JP4920981B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、電子写真方式或は静電記録方式等により、像担持体上に形成された静電像を現像剤を用いて可視化して顕画像を形成する画像形成装置に関する。ここで、画像形成装置としては、例えば複写機、プリンタ（例えば、ＬＥＤプリンタ、レーザービームプリンタ等）、ファクシミリ装置、及び、ワードプロセッサ等が含まれる。

従来、例えば電子写真方式の画像形成装置において、電子写真感光体のような像担持体は帯電された後に画像情報に応じて露光して静電像が形成される。この静電像は現像手段により像担持体へ現像剤が供給されて現像剤像となる。次いで、この現像剤像は転写帯電器などの転写手段によって記録材、例えば、記録用紙、ＯＨＰシート、布などに転写された後、定着器によって記録材に定着されて記録画像が得られる。

例えば、像担持体を帯電する帯電手段として接触帯電装置を使用し、現像手段として非磁性一成分接触現像装置を用いた画像形成装置が知られている。接触現像装置に用いられる接触現像方式は、像担持体と現像剤担持体間にギャップを作り、かつその間に交番電界を形成してトナーを飛翔させて現像する所謂ジャンピング現像方式とは異なるものであり、像担持体と現像剤担持体を接触させて現像を行う。そのため現像工程時に発生する現像剤の飛散が少ない点で優れ、かつ像担持体上の静電像に対して忠実に現像剤像を形成できることから近年実用化されてきている。

図３に、この種の画像形成装置Ｙの一例を示す。画像形成装置Ｙは、レーザービームプリンタとされ、像担持体としてのドラム型の電子写真感光体（以下、「感光ドラム」という。）１を備えている。そして、感光ドラム１に接触して従動回転する接触帯電装置としての帯電ローラ１０に所定の帯電バイアスが印加されることによって、感光ドラム１の表面は一様に帯電される。

次に、感光ドラム１の表面は、レーザービームスキャナ装置のような露光装置７によって画像情報信号に応じた光Ｌで露光され、静電潜像が形成される。感光ドラム１上に形成された静電潜像は、現像装置Ａによって、現像剤としてのトナーが供給されて、トナー像として可視像化される。例えばトナーは、転写性に優れた球形のトナーが用いられている。

現像装置Ａは、ローラ型の現像剤担持体である現像ローラ２、ブレード状の現像剤規制部材である現像ブレード５、及び、現像剤供給部材であるトナー供給ローラ３を現像容器Ｂに具備している。現像容器内Ｂ内に収容されたトナーはトナー供給ローラ３の矢印方向の回転に伴い現像ローラ２の表面に供給される。現像ローラ２上のトナーは現像ローラ２の矢印方向の回転に伴い現像ブレード５と現像ローラ２の当接部分に送られて、この部分にてトリボ付与され、適正な量に薄層化される。即ち、現像ブレード５は現像ローラ上に担持されたトナーの層厚を規制する。薄層化されたトナーは更に現像ローラ２の回転に伴い感光ドラム１との当接部に送られ静電潜像に応じて現像される。

一方、記録材Ｐは記録材カセット１８から搬送手段を通じて、転写ローラ１１が配置された転写部に供給される。

感光ドラム１上のトナー像は、転写ローラ１１に転写バイアス（電圧）が印加されることで、記録材Ｐ上に転写されて、記録材Ｐ上には未定着画像が形成される。次いで、記録材Ｐは、定着装置６に搬送されて、ここで未定着画像の記録材Ｐへの定着が行われ、その後、排紙トレイ２５に搬出されて、画像形成は終了する。

また、転写時に記録材Ｐへ転写されずに感光ドラム１上に残った転写残トナーは、クリーニング手段としてのクリーニングブレード８によって廃トナー容器９に回収される。これにより、感光ドラム１上はクリーニングされ、繰り返し画像形成に供される。

現像装置Ａ内のトナーは上記したように、現像ローラ２上にて、トナー供給ローラ３や現像ブレード５と摺擦を受け、更に、現像時において感光ドラム１との間でも摺擦を受ける。このような摺擦が繰り返されることにより、現像容器Ｂ内のトナーは、新品状態のトナーと異なった状態となる。具体的には、トナー表面に外添されたシリカなどの添加剤がトナー粒子自体に埋め込まれたり、或は遊離したりする。そのため、トナーは現像剤として求められる流動性、帯電性などの性能が次第に変化してくる。この現象、すなわちトナーの物性変化は画像形成動作を多数回繰り返すとより顕著になってくる。

本発明者らの検討によれば、このように物性変化したトナー（以下、「劣化トナー」と称す）は、帯電性、流動性などが低下することにより、現像装置内で劣化の少ないトナーと混ざりあった際に、相互のトナーによる凝集を引き起こす。そして、この凝集によって、画像上において濃淡ムラやトナーボタ落ち（トナー塊が斑点上に画像上へ落下する）が発生する場合があった。

これらの濃淡ムラやトナーボタ落ちの対策として、トナーへの摺擦による負荷を軽減する方法、トナー自身を物性変化しにくくする方法等が考えられる。しかしながら、前者は現像ブレードによるトリボ付与や感光ドラムとの接触等、基本的な構成に関わるものであり、摺擦による負荷の低減にも限界がある。またトナーとしても必要な物性としての流動性や被トリボ付与性や定着性の確保等を鑑みると限界がある。

このような状況からこれらの濃淡ムラやトナーボタ落ちに対して、別途対策が望まれており、例えば特許文献１に記載の現像装置において現像ローラと現像ブレード間に交番電界を形成することが提案されている。この現像装置は、現像ローラと現像ブレード間でトナーを往復運動させてトナーの凝集をほぐし、濃淡ムラやトナーのボタ落ちを防止し、現像ローラのトナーコートを安定させている。

また、特許文献２に記載の現像装置においても、現像ローラと現像ブレード間に交番電界を形成し、トナーの帯電ムラや現像ローラへのトナーの塗布ムラを防止することが提案されている。
特開平９−１２７７７１号公報 特開平６−２８９６９７号公報

しかしながら、接触現像方式において、上記特許文献１記載の範囲の交番電界を現像ローラと現像ブレード間に形成しても、画像形成動作を多数回繰り返した後のトナーの物性変化が生じた状態では、上記したトナーボタ落ちや濃淡ムラが防ぎきれない場合があった。また、上記特許文献２記載の範囲の交番電界を現像ローラと現像ブレード間に形成しても、現像ローラ上のトナーコート状態が変化し、現像ローラ上のトナー量が減少して濃度薄となることがあった。またさらに画像形成動作を多数回繰り返していくと、現像ブレードにトナーが付着し、現像スジと呼ばれる縦スジ画像の発生を招く場合があった。

更に、接触現像方式においては、現像装置が長時間放置されると、現像ローラと現像ブレードとの当接位置において、現像ローラが現像ブレードの圧力によって局所的に凹み、この凹み部分で現像ローラ上のトナーコート量が増えることがあった。そして、この凹み部分により現像ローラ周期で濃くなるバンディング画像（以下、「現像ローラセット跡画像」と称す）の発生を招く場合があった。

本発明の目的は、現像剤担持体上の現像剤のコート状態を均一にする画像形成装置を提供することである。
本発明の他の目的は、画像の濃淡ムラの発生を抑えることができる画像形成装置を提供することである。
本発明の他の目的は、現像剤が塊で落下することを抑えることができる画像形成装置を提供することである。
本発明の他の目的は、現像剤担持体のセット跡画像の発生を抑えることができる画像形成装置を提供することである。
本発明の他の目的は、接触現像方式を用いるのに優れた画像形成装置を提供することである。

上記目的を達成するために本発明は、像担持体と、前記像担持体と接触する弾性層を有し、前記像担持体に形成された静電像を非磁性一成分現像剤で現像する現像剤担持体であって、前記現像剤を担持搬送する現像剤担持体と、前記弾性層と当接して、前記現像剤担持体に担持された前記現像剤の層の厚さを規制する現像剤規制部材と、を有し、前記現像剤担持体には直流電圧が印加されると共に前記現像剤規制部材には直流電圧と交流電圧の重畳電圧が印加される画像形成装置において、前記現像剤規制部材に印加される直流電圧が前記現像剤担持体に印加される直流電圧と同じ、又は前記現像剤規制部材に印加される直流電圧が前記現像剤担持体に印加される直流電圧よりも前記現像剤の帯電極性側であり、
前記交流電圧によって前記現像剤規制部材と前記現像剤担持体との間に形成される交流電界の周波数をｆ（Ｈｚ）、前記交流電界のピークの電界強度をＥ（Ｖ／ｍ）とし、前記像担持体の周速をｖ（ｍ／ｓ）とすると、
４．２×１０ ^３ ×ｖ≦ｆ≦２５００
２．２×１０^６≦Ｅ≦５．２×１０^６
を満たすことを特徴とする画像形成装置である。

本発明によれば、現像剤担持体と現像剤規制部材との間に所定範囲の交流電界の形成によって、現像剤担持体上の現像剤コートを安定させ、画像濃淡ムラや現像剤ボタ落ちの発生を防止し、且つ長期放置後に発生する現像剤担持体のセット跡をも防止できる。

以下に図面及び実施例を参照して、この発明を実施するための最良の形態を例示的に詳しく説明する。ただし、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。また、以上の説明で一度説明した部材についての材質、形状などは、特に改めて記載しない限り初めの説明と同様のものである。

図１は、本実施例に係る画像形成装置の概略構成を示す断面図である。本実施例においては、黒単色の画像形成を行う画像形成装置について説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではなく、複数色の画像形成を行うカラー画像形成装置にも適用出来る。また、符号番号に関しては従来例と同等の機能を持つ部材に同じ符号番号を用いて説明する。

本実施例に係る画像形成装置は、静電潜像が形成されるドラム状の電子写真感光体である像担持体（以下、「感光ドラム」と称す）と、静電潜像を現像剤で現像する現像装置と、を有する。さらには、現像装置に現像剤を補給する現像剤補給手段（以下、「トナーホッパー」と称す）と、現像剤補給手段からの現像剤の補給を制御する制御手段と、を備える。

画像形成装置Ｘは、そのほぼ中心部に、ドラム状の電子写真感光体、即ち、感光ドラム１を、矢印Ｒ１方向に回転可能に支持している。画像形成動作が開始されると、帯電手段としての帯電ローラ１０は、感光ドラム１の表面を一様に帯電する。その後、露光手段としてのレーザー照射手段７が、感光ドラム１表面を画像情報に対応したレーザー光により露光を行い、感光ドラム１上に静電潜像を形成する。

本実施例では、感光ドラム１の帯電電荷は負極性である。そして、画像情報に対応した静電潜像は、レーザー照射手段７からのレーザー光による露光によって、負極性の帯電電荷が減衰した部分に形成される。

その後、静電潜像は、感光ドラム１の回転に伴って、現像装置Ａが供給する現像剤としてのトナーによって可視化されて、感光ドラム１上にはトナー像が形成される。

本実施例では、現像方式は反転現像方式である。そのため、感光ドラムの帯電電荷と同じ帯電極性（負極性）のトナーが、感光ドラム１上の負極性の帯電電荷が減衰した部分（画像部）に付着する。又、トナーは、現像剤収容手段としてのトナーホッパーＣから現像装置の現像容器Ｂへ補給される。

一方、不図示のカセットに収容された記録材Ｐは、感光ドラム１上のトナー像が転写領域に至るのに同期して、給紙ローラ１７により感光ドラム１と転写手段としての転写ローラ１１とが当接する転写領域へと、搬送される。

そして、感光ドラム１上のトナー像と記録材Ｐとが転写領域に至ると、転写ローラ１１によって転写領域に形成される転写電界により、トナー像が記録材Ｐ上に転写される。その後、記録材Ｐに担持された未定着トナー像は、定着装置６の備える定着手段（ヒートローラ）による加熱、及び、加圧手段による加圧を受けて、記録材Ｐ上に永久画像として定着される。

また、トナー像の転写が終了した後、ブレード状のクリーニング手段を備えるクリーニング装置８によって、感光ドラム１表面に残留する転写残トナーが除去され、続く画像形成動作に備える。

次に、現像装置Ａ、トナーホッパーＣについて更に説明する。図２は、本実施例に係る現像装置Ａの概略構成を示す要部断面図である。

現像装置Ａは、現像剤担持体を像担持体に当接させ、現像剤を像担持体と「接触」させた状態で現像を行う接触現像方式を採用している。

本実施例では、現像装置Ａは、現像剤を担持搬送し、現像剤を像担持体に接触させて静電潜像を現像する現像剤担持体（以下、「現像ローラ」と称す）２を備える。また、現像装置Ａは、現像剤の層の厚さを規制して現像剤担持体上に現像剤の薄層を形成する現像剤規制部材（以下、「現像ブレード」と称す）５を備える。さらに、現像装置Ａは、現像剤担持体へ現像剤を供給する現像剤供給手段（以下、「トナー供給ローラ」と称す）３を備える。

図１のようにトナーホッパーＣ内には、トナーホッパーＣ内のトナーをほぐすための攪拌部材１３と、トナーホッパーＣから現像装置Ａにトナーを補給するための補給ローラ１４が配置されている。そして、補給ローラ１４は、制御手段からの補給指令により、所定駆動時間当たり一定量のトナーを現像容器Ｂに補給する。

また、本実施例にて用いられている現像剤は、負帯電性の非磁性一成分現像剤（トナー）である。更に詳しくは、低軟化点物質を内包する内部構造を形成することで、定着装置における省エネルギー化を図ったトナーである。トナーの作製方法としては、例えば、特公昭６３−１０２３１号公報、特開昭５９−５３８５６号公報、特開昭５９−６１８４２号公報などに記載の懸濁重合方法による現像剤作製方法を用いることが出来る。

本実施例のように、特に、非磁性一成分現像剤を用いる接触現像方式において、現像剤を現像装置へ補給する方式とすると、現像装置内の劣化トナーが劣化の少ない新規のトナーと混ざりあった際に、相互のトナーによる凝集を引き起こし易い。そして、この凝集によって、画像上において濃淡ムラやトナーボタ落ち（トナー塊が斑点上に画像上へ落下する）が発生し易くなる場合があった。

また、トナーは、体積平均粒径６μｍの球形トナーである。このトナーは、低軟化点物質を外殻樹脂で被覆した、所謂、コア／シェルの内部構造を有し、この構造中のシェル部分を重合法により形成したものである。

常温下或は加圧下での懸濁重合方式によれば、粒径が３〜８μの球形微粒子をシャープな粒度分布で、比較的容易に得られる。そのため、重量比電荷の分布もシャープなものとなり、現像コントラストに応じた一様な現像が行われる。

また、懸濁重合法以外にも、単量体は可溶で、重合して得られる重合体は不溶であるような水系有機溶剤を用いて直接トナーを生成する分散重合方法を用いて製造したトナーの使用が可能である。又は水溶性極性重合開始剤の存在下で直接重合してトナーを生成する、ソープフリー重合方法に代表される乳化重合方法、などを用いて製造したトナーの使用も可能である。

尚、本実施例にて現像剤として使用するトナーの平均円形度は０．９５０以上となっている。これによって、カブリ特性、転写性が非常に高まる。この理由としては、円形度が非常に高いためにトナー粒子と感光体との接触面積が小さく、鏡像力やファンデルワールス力等に起因するトナー粒子の感光体への付着力が低下するため転写され易いことからなる。さらなる理由としては、上述のように摩擦帯電付与部材と個々のトナー粒子の摩擦帯電が均一となるため、カブリや画質低下の原因となる帯電量のバラツキが少ないこと、等が挙げられる。また、トナーの平均円形度を０．９７０以上とすると上記効果がより顕著になるので好ましい。以下、本実施例の平均円形度の測定方法について説明する。

本実施例における平均円形度は、粒子の形状を定量的に表現する簡便な方法として用いたものである。本実施例では東亞医用電子製フロー式粒子像分析装置「ＦＰＩＡ−１０００」を用いて測定を行った。３μｍ以上の円相当径の粒子群について測定された各粒子の円形度（Ｃｉ）を下式（１）−１によりそれぞれ求め、更に式（１）−２で示すように測定された全粒子の円形度の総和を全粒子数（ｍ）で除した値を平均円形度（Ｃｍｅａｎ）と定義する。
円形度（Ｃｉ）＝粒子数と同じ投影面積を持つ円の周囲長／粒子の投影像の周囲長 ・・・（１）−１

尚、本実施例で用いている測定装置である「ＦＰＩＡ−１０００」は、各粒子の円形度を算出後、平均円形度及びモード円形度の算出を行っている。平均円形度及びモード円形度の算出に当たって、粒子を得られた円形度によって、円形度０．４０〜１．００を６１分割したクラスに分け、分割点の中心値と頻度を用いて平均円形度の算出を行う算出法を用いている。

具体的な測定方法としては、まず界面活性剤を約０．１ｍｇ溶解している水１０ｍｌに現像剤約５ｍｇを分散させて分散液を調整する。そして、超音波（２０ｋＨｚ、５０Ｗ）を分散液に５分間照射し、分散液濃度を５０００〜２万個／μｌとして、前記装置により測定を行い、３μｍ以上の円相当径の粒子群の平均円形度を求める。

本実施例における平均円形度とは、現像剤の凹凸の度合いの指標であり、現像剤が完全な球形の場合１．０００を示し、現像剤の表面形状が複雑になるほど平均円形度は小さな値となる。

尚、本測定において３μｍ以上の円相当径の粒子群についてのみ円形度を測定する理由は、３μｍ未満の円相当径の粒子群にはトナー粒子とは独立して存在する外部添加剤の粒子群も多数含まれるためである。この独立して存在する外部添加剤の粒子群の影響によりトナー粒子群についての円形度が正確に見積もれないからである。

次に、現像装置Ａに配置されている各部材について説明する。

現像装置Ａは、現像容器Ｂ内にトナーを有している。現像容器Ｂは、現像ローラ２とトナー供給ローラ３と現像ブレード５とが配置されている現像室と、攪拌部材４が配置されている攪拌室と、攪拌室から現像室へトナーが移動するために設けられた開口部、を有する。ここで、攪拌室は、開口部を挟んで現像室の上方に配置されている。

また、現像容器Ｂは、感光ドラム１と対向する側の一部に開口部が設けられている。現像ローラ２は、開口部から一部露出し、かつ、矢印Ｒ２方向に回転可能なように現像容器Ｂに支持されている。現像ローラ２は弾性層を含み所定の当接圧にて感光ドラム１に当接している。又、開口部には、現像ローラ２の下方からのトナーの飛散を防止するために、吹き出し防止シート１５が設けられている。

現像ローラ２は、導電剤（カーボン等）を分散させた低硬度のゴム材（シリコーン、ウレタン等）或は発泡体、及びその組み合わせにより構成された半導電性弾性体ローラである。

攪拌領域の下方には、トナーの供給及び回収を行なうトナー供給ローラ３が現像ローラ２に当接するように配置されている。トナー供給ローラ３は弾性発泡体からなる弾性ローラであり、現像ローラ２に対し当接点において矢印Ｒ３方向に回転している。

攪拌領域において攪拌部材４により十分に攪拌され、その後、主に重力による移動により開口部を通過し、トナー供給ローラ３により搬送され、現像ローラ２に供給される。

現像装置Ａには、現像ローラ２上のトナーの層厚を規制する現像剤規制部材としての現像ブレード５が、現像ローラ２を加圧するように設けられている。現像ブレード５は、板状であり、現像ローラ側に設けられた絶縁部分である絶縁層５ｂと、絶縁層５ｂに対して現像ローラと逆側に設けられた導電部分である導電層５ａと、を備える。

現像ブレード５は、厚さ０．１ｍｍの板バネ状の金属薄板の導電層５ａに現像ローラ２の当接面側表面に絶縁層７５μｍ、接着層２５μｍで構成された合計０．１ｍｍの絶縁層５ｂを設けた弾性規制部材で構成される。現像ブレード５の導電層５ａに電源２２によって直流を重畳した交流電圧（ブレードＡＣバイアス）が印加されている。本実施例では現像ブレード５の導電層５ａとして、リン青銅製の金属薄板を用いたが、ＳＵＳ製やアルミニウム製等の金属薄板でも良い。また、現像ブレード５の絶縁層５ｂとして、ポリアミドエラストマーの薄膜を用いたが、ウレタンゴムやウレタン樹脂等の薄膜でも良い。また、絶縁層５ｂは現像ローラ２と導電層５ａ間でのリーク防止の点で所定値以上の抵抗を持つことは勿論であり、体積抵抗として、１０^１０Ω・ｃｍ以上とするのが好ましい。

トナー供給ローラ３によって、現像ローラ２上に供給されたトナーは、現像ブレード５によって層厚を規制され、且つ、塗布されて現像ローラ２上にトナーの薄層が形成される。更に、このときの現像ローラ２及び現像ブレード５それぞれの表面との摩擦によって、トナーには現像に供するのに十分な電荷が付与される。

その後、現像ローラ２上のトナーの薄層は、現像ローラ２の回転に伴って、感光ドラム１と現像ローラ２とが当接する現像領域（現像ニップ）へと搬送される。そして、トナーは感光ドラム１に接触した状態で現像に供される。即ち、感光ドラム１と現像ローラ２との間に現像電界を形成するために、電源２１が接続されている。その結果、現像電界の作用により現像ローラ２上のトナーは感光ドラム１上に転移し、感光ドラム１表面の静電潜像に対応してトナー像を形成し、静電潜像を可視化する。

また、現像ローラ２上に塗布され、現像ニップへと担持搬送されたものの、現像には寄与せず、現像ローラ２上に更に担持されたままのトナーは、トナー供給ローラ３による摺擦で現像ローラ２上から剥ぎ取られる。その後、剥ぎ取られたトナーの一部は、新たにトナー供給ローラ３上に供給されたトナーと共に再びトナー供給ローラ３によって現像ローラ２上へと供給され、残りは現像容器Ｂ内へと戻される。

尚、本実施例では、トナー供給ローラ３は、現像剤供給及び回収手段として２つの機能を兼ねているが、本実施例はこれに限定されるものではなく、現像剤供給手段と現像剤回収手段とを別個に設けることも可能である。

本実施例における画像形成装置Ｘのプロセススピード（感光ドラム１の周速）は１９０ｍｍ／ｓｅｃであり、これに対する、現像ローラ２の周速は２９５ｍｍ／ｓｅｃである。

また、現像装置Ａは画像形成装置Ｘに対し着脱可能に構成されており、所定の寿命に達すると交換される。

次に、本実施例における現像ローラ２と現像ブレード５間に形成する交流電界（交番電界）の印加方法及び作用効果に関して詳述する。

現像動作時において、現像ローラ２にはＡＣ電圧なしのＤＣ電圧を印加することが可能な電源２１が、現像ブレード５にはＡＣ電圧とＤＣ電圧の重畳電圧を印加することが可能な電源２２が、それぞれ接続されている。電源２１は現像ローラ２に現像バイアスとしてＤＣ成分が−３００Ｖの電圧を印加している。これによって、感光ドラム１の露光部の潜像電位部分−１００Ｖ（非露光部の電位は−６００Ｖとしている）に対して負極性のトナーを現像させている。

電源２２は現像ブレード５に、現像ブレード５の導電層５ａに印加するブレードバイアスとして、ＤＣ成分が現像バイアスと同じ−３００Ｖ、ＡＣ成分がピーク−ピーク間電圧６００Ｖ、周波数１５００Ｈｚの正弦波の電圧を印加している。

この現像バイアスとブレードバイアスを設定により現像ローラ２と現像ブレード５との間に交流電界が形成される。これによって、現像ローラ２と現像ブレード５との当接ニップ部に侵入してくるトナーに対して、この入口近傍で交番電界の力を与えることができる。その結果、トナーが現像ローラ２側と現像ブレード５側との間を往復する運動を起こし、この部分で凝集していたトナーがほぐされて、常に安定した状態で現像ブレード５に規制され、現像ローラ２上にトナー薄層が形成される、と考えられる。

よって、画像形成動作を繰り返した後に発生しやすい濃淡ムラとトナーボタ落ちを防止することが可能となる。

また本発明者らの検討によると、現像ローラ２と現像ブレード５間の交番電界が、現像ローラセット跡画像の防止策として有効であることを見出した。現像ローラセット跡画像とは、現像装置Ａが長時間放置されて現像ローラ２が現像ブレード５の圧力によって凹んだときに発生する、現像ローラ周期のバンディングである。

即ち、現像ローラ２と現像ブレード５間の交番電界を所定値以上に強くしていくと、現像ローラ２上の凹み部分に担持されるトナー量が他の部分に対して多くなるのを防止できることが判明した。これは、現像ローラ２と現像ブレード５との当接ニップ部に侵入するトナー量に対する交番電界の影響が強まり、凹み部分でのトナー規制が交番電界の無い場合と比較して、大きくなることに起因すると考えられる。

その結果、現像ローラ２と現像ブレード５間の交番電界を所定値以上とすることで現像ローラセット跡画像は見えなくなるのである。

尚、本実施例によれば、現像ローラ２と導電層５ａに同じＤＣ成分が印加されている。これにより、基本的に負極性、ごく一部反転極性の電荷を持つトナーが現像ローラ２と現像ブレード５のどちらか一方に偏ることも防止でき、トナーのほぐし効果が一層得られる。さらに、現像ローラ２や現像ブレード５への長時間の付着による、現像ローラ融着や現像ブレード融着といった現象も防止できるので、現像ローラ融着によるカブリや、現像ブレード融着による縦スジ画像の発生を防止することができる。即ち、たとえ長時間にわたる印刷動作を行ったときでも、トナーやトナーの外添剤が、現像ローラは現像ブレードへ融着することを抑制できる。よって、現像ローラと現像ブレードに同じ直流成分を印加することで、現像ローラへのトナーコートを安定して行うことができる。

一方、現像ブレード５に印加するブレードバイアスを変更してみた。即ち、現像ブレード５の導電層５ａに印加するブレードバイアスとして、ＤＣ成分として現像バイアスよりも１００Ｖマイナス側の−４００Ｖとし、ＡＣ成分としてピーク−ピーク間電圧６００Ｖ、周波数１５００Ｈｚの正弦波の電圧を用いて検討を行った。その結果、現像ローラ２側へのトナー融着がわずかに悪化したものの、カブリやスジ画像を発生させることはなかった。これは、現像ブレード５の現像ローラ２との当接部のニップ面積に対して、現像ローラ２の表面積の方がかなり大きいために、現像ローラ２へのトナーやトナーの外添剤の融着が少なくなるためであると考えられる。このように、現像ブレードに印加される直流電圧が現像ローラに印加される直流電圧よりもトナーの帯電極性側（負側）であるように、設定しても良い。この場合には長時間にわたる印刷動作を行ったときの、現像ローラへのトナーやトナーの外添剤の融着がやや増加するものの、カブリや、縦スジ画像の発生は防止することができる。即ち、この場合においても現像ローラへのトナーコートを安定して行うことができる。

以上説明したように、現像ローラ２と現像ブレード５間に所定値以上の強い交番電界を形成することによって、濃淡ムラやトナーボタ落ちを防ぎ、さらに現像ローラセット跡画像の発生を抑えることが可能となる。

本発明者らはこの実施例における現像ローラ２と現像ブレード５間の交番電界の最適範囲を調べるために実験を行った。まず、トナーボタ落ちの評価を行った。具体的には、現像装置Ａに関して、現像ローラ２を接地すると共に、現像ブレード５の導電層５ａにＤＣ成分を０Ｖとし、ＡＣ成分としてピーク−ピーク間電圧と、周波数を各種変えた正弦波の電圧を印加した。その状態で現像ローラ２を回転させて、１０時間後の現像ローラ２上のトナーボタ落ち発生状態を観察し評価した。また、現像ブレード５の絶縁層５ｂの厚みとして０．０４ｍｍ、０．１ｍｍ、０．１３５ｍｍの３種類のものを用いた。その評価結果を、下記の表１に示す。

表１において、○は発生無し、×は顕著に発生を示している。表１のように、周波数に関しては、２５００Ｈｚあたりまでは効果があったが、３０００Ｈｚまで上げると、現像ローラ２端部からトナー飛散が発生し始めた。また、電界強度に関しては、交番電界を形成していくとトナーボタ落ち防止効果が現れるのだが、１．５×１０^６（Ｖ／ｍ）未満だとトナーボタ落ちの防止効果が弱く、わずかではあるが現像ローラ２端部からトナーボタ落ちが見られた。また、絶縁層の厚みが０．１ｍｍのものでは、電界強度が６×１０^６（Ｖ／ｍ）に達するとリーク現象が発生して、現像ローラ２のトナーコーティングが不安定になってしまった。なお、電界強度は、交流電圧による現像ローラと現像ブレードとの電位差がＶｐｐ／２であることから、Ｖｐｐ／２／絶縁層の厚みで計算される。

即ち、トナーボタ落ちに対する交番電界Ｅ（Ｖ／ｍ）の最適範囲は、
１．５×１０^６≦Ｅ≦５．２×１０^６ ・・・・（２）
であることが分かった。また、周波数ｆ（Ｈｚ）に関しては、
ｆ≦２５００ ・・・・（３）
となる。

次に、現像ローラセット跡画像の評価を行った。具体的には、現像バイアスとしては、電源２１から現像ローラ２にＤＣ成分−３００Ｖの電圧を印加した。またブレードバイアスとしては、電源２２から現像ブレード５の導電層５ａにＤＣ成分−３００Ｖとすると共に、ＡＣ成分の、ピーク−ピーク間電圧と、周波数を各種変えた状態で本実施例の画像形成装置Ｘを用いて出力画像を評価した。また、現像ブレード５の絶縁層５ｂの厚みとしては、トナーボタ落ち評価のときと同様に、０．０４ｍｍ、０．１ｍｍ、０．１３５ｍｍの３種類のものを用いた。また、現像ローラ２が充分に凹んだ状態のもので評価するために、現像装置を６ヶ月間放置させた現像ローラを用いた。その評価結果を、下記の表２に示す。

表２において、○は発生無し、○△は極軽微に発生、△は軽微に発生を示している。表２によると、現像ローラセット跡に関しては、電界強度で２．２×１０^６（Ｖ／ｍ）以上の範囲で良好な結果となった。

すなわち、現像ローラセット跡画像に対する交番電界Ｅの最適範囲は、
２．２×１０^６≦Ｅ ・・・・（４）
であることが分かった。

また、交番電界の周波数を７００Ｈｚ以下の場合では、出力画像上に横線画像が発生したため、交番電界の周波数としては８００Ｈｚ以上必要となる。横線画像が発生する交番電界の周波数は、感光ドラムの周速によっても異なり、感光ドラムの周速に比例する。本実施例での感光ドラム１の周速が１９０ｍｍ／ｓｅｃである点を考慮すると、横線画像が発生しない周波数ｆ（Ｈｚ）の適正範囲は、感光ドラム１の周速をｖ（ｍ／ｓ）としたとき、８００／（１９０×１０^−３）≦ｆ／ｖ、即ち、
４．２×１０^３×ｖ≦ｆ ・・・・（５）
となる。

まとめると、現像ローラ２と現像ブレード５間に形成する交番電界の電界強度Ｅ（Ｖ／ｍ）の適正範囲に関しては、（２）式、（４）式により、
２．２×１０^６≦Ｅ≦５．２×１０^６
となり、現像ローラ２と現像ブレード５間に形成する交番電界の周波数ｆ（Ｈｚ）の適正範囲に関しては、（３）式、（５）式により、
４．２×１０^３×ｖ≦ｆ≦２５００
となる。

以上のように、現像ローラ２と現像ブレード５間に上記の適正範囲内の交番電界を形成することによって、トナーのボタ落ちを防ぎ、さらに放置で発生する現像ローラセット跡画像の発生を抑えることが可能となる。

本発明の実施例に係る画像形成装置を説明する図である。 図１の現像装置を説明する図である。 従来例を説明する図である。

符号の説明

１ 感光ドラム（像担持体）
２ 現像ローラ（現像剤担持体）
３ トナー供給ローラ
５ 現像ブレード（層厚規制部材）
５ａ 導電層
５ｂ 絶縁層
Ａ 現像装置
Ｂ 現像容器

Claims (5)

1. 像担持体と、
   前記像担持体と接触する弾性層を有し、前記像担持体に形成された静電像を非磁性一成分現像剤で現像する現像剤担持体であって、前記現像剤を担持搬送する現像剤担持体と、
   前記弾性層と当接して、前記現像剤担持体に担持された前記現像剤の層の厚さを規制する現像剤規制部材と、
   を有し、
   前記現像剤担持体には直流電圧が印加されると共に前記現像剤規制部材には直流電圧と交流電圧の重畳電圧が印加される画像形成装置において、
   前記現像剤規制部材に印加される直流電圧が前記現像剤担持体に印加される直流電圧と同じ、又は前記現像剤規制部材に印加される直流電圧が前記現像剤担持体に印加される直流電圧よりも前記現像剤の帯電極性側であり、
   前記交流電圧によって前記現像剤規制部材と前記現像剤担持体との間に形成される交流電界の周波数をｆ（Ｈｚ）、前記交流電界のピークの電界強度をＥ（Ｖ／ｍ）とし、前記像担持体の周速をｖ（ｍ／ｓ）とすると、
   ４．２×１０ ^３ ×ｖ≦ｆ≦２５００
   ２．２×１０^６≦Ｅ≦５．２×１０^６
   を満たすことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記現像剤規制部材は、板状であることを特徴とする請求項１の画像形成装置。
3. 前記現像剤規制部材は、直流電圧が印加される導電部分と、前記現像剤担持体と接触する絶縁部分と、を備えることを特徴とする請求項１又は２の画像形成装置。
4. 前記現像剤の平均円形度が０．９５０以上であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかの画像形成装置。
5. 前記現像剤の平均円形度が０．９７０以上であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかの画像形成装置。

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