JP2001265115A

JP2001265115A - 現像装置及び画像形成装置

Info

Publication number: JP2001265115A
Application number: JP2000072956A
Authority: JP
Inventors: Yasuyuki Ishii; 保之石井; Tomomi Kakeshita; 智美掛下
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2000-03-15
Filing date: 2000-03-15
Publication date: 2001-09-28
Also published as: US20010048828A1; US6594462B2

Abstract

(57)【要約】【課題】反転かぶりを低減し、且つ適正なトナー帯電
電荷量を安定して維持することができるようにする。【解決手段】現像ローラ９上のトナーＴを、トナー帯
電バイアスが印加されたトナー帯電ローラ２０で帯電さ
せる現像装置２１を備えた画像形成装置おいて、トナー
Ｔに導電性微粒子を含有させたことにより、トナー帯電
ローラ２０がトナーＴで汚染されても、反転かぶりを抑
えてトナーＴの消費量を低減することができ、且つ適正
なトナー帯電電荷量を安定して維持することができる

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、像担持体上に形成
された静電潜像に現像剤を付着させて現像剤画像を形成
する現像装置、及び前記現像装置を備え電子写真方式に
よって画像形成を行う複写機、プリンタ、ファクシミリ
等の画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子写真方式の画像形成装置に用いられ
ている現像装置として各種の現像装置が提案されてい
る。例えば、近年、半導電性の現像ローラ、又は表面に
誘電層を形成した現像ローラを用いて感光体表面層に押
し当てる構成で現像を行う、いわゆる非磁性一成分ＤＣ
接触現像方法が提案されている。

【０００３】図１０は、従来の非磁性一成分ＤＣ接触現
像方式によって現像を行う接触一成分現像装置（以下、
単に現像装置という）を備えた画像形成装置（本画像形
成装置は、電子写真方式のレーザビームプリンタ）を示
す概略構成図である。

【０００４】本画像形成装置は、像担持体としてのドラ
ム型の電子写真感光体（以下、感光ドラムという）１を
備えている。感光ドラム１の周囲には、帯電ローラ２、
現像装置３、転写ローラ４、クリーニングブレード５が
設置されており、帯電ローラ２と現像装置３間の外側に
は露光装置６が配設されている。また、感光ドラム１と
転写ローラ４間の転写ニップに対して転写材搬送方向の
下流側には定着装置７が配設されている。

【０００５】感光ドラム１は、例えば負帯電の有機感光
体で、アルミニウム製のドラム基体（不図示）上に感光
体層（不図示）を有しており、所定の周速で矢印方向
（時計方向）に回転駆動され、その回転過程において接
触する帯電ローラ２により負極性の一様な帯電を受け
る。

【０００６】帯電手段としての帯電ローラ２は、感光ド
ラム１表面に回転自在に接触し、帯電バイアス電源（不
図示）から印加される帯電バイアスによって感光ドラム
１を負帯電の所定電位に均一に帯電する。

【０００７】現像装置３は、一成分現像剤としての非磁
性のトナーｔで現像を行う接触一成分現像装置であり、
現像容器８の開口部に感光ドラム１と対向配置された矢
印方向（反時計方向）に回転自在な現像剤担持体として
の現像ローラ９、現像ローラ９に圧接する回転自在な弾
性ローラ１０、現像ローラ９に当接する弾性を有する規
制ブレード１１、現像容器８内のトナーｔを攪拌する攪
拌部材１２を備えている。規制ブレード１１は、現像ロ
ーラ９と弾性ローラ１０との圧接部に対して現像ローラ
９の回転方向下流側で現像ローラ９に当接している。

【０００８】攪拌部材１２で攪拌されたトナーｔは、現
像ローラ９に圧接して回転する弾性ローラ１０によって
現像ローラ９表面に供給される。現像ローラ９表面に供
給されたトナーは、現像ローラ９の回転に伴い搬送さ
れ、規制ブレード１１と現像ローラ９の当接部で摩擦に
より電荷を付与されて、現像ローラ９表面に薄層化され
る。薄層化されたトナーは現像ローラ９の回転によって
搬送され、感光ドラム１との当接部（現像部）にて感光
ドラム１上に形成された静電潜像に付着して顕像化す
る。なお、現像ローラ９上の現像に寄与しなかったトナ
ーは、弾性ローラ１０で剥ぎ取られる。

【０００９】転写手段としての転写ローラ４は、感光ド
ラム１表面に所定の押圧力で接触して転写ニップを形成
し、転写バイアス電源（不図示）から印加される転写バ
イアスにより、感光ドラム１と転写ローラ４間の転写ニ
ップにて感光ドラム１表面のトナー像を転写材Ｐに転写
する。

【００１０】クリーニングブレード５は、転写後に感光
ドラム１表面に残った転写残トナーを除去する。

【００１１】露光装置６は、不図示のレーザドライバ、
レーザダイオード、ポリゴンミラー１４などを備えてお
り、レーザドライバに入力される画像情報の時系列電気
デジタル画像信号に対応して変調されたレーザ光がレー
ザダイオードから出力され、高速回転するポリゴンミラ
ー１４で前記レーザ光を走査し、光学レンズ系１５を介
して感光ドラム１表面を画像露光Ｌすることにより、画
像情報に対応した静電潜像を形成する。

【００１２】定着装置７は、回転自在な定着ローラ７ａ
と加圧ローラ７ｂを有しており、定着ローラ７ａと加圧
ローラ７ｂ間の定着ニップにて転写材Ｐを挟持搬送しな
がら、転写材Ｐの表面に転写されたトナー像を加熱、加
圧して熱定着する。

【００１３】次に、上記画像形成装置による画像形成動
作について説明する。

【００１４】画像形成時には、感光ドラム１は駆動手段
（不図示）により矢印方向に所定の周速で回転駆動さ
れ、帯電ローラ２により表面が一様に帯電される。そし
て、帯電された感光ドラム１上に露光装置６により画像
露光Ｌが与えられて、入力される画像情報に応じた静電
潜像が形成される。

【００１５】そして、感光ドラム１上に形成された静電
潜像に、現像部にて感光ドラム１の帯電極性（負極性）
と同極性の現像バイアスが印加された現像装置３の現像
ローラ９により、感光ドラム１の帯電極性（負極性）と
同極性に帯電されたトナーｔを付着させて、トナー像と
して顕像化する。そして、感光ドラム１上のトナー像が
感光ドラム１と転写ローラ４間の転写ニップに到達する
と、このタイミングに合わせて、用紙などの転写材Ｐが
ピックアップローラ１６によって一枚ずつ給紙され、レ
ジストローラ（不図示）等によって転写ニップに搬送さ
れる。

【００１６】そして、トナーと逆極性（正極性）の転写
バイアスが印加された転写ローラ４により、転写ニップ
に搬送された転写材Ｐに感光ドラム１上のトナー像が転
写される。そして、トナー像が転写された転写材Ｐは定
着装置７に搬送され、定着ローラ７ａと加圧ローラ７ｂ
間の定着ニップにてトナー像を転写材Ｐに加熱、加圧し
て熱定着した後に排紙トレイ１７上に排出され、一連の
画像形成動作を終了する。

【００１７】また、トナー像転写後の感光ドラム１表面
に残留している転写残トナーは、クリーニングブレード
５によって除去されて、廃トナー収納容器１３内に回収
される。

【００１８】ところで、上述した従来の非磁性一成分Ｄ
Ｃ接触現像方式による現像装置を備えた画像形成装置で
は、画像形成枚数の増加に伴ってトナーの劣化が促進さ
れ、正規のトナーと逆極性のトナーが増加する。そし
て、この逆極性のトナーは、感光ドラム１上の非画像部
へ転移してしまう（以下、この現象を反転かぶりとい
う）。この反転かぶりは転写材Ｐに転写されにくく画像
上の影響は少ないが、いたずらにトナーを消費する。こ
のため、現像容器８内に充填されるトナー充填量に対す
る画像形成可能枚数の低下を招き、現像装置の高寿命化
を実現できないという不具合があった。

【００１９】また、上述した従来の非磁性一成分ＤＣ接
触現像方式による現像装置３による現像では、図１１に
示すように、トナーの帯電電荷量が適正範囲（｜３５｜
〜｜８０｜μＣ／ｇ）であれば、ライン画像とソリッド
画像のトナー高さが同等に制御でき、ライン画像におい
て必要最小限なトナー高さに制御できる。なお、図１１
において、縦軸は、ライン画像とソリッド画像のトナー
高さ比、横軸は、現像ローラ９上のトナー帯電電荷量で
ある。

【００２０】ライン画像のトナー高さが大きくなる理由
として、現像ローラ９と感光ドラム１の当接部（現像
部）の下流領域（現像ローラ９と感光ドラム１が離間し
ている領域）で現像可能になると、現像ローラ９上のト
ナーが掃き寄せられライン画像のトナー高さが大きくな
ると考えられる。また、現像ローラ９上のトナーの帯電
電荷量が大きくなると鏡映力による現像ローラ９上のト
ナーの担持力が大きくなり、掃き寄せられ現象は起きな
い。よって、飛び散りのないシャープなライン、ドット
が再現可能になる。

【００２１】しかしながら、画像形成枚数の増加に伴う
トナー劣化による現像ローラ９上のトナー帯電電荷量の
低下は、ライン画像のトナー高さを増大させトナーの消
費量が増加することは当然として、ラインの飛び散り、
ドットのつぶれなどの画質低下を招く。

【００２２】そこで、近年、上述した非磁性一成分ＤＣ
接触現像方式に対して、トナー帯電電荷量の安定性及び
反転かぶりの低減を目的として、トナー帯電ローラを使
用し電気的にトナー帯電させる手段を用いる現像方式が
提案されている。

【００２３】トナー帯電ローラを用いた現像装置を図１
２に示す。なお、上記した画像形成装置の現像装置と同
一機能を有する部材には同一符号を付し、重複する説明
は省略する。

【００２４】この現像装置３は、現像ローラ９に当接す
る回転自在なトナー帯電ローラ２０を有している。トナ
ー帯電ローラ２０は、規制ブレード１１に対して現像ロ
ーラ９の回転方向上流側に設けられている。他の構成は
上述した現像装置３と同様である。

【００２５】この現像装置３による現像動作時において
は、攪拌部材１２で攪拌されたトナーｔは、現像ローラ
９に圧接して回転する弾性ローラ１０によって現像ロー
ラ９表面に供給される。現像バイアスが印加されている
現像ローラ９表面に供給されたトナーは、現像ローラ９
の回転に伴い搬送され、規制ブレード１１と現像ローラ
９の当接部で摩擦により電荷を付与されて、現像ローラ
９表面に薄層化される。更に、帯電バイアスが印加され
たトナー帯電ローラ２０の放電による電気的電荷の付与
により、現像ローラ９上のトナーに電荷を付与する。そ
して、薄層化され電荷が付与されたトナーは現像ローラ
９の回転によって搬送され、感光ドラム１との当接部
（現像部）にて感光ドラム１上に形成された静電潜像に
付着して顕像化する。その後、感光ドラム１と現像ロー
ラ９の当接部で現像されずに現像ローラ９表面に残存し
たトナーは、弾性ローラ１０によって剥ぎ取られて現像
容器８内に戻される。

【００２６】このように、トナー帯電ローラ２０を使用
した場合は、反転かぶりが低減され、且つ安定したトナ
ー帯電電荷量を得ることができる。

【００２７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たトナー帯電ローラ２０を備えた現像装置３では、画像
形成枚数の増加に伴ってトナー帯電ローラ２０がトナー
により汚染され帯電不良が発生して、トナー帯電ローラ
２０の電荷付与性が低下する。このため、現像ローラ９
上のトナーの帯電電荷量が低下し、且つ反転かぶりが増
加するといった不具合が生じる。

【００２８】そこで本発明は、トナー帯電ローラがトナ
ーにより汚染された状況においても安定したトナー帯電
電荷量を得ることができ、且つ反転かぶりを低減してト
ナー消費量を抑えることができる現像装置及び画像形成
装置を提供することを目的とする。

【００２９】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本発明は、表面に薄層化された現像剤が付着され、
静電潜像を担持した像担持体に現像部にて近接又は接触
する回転自在な現像剤担持体と、前記現像剤担持体の回
転方向に対して前記現像部の上流側で前記現像剤担持体
に近接又は接触し、前記現像剤担持体上の前記現像剤を
帯電させる現像剤帯電部材とを備え、前記現像剤帯電部
材に前記現像剤担持体に印加される現像バイアスと同極
性の現像剤帯電バイアスを印加して前記現像剤担持体上
の前記現像剤を帯電させ、前記現像部にて前記像担持体
上の前記静電潜像を、現像バイアスが印加された前記現
像剤担持体上の帯電された前記現像剤で現像して可視化
する現像装置において、前記現像剤に導電性微粒子を含
有させたことを特徴としている。

【００３０】また、前記導電性微粒子は前記現像剤に対
して０．１〜２．０重量部含有することを特徴としてい
る。

【００３１】また、前記導電性微粒子の平均粒径は０．
０５〜３．０μｍであることを特徴としている。

【００３２】また、前記導電性微粒子の抵抗は１０³ 〜
１０¹³Ωであることを特徴としている。

【００３３】また、前記導電性微粒子を前記現像剤の表
面に存在するようにすることを特徴としている。

【００３４】また、前記現像剤の形状係数ＳＦ−１が１
００〜１８０であり、形状係数ＳＦ−２が１００〜１４
０であることを特徴としている。

【００３５】また、前記現像剤の帯電電荷量が｜３５｜
〜｜８０｜μＣ／ｇであることを特徴としている。

【００３６】また、前記現像剤は非磁性トナーを主成分
とする一成分現像剤である、ことを特徴としている。

【００３７】また、前記現像剤帯電部材の帯電領域は、
前記現像剤担持体の長手方向において、少なくとも前記
像担持体の画像形成域に対応していることを特徴として
いる。

【００３８】また、本発明に係る画像形成装置は、静電
潜像が形成される像担持体と、前記像担持体上に形成さ
れた前記静電潜像に現像剤を付着させて現像剤画像を形
成する現像装置とを備え、前記現像装置が、請求項１、
２、３、４、５、６、７、８又は９記載の現像装置であ
ることを特徴としている。

【００３９】

【発明の実施の形態】〈実施の形態１〉図１は、本発明
の実施の形態１に係る現像装置を備えた画像形成装置を
示す概略構成図である。本実施の形態における画像形成
装置の現像装置は、現像ローラに当接して現像ローラ上
のトナーを帯電させるトナー帯電ローラを有している。
なお、上記した図１０に示した従来例の画像形成装置、
及び図１２に示した従来例の現像装置と同一機能を有す
る部材には同一符号を付し、重複する説明は省略する。

【００４０】本実施の形態の画像形成装置においても、
上述した従来例と同様に、帯電バイアス（例えば、−１
３００ＶのＤＣ電圧）が印加された帯電ローラ２により
帯電され、矢印方向（時計方向）に１ｒｐｓで回転する
感光ドラム１上に露光装置６により画像露光Ｌが与えら
れて、入力される画像情報に応じた静電潜像が形成され
る。この際、感光ドラム１上の画像露光Ｌがされない部
分の暗部電位は−７００Ｖ、画像露光Ｌされた部分の明
部電位は−１５０Ｖとなるように露光装置６のレーザパ
ワーが調整されている。そして、この静電潜像に、現像
部にて感光ドラム１の帯電極性（負極性）と同極性の現
像バイアスが印加された現像装置２１の現像ローラ９に
より、感光ドラム１の帯電極性（負極性）と同極性に帯
電された一成分現像剤としての非磁性のトナーＴを付着
させて反転現像し、トナー像として可視化する（現像装
置２１の詳細な説明及び現像剤（トナーＴ）については
後述する）。

【００４１】そして、感光ドラム１上のトナー像が感光
ドラム１と転写ローラ４間の転写ニップに到達すると、
このタイミングに合わせて用紙などの転写材Ｐがピック
アップローラ１６によって一枚ずつ給紙され、レジスト
ローラ（不図示）等によって転写ニップに搬送される。
そして、前記トナーと逆極性（正極性）の転写バイアス
が印加された転写ローラ４により、感光ドラム１上のト
ナー像が転写される。そして、トナー像が転写された転
写材Ｐは定着装置７に搬送され、定着ローラ７ａと加圧
ローラ７ｂ間の定着ニップにてトナー像を転写材Ｐに加
熱、加圧して熱定着した後に排紙トレイ１７上に排出さ
れる。また、トナー像転写後の感光ドラム１表面に残留
している転写残トナーは、クリーニングブレード５によ
って除去されて、廃トナー収納容器１３内に回収され
る。

【００４２】また、本実施の形態では、感光ドラム１と
現像装置２１は、プロセスカートリッジ（不図示）とし
て一体に構成されており、このプロセスカートリッジは
画像形成装置本体２２に対して着脱自在である。

【００４３】次に、本実施の形態の現像装置２１につい
て説明する。

【００４４】現像装置２１は、図１、図２に示すよう
に、トナーＴを収容した現像容器８の長手方向に延在す
る開口部に感光ドラム１と対向配置された矢印方向（反
時計方向）に回転自在な直径１６ｍｍの現像ローラ９、
現像ローラ９に圧接する回転自在な弾性ローラ１０、現
像ローラ９に当接する弾性を有する規制ブレード１１、
トナーＴを攪拌する攪拌部材１２、現像ローラ９に当接
する回転自在なトナー帯電ローラ２０を備えている。

【００４５】現像ローラ９は、感光ドラム１と当接幅を
持って接触し、感光ドラム１の周速（例えば９４．２ｍ
ｍ／ｓｅｃ）に対して早めの周速（例えば１７０ｍｍ／
ｓｅｃ）で回転される。現像ローラ９の表面は、トナー
Ｔとの摺擦確率を高くし、且つトナーＴの搬送を良好に
行うための適度な凹凸を有しており、本実施の形態では
直径１６ｍｍ、長さ２４０ｍｍ、肉厚４ｍｍのシリコン
ゴム層上にアクリル・ウレタン系の薄層がコートされて
構成されている。現像ローラ９には現像バイアス電源Ｓ
１が接続されており、現像バイアス電源Ｓ１から現像ロ
ーラ９に負極性の所定電位の現像バイアスを印加する。

【００４６】また、現像ローラ９は、抵抗を１０⁴ 〜１
０⁶ Ω、表面粗さを０．５〜０．９μｍ、硬度をアスカ
ーＣ硬度で４５°（加重１ｋｇ）とした。現像ローラ９
の抵抗値の測定は、直径３０ｍｍのアルミローラ（不図
示）と現像ローラ９を当接荷重５００ｇＦで長手方向全
域に当接させ、このアルミローラを０．５ｒｐｓで回転
させる。そして、現像ローラ９に−４００Ｖの直流電圧
を印加してアース側に１０ｋΩの抵抗を配置する。そし
て、この抵抗の両端の電圧を測定し、測定した電圧値か
ら電流値を算出して現像ローラ９の抵抗を算出する。

【００４７】また、現像ローラ９の感光ドラム１表面と
の当接部（現像部）に対し現像ローラ９の回転方向下流
側には、可撓性のシール部材１９が設けられている。シ
ール部材１９は、未現像トナーの現像容器８内への通過
を許容すると共に、現像容器８内のトナーＴが現像ロー
ラ９の感光ドラム１表面との当接部に対し現像ローラ９
の回転方向下流側から漏出するのを防止する。

【００４８】弾性ローラ１０は、規制ブレード１１の現
像ローラ９との当接部に対して現像ローラ９の回転方向
上流側に当接され、矢印方向（反時計方向）に回転駆動
される。また、弾性ローラ１０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、現像ローラ９へのトナー
Ｔの供給及び未現像トナーの剥ぎ取りの点から好まし
い。本実施の形態では、芯金上にポリウレタンフォーム
を設けた直径１６ｍｍの弾性ローラ１０を用いた。弾性
ローラ１０の現像ローラ９に対する当接幅としては、１
〜６ｍｍが有効で、また、現像ローラ９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い。本実
施の形態では、現像ローラ９との当接幅を３ｍｍに設定
し、弾性ローラ１０の周速として、現像動作時に８０ｍ
ｍ／ｓｅｃとなるように駆動手段（不図示）により所定
タイミングで回転駆動する。

【００４９】規制ブレード１１は、現像ローラ９の弾性
ローラ１０表面との当接部に対し現像ローラ９の回転方
向上流側にて、自由端側の先端近傍が現像ローラ９の外
周面に面接触にて弾性を有して当接するよう設けられて
いる。規制ブレード１１は、シリコン、ウレタン等のゴ
ム材料や、バネ弾性を有するＳＵＳ又はリン青銅の金属
薄板を基体とし、現像ローラ９への当接面側にゴム材料
等を接着して構成されている。本実施の形態では、厚さ
１．０ｍｍの板状のウレタンゴムで形成された規制ブレ
ード１１を用いた。また、規制ブレード１１の現像ロー
ラ９に対する当接圧は、２５〜３５ｇ／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、その中央の一枚をばね計りで引き抜いた値から換算
した）に設定した。規制ブレード１１の現像ローラ９に
対する当接方向としては、現像ローラ９との当接部に対
して先端側が現像ローラ９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。

【００５０】トナー帯電ローラ２０はゴムローラで構成
されており、規制ブレード１１の現像ローラ９表面との
当接部に対して現像ローラ９の回転方向下流側に当接さ
れ、現像ローラ９の回転に従動して回転される。トナー
帯電ローラ２０にはトナー帯電バイアス電源Ｓ２が接続
されており、トナー帯電バイアス電源Ｓ２からトナー帯
電ローラ２０に負極性の所定電位のトナー帯電バイアス
を印加し、現像ローラ９表面に付着されたトナーＴを放
電により帯電させる。

【００５１】現像容器８内に充填されているトナーＴは
非磁性一成分現像剤であり、転写性に優れ、且つ転写さ
れずに感光ドラム１上に残存した転写残トナーをクリー
ニングブレード５によって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の摩耗の少ないなどの利
点を有するトナー、即ち球形状のトナーであり、且つ表
面が平滑であるものを用いている。

【００５２】トナーＴの形状係数として、ＳＦ−１が１
００〜１８０であり、ＳＦ−２が１００〜１４０である
ものを用いている。なお、このＳＦ−１、ＳＦ−２は、
日立製作所ＦＥ−ＳＥＭ（Ｓ−８００）を用いてトナー
像を無作為に１００個サンプリングし、その画像情報を
インターフェイスを介してニコレ社製の画像解析装置
（Ｌｕｚｅｘ３）に導入して解析を行い、下式より算出
し得られた値を定義している。

【００５３】ＳＦ−１＝（ＭＸＬＮＧ）² ／（ＡＲＥＡ×（π／４）×１００）…（１）ＳＦ−２＝（ＰＥＲＩ）² ／（ＡＲＥＡ×（π／４）×１００）…（２）ここで、ＡＲＥＡはトナー投影面積、ＭＸＬＮＧは絶対
最大長、ＰＥＲＩは周長である。

【００５４】このトナーＴ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徐々
に不定形となる。また、ＳＦ−２は凹凸度合を示し、１
００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。

【００５５】トナーＴの製造方法としては、上記形状係
数（ＳＦ−１、ＳＦ−２）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３６−１０２３
１号公報、特開昭５９−５３８５６号公報に開示されて
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、又は水
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
用いてトナーを製造することも可能である。

【００５６】本実施の形態では、トナーｔの形状係数Ｓ
Ｆー１を１００〜１８０に、ＳＦ−２を１００〜１４０
に容易にコントロールでき、比較的容易に粒度分布がシ
ャープで粒径が４〜８μｍの微粒子トナーが得られる常
圧下での、又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、更に着色剤を加え、重量平均粒径７μｍ
の着色懸濁粒子を製造した。

【００５７】そして、これに疎水性シリカを１．５重量
部外添することによって、上述したような転写性に優れ
た負極性のトナーＴを製造した。このトナーＴのトナー
体積抵抗値としては１０¹⁴Ω・ｃｍ以上である。また、
本発明では、トナーＴに導電性粒子としてのＤＨＴ−４
Ａ（協和化学工業）を０．５重量部外添している。この
導電性粒子は、トナーＴの表面に存在するようにしてい
る。

【００５８】トナーＴの体積抵抗値の測定条件は、直径
φ：６ｍｍ、測定電極板面積：０．２８３ｃｍ² 、圧
力：１５００ｇの錘を用い、圧力：９６．１ｋＰａ、測
定時の粉体層厚：０．５〜１．０ｍｍとし、４００Ｖの
直流電圧を微小電流計（ＹＨＰ４１４０ｐＡＭＥＴＥ
Ｒ／ＤＣＶＯＬＴＡＧＥＳＯＵＣＥ）で電流値を測
定し、測定した電流値より体積抵抗値（比抵抗）を算出
する。

【００５９】次に、本実施の形態の現像装置２１による
現像動作について説明する。

【００６０】現像動作時には、現像容器８内のトナーＴ
は、攪拌部材１２の矢印方向（時計方向）の回転に伴い
弾性ローラ１０側に送られる。このトナーＴは、弾性ロ
ーラ１０の矢印方向（反時計方向）の回転によって現像
ローラ９近傍に搬送される。そして、現像ローラ９と弾
性ローラ１０との当接部において、弾性ローラ１０上に
担持されているトナーＴは、現像ローラ９と摺擦される
ことによって摩擦帯電を受け、現像ローラ９上に付着す
る。

【００６１】そして、現像ローラ９の矢印方向（反時計
方向）の回転に伴い、トナーＴが弾性ブレード１１の圧
接下に送られ、現像ローラ９上に薄層形成される。本実
施の形態では、トナーＴの良好な帯電電荷量として−６
０〜−２０μＣ／ｇ、良好なトナーコート量として０．
４〜１．０ｍｇ／ｃｍ² 、トナー層厚が１０〜２０μｍ
となるように設定している。

【００６２】そして、現像ローラ９上に付着されたトナ
ーＴの帯電電荷量を高く維持するために、現像ローラ９
上に形成される画像形成領域全域に当接したトナー帯電
ローラ２０による放電によりトナーＴを帯電させる。ト
ナー帯電ローラ２０は、押圧部材（不図示）より当接荷
重１００〜２００ｇＦで現像ローラ９に当接している。
トナー帯電ローラ２０の当接により、トナーＴが現像ロ
ーラ９上に細密充填され均一にコートされる。なお、規
制ブレード１１とトナー帯電ローラ２０の長手方向の位
置関係は、現像ローラ９上の規制ブレード１１の当接全
域を確実に覆うことができるよう配置されるのが好まし
い。

【００６３】ここで、トナー帯電ローラ２０による現像
ローラ９上のトナーＴへの電荷付与の方法について、以
下に述べる。

【００６４】トナー帯電ローラ２０の抵抗が１０⁸ Ωの
場合における、トナー帯電ローラ２０への印加電圧とト
ナーＴの表面電位との関係を調べたところ、トナーＴの
表面電位（トナー表面電位）は、トナー帯電バイアス電
源Ｓ２からの印加電圧が０Ｖの場合でも約−２０Ｖの表
面電位を持つ。これは、弾性ローラ１０及び規制ブレー
ド１１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３に示すように、トナー
Ｔとの放電開始電圧は約−６００Ｖから立ち上がってお
り、帯電ローラ２の感光ドラム１に対するＤＣ放電帯電
と同様な挙動を示す。

【００６５】トナー帯電ローラ２０とトナーＴの放電開
始電圧は下記に示す式（３）、（４）の交点で決まる。
即ち、Ｖｂ＝３１２＋６．２ｇ…（３）Ｖｇ＝ｇ（Ｖａ−Ｖｃ）／（（Ｌｔ／Ｋｔ）＋ｇ）…（４）なお、上記式（３）、（４）において、ｇ：トナー帯電ローラ２０とトナー層表面との空隙距離Ｖｂ：ｇ＞８μｍ時のパッシェン則の近似式Ｖｇ：トナー帯電ローラ２０とトナー層表面との空隙間
電圧Ｖａ：トナー帯電ローラ２０への印加電圧Ｖｃ：トナー層の表面電位Ｌｔ：トナー層の厚みＫｔ：トナー層比誘電率である。

【００６６】本実施の形態で用いたトナーＴ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るので、上記式（４）中のＫｔが
安定し、安定な放電による電荷付与が行われる。トナー
Ｔ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２０への印加電圧とトナーＴ
の表面電位は、図４に示したような挙動になる。以上の
結果から、本実施の形態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。

【００６７】上記図３、図４に示した実験は、トナー帯
電ローラ２０の長手全域がトナーＴのコート部に当接し
た場合である。トナー帯電ローラ２０のトナー放電可能
な抵抗範囲は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Ｔのコート部間の電圧が得
られず、１０¹²Ω以上の場合は本実施の形態のような構
成では放電開始電圧が大きすぎ適当ではない。

【００６８】従って、トナー帯電ローラ２０の抵抗の適
正範囲は１０⁸ 〜１０¹¹Ωであり、本実施の形態におい
て、抵抗が１０⁴ 〜１０⁶ Ωの現像ローラ９を使用した
場合は、トナー帯電ローラ２０の抵抗が上記適正範囲に
あてはまる。

【００６９】トナー帯電ローラ２０の抵抗値の測定は、
直径３０ｍｍ、長さ２２０ｍｍのアルミローラ（不図
示）とトナー帯電ローラ２０を当接荷重１７０ｇＦで長
手方向全域に当接させ、このアルミローラを０．５ｒｐ
ｓで回転させる。そして、トナー帯電ローラ２０に−４
００Ｖの直流電圧を印加してアース側に１００ｋΩの抵
抗を配置する。そして、この抵抗の両端の電圧を測定
し、測定した電圧値から電流値を算出してトナー帯電ロ
ーラ２０の抵抗を算出する。

【００７０】また、本発明者の実験によれば、トナ一帯
電ローラ２０と現像ローラ９間の電圧（トナ一帯電ロー
ラ２０への印加バイアス）と現像ローラ９上のトナーＴ
の帯電電荷量との関係を調べた結果、図５に示すような
結果が得られた。図５に示すように、規制ブレード１１
を通過したトナーＴの帯電電荷量が−３０μＣ／ｇの場
合、トナ一帯電ローラ２０への印加バイアスが約−１２
００Ｖ以上で約−６０μＣ／ｇに飽和する。また、規制
ブレード１１を通過したトナーＴの帯電電荷量が−６０
μＣ／ｇの場合、トナ一帯電ローラ２０への印加バイア
スに関係なくトナーＴの帯電電荷量は約−６０μＣ／ｇ
で一定である。従って、トナ一帯電ローラ２０の使用に
より高温高湿下、低温低湿下のトナーＴの帯電電荷量が
異なるような場合においても、高帯電電荷量を維持でき
る。

【００７１】また、本実施の形態において、バックコン
トラスト電位（感光ドラム１上の暗部電位と現像バイア
ス電位間の電位差）と上述したかぶり（反転かぶり）と
の関係を調べた結果、図６に示すような結果が得られ
た。図６に示すように、トナ一帯電ローラ２０がない場
合（図６の黒丸）、バックコントラスト電位の増加に伴
って感光ドラム１上の反転かぶりも増加するが、トナ一
帯電ローラ２０がある場合（図６の黒四角）、バックコ
ントラスト電位が増加しても感光ドラム１上の反転かぶ
りはほぼ抑えられた。

【００７２】この反転かぶりの測定方法は、感光ドラム
１上に転移したかぶりトナーを透明基体の粘着テープに
て採取し、このサンプルテープと何も付着させていない
未使用の粘着テープを基準テープとして白紙上に貼り付
け、それぞれの反射率を測定し、基準テープの反射率か
らサンプルテープの反射率を差し引いてかぶり濃度とし
た。反射率は東京電色製のＴＣ−６ＤＳで測定した。

【００７３】また、本実施の形態において、現像ローラ
９とトナー帯電ローラ２０間の電位差を−１２００Ｖに
なるように設定すると、現像バイアス電源Ｓ１から現像
ローラ９に−３００Ｖの現像バイアスが印加され、トナ
ー帯電バイアス電源Ｓ２からトナー帯電ローラ２０に−
１５００Ｖの帯電バイアスが印加される。このバイアス
印加条件下において、トナー帯電ローラ２０により帯電
されたトナーＴは−６０μＣ／ｇに揃えられ、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。この
現像部において、現像ローラ９上に薄層形成されたトナ
ーＴが、−３００Ｖの現像バイアスが印加された現像ロ
ーラ９によって感光ドラム１上に形成されている静電潜
像に付着し、トナー像として現像される。

【００７４】また、現像ローラ９上の現像に寄与しなか
ったトナーは、弾性ローラ１０との当接部において現像
ローラ９表面から剥ぎ取られる。この剥ぎ取られたトナ
ー大部分は、弾性ローラ１０の回転に伴い搬送され現像
容器８内のトナーＴと混ざりあい、トナーＴの帯電電荷
が分散される。そして、同時に弾性ローラ１０の回転に
より現像ローラ９上に新たなトナーＴが供給され、上述
した現像動作を繰り返す。

【００７５】また、本実施の形態において、導電性粒子
外添の有無の場合におけるトナー帯電ローラ２０の汚れ
量とΔＱ／Ｍ（トナー帯電ローラ２０により電荷付与さ
れた帯電電荷量−初期摩擦帯電のみの帯電電荷量）との
関係を調べた結果、図７に示すような結果が得られた。

【００７６】図７に示すように、導電性粒子の外添のな
い場合（図７の黒丸）、トナー帯電ローラ２０のトナー
汚れ量と共に電荷付与性が低下しているが、導電性粒子
の外添の有る場合（図７の黒四角）、トナー帯電ローラ
２０のトナー汚れ量に影響されずに安定して一定の電荷
付与性を維持することができた。

【００７７】また、トナーＴに対する導電性粒子の含有
量について実験した結果、以下のような結果が得られ
た。

【００７８】（ａ）導電性粒子の含有量がトナーＴに対
して２．０重量部で、導電性粒子の平均粒径：３．０μ
ｍ、抵抗：１０³ Ωの場合には、電荷付与性は問題な
く、異常放電も起こらなかった。そして、導電性粒子の
上記含有量以上、又は導電性粒子の粒径が上記以上、又
は導電性粒子の抵抗が上記以下の低抵抗の場合において
は異常放電を引き起こした。

【００７９】（ｂ）導電性粒子の含有量がトナーＴに対
して０．１重量部で、導電性粒子の平均粒径：０．０５
μｍ、抵抗：１０¹³Ωの場合には、電荷付与性は問題な
く、異常放電も起こらなかった。そして、導電性粒子の
上記含有量以下、又は導電性粒子の粒径が上記以下、又
は導電性粒子の抵抗が上記以上の高抵抗の場合において
は電荷付与性が低下した。

【００８０】上記（ａ）、（ｂ）の実験結果から、導電
性粒子の含有量としてはトナーＴに対し０．１〜２．０
重量部、導電性粒子の平均粒径は０．０５〜３．０μ
ｍ、導電性粒子の抵抗は１０³ 〜１０¹³Ωが好適であ
る。

【００８１】また、トナーＴに含有させる導電性粒子と
して、本実施の形態では上述したようにＤＨＴ−４Ａ
（協和化学工業）を使用したが、これ以外にも、例えば
酸化亜鉛２３Ｋ（白水化学工業）、アパタイザー（株式
会社サンギ）、ギンテック（株式会社川角技術研究所）
等の導電性粒子を用いることができる。

【００８２】このように本実施の形態では、トナーＴに
導電性粒子を含有させたことにより、現像ローラ９上の
トナーＴを帯電させるトナー帯電ローラ２０がトナーＴ
で汚染されても、反転かぶりを抑えてトナー消費量を低
減することができ、且つトナーＴの帯電電荷量を適正に
保つことができるので、飛び散りのないラインやドット
の鮮明な画質を得ることができる。更に、トナー消費量
が低減されることにより、現像装置２１の高寿命化が可
能となり、且つランニングコストを低減することができ
る。

【００８３】また、上述した本実施の形態では、感光ド
ラム１と現像装置２１は、プロセスカートリッジとして
一体に形成され、画像形成装置本体に対して着脱自在な
構成であったが、これ以外にも、例えば感光ドラム１、
現像装置２１、帯電ローラ２、クリーニングブレード
５、廃トナー収納容器１３をプロセスカートリッジとし
て一体に形成して、画像形成装置本体に対して着脱自在
な構成な画像形成装置、あるいは現像装置２１を画像形
成装置本体に固定配置して、トナーのみを補給する構成
の画像形成装置においても、同様に本発明を適用するこ
とができる。

【００８４】〈実施の形態２〉図８は、本発明の実施の
形態２に係る現像装置を備えた画像形成装置を示す概略
構成図である。なお、図１、２に示した実施の形態１の
現像装置を備えた画像形成装置と同一部材には同一符号
を付し、重複する説明は省略する。

【００８５】実施の形態１では、感光ドラム１上に残留
した転写残トナーをクリーニングブレード５で除去して
回収する構成であったが、本実施の形態では、装置の小
型化、ランニングコストの低減、環境問題対応等のため
に、上記クリーニングブレード（クリーニング部材）を
省略し、転写残トナーを現像装置で回収するクリーナレ
スの画像形成装置である。他の構成及び画像形成動作は
実施の形態１と同様である。本画像形成装置において
も、実施の形態１と同様の重合トナーを用い、導電性粒
子を外添している。

【００８６】次に、本画像形成装置における転写残トナ
ーの回収動作について簡単に説明する。

【００８７】転写後に感光ドラム１上に残留したクリー
ニングされるべき転写残トナー等の付着物Ｔ′は、次の
画像形成時において帯電ローラ２により感光ドラム１と
共に帯電され、ドラム電位と同極性に揃えられる。そし
て、露光装置６により感光ドラム１は転写残トナー等の
付着物Ｔ′を介して露光される。これにより、画像情報
が静電潜像として感光ドラム１上に形成される。この
際、転写残トナー等の付着物Ｔ′が０．１ｍｇ／ｃｍ²
以下であれば遮光などの弊害は起きない。そして、感光
ドラム１上の非画像部に存在する転写残トナー等の付着
物Ｔ′は、現像ローラ９に印加される現像バイアスと感
光ドラム１上の暗部電位の電位差により現像ローラ９に
回収され、静電潜像は現像ローラ９でトナー現像され
る。現像容器８内に回収された転写残トナー等の付着物
Ｔ′は、トナーＴと混合されて再利用される。

【００８８】ところで、上記付着物Ｔ′としては、トナ
ー像が転写材Ｐに転写された後の転写残トナーと、上述
した反転かぶりしたトナーに大別することができる。

【００８９】本発明者の実験によると、図９に示すよう
に、トナー帯電ローラ２０を備え、トナーに導電性粒子
を外添した本実施の形態の現像装置２１の場合（図９の
白丸）では、上述したように反転かぶりをほぼ抑えるこ
とができるので、帯電ローラ２の汚染が防止され、安定
した帯電が可能となる。これによって、感光ドラム１の
帯電電位が長期間安定して維持され、また、帯電ローラ
２が転写残トナー等の付着物Ｔ′の極性を揃えることが
可能となるので、現像ローラ９で転写残トナー等の付着
物Ｔ′のほぼ全部を良好に回収することができる。

【００９０】一方、本実施の形態の比較例１として、ト
ナー帯電ローラ２０を備えていなく、トナーに導電性粒
子を外添していない場合（図９の黒四角）、反転かぶり
が５〜８％になるので、耐久枚数に応じて帯電ローラ２
の汚染が増加し、帯電不良が発生する。

【００９１】また、本実施の形態の比較例２として、ト
ナー帯電ローラ２０を備え、トナーに導電性粒子を外添
していない場合（図９の白四角）、初期は反転かぶりが
１％以下に抑えられて帯電ローラ２の汚染は少ないが、
耐久枚数が８０００枚付近からトナー帯電ローラ２０上
にトナーが蓄積して電荷付与性が低下し、反転かぶりが
３％に達して帯電ローラ２の汚染が進行している。この
ため、現像ローラ９での転写残トナー等の付着物Ｔ′の
回収率が低下する。

【００９２】このように本実施の形態のクリーナレスの
画像形成装置においても、実施の形態１と同様に反転か
ぶりを抑えてトナー消費量を低減することができ、且つ
トナーＴの帯電電荷量を適正に保つことができるので、
飛び散りのないラインやドットの鮮明な画質を得ること
ができる。

【００９３】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、現
像剤に導電性粒子を含有させたことにより、現像剤担持
体上の現像剤を帯電させる現像剤帯電部材が現像剤で汚
染されても、反転かぶりを抑えて現像剤の消費量を低減
することができ、且つ現像剤の帯電電荷量を適正に保つ
ことができるので、長期にわたって高品位な画質を安定
して得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１に係る現像装置を備えた
画像形成装置を示す概略構成図。

【図２】実施の形態１に係る現像装置の概略構成図。

【図３】摩擦帯電による表面電位を除去した場合のトナ
ー帯電ローラへの印加電圧とトナー表面電位との関係を
示す図。

【図４】注入帯電を行った場合のトナー帯電ローラへの
印加電圧とトナー表面電位との関係を示す図。

【図５】トナー帯電ローラへの印加電圧とトナー帯電電
荷量との関係を示す図。

【図６】バックコントラストとかぶりとの関係を示す
図。

【図７】トナー帯電ローラの汚れ量と△Ｑ／Ｍとの関係
を示す図。

【図８】本発明の実施の形態２に係る現像装置を備えた
画像形成装置を示す概略構成図。

【図９】通紙枚数と帯電ローラ上の汚染量との関係を示
す図。

【図１０】従来例における現像装置を備えた画像形成装
置を示す概略構成図。

【図１１】従来例における現像装置の現像ローラ上のト
ナー帯電電荷量とライン画像／ソリッド画像のトナー高
さ比との関係を示す図。

【図１２】従来例における現像装置を示す概略構成図。

【符号の説明】

１感光ドラム（像担持体）２帯電ローラ４転写ローラ５クリーニングブレード６露光装置７定着装置８現像容器９現像ローラ（現像剤担持体）１０弾性ローラ１１規制ブレード２０トナー帯電ローラ（現像剤帯電部材）２１現像装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 2H005 AA08 AA15 CB07 DA09 EA01 EA05 EA07 FA07 2H073 AA03 BA02 BA13 BA43 BA45 CA02 2H077 AD02 AD06 AD35 AE02 AE08 BA03 EA14

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】表面に薄層化された現像剤が付着され、
静電潜像を担持した像担持体に現像部にて近接又は接触
する回転自在な現像剤担持体と、前記現像剤担持体の回
転方向に対して前記現像部の上流側で前記現像剤担持体
に近接又は接触し、前記現像剤担持体上の前記現像剤を
帯電させる現像剤帯電部材とを備え、前記現像剤帯電部
材に前記現像剤担持体に印加される現像バイアスと同極
性の現像剤帯電バイアスを印加して前記現像剤担持体上
の前記現像剤を帯電させ、前記現像部にて前記像担持体
上の前記静電潜像を、現像バイアスが印加された前記現
像剤担持体上の帯電された前記現像剤で現像して可視化
する現像装置において、前記現像剤に導電性微粒子を含有させた、ことを特徴とする現像装置。
【請求項２】前記導電性微粒子は前記現像剤に対して
０．１〜２．０重量部含有する、ことを特徴とする請求項１記載の現像装置。
【請求項３】前記導電性微粒子の平均粒径は０．０５
〜３．０μｍ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】前記導電性微粒子の抵抗は１０³ 〜１０
¹³Ωである、ことを特徴とする請求項１、２又は３記載の現像装置。
【請求項５】前記導電性微粒子を前記現像剤の表面に
存在するようにする、ことを特徴とする請求項１、２、３又は４記載の現像装
置。
【請求項６】前記現像剤の形状係数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１、２、３、４又は５記載の現
像装置。
【請求項７】前記現像剤の帯電電荷量が｜３５｜〜｜
８０｜μＣ／ｇである、ことを特徴とする請求項１、２、３、４、５又は６記載
の現像装置。
【請求項８】前記現像剤は非磁性トナーを主成分とす
る一成分現像剤である、ことを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６又は７
記載の現像装置。
【請求項９】前記現像剤帯電部材の帯電領域は、前記
現像剤担持体の長手方向において、少なくとも前記像担
持体の画像形成域に対応している、ことを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６、７又
は８記載の現像装置。
【請求項１０】静電潜像が形成される像担持体と、前
記像担持体上に形成された前記静電潜像に現像剤を付着
させて現像剤画像を形成する現像装置とを備えた画像形
成装置において、前記現像装置が、請求項１、２、３、４、５、６、７、
８又は９記載の現像装置である、ことを特徴とする画像形成装置。