(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
現像剤を収容する現像容器と、前記現像容器の開口部に延在し回動する現像剤担持体と、前記現像剤担持体に担持された現像剤の層を規制し前記現像剤担持体の回動方向に対してカウンター方向に当接する弾性ブレードと、を有する現像装置において、
前記現像剤担持体の回動方向において、現像部よりも上流側でかつ前記弾性ブレードよりも下流側で、前記現像剤担持体上の現像剤に圧接する圧接弾性部材を設け、前記圧接弾性部材には前記現像剤担持体上の現像剤に対して放電が開始する放電開始電圧以上でかつ前記現像剤と同極性の電圧が印加され、
前記弾性ブレードは、前記現像剤担持体との当接ニップから前記弾性ブレード先端までの距離が現像領域から弾性ブレードの長手端部に向かうにしたがって連続的に短くなるように設けられ、前記弾性ブレードの長手端部での前記弾性ブレードの先端位置は前記当接ニップ内にあるように設けられ、
前記圧接弾性部材は、前記現像剤担持体上の現像剤担持部と現像剤非担持部の双方に接触して設けられる、
ことを特徴とする現像装置。
【請求項２】
前記現像剤担持体の回動方向において、前記弾性ブレードの前記現像剤担持体との当接部よりも上流側でかつ前記現像部よりも下流側で、前記現像剤担持体に当接して設けられた回転可能な弾性ローラを有することを特徴とする請求項１の現像装置。
【請求項３】
前記圧接弾性部材は、ローラ形状であることを特徴とする請求項１または２の現像装置。
【請求項４】
前記圧接弾性部材は、前記現像剤担持体に対し従動または同周速であることを特徴とする請求項３の現像装置。
【請求項５】
前記現像剤は非磁性一成分現像剤であることを特徴とする請求項１から４のいずれかの現像装置。
【請求項６】
前記現像剤はその形状係数ＳＦ−１が１００〜１８０であり、形状係数ＳＦ−２が１００〜１４０であることを特徴とする請求項５の現像装置。
【請求項７】
前記現像剤は磁性一成分現像剤であり、前記現像剤担持体はスリーブとその内部に固定された磁界発生手段とを有することを特徴とする請求項１から４のいずれかの現像装置。
【請求項８】
前記圧接弾性部材の長手方向において、前記圧接弾性部材が前記現像剤担持体と接触する領域の長さは、前記弾性ブレードが前記現像剤担持体と接触する領域の長さよりも大きくなるように設けられることを特徴とする１から７のいずれかの現像装置。
【請求項９】
前記現像剤担持体と前記弾性ブレードの長手端部とに接触して設けられる端部シール部材を有し、前記端部シール部材と前記現像剤担持体は、前記弾性ブレードの長手端部を挟むことを特徴とする請求項１から８のいずれかの現像装置。
【請求項１０】
前記圧接弾性部材の抵抗は１０８〜１０１１Ωであることを特徴とする請求項１から９のいずれかの現像装置。
【請求項１１】
画像形成装置本体に着脱自在であり、請求項１から１０のいずれかの現像装置を有することを特徴とするプロセスカートリッジ。
【請求項１２】
潜像が形成される像担持体と、請求項１から１０のいずれかの現像装置と、を有することを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば電子写真複写機、電子写真プリンター等の画像形成装置、該画像形成装置に具備される現像装置および前記画像形成装置に着脱自在な少なくとも前記現像装置を含むプロセスカートリッジに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真方式の画像形成装置においては、像担持体上に形成した静電潜像を、現像装置によりトナー像として可視化することを行っている。
【０００３】
このような現像装置の一つとして、乾式一成分現像装置が種々提案されまた実用化されている。しかし、いずれの現像装置でも現像剤担持体上に一成分現像剤であるトナーの薄層を形成するのは困難である。
【０００４】
しかるに、画像の解像力、鮮明度等の向上が求められている現在、トナーの薄層形成方法およびその装置に関する開発は必須となっておりまたこれに対していくつかの方策が提案されている。
【０００５】
例えば、特開昭５４−４３０３８号公報にて開示されているように、現像剤担持体である現像スリーブに金属、ゴム等の材料からなる規制部材としての弾性ブレードを当接させ、この弾性ブレードと現像スリーブとの当接部の間にトナーを通過させて規制することにより、現像スリーブ上にトナーの薄層を形成し、かつ当接部での摩擦でトナーに十分なトリボを付与させるものである。
【０００６】
この場合、上記弾性ブレードにより非磁性トナーを規制するときには、現像スリーブ上にトナーを供給するトナー供給部材が別途必要になる。これは、磁性トナーの場合には現像スリーブ内の磁石の磁力により現像スリーブ上にトナーを供給できるが、非磁性トナーの場合にはトナーの供給が行えないためである。
【０００７】
そこで、図１３に示すような現像装置５０が提案された。この従来の現像装置５０では、一成分現像剤として非磁性トナー５３を収容した現像容器５４内に弾性ブレード５１よりも現像スリーブ５２の回転方向上流側の位置で現像スリーブ５２に当接するポリウレタンフォーム、スポンジ等からなる発泡体、あるいはファーブラシを用いた弾性ローラ５５を設け、矢印Ｄ方向に回転させることにより現像スリーブ５２上にトナー５３を供給している。
【０００８】
この現像スリーブ５２上に供給されたトナー５３は、現像スリーブ５２の回転に伴い弾性ブレード５１と現像スリーブ５２の当接部に送られて薄層化され、像担持体である感光体１上の静電潜像の現像に供される。そして、現像スリーブ５２上の現像に消費されずに残存したトナー５３は弾性ローラ５５により剥ぎ取られ、かつ上述したように弾性ローラ５５により新たなトナー５３が現像スリーブ５２に供給され上述作用を繰り返す。またこの際、現像スリーブ５２として金属材料のものを用いた場合には、弾性ブレード５１として金属薄板製のものは現像スリーブの磨耗の点で好ましくなく、良好なトナー薄層を得るためにはウレタン、シリコン等のゴム材料を用いる必要がある。
【０００９】
このような構成をとることによって、非磁性トナーの現像スリーブ上への薄層形成を良好に行えるようになった。図１４は図１３の現像装置５０を感光体１の方向から見た図であり、説明の都合上現像スリーブ５２を不図示とし、弾性ブレード５１の現像スリーブ５２に対する当接ニップを斜線で示してある。
【００１０】
図１４に示したように、現像スリーブ５２の両端部と現像容器５４開口部の間隙に羊毛フェルト、テフロンパイル等繊維材料やポリウレタンフォーム、スポンジゴム等の材料からなる端部シール部材５７を設け、現像容器５４と現像スリーブ５２の長手方向両端部間からのトナーの漏れ出しを防止し、さらに図１４に示したように弾性ブレード５１両端部を現像スリーブ５２と端部シール部材５７間に挾持させることによって（すなわち端部シール部材５７によって弾性ブレード５１の現像スリーブ５２当接部の裏面側から方向に押さえ付けることによって）現像ブレード５１の両端部からのトナーの漏れを防止している。
【００１１】
しかし、この従来の構成では、シール性を確保するために所定値以上の圧力で端部シール部材５７を現像スリーブ５２に圧接する必要があり、現像スリーブ５２と端部シール部材５７間に挾持された弾性ブレード５１がその両端部の現像スリーブ５２とのニップ部から先端部にわたって現像スリーブ５２周面に沿うがごとく変形してしまう。
【００１２】
その結果、弾性ブレード５１両端部の長手方向内側が浮き上がり気味になり、この部分の現像スリーブ５２上に形成される現像剤層が他の部分に比べて過大になり、それ故トナー５３の帯電が低下し結果的に現像スリーブ５２長手方向で帯電が不均一になり、現像動作時に現像スリーブ５２に現像バイアスとして電圧を印加した際に現像スリーブ５２両端部から感光体１へトナー５３がカブリとして転移したり、現像スリーブ５２上のトナーの帯電電荷量の不均一による画像濃度ムラが発生する問題が生じた。
【００１３】
そこで上記問題に対処するため、弾性ブレードの両端部に斜めカットを設けることがなされている。図１５に示すように弾性ブレード５８の現像スリーブ５２との当接ニップ部の現像スリーブ回転方向最下流点から弾性ブレード５８の先端までの距離を、弾性ブレード５８長手方向両端近傍部で側端部に向かって連続的に短くし、かつ少なくても弾性ブレード５８側端部における先端部は当接ニップ内にあるように形成している。このため、弾性ブレード５８両端部の長手方向内側が浮き上がり気味になり、またこの部分の現像スリーブ５２上に形成される現像剤層が他の部分に比べて過大になったとしても、当接ニップが小さく、かつエッジ当接ぎみになるため、現像スリーブ５２および弾性ブレード５８両端部におけるトナー漏れを防止しつつ、現像スリーブ５２上に非磁性トナーの薄層を良好に形成することができ、像担持体としての感光体１上の静電潜像を良好に現像することが可能となった。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の現像装置を用いて現像動作を多数回繰り返すと、動作環境の変動に伴いトナーの帯電電荷量が変動する。特に高温高湿環境下における現像動作の繰り返しはトナーの帯電電荷量を大きく低下させ、現像時に感光体へトナーがカブリとして転移したり、トナーの飛散等が発生する。
【００１５】
従って、本発明の目的は、現像剤担持体の長手方向において、現像剤の帯電電荷量を均一かつ高く維持し環境変動に影響されない現像装置、該現像装置を備えた画像形成装置、および少なくとも前記現像装置を有し前記画像形成装置に着脱自在なプロセスカートリッジを提供することである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記目的は本発明に係る現像装置、プロセスカートリッジおよび画像形成装置にて達成される。要約すれば、本発明は、現像剤を収容する現像容器と、前記現像容器の開口部に延在し回動する現像剤担持体と、前記現像剤担持体に担持された現像剤の層を規制し前記現像剤担持体の回動方向に対してカウンター方向に当接する弾性ブレードと、を有する現像装置において、
前記現像剤担持体の回動方向において、現像部よりも上流側でかつ前記弾性ブレードよりも下流側で、前記現像剤担持体上の現像剤に圧接する圧接弾性部材を設け、前記圧接弾性部材には前記現像剤担持体上の現像剤に対して放電が開始する放電開始電圧以上でかつ前記現像剤と同極性の電圧が印加され、
前記弾性ブレードは、前記現像剤担持体との当接ニップから前記弾性ブレード先端までの距離が現像領域から弾性ブレードの長手端部に向かうにしたがって連続的に短くなるように設けられ、前記弾性ブレードの長手端部での前記弾性ブレードの先端位置は前記当接ニップ内にあるように設けられ、
前記圧接弾性部材は、前記現像剤担持体上の現像剤担持部と現像剤非担持部の双方に接触して設けられる、
ことを特徴とする現像装置である。
【００１７】
本発明による他の態様によれば、画像形成装置本体に着脱自在であり、上記現像装置を有することを特徴とするプロセスカートリッジが提供される。
【００１８】
さらに本発明による他の態様によれば、潜像が形成される像担持体と、上記現像装置と、を有することを特徴とする画像形成装置が提供される。
【００１９】
上記各本発明において、一実施態様によると、前記現像剤担持体の回動方向において、前記弾性ブレードの前記現像剤担持体との当接部よりも上流側でかつ前記現像部よりも下流側で、前記現像剤担持体に当接して設けられた回転可能な弾性ローラを有する。
他の実施態様によると、前記圧接弾性部材は、ローラ形状である。
他の実施態様によると、前記圧接弾性部材は、前記現像剤担持体に対し従動または同周速である。
【００２０】
他の実施態様によると、前記現像剤は非磁性一成分現像剤である。また、前記現像剤はその形状係数ＳＦ−１が１００〜１８０であり、形状係数ＳＦ−２が１００〜１４０とすることができる。
他の実施態様によると、前記現像剤は磁性一成分現像剤であり、前記現像剤担持体はスリーブとその内部に固定された磁界発生手段とを有する。
他の実施態様によると、前記圧接弾性部材の長手方向において、前記圧接弾性部材が前記現像剤担持体と接触する領域の長さは、前記弾性ブレードが前記現像剤担持体と接触する領域の長さよりも大きくなるように設けられる。
他の実施態様によると、前記現像剤担持体と前記弾性ブレードの長手端部とに接触して設けられる端部シール部材を有し、前記端部シール部材と前記現像剤担持体は、前記弾性ブレードの長手端部を挟む。
他の実施態様によると、前記圧接弾性部材の抵抗は１０８〜１０１１Ωである。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る現像装置、プロセスカートリッジおよび画像形成装置を図面に則して更に詳しく説明する。
【００２２】
実施例１
以下に本発明の実施例１を図１から図１０に基づいて説明する。
【００２３】
図１に示す本実施例の画像形成装置において、像担持体としての感光ドラム１は、矢印Ａ方向に回転し、感光ドラム１を帯電処理するための帯電装置２によって一様に帯電され、感光ドラム１に静電潜像を書き込む露光手段であるレーザ光３により、その表面に静電潜像が形成される。
【００２４】
この静電潜像を感光ドラム１に対して近接配置され、プロセスカートリッジとして、画像形成装置本体に対し着脱可能である現像装置４によって現像し、トナー像として可視化する。なお、本実施例では露光部にトナー像を形成するいわゆる反転現像を行っている。
【００２５】
可視化された感光ドラム１上のトナー像は、転写ローラ９によって記録媒体である紙１３に転写され、転写されずに感光ドラム１上に残存した転写残トナーはクリーニングブレード１０により掻き取られ廃トナー容器１１に収納され、クリーニングされた感光ドラム１は上述作用を繰り返し画像形成を行う。
【００２６】
一方トナー像を転写された紙１３は定着装置１２により定着処理され、装置外に排紙されプリント動作を終了する。
【００２７】
本実施例の現像装置４について図２に基づいてさらに説明する。
【００２８】
図２において、現像装置４は、一成分現像剤として非磁性トナー８を収容した現像容器１４と、現像容器１４内の長手方向に延在する開口部に位置し感光ドラム１と対向設置された現像剤担持体としての現像スリーブ５とを備え、感光ドラム１上の静電潜像を現像して可視化するようになっている。
【００２９】
現像スリーブ５は、上記開口部にて図に示す右略半周面を現像容器１４内に突入し、左略半周面を現像容器１４外に露出して横設されている。この現像容器１４外へ露出した面は、現像装置４の図中左方に位置する感光ドラム１にわずかな微小間隔を有して対向している。
【００３０】
現像スリーブ５は矢印Ｂ方向に回転駆動され、またその表面は、トナー８との摺擦確率を高くし、かつ、トナー８の搬送を良好に行うための適度な凹凸を有している。本実施例の現像スリーブ５は、直径１６ｍｍのアルミニウム製スリーブ表面にガラスビーズ（＃６００）による定形ブラスト処理を施し、表面粗さＲｚが約３μｍとしたものを用い、感光ドラム１との間隙が３００μｍになるように対向し、感光ドラム１の周速５０ｍｍ／ｓに対して若干早めた周速８０ｍｍ／ｓで回転させている。
【００３１】
この現像スリーブ５両端部からのトナー漏れを防止するために、端部シール部材１９が現像容器開口部に設けられ、現像スリーブ５の両端部をシールしている。
【００３２】
現像スリーブ５の上方位置には、ウレタン、シリコン等のゴム材料か、バネ弾性を有するＳＵＳまたはリン青銅の金属薄板を基体とし、現像スリーブ５への当接面側にゴム材料を接着したもの等からなる規制部材としての弾性ブレード７が、ブレード支持板金１５に支持され、自由端側の先端近傍を現像スリーブ５の外周面に面接触にて当接するように設けられており、その当接方向としては、当接部に対して先端側が現像スリーブ５の回転方向上流側に位置するいわゆるカウンター方向になっている。
【００３３】
本実施例の弾性ブレード７は、厚さ１．０ｍｍの板状のウレタンゴムをブレード支持板金１５に接着した構成になっており、現像スリーブ５に対する当接圧は、２３〜３５ｇ／ｃｍ（線圧の測定は、摩擦係数が既知の金属薄板を３枚当接部に挿入し、中央の１枚をばねばかりで引き抜いた値から換算した。）に設定した。
【００３４】
弾性ローラ６は、弾性ブレード７の現像スリーブ５表面との当接部に対し現像スリーブ５の回転方向上流側に当接され、かつ回転可能に支持されている。この構造としては、発泡骨格状スポンジ構造や芯金上にレーヨン、ナイロン等の繊維を植毛したファーブラシ構造のものが、現像スリーブ５へのトナー８の供給および未現像トナーの剥ぎ取りの点から好ましく、本実施例においては、芯金６ａ上にポリウレタンフォームを設けた直径１２ｍｍの弾性ローラ６を用いた。この弾性ローラ６の現像スリーブ５に対する当接幅としては、１〜８ｍｍが有効で、また現像スリーブ５に対してその当接部において相対速度を持たせることが好ましく、本実施例においては、当接幅を３ｍｍに設定し、弾性ローラ６の周速として現像動作時に５０ｍｍ／ｓ（現像スリーブ５との相対速度は１３０ｍｍ／ｓ）となるように不図示の駆動手段により所定タイミングで回転駆動させた。
【００３５】
図３は図２の現像装置４を感光体１方向から見た図であり、説明の都合上現像スリーブ５を不図示としている。
【００３６】
弾性ブレード７は、図３に示したように、図中斜線部で示した現像スリーブ５との当接ニップから弾性ブレード７先端までの距離が通常の現像領域から弾性ブレード７両端部に向かうにしたがって連続的に短くなるように構成され、さらにその両端部での弾性ブレード７の先端位置は上記当接ニップ内にあるように構成されている。つまり、現像スリーブ５上に形成されるトナー層厚は、当接ニップの現像スリーブ５回転方向上流側の点から先端までの距離に影響され、この距離が長いほど現像スリーブ５上に形成されるトナー層が厚く、短くなるとトナー層が薄くなるのは従来から知られており、本実施例においては通常の現像領域におけるこの距離に比べ弾性ローラ６の長手方向における未当接部分に対応する現像スリーブ周面に当接する領域によりこの距離を短くすることで当前記領域のトナーへの規制力を高めている。
【００３７】
トナー８は、非磁性一成分現像剤であり、前述したように転写性にすぐれ、かつ転写されずに感光ドラム１上に残存した転写残トナーをブレード、ファーブラシ等のクリーニング手段にクリーニングする際に潤滑性が高いことから感光ドラム１の磨耗の少ないなどの利点を有するトナー、すなわちトナーとして球形でありかつ表面が平滑であるものを用いている。具体的にはトナー体積抵抗値としては１０14Ωであり、測定条件は測定電極板面積０．２３８ｃｍ2 、直径６ｍｍ、圧力：１５００ｇの錘を用い、９８０／ｃｍ2 の圧力（９６．１ｋＰａ）、測定時粉体層厚：０．５〜１．０ｍｍ、４００Ｖの直流電圧を印加微小電流計（ＹＨＰ４１４０ｐＡ  ＭＥＴＥＲ／ＤＣ  ＶＯＬＴＡＧＥ  ＳＯＵＣＥ）で電流量を測定し、抵抗値より体積抵抗値（比抵抗）を算出する。
【００３８】
形状係数として、ＳＦ−１が１００〜１８０であり、ＳＦ−２が１００〜１４０であるものを用いている。このＳＦ−１、ＳＦ−２は、日立製作所ＦＥ−ＳＥＭ（Ｓ−８００）を用いトナー像を無作為に１００個サンプリングし、その画像上方をインターフェースを介してニコレ社製画像解析装置（Ｌｕｚｅｘ３）に導入し解析を行い下式より算出し得られた値を定義している。
【００３９】
ＳＦ−１＝（ＭＸＬＮＧ）2 ／ＡＲＥＡ×π／４×１００
ＳＦ−２＝（ＰＥＲＩ）2 ／ＡＲＥＡ×π／４×１００
（ＡＲＥＡ：トナー投影面積、ＭＸＬＮＧ：絶対最大長、ＰＥＲＩ：周長）
このトナーの形状係数ＳＦ−１は球形度合を示し、１００から大きくなるにつれて球形から除々に不定形となる。ＳＦ−２は凹凸度合を示し、１００から大きくなるにつれてトナー表面の凹凸が顕著になる。
【００４０】
トナーの製造方法としては、上記形状係数の範囲内になればいわゆる粉砕方法による製造方法の他に、特開昭３６−１０２２３１号公報、特開昭５９−５３８５６号公報に述べられている懸濁重合方法を用いて直接トナーを生成する方法や、単量体には可溶で得られる重合体が不溶な水系有機溶剤を用い直接トナーを生成する分散重合方法または水溶性極性重合開始剤存在下で直接重合しトナーを生成するソープフリー重合方法に代表される乳化重合方法等を用いて製造することが可能である。
【００４１】
本実施例においては、トナーの形状係数ＳＦ−１を１００〜１８０に、ＳＦ−２を１００〜１４０に容易にコントロールでき、比較的容易に流度分布がシャープで４〜８μｍ粒径の微粒子トナーが得られる常圧下での、または加圧下での懸濁重合方法を用い、モノマーとしてスチレンとｎ−ブチルアクリレート、荷電制御剤としてサリチル酸金属化合物、極性レジンとして飽和ポリエステル、さらに着色剤を加え、重量平均粒径７μｍの着色懸濁粒子を製造した。
【００４２】
そして、これに疎水性シリカを１．５ｗｔ％外添することによって、前述したような転写性に優れ、感光ドラム１のクリーニング時における磨耗の少ない負極性のトナー８を製造した。
【００４３】
以上のような現像装置４において、現像動作時に、再度図２に示すように、現像容器１４内のトナー８は、攪拌部材１６の矢印Ｃ方向の回転に伴い弾性ローラ６方向に送られる。
【００４４】
つぎにこのトナー８は弾性ローラ６が矢印Ｄ方向に回転することにより、現像スリーブ５近傍に運ばれる。弾性ローラ６上に担持されているトナー８は、現像スリーブ５と弾性ローラ６との当接部において、現像スリーブ５と摺擦されることによって、摩擦帯電を受け、現像スリーブ５上に付着する。
【００４５】
その後、トナー８は、現像スリーブ５の矢印Ｂ方向の回転に伴い、弾性ブレード７の圧接下に送られ、ここで適正なトリボ（摩擦帯電量）を受けるとともに現像スリーブ５上に薄層形成される。本実施例において良好な帯電電荷量として−６０〜−２０μＣ／ｇ、良好なトナーコート量として０．４〜１．０ｍｇ／ｃｍ2 、トナー層厚で１０〜２０μｍが得られるように設定している。
【００４６】
しかしながら、トナー８は高温高湿環境下において繰り返し現像を行うと帯電電荷量が低下してしまう。
【００４７】
そこで本実施例では、上述したトナー８の帯電電荷量低下を防ぐために現像スリーブ５上に形成される現像剤層全域に圧接弾性部材であるトナー帯電ローラ２０を圧接し、かつ放電により帯電することとした。トナー帯電ローラ２０はＮＢＲ製のゴムローラであり、押圧部材２１に取り付けられている。そしてこの押圧部材２１によるトナー帯電ローラ２０の現像スリーブ５への当接荷重は１００〜２００ｇＦに設定した。トナー帯電ローラ２０の当接により、現像スリーブ５上の現像剤層は細密充填され均一コートされる。弾性ブレード７とトナー帯電ローラ２０の長手位置関係は、図３に示すようにトナー帯電ローラ２０が現像スリーブ５上の弾性ブレード７当接全域を確実に覆うことができるように配置されるのが好ましい。
【００４９】
また、トナー帯電ローラ２０の現像スリーブ５上の長手位置関係は、図４に示すように現像スリーブ５上で非トナーコート部、トナーコート部双方に当接されている。これは、トナー帯電ローラ２０は、トナーコート部のみの当接ではトナーの流動性が高いため、スリップし、安定した従動回転が得られず、そのため非トナーコート部への当接が必須なためである。
【００５０】
またトナー帯電ローラ２０の駆動については、現像スリーブ５との間は従動または同周速が必須であり、トナー帯電ローラ２０、現像スリーブ５間に周速差が生じるとトナーコートが不均一になり、現像時に感光体１へトナーがカブリとして転移したり、トナーの飛散や漏れの原因になる。
【００５１】
トナー帯電ローラ２０のバイアスは、電源１８（図２参照）によって現像スリーブ５と感光ドラム１の両者間に印加された直流を重畳した交流電圧（現像ＡＣ電圧）を分岐し、図５に示すような等価回路により印加している。
【００５２】
また現像スリーブ５とトナー帯電ローラ２０のバイアスの波形は図６に示す通りであり、トナー引き戻しバイアス印加時に現像スリーブ５とトナー帯電ローラ２０の電位差が生じるように図５中のコンデンサＣ１、Ｃ２の容量を調整している。以上により、現像スリーブ５上のトナー８はトナー帯電ローラ２０より電荷付与を受ける。電荷付与の方法としては、放電を用いている。
【００５３】
本実施例において、現像スリーブ５に印加されるバイアスは直流電圧：Ｖｄｃ＝−３００ＶにＡＣ：矩形波Ｖｐｐ＝２２００Ｖ、ｆ＝２２００Ｈｚを重畳したものである。トナー帯電ローラ２０に印加されるバイアスはＶｄｃ＝−９００ＶにＡＣ：矩形波Ｖｐｐ＝１０００Ｖ、ｆ＝２２００Ｈｚを重畳したものである。なお、現像スリーブ５に印加されるバイアスとトナー帯電ローラ２０に印加されるバイアスの位相差はない。
【００５４】
ここでトナー帯電ローラ２０による電荷付与方法について以下に述べる。
【００５５】
図７に示すとおり、トナー帯電ローラ２０の抵抗が１０6 Ωである場合、トナー表面電位は実線に示すような挙動を示す。トナー表面電位は印加電圧０Ｖにおいても−２０Ｖ表面電位をもつ。これは弾性ブレード７で摩擦帯電を受けたためである。この摩擦帯電による表面電位を除外すると図７中点線に示すようにトナーとの放電開始電圧は−６００Ｖから傾き１で立ち上がって、感光体に対するＤＣ放電帯電と同様な挙動を示す。
【００５６】
トナー帯電ローラ２０とトナー８の放電開始電圧は、下記の式（１）、（２）の交点で決まる。すなわち、
Ｖｂ＝３１２＋６．２ｇ  ・・・  （１）
Ｖｇ＝ｇ（Ｖａ−Ｖｃ）／｛（Ｌｔ／Ｋｔ）＋ｇ｝  ・・・  （２）
上式にて、
ｇ：空隙距離
Ｖｂ：ｇ＞８μｍの時のパッシェンの法則の近似式
Ｖｇ：トナー帯電ローラ、トナー層表面の空隙間電圧
Ｖａ：トナー帯電ローラ印加電圧
Ｖｂ：トナー層表面電位
Ｌｔ：トナー層厚み
Ｋｔ：トナー層比誘電率
である。
【００５７】
本実施例で使用しているトナー８は粒度分布に優れ、形状が球形であるため、トナー層中のトナーと空気の割合が一定であり式（２）中Ｋｔ（トナー層比誘電率）が安定し、安定な放電による電荷付与が行われる。
【００５８】
トナーの電荷付与には他の方法として注入帯電がある。この場合、トナー帯電ローラ印加電圧とトナー表面電位は図８に示したような挙動になる。図８中、実線（太）は最も理想的な注入帯電の挙動であり、印加電圧０Ｖより１の傾きで立ち上がっている。注入帯電において傾きが１を越えることはない。実線（細）および点線は、注入帯電性が落ちた場合の挙動である。
【００５９】
以上の結果から、本実施例における電荷付与の方法は放電を用いていると考えられる。
【００６０】
なお上記実験結果は、トナー帯電ローラ２０の長手全域がトナーコート部に当接した場合であり、実際はトナーコート部、非トナーコート部の両方に当接するため、トナー帯電ローラ２０の抵抗が１０6 Ωである場合、非トナーコート部からの電流が流れ込み、トナー帯電ローラ２０とトナーコート部間の電圧は放電開始電圧を満たさない。そこでトナー放電可能な抵抗範囲を調べた。その結果、下記の表１に示すように、１０7 Ω以下の場合、トナー放電可能なトナー帯電ローラ２０とトナーコート部間の電圧が得られず、１０12Ω以上の場合は現像バイアスからトナー帯電ローラ２０のバイアスを得る本実施例のような構成では放電開始電圧が大きすぎ適当ではない。したがって、トナー帯電ローラ２０の抵抗の範囲は１０8 〜１０11Ωである。但し、非トナーコート部上でトナー帯電ローラ２０が当接する部分に誘電層を有する場合、または現像スリーブ全体の抵抗が高い場合には、トナー帯電ローラ２０の抵抗の適正範囲の下限値が広がることは言うまでもない。
【００６１】
【表１】
0003782560.tif 000002
【００６２】
上記抵抗の測定法はつぎの通りである。すなわち、図９に示すように、直径１６ｍｍのアルミローラ２２とトナー帯電ローラ２０を当接荷重１７０ｇＦで当接させ、直径１６ｍｍのアルミローラ２２を２ｒｐｓで回転させる。つぎにトナー帯電ローラ２０にＶ１＝４００Ｖの直流電圧を印加する。アース側に１０ＭΩの抵抗を配置し、その両端の電圧Ｖ２を測定し、電流を算出し、トナー帯電ローラ２０の抵抗を算出する。
【００６３】
トナー帯電ローラ２０と現像スリーブ５上のトナー８中の帯電電荷量の低下したトナーとの放電開始電圧は１２００Ｖ以上である。したがって、トナー引き戻しバイアス印加時の現像スリーブ５とトナー帯電ローラ２０の電位差は１２００Ｖ以上、かつ放電後のトナー８の帯電電荷量が低温低湿環境下（トナーの帯電電荷量が最も高くなる環境）と同じ帯電電荷量になるように図５中のコンデンサＣ１、Ｃ２の容量を調整している。そこで本実施例では、図１０に示すように、環境、耐久におけるトナー帯電電荷量の差がなくなる１５００Ｖにトナー帯電ローラ印加電圧を設定している。なお、上記条件下において低温低湿環境下でトナー帯電ローラ２０に電圧を印加してもトナー層の表面電位が高いため、放電開始電圧を満たさず放電は行われない。したがって、高温高湿、低温低湿の両環境下でのトナー８の帯電電荷量はほぼ等しくなる。
【００６４】
トナー帯電ローラ２０による帯電付与を受けた後、現像スリーブ５上に薄層形成されたトナー層は、一様に感光ドラム１との対向部である現像部へ搬送される。
【００６５】
この現像部において、現像スリーブ５上に薄層形成されたトナー層は、図２に示すように、電源１８によって現像スリーブ５と感光ドラム１の両者間に印加された直流を重畳した交流電圧（現像ＡＣバイアス）によって、感光ドラム１上の静電潜像にトナー像として現像される。
【００６６】
現像部において消費されなかった未現像トナーは、現像スリーブ５の回転とともに現像スリーブ５の下部より回収される。この回収部分には可撓性のシートからなるシール部材１７が設けられ、未現像トナーの現像容器１４内への通過を許容するともに、現像容器１４内のトナー８が現像スリーブ５の下部から漏出するのを防止する。
【００６７】
この回収された現像スリーブ５上の未現像トナーは、弾性ローラ６と現像スリーブ５との当接部において、現像スリーブ５表面から剥ぎとられる。この剥ぎとられたトナーの大部分は、弾性ローラ６の回転に伴い搬送されて現像容器１４内のトナー８と混じりあい、トナー８の帯電電荷が分散される。同時に弾性ローラ６の回転により現像スリーブ５上に新たなトナーが供給され前述の作用を繰り返す。
【００６８】
上述したようにトナー帯電ローラ２０を設ける構成にすることにより、トナー８が弾性ブレード７通過後、トナー帯電ローラ２０による電荷付与が行われトナー８の帯電電荷量を高く維持できる。よって、現像スリーブ長手方向において、トナーの帯電電荷量を均一かつ高く維持し環境変動に影響されない現像装置を提供できるとともに、現像スリーブ上のトナー薄層形成を安定して良好に形成することが可能となる。
【００６９】
なお、本実施例においては本発明を画像形成装置本体に着脱可能な現像装置からなるプロセスカートリッジに適用した場合について説明したが、画像形成装置本体内に固定され、トナーのみを補給するような構成の現像装置に適用してもよい。また、少なくとも上記現像装置を備え、必要に応じ感光ドラム、クリーニングブレード、廃トナー収容容器、帯電装置の全てを、あるいはいくつかを一体で形成し画像形成装置本体に対し着脱可能なプロセスカートリッジに適用してもよい。
【００７８】
実施例２
以下に本発明の実施例２を図１１および図１２により説明する。本実施例は実施例１において磁性一成分現像剤を使用したものであり、現像装置３４について図１１に基づいて説明する。
【００７９】
本実施例の現像装置３４は、一成分現像剤として磁性トナー３８を収容した現像容器３１４と、現像容器３１４内の長手方向に延在する開口部に位置し感光ドラム１と対向設置された現像スリーブ３５とを備え、感光ドラム１上の静電潜像を現像して可視化するようになっている。
【００８０】
現像スリーブ３５は、上記実施例と同様に、開口部にて図に示す右略半周面を現像容器３１４内に突入し、左略半周面を現像容器３１４外に露出して横設されている。この現像容器３１４外へ露出した面は、現像装置３４の図中左方に位置する感光ドラム１に微小間隔を有して対向している。
【００８１】
現像スリーブ３５は矢印Ｂ方向に回転駆動され、その内部には４つの磁極Ｎ１、Ｎ２、Ｓ１、Ｓ２を備えたマグネットロール３２２が取り付けられている。また、現像スリーブ３５の周面には弾性ブレード３７およびトナー帯電ローラ３２０が実施例１と同様に当接され、さらに、現像スリーブ３５の長手方向両端部にも実施例１と同様に端部シール部材３１９が配設されている。
【００８２】
前出の図１において、感光ドラム１は帯電装置２により帯電電位Ｖｄ＝−６００Ｖに均一帯電される。次いで、画像信号に従いレーザー３で露光されて、露光部の電位が画像部電位Ｖ１＝−１００Ｖになり、露光部をトナーが付着する画像部とした静電潜像が形成される。この感光ドラム１に形成された静電潜像は、図１１に示した現像装置３４によって現像される。
【００８３】
本実施例のトナー３８は、実施例１の非磁性一成分トナーと異なり、負帯電磁性一成分トナーを用いる。結着樹脂としてスチレン系共重合体１００重量部に、磁性体粒子１００重量部、負荷電制御剤２部、ワックス３部を加熱された２軸エクストルーダで溶融混練し、冷却した混練物をハンマーミルで粗粉砕し、分級した後、ハイブリタイゼーション法により球形化する。平均粒径として５．０μｍの分級粉を得る。次いで平均粒径５．０μｍの分級品に疎水性シリカ微粉体１．０重量部を添加し、現像剤を得た。本実施例のトナー３８は、重量平均粒径が３．５〜７．０μｍの範囲で、抵抗と形状は実施例１と同様のものを用いる。
【００８４】
現像容器３１４内のトナー３８は、攪拌部材３１６で現像スリーブ３５付近に送られた後、マグネットロール３２２の形成する磁界作用で現像スリーブ３５に供給されて、現像スリーブ３５の回転とともに搬送される。その後、弾性ブレード３７との当接部でトリボ付与と層厚規制を受けて現像領域へ搬送される。スリーブ上のトナーコート量は０．８〜２．０ｍｇ／ｃｍ2 、トナー層厚で１０〜２０μｍ、トナーの帯電電荷量は−５〜−１０μＣ／ｇが付与される。
【００８５】
現像スリーブ３５は、直径１６．０ｍｍの非磁性のアルミスリーブであり、その表面を導電性粒子を含有する樹脂層でコートした表面粗さＲａ＝１．０μｍのスリーブである。現像スリーブ３５を対ドラムの１００〜１４０％の周速で回転する。
【００８６】
現像スリーブ３５内にはマグネットロール３２２を固定配置する。マグネットロール３２２の一つの磁極Ｓ１を感光体１と対向して配置して、その磁極Ｓ１のスリーブ表面上での径方向磁束密度のピーク値を７５０〜９５０Ｇにする。現像領域でトナーの穂を形成するとともにカブリトナーをスリーブ方向に引き戻す。
【００８７】
現像スリーブ３５には直流に交流を重畳した交互電圧を電源３１８から印加して感光体１との間に現像電界を形成し、その電界に従って静電潜像の現像を行う。現像スリーブ３５には、直流電圧：Ｖｄｃ＝−５００ＶにＡＣ：矩形波Ｖｐｐ＝１６００Ｖ、ｆ＝１８００Ｈｚを重畳した現像バイアス３１８を印加する。現像スリーブ３５と感光体１は最近接位置で３００μｍのギャップを保って対向され、反転現像が行われる。
【００８８】
しかしながら、トナー３８は高温高湿環境下において繰り返し現像を行うとの帯電電荷量が低下してしまう。
【００８９】
そこで上述したトナー３８の帯電電荷量低下を防ぐために、現像スリーブ３５上に形成される現像剤層全域にトナー帯電ローラ３２０は当接し、放電により帯電する。
【００９０】
トナー帯電ローラ３２０と現像スリーブ３５上のトナー３８間の電圧は、図１２に示すように、１５００Ｖに設定すると環境、耐久におけるトナー帯電電荷量の差がなくなる。したがって、トナー引き戻しバイアス印加時の現像スリーブ３５とトナー帯電ローラ３２０の電位差は１５００Ｖになるように前出図５中のコンデンサＣ１、Ｃ２の容量を調整している。
【００９１】
その後、現像スリーブ３５上に薄層形成されたトナー層は、一様に感光ドラム１との対向部である現像部へ搬送される。
【００９２】
上述したようにトナー帯電ローラ３２０を設ける構成にすることにより、トナー３８が弾性ブレード３７通過後、トナー帯電ローラ３２０による電荷付与が行われトナー３８の帯電電荷量を高く維持できる。よって、現像スリーブ長手方向において、トナーの帯電電荷量を均一かつ高く維持し環境変動に影響されない現像装置を提供できるとともに、現像スリーブ上のトナー薄層形成を安定して良好に形成しうることが可能となる。
【００９３】
なお、本実施例においては、本発明を画像形成装置本体に着脱可能な現像装置からなるプロセスカートリッジに適用した場合について説明したが、画像形成装置本体内に固定され、トナーのみを補給するような構成の現像装置に適用することもでき、また、上記現像装置と感光ドラム、クリーニングブレード、廃トナー収容容器、帯電装置を一体で形成し画像形成装置本体に対し着脱可能なプロセスカートリッジに適用してもよい。
【００９４】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、現像剤を収容する現像容器と、現像容器の開口部に延在し回動する現像剤担持体と、現像剤担持体に担持された現像剤の層を規制し前記現像剤担持体の回動方向に対してカウンター方向に当接する弾性ブレードと、を有する現像装置において、現像剤担持体の回動方向において、現像部よりも上流側でかつ弾性ブレードよりも下流側で、現像剤担持体上の現像剤に圧接する圧接弾性部材を設け、圧接弾性部材には現像剤担持体上の現像剤に対して放電が開始する放電開始電圧以上でかつ現像剤と同極性の電圧が印加され、弾性ブレードは、現像剤担持体との当接ニップから弾性ブレード先端までの距離が現像領域から弾性ブレードの長手端部に向かうにしたがって連続的に短くなるように設けられ、弾性ブレードの長手端部での弾性ブレードの先端位置は当接ニップ内にあるように設けられ、圧接弾性部材は、現像剤担持体上の現像剤担持部と現像剤非担持部の双方に接触して設けられるので、前記現像剤担持体の長手方向において、トナーの帯電電荷量を均一かつ高く維持し環境変動に影響されない現像装置、該現像装置を備え、良好な画像を得ることのできる画像形成装置、および少なくとも前記現像装置を有し前記画像形成装置に着脱自在とし、取り扱いに優れたプロセスカートリッジを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  実施例１の現像装置を用いた画像形成装置の概略構成図である。
【図２】  実施例１の現像装置の概略構成図である。
【図３】  実施例１の現像装置を感光体方向から見た、現像スリーブを不図示とした図である。
【図４】  実施例１の現像装置を感光体方向から見た、現像スリーブを図示した図である。
【図５】  実施例１の現像装置内の等価回路である。
【図６】  実施例１のバイアス波形図である。
【図７】  １０６Ωローラにおけるトナー放電特性を示すグラフである。
【図８】  注入帯電の場合のトナー帯電特性を示すグラフである。
【図９】  ローラ抵抗測定法を説明するための概略図である。
【図１０】  実施例１のトナー帯電ローラと現像スリーブ上トナー帯電電荷量の関係を示すグラフである。
【図１１】  実施例２の現像装置を示す概略構成図である。
【図１２】  実施例２のトナー帯電ローラと現像スリーブ上トナー帯電電荷量の関係を示すグラフである。
【図１３】  従来の非磁性一成分現像装置を示す概略構成図である。
【図１４】    図１３の現像装置を感光体方向から見た図である。
【図１５】  従来の現像装置の他の例を示す感光体方向から見た図である。
【符号の説明】
１                  感光ドラム（像担持体）
２                  帯電装置
４、３４            現像装置
５、３５            現像スリーブ（現像剤担持体）
６                  弾性ローラ
７、３７            弾性ブレード（規制部材）
８、３８            トナー（現像剤）
１４、３１４        現像容器
２０                トナー帯電ローラ（圧接弾性部材）
【図１】
0003782560.tif 000003
【図２】
0003782560.tif 000004
【図３】
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【図４】
0003782560.tif 000006
【図５】
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【図６】
0003782560.tif 000008
【図７】
0003782560.tif 000009
【図８】
0003782560.tif 000010
【図９】
0003782560.tif 000011
【図１０】
0003782560.tif 000012
【図１１】
0003782560.tif 000013
【図１２】
0003782560.tif 000014
【図１３】
0003782560.tif 000015
【図１４】
0003782560.tif 000016
【図１５】
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