JPH0980900A - 現像装置および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 現像ローラ上のトナーの帯電量のばらつきを
抑え、現像ローラ上にトナーが実質的に単層になるよう
にトナーを均一に付着させることができる現像装置およ
び画像形成装置を提供すること。 【解決手段】 外周に付着されたトナー１０の一部を、
感光ドラム１の外周面に、潜像に対応した所定のパター
ンで選択的に移動させて現像を行う現像ローラ８と、こ
の現像ローラ８の外周に当接して、現像ローラ８の外周
に形成されるトナー１０の層の厚さを調節する現像ロー
ラ用ブレード９とを有する現像装置５。現像ローラ８に
対する現像ローラ用ブレード９の接触角θが、７５〜８
５度である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真方式の画
像形成装置およびそれに用いる現像装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、電子写真プリンタのように電子写
真方式を利用した画像形成装置は、潜像保持体としての
感光ドラムの表面を一様かつ均一に帯電する帯電装置
と、均一に帯電された感光体の表面に静電潜像を書き込
むレーザ装置などの潜像形成装置と、トナーによって前
記静電潜像を現像する現像装置と、現像されたトナー像
を転写紙などに転写する部分とを有する。

【０００３】このような画像形成装置の現像装置は、現
像ローラと現像ローラ用ブレードとを有する。現像ロー
ラは、現像装置内で回転することにより、摩擦による静
電気力などにより現像装置内のトナーが外周面に付着す
る。現像ローラ用ブレードは、回転する現像ローラの外
周面に当接し、現像ローラの外周面に形成されるトナー
層の層厚を調節する。すなわち、現像ローラ用ブレード
は、現像ローラに付着したトナー粒子の一部を掻き落と
し、トナー粒子の層厚を調節し、通過するトナーの帯電
量を均一化するためのものである。

【０００４】現像ローラの外周面に付着されたトナーの
一部は、現像ローラの表面が感光ドラムの表面に近接す
ることにより、潜像パターンで選択的に感光ドラムの表
面に移動し、感光ドラムの静電潜像が現像され、感光ド
ラムの表面にトナー像が形成される。このトナー像は、
転写紙に転写され、転写紙上に画像が形成される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このような現像装置に
用いられる現像ローラ用ブレードでは、現像ローラの外
周面に均一に且つ薄層にトナーを付着させることが重要
である。トナーがローラの外周面に均一に付着しない
と、感光ドラムの表面に静電潜像を現像した時に、感光
体カブリが生じる。なお、感光体カブリとは、感光体ド
ラムに付着すべきトナーの極性と逆極性のトナーが感光
ドラムに付着し、均一帯電が困難になり、画質の低下な
どの問題を引き起こす現象である。

【０００６】従来の現像ローラ用ブレードとしては、ス
テンレス製ブレードが知られている。ところが、このス
テンレス製ブレードでは、現像ローラ上のトナーの帯電
量にバラツキが生じ易いと共に、トナーがフィルミング
（トナーが摩擦熱で融着し膜を形成）し易い。また、ス
テンレス製ブレードでは、現像ローラ上にトナーを実質
的に単層で均一に形成することは困難であった。

【０００７】また、ゴム弾性体で構成されたブレードも
提案されているが、そのブレードが如何なる接触角度で
接触されている時に、現像ローラの外周面に実質的に単
一のトナー層を形成することができるかに関しては明ら
かにされていなかった。たとえば特開昭６２−１１８３
７２号には、ブレード面とローラ面とが多く重なるよう
に、接触角を略９０度（ブレード先端面が現像ローラの
接線に対して略９０度）とした現像装置が開示してあ
る。

【０００８】しかし、このように接触角を９０度に近い
状態で現像ローラ上にブレードが接触した現像装置で
は、トナーの帯電量にばらつきが生じ易く、また、現像
ローラ上にトナーが実質的に単層となるようにトナーを
均一に付着させるには不十分であった。

【０００９】現像装置においては、現像ローラの外周面
に実質的に単一のトナー層を形成することが重要であ
り、これにより良好な現像が可能となる。本発明の目的
は、現像ローラ上のトナーの帯電量のばらつきを抑え、
現像ローラ上にトナーが実質的に単層になるようにトナ
ーを均一に付着させることができる現像装置および画像
形成装置を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明者等は、現像ロー
ラ用ブレードについて鋭意検討した結果、ブレードをゴ
ム弾性体で構成し、そのブレードの現像ローラに対する
接触角を所定範囲に設定することで、現像ローラ上のト
ナーの帯電量のばらつきを抑え、現像ローラ上にトナー
が実質的に単層になるようにトナーを均一に付着させる
ことができることを見い出し、本発明を完成させるに至
った。

【００１１】すなわち、本発明に係る現像装置は、外周
に付着されたトナーの一部を、潜像保持体の外周面に、
潜像に対応した所定のパターンで選択的に移動させて現
像を行う現像ローラと、前記現像ローラの外周に当接し
て、前記現像ローラの外周に形成されるトナーの層の厚
さを調節するゴム弾性体から成る現像ローラ用ブレード
とを有する現像装置であって、前記現像ローラに前記現
像ローラ用ブレードが接触する点を通過する現像ローラ
外周の接線と、前記ブレードの先端面との成す接触角が
７５〜８５度であることを特徴とする。

【００１２】なお、接触角は、現像ローラに現像ローラ
用ブレードが接触する点を通過する現像ローラ外周の接
線と、ブレードの先端面との成す角度である。現像ローラ用ブレード 本発明で好ましく用いられる現像ローラ用ブレードの形
態は、現像ローラの軸方向に接するような帯形状を成し
ている。そのブレードの先端は固定されておらず、ロー
ラの表面に接するように構成してある。ブレードの他端
は、剛性体から成るホルダーに固定され、ブレードがロ
ーラに接する角度が調節可能にしてあることが好まし
い。

【００１３】このブレードの長さ（固定端から自由端ま
での長さ：自由端長ｌ）は、特に限定されないが、好ま
しくは１０〜１２mmである。また、ブレードの厚みｔ
は、好ましくは１．２〜１．５mm程度である。ブレード
の幅は、現像ローラの軸方向長さに相当する長さを有す
る。ブレードの自由端は、緩やかな円弧を描く形状でも
良いし、鋭角、直角または鈍角な角度を持つ形状を成し
ても良い。

【００１４】現像ローラ 本発明では、現像ローラは、特に限定されないが、少な
くとも表面がゴム弾性体で構成することが好ましく、そ
の表面の摩擦係数が０．１〜１．２、好ましくは０．１
５〜０．８、さらに好ましくは０．２〜０．６である。

【００１５】現像ローラの表面の摩擦係数を０．１〜
１．２に設定することで、感光体カブリおよび用紙カブ
リなどを少なくすることができる。また、このような摩
擦係数の範囲とすることで、バージンの現像ローラを用
いた場合でも、空運転をすることなく、正常な印字が可
能になる。摩擦係数が０．１よりも小さい現像ローラで
は、ローラの表面がすべり過ぎ、トナー層が均一に形成
されないおそれがある。また、摩擦係数が１．２よりも
大きいと、トナー層が厚くなりすぎ、感光体カブリおよ
び用紙カブリなどが増大する傾向にある。

【００１６】現像ローラの表面を構成するゴム弾性体と
しては、特に限定されないが、スチレン−ブタジエン系
共重合体ゴム、アクリロニトリル−ブタジエン系共重合
体ゴム、アクリルゴム、エピクロロヒドリンゴム、ウレ
タンゴム、シリコンゴムなど、好ましくはエピクロロヒ
ドリンゴムとアクリロニトリル−ブタジエン系共重合体
ゴムとのブレンドゴムが用いられる。

【００１７】本発明で好ましく用いられる現像ローラ
は、たとえば導電性シャフトの外周に、ゴム弾性体を被
覆することにより製造される。導電性シャフトは、たと
えばステンレスなどの金属で構成される。導電性シャフ
トの外周にゴム弾性体を被覆させるには、導電性シャフ
トの外周にプレス成形および押し出し成形などの手段で
ゴム弾性体を被着させれば良い。この場合、特に押し出
し成形が好ましい。量産に適していると共に、プレス成
形と異なり割型の線が形成されないからである。

【００１８】現像ローラの表面を前記範囲の摩擦係数と
するための手段としては、現像ローラの外周面を円筒切
削盤などで研磨後に、紫外線照射を行い、ゴム弾性体の
不飽和部分を架橋させ、摩擦係数を上記範囲内に調節す
る手段を採用することができる。紫外線照射の条件は、
たとえば８０Ｗ／cmの光源を用い、２〜３分間照射する
条件である。なお、ローラの研磨は、最初粗目の切削や
すりまたは砥石で行い、最後に細目のやすりまたは砥石
で行うことが好ましい。

【００１９】本発明で好ましく用いられる現像ローラを
導電性シャフトとゴム弾性体とで構成する場合には、ゴ
ム弾性体の表面と導電性シャフトの表面との間の電気抵
抗は、１０⁵ 〜１０⁸ Ω（５００Ｖ電圧印加時）、また
は体積抵抗率１０⁷ 〜１０¹⁰Ω・ｃｍであることが好ま
しい。ゴム弾性体の抵抗が低く過ぎると、現像ローラか
ら潜像担持体（感光ドラム）へ電流が流れるおそれがあ
ると共に、トナーが持つ電荷が現像ローラにリークする
おそれがあることから好ましくない。また、ゴム弾性体
の抵抗が高すぎると、表面が摩擦により帯電して現像に
悪影響を与えるおそれがある。

【００２０】本発明で好ましく用いられる現像ローラの
周方向表面粗さは１０μm 以下であり、かつ軸方向表面
粗さが１０μm 以下であることが好ましい。周方向の表
面粗さが１０μm よりも大きいと、周方向に沿って感光
体カブリや用紙カブリが生じる傾向が高くなり、また、
軸方向の表面粗さが１０μm よりも大きいと、軸方向に
沿って感光体カブリや用紙カブリが生じる傾向が高くな
る。

【００２１】なお、本発明において、表面粗さとは、ロ
ーラ表面を指針でなぞり、その動きを記録して該表面の
凹凸形状を表面粗さ曲線として表わし、その曲線の十点
平均粗さ（Ｒｚ）を言う。また、本発明において摩擦係
数とは、図８に示すオイラーベルト方式の摩擦係数測定
法により求められた係数である。

【００２２】図８に示すように、まず、測定用紙（通常
では、コピー用紙）４０を一定の幅（たとえば約２０m
m）にカットする。次に、現像ローラ８（測定用ロー
ラ）の回りに測定用紙の略中央を約９０度巻回し、その
一端に所定の重さの分銅４２を取り付けると共に、その
他端にテンションゲージ４４を取り付ける。次に、分銅
４２のゆれがない状態で、ローラ８表面の測定用紙４０
を一定速度（約１００±２０mm／分）で引っ張る。そし
て、ローラ表面で測定用紙４０が動き始めた瞬間のテン
ションゲージ４４の目盛りを読み取る。

【００２３】テンションゲージ４４で読み取られた測定
値Ｆと分銅４２の重さＷとを、下記の数式に代入して求
められた数値が、本発明での摩擦係数μ_s である。

【００２４】

【数１】

【００２５】現像装置 本発明に係る現像装置は、現像ローラ用ブレードと、現
像ローラとを有する。本発明では、ブレードは、現像ロ
ーラに対する接触角が７５〜８５度、好ましくは８０〜
８５度となるような角度で取り付けてある。

【００２６】この接触角が７５度よりも小さいと、現像
ローラの表面に形成されるトナー層が薄くなりすぎる傾
向にあり、さらに、接触角が小さくなりすぎるとブレー
ドが現像ローラの回転によりめくり上げられるおそれが
ある。接触角が８５度よりも大きい場合には、トナー層
は厚くなりすぎ、さらに接触角が大きくなりすぎると、
ブレードの腹部が現像ローラの外周面に接触することに
なり、トナー層は極めて厚くなる。

【００２７】現像装置のケーシング内には、現像ローラ
の外周面にトナーを良好に付着させることを補助するト
ナー供給ローラを、現像ローラに近接して回転自在に配
置しても良い。現像ローラの導電性シャフトには、バイ
アス電圧が印加されるように構成することが好ましい。
反転現像の場合には、現像ローラの導電性シャフトに
は、潜像保持体の静電潜像と同じ極性の電圧が印加され
る。

【００２８】画像形成装置 本発明に係る画像形成装置は、前記現像装置と、前記現
像ローラの外周に付着されたトナーの一部が潜像に対応
した所定のパターンで選択的に移動することによりトナ
ー像が形成され、このトナー像を転写材に転写する潜像
保持体とを有する。

【００２９】潜像保持体は、たとえば感光ドラムで構成
される。転写材は、たとえば転写紙である。本発明に係
る画像形成装置は、潜像保持体の周囲に、潜像保持体の
表面を一様かつ均一に帯電する帯電装置と、均一に帯電
された感光体の表面に静電潜像を書き込むレーザ装置な
どの潜像形成装置と、前記現像装置と、現像されたトナ
ー像を転写紙などに転写する部分とを有することが好ま
しい。前記転写部分と帯電装置との間には、潜像保持体
の表面に付着している余分なトナーなどを取り除くクリ
ーニング装置を配置しても良い。なお、現像と同時にク
リーニングを行う場合には、このクリーニング装置は必
ずしも必要としない。

【００３０】トナー 本発明で用いることができるトナーとしては、特に限定
されないが、以下に示す球形トナーが好ましい。本発明
で用いることが好ましい球形トナーとしては、体積平均
粒径（ｄｖ）が３〜１５μm 、特に５〜１０μｍの範囲
にある球形トナー、さらに好ましくは、体積平均粒径
（ｄｖ）と個数平均粒径（ｄｎ）の比（ｄｖ／ｄｎ）が
１．００〜１．４０の範囲であり、粒子の絶対最大長を
直径とした円の面積（Ｓｃ）を粒子の実質投影面積（Ｓ
ｒ）で割った値（Ｓｃ／Ｓｒ）が１．００〜１．３０の
範囲、かつＢＥＴ法による比表面積（Ａ）（ｍ² ／
ｇ）、個数平均粒径（ｄｎ）（μm ）および真比重
（Ｄ）の積（Ａ×ｄｎ×Ｄ）が５〜１０の範囲の実質的
に球形で、さらに、帯電量（Ｑ）（μｃ／ｇ）と比表面
積（Ａ）の比（Ｑ／Ａ）が８０〜１５０の範囲にある非
磁性一成分球形トナーである。

【００３１】この非磁性一成分球形トナーは、ビニル系
単量体と着色剤を含む均一混合液を懸濁重合法により重
合させて得ることができる。具体的な懸濁重合法として
は、例えば、ビニル系単量体、着色剤、ラジカル重合開
始剤、所望により各種添加剤などを含む混合物をボール
ミル等で均一に分散させて均一混合液を調製し、次いで
この均一混合液を高剪断攪拌により水中に微細化分散さ
せた水分散液として、通常３０〜２００°Ｃの温度で懸
濁重合する方法が挙げられる。

【００３２】ここで用いられるビニル系単量体として
は、例えば、スチレン、ビニルトルエン、α−メチルス
チレン等の芳香族ビニル；アクリル酸、メタクリル酸、
アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸プロ
ピル、アクリル酸ブチル、アクリル酸２−エチルヘキシ
ル、メタアクリル酸エチル、メタクリル酸プロピル、メ
タクリル酸ブチル、メタクリル酸２−エチルヘキシル、
メタクリル酸ジメチルアミノエチル、アクリロニトリ
ル、アクリルアミド等のアクリル酸もしくはメタクリル
酸の誘導体；エチレン、プロピレン、ブチレン等のオレ
フィン；塩化ビニル、塩化ビニリデン、フッ化ビニル等
のハロゲン化ビニル；酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル
等のビニルエステル；ビニルメチルエーテル、ビニルエ
チルエーテル等のビニルエーテル；ビニルメチルケト
ン、メチルイソプロペニルケトン等のビニルケトン；２
−ビニルピリジン、４−ビニルピリジン、Ｎ−ビニルピ
ロリドン等の含窒素ビニル化合物等が挙げられる。これ
らのビニル系単量体は、それぞれ単独で、あるいは２種
以上の単量体を組み合わせて用いることができる。

【００３３】これらのビニル系単量体とともに任意の架
橋剤を用いることができる。架橋剤としては、例えば、
ジビニルベンゼン、ジビニルナフタレンおよびその誘導
体等の芳香族ジビニル化合物；エチレングリコールジメ
タクリレート、ジエチレングリコールジメタクリレート
等のジエチレン性不飽和カルボン酸エステル；Ｎ，Ｎ−
ジビニルアニリン、ジビニルエテール等のジビニル化合
物、および３個以上のビニル基を有する化合物を挙げる
ことができる。これらの架橋剤は、単独あるいは２種以
上を組み合わせて用いることができる。

【００３４】本発明に用いられる着色剤としては、例え
ば、カーボンブラック、アニリンブラック、クリスタル
バイオレット、ローダミンＢ、マラカイトグリーン、リ
グロシン、銅フタロシアニン、アゾ染料等の顔料、染料
を挙げることができる。これらの着色剤は、それぞれ単
独で、あるいは２種以上組み合わせて用いることができ
る。

【００３５】さらに、ニグロシン染料、モノアゾ染料、
含金属染料、亜鉛ヘキサデシルサクシネート、ナフトエ
酸のアルキルエステルまたはアルキルアミド、ニトロフ
ミン酸、Ｎ，Ｎ′−テトラメチルジアミンベンゾフェノ
ン、Ｎ，Ｎ′−テトラメチルベンジジン、トリアジン、
サリチル酸金属錯体等のこの分野で帯電制御剤と呼ばれ
る極性の強い物質を１種または２種以上含有させてもよ
い。

【００３６】また、本発明で用いることができる非磁性
一成分球形トナーには、帯電性、導電性、流動性、ある
いは感光体または定着ローラへの付着性を制御するため
の添加剤を内添もしくは外添させることができる。この
ような添加剤としては、例えば、低分子量ポリプロピレ
ン、低分子量ポリエチレン、各種ワックス、シリコーン
オイル等の離型剤、カーボンブラック、シリカ、アルミ
ナ、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化セリウム、炭酸カルシ
ウム等の無機微粉末等が挙げられる。

【００３７】作用 本発明に係る現像装置および画像形成装置では、ゴム弾
性体で構成された現像ローラ用ブレードが、現像ローラ
に対し、接触角が７５〜８５度となるように取り付けら
れる。このため、現像ローラの外周に、実質的に単層の
トナー層の形成が可能になり、トナーの帯電量および付
着量が安定化し、感光体カブリ、用紙カブリおよび印字
濃度の増加や低下などが生じ難くなる。

【００３８】特に、前述した好ましいトナーと、好まし
い現像ローラと、本発明で好ましく用いられる現像ロー
ラ用ブレードを組合せて用いることにより、ローラ周囲
のトナー層が実質的に単層（ローラ表面のトナーの充填
密度０．２〜０．４ｍｇ／cm ² ）になり、さらに安定し
た画像を得ることができる。また、バージンの現像ロー
ラを用いた場合でも、空運転をすることなく、正常な印
字が可能になる。

【００３９】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る現像装置およ
び画像形成装置を、図面に示す実施形態に基づき、詳細
に説明する。第１実施形態 図１に示すように、本発明の一実施形態に係る画像形成
装置は、潜像保持体としての感光ドラム１を有する。感
光ドラム１は、矢印Ａ方向に回転自在に装着してある。
感光ドラム１は、導電性支持ドラム体の上に光導電層を
設けたものであり、光導電層は、たとえば有機系感光
体、セレン感光体、酸化亜鉛感光体、アモルファスシリ
コン感光体などで構成される。

【００４０】感光ドラム１の周囲には、その周方向に沿
って、帯電装置３、潜像形成装置４、現像装置５、転写
装置６およびクリーニング装置２が配置してある。帯電
装置３は、感光ドラム１の表面を、プラスまたはマイナ
スに一様に帯電するためのものであり、たとえばコロナ
放電装置、帯電ドラム、帯電ブレードなどにより構成さ
れる。

【００４１】潜像形成装置４は、画像信号に対応した光
を感光ドラムの表面に照射し、一様に帯電されたドラム
の表面に所定のパターンで光を照射して、光が照射され
た部分に静電潜像を形成する（反転現像の場合）、また
は光が照射されない部分に静電潜像を形成する（正規現
像の場合）ためのものであり、たとえばレーザ装置と光
学系とで構成される。または、ＬＥＤアレイと光学系と
で構成することもできる。

【００４２】現像装置５は、感光ドラム１の静電潜像に
トナーを付着させるためのものであり、反転現像におい
ては光照射部にのみトナーを付着させ、正規現像におい
ては、光非照射部にのみトナーを付着させるように、現
像ローラ８と感光ドラム１との間にバイアス電圧が印加
される。この現像装置の詳細については、後述する。

【００４３】転写装置６は、現像装置５により形成され
た感光ドラム表面のトナー像を転写紙７に転写するため
のものであり、たとえば転写装置あるいは転写ローラな
どで構成される。クリーニング装置２は、感光ドラム１
の表面に残留したトナーを清掃するためのものであり、
たとえば清掃用ブレードなどにより構成される。このク
リーニング装置は、現像時に同時にクリーニング作用を
行う方式の場合には、必ずしも必要ではない。

【００４４】次に、本実施形態に係る現像装置５につい
て説明する。この現像装置５は、球形トナー１０が収容
されるケーシング１１内に、現像ローラ８と供給ローラ
１２とを有する。現像ローラ８は、感光ドラム１に一部
接触するように近接して配置され、感光ドラム１と反対
方向Ｂに回転するようになっている。供給ローラ１２
は、現像ローラ８に接触して現像ローラ８と同じ方向Ｃ
に回転し、現像ローラ８の外周に球形トナー１０を供給
するようになっている。

【００４５】図２に示すように、この現像ローラ８は、
導電性シャフト２０の外周に、ゴム弾性体２２を被覆す
ることにより製造される。導電性シャフト２０は、たと
えばステンレスなどの金属で構成される。導電性シャフ
ト２０の外周にゴム弾性体２２を被覆させるには、導電
性シャフト２０の外周にプレス成形および押し出し成形
などの手段でゴム弾性体２２を被着させれば良い。この
場合、特に押し出し成形が好ましい。量産に適している
と共に、プレス成形と異なり割型の線が形成されないか
らである。

【００４６】ゴム弾性体２２の表面と導電性シャフト２
０の表面との間の電気抵抗は、１０ ⁵ 〜１０⁸ Ω（５０
０Ｖ電圧印加時）であることが好ましい。ゴム弾性体２
２の抵抗が低く過ぎると、現像ローラ８から感光ドラム
１へ電流が流れるおそれがあると共に、トナーが持つ電
荷が現像ローラ８にリークするおそれがあることから好
ましくない。また、ゴム弾性体２２の抵抗が高すぎる
と、表面が摩擦により帯電して現像に悪影響を与えるお
それがあることから好ましくない。

【００４７】ゴム弾性体２２としては、特に限定されな
いが、スチレン−ブタジエン系共重合体ゴム、アクリロ
ニトリル−ブタジエン系共重合体ゴム、アクリルゴム、
エピクロロヒドリンゴム、ウレタンゴム、シリコンゴム
など、好ましくはエピクロロヒドリンゴムとアクリロニ
トリル−ブタジエン系共重合体ゴムとのブレンドゴムな
どが用いられる。

【００４８】本実施形態では、ゴム弾性体２２の表面の
摩擦係数が、０．１〜１．２、好ましくは０．１５〜
０．８、さらに好ましくは０．２〜０．６である。ゴム
弾性体２２の表面の摩擦係数を、このような範囲とする
ことで、ローラ表面上のトナー層を層厚規制ブレード９
により密度０．２〜０．４ｍｇ／cm² に安定して形成し
易くなり、球形トナーを均一に摩擦帯電することがで
き、感光体カブリや用紙カブリを低減することができ
る。

【００４９】ゴム弾性体２２の表面の周方向表面粗さ
は、１０μm 以下であり、かつ表面の軸方向表面粗さが
１０μm 以下であることが好ましい。本実施形態では、
周方向表面粗さおよび軸方向表面粗さは、１０μm 以下
であれば、０に限りなく近づいても良いが、量産性およ
び経済性を考慮すれば、６〜８μm 程度が好ましい。

【００５０】周方向および軸方向の表面粗さを１０μm
以下にすることで、図３に示すように、トナー１０の層
が均一になり、感光体カブリや用紙カブリをさらに低減
することができる。表面粗さを前記範囲とするために
は、ゴム弾性体２２の外周面を円筒研削盤などで研磨す
れば良い。また、摩擦係数を上記範囲とするためには、
現像ローラの外周面を研磨後に、紫外線照射を行えば良
い。紫外線照射の条件は、たとえば８０Ｗ／cmの光源を
用い、２〜３分間照射する条件である。

【００５１】本実施形態では、図１に示すように、現像
ローラ８の周囲において、供給ローラ１２との接触点か
ら感光ドラム１との接触点との間の位置に、本発明で好
ましく用いられる現像ローラ用ブレードとしての層厚規
制ブレード９が配置してある。このブレード９は、たと
えば導電性ゴム弾性体で構成してあり、その圧縮永久歪
が１０％以下、特に４〜８％であることが好ましい。圧
縮永久歪の測定は、ＪＩＳＫ６２６２により測定され
る。

【００５２】圧縮永久歪を１０％以下にすることで、現
像ローラに圧接しているブレードに生じる永久歪が少な
くなり、ローラに対するブレードの線圧が経時的に低下
することを防止し、適正なトナー層の形成が可能にな
る。この現像ローラ用ブレード９の反発弾性率は３０〜
５０％であることが好ましい。反発弾性率の測定は、リ
ュプケ法（ＪＩＳＫ６２５５）により行う。反発弾性率
を３０〜５０％にすることで、トナー層の厚さを実質的
に単一層にし易くなる。

【００５３】また、この層厚規制ブレード９のヤング率
は、好ましくは８０〜１２０ｋｇ／ｃｍ² 、さらに好ま
しくは９０〜１１０ｋｇ／ｃｍ² である。本実施形態で
は、ブレード９は、図４に示すように帯板形状であり、
その基端部がホルダー５０に保持してある。ホルダー５
０は、導電性材料である金属などで構成される。

【００５４】ブレード９のヤング率を上記範囲にするこ
とで、トナー層の厚さを実質的に単一層に近づけ易くな
る。また、ヤング率が大きすぎる場合、現像ローラへの
回転トルクが増大し、ジッター（現像ローラ駆動用のギ
アの歯数に応じた横縞）などの現象が生じる。

【００５５】また、このブレード９では、ブレードの現
像ローラに触れる部分とブレードを固定する導電性ホル
ダー部分との間の電気抵抗が１０⁶ Ω以下、現実的には
１０ ⁴ 〜１０⁶ Ωであることが好ましい。この電気抵抗
は低い方が好ましいが、ゴム弾性体から成る導電性ブレ
ードの製法上、カーボンを入れて抵抗を下げることか
ら、カーボンの含有量が増大するとゴム弾性体の弾力性
が低化し過ぎる傾向にある。

【００５６】層厚規制ブレード９には、トナーへの電荷
注入を行うため、−２００Ｖ〜−６００Ｖの電圧が印加
されることが好ましく、そのために、層厚規制ブレード
９の電気抵抗は、１０⁶ Ω以下であることが好ましい。
層厚規制ブレード９の電気抵抗の測定方法は、以下のよ
うにして行う。図５に示すように、ブレード９が現像ロ
ーラ８に触れるブレード９の角部先端を導電板５２に接
触させ、ブレード９を固定するホルダー５０との間の電
気抵抗を絶縁抵抗計５４（印加電圧５００Ｖ）で測定す
る。

【００５７】このブレード９を構成するゴム弾性体とし
ては、特に限定されないが、スチレン−ブタジエン系共
重合体ゴム、アクリロニトリル−ブタジエン系共重合体
ゴム（ＮＢＲ）、アクリルゴム、エピクロロヒドリンゴ
ム、ウレタンゴム、シリコンゴムなど、好ましくはウレ
タンゴム、ＮＢＲなどが用いられる。

【００５８】本実施形態に係る層厚規制ブレード９の圧
縮永久歪、反発弾性率およびヤング率を上記範囲とする
には、ブレード９を構成するゴム弾性体に含まれる加硫
剤の添加量などの加硫条件を選択することにより行われ
る。たとえばブレードを構成するゴム弾性体をウレタン
ゴムで構成する場合には、ゴム弾性体の全体を１００重
量％として加硫剤の添加量を１．６〜３．２重量％、加
硫温度１５０〜１７０°Ｃ、加硫時間２０〜５０分間に
することで、圧縮永久歪、反発弾性率およびヤング率を
上記範囲に設定することができる。

【００５９】また、本実施形態に係る層厚規制ブレード
９の電気抵抗を１０⁶ Ω以下とするには、ブレード９を
構成するゴム弾性体に含まれるカーボンブラックなどの
導電性粒子の含有量を調節することにより行われる。た
とえばブレードを構成するゴム弾性体をウレタンゴムで
構成する場合には、ゴム弾性体の全体を１００重量％と
して、平均粒径４０nmのカーボンブラックの添加量を
７．２〜３０重量％にすることで、電気抵抗を上記範囲
に設定することができる。

【００６０】本実施形態に係る現像装置５では、図４に
示すように、ゴム弾性体で構成された層厚規制ブレード
９が、現像ローラ８に対し、自由端が現像ローラ８の回
転方向と逆方向に曲折するように、しかも接触角θが７
５〜８５度となるように取り付けられる。接触角θは、
図４に示すように、現像ローラ８にブレード９が接触す
る点を通過する現像ローラ外周の接線Ｔと、ブレード９
の先端面Ｓとの成す角度である。なお、ブレード９の先
端面がブレード腹面に対して直角以外の平面あるいは曲
面である場合には、ブレード９の先端面Ｓとは、ブレー
ド９の自由端に沿う曲折線Ｕと略垂直な面として定義さ
れる。

【００６１】また、本実施形態では、層厚規制ブレード
９は、現像ローラ８に対し、線圧が０．７〜２ｇ／mmと
なるように取り付けられることが好ましい。ここで線圧
ｆは、以下の数式で定義される。 ｆ＝ｔ³ ・δ・Ｅ／４ｌ³ この数式中、ｔはブレードの厚みであり、δはブレード
の撓み、Ｅはブレードのヤング率、ｌはブレードの自由
端長（図４参照）である。

【００６２】本実施形態に係る現像装置５に収容される
球形トナー１０としては、体積平均粒径（ｄｖ）が３〜
１５μm 特に５〜１０μｍの範囲にあるもの、好ましく
は体積平均粒径（ｄｖ）と個数平均粒径（ｄｎ）の比
（ｄｖ／ｄｎ）が１．００〜１．４０の範囲であり、粒
子の絶対最大長を直径とした円の面積（Ｓｃ）を粒子の
実質投影面積（Ｓｒ）で割った値（Ｓｃ／Ｓｒ）が１．
００〜１．３０の範囲、かつＢＥＴ法による比表面積
（Ａ）（ｍ² ／ｇ）、個数平均粒径（ｄｎ）（μm）お
よび真比重（Ｄ）の積（Ａ×ｄｎ×Ｄ）が５〜１０の範
囲の実質的に球形で、さらに、帯電量（Ｑ）（μｃ／
ｇ）と比表面積（Ａ）の比（Ｑ／Ａ）が８０〜１５０の
範囲にある非磁性一成分球形トナーである。

【００６３】このような比較的粒径が揃った特に５〜１
０μm 程度の球形のトナーを用い、しかも、ゴム弾性体
から成るブレード９を、現像ローラ８に対し、接触角が
７５〜８５度となるように取り付けることで、現像ロー
ラの外周に、実質的に単層のトナー層の形成が可能にな
り、トナーの帯電量および付着量が安定化し、感光体カ
ブリ、用紙カブリおよび印字濃度の増加や低下などが生
じ難くなる。

【００６４】第２実施形態 本実施形態は、前記第１実施形態に示す装置（ただし、
クリーニング装置２は設けていない）を用いて、反転現
像を行い、現像同時クリーニングを行う場合の例であ
る。

【００６５】反転現像を行うために、本実施形態では、
図１に示す帯電装置３により、感光ドラム１の表面を、
図６（Ａ）に示すように、たとえばＶｃ＝−５００Ｖ程
度に一様に帯電させる。次に、図１に示す潜像形成装置
４により所定のパターンで光を照射し、帯電された感光
ドラム１の表面を部分的に帯電を解除し、所定のパター
ンで静電潜像を形成する。静電潜像が形成される領域の
電位は、たとえば０Ｖに近い電圧である。

【００６６】次に、図１に示す現像装置５において、感
光ドラム１の表面の静電潜像を現像する。現像装置５の
現像ローラ８の表面には、前記第１実施形態の層厚規制
ブレード９の作用により、一層の球形トナー１０が形成
してある。また、図６（Ｂ）に示すように、現像ローラ
８の表面電位ＶD が−２００Ｖとなるように、現像ロー
ラ８と感光ドラム１との間にはバイアス電圧が印加して
ある。このため、現像ローラ８の周面に付着してあるマ
イナスに帯電されたトナー１０は、光照射部である静電
潜像のパターンで、感光ドラム１の表面に移動し、感光
ドラム１の表面には、図６（Ｃ）に示すように、静電潜
像のパターンでトナー像が形成される。

【００６７】また、図６（Ｂ）に示すように、感光ドラ
ム１の静電潜像以外の領域に付着しているマイナスの残
留トナー１０ａは、感光ドラムの表面電位と現像ローラ
８の表面電位に基づく電界により、現像ローラ８側に移
動する。その結果、現像と同時に、感光ドラム１の表面
のクリーニングを行うことができる。

【００６８】本実施形態に係る画像形成装置では、図１
に示すクリーニング装置２が不要となる。なお、本実施
形態において、現像同時クリーニングを行うための条件
としては、感光ドラム１の表面の帯電電位をＶｃとし、
現像ローラ８の表面の電位をＶDとした場合に、Ｖｃ−
ＶD の絶対値が５０Ｖ以上であれば良い。また、好まし
くは、図１に示す層厚規制ブレードの先端の電位をＶBL
とし、供給ローラ１２の表面電位をＶｓとした場合に
は、ＶD ≧ＶBL≧Ｖｓであることが好ましい。なお、ト
ナー１０の帯電極性および感光ドラム１の表面電位の極
性が正である場合には、Ｖｃ−ＶD の絶対値が５０Ｖ以
上であり、ＶD の絶対値≦ＶBLの絶対値≦Ｖｓの絶対値
の関係にあれば良い。この関係は、正規現像における現
像同時クリーニングの場合にも同様である。

【００６９】本実施形態のその他の構成および作用は、
前記第１実施形態と同様である。なお、本発明は、上述
した実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲
内で種々に改変することができる。

【００７０】

【実施例】以下、本発明を、さらに具体的な実施例に基
づき説明するが、本発明は、これら実施例に限定されな
い。なお、以下の実施例中では、部および％は、特に断
わりがない限り重量基準である。

【００７１】実施例１ 図２に示すように、直径１０mmのステンレス製シャフト
２０の外周に、エピクロルヒドリンゴムとアクリロニト
リル−ブタジエン系共重合体ゴムとのブレンドゴムで構
成されたゴム弾性体２２を、押し出し成形により、厚さ
３．９mmで形成した。その後、ゴム弾性体２２の外周面
を円筒切削盤で研磨することにより、その外周面の表面
粗さを軸方向および周方向で４μm とした。

【００７２】次に、そのゴム弾性体を回転させながら、
その表面に紫外線を８０Ｗ／cmのランプを用いて、２分
間の条件で照射した。その結果、ゴム弾性体の表面の摩
擦係数は、０．６となった。この現像ローラ８を、図１
に示すように、感光ドラム１に接触幅が約２mmとなるよ
うに接触させて配置した。

【００７３】感光ドラム１としては、有機系感光体ドラ
ムを用い、その外径は、３０mmであった。帯電装置３と
しては、感光ドラム１の表面電位がＶｃ＝−６００Ｖ程
度に一様に成るようなコロナ放電装置を用いた。静電潜
像形成装置４としては、レーザ装置と光学系とを組み合
わせたものを用いた。供給ローラ１２としては、外径１
３mmのウレタンゴム製のスポンジローラを用いた。この
供給ローラ１２は、現像ローラ８に接触幅が約２mmとな
るように接触させた。

【００７４】層厚規制ブレード９としては、ウレタン製
のゴム弾性体で構成され、その圧縮永久歪が６％で、そ
のヤング率が８５ｋｇ／ｃｍ² 、反発弾性率が３０％
で、１０mm×２２２mm×１．２mmの平板状のブレードを
用いた。このブレードの電気抵抗は、図５に示す測定方
法により測定したところ、５×１０⁵ Ωであった。この
ブレード９を、図７（Ａ）に示すように、現像ローラ８
に対する接触角θが７９度４３分と成るように現像ロー
ラ８の外周に接触させて取り付けた。その際の現像ロー
ラ８に対する線圧Ｆは約１．６６ｇ／mmであり、撓み量
δは４．５４mmであった。

【００７５】現像装置５の内部に収容される球形トナー
１０としては、次に示す製法により得られたトナーを用
いた。スチレン９０部、ステアリルメタクリレート１０
部、低分子量ポリプロピレン４部、カーボンブラック
（商品名ブラックパール１３０）７部、クロム系染料
（商品名ボントロンＳ−３４）０．５部および２，２′
−アゾビス（２，４−ジメチルバレロニトリル）２部を
ボールミル分散して均一混合液を得た。

【００７６】次に、上記混合液を、リン酸カルシウム
４．５部を微細に分散した純水４００部中に添加し、水
分散液を得た。この水分散液をрН９以上の条件下でロ
ーターステーター型ホモミキサーより高剪断攪拌を行っ
て、上記混合液を水中に微細化して分散させた。この水
分散液を攪拌翼の付いた反応器に入れて、６５°Ｃで４
時間、攪拌下に重合を行った。

【００７７】このようにして得られた重合体を含む分散
液を酸洗浄、水洗浄を充分に行った後、分離、乾燥して
トナー材料を得た。上記トナー材料１００部に、流動化
剤として疎水性シリカ０．３部を外添し、非磁性一成分
トナーを得た。得られた非磁性一成分トナーは、実質的
に球型の粒子であった。このトナーの体積平均粒径（ｄ
ｖ）は６．５μｍであり、体積平均粒径（ｄｖ）と個数
平均粒径（ｄｎ）の比（ｄｖ／ｄｎ）が１．１８であ
り、粒子の絶対最大長を直径とした円の面積（Ｓｃ）を
粒子の実質投影面積（Ｓｒ）で割った値（Ｓｃ／Ｓｒ）
が１．０７であり、かつＢＥＴ法による比表面積（Ａ）
（ｍ² ／ｇ）、個数平均粒径（ｄｎ）（μm ）および真
比重（Ｄ）の積（Ａ×ｄｎ×Ｄ）が５．６で、さらに、
帯電量（Ｑ）（μｃ／ｇ）と比表面積（Ａ）の比（Ｑ／
Ａ）が１２０であった。

【００７８】また、本実施例では、反転現像で清掃同時
現像を行うために、現像ローラ８の表面電位ＶD が−２
２０Ｖとなるように、現像ローラ８と感光ドラム１との
間にバイアス電圧を印加した。また、層厚規制ブレード
９の先端の電位がＶBL＝−２２０Ｖと成るようにバイア
ス電圧を印加し、供給ローラ１２の表面電位Ｖｓ＝−６
００Ｖと成るように、バイアス電圧を印加する。本実施
例では、現像同時クリーニングなので、図１に示すクリ
ーニング装置は不要となる。

【００７９】本実施例に係る画像形成装置において、感
光ドラム１を周速４０mm／秒で矢印Ａ方向に回転し、現
像ローラ８を周速１００mm／秒で矢印Ｂ方向に回転し、
供給ローラ１２を周速５０mm／秒で矢印Ｃ方向に回転
し、用紙７に、１０回転写した。

【００８０】感光体カブリについて観察した結果、感光
体カブリおよび用紙カブリに関して定量化した数値は、
それぞれ０．４％および０．１％であり、小さいことが
確認された。また、印字濃度について観察した結果、印
字濃度に関して定量化した数値は１．３４であり、適切
な濃度範囲（１．２〜１．４）にあった。

【００８１】感光体カブリの観察は、感光体ドラム上の
カブリの部分のトナーをメンディングテープで紙に転写
し白色度計（日本電色製）で測定した反射率の値を、メ
ンディングテープだけを紙に貼った時の反射率を白色度
計で測定した値から引いた値を比較することで行った。
この値が大きいほど感光体カブリが多い。

【００８２】また、用紙カブリの観察は、定着後の用紙
の非画像部のカブリ部分を白色度計で測定した反射率の
値を、印字前の用紙の反射率を白色度計で測定した値か
ら引いた値を比較することで行った。印字濃度の観察
は、マクベス濃度計を用い、「黒ベタ部」を測定するこ
とにより行った。

【００８３】また、本実施例に係る現像装置を用いて印
字を行った場合には、トナーを馴染ませるための空運転
をすることなく初期から正常な印字が可能であった。実施例２ 図７（Ｂ）に示すように、現像ローラ８に対する層厚規
制ブレード９の接触角θが７８度１７分になる（δ＝
３．９９mm、Ｆ＝１．４６ｇ／mm）ようにブレードを現
像ローラに当接させた以外は、前記実施例１と同様にし
て、現像装置および画像形成装置を構成した。前記実施
例１と同様にして、感光体カブリ、用紙カブリおよび印
字濃度を観察したところ、感光体カブリおよび用紙カブ
リの定量化した数値は、それぞれ０．５％および０．１
％であり、感光体カブリおよび用紙カブリが少ないこと
が確認でき、また印字濃度の低下は観察されなかった。
また、本実施例に係る層厚規制ブレードを用いて印字を
行った場合には、トナーを馴染ませるための空運転をす
ることなく初期から正常な印字が可能であった。

【００８４】実施例３ 図７（Ｃ）に示すように、現像ローラ８に対する層厚規
制ブレード９の接触角θが７６度２９分になる（δ＝
３．４mm、Ｆ＝１．２５ｇ／mm）ようにブレード９を現
像ローラ８に当接させた以外は、前記実施例１と同様に
して、現像装置および画像形成装置を構成した。

【００８５】前記実施例１と同様にして、感光体カブ
リ、用紙カブリおよび印字濃度を観察したところ、感光
体カブリおよび用紙カブリの定量化した数値は、それぞ
れ１．５％および０．１％であり、感光体カブリおよび
用紙カブリが少ないことが確認でき、また印字濃度の低
下は観察されなかった。また、本実施例に係る層厚規制
ブレードを用いて印字を行った場合には、トナーを馴染
ませるための空運転をすることなく初期から正常な印字
が可能であった。

【００８６】比較例１ 図７（Ｄ）に示すように、現像ローラ８に対する層厚規
制ブレード９の接触角θが７４度１８分になる（δ＝
２．７７mm、Ｆ＝１．０１ｇ／mm）ようにブレード９を
現像ローラ８に当接させた以外は、前記実施例１と同様
にして、現像装置および画像形成装置を構成した。

【００８７】前記実施例１と同様にして、感光体カブ
リ、用紙カブリおよび印字濃度を観察したところ、感光
体カブリおよび用紙カブリの定量化した数値はそれぞれ
０．１％および０．１％であり、感光体カブリおよび用
紙カブリは少ないことが確認されたが、印字濃度の定量
化した数値は１．０９であり、印字濃度の低下が観察さ
れた。また、印字開始の初期から印字濃度の低下が観察
された。

【００８８】比較例２ 図７（Ｅ）に示すように、現像ローラ８に対する層厚規
制ブレード９の接触角θが７１度４２分になる（δ＝
２．１２mm、Ｆ＝０．７７ｇ／mm）ようにブレード９を
現像ローラ８に当接させた以外は、前記実施例１と同様
にして、現像装置および画像形成装置を構成した。

【００８９】前記実施例１と同様にして、感光体カブ
リ、用紙カブリおよび印字濃度を観察したところ、感光
体カブリおよび用紙カブリの定量化した数値はそれぞれ
２％および０．２％であり、感光体カブリおよび用紙カ
ブリは少ないことが確認されたが、印字濃度の定量化し
た数値は１．０６であり、印字濃度の低下が観察され
た。また、印字開始の初期から印字濃度の低下が観察さ
れた。

【００９０】比較例３ 現像ローラ８に対する層厚規制ブレード９の接触角θが
８６度４８分になる（δ＝４．１mm、Ｆ＝１．８４ｇ／
mm）ようにブレード９を現像ローラ８に当接させた以外
は、前記実施例１と同様にして、現像装置および画像形
成装置を構成した。

【００９１】前記実施例１と同様にして、感光体カブ
リ、用紙カブリおよび印字濃度を観察したところ、感光
体カブリおよび用紙カブリの定量化した数値はそれぞれ
３５．９％および１０．１％であり、感光体カブリおよ
び用紙カブリが多いことが確認でき、印字濃度の定量化
した数値は１．４２であり、印字濃度の増加も観察され
た。また、印字開始の初期から感光体カブリ、用紙カブ
リおよび印字濃度の増加が観察された。

【００９２】

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明によれ
ば、現像ローラに対する現像ローラ用ブレードの接触角
を７５〜８５度に設定することで、適正なトナー層厚
（実質的に単層）を形成することが可能になり、トナー
の帯電量および付着量が安定化し、感光体カブリ、用紙
カブリおよび印字濃度の増加や低下などが生じ難くな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明の一実施形態に係る画像形成装置
の概略図である。

【図２】図２は図１に示す現像ローラの一部破断斜視図
である。

【図３】図３は図２に示す現像ローラの要部拡大断面図
である。

【図４】図４は図１に示す層厚規制ブレードと現像ロー
ラとの位置関係を示す概略図である。

【図５】図５は電気抵抗の計測方法を示す概念図であ
る。

【図６】図６（Ａ）〜（Ｃ）は反転現像における現像同
時クリーニングの作用を示す概略図である。

【図７】図７は（Ａ）〜（Ｅ）は本発明の実施例および
比較例に係る層厚規制ブレードと現像ローラとの位置関
係を示す概略図である。

【図８】図８は現像ローラの摩擦係数を測定する方法を
示す概念図である。

【符号の説明】 １… 感光ドラム ２… クリーニング装置 ３… 帯電装置 ４… 潜像形成装置 ５… 現像装置 ６… 転写装置 ７… 転写紙 ８… 現像ローラ ９… 層厚規制ブレード（現像ローラ用ブレード） １０… トナー １２… 供給ローラ ２０… 導電性シャフト ２２… ゴム弾性体

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 外周に付着されたトナーの一部を、潜像
   保持体の外周面に、潜像に対応した所定のパターンで選
   択的に移動させて現像を行う現像ローラと、 前記現像ローラの外周に当接して、前記現像ローラの外
   周に形成されるトナーの層の厚さを調節するゴム弾性体
   から成る現像ローラ用ブレードとを有する現像装置であ
   って、 前記現像ローラに前記現像ローラ用ブレードが接触する
   点を通過する現像ローラ外周の接線と、前記ブレードの
   先端面との成す接触角が７５〜８５度である現像装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の現像装置と、 前記現像ローラの外周に付着されたトナーの一部が潜像
   に対応した所定のパターンで選択的に移動することによ
   りトナー像が形成され、このトナー像を転写材に転写す
   る潜像保持体とを有する画像形成装置。