JP5292727B2 - 現像装置および画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリまたはこれらの機能を複合的に備えた複合機等の画像形成装置と、これらの画像形成装置において静電潜像担持体の静電潜像を現像するために用いられる現像装置に関する。

電子写真方式の画像形成装置に用いられる現像装置として、例えば特許文献１に示すように、静電潜像担持体上の静電潜像にトナーを付着させて現像を行う現像剤担持体と、該現像剤担持体に接触して設けられるとともに該接触部において現像剤担持体との間でトナーの供給・回収を行う供給ローラを備えたものが提案されている。
特開２００６−９８７２９号公報

上記構成の従来の現像装置では、現像剤担持体上のトナーを供給ローラにより効率的に回収するための対策として、例えば、現像剤担持体の表面に接触して設けた除電部材により現像剤担持体上のトナーを除電することで現像剤担持体とトナーとの付着力を弱める構成、または供給ローラの回転速度を大きくして供給ローラによるトナーの掻き取り力を高める構成が採用される。

しかし、前者の構成では、現像剤担持体と除電部材との間に摩擦力が作用するため、この摩擦力によりトナーの劣化が促進されてしまい、後者の構成では、現像剤担持体と供給ローラとの間に作用する摩擦力が増大するため、やはりトナーの劣化が促進されてしまう。

トナーの劣化を促進させることなく供給ローラのトナー回収性能を向上させるための対策として、現像剤担持体上のトナーを供給ローラに電気的に引きつけるバイアス電圧を、供給ローラに印加することが考えられる。しかし、供給ローラのトナー回収性能を高めるバイアス電圧を印加すると、供給ローラのトナー供給性能が損なわれ、画像不良を招く恐れがあった。

そこで、本発明は、トナーの劣化を抑制するとともに、供給ローラのトナー供給性能を良好に維持しつつ、供給ローラのトナー回収性能を向上させることができる現像装置およびこの現像装置を備えた画像形成装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明に係る現像装置は、
静電潜像担持体上の静電潜像に付着させるためのトナーを担持する現像剤担持体と、
該現像剤担持体に接触して配置されるとともに該接触部において上記現像剤担持体との間でトナーの供給と回収を行う供給ローラを備えたものであって、
上記現像剤担持体に、直流電圧に交流電圧を重畳した現像バイアス電圧を印加する現像バイアス印加手段と、
上記現像バイアス電圧に同期した交流電圧を含み且つ上記現像バイアス電圧に対してトナーの極性と逆極性側に偏った供給バイアス電圧を上記供給ローラに印加する供給バイアス印加手段と、
上記供給ローラにより搬送されるトナーを帯電させるために上記供給ローラに接触して配置されたトナー帯電用部材と、
上記現像バイアス電圧に同期した交流電圧を含み且つ上記現像バイアス電圧に対してトナーの極性と同極性側に偏ったトナー帯電用バイアス電圧を上記トナー帯電用部材に印加するトナー帯電用バイアス印加手段とを有し、
上記供給ローラの少なくとも外周に形成された発泡層が、独立気泡構造の樹脂発泡体またはゴム発泡体からなることを特徴とする。

本発明に係る画像形成装置は、上記の現像装置を備えたことを特徴とする。

本発明によれば、現像バイアス電圧に対してトナーの極性と逆極性側に偏った供給バイアス電圧が供給ローラに印加されるため、現像剤担持体上のトナーを供給ローラに電気的に引きつけることができ、従来のように現像剤担持体に対して所謂カウンタ方向に供給ローラを回転させなくても、供給ローラのトナー回収性能を十分に高めることができる。したがって、現像剤担持体に対して所謂ウィズ方向に供給ローラを回転させることで、現像剤担持体と供給ローラとの接触部においてトナーが受ける機械的なストレスを軽減でき、トナーの劣化を抑制できる。

また、供給ローラに接触して配置されたトナー帯電用部材に、現像バイアス電圧に対してトナーの極性と同極性側に偏ったトナー帯電用バイアス電圧が印加されるため、供給ローラにより搬送されるトナーが現像ローラへ電気的に引きつけられやすく、供給ローラのトナー供給性能を高めることができる。

以下、添付図面に基づいて本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、以下の説明では、必要に応じて特定の方向や位置を示す用語（例えば、「上」、「下」、「右」、「左」及びそれらの用語を含む別の用語）を用いるが、それらの用語の使用は図面を参照した発明の理解を容易にするためであって、それらの用語の意味によって本発明の技術的範囲が限定されるものではない。

図１は、本発明の一実施形態に係る画像形成装置２の概略構成を示す。ただし、本発明の特徴部分を明確にすることで発明の理解を容易にするために、画像形成装置の筺体は図面から除かれている。

画像形成装置２は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、又はそれらの機能を複合的に備えた複合機等の電子写真式画像形成装置である。現在、電子写真方式の画像形成装置として種々の形態のものが提案されているが、図示する画像形成装置は一つの現像装置しか備えていないモノクロ画像形成装置である。ただし、本発明は、この種の画像形成装置にのみ適用されるものではなく、他の形態の画像形成装置、例えば、所謂タンデム方式または４サイクル方式のカラー画像形成装置にも等しく適用できる。

画像形成装置２は、静電潜像担持体として円筒状の感光体４を有する。感光体４の周囲には、その回転方向（図上時計回り方向）に沿って順に、帯電器６、露光装置８、現像装置１０、転写ローラ１２、およびクリーニング部材１４が配置されている。感光体４と転写ローラ１２との接触部（ニップ部）は転写領域２２を形成している。

実施の形態では、クリーニング部材１４として板状のブレードが使用されており、その一端側が感光体４の外周面に接触している。ただし、クリーニング部材１４はブレードに限るものでなく、その他のクリーニング部材（例えば、固定ブラシ、回転ブラシ、ローラ）を使用することもできる。

搬送路２６は、図示しない給紙装置から、給紙ローラ対１６のニップ部２０、転写領域２２、および定着ローラ対１８のニップ部２４を通って、図示しない排紙部まで延びている。

画像形成動作の一例について簡単に説明する。先ず、所定の周速度で回転駆動されている感光体４の外周面が帯電器６により帯電される。次に、帯電された感光体４の外周面に、画像情報に応じた光が露光装置８から投射され、静電潜像が形成される。続いて、静電潜像は、現像装置１０から供給される現像剤のトナーにより顕在化される。このようにして感光体４上に形成されたトナー像は、感光体４の回転により転写領域２２に達する。

一方、そのタイミングに合わせて、給紙装置に収容された用紙（記録媒体）が、給紙ローラ１６の回転により搬送路２６に送り出されて転写領域２２に搬送される。そして、転写領域２２において、感光体４上のトナー像が用紙に転写される。トナー像が転写された用紙は、搬送路２６のさらに下流側へ搬送され、定着ローラ１８によってトナー像が用紙に定着された後、排紙部に送り出される。

用紙に転写されることなく感光体４上に残留しているトナーは、感光体４とクリーニング部材１４との接触部に達すると、クリーニング部材１４で掻き取られ、感光体４の外周面から除去される。

次に、現像装置１０の構成を詳細に説明する。

図２に示すように、現像装置１０はハウジング３２を有し、ハウジング３２で囲まれた空間は補給部６０と現像部６２に区分されている。補給部６０と現像部６２は、ハウジング３２の仕切り部５０によって仕切られ、仕切り部５０に形成された連絡口５２を介して互いに連通している。

トナーとしては、負極性に帯電する例えば一成分トナーが用いられ、必要に応じてチタン酸ストロンチウム等を含む外添剤が添加される。なお、本発明は、正極性に帯電するトナーを用いることを妨げるものではない。

補給部６０には撹拌部材６４が回転可能に設けられており、補給部６０に収容されたトナーは、撹拌部材６４の回転により撹拌されながら搬送され、連絡口５２を通って現像部６２へ補給される。

図３に示すように、現像部６２には、感光体４上の静電潜像に付着させるためのトナーを担持する現像ローラ３６（請求の範囲における現像剤担持体に対応。）と、現像ローラ３６に接触して配置されるとともに該接触部において現像ローラ３６との間でトナーの供給と回収を行う供給ローラ３８が収容されている。

現像ローラ３６と供給ローラ３８は、互いに平行な回転軸を中心としてそれぞれ回転可能に設けられている。具体的に、現像ローラ３６と供給ローラ３８は、図示しない駆動源に連結されており、その駆動源の駆動に基づいて、現像ローラ３６は図上反時計回り方向に回転し、供給ローラ３８は図上時計回り方向に回転するようになっている。すなわち、現像ローラ３６と供給ローラ３８は、それらの表面部分が現像ローラ３６と供給ローラ３８との接触部で互いに同一方向に移動するように、すなわち所謂ウィズ方向に回転するようになっている。供給ローラ３８の具体的な構成は後述する。

また、現像部６２では、供給ローラ３８により搬送されるトナーを帯電させるためのトナー帯電用部材５４が、供給ローラ３８に接触して配置されている。トナー帯電用部材５４の具体的な構成は後述する。

現像ローラ３６には現像バイアス印加手段としての電源７０が接続され、この電源７０により現像ローラ３６に現像バイアス電圧Ｖ_Dが印加される。供給ローラ３８には供給バイアス印加手段としての電源７２が接続され、この電源７２により供給ローラ３８に供給バイアス電圧Ｖ_Sが印加される。トナー帯電用部材５４にはトナー帯電用バイアス印加手段としての電源７４が接続され、この電源７４によりトナー帯電用部材５４にトナー帯電用バイアス電圧Ｖ_Tが印加される。現像バイアス電圧Ｖ_D、供給バイアス電圧Ｖ_S、及びトナー帯電用バイアス電圧Ｖ_Tの詳細な構成は後述する。

なお、本実施形態では、現像ローラ３６、供給ローラ３８、及びトナー帯電用部材５４には、別々の電源７０，７２，７４が接続されているが、共通の電源を接続してもよい。

このような構成からなる現像装置１０では、供給ローラ３８の回転に基づいて、現像部６２に収容されているトナー、特に供給ローラ３８の周囲に存在するトナーが図上時計回り方向に搬送される。供給ローラ３８に搬送されるトナーが、供給ローラ３８とトナー帯電用部材５４が接触する帯電領域６５に達すると、トナー帯電用バイアス電圧Ｖ_Tが印加されたトナー帯電用部材５４に接触することより帯電される。

このようにして帯電したトナーは、さらに供給ローラ３８によって搬送され、現像ローラ３６と供給ローラ３８の対向する供給・回収領域６６で現像ローラ３６に担持される。このとき、トナーは、帯電量域６５で予め帯電されているため、現像ローラ３６へ電気的に引きつけられやすくなっている。また、このとき、現像ローラ３６に供給されるトナーは、現像ローラ３６と供給ローラ３８との摩擦接触により再び帯電される。

現像ローラ３６に担持されたトナーは、現像ローラ３６の回転とともに、現像ローラ３６の外周面に接触して配置されている規制部材４４の対向部に達すると、規制部材４４によって層厚が規制されるとともに、規制部材４４との摩擦接触により更に帯電される。このようにして所定の電荷が与えられたトナーは、現像ローラ３６の回転と共に感光体４と現像ローラ３６が対向する現像領域６８に達する。現像領域６８に達したトナーは、感光体４が担持する静電潜像（作像部分）に付着し、感光体４の外周面にトナー像を形成する。

現像領域６８を通過後、静電潜像の現像に供されずに現像ローラ３６上に残されたトナーは、供給・回収領域６６で供給ローラ３８によって回収される。

次に、供給ローラ３８の構成を詳細に説明する。

供給ローラ３８は、円柱状の芯金４６と、該芯金４６の外周に形成された発泡層４８から構成されている。

芯金４６の素材としては、例えば鉄、ステンレス、アルミニウム、樹脂等が用いられる。芯金４６の表面には、腐食等を防止するためメッキ処理を行うようにしても良い。

発泡層４８の素材としては、独立気泡構造の樹脂発泡体またはゴム発泡体が用いられる。独立気泡構造の発泡体を用いることにより、連続気泡構造の発泡体を用いる場合に比べて、現像ローラ３６から回収したトナーが発泡層４８の内部に入り込み難くなるため、トナーの滞留により発泡層４８の硬度が上昇することを防止できる。したがって、帯電量域６５や供給・回収領域６６においてトナーにかかる機械的ストレスが増大することを防止でき、トナーの劣化を抑制できる。

発泡層４８は無数の微小セルが密集した状態で構成されるが、各セルの平均有効径は例えば１００μｍ以上５００μｍ以下であることが好ましく、１５０μｍ以上３００μｍ以下であることが望ましい。これにより、発泡層４８内部へトナーが入り込むことを一層確実に防止できる。

発泡層４８の素材として、具体的には、耐久性に優れたポリウレタン発泡体を用いることが望ましい。ただし、発泡層４８の素材としてポリウレタン発泡体以外の発泡体を用いてもよく、例えば、ポリエチレンフォーム、ゴムスポンジ等を用いることもできる。

発泡層４８の素材としてポリウレタン発泡体を用いる場合における発泡体の製造方法の一例を説明する。

先ず、ポリオール（具体的には、ポリエーテルポリオール）と、イソシアネート（具体的には、トルエンジフェニルジイソシアネート）を混合させた発泡原料を、空気を混ぜ込むための混合装置（オークスミキサ等）に供給して撹拌することで、泡状体を調製する。続いて、泡状体を成形型に流し込んで、加熱により硬化させることで、ポリウレタン発泡体を製造する。

この製造方法において、ポリオールとイソシアネートは、任意の重量比で混合することができるが、ポリオールの重量とイソシアネートの重量が等しくなるように混合することが好ましい。

続いて、トナー帯電用部材５４の構成を詳細に説明する。

トナー帯電用部材５４は、供給ローラ３８に当接する例えば帯状の導電部材５６を備えている。導電部材５６は、該導電部材５６が取り付けられた支持部材５８を介してハウジング３２の内周面に取り付けられている。ただし、導電部材５６は、支持部材５８を介することなく直接ハウジング３２に取り付けるようにしても良い。

導電部材５６は、供給ローラ３８の回転方向（図上時計回り方向）における発泡層４８との接触幅が例えば３ｍｍ、発泡層４８を径方向内側に押し込む押し込み深さが例えば０．５ｍｍとなるように配置されている。

導電部材５６としては、例えば金属、導電性樹脂または導電性ゴムが用いられる。

導電部材５６として金属を用いる場合、具体的には例えばアルミニウムが用いられる。導電部材５６として導電性樹脂を用いる場合、具体的には例えば導電性ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）フィルムが用いられる。導電部材５６として導電性ゴムを用いる場合、具体的には例えば導電性シリコンゴムが用いられる。

導電部材５６として導電性樹脂または導電性ゴムを用いる場合、導電性樹脂または導電性ゴム（厚さ１ｍｍ）を一対の電極（１０ｍｍ×１０ｍｍ）で挟み込み１０Ｖの電圧を印加したときの電気抵抗値が、１０Ω以上１０^８Ω以下である素材を用いることが好ましく、１０^２Ωである素材を用いることが望ましい。

支持部材５８は、例えば断面略矩形の長尺部材であり、支持部材５８の上面がハウジング３２に接着等により固定され、支持部材５８の下面に導電部材５６が蒸着または接着等により取り付けられている。支持部材５８としては絶縁性の素材が用いられ、具体的には例えば絶縁性ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）が用いられる。

続いて、現像バイアス電圧Ｖ_D、供給バイアス電圧Ｖ_S、及びトナー帯電用バイアス電圧Ｖ_Tについて説明する。

現像バイアス電圧Ｖ_Dは、感光体４と現像ローラ３６との間に、現像ローラ３６に担持されたトナーを感光体４の静電潜像へ移動させるための電界を形成するために印加される電圧である。具体的に、現像バイアス電圧Ｖ_Dは、直流電圧と交流電圧を重畳した電圧であり、図４に示すように、例えば−１１００Ｖ（最小電圧値Ｖ_D(L)）と例えば４００Ｖ（最大電圧値Ｖ_D(H)）の間で変動するようになっている。

供給バイアス電圧Ｖ_Sは、図４に示すように、現像バイアス電圧Ｖ_Dに対してトナーの極性と逆極性側、すなわち正極性側に偏った電位となるように設定されている。これにより、供給バイアスＶ_SB、すなわち、供給バイアス電圧Ｖ_Sと現像バイアス電圧Ｖ_Dとの電位差（Ｖ_S−Ｖ_D）が生じ、供給バイアスＶ_SBは、トナーの極性と逆極性すなわち正極性となる。

具体的に、供給バイアスＶ_SBは、現像バイアス電圧Ｖ_Dの変動に同期して現像バイアス電圧Ｖ_Dが最小電圧値Ｖ_D(L)のときに印加される。供給バイアスＶ_SBは、例えば２５Ｖ以上１５０Ｖ以下に設定することが好ましく、例えば５０Ｖ以上１００Ｖ以下に設定することが望ましい。

このように、供給ローラ３８に供給バイアスＶ_SBを印加することで、現像ローラ３６から供給ローラ３８へのトナーの移動が促進され、供給ローラ３８のトナー回収性能を高めることができる。

トナー帯電用バイアス電圧Ｖ_Tは、図５に示すように、現像バイアス電圧Ｖ_Dに対してトナーの極性と同極性側、すなわち負極性側に偏った電位となるように設定されている。これにより、トナー帯電用バイアスＶ_TB、すなわち、トナー帯電用バイアス電圧Ｖ_Tと現像バイアス電圧Ｖ_Dとの電位差（Ｖ_T−Ｖ_D）が生じ、トナー帯電用バイアスＶ_TBは、トナーの極性と同極性すなわち負極性となる。

具体的に、トナー帯電用バイアスＶ_TBは、現像バイアス電圧Ｖ_Dの変動に同期して現像バイアス電圧Ｖ_Dが最小電圧値Ｖ_D(L)のときに印加される。トナー帯電用バイアスＶ_TBは、例えば−３００Ｖ以上−２５Ｖ以下に設定することが好ましく、例えば−２００Ｖ以上−１００Ｖ以下に設定することが望ましい。

このように、トナー帯電用部材５４の導電部材５６にトナー帯電用バイアスＶ_TBを印加することで、供給ローラ３８から現像ローラ３６へのトナーの移動が促進され、現像ローラ３６へのトナーの供給量を十分に確保できる。

以上、上述の実施形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではない。

例えば、上記実施形態において、供給バイアスＶ_SB及びトナー帯電用バイアスＶ_TBは、現像バイアス電圧Ｖ_Dの変動に同期して現像バイアス電圧Ｖ_Dが最小電圧値Ｖ_D(L)のときに印加されるようになっているが、現像バイアス電圧Ｖ_Dが最大電圧値Ｖ_D(H)のときに印加したり、現像バイアス電圧Ｖ_Dが最小電圧値Ｖ_D(L)のときと最大電圧値Ｖ_D(H)のときの両方に印加したりするようにしてもよい。

また、上記実施形態では、現像バイアス電圧Ｖ_Dが、図４と図５において矩形波で示される電圧とされているが、現像バイアス電圧Ｖ_Dは直流電圧であってもよい。その場合も、上記実施形態と同様、供給バイアスＶ_SBは、トナーと逆極性となるように設定され、トナー帯電用バイアスＶ_TBは、トナーと同極性となるように設定される。

１７種類の現像装置（実施例１〜実施例１０、比較例１〜５）を用意し、それぞれの現像装置の性能（現像ローラのトナー搬送量、ゴーストの発生、トナー劣化によるトナーの飛散）を評価する試験を行った。

試験は、用意した現像装置をＫＯＮＩＣＡＭＩＮＯＬＴＡ社製ｍａｇｉｃｏｌｏｒ２３００ＤＬの画像形成装置に取り付けて５ｋ枚印字し、初期と５ｋ枚印字後（以下、「耐久後」という。）に性能を評価することで行った。印字は雰囲気温度２３℃、相対湿度６５％の環境下で行った。初期には、現像ローラのトナー搬送量、およびゴーストの発生の評価を行い、耐久後は、現像ローラのトナー搬送量、ゴーストの発生、およびトナー劣化によるトナーの飛散の評価を行った。

トナーは、負極性に帯電するＫＯＮＩＣＡＭＩＮＯＬＴＡ社製ｍａｇｉｃｏｌｏｒ２３００ＤＬ用のものを使用した。

各現像装置は、ＫＯＮＩＣＡＭＩＮＯＬＴＡ社製ｍａｇｉｃｏｌｏｒ２３００ＤＬのトナーカートリッジを、下記の構成となるように適宜改造して製造した。

図６に示すように、現像ローラに印加する現像バイアス電圧は、実施例１〜実施例３、実施例５〜実施例１０、及び比較例１〜５では、上記実施形態と同様に直流と交流を重畳した電圧（最大電圧値４００Ｖ、最小電圧値−１１００Ｖ）となるように設定し、実施例４では直流の電圧（−４００Ｖ）となるように設定した。

供給ローラの回転方向は、実施例１〜実施例１０と比較例１〜比較例３では、現像ローラと供給ローラの表面部分がそれらの接触部で互いに同じ方向に移動するように（所謂ウィズ方向に）設定し、比較例４と比較例５では、現像ローラと供給ローラの表面部分がそれらの接触部で互いに反対方向に移動するように（所謂カウンタ方向に）設定した。

実施例１〜実施例３、実施例５〜実施例１０、及び比較例１の供給ローラには、直流電圧と交流電圧を重畳した現像バイアス電圧が最小電圧値Ｖ_D(L)のときに図６に示す各値の供給バイアスを印加した。実施例４の供給ローラには、直流電圧からなる現像バイアス電圧に対して図６に示す供給バイアスを印加した。比較例２〜比較例５では、供給バイアス電圧が現像バイアス電圧と同電位となるように設定した。

供給ローラの発泡層として、次のように製造した材料からなるものを用いた。

供給ローラの発泡層の材料は、ポリオールとイソシアネートの重量比を異ならせて上述した製造方法により５種類製造し、それぞれ独立気泡Ａ（ポリオール：イソシアネート＝１００：８０）、独立気泡Ｂ（ポリオール：イソシアネート＝１００：９０）、独立気泡Ｃ（ポリオール：イソシアネート＝１００：１００）、連続気泡Ａ（ポリオール：イソシアネート＝１００：８０）、連続気泡Ｂ（ポリオール：イソシアネート＝１００：９０）とした。

供給ローラの発泡層の材料として、実施例１〜実施例８、比較例１〜比較例３では独立気泡Ａを用い、実施例９では独立気泡Ｂを用い、実施例１０では独立気泡Ｃを用い、比較例４では連続気泡Ａを用い、比較例５では連続気泡Ｂを用いた。

比較例１にはトナー帯電用部材を設けず、その他の現像装置にはトナー帯電用部材を設けるようにした。

トナー帯電用部材は、供給ローラの回転方向における発泡層との接触幅が３ｍｍ、発泡層を径方向内側に押し込む押し込み深さが０．５ｍｍとなるように配置した。

トナー帯電用部材として、実施例１〜実施例４、比較例２、及び比較例３では、絶縁性ＰＥＴからなる支持部材に、金属（具体的にはアルミニウム）からなる導電部材が蒸着されたものを使用し、実施例５〜実施例７では、絶縁性ＰＥＴからなる支持部材に、導電性樹脂（具体的には導電性ＰＥＴフィルム）からなる導電部材を接着したものを使用し、実施例８〜実施例１０、比較例４、及び比較例５では、導電性ゴム（具体的には導電性シリコンゴム）からなる導電部材を使用した。

導電性樹脂および導電性ゴムとしては、導電性樹脂または導電性ゴム（厚さ１ｍｍ）を一対の電極（１０ｍｍ×１０ｍｍ）で挟み込み１０Ｖの電圧を印加したときの電気抵抗値が１０^２Ωである素材を用いた。

実施例１〜実施例３、実施例５〜実施例１０、比較例２、比較例４、及び比較例５のトナー帯電用部材には、直流電圧と交流電圧を重畳した現像バイアス電圧が最小電圧値Ｖ_D(L)のときに図６に示す各値のトナー帯電用バイアスを印加した。実施例４のトナー帯電用部材には、直流電圧からなる現像バイアス電圧に対して図６に示すトナー帯電用バイアスを印加した。比較例３では、トナー帯電用部材をアース接続した。

現像ローラのトナー搬送量の性能評価は次のように行った。

先ず、現像ローラ上のトナーを吸引ポンプにより吸引し、吸引したトナーの重量を測定した。その後、トナーの吸引を行った現像ローラの表面の面積と、測定したトナー重量とから単位面積当たりのトナー搬送量（ｇ／ｍ^２）を算出した。評価は、単位面積当たりのトナー搬送量が６ｇ／ｍ^２以上７ｇ／ｍ^２未満のものを「◎」、５ｇ／ｍ^２以上６ｇ／ｍ^２未満、及び７ｇ／ｍ^２以上８ｇ／ｍ^２未満のものを「○」、５ｇ／ｍ^２未満のもの、及び８ｇ／ｍ^２以上のものを「×」で表した（図６参照）。

ゴーストの発生の評価は、印字した用紙を目視して、発生が認められなかったものを「◎」、低温・低湿条件のときのみ発生したものを「○」、印字条件に関わらず発生したものを「×」で表した（図６参照）。

トナー劣化によるトナー飛散の評価は、耐久後の画像形成装置内の汚れを目視して、トナーの飛散が認められなかったものを「○」、トナーの飛散が認められたものを「×」で表した（図６参照）。

図６に示す試験結果を検討する。

トナー帯電用部材を設けなかった比較例１では、初期および耐久後において、現像ローラ上のトナーの搬送量が少なく、ゴーストの発生が認められた。現像ローラ上のトナー搬送量が少なくなった原因は、トナー帯電用部材が設けられていないため、供給ローラにより搬送されるトナーの荷電量が少ないことから、トナーが現像ローラに電気的に引きつけられる力が弱く、供給ローラから現像ローラへのトナーの供給量が少なくなったことにあると考えられる。ゴーストが発生した原因は、現像によりトナーがなくなった現像ローラの表面部分に十分な量のトナーが供給されず、現像ローラ上にトナー量が多い部分と少ない部分とができてしまったためであると考えられる。

供給バイアス電圧が現像バイアス電圧と同電位となるように設定された比較例２では、初期および耐久後において、現像ローラ上のトナーの搬送量が過剰となり、ゴーストの発生が認められた。現像ローラ上のトナー搬送量が過剰となった原因は、帯電部材により供給ローラ上のトナーが帯電されることで、供給ローラと現像ローラのニップ部においてトナーの供給が十分に行われる一方で、供給ローラと現像ローラとの間に電位差が無いことから、供給ローラと現像ローラのニップ部においてトナーの回収が十分に行われないためであると考えられる。ゴーストが発生した原因は、供給バイアス電圧が現像バイアス電圧と同電位であるため、現像ローラ上のトナーを供給ローラへ電気的に引きつけることができず、供給ローラのトナー回収性能が低いためであると考えられる。

供給バイアス電圧が現像バイアス電圧と同電位となるように設定されるとともに、トナー帯電用部材がアース接続された比較例３では、初期および耐久後において、現像ローラ上のトナーの搬送量が少なく、ゴーストの発生が認められた。現像ローラ上のトナー搬送量が少なくなった原因は、トナー帯電用部材がアース接続されているため、供給ローラにより搬送されるトナーをトナー帯電用部材との接触部において十分に帯電できず、供給ローラのトナー供給性能が高められないためであると考えられる。ゴーストが発生した原因は、供給バイアス電圧が現像バイアス電圧と同電位であるため、現像ローラ上のトナーを供給ローラへ電気的に引きつけることができず、供給ローラのトナー回収性能が低いためであると考えられる。

比較例４と比較例５では、トナー劣化によるトナー飛散が発生した。この原因は、供給ローラの発泡層が連続気泡構造の発泡体からなるため、発泡層の内部にトナーが入り込んで凝集しやすく、発泡層の硬度が上昇しやすいことから、供給ローラと現像ローラとの接触部においてトナーが劣化しやすいことにあると考えられる。また、比較例４と比較例５では、供給ローラが現像ローラに対して所謂カウンタ方向に回転するため、供給ローラと現像ローラとの接触部においてトナーの劣化が進行しやすいことも、トナー飛散の原因となっていると考えられる。

なお、比較例４と比較例５では、供給バイアス電圧が現像バイアス電圧と同電位であり、現像ローラ上のトナーを供給ローラへ電気的に引きつけることができないにも関わらず、ゴーストが発生し難く、供給ローラのトナー回収性能が良好であることを確認できた。これは、供給ローラが、現像ローラに対して所謂カウンタ方向に回転するため、供給ローラによるトナーの掻き取り力が大きいためであると考えられる。

実施例８〜実施例１０を比較すると、発泡層が独立気泡Ｃ（ポリオール：イソシアネート＝１００：１００）で構成された実施例１０、発泡層が独立気泡Ｂ（ポリオール：イソシアネート＝１００：９０）で構成された実施例９、発泡層が独立気泡Ａ（ポリオール：イソシアネート＝１００：８０）で構成された実施例８の順で、ゴースト発生の防止性能が高かった。このことから、発泡層の素材としてポリウレタン発泡体を用いる場合、ポリオールの重量とイソシアネートの重量が等しくなるように混合することが好ましいことを確認できた。

実施例５〜実施例７を比較すると、供給バイアスが最も大きい実施例７（＋１００Ｖ）で、ゴーストが最も発生し難く、供給バイアスが最も小さい実施例５（＋２５Ｖ）で、ゴーストが最も発生しやすいことを確認できた。このことから、供給バイアスを大きくするほど、現像ローラから供給ローラへのトナーの回収量が増加し、供給ローラのトナー回収性能が高められるものと考えられる。

実施例１〜実施例３を比較すると、トナー帯電用バイアスの絶対値が最も大きい実施例３（−２００Ｖ）で、現像ローラ上のトナー搬送量が最も多く、トナー帯電用バイアスの絶対値が最も小さい実施例１（−５０Ｖ）で、現像ローラ上のトナー搬送量が最も少ないことを確認できた。このことから、トナー帯電用バイアスの絶対値を大きくするほど、供給ローラから現像ローラへのトナーの供給量が増加し、現像ローラ上のトナー搬送量をより多く確保できるものと考えられる。

本発明の一実施形態に係る画像形成装置の概略構成を示す図である。 本発明の一実施形態に係る現像装置を示す断面図である。 図２に示す現像装置の要部拡大図である。 現像バイアス電圧と供給バイアス電圧の態様を示すグラフであ。 現像バイアス電圧とトナー帯電用バイアス電圧の態様を示すグラフである。 現像装置の性能評価試験の結果を示す表である。

符号の説明

２：画像形成装置、
４：静電潜像担持体（感光体）、
１０：現像装置、
３６：現像剤担持体（現像ローラ）、
３８：供給ローラ、
４８：発泡層、
５４：トナー帯電用部材、
７０：現像バイアス印加手段（電源）、
７２：供給バイアス印加手段（電源）、
７４：トナー帯電用バイアス印加手段（電源）、
Ｖ_D：現像バイアス電圧、
Ｖ_S：供給バイアス電圧、
Ｖ_T：トナー帯電用バイアス電圧。

Claims (3)

1. 静電潜像担持体上の静電潜像に付着させるためのトナーを担持する現像剤担持体と、
   該現像剤担持体に接触して配置されるとともに該接触部において上記現像剤担持体との間でトナーの供給と回収を行う供給ローラを備えた現像装置であって、
   上記現像剤担持体に、直流電圧に交流電圧を重畳した現像バイアス電圧を印加する現像バイアス印加手段と、
   上記現像バイアス電圧に同期した交流電圧を含み且つ上記現像バイアス電圧に対してトナーの極性と逆極性側に偏った供給バイアス電圧を上記供給ローラに印加する供給バイアス印加手段と、
   上記供給ローラにより搬送されるトナーを帯電させるために上記供給ローラに接触して配置されたトナー帯電用部材と、
   上記現像バイアス電圧に同期した交流電圧を含み且つ上記現像バイアス電圧に対してトナーの極性と同極性側に偏ったトナー帯電用バイアス電圧を上記トナー帯電用部材に印加するトナー帯電用バイアス印加手段とを有し、
   上記供給ローラの少なくとも外周に形成された発泡層が、独立気泡構造の樹脂発泡体またはゴム発泡体からなることを特徴とする現像装置。
2. 上記現像剤担持体と上記供給ローラは、それらの表面部分が上記接触部で同一方向に移動するように回転可能に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
3. 請求項１又は２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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