JP2000267436A

JP2000267436A - 現像装置、及びこれを備えた画像形成装置

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Publication number: JP2000267436A
Application number: JP7269499A
Authority: JP
Inventors: Nobuaki Hara; 伸明原
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1999-03-17
Filing date: 1999-03-17
Publication date: 2000-09-29

Abstract

(57)【要約】【課題】トナーの劣化や環境変動にかかわらず、常に
安定した良好な現像を行なう。【解決手段】マグネット１４によって現像スリーブ１
３表面に担持した現像剤を、現像スリーブ１３の回転に
よって、感光ドラム表面に対向する現像部Ｃに搬送し、
感光ドラム上の静電潜像をトナー像として現像する。こ
の際、現像部Ｃに搬送されるトナーの層厚（トナーコー
ト量）を、磁性の規制ブレード５Ａで規制する。規制ブ
レード５Ａを、１０枚のブレード部材５ａ〜５ｊを重ね
るようにして構成し、ブレード厚調整機構６Ａによって
これらブレード部材を個別に出入りさせて、規制ブレー
ド５Ａの厚みを変化させる。これにより、トナーの層厚
を適宜なものとする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複写機、レーザプ
リンタ等に使用する現像装置、及びこれを備えた画像形
成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】乾式の磁性一成分の現像剤を用いた現像
装置においては、現像ローラの表面に現像剤を担持して
現像部まで搬送し、ここで、感光ドラム上の静電潜像に
現像剤を付着させて現像を行う。この際、現像ローラ表
面に担持される現像剤の層厚は、例えば、現像ローラの
回転方向についての現像位置の上流側において、現像ロ
ーラと微小間隙を介して対向配置した現像剤規制部材に
よって規制する。

【０００３】図１１に、上述の現像装置の一例を示す。
１はアルミニウム等の非磁性の現像スリーブであり、駆
動手段（不図示）によって矢印Ａ方向に定速回転され
る。２は多極マグネットで、現像スリーブ１の内側に配
置されている。３は現像容器であり、一成分磁性の現像
剤（以下適宜「トナー」という）４が収容されている。

【０００４】現像スリーブ１は、下部において現像容器
３中のトナー４に接触しており、上昇しながらこのトナ
ー４を汲み上げるようになっている。すなわち、トナー
４は、多極マグネット２の磁力により現像スリーブ１表
面に吸着され、そして現像スリーブ１との摩擦によって
帯電され、矢印Ａ方向に搬送される。５は現像スリーブ
１の回転方向に沿っての現像部Ｐの上流側に配置された
磁性の規制ブレード（現像剤層規制部材）である。この
規制ブレード５は、現像スリーブ１表面に微少間隙（一
般に１００μｍ〜１mm）を介して対向するように配置さ
れており、現像容器３内で担持した厚いトナー層（現像
剤層）６の層厚を規制して薄層するものである。

【０００５】図１２、図１３は、トナーが薄層コートさ
れる原理を説明する図である。

【０００６】多極マグネット２と、その磁極に対向して
配置された規制ブレード５により、現像スリーブ１と規
制ブレード５との近接部近傍には、図１２に示すよう
に、磁束密度の集中した領域Ｇが形成される。

【０００７】図１３に領域Ｇの拡大図を示す。現像容器
３から供給されたトナーＴは、多極マグネット２のつく
る磁場（多極マグネット２の複数の磁極のうち、規制ブ
レード５と対向する磁極を以下では「カット極」とい
う。図１１ではＮ１極。）により、現像スリーブ１から
規制ブレード５方向に穂（状態Ｂ）を形成し、つづいて
領域Ｇに至り、磁気的な拘束を受ける。領域Ｇとは、ト
ナー拘束領域である。拘束されたトナーＴには、回転す
る現像スリーブ１、及び規制ブレード５との摩擦帯電に
より電荷が付与される。

【０００８】電荷が付与されたトナーＴは、自身の電荷
によって現像スリーブ１から鏡像力を受ける。これがト
ナーＴに対する搬送力となり、トナーＴは現像スリーブ
１の回転に伴い搬送される。帯電したトナーＴに作用す
る搬送力が、上記の磁力による拘束力に打ち勝つとこ
ろ、すなわち、カットラインＬで示したところでトナー
Ｔの穂はちぎれ、現像スリーブ１上に残ったトナーＴ
が、現像スリーブ１の回転方向に搬送される。こうして
現像スリーブ１表面に担持されて現像部Ｐに搬送される
トナーＴの層厚が規制される。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上述の従来例では、装
置の耐久が進んだり、環境が変化したりした場合に、現
像不良が発生することがあるという問題があった。

【００１０】これは主に、現像スリーブ１表面のトナー
コート量が適切でないことに起因する。

【００１１】トナーコート量が適切でなくなる原因とし
ては次の３つが考えられる。

【００１２】まず、第１に、トナーは、装置の耐久が進
むことによって、初期と比べて、平均粒径や外添剤の比
率が変化するため、トナーの流動性が変化し、これによ
りトナーコート量が変わってしまう。

【００１３】第２に、現像スリーブ表面が摩耗した場合
である。この場合、上述のカットラインＬが一定だとす
ると、摩耗した分だけ、トナー層厚が厚くなり、トナー
コート量が多くなる。

【００１４】そして、第３に、外部環境、特に湿度が変
化した場合である。湿度が変化すると、トナーの平均帯
電量が変わり、平均帯電量が変わると、適正な画像を得
るための現像スリーブ上のトナーコート量（トナー層
厚）が異なったものとなる。すなわち、湿度が変化して
適正な画像を与えるトナーコート量が変化するにもかか
わらず、短期的にはトナーコート量が一定に保持され
る。

【００１５】上述の第１〜第３は、トナーコート量が適
正でなくなる原因を示すものであるが、いずれも場合も
適正範囲を超えると以下のような画像不良が発生する。
すなわち、トナーコート量過多の場合には、トナー薄層
のむらやトナーの飛散等を引き起こし、他方、トナーコ
ート量不足の場合には、画像濃度不足等の画像不良が発
生する。

【００１６】本発明は、上述事情に鑑みてなされたもの
であり、装置の耐久が進んだり、環境が変化したりした
場合でも、トナー層のむら、トナー飛散、画像濃度不足
等が発生しないようにした現像装置、及びこれを備えた
画像形成装置を提供することを目的とするものである。

【００１７】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めの請求項１に係る本発明は、磁性トナーを含有する現
像剤によって像担持体上の静電潜像をトナー像として現
像する現像装置において、現像剤を収納する現像容器
と、内側にマグネットを有し該マグネットにより表面に
現像剤を担持して前記像担持体に対向する現像部に搬送
する回転自在な現像剤担持体と、該現像剤担持体表面に
担持されて前記現像部に搬送される現像剤の層厚を規制
する層厚規制部材と、層厚規制後の現像剤量を検知する
現像剤量検知手段と、該現像剤量検知手段の出力に基づ
いて前記層厚規制部材による規制量を調整して前記現像
剤量を所定の範囲内に収める現像剤規制量調整手段と、
を備える、ことを特徴とする。

【００１８】請求項２に係る本発明は、請求項１の現像
装置において、前記現像剤規制量調節手段が、現像剤規
制部材における前記現像剤担持体に対向する面の厚みを
調節する厚み調整手段である、ことを特徴とする。

【００１９】請求項３に係る本発明は、請求項１の現像
装置において、前記現像剤規制量調節手段が、前記現像
剤担持体と前記現像剤規制部材との距離を調整する距離
調整手段である、ことを特徴とする。

【００２０】請求項４に係る本発明は、請求項１、２、
又は３の現像装置において、前記現像剤量検知手段が、
前記現像剤担持体の回転方向に沿っての前記層厚規制部
材の下流側でかつ前記現像部の上流側に配設されてい
る、ことを特徴とする。

【００２１】請求項５に係る本発明は、請求項１、２、
３、又は４の現像装置において、前記マグネットは、前
記現像剤担持体の回転方向に沿っての前記現像部の９０
°上流部近傍に位置するカット極を有する、ことを特徴
とする。

【００２２】請求項６に係る本発明は、請求項１、２、
３、４、又は５の現像装置において、前記現像剤担持体
は、表面に金属メッキ層を有する、ことを特徴とする。

【００２３】請求項７に係る本発明は、請求項６の現像
装置において、前記金属メッキ層は、硬度Ｈｖが４５０
以上でかつ１０００以下である、ことを特徴とする。

【００２４】請求項８に係る本発明は、請求項６又は７
の現像装置において、前記金属メッキ層は、無電解Ｎｉ
−Ｐメッキ、無電解Ｎｉ−Ｂメッキ、又は電気Ｃｒメッ
キのいずれかで形成された、ことを特徴とする。

【００２５】請求項９に係る本発明は、像担持体と、該
像担持体表面に静電潜像を形成する潜像形成手段と、前
記静電潜像にトナーを付着させてトナー像として現像す
る現像手段とを備えた画像形成装置において、前記現像
手段が、請求項１、２、３、４、５、６、７、又は８に
記載の現像装置である、ことを特徴とする。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下、図面に沿って、本発明の実
施の形態について説明する。

【００２７】〈実施の形態１〉本実施の形態に係る現像
装置の特徴は、層厚規制部材である規制ブレードの厚み
を調整することにより、現像剤担持体である現像スリー
ブの表面に担持されるトナー（現像剤）の層厚、つまり
トナーコート量を調整するようにしていることにある。

【００２８】まず、図１を参照して、本発明に係る現像
装置を備えた画像形成装置の概略構成を説明する。

【００２９】同図において、２７は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。）であり、図中の矢印方向に回転する。２８は感光
ドラム２７表面を帯電し露光して静電潜像を形成する潜
像形成手段である。２９は静電潜像にトナーを付着させ
てトナー像として現像する現像装置である。３０は感光
ドラム２７に形成されたトナー像を紙等の転写材に転写
する転写装置、３１はトナー像転写後に感光ドラム２７
表面に残ったトナーを除去するクリーニング装置であ
る。なお、トナー像転写後の転写材を加熱加圧してトナ
ー像を定着させる定着装置は省略してある。

【００３０】次に、図２を参照して、本発明に係る現像
装置２９Ａの一例を説明する。同図は、概略構成を示す
縦断面図である。現像容器１１内には、一成分現像剤と
して磁性トナー１２が収納されている。この磁性トナー
１２は、例えば磁性粒子とポリエステル樹脂とを混練、
粉砕した、粒径５〜１５μｍ程度の粒子からなってい
る。

【００３１】ここで、磁性トナー１２について説明す
る。

【００３２】磁性トナー１２は、大きく分けて、内添剤
と外添剤の二つからなる。内添剤としては、バインダー
（結着樹脂）、電荷制御剤、ワックス、酸化鉄などがあ
げられる。

【００３３】トナーのバインダーは、一般的にはスチレ
ン系のスチレンアクリル共重合体、スチレンブタジエン
共重合体等や、フェノール樹脂、ポリエステル等、があ
げられる。ここでは、スチレンアクリル共重合体とスチ
レンブタジエン共重合体を８：２の割合で用いた。

【００３４】電荷制御剤（通常はトナーに内添されてい
るが外添も可能）にはニグロシン、４級アンモニウム
塩、トリフェニルメタン、イミダゾール等がポジトナー
用に、また、サリチル酸系金属錯体、又は塩、Ｃｒ錯体
やＦｅ錯体等がネガトナー用に用いられている。ここで
は、トリフェニルメタンを（樹脂成分１００に対して）
２部内添してポジトナーを作製した。

【００３５】また、加熱定着用トナーの場合、いわゆる
ワックスを内添分散させるが、ワックスとしては、例え
ばポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、パラ
フィン等があげられる。

【００３６】磁性トナーであるためマグネタイト、フェ
ライト等の酸化鉄を分散させるが、量は、６０〜１００
部程度が一般的であり、現像のかぶりや濃度の観点から
量を適正化する。

【００３７】このようなトナーは真比重で１．４〜１．
７ｇ／cm³ 程度であるが、これは主に上述の磁性体の含
有量により決まる。比重が軽いものは現像されやすいた
め、かぶりの問題が発生しやすく、他方、比重が重いも
のは濃度薄になりやすく、それぞれの現像系で最適化を
行う。

【００３８】トナーに対する外添剤は、主には、流動性
付与のためのシリカで０．１〜５重量部程度外添する。
このシリカは、トナー粒子と現像スリーブ１の間に介在
して現像スリーブ１の摩耗を軽減する作用をなす。ま
た、トナー相互の凝集を防ぎ現像スリーブ１に接してい
るトナーと接していないトナーとの入れ替わりを促進す
る役割もある。

【００３９】また、トナーには、ポリフッ化ビニリデン
等のフッ素含有重合体を外添する場合もある。これらは
理由は明確でないが、トナーに付着したシリカのトナー
からの遊離を減少させる作用等があり、結果として、帯
電安定性を増す効果がある。

【００４０】さらに、チタン酸ストロンチウム等を外添
する場合もある。これは、感光ドラム１に対する研磨剤
の役割を果たし、結果として感光ドラム１にフィルミン
グ的に付着するトナーを研磨除去する効果がある。

【００４１】このように、種々の理由で添加された外添
剤にも、現像されやすいものと、されにくいものがあ
り、装置の耐久が進むに伴って、トナーの外添剤の比率
が変わり、平均電荷量が変わってきてしまうことが考え
られる。

【００４２】上述の磁性トナー１２を収納した現像容器
１１の開口部には現像剤担持体である現像スリーブ１３
が矢印Ａ方向に回転自在に配設されている。この現像ス
リーブ１３内には、磁極Ｎ₁ 、Ｎ₂ 、Ｓ₁ 、Ｓ₂ を有す
る固定式のマグネット１４が内包されている。現像容器
１１の開口部の上方には、磁性の規制ブレード（現像剤
規制部材）５Ａが配置されている。規制ブレード５Ａ
は、その先端と現像スリーブ１３表面との間の間隙が約
１００〜５００μｍとなるように配置されており、か
つ、マグネット１４の磁極Ｓ₁ に対向して設置されてい
る。この磁極Ｓ₁ は、現像スリーブ１３の回転方向につ
いての現像部Ｃの９０°上流部近傍に設けられたカット
極となる。

【００４３】現像容器１１内の磁性トナー１２は、矢印
Ａ方向に回転する現像スリーブ１３表面にマグネット１
４の磁気力により担持され、現像スリーブ１３の回転に
伴って、規制ブレード５Ａが設置されている現像剤規制
部に送られる。現像剤規制部に送られた磁性トナー１２
は、規制ブレード５Ａにより層厚が規制されて、現像ス
リーブ１３上で薄層のトナー層となる。この規制ブレー
ド５Ａを通過する際、磁性トナー１２は現像スリーブ１
３の表面及び規制ブレード５Ａと接触し、摩耗帯電電荷
が付与される。本実施の形態では、便宜上、磁性トナー
１２は正帯電性トナーとする。

【００４４】このようにして摩擦帯電により電荷が付与
された磁性トナー１２は、現像スリーブ１３上に磁気力
と鏡映力とによって強く担持され、規制ブレード５Ａの
下流方向の、感光ドラム１５と対向する現像部Ｃに搬送
される。

【００４５】規制ブレード５Ａの下流には、現像剤量検
知手段７が、現像スリーブ１３の表面から１〜５mmの間
隔をおいて対向配置されている。この現像剤量検知手段
７は、現像スリーブ１３表面に担持され、規制ブレード
５Ａによって層厚が規制されたトナー層（トナーコート
量）を検知するものである。

【００４６】この現像剤量検知手段７は、図３に示すよ
うに、発光素子である赤外発光ダイオード１５と、受光
素子であるフォトダイオード１６からなっており、発光
ダイオード１５から発せられ、現像スリーブ１３上のト
ナー１７により反射された光量を、フォトダイオード１
６により検出する。この現像剤量検知手段７には、図４
のブロック図に示すように、アンプ１０を介してコント
ローラ９が接続され、このコントローラ９には電源８が
接続されており、現像剤量検知手段７で検知したトナー
コート量の検知信号はコントローラ９に送られ、それに
基づきコントローラ９が電源８に制御用フィードバック
信号を出力し、現像剤規制量調整手段であるブレード厚
調整手段（厚み調整手段）６Ａを制御し、規制ブレード
５Ａの厚さを制御するようになっている。上述の現像剤
量検知手段７は、現像スリーブ１３の回転が停止してい
るとき、現像スリーブ１３上のトナーコート量を検知す
る。現像スリーブ１３上の単位面積当たりのトナーコー
ト量（mg／cm² ）と、現像剤量検知手段７の検知手段出
力（Ｖ）との関係は、本実施の形態では、トナーとして
マグネタイトを組成成分とするものを用いているので、
図５に示すように、トナーコート量が増えるに従って、
検出出力が単調減少するようになっている。このような
現像剤量検知手段７の検出出力（Ｖ）に基づいて、コン
トローラ９は、ブレード厚調整手段６Ａの駆動部へ、現
像スリーブ１３上のトナー量が適正範囲内になるブレー
ド厚になるように、駆動信号を送る。

【００４７】ここで、規制ブレード５Ａの厚みと、現像
スリーブ１３表面のトナーコート量との関係について実
験を行った。その結果を図６に示す。同図は、３種の現
像装置２９Ａにおける、温度２３度、湿度４０％での、
規制ブレード５Ａの厚みとトナーコート量との関係を示
すものである。３種の現像装置２９Ａとは、耐久初期の
現像装置２９Ａ（図中の○）、５０万枚耐久後の現像装
置２９Ａ（図中の×）、１００万枚耐久後の現像装置２
９Ａ（図中の△）である。規制ブレード５Ａの厚みを変
化させると、図１２に示す磁界の状態が変化し、現像ス
リーブ１３表面のトナーコート量が変化することがわか
った。また、規制ブレード５Ａの厚みを増加させると、
現像スリーブ１３上のトナーコート量が単調増加するこ
とが確認された。

【００４８】特に、ここでは、現像スリーブ１３は、基
体がアルミニウムであり、表面はトナー搬送性向上のた
めのブラスト処理が施してあり、さらに、硬質化等を目
的として表面に金属メッキを施した場合について説明す
る。

【００４９】図６に示すように、規制ブレード５Ａの厚
みを大きくしていくと現像スリーブ１３上のトナーコー
ト量も増していく。このようなトナーコート量の変化の
傾向は、例えばＳＵＳを基体とした現像スリーブにブラ
スト処理のみを施したものにも見られるが、この場合
は、規制ブレード５Ａの厚みを大きくしていったときの
トナー帯電量の変化の仕方が図７に示すように、やや大
きくなってしまうことがある。しかし、現像スリーブの
基体としてＳＵＳやアルミニウムを用い、ブラスト処理
を行った後、金属メッキを施したものを使うと、スリー
ブ表面がメッキを施さないものに比べて滑らかになるこ
とによって、トナーとスリーブ表面との摩擦帯電が効率
的に行われるようになるなどの理由により、規制ブレー
ド５Ａの厚みを変化させても、トナーの平均帯電量はほ
とんど変化しない。したがって、特にブラスト後、金属
メッキを施した現像スリーブを用いた場合、規制ブレー
ド５Ａの厚みを変化させて現像スリーブ上のトナーコー
ト量を制御することで、プリント画質（コピー画質）を
適正にすることが容易にできる。

【００５０】ただし、規制ブレード５Ａの厚みを０．１
mm未満、又は３．０mm以上にするとどのような耐久状
態、及び環境下においても現像スリーブ１３上のトナー
コートにむらができてしまい、画像を悪化させることが
確認された。

【００５１】以下に、スリーブ表面に施される金属メッ
キについて説明する。

【００５２】現像スリーブ１３の基体としては、一般的
にアルミニウムやＳＵＳが広く用いられるが、そのスリ
ーブ表面に、硬度Ｈｖ＝４５０以上の金属メッキを施す
と、機械の耐久が進んだ場合においても、現像スリーブ
１３の摩耗を少なく抑えることができる。しかし、金属
メッキの硬度を上昇させる、代表的な方法としての、ア
ニール用いてＨｖ＝１０００以上にしようとした場合、
現像スリーブ全体が、熱で変形してしまい、画像むらが
生じてしまうことが考えられる。

【００５３】したがって、現像スリーブ１３に施す金属
メッキの硬度はＨｖ＝４５０〜１０００程度が適当であ
る。

【００５４】現像スリーブ１３の硬質化の目的で行うメ
ッキ処理の方法としては、種々の方法があるが、例えば
無電解Ｎｉ−Ｐメッキ、無電解Ｎｉ−Ｂメッキ、電気Ｃ
ｒメッキにより良好に行われる。またメッキをする範囲
は、スリーブ表面全体に行ってもよいが、メッキ前処理
としてマスキングをしてから、メッシュ状にメッキをす
ることも考えられる。

【００５５】さらには、これらのメッキ剤とスリーブ基
体の密着性を高めるために、メッキ処理を行う前に、ス
リーブ表面に亜鉛合金被膜を生成させること（ジンケー
ト処理）もよく行われる。

【００５６】無電解メッキが広く用いられるのは、以下
の理由による。一般に電気メッキは、凹凸粗面とした表
面に対しては、凸部に優先的に付着するため凸部のみが
メッキ厚になり、凹部には、付着しずらく、均一なメッ
キができない。一方、無電解メッキは、凹凸粗面に左右
されずに均一にメッキできるためである。

【００５７】一方、電気Ｃｒメッキは、Ｈｖ＝８００程
度と、とても硬く、耐摩耗性に優れている。よって、１
μｍ程度に薄くすることができ、この程度の厚みであれ
ば、電気メッキによっても、ほぼ均一にメッキすること
が可能である。

【００５８】また、現像スリーブ１３のトナー搬送性を
高めるためにブラスト処理を行った場合も、その耐摩耗
性を高めるためには、上記の金属メッキは有効である。

【００５９】以下に、ブラスト処理について説明する。

【００６０】ブラスト処理に使用する処理剤は、定型ブ
ラスト砥粒（表面が滑らかな球又は偏平粒子がよい）と
して＃１００から＃６００のガラスビーズを用いる。こ
のブラスト処理剤を、１２ｒｐｍで回転している現像ス
リーブ１３に対して、この現像スリーブ１３から距離７
mmのノズルより、空気圧３kg／m²で吹き付けた。ノズル
は、現像スリーブ１３の軸と平行に１〜２分間で３０cm
の距離を移動させる。この現像スリーブ１３は、上述の
サンドブラスト処理後、洗浄工程でスリーブ表面を洗浄
した後、乾燥させる。

【００６１】以下に、ブレード厚調整手段６Ａについて
説明する。

【００６２】本実施の形態においては、規制ブレード５
Ａは、薄板状の１０枚のブレード部材５ａ〜５ｊを重ね
るようにして構成されている。１０枚のブレード部材５
ａ〜５ｊは、ブレード厚調整手段６Ａによって矢印Ｂ方
向にそれぞれ個別に出入り自在に支持されている。各ブ
レード部材は、現像スリーブ１３との対向面が厚み０．
３mmに設定されている。そして現像スリーブ１３との微
少間隔をもって対向させる（このときの位置を「規制位
置」という。）枚数を変化させることによって、規制ブ
レード５Ａ全体の厚みを制御するようにしている。ここ
で、複数枚のブレード部材を規制位置に配置する場合に
は、必ず隣接するものを選択するようにする。１枚飛ば
しや２枚飛ばしで選択しないという意味である。例え
ば、規制位置に配置すべき枚数が１枚のときはブレード
部材５ａのみを規制位置に配置して規制ブレード５Ａの
厚みを０．３mmとする。同じく、２枚のときはブレード
部材５ａ、５ｂのみを、３枚のときはブレード部材５
ａ、５ｂ、５ｃのみを規制位置に配置して、ぞれぞれ規
制ブレード５Ａの厚みを０．６mm、０．９mmとする。そ
して、１０枚のブレード部材５ａ〜５ｊをすべて規制位
置に配置したときは、規制ブレード５Ａの厚みは３mmと
なる。すなわち、本実施の形態においては、規制ブレー
ド５Ａの厚みは、０．３〜３mmまで、０．３mmおきに変
化させることが可能である。なお、ブレード厚調整手段
６Ａによる、ブレード部材５ａ〜５ｊを出入りさせるた
めの機構は、例えば、カムを利用した機構等が使用でき
る。

【００６３】本実施の形態において、磁性トナー１２が
良好な現像を行うのに必要な現像スリーブ上のトナーコ
ート量は、図６に示すように、２本の点線の間、０．６
〜１．０mg／cm² である。トナーコート量がこれ以上で
あるとトナーコートにむらが見られたり、トナーの飛散
等を引き起こす。またこれ以下であると画像濃度の不足
等を引き起こす。

【００６４】そこで、トナーコート量が適正になってい
ないことを、現像剤量検知手段７が検知した場合、その
検知信号に基づくコントローラ９からのフィードバック
信号により、トナーコート量が所望の値に達するまで、
規制ブレード５Ａの厚みを調節するように、電源８によ
って、ブレード厚調整機構６Ａの作動を制御するのであ
る。

【００６５】例えば、初期の現像装置２９Ａにおいて
は、規制ブレード５Ａの厚みを０．９〜２．０mmにする
とトナーコート量が適正範囲の０．６〜１．０mg／cm²
になる。しかし装置の耐久が進むに従って、トナーの劣
化が進んで流動性が変化してしまうため、規制ブレード
５Ａの厚みを一定にしたままでは、トナーコート量が減
少してしまう。例えば５０万枚の耐久をした場合には、
トナーコート量を適正にするには、規制ブレード５Ａの
厚みを１．４〜２．６mm、１００万枚の耐久をした場合
には、トナーコート量を適正にするためには、２．０〜
３．０mmにする。すると０．６〜１．０mg／cm² のトナ
ーコート量が得られ、適正なプリント画像の得られるこ
とが図６からわかる。

【００６６】このように、耐久によるトナーの劣化に対
して、本実施の形態は有効であることがわかった。本実
施の形態は、現像スリーブ１３の基体として、アルミニ
ウムを用い、その上に無電解Ｎｉ−Ｐメッキ（Ｈｖ＝５
００）を６μｍ施して作った現像スリーブを使用した。
したがって、１００万枚の耐久後も、トナーの帯電は、
効率よくなされトナーの平均帯電量は、ほとんど変わら
ないので、初期と耐久後で良好な画像を得るためのトナ
ーコート量は、同じであるとみなして説明した。これに
対して、長期の仕様による現像スリーブ１３の摩耗が、
トナーの平均帯電量に、少なからず影響を与える場合に
は、耐久が進むに従って、良好な画像を得るためのトナ
ーコート量も変わってくることも考えられる。そのよう
な場合には、目標であるトナーコート量を変化させて、
規制ブレード５Ａの厚みを制御することも考えられる。

【００６７】〈実施の形態２〉本実施の形態において
は、外部環境の変動に対応した、本発明の適用例を説明
する。

【００６８】図８は、本実施の形態におけるデジタル複
写機全体の概略構成図である。以下にそれぞれの構成・
作用を述べる。感光ドラム１５は、円筒状の導電基体上
に光導電層を設けたもので、図中の矢印Ｒ１方向に回転
自在に支持されている。本実施の形態においては、光導
電層は、アモルファスシリコンを用いている。そして、
感光ドラム１５の周囲には、その回転方向に沿って順
に、感光ドラム１５の表面を均一に帯電するスコロトコ
ン帯電器（一次帯電器）１６、原稿を読み取り、色画像
の濃度に比例した第１画像信号に基づいて感光ドラム１
５を露光し、静電潜像を形成する露光装置、この静電潜
像に正に帯電されたトナーを付着させてトナー像を形成
する現像装置２９Ａ、感光ドラム１５上に形成されたト
ナー像を紙等の転写材Ｐ上に転写するコロナ転写帯電器
（転写帯電器）１８、トナー像が転写された転写材Ｐを
感光ドラム１５から分離する静電分離帯電器（分離帯電
器）１９、トナー像を転写した後に、感光ドラム１５上
の残留トナーを除去するクリーニング装置２０、感光ド
ラム１５の残留電荷を除去する前露光器（ランプ）２１
などが配設されている。また、トナー像が転写された転
写材Ｐは、感光ドラム１５から分離された後に定着装置
２２に搬送され、ここにおいて表面にトナー像が定着さ
れ、所望のプリント画像が形成されて画像形成装置本体
の外部に排出される。

【００６９】原稿Ｄを読み込むスキャナ部のＣＣＤ２３
上に結像した原稿Ｄからの反射光は、Ａ／Ｄコンバータ
２４において、デジタル信号に変換されて、６００ｄｐ
ｉ、８ｂｉｔ（２５６階調）の画像の輝度信号に変換さ
れ、イメージプロセッサ部２５に送られる。イメージプ
ロセッサ部２５では、周知の輝度−濃度変換（Ｌｏｇ変
換）を行い、画像信号を濃度信号に変換した後、必要な
らばエッジ強調やスムージングや高周波成分の除去等の
フィルタ処理を通し、その後、濃度補正処理（いわゆる
γ変換）をかけてから、例えば誤差拡散方等の２値化処
理や、ドット集中型のディザマトリックスによるスクリ
ーン化処理を通して２値化（１ｂｉｔ）される。もちろ
ん８ｂｉｔのままで周知のＰＷＭ（パルス幅変調）方等
でレーザ２７を駆動して静電潜像を形成してもよいが、
画像データのハンドリングのし易さの点から、２値画像
化が最近の主流である。当然、データは１／８に圧縮さ
えれるので、例えばＡ３原稿程度のページメモリを有す
るマシンや、さらには画像データを大量に保管するイメ
ージサーバ等を有する複写機においては大幅なメモリの
削減になりコストダウンにつながる。

【００７０】その後、画像信号はレーザドライバ２６に
送られ、信号に応じて（８ｂｉｔ画像であればＰＷＭ変
調方式で、１ｂｉｔであればレーザのオン／オフを行
い）レーザを駆動する。そのレーザ光はコリメータレン
ズ、ポリゴンスキャナ、ｆθレンズ、折り返しミラー、
防塵ガラス等を介して感光ドラム１５上に照射される。
感光ドラム１５上でのスポット径は６００ｄｐｉの１画
素＝４２．３μｍよりも若干大きい５５μｍ程度のスポ
ットサイズで感光ドラム１５上に結像し、画像部を＋５
０Ｖ程度に除電して、静電潜像を形成する。

【００７１】本実施の形態におけるデジタル複写機の複
写速度は、Ａ４サイズで毎分６０枚から１００枚であ
る。

【００７２】本実施の形態の画像形成装置のプロセスを
以下に説明する。(1) 〜(3) は各工程における感光ドラ
ム１５の表面電位を模式的に示している。(1) において
感光ドラム１５をスコロトロン帯電器１６で、＋４００
Ｖに帯電する。次に(2) において感光ドラム１５に画像
信号に基づいて露光を行い、露光部の表面電位を例えば
最大＋５０Ｖに減衰する。次いで(3) において一成分の
ブラックトナーを有する現像装置２９Ａの現像スリーブ
にバイアス電圧（例えば直流成分＋２５０Ｖ、又はこれ
に交流成分を重畳してもよく、例えばＶ_PP＝１．４ｋ
Ｖ、ｆ＝２．７ｋHzの矩形波）を印加して露光部を反転
現像する。

【００７３】本実施の形態における現像装置２９Ａを用
いた場合、図９、図１０に示すように、３種類の環境で
は、トナーの平均帯電量が異なるために、それぞれの環
境下における適正画像を得るために必要なトナーコート
量も異なる。

【００７４】このとき各環境下で、規制ブレード５Ａの
厚みが同じであればトナーコート量は、ほぼ同じであっ
た。したがって、耐久初期の現像装置２９Ａを用いた場
合、図９から、高温高湿（４０℃、９０％ＲＨ）の環境
下ではブレード厚みを１．２〜３．０mmに、低温低湿
（１５℃、１０％ＲＨ）の環境下ではブレード厚を０．
１〜１．２mmにすれば、それぞれの環境で、現像スリー
ブ１３上のトナーコート量を適正にすることができる。

【００７５】したがって、本実施の形態によれば、環境
変動にかかわらず、常に適正なトナーコート量を得るこ
とができ、良好な現像によって、濃度不良や、トナー飛
散の少ない装置を実現することができる。

【００７６】〈実施の形態３〉本実施の形態に係る現像
装置の特徴は、現像スリーブと規制ブレードとの間の距
離（以下「Ｓ−ＢＧａｐ」という。）を変化させるこ
とにより、現像剤担持体である現像スリーブの表面に担
持されるトナー（現像剤）の層厚、つまりトナーコート
量を調整するようにしていることにある。なお、実施の
形態１と同様の構成については、適宜、説明を省略す
る。

【００７７】図１４を参照して、本発明に係る現像装置
２９Ｂの一例を説明する。同図は、概略構成を示す縦断
面図である。

【００７８】本実施の形態においては、現像剤規制量調
整手段としてのＳ−ＢＧａｐ調整機構（距離調整手
段）６Ｂによって、規制ブレード５Ｂを矢印Ｂ方向に出
入り自在に支持し、その位置を調整することにより、Ｓ
−ＢＧａｐを調整するようにしている。調整するため
の機構としては、例えば、カムによって規制ブレード５
Ｂの矢印Ｂ方向の出入り量を調整するものを使用するこ
とができる。

【００７９】ここで、Ｓ−ＢＧａｐと、現像スリーブ
１３表面のトナーコート量との関係について実験を行っ
た。その結果を図１５に示す。同図は、３種の現像装置
２９Ｂにおける、温度２３度、湿度４０％での、Ｓ−Ｂ
Ｇａｐとトナーコート量との関係を示すものである。
３種の現像装置２９Ｂとは、耐久初期の現像装置２９Ｂ
（図中の○）、５０万枚耐久後の現像装置２９Ｂ（図中
の×）、１００万枚耐久後の現像装置２９Ｂ（図中の
△）である。Ｓ−ＢＧａｐを変化させると、図１２に
示す磁界の状態が変化し、現像スリーブ１３表面のトナ
ーコート量が変化することがわかった。また、Ｓ−Ｂ
Ｇａｐを増加させると、現像スリーブ１３上のトナーコ
ート量が単調増加することが確認された。

【００８０】特に、ここでは、現像スリーブ１３は、基
体がアルミニウムであり、表面はトナー搬送性向上のた
めのブラスト処理が施してあり、さらに、硬質化等を目
的として表面に金属メッキを施した場合について説明す
る。

【００８１】図１５に示すように、Ｓ−ＢＧａｐを大
きくしていくと現像スリーブ１３上のトナーコート量も
増していく。このようなトナーコート量の変化の傾向
は、例えばＳＵＳを基体とした現像スリーブ１３にブラ
スト処理のみを施したものにも見られるが、この場合
は、Ｓ−ＢＧａｐを大きくしていったときのトナー帯
電量の変化の仕方が図１６に示すように、やや大きくな
ってしまうことがある。しかし、現像スリーブ１３の基
体としてＳＵＳやアルミニウムを用い、ブラスト処理を
行った後、金属メッキを施したものを使うと、スリーブ
表面がメッキを施さないものに比べて滑らかになること
によって、トナーとスリーブ表面との摩擦帯電が効率的
に行われるようになるなどの理由により、Ｓ−ＢＧａ
ｐを変化させても、トナーの平均帯電量はほとんど変化
しない。したがって、特にブラスト後、金属メッキを施
した現像スリーブ１３を用いた場合、Ｓ−ＢＧａｐを
変化させて現像スリーブ１３上のトナーコート量を制御
することで、プリント画質（コピー画質）を適正にする
ことが容易にできる。

【００８２】ただし、Ｓ−ＢＧａｐを１００μｍ未
満、又は１．０mm以上にするとどのような耐久状態、及
び環境下においても現像スリーブ１３上のトナーコート
にむらができてしまい、画像を悪化させることが確認さ
れた。

【００８３】以下に、現像剤規制量調整手段であるＳ−
ＢＧａｐ調整機構６Ｂの動作について説明する。

【００８４】本実施の形態において、磁性トナー１２が
良好な現像を行うのに必要な現像スリーブ上のトナーコ
ート量は、図１５に示すように、２本の点線の間、０．
６〜１．０mg／cm² である。トナーコート量がこれ以上
であるとトナーコートにむらが見られたり、トナーの飛
散等を引き起こす。またこれ以下であると画像濃度の不
足等を引き起こす。

【００８５】そこで、トナーコート量が適正になってい
ないことを、現像剤量検知手段７が検知した場合、その
検知信号に基づくコントローラ９からのフィードバック
信号により、トナーコート量が所望の値に達するまで、
Ｓ−ＢＧａｐを調節するように、電源８によって、Ｓ
−ＢＧａｐ調整機構６Ｂの作動を制御するのである。

【００８６】例えば、初期の現像装置２９Ｂにおいて
は、Ｓ−ＢＧａｐを１００〜３００μｍにするとトナ
ーコート量が適正範囲の０．６〜１．０mg／cm² にな
る。しかし装置の耐久が進むに従って、トナーの劣化が
進んで流動性が変化してしまうため、Ｓ−ＢＧａｐを
一定にしたままでは、トナーコート量が減少してしま
う。例えば５０万枚の耐久をした場合には、トナーコー
ト量を適正にするには、Ｓ−ＢＧａｐを３００μｍか
ら４００μｍ、１００万枚の耐久をした場合には、トナ
ーコート量を適正にするためには、３００μｍから５０
０μｍにする。すると０．６〜１．０mg／cm² のトナー
コート量が得られ、適正なプリント画像の得られること
が図１５からわかる。

【００８７】このように、耐久によるトナーの劣化に対
して、本実施の形態は有効であることがわかった。本実
施の形態は、現像スリーブ１３の基体として、アルミニ
ウムを用い、その上に無電解Ｎｉ−Ｐメッキ（Ｈｖ＝５
００）を６μｍ施して作った現像スリーブを使用した。
したがって、１００万枚の耐久後も、トナーの帯電は、
効率よくなされトナーの平均帯電量は、ほとんど変わら
ないので、初期と耐久後で良好な画像を得るためのトナ
ーコート量は、同じであるとみなして説明した。これに
対して、長期の仕様による現像スリーブ１３の摩耗が、
トナーの平均帯電量に、少なからず影響を与える場合に
は、耐久が進むに従って、良好な画像を得るためのトナ
ーコート量も変わってくることも考えられる。そのよう
な場合には、目標であるトナーコート量を変化させて、
Ｓ−ＢＧａｐを制御することも考えられる。

【００８８】〈実施の形態４〉本実施の形態において
は、外部環境の変動に対応した、本発明の適用例を説明
する。なお、本実施の形態を適用する画像形成装置は、
現像装置２９Ｂの外は、図８に示すデジタル複写機と同
じ構成であり、同じ部分の説明は量略する。

【００８９】本実施の形態における現像装置２９Ｂを用
いた場合、前述の図１０に示すように、３種類の環境で
は、トナーの平均帯電量が異なるために、それぞれの環
境下における適正画像を得るために必要なトナーコート
量も異なる。

【００９０】このとき各環境下で、Ｓ−ＢＧａｐが同
じであればトナーコート量は、ほぼ同じであった。した
がって、耐久初期の現像装置２９Ｂを用いた場合、図１
７から、高温高湿（４０℃、９０％ＲＨ）の環境下では
Ｓ−ＢＧａｐを２００μｍから４００μｍに、低温低
湿（１５℃、１０％ＲＨ）の環境下ではＳ−ＢＧａｐ
を１００μｍから１５０μｍにすれば、それぞれの環境
で、現像スリーブ１３上のトナーコート量を適正にする
ことができる。

【００９１】したがって、本実施の形態によれば、環境
変動にかかわらず、常に適正なトナーコート量を得るこ
とができ、良好な現像によって、濃度不良や、トナー飛
散の少ない装置を実現することができる。

【００９２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によると、
現像剤量検知手段によって層厚規制後の現像剤担持体表
面の現像剤量を検知し、その出力に基づいて現像剤規制
量調整手段によって層厚規制部材による規制量を調整し
て現像剤量を所定の範囲内に収めることができるので、
現像剤の劣化や環境変動にかかわらず、常に安定した現
像を行なうことができ、良好な画像を得ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施の形態１の画像形成装置の構成を示す模式
図。

【図２】実施の形態１の現像装置の構成を示す縦断面
図。

【図３】現像剤量検知手段の構成を示す縦断面図。

【図４】現像装置に設置された現像剤量検知手段、及び
ブレード厚調整手段を付属させた制御系統を示すブロッ
ク図。

【図５】現像スリーブ上の単位面積当たりの現像剤量と
現像剤量検知手段の検出出力との関係を示す図。

【図６】温度２３℃、湿度４０％における初期現像器、
５０万枚耐久現像器、１００万枚耐久現像器のブレード
厚みとトナーコート量との関係を示す図。

【図７】金属メッキスリーブとＳＵＳスリーブにおけ
る、ブレードの厚みとトナーの平均帯電量との関係を示
す図。

【図８】実施の形態２の画像形成装置の構成を示す縦断
面図。

【図９】初期現像器におけるブレード厚みとトナーコー
ト量との関係を示す図に、温度４０℃、湿度８５％、及
び温度１５℃、湿度１０％における必要なトナーコート
量の範囲を示した図。

【図１０】温度及び湿度が変化した場合の、トナーの平
均帯電量及び必要なトナーコート量を示す図。

【図１１】従来の現像装置の構成を示す縦断面図。

【図１２】規制ブレードによるトナー拘束領域Ｇを説明
する図。

【図１３】トナー拘束領域Ｇの拡大図。

【図１４】実施の形態３の現像装置の構成を示す縦断面
図。

【図１５】温度２３℃、湿度４０％における初期現像
器、５０万枚耐久現像器、１００万枚耐久現像器のＳ−
ＢＧａｐとトナーコート量との関係を示す図。

【図１６】金属メッキスリーブとＳＵＳスリーブにおけ
る、Ｓ−ＢＧａｐとトナーの平均帯電量との関係を示
す図。

【図１７】初期現像器におけるＳ−ＢＧａｐとトナー
コート量との関係を示す図に、温度４０℃、湿度８５
％、及び温度１５℃、湿度１０％における必要なトナー
コート量の範囲を示した図。

【符号の説明】

５Ａ、５Ｂ層厚規制部材（規制ブレード）５ａ〜５ｊブレード部材６Ａ現像剤規制量調整手段（厚み調整手段、ブ
レード厚調整機構）６Ｂ現像剤規制量調整手段（距離調整手段、Ｓ
−ＢＧａｐ調整機構）１１現像容器１２磁性トナー１３現像剤担持体（現像スリーブ）１４マグネット１５像担持体（感光ドラム）２９、２９Ａ、２９Ｂ現像装置（現像手段）Ｃ現像部Ｓ₁ カット極

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】磁性トナーを含有する現像剤によって像
担持体上の静電潜像をトナー像として現像する現像装置
において、現像剤を収納する現像容器と、内側にマグネットを有し該マグネットにより表面に現像
剤を担持して前記像担持体に対向する現像部に搬送する
回転自在な現像剤担持体と、該現像剤担持体表面に担持されて前記現像部に搬送され
る現像剤の層厚を規制する層厚規制部材と、層厚規制後の現像剤量を検知する現像剤量検知手段と、該現像剤量検知手段の出力に基づいて前記層厚規制部材
による規制量を調整して前記現像剤量を所定の範囲内に
収める現像剤規制量調整手段と、を備える、ことを特徴とする現像装置。
【請求項２】前記現像剤規制量調節手段が、現像剤規
制部材における前記現像剤担持体に対向する面の厚みを
調節する厚み調整手段である、ことを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
【請求項３】前記現像剤規制量調節手段が、前記現像
剤担持体と前記現像剤規制部材との距離を調整する距離
調整手段である、ことを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
【請求項４】前記現像剤量検知手段が、前記現像剤担
持体の回転方向に沿っての前記層厚規制部材の下流側で
かつ前記現像部の上流側に配設されている、ことを特徴
とする請求項１、２、又は３に記載の現像装置。
【請求項５】前記マグネットは、前記現像剤担持体の
回転方向に沿っての前記現像部の９０°上流部近傍に位
置するカット極を有する、ことを特徴とする請求項１、２、３、又は４に記載の現
像装置。
【請求項６】前記現像剤担持体は、表面に金属メッキ
層を有する、ことを特徴とする請求項１、２、３、４、又は５に記載
の現像装置。
【請求項７】前記金属メッキ層は、硬度Ｈｖが４５０
以上でかつ１０００以下である、ことを特徴とする請求項６に記載の現像装置。
【請求項８】前記金属メッキ層は、無電解Ｎｉ−Ｐメ
ッキ、無電解Ｎｉ−Ｂメッキ、又は電気Ｃｒメッキのい
ずれかで形成された、ことを特徴とする請求項６又は７に記載の現像装置。
【請求項９】像担持体と、該像担持体表面に静電潜像
を形成する潜像形成手段と、前記静電潜像にトナーを付
着させてトナー像として現像する現像手段とを備えた画
像形成装置において、前記現像手段が、請求項１、２、３、４、５、６、７、
又は８に記載の現像装置である、ことを特徴とする画像形成装置。