゴースト評価用の画像を出力し、目視によりハーフトーン濃度差のレベルを判定した。
Ａ：濃度差がほとんど視認できない。
Ｂ：濃度差がわずかに視認できる。
Ｃ：濃度差がはっきりと視認できる。

（３）トナー凝集の有無
トナーの評価は、耐久テストの終了した画像形成装置を分解し、現像室内にトナー凝集があるか否かを調査し、評価した。
Ａ：トナー凝集なし
Ｂ：トナー凝集が発生
耐久テストの条件としては、３２．５℃、８０％Ｒｈ環境において、画像比率１％の横線を間欠的に１００００枚通紙（印字）した。間欠的な通紙とは、印字後に待機状態を経て、次の印刷を行うという意味である。
なお、ここでの「トナー凝集が発生」とは、現像ローラやトナー供給ローラの下方でトナーが押し詰められて凝集した状態を示している。トナー凝集が発生した状態で画像形成を行うと、濃度ムラ等、画像品質の低下が生じる。

（４）現像ブレードへのトナー融着の有無
現像ローラへのトナー融着の評価は、（３）のトナー凝集耐久の終了した画像形成装置の現像ブレードを観察し、トナー融着が発生しているかを調査し、評価した。
Ａ：トナー融着なし
Ｂ：トナー融着が若干あり（現像ブレード上の所々にトナー付着）
Ｃ：トナー融着あり（現像ブレード全面にトナー付着）
耐久テストの条件としては、３２．５℃、８０％Ｒｈ環境において、画像比率１％の横線を間欠的に１００００枚通紙（印字）した。間欠的な通紙とは、印字後に待機状態を経て、次の印刷を行うという意味である。

＜実験結果＞
以下、各実施例の設定及びその評価結果を表１に示す。
表１：実施例２における実験結果

まず、比較例１の結果について述べる。比較例１の構成においては、トナー供給ローラ２０上に供給されたトナー８０の多くはトナー供給ローラ２０の回転により開口部３０ｄからトナー収容室１８ａへ戻ってしまう。更には、トナー供給ローラ２０の周面下方とこれに対向する現像室１８ｂ内壁面との距離が近く、実施例１の第２の空間に相当する位置にトナー８０が入っていかない。また、トナー供給ローラ２０と現像ローラ１７とのニップ部Ｎの上方でトナー８０を吸いこんでも、実施例１の第１の空間に相当する領域が狭く、十分なトナー８０をトナー供給ローラ２０に供給できない。よって、ベタ画像の濃度安定性を確保することが難しい。また、画像比率１％の画像を出力し続けた結果、実施例１の第１の空間に相当する領域のトナー８０が、トナー供給ローラ２０の周面下方大半にわたる狭小領域を超えてトナー収容室１８ａへ戻る動きをしない。また、特に現像ブレード
２１で規制されたトナー８０が現像ブレード２１近傍にはまり込んでしまう。そのため現像ブレード２１近傍のトナーが局所的に劣化し、トナー凝集の発生、及び現像ブレード２１に対するトナー融着が発生してしまう。

次に、比較例２の結果について述べる。比較例２の構成においては、トナー供給ローラ２０の下方にトナー受け部材３０を設けている。そのため、トナー供給ローラ２０により搬送されるトナー８０は、トナー収容室１８ａへ落下することなく、安定供給され、現像ブレード２１に規制されたトナー８０のみトナー収容室１８ａへ落下する。よって、ベタ画像の濃度安定性を確保できるとともに、現像ブレード２１近傍で現像ローラ１７に対するトナー融着が凝集することはない。しかし、トナー供給ローラ２０にトナー受けシート３２が接触しているため、トナー供給部材２０とトナー受けシート３２の間でトナー８０が凝集してしまい、トナー凝集に起因する画像濃度ムラが発生した。

次に、比較例３の結果について述べる。比較例３においては、現像室１８ｂ内においてトナー供給ローラ２０の下方にトナー搬送部材１６を配置している。トナー搬送部材１６を配置することにより、現像室１８ｂ内におけるトナー供給ローラ２０と現像ローラ１７の下方の領域にあるトナーの凝集が抑制されると同時に、トナー搬送部材１６の下方のトナー８０がトナー収容室１８ａへ戻される。よって、トナー凝集に起因する濃度ムラ等の課題が発生することはない。しかし、トナー８０とトナー搬送部材１６との摩擦によりトナー劣化が進むため、低印字率の画像が続いた場合において、現像ローラ１７へのトナー融着が見られた。また、現像室１８ｂ内において、トナー供給ローラ２０の他にトナー搬送部材１６を追加部材として設ける必要があるため、装置構成が複雑である。また、トナー搬送部材１６による搬送圧力によりトナー８０をトナー供給ローラ２０に押し付けることでトナー８０をトナー供給ローラ２０に供給する構成となっている。そのため、トナー供給ローラ２０に対するトナー８０の圧が十分でないため１０枚連続通紙の状態では、ベタ濃度安定性が実施例に対して低下する結果となった。

次に、比較例４の結果について述べる。比較例４においては、比較例１と同様の構成において、トナー供給ローラ２０が比較例１のトナー供給ローラ２０とは逆方向に（時計回り）回転している。そのため、実施例１の第１の空間に相当する位置にてトナー８０の循環不良は発生しない。しかしながら、トナー供給ローラ２０が実施例１とは逆方向に（時計回り）回転しているため、現像ローラ１７上の現像残りトナーを剥ぎ取る力が弱い。そのため、ベタ画像印字後と非印字後の現像ローラ１７一周後に相当するハーフトーン画像において濃度ムラ（所謂、ゴースト画像）が発生する結果となった。

次に、実施例１の結果について述べる。トナー搬送部材２２から搬送されたトナー８０を、実施例１ではトナー供給ローラ２０と現像ローラ１７とのニップ部Ｎに効率良く搬送することができる。また、現像室１８ｂ内においてトナー供給ローラ２０下方の狭小部を境界とし第１の空間にトナー８０の圧密状態を形成することで、第１の空間からトナー供給ローラ２０にトナー８０を供給することができる。また、第１の空間に適切な圧密状態を形成することで、第１の空間から第２の空間、第２の空間から開口部３０ｄ下端を乗り越えてトナー収容室１８ａへと、トナー８０が戻される。また、第１、第２の空間の現像室１８ｂ内面の配置構成により現像ブレード１７で規制されたトナー８０が第１の空間で滞留しにくくすることができる。これにより、循環不良に起因する画像不良を抑制することができる。以上より、簡易な構成で、トナーの循環不良に起因する画像弊害が抑制され、且つベタ画像の濃度が安定化した高品位な画像を供給することが可能な現像装置、プロセスカートリッジ、画像形成装置を提供することができる。

なお、本実施例ではカラー画像形成が可能な画像形成装置を例示しているが、本発明が適用可能な装置構成はこれに限定されるものではなく、モノクロ画像形成が可能な画像形
成装置に本発明を適用した場合であっても同様の効果を得ることができる。

また、実施例１では、画像形成装置としてプリンタを例示したが、本発明が適用可能な画像形成装置の例はこれに限定されるものではない。例えば、複写機、ファクシミリ装置等の他の画像形成装置や、或いはこれらの機能を組み合わせた複合機等の他の画像形成装置にも本発明は適用可能である。また、記録材搬送ベルト等の記録剤担持体を使用し、該記録剤担持体に担持された記録材に各色のトナー像を順次重ね合わせて転写する画像形成装置に本発明を適用しても同様の効果を得ることができる。

［実施例２］
本発明の実施例２に係る現像ユニット（現像装置）は、現像枠体に収容するトナーに特徴を有している。具体的には、実施例２に係る現像ユニットは、有機ケイ素重合体を含有する表層を有し、最大荷重２．０×１０^−４Ｎの条件で測定したときのマルテンス硬度が、２００ＭＰａ以上１１００ＭＰａ以下のトナーを用いることを特徴とする。このようなトナーを用いることで、トナーの良好な循環が現像ユニットの耐久長期に亘って維持され、高品位な画像を安定して形成可能な長寿命現像装置を提供することができる。実施例２における上記以外の構成は、実施例１の現像ユニットと同じであり、説明を省略する。
以下に実施例２で用いるトナーについて説明する。

＜有機ケイ素重合体を含有する表層について＞
トナー粒子が有機ケイ素重合体を含有する表層を有する場合、式（１）で表される部分構造を有することが好ましい。
Ｒ−ＳｉＯ_３／２ 式（１）
（Ｒは炭素数１以上６以下の炭化水素基を示す。）

式（１）の構造を有する有機ケイ素重合体において、Ｓｉ原子の４個の原子価のうち１個はＲと、残り３個はＯ原子と結合している。Ｏ原子は、原子価２個がいずれもＳｉと結合している状態、つまり、シロキサン結合（Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ）を構成する。有機ケイ素重合体としてのＳｉ原子とＯ原子を考えると、Ｓｉ原子２個でＯ原子３個を有することになるため、−ＳｉＯ_３／２と表現される。この有機ケイ素重合体の−ＳｉＯ_３／２構造は、多数のシロキサン結合で構成されるシリカ（ＳｉＯ_２）と類似の性質を有することが考えられる。従って、従来の有機樹脂により表層形成されたトナーに比べて無機物に近い構造のため、マルテンス硬度を高くすることが可能であると考えられる

有機ケイ素重合体の製造例としては、ゾルゲル法が好ましい。ゾルゲル法は、液体原料を出発原料に用いて加水分解及び縮合重合させ、ゾル状態を経てゲル化する方法であり、ガラス、セラミックス、有機−無機ハイブリット、ナノコンポジットを合成する方法に用いられる。この製造方法を用いれば、表層、繊維、バルク体、微粒子などの種々の形状の機能性材料を液相から低温で作製することができる。

トナー粒子の表層に存在する有機ケイ素重合体は、具体的には、アルコキシシランに代表されるケイ素化合物の加水分解及び縮重合によって生成されることが好ましい。
この有機ケイ素重合体を含有する表層をトナー粒子に設けることによって、環境安定性が向上し、かつ、長期使用時におけるトナーの性能低下が生じにくく、保存安定性に優れたトナーを得ることができる。

さらに、ゾルゲル法は、液体から出発し、その液体をゲル化することによって材料を形成しているため、様々な微細構造及び形状をつくることができる。特に、トナー粒子が水系媒体中で製造される場合には、有機ケイ素化合物のシラノール基のような親水基による親水性によってトナー粒子の表面に析出させやすくなる。上記微細構造及び形状は反応温
度、反応時間、反応溶媒、ｐＨや有機金属化合物の種類及び量などによって調整することができる。

トナー粒子の表層の有機ケイ素重合体は、下記式（Ｚ）で表される構造を有する有機ケイ素化合物の縮重合物であることが好ましい。

（式（Ｚ）中、Ｒ_１は、炭素数１以上６以下の炭化水素基を表し、Ｒ_２、Ｒ_３及びＲ_４は、それぞれ独立して、ハロゲン原子、ヒドロキシ基、アセトキシ基、又は、アルコキシ基を表す。）

Ｒ_１の炭化水素基（好ましくはアルキル基）により疎水性を向上することができ、環境安定性に優れたトナー粒子を得ることができる。また、炭化水素基として、芳香族炭化水素基であるアリール基、例えばフェニル基を用いることもできる。Ｒ_１の疎水性が大きい場合、様々な環境において帯電量変動が大きくなる傾向を示すことから、環境安定性を鑑みてＲ_１は炭素数１以上３以下の炭化水素基であることが好ましく、メチル基であることがより好ましい。

Ｒ_２、Ｒ_３及びＲ_４は、それぞれ独立して、ハロゲン原子、ヒドロキシ基、アセトキシ基、又は、アルコキシ基である（以下、反応基ともいう）。これらの反応基が加水分解、付加重合及び縮重合させて架橋構造を形成し、耐部材汚染及び現像耐久性に優れたトナーを得ることができる。加水分解性が室温で穏やかであり、トナー粒子の表面への析出性と被覆性の観点から、炭素数１〜３のアルコキシ基であることが好ましく、メトキシ基やエトキシ基であることがより好ましい。また、Ｒ_２、Ｒ_３及びＲ_４の加水分解、付加重合及び縮合重合は、反応温度、反応時間、反応溶媒及びｐＨによって制御することができる。

本発明に用いられる有機ケイ素重合体を得るには、上記に示す式（Ｚ）中のＲ_１を除く一分子中に３つの反応基（Ｒ_２、Ｒ_３及びＲ_４）を有する有機ケイ素化合物（以下、三官能性シランともいう）を１種又は複数種を組み合わせて用いるとよい。

さらに、トナー粒子中の有機ケイ素重合体の含有量は０．５質量％以上１０．５質量％以下であることが好ましい。
有機ケイ素重合体の含有量が０．５質量％以上であることで、表層の表面自由エネルギーを更に小さくすることができ、流動性が向上し、部材汚染やカブリの発生を抑制することができる。１０．５質量％以下であることで、チャージアップを発生し難くすることができる。有機ケイ素重合体の含有量は有機ケイ素重合体形成に用いる有機ケイ素化合物の種類及び量、有機ケイ素重合体形成時のトナー粒子の製造方法、反応温度、反応時間、反応溶媒及びｐＨによって制御することができる。

有機ケイ素重合体を含有する表層とトナーコア粒子は、隙間なく接していることが好ましい。これにより、トナー粒子の表層よりも内部の樹脂成分や離型剤等によるブリードの発生が抑えられ、保存安定性、環境安定性及び現像耐久性に優れたトナーを得ることができる。表層には上記の有機ケイ素重合体の他に、スチレン−アクリル系共重合体樹脂、ポリエステル樹脂、ウレタン樹脂などの樹脂や各種添加剤などを含有させてもよい。

＜トナー粒子の製造方法＞
トナー粒子の製造方法は公知の手段を用いることができ、混練粉砕法や湿式製造法を用いることができる。粒子径の均一化や形状制御性の観点からは湿式製造法を好ましく用いることができる。さらに、湿式製造法には懸濁重合法、溶解懸濁法、乳化重合凝集法、乳化凝集法などを挙げることができる。

ここでは懸濁重合法について説明する。
懸濁重合法ではまず、結着樹脂を生成するための重合性単量体、着色剤及び必要に応じてその他の添加剤をボールミル、超音波分散機のような分散機を用いてこれらを均一に溶解又は分散させた重合性単量体組成物を調製する（重合性単量体組成物の調製工程）。このとき、必要に応じて多官能性単量体や連鎖移動剤、また、離型剤としてのワックスや荷電制御剤、可塑剤などを適宜加えることができる。

次に、上記重合性単量体組成物を、予め用意しておいた水系媒体中に投入し、高せん断力を有する撹拌機や分散機により、重合性単量体組成物からなる液滴を所望のトナー粒子のサイズに形成する（造粒工程）。
造粒工程における水系媒体は分散安定剤を含有していることが、トナー粒子の粒径制御、粒度分布のシャープ化、製造過程におけるトナー粒子の合一を抑制するために好ましい。分散安定剤としては、一般的に立体障害による反発力を発現させる高分子と、静電気的な反発力で分散安定化を図る難水溶性無機化合物とに大別される。難水溶性無機化合物の微粒子は、酸やアルカリにより溶解するため、重合後に酸やアルカリで洗浄することにより溶解させて容易に除去することができるため、好適に用いられる。

造粒工程の後、あるいは造粒工程を行いながら、好ましくは５０℃以上９０℃以下の温度に設定して、重合性単量体組成物に含まれる重合性単量体の重合を行い、トナー粒子分散液を得る（重合工程）。
重合工程では容器内の温度分布が均一になる様に攪拌操作を行うことが好ましい。重合開始剤を添加する場合、任意のタイミングと所要時間で行うことができる。また、所望の分子量分布を得る目的で重合反応後半に昇温してもよく、さらに、未反応の重合性単量体、副生成物などを系外に除去するために反応後半、または反応終了後に、一部水系媒体を蒸留操作により留去してもよい。蒸留操作は常圧又は減圧下で行うことができる。

トナー粒子の粒径は、高精細かつ高解像の画像を得るという観点から重量平均粒径が３．０μｍ以上１０．０μｍ以下であることが好ましい。トナーの重量平均粒径は細孔電気抵抗法により測定することができる。例えば「コールター・カウンター Ｍｕｌｔｉｓｉｚｅｒ ３」（ベックマン・コールター（株）製）用いて測定することができる。こうして得られたトナー粒子分散液は、トナー粒子と水系媒体を固液分離する濾過工程へと送られる。

得られたトナー粒子分散液からトナー粒子を得るための固液分離は、一般的な濾過方法で行うことができ、その後トナー粒子表面から除去しきれなかった異物を除去するため、リスラリーや洗浄水のかけ洗いなどによって更に洗浄を行うことが好ましい。十分な洗浄が行なわれた後に、再び固液分離してトナーケーキを得る。その後、公知の乾燥手段により乾燥され、必要であれば分級により所定外の粒径を有する粒子群を分離してトナー粒子を得る。このとき分離された所定外の粒径を有する粒子群は最終的な収率を向上させるために再利用してもよい。

有機ケイ素重合体を有する表層を形成する場合は、水系媒体中でトナー粒子を形成する場合には水系媒体中で重合工程などを行いながら前述のように有機ケイ素化合物の加水分解液を添加して該表層を形成させることができる。重合後のトナー粒子の分散液をコア粒
子分散液として用いて、有機ケイ素化合物の加水分解液を添加し、該表層を形成させてもよい。また、混練粉砕法など水系媒体以外の場合には得られたトナー粒子を水系媒体に分散してコア粒子分散液として用いて、前述のように有機ケイ素化合物の加水分解液を添加し、該表層を形成させることができる。

＜硬度の測定方法＞
硬度とは、物体の表面又は表面近傍の機械的性質の一つであり、異物によって変形や傷を与えられようとするときの、物体の変形しにくさ、物体の傷つきにくさであり、様々な測定方法や定義が存在する。例えば、測定方法は測定領域の広さによって使い分けられ、測定領域が１０μｍ以上の場合にはビッカース法、１０μｍ以下の場合にはナノインデンテーション法、１μｍ以下の場合にはＡＦＭなどと使い分けられることが多い。定義としては、例えば押し込み硬さとしてはブリネル硬度やビッカース硬度、引っ掻き硬さとしてはマルテンス硬度、反発硬さとしてはショア硬度などが使い分けられている。

トナーの測定においては、一般的な粒径は３μｍ〜１０μｍであるから、ナノインデンテーション法が好ましく用いられる測定方法である。発明者らの検討によると本発明の効果を発現するための硬度の規定として、引っ掻き硬さを表すマルテンス硬度が適当であった。これは、トナーが現像機内で金属や外添剤などの硬い物質に引っ掻かれることに対する強さを表し得るのが引っ掻き硬さであるためと考えている。

ナノインデンテーション法にてトナーのマルテンス硬度を測定する方法は、市販のＩＳＯ１４５７７−１に準拠した装置にて、ＩＳＯ１４５７７−１に規定された押込み試験の手順に従って、得られた荷重−変位曲線から算出することができる。本発明においては、前記ＩＳＯ規格に準拠した装置として、超微小押し込み硬さ試験機「ＥＮＴ−１１００ｂ」（株式会社エリオニクス製）を用いた。測定方法は、装置に付属の「ＥＮＴ１１００操作マニュアル」に記載されているが、具体的な測定方法は以下の通りである。

測定環境は、付属の温度調節装置にてシールドケース内を３０．０℃に保った。雰囲気温度を一定に保つことは熱膨張やドリフトなどによる測定データのバラつき低減に有効である。設定温度は、トナーが摩擦される現像機近辺の温度を想定した３０．０℃の条件とした。試料台は装置に付属の標準試料台を用い、トナーを塗布した後にトナーが分散するように微弱なエアーを吹き付け、その試料台を装置にセットして１時間以上保持してから測定を行った。

圧子には装置に付属の先端が２０μｍ四方の平面である平圧子（チタン製圧子、先端はダイヤモンド製）を用いて測定した。トナーの様に小径かつ球形の物体、外添剤が付着している物体、表面に凹凸が存在する物体においては、尖った圧子を用いると測定精度に大きな影響を与えるため平圧子を用いる。試験の最大荷重は２．０×１０^−４Ｎに設定して行う。この試験荷重に設定することで、現像部においてトナー１粒が受けるストレスに相当する条件で、トナーの表層を破壊せずに硬度を測定することが可能である。本発明においては、耐摩擦性が重要であるから表層を破壊せずに維持したまま硬さを測ることが重要である。

測定対象の粒子としては、装置付属の顕微鏡による測定用画面（視野サイズ：横幅１６０μｍ、縦幅１２０μｍ）にトナーが単独で存在しているものを選択する。ただし、変位量の誤差を極力無くすため、粒子径（Ｄ）が個数平均粒径（Ｄ１）の±０．５μｍの範囲にあるもの（Ｄ１−０．５μｍ≦Ｄ≦Ｄ１＋０．５μｍ）を選択する。なお、測定対象粒子の粒径測定は装置付属のソフトを用いてトナーの長径と短径を測定し、［（長径＋短径）／２］をもって粒子径Ｄ（μｍ）とした。また、個数平均粒径は「コールター・カウンター Ｍｕｌｔｉｓｉｚｅｒ ３（ベックマン・コールター株式会社製）により後述する
方法にて測定する。

測定に際しては、粒子径Ｄ（μｍ）が上記条件を満たす任意のトナー１００粒を選んで測定を行う。測定の際に入力する条件は以下の通りである。
試験モード ： 負荷−除荷試験
試験荷重 ： ２０．０００ｍｇｆ（＝２．０×１０^−４Ｎ）
分割数 ： １０００ｓｔｅｐ
ステップインターバル ： １０ｍｓｅｃ

解析メニュー「データ解析（ＩＳＯ）」を選択して測定を行うと、測定後に装置付属ソフトでマルテンス硬度が解析され、出力される。トナー１００粒について上記測定を行って、その相加平均値を本発明におけるマルテンス硬度とした。

最大荷重２．０×１０^−４Ｎの条件で測定するときのマルテンス硬度を２００ＭＰａ以上１１００ＭＰａ以下に調整するための手段は特に限定されない。ただし、当該硬度は一般的なトナーに用いられている有機樹脂の硬さに比べて大幅に硬いため、硬度を上げるために通常行われている手段では達成が困難である。例えば、ガラス転移温度の高い樹脂設計にする手段、樹脂分子量を上げる手段、熱硬化する手段、表層にフィラーを添加する手段などでは達成が難しい。

一般的なトナーに用いられている有機樹脂のマルテンス硬度は、最大荷重２．０×１０^−４Ｎの条件で測定すると５０ＭＰａ〜８０ＭＰａ程度である。さらに樹脂設計や分子量を上げるなどして硬度を上げた場合でも１２０ＭＰａ以下程度である。さらに、磁性体やシリカといったフィラーを表層近傍に充填して熱硬化させた場合でも１８０ＭＰａ以下程度であり、本発明のトナーは一般的なトナーに比べて大幅に硬い。

＜硬度の制御方法＞
上記特定の硬度範囲に調整するための１つの手段として、例えば、適切な硬度を持つ無機物などの物質でトナーの表層を形成させ、更にその化学構造やマクロ構造を適切な硬度を持つ様に制御する方法が挙げられる。

具体的な例示として、上記特定の硬度を持ち得る物質としては有機ケイ素重合体が挙げられ、材料の選択として有機ケイ素重合体のケイ素原子に直接結合している炭素原子の数や炭素鎖長などによって硬度を調整することが可能である。トナー粒子が、有機ケイ素重合体を含有する表層を有し、該有機ケイ素重合体のケイ素原子に直接結合している炭素原子の数が１個以上３個以下（好ましくは１個以上２個以下、より好ましくは１個）であると、上記特定の硬度に調整しやすいため好ましい。

化学構造によりマルテンス硬度を調整する手段としては表層物質の架橋や重合度などの化学構造の調整などにより可能である。マクロ構造によりマルテンス硬度を調整する手段としては、表層の凸凹形状や凸間を繋ぐネットワーク構造の調整などにより可能である。これらの調整は有機ケイ素重合体を表層として用いる場合には、有機ケイ素重合体を前処理する際のｐＨ、濃度、温度、時間などで調整可能である。また、トナーのコア粒子に有機ケイ素重合体を表層付けするタイミングや形態、濃度、反応温度などによって調整可能である。

本発明において特に好ましいのは以下の方法である。まず、結着樹脂及び着色剤を含むトナーのコア粒子を製造して水系媒体に分散し、コア粒子分散液を得る。この時の濃度はコア粒子分散液総量に対し、コア粒子の固形分が１０質量％以上４０質量％以下となる濃度で分散することが好ましい。そして、該コア粒子分散液の温度は３５℃以上に調整して
おくことが好ましい。また、該コア粒子分散液のｐＨは有機ケイ素化合物の縮合が進みにくいｐＨに調整することが好ましい。有機ケイ素重合体の縮合が進みにくいｐＨは物質によって異なるため、最も反応が進みにくいｐＨを中心として、±０．５以内が好ましい。

一方、有機ケイ素化合物は加水分解処理を行ったものを用いることが好ましい。例えば、有機ケイ素化合物の前処理として別容器で加水分解しておく。加水分解の仕込み濃度は有機ケイ素化合物の量を１００質量部とした場合、イオン交換水やＲＯ水などイオン分を除去した水４０質量部以上５００質量部以下が好ましく、より好ましくは水１００質量部以上４００質量部以下である。加水分解の条件としては、好ましくはｐＨが２〜７、温度が１５〜８０℃、時間が３０〜６００分である。

得られた加水分解液とコア粒子分散液とを混合して縮合に適したｐＨ（好ましくは６〜１２、又は１〜３、より好ましくは８〜１２）に調整することで、有機ケイ素化合物を縮合させながらトナーのコア粒子表面に表層付けすることができる。縮合と表層付けは３５℃以上で６０分間以上取ることが好ましい。また、縮合に適したｐＨに調整する前に３５℃以上で保持する時間を調整することで表面のマクロ構造を調整可能であるが、時間が長すぎると本発明のマルテンス硬度のトナーが得られにくいため、３分以上１２０分以下が好ましい。

以上のような手段によって反応残基を減らすことができ、表層に凹凸を形成させることができ、更に凸間にネットワーク構造を形成させることができるため、上記特定のマルテンス硬度のトナーを得られやすい。有機ケイ素重合体を含有する表層を用いる場合には、有機ケイ素重合体の固着率が９０％以上１００％以下であることが好ましい。有機ケイ素重合体の固着率の測定方法は後述する。

＜トナー粒子の粒径の測定＞
細孔電気抵抗法による精密粒度分布測定装置（商品名：コールター・カウンター Ｍｕｌｔｉｓｉｚｅｒ ３）と、専用ソフト（商品名：ベックマン・コールター Ｍｕｌｔｉｓｉｚｅｒ ３ Ｖｅｒｓｉｏｎ３．５１、ベックマン・コールター社製）を用いる。アパーチャー径は１００μｍを用い、実効測定チャンネル数２万５千チャンネルで測定し、測定データの解析を行い、算出する。測定に使用する電解水溶液は、特級塩化ナトリウムをイオン交換水に溶解して濃度が約１質量％となるようにしたもの、例えば、ベックマン・コールター社製のＩＳＯＴＯＮ ＩＩ（商品名）が使用できる。なお、測定、解析を行う前に、以下のように前記専用ソフトの設定を行う。

前記専用ソフトの「標準測定方法（ＳＯＭ）を変更画面」において、コントロールモードの総カウント数を５００００粒子に設定し、測定回数を１回、Ｋｄ値は（標準粒子１０．０μｍ、ベックマン・コールター社製）を用いて得られた値を設定する。閾値／ノイズレベルの測定ボタンを押すことで、閾値とノイズレベルを自動設定する。また、カレントを１６００μＡに、ゲインを２に、電解液をＩＳＯＴＯＮ ＩＩ（商品名）に設定し、測定後のアパーチャーチューブのフラッシュにチェックを入れる。
専用ソフトの「パルスから粒径への変換設定画面」において、ビン間隔を対数粒径に、粒径ビンを２５６粒径ビンに、粒径範囲を２μｍ以上６０μｍ以下に設定する。

具体的な測定法は以下の通りである。
（１）Ｍｕｌｔｉｓｉｚｅｒ ３専用のガラス製２５０ｍＬ丸底ビーカーに前記電解水溶液約２００ｍＬを入れ、サンプルスタンドにセットし、スターラーロッドの撹拌を反時計回りで２４回転／秒にて行う。そして、解析ソフトの「アパーチャーのフラッシュ」機能により、アパーチャーチューブ内の汚れと気泡を除去しておく。
（２）ガラス製の１００ｍＬ平底ビーカーに前記電解水溶液約３０ｍＬを入れる。ここに
コンタミノンＮ（商品名）（精密測定器洗浄用中性洗剤の１０質量％水溶液、和光純薬工業（株）製）をイオン交換水で３質量倍に希釈した希釈液を約０．３ｍＬ加える。
（３）発振周波数５０ｋＨｚの発振器２個を、位相を１８０度ずらした状態で内蔵し、電気的出力１２０Ｗの超音波分散器（商品名：Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ Ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ Ｔｅｔｏｒａ１５０、日科機バイオス（株）製）を用意する。この超音波分散器の水槽内にイオン交換水所定量とコンタミノンＮ（商品名）を約２ｍＬ添加する。
（４）前記（２）のビーカーを前記超音波分散器のビーカー固定穴にセットし、超音波分散器を作動させる。そして、ビーカー内の電解水溶液の液面の共振状態が最大となるようにビーカーの高さ位置を調整する。
（５）前記（４）のビーカー内の電解水溶液に超音波を照射した状態で、トナー（粒子）約１０ｍｇを少量ずつ前記電解水溶液に添加し、分散させる。そして、さらに６０秒間超音波分散処理を継続する。なお、超音波分散にあたっては、水槽の水温が１０℃以上４０℃以下となる様に適宜調節する。
（６）サンプルスタンド内に設置した前記（１）の丸底ビーカーに、ピペットを用いてトナー（粒子）を分散した前記（５）の電解水溶液を滴下し、測定濃度が約５％となるように調整する。そして、測定粒子数が５００００個になるまで測定を行う。
（７）測定データを装置付属の前記専用ソフトにて解析を行い、重量平均粒径（Ｄ４）を算出する。なお、専用ソフトでグラフ／体積％と設定したときの、分析／体積統計値（算術平均）画面の「平均径」が重量平均粒径（Ｄ４）である。専用ソフトでグラフ／個数％と設定したときの、「分析／個数統計値（算術平均）」画面の「平均径」が個数平均粒径（Ｄ１）である。

＜実験＞
実施例２の現像装置の長寿命性能を検証するため、実施例１で行った実験のうち（３）トナー凝集の有無、（４）現像ブレードへのトナー融着の有無、の検証実験を行った。耐久テストは、実施例１で行った実験に対して印字枚数を５倍とし３２．５℃、８０％Ｒｈ環境において、画像比率１％の横線を間欠的に５００００枚通紙（印字）した。

表２：実施例２における実験結果

実施例２では、現像装置の印字枚数が実施例１で行った実験に対して５倍となるような苛酷な条件においてもトナー凝集や、トナー融着が発生しないという優れた結果が得られた。これは有機ケイ素重合体を含有する表層を有しトナーの最大荷重２．０×１０^−４Ｎの条件で測定したときのマルテンス硬度を２００ＭＰａ以上１１００ＭＰａ以下に調整するトナーが対高摩耗性能を有するためである。

特に、本実施例における第１の空間のトナー圧密状態を活用しトナー循環を長期耐久においても良好な状態にするためには対高摩耗性トナーが必要である。対高摩耗性トナーによりトナーの流動性が長期耐久でも維持され続け、それにより第１の空間（第１の圧密空間）から第２の空間（第２の圧密空間）へのトナー循環が絶え間なく形成され続けたことで良好な結果が得られた。

なお、当該マルテンス硬度が２００ＭＰａよりも低い場合には、上述した苛酷な条件下において、本発明の効果が満足に得られない場合がある。一方、当該マルテンス硬度が１１００ＭＰａよりも高いと、場合によっては規制ブレードや現像ローラなどの部材を傷つける場合があった。

以上、実施例２によればトナーの最大荷重２．０×１０^−４Ｎの条件で測定したときのマルテンス硬度を２００ＭＰａ以上１１００ＭＰａ以下に調整したトナーを用いる。そうすることで、現像装置を長期耐久した場合においても簡易な構成で現像剤の良好な循環が維持され、高品位な画像を安定して形成可能な長寿命対応の現像装置を提供することができる。

１００…画像形成装置、４…現像ユニット（現像装置）、１７…現像ローラ（現像剤担持体）、１８…現像枠体、１８ａ…トナー収容室（収容室）、１８ｂ…現像室、２０…トナー供給ローラ（供給部材）、２１…現像ブレード（規制部材）、２２…攪拌搬送部材（搬送部材）、３０…壁部、３０ａ…第１壁部、３０ｂ…第２壁部、３０ｃ…第３壁部、３０ｄ…開口部、８０…トナー（現像剤）、Ｎ…ニップ部

Claims (19)

1. 現像剤を担持し、回転可能な現像剤担持体と、
   前記現像剤担持体に現像剤を供給する供給部材であって、前記現像剤担持体との間にニップ部を形成するとともに、使用時の姿勢において前記ニップ部における前記供給部材の表面が、重力方向の下方から上方へ向かう方向に沿って移動し、且つ、前記現像剤担持体とは同じ回転方向に回転可能な供給部材と、
   前記現像剤担持体に当接することによって前記現像剤担持体に担持される現像剤の量を規制する規制部材と、
   前記現像剤担持体、前記供給部材及び前記規制部材が配置される現像室と、使用時の姿勢において前記現像室の下方に位置し前記現像室へ供給される現像剤を収容する収容室と、前記収容室と前記現像室を連通する開口部を備える仕切壁部と、を有する枠体と、
   を備える現像装置であって、
   使用時の姿勢において、前記供給部材の長手方向に沿って見たとき、前記現像室の内部空間には、
   前記仕切壁部と前記供給部材の間に位置し、前記仕切壁部と前記供給部材の間隔が最も狭くなる狭小部を始点として、前記供給部材の前記回転方向の下流側に向かうほど、面積が拡大する第１の空間と、
   前記仕切壁部と前記供給部材の間に位置し、前記狭小部を始点として、前記供給部材の前記回転方向の上流側に向かうほど、面積が拡大する第２の空間と、が含まれており、
   前記開口部の下端の位置は、前記供給部材の下端の位置よりも上方にあることを特徴とする現像装置。
2. 前記収容室に配置され、前記収容室から前記開口部を介して前記現像室へ現像剤を搬送する搬送部材をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
3. 前記現像室の前記内部空間には、前記ニップ部よりも上方に位置する第３の空間が含まれることを特徴とする請求項１または２に記載の現像装置。
4. 前記開口部の下端の位置は、前記規制部材と前記現像剤担持体が当接する当接位置と同じ高さ、または前記当接位置よりも上方にあることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の現像装置。
5. 前記仕切壁部と前記開口部の上端との境目の位置が、前記供給部材の上端よりも上方にあることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の現像装置。
6. 前記ニップ部の上端が、前記仕切壁部において前記第２の空間に面する領域の前記開口部の下端との境目よりも上方にあることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の現像装置。
7. 前記供給部材は、現像剤を保持するための発泡体を備えることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の現像装置。
8. 前記発泡体は、連続気泡を有することを特徴とする請求項７に記載の現像装置。
9. 前記仕切壁部において前記第１の空間に面する領域が、水平方向に、または、前記狭小部に近づくほど下方となるように傾斜した方向に、延びていることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の現像装置。
10. 前記規制部材は、一端が前記枠体に固定され、自由端である他端の側において前記現像
    剤担持体に当接し、
    前記仕切壁部において前記第１の空間に面する領域は、前記規制部材の前記他端を基準とした鉛直線との交点よりも前記狭小部から離れた位置から、前記狭小部に向かって、水平方向に、または前記狭小部に近づくほど下方となるように傾斜した方向に、延びていることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の現像装置。
11. 高さ方向における前記ニップ部の中心が、前記仕切壁部において前記第２の空間に面する領域の前記開口部の下端との境目よりも上方にあることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の現像装置。
12. 前記第１の空間は、前記第２の空間よりも広いことを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項に記載の現像装置。
13. 前記仕切壁部において前記供給部材との間に前記狭小部を形成する領域が、前記供給部材の形状に沿って屈曲していることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１項に記載の現像装置。
14. 前記搬送部材は、回転することで現像剤を前記収容室から前記開口部を介して前記現像室へ搬送するものであり、
    前記現像剤担持体の単位時間当たりの回転数は、前記搬送部材の単位時間当たりの回転数よりも高く、
    前記供給部材の単位時間当たりの回転数は、前記現像剤担持体の単位時間当たりの回転数よりも高いことを特徴とする請求項２に記載の現像装置。
15. 前記供給部材の上端が、前記現像剤担持体の上端よりも上方であることを特徴とする請求項１〜１４のいずれか１項に記載の現像装置。
16. 前記収容室に収容される現像剤は、最大荷重２．０×１０^−４Ｎの条件で測定したときのマルテンス硬度が、２００ＭＰａ以上１１００ＭＰａ以下であることを特徴とする請求項１〜１５のいずれか１項に記載の現像装置。
17. 前記収容室に収容される現像剤は、有機ケイ素重合体を含有する表層を有することを特徴とする請求項１〜１６のいずれか１項に記載の現像装置。
18. 画像形成装置の装置本体に着脱可能なプロセスカートリッジであって、
    潜像が形成される像担持体と、
    請求項１〜１７のいずれか１項に記載の現像装置と、
    を備えることを特徴とするプロセスカートリッジ。
19. 記録材に画像を形成する画像形成装置であって、
    潜像が形成される像担持体と、
    請求項１〜１７のいずれか１項に記載の現像装置と、
    を備えることを特徴とする画像形成装置。

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