JP4649928B2 - 現像装置及びこれを用いた画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、複写機やプリンタ等の画像形成装置で用いられる現像装置に係り、特に、一成分現像剤を用いた現像装置及びこれを用いた画像形成装置の改良に関する。

従来における電子写真方式等の画像形成装置で用いられる現像装置としては、トナーのみからなる一成分現像剤を用いた一成分現像方式と、トナーとキャリアからなる二成分現像剤を用いる二成分現像方式とが知られている。中でも、一成分現像方式の現像装置は、キャリアとの混合、撹拌、トナー濃度の制御が不要であるため、装置の小型化、低コスト化が可能であり、更に、現像剤の交換作業等が不要なため、主としてメンテナンスフリーが要望されるプリンタにおいて使用されることが多くなってきている。

また、このような一成分現像方式の現像装置において、現像ロール（現像剤担持体）上のトナーに対する帯電規制を行う方式としては、一旦ブレード等の層厚規制部材を現像ロールに圧接してトナー層厚（トナー量）を規制した後、帯電ロール等の帯電規制部材を現像ロールに対し接触又は離間配置させることで、トナーの帯電量を規制する方式が知られている（例えば特許文献１〜３参照）。
このような方式では、トナーは、通常、現像ロールと、現像ロールの上流側に配設され且つトナーを供給する弾性体状のトナー供給ロールとの当接部位で機械的に摺擦され、摩擦帯電を受けながら現像ロール上に付着される。その後、層厚規制部材にて層厚規制されたトナーは、更に帯電規制部材にて帯電される。そのため、トナー供給ロールと現像ロールとの摺擦や層厚規制部材の圧接によりトナーが溶融して固着する問題がある。また、層厚規制部材と帯電規制部材との併用は、装置の低価格化にとっても好ましいとは云い難い。

更に、特許文献２には、帯電規制部材としてスコロトロン等の帯電器を使用する態様が記載されているが、複雑なコロナ帯電器を使用するため、帯電規制部材そのものの構造が複雑になり装置の低価格化は一層困難になる。また、特許文献３では、帯電規制部材を現像ロールから離間させ、両者間に高電圧の交流電界を印加するようにしたもので、帯電規制部材としての帯電器の電極には、導電性微粒子やイオン伝導性微粒子等を含む体積抵抗率を１０^７〜１０^８Ω・ｃｍとするものが好ましいとも記されている。
しかしながら、上述したこれらの方式では、現像ロールに接触する態様の帯電規制部材においては、何らその具体的態様は明らかにされていない。更に、特許文献３のごとく、帯電器の電極として導電性微粒子やイオン伝導性微粒子等を含む態様が示されてはいるが、特にこれらの添加物に対する評価については何ら記載されていないし、示唆さえもなされていないのが現状である。

特開２００３−５７９４９号公報（発明の実施の形態、図２） 特開２００２−１０８０９９号公報（第１実施形態、図１） 特開平１０−２３２５５０号公報（発明の実施の形態、図１） 特開２００２−２４４４３０号公報（発明の実施の形態、図１） 特開平４−２４９２７０号公報（実施例、図２） 特開２００２−２６８３３２号公報（実施の形態１、図１） 特許第２５８６５０２号公報（実施例、図１） 特開２００２−３０４０４３号公報（実施例、図４）

そのために、層厚規制部材の現像ロールに対する接触圧を低減して、トナー固着を低減させようとする方式も提案されている（例えば特許文献４〜８参照）。
特許文献４では、現像ロール上のトナーを均一に薄層化する時のストレスを低減するために、現像ロールに所定の低圧力で接触する弾性体からなる層厚規制部材を使用した態様が記されている。しかしながら、このような層厚規制部材であっても、長期に亘る使用を繰り返すと、トナー固着の問題が発生する懸念がある。

特許文献５では、感光体の帯電部材として樹脂中に金属粉やカーボンブラックを混合分散させ、体積抵抗率を１０^３〜１０^８Ω・ｃｍとした可撓性フィルムを使用し、その片側端部を支持すると共に、他の自由端部側を感光体に接触させることで、感光体の帯電を行う方式が記されている。しかしながら、この方式では、感光体に接触する可撓性フィルムの自由端部は常に同一箇所が接触することとなり、フィルムの劣化を招き易い。また、接触部位に紙粉やトナーの固着も起こり易く、このような構成を現像ロールに応用すると、感光体上の帯電を行う場合より接触部位に存在するトナー量が増えるため、一層トナー固着を招き易くなる。

特許文献６では、感光体に帯電するフィルム状帯電部材として、カーボンブラック等の導電性粒子を混合分散させ体積抵抗率を１０^３〜１０^１０Ω・ｃｍとした態様が記されている。また、この特許文献では、フィルムに均一な凹凸を設けることで感光体上の微小付着物が帯電部材側に付着することが抑制され、長期に亘る帯電特性の安定化が図れるとしている。更に、この文献では、現像ロールにこの径より大きい径の可撓性チューブを被せ、感光体との現像領域では、可撓性チューブのみが感光体に当接するようにした方式が提案されている。可撓性チューブとしては、ポリカーボネート、ナイロン、フッ素系樹脂等の樹脂からなる軟質の樹脂シートにカーボン又は金属微粉末等を添加したシートや、ニッケル、ステンレス、アルミニウム等の金属薄膜、前記樹脂シートと金属薄膜との積層シートが使用されると記されている。
しかしながら、このように導電剤としてカーボンブラック等の導電性粒子を使用すると、帯電時のニップ域における一様な電界を維持することが困難であり、ニップ域のトナーの帯電量のばらつきが大きくなる。

また、特許文献８では、帯電ロールとしてステンレス等の金属製中空パイプを使用した帯電装置が提案されている。この帯電ロールは、中空パイプの外部に弾性ロールを設け、この弾性ロールの表面にチューブ（円筒状電極）を被せたものとなっている。そして、弾性ロールは、ウレタン、アクリル、ナイロン等の発泡性樹脂やＥＰＤＭ、シリコーン、ＮＢＲ、ＥＣＨ、ＳＢＲ等の合成ゴムにイオン伝導性物質や電子伝導性物質等を混合分散したもので、イオン伝導性物質としては、過塩素酸塩（例えば過塩素酸リチウム、過塩素酸ナトリウム、過塩素酸アンモニウム等）や四級アンモニウム塩等が挙げられ、電子伝導性物質としては、カーボンブラック、グラファイトや導電性金属等の粉末（例えばアルミニウム、ステンレス鋼等）、導電性金属酸化物等の粉末（酸化すず、酸化インジウム、酸化チタン等）が挙げられている。更に、チューブは、ウレタン、アクリル、ナイロン、ポリフッ化ビニリデン等の樹脂に前述のイオン伝導性物質や電子伝導性物質を混合分散したものとなっている。
しかしながら、この構成では、チューブの内部に弾性ロールを充填した状態となっているため、帯電規制部位での接触圧は必ずしも弱いものとはいえず、また、実施例で示されるチューブは、ポリアミド樹脂（ナイロン）にカーボンブラックを混合分散した構成となっており、イオン伝導性物質や電子伝導性物質に対する差異については何らの着眼もなされていない。

本発明は、以上の技術的課題を解決するためになされたものであって、現像剤担持体上の現像剤帯電量や現像剤量が安定した現像装置及びこれを用いた画像形成装置を提供するものである。

すなわち、本発明は、図１に示すように、周面の少なくとも一部に凹部が形成された導電部材と、固定配置された前記導電部材を内包し且つ表面に導電剤としてイオン伝導性物質のみを含む表面樹脂層３を有する回動自在な可撓性チューブと、を具備して現像剤を担持する現像剤担持体１と、前記導電部材の前記凹部に対応して現像剤担持体１の表面側に配置され、現像剤担持体１に対し対向部位で同方向に回動自在に接触し且つ印加された帯電バイアス５にて当該現像剤担持体１上の現像剤の帯電規制を行う帯電規制部材２とを備え、表面樹脂層３は、体積抵抗率が１×１０^９Ω・ｃｍ以上であることを特徴とするものである。

このような技術的手段において、本願に係る現像装置は、一成分現像剤を使用するものであり、現像剤としては磁性又は非磁性のいずれであっても差し支えない。
また、現像剤担持体１は現像剤を担持できるものであればロール状、ベルト状いずれでもよく、効果的に現像を行う観点からは現像剤担持体１が、当該現像剤担持体１に対向配置され静電潜像が担持される像担持体に接触配置される態様が効果的に現像を行う観点からは好ましいが、像担持体と非接触配置の態様であっても差し支えない。

本発明における帯電規制部材２は、回動自在な態様であれば、ロール状、ベルト状いずれでもよいが、現像剤担持体１上の帯電規制を有効に行う観点から所定の食い込み量を確保することが好ましく、剛体であっても差し支えない。
また、この帯電規制部材２によって、現像剤担持体１上の現像剤の層厚規制を同時に行うことも可能であり、この場合、この帯電規制部材２の上流側では現像剤担持体１上の現像剤量が既に層厚規制されていてもよいし、特に層厚規制されていなくてもよい。

そして、本発明では、特に、現像剤担持体１の表面が導電剤としてイオン伝導性物質４のみを含む表面樹脂層３を有し、この表面樹脂層３は、体積抵抗率が１×１０^９Ω・ｃｍ以上であることに特徴点を有している。このように、表面樹脂層３中に導電剤としてイオン伝導性物質４のみを含む場合、イオン伝導性物質が樹脂中への分散性がよいため均一分散され易く、表面樹脂層３の抵抗分布が、例えば導電剤として電子伝導性物質を使用した場合に比べ、一層均一化されるようになり、現像剤への一様な帯電規制が可能になる。

図２（ａ）（ｂ）は、表面樹脂層３の断面を示す模式図であり、（ａ）は樹脂５中にイオン伝導性物質４が混合分散されている状態、（ｂ）は樹脂５中に例えばカーボンブラック等の電子伝導性物質６が混合分散されている状態を示す。
イオン伝導性物質４は電子伝導性物質６と異なり、樹脂に対する分散性において優れている（基本的に分子レベルでの分散となる）ため、樹脂５中に均一分散され易く、表面樹脂層３に電界が印加された場合、樹脂５中の電流経路は一様となり、特に弱いポイント等ができることがなく、表面樹脂層３全体に亘って一様な電流が流れるようになる。

一方、電子伝導性物質６を樹脂５中に分散させた場合、電子伝導性物質６の粒子径の大きさもあり、各所でクラスタ状の塊を作ることになる。そのため、表面樹脂層３に電界が印加されると、耐電特性の弱い部位（例えば図中の矢印にて示すような部位）ができ、表面樹脂層３全体に亘って一様な電流を流すことができない。更に、電子伝導性物質を用いた場合には、例えばカーボンブラックを使用する場合と、金属微粒子を使用した場合とでは、使用される物質によって、抵抗値の変更方向が異なる。すなわち、例えばカーボンブラックは半導体的性質を有しているため、電界印加時の電流によって発熱現象が起こり、抵抗が小さくなる傾向を示すようになり、安定した帯電制御ができ難い懸念がある。
したがって、表面樹脂層３を電界制御（電流制御）に使用する場合は、イオン伝導性物質４を樹脂５中に分散させた表面樹脂層３の方が安定した条件を維持できるようになる。

また、本発明においては、現像剤担持体１は表面樹脂層３を備えた可撓性チューブにて構成され、この可撓性チューブ内には、少なくとも現像剤担持体１及び帯電規制部材２が接触する帯電規制領域以外の可撓性チューブ裏面側を支持部材にて接触支持するようにすれば、表面樹脂層３の可撓性が生かされ、帯電規制領域での現像剤に与えるストレスが軽減され、一層現像剤の固着等を防ぐことができるようになる。
更に、表面樹脂層３の裏面側には、帯電規制部材２と現像剤担持体１との間で、現像剤へ帯電を付与する帯電バイアス５が印加可能となるように導電層が積層される態様であってもよく、この場合、帯電規制領域の現像剤に対し帯電バイアス５を更に一様に印加することが可能になる。この導電層との積層は、例えば薄い金属スリーブと表面樹脂層３の積層構成や、表面樹脂層３裏面へ物理めっき等の手段により導電層を形成する方法等で行えばよい。
更にまた、表面樹脂層３の裏面側の帯電規制領域近傍には、現像剤へ帯電を付与する帯電バイアス５が印加可能な導電部材を設けるようにすれば、例えば表面樹脂層３が導電層を積層しない態様にあっても、現像剤に有効に帯電バイアス５を印加することができる。

また、現像剤担持体１と帯電規制部材２との間の帯電バイアス５は、定電流制御された直流電界を含むことが好ましく、このことにより、環境変動等によって表面樹脂層３等の抵抗が変化しても、安定した帯電バイアス５を現像剤に供することができるようになる。
更に、この帯電バイアス５に交流電界を重畳するようにすれば、現像剤への帯電量を一層増加させることができるようになる。そして、この交流電界のピークツーピーク電圧を変えることで現像剤の帯電量を制御することも可能になる。

また、本発明では、帯電規制部材２が現像剤の帯電規制と共に層厚規制をも行うようにすることも可能で、この場合、帯電規制部材２を現像剤担持体１側に有効に食い込ませることができ、層厚規制も有効に機能させることができるようになる。そして、この場合も、帯電バイアス５として、定電流制御された直流電界を印加し、更には、交流電界を重畳することで、上述した効果と同様に、帯電量の増加等が可能になる。

更に、本発明における現像装置の第二の態様としては、次のようにすればよい。すなわち、前記帯電規制部材２に印加する帯電バイアス条件を環境変化に応じて可変制御する帯電制御手段を更に備えることを特徴とする。

このように、環境変化に応じて帯電バイアス条件を変化させることで、例えば環境雰囲気中の温湿度等に適した帯電条件をもたらすことができ、一層現像特性を安定させることができる。
また、本発明は、上述された現像装置を含む画像形成装置をも対象とするものである。

本発明によれば、周面の少なくとも一部に凹部が形成された導電部材と、固定配置された前記導電部材を内包し且つ表面に導電剤としてイオン伝導性物質のみを含む表面樹脂層を有する回動自在な可撓性チューブと、を具備して現像剤を担持する現像剤担持体と、前記導電部材の前記凹部に対応して現像剤担持体の表面側に配置され、現像剤担持体に対し対向部位で同方向に回動自在に接触し且つ印加された帯電バイアスにて当該現像剤担持体上の現像剤の帯電規制を行う帯電規制部材とを備え、前記可撓性チューブの表面樹脂層の体積抵抗率を工夫したので、現像剤担持体と帯電規制部材間で行う現像剤の帯電規制に際し、全体に一様な電界を印加することができ、現像剤への安定した帯電量規制を行うことが可能な現像装置を提供できる。
更に、帯電規制部材の環境変化に応じて帯電バイアスを変化させるようにすれば、現像剤担持体と帯電規制部材間で行う現像剤の帯電規制に際し、環境条件に適した電界を全体に一様に印加することができ、現像剤への安定した帯電量規制を行うことが可能な現像装置を提供できる。
また、これらの現像装置を用いることで、現像特性の安定した画像形成装置を提供できる。

以下、添付図面に示す実施の形態に基づいてこの発明を詳細に説明する。
◎実施の形態１
図３は、本発明が適用された実施の形態１の画像形成装置を示す。
同図において、符号２１は、矢印方向に回転する有機感光体からなる静電潜像を担持する感光体であり、この感光体２１はスコロトロン等の帯電装置２２によって帯電され、レーザ書込装置やＬＥＤアレイを有する露光装置２３によって静電潜像が書き込まれる。この書き込まれた静電潜像は、光の当たった感光体２１表面電位が低下し、光の当たっていない高電位部分とのコントラストによる電位画像として形成される。

本実施の形態における現像装置３０は、現像ハウジング３１内に非磁性一成分現像剤であるトナーを収容し、現像剤担持体としての現像ロール３２にトナーを担持させ、この現像ロール３２にバイアス電源３３からの現像バイアスを印加することで、現像ロール３２を静電潜像の高電位部と低電位部との中間電位に保持し、静電潜像の画像部を帯電されたトナーにて現像するようにしたものである。
また、現像ロール３２の背後には、現像ロール３２と離間した位置にトナーを現像ロール３２へ供給するトナー供給ロール３４が配設されている。

更に、転写装置２６は、例えば感光体２１に接触配置される転写ロールにて構成され、バイアス電源２７によって感光体２１上のトナー像が引き付けられる方向の転写バイアスを印加することで、感光体２１上のトナー像を記録材２８に転写させるようにしたものである。
また、感光体２１上に残留したトナーは、例えばドクターブレード式のクリーニング装置２９によって除去される。
そして、本実施の形態において、感光体２１上のトナー像を転写された記録材２８は、定着装置５０に搬送され、この定着装置５０によりトナー像は記録材２８に定着される。 定着装置５０は、例えばヒートロール方式で、加熱ロール５１と加圧ロール５２とを有し、この加熱ロール５１と加圧ロール５２との間に記録材２８を通過させることによりトナー像を記録材２８に定着するようになっている。

ここで、本件発明の現像装置３０について、図４に基づいて詳細に説明する。同図において、現像装置３０は、ステンレス等の金属で構成される感光体２１に圧接して回転する現像ロール３２の背後には、現像ロール３２と離間配置され、現像ロール３２にトナーを供給するステンレス等の金属ロールからなるトナー供給ロール３４が配設され、現像ロール３２とトナー供給ロール３４とは両者の対向部位で同じ方向（Ｗｉｔｈ方向）に回転するように構成されている。尚、トナー供給ロール３４としては、現像ロール３２にトナーを供給できるものであればよく、金属ロールのみならず、例えば弾性発泡体等も使用できる。

また、トナー供給ロール３４の背後には、トナーを収容するトナーホッパ３５が設けられ、アジテータ３６によってトナーが撹拌されるようになっている。尚、アジテータ３６は、樹脂製のシャフトにＰＥＴ（ポリエステル）シート等の樹脂シートの羽根を備え、トナーホッパ３５内を回転することで、トナーを撹拌すると共にトナー供給ロール３４側へトナーを供給するようになっている。

更に、本実施の形態では、現像ロール３２と対向する位置には、現像ロール３２とトナー供給ロール３４との対向領域の下流側に、現像ロール３２上のトナー帯電量及びトナー量を規制する帯電ロール３７が現像ロール３２に圧接して設けられている。一方、現像ロール３２とトナー供給ロール３４との対向領域の上流側には、現像ロール３２上の残留トナーを掻き落とす掻き落とし部材３８が設けられている。
そして、本実施の形態における現像ロール３２は、フッ素系樹脂やポリアミド系樹脂等に導電剤としてイオン伝導性物質が混合分散され、体積抵抗率を１０^１０Ω・ｃｍとした半導電性樹脂で構成され、回動可能なシームレスチューブ３２１と、その内部に固定配置され、シームレスチューブ３２１を支持し、バイアス電源３３に接続された導電部材３２２を有している。また、現像ロール３２のシームレスチューブ３２１が帯電ロール３７や感光体２１と接する部位では、導電部材３２２に凹部（Ａ部，Ｂ部）を設け、シームレスチューブ３２１との圧接が十分行われるようになっている。
また、本実施の形態では、帯電ロール３７及びトナー供給ロール３４に夫々バイアス電源４１，４２が接続され、帯電ロール３７と現像ロール３２間及びトナー供給ロール３４と現像ロール３２間に所定のバイアスが印加されるようになっている。尚、符号３９は、帯電ロール３７上の付着トナーを清掃するクリーニングブレードである。

図５は、現像ロール３２と帯電ロール３７との圧接状況を示す部分拡大図である。本実施の形態における現像ロール３２は、両端部を金属等からなるリング状の支持部材３２３にシームレスチューブ３２１が固定された状態となっている。そして、上述の導電部材３２２は、この支持部材３２３より内側に設けられるようになっており、支持部材３２３に開いた穴を通って導電部材３２２の一端が外部へ延びている。そのため、導電部材３２２はバイアス電源３３に接続されている（図４参照）。
一方、帯電ロール３７は、ステンレス等の金属ロール３７１にて構成され、この金属ロール３７１の両端部には、金属ロール３７１の回転軸３７２に固定された、ウレタン樹脂製のゴムロール３７３が設けられている。そして、このゴムロール３７３はシームレスチューブ３２１の支持部材３２３に対向する位置にあるため、帯電ロール３７の回転によって現像ロール３２のシームレスチューブ３２１が支持部材３２３と共に回転するようになる。また、シームレスチューブ３２１と帯電ロール３７とは、所定の食い込み量ｄで圧接した状態に維持されているため、現像ロール３２は帯電ロール３７の回転に従動して安定した回転を行うようになっている。

次に、本実施の形態に係る、特に現像装置３０の作動について、図４を基に説明する。
同図において、トナーホッパ３５内でアジテータ３６によって撹拌されたトナーは、アジテータ３６の羽根の回転によってトナー供給ロール３４側に供給される。トナー供給ロール３４上に担持されたトナーは、トナー供給ロール３４の回転に伴い搬送され、現像ロール３２との対向部位に到達する。このとき、この対向部位での現像ロール３２とトナー供給ロール３４との間の供給バイアス（バイアス電源３３とバイアス電源４２とで形成される）による電界作用により、トナー供給ロール３４上のトナーは現像ロール３２側へ供給され、現像ロール３２上にはトナー量が略規制されたトナー層が形成される。

現像ロール３２へ供給されたトナーは、帯電ロール３７とのニップ域に達する。このとき、バイアス電源４１による定電流電界によって、トナーが帯電される。更に、このニップ域でのトナーの均し効果も手伝って、現像ロール３２と帯電ロール３７とのニップ域の下流側では現像ロール３２上に所定のトナー帯電量で且つ所定のトナー量のトナー薄層が形成される。
そして、このトナー薄層が現像ロール３２と感光体２１とのニップ域の現像領域に搬送され、現像領域では、バイアス電源３３からの現像バイアスにより現像が行われ、感光体２１上の静電潜像が顕像化される。また、現像領域の下流側では、現像ロール３２上で現像されずに残った残留トナーは、掻き落とし部材３８によって現像ロール３２上から掻き取られる。本実施の形態では、現像領域では、感光体２１と現像ロール３２とは適切な接触圧で接触しているため、現像された感光体２１上のトナー像の画質向上にも役立っている。

このように、本実施の形態においては、現像ロール３２上のトナーを均一な薄層にすることができ、トナー帯電量も全体に亘って一様に制御することができる。また、現像ロール３２と帯電ロール３７との接触圧もシームレスチューブを使用することで軽減され、トナーへ付与されるストレスも、例えば現像ロールに弾性体を使用した場合に比べ、大幅に低減される。
したがって、トナーの固着も起こり難く、長期に亘って使用しても安定した現像性能を維持することができる。

図６は、本発明が適用された実施の形態の参考例として、現像装置に用いられる帯電ロール６１を示す。同図においては、この帯電ロール６１を使用する態様としては、上述した実施の形態と異なり、現像ロールが剛体で、帯電ロール６１が表面樹脂層としてのシームレスチューブ６１１を備えたものとなっている。
そのため、現像ロールが回転し、この現像ロールに圧接している帯電ロール６１が従動回転するようになっている。尚、感光体と現像ロールとは離間配置される。
本例における帯電ロール６１は、ステンレス等の金属軸６１３の両端部に、円形状の支持部６１３ａを備え、表面にシームレスチューブを被せた構成を採っている。
そして、このシームレスチューブは、表層にイオン伝導性物質を導電剤とする表面樹脂層６１１を有し、裏面には導電層６１２を積層したもので構成されている。そのため、本例においては、シームレスチューブの内側には、特に表面樹脂層６１１を支持し、表面樹脂層６１１に通電するための導電部材を備える必要はなくなる。

このように、帯電ロールとしてシームレスチューブを被せた構成を採っても、上述した現像ロールにシームレスチューブを被せた構成と比べても、トナーへの有効な帯電量制御の点では差異はなく、現像特性の安定化が可能になる。尚、この帯電ロール６１を現像ロールに接触させ、安定したニップを保つためには、帯電ロール６１の表面樹脂層６１１が現像ロールの圧接によって撓むようにする必要がある。そのため、帯電ロール６１の可撓性部分（円形状の支持部６１３ａを除いた部分）に現像ロールを配設させることが必要となる。
このようにすれば、現像ロールと帯電ロール６１との圧接状態が安定し、安定した帯電制御が可能になる。

本実施の形態においては、現像ロールにシームレスチューブを被せ、帯電ロールを金属の剛体とした構成を採ったが、これに限らず、帯電ロールとして、例えば弾性体を使用することも可能である。更に、帯電ロールにシームレスチューブを被せ、現像ロール側を弾性体にすることも可能である。

◎実施の形態２
図７は、本発明が適用された画像形成装置の実施の形態２に係る現像装置の帯電制御のフローチャートを示す。本実施の形態は、実施の形態１における現像装置３０（図４参照）と略同様に構成されるが、帯電ロール３７の近傍に、環境検知手段としての環境センサ（温湿度センサ）を備えている点が実施の形態１と異なる。尚、現像装置３０の構成は実施の形態１と同様の構成のため、ここでは省略する。

本実施の形態においては、帯電ロール３７へ接続されるバイアス電源４１（図４参照）の印加電流制御ルーチンは、図７のようになっている。
先ず、画像形成装置のウォーミングアップ時に、環境センサからの信号によって、装置が記憶している直前の環境から変化があったかどうかを、内蔵のＣＰＵ等で判断する（ステップＳ１）。
環境変化がありと判断されると、その変化量に合わせた分だけバイアス電源４１の定電流値を変化させ、帯電ロール３７への印加電流値を上下させる（ステップＳ２）。
また、環境変化がないと判断された場合には、バイアス電源４１の定電流値はそのままに維持し、帯電ロール３７への印加電流値が変化しないようにする（ステップＳ３）。

このように、環境に適した電流値でトナーの帯電規制を行うことで、例えば高温高湿環境下と低温低湿環境下においても、最適なトナー帯電量を付与することができ、現像特性の安定した画質のよい画像形成装置を実現できるようになる。
また、環境センサからの信号入力を画像形成装置のウォーミングアップ時に行うのみならず、適宜行うようにすれば、更に現像特性を安定させることが可能になる。

◎実施例１
本実施例は、実施の形態１と同様の構成にて、帯電ロールの軸方向長さを８ｃｍとした実験機にて行ったもので、現像ロールのシームレスチューブとして、イオン伝導性物質を含んだポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）を使用したときの、帯電ロールへ流す電流値とトナー帯電量との関係を評価したものである。
本実施例では、シームレスチューブは、厚さ１００μｍのＰＶｄＦで、体積抵抗率を次の４種のもの、すなわち、１×１０^９、１×１０^１０、１×１０^１１、１×１０^１２Ω・ｃｍのものにて行った。また、電流値は、−５〜−４０μＡとした。
図８は、その評価結果であり、印加電流を上昇させるに従い、帯電量が比例して大きくなることが判明した。また、ＰＶｄＦの体積抵抗率との関係については明確な結果が得られなかったが、例えば印加電流を−２０μＡ以上にすれば、帯電量として−２０μＣ／ｇ以上の帯電量が得られることが判明した。

◎実施例２
本実施例では、実施例１と同様に、印加電流と帯電量との関係を評価したものであるが、使用したシームレスチューブが実施例１と異なる。本実施例では、厚さが１００μｍで体積抵抗率が１×１０^８Ω・ｃｍのカーボンブラックを含むＰＶｄＦのシームレスチューブと、厚さが１４４μｍで体積抵抗率が１×１０^７Ω・ｃｍのカーボンブラックを含むポリアミド（ＰＡ）樹脂のシームレスチューブを使用した。
図９は、その評価結果であり、いずれも帯電量は非常に低く、印加電流を増加させても帯電量は変化しなかった。

◎実施例３
本実施例は、上述した実施例１及び実施例２にて評価したシームレスチューブを使い、実験機にて帯電ロールと現像ロールとの間のＶ−Ｉ特性（電圧−電流特性）を測定したものである。結果は、図１０に示すように、１０^７Ω・ｃｍのＰＡや１０^８Ω・ｃｍのＰＶｄＦでは、印加電圧を上げると電流が急激に立ち上がり、また、印加電圧を−５００Ｖとしたときに既に大きな電流が流れることから、帯電制御に使用できるものではないと判断した。
印加電圧が−５００Ｖのときの夫々の電流値から、絶縁抵抗値を換算すると、１０^７Ω・ｃｍのＰＡが３．５×１０^６Ω、１０^８Ω・ｃｍのＰＶｄＦが１．４×１０^７Ω、１０^９Ω・ｃｍのＰＶｄＦが４．９×１０^９Ω、１０^１０Ω・ｃｍのＰＶｄＦが１．７×１０^１１Ω、１０^１１Ω・ｃｍのＰＶｄＦが１．５×１０^１２Ω、１０^１２Ω・ｃｍのＰＶｄＦが４．５×１０^１２Ωであった。
この結果から、体積抵抗率が高すぎても電流制御を行うための印加電圧を大きくする必要があり、１０^９〜１０^１０Ω・ｃｍ程度が実用的な体積抵抗率の範囲と想定される。

以上のように、実施例１〜３の結果から、体積抵抗率が１×１０^９Ω・ｃｍ以上で且つＤＣ５００Ｖ印加時の軸方向長さ８ｃｍ当たりの絶縁抵抗値が４．９×１０^９Ω以上であるシームレスチューブ（表面樹脂層に相当）を用いれば、帯電制御の安定化が可能となることが理解される。

◎実施例４
本実施例は、１００μｍ厚、体積抵抗率１０^１０Ω・ｃｍのＰＶｄＦのシームレスチューブを使用し、食い込み量６０〜７０μｍとした状態で、帯電ロールへ印加する定電流として、直流成分のみの場合と、交流成分を重畳した場合との帯電量の変化を評価したものである。
結果は、直流成分のみの場合を図１１に、交流成分を重畳した場合を図１２に示す。
直流成分のみでは、印加電流−３０μＡ以上では帯電量は約−５８μＣ／ｇ程度と一定となり、これ以上の電流変化を行っても、帯電量の可変はできないことが判明した。
一方、図１２のように、交流成分を重畳（直流成分は−１５０μＡに固定し、ｆ＝２ｋＨｚの交流を重畳）すると、交流電圧（ピークツーピーク電圧Ｖ_ｐｐ）の大きさによって帯電量が変化することが判明した。
したがって、帯電量として、例えば−６０〜−９０μＣ／ｇに制御しようとすれば、帯電ロールに加えるバイアス電源として、直流の定電流−１５０μＡに、周波数２ｋＨｚでピークツーピーク電圧を５００〜１０００Ｖとする交流を重畳するようにすればよく、このピークツーピーク電圧を可変させることで、所定の帯電量に制御することが可能になることが理解される。

本発明に係る現像装置の概要を示す説明図である。 （ａ）（ｂ）は本発明に係る作用を示す説明図である。 本発明が適用された画像形成装置の実施の形態１を示す説明図である。 実施の形態１の現像装置を示す説明図である。 実施の形態１の要部を示す説明図である。 実施の形態１の参考例としての帯電ロールを示す説明図である。 実施の形態２に係る現像装置の電流制御を示す説明図である。 実施例１の結果を示す説明図である。 実施例２の結果を示す説明図である。 実施例３の結果を示す説明図である。 実施例４の結果のうち、直流成分のみの場合を示す説明である。 実施例４の結果のうち、交流成分を重畳した場合を示す説明図である。

符号の説明

１…現像剤担持体，２…帯電規制部材，３…表面樹脂層，４…イオン伝導性物質，５…帯電バイアス

Claims (10)

1. 周面の少なくとも一部に凹部が形成された導電部材と、固定配置された前記導電部材を内包し且つ表面に導電剤としてイオン伝導性物質のみを含む表面樹脂層を有する回動自在な可撓性チューブと、を具備して現像剤を担持する現像剤担持体と、
   前記導電部材の前記凹部に対応して現像剤担持体の表面側に配置され、現像剤担持体に対し対向部位で同方向に回動自在に接触し且つ印加された帯電バイアスにて当該現像剤担持体上の現像剤の帯電規制を行う帯電規制部材とを備え、
   前記表面樹脂層は、体積抵抗率が１×１０^９Ω・ｃｍ以上であることを特徴とする現像装置。
2. 請求項１記載の現像装置において、
   前記可撓性チューブ内には、少なくとも前記現像剤担持体と前記帯電規制部材とが接触する帯電規制領域以外の可撓性チューブ裏面側を支持部材にて接触支持するようにしたことを特徴とする現像装置。
3. 請求項１又は２記載の現像装置において、
   表面樹脂層の裏面側には、現像剤へ帯電を付与する帯電バイアスが印加可能な導電層が積層されることを特徴とする現像装置。
4. 請求項１又は２記載の現像装置において、
   表面樹脂層の裏面側にて現像剤が帯電規制される帯電規制領域の近傍には、現像剤へ帯電を付与する帯電バイアスが印加可能な導電部材が設けられることを特徴とする現像装置。
5. 請求項３又は４記載の現像装置において、
   現像剤担持体と帯電規制部材との間の帯電バイアスは、定電流制御された直流電界を含むものであることを特徴とする現像装置。
6. 請求項３又は４記載の現像装置において、
   帯電バイアスは、交流電界を重畳したものであることを特徴とする現像装置。
7. 請求項６記載の現像装置において、
   前記交流電界のピークツーピーク電圧を変えることで現像剤の帯電量を制御することを特徴とする現像装置。
8. 請求項２記載の現像装置において、
   前記帯電規制部材は、現像剤担持体上の現像剤の帯電規制を行うと共に現像剤の層厚規制をも行うものであることを特徴とする現像装置。
9. 請求項１乃至８のいずれかに記載の現像装置において、
   前記帯電規制部材に印加する帯電バイアス条件を環境変化に応じて可変制御する帯電制御手段を更に備えることを特徴とする現像装置。
10. 請求項１乃至９のいずれかに記載の現像装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。

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