JP5446165B2 - 現像装置、プロセスカートリッジおよび画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、現像装置、現像装置を含むプロセスカートリッジ及び潜像担持体を備えた電子写真式複写装置、ファクシミリ、プリンタ、プロッタ、複合機、印刷装置等の画像形成装置に関する。

近年、複写機、プリンタ等のＯＡ機器はカラー化、高画質化が進んでおり、それに伴い感光体上の静電潜像をトナーにより可視化する現像プロセスにおいては、現像ローラとして弾性体を用い、感光体に均一に圧接して現像を行う接触現像方式が提案されている。この接触現像において現像ローラは感光体への均一な圧接幅を確保するために、弾性材料により構成されると共に電圧を印加してトナー像を感光体上に形成するために、均一な導電性や耐リーク性が求められる。

そこで、例えは良導電性の芯金上に電子導電剤やイオン導電剤分散し、所望の抵抗値に調整した弾性層を形成し、その外周に耐フィルミング性やトナー帯電性、トナー搬送性を得るために、ナイロン、ウレタン、アクリルなどの樹脂またはゴムに、適宜表面粗さを確保するための粗し粒子や、導電性を確保するための導電剤を添加した表面層を設ける場合が多い。

弾性層、表面層共に環境変動による依存性が少なく、均一な導電性を得るために、前述の電子導電剤とイオン導電剤を併用するなどの手法が用いられる。弾性層にイオン導電剤を添加する例として、（１）耐リーク性を改善し（例えば、特許文献１参照）、（２）圧接内面を流れる電流を安定化し（例えば、特許文献２参照）、（３）画像の階調性を向上させている（例えば、特許文献３参照）。

しかしながら、一成分トナーを用いた接触現像方式では、現像ローラの環境変動による特性値の変化によりトナーの付着量が大きく変動し、画像不良が生じる。原因としては抵抗変化の影響が大きい。上記公知手段を用いても、非磁性一成分トナーを薄層でコートする接触現像方式においては、トナー付着量の変動を抑制することは難しい。

検討の結果、トナー搬送量変化は、現像ローラの抵抗値の変化に影響していることが明らかになった。つまり従来技術に示されるような導電性の均一化を実現したとしても、抵抗の環境変化を抑えることが出来ない場合には、高品質な画像は得られない。更には、弾性層と中間層と表面層の抵抗値の構成により、トナー付着量の変動を緩和し、画質が改善されることも明らかになった。つまり、現像ローラの基層の抵抗値が抵抗ムラに、中間層の抵抗値が耐リーク性、画像階調性等を満足する範囲において、表面層の抵抗値を中間層の抵抗値よりも低くすることによって、トナー付着量の変動を抑制する効果があるのである。

一方、感光体に圧接し現像剤を可視化する現像ローラにおいて、長期圧接による圧接跡である画像横スジの発生を抑える手段として、表面層の体積抵抗率が弾性層よりも低く、弾性層における圧接部の抵抗値の変化が、−３０〜＋３０％とする例がある（例えば、特許文献４参照）。

しかし、上記の従来技術では、本発明のように、ａ．基層の抵抗を低くし、基層の抵抗ムラを小さくする。ｂ．中間層の抵抗を高くし、バイアスリークを抑制する。ｃ．表面層の抵抗を低くし、現像剤の鏡像力を抑制する等、基層、中間層、表面層等３者の関係について規定していない。また、圧接跡である画像横スジの発生を抑制するのが課題であり、均一で環境変動の少ない高品質な画像を得る本願とは相違する。

特開平９−１０１６５２号公報 特開平１０−２８２８１３号公報 特開平１１−９５５４４号公報 特開２００５−１６４７８４号公報

本発明は上述の事情の下になされたもので、電子写真装置において、弾性現像ローラを用いた非磁性一成分現像方式において、現像剤担持体のトナー付着量変動を小さくし、画像不良を抑制する現像装置、該現像装置を備えたプロセスカートリッジや画像形成装置を提供することを課題とする。

前記課題を達成するため請求項１に係る発明は、潜像担持体に近接または接触して回転可能に設けられた現像剤担持体と、該現像剤担持体上に粉体である現像剤を供給するために回転可能に設けられた現像剤供給部材と、該現像剤担持体に接触して該現像剤担持体上の現像剤を薄層化する現像剤層規制部材とを有し、該現像剤担持体に所定の電圧を印加して該潜像担持体上の静電潜像を現像する現像装置であって、
該現像剤担持体は、芯金の外周部に導電性を有する弾性体からなる基層と現像剤に荷電を付与する導電性を有する表面層と、該基層と該表面層を接着しかつ該基層の抵抗ムラを均一化するための導電性を有する中間層とを有し、
前記芯金から前記基層を含む前記中間層表面までの電気抵抗値が前記芯金から前記基層までの電気抵抗値より大きく、前記芯金から前記基層および前記中間層を含む前記表面層までの電気抵抗値が前記芯金から前記基層を含む前記中間層表面までの電気抵抗値より小さく規制されている構成において、
該現像剤担持体全体として体積抵抗値より表面抵抗値が大きいこととした。
請求項２に係る発明は、請求項１に記載した現像装置において、前記現像剤担持体を軸長手方向から見た状態で、前記現像剤担持体の円周表面に沿って複数の部材が互いの間隔を空けて配置されることにより、隣り合うこれら部材間の間隔が複数存在する場合に、これら複数の間隔のうち、該間隔の大きさが最小となる円周区間での該現像剤担持体の表面電気抵抗値を前記表面抵抗値とした。
請求項３に係る発明は、請求項２に記載した現像装置において、前記複数の部材が、前記潜像担持体、前記現像剤供給部材および前記現像剤層規制部材であることとした。
請求項４に係る発明は、請求項３に記載の現像装置において、前記複数の部材として、前記現像剤担持体上の現像剤を除電させる現像剤除電部材が含まれることとした。
請求項５に係る発明は、帯電装置、現像装置、クリ−ニング装置より選ばれる少なくとも一つの手段と潜像担持体を一体に支持し、画像形成装置本体に着脱自在であるプロセスカ−トリッジにおいて、当該プロセスカートリッジが前記現像装置を含むものであるとき、当該プロセスカートリッジに含まれる現像装置は、請求項１乃至４の何れかに記載の現像装置であることを特徴とするプロセスカ−トリッジとした。
請求項６に係る発明は、少なくとも潜像担持体と、請求項１乃至４の何れかに記載の現像装置、又は請求項５に記載のプロセスカートリッジを有することを特徴とする画像形成装置とした。
なお、以下の手段とすることもできる。
第１の手段は、潜像担持体に近接または接触して回転可能に設けられた現像剤担持体と、該現像剤担持体上に粉体である現像剤を供給するために回転可能に設けられた現像剤供給部材と、該現像剤担持体に接触して該現像剤担持体上の現像剤を薄層化する現像剤層規制部材とを有し、該現像剤担持体に所定の電圧を印加して該潜像担持体上の静電潜像を現像する現像装置において、
該現像剤担持体は、芯金の外周部に導電性を有する弾性体からなる基層と現像剤に荷電を付与する導電性を有する表面層と、該基層と該表面層を接着しかつ該基層の抵抗ムラを均一化するための導電性を有する中間層とにより構成し、前記芯金から前記基層を含む該中間層表面までの電気抵抗値が前記芯金から前記基層までの電気抵抗値より大きく、前記芯金から前記基層および前記中間層を含む前記表面層までの電気抵抗値が前記芯金から前記基層を含む前記中間層表面までの電気抵抗値より小さく規制されていることとした。
第２の手段は、潜像担持体に近接または接触して回転可能に設けられた現像剤担持体と、該現像剤担持体上に粉体である現像剤を供給するために回転可能に設けられた現像剤供給部材と、該現像剤担持体に接触して該現像剤担持体上の現像剤を薄層化する現像剤層規制部材とを有し、該現像剤担持体に所定の電圧を印加して該潜像担持体上の静電潜像を現像する現像装置において、該現像剤担持体は、芯金の外周部に導電性を有する弾性体からなる基層と現像剤に荷電を付与する導電性を有する表面層と、該基層と該表面層を接着しかつ該基層の抵抗ムラを均一化するための導電性を有する中間層とにより構成し、前記芯金から前記基層を含む該中間層表面までの電気抵抗値は前記芯金から前記基層までの電気抵抗値より大きく、前記芯金から前記基層および前記中間層を含む前記表面層までの電気抵抗値が前記芯金から前記基層を含む前記中間層表面までの電気抵抗値より小さく規制されており、該現像剤担持体全体として体積抵抗値より表面抵抗値が大きいこととした。
第３の手段は、請求項１又は請求項２に記載した現像装置において、
該現像剤供給部材は導電性部材からなり、該現像剤供給部材に電圧を印加する電圧印加手段を有し、該現像装置は温湿度を検知する温湿度検知手段を有し、該温湿度検知手段によって検知された温湿度の値によって前記現像剤担持体と該現像剤供給部材の電位差を正又は負に切り替えることができることとした。
第４の手段は、潜像担持体に近接または接触して回転可能に設けられた現像剤担持体と、該現像剤担持体上に粉体である現像剤を供給するために回転可能に設けられた現像剤供給部材と、該現像剤担持体に接触して該現像剤担持体上の現像剤を薄層化する現像剤層規制部材と、該現像剤担持体の現像剤を除電する現像剤除電部材とを有し、該現像剤担持体に所定の電圧を印加して該潜像担持体上の静電潜像を現像する現像装置において、
該現像剤担持体は、芯金の外周部に導電性を有する弾性体からなる基層と現像剤に荷電を付与する導電性を有する表面層と、該基層と該表面層を接着しかつ該基層の抵抗ムラを均一化するための導電性を有する中間層とにより構成し、前記芯金から前記基層を含む該中間層表面までの電気抵抗値は前記芯金から前記基層までの電気抵抗値より大きく、前記芯金から前記基層および前記中間層を含む前記表面層までの電気抵抗値が前記芯金から前記基層を含む前記中間層表面までの電気抵抗値より小さく規制されていることとした。
第５の手段は、潜像担持体に近接または接触して回転可能に設けられた現像剤担持体と、該現像剤担持体上に粉体である現像剤を供給するために回転可能に設けられた現像剤供給部材と、該現像剤担持体に接触して該現像剤担持体上の現像剤を薄層化する現像剤層規制部材と、該現像剤担持体の現像剤を除電する現像剤除電部材とを有し、該現像剤担持体に所定の電圧を印加して該潜像担持体上の静電潜像を現像する現像装置において、
該現像剤担持体は、芯金の外周部に導電性を有する弾性体からなる基層と現像剤に荷電を付与する導電性を有する表面層と、該基層と該表面層を接着しかつ該基層の抵抗ムラを均一化するための導電性を有する中間層とにより構成し、前記芯金から前記基層を含む該中間層表面までの電気抵抗値は前記芯金から前記基層までの電気抵抗値より大きく、前記芯金から前記基層および前記中間層を含む前記表面層までの電気抵抗値が前記芯金から前記基層を含む前記中間層表面までの電気抵抗値より小さく規制されており、該現像剤担持体全体として体積抵抗値より表面抵抗値が大きいこととした。
第６の手段は、第４又は第５の手段に記載した現像装置において、
該現像剤を除電する現像剤除電部材は導電性部材からなり、該現像剤除電部材に電圧を印加する手段を有し、該現像装置は温湿度を検知する温湿度検知手段を有し、該温湿度検知手段によって検知された温湿度の値によって前記現像剤担持体と該現像剤除電部材の電位差を正又は負に切り替えることとした。
第７の手段は、第４乃至第６の手段の何れかに記載した現像装置において、
該現像剤供給部材と該現像剤除電部材のそれぞれに電圧を印加する手段を有し、該現像装置は温湿度を検知する手段を有し、該検知手段によって検知された温湿度の値によって該現像剤供給部材と該現像剤除電部材の電位差を正又は負切り替えることとした。
第８の手段は、帯電装置、現像装置、クリ−ニング装置より選ばれる少なくとも一つの手段と潜像担持体を一体に支持し、画像形成装置本体に着脱自在であるプロセスカ−トリッジにおいて、当該プロセスカートリッジが前記現像装置を含むものであるとき、当該プロセスカートリッジに含まれる現像装置は、第１乃至第７の手段の何れかに記載の現像装置とした。
第９の手段、少なくとも潜像担持体と、第１乃至第７の手段の何れかに記載の現像装置、又は第８の手段に記載のプロセスカートリッジを有する画像形成装置とした。

以上のとおり、本発明において現像剤担持体は、芯金の外周部に導電性を有する弾性体からなる基層と現像剤に荷電を付与する導電性を有する表面層と、該基層と概表面層を接着しかつ概基層の抵抗ムラを均一化するための導電性を有する中間層とにより構成し、概中間層の電気抵抗値は概基層の電気抵抗値より大きく、該表面層の電気抵抗値は概中間層の電気抵抗値より小さくされている。

また、基層に所定の体積抵抗値になるようにカーボンブラックを分散したゴム材を用い、その外周に中間層として次に記す塗料をスプレーまたはディッピングなど公知の方法で塗布する。中間層の塗料としては、ウレタン樹脂塗料などをメチルエチルケトン、トルエンなどの溶媒で適宜希釈し、導電剤としてカーボンブラックを分散し、硬化剤もしくは硬化触媒を添加し、攪拌することにより得られる。中間層まで塗布されたローラは基層までのローラより体積抵抗値が高くなるよう中間層塗料のカーボンブラックの量を調整する。更にその外周に表面層として次に記す塗料をスプレーまたはディッピングなど公知の方法で塗布する。表面層の塗料としては、ウレタン樹脂塗料、ナイロン樹脂塗料、アクリル樹脂塗料などをメチルエチルケトン、トルエンなどの溶媒で適宜希釈し、導電剤としてカーボンブラックを分散し、必要に応じて表面粗し剤を分散した後、硬化剤もしくは硬化触媒を添加し、攪拌することにより得られる。表面層まで塗布された現像ローラは中間層までのローラより体積抵抗値が低くなるよう表面層塗料のカーボンブラックの量を調整する。

得られた現像ローラが基層のみのローラの体積抵抗値、中間層まで塗布されたローラの体積抵抗値、表面層まで塗布された現像ローラの体積抵抗値がすべて低く１×１０E４Ω未満の場合、特に高温、高湿環境（例えば、３２度Ｃ、８０％ＲＨ）において、潜像担持体である感光体に微小孔（ピンホール）などが存在する際に荷電のリークが起こり、画像横スジが発生する問題、トナー荷電低下によるカブリやベタ画像の追従不良は発生する問題がある。また、現像ローラが基層のみのローラの体積抵抗値、中間層まで塗布されたローラの体積抵抗値、表面層まで塗布された現像ローラの体積抵抗値がすべて高く１×１０E７Ωを超える場合は、特に低温、低湿環境（例えば１０度Ｃ、１５％ＲＨ）において、トナーのチャージアップによりハーフトーン画像のムラが発生するといった問題がある。現像ローラとして上記の問題を回避するには、中間層の電気抵抗を高く、表面層の電気抵抗を低くすることが望ましい。

本発明によれば、オフセットバイアス漏れによるベタ画像ムラの発生を抑え、良好な画像を得ることができる。

以下、図面を参照しつつ、この発明の実施の形態につき説明する。
[１]画像形成装置の概要
図１により、均一に帯電された潜像担持体に光書き込み手段から光を照射して静電潜像を形成し、この静電潜像を本発明にかかる現像装置で可視像化しさらに記録媒体に転写して記録画像を得る画像形成装置の一例としてカラー画像形成装置の例を説明する。

このカラー画像形成装置は、中間転写ベルト７に沿って該中間転写ベルト７の移動方向（搬送方向）上、上流側から順に、複数の画像形成プロセス部１７Ｋ、１７Ｍ、１７Ｙ、１７Ｃが配列された、所謂タンデムタイプといわれるものである。

上記各画像形成プロセス部は、本例では、帯電装置３、現像装置４、クリ−ニング装置１４と潜像担持体としてのドラム状をした感光体２を一体に支持し、画像形成装置本体に着脱自在であるプロセスカ−トリッジ１で構成されている。なお、プロセスカ−トリッジ１は本例のように必ず帯電装置３、現像装置４、クリ−ニング装置１４と感光体２を一体に支持したプロセスカートリッジとして構成される必要はなく、少なくとも現像装置４と感光体２を含む構成であればよい。

画像形成プロセス部１７Ｋは黒、画像形成プロセス部１７Ｍはマゼンタ、画像形成プロセス部１７Ｙはイエロー、画像形成プロセス部１７Ｃはシアン、の各画像を形成するもので、これら各画像形成プロセス部は形成する画像の色が異なるだけで、内部構成は各画像形成部とも共通である。

画像形成プロセス部１７Ｃでは、ドラム状をした感光体２の周囲に、感光体２の表面に帯電処理を行う帯電装置３、感光体２の表面に露光装置６からのレーザ光の照射を受けて露光されて形成された静電潜像を可視化する現像装置４、各画像形成プロセス部における感光体２上でそれぞれ現像されたトナー像を中間転写ベルト７上に重ね合わせ転写する１次転写装置８、転写後の残トナーをクリーニングする感光体のクリーニング装置１４等が配置されている。クリーニング装置１４はクリーニングブレード１３、回収トナー搬送スクリュー５等を有する。

図１中、中間転写ベルト７の右端部には該中間転写ベルト７上の色重ねトナー像を、用紙１０上に一括転写する２次転写装置１１が配置されている。用紙１０は給紙部にストックされており、ここから１枚分離されて給紙経路を上方に向けて送り出され、上記２次転写装置１１部でトナー像を転写されてから、定着装置１２部を通過する際に定着されて、排紙台１５へ送り出される。なお、定着装置１２の直後の用紙経路は反転搬送経路に分岐していて、両面画像形成モード時には、この反転搬送経路をたどり、再度２次転写装置１１を経由して裏面を転写されてから排紙される。なお、転写中間転写ベルト７の回転下流方向には、２次転写後の感光体表面に残留するトナーを除去回収するベルトクリーニング装置９が配置されている。

図２は本発明の実施形態に係る現像装置４を含むプロセスカートリッジ１を現像剤担持体（以下、現像ローラという。）１０３の軸直角方向から見た断面図である。また、図３は同じプロセスカートリッジ１を現像ローラ１０３の軸長手方向から見た部分断面図である。

図２、図３において、現像装置４は、現像剤を収容する現像剤収容室１０１と、該現像剤収容室１０１の下方に設けられた現像剤供給室１０２から構成され、該現像剤収容室１０１と該現像剤供給室１０２を仕切るように仕切り部材１１０が設けられている。

仕切り部材１１０には複数の開口１０７、１１１が設けられている。該開口１０７、１１１は、現像剤が該現像剤収容室１０１から該現像剤供給室１０２へ現像剤を供給する供給口としての開口１１１と、現像剤を該現像供給室１０２から現像剤収容室１０１へ戻す返送口としての開口１０７とに分かれている。

現像剤供給室１０２の下部には、現像ローラ１０３と、該現像ローラ１０３に当接して設けられた現像剤層規制部材１０４および現像剤供給部材（以下、供給ローラという。）１０５が設けられている。供給ローラ１０５は、現像ローラ１０３上に粉体である現像剤（トナー）を供給するために回転可能に設けられローラである。現像ローラ１０３は感光体２に接触（或いは近接）して回転可能に配置され、図示しない高圧電源から所定の現像バイアスが印加されるようになっている。

トナー収容室１０１内には現像剤搬送部材１０６が設けられている。現像剤搬送部材１０６は、スクリュー形状をした部材であり回転動作により現像剤搬送部材１０６と平行かつ略水平方向に現像剤を搬送できる構成をしている。

本実施例においては、現像剤搬送部材１０６と平行方向に現像剤を搬送する構成が図示されているが、これに限ったものでなく、スクリュー、搬送ベルト、コイル状の回転体等の搬送機能を有するものや、それらと羽根のような板部材や針金を曲げて構成したパドルのようなもの等の攪拌機能を有するものを組み合わせたものでもよい。また、現像剤の搬送方向がスクリュー形状をした該現像剤搬送部材１０６の回転弧に対して法線方向に現像剤を搬送する構成としてもよい。

前記したとおり、仕切り部材１１０に設けた開口は、現像剤収容室１０１にある現像剤を現像剤供給室１０２へ送る供給口としての開口１１１と、現像剤供給室１０２へ過剰に供給された現像剤を現像剤収容室１０１へ戻す返送口としての開口１０７とに役割を分けて現像ローラ１０３沿って平行に設けられている。

現像剤攪拌部材１０８は、返送口としての開口１０７および供給口としての開口１０７の下部に設けている。現像剤攪拌部材１０８は、スクリュー形状をした部材であり回転動作により該現像剤搬送部材１０８の軸の長手方向に現像剤を搬送可能な構成をしている。また、該現像剤攪拌部材１０８は、現像剤供給室１０２にある現像剤を攪拌し、さらに下方にある現像ローラ１０３、供給ローラ１０５へ現像剤を供給する役割を持つ。

供給ローラ１０５の表面には空孔(セル)を有した構造の発泡材料が被覆されており、現像剤供給室１０２内に運ばれてきた現像剤を効率よく付着させて取り込むと共に、現像ローラ１０３との当接部での圧力集中によるトナー劣化を防止している。発泡材料は１×１０Ｅ３〜１０Ｅ１４Ωの電気抵抗値に設定される。

供給ローラ１０５には、現像ローラ１０３の電位に対して現像剤の帯電極性と同極性にオフセット電圧を供給バイアスとして印加される。例えば、現像剤が負極性に帯電している場合、供給ローラ１０５に-４００Ｖ、現像ローラ１０３に-３００Ｖを印加する。この供給バイアスは、現像ローラ１０３との当接部で予備帯電された現像剤を現像ローラ１０３に押し付ける方向に作用する。ただし、供給ローラ１０５に印加する電圧の極性はこれに限ったものではなく、使用条件によっては現像ローラと同電位もしくは極性を反転させてもよい。

図２において、供給ローラ１０５は反時計回りの方向に回転し、表面に付着させた現像剤を現像ローラ１０３の表面に塗布供給する。現像ローラ１０３には、弾性ゴム層を被覆したローラが用いられ、基層としての弾性ゴム層の上に抵抗を調整するための中間層、さらに表面には現像剤と逆の極性に帯電し易い材料からなる表面層（或いは、表面コート層とも称せられる。）が設けられている。

弾性ゴム層は、感光体２との接触状態を均一に保つ為に、JIS−Aで５０度以下の硬度に設定され、さらに現像バイアスを作用させるために１×１０Ｅ３〜１０Ｅ１０Ωの電気抵抗値に設定される。表面粗さはＲａで０．２〜２．０μmに設定され、必要量の現像剤が表面に保持される。

現像ローラ１０３は反時計回りの方向に回転し、表面に保持した現像剤を現像剤層規制部材１０４および感光体２との対向位置へと搬送する。

現像剤層規制部材１０４は、ＳＵＳ３０４ＣＳＰやＳＵＳ３０１ＣＳＰまたはリン青銅等の金属板バネ材料を用い、自由端側を現像ローラ１０３表面に１０〜１００Ｎ/ｍの押圧力で当接させたもので、その押圧力下を通過した現像剤を薄層化すると共に摩擦帯電によって電荷を付与する。

さらに、現像剤層規制部材１０４には、摩擦帯電を補助する為に、現像ローラ１０３に印加した電位に対して現像剤の帯電極性と同極性にオフセットさせた電圧を規制バイアスとして印加される。

現像ローラ１０３は感光体２に近接又は接触して回転可能に設けられている。感光体２は時計回りの方向に回転しており、従って現像ローラ１０３表面は感光体２との対向位置において感光体２の進行方向と同方向に移動する。

現像剤層規制部材１０４による、現像ローラ１０３上の薄層化された現像剤は、現像ローラ１０３の回転によって感光体２との対向位置へ搬送され、現像ローラ１０３に印加された現像バイアスと感光体２上の静電潜像によって形成される潜像電界に応じて、感光体２の表面に移動し潜像可視像化（現像）する。

感光体２上に現像されずに現像ローラ１０３上に残された現像剤が再び現像剤供給室１０２内へと戻る部分には、その一端側をフレーム側に固定された封止シール１０９の他端側（自由端側）が現像ローラ１０３に当接して設けられ、現像剤が現像装置外部に漏れ出ないように封止している。封止シール１０９は導電性のフッ素樹脂シートなどを用いて摩擦荷電によってトナーの荷電を除電させる。よって、封止シール１０９は本例において、現像剤除電部材としても機能する。

さらに封止シール１０９には、トナーの除電を補助する為に、現像ローラ１０３に印加した電位に対して現像剤の帯電極性と逆極性にオフセットさせた電圧を除電バイアスとして印加することができる。ただし、封止シール１０９に印加する電圧の極性はこれに限ったものではなく、使用条件によっては現像ローラと同電位もしくは極性を反転させてもよい。

なお、後述する実施例の中には、封止シール１０９として絶縁性の材料を用いた例もある。

図２、図３において、現像剤供給室１０２内に供給ローラ１０５、現像剤攪拌部材１０８が底部から順に配置されており、その上部に、返送口としての開口１０７、供給口としての開口１１１などを有する仕切り部材１１０をはさんで現像剤収容室１０１がある。

さらにその上に、現像剤搬送部材１０６がある。仕切り部材１１０の下では、現像剤供給室１０２内の現像剤が現像剤攪拌部材１０８により集められる。現像剤攪拌部材１０８は軸長手方向の中央部（開口１１１の直下の部位）が図４に示すような板状のパドル１１２で構成されていて、このパドルの正転により、また、中央から左右に送る向きにねじれたスクリュー回転により現像剤が滞ることなくより抵抗の少ない左右に分けられて搬送される。図３において、このパドル１１２の右方、開口１０７の直下までの区間は現像剤攪拌部材１０８の正転により現像剤を右方に送る向きにスクリューの螺旋が形成されており、開口１０７の直下から右端の壁部までの区間は現像剤攪拌部材１０８の正転により現像剤を左方に送る向きに螺旋が形成されている。これにより、現像剤は開口１０７の直下に集められる。

図３において、パドル１１２の左方については、現像剤攪拌部材１０８の正転により上記パドルの左方に向けて現像剤が送られ、開口１０７を境に螺旋の向きが逆となっているため、現像剤攪拌部材１０８の正転により現像剤は開口１０７の直下に集められるようになっている。

こうして左右それぞれの開口１０７に向けて集められた現像剤は現像剤返送用の該開口１０７の直下で山を形成し、現像剤の一部は開口１０７を通過して現像剤収容室１０１へ返送される。

現像剤収容室１０１に配置された現像剤攪拌部材１０８についても、その軸長手方向の中央部（開口１１１の直上の部位）には図４で示すようなパドル１１２が設けられており、現像剤攪拌部材１０８はその正転により、該パドル１１２の左右からそれぞれ中央に向けて現像剤を送るようにスクリューの螺旋が形成されている。

開口１０７を通過してきた現像剤は、現像剤攪拌部材１０８により攪拌されつつ、供給口としての開口１１１へと順次搬送され開口１１１を経て現像剤供給室１０２へ供給される。

開口１０７の直下では、現像剤攪拌部材１０８によって常に現像剤の山が形成されるため現像剤収容室１０１の現像剤が開口１０７を介して現像剤供給室１０２へ流れ込むのが防止され、現像剤供給室１０２内の現像剤量を常に適正に保持することができる。

現像ローラ１０３を軸長手方向から見た状態を図５に示す。図５において、現像ローラ１０３は芯金１０３ａのまわりに基層１０３ｂがあり、基層１０３ｂのまわりを中間層１０３ｃが覆い、中間層１０３ｃのまわりを表面層が覆っている。

（実施例１）：
現像ローラ１０３の構成に関し、外径６ｍｍの芯金１０３ａを内径１２ｍｍの円筒状金型内に同心となるように配置し、弾性を有する基層１０３ｂとして液状導電性シリコーンゴム（基層素材の体積抵抗率２．０×１０Ｅ７Ω・ｃｍ品）を注入後、１３０度Ｃのオーブンに入れ２０分加熱成型し、脱型後、２００度Ｃのオーブンで４時間２次加硫を行い、弾性基層１０３ｂによる厚み３ｍｍのローラを得た。

出来上がった基層コート後のローラの電気抵抗は、芯金の両端に５００ｇの荷重をかけて電極ローラに押し当て、芯金１０３ａと電極ローラ間に１００ｖの電圧を印加して測定する方法にて測定した結果、２×１０Ｅ３Ωであった。

次いで、ウレタン塗料を固形分濃度１０％となるように、メチルエチルケトンで希釈し、導電材料としてカーボンブラック（ＣＢ）を固形分に対して３０重量部添加した後、十分に分散したものに、硬化剤をウレタン塗料に対し１０重量部添加、攪拌した塗料を、先に成型したローラ上にディッピングにより膜厚１０μｍとなるように中間層１０３ｃとして塗布し、８０度Ｃのオーブンで１５分乾燥後、１４０度Ｃのオーブンで４時間硬化し、現像ローラを得た。

出来上がった中間層コート後のローラの電気抵抗は、芯金１０３ａの両端に５００ｇの荷重をかけ電極ローラに押し当てて、芯金１０３ａと電極ローラ間に１００ｖの電圧を印加して測定する方法にて測定した結果、１．０×Ｅ５Ωであった。

さらに、ウレタン塗料とアクリル塗料をブレンドし、固形分濃度１０％となるように、メチルエチルケトンで希釈し、導電材料としてカーボンブラック（ＣＢ）を固形分に対して４０重量部、表面粗し材としてのアクリルビーズを固形分に対し２０重量部添加した後、十分に分散したものに、硬化剤をウレタン塗料に対し１０重量部添加、攪拌した塗料を表面層１０３ｄとして、先に成型したローラ上にディッピングにより膜厚１０μｍとなるように塗布し、８０度Ｃのオーブンで１５分乾燥後、１４０度Ｃのオーブンにより４時間の硬化後、現像ローラを得た。

出来上がった表面層コート後の現像ローラの電気抵抗は、芯金１０３ａの両端に５００ｇの荷重をかけ電極ローラに押し当てて、芯金１０３ａと電極ローラ間に１００ｖの電圧を印加して測定する方法にて、３．４×１０Ｅ４Ωであった。

（実施例２）：
弾性を有する基層１０３ａは実施例１と同様に作成し、次いで、ウレタン塗料を固形分濃度１０％となるように、メチルエチルケトンで希釈し、導電材料としてカーボンブラック（ＣＢ）を固形分に対して５重量部添加した後、十分に分散したものに、硬化剤をウレタン塗料に対し１０重量部添加、攪拌した塗料を中間層１０３ｃとして、先に成型したローラ上にディッピングにより膜厚１０μｍとなるように塗布し、８０度Ｃのオーブンで１５分乾燥後、１４０度Ｃのオーブンで４時間硬化し、現像ローラを得た。

出来上がったローラの電気抵抗は、芯金１０３ａの両端に５００ｇの荷重をかけ電極ローラに押し当てて、芯金１０３ａと電極ローラ間に１００ｖの電圧を印加して測定する方法にて測定した結果、３．７×Ｅ７Ωであった。表面層１０３ｄは実施例１と同様に作成した。出来上がった表面層コート後のローラの電気抵抗は、芯金１０３ａの両端に５００ｇの荷重をかけ電極ローラに押し当てて、芯金１０３ａと電極ローラ間に１００ｖの電圧を印加して測定する方法にて測定した結果、７．２×１０Ｅ５Ωであった。

（実施例３）：
弾性を有する基層１０３ｂ及び中間層１０３ｃは実施例２と同様に作成し、表面層１０３ｄは、ウレタン塗料とアクリル塗料をブレンドし、固形分濃度１０％となるように、メチルエチルケトンで希釈し、導電材料としてカーボンブラック（ＣＢ）を固形分に対して３０重量部、表面粗し材としてのアクリルビーズを固形分に対し２０重量部添加した後、十分に分散したものに、硬化剤をウレタン塗料に対し１０重量部添加、攪拌した塗料を表面層１０３ｄとして、先に成型したローラ上にディッピングにより膜厚１０μｍとなるように塗布し、８０度Ｃのオーブンで１５分乾燥後、１４０度Ｃのオーブンで４時間硬化し、現像ローラを得た。出来上がった表面層コート後の現像ローラの電気抵抗は、芯金１０３ａの両端に５００ｇの荷重をかけ電極ローラに押し当てて、芯金１０３ａと電極ローラ間に１００ｖの電圧を印加して測定する方法にて、４．３×１０Ｅ６Ωであった。

（実施例４）：
弾性を有する基層１０３ｂとして基層素材としての液状導電性シリコーンゴム（体積抵抗率１０Ｅ８Ω・ｃｍ品）を用いた以外は、実施例１と同様にして現像ローラを得た。出来上がった現像ローラの電気抵抗は、芯金１０３ａの両端に５００ｇの荷重をかけ電極ローラに押し当てて、芯金１０３ａと電極ローラ間に１００ｖの電圧を印加して測定する方法にて測定した結果、４．０×１０Ｅ４Ωであった。

（実施例５）：
弾性を有する基層１０３ｂとして基層素材としての液状導電性シリコーンゴム（体積抵抗率１０Ｅ８Ω・ｃｍ品）を用いた以外は、実施例３と同様にして現像ローラを得た。出来上がった現像ローラの電気抵抗は、芯金１０３ａの両端に５００ｇの荷重をかけ電極ローラに押し当てて、芯金１０３ａと電極ローラ間に１００ｖの電圧を印加して測定する方法にて測定した結果、１．２×１０Ｅ７Ωであった。

（比較例１）：
弾性を有する基層１０３ｂは、実施例１と同様に作成し、中間層１０３ｃとして、ウレタン塗料を固形分濃度１０％となるように、メチルエチルケトンで希釈し、導電材料としてカーボンブラック（ＣＢ）を固形分に対して４０重量部添加した後、十分に分散したものに、硬化剤をウレタン塗料に対し１０重量部添加、攪拌した塗料を、先に成型したローラ上にディッピングにより膜厚１０μｍとなるように塗布し、８０度Ｃのオーブンで１５分乾燥後、１４０度Ｃのオーブンで４時間硬化し、現像ローラを得た。

出来上がったローラの電気抵抗は、芯金１０３ａの両端に５００ｇの荷重をかけ電極ローラに押し当てて、芯金１０３ａと電極ローラ間に１００ｖの電圧を印加して測定する方法にて、１．３×Ｅ４Ωであった。表面層１０３ｄは実施例１と同様に作成した。

出来上がったローラの電気抵抗は、芯金１０３ａの両端に５００ｇの荷重をかけ電極ローラに押し当てて、芯金１０３ａと電極ローラ間に１００ｖの電圧を印加して測定する方法にて測定した結果、２．０×Ｅ４Ωであった。

（比較例２）：
弾性を有する基層１０３ｂと中間層１０３ｃは、比較例１と同様に作成し、表面層１０３ｄは、ウレタン塗料とアクリル塗料をブレンドし、固形分濃度１０％となるように、メチルエチルケトンで希釈し、導電材料としてカーボンブラック（ＣＢ）を固形分に対して１０重量部、表面粗し材としてのアクリルビーズを固形分に対し２０重量部添加した後、十分に分散したものに、硬化剤をウレタン塗料に対し１０重量部添加、攪拌した塗料を、表面層１０３ｄとして先に成型したローラ上にディッピングにより膜厚１０μｍとなるように塗布し、８０度Ｃのオーブンで１５分乾燥後、１４０度Ｃのオーブンで４時間硬化し、現像ローラを得た。

出来上がった現像ローラの電気抵抗は、芯金１０３ａの両端に５００ｇの荷重をかけ電極ローラに押し当てて、芯金１０３ａと電極ローラ間に１００ｖの電圧を印加して測定する方法にて測定した結果、６．２×１０Ｅ６Ωであった。

（比較例３）：
弾性を有する基層１０３ｂと中間層１０３ｃは、実施例４と同様に作成し、表面層１０３ｄは、比較例２と同様に作成した。出来上がった現像ローラの電気抵抗は、芯金１０３ａの両端に５００ｇの荷重をかけ電極ローラに押し当てて、芯金１０３ａと電極ローラ間に１００ｖの電圧を印加して測定する方法にて測定した結果、７．７×１０Ｅ６Ωであった。

［請求項１に対応する例］：
上記にて作成した現像ローラを用いた図２のプロセスカートリッジ、図１の画像形成装置（カラーレーザープリンタ）で封止シール１０９として絶縁性の材料を用い、画像を出力し、低温、低湿環境（１０度Ｃ、１５％ＲＨ）におけるハーフトーン画像のトナーのチャージアップによるムラの発生と、高温、高湿環境（３２度Ｃ、８０％ＲＨ）における感光体ピンホールによる横スジの発生を判定した。結果を表１に示す。

表１から明らかな様に。実施例１〜５では中間層１０３ｃコート後のローラ電気抵抗が高く、表面層コート後のローラ電気抵抗が低いために感光体２へのリークによる横スジ、トナーチャージアップによるハーフトーン画像ムラの発生が無く、良好な画像が得られた。これに対し、比較例１では中間層１０３ｃコート後のローラ電気抵抗が表面層コート後のローラ電気抵抗よりも低いために感光体２へのリークによる横スジが発生し、比較例２、３では表面層コート後のローラ電気抵抗が中間層コート後のローラ電気抵抗よりも高いためにトナーのチャージアップによるハーフトーン画像ムラが発生した。

現像装置の断面図を図６に示す。図６において、角度θ１は現像ローラ１０３の当接する供給ローラ１０５と現像剤層規制部材１０４との角度、角度θ４は現像ローラ１０３に当接する現像剤層規制部材１０４と感光体２との角度、角度θ３は現像ローラ１０３に当接する感光体２と封止シール１０９との角度、角度θ２は現像ローラ１０３に当接する封止シール１０９と供給ローラ１０５との角度で、これらの角度のうち最も小さい角度θＳでローラ表面電気抵抗を測定する。

ローラ表面電気抵抗の測定方法を図７に示す。図７において、２点の電極Ａ、Ｂを現像ローラ１０３に対して角度θＳで配置し、現像ローラ１０３の長手方向両端部に５００ｇの荷重をかけ、電極Ａ、Ｂ間に１００ｖの電圧を印加して表面抵抗を測定した。実施例１の現像ローラの表面電気抵抗を測定したところ、４．３×１０Ｅ４Ωであった。

（比較例４）：
弾性を有する基層１０３ｂと中間層１０３ｃは、実施例２と同様に作成し、表面層１０３ｄは、ウレタン塗料とアクリル塗料をブレンドし、固形分濃度１０％となるように、メチルエチルケトンで希釈し、導電材料としてカーボンブラック（ＣＢ）を固形分に対して５０重量部、表面粗し材としてのアクリルビーズを固形分に対し２０重量部添加した後、十分に分散したものに、硬化剤をウレタン塗料に対し１０重量部添加、攪拌した塗料を、先に成型したローラ上にディッピングにより膜厚１０μｍとなるように塗布し、８０度Ｃのオーブンで１５分乾燥後、１４０度Ｃのオーブンで４時間硬化し、現像ローラを得た。

出来上がった現像ローラ１０３の電気抵抗は、芯金１０３ａの両端に５００ｇの荷重をかけ電極ローラに押し当てて、芯金と電極ローラ間に１００ｖの電圧を印加して測定する方法にて測定した結果、６．４×１０Ｅ４Ωであった。さらにローラの表面抵抗を測定すると、３．３×１０Ｅ４Ωであった。

実施例１と比較例４のローラを用いて、図２のプロセスカートリッジ、図１の画像形成装置（カラーレーザープリンタ）で封止シール１０９として絶縁性の材料を用い、画像を出力し、高温、高湿環境（３２度Ｃ、８０％ＲＨ）におけるオフセットバイアス漏れによるベタ画像ムラの発生を判定した。結果を表２に示す。

表２から明らかな様に、実施例１の表面層コート後の現像ローラ１０３はローラ電気抵抗（３．４×１０Ｅ４Ω）に対し、表面抵抗（４．３×１０Ｅ４Ω）と、表面電気抵抗が高く、高温、高湿環境（３２度Ｃ、８０％ＲＨ）におけるオフセットバイアス漏れによるベタ画像ムラの発生が無く、良好な画像が得られた。

（参考例１）：
弾性有する基層１０３ｂと中間層１０３ｃは、実施例２と同様に作成し、表面層１０３ｄは、比較例２と同様に作成した。出来上がった現像ローラの表面層コート後の電気抵抗は、芯金１０３ａの両端に５００ｇの荷重をかけ電極ローラに押し当てて、芯金１０３ａと電極ローラ間に１００ｖの電圧を印加して測定する方法にて測定した結果、１．３×１０Ｅ７Ωであった。

現像装置４を含む図１の画像形成装置内に温湿度を検知する手段を設け、所定の温湿度に達した場合に現像ローラ１０３に対する供給ローラ１０５のバイアスを切り替える制御（低温低湿環境でトナー回収モードにバイアスを切り替える制御）を入れ、環境試験を行った。トナー回収モードとは、現像ローラ１０３へのトナー供給量を下げる目的で、現像ローラ１０３に対する供給ローラ１０５からのトナー供給を控え、供給ローラ側に回収されるような電位差にすることである。参考例１（後述の参考例３でも同様）は１０度Ｃ、１５％ＲＨの環境下でバイアス切替制御なしの結果であり、１５度Ｃ、２０％ＲＨまでは切替制御なしで効果を確認できている。
（比較例５）：
上記参考例１と同じ現像ローラを用いて、供給ローラの該バイアス環境切替制御無しで、環境試験を行った。

参考例１と比較例５のローラを用いて、図２のプロセスカートリッジ、図１の画像形成装置（カラーレーザープリンタ）で封止シール１０９として絶縁性の材料を用い、参考例１では低温低湿環境での供給ローラのバイアス環境切替制御有り、比較例５では供給ローラのバイアス環境切替制御無しで画像を出力した。その結果を表３に示す。

表３から明らかな様に、所定の低温低湿環境で供給ローラバイアス切替制御をおこなうと、トナーのチャージアップによるハーフトーン画像ムラが少なく、良好な画像が得られた。

（参考例２）：
本例は、図２のプロセスカートリッジ、図１の画像形成装置（カラーレーザープリンタ）で封止シール１０９として導電性の材料を用いて接地し、現像ローラ１０３上の現像剤を除電するようにし、現像ローラ１０３として、表１に示した実施例１〜５と同等のものを使用して画像を出力し、低温、低湿環境（１０度Ｃ、１５％ＲＨ）におけるハーフトーン画像のトナーのチャージアップによるムラの発生と、高温、高湿環境（３２度Ｃ、８０％ＲＨ）における感光体ピンホールによる横スジの発生を判定した。結果は表１に示したものと同等であった。

（除電部材の例）：
図２のプロセスカートリッジ、図１の画像形成装置（カラーレーザープリンタ）で封止シール１０９として導電性の材料を用いて接地し、現像ローラ１０３上の現像剤を除電するようにし、現像ローラ１０３として、表２に示した実施例１と同等のものを使用して画像を出力し、高温、高湿環境（３２度Ｃ、８０％ＲＨ）におけるオフセットバイアス漏れによるベタ画像ムラの発生を判定した。結果は表２に示したものと同等であった。

（参考例３）：
実施例１と同じ現像ローラを用いて、現像装置４を含む図１の画像形成装置内に温湿度を検知する手段を設け、所定の温湿度（高温高湿）に達した場合、導電性で構成した封止シール１０９のバイアスをトナー荷電極性に切り替える制御を入れ、低印字画像パターンの間欠印刷の環境試験を行った。

（比較例６）：
参考例３と同じ現像ローラを用いて、供給ローラ１０５のバイアス環境切替制御無しで、低印字画像パターンの間欠印刷の環境試験を行った。参考例３と比較例６の結果を表４に示す。

表４から明らかな様に、参考例３で高温高湿下で封止シール１０９のバイアスをトナー荷電極性に切り替える切替制御を行なうと、耐久試験末期で現像剤の劣化、現像ローラの劣化等の影響によるかぶりが少なく、良好な画像が得られた。高温高湿下で封止シール１０９のバイアスをトナー荷電極性に切り替える切替制御をしない比較例６ではかぶりが発生し、良好な画像とは評価されなかった。

（参考例４）：
現像ローラ１０３については、参考例３、比較例６と同等のものを用い、現像装置４を含む図１の画像形成装置内に温湿度を検知する手段を設け、所定の温湿度（高温高湿）に達した場合、導電性で構成した封止シール１０９のバイアスをトナー荷電極性に切り替える制御を入れると共に、所定の低温低湿環境で供給ローラバイアス切替制御を行なう場合と、これらのバイアス制御を行なわない場合とを比較した。

これらバイアス制御を行なった場合には、高温高湿時、低温低湿時共に、耐久試験末期でかぶりのない良好な画像を得、これらバイアス制御を行なわなかった場合には、高温高湿時、低温低湿時共に、耐久試験末期でかぶりが発生し、良好な画像とは評価されなかった。

カラー画像形成装置の概略構成図である。 プロセスカートリッジの断面図である。 現像装置要部の断面図である。 パドルの斜視図である。 現像ローラの断面図である。 現像ローラまわりに配置された諸部材の配置角度を説明するためのプロセスカートリッジの断面図である。 現像ローラの電気抵抗を測定するための装置構成の概略を説明した図である。

符号の説明

１ プロセスカ−トリッジ
２ 感光体
３ 帯電装置
４ 現像装置
５ 搬送スクリュー
７ 中間転写ベルト
８ １次転写装置
９ ベルトクリーニング装置
１１ ２次転写装置
１３ クリーニングブレード
１４ 感光体のクリーニング装置
１０１ 現像剤収容室
１０２ 現像剤供給室
１０３ 現像剤担持体（現像ローラ）
１０３ａ 芯金
１０３ｂ 基層
１０３ｃ 中間層
１０３ｄ 表面層
１０４ 現像剤層規制部材
１０５ 現像剤供給部材（供給ローラ）
１０６ 現像剤搬送部材
１０７ 返送口としての開口
１１１ 供給口としての開口
１０８ 現像剤攪拌部材
１０９ 封止シール（現像剤除電部材）
１１０ 仕切り部材
１１２ パドル
θ１、θ２、θ３、θ４、θＳ 角度
Ａ、Ｂ 電極

Claims (6)

1. 潜像担持体に近接または接触して回転可能に設けられた現像剤担持体と、該現像剤担持体上に粉体である現像剤を供給するために回転可能に設けられた現像剤供給部材と、該現像剤担持体に接触して該現像剤担持体上の現像剤を薄層化する現像剤層規制部材とを有し、該現像剤担持体に所定の電圧を印加して該潜像担持体上の静電潜像を現像する現像装置であって、
   該現像剤担持体は、芯金の外周部に導電性を有する弾性体からなる基層と現像剤に荷電を付与する導電性を有する表面層と、該基層と該表面層を接着しかつ該基層の抵抗ムラを均一化するための導電性を有する中間層とを有し、
   前記芯金から前記基層を含む前記中間層表面までの電気抵抗値が前記芯金から前記基層までの電気抵抗値より大きく、前記芯金から前記基層および前記中間層を含む前記表面層までの電気抵抗値が前記芯金から前記基層を含む前記中間層表面までの電気抵抗値より小さく規制されている構成において、
   該現像剤担持体全体として体積抵抗値より表面抵抗値が大きいことを特徴とする現像装置。
2. 請求項１に記載した現像装置において、前記現像剤担持体を軸長手方向から見た状態で、前記現像剤担持体の円周表面に接して複数の部材が互いの間隔を空けて配置されることにより、隣り合うこれら部材間の間隔が複数存在する場合に、これら複数の間隔のうち、該間隔の大きさが最小となる円周区間での該現像剤担持体の表面電気抵抗値を前記表面抵抗値とすることを特徴とする現像装置。
3. 請求項２に記載した現像装置において、前記複数の部材が、前記潜像担持体、前記現像剤供給部材および前記現像剤層規制部材であることを特徴とする現像装置。
4. 請求項３に記載の現像装置において、前記複数の部材として、前記現像剤担持体上の現像剤を除電させる現像剤除電部材が含まれることを特徴とする現像装置。
5. 帯電装置、現像装置、クリ−ニング装置より選ばれる少なくとも一つの手段と潜像担持体を一体に支持し、画像形成装置本体に着脱自在であるプロセスカ−トリッジにおいて、当該プロセスカートリッジが前記現像装置を含むものであるとき、当該プロセスカートリッジに含まれる現像装置は、請求項１乃至４の何れかに記載の現像装置であることを特徴とするプロセスカ−トリッジ。
6. 少なくとも潜像担持体と、請求項１乃至４の何れかに記載の現像装置、又は請求項５に記載のプロセスカートリッジを有することを特徴とする画像形成装置。

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