JP2003140466A - 現像装置及びこの現像装置を備える画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 現像剤担持体上で現像剤が何度も摺擦され劣
化することによるローラ融着等の問題の発生を防止する
ことができる現像装置及びこの現像装置を備える画像形
成装置を提供する。 【解決手段】 現像ローラ８に接触若しくは近接して配
設され現像後に現像ローラ８上に残留したトナーの極性
を正規の極性とは逆極性に反転させるコロナ放電器１７
と、コロナ放電器１７によって逆極性に帯電されたトナ
ーを現像ローラ８から供給ローラ９に引き戻し転移させ
る方向の電界を現像ローラ８と供給ローラ９との間に形
成する供給バイアス電源１５とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真方式を採
用するプリンタ、複写機、ファクシミリ装置等の画像形
成装置に用いられる現像装置及びこの現像装置を備える
画像形成装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、潜像担持体上に形成された潜
像を現像剤たるトナーにより可視化する現像装置とし
て、一成分現像方式又は二成分現像方式によるものが知
られている。

【０００３】このような現像装置は、潜像担持体に接触
若しくは近接して配設されトナーを担持する回転可能な
現像剤担持体を備えており、現像剤担持体上にトナー層
又は２成分現像剤による磁気ブラシを形成しつつ潜像担
持体との接触領域若しくは近接領域である現像領域にト
ナーを搬送する。そして、現像剤担持体と潜像担持体と
の間に現像バイアス電圧を印加して電界を形成し、トナ
ーを潜像担持体上の潜像に転移させるものである。

【０００４】このような現像装置では、現像領域でトナ
ーを潜像担持体上の潜像に良好に転移させるために、ト
ナーに所定の帯電量を与える必要がある。二成分現像方
式の現像装置は、トナーを摩擦帯電序列において隔たっ
ているキャリアと混合、撹拌することで、トナーに電荷
を付与するものであるが、トナーに外添された帯電制御
剤が遊離してキャリア表面を汚染することがある。従っ
て、キャリアを長期間使用するとそれらの影響によりト
ナーに電荷を付与することができなくなり、現像剤の交
換が必要になるという欠点がある。又、トナーとキャリ
アとの混合比を一定に保つためのトナー濃度コントロー
ル装置や現像剤撹拌装置を必要としたり、磁性キャリア
を担持するため現像剤担持体内にマグネットを配設する
必要があったりして、装置の複雑化を招くという欠点が
ある。

【０００５】一方、一成分現像方式の現像装置は、これ
ら二成分現像方式の欠点を克服することができるものと
して広く利用されている。

【０００６】図５に非磁性一成分トナーを用いた画像形
成装置の概略構成図を示す。

【０００７】図５に示すように、従来、この種の画像形
成装置は、図中Ｘ方向に回転する潜像担持体である感光
ドラム１００の周囲に一次帯電器としての帯電ローラ１
０１、現像装置たる現像器１０３、転写帯電器としての
転写ローラ１０４、感光ドラム１００表面を清掃するク
リーニング部材１０５等が配設される。

【０００８】現像器１０３は、感光ドラム１００に接触
して配設され図中Ｙ方向に回転しながら現像剤を感光ド
ラム１００に付与する現像剤担持体たる現像ローラ１０
７、現像ローラ１０７に非磁性のトナーＴ’を図中Ｚ方
向に回転しながら供給する現像剤供給部材である供給ロ
ーラ１０８、現像ローラ１０７上のトナーＴ’を所定の
塗布量及び帯電量に規制する現像剤規制部材である現像
ブレード１１０、トナーＴ’を供給ローラ１０８に供給
すると共に非磁性一成分トナーを撹拌する撹拌部材１０
９等を有して構成されている。現像ローラ１０７、供給
ローラ１０８には、それぞれ現像バイアス電源１１１、
供給バイアス電源１１２が接続されている。

【０００９】次に、従来例における画像形成装置の画像
形成動作について説明する。

【００１０】先ず、外部からのプリント信号により感光
ドラム１００は矢印Ｘ方向に回転し始め、感光ドラム１
００上は帯電ローラ１０１により一様に帯電される。帯
電ローラ１０１はローラ形状をしており、駆動力（図示
せず）により矢印Ｗ方向に回転する。

【００１１】次に、露光器（図示せず）による露光１０
２により感光ドラム１００上には静電潜像が形成され、
感光ドラム１００の回転により該静電潜像が現像器１０
３との接触部に到達する。

【００１２】上述の動作と連動して現像器１０３は次の
動作を行う。

【００１３】撹拌部材１０９により撹拌されたトナー
Ｔ’が、Ｙ方向に回転する現像ローラ１０７とＺ方向に
回転する供給ローラ１０８との摺擦と、供給バイアス電
源１１２により現像ローラ１０７と供給ローラ１０８と
の間に形成される電界とによって現像ローラ１０７上に
供給される。現像ローラ１０７上のトナーＴ’は、現像
ブレード１１０によって所望の帯電量が付与されるとと
もにトナー量が規制されて、現像ローラ１０７上に担持
されている。又、現像器１０３内のトナーは、撹拌部材
１０９により撹拌され、供給ローラ１０８へ搬送され
る。

【００１４】現像ローラ１０７上に担持されたトナーが
感光ドラム１００と接触する部位に到達すると、現像バ
イアス電源１１１が感光ドラム１００と現像ローラ１０
７との間に直流現像バイアスを印加することによって、
感光ドラム１００表面に形成された静電潜像が、現像ロ
ーラ１０７の表面に担持されているトナーＴ’で現像さ
れトナー像として可視化される。

【００１５】現像時に現像に寄与せず現像後に現像ロー
ラ１０７表面に残留したトナーは供給ローラ１０８を介
して現像器１０３内に回収される。

【００１６】感光ドラム１００上のトナー像は感光ドラ
ム１００の回転により転写ローラ１０４の対向部に到達
して転写ローラ１０４により転写紙Ｐ’上に転写され
る。上記トナー像の転写を受けた転写紙Ｐ’は定着器１
０６により加熱及び加圧されることによって上記トナー
像が熱溶融され永久画像となる。

【００１７】転写ローラ１０４により転写紙Ｐ’上に転
写されずに感光ドラム１００上に残ったトナーＴ’はク
リーニング手段により除去される。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の一成分現像方式の現像装置においては、供給ロ
ーラ１０８が現像ローラ１０７へのトナーの供給と現像
に寄与しなかったトナーを現像ローラ１０７上からはぎ
取るという２つの役目を行うことから、次のような問題
を生じる。

【００１９】供給ローラ１０８から現像ローラ１０７へ
のトナーの供給は、互いにカウンターに回転する供給ロ
ーラ１０８と現像ローラ１０７との間で摩擦帯電され静
電気力により現像ローラ１０７に吸着することによるも
のである。

【００２０】現像に寄与しなかったトナーを現像ローラ
１０７上からはぎ取るのは、スポンジで形成された供給
ローラ１０８の空孔を形成する壁面によりトナー掻き取
られることによるもの、即ちメカニカルの力によるもの
である。

【００２１】しかし、現像に寄与しなかったトナーを現
像ローラ１０７上からはぎ取るに際してメカニカルな力
に頼っているため、どうしてもはぎ取り残しが発生す
る。供給ローラ１０８で現像ローラ１０７上からはぎ取
られずに残ったトナーは現像ブレード１１０によって更
に摺擦を受けることになる。即ち、２回目の摺擦を受け
たトナー（はぎ取られなかったトナー）は、１回目の摺
擦を受けたトナー（新たに現像ローラに担持したトナ
ー）より大きな帯電量を有することになり、１回目の摺
擦を受けたトナーより強固に現像ローラ１０７に付着す
ることになる。

【００２２】その結果、再びトナーが現像に寄与せず供
給ローラ１０８に戻ってきたときには、よりはぎ取られ
にくくなっているため、供給ローラ１０８のメカニカル
な力でははぎ取ることができず、同じトナーが現像ロー
ラ１０７上で何回も摺擦されることになる。

【００２３】現像ローラ１０７に残り何回も摺擦された
トナーは摩擦熱によって現像ローラ１０７上で溶融して
しまう「ローラ融着」を発生させる。「ローラ融着」が
発生すると、その部分と接触するトナーは摩擦帯電がで
きないため、現像ローラ１０７上にトナーが担持できな
くなったり、現像ブレード１１０によるトナー規制がで
きなくなり、現像器１０３からトナーが吹き出したりす
る等の不具合が発生する。

【００２４】上記「ローラ融着」を防ぐ手段として、現
像ローラ１０７と供給ローラ１０８との間に電位差を設
ける場合がある。

【００２５】現像ローラ１０７と供給ローラ１０８と
の間に正規の極性である負極性に帯電したトナーを供給
ローラ側にはぎ取る電位差を設けた場合には、現像に寄
与せず再び現像器１０３に戻ってきたトナーを供給ロー
ラ側にはぎ取ることは可能となる。しかしながら、現像
ローラ１０７と供給ローラ１０８との摺擦により摩擦帯
電して本来現像ローラ１０７に担持されるはずであった
トナーも剥ぎ取られてしまうことになる。従って、現像
ローラ１０７上のトナー量が減少してしまい、所望する
画像濃度が得られなくなってしまう。

【００２６】更に、現像器１０３中トナーのうち、正規
の極性とは逆極性に帯電しているトナー（以下、反転ト
ナーという）を現像ローラ１０７に担持してしまうこと
になるため、出力画像の非画像部にトナーが付着する、
所謂「反転かぶり」が発生してしまう。

【００２７】現像ローラ１０７と供給ローラ１０８と
の間に負極性に帯電したトナーを現像ローラ側に供給す
る電位差を設けた場合には、現像ローラ１０７へのトナ
ー供給量は満足するが、供給ローラ１０８により現像ロ
ーラ１０７からはぎ取ったトナーが再び電界により現像
ローラ１０７に担持されてしまう。又、メカニカルには
ぎ取る力は上述と同様のため、長期耐久を行うと上述と
同様に「ローラ融着」が発生してしまう。

【００２８】現像ローラ１０７と供給ローラ１０８と
の間に交番電界を設けた場合には、現像ローラ１０７と
供給ローラ１０８との間を負極性に帯電したトナーが行
き来することになる。しかし、交番電界によって現像ロ
ーラ１０７に既に担持され現像に寄与しなかったトナー
と現像器１０３中のトナーとを混合することは可能であ
るが、混合されたトナーのうちのいくらかは再び現像ロ
ーラ１０７に担持されることとなる。その結果、上述と
同様に「ローラ融着」が発生することになる。

【００２９】このように、従来の一成分現像方式の現像
装置においては、現像ローラ上に担持されたトナーが何
回も摺擦されることにより発生する「ローラ融着」の発
生を防ぐことができなかった。

【００３０】そこで、本発明は、現像剤担持体上で現像
剤が何度も摺擦され劣化することによるローラ融着等の
問題の発生を防止することができる現像装置及びこの現
像装置を備える画像形成装置の提供を目的とする。

【００３１】

【課題を解決するための手段】本出願によれば、上記目
的は、潜像を担持する潜像担持体に接触若しくは近接し
て配設され現像剤を担持する現像剤担持体と、該現像剤
担持体に接触若しくは近接して配設され上記現像剤担持
体上の現像剤の層厚を所定量に規制すると共に上記現像
剤担持体上の現像剤を正規の極性に摩擦帯電させる現像
剤量規制部材と、上記現像剤担持体に接触若しくは近接
して配設され現像剤を保持しながら上記現像剤担持体に
供給する現像剤供給部材とを備え、現像剤が上記現像剤
担持体から上記潜像担持体に付与されることにより上記
潜像を現像剤像として可視化する現像装置において、現
像剤担持体に接触若しくは近接して配設され現像後に現
像剤担持体上に残留した現像剤の極性を正規の極性とは
逆極性に反転させる極性反転部材と、該極性反転部材に
よって逆極性に帯電された現像剤を上記現像剤担持体か
ら現像剤供給部材に引き戻し転移させる方向の電界を上
記現像剤担持体と上記現像剤供給部材との間に形成する
電界形成手段とを備えるという第一の発明によって達成
される。

【００３２】又、本出願によれば、上記目的は、第一の
発明において、極性反転部材は、現像剤担持体に接触し
て配設されているという第二の発明によっても達成され
る。

【００３３】更に、本出願によれば、上記目的は、第一
の発明又は第二の発明において、極性反転部材は、１ｅ
³Ω以上１ｅ⁷Ω以下の抵抗値の樹脂又は弾性体で形成さ
れているという第三の発明によっても達成される。

【００３４】又、本出願によれば、上記目的は、第一の
発明乃至第三の発明のいずれかにおいて、極性反転部材
は、所定の電流値となるよう定電流制御された電圧が現
像剤担持体との間に印加されるようになっているという
第四の発明によっても達成される。

【００３５】更に、本出願によれば、上記目的は、第四
の発明において、現像後に現像剤担持体上に残留した現
像剤量に対応して極性反転部材と現像剤担持体との間に
印加される電圧の定電流制御のための制御変数値を制御
する制御手段を備えるという第五の発明によっても達成
される。

【００３６】又、本出願によれば、上記目的は、第一の
発明乃至第六の発明のいずれかにおいて、電界形成手段
は、現像剤供給部材と現像剤担持体との間に直流電圧、
若しくは直流電圧と交流電圧が重畳されたバイアス電圧
を印加することにより上記現像剤担持体と上記現像剤供
給部材との間に電界を形成するよう構成されているとい
う第六の発明によっても達成される。

【００３７】更に、本出願によれば、上記目的は、第一
の発明乃至第六の発明のいずれかにおいて、現像剤は、
形状係数ＳＦ₁が１００以上１６０以下であり、且つ、
形状係数ＳＦ₂が１００以上１４０以下であるという第
七の発明によっても達成される。

【００３８】又、本出願によれば、上記目的は、一連の
画像形成プロセスによって形成された画像を記録材に記
録する画像形成装置であって、第一の発明乃至第七の発
明のいずれかの現像装置を備えるという第八の発明によ
っても達成される。

【００３９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態に関し
て、添付図面に基づき説明する。

【００４０】（第一の実施形態）先ず、本発明の第一の
実施形態について説明する。

【００４１】図１は、本実施形態にかかる画像形成装置
の概略構成図である。

【００４２】かかる画像形成装置にあっては、一次帯電
器２が、図１に示すようにＸ方向に回転する潜像担持体
たる感光ドラム１を一様に帯電する。そして、感光ドラ
ム１は、レーザ等の発光素子３によって情報信号に応じ
た露光を受けて静電潜像が形成される。該静電潜像を担
持する感光ドラムは、現像装置たる現像器４によってト
ナーＴが付与されることにより上記静電潜像がトナー像
として可視化される。次に、該トナー像は、転写帯電器
５によって記録材たる転写紙Ｐに転写され、更に定着装
置７によって転写紙Ｐ上に定着され永久画像となる。一
方、転写されずに感光ドラム１上に残ったトナーはクリ
ーニング部材６により除去される。

【００４３】図１において、感光ドラム１は矢印Ｘ方向
に回転速度Ｖｘで回転する。本実施形態においては、Ｖ
ｘを４８ｍｍ／ｓｅｃとした。

【００４４】一次帯電器２は、感光ドラム１に接触して
帯電を行う接触帯電ローラであり、矢印Ｗ方向に感光ド
ラム１と等速に回転駆動される。一次帯電器２には、感
光ドラム１表面を一様に帯電するように、帯電バイアス
電源１２が接続されており、画像形成動作中は約−１１
００Ｖを一次帯電器２に印加して、感光ドラム１表面を
約−５００Ｖに一様に帯電する。

【００４５】次に、レーザ若しくはＬＥＤ等の発光素子
３によって感光ドラム１表面が露光走査されて、情報信
号に応じた露光が行なわれ感光ドラム１表面に静電潜像
が形成される。本実施形態においては、負帯電トナーを
感光ドラム１上の露光された部分にトナー像を形成する
所謂反転現像系について説明する。

【００４６】非磁性一成分トナーＴを収容する現像器４
は、感光ドラム１と接触し矢印Ｙ方向に回転速度Ｖｙで
回転する現像剤担持体たる現像ローラ８を有する。更
に、現像器４は、現像剤量規制部材たる現像ブレード１
０、矢印Ｕ方向に回転する現像剤供給部材たる供給ロー
ラ９、非磁性一成分トナーＴを撹拌する撹拌部材１１を
備えている。ここで、感光ドラム１と現像ローラ８の回
転速度の関係はＶｙ＞Ｖｘである。ここで、Ｖｙは８１
ｍｍ／ｓｅｃで回転している。

【００４７】供給ローラ９は現像ローラ８に対してウイ
ズ回転（回転方向矢印Ｕ）で、速度Ｖｚ回転させた。回
転速度としては、現像ローラと等速でＶｚは８１ｍｍ／
ｓｅｃである。供給ローラ９の材料としては、発泡ウレ
タンゴム、発泡ＥＰＤＭゴム等の公知の材料が用いられ
る。本実施形態では、発泡ウレタンゴムからなる供給ロ
ーラ９を用いた。発泡ゴムにした理由としては、ゴム表
面に空孔があることで、トナーの搬送力の増大があるこ
と、ゴム硬度が低く抑えられるためトナー劣化を招きに
くいことが挙げられる。供給ローラ９のローラ抵抗とし
ては、実抵抗で１ｅ⁴Ω以上で１ｅ⁸Ω以下のものが使用
可能である。１ｅ⁴Ω以下であるとリーク時に過電流が
流れ込むため好ましくない。又、１ｅ⁸Ω以上となる
と、トナーの転移に十分な電界が得られないので好まし
くない。

【００４８】又、供給ローラ９の現像ローラ８との当接
部より回転方向上流にはトナーの供給を助ける供給補助
部材１９が配設される。供給補助部材１９は、現像ロー
ラ８にトナーを供給するために供給ローラ９表面のトナ
ーを摩擦することで、供給ローラ９表面に在るトナーに
若干の電荷を付与する役目と、後述する反転極性（正極
性）に帯電した現像残トナーの帯電極性を正規の極性
（負極性）に戻す役目を果たす。供給補助部材１９とし
ては、ステンレス等の金属部材及びウレタンゴムやシリ
コーンゴム等の樹脂部材により供給ローラ９に若干量食
い込むように当接される。

【００４９】供給ローラ９には、電界形成手段たる供給
バイアス電源１５が接続されており、約−４６０Ｖの直
流電圧が印加され、負極性に帯電したトナーを供給ロー
ラ９から現像ローラ８へ付勢する。

【００５０】供給ローラ９により現像ローラ８上に塗布
されたトナーは、次に現像ブレード１０によりトナー量
の規制及び摩擦によるトリボ付与が行われる。現像ブレ
ード１０は、ステンレス製の薄板（約０．１ｍｍｔ）の
先端部から約２ｍｍの位置を現像ローラの回転方向と反
対方向に折り曲げものであり、該折り曲げ部が現像ロー
ラ８に若干食い込む状態で接触する状態で配設する。

【００５１】又、現像ローラ８には現像バイアス電源１
３が接続されており、一方、感光ドラム１は接地されて
いる。

【００５２】現像バイアス電源は負極性のＤＣ電源であ
り、本実施形態においては、画像形成時において−３５
０Ｖの電位を印加している。現像ブレード１０により電
荷を付与され現像ローラ８上に担持されたトナーは、上
記現像バイアスにより感光ドラム１上に供給されて静電
潜像を顕像化する。

【００５３】紙カセット（図示せず）及び搬送ローラ
（図示せず）により搬送された転写紙Ｐが転写部に到達
した時、感光ドラム１表面に形成された画像を転写帯電
器５により転写紙Ｐに転写する。本実施形態において
は、ローラタイプの転写帯電器であり、転写帯電器５に
は転写バイアス電源１４が接続されている。転写バイア
ス電源１４には、画像転写時において約＋２〜５ｋＶの
電圧が印加される。

【００５４】上記した帯電バイアス電源１２、現像バイ
アス電源１３、供給バイアス電源１５、転写バイアス電
源１４の印加タイミングは制御コントローラ１６により
制御される。

【００５５】画像が転写された転写紙Ｐは定着装置７に
て熱溶融定着される。

【００５６】現像に寄与せず現像ローラ８上に残ったト
ナー（以下、現像残トナーという）は、感光ドラム１と
の当接部から供給ローラ９との当接郡までの間に配設さ
れている極性反転部材たるコロナ放電器１７の放電を受
ける。コロナ放電器１７では、コロナ放電電源１８によ
りトナーの帯電極性とは逆極性である正極性の電荷を付
与する。コロナ放電器１７は定電流制御を行い、現像ロ
ーラ側への放電電流を約６μＡに制御した。

【００５７】放電電流を定電流制御としたのは、現像ロ
ーラ８上に一定量の電荷を常に供給するためである。現
像ローラの周速度を速める場合には、放電電流を増加さ
せることが好ましい。

【００５８】コロナ放電器１７により極性が反転したト
ナーは、供給ローラ９との当接部に到達する。図２に示
すように、現像ローラ８上に担持された現像残トナー
は、現像ローラ８と供給ローラ９との接触部及びその近
傍において供給ローラ側へ付勢される電界により供給ロ
ーラ９に引き戻され転移される。一方、供給ローラ９に
担持されている正規トナーは現像ローラ側へ付勢される
電界が形成されることになる。その結果、供給ローラ９
上に在った正規トナーは現像ローラ８側に担持され、現
像ローラ８上に在った現像残トナーである反転トナーは
供給ローラ９に引き戻され回収されることになり、現像
ローラ８と供給ローラ９との接触部の近傍で正規トナー
と反転トナーの入れ替わりが起こることになる。

【００５９】即ち、正規トナーの供給と現像残トナーの
回収が一括して行われることになる。このようにして、
供給ローラ９と現像ローラ８との間の電界によりメカニ
カルな力に頼ることなく現像残トナーの回収ができるこ
とになる。更に、現像ローラ８上に担持されるトナーは
電界により負極性のトナーだけになるので、現像時に感
光ドラム１の非画像部にトナーが付着する「反転かぶ
り」を防止することも可能となる。

【００６０】次に、本発明に用いられる各構成部材につ
いて説明する。

【００６１】現像ローラ８は、ステンレス芯金上にシリ
コーンゴム、ウレタンゴム、ヒドリンゴム等の公知の材
料により形成されたゴム弾性の単層、及び更にゴム表面
にポリアミド樹脂、シリコーン樹脂、ウレタン樹脂、フ
ッ素樹脂等をコーティングした複数層構成の現像ローラ
等が使用できる。現像ローラ８の表面粗さとしては、使
用するトナーの粒径にもよるが、十点平均粗さＲｚで３
μｍ以上１５μｍ以下が好ましい。使用するトナー粒径
が平均体積粒径で６μｍであれば好適には十点平均粗さ
Ｒｚで５μｍ以上１２μｍ以下が使用可能である。トナ
ー粒径がより小さい場合は十点平均粗さＲｚをやや小さ
くすると好ましい。十点平均粗さＲｚが３μｍ以下であ
ると十分なトナー搬送力が得られず濃度不足となり、１
５μｍ以上となるとトナーに十分な帯電が与えられなく
なるからである。十点平均粗さＲｚは、ＪＩＳ Ｂ０６
０１に示されている定義を用い、測定には小坂研究所製
の表面粗さ試験器「ＳＥ−３０Ｈ」を使用した。

【００６２】現像ローラ８のローラ抵抗としては、実抵
抗で１ｅ⁴Ω以上で１ｅ¹¹Ω以下のものが使用可能であ
る。１ｅ⁴Ω以下であるとリーク時に過電流が流れ込む
ため好ましくない。又、１ｅ¹¹Ω以上となると、コロナ
放電による放電電荷が現像ローラ８上に蓄積され、トナ
ーの搬送を妨げるためこのましくない。

【００６３】トナー規制部材としての現像ブレード１０
は、ステンレス製の薄板（約０．１ｍｍｔ）の先端部か
ら約２ｍｍの位置を現像ローラと反対方向に折り曲げた
ものであり、該折り曲げ部が現像ローラ８に若干食い込
む状態で接触する。

【００６４】本発明にかかるトナーは、画像解析装置で
測定した形状係数ＳＦ₁の値が１００〜１６０であり、
形状係数ＳＦ₂の値が１００〜１４０であることが好ま
しく、形状係数ＳＦ₁の値が１００〜１４０であり、形
状係数ＳＦ₂の値が１００〜１２０であれば更に好まし
い。又、上記の条件を満たし、かつ、（ＳＦ₂）／（Ｓ
Ｆ₁）の値を１．０以下とすることにより、トナーの諸
特性のみならず、画像解析装置とのマッチングがきわめ
て良好なものとなる。

【００６５】本発明に用いられる形状係数を示すＳ
Ｆ₁、ＳＦ₂とは、日立製作所製ＦＥ−ＳＥＭ（Ｓ−８０
０）を用い倍率５００倍に拡大したトナー像を１００個
無作為にサンプリングし、その画像情報はインターフェ
ースを介してニコレ社製画像解析装置（Ｌｕｚｅｘ３）
に導入し解析を行い下式より算出し得られた値を本発明
においては形状係数ＳＦ₁，ＳＦ₂と定義した。

【００６６】ＳＦ₁＝（（ＭＸＬＮＧ）²／ＡＲＥＡ）×
（π／４）×１００ ＳＦ₂＝（（ＰＥＲＩ）²／ＡＲＥＡ）×（１／４π）×
１００ ＡＲＥＡ：トナー投影面積、ＭＸＬＮＧ：絶対最大長、
ＰＥＲＩ：周長 トナーの形状係数ＳＦ₁はトナ一粒子の丸さの度合を示
し、球形から徐々に不定形となる。

【００６７】ＳＦ₂はトナー粒子の凹凸度合を示し、ト
ナー表面の凹凸が顕著となる。

【００６８】上述の形状係数ＳＦ₁が１６０を越える場
合には、トナーの形状が不定形となる。従って、トナー
の帯電量分布がブロードになり、供給ローラ９でのトナ
ーの入れ替え時に局所的に入れ替えが困難となる。

【００６９】更に、供給ローラ９でのトナーの入れ替え
を高めるためには、トナー粒子の形状係数ＳＦ₂は、１
００〜１４０であり、（ＳＦ₂）／（ＳＦ₁）の値が１．
０以下であるのがよい。トナー粒子の形状係数ＳＦ₂が
１４０より大きく、（ＳＦ₂）／（ＳＦ₁）の値が１．０
を超える場合、トナー粒子の表面がなめらかではなく、
多数の凹凸をトナー粒子が有しており、トナーの流動性
が低下する傾向にある。即ち、現像残トナーを全て供給
ローラ９に転移させることが困難となる。

【００７０】よって、上述したように、本実施形態によ
れば、現像に寄与せず現像器に回収されるトナーを通常
の帯電極性とは逆の極性に帯電し、現像ローラと供給ロ
ーラとの当接郡において現像ローラヘのトナー供給と現
像に寄与せず戻ってきたトナーの回収を電界により一括
して行うことで、メカニカルな力によるトナー劣化を起
こすことなくローラ融着等の不具合を防止できる。

【００７１】（第二の実施形態）次に、本発明の第二の
実施形態について図３に基づき説明する。尚、上述の第
一の実施形態と同様の構成に関しては、同一符号を付
し、説明を省略する。

【００７２】上述の第一の実施形態では、極性反転部材
としてコロナ放電器を用いていた。しかし、コロナ放電
器によると多量の放電生成物の発生により現像ローラ８
の樹脂の強度を弱くしてしまうことがわかった。又、コ
ロナ放電では多量のオゾンが発生するため、オゾンフィ
ルタ等のフィルタ装置が必要となり、コストアップにつ
ながる。

【００７３】そこで、本実施形態では、極性反転部材で
ある帯電ブレードを用いて現像残トナーに反転電荷を与
え、供給ローラと現像ローラとの当接部において、一括
して回収と供給を行うものである。

【００７４】図３は、本実施形態にかかる画像形成装置
の概略構成図である。

【００７５】本実施形態においては、現像ローラ２２は
上述の第一の実施形態と同様に芯金上に弾性ゴムを用い
た弾性現像ローラを用いている。しかし、本実施形態で
は接触帯電を行うことから、適切な放電電圧が得られる
ように現像ローラ２２の抵抗を調整している。現像ロー
ラのローラ抵抗としては、実抵抗で１ｅ⁸Ω以上１ｅ^{1 1}
Ω以下であることが望ましい。更に好ましくは現像ロー
ラを下層の弾性層と表層の抵抗層との２層構成とし、弾
性層を１ｅ⁵Ω以上１ｅ⁷Ω以下というように低くするこ
とが望ましい。抵抗層により放電電圧を得られるように
することで、弾性層による電圧低下を防止できるからで
ある。

【００７６】極性反転部材たる帯電ブレード２０は、現
像ローラ２２の回転方向において、現像領域から下流で
供給ローラ９との当接部の上流にカウンター配置され
る。これは、放電を起こした後に再び他の部材と当接し
て再び負極性に帯電するのを防止するためである。帯電
ブレード２０には放電電源２１が接続されており、上述
の第一の実施形態と同様に正極性の電圧が印加される。
本実施形態においては定電流制御とした。

【００７７】又、本実施形態における定電流制御におい
ては、制御手段たる制御コントローラ１６により定電流
制御値を可変とした。

【００７８】その可変としては、現像残トナー量に応じ
て、約＋６μＡ乃至１０μＡとし現像残トナーが少ない
ほど電流量を多くした。その理由としては、トナーが現
像されるほど現像残トナーが少なくなるが、その結果現
像ローラ２２は帯電ブレード２０と直接接触する部分が
発生することによる放電のかたよりを防止するためであ
る。現像残トナー量の検知としては、画像形成される画
像の画素密度により把握できる。

【００７９】帯電ブレード２０の抵抗としては、５００
Ｖ印加時で約１ｅ³Ω乃至１ｅ⁷Ωであることが望まし
い。

【００８０】１ｅ³Ω以下であると、放電電圧印加時に
過電流がながれてしまうか若しくは必要な放電電圧が得
られなくなるためである。又、１ｅ⁷Ω以上となると放
電のバラツキが発生するためである。抵抗の測定として
は、現像ローラ２２のかわりに同径の金属円筒に当接さ
せて金属円筒と帯電ブレード間に電圧を印加したときの
電圧値と電流値から抵抗を求めた。本実施形態において
は、約６ｅ⁴Ωの抵抗の帯電ブレードを用いた。

【００８１】更に、帯電ブレードの表層にフッ素樹脂等
の摩擦によりトナーに正極性の電荷を付与する材料を被
覆することも可能である。

【００８２】ここで、本実施形態の現像装置の動作につ
いて説明する。

【００８３】上述の第一の実施形態と同様にして供給ロ
ーラ９から現像ローラ２２へトナーが担持され、感光ド
ラム１との当接部においてトナーは現像ローラ２２から
感光ドラム１へ現像される。現像残トナーは該当接部を
通過し、帯電ブレード２０への当接部に到達する。そし
て、帯電ブレード２０を通過直後の微少空間において正
極性の放電をうけ、負極性のトナーは正極性に反転化さ
れる。

【００８４】反転化されたトナーは、供給ローラ９との
当接部近傍にて第一の実施形態と同様に現像残トナーは
供給ローラ側へ、そして供給ローラ９に担持された負極
性トナーは現像ローラ側へ付勢する電界が形成されてい
る。この電界の形成により、転写残トナーの回収と新し
いトナーの供給を同時に行うことができる。そして、帯
電ブレードを用いることで、オゾンフィルタが必要な
く、コストダウンとなる。

【００８５】よって、上述したように、本実施形態によ
れば、現像に寄与せず現像器に回収されるトナーを帯電
ブレードにより通常の帯電極性とは逆の極性に帯電し、
現像ローラと供給ローラとの当接部において現像ローラ
へのトナー供給と現像に寄与せず戻ってきたトナーの回
収を電界により一括して行うことで、放電生成物による
悪影響及びメカニカルな力によるトナー劣化を起こすこ
となくローラ融着等の不具合を防止できる。

【００８６】（第三の実施形態）次に、本発明の第三の
実施形態について図４に基づき説明する。尚、上述の第
一の実施形態又は第二の実施形態と同様の構成に関して
は、同一符号を付し、説明を省略する。

【００８７】本実施形態では、非接触現像を行う場合に
おいて、現像バイアスとして交流と直流が重畳されたバ
イアスを用いる場合について説明する。

【００８８】図４は、本実施形態にかかる画像形成装置
の概略構成図である。

【００８９】本実施形態においては、現像剤担持体たる
現像ローラ２３はステンレスパイプ表面に約９ｅ⁹Ωの
抵抗層をコートした剛体ローラを用いている。この現像
ローラ２３には当接部が弾性ゴムで形成された現像剤量
規制部材たる現像ブレード２６が当接され、トナーの帯
電付与及びトナー担持量の規制を行う。現像ローラ２３
には、現像バイアス電源２４が接続され、交流と直流が
重畳された電圧が現像ローラ２３に印加される。交流値
としてはＶｐｐ（ｐｅａｋ ｔｏ Ｐｅａｋ）で１６０
０Ｖ、周波数１８００Ｈｚ、直流値としては−３５０Ｖ
を印加した。

【００９０】帯電ブレード２０には、現像ローラ２３と
常に同じ電位差とするべく、交流と直流が重畳された電
圧が印加される。交流値としてはＶｐｐで１６００Ｖ、
周波数１８００Ｈｚ、現像バイアスとの位相差はなく、
直流値としては＋１２００Ｖを印加した。従って、常に
現像バイアスとは約１５５０Ｖの電位差を有することに
なっている。

【００９１】ここで、本実施形態の現像装置の動作につ
いて説明する。

【００９２】上述の第一の実施形態と同様にして供給ロ
ーラ９から現像ローラ２３ヘトナーが担持され、感光ド
ラム１との対向部においてトナーは現像ローラ２３から
感光ドラム１へ現像される。現像残トナーは該当接部を
通過し、帯電ブレード２０への当接部に到達する。そし
て、帯電ブレード２０を通過直後の微少空間において正
極性の放電を受け、負極性のトナーは正極性に反転化さ
れる。

【００９３】反転化されたトナーは現像ローラ２３の向
転に伴って現像ローラ２３と供給ローラ９との当接郡に
近づく。ここで、供給ローラ９と現像ローラ２３の間に
は交番電界が発生している。従って、現像残トナーと供
給ローラ９に担持された負極性トナーは、現像ローラ２
３と供給ローラ９との間で行き来しつつ、ＤＣ成分によ
り現像残トナーは供給ローラ側へ、負極性トナーは現像
ローラ側へ付勢される。このようにして、交流を重畳し
ても、現像残トナーが新たに担持するトナーと極性が異
なるため、従来例とは異なり一括して現像残トナーの回
収と負極性トナーの供給が可能となる。又、交流電圧を
重畳することで、印加する電圧が高くなるため、局所的
に大きな電荷量を有するトナーでも現像ローラから回収
することができるようになる。

【００９４】よって、上述したように、本実施形態によ
れば、現像に寄与せず現像器に回収されるトナーを通常
の帯電極性とは逆の極性に帯電し、現像ローラと供給ロ
ーラとの当接部において現像ローラヘのトナー供給と現
像に寄与せず戻ってきたトナーの回収を電界により一括
して行うことで、メカニカルな力によるトナー劣化を起
こすことなくローラ融着等の不具合を防止できる。

【００９５】

【発明の効果】以上説明したように、本出願にかかる第
一の発明によれば、極性反転部材が、現像後に現像剤担
持体上に残留した現像剤の極性を正規の極性とは逆極性
に反転させ、電界形成手段が、上記極性反転部材によっ
て逆極性に帯電された現像剤を上記現像剤担持体から現
像剤供給部材に引き戻し転移させる方向の電界を上記現
像剤担持体と上記現像剤供給部材との間に形成するよう
になっているので、現像剤担持体上で現像剤が何度も摺
擦され劣化することによるローラ融着等の問題の発生を
防止することができる。

【００９６】又、本出願にかかる第二の発明によれば、
極性反転部材が、現像剤担持体に接触しながら現像後に
現像剤担持体上に残留した現像剤の極性を正規の極性と
は逆極性に反転させ、電界形成手段が、上記極性反転部
材によって逆極性に帯電された現像剤を上記現像剤担持
体から現像剤供給部材に引き戻し転移させる方向の電界
を上記現像剤担持体と上記現像剤供給部材との間に形成
するようになっているので、オゾン等の放電生成物の発
生を防止して現像剤担持体等の長寿命化や低コスト化を
図りつつ、現像剤担持体上で現像剤が何度も摺擦され劣
化することによるローラ融着等の問題の発生を防止する
ことができる。

【００９７】更に、本出願にかかる第三の発明によれ
ば、抵抗値の適正化が図られた極性反転部材が、現像後
に現像剤担持体上に残留した現像剤の極性を正規の極性
とは逆極性に反転させ、電界形成手段が、上記極性反転
部材によって逆極性に帯電された現像剤を上記現像剤担
持体から現像剤供給部材に引き戻し転移させる方向の電
界を上記現像剤担持体と上記現像剤供給部材との間に形
成するようになっているので、安定して、現像剤担持体
上で現像剤が何度も摺擦され劣化することによるローラ
融着等の問題の発生を防止することができる。

【００９８】又、本出願にかかる第四の発明によれば、
極性反転部材が、定電流制御された電圧を該極性反転部
材と現像剤担持体との間に印加することにより現像後に
現像剤担持体上に残留した現像剤の極性を正規の極性と
は逆極性に反転させ、電界形成手段が、上記極性反転部
材によって逆極性に帯電された現像剤を上記現像剤担持
体から現像剤供給部材に引き戻し転移させる方向の電界
を上記現像剤担持体と上記現像剤供給部材との間に形成
するようになっているので、安定して、現像剤担持体上
で現像剤が何度も摺擦され劣化することによるローラ融
着等の問題の発生を防止することができる。

【００９９】更に、本出願にかかる第五の発明によれ
ば、極性反転部材が、現像後に現像剤担持体上に残留し
た現像剤量に対応して定電流制御された電圧を該極性反
転部材と現像剤担持体との間に印加することにより現像
後に現像剤担持体上に残留した現像剤の極性を正規の極
性とは逆極性に反転させ、電界形成手段が、上記極性反
転部材によって逆極性に帯電された現像剤を上記現像剤
担持体から現像剤供給部材に引き戻し転移させる方向の
電界を上記現像剤担持体と上記現像剤供給部材との間に
形成するようになっているので、安定して、現像剤担持
体上で現像剤が何度も摺擦され劣化することによるロー
ラ融着等の問題の発生を防止することができる。

【０１００】又、本出願にかかる第六の発明によれば、
極性反転部材が、現像後に現像剤担持体上に残留した現
像剤の極性を正規の極性とは逆極性に反転させ、電界形
成手段が、現像剤供給部材と現像剤担持体との間に直流
電圧、若しくは直流電圧と交流電圧が重畳されたバイア
ス電圧を印加することにより、上記極性反転部材によっ
て逆極性に帯電された現像剤を上記現像剤担持体から現
像剤供給部材に引き戻し転移させる方向の電界を上記現
像剤担持体と上記現像剤供給部材との間に形成するよう
になっているので、現像剤担持体上で現像剤が何度も摺
擦され劣化することによるローラ融着等の問題の発生を
防止することができる。

【０１０１】更に、本出願にかかる第七の発明によれ
ば、極性反転部材が、現像後に現像剤担持体上に残留し
た現像剤の極性を正規の極性とは逆極性に反転させ、電
界形成手段が、上記極性反転部材によって逆極性に帯電
された現像剤を上記現像剤担持体から現像剤供給部材に
引き戻し転移させる方向の電界を上記現像剤担持体と上
記現像剤供給部材との間に形成するようになっているの
で、現像剤担持体上で現像剤が何度も摺擦され劣化する
ことによるローラ融着等の問題の発生を防止することが
できる。

【０１０２】又、本出願にかかる第八の発明によれば、
極性反転部材が、現像後に現像剤担持体上に残留した現
像剤の極性を正規の極性とは逆極性に反転させ、電界形
成手段が、上記極性反転部材によって逆極性に帯電され
た現像剤を上記現像剤担持体から現像剤供給部材に引き
戻し転移させる方向の電界を上記現像剤担持体と上記現
像剤供給部材との間に形成するようになっているので、
現像剤担持体上で現像剤が何度も摺擦され劣化すること
によるローラ融着等の問題の発生を防止することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一の実施形態にかかる画像形成装置
の概略構成を示す模式図である。

【図２】本発明の第一の実施形態における現像剤担持体
と現像剤供給部材との間での現像剤の挙動を説明するた
めの図である。

【図３】本発明の第二の実施形態にかかる画像形成装置
の概略構成を示す模式図である。

【図４】本発明の第三の実施形態にかかる画像形成装置
の概略構成を示す模式図である。

【図５】従来の画像形成装置の概略構成を示す模式図で
ある。

【符号の説明】

１ 感光ドラム（潜像担持体） ４ 現像器（現像装置） ８ 現像ローラ（現像剤担持体） ９ 供給ローラ（現像剤供給部材） １０ 現像ブレード（現像剤量規制部材） １５ 供給バイアス電源（電界形成手段） １６ 制御コントローラ（制御手段） １７ コロナ放電器（極性反転部材） ２０ 帯電ブレード（極性反転部材） ２２ 現像ローラ（現像剤担持体） ２３ 現像ローラ（現像剤担持体） ２６ 現像ブレード（現像剤量規制部材）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H005 AA15 FA07 2H073 BA02 BA04 BA11 BA13 CA02 2H077 AB04 AB14 AB15 AC04 AC16 AD06 AD13 AD23 AD31 AD35 AD36 AE03 AE08 AE09 CA02 CA09 EA14 EA15 EA16 GA03

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 潜像を担持する潜像担持体に接触若しく
   は近接して配設され現像剤を担持する現像剤担持体と、
   該現像剤担持体に接触若しくは近接して配設され上記現
   像剤担持体上の現像剤の層厚を所定量に規制すると共に
   上記現像剤担持体上の現像剤を正規の極性に摩擦帯電さ
   せる現像剤量規制部材と、上記現像剤担持体に接触若し
   くは近接して配設され現像剤を保持しながら上記現像剤
   担持体に供給する現像剤供給部材とを備え、現像剤が上
   記現像剤担持体から上記潜像担持体に付与されることに
   より上記潜像を現像剤像として可視化する現像装置にお
   いて、現像剤担持体に接触若しくは近接して配設され現
   像後に現像剤担持体上に残留した現像剤の極性を正規の
   極性とは逆極性に反転させる極性反転部材と、該極性反
   転部材によって逆極性に帯電された現像剤を上記現像剤
   担持体から現像剤供給部材に引き戻し転移させる方向の
   電界を上記現像剤担持体と上記現像剤供給部材との間に
   形成する電界形成手段とを備えることを特徴とする現像
   装置。
2. 【請求項２】 極性反転部材は、現像剤担持体に接触し
   て配設されていることとする請求項１に記載の現像装
   置。
3. 【請求項３】 極性反転部材は、１ｅ³Ω以上１ｅ⁷Ω以
   下の抵抗値の樹脂又は弾性体で形成されていることとす
   る請求項１又は請求項２に記載の現像装置。
4. 【請求項４】 極性反転部材は、所定の電流値となるよ
   う定電流制御された電圧が現像剤担持体との間に印加さ
   れるようになっていることとする請求項１乃至請求項３
   のいずれか一項に記載の現像装置。
5. 【請求項５】 現像後に現像剤担持体上に残留した現像
   剤量に対応して極性反転部材と現像剤担持体との間に印
   加される電圧の定電流制御のための制御変数値を制御す
   る制御手段を備えることとする請求項４に記載の現像装
   置。
6. 【請求項６】 電界形成手段は、現像剤供給部材と現像
   剤担持体との間に直流電圧、若しくは直流電圧と交流電
   圧が重畳されたバイアス電圧を印加することにより上記
   現像剤担持体と上記現像剤供給部材との間に電界を形成
   するよう構成されていることとする請求項１乃至請求項
   ５のいずれか一項に記載の現像装置。
7. 【請求項７】 現像剤は、形状係数ＳＦ₁が１００以上
   １６０以下であり、且つ、形状係数ＳＦ₂が１００以上
   １４０以下であることとする請求項１乃至請求項６のい
   ずれか一項に記載の現像装置。
8. 【請求項８】 一連の画像形成プロセスによって形成さ
   れた画像を記録材に記録する画像形成装置であって、請
   求項１乃至請求項７のいずれか一項に記載の現像装置を
   備えることを特徴とする画像形成装置。