JPH05188765A

JPH05188765A - 現像装置

Info

Publication number: JPH05188765A
Application number: JP4005992A
Authority: JP
Inventors: Toshiro Honda; 敏郎本田; Koji Imamiya; 弘二今宮; Tamiko Nakajo; 民子中條; Shigenobu Osawa; 重信大沢
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1992-01-16
Filing date: 1992-01-16
Publication date: 1993-07-30

Abstract

(57)【要約】【目的】ベタ画像の先端と後端の画像濃度の差がなく、
連続画像形成を行っても画像濃度が低下しない安定した
高画質現像を実現できる現像装置を提供する。【構成】感光体ドラムに対向配置された回転可能な現像
ローラ３３と、現像ローラ３３に圧接しつつトナーＴを
供給するトナー供給ローラ３４と、現像ローラ３３の表
面にトナー薄層を形成するブレ−ド３５を具備してなる
非磁性一成分現像装置において、体積固有抵抗が１０⁴
〜１０⁸ Ω・cmの現像ローラ３３およびトナー供給ロー
ラ３４を用い、かつ現像ローラ３３およびトナー供給ロ
ーラ３４間の電位差が２００ｖ以下となるようなバイア
ス電圧を適当な保護抵抗Ｒ₁，Ｒ₂を介してそれぞれに
印加し、トナー供給ローラ３４に印加するバイアス電圧
は該現像ローラ３３に印加するバイアス電圧より現像に
使用されるトナーＴの極性側に大きくしたことを特徴と
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電子写真装置や静電記録
装置において静電潜像を可視化する現像装置に係り、特
に一成分現像剤を用いて高品位の画像を得ることができ
る現像装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】現在、画像形成装置には電子写真方式、
静電記録方式などが広く応用されている。その中で、静
電潜像を可視化する現像方式としてトナーと呼ばれる着
色粒子とキャリアと呼ばれる磁性粒子を混合し、このト
ナーに電荷を与え磁気力によりトナーとキャリアの混合
である現像剤を搬送し、静電気的な力で静電潜像を現像
する二成分現像法が主流となっている。

【０００３】しかしながら、二成分現像法には、現像装
置の大型化・複雑化、トナーとキャリアの混合比制御の
必要性等の短所があるため、最近の小型複写機や小型プ
リンタには、キャリアを必要としない一成分現像法を採
用したものが製品化されてきている。中でも磁石を現像
装置内に持たない非磁性一成分現像法は、現像装置の小
型軽量化、低価格化、カラー化等のメリットがあり、最
近多くの研究報告がなされている。

【０００４】従来におけるこの種の現像装置としては、
現像剤搬送手段としての現像ローラに接触し且つその現
像ローラと同一方向に回転する現像剤供給手段としての
トナー供給ローラにより、ホッパー内に貯留されている
トナー（現像剤）を現像ローラへ搬送し、次いで現像ロ
ーラに均一な圧力で線接触している薄層形成部材により
現像ローラ上にトナー薄層を形成させ、トナー薄層を像
担持体に近接または接触させることによって像担持体上
の静電潜像を可視化する現像装置が知られている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この種
の現像装置にあっては、多量の磁性現像剤を磁性スリー
ブ上に搬送させる非接触現像方式と異なり、全面ベタ黒
画像など広域にわたり高濃度を必要とする画像を再現す
る場合、現像ローラへのトナー供給量がトナー消費量に
追いつかなくなってトナー薄層形成不良が発生し、これ
により、連続画像の先端濃度に比べ後端濃度が低くなる
という画質上の致命的な問題があった。

【０００６】本発明は、上記事情に基づきなされたもの
で、ベタ画像の先端と後端の画像濃度の差がなく、連続
画像形成を行っても画像濃度が低下しない安定した高画
質現像を実現できる現像装置を提供することを目的とす
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明では上記課題を解
決するために、第１の手段として、一成分現像剤の薄層
を像担持体に近接または接触させることによって前記像
担持体上の潜像を可視化する現像装置であって、前記一
成分現像剤を収容する現像剤収容部を有する現像装置本
体と、この現像装置本体内かつ前記像担持体の被現像部
に対向するように配置され現像剤を前記被現像部に供給
する回転駆動可能な現像剤搬送手段と、この現像剤搬送
手段の表面に前記一成分現像剤の薄層を形成する現像剤
層形成手段と、前記現像装置本体内かつ現像剤搬送手段
に圧接しつつ回転可能に設けられ前記現像剤収容部の現
像剤を前記現像剤搬送手段に供給する現像剤供給手段
と、前記現像剤供給手段および前記現像剤搬送手段に対
しこれらの間の電位差が２００ｖ以下となり、かつ現像
剤供給手段側が現像剤搬送手段側より現像剤の極性側に
大きく設定されたバイアス電圧をそれぞれ印加するバイ
アス印加手段とを具備してなる構成としたものである。

【０００８】また、第２の手段として、一成分現像剤の
薄層を像担持体に近接または接触させることによって前
記像担持体上の潜像を可視化する現像装置であって、前
記一成分現像剤を収容する現像剤収容部を有する現像装
置本体と、この現像装置本体内かつ前記像担持体の被現
像部に対向するように配置され現像剤を前記被現像部に
供給する回転駆動可能でかつ体積固有抵抗が１０⁴ 〜１
０⁸ Ω・cmの現像剤搬送手段と、この現像剤搬送手段の
表面に前記一成分現像剤の薄層を形成する現像剤層形成
手段と、前記現像装置本体内かつ現像剤搬送手段に圧接
しつつ回転可能に設けられ前記現像剤収容部の現像剤を
前記現像剤搬送手段に供給する体積固有抵抗が１０⁴ 〜
１０⁸ Ω・cmの現像剤供給手段と、前記現像剤供給手段
および前記現像剤搬送手段に対しこれらの間の電位差が
２００ｖ以下となり、かつ現像剤供給手段側が現像剤搬
送手段側より現像剤の極性側に大きく設定されたバイア
ス電圧をそれぞれ保護抵抗を介在して印加するバイアス
印加手段とを具備してなる構成としたものである。

【０００９】

【作用】第１の手段の現像装置によれば、現像剤搬送手
段と現像剤供給手段との間に、現像剤搬送手段に現像剤
が誘導（供給）される方向に電界を発生するように各手
段に所定のバイアス電圧を印加したから、全面ベタ黒画
像など広域にわたり高濃度を必要とする連続画像におい
ても、現像剤搬送手段への現像剤供給量が不足すること
なく、画像濃度の差のない安定した高画質現像を行うこ
とが可能となる。

【００１０】また、第２の手段の現像装置によれば、現
像剤搬送手段と現像剤供給手段の体積固有抵抗を１０⁴
〜１０⁸ Ω・cmの範囲に設定するとともにバイアス電圧
をそれぞれ保護抵抗を介在して印加するため、第１の手
段の作用に加え、バイアス電圧のリークを防いで持続的
かつ安定した現像剤供給が行われ、より良好かつ安定し
た高画質現像を行うことが可能となる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を参照して説
明する。まず、図２を参照して、本発明の現像装置を採
用したクリ−ナレスプロセス方式の画像形成装置１の構
成を示す。

【００１２】図２において、画像形成装置本体２の略中
央部には、周面長さが記録すべき像の長さよりも小さく
なるような径の像担持体としての感光体ドラム３が矢印
Ａ方向に回転自在に設けられている。この感光体ドラム
３は、有機感光体（ＯＰＣ）系の光導電材料から形成さ
れている。

【００１３】また、感光体ドラム３の周囲には、その回
転方向に沿って順次、後述する作用をなす除電手段とし
ての赤色ＬＥＤ４、転写残りトナーの非パタン化手段と
しての非パタン化装置５、帯電手段としてのスコロトロ
ン帯電器６、静電潜像形成手段としてのレーザ装置７、
清掃兼用現像手段としての現像装置８、および転写手段
としての転写ローラ９が配設されている。そして、感光
体ドラム３の周面に現像剤像としてのトナ−像ＴＩを形
成する画像形成手段１０を構成している。

【００１４】装置本体２内には、装置本体２の一側に装
着された給紙カセット１１から取出された被転写材とし
ての用紙Ｐを、前記画像形成手段１０の前記感光体ドラ
ム３と前記転写ロ−ラ９との間の画像転写部１２を経て
装置本体２の他側に配置された排紙トレイ１３に導く被
転写材搬送路としての用紙搬送路１４が形成されてい
る。

【００１５】この、用紙搬送路１４の前記画像転写部１
２の上流側には、給紙ロ−ラ１５を介して給紙カセット
１１から取出された用紙Ｐの先端整位を行った後、タイ
ミングをとって画像転写部１２送り込むアライニングロ
−ラ対１６が配置されている。

【００１６】また、前記画像転写部１２の下流側には、
用紙Ｐに転写されたトナ−像ＴＩを定着する定着装置１
７および定着された用紙Ｐを排紙トレイ１３に排出する
排紙ロ−ラ対１８が設けられている。さらに、定着装置
１７と排紙ロ−ラ対１８との間には、定着装置１７で定
着された用紙Ｐを必要に応じて反転搬送路１９に導くゲ
−ト２０が設けられている。

【００１７】反転搬送路１９に導かれた用紙Ｐは排紙ロ
−ラ対２１を介して装置本体２の上面側に形成された凹
所からなる排紙部２２に画像形成面を下にした状態で排
紙されるようになっている。つぎに、このように構成さ
れた画像形成装置１の画像形成動作について説明する。

【００１８】感光体ドラム３を回転させるとともに、感
光体ドラム３の周面をスコロトロン帯電器６により略均
一に負に帯電する。続いて、この帯電領域にレーザ装置
７から記録すべき画像情報に応じてレーザビーム７Ａを
照射して露光し、感光体ドラム３の表面に静電潜像を形
成する。ついで、この静電潜像は感光体ドラム３の回転
に伴って現像装置８と対面する。

【００１９】ここで、摩擦帯電性のいわゆる一成分系現
像剤としてのトナ−Ｔの層が形成された現像ローラ３３
が回転を開始し、感光体ドラム３上の静電潜像にトナー
Ｔを付着させて図１に示すトナー像ＴＩを形成する。こ
の場合、トナーＴは光の照射域に付着し、いわゆる反転
現像される。現像後のトナー像ＴＩは、次に転写ローラ
９と対面する転写領域に搬送される。

【００２０】一方、転写領域には、給紙ローラ１５の回
転により給紙カセット１１から用紙Ｐが取出され、搬送
手段１６を介して感光体ドラム３の回転に同期して送ら
れてくる。

【００２１】ここに搬送されてきた用紙Ｐは、転写ロー
ラ９により、その裏面がプラスの極性に帯電される。し
たがって、感光体ドラム３の表面上のトナー像ＴＩは静
電気的に用紙Ｐに引寄せられて転写される。

【００２２】このような接触式の転写手段では、多湿下
においても安定した転写特性を発揮するため、転写残留
現像剤量を減少させて清掃の負担を軽減する効果がある
とともに、用紙Ｐ中の紙粉も除去し、トナ−Ｔへの混入
を防止する。また、転写後の用紙Ｐは定着装置１７に送
られ、ここでトナーＴが熱および圧力で用紙Ｐに溶融定
着された後、排出される。

【００２３】ところで、転写後の感光体ドラム３の表面
には、わずかながら転写し切れずに残留したトナーＴあ
るいは、トナーＴの転写後に残された正および負の静電
潜像が残留している。

【００２４】これらのトナーＴあるいは静電潜像は、ま
ず、赤色ＬＥＤ４により負の潜像が消去された後、非パ
タン化装置５に搬送されて攪乱、非パターン化され、帯
電工程に戻る。帯電後、レーザ装置７により露光されて
静電潜像が形成され、再び（２回目）現像装置８に対面
する現像清掃位置に到達する。

【００２５】この場合、第２回目に形成された静電潜像
において、露光部（トナーが付着すべき画像部）および
非露光部（非画像部）においてもローラ転写により大幅
に減少している上、予めほぼ均一に且つ十分に薄く残留
トナーは散らかされているから、露光ムラが生じない。
したがって、第２回目の現像においても、露光後残留電
位が均一となるため均一なトナー画像が得られる。

【００２６】ここにおいて、清掃現像ローラ３３は、清
掃能力が増強されるべく感光体ドラム３に接触幅（ニッ
プ）をもって接触しており、しかも、露光部の残留電位
と非露光部の電位との間の値の現像バイアスを印加され
ている。これにより、現像ローラ３３から露光部に新た
なトナーＴが付着するとともに、同時に非露光部では、
現像バイアスによる吸引力が感光体ドラム３のそれより
勝るために付着していたトナーＴは次々に現像装置８に
引き付けられて回収される。

【００２７】この様にして、感光体ドラム３を重複回転
させて重複使用し、一枚の記録像を得る。そして、現像
および清掃後、トナー像ＴＩは、転写ローラ９と対面す
る位置において、用紙Ｐに転写される。以下、同様な工
程が繰返される。つぎに、本発明の現像装置８の構成に
付いて図１、図３〜図１０を参照して詳細に説明する。
図１は現像装置８の断面図である。現像装置８は、内部
が現像剤収納部としてのトナ−収容部３０となるトナ−
ホッパ３１が一体成形された現像装置本体３２を有す
る。

【００２８】現像装置本体３２は、感光体ドラム３に対
向する部分が開口した状態となっており、その開口部の
近傍には、感光体ドラム３に対して弾性的にかつ、変形
によりニップ幅をもって接触して感光体ドラム３の回転
方向に対してウイズ方向（矢印Ｂ方向）となる状態で回
転する清掃ロ−ラ兼用の現像ロ−ラ（以後、現像ロ−ラ
という）３３が設けられている。

【００２９】この現像ロ−ラ３３の後側でトナ−収容部
３０の底部に当たる部分に、現像ロ−ラ３３にトナ−Ｔ
を供給する現像剤供給手段としてのトナ−供給ロ−ラ３
４が設けられている。このトナ−供給ロ−ラ３４は、現
像ロ−ラ３３上の現像残りトナ−Ｔ′を回収する回収ロ
−ラを兼用した構成となっている。

【００３０】現像装置本体３２内には、現像ロ−ラ３３
の上方に位置して、現像ロ−ラ３３によるトナ−搬送量
を規制し、現像ロ−ラ３３の表面に前記トナ−Ｔの薄層
を形成する現像剤層形成手段としてのブレ−ド３５が設
けられている。現像ロ−ラ３３の下面側に接触した状態
にリカバリ−ブレ−ド３７が設けられている。前記トナ
−収容部３０内には、攪拌手段としてのミキサ−３８が
設けられトナ−Ｔを攪拌するようになっている。

【００３１】本発明の現像装置８に用いられる現像方式
において、現像ローラ３３に第１に要求される特性は
“導電性と弾性を有する”ということであり、これを満
足する一番簡単な構成は金属シャフトと導電性ゴムロー
ラという組み合わせである。そのため本発明において
は、トナーＴを現像ローラ３３に圧接しながら搬送する
ため表面平滑性を満足し得るような構成となっている。

【００３２】すなわち、前記現像ロ−ラ３３は、図１お
よび図３に示す如く、金属シャフト３３Ａの周囲に弾性
体層３３Ｂと、表面導電層３３Ｃとを順次形成し全体と
して弾力性のあるローラを構成している。

【００３３】弾性体層３３Ｂとしては、導電性のものと
そうでないものの２通りが考えられるが、前記表面導電
層３３Ｃに剥離や傷が生じる場合を考慮して導電性のも
のが望ましい。

【００３４】前記弾性体層３３Ｂは、ブレード３５や感
光体ドラム３と圧接されているためゴム硬度が大きいと
所定のニップを得るのに大きな荷重が必要となり、ひい
ては現像装置のトルクアップにもつながる。

【００３５】また、梱包時や長時間放置されることによ
るＪＩＳＫ６３０１に示される永久歪（％）も問題とな
り、１０％を越えると画像に現像ローラ周期のムラが生
じてしまうので前記弾性体層３３Ｂの圧縮歪（％）は１
０％以下、望ましくは５％以下としなければならない。
ゴム硬度と永久歪（％）との関係は一般にゴム硬度が大
きいほど永久歪は小さくなるという傾向があるので材料
間のバランスが重要になる。

【００３６】表面導電層３３Ｃは、直接トナーＴや感光
体ドラム３に接触するため、可塑剤，可硫剤，プロセス
オイル等のしみ出しによりトナーＴや感光体ドラム３を
汚染しないものでなければならない。また、表面導電層
３３Ｃの表面平滑性については３μm Ｒz 以下が望まし
く、それ以上では表面の凸凹模様が画像に現れやすくな
る。

【００３７】平滑度３μm Ｒz を実現するためには弾性
体層３３Ｂに十分膜厚の大きい表面導電層３３Ｃを形成
した後、後加工（研磨）により所定の外径、表面粗さに
仕上げるということが考えられるが、コストが高くなる
ので加工なしで実現することが望ましく、そのためには
前記弾性体層３３Ｂの表面粗さと表面導電層３３Ｃの膜
厚、および塗料の粘度を適当に選択しなければならな
い。

【００３８】すなわち、粘度が低いものほど、かつ弾性
体層３３Ｂの表面粗さが大きいほど、表面導電層３３Ｃ
の膜厚を大きくしなければならない。また、表面導電層
３３Ｃの材料自体の伸び（％）も問題となり５０％以下
では、前述の如く表面導電層３３Ｃはゴムの弾性変形に
追従できず、特に弾性変形の大きくなる両端で亀裂が生
じ易くなる。

【００３９】弾性体層３３Ｂの材料の伸び（％）と表面
導電層３３Ｃの材料自体の伸び（％）との間にも、その
差が２００％以下でなければゴムの弾性変形に追従でき
なくなり、前記同様に亀裂が生じたり、現像ローラ３３
の１回転内の濃度ムラが生じ易くなる。本実施例では、
表面導電層３３Ｃを構成する材料にはトナーＴを負帯電
させることから、正に摩擦帯電しやすくトナー搬送性に
も優れている材料を選択した。

【００４０】現像ローラ３３に要求される電気特性を確
認するため、支持体としての金属シャフト３３Ａと表面
導電層３３Ｃとの表面間の抵抗について、現像バイアス
電源Ｖ₁と金属シャフト３３Ａとの間に任意の抵抗値の
抵抗Ｒ₁を介在させて現像実験を行った。図４に、その
結果として得られた現像ローラ３３の表面電位と画像と
の相関を示す。

【００４１】なお、このときの現像バイアス電源Ｖ₁の
電圧（Ｖ_D）は−２００ｖとした。図より明らかなよう
に、抵抗値１０⁷ Ω・cm以上の抵抗値において、白ベタ
画像と黒ベタ画像との現像時では現像ローラ３３の表面
電位は違った値を示し、白ベタ画像は白地潜像電位（Ｖ
_H）に、黒ベタ画像では黒地潜像電位（Ｖ_L）に近づく
傾向を示している。すなわち、大面積の画像部を有する
画像では、画像潜像電位（Ｖ_L）と現像ローラ３３表面
電位との電位差が小さくなって濃度の低い画像となり、
反対に画像部の面積が小さい細線画像等では、現像ロー
ラ３３表面電位が白地部潜像電位（Ｖ_H）に近づき画像
部との電位差が大きくなるため、細線が太りメリハリの
ない画像となってしまう。このような現像ローラ３３の
表面の電位変動は、現像時に上記抵抗中を流れる電流に
よって生じている。

【００４２】黒ベタ現像時は、負に帯電したトナー粒子
が現像ローラ３３から感光体ドラム３へ移転するため、
電流は現像ローラ３３からバイアス電源Ｖ₁に向かって
流れる。白ベタ現像時には感光体ドラム３の表面電荷が
現像ローラ３３によって除電されるため、電流は現像バ
イアス電源Ｖ₁から現像ローラ３３に向かって流れる。
すなわち、このような電流が保護抵抗Ｒ₁の両端に電位
差を生じさせ、上記のように現像ローラ３３の表面の電
位変動をもたらしている。

【００４３】この傾向は保護抵抗Ｒ₁が１０⁸ Ω・cm以
上で顕著であり、良好な画像を得るには金属シャフト３
３Ａと表面電導層３３Ｃとの抵抗値は１０⁸ Ω・cm以
下、好ましくは１０⁷ Ω・cm以下であることを確認し
た。

【００４４】以上のことから、本発明の現像ローラ３３
においては、弾性体層３３Ｂにゴム硬度（ＪＩＳ−Ａ）
３５°以下、伸び２５０〜５００％程度、電気抵抗値１
０⁶ Ω・cm以下の導電性シリコンゴム又は導電性ウレタ
ンゴムを使用し、表面導電層３３Ｃには、電気抵抗値１
０⁴ 〜１０⁵ Ω・cm、伸び１００〜４００％の導電性ポ
リウレタン塗料［商品名：スパレックス、日本ミラクト
ロン（株）社製］を使用した結果、現像ローラ３３全体
としてのゴム硬度は３０〜５０％前後となった。

【００４５】また、表面粗さ５〜１０μｍの弾性体層３
３Ｂに対して、スプレー塗布により膜厚５０〜１００μ
ｍ程度の表面導電層３３Ｃを形成することにより、表面
粗さ３μｍＲｚの現像ローラ３３を実現でき、また歪の
回復速度も良好となり、出力画像も良好であった。

【００４６】なお、本発明において、現像ローラ３３と
して金属シャフト３３Ａ上に導電性シリコンゴムやウレ
タンゴムおよび導電性ポリウレタンゴムを施したものを
用いたが、前述のような特性を満たすものであればこれ
に限定されない。また、支持体として金属シャフト３３
Ａを用いたが、バイアス電圧が給電できれば、たとえば
樹脂シャフト等でもよく、バイアス電圧を表面導電層３
３Ｃまたは弾性体層３３Ｂに給電するタイプのローラに
おいては、支持体を導電性にする必要もなく絶縁体の材
料でもよい。

【００４７】トナ−移送ロ−ラ３４は、現像ローラ３３
へのトナーＴの供給と現像後の現像ローラ３３上のトナ
ーＴの掻き取りという２つの役割を有しており、このた
め、上記トナ−移送ロ−ラ３４は、金属シャフト３４Ａ
の外周に、密度１．０ｇ／cm³ 程度、伸び１５０％以
上、セル数８０セル／ inc以上、圧縮残留歪１０％以
下、電気抵抗値１０⁴ 〜１０⁸ Ω・cmである軟質ポリウ
レタンフォーム［商品名：エバーライト、ブリジストン
（株）社製］の層３４Ｂを有している。また、現像ロー
ラ３３に対する接触深さは０．２〜１．０mm程度、接触
幅０．５〜４．０mmとし、回転速度を現像ローラ３３に
対してアゲインスト方向（矢印Ｃ方向）に１／２〜等速
（現像ローラ周速比）に設定した。

【００４８】さらに、トナ−移送ロ−ラ３４の金属シャ
フト３４Ａにトナ−供給バイアス電源（可変）Ｖ₂から
保護抵抗Ｒ₂を介して所定のバイアス電圧が印加される
ようになっており、良好なトナ−Ｔの移動性が得られる
ようになっている。

【００４９】また、ブレード３５は、図１に示すよう
に、第１のブレードホルダ４０、スペーサ４１及び第２
のブレードホルダ４２により保持されている。第１のブ
レードホルダ４０は軸４３を介して回動自在に支持され
ているとともに加圧用の複数の圧縮スプリング４４によ
り所定方向に回動するように常時付勢された状態となっ
ており、ブレード３５は、圧縮スプリング４４の付勢力
により現像ローラ３３に押圧される。

【００５０】ブレード３５の背面には、モルトプレン等
でできた発泡材４５が貼着されており、この発泡材４５
が第１のブレードホルダ４０に取り付けられたバッフル
板４６に当接するようになっている。これにより、ブレ
ード３５の振動を押さえ、良好なトナ−Ｔの層形成がで
きるようになっている。

【００５１】また、ブレード３５は、図５に示すよう
に、支持部材である薄板バネ材３５Ａの先端部に、例え
ばシリコンゴムやウレタン等のゴム弾性体または樹脂か
らなるチップ３５Ｂを長手方向に少なくとも画像形成幅
より大きい領域に設け、このチップ３５Ｂが現像ローラ
３３に所定の加重で押圧されるようになっている。

【００５２】上記複数の圧縮スプリング４４は、ブレー
ド３５の薄板バネ材３５Ａのバネ定数より低いため、ブ
レード３５の当接部が摩耗してもほとんど加圧力の変化
がなく、良好なトナー薄層を維持できるようになってい
る。ここを通過するトナ−Ｔは、感光体ドラム３と同極
性の負の摩擦帯電を帯び、現像ローラ３３の表面に１層
〜３層程度のトナ−Ｔの層を形成する。

【００５３】また、ブレード３５の両端部にはウレタン
フォームからなるシ−ル材３５Ｃ，３５Ｃが取付けられ
ている。シール材３５Ｃ，３５Ｃは、チップ３５Ｂの高
さよりも厚くしてあり、トナーＴの両端方向への移動を
確実にシールしている。

【００５４】薄板バネ材３５Ａは、ステンレスや銅系の
バネ材で形成される。バネ定数が大きいとゴム弾性体ま
たは樹脂からなるチップ３５Ｂの摩耗の速度が速いた
め、好ましくはステンレスよりもバネ定数の小さい、ベ
リリウム銅・リン青銅・洋白等の銅系のバネ材を使用し
た方が効果的である。なお、本発明における実施例では
コスト面からリン青銅板を使用し、板厚は０．２mmのも
のを使用した。板厚に関しては０．１〜２．０mm程度の
範囲において良好であった。

【００５５】ブレード３５においては、チップ３５Ｂが
現像ローラ３３に対して確実に圧接されなければトナー
薄層にムラが生じる。ゆえに、チップ３５Ｂが現像ロー
ラ３３と接する部分の精度が要求されるが、実験から真
直度５０μｍ以下であればトナー薄層の形成ムラが無視
できるレベルとなることがわかった。

【００５６】また、チップ３５Ｂは、図６に拡大して詳
図するように、断面半円形を呈した第１の突起部３５Ｅ
と、この第１の突起部３５Ｅの表面に形成された微小な
第２の突起部３５Ｆとで構成されている。上記微小な第
２の突起部３５Ｆを設けることにより、現像ローラ３３
の当接部において第２の突起部３５Ｆに荷重が集中して
第２の突起部３５Ｆが変形を受けてなじみ易くなるの
で、トナ−層の形成が良好に行え、トナー層形成不良に
よる濃度ムラ等の画像不良をなくすることができる。

【００５７】なお、本発明における一実施例では、現像
ローラ３３に対するブレード３５はアゲンストの位置と
したが、本発明においてはこれに限定されることなくウ
ィズの位置でもよい。以上、詳述した主要構成部材を搭
載した本発明の現像装置８を用いて、全面ベタ黒画像を
出力し、トナ−供給ロ−ラ３４の特性と画質との相関を
求めた。

【００５８】感光体ドラム３の表面電位（Ｖ_O）；−５
００ｖ（Ｖ_s）〜７０ｖ（Ｖ_L）に対して、現像バイア
ス電位（Ｖ_D）；−２００ｖを現像バイアス電源Ｖ₁か
ら保護抵抗Ｒ₁を介して現像ローラ３３の金属シャフト
３３Ａに印加するとともに、トナー供給バイアス電位
（Ｖ_s)；−２００〜−４００ｖをトナ−供給バイアス電
源（可変）Ｖ₂から保護抵抗Ｒ₂を介してトナー供給ロ
ーラ３４の金属シャフト３４Ａに印加している。

【００５９】また、現像ローラ３３は、感光体ドラム３
と接触０．５〜４．０mmで、またトナー供給ローラ３４
は現像ローラ３３と同じく接触幅０．５〜４．０mmで、
それぞれ接触しながら図中の矢印方向に回転している。
感光体ドラム３とトナー供給ローラ３４の周速は７０mm
／sec 、現像ローラ３３の周速は１４０mm／sec であ
る。なお、現像ローラ１２は前述した電気抵抗値１０⁷
Ω・cm程度のものを使用した。図７はトナー供給バイア
ス電位（Ｖ_s）を−２００〜−４００ｖまで可変させて
いった時の現像ローラ３３上のトナー搬送量を示す。

【００６０】トナー搬送量は、図８に示す吸引装置５０
の吸引ノズル５１を現像ロール３３の鉛直上に適当な間
隔を設けて配置し、現像装置駆動手段（駆動モータ）５
２により現像ローラ３３を１０回転させ、その間の吸引
量（現像装置８の重量変化分）を測定し、これをベタ黒
画像出力時の搬送量として近似したものである。

【００６１】実験結果より明らかなように、トナー供給
ローラ３４に現像ローラ３３と同電位のバイアス電圧を
印加するよりも（Ｖ_s＝Ｖ_D）、トナー供給ローラ３４
から現像ローラ３３側にトナーが誘導（供給）される方
向に電界を発生させるようなバイアス電圧をそれぞれに
印加する方が、すなわちトナー供給ローラ３４に印加す
るバイアス電圧を現像ローラ３３に印加するバイアス電
圧よりもトナーの極性側に大きくした方が（(-) トナ
ー；Ｖ_s−Ｖ_D＜０、(+) トナー；Ｖ_s−Ｖ_D＞０）、
ベタ黒画像出力時のトナー供給能に優れていることがわ
かった。

【００６２】同時にベタ黒画像を比較したところ、トナ
ー供給ローラ３４に現像ローラ３３と同電位のバイアス
電圧を印加した場合（Ｖ_s＝Ｖ_D)は、従来例に見られた
ようにベタ画像の先端濃度に比べ後端濃度が低くなり、
緻密性に劣ることを確認した。

【００６３】現像ローラ３３とトナー供給ローラ３４の
バイアス電位差、すなわちトナー供給バイアス電位（
Ｖ_s−Ｖ_D ）は２００ｖ以下が好ましい。この理由は
互いに接触した半導電性のロール間に電位差を生じさせ
ているので、高バイアスを印加すると電圧リークが起こ
り逆効果となり、トナー薄層の緻密性が著しく低下して
しまうからである。

【００６４】トナー供給ローラ３４に要求される電気特
性を確認するため、保護抵抗Ｒ₂を介さずに、金属シャ
フト３４Ａと軟質ポリウレタンフォームの層３４Ｂとの
表面間の電気抵抗値を変化させて現像実験を行った。図
９および図１０は、トナー供給ロ−ラ３４の電気抵抗値
を変化させた場合のトナー供給バイアス電位の変化量と
リーク電流とを示したものである。

【００６５】この結果から、トナー供給ローラ３４と金
属シャフト３４Ａとの間の電気抵抗値は１０⁵ 〜１０⁷
Ω・cm程度がよいことがわかる。すなわち、瞬間的に高
絶縁抵抗のトナー粒子が現像ローラ３３上に存在しなく
なるベタ黒画像出力時において、トナー供給ローラ３４
の抵抗が低すぎるとリーク電流が増大し、トナー薄層の
緻密性が悪くなり、逆に抵抗が高すぎるとトナー供給ロ
ーラ３４自体が自己バイアスを持つためトナー供給ロー
ラ３４の表面電位が低下し、トナー供給量が減少してし
まうからである。

【００６６】したがって、適当な抵抗値の保護抵抗Ｒ₂
を介在させた場合、トナー供給ローラ３４と金属シャフ
ト３４Ａとの間の電気抵抗値は１０⁴ 〜１０⁸ Ω・cm程
度が好ましいと言える。

【００６７】以上詳細に説明したような現像装置８を用
い、現像ローラ３３とトナー供給ローラ３４に異なるバ
イアス電圧を印加し、その結果現像ローラ３３側にトナ
ーＴを静電的に誘導（供給）させる電界を発生させ、且
つ、バイアス電圧のリークを防ぐため現像ローラ３３お
よびトナー供給ローラ３４の体積固有抵抗を所定の範囲
に設定し、各々のバイアス経路に適当な保護抵抗Ｒ₁、
Ｒ₂を介在させた結果、全面ベタ黒画像等広域にわたり
高濃度を必要とする連続画像においても、現像ローラ３
３へのトナー供給量を不足させることなく、画像濃度の
差のない安定した高画質現像を行うことが可能となっ
た。

【００６８】

【発明の効果】以上説明したように請求項１記載の現像
装置によれば、現像剤搬送手段と現像剤供給手段との間
に、現像剤搬送手段に現像剤が誘導（供給）される方向
に電界を発生するように各手段に所定のバイアス電圧を
印加したから、全面ベタ黒画像など広域にわたり高濃度
を必要とする連続画像においても、現像剤搬送手段への
現像剤供給量が不足することなく、画像濃度の差のない
安定した高画質現像を行うことができるといった効果を
奏する。

【００６９】また、請求項２記載の現像装置によれば、
さらに、現像剤搬送手段と現像剤供給手段の体積固有抵
抗を１０⁴ 〜１０⁸ Ω・cmの範囲に設定するとともにバ
イアス電圧をそれぞれ保護抵抗を介在して印加するた
め、バイアス電圧のリークを防いで持続的かつ安定した
現像剤供給が行われ、より良好かつ安定した高画質現像
を行うことが可能となるといった効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の現像装置の一実施例を示す断面図。

【図２】図１の現像装置を採用した画像形成装置の内部
構成を概略的に示す正面図。

【図３】図１に示す現像ロ−ラの一部を断面して示す斜
視図。

【図４】現像ローラにおけるトナー搬送量とトナー供給
バイアス電位および画像との相関を示す図。

【図５】図１に示すブレードの斜視図。

【図６】ブレード先端部の拡大図。

【図７】現像ローラの電気抵抗値と表面電位および画像
との相関を示す図。

【図８】本発明の現像装置のトナー搬送量測定装置の構
成説明図。

【図９】トナー供給ローラの電気抵抗値とトナー供給バ
イアス電位の変化量および画像との相関を示す図。

【図１０】トナー供給ローラにおける電気抵抗値とリー
ク電流値および画像との相関を示す図。

【符号の説明】

１…画像形成装置、３…感光体ドラム（像担持体）、８
…現像装置（清掃兼用の現像手段）、３３…現像ロー
ラ、３３Ａ…金属シャフト（支持体）、３３Ｂ…弾性体
層、３３Ｃ…表面導電層、Ｖ₁…現像バイアス電源、Ｒ
₁…保護抵抗、３４…トナ−供給ロ−ラ（現像剤供給手
段）、３４Ａ…金属シャフト（支持体）、３４Ｂ…軟質
ポリウレタンフォームの層、Ｖ₂…トナ−供給バイアス
電源（可変）、Ｒ₂…保護抵抗、３５…ブレ−ド（現像
剤層形成手段）、３５Ａ…薄板バネ材、３５Ｂ…チッ
プ、３５Ｅ…第１の突起部、３５Ｆ…第２の突起部、Ｔ
…トナ−（現像剤）、ＴＩ…トナ−像（現像剤像）、Ｐ
…用紙（被転写材）。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者大沢重信神奈川県川崎市幸区柳町70番地株式会社東芝柳町工場内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】一成分現像剤の薄層を像担持体に近接ま
たは接触させることによって前記像担持体上の潜像を可
視化する現像装置であって、前記一成分現像剤を収容する現像剤収容部を有する現像
装置本体と、この現像装置本体内かつ前記像担持体の被現像部に対向
するように配置され現像剤を前記被現像部に供給する回
転駆動可能な現像剤搬送手段と、この現像剤搬送手段の表面に前記一成分現像剤の薄層を
形成する現像剤層形成手段と、前記現像装置本体内かつ現像剤搬送手段に圧接しつつ回
転可能に設けられ前記現像剤収容部の現像剤を前記現像
剤搬送手段に供給する現像剤供給手段と、前記現像剤供給手段および前記現像剤搬送手段に対しこ
れらの間の電位差が２００ｖ以下となり、かつ現像剤供
給手段側が現像剤搬送手段側より現像剤の極性側に大き
く設定されたバイアス電圧をそれぞれ印加するバイアス
印加手段と、を具備してなることを特徴とする現像装
置。
【請求項２】一成分現像剤の薄層を像担持体に近接ま
たは接触させることによって前記像担持体上の潜像を可
視化する現像装置であって、前記一成分現像剤を収容する現像剤収容部を有する現像
装置本体と、この現像装置本体内かつ前記像担持体の被現像部に対向
するように配置され現像剤を前記被現像部に供給する回
転駆動可能でかつ体積固有抵抗が１０⁴ 〜１０⁸ Ω・cm
の現像剤搬送手段と、この現像剤搬送手段の表面に前記一成分現像剤の薄層を
形成する現像剤層形成手段と、前記現像装置本体内かつ現像剤搬送手段に圧接しつつ回
転可能に設けられ前記現像剤収容部の現像剤を前記現像
剤搬送手段に供給する体積固有抵抗が１０⁴ 〜１０⁸ Ω
・cmの現像剤供給手段と、前記現像剤供給手段および前記現像剤搬送手段に対しこ
れらの間の電位差が２００ｖ以下となり、かつ現像剤供
給手段側が現像剤搬送手段側より現像剤の極性側に大き
く設定されたバイアス電圧をそれぞれ保護抵抗を介在し
て印加するバイアス印加手段と、を具備してなることを
特徴とする現像装置。