JP2590951B2 - 一成分現像装置 - Google Patents

一成分現像装置

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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は一成分系のトナーを使用して静電潜像を現像
するための一成分現像装置に関する。
[従来の技術] カールソンの米国特許第2,297,791号に開示されてい
る電子写真の方法は「光導電性絶縁層を有する感光体を
一様に帯電させ、像露光により静電潜像を形成し、これ
を例えば、検電粉のような物質で可視像化、すなわち現
像し、その後用紙に転写定着を行なう」という方法であ
る。この静電潜像を現像する方法として、カスケード現
像法、磁気ブラシ現像法、液体現像法がよく知られてい
る。
一方、他の重要な現像方法に、米国特許第2,895,847
号に開示されたドナーと呼ばれるトナー担持部材を使用
した転写現像がある。この特許に述べられている転写現
像は(1)トナー層と感光体が非接触で、トナーがこの
間隙を飛翔する場合、(2)トナー層が感光体と回転接
触する場合、(3)トナー層が感光体と接触し、画像部
をすべる場合の、総称であり、タッチダウン現像法とし
てもよく知られている。
タッチダウン現像法の一成分現像装置としては、磁性
トナーを用いる装置及び非磁性トナーを用いる装置が知
られている。
第7図は磁性一成分現像装置の例の概要図である。
第7図において、1は静電潜像2を保持できる光導電
性ドラム(静電潜像保持体)であり、現像装置は光導電
性ドラム1と対向する位置に近接して配置されている。
この現像装置は一成分系磁性トナー4を収容するための
ホッパー3と、内部に回転しないように固定された複数
の磁極を交互に配設してなる磁石ロール5を有し、磁石
ロール5の周囲に回転自在に支承された非磁性円筒状の
スリーブ6と、該スリーブ6上の付着磁性トナー量を規
制するためにスリーブ6に圧接して配置された規制部材
7とから構成され、スリーブ6、規制部材7はホッパー
3内に配設されており、またスリーブ6は現像領域で光
導電性ドラム1と近接して配置されている。
このような現像装置においては、ホッパー3内に収納
された一成分系磁性トナー4は、磁石ロール5の磁力で
スリーブ6面上に保持され、規制部材7によりスリーブ
上の付着トナー量が1乃至2mg/cm2に制御された後、ス
リーブ6の回転により光導電性ドラム1とスリーブ6と
が対向する現像領域へと送り込まれる。スリーブ6に
は、交流高圧電源8及び直流電源9から直流重畳交流電
圧が印加されており、現像領域(光導電性ドラム1とス
リーブ6とが近接対向する領域)で光導電性ドラム1上
の静電潜像2を磁性トナーで現像する構成となっている
(代表的な先行技術としては特開昭54−51848号、実開
昭58−146249号、及びアメリカ特許3,372,675号、同3,4
26,730号が挙げられる。
また、第8図は非磁性トナーを使用する一成分現像装
置例の概要図である(特開昭60−53975号)。
この装置ではホッパー3内に非磁性一成分現像剤4が
収納されており、この現像剤4は現像剤担持体15と同じ
周速で矢印方向に回転する供給部材14によって現像剤担
持体へと供給される。
現像剤担持体15には板バネ材7aと軟弾性体7bにより成
る層形成部材7が軟弾性体部7bが現像剤担持体15と所定
圧力で接触するように設けられている。現像剤担持体15
に供給された現像剤4は現像剤担持体の回転により層形
成部材7の位置まで搬送され、所定の均一な薄層とされ
ると共に所望の電荷が付与されたのち静電潜像担持体1
との対向位置(現像領域)へ送られる。現像電極13には
交番電圧が印加されており静電潜像担持体1と現像剤担
持体15との間隙に生じた交番電界によって現像剤は静電
潜像担持体1へ飛翔し静電潜像を現像する。
[発明が解決しようとする問題点] このような一成分現像装置において、トナーの現像ス
リーブへの付着量はスリーブの表面粗さ及び規制部材の
圧接力によって決定される。
しかし、第7図及び第8図における領域A内のトナー
の充填状態もトナー付着量に大きな影響を与えホッパー
3内のトナー量が多いときと少ないときとで現像スリー
ブへのトナー付着量が異なる。また、トナー中に異物が
混入している場合、異物が規制部材と現像スリーブとの
接触部分にとらえられ、均一なトナー層が形成できない
という問題があった。従って、本発明の目的は、前記の
従来技術の欠点を除去し、ホッパー内のトナー量の変動
及びトナー中の異物混入によっても長期にわたって現像
スリーブ上のトナー層が安定して得られる一成分現像装
置を提供することにある。
[問題点を解決するための手段] 本発明による一成分現像装置は、静電潜像保持体に対
向する現像剤担持体と、前記担持体上に現像剤を供給す
る手段と、自由端が前記担持体の回転方向に対向しかつ
前記担持体に押接されたトナー量規制部材とを備え、前
記規制部材によって担持体上に現像剤の薄層を形成する
と共に電荷を付与し、前記薄層に形成された現像剤を静
電潜像保持体上の静電潜像に付着させて可視化する一成
分現像装置において、前記規制部材が引張り強さ95kgf/
mm2以上で耐力68kgf/mm2以上のバネ材からなる支持体の
現像剤担持体との接触部分に軟弾性部材を設けてなり、
バネ材のたわみ角を40゜〜90゜に設定し、前記規制部材
の現像剤担持体に押接する力を200g/cm以下としたこと
を特徴とする。
更に、本発明による一成分現像装置の好ましい態様に
おいては前記軟弾性部材として表面エネルギー30ダイン
/cm以下、硬度30゜乃至70゜のゴム材を使用し、前記規
制部材の現像剤担持体との接触位置からの自由端の長さ
を0〜10mmに設定する。
以下、本発明の実施例について図面に基いて説明す
る。
第1図は本発明による磁性一成分現像装置の構成を示
す概要図である。図中、1は正帯電系の無機感光体から
なる表面を有する光導電性ドラム(静電潜像担持体)で
あり、帯電手段(図示せず)により全面を一様に帯電さ
れた後に露光される。この時の表面電位は例えば800V、
背景部の電位は120Vである。3は一成分磁性トナー4を
収容するホッパーであり、トナー4は磁性粉48重量%含
んでいる。5は図中N及びSで示したように磁気パター
ンを持つマグネットロールであり、フレーム(図示せ
ず)に固定されている。13は、比抵抗値4.2×1010Ω・c
mのフェノール樹脂を肉厚1.0mmの円筒状に形成し、その
表面をJISの10点平均粗さでRz=4.3μmとなるよう長手
方向に研磨した半電導性スリーブ(トナー担持体)であ
り、マグネットロール5の回りに回転自在に軸支されて
いる。11は厚さ0.1mmの非磁性ステンレスでSUS304 3/4
材を使用し、先端部にゴム硬度50゜、厚さ1mmのシリコ
ンゴム12を加硫接着してなる現像剤規制部材であり、シ
リコンゴム12が半導電性スリーブ13に100g/cmの力で、
現像位置とマグネットロールの中心を結ぶ基準線(0
゜)に対して145゜後方のところに当接させ、自由端の
方向をスリーブの回転方向を対向させることによってバ
ネ材のたわみ角θを80゜とし、スリーブとの接触位置
から自由端までのゴム材の長さL1を2mmとなるように設
けている。この現像剤規制部材11、12により規制される
トナー付着量は半導電性スリーブの単位表面積あたり1.
2mg/cm2であった。
上述した構成の一成分現像装置をその半導電性スリー
ブ13と光導電性ドラム1との間隙幅が230μmとなるよ
うに複写機内に配設したところ、半導電性スリーブ上の
トナーは光導電性ドラムに接触することはなかった。こ
の状態で、交流電源8及び直流電源9により周波数2.4K
Hz、ピークツーピーク電圧2400V、直流成分−200Vの直
流重畳交流電圧を半導電性スリーブ13に印加している。
この状態でコピーを採取したところ、非常に鮮明な画
像が得られ、ホッパー内のトナーがなくなるまでその画
像に変化はみられなかった。また、さらにトナー中に異
物が混入していてもスリーブ上に形成されるトナー層に
は全く乱れがなかった。従来技術との比較のため第7図
の構成の装置を使用し、ホッパー内のトナー重量と、ト
ナー付着量の関係を比較したところ第2図に示す様に本
発明による装置ではホッパー内のトナー重量の依存性は
きわめて小さいことが判明した。またトナー中に異物混
入があったときのトナー層形成状態を確認するため、粗
大トナー(50μm〜100μm)及び二成分現像剤様のキ
ャリヤ(60μm)を異物とみなして異物のトナー中の含
有率とトナー層形成状態の関係をみたところ第3図
(a)(従来の装置の場合)及び(b)(本発明装置の
場合)に示すように本発明の装置ではトナー層形成状態
はきわめて良く経時的に変化のないことがわかった。
これらの理由は従来装置の第7図における領域Aのよ
うなトナー充填領域が本発明ではきわめて小さいか、ま
たは存在しないためである。異物に関しても、もし領域
Aに異物が入りこんだ場合、トナーの流れから考えて異
物は領域Aからでることはできず、トナーの消費ととも
に規制部材と現像スリーブの接触部にとらえられ、トナ
ー層を著しく乱すが本発明装置のように領域Aが小さけ
れば異物は領域Aに入りこみにくくなる。異物が本発明
装置における領域Aに入りこんだとしても、たわみ角θ
を80゜付近で圧接力100g/cmが得られるようなバネ材
を使用しているため異物は規制部材と現像スリーブの接
触部にとらえられず通り抜けていく。これは第4図に示
すようにバネ材を片持ちバリとして一端を固定し、自由
端に荷重を加えたときの変位の関係をみたグラフから説
明できる。異物が規制部材の接触部からすり抜けるため
にはバネ材を一旦持ちあげることになるが、このときΔ
xだけ持ちあげるとすると異物がバネ材に与えなくては
ならない力はΔPである。本発明で使用するバネ材のΔ
P1は従来使用していたバネ材ΔP2より小さく異物はすり
抜けやすくなっている。
また、さらに規制部材の圧接力とたわみ角、およびゴ
ム材のスリーブ接触位置から自由端までの長さ以外をす
べて固定した条件でトナー層形成状態をみる実験を行な
ったところ 40゜≦たわみ角θ≦90゜ 1g/cm≦圧接力≦200g/cm 0mm≦ゴム材のスリーブ接触位置 から自由端までの長さ≦10mm の条件で安定した層が得られることが判明した。
さらに規制部材の当接位置を現像スリーブ上の現像位
置とマグネットロールの中心を結ぶ基準線(0゜)に対
して90゜〜250゜の範囲となるように設定することでホ
ッパーから常に安定したトナー供給を受けられることが
判明した。
スリーブのトナー付着量は現像剤規制部材の圧接力と
半導電性樹脂ローラの表面粗さ及び規制部材の位置とそ
こに働く磁界によって決定される。最適な表面粗さはJI
Sの10点平均粗さRz=0.2μm〜14μmの範囲であり、こ
のような粗さの加工はロールの長手方向の研磨によって
得られる。
また、現像剤規制部材の位置に働く磁界は、第5図に
示すように磁石ロールの中心と規制部材の接触位置を結
ぶ線を基準(0゜)にして−35゜〜+35゜(θ)の範
囲に磁極が存在し、そのスリーブ上での磁力が200〜150
0Gaussが適切であった。
また、バネ材の変形はみとめられず、表面エネルギー
30ダイン/cm以下のゴム材にはトナーが付着しにくいた
めの経時的な変化なしに均一なスリーブと規制部材との
接触圧を維持できる。ゴム材のスリーブ接触位置から自
由端までの長さはゴム材が摩耗するため経時的に短かく
なってくるが、長さ0mmとなってもまったく問題はなく
長期にわたって安定したトナー層が得られることが確認
された。
第6図は本発明による非磁性一成分現像装置例の構成
を示すものであるが、ホッパー内のトナー重量の影響が
なく、異物の混入によるトナー層の乱れがない安定した
トナー層を得ることができる条件は磁性トナーを用いる
第1図の装置と同じく 40゜≦たわみ角θ≦90゜ 1g/cm≦圧接力≦200g/cm 0mm≦ゴム材のスリーブ接触位置 から自由端までの長さ≦10mm であることが確認された。
[発明の効果] 本発明は一成分現像装置において、トナー規制部材と
してバネ材からなる支持体と現像剤担持体との接触部分
が軟弾性体の複合構造を有するものを、その自由端を半
導電性樹脂からなる現像剤担持体の回転方向に対向さ
せ、たわみ角を40゜〜90゜、圧接力を200g以下、軟弾性
体の現像剤担持体との接触位置から自由端までの長さを
10mm以下となるように当接して設置したものである。
本発明の装置によれば、ホッパー内のトナー量にかか
わらず常に長期にわたってスリーブへの現像剤の付着量
を保つことができる。さらにトナー中に異物の混入があ
っても均一なトナー層が長期にわたって得られる。
また、現像剤規制部材の位置が従来の装置に比べて現
像位置から遠いためトナー層形成時に発生するクラウド
(トナーのまいちり)による地かぶりが防止でき、複写
機内での汚れの軽減をはかることも可能となる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明による磁性一成分現像装置例の概略構成
図、 第2図は第1図の本発明装置と従来装置とについて現像
剤担持体へのトナー付着量に対するホッパー内のトナー
重量依存性を示すグラフ、 第3図(a)及び(b)は粗大トナーの含有率とトナー
層の形成状態の関係を示すグラフであり、(a)は従来
装置、(b)は本発明の装置についてのものであり、 第4図は本発明及び従来装置で用いる現像剤規制部材の
バネ材の変位と荷重との関係を示すグラフ、 第5図は規制部材と現像剤担持体の接触位置と磁極との
関係の説明図、 第6図は本発明による非磁性一成分現像装置例の概略構
成図、 第7図は従来の磁性一成分現像装置の概略構成図、 第8図は従来の非磁性一成分現像装置例の概略構成図で
ある。 図中符号: 1……静電潜像担持体;2……静電潜像;3……ホッパー;4
……トナー(現像剤);5……磁石ロール;6……スリー
ブ;7……現像剤規制部材;7a……板バネ材;7b……軟弾性
体部材;8……交流高圧電源;9……直流電源;11……バネ
材;12……ゴム;13……半導電性樹脂スリーブ;14……供
給ロール;15……現像剤担持体;16……シール部材。

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】静電潜像保持体に対向する現像剤担持体
    と、前記担持体上に現像剤を供給する手段と、自由端が
    前記担持体の回転方向に対向しかつ前記担持体に押接さ
    れたトナー量規制部材とを備え、前記規制部材によって
    担持体上に現像剤の薄層を形成すると共に電荷を付与
    し、前記薄層に形成された現像剤を静電潜像保持体上の
    静電潜像に付着させて可視化する一成分現像装置におい
    て、前記規制部材が引張り強さ95kgf/mm2以上で耐力68k
    gf/mm2以上のバネ材からなる支持体の現像剤担持体との
    接触部分に軟弾性部材を設けてなり、バネ材のたわみ角
    を40゜〜90゜に設定し、前記規制部材の現像剤担持体に
    押接する力を200g/cm以下としたことを特徴とする一成
    分現像装置。
  2. 【請求項2】前記規制部材の現像剤担持体との接触位置
    からの自由端の長さが0〜10mmである特許請求の範囲第
    1項に記載の一成分現像装置。
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