(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に現像剤を担持しながら回転して静電潜像担持体上へ搬送して潜像を現像する現像剤担持体と、前記現像剤担持体によって担持される現像剤の厚さを規制して現像剤の層を現像剤担持体上に形成する層形成部材とを有する現像装置において、
層形成部材の一部が弾性体により構成されており、現像剤担持体接触ニップ部と現像剤担持体と接触しない上流側部分との体積抵抗率の関係を、接触ニップ部の方を低く構成し、かつ、前記層形成部材の弾性体の接触ニップ部でない上流側部分の現像剤担持体に面する部分では、表面のみ体積抵抗率が高く、内部の体積抵抗率が低い構成になっていることを特徴とする現像装置。
【請求項２】
前記層形成部材の一部である弾性体の中、前記現像剤担持体接触ニップ部としては、射出成形後の弾性体の表面を削除して用いることを特徴とする請求項１記載の現像装置。
【請求項３】
前記層形成部材の前記現像剤担持体接触ニップ部の体積抵抗率が１０7 Ωｃｍ以下であることを特徴とする請求項１又は２記載の現像装置。
【請求項４】
前記層形成部材が前記現像剤担持体と同電位にされていることを特徴とする請求項１から３の何れか１項記載の現像装置。
【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、あるいはプリンタ等の電子写真方式をとる画像形成装置に関し、特に、乾式現像装置の現像ローラ上にトナーの薄層を形成する層形成部材に関する。
【０００２】
【従来の技術】
乾式トナー（現像剤）を用いる現像装置においては、現像ローラ（現像剤担持体）に弾性体ブレードからなる層形成部材を当接させてトナーを摩擦帯電させると共に、現像ローラ上にトナーの単粒子層を形成し、その現像ローラを静電潜像担持体（感光体）に接触あるいは近接させることにより静電潜像を現像して顕像化している。
【０００３】
従来、このような層形成部材として導電性ゴムブレードを用いるものが特公昭６３−１６７３６号において提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、層形成部材として導電性ゴムブレードを用いると、トナーの帯電量が所望の値より小さいため、現像された画像にはカブリが生じたり、階調性の悪い画像になってしまう。
【０００５】
本発明は従来技術のこのような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、トナーの帯電量を所望の一様な値のものにして画像劣化の発生がない層形成部材を備えた現像装置を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明の現像装置は、表面に現像剤を担持しながら回転して静電潜像担持体上へ搬送して潜像を現像する現像剤担持体と、前記現像剤担持体によって担持される現像剤の厚さを規制して現像剤の層を現像剤担持体上に形成する層形成部材とを有する現像装置において、
層形成部材の一部が弾性体により構成されており、現像剤担持体接触ニップ部と現像剤担持体と接触しない上流側部分との体積抵抗率の関係を、接触ニップ部の方を低く構成し、かつ、前記層形成部材の弾性体の接触ニップ部でない上流側部分の現像剤担持体に面する部分では、表面のみ体積抵抗率が高く、内部の体積抵抗率が低い構成になっていることを特徴とするものである。
【０００８】
この場合に、層形成部材の一部である弾性体の中、現像剤担持体接触ニップ部としては、射出成形後の弾性体の表面を削除して用いることが可能である。
【０００９】
また、層形成部材の現像剤担持体接触ニップ部の体積抵抗率は１０7 Ωｃｍ以下であることが望ましい。
【００１０】
また、層形成部材は現像剤担持体と同電位にされていることが望ましい。
【００１１】
以下、上記本発明の現像装置の構成と作用を図面を参照にして説明する。
【００１２】
図２に本発明の現像装置１０の構成を示す。感光体（潜像担持体）２０の周りには、その回転方向に沿って、不図示の帯電手段、露光手段が設けられ、現像装置１０、不図示の、転写装置、及び、クリーニング手段が配置されている。
【００１３】
帯電手段は、感光体２０の外周面に当接して外周面を一様に帯電させる。一様に帯電した感光体２０の外周面には、露光手段によって所望の画像情報に応じた選択的な露光がなされ、この露光によって感光体２０上に静電潜像が形成される。
【００１４】
現像装置１０には、現像剤担持体（現像ローラ）２と、その現像剤担持体２表面に現像剤（トナー）を供給する供給部材（供給ローラ）５と、現像剤担持体２表面に担持されている現像剤を摩擦帯電させると共に、その現像剤の厚さを規制して現像剤担持体２上に現像剤の単粒子層を形成する層形成部材（弾性体ブレード）１とが配置されて構成されている。
【００１５】
図１は、層形成部材１が現像剤担持体２に当接する位置近傍の拡大図であり、層形成部材１は、現像剤担持体２へ接触してニップを形成する部分１1 と現像剤担持体２と接触しないその上流側部分１2 とでは、接触ニップ部１1 の体積抵抗率相対的に低く、上流側部分１2 では高くなっている。
【００１６】
層形成部材１をこのような構成にすると、高抵抗の上流側部分１2 では現像剤３の帯電量が高くなり（図１の×印は摩擦帯電の大きな部分である。）、一部の現像剤３は過剰に帯電されて帯電量のバラツキが起きるが、下流の低抵抗の接触ニップ部１1 に達して放電により比較的帯電量が小さくなると共に、そのような現像剤３間の帯電量のバラツキがならされるため、現像剤３の帯電量を所望の一様な値に制御される。したがって、良好な画像を安定して形成することができる。
【００１７】
ところで、層形成部材１の高抵抗層部分１2 としては、図１のように、層形成部材１の弾性体内部全域に及ぶより、図３に示すように、表面のみに高抵抗層１2 を設け、その内部部分を低抵抗層１1 とするのが好ましい。それは、摩擦帯電を行う表面は抵抗が高い程現像剤３への電荷付与が良いが、一方、層形成部材１中の電荷滞留の面からは、内部抵抗が低い程電荷放出が可能なためである。
【００１８】
このように上流側部分の表面のみを高抵抗層とした層形成部材１としては、後記の実施例１で示すように、射出成形後の弾性体の表面を削除して用いることがきる。弾性ゴムを射出成形により層形成部材１の弾性体部分を作製する場合、表面（成形用金型内の壁面付近）はゴムの流れが悪いため、混錬するカーボンブラックのチェーンが形成され難く中心部の抵抗よりも高くなる傾向にある。射出成形により作製した弾性ゴム部材の接触ニップ部の表面を削除して層形成部材１を作製すれば、接触ニップ部とそれ以外の体積抵抗率が異なる層形成部材１を安価で容易に作製することができる。
【００１９】
なお、層形成部材１の接触ニップ部の体積抵抗率を１０7 Ωｃｍ以下となるようにすると、現像剤の帯電量が２０〜３０μＣ／ｇに制御でき、帯電量が高くなりすぎることによる生じる現像剤の静電凝集等が発生しない。
【００２０】
また、層形成部材１が電位的に浮いていたり現像剤担持体２との間に電位的にアンバランスがあると、ノイズを拾いやす不要な電位変化を現像剤に与えやすく、また、現像剤の静電凝集等が生じやすく、画像に白スジを発生し、画像を乱すことが極めて稀であるが発生する。層形成部材１を現像剤担持体２と同電位にすることにより、このようなノイズ、アンバランスがなく、良好な画像を安定して形成することができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の現像装置を用いた画像形成装置の実施例と比較例について説明する。
【００２２】
（実施例１）
図４に本発明の１実施例の現像装置１０を用いた画像形成装置の要部の構成を示す。感光体２０の周りには、その回転方向に沿って、不図示の帯電手段、露光手段が設けられ、現像装置１０、不図示の、転写装置、及び、クリーニング手段が配置されている。
【００２３】
帯電手段は、潜像担持体２０の外周面に当接して外周面を一様に帯電させる。一様に帯電した潜像担持体２０の外周面には、露光手段によって所望の画像情報に応じた選択的な露光がなされ、この露光によって潜像担持体２０上に静電潜像が形成される。
【００２４】
現像装置１０には、現像室６と、メインホッパ７と、メインホッパ７の現像室６と反対側に設けられ、不図示のトナーカートリッジから現像剤を補給する現像剤補給口９とからなり、現像室６には、現像剤担持体２と、その現像剤担持体２表面に現像剤を供給する供給部材５と、現像剤担持体２表面に担持されている現像剤の厚さを規制して現像剤の層を現像剤担持体２に形成する層形成部材１とが配置され、現像剤担持体２と供給部材５は相互に接触して図示の方向に回転しており、現像剤担持体２には現像電源からの現像バイアス電圧が、供給部材５には供給電源からの供給バイアス電圧がそれぞれ印加されており、供給部材５の回転により摩擦帯電された現像剤は供給部材５から現像剤担持体２へ供給され、その表面に担持されている現像剤層の厚さは現像剤担持体２と当接している層形成部材１で規制されると共に、現像剤担持体２表面に担持されている現像剤はさらなる摩擦帯電を受ける。
【００２５】
メインホッパ７内には、現像剤補給口９を介して不図示のトナーカートリッジから補給された現像剤を攪拌して流動性の高い状態に保ったまま現像室６へと搬送するアジテータ８が配置されており、現像剤を現像室６へと搬送している。
【００２６】
潜像担持体２０上の静電潜像は、現像装置１０の現像剤担持体２が潜像担持体２０表面に接触して後記の一成分非磁性トナーが付与されて現像される。
【００２７】
現像装置１０中の現像剤担持体２は、アルミニウムローラ表面にショットブラストを施してＲｚ４〜５μｍ程度の凹凸を形成した後、Ｎｉメッキ処理を行ったものを使用している。供給部材５はウレタンスポンジをローラ状に形成してなるものであり、現像剤担持体２に圧接して配置し、図４に示すように、現像剤担持体２に対して反対方向に一定の周速比で回転させている。
【００２８】
潜像担持体２０は、ＯＰＣからなるものである。
【００２９】
潜像担持体２０の周速は１８０ｍｍ／ｓｅｃ、現像剤担持体２の周速は３６０ｍｍ／ｓｅｃ、供給部材５の周速は１８０ｍｍ／ｓｅｃである。
【００３０】
現像剤としては、ポリエステル系樹脂に顔料を分散させ、粉砕して作製した一成分非磁性トナーを用いている。
【００３１】
本実施例においては、潜像担持体２０の非画像部の表面電位を−７００Ｖ、画像部の表面電位を−５０Ｖ、現像バイアス電圧を−３００Ｖ、供給バイアス電圧を−５００Ｖとして用いている。
【００３２】
本実施例の層形成部材１は、図５に断面を示す通り、剛体金属板１２に先端ゴムチップ１１を付設しており、剛体金属板１２として厚み１．５ｍｍのステンレス板、ゴムチップ１１としてウレタンゴムを使用している。このウレタンゴムは、カーボンブラックを混錬して導電化されており、本発明の特徴である現像剤担持体２当接部付近とそれ以外での抵抗値変化を、ゴムチップ１１の射出成形時のゴムの抵抗変化を利用して作製している。ゴムは同一組成であるが、成形用金型内の壁面付近とそれ以外の部分での抵抗値を変化させるために、熱したゴムの流し込む速度を適切にすると共に、金型温度を通常よりも低めに設定することで行っている。
【００３３】
作製した射出成形品１１の当接部付近の部分１１3 のみを研削して表面の抵抗が高い部分１１2 を削除して層形成部材１を完成させた。ゴムチップ１１の中心部の抵抗が低い部分を符号１１1 で示す。表面の抵抗の高い部分１１2 は厚みが０．１〜０．５ｍｍ程度なので、研削により当接部付近の部分１１3 を削除し、その後抵抗値の測定を行った。層形成部材１を現像剤担持体２に当接させたときの当接位置近傍の拡大図は図６のようであり、層形成部材１には電荷が溜まることなく、現像剤３を帯電しつつ薄層形成を行っている。
【００３４】
層形成部材１のゴム１１の抵抗値は、ゴムを剛体金属板１２より剥がした後、電極を導電性接着剤にて接着させて測定した。その結果、表面を研磨していないゴムは体積抵抗率１０9 Ωｃｍであったが、図５のような研削後のゴムは体積抵抗率１０6 Ωｃｍであった。
【００３５】
このような層形成部材１を用いて図４のような現像器１０を構成後、画像形成を行ったところ、初期においてはカブリのない均一で良好な画像を形成することができた。
【００３６】
現像剤帯電量をファラデーケージ法を利用し、現像剤担持体２から直接フィルタに吸引して測定したところ、現像剤帯電量を５回測定した平均値は２５μＣ／ｇで、バラツキは±２μＣ／ｇでほとんどなかった。
【００３７】
この現像装置１０により連続して画像形成を行ったところ、１０万枚印字しても初期と同様の品質の画像が得られた。１０万枚画像形成後の現像装置１０を分解して層形成部材１を観察したところ、層形成部材１の上流側（図５の高抵抗部分１１2 ）に付着していた現像剤は全てエアブローにより簡単に剥離することができるものであり、全く問題がなかった。
【００３８】
このような本発明による層形成部材１は、上記のように、ゴムチップ１１の射出成形時のゴムの抵抗変化を利用して研削を併用して作製することに限定されず、後記の実施例２のように、層形成部材１の現像剤担持体２への当接部付近に導電性塗料を塗布してその部分の抵抗を下げることによっても作製することができる。また、抵抗値の異なるゴム部材を接着させて作製することもでき、中心部分の抵抗値の低いゴムを剛体金属板１２に接着後、その表面に抵抗値が高いゴムを接着し、その表面の現像剤担持体２との当接部分を研磨等により削除して、現像剤担持体２との当接部分の抵抗値を小さくして使用することもできる。
【００３９】
（比較例）
図９に示すように、実施例１と同様の射出成形品１１を射出成形後に、表面研削を行わないで層形成部材１を構成し、この層形成部材１を用いて現像装置を構成後、画像形成及び現像剤帯電量の測定を行ったところ、作成された画像は転写抜けが発生しており、階調性が悪かった。また、現像剤帯電量は、５０μＣ／ｇであり、極めて高く、５回測定したときのバラツキは±１０μＣ／ｇで、帯電量のばらつきが大きかった。
【００４０】
（実施例２）
層形成部材１として、図７に示すように、ゴムチップ１１の現像剤担持体２に当接する部分のみの抵抗値を小さくするように、表面に導電性塗料１３を塗布して体積抵抗率を１０4 Ωｃｍとし、ゴム自体は体積抵抗率が１０10Ωｃｍと抵抗値が大きなものを用いて作製した。このような層形成部材１は、現像剤担持体２に当接する部分のみが抵抗値が低く、上流側は内部まで抵抗値が高くなっている。
【００４１】
このような層形成部材１を用いて図４の現像器１０を構成し、実施例１との画像評価により比較したところ、何れも良好な画像が得られたが、本実施例の現像装置では、連続して画像形成を行う際、画像上は問題ないものの、現像剤帯電量が変化する傾向がみられた。詳細に現像剤帯電量の変化を調査したところ、連続印字の１枚目と１０枚目で比較すると、１０枚目の帯電量が低下する傾向があった。さらに連続印字を続けると、画像上にカブリを生ずるようになり、現像剤帯電量はさらに低下した。このときの層形成部材１を分解して調べたところ、導電性塗料１３を塗布しない上流側の高抵抗部分に電荷が非常に多く溜まっており、表面電位計で測定すると、プラス側に帯電していた。これを除電器により除電し、再度画像を作成したところ、初期状態に戻っていた。実施例１で使用した層形成部材１を用いて同様の試験を行ったところ、このような現象は認められず、１００枚印字後も同様に良好な画像を形成でき、層形成部材１の表面電位もほとんど上がっていなかった。
【００４２】
（実施例３）
層形成部材１のゴム自体の抵抗値を変化させて、射出成形により現像剤担持体当接部付近の体積抵抗率が１０10Ωｃｍと１０7 Ωｃｍのものを作製して、実施例１と同様の画像形成評価を行った。１０10Ωｃｍの層形成部材１では、現像剤帯電量が３５μＣ／ｇとなり、階調性がやや劣る画像になった。１０7 Ωｃｍでは、現像剤帯電量は２５μＣ／ｇであり、１２００ｄｐｉの階調を印字しても、鮮明で極めて良好な画像を得ることができた。
【００４３】
（実施例４）
層形成部材１に電極を設けて図８のような構成により現像剤担持体２と層形成部材１を同電位にした現像装置１０と、層形成部材１に電極を設けずに、層形成部材１をフロート状態にした現像装置１０を用いて画像形成評価を行った。
【００４４】
図８において、現像剤担持体２には、電源装置２１の高圧電源２２における現像電源２３から現像バイアス電圧が印加され、供給部材５には、電源装置２１の高圧電源２２における供給電源２４から供給バイアス電圧が印加されており、現像電源２３からの現像バイアス電圧の印加のタイミング等は、電源装置２１の低圧電源２５に接続された制御回路２６により制御される。このような電源装置２１の現像電源２３と現像剤担持体２の接続線路に層形成部材１の電極を接続することにより、現像剤担持体２と層形成部材１を同電位にした。
【００４５】
このような構成で層形成部材１を現像剤担持体２と同電位にすると、現像剤帯電量のバラツキは２５±２μＣ／ｇだったが、同電位にしない場合は、画像上は影響は直接現れないものの、現像剤帯電量を測定したところ、２５±５μＣ／ｇとバラツキが若干多く、帯電特性が悪かった。
【００４６】
以上、本発明の現像装置をその原理と実施例の説明に基づいて説明してきたが、本発明はこれらに限定されず種々の変形が可能である。
【００４７】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明の現像装置によると、層形成部材の一部が弾性体により構成されており、現像剤担持体接触ニップ部と現像剤担持体と接触しない上流側部分との体積抵抗率の関係を、接触ニップ部の方を低く構成したので、現像剤間の帯電量のバラツキがならされるため、現像剤の帯電量を所望の一様な値に制御でき、良好な画像を安定して形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の現像装置の層形成部材が現像剤担持体に当接する位置近傍の拡大図である。
【図２】本発明の現像装置の概略の構成を示す図である。
【図３】本発明の現像装置の別の形態の層形成部材が現像剤担持体に当接する位置近傍の拡大図である。
【図４】本発明の実施例の現像装置を用いた画像形成装置の要部の構成を示す図である。
【図５】実施例１の現像装置の層形成部材の断面図である。
【図６】実施例１の現像装置の層形成部材が現像剤担持体に当接する位置近傍の拡大図である。
【図７】実施例２の現像装置の層形成部材が現像剤担持体に当接する位置近傍の拡大図である。
【図８】実施例４の現像装置の回路構成を示す図である。
【図９】比較例の層形成部材の断面図である。
【符号の説明】
１…層形成部材（弾性体ブレード）
１1 …層形成部材の現像剤担持体接触ニップ部分（低抵抗層）
１2 …層形成部材の現像剤担持体と接触しない上流側部分（高抵抗層）
２…現像剤担持体（現像ローラ）
３…現像剤
５…供給部材（供給ローラ）
６…現像室
７…メインホッパ
８…アジテータ
９…現像剤補給口
１０…現像装置
１１…ゴムチップ
１１1 …ゴムチップの低抵抗部分
１１2 …ゴムチップの高抵抗部分
１１3 …ゴムチップの研磨部分
１２…剛体金属板
１３…導電性塗料
２０…感光体（潜像担持体）
２１…電源装置
２２…高圧電源
２３…現像電源
２４…供給電源
２５…低圧電源
２６…制御回路
【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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