(57)【要約】【課題】劣化トナーにも十分な帯電量を付与することで、かぶりの発生を低減できる現像装置を提供する。【解決手段】外周面にトナー層を保持しつつ回転する現像ローラ１４にトナー層を介して接触する電圧印加部材１８を有する現像装置１０であって、電圧印加部材１８はトナー層に対して、現像ローラ１４の回転方向に関して、上流側の接触部分で比較的低電圧を印加し、下流側の接触部分で比較的高電圧を印加する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周面にトナー層を保持しつつ回転する現像ローラに前記トナー層を介して接触する電圧印加部材を有する現像装置であって、
前記電圧印加部材は前記トナー層に対して、前記現像ローラの回転方向に関して、上流側の接触部分で比較的低電圧を印加し、下流側の接触部分で比較的高電圧を印加することを特徴とする現像装置。
【請求項２】
前記電圧印加部材は、前記現像ローラの回転方向に関して所定の角度範囲をもって接触する１つの部材からなり、前記上流側接触部分の抵抗値が前記下流河接触部分の抵抗値よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
【請求項３】
前記電圧印加部材は、前記上流側接触部分が厚く、前記下流側接触部分が薄く形成されていることを特徴とする請求項２に記載の現像装置。
【請求項４】
前記電圧印加部材の接触部分の厚みが、段階的に変化していることを特徴とする請求項３に記載の現像装置。
【請求項５】
前記電圧印加部材の接触部分の厚みが、連続的に変化していることを特徴とする請求項３に記載の現像装置。
【請求項６】
前記電圧印加部材は、前記上流側接触部分と前記下流側接触部分とが同じ材質からなることを特徴とする請求項２ないし５のいずれかに記載の現像装置。
【請求項７】
前記電圧印加部材は、前記上流側接触部分と前記下流側接触部分とで材質が異なることを特徴とする請求項２に記載の現像装置。
【請求項８】
前記電圧印加部材は、導電性のバックアップ部材によって前記現像ローラに向かって押圧されることにより前記現像ローラの回転方向に関して所定の角度範囲をもって接触するとともに前記バックアップ部材を介して電圧が印加される１つの部材からなり、前記バックアップ部材は前記現像ローラの回転方向に関して上流側部分の抵抗値が下流側部分の抵抗値よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
【請求項９】
前記電圧印加部材は、前記現像ローラの回転方向に関して所定の角度範囲をもって接触する１つの部材からなり、前記電圧印加部材には前記下流側接触部分の方から電圧が印加されることを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
【請求項１０】
前記電圧印加部材は、前記上流側接触部分と前記下流側接触部分とに分かれていることを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
【請求項１１】
前記上流側接触部分の抵抗値が前記下流側接触部分の抵抗値よりも大きく、前記上流側接触部分と前記下流側接触部分とにそれぞれ同一電圧が印加されることを特徴とする請求項１０に記載の現像装置。
【請求項１２】
前記上流側接触部分と前記下流側接触部分とは同一の抵抗値を有し、前記下流側接触部分に印加される電圧が前記上流側接触部分に印加される電圧よりも大きいことを特徴とする請求項１０に記載の現像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プリンタや複写機などの電子写真方式の画像形成装置に用いられる現像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、プリンタや複写機などの電子写真方式の画像形成装置には、感光体の表面に形成された静電潜像をトナーで現像して可視像化する現像装置が使用されている。この現像装置は、一般に、外周面に帯電されたトナーを薄層状に保持しつつ回転する現像ローラまたは現像スリーブを有しており、この現像ローラ等から感光体上にトナーが供給されるようになっている。
【０００３】
一方、近年、プリンタがオフィスに急速に普及してきており、ユーザの画質およびコストに関する意識は高まっている。画像ノイズの１つとして、感光体上の静電潜像以外の部分にトナーが付着して起きる「かぶり」があるが、これは耐久時に現像装置内のトナーが劣化することによるトナー帯電量低下に起因して発生しやすい。また、耐久によるトナー帯電量低下は、画質劣化だけでなく、トナー消費量増加を招き、実質的にユーザのコスト負担を大きくしている。
【０００４】
現像装置においてトナーを帯電させるためには、ブレード状部材を現像ローラに押し当てて、現像ローラ上に薄層状に保持されたトナーを前記ブレード状部材で摩擦することにより帯電させる方法が一般的であるが、ブレード状部材と現像ローラとの間に形成されるニップ幅が小さいと、劣化トナーに対しては十分な帯電量を与えることが困難になる。そこで、大きいニップ幅を得るために、下記特許文献１ないし５では、フィルム状部材を現像ローラに当接させる方法が提案されている。
【０００５】
【特許文献１】特開昭６３−１５５０６５号公報
【特許文献２】特開平５−１１５８３号公報
【特許文献３】特開平１０−３１３５８号公報
【特許文献４】特開平１０−１３３４７４号公報
【特許文献５】特開平１１−２７２０６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、フィルム状部材を用いてニップ幅を広くした場合、ニップ内を通過するうちにトナー帯電量は次第に上昇するが、現像ローラの回転方向に関してニップ内の下流側部においてはトナーが帯電されにくくなって帯電量が頭打ちになってしまい、所望の帯電量を得るまでには至らないという傾向がある。この傾向は、劣化トナーで特に顕著であり、耐久時のかぶりを改善できないという問題があった。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、劣化トナーにも十分な帯電量を付与することができ、これによりかぶりの発生を低減できる現像装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記目的を達成するために本発明は、外周面にトナー層を保持しつつ回転する現像ローラに前記トナー層を介して接触する電圧印加部材を有する現像装置であって、
前記電圧印加部材は前記トナー層に対して、前記現像ローラの回転方向に関して、上流側の接触部分で比較的低電圧を印加し、下流側の接触部分で比較的高電圧を印加することを特徴とするものである。
【０００９】
この構成からなる現像装置によれば、上流側接触部分においてはリークが発生しない程度の比較的低電圧を印加することでトナーを適度に帯電させることができ、下流側接触部分においては帯電量が頭打ちすることがなくトナーを十分に帯電させられる程度の比較的高電圧を印加することで所望のトナー帯電量が得られる。これにより、劣化トナーについても所望の帯電量を得ることができ、かぶりの発生を改善できる。
【００１０】
本発明の現像装置において、前記電圧印加部材は、前記現像ローラの回転方向に関して所定の角度範囲をもって接触する１つの部材からなり、前記上流側接触部分の抵抗値が前記下流側接触部分の抵抗値よりも大きくてもよい。
【００１１】
また、本発明の現像装置において、前記電圧印加部材は、前記上流側接触部分が厚く、前記下流側接触部分が薄く形成されていてもよい。この場合、前記電圧印加部材の接触部分の厚みは、段階的に変化してもよいし、または、連続的に変化してもよい。
【００１２】
また、本発明の現像装置において、前記電圧印加部材は、前記上流側接触部分と前記下流側接触部分とが同じ材質からなってもよいし、または、前記上流側接触部分と前記下流側接触部分とで材質が異なってもよい。
【００１３】
また、本発明の現像装置において、前記電圧印加部材は、導電性のバックアップ部材によって前記現像ローラに向かって押圧されることにより前記現像ローラの回転方向に関して所定の角度範囲をもって接触するとともに前記バックアップ部材を介して電圧が印加される１つの部材からなり、前記バックアップ部材は前記現像ローラの回転方向に関して上流側部分の抵抗値が下流側部分の抵抗値よりも大きくてもよい。
【００１４】
また、本発明の現像装置において、前記電圧印加部材は、前記現像ローラの回転方向に関して所定の角度範囲をもって接触する１つの部材からなり、前記電圧印加部材には前記下流側接触部分の方から電圧が印加されてもよい。
【００１５】
さらに、本発明の現像装置において、前記電圧印加部材は、前記上流側接触部分と前記下流側接触部分とに分かれていてもよい。この場合、前記上流側接触部分の抵抗値が前記下流側接触部分の抵抗値よりも大きく、前記上流側接触部分と前記下流側接触部分とにそれぞれ同一電圧が印加されてもよいし、または、前記上流側接触部分と前記下流側接触部分とは同一の抵抗値を有し、前記下流側接触部分に印加される電圧が前記上流側接触部分に印加される電圧よりも大きくてもよい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の現像装置によれば、劣化トナーについても十分な帯電量を付与することができ、かぶりの発生を改善できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下に、本発明の実施の形態について添付図面を参照して説明する。
【００１８】
図１は、本発明の一実施形態である現像装置１０の概略構成図である。現像装置１０は、トナーＴを収容した筐体からなるケース１２を備えている。ケース１２には、長手方向（図１の奥行き方向）に沿って延びる開口部が形成されており、その開口部に現像ローラ１４が矢印Ａ方向に回転駆動可能に設けられている。現像装置１０は、現像ローラ１４がドラム状の感光体１５に近接して対向配置されている。
【００１９】
ケース１２内には、供給ローラ１６が現像ローラ１４に接触して配設されている。供給ローラ１６が矢印Ｂ方向に回転駆動されることにより、トナーＴが現像ローラ１４に供給されて、現像ローラ１４の外周面上に薄いトナー層が形成されるようになっている。
【００２０】
ケース１２の上部には、例えば半導電性の可撓性樹脂フィルムからなる電圧印加部材１８が固定されている。電圧印加部材１８は、１つの部材からなり、電極２２に取り付けられた例えば導電性スポンジからなるバックアップ部材２０によって現像ローラ１４に向かって押圧されている。これにより、電圧印加部材１８は、外周面に保持されたトナー層を介して現像ローラ１４に所定の角度範囲をもって接触している。また、電圧印加部材１８には、電源２１に接続された電極２２からバックアップ部材２０を介して電圧が印加されるようになっている。なお、電圧印加部材１８に印加される電圧は、直流電圧に限らず、直流電圧に交流電圧を重畳した電圧であってもよい。
【００２１】
電圧印加部材１８の現像ローラ１４との接触部分は、図２に示すように、現像ローラ１４の回転方向に関して、上流側接触部分１８ａが３枚のフィルムを重ねて導電性接着剤で接着して構成されており、下流側接触部分１８ｂが１枚のフィルムで構成されており、その中間接触部分１８ｃが２枚のフィルムを重ねて導電性接着剤で接着して構成されている。このように、電圧印加部材１８の現像ローラ１４との接触部分は、現像ローラ１４の回転方向に関して上流側から下流側にかけて厚みが段階的に変化しており、上流側接触部分１８ａが厚くて下流側接触部分１８ｂが薄くなっている。これにより、電圧印加部材１８の厚み方向の抵抗値は、上流側接触部分１８ａが最大で、中間接触部分１８ｃが中位で、下流側接触部分１８ｂが最小になっている。
【００２２】
なお、本実施形態の電圧印加部材１８では、厚みを３段階に変化させているが、現像ローラ１４との接触部分における厚み変化は、２段階であってもよいし、４段階以上であってもよい。
【００２３】
また、電圧印加部材１８では、３枚のフィルムの先端位置をずらして接着することで厚みに段階的変化をもたせているが、１枚のフィルムの厚みが段階的に変化するように成形されてもよいし、または、図３に示すフィルム２４のように１枚のフィルムの厚みが連続的に変化するように成形されてもよい。
【００２４】
さらに、電圧印加部材１８では、上流側接触部分１８ａ，中間接触部分１８ｃおよび下流側接触部分１８ｂが同じ材料からなっているが、図４に示す電圧印加部材２６のように、１枚のフィルム２８上に抵抗値がそれぞれ異なる３種類の導電性コート層２８ａ，２８ｂ，２８ｃを設けることで、上流側接触部分と中間接触部分と下流側接触部分とで材質が異なるようにしてもよい。
【００２５】
さらにまた、電圧印加部材１８では、それ自身の厚みを変化させることにより上流側接触部分１８ａと下流側接触部分１８ｂとで抵抗値を異ならせたが、図５に示すように、電圧印加部材３０を１枚の均一厚み（すなわち均一抵抗）のフィルムで構成する一方、バックアップ部材２０について上流側部分２０ａの抵抗値が下流側部分２０ｂの抵抗値よりも大きくなるように構成してもよい。
【００２６】
続いて、前記構成からなる現像装置１０の動作について説明する。
現像装置１０では、現像ローラ１４が矢印Ａ方向に回転駆動されるとともに、供給ローラ１６が矢印Ｂ方向に回転駆動される。回転する供給ローラ１６によってケース１２内に収容されたトナーＴが現像ローラ１４に供給されて、現像ローラ１４の外周面上に薄いトナー層が形成される。
【００２７】
現像ローラ１４の外周面上のトナー層は、現像ローラ１４の回転にしたがって電圧印加部材１８との接触領域へと移動する。この接触領域を通過する間に、トナーは所望の帯電量にまで帯電されるが、その帯電される状況は次のようになっている。
【００２８】
電圧印加部材１８には、電極２２からバックアップ部材２０を介して所定の電圧（例えば−３００ボルト）が印加されている。しかしながら、電圧印加部材１８の現像ローラ１４との接触部分は、上流側接触部分１８ａの抵抗値が大きく、中間接触部分１８ｃの抵抗値が中位で、下流側接触部分１８ｂの抵抗値が小さくなっている。そのため、現像ローラ１４上のトナー層に対して印加される実効電圧は、上流側接触部分１８ａで比較的低く、中間接触部分１８ｃでは中位で、下流側接触部分１８ｂで比較的高くなっている。
【００２９】
現像ローラ１４上のトナーが電圧印加部材１８の上流側接触部分１８ａと接触しつつ通過するとき、電圧印加部材１８と現像ローラ１４との間でリークが発生しない程度の比較的低電圧が印加されることでトナーは適度に帯電させられる。続いて、現像ローラ１４上のトナーが電圧印加部材１８の中間接触部材１８ｃと接触しつつ通過するとき、上流側接触部分１８ａよりも高い電圧が印加されることでトナーはさらに帯電されて帯電量が上昇する。そして、現像ローラ１４上のトナーが電圧印加部材１８の下流側接触部分１８ｂと接触しつつ通過するとき、中間接触部分１８ｂよりもさらに高い電圧が印加されることで、トナーは帯電量が頭打ちになることなく十分に帯電されて所望の帯電量を得るに至る。
【００３０】
なお、中間接触部分１８ｃおよび下流側接触部分１８ｂでは、上流側接触部分１８ａよりも比較的高い電圧が印加されるが、電圧印加部材１８との接触領域を通過するにつれてトナーの帯電量が次第に上昇してきて電位が高くなってくるためにリークが発生することはない。
【００３１】
電圧印加部材１８との接触領域を通過して所望の帯電量に帯電されたトナーは、現像ローラ１４の回転にしたがって感光体との対向領域に移動して、感光体表面の静電潜像の現像に供される。
【００３２】
上述したように本実施形態の現像装置１０によれば、トナーを所望の帯電量まで十分に帯電させることができる。したがって、耐久により劣化したトナーについても所望の帯電量を付与することができ、これによりかぶりの発生を改善できる。
【００３３】
次に、本実施形態の現像装置１０の効果を確認するために行った実験について説明する。
現像装置１０の実施例では、電圧印加部材として、体積抵抗２．５×１０３Ω・ｃｍで厚みが上流側接触部分２００μｍから下流側接触部分５０μｍまで図３に示すように連続的に変化する低抵抗フィルムを用い、０Ｖから−４００Ｖの直流電圧を印加した。一方、比較例では、電圧印加部材として、体積抵抗１０３Ω・ｃｍで８０の均一厚みの低抵抗フィルムを用い、直流電圧のみを印加した。また、現像ローラ１４に対する電圧印加部材の接触幅（現像ローラ１４の周方向における接触長さ、以下「ニップ幅」という。）は、実施例および比較例ともに４ｍｍとした。
【００３４】
図６のグラフに示すように、印加電圧を高くしていけばトナー帯電量も次第に増加する傾向にあるが、比較例では抵抗値１０３Ω・ｃｍのフィルムの場合に−４００Ｖで電圧印加部材の上流側接触部分でリークが発生したため、それ以上の高電圧を印加することができず、その結果、所望のトナー帯電量（−２５μｃ／ｇ）を得ることができなかった。これに対し、現像装置１０の実施例では、印加電圧−３００ボルトでトナー帯電量が所望値を越え、印加電圧−４００ボルトでも上流側接触部分の抵抗が大きいためにリークが発生しなかった。
【００３５】
なお、比較例において、上流側接触部分でのリークを防止するために抵抗が大きいフィルムを選択することも考えられる。しかし、図７のグラフに示すように、例えば抵抗値１０４Ω・ｃｍのフィルムを選択した場合には、抵抗値１０３Ω・ｃｍのフィルムの場合に比べて印加電圧は高くできるが、トナー帯電のための実効電圧が小さくなって帯電性能が低下するために所望のトナー帯電量が得られなくなる。
【００３６】
一方、ニップ幅を長くしてトナーへの電荷注入時間を稼ぐことで、トナー帯電量を増加させることが考えられる。しかし、図８のグラフに示すように、比較例では、ニップ幅を長くしてもトナー帯電量が頭打ちになって所望の帯電量は得られなかった。これに対し、現像装置１０の実施例では、ニップ幅４ｍｍ以上でトナー帯電量が所望値を越えており、帯電性能が非常に高いことが確認できた。
【００３７】
次に、現像装置１０の変形例について図９ないし１１を参照して説明する。
図９に示すように、例えば半導電性樹脂フィルムからなる電圧印加部材３２は、現像ローラ１４の回転方向（矢印Ａ方向）に関して所定の角度範囲をもって接触する１つの部材からなっている。電圧印加部材３２には、電源３４によって下流側接触部分３２の方から電圧が印加されるようになっている。他の構成は、前記現像装置１０と同様である。
【００３８】
この変形例の現像装置では、電圧印加部材３２の上流側接触部分３２ａにおけるトナー帯電用の実効電圧は、下流側接触部分３２ｂに比べて、電圧印加部材３２の現像ローラ回転方向に沿う方向の抵抗による電圧降下分だけ低くなる。これにより、電圧印加部材３２では、現像ローラ１４上のトナー層に対して、上流側接触部分３２ａで比較的低電圧が印加され、下流側接触部分３２ｂで比較的高電圧が印加されることになり、前記現像装置１０と同様の作用効果を奏する。
【００３９】
また、図１０に示す変形例では、電圧印加部材３６が上流側接触部分３６ａと下流側接触部分３６ｂとに分かれており、電源３４によってそれぞれ同一電圧が印加されている。この場合、上流側接触部分３６ａの抵抗値が下流側接触部分３６ｂの抵抗値よりも大きくなっている。他の構成は、前記現像装置１０と同様である。これにより、電圧印加部材３６では、現像ローラ１４上のトナー層に対して、上流側接触部分３６ａで比較的低電圧が印加され、下流側接触部分３６ｂで比較的高電圧が印加されることになり、前記現像装置１０と同様の作用効果を奏する。
【００４０】
さらに、図１１に示す変形例では、電圧印加部材３８が上流側接触部分３８ａと下流側接触部分３８ｂとに分かれており、上流側接触部分３８ａと下流側接触部分３８ｂとはそれぞれ同一の抵抗値を有している。この場合、上流側接触部分３８ａには電源３４によって比較的低電圧が印加され、下流側接触部分３８ｂには電源３４，４０によって比較的高電圧が印加されるようになっている。他の構成は、前記現像装置１０と同様である。これにより、この変形例においても前記現像装置１０と同様の作用効果を奏する。
【００４１】
なお、上述した変形例では、電圧印加部材を２つに分割した場合について説明したが、３つまたはそれ以上に分割されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】現像装置の概略構成図。
【図２】電圧印加部材の接触部分の側面図。
【図３】別の電圧印加部材の接触部分の側面図。
【図４】さらに別の電圧印加部材の接触部分の側面図。
【図５】バックアップ部材の抵抗値を異ならせた例を示す側面図。
【図６】トナー帯電量の印加電圧依存性を示すグラフ。
【図７】トナー帯電量の抵抗依存性を示すグラフ。
【図８】トナー帯電量のニップ幅依存性を示すグラフ。
【図９】現像装置の変形例を示す図。
【図１０】現像装置の別の変形例を示す図。
【図１１】現像装置のさらに別の変形例を示す図。
【符号の説明】
【００４３】
１０…現像装置
１２…ケース
１４…現像ローラ
１６…供給ローラ
１８…電圧印加部材
２０…バックアップ部材
２２…電極
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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