JPH0996961A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 感光体カブリ、用紙カブリおよび印字濃度の
追随性低下を防止することができる画像形成装置を提供
することと、現像同時クリーニングを良好に行うことが
できる画像形成装置を提供すること。 【解決手段】 現像ローラ８と、現像ローラ８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７に転写する感光ドラム１と、前
記現像ローラ８の外周に当接して回転し、前記現像ロー
ラ８の外周にトナーを供給する供給ローラ１２と前記現
像ローラ８の外周に形成されるトナーの層の厚さを調節
する現像ローラ用ブレードとを有する画像形成装置。感
光ドラム１の表面電位をＶｃとし、供給ローラ１２の表
面電位をＶｓとし、現像ローラ８の表面電位をＶｄと
し、ブレードの表面電位をＶｂとした時に、それらの表
面電位の関係が、｜Ｖｃ−Ｖｄ｜≧５０ボルトであり、
且つ、｜Ｖｄ｜≦｜Ｖｂ｜≦｜Ｖｓ｜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、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】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。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このような画像形成装
置では、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、このトナーの一部を、感光ドラムの表面に
形成された潜像パターンに正確に合わせて感光ドラムの
表面に移動させる（現像させる）ことが重要である。

【０００５】この現像が良好に行われないと、感光体カ
ブリが生じたり、印字濃度の低下あるいは残像が生じる
おそれがある。なお、感光体カブリとは、感光ドラムに
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】このような問題を解決するために、現像ロ
ーラにトナー供給ローラを接触させ、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ようとする試み
が成されている。しかしながら、このような装置でも、
現像ローラ上のトナーの帯電量が安定せず、またトナー
を現像ローラ上に単層形成するには不十分であるため、
感光体カブリ、用紙カブリ、印字濃度の低下および残像
などが発生するおそれがあった。また、従来では、感光
体カブリ、用紙カブリ、印字脳粗の低下および残像の発
生を防止することができる感光ドラムと現像ローラと供
給ローラとの電位関係または周速比については必ずしも
明らかにされていなかった。

【０００７】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。また、用紙カブリとは、感
光ドラムの帯電よりも高い同極性のトナーが感光ドラム
の非画像部に付着し、それが転写紙までも転写され、画
質の低下などの問題を引き起こす現象である。

【０００８】最近では、感光ドラムと現像ローラとの間
に印加される電圧を調節することで、現像時に、感光ド
ラムの表面に付着する余分なトナーを現像ローラ側に回
収する現像同時クリーニング方式の画像形成装置も提案
されている。しかしながら、このような画像形成装置に
おいて、現像同時クリーニングを行わせるための感光ド
ラムと現像ローラと供給ローラとの最適な電位関係ある
いは最適な周速比は、必ずしも明らかにされていなかっ
た。

【０００９】本発明の第１の目的は、感光体カブリ、用
紙カブリ、印字濃度の低下および残像の発生を防止する
ことができる画像形成装置を提供することにある。本発
明の第２の目的は、現像同時クリーニングを良好に行う
ことができる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、感光体カ
ブリ、用紙カブリ、印字濃度の低下および残像の発生を
防止することができる画像形成装置、特に現像同時クリ
ーニングを良好に行うことができる画像形成装置につい
て鋭意検討した結果、感光ドラムの表面電位をＶｃと
し、供給ローラの表面電位をＶｓとし、現像ローラの表
面電位をＶｄとし、現像ローラ用ブレードの表面電位を
Ｖｂとした時に、それらの表面電位の関係が、所定の関
係を満足することで、感光体カブリ、用紙カブリ、印字
濃度の低下および残像の発生を防止し、しかも現像同時
クリーニングを良好に行わせることを見い出し、本発明
を完成させるに至った。また、本発明者等は、それらの
表面電位の関係が所定の関係を満足し、且つ感光ドラム
の周速に対する現像ローラの周速を二倍以上にすること
で、感光体カブリ、用紙カブリ、印字濃度の低下および
残像の発生をさらに有効に防止し、しかも現像同時クリ
ーニングを良好に行わせることを見い出し、本発明を完
成させるに至った。

【００１１】画像形成装置 本発明に係る画像形成装置は、外周面に形成されたトナ
ー像を転写材に転写する感光ドラムと、外周に付着され
たトナーの一部を、前記感光ドラムの外周面に、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
い、前記感光ドラムの外周面にトナー像を形成するゴム
弾性体から成る現像ローラと、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現像ローラ用ブレードと、前記現像
ローラの外周に当接して回転し、前記現像ローラの外周
にトナーを供給する供給ローラとを有する画像形成装置
であって、前記感光ドラムの表面電位をＶｃとし、供給
ローラの表面電位をＶｓとし、現像ローラの表面電位を
Ｖｄとし、ブレードの表面電位をＶｂとした時に、それ
らの表面電位の関係が、｜Ｖｃ−Ｖｄ｜≧５０ボルト、
好ましくは｜Ｖｃ−Ｖｄ｜≧１００ボルトであり、且つ ｜Ｖｄ｜≦｜Ｖｂ｜≦｜Ｖｓ｜ である。

【００１２】｜Ｖｃ−Ｖｄ｜が５０ボルトよりも小さい
場合には、現像ローラの外周に現像残のトナー量が増大
し、また、転写残のトナーを感光ドラムから現像ローラ
に回収することができない。｜Ｖｄ｜＞｜Ｖｓ｜では、
供給ローラから現像ローラに供給されるトナー量が不足
する。また、本来帯電すべき極性と逆の極性に帯電した
トナー（逆帯電トナー）が供給ローラから現像ローラに
転移しやすくなる。また、現像されずに残ったトナーの
内、逆帯電トナーを電界による力で供給ローラへ回収す
ることが困難になる。また、｜Ｖｄ｜＞｜Ｖｂ｜では、
現像ローラ上のトナーの持っている電荷のリークが増
え、印字濃度の低下や感光体カブリの発生を招き好まし
くない。また、｜Ｖｂ｜＞｜Ｖｓ｜では、現像ローラ上
のトナーへの電荷注入効果が大きくなりすぎて、印字濃
度の増加や用紙カブリの発生を招き好ましくない。

【００１３】これらの表面電位Ｖｃ、Ｖｄ、Ｖｂ、Ｖｓ
は、表面電位計により測定することができる。上記表面
電位の関係にするためには、感光ドラムの外周面を所定
の電位に一様に帯電させ、この感光ドラムに対して、現
像ローラ、供給ローラ、および必要に応じて現像ローラ
用ブレードにバイアス電圧を印加すれば良い。

【００１４】本発明では、現像方式は、特に限定され
ず、正規現像でも、反転現像でも良い。正規現像の場合
には、感光ドラムの表面電位の極性と、トナーの帯電特
性とが逆になり、感光ドラムの光照射部以外の部分にト
ナーが現像される。反転現像では、感光ドラムの表面電
位の極性と、トナーの帯電特性とが同じであり、感光ド
ラムの光照射部にトナーが現像される。正規現像および
反転現像のいずれの場合でも、それぞれ、トナーがプラ
スに帯電される場合と、マイナスに帯電される場合との
２通りがある。

【００１５】本発明は、いずれの現像方式の場合にも適
用される。反転現像では、Ｖｃ、Ｖｄ、Ｖｂ、Ｖｓは、
その極性は同じである。すなわち、全て正か全て負であ
る。正規現像では、Ｖｃ、Ｖｄがトナーの帯電極性と逆
になり、Ｖｂ、Ｖｓはトナーの帯電極性と同じになる。

【００１６】本発明に係る画像形成装置では、感光ドラ
ムの回転方向と現像ローラの回転方向とが逆であり、前
記感光ドラムの周速に対して、現像ローラの周速が２倍
以上となるように、前記感光ドラムと現像ローラとが回
転制御されることが好ましい。さらには、供給ローラの
回転方向と現像ローラの回転方向とが同じであり、現像
ローラの周速に対して供給ローラの周速が０．４〜０．
９倍になるように回転制御されることが好ましい。

【００１７】感光ドラムの周速に対して、現像ローラの
周速が２倍よりも小さい場合には、現像同時クリーニン
グが良好に行えないおそれがあり、転写紙に残像が現れ
る傾向にある。本発明では、感光ドラムの周速は、３０
mm／秒〜５０mm／秒であることが好ましい。また、現像
ローラの周速は、感光ドラムの周速の２倍以上であるこ
とを条件に、６０mm／秒〜１０５mm／秒であることが好
ましい。供給ローラの周速は３０mm／秒〜１００mm／秒
であることが好ましい。感光ドラム、現像ローラおよび
供給ローラは、たとえば、それぞれモータにより回転駆
動される。感光ドラム、現像ローラおよび供給ローラを
回転駆動するモータは、共通のモータであってもよい。
これら感光ドラム、現像ローラおよび供給ローラの周速
は、減速機構または増速機構により設定される。また、
これらの周速は、ギア機構または可変回転速度モータに
より可変に構成してもよい。これらの周速は、マイコン
などで制御しても良い。

【００１８】本発明では、感光ドラムの軸心と現像ロー
ラの軸心との軸間距離が、感光ドラムの半径と現像ロー
ラの半径との和よりも０．０５〜０．２０mm小さくなる
ように、前記感光ドラムに対して現像ローラを押し付け
て配置することが好ましい。軸間距離が短すぎると、感
光体カブリが増大する傾向にあり、軸間距離が長すぎる
と、所望の印字濃度が得られない傾向にある。

【００１９】本発明に係る画像形成装置は、感光ドラム
の周囲に、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ドラムの表面に静電
潜像を書き込むレーザ装置などの潜像形成装置と、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、感光ドラム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付加的に配置し
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。

【００２０】本発明で好ましく用いることができる現像
ローラ、供給ローラ、トナー、および現像ローラの外周
に接触させてトナー層厚を規制する現像ローラ用ブレー
ドを以下に示す。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好ましくは０．１〜１．２、さらに
好ましくは０．１５〜０．８、さらにまた好ましくは
０．２〜０．６である。

【００２１】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。

【００２２】また、現像ローラを構成するゴム弾性体の
硬度は、ＪＩＳ−Ａの規格において、３５〜４５度が好
ましい。硬度が高すぎると感光ドラムへのダメージが生
じるおそれがあり、硬度が低すぎると、良好な現像を行
えないおそれがある。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などが用いられる。

【００２３】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。

【００２４】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。

【００２５】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。

【００２６】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。

【００２７】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。

【００２８】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。

【００２９】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。

【００３０】

【数１】

【００３１】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。感光ドラムの表面
電位をＶｃとし、現像ローラの表面電位をＶｄとした時
に、それらの表面電位の関係は、前述したように、｜Ｖ
ｃ−Ｖｄ｜≧５０ボルト、好ましくは｜Ｖｃ−Ｖｄ｜≧
１００ボルトである。

【００３２】供給ローラ 前記現像ローラを含む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が、現像ローラに近接して回転
自在に配置される。

【００３３】本発明で用いることができる供給ローラと
しては、特に限定されず、たとえば導電性シャフトの外
周面が導電性のゴム弾性体または発泡体で覆われたロー
ラを用いることができる。供給ローラの外周面を構成す
ることができるゴム弾性体としては、たとえばシリコン
ゴム、ウレタンゴム、クロロプレンゴムが例示され、好
ましくはスポンジゴムなどが用いられる。供給ローラの
周速は、現像ローラの周速の０．５〜０．９倍が好まし
い。

【００３４】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、上記条件を満た
し、さらに体積平均粒径（ｄｖ）と個数平均粒径（ｄ
ｎ）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／Ｓ
ｒ）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、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。

【００３５】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。

【００３６】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
チレン等のスチレン系モノマー；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
エチレン性不飽和モノオレフィン；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。

【００３７】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。こられの架橋剤は、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。

【００３８】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。

【００３９】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。

【００４０】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。

【００４１】現像ローラ用ブレード 本発明で用いられる現像ローラ用ブレードの形態は、特
に限定されないが、現像ローラの軸方向に沿って接する
ような帯形状を成していることが好ましい。そのブレー
ドの基端は、剛性体から成るホルダーにより支持してあ
り、ブレードが現像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。

【００４２】本発明では、ブレードの自由端の先端が現
像ローラの外周に、現像ローラの回転方向と逆方向に自
由端が基端に対して曲折するように接触していることが
好ましい。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。

【００４３】本発明で好ましく用いられる現像ローラ用
ブレードは、ゴム弾性体で構成してあり、その圧縮永久
歪が好ましくは１０％以下、さらに好ましくは４〜８％
である。圧縮永久歪は小さいほど好ましいが、現実的に
は０にすることはできないので、上記範囲となる。圧縮
永久歪の測定は、ＪＩＳＫ６２６２により測定される。

【００４４】圧縮永久歪が１０％を越えると、現像ロー
ラに圧接しているブレードに永久歪が生じ、ローラに対
するブレードの線圧が経時的に低下するおそれがある。
また、本発明で好ましく用いられる現像ローラ用ブレー
ドの反発弾性率は、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（ＪＩＳＫ６２５
５）により行う。反発弾性率が３０％未満では、材料の
塑性が強くなり、現像ローラ上のトナー層が厚くなる傾
向にあり、５０％を越えると、材料の弾性が強くなりト
ナーを弾き、トナー層が薄く成りすぎる傾向にある。

【００４５】このブレードのヤング率は、８０〜１２０
ｋｇ／ｃｍ² であることが好ましい。ブレードのヤング
率が８０ｋｇ／ｃｍ² 未満では、現像ローラへの圧接力
が不足し、トナー層が厚くなりすぎる傾向がある。ま
た、ブレードのヤング率が１２０ｋｇ／ｃｍ² より大き
い場合には、現像ローラへの圧接力が大きすぎて、トナ
ー層が薄くなり過ぎる傾向にある。また、この場合、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
る傾向にある。

【００４６】この現像ローラ用ブレードの電気抵抗は、
１０⁶ Ω以下が好ましい。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下し過ぎる傾
向にある。

【００４７】この現像ローラ用ブレードの電気抵抗が１
０⁶ Ωを超えると、インピーダンスが高くなり、現像ロ
ーラ上へのトナーの帯電量の均一化が困難になる傾向に
ある。現像ローラ用ブレードには、トナーへの電荷注入
を行うため、現像バイアス以上の−２００Ｖ〜−６００
Ｖの直流電圧が印加されることが好ましく、そのため
に、現像ローラ用ブレードの電気抵抗は、１０⁶ Ω以下
であることが好ましい。現像ローラ用ブレードの電気抵
抗の測定方法は、ブレードが現像ローラに触れるブレー
ドの角部と、ブレードを固定するホルダーとの間の電気
抵抗を絶縁抵抗計（印加電圧５００Ｖ）で測定する方法
を採用する。

【００４８】現像ローラ用ブレードの圧縮永久歪、反発
弾性率およびヤング率を上記範囲とするには、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。たとえば圧縮永久歪が小さいゴム
弾性体を得るためには、架橋剤の添加量を多くし、架橋
温度を高くし、架橋時間を長めにすることが好ましい。
また、本発明で好ましく用いられる現像ローラ用ブレー
ドの電気抵抗を１０⁶Ω以下とするためには、ゴム弾性
体に含まれるカーボンブラックの添加量を調節すること
により行われる。

【００４９】このブレード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。

【００５０】本発明では、ブレードは、その自由端の先
端が現像ローラの外周に、現像ローラの回転方向と逆方
向に自由端が前記基端に対して曲折するように現像ロー
ラに接触させることが好ましい。本発明では、このブレ
ードの自由端が曲折することによるブレード先端の撓み
量が、撓む前のブレード先端に比較して２〜４mmである
ことが好ましい。

【００５１】このブレード先端の撓み量が、２mmよりも
小さいと、ブレードの線圧が不足し、現像ローラ上のト
ナー層が厚く成りすぎる傾向にあり、４mmよりも大きい
と、線圧が過大になり、トナーへの過剰なストレスが発
生すると共に、いわゆるジッター現象が生じる傾向にあ
る。本発明では、ブレードが現像ローラに対して取り付
けられる際の線圧は、好ましくは、０．７〜２ｇ／mm、
さらに好ましくは１〜１．５ｇ／mmである。

【００５２】この線圧が低過ぎると、現像ローラ上のト
ナー層が厚くなり過ぎる傾向にあり、線圧が高すぎる
と、現像ローラ上のトナーへ過剰なストレスが発生する
と共に、トナー層が薄くなり過ぎる傾向にある。なお、
線圧ｆは、以下の数式で定義される。

【００５３】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
端長である。また、本発明では、そのブレードの現像ロ
ーラに対する接触角は、特に限定されないが、好ましく
は７５〜８５度、さらに好ましくは８０〜８５度であ
る。

【００５４】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
向になり、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。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。

【００５５】作用 本発明に係る画像形成装置では、｜Ｖｃ−Ｖｄ｜≧５０
ボルトであり、且つ、｜Ｖｄ｜≦｜Ｖｓ｜とすることに
より、感光ドラムへの現像効率が上昇し、所定の印字濃
度が得られる。また、本発明では、現像同時クリーニン
グが良好に行われ、転写残りのトナーを現像ローラへ回
収することができ、残像が現われない。また、トナー供
給量が増大することから、印字濃度の追従性も良く、さ
らには、逆帯電トナーを、現像ローラより供給ローラに
電界の力により回収することにより、現像ローラ上のト
ナー粒子の帯電の均一化がなされ、感光体カブリや用紙
カブリを低減することができる。

【００５６】本発明のもう一つの作用として、｜Ｖｃ−
Ｖｄ｜≧５０ボルトであり、且つ、ブレードの表面電位
Ｖｂを｜Ｖｄ｜≦｜Ｖｂ｜≦｜Ｖｓ｜の関係とすること
で、現像ローラ上のトナー粒子の電位が整えられ、印字
濃度の追従性が向上し、残像のない安定した画質が得ら
れる。

【００５７】本発明に係る画像形成装置において、感光
ドラムの周速に対する現像ローラの周速を二倍以上にす
ることで、感光体カブリ、用紙カブリをさらに有効に防
止でき、しかも現像同時クリーニングもさらに良好に行
える。特に、前述した好ましい球形トナー、好ましい現
像ローラ、または好ましい現像ローラ用ブレードを組合
せて用いることにより、ローラ周囲の球形トナー層が実
質的に単層（ローラ表面のトナーの充填密度が０．２〜
０．４ｍｇ／ｃｍ² ）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。

【００５８】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る画像形成装置
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 本実施態様は、反転現像方式において、トナーを負に帯
電させ、現像同時クリーニングを行う画像形成装置の例
である。

【００５９】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、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。

【００６０】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および
転写装置６が配置してある。本実施態様では、現像同時
クリーニングを行うために、クリーニング装置２は、必
ずしも必要としない。ただし、付加的にあっても良い。

【００６１】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の表面電位Ｖｃ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。本実施形態で
は、Ｖ_c はマイナスとなるように帯電させる。

【００６２】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。本実施形態は反転現象なの
で、光が照射された部分に静電潜像を形成する。

【００６３】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、図１に示すバイア
ス印加手段６０によりバイアス電圧が印加され、現像ロ
ーラ８の表面電位はＶｄに設定される。この現像装置の
詳細については、後述する。本実施形態では、Ｖ_d は負
に設定される。

【００６４】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、前述したように、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。

【００６５】次に、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。本実施態様では、供給ローラ８は、たとえば導電性
シャフトの外周面がゴム弾性体で覆われたローラで構成
され、その表面電位Ｖｓが後述する関係となるように、
導電性シャフトには、図１に示す供給ローラ用バイアス
印加手段６４から所定の電圧が印加される。

【００６６】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。

【００６７】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。

【００６８】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。

【００６９】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。

【００７０】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。

【００７１】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。

【００７２】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。

【００７３】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。

【００７４】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５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。

【００７５】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傾向が強く
なる。

【００７６】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ホルダー部
分との間の電気抵抗が１０⁶ Ω以下、現実的には１０⁴
〜１０⁶ Ωであることが好ましい。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、図１に示すブレ
ード用バイアス印加手段６２から−２００Ｖ〜−６００
Ｖの電圧が印加され、ブレード９の表面電位がＶｂと成
るように設定される。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６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。

【００７７】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、ニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）、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、好ましくはウレタンゴム、ＮＢＲなどが用い
られる。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１．０〜５．０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。

【００７８】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５
〜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。

【００７９】本実施形態に係る現像装置５では、図５
（Ａ），（Ｂ）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、現像ロー
ラ８の回転方向Ｂと逆方向に自由端が曲折するように、
且つ自由端の先端の撓み量δが２〜４mmと成るように取
り付けられる。しかも、本実施形態では、ブレード９の
接触角θが７５〜８５度となるように取り付けられるこ
とが好ましい。

【００８０】撓み量δは、図５（Ｂ）に示すように、ブ
レード９の先端が現像ローラ８に当接する前、すなわち
撓む前の先端の位置から、ブレード９の先端が現像ロー
ラ８に当接して自由端が曲折された場合の先端の変位位
置までの変位量である。また、接触角θは、図５（Ａ）
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。

【００８１】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５参照）である。

【００８２】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。

【００８３】本実施形態では、図４に示すように、感光
ドラム１の軸心と現像ローラ８の軸心との軸間距離Ｌ
が、感光ドラム１の半径ｒ₁ と現像ローラ８の半径ｒ₂
との和よりも０．０５〜０．２０mm小さくなるように、
感光ドラム１に対して現像ローラ８を押し付けて配置し
てある。なお、以下の説明では、Ｌ−（ｒ₁ ＋ｒ₂ ）を
食い込み量とも称する。本実施態様では、食い込み量
は、０．０５〜０．１mmである。

【００８４】本実施態様では、食い込み量を０．０５〜
０．２０mmとすることで、感光ドラムと現像ローラとが
接触する現像領域Ｒが適正なものとなり、感光体カブ
リ、印字濃度の低下および残像の発生を良好に防止する
ことができる。また、本実施態様では、感光ドラム１の
表面電位をＶｃとし、供給ローラ１２の表面電位をＶｓ
とし、現像ローラ８の表面電位をＶｄとし、ブレード９
の表面電位をＶｂとした時に、それらの表面電位の関係
が、｜Ｖｃ−Ｖｄ｜≧５０ボルトであり、且つ、｜Ｖｄ
｜≦｜Ｖｂ｜≦｜Ｖｓ｜となるように、感光ドラム１の
表面が帯電装置３により帯電され、バイアス印加手段６
０，６２，６４により所定の電圧が現像ドラム８、ブレ
ード９および供給ローラ１２に印加される。ただし、本
実施態様では、トナー１０を負に帯電する反転現像方式
の例なので、Ｖｃ，Ｖｄ，Ｖｂ，Ｖｓは、全て負であ
る。また、上記の表面電位関係を満足することを条件
に、本実施態様では、Ｖｓは−５００〜−７００ボルト
であり、Ｖｄは−２００〜−４５０ボルトであり、Ｖｂ
は−２００〜−６００ボルトであり、Ｖｓは−２００〜
−６００ボルトであることが好ましい。

【００８５】本実施態様では、上述したような表面電位
関係にすることで、感光ドラムへの現像効率が上昇し、
所定の印字濃度が得られる。また、本実施形態では、現
像同時クリーニングが良好に行われ、転写残りのトナー
を現像ローラへ回収することができ、残像が現われな
い。その結果、図１に示すクリーニング装置を不要とす
ることもできる。また、トナー供給量が増大することか
ら、印字濃度の追従性も良く、さらには、逆帯電トナー
を、現像ローラより供給ローラに電界の力により回収す
ることにより、現像ローラ上のトナー粒子の帯電の均一
化がなされ、感光体カブリや用紙カブリを低減すること
ができる。

【００８６】また、本実施態様では、感光ドラム１の周
速に対して、現像ローラ８の周速が２倍以上となるよう
に、感光ドラムと現像ローラとを回転制御する。本実施
形態では、感光ドラムの周速に対する現像ローラの周速
を二倍以上にすることで、感光体カブリ、用紙カブリ、
印字濃度の低下および残像の発生をさらに有効に防止で
きる。

【００８７】特に、本実施態様では、比較的粒径が揃っ
た特に５〜１０μm 程度の球形のトナーを用い、しか
も、上記のような表面電位関係とすることで、現像同時
クリーニングがさらに良好なものとなり、感光体カブ
リ、用紙カブリ、印字濃度の低下および残像の発生をさ
らに有効に防止できる。また、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、この点でも、感光体カブ
リ、用紙カブリおよび印字濃度の低下などが生じ難くな
る。

【００８８】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、トナー
をプラスに帯電させて、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。

【００８９】トナーをプラスに帯電させて、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７（Ａ）に示すよう
に、たとえばＶｃ＝５００〜７００Ｖ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。

【００９０】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７（Ｂ）に示すように、現像ローラ
８の表面電位ＶD が１００〜４００Ｖとなるように、バ
イアス印加手段６０から現像ローラ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正に帯電されたトナー１
０（図７では負である）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、静電潜像のパターンで正のトナー像が形
成される。

【００９１】また、感光ドラム１の静電潜像以外の領域
に付着している正の残留トナー１０ａ（図７では、負で
ある）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。

【００９２】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 が５０Ｖ以上であれば良い。また、図１に示す層厚
規制ブレードの先端の電位をＶｂとし、供給ローラ１２
の表面電位をＶｓとした場合には、ＶD ≦Ｖｂ≦Ｖｓで
ある。

【００９３】これらの関係を満足することを条件に、反
転現像で、トナーを正に帯電させる場合には、Ｖｂ＝１
００〜４００ボルトであることが好ましく、Ｖｓ＝３０
０〜６００ボルトであることが好ましい。なお、正規現
像の場合でも、Ｖｃ−ＶD の絶対値が５０Ｖ以上であ
り、ＶD の絶対値≦Ｖｂの絶対値≦Ｖｓの絶対値の関係
にあれば、良好な現像同時クリーニングを行うことがで
きる。

【００９４】上記の関係を満足することを条件に、正規
現像で、トナーを負に帯電させる場合には、Ｖｓ＝−１
００〜−４００ボルトであることが好ましく、Ｖｃ＝５
００〜７００ボルトであることが好ましく、Ｖｂ＝−１
００〜−４００ボルトであることが好ましく、Ｖｄ＝１
００〜４００ボルトであることが好ましい。また、正規
現像で、トナーを正に帯電させる場合には、Ｖｓ＝１０
０〜４００ボルトであることが好ましく、Ｖｃ＝−５０
０〜−７００ボルトであることが好ましく、Ｖｂ＝１０
０〜４００ボルトであることが好ましく、Ｖｄ＝−１０
０〜−４００ボルトであることが好ましい。

【００９５】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。第３実施形態 本実施形態では、図９に示すように、現像ローラ８ａ
を、導電性シャフト２０ａと、導電性ゴム弾性体３０
と、ゴム弾性体２２ａとで構成した以外は、前記第１実
施形態と同様にして、画像形成装置を構成した。

【００９６】この現像ローラ８ａでは、導電性シャフト
２０ａおよびゴム弾性体２２ａの材質は、前記第１実施
形態での導電性シャフト２０およびゴム弾性体２２の材
質と同一である。本実施形態では、導電性シャフト２０
ａの外周に直接ゴム弾性体２２ａを介在させることな
く、その間に導電性ゴム弾性体３０を介在させている。
導電性ゴム弾性体２２ａは、体積抵抗率が約１０⁴ Ω・
ｃｍのクロロプレンゴムなどで構成される。

【００９７】この実施形態に係る画像形成装置でも、前
記第１実施形態に係る画像形成装置と同様な作用効果を
奏する。第４実施形態 本実施形態では、図１０に示すように、現像ローラ８ｂ
を、導電性筒状シャフト３６と、ゴム弾性体２２ｂとで
構成し、導電性筒状シャフト３６の内周側に磁石３４を
配置し、磁性トナーを用いた以外は、前記第１実施形態
と同様にして、現像ローラ８ｂ、画像形成装置を構成し
た。

【００９８】この現像ローラ８ｂでは、導電性筒状シャ
フト３６およびゴム弾性体２２ｂの材質は、前記第１実
施形態での導電性シャフト２０およびゴム弾性体２２の
材質と同一である。本実施形態では、導電性筒状シャフ
ト３６の内周に、外周面が周方向にＮＳに交互に着磁さ
れた磁石を配置することで、現像ローラ８ｂの外周に、
帯電力と磁力との相互作用により、トナーを付着させ
る。その他の構成は、前記第１実施形態と同様である。

【００９９】この実施形態に係る画像形成装置でも、前
記第１実施形態に係る画像形成装置と同様な作用効果を
奏する。第５実施形態 本実施形態では、図１１に示すように、層厚規制ブレー
ド９ａを、凹部が形成されたホルダー５６で保持し、ス
プリング５７により所定圧で現像ローラ８の表面に当接
させた以外は、前記第１実施形態と同様にして、画像形
成装置を構成した。

【０１００】この層厚規制ブレード９ａを構成するゴム
弾性体の材質は、前記第１実施形態の層厚規制ブレード
９の材質と同一である。本実施形態に係る層厚規制ブレ
ード９ａを用いた画像形成装置でも、前記第１実施形態
に係る画像形成装置と同様な作用効果を奏する。

【０１０１】第６実施形態 本実施形態では、図１２に示すように、層厚規制ブレー
ド９ｂを、凸部が先端に形成された形状に構成し、これ
を凹部が形成されたホルダー５６ａで保持し、スプリン
グ５７ａにより所定圧で現像ローラ８の表面に当接させ
た以外は、前記第１実施形態と同様にして、画像形成装
置を構成した。

【０１０２】この層厚規制ブレード９ｂを構成するゴム
弾性体の材質は、前記第１実施形態の層厚規制ブレード
９の材質と同一である。本実施形態に係る層厚規制ブレ
ード９ｂを用いた画像形成装置でも、前記第１実施形態
に係る層厚規制ブレード、現像装置および画像形成装置
と同様な作用効果を奏する。

【０１０３】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。

【０１０４】

【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。

【０１０５】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
４．４mm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。

【０１０６】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
４に示すように、食い込み量（Ｌ−（ｒ₁ ＋ｒ₂ ））が
０．１０mmとなるように、感光ドラム１に接触させて配
置した。

【０１０７】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。図１に示す帯
電装置３としては、感光ドラム１の表面電位がＶｃ＝−
５００Ｖ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１４．４mm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。

【０１０８】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、１２mm×２１５mm×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６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５（Ａ），（Ｂ）に示すように、撓み
量δが３．９９mm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０．８５ｇ／mmであり、接触角θは８０．７度
であった。

【０１０９】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。

【０１１０】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。

【０１１１】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。

【０１１２】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−３
５０Ｖ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Ｖｂ＝−６００Ｖ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した。本実施
例では、｜Ｖｃ−Ｖｄ｜≧５０ボルトであり、且つ｜Ｖ
ｄ｜≦｜Ｖｂ｜≦｜Ｖｓ｜となり、現像同時クリーニン
グが良好に行え、図１に示すクリーニング装置は不要と
なった。

【０１１３】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４７．６mm／秒で矢印Ａ方向に回転
し、現像ローラ８を周速１０５mm／秒で矢印Ｂ方向に回
転し、供給ローラ１２を周速７４mm／秒で矢印Ｃ方向に
回転し、用紙７に、１０回転写した。現像ローラの周速
は、感光ドラムの周速の約２．２倍であった。供給ロー
ラの周速は、現像ローラの周速の約０．７倍であった。

【０１１４】感光体カブリについて観察した結果、感光
体カブリに関して定量化した数値は、１．０％であり、
小さいことが確認された。また、用紙カブリについて観
察した結果、用紙カブリに関して定量化した数値は、
０．１％であり、小さいことが確認された。また、印字
濃度の追従性低下や残像のない安定な画像が得られた。

【０１１５】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。

【０１１６】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。また、現像同時ク
リーニングの効果を確かめるために、次に示す試験を行
った。用紙の先頭付近に、１インチ幅の黒ベタラインを
横方向に１本印字する印字パターンにおいて定着後の用
紙の非画像部の残像部分（感光体ドラム周期の１周期目
の位置）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
較した。この比較値が大きいほど残留トナーが多く、現
像同時クリーニングが良好に行われなかったことを示
す。本実施例での現像同時クリーニングの効果を示す定
量化した数値は、０．１％であり、小さいことが確認さ
れた。

【０１１７】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。ま
た、いわゆるジッターも生じなかった。実施例２ 感光ドラム１を周速４７．６mm／秒で矢印Ａ方向に回転
し、現像ローラ８を周速７１mm／秒で矢印Ｂ方向に回転
し、現像ローラの周速を、感光ドラムの周速の約１．５
倍にした以外は、前記実施例１と同様にして、画像形成
装置を構成した。

【０１１８】前記実施例１と同様にして、感光体カブリ
を観察したところ、感光体カブリの定量化した数値は、
１．３％であり、感光体カブリが少ないことが確認でき
た。また、用紙カブリについて観察した結果、用紙カブ
リに関して定量化した数値は、０．２％であり、小さい
ことが確認された。また、印字濃度の追従性低下や残像
のない安定な画像が得られた。

【０１１９】また、本実施例での現像同時クリーニング
の効果を示す定量化した数値は、０．２％であり、小さ
いことが確認され、現像同時クリーニングが良好に行わ
れたことが確認できた。また、本実施例では、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。さらに、いわゆるジッターも生じ
なかった。

【０１２０】比較例１ Ｖｃ＝−５００ボルトとし、Ｖｄ＝−４７０ボルトと
し、｜Ｖｃ−Ｖｄ｜＜５０ボルトとした以外は、前記実
施例１と同様にして、画像形成装置を構成した。前記実
施例１と同様にして、感光体カブリおよび用紙カブリを
観察したところ、感光体カブリの定量化した数値は、
２．８％であり、感光体カブリが多く、また用紙カブリ
の定量化した数値は、６．５％であり、用紙カブリが多
く、残像も観察された。

【０１２１】また、本実施例での現像同時クリーニング
の効果を示す定量化した数値は、６．０％であり、現像
同時クリーニングが良好に行われなかった。また、印字
開始の初期から感光体カブリや用紙カブリおよび残像が
観察された。比較例２ ｜Ｖｄ｜＞｜Ｖｓ｜となるように、Ｖｄ＝−３００ボル
ト、Ｖｓ＝−１００ボルトとした以外は、前記実施例１
と同様にして、画像形成装置を構成した。

【０１２２】前記実施例１と同様にして、感光体カブリ
および用紙カブリを観察したところ、感光体カブリの定
量化した数値は、５．１％であり、感光体カブリが多
く、また用紙カブリの定量化した数値は、０．４％であ
り、用紙カブリは少ないが、印字濃度の追従性低下が観
察された。

【０１２３】また、本実施例での現像同時クリーニング
の効果を示す定量化した数値は、１．６％であり、現像
同時クリーニングが良好に行われなかった。また、印字
開始の初期から感光体カブリおよび印字濃度の追従性低
下が観察された。比較例３ ｜Ｖｄ｜＞｜Ｖｂ｜となるように、Ｖｄ＝−３００ボル
ト、Ｖｂ＝−１００ボルトとした以外は、前記実施例１
と同様にして、画像形成装置を構成した。

【０１２４】前記実施例１と同様にして、感光体カブリ
および用紙カブリを観察したところ、感光体カブリの定
量化した数値は、３．８％であり、感光体カブリが多
く、また用紙カブリの定量化した数値は、０．２％であ
り、用紙カブリは少ないが、印字濃度の低下が観察され
た。

【０１２５】また、本実施例での現像同時クリーニング
の効果を示す定量化した数値は、１．１％であり、現像
同時クリーニングが良好に行われなかった。また、印字
開始の初期から感光体カブリおよび印字濃度の低下が観
察された。比較例４ ｜Ｖｂ｜＞｜Ｖｓ｜となるように、Ｖｂ＝−７００ボル
ト、Ｖｓ＝−５００ボルトとした以外は、前記実施例１
と同様にして、画像形成装置を構成した。

【０１２６】前記実施例１と同様にして、感光体カブリ
および用紙カブリを観察したところ、感光体カブリの定
量化した数値は、１．７％であり、感光体カブリは少な
いが、用紙カブリの定量化した数値は、２．７％であ
り、用紙カブリが多く、印字濃度の増加も観察された。

【０１２７】また、本実施例での現像同時クリーニング
の効果を示す定量化した数値は、２．０％であり、現像
同時クリーニングが良好に行われなかった。また、印字
開始の初期から用紙カブリおよび印字濃度の増加が観察
された。

【０１２８】

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明に係る
画像形成装置では、｜Ｖｃ−Ｖｄ｜≧５０ボルトであ
り、且つ、｜Ｖｄ｜≦｜Ｖｓ｜とすることにより、感光
ドラムへの現像効率が上昇し、所定の印字濃度が得られ
る。また、本発明では、現像同時クリーニングが良好に
行われ、転写残りのトナーを現像ローラへ回収すること
ができ、残像が現われない。また、トナー供給量が増大
することから、印字濃度の追従性も良く、さらには、逆
帯電トナーを、現像ローラより供給ローラに電界の力に
より回収することにより、現像ローラ上のトナー粒子の
帯電の均一化がなされ、感光体カブリや用紙カブリを低
減することができる。

【０１２９】本発明のもう一つの効果として、｜Ｖｃ−
Ｖｄ｜≧５０ボルトであり、且つ、ブレードの表面電位
Ｖｂを｜Ｖｄ｜≦｜Ｖｂ｜≦｜Ｖｓ｜の関係とすること
で、現像ローラ上のトナー粒子の電位が整えられ、印字
濃度の追従性が向上し、残像のない安定した画質が得ら
れる。

【０１３０】本発明に係る画像形成装置において、感光
ドラムの周速に対する現像ローラの周速を二倍以上にす
ることで、感光体カブリ、用紙カブリをさらに有効に防
止でき、しかも現像同時クリーニングもさらに良好に行
える。

【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は感光ドラム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（Ａ）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、図５（Ｂ）は撓み
量を説明するための要部概略図である。

【図６】図６は電気抵抗の計測方法を示す概念図であ
る。

【図７】図７（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。

【図９】図９は本発明の他の実施形態で用いることがで
きる現像ローラの断面図である。

【図１０】図１０は本発明のさらに他の実施形態で用い
ることができる現像ローラの断面図である。

【図１１】図１１は本発明の他の実施形態で用いること
ができるブレードの概略図である。

【図１２】図１２は本発明のさらに他の実施形態で用い
ることができるブレードの概略図である。

【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 ８，８ａ，８ｂ… 現像ローラ ９，９ａ，９ｂ… 層厚規制ブレード １０… トナー １２… 供給ローラ ２０… 導電性シャフト ２２… ゴム弾性体 ６０… 現像ローラ用バイアス印加手段 ６２… ブレード用バイアス印加手段 ６４… 供給ローラ用バイアス印加手段

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 外周面に形成されたトナー像を転写材に
   転写する感光ドラムと、 外周に付着されたトナーの一部を、前記感光ドラムの外
   周面に、潜像に対応した所定のパターンで選択的に移動
   させて現像を行い、前記感光ドラムの外周面にトナー像
   を形成するゴム弾性体から成る現像ローラと、 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現像ローラ
   用ブレードと、 前記現像ローラの外周に当接して回転し、前記現像ロー
   ラの外周にトナーを供給する供給ローラとを有する画像
   形成装置であって、 前記感光ドラムの表面電位をＶｃとし、供給ローラの表
   面電位をＶｓとし、現像ローラの表面電位をＶｄとし、
   ブレードの表面電位をＶｂとした時に、それらの表面電
   位の関係が、 ｜Ｖｃ−Ｖｄ｜≧５０ボルトであり、且つ ｜Ｖｄ｜≦｜Ｖｂ｜≦｜Ｖｓ｜ である画像形成装置。
2. 【請求項２】 感光ドラムの回転方向と現像ローラの回
   転方向とが逆であり、前記感光ドラムの周速に対して、
   現像ローラの周速が２倍以上となるように、前記感光ド
   ラムと現像ローラとが回転制御される請求項１に記載の
   画像形成装置。