(57)【要約】【課題】画像形成装置の像担持体に対する現像剤担持体の間隙を狭くしても、画像形成装置の輸送時に現像剤担持体により像担持体に傷を付けるのを防止して、像担持体の傷による画像欠陥の発生をなくすことを可能とした現像装置を提供することである。【解決手段】導電性の非磁性基体３２上に外層として、感光ドラムよりも硬度が低く且つ体積抵抗率が１０8Ω・ｃｍ以下の導電性弾性層３４を設けて、現像装置の現像スリーブ３０とした。現像装置を組込んだ画像形成装置の輸送時に、振動により現像スリーブ３０が感光ドラムに接触しても、感光ドラムの表面に傷が付くのを防止でき、感光ドラムの傷による画像欠陥の発生をなくすことができる。【選択図】図２
2006171787.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
現像剤担持体上の現像剤を規制部材により規制して現像剤の薄層を形成し、前記薄層に形成された現像剤を現像剤担持体と２００μｍ以下の微小間隙を開けた像担持体と対面させ、前記現像剤担持体と像担持体との間に現像バイアスを印加した状態下で前記現像剤を像担持体に転移させて、前記像担持体上に形成された静電潜像を現像する現像装置において、前記現像剤担持体は、導電性の基体の表面上に導電性弾性層を設けてなっており、該導電性弾性層は体積抵抗率が１０8Ω・ｃｍ以下で、且つ前記像担持体の表面よりも低い硬度を有することを特徴とする現像装置。
【請求項２】
前記現像剤担持体と像担持体との間に一定の交番電流が流れるように、前記現像バイアスの交番電流を定電流制御する請求項１の現像装置。
【請求項３】
前記現像剤担持体と像担持体との間に流れる交番電流の最大値を制限した請求項２の現像装置。
【請求項４】
前記現像剤担持体の現像部位が前記像担持体の非画像域に対応しているときに、これらの間に一定の交番電流が流れるように、前記現像バイアスの交番電流を定電流制御し、そしてそのときの交番電圧を検知し、前記現像部位が前記像担持体の非画像域に対応しているときに、前記検知した交番電圧又はこれにより定まる一定の交番電圧となるように、前記現像バイアスの交番電圧を定電圧制御する請求項１の現像装置。
【請求項５】
前記現像剤担持体の現像部位が前記像担持体の非画像域に対応しているときに、前記現像バイアスの交番電圧を一定の交番電圧となるように定電圧制御し、そしてそのときの交番電流を検知し、前記現像部位が前記像担持体の非画像域に対応しているときに、前記検知した交番電流により定まる一定の交番電圧となるように、前記現像バイアスの交番電圧を定電圧制御する請求項１の現像装置。
【請求項６】
前記規制部材が弾性体からなる請求項１、２、３、４又は５の現像装置。
【請求項７】
前記現像剤が一成分現像剤である請求項１、２、３、４、５又は６の現像装置。
【請求項８】
前記一成分現像剤の体積平均粒径が９μｍ以下である請求項１、２、３、４、５、６又は７の現像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真感光体、静電記録誘電体の像保持体上に形成された静電潜像を現像する現像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、一成分現像剤を用い、その一成分現像剤を担持した現像剤担持体を像担持体の表面から所要の微小間隙をおいて対峙させ、この間隙を飛翔する現像剤により現像するジャンピング現像方式が知られている（例えば特許文献１）。又上記の間隙に高周波パルスバイアス（周波数１０ｋＨｚ〜３０００ｋＨｚ等）を印加して、像担持体の画像部には現像剤を付着させるが、非画像部には付着させないようにした現像技術も知られている（例えば特許文献２、３、４等）。
【０００３】
又トナーとキャリアとを含有する二成分現像剤を用い、その二成分現像剤を像担持体の画像部及び非画像部に無差別に接触させ、同時に現像剤担持体と像担持との間に低周波交番電界を印加し、実質的に画像部のみに現像剤を付着し、非画像部への現像剤の付着をないようにして、現像する現像技術も知られている（例えば特許文献５）。
【０００４】
図５は、従来の現像装置を備えた画像形成装置を示す概略構成図である。本画像形成装置に備えられた現像装置は、従来の現像装置の一例で、現像剤担持体と像担持体とが対向した間隙である現像領域に交番電界を印加するようになっている。
【０００５】
図５に示すように、現像装置１０は、画像形成装置の像担持体である矢印方向に回転するドラム状電子写真感光体、即ち感光ドラム１に対向して設置され、この感光ドラム１上には、帯電器、露光手段等を含む公知の静電潜像形成手段２により静電潜像が形成される。露光手段としては原稿の光学像の投影手段や被記録画像信号により変調されたレーザビームを走査する光学系等が採用され、感光ドラム１に形成された潜像は、現像装置１０によって現像してトナー像に形成される。
【０００６】
得られたトナー像は転写帯電器等を含む公知の転写手段３により紙等の転写材上に転写される。トナー像を転写された転写材は感光ドラム１から分離され、公知の定着手段に送られ、そこでトナー像の転写材への定着が行なわれる。
【０００７】
転写後感光ドラム１上に残留したトナーは、クリーニングブレード等を含む公知のクリーニング手段４により除去される。
【０００８】
現像装置１０は、現像容器１２内に磁性トナーからなるキャリア粒子を含まない絶縁性一成分現像剤１１を収容している。この現像剤１１は、絶縁性磁性トナーを主体としてなっており、好ましくはシリカ微粉末が若干外添されている。シリカ微粉末は、画像濃度を増大させ且つガサツキの少ない画像を得られるように、トナーの摩擦帯電電荷を制御する目的等から外添される。例えば気相法シリカ（乾式シリカ）及び／又は湿式製法シリカ（湿式シリカ）をトナーに外添することが知られている。
【０００９】
例えばスチレン−アクリルにマグネタイトを６０重量部含有する負極性トナーに対し、強い負帯電特性を示す乾式シリカ（例えば１００ｍ2の気相法シリカに対し、ＨＭＤＳを１００ｍ2当たり１０重量部の割合で添加し、加熱処理したもの）が外添された現像剤は、負極性の静電潜像を反転現像するのに適している。
【００１０】
一成分現像剤、即ちトナー１１は、現像剤担持体である矢印方向に回転するアルミニウム、ステンレス鋼等の非磁性現像スリーブ２０によって容器１２から持ち出され、感光ドラム１と対向した現像領域１３に搬送される。現像領域１３においては、感光ドラム１と現像スリーブ２０とが５０〜５００μｍの最小間隙を開けて対向している。そしてこの現像領域１３において感光ドラム１上の静電潜像に現像剤が付与され、静電潜像が現像される。
【００１１】
現像領域１３に搬送される現像スリーブ２０上のトナー１１の厚みは、ブレード１６によって規制される。ブレード１６は鉄等の磁性体からなり、スリーブ２０内に静止配置されたマグネットローラ１５の磁極Ｎ１とスリーブ２０を間に挟んで対向している。従ってブレード１６に対して磁極Ｎ１からの磁力線が集中し、ブレード１６とスリーブ２０との間に強い磁気カーテンが形成される。この磁気カーテンによりスリーブ２０上には、ブレード１６とスリーブ２０間の間隙よりも薄いトナー層１１ａが形成される。
【００１２】
尚、ブレード１６と現像スリーブ２０との間隙は、トナー層１１ａの厚みをスリーブ２０と感光ドラム１との最小間隙、即ち現像領域１３での両者の間隙よりも薄くできるような間隙に設定される。
【００１３】
以上のようにして、図５に示した現像装置では、所謂非接触現像が行なわれる。即ち、現像領域１３に搬送されるトナー層１１ａの厚みが現像スリーブ２０と感光ドラム１間の最小間隙よりも薄いので、トナー１１はスリーブ２０から空気間隙を飛翔して感光ドラム１に到達する。そしてその際の現像効率を向上し、濃度が高く鮮明でカブリの抑制された現像画像を形成するために、スリーブ２０には定電圧制御のバイアス電源１８から交番成分を含む現像バイアス電圧が印加される。
【００１４】
現像バイアスは、上記のように、直流電圧に交番電圧を重畳したものが好ましい。その交番電圧の周波数は１〜２ｋＨｚ、ピーク・ツウ・ピーク電圧（最大値と最小値の差）は、１．１〜１．８ｋＶ程度が好ましく、波形は矩形波、サイン波、三角波等が使用される。
【００１５】
例えば暗部電位が−７００Ｖ、明部電位が−１００Ｖの潜像を負に帯電したトナーで反転現像するとき、現像バイアスとしては直流成分が−５００Ｖ、交番成分はピーク・ツウ・ピーク電圧が１．６ｋＶ、周波数が１．８ｋＨｚの矩形波の現像バイアス電圧を使用できる。
【００１６】
斯る現像バイアスによってトナー１１に現像スリーブ２０から感光ドラム１に転移させる方向の電界、感光ドラム１からスリーブ２０に逆転移させる方向の電界が交互に作用する。これによって良好な現像画像が得られる。
【００１７】
尚、反転現像とは、潜像の明部電位領域に潜像と同極性に帯電したトナーを付着させて、潜像を可視化する現像方式である。一方、潜像の暗部電位領域に潜像と逆極性に帯電したトナーを付着させて、可視化する現像方式を正規現像と言う。
【００１８】
トナー１１は、主として現像スリーブ２０との摩擦により静電潜像を現像する極性に帯電される。トナー１１としては、例えばスチレン−アクリル共重合体を主成分とする結着樹脂に、マグネタイトを６０重量％、負荷電制御剤としてモノアゾ染料の金属錯塩を１重量％含有した、体積抵抗率が約１０13Ωｃｍの絶縁性磁性トナーを基本とし、これに流動性を高めるために疎水化処理したシリカ微粒子をトナー重量に対し０．４重量％外添したものを用いる。斯るトナーは、上記のスリーブ２０との摩擦により負極性に帯電する。
【００１９】
尚、マグネットローラ１５の磁極Ｓ１は現像領域１３に磁界を形成してカブリを防止し、ライン画像の鮮明な現像に寄与する。又磁極Ｎ２、Ｓ２はトナーの搬送に寄与する。
【特許文献１】特公昭４１−９４７６号公報
【特許文献２】米国特許第３８９０９２９号明細書
【特許文献３】米国特許第３８６６５７４号明細書
【特許文献４】米国特許第３８９３４３１８号明細書
【特許文献５】特開昭５５−３２０６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
上記したように、従来の現像装置では、現像スリーブ１５と感光ドラム１との間隙（ＳＤ間隙）が２００μｍと狭い。そのために、シミュレーションによる検討によれば、そのＳＤ間隙で現像装置を組込んだ画像形成装置の輸送時に、現像スリーブ２０と感光ドラム１との接触が発生し、これが原因で感光ドラム１に傷が付き、画像上の欠陥を招来することが判明した。
【００２１】
この輸送時の感光ドラム１の傷付きは、感光ドラム等と現像装置とを組込んでカートリッジ化したＢ４サイズのプロセスカートリッジにおいて顕著である。
【００２２】
従来は、これを防止するために、ポリエステル製のシート（遮光のためにカーボンブラック等を添加）を感光ドラムに巻く必要があった。
【００２３】
本発明の目的は、画像形成装置の像担持体に対する現像剤担持体の間隙を狭くしても、画像形成装置の輸送時に現像剤担持体により像担持体に傷を付けるのを防止して、像担持体の傷による画像欠陥の発生をなくすことを可能とした現像装置を提供することである。
【００２４】
本発明の他の目的は、画像形成装置の輸送時の現像剤担持体による像担持体の傷付きを防止すると共に、像担持体に対する現像剤担持体の間隙の製造上のバラつきや環境変化による現像特性の変化を改善することを可能とした現像装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２５】
上記目的は本発明に係る現像装置にて達成される。要約すれば本発明は、現像剤担持体上の現像剤を規制部材により規制して現像剤の薄層を形成し、前記薄層に形成された現像剤を現像剤担持体と２００μｍ以下の微小間隙を開けた像担持体と対面させ、前記現像剤担持体と像担持体との間に現像バイアスを印加した状態下で前記現像剤を像担持体に転移させて、前記像担持体上に形成された静電潜像を現像する現像装置において、前記現像剤担持体は、導電性の基体の表面上に導電性弾性層を設けてなっており、該導電性弾性層は体積抵抗率が１０8Ω・ｃｍ以下で、且つ前記像担持体の表面よりも低い硬度を有することを特徴とする現像装置である。
【００２６】
本発明によれば、前記現像剤担持体と像担持体との間に一定の交番電流が流れるように、前記現像バイアスの交番電流を定電流制御することができ、更にその交番電流の最大値を制限することができる。
【００２７】
又前記現像剤担持体の現像部位が前記像担持体の非画像域に対応しているときに、これらの間に一定の交番電流が流れるように、前記現像バイアスの交番電流を定電流制御し、そしてそのときの交番電圧を検知し、前記現像部位が前記像担持体の非画像域に対応しているときに、前記検知した交番電圧又はこれにより定まる一定の交番電圧となるように、前記現像バイアスの交番電圧を定電圧制御することができる。
【００２８】
又前記現像剤担持体の現像部位が前記像担持体の非画像域に対応しているときに、前記現像バイアスの交番電圧を一定の交番電圧となるように定電圧制御し、そしてそのときの交番電流を検知し、前記現像部位が前記像担持体の非画像域に対応しているときに、前記検知した交番電流により定まる一定の交番電圧となるように、前記現像バイアスの交番電圧を定電圧制御することができる。
【００２９】
前記規制部材が弾性体からなり、前記現像剤が一成分現像剤であり、更にその一成分現像剤の体積平均粒径が９μｍ以下であるようにすることができる。
【発明の効果】
【００３０】
本発明の現像装置によれば、画像形成装置の像担持体に対する現像剤担持体の間隙を狭くしても、画像形成装置の輸送時に現像剤担持体により像担持体に傷を付けるのを防止して、像担持体の傷による画像欠陥の発生をなくすことをできる。更に現像バイアスの交番電流の定電流制御等を付加したときには、画像形成装置の輸送時の現像剤担持体による像担持体の傷付きを防止することに加えて、像担持体に対する現像剤担持体の間隙の製造上のバラつきや環境変化による現像特性の変化を改善することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
実施例１
図１は、本発明の一実施例に係る現像装置を備えた画像形成装置を示す概略構成図、図２は、図１に備えられた現像装置の現像スリーブを拡大して示す斜視図である。
【００３２】
本画像形成装置の構成は、その現像装置１０が図２に示す構成の現像スリーブ３０を有する点を除き、図５に示した従来の画像形成装置と基本的に同じなので、説明の煩雑を避けるために、図１において図５と同じ部材には同じ符号を付して、必要のない限りその説明を省略する。
【００３３】
図２に示すように、本発明によれば、現像スリーブ３０は、非磁性スリーブ基体３２上に外層として導電性弾性層３４を形成してなっている。本実施例では、スリーブ基体３２は、厚さ０．８ｍｍ、外径１５ｍｍ、真直度約２０μｍのアルミニウム製の円筒体とされ、導電性弾性層３４はこれに厚さ約５００μｍに設けた。
【００３４】
上記の導電性弾性層３４は、ウレタンゴムに導電性カーボンブラック、例えばｃｏｎｄｕｃｔｅｘ  ９７５  ｕｂ（コロンビアカーボン社製）を添加したものを混練し、溶媒希釈して塗料液とし、その塗料液をスリーブ基体３２上にスプレー塗工し、塗膜を乾燥し、加硫して硬化することにより形成される。
【００３５】
上記の硬化により得られた導電性弾性層３４の体積抵抗率は、同時にポリエチレンテレフタレート上に形成した導電性弾性層を四端子法の抵抗率測定器（例えば三菱油化製  ＬＯＲＥＳＴＡ  ＡＰ  ＩＮＴＥＲＩＧＥＮＴ）で測定することにより得られ、体積抵抗率は１０4Ω・ｃｍ程度であった。
【００３６】
現像装置１０の現像容器１２内に収容された一成分現像剤であるトナー１１は、上記の導電性弾性層３４を有する現像スリーブ３０上にその内側のマグネットローラ１５により担持され、現像スリーブ３０の回転により、感光ドラム１と現像スリーブ３０とが所定の微小間隙でき対向した現像領域１３に搬送される。その搬送の途中、トナー１１は、磁性ブレード１６により層厚を規制されて所定の厚さの薄いトナー層１１ａとされる。現像領域１３に搬送されたトナー１１は、感光ドラム１上に形成された静電潜像の現像に供され、潜像がトナー像として可視化される。
【００３７】
現像の際、現像スリーブ３０にはバイアス電源１８によって現像バイアスが印加され、現像剤には、これを現像スリーブ３０から感光ドラム１に転移させる方向の電界、感光ドラム１から現像スリーブ３０に逆向きに転移させる方向の電界が交互に作用する。これにより良好な現像画像が得られる。
【００３８】
現像バイアスは、例えば暗部電位が−７００Ｖ、明部電位が−１００Ｖの潜像を負に帯電したトナーで、プロセススピード４７．１ｍｍ／秒、ＳＤ間隙２００μｍで反転現像する場合、次の条件にすることにより、良好な現像画像が得られる。使用した現像スリーブ３０の長手方向の長さは、有効長で２２０ｍｍであった。
【００３９】
交番電圧  ：矩形波、８００Ｖ
交番周波数：２０００Ｈｚ
直流電圧  ：−５００Ｖ
【００４０】
尚、現像スリーブ３０の導電性弾性層３４の実質の抵抗値は、弾性層３４の体積抵抗率×厚さのオーダー、即ち１０2Ωのオーダー（１０4Ω・ｃｍ×５００μｍ÷１ｃｍ3＝５００Ω）で比較的低いので、高圧を負荷しても十分に耐えられる領域であり、現像バイアスの交番電圧のピーク・ツウ・ピークは数１０〜数１００ボルトの範囲であるから、現像バイアスの印加による現像が十分に可能である。
【００４１】
本発明では、上記のように、現像装置１０の現像スリーブ３０に外層として導電性弾性層３４を設けたので、その現像装置１０を組込んだ画像形成装置の運送時に、振動により現像スリーブ３０が感光ドラム１に接触しても、感光ドラム１の表面に傷が付くのを防止でき、感光ドラム１の傷による画像欠陥の発生をなくすことができる。
【００４２】
本実施例において、振動数：１０〜１００Ｈｚ、加速度：１Ｇ、スイープ時間：５分等のＪＩＳ−Ｚ０２０２に基づく物流テストを行った後、画像形成を行った結果、現像スリーブの接触による感光ドラムの傷付きに起因した画像欠陥は認められなかった。
【００４３】
以上では、現像スリーブ３０の導電性弾性層３４は、体積抵抗率が１０4Ω・ｃｍとしたが、一般に、導電性弾性層３４の体積抵抗率の上限値は、使用するバイアス電源１８の出力の最大値によって決定されるので、バイアス電源１８の出力によっては更に高体積抵抗率の導電性弾性層を有する現像スリーブを使用することができることはいうまでもない。
【００４４】
本発明では、導電性弾性層３４の体積抵抗率が１０8Ω・ｃｍ以下の現像スリーブを使用することができ、上記したのと同様な効果を得ることができた。導電性弾性層３４の体積抵抗率が１０8Ω・ｃｍを超えると、局所的に抵抗の不均一性からリークが発生し易くなり、画像上の欠陥が発生し易くなる。抵抗率の下限についての制限はない。
【００４５】
更に本発明では、ＳＤ間隙を２００μｍ以下としているので、現像スリーブ３０の体積抵抗率を従来の現像スリーブよりも高くして使用することができる。即ち、現像スリーブ３０上の現像されるトナー（現像に供されるトナー）と感光ドラム１との距離が近くなるために、トナーの現像性が向上するから、現像スリーブ３０の体積抵抗率を従来の現像スリーブよりも高くできる。上記のトナーと感光ドラム間の距離が近くなると現像性が向上するのは、現像されるトナー、つまり現像スリーブから最も遠く、感光ドラムに最も近いトナーに、感光ドラムの表面電位で形成される電界が近いことが、その一つの要因として考えられる。
【００４６】
本発明者等が行ったシミュレーションの結果によると、感光ドラム表面の暗部電位が−７００Ｖ、明部電位が−１５０Ｖであるサイン波的な表面電位分布（通常のＯＰＣ）を考えると、感光ドラムの表面から約１００〜１５０μｍがその電界が及ぶ距離である。換言すれば、現像スリーブ上のトナー層の厚さを考えると、ＳＤ間隙は１００〜１５０μｍ以下、多目に見積もって２００μｍ以下が現像性の高い領域となる。
【００４７】
このことは、当業者に周知のＶ−Ｄ曲線（現像バイアスの直流電圧Ｖ対現像濃度Ｄの関係曲線）を実験的に調べることで明確になる。即ち現像性が高ければ、Ｖ−Ｄ曲線は低コントラスト側にシフトするが、ＳＤ間隙が２００μｍ以下ではそのようにシフトしており、ＳＤ間隙２００μｍ以下で現像性が高いことが明らかである。
【００４８】
本発明に従う導電性弾性層３４を設けた現像スリーブ３０と、従来の金属（アルミ）のままの現像スリーブとを、本発明のＳＤ間隙の範囲内の２００μｍの条件で現像に使用し、画像形成試験を行ったときの、現像性及び現像スリーブ接触による感光ドラム損傷の防止効果等を、試験Ｎｏ．１〜２として表１に示す。
【００４９】
【表１】
2006171787.tif 000003
【００５０】
表１に示されるように、本発明の実施例である試験Ｎｏ．１では、現像スリーブの表面に本発明に従った導電性弾性層を設け、且つ感光ドラムとのＳＤ間隔を本発明の範囲内の２００μｍにしたので、現像スリーブの接触による感光ドラム損傷防止及び現像性に良好以上の優れた効果が得られた。
【００５１】
実施例２
図３は、本発明の現像装置の他の実施例を示す概略図である。本実施例では、現像剤規制部材として弾性体からなる弾性ブレード２６を使用したことが特徴である。本実施例の現像装置１０のその他の構成は、図１に示した実施例１の現像装置１０と基本的に同じで、図３において図１に付した符号と同一の符号は同一の部材を示す。
【００５２】
本実施例において、弾性ブレード２６は現像スリーブ３０上の現像容器１２の位置に固定され、現像スリーブ３０上に垂下してその回転方向と逆のカウンタ方向に当接されている。弾性ブレード２６は、ＳＵＳ等の弾性金属又はウレタンゴム等の弾性ゴムの板からなっている。
【００５３】
本発明における現像スリーブ３０は、従来のアルミやステンレス製の現像スリーブと比べると弾性ブレードとの接触面積が広く取れるため、金属製等の弾性ブレード２６を有効に使用することができる。
【００５４】
本発明に従う導電性弾性層３４を設けた現像スリーブ３０と、従来の金属のままの現像スリーブに対し、ウレタンゴム製又はＳＵＳ薄板製の弾性ブレード２６を組合せて使用し、実施例１の試験と同様な条件で現像し、６０００枚までの画像形成試験を行った。そのときの弾性ブレードの違いによる現像スリーブへの傷の発生に対する効果を、試験Ｎｏ．３〜５として表２に示す。
【００５５】
上記の弾性ブレードの厚さは、ウレタンゴム製が１．０ｍｍ、ＳＵＳ薄板製が０．１ｍｍである。各弾性ブレードは現像スリーブに引抜き圧３０ｇ／ｃｍとなるような圧力で当接した。引抜き圧とは、現像スリーブと弾性ブレードとの間に、厚さ３０μｍの２枚の板で挟んだ厚さ３０μｍのＳＵＳ板を挟み込み、そのＳＵＳ板を引抜くときの力をＳＵＳ板の長さ１ｃｍ当たりに換算したものである。
【００５６】
【表２】
2006171787.tif 000004
【００５７】
表２に示されるように、従来の現像スリーブでは条件範囲が狭いＳＵＳ薄板製の弾性ブレードでも、本発明の現像スリーブでは傷が発生されづらく、本発明の現像スリーブと組合せると、十分に実用の域にあることが理解される。
【００５８】
このように、本発明では、現像スリーブ３０の表面に導電性弾性層３４を設けたことにより、弾性ブレード２６を容易に使用することができるようになるが、更にその導電性弾性層３４を設けたことにより、弾性ブレード２６で規制されるトナーの現像スリーブへの微視的当接面積が増大するので、トナーの摩擦帯電による比電荷量（μＣ／ｇ）が若干増加して、現像効率が増すことも分った。
【００５９】
以上では、現像剤規制部材としてＳＵＳ薄板やウレタンゴムの弾性ブレード２６を使用したが、金属ローラー等の現像剤規制部材を使用してもよく、同様に有効である。
【００６０】
実施例３
本実施例では、図１及び２を参照して説明した実施例１の現像装置１０において、その一成分現像剤であるトナー１１として、体積平均粒径９μｍ以下の微細トナーを使用した際に、本発明による効果を説明する。
【００６１】
トナー１１の粒径が小さくなるに従って、現像スリーブ３０との鏡映力によりトナーが現像に寄与しにくくなり、現像性が低下する現象がある。この現象は交番電界を印加する条件下では、ＳＤ間隙に対しての依存度が特に顕著である。
【００６２】
本実施例では、トナーの現像性の観点から、全面ベタ黒のパターン画像を現像して画像形成試験を行い、そのとき得られたベタ黒濃度を調べた。トナーには体積平均粒径が約９μｍの微細トナーを用いた。その他の条件は、実施例１の試験と同じにした。ＳＤ間隙は、微細トナーの現像性のＳＤ間隙に対する依存性を示すために、２００μｍ、３００μｍの２つを試した。
【００６３】
その結果を図４に示す。図４において、横軸は現像バイアスの交番電圧分の電圧値（ｋＶ）、縦軸は全面ベタ黒濃度（光学濃度Ｏ．Ｄ．）である。現像バイアスの直流分は、本発明、従来の共に−５００Ｖとした。
【００６４】
図４に示すように、本発明に係る現像スリーブを使用した場合には、ＳＤ間隙を２００μｍとすることにより、体積平均粒径９μｍの微細トナーに対し有効であるあることが分る。同様に、体積平均粒径が６．５μｍ、５．０μｍのトナーを使用して画像形成試験をしたが、同じような結果が得られた。
【００６５】
本発明において、このような結果が得られるのは、トナーが微細になるに従ってその現像性が低下することからも妥当である。
【００６６】
以上の実施例１〜３では、いずれも、現像バイアスの交番電圧の周波数は２ｋＨｚ（２０００Ｈｚ）としたが、０．６ｋＨｚ〜２．４ｋＨｚの範囲で良好な結果が得られた。又実施例２で現像剤規制部材として用いた弾性ブレード２６は、現像スリーブ３０に対してその回転と逆方向に当接したが、回転と同方向の準方向に当接してもよく、同様に有効であった。
【００６７】
又現像スリーブ３０の導電性弾性層３４は、ウレタンゴムをその基材として使用したが、これに限られず、例えばＥＰＤＭやネオプレンゴム等の通常の導電生ゴム材を使用することができる。一般に導電性弾性層３４は、感光ドラム１よりも軟らかく且つ体積抵抗率が１０8Ω・ｃｍ以下を有すればよい。
【００６８】
又導電性弾性層３４の形成方法は、スプレー法の他、ディップ法でもよく、或いは導電性弾性層３４をチューブに形成しておいて、それをスリーブ基体上に被せるようにしてもよい。
【００６９】
導電性弾性層３４の厚さは５００μｍとしたが、５〜１０００μｍまで十分に適用できた。導電性弾性層３４の厚さが１０００μｍを超えると、現像スリーブ３０内のマグネットローラ１５の現像極からの磁力の強さが弱まるので、導電性弾性層３４の厚さの上限には限界がある。
【００７０】
現像スリーブ３０の基体３２としてはアルミ製の円筒体を用いたが、カーボンファイバー等と樹脂とによる繊維強化複合材料の円筒体を基体に使用することができる。又絶縁性樹脂の円筒体の表面上に導電層を一層設けて、これをスリーブ基体としてもよい。
【００７１】
本発明は、トナーの帯電極性に依存せずに成立するのは言うまでもない。
【００７２】
以上説明したように、実施例１〜３では、現像スリーブ３０が導電性の基体３２の表面上に導電性弾性層３４を設けてなっており、その導電性弾性層３４が体積抵抗率１０8Ω・ｃｍ以下で且つ感光ドラム１の表面よりも低い硬度を有するので、感光ドラム１に対する現像スリーブ３０の間隙が狭く、画像形成装置の輸送時に現像スリーブ３０が感光ドラム１に接触しても、感光ドラム１に傷が付くのを防止でき、感光ドラム１の傷による画像欠陥の発生をなくすことができる。
【００７３】
実施例４
図６は、本発明の更に他の実施例に係る現像装置を備えた画像形成装置を示す概略構成図である。本実施例の現像装置では、現像バイアスの交番電流値を所望値に一定に制御できる機能を有するバイアス電源２８を備えたことが大きな特徴である。本実施例のその他の構成は、図１の実施例１と基本的に同様で、図６において図１に付した符号と同一の符号は同一の部材を示す。
【００７４】
本実施例で解決する課題を説明する。図５に示した従来の現像装置では、現像バイアス電源１８により現像スリーブ２０に現像バイアスの交番電圧として定電圧の交番電圧を印加しているために、現像スリーブ２０の回転位置により感光ドラム１との間のＳＤ間隔が変動する場合、それに応じて交番電界の強さが変動して、現像スリーブ２０のピッチで画像ムラが発生したり、現像効率が変動して、ハーフトーン画像や全ベタ画像の濃度変動が発生していた。
【００７５】
例えば図１１に示すように、高い濃度のＡ部分と低い濃度のＢ部分が交互に現れるスリーブピッチの濃度ムラは、濃度の高いＡ部分がＳＤ間隙が狭い場合に対応し、濃度の低いＢ部分がＳＤ間隙が広い場合に対応する。この濃度ムラは、全面ベタ黒画像よりも１ドット１スペースのような濃い目のハーフトーン画像の場合に顕著に認められる。
【００７６】
ＳＤ間隙の変動は、例えばカートリッジタイプの現像装置を使用している画像形成装置においては、カートリッジの製造工程上でカートリッジ毎に発生することがある。この場合、カートリッジ毎に濃度変動として現れる。
【００７７】
本実施例では、画像形成装置の輸送時の現像スリーブによる感光ドラムの傷付きを防止すると共に、現像装置の製造に伴うＳＤ間隙のバラつきや環境変化による現像特性の変化をも改善するものである。
【００７８】
図６に示す本実施例の現像装置１０は、ＳＤ間隙のバラつきや環境変化による現像特性の変化を改善するために、上述したように、現像バイアスの交番電流を所望値に一定に制御できるバイアス電源２８を備えている。このバイアス電源２８は、定電流の交番電流を発生し、且つこれに所望の定電圧直流電圧を重畳して出力できるＡＣ定電流＋ＤＣ定電圧の高圧電源となっている。電源２８の交番出力の範囲は、交番周波数が０．６〜２．４ｋＨｚ、交番電流値が０．０５〜３．０ｍＡ程度である。図７に、バイアス電源２８のバイアス発生回路図を示す。
【００７９】
図７において、現像バイアスの交番電流として使用する波形信号が入力端子４１に入力される。この入力信号は可変増幅器４２で増幅され、この出力電流を交番電流検出・設定器４３で検出し、増幅器４２にフィードバックして出力電流値が一定となるように制御し、これにより増幅器４２からの出力に所望の波形の定電流の交番電流が得られる。一方、入力端子４４に例えば２０ｋＨｚの信号が入力され、その入力信号をＤＣ可変器４５で直流電圧値を設定した可変増幅器４６に入力して増幅し、その後段のダイオード４７で整流して、定電圧の直流電圧が得られる。この直流定電圧は上記の交番定電流に加えられ、これらが重畳した現像バイアスが出力端子４８から出力される。尚、交番電流検出・設定器４３から可変増幅器４６にフィードバックをかけて、直流電圧の定電圧制御を行うことも可能である。
【００８０】
交番電流波形としては、矩形波、サイン波、三角波等が使用される。
【００８１】
現像時、上記のような交番電流が一定、直流電圧が一定の現像バイアスを現像スリーブ３０に印加することにより、現像装置のＳＤ間隙及び現像スリーブ３０の導電性弾性層３４の体積抵抗率の変化があっても、トナーには所定の現像バイアスを良好に印加できる。トナーには、これを現像スリーブ３０から感光ドラム１に転移させる方向の電界、感光ドラム１から現像スリーブ３０に逆向きに転移させる方向の電界が交互に作用し、これにより良好な現像画像が得られる。
【００８２】
例えば暗部電位が−７００Ｖ、明部電位が−１００Ｖの潜像を負に帯電したトナーで、プロセススピード４７．１ｍｍ／秒、ＳＤ間隙２００μｍで反転現像する場合、現像バイアスを、
交番定電流：矩形波、０．６ｍＡ
交番周波数：２０００Ｈｚ
直流定電圧：−５００Ｖ
の条件にすることにより、良好な現像画像が得られる。
【００８３】
上記の交番電流値は図７の回路の交番電流検出・設定器４３で検出することができるが、ここでは、現像スリーブ３０とアースとの間にデジタル式のＲＭＳメータ（実効値メータ）を挿入して測定した値を示した。使用したデジタルＲＭＳメータは、Ｆｌｕｋｅ社の８０６２Ａ  ＴＲＵＥ  ＲＭＳ  ＭＥＴＥＲであった。
【００８４】
本発明では、現像スリーブ３０の導電性弾性層３４の実質の抵抗値は、１０2Ωのオーダーで比較的低く、高圧を負荷しても十分に耐えられ、現像バイアスの交番電圧のピーク・ツウ・ピーク電圧は数１０〜数１００ボルトの範囲であるから、上記のような現像バイアスの印加による現像が十分に可能であるのは、前述した通りである。
【００８５】
本実施例では、現像スリーブ３０に印加する現像バイアスの交番電流を定電流値に制御しているために、ＳＤ間隙が変化したときに発生するスリーブピッチの濃度ムラは発見できなかった（１ドット１スペースの横ラインのハーフトーン画像で発見が容易である）。又現像スリーブ３０の表面に導電性弾性層３４を設けているので、振動数：１０〜１００Ｈｚ、加速度：１Ｇ、スイープ時間：５分等のＪＩＳ−Ｚ０２０２に基づく物流テストを行った後、画像形成を行っても、現像スリーブの接触による感光ドラムの傷付きに起因した画像欠陥は認められなかった。
【００８６】
本実施例の最大の効果は、環境による依存度を極力なくすことにある。換言すれば、現像スリーブ３０の抵抗値の環境依存度をなくすことで、ＳＤ間隙を小さくして行ったときの現像性の向上効果を常に発揮させることにある。
【００８７】
即ち現像スリーブ３０の導電性弾性層３４は、２５℃／５５％の通常の環境（Ｊ／Ｊ環境）下で体積抵抗率が１０4Ω・ｃｍであるのが、例えば１５℃／１０％の低温低湿環境（Ｌ／Ｌ環境）下では体積抵抗率が通常１〜２桁上昇し、１０5Ω・ｃｍ程度になる。
【００８８】
本実施例における制御方法で現像バイアスを制御して現像し、画像形成することにより、Ｌ／Ｌ環境でＪ／Ｊ環境と同様な画像が得られた。このときの交番電圧のピーク・ツウ・ピーク電圧は数１００〜数１０００Ｖの範囲であり、現像バイアスの印加による現像が十分に可能であった。
【００８９】
導電性弾性層を設けた現像スリーブを用い、交番電流の定電流制御を行っていない場合には、現像スリーブと感光ドラムの間の電界がＬ／Ｌ環境とＪ／Ｊ環境とで変化するために、現像濃度が変化する。交番電圧を印加する現像方式においては、交番電界による現像性の変化があることは周知の事実である。本実施例では、上記のように、このような現像性のＬ／Ｌ環境とＪ／Ｊ環境とで変化が解消される。
【００９０】
以上では、現像スリーブ３０は、導電性弾性層３４の体積抵抗率が１０4Ω・ｃｍのものを使用したが、導電性弾性層３４の体積抵抗率が１０8Ω・ｃｍ以下の現像スリーブを使用することができ、上記したのと同様な効果を得ることができた。尚、ＳＤ間隙が２００μｍを超える場合には、導電性弾性層の効果は少なくなり、現像性の向上も大きく期待できないが、理論的には実施することが可能である。
【００９１】
実施例５
図８は、本発明の現像装置の更に他の実施例における現像バイアス電源のバイアス発生回路を示す図である。本実施例では、図７の実施例４の現像バイアス電源２８のバイアス発生回路において、交番電流値の最大値を規定するリミッタ回路４９を設けたことが特徴である。
【００９２】
リミッタ回路４９は、その基準電圧と交番電流検出・設定器４３による電圧とを比較して可変増幅器４２の作動をオンオフし、増幅器４２に最大値が一定値以下の交番電流を出力させるように制御するものである。
【００９３】
従来より、ＳＤ間隙に対して交番電圧をパッシェン（Ｐａｓｃｈｅｎ）の法則に従う以上の電圧を印加すると、リーク現象が発生することが知られている。このリーク現象は、全面ベタ黒をプリントしたときに、軽微な場合、白ポチとして現れ、激しい場合、図１２に示すように、楕円状のリーク跡として現れる。
【００９４】
定電圧の交番電圧を印加した状態下においては、現像スリーブの振れが生じると、上記の図１２に示すように、Ｄ領域ではリークが発生しないが、Ｃ領域でリークが発生する。Ｃ領域は実施例４の図１２に示した濃度の高いＡ部分と同様ＳＤ間隙が狭く、Ｄ領域は濃度の低いＢ部分と同様ＳＤ間隙が広い。定電圧の交番電圧を印加すると、Ｃ領域のように狭いＳＤ間隙では、パッシェンの電界強度を超える電界の強さが発生するために、リークが発生すると考えられる。
【００９５】
本発明においては、実施例４に示した現像バイアスの交番電流の定電流制御により、図１２に示したようなスリーブピッチのリーク現象の発生はかなり軽減されるが、しかし、一定値以上の交番電流値を流すと図１２と同様なリーク現象を生じる。然もＳＤ間隙の広狭に応じて交番電圧が変動するために、図１２に示すスリーブピッチのリークから全面リークになる可能性が高い。
【００９６】
しかし、上記のリーク現象は、交番電流値を下げることで回避できる。そこで、本実施例では、一定値以上の交番電流を流さないような電流制限回路、つまりリミッタ回路４９を現像バイアス電源２８のバイアス発生回路内に設けて、リーク現象を解消するようにした。
【００９７】
リークが生じる現像バイアスの限界値の一例を挙げれば、交番周波数が２０００Ｈｚ、交番電流値が約２．０ｍＡである。この限界値は矩形波を用い、ＳＤ間隙が２００μｍのときの値である。リークが生じる限界値は、ＳＤ間隙を小さくして行くと若干の変動が認められ、又印加する交番波形の種類によっても変化が認められる。従って上記の数値はあくまでも一例である。
【００９８】
実施例６
本実施例では、実施例４において、図３に示した実施例２のときのように、現像剤規制部材として弾性ブレード２６を用いたことが特徴である。
【００９９】
本実施例において、実施例２のときと同様、実施例１の試験と同様な条件で現像し、６０００枚までの画像形成試験を行った。現像バイアスの交番電流の定電流制御等、その他の条件は実施例４と同様にした。その結果を比較例と共に、試験Ｎｏ．６〜８として表３に示す。
【０１００】
【表３】
2006171787.tif 000005
【０１０１】
表３に示されるように、従来の現像スリーブでは当接条件が厳しくて、その条件範囲が狭いＳＵＳ薄板製の弾性ブレードでも、本発明の現像スリーブと組合せると、現像スリーブに傷を起こしづらく、十分に実用の域にある。
【０１０２】
このように、本実施例では、現像スリーブの表面に導電性弾性層を設けたことにより、弾性ブレードを容易に使用でき、又現像剤の現像スリーブへの微視的当接面積が増大して、トナーの摩擦帯電による比電荷量（μＣ／ｇ）が若干増加して現像効率が増し、然も現像バイアスの交番電流の定電流制御をしているので、環境に依存することなく常に良好な濃度の画像が得られる。
【０１０３】
実施例７
本実施例では、実施例４において、一成分現像剤であるトナー１１として、実施例３のときと同様、体積平均粒径９μｍ以下の微細トナーを使用したことが特徴である。
【０１０４】
本実施例において、実施例３のときと同様な条件で、全面ベタ黒のパターン画像の画像形成試験を行った。ＳＤ間隙は２００μｍと１００μｍの２種類を試した。現像バイアスの交番電流の定電流制御等、その他の条件は実施例４と同様にした。
【０１０５】
その結果を図９に示す。図９において、横軸は現像バイアスの交番電流値、縦軸は全面ベタ黒濃度（光学濃度Ｏ．Ｄ．）である。又交番電圧を変化させたときの現像性の結果を図１０に示す。図１０において、横軸は現像バイアスの交番電圧値である。縦軸は同じく全面ベタ黒濃度（光学濃度Ｏ．Ｄ．）である。現像バイアスの直流電圧は、本発明、従来の共に−５００Ｖとした。
【０１０６】
図９及び図１０を比較すると明らかなように、本実施例により、体積平均粒径９μｍの微細トナーを用いた場合にも、ＳＤ間隙の変動による交番電流一定の方法が有効であることが分る。同様に、体積平均粒径が６．５μｍ、５．０μｍのトナーを使用して画像形成試験をしたが、同じような結果が得られた。本発明において、このような結果が得られるのは、トナーが微細になるに従ってその現像性が低下することからも妥当である。
【０１０７】
以上の実施例４〜７では、いずれも、現像バイアスの交番電圧の周波数は２ｋＨｚ（２０００Ｈｚ）としたが、０．６ｋＨｚ〜２．４ｋＨｚの範囲で良好な結果が得られた。又実施例６で現像剤規制部材として用いた弾性ブレード２６は、現像スリーブ３０に対してその回転と逆方向に当接したが、回転と同方向の準方向に当接してもよく、同様に有効であった。
【０１０８】
又現像スリーブ３０の導電性弾性層３４として、ウレタンゴムをその基材として使用したが、これに限られず、実施例１〜３のときと同様、例えばＥＰＤＭやネオプレンゴム等の通常の導電生ゴム材を使用することができる。更に一般に導電性弾性層３４は感光ドラム１よりも軟らかく、且つ体積抵抗率が１０8Ω・ｃｍ以下を有すればよい。
【０１０９】
同様に、導電性弾性層３４の形成方法は、スプレー法によらずディップ法でもよく、或いは導電性弾性層３４をチューブに形成しておいて、それをスリーブ基体上に被せるようにしてもよい。導電性弾性層３４の厚さは５００μｍとしたが、５〜１０００μｍまで十分に適用できた。導電性弾性層３４の厚さ１０００μｍを超えると、現像スリーブ３０内のマグネットローラ１５の現像極からの磁力の強さが弱まるので、導電性弾性層３４の厚さの上限には限界がある。
【０１１０】
更に現像スリーブ３０の基体としてはアルミ製のスリーブを用いたが、カーボンファイバー等と樹脂とによる繊維強化複合材料のスリーブを基体に使用することができる。又絶縁性樹脂のスリーブの表面上に導電層を一層設けて、これを本発明の現像スリーブ３０のスリーブ基体としてもよいことは、前述した通りである。
【０１１１】
以上説明したように、実施例４〜７によれば、現像スリーブ３０の表面に体積抵抗率１０8Ω・ｃｍ以下で且つ感光ドラム１の表面よりも低い硬度を有する導電性弾性層３４を設け、更に現像スリーブ３０に印加する現像バイアスの交番電流を定電流制御するようにしたので、画像形成装置の輸送時の現像スリーブ３０による感光ドラム１の傷付きを防止すると共に、現像装置１０の製造に伴うＳＤ間隙のバラつきや環境変化があっても現像特性の変化を改善して、濃度のバラつきのない良好な画像を得ることができる。
【０１１２】
実施例８
図１３は、本発明の現像装置の更に他の実施例における現像バイアス電源を示す図である。本実施例は、定電流制御及び定電圧制御された現像バイアスを切換えて印加できる現像バイアス電源３８を設けたことが大きな特徴である。本実施例のその他の構成は図１の実施例１と基本的に同じなので、現像装置の図面及びその各部の説明は省略し、必要に応じて図１を参照して説明を加える。
【０１１３】
本実施例で、現像バイアス電源３８は、交番電源（ＡＣ電源）５０と、ＣＰＵ５１と、定電流制御器５２と、定電圧制御器５３と、定電流／定電圧切換え器５４と、電流検出手段５５と、電圧検出手段５６を備え、交流電源５０は現像スリーブ３０に出力線Ｌ１により接続され、制御器５２と５３とは切換え器５４を介して交流電源５０の入力側に接続され、切換え器５４には制御器５２、５３を切換えるＣＰＵ５１からの切換え信号線Ｌ２が接続されている。又定電流制御器５２は接続線Ｌ３により交流電源５０の出力側に接続され、上記の定電流制御器５２は、その接続線Ｌ３に接続されると共に接地される。定電圧制御器５３はそれぞれＡ／Ｄ変換器５７ａ、５７ｂを介した接続線Ｌ４ａ、Ｌ４ｂによりＣＰＵ５１に接続され、その一方の接続線Ｌ４ａと交流電源５０の出力線Ｌ１との間に、上記の電圧検出手段５６とこれと直列のダイオード５８とが介挿されている。
【０１１４】
現像バイアス電源３８の交番出力の範囲は、交番周波数が０．６〜２．４ｋＨｚ、交番電流値が０．２〜３．０ｍＡ程度が好ましく、このときの交番電圧のピーク・ツウ・ピーク電圧は０．４ｋＶ〜２．０ｋＶ程度である。但し、このピーク・ツウ・ピーク値はＳＤ間隙によって変化する。交番波形は矩形波、サイン波、三角波等が使用される。更に現像バイアスの直流電圧は、感光ドラム１上に形成された潜像の暗部電位と明部電位との間に存在するような電圧が好ましい。
【０１１５】
現像時、上記の現像バイアスを次に示すように制御して現像スリーブ３０に印加することにより、トナーには、これを現像スリーブ３０から感光ドラム１に転移させる方向の電界、感光ドラム１から現像スリーブ３０に逆向きに転移させる方向の電界が交互に作用し、これにより良好な現像画像が得られる。
【０１１６】
例えば暗部電位が−７００Ｖ、明部電位が−１００Ｖの潜像を負に帯電したトナーで、プロセススピード４７．１ｍｍ／秒、ＳＤ間隙３００μｍで反転現像する場合、現像バイアスを、
非画像領域
交番定電流：矩形波、２．０ｍＡ
交番周波数：１８００Ｈｚ
直流定電圧：−５００Ｖ
画像領域
交番定電圧：約１６００Ｖ（上記交番定電流印加時の交番電圧約１６００
Ｖ（ピーク・ツウ・ピーク電圧）をホールドしたもの）
交番周波数：１８００Ｈｚ
直流定電圧：−５００Ｖ
の条件にすることにより、良好な現像画像が得られる。
【０１１７】
次にＳＤ間隙の大きさと交番電流値の依存性について、一例として交番周波数が１．８ｋＨｚ一定のときのデータを図１４に示す。図１４において、交番電流値は、現像バイアス電源３８と現像スリーブ３０との間に交流電流計を直列に介挿して計測したもので、各プロットの縦線は、現像スリーブの数回転分での値の範囲を、各プロットのポイントはその平均値を示す。使用した電流計は、Ｆｌｕｋｅ社の８０６２Ａ  ＴＲＵＥ  ＲＭＳ  ＭＥＴＥＲ（実効値メータ）であった。又ＳＤ間隙は、約１０μｍ程度の振れ精度の保持部材によって保持した。
【０１１８】
図１４から分るように、一定の交番電圧を印加しても、カートリッジ差などによるＳＤ間隙の変化によって交番電流値が変化する。換言すれば、交番電流値を測定することで、ＳＤ間隙を知ることができる。
【０１１９】
図１４から交番電流値が２ｍＡ一定のときのＳＤ間隙と交番電圧との関係を作成して図示すると、図１５のようになる。図１５によれば、交番電流を一定にした状態でそのときの交番電圧を求めれば、ＳＤ間隙が一義的に求まる。
【０１２０】
本実施例では、この特性を利用して現像装置のＳＤ間隙を検知し、ＳＤ間隙の変化に左右されずに、常に一定の交番電界を形成できるようにしたことが特徴である。
【０１２１】
図１６に、本実施例による現像バイアスの印加を行なうときの画像形成装置の基本的なシーケンスを示す。図１６に示すように、メインモータＯＮにより前回転が開始されると、ほぼ同時に図１３の感光ドラム１に帯電装置により帯電が開始され、感光ドラム１の表面が−７００Ｖに帯電される。このとき、現像スリーブ３０には現像バイアス用の現像バイアス電源３８により２ｍＡの交番定電流が印加される。このときの交番電圧値を電源３８内で検知する（ＳＤ間隙検知）。この動作は各紙間時において行なう。
【０１２２】
次に感光ドラム１の帯電面に画像変調されたレーザビーム等が照射され、感光ドラム１に静電潜像が形成される。感光ドラム１が回転して、潜像が現像装置１０の現像領域１３の現像位置（現像スリーブ３０と対向する位置）に到達するまでのタイミングで、現像バイアスの交番成分が、定電流制御時に検知して既にホールドした交番電圧値での定電圧制御に切換えられる。引き続くプロセスで静電潜像が負帯電トナーにより反転現像され、感光ドラム１上にトナー像が形成される。トナー像は図１の転写装置３により図示しない転写材上に転写され、次いで図示しない定着装置によりトナー像が転写材に定着された後、画像形成装置の機外に排出される。
【０１２３】
本実施例では、以上のような現像バイアスを印加したので、ＳＤ間隙が変動してもライン幅、ライン濃度が一定の画像を得ることができる。又ＳＤ間隙は２５０〜３５０μｍ程度にしたが、ＳＤ間隙が５０〜５００μｍの範囲まで同様に有効で、ライン幅、ライン濃度が一定であった。又交番周波数も６００〜２４００Ｈｚにおいて同様の効果を確認できた。
【０１２４】
本実施例でのライン幅における効果を従来例と比較して図１７にグラフで示す。又転写材上の反射濃度における効果のグラフを同様に従来例と比較して図１８にグラフで示す。図１７及び図１８に示されるように、本実施例によれば、ＳＤ間隙の変化によらずに、ライン幅、反射濃度が一定であることが分る。
【０１２５】
本発明では、前述したように、現像スリーブ３０の導電性弾性層３４の実質の抵抗値は、１０2Ωのオーダーで比較的低く、高圧を負荷しても十分に耐えられ、現像バイアスの交番電圧のピーク・ツウ・ピーク電圧は数１０〜数１００ボルトの範囲であるから、現像バイアスの印加による現像が十分に可能である。
【０１２６】
又現像スリーブ３０の表面に導電性弾性層３４を設けているので、振動数：１０〜１００Ｈｚ、加速度：１Ｇ、スイープ時間：５分等のＪＩＳ−Ｚ０２０２に基づく物流テストを行った後、画像形成を行っても、現像スリーブの接触による感光ドラムの傷付きに起因した画像欠陥は認められない。
【０１２７】
実施例９
本実施例においては、実施例８において、現像スリーブ３０の現像部位の感光ドラム１の非画像域との対応時に、現像バイアスの交番電流を定電流制御して、そのとき検知してホールドした検知交番電圧ＶDOを、予め定めた関数に代入して電圧値ＶDT＝ｆ（ＶDO）を求め、現像部位の画像領域との対応時に、この電圧値ＶDTで定電圧制御して、感光ドラム１と現像スリーブ３０とのＳＤ間隙に交番電界を印加するようにしたことが特徴である。その他の構成は実施例８と同様である。
【０１２８】
本実施例でのＳＤ間隙と定電圧制御時の交番電圧との関係を図１９に示す。図１９において実線が本実施例９であり、ホールド値を関数ｆに代入したものである。又先の実施例８の場合を比較のために破線で示す。
【０１２９】
本実施例での関数ｆをＶDT＝ｆ（ＶDO）＝αＶDO＋βとすると、傾きαは、
２５０μｍ≦ＳＤ間隙≦３５０μｍのとき              α＝１
ＳＤ間隙＜２５０μｍ又は３５０μｍ＜ＳＤ間隙のとき  α＝１．５
である。
【０１３０】
即ち、ＳＤ間隙が２５０〜３５０μｍのときはα＝１で、実施例８のときと似たような定電圧値となる。ＳＤ間隙が２５０μｍ未満又は３５０μｍ超ではα＝１．５で、検知値よりも使用電圧を多少大きくした。定数βは各場合によって定まる数値である。
【０１３１】
本実施例９における効果を図２０及び図２１に示す。図２０は、本実施例におけるＳＤ間隙とライン幅の関係を示したものである。本実施例は、ライン幅を従来例は勿論、実施例８よりも更に一定にすることができた。これは、ＳＤ間隙が３５０μｍ超では交番電界を実施例８のときよりも強めに、ＳＤ間隙が２５０μｍ未満では弱めに設定したことが有効に作用したものである。
【０１３２】
図２１は、ＳＤ間隙とベタ黒濃度との関係を示したものである。本実施例では、ＳＤ間隙が３５０μｍ超での強度の低下防止に効果的である。
【０１３３】
以上のように、本実施例では、検知電圧を所定の関数に代入して交番電圧を決定するようにしたので、更に広い範囲のＳＤ間隙で安定した画像を得ることができた。
【０１３４】
尚、上記のα、βは説明のために用いた一例であり、これに限らない。又関数ＶDT＝ｆ（ＶDO）は一次関数としたが、これ以外の関数であってもよいことは、発明の趣旨から当然である。
【０１３５】
実施例１０
本実施例では、実施例８において、図３に示した実施例２のときのように、現像剤規制部材として弾性ブレード２６を用いたことが特徴である。
【０１３６】
本実施例において、実施例２のときと同様、実施例１の試験と同様な条件で現像し、６０００枚までの画像形成試験を行った。現像バイアスの交番電流の定電流制御等、その他の条件は実施例８と同様にした。その結果を比較例と共に、試験Ｎｏ．９〜１１として表４に示す。
【０１３７】
【表４】
2006171787.tif 000006
【０１３８】
表４に示されるように、従来の現像スリーブでは当接条件が厳しくて、その条件範囲が狭いＳＵＳ薄板製の弾性ブレードでも、本発明の現像スリーブと組合せるとトナー融着が起こりづらく、十分に実用の域にある。
【０１３９】
実施例１１
本実施例では、実施例８において、現像バイアスの交番電圧値に対し最大値を規定する制限回路を設けたことが特徴である。
【０１４０】
実施例５のところで述べたように、ＳＤ間隙に対して交番電圧をパッシェン（Ｐａｓｃｈｅｎ）の法則に従う以上の電圧を印加すると、リーク現象が発生することが知られている。実施例８では、定電流制御時にＳＤ間隙に応じて交番電圧値が変化するので、リーク現象は発生しづらいが、それでも定電流制御時にリークがまれに生じることがある。そこで、本実施例では、交番電圧の最大値を制限して、リークを確実に防止するようにした。
【０１４１】
本実施例では、交番電圧の最大値が、図１５のグラフにおける各ＳＤ間隙２００、３００、４００μｍの交番電圧値（Ｖｐｐ）に２００Ｖを加えた値の電圧を、瞬間的にも超えないように制限回路を設けた。これにより、リークの防止は完全になり、本発明の他の効果も同様に得ることができた。
【０１４２】
実施例１２
本実施例においては、実施例８において、現像スリーブ３０の現像部位が感光ドラム１の非画像域に対応しているときに、現像バイアスの交番電界を所定の値で定電圧制御して、そのとき流れた交番電流ｉ0を検知し、その電流値ｉ0をある関数に代入して電圧値ＶDT＝ｇ（ｉ0）を求め、現像部位が画像領域に対応したときにその電圧値ＶDTで定電圧制御して、感光ドラム１と現像スリーブ３０とのＳＤ間隙に交番電界を印加するようにしたことが特徴である。その他の構成は実施例８と同様である。
【０１４３】
本実施例において、現像部位が非画像領域に対応しているとき、Ｖｐｐ＝８００Ｖで定電圧制御して、そのときの交番電流値ｉ0を検知した。先の図１４によれば、この交番電流ｉ0の値によりＳＤ間隙の大きさが一義的に決まるので、現像時の交番電圧がＳＤ間隙の大きさにより、実施例８と同様になるように、関数ＶDT＝ｇ（ｉ0）を決定した。
【０１４４】
これにより実施例８と同様な効果を得ることができた。
【０１４５】
実施例１３
本実施例では、実施例８において、現像バイアス電源３８の制御シーケンスを示す図２２に示すように、前回転時のみ、交番電流を定電流制御し、そのときの電圧を検知して、紙間では行わないようにしたことが特徴である。その他は実施例８と同様にした。本実施例においても実施例８と同様な効果が得られた。
【０１４６】
以上説明したように、実施例８〜１３によれば、例えば現像スリーブ３０の現像部が感光ドラム１の非画像領域に対応するときに、現像スリーブ３０に印加する現像バイアスを一定の交流電圧値で定電流制御し、そのときの交番電圧値を検知して、現像部が画像領域に対応するときに、その検知した交番電圧値で定電圧制御するというように、現像バイアスを制御したので、現像スリーブ３０の表面に体積抵抗率１０8Ω・ｃｍ以下で感光ドラム１の表面よりも低い硬度を有する導電性弾性層３４を設けたことによる、画像形成装置の輸送時の現像スリーブ３０による感光ドラム１の傷付き防止と共に、現像装置１０の製造に伴うＳＤ間隙のバラつきや環境変化による現像特性の変化を改善し、濃度のバラつき防止を更に確実にして、良好な画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０１４７】
【図１】本発明の一実施例に係る現像装置を備えた画像形成装置を示す概略構成図である。
【図２】図１の現像装置に設けられた現像スリーブの表面部分を拡大した斜視図である。
【図３】本発明の現像装置の他の実施例を示す概略構成図である。
【図４】本発明の現像装置の更に他の実施例での現像性を示すグラフである。
【図５】従来の現像装置を備えた画像形成装置を示す概略構成図である。
【図６】本発明の他の実施例に係る現像装置を備えた画像形成装置を示す概略構成図である。
【図７】図６の現像装置に設けられた現像バイアス電源のバイアス発生回路を示す回路図である。
【図８】本発明の現像装置の更に他の実施例における現像バイアス電源のバイアス発生回路を示す回路図である。
【図９】本発明の現像装置の更に他の実施例での現像性を示すグラフである。
【図１０】同じく交番電圧を変化させたときの現像性を示すグラフである。
【図１１】従来の現像装置で生じていたスリーブピッチの濃度ムラを示す説明図である。
【図１２】同じく楕円状のリーク跡を示す説明図である。
【図１３】本発明の現像装置の更に他の実施例における現像バイアス電源を示す構成図である。
【図１４】図１３の現像装置での現像バイアスの交番電流値のＳＤ間隙への依存性を示すグラフである。
【図１５】図１４のグラフから作成した交番電流値２ｍＡ一定のときのＳＤ間隙と交番電圧との関係を示すグラフである。
【図１６】本実施例での現像バイアスの印加を行なうときの画像形成装置の基本的なシーケンスを示す図である。
【図１７】本実施例でのライン幅における効果を従来例と比較して示すグラフである。
【図１８】本実施例での転写材上の反射濃度における効果を従来例と比較して示すグラフである。
【図１９】本発明の更に他の実施例におけるＳＤ間隙と定電圧制御時の交番電圧との関係を示すグラフである。
【図２０】本発明の更に他の実施例におけるＳＤ間隙とライン幅の関係を示すグラフである。
【図２１】同じくＳＤ間隙とベタ黒濃度との関係を示すグラフである。
【図２２】本発明の更に他の実施例での現像バイアスの印加を行なうときの画像形成の基本的なシーケンスを示す図である。
【符号の説明】
【０１４８】
１    感光ドラム
１０  現像装置
１１  トナー
１５  マグネットローラ
１６  磁性ブレード
１８  バイアス電源
２６  弾性ブレード
２８  バイアス電源
３０  現像スリーブ
３４  導電性弾性層
３８  バイアス電源
【図１】
2006171787.tif 000007
【図２】
2006171787.tif 000008
【図３】
2006171787.tif 000009
【図４】
2006171787.tif 000010
【図５】
2006171787.tif 000011
【図６】
2006171787.tif 000012
【図７】
2006171787.tif 000013
【図８】
2006171787.tif 000014
【図９】
2006171787.tif 000015
【図１０】
2006171787.tif 000016
【図１１】
2006171787.tif 000017
【図１２】
2006171787.tif 000018
【図１３】
2006171787.tif 000019
【図１４】
2006171787.tif 000020
【図１５】
2006171787.tif 000021
【図１６】
2006171787.tif 000022
【図１７】
2006171787.tif 000023
【図１８】
2006171787.tif 000024
【図１９】
2006171787.tif 000025
【図２０】
2006171787.tif 000026
【図２１】
2006171787.tif 000027
【図２２】
2006171787.tif 000028
【手続補正書】
【提出日】平成18年3月10日(2006.3.10)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体に対して２００μｍ以下の間隙を設けられ、現像剤を担持する現像剤担持体と、前記現像剤担持体上の現像剤を規制して現像剤の薄層を形成する規制部材と、を有し、前記現像剤担持体と像担持体との間に現像バイアスを印加した状態で前記現像剤を像担持体に転移させて、前記像担持体上に形成された静電潜像を現像する現像装置において、
振動数を１０〜１００Ｈｚ、加速度を１Ｇ、スイープ時間を５分で物流テストを行ったとき、前記現像剤担持体の表面は前記像担持体に接触可能であり、
前記現像剤担持体は、導電性の基体の表面上に導電性弾性層を備えることを特徴とする現像装置。
【請求項２】
前記導電性弾性層は体積抵抗率が１０8Ω・ｃｍ以下である請求項１の現像装置。
【請求項３】
前記導電性弾性層は前記像担持体の表面よりも低い硬度を備える請求項１又は２の現像装置。
【請求項４】
前記現像バイアスは、前記現像剤を前記現像剤担持体から前記像担持体へ転移させる方向の電界と、前記電界の方向と逆方向の電界と、を交互に形成するバイアスである請求項１乃至３のいずれかの現像装置。
【請求項５】
前記導電性弾性層はゴム層である請求項１乃至４のいずれかの現像装置。
【請求項６】
前記規制部材が弾性体からなる請求項１乃至５のいずれかの現像装置。
【請求項７】
前記現像剤が一成分現像剤である請求項１乃至６のいずれかの現像装置。
【請求項８】
前記一成分現像剤の体積平均粒径が９μｍ以下である請求項１乃至７のいずれかの現像装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２５】
上記目的は本発明に係る現像装置にて達成される。要約すれば本発明は、像担持体に対して２００μｍ以下の間隙を設けられ、現像剤を担持する現像剤担持体と、前記現像剤担持体上の現像剤を規制して現像剤の薄層を形成する規制部材と、を有し、前記現像剤担持体と像担持体との間に現像バイアスを印加した状態で前記現像剤を像担持体に転移させて、前記像担持体上に形成された静電潜像を現像する現像装置において、
振動数を１０〜１００Ｈｚ、加速度を１Ｇ、スイープ時間を５分で物流テストを行ったとき、前記現像剤担持体の表面は前記像担持体に接触可能であり、
前記現像剤担持体は、導電性の基体の表面上に導電性弾性層を備えることを特徴とする現像装置である。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２６】
本発明の一実施態様によれば、前記導電性弾性層は体積抵抗率が１０8Ω・ｃｍ以下である。又、他の実施態様によれば、前記導電性弾性層は前記像担持体の表面よりも低い硬度を備える。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２７】
本発明の他の実施態様によれば、前記現像バイアスは、前記現像剤を前記現像剤担持体から前記像担持体へ転移させる方向の電界と、前記電界の方向と逆方向の電界と、を交互に形成するバイアスである。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２８】
本発明の他の実施態様によれば、前記導電性弾性層はゴム層である。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２９】
又、本発明の他の実施態様によれば、前記規制部材が弾性体からなり、前記現像剤が一成分現像剤であり、更にその一成分現像剤の体積平均粒径が９μｍ以下であるようにすることができる。