JP2001034046A

JP2001034046A - 現像装置、現像カートリッジ、プロセスカートリッジおよび画像形成装置

Info

Publication number: JP2001034046A
Application number: JP11201646A
Authority: JP
Inventors: Tomomi Kakeshita; 智美掛下
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1999-07-15
Filing date: 1999-07-15
Publication date: 2001-02-09

Abstract

(57)【要約】【課題】現像ローラ上に担持したトナーの帯電電荷量
を高く維持することができ、接触現像を行っても階調性
が優れた画像を得ることを可能とした現像装置、および
画像形成装置等を提供することである。【解決手段】現像装置４は、１成分現像剤の負極性の
非磁性トナー８を収容した現像容器１４に、感光ドラム
１に接触する現像ローラ５、およびこれに接触する弾性
ブレード７等を備えてなり、現像ローラ５に電源１８か
ら直流電圧の現像バイアスを印加するＤＣ接触現像法を
採る。ブレード７で層厚規制および帯電を受けた現像ロ
ーラ５上トナー８の帯電量をさらに高めるために、ブレ
ード７の下流側に現像ローラ５に接触する帯電ローラ２
０を設けて、これに−１７００Ｖの帯電バイアスを印加
し、現像バイアスの直流電圧−２００Ｖとの電位差１５
００Ｖで、現像ローラ５上トナー８を帯電した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、たとえば電子写真
複写機、電子写真プリンター等の画像形成装置、この画
像形成装置に具備される現像装置、現像カートリッジお
よびプロセスカートリッジに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、電子写真方式の画像形成装置で
は、光電性物質を利用し、種々の方法により感光体上に
電気的潜像を形成し、ついで潜像をトナーを用いて現像
して可視化し、得られたトナー像を必要に応じて紙など
の記録材に転写し、熱や圧力等により定着して、複写物
を得ている。

【０００３】画像の解像力、鮮明度等の向上が求められ
ている現在、現像装置の現像剤担持体上へのトナーの薄
層形成方法、および現像装置に関する開発は必須となっ
ており、これに対していくつかの方策が提案されてい
る。

【０００４】その１つとして、現像剤担持体として半導
電性の現像ローラまたは表面に結う電送を形成した現像
ローラを用い、これを感光体の表面に押し当てた態様で
現像を行う１成分接触現像法が提案されている。図１３
に１成分接触現像方式の現像装置を示す。

【０００５】本現像装置５５は、１成分現像剤の非磁性
トナー５７を収容した現像容器５８内に、現像ローラ５
４、弾性ローラ５６および弾性ブレード５９等を備えて
なり、現像ローラ５４に弾性ブレード５９よりも現像ロ
ーラ回転方向上流側で圧接した弾性ローラ５６を矢印Ｄ
方向に回転することにより、容器５７内に収容された非
磁性トナー５７を現像ローラ５４に供給している。

【０００６】現像ローラ５４に供給されたトナー５７
は、現像ローラ５４の矢印Ｂ方向の回転にともない弾性
ブレード５９のところに搬送され、弾性ブレード５９と
現像ローラ５４の当接部での摩擦により摩擦帯電電荷
（トリボ）を付与され、また層厚を規制されてトナー薄
層に形成される。

【０００７】薄層化されたトナー５７は、現像ローラ５
４の回転にしたがって感光ドラム１と現像ローラ５４と
が当接した現像部に至り、感光ドラム１上の静電潜像の
現像に供される。潜像の現像に使用されずに現像ローラ
５４に残存した転写残りトナーは、現像ローラ５４とと
もに現像容器５８内に戻され、現像ローラ５４と弾性ロ
ーラ５６との当接部で弾性ローラ５６により剥ぎ取られ
る。これと同時に、上記したように、新たなトナー５７
が現像ローラ５４に供給され、上記の過程を繰り返す。

【０００８】この弾性ローラ５６には、ポリウレタンフ
ォーム、スポンジ等からなる発泡体、あるいはファーブ
ラシを用いている。また弾性ブレード５９は金属薄板を
用いることがあるが、現像ローラ５４が金属材料製であ
る場合は、現像ローラ５４の摩耗の点で好ましくなく、
良好なトナー薄層を形成するためには、弾性ブレード５
９をウレタン、シリコーン等のゴム材料で形成する必要
がある。

【０００９】このような現像装置構成で、非磁性トナー
５７の現像ローラ５４上へのトナー薄層の形成が可能と
なり、良好な現像により、かぶりもなく、よりシャープ
な画像を得ることが可能となった。

【００１０】

【発解決しようとする課題】しかしながら、上記従来の
１成分接触現像装置５５では、以下のような問題があっ
た。

【００１１】現像コントラストと感光体上の単位面積あ
たり転移した現像トナー量の関係を図１４に示す。帯電
電荷量を−４０〜−２０μＣ／ｇ程度持った非磁性トナ
ーを用いて接触現像を行った場合、図１４に示されるよ
うに、感光体に転移するトナー量（現像トナー量）は、
低い現像コントラストで急激な立ち上がりを見せてい
る。

【００１２】図１５に、この接触現像による画像形成
で、ディザ法により６００ｄｐｉで出力した画像の６４
階調と画像濃度との関係を示す。図１５に示されるよう
に、低濃度部であるハイライト部Ａの階調が得られにく
く、かつ高濃度部Ｂの階調性は得られない。

【００１３】このように、従来の１成分接触現像装置で
は、優れた階調性を得ることが困難である問題があっ
た。

【００１４】本発明の目的は、現像ローラ上に担持した
トナーの帯電電荷量を高く維持することができ、接触現
像を行っても階調性が優れた画像を得ることを可能とし
た現像装置、現像カートリッジ、プロセスカートリッジ
および画像形成装置を提供することである。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記目的は本発明に係る
現像装置、現像カートリッジ、プロセスカートリッジお
よび画像形成装置にて達成される。要約すれば、本発明
は、回転する現像剤担持体上に非磁性１成分現像剤を担
持して搬送し、前記現像剤担持体に当接した現像剤規制
部材により前記担持された現像剤の層厚を規制した後、
前記現像剤担持体が回動する像担持体と当接した現像部
において現像剤により、前記現像剤担持体に現像バイア
スを印加した下で、前記像担持体上の静電潜像を現像す
る現像装置において、前記現像剤担持体の回動方向上、
前記現像剤規制部材の下流側で前記現像部の上流側の位
置に、前記現像剤担持体に当接する現像剤帯電部材を設
け、現像時、前記現像剤担持体に現像バイアスとして前
記現像剤と同極性の直流電圧を印加するとともに、前記
現像剤帯電部材により前記現像剤担持体に帯電バイアス
として、前記現像剤と同極性の直流電圧を前記現像剤に
対する放電開始電圧以上で印加することを特徴とする現
像装置である。

【００１６】本発明によれば、前記現像剤帯電部材は、
前記現像剤担持体の回動方向と直角方向において、前記
像担持体の回動方向と直角方向の画像形成域と対応する
部分の領域で、前記現像剤担持体の表面に当接する。前
記現像剤帯電部材は、前記現像剤担持体に対し従動また
駆動により同速度で回動する。前記現像剤帯電部材は導
電性の弾性ローラからなる。前記現像剤帯電部材を前記
現像剤担持体に非接触に設けることもできる。また、前
記現像剤の形状係数ＳＦ−１が１００〜１８０であり、
形状係数ＳＦ−２が１００〜１４０である。

【００１７】また本発明は、上記現像装置を有する、画
像形成装置本体に着脱自在な現像カートリッジである。
上記現像装置を有する、画像形成装置本体に着脱自在な
プロセスカートリッジである。

【００１８】さらに本発明は、上記現像装置を有する画
像形成装置である。現像装置を複数色分有することがで
きる。上記現像カートリッジを着脱自在に有する画像形
成装置である。現像カートリッジを複数色分、着脱自在
に有することができる。上記プロセスカートリッジを着
脱自在に有する画像形成装置である。プロセスカートリ
ッジを複数色分、着脱自在に有することができる。

【００１９】また本発明によれば、画像形成装置は、現
像装置による現像で像担持体上に得られたトナー像を、
記録材上に直接転写するようにすることができる。ある
いは、現像装置による現像で像担持体上に得られたトナ
ー像を第２の像担持体に転写し、ついで記録材上に転写
するようにすることができる。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る実施例を図面
に則して更に詳しく説明する。

【００２１】実施例１図１は、本発明の画像形成装置の一実施例を示す概略構
成図、図２は、図１の画像形成装置に設置された現像装
置を示す断面図、図３は、同じく現像装置の正面図であ
る。

【００２２】図１に示すように、画像形成装置は、像担
持体として矢印Ａ方向に回転するドラム状の電子写真感
光体、すなわち感光ドラム１を備え、その感光ドラム１
の表面が帯電器２によって一様に帯電され、レーザー露
光手段３Ａからのレーザー光３が露光されて、感光ドラ
ム１の表面に静電潜像が書き込まれる。

【００２３】この感光ドラム１に対して現像装置４が近
接配置されている。この現像装置４は、画像形成装置本
体に着脱自在な現像カートリッジに構成されている。感
光ドラム１上の静電潜像は、現像装置４によって現像し
てトナー像として可視化される。本実施例では、現像装
置４による現像を、感光ドラム１の表面の露光部にトナ
ーを付着して潜像を現像する、いわゆる反転現像方式と
している。

【００２４】感光ドラム１上に形成されたトナー像は、
記録材カセット２２から給紙ローラ４７により感光ドラ
ム１に供給された記録材である用紙１３に、転写ローラ
９の作用により転写される。トナー像を転写された用紙
１３は定着器１２に送られて、そこでトナー像の定着処
理をされた後、複写画像として装置外に排出される。

【００２５】転写を終了した感光ドラム１は、表面に残
存した転写残りトナーをクリーニングブレード１０によ
り掻き取られた後、つぎの画像形成に供される。除去さ
れた転写残りトナーは、ブレード１０を設けた廃トナー
容器１１に収納される。

【００２６】現像装置４について図２により説明する。
本現像装置４は、１成分現像剤の非磁性トナー（１成分
トナー）８を収容した現像容器１４に、現像ローラ５、
弾性ローラ６、弾性ブレード７、トナー攪拌部材１６お
よびトナー帯電ローラ２０等を備えて構成されている。

【００２７】現像剤担持体としての現像ローラ５は、感
光ドラム１と対向した現像容器１４の長手方向に延在す
る開口部に配置され、そのほぼ右半周面を容器１４内に
突入し、残りの左半周面を容器１４外に露出して横設さ
れている。現像ローラ５の現像容器１４外に露出した表
面は、感光ドラム１の表面に所定の当接幅で接触されて
いる。この現像ローラ５は、矢印Ａ方向に回転する感光
ドラム１に対して、接触部が同方向に移動する矢印Ｂの
順方向に回転駆動される。

【００２８】現像ローラ５の表面は、トナー８との摺擦
の度合いを高くし、かつトナー８の良好な搬送性を持た
せるために、適度な凹凸を付されている。本実施例で
は、現像ローラ５を、直径１６ｍｍ、長さ２１６ｍｍ、
厚さ５ｍｍのシリコーンゴムの円筒上にアクリル・ウレ
タン系樹脂をコーティングした構成とした。そのローラ
抵抗は１０⁴〜１０⁶Ωとした。また感光ドラム１の周速
５０ｍｍ／秒に対し若干早めた８０ｍｍ／秒の周速で回
転させた。

【００２９】現像ローラ５には現像電源１８が接続され
ており、現像時、電源１８から現像ローラ５に現像バイ
アスが印加される。本実施例では、ＤＣ接触現像法を採
用しており、現像バイアスとして直流電圧を印加した。
またこの電源１８はトナー帯電ローラ２０に接続され、
トナー帯電ローラ２０に帯電バイアスを現像バイアスを
分圧して印加できるようにしている。トナー帯電ローラ
２０については後述する。

【００３０】現像ローラ５の抵抗値の測定は、直径３０
ｍｍのアルミニウムローラと現像ローラ５とを当接荷重
５００ｇｆで当接し、アルミニウムローラを周速５０ｍ
ｍ／秒で回転し、現像ローラに４００Ｖの直流電圧を印
加して、アース側に取り付けた１０ＭΩの抵抗の両端の
電圧を測って流れる電流を求め、それから現像ローラの
抵抗を算出し実施した。

【００３１】弾性ローラ６は、現像ローラ５の感光ドラ
ム１側とは反対側の下寄りの位置の表面に当接され、か
つ回転自在に支持されている。弾性ローラ６としては、
発泡骨格状スポンジ構造や、芯金上にレーヨン、ナイロ
ン等の繊維を植毛したファーブラシ構造のものが、現像
ローラ５に対するトナー８の供給および現像残りトナー
の剥ぎ取りの点から好ましい。本実施例では、弾性ロー
ラ６を、芯金上にポリウレタンフォームを設けた発泡骨
格状スポンジ構造とした。弾性ローラ６の直径は１６ｍ
ｍとした。

【００３２】この弾性ローラ６の現像ローラ５に対する
当接幅は１〜８ｍｍが有効で、また現像ローラ５に対し
その当接部で相対速度を持たせることが好ましい。本実
施例では、弾性ローラ６の現像ローラ５との当接幅を３
ｍｍに設定し、現像動作時、弾性ロー６の周速を５０ｍ
ｍ／秒（現像ローラ５との相対速度は１３０ｍｍ／秒）
となるように、図示しない駆動手段により回転駆動させ
た。

【００３３】弾性ブレード７は、弾性ローラ６よりも現
像ローラ５の回転方向下流側の位置において、自由端側
の先端部近傍が現像ローラ５の外周面に面接触するよう
に、支持板金１５で現像容器１４に支持して設けられて
いる。弾性ブレード７は、シリコーン、ウレタン等のゴ
ム材料の板を用いるか、バネ弾性を有するＳＵＳまたは
リン青銅の金属薄板を基本とし、その金属薄板の現像ロ
ーラ５への当接面側にゴム材料を接着したもの等が用い
られる。弾性ブレード７の現像ローラ５に対する当接方
向は、先端側が現像ローラ５の回転方向上流側に位置す
る、いわゆるカウンター方向としてある。

【００３４】本実施例では、弾性ブレード７は、厚さ
１．０ｍｍのウレタンゴムのチップをＳＵＳ板に接着し
たものを使用した。弾性ブレード７は支持板金１５によ
り現像容器１４に取り付けられる。また現像ローラ５に
対する当接圧は、線圧で２５〜３５ｇ／ｃｍに設定し
た。線圧の測定は、摩擦係数が既知の金属薄板を３枚、
現像ローラ５と弾性ブレード７の当接部に挿入し、中央
の金属板１枚にバネ計りを取り付け、バネ計りを引張っ
て中央の金属板１枚を引き抜いたときの荷重から、弾性
ブレード７の長手方向（現像ローラ５の長手方向と同方
向）単位長さあたりに換算することにより行った。

【００３５】図３は、図２の現像装置４を感光ドラム１
方向から見た正面図である。理解の便宜のために現像ロ
ーラ５を省略してある。

【００３６】図３に示すように、現像容器１４の開口部
の両側には、開口部に配置される現像ローラ５の両端部
からのトナー漏れを防止するために、端部シール部材１
９を設けて、現像ローラの両端部をシールしている。

【００３７】弾性ブレード７は、図３に斜線で示す現像
ローラ５との当接ニップから先端に行くほど、現像ロー
ラ５の長手方向と同方向の長さが短くなるように、両端
部を先端に向けて切断したような傾斜辺としてある。弾
性ブレード７による規制で現像ローラ５上に形成される
トナー層厚は、よく知られているように、現像ローラ５
との当接部上流の点から先端までの自由端の距離によっ
て左右され、この距離が長いほど層厚が厚くなり、短い
ほど薄くなる。

【００３８】１成分現像剤の非磁性トナー８としては、
転写性に優れ、かつ転写残りトナーとなったときに潤滑
性が高い特性をもつことから、ブレード、ファーブラシ
等のクリーニング手段でクリーニングする際の感光ドラ
ム１の摩耗が少ないなどの利点を有するトナー、すなわ
ち球形で表面が平滑なトナーを用いた。その体積抵抗は
１０¹⁴Ωｃｍ以上とした。

【００３９】トナーの体積抵抗の測定条件は、測定電極
板の直径が０．６ｃｍ、面積が０．２３８ｃｍ²で、錘
の重量を１５００ｇ、測定時のトナー粉体試料押圧力を
９８０ｇｆ／ｃｍ²（９６．１ｋＰａ）、トナー試料粉
体層厚を０．５〜１．０ｍｍ、印加直流電圧を４００Ｖ
とし、そのとき流れた電流量を微小電流計（ＹＨＰ４１
４０ｐＡＭＥＴＥＲ／ＤＣＶＯＬＴＡＧＥＳＯＵ
ＣＥ）で測定し、抵抗値から体積抵抗（比抵抗）を算出
した。

【００４０】トナー８は、形状係数ＳＦ−１が１００〜
１８０で、ＳＦ−２が１００〜１４０であるものを用い
ている。

【００４１】この形状係数ＳＦ−１、ＳＦ−２は、日立
製作所ＦＥ−ＳＥＭ（Ｓ−８００）を用い、トナー粒子
像を無作為に１００個サンプリングし、その画像情報を
インターフェースを介してニコレ社製の画像解析装置
（Ｌｕｓｅｘ３）に導入して解析を行い、下記式より算
出した値として定義している。

【００４２】ＳＦ−１＝｛（ＭＸＬＮＧ）²／ＡＲＥ
Ａ｝×（π／４）×１００ＳＦ−２＝｛（ＰＥＲＩ）²／ＡＲＥＡ｝×（４／π）
×１００ただし、ＭＸＬＮＧ：絶対最大長、ＡＲＥＡ：トナー投
影面積、ＰＥＲＩ：周長このトナーの形状係数ＳＦ−１は球形度合いを示し、１
００から大きくなるにつれて球形から徐々に不定形にな
る。ＳＦ−２は凸凹度合いを示し、１００から大きくな
るにつれてトナー表面の凹凸が顕著になる。

【００４３】トナーの製造方法としては、トナーが上記
形状係数の範囲内になれば、特に限定されるものではな
い。いわゆる粉砕法による製造方法の他、特開昭３６−
１０２３１号公報、特開昭５９−５３８５６号公報に述
べられている懸濁重合法を用いて直接トナーを生成する
方法や、単量体は可溶で得られる重合体は不溶な水系有
機溶媒を用い、直接トナーを生成する分散重合法、水溶
性極性重合開始剤の存在下で直接重合し、トナーを生成
するソープフリー重合法に代表される乳化重合法等を用
いることも可能である。

【００４４】本実施例では、比較的容易に形状係数ＳＦ
−１を１００〜１８０、ＳＦ−２を１００〜１４０に調
整でき、粒度分布がシャープな粒径４〜８μｍの微粒子
トナーが得られる、常圧下または加圧下での懸濁重合法
を用い、モノマーとしてスチレンとｎ−ブチルアクリレ
ート、荷電制御剤としてサリチル酸金属化合物、極性レ
ジンとして飽和ポリエステル、さらに着色剤を加え、重
量平均粒径が約７μｍの着色懸濁粒子を製造した。そし
てこれに疎水性シリカを１．５ｗｔ％外添して、負極性
の非磁性トナー８として使用した。このトナーによれ
ば、上記のように、転写性に優れ、転写残りトナークリ
ーニング時の感光ドラム１の摩耗を少なくできる特性を
発揮させることができる。

【００４５】以上のような現像装置４において、現像動
作時に、現像容器１４内の非磁性トナー８は、攪拌部材
１６の矢印Ｃ方向の回転にともない弾性ローラ６の方向
に送られる。弾性ローラ８に送られたトナー８は、弾性
ローラ８の矢印Ｄ方向の回転により現像ローラ５の近傍
に搬送され、現像ローラ５と弾性ローラ６との当接部に
おいて摺擦されることにより摩擦帯電を受け、帯電電荷
による鏡映力で現像ローラ５上に付着し担持される。

【００４６】現像ローラ５上に担持されたトナー８は、
現像ローラ５の矢印Ｂ方向の回転にともない弾性ブレー
ド７の圧接下に送られ、さらに摩擦帯電を受けるととも
に現像ローラ５上に薄層のトナー層に形成される。

【００４７】本実施例では、弾性ブレード７の当接圧を
設定して、−４０〜−２０μＣ／ｇの帯電電荷量、０．
４〜１．０ｍｇ／ｃｍ²の良好なトナーコート量（トナ
ー層厚では１０〜２０μｍ）が得られるようにしてい
る。

【００４８】さて、本発明では、上記の非磁性トナー８
の帯電電荷量を高く維持するために、トナー帯電ローラ
２０を現像ローラ５に対し弾性ブレード７の下流側に設
置して、弾性ブレード７による規制を受けたトナー８に
対し、帯電ローラ２０に帯電バイアスを印加して帯電ロ
ーラ２０からの放電を行い、トナー８をさらに帯電させ
るようにした。

【００４９】トナー帯電ローラ２０はゴムローラからな
り、現像容器１４に取り付けた押圧部材２１に支持する
ことにより、現像ローラ５に１００〜２００ｇｆの圧力
で当接させた。また帯電ローラ２０の振れ幅を５０μｍ
以下にしたものを用いた。現像ローラ５に対するトナー
帯電ローラ２０の当接は、感光ドラム１の長手方向の画
像形成域に対応する、現像ローラ５の長手方向の部分
（画像現像域）を確実に覆う長さ（弾性ブレード７との
関係でいえば、弾性ブレード７の現像ローラ５との当接
部であるトナーコート部全域を確実に覆う長さ）で行う
ことが好ましい。このトナー帯電ローラ２０の押圧によ
り、現像ローラ５上のトナーを細密充填し、均一にコー
トする効果もある。

【００５０】帯電ローラによるトナーの帯電方法につい
て説明する。トナー帯電ローラ２０の抵抗が１０⁸Ωの
場合、印加電圧に対し現像ローラ５上の帯電されたトナ
ー８の表面電位は、図４に示すように挙動する。

【００５１】つまり、現像ローラ５上のトナー８は、弾
性ブレード７等で摩擦帯電を受けているので、帯電ロー
ラ２０の印加電圧０Ｖにおいても−２０Ｖ程度の表面電
位を有するが、この摩擦帯電による表面電位を除外する
と、帯電ローラ２０と現像ローラ５上トナー８との放電
開始電圧は、図４のように、−６００Ｖから傾き１で立
ち上がっており、感光ドラム１に対するＤＣ放電帯電と
同様な挙動を示す。

【００５２】トナーに対する電荷付与、帯電の他の方法
には注入帯電法があるが、この方法では、トナー帯電ロ
ーラ電圧とトナー表面電位との関係は、図５に示すよう
な挙動になる。

【００５３】以上の結果から、本発明におけるトナー帯
電ローラ２０によるトナーの電荷付与、帯電は、放電現
象を利用していると考えられる。

【００５４】トナー帯電ローラ２０とトナー８の放電開
始電圧は、一般に、空間距離ｇを変数とする下記の式
（１）、（２）で示される２つの曲線（直線を含む）の
交点で決まる。

【００５５】Ｖｂ＝３１２＋６．２×ｇ・・・（１）Ｖｇ＝ｇ×（Ｖａ−Ｖｃ）／｛（Ｌｔ／Ｋｔ）＋ｇ｝・・・（２）ただし、ｇ：空間距離、Ｖｂ：８μｍ＜ｇのときのパッシェン則
の近似式、Ｖｇ：トナー帯電ローラとトナー層表面の空
隙間電圧、Ｖａ：トナー帯電ローラ印加電圧、Ｖｃ：ト
ナー層表面電位、Ｌｔ：トナー層厚さＫｔ：トナー層比
誘電率本実施例で使用している非磁性トナー８は、粒度分布の
シャープさに優れ、形状が球形であるため、トナー層中
のトナーと空気の割合が一定である。このため、式
（２）中のトナー層比誘電率Ｋｔが安定しており、安定
的な放電によるトナーへの電荷付与、帯電を行うことが
できる。

【００５６】そこで、トナー帯電ローラ２０のトナー放
電可能な抵抗範囲を調べた。トナー帯電ローラ２０の抵
抗が１０⁷Ω以下の場合は、トナー帯電ローラ２０と現
像ローラ５のトナーコート部間に異常放電が起き、最適
な画像が得られない。一方、トナー帯電ローラ２０の抵
抗が１０¹²Ω以上の場合は、放電開始電圧が大きくなり
すぎ、トナーに対する帯電能が得られない。

【００５７】このようなことから、トナー帯電ローラ２
０の抵抗の適性範囲は１０⁸〜１０¹ ¹Ωである。本実施
例では、現像ローラ５の抵抗を上限で１０⁶Ωとしてい
るが、この現像ローラ抵抗では、トナー帯電ローラ２０
の抵抗を上記の適正範囲に収めることができる。

【００５８】トナー帯電ローラ２０の抵抗測定法は以下
の通りである。直径１６ｍｍのアルミニウムローラとト
ナー帯電ローラを当接荷重１７０ｇｆで当接し、アルミ
ニウムローラを周速８０ｍｍ／秒で回転し、トナー帯電
ローラに４００Ｖの直流電圧を印加して、アース側に取
り付けた１０ＭΩの抵抗の両端の電圧を測って流れる電
流を求め、それからトナー帯電ローラの抵抗を算出す
る。

【００５９】現像ローラ５上トナーの帯電電荷量は、図
６に示されるように、帯電ローラ２０と現像ローラ５と
の間の印加電圧、つまり現像ローラ５に対し帯電ローラ
２０の印加バイアスが−１２００Ｖ付近から上で飽和す
る。本実施例では、安定な放電を行わせるために、現像
ローラ５とトナー帯電ローラ２０の電位差を１５００Ｖ
に設定した。現像ローラ５には現像バイアスとして直流
電圧−２００Ｖを印加したので、したがって、トナー帯
電ローラ２０に印加する直流電圧は−１７００Ｖにし
た。

【００６０】このようにして、本実施例では、弾性ブレ
ード７による層厚規制および帯電を受けた現像ローラ５
上のトナー８は、帯電ローラ２０によりさらに帯電を受
けた後、感光ドラム１との対向部である現像部へ搬送さ
れる。そして現像部において、現像ローラ５上のトナー
８は、現像ローラ５に印加した直流電圧によって、感光
ドラム１上の静電潜像に付着して現像し、潜像をトナー
像として可視化する。

【００６１】現像部で消費されなかった現像残りのトナ
ーは、現像ローラ５の回転とともに現像ローラ５の下部
から現像器１４内に回収される。この回収部分には可撓
性のシートからなるシール部材１７が設けられ、現像残
りトナーの現像容器１４内への通過を許容するととも
に、容器１４内のトナー８が現像ローラ５の下側から外
部へ漏出するのを防止する。

【００６２】この回収された現像残りトナーは、弾性ロ
ーラ６と現像ローラ５との当接部において、現像ローラ
５の表面から剥ぎ取られる。剥ぎ取られたトナーの大部
分は、弾性ローラ６の回転にともない搬送されて、容器
１４内のトナー８と混ざり合い、その帯電電荷が分散さ
れる。同時に弾性ローラ６の回転により、現像ローラ５
上に新たなトナーが供給されるのは、前述した通りであ
る。

【００６３】本実施例では、上記のように、弾性ブレー
ド７の下流側にトナー帯電ローラ２０を設けて、弾性ブ
レード７により規制された現像ローラ５上の非磁性トナ
ー８を、トナー帯電ローラ２０でさらに帯電するので、
トナーの帯電電荷量を高く維持することができる。した
がって、本実施例によれば、現像ローラ５上にコート量
が０．４〜１．０ｍｇ／ｃｍ²（層厚で１０〜２０μ
ｍ）と十分で、トナー帯電量が−４０〜−９０μＣ／ｇ
と高い均一なトナー薄層を安定して形成でき、優れた階
調性の画像を得ることができる。

【００６４】本実施例において、トナー帯電ローラ２０
による帯電で非磁性トナー８の帯電電荷量を−４０〜−
９０μＣ／ｇに高め、これを用いてＤＣ接触現像を行っ
たところ、図７にトナー帯電電荷量が−４０〜−９０μ
Ｃ／ｇのときを点線で示すように、実線で示すトナー帯
電電荷量−２０〜−４０μＣ／ｇの場合とは全く違っ
て、現像コントラスト−感光体上現像トナー量の曲線を
緩やかなものにできた。また、本実施例の場合を図８に
点線で示すように、従来、実線で示すトナーの帯電電荷
量が−２０〜−４０μＣ／ｇの際に表現できなかったハ
イライト部の階調性が向上し、４８〜６４階調付近の階
調性が再現できるようになった。

【００６５】以上では、現像装置４は、画像形成装置本
体に着脱自在な現像カートリッジに構成したが、画像形
成装置本体に固定設置して、トナーを補給するタイプに
構成した現像装置とすることもできる。また現像装置４
と感光ドラム１とを組み合わせて、さらにはこれらと帯
電装置２、クリーニングブレード１０および廃トナー容
器１１の少なくとも１つを組み合わせて、画像形成装置
本体に着脱自在なプロセスカートリッジに構成してもよ
い。

【００６６】実施例２図９は、本発明の他の実施例における現像装置を示す断
面図である。

【００６７】実施例１の図２に示した現像装置１４で
は、トナー帯電ローラ２０は現像ローラ５に対し当接し
たが、本実施例では、トナー帯電ローラ２０を現像ロー
ラ５に対し離して設置した。本実施例のその他の構成は
実施例１と基本的に同じで、図９において図２に付した
符号と同一の符号は同一の部材を示す。

【００６８】現像ローラ５に対するトナー帯電ローラ２
０の設置間隔は５０〜６００μｍ程度が好ましく、５０
μｍ未満ではローラの振れの範囲に該当し、トナー帯電
ローラが現像ローラに接触し、トナー付着による帯電能
低下を引き起こす。待た図１０に示すようなバイアスと
ギャップの関係から、印加電圧３．５ｋＶ以上印加する
と、異常放電による画像異常が発生するため、上記のよ
うな設定範囲にした。なお、本実施例では、トナー帯電
ローラの設置間隔を２００μｍとした。

【００６９】また、（１）式の関係から、本実施例では
ｇ＝２００μｍであるから、放電開始電圧は−１５５２
Ｖとなり、図１１のような現像ローラ上トナーの帯電電
荷量−帯電ローラ印加バイアス特性を得ることができ
る。

【００７０】本実施例において、実施例１と同様、現像
ローラ５とトナー帯電ローラ２０の電位差を１５００Ｖ
に設定し、現像ローラ５に現像バイアスとして直流電圧
−２００Ｖを印加し、トナー帯電ローラ２０に直流電圧
−１７００Ｖを印加して、弾性ブレード７による層厚規
制および帯電を受けた現像ローラ５上の非磁性トナー８
をさらに帯電した。

【００７１】これにより、現像ローラ５上にコート量が
０．４〜１．０ｍｇ／ｃｍ²（層厚で１０〜２０μ
ｍ）、トナー帯電量が−４０〜−９０μＣ／ｇのトナー
薄層を安定して形成でき、実施例１と同様、優れた階調
性の画像を得ることができた。

【００７２】以上説明したように、本実施例によれば、
実施例１と同様、現像ローラ上にトナー帯電量を高く維
持したトナー薄層を安定して形成でき、良好な現像を行
って優れた階調性の画像を得ることができる。さらに本
実施例によれば、トナー帯電ローラを現像ローラと非接
触に設けたので、トナー汚染による帯電能低下を防ぐ効
果もある。

【００７３】実施例３図１２は、本発明の画像形成装置の他の実施例を示す断
面図である。

【００７４】本実施例の画像形成装置は、実施例１の図
１に示した単色の画像形成装置とは異なり、像担持体を
ドラム状の感光体でなく、ベルト状の感光体、すなわち
感光ベルト３４とし、その回動方向に沿って４色の現像
装置４Ａ、４Ｂ、４Ｃ、４Ｄを配置し、さらに感光ベル
ト３４に対し第２の像担持体となる中間転写ベルト４５
を設置して、中間転写方式により４色のカラー画像形成
が可能に構成されている。

【００７５】感光ベルト３４は、表面に光導電体を塗布
あるいは蒸着した可撓性のベルトからなっており、３つ
のローラ３８、３９および４０に掛け回され、こられロ
ーラ３８〜４０の回転駆動により図の時計方向に回動さ
れる。

【００７６】感光ベルト３４の周囲には、回動方向に沿
って帯電ローラ３６、露光手段であるレーザー書き込み
系ユニット３７、４色の現像装置４Ａ〜４Ｄ、中間転写
ベルト４５およびベルトクリーナ３５が配置されてい
る。

【００７７】感光ベルト３４は回転過程で帯電ローラ３
６により帯電され、図示しない信号処理ユニットからの
色信号を入力されたレーザー書き込み系ユニット３７に
よりレーザー光３が露光され、感光ベルト３４面に１色
目のたとえばイエローに対応した静電潜像が形成され
る。レーザー書き込み系ユニット３７は、ここで使用し
た発光部からのレーザー光を回転多面鏡等で感光ベルト
３４に収束、走査する光学系の他に、発光部と収束性光
伝送体を一体とした光学系等も使用可能である。

【００７８】感光ベルト３４上に形成された１色目のた
とえばイエローに対応した静電潜像は、イエロー現像装
置４Ｄによって現像部４４で現像され、イエロートナー
像として可視化される。現像装置４Ａ、４Ｂ、４Ｃ、４
Ｄには、それぞれブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼ
ンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の各色のトナーが収容され
ている。

【００７９】このようにして感光ベルト３４上に形成さ
れたイエロートナー像は、感光ベルト３４の回動により
搬送され、矢印方向に回動する中間転写ベルト４５と当
接した１次転写部において、トナーと逆バイアスが印加
された中間転写ベルト４５の表面に転写される（１次転
写）。

【００８０】同様にして、感光ベルト３４上に２色目、
３色目、４色目の潜像が形成され、マゼンタ現像装置４
Ｃ、シアン現像装置４Ｂ、ブラック現像装置４Ｋにより
それぞれの現像部４３、４２、４１で現像されて、得ら
れたマゼンタ、シアン、ブラックのトナー像が中間転写
ベルト４５上に転写され、中間転写ベルト４５上にイエ
ロー、マゼンタ、シアン、ブラックの４色のトナー像を
重ね合わせて転写したカラー画像が形成される。

【００８１】この重畳転写された４色のトナー像は、記
録材カセット２２から給紙ローラ４７により中間転写ベ
ルト４５に搬送された用紙に、トナーと同極性のバイア
スを印加した転写ローラ４６の作用により転写され（２
次転写）、ついで用紙が定着器を構成する定着ローラ４
８および加圧ローラ４９に送られ、そこで４色のトナー
像を紙に定着してフルカラーのプリント画像とされた
後、排紙ローラ５３を経て排紙トレイ５０上に排出され
る。

【００８２】４色のトナー像の２次転写が終了した中間
転写ベルト４５は、クリーナ６０により表面に残留した
２次転写残りトナーが掻き取られて、つぎの回の画像形
成に備える。また感光ベルト３４は、各色のトナー像の
１次転写が終了した都度、クリーナ３５により表面に残
留した１次転写残りトナーが掻き取られ、つぎの色の画
像形成に備えられる。

【００８３】本実施例において、現像装置４Ａ〜４Ｄ
は、図２に示した現像装置４と同様に構成され、現像ロ
ーラ５に弾性ブレード７の下流側で接触するトナー帯電
ローラ２０備え、帯電ローラ２０に帯電バイアスを印加
することにより、弾性ブレード７による層厚規制および
帯電を受けた現像ローラ５上のトナー８をさらに帯電す
る。

【００８４】実施例１と同様、現像ローラ５とトナー帯
電ローラ２０の電位差を１５００Ｖに設定し、現像ロー
ラ５に現像バイアスとして直流電圧−２００Ｖを印加
し、トナー帯電ローラ２０に直流電圧−１７００Ｖを印
加して、弾性ブレード７を通過した現像ローラ５上の非
磁性トナー８をさらに帯電した。

【００８５】これにより、現像ローラ５上にコート量が
０．４〜１．０ｍｇ／ｃｍ²（層厚で１０〜２０μ
ｍ）、トナー帯電量が−４０〜−９０μＣ／ｇのトナー
薄層を安定して形成でき、その結果、優れた階調性のカ
ラー画像を得ることができた。

【００８６】以上説明したように、本実施例によれば、
現像ローラ上に帯電電荷量を高く維持したトナー薄層を
安定して形成でき、良好な現像を行って優れた階調性の
画像を得ることができる。

【００８７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
現像装置の現像ローラに対し、弾性ローラの下流側にト
ナー帯電ローラを設置して、弾性ローラによる層厚規制
および帯電を受けた現像ローラ上の非磁性トナーをトナ
ー帯電ローラでさらに帯電するようにしたので、現像ロ
ーラ上のトナーの帯電電荷量を高く維持することがで
き、像担持体に現像ローラを接触した接触現像を行って
も、階調性が優れた画像を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の画像形成装置の一実施例を示す概略構
成図である。

【図２】図１の画像形成装置に設置した現像装置を示す
断面図である。

【図３】現像装置の正面図である。

【図４】現像装置に設置したトナー帯電ローラによる放
電での帯電を行ったときのトナー帯電ローラの印加電圧
と現像ローラ上のトナーの表面電位との関係を示す図で
ある。

【図５】注入帯電法による帯電を行ったときのトナー帯
電ローラの印加電圧と現像ローラ上のトナーの表面電位
との関係を示す図である。

【図６】現像ローラに対したトナー帯電ローラの印加バ
イアスと現像ローラ上トナーの帯電電荷量との関係を示
す図である。

【図７】本発明に従ったトナー帯電ローラによる帯電を
行った場合と帯電がない場合の現像コントラストと感光
体上現像トナー量との関係を示す図である。

【図８】本発明に従ったトナー帯電ローラによる帯電を
行った場合と帯電がない場合の階調曲線を示す図であ
る。

【図９】本発明の他の一実施例における現像装置を示す
断面図である。

【図１０】現像ローラ−帯電部材間ギャップとバイアス
とによる帯電能の違いを示す説明図である。

【図１１】図９の現像装置における現像ローラ上トナー
の帯電電荷量−帯電ローラ印加バイアス特性を示す図で
ある。

【図１２】本発明の画像形成装置のさらに他の一実施例
を示す概略構成図である。

【図１３】従来の画像形成装置を示す概略図である。

【図１４】図１３の画像形成装置の現像装置における現
像コントラストと感光体上現像トナー量との関係を示す
図である。

【図１５】図１３の画像形成装置における階調曲線を示
す図である。

【符号の説明】

１感光ドラム２帯電装置５現像ローラ６弾性ローラ７弾性ブレード８非磁性トナー１８現像電源２０トナー帯電ローラ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】回転する現像剤担持体上に非磁性１成分
現像剤を担持して搬送し、前記現像剤担持体に当接した
現像剤規制部材により前記担持された現像剤の層厚を規
制した後、前記現像剤担持体が回動する像担持体と当接
した現像部において現像剤により、前記現像剤担持体に
現像バイアスを印加した下で、前記像担持体上の静電潜
像を現像する現像装置において、前記現像剤担持体の回動方向上、前記現像剤規制部材の
下流側で前記現像部の上流側の位置に、前記現像剤担持
体に当接する現像剤帯電部材を設け、現像時、前記現像
剤担持体に現像バイアスとして前記現像剤と同極性の直
流電圧を印加するとともに、前記現像剤帯電部材により
前記現像剤担持体に帯電バイアスとして、前記現像剤と
同極性の直流電圧を前記現像剤に対する放電開始電圧以
上で印加することを特徴とする現像装置。
【請求項２】前記現像剤帯電部材は、前記現像剤担持
体の回動方向と直角方向において、前記像担持体の回動
方向と直角方向の画像形成域と対応する部分の領域で、
前記現像剤担持体の表面に当接する請求項１の現像装
置。
【請求項３】前記現像剤帯電部材は、前記現像剤担持
体に対し従動また駆動により同速度で回動する請求項１
または２の現像装置。
【請求項４】前記現像剤帯電部材は導電性の弾性ロー
ラからなる請求項１〜３のいずれかの項に記載の現像装
置。
【請求項５】回転する現像剤担持体上に非磁性１成分
現像剤を担持して搬送し、前記現像剤担持体に当接した
現像剤規制部材により前記担持された現像剤の層厚を規
制した後、前記現像剤担持体が回動する像担持体と当接
した現像部において現像剤により、前記現像剤担持体に
現像バイアスを印加した下で、前記像担持体上の静電潜
像を現像する現像装置において、前記現像剤担持体の回動方向上、前記現像剤規制部材の
下流側で前記現像部の上流側の位置に、前記現像剤担持
体に非接触に現像剤帯電部材を設け、現像時、前記現像
剤担持体に現像バイアスとして前記現像剤と同極性の直
流電圧を印加するとともに、前記現像剤帯電部材により
前記現像剤担持体に帯電バイアスとして、前記現像剤と
同極性の直流電圧を前記現像剤に対する放電開始電圧以
上で印加することを特徴とする現像装置。
【請求項６】前記現像剤帯電部材は、前記現像剤担持
体の回動方向と直角方向において、前記像担持体の回動
方向と直角方向の画像形成域と対応する部分の領域で、
前記現像剤担持体の表面に相対する請求項５の現像装
置。
【請求項７】前記現像剤帯電部材は、前記現像剤担持
体に対し駆動により同速度で回動する請求項５または６
の現像装置。
【請求項８】前記現像剤帯電部材は導電性の弾性ロー
ラからなる請求項５〜７のいずれかの項に記載の現像装
置。
【請求項９】前記現像剤の形状係数ＳＦ−１が１００
〜１８０であり、形状係数ＳＦ−２が１００〜１４０で
ある請求項１〜８のいずれかの項に記載の現像装置。
【請求項１０】請求項１〜９の現像装置を有する、画
像形成装置本体に着脱自在な現像カートリッジ。
【請求項１１】請求項１〜９の現像装置を有する、画
像形成装置本体に着脱自在なプロセスカートリッジ。
【請求項１２】請求項１〜９の現像装置を有する画像
形成装置。
【請求項１３】請求項１〜９の現像装置を複数色分有
する画像形成装置。
【請求項１４】請求項１０の現像カートリッジを着脱
自在に有する画像形成装置。
【請求項１５】請求項１０の現像カートリッジを複数
色分、着脱自在に有する画像形成装置。
【請求項１６】請求項１１のプロセスカートリッジを
着脱自在に有する画像形成装置。
【請求項１７】請求項１１のプロセスカートリッジを
複数色分、着脱自在に有する画像形成装置。
【請求項１８】現像装置による現像で像担持体上に得
られたトナー像を、記録材上に直接転写する請求項１２
〜１７のいずれかの項に記載の画像形成装置。
【請求項１９】現像装置による現像で像担持体上に得
られたトナー像を第２の像担持体に転写し、ついで記録
材上に転写する請求項１２〜１７のいずれかの項に記載
の画像形成装置。