画像形成装置及びプロセスカートリッジ
【課題】 トリクル現像方式とクリーナレス方式とを併用しても、未転写トナーの回収ムラやキャリア劣化の促進等の不具合が生じない、高耐久化された画像形成装置及びプロセスカートリッジを提供する。
【解決手段】 潜像が形成される像担持体２１と、キャリアＣとトナーＴとを有する現像剤Ｇを収容して像担持体２１上に形成される潜像を現像するとともに像担持体２１上に残留する未転写トナーを回収する現像部２３と、現像部２３にキャリアＣを供給するキャリア供給部２８と、現像部２３に収容されたキャリアＣを現像部２３の外部に排出するキャリア排出手段２３ｄと、像担持体２１上に潤滑物質を供給する潤滑物質供給手段２５〜２７と、を備える。
【解決手段】 潜像が形成される像担持体２１と、キャリアＣとトナーＴとを有する現像剤Ｇを収容して像担持体２１上に形成される潜像を現像するとともに像担持体２１上に残留する未転写トナーを回収する現像部２３と、現像部２３にキャリアＣを供給するキャリア供給部２８と、現像部２３に収容されたキャリアＣを現像部２３の外部に排出するキャリア排出手段２３ｄと、像担持体２１上に潤滑物質を供給する潤滑物質供給手段２５〜２７と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、又は、それらの複合機等の画像形成装置とそこに設置されるプロセスカートリッジとに関する。特に、現像部内の劣化したキャリアを現像部外に適宜に排出するトリクル現像方式と、像担持体上の未転写トナーを現像部でクリーニングするクリーナレス方式と、を用いた画像形成装置及びプロセスカートリッジに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、電子写真方式の画像形成装置において、作像部を高耐久化するための技術が種々開示されている。
【０００３】
特許文献１等には、トリクル現像方式を用いて作像部を高耐久化する技術が開示されている。
詳しくは、現像剤担持体上に磁力によって穂立ちさせた磁性キャリア（以下、適宜に「磁気ブラシ」と呼ぶ。）を、像担持体に接触させることによって磁気ブラシ内のトナー粒子を像担持体に接触させる２成分現像方式において、トナーとともに少量のキャリアを補給して、過剰となったキャリアを現像部から排出する。この技術は、劣化した磁性キャリアによる画質劣化を軽減することで、作像部の高耐久化を図ったものである。
【０００４】
すなわち、２成分現像方式は、現像部内で継続的に磁性キャリアが撹拌されることによって、キャリア表面にトナー粒子の母体樹脂や外添剤等の異物が付着して、トナーに対するキャリアの摩擦帯電能力が低下してしまう。さらに、コート膜を有する磁性キャリアは、コート膜が機械的衝撃によって剥がれ落ちてトナーが付着しやすくなってしまう。このような現像部内の劣化したキャリアを現像部外に適宜に排出するトリクル現像方式は、経時における画質劣化を軽減する効果が期待できる。
【０００５】
一方、特許文献２等には、クリーナレス方式を用いて作像部を高耐久化する技術が開示されている。
詳しくは、クリーナレス方式の作像部には、像担持体上の未転写トナー（転写工程で被転写材に転写されずに像担持体上に残留するトナーである。）をクリーニングブレード等で機械的に回収するクリーニング部が設けられていない。この技術は、クリーニングブレード等の当接による像担持体の磨耗を低減することで、作像部の高耐久化を図ったものである。
【０００６】
具体的に、クリーナレス方式の作像部では、クリーニングブレード等による未転写トナーの回収をおこなわない替わりに、未転写トナーを現像部で回収してそのまま再利用する機構が多く用いられている。このような機構を２成分現像方式の作像部で用いる場合には、現像剤担持体と像担持体との対向部において双方の相対的移動速度を大きくすることで、未転写トナーの回収性が向上する。したがって、像担持体の移動方向と現像剤担持体（磁気ブラシ）の移動方向とを双方の対向部において逆にするカウンター接触現像方式が用いられることがある。
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−６２７２４号公報
【特許文献２】特開２００２−２７８２５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述した従来の画像形成装置は、トリクル現像方式を用いた場合でも、クリーナレス方式を用いた場合でも、どちらも、装置の高耐久化を達成することができる。したがって、トリクル現像方式とクリーナレス方式とを併用することによって、装置のさらなる高耐久化が期待できる。しかし、実際にトリクル現像方式とクリーナレス方式とを併用した場合には、種々の問題が生じてしまう。
【０００９】
本願発明者は、研究を重ねた結果、次の事項を知るに至った。
まず、クリーナレス方式を既設した画像形成装置にトリクル現像方式を併設する場合を考慮する。
トリクル現像方式では本質的に現像部の内部に劣化の程度が異なるキャリアが混在する。具体的には、トナーとともに現像部に供給されたばかりの新たなキャリアは、その表面に付着した異物が少なくて、トナーを摩擦帯電させる能力が高い。これに対して、現像部内で長時間撹拌されたキャリアは異物の付着が多くて、トナーを摩擦帯電させる能力が低い。したがって、磁気ブラシ中でキャリアの帯電量分布がブロード化してしまう。
【００１０】
また、異物が多く付着したキャリアは、電気抵抗が高くなっている。したがって、磁気ブラシ中に含まれるトナー粒子の帯電量にばらつきが生じやすくなる。また、磁気ブラシの先端と像担持体との間に形成される現像電界も不均一になりやすくなる。
さらに、付着した異物の量が異なると、キャリアの磁界への応答性やキャリア同士の流動性に差異が生じることになる。その結果、磁気ブラシとしてのしなやかさや強さに差異が生じてしまう。
【００１１】
したがって、クリーナレス方式を既設した画像形成装置にトリクル現像方式を併設する場合、磁気ブラシ先端での電界強度のばらつきによって、未転写トナーを静電的に現像部側に引き付ける能力にムラが生じてしまう。また、磁気ブラシとしてのしなやかさや強さのばらつきによって、未転写トナーを物理的に掻き取る能力にもムラが生じてしまう。磁気ブラシによって未転写トナーを回収するための条件設定はデリケートであって、磁気ブラシの回収能力が長手方向でムラが生じた場合には、長手方向にわたって均一に未転写トナーを回収するための余裕度がなくなってしまう。
【００１２】
次に、トリクル現像方式を既設した画像形成装置にクリーナレス方式を併設する場合を考慮する。
上述したように未転写トナーの回収性を向上するために像担持体と磁気ブラシとの相対的移動速度を大きくした場合には、像担持体にキャリアが衝突するスピードが速くなる。これによって、磁気ブラシの先端にあるトナー粒子や像担持体上に付着した未転写トナーとキャリアとが衝突する際の衝撃が強くなって、キャリアへのトナー粒子母体樹脂や外添剤の付着が増加してしまう。また、コート膜を有するキャリアの場合、衝突時の衝撃でコート膜がはがれやすくなる。このようにしてキャリアの劣化が促進されると、磁気ブラシ内でのキャリア特性の差が広がって、均一な現像が達成できなくなってしまう。
【００１３】
したがって、トリクル現像方式を既設した画像形成装置にクリーナレス方式を併設する場合、キャリアの劣化が促進されるために、新品キャリアの供給と劣化キャリアの排出とのサイクルを早めなければ所望の効果を得られなくなってしまう。
【００１４】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、トリクル現像方式とクリーナレス方式とを併用しても、未転写トナーの回収ムラやキャリア劣化の促進等の不具合が生じない、高耐久化された画像形成装置及びプロセスカートリッジを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
この発明の請求項１記載の発明にかかる画像形成装置は、潜像が形成される像担持体と、キャリアとトナーとを有する現像剤を収容して前記像担持体上に形成される潜像を現像するとともに、前記像担持体上に残留する未転写トナーを回収する現像部と、前記現像部にキャリアを供給するキャリア供給部と、前記現像部に収容されたキャリアを当該現像部の外部に排出するキャリア排出手段と、前記像担持体上に潤滑物質を供給する潤滑物質供給手段と、を備えたものである。
【００１６】
また、請求項２記載の発明にかかる画像形成装置は、上記請求項１に記載の発明において、前記潤滑物質供給手段を、前記像担持体に当接する当接部材を介して潤滑物質を当該像担持体上に供給する手段としたものである。
【００１７】
また、請求項３記載の発明にかかる画像形成装置は、上記請求項２に記載の発明において、前記当接部材を、ブラシローラとしたものである。
【００１８】
また、請求項４記載の発明にかかる画像形成装置は、上記請求項２又は請求項３に記載の発明において、前記像担持体上に形成されたトナー像を被転写材に転写する転写部材を備え、前記当接部材を、前記転写部材としたものである。
【００１９】
また、請求項５記載の発明にかかる画像形成装置は、上記請求項１〜請求項４のいずれかに記載の発明において、前記当接部材は、前記像担持体に対して接離自在に構成され、前記像担持体上で画像形成をおこなうときには当該像担持体から離間して前記像担持体上で画像形成をおこなわないときには当該像担持体に当接するように制御されるものである。
【００２０】
また、請求項６記載の発明にかかる画像形成装置は、上記請求項１〜請求項５のいずれかに記載の発明において、前記像担持体は、潤滑物質を含有し、前記潤滑物質供給手段を、前記像担持体自体としたものである。
【００２１】
また、請求項７記載の発明にかかる画像形成装置は、上記請求項１〜請求項６のいずれかに記載の発明において、前記潤滑物質を、ステアリン酸亜鉛又はポリテトラフルオロエチレンとしたものである。
【００２２】
また、請求項８記載の発明にかかる画像形成装置は、上記請求項１〜請求項７のいずれかに記載の発明において、前記キャリアは、１キロエルステッドの磁界中における磁化量が３０〜２００ｅｍｕ／ｃｍ3の範囲になるように形成されたものである。
【００２３】
また、請求項９記載の発明にかかる画像形成装置は、上記請求項１〜請求項８のいずれかに記載の発明において、前記現像部は、内設する磁界発生部材により発生される磁界によって前記像担持体に対向する位置で現像剤を穂立ちさせる現像剤担持体を備え、前記磁界発生部材は、発生される磁界の法線方向磁束密度の減衰率が４０％以上になるように形成されたものである。
【００２４】
また、請求項１０記載の発明にかかる画像形成装置は、上記請求項１〜請求項９のいずれかに記載の発明において、前記像担持体を帯電する帯電部と、前記像担持体上に形成されたトナー像を被転写材に転写する転写部材と、を備え、前記キャリア排出手段を、前記帯電部によって前記像担持体上に形成される帯電電位を可変して前記現像部に収容されたキャリアを前記像担持体上に付着させて、その付着させたキャリアを前記転写部材によって形成される転写電界を可変して前記像担持体から離脱させる手段としたものである。
【００２５】
また、請求項１１記載の発明にかかる画像形成装置は、上記請求項１〜請求項１０のいずれかに記載の発明において、前記現像部は、現像剤の収容部における所定高さの位置に外部に連通する排出口を備え、前記キャリア排出手段を、前記所定高さを超えた現像剤を前記排出口から排出する手段としたものである。
【００２６】
また、請求項１２記載の発明にかかる画像形成装置は、上記請求項１〜請求項１１のいずれかに記載の発明において、前記キャリア供給部は、前記現像部にトナーをも供給するものである。
【００２７】
また、請求項１３記載の発明にかかる画像形成装置は、上記請求項１〜請求項１２のいずれかに記載の発明において、電圧の印加によって生じる放電を用いて前記像担持体を帯電する帯電部を備えたものである。
【００２８】
また、この発明の請求項１４記載の発明にかかるプロセスカートリッジは、請求項１〜請求項１３のいずれかに記載の画像形成装置に着脱自在に設置されるプロセスカートリッジであって、前記像担持体と前記現像部とが一体化されたものである。
【００２９】
また、請求項１５記載の発明にかかるプロセスカートリッジは、上記請求項１４に記載の発明において、前記キャリア供給部と前記キャリア排出手段と前記潤滑物質供給手段とのうち少なくとも１つがさらに一体化されたものである。
【００３０】
また、請求項１６記載の発明にかかるプロセスカートリッジは、上記請求項１４又は請求項１５に記載の発明において、電圧の印加によって生じる放電を用いて前記像担持体を帯電する帯電部がさらに一体化されたものである。
【００３１】
なお、本願において、「プロセスカートリッジ」とは、像担持体を帯電する帯電部と、像担持体上に形成された潜像を現像する現像部と、像担持体上をクリーニングするクリーニング部とのうち、少なくとも１つと、像担持体とが、一体化されて、画像形成装置本体に対して着脱自在に設置されるユニットと定義する。
【発明の効果】
【００３２】
本発明は、像担持体上に潤滑物質を供給するように構成しているために、トリクル現像方式とクリーナレス方式とを併用しても、未転写トナーの回収ムラやキャリア劣化の促進等の不具合が生じない、高耐久化された画像形成装置及びプロセスカートリッジを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
以下、この発明を実施するための最良の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図中、同一又は相当する部分には同一の符号を付しており、その重複説明は適宜に簡略化ないし省略する。
【００３４】
実施の形態１．
図１〜図６にて、この発明の実施の形態１について詳細に説明する。
まず、図１にて、実施の形態１における画像形成装置全体の構成・動作について説明する。
【００３５】
書込み部２Ａ〜２Ｄは、画像情報に基いて帯電工程後の感光体ドラム２１（像担持体）に静電潜像を書き込むための装置である。書込み部２Ａ〜２Ｄは、ポリゴンミラー３Ａ〜３Ｄや光学素子４Ａ〜４Ｄ等を用いた光走査装置である。なお、書込み部として、光走査装置の替わりにＬＥＤアレイを用いることもできる。
給紙部６１は、記録紙、ＯＨＰ等の被転写材Ｐを格納して、画像形成時には被転写材Ｐを転写ベルト３０に向けて給送する。
【００３６】
転写ベルト３０は、被転写材Ｐをその表面に静電的に吸着させて搬送して感光体ドラム２１上に形成されたトナー像を被転写材Ｐ上に転写するための無端状ベルトであって、その外周面上に吸着ローラ６４とベルトクリーナ６５とを設けている。
転写ベルト３０を介して感光体ドラム２１に対向する転写ローラ２４は、芯金と芯金を被覆する導電性弾性層とを有する。転写ローラ２４の導電性弾性層は、ポリウレタンゴム、エチレン−プロピレン−ジエンポリエチレン（ＥＰＤＭ）等の弾性材料に、カーボンブラック、酸化亜鉛、酸化スズ等の導電性付与剤を配合分散して電気抵抗値（体積抵抗率）を１０6〜１０10Ω・ｃｍの中抵抗に調整した弾性体である。
【００３７】
定着部６６は、加熱ローラ６８および加圧ローラ６７を有し、被転写材Ｐ上のトナー像を圧力と熱とによって被転写材Ｐに定着させる。
転写ベルト３０に沿って縦方向に配設された４つのプロセスカートリッジ２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０ＢＫは、それぞれ、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックのトナー像を形成するためのものである。
【００３８】
各プロセスカートリッジ２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０ＢＫ上には、キャリア（磁性キャリア）と各色（イエロー、シアン、マゼンタ、ブラック）のトナー粒子とを現像部２３に供給するための剤カートリッジ２８Ｙ、２８Ｃ、２８Ｍ、２８ＢＫが設置されている。
【００３９】
図２を参照して、プロセスカートリッジ２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０ＢＫ、及び、剤カートリッジ２８Ｙ、２８Ｃ、２８Ｍ、２８ＢＫは、転写ベルト３０を矢印Ｎ方向に開放して装置本体１から着脱することができる。このようにユーザーによって交換自在に設置される、プロセスカートリッジ２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０ＢＫ、及び、剤カートリッジ２８Ｙ、２８Ｃ、２８Ｍ、２８ＢＫは、それぞれ、独立して着脱・位置決めされる。すなわち、剤カートリッジ２８Ｙ、２８Ｃ、２８Ｍ、２８ＢＫを単独で装置本体１から取出することもできるし、プロセスカートリッジ２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０ＢＫを単独で装置本体１から取出することもできるし、プロセスカートリッジ２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０ＢＫ及び剤カートリッジ２８Ｙ、２８Ｃ、２８Ｍ、２８ＢＫを一体的に取出することもできる。
【００４０】
図１に示すように、プロセスカートリッジ２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０ＢＫの下方から側方にかけて、排出路７０が設けられている。排出路７０は、プロセスカートリッジの現像部から排出されたキャリアをベルトクリーナ６５の収納スペースまで搬送するためのものである。なお、水平方向に延設された排出路７０の内部には、搬送スクリュが設けられている。
なお、剤カートリッジを装置本体１内に残したままプロセスカートリッジを取出した状態で、剤カートリッジから落下した現像剤（トナー及びキャリアである。）によって機内が汚染されないように、剤カートリッジの開口の鉛直方向に排出路７０の受け部がレイアウトされている。
【００４１】
以上のように構成された画像形成装置について、画像形成時の動作を説明する。
本実施の形態１の画像形成装置は、複写機及びプリンタとして機能する複合型の画像形成装置である。複写機として機能する場合には、スキャナから読み込まれた画像情報に対してＡ／Ｄ変換、ＭＴＦ補正、階調処理等の種々の画像処理が施されて書込みデータに変換される。プリンタとして機能する場合には、コンピュータ等から送信されるページ記述言語やビットマップ等の形式の画像情報に対して画像処理が施されて書込みデータに変換される。
【００４２】
画像形成時には、書込み部２Ａ〜２Ｄからプロセスカートリッジ２０ＢＫ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｙに対して、ブラック、マゼンタ、シアン、イエローの画像情報に応じた露光光がそれぞれ照射される。すなわち、各光源から発せられた露光光（レーザ光）がポリゴンミラー３Ａ〜３Ｄ、光学素子４Ａ〜４Ｄを通過して、各感光体ドラム２１上に照射される。これによって、各プロセスカートリッジ２０ＢＫ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｙの感光体ドラム２１（像担持体）上に、露光光に応じたトナー像が形成される。そして、このトナー像が、被転写材Ｐに転写されることになる。
【００４３】
給紙部６１から給送された被転写材Ｐは、レジストローラ６３の位置で一旦タイミングを合わせて、転写ベルト３０の位置に搬送される。転写ベルト３０の送入位置に配設された吸着ローラ６４は、電圧の印加によって送入された被転写材Ｐを転写ベルト３０に吸着させる。転写ベルト３０の矢印方向の走行にともない移動する被転写材Ｐは、各プロセスカートリッジ２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０ＢＫの位置を順次通過して各色のトナー像が重ねて転写される。
【００４４】
カラーのトナー像が転写された被転写材Ｐは、転写ベルト３０から分離して定着部６６に達する。被転写材Ｐ上のトナー像は、加熱ローラ６８及び加圧ローラ６７に挟まれつつ加熱されることで被転写材Ｐ上に定着される。一方、被転写材Ｐが分離した後の転写ベルト３０表面は、その後にベルトクリーナ６５の位置に達して、その表面に付着したトナー等の汚れがクリーニングされる。
【００４５】
次に、図３〜図６を用いて、画像形成装置本体１に着脱自在に設置されるプロセスカートリッジ及び剤カートリッジについて詳述する。なお、各プロセスカートリッジ２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０ＢＫはほぼ同一構造であって、各剤カートリッジ２８Ｙ、２８Ｃ、２８Ｍ、２８ＢＫもほぼ同一構造であるために、図３及び図４にてプロセスカートリッジ及び剤カートリッジは符号のアルファベット（Ｙ、Ｃ、Ｍ、ＢＫ）を除して図示する。また、書込み部は符号のアルファベット（Ａ〜Ｄ）を除して図示する。
【００４６】
図３は、装置本体１から取出された状態のプロセスカートリッジ２０及び剤カートリッジ２８を示す断面図である。図４は、装置本体１に装着された状態のプロセスカートリッジ２０及び剤カートリッジ２８を示す断面図である。
図３及び図４に示すように、プロセスカートリッジ２０は、像担持体としての感光体ドラム２１、帯電部２２、現像部２３、潤滑物質供給手段２５〜２７が一体化されたものであって、トリクル現像方式とクリーナレス方式とが併用されている。
【００４７】
図３及び図４を参照して、像担持体としての感光体ドラム２１は、外径３０ｍｍの負帯電の有機感光体であって、不図示の回転駆動機構によって反時計方向にその表面速度が１００ｍｍ／秒となるように回転駆動される。
【００４８】
帯電部２２は、芯金上に、ウレタン樹脂、導電性粒子としてのカーボンブラック、硫化剤、発泡剤等を処方した中抵抗（１０6〜１０9Ω・ｃｍ程度である。）の発泡ウレタン層をローラ状に形成した弾性を有する帯電ローラである。帯電部２２の中抵抗層の材質としては、ウレタン、エチレン−プロピレン−ジエンポリエチレン（ＥＰＤＭ）、ブタジエンアクリロニトリルゴム（ＮＢＲ）、シリコーンゴムや、イソプレンゴム等に抵抗調整のためにカーボンブラックや金属酸化物等の導電性物質を分散したゴム材や、またこれらを発泡させたものを用いることもできる。帯電部２２は、長手方向端部に周状に貼着されたテープによるスペーサによって、感光体ドラム２１に対して５〜２００μｍ程度のギャップをもって非接触に配設されている。
【００４９】
現像部２３内には、現像剤担持体としての現像ローラ２３ａが感光体ドラム２１に近接するように配置されていて、双方の対向部分には感光体ドラム２１と磁気ブラシとが接触する現像領域が形成される。
現像ローラ２３ａは、アルミニウム、真鍮、ステンレス、導電性樹脂等の非磁性体を円筒形に形成してなるスリーブ２３ａ２（図５を参照できる。）が不図示の回転駆動機構によって時計方向に回転されるように構成されている。スリーブ２３ａ２の外径は２０ｍｍで、表面の移動速度が２５０ｍｍ／秒に設定されている。また、感光体ドラム２１と現像ローラ２３ａとの間隔（現像ギャップ）は、０．４ｍｍに設定されている。
【００５０】
現像剤Ｇの搬送方向における現像領域の上流側部分には、スリーブ２３ａ２上の現像剤量を規制するドクタブレード２３ｃが設置されている。ドクタブレード２３ｃと現像ローラ２３ａとの間隔（ドクタギャップ）は、０．４ｍｍに設定されている。さらに、現像部２３の収容部にはトナーＴとキャリアＣとからなる現像剤Ｇが収容されて、現像剤Ｇは２つの搬送スクリュ２３ｂによって長手方向（図３及び図４の紙面垂直方向である。）に循環されながら撹拌・混合される。現像ローラ２３ａに対向する一方の搬送スクリュ２３ｂは、収容部内の現像剤Ｇを現像ローラ２３ａ上に汲み上げる機能をも有する。
【００５１】
図５を参照して、現像ローラ２３ａ内には、スリーブ２３ａ２の周面に現像剤Ｇの穂立ちを生じるように磁界を形成するマグネット２３ａ１（磁界発生部材）が固設されている。マグネット２３ａ１から発せられる法線方向磁力線に沿うように、現像剤Ｇ中のキャリアＣがスリーブ２３ａ２上にチェーン状に穂立ちする。このチェーン状に穂立ちしたキャリアＣに帯電したトナーＴが付着されて、磁気ブラシが形成される。磁気ブラシは、スリーブ２３ａ２の回転によってスリーブ２３ａ２と同方向（時計方向）に移送される。
【００５２】
複数のマグネット２３ａ１によって、スリーブ２３ａ２上に複数の磁極が形成される。具体的には、現像領域部分に現像剤Ｇの穂立ちを形成するための主磁極Ｐ１ｂ、主磁極Ｐ１ｂの磁力形成を補助する補助磁極Ｐ１ａ、Ｐ１ｃ、スリーブ２３ａ２上に現像剤Ｇを汲み上げるための汲み上げ磁極Ｐ４、汲み上げられた現像剤Ｇを現像領域まで搬送する搬送磁極Ｐ５、Ｐ６、現像工程後に現像剤Ｇを搬送する搬送磁極Ｐ２、現像剤Ｇをスリーブ２３ａ２から離脱させて収容部に戻すための剤切り磁極Ｐ３を備えている。
【００５３】
主磁極群は、補助磁極Ｐ１ａ、主磁極Ｐ１ｂ、補助磁極Ｐ１ｃの順で上流側から隣接するように構成されている。これらの横断面の小さな磁極を形成するマグネット２３ａ１は、希土類金属合金によって作製されているが、サマリウム合金系磁石（特に、サマリウムコバルト合金系磁石である。）等を用いることもできる。希土類金属合金磁石のうち代表的な鉄ネオジウムボロン合金磁石は最大エネルギー積が３５８ｋＪ／ｍ3であって、鉄ネオジウムボロン合金ボンド磁石は最大エネルギー積が８０ｋＪ／ｍ3前後である。このような磁石を用いることによって、小サイズ化しても必要な現像ローラ表面磁力を確保できる。
【００５４】
図５に示すように、主磁極Ｐ１ｂ、汲み上げ磁極Ｐ４、搬送磁極Ｐ２、Ｐ６、剤切り磁極Ｐ３はＮ極をなし、それ以外の磁極Ｐ１ａ、Ｐ１ｃ、Ｐ５はＳ極をなしている。法線方向の磁束密度を測定して円チャートグラフとした図５の実線に示すように、主磁極Ｐ１ｂは現像ローラ上で８５ｍＴ以上の法線方向磁力となっている。下流側の補助磁極Ｐ１ｃは、６０ｍＴ以上の磁力を有する。主磁極ＰＰ１ｂ、補助磁極Ｐ１ａ、Ｐ１ｃの磁石幅は２ｍｍであって、主磁極Ｐ１ｂの半値幅は１６°である。
【００５５】
図５において、実線はスリーブ２３ｂ２表面上の法線方向の磁束密度を示し、破線はスリーブ２３ａ２表面から１ｍｍ離れた位置での法線方向の磁束密度を示す。なお、磁束密度の測定には、計測装置として「ガウスメータ（ＨＧＭ-８３００）」（ＡＤＳ社製）及び「Ａ１型アキシャルプローブ」（ＡＤＳ社製）を用いて、記録装置として円チャートレコーダを用いた。
【００５６】
本実施の形態１において、主磁極Ｐ１ｂのスリーブ表面上の法線方向磁束密度は９５ｍＴであって、スリーブ表面から１ｍｍ離れた位置での法線方向磁束密度は４４．２ｍＴであって、磁束密度の変化量は５０．８ｍＴの磁力差となる。このときの法線方向磁束密度の減衰率は、５３．５％となる。なお、法線方向磁束密度の減衰率とは、スリーブ表面上の法線方向磁束密度のピーク値とスリーブ表面から１ｍｍ離れた位置での法線方向磁束密度のピーク値との差を、スリーブ表面上の法線方向磁束密度のピーク値で割った比率である。
【００５７】
また、主磁極Ｐ１ｂの上流側に位置する補助磁極Ｐ１ａのスリーブ表面上の法線方向磁束密度は９３ｍＴであって、スリーブ表面上から１ｍｍ離れた位置での法線方向磁束密度は４９．６ｍＴであって、磁束密度の変化量は４３．４ｍＴの磁力差となる。このときの法線方向磁束密度の減衰率は、４６．７％となる。
主磁極Ｐ１ｂの下流側に位置する補助磁極Ｐ１ｃのスリーブ表面上の法線方向磁束密度は９２ｍＴであって、スリーブ表面上から１ｍｍ離れた位置での法線方向磁束密度は５１．７ｍＴであって、磁束密度の変化量は４０．３ｍＴの磁力差となる。このときの法線方向磁束密度の減衰率は、４３．８％となる。
【００５８】
磁力線に沿って形成された磁気ブラシは、主磁極Ｐ１ｂに形成されるブラシ部分のみが感光体ドラム２１に当接して、感光体ドラム２１上の静電潜像を顕像化する。ここで、感光体ドラム２１が接しない状態で測定した当該箇所での磁気ブラシの長さは約１．５ｍｍであって、従来の磁気ブラシの長さ（約３ｍｍである。）よりも穂立ちが短くて密になった状態の磁気ブラシになっている。
このように法線方向磁束密度の減衰率を４０％以上に設定することで、現像領域にある磁気ブラシを短く、密にすることができる。その結果、均一な現像が達成できるとともに、感光体ドラム２１上に残留した未転写トナーを現像部２３に回収する効率が向上する。さらに、感光体ドラム２１上に凝集状態の潤滑物質が存在した場合にはこれを延伸して、感光体ドラム２１表面に均一に塗布する効果が高くなる。
【００５９】
現像部２３内には、トナーＴとキャリアＣとからなる現像剤Ｇが収容されている。トナーＴは、バインダー樹脂として、スチレン系、アクリル系の重合性単量体を重合開始剤とともに水中に分散させた状態でラジカル重合させたものや、ポリエステル系樹脂を水中に分散させて重付加反応によって高分子化させたものを用いる。トナーＴは、上述のバインダー樹脂に着色剤、帯電制御剤等を加えて造粒することにより得られる、重量平均粒径が約５μｍの非磁性トナー粒子である。
【００６０】
キャリアＣは、１キロエルステッドの磁界中における磁化量が３０〜２００ｅｍｕ／ｃｍ3の範囲になるように形成されたものである。
磁化量が２００ｅｍｕ／ｃｍ3以下（好ましくは、１４０ｅｍｕ／ｃｍ3以下である。）の低磁化キャリアＣであれば、隣り合う磁気ブラシの磁気的な相互作用が小さくなって、磁気ブラシの穂が緻密で短くなる。その結果、均一な現像が達成できるとともに、感光体ドラム２１上に残留した未転写トナーの現像部２３への回収性が向上する。さらに、感光体ドラム２１上に凝集状態の潤滑物質が存在した場合にはこれを延伸して、感光体ドラム２１表面に均一に塗布する効果が高くなる。
【００６１】
また、キャリアの磁化量が３０ｅｍｕ／ｃｍ3未満の場合には、感光体ドラム２１へのキャリア付着が増大するだけでなく現像ローラ２３ａ上に磁気的に現像剤Ｇを塗布、搬送することができなくなる。このため、キャリアの磁化量は３０ｅｍｕ／ｃｍ3以上（好ましくは、８０ｅｍｕ／ｃｍ3以上である。）に設定されている。
【００６２】
なお、キャリアＣの磁化量は、次のように求められる。
まず、キャリアの磁気特性を「振動磁場型磁気特性自動記録装置」（理研電子社製）にて、１キロエルステッドの外部磁場中に、円筒状の容器内にパッキングしたキャリアを置いて磁化の強さを測定する。そして、測定して得た磁化の強さにキャリアの真比重をかけて、磁化量を算出する。
【００６３】
本実施の形態１ではキャリアＣとして、少なくともバインダー樹脂、磁性金属酸化物、非磁性金属酸化物からなる重合法により生成された磁性体が分散されている樹脂磁性キャリアを用いている。具体的には、磁性金属酸化物としてはマグネタイト（Ｆｅ3Ｏ4）を用いる。金属酸化物を分散させて結着させるバインダー樹脂としては、スチレン、アクリル酸エチル等のビニル系モノマーを重合して得られる樹脂を用いる。磁性体がバインダー樹脂中に分散されているキャリアをそのまま用いてもよいが、これをキャリアコアとして用いて、絶縁性樹脂をコート剤としてキャリアコア表面に被覆してコート磁性キャリアとして用いることもできる。
【００６４】
図３及び図４を参照して、現像部２３には過剰な現像剤Ｇを排出するための排出口２３ｄ（キャリア排出手段）が設けられている。現像剤Ｇが過剰になって収容部の所定高さ（図中の破線で示す位置である。）を超えると、溢れた現像剤Ｇが排出口２３ｄから排出される。排出口２３ｄから排出された現像剤Ｇは、排出路７０を経由してベルトクリーナ６５に収納される。このように、トナーＴの母体樹脂や外添剤によって汚染されたキャリアが自動的に現像部の外部に排出されるので、経時においても画像品質の劣化を抑止することができる。
【００６５】
プロセスカートリッジ２０内には、固形の潤滑物質２５と、潤滑物質２５を感光体ドラム２１上に供給するためのブラシローラ２６と、ブラシローラ２６を感光体ドラム２１に対して接離するためのカム２７と、からなる潤滑物質供給手段が設置されている。固形潤滑物質２５は、ステアリン酸亜鉛等の金属石鹸やＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）等を主成分としていて、ブラシローラ２６に対して不図示の付勢手段によって付勢され当接させられている。
【００６６】
ブラシローラ２６の長手方向端部の軸部にはギアが挿設されていて、このギアが感光体ドラム２１端部の軸部に挿設されたギアに噛合する。これによって、ブラシローラ２６は、感光体ドラム２１から伝達される駆動力によって回転して、感光体ドラム２１上に潤滑物質を塗布する。
このように、本実施の形態１の画像形成装置では、感光体ドラム２１上に潤滑物質が塗布されているために、転写率が向上するとともに、未転写トナーの現像装置への回収率が向上する。
【００６７】
また、潤滑物質供給手段２５〜２７にはカム２７が設置されていて、カム２７の回転によってブラシローラ２６を感光体ドラム２１に対して接離可能としている。クリーナレス方式において、ブラシローラ２６が常に感光体ドラム２１に当接していると、感光体ドラム２１上に残留した未転写トナーがブラシローラ２６中の潤滑物質に混入してしまい現像部２３で回収されないことになる。したがって、本実施の形態１では、画像形成時にブラシローラ２６が感光体ドラム２１から離間するように制御している。
なお、ブラシローラ２６の感光体ドラム２１に対する当接状態（当接圧、当接角度等である。）は、感光体ドラム２１や現像部２３にどの程度の潤滑物質を混入させるかによって適正な状態に設定することができる。
【００６８】
補給管２９は、剤カートリッジ２８から排出される現像剤Ｇ（トナーＴ及びキャリアＣ）を現像部２３の収容部に確実に供給するためのものである。すなわち、剤カートリッジ２８から排出された現像剤Ｇは、補給管２９を介して、現像部２３内に供給される。
【００６９】
剤カートリッジ２８は、フレーム２８ｅの内部に補給用の現像剤Ｇ（トナーＴ及びキャリアＣ）を収容している。そして、剤カートリッジ２８は、現像部２３に新品のトナーＴを供給するトナーカートリッジとして機能するとともに、現像部２３に新品のキャリアＣを供給するキャリア供給部として機能する。ここで、剤カートリッジ２８の現像剤Ｇにおける、キャリアＣのトナーＴに対する混合率を高く設定した場合、現像部２３におけるキャリアＣのリフレッシュ効果は大きくなる反面、現像部２３から排出される現像剤Ｇの量も多くなる。本実施の形態１では、双方のバランスを考慮して、剤カートリッジ２８内の現像剤Ｇの混合率をトナー１００重量部に対してキャリア０．５〜３重量部の割合とした。
【００７０】
剤カートリッジ２８のフレーム２８ｅは、転写ベルト３０側におけるプロセスカートリッジ２０との間に、着脱時に把持できるだけの隙間が設けられている。また、フレーム２８ｅには、転写ベルト３０側から補給口２８ａ側にかけて傾斜が設けられていて、剤カートリッジ２８内の現像剤Ｇが補給口２８ａに向けてスムーズに移動する。
【００７１】
剤カートリッジ２８のカバー２８ｂは、スプリング２８ｃを介してフレーム２８ｅに配設されている。
剤カートリッジ２８を下方からみた図６を参照して、剤カートリッジ２８が装置本体１に装着されている状態では、カバー２８ｂは装置本体１側に設けられた凸部によって押圧されて、スプリング２８ｃの付勢力に抗するようにフレーム２８ｅ側に移動する（図６（Ｂ）の状態である。）。剤カートリッジ２８が装置本体１から取出されている状態では、カバー２８ｂはスプリング２８ｃの付勢力によってフレーム２８ｅから離れる側に移動する（図６（Ａ）の状態である。）。
【００７２】
図６（Ａ）に示すように、剤カートリッジ２８が装置本体１から取出されている状態では、カバー２８ｂの開口２８ｂ１が補給口２８ａから離れて、補給口２８ａはカバー２８ｂによって閉鎖される。これによって、剤カートリッジ２８内の現像剤Ｇは外部に漏出しないことになる。
図６（Ｂ）に示すように、剤カートリッジ２８が装置本体１に装着されている状態では、カバー２８ｂの開口２８ｂ１が補給口２８ａの位置に移動して、補給口２８ａと開口２８ｂ１とが一致する。これによって、剤カートリッジ２８内の現像剤Ｇは現像部２３に供給されることになる。
【００７３】
なお、剤カートリッジ２８内にはスクリュ２８ｄが設置されていて、カートリッジ内の現像剤Ｇを補給口２８ａに向けて移送する。詳しくは、スクリュ２８ｄは、不図示の駆動伝達機構によって回転駆動されて、所定のタイミングで現像剤Ｇを補給口２８ａに送る。そして、補給口２８ａから排出された現像剤Ｇが現像部２３に供給される。
【００７４】
次に、プロセスカートリッジ２０及び剤カートリッジ２８の動作について説明する。
図４を参照して、感光体ドラム２１が反時計方向に回転駆動されると、まず、帯電部２２の位置で感光体ドラム２１の表面が約−４００Ｖに帯電される。具体的には、電源部９５から帯電部２２の芯金に、−４００Ｖの直流電圧と、周波数が１０００Ｈｚでピーク間電圧が１４００Ｖの正弦波形の交流電圧と、が重畳された電圧が印加される。
【００７５】
その後、帯電された感光体ドラム２１表面は、露光光Ｌの照射位置に達して、書込み部２による露光工程がおこなわれる。すなわち、露光光Ｌの照射によって感光体ドラム２１上を画像情報に応じて選択的に除電することで、照射されなかった非画像部の電位との差（電位コントラスト）を発生させて静電潜像を形成する。なお、この露光工程は、感光体ドラム２１の感光層中で電荷発生物質が光を受けて電荷を発生して、このうち正孔が感光体ドラム２１表面の帯電電荷と打ち消しあうものである。
【００７６】
その後、潜像が形成された感光体ドラム２１表面は、現像部２３との対向位置に達する。感光体ドラム２１上の静電潜像は、現像ローラ２３ａ上の磁気ブラシと接触して、磁気ブラシ中の負帯電されたトナーＴが付着されて可視化される。
詳しくは、現像ローラ２３ａの磁極による磁力で汲み上げられた現像剤Ｇは、ドクタブレード２３ｃによって適量化された後に、感光体ドラム２１との対向部である現像領域に搬送される。現像領域において上述の主磁極Ｐ１ｂによって穂立ちされたキャリアＣが感光体ドラム２１を摺擦する。このとき、キャリアＣに混合されているトナーＴは、キャリアＣとの摩擦によって負帯電されている。これに対して、キャリアＣは正帯電されている。電源部９５から現像ローラ２３ａに対して、−３００Ｖの直流バイアスと、周波数が１.３ｋＨｚでピークツーピーク電圧が１６００Ｖの交流電圧と、が印加される。これによって、現像ローラ２３ａと感光体ドラム２１との間に電界が形成されて、負帯電されたトナーＴが電界によって感光体ドラム２１上の画像部にのみ選択的に付着してトナー像を形成する。
【００７７】
その後、トナー像が形成された感光体ドラム２１表面は、転写ベルト３０及び転写ローラ２４との対向位置に達する。そして、このタイミングに合わせてその対向位置に搬送された被転写材Ｐ上に、感光体ドラム２１上のトナー像が転写される。このとき、転写ローラ２４には、制御部１００によって制御される電源部９５から所定の電圧が印加されている。
その後、トナー像が転写された被転写材Ｐは、定着部６６を通過して、排出ローラ６９から装置外部に排出される。
【００７８】
一方、転写工程時に被転写材Ｐに転写されずに感光体ドラム２１上に残留したトナーＴ（未転写トナー）は、感光体ドラム２１上に付着したまま帯電部２２との対向部に達する。そして、感光体ドラム２１上の未転写トナーは、帯電部２２での帯電電圧によって生じる放電によって負帯電される。
【００７９】
ここで、感光体ドラム２１上に残留した未転写トナーには、逆帯電トナーや弱帯電トナーが多く含まれている。このような未転写トナーを現像部２３に回収するためには、未転写トナーの帯電量を正規の帯電量に近づける必要がある。本実施の形態１では、放電によって感光体ドラム２１を帯電させる帯電方式を用いていて、放電によって未転写トナーも帯電されて現像部２３に回収可能な帯電量となる。なお、未転写トナーは、放電による物理的衝撃や放電時に発生するラジカルと化学反応することにより低分子化されて、同時に未転写トナーに付着していた外添剤は遊離しやすくなる。
【００８０】
その後、感光体ドラム２１上の負帯電された未転写トナーは、露光光Ｌの照射位置を通過して、現像ローラ２３ａとの対向部に達する。そして、静電潜像の画像部に付着した未転写トナーは、現像電界によって感光体ドラム２１上に残留される。これに対して、非画像部に付着した未転写トナーは、現像電界によって現像ローラ２３ａ上に移動されて、現像部３内に回収される。
【００８１】
本実施の形態１では、現像ローラ２３ａ表面の移動速度が感光体ドラム２１表面の移動速度の２．５倍に設定されているために、未転写トナーの回収を効果的におこなうことができるとともに、潤滑物質をキャリアに付着させる効果も向上する。なお、現像ローラ２３ａと感光体ドラム２１との相対速度を大きくするために、現像領域において現像ローラ２３ａ表面の移動方向が感光体ドラム２１表面の移動方向に対して逆になるカウンター現像方式を用いることもできる。
【００８２】
また、本実施の形態１の画像形成装置では、潤滑物質供給手段２５〜２７によって感光体ドラム２１上に潤滑物質を適宜に供給している。
クリーナレス方式においては、画像形成時にブラシローラ２６が感光体ドラム２１に当接していると、ブラシローラ２６に未転写トナーが付着して固形潤滑物質の供給が阻害される。また、ブラシローラ２６に付着した未転写トナーが感光体ドラム２１上に移動すると、多量の潤滑物質で汚染された未転写トナーが、帯電部２２や現像ローラ２３ａに接触したり、現像部２３内のトナーＴと接触したりして２次汚染が生じることになる。そこで、本実施の形態１では、カム２７を用いて、画像形成時にはブラシローラ２７を感光体ドラム２１から離間させて、
非画像形成時には所定のタイミングでブラシローラ２７を感光体ドラム２１に当接するように制御している。
【００８３】
ここで、ブラシローラ２６が感光体ドラム２１に当接するタイミングは、画像形成前後であって感光体ドラム２１が回転しているタイミングとしたり、連続通紙中に潤滑物質を塗布する場合においては紙間のタイミングとすることができる。
このように、本実施の形態１では、未転写トナーが存在しない非画像形成時に潤滑物質を感光体ドラム２１上に供給しているので、転写工程時に感光体ドラム２１に付着する未転写トナーは潤滑物質を介してドラム表面に付着することになる。そのため、未転写トナーの感光体ドラム２１に対する付着力は確実に低減されて、転写率が向上するとともに、現像部２３への未転写トナーの回収効率が向上する。
【００８４】
ここで、感光体ドラム２１上に供給される潤滑物質は、感光体ドラム２１表面に予め潤滑物質を薄く塗布しておくことで大きな潤滑効果を発揮する。したがって、潤滑物質同士が互いに凝集した状態となることがある。クリーナレス方式においては、クリーニングブレードが存在しないために、凝集状態の潤滑物質が延伸されることなく帯電部２２や現像部２３の位置に達する。帯電部２２が感光体ドラム２１に接触している場合には、帯電部２２によって潤滑物質を延伸する作用が得られるが、本実施の形態１のように帯電部２２が感光体ドラム２１に対して非接触の場合には、潤滑物質の延伸は現像部２３でおこなわれることになる。
【００８５】
具体的に、現像ローラ２３ａ上の磁気ブラシを上述したように密に形成することで、現像部２３にて凝集した潤滑物質を延伸する効果が得られる。帯電部２２が感光体ドラム２１に対して非接触の場合には、密な磁気ブラシを形成することで磁気ブラシによる延伸効果が得られる。これに対して、帯電部２２を感光体ドラム２１に接触させた場合であっても、磁気ブラシを密に形成することで、帯電部２２によって延伸されなかった凝集潤滑物質をキャリアＣに付着させるとともに、帯電部２２によって延伸されなかった凝集潤滑物質を延伸させることができる。
【００８６】
このように、磁気ブラシによる摺擦によって感光体ドラム２１上で延伸された潤滑物質は、その後の画像形成において、未転写トナーと感光体ドラム２１との間に介在して転写率向上と未転写トナー回収効率向上とに寄与する。また、磁気ブラシを感光体ドラム２１に対して大きな相対速度で接触させた場合であっても、磁気ブラシと感光体ドラム２１との間に潤滑物質が介在することによって、磁気ブラシが感光体ドラム２１表面で滑り衝撃を緩和してキャリアＣの表面コート層の剥離を軽減する。さらに、キャリアＣや感光体ドラム２１の表面に潤滑物質が存在するために、磁気ブラシと感光体ドラム２１との間で圧接されたトナー粒子Ｔの母体樹脂や外添剤がキャリアＣに付着しにくくなり、キャリアＣの特性劣化が低減される。
【００８７】
一方、磁気ブラシによる摺擦によって感光体ドラム２１からキャリアＣに付着した潤滑物質は、キャリアＣへのトナー母体樹脂及び外添剤の付着を抑制して、キャリアＣの特性劣化を抑止する。これによって、剤カートリッジ２８から現像部２３に新品トナーＴとともに新品キャリアＣが供給されても、現像部２３内に供給前から存在するキャリアＣと新品キャリアＣとに大きな特性の差が生じることがない。したがって、未転写トナーを現像部２３に回収する際に、磁気ブラシ特性にばらつきがあることによる回収性能ムラを抑止することができる。
【００８８】
また、経時にわたって磁気ブラシに潤滑物質が付着しつづけると、キャリアが潤滑物質によって汚染されてトナーに対する摩擦帯電性能が低下する。本実施の形態１では、過剰なキャリアＣを自動的に排出するキャリア排出手段を備えているために、現像部２３内のキャリアは適度に交換されて、キャリア劣化の進行を弱めることができる。
【００８９】
以上の効果は、帯電部２２を通過する際に未転写トナーが放電されて劣化しやすいプロセス（帯電部２２を感光体ドラム２１に対して接触させる接触帯電方式である。）や、帯電部２２を感光体ドラム２１に対して５〜２００μｍ程度の間隙をあけて配設するプロセス（近接帯電方式である。）を用いた場合に、特に顕著にあらわれる。さらに、帯電部２２に交流電圧を印加する場合には、未転写トナーの放電劣化が大きくなるために、上述の効果が大きくなる。
【００９０】
本願発明者が、本実施の形態１の画像形成装置と、本実施の形態１の画像形成装置から潤滑物質供給手段２５〜２７を取出した装置と、を用いて、それぞれ、画像形成を繰り返したところ、前者の装置は後者の装置に比べて感光体ドラム２１上の未転写トナーの量が少なく、磁気ブラシに付着するトナー由来物質（母体樹脂や外添剤等である。）の量も軽減されているのが確認された。
【００９１】
以上説明したように、本実施の形態１では、感光体ドラム２１上に潤滑物質を供給するように構成しているために、トリクル現像方式とクリーナレス方式とを併用しても、未転写トナーの回収ムラやキャリア劣化の促進等の不具合が生じるのを抑止して、高耐久化を達成することができる。
【００９２】
以下、本実施の形態１における効果についてまとめる。
本実施の形態１の特徴的な構成は、経時の画像形成によってキャリアに潤滑物質を付着させるように感光体ドラム２１表面に潤滑物質を供給することである。潤滑物質供給手段２５〜２７によって感光体ドラム２１上に供給された潤滑物質は、クリーニングブレード等によって延伸されることがないために、一次粒子が凝集した状態のまま現像領域に到達する。そして、現像領域において穂立ちしたキャリアに潤滑物質が接触することで、一部の潤滑物質がキャリア表面に付着して、その他の潤滑物質がキャリアによる摺擦によって感光体ドラム２１上に延伸される。ここで、「延伸」とは、凝集状態で存在する潤滑物質が機械的に引き伸ばされて、感光体ドラム２１上に薄くコートされることを意味する。
【００９３】
このような構成によって、クリーナレス方式の観点から、トリクル現像方式を用いて磁気ブラシ先端部の電界が一様でない場合であっても、感光体ドラム２１に付着した未転写トナーを効率よく回収することができる。これは、単純に潤滑物質の存在によって感光体ドラム２１に対する未転写トナーの付着力が弱められるとともに、潤滑物質の存在によって磁気ブラシ先端のキャリアの特性が均一化されるためである。すなわち、現像ローラ２３ａと感光体ドラム２１との相対速度が大きな場合であっても、キャリアが感光体ドラム２１に接触するときにキャリアに少量の潤滑物質が付着するために、磁気ブラシと感光体ドラム２１との間でトナー粒子が圧接されても母体樹脂や外添剤がキャリアに付着しにくくなる。したがって、キャリアの電気的特性の劣化が抑制される。
【００９４】
また、キャリアには異物とともに潤滑物質も付着するために、経時においてキャリア同士の流動性が悪化するのが低減されて、経時において磁気ブラシのしなやかさと強さが変化する現象が抑止される。このように、キャリアの電気的・物理的特性が経時にわたり安定するので、現像部２３による未転写トナーの回収が容易となって、不具合のないクリーナレス方式が達成される。
【００９５】
一般的に、現像部２３への潤滑物質の混入は好ましくないものとされていた。その理由は、潤滑物質が過剰にキャリアに付着することによってキャリアの表面特性が変化して、トナー粒子への摩擦帯電能力が劣化することが主なものであった。この不具合は、クリーニングブレード等によって感光体ドラム２１表面の潤滑物質が積極的に除去されることのないクリーナレス方式において、特に顕著にあらわれていた。このため、潤滑物質を介在させれば感光体ドラム２１上の未転写トナーの回収性を向上させて、転写率を向上させることができるという効果が得られるにもかかわらず、クリーナレス方式において潤滑物質を感光体ドラム２１上に供給するシステムの実現が困難になっていた。
【００９６】
本実施の形態１では、クリーナレス方式にトリクル現像方式を併用するので、キャリアに潤滑物質が付着して画像に影響を及ぼすような状態になる前にそのキャリアを現像部２３の外部に排出することができる。そのために、クリーナレス方式において潤滑物質の使用が可能となる。
【００９７】
次に、トリクル現像方式の観点から、クリーナレス方式を用いて磁気ブラシを感光体ドラム２１に強く接触させた場合においても、感光体ドラム２１からキャリアに潤滑物質が供給されるために、キャリアへのトナー母体樹脂や外添剤の付着が抑止される。これによって、トリクル現像方式の問題点である新旧キャリア特性のばらつきの拡大が抑止できる。
【００９８】
また、本実施の形態１では、磁気ブラシの穂を密に形成することにより、システムとしての相補性をさらに強化することができる。
第１に、磁気ブラシの穂を密に形成すると、磁気ブラシによる残留トナーの回収性を向上させることができるとともに、長手方向において潤滑物質の延伸効果を良好にすることができる。クリーナレス方式を用いたシステムにおいて、潤滑物質を感光体ドラム２１上に供給するだけでは、潤滑物質は感光体ドラム２１に対する未転写トナーの付着力低減という機能を充分に果たすことができない。これは、感光体ドラム２１上に潤滑物質を供給しても、この潤滑物質を延伸しなければ感光体ドラム２１表面に一様な潤滑物質の層を形成することができないためである。
【００９９】
クリーニングブレードを設置した場合には、クリーニングブレードが感光体ドラム２１上で潤滑物質を延伸させる機能を果たすことになるが、クリーナレス方式を用いた場合には潤滑物質が感光体ドラム２１上で凝集した塊となって付着した状態になる。このような付着状態では、感光体ドラム２１に対する未転写トナーの付着力低減効果が低くなってしまう。しかし、本実施の形態１のように、磁気ブラシを密に形成して潤滑物質を延伸することで、クリーニングブレードを設けなくても、潤滑物質が感光体ドラム２１表面で延伸されて、良好な付着力低減機能を果たすことができる。
【０１００】
第２に、クリーナレス方式を用いることによって、感光体ドラム２１上に過剰に潤滑物質が存在しない状態においても、キャリアへ潤滑物質を適量付着させることが可能となる。従来のように、クリーニングブレードを設けてクリーニングブレードによって潤滑物質を現像部２３の上流で延伸する場合には、付着力低減効果を発揮するために必要量よりも過剰に潤滑物質を感光体ドラム２１上に供給しなければ、磁気ブラシに潤滑物質を積極的に付着させることが困難であった。例えば、ステアリン酸亜鉛等の金属石鹸を用いた場合に、延伸された金属石鹸はラメラ構造を形成して、感光体ドラム表面に対して所定角度で起立した分子の集合からなる層が上下に重なり合った層構造を形成する。このような状態で潤滑物質に磁気ブラシを摺擦させて磁気ブラシに潤滑物質を付着させようとしても、潤滑物質は層間ですべりを生じるだけでキャリアに付着することは少ない。
【０１０１】
しかし、クリーナレス方式を用いた場合、潤滑物質は現像領域の上流で延伸されることなく凝集した状態でキャリアに接触する。そして、その一部が所定の割合でキャリアに付着する。このため、キャリアに潤滑物質を積極的に付着させることが可能となって、トリクル現像方式の不具合であるキャリア特性のばらつきを低減して潤滑物質をキャリアに付着させることができる。
【０１０２】
ここで、磁気ブラシの穂の密度を高める方法として、現像剤担持体としての現像ローラ２３ａ表面から法線方向に向かって、キャリアと磁界との相互作用が急激に弱まるように構成することができる。相互作用が弱まれば磁気ブラシ先端でキャリアを磁界に沿って保持することが困難となって磁気ブラシの穂の高さが低くなって、穂は密となる。キャリアと磁界との相互作用が弱まるようにするために、本実施の形態１では、キャリアを低磁化に形成するとともに、現像ローラ２３ａの法線方向での磁束密度の減衰率を４０％以上に設定している。
なお、本実施の形態１では、キャリアを低磁化に形成するとともに、現像ローラ２３ａの法線方向での磁束密度の減衰率を４０％以上に設定したが、いずれか一方のみを実施した場合であっても本実施の形態１と同様の効果を得ることができる。すなわち、キャリアを低磁化に形成することで、磁気ブラシの穂の密度を充分に高めることができる。また、現像ローラ２３ａの法線方向での磁束密度の減衰率を４０％以上に設定することで、磁気ブラシの穂の密度を充分に高めることができる。
【０１０３】
このように潤滑物質を感光体ドラム２１上に供給することによって、トリクル現像方式とクリーナレス方式との併用が容易となる。そして、上述の効果は、感光体ドラム２１をまず一様に帯電して画像情報に応じて静電潜像を形成する方式において、感光体ドラム２１上に帯電部２２を接触又は近接させて帯電部２２に電圧を印加して放電を発生させる帯電方式に対して特に有効になる。
すなわち、クリーナレス方式においてこのような帯電方式を用いた場合には、帯電部２２の位置を未転写トナーが通過する際に未転写トナーが放電を受けることになる。このときに、トナーを形成する高分子が低分子化されて、放電の衝撃で外添剤が遊離しやすくなる。この現象は、帯電部２２に対して交流電圧を印加して双方向放電を発生させることで、帯電の均一性を向上させた場合に特に顕著となる。
【０１０４】
放電によって低分子化されたトナーは物理的衝撃や熱によって変形したり融着したりしやすくなって、キャリアとの強い接触によって母体樹脂がキャリアに付着しやすくなる。また、遊離した外添剤もキャリアに付着しやすくなる。母体樹脂は、潤滑物質と比較して、キャリアに厚く付着するのでキャリアの物性変化が大きくなる。また、外添剤は、トナーの帯電機能を担うためにキャリアと逆極性に帯電するので、キャリアに付着しやすく摩擦帯電能力を急激に低下させる。したがって、放電を利用した帯電方式を用いた場合には、潤滑物質を微量にキャリアに付着させて、トナー由来物質の付着を低減させることができる。
【０１０５】
実施の形態２．
図７にて、この発明の実施の形態２について詳細に説明する。
図７は、実施の形態２における画像形成装置に設置されるプロセスカートリッジ及び剤カートリッジを示す構成図である。本実施の形態２は、潤滑物質供給手段として感光体ドラム２１の感光層２１ａ中に潤滑物質を含有する構成としている点が、潤滑物質供給手段として感光体ドラム２１上に当接するブラシローラ２５を用いて潤滑物質を塗布する構成とした前記実施の形態１とは相違する。
【０１０６】
図７を参照して、本実施の形態２のプロセスカートリッジ２０には、前記実施の形態１におけるブラシローラ２５等の部材が設置されておらず、感光体ドラム２１の感光層２１ａ中に潤滑物質が含有されている。
詳しくは、感光体ドラム２１は、外径が３０ｍｍの負帯電の有機感光体であって、アルミニウムシリンダ基体の上に導電層、下引き層、電荷発生層、電荷輸送層の各層を順次浸漬塗布して積層の感光層２１ａを形成したものである。
【０１０７】
導電層は，アルミニウムシリンダ基体の欠陥等をならすとともに、露光光Ｌの反射によるモアレの発生を防止するために設けられている。導電層は、酸化スズ及び酸化チタンの粉末をフェノール樹脂に分散した膜厚１０μｍの層である。
下引き層は、アルミニウムシリンダ基体に注入された正電荷が感光体ドラム表面に帯電された負電荷を打ち消すのを防止する役割を果す。下引き層は、変性ナイロン及び共重合ナイロンを主体とする膜厚０．６μｍの層である。
【０１０８】
電荷発生層は、長波長域に吸収をもつアゾ顔料をブチラール樹脂に分散したものを主体とする膜厚０．６μｍの層である。電荷発生層は、露光光Ｌを受けることによって正負の電荷対を発生する。
電荷輸送層は、ホール搬送性トリフェニルアミン化合物をポリカーボネート樹脂（オストワルド粘度法による分子量が２万のものである。）に８：１０の質量比で溶解したものを主体として、さらにポリ４フッ化エチレン樹脂粒子（体積平均粒径が０．２μｍのものである。）を総固形分に対して１０質量％添加して均一に分散した膜厚２５μｍの層である。
【０１０９】
キャリアの特性変化を抑制するためには、感光体ドラム２１の水に対する接触角を８５〜９５度の範囲に設定することが好ましい。本実施の形態２では、感光体ドラム２１の電荷輸送層に、ポリ４フッ化エチレン樹脂粒子等の潤滑物質を分散含有させる。これによって、感光体ドラム２１の水に対する接触角を８５〜９５度に調整することができる。
なお、接触角は、純水を用いて「接触角計ＣＡ−Ｘ型」（協和界面科学社製）によって測定される。
【０１１０】
本実施の形態２の構成によれば、未転写トナーの現像部２３への回収効率を向上するために感光体ドラム２１と磁気ブラシとの相対速度を大きくした場合であっても、磁気ブラシ先端と感光体ドラム２１表面との摺擦によるキャリアコート膜の剥離を抑止することができる。また、磁気ブラシ先端と感光体ドラム２１との間でトナーが圧接された場合にも、トナーが感光体ドラム２１表面をすべることによってトナーへの物理的ストレスを低減することができて、キャリアへの母体樹脂や外添剤の付着を抑止できる。
【０１１１】
また、本実施の形態２では、潤滑物質供給手段を感光体ドラム２１自体としている。すなわち、感光体ドラム２１の感光層２１ａ中に潤滑物質を含有する構成としている。したがって、潤滑物質を感光体ドラム２１上に直接塗布する前記実施の形態１の構成に比べて、潤滑物質をキャリア表面に積極的に付着させることができないためにキャリアの特性変化を低減する効果は小さくなる。しかし、潤滑物質を含有しない感光体ドラム２１を使用した場合に比べれば、キャリアの特性劣化を抑止する効果は充分にある。したがって、現像部２３による未転写トナー回収時には、新旧キャリアが混在していても磁気ブラシ先端の電界や磁気ブラシ自体のしなやかさ及び強さを均一化することができて、回収効率を向上させることが可能となる。
【０１１２】
またトリクル現像方式における新旧キャリアの特性ばらつきが、現像部２３による未転写トナー回収方式（トリクル現像方式）との併用によって拡大することが抑止されて、感光体ドラム２１上に形成されるトナー像の均一さを経時においても安定させることができる。
【０１１３】
以説明したように、本実施の形態２では、感光層２１ａ中に潤滑物質を含有させて感光体ドラム２１上に潤滑物質を供給するように構成しているために、トリクル現像方式とクリーナレス方式とを併用しても、未転写トナーの回収ムラやキャリア劣化の促進等の不具合が生じるのを抑止して、高耐久化を達成することができる。
【０１１４】
実施の形態３．
図８にて、この発明の実施の形態３について詳細に説明する。
図８は、実施の形態３における画像形成装置を示す構成図である。本実施の形態３は、潤滑物質供給手段２５〜２７を転写ベルト３０の位置に設けている点が、潤滑物質供給手段２５〜２７を感光体ドラム２１の位置に設けている前記実施の形態１とは相違する。
【０１１５】
図８に示すように、実施の形態３における潤滑物質供給手段２５〜２７は、プロセスカートリッジ２０ＢＫ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｙ内には設置されていないで、転写部材としての転写ベルト３０の外周に設けられている。
詳しくは、潤滑物質供給手段は、前記実施の形態１のものと同様に、固形潤滑物質２５、潤滑物質２５を転写ベルト３０上に供給するためのブラシローラ２６、ブラシローラ２６を転写ベルト３０上から接離するためのカム２７、で構成される。潤滑物質供給手段２５〜２７は、転写ベルト３０の走行方向からみて、ベルトクリーナ６５の下流側であって、プロセスカートリッジ２０ＢＫ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｙの上流側に設けられている。これによって、潤滑物質供給手段２５〜２７から転写ベルト３０を介して現像部２３に、潤滑物質が供給されることになる。
【０１１６】
このように構成された画像形成装置において、画像形成時に転写材ベルト３０に潤滑物質の供給をおこなうと、転写位置（転写ローラ２４の位置である。）において、感光体ドラム２１表面に付着するトナーに対して潤滑物質が転写ベルト３０側から付着してしまう。これにより、トナーと転写ベルト３０との付着力が低減して転写効率が低下してしまう。本実施の形態３では、このような不具合を抑止するために、非画像形成時に転写ベルト３０上に潤滑物質を供給するようにカム２７を制御している。
【０１１７】
以上説明したように、本実施の形態３では、感光体ドラム２１上に潤滑物質を当接部材としての転写ベルト３０を介して供給するように構成しているために、トリクル現像方式とクリーナレス方式とを併用しても、未転写トナーの回収ムラやキャリア劣化の促進等の不具合が生じるのを抑止して、高耐久化を達成することができる。
本実施の形態３の構成は、プロセスカートリッジの構成をさらに簡略化したい場合や、特定のプロセスカートリッジ（潤滑物質供給手段に最も近いプロセスカートリッジとなる。）にのみ比較的多くの潤滑物質を供給する場合等に、特に有益である。
【０１１８】
なお、本実施の形態３では、潤滑物質を転写ベルト３０を介して感光体ドラム２１上に供給した。これに対して、感光体ドラム２１に直接的に当接する中間転写ベルトや転写ローラ等を有する画像形成装置の場合には、潤滑物質を中間転写ベルトや転写ローラ等の転写部材を介して感光体ドラム２１上に供給することができる。
【０１１９】
以下、上記各実施の形態以外の、別の形態について説明する。
上記各実施の形態では、剤カートリッジ２８に所定の混合率の現像剤Ｇ（キャリアＣ及びトナーＴ）を収容して、その現像剤Ｇを適宜に現像部２３に供給している。すなわち、上記各実施の形態では、現像部２３内のトナー消費を補完するためのトナー供給と、トリクル現像方式をおこなうためのキャリア供給と、を同じタイミングでおこなっていた。さらに換言すると、キャリア供給部にて、トナーをも同時に供給していた。
これに対して、現像部２３内のトナー消費を補完するためのトナー供給と、トリクル現像方式をおこなうためのキャリア供給と、をそれぞれ別のタイミングでおこなうこともできる。
【０１２０】
具体的には、前記実施の形態１で説明した剤カートリッジ２８の内部を、トナーのみを収容する部屋とキャリアのみを収容する部屋とに区分する。そして、それぞれの部屋から現像部２３に通じる補給管２９を２つ設置する。このように構成した剤カートリッジによって、キャリア供給とトナー供給とを別々のタイミングでおこなう。
【０１２１】
このように、キャリア供給とトナー供給とを別々におこなう理由は、トリクル現像の場合にはトナーとキャリアとの最適な交換時期が一致するとは限らないためである。例えば、画像面積率１００％の画像を１００００枚出力した場合と画像面積率５％の画像を１００００枚出力した場合とを比較すると、どちらも同じ時間だけキャリアとトナーとが撹拌されるためにキャリアの汚染はほぼ同等に進行する。ところが、前者ではトナーの消費量が後者のものの２０倍程度生じることになる。したがって、トナーとキャリアとを同時に補給する方式（前記各実施の形態のものである。）では、前者ではトナー及びキャリアが供給されてキャリアがリフレッシュされるのに対して、後者ではトナーの消費量が少ないためにキャリアの交換が充分におこなわれない場合があって画質劣化が生じる可能性がある。
【０１２２】
そこで、トナーとキャリアとをそれぞれ独立して供給する構成として、トナー供給は現像部２３内のトナー消費量に応じておこない、キャリア供給は現像部２３内の撹拌の程度に応じておこなうようにする。例えば、トナー供給は画像形成した画素数の累積によっておこない、キャリア供給は累積画像形成枚数（例えば、１０００枚ごとに供給する。）や累積撹拌時間（例えば、累積撹拌時間１０時間ごとに供給する。）等に応じておこなう。
【０１２３】
これによって、キャリアを最適なタイミングで交換することが可能となって、潤滑物質がキャリアに過剰に付着することによる画質への影響を低減することができる。特に、クリーナレス方式を用いる場合には、キャリアへのトナー由来物質の付着と潤滑物質の付着とのバランスを考えながらキャリアを供給することが重要となるために、上述の構成は有益なものとなる。
【０１２４】
さらに、別の形態について説明する。
上記各実施の形態では、キャリアを現像部２３の外部に排出するキャリア排出手段として、現像部２３における収容部の所定高さの位置に排出口２３ｄを設けた。
これに対して、キャリア排出手段として、現像部２３内のキャリアを感光体ドラム２１に積極的に付着させることもできる。
【０１２５】
具体的には、キャリアの交換時期であると判断された場合には、画像形成装置のコントローラはキャリア排出モードに入る。このキャリア排出モードでは、画像形成時と同様に感光体ドラム２１や転写ベルト３０を駆動しながら、感光体ドラム２１表面の帯電電位が画像形成時よりもキャリアをひきつけやすい電位（例えば、−１０００Ｖである。）となるように帯電部２２を制御する。これによって、正帯電したキャリアに作用する静電気力が、現像ローラ２３ａによる磁気的拘束力に打ち勝って、現像ローラ２３ａ上のキャリアが感光体ドラム２１表面に排出される。このキャリア排出を促進するために、キャリア排出モードでは現像ローラ２３ａの回転速度を画像形成時よりも大きく設定することもできる。
【０１２６】
現像部２３から排出されたキャリアは、感光体ドラム２１に担持されたまま転写ローラ２４との対向位置に達する。転写ローラ２４には画像形成時とは異なる転写電圧（例えば、−２０００Ｖである。）が印加されていて、キャリアを転写ベルト３０に付着させる。このとき、キャリアとともに感光体ドラム２１表面に排出された負帯電トナーがあったとしても、転写ローラ２４に印加される電圧が感光体ドラム２１の表面電位よりもマイナスに設定されているために、トナーの大部分が感光体ドラム２１側に残留して、現像部２３に再び回収される。
一方、転写ベルト３０に付着したキャリアは、転写ベルト３０に当接するベルトクリーナ６５によって回収される。
【０１２７】
以上述べたキャリア排出手段の構成は、上記各実施の形態のものに比べて、現像部２３の排出口２３ｄや排出路７０を設置する必要がなくなるために、コスト的に有利である。また、クリーナレス方式との併用によって、キャリアとともに感光体ドラム２１側に排出されたトナーは現像部２３に再度回収されることになって、廃棄物が少なくなるというメリットがある。
【０１２８】
なお、上記各実施の形態では、現像部２３の排出口２３ｄから自動的にキャリアが排出されるタンデム型の画像形成装置に対して、本発明を適用した。しかし、本発明の適用はこれに限定されることなく、例えば、複数の現像部が一体化された現像装置が回転することで、各現像部が択一的に感光体ドラム２１と対向するリボルバ型の画像形成装置に対しても、当然に本発明を適用することができる。その場合、現像装置の回転動作を利用して、現像部内の劣化キャリアを排出することができる。
【０１２９】
また、上記実施の形態においては、作像部の一部がプロセスカートリッジ２０で構成される画像形成装置に対して、本発明を適用した。しかし、本発明の適用はこれに限定されることなく、作像部がプロセスカートリッジ化されていない画像形成装置に対しても、当然に本発明を適用することができる。
【０１３０】
なお、本発明が上記各実施の形態に限定されず、本発明の技術思想の範囲内において、各実施の形態の中で示唆した以外にも、各実施の形態は適宜変更され得ることは明らかである。また、上記構成部材の数、位置、形状等は上記各実施の形態に限定されず、本発明を実施する上で好適な数、位置、形状等にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【０１３１】
【図１】この発明の実施の形態１における画像形成装置を示す全体構成図である。
【図２】図１の画像形成装置からプロセスカートリッジを取出した状態を示す概略図である。
【図３】図１の画像形成装置に取出された状態のプロセスカートリッジを示す断面図である。
【図４】図１の画像形成装置に装着された状態のプロセスカートリッジを示す拡大図である。
【図５】現像部の現像ローラの周囲に形成される磁束分布を示す円チャートグラフである。
【図６】図１の画像形成装置に着脱されるキャリア供給部の状態を示す概略図である。
【図７】この発明の実施の形態２におけるプロセスカートリッジを示す構成図である。
【図８】この発明の実施の形態３における画像形成装置を示す構成図である。
【符号の説明】
【０１３２】
１ 画像形成装置本体（装置本体）、 ２、２Ａ〜２Ｄ 書込み部、
２０、２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０ＢＫ プロセスカートリッジ、
２１ 感光体ドラム（像担持体）、 ２１ａ 感光層、 ２２ 帯電部、
２３ 現像部、 ２３ａ 現像ローラ（現像剤担持体）、 ２３ｄ 排出口、
２３ａ１ マグネット（磁界発生部材）、 ２３ａ２ スリーブ、
２４ 転写ローラ、
２５ 潤滑物質、 ２６ ブラシローラ（当接部材）、 ２７ カム、
２８、２８Ｙ、２８Ｃ、２８Ｍ、２８ＢＫ 剤カートリッジ（キャリア供給部）、
３０ 転写ベルト（転写部材、当接部材）、
６５ ベルトクリーナ、 ７０ 排出路。
【技術分野】
【０００１】
この発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、又は、それらの複合機等の画像形成装置とそこに設置されるプロセスカートリッジとに関する。特に、現像部内の劣化したキャリアを現像部外に適宜に排出するトリクル現像方式と、像担持体上の未転写トナーを現像部でクリーニングするクリーナレス方式と、を用いた画像形成装置及びプロセスカートリッジに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、電子写真方式の画像形成装置において、作像部を高耐久化するための技術が種々開示されている。
【０００３】
特許文献１等には、トリクル現像方式を用いて作像部を高耐久化する技術が開示されている。
詳しくは、現像剤担持体上に磁力によって穂立ちさせた磁性キャリア（以下、適宜に「磁気ブラシ」と呼ぶ。）を、像担持体に接触させることによって磁気ブラシ内のトナー粒子を像担持体に接触させる２成分現像方式において、トナーとともに少量のキャリアを補給して、過剰となったキャリアを現像部から排出する。この技術は、劣化した磁性キャリアによる画質劣化を軽減することで、作像部の高耐久化を図ったものである。
【０００４】
すなわち、２成分現像方式は、現像部内で継続的に磁性キャリアが撹拌されることによって、キャリア表面にトナー粒子の母体樹脂や外添剤等の異物が付着して、トナーに対するキャリアの摩擦帯電能力が低下してしまう。さらに、コート膜を有する磁性キャリアは、コート膜が機械的衝撃によって剥がれ落ちてトナーが付着しやすくなってしまう。このような現像部内の劣化したキャリアを現像部外に適宜に排出するトリクル現像方式は、経時における画質劣化を軽減する効果が期待できる。
【０００５】
一方、特許文献２等には、クリーナレス方式を用いて作像部を高耐久化する技術が開示されている。
詳しくは、クリーナレス方式の作像部には、像担持体上の未転写トナー（転写工程で被転写材に転写されずに像担持体上に残留するトナーである。）をクリーニングブレード等で機械的に回収するクリーニング部が設けられていない。この技術は、クリーニングブレード等の当接による像担持体の磨耗を低減することで、作像部の高耐久化を図ったものである。
【０００６】
具体的に、クリーナレス方式の作像部では、クリーニングブレード等による未転写トナーの回収をおこなわない替わりに、未転写トナーを現像部で回収してそのまま再利用する機構が多く用いられている。このような機構を２成分現像方式の作像部で用いる場合には、現像剤担持体と像担持体との対向部において双方の相対的移動速度を大きくすることで、未転写トナーの回収性が向上する。したがって、像担持体の移動方向と現像剤担持体（磁気ブラシ）の移動方向とを双方の対向部において逆にするカウンター接触現像方式が用いられることがある。
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−６２７２４号公報
【特許文献２】特開２００２−２７８２５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述した従来の画像形成装置は、トリクル現像方式を用いた場合でも、クリーナレス方式を用いた場合でも、どちらも、装置の高耐久化を達成することができる。したがって、トリクル現像方式とクリーナレス方式とを併用することによって、装置のさらなる高耐久化が期待できる。しかし、実際にトリクル現像方式とクリーナレス方式とを併用した場合には、種々の問題が生じてしまう。
【０００９】
本願発明者は、研究を重ねた結果、次の事項を知るに至った。
まず、クリーナレス方式を既設した画像形成装置にトリクル現像方式を併設する場合を考慮する。
トリクル現像方式では本質的に現像部の内部に劣化の程度が異なるキャリアが混在する。具体的には、トナーとともに現像部に供給されたばかりの新たなキャリアは、その表面に付着した異物が少なくて、トナーを摩擦帯電させる能力が高い。これに対して、現像部内で長時間撹拌されたキャリアは異物の付着が多くて、トナーを摩擦帯電させる能力が低い。したがって、磁気ブラシ中でキャリアの帯電量分布がブロード化してしまう。
【００１０】
また、異物が多く付着したキャリアは、電気抵抗が高くなっている。したがって、磁気ブラシ中に含まれるトナー粒子の帯電量にばらつきが生じやすくなる。また、磁気ブラシの先端と像担持体との間に形成される現像電界も不均一になりやすくなる。
さらに、付着した異物の量が異なると、キャリアの磁界への応答性やキャリア同士の流動性に差異が生じることになる。その結果、磁気ブラシとしてのしなやかさや強さに差異が生じてしまう。
【００１１】
したがって、クリーナレス方式を既設した画像形成装置にトリクル現像方式を併設する場合、磁気ブラシ先端での電界強度のばらつきによって、未転写トナーを静電的に現像部側に引き付ける能力にムラが生じてしまう。また、磁気ブラシとしてのしなやかさや強さのばらつきによって、未転写トナーを物理的に掻き取る能力にもムラが生じてしまう。磁気ブラシによって未転写トナーを回収するための条件設定はデリケートであって、磁気ブラシの回収能力が長手方向でムラが生じた場合には、長手方向にわたって均一に未転写トナーを回収するための余裕度がなくなってしまう。
【００１２】
次に、トリクル現像方式を既設した画像形成装置にクリーナレス方式を併設する場合を考慮する。
上述したように未転写トナーの回収性を向上するために像担持体と磁気ブラシとの相対的移動速度を大きくした場合には、像担持体にキャリアが衝突するスピードが速くなる。これによって、磁気ブラシの先端にあるトナー粒子や像担持体上に付着した未転写トナーとキャリアとが衝突する際の衝撃が強くなって、キャリアへのトナー粒子母体樹脂や外添剤の付着が増加してしまう。また、コート膜を有するキャリアの場合、衝突時の衝撃でコート膜がはがれやすくなる。このようにしてキャリアの劣化が促進されると、磁気ブラシ内でのキャリア特性の差が広がって、均一な現像が達成できなくなってしまう。
【００１３】
したがって、トリクル現像方式を既設した画像形成装置にクリーナレス方式を併設する場合、キャリアの劣化が促進されるために、新品キャリアの供給と劣化キャリアの排出とのサイクルを早めなければ所望の効果を得られなくなってしまう。
【００１４】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、トリクル現像方式とクリーナレス方式とを併用しても、未転写トナーの回収ムラやキャリア劣化の促進等の不具合が生じない、高耐久化された画像形成装置及びプロセスカートリッジを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
この発明の請求項１記載の発明にかかる画像形成装置は、潜像が形成される像担持体と、キャリアとトナーとを有する現像剤を収容して前記像担持体上に形成される潜像を現像するとともに、前記像担持体上に残留する未転写トナーを回収する現像部と、前記現像部にキャリアを供給するキャリア供給部と、前記現像部に収容されたキャリアを当該現像部の外部に排出するキャリア排出手段と、前記像担持体上に潤滑物質を供給する潤滑物質供給手段と、を備えたものである。
【００１６】
また、請求項２記載の発明にかかる画像形成装置は、上記請求項１に記載の発明において、前記潤滑物質供給手段を、前記像担持体に当接する当接部材を介して潤滑物質を当該像担持体上に供給する手段としたものである。
【００１７】
また、請求項３記載の発明にかかる画像形成装置は、上記請求項２に記載の発明において、前記当接部材を、ブラシローラとしたものである。
【００１８】
また、請求項４記載の発明にかかる画像形成装置は、上記請求項２又は請求項３に記載の発明において、前記像担持体上に形成されたトナー像を被転写材に転写する転写部材を備え、前記当接部材を、前記転写部材としたものである。
【００１９】
また、請求項５記載の発明にかかる画像形成装置は、上記請求項１〜請求項４のいずれかに記載の発明において、前記当接部材は、前記像担持体に対して接離自在に構成され、前記像担持体上で画像形成をおこなうときには当該像担持体から離間して前記像担持体上で画像形成をおこなわないときには当該像担持体に当接するように制御されるものである。
【００２０】
また、請求項６記載の発明にかかる画像形成装置は、上記請求項１〜請求項５のいずれかに記載の発明において、前記像担持体は、潤滑物質を含有し、前記潤滑物質供給手段を、前記像担持体自体としたものである。
【００２１】
また、請求項７記載の発明にかかる画像形成装置は、上記請求項１〜請求項６のいずれかに記載の発明において、前記潤滑物質を、ステアリン酸亜鉛又はポリテトラフルオロエチレンとしたものである。
【００２２】
また、請求項８記載の発明にかかる画像形成装置は、上記請求項１〜請求項７のいずれかに記載の発明において、前記キャリアは、１キロエルステッドの磁界中における磁化量が３０〜２００ｅｍｕ／ｃｍ3の範囲になるように形成されたものである。
【００２３】
また、請求項９記載の発明にかかる画像形成装置は、上記請求項１〜請求項８のいずれかに記載の発明において、前記現像部は、内設する磁界発生部材により発生される磁界によって前記像担持体に対向する位置で現像剤を穂立ちさせる現像剤担持体を備え、前記磁界発生部材は、発生される磁界の法線方向磁束密度の減衰率が４０％以上になるように形成されたものである。
【００２４】
また、請求項１０記載の発明にかかる画像形成装置は、上記請求項１〜請求項９のいずれかに記載の発明において、前記像担持体を帯電する帯電部と、前記像担持体上に形成されたトナー像を被転写材に転写する転写部材と、を備え、前記キャリア排出手段を、前記帯電部によって前記像担持体上に形成される帯電電位を可変して前記現像部に収容されたキャリアを前記像担持体上に付着させて、その付着させたキャリアを前記転写部材によって形成される転写電界を可変して前記像担持体から離脱させる手段としたものである。
【００２５】
また、請求項１１記載の発明にかかる画像形成装置は、上記請求項１〜請求項１０のいずれかに記載の発明において、前記現像部は、現像剤の収容部における所定高さの位置に外部に連通する排出口を備え、前記キャリア排出手段を、前記所定高さを超えた現像剤を前記排出口から排出する手段としたものである。
【００２６】
また、請求項１２記載の発明にかかる画像形成装置は、上記請求項１〜請求項１１のいずれかに記載の発明において、前記キャリア供給部は、前記現像部にトナーをも供給するものである。
【００２７】
また、請求項１３記載の発明にかかる画像形成装置は、上記請求項１〜請求項１２のいずれかに記載の発明において、電圧の印加によって生じる放電を用いて前記像担持体を帯電する帯電部を備えたものである。
【００２８】
また、この発明の請求項１４記載の発明にかかるプロセスカートリッジは、請求項１〜請求項１３のいずれかに記載の画像形成装置に着脱自在に設置されるプロセスカートリッジであって、前記像担持体と前記現像部とが一体化されたものである。
【００２９】
また、請求項１５記載の発明にかかるプロセスカートリッジは、上記請求項１４に記載の発明において、前記キャリア供給部と前記キャリア排出手段と前記潤滑物質供給手段とのうち少なくとも１つがさらに一体化されたものである。
【００３０】
また、請求項１６記載の発明にかかるプロセスカートリッジは、上記請求項１４又は請求項１５に記載の発明において、電圧の印加によって生じる放電を用いて前記像担持体を帯電する帯電部がさらに一体化されたものである。
【００３１】
なお、本願において、「プロセスカートリッジ」とは、像担持体を帯電する帯電部と、像担持体上に形成された潜像を現像する現像部と、像担持体上をクリーニングするクリーニング部とのうち、少なくとも１つと、像担持体とが、一体化されて、画像形成装置本体に対して着脱自在に設置されるユニットと定義する。
【発明の効果】
【００３２】
本発明は、像担持体上に潤滑物質を供給するように構成しているために、トリクル現像方式とクリーナレス方式とを併用しても、未転写トナーの回収ムラやキャリア劣化の促進等の不具合が生じない、高耐久化された画像形成装置及びプロセスカートリッジを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
以下、この発明を実施するための最良の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図中、同一又は相当する部分には同一の符号を付しており、その重複説明は適宜に簡略化ないし省略する。
【００３４】
実施の形態１．
図１〜図６にて、この発明の実施の形態１について詳細に説明する。
まず、図１にて、実施の形態１における画像形成装置全体の構成・動作について説明する。
【００３５】
書込み部２Ａ〜２Ｄは、画像情報に基いて帯電工程後の感光体ドラム２１（像担持体）に静電潜像を書き込むための装置である。書込み部２Ａ〜２Ｄは、ポリゴンミラー３Ａ〜３Ｄや光学素子４Ａ〜４Ｄ等を用いた光走査装置である。なお、書込み部として、光走査装置の替わりにＬＥＤアレイを用いることもできる。
給紙部６１は、記録紙、ＯＨＰ等の被転写材Ｐを格納して、画像形成時には被転写材Ｐを転写ベルト３０に向けて給送する。
【００３６】
転写ベルト３０は、被転写材Ｐをその表面に静電的に吸着させて搬送して感光体ドラム２１上に形成されたトナー像を被転写材Ｐ上に転写するための無端状ベルトであって、その外周面上に吸着ローラ６４とベルトクリーナ６５とを設けている。
転写ベルト３０を介して感光体ドラム２１に対向する転写ローラ２４は、芯金と芯金を被覆する導電性弾性層とを有する。転写ローラ２４の導電性弾性層は、ポリウレタンゴム、エチレン−プロピレン−ジエンポリエチレン（ＥＰＤＭ）等の弾性材料に、カーボンブラック、酸化亜鉛、酸化スズ等の導電性付与剤を配合分散して電気抵抗値（体積抵抗率）を１０6〜１０10Ω・ｃｍの中抵抗に調整した弾性体である。
【００３７】
定着部６６は、加熱ローラ６８および加圧ローラ６７を有し、被転写材Ｐ上のトナー像を圧力と熱とによって被転写材Ｐに定着させる。
転写ベルト３０に沿って縦方向に配設された４つのプロセスカートリッジ２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０ＢＫは、それぞれ、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックのトナー像を形成するためのものである。
【００３８】
各プロセスカートリッジ２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０ＢＫ上には、キャリア（磁性キャリア）と各色（イエロー、シアン、マゼンタ、ブラック）のトナー粒子とを現像部２３に供給するための剤カートリッジ２８Ｙ、２８Ｃ、２８Ｍ、２８ＢＫが設置されている。
【００３９】
図２を参照して、プロセスカートリッジ２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０ＢＫ、及び、剤カートリッジ２８Ｙ、２８Ｃ、２８Ｍ、２８ＢＫは、転写ベルト３０を矢印Ｎ方向に開放して装置本体１から着脱することができる。このようにユーザーによって交換自在に設置される、プロセスカートリッジ２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０ＢＫ、及び、剤カートリッジ２８Ｙ、２８Ｃ、２８Ｍ、２８ＢＫは、それぞれ、独立して着脱・位置決めされる。すなわち、剤カートリッジ２８Ｙ、２８Ｃ、２８Ｍ、２８ＢＫを単独で装置本体１から取出することもできるし、プロセスカートリッジ２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０ＢＫを単独で装置本体１から取出することもできるし、プロセスカートリッジ２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０ＢＫ及び剤カートリッジ２８Ｙ、２８Ｃ、２８Ｍ、２８ＢＫを一体的に取出することもできる。
【００４０】
図１に示すように、プロセスカートリッジ２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０ＢＫの下方から側方にかけて、排出路７０が設けられている。排出路７０は、プロセスカートリッジの現像部から排出されたキャリアをベルトクリーナ６５の収納スペースまで搬送するためのものである。なお、水平方向に延設された排出路７０の内部には、搬送スクリュが設けられている。
なお、剤カートリッジを装置本体１内に残したままプロセスカートリッジを取出した状態で、剤カートリッジから落下した現像剤（トナー及びキャリアである。）によって機内が汚染されないように、剤カートリッジの開口の鉛直方向に排出路７０の受け部がレイアウトされている。
【００４１】
以上のように構成された画像形成装置について、画像形成時の動作を説明する。
本実施の形態１の画像形成装置は、複写機及びプリンタとして機能する複合型の画像形成装置である。複写機として機能する場合には、スキャナから読み込まれた画像情報に対してＡ／Ｄ変換、ＭＴＦ補正、階調処理等の種々の画像処理が施されて書込みデータに変換される。プリンタとして機能する場合には、コンピュータ等から送信されるページ記述言語やビットマップ等の形式の画像情報に対して画像処理が施されて書込みデータに変換される。
【００４２】
画像形成時には、書込み部２Ａ〜２Ｄからプロセスカートリッジ２０ＢＫ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｙに対して、ブラック、マゼンタ、シアン、イエローの画像情報に応じた露光光がそれぞれ照射される。すなわち、各光源から発せられた露光光（レーザ光）がポリゴンミラー３Ａ〜３Ｄ、光学素子４Ａ〜４Ｄを通過して、各感光体ドラム２１上に照射される。これによって、各プロセスカートリッジ２０ＢＫ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｙの感光体ドラム２１（像担持体）上に、露光光に応じたトナー像が形成される。そして、このトナー像が、被転写材Ｐに転写されることになる。
【００４３】
給紙部６１から給送された被転写材Ｐは、レジストローラ６３の位置で一旦タイミングを合わせて、転写ベルト３０の位置に搬送される。転写ベルト３０の送入位置に配設された吸着ローラ６４は、電圧の印加によって送入された被転写材Ｐを転写ベルト３０に吸着させる。転写ベルト３０の矢印方向の走行にともない移動する被転写材Ｐは、各プロセスカートリッジ２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０ＢＫの位置を順次通過して各色のトナー像が重ねて転写される。
【００４４】
カラーのトナー像が転写された被転写材Ｐは、転写ベルト３０から分離して定着部６６に達する。被転写材Ｐ上のトナー像は、加熱ローラ６８及び加圧ローラ６７に挟まれつつ加熱されることで被転写材Ｐ上に定着される。一方、被転写材Ｐが分離した後の転写ベルト３０表面は、その後にベルトクリーナ６５の位置に達して、その表面に付着したトナー等の汚れがクリーニングされる。
【００４５】
次に、図３〜図６を用いて、画像形成装置本体１に着脱自在に設置されるプロセスカートリッジ及び剤カートリッジについて詳述する。なお、各プロセスカートリッジ２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０ＢＫはほぼ同一構造であって、各剤カートリッジ２８Ｙ、２８Ｃ、２８Ｍ、２８ＢＫもほぼ同一構造であるために、図３及び図４にてプロセスカートリッジ及び剤カートリッジは符号のアルファベット（Ｙ、Ｃ、Ｍ、ＢＫ）を除して図示する。また、書込み部は符号のアルファベット（Ａ〜Ｄ）を除して図示する。
【００４６】
図３は、装置本体１から取出された状態のプロセスカートリッジ２０及び剤カートリッジ２８を示す断面図である。図４は、装置本体１に装着された状態のプロセスカートリッジ２０及び剤カートリッジ２８を示す断面図である。
図３及び図４に示すように、プロセスカートリッジ２０は、像担持体としての感光体ドラム２１、帯電部２２、現像部２３、潤滑物質供給手段２５〜２７が一体化されたものであって、トリクル現像方式とクリーナレス方式とが併用されている。
【００４７】
図３及び図４を参照して、像担持体としての感光体ドラム２１は、外径３０ｍｍの負帯電の有機感光体であって、不図示の回転駆動機構によって反時計方向にその表面速度が１００ｍｍ／秒となるように回転駆動される。
【００４８】
帯電部２２は、芯金上に、ウレタン樹脂、導電性粒子としてのカーボンブラック、硫化剤、発泡剤等を処方した中抵抗（１０6〜１０9Ω・ｃｍ程度である。）の発泡ウレタン層をローラ状に形成した弾性を有する帯電ローラである。帯電部２２の中抵抗層の材質としては、ウレタン、エチレン−プロピレン−ジエンポリエチレン（ＥＰＤＭ）、ブタジエンアクリロニトリルゴム（ＮＢＲ）、シリコーンゴムや、イソプレンゴム等に抵抗調整のためにカーボンブラックや金属酸化物等の導電性物質を分散したゴム材や、またこれらを発泡させたものを用いることもできる。帯電部２２は、長手方向端部に周状に貼着されたテープによるスペーサによって、感光体ドラム２１に対して５〜２００μｍ程度のギャップをもって非接触に配設されている。
【００４９】
現像部２３内には、現像剤担持体としての現像ローラ２３ａが感光体ドラム２１に近接するように配置されていて、双方の対向部分には感光体ドラム２１と磁気ブラシとが接触する現像領域が形成される。
現像ローラ２３ａは、アルミニウム、真鍮、ステンレス、導電性樹脂等の非磁性体を円筒形に形成してなるスリーブ２３ａ２（図５を参照できる。）が不図示の回転駆動機構によって時計方向に回転されるように構成されている。スリーブ２３ａ２の外径は２０ｍｍで、表面の移動速度が２５０ｍｍ／秒に設定されている。また、感光体ドラム２１と現像ローラ２３ａとの間隔（現像ギャップ）は、０．４ｍｍに設定されている。
【００５０】
現像剤Ｇの搬送方向における現像領域の上流側部分には、スリーブ２３ａ２上の現像剤量を規制するドクタブレード２３ｃが設置されている。ドクタブレード２３ｃと現像ローラ２３ａとの間隔（ドクタギャップ）は、０．４ｍｍに設定されている。さらに、現像部２３の収容部にはトナーＴとキャリアＣとからなる現像剤Ｇが収容されて、現像剤Ｇは２つの搬送スクリュ２３ｂによって長手方向（図３及び図４の紙面垂直方向である。）に循環されながら撹拌・混合される。現像ローラ２３ａに対向する一方の搬送スクリュ２３ｂは、収容部内の現像剤Ｇを現像ローラ２３ａ上に汲み上げる機能をも有する。
【００５１】
図５を参照して、現像ローラ２３ａ内には、スリーブ２３ａ２の周面に現像剤Ｇの穂立ちを生じるように磁界を形成するマグネット２３ａ１（磁界発生部材）が固設されている。マグネット２３ａ１から発せられる法線方向磁力線に沿うように、現像剤Ｇ中のキャリアＣがスリーブ２３ａ２上にチェーン状に穂立ちする。このチェーン状に穂立ちしたキャリアＣに帯電したトナーＴが付着されて、磁気ブラシが形成される。磁気ブラシは、スリーブ２３ａ２の回転によってスリーブ２３ａ２と同方向（時計方向）に移送される。
【００５２】
複数のマグネット２３ａ１によって、スリーブ２３ａ２上に複数の磁極が形成される。具体的には、現像領域部分に現像剤Ｇの穂立ちを形成するための主磁極Ｐ１ｂ、主磁極Ｐ１ｂの磁力形成を補助する補助磁極Ｐ１ａ、Ｐ１ｃ、スリーブ２３ａ２上に現像剤Ｇを汲み上げるための汲み上げ磁極Ｐ４、汲み上げられた現像剤Ｇを現像領域まで搬送する搬送磁極Ｐ５、Ｐ６、現像工程後に現像剤Ｇを搬送する搬送磁極Ｐ２、現像剤Ｇをスリーブ２３ａ２から離脱させて収容部に戻すための剤切り磁極Ｐ３を備えている。
【００５３】
主磁極群は、補助磁極Ｐ１ａ、主磁極Ｐ１ｂ、補助磁極Ｐ１ｃの順で上流側から隣接するように構成されている。これらの横断面の小さな磁極を形成するマグネット２３ａ１は、希土類金属合金によって作製されているが、サマリウム合金系磁石（特に、サマリウムコバルト合金系磁石である。）等を用いることもできる。希土類金属合金磁石のうち代表的な鉄ネオジウムボロン合金磁石は最大エネルギー積が３５８ｋＪ／ｍ3であって、鉄ネオジウムボロン合金ボンド磁石は最大エネルギー積が８０ｋＪ／ｍ3前後である。このような磁石を用いることによって、小サイズ化しても必要な現像ローラ表面磁力を確保できる。
【００５４】
図５に示すように、主磁極Ｐ１ｂ、汲み上げ磁極Ｐ４、搬送磁極Ｐ２、Ｐ６、剤切り磁極Ｐ３はＮ極をなし、それ以外の磁極Ｐ１ａ、Ｐ１ｃ、Ｐ５はＳ極をなしている。法線方向の磁束密度を測定して円チャートグラフとした図５の実線に示すように、主磁極Ｐ１ｂは現像ローラ上で８５ｍＴ以上の法線方向磁力となっている。下流側の補助磁極Ｐ１ｃは、６０ｍＴ以上の磁力を有する。主磁極ＰＰ１ｂ、補助磁極Ｐ１ａ、Ｐ１ｃの磁石幅は２ｍｍであって、主磁極Ｐ１ｂの半値幅は１６°である。
【００５５】
図５において、実線はスリーブ２３ｂ２表面上の法線方向の磁束密度を示し、破線はスリーブ２３ａ２表面から１ｍｍ離れた位置での法線方向の磁束密度を示す。なお、磁束密度の測定には、計測装置として「ガウスメータ（ＨＧＭ-８３００）」（ＡＤＳ社製）及び「Ａ１型アキシャルプローブ」（ＡＤＳ社製）を用いて、記録装置として円チャートレコーダを用いた。
【００５６】
本実施の形態１において、主磁極Ｐ１ｂのスリーブ表面上の法線方向磁束密度は９５ｍＴであって、スリーブ表面から１ｍｍ離れた位置での法線方向磁束密度は４４．２ｍＴであって、磁束密度の変化量は５０．８ｍＴの磁力差となる。このときの法線方向磁束密度の減衰率は、５３．５％となる。なお、法線方向磁束密度の減衰率とは、スリーブ表面上の法線方向磁束密度のピーク値とスリーブ表面から１ｍｍ離れた位置での法線方向磁束密度のピーク値との差を、スリーブ表面上の法線方向磁束密度のピーク値で割った比率である。
【００５７】
また、主磁極Ｐ１ｂの上流側に位置する補助磁極Ｐ１ａのスリーブ表面上の法線方向磁束密度は９３ｍＴであって、スリーブ表面上から１ｍｍ離れた位置での法線方向磁束密度は４９．６ｍＴであって、磁束密度の変化量は４３．４ｍＴの磁力差となる。このときの法線方向磁束密度の減衰率は、４６．７％となる。
主磁極Ｐ１ｂの下流側に位置する補助磁極Ｐ１ｃのスリーブ表面上の法線方向磁束密度は９２ｍＴであって、スリーブ表面上から１ｍｍ離れた位置での法線方向磁束密度は５１．７ｍＴであって、磁束密度の変化量は４０．３ｍＴの磁力差となる。このときの法線方向磁束密度の減衰率は、４３．８％となる。
【００５８】
磁力線に沿って形成された磁気ブラシは、主磁極Ｐ１ｂに形成されるブラシ部分のみが感光体ドラム２１に当接して、感光体ドラム２１上の静電潜像を顕像化する。ここで、感光体ドラム２１が接しない状態で測定した当該箇所での磁気ブラシの長さは約１．５ｍｍであって、従来の磁気ブラシの長さ（約３ｍｍである。）よりも穂立ちが短くて密になった状態の磁気ブラシになっている。
このように法線方向磁束密度の減衰率を４０％以上に設定することで、現像領域にある磁気ブラシを短く、密にすることができる。その結果、均一な現像が達成できるとともに、感光体ドラム２１上に残留した未転写トナーを現像部２３に回収する効率が向上する。さらに、感光体ドラム２１上に凝集状態の潤滑物質が存在した場合にはこれを延伸して、感光体ドラム２１表面に均一に塗布する効果が高くなる。
【００５９】
現像部２３内には、トナーＴとキャリアＣとからなる現像剤Ｇが収容されている。トナーＴは、バインダー樹脂として、スチレン系、アクリル系の重合性単量体を重合開始剤とともに水中に分散させた状態でラジカル重合させたものや、ポリエステル系樹脂を水中に分散させて重付加反応によって高分子化させたものを用いる。トナーＴは、上述のバインダー樹脂に着色剤、帯電制御剤等を加えて造粒することにより得られる、重量平均粒径が約５μｍの非磁性トナー粒子である。
【００６０】
キャリアＣは、１キロエルステッドの磁界中における磁化量が３０〜２００ｅｍｕ／ｃｍ3の範囲になるように形成されたものである。
磁化量が２００ｅｍｕ／ｃｍ3以下（好ましくは、１４０ｅｍｕ／ｃｍ3以下である。）の低磁化キャリアＣであれば、隣り合う磁気ブラシの磁気的な相互作用が小さくなって、磁気ブラシの穂が緻密で短くなる。その結果、均一な現像が達成できるとともに、感光体ドラム２１上に残留した未転写トナーの現像部２３への回収性が向上する。さらに、感光体ドラム２１上に凝集状態の潤滑物質が存在した場合にはこれを延伸して、感光体ドラム２１表面に均一に塗布する効果が高くなる。
【００６１】
また、キャリアの磁化量が３０ｅｍｕ／ｃｍ3未満の場合には、感光体ドラム２１へのキャリア付着が増大するだけでなく現像ローラ２３ａ上に磁気的に現像剤Ｇを塗布、搬送することができなくなる。このため、キャリアの磁化量は３０ｅｍｕ／ｃｍ3以上（好ましくは、８０ｅｍｕ／ｃｍ3以上である。）に設定されている。
【００６２】
なお、キャリアＣの磁化量は、次のように求められる。
まず、キャリアの磁気特性を「振動磁場型磁気特性自動記録装置」（理研電子社製）にて、１キロエルステッドの外部磁場中に、円筒状の容器内にパッキングしたキャリアを置いて磁化の強さを測定する。そして、測定して得た磁化の強さにキャリアの真比重をかけて、磁化量を算出する。
【００６３】
本実施の形態１ではキャリアＣとして、少なくともバインダー樹脂、磁性金属酸化物、非磁性金属酸化物からなる重合法により生成された磁性体が分散されている樹脂磁性キャリアを用いている。具体的には、磁性金属酸化物としてはマグネタイト（Ｆｅ3Ｏ4）を用いる。金属酸化物を分散させて結着させるバインダー樹脂としては、スチレン、アクリル酸エチル等のビニル系モノマーを重合して得られる樹脂を用いる。磁性体がバインダー樹脂中に分散されているキャリアをそのまま用いてもよいが、これをキャリアコアとして用いて、絶縁性樹脂をコート剤としてキャリアコア表面に被覆してコート磁性キャリアとして用いることもできる。
【００６４】
図３及び図４を参照して、現像部２３には過剰な現像剤Ｇを排出するための排出口２３ｄ（キャリア排出手段）が設けられている。現像剤Ｇが過剰になって収容部の所定高さ（図中の破線で示す位置である。）を超えると、溢れた現像剤Ｇが排出口２３ｄから排出される。排出口２３ｄから排出された現像剤Ｇは、排出路７０を経由してベルトクリーナ６５に収納される。このように、トナーＴの母体樹脂や外添剤によって汚染されたキャリアが自動的に現像部の外部に排出されるので、経時においても画像品質の劣化を抑止することができる。
【００６５】
プロセスカートリッジ２０内には、固形の潤滑物質２５と、潤滑物質２５を感光体ドラム２１上に供給するためのブラシローラ２６と、ブラシローラ２６を感光体ドラム２１に対して接離するためのカム２７と、からなる潤滑物質供給手段が設置されている。固形潤滑物質２５は、ステアリン酸亜鉛等の金属石鹸やＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）等を主成分としていて、ブラシローラ２６に対して不図示の付勢手段によって付勢され当接させられている。
【００６６】
ブラシローラ２６の長手方向端部の軸部にはギアが挿設されていて、このギアが感光体ドラム２１端部の軸部に挿設されたギアに噛合する。これによって、ブラシローラ２６は、感光体ドラム２１から伝達される駆動力によって回転して、感光体ドラム２１上に潤滑物質を塗布する。
このように、本実施の形態１の画像形成装置では、感光体ドラム２１上に潤滑物質が塗布されているために、転写率が向上するとともに、未転写トナーの現像装置への回収率が向上する。
【００６７】
また、潤滑物質供給手段２５〜２７にはカム２７が設置されていて、カム２７の回転によってブラシローラ２６を感光体ドラム２１に対して接離可能としている。クリーナレス方式において、ブラシローラ２６が常に感光体ドラム２１に当接していると、感光体ドラム２１上に残留した未転写トナーがブラシローラ２６中の潤滑物質に混入してしまい現像部２３で回収されないことになる。したがって、本実施の形態１では、画像形成時にブラシローラ２６が感光体ドラム２１から離間するように制御している。
なお、ブラシローラ２６の感光体ドラム２１に対する当接状態（当接圧、当接角度等である。）は、感光体ドラム２１や現像部２３にどの程度の潤滑物質を混入させるかによって適正な状態に設定することができる。
【００６８】
補給管２９は、剤カートリッジ２８から排出される現像剤Ｇ（トナーＴ及びキャリアＣ）を現像部２３の収容部に確実に供給するためのものである。すなわち、剤カートリッジ２８から排出された現像剤Ｇは、補給管２９を介して、現像部２３内に供給される。
【００６９】
剤カートリッジ２８は、フレーム２８ｅの内部に補給用の現像剤Ｇ（トナーＴ及びキャリアＣ）を収容している。そして、剤カートリッジ２８は、現像部２３に新品のトナーＴを供給するトナーカートリッジとして機能するとともに、現像部２３に新品のキャリアＣを供給するキャリア供給部として機能する。ここで、剤カートリッジ２８の現像剤Ｇにおける、キャリアＣのトナーＴに対する混合率を高く設定した場合、現像部２３におけるキャリアＣのリフレッシュ効果は大きくなる反面、現像部２３から排出される現像剤Ｇの量も多くなる。本実施の形態１では、双方のバランスを考慮して、剤カートリッジ２８内の現像剤Ｇの混合率をトナー１００重量部に対してキャリア０．５〜３重量部の割合とした。
【００７０】
剤カートリッジ２８のフレーム２８ｅは、転写ベルト３０側におけるプロセスカートリッジ２０との間に、着脱時に把持できるだけの隙間が設けられている。また、フレーム２８ｅには、転写ベルト３０側から補給口２８ａ側にかけて傾斜が設けられていて、剤カートリッジ２８内の現像剤Ｇが補給口２８ａに向けてスムーズに移動する。
【００７１】
剤カートリッジ２８のカバー２８ｂは、スプリング２８ｃを介してフレーム２８ｅに配設されている。
剤カートリッジ２８を下方からみた図６を参照して、剤カートリッジ２８が装置本体１に装着されている状態では、カバー２８ｂは装置本体１側に設けられた凸部によって押圧されて、スプリング２８ｃの付勢力に抗するようにフレーム２８ｅ側に移動する（図６（Ｂ）の状態である。）。剤カートリッジ２８が装置本体１から取出されている状態では、カバー２８ｂはスプリング２８ｃの付勢力によってフレーム２８ｅから離れる側に移動する（図６（Ａ）の状態である。）。
【００７２】
図６（Ａ）に示すように、剤カートリッジ２８が装置本体１から取出されている状態では、カバー２８ｂの開口２８ｂ１が補給口２８ａから離れて、補給口２８ａはカバー２８ｂによって閉鎖される。これによって、剤カートリッジ２８内の現像剤Ｇは外部に漏出しないことになる。
図６（Ｂ）に示すように、剤カートリッジ２８が装置本体１に装着されている状態では、カバー２８ｂの開口２８ｂ１が補給口２８ａの位置に移動して、補給口２８ａと開口２８ｂ１とが一致する。これによって、剤カートリッジ２８内の現像剤Ｇは現像部２３に供給されることになる。
【００７３】
なお、剤カートリッジ２８内にはスクリュ２８ｄが設置されていて、カートリッジ内の現像剤Ｇを補給口２８ａに向けて移送する。詳しくは、スクリュ２８ｄは、不図示の駆動伝達機構によって回転駆動されて、所定のタイミングで現像剤Ｇを補給口２８ａに送る。そして、補給口２８ａから排出された現像剤Ｇが現像部２３に供給される。
【００７４】
次に、プロセスカートリッジ２０及び剤カートリッジ２８の動作について説明する。
図４を参照して、感光体ドラム２１が反時計方向に回転駆動されると、まず、帯電部２２の位置で感光体ドラム２１の表面が約−４００Ｖに帯電される。具体的には、電源部９５から帯電部２２の芯金に、−４００Ｖの直流電圧と、周波数が１０００Ｈｚでピーク間電圧が１４００Ｖの正弦波形の交流電圧と、が重畳された電圧が印加される。
【００７５】
その後、帯電された感光体ドラム２１表面は、露光光Ｌの照射位置に達して、書込み部２による露光工程がおこなわれる。すなわち、露光光Ｌの照射によって感光体ドラム２１上を画像情報に応じて選択的に除電することで、照射されなかった非画像部の電位との差（電位コントラスト）を発生させて静電潜像を形成する。なお、この露光工程は、感光体ドラム２１の感光層中で電荷発生物質が光を受けて電荷を発生して、このうち正孔が感光体ドラム２１表面の帯電電荷と打ち消しあうものである。
【００７６】
その後、潜像が形成された感光体ドラム２１表面は、現像部２３との対向位置に達する。感光体ドラム２１上の静電潜像は、現像ローラ２３ａ上の磁気ブラシと接触して、磁気ブラシ中の負帯電されたトナーＴが付着されて可視化される。
詳しくは、現像ローラ２３ａの磁極による磁力で汲み上げられた現像剤Ｇは、ドクタブレード２３ｃによって適量化された後に、感光体ドラム２１との対向部である現像領域に搬送される。現像領域において上述の主磁極Ｐ１ｂによって穂立ちされたキャリアＣが感光体ドラム２１を摺擦する。このとき、キャリアＣに混合されているトナーＴは、キャリアＣとの摩擦によって負帯電されている。これに対して、キャリアＣは正帯電されている。電源部９５から現像ローラ２３ａに対して、−３００Ｖの直流バイアスと、周波数が１.３ｋＨｚでピークツーピーク電圧が１６００Ｖの交流電圧と、が印加される。これによって、現像ローラ２３ａと感光体ドラム２１との間に電界が形成されて、負帯電されたトナーＴが電界によって感光体ドラム２１上の画像部にのみ選択的に付着してトナー像を形成する。
【００７７】
その後、トナー像が形成された感光体ドラム２１表面は、転写ベルト３０及び転写ローラ２４との対向位置に達する。そして、このタイミングに合わせてその対向位置に搬送された被転写材Ｐ上に、感光体ドラム２１上のトナー像が転写される。このとき、転写ローラ２４には、制御部１００によって制御される電源部９５から所定の電圧が印加されている。
その後、トナー像が転写された被転写材Ｐは、定着部６６を通過して、排出ローラ６９から装置外部に排出される。
【００７８】
一方、転写工程時に被転写材Ｐに転写されずに感光体ドラム２１上に残留したトナーＴ（未転写トナー）は、感光体ドラム２１上に付着したまま帯電部２２との対向部に達する。そして、感光体ドラム２１上の未転写トナーは、帯電部２２での帯電電圧によって生じる放電によって負帯電される。
【００７９】
ここで、感光体ドラム２１上に残留した未転写トナーには、逆帯電トナーや弱帯電トナーが多く含まれている。このような未転写トナーを現像部２３に回収するためには、未転写トナーの帯電量を正規の帯電量に近づける必要がある。本実施の形態１では、放電によって感光体ドラム２１を帯電させる帯電方式を用いていて、放電によって未転写トナーも帯電されて現像部２３に回収可能な帯電量となる。なお、未転写トナーは、放電による物理的衝撃や放電時に発生するラジカルと化学反応することにより低分子化されて、同時に未転写トナーに付着していた外添剤は遊離しやすくなる。
【００８０】
その後、感光体ドラム２１上の負帯電された未転写トナーは、露光光Ｌの照射位置を通過して、現像ローラ２３ａとの対向部に達する。そして、静電潜像の画像部に付着した未転写トナーは、現像電界によって感光体ドラム２１上に残留される。これに対して、非画像部に付着した未転写トナーは、現像電界によって現像ローラ２３ａ上に移動されて、現像部３内に回収される。
【００８１】
本実施の形態１では、現像ローラ２３ａ表面の移動速度が感光体ドラム２１表面の移動速度の２．５倍に設定されているために、未転写トナーの回収を効果的におこなうことができるとともに、潤滑物質をキャリアに付着させる効果も向上する。なお、現像ローラ２３ａと感光体ドラム２１との相対速度を大きくするために、現像領域において現像ローラ２３ａ表面の移動方向が感光体ドラム２１表面の移動方向に対して逆になるカウンター現像方式を用いることもできる。
【００８２】
また、本実施の形態１の画像形成装置では、潤滑物質供給手段２５〜２７によって感光体ドラム２１上に潤滑物質を適宜に供給している。
クリーナレス方式においては、画像形成時にブラシローラ２６が感光体ドラム２１に当接していると、ブラシローラ２６に未転写トナーが付着して固形潤滑物質の供給が阻害される。また、ブラシローラ２６に付着した未転写トナーが感光体ドラム２１上に移動すると、多量の潤滑物質で汚染された未転写トナーが、帯電部２２や現像ローラ２３ａに接触したり、現像部２３内のトナーＴと接触したりして２次汚染が生じることになる。そこで、本実施の形態１では、カム２７を用いて、画像形成時にはブラシローラ２７を感光体ドラム２１から離間させて、
非画像形成時には所定のタイミングでブラシローラ２７を感光体ドラム２１に当接するように制御している。
【００８３】
ここで、ブラシローラ２６が感光体ドラム２１に当接するタイミングは、画像形成前後であって感光体ドラム２１が回転しているタイミングとしたり、連続通紙中に潤滑物質を塗布する場合においては紙間のタイミングとすることができる。
このように、本実施の形態１では、未転写トナーが存在しない非画像形成時に潤滑物質を感光体ドラム２１上に供給しているので、転写工程時に感光体ドラム２１に付着する未転写トナーは潤滑物質を介してドラム表面に付着することになる。そのため、未転写トナーの感光体ドラム２１に対する付着力は確実に低減されて、転写率が向上するとともに、現像部２３への未転写トナーの回収効率が向上する。
【００８４】
ここで、感光体ドラム２１上に供給される潤滑物質は、感光体ドラム２１表面に予め潤滑物質を薄く塗布しておくことで大きな潤滑効果を発揮する。したがって、潤滑物質同士が互いに凝集した状態となることがある。クリーナレス方式においては、クリーニングブレードが存在しないために、凝集状態の潤滑物質が延伸されることなく帯電部２２や現像部２３の位置に達する。帯電部２２が感光体ドラム２１に接触している場合には、帯電部２２によって潤滑物質を延伸する作用が得られるが、本実施の形態１のように帯電部２２が感光体ドラム２１に対して非接触の場合には、潤滑物質の延伸は現像部２３でおこなわれることになる。
【００８５】
具体的に、現像ローラ２３ａ上の磁気ブラシを上述したように密に形成することで、現像部２３にて凝集した潤滑物質を延伸する効果が得られる。帯電部２２が感光体ドラム２１に対して非接触の場合には、密な磁気ブラシを形成することで磁気ブラシによる延伸効果が得られる。これに対して、帯電部２２を感光体ドラム２１に接触させた場合であっても、磁気ブラシを密に形成することで、帯電部２２によって延伸されなかった凝集潤滑物質をキャリアＣに付着させるとともに、帯電部２２によって延伸されなかった凝集潤滑物質を延伸させることができる。
【００８６】
このように、磁気ブラシによる摺擦によって感光体ドラム２１上で延伸された潤滑物質は、その後の画像形成において、未転写トナーと感光体ドラム２１との間に介在して転写率向上と未転写トナー回収効率向上とに寄与する。また、磁気ブラシを感光体ドラム２１に対して大きな相対速度で接触させた場合であっても、磁気ブラシと感光体ドラム２１との間に潤滑物質が介在することによって、磁気ブラシが感光体ドラム２１表面で滑り衝撃を緩和してキャリアＣの表面コート層の剥離を軽減する。さらに、キャリアＣや感光体ドラム２１の表面に潤滑物質が存在するために、磁気ブラシと感光体ドラム２１との間で圧接されたトナー粒子Ｔの母体樹脂や外添剤がキャリアＣに付着しにくくなり、キャリアＣの特性劣化が低減される。
【００８７】
一方、磁気ブラシによる摺擦によって感光体ドラム２１からキャリアＣに付着した潤滑物質は、キャリアＣへのトナー母体樹脂及び外添剤の付着を抑制して、キャリアＣの特性劣化を抑止する。これによって、剤カートリッジ２８から現像部２３に新品トナーＴとともに新品キャリアＣが供給されても、現像部２３内に供給前から存在するキャリアＣと新品キャリアＣとに大きな特性の差が生じることがない。したがって、未転写トナーを現像部２３に回収する際に、磁気ブラシ特性にばらつきがあることによる回収性能ムラを抑止することができる。
【００８８】
また、経時にわたって磁気ブラシに潤滑物質が付着しつづけると、キャリアが潤滑物質によって汚染されてトナーに対する摩擦帯電性能が低下する。本実施の形態１では、過剰なキャリアＣを自動的に排出するキャリア排出手段を備えているために、現像部２３内のキャリアは適度に交換されて、キャリア劣化の進行を弱めることができる。
【００８９】
以上の効果は、帯電部２２を通過する際に未転写トナーが放電されて劣化しやすいプロセス（帯電部２２を感光体ドラム２１に対して接触させる接触帯電方式である。）や、帯電部２２を感光体ドラム２１に対して５〜２００μｍ程度の間隙をあけて配設するプロセス（近接帯電方式である。）を用いた場合に、特に顕著にあらわれる。さらに、帯電部２２に交流電圧を印加する場合には、未転写トナーの放電劣化が大きくなるために、上述の効果が大きくなる。
【００９０】
本願発明者が、本実施の形態１の画像形成装置と、本実施の形態１の画像形成装置から潤滑物質供給手段２５〜２７を取出した装置と、を用いて、それぞれ、画像形成を繰り返したところ、前者の装置は後者の装置に比べて感光体ドラム２１上の未転写トナーの量が少なく、磁気ブラシに付着するトナー由来物質（母体樹脂や外添剤等である。）の量も軽減されているのが確認された。
【００９１】
以上説明したように、本実施の形態１では、感光体ドラム２１上に潤滑物質を供給するように構成しているために、トリクル現像方式とクリーナレス方式とを併用しても、未転写トナーの回収ムラやキャリア劣化の促進等の不具合が生じるのを抑止して、高耐久化を達成することができる。
【００９２】
以下、本実施の形態１における効果についてまとめる。
本実施の形態１の特徴的な構成は、経時の画像形成によってキャリアに潤滑物質を付着させるように感光体ドラム２１表面に潤滑物質を供給することである。潤滑物質供給手段２５〜２７によって感光体ドラム２１上に供給された潤滑物質は、クリーニングブレード等によって延伸されることがないために、一次粒子が凝集した状態のまま現像領域に到達する。そして、現像領域において穂立ちしたキャリアに潤滑物質が接触することで、一部の潤滑物質がキャリア表面に付着して、その他の潤滑物質がキャリアによる摺擦によって感光体ドラム２１上に延伸される。ここで、「延伸」とは、凝集状態で存在する潤滑物質が機械的に引き伸ばされて、感光体ドラム２１上に薄くコートされることを意味する。
【００９３】
このような構成によって、クリーナレス方式の観点から、トリクル現像方式を用いて磁気ブラシ先端部の電界が一様でない場合であっても、感光体ドラム２１に付着した未転写トナーを効率よく回収することができる。これは、単純に潤滑物質の存在によって感光体ドラム２１に対する未転写トナーの付着力が弱められるとともに、潤滑物質の存在によって磁気ブラシ先端のキャリアの特性が均一化されるためである。すなわち、現像ローラ２３ａと感光体ドラム２１との相対速度が大きな場合であっても、キャリアが感光体ドラム２１に接触するときにキャリアに少量の潤滑物質が付着するために、磁気ブラシと感光体ドラム２１との間でトナー粒子が圧接されても母体樹脂や外添剤がキャリアに付着しにくくなる。したがって、キャリアの電気的特性の劣化が抑制される。
【００９４】
また、キャリアには異物とともに潤滑物質も付着するために、経時においてキャリア同士の流動性が悪化するのが低減されて、経時において磁気ブラシのしなやかさと強さが変化する現象が抑止される。このように、キャリアの電気的・物理的特性が経時にわたり安定するので、現像部２３による未転写トナーの回収が容易となって、不具合のないクリーナレス方式が達成される。
【００９５】
一般的に、現像部２３への潤滑物質の混入は好ましくないものとされていた。その理由は、潤滑物質が過剰にキャリアに付着することによってキャリアの表面特性が変化して、トナー粒子への摩擦帯電能力が劣化することが主なものであった。この不具合は、クリーニングブレード等によって感光体ドラム２１表面の潤滑物質が積極的に除去されることのないクリーナレス方式において、特に顕著にあらわれていた。このため、潤滑物質を介在させれば感光体ドラム２１上の未転写トナーの回収性を向上させて、転写率を向上させることができるという効果が得られるにもかかわらず、クリーナレス方式において潤滑物質を感光体ドラム２１上に供給するシステムの実現が困難になっていた。
【００９６】
本実施の形態１では、クリーナレス方式にトリクル現像方式を併用するので、キャリアに潤滑物質が付着して画像に影響を及ぼすような状態になる前にそのキャリアを現像部２３の外部に排出することができる。そのために、クリーナレス方式において潤滑物質の使用が可能となる。
【００９７】
次に、トリクル現像方式の観点から、クリーナレス方式を用いて磁気ブラシを感光体ドラム２１に強く接触させた場合においても、感光体ドラム２１からキャリアに潤滑物質が供給されるために、キャリアへのトナー母体樹脂や外添剤の付着が抑止される。これによって、トリクル現像方式の問題点である新旧キャリア特性のばらつきの拡大が抑止できる。
【００９８】
また、本実施の形態１では、磁気ブラシの穂を密に形成することにより、システムとしての相補性をさらに強化することができる。
第１に、磁気ブラシの穂を密に形成すると、磁気ブラシによる残留トナーの回収性を向上させることができるとともに、長手方向において潤滑物質の延伸効果を良好にすることができる。クリーナレス方式を用いたシステムにおいて、潤滑物質を感光体ドラム２１上に供給するだけでは、潤滑物質は感光体ドラム２１に対する未転写トナーの付着力低減という機能を充分に果たすことができない。これは、感光体ドラム２１上に潤滑物質を供給しても、この潤滑物質を延伸しなければ感光体ドラム２１表面に一様な潤滑物質の層を形成することができないためである。
【００９９】
クリーニングブレードを設置した場合には、クリーニングブレードが感光体ドラム２１上で潤滑物質を延伸させる機能を果たすことになるが、クリーナレス方式を用いた場合には潤滑物質が感光体ドラム２１上で凝集した塊となって付着した状態になる。このような付着状態では、感光体ドラム２１に対する未転写トナーの付着力低減効果が低くなってしまう。しかし、本実施の形態１のように、磁気ブラシを密に形成して潤滑物質を延伸することで、クリーニングブレードを設けなくても、潤滑物質が感光体ドラム２１表面で延伸されて、良好な付着力低減機能を果たすことができる。
【０１００】
第２に、クリーナレス方式を用いることによって、感光体ドラム２１上に過剰に潤滑物質が存在しない状態においても、キャリアへ潤滑物質を適量付着させることが可能となる。従来のように、クリーニングブレードを設けてクリーニングブレードによって潤滑物質を現像部２３の上流で延伸する場合には、付着力低減効果を発揮するために必要量よりも過剰に潤滑物質を感光体ドラム２１上に供給しなければ、磁気ブラシに潤滑物質を積極的に付着させることが困難であった。例えば、ステアリン酸亜鉛等の金属石鹸を用いた場合に、延伸された金属石鹸はラメラ構造を形成して、感光体ドラム表面に対して所定角度で起立した分子の集合からなる層が上下に重なり合った層構造を形成する。このような状態で潤滑物質に磁気ブラシを摺擦させて磁気ブラシに潤滑物質を付着させようとしても、潤滑物質は層間ですべりを生じるだけでキャリアに付着することは少ない。
【０１０１】
しかし、クリーナレス方式を用いた場合、潤滑物質は現像領域の上流で延伸されることなく凝集した状態でキャリアに接触する。そして、その一部が所定の割合でキャリアに付着する。このため、キャリアに潤滑物質を積極的に付着させることが可能となって、トリクル現像方式の不具合であるキャリア特性のばらつきを低減して潤滑物質をキャリアに付着させることができる。
【０１０２】
ここで、磁気ブラシの穂の密度を高める方法として、現像剤担持体としての現像ローラ２３ａ表面から法線方向に向かって、キャリアと磁界との相互作用が急激に弱まるように構成することができる。相互作用が弱まれば磁気ブラシ先端でキャリアを磁界に沿って保持することが困難となって磁気ブラシの穂の高さが低くなって、穂は密となる。キャリアと磁界との相互作用が弱まるようにするために、本実施の形態１では、キャリアを低磁化に形成するとともに、現像ローラ２３ａの法線方向での磁束密度の減衰率を４０％以上に設定している。
なお、本実施の形態１では、キャリアを低磁化に形成するとともに、現像ローラ２３ａの法線方向での磁束密度の減衰率を４０％以上に設定したが、いずれか一方のみを実施した場合であっても本実施の形態１と同様の効果を得ることができる。すなわち、キャリアを低磁化に形成することで、磁気ブラシの穂の密度を充分に高めることができる。また、現像ローラ２３ａの法線方向での磁束密度の減衰率を４０％以上に設定することで、磁気ブラシの穂の密度を充分に高めることができる。
【０１０３】
このように潤滑物質を感光体ドラム２１上に供給することによって、トリクル現像方式とクリーナレス方式との併用が容易となる。そして、上述の効果は、感光体ドラム２１をまず一様に帯電して画像情報に応じて静電潜像を形成する方式において、感光体ドラム２１上に帯電部２２を接触又は近接させて帯電部２２に電圧を印加して放電を発生させる帯電方式に対して特に有効になる。
すなわち、クリーナレス方式においてこのような帯電方式を用いた場合には、帯電部２２の位置を未転写トナーが通過する際に未転写トナーが放電を受けることになる。このときに、トナーを形成する高分子が低分子化されて、放電の衝撃で外添剤が遊離しやすくなる。この現象は、帯電部２２に対して交流電圧を印加して双方向放電を発生させることで、帯電の均一性を向上させた場合に特に顕著となる。
【０１０４】
放電によって低分子化されたトナーは物理的衝撃や熱によって変形したり融着したりしやすくなって、キャリアとの強い接触によって母体樹脂がキャリアに付着しやすくなる。また、遊離した外添剤もキャリアに付着しやすくなる。母体樹脂は、潤滑物質と比較して、キャリアに厚く付着するのでキャリアの物性変化が大きくなる。また、外添剤は、トナーの帯電機能を担うためにキャリアと逆極性に帯電するので、キャリアに付着しやすく摩擦帯電能力を急激に低下させる。したがって、放電を利用した帯電方式を用いた場合には、潤滑物質を微量にキャリアに付着させて、トナー由来物質の付着を低減させることができる。
【０１０５】
実施の形態２．
図７にて、この発明の実施の形態２について詳細に説明する。
図７は、実施の形態２における画像形成装置に設置されるプロセスカートリッジ及び剤カートリッジを示す構成図である。本実施の形態２は、潤滑物質供給手段として感光体ドラム２１の感光層２１ａ中に潤滑物質を含有する構成としている点が、潤滑物質供給手段として感光体ドラム２１上に当接するブラシローラ２５を用いて潤滑物質を塗布する構成とした前記実施の形態１とは相違する。
【０１０６】
図７を参照して、本実施の形態２のプロセスカートリッジ２０には、前記実施の形態１におけるブラシローラ２５等の部材が設置されておらず、感光体ドラム２１の感光層２１ａ中に潤滑物質が含有されている。
詳しくは、感光体ドラム２１は、外径が３０ｍｍの負帯電の有機感光体であって、アルミニウムシリンダ基体の上に導電層、下引き層、電荷発生層、電荷輸送層の各層を順次浸漬塗布して積層の感光層２１ａを形成したものである。
【０１０７】
導電層は，アルミニウムシリンダ基体の欠陥等をならすとともに、露光光Ｌの反射によるモアレの発生を防止するために設けられている。導電層は、酸化スズ及び酸化チタンの粉末をフェノール樹脂に分散した膜厚１０μｍの層である。
下引き層は、アルミニウムシリンダ基体に注入された正電荷が感光体ドラム表面に帯電された負電荷を打ち消すのを防止する役割を果す。下引き層は、変性ナイロン及び共重合ナイロンを主体とする膜厚０．６μｍの層である。
【０１０８】
電荷発生層は、長波長域に吸収をもつアゾ顔料をブチラール樹脂に分散したものを主体とする膜厚０．６μｍの層である。電荷発生層は、露光光Ｌを受けることによって正負の電荷対を発生する。
電荷輸送層は、ホール搬送性トリフェニルアミン化合物をポリカーボネート樹脂（オストワルド粘度法による分子量が２万のものである。）に８：１０の質量比で溶解したものを主体として、さらにポリ４フッ化エチレン樹脂粒子（体積平均粒径が０．２μｍのものである。）を総固形分に対して１０質量％添加して均一に分散した膜厚２５μｍの層である。
【０１０９】
キャリアの特性変化を抑制するためには、感光体ドラム２１の水に対する接触角を８５〜９５度の範囲に設定することが好ましい。本実施の形態２では、感光体ドラム２１の電荷輸送層に、ポリ４フッ化エチレン樹脂粒子等の潤滑物質を分散含有させる。これによって、感光体ドラム２１の水に対する接触角を８５〜９５度に調整することができる。
なお、接触角は、純水を用いて「接触角計ＣＡ−Ｘ型」（協和界面科学社製）によって測定される。
【０１１０】
本実施の形態２の構成によれば、未転写トナーの現像部２３への回収効率を向上するために感光体ドラム２１と磁気ブラシとの相対速度を大きくした場合であっても、磁気ブラシ先端と感光体ドラム２１表面との摺擦によるキャリアコート膜の剥離を抑止することができる。また、磁気ブラシ先端と感光体ドラム２１との間でトナーが圧接された場合にも、トナーが感光体ドラム２１表面をすべることによってトナーへの物理的ストレスを低減することができて、キャリアへの母体樹脂や外添剤の付着を抑止できる。
【０１１１】
また、本実施の形態２では、潤滑物質供給手段を感光体ドラム２１自体としている。すなわち、感光体ドラム２１の感光層２１ａ中に潤滑物質を含有する構成としている。したがって、潤滑物質を感光体ドラム２１上に直接塗布する前記実施の形態１の構成に比べて、潤滑物質をキャリア表面に積極的に付着させることができないためにキャリアの特性変化を低減する効果は小さくなる。しかし、潤滑物質を含有しない感光体ドラム２１を使用した場合に比べれば、キャリアの特性劣化を抑止する効果は充分にある。したがって、現像部２３による未転写トナー回収時には、新旧キャリアが混在していても磁気ブラシ先端の電界や磁気ブラシ自体のしなやかさ及び強さを均一化することができて、回収効率を向上させることが可能となる。
【０１１２】
またトリクル現像方式における新旧キャリアの特性ばらつきが、現像部２３による未転写トナー回収方式（トリクル現像方式）との併用によって拡大することが抑止されて、感光体ドラム２１上に形成されるトナー像の均一さを経時においても安定させることができる。
【０１１３】
以説明したように、本実施の形態２では、感光層２１ａ中に潤滑物質を含有させて感光体ドラム２１上に潤滑物質を供給するように構成しているために、トリクル現像方式とクリーナレス方式とを併用しても、未転写トナーの回収ムラやキャリア劣化の促進等の不具合が生じるのを抑止して、高耐久化を達成することができる。
【０１１４】
実施の形態３．
図８にて、この発明の実施の形態３について詳細に説明する。
図８は、実施の形態３における画像形成装置を示す構成図である。本実施の形態３は、潤滑物質供給手段２５〜２７を転写ベルト３０の位置に設けている点が、潤滑物質供給手段２５〜２７を感光体ドラム２１の位置に設けている前記実施の形態１とは相違する。
【０１１５】
図８に示すように、実施の形態３における潤滑物質供給手段２５〜２７は、プロセスカートリッジ２０ＢＫ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｙ内には設置されていないで、転写部材としての転写ベルト３０の外周に設けられている。
詳しくは、潤滑物質供給手段は、前記実施の形態１のものと同様に、固形潤滑物質２５、潤滑物質２５を転写ベルト３０上に供給するためのブラシローラ２６、ブラシローラ２６を転写ベルト３０上から接離するためのカム２７、で構成される。潤滑物質供給手段２５〜２７は、転写ベルト３０の走行方向からみて、ベルトクリーナ６５の下流側であって、プロセスカートリッジ２０ＢＫ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｙの上流側に設けられている。これによって、潤滑物質供給手段２５〜２７から転写ベルト３０を介して現像部２３に、潤滑物質が供給されることになる。
【０１１６】
このように構成された画像形成装置において、画像形成時に転写材ベルト３０に潤滑物質の供給をおこなうと、転写位置（転写ローラ２４の位置である。）において、感光体ドラム２１表面に付着するトナーに対して潤滑物質が転写ベルト３０側から付着してしまう。これにより、トナーと転写ベルト３０との付着力が低減して転写効率が低下してしまう。本実施の形態３では、このような不具合を抑止するために、非画像形成時に転写ベルト３０上に潤滑物質を供給するようにカム２７を制御している。
【０１１７】
以上説明したように、本実施の形態３では、感光体ドラム２１上に潤滑物質を当接部材としての転写ベルト３０を介して供給するように構成しているために、トリクル現像方式とクリーナレス方式とを併用しても、未転写トナーの回収ムラやキャリア劣化の促進等の不具合が生じるのを抑止して、高耐久化を達成することができる。
本実施の形態３の構成は、プロセスカートリッジの構成をさらに簡略化したい場合や、特定のプロセスカートリッジ（潤滑物質供給手段に最も近いプロセスカートリッジとなる。）にのみ比較的多くの潤滑物質を供給する場合等に、特に有益である。
【０１１８】
なお、本実施の形態３では、潤滑物質を転写ベルト３０を介して感光体ドラム２１上に供給した。これに対して、感光体ドラム２１に直接的に当接する中間転写ベルトや転写ローラ等を有する画像形成装置の場合には、潤滑物質を中間転写ベルトや転写ローラ等の転写部材を介して感光体ドラム２１上に供給することができる。
【０１１９】
以下、上記各実施の形態以外の、別の形態について説明する。
上記各実施の形態では、剤カートリッジ２８に所定の混合率の現像剤Ｇ（キャリアＣ及びトナーＴ）を収容して、その現像剤Ｇを適宜に現像部２３に供給している。すなわち、上記各実施の形態では、現像部２３内のトナー消費を補完するためのトナー供給と、トリクル現像方式をおこなうためのキャリア供給と、を同じタイミングでおこなっていた。さらに換言すると、キャリア供給部にて、トナーをも同時に供給していた。
これに対して、現像部２３内のトナー消費を補完するためのトナー供給と、トリクル現像方式をおこなうためのキャリア供給と、をそれぞれ別のタイミングでおこなうこともできる。
【０１２０】
具体的には、前記実施の形態１で説明した剤カートリッジ２８の内部を、トナーのみを収容する部屋とキャリアのみを収容する部屋とに区分する。そして、それぞれの部屋から現像部２３に通じる補給管２９を２つ設置する。このように構成した剤カートリッジによって、キャリア供給とトナー供給とを別々のタイミングでおこなう。
【０１２１】
このように、キャリア供給とトナー供給とを別々におこなう理由は、トリクル現像の場合にはトナーとキャリアとの最適な交換時期が一致するとは限らないためである。例えば、画像面積率１００％の画像を１００００枚出力した場合と画像面積率５％の画像を１００００枚出力した場合とを比較すると、どちらも同じ時間だけキャリアとトナーとが撹拌されるためにキャリアの汚染はほぼ同等に進行する。ところが、前者ではトナーの消費量が後者のものの２０倍程度生じることになる。したがって、トナーとキャリアとを同時に補給する方式（前記各実施の形態のものである。）では、前者ではトナー及びキャリアが供給されてキャリアがリフレッシュされるのに対して、後者ではトナーの消費量が少ないためにキャリアの交換が充分におこなわれない場合があって画質劣化が生じる可能性がある。
【０１２２】
そこで、トナーとキャリアとをそれぞれ独立して供給する構成として、トナー供給は現像部２３内のトナー消費量に応じておこない、キャリア供給は現像部２３内の撹拌の程度に応じておこなうようにする。例えば、トナー供給は画像形成した画素数の累積によっておこない、キャリア供給は累積画像形成枚数（例えば、１０００枚ごとに供給する。）や累積撹拌時間（例えば、累積撹拌時間１０時間ごとに供給する。）等に応じておこなう。
【０１２３】
これによって、キャリアを最適なタイミングで交換することが可能となって、潤滑物質がキャリアに過剰に付着することによる画質への影響を低減することができる。特に、クリーナレス方式を用いる場合には、キャリアへのトナー由来物質の付着と潤滑物質の付着とのバランスを考えながらキャリアを供給することが重要となるために、上述の構成は有益なものとなる。
【０１２４】
さらに、別の形態について説明する。
上記各実施の形態では、キャリアを現像部２３の外部に排出するキャリア排出手段として、現像部２３における収容部の所定高さの位置に排出口２３ｄを設けた。
これに対して、キャリア排出手段として、現像部２３内のキャリアを感光体ドラム２１に積極的に付着させることもできる。
【０１２５】
具体的には、キャリアの交換時期であると判断された場合には、画像形成装置のコントローラはキャリア排出モードに入る。このキャリア排出モードでは、画像形成時と同様に感光体ドラム２１や転写ベルト３０を駆動しながら、感光体ドラム２１表面の帯電電位が画像形成時よりもキャリアをひきつけやすい電位（例えば、−１０００Ｖである。）となるように帯電部２２を制御する。これによって、正帯電したキャリアに作用する静電気力が、現像ローラ２３ａによる磁気的拘束力に打ち勝って、現像ローラ２３ａ上のキャリアが感光体ドラム２１表面に排出される。このキャリア排出を促進するために、キャリア排出モードでは現像ローラ２３ａの回転速度を画像形成時よりも大きく設定することもできる。
【０１２６】
現像部２３から排出されたキャリアは、感光体ドラム２１に担持されたまま転写ローラ２４との対向位置に達する。転写ローラ２４には画像形成時とは異なる転写電圧（例えば、−２０００Ｖである。）が印加されていて、キャリアを転写ベルト３０に付着させる。このとき、キャリアとともに感光体ドラム２１表面に排出された負帯電トナーがあったとしても、転写ローラ２４に印加される電圧が感光体ドラム２１の表面電位よりもマイナスに設定されているために、トナーの大部分が感光体ドラム２１側に残留して、現像部２３に再び回収される。
一方、転写ベルト３０に付着したキャリアは、転写ベルト３０に当接するベルトクリーナ６５によって回収される。
【０１２７】
以上述べたキャリア排出手段の構成は、上記各実施の形態のものに比べて、現像部２３の排出口２３ｄや排出路７０を設置する必要がなくなるために、コスト的に有利である。また、クリーナレス方式との併用によって、キャリアとともに感光体ドラム２１側に排出されたトナーは現像部２３に再度回収されることになって、廃棄物が少なくなるというメリットがある。
【０１２８】
なお、上記各実施の形態では、現像部２３の排出口２３ｄから自動的にキャリアが排出されるタンデム型の画像形成装置に対して、本発明を適用した。しかし、本発明の適用はこれに限定されることなく、例えば、複数の現像部が一体化された現像装置が回転することで、各現像部が択一的に感光体ドラム２１と対向するリボルバ型の画像形成装置に対しても、当然に本発明を適用することができる。その場合、現像装置の回転動作を利用して、現像部内の劣化キャリアを排出することができる。
【０１２９】
また、上記実施の形態においては、作像部の一部がプロセスカートリッジ２０で構成される画像形成装置に対して、本発明を適用した。しかし、本発明の適用はこれに限定されることなく、作像部がプロセスカートリッジ化されていない画像形成装置に対しても、当然に本発明を適用することができる。
【０１３０】
なお、本発明が上記各実施の形態に限定されず、本発明の技術思想の範囲内において、各実施の形態の中で示唆した以外にも、各実施の形態は適宜変更され得ることは明らかである。また、上記構成部材の数、位置、形状等は上記各実施の形態に限定されず、本発明を実施する上で好適な数、位置、形状等にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【０１３１】
【図１】この発明の実施の形態１における画像形成装置を示す全体構成図である。
【図２】図１の画像形成装置からプロセスカートリッジを取出した状態を示す概略図である。
【図３】図１の画像形成装置に取出された状態のプロセスカートリッジを示す断面図である。
【図４】図１の画像形成装置に装着された状態のプロセスカートリッジを示す拡大図である。
【図５】現像部の現像ローラの周囲に形成される磁束分布を示す円チャートグラフである。
【図６】図１の画像形成装置に着脱されるキャリア供給部の状態を示す概略図である。
【図７】この発明の実施の形態２におけるプロセスカートリッジを示す構成図である。
【図８】この発明の実施の形態３における画像形成装置を示す構成図である。
【符号の説明】
【０１３２】
１ 画像形成装置本体（装置本体）、 ２、２Ａ〜２Ｄ 書込み部、
２０、２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０ＢＫ プロセスカートリッジ、
２１ 感光体ドラム（像担持体）、 ２１ａ 感光層、 ２２ 帯電部、
２３ 現像部、 ２３ａ 現像ローラ（現像剤担持体）、 ２３ｄ 排出口、
２３ａ１ マグネット（磁界発生部材）、 ２３ａ２ スリーブ、
２４ 転写ローラ、
２５ 潤滑物質、 ２６ ブラシローラ（当接部材）、 ２７ カム、
２８、２８Ｙ、２８Ｃ、２８Ｍ、２８ＢＫ 剤カートリッジ（キャリア供給部）、
３０ 転写ベルト（転写部材、当接部材）、
６５ ベルトクリーナ、 ７０ 排出路。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
潜像が形成される像担持体と、
キャリアとトナーとを有する現像剤を収容して前記像担持体上に形成される潜像を現像するとともに、前記像担持体上に残留する未転写トナーを回収する現像部と、
前記現像部にキャリアを供給するキャリア供給部と、
前記現像部に収容されたキャリアを当該現像部の外部に排出するキャリア排出手段と、
前記像担持体上に潤滑物質を供給する潤滑物質供給手段と、
を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記潤滑物質供給手段は、前記像担持体に当接する当接部材を介して潤滑物質を当該像担持体上に供給する手段であることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記当接部材は、ブラシローラであることを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記像担持体上に形成されたトナー像を被転写材に転写する転写部材を備え、
前記当接部材は、前記転写部材であることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記当接部材は、前記像担持体に対して接離自在に構成され、前記像担持体上で画像形成をおこなうときには当該像担持体から離間して前記像担持体上で画像形成をおこなわないときには当該像担持体に当接するように制御されることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記像担持体は、潤滑物質を含有し、
前記潤滑物質供給手段は、前記像担持体自体であることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記潤滑物質は、ステアリン酸亜鉛又はポリテトラフルオロエチレンであることを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記キャリアは、１キロエルステッドの磁界中における磁化量が３０〜２００ｅｍｕ／ｃｍ3の範囲になるように形成されたことを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項９】
前記現像部は、内設する磁界発生部材により発生される磁界によって前記像担持体に対向する位置で現像剤を穂立ちさせる現像剤担持体を備え、
前記磁界発生部材は、発生される磁界の法線方向磁束密度の減衰率が４０％以上になるように形成されたことを特徴とする請求項１〜請求項８のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項１０】
前記像担持体を帯電する帯電部と、前記像担持体上に形成されたトナー像を被転写材に転写する転写部材と、を備え、
前記キャリア排出手段は、前記帯電部によって前記像担持体上に形成される帯電電位を可変して前記現像部に収容されたキャリアを前記像担持体上に付着させて、その付着させたキャリアを前記転写部材によって形成される転写電界を可変して前記像担持体から離脱させる手段であることを特徴とする請求項１〜請求項９のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項１１】
前記現像部は、現像剤の収容部における所定高さの位置に外部に連通する排出口を備え、
前記キャリア排出手段は、前記所定高さを超えた現像剤を前記排出口から排出する手段であることを特徴とする請求項１〜請求項１０のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項１２】
前記キャリア供給部は、前記現像部にトナーをも供給することを特徴とする請求項１〜請求項１１のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項１３】
電圧の印加によって生じる放電を用いて前記像担持体を帯電する帯電部を備えたことを特徴とする請求項１〜請求項１２のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項１４】
請求項１〜請求項１３のいずれかに記載の画像形成装置に着脱自在に設置されるプロセスカートリッジであって、
前記像担持体と前記現像部とが一体化されたことを特徴とするプロセスカートリッジ。
【請求項１５】
前記キャリア供給部と前記キャリア排出手段と前記潤滑物質供給手段とのうち少なくとも１つがさらに一体化されたことを特徴とする請求項１４に記載のプロセスカートリッジ。
【請求項１６】
電圧の印加によって生じる放電を用いて前記像担持体を帯電する帯電部がさらに一体化されたことを特徴とする請求項１４又は請求項１５に記載のプロセスカートリッジ。
【請求項１】
潜像が形成される像担持体と、
キャリアとトナーとを有する現像剤を収容して前記像担持体上に形成される潜像を現像するとともに、前記像担持体上に残留する未転写トナーを回収する現像部と、
前記現像部にキャリアを供給するキャリア供給部と、
前記現像部に収容されたキャリアを当該現像部の外部に排出するキャリア排出手段と、
前記像担持体上に潤滑物質を供給する潤滑物質供給手段と、
を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記潤滑物質供給手段は、前記像担持体に当接する当接部材を介して潤滑物質を当該像担持体上に供給する手段であることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記当接部材は、ブラシローラであることを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記像担持体上に形成されたトナー像を被転写材に転写する転写部材を備え、
前記当接部材は、前記転写部材であることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記当接部材は、前記像担持体に対して接離自在に構成され、前記像担持体上で画像形成をおこなうときには当該像担持体から離間して前記像担持体上で画像形成をおこなわないときには当該像担持体に当接するように制御されることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記像担持体は、潤滑物質を含有し、
前記潤滑物質供給手段は、前記像担持体自体であることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記潤滑物質は、ステアリン酸亜鉛又はポリテトラフルオロエチレンであることを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記キャリアは、１キロエルステッドの磁界中における磁化量が３０〜２００ｅｍｕ／ｃｍ3の範囲になるように形成されたことを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項９】
前記現像部は、内設する磁界発生部材により発生される磁界によって前記像担持体に対向する位置で現像剤を穂立ちさせる現像剤担持体を備え、
前記磁界発生部材は、発生される磁界の法線方向磁束密度の減衰率が４０％以上になるように形成されたことを特徴とする請求項１〜請求項８のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項１０】
前記像担持体を帯電する帯電部と、前記像担持体上に形成されたトナー像を被転写材に転写する転写部材と、を備え、
前記キャリア排出手段は、前記帯電部によって前記像担持体上に形成される帯電電位を可変して前記現像部に収容されたキャリアを前記像担持体上に付着させて、その付着させたキャリアを前記転写部材によって形成される転写電界を可変して前記像担持体から離脱させる手段であることを特徴とする請求項１〜請求項９のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項１１】
前記現像部は、現像剤の収容部における所定高さの位置に外部に連通する排出口を備え、
前記キャリア排出手段は、前記所定高さを超えた現像剤を前記排出口から排出する手段であることを特徴とする請求項１〜請求項１０のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項１２】
前記キャリア供給部は、前記現像部にトナーをも供給することを特徴とする請求項１〜請求項１１のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項１３】
電圧の印加によって生じる放電を用いて前記像担持体を帯電する帯電部を備えたことを特徴とする請求項１〜請求項１２のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項１４】
請求項１〜請求項１３のいずれかに記載の画像形成装置に着脱自在に設置されるプロセスカートリッジであって、
前記像担持体と前記現像部とが一体化されたことを特徴とするプロセスカートリッジ。
【請求項１５】
前記キャリア供給部と前記キャリア排出手段と前記潤滑物質供給手段とのうち少なくとも１つがさらに一体化されたことを特徴とする請求項１４に記載のプロセスカートリッジ。
【請求項１６】
電圧の印加によって生じる放電を用いて前記像担持体を帯電する帯電部がさらに一体化されたことを特徴とする請求項１４又は請求項１５に記載のプロセスカートリッジ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００６−６４７９８（Ｐ２００６−６４７９８Ａ）
【公開日】平成１８年３月９日（２００６．３．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−２４４６８３（Ｐ２００４−２４４６８３）
【出願日】平成１６年８月２５日（２００４．８．２５）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年３月９日（２００６．３．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年８月２５日（２００４．８．２５）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
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