JP2001337521A

JP2001337521A - 現像装置及び現像方法、並びに、画像形成装置

Info

Publication number: JP2001337521A
Application number: JP2000155644A
Authority: JP
Inventors: Tsuneo Mizuno; 恒雄水野
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2000-05-26
Filing date: 2000-05-26
Publication date: 2001-12-07
Also published as: US20010055502A1; US6466760B2

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、安価かつ簡易な手段により、トナ
ー帯電量を安定化させると共に、トナー帯電量に依存し
にくいトナー層を形成することで、従来よりも安定に高
品質画像を形成することができる現像装置及び現像方
法、並びに、画像形成装置を提供することを例示的目的
とする。【解決手段】本発明の現像装置は、表面が抵抗体で構
成される現像ローラと、前記現像ローラに当接されて前
記現像ローラ上に現像剤の層を所定の層厚で形成するこ
とが可能で、導電性を有するブレードと、前記現像ロー
ラと前記ブレードとにバイアスを印加する現像バイアス
電源と、前記ブレードと前記現像バイアス電源とに間に
設けられ、電気的に接続する抵抗とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、一般には、画像形
成装置に係り、特に、電子写真式の画像形成装置に使用
される現像装置及び現像方法に関する。本発明は、例え
ば、非磁性一成分現像剤を使用した現像方法、現像ロー
ラ、現像ローラ上の非磁性一成分現像剤層厚を規制する
ブレード及び当該ブレードを用いた非磁性一成分現像剤
層の形成方法、現像ローラとブレードを有する現像装
置、及び、これらの構成要素の一又は複数を有する電子
写真式の画像形成装置に関する。もっとも、本発明は非
磁性一成分現像剤への適用に限定されるものではない。

【０００２】ここで、「非磁性一成分現像剤」とは、非
磁性でキャリアを含まない一成分の現像剤をいう。ま
た、「電子写真式の画像形成装置」とは米国特許第２，
２９７，６９１に記載されたカールソンプロセスを利用
した画像形成装置であり、典型的にはレーザプリンタ
で、記録媒体である現像剤を被記録体（印刷用紙やＯＨ
Ｐフィルムなど）に付着することによって記録するノン
インパクトプリンタをいう。

【０００３】

【従来の技術】近年、オフィスオートメーションの進展
により、コンピュータの出力端末、ファクシミリ、コピ
ー機等に電子写真式の画像形成装置が多く使用されてい
る。特に、電子写真式の画像形成装置の一つであるレー
ザプリンタは、操作性が良く、幅広い媒体が利用でき、
経済的であるなどの特徴を有し、印字の品質も良いた
め、今後更なる高品位、且つ高速の印字が期待されてい
る。電子写真式の画像形成装置は、一般に、光導電性絶
縁体（感光体ドラム）を使用して帯電、露光、現像、転
写、定着、その他の後処理などの工程を有している。

【０００４】帯電工程では、感光体ドラムを一様に（例
えば、−７００Ｖに）帯電させる。露光工程では感光体
ドラムにレーザビームなどを照射して照射部分の電位
を、例えば、−５０Ｖ程度に変化させて静電潜像を形成
する。現像工程では、例えば、反転現像法を利用して、
感光体ドラムに現像剤を電気的に付着させて静電潜像を
可視化する。反転現像法とは、露光によって電荷の抜け
た場所に、現像バイアスにより電場を形成し、この電場
により感光体ドラムの一様帯電と同極性の現像剤を付着
させる現像方法である。転写工程では、被記録体に静電
潜像に対応するトナー像を形成する。定着工程では、加
熱、加圧等によりトナー像を溶融して被記録体に定着さ
せて印刷物を得る。後処理では、転写後の感光体ドラム
の除電とクリーニング、残留トナーの回収と再利用及び
／又は廃棄などが行われる。

【０００５】上述した現像工程に使用される現像剤は、
トナーを使用する一成分系現像剤と、トナーとキャリア
を使用する二成分系現像剤とに大別することができる。
トナーには、例えば、合成高分子物質からなるバインダ
樹脂中に染料、カーボンブラックなどの着色剤などを分
散させたものを３乃至１５μｍ程度に微粉砕した粒子が
使用される。また、キャリアには、例えば、直径１００
μｍ程度の鉄粉やフェライトビーズが使用される。一成
分系現像剤は、（１）キャリアの劣化やトナー濃度の制
御、混合、攪拌機構が不要なため現像装置の構成の簡素
化と小型化する、（２）不要になったトナーにキャリア
などの廃棄物がないなどの特長を有している。

【０００６】一成分系現像剤はトナーの中に磁性粉を含
有させた磁性一成分現像剤とこれを含有しない非磁性一
成分現像剤に更に分類することができる。しかし、磁性
一成分現像剤は、（１）電気抵抗が小さい磁性粉を多量
に含有しているので帯電量を高くできず転写性能が悪
い、（２）黒色磁性粉のために透明性が低くカラー化す
ることが困難である、（３）磁性粉のために定着性が悪
くなり、高温、高圧を要してランニングコストの増加を
招くなどの問題があるため、これらの問題を有しない非
磁性一成分現像剤は今後ますます需要が高まるものとし
て期待されている。

【０００７】非磁性一成分現像剤は、比較的体積固有抵
抗の高い（例えば、３００ＧΩｃｍなど）トナーを一般
に使用する。また、トナーは基本的に電荷を有していな
いので現像装置内で摩擦帯電又は電荷注入によってトナ
ーに電荷を与える必要がある。

【０００８】非磁性一成分現像剤を使用する現像方法
は、現像剤を担持した現像ローラを感光体ドラムと接触
させることによって現像剤を感光体ドラムに付着させる
接触現像法と、両者に一定のギャップ（例えば、約３５
０μｍ）を設けて離間して、現像剤を現像ローラから飛
翔させて感光体ドラムに付着させる飛翔現像法（非接触
現像）とに分類することができる。

【０００９】また、非磁性一成分現像剤を使用する現像
工程では、現像ローラから感光体ドラムへ搬送されるト
ナーの量を制御して十分な画像濃度を得ることが重要で
ある。このために、現像ローラに所定のトナー層を、そ
の厚さを制御しながら形成することが重要となる。典型
的なトナーの層厚制御方法として現像ローラにブレード
（規制ブレード）を当接して層圧を均一化する方法が従
来提案されている。

【００１０】以下、図８を参照して、非磁性一成分現像
剤を使用する接触型の現像装置１０を説明する。ここ
で、図８は、従来の現像装置１０に印加されるバイアス
を説明するための要部概要図である。図８のように、現
像装置１０は、現像ローラ１２と、リセットローラ１４
と、ブレード１６とを有する。現像ローラ１２は、帯電
したトナーを薄層として表面に吸着して感光帯ドラムと
接触する現像領域に搬送する。現像ローラ１２には現像
バイアスＶｂを印加する図示しないバイアス電源が接続
される。リセットローラ１４は、供給ローラや塗布ロー
ラとも呼ばれ、現像ローラ１２に当接してトナーを現像
ローラ１２へ供給し、更に、現像に使用されなかった現
像ローラ１２上のトナーを剥ぎ取ってこれを除去する機
能を有する。図８のように、リセットローラ１４にはリ
セットバイアスＶｒが印加されている。

【００１１】ブレード１６は現像ローラ１２に当接して
トナー層を均一な厚さに制御する機能を有する。ブレー
ド１６と現像ローラ１２は、互いの接触部に要求される
当接圧力の精度を緩和して両者が傷つかないようにする
ために一方が剛体の場合、もう一方は弾性体を使用する
ように工夫されている。例えば、金属製、即ち、剛性の
現像ローラ１２を使用する場合、ゴム等の弾性体で構成
されたブレード１６を当接させてトナー層を規制する。
また、表面がゴムなどの弾性体で構成された現像ローラ
１２を使用する場合、金属性弾性ブレード１６の端部又
は非端部で当接してトナー層を規制する。しかし、ゴム
等の弾性体で構成されたブレード１６は、現像動作を繰
り返しによってけずれ（磨耗）が生じてしまい、印刷可
能枚数が1乃至２万枚に限定されてしまう。これによ
り、磨耗の少ない金属製ブレード１６の利用が最近注目
されている。

【００１２】ステンレス製（ＳＵＳ）の金属ブレード
は、図８のように、ブレードにブレードバイアスＶｄｂ
を印加し、トナーへの電荷注入を可能にしている。従来
の現像装置によれば、電源数の増加に伴うコストアップ
を防止するため、リセットバイアスＶｒとブレードバイ
アスＶｄｂは図示しないバイアス電源を共有する。各要
素１２乃至１６に印加されるバイアス電圧は、例えば、
現像バイアスＶｂが−３００Ｖ、リセットバイアスＶｒ
が−４００Ｖ、ブレードバイアスＶｄｂが−４００Ｖで
ある。

【００１３】トナー層は薄すぎると画像濃度の低下と濃
度のバラツキをもたらし、厚すぎると逆帯電性及び低帯
電性トナーの割合が多くなり非画像部へのカブリ（画像
がないために本来白く抜けるべき箇所がトナーにより着
色される現象）が発生するという問題を発生する。この
ため、ブレード１６は適度な厚さを有するトナー層を形
成することが要求される。

【００１４】現像動作においては、トナーは、リセット
ローラ１４、ブレード１６及び現像ローラ１２によって
摺動摩擦されて（例えば、マイナスに）帯電する。その
後、マイナスに帯電したトナーはリセットローラ１４に
より現像ローラ１２の表面に供給され、静電的吸着力に
よって付着する。その後、ブレード１６によって現像ロ
ーラ１２上のトナー層は１０μｍ乃至４０μｍ程度の均
一な厚さの薄層となる。トナーは、感光体ドラムから現
像ローラ１２まで搬送され、現像領域に印加された所定
の電圧によって、感光体ドラム上の静電潜像に対して電
気的吸引力で吸着する。この結果、潜像は可視化されて
現像される。その後、潜像が形成されていない非画像部
にあたる現像ローラ１２上の残留トナーは、リセットロ
ーラ１４によって現像ローラ１２から除去される。現像
プロセスではこの一連の動作を繰り返し行っている。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の非磁性
一成分現像剤を利用した接触現像は、現像条件によって
画質が変化するという問題を有していた。本発明者等
は、まず画質劣化の原因を鋭意検討した結果、画質は、
トナー帯電量の変化に依存することを発見した。

【００１６】上述のような、金属ブレード１６を使用し
た現像工程において、トナー帯電量は、ブレード１６に
よる電荷注入によって左右される。現像が行われていな
い場合、トナー層が現像ローラ１２上に形成されると、
そのトナー層は、構造上リセットローラによって現像ロ
ーラから掻き落とされるようになっているが、現実には
かなりの量のトナーが残って再びブレード１６へを搬送
され、接触するため、更なる電荷注入が行われ、トナー
帯電量は増加する。この結果、現像ローラ１２からトナ
ーが分離し感光体ドラムに吸着しずらくなるため、残像
（部分的に画像濃度が異なること）が生じることがあ
る。また、ベタ画像（印字領域の全体を塗りつぶした状
態の画像）を現像すると、最初の画像の濃度が薄く、そ
の後、現像ローラ１２の回転周期に伴い濃度が高くなる
という問題を有している。

【００１７】また、印刷枚数の上昇により、トナーが劣
化するとトナーの帯電性能（帯電量）が低下するため、
金属ブレード１６（−４００Ｖ）と現像ローラ１２（−
３００Ｖ）との電位差をトナーが埋めようとして、マイ
ナスに帯電しているトナーの現像ローラへの付着量が増
加する。その結果、トナーの単位量に印加される電荷が
低下（又は、電荷注入効果が低下）してしまうため、ト
ナー帯電量は更に低下しカブリが発生する問題をも有し
ている。

【００１８】上述のような、トナー帯電量の変化による
問題は、原理的に、現像ローラ１２とブレード１６を同
電位にし、ブレード１６からトナーへの電荷注入をなく
すことで解消される。つまり、現像バイアスＶｂとブレ
ードバイアスＶｄｂとを同電位にすればよく、かかる方
法によれば、トナーの帯電はそのほとんどがトナーの相
互摩擦、又は、リセットローラ１４による摩擦帯電での
み行われるので、電荷注入によるトナーへの帯電は行わ
れない。しかし、摩擦帯電によって帯電したトナー層の
表面は、ブレード１６と接触することで、更に摩擦帯電
する。従って、ブレード１６との接触部のトナー層表面
では、ブレード１６との摩擦帯電による電位分、ブレー
ド１６よりも高電位となるため、そこで電位差が生じ、
逆帯電トナーが発生してしまう。ここで、逆帯電トナー
とは、現像に際し有効な帯電系列に対し、その帯電とは
逆の帯電を有しているトナーを指す。その結果、現像ロ
ーラ１２とブレード１６を同電位にしても、逆帯電トナ
ーの影響を受け、カブリが生じ易くなるという問題を有
していた。

【００１９】

【課題を解決するための手段】そこで、このような従来
の課題を一又は複数を解決する新規かつ有用な現像装置
及び現像方法、並びに、画像形成装置を提供することを
本発明の概括的目的とする。

【００２０】より特定的には、本発明は、安価かつ簡易
な手段により、トナー帯電量を安定化させると共に、ト
ナー帯電量に依存しにくいトナー層を形成することで、
従来よりも安定に高品質画像を形成することができる現
像装置及び現像方法、並びに、画像形成装置を提供する
ことを例示的目的とする。

【００２１】上記目的を達成するために、本発明の例示
的一態様としての現像装置は、表面が抵抗体で構成され
る現像ローラと、前記現像ローラに当接されて前記現像
ローラ上に現像剤の層を所定の層厚で形成することが可
能で、導電性を有するブレードと、前記現像ローラと前
記ブレードとにバイアスを印加する現像バイアス電源
と、前記ブレードと前記現像バイアス電源とに間に設け
られ、電気的に接続する抵抗とを有する。かかる現像装
置によれば、ブレードは抵抗と接続しているため、過電
荷状態の現像剤の放電が可能である。従って、現像材の
帯電量が安定し、トナー層の形成も良好となる。

【００２２】また、本発明の例示的一態様としての現像
方法は、直流電圧が印加されたリセットローラが電位差
を利用して、直流電圧が印加された現像ローラへ現像剤
を供給する工程と、直流電圧が印加されると共に、抵抗
と接続するブレードを前記現像ローラに当接して、摩擦
帯電した前記現像剤の均一層を前記現像ローラ上に形成
する工程と、感光体ドラムに当接して配置された前記現
像ローラから前記現像剤を前記感光体ドラムに供給して
可視化する現像工程と、前記リセットローラが電位差を
利用して、前記現像ローラ上の残存現像剤を回収する工
程とを有する現像方法であって、前記抵抗は、５０ｋΩ
乃至１００ＭΩの範囲である。かかる現像方法によれ
ば、上記現像装置と同様の作用を奏する。

【００２３】本発明の別の例示的一態様としての画像形
成装置は、感光体ドラムと、前記感光体ドラムを帯電さ
せる帯電器と、前記帯電器により帯電された前記感光体
ドラムを露光して静電潜像を形成する露光部と、前記露
光された感光体ドラムを現像して可視化する現像装置
と、前記トナー像を被記録体に転写する転写部とを有す
る画像形成装置であって、前記現像装置は、表面が抵抗
体で構成される現像ローラと、前記現像ローラに当接さ
れて前記現像ローラ上に現像剤の層を所定の層厚で形成
することが可能で、導電性を有するブレードと、前記現
像ローラと前記ブレードとにバイアスを印加する現像バ
イアス電源と、前記ブレードと前記現像バイアス電源と
に間に設けられ、電気的に接続する抵抗とを有する。代
替的に、前記現像装置は、表面が抵抗体で構成される現
像ローラと、前記現像ローラに当接されて前記現像ロー
ラ上に現像剤の層を所定の層厚で形成することが可能で
あるブレードと、前記現像ローラと前記ブレードとにバ
イアスを印加する現像バイアス電源と、前記現像バイア
ス電源に直接電気的に接続すると共に、前記ブレードを
構成する弾性抵抗体とを有する画像形成装置。かかる画
像形成装置は、上記現像装置を有するため、現像装置と
同様の作用を奏する。

【００２４】本発明の他の目的と更なる特徴は、以下、
添付図面を参照して説明される実施例において明らかに
なるであろう。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下、図１及び図２を参照して、
本発明の例示的一態様としての現像装置１００及び現像
装置１００を有する画像形成装置２００を説明する。な
お、各図において同一の参照符号は同一部材を示し、重
複説明は省略する。ここで、図１は、現像装置１００を
有する画像形成装置２００の要部概略断面図である。図
２は、現像装置１００に印加されるバイアスを説明する
ための要部概要図である。現像装置１００は、リセット
ローラ１１０と、現像ローラ１２０と、ブレード１３０
と、フレーム１４０と、現像バイアス電源１５０とを有
する。

【００２６】リセットローラ１１０は、供給ローラ又は
塗布ローラとも呼ばれ、現像ローラ１２０に接触してト
ナーＴをフレーム１４０から現像ローラ１２０に供給す
る。リセットローラ１１０はトナーＴを現像ローラ１２
０との間で摩擦することによってトナーＴを帯電させる
べく、導電性を有するスポンジ等によって構成されてい
る。本実施例の図１では、リセットローラ１１０は左回
り（時計と反対方向）に回転し、現像ローラ１２０の対
して接触している。かかる接触と回転によってトナーＴ
は帯電し、現像ローラ１２０に供給される。また、リセ
ットローラ１１０は、現像に使用されずに現像ローラ１
２０上に残留したトナーＴを回収する機能も有する。ト
ナーＴの回収時は、両ローラ１０及び２０が接触してい
ることを利用し、現像ローラ１２０上のトナーＴを剥ぎ
取ってフレーム１４０の内部に戻す。

【００２７】現像ローラ１２０は、表面にトナーＴを吸
着し、回転によってそのトナーＴを接触している感光体
ドラム２１０に搬送する。現像ローラ１２０は、例え
ば、感光体ドラム２１０の周速の１．１５倍の周速で感
光体ドラム２１０と同方向に回転する。本実施例では、
現像ローラ１２０は外径２０ｍｍ、硬度４１度のソリッ
ドゴム（ＮＢＲゴム）の弾性抵抗体から構成されるが、
これに限定されず、ウレタン樹脂等によって構成されて
もよい。現像ローラ１２０は、表面コート層としての５
μｍ乃至２０μｍの程度の変成シリコーンやウレタン樹
脂でコートされている。かかるコート層は、酸化チタン
やマグネシウム等の金属類を添加し、コート層の特性を
使用するトナーＴの特性とあわせて使用することもあ
る。かかる構成のために、ブレード１３０が現像ローラ
１２０に食い込みつつトナーＴの層厚を規制する。

【００２８】本実施例は、リセットローラ１１０を現像
ローラ１２０に接触深さ１ｍｍで当接させ、両ローラと
も左回りに回転させて行った。よって、リセットローラ
１１０と現像ローラ１２０との接触点では逆方向の回転
となっている。また、リセットローラ１１０は金属のシ
ャフトに導電性を示すウレタン発砲体を被覆した構造を
有し、外径が２０ｍｍ、シャフトとスポンジ間の抵抗は
１０⁷Ωに調整された。回転速度は、リセットローラ１
１０と現像ローラ１２０は共に９０ｍｍ／ｓに調整され
た。

【００２９】ブレード１３０は、リセットローラ１１０
によって供給されたトナーＴを所定の厚さに規制する部
材である。更に、ブレード１３０は、現像ローラ１２０
と共にトナーＴを挟持し、現像ローラ１２０により搬送
されるトナーＴを摩擦し、トナーＴを帯電させる。しか
もブレード１３０に電位を掛けることにより、ブレード
１３０を介してトナーＴに電荷を注入することができ
る。このブレード１３０は、ウレタンなどに代表される
弾性体や、ステンレスやリン青銅等の板バネ特性を示す
金属によって形成される。材質によってトナーＴの層厚
を規制する方法も異なり、削り取ったり、先端部又は腹
部で押し当てたりという方法がある。本実施例では、ブ
レード１３０には、０．１ｍｍの板厚ｔを有するステン
レス製（ＳＵＳ３０４又はＳＵＳ３０３）部材を用意
し、その腹部によって現像ローラ１２０に所定の線圧で
当接する腹当て方式を採用している。

【００３０】図２に示すように、リセットローラ１１
０、現像ローラ１２０及びブレード１３０には、トナー
層ＴＬを形成するために所定のバイアスが印加されてい
る。各要素１０乃至３０に印加されたバイアスは、それ
ぞれリセットバイアスＶｒ、現像バイアスＶｂ及びブレ
ードバイアスＶｄｂである。しかし、上述したようにト
ナー層ＴＬの形成にはトナー帯電量が関係しており、高
品質の画像を形成するためにはトナー帯電量の安定化が
必要であることが判明している。

【００３１】トナー帯電量の安定化は、現像ローラ１２
０とブレード１３０を同電位にし、ブレード１３０から
トナーＴへの電荷注入をなくし、トナーＴの帯電を摩擦
帯電でのみ行うことで達成される。しかし、摩擦帯電に
よって帯電したトナー層ＴＬの表面は、逆帯電トナーＴ
が発生し、現像ローラ１２０とブレード１３０を同電位
にしてもカブリが生じ易くなる問題を有していた。そこ
で、本発明の現像装置１００は、ブレードバイアスＶｄ
ｂは抵抗１３５を介して現像バイアスＶｂに接続し、電
荷の放電を行うことで逆帯電トナーＴの発生を防止して
いる。

【００３２】以下、現像ローラ１２０上に形成されるト
ナー層ＴＬを表１及び図３を参照して説明する。表１
は、本実施例で使用したトナーＴ及び現像ローラ１２０
の電気的特性を比較した表である。図３は、本発明の現
像装置１００を電気的に説明するための等価回路図であ
る。

【００３３】

【表１】

【００３４】表１によれば、トナーＴは現像ローラ１２
０と比較して、時定数が圧倒的に大きい、更に、体積抵
抗も大きいことから、現像ローラ１２０よりも誘電体の
性質を有していることが判明する。つまり、トナーＴ
は、電気を蓄える性質を有するコンデンサ的な挙動を示
すことになり、それに対応して、現像ローラ１２０は抵
抗体の性質を示すことになる。その結果、トナーＴは誘
電分離によってブレード１３０から離れ、現像ローラ１
２０上にトナー層ＴＬを形成することとなる。

【００３５】表１に示す電気的特性からトナーＴはコン
デンサ、現像ローラ１２０は抵抗体で表すことができ
る。よって、図３のコンデンサＴ_CはトナーＴ（又はト
ナー層ＴＬ）、抵抗体１２０Ｒは現像ローラ１２０に対
応している。また、現像ローラ１２０の表面抵抗は高い
ことから、点線で示したように感光体ドラム２１０が構
成するコンデンサ２１０Ｃと現像ローラ１２０との間は
絶縁されている。一点斜線内はブレード１３０の近接部
１３０ａを示しており、現像ローラ１２０による抵抗体
１２０Ｒと、トナー層ＴＬから構成されるコンデンサＴ
_Cと、本発明の抵抗１３５から構成される抵抗体１３５
Ｒを有した閉鎖型の等価回路を構成している。従って、
トナー層ＴＬに初期電荷Ｑが蓄積されていたとしても、
電荷Ｑは抵抗体１２０Ｒ及び１３５Ｒによって放電され
るため、バイアス電源１５０によるバイアス電圧に影響
を受けることがない。ここで、電荷Ｑの放電は、Ｃ（Ｒ
₁₂₀＋Ｒ₁₃₅）の時定数によって決定される。Ｃはコンデ
ンサ値を、Ｒ₁₂₀は現像ローラ１２０の抵抗値を、Ｒ₁₃₅
は抵抗１１３５の抵抗値をそれぞれ示している。

【００３６】本発明の現像装置１００は、ブレード１３
０と現像バイアス電源１５０との間に抵抗１３５を設け
ていることで、ブレード１３０の近接部１３０ａは、閉
鎖系の回路を構成し、放電特性を有するため、バイアス
電圧に関わらず、トナーＴ及びトナー層ＴＬの帯電が安
定化し、トナー層ＴＬの形成も安定化することができ
る。

【００３７】上述された抵抗１３５の数値（抵抗値）Ｒ
₁₃₅は、ブレード部１３０ａの時定数τによって決定さ
れる。例えば、現像のプロセス速度が９０ｍｍ／ｓ、現
像ローラ１２０とブレード１３０とのニップ幅が１．５
ｍｍとすれば、通過時間１６ｍｓが算出される。かかる
数値をふまえて、時定数τは、トナーＴの電気的特性を
考慮し、トナーＴに対して最低値を実験的に決定するこ
とができる。例えば、表１に示すトナーＴ及び現像ロー
ラ１２０を使用した場合の時定数τは、外部抵抗無しと
仮定した場合、次のように求められる。トナー層ＴＬの
厚さが１２μｍ、現像ローラ１２０の肉厚が３ｍｍ、現
像ローラの抵抗率（体積抵抗）が１×１０⁷Ω・ｃｍで
あれば、時定数τは５１０ｍｓとなる。外部抵抗値Ｒ
₁₃₅は、この時定数τと使用したトナーＴにより算出さ
れる。本実施例で使用したトナーＴでは、抵抗率が１×
１０⁶乃至１×１０⁸Ω・ｃｍの現像ローラ１２０を使用
すれば、抵抗値Ｒ₁₃₅は５０ｋΩ乃至１００ＭΩの範囲
で良好な結果を得ることができる。安定なトナー層ＴＬ
形成のためには、通過時間に対して、使用したトナーＴ
を考慮した上で十分な時定数τを有していればよく、そ
の時定数τから抵抗値Ｒ ₁₃₅が算出される。

【００３８】本実施例では、ブレード１３０はステンレ
ス製（ＳＵＳ３０４）を使用したが、ブレード１３０自
体が弾性抵抗体によって構成されてもよい。この場合、
ブレード１３０は、抵抗１３５を必要としないため、直
接、現像バイアス電源１５０に接続される。また、ブレ
ード１３０は金属（導電体）の一部に抵抗体を被覆して
構成されてもよい。かかる構成は、例えば、金属製のブ
レード１３０の現像ローラ１２０に接触しない面に抵抗
体シートを貼り付けることで形成される。この場合、金
属部分は現像ローラ１２０に接触し、抵抗体被覆面（抵
抗体シート貼り付け面）は、直接、現像バイアス電源１
５０に接続される。このように、本発明は、抵抗１３５
を設置しなくても、ブレード１３０を抵抗体で構成す
る、又は、ブレード１３０自体に抵抗体の性質を付加す
れことで同様の効果を奏することができる。

【００３９】フレーム１４０は、トナーＴを収納してリ
セットローラ１１０に供給すると共にリセットローラ１
１０が回収したトナーＴを受け入れる。フレーム１４０
には図示しないパドルやアジテータその他の構成要素を
含んでおり、トナーカートリッジなどの外部のトナー収
納容器に接続可能である。現像バイアス電源１５０は交
流電源と直流電源の重畳から構成される。

【００４０】本発明の例示的一態様としての画像形成装
置２００は、図１に示すように、現像装置１００と、感
光体ドラム２１０と、前帯電器２２０と、露光部２３０
と、転写ローラ２５０とを有する。その他、感光体ドラ
ム２１０は回転可能なドラム状の導体支持体上に感光性
の誘電体層を有する構造を持ち、帯電器２２０によって
均一に帯電されている。例えば、感光体ドラム２１０は
アルミドラム上に機能分離型有機感光体を厚さ約２０μ
ｍに塗布したＯＰＣであり、その外径は、例えば、３０
ｍｍで矢印方向に周速度７２.８ｍｍ／ｓで回転する。

【００４１】前帯電器２２０はブラシローラ帯電器であ
り、感光体ドラム２１０表面を約−７００Ｖに一様に帯
電する。前帯電気２２０には印加電圧ＤＣ−６４５Ｖと
ＡＣ１１５０Ｖ_p-pの電荷が付与される。次に、露光部
２３０によって印字原に即した０．２４ｍｗのレーザ光
が感光体ドラム２１０に結像される。この時、感光体ド
ラム２１０が均一に帯電が施されているうちで、光によ
って結像された部分の帯電状態は前記導体支持の効果に
よって中和され消失し（例えば、−５０Ｖ）、原稿の明
暗の対する帯電パターンである潜像を形成する。この潜
像は現像装置１００により可視化されてトナー像にな
る。

【００４２】現像装置１００では、感光体ドラム２１０
と接触した現像ローラ１２０が感光体ドラム２１０の周
速の１．１５倍の周速で同方向に回転し、リセットロー
ラ１１０から供給されるトナーＴをブレード１３０が規
制しながら現像ローラ１２０上にトナー層ＴＬを形成す
る。本実施例の現像装置１００は現像ローラ１２０上に
均一な帯電量を有するトナー層ＴＬを安定して形成する
ことができる。トナーＴはリセットローラ１１０、現像
ローラ１２０及びブレード１３０による摺動摩擦により
マイナスに帯電している。

【００４３】バイアス電源１５０によって現像装置１０
０のリセットローラ１１０には−４００Ｖ、現像ローラ
１２０には−３００Ｖが印加されている。また、ブレー
ド１３０には−３００Ｖが印加され、１００ｋΩの抵抗
１３５に接続している。このため、現像ローラ１２０上
には、印刷枚数に関わらず、トナーＴの帯電が安定して
いるため、安定なトナー層ＴＬが形成される。その後、
現像ローラ１２０に形成されたトナー層ＴＬは、現像ロ
ーラ１２０に印加されている現像バイアス電圧により感
光体ドラム２１０の静電潜像領域に付着して現像が行わ
れる。現像に寄与しなかったトナーＴは現像ローラ１２
０の下方において逆方向に回転しているリセットローラ
１１０で剥ぎ取られて、リセットローラ３０の下方部を
通ってフレーム４０内に戻される。こうして得られた感
光体ドラム２１０上のトナー像は、転写ローラ２４０位
置において、搬送路ＰＰに沿って図示しない搬送ローラ
によってタイミング良く送られてきた印刷用紙に転写さ
れる。残余している感光体ドラム２１０上のトナーＴは
クリーナー２５０によって回収される。印字された印刷
用紙は図示しない定着部を通過して定着されて排出され
る。

【００４４】トナーＴは非磁性一成分現像剤として通常
使用されるもので、例えば、着色剤としてのカーボン微
粒子と電荷制御剤とをポリエステル樹脂に混練し、所定
の体積平均粒径に粉砕した。選択的に、トナーＴは、ワ
ックスやポリエチレン、ポリプロピレンなどの低分子量
物からなるオフセット防止剤を必要に応じて使用（内
添）してもよい。その後、３μｍ未満の微紛と２０μｍ
以上の大粒子を除去し、残った粒子の表面には流動性及
び帯電性を付与するために酸化ケイ素及び酸化チタンの
微粉末を外添被膜した。このトナーＴは、ガラス転移点
が５５乃至６７℃、融点が１２０乃至１５０℃である熱
特性を有する。ガラス転移点と融点との間の温度差が大
きいのは、外添剤の被覆率、スチレン樹脂の分子量分布
及び架橋度等が広範囲に亘っているためである。実験で
は、体積平均粒径が７．５μｍであるトナーＴを使用し
た。なお、トナーＴは、上述した粉砕法によらず、重合
法、スプレードライ法等の造粉法などを所望の方法で得
ることができる。

【００４５】

【実施例】本発明の画像形成装置２００を使用して画像
形成実験１を行った。リセットローラ１１０は、１０Ｍ
Ωの発砲ウレタン樹脂からなる多孔質体、現像ローラ１
２０は、１０ＭΩのＮＢＲゴムからなる弾性抵抗体、ブ
レード１３０は、ステンレス（ＳＵＳ３０４）からなる
導電体を使用した。また、現像電圧バイアスとして、リ
セットローラ１１０に−４００Ｖ、現像ローラ１２０に
−３００Ｖの直流電圧を加えている。更に、ブレードに
は−３００Ｖの直流電圧を加えると共に、現像バイアス
電源１５０との間に抵抗１３５が接続されている。感光
体ドラム２１０表面の電位は−７００Ｖとし、露光され
た潜像部分の電位は−５０Ｖ程度であった。

【００４６】上記の条件を一定とし、抵抗値Ｒ₁₃₅を変
化させてベタ画像の形成を行った。ベタ画像の濃度は、
Ｏ．Ｄ．メータによって測定した。その結果を図４及び
図５に示す。ここで、図５には、比較対照として、抵抗
１３５を有しない従来の現像装置１０を有する画像形成
装置での結果をも示している。従来の現像装置１０は、
現像電圧バイアスとして、リセットローラ１４に−４０
０Ｖ、現像ローラ１２に−３００Ｖ、ブレードには−４
００Ｖの直流電圧を加えていた。他の条件は、上述した
条件と同一である。

【００４７】図４は、ベタ画像濃度を現像ローラ１２０
の回転周期毎に示したイメージ図である。図５は、抵抗
値Ｒにおける現像ローラ１２０の回転周期とベタ画像濃
度の関係を示している。図４によれば、ベタ画像濃度は
現像ローラ１２０の回転周期が増加すると共に、高くな
っていることがわかる。また、図５によれば、ベタ画像
濃度は、従来の装置では、１周目と３周目で０．０５以
上の差が生じている。しかし、抵抗値Ｒが、１００ｋΩ
及び３００ｋΩでは、０．０１乃至０．０２に抑えられ
ている。つまり、本発明の画像形成装置では、最適な抵
抗値Ｒを選定することができれば、ベタ画像濃度は現像
ローラ１２０の回転周期によらずほぼ一定である。これ
は、トナー帯電量が安定化し、トナー層ＴＬが安定して
形成されていることを示している。

【００４８】また、本発明の画像形成装置２００を使用
して画像形成実験２を行った。実験条件は、抵抗値Ｒを
１００ｋΩとする以外は、実験１と同様とし、印刷枚数
と画像形成能力との関係（ランニング特性）について測
定した。比較対称として、従来の現像装置１０を有する
画像形成装置における画像形成結果をあわせて示す。本
実験では、画像形成能力として、ベタ画像濃度、ドラム
上カブリを測定した。その結果を図６及び図７に示す。
ここでも、ベタ画像の濃度及びドラム上カブリは、Ｏ．
Ｄ．メータによって測定した。図６は、印刷枚数とベタ
画像濃度の関係を示した図である。また、図７は、印刷
枚数とドラム上カブリの関係を示した図である。

【００４９】図６及び図７によれば、従来の画像形成装
置では、印刷枚数の増加と共に、ベタ画像の濃度及びド
ラム上カブリは増加していることがわかる。これは、印
刷枚数が増加すると共にトナーＴの劣化（帯電性や流動
性の低下）が生じ、トナー層ＴＬの厚みが増加してしま
うためである。特に、従来の現像装置１０では、ブレー
ド１６がトナーＴの付着量を増加させるようなバイアス
が印加されているため、トナーＴの帯電量が低下する
と、トナー層ＴＬの厚みは顕著に増加し、ベタ画像濃度
の上昇やドラム上カブリの増加が発生するものと考えら
れている。

【００５０】一方、本発明の画像形成装置２００では、
印刷枚数が増加しても、ベタ画像の濃度及びドラム上カ
ブリの変化が少ない。これは、現像ローラ１２０とブレ
ード１３０とが同電位であり、更に抵抗１３５を有して
いるため、トナーＴの帯電量に関わらず（例えば、トナ
ーＴが劣化しても）、トナー層ＴＬの形成が安定してい
るためである。

【００５１】以上、実験１及び２の結果によれば、従来
の課題であったトナー帯電量の変化に依存しないトナー
層ＴＬの形成が可能であることが判明している。従っ
て、本発明は、印刷枚数の初期における残像を低減し、
更に、トナーＴの劣化によるカブリ等も低減することか
ら、トナーＴを含む現像装置１００の長寿命化が達成で
きる。

【００５２】以上、本発明の好ましい実施例を説明した
が、本発明はその要旨の範囲で様々な変形及び変更が可
能である。例えば、本発明は接触型非磁性一成分現像方
法に限定されるものではなく、非接触型非磁性一成分現
像方法にも適用可能である。また、本発明は非磁性二成
分現像剤や磁性現像剤への適用を妨げるものではない。

【００５３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の現像装置
及び現像方法、並びに、画像形成装置によれば、ブレー
ドと、ブレードにバイアスを印加するバイアス電源との
間に直接的又は間接的に抵抗を設けているため、トナー
帯電量の変化に関わらず、安定なトナー層の形成が可能
である。従って、印刷枚数初期に発生する残像や、トナ
ー劣化によるカブリ等の発生を低減することができるた
め、印刷枚数に関わらず、高品質の画像を形成すること
が可能である。また、トナーの劣化による問題が低減す
るため、トナー、現像装置及び画像形成装置のこう寿命
化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の例示的一態様としての現像装置及び
画像形成装置の部分的な要部断面図である。

【図２】図１の現像装置に印加されるバイアスを説明
するための要部概要図である。

【図３】図１の現像装置を電気的に説明するための等
価回路図である。

【図４】ベタ画像濃度を現像ローラの回転周期毎に示
したイメージ図である。

【図５】抵抗値Ｒにおける現像ローラの回転周期とベ
タ画像濃度の関係を示している。

【図６】印刷枚数とベタ画像濃度の関係を示した図で
ある。

【図７】印刷枚数とドラム上カブリの関係を示した図
である。

【図８】従来の現像装置に印加されるバイアスを説明
するための要部概要図である。

【符号の説明】

１００現像装置１１０リセットローラ１２０現像ローラ１３０ブレード１３０ａブレード部１３５抵抗１４０フレーム１５０現像バイアス電源２００画像形成装置２１０感光体ドラム２２０帯電器２３０露光部２４０転写ローラ２５０クリーニング部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】表面が抵抗体で構成される現像ローラ
と、前記現像ローラに当接されて前記現像ローラ上に現像剤
の層を所定の層厚で形成することが可能で、導電性を有
するブレードと、前記現像ローラと前記ブレードとにバイアスを印加する
現像バイアス電源と、前記ブレードと前記現像バイアス電源とに間に設けら
れ、電気的に接続する抵抗とを有する現像装置。
【請求項２】前記抵抗は、５０ｋΩ乃至１００ＭΩの
範囲である請求項１記載の現像装置。
【請求項３】前記現像剤は非磁性一成分現像剤である
請求項１記載の現像装置。
【請求項４】直流電圧が印加されたリセットローラが
電位差を利用して、直流電圧が印加された現像ローラへ
現像剤を供給する工程と、直流電圧が印加されると共に、抵抗と接続するブレード
を前記現像ローラに当接して、摩擦帯電した前記現像剤
の均一層を前記現像ローラ上に形成する工程と、感光体ドラムに当接して配置された前記現像ローラから
前記現像剤を前記感光体ドラムに供給して可視化する現
像工程と、前記リセットローラが電位差を利用して、前記現像ロー
ラ上の残存現像剤を回収する工程とを有する現像方法で
あって、前記抵抗は、５０ｋΩ乃至１００ＭΩの範囲である現像
方法。
【請求項５】感光体ドラムと、前記感光体ドラムを帯電させる帯電器と、前記帯電器により帯電された前記感光体ドラムを露光し
て静電潜像を形成する露光部と、前記露光された感光体ドラムを現像して可視化する現像
装置と、前記トナー像を被記録体に転写する転写部とを有する画
像形成装置であって、前記現像装置は、表面が抵抗体で構成される現像ローラと、前記現像ローラに当接されて前記現像ローラ上に現像剤
の層を所定の層厚で形成することが可能で、導電性を有
するブレードと、前記現像ローラと前記ブレードとにバイアスを印加する
現像バイアス電源と、前記ブレードと前記現像バイアス電源とに間に設けら
れ、電気的に接続する抵抗とを有する画像形成装置。
【請求項６】感光体ドラムと、前記感光体ドラムを帯電させる帯電器と、前記帯電器により帯電された前記感光体ドラムを露光し
て静電潜像を形成する露光部と、前記露光された感光体ドラムを現像して可視化する現像
装置と、前記トナー像を被記録体に転写する転写部とを有する画
像形成装置であって、前記現像装置は、表面が抵抗体で構成される現像ローラと、前記現像ローラに当接されて前記現像ローラ上に現像剤
の層を所定の層厚で形成することが可能であるブレード
と、前記現像ローラと前記ブレードとにバイアスを印加する
現像バイアス電源と、前記現像バイアス電源に直接電気的に接続すると共に、
前記ブレードを構成する弾性抵抗体とを有する画像形成
装置。
【請求項７】前記抵抗は、５０ｋΩ乃至１００ＭΩの
範囲である請求項５及び６記載の画像形成装置。