JP2002108096A - 画像形成装置及び画像形成プロセスユニット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 低電位現像を実現することができるととも
に、しかも地汚れの発生を抑制し且つ所定濃度の画像を
形成することが可能となる画像形成装置及び画像形成プ
ロセスユニットを提供する。 【解決手段】 現像ローラ４０２の導電性基体４０２Ｂ
と現像領域Ａ１における感光体ドラム１の感光層１Ｐの
表面との間の静電容量及び電気抵抗をそれぞれＣ _Ｄ［Ｆ
／ｃｍ^２］及びＲ_Ｄ（＝Ｒ_Ｒ１＋Ｒ_Ｒ２＋Ｒ_ＤＧ）［Ω
／ｃｍ^２］とし、感光層１Ｐの静電容量及び厚み方向の
電気抵抗をそれぞれＣ_Ｐ［Ｆ／ｃｍ^２］及びＲ_Ｐ［Ω／
ｃｍ^２］としたとき、感光体ドラム１上の画像部電位Ｖ
_Ｌと現像バイアス電圧Ｖ_Ｂとの差である現像ポテンシャ
ル（Ｖ_Ｌ−Ｖ_Ｂ）の絶対値が３００Ｖ以下である条件下
で、感光層１Ｐの表面が現像領域Ａ１を移動して通過す
る現像領域通過時間内に感光層１Ｐの静電容量Ｃ_Ｐに充
電される単位面積あたりの電荷量Ｑ_Ｐの絶対値が２．５
×１０^−９［Ｃ／ｃｍ^２］以上になるように、Ｃ_Ｄ、Ｒ
_Ｄ、Ｃ_Ｐ及びＲ_Ｐの値を設定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複写機、プリンタ
ー、ＦＡＸなどの画像形成装置及び該画像形成装置に用
いる画像形成プロセスユニットに係り、詳しくは、導電
性基体上に感光層を有する潜像担持体に潜像を形成し、
現像バイアス電圧を印加したトナー担持体にトナーを担
持し潜像担持体に対向する現像領域に搬送することによ
り、潜像担持体上の潜像を現像する画像形成装置及び画
像形成プロセスユニット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に用いる現
像装置として、潜像担持体に対向するように配置された
トナー担持体としての現像ローラと、現像ローラの表面
に圧接しトナー薄層を形成する接触部材としてのブレー
ドとを備えた現像装置が知られている（例えば、特許第
２９８３２６２号公報、特許第２９８７２５４号公報参
照）。この現像装置においては、上記ブレードにより、
現像ローラの表面に供給されたトナーを摩擦帯電すると
ともに薄層化し、現像ローラ上のトナー薄層を潜像担持
体に近接又は接触させることにより、潜像担持体上の潜
像を現像する。また、上記ブレード等の接触部材による
摩擦帯電を用いないで所定極性に帯電したトナーを現像
ローラ上に供給して担持する現像装置も知られている。
例えば、特開昭５６−４０８６２号公報や特開昭５９−
１７２６６２号公報においては、二成分現像剤からなる
磁気ブラシを表面に形成したトナー供給部材を用い、こ
のトナー供給部材上の磁気ブラシよりトナーのみが現像
ローラに供給する現像装置が提案されている。これらの
現像装置では、トナー供給部材上に二成分現像剤を担持
して磁気ブラシを形成する。この磁気ブラシ中のトナー
は磁性粒子との摩擦により所定極性に帯電される。そし
て、このトナー供給部材上の磁気ブラシから所定極性に
帯電されたトナーのみが、現像ローラ上に移動して担持
される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の現像装置で
は、上記所定の現像能力を確保するために、潜像担持体
の感光層の帯電電位を高めに設定し、潜像担持体上の潜
像の電位と現像バイアス電圧との電位差である現像ポテ
ンシャルを大きくすることが考えられる。しかしなが
ら、潜像担持体の帯電電位を高めに設定すると、潜像担
持体の感光層の静電疲労などの不具合がより発生しやす
かった。したがって、潜像担持体の感光層の帯電電位を
上記静電疲労が発生しにくい低めの電位に抑えた低電位
現像を行うことが好ましい。一方、上記潜像担持体の感
光層の帯電電位を低めに設定すると、地汚れが発生しや
すくなったり、トナー付着量が低下して所定濃度の画像
が形成できなかったりするおそれがあった。このように
上記潜像担持体の感光層の静電疲労を防止するために低
電位現像を行おうとすると、地汚れが発生しやすくなっ
たり、トナー付着量が低下して所定濃度の画像が形成で
きなかったりするおそれがあるという問題点は、トナー
及び磁性粒子を含む二成分現像剤を用いる二成分現像装
置の場合にも、同様に発生し得るものである。

【０００４】そこで、本発明者らは、上記問題点を解決
するために鋭意研究を行ったところ、現像領域において
潜像担持体の導電性基体とトナー担持体の導電性基体と
の間に形成される等価電気回路を構成する静電容量や電
気抵抗の値を好適化することにより、上記低電位現像を
実現することができるとともに、地汚れが少なく所定濃
度の画像を形成することができることを見出した。

【０００５】本発明は以上の背景のもとでなされたもの
であり、その目的は、潜像担持体の静電疲労防止の点で
有利な低電位現像を実現することができるとともに、地
汚れの発生を抑制し且つトナー付着量が０．５×１０
^−３［ｇ／ｃｍ^２］以上の所定濃度の画像を形成するこ
とが可能となる画像形成装置及び画像形成プロセスユニ
ット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ため
に、請求項１の発明は、導電性基体上に感光層を有する
潜像担持体と、該潜像担持体の感光層の表面を一様に帯
電し画像情報に基づいて該表面に光を照射することによ
り潜像を形成する潜像形成手段と、導電性基体を有する
トナー担持体にトナーを担持し該潜像担持体に対向する
現像領域に搬送することにより該潜像担持体上の潜像を
現像してトナー像とする現像装置と、該トナー担持体の
導電性基体に現像バイアス電圧を印加する現像バイアス
電源と、該潜像担持体上のトナー像を転写材に転写する
転写装置とを備えた画像形成装置において、該トナー担
持体の導電性基体と該現像領域における該潜像担持体の
感光層の表面との間の静電容量及び電気抵抗をそれぞれ
Ｃ_Ｄ［Ｆ／ｃｍ^２］及びＲ _Ｄ［Ω／ｃｍ^２］とし、該潜
像担持体の感光層の静電容量及び厚み方向の電気抵抗を
それぞれＣ_Ｐ［Ｆ／ｃｍ^２］及びＲ_Ｐ［Ω／ｃｍ^２］と
したとき、該潜像担持体上の画像部電位Ｖ_Ｌと該現像バ
イアス電圧Ｖ_Ｂとの差である現像ポテンシャル（Ｖ_Ｌ−
Ｖ_Ｂ）の絶対値が３００Ｖ以下である条件下で、該感光
層の表面が該現像領域を移動して通過する現像領域通過
時間内に該潜像担持体の感光層の静電容量Ｃ_Ｐに充電さ
れる単位面積あたりの電荷量Ｑ_Ｐの絶対値が２．５×１
０^−９［Ｃ／ｃｍ^２］以上になるように、Ｃ_Ｄ、Ｒ_Ｄ、
Ｃ_Ｐ及びＲ_Ｐの値が設定されていることを特徴とするも
のである。

【０００７】請求項１の画像形成装置では、上記現像ポ
テンシャル（Ｖ_Ｌ−Ｖ_Ｂ）の絶対値が３００Ｖ以下であ
る低電位現像を行うことにより、上記トナー担持体の導
電性基体と上記潜像担持体の感光層の表面との間におけ
る放電の発生を抑制し、感光層の静電疲労を防止する。
そして、上記現像領域通過時間内に潜像担持体の感光層
の静電容量Ｃ_Ｐに充電される単位面積あたりの電荷量Ｑ
_Ｐの絶対値が２．５×１０^−９［Ｃ／ｃｍ^２］以上にな
るように、上記静電容量Ｃ_Ｄ、Ｃ_Ｐ及び電気抵抗Ｒ_Ｄ、
Ｒ_Ｐの値が設定されている。ここで、上記電荷量Ｑ
_Ｐ［Ｃ／ｃｍ^２］の絶対値は、上記現像領域を通過する
ときに感光層の画像部に付着するトナーの単位面積あた
り帯電量に相当する。しかも、そのＱ_Ｐの値は、潜像担
持体の感光層の表面が現像領域を通過するときに画像部
に付着するトナー付着量Ｍ／Ａ［ｇ／ｃｍ^２］と、現像
領域に搬送されるトナー担持体上のトナーの平均帯電量
のＱ／Ｍ［Ｃ／ｇ］の絶対値との積で表すことができ
る。したがって、上記電荷量Ｑ_Ｐの絶対値を２．５×１
０ ^−９［Ｃ／ｃｍ^２］以上にすることにより、平均帯電
量Ｑ／Ｍの絶対値が５×１０^−６［Ｃ／ｇ］以上のトナ
ーを、０．５×１０^−３［ｇ／ｃｍ^２］以上の付着量Ｍ
／Ａで感光層の画像部に付着させることが可能となる。

【０００８】ここで、上記「トナー担持体」には、表面
にトナーを直接担持して現像領域に搬送するもののほ
か、トナーと磁性粒子とを含む二成分現像剤からなる磁
気ブラシを表面に形成して移動させることことによりト
ナーを担持して現像領域に搬送するものも含まれる。

【０００９】請求項２の発明は、請求項１の画像形成装
置において、上記現像領域通過時間内に上記静電容量Ｃ
_Ｄ及びＣ_Ｐが充電し終わるように上記電気抵抗Ｒ_Ｄ及び
Ｒ_Ｐの値が設定されている条件下で、該静電容量Ｃ_Ｄ及
びＣ_Ｐの直列接続からなる合成静電容量Ｃ_Ｔが、８．３
×１０^−１２［Ｆ／ｃｍ^２］以上であることを特徴とす
るものである。

【００１０】上記現像領域通過時間内に上記静電容量Ｃ
_Ｄ及びＣ_Ｐが充電し終わって充電電流が流れなくなる条
件下では、各静電容量に充電された電荷は同じになり、
しかも、その電荷の量は、静電容量Ｃ_Ｄ及びＣ_Ｐの直列
接続からなる合成静電容量Ｃ _Ｔと、上記現像ポテンシャ
ルの絶対値との積で表される。そこで、請求項２の画像
形成装置では、上記現像ポテンシャルの絶対値が３００
Ｖ以下という条件下で、上記合成静電容量Ｃ_Ｔを８．３
×１０^−１２［Ｆ／ｃｍ^２］以上にすることにより、上
記感光層の静電容量Ｃ_Ｐに充電される単位面積あたりの
電荷量Ｑ_Ｐの絶対値を２．５×１０^−９［Ｃ／ｃｍ^２］
以上にしている。

【００１１】請求項３の発明は、請求項２の画像形成装
置において、上記静電容量Ｃ_Ｄ及びＣ_Ｐのうちより小さ
な静電容量が、８．３×１０^−１２［Ｆ／ｃｍ^２］以上
であることを特徴とするものである。

【００１２】上記静電容量Ｃ_Ｄ及びＣ_Ｐの値が異なる場
合、これらの合成静電容量Ｃ_Ｔは静電容量Ｃ_Ｄ及びＣ_Ｐ
のうちより小さな静電容量に近くなり、上記合成静電容
量Ｃ _Ｔに充電される電荷量は、上記静電容量Ｃ_Ｄ及びＣ
_Ｐのうちより小さな静電容量に充電される電荷量によっ
てほぼ決まる。そこで、請求項３の画像形成装置では、
上記静電容量Ｃ_Ｄ及びＣ_Ｐのうちより小さな静電容量を
８．３×１０^−１２［Ｆ／ｃｍ^２］以上にすることによ
り、上記感光層の静電容量Ｃ_Ｐに充電される単位面積あ
たりの電荷量Ｑ_Ｐの絶対値を２．５×１０^−９［Ｃ／ｃ
ｍ^２］以上にしている。

【００１３】請求項４の発明は、請求項１の画像形成装
置において、上記各電気抵抗Ｒ_Ｄ及びＲ_Ｐが、Ｒ_Ｄ≪Ｒ
_Ｐを満足する条件下で、上記潜像担持体の感光層の静電
容量Ｃ_Ｐが、８．３×１０^−１２［Ｆ／ｃｍ^２］以上で
あることを特徴とするものである。

【００１４】上記Ｒ_Ｄ≪Ｒ_Ｐを満足する条件下では、上
記現像ポテンシャルが上記潜像担持体の導電性基体と感
光層の表面との間にかかると考えてよい。そこで、請求
項４の画像形成装置では、現像ポテンシャルの絶対値が
３００Ｖ以下という条件下で、感光層の静電容量Ｃ_Ｐを
８．３×１０^−１２［Ｆ／ｃｍ^２］以上にすることによ
り、上記感光層の静電容量Ｃ_Ｐに充電される単位面積あ
たりの電荷量Ｑ_Ｐの絶対値を２．５×１０^−９［Ｃ／ｃ
ｍ^２］以上にしている。

【００１５】請求項５の発明は、請求項４の画像形成装
置において、上記現像ポテンシャル（Ｖ_Ｌ−Ｖ_Ｂ）
［Ｖ］に対する上記潜像担持体上の現像トナー電荷量
（Ｑ／Ａ）［Ｃ／ｃｍ^２］の変化を示す現像特性におけ
る立ち上がり部の最大勾配αが、８．３×１０
^−１２［Ｆ／ｃｍ^２］以上であることを特徴とするもの
である。

【００１６】上記Ｒ_Ｄ≪Ｒ_Ｐを満足する条件下で、上記
現像特性における立ち上がり部の最大勾配αが、上記感
光層の静電容量Ｃ_Ｐに相当する。そこで、請求項５の画
像形成装置では、上記最大勾配αを８．３×１０^−１２
［Ｆ／ｃｍ^２］以上にすることにより、上記感光層の静
電容量Ｃ_Ｐに充電される単位面積あたりの電荷量Ｑ_Ｐの
絶対値を２．５×１０^−９［Ｃ／ｃｍ^２］以上にしてい
る。

【００１７】請求項６の発明は、請求項１、２、３、４
又は５の画像形成装置において、上記トナー担持体に担
持されるトナーの平均帯電量の絶対値が５〜３５［μＣ
／ｇ］であることを特徴とするものである。

【００１８】請求項６の画像形成装置では、トナー担持
体に担持されるトナーの平均帯電量の絶対値を５［μＣ
／ｇ］以上にすることによりトナーの帯電不足による地
汚れの発生を抑制するとともに、３５［μＣ／ｇ］以下
にすることによりトナーの過剰帯電によるトナー付着量
の低下を抑制している。

【００１９】請求項７の発明は、請求項１、２、３、４
又は５の画像形成装置において、上記現像領域通過時間
をＴ_Ｄとしたとき、上記電気抵抗Ｒ_Ｄが、（Ｔ_Ｄ／
Ｃ_Ｐ）以下であることを特徴とするものである。

【００２０】上記現像領域におけるトナーによる現像
は、上記潜像担持体の感光層の静電容量Ｃ_Ｐの充電現象
に相当すると考えることができ、しかも、この感光層の
静電容量Ｃ_Ｐを十分に充電するために必要とする時間
は、静電容量Ｃｐとこれに直列に接続された上記電気抵
抗Ｒ_Ｄとからなる回路の時定数（Ｒ_Ｄ×Ｃ_Ｐ）に等しい
と考えることができる。そこで、請求項７の画像形成装
置では、上記電気抵抗Ｒ_Ｄを（Ｔ_Ｄ／Ｃ_Ｐ）以下にする
ことにより、上記現像領域通過時間Ｔ_Ｄ内に感光層の静
電容量Ｃ_Ｐの充電、すなわち感光層の画像部の現像をほ
ぼ完了させ、所定のトナー付着量を確実に得ている。

【００２１】なお、上記Ｒ_Ｄ≪Ｒ_Ｐを満足する条件下で
は、上記現像特性における立ち上がり部の最大勾配α
が、上記感光層の静電容量Ｃ_Ｐに相当するので、上記電
気抵抗Ｒ_Ｄを（Ｔ_Ｄ／α）以下にしてもよい。

【００２２】請求項８の発明は、請求項７の画像形成装
置において、上記電気抵抗Ｒ_Ｄが、１×１０^３［Ω／ｃ
ｍ^２］〜２．４×１０^８［Ω／ｃｍ^２］であることを特
徴とするものである。

【００２３】請求項８の画像形成装置では、上記電気抵
抗Ｒ_Ｄを１×１０^３［Ω／ｃｍ^２］以上にすることによ
り、トナー担持体の導電性基体と潜像担持体の感光層の
表面との間におけるリーク電流を抑制して安定な現像を
維持できるようにしている。また、上記現像領域の潜像
担持体表面移動方向における幅をＷ_Ｄとし、潜像担持体
表面の移動速度をＶ_Ｐとしたとき、上記現像領域通過時
間Ｔ_Ｄは（Ｗ_Ｄ／Ｖ _Ｐ）となる。したがって、上記電気
抵抗Ｒ_Ｄを２．４×１０^８［Ω／ｃｍ^２］以下にするこ
とにより、上記現像ポテンシャルの絶対値が３００Ｖ以
下及び上記Ｗ _Ｄが１ｍｍ以上という条件下で、上記Ｖ_Ｐ
を５００［ｍｍ／ｓｅｃ］という高速動作レベルに設定
しても、上記感光層の静電容量Ｃ_Ｐに絶対値で２．５×
１０^{− ９}［Ｃ／ｃｍ^２］以上の電荷を充電し、平均帯電
量Ｑ／Ｍの絶対値が５×１０^{− ６}［Ｃ／ｇ］以上のトナ
ーを、０．５×１０^−３［ｇ／ｃｍ^２］以上の付着量Ｍ
／Ａで感光層の画像部に付着させることが可能となる。

【００２４】請求項９の発明は、請求項１、２、３、
４、５、６、７又は８の画像形成装置において、上記ト
ナー担持体が、上記導電性基体上の弾性層と、該弾性層
の表面を保護する表面保護層とにより構成されているこ
とを特徴とするものである。

【００２５】請求項９の画像形成装置では、潜像担持体
とトナー担持体とを接触対向させたときに弾性層が変形
して所定の現像ニップを確実に形成することができる。
そして、弾性層上の表面保護層には、弾性層の表面を保
護する機能に加えて、表面に担持するトナーと接触する
ことによってトナーを所定極性に帯電させるトナー帯電
機能や、表面にトナーが固着するのを防止するトナー固
着防止機能などを持たせることができる。なお、導電性
基体上に上記弾性層及び表面保護層を有するトナー担持
体を用いる場合、各層における静電容量及び電気抵抗を
考慮して、上記トナー担持体の導電性基体と潜像担持体
の感光層の表面との間の静電容量Ｃ_Ｄ［Ｆ／ｃｍ^２］及
び電気抵抗Ｒ_Ｄ［Ω／ｃｍ^２］を設定する。

【００２６】請求項１０の発明は、請求項１、２、３、
４、５、６、７、８又は９の画像形成装置における潜像
担持体と、該潜像担持体の表面を一様帯電する帯電装置
と、該潜像担持体上の潜像を現像してトナー像とする現
像装置とを、画像形成装置本体に対して着脱可能に一体
構造物として構成したことを特徴とする画像形成プロセ
スユニットである。

【００２７】請求項１０の画像形成プロセスユニットで
は、画像形成装置本体に装着して用いることにより、ト
ナー担持体の導電性基体と潜像担持体の感光層の表面と
の間における放電の発生を抑制し、感光層の静電疲労を
防止することができるとともに、平均帯電量Ｑ／Ｍの絶
対値が５×１０^−６［Ｃ／ｇ］以上のトナーを、０．５
×１０^−３［ｇ／ｃｍ^２］以上の付着量Ｍ／Ａで感光層
の画像部に付着させることが可能となる。

【００２８】

【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。まず、
図２を用いて、本実施形態に係るプリンタの全体の概略
構成について説明する。このプリンタは、潜像担持体と
しての感光体ドラム１の周辺に、感光体ドラム１の表面
を一様帯電する帯電装置２、画像情報に基づいて変調さ
れたレーザー光線等を感光体ドラム１に照射する露光装
置３、感光体ドラム１に形成された静電潜像に対し現像
ローラ４０２上の帯電トナーを付着させることでトナー
像を形成する現像装置４、感光体ドラム１上に形成され
たトナー像を転写材としての転写紙２０に転写する転写
装置５、転写後に感光体ドラム１上に残ったトナーを除
去するクリーニング装置６等が順に配設されている。ま
た、感光体ドラム１上に静電潜像を形成する潜像形成手
段は、上記帯電装置２及び露光装置３により構成されて
いる。また、図示しない給紙トレイ等から転写紙を給紙
・搬送する図示しない給紙搬送装置と、転写装置５で転
写されたトナー像を転写紙２０に定着する図示しない定
着装置とが備えられている。

【００２９】図５は、現像装置４の概略構成図である。
この現像装置４のケーシング４０１の内部には、感光体
ドラム１に近い方から順番に、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１０と磁性粒子１
１とを含む二成分現像剤（以下「現像剤」という。）１
２は、攪拌・搬送部材４０４、４０５で攪拌され、その
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１２は、現像剤規制部材
としてのドクタ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で磁気ブラシローラ４０３上の現像剤１２
よりトナー１０のみ分離されて現像ローラ４０２に供給
される。

【００３０】上記磁気ブラシローラ４０３は、複数の磁
極を有する磁石部材４０７を内蔵した非磁性の回転可能
なスリーブ４０８で構成されている。磁石部材４０７は
固定配置され、現像剤１２がスリーブ４０８上の所定箇
所を通過するときに磁力が作用するようになっている。

【００３１】磁気ブラシローラ４０３に内蔵された磁石
部材４０７は、ドクタ４０６による規制箇所から磁気ブ
ラシローラ４０３の回転方向にＮ極（Ｎ１）、Ｓ極（Ｓ
１）、Ｎ極（Ｎ２）、Ｓ極（Ｓ２）、Ｓ極（Ｓ３）の５
つの磁極を有する。なお、磁石部材４０７の磁極の配置
は、図５の構成に限定されるものではなく、磁気ブラシ
ローラ４０３の周囲のドクタ４０６等の配置に応じて他
の配置に設定してもよい。また、図５の現像装置の例で
は磁石部材４０７を固定配置しスリーブ４０８を回転駆
動するように構成したが、スリーブ４０８を固定配置し
その内側のローラ状の磁石部材を回転させるように構成
してもよい。

【００３２】上記磁石部材４０７の磁力により、スリー
ブ４０８上にトナー１０及び磁性粒子１１からなる現像
剤１３がブラシ状に担持される。そして、磁気ブラシロ
ーラ４０３上の磁気ブラシ中のトナー１０は、磁性粒子
１１と混合されることで規定の帯電量を得る。この磁気
ブラシローラ４０３上のトナーの帯電量としては、−５
〜−３５［μＣ／ｇ］の範囲が好適である。

【００３３】また、本実施形態では、ドクタ４０６に対
向した磁石部材４０７の磁極Ｎ１を、ドクタ４０６との
対向位置よりも磁気ブラシローラ４０３の回転方向上流
側に数度傾斜して位置している。これにより、ケーシン
グ４０１内における現像剤１２の循環流を容易に形成す
ることができる。この磁極Ｎ１の傾斜角度は０〜１５度
が好適である。

【００３４】上記現像ローラ４０２は、磁気ブラシロー
ラ４０３内の磁極Ｎ２に隣接するトナー供給領域Ａ２で
磁気ブラシローラ４上の磁気ブラシと接触するようにし
て対向するとともに、現像領域Ａ１で感光体ドラム１に
圧接対向して所定幅Ｗ_Ｄの現像ニップを形成するように
配設されている。

【００３５】上記ドクタ４０６は、磁気ブラシローラ４
０３との対向部で磁気ブラシローラ４上に形成された現
像剤１２の量を規制するように磁気ブラシと接触し、所
定量の現像剤がトナー供給領域に搬送されるようにする
とともに、現像剤１２中のトナー１０と磁性粒子１１と
の摩擦帯電を促進させている。

【００３６】また、現像ローラ４０２及び磁気ブラシロ
ーラ４０３はそれぞれ、図示しない回転駆動装置により
図１の矢印ｂ方向及びｃ方向に回転駆動され、トナー供
給領域Ａ２では両ローラの表面が互いに逆方向に移動す
るようになっている。

【００３７】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電圧
Ｖ_Ｂ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
供給バイアス電圧Ｖsupを印加する電源４１０が接続さ
れている。

【００３８】なお、上記プリンタを構成する複数の装置
の一部は、プリンタ本体に対して着脱可能に一体構造物
（ユニット）として構成してもよい。例えば、図３に示
すように、感光体ドラム１と帯電装置２と現像装置４と
クリーニング装置６とを、プリンタ本体に対して着脱可
能に、一体構造物である画像形成プロセスユニットとし
て構成してもよい。

【００３９】上記構成のプリンタにおいて、矢印ａ方向
に回転する感光体ドラム１の表面は、帯電装置２で一様
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、現像領域Ａ１
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２０
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７により所定のタイミングで感光体ドラム１と転
写装置５とが対向する転写部に送出・搬送される。そし
て、転写装置５により、転写紙２０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２０に転写さ
れる。次いで、転写紙２０は、感光体ドラム１から分離
され、図示しない定着装置に送られ、定着装置でトナー
像が定着された転写紙２０が出力される。転写装置５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６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。

【００４０】次に、本発明の特徴部に係る感光体ドラ
ム、トナー及び現像ローラの構成について説明する。上
記感光体ドラム１は、図５の拡大断面図に示すように、
接地された導電性基体（例えば、アルミ等の素管）１Ｂ
上に、感光性を有する無機又は有機感光体を塗布するこ
とにより感光層１Ｐを形成したものである。この感光層
１Ｐは、電荷発生層１Ｐａと電荷輸送層１Ｐｂとにより
構成され、上記帯電装置２により表面が負極性に一様帯
電される。

【００４１】また、上記現像装置４の現像ローラ４０２
は、図６に示すように導電性基体としての芯金４０２Ｂ
上に、弾性を有する表層４０２Ｓを有するものである。
この現像ローラ４０２の表層４０２Ｓは弾性層４０２Ｓ
ａと表面保護層４０２Ｓｂとにより構成されている。現
像ローラ４０２の直径は１０〜３０ｍｍが好適であり、
現像ローラ４０２の表面は適宜あらして粗さＲｚ（十点
平均粗さ）を１〜４μｍにするのが好ましい。この表面
粗さＲｚの範囲は、トナー１０の体積平均粒径に対して
１３〜８０%となり、現像ローラ４０２の表面に埋没す
ることなくトナー１０が搬送される範囲である。なお、
潜像担持体としてベルト状の感光体を使用した場合には
現像ローラ４０２の硬度は低くする必要がないので、金
属ローラ等も使用可能である。

【００４２】図７は、現像領域Ａ１における感光体ドラ
ム１の導電性基体（アルミ素管）１Ｂと現像ローラ４０
２の芯金４０２Ｂとの間の模式図である。この部分の等
価電気回路は、図１のようになる。また、図１の現像ロ
ーラの表層及び現像ギャップの部分をまとめると、図８
のようになる。ここで、現像ローラ４０２の芯金４０２
Ｂと感光体ドラム１の感光層１Ｐの表面との間の静電容
量及び電気抵抗をそれぞれＣ_Ｄ［Ｆ／ｃｍ^２］及びＲ_Ｄ
［Ω／ｃｍ^２］とし、感光層１Ｐの静電容量及び厚み方
向の電気抵抗をそれぞれＣ_Ｐ［Ｆ／ｃｍ^２］及びＲ
_Ｐ［Ω／ｃｍ^２］としている。また、現像ローラ４０２
の弾性層４０２Ｓａの静電容量および厚み方向の電気抵
抗をそれぞれＣ_Ｒ１［Ｆ／ｃｍ^２］及びＲ_Ｒ１［Ω／ｃ
ｍ^２］とし、表面保護層４０２Ｓｂの静電容量および厚
み方向の電気抵抗をそれぞれＣ_Ｒ２［Ｆ／ｃｍ^２］及び
Ｒ_Ｒ２［Ω／ｃｍ^２］としている。更に、現像ローラ４
０２の表面と感光体ドラム１の表面との間の現像ギャッ
プにおける静電容量及び電気抵抗をそれぞれＣ_ＤＧ［Ｆ
／ｃｍ^２］及びＲ_ＤＧ［Ω／ｃｍ^２］としている。

【００４３】上記図１及び図８において、感光体ドラム
表面が上記現像領域Ａ１の現像ニップ幅を通過する現像
領域通過時間内に、感光体ドラム１の感光層１Ｐの静電
容量Ｃ_Ｐに充電される単位面積あたりの電荷量Ｑ_Ｐ［Ｃ
／ｃｍ^２］の絶対値は、上記現像領域Ａ１を通過すると
きに感光層の画像部に付着するトナーの単位面積あたり
帯電量に相当する。しかも、そのＱ_Ｐの値は、感光層１
Ｐの表面が現像領域Ａ１を通過するときに画像部に付着
するトナー付着量Ｍ／Ａ［ｇ／ｃｍ^２］と、現像領域Ａ
１に搬送される現像ローラ４０２上のトナーの平均帯電
量のＱ／Ｍ［Ｃ／ｇ］の絶対値との積で表すことができ
る。

【００４４】そこで、本実施形態では、感光体ドラム１
上の画像部電位Ｖ_Ｌと現像バイアス電圧Ｖ_Ｂとの差であ
る現像ポテンシャル（Ｖ_Ｌ−Ｖ_Ｂ）の絶対値が３００Ｖ
以下である条件下で、感光層１Ｐの静電容量Ｃ_Ｐに充電
される単位面積あたりの電荷量Ｑ_Ｐの絶対値が２．５×
１０^−９［Ｃ／ｃｍ^２］以上になるように、上記静電容
量Ｃ_Ｄ、Ｃ_Ｐ及び電気抵抗Ｒ_Ｄ、Ｒ_Ｐの値を決めてい
る。このように上記電荷量Ｑ_Ｐの絶対値を２．５×１０
^−９［Ｃ／ｃｍ^２］以上にすることにより、トナーの平
均帯電量Ｑ／Ｍの絶対値が５×１０^−６［Ｃ／ｇ］以上
のトナーを、０．５×１０^−３［ｇ／ｃｍ^２］以上の付
着量Ｍ／Ａで感光層１Ｐの画像部に付着させることが可
能となる。

【００４５】特に、上記現像領域通過時間内に上記静電
容量Ｃ_Ｄ及びＣ_Ｐが充電し終わって充電電流が流れなく
なるという条件の下では、各静電容量Ｃ_Ｄ、Ｃ_Ｐに充電
された電荷は同じになり、しかも、その電荷の量は、静
電容量Ｃ_Ｄ（Ｃ_Ｒ１，Ｃ_Ｒ２，Ｃ_ＤＧ）及びＣ_Ｐの直列
接続からなる合成静電容量Ｃ_Ｔと、上記現像ポテンシャ
ルの絶対値との積で表される。したがって、この場合
は、現像ポテンシャルの絶対値が３００Ｖ以下という条
件下で、上記合成静電容量Ｃ_Ｔを８．３×１０
^{− １２}［Ｆ／ｃｍ^２］以上にすることにより、感光層１
Ｐの静電容量Ｃ_Ｐに充電される単位面積あたりの電荷量
Ｑ_Ｐの絶対値を２．５×１０^−９［Ｃ／ｃｍ^２］以上に
することができる。ここで、上記３つの静電容量
Ｃ_Ｒ１，Ｃ_Ｒ２，Ｃ_ＤＧが直列接続された合成静電容量
Ｃ_Ｄの値と、上記感光層１Ｐの静電容量Ｃ_Ｐの値とが異
なる場合、これらの合成静電容量Ｃ_Ｔは静電容量Ｃ_Ｄ及
びＣ_Ｐのうちより小さな静電容量に近くなり、合成静電
容量Ｃ_Ｔに充電される電荷量は、静電容量Ｃ_Ｄ及びＣ_Ｐ
のうちより小さな静電容量に充電される電荷量によって
ほぼ決まる。したがって、静電容量Ｃ_Ｄ及びＣ_Ｐのうち
より小さな静電容量を８．３×１０^−１２［Ｆ／ｃ
ｍ^２］以上にすることにより、上記感光層１Ｐの静電容
量Ｃ_Ｐに充電される単位面積あたりの電荷量Ｑ_Ｐの絶対
値を２．５×１０^−９［Ｃ／ｃｍ^２］以上にすることが
できる。

【００４６】また、図８の等価電気回路において、Ｒ_Ｄ
≪Ｒ_Ｐを満足する条件下では、上記現像ポテンシャルが
感光体ドラム１のアルミ素管１Ｂと感光層１Ｐの表面と
の間にかかると考えてよい。したがって、現像ポテンシ
ャルの絶対値が３００Ｖ以下という条件下で、感光層１
Ｐの静電容量Ｃ_Ｐを８．３×１０^−１２［Ｆ／ｃｍ^２］
以上にすることにより、感光層１Ｐの静電容量Ｃ_Ｐに充
電される単位面積あたりの電荷量Ｑ_Ｐの絶対値を２．５
×１０^−９［Ｃ／ｃｍ^２］以上にすることができる。

【００４７】ここで、上記Ｒ_Ｄ≪Ｒ_Ｐを満足する条件下
では、図９に示す現像特性における立ち上がり部Ｃの勾
配αが、上記感光層１Ｐの静電容量Ｃ_Ｐに相当する。し
たがって、上記現像特性における立ち上がり直線部Ｃの
勾配αを８．３×１０^−１２［Ｆ／ｃｍ^２］以上にする
ことにより、感光層１Ｐの静電容量Ｃ_Ｐに充電される単
位面積あたりの電荷量Ｑ_Ｐの絶対値を２．５×１０^−９
［Ｃ／ｃｍ^２］以上にすることができる。上記勾配α
は、図９において（Ｑ／Ａ）／（Ｖ_Ｌ−Ｖ_Ｂ−Ｖ_Ｋ）を
算出することにより求めることができる。ここで、上記
電位Ｖ_Ｌは、露光によって電位を低下させた画像部（ト
ナー付着予定部）の電位である。また、上記電圧Ｖ_Ｋは
現像開始電圧に相当し、図９の現像特性において立ち上
がり直線部Ｃを延ばした直線と横軸との交点の値であ
る。

【００４８】図９の例では、現像トナー電荷飽和量が９
×１０^−９［Ｃ／ｃｍ^２］（トナーの飽和付着量０．６
［ｍｇ／ｃｍ^２］、トナー帯電量１５［μＣ／ｇ］）で
あり、上記合成静電容量Ｃ_Ｔに相当する立ち上がり直線
部Ｃの傾きαを求めてみると、９０×１０^−１２［Ｆ／
ｃｍ^２］となる。

【００４９】なお、上記現像特性の立ち上がり部は必ず
しも直線になるとは限らないが、その場合は、立ち上が
り部の最大勾配αが、上記合成静電容量Ｃ_Ｔや上記感光
層１Ｐの静電容量Ｃ_Ｐに相当すると考えられる。

【００５０】また、上記現像領域Ａ１におけるトナーに
よる現像は、感光体ドラム１の感光層１Ｐの静電容量Ｃ
_Ｐを充電する現象に相当すると考えることができ、しか
も、この感光層１Ｐの静電容量Ｃ_Ｐを十分に充電するた
めに必要とする時間は、静電容量Ｃｐとこれに直列に接
続された現像ローラ４０２及び現像ギャップにおける電
気抵抗Ｒ_Ｄとからなる回路の時定数（Ｒ_Ｄ×Ｃ_Ｐ）に等
しいと考えることができる。したがって、上記電気抵抗
Ｒ_Ｄを（Ｔ_Ｄ／Ｃ_Ｐ）以下にすることにより、現像領域
通過時間Ｔ_Ｄ内に感光層１Ｐの静電容量Ｃ_Ｐの充電、す
なわち感光層１Ｐの画像部の現像をほぼ完了させ、所定
のトナー付着量を確実に得ることができる。なお、前述
のように、上記Ｒ_Ｄ≪Ｒ_Ｐを満足する条件の下では、図
９の現像特性における立ち上がり直線部の最大勾配αが
感光層１Ｐの静電容量Ｃ_Ｐに相当するので、上記電気抵
抗Ｒ_Ｄを（Ｔ_Ｄ／α）以下にしてもよい。また、上記現
像領域Ａ１の感光体ドラム表面移動方向における幅であ
る現像ニップ幅をＷ_Ｄとし、感光体ドラム表面の移動速
度をＶ_Ｐとしたとき、上記現像領域通過時間Ｔ_Ｄは（Ｗ
_Ｄ／Ｖ_Ｐ）と表すことができる。したがって、上記現像
ポテンシャルの絶対値が３００Ｖ以下及び上記Ｗ_Ｄが１
ｍｍ以上という条件下で、上記Ｖ_Ｐを５００［ｍｍ／ｓ
ｅｃ］という高速動作レベルに設定する場合は、上記電
気抵抗Ｒ_Ｄを２．４×１０^８［Ω／ｃｍ^２］以下にする
ことにより、感光層１Ｐの静電容量Ｃ_Ｐに絶対値で２．
５×１０^−９［Ｃ／ｃｍ^２］以上の電荷を充電すること
ができる。よって、平均帯電量Ｑ／Ｍの絶対値が５×１
０^−６［Ｃ／ｇ］以上のトナーを、０．５×１０
^−３［ｇ／ｃｍ^２］以上の付着量Ｍ／Ａで感光層１Ｐの
画像部に付着させることが可能となる。例えば、図９の
例では、前述のように立ち上がり直線部Ｃの傾きαが９
０×１０^−１２［Ｆ／ｃｍ^２］であるので、感光体ドラ
ム１の線速３３０［ｍｍ／ｓｅｃ］及び現像ニップ幅１
ｍｍという条件下で、上記電気抵抗Ｒ_Ｄを求めてみると
３．３７×１０^７［Ω／ｃｍ^２］となる。

【００５１】また、上記電気抵抗Ｒ_Ｄは１×１０^３［Ω
／ｃｍ^２］以上にするのが好ましい。この場合は、現像
ローラ４０２の芯金４０２Ｂと感光体ドラム１の感光層
１Ｐの表面との間におけるリーク電流を抑制して安定な
現像を維持できる。

【００５２】上記静電容量Ｃ_Ｄ、Ｃ_Ｐ及び電気抵抗
Ｒ_Ｄ、Ｒ_Ｐの値を上記好適範囲に設定する場合、各静電
容量及び電気抵抗は直接測定して求めることもできる。
図１０及び図１１はそれぞれ、上記静電容量Ｃ_Ｄ、Ｃ_Ｐ
及び電気抵抗Ｒ_Ｄ、Ｒ _Ｐを測定する測定システムの概略
構成を示す正面図及び側面図である。この測定システム
で上記合成静電容量Ｃ_Ｔや合成抵抗（Ｒ_Ｄ＋Ｒ_Ｐ）を測
定するときは、現像時と同様にトナー層を形成した現像
ローラ４０２を、感光体ドラム１上にセットし、現像ロ
ーラ４０２の芯金（回転軸）４０２Ｂの両端にそれぞれ
にＦ＝４．９Ｎ（５００ｇｆ）の荷重をかけ、全体でＦ
＝９．８Ｎ（１ｋｇｆ）の荷重をかける。これにより、
現像ローラ４０２と感光体ドラム１との圧接部に所定幅
Ｗのニップを形成する。そして、現像ローラ４０２の芯
金４０２Ｂと感光体ドラム１の導電性基体（アルミ素
管）との間に接続した計測器（ＬＣＲメータ）３０１に
より、所定の電圧（例えば周波数１００ｋＨｚ及び実効
値０．０１Ｖrmsの高周波電圧）を印加し、Ｃレンジで
静電容量を読み取れば、上記合成静電容量Ｃ_Ｔを測定す
ることができる。また、Ｒレンジで電気抵抗を読み取れ
ば、上記合成抵抗（Ｒ_Ｄ＋Ｒ_Ｐ）を測定することができ
る。また、上記静電容量Ｃ_Ｄや電気抵抗Ｒ_Ｄの値を個別
に測定するときは、現像時と同様にトナー層を形成した
現像ローラ４０２に対して、感光体ドラム１と同径の導
電性ローラを圧接させる。

【００５３】上記静電容量Ｃ_Ｄ、Ｃ_Ｐ及び電気抵抗
Ｒ_Ｄ、Ｒ_Ｐの値を上記好適範囲に設定することができる
各部材の材料としては、次に例示するものを採用するこ
とができる。上記現像ローラ４０２の弾性層４０２Ｓａ
の材料としては、例えば、ポリウレタン、ＥＰＤＭ、天
然ゴム、ブチルゴム、ニトリルゴム、ＮＢＲ、エピクロ
ルヒドリンゴム、ポリソプレンゴム、ポリブタジエンゴ
ム、シリコーンゴム、スチレン−ブタジエンゴム、エチ
レン−プロピレンゴム、クロロプレンゴム、アクリルゴ
ム、及びこれらの混合物を挙げることができる。また、
架橋してゴム状物質とするために、架橋剤や加硫剤を転
嫁することができる。この場合、有機過酸化物架橋およ
び硫化架橋のいずれに対しても、加硫助剤、加硫促進
剤、加硫遅延剤などを用いることもできる。更に、上記
以外にもゴム配合剤として一般に用いられている発泡
剤、可塑剤、軟化剤、粘着付与剤、粘着防止剤、分離
剤、離型剤、増量剤、着色剤などを特性を損なわない範
囲で添加することができる。

【００５４】また、本実施形態で用いる現像ローラ４０
２は電気特性、特に電気抵抗が重要であり、この電気抵
抗を調整するために、種々の導電性付与剤を添加してい
る。紛体状の導電性付与剤としては、ケッチェンブラッ
クＥＣ、アセチレンブラック等の導電性カーボン、ＳＡ
Ｆ、ＩＳＡＦ、ＨＡＦ、ＦＥＦ、ＧＰＦ、ＦＴ、ＭＴ等
のゴム用カーボン、酸化処理等を施したカラー用カーボ
ン、熱分解カーボン、インジウムドープ酸化スズ（ＩＴ
Ｏ）、酸化ズズ、酸化チタン、酸化亜鉛、銅、銀、ゲル
マニウム等の金属及び金属酸化物、ポリアニリン、ポリ
プロール、ポリアセチレン等の導電性ポリマー等が挙げ
られる。また、導電性付与剤としては、イオン導電性物
質もあり、過塩素酸ナトリウム、過塩素酸リチウム、過
塩素酸カルシウム、塩化リチウム等の無機イオン性導電
物質、変性脂肪酸ジメチルアンモニウムエトサルファー
ト、ステアリン酸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が挙げられ
る。

【００５５】また、本実施形態においては、上記弾性層
４０２Ｓａの体積抵抗率は１０^３〜１０^９Ω・ｃｍとす
るのが望ましい。この弾性層４０２Ｓａの体積抵抗率が
１０ ^３Ω・ｃｍ未満の場合は、材料の加工性を著しく損
ねるとともに、硬度のアップを招いてします。一方、弾
性層４０２Ｓａの体積抵抗率が１０^９Ω・ｃｍを超える
と、表面保護層４０２Ｓｂをコーティングした現像ロー
ラ全体としての電気抵抗を、上記目的の電気抵抗にする
ことが難しくなる。

【００５６】また、弾性層４０２Ｓａの硬度は特に制限
されるものではないが、現像ローラ４０２と感光体ドラ
ム１とを接触させる場合には６０°（ＪＩＳ−Ａ）以下
がよい。望ましくは、２５〜５０°（ＪＩＳ−Ａ）の範
囲がよい。潜像担持体として感光体ドラムを用いたとき
に現像ローラの弾性層の硬度が高すぎると、現像ニップ
幅Ｗ_Ｄが小さくなるため、良好な現像が行えなくなる可
能性がある。弾性層の硬度が５０°（ＪＩＳ−Ａ）以下
であれば、現像ローラ４０２と感光体ドラム１との圧接
力（軸方向単位長当たりの力）が０．０９８Ｎ／ｍｍ
（＝１０ｇｆ／ｍｍ）程度であっても、所定幅の現像ニ
ップを形成することができる。特に、内部が発泡材料の
ように容積が変化する材料を使用すると、実効的な硬度
を２０°（ＪＩＳ−Ａ）以下に容易に低くすることがで
き、現像ローラ４０２や、現像ローラ上のトナーに加わ
る圧力が高々０．０４９Ｎ／ｍｍ（＝５ｇｆ／ｍｍ）程
度と弱い圧力でも現像に必要なニップを形成できる。逆
に、現像ローラの弾性層の硬度が低すぎると、圧縮永久
歪が大きくなり、現像ローラに変形や偏心が生じた場合
に濃度ムラが発生する。また、低硬度側は材料の固有の
物性に大きく左右されるため、使用できる材料が限定さ
れる。弾性層の硬度を低くする場合でも、圧縮永久歪は
小さくすることが望ましく、具体的には２０％以下とす
ることが望ましい。

【００５７】上記弾性層４０２Ｓａの構成例としては、
次のようなものを挙げることができる。 〔弾性層の構成例１〕φ８ｍｍのＳＵＳからなる軸芯
（芯金）の周囲に、カーボンブラックを分散したポリオ
ールとイソシアネートを用いてウレタンエラストマーの
４ｍｍ厚の弾性層を形成する。カーボンブラックは、弾
性層の体積抵抗率が１．７×１０^８Ω・ｃｍ、硬度が３
２°（ＪＩＳ−Ａ）になるように分散させる。 〔弾性層の構成例２〕φ８ｍｍのＳＵＳからなる軸芯
（芯金）の周囲に、エピクロルヒドリンゴムからなる４
ｍｍ厚の弾性層を形成する。エピクロルヒドリンゴムに
は、炭酸カルシウム、硫黄、加硫促進剤等を添加し、弾
性層の体積抵抗率を１．７×１０^８Ω・ｃｍにし、硬度
を４７°（ＪＩＳ−Ａ）にする。 〔弾性層の構成例３〕φ８ｍｍのＳＵＳからなる軸芯
（芯金）の周囲に、カーボンブラックを分散したポリオ
ールとイソシアネートを用いてウレタンエラストマーの
４ｍｍ厚の弾性層を形成する。カーボンブラックは、弾
性層の体積抵抗率が２．６×１０^１０Ω・ｃｍ、硬度が
３０°（ＪＩＳ−Ａ）になるように分散させる。

【００５８】上記現像ローラ４０２の表面保護層４０２
Ｓｂは、トナーあるいは感光体ドラム１に対して非汚染
性の材料であれば特に制限されることなく用いることが
できる。ただし、上記弾性層４０２Ｓａの表面にコーテ
ィングされるために、柔軟性、耐摩耗性などが要求され
る。具体例としては、ウレタン樹脂、ポリエステル樹
脂、シリコーン樹脂、フッ素系樹脂、フルオロオレフィ
ンとビニルエーテル類、アリルエーテル類、ビニルエス
テル類等のエチレン性不飽和単量体の共重合体が挙げら
れる。これらの樹脂も導電性にするために、上記弾性層
４０２Ｓａと同様に、種々の導電性付与剤を添加する。
また、耐トナー性、耐摩耗性等を向上させるために、硬
化剤を用いることも可能である。また、表面保護層４０
２Ｓｂの膜厚としては３０μｍが望ましい。３０μｍを
超えると、弾性層４０２Ｓａよりも硬くなる、割れやす
くなる、しわが発生する、クリープ特性が悪くなる（へ
こみの回復が遅くなる）等の不具合が発生する。また、
表面保護層４０２Ｓｂは、例えばディップ法、スプレー
コート法、ロールコート法等の種々のコーティング法に
より、上記弾性層４０２Ｓａ上に形成することができ
る。

【００５９】上記表面保護層４０２Ｓｂの構成例として
は、次のようなものを挙げることができる。 〔表面保護層の構成例１〕フッ素樹脂にカーボンブラッ
クを分散させたものを用いる。カーボンブラックの添加
比は、樹脂に対して３〜２０ｗｔ％に設定する。 〔表面保護層の構成例２〕導電性ウレタン塗料を塗布す
る。 〔表面保護層の構成例３〕フルオロオレフィンとエチレ
ン性不飽和単量体の共重合体であるフッ素系樹脂（例え
ば、旭ガラス製の「ルミフロン」：商品名）に金属酸化
物（ＩＴＯ）を添加したものを用いる。金属酸化物の添
加比は、樹脂に対して５０〜７０ｗｔ％に設定する。

【００６０】上記現像剤１２を構成するトナー１０は、
ポリエステル、ポリオ−ル、スチレンアクリル等の樹脂
に帯電制御剤（ＣＣＡ）及び色剤を混合したものであ
り、その周りにシリカ、酸化チタン等の外添剤を添加す
ることで流動性を高めている。添加剤の粒径は通常０．
１〜１．５μmの範囲である。色剤としてはカーボンブ
ラック、フタロシアニンブルー、キナクリドン、カーミ
ン等を挙げることができる。また、トナー１０として
は、ワックス等を分散混合させた母体トナーに上記種類
の添加剤を外添しているものも使用することもできる。
トナー１０の体積平均粒径は３〜１２μｍの範囲が好適
である。本実施形態で用いたトナー１０の体積平均粒径
は７μｍであり、１２００ｄｐｉ以上の高解像度の画像
にも十分対応することが可能である。また、本実施形態
では、帯電極性が負極性のトナー１０を使用している
が、感光体ドラム１の帯電極性などに応じて帯電極性が
正極性のトナーを使用してもよい。

【００６１】上記トナーの粒径及び帯電量分布の測定に
は、ホソカワミクロン株式会社製の分析装置（商品名：
「Ｅ−ＳＰＡＲＴ ＡＮＡＬＹＺＥＲ」）を使用した。
この分析装置は、二重ビーム周波数偏移型レーザードッ
プラー速度計と静電界中で粒子の動きを摂動させる弾性
波とを用いた方法を採用し、現像ローラ４０２上のトナ
ーにエアを吹き付けて飛ばし、電界中の動きを捉えるこ
とでトナー個々の粒径と帯電量のデータを得られるもの
である。

【００６２】上記磁性粒子１１は金属もしくは樹脂をコ
アとしてフェライト等の磁性材料を含有し、表層はシリ
コン樹脂等で被覆されたものである。磁性粒子１１の粒
径は２０〜５０μｍの範囲が好適である。また、磁性粒
子１１の電気抵抗は、ダイナミック抵抗ＤＲで１０^４〜
１０^８Ωの範囲が好適である。ここで、上記磁性粒子１
１のダイナミック抵抗ＤＲの測定は、図１２に示す測定
装置を用いて次のように行った。まず、接地した台座２
００の上方に、固定磁石を所定位置に内蔵した直径φ２
０ｍｍの回転可能なスリーブ２０１をセットする。この
スリーブ２０１の表面には、幅Ｗ＝６５ｍｍ及び長さＬ
＝０．５〜１ｍｍの対向面積を有する対向電極（ドク
タ）２０２を、ギャップｇ＝０．９ｍｍで対向させる。
次に、スリーブ２０１を回転速度６００ｒｐｍ（線速６
２８［ｍｍ／ｓｅｃ］）で回転駆動し始める。そして、
回転しているスリーブ２０１上に測定対象の磁性粒子を
所定量（１４ｇ）だけ担持させ、該スリーブ２０１の回
転により該磁性粒子を１０分間攪拌する。次に、スリー
ブ２０１に電圧を印加しない状態で、スリーブ２０１と
対向電極２０２との間を流れる電流Ｉoff［Ａ］を電流
計２０３で測定する。次に、直流電源２０４からスリー
ブ２０１に耐圧上限レベル（高抵抗シリコンコートキャ
リアでは４００Ｖから鉄粉キャリアでは数Ｖ）の印加電
圧ＥＶを５分間印加する。本実施形態では２００Ｖを印
加した。そして、電圧Ｅを印加した状態でスリーブ２０
１と対向電極２０２との間を流れる電流Ｉon［Ａ］を電
流計２０３で測定する。これらの測定結果から、次式を
用いてダイナミック抵抗ＤＲ［Ω］を算出する。

【００６３】

【数１】ＤＲ＝Ｅ／（Ｉon−Ｉoff）

【００６４】

【実施例】次に、本実施形態のプリンタのより具体的な
実施例について説明する。本実施例のプリンタにおける
主な設定パラメータの条件は、表１のとおりである。こ
の条件下で、現像ローラ４０２の導電性基体４０２Ｂと
感光体ドラム１の導電性基体１Ｂとの間の静電容量（上
記Ｃ_Ｔに相当）の値を図１０の測定システムで測定した
ところ、８９ｐＦ／ｃｍ^２が得られた。また、感光体ド
ラム１の代わりに導電性ローラを配置し、この導電性ロ
ーラと現像ローラ４０２の導電性基体４０２Ｂとの間の
電気抵抗（上記Ｒ_Ｄに相当）の値を図１０の測定システ
ムで測定したところ、４．０×１０７Ω／ｃｍ^２が得ら
れた。なお、これらの測定は、周波数１００ｋＨｚ及び
実効値０．０１Ｖrmsの高周波電圧を印加して行った。

【００６５】

【表１】

【００６６】そして、上記表１の設定パラメータの条件
下で実際に画像形成を行ったところ、画像周辺にはトナ
ーチリ状の付着がなく、静電潜像を忠実で、地汚れがな
く、しかも十分な現像トナー付着量が得られる状態を安
定に維持することができた。

【００６７】なお、上記実施形態では、一成分現像装置
を用いた場合について説明したが、本発明は、トナー及
び磁性粒子を含む二成分現像剤からなる磁気ブラシを現
像ローラ上に形成して現像領域にトナーを供給する二成
分現像装置を用いた場合にも適用できるものである。こ
の二成分現像装置の場合に、上記現像ローラ表面と感光
体ドラム表面との間の電気抵抗Ｒ_Ｄを２．４×１０
^８［Ω／ｃｍ^２］以下にするためには、磁性粒子のダイ
ナミック抵抗を２．４×１０^８［Ω／ｃｍ^２］以下にす
る必要がある。

【００６８】また、上記実施形態では、感光体ドラム１
上に反転現像用の静電潜像を形成し、現像装置により該
静電潜像を反転現像する場合について説明したが、本発
明は、感光体ドラム１上に正規現像用の静電潜像を形成
し、該静電潜像を正規現像する場合にも適用することが
できる。

【００６９】また、上記実施形態では、感光体ドラム上
に形成したトナー像を転写紙に直接転写する場合につい
て説明したが、本発明は、感光体ドラム上のトナー像を
一旦中間転写体に転写し、その後、該中間転写体上のト
ナー像を転写紙に転写する画像形成装置及びそれに用い
る現像装置にも適用できるものである。例えば、一つの
感光体ドラム上に各色ごとのトナー像を順次形成し、感
光体ドラム上の各色トナー像を一次転写装置で中間転写
体としての中間転写ベルトに重ね合わせて転写し、中間
転写ベルト上の重ねトナー像を２次転写装置で転写紙に
一括転写するカラー画像形成装置及び該装置に用いる現
像装置にも適用することができる。また例えば、中間転
写体としての中間転写ベルトの直線状の移動経路部分に
沿って感光体ドラムを含む画像形成ユニットを複数組並
べて配置し、各画像形成ユニットの感光体ドラム上に互
いに異なる色のトナー像を形成し、各感光体ドラム上の
トナー像を一次転写装置で該中間転写ベルト上に重ね合
わせて転写し、中間転写ベルト上の重ねトナー像を２次
転写装置で転写紙に一括転写するタンデム型のカラー画
像形成装置及び該装置に用いる現像装置にも適用するこ
とができる。

【００７０】また、上記実施形態では、プリンタ及びそ
れに用いる現像装置の場合について説明したが、本発明
は、複写機やＦＡＸなど他の画像形成装置及びそれに用
いる現像装置にも適用できるものである。

【００７１】

【発明の効果】請求項１乃至１０の発明によれば、現像
ポテンシャルの絶対値が３００Ｖ以下である感光層の静
電疲労防止の点で有利な低電位現像を実現することがで
きるとともに、平均帯電量Ｑ／Ｍの絶対値が５×１０
^−６［Ｃ／ｇ］以上のトナーを用いることで地汚れの発
生を抑制し、トナー付着量が０．５×１０^−３［ｇ／ｃ
ｍ ^２］以上の所定濃度の画像を形成することが可能とな
るという優れた効果を得ることができる。

【００７２】特に、請求項２の発明によれば、トナー担
持体の導電性基体と潜像担持体の感光層の表面との間の
静電容量Ｃ_Ｄと潜像担持体の感光層の静電容量Ｃ_Ｐとの
直列接続からなる合成静電容量Ｃ_Ｔを上記所定範囲に設
定することにより、地汚れの発生を抑制し、所定濃度の
画像を形成することが可能となるという優れた効果を得
ることができる。

【００７３】特に、請求項３の発明によれば、上記静電
容量Ｃ_Ｄ及びＣ_Ｐのうちより小さな静電容量を上記所定
範囲に設定することにより、地汚れの発生を抑制し、所
定濃度の画像を形成することが可能となるという優れた
効果を得ることができる。

【００７４】特に、請求項４の発明によれば、トナー担
持体の導電性基体と潜像担持体の感光層の表面との間の
電気抵抗Ｒ_Ｄ及び感光層の電気抵抗Ｒ_ＰがＲ_Ｄ≪Ｒ_Ｐを
満足する条件下で、感光層の静電容量Ｃ_Ｐを上記所定範
囲に設定することにより、地汚れの発生を抑制し、所定
濃度の画像を形成することが可能となるという優れた効
果を得ることができる。

【００７５】特に、請求項５の発明によれば、上記現像
ガンマ特性における立ち上がり直線部の最大勾配αを上
記所定範囲に設定することにより、地汚れの発生を抑制
し、所定濃度の画像を形成することが可能となるという
優れた効果を得ることができる。

【００７６】特に、請求項６の発明によれば、トナーの
帯電不足による地汚れの発生を抑制するとともに、トナ
ーの過剰帯電によるトナー付着量の低下を抑制すること
ができるという優れた効果を得ることができる。

【００７７】特に、請求項７の発明によれば、上記現像
領域通過時間Ｔ_Ｄ内に感光層の画像部の現像をほぼ完了
させ、所定のトナー付着量を確実に得ることができると
いう優れた効果を得ることができる。

【００７８】特に、請求項８の発明によれば、トナー担
持体の導電性基体と潜像担持体の感光層の表面との間に
おけるリーク電流を抑制して安定な現像を維持すること
ができる。しかも、現像ポテンシャルの絶対値が３００
Ｖ以下及び現像領域の潜像担持体表面移動方向における
幅が１ｍｍ以上という条件下で、潜像担持体表面の移動
速度を５００［ｍｍ／ｓｅｃ］という高速動作レベルに
設定しても、地汚れの発生を抑制し、所定濃度の画像を
形成することが可能となるという優れた効果を得ること
ができる。

【００７９】特に、請求項９の発明によれば、所定の現
像ニップを確実に形成することができるとともに、トナ
ー担持体に表面にトナーを所定極性に帯電させるトナー
帯電機能や、トナー固着防止機能などを持たせることが
できるという優れた効果を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に係るプリンタの現像領域に
おける感光体ドラムの導電性基体と現像ローラの芯金と
の間の等価電気回路の説明図。

【図２】同プリンタの概略構成図。

【図３】同プリンタに用いることができるプロセスユニ
ットの部分斜視図。

【図４】同プリンタの現像装置の概略構成図。

【図５】感光体ドラムの表面部の断面図。

【図６】現像装置に用いた現像ローラの断面図。

【図７】現像領域における感光体ドラムの導電性基体と
現像ローラの芯金との間の模式図。

【図８】現像領域における感光体ドラムの導電性基体と
現像ローラの芯金との間の等価電気回路を簡略化して示
した説明図。

【図９】現像ポテンシャルと感光体ドラム上の現像トナ
ー電荷量との関係を示す特性図。

【図１０】感光体ドラムの導電性基体と現像ローラの芯
金との間の等価電気回路における静電容量及び電気抵抗
を測定する測定システムの正面図。

【図１１】同測定システムの側面図。

【図１２】磁性粒子のダイナミック抵抗ＤＲの測定装置
の説明図。

【符号の説明】 １ 感光体ドラム １Ｂ 感光体ドラムの導電性基体 １Ｐ 感光体ドラムの感光層 ２ 帯電装置 ３ 露光装置 ４ 現像装置 ５ 転写装置 ６ クリーニング装置 １０ トナー １１ 磁性粒子 １２ 二成分現像剤 ２０ 転写紙 ５０ 画像形成プロセスユニット ４０１ ケーシング ４０２ 現像ローラ ４０２Ｂ 現像ローラの芯金（導電性基体） ４０２Ｓ 現像ローラの表層 ４０２Ｓａ 現像ローラの弾性層 ４０２Ｓｂ 現像ローラの表面保護層 ４０３ 磁気ブラシローラ ４０９ 電源（現像バイアス用） ４１０ 電源（トナー供給バイアス用） Ａ１ 現像領域 Ａ２ トナー供給領域

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 程島 隆 東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株式 会社リコー内 Ｆターム(参考） 2H005 AA21 EA01 EA05 2H068 FA12 FA16 FA27 2H073 AA02 BA02 BA13 BA27 BA45 CA01 2H077 AD06 AD35 BA07 BA09 DB08 FA12 FA21

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】導電性基体上に感光層を有する潜像担持体
   と、該潜像担持体の感光層の表面を一様に帯電し画像情
   報に基づいて該表面に光を照射することにより潜像を形
   成する潜像形成手段と、導電性基体を有するトナー担持
   体にトナーを担持し該潜像担持体に対向する現像領域に
   搬送することにより該潜像担持体上の潜像を現像してト
   ナー像とする現像装置と、該トナー担持体の導電性基体
   に現像バイアス電圧を印加する現像バイアス電源と、該
   潜像担持体上のトナー像を転写材に転写する転写装置と
   を備えた画像形成装置において、 該トナー担持体の導電性基体と該現像領域における該潜
   像担持体の感光層の表面との間の静電容量及び電気抵抗
   をそれぞれＣ_Ｄ［Ｆ／ｃｍ^２］及びＲ_Ｄ［Ω／ｃｍ^２］
   とし、該潜像担持体の感光層の静電容量及び厚み方向の
   電気抵抗をそれぞれＣ_Ｐ［Ｆ／ｃｍ^２］及びＲ_Ｐ［Ω／
   ｃｍ^２］としたとき、 該潜像担持体上の画像部電位Ｖ_Ｌと該現像バイアス電圧
   Ｖ_Ｂとの差である現像ポテンシャル（Ｖ_Ｌ−Ｖ_Ｂ）の絶
   対値が３００Ｖ以下である条件下で、該感光層の表面が
   該現像領域を移動して通過する現像領域通過時間内に該
   潜像担持体の感光層の静電容量Ｃ_Ｐに充電される単位面
   積あたりの電荷量Ｑ_Ｐの絶対値が２．５×１０^−９［Ｃ
   ／ｃｍ^２］以上になるように、Ｃ_Ｄ、Ｒ_Ｄ、Ｃ_Ｐ及びＲ
   _Ｐの値が設定されていることを特徴とする画像形成装
   置。
2. 【請求項２】請求項１の画像形成装置において、 上記現像領域通過時間内に上記静電容量Ｃ_Ｄ及びＣ_Ｐが
   充電し終わるように上記電気抵抗Ｒ_Ｄ及びＲ_Ｐの値が設
   定されている条件下で、 該静電容量Ｃ_Ｄ及びＣ_Ｐの直列接続からなる合成静電容
   量Ｃ_Ｔが、８．３×１０^−１２［Ｆ／ｃｍ^２］以上であ
   ることを特徴とする画像形成装置。
3. 【請求項３】請求項２の画像形成装置において、 上記静電容量Ｃ_Ｄ及びＣ_Ｐのうちより小さな静電容量
   が、８．３×１０^−１２［Ｆ／ｃｍ^２］以上であること
   を特徴とする画像形成装置。
4. 【請求項４】請求項１の画像形成装置において、 上記各電気抵抗Ｒ_Ｄ及びＲ_Ｐが、Ｒ_Ｄ≪Ｒ_Ｐを満足する
   条件下で、 上記潜像担持体の感光層の静電容量Ｃ_Ｐが、８．３×１
   ０^−１２［Ｆ／ｃｍ^２］以上であることを特徴とする画
   像形成装置。
5. 【請求項５】請求項４の画像形成装置において、 上記現像ポテンシャル（Ｖ_Ｌ−Ｖ_Ｂ）［Ｖ］に対する上
   記潜像担持体上の現像トナー電荷量（Ｑ／Ａ）［Ｃ／ｃ
   ｍ^２］の変化を示す現像特性における立ち上がり部の最
   大勾配αが、８．３×１０^−１２［Ｆ／ｃｍ^２］以上で
   あることを特徴とする画像形成装置。
6. 【請求項６】請求項１、２、３、４又は５の画像形成装
   置において、 上記トナー担持体に担持されるトナーの平均帯電量の絶
   対値が５〜３５［μＣ／ｇ］であることを特徴とする画
   像形成装置。
7. 【請求項７】請求項１、２、３、４又は５の画像形成装
   置において、 上記現像領域通過時間をＴ_Ｄとしたとき、 上記電気抵抗Ｒ_Ｄが、（Ｔ_Ｄ／α）以下であることを特
   徴とする画像形成装置。
8. 【請求項８】請求項７の画像形成装置において、 上記電気抵抗Ｒ_Ｄが、１×１０^３［Ω／ｃｍ^２］〜２．
   ４×１０^８［Ω／ｃｍ ^２］であることを特徴とする画像
   形成装置。
9. 【請求項９】請求項１、２、３、４、５、６、７又は８
   の画像形成装置において、 上記トナー担持体が、上記導電性基体上の弾性層と、該
   弾性層の表面を保護する表面保護層とにより構成されて
   いることを特徴とする画像形成装置。
10. 【請求項１０】請求項１、２、３、４、５、６、７、８
    又は９の画像形成装置における潜像担持体と、該潜像担
    持体上の潜像を現像してトナー像とする現像装置とを、
    画像形成装置本体に対して着脱可能に一体構造物として
    構成したことを特徴とする画像形成プロセスユニット。