JP2000010404A

JP2000010404A - 現像装置

Info

Publication number: JP2000010404A
Application number: JP17426098A
Authority: JP
Inventors: Tadashi Iwamatsu; 正岩松; Nobuyuki Azuma; 伸之東
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1998-06-22
Filing date: 1998-06-22
Publication date: 2000-01-14
Also published as: CN1120388C; EP0967528B1; EP0967528A3; DE69910907D1; CN1246663A; EP0967528A2; DE69910907T2

Abstract

(57)【要約】【課題】現像ゴーズトの発生を抑制する。【解決手段】白画像現像部と黒画像現像部の粒径変動
を小さくすることにより、比電荷変動による現像ゴース
トを解消でき、良好なる現像を可能にした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、表面に一成分現像
剤を担持し、静電潜像担持体に接触して静電潜像を現像
する現像剤担持体と、前記現像剤担持体に現像剤を供給
する現像剤供給部材と、前記現像剤担持体に当接し、前
記現像剤供給部材により供給された現像剤の層厚を規制
する現像剤層規制部材とを備えた現像装置に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】複写機、プリンタなどの電子写真方式を
採用してなる画像形成装置においては、感光体表面に形
成された静電潜像を現像するための現像装置が備えられ
ている。

【０００３】近年、画像形成装置の小型化の要請に応じ
て、現像装置においても小型化が強く要望されるように
なり、その時の現像性能を確保する技術が求められてい
る。

【０００４】たとえば、トナー及び磁性キャリアからな
る二成分系の現像剤を磁力を利用して感光体と対向する
現像領域へと搬送する磁気ブラシ方式による現像ローラ
を備え、現像後には現像剤を現像槽内へと回収するよう
にした現像装置が実用化されている。

【０００５】この方式において現像を安定させるために
は、消費されるトナーを補給し、現像剤中に含まれるト
ナーの割合、つまりトナー濃度が一定になるように制御
する必要がある。

【０００６】通常、上述した磁気ブラシ現像方式による
現像装置においては、現像剤中のキャリアが占める割合
の方が多く、現像剤を収容する現像槽が大きくなり、全
体に現像装置が大きくなる傾向にある。しかも、トナー
濃度を制御する必要があると同時に、現像剤中のトナー
の帯電量を一定にするための撹拌部材等も必要となり、
この撹拌部材を複数設けており現像装置を小型化できな
い要因になっていた。

【０００７】これに対し、近年、一成分系の現像剤、つ
まりキャリアが存在しない一成分系の現像剤であるトナ
ーを用いて現像を行う現像装置が提案され、実施に供さ
れている。このような一成分現像剤を用いる現像装置に
おいては、トナー濃度を制御する必要はなく、キャリア
が存在しない分、現像槽の容積を大幅に小さくでき、よ
って現像装置の小型化を可能にできる。これに合わせて
メンテナンス等の簡易性についても優れている。つま
り、劣化した現像剤、特にキャリアの劣化により現像剤
を交換する必要がない分、その交換のためのメンテナン
スが不要となる。

【０００８】また、トナーを補充するのみでよく、トナ
ー濃度検出を行う必要もなく、そのための制御も必要と
しなくなるため、制御も簡単になる。特に、一成分系の
トナーを用いる現像装置において、トナーを必要時に補
充するだけでよくなる。

【０００９】以上のような構成の現像装置において、感
光体上に形成された静電潜像を忠実に現像するために、
現像装置を構成する各部材、例えば現像ローラ、供給ロ
ーラ等に所定の電圧を印加するようにしている。

【００１０】したがって、トナーおよび各部材の電気的
特性は現像特性を決定する大きな要因となる。特にトナ
ーの電荷量と現像ローラの抵抗値が現像特性を大きく左
右する。

【００１１】トナーの比電荷ｑ／ｍ（単位質量あたりの
電荷量）と現像特性の関係は、図１０に示す特性で、比
電荷が小さいと現像開始電圧から現像終了電圧までの電
位差が小さくなる。以下、このような特性を「現像ガン
マが立つ」という。逆に比電荷が大きい場合、現像開始
電圧から現像終了電圧までの電位差が大きくなる。以
下、このような特性を「現像ガンマが寝る」という。従
ってトナー比電荷の変動が大きい現像装置では、現像特
性の変動が大きくなり良好な画像形成ができない。従来
の一成分現像装置においては、この比電荷変動を十分に
抑制することができていないため、例えば現像ゴースト
の発生といった画質劣化の不具合が生じていた。

【００１２】また、現像ローラ抵抗値と現像特性の関係
は、図８に示す特性で、抵抗値が大きいほど現像ガンマ
が寝た特性となる。例えば従来、提案されてきた高抵抗
の現像ローラを用いた場合、温度や湿度の影響による抵
抗値変動が大きいため、上記現像特性が大きく変わり、
例えば画像濃度が大きく変動するといった不具合が生じ
る結果にもなった。さらに、現像ローラの高抵抗層表面
に蓄積した電荷に起因する現像ゴーストの発生といった
画質劣化の不具合も生じていた。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】よって、一成分現像剤
を用いた現像装置においては、電荷制御剤や外添剤処方
によりトナー帯電特性を安定化させたり、現像ローラを
低抵抗にすることで現像特性を安定化させることが提案
されているが、高画質化に対して未だ不充分である。

【００１４】すなわち、一成分現像剤の比電荷変動に関
しては、トナーの粒径分布に起因する比電荷ばらつきが
根本的に存在するため、粒径変動が生じると同時に比電
荷が変動してしまう。

【００１５】また、現像ローラ抵抗値に関しては、高抵
抗現像ローラを用いた場合、高抵抗層表面に蓄積した電
荷に起因する現像ゴーストの発生の問題が生じ、低抵抗
現像ローラを用いるとトナー層の絶縁破壊や過電流によ
り画質劣化が生じるという問題が生じる。

【００１６】本発明は、上記問題に鑑み、一成分現像剤
を用いる現像装置において、トナー比電荷の安定化や、
現像ローラを中心とした周辺部材の電気的特性の安定化
により、現像特性を安定化させ、トナー層絶縁破壊や過
電流による画質劣化を防止し、現像ゴーストの発生を解
消した、良好な現像装置を提供することを目的とする。

【００１７】特に、本発明の目的は、画像パターンによ
って、上記粒径変動量に差が生じ、現像ゴーストが発生
ることに着目し、この粒径変動量を管理し、一定に保つ
ことにより、現像ゴーストの発生を防止し、現像を良好
に行える現像装置を提供することにある。

【００１８】

【課題を解決するための手段】本発明は上述した目的を
達成するためになされたものであって、請求項１記載の
発明は、表面に一成分現像剤を担持し、静電潜像担持体
に接触して静電潜像を現像する現像剤担持体と、前記現
像剤担持体に現像剤を供給する現像剤供給部材と、前記
現像剤担持体に当接し、前記現像剤供給部材により供給
された現像剤の層厚を規制する現像剤層規制部材とを備
えた現像装置において、前記現像剤を所定層厚形成した
現像剤担持体が黒画像現像を行った後、前記現像剤供給
部材によって現像剤を供給し、現像剤層規制部材により
再び所定層厚となるよう形成した時の現像剤担持体が担
持している現像剤の平均体積粒径をＤｂｋとし、前記現
像剤を所定層厚形成した現像剤担持体が白画像現像を行
った後、前記現像剤供給部材によって現像剤を供給し、
現像剤層規制部材により再び所定層厚となるよう形成し
た時の現像剤担持体が担持している現像剤の平均体積粒
径をＤｗｔとした場合、Ｄｗｔ／Ｄｂｋ＞０．８を満足
することを特徴とする現像装置である。

【００１９】また、請求項２記載の発明は、前記一成分
現像剤は、ＣＶ＝１００×（標準偏差／平均値）と定義
される体積粒径分布を現すＣＶ値［％］が２５％以内で
あるとを特徴とする請求項１記載の現像装置である。

【００２０】また、請求項３記載の発明は、前記現像剤
担持体上に担持されている前記一成分現像剤の層厚をＴ
［μｍ］、平均体積粒径をＤ［μｍ］としたとき、Ｔ＜
３×Ｄを満足することを特徴とする請求項２記載の現像
装置である。

【００２１】また、請求項４記載の発明は、前記現像剤
担持体と前記静電潜像担持体とが接触した後に、前記現
像剤担持体に当接し、前記現像剤担持体上に残留する現
像剤を除電または除去するリセット部材を有し、前記現
像剤担持体に印加される電圧をＶａ［Ｖ］とし、前記リ
セット部材に引加される電圧をＶｄ［Ｖ］とすると、Ｖ
ａ−Ｖｄの符号が前記現像剤の帯電極性と同極性となる
ように電圧を引加すること特徴とする請求項１記載の現
像装置である。

【００２２】また、請求項５記載の発明は、前記リセッ
ト部材は、金属材料もしくは現像剤を介して前記現像剤
担持体と接触する部分における抵抗値が１０ｋΩ以下の
低抵抗材料から構成されることを特徴とする請求項４記
載の現像装置である。

【００２３】また、請求項６記載の発明は、前記リセッ
ト部材は、低抵抗薄板状部材から構成され、前記現像剤
担持体上に形成された現像剤層に接する表面に対しても
裏面に対しても接触部以外の表面に、ほぼ画像有効幅以
上の幅で導体電極が配置され、当該導体電極に電圧引加
手段が接続されていることを特徴とする請求項５記載の
現像装置である。

【００２４】また、請求項７記載の発明は、前記現像剤
の層厚をＴ［μｍ］とすると、｜Ｖａ−Ｖｄ｜＜２０×
Ｔを満足することを特徴とする請求項４乃至６記載の現
像装置である。

【００２５】また、請求項８記載の発明は、前記リセッ
ト部材と電圧印加手段との間に過電流保護用の抵抗が接
続され、その抵抗値Ｒ４［ＭΩ］は、前記静電潜像坦持
体の周速をｖ［ｍ／ｓ］、現像剤坦持体有効幅をｌ
［ｍ］としたとき、｜Ｖｄ−Ｖａ｜／（３０００×ｖ×
ｌ）＜Ｒ４＜３．６／（ｌ×ｖ）を満足することを特徴
とする請求項４乃至７記載の現像装置である。

【００２６】また、請求項９記載の発明は、前記現像剤
担持体は、導電性シャフトと、前記導電性シャフト上の
可撓性を有する半導電層とから構成され、前記現像剤担
持体が前記現像剤を介して前記静電潜像担持体と接触す
る部分の抵抗をＲｄ［Ω］としたとき、１０４＜Ｒｄ＜
５×１０⁶を満足することを特徴とする請求項１乃至９
記載の現像装置である。

【００２７】また、請求項１０記載の発明は、前記現像
剤担持体の半導電層は、水分吸収率は１％以下のウレタ
ン樹脂であることを特徴とする請求項９記載の現像装置
である。

【００２８】また、請求項１１記載の発明は、前記現像
剤担持体上に形成された現像剤層の薄層状態での抵抗値
をＲｔ［Ω］としたとき、Ｒｔ＞５×１０⁷を満足する
ことを特徴とする請求項１乃至１０記載の現像装置であ
る。

【００２９】

【発明の実施の形態】以下に、図をもとに本発明につい
て説明する。

【００３０】図１は画像形成装置の特に潜像の担持体で
ある感光体に対向配置された本発明による現像装置を示
す構成図である。また、図４は、図１における現像装置
を備える画像形成装置の構造の要部を示す構成図であ
る。

【００３１】まず、図４を参照して画像形成装置の概略
構成を説明する。感光体１は画像形成装置本体のほぼ中
央部に配置され、画像形成動作時に矢印方向に一定速度
で回転駆動されるドラム形状に形成された静電潜像を担
持する像担持体である。この感光体１の周囲に対向する
ように各種の画像形成プロセス手段が配置されている。

【００３２】上記画像形成プロセスを構成する手段（装
置）は、感光体１表面を均一に帯電する帯電器２、画像
に応じた光による像３を照射する光学系（図示せず）、
該光学系により露光されることで感光体１表面に形成さ
れた静電潜像を可視像化するための本発明にかかる現像
装置４、現像された像（トナー１０の像）を適宜搬送さ
れてくるシート状の用紙Ｐに転写する転写器５、転写後
に感光体１表面に転写されなかった残留現像剤（トナ
ー）を除去するクリーニング装置６、及び感光体１表面
に残る帯電電荷を除去する除電器７等があり、この順序
で感光体１の回転方向に配置されている。

【００３３】用紙Ｐは、例えばトレイ又はカセットに多
量に収容されており、該収容された用紙が給送手段（図
示せず）にて１枚給紙され、上述した転写器５が配置さ
れた感光体１と対向する転写領域へと、感光体１表面に
形成されたトナー像の先端と一致するように送り込まれ
る。この転写後の用紙Ｐは、感光体１より剥離され、定
着装置８へと送り込まれる。

【００３４】定着装置８は、用紙上に転写された未定着
のトナー像を永久像として定着させるものであって、ト
ナー像と対向する面が、トナーを溶融し、定着させる温
度に加熱されたヒートローラからなり、該ヒートローラ
に対して加圧され用紙Ｐをヒートローラ側へと密着させ
る加圧ローラ等を設けて構成している。この定着装置８
を通過した用紙Ｐは、画像形成装置外へと排出ローラ
（図示せず）を介して排出トレイ（図示せず）上に排出
処理される。

【００３５】上記図示しない光学系は、画像形成装置が
複写機であれば、コピー原稿を光照射し、原稿からの反
射光を光像３として照射する。また、画像形成装置がプ
リンタやデジタル複写機であれば、光学系は半導体レー
ザを画像データに応じてＯＮ−ＯＦＦ駆動した光像を照
射する。特にデジタル複写機においては、コピー原稿か
らの反射光を画像読取センサ（ＣＣＤ素子等）にて読取
った画像データを上記半導体レーザを含む光学系へと入
力し、画像データに応じた光像を出力するようにしてい
る。また、プリンタにおいては、他の処理装置、例えば
ワードプロセッサやパーソナルコンピュータ等からの画
像データに応じた光像に変換し、これを照射するように
している。この光像への変換は、半導体レーザだけでな
く、ＬＥＤ素子、液晶シャッタ等が利用される。

【００３６】以上のようにして、画像形成装置における
画像形成動作を開始すれば、感光体１が矢印方向に回転
駆動され、帯電器２にて感光体１表面が特定極性の電位
に均一帯電される。この帯電後に、上述した図示しない
光学系により光像３が照射され、その光像に応じた静電
潜像が感光体１表面に形成される。この静電潜像を可視
化するために次の現像装置４にて現像される。この現像
は、本発明においては一成分現像剤による現像であっ
て、該トナーが感光体１表面に形成された静電潜像に例
えば静電気力により選択的に吸引され、現像が行われ
る。

【００３７】このようにして現像された感光体１表面の
トナー像は、適宜感光体１の回転に同期して搬送されて
くる用紙Ｐに、転写領域に配置された転写器５にて静電
転写される。この転写は、トナーの帯電極性と逆の極性
にて転写器５が用紙Ｐ背面を帯電させることで、トナー
像を用紙Ｐ側へと転移させている。

【００３８】転写後、感光体１表面には転写されなかっ
たトナー像の一部が残留し、この残留トナーが、クリー
ニング装置６にて感光体１表面から除去され、感光体１
を再利用するために除電器７にて感光体１表面が均一電
位、例えばほぼ０電位に除電する。

【００３９】一方、転写後の用紙Ｐは、感光体１より剥
離され、定着装置８へと搬送される。この定着装置８に
て、用紙Ｐ上のトナー像は、溶融され用紙Ｐにローラ間
の加圧力により圧着され融着される。この定着装置８を
通過する用紙は、画像形成済み用紙Ｐとして画像形成装
置の外部に設けられている排出トレイ（図示せず）等に
排出処理される。

【００４０】次に、図１を参照して一成分現像剤による
現像を行う現像装置の構造について説明する。現像装置
４は、一成分現像剤、例えば非磁性の一成分現像剤（ト
ナー）１０を収容した現像槽４０内に回転可能に現像ロ
ーラ４１、一成分現像剤１０を現像ローラ４１側へと供
給する供給ローラ４２を備え、現像槽４０の図において
右側には必要に応じて補給される一成分現像剤１０を現
像槽４０内へと送り込むアジテーターまたはスクリュー
ローラ９等を設けている。

【００４１】現像槽４０内に設けられている現像ローラ
４１は、一部が露出し上述した感光体１と対向する現像
領域へとトナーを搬送するために感光体１と対向する現
像領域において同一方向に回転されるように設けられて
いる。この現像ローラ４１には、上述した供給ローラ４
２が圧接されている。

【００４２】現像ローラ４１は、その構造として例えば
金属ローラ（回転軸を含む）の表面を高分子弾性体でコ
ーティングして構成されている。高分子弾性体として
は、ポリウレタン等にカーボンを分散したもの、あるい
はイオン導電性のソリッドゴム等を用いるようにすれ
ば、トナーの融着等が生じない所定の抵抗値を維持で
き、後に記述するように現像バイアス電圧を供給する時
に有効に作用する。なお、後に本発明に使用する現像ロ
ーラ４１の構成について具体例を記す。

【００４３】この現像ローラ４１には、図示しない駆動
モータが連結されており、図において矢印方向に、現像
ローラ４１が回転駆動される。一成分の非磁性トナー１
０は、回転する現像ローラ４１表面に吸着され、感光体
１表面と対向する現像領域へと搬送される。そして、現
像ローラ４１が感光体１表面に圧接されているため、そ
の圧接された領域が現像領域となって、一成分現像剤１
０が感光体１表面の静電潜像に吸引され現像されること
になる。この現像ローラ４１と感光体１とが接触する現
像領域、つまり接触領域は、所望の接触面積Ｓ１（ｃｍ
²）に設定されている。この接触面接Ｓ１についても詳
細に説明する。

【００４４】上記一成分現像剤１０は、例えば平均粒径
約１０μｍ程度の一成分非磁性トナーであって、ポリエ
ステル系トナーあるいはスチレンアクリル系トナーが用
いられてる。

【００４５】この現像ローラ４１には、現像バイアス電
源回路１１から現像バイアス電圧Ｖａが供給されてい
る。この現像バイアス電圧Ｖａは、感光体１に形成され
た静電潜像にトナー付着させ、それ以外の領域、つまり
非画像領域にトナーを付着させないような極性及び電圧
値に設定されている。

【００４６】供給ローラ４２は、回転方向としては、現
像ローラ２１の対向（圧接領域）部分で現像ローラ４１
の回転方向と逆方向になるように回転駆動されている。
この供給ローラ４２は、現像ローラ４１と同様な素材を
用いており、電気的抵抗の調整も現像ローラ４１と同様
の抵抗調整材料で可能である。また、供給ローラ４２の
弾性をさらに大きくするために、発泡された（多孔質）
素材を用いている。

【００４７】上記供給ローラ４２には、バイアス電源回
路１２からバイアス電圧Ｖｃが印加されており、一般的
にはトナーを現像ローラ４１側に押す方向、つまり供給
ローラ４２側のトナーを反発し現像ローラ４１へと供給
する方向のバイアス電圧が設定されている。例えば、負
極性のトナーを用いる場合は、負極性側にさらに大きな
バイアス電圧Ｖｃを供給ローラ４２に印加している。

【００４８】現像ローラ４１及び供給ローラ４２は、図
示しない駆動モータが連結されており、図において矢印
方向に回転駆動されることで、供給ローラ４２によって
現像ローラ４１にトナーを供給すると共に、現像後に現
像に寄与されなかった現像ローラ４１表面のトナーを剥
離（除去）する。この供給ローラ４２にて供給されたト
ナーは、現像ローラ４１表面に付着され、感光体１表面
と対向する現像領域へと搬送される前に、該現像ローラ
４１に適度に圧接されたブレード４３にて、トナー付着
量を規制し一定のトナー層厚に規制している。

【００４９】ブレード４３は、現像ローラ４１に適度の
圧力にて圧接されている。このブレード４３は板状の金
属材からなるブレード構成部材で形成されており、その
先端近傍の腹（面）の部分が現像ローラ４１に圧接され
ている。従って、現像ローラ４１に供給されたトナー１
０は、ブレード４３の所定の設定圧力や設定位置によっ
て所定の帯電電荷量と厚みに規制され、感光体１と対向
接触する現像領域へと搬送されていく。

【００５０】上記規制部材であるブレード４３は、一端
が現像槽４０側に固定され、他端の自由端側の腹の部分
が現像ローラ４１表面に圧接するように設けられてい
る。該規制部材４３は、例えば板厚０．１〜０．２ｍｍ
程度のリン青銅、あるいはステンレス（ＳＵＳ）等の金
属板にて構成され、現像ローラ４１に対して所定圧で、
その長手方向（現像ローラの回転軸方向）に沿って先端
の近傍の腹部分が圧接されている。これにより規制部材
４３にて、現像ローラ４１表面に供給ローラ４２を介し
て担持された一成分現像剤１０の量が一定にされ、感光
体１と接触する現像領域へと搬送される。

【００５１】このブレード４３においても、バイアス電
源回路１３から所定の電圧Ｖｂが供給されている。この
バイアス電圧Ｖｂにおいても、トナー１０を現像ローラ
４１側へと押す方向、他とえば負極性トナーであればよ
り負極性側に大きな値が設定されている。また、ブレー
ド４３に供給するバイアス電圧Ｖｂは、現像ローラ４１
に供給される現像バイアス電圧Ｖａと同電位に、またそ
の絶対値で大きい値に設定する場合もある。

【００５２】一方、感光体１と対向する現像領域に搬送
されたトナー１０は、感光体１表面に形成された静電潜
像に応じて選択的に付着され、静電潜像をトナーの色に
より顕像化する。そして、現像に寄与されなかったトナ
ー１０は、現像ローラ４１の回転により現像槽４０内に
戻される。その戻される位置には、トナーのリセット部
材４４が現像ローラ４１に圧接されるように設けられて
いる。このリセット部材４４は、供給ローラ４２の現像
ローラ４１の回転方向の手前に配置されており、適度に
現像ローラ４１に圧接させるように一端部分が現像槽４
０に固定され、自由端側の腹を現像ローラ４１に圧接す
る領域を有するバネ性を利用して圧接させるようにして
いる。

【００５３】上記リセット部材４４にて現像後の現像に
寄与されなかったトナーは、現像ローラ４１の回転によ
り現像槽４０へと回収される時に除電・除去され、再利
用されることになる。このリセット部材４４にも、トナ
ーを除電・除去するためのバイアス電圧が電源回路１４
から供給されている。

【００５４】以上のようにして現像装置４は、トナー１
０を感光体１と対向する領域へと搬送し、感光体１表面
の潜像を可視像化する。この感光体１表面のトナー像は
上述したように転写領域にて適宜搬送されてくる用紙Ｐ
に転写器５の作用により転写され、該用紙が定着装置８
を通過して画像形成装置外へと排出される。

【００５５】なお、感光体１は、金属もしくは樹脂の導
電性基体の表面にアンダーレイヤが塗布されており、そ
の上の層としてキャリア発生層（ＣＧＬ）、さらに最外
層にポリカーボネイトを主成分としてキャリア移動層
（ＣＴＬ）が塗布されて形成されたＯＰＣ感光体等が用
いられている。本発明においては、このような感光体に
限られるものではなく、静電潜像を担持する担持体であ
ればよい。

【００５６】（現像ローラの構造）現像ローラ４１は、
上述に説明した通りであるが、その構造をさらに詳細に
説明する。

【００５７】現像ローラ４１は、例えば図５に示すよう
に金属あるいは低抵抗樹脂の芯金（軸４１ａ）に、例え
ば比誘電率約１０程度の弾性部材である半導電層４６を
被覆して構成されている。この半導電層４６表面上に
は、トナー層４５が形成される。

【００５８】この現像ローラ４１表面の弾性部材として
は、ＥＰＤＭ、ウレタン、シリコン、ニトリルブタジエ
ンゴム、クロロプレンゴム、スチレンブタジエンゴム、
ブタジエンゴム、などから選択された樹脂に、電気抵抗
調整材料として導電性微粒子、例えばカーボン、ＴｉＯ
₂（酸化チタン）のいずれか一つ、もしくは複数を用い
て分散混合した分散型抵抗調整樹脂をベースにした物
や、上述した樹脂にイオン性導電材料、例えば過塩素酸
ナトリウム、過塩素酸カルシウム、塩化ナトリウム等の
無機イオン性導電物質などのいずれか一つ、もしくは複
数を用いた電気的抵抗調整樹脂をベースにしたものが適
切である。また、弾性を得るための発泡・混合工程とし
て発泡剤を用いる場合には、シリコン系界面活性剤（ポ
リジアルシロキサン、ポリシロキサン−ポリアルキレノ
キシドブロック共重合体）が適切である。

【００５９】上記発泡成形の一つの方法として、加熱ブ
ロー発泡成形の例としては、上記材料を適当量混合し、
混合注入機で攪拌、射出押し出し金型に注入し、８０℃
〜１２０℃で加熱し、射出する。加熱時間は、約５分〜
１００分が好ましい。

【００６０】射出成形で芯金と一体成形する場合には、
あらかじめ用意された金型に導電性金属芯金（軸）を中
央に配設して、上述と同様に混合物質を流し込み、約１
０分〜１６０分加熱加硫することによって一体成形品が
得られる。

【００６１】上記現像ローラ４１の電気抵抗調整材料の
一つのカーボンブラックは、窒素吸着比表面積２０ｍ²
／ｇ以上１３０ｍ²／ｇ以下で、ＤＢＰ吸油量６０ｍｌ
／ｇ以上１２０ｍｌ／ｇ以下のカーボンブラック（ＩＳ
ＡＦ，ＨＡＦ，ＧＰＦ，ＳＲＦ等）を用い、これをポリ
ウレタン１００重量部に対して０．５〜１５重量部（場
合によっては７０重量部程度）として混合する。

【００６２】上記ポリウレタンとしては、軟質ポリウレ
タンフォームやポリウレタンエラストマーが適当であ
る。これとは別に、上述したＥＰＤＭ、ウレタン、シリ
コン、ニトリルブタジエンゴム、クロロプレンゴム、ブ
タジエンゴムなども用いることができる。

【００６３】また、現像ローラ４１を構成する主成分と
して、ポリウレタンを用いるものとは別に、ＥＰＤＭを
主成分に用いる場合、該ＥＰＤＭは、エチレン、プロピ
レンと第三成分、例えばジンクロペンタジエン、エチリ
デンノルボルネン、１．４−ヘキサジエン等を適当に配
合したものであるから、エチレン含有量５〜９５重量
部、プロピレン５〜９５重量部、第三成分がヨウソ価で
０〜５０重量部で配合されることが好ましい。そこで、
カーボンブラックの配合量は、ＥＰＤＭ１００重量部に
対して１〜３０重量部にすると良好な分散性が得られ
る。用いるカーボンブラックは、上述したようにＩＳＡ
Ｆ，ＨＡＦ，ＧＰＦ，ＳＲＦなどである。

【００６４】また、抵抗調整材料であるカーボンブラッ
クとともに、抵抗調整基材として、過塩素酸ナトリウ
ム、テトラエチルアンモニウムクローライド等のイオン
導電性物質やジメチルポリシロキサン、ポリオキシエチ
レンラウリルエーテル等の界面活性剤等をＥＰＤＭ１０
０重量部に対して、０．１〜１０重量部用いると、一層
良好な分散均一性が得られる。

【００６５】上記イオン導電性材料としては、イオン性
導電性材料、過塩素酸ナトリウム、過塩素酸カルシウ
ム、塩化ナトリウム等の無機イオン性導電物質、もしく
は変性脂肪族ジメチルエチルアンモニウムエトサルフェ
ート、ステアリルアンモニウムアセテート、ラウリルア
ンモニウムアセテート、オクタデシルトリメチルアンモ
ニウム過塩素酸塩等の有機イオン性導電物質を用いるこ
とができる。これらは、いずれか一つ、もしくは複数を
用いることができる。

【００６６】（トナー層厚規制部材のブレードの構造）
ブレード４３は、図１に示すように一端が現像槽４０に
所定の長さで固定されており、固定されていない自由端
側が現像ローラ４１に適度の圧力で圧接されている。特
に、ブレード４３は、例えば自身のバネ性等を利用して
現像ローラ４１に圧接させるように、一端部が現像槽４
０に固定されている。

【００６７】また、ブレード４３は、板厚さ０．０５〜
０．５ｍｍ程度の金属板であり、材質のもつバネ性、つ
まり弾性変形することにより所定の圧力で現像ローラ４
１に当接し、所定の厚さのトナー層及び帯電電荷量に規
制する。例えば、ブレード４３の現像ローラ４１と当接
する先端部は、現像ローラ４１表面より離れる方向に折
り曲げ加工等にて、その現像ローラ４１と折り曲げされ
たブレード４３とで作る開き角度が開く方向に微小量傾
斜した面を有している。また、ブレード４３の現像ロー
ラ４１との当接部分には、トナーの帯電量調整やトナー
融着抑制のためにコーティング処理などを施す場合があ
る。

【００６８】上記ブレード４３を構成する材質として
は、通常バネ性を有する材料を用いており、例えばＳＵ
Ｓ等のバネ鋼、ＳＵＳ３０１、ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ４
２０Ｊ２、ＳＵＳ６３１等のステンレス鋼やＣ１７０
０、Ｃ１７２０、Ｃ５２１０、Ｃ７７０１等の銅合金が
用いることができる。

【００６９】また、ブレード４３の自由端の微小傾斜面
は、機械的な切削や研磨、曲げ加工の他、予め所望の形
状を成型加工等にて作製したチップ状先端部を導電性接
着剤などで貼り付けたり、ブレード先端に段差加工を施
し、その飢えから導電性接着剤などで金属箔を貼り付け
るなどの加工法により作製される。

【００７０】ブレード４３は、基本的に上述した基材を
そのまま現像ローラ４１に当接させる形で使用してい
る。しかし、トナーの帯電量を安定させたり、ブレード
表面へのトナー固着を抑制する目的から、現像ローラ４
１との当接面にコーティングを行う場合がある。このコ
ーティング材としては、フッ素含有樹脂やグラファイト
含有樹脂をブレード表面にスプレーコーティングし、約
８０℃で３０分以上乾燥させた後２６０℃で３０分焼き
付け、＃１００００の紙やすりにて軽く研磨した膜厚８
〜１２μｍのもの、あるいはブレード表面に形成したア
ルミニウムに陽極酸化処理を施し、表面に約５０〜１０
０μｍのアルマイト皮膜を形成したものをコーティング
として用いる。

【００７１】（リセット部材の構造）リセット部材４４
は、図１においては現像ローラ４１を圧接された状態で
現像後のトナーに直接接触して除電し、現像ローラ４１
からトナーを剥離するようにして再使用を行うようにし
ている。

【００７２】これ以外に、コロナ放電器を用いて除電す
るものがあり、また接触剥離回動部材を設けて現像ロー
ラ４１よりトナーを剥離するようにし、再使用を行うよ
うにしてもよい。

【００７３】図１に示すようなリセット部材４４におい
ては、板状の弾性部材を用い、ブレード４３と同様に適
度の圧力にて現像ローラ４１に圧接され電源回路１４か
らのバイアス電圧Ｖｄが供給され、現像後の回収トナー
を除電・除去するようにしている。そのため、弾性部材
に用いる材質としては、ナイロン、ＰＥＴ（ポリエチレ
ンテレフタレート）、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエ
チレン）含有樹脂、ポリウレタン等を用い、これを基材
（主成分）として、カーボン等の電気抵抗調整材料にて
適当な電気抵抗にしている。このような抵抗を有するリ
セット部材４４に電源１４からのリセット電圧Ｖｄが供
給される。

【００７４】上記電気抵抗調整材料に用いるカーボンブ
ラックとしては、窒素吸着比表面積２０ｍ²／ｇ以上１
３０ｍ²／ｇ以下のカーボンブラック、例えばＩＳＡ
Ｆ，ＨＡＦ，ＧＰＦ，ＳＲＦ等のファーネスもしくはチ
ャンネルブラックを、ポリウレタン（ナイロンやＰＥＴ
そのたの樹脂でも同様）１００重量部に対して１０重量
部以上（場合によっては７０重量部以下）混合したもの
を使用している。

【００７５】（非磁性一成分現像剤）非磁性一成分系の
現像剤であるトナーとしては、スチレンーアクリル共重
合体８０〜９０重量部、カーボンブラック５〜１０重量
部、また帯電制御剤０〜５重量部の組成からなる材料を
混合、混練し、粉砕、分級することで平均粒径５〜１０
μｍ程度の負帯電トナーを得ることができる。このトナ
ーに対して、流動性を良好にするために内添又は外添さ
れるシリカ（ＳｉＯ２）を０．５〜１．５重量部添加さ
れ、非磁性の一成分現像剤を得ることができる。

【００７６】トナーとしては、負帯電に限らず、正帯電
トナーを得ることもできる。これは、主成分の結着樹
脂、帯電制御剤等を適宜選択することで簡単に得ること
できる。また、トナーはモノクロ複写機、プリンタ用と
しての黒トナーに被らず、カラー複写機やプリンタ用の
カラートナーにも応用可能である。

【００７７】また、非磁性一成分現像剤は、上述した組
成材料に限定されることはなく、以下に示す組成であっ
ても本発明の現像装置に用いることができる。

【００７８】主成分である結着樹脂である熱可塑性樹脂
としては、スチレンーアクリル共重合体以外に、ポリス
チレン、ポリエチレン、ポリエステル、低分子量ポリプ
ロピレン、エポキシ、ポリアミド、ポリビニルブチラー
ル等であってもよい。

【００７９】また着色剤としては、黒トナーの場合には
上述したカーボンブラックを用いる他に、ファーネスブ
ラック、ニグロシン系染料、含金属染料等がある。そし
てカラートナー用としては、黄色用のベンジジン系黄色
顔料、フォノンイエロー、アセト酢酸アニリド系不溶性
アゾ顔料、モノアゾ顔料、アゾメチン系色素等、マゼン
タ用のキサンテン系マゼンタ染料、リンタングステンモ
リブデン酸レーキ顔料、アントラキノン系染料、キサン
テン系染料と有機カルボン酸から成る色材、チオインデ
ィゴ、ナフトール系不溶性アゾ顔料等、シアン用の銅フ
タロシアニン系顔料等がある。

【００８０】さらに、トナーの流動化材として用いられ
る例えば外添剤のシリカ以外に、コロイダルシリカ、酸
化チタン、アルミナ、ステアリン酸亜鉛、ポリフッ化ビ
ニリデンやそれらの混合物であってもよい。

【００８１】さらにまた、帯電制御剤としては、負帯電
トナー用として、アゾ系含金染料、有機酸金属錯塩、塩
素化パラフィン等を用いることができる。そして、正帯
電トナー用としては、ニグロシン系染料、脂肪酸金属
塩、アミン、４級アンモニウム塩等を用いることができ
る。

【００８２】（粒径変動による現像ゴースト発生）現像
ゴーストの発生メカニズムには様々な要因が考えられる
が、以下、粒径変動による現像ゴースト発生メカニズム
を説明する。

【００８３】上記のような一成分現像剤を用いた現像装
置４において、現像ローラ４１に圧接されるブレード４
３にてトナー１０の付着量が一定の層厚になるように規
制する。その後に、トナー１０が現像領域に搬送され感
光体１表面の静電潜像を現像する。この時、現像ローラ
４１、供給ローラ４２、ブレード４３にそれぞれバイア
ス電圧Ｖａ、Ｖｂ、Ｖｃが供給されている。ここで、白
画像部を現像した後の現像ローラ４１上に残ったトナー
１０が現像ローラ４１から十分に除去できなかった場
合、同じトナーが再び供給ローラ４２とブレード４３に
て機械的負荷を受けるとともに、バイアス電圧による電
気的負荷（クーロン力）を受ける。この機械的負荷を継
続的に受けた場合、特に粉砕トナーにおいてトナーの破
砕が発生し、白画像部を現像した部分のトナー平均粒径
が小粒径化することがある。

【００８４】また、バイアスが印加された場所では、現
像されるトナーに少なからず粒径選択性が発生する。す
なわち、バイアス電界に対して小粒径トナーから移動す
るため、白画像部を現像した部分は、現像ローラ表面近
傍ほど小粒径化した状態となり、黒画像部を現像した部
分は現像によってリフレッシュされているため粒径は殆
ど変動していない。したがって現像した後の現像ローラ
４１上に残ったトナー１０が現像ローラ４１から十分に
除去できなかった場合、トナー平均粒径が小粒径化して
しまう。

【００８５】トナー１０の帯電特性として、トナー表面
電荷密度が一定と仮定すると、図１４に示すようにトナ
ー比電荷は粒径に反比例する特性となる。また、トナー
比電荷に対する現像特性は、図１０に示すようにトナー
比電荷が大きいほど現像ガンマが寝た特性となる。した
がって、トナー平均粒径が小粒径化した部分は比電荷が
上昇し、現像量が低下する。

【００８６】トナー平均粒径の小粒径化は、白画像を現
像するか、黒画像を現像するかといった画像パターンに
依存する。したがって画像パターンによって、比電荷が
変動し、現像量が変動することになる。すなわちこれ
が、過去の現像画像パターンの履歴が次の画像に影響す
る現像ゴーストであり、画質を劣化させてしまうもので
ある。この場合、白部が小粒径化で比電荷上昇し、現像
量が低下するため、いわゆるポジゴーストとなる。

【００８７】（表面電位変化・付着量変動による現像ゴ
ースト発生）次に表面電位変化および付着量変動による
現像ゴースト発生メカニズムを説明する。

【００８８】黒画像部を現像した後の現像ローラ４１上
に残ったトナー層厚は、白画像部を現像した後の現像ロ
ーラ４１上に残ったトナー層厚と比較して非常に薄い。
したがって、供給ローラ４２とブレード４３ににおける
トナー供給が不充分な場合、前回黒画像を現像した現像
ローラ４１の部分は付着量が少なくなる。トナー付着量
に対する現像特性は、図９に示すようにトナー付着量が
小さくなると現像量も少なくなる。この場合、黒部がト
ナー供給不足で付着量低下し、現像量が低下するため、
いわゆるネガゴーストとなる。

【００８９】また、現像ローラ４１、供給ローラ４２、
ブレード４３にそれぞれバイアス電圧Ｖａ，Ｖｂ，Ｖｃ
を供給した場合、黒画像部を現像した後の現像ローラ４
１上に残ったトナー層厚は、白画像部を現像した後の現
像ローラ４１上に残ったトナー層厚と比較して非常に薄
いため、同じ電位差でも黒画像現像部の方が電界強度が
強くなり、トナーの絶縁破壊や過電流が生じやすく、現
像ローラ表面に電荷が供給されることがある。このと
き、現像ローラ４１の抵抗値が高いと、電荷が逃げない
ため黒画像現像部の表面電位が変化する。図１１は、こ
の現像ローラ４１の表面電位変化△Ｖと現像量との関係
を示すもので、例えば表面電位が上昇すると現像バイア
スが大きくなり、現像量が増加する特性がわかる。

【００９０】したがって、本発明においては、黒画像現
像後の平均粒径と白画像現像後の平均粒径の差を所定の
値以内に限定することにより、現像ゴーストの発生を防
止する。さらに、各部材の抵抗値や印加バイアス等を限
定することにより、付着量変動や表面電位変化に起因す
る現像ゴーストを防止し、現像を安定させる。

【００９１】以下に実施例を示して、上述した本発明の
現像装置による現像の安定を確認した。

【００９２】［実施例１］図４に示す画像形成装置にお
ける感光体１として、負帯電性の感光体を用いて、導電
性基体の直径を６５ｍｍとして、帯電器２にて−５５０
Ｖの電位に帯電される。この感光体１の基体は接地され
ており、矢印方向に周速１９０ｍｍ／ｓｅｃにて回転さ
せる。

【００９３】現像ローラ４１は、図５に示すように、そ
の直径を１８ｍｍのステンレス製の回転軸４１ａ表面上
に厚さ８ｍｍの半導電弾性層４６を被覆して構成した。
この現像ローラ４１による平均抵抗（Ｒｄ）の値が１０
４から５×１０⁶（Ω）になるように、上述した抵抗調
整基材を用い、ゴム高度がＳＲＩＳ（日本ゴム協会標準
規格）に準ずるアスカーＣ硬度で、６５〜７０度、表面
の粗さはＪＩＳＢ０６０１に準ずる１０点平均粗さＲｚ
で２〜８μｍのものを使用した。この現像ローラ４１
は、図１に示すように、矢印方向に周速２８５ｍｍ／ｓ
ｅｃで回転駆動した。また、現像ローラ４１のステンレ
ス製の回転軸４１ａに電源回路１１より現像バイアス電
圧Ｖａとして−４００Ｖの電圧を供給し、現像ニップ幅
が１．５ｍｍとなるように、現像ローラ４１の表面のト
ナー層を介して感光体１に圧接した。

【００９４】供給ローラ４２については、ステンレス製
の回転軸表面上に体積抵抗率１０５（Ω・ｃｍ）、セル
密度８０〜１００個／ｉｎｃｈの導電性ウレタンフォー
ムを被覆して構成した。そして、供給ローラ４２の直径
を２０ｍｍとし、現像ローラ４１に対して接触深さ０．
５ｍｍで接触させた。そして、矢印方向に回転駆動さ
せ、その供給ローラ４２の周速を１７０ｍｍ／ｓｅｃで
回転駆動する。この供給ローラ４２のステンレス製の回
転軸には、電源回路１２にてバイアス電圧Ｖｃとして−
５００Ｖが供給される。

【００９５】また、規制部材であるブレード４３は、そ
の板厚を０．１ｍｍ程度のステンレス板を用い、現像ロ
ーラ４１に圧接させた。特にブレード４３は、片持ち板
バネ構造であり、その自由端側を現像ローラ４１に当接
し、弾性変形することにより所定の圧力でもって現像ロ
ーラ４１表面上のトナー層に加える。この、ブレード４
３にも、電源回路１３よりバイアス電圧（Ｖｂ）とし
て、−５００Ｖが供給される。

【００９６】さらに、リセット部材４４は、樹脂基材に
カーボンを分散させたシート状の弾性部材を現像ローラ
４１に対して所定の圧力で面接触させるように構成し
た。このリセット部材４４にも、電源回路１４にてリセ
ットバイアス電圧（Ｖｄ）として−３００Ｖが供給され
ている。

【００９７】以上の構成の現像装置において、現像ロー
ラ４１表面に均一なトナー薄層４５を形成し、感光体１
に対して上述したように接触反転現像を行った。このと
きのトナー付着量ｍ／ａは０．５〜０．８ｍｇ／ｃｍ
２、トナー帯電量ｑ／ｍは−１０〜−２０μＣ／ｇ、ト
ナー層厚Ｄｔは１０〜３０μｍに設定した。

【００９８】図１５は現像ゴーストを評価するための画
像パターンで、画像の先頭部分の現像ローラ１周分に相
当する部分に白黒のチェッカーパターンを配置し、現像
ローラ２周目以降に相当する画像後半部分は均一なハー
フトーンを配置している。現像ゴーストの評価は、目視
および、Ｍａｃｈｂｅｔｈ濃度計ＲＤ９１８を用いて行
った。

【００９９】上記のような現像装置において、リセット
部材を除いた構成で現像動作を行うことにより、一般的
な粉砕型一成分現像剤の体積粒径分布変動の様子を測定
した結果を図２に示す。体積粒径分布の測定には、コー
ルター社のマルチサイザー２を用いた。実線は、現像部
で黒画像現像を行い、トナーの大部分を失った現像ロー
ラ上の場所が、回転し再び現像剤層規制部材を通過した
直後に担持しているトナーの体積粒径分布である。破線
は、現像部で白画像現像を行い、トナーの大部分を失っ
ていない現像ローラ上の場所が、回転し再び現像剤層規
制部材を通過した直後に担持しているトナーの体積粒径
分布である。この実線で示す黒部体積平均粒径Ｄｂｋは
７．６μｍで、現像槽内のトナー体積平均粒径とほぼ等
しい。これに対し、破線で示す白部体積平均粒径Ｄｗｔ
は４．８μｍで、大幅に小粒径化していることが分か
る。黒部体積平均粒径Ｄｂｋと白部体積平均粒径Ｄｗｔ
との比率は式１のようになる。

【０１００】Ｄｗｔ／Ｄｂｋ＝０．６３・・・（１）このときの比電荷は、黒部で−１０μＣ／ｇ、白部で−
１４μＣ／ｇであり、小粒径化に伴い比電荷が上昇して
いることが確認できた。この条件で、上記現像ゴースト
評価パターンを現像した結果、ポジゴーストが確認され
た。

【０１０１】次に、上記現像装置において、リセット部
材を組み込んだ構成で現像動作を行うことにより、トナ
ーの体積粒径分布変動の様子を測定した結果を図３に示
す。実線は、現像部で黒画像現像を行い、トナーの大部
分を失った現像ローラ上の場所が、回転し再び現像剤層
規制部材を通過した直後に担持しているトナーの体積粒
径分布である。破線は、現像部で白画像現像を行い、ト
ナーの大部分を失っていない現像ローラ上の場所が、回
転し再び現像剤層規制部材を通過した直後に担持してい
るトナーの体積粒径分布である。この実線で示す黒部体
積平均粒径Ｄｂｋは７．６μｍで、現像槽内のトナー体
積平均粒径とほぼ等しい。これに対し、破線で示す白部
体積平均粒径Ｄｗｔは６．１μｍで、リセット部材無し
の時と比較して小粒径化がかなり抑制されていることが
分かる。黒部体積平均粒径Ｄｂｋと白部体積平均粒径Ｄ
ｗｔとの比率は式２のようになる。

【０１０２】Ｄｗｔ／Ｄｂｋ＝０．８０・・・（２）このときの比電荷は、黒部で−１０μＣ／ｇ、白部で−
１１μＣ／ｇであり、比電荷変動が小さくなっているこ
とが確認できた。この条件で、上記現像ゴースト評価パ
ターンを現像した結果、ポジゴーストは確認できなかっ
た。

【０１０３】この他にも様々なトナーを用い、様々な条
件で実験を行って、粒径変動とゴーストの有無を評価し
た。その代表的な実験結果の一例を表１に示す。

【０１０４】

【表１】

【０１０５】ゴースト有無の具体的な評価方法は、Ｍａ
ｃｈｂｅｔｈ濃度計により得られる光学濃度評価と目視
評価とを併用した。

【０１０６】すなわち、Ｍａｃｈｂｅｔｈ濃度計によ
り、ハーフトーン部分に現れた白黒チェッカーパターン
の現像ゴーストの白部と黒部の光学濃度を測定し、以下
の計算式３を用いてゴースト残存率を計算した。

【０１０７】

【数３】

【０１０８】上記式３で求めたゴースト残存率が３％以
上の場合ゴースト有りと判定し、１％以下の場合ゴース
ト無しと判定し、１〜３％の場合は目視評価によりゴー
スト有無の判定を行った。

【０１０９】これらの結果より、黒部体積平均粒径Ｄｂ
ｋと白部体積平均粒径Ｄｗｔとの差が、次式４を満足す
るとき、現像ゴーストが発生しないことを見出した。

【０１１０】Ｄｗｔ／Ｄｂｋ＞０．８・・・（４）このように、黒画像現像部と白画像現像部との体積平均
粒径差を上記式の範囲内に管理・制限することで、画像
パターンに依存する平均比電荷量の変化を一定値内に納
めることができるため、現像ゴーストの発生を防止で
き、現像を良好に行える現像装置を提供できる。

【０１１１】［実施例２］リセット部材を用いない場合
でも、トナーの体積粒径分布を改良することで、前記体
積粒径変動に伴う現像ゴーストを防止できることを以下
に記す。

【０１１２】トナー体積粒径分布のシャープさを表す指
標として、下記の式５で定義されるＣＶ値［％］があ
る。このＣＶ値が大きいほど体積粒径分布がブロード
で、小さいほど体積粒径分布はシャープなものとなる。

【０１１３】ＣＶ＝１００×（標準偏差／平均値）・・・（５）前記実施例１のトナーは、ＣＶ値３４．６％のものを用
いていおり、リセット部材無しでは体積粒径分布変動に
よる現像ゴーストが発生した。

【０１１４】ところが、このＣＶ値が小さいトナーを用
いると、体積平均粒径に対して小さいトナーや大きいト
ナーの割合が少なくなる。従って体積平均粒径の変動も
小さくなることが予想される。この予想のもと、様々な
ＣＶ値のトナーを用いてテストした結果、ＣＶ値が２５
％以内のトナーにおいて、現像ゴーストが発生しないこ
とが確認された（表１参照）。

【０１１５】さらに、トナー層厚をパラメーターとした
テストを行った結果、ＣＶ値２５％のトナーでも、付着
量が多い場合、具体的にはトナー層厚が体積平均粒径の
３倍を越える場合において、現像ゴーストが発生するレ
ベルまで粒径変動が発生することがわかった。

【０１１６】上記ＣＶ値やトナー層厚は、その相乗効果
で現像ゴーストの発生を抑制しており、例えば、トナー
層厚が体積平均粒径の３倍を越える場合でも、ＣＶ値が
２５％以下とすることで現像ゴーストが発生しないよう
にできることは容易に類推される。さらに、リセット部
材との相乗効果についても、同様である。

【０１１７】［実施例３］本発明の現像装置では、トナ
ー層の層厚や帯電量を安定させるために現像ローラ４１
の周辺に接触配置された各種部材、すなわち、現像ロー
ラ４１、供給ローラ４２、ブレード４３、さらにリセッ
ト部材４４にバイアス電圧が供給されている。

【０１１８】従来の現像装置では上記部材の抵抗値が高
く、バイアス電圧により放電する危険性は少ないが、本
発明の現像装置では、上記部材がすべて低抵抗材料にて
構成されているため、それぞれの部材において、バイア
ス電圧の上限値を決める必要が生じる。

【０１１９】そのため、まずトナー層４５に供給するバ
イアス電圧で放電しないように設定することが必須の条
件となる。

【０１２０】したがって、以下に、本発明の現像装置に
用いられるトナー層抵抗、トナー層厚およびバイアス印
加手段について説明する。

【０１２１】図５は、現像ローラ感光体間におけるトナ
ー層４５抵抗値Ｒｔを測定する方法を説明する図であ
る。

【０１２２】図において、感光体１に変えてアルミ素管
１００を用い、実際の現像条件と同一構造の現像ローラ
４１の表面に均一にトナーによるトナー層４５を形成し
た後、アルミ素管１００に実使用時と同等の圧力で接触
させる。そして、各部材を静止させた状態で、現像ロー
ラ４１の導電性の回転軸４１ａに、電圧源１０１によっ
て同程度の現像バイアス電圧Ｖ１を供給する。そして、
トナー層４５を介して流れる電流Ｉｔを微小電流計１０
２にて精密に測定した。これにより、トナー層４５の静
的抵抗値Ｒｔを測定した。

【０１２３】この場合、各部材を静止させた状態で測定
することにより、動作状態で発生するトナー帯電電流や
トナー転移電流等のノイズ要因を除外して、精密な電流
量の測定が可能となる。

【０１２４】そこで、電圧源１０１による供給電圧Ｖ１
（Ｖ）、微小電流計１０２による測定電流をＩｔ（Ａ）
とすると、トナー層４５の静的抵抗値Ｒｔ（Ω）は、下
記の式６により求められる。

【０１２５】Ｒｔ＝Ｖ１／Ｉｔ・・・（６）ただし、本発明に用いる現像ローラ４１の抵抗値は、ト
ナー抵抗値と比較して十分低いため、図５に示す測定装
置の現像ローラ４１の半導電層４６における電圧降下は
無視した。

【０１２６】上述した方法により、トナー層４５の静的
抵抗値（Ｒｔ）を測定し、トナー層４５の電圧−電流特
性をプロットした結果を図６に示す。

【０１２７】測定したトナー層の電流は、低電圧部では
比較的線形な特性を示し、ある値Ｖｔｈ（Ｖ）に達する
と突然過電流が流れることがわかる。この値Ｖｔｈが、
トナー粒子間で気中放電もしくは沿面放電が発生する放
電開始電圧である。

【０１２８】このように放電開始電圧Ｖｔｈ以下の電圧
範囲において、電流−電圧特性は比較的線形であること
から、この範囲の電圧で測定した電流値を基に、式６か
ら求めた抵抗値をトナー層の静的抵抗値Ｒｔと定義す
る。

【０１２９】実施例１に類する諸条件で、様々な抵抗値
のトナーを用いて現像実験を行った結果、トナー層の静
的抵抗値Ｒｔが５０ＭΩ以上、望ましくは１００ＭΩ以
上の絶縁性の高いトナーを使用した場合において、過電
流の発生が極めて少なく、良好な画質が得られることが
わかった。

【０１３０】しかしながら、上記のような高抵抗トナー
を用いた場合でも、現像ローラの周囲に配置されている
供給ローラ４２、ブレード４３、リセット部材４４に印
加しているバイアスを上げ、現像ローラ４１との電位差
を大きくすると、前記放電開始電圧（Ｖｔｈ）を越える
ため、過電流による画質劣化が生じてしまう。

【０１３１】

【表２】

【０１３２】表２は、前記図５に基づく測定法で数種類
のトナー層抵抗Ｒｔ［ＭΩ］を測定した結果である。表
２に示す様に測定したトナーの絶縁破壊電圧Ｖｔｈ
［Ｖ］は、トナー層厚Ｔ［μｍ］が約２０μｍに対して
４００〜５００Ｖであった。したがって、絶縁破壊した
ときの電界強度Ｅｔｈ［ＭＶ／ｍ］＝Ｖｔｈ／Ｔは２０
〜２５ＭＶ／ｍとなる。この結果から、低抵抗材料によ
って挟まれたトナー層に印加可能な電圧の上限を、Ｖｍ
ａｘ＝２０×Ｔ［Ｖ］と規定することが重要であること
がわかった。これにより、現像ローラ４１に接触する供
給ローラ４２、ブレード４３、そしてリセット部材４４
に供給する電圧を、上述した２０×Ｔ［Ｖ］以下に設定
することで、トナー層の層厚にて規定し、これによるト
ナー層の絶縁破壊による現像の劣化を防止できる。

【０１３３】ここで、現像ローラ４１には、現像バイア
ス電圧Ｖａが、供給ローラ４２にはバイアス電圧Ｖｃ
が、ブレード４３にはバイアス電圧Ｖｂが、そしてリセ
ット部材４４には電圧Ｖｄが供給されている。そのた
め、現像ローラ４１に供給される現像バイアス電圧Ｖａ
との上記供給ローラ４２、ブレード４３、リセット部材
４４に供給されるバイアス電圧との各差の絶対値が、上
述した２０×Ｔ［Ｖ］以下になるように各種バイアス電
圧を設定すればよい。

【０１３４】［実施例４］次に本発明の現像装置を構成
するトナー層厚規制ブレード４３、供給ローラ４２、さ
らにリセット部材４４の電気的特性につて説明する。

【０１３５】トナー層４５に供給される電圧がトナー層
放電開始電圧内であっても、薄層状態でのトナー層４５
の抵抗値は、ある程度の不均一性をもっているため、ト
ナー層４５を流れる電流が多い場合、不均一な電流によ
る現像ローラ４１の不均一な電圧降下が生じる。これに
より、トナー層４５に供給されるバイアス電圧が不均一
になり。その結果、トナー層厚や帯電量が不均一になり
画質劣化が生じる。

【０１３６】図１１は現像ローラ４１上の表面電位変化
量△Ｖをパラメーターとした現像特性を示すもので、表
面電位が上昇すると、グラフが左にシフトする。従って
中間調現像電位の１００Ｖ前後のところを見ると、表面
電位が上昇した方が現像量が多くなることがわかる。

【０１３７】何らかの原因で現像ローラ４１表面に付着
した電荷が現像ローラ４１の半導電層４６を通過して導
電性シャフト４１ａに抜けていかないと現像ローラ４１
の表面電位が上昇する。現像ローラ４１の表面電位が上
昇するかどうかは、現像ローラの抵抗値と静電容量とで
決まる時定数、プロセス速度との大小関係に依存する。

【０１３８】この点、本発明の現像装置に用いられる現
像ローラの抵抗値は低いため、上記時定数は小さく、現
像ローラの周速が２８５ｍｍ／ｓ程度では、現像ローラ
表面に電荷が蓄積されることに起因する現像ゴーストの
発生可能性は低い。しかし、同様の表面電位変化現象
が、トナー供給部、層規制部、リセット部で発生した場
合、画質劣化を発生することになる。

【０１３９】これに対して、トナー供給ローラ４２にお
いて、供給ローラの回]速度は現像ローラとの周速比が
概ね０．５〜２．０の間で選択されることにより決定さ
れる。また、抵抗値は現像ローラに対する押しつけ力や
スポンジ硬度から決まる接触ニップ面積と、体積抵抗率
とから決定される。これらの条件を変えて実験した結
果、抵抗値として１０ｋΩ以下であれば前記表面電位変
化は発生しないことがわかった。

【０１４０】また、トナー層を規制するブレード４３に
おいて、金属の板バネブレードを用いた場合、ブレード
表面の電位変化は原理的に発生しない。しかし、高抵抗
の樹脂材料等をコーティングしたり、導電性シートを用
いた場合、電位変化が発生し、トナー層の均一性が大き
く損なわれる。ブレード４３は静止している部材である
ため、電荷蓄積速度と部材の時定数とで表面電位が変化
するかどうかが決まる。電荷蓄積速度はトナーの電気的
特性に大きく依存するため、理論的な数値は不明である
が、様々なトナーを用いて実験した結果から、ブレード
４３にコーティング処理もしくは導電性シートを使用す
る場合に、その抵抗値として１０ｋΩ以下のものを選択
すると良い。なお、ブレード４３は、金属ブレードにて
構成すると、上述した問題は発生しない。また、導電性
シートを使用した場合、図１６のように電極幅が画像幅
より小さいと、中央の電流経路１１と端部の電流経路１
２が異なるため、電圧降下量が中央と端部で異なる現象
が生じる。その結果、ブレード部での印加バイアスが軸
方向で不均一になり、画質劣化が発生する。画像有効幅
よりも電極幅を長くとることでこの問題は解消できる。

【０１４１】さらに、トナーリセット部においても、上
記ブレード部と同様に静止部材であるため供給ローラと
同様の１０ｋΩ以下の抵抗値とすることで表面電位変化
の問題が解決することが実験的に確認できた。また、リ
セット部材に導電性シートを用いた場合も、上記導電性
シートブレードと同様の電圧降下の不均一問題が発生す
るが、同様に画像有効幅よりも電極幅を長くとることで
この問題は解消できる。

【０１４２】［実施例５］次に、本発明の現像装置に用
いる現像ローラ４１の抵抗値について説明する。

【０１４３】図７において、現像ローラ４１の抵抗値を
測定する簡易装置は、絶縁体の平板１０３上に配置され
た金属の検出電極１０４上に現像ローラ４１を載置し、
現像ローラ４１の両端の軸４１ａの部分に重り１０５に
て荷重Ｆを加える。この状態において、現像ローラ４１
の軸４１ａに電源１０６から一定の電圧を供給し、検出
電極１０４に流れる電流を電流計１０２にて測定する。
このにより、供給する電圧と流れる測定電流とで、現像
ローラ４１による圧接状態での抵抗（Ｒｂ）の抵抗値を
求めることができる。

【０１４４】この場合、抵抗値に不均一性が存在する場
合には、周方向に何点が測定した平均値を現像ローラ４
１の抵抗値の代表値とする。そのため、図７の状態で測
定した後、所定角度回転させて同一条件で測定を行う。

【０１４５】現像ローラ抵抗層として、ウレタン樹脂に
カーボンブラックを分散させた電子伝導タイプのローラ
２種類（Ａ、Ｂ）およびウレタン樹脂をベースとしたイ
オン導電タイプのローラ１種類（Ｃ）を、上記測定装置
で抵抗を測定し、各々のローラについて抵抗値の平均
値、をまとめたものを表３に示す。抵抗値は、１０Ｖ印
加時の電流値をＡｄｖａｎｔｅｓｔ製Ｒ６８７１Ｅにて
計測し、換算したものである。

【０１４６】

【表３】

【０１４７】なお、この現像ローラの外径はΦ３４、抵
抗層の厚みＤｄは８ｍｍ、軸方向長さは３２０ｍｍで、
圧力Ｆを１ｋｇとしたとき形成されるニップ部の幅は約
１．５ｍｍであった。

【０１４８】平均抵抗値が１０ｋΩ以下の現像ローラを
用いた場合、過電流の発生が極めて増加し、実用的でな
いことが実験的にわかった。

【０１４９】現像ローラＣにて全面グレイの中間調画像
を現像すると、抵抗値が高いため画像濃度が薄くなる現
象が発生した。これは現像電流により現像ローラ半導電
層で電圧降下が生じ、実効現像バイアスが低下したこと
に起因する。この現象は、現像ローラ半導電層の抵抗値
に大きく依存しており、その閾値はプロセス速度等によ
り多少変動するが、本発明の現像装置では１０⁷Ωを越
えると顕著になり、１０⁷Ω以下では無視できる程度で
あることがわかった。

【０１５０】また、図８は、現像ローラ４１の抵抗値を
パラメーターとした現像特性を示すものであるが、５×
１０⁶Ωを越えるあたりから現像ガンマの変化が大きい
ことがわかる。下記、環境下での抵抗値変動を考慮する
と、５×１０⁶Ωが良好な画質を維持できる現像ローラ
抵抗値の上限といえる。

【０１５１】表３に示すような抵抗値は、ＪＩＳＺ−８
７０３に準拠する基準測定環境下での値であるが、例え
ば３５℃・８５％ＲＨの高温高湿環境や、５℃・２０％
ＲＨの低温低湿環境で抵抗値が変化してしまい、現像特
性が大きく変化することがある。

【０１５２】本発明の現像装置に使用される現像ローラ
の半導電層は、ウレタン樹脂が望ましい材料であるが、
ＪＩＳＫ−７２０９Ａ法に準拠する水分吸収率と抵抗値
とをを測定した結果、水分吸収率が２〜５％のウレタン
基材では、上記高温高湿と低温低湿とで抵抗値が１桁か
ら２桁も変化してしまう。これに対し、水分吸収率が
０．５〜１％のウレタン基材では、抵抗値変化が０．５
〜１桁で、抵抗値変化に伴う現像量変動も少なく、良好
な画質を維持することが可能となる。

【０１５３】［実施例６］上述した実施形態において
は、低抵抗の現像ローラ４１を用いる場合に問題となる
過電流を防止する手法として、トナー層の抵抗値を規定
した。また、トナー層厚を規定することで、過電流防止
を行い良好なる現像を行うようにした。また、現像ロー
ラ４１に接触する各種部材を介して供給されるバイアス
電庄、及びそれらのバイアス電庄の差を規定することて
過電流防止を行うようにした。

【０１５４】しかし、現像装置への異物混入等の予期せ
ぬ原因によりトナー層が損なわれる場合があり、これに
より過電流が発生する可能性が生じる。この対策として
の過電流保護について以下に説明する。

【０１５５】図１２に示すようにリセット部材４４に過
電流保護用の抵抗５０を介して電源回路１４からのバイ
アス電圧（Ｖｄ）が供給されるように横成されている．
この場合、過電流保護用の抵抗５０の抵抗値が非常に重
要になる。そのため、抵抗５０の抵抗値を説明するため
に、図１２に示す電気的な等価回路を図１３に示す。

【０１５６】現像ローラ４１に供給される現像バイアス
電圧Ｖａと、リセット部材４４に供給されるバイアス電
庄Ｖｄとの電位差を、図１２の電庄源５１とし、現像口
一ラ４１の半導電層抵抗Ｒｄ、トナー層抵抗Ｒｔ、リセ
ット部材４４の抵抗Ｒｅ、そして保護用の抵抗５０が直
列に接続される格好となる。

【０１５７】そこで、現像ローラ４１の抵抗値Ｒｄ及び
リセット部材４４の抵抗値Ｒｅは、トナー層抵抗値Ｒｔ
よりも十分に低く設定されており、通常は供給されるバ
イアス電圧（５１）のほとんどがトナー層４５にかかっ
ており、流れる電流値も微小である。ところが、トナー
層が損なわれ、トナー層の抵抗値Ｒｔが見かけ上、非常
に低くなった場合、保護抵抗５０がないと、全体の抵抗
が低いため、過電流が流れ、トナー融着が発生したり、
現像ローラ４１やリセット部材４４の部材損傷が発生す
る。

【０１５８】図１２（図１３の等価回路参照）のように
直列に保護抵抗５０を挿入することで、トナー層抵抗Ｒ
ｔの見かけの抵抗値が低くなった場含でも、保護抵抗５
０の存在により現像ローラ４１の抵抗Ｒｄやリセット部
材４４の抵抗Ｒｃより十分に大きく設定してやれば、部
材にかけられた電圧（５１）は、ほとんど保護抵抗５０
に供給されることになり、過電流を防止できる。

【０１５９】従って、過電流をできるだけ小さくしよう
とすると、保護抵抗５０の抵抗値を大きく設定すれはよ
い。しかし、保護抵抗５０の抵抗値が大きすきれば、正
規の状態でのトナー層４５と保護抵抗５０とで供給され
る電圧が分圧され、保護抵抗５０による電圧降下によ
り、トナー層４５にかかる電圧が小さくなる。こうなる
と、当初期待していたバイアス電圧（Ｖｄ）が印加され
なくなる。そのため、保護抵抗５０の抵抗値の上限が規
制されるので、以下にその適正値について述べる。

【０１６０】図１２ではリセット部材４４と電源回路１
４との間に保護抵抗５０を設けるように説明したが、供
給ローラ４２と電源回路１２との間に、リセット部材４
３と電源回路１３との間に同様の保護抵抗が必要に応じ
て挿入される。

【０１６１】そこで、現像後の感光体１上のトナー付着
量をｍ／ａ［ｋｇ／ｍ２］、トナー比電荷をｑ／ｍ［Ｃ
／ｋｇ］、画像有効幅をｌ［ｍ］、感光体周速をｖ［ｍ
／ｓｅｃ］とすると、帯電したトナーが現像ローラ４１
から感光体１ヘと転移することで発生する現像電流Ｉｄ
（Ａ）は、次式７より算出できる。

【０１６２】Ｉｄ＝ｑ／ｍ×ｍ／ａ×ｌ×ｖ・・・（７）例えば、全面黒ベタ現像後の感光体上のトナー付着量を
１．０ｍｇ／ｃｍ２、トナー比電荷を一２０μＣ／ｇ、
画像有効幅を３００ｍｍ、感光体１の周速１９０ｍｍ／
ｓｅｃとすると、上記現像電流の絶対値は、上記式７よ
り１１．４μＡとなる。この全面黒ベタ現像時の電流値
が、現像電流の最大値となる。

【０１６３】この現像電流Ｉｄは、現像部（現像ローラ
４１と感光体１とが接触する領域）におけるトナー転移
によるものであるが、現像ローラ４１と接触する供給ロ
ーラ４２、ブレード４３、リセット部材４４においても
同様の考え方が適用できる。

【０１６４】トナ一転移電流Ｉｒによる保護抵抗５０等
の電圧降下Ｖｒは、保護抵抗５０の抵抗値Ｒｒから次式
８て求められる。

【０１６５】Ｖｒ＝Ｉｒ×Ｒｒ・・・（８）この電圧降下Ｖｒが供給されるバイアス電圧に対して十
分に小さくないと、実際にトナー層４５に印加される電
圧が小さくなるため、バイアス効果が減少してしまう。
従って、保護抵抗５０等の上限値（Ｒｒ）は、正規状態
でトナー転移電流による電圧降下をどの程度まで許容す
るかて決定される。また各保護抵抗５０の下限値（Ｒ
ｒ）は、異常時の過電流をどの程度まで許容するかで決
定される。

【０１６６】様々な、トナーを用いてテストした結果、
実用可能なトナー比電荷の値は、負帯電トナーの場合、
一５〜−３０μＣ／ｇ、望ましくは一１０〜一２０μＣ
／ｇであることが実験的に確認できた。黒ベタに必要な
感光体１上のトナー付着量は、トナーの隠蔽性によって
多少変化するが、ほぼ１．０ｍｇ／ｃｍ２である。画像
有効幅をｌ［ｍ］、感光体１の周速をｖ［ｍ／ｓｅｃ］
は、設計変数であるため、実用上想定される最大転写電
流Ｉｍａｘ［μＡ］は、上記比電荷一３０μＣ／ｇ、付
着量１．０ｍｇ／ｃｍ２を式７に代入すると、以下の式
９にて表される。

【０１６７】Ｉｍａｘ＝３００×ｌ×ｖ・・・（９）そして、トナー融着や部材損傷を発生しない過電流の許
容値の上限を上記最大転移電流のｎ倍とすると、保護抵
抗５０の下限値Ｒｍｉｎ（ＭΩ）は、式８及び９より以
下のようになる。

【０１６８】Ｒｍｉｎ＝Ｖ／（３００×ｎ×ｌ×ｖ）・・・（１０）上記式１０における“Ｖ”は、図１３に示すように現像
ローラ４１に供給されるバイアス電圧と、現像ローラ４
１と接触する部材、感光体１においては表面電位との差
である。

【０１６９】そこで、リセット部材４４においては、黒
ベタ現像後の現像ローラ４１上にはトナ一がほとんど残
留していないため、トナー層４５による電圧維持ができ
ず、過電流が流れやすい。しかし、この過電流は、トナ
ー層内部を流れる以外に、現像ローラ４１とリセット部
材との間を直接流れるものもあるため、許容値の上限は
供給ローラ４２やブレード４３と比較してやや拡大す
る。そして、式１０に基づいて、保護抵抗値をいくつか
選定し、実際に１〜５万枚の現像テストを行った結果、
供給ローラ４２とブレード４３とはｎ＝５、リセット部
材４４ではｎ＝１０とすることで過電流が原因となる現
像劣化等による間題が解消できた。

【０１７０】従って、リセット部材４４、供給ローラ４
２、ブレード４３に挿入する保護抵抗の最小値Ｒｍｉｎ
は、上記式１０における“ｎ”に、上述した値“５”又
は“１０”を代入することで求まる。ここで、式１０の
“Ｖ”はリセット部材４４においては、現像バイアス電
圧（Ｖａ）とリセットバイアス電圧（Ｖｄ）との差、供
給ローラ４２においては現像バイアス電圧と供給バイア
ス電圧（Ｖｃ）との差、そしてブレード４３においては
現像バイアス電圧と規制バイアス電圧（Ｖｂ）との差の
電位である。

【０１７１】すなわち、Ｒ４ｍｉｎ＝｜Ｖｄ−Ｖａ｜／（３０００×ｖ×ｌ）Ｒ３ｍｉｎ＝｜Ｖｂ−Ｖａ｜／（１５００×ｖ×ｌ）Ｒ２ｍｉｎ＝｜Ｖｃ−Ｖａ｜／（１５００×ｖ×ｌ）となる。

【０１７２】上述のような比電荷、トナー付着量、層厚
等の特性を有するトナーを用い、各部材に供給する電圧
を変えて様々な実験を行った結果、トナー層にかかる電
位差は少なくとも４０Ｖ以上必要という結論を得た。こ
のような場合、保護抵抗部での電圧降下に見合う大きな
バイアス電圧を、あらかじめ供給することにより対処で
きる。上述のトナー層４５の絶縁破壊電圧を概ね４００
Ｖと仮定すると、設定電位差４０Ｖの場合、トナー層の
絶縁破壊に対する電圧余裕度は最大１０倍となリ、保護
抵抗部での許容電圧降下量は３６０Ｖとなる。このよう
に、保護抵抗の範囲を大きくとることが可能となる。よ
って、不意なトナー層の不均一性が発生しても、それに
よる過電流を防止し、現像を良好に行える。

【０１７３】また、上述した式９で説明したように、ト
ナー層の転移電流の最大値算出の根拠は、実用可能なト
ナー比電荷の最大値が３０μＣ／ｇで、黒ベタに必要な
感光体１上のトナー付着量がほぼ１．０ｍｇ／ｃｍ２で
あったことである。ところが、供給ローラ４２は、現像
後の現像ローラ４１表面のトナーの除去、現像槽４０内
のトナーを帯電し現像ローラ４１に塗布する機能を有す
る。そのため、現像後の現像ローラ４１上のトナーの除
去機構は、逆向きの電流となるため、最大電流が現像位
置での最大現像電流よりも小さくなる。実際に供給ロー
ラ４２に流れる電流を測定した結果、最大現像電流の１
／５以下であった。従って、供給ローラ４２における保
護抵抗の上限値Ｒ２ｍａｘ（ＭΩ）は、式８及び９より
次式１１で規定できる。

【０１７４】Ｒ２ｍａｘ＝６／（ｌ×ｖ）・・・（１１）ただし、Ｖ＝３６０Ｖとした。

【０１７５】次に、ブレード４３について検討する。こ
のブレード４３は、供給ローラ４２によって現像ローラ
４１表面にあらかじめトナーが塗布されていることか
ら、トナー転移量はほとんどなく、トナー帯電電流が支
配的と考えられる。従って、最大電流は、現像部の最大
現像電流よりも小さい。実際にブレード４３に流れる電
流を測定した結果、最大現像電流の１／３以下であっ
た。

【０１７６】また、現像において白ベタを現像した後の
現像ローラ４１には、現像前とほぼ同量のトナーが残留
している。このトナーをリセット部材４４で全て電気的
に除去しようとすると、式９に示した最大電流Ｉｍａｘ
が流れることになる。しかし、実際には現像ローラ上の
トナーのリフレッシュは、供給ローラ４２の機械的な除
去とのバランスで達成した方が効果的である。そのた
め、除去バイアス電圧を低めに設定し、リセット部位で
のトナー除去量を１００％としないよにする。これによ
ると、除電電流は前記Ｉｍａｘより小さめになる。ま
た、リセット部材４４が、シートのような固定部材の場
合、除去したトナーが効率よく現像槽４０内へと搬送さ
れないため、結果的には除電電流は小さくなってしま
う。実際に白ベタ現像後に、リセット部材４４に流れる
電流を測定した結果、最大現像電流Ｉｍａｘの１／３以
下であった。

【０１７７】従って、トナー層規制部材であるブレード
４３とリセット部材４４における保護抵抗の上限値Ｒｍ
ａｘ（Ω）は、式８及び９より次式１２で規定される。

【０１７８】Ｒ３ｍａｘ＝Ｒ４ｍａｘ＝３．６／（ｌ×ｖ）・・・（１２）以上より、リセット部材４４、あるいは供給ローラ４
２、ブレード４３にバイアス電圧を印加する電源回路１
４、１２、１３と現像ローラ４１との間に挿入する保護
抵抗Ｒ４、Ｒ２、Ｒ３の値は、｜Ｖｃ−Ｖａ｜／（１５００×ｖ×１）＜Ｒ２＜６／
（ｌ×ｖ）｜Ｖｂ−Ｖａ｜／（１５００×ｖ×１）＜Ｒ３＜３．６
／（ｌ×ｖ）｜Ｖｄ−Ｖａ｜／（３０００×ｖ×１）＜Ｒ４＜３．６
／（ｌ×ｖ）となる。

【０１７９】以上説明したような保護抵抗を現像ローラ
４１と現像バイアス電圧の供給源である電源回路１１と
の間に挿入することによって、現像ローラ４１と感光体
１との間で発生する過電流を防止する考え方は従来から
よく知られている。ところが、この場含、以下の副作用
が発生する。

【０１８０】例えば、画像の白黒比によって現像量が大
小することに伴って、現像電流が大小する。すると、現
像ローラ４１部分での電圧降下量が白黒比によって変化
することになる。その結果、特に中間調画質において白
黒比に伴った濃度ムラが目立つようになる。この課題を
解決するために、本発明の現像装置においては、低抵抗
の現像ローラ４１を用い、あえて現像ローラ４１と電源
回路１１との間に保護低抗を挿入せず、図１２に示すよ
うにリセット部材４４と電源回路１４との間に保護低抗
５０を挿入した。また、現像部のトナー層にかかる最大
電位差を実験的に検討した結果、４００Ｖ以下に設定す
ることで、感光体１に対する過電流の危険性を回避でき
ることがわかった。

【０１８１】よって、本発明においては、保護抵抗につ
いては、図１２に示すようにリセット部材４４、あるい
は供給ローラ４２、ブレード４３に供給してなる電源回
路１４、１２、１３との間に設けることで、上述したよ
うな電位差を大きくしても過電流の防止を可能にし、保
護抵抗の設定可能な純囲を広くし、過電流の発生を無く
し、良好なる現像を可能にしている。

【０１８２】また、現像ローラ４１と電源回路１１との
間には保護抵抗を挿入することなく、上述したように感
光体１と接触する現像部ての電位差が４００Ｖ以下にな
るように現像バイアス電圧（Ｖａ）を供給することで、
過電流防止を行い安定した現像を可能にしている。そこ
で、感光体１の表面電位を例えは一５５０Ｖで、レーザ
光等が照射された部位の電位がほぼ‘０’とすれば、少
なくとも現像バイアス電圧としては一４００Ｖ以下（絶
対値で）に設定すればよい。

【０１８３】

【発明の効果】本発明によれば、白画像現像部と黒画像
現像部の粒径変動を小さくすることにより、比電荷変動
による現像ゴーストを解消でき、良好なる現像を可能に
した。

【０１８４】また、現像ローラの抵抗値をはじめとする
各部材の抵抗値を規定することで、表面電位変動による
現像ゴーストも合わせて解消できる。

【０１８５】さらに、上記抵抗値規定に加え、保護抵抗
を各部材に挿入し、印加電圧の上限を設定することで、
過電流によるトナー層劣化を防止でき、これによる画質
劣化を合わせて防止できるようになった。

【０１８６】特に、請求項４記載の発明によれば、現像
ローラにリセット部材を接触させ、帯電したトナーをリ
セット部材側に引き寄せる電圧を印可することにより、
白画像現像後の現像ローラに残留しているトナーを除去
・除電し、黒画像現像後と等価な状態にする。これによ
り黒画像を現像した後のトナー平均粒径と、白画像を現
像した後のトナー平均粒径の差を小さくでき、現像ゴー
ストの課題を解決することができる。

【０１８７】また、このリセット部材を導電ローラで構
成すると、長寿命な現像装置が提供でき、導電性フィル
ムで構成すると、安価な現像装置を提供できる。

【０１８８】また、現像ローラにトナー層厚規制部材を
接触させ、帯電したトナーを現像ローラ側に引き寄せる
電圧を印可することにより、トナー層厚や比電荷量のば
らつきを小さくすることができるため、中間調画像の濃
度むらを低減できるもので、上記現像ゴーストの防止効
果と合わせることで、より良好な現像画質を提供でき
る。

【０１８９】また、印加バイアスに上限を設けたり、保
護抵抗を設けることで、トナー層厚や比電荷量を不安定
にする過電流の防止ができ、良好な現像画質を提供でき
る。

【０１９０】また、現像ローラにトナー供給部材を接触
させ、帯電したトナーを現像ローラ側に引き寄せる電圧
を印可することにより、トナー層厚や比電荷量のばらつ
きを小さくすることができるため、中間調画像の濃度む
らを低減できるもので、上記現像ゴーストの防止効果と
合わせることで、より良好な現像画質を提供できる。

【０１９１】また、請求項８記載の発明によれば、リセ
ット部材の抵抗値に上限を設けることにより、リセット
部材の表面に電荷が蓄積されることによる表面電位変化
を防止できるため、トナー除去特性の劣化を防止するこ
とができる。

【０１９２】また、請求項９記載の発明によれば、現像
剤供給部材の抵抗値に上限を設けることにより、現像剤
供給部材の表面に電荷が蓄積されることによる表面電位
変化を防止できるため、トナー供給特性の劣化を防止す
ることができる。

【０１９３】また、請求項１０記載の発明によれば、現
像ローラの抵抗値に下限を設けることで、現像ローラに
接する部材との間での絶縁破壊や過電流という課題を防
止でき、現像ローラの抵抗値に上限を設けることで、ト
ナー転移電流や現像ローラ表面電位変化の影響で現像特
性が損なわれることを防止でき、良好な現像画質を提供
できる。

【０１９４】また、請求項１１記載の発明によれば、上
記現像ローラの半導電層として、水分吸収率が１％以下
であるウレタン樹脂にて形成するようにしておけば、温
度や湿度の変動による抵抗値の変動を小さくでき、合わ
せて静電潜像担持体の汚染をも防止し、画質劣化を効果
的に防止できる。

【０１９５】また、請求項１２記載の発明によれば、ト
ナー層抵抗値の下限を規定することで、各部材にバイア
スを印可した場合でもトナー層絶縁破壊や過電流に対す
る安全性を向上でき、安定したトナー層形成・現像特性
を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる一成分現像剤を利用した現像装
置を示すものてあって、静電潜像を担持した感光体と接
触し現像を行う現像装置の構造を示す図である。

【図２】図１に示す現像装置において、リセット部材無
しとした場合の粒径分布変動を説明するための図であ
る。

【図３】図１に示す現像装置において、リセット部材あ
りとした場合の粒径分布変動を説明するための図であ
る。

【図４】図１に示す現像装置を備える画像形成装置の全
体構造の概略を説明するための構成図である。

【図５】本発明に基づく現像装置に使用されるトナーの
薄層状態での静止抵抗値を測定する装置の具体例を示す
図である。

【図６】本発明に基づく現像装置に使用されるトナーの
薄層状態での静止抵抗値を測定した結果の一例で、電圧
一電流特性を示す図である。

【図７】本発明の現像装置を構成する現像ローラの静的
な抵抗値を測定する装置の説明図である。

【図８】本発明に基づく現像装置において、現像ローラ
の抵抗値をパラメータとした現像特性を説明するための
図である。

【図９】本発明に基づく現像装置において、トナーの付
着量をパラメータとした現像特性を説明するための図で
ある。

【図１０】本発明に基づく現像装置において、トナーの
比電荷をパラメータとした現像特性を説明するための図
である。

【図１１】本発明の現像装置を構成する現像ローラの表
面電位上昇量をパラメータとした現像特性を説明するた
めの図てある。

【図１２】本発明に基づく現像装置に使用される過電流
を防止する保護抵抗を説明する一例として現像後のリセ
ット部の構成を示す図である。

【図１３】図１２に示すリセット部の等価回路であ驕B

【図１４】本発明に基づく現像装置に使用される一般的
な一成分現像剤の粒径と比電荷の関係を示すずである。

【図１５】本発明に基づく現像装置において、現像ゴー
ストの有無を評価するための画像パターンである。

【図１６】本発明に基づく現像装置を構成するトナー層
規制部材に導電性シートを用いた場合の適正な電極幅を
説明する図である。

【符号の説明】

１感光体（静電潜像担持体）４現像装置１０（非磁性）一成分現像剤１１現像バイアス電圧の供給用の電源回路１２規制部材への電圧供給用の電源回路１３供給ローラヘの電圧供給用の電圧回路４０現像槽４１現像ローラ（トナー担持体）４２供給ローラ（供給手段）４３ブレード（規制部材）４４リセット部材４５トナー層４６半導電層Ｖａ現像バイアス電圧Ｖｂ規制バイアス電圧Ｖｃ供給バイアス電圧Ｖｄリセットバイアス電圧Ｒｄ現像ローラの抵抗Ｒｃトナーの内部抵抗Ｒｉトナー間の接触抵抗Ｒｓトナーの表面抵抗５０保護抵抗

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 2H005 DA08 EA01 EA05 FA07 2H077 AC04 AD06 AD13 AD17 AD35 CA08 CA09 CA10 EA14 EA15 FA25

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】表面に一成分現像剤を担持し、静電潜像
担持体に接触して静電潜像を現像する現像剤担持体と、前記現像剤担持体に現像剤を供給する現像剤供給部材
と、前記現像剤担持体に当接し、前記現像剤供給部材により
供給された現像剤の層厚を規制する現像剤層規制部材と
を備えた現像装置において、前記現像剤を所定層厚形成した現像剤担持体が黒画像現
像を行った後、前記現像剤供給部材によって現像剤を供
給し、現像剤層規制部材により再び所定層厚となるよう
形成した時の現像剤担持体が担持している現像剤の平均
体積粒径をＤｂｋとし、前記現像剤を所定層厚形成した現像剤担持体が白画像現
像を行った後、前記現像剤供給部材によって現像剤を供
給し、現像剤層規制部材により再び所定層厚となるよう
形成した時の現像剤担持体が担持している現像剤の平均
体積粒径をＤｗｔとした場合、Ｄｗｔ／Ｄｂｋ＞０．８を満足することを特徴とする現像装置。
【請求項２】前記一成分現像剤は、ＣＶ＝１００×
（標準偏差／平均値）と定義される体積粒径分布を現す
ＣＶ値［％］が２５％以内であるとを特徴とする請求項
１記載の現像装置。
【請求項３】前記現像剤担持体上に担持されている前
記一成分現像剤の層厚をＴ［μｍ］、平均体積粒径をＤ
［μｍ］としたとき、Ｔ＜３×Ｄを満足することを特徴とする請求項２記載の現像装置。
【請求項４】前記現像剤担持体と前記静電潜像担持体
とが接触した後に、前記現像剤担持体に当接し、前記現
像剤担持体上に残留する現像剤を除電または除去するリ
セット部材を有し、前記現像剤担持体に印加される電圧をＶａ［Ｖ］とし、
前記リセット部材に引加される電圧をＶｄ［Ｖ］とする
と、Ｖａ−Ｖｄの符号が前記現像剤の帯電極性と同極性とな
るように電圧を引加すること特徴とする請求項１記載の
現像装置。
【請求項５】前記リセット部材は、金属材料もしくは
現像剤を介して前記現像剤担持体と接触する部分におけ
る抵抗値が１０ｋΩ以下の低抵抗材料から構成されるこ
とを特徴とする請求項４記載の現像装置。
【請求項６】前記リセット部材は、低抵抗薄板状部材
から構成され、前記現像剤担持体上に形成された現像剤
層に接する表面に対しても裏面に対しても接触部以外の
表面に、ほぼ画像有効幅以上の幅で導体電極が配置さ
れ、当該導体電極に電圧引加手段が接続されていること
を特徴とする請求項５記載の現像装置。
【請求項７】前記現像剤の層厚をＴ［μｍ］とする
と、｜Ｖａ−Ｖｄ｜＜２０×Ｔを満足することを特徴とする請求項４乃至６記載の現像
装置。
【請求項８】前記リセット部材と電圧印加手段との間
に過電流保護用の抵抗が接続され、その抵抗値Ｒ４［ＭΩ］は、前記静電潜像坦持体の周速
をｖ［ｍ／ｓ］、現像剤坦持体有効幅をｌ［ｍ］とした
とき、｜Ｖｄ−Ｖａ｜／（３０００×ｖ×ｌ）＜Ｒ４＜３．６
／（ｌ×ｖ）を満足することを特徴とする請求項４乃至７記載の現像
装置。
【請求項９】前記現像剤担持体は、導電性シャフト
と、前記導電性シャフト上の可撓性を有する半導電層と
から構成され、前記現像剤担持体が前記現像剤を介して前記静電潜像担
持体と接触する部分の抵抗をＲｄ［Ω］としたとき、１０４＜Ｒｄ＜５×１０⁶ を満足することを特徴とする請求項１乃至９記載の現像
装置。
【請求項１０】前記現像剤担持体の半導電層は、水分
吸収率は１％以下のウレタン樹脂であることを特徴とす
る請求項９記載の現像装置。
【請求項１１】前記現像剤担持体上に形成された現像
剤層の薄層状態での抵抗値をＲｔ［Ω］としたとき、Ｒｔ＞５×１０⁷ を満足することを特徴とする請求項１乃至１０記載の現
像装置。