JP2632053C - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔概 要〕 無端状の静電潜像担持体として例えば感光ドラムあるいは誘導体ドラムを利用
する静電記録装置に組み込まれるトナー現像装置に関し、一層詳しくは現像剤と
して一成分トナーすなわち絶縁性トナーを用いるトナー現像装置に関し、 トナー層厚規制ブレードとして金属製のものを用いるトナー現像装置であって
、トナー層厚規制ブレードへのトナーの付着問題と放電等による現像ローラの溶
損問題との双方を解決し得るトナー現像装置を提供することを目的とし、 静電潜像担持体に対接させられ、かつ非磁性−成分現像剤としてのトナーを層
状にして静電潜像担持体に搬送するトナー搬送体と、トナー層の厚さを所定の均
一厚さにすべくトナー搬送体に物理的に作用するトナー層厚規制部材とを具備し
、トナー搬送体が導電性ゴム材料から形成され、トナー層厚規制部材がトナーの
材質と比べてその仕事関数の小さな金属材料から形成されるトナー現像装置にお
いて、トナー搬送体とトナー層厚規制部材とに電圧を印加した際の電圧差の絶対
値が放電開始電圧の２／３以下とされることを特徴とするトナー現像装置を構成
する。 〔産業上の利用分野〕 本発明は無端状の静電潜像担持体として例えば感光ドラムあるいは誘電体ドラ
ムを利用する静電記録装置に組み込まれるトナー現像装置に関し、一層詳しくは
現像剤として一成分トナーすなわち絶縁性トナーを用いるトナー現像装置に関す
る。 静電記録装置では、静電潜像担持体である感光ドラムあるいは誘電体ドラムの
表面上に静電潜像が形成され、この静電潜像は帯電トナーで現像されて可視像と
される。次いで、そのようなトナー像に記録媒体すなわち記録紙を適用させると
共に該記録紙にその背面から帯電トナーとは逆極性の電荷を与え、これによりト
ナー像は静電的に該記録紙に転写される。このような転写トナー像を持つ記録紙
はドラムから分離されて、例えば熱定着器等に送られ、そこで該転写トナー像は
記録紙上に熱定着される。 このような静電記録装置に組み込まれるトナー現像装置としては、そこで用い
られる現像剤のタイプに応じた種々の形式のものが知られている。最も一般的な
現像剤としては、二成分現像剤が挙げられ、それは着色微粒子である所謂トナー
と磁性粉である磁性体キャリヤとからなる。二成分現像剤を用いるトナー現像装
置では、磁石を内蔵した現像ローラが設けられ、この現像ローラの周囲には磁性
体キャリヤからなる磁気ブラシが形成され、この磁気ブラシによってトナーが搬
送されて静電潜像担持体の静電潜像に静電的に付着させられる。二成分現像剤を
用いるトナー現像装置の利点としては、比較的安定したトナー現像が行われると
いう点が挙げられるが、その不利点としては、磁性体キャリヤの劣化問題が伴う
ことから、またトナーの消費に応じてトナー補給を随時行ってトナーと磁性体キ
ャリヤとの成分比を所定範囲に維持しなければならないことから、その維持管理
が面倒である点が指摘されている。 このような二成分現像剤の問題点を解消するために着色微粒子であるトナー自
体に磁性体を混入させた磁性トナーが開発されたが、この磁性トナーの欠点はカ
ラー現像には向かないという点が問題とされる。というのは、磁性体は不透明で
あるから、その色剤の影響を受けて、鮮明なカラー画像を得ることが難しいから
である。 そこで、近年、特にカラー記録に対しては、非磁性トナーが注目されているが 、この非磁性トナーを用いるトナー現像装置では、高品位の記録画像を得るため
に該非磁性トナーを如何にして一様に帯電させて、それを静電潜像担持体まで円
滑に搬送させるかが課題とされている。 〔従来の技術〕 非磁性トナーのみを用いるトナー現像装置として、導電性高分子発泡樹脂から
なる現像ローラを用いるタイプのものが知られている。このような現像ローラの
表面には微細な凹凸が形成され、その凹凸面によってトナーが捕らえられて静電
潜像担持体例えば感光ドラム側に搬送され、そこで該感光ドラム上の静電潜像が
トナーでもって現像される。詳述すると、現像ローラはトナー保持容器内に配置
され、このとき現像ローラの一部が該トナー保持容器から露出される。トナー保
持容器は静電潜像担持体例えば感光ドラム側に向かって弾性的に押圧させられ、
これにより現像ローラの露出部が感光ドラム面に所定のニップ幅で接触させられ
る。現像ローラと感光ドラムとは互いに逆方向に回転駆動され、これにより現像
ローラの凹凸面でもって搬送されるトナーは感光ドラム面に順次付与されて、感
光ドラム面上の静電潜像がトナーでもって可視化される。 この場合のトナーの現像原理について説明すると、先ず、感光ドラム面は例え
ば負の電荷を帯びる光導電性物質から形成され、その感光面はコロナ放電器のよ
うな帯電器によって例えば−６５０ボルトの電位に帯電させられる。その帯電領
域にはレーザあるいは発光ダイオード等の静電潜像書込み手段によって静電潜像
が書き込まれる。要するに、レーザあるいは発光ダイオードでもって照射された
領域の電荷が失われて、その領域は例えば−５０ボルトの電位とされ、そのよう
な領域によって静電潜像が形成されることになる。そのような静電潜像領域が感
光ドラムの回転によって現像ローラとの接触箇所に到達すると、現像ローラによ
って搬送されてきたトナー（この場合には負の電荷を持つ）がかかる静電潜像領
域に負の電荷を補うようにそこに付着し、その結果静電潜像領域が可視像として
現像されることになる。このとき現像ローラ（導電性高分子発泡樹脂）には感光
ドラムの表面電位−６５０ボルトよりも高い現像バイアス電圧例えば−３００ボ
ルトが印加され、これにより静電潜像領域以外でのトナー付着が阻止される。 以上に述べたようなトナー現像を良好に行うためには、すなわちトナー現像で の画像濃度を常に一定に維持させるためには、現像ローラによって搬送されるト
ナーの層厚が均一であること、またトナーを適切な帯電量で帯電させることが条
件とされる。現像ローラによって搬送されるトナーの層厚を均一にすることにつ
いては、一般的には、適当なゴム材料から作られたトナー層厚規制ブレードを現
像ローラに適用させるによって行われている。すなわち、トナー層厚規制ブレー
ドが現像ローラに弾性的に圧接させられ、これにより現像ローラ上のトナー層の
厚さが均一化されることになる。また、トナーはトナー保持容器内ではキャリヤ
がないために殆ど帯電することはなく、その結果現像ローラには帯電量の不足し
たトナーが供給されることになる。 そこで、トナー層厚規制ブレードをトナーの材質（ポリスチル樹脂、あるいは
ポリエステル樹脂等）と比べてその仕事関数の小さい金属材料例えばアルミニウ
ムあるいはステンレス等から形成することが提案されている（なお、これについ
ては本出願人によって既に特許出願されている）。このような金属材料からトナ
ー層厚規制ブレードを形成すると、トナー層厚規制ブレードはトナー層厚規制中
に該トナーに積極的に摩擦帯電を生じさせ、これにより現像ローラ上のトナー層
から帯電量の不足したトナーを無くすことが可能となって、部分的に帯電量の不
足に起因する現像濃度の不均一化を回避し得ることになる。 〔発明が解決しようとする課題〕 しかしながら、トナー層厚規制ブレードをかかる金属材料から形成した場合に
は現像ローラに印加される現像バイアス電圧との関係で種々の問題が発生するこ
とが明らかとなった。具体的に述べると、現像ローラの現像バイアス電圧の電位
を基準としたとき、トナー層厚規制ブレードがトナーの極性に対して逆極性とな
ると、トナーはトナー層厚規制ブレードに吸引されて現像ローラ上に所定の層厚
のトナー層に規制し得なくなるということが判明した。極端な場合には、トナー
層厚規制ブレードに吸着されたトナーがそこに固着し、その結果トナー層厚規制
ブレードがその機能を果たし得なくなることもある。 一方、トナー層厚規制ブレードへのトナーの吸着問題については、そこに現像
ローラの現像バイアス電圧よりも高い電圧を印加することによって回避すること
が可能であるが、トナー層厚規制ブレードの電位が現像ローラのバイアス電圧よ りも高すぎると、その間に放電が生じ得ることがあり、その結果トナー層への帯
電量が不安定になることが判明した。極端な場合には、現像ローラの一部が放電
熱によって損傷を受けることもある。 更に、トナー層厚規制ブレードと現像ローラとの間の電位差が放電開始以下と
されても、現像ローラの上の回転が停止されているとき、その間に流れる電流に
よってジュール熱が発生し、これにより現像ローラの一部が溶損したり、トナー
自体が溶融したりすることが判明した。 したがって、本発明の目的はトナー層厚規制ブレードとして金属製のものを用
いるトナー現像装置であって、トナー層厚規制ブレードへのトナーの付着問題と
放電等による現像ローラの溶損問題との双方を解決し得るトナー現像装置を提供
することである。 〔課題を解決するための手段〕 本発明によれば、静電潜像担持体に対接させられ、かつ非磁性−成分現像剤と
してのトナーを層状にして該静電潜像担持体に搬送するトナー搬送体と、そのト
ナー層の厚さを所定の均一厚さにすべく該トナー搬送体に物理的に作用するトナ
ー層厚規制部材とを具備し、トナー搬送体が導電性ゴム材料から形成され、トナ
ー層厚規制部材が現像剤の材質と比べてその仕事関数の小さな金属材料から形成
されるトナー現像装置において、トナー搬送体とトナー層厚規制部材とに電圧を
印加した際の電圧差の絶対値が放電開始電圧の２／３以下で且つ２０ボルト以上
とされることが特徴とされる。この場合、トナー搬送体の電位を基準としたとき
、トナー層厚規制部材に印加する電圧の極性についてはトナーと同極性とされる
。また、トナー搬送体とトナー層厚規制部材との間に流れる電流によって該トナ
ー搬送体を過熱させないようにその間の印加電圧が設定される。 〔作用〕 本発明によれば、トナー搬送体とトナー層厚規制部材との間に印加する電圧に
ついては、トナー層厚規制部材への吸着問題と放電等によるトナー搬送体の溶損
問題との相反する問題を折衷するように設定されるので、その双方の問題を未然
に防ぐことが可能となる。 〔実施例〕 次に、添付図面の第１図を参照して、本発明によるトナー現像装置の一実施例
について説明する。 第１図には、本発明によるトナー現像装置の概略構成が示されており、それは
トナー保持容器１０を具備し、このトナー保持容器１０内には現像ローラ１２が
トナー搬送体として設けられる。現像ローラ１２はその一部をトナー保持容器１
０から露出させられ、その露出部でもって静電潜像担持体としての感光ドラム１
４に対接させられる。すなわち、トナー保持容器１０は感光ドラム１４に対して
前後方向に変位し得るように保持され、しかも矢印Ａの方向に適当な弾性ばね手
段（図示されない）でもって押圧させられ、これにより現像ローラ１２は所定の
ニップ幅で感光ドラム１４に対して押圧させられることになる。現像ローラ１２
は導電性高分子発泡樹脂材料、例えば導電性ウレタンゴムあるいは導電性シリコ
ンゴム等から形成され、そこには現像バイアス電圧として例えば−３００ボルト
の電圧が印加される。現像ローラの直径は例えば直径２０mmとされ、その体積抵
抗値は１０⁴ないし１０¹⁰Ωｍとされ、またその硬度は１０ないし３５°（アス
カーＣ硬度計によって測定：最適には１０°）とされる。また、現像ローラ１２
は線厚２２ないし５０ｇ／cm（最適には４３ｇ／cm）でもって感光ドラム１４に
圧接され、このとき感光ドラムに対するニップ幅は１．０ないし３．５mmとなる
。−方、感光ドラム１４は例えばＯＰＣ感光ドラムとされ、その直径は例えば６
０mmとされ、またその表面速度は７０mm／ｓとされる。感光ドラム１４は例えば
コロナ放電器のような帯電器によって−６００ボルトに帯電させられ、そこにレ
ーザあるいは発光ダイオード等の静電潜像書込み手段（図示されない）によって
静電潜像が書き込まれると、その静電潜像の領域の電位は約−５０ボルト程度と
なる。現像ローラ１２および感光ドラム１４は図中で矢印によって示されるよう
に互いに反対方向に回転駆動させられ、これにより現像ローラ１２はその凹凸面
でもって搬送してトナーを感光ドラム１４に順次付与することになる。トナー保
持容器１０内には平均粒径１０μｍの非磁性トナーが収容され、このトナーはト
ナー保持容器１０に設けられたトナー撹拌器１６によって撹拌され、これにより
トナーは例えば負極性に摩擦帯電させられる。 また、トナー現像装置は現像ローラ１０から未現像トナーを分離させるための トナー回収ローラ１８を具備し、このトナー回収ローラ１８は本実施例では適当
な導電性樹脂ローラとして構成される。そのような導電性樹脂ローラは現像ロー
ラ１２と同様な材料から形成され、その体積抵抗は例えば１０⁶Ωｍとされ、ま
たその硬度は１０ないし７０°程度とされる。なお、トナー回収ローラ１８の直
径は１１mm程度とされ、その表面速度は７０mm／ｓとされまたトナー回収ローラ
１８は現像ローラ３８に対してニップ幅１mmで圧接させられる。トナー回収ロー
ラ１８は現像ローラ１２と同じ方向に回転駆動させられ、このとき両者の周速度
が異なるようにされる。というのは、現像トナー３８と導電性樹脂ローラ４４と
の周速度が異なると、その間に相対的な摺動変位が生じ、これにより現像ローラ
３８からその未現像トナーが物理的に掻き落とされることになるからである。ま
た、注目すべき点は、トナー回収ローラ１８には現像ローラ１２の現像バイアス
電圧に等しいか、あるいはそれよりも大きなトナー回収バイアス電圧が印加され
、これにより現像ローラ１２からその未現像トナーがトナー回収ローラ１８によ
って静電的にも回収されるということである。なお、トナー保持容器１０内には
更にパドルローラ２０も設けられ、このパドルローラ２０は図中に示す矢印の方
向に回転駆動され、これによりトナー保持容器１０の底部側に位置するトナーを
汲み揚げて現像ローラ１２側に供給する。 トナー現像装置は、また更に、現像ローラ１２の表面に弾性的に圧接されたト
ナー層厚規制部材すなわちトナー層厚規制ブレード２２を具備し、このトナー層
厚規制ブレード２２はトナーの材質（ポリスチル樹脂、ポリエステル樹脂等）と
比較してその仕事関数の小さい金属材料例えばアルミニウムあるいはステンレス
等から形成される。トナー層厚規制ブレード２２はトナー保持容器１０内から吊
下した支持部材２４に対して枢着軸２６でもって回動自在に軸着され、しかも適
当な弾性的ばね手段（図示されない）によって矢印Ｂの方向から弾性的押圧力を
受け（例えば、線厚２６ｇ／mm）、これによりトナー層厚規制ブレード２２は現
像ローラ１２上のトナー層厚を均一に規制すべく該現像ローラ１２に対して圧接
させられる。また、そのときトナー層厚規制ブレード２２と接触するトナー層は
積極的な摩擦帯電（負）を受けることになる。 本実施例では、トナー層厚規制ブレード２２には−３２０ないし−５００ボル トの電圧が印加され、これにより先に述べたようなトナー層厚規制ブレード２２
へのトナー吸着問題および放電等による現像ローラ１２の溶損問題が回避され得
ることになる。このような印加電圧の設定については、現像ローラ１２に印加さ
れる現像バイアス電圧（−３００ボルト）に基づいて決められる。表Ｉには現像
ローラ１２の現像バイアス電圧を−３００ボルトに維持してトナー層厚規制ブレ
ード２２への印加電圧を変化させた際に現像ローラ１２とトナー層厚規制ブレー
ド２２とがどのような状態になるかが示されている。 表Ｉから明らかなように、トナー層厚規制ブレード２２と現像ローラ１２との
間の電位差が放電開始電圧（略３００ボルト）を越えると、その間に放電が生じ
、その結果トナーが逆極性に帯電されるというような不都合が生じたり、あるい
は現像ローラ１２が溶損あるいは焼損（穴あき）されるというような問題が起き たりする。また、トナー層厚規制ブレード２２の電位が現像ローラ１２の現像バ
イアス電圧に近い電位にされると、トナー層厚規制ブレード２２の極性がトナー
に対して逆極性となって、トナーがトナー層厚規制ブレード２２に吸着されるこ
とになる。要するに、トナー層厚規制ブレード２２に印加されるべき電圧レベル
については、現像ローラ１２の電位を基準とした場合にトナーと同極性となるよ
うにされる。これらの理由により、トナー層厚規制ブレード２２と現像ローラ１
２との間の電位差が２０ないし２００ボルトとなるように該トナー層厚規制ブレ
ード２２に対する印加電圧が設定されることになる。なお、本実施例では、現像
ローラ１２への現像バイアス電圧は−３００ボルトとされたが、この現像バイア
ス電圧はトナー現像装置の設計に応じて変わるので、これに応じてトナー層厚規
制ブレード２２の印加電圧もかかる電位差の範囲内となるように変化させられる
。 上述のようにトナー層厚規制ブレード２２と現像ローラ１２との間の電位差が
２０ないし２００ボルトとしてその間の放電を阻止するようにした場合でも、ト
ナー層厚規制ブレード２２と現像ローラ１２との間に流れる電流が多いと、現像
ローラ１２にジュール熱が発生し、これにより現像ローラ１２が溶損あるいは焼
損を受け得る。これは現像ローラ１２の回転速度が大きい場合には問題とならな
いが、しかし現像ローラ１２の回転速度が遅いときにジュール熱による溶損ある
いは焼損が問題となる。この場合には、トナー層厚規制ブレード２２と現像ロー
ラ１２との間の電位差１０ないし１００ボルトまで狭めることによって、現像ロ
ーラ１２をジュール熱による溶損あるいは焼損から保護することが可能である。 〔発明の効果〕 以上の記載から明らかなように、本発明によるトナー現像装置においては、ト
ナー層厚規制ブレードと現像ローラとの間の電位差を所定の電位差に設定するこ
とによって、トナー層厚規制ブレードへのトナーの吸着問題および放電等による
現像ローラの溶損あるいは焼損問題が解消され、その結果トナー現像濃度を適正
に維持することが可能となる。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明によるトナー現像装置の一実施例を示す概略図である。 １０…トナー保持容器、 １２…現像ローラ、 １４…感光ドラム、 １６…トナー撹拌器、 １８…トナー回収ローラ、 ２０…パドルローラ、 ２２…トナー層厚規制ブレード。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】 静電潜像担持体に対接させられ、かつ非磁性−成分現像剤として
   のトナーを層状にして該静電潜像担持体に搬送するトナー搬送体と、そのトナー
   層の厚さを所定の均一厚さにすべく該トナー搬送体に物理的に作用するトナー層
   厚規制部材とを具備し、前記トナー搬送体が導電性ゴム材料から形成され、前記
   トナー層厚規制部材がトナーの材質と比べてその仕事関数の小さな金属材料から
   形成されるトナー現像装置において、前記トナー搬送体と前記トナー層厚規制部
   材とに電圧を印加した際の電圧差の絶対値が放電開始電圧の２／３以下で且つ２
   ０ボルト以上とされることを特徴とするトナー現像装置。