JPH07140770A - 現像装置及びプロセスカートリッジ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 現像剤担持体等の表面に強く付着した強帯電
トナー層を除去して、トナーの帯電ムラ等を低減し、更
に小粒径トナーでも地カブリを防止することができる現
像装置にある。 【構成】 現像ブレード２０の裏面にピエゾ素子２２を
設置して、ブレード２０の現像スリーブ８との当接部及
びその近傍で、スリーブ８上の一成分現像剤の磁性トナ
ー６にピエゾ素子２２の機械的振動による微細振動を加
え、又スリーブ８上のトナー６に感光ドラム２の画像部
上へ向かう力を付与する、画像部と非画像部間の電位Ｖ
1 と、画像部のトナー６にスリーブ８上へ向かう力を付
与する電位Ｖ2 とをピーク値とし、Ｖ1 とＶ2 の中心値
が画像部と非画像部間にある交番電圧を現像バイアスと
して、スリーブ８に印加した。 【効果】 微細振動によりスリーブ８上の強帯電トナー
層を除去し、現像バイアスの印加により、小粒径トナー
を用いた場合でも地カブリの発生を防ぐことができて、
目的を達成できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子写真方式を利用し
た複写機やページプリンター等の画像形成装置に用いら
れる現像装置及びプロセスカートリッジに関する。

【０００２】

【従来の技術】電子写真方式を利用した複写機やページ
プリンター等の画像形成装置の概略構成を図１０に示
す。

【０００３】図１０において、１０１は画像形成装置の
本体であり、装置本体１０１内の略中央部に、潜像担持
体として円筒状の感光ドラム１０２が回転自在に設置さ
れ、この感光ドラム１０２はその軸を中心として一方向
に回転される。感光ドラム１０２はその表面を帯電装置
（帯電ローラ）１０３により一様に帯電された後、露光
装置１０４で像露光を行なって潜像が形成される。感光
ドラム１０２上の潜像は現像装置１０５により現像され
る。

【０００４】現像装置１０５は、現像剤１０６を収容し
た現像容器１０７を備え、容器１０７の感光ドラム１０
２と対向した開口部に、現像剤担持体として現像スリー
ブ１０８が回転自在に設置されている。現像スリーブ１
０８の上方には現像剤規制部材の現像ブレード１０９が
設置され、この現像ブレード１０９は現像スリーブ１０
８上に担持された現像剤１０６の層厚を規制して、現像
剤層を塗布、形成する。

【０００５】現像剤層に形成された現像剤１０６は、現
像スリーブ１０８の回転に伴い感光ドラム１０２と対向
した現像領域に搬送され、感光ドラム１０２上に形成さ
れた潜像の現像に供される。現像時、現像スリーブ１０
８に接続された現像バイアス電源１１９によって、直流
電圧に交流電圧を重畳した現像バイアスが現像スリーブ
１０８に感光ドラム１０２との間で印加され、現像が促
進される。感光ドラム１０２上の潜像は、現像によって
トナー像として可視化される。

【０００６】得られたトナー像は、転写装置（転写ロー
ラ）１１０により転写材１１１上に転写される。転写材
１１１はカセット１１１ａから給紙ローラ１１２で給紙
され、レジストローラ１１３により感光ドラム１０２上
のトナー像と同期を取って、感光ドラム１０２と転写ロ
ーラ１１０の当接部の間に送られる。転写ローラ１１０
によりトナー像が転写された転写材１１１は、定着装置
１１４に搬送され、そこで熱及び／又は圧力によりトナ
ー像が転写材１１１上に定着され永久画像とされた後、
画像形成装置の機外に排出される。

【０００７】一方、感光ドラム１０２は、転写されずに
その表面上に残ったトナーをクリーニング装置１１５に
より清掃して除去された後、再び帯電ローラ１０３によ
って帯電され、上記の画像形成工程を繰り返す。

【０００８】画像形成装置のメンテナンスを容易にする
ために、現像装置１０５を現像プロセスユニットとし、
感光ドラム１０２、帯電ローラ１０３及びクリーニング
装置１１５を一体化して画像形成プロセス・クリーニン
グユニット１１６とし、これら各プロセスユニットを装
置本体１０１に着脱自在な構成として設置することが行
なわれる。更に上記２つのユニットをプロセスカートリ
ッジ１１７として一体化して、メンテナンスを一層簡単
にしたものも普及している。

【０００９】このような現像プロセスユニット又はプロ
セスカートリッジの現像剤には、キャリアが残らない磁
性一成分現像剤（磁性トナー）が使われることが多い。
現像剤１０６として磁性トナーを用いる場合は、二成分
現像剤のときと同様、現像剤１０６を現像スリーブ１０
８上に磁力で保持するために、ローラ状の固定マグネッ
ト１１８が現像スリーブ１０８内に配設される。この固
定マグネット１１８は、現像スリーブ１０８の回転に対
して非回転に固定設置される。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】ところで、近年、電子
写真画像の解像度の向上を目的として、トナーの粒径を
６〜９μｍ程度に小粒径化する傾向にある。小粒径化し
たトナーは、粒径の大きなトナーに比べて単位体積当た
りの粒子数が多いために、各トナー粒子に均等に現像ス
リーブやブレード表面との接触の機会を与えにくくな
る。

【００１１】上記のように、各トナー粒子に均等に現像
スリーブやブレード表面との接触の機会を与えにくい
と、トナーの帯電効率が低下し、均一に帯電させること
が難しくなるばかりか、トナー同士の摩擦帯電が増加す
るために、反対極性に帯電するトナー（反転トナー）の
量が相対的に増加する傾向にあり、結果的に画像濃度の
低下や非画像部のカブリの増大となって、画像品質が損
なわれる。

【００１２】又従来は、負帯電性トナーを用いて反転現
像する場合、現像バイアスを、図１１に示すように、 ドラム上電位 ドラム上非画像部電位：Ｖ_D ＝−７００Ｖ ドラム上画像部電位 ：Ｖ_L ＝−１５０Ｖ に対し、 現像バイアス 現像促進最大電圧 ：Ｖmax ＝−１３００Ｖ 現像引き戻し最大電圧：Ｖmin ＝＋３００Ｖ ＡＣバイアスのピーク・ツウ・ピーク電圧：Ｖ_pp＝１６
００Ｖ 現像ＤＣバイアス ：Ｖ _DC ＝−７００Ｖ 現像コントラスト ：Ｖ_cont（＝Ｖ_L −Ｖ_DC）＝３５
０Ｖ に設定していた。即ちＴ51の周期では、負に帯電したト
ナーを現像スリーブ上から感光ドラムの画像部、非画像
部の両方へ飛翔させる電圧Ｖmax （−１３００Ｖ）を、
Ｔ52の周期では、感光ドラムの画像部、非画像部の両方
のトナーを現像スリーブ上へ引き戻す電圧Ｖmin （＋３
００Ｖ）を、現像スリーブに印加されるようにしてい
た。このため以下に示すような問題が生じていた。

【００１３】従来使用されている重量平均粒径（Ｄ₄ ）
が１２μｍ程度のトナーであれば、トナーはチャージア
ップが起こりにくく、又トナーの粒径も大きいために、
電界と磁界による力で感光ドラムの非画像部のトナーを
現像スリーブ上へ引き戻すことができた。しかし、重量
平均粒径（Ｄ₄ ）が１０μｍ以下の微粒子系のトナーに
なると、チャージアップしたトナーやトナーの微粉が、
鏡映力等の物理的力により感光ドラム上に強固に付着
し、電界及び磁界の力では、感光ドラムの非画像部に付
着したトナーを現像スリーブ上に引き戻すことができな
くなって来た。

【００１４】感光ドラムの非画像部に付着したトナー
は、そのまま転写紙に転写され、画像部のカブリとな
る。これは、カブリのなかでも正規トナーによるカブリ
で、地カブリと呼ばれる。図１１に示した現像バイアス
は、カブリ、特に小粒径化されたトナーで地カブリが発
生し易い現像バイアスである。

【００１５】反対極性に帯電した反転トナーや、所定の
帯電量に満たない弱帯電トナーが増加すると、カブリの
他にも、現像時に現像に供されないトナーが増加するた
め、現像効率が低下し、濃度低下が生じる。又図１２に
示すように、弱帯電トナーや反転トナーが画像部周辺に
飛散する、所謂”飛び散り”が増加することとなる。

【００１６】又カブリを減少するために、トナーの帯電
効率の向上を目的として、トナーと現像スリーブ若しく
は現像ブレードと接触する機会を増加させて、現像スリ
ーブ上に塗布されるトナーの層厚を薄くする努力がなさ
れている。トナーの層厚は現像スリーブの表面粗さ、現
像ブレードの当接圧、現像ブレード表面の硬度などによ
って、ある程度の制御が可能であるが、磁性トナーの場
合には、現像スリーブの表面粗さを調整することが多
い。現像スリーブの表面粗さが小さくなるほど、そして
トナー粒径が小さくなるほど、トナーの層厚は薄くなっ
て、トナーの帯電量は増加する傾向にある。

【００１７】トナーの薄層化に伴いトナーの帯電効率は
向上するが、当然ながら現像領域へのトナー搬送量、従
って現像領域へのトナー供給量が低下して、得られる画
像の濃度が低下するので、トナー層の薄層化には限界が
ある。又トナー層は薄層化するほど現像スリーブと現像
ブレードとの摺擦状況に敏感になり、トナーの塗布ムラ
が発生し易い。

【００１８】上記の対策としては、感光ドラムに対する
現像スリーブの回転速度比を増大してトナー供給量を維
持したり、現像ブレードの現像スリーブとの摺擦部に硬
度の小さな（アスカーＣ硬度で７０°以下）の弾性体を
用いて、トナーの塗布ムラの発生を抑えるなどの方法が
取られている。

【００１９】又トナーの凝集物、繊維などの異物の存在
により現像ブレードの規制で発生するトナーの塗布ムラ
を積極的に解消する方法として、特公昭６３−４１０６
８号に記載されているように、現像スリーブとこれに対
向する非接触式現像ブレードなどの部材との間に交番電
界を加えて、帯電したトナーを振動させる方法が提案さ
れている。

【００２０】以上のように、従来、トナーの帯電効率を
向上させる努力が行なわれている。しかし、トナーの帯
電量が必要以上に増加すると、現像スリーブや現像ブレ
ードの表面にこれを覆う強く帯電したトナーの層（強帯
電トナー層）が生じ、様々な弊害が発生してくる。

【００２１】上記の強帯電トナー層は次のようにして生
じる。帯電したトナーには、現像スリーブ又は現像ブレ
ードとの間の距離及びトナー帯電量に比例した静電鏡映
力が働く。更に現像スリーブや現像ブレードの表面に付
着したトナーには、その他に様々な物理吸着力が働く。
従って強帯電トナーが一度現像スリーブや現像ブレード
の表面に付着すると、大きな鏡映力に種々の物理吸着力
が加わった力が作用して、それらの表面から容易に引き
剥せなくなる。

【００２２】この強帯電トナー層は、後から供給される
トナーと現像スリーブや現像ブレードとの接触を阻害す
る。このため必然的にトナー同士の摩擦帯電が増加し、
反対極性に帯電する反転トナーの量が相対的に増加し、
結果的に画像濃度の低下や非画像部のカブリの増大を引
き起こしていた。又トナーの帯電効率を低下させ、トナ
ーの帯電を不均一にする原因となっていた。

【００２３】又この強帯電トナー層のトナーの一部が現
像に供されると、現像された画像部と現像されなかった
非画像部のトナーの帯電量に差が生じ、次回の現像で前
回の画像の影響が表れる所謂ゴーストと呼ばれる現象が
生じる場合があった。

【００２４】特に低湿度環境では、強帯電トナー層のト
ナーが更に強く帯電して帯電ムラを生じたり、トナー層
の塗布ムラを生じ、これに対応したムラが画像に生じる
ブロッチという現象が発生する場合があった。

【００２５】このように、従来は、カブリ、飛び散り、
ゴースト等の発生の問題から、小粒径トナーを用いるこ
とが困難であった。

【００２６】本発明の目的は、現像剤担持体及び規制部
材の表面に強く付着した強帯電トナー層を除去して、強
帯電トナー層の存在によるトナーの帯電ムラ等を低減
し、又現像剤担持体上の異物等によるトナーの塗布ムラ
を緩和して、良好な現像により高画質な画像を得ること
ができ、更に小粒径トナーを用いた場合にも、地カブリ
の発生がなく、ラインエッジがシャープな画像を得るこ
とを可能とした現像装置及びプロセスカートリッジを提
供することである。

【００２７】

【課題を解決するための手段】上記目的は本発明に係る
現像装置にて達成される。要約すれば本発明は、現像剤
担持体に当接した規制部材により、現像剤担持体上に担
持された一成分現像剤を規制し、像担持体と現像剤を担
持した現像剤担持体とを対向させて、像担持体に形成さ
れた静電潜像を現像する現像装置において、前記規制部
材の現像剤担持体との当接部及びその近傍で、現像剤担
持体上の現像剤に規制部材を介した機械振動による微細
振動を加えると共に、現像剤を現像剤担持体から静電潜
像画像部に向かう方向に付勢する第１のピーク電圧であ
って、その電圧レベルが静電潜像画像部の電位と静電潜
像非画像部の電位の間のレベルである第１のピーク電圧
と、現像剤を静電潜像画像部から現像剤担持体に向かう
方向に付勢する第２のピーク電圧であって、その電圧レ
ベルが上記静電潜像画像部の電位に関して第１のピーク
電圧の電圧レベルとは逆の側に位置する第２のピーク電
圧とを有する振動バイアス電圧を現像剤担持体に印加す
ることを特徴とする現像装置である。

【００２８】本発明によれば、前記規制部材の現像剤担
持体との当接部及びその近傍で、規制部部材及び現像剤
担持体上の現像剤に振動電界による微細振動を加えるこ
とができる。

【００２９】更に本発明によれば、前記規制部材は、少
なくとも導電層とこれを覆う誘電層を備えてなり、現像
剤の帯電極性と逆極性の電圧を規制部材に、同極性の電
圧を現像剤担持体に印加して、規制部材と現像剤担持体
の間に電界を形成し、該電界の中にて前記規制部材によ
る現像剤の規制を行なうと共に、現像剤を現像剤担持体
から潜像潜像画像部に向かう方向に付勢する第１のピー
ク電圧であって、その電圧レベルが静電潜像画像部の電
位と静電潜像非画像部の電位の間のレベルである第１の
ピーク電圧と、現像剤を静電潜像画像部から現像剤担持
体に向かう方向に付勢する第２のピーク電圧であって、
その電圧レベルが上記静電潜像画像部の電位に関して第
１のピーク電圧の電圧レベルとは逆の側に位置する第２
のピーク電圧とを有する振動バイアス電圧を現像剤担持
体に印加することができる。

【００３０】又前記現像装置が少なくとも潜像担持体と
プロセスカートリッジとして一体化され、画像形成装置
本体に着脱自在とすることができる。

【００３１】

【実施例】図１は、本発明の現像装置の一実施例を示す
概略構成図である。本実施例の現像装置は、一成分磁性
現像剤である磁性トナー６を収容した現像容器７を備
え、現像容器７の感光ドラム２と対向した開口部に、固
定マグネット１８が内包された非磁性の現像スリーブ８
が回転自在に設置され、現像スリーブ８の上方には、現
像剤規制部材としてその回転方向と逆方向に当接した現
像ブレード２０が設置されている。

【００３２】現像ブレード２０は、現像容器７に取付け
た支持板金２０ａに、現像スリーブ８と摺擦する厚さ１
ｍｍのウレタンゴム２０ｂを貼付けにより支持した基本
構造をしており、基本的に弾性ブレードとなっている。
本実施例では、現像ブレード２０の現像スリーブ８との
摺擦部の長さ（現像スリーブ８の周方向に沿う長さ）を
約２ｍｍで、当接圧を単位長さ当たり約２０ｇ／ｃｍと
した。又現像スリーブ８は直径１５ｍｍとされ、図中、
矢印方向に周速４７ｍｍ／秒で回転される。現像スリー
ブ８内の固定マグネット１８は、磁極Ｎ、Ｓ、Ｎ、Ｓが
交互に配置され４極構成となっている。

【００３３】本実施例によれば、現像ブレード２０は、
図２に示すように、更にそのウレタンゴム層２０ｂの摺
擦部に対応した背面に、振動伝達板として幅２ｍｍの非
磁性板金２１を接着して、この非磁性板金２１上に機械
振動発生手段として複数のピエゾ素子２２を等間隔で配
置している。各ピエゾ素子２２の背面には、ユニバーサ
ル基盤２３上にプリント配線により設けられた信号線２
３ａが貼り付けられ、この信号線２３ａは、所定の周波
数及び電圧の振動信号バイアス電源２４に接続されてい
る。

【００３４】現像容器７内のトナー６は、マグネット１
８の磁気力により現像スリーブ８上に担持され、現像ス
リーブ８の回転に伴い感光ドラム２と対向した現像領域
へ搬送される。その搬送途上で現像スリーブ８上のトナ
ー６は、現像スリーブ８に当接した現像ブレード２０に
より規制されて均一に塗布され、所定の厚のトナー層に
形成される。トナー層に形成されたトナー６は、現像領
域において感光ドラム２上の潜像の現像に供される。現
像時、現像スリーブ８に接続されたバイアス電源１９に
より、感光ドラム２との間で現像スリーブ８に所定の現
像バイアスが印加される。現像領域において現像に寄与
しなかったトナーは、現像スリーブ８の回転に伴い現像
容器７内にその開口部下部から戻され、現像容器７内に
回収される。

【００３５】以下に、本実施例の特徴部である現像ブレ
ード２０の作用について説明する。振動信号バイアス電
源２４から振動信号を出力して現像ブレード２０のピエ
ゾ素子２２に供給すると、各ピエゾ素子２２が振動し
て、その振動が非磁性板金２１を介してウレタンゴム層
２０ｂに伝播し、ウレタンゴム層２０ｂの現像スリーブ
８との摺擦部の当接圧を変動させる。本実施例では、各
ピエゾ素子２２を５００Ｈｚの周波数で振動し、当接圧
の変動量を±２．５ｇ／ｃｍ（当接圧の最大、最小値間
の変動幅は５ｇ／ｃｍである）とした。

【００３６】現像ブレード２０は現像スリーブ８のほぼ
頂部上に、その回転方向下流から垂下して上流側に向け
て当接している。現像スリーブ８と現像ブレード２０に
挟まされた摺擦部のトナーは、変動する当接圧が最大と
なる時点において、現像スリーブ８の周方向に当接圧の
分力を受けて前方（下流側）に転がりながら押し出され
る。つまり、現像スリーブ８及び現像ブレード２０の表
面にほぼ前方向の水平力が加わり、現像スリーブ８及び
現像ブレード２０の表面に付着している強帯電トナー層
の一部が引き剥される。一回の振動で引き剥される強帯
電トナー層の部分は僅かではあるが、現像ブレード２０
の摺擦部を通過中に強帯電トナー層に振動が連続的に加
わるので、強帯電トナー層はほぼ完全に除去される。

【００３７】強帯電トナー層が除去された現像スリーブ
８及び現像ブレード２０の表面には、反転トナーや弱帯
電トナーが入り込み、これら反転トナー、弱帯電トナー
は、現像スリーブ８又は現像ブレード２０の表面と摩擦
することにより、正規帯電トナーとなる。トナーの現像
スリーブ８又は現像ブレード２０との接触回数が増大し
ているので、かくして、現像スリーブ８上に担持されて
現像領域に搬送されるトナー中に、反転トナーや弱帯電
トナーを減らして、正規帯電トナーの割合を増大するこ
とができる。

【００３８】又摺擦部に異物がある場合、現像スリーブ
８の長手方向に不均一な塗布ムラが生じるが、現像ブレ
ード２０の当接圧が最大となる時点で、トナーが現像ス
リーブ８の周方向だけでなく長手方向にも押出されるの
で、塗布ムラが緩和される。

【００３９】このようにして均一に帯電、塗布されたト
ナー６は、現像スリーブ８の回転につれて現像領域に搬
送される。現像領域には、感光ドラム２上の潜像をトナ
ー６により可視化するために、現像バイアスが印加され
ている。本実施例では、トナー６として負帯電トナーを
用い、反転現像により現像を行なっている。本発明で
は、そのときのドラム上電位と現像バイアスとの関係
を、次のように設定することが更に他の特徴である。

【００４０】ドラム上電位 ドラム上非画像部電位（帯電電位）：Ｖ_D ドラム上画像部電位（露光部電位）：Ｖ_L 現像バイアス 現像促進最大電圧 ：Ｖmax 現像引き戻し最大電圧：Ｖmin 現像ＤＣバイアス ：Ｖ_DC 周波数 ：ｆ1 として、このＶ_D 、Ｖ_L 、Ｖmax 、Ｖmin を図３に示す
ように、 ｜Ｖ_D ｜≧｜Ｖmax ｜ 且つ ｜Ｖ_L ｜＞｜Ｖmin ｜ に設定して、現像に必要な現像コントラスト（｜Ｖ_L −
Ｖ_DC｜）を更に大きく得るようにしたものである。

【００４１】一般に、現像スリーブ８上のトナーに感光
ドラム２の画像部上へ向かう力を付与する電位であっ
て、感光ドラムの画像部電位Ｖ_L と非画像部電位Ｖ_D と
の間に存在する電位をＶ1 とし、感光ドラムの画像部に
存在するトナーに現像スリーブ上へ向かう力を付与する
電位をＶ2 としたときに（但し、今、Ｖ1 、Ｖ2 、
Ｖ_L、Ｖ_D は符号を考えない）、そのＶ1 とＶ2 とをピ
ーク値とし、感光ドラムの画像部電位と非画像部電位の
間にＶ1 とＶ2 の中心値が存在するような交番電圧を現
像バイアスとする。

【００４２】上記の現像バイアスによれば、現像促進最
大電圧Ｖmax 時（図３の周期Ｔ₁ ）に、正規帯電トナー
を感光ドラムの画像部に飛翔させるが、感光ドラムの非
画像部に対しては、正規帯電トナーを飛翔させることが
ない。このため、正規帯電トナーが感光ドラムの非画像
部に付着する、所謂地カブリは発生しない。

【００４３】従来の現像バイアスでは、現像促進時に感
光ドラムの画像部及び非画像部にトナーを飛翔させてし
まい、トナーが感光ドラムの非画像部に強固に付着し
て、現像スリーブにトナーを引き戻せないために、地カ
ブリが発生していた。これが、本発明の現像バイアスに
よれば、地カブリの発生をなくせるので、カブリに対し
非常に有利である。反転トナーによるカブリに関して
は、現像ブレード２０の振動による強帯電トナー層の除
去により、反転トナーが極端に減少しているので、画質
に影響するようなカブリは生じない。

【００４４】又、従来は、小粒径トナーを用いると、個
々のトナーを均一に帯電させることが困難であったが、
本発明では、現像ブレード２０による作用と、現像バイ
アスによる作用とにより、カブリに対して相乗効果があ
り、カブリのない高画質な画像を得ることが可能とな
る。又使用可能なトナー粒径の範囲が広がり、従来使用
できなかった小粒径トナーも使えるようになった。

【００４５】以下、本発明者等が行なった画像形成実験
について説明する。

【００４６】図１の現像装置において、現像ブレード２
０の背面に配設された各ピエゾ素子２２に信号を与えて
周波数５００Ｈｚで振動させ、現像ブレード２０の当接
圧の変動量を±２．５ｇ／ｃｍ（変動幅５ｇ／ｃｍ）と
した。感光ドラム２は、負帯電系の有機感光体（ＯＰ
Ｃ）を表面に備えた高導電性ドラムを用い、帯電ローラ
により外周面をＶ_D ＝−７００Ｖに一様帯電した。その
後、露光によって画像部の電位をＶ_L ＝−１５０Ｖまで
低下させて、感光ドラム上に潜像を形成した。感光ドラ
ムと現像スリーブとの間隔を１５０μｍに設定して、潜
像の現像を行なった。

【００４７】現像バイアスとして、ＤＣバイアスＶ_DC＝
−４４０Ｖ、デューティー比＝７．５（Ｖmax ／Ｖmin
＝７．５／１）、周波数ｆ1 ＝２０００Ｈｚを印加し
た。これにより、現像促進最大電圧Ｖmax ＝−６９０
Ｖ、現像引き戻し最大電圧Ｖmin＝−９０Ｖとなり、 ｜Ｖmax ｜≦｜Ｖ_D ｜ 且つ ｜Ｖmin ｜＜｜Ｖ_L ｜ を得た。

【００４８】一成分現像剤のトナー６には、重量平均粒
径（Ｄ₄ ）が７μｍの負帯電性の磁性トナーを用いた。
トナーの重量平均粒径（Ｄ₄ ）は、種々の方法によって
測定できるが、本実験ではコールカウンターを用いて測
定した。測定法は次の通りである。

【００４９】測定装置としてコールカウンターＴＡ−II
型（コールカウンター社製）を用い、個数分布、体積分
布を出力するインターフェース（日科機製）及びＰＣ−
９８０１パーソナルコンピュータ（ＮＥＣ社製）を接続
した。電解液として、試薬１級の塩化ナトリウムを用
い、１％ＮａＣｌ水溶液を調製した。

【００５０】上記の電解液１００〜１５０ｍｌ中に分散
剤として界面活性剤、好ましくはアルキルベンゼンスル
ホン酸塩を０．１〜５ｍｌ加え、更にトナーの測定試料
を２〜２０ｍｇ（粒子数として約３万〜３０万個）加え
て懸濁する。そして試料を懸濁した電解液を超音波分散
器で約１〜３分間処理を行なってから、上記のコールカ
ウンターにより１００μｍのアパチャーを用いて、個数
を基準として２〜４０μｍの粒子の粒度分布を測定し、
それからトナーの重量平均粒径（Ｄ₄ ）を求めた。

【００５１】以上の条件により画像形成を行なったとこ
ろ、得られた画像は、カブリが従来の約半分以下の１％
以下となり、ゴーストの発生も認められず、又現像スリ
ーブ上にトナーが均一に塗布されているために、画像上
に塗布ムラによる画像の乱れもなかった。又個々のトナ
ーが均一に帯電されているために、画像の飛び散りも少
なくなり、現像効率も僅かではあるが向上した。

【００５２】トナーの重量平均粒径（Ｄ₄ ）を変えて実
験した結果、トナーの粒径は４〜１０μｍの範囲でカブ
リがなく有効であり、小粒径のトナーでも使用可能であ
ることが確認された。

【００５３】実施例２ 図２は、本発明の現像装置の他の実施例を示す断面図で
ある。本実施例では、現像剤規制部材として、カーボン
分散ＥＰＤＭからなる導電性ゴム層２６ｂの表面に、約
５０μｍのウレタン樹脂誘電層２６ｃを被覆した現像ブ
レード２６を使用したことが１つの特徴である。導電性
ゴム層２６ｂは、支持板金２６ａに貼り付けにより支持
され、現像スリーブ８にその回転方向と逆方向に当接し
ている。

【００５４】本実施例の現像装置のその他の機械的構成
は、図１に示した現像装置と基本的に同様で、図４にお
いて図１に付した符号と同一の符号は同一の部材を示
す。

【００５５】本実施例において、現像ブレード２６の現
像スリーブ８との摺擦部は約２ｍｍで、当接圧は単位長
さ当たり約３０ｇ／ｃｍである。又現像スリーブ８の周
速は約９４ｍｍ／秒である。現像スリーブ８内には、４
極の磁極構成の固定マグネット１８が内包されている。

【００５６】上記の導電性ゴム層２６ｂには、支持板金
２６ａを介してブレードバイアス電源２７が接続されて
おり、導電性ゴム層２６ｂに所定のバイアス電圧を印加
できるようになっている。現像スリーブ８には現像バイ
アス電源１９が接続され、現像スリーブ８に感光ドラム
２との間で所定の現像バイアスが印加される。これら現
像ブレード２６と現像スリーブ８との間のリークを防止
するために、上記のウレタン樹脂誘電層２６ｃは現像ブ
レード２６の表面に設けた。

【００５７】本実施例では、トナー６に粒径約６μｍの
負帯電トナーを用い、現像バイアスとして、図５に実線
で示すように、 ドラム上電位 ドラム上非画像部電位（帯電電位）：Ｖ_D ＝−７００Ｖ ドラム上画像部電位（露光部電位）：Ｖ_L ＝−１５０Ｖ に対し、 現像バイアス 現像促進最大電圧 ：Ｖmax ＝−６９０Ｖ 現像引き戻し最大電圧：Ｖmin ＝−９０Ｖ 現像ＤＣバイアス ：Ｖ_DC＝−４４０Ｖ デューティー比 ：Ｖmax ／Ｖmin ＝７／５ 周波数 ：ｆ2 ＝８００Ｈｚ として、このＶ_D 、Ｖ_L 、Ｖmax 、Ｖmin を ｜Ｖ_D ｜≧｜Ｖmax ｜ 且つ ｜Ｖ_L ｜＞｜Ｖmin ｜ に設定して、現像スリーブ８に印加した。又ブレードバ
イアスとして、図５に破線で示すように、 周期Ｔ1 時：現像バイアスに対し＋１０００Ｖ 周期Ｔ2 時：現像バイアスに対し−１０００Ｖ を現像ブレード２６に印加した。

【００５８】本実施例では、上記のように現像スリーブ
８と現像ブレード２６との間に、現像バイアス及びブレ
ードバイアスが加えられている。このため、現像ブレー
ド２６には、現像スリーブ８との間の電位差によって引
力が生じ、現像ブレード２６が現像スリーブ８方向に押
付け、変形され、そして電位差０で現像ブレード２６の
弾性力により現像ブレード２６が復元する。これにより
現像ブレード２６が振動する。このように、本実施例で
は、上記のトナーに直接加わる電界力の他に、トナーに
現像ブレード２６の振動を加えることを特徴としてい
る。

【００５９】現像スリーブ８と現像ブレード２６との間
に印加される電圧は、上述したように、現像ブレード２
６を基準として−１０００Ｖ及び＋１０００Ｖである。
又ウレタン樹脂誘電層２６ｃの厚さは約５０μｍ、比誘
電率は約３、現像スリーブ８上のトナー層の層厚は約１
００μｍである。トナーの比誘電率を約３とすると、上
記条件では、現像スリーブ８上の強帯電トナー層には、
これを現像スリーブ８上から引き剥す方向に最大約８×
１０⁶ Ｖ／ｍの電界が加わる。

【００６０】このときの現像ブレード２６の当接圧の変
動幅は約１．５ｇ／ｃｍであった。実施例１では、当接
圧の変動幅がおおよそ１０％ほどあれば、現像スリーブ
上の強帯電トナー層を除去できたが、本実施例では、現
像ブレード２６の当接圧が約３０ｇ／ｃｍであり、当接
圧の変動幅は１０％もない。しかしながら、本実施例で
は、強帯電トナー層を実施例１のときよりも容易に除去
できた。これは、現像ブレード２６の振動により現像ス
リーブ８の周方向に加わる力と、現像スリーブ８に対し
てほぼ垂直に加わる電界の力による相乗効果と考えられ
る。

【００６１】即ち、本実施例では、現像スリーブ８上の
強帯電トナー層のトナーは、現像ブレード２６の振動に
より物理吸着力が弱められて剥離し易くなる。この状態
で現像スリーブ８に対して垂直に電界が加えられると、
強帯電トナーは容易に電界によるクーロン力で現像スリ
ーブ８上から引き剥される。このように、振動と電界の
力が加えられることにより、強帯電トナー層の除去効果
が高められると考えられる。

【００６２】電界は、トナーを現像スリーブ８から引き
剥す方向に強く加えられることが好ましい。本実施例で
は、現像ブレード２６と現像スリーブ８との間で電界の
方向が逆転するために、一旦剥離した強帯電トナーは現
像ブレード２６と現像スリーブ８との間を飛翔、振動し
て撹拌される。特に摺擦部から下流側の領域では、トナ
ーが往復飛翔して強力な撹拌効果が得られるので、帯電
ムラがほぼ解消される。又現像ブレード２６と現像スリ
ーブ８との間に挟まった異物による塗布ムラは、実際に
問題にならないレベルまで緩和された。

【００６３】本実施例においても、以上のようにして均
一に帯電、塗布されたトナー６は、現像スリーブ８の回
転に従って現像領域に搬送され、現像領域に印加された
現像バイアスにより、感光ドラム２上の潜像がトナー６
により現像される。

【００６４】そのときの現像バイアスを、実施例１のと
きと同様に設定することにより、正規帯電トナーが感光
ドラムの画像部のみに飛翔し、感光ドラムの非画像部に
正規帯電トナーが飛翔することがないため、地カブリが
発生しない。

【００６５】又現像ブレード２０の振動による強帯電ト
ナー層の除去により、反転トナーが極端に減少している
ので、全体のカブリは低下する。実施例１では、弾性ブ
レードからなる現像ブレード２０を振動させて、現像ス
リーブ８上のトナーを謂わば掘り起こすようにしている
のに対し、本実施例では、電界によって現像ブレード２
６を振動し且つトナーを撹拌しているので、トナーの現
像スリーブ及び現像ブレード２６との接触回数が増加
し、このためカブリの解消効果は、実施例１のときより
も向上した。

【００６６】又現像引き戻し最大電圧Ｖmin が感光ドラ
ムの非画像部の正規帯電トナーを戻す方向に作用するた
め、飛び散りは減少し、ラインのエッジもすっきりとす
る。

【００６７】本実施例におけるトナー粒径の有効な範囲
は３．５〜１１μｍであり、特に５〜８μｍの間が良
く、この範囲でカブリが少なく、飛び散りの少ない高画
質な画像が得られた。

【００６８】実施例３ 図６は、本発明の現像装置の更に他の実施例を示す断面
図である。本実施例では、現像剤規制部材として、厚さ
０．１ｍｍの非磁性ＳＵＳ板金２８ａの表面に、約４０
μｍ厚さのポリアミド樹脂誘電層２８ｂを被覆し、誘電
層２８ｂの現像スリーブ８との摺擦部に厚さ約０．４ｍ
ｍのウレタンゴム層２８ｃを貼り付けた構成の現像ブレ
ード２８を使用したことが１つの特徴である。現像ブレ
ード２８はウレタンゴム層２８ｃにおいて、現像スリー
ブ８にその回転方向と同方向に当接されている。

【００６９】本実施例において、現像ブレード２８の現
像スリーブ８との摺擦部は約２．５ｍｍで、当接圧は単
位長さ当たり約３０ｇ／ｃｍである。又現像スリーブ８
の周速は約９４ｍｍ／秒である。現像スリーブ８内に
は、４極の磁極構成の固定マグネット１８が内包されて
いる。

【００７０】上記の非磁性ＳＵＳ板金２８ａには、ブレ
ードバイアス電源２９が接続されており、ＳＵＳ板金２
８ａに所定のバイアス電圧を印加できるようになってい
る。現像スリーブ８には現像バイアス電源１９が接続さ
れ、現像スリーブ８に感光ドラム２との間で所定の現像
バイアスが印加される。これら現像ブレード２８と現像
スリーブ８との間のリークを防止するために、上記のポ
リアミド樹脂誘電層２８ｂは現像ブレード２８の表面に
設けた。

【００７１】本実施例では、現像バイアスとして、 ドラム上電位 ドラム上非画像部電位（帯電電位）：Ｖ_D ＝−７００Ｖ ドラム上画像部電位（露光部電位）：Ｖ_L ＝−１５０Ｖ に対し、図７に実線で示すように、 現像バイアス 現像促進最大電圧 ：Ｖmax ＝−６９０Ｖ 現像引き戻し最大電圧：Ｖmin ＝−９０Ｖ 現像ＤＣバイアス ：Ｖ_DC＝−４４０Ｖ デューティー比 ：Ｖmax ／Ｖmin ＝７／５ 周波数 ：ｆ3 ＝８００Ｈｚ を設定して、このＶ_D 、Ｖ_L 、Ｖmax 、Ｖmin を ｜Ｖ_D ｜≧｜Ｖmax ｜ 且つ ｜Ｖ_L ｜＞｜Ｖmin ｜ にして、現像スリーブ８に印加した。又ブレードバイア
スとして、図７に破線で示すように、 全周期：現像バイアスに対し＋１０００Ｖ を現像ブレード２６に印加した。

【００７２】一般に、現像スリーブ８上のトナーを感光
ドラム２の画像部上へ転移させる電位であって、感光ド
ラムの画像部電位Ｖ_L と非画像部電位Ｖ_D との間に存在
する電位をＶ1 、感光ドラムの画像部に存在するトナー
を現像スリーブ上へ逆転移させる電位をＶ2 としたとき
に（但し、今、Ｖ1 、Ｖ2 、Ｖ_L 、Ｖ_D は符号を考えな
い）、これら電位Ｖ1 とＶ2 をピーク値とし、そして感
光ドラムの画像部電位と非画像部電位の間にＶ1 とＶ2
の中心値が存在するような交番電圧を現像バイアスとし
て採用する。

【００７３】本実施例において、現像ブレード２８のウ
レタンゴム層２８ｂの厚さは約４００μｍ、比誘電率は
約３、ポリアミド樹脂誘電層２８ｃの厚さは約４０μ
ｍ、比誘電率は約４、現像スリーブ８上のトナー層の層
厚は約６０μｍ、トナーの比誘電率は約３で、現像スリ
ーブ８と現像ブレード２８との間の電圧の大きさは、現
像ブレード２８を基準として最大１０００Ｖであるか
ら、最大電界強度は約４．９×１０⁶ Ｖ／ｍであり、摺
擦部での当接圧の変動幅は約０．８ｇ／ｃｍであり、十
分に強帯電トナー層を除去できた。

【００７４】本実施例では、図７に示したように、現像
ブレード２８と現像スリーブ８との間の電界は一定であ
るため、現像ブレード２８の振動は発生しない。しかし
ながら、トナーの帯電極性と逆極性の電圧を現像ブレー
ド２８に印加することによって、負に強く帯電した強帯
電トナーを現像ブレード２８側に引き寄せ、反転トナー
を現像スリーブ８側に引き寄せることができ、従って強
帯電トナーを現像スリーブ８から引き剥す一方、反転ト
ナーを現像スリーブ８との接触で正規帯電トナーにし
て、反転トナーを減らすことが可能となる。

【００７５】本実施例でも、正規帯電トナーの割合が増
すことにより、これまでの実施例１〜２と同様、地カブ
リの発生を抑えることができ、カブリの少ない高画質な
画像を得ることができる。

【００７６】上記において、ブレードバイアスは、強帯
電トナー層を除去できる電界を付与できるならば、どの
ような波形のものであっても構わない。例えば三角波や
鋸波等のブレードバイアスを使用することができる。

【００７７】本発明の趣旨は、現像ブレードの現像スリ
ーブとの当接部及びその近傍で、現像スリーブ上の強帯
電トナー層を構成するトナーに対し、現像ブレードを介
して微細振動若しくは移動可能な電界を加えて、強帯電
トナー層を除去する一方、地カブリが発生しづらい現像
バイアスを用いることにより、小粒径トナーを使用した
場合にもカブリの発生を防止してカブリを低減し、高画
質な画像を得ることにある。従って上記趣旨が損なわれ
ない範囲内において、現像ブレード及び現像スリーブの
形状、構成及び材質の変形が可能であり、これまでに示
したものに限定されない。

【００７８】実施例３の場合を取り上げれば、例えば図
８に示すように、現像スリーブ８の内部に電極３０を設
けて、この電極３０と現像ブレード２８との間でトナー
を振動させるようにすることもできる。この場合、現像
スリーブ８の内部に電極３０を設けるので、現像スリー
ブ８導電性でなくても良く、例えばフェノール樹脂、エ
ポキシ樹脂等の非金属、非導電性の材料を用いて形成す
ることができる。

【００７９】実施例４ 図９は、本発明の現像装置の更に他の実施例を示す概略
構成図である。本実施例は、本発明の現像装置をプロセ
スカートリッジに適用した場合を示す。

【００８０】プロセスカートリッジ１７は、感光ドラム
２、帯電ローラ３、現像装置５、クリーナ２２を一体化
して、画像形成装置本体に着脱自在に設けられている。
図９において、符号４は露光装置、１１は転写材、１０
は転写ローラ（転写装置）、１３はレジストローラ、１
４は定着装置で、これらは画像形成装置本体側に設けら
れている。

【００８１】本実施例では、メンテナンスを容易にする
ために、図６に示した実施例３の現像装置を現像ユニッ
ト５とし、感光ドラム２、クリーニング装置１５及び帯
電ローラ３を一体介して画像形成プロセス・クリーニン
グユニット１６とし、これら２つのユニット５、１６を
まとめて、装置本体に着脱自在なプロセスカートリッジ
としている。

【００８２】このように現像ユニット５を感光ドラム２
等とプロセスカートリッジに構成することにより、ユー
ザーに負担をかけることなく、本発明による効果を容易
に発揮させることが可能となる。

【００８３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の現像装置
では、現像剤規制部材の現像剤担持体との当接部及びそ
の近傍で、現像剤担持体上に担持された一成分現像剤の
トナーに、規制部材を介した機械振動による微細振動を
加えたので、静電鏡映力により現像剤担持体及び規制部
材の表面に強く付着した強帯電トナー層を除去して、強
帯電トナー層の存在によるトナーの帯電ムラ、塗布ム
ラ、ゴーストを低減することができ、又現像剤担持体上
の異物等によるトナーの塗布ムラも緩和することができ
る。

【００８４】更に現像バイアスと像担持体上の電位であ
るドラム上電位の関係を、 ドラム上電位 ドラム上非画像部電位（帯電電位）：Ｖ_D ドラム上画像部電位（露光部電位）：Ｖ_L 現像バイアス 現像促進最大電圧 ：Ｖmax 現像引き戻し最大電圧：Ｖmin として、このＶ_D 、Ｖ_L 、Ｖmax 、Ｖmin を ｜Ｖ_D ｜≧｜Ｖmax ｜ 且つ ｜Ｖ_L ｜＞｜Ｖmin ｜ に設定したので、小粒径トナーを用いた場合にも、地カ
ブリの発生を防ぐと共に、ラインエッジがシャープな高
画質画像を得ることができる。

【００８５】又規制部材の現像剤担持体との当接部及び
その近傍において、規制部材とトナーに電界による微細
振動を加えた場合には、電界によってトナーを撹拌でき
るので、上記の強帯電トナー層の除去による帯電ムラ等
の低減及び異物による塗布ムラの緩和を更に良好に行な
うことができる。

【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概略構成図
である。

【図２】図１の現像装置に設置された現像ブレードを示
す斜視図である。

【図３】図１の現像装置で使用する現像バイアスを示す
図である。

【図４】本発明の現像装置の他の実施例を示す概略構成
図である。

【図５】図４の現像装置で使用する現像バイアスを示す
図である。

【図６】本発明の現像装置の更に他の実施例を示す概略
構成図である。

【図７】図６の現像装置で使用する現像バイアスを示す
図である。

【図８】図６の現像装置の変形例における要部を示す概
略構成図である。

【図９】本発明の現像装置の更に他の実施例を適用した
プロセスカートリッジを示す概略構成図である。

【図１０】従来の現像装置を適用したプロセスカートリ
ッジを示す概略構成図である。

【図１１】図１０の現像装置で使用する現像バイアスを
示す図である。

【図１２】図１０の現像装置で生じていた画像の飛び散
りを示す説明図である。

【符号の説明】

２ 感光ドラム ３ 帯電ローラ ５ 現像ユニット ６ 磁性トナー ８ 現像スリーブ １７ プロセスカートリッジ １９ 現像バイアス電源 ２０、２６、２８ 現像ブレード ２１ 非磁性板金 ２２ ピエゾ素子 ２４ 振動出力バイアス電源 ２７、２９ ブレードバイアス電源

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 櫻井 和重 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 山崎 道仁 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 加藤 淳一 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 尾島 磨佐基 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 佐藤 博 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 緒方 寛明 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 浅野 えりか 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 長谷川 浩人 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 現像剤担持体に当接した規制部材によ
   り、現像剤担持体上に担持された一成分現像剤を規制
   し、像担持体と現像剤を担持した現像剤担持体とを対向
   させて、像担持体に形成された静電潜像を現像する現像
   装置において、前記規制部材の現像剤担持体との当接部
   及びその近傍で、現像剤担持体上の現像剤に規制部材を
   介した機械振動による微細振動を加えると共に、現像剤
   を現像剤担持体から静電潜像画像部に向かう方向に付勢
   する第１のピーク電圧であって、その電圧レベルが静電
   潜像画像部の電位と静電潜像非画像部の電位の間のレベ
   ルである第１のピーク電圧と、現像剤を静電潜像画像部
   から現像剤担持体に向かう方向に付勢する第２のピーク
   電圧であって、その電圧レベルが上記静電潜像画像部の
   電位に関して第１のピーク電圧の電圧レベルとは逆の側
   に位置する第２のピーク電圧とを有する振動バイアス電
   圧を現像剤担持体に印加することを特徴とする現像装
   置。
2. 【請求項２】 前記微細振動は、規制部材の現像剤担持
   体との当接圧の５％以上の変動幅を有する請求項１の現
   像装置。
3. 【請求項３】 現像剤担持体に当接した規制部材によ
   り、現像剤担持体上に担持された一成分現像剤を規制
   し、像担持体と現像剤を担持した現像剤担持体とを対向
   させて、像担持体に形成された静電潜像を現像する現像
   装置において、前記規制部材の現像剤担持体との当接部
   及びその近傍で、規制部材及び現像剤担持体上の現像剤
   に振動電界による微細振動を加えると共に、現像剤を現
   像剤担持体から静電潜像画像部に向かう方向に付勢する
   第１のピーク電圧であって、その電圧レベルが静電潜像
   画像部の電位と静電潜像非画像部の電位の間のレベルで
   ある第１のピーク電圧と、現像剤を静電潜像画像部から
   現像剤担持体に向かう方向に付勢する第２のピーク電圧
   であって、その電圧レベルが上記静電潜像画像部の電位
   に関して第１のピーク電圧の電圧レベルとは逆の側に位
   置する第２のピーク電圧とを有する振動バイアス電圧を
   現像剤担持体に印加することを特徴とする現像装置。
4. 【請求項４】 前記振動電界は、規制部材と現像剤担持
   体との間に振動電圧を印加することにより発生される請
   求項３の現像装置。
5. 【請求項５】 前記振動電界は、規制部材の現像剤担持
   体との当接部及びその近傍で、現像剤担持体上の正規帯
   電された現像剤が潜像担持体の画像部上へ向かう方向に
   加えられ、その最大電界強度が少なくとも１０⁶ Ｖ／ｍ
   以上である請求項３又は４の現像装置。
6. 【請求項６】 現像剤担持体に当接した規制部材によ
   り、現像剤担持体上に担持された一成分現像剤を規制
   し、像担持体と現像剤を担持した現像剤担持体とを対向
   させて、像担持体に形成された静電潜像を現像する現像
   装置において、前記規制部材は、少なくとも導電層とこ
   れを覆う誘電層を備えてなり、現像剤の帯電極性と逆極
   性の電圧を規制部材に、同極性の電圧を現像剤担持体に
   印加して、規制部材と現像剤担持体の間に電界を形成
   し、該電界の中にて前記規制部材による現像剤の規制を
   行なうと共に、現像剤を現像剤担持体から潜像潜像画像
   部に向かう方向に付勢する第１のピーク電圧であって、
   その電圧レベルが静電潜像画像部の電位と静電潜像非画
   像部の電位の間のレベルである第１のピーク電圧と、現
   像剤を静電潜像画像部から現像剤担持体に向かう方向に
   付勢する第２のピーク電圧であって、その電圧レベルが
   上記静電潜像画像部の電位に関して第１のピーク電圧の
   電圧レベルとは逆の側に位置する第２のピーク電圧とを
   有する振動バイアス電圧を現像剤担持体に印加すること
   を特徴とする現像装置。
7. 【請求項７】 少なくとも現像装置を包合し、画像形成
   装置本体に対して着脱自在なプロセスカートリッジにお
   いて、該現像装置が請求項１、２、３、４、５又は６の
   現像装置であることを特徴とするプロセスカートリッ
   ジ。