(57)【要約】【課題】一成分接触現像方式を採用する低電位システムにおいて、潜像担持体の電位と現像バイアスとのリークを防止して、高品質の画像を得る。【解決手段】導電性の軸部５ａと表層５ｂからなる現像ローラ５上にトナーを担持して感光体ドラム１に押し当てて現像する一成分接触現像装置を用い、感光体ドラムの帯電電位の絶対値を４００Ｖ以下、露光部電位ＶＬと現像バイアスＶＢとの電位差の絶対値である現像ポテンシャル｜ＶＢ−ＶＬ｜を２５０Ｖ以下とし、現像ローラの表層の体積固有抵抗を１０７［Ω・ｃｍ］以下とする画像形成装置において、現像ローラの表面粗さＲｚをトナーの重量平均粒径Ｒよりも小さくする。【選択図】  図１
2004157458.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
潜像担持体と、
該潜像担持体の表面を一様に帯電し画像情報に基づいて露光することにより該潜像担持体上に潜像を形成する潜像形成手段と、
導電性基体上に形成した表層にトナーを担持して搬送するトナー担持体、及び、該トナー担持体の導電性基体に現像バイアスＶＢを印加するバイアス印加手段を備え、該潜像担持体に対向する現像領域で該トナー担持体を該潜像担持体に押し当てて、該潜像担持体上の潜像を現像してトナー像を形成する現像装置とを有し、
該潜像担持体の帯電電位ＶＤの絶対値が４００Ｖ以下であり、
該潜像担持体上の露光によって電位が低下した露光部電位ＶＬと該現像バイアスＶＢとの電位差の絶対値である現像ポテンシャル｜ＶＢ−ＶＬ｜が２５０Ｖ以下であり、
該トナー担持体表層の体積固有抵抗が１０７［Ω・ｃｍ］以下である画像形成装置において、
上記トナー担持体の表面粗さＲｚがトナーの重量平均粒径Ｒよりも小さいことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
請求項１の画像形成装置において、上記トナー担持体の表層がゴム硬度が７０（ＪＩＳ−Ａ）以下の弾性体からなること特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
請求項１の画像形成装置において、上記潜像担持体がベルト状であること特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
請求項１、２または３の画像形成装置において、上記トナー担持体がローラ形状の回転体であり、ローラ軸方向の振れが５０μｍ以下であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】
請求項１、２、３または４の画像形成装置において、上記トナー担持体にトナーを供給する手段が、トナーと磁性粒子からなる二成分現像剤を担持する現像剤担持体と、該現像剤担持体と該トナー担持体とが対向する領域で該現像剤担持体上に現像剤を穂立ちさせる磁界を発生させる磁界発生手段とから成り、該現像剤担持体と該トナー担持体とが対向する領域で該現像剤担持体表面に担持したブラシ状の二成分現像剤を接触させることにより、該二成分現像剤より該トナー担持体上にトナーを供給することを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】
請求項５の画像形成装置において、上記二成分現像剤のトナー濃度が２〜１２ｗｔ％であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項７】
潜像担持体の表面を一様に帯電した後、画像情報に基づいて潜像担持体の表面に光を選択的に照射することにより、潜像を形成した潜像担持体に、導電性基体上に形成した表層にトナーを担持して搬送するトナー担持体を押し当てて、該トナー担持体の導電性基体に現像バイアスＶＢを印加して、該潜像担持体上の潜像を現像してトナー像を形成する現像装置を有し、
該潜像担持体の帯電電位ＶＤの絶対値が４００Ｖ以下であり、
該潜像担持体上の露光によって電位が低下した露光部電位ＶＬと該現像バイアスＶＢとの電位差の絶対値である現像ポテンシャル｜ＶＢ−ＶＬ｜が２５０Ｖ以下であり、
該トナー担持体表層の体積固有抵抗が１０７［Ω・ｃｍ］以下である画像形成方法において、
上記トナー担持体の表面粗さＲｚがトナーの重量平均粒径Ｒよりも小さいことを特徴とする画像形成方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置及び画像形成方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の画像形成装置では、潜像担持体の表面を一様に帯電した後、画像情報に基づいて潜像担持体の表面に光を選択的に照射することにより、潜像担持体上に潜像が形成される。この潜像は、トナーと磁性粒子とを含む二成分現像剤を用いる二成分現像装置や、トナーを一成分現像剤として用いる一成分現像装置によって現像される。一成分現像装置は、二成分現像装置に比べ、二成分現像剤特有の磁気ブラシ穂によるざらつき感のない画像が得られる、小型化が容易である等のメリットがある。なかでも、トナーを担持したトナー担持体と潜像担持体を接触させる一成分接触現像装置は、潜像に対して忠実な画像を再現ができるというメリットがある。
【０００３】
また、近年、画像形成装置では、環境への対応から部品を長期使用できるよう長寿命化することが望まれている。長寿命化を達成するには、潜像担持体として用いられる感光体の劣化防止が有効である。そこで、潜像担持体（感光体）の帯電電位を４００Ｖ以下の比較的低い電位に抑えた低電位システムを採用したものが知られている（例えば、特許文献１）。この低電位システムを採用することにより、潜像担持体の帯電・露光という繰り返しによる通電電荷量による静電疲労を低減することができ、潜像担持体の寿命を延ばすことができると考えられる。また、上記潜像担持体の初期帯電時には強いハザードを受けるおそれがある。スコロトロンチャージャに代表される放電を利用した帯電システムでは、潜像担持体の表面に直接荷電粒子が降りかかるために、電離作用が表面劣化を促進させる要因となる。このような放電による潜像担持体の表面劣化に対しても、上記低電位システムが有効である。
【０００４】
上記低電位システムを採用した画像形成装置では、現像が飽和する現像ポテンシャルを低減することが同時に必要となる。従って、かかる低い現像ポテンシャルでも良好な現像を実現しようとすると、現像装置の現像能力を高める必要がある。現像能力を高め、比較的低い現像ポテンシャル（例えば、２００Ｖ以下）で現像が可能となる高い現像γ特性を有するよう方法として、本出願人は、一成分現像装置において体積抵抗の低いトナー担持体の用いた画像形成条件を提案している（特許文献２）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平７−８４４３９号公報
【特許文献２】
特開２００２−２１４８２０号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
また、潜像担持体としてアルミ素管をベースとした剛体の感光体ドラムを用いた場合、一成分接触現像装置のトナー担持体として導電性基体上に弾性体からなる表層を設けたものを用いることが広く知られている。トナー担持体の表層は、通常表面に微少な凹凸を有しているが、この凹凸がトナー粒径に比べて大きいと、図５にしめすように、トナーは凹部に埋没した状態で担持され、トナーとトナーとの間から凸部先端が突出した状態となる。現像領域では、このような状態でトナーを担持したトナー担持体を感光体ドラムに押し当てるので、トナー担持体表層の凸部が感光体ドラムの表面に接触してしまう。トナー担持体の導電性基体には現像バイアスが印加されているので、トナー担持体表層の凸部が感光体ドラム表面に接触していると、感光体ドラム上の潜像とトナー担持体表層の凸部とが電気的に接続されてしまう。このようになっても、従来の一成分現像装置では、トナー担持体として表層の体積抵抗が比較的高いものを用いているので、トナー担持体の表層の抵抗成分により感光体ドラムの電位とトナー担持体の導電性基体に印加される現像バイアスとはリークしにくい。しかしながら、低電位システムを採用した画像形成装置では、表層の体積抵抗の低いトナー担持体を用いるので、感光体ドラムの電位とトナー担持体の導電性基体に印加される現像バイアスとがリークしてしまい、感光体ドラムの静電潜像が維持できない状態となる。このため、現像ポテンシャルが変動し、画像濃度が低下してしまうという問題がおこった。また、低電位システムでは、現像γが大きいので、リークによる電位変動が、画像濃度の低下に顕著に顕れてしまう。
【０００７】
本発明は、上記背景に鑑みなされたものであり、一成分接触現像方式を採用する低電位システムにおいて、潜像担持体の電位と現像バイアスとのリークを防止して、高品質の画像を得ることのできる画像形成装置および画像形成方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、該潜像担持体の表面を一様に帯電し画像情報に基づいて露光することにより該潜像担持体上に潜像を形成する潜像形成手段と、導電性基体上に形成した表層にトナーを担持して搬送するトナー担持体、及び、該トナー担持体の導電性基体に現像バイアスＶＢを印加するバイアス印加手段を備え、該潜像担持体に対向する現像領域で該トナー担持体を該潜像担持体に押し当てて、該潜像担持体上の潜像を現像してトナー像を形成する現像装置とを有し、該潜像担持体の帯電電位ＶＤの絶対値が４００Ｖ以下であり、該潜像担持体上の露光によって電位が低下した露光部電位ＶＬと該現像バイアスＶＢとの電位差の絶対値である現像ポテンシャル｜ＶＢ−ＶＬ｜が２５０Ｖ以下であり、該トナー担持体表層の体積固有抵抗が１０７［Ω・ｃｍ］以下である画像形成装置において、上記トナー担持体の表面粗さＲｚがトナーの重量平均粒径Ｒよりも小さいことを特徴とするものである。
請求項２の発明は、請求項１の画像形成装置において、上記トナー担持体の表層がゴム硬度が７０（ＪＩＳ−Ａ）以下の弾性体からなること特徴とするものである。
請求項３の発明は、請求項１の画像形成装置において、上記潜像担持体がベルト状であること特徴とするものである。
請求項４の発明は、請求項１、２または３の画像形成装置において、上記トナー担持体がローラ形状の回転体であり、ローラ軸方向の振れが５０μｍ以下であることを特徴とするものである。
請求項５の発明は、請求項１、２、３または４の画像形成装置において、上記トナー担持体にトナーを供給する手段が、トナーと磁性粒子からなる二成分現像剤を担持する現像剤担持体と、該現像剤担持体と該トナー担持体とが対向する領域で該現像剤担持体上に現像剤を穂立ちさせる磁界を発生させる磁界発生手段とから成り、該現像剤担持体と該トナー担持体とが対向する領域で該現像剤担持体表面に担持したブラシ状の二成分現像剤を接触させることにより、該二成分現像剤より該トナー担持体上にトナーを供給することを特徴とするものである。
請求項６の発明は、請求項５の画像形成装置において、上記二成分現像剤のトナー濃度が２〜１２ｗｔ％であることを特徴とするものである。
請求項７の発明は、潜像担持体の表面を一様に帯電した後、画像情報に基づいて潜像担持体の表面に光を選択的に照射することにより、潜像を形成した潜像担持体に、導電性基体上に形成した表層にトナーを担持して搬送するトナー担持体を押し当てて、該トナー担持体の導電性基体に現像バイアスＶＢを印加して、該潜像担持体上の潜像を現像してトナー像を形成する現像装置を有し、該潜像担持体の帯電電位ＶＤの絶対値が４００Ｖ以下であり、該潜像担持体上の露光によって電位が低下した露光部電位ＶＬと該現像バイアスＶＢとの電位差の絶対値である現像ポテンシャル｜ＶＢ−ＶＬ｜が２５０Ｖ以下であり、該トナー担持体表層の体積固有抵抗が１０７［Ω・ｃｍ］以下である画像形成方法において、上記トナー担持体の表面粗さＲｚがトナーの重量平均粒径Ｒよりも小さいことを特徴とするものである。
これらの画像形成装置及び画像形成方法においては、トナー担持体の表面粗さＲｚをトナーの重量平均粒径Ｒよりも小さいものとして、トナー担持体表層の凹凸がトナーの重量平均粒径Ｒより小さくなるようにする。このため、図４に示すように、トナーはトナー担持体表面の凹部に埋没することなく担持され、トナー担持体の凸部が担持されたトナーとトナーとの間から突出しないようになる。そこで、現像領域でトナーを担持したトナー担持体を潜像担持体に押し当てた際、トナー担持体表面の凸部が潜像担持体表面に接触することがない。よって、上記低電位ブロセスにより、上記低抵抗のトナー担持体を用いた場合でも、現像領域における潜像担持体とトナー担持体との間のリークによる電位変動を防止し、高品位な画像を得ることができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を、画像形成装置としての電子写真式レーザプリンタ（以下「プリンタ」という。）に適用した実施形態について説明する。
〔実施形態１〕
まず、本発明の第１の実施形態に係るプリンタの全体の概略構成及び動作について説明する。図１は、画像形成装置の概略構成図である。潜像担持体としてアルミ素管をベースとした剛体の感光体ドラム１を用いた。この感光体ドラム１の周囲には、帯電装置２、露光装置３、現像装置４、転写装置１２、クリーニング装置１４、除電装置１５が順に配設されている。また、図示しない給紙トレイより転写紙を感光体ドラム１１と転写装置１６との対向部に向けて給紙する図示しない給紙搬送装置と、トナー像を転写された転写紙Ｓが感光体ドラム１から分離した後、トナーを転写紙に定着する定着装置１３とを備えている。
上記構成のプリンタにおいて、矢印方向に回転する感光体ドラム１の表面は、帯電装置２で所定の帯電電位（絶対値で４００Ｖ以下の帯電電位）に一様帯電された後、画像情報に基づいて変調されたレーザー光線が感光体軸方向にスキャンされて照射される。これにより、感光体ドラム１上に静電潜像が形成される。感光体ドラム１上に形成された静電潜像は、現像装置４と対向する現像領域において、現像装置４により帯電したトナーを付着させることで現像され、トナー像となる。一方、転写紙Ｓは図示しない給紙搬送装置で給紙・搬送され、レジストローラ１１により所定のタイミングで感光体ドラム１と転写装置１２とが対向する転写部に送出・搬送される。そして、転写装置１２により、転写紙Ｓに感光体ドラム１上のトナー像とは逆極性の電荷を付与することで、感光体ドラム１上に形成されたトナー像が転写紙Ｓに転写される。次いで、転写紙Ｓは、感光体ドラム１から分離され、定着装置１３に送られ、定着装置１３でトナー像が定着された転写紙Ｓが出力される。転写装置１２でトナー像が転写された後の感光体ドラム１の表面は、クリーニング装置１４でクリーニングされ、感光体ドラム１上に残ったトナーが除去される。
【００１０】
次に、現像装置４について詳しく説明する。この現像装置４は、一成分現像剤であるトナー１０をトナー担持体としての現像ローラ５で担持して、感光体ドラム１に対して接触現像を行う一成分接触現像方式の現像装置である。この現像装置４は、感光体ドラム１の側方に配置され、感光体ドラム１に向けて開口部が形成された現像ケース４ａを有しており、現像ケース４ａ内にはトナー１０を収容している。この現像ケース４ａの開口部から、トナー１０を表面に坦持した現像ローラ５が一部露出するよう配置されている。また、現像ローラ５上のトナー１０の層厚を規制する規制部材６と、現像ローラ５にトナー１０を供給する供給部材としての供給ローラ７と、現像ケース４ａ内のトナー１０を攪拌するアジテータ８とを備えている。
【００１１】
本実施形態のプリンタでは、剛体の感光体ドラム１を用いているので、現像ローラ５は導電性基体としての軸部５ａに、硬度は１０〜７０°（ＪＩＳ−Ａ）の範囲のゴム材料の表層を設けたものがよい。また、現像ローラ５の直径は１０〜３０ｍｍが好適である。現像ローラ５のゴム材料として使用できるものとしてシリコン、ブタジエン、ＮＢＲ、ヒドリン、ＥＰＤＭ、ウレタン等を挙げることができる。これに導電性をあたえるため、適宜カ−ボンブラック等の導電性材料を含有させることが多い。電気抵抗に関してはバルクの体積抵抗率を設定するもので、１０７［Ω・ｃｍ］以下に設定できるように調整を行う。なお、潜像担持体としてはベルト状感光体も使用でき、この場合には現像ローラ５の硬度は低くする必要がないので、金属ローラに体積抵抗率１０７［Ω・ｃｍ］以下の表層を設けたものを使用することが可能である。
【００１２】
また、現像ローラ５を感光体ドラム１に押圧し、一定荷重で接触させるための押圧手段を有している。この押圧手段９としては、例えば現像ケース４ａの後方側と画像形成装置の本体フレーム１７との間に介在される単数もしくは複数の弾性部材９であり、現像ケース４ａを介して現像ローラ５を感光体ドラム１に押圧するように構成されている。また、現像ローラ５の軸部には、感光体ドラム１と対向する現像領域で現像電界を形成するための現像バイアス電圧を印加する図示しない電源が接続されている。
【００１３】
本実施形態のトナー１０は、ポリエステル、ポリオール、スチレンアクリル等の樹脂に帯電制御剤（ＣＣＡ）、色材を混合し、その周りにシリカ、酸化チタン等の物質を外添している。平均粒径の範囲は３〜１２μｍであるが、本実施形態では６μｍのものを用いた。
【００１４】
上記構成の現像装置４では、現像ケース４ａ内のトナー１０は、撹拌手段としてのアジテータ８の回転により攪拌され、機械的に供給ロ−ラ７に供給される。供給ロ−ラ７は発泡ポリウレタン等で形成されていて、可撓性を有するセル構造のものであり、トナ−を保持し易い構造となっている。供給ローラ７は現像ローラ５と同方向、すなわち両ローラの対向部で互いに表面が逆方向に移動するように回転駆動されている。また、供給ローラ７を、現像ローラ５と逆方向、すなわち両ローラの対向部で互いに表面が同方向に移動するように回転させてもよい。
【００１５】
現像ケース４ａ内または供給ローラ７に担持されるトナー１０は、これらの部材との接触により所定の極性に帯電する。さらに、供給ローラ７の回転により接触点で互いに反対方向に回転する現像ローラ５と挟まれることにより、摩擦帯電効果で所定の帯電電荷を得て現像ローラ５上に担持されるようになる。現像ローラ５上に担持されたトナーは、規制部材６により、均一な層厚を形成される。この際、トナー１０は規制部材との接触により、さらに帯電する。そして、感光体ドラム１上の潜像と対向する現像領域において、現像バイアスを印加されること、感光体ドラム１上の静電潜像に従いトナーを供給する。
【００１６】
図２は、現像領域における感光体ドラム１の表面電位と現像バイアスとの関係を模式的に示したものである。図中の「ＶＤ」が未露光の帯電電位、「ＶＬ」が露光後の露光部電位、「ＶＢ」が現像バイアスの電圧である。図中の「ＶＤ−ＶＬ」の絶対値は、露光の有無における電位の差異を示す「露光ポテンシャル」である。また、「ＶＢ−ＶＬ」の絶対値は、現像領域における実質的な現像電位差を示す「現像ポテンシャル」であり、「ＶＤ−ＶＢ」の絶対値は、地肌部（未露光部）と現像バイアスとの電位差を示す「地肌ポテンシャル」である。
ここで、ネガポジ現像方式を採用した場合、地肌部が現像されないように、現像バイアスＶＢの絶対値｜ＶＢ｜は帯電電位ＶＤの絶対値｜ＶＤ｜よりも小さく設定される。また、画像濃度と地肌汚れのバランスが取れるように、地肌ポテンシャル｜ＶＤ−ＶＢ｜は少なくとも現像ポテンシャル｜ＶＢ−ＶＬ｜より小さくなるように設定される。
上記３つのポテンシャルは、最終的な画像特性の一つである画像濃度に影響を与えるため、現像プロセスの諸条件を設定するときに特に重要なパラメータである。
【００１７】
本実施形態のプリンタでは、上述の表層が１０７［Ω・ｃｍ］以下の現像ローラ５を用いることで、現像ポテンシャルとトナー付着量との関係の傾きである現像γを立てて、小さい現像ポテンシャルで飽和濃度を得るものである。
【００１８】
また、本実施形態のプリンタでは、現像ロール５の表面粗さＲｚを１〜４μｍの範囲のものを用いた。これは、トナー１０の重量平均粒径Ｒ６μｍよりも小さいものとし、図４に示すように、トナー１０が現像ローラ５表面の凹部に埋没することなく担持されるようになり、現像ローラ５の凸部が担持されたトナーとトナーとの間から突出しにくくするものである。そこで、感光体ドラム１表面には現像ローラ５表面の凸部が接触する確率を低減できる。よって、低電位プロセスにより、体積抵抗の低い現像ローラ５を用いた場合でも、現像領域における感光体ドラム１と現像ローラ５との間のリークによる電位変動を防止できる。
【００１９】
また、現像ローラ５の表面が粗く凹凸が大きいと、トナー１０が凹部に埋没して滞留しやすい。トナーが滞留すると、現像ローラ５でストレスを受けつづけることにより現像ローラ５へのトナーフィルミングが発生し易くなる。一方、本実施形態のように現像ローラ５表面の凹凸がトナーの重量平均粒径Ｒよりも小さいと、トナー１０が凹部に埋没することが少ないので、現像ローラ５上のトナーは入れ替わりやすく、滞留しにくくなる。そこで、現像ローラ５へのトナーフィルミングも発生し難い。また、トナーは凹部に埋没することがないので、トナーが規制部材６で薄層化されるときに、規制部材６に接触しないトナーを減少させることができる。よって、規制部材６との接触部においてもトナーが摩擦帯電する機会が増え、帯電量分布が安定する。
【００２０】
実施例１として、トナー重量平均粒径６μｍ、現像ロール５の表面粗さＲｚを４μｍとして、上記プリンタで現像ポテンシャル｜ＶＢ−ＶＬ｜を変化させ、画像形成を行った。また、比較例として、トナー重量平均粒径６μｍ、現像ロール５の表面粗さＲｚを８μｍとして同様の画像形成を行った。なお、現像ローラ５の表面粗さＲｚは表面粗さ計（ホンメルテスタ）にて実測した。図７に、表面粗さ計（ホンメルテスタ）にて表面粗さＲｚは実測した時のチャートをしめす。図３に実施例１および比較例の現像ポテンシャルと画像濃度の関係を示す。実施例１の条件では、現像ポテンシャルが１５０Ｖで十分な画像濃度が得られた。一方、比較例では、全体的に画像濃度が低下して、現像ポテンシャルが５００Ｖとないと十分な画像濃度が得られなかった。
【００２１】
〔実施形態２〕
次に、本発明の第２の実施形態に係るプリンタについて説明する。プリンタ全体の構成及び動作並びに光書込みによる潜像形成方法については、上記第１の実施形態と同様であるので、説明を省略する。図７は、本実施形態の現像装置の概略構成図である。本実施形態の現像装置４００は、上記第１の実施形態の現像装置とは異なり、一成分現像剤を使用し、トナー担持体としての現像ローラ４０２上にトナー層を形成し、現像ローラ４０２上のトナー層を感光体ドラム１と接触させるように搬送することにより、感光体ドラム１上の静電潜像を現像する接触一成分現像を行うものである。
【００２２】
図７において、現像装置４００のケーシング４０１の内部には、感光体ドラム１側から、トナー担持体としての現像ローラ４０２、トナー供給部材としての磁気ブラシローラ４０３、攪拌・搬送部材４０４、４０５が配設されている。ケーシング４０１内のトナー４１１と磁性粒子４１２とを含む二成分現像剤（以下「現像剤」という。）４１３は、攪拌・搬送部材４０４、４０５や磁気ブラシローラ４０３の回転力で攪拌され、そのとき、トナー４１１は、磁性粒子４１２との摩擦帯電により電荷が付与される。このように摩擦帯電されたトナー４１１を含む現像剤４１３の一部が、磁気ブラシローラ４０３上に担持される。磁気ブラシローラ４０３上の現像剤４１３は、現像剤規制部材としての規制ブレード４０６で層厚が規制された後、トナー供給領域Ａ２で現像ローラ４０２に接触する。このトナー供給領域Ａ２で、現像ローラ４０２と磁気ブラシローラ４０３との間に形成されるトナー補給ポテンシャル等により、磁気ブラシローラ４０３上の現像剤４１３から一定量のトナー４１１が分離されて現像ローラ４０２に供給され、残りのトナー４１１は、攪拌・搬送部材４０４による撹拌部に戻される。また、磁気ブラシローラ４０３より供給されたトナーを担持した現像ローラ４０２は、現像領域Ａ１で感光体ドラム１に接触するよう配設されている。また、現像ローラ４０２の軸部には、現像領域Ａ１に現像電界を形成するための現像バイアスＶＢを印加する電源４０９が接続されている。また、磁気ブラシローラ４０３のスリーブ４０８には、トナー供給領域Ａ２にトナー供給用電界を形成するためのトナー供給バイアスＶｓｕｐを印加する電源４１０が接続されている。
【００２３】
本実施形態のプリンタでは、アルミ素管をベースとした剛体の感光体ドラム１を用いている。そこで、上記第１の実施形態の現像装置４の現像ローラ５と同様の、導電性基体としての軸部に、硬度は１０〜７０°（ＪＩＳ−Ａ）の範囲のゴム材料の表層を設けた現像ローラ４０２を用いればよい。さらに、本実施形態における現像ローラ４０２の機能はトナーを担持するためだけのものであり、上記第１の実施形態の現像装置４のようにトナー１０と現像ローラ４０２との摩擦帯電によるトナー１０への帯電電荷付与の必要がない。このため、現像ローラ４０２は電気抵抗、表面性、硬度と寸法精度を満たせば良く、材料の選択幅は格段に増えることとなる。
【００２４】
上記現像ローラ４０２の表層コート材料は、帯電がトナー４１１と逆極性でも良いし、トナーを所望の極性に摩擦帯電する機能を持たせない場合は同極性でも良い。前者の表層コート材料としては、シリコン、アクリル、ポリウレタン等の樹脂、ゴムを含有する材料を挙げることができる。また後者の表層コート材料としては、フッ素を含有する材料を挙げることができる。フッ素を含んだいわゆるテフロン（登録商標）系材料は表面エネルギーが低く、離型性が優れるため、経時におけるトナーフィルミングが極めて発生しにくい。また、上記表層コート材料に用いることができる一般的な樹脂材料として、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、テトラフルオロエチレンパーフルオロアルキルビニールエーテル（ＰＦＡ）、テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン重合体（ＦＥＰ）、ポリクロロトリフルオロエチレン（ＰＣＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン・エチレン共重合体（ＥＴＦＥ）、クロロトリフルオロエチレン・エチレン共重合体（ＥＣＴＦＥ）、ポリビニリデンフルオライド（ＰＶＤＦ）、ポリビニルフルオライド（ＰＶＦ）等を挙げることができる。これに導電性を得るために適宜カ−ボンブラック等の導電性材料を含有させることが多い。更に均一に現像ローラ４０２にコートできるように、他の樹脂を混ぜ合わせることもある。電気抵抗に関してはコート層を含めてバルクの体積抵抗率を設定するもので、層厚１〜５ｍｍで１０７Ω・ｃｍ以下に設定できるようにベース層の抵抗と調整を行う。本実施形態で使用するベース層の体積抵抗率は１０５Ω・ｃｍ以下なので、表層の体積抵抗率は少し高めに設定することがある。
【００２５】
上記構成の現像装置４００において、ケーシング４０１内に収容された現像剤４１３は、トナー４１１と磁性粒子４１２が混合されたものであり、攪拌・搬送部材４０４，４０５や磁気ブラシローラ４０３のスリーブ４０８の回転力、磁石部材４０７の磁力によって攪拌され、そのときに、トナー４１１に磁性粒子４１２との摩擦帯電により電荷が付与される。一方、磁気ブラシローラ４０３上に担持された現像剤４１３は規制ブレード４０６によって規制され、現像剤４１３の一定量がトナー供給バイアスで形成された電界等により、現像ローラ４０２に転移し、残りはケーシング４０１内に戻される。上記トナー供給領域Ａ２では、磁気ブラシ中のトナーが分離されて現像ローラ４０２に転移し、薄層状のトナー４１１が担持される。そして、現像ローラ４０２上に担持された薄層状のトナー４１１は、該ローラ４０２の回転により現像領域Ａ１に搬送される。そして、上記現像バイアスで形成された現像電界により、感光体ドラム１上の静電潜像に選択的に付着し、該静電潜像が現像される。
【００２６】
また、本実施形態のトナー４１１は、上記第一の実施形態と同様の、重量平均粒径６μｍのものを用いた。そして、現像ローラ４０２の表面粗さＲｚを１〜４μｍの範囲のものを用いた。これは、トナー１０の重量平均粒径Ｒ６μｍよりも小さいものとし、トナー４１１が現像ローラ４０２表面の凹部に埋没することなく担持されるようになり、現像ローラ４０２の凸部が担持されたトナーとトナーとの間から突出し難くするものである。そこで、感光体ドラム１表面には現像ローラ４０２表面の凸部が接触する確率を低減できる。よって、低電位ブロセスにより、体積抵抗の低い現像ローラ４０２を用いた場合でも、現像領域における感光体ドラム１と現像ローラ４０２との間のリークによる電位変動を防止できる。
【００２７】
また、この現像装置４００のケーシング４０１内の現像剤のトナー濃度の最適範囲について説明する。これは、トナー濃度が低すぎると、磁気ブラシローラ４０３から現像ローラへ供給されるトナーの量が少なく、現像ローラ４０２上のトナー層が疎の状態になる。すると、現像ローラ４０２の表面がトナーに覆われなくなり、現像ローラ４０２表面の凸部と感光体ドラム１表面とが接触する確率が高くなってしまう。一方、トナー濃度が高く、現像ローラ４０２上のトナー層が多すぎると、トナー飛散や地汚れが発生しやすい。そこで、本発明者は、トナー濃度を１．５％から２０％まで変化させて、トナー飛散、地汚れ、リークによる画像濃度低下について評価した。なお、現像ローラ４０２のコート層を含めた表層の体積抵抗率を１０４Ω・ｃｍのものを用いた。この結果を表１に示す。表１より、トナー濃度が２％より低いと、現像ローラ４０２上のトナー層が疎の状態になり、現像ローラ４０２の凸部が感光体ドラム１表面とが接触して、静電潜像と現像バイアスとのリークが起こり、画像濃度が低下し、所望の現像能力が得られない。一方、トナー濃度が１５％より高いと、トナー飛散が発生し、トナー濃度が２０％より高いと地汚れも発生した。以上のことから、現像装置４００のケーシング４０１内の現像剤のトナー濃度は、２〜１２％が適当である。また、現像装置４００において２〜１２％範囲のトナー濃度であれば、現像ポテンシャルが１５０Ｖで十分な画像濃度が得られた。
【表１】
2004157458.tif 000003
【００２８】
以上、第１の実施形態、第２の実施形態で述べたように、一成分接触現像方式を採用する低電位システムにおいて、感光体ドラム１の電位と現像バイアスとのリークを防止して、高品質の画像を得ることができる。
また、現像ローラ５の表層がゴム硬度を７０°（ＪＩＳ−Ａ）以下の弾性体からなるものとする。現像ローラ５のゴム硬度が７０°より高いと、現像領域でトナーを担持した現像ローラ５を感光体ドラム１に押し当てて均一に接触させることが難しく、画像濃度ムラ等の画像劣化を生じやすい。現像ローラ５のゴム硬度を７０°（ＪＩＳ−Ａ）以下にすると、感光体ドラム１に押し当てて均一に接触させることが可能となり、高品位な画像が得られる。
また、像担持体としてはベルト状感光体も使用することができる。この場合には現像ローラの硬度は低くする必要がないので、金属ローラに体積抵抗率１０７［Ω・ｃｍ］以下の表層を設けたものを用いる。このようなトナー担持体にトナーを担持して、ベルト状感光体に押し当てることで、トナー担持体とベルト状感光体とを均一に接触させることができる。よって、画像濃度ムラ等の画像劣化のない高品位な画像が得られる。
また、現像ローラ５の振れを５０μｍ以下とする。現像ローラ５の振れが５０μｍより大きいと、現像領域でトナーを担持した現像ローラ５を感光体ドラム１に押し当てて均一に接触させることが難しく、画像濃度ムラ等の画像劣化を生じやすい。現像ローラ５の振れを５０μｍ以下とすると、感光体ドラム１に押し当てて均一に接触させることが可能となり、高品位な画像が得られる。
また、現像ローラ４０２にトナーを供給する手段として、トナーと磁性粒子からなる二成分現像剤を担持する磁気ブラシローラ４０３を用いる。磁気ブラシローラ４０３と現像ローラ４０２とが対向する領域で磁気ブラシローラ４０３表面に担持したブラシ状の二成分現像剤を接触させることにより、二成分現像剤より現像ローラ４０２上にトナーを供給する。このようなトナー供給手段を用いると、現像ローラ４０２上へのトナー層形成時の現像ローラ及びトナーへのストレスが通常の一成分現像方式に比べて少なく、現像ローラ及びトナーの劣化を低減することができる。また、現像装置内での現像剤の帯電は通常の二成分現像方式と同じなので、通常の一成分現像方式に比べて良好で、二成分現像方式と同等レベルの耐久性及び帯電安定性が得られる。また、潜像担持体上の潜像をトナーで現像する工程は一成分現像方式と同じ工程であるので、一成分現像方式と同等に忠実な潜像再現性を得ることができる。これらのことより、通常の一成分現像方式に比べて帯電量の安定したトナーを用いた接触一成分現像方式の現像を行うので、より高画質な画像が得られるとともに、高耐久性が得られる。
また、上記現像ローラ４０２にトナーを供給する手段として、トナーと磁性粒子からなる二成分現像剤を担持する磁気ブラシローラ４０３を用いる際、二成分現像剤のトナー濃度を２〜１２ｗｔ％とする。トナー濃度が低すぎると、磁気ブラシローラ４０３から現像ローラへ供給されるトナーの量が少なく、現像ローラ４０２上のトナー層が疎の状態になる。すると、現像ローラ４０２の表面がトナーに覆われなくなり、現像ローラ４０２表面の凸部と感光体ドラム１表面とが接触する虞がでてきてしまう。一方、トナー濃度が高く、現像ローラ４０２上のトナー層が多すぎると、トナー飛散や地汚れが発生しやすい。上述の実験により、トナー濃度が２ｗｔ％より低いと、現像ローラ４０２の凸部が感光体ドラム１表面とが接触して、静電潜像と現像バイアスとのリークが起こり、画像濃度が低下することが解った。また、トナー濃度が１２ｗｔ％より高いと、トナー飛散、地汚れ等の問題が発生することが解った。そこで、二成分現像剤のトナー濃度を２〜１２ｗｔ％とすることで、リークを防止すると共に、トナー飛散、地汚れ等が発生しないようにし、低電位システムにおいて高画質な画像を得る。
【００２９】
【発明の効果】
請求項１乃至７の発明によれば、一成分接触現像方式を採用する低電位システムにおいて、潜像担持体の電位と現像バイアスとのリークを防止して、高品質の画像を得ることができるという優れた効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態にかかるプリンタの概略構成図。
【図２】同プリンタにおける各部電位の関係を示す説明図。
【図３】同プリンタにおける現像ポテンシャルと画像濃度ＩＤとの関係を示すグラフ。
【図４】同プリンタにおけるトナー担持体と感光体ドラムとの接触部の説明図。
【図５】従来のプリンタにおけるトナー担持体と感光体ドラムとの接触部の説明図。
【図６】第２の実施形態にかかるプリンタの現像装置の概略構成図である。
【図７】現像ローラ表面粗さの測定例を示すチャート。
【符号の説明】
１      感光体ドラム
２      帯電装置
３      露光装置
４      現像装置
４ａ    現像ケース
５      現像ローラ
５ａ    現像ローラの軸部（導電性基体）
５ｂ    現像ローラの表層
６      規制部材
７      供給ローラ
８      パドル
９      押圧手段
１０      トナー
１２      転写装置
１３      定着装置
１４      クリーニング装置
１５      除電装置
１７      本体フレーム
４０１    現像ケース
４０２    現像ローラ
４０２ａ  現像ローラの軸部（導電性基体）
４０２ｂ  現像ローラの表層
４０３    磁気ブラシローラ
４０４、４０５  攪拌・搬送部材
４０６    規制ブレード
４０７    磁石部材
４０８    スリーブ
４０９    電源（現像バイアス用）
４１０    電源（トナー供給バイアス用）
４１１    トナー
４１２    磁性粒子
４１３    二成分現像剤
Ａ１      現像領域
Ａ２      トナー供給領域
【図１】
2004157458.tif 000004
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2004157458.tif 000008
【図６】
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【図７】
2004157458.tif 000010