JP2003215894A

JP2003215894A - 現像装置

Info

Publication number: JP2003215894A
Application number: JP2002018506A
Authority: JP
Inventors: Kazunori Hashimoto; 和則橋本
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2002-01-28
Filing date: 2002-01-28
Publication date: 2003-07-30

Abstract

(57)【要約】【課題】現像剤規制部材におけるトナーの外添材の付
着を防止し、トナーの層を常に均一にしてスジの発生し
ない現像装置を提供する。【解決手段】現像剤担持体と現像剤規制部材との間に
直流電界を発生させる電圧印加手段は、粒径の大なる外
添剤と現像剤母粒子との摩擦帯電列の序列と現像剤担持
体と現像剤規制部材との間の直流電界の向きが相関する
ように電圧を印加する。

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、プリン
タ、ＦＡＸなどの電子写真方式あるいは静電記録装置の
現像装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、複写機、プリンタ、ＦＡＸなどの
記録装置としては、電子写真方式を用いたものが広く使
われている。一般に電子写真プロセスは、感光体に対し
て帯電、露光、現像を順次行ない、トナーによって可視
化された像を転写紙上に転写し、この未定着状態のトナ
ー像を定着することによって最終出力画像を得るという
ものである。

【０００３】ここで、現像方式の一つの方式として一成
分現像方式がある。一成分現像方式はプラスまたはマイ
ナスに帯電したトナーによって静電潜像を可視像にする
方法である。上記一成分現像方式では、トナーを帯電さ
せるために、トナー担持体、トナー層厚規制部材、トナ
ー供給部材によってトナーに効率的に電荷を与える必要
がある。より効率的に電荷を与える方法として、トナー
に帯電補助剤を外添する方法があり、帯電補助剤として
疎水性シリカが一般的によく用いられる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】以下、便宜上ネガトナ
ーについて説明する。

【０００５】しかしながら、シリカを外添してもまだ完
全にトナーに電荷を与えることができず、トナーの電荷
に分布ができてしまうため、一部のトナーが逆極性の電
荷を持ってしまい、逆極性の電荷を持ったトナーによっ
てカブリ（反転カブリ）が発生する。そこで、トナーに
対してポジに帯電する粒子、例えば酸化チタンを含んだ
粒子を外添することによって、酸化チタンがキャリア的
な働きをするので、トナーの電荷を上げることができ、
逆極性の電荷を持ったトナーを大幅に減らすことができ
るので、反転カブリを抑えることが可能となった。

【０００６】しかし、ポジ帯電性の粒子を外添すること
によって、画像形成を行うとポジ帯電性の粒子がトナー
から遊離した場合、融着の核となって現像ブレードに付
着する。更に多数枚の画像形成を行うと、この融着が肥
大化していき、やがて大きな融着となって現像ローラ上
のトナーの層が不均一となり画像上にスジとなって現れ
るという問題が発生した。

【０００７】従って、本発明の目的は現像剤規制部材に
おけるトナーの外添剤の付着を防止し、トナーの層を常
に均一にしてスジの発生しない現像装置を提供すること
である。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的は本発明に係る
現像装置にて達成される。すなわち本発明は、現像剤母
粒子と粒径の異なる少なくとも２種の外添剤からなる現
像剤と、該現像剤を担持して搬送する回転可能な現像剤
担持体と、該現像剤担持体に当接し該現像剤を規制する
現像剤規制部材と、該現像剤担持体と該現像剤規制部材
との間に直流電界を発生させる電圧印加手段と、を有す
る現像装置において、該電圧印加手段は、粒径の大なる
外添剤と該現像剤母粒子との摩擦帯電列の序列と該現像
剤担持体と該現像剤規制部材との間の直流電界の向きが
相関するように電圧を印加することを特徴とする現像装
置である。また本発明は、該現像剤母粒子と該粒径の大
なる外添剤との摩擦帯電列の序列が、プラス側から該粒
径の大なる外添剤、該現像剤母粒子となる場合、該電圧
印加手段は該現像剤規制部材から該現像剤担持体に向か
う直流電界を形成することを特徴とする前記の現像装置
である。また本発明は、該現像剤母粒子と該粒径の大な
る外添剤との摩擦帯電列の序列が、プラス側から該現像
剤母粒子、該粒径の大なる外添剤となる場合、該電圧印
加手段は該現像剤担持体から該現像剤規制部材に向かう
直流電界を形成することを特徴とする前々記の現像装置
である。また本発明は、非画像形成時のみ該電圧印加手
段は該現像剤担持体と該現像剤規制部材との間に直流電
界を形成し、画像形成時は該現像剤担持体と該現像剤規
制部材間の電位を等電位にすることを特徴とする前記お
よび前々記の現像装置である。

【０００９】以上、本発明を整理して要約すれば以下の
構成に集約できる。

【００１０】（１）現像剤母粒子と粒径の異なる少なく
とも２種の外添剤からなる現像剤と、該現像剤を担持し
て搬送する回転可能な現像剤担持体と、該現像剤担持体
に当接し該現像剤を規制する現像剤規制部材と、該現像
剤担持体と該現像剤規制部材との間に直流電界を発生さ
せる電圧印加手段と、を有する現像装置において、該電
圧印加手段は、粒径の大なる外添剤と該現像剤母粒子と
の摩擦帯電列の序列と該現像剤担持体と該現像剤規制部
材との間の直流電界の向きが相関するように電圧を印加
することを特徴とする現像装置。

【００１１】（２）該現像剤母粒子と該粒径の大なる外
添剤との摩擦帯電列の序列が、プラス側から該粒径の大
なる外添剤、該現像剤母粒子となる場合、該電圧印加手
段は該現像剤規制部材から該現像剤担持体に向かう直流
電界を形成することを特徴とする前記（１）に記載の現
像装置。

【００１２】（３）該現像剤母粒子と該粒径の大なる外
添剤との摩擦帯電列の序列が、プラス側から該現像剤母
粒子、該粒径の大なる外添剤となる場合、該電圧印加手
段は該現像剤担持体から該現像剤規制部材に向かう直流
電界を形成することを特徴とする前記（１）に記載の現
像装置。

【００１３】（４）非画像形成時のみ該電圧印加手段は
該現像剤担持体と該現像剤規制部材との間に直流電界を
形成し、画像形成時は該現像剤担持体と該現像剤規制部
材間の電位を等電位にすることを特徴とする前記（２）
または（３）に記載の現像装置。

【００１４】

【作用】トナー母粒子と粒径の大なる外添剤との摩擦帯
電列の序列がプラス側から粒径の大なる外添剤、トナー
母粒子となる場合に、現像ブレードから現像ローラに向
かう直流電界を形成するようにブレードバイアスを印加
することによって、トナーの外添剤が現像ブレードから
電気的に引き剥がされるようになり、現像ブレード表面
で発生するトナーの外添剤の融着を防止される。

【００１５】

【発明の実施の形態】（実施例１）以下、本発明の実施
例を図面を参照して説明する。

【００１６】図１は、本発明の一実施例を示す画像形成
装置の断面図である。１は矢印Ａの方向に回転する像担
持体としての感光ドラムで、感光ドラム１の周りに、感
光ドラム１表面を帯電するための不図示の電源装置によ
って帯電バイアスが印加された矢印Ｂの方向に回転する
帯電ローラ２、感光ドラム１表面に静電潜像を形成する
ための露光装置３、感光ドラム１表面の静電潜像上にト
ナー像を形成するための現像装置４、感光ドラム１表面
のトナー像を転写材Ｐに転写するための転写ローラ５、
転写材Ｐに転写されずに感光ドラム１表面に残ったトナ
ーを回収し、感光ドラム１表面を清掃するためのクリー
ニング装置６がある。

【００１７】次に現像装置４について図１を用いて説明
する。本実施例では現像方式として非磁性一成分接触現
像方式を用いた。現像剤担持体としての現像ローラ１０
は感光ドラム１に接触し電源装置１１によって所定の現
像バイアスが印加されており、矢印Ｄの方向に回転して
いる。本実施例の現像ローラ１０は基層にウレタンゴ
ム、表層にシリコン粒子を含有したウレタンゴムによっ
て構成された弾性ゴムローラである。また、層厚規制部
材としての現像ブレード１３は現像ローラ１０上のトナ
ー層を最適な層厚に規制および帯電付与し、さらに現像
ブレード１３には電源装置１２によって所定のブレード
バイアスが印加されている。本実施例の現像ブレード１
３はＳＵＳ製のストレートブレードとした。また、トナ
ー供給ローラ１４は現像ローラ１０上にトナーを供給し
矢印Ｅの方向に回転している。また、トナー容器１５は
トナーを収容し、トナー供給ローラ１４にトナーを供給
するものである。

【００１８】次に、本実施例で用いたトナーについて説
明する。本実施例で用いたトナーは非磁性一成分トナー
であり、トナーは以下のように作成した。・ポリエステル樹脂１００部・カーボンブラック８部・低分子量ポリプロピレン５部・ジーｔ−ブチルサリチル酸アルミ錯体４部

【００１９】上記をヘンシェルミキサーにて混合し、二
軸押出し混練機で溶融混練した後、ハンマーミルで粗粉
砕し、クリプトロン（川崎重工製）で微粉砕した後、分
級して重量平均径７．１μｍの着色粒子を得た。次に、
着色粒子１００部、一次粒子の平均径が１０ｎｍの疎水
性シリカ１部、一次粒子の平均径が２μｍの酸化チタン
５部をヘンシェルミキサーにて外添しトナーを得た。

【００２０】次に、現像ブレード１３に印加するブレー
ドバイアスについて説明する。現像ブレード１３に印加
するブレードバイアスとして、本実施例では直流のブレ
ードバイアスを用いた。また、ブレードバイアスはブレ
ードバイアスを印加しないで画像形成を行った場合に現
像ブレード１３に融着する外添剤のトナー母粒子に対す
る極性によって決定され、トナー母粒子と粒径の大なる
外添剤との摩擦帯電列の序列がプラス側から粒径の大な
る外添剤、トナー母粒子となる場合には、現像ブレード
１３から現像ローラ１０に向かう直流電界を形成するよ
うにブレードバイアスを印加する。または、トナー母粒
子と粒径の大なる外添剤との摩擦帯電列の序列がプラス
側からトナー母粒子、粒径の大なる外添剤となる場合に
は、現像ローラ１０から現像ブレード１３に向かう直流
電界を形成するようにブレードバイアスを印加する。こ
れを本実施例で行ったところ、現像ブレード１３上に酸
化チタン微粒子が融着した。

【００２１】ここで、酸化チタン微粒子のトナー母粒子
に対する摩擦帯電列の序列を調べた。

【００２２】図２に摩擦帯電量測定装置の概略図を示
す。装置は水平に対して６０°に傾斜させた支持台２０
１と、測定用の接触粉２０２を収納する接触粉収納部材
２０３と、支持台２０１に支持された測定物支持板２０
４上に供給された接触粉２０２を回収する回収容器２０
５と、測定物支持板２０４と接続されたエレクトロメー
タ２０６（ＫＥＩＴＨＬＥＹ社製モデル６５１４）と
から構成され、測定物支持板２０４上に塗布された被測
定物２０７に接触粉収納部材２０３から接触粉２０２を
流し込み、摩擦により発生する電荷量をエレクトロメー
タ２０６に表示するものである。本発明における酸化チ
タン微粒子とトナー母粒子との帯電列特性の評価は、測
定物支持板２０４として厚さ１ｍｍのステンレス板にト
ナー母粒子を溶剤中に溶解して浸漬塗布、乾燥させて試
料を形成し、接触粉２０２として酸化チタン微粒子を用
い、トナー母粒子に対する酸化チタン微粒子の摩擦帯電
列の測定を行った。

【００２３】その結果、トナー母粒子に対して酸化チタ
ン微粒子はポジ極性を持っていることが分かった。

【００２４】そのため、現像ブレード１３から現像ロー
ラ１０に向かう直流電界を形成するために、ブレードバ
イアスの電位設定を現像ローラ１０に対してプラス２０
０Ｖに設定した。

【００２５】これによって、現像ブレード１３表面に付
着する、酸化チタン微粒子などのトナーの外添剤が現像
ブレード１３から電気的に引き剥がされるようになり、
現像ブレード１３表面に付着した外添剤が現像ブレード
１３表面に蓄積されることによる現像ローラ１０上の不
均一なコートを防止することが可能になり、常に安定し
た画像を出力することが可能となる。

【００２６】以上の設定で、連続で画像形成を行った。
その結果、トナーがなくなるまでずっと均一に画像形成
を行うことができた。最後に現像ブレード１３表面を観
察したところ、トナーやシリカの融着がわずかに発生し
ていたが、それらが原因で画像上にスジとなって現れる
ことはなかった。

【００２７】比較例として、逆向きの直流電界を形成し
た。つまり、ブレードバイアスの電位設定を現像ローラ
１０に対してマイナス２００Ｖに設定して画像形成を行
ったが、５０枚程度印字を行ったところで、画像上にス
ジが表れはじめた。そこで、現像ブレード１３表面を観
察したところ、現像ブレード１３表面には酸化チタン微
粒子などの融着物が存在した。

【００２８】また、同様にトナー母粒子と粒径の大なる
外添剤との摩擦帯電列の序列がプラス側からトナー母粒
子、粒径の大なる外添剤となる場合にも、現像ローラ１
０から現像ブレード１３に向かう直流電界を形成するよ
うにブレードバイアスを印加することによって、常に安
定した画像を出力することができた。

【００２９】本実施例においては、現像方式として非磁
性一成分接触現像方式を用いたが、非磁性一成分非接触
現像方式でも良い。また、現像ローラ１０には基層にウ
レタンゴム、表層にシリコン粒子を含有したウレタンゴ
ムによって構成された弾性ゴムローラを用いたが、シリ
コンゴム、スチレン−ブタジエンゴム、ポリアミド樹脂
から構成された弾性ゴムローラでもよく、必要に応じて
好適な体積抵抗値を有するために、有機樹脂を含有させ
ても良いし、有機微粒子あるいは無機微粒子を分散させ
てもよい。また、現像ブレード１３にはＳＵＳ製のスト
レートブレードを用いたが、リン青銅などのその他の金
属や、金属の表面にナイロン樹脂等をコートしたり、ゴ
ムブレードやウレタンゴム、シリコンゴム等のゴム材を
金属ブレードに接着したものでも良い。また、現像ブレ
ード１３の形状に関してもストレート形状だけでなく、
Ｌ字型形状などでも良い。また、トナーの作成に粉砕法
を用いたが、重合法で作成しても良い。

【００３０】以上のように、トナー母粒子と粒径の大な
る外添剤との摩擦帯電列の序列がプラス側から粒径の大
なる外添剤、トナー母粒子となる場合に、現像ブレード
１３から現像ローラ１０に向かう直流電界を形成するよ
うにブレードバイアスを印加することによって、トナー
の外添剤が現像ブレード１３から電気的に引き剥がされ
るようになり、付着した外添剤が現像ブレード１３表面
に蓄積されることによる現像ローラ１０の不均一なコー
トを防止することが可能になり、常に安定した画像を出
力することが可能になった。

【００３１】（実施例２）本実施例では、非画像形成時
で現像ローラ１０が回転しているときに、現像ブレード
１３にブレードバイアスを印加するようにし、画像形成
時や現像ローラ１０の回転が停止しているときには現像
ブレード１３にはブレードバイアスを印加しないで現像
ローラ１０と現像ブレード１３間を等電位にすることを
特徴とするものである。

【００３２】図３は２枚連続印刷時のブレードバイアス
のバイアス印加タイミングを示したタイミングチャート
であり、これを参考にして説明する。ここで、画像形成
時には現像バイアスはＯＮになっており、非画像形成時
には現像バイアスはＯＦＦになっている。現像ブレード
１３に印加するブレードバイアスとして、本実施例では
直流のブレードバイアスを用いた。また、非画像形成時
で現像ローラ１０が回転しているときに、現像ブレード
１３にブレードバイアスを印加するようにし、画像形成
時や現像ローラ１０の回転が停止しているときには現像
ブレード１３にはブレードバイアスを印加しないように
する。そして、ブレードバイアスを印加していないとき
には、スイッチ１６をＯＮにして、現像ローラ１０と現
像ブレード１３とを等電位にする。また、トナー母粒子
と粒径の大なる外添剤との摩擦帯電列の序列がプラス側
から粒径の大なる外添剤、トナー母粒子となる場合に、
現像ブレード１３から現像ローラ１０に向かう直流電界
を形成するようにブレードバイアスを印加する。また
は、トナー母粒子と粒径の大なる外添剤との摩擦帯電列
の序列がプラス側からトナー母粒子、粒径の大なる外添
剤となる場合に、現像ローラ１０から現像ブレード１３
に向かう直流電界を形成するようにブレードバイアスを
印加する。これを本実施例で行ったところ、ブレードバ
イアスを印加しない場合には、現像ブレード１３上に酸
化チタン微粒子が融着したので、実施例１より酸化チタ
ン微粒子はトナー母粒子に対してポジに帯電するので、
ブレードバイアスの電位設定を現像ローラ１０に対して
プラスの２００Ｖに設定した。

【００３３】これによって、非画像形成時にはブレード
バイアスが印加されることによって、画像形成時に現像
ブレード１３表面に付着する、プラスに帯電したポジ帯
電性の粒子などのトナーの外添剤が現像ブレード１３か
ら電気的に引き剥がされるようになり、画像形成時には
現像ローラ１０と現像ブレード１３とを等電位にするこ
とによって、非画像形成時にブレードバイアスによって
現像ブレード１３側に引き寄せられた外添剤が、現像ロ
ーラ１０が回転することによって現像ブレード１３から
離れていくので、現像ブレード１３表面に付着した外添
剤が現像ブレード１３表面に蓄積されることによる現像
ローラ１０上の不均一なコートを防止することが可能に
なり、常に安定した画像を出力することが可能となる。

【００３４】以上のブレードバイアスの設定と、ブレー
ドバイアスの設定以外は実施例１の場合と同様の構成の
画像形成装置を用いて画像形成を行った結果、トナーが
なくなるまでずっと均一な画像形成を行うことができ
た。最後に現像ブレード１３表面を観察したところ、現
像ブレード１３表面にはトナーの外添剤の融着が発生し
ていなかった。

【００３５】また、同様に非画像形成時にトナー母粒子
と粒径の大なる外添剤との摩擦帯電列の序列がプラス側
からトナー母粒子、粒径の大なる外添剤となる場合に
も、同様に現像ローラ１０から現像ブレード１３に向か
う直流電界を形成するようにブレードバイアスを印加
し、画像形成時には現像ローラ１０と現像ブレード１３
を等電位にすることによって、常に安定した画像形成を
行うことができた。

【００３６】以上のように、非画像形成時にトナー母粒
子と粒径の大なる外添剤との摩擦帯電列の序列がプラス
側から粒径の大なる外添剤、トナー母粒子となる場合
に、現像ブレード１３から現像ローラ１０に向かう直流
電界を形成するようにブレードバイアスを印加すること
によって、トナーの外添剤が現像ブレード１３から電気
的に引き剥がされるようになり、また、画像形成時には
現像ローラ１０と現像ブレード１３とを等電位にするこ
とによって、非画像形成時にブレードバイアスによって
現像ブレード１３側に引き寄せられた外添剤が現像ロー
ラ１０の回転によって現像ブレード１３から離れていく
ので、付着した外添剤が現像ブレード１３上に蓄積され
ることによる現像ローラ１０の不均一なコートを防止す
ることが可能になり、常に安定した画像を出力すること
が可能になった。

【００３７】

【発明の効果】以上のように、トナー母粒子と粒径の大
なる外添剤との摩擦帯電列の序列がプラス側から粒径の
大なる外添剤、トナー母粒子となる場合に、現像ブレー
ドから現像ローラに向かう直流電界を形成するようにブ
レードバイアスを印加することによって、トナーの外添
剤が現像ブレードから電気的に引き剥がされるようにな
り、付着した外添剤が現像ブレード表面に蓄積されるこ
とによる現像ローラの不均一なコートを防止することが
可能になり、常に安定した画像を出力することが可能に
なった。

【００３８】また、非画像形成時にトナー母粒子と粒径
の大なる外添剤との摩擦帯電列の序列がプラス側から粒
径の大なる外添剤、トナー母粒子となる場合に、現像ブ
レードから現像ローラに向かう直流電界を形成するよう
にブレードバイアスを印加することによって、トナーの
外添剤が現像ブレードから電気的に引き剥がされるよう
になり、また、画像形成時には現像ローラと現像ブレー
ドとを等電位にすることによって、非画像形成時にブレ
ードバイアスによって現像ブレード側に引き寄せられた
外添剤が現像ローラの回転によって現像ブレードから離
れていくので、付着した外添剤が現像ブレード上に蓄積
されることによる現像ローラの不均一なコートを防止す
ることが可能になり、常に安定した画像を出力すること
が可能になった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明における画像形成装置の断面図

【図２】本発明における摩擦帯電量測定装置の概略図

【図３】本発明における直流ブレードバイアスのバイ
アス印加タイミングチャート

【符号の説明】

１感光ドラム２帯電ローラ３露光装置４現像装置５転写ローラ６クリーニング装置１０現像ローラ１１，１２電源装置１３現像ブレード１４トナー供給ローラ１５トナー容器１６スイッチ２０１支持台２０２接触粉２０３接触粉収納部材２０４測定物支持板２０５回収容器２０６エレクトロメータ２０７被測定物

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｇ０３Ｇ 21/14 Ｇ０３Ｇ 21/00 ３７２Ｆターム(参考） 2H005 AA08 CB07 CB13 EA01 EA05 2H027 EA05 ED09 EE07 EF09 EF12 2H073 BA02 BA09 BA12 BA13 BA43 BA45 CA02 2H077 AC04 AD06 AD13 AD17 AD35 CA04 DB08 EA15

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】現像剤母粒子と粒径の異なる少なくとも
２種の外添剤からなる現像剤と、該現像剤を担持して搬
送する回転可能な現像剤担持体と、該現像剤担持体に当
接し該現像剤を規制する現像剤規制部材と、該現像剤担
持体と該現像剤規制部材との間に直流電界を発生させる
電圧印加手段と、を有する現像装置において、該電圧印
加手段は、粒径の大なる外添剤と該現像剤母粒子との摩
擦帯電列の序列と該現像剤担持体と該現像剤規制部材と
の間の直流電界の向きが相関するように電圧を印加する
ことを特徴とする現像装置。
【請求項２】該現像剤母粒子と該粒径の大なる外添剤
との摩擦帯電列の序列が、プラス側から該粒径の大なる
外添剤、該現像剤母粒子となる場合、該電圧印加手段は
該現像剤規制部材から該現像剤担持体に向かう直流電界
を形成す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】該現像剤母粒子と該粒径の大なる外添剤
との摩擦帯電列の序列が、プラス側から該現像剤母粒
子、該粒径の大なる外添剤となる場合、該電圧印加手段
は該現像剤担持体から該現像剤規制部材に向かう直流電
界を形成す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】非画像形成時のみ該電圧印加手段は該現
像剤担持体と該現像剤規制部材との間に直流電界を形成
し、画像形成時は該現像剤担持体と該現像剤規制部材間
の電位を等電位にすることを特徴とする請求項２または
３に記載の現像装置。