JP2000112234A - 現像カートリッジ、現像装置、及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 画像形成装置本体内の飛散トナーによる汚れ
を防止する。 【解決手段】 導電性部材１７が、現像スリーブ５の回
転方向下流に設けられる。導電性部材１７には現像バイ
アスから分岐された電圧が印加され、現像時に発生する
飛散トナーを、導電性部材１７上、或いは現像スリーブ
１７上、感光ドラム１上へ電気的に付着させ、飛散トナ
ーによる画像形成装置内部の汚れを防止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば電子写真複
写機あるいは電子写真プリンタなどの電子写真画像形成
装置、該電子写真画像形成装置に用いられる現像装置、
前記電子写真画像形成装置に取り外し可能に装着される
現像カートリッジに関する。

【０００２】

【従来の技術】電子写真方式の画像形成装置は、電子写
真感光体上に形成した静電潜像を、現像装置により現像
剤像として可視化することを行っている。

【０００３】このような現像装置の一つとして、乾式一
成分現像装置が種々提案され、又実用化されている。

【０００４】しかるに、画像の解像力、鮮明度等の向上
が求められている現在、現像剤担持体上に一成分現像剤
であるトナーの薄層を形成するトナーの薄層形成方法及
びその装置に関する研究は必須となっており、又、これ
に対していくつかの方策が提案されている。

【０００５】例えば、特開昭５４−４３０３８号公報に
記載されているように、現像剤担持体である現像スリー
ブに金属、ゴム等の材料からなる規制部材である弾性ブ
レードを当接させ、この弾性ブレードと現像スリーブと
の当接部の間にトナーを通過させて規制することによ
り、現像スリーブ上にトナーの薄層を形成し、且つ、当
接部でのトナーに十分なトリボを付与させるものであ
る。

【０００６】この場合、上記の弾性ブレードにより非磁
性トナーを規制するときには、現像スリーブ上にトナー
を供給するトナー供給部材が別途必要となる。これは、
磁性トナーの場合には、現像スリーブ内の磁石の磁力に
より現像スリーブ上のトナーを供給できるが、非磁性ト
ナーの場合には磁力によるトナーの供給が行えないため
である。

【０００７】そこで、図７に示すような現像装置５０が
提案された。この従来の現像装置５０では、一成分現像
剤として非磁性トナー５３を収容した現像容器５４内に
弾性ブレード５１よりも現像スリーブ５２の回転方向上
流側の位置で当接するポリウレタンフォーム、スポンジ
等からなる発泡体、或いはファーブラシを用いた弾性ロ
ーラ５５を設け、矢印Ｄ方向に回転させることにより現
像スリーブ５２上にトナー５３を供給している。

【０００８】この現像スリーブ５２上に供給されたトナ
ー５３は、現像スリーブ５２の回転に伴い、弾性ブレー
ド５１と現像スリーブ５２の当接部に送られて薄層化さ
れ、感光体１上の静電潜像の現像に供される。

【０００９】そして、現像スリーブ５２上の現像に消費
されずに残存したトナー５３は弾性ローラ５５により剥
ぎ取られ、且つ上述したように弾性ローラ５５により、
新たなトナー５３が現像スリーブ５２に供給され、上述
作用を繰り返す。

【００１０】また、この際、現像スリーブ５２として金
属材料のものを用いた際は弾性ブレード５１として金属
薄板製のものは現像スリーブ５２の摩耗の点で好ましく
なく、良好なトナー薄層を得るためには、ウレタン、シ
リコン等のゴム材料を用いる必要がある。

【００１１】このような構成をとることによって、非磁
性現像剤の現像スリーブ５２上への薄層形成を良好に行
えるようになった。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかし、非磁性トナー
を用いているために、磁性トナーを用い磁界の作用によ
り現像スリーブ表面にトナーを保持できやすい磁性現像
装置と比べ、磁気的な吸着力を用いることができない。
そのために、現像時、特にジャンピング現像のように現
像バイアスとしてＡＣ電圧が印加される場合、弾性ブレ
ード５１の現像スリーブ５２への圧接部を抜け出し、十
分摩擦帯電されないトナーは感光ドラム１へ付着するこ
となく、又現像スリーブ５２へ戻ることなく飛散し、画
像形成装置内をトナーで汚す不都合を招く。

【００１３】従って、本発明の目的は、飛散トナーによ
る装置本体内の汚れを防止できる現像装置、該現像装置
をユニット化した現像カートリッジ、前記現像装置、或
いは前記現像カートリッジを備えた画像形成装置を提供
することである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記目的は本発明に係る
現像カートリッジ、現像装置、及び画像形成装置にて達
成される。要約すれば、本発明は、所定方向へ移動して
像担持体に現像剤を搬送する現像剤担持体を備え、画像
形成装置本体に着脱可能な現像カートリッジにおいて、
現像カートリッジが前記画像形成装置本体に装着された
際の前記現像剤担持体の前記像担持体に最も近接する位
置よりも前記所定方向下流側に導電性部材を有すること
を特徴とする現像カートリッジである。

【００１５】前記導電性部材と前記現像剤担持体とによ
り構成される静電容量を利用して前記導電性部材に電圧
が印加されることが好ましい。前記導電性部材と前記現
像剤担持体とにより構成される静電容量に応じたコンデ
ンサを更に備えていることが好ましい。前記導電性部材
はその長手方向において前記像担持体の現像領域よりも
長いことが好ましい。前記導電性部材は弾性部材である
ことが好ましい。別の態様によれば、前記導電性部材は
フィルム状シートであることが好ましい。

【００１６】本発明による他の態様によれば、所定方向
へ移動して像担持体に現像剤を搬送する現像剤担持体を
備えた現像装置において、前記現像剤担持体の前記像担
持体に最も近接する位置よりも前記所定方向下流側に導
電性部材を有することを特徴とする現像装置が提供され
る。

【００１７】又、本発明による他の態様によれば、像担
持体を有し、所定方向へ移動して前記像担持体に現像剤
を搬送する現像剤担持体を備えた現像カートリッジを着
脱可能な画像形成装置において、前記現像カートリッジ
が画像形成装置本体に装着された際の前記現像剤担持体
の前記像担持体に最も近接する位置よりも前記所定方向
下流側に導電性部材を有することを特徴とする画像形成
装置が提供される。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る現像装置、現
像カートリッジ及び画像形成装置を図面に則して更に詳
しく説明する。

【００１９】本発明に係る画像形成装置の一実施例が図
１に示される。

【００２０】本実施例の画像形成装置は、図１及び図２
に示すように、画像形成装置本体に対して現像カートリ
ッジ４が着脱可能とされ、又、像担持体つまり電子写真
感光体である感光ドラム１、クリーニングブレード１
０、廃トナー容器１１、及び帯電装置２が一体的に形成
されたプロセスカートリッジが画像形成装置本体に対し
て着脱可能に構成されている。

【００２１】図１において、感光ドラム１は矢印Ａ方向
に回転し、感光ドラム１を帯電処理するための帯電装置
２によって一様に暗部電位−６００Ｖに帯電され、感光
ドラム１に静電潜像を書き込む露光手段であるレーザ光
３によってその表面に静電潜像が形成される。

【００２２】この静電潜像は、感光ドラム１に対して近
接配置され、画像形成装置本体に着脱可能な現像カート
リッジ４によって現像され、トナー像として可視化され
る。尚、本実施例では露光部にトナー像を形成するいわ
ゆる反転現像を行っている。

【００２３】可視化された感光ドラム１上のトナー像
は、転写ローラ９によって記録媒体である紙１３に転写
され、転写されずに感光ドラム１上に残存した転写残ト
ナーはクリーニングブレード１０により掻き取られて廃
トナー容器１１に収納され、クリーニングされた感光ド
ラム１は上述作用を繰り返し画像形成を行う。

【００２４】一方、トナー像を転写された紙１３は定着
装置１２によって定着処理され、装置外に排出されて、
プリント動作が終了する。

【００２５】本実施例の現像カートリッジ４について、
図２によりさらに説明する。

【００２６】現像カートリッジ４は、一成分現像剤とし
ての非磁性トナー８を収容した現像容器１４を有し、そ
の長手方向に延在する開口部には、感光ドラム１と対向
設置された現像剤担持体としての現像スリーブ５が取り
付けられ、感光ドラム１上の静電潜像を現像して可視化
する。

【００２７】現像スリーブ５は、開口部にて図に示す右
略半周面を現像容器１４内に突入し、左略半周面を現像
容器１４外に露出して横設されている。この現像容器１
４外へ露出した面は、現像カートリッジ４の図中左方に
位置する感光ドラム１にわずかな微小間隔を有して対向
している。

【００２８】現像スリーブ５は矢印Ｂ方向に回転され、
その表面はトナー８との摺擦確率を高くし、かつ、トナ
ー８の搬送を良好に行うための適度な凹凸を有してい
る。本実施例においては直径２０ｍｍのアルミニウム製
スリーブ表面にガラスビーズ（＃６００）による定形ブ
ラスト処理を施し、表面粗さＲａが約０．８μｍとした
ものを用い、感光ドラム１との間隙が３００μｍになる
ように対向し、感光ドラム１の周速５０ｍｍ／ｓに対し
て若干早めた周速８０ｍｍ／ｓで回転させている。この
現像スリーブ５両端部からのトナー漏れを防止するため
に、端部シール部材１９（図３参照）が現像容器１４の
開口部に設けられ、現像スリーブ５の両端部をシールし
ている。

【００２９】図２において、現像スリーブ５の上方位置
には、ウレタン、シリコン等のゴム材料か、バネ弾性を
有するＳＵＳ又はリン青銅の金属薄板を基体とし、現像
スリーブ５への当接面側にゴム材料を接着したもの等か
らなる弾性ブレード７が、ブレード支持板金１５に支持
され、自由端側の先端近傍を現像スリーブ５の外周面に
面接触にて当接されるように設けられており、当接方向
としては、当接部に対して先端側が現像スリーブ５の回
転方向上流側に位置するいわゆるカウンター方向となっ
ている。

【００３０】本実施例において弾性ブレード７は、厚さ
１．０ｍｍの板状のウレタンゴムをブレード支持板金１
５に接着した構成になっており、現像スリーブ５に対す
る当接圧は、２５〜３５ｇ／ｃｍ（線圧の測定は、摩擦
係数が既知の金属薄板を３枚当接部に挿入し、中央の１
枚をばねばかりで引き抜いた値から換算した。）に設定
した。

【００３１】弾性ローラ６は、弾性ブレード７の現像ス
リーブ５表面との当接部に対し、現像スリーブ５回転方
向上流側に当接され、かつ回転可能に支持されている。
この構造としては、発泡骨格状スポンジ構造や芯金上に
レーヨン、ナイロン等の繊維を植毛したファーブラシ構
造のものが、現像スリーブ５へのトナー８の供給及び未
現像トナーの剥ぎ取りの点から好ましく、本実施例にお
いては、芯金上にポリウレタンフォームを設けた直径１
８ｍｍの弾性ローラ６を用いた。

【００３２】この弾性ローラ６の現像スリーブ５に対す
る当接幅としては、１〜８ｍｍが有効で、また現像スリ
ーブ５に対してその当接部において相対速度をもたせる
ことが好ましく、本実施例においては、当接幅を３ｍｍ
に設定し、弾性ローラ６の周速として現像動作時に５０
ｍｍ／ｓ（現像スリーブ５との相対速度は１３０ｍｍ／
ｓ）となるように不図示の駆動手段により所定タイミン
グで回転駆動させた。

【００３３】図３は、図２の現像カートリッジ４を矢印
Ｘ方向から見た図であり、説明の都合上現像スリーブ５
を不図示としている。

【００３４】弾性ブレード７は、図３に示したように、
図中斜線部で示した現像スリーブ５との当接ニップから
弾性ブレード７先端までの距離が通常の現像領域から弾
性ブレード７両端部に向かうにしたがって連続的に短く
なるように構成され、さらにその両端部でのブレード先
端位置は上記当接ニップ内にあるように構成されてい
る。

【００３５】つまり、現像スリーブ５上に形成されるト
ナー層厚は、当接ニップの現像スリーブ５回転方向上流
側の点から先端までの距離に影響され、この距離が長い
ほど現像スリーブ５上に形成されるトナー層が厚く、短
くなるとトナー層が薄くなるのは従来から知られてお
り、本実施例においては通常の現像領域におけるこの距
離に比べ弾性ローラ６の未当接部分に対応する現像スリ
ーブ周面に当接する領域でこの距離を短くすることで上
記領域のトナーへの規制力を高めている。

【００３６】トナー８は、非磁性一成分現像剤であり、
前述したように転写性にすぐれ、且つ転写されずに感光
ドラム１上に残存した転写残トナーをブレード、ファー
ブラシ等のクリーニング手段によってクリーニングする
際に潤滑性が高いことから感光ドラム１の摩耗の少ない
などの利点を有するトナー、すなわちトナーとして球形
でありかつ表面が平滑であるものを用いている。

【００３７】具体的にはトナー体積抵抗値としては、１
０¹⁴Ω以上であり、測定条件は、測定電極板面積：直径
６ｍｍ、０．２８３ｃｍ² 、圧力：１５００ｇの錘を用
い、９８０ｇ／ｃｍ² の圧力（９６．１ｋＰａ）、測定
時粉体層厚：０．５〜１．０ｍｍ、４００Ｖの直流電圧
を印加、微小電流計（ＹＨＰ４１４０ｐＡｍｅｔｅｒ／
ＤＣ ＶＯＬＴＡＧＥ ＳＯＵＲＣＥ）で電流計を測定
し、抵抗値より体積抵抗値（比抵抗）を算出する。

【００３８】形状係数としては、ＳＦ−１が１００〜１
８０であり、ＳＦ−２が１００〜１４０であるものを用
いている。

【００３９】このＳＦ−１、ＳＦ−２は、日立製作所Ｆ
Ｅ−ＳＥＭ（Ｓ−８００）を用いトナー像を無作為に１
００個サンプリングし、その画像情報をインターフェー
スを介してニコレ社製画像解析装置（Ｌｕｚｅｘ３）に
導入し解析を行ない下式より算出し得られた値を定義し
ている。

【００４０】ＳＦ−１＝｛（ＭＸＬＮＧ）² ／ＡＲＥ
Ａ｝×（π／４）×１００ ＳＦ−２＝｛（ＰＥＲＩ）² ／ＡＲＥＡ｝×（π／４）
×１００ （ＭＸＬＮＧ：絶対最大長、ＡＲＥＡ：トナー投影面
積、ＰＥＲＩ：周長） このトナーの形状係数ＳＦ−１は球形度合を示し、１０
０から大きくなるにつれて球形から徐々に不定形とな
る。ＳＦ−２は凹凸度合を示し、１００から大きくなる
につれてトナーの表面の凹凸が顕著になる。

【００４１】トナーの製造方法としては、トナーが上記
形状係数の範囲内になれば、いわゆる粉砕方法による製
造方法の他に、特開昭３６−１０２３１号公報、特開昭
５９−５３８５６号公報に述べられている懸濁重合方法
を用いて直接トナーを生成する方法や、単量体には可溶
で得られる重合体が不溶な水系誘起溶剤を用い、直接ト
ナーを背生成する分散重合方法又は水溶性極性開始剤存
在下で直接重合し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等を用いてトナーを製造す
ることは可能である。

【００４２】本実施例においては、トナーの形状係数Ｓ
Ｆ−１を１００〜１８０に、ＳＦ−２を１００〜１４０
に容易にコントロールでき、比較的容易に粒度分布がシ
ャープで４〜８μｍ粒径の微粒子トナーが得られる常圧
下での、または加圧下での懸濁重合方法を用い、モノマ
ーとしてスチレンとｎ−ブチルアクリレート、荷電制御
剤としてサリチル酸金属化合物、極性レジンとして飽和
ポリエステル、更に着色剤を加え、重量平均粒径７μｍ
の着色懸濁粒子を製造した。

【００４３】そして、これに疎水性シリカを１．５ｗｔ
％外添することによって、前述したような転写性に優
れ、感光ドラム１のクリーニング時における摩耗の少な
い負極性のトナー８を製造した。

【００４４】以上のような図２の現像カートリッジ４に
おいて、現像動作時に、現像容器１４内のトナー８は、
攪拌部材１６の矢印Ｃ方向の回転に伴い弾性ローラ６方
向に送られる。

【００４５】次にこのトナー８は弾性ローラ６が矢印Ｄ
方向に回転するに伴い、現像スリーブ５近傍に搬送され
る。弾性ローラ６上に担持されたトナー８は、現像スリ
ーブ５と弾性ローラ６との当接部において、現像スリー
ブ５と摺擦されることによって、摩擦帯電を受け、現像
スリーブ５上に付着する。

【００４６】その後、現像スリーブ５に付着したトナー
８は、現像スリーブ５の矢印Ｂ方向の回転に伴い、弾性
ブレード７の圧接下に送られ、ここで適正なトリボ（摩
擦帯電量）を受けるとともに現像スリーブ５上に薄層形
成される。本実施例において良好な帯電電荷量として−
６０〜−２０μＣ／ｇ、良好なトナーコート量として、
０．４〜１．０ｍｇ／ｃｍ² が得られるように設定して
いる。

【００４７】次いで、現像スリーブ５上に薄層形成され
たトナー層は、一様に感光ドラム１との対向部である現
像部へ搬送される。

【００４８】この現像部において、現像スリーブ５上に
薄層形成されたトナー層は、電源２０から現像スリーブ
５と感光ドラム１の両者間に印加された直流を重畳した
交流電圧（現像ＡＣバイアス）によって、感光ドラム１
上の静電潜像にトナー像として現像される。

【００４９】現像時において十分な帯電電荷量を持たな
いトナーは、感光ドラム１へ付着することなく、又現像
スリーブ５へ戻ることなく飛散する。

【００５０】本実施例の現像カートリッジ４は、現像カ
ートリッジ４が画像形成装置本体に装着された際に、現
像スリーブ５が感光ドラム１と最も接近する位置つまり
現像領域よりも現像スリーブ５の回転方向下流側に導電
性部材１７を備えている。

【００５１】又、導電性部材１７は図２に示されるよう
にその基端部を現像容器１４の下壁部に固定され、その
自由端が感光ドラム１と現像スリーブ５とが形成する空
間内にあるように配置されている。更に、導電性部材１
７の長手方向の長さは、図３に示すように、上記現像領
域よりも長く設定されており、現像領域の長手方向を導
電性部材１７により確実に覆うことができる。

【００５２】尚、導電性部材１７は金属、金属蒸着フィ
ルム等の導電性を有する材料である。又、導電性部材１
７は弾性を有する部材であり、好ましくはフィルム状シ
ートである。

【００５３】導電性部材１７には電圧が印加され、その
印加される電圧は電源２０からの現像バイアスを現像カ
ートリッジ４内で図４に示すように分岐したものであ
る。

【００５４】導電性部材１７と現像スリーブ５の電位、
感光ドラム１上の表面電位は図５に示す通りである。導
電性部材１７のＶｍａｘは現像バイアスと同様で、ＤＣ
電圧−９００Ｖになるように図４中に示す回路１８内の
電子部品としてのコンデンサＣ１、Ｃ２の静電容量を調
整している。導電性部材１７と現像スリーブ５によって
形成される空間と並列にダイオードＤ１を設置し、現像
バイアスを現像カートリッジ４内で分岐し、電圧を印加
すると導電性部材１７と現像スリーブ５によって形成さ
れる空間に静電容量Ｃ２が発生する。Ｃ２の静電容量は
導電性部材１７と現像スリーブ５との距離、対面する面
積によりバラツキを持つ恐れがある。しかし、本実施例
において、Ｃ１は現像カートリッジ４内にあるためＣ２
に応じて適正なコンデンサを選択すればよく、現像カー
トリッジ個別の調整が十分可能である。

【００５５】図６に示すように、回路１８を介して電圧
が印加された導電性部材１７は十分な帯電電荷量を持た
ない負極性の飛散トナーを感光ドラム１の暗部電位−６
００Ｖに電気的に転移させる。その後、飛散トナーは転
写材上に転移するか、又はクリーニングブレード１０で
感光ドラム１から掻き落とされ廃トナー容器１１に収め
られる。又、一部の負極性の飛散トナーは導電性部材１
７と現像スリーブ５間に生じる電界によって現像スリー
ブ５上に再付着するものもある。

【００５６】又、飛散トナーが正極性トナーの場合は導
電性部材１７に付着する。

【００５７】本実施例の現像装置４は画像形成装置本体
な現像カートリッジであるため、正極性の飛散トナーは
導電性部材１７に付着し、画像形成装置外に持ち去ら
れ、廃棄されるので画像形成装置が汚れることはない。

【００５８】尚、本発明は、本実施例にて説明した現像
カートリッジのみではなく、画像形成装置本体に固定的
に装着され、現像容器内のトナーが消費されたときに適
宜トナー補給手段によって補給される形式の現像装置に
も適用できる。

【００５９】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
による現像装置、現像カートリッジ及び画像形成装置に
よれば、現像剤担持体の像担持体に最も近接する位置よ
りも前記現像剤担持体の移動方向下流側に導電性部材を
有することにより、現像時の飛散トナーを前記像担持体
上、前記現像剤担持体上、或いは前記導電性部材に電気
的に付着させ、飛散トナーによる画像形成装置本体内の
汚れを防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る現像カートリッジを用いた画像形
成装置の一実施例を示す全体構成図である。

【図２】本発明に係る現像カートリッジの一実施例を示
す断面図である。

【図３】図２の現像カートリッジを矢印Ｘ方向から見た
現像スリーブを外した場合の説明図である。

【図４】本実施例における現像バイアス分岐回路の等価
回路である。

【図５】本実施例における現像バイアスと導電性部材バ
イアスの波形図である。

【図６】本実施例における現像スリーブと感光ドラムと
導電性部材の位置関係と飛散トナーの動きを示す説明図
である。

【図７】従来の現像装置の一例を示す断面図である。

【符号の説明】

１ 感光ドラム（電子写真感光体） ４ 現像カートリッジ・現像装置 ５ 現像スリーブ（現像剤担持体） １７ 導電性部材

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所定方向へ移動して像担持体に現像剤を
   搬送する現像剤担持体を備え、画像形成装置本体に着脱
   可能な現像カートリッジにおいて、 現像カートリッジが前記画像形成装置本体に装着された
   際の前記現像剤担持体の前記像担持体に最も近接する位
   置よりも前記所定方向下流側に導電性部材を有すること
   を特徴とする現像カートリッジ。
2. 【請求項２】 前記導電性部材と前記現像剤担持体とに
   より構成される静電容量を利用して前記導電性部材に電
   圧が印加される請求項１の現像カートリッジ。
3. 【請求項３】 前記導電性部材と前記現像剤担持体とに
   より構成される静電容量に応じたコンデンサを更に備え
   ている請求項２の現像カートリッジ。
4. 【請求項４】 前記導電性部材はその長手方向において
   前記像担持体の現像領域よりも長いことを特徴とする請
   求項１の現像カートリッジ。
5. 【請求項５】 前記導電性部材は弾性部材である請求項
   １から４のいずれかの現像カートリッジ。
6. 【請求項６】 前記導電性部材はフィルム状シートであ
   る請求項１から４のいずれかの現像カートリッジ。
7. 【請求項７】 所定方向へ移動して像担持体に現像剤を
   搬送する現像剤担持体を備えた現像装置において、 前記現像剤担持体の前記像担持体に最も近接する位置よ
   りも前記所定方向下流側に導電性部材を有することを特
   徴とする現像装置。
8. 【請求項８】 像担持体を有し、所定方向へ移動して前
   記像担持体に現像剤を搬送する現像剤担持体を備えた現
   像カートリッジを着脱可能な画像形成装置において、 前記現像カートリッジが画像形成装置本体に装着された
   際の前記現像剤担持体の前記像担持体に最も近接する位
   置よりも前記所定方向下流側に導電性部材を有すること
   を特徴とする画像形成装置。