(57)【要約】【課題】  現像ゴーズトの発生を抑制する。【解決手段】  白画像現像部と黒画像現像部の粒径変動を小さくすることにより、比電荷変動による現像ゴーストを解消でき、良好なる現像を可能にした。【選択図】  図１
2005055929.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に一成分現像剤を担持し、静電潜像担持体に接触して静電潜像を現像する現像剤担持体と、
前記現像剤担持体に現像剤を供給する現像剤供給部材と、
前記現像剤担持体に当接し、前記現像剤供給部材により供給された現像剤の層厚を規制する現像剤層規制部材と、
前記現像剤担持体と前記静電潜像担持体とが接触した後に、前記現像剤担持体に当接し、前記現像剤担持体上に残留する現像剤を除電または除去するリセット部材とを備えた現像装置において、
前記現像剤は、ＣＶ＝１００×（標準偏差／平均値）と定義される体積粒径分布を現すＣＶ値［％］が２５％以上３４．６％以下とされており、かつ、
前記現像剤担持体に印加される電圧をＶａ［Ｖ］とし、前記リセット部材に印加される電圧をＶｄ［Ｖ］とすると、Ｖａ−Ｖｄの符号が前記現像剤の帯電極性と同極性、かつ、｜Ｖａ−Ｖｄ｜≧１００［Ｖ］となるように電圧が印加されることにより、
前記現像剤を所定層厚形成した現像剤担持体が黒画像現像を行った後、前記現像剤供給部材によって現像剤を供給し、現像剤層規制部材により再び所定層厚となるよう形成した時の現像剤担持体が担持している現像剤の平均体積粒径をＤｂｋとし、
前記現像剤を所定層厚形成した現像剤担持体が白画像現像を行った後、前記現像剤供給部材によって現像剤を供給し、現像剤層規制部材により再び所定層厚となるよう形成した時の現像剤担持体が担持している現像剤の平均体積粒径をＤｗｔとした場合、ＤｂｋとＤｗｔとが、
Ｄｗｔ／Ｄｂｋ＞０．８
を満足するように、前記現像剤担持体が担持している現像剤において過去に現像した画像パターンによって生じる粒径変動量が制限されていることを特徴とする現像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表面に一成分現像剤を担持し、静電潜像担持体に接触して静電潜像を現像する現像剤担持体と、前記現像剤担持体に現像剤を供給する現像剤供給部材と、前記現像剤担持体に当接し、前記現像剤供給部材により供給された現像剤の層厚を規制する現像剤層規制部材とを備えた現像装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
複写機、プリンタなどの電子写真方式を採用してなる画像形成装置においては、感光体表面に形成された静電潜像を現像するための現像装置が備えられている。
【０００３】
近年、画像形成装置の小型化の要請に応じて、現像装置においても小型化が強く要望されるようになり、その時の現像性能を確保する技術が求められている。
【０００４】
たとえば、トナー及び磁性キャリアからなる二成分系の現像剤を磁力を利用して感光体と対向する現像領域へと搬送する磁気ブラシ方式による現像ローラを備え、現像後には現像剤を現像槽内へと回収するようにした現像装置が実用化されている。
【０００５】
この方式において現像を安定させるためには、消費されるトナーを補給し、現像剤中に含まれるトナーの割合、つまりトナー濃度が一定になるように制御する必要がある。
【０００６】
通常、上述した磁気ブラシ現像方式による現像装置においては、現像剤中のキャリアが占める割合の方が多く、現像剤を収容する現像槽が大きくなり、全体に現像装置が大きくなる傾向にある。しかも、トナー濃度を制御する必要があると同時に、現像剤中のトナーの帯電量を一定にするための撹拌部材等も必要となり、この撹拌部材を複数設けており現像装置を小型化できない要因になっていた。
【０００７】
これに対し、近年、一成分系の現像剤、つまりキャリアが存在しない一成分系の現像剤であるトナーを用いて現像を行う現像装置が提案され、実施に供されている。このような一成分現像剤を用いる現像装置においては、トナー濃度を制御する必要はなく、キャリアが存在しない分、現像槽の容積を大幅に小さくでき、よって現像装置の小型化を可能にできる。これに合わせてメンテナンス等の簡易性についても優れている。つまり、劣化した現像剤、特にキャリアの劣化により現像剤を交換する必要がない分、その交換のためのメンテナンスが不要となる。
【０００８】
また、トナーを補充するのみでよく、トナー濃度検出を行う必要もなく、そのための制御も必要としなくなるため、制御も簡単になる。特に、一成分系のトナーを用いる現像装置において、トナーを必要時に補充するだけでよくなる。
【０００９】
以上のような構成の現像装置において、感光体上に形成された静電潜像を忠実に現像するために、現像装置を構成する各部材、例えば現像ローラ、供給ローラ等に所定の電圧を印加するようにしている。
【００１０】
したがって、トナーおよび各部材の電気的特性は現像特性を決定する大きな要因となる。特にトナーの電荷量と現像ローラの抵抗値が現像特性を大きく左右する。
【００１１】
トナーの比電荷ｑ／ｍ（単位質量あたりの電荷量）と現像特性の関係は、図１０に示す特性で、比電荷が小さいと現像開始電圧から現像終了電圧までの電位差が小さくなる。以下、このような特性を「現像ガンマが立つ」という。逆に比電荷が大きい場合、現像開始電圧から現像終了電圧までの電位差が大きくなる。以下、このような特性を「現像ガンマが寝る」という。従ってトナー比電荷の変動が大きい現像装置では、現像特性の変動が大きくなり良好な画像形成ができない。従来の一成分現像装置においては、この比電荷変動を十分に抑制することができていないため、例えば現像ゴーストの発生といった画質劣化の不具合が生じていた。
【００１２】
また、現像ローラ抵抗値と現像特性の関係は、図８に示す特性で、抵抗値が大きいほど現像ガンマが寝た特性となる。例えば従来、提案されてきた高抵抗の現像ローラを用いた場合、温度や湿度の影響による抵抗値変動が大きいため、上記現像特性が大きく変わり、例えば画像濃度が大きく変動するといった不具合が生じる結果にもなった。さらに、現像ローラの高抵抗層表面に蓄積した電荷に起因する現像ゴーストの発生といった画質劣化の不具合も生じていた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
よって、一成分現像剤を用いた現像装置においては、電荷制御剤や外添剤処方によりトナー帯電特性を安定化させたり、現像ローラを低抵抗にすることで現像特性を安定化させることが提案されているが、高画質化に対して未だ不充分である。
【００１４】
すなわち、一成分現像剤の比電荷変動に関しては、トナーの粒径分布に起因する比電荷ばらつきが根本的に存在するため、粒径変動が生じると同時に比電荷が変動してしまう。
【００１５】
また、現像ローラ抵抗値に関しては、高抵抗現像ローラを用いた場合、高抵抗層表面に蓄積した電荷に起因する現像ゴーストの発生の問題が生じ、低抵抗現像ローラを用いるとトナー層の絶縁破壊や過電流により画質劣化が生じるという問題が生じる。
【００１６】
本発明は、上記問題に鑑み、一成分現像剤を用いる現像装置において、トナー比電荷の安定化や、現像ローラを中心とした周辺部材の電気的特性の安定化により、現像特性を安定化させ、トナー層絶縁破壊や過電流による画質劣化を防止し、現像ゴーストの発生を解消した、良好な現像装置を提供することを目的とする。
【００１７】
特に、本発明の目的は、画像パターンによって、上記粒径変動量に差が生じ、現像ゴーストが発生ることに着目し、この粒径変動量を管理し、一定に保つことにより、現像ゴーストの発生を防止し、現像を良好に行え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】
【００１８】
本発明は、表面に一成分現像剤を担持し、静電潜像担持体に接触して静電潜像を現像する現像剤担持体と、前記現像剤担持体に現像剤を供給する現像剤供給部材と、前記現像剤担持体に当接し、前記現像剤供給部材により供給された現像剤の層厚を規制する現像剤層規制部材と、前記現像剤担持体と前記静電潜像担持体とが接触した後に、前記現像剤担持体に当接し、前記現像剤担持体上に残留する現像剤を除電または除去するリセット部材とを備えた現像装置において、前記現像剤は、ＣＶ＝１００×（標準偏差／平均値）と定義される体積粒径分布を現すＣＶ値［％］が２５％以上３４．６％以下とされており、かつ、前記現像剤担持体に印加される電圧をＶａ［Ｖ］とし、前記リセット部材に印加される電圧をＶｄ［Ｖ］とすると、Ｖａ−Ｖｄの符号が前記現像剤の帯電極性と同極性、かつ、｜Ｖａ−Ｖｄ｜≧１００［Ｖ］となるように電圧が印加されることにより、前記現像剤を所定層厚形成した現像剤担持体が黒画像現像を行った後、前記現像剤供給部材によって現像剤を供給し、現像剤層規制部材により再び所定層厚となるよう形成した時の現像剤担持体が担持している現像剤の平均体積粒径をＤｂｋとし、前記現像剤を所定層厚形成した現像剤担持体が白画像現像を行った後、前記現像剤供給部材によって現像剤を供給し、現像剤層規制部材により再び所定層厚となるよう形成した時の現像剤担持体が担持している現像剤の平均体積粒径をＤｗｔとした場合、ＤｂｋとＤｗｔとが、Ｄｗｔ／Ｄｂｋ＞０．８を満足するように、前記現像剤担持体が担持している現像剤において過去に現像した画像パターンによって生じる粒径変動量が制限されていることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、白画像現像部と黒画像現像部の粒径変動を小さくすることにより、比電荷変動による現像ゴーストを解消でき、良好なる現像を可能にした。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下に、図をもとに本発明について説明する。
【００２１】
図１は画像形成装置の特に潜像の担持体である感光体に対向配置された本発明による現像装置を示す構成図である。また、図４は、図１における現像装置を備える画像形成装置の構造の要部を示す構成図である。
【００２２】
まず、図４を参照して画像形成装置の概略構成を説明する。感光体１は画像形成装置本体のほぼ中央部に配置され、画像形成動作時に矢印方向に一定速度で回転駆動されるドラム形状に形成された静電潜像を担持する像担持体である。この感光体１の周囲に対向するように各種の画像形成プロセス手段が配置されている。
【００２３】
上記画像形成プロセスを構成する手段（装置）は、感光体１表面を均一に帯電する帯電器２、画像に応じた光による像３を照射する光学系（図示せず）、該光学系により露光されることで感光体１表面に形成された静電潜像を可視像化するための本発明にかかる現像装置４、現像された像（トナー１０の像）を適宜搬送されてくるシート状の用紙Ｐに転写する転写器５、転写後に感光体１表面に転写されなかった残留現像剤（トナー）を除去するクリーニング装置６、及び感光体１表面に残る帯電電荷を除去する除電器７等があり、この順序で感光体１の回転方向に配置されている。
【００２４】
用紙Ｐは、例えばトレイ又はカセットに多量に収容されており、該収容された用紙が給送手段（図示せず）にて１枚給紙され、上述した転写器５が配置された感光体１と対向する転写領域へと、感光体１表面に形成されたトナー像の先端と一致するように送り込まれる。この転写後の用紙Ｐは、感光体１より剥離され、定着装置８へと送り込まれる。
【００２５】
定着装置８は、用紙上に転写された未定着のトナー像を永久像として定着させるものであって、トナー像と対向する面が、トナーを溶融し、定着させる温度に加熱されたヒートローラからなり、該ヒートローラに対して加圧され用紙Ｐをヒートローラ側へと密着させる加圧ローラ等を設けて構成している。この定着装置８を通過した用紙Ｐは、画像形成装置外へと排出ローラ（図示せず）を介して排出トレイ（図示せず）上に排出処理される。
【００２６】
上記図示しない光学系は、画像形成装置が複写機であれば、コピー原稿を光照射し、原稿からの反射光を光像３として照射する。また、画像形成装置がプリンタやデジタル複写機であれば、光学系は半導体レーザを画像データに応じてＯＮ−ＯＦＦ駆動した光像を照射する。特にデジタル複写機においては、コピー原稿からの反射光を画像読取センサ（ＣＣＤ素子等）にて読取った画像データを上記半導体レーザを含む光学系へと入力し、画像データに応じた光像を出力するようにしている。また、プリンタにおいては、他の処理装置、例えばワードプロセッサやパーソナルコンピュータ等からの画像データに応じた光像に変換し、これを照射するようにしている。この光像への変換は、半導体レーザだけでなく、ＬＥＤ素子、液晶シャッタ等が利用される。
【００２７】
以上のようにして、画像形成装置における画像形成動作を開始すれば、感光体１が矢印方向に回転駆動され、帯電器２にて感光体１表面が特定極性の電位に均一帯電される。この帯電後に、上述した図示しない光学系により光像３が照射され、その光像に応じた静電潜像が感光体１表面に形成される。この静電潜像を可視化するために次の現像装置４にて現像される。この現像は、本発明においては一成分現像剤による現像であって、該トナーが感光体１表面に形成された静電潜像に例えば静電気力により選択的に吸引され、現像が行われる。
【００２８】
このようにして現像された感光体１表面のトナー像は、適宜感光体１の回転に同期して搬送されてくる用紙Ｐに、転写領域に配置された転写器５にて静電転写される。この転写は、トナーの帯電極性と逆の極性にて転写器５が用紙Ｐ背面を帯電させることで、トナー像を用紙Ｐ側へと転移させている。
【００２９】
転写後、感光体１表面には転写されなかったトナー像の一部が残留し、この残留トナーが、クリーニング装置６にて感光体１表面から除去され、感光体１を再利用するために除電器７にて感光体１表面が均一電位、例えばほぼ０電位に除電する。
【００３０】
一方、転写後の用紙Ｐは、感光体１より剥離され、定着装置８へと搬送される。この定着装置８にて、用紙Ｐ上のトナー像は、溶融され用紙Ｐにローラ間の加圧力により圧着され融着される。この定着装置８を通過する用紙は、画像形成済み用紙Ｐとして画像形成装置の外部に設けられている排出トレイ（図示せず）等に排出処理される。
【００３１】
次に、図１を参照して一成分現像剤による現像を行う現像装置の構造について説明する。現像装置４は、一成分現像剤、例えば非磁性の一成分現像剤（トナー）１０を収容した現像槽４０内に回転可能に現像ローラ４１、一成分現像剤１０を現像ローラ４１側へと供給する供給ローラ４２を備え、現像槽４０の図において右側には必要に応じて補給される一成分現像剤１０を現像槽４０内へと送り込むアジテーターまたはスクリューローラ９等を設けている。
【００３２】
現像槽４０内に設けられている現像ローラ４１は、一部が露出し上述した感光体１と対向する現像領域へとトナーを搬送するために感光体１と対向する現像領域において同一方向に回転されるように設けられている。この現像ローラ４１には、上述した供給ローラ４２が圧接されている。
【００３３】
現像ローラ４１は、その構造として例えば金属ローラ（回転軸を含む）の表面を高分子弾性体でコーティングして構成されている。高分子弾性体としては、ポリウレタン等にカーボンを分散したもの、あるいはイオン導電性のソリッドゴム等を用いるようにすれば、トナーの融着等が生じない所定の抵抗値を維持でき、後に記述するように現像バイアス電圧を供給する時に有効に作用する。なお、後に本発明に使用する現像ローラ４１の構成について具体例を記す。
【００３４】
この現像ローラ４１には、図示しない駆動モータが連結されており、図において矢印方向に、現像ローラ４１が回転駆動される。一成分の非磁性トナー１０は、回転する現像ローラ４１表面に吸着され、感光体１表面と対向する現像領域へと搬送される。そして、現像ローラ４１が感光体１表面に圧接されているため、その圧接された領域が現像領域となって、一成分現像剤１０が感光体１表面の静電潜像に吸引され現像されることになる。この現像ローラ４１と感光体１とが接触する現像領域、つまり接触領域は、所望の接触面積Ｓ１（ｃｍ2）に設定されている。この接触面接Ｓ１についても詳細に説明する。
【００３５】
上記一成分現像剤１０は、例えば平均粒径約１０μｍ程度の一成分非磁性トナーであって、ポリエステル系トナーあるいはスチレンアクリル系トナーが用いられてる。
【００３６】
この現像ローラ４１には、現像バイアス電源回路１１から現像バイアス電圧Ｖａが供給されている。この現像バイアス電圧Ｖａは、感光体１に形成された静電潜像にトナー付着させ、それ以外の領域、つまり非画像領域にトナーを付着させないような極性及び電圧値に設定されている。
【００３７】
供給ローラ４２は、回転方向としては、現像ローラ２１の対向（圧接領域）部分で現像ローラ４１の回転方向と逆方向になるように回転駆動されている。この供給ローラ４２は、現像ローラ４１と同様な素材を用いており、電気的抵抗の調整も現像ローラ４１と同様の抵抗調整材料で可能である。また、供給ローラ４２の弾性をさらに大きくするために、発泡された（多孔質）素材を用いている。
【００３８】
上記供給ローラ４２には、バイアス電源回路１２からバイアス電圧Ｖｃが印加されており、一般的にはトナーを現像ローラ４１側に押す方向、つまり供給ローラ４２側のトナーを反発し現像ローラ４１へと供給する方向のバイアス電圧が設定されている。例えば、負極性のトナーを用いる場合は、負極性側にさらに大きなバイアス電圧Ｖｃを供給ローラ４２に印加している。
【００３９】
現像ローラ４１及び供給ローラ４２は、図示しない駆動モータが連結されており、図において矢印方向に回転駆動されることで、供給ローラ４２によって現像ローラ４１にトナーを供給すると共に、現像後に現像に寄与されなかった現像ローラ４１表面のトナーを剥離（除去）する。この供給ローラ４２にて供給されたトナーは、現像ローラ４１表面に付着され、感光体１表面と対向する現像領域へと搬送される前に、該現像ローラ４１に適度に圧接されたブレード４３にて、トナー付着量を規制し一定のトナー層厚に規制している。
【００４０】
ブレード４３は、現像ローラ４１に適度の圧力にて圧接されている。このブレード４３は板状の金属材からなるブレード構成部材で形成されており、その先端近傍の腹（面）の部分が現像ローラ４１に圧接されている。従って、現像ローラ４１に供給されたトナー１０は、ブレード４３の所定の設定圧力や設定位置によって所定の帯電電荷量と厚みに規制され、感光体１と対向接触する現像領域へと搬送されていく。
【００４１】
上記規制部材であるブレード４３は、一端が現像槽４０側に固定され、他端の自由端側の腹の部分が現像ローラ４１表面に圧接するように設けられている。該規制部材４３は、例えば板厚０．１〜０．２ｍｍ程度のリン青銅、あるいはステンレス（ＳＵＳ）等の金属板にて構成され、現像ローラ４１に対して所定圧で、その長手方向（現像ローラの回転軸方向）に沿って先端の近傍の腹部分が圧接されている。これにより規制部材４３にて、現像ローラ４１表面に供給ローラ４２を介して担持された一成分現像剤１０の量が一定にされ、感光体１と接触する現像領域へと搬送される。
【００４２】
このブレード４３においても、バイアス電源回路１３から所定の電圧Ｖｂが供給されている。このバイアス電圧Ｖｂにおいても、トナー１０を現像ローラ４１側へと押す方向、他とえば負極性トナーであればより負極性側に大きな値が設定されている。また、ブレード４３に供給するバイアス電圧Ｖｂは、現像ローラ４１に供給される現像バイアス電圧Ｖａと同電位に、またその絶対値で大きい値に設定する場合もある。
【００４３】
一方、感光体１と対向する現像領域に搬送されたトナー１０は、感光体１表面に形成された静電潜像に応じて選択的に付着され、静電潜像をトナーの色により顕像化する。そして、現像に寄与されなかったトナー１０は、現像ローラ４１の回転により現像槽４０内に戻される。その戻される位置には、トナーのリセット部材４４が現像ローラ４１に圧接されるように設けられている。このリセット部材４４は、供給ローラ４２の現像ローラ４１の回転方向の手前に配置されており、適度に現像ローラ４１に圧接させるように一端部分が現像槽４０に固定され、自由端側の腹を現像ローラ４１に圧接する領域を有するバネ性を利用して圧接させるようにしている。
【００４４】
上記リセット部材４４にて現像後の現像に寄与されなかったトナーは、現像ローラ４１の回転により現像槽４０へと回収される時に除電・除去され、再利用されることになる。このリセット部材４４にも、トナーを除電・除去するためのバイアス電圧が電源回路１４から供給されている。
【００４５】
以上のようにして現像装置４は、トナー１０を感光体１と対向する領域へと搬送し、感光体１表面の潜像を可視像化する。この感光体１表面のトナー像は上述したように転写領域にて適宜搬送されてくる用紙Ｐに転写器５の作用により転写され、該用紙が定着装置８を通過して画像形成装置外へと排出される。
【００４６】
なお、感光体１は、金属もしくは樹脂の導電性基体の表面にアンダーレイヤが塗布されており、その上の層としてキャリア発生層（ＣＧＬ）、さらに最外層にポリカーボネイトを主成分としてキャリア移動層（ＣＴＬ）が塗布されて形成されたＯＰＣ感光体等が用いられている。本発明においては、このような感光体に限られるものではなく、静電潜像を担持する担持体であればよい。
【００４７】
（現像ローラの構造）
現像ローラ４１は、上述に説明した通りであるが、その構造をさらに詳細に説明する。
【００４８】
現像ローラ４１は、例えば図５に示すように金属あるいは低抵抗樹脂の芯金（軸４１ａ）に、例えば比誘電率約１０程度の弾性部材である半導電層４６を被覆して構成されている。この半導電層４６表面上には、トナー層４５が形成される。
【００４９】
この現像ローラ４１表面の弾性部材としては、ＥＰＤＭ、ウレタン、シリコン、ニトリルブタジエンゴム、クロロプレンゴム、スチレンブタジエンゴム、ブタジエンゴム、などから選択された樹脂に、電気抵抗調整材料として導電性微粒子、例えばカーボン、ＴｉＯ2（酸化チタン）のいずれか一つ、もしくは複数を用いて分散混合した分散型抵抗調整樹脂をベースにした物や、上述した樹脂にイオン性導電材料、例えば過塩素酸ナトリウム、過塩素酸カルシウム、塩化ナトリウム等の無機イオン性導電物質などのいずれか一つ、もしくは複数を用いた電気的抵抗調整樹脂をベースにしたものが適切である。また、弾性を得るための発泡・混合工程として発泡剤を用いる場合には、シリコン系界面活性剤（ポリジアルシロキサン、ポリシロキサン−ポリアルキレノキシドブロック共重合体）が適切である。
【００５０】
上記発泡成形の一つの方法として、加熱ブロー発泡成形の例としては、上記材料を適当量混合し、混合注入機で攪拌、射出押し出し金型に注入し、８０℃〜１２０℃で加熱し、射出する。加熱時間は、約５分〜１００分が好ましい。
【００５１】
射出成形で芯金と一体成形する場合には、あらかじめ用意された金型に導電性金属芯金（軸）を中央に配設して、上述と同様に混合物質を流し込み、約１０分〜１６０分加熱加硫することによって一体成形品が得られる。
【００５２】
上記現像ローラ４１の電気抵抗調整材料の一つのカーボンブラックは、窒素吸着比表面積２０ｍ2／ｇ以上１３０ｍ2／ｇ以下で、ＤＢＰ吸油量６０ｍｌ／ｇ以上１２０ｍｌ／ｇ以下のカーボンブラック（ＩＳＡＦ，ＨＡＦ，ＧＰＦ，ＳＲＦ等）を用い、これをポリウレタン１００重量部に対して０．５〜１５重量部（場合によっては７０重量部程度）として混合する。
【００５３】
上記ポリウレタンとしては、軟質ポリウレタンフォームやポリウレタンエラストマーが適当である。これとは別に、上述したＥＰＤＭ、ウレタン、シリコン、ニトリルブタジエンゴム、クロロプレンゴム、ブタジエンゴムなども用いることができる。
【００５４】
また、現像ローラ４１を構成する主成分として、ポリウレタンを用いるものとは別に、ＥＰＤＭを主成分に用いる場合、該ＥＰＤＭは、エチレン、プロピレンと第三成分、例えばジンクロペンタジエン、エチリデンノルボルネン、１．４−ヘキサジエン等を適当に配合したものであるから、エチレン含有量５〜９５重量部、プロピレン５〜９５重量部、第三成分がヨウソ価で０〜５０重量部で配合されることが好ましい。そこで、カーボンブラックの配合量は、ＥＰＤＭ１００重量部に対して１〜３０重量部にすると良好な分散性が得られる。用いるカーボンブラックは、上述したようにＩＳＡＦ，ＨＡＦ，ＧＰＦ，ＳＲＦなどである。
【００５５】
また、抵抗調整材料であるカーボンブラックとともに、抵抗調整基材として、過塩素酸ナトリウム、テトラエチルアンモニウムクローライド等のイオン導電性物質やジメチルポリシロキサン、ポリオキシエチレンラウリルエーテル等の界面活性剤等をＥＰＤＭ１００重量部に対して、０．１〜１０重量部用いると、一層良好な分散均一性が得られる。
【００５６】
上記イオン導電性材料としては、イオン性導電性材料、過塩素酸ナトリウム、過塩素酸カルシウム、塩化ナトリウム等の無機イオン性導電物質、もしくは変性脂肪族ジメチルエチルアンモニウムエトサルフェート、ステアリルアンモニウムアセテート、ラウリルアンモニウムアセテート、オクタデシルトリメチルアンモニウム過塩素酸塩等の有機イオン性導電物質を用いることができる。これらは、いずれか一つ、もしくは複数を用いることができる。
【００５７】
（トナー層厚規制部材のブレードの構造）
ブレード４３は、図１に示すように一端が現像槽４０に所定の長さで固定されており、固定されていない自由端側が現像ローラ４１に適度の圧力で圧接されている。特に、ブレード４３は、例えば自身のバネ性等を利用して現像ローラ４１に圧接させるように、一端部が現像槽４０に固定されている。
【００５８】
また、ブレード４３は、板厚さ０．０５〜０．５ｍｍ程度の金属板であり、材質のもつバネ性、つまり弾性変形することにより所定の圧力で現像ローラ４１に当接し、所定の厚さのトナー層及び帯電電荷量に規制する。例えば、ブレード４３の現像ローラ４１と当接する先端部は、現像ローラ４１表面より離れる方向に折り曲げ加工等にて、その現像ローラ４１と折り曲げされたブレード４３とで作る開き角度が開く方向に微小量傾斜した面を有している。また、ブレード４３の現像ローラ４１との当接部分には、トナーの帯電量調整やトナー融着抑制のためにコーティング処理などを施す場合がある。
【００５９】
上記ブレード４３を構成する材質としては、通常バネ性を有する材料を用いており、例えばＳＵＳ等のバネ鋼、ＳＵＳ３０１、ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ４２０Ｊ２、ＳＵＳ６３１等のステンレス鋼やＣ１７００、Ｃ１７２０、Ｃ５２１０、Ｃ７７０１等の銅合金が用いることができる。
【００６０】
また、ブレード４３の自由端の微小傾斜面は、機械的な切削や研磨、曲げ加工の他、予め所望の形状を成型加工等にて作製したチップ状先端部を導電性接着剤などで貼り付けたり、ブレード先端に段差加工を施し、その飢えから導電性接着剤などで金属箔を貼り付けるなどの加工法により作製される。
【００６１】
ブレード４３は、基本的に上述した基材をそのまま現像ローラ４１に当接させる形で使用している。しかし、トナーの帯電量を安定させたり、ブレード表面へのトナー固着を抑制する目的から、現像ローラ４１との当接面にコーティングを行う場合がある。このコーティング材としては、フッ素含有樹脂やグラファイト含有樹脂をブレード表面にスプレーコーティングし、約８０℃で３０分以上乾燥させた後２６０℃で３０分焼き付け、＃１００００の紙やすりにて軽く研磨した膜厚８〜１２μｍのもの、あるいはブレード表面に形成したアルミニウムに陽極酸化処理を施し、表面に約５０〜１００μｍのアルマイト皮膜を形成したものをコーティングとして用いる。
【００６２】
（リセット部材の構造）
リセット部材４４は、図１においては現像ローラ４１を圧接された状態で現像後のトナーに直接接触して除電し、現像ローラ４１からトナーを剥離するようにして再使用を行うようにしている。
【００６３】
これ以外に、コロナ放電器を用いて除電するものがあり、また接触剥離回動部材を設けて現像ローラ４１よりトナーを剥離するようにし、再使用を行うようにしてもよい。
【００６４】
図１に示すようなリセット部材４４においては、板状の弾性部材を用い、ブレード４３と同様に適度の圧力にて現像ローラ４１に圧接され電源回路１４からのバイアス電圧Ｖｄが供給され、現像後の回収トナーを除電・除去するようにしている。そのため、弾性部材に用いる材質としては、ナイロン、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）含有樹脂、ポリウレタン等を用い、これを基材（主成分）として、カーボン等の電気抵抗調整材料にて適当な電気抵抗にしている。このような抵抗を有するリセット部材４４に電源１４からのリセット電圧Ｖｄが供給される。
【００６５】
上記電気抵抗調整材料に用いるカーボンブラックとしては、窒素吸着比表面積２０ｍ2／ｇ以上１３０ｍ2／ｇ以下のカーボンブラック、例えばＩＳＡＦ，ＨＡＦ，ＧＰＦ，ＳＲＦ等のファーネスもしくはチャンネルブラックを、ポリウレタン（ナイロンやＰＥＴそのたの樹脂でも同様）１００重量部に対して１０重量部以上（場合によっては７０重量部以下）混合したものを使用している。
【００６６】
（非磁性一成分現像剤）
非磁性一成分系の現像剤であるトナーとしては、スチレンーアクリル共重合体８０〜９０重量部、カーボンブラック５〜１０重量部、また帯電制御剤０〜５重量部の組成からなる材料を混合、混練し、粉砕、分級することで平均粒径５〜１０μｍ程度の負帯電トナーを得ることができる。このトナーに対して、流動性を良好にするために内添又は外添されるシリカ（ＳｉＯ２）を０．５〜１．５重量部添加され、非磁性の一成分現像剤を得ることができる。
【００６７】
トナーとしては、負帯電に限らず、正帯電トナーを得ることもできる。これは、主成分の結着樹脂、帯電制御剤等を適宜選択することで簡単に得ることできる。また、トナーはモノクロ複写機、プリンタ用としての黒トナーに被らず、カラー複写機やプリンタ用のカラートナーにも応用可能である。
【００６８】
また、非磁性一成分現像剤は、上述した組成材料に限定されることはなく、以下に示す組成であっても本発明の現像装置に用いることができる。
【００６９】
主成分である結着樹脂である熱可塑性樹脂としては、スチレンーアクリル共重合体以外に、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリエステル、低分子量ポリプロピレン、エポキシ、ポリアミド、ポリビニルブチラール等であってもよい。
【００７０】
また着色剤としては、黒トナーの場合には上述したカーボンブラックを用いる他に、ファーネスブラック、ニグロシン系染料、含金属染料等がある。そしてカラートナー用としては、黄色用のベンジジン系黄色顔料、フォノンイエロー、アセト酢酸アニリド系不溶性アゾ顔料、モノアゾ顔料、アゾメチン系色素等、マゼンタ用のキサンテン系マゼンタ染料、リンタングステンモリブデン酸レーキ顔料、アントラキノン系染料、キサンテン系染料と有機カルボン酸から成る色材、チオインディゴ、ナフトール系不溶性アゾ顔料等、シアン用の銅フタロシアニン系顔料等がある。
【００７１】
さらに、トナーの流動化材として用いられる例えば外添剤のシリカ以外に、コロイダルシリカ、酸化チタン、アルミナ、ステアリン酸亜鉛、ポリフッ化ビニリデンやそれらの混合物であってもよい。
【００７２】
さらにまた、帯電制御剤としては、負帯電トナー用として、アゾ系含金染料、有機酸金属錯塩、塩素化パラフィン等を用いることができる。そして、正帯電トナー用としては、ニグロシン系染料、脂肪酸金属塩、アミン、４級アンモニウム塩等を用いることができる。
【００７３】
（粒径変動による現像ゴースト発生）
現像ゴーストの発生メカニズムには様々な要因が考えられるが、以下、粒径変動による現像ゴースト発生メカニズムを説明する。
【００７４】
上記のような一成分現像剤を用いた現像装置４において、現像ローラ４１に圧接されるブレード４３にてトナー１０の付着量が一定の層厚になるように規制する。その後に、トナー１０が現像領域に搬送され感光体１表面の静電潜像を現像する。この時、現像ローラ４１、供給ローラ４２、ブレード４３にそれぞれバイアス電圧Ｖａ、Ｖｂ、Ｖｃが供給されている。ここで、白画像部を現像した後の現像ローラ４１上に残ったトナー１０が現像ローラ４１から十分に除去できなかった場合、同じトナーが再び供給ローラ４２とブレード４３にて機械的負荷を受けるとともに、バイアス電圧による電気的負荷（クーロン力）を受ける。この機械的負荷を継続的に受けた場合、特に粉砕トナーにおいてトナーの破砕が発生し、白画像部を現像した部分のトナー平均粒径が小粒径化することがある。
【００７５】
また、バイアスが印加された場所では、現像されるトナーに少なからず粒径選択性が発生する。すなわち、バイアス電界に対して小粒径トナーから移動するため、白画像部を現像した部分は、現像ローラ表面近傍ほど小粒径化した状態となり、黒画像部を現像した部分は現像によってリフレッシュされているため粒径は殆ど変動していない。したがって現像した後の現像ローラ４１上に残ったトナー１０が現像ローラ４１から十分に除去できなかった場合、トナー平均粒径が小粒径化してしまう。
【００７６】
トナー１０の帯電特性として、トナー表面電荷密度が一定と仮定すると、図１４に示すようにトナー比電荷は粒径に反比例する特性となる。また、トナー比電荷に対する現像特性は、図１０に示すようにトナー比電荷が大きいほど現像ガンマが寝た特性となる。したがって、トナー平均粒径が小粒径化した部分は比電荷が上昇し、現像量が低下する。
【００７７】
トナー平均粒径の小粒径化は、白画像を現像するか、黒画像を現像するかといった画像パターンに依存する。したがって画像パターンによって、比電荷が変動し、現像量が変動することになる。すなわちこれが、過去の現像画像パターンの履歴が次の画像に影響する現像ゴーストであり、画質を劣化させてしまうものである。この場合、白部が小粒径化で比電荷上昇し、現像量が低下するため、いわゆるポジゴーストとなる。
【００７８】
（表面電位変化・付着量変動による現像ゴースト発生）
次に表面電位変化および付着量変動による現像ゴースト発生メカニズムを説明する。
【００７９】
黒画像部を現像した後の現像ローラ４１上に残ったトナー層厚は、白画像部を現像した後の現像ローラ４１上に残ったトナー層厚と比較して非常に薄い。したがって、供給ローラ４２とブレード４３ににおけるトナー供給が不充分な場合、前回黒画像を現像した現像ローラ４１の部分は付着量が少なくなる。トナー付着量に対する現像特性は、図９に示すようにトナー付着量が小さくなると現像量も少なくなる。この場合、黒部がトナー供給不足で付着量低下し、現像量が低下するため、いわゆるネガゴーストとなる。
【００８０】
また、現像ローラ４１、供給ローラ４２、ブレード４３にそれぞれバイアス電圧Ｖａ，Ｖｂ，Ｖｃを供給した場合、黒画像部を現像した後の現像ローラ４１上に残ったトナー層厚は、白画像部を現像した後の現像ローラ４１上に残ったトナー層厚と比較して非常に薄いため、同じ電位差でも黒画像現像部の方が電界強度が強くなり、トナーの絶縁破壊や過電流が生じやすく、現像ローラ表面に電荷が供給されることがある。このとき、現像ローラ４１の抵抗値が高いと、電荷が逃げないため黒画像現像部の表面電位が変化する。図１１は、この現像ローラ４１の表面電位変化△Ｖと現像量との関係を示すもので、例えば表面電位が上昇すると現像バイアスが大きくなり、現像量が増加する特性がわかる。
【００８１】
したがって、本発明においては、黒画像現像後の平均粒径と白画像現像後の平均粒径の差を所定の値以内に限定することにより、現像ゴーストの発生を防止する。さらに、各部材の抵抗値や印加バイアス等を限定することにより、付着量変動や表面電位変化に起因する現像ゴーストを防止し、現像を安定させる。
【００８２】
以下に実施例を示して、上述した本発明の現像装置による現像の安定を確認した。
【００８３】
［実施例１］
図４に示す画像形成装置における感光体１として、負帯電性の感光体を用いて、導電性基体の直径を６５ｍｍとして、帯電器２にて−５５０Ｖの電位に帯電される。この感光体１の基体は接地されており、矢印方向に周速１９０ｍｍ／ｓｅｃにて回転させる。
【００８４】
現像ローラ４１は、図５に示すように、その直径を１８ｍｍのステンレス製の回転軸４１ａ表面上に厚さ８ｍｍの半導電弾性層４６を被覆して構成した。この現像ローラ４１による平均抵抗（Ｒｄ）の値が１０４から５×１０6（Ω）になるように、上述した抵抗調整基材を用い、ゴム高度がＳＲＩＳ（日本ゴム協会標準規格）に準ずるアスカーＣ硬度で、６５〜７０度、表面の粗さはＪＩＳＢ０６０１に準ずる１０点平均粗さＲｚで２〜８μｍのものを使用した。この現像ローラ４１は、図１に示すように、矢印方向に周速２８５ｍｍ／ｓｅｃで回転駆動した。また、現像ローラ４１のステンレス製の回転軸４１ａに電源回路１１より現像バイアス電圧Ｖａとして−４００Ｖの電圧を供給し、現像ニップ幅が１．５ｍｍとなるように、現像ローラ４１の表面のトナー層を介して感光体１に圧接した。
【００８５】
供給ローラ４２については、ステンレス製の回転軸表面上に体積抵抗率１０５（Ω・ｃｍ）、セル密度８０〜１００個／ｉｎｃｈの導電性ウレタンフォームを被覆して構成した。そして、供給ローラ４２の直径を２０ｍｍとし、現像ローラ４１に対して接触深さ０．５ｍｍで接触させた。そして、矢印方向に回転駆動させ、その供給ローラ４２の周速を１７０ｍｍ／ｓｅｃで回転駆動する。この供給ローラ４２のステンレス製の回転軸には、電源回路１２にてバイアス電圧Ｖｃとして−５００Ｖが供給される。
【００８６】
また、規制部材であるブレード４３は、その板厚を０．１ｍｍ程度のステンレス板を用い、現像ローラ４１に圧接させた。特にブレード４３は、片持ち板バネ構造であり、その自由端側を現像ローラ４１に当接し、弾性変形することにより所定の圧力でもって現像ローラ４１表面上のトナー層に加える。この、ブレード４３にも、電源回路１３よりバイアス電圧（Ｖｂ）として、−５００Ｖが供給される。
【００８７】
さらに、リセット部材４４は、樹脂基材にカーボンを分散させたシート状の弾性部材を現像ローラ４１に対して所定の圧力で面接触させるように構成した。このリセット部材４４にも、電源回路１４にてリセットバイアス電圧（Ｖｄ）として−３００Ｖが供給されている。
【００８８】
以上の構成の現像装置において、現像ローラ４１表面に均一なトナー薄層４５を形成し、感光体１に対して上述したように接触反転現像を行った。このときのトナー付着量ｍ／ａは０．５〜０．８ｍｇ／ｃｍ２、トナー帯電量ｑ／ｍは−１０〜−２０μＣ／ｇ、トナー層厚Ｄｔは１０〜３０μｍに設定した。
【００８９】
図１５は現像ゴーストを評価するための画像パターンで、画像の先頭部分の現像ローラ１周分に相当する部分に白黒のチェッカーパターンを配置し、現像ローラ２周目以降に相当する画像後半部分は均一なハーフトーンを配置している。現像ゴーストの評価は、目視および、Ｍａｃｈｂｅｔｈ濃度計ＲＤ９１８を用いて行った。
【００９０】
上記のような現像装置において、リセット部材を除いた構成で現像動作を行うことにより、一般的な粉砕型一成分現像剤の体積粒径分布変動の様子を測定した結果を図２に示す。体積粒径分布の測定には、コールター社のマルチサイザー２を用いた。実線は、現像部で黒画像現像を行い、トナーの大部分を失った現像ローラ上の場所が、回転し再び現像剤層規制部材を通過した直後に担持しているトナーの体積粒径分布である。破線は、現像部で白画像現像を行い、トナーの大部分を失っていない現像ローラ上の場所が、回転し再び現像剤層規制部材を通過した直後に担持しているトナーの体積粒径分布である。この実線で示す黒部体積平均粒径Ｄｂｋは７．６μｍで、現像槽内のトナー体積平均粒径とほぼ等しい。これに対し、破線で示す白部体積平均粒径Ｄｗｔは４．８μｍで、大幅に小粒径化していることが分かる。黒部体積平均粒径Ｄｂｋと白部体積平均粒径Ｄｗｔとの比率は式１のようになる。
【００９１】
Ｄｗｔ／Ｄｂｋ＝０．６３ ・・・（１）
このときの比電荷は、黒部で−１０μＣ／ｇ、白部で−１４μＣ／ｇであり、小粒径化に伴い比電荷が上昇していることが確認できた。この条件で、上記現像ゴースト評価パターンを現像した結果、ポジゴーストが確認された。
【００９２】
次に、上記現像装置において、リセット部材を組み込んだ構成で現像動作を行うことにより、トナーの体積粒径分布変動の様子を測定した結果を図３に示す。実線は、現像部で黒画像現像を行い、トナーの大部分を失った現像ローラ上の場所が、回転し再び現像剤層規制部材を通過した直後に担持しているトナーの体積粒径分布である。破線は、現像部で白画像現像を行い、トナーの大部分を失っていない現像ローラ上の場所が、回転し再び現像剤層規制部材を通過した直後に担持しているトナーの体積粒径分布である。この実線で示す黒部体積平均粒径Ｄｂｋは７．６μｍで、現像槽内のトナー体積平均粒径とほぼ等しい。これに対し、破線で示す白部体積平均粒径Ｄｗｔは６．１μｍで、リセット部材無しの時と比較して小粒径化がかなり抑制されていることが分かる。黒部体積平均粒径Ｄｂｋと白部体積平均粒径Ｄｗｔとの比率は式２のようになる。
【００９３】
Ｄｗｔ／Ｄｂｋ＝０．８０ ・・・（２）
このときの比電荷は、黒部で−１０μＣ／ｇ、白部で−１１μＣ／ｇであり、比電荷変動が小さくなっていることが確認できた。この条件で、上記現像ゴースト評価パターンを現像した結果、ポジゴーストは確認できなかった。
【００９４】
この他にも様々なトナーを用い、様々な条件で実験を行って、粒径変動とゴーストの有無を評価した。その代表的な実験結果の一例を表１に示す。
【００９５】
【表１】
2005055929.tif 000003
【００９６】
ゴースト有無の具体的な評価方法は、Ｍａｃｈｂｅｔｈ濃度計により得られる光学濃度評価と目視評価とを併用した。
【００９７】
すなわち、Ｍａｃｈｂｅｔｈ濃度計により、ハーフトーン部分に現れた白黒チェッカーパターンの現像ゴーストの白部と黒部の光学濃度を測定し、以下の計算式３を用いてゴースト残存率を計算した。
【００９８】
【数３】
2005055929.tif 000004
【００９９】
上記式３で求めたゴースト残存率が３％以上の場合ゴースト有りと判定し、１％以下の場合ゴースト無しと判定し、１〜３％の場合は目視評価によりゴースト有無の判定を行った。
【０１００】
これらの結果より、黒部体積平均粒径Ｄｂｋと白部体積平均粒径Ｄｗｔとの差が、次式４を満足するとき、現像ゴーストが発生しないことを見出した。
【０１０１】
Ｄｗｔ／Ｄｂｋ＞０．８ ・・・（４）
このように、黒画像現像部と白画像現像部との体積平均粒径差を上記式の範囲内に管理・制限することで、画像パターンに依存する平均比電荷量の変化を一定値内に納めることができるため、現像ゴーストの発生を防止でき、現像を良好に行える現像装置を提供できる。
【０１０２】
［実施例２］
リセット部材を用いない場合でも、トナーの体積粒径分布を改良することで、前記体積粒径変動に伴う現像ゴーストを防止できることを以下に記す。
【０１０３】
トナー体積粒径分布のシャープさを表す指標として、下記の式５で定義されるＣＶ値［％］がある。このＣＶ値が大きいほど体積粒径分布がブロードで、小さいほど体積粒径分布はシャープなものとなる。
【０１０４】
ＣＶ＝１００×（標準偏差／平均値） ・・・（５）
前記実施例１のトナーは、ＣＶ値３４．６％のものを用いていおり、リセット部材無しでは体積粒径分布変動による現像ゴーストが発生した。
【０１０５】
ところが、このＣＶ値が小さいトナーを用いると、体積平均粒径に対して小さいトナーや大きいトナーの割合が少なくなる。従って体積平均粒径の変動も小さくなることが予想される。この予想のもと、様々なＣＶ値のトナーを用いてテストした結果、ＣＶ値が２５％以内のトナーにおいて、現像ゴーストが発生しないことが確認された（表１参照）。
【０１０６】
さらに、トナー層厚をパラメーターとしたテストを行った結果、ＣＶ値２５％のトナーでも、付着量が多い場合、具体的にはトナー層厚が体積平均粒径の３倍を越える場合において、現像ゴーストが発生するレベルまで粒径変動が発生することがわかった。
【０１０７】
上記ＣＶ値やトナー層厚は、その相乗効果で現像ゴーストの発生を抑制しており、例えば、トナー層厚が体積平均粒径の３倍を越える場合でも、ＣＶ値が２５％以下とすることで現像ゴーストが発生しないようにできることは容易に類推される。さらに、リセット部材との相乗効果についても、同様である。
【０１０８】
［実施例３］
本発明の現像装置では、トナー層の層厚や帯電量を安定させるために現像ローラ４１の周辺に接触配置された各種部材、すなわち、現像ローラ４１、供給ローラ４２、ブレード４３、さらにリセット部材４４にバイアス電圧が供給されている。
【０１０９】
従来の現像装置では上記部材の抵抗値が高く、バイアス電圧により放電する危険性は少ないが、本発明の現像装置では、上記部材がすべて低抵抗材料にて構成されているため、それぞれの部材において、バイアス電圧の上限値を決める必要が生じる。
【０１１０】
そのため、まずトナー層４５に供給するバイアス電圧で放電しないように設定することが必須の条件となる。
【０１１１】
したがって、以下に、本発明の現像装置に用いられるトナー層抵抗、トナー層厚およびバイアス印加手段について説明する。
【０１１２】
図５は、現像ローラ感光体間におけるトナー層４５抵抗値Ｒｔを測定する方法を説明する図である。
【０１１３】
図において、感光体１に変えてアルミ素管１００を用い、実際の現像条件と同一構造の現像ローラ４１の表面に均一にトナーによるトナー層４５を形成した後、アルミ素管１００に実使用時と同等の圧力で接触させる。そして、各部材を静止させた状態で、現像ローラ４１の導電性の回転軸４１ａに、電圧源１０１によって同程度の現像バイアス電圧Ｖ１を供給する。そして、トナー層４５を介して流れる電流Ｉｔを微小電流計１０２にて精密に測定した。これにより、トナー層４５の静的抵抗値Ｒｔを測定した。
【０１１４】
この場合、各部材を静止させた状態で測定することにより、動作状態で発生するトナー帯電電流やトナー転移電流等のノイズ要因を除外して、精密な電流量の測定が可能となる。
【０１１５】
そこで、電圧源１０１による供給電圧Ｖ１（Ｖ）、微小電流計１０２による測定電流をＩｔ（Ａ）とすると、トナー層４５の静的抵抗値Ｒｔ（Ω）は、下記の式６により求められる。
【０１１６】
Ｒｔ＝Ｖ１／Ｉｔ ・・・（６）
ただし、本発明に用いる現像ローラ４１の抵抗値は、トナー抵抗値と比較して十分低いため、図５に示す測定装置の現像ローラ４１の半導電層４６における電圧降下は無視した。
【０１１７】
上述した方法により、トナー層４５の静的抵抗値（Ｒｔ）を測定し、トナー層４５の電圧−電流特性をプロットした結果を図６に示す。
【０１１８】
測定したトナー層の電流は、低電圧部では比較的線形な特性を示し、ある値Ｖｔｈ（Ｖ）に達すると突然過電流が流れることがわかる。この値Ｖｔｈが、トナー粒子間で気中放電もしくは沿面放電が発生する放電開始電圧である。
【０１１９】
このように放電開始電圧Ｖｔｈ以下の電圧範囲において、電流−電圧特性は比較的線形であることから、この範囲の電圧で測定した電流値を基に、式６から求めた抵抗値をトナー層の静的抵抗値Ｒｔと定義する。
【０１２０】
実施例１に類する諸条件で、様々な抵抗値のトナーを用いて現像実験を行った結果、トナー層の静的抵抗値Ｒｔが５０ＭΩ以上、望ましくは１００ＭΩ以上の絶縁性の高いトナーを使用した場合において、過電流の発生が極めて少なく、良好な画質が得られることがわかった。
【０１２１】
しかしながら、上記のような高抵抗トナーを用いた場合でも、現像ローラの周囲に配置されている供給ローラ４２、ブレード４３、リセット部材４４に印加しているバイアスを上げ、現像ローラ４１との電位差を大きくすると、前記放電開始電圧（Ｖｔｈ）を越えるため、過電流による画質劣化が生じてしまう。
【０１２２】
【表２】
2005055929.tif 000005
【０１２３】
表２は、前記図５に基づく測定法で数種類のトナー層抵抗Ｒｔ［ＭΩ］を測定した結果である。表２に示す様に測定したトナーの絶縁破壊電圧Ｖｔｈ［Ｖ］は、トナー層厚Ｔ［μｍ］が約２０μｍに対して４００〜５００Ｖであった。したがって、絶縁破壊したときの電界強度Ｅｔｈ［ＭＶ／ｍ］＝Ｖｔｈ／Ｔは２０〜２５ＭＶ／ｍとなる。この結果から、低抵抗材料によって挟まれたトナー層に印加可能な電圧の上限を、Ｖｍａｘ＝２０×Ｔ［Ｖ］と規定することが重要であることがわかった。これにより、現像ローラ４１に接触する供給ローラ４２、ブレード４３、そしてリセット部材４４に供給する電圧を、上述した２０×Ｔ［Ｖ］以下に設定することで、トナー層の層厚にて規定し、これによるトナー層の絶縁破壊による現像の劣化を防止できる。
【０１２４】
ここで、現像ローラ４１には、現像バイアス電圧Ｖａが、供給ローラ４２にはバイアス電圧Ｖｃが、ブレード４３にはバイアス電圧Ｖｂが、そしてリセット部材４４には電圧Ｖｄが供給されている。そのため、現像ローラ４１に供給される現像バイアス電圧Ｖａとの上記供給ローラ４２、ブレード４３、リセット部材４４に供給されるバイアス電圧との各差の絶対値が、上述した２０×Ｔ［Ｖ］以下になるように各種バイアス電圧を設定すればよい。
【０１２５】
［実施例４］
次に本発明の現像装置を構成するトナー層厚規制ブレード４３、供給ローラ４２、さらにリセット部材４４の電気的特性につて説明する。
【０１２６】
トナー層４５に供給される電圧がトナー層放電開始電圧内であっても、薄層状態でのトナー層４５の抵抗値は、ある程度の不均一性をもっているため、トナー層４５を流れる電流が多い場合、不均一な電流による現像ローラ４１の不均一な電圧降下が生じる。これにより、トナー層４５に供給されるバイアス電圧が不均一になり。その結果、トナー層厚や帯電量が不均一になり画質劣化が生じる。
【０１２７】
図１１は現像ローラ４１上の表面電位変化量△Ｖをパラメーターとした現像特性を示すもので、表面電位が上昇すると、グラフが左にシフトする。従って中間調現像電位の１００Ｖ前後のところを見ると、表面電位が上昇した方が現像量が多くなることがわかる。
【０１２８】
何らかの原因で現像ローラ４１表面に付着した電荷が現像ローラ４１の半導電層４６を通過して導電性シャフト４１ａに抜けていかないと現像ローラ４１の表面電位が上昇する。現像ローラ４１の表面電位が上昇するかどうかは、現像ローラの抵抗値と静電容量とで決まる時定数、プロセス速度との大小関係に依存する。
【０１２９】
この点、本発明の現像装置に用いられる現像ローラの抵抗値は低いため、上記時定数は小さく、現像ローラの周速が２８５ｍｍ／ｓ程度では、現像ローラ表面に電荷が蓄積されることに起因する現像ゴーストの発生可能性は低い。しかし、同様の表面電位変化現象が、トナー供給部、層規制部、リセット部で発生した場合、画質劣化を発生することになる。
【０１３０】
これに対して、トナー供給ローラ４２において、供給ローラの回]速度は現像ローラとの周速比が概ね０．５〜２．０の間で選択されることにより決定される。また、抵抗値は現像ローラに対する押しつけ力やスポンジ硬度から決まる接触ニップ面積と、体積抵抗率とから決定される。これらの条件を変えて実験した結果、抵抗値として１０ｋΩ以下であれば前記表面電位変化は発生しないことがわかった。
【０１３１】
また、トナー層を規制するブレード４３において、金属の板バネブレードを用いた場合、ブレード表面の電位変化は原理的に発生しない。しかし、高抵抗の樹脂材料等をコーティングしたり、導電性シートを用いた場合、電位変化が発生し、トナー層の均一性が大きく損なわれる。ブレード４３は静止している部材であるため、電荷蓄積速度と部材の時定数とで表面電位が変化するかどうかが決まる。電荷蓄積速度はトナーの電気的特性に大きく依存するため、理論的な数値は不明であるが、様々なトナーを用いて実験した結果から、ブレード４３にコーティング処理もしくは導電性シートを使用する場合に、その抵抗値として１０ｋΩ以下のものを選択すると良い。なお、ブレード４３は、金属ブレードにて構成すると、上述した問題は発生しない。また、導電性シートを使用した場合、図１６のように電極幅が画像幅より小さいと、中央の電流経路１１と端部の電流経路１２が異なるため、電圧降下量が中央と端部で異なる現象が生じる。その結果、ブレード部での印加バイアスが軸方向で不均一になり、画質劣化が発生する。画像有効幅よりも電極幅を長くとることでこの問題は解消できる。
【０１３２】
さらに、トナーリセット部においても、上記ブレード部と同様に静止部材であるため供給ローラと同様の１０ｋΩ以下の抵抗値とすることで表面電位変化の問題が解決することが実験的に確認できた。また、リセット部材に導電性シートを用いた場合も、上記導電性シートブレードと同様の電圧降下の不均一問題が発生するが、同様に画像有効幅よりも電極幅を長くとることでこの問題は解消できる。
【０１３３】
［実施例５］
次に、本発明の現像装置に用いる現像ローラ４１の抵抗値について説明する。
【０１３４】
図７において、現像ローラ４１の抵抗値を測定する簡易装置は、絶縁体の平板１０３上に配置された金属の検出電極１０４上に現像ローラ４１を載置し、現像ローラ４１の両端の軸４１ａの部分に重り１０５にて荷重Ｆを加える。この状態において、現像ローラ４１の軸４１ａに電源１０６から一定の電圧を供給し、検出電極１０４に流れる電流を電流計１０２にて測定する。このにより、供給する電圧と流れる測定電流とで、現像ローラ４１による圧接状態での抵抗（Ｒｂ）の抵抗値を求めることができる。
【０１３５】
この場合、抵抗値に不均一性が存在する場合には、周方向に何点が測定した平均値を現像ローラ４１の抵抗値の代表値とする。そのため、図７の状態で測定した後、所定角度回転させて同一条件で測定を行う。
【０１３６】
現像ローラ抵抗層として、ウレタン樹脂にカーボンブラックを分散させた電子伝導タイプのローラ２種類（Ａ、Ｂ）およびウレタン樹脂をベースとしたイオン導電タイプのローラ１種類（Ｃ）を、上記測定装置で抵抗を測定し、各々のローラについて抵抗値の平均値、をまとめたものを表３に示す。抵抗値は、１０Ｖ印加時の電流値をＡｄｖａｎｔｅｓｔ製Ｒ６８７１Ｅにて計測し、換算したものである。
【０１３７】
【表３】
2005055929.tif 000006
【０１３８】
なお、この現像ローラの外径はΦ３４、抵抗層の厚みＤｄは８ｍｍ、軸方向長さは３２０ｍｍで、圧力Ｆを１ｋｇとしたとき形成されるニップ部の幅は約１．５ｍｍであった。
【０１３９】
平均抵抗値が１０ｋΩ以下の現像ローラを用いた場合、過電流の発生が極めて増加し、実用的でないことが実験的にわかった。
【０１４０】
現像ローラＣにて全面グレイの中間調画像を現像すると、抵抗値が高いため画像濃度が薄くなる現象が発生した。これは現像電流により現像ローラ半導電層で電圧降下が生じ、実効現像バイアスが低下したことに起因する。この現象は、現像ローラ半導電層の抵抗値に大きく依存しており、その閾値はプロセス速度等により多少変動するが、本発明の現像装置では１０7Ωを越えると顕著になり、１０7Ω以下では無視できる程度であることがわかった。
【０１４１】
また、図８は、現像ローラ４１の抵抗値をパラメーターとした現像特性を示すものであるが、５×１０6Ωを越えるあたりから現像ガンマの変化が大きいことがわかる。下記、環境下での抵抗値変動を考慮すると、５×１０6Ωが良好な画質を維持できる現像ローラ抵抗値の上限といえる。
【０１４２】
表３に示すような抵抗値は、ＪＩＳＺ−８７０３に準拠する基準測定環境下での値であるが、例えば３５℃・８５％ＲＨの高温高湿環境や、５℃・２０％ＲＨの低温低湿環境で抵抗値が変化してしまい、現像特性が大きく変化することがある。
【０１４３】
本発明の現像装置に使用される現像ローラの半導電層は、ウレタン樹脂が望ましい材料であるが、ＪＩＳＫ−７２０９Ａ法に準拠する水分吸収率と抵抗値とをを測定した結果、水分吸収率が２〜５％のウレタン基材では、上記高温高湿と低温低湿とで抵抗値が１桁から２桁も変化してしまう。これに対し、水分吸収率が０．５〜１％のウレタン基材では、抵抗値変化が０．５〜１桁で、抵抗値変化に伴う現像量変動も少なく、良好な画質を維持することが可能となる。
【０１４４】
［実施例６］
上述した実施形態においては、低抵抗の現像ローラ４１を用いる場合に問題となる過電流を防止する手法として、トナー層の抵抗値を規定した。また、トナー層厚を規定することで、過電流防止を行い良好なる現像を行うようにした。また、現像ローラ４１に接触する各種部材を介して供給されるバイアス電庄、及びそれらのバイアス電庄の差を規定することて過電流防止を行うようにした。
【０１４５】
しかし、現像装置への異物混入等の予期せぬ原因によりトナー層が損なわれる場合があり、これにより過電流が発生する可能性が生じる。この対策としての過電流保護について以下に説明する。
【０１４６】
図１２に示すようにリセット部材４４に過電流保護用の抵抗５０を介して電源回路１４からのバイアス電圧（Ｖｄ）が供給されるように横成されている．この場合、過電流保護用の抵抗５０の抵抗値が非常に重要になる。そのため、抵抗５０の抵抗値を説明するために、図１２に示す電気的な等価回路を図１３に示す。
【０１４７】
現像ローラ４１に供給される現像バイアス電圧Ｖａと、リセット部材４４に供給されるバイアス電庄Ｖｄとの電位差を、図１２の電庄源５１とし、現像口一ラ４１の半導電層抵抗Ｒｄ、トナー層抵抗Ｒｔ、リセット部材４４の抵抗Ｒｅ、そして保護用の抵抗５０が直列に接続される格好となる。
【０１４８】
そこで、現像ローラ４１の抵抗値Ｒｄ及びリセット部材４４の抵抗値Ｒｅは、トナー層抵抗値Ｒｔよりも十分に低く設定されており、通常は供給されるバイアス電圧（５１）のほとんどがトナー層４５にかかっており、流れる電流値も微小である。ところが、トナー層が損なわれ、トナー層の抵抗値Ｒｔが見かけ上、非常に低くなった場合、保護抵抗５０がないと、全体の抵抗が低いため、過電流が流れ、トナー融着が発生したり、現像ローラ４１やリセット部材４４の部材損傷が発生する。
【０１４９】
図１２（図１３の等価回路参照）のように直列に保護抵抗５０を挿入することで、トナー層抵抗Ｒｔの見かけの抵抗値が低くなった場含でも、保護抵抗５０の存在により現像ローラ４１の抵抗Ｒｄやリセット部材４４の抵抗Ｒｃより十分に大きく設定してやれば、部材にかけられた電圧（５１）は、ほとんど保護抵抗５０に供給されることになり、過電流を防止できる。
【０１５０】
従って、過電流をできるだけ小さくしようとすると、保護抵抗５０の抵抗値を大きく設定すれはよい。しかし、保護抵抗５０の抵抗値が大きすきれば、正規の状態でのトナー層４５と保護抵抗５０とで供給される電圧が分圧され、保護抵抗５０による電圧降下により、トナー層４５にかかる電圧が小さくなる。こうなると、当初期待していたバイアス電圧（Ｖｄ）が印加されなくなる。そのため、保護抵抗５０の抵抗値の上限が規制されるので、以下にその適正値について述べる。
【０１５１】
図１２ではリセット部材４４と電源回路１４との間に保護抵抗５０を設けるように説明したが、供給ローラ４２と電源回路１２との間に、リセット部材４３と電源回路１３との間に同様の保護抵抗が必要に応じて挿入される。
【０１５２】
そこで、現像後の感光体１上のトナー付着量をｍ／ａ［ｋｇ／ｍ２］、トナー比電荷をｑ／ｍ［Ｃ／ｋｇ］、画像有効幅をｌ［ｍ］、感光体周速をｖ［ｍ／ｓｅｃ］とすると、帯電したトナーが現像ローラ４１から感光体１ヘと転移することで発生する現像電流Ｉｄ（Ａ）は、次式７より算出できる。
【０１５３】
Ｉｄ＝ｑ／ｍ×ｍ／ａ×ｌ×ｖ ・・・（７）
例えば、全面黒ベタ現像後の感光体上のトナー付着量を１．０ｍｇ／ｃｍ２、トナー比電荷を一２０μＣ／ｇ、画像有効幅を３００ｍｍ、感光体１の周速１９０ｍｍ／ｓｅｃとすると、上記現像電流の絶対値は、上記式７より１１．４μＡとなる。この全面黒ベタ現像時の電流値が、現像電流の最大値となる。
【０１５４】
この現像電流Ｉｄは、現像部（現像ローラ４１と感光体１とが接触する領域）におけるトナー転移によるものであるが、現像ローラ４１と接触する供給ローラ４２、ブレード４３、リセット部材４４においても同様の考え方が適用できる。
【０１５５】
トナ一転移電流Ｉｒによる保護抵抗５０等の電圧降下Ｖｒは、保護抵抗５０の抵抗値Ｒｒから次式８て求められる。
【０１５６】
Ｖｒ＝Ｉｒ×Ｒｒ ・・・（８）
この電圧降下Ｖｒが供給されるバイアス電圧に対して十分に小さくないと、実際にトナー層４５に印加される電圧が小さくなるため、バイアス効果が減少してしまう。従って、保護抵抗５０等の上限値（Ｒｒ）は、正規状態でトナー転移電流による電圧降下をどの程度まで許容するかて決定される。また各保護抵抗５０の下限値（Ｒｒ）は、異常時の過電流をどの程度まで許容するかで決定される。
【０１５７】
様々な、トナーを用いてテストした結果、実用可能なトナー比電荷の値は、負帯電トナーの場合、一５〜−３０μＣ／ｇ、望ましくは一１０〜一２０μＣ／ｇであることが実験的に確認できた。黒ベタに必要な感光体１上のトナー付着量は、トナーの隠蔽性によって多少変化するが、ほぼ１．０ｍｇ／ｃｍ2である。画像有効幅をｌ［ｍ］、感光体１の周速をｖ［ｍ／ｓｅｃ］は、設計変数であるため、実用上想定される最大転写電流Ｉｍａｘ［μＡ］は、上記比電荷一３０μＣ／ｇ、付着量１．０ｍｇ／ｃｍ2を式７に代入すると、以下の式９にて表される。
【０１５８】
Ｉｍａｘ＝３００×ｌ×ｖ ・・・（９）
そして、トナー融着や部材損傷を発生しない過電流の許容値の上限を上記最大転移電流のｎ倍とすると、保護抵抗５０の下限値Ｒｍｉｎ（ＭΩ）は、式８及び９より以下のようになる。
【０１５９】
Ｒｍｉｎ＝Ｖ／（３００×ｎ×ｌ×ｖ） ・・・（１０）
上記式１０における“Ｖ”は、図１３に示すように現像ローラ４１に供給されるバイアス電圧と、現像ローラ４１と接触する部材、感光体１においては表面電位との差である。
【０１６０】
そこで、リセット部材４４においては、黒ベタ現像後の現像ローラ４１上にはトナ一がほとんど残留していないため、トナー層４５による電圧維持ができず、過電流が流れやすい。しかし、この過電流は、トナー層内部を流れる以外に、現像ローラ４１とリセット部材との間を直接流れるものもあるため、許容値の上限は供給ローラ４２やブレード４３と比較してやや拡大する。そして、式１０に基づいて、保護抵抗値をいくつか選定し、実際に１〜５万枚の現像テストを行った結果、供給ローラ４２とブレード４３とはｎ＝５、リセット部材４４ではｎ＝１０とすることで過電流が原因となる現像劣化等による間題が解消できた。
【０１６１】
従って、リセット部材４４、供給ローラ４２、ブレード４３に挿入する保護抵抗の最小値Ｒｍｉｎは、上記式１０における“ｎ”に、上述した値“５”又は“１０”を代入することで求まる。ここで、式１０の“Ｖ”はリセット部材４４においては、現像バイアス電圧（Ｖａ）とリセットバイアス電圧（Ｖｄ）との差、供給ローラ４２においては現像バイアス電圧と供給バイアス電圧（Ｖｃ）との差、そしてブレード４３においては現像バイアス電圧と規制バイアス電圧（Ｖｂ）との差の電位である。
【０１６２】
すなわち、Ｒ４ｍｉｎ＝｜Ｖｄ−Ｖａ｜／（３０００×ｖ×ｌ）
Ｒ３ｍｉｎ＝｜Ｖｂ−Ｖａ｜／（１５００×ｖ×ｌ）
Ｒ２ｍｉｎ＝｜Ｖｃ−Ｖａ｜／（１５００×ｖ×ｌ）
となる。
【０１６３】
上述のような比電荷、トナー付着量、層厚等の特性を有するトナーを用い、各部材に供給する電圧を変えて様々な実験を行った結果、トナー層にかかる電位差は少なくとも４０Ｖ以上必要という結論を得た。このような場合、保護抵抗部での電圧降下に見合う大きなバイアス電圧を、あらかじめ供給することにより対処できる。上述のトナー層４５の絶縁破壊電圧を概ね４００Ｖと仮定すると、設定電位差４０Ｖの場合、トナー層の絶縁破壊に対する電圧余裕度は最大１０倍となリ、保護抵抗部での許容電圧降下量は３６０Ｖとなる。このように、保護抵抗の範囲を大きくとることが可能となる。よって、不意なトナー層の不均一性が発生しても、それによる過電流を防止し、現像を良好に行える。
【０１６４】
また、上述した式９で説明したように、トナー層の転移電流の最大値算出の根拠は、実用可能なトナー比電荷の最大値が３０μＣ／ｇで、黒ベタに必要な感光体１上のトナー付着量がほぼ１．０ｍｇ／ｃｍ2であったことである。ところが、供給ローラ４２は、現像後の現像ローラ４１表面のトナーの除去、現像槽４０内のトナーを帯電し現像ローラ４１に塗布する機能を有する。そのため、現像後の現像ローラ４１上のトナーの除去機構は、逆向きの電流となるため、最大電流が現像位置での最大現像電流よりも小さくなる。実際に供給ローラ４２に流れる電流を測定した結果、最大現像電流の１／５以下であった。従って、供給ローラ４２における保護抵抗の上限値Ｒ２ｍａｘ（ＭΩ）は、式８及び９より次式１１で規定できる。
【０１６５】
Ｒ２ｍａｘ＝６／（ｌ×ｖ） ・・・（１１）
ただし、Ｖ＝３６０Ｖとした。
【０１６６】
次に、ブレード４３について検討する。このブレード４３は、供給ローラ４２によって現像ローラ４１表面にあらかじめトナーが塗布されていることから、トナー転移量はほとんどなく、トナー帯電電流が支配的と考えられる。従って、最大電流は、現像部の最大現像電流よりも小さい。実際にブレード４３に流れる電流を測定した結果、最大現像電流の１／３以下であった。
【０１６７】
また、現像において白ベタを現像した後の現像ローラ４１には、現像前とほぼ同量のトナーが残留している。このトナーをリセット部材４４で全て電気的に除去しようとすると、式９に示した最大電流Ｉｍａｘが流れることになる。しかし、実際には現像ローラ上のトナーのリフレッシュは、供給ローラ４２の機械的な除去とのバランスで達成した方が効果的である。そのため、除去バイアス電圧を低めに設定し、リセット部位でのトナー除去量を１００％としないよにする。これによると、除電電流は前記Ｉｍａｘより小さめになる。また、リセット部材４４が、シートのような固定部材の場合、除去したトナーが効率よく現像槽４０内へと搬送されないため、結果的には除電電流は小さくなってしまう。実際に白ベタ現像後に、リセット部材４４に流れる電流を測定した結果、最大現像電流Ｉｍａｘの１／３以下であった。
【０１６８】
従って、トナー層規制部材であるブレード４３とリセット部材４４における保護抵抗の上限値Ｒｍａｘ（Ω）は、式８及び９より次式１２で規定される。
【０１６９】
Ｒ３ｍａｘ＝Ｒ４ｍａｘ＝３．６／（ｌ×ｖ） ・・・（１２）
以上より、リセット部材４４、あるいは供給ローラ４２、ブレード４３にバイアス電圧を印加する電源回路１４、１２、１３と現像ローラ４１との間に挿入する保護抵抗Ｒ４、Ｒ２、Ｒ３の値は、
｜Ｖｃ−Ｖａ｜／（１５００×ｖ×１）＜Ｒ２＜６／（ｌ×ｖ）
｜Ｖｂ−Ｖａ｜／（１５００×ｖ×１）＜Ｒ３＜３．６／（ｌ×ｖ）
｜Ｖｄ−Ｖａ｜／（３０００×ｖ×１）＜Ｒ４＜３．６／（ｌ×ｖ）
となる。
【０１７０】
以上説明したような保護抵抗を現像ローラ４１と現像バイアス電圧の供給源である電源回路１１との間に挿入することによって、現像ローラ４１と感光体１との間で発生する過電流を防止する考え方は従来からよく知られている。ところが、この場含、以下の副作用が発生する。
【０１７１】
例えば、画像の白黒比によって現像量が大小することに伴って、現像電流が大小する。すると、現像ローラ４１部分での電圧降下量が白黒比によって変化することになる。その結果、特に中間調画質において白黒比に伴った濃度ムラが目立つようになる。この課題を解決するために、本発明の現像装置においては、低抵抗の現像ローラ４１を用い、あえて現像ローラ４１と電源回路１１との間に保護低抗を挿入せず、図１２に示すようにリセット部材４４と電源回路１４との間に保護低抗５０を挿入した。また、現像部のトナー層にかかる最大電位差を実験的に検討した結果、４００Ｖ以下に設定することで、感光体１に対する過電流の危険性を回避できることがわかった。
【０１７２】
よって、本発明においては、保護抵抗については、図１２に示すようにリセット部材４４、あるいは供給ローラ４２、ブレード４３に供給してなる電源回路１４、１２、１３との間に設けることで、上述したような電位差を大きくしても過電流の防止を可能にし、保護抵抗の設定可能な純囲を広くし、過電流の発生を無くし、良好なる現像を可能にしている。
【０１７３】
また、現像ローラ４１と電源回路１１との間には保護抵抗を挿入することなく、上述したように感光体１と接触する現像部ての電位差が４００Ｖ以下になるように現像バイアス電圧（Ｖａ）を供給することで、過電流防止を行い安定した現像を可能にしている。そこで、感光体１の表面電位を例えは一５５０Ｖで、レーザ光等が照射された部位の電位がほぼ‘０’とすれば、少なくとも現像バイアス電圧としては一４００Ｖ以下（絶対値で）に設定すればよい。
【０１７４】
以上のように、本発明１は、上述した目的を達成するためになされたものであって、表面に一成分現像剤を担持し、静電潜像担持体に接触して静電潜像を現像する現像剤担持体と、前記現像剤担持体に現像剤を供給する現像剤供給部材と、前記現像剤担持体に当接し、前記現像剤供給部材により供給された現像剤の層厚を規制する現像剤層規制部材とを備えた現像装置において、前記現像剤を所定層厚形成した現像剤担持体が黒画像現像を行った後、前記現像剤供給部材によって現像剤を供給し、現像剤層規制部材により再び所定層厚となるよう形成した時の現像剤担持体が担持している現像剤の平均体積粒径をＤｂｋとし、前記現像剤を所定層厚形成した現像剤担持体が白画像現像を行った後、前記現像剤供給部材によって現像剤を供給し、現像剤層規制部材により再び所定層厚となるよう形成した時の現像剤担持体が担持している現像剤の平均体積粒径をＤｗｔとした場合、Ｄｗｔ／Ｄｂｋ＞０．８を満足することを特徴とする現像装置である。
【０１７５】
また、本発明２は、前記一成分現像剤は、ＣＶ＝１００×（標準偏差／平均値）と定義される体積粒径分布を現すＣＶ値［％］が２５％以内であるとを特徴とする本発明１の現像装置である。
【０１７６】
また、本発明３は、前記現像剤担持体上に担持されている前記一成分現像剤の層厚をＴ［μｍ］、平均体積粒径をＤ［μｍ］としたとき、Ｔ＜３×Ｄを満足することを特徴とする本発明２の現像装置である。
【０１７７】
また、本発明４は、前記現像剤担持体と前記静電潜像担持体とが接触した後に、前記現像剤担持体に当接し、前記現像剤担持体上に残留する現像剤を除電または除去するリセット部材を有し、前記現像剤担持体に印加される電圧をＶａ［Ｖ］とし、前記リセット部材に引加される電圧をＶｄ［Ｖ］とすると、Ｖａ−Ｖｄの符号が前記現像剤の帯電極性と同極性となるように電圧を引加すること特徴とする本発明１の現像装置である。
【０１７８】
また、本発明５は、前記リセット部材は、金属材料もしくは現像剤を介して前記現像剤担持体と接触する部分における抵抗値が１０ｋΩ以下の低抵抗材料から構成されることを特徴とする本発明４の現像装置である。
【０１７９】
また、本発明６は、前記リセット部材は、低抵抗薄板状部材から構成され、前記現像剤担持体上に形成された現像剤層に接する表面に対しても裏面に対しても接触部以外の表面に、ほぼ画像有効幅以上の幅で導体電極が配置され、当該導体電極に電圧引加手段が接続されていることを特徴とする本発明５の現像装置である。
【０１８０】
また、本発明７は、前記現像剤の層厚をＴ［μｍ］とすると、｜Ｖａ−Ｖｄ｜＜２０×Ｔを満足することを特徴とする本発明４乃至６の現像装置である。
【０１８１】
また、本発明８は、前記リセット部材と電圧印加手段との間に過電流保護用の抵抗が接続され、その抵抗値Ｒ４［ＭΩ］は、前記静電潜像坦持体の周速をｖ［ｍ／ｓ］、現像剤坦持体有効幅をｌ［ｍ］としたとき、｜Ｖｄ−Ｖａ｜／（３０００×ｖ×ｌ）＜Ｒ４＜３．６／（ｌ×ｖ）を満足することを特徴とする本発明４乃至７の現像装置である。
【０１８２】
また、本発明９は、前記現像剤担持体は、導電性シャフトと、前記導電性シャフト上の可撓性を有する半導電層とから構成され、前記現像剤担持体が前記現像剤を介して前記静電潜像担持体と接触する部分の抵抗をＲｄ［Ω］としたとき、１０4＜Ｒｄ＜５×１０6を満足することを特徴とする本発明１乃至９の現像装置である。
【０１８３】
また、本発明１０は、前記現像剤担持体の半導電層は、水分吸収率は１％以下のウレタン樹脂であることを特徴とする本発明９の現像装置である。
【０１８４】
また、本発明１１は、前記現像剤担持体上に形成された現像剤層の薄層状態での抵抗値をＲｔ［Ω］としたとき、Ｒｔ＞５×１０7を満足することを特徴とする本発明１乃至１０の現像装置である。
【０１８５】
本発明によれば、白画像現像部と黒画像現像部の粒径変動を小さくすることにより、比電荷変動による現像ゴーストを解消でき、良好なる現像を可能にした。
【０１８６】
また、現像ローラの抵抗値をはじめとする各部材の抵抗値を規定することで、表面電位変動による現像ゴーストも合わせて解消できる。
【０１８７】
さらに、上記抵抗値規定に加え、保護抵抗を各部材に挿入し、印加電圧の上限を設定することで、過電流によるトナー層劣化を防止でき、これによる画質劣化を合わせて防止できるようになった。
【０１８８】
特に、本発明４によれば、現像ローラにリセット部材を接触させ、帯電したトナーをリセット部材側に引き寄せる電圧を印可することにより、白画像現像後の現像ローラに残留しているトナーを除去・除電し、黒画像現像後と等価な状態にする。これにより黒画像を現像した後のトナー平均粒径と、白画像を現像した後のトナー平均粒径の差を小さくでき、現像ゴーストの課題を解決することができる。
【０１８９】
また、このリセット部材を導電ローラで構成すると、長寿命な現像装置が提供でき、導電性フィルムで構成すると、安価な現像装置を提供できる。
【０１９０】
また、現像ローラにトナー層厚規制部材を接触させ、帯電したトナーを現像ローラ側に引き寄せる電圧を印可することにより、トナー層厚や比電荷量のばらつきを小さくすることができるため、中間調画像の濃度むらを低減できるもので、上記現像ゴーストの防止効果と合わせることで、より良好な現像画質を提供できる。
【０１９１】
また、印加バイアスに上限を設けたり、保護抵抗を設けることで、トナー層厚や比電荷量を不安定にする過電流の防止ができ、良好な現像画質を提供できる。
【０１９２】
また、現像ローラにトナー供給部材を接触させ、帯電したトナーを現像ローラ側に引き寄せる電圧を印可することにより、トナー層厚や比電荷量のばらつきを小さくすることができるため、中間調画像の濃度むらを低減できるもので、上記現像ゴーストの防止効果と合わせることで、より良好な現像画質を提供できる。
【０１９３】
また、本発明８によれば、リセット部材の抵抗値に上限を設けることにより、リセット部材の表面に電荷が蓄積されることによる表面電位変化を防止できるため、トナー除去特性の劣化を防止することができる。
【０１９４】
また、本発明９によれば、現像剤供給部材の抵抗値に上限を設けることにより、現像剤供給部材の表面に電荷が蓄積されることによる表面電位変化を防止できるため、トナー供給特性の劣化を防止することができる。
【０１９５】
また、本発明１０によれば、現像ローラの抵抗値に下限を設けることで、現像ローラに接する部材との間での絶縁破壊や過電流という課題を防止でき、現像ローラの抵抗値に上限を設けることで、トナー転移電流や現像ローラ表面電位変化の影響で現像特性が損なわれることを防止でき、良好な現像画質を提供できる。
【０１９６】
また、本発明１１によれば、上記現像ローラの半導電層として、水分吸収率が１％以下であるウレタン樹脂にて形成するようにしておけば、温度や湿度の変動による抵抗値の変動を小さくでき、合わせて静電潜像担持体の汚染をも防止し、画質劣化を効果的に防止できる。
【０１９７】
また、本発明１２によれば、トナー層抵抗値の下限を規定することで、各部材にバイアスを印可した場合でもトナー層絶縁破壊や過電流に対する安全性を向上でき、安定したトナー層形成・現像特性を実現することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１９８】
本発明は、表面に一成分現像剤を担持し、静電潜像担持体に接触して静電潜像を現像する現像剤担持体と、前記現像剤担持体に現像剤を供給する現像剤供給部材と、前記現像剤担持体に当接し、前記現像剤供給部材により供給された現像剤の層厚を規制する現像剤層規制部材とを備えた現像装置に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【０１９９】
【図１】本発明にかかる一成分現像剤を利用した現像装置を示すものてあって、静電潜像を担持した感光体と接触し現像を行う現像装置の構造を示す図である。
【図２】図１に示す現像装置において、リセット部材無しとした場合の粒径分布変動を説明するための図である。
【図３】図１に示す現像装置において、リセット部材ありとした場合の粒径分布変動を説明するための図である。
【図４】図１に示す現像装置を備える画像形成装置の全体構造の概略を説明するための構成図である。
【図５】本発明に基づく現像装置に使用されるトナーの薄層状態での静止抵抗値を測定する装置の具体例を示す図である。
【図６】本発明に基づく現像装置に使用されるトナーの薄層状態での静止抵抗値を測定した結果の一例で、電圧一電流特性を示す図である。
【図７】本発明の現像装置を構成する現像ローラの静的な抵抗値を測定する装置の説明図である。
【図８】本発明に基づく現像装置において、現像ローラの抵抗値をパラメータとした現像特性を説明するための図である。
【図９】本発明に基づく現像装置において、トナーの付着量をパラメータとした現像特性を説明するための図である。
【図１０】本発明に基づく現像装置において、トナーの比電荷をパラメータとした現像特性を説明するための図である。
【図１１】本発明の現像装置を構成する現像ローラの表面電位上昇量をパラメータとした現像特性を説明するための図てある。
【図１２】本発明に基づく現像装置に使用される過電流を防止する保護抵抗を説明する一例として現像後のリセット部の構成を示す図である。
【図１３】図１２に示すリセット部の等価回路であ驕B
【図１４】本発明に基づく現像装置に使用される一般的な一成分現像剤の粒径と比電荷の関係を示すずである。
【図１５】本発明に基づく現像装置において、現像ゴーストの有無を評価するための画像パターンである。
【図１６】本発明に基づく現像装置を構成するトナー層規制部材に導電性シートを用いた場合の適正な電極幅を説明する図である。
【符号の説明】
【０２００】
１  感光体（静電潜像担持体）
４  現像装置
１０  （非磁性）一成分現像剤
１１  現像バイアス電圧の供給用の電源回路
１２  規制部材への電圧供給用の電源回路
１３  供給ローラヘの電圧供給用の電圧回路
４０  現像槽
４１  現像ローラ（トナー担持体）
４２  供給ローラ（供給手段）
４３  ブレード（規制部材）
４４  リセット部材
４５  トナー層
４６  半導電層
Ｖａ  現像バイアス電圧
Ｖｂ  規制バイアス電圧
Ｖｃ  供給バイアス電圧
Ｖｄ  リセットバイアス電圧
Ｒｄ  現像ローラの抵抗
Ｒｃ  トナーの内部抵抗
Ｒｉ  トナー間の接触抵抗
Ｒｓ  トナーの表面抵抗
５０  保護抵抗
【図１】
2005055929.tif 000007
【図２】
2005055929.tif 000008
【図３】
2005055929.tif 000009
【図４】
2005055929.tif 000010
【図５】
2005055929.tif 000011
【図６】
2005055929.tif 000012
【図７】
2005055929.tif 000013
【図８】
2005055929.tif 000014
【図９】
2005055929.tif 000015
【図１０】
2005055929.tif 000016
【図１１】
2005055929.tif 000017
【図１２】
2005055929.tif 000018
【図１３】
2005055929.tif 000019
【図１４】
2005055929.tif 000020
【図１５】
2005055929.tif 000021
【図１６】
2005055929.tif 000022