JP2001075357A - 現像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 一成分現像装置において、トナーストレスに
よるトナーの帯電性低下を抑制し、トナーの帯電量を均
一化して、異常画像の発生のない良好な画像形成を行
う。 【解決手段】 現像ローラ１に非接触で、交流電圧を印
加したトナー帯電部材３を現像ブレード４と別体で設け
る。また、現像ブレード４と別に交流電圧を印加したト
ナー帯電部材３を配設した現像装置において、現像ブレ
ード４を現像ローラ１への当接部にＲ面を有する形状と
し、このＲ面のみを現像ローラ１に当接する。さらに、
現像ブレード４と別に交流電圧を印加したトナー帯電部
材３を配設した現像装置において、現像ブレードとして
トナー層規制部材及びトナー層均一化部材の２枚を設け
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、プリンタ
ー、ファクシミリ等の画像形成装置に用いられ、像担持
体上に形成された静電潜像をトナーから成る一成分現像
剤によって現像する現像装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】静電潜像担持体上に形成された静電潜像
をトナーにより可視化する現像装置としては、一成分現
像装置及び二成分現像装置が知られている。これらの現
像装置は、静電潜像担持体と対向する位置にトナー担持
体を回転可能に支持し、トナー担持体上にトナー層ある
いは二成分現像剤による磁気ブラシを形成して静電潜像
担持体と対向する現像領域に搬送し、トナー担持体と静
電潜像担持体との間に現像バイアスを印加してトナーを
静電潜像に転移させ、現像を行う。この時、トナーを静
電潜像に円滑に転移させるためには、トナーに十分な帯
電量を与える必要がある。二成分現像方式では、トナー
をキャリアと混合・攪拌することによってトナーを帯電
するものであるが、このような方式では、外添剤が遊離
してキャリア表面を汚染することがある。このため、長
時間使用するとトナーを帯電することができなくなると
いう欠点がある。

【０００３】これに対し、一成分現像装置は、上記の二
成分現像装置の欠点を解決するものとして広く用いられ
ている。この一成分現像装置では、トナーが担持された
トナー担持体の表面にブレード状のトナー層形成部材を
圧接し、トナー担持体上にトナー薄層を形成すると共
に、摩擦帯電によりトナーを帯電するものである。一般
に、ブレードによるトナー帯電効果は低く、すべてのト
ナーを十分に帯電することは難しく、低帯電のトナーや
逆極性のトナーが存在し、逆極性のトナーは、地かぶり
といわれる異常画像が発生する原因となる。

【０００４】このような不具合を防止するために、ブレ
ードの当接圧を高め、摩擦帯電を促進する方法がある。
トナーの帯電性を高める方法としては、この他に、２枚
のブレードを使用する技術が知られている。これは１枚
目のブレードでトナー層規制及びトナーの帯電を行い、
続いて２枚目のブレードではトナー層規制は行わず、ト
ナー層均一化及びトナーの帯電を行うもので、通常トナ
ー担持体の回転方向の上流側に自由端を有する構成（カ
ウンター）となっている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
従来の技術には次のような問題がある。ブレードの当接
圧が高くなると、トナーへの外力（ストレス）も大きく
なり、トナーの表面に存在している添加剤等がトナー粒
子の内部に埋没してしまい、帯電性が低下し、ｑ／ｍ低
下により静電潜像担持体の非画像部へトナーが付着し、
地かぶりあるいは地汚れ等の画像劣化を引き起こす。こ
の現象は、高温多湿下で一層顕著となる。さらに、この
ように、ブレードの当接圧を高めると、トナーのストレ
スによってトナー凝集が発生しやすくなり、トナー凝集
が顕著になると画像劣化が生じるようになる。

【０００６】また、２枚のブレードを使用する方法で
は、トナー担持体上に補給されたトナーは、静電潜像担
持体上の静電潜像の現像に使用されるまでに２枚のブレ
ードを通過するため、１枚のブレードを使用する方法に
比べてトナーの帯電量は均一化されるが、トナーに対す
るストレスは増加する。また、１枚目のブレードでトナ
ー層規制を行った後、１枚目のブレードと２枚目のブレ
ードの間にトナーが溜まり、層厚の規制が行えなくなる
という不具合が生じる。このため、２枚のブレードを使
用する場合、ブレード面をトナー担持体の表面に当接し
ていることが多く、トナー担持体とブレードのニップが
生じてしまい、このニップ部にトナーが固着し、トナー
薄層が不均一となったり、トナーの帯電性低下が発生す
る。そして、このような不具合により、非画像域にトナ
ーが付着し、地かぶり等の異常画像が発生する。

【０００７】本発明は、上記の問題点に鑑みて成された
ものであり、その目的は、一成分現像装置において、ト
ナーストレスによるトナーの帯電性低下を抑制し、トナ
ーの帯電量を均一化して、異常画像の発生のない良好な
画像形成を行うことである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の問題を解決するた
めに、本発明の請求項１に記載の発明は、 トナーから
成る一成分現像剤を収容するトナー収容容器と、 静電
潜像が形成される静電潜像担持体と対向配置され、表面
にトナーを担持するトナー担持体と、 前記静電潜像担
持体と前記トナー担持体とが対向する現像領域に対し
て、前記トナー担持体の回転下流側に配置され、前記ト
ナー担持体の表面に担持されるトナーの量を規制してト
ナー薄層を形成するトナー層形成部材を有する現像装置
において、前記トナー担持体上のトナーは、前記トナー
担持体と前記トナー層形成部材に対して離間配置され、
交流電圧を印加されたトナー帯電部材により帯電される
現像装置を提供する。

【０００９】請求項２に記載の発明は、前記トナー層形
成部材が、少なくとも一方の端部にＲ面が形成された板
状部材から成り、 前記トナー層形成部材のＲ面を有す
る端部のＲ面のみを、前記トナー担持体に当接する請求
項１に記載の現像装置を提供する。

【００１０】請求項３に記載の発明は、前記トナー層形
成部材は、前記トナー担持体の周方向に前記トナー帯電
部材を挟んで、該トナー帯電部材に対し、前記トナー担
持体の回転下流側に配置される第一のトナー層形成部材
と、 前記トナー帯電部材に対し、前記トナー担持体の
回転上流側に配置される第二のトナー層形成部材とから
成る請求項１又は請求項２に記載の現像装置を提供す
る。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の現像装置の実施形
態を図に基づいて説明する。 （第１の実施形態）請求項１に記載の現像装置の一実施
形態について説明する。図１は、この現像装置を示す概
略構成図であり、図２は、この現像装置の現像ローラ上
へのトナー層形成に係る構成を示す概略図である。この
現像装置は、開口を有する現像ハウジング内に収容さ
れ、ＯＰＣドラムである像担持体９と対向配置されてい
る。この現像装置内の像担持体９と対向する位置には現
像ローラ１が配設され、その後方に現像ローラ１にトナ
ーを補給するトナー補給部材２、及びトナー攪拌部材５
が配置され、仕切り部を隔ててトナータンク７が設けら
れている。現像ローラ１の外周は、トナーの洩れを防ぐ
シールブレード６、トナー補給部材２及び現像ブレード
４に接触し、現像ローラ１の両端部では、トナーの洩れ
を防ぐ図示しないサイドシール部材に接触している。現
像ブレード４は現像ローラ１周囲の現像領域の上流側に
配置されており、現像ローラ１表面に汲み上げられたト
ナーは、この位置で層厚を規制され、薄層状に形成され
る。上記現像ローラ１は、中心の現像ローラ軸１０及び
現像ローラ軸１０の周囲に形成されたウレタンゴムから
成る弾性層から構成されている。上記トナータンク７内
には、トナー送り出し部材８が回転可能に支持され、ト
ナータンク７内のトナーを送り出し、仕切り部を越えて
トナー攪拌部材５側へ供給する。上記トナー補給部材２
は、導電性のスポンジ（発泡ゴム、発泡ポリウレタン）
から成り、表面にトナーを付着させて搬送する。

【００１２】上記の現像装置による現像動作について説
明する。トナータンク７内のトナーは、トナー送り出し
部材８により、トナー攪拌部材５側に供給される。トナ
ー攪拌部材５は、回転運動によってトナーをトナー補給
部材２に押し付ける効果を生む。トナー補給部材２は、
回転しながら表面の凹凸でトナーを受け取り、現像ロー
ラ１へと搬送する。トナー補給部材２は、現像ローラ１
に押し付けられており、且つ現像ローラ１との接点にお
いて相対速度を有しているため、搬送されてきたトナー
は、現像ローラ１の表面に擦り付けられる。この時、ト
ナーは現像ローラ１との間で摩擦帯電し、電気的な力で
現像ローラ１に付着する。多めに付着したトナーは、現
像ブレード４によって通過量が規制され、均一な層に均
されて像担持体９と対向する現像領域に搬送され、潜像
に対する現像が行われる。

【００１３】次に、上記の現像ローラ１上へのトナー薄
層の形成について、さらに詳しく説明する。トナー補給
部材２は反時計方向に回転し、現像ローラ１は時計方向
に回転しており、この時、トナー補給部材２上のトナー
は、現像ローラ１との摩擦により帯電し、現像ローラ１
によって搬送される。トナー帯電部材３には、交流電圧
が印加されており、トナー帯電部材３の近傍に搬送され
てきたトナーは、さらに帯電される。トナー帯電部材３
には、帯電したトナーがトナー帯電部材３上に付着する
のを防ぐために、交流電圧の他に現像ローラ１に印加さ
れる電圧と同等かもしくはそれ以下の直流電圧が印加さ
れている。

【００１４】トナー帯電部材３に印加する電圧は、トナ
ーがトナー帯電部材３と現像ローラ１との間を往復運動
し、最適なトナー帯電量が得られるような電圧値及び周
波数であることが必要であり、これは現像ローラ１上の
トナー搬送量、及びトナー帯電部材３と現像ローラ１と
の距離等によって変化する。本実施形態では、現像ロー
ラ１の線速が１００ｍｍ／ｓｅｃの時にトナー帯電部材
３と現像ローラ１のギャップを０．３ｍｍ程度に設定
し、交流電圧として、ピーク・トゥ・ピーク（Ｖｐｐ）
を１００Ｖｐｐ以上とした。上限は、リークが生じる手
前まで印加が可能であり、この範囲内の電圧であれば、
トナーは往復運動する。リークが発生すると、交流電界
は消滅し、トナーは往復運動しなくなる。また、周波数
は、５００Ｈｚ以上であり、上限を５ＫＨｚとした。こ
れは、交流電圧印加時にトナー層の不均一による画像濃
度ムラが発生しないレベルであり、トナーの重量や帯電
量にも依存するが、５ＫＨｚを越える周波数では、トナ
ーの往復運動が追随できなくなる場合がある。以上のよ
うに構成されているため、本実施形態の現像装置では、
トナーが充分に、しかも均一に帯電され、地かぶり等の
異常画像の発生が防止される。

【００１５】なお、本実施形態においては、トナー帯電
部材３をローラ状に形成し、現像ローラと平行に配置し
たが、このトナー帯電部材３を別の形状とすることも可
能である。図３は、トナー帯電部材１３を帯状に形成
し、現像ローラ１１の周面に平行となるように近接対向
配置した現像装置であり、このようなトナー帯電部材１
３では、端部に電界が集中するため、両端部にＲ面が形
成されている。この現像装置も上記の実施形態と同様の
効果を有し、トナーを均一に帯電することができる。

【００１６】（第２の実施形態）請求項２に記載の現像
装置について説明する。この現像装置は、現像ブレード
２４を除いて、第一の実施形態と同様に構成され、同様
に動作する。図４は、この現像装置の現像ブレード２４
の先端部を示す概略断面図である。この現像ブレード２
４は、薄板状の部材から成り、先端部に一定のＲ面を有
する。そして、この現像ブレード２４のＲ面と平面との
境界（図中のＡ点）を含まないＲ面のみを現像ローラ２
１の周面に当接することにより、当接圧を弱くすること
が可能となり、これにより、現像ブレード２４通過時の
現像ローラ２１上のトナーに対するストレスを減少さ
せ、現像ローラ２１と現像ブレード２４の間でのトナー
固着を防止し、均一なトナー薄層を形成し、充分なトナ
ー帯電量を得ることができる。

【００１７】この現像装置における現像ブレード２４の
先端部の半径は、現像ブレードにかかる圧力に影響を及
ぼす。図５は、現像ブレードの先端の半径の差に伴う現
像ブレードにかかる圧力の違いを説明する図である。ト
ナーＴが現像ローラ４１、５１によって搬送され、現像
ローラ４１、５１と現像ブレード４４、５４の当接部へ
侵入する際、トナーＴは現像ブレード４４、５４によっ
て押し付けられ、この時のトナー搬送力をＦｔとする
と、トナー搬送力Ｆｔは、現像ローラ４１、５１側に押
し付けられる力Ｆａと現像ブレード４４、５４とトナー
Ｔの接線方向に垂直な力Ｆｂに分解される。この場合の
現像ブレードとトナーＴの接線方向に垂直な力Ｆｂは、
図５（ａ）のように半径の小さい現像ブレード４４を用
いる場合は、図５（ｂ）のように半径の大きい現像ブレ
ード５４を用いる場合に比べて小さくなり、トナーＴが
現像ブレードを持ち上げようとする力は小さくなる。し
たがって、現像ブレードが現像ローラに当接される現像
ブレード先端部の半径を小さくすることにより、現像ブ
レードの圧接力を減少させることが可能となる。

【００１８】次に、上記の現像ブレードとトナー帯電部
材の組み合わせについて説明する。図６に示すように、
上記のようなＲ面を有する現像ブレードで、現像ブレー
ドの圧接力を小さくするために、Ｒ面を有する先端部の
半径を小さくすると、現像ローラは一定の速度で回転し
ているため、現像ローラによって搬送されてきたトナー
がブレードによって規制される距離は短くなる。このよ
うな現像ブレードをトナー帯電部材と組み合わせずに用
いる場合、トナーの帯電時間が短縮され、トナー帯電量
が不足する不具合が生じる。本実施形態の現像装置で
は、上記の現像ブレードとトナー帯電部材とを組み合わ
せて用いることにより、トナーの帯電を十分に行うと共
に、現像ブレードの圧接力を小さくして現像ブレード通
過時のトナーにかかるストレスを減少させ、現像ブレー
ドと現像ローラの間でのトナーの固着を抑制することが
可能となる。

【００１９】また、現像ブレードを作製する場合、従来
の板状のブレードの先端を屈曲させるものでは、板厚以
下の角度で折り曲げようとすると、板厚が薄いものでは
折り曲げ部で折れてしまい、製造が困難であった。本実
施形態の現像装置では、現像ブレードの先端を屈曲させ
ず、球形とするため、板厚以下の当接半径を容易に形成
することができる。このような本発明の現像ブレード先
端の加工は、切削あるいは溶剤を用いる等の化学的加工
法により、容易に行うことができる。このように、本実
施形態の現像装置を用いることにより、現像ブレードの
圧接力を小さくし、現像ブレード通過時のトナーに対す
るストレスを減少させ、トナーの帯電性を良好にし、画
像劣化を防止することが可能となる。

【００２０】（第３の実施形態）請求項３に記載の現像
装置の一実施形態について説明する。この現像装置は、
現像ブレード３４を除いて、第一の実施形態と同様に構
成され、同様に動作する。図７は、この現像装置の現像
ローラ上へのトナー層形成に係る構成を示す概略図であ
る。図７に示すように、この現像装置は、２つの現像ブ
レード３４ａ、３４ｂを有し、現像ローラ３１とトナー
補給部材３２の当接部に対し、現像ローラの回転下流側
に、第一の現像ブレードであるトナー層規制部材３４
ａ、トナー帯電部材３３及び第二の現像ブレードである
トナー層均一化部材３４ｂが順次配設されている。

【００２１】通常、トナーが現像ブレードを通過する
際、現像ローラに接しているトナーは帯電されやすい
が、それよりも上層のトナーは、現像ローラと直接接触
する機会が少なく、帯電されにくい。本実施形態の現像
装置では、現像ローラ３１上に汲み上げられたトナーが
トナー層規制部材３４ａにより薄層状に形成された後、
トナー帯電部材３３に印加された交流電圧により振動す
るため、トナー層規制部材３４ａで帯電されなかったト
ナーも帯電される。そして、トナー帯電部材３３により
帯電されたトナーは、トナー層均一化部材３４ｂによ
り、帯電が均一化されると共に、トナー薄層が均一化さ
れる。このように、本実施形態の現像装置は、トナー帯
電部材３３が現像ブレードと別に設けられているため、
従来の２枚の現像ブレードを有する現像装置に比べて、
２枚目の現像ブレードのブレード圧を減少させることが
可能となり、２枚目の現像ブレードへのトナー固着を低
減することができる。本実施形態の現像装置は、上記の
ように構成されているため、トナーの帯電量が均一化さ
れ、地肌部へのかぶりがなくなり、現像ブレードの圧接
力を低減することにより、現像ブレードへのトナーの固
着を抑制することが可能となる。

【００２２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の請求項１
に記載の現像装置は、現像ローラに非接触で交流電圧を
印加したトナー帯電部材を現像ブレードと別体で設ける
ことにより、トナーへのストレスを低減しながらトナー
薄層を形成すると共に、十分なトナーの帯電量を得るこ
とができる。また、請求項２に記載の現像装置は、現像
ブレードと別に交流電圧を印加したトナー帯電部材を配
設した現像装置において、現像ブレードの現像ローラへ
の当接部にＲ面を有する形状とし、このＲ面のみを現像
ローラに当接することにより、現像ブレードの圧接力を
低減し、現像ブレード通過時のトナーへのストレスを減
少させ、現像ブレードへのトナーの固着を抑制しなが
ら、経時での画像形成の安定性を向上させることができ
る。さらに、請求項３に記載の現像装置は、現像ブレー
ドと別に交流電圧を印加したトナー帯電部材を配設した
現像装置において、現像ブレードとしてトナー層規制部
材及びトナー層均一化部材の２枚を設けることにより、
トナー薄層の形成及びトナーの帯電量をより均一化する
ことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１に記載の現像装置の一実施形態を示す
概略構成図である。

【図２】図１に示す現像装置の現像ローラ上へのトナー
層形成に係る構成を示す概略図である。

【図３】請求項１に記載の現像装置の他の実施形態を構
成する現像ローラ上へのトナー層形成に係る構成を示す
概略図である。

【図４】請求項２に記載の現像装置の一実施形態を構成
する現像ブレードの先端部を示す概略断面図である

【図５】現像ブレードの先端の半径の差に伴う現像ブレ
ードにかかる圧力の違いを説明する図である。

【図６】請求項２に記載の現像装置の一実施形態におけ
る現像ブレード先端部の半径の差がトナー帯電時間に及
ぼす影響を説明する図である。

【図７】請求項３に記載の現像装置の他の実施形態を構
成する現像ローラ上へのトナー層形成に係る構成を示す
概略図である。

【符号の説明】

１、１１、２１、３１、４１、５１、６１、７１ 現像
ローラ ２、１２、３２ トナー補給部材 ３、１３、３３ トナー帯電部材 ４、１４、２４、４４、５４、６４、７４ 現像ブレー
ド ５ トナー攪拌部材 ６ シールブレード ７ トナータンク ８ トナー送り出し部材 ９ 像担持体 １０ 現像ローラの軸 ３４ａ トナー層規制部材 ３４ｂ トナー層均一化部材 Ｔ トナー

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 トナーから成る一成分現像剤を収容する
   トナー収容容器と、 静電潜像が形成される静電潜像担持体と対向配置され、
   表面にトナーを担持するトナー担持体と、 前記静電潜
   像担持体と前記トナー担持体とが対向する現像領域に対
   して、前記トナー担持体の回転下流側に配置され、前記
   トナー担持体の表面に担持されるトナーの量を規制して
   トナー薄層を形成するトナー層形成部材を有する現像装
   置において、 前記トナー担持体上のトナーは、前記トナー担持体と前
   記トナー層形成部材に対して離間配置され、交流電圧を
   印加されたトナー帯電部材により帯電されることを特徴
   とする現像装置。
2. 【請求項２】 前記トナー層形成部材は、少なくとも一
   方の端部にＲ面が形成された板状部材から成り、 前記トナー層形成部材のＲ面を有する端部のＲ面のみ
   を、前記トナー担持体に当接することを特徴とする請求
   項１に記載の現像装置。
3. 【請求項３】 前記トナー層形成部材は、前記トナー担
   持体の周方向に前記トナー帯電部材を挟んで、該トナー
   帯電部材に対し、前記トナー担持体の回転下流側に配置
   される第一のトナー層形成部材と、 前記トナー帯電部
   材に対し、前記トナー担持体の回転上流側に配置される
   第二のトナー層形成部材とから成ることを特徴とする請
   求項１又は請求項２に記載の現像装置。