JP2658544B2 - 一成分現像装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、一成分現像剤を用いて静電潜像を現像する
一成分現像装置に係り、特に、濃度ムラのない良好な現
像を行うための一成分現像装置の改良に関する。

［従来の技術］ 潜像担持体上に形成された静電潜像を現像し可視像を
形成する現像装置としては、使用する現像剤の種別等に
応じ、従来より各種タイプが提案されている。

このうち、トナーのみからなる一成分現像剤を使用す
る現像装置としては、例えば、第10図及び第11図に示す
ものが知られている。

第10図は、磁性トナーを現像剤として用いる一成分現
像装置を示しており、磁性トナーＴを収容するホッパー
ａと、回動自在な円筒状スリーブb1内に複数の磁石b2を
固定配置し、磁力により磁性トナーＴをスリーブb1上に
吸着する現像剤担持体ｂ（以下、現像ロール）と、この
現像ロールｂにより搬送される磁性トナー量を規制する
現像剤量規制部材ｃとから構成されている。

又、第11図は、非磁性トナーを用いる一成分現像装置
を示すものである。この装置においては、磁力によりト
ナーＴをスリーブb1上に吸着させることが不可能なの
で、現像ロールｂに対し現像剤供給ロールｄを隣接配置
し、この供給ロールｄでホッパーａ内の非磁性トナーＴ
をスリーブb1に押付けて強制的に付着させる構成となっ
ている。

このように構成された一成分現像装置において、ホッ
パーａ内に収容された磁性トナーあるいは非磁性トナー
Ｔは、先ず、回動するスリーブb1上に担持され、次い
で、現像剤の搬送経路途中に位置する現像剤量規制部材
ｃで所定の値に薄層化されると共に、規制部材ｃとの摩
擦により電荷を与えられた後、潜像担持体ｅに面した現
像領域へ搬送される。そして、搬送されたトナーＴは、
現像ロールｂに印加される直流重畳交流電圧が潜像担持
体ｅと現像ロールｂとの間に形成する電界により潜像担
持体ｅに向け飛翔し、静電潜像ｆを現像してトナー像を
形成する。

この際、上記現像剤量規制部材ｃは、トナーを薄層化
し且つ摩擦帯電により電荷を与える必要上、所定の力で
現像ロールｂに圧接することが要求される。それ故、上
記した従来の現像装置においては、バネ板c1とこのバネ
板c1の一端に固着された軟弾性体c2とから現像剤量規制
部材ｃを構成し、この軟弾性体c2を現像ロールｂに押付
けるようにバネ板c1を配置して、規制部材ｃと現像ロー
ルｂとの間に圧接力（通常、線圧75〜110g/cm程度）を
生じさせている。

［発明が解決しようとする課題］ ところで、一成分現像装置においては、濃度ムラのな
い良好な現像を持続する上でスリーブ表面に付着するト
ナー量を常に均一にすることが要求されるが、それには
現像剤量規制部材に設けられ軟弾性部材をスリーブに対
してその軸方向、周方向へ均一に圧接させることが必要
である。

しかし、軟弾性部材の圧接の均一性は、現像剤量規制
部材の直線性や現像ロールに対する平行度、現像剤量規
制部材の支持方法あるいは現像ロール外周面のうねり
等、現像装置を構成する部品自体の精度やその組立て精
度に影響を受け易く、均一なトナー付着量を得ることは
かなり困難である。

又、仮に、厳密な精度で各部品の製作及びその組立て
を成し得たとしても、軟弾性部材のスリーブに対する軸
方向、周方向の圧接力の分布には微妙なムラが残留し、
スリーブ上のトナー付着量が不均一になってしまうとい
う問題点があった。

この点に関し、従来は二つの観点から対策が検討され
ていた。

先ず、第一の対策は、軟弾性部材のスリーブに対する
圧接力を大きく設定して、圧接力の分布ムラを解消する
方法である。しかし、このことは以下のような不都合を
生じる。

すなわち、スリーブを駆動するのにより大きなトルク
が必要となったり、薄層化されるトナーに過度の機械的
あるいは熱的ストレスが与えられるのでトナーが早期に
劣化するといった問題点である。又は、スリーブに撓み
が生じて、静電潜像担持体と現像ロールとの間隙が狂い
易いといった問題点も生じる。

加えて、軟弾性体のスリーブに対する圧接力を大きく
設定した現像装置に対しては、加圧によって記録シート
への定着を行なうタイプの現像剤、例えば、マイクロカ
プセルトナー等を適用することも困難となる。

又、第二の対策は、規制部材のバネ板部材をポリエス
テルフィルム等の可撓性材料から製作し、規制部材にス
リーブ外周面のうねりを吸収させる方法である。この場
合は、バネ板部材のスリーブに対する圧接力は弱くなら
ざるを得ないので、上記第一の対策に起因する不都合が
生じることはない。

しかし、装置の繰返し使用に伴ない経時的にバネ板部
材が変形するので、長期にわたり規制部材とスリーブと
の圧接力を均一に保つことは困難であった。

本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであ
り、その目的とするところは、現像剤規制部材のスリー
ブへの圧接力を小さく設定した場合にも均一なトナー薄
層を形成することが可能であると共に、各種一成分現像
剤に対応可能であり、且つ、長寿命化を図ることが可能
な一成分現像装置を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するために、本発明の一成分現像装置
は、静電潜像担持体に対向配置され、ホッパー内に収容
された一成分現像剤を現像領域へ搬出する現像剤担持体
と、バネ板部材の一端に固着された軟弾性部材を上記現
像剤担持体に圧接させて現像剤の薄層を形成する現像剤
量規定部材とを備え、上記軟弾性部材が、バネ板部材の
一端から突出するようにして該バネ板部材に固着される
と共に、バネ板部材から突出した先端部が先細り状に形
成され、かかる先端部の一側面を上記現像剤担持体に圧
接させていることを特徴とするものである。

このような技術的手段において、上記現像剤担持体と
しては、付着した現像剤を現像領域へ搬送可能であれ
ば、現像剤の磁性、非磁性に応じその構成等を適宜設計
変更して差支えない。

又、上記現像剤量規制部材を構成するバネ板部材とし
ては、薄層化する現像剤の種類や所望する薄層の厚さ等
に応じて、その引張り強さや現像剤担持体への圧接力等
を適宜変更して差し支えない。

更に、現像剤担持体に圧接する軟弾性部材としては、
例えば、シリコンゴムやEPDMゴム等、耐磨耗性等を考慮
して適宜その材質を選択して差し支えないが、好ましく
は表面エネルギが30dyn/cm²以下、ゴム硬度が30゜〜70
゜のものが良い。又、現像剤担持体に当接する先端部の
形状としては、バネ板部材に固着される基端側に比べて
バネ板部材より突出した先端側が薄い所謂先細り形状で
あれば、適宜その形状を変更して差支えない。但し、軟
弾性部材と現像剤担持体との間に現像剤を入り易くする
という観点からすれば、先端の形状は曲面状であること
が望ましい。

尚、本願発明者らが検討したところによれば、薄層化
する現像剤の種類、バネ板部材の撓み角によっても異な
るが、軟弾性部材のバネ板部材からの突出量が0.1mm〜1
5.0mmのときに、現像剤の薄層形成を長期にわたり好ま
しい状態に維持できることが判明している。

［作 用］ 上記技術的手段は次のように作用する。

バネ板部材の一端から突出した軟弾性部材の先端部を
先細り状に形成し、かかる先端部の一端面を上記現像剤
担持体に圧接させていることから、かかる軟弾性部材の
現像剤担持体への圧接力が小さい場合にも上記先端部は
容易に圧縮変形し、軟弾性部材を現像剤担持体に対して
周方向及び軸方向へ均一に圧接させることができる。

［実施例］ 以下、添付図面に基づいて本発明の一成分現像装置を
詳細に説明する。

◎第一実施例 第１図は本発明に係る一成分現像装置の第一実施例を
示すものである。この一成分現像装置は磁性トナーの一
成分現像剤Ｔを使用するものであり、静電潜像担持体Ｄ
に対向配置された現像ロール１と、先端部に設けられた
軟弾性部材22が上記現像ロール１に圧接するよう配設さ
れた現像剤量規制部材２とから構成され、これが現像剤
Ｔを収容するホッパー３内に配設されている。

先ず、上記現像ロール１は、極性及び磁力の異なる複
数の磁極（Ｎ…,S…）が着磁され、ケーシング（図示せ
ず）に固定支持されたマグネットロール11と、このマグ
ネットロール11の周囲を回動する円筒状スリーブ12とか
らなり、スリーブ12の回動に伴って現像剤Ｔの吸着、搬
送、及びスリーブ12からの解放がマグネットロール11の
磁気パターンに応じて行われるようになっている。尚、
この実施例において上記スリーブ12は、非抵抗値10⁵〜1
0⁹Ω・cmのフェノール樹脂を肉厚1.0mmの円筒状に成形
し、その表面をJISの10点平均粗さでR_Z＝２〜10μｍと
なるよう軸方向に研磨した反導電性スリーブを用いた。

又、上記ホッパー３は、現像ロール１の下方から側方
へ覆うように配設されており、収容した現像剤Ｔが現像
ロール１背面側に堆積して、現像領域通過後のスリーブ
12表面に対して連続的に現像剤Ｔを供給できる構造とな
っている。本実施例ではこのホッパー３内に収容される
現像剤Ｔとして、磁性粉を48重量％含んだ磁性トナーが
使用されている。

一方、上記現像剤量規制部材２は、厚さ0.08mm〜0.20
mmのバネ板部材21（SUS304 CSP3/4H製、引張り強さ95gf
/mm²、耐力68kgf/mm²）の先端にゴム硬度30゜〜70゜の
シリコンゴムからなる軟弾性部材22を加流接着して構成
されている。

上記軟弾性部材22は、第２図に示すように、現像ロー
ルに圧接する先端部22aの断面形状が、バネ板部材21に
固着される基端側に比較して先端側が薄い所謂先細り形
状に成形されており、基端側の厚さは１〜10mm、先端側
の厚さ0.1〜3mmである。又、このような形状を有する軟
弾性部材22は突出量Ｌ＝0.1〜15.0mmとしてバネ板部材2
1内接着されている。

そして、このように構成された現像剤量規制部材２
は、第２図に示すように、バネ板部材21より突出した軟
弾性部材22の先端部22aが現像ロール１と感光体ドラム
Ｄとの対向位置からスリーブ12の回転方向と逆方向に90
゜〜180゜の間の位置で現像ロール１に圧接するよう、
ケーシング４に固定されたホルダー５に支持されてい
る。尚、この際のバネ板部材21の撓み角はθ＝10゜〜90
゜であり、現像ロール１に対する軟弾性部材22の圧接力
は２〜180g/cmである。

以上のような一成分現像装置を用い、実際に、静電潜
像担持体Ｄ上に形成された静電潜像Ｉの現像を試みた。
静電潜像担持体Ｄとしては光導電性を有する感光体ドラ
ムを用い、現像ロール１と感光体ドラムＤとの間隙幅を
200〜300μｍとする一方、現像ロール１のスリーブ12に
は交流電源51と直流電源52を接続し、周波数2.4KHz、ピ
ークツーピーク電圧1800〜2400V、直流成分−200Vの直
流重畳交流電圧を印加した。

この状態でコピーを採取したところ、非常に鮮明な記
録画像が得られ、長期に渡ってコピーを取り続けてもス
リーブ12上には軸方向及び周方向に均一な現像剤Ｔの薄
層が形成され、コピー画像に変化は現れなかった。

次に、本実施例の有効性を確認すべく、本願発明者ら
が行なった実験結果について報告する。

この実験では、現像剤量規制部材２と現像ロール１と
の圧接力を変化させた際の、スリーブ12に対する単位面
積当りの現像剤付着量の変化を記録すると共に、スリー
ブ12の軸方向及び周方向における付着量の均一性を調べ
た。実験結果を第３図に実線で示す。

又、比較のために、本実施例と同様の構成において、
軟弾性部材22をバネ板部材21の先端に合致してカットし
た現像剤量規制部材２を用いて、本実施例と同一の実験
を行なった。以下、これを比較例１とする。実験結果を
第３図に破線で示す。

この実験結果によれば、本実施例は上記圧接力が約２
〜180g/cmの広い範囲にわたって付着量が均一な現像剤
薄層を形成し得るのに対し、比較例１では圧接力が約75
g/cm以上の範囲でしか現像剤の付着量を均一にすること
ができなかった。

又、磁性トナーを用いるこの種の現像装置において
は、静電潜像担持体Ｄ上の静電潜像Ｉを良好に現像し得
る現像剤付着量に一定の範囲があり、2.0mg/cm²以上の
付着量では静電潜像Ｉの背景部にまで現像剤が飛散して
現像画像に所謂カブリが発生する一方、0.5mg/cm²以下
の付着量では現像画像に低濃度の領域が発生してしま
う。それ故、この範囲と上記した各実施例の範囲とを重
ね合わせると、静電潜像Ｉを良好に現像し得る現像剤量
規制部材２と現像ロール１との圧接力は、本実施例が約
25〜180g/cmの範囲（第３図内領域Ａ）、比較例１が約7
5〜110g/cm（第３図内領域Ｂ）となる。

従って、本実施例によれば、比較例１に比して低い圧
接力から高い圧接力までの広範囲にわたって静電潜像Ｉ
を良好に現像し得ることが明らかとなった。

◎第二実施例 本実施例は、加圧によって記録シートへの定着を行な
うマイクロカプセルトナーを現像剤Ｔとして使用する一
成分現像装置を示すものである。

使用したマイクロカプセルトナーは、残留磁比10.8em
u/g、13エルステッドのマグネタイト磁性粉を40％含有
し、ポリウレタン樹脂からなる外殻に芯材となるポリイ
ソブチルメタクリートを封入した平均粒径15μｍのマイ
クロカプセル粒子からできている。

現像ロール１の構成は上記第一実施例（第１図参照）
と略同一であるが、スリーブ12外周面の面粗度をJISの1
0点平均粗さでR_Z＝4.3μｍとした。

又、現像剤量規制部材２の構成及び現像ロール１に対
する配置は、バネ板部材21として厚さ0.05〜0.20mmの非
磁性ステンレス（SUS304csp3/4H材）を使用し、軟弾性
部材22のスリーブ12に対する圧接力を２〜20g/cmとした
以外は上記第一実施例（第１図参照）と同一である。

そして、この様に構成された本実施例の現像装置を用
い、第一実施例と同様に静電潜像Ｉの現像を行なった。
尚、静電潜像担持体Ｄとしては光導電性を有する感光体
ドラムを用い、現像ロール１と感光体ドラムＤとの間隙
幅を200μｍとする一方、現像ロール１のスリーブ12に
は交流電源51と直流電源52を接続し、周波数2.4KHz、ピ
ークツーピーク電圧2400V、直流成分−200Vの直流重畳
交流電圧を印加した。

この状態でコピーを採取したところ、非常に鮮明な記
録画像が得られ、長期に渡ってコピーを取り続けてもス
リーブ12上には横方向及び周方向に均一な現像剤Ｔの薄
層が形成され、コピー画像に変化は現れなかった。

次に、上記第一実施例と同様、現像剤量規制部材２と
現像ロール１との圧接力を変化させた際の、スリーブ12
に対する単位面積当りの現像剤付着量の変化、スリーブ
12の軸方向及び周方向における付着量の均一性を調べ
た。実験結果を第４図に実線で示す。

又、比較のために、軟弾性部材がバネ板部材の先端に
合致してカットされた従来の現像装置（第10図参照）を
用いて、本実施例と同一の実験を行なった。以下、これ
を比較例２とする。実験結果を第４図に破線で示す。

この実験結果によれば、本実施例は上記圧接力が約２
〜20g/cmの広い範囲にわたって付着量が均一な現像剤薄
層を形成し得るのに対し、比較例２では圧接力が約12g/
cm以下の範囲でしか現像剤の付着量を均一にすることが
できなかった。

又、上記第一実施例と同様の理由により、良好な現像
を行ない得る現像剤付着量の範囲が0.5〜2.0mg/cm²であ
ることから、静電潜像Ｉを良好に現像し得る現像剤量規
制部材２と現像ロール１との圧接力は、本実施例が約２
〜20g/cmの範囲（第４図内領域Ｃ）、比較例２が約９〜
12g/cm（第４図内領域Ｄ）となる。

従って、本実施例の一成分現像装置によれば、バネ板
部材21を塑性変形し難いスンテレスとし、且つ、マイク
ロカプセルトナーが破壊しないような低圧接力（≦20g/
cm）で現像剤量規制部材２と現像ロール１とを圧接させ
た場合でも、軟弾性部材22の先端部22aがスリーブ12に
対し軸方向及び周方向に均一に圧接され、現像ロール１
上に均一で安定した現像剤Ｔの薄層を形成し得ることが
確認された外、従来技術に比較して現像剤Ｔを均一に薄
層化し得る圧接力の範囲を広く採れることが確認され
た。

◎第三実施例 第５図は非磁性トナーを現像剤Ｔとして用いる一成分
現像装置に本発明を適用した例を示すものである。

概略構成は第一実施例に示した現像装置と略同一であ
るが、マグネットロール11の磁力によりスリーブ12上に
現像剤Ｔを保持することができないので、マグネットロ
ール11を省く一方、現像ロール１に隣接して現像剤供給
ロール６を配設し、現像剤Ｔをスリーブ12に強制的に圧
着させるようになっている。

そして、このように構成された本実施例の現像装置を
用いて、上記第一実施例と同様の条件の下、静電潜像担
持体Ｄ上に形成された静電潜像Ｉを現像してみたとこ
ろ、特にバネ板部材21の撓み角θが20〜90゜の時に鮮明
な記録画像が得られ、且つ、長期にわたってその画質を
維持することができた。

次に、非磁性トナーを用いる本実施例の現像装置及び
従来の現像装置（以下、比較例３）について、現像剤量
規制部材２と現像ロール１との圧接力を変化させた際の
スリーブ12に対する現像剤付着量の変化及び付着量の均
一性を調べた。

比較例３の現像装置は、第11図に示すところの従来の
現像装置であり、軟弾性部材c2はバネ板部材c1の先端に
合致してカットされている。

本実施例の結果を第６図に実線で、比較例の結果を第
６図に破線で示す。尚、非磁性現像剤を使用した現像装
置において、静電潜像Ｉを良好に現像し得る現像剤付着
量の範囲は0.5〜1.0mg/cm²である。

この結果によれば、静電潜像Ｉを良好に現像し得る現
像剤量規制部材２と現像ロール１との圧接力は、本実施
例が約125〜185g/cmの範囲（第６図内領域Ｅ）、比較例
３が約155〜165g/cm（第６図内領域Ｆ）となる。

従って、非磁性トナーを用いる本実施例の一成分現像
装置においても、従来の現像装置に比較し、低圧接力で
現像剤規制部材２を現像ロール１に圧接させて現像剤Ｔ
を均一に薄層化できることが確認された。

尚、上記各実施例においては、軟弾性部材22の先端部
22aの先端形状を円弧状としてあるが、第７図に示すよ
うに平坦面であっても差支えない。但し、軟弾性部材22
とスリーブ12との間に現像剤Ｔを流入容易とし、現像剤
量規制部材２の現像ロール１に対する位置決め条件を緩
和するという観点からすれば、先端形状は円弧状である
ことが好ましい。

又、上記軟弾性部材22は、第８図に示すように、バネ
板部材21の片側にのみ固着されるものであっても上記各
実施例と同様の効果を得られることは勿論である。加え
て、この場合は、各実施例よりも容易に現像剤量規制部
材２を製作することができる。

更に、上記各実施例においては、現像剤量規制部材２
の自由端の配設方向を現像ロール１の回転方向の対向方
向としているが、第９図に示すように、現像ロール１の
回転方向の順方向としても同様の効果を得ることができ
る。

［発明の効果］ 以上説明してきたように、本発明の一成分現像装置に
よれば、現像剤量規制部材の現像剤担持体への圧接力を
大幅に低減した場合でも現像剤担持体上で現像剤を均一
に薄層化することができるので、現像剤担持体の駆動ト
ルクの低減化、薄層化の際に現像剤に与えられる機械的
あるいは熱的ストレスの低減化を図ることが可能とな
る。

又、軟弾性部材の先端部が柔軟に変形して現像剤担持
体に圧接することから、現像剤量規制部材の現像剤担持
体の外周面に対する追従性が向上し、常に現像剤を均一
に薄層化して信頼性の高い現像を行なうことが可能とな
る。

更に、磁性、非磁性あるいはマイクロカプセルトナー
等、各種一成分現像剤のいずれに対しても上記効果と同
様の効果を得ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一成分現像装置の第一実施例を示す断
面図、第２図は第一実施例の要部を示す拡大図、第３図
は第一実施例及び比較例１について行なった実験結果を
示すグラフ、第４図は第二実施例及び比較例２について
行なった実験結果を示すグラフ、第５図は本発明の第三
実施例を示す断面図、第６図は第三実施例及び比較例３
について行なった実験結果を示すグラフ、第７図及び第
８図は軟弾性部材の他の形状を示す断面図、第９図は現
像剤量規制部材の他の配設態様を示す断面図、第10図及
び第11図は従来の一成分現像装置を示す断面図である。 ［符号説明］ 1:現像剤担持体（現像ロール） 2:現像剤量規制部材 3:ホッパー 21:バネ板部材、22:軟弾性部材 22a:先端部 T:現像剤、D:静電潜像担持体

フロントページの続き (72)発明者 吉田 薫 神奈川県海老名市本郷2274番地 富士ゼ ロックス株式会社海老名事業所内 (56)参考文献 特開 平４−130488（ＪＰ，Ａ)

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】静電潜像担持体に対向配置され、ホッパー
   内に収容された一成分現像剤を現像領域へ搬出する現像
   剤担持体と、バネ板部材の一端に固着された軟弾性部材
   を上記現像剤担持体に圧接させて現像剤の薄層を形成す
   る現像剤量規制部材とを備えた一成分現像装置におい
   て、 上記軟弾性部材は、バネ板部材の一端から突出するよう
   にして該バネ板部材に固着されると共に、バネ板部材か
   ら突出した先端部が先細り状に形成され、かかる先端部
   の一側面を上記現像剤担持体に圧接させていることを特
   徴とする一成分現像装置。
2. 【請求項２】現像剤量規制部材の軟弾性部材は、バネ板
   部材から0.1mm乃至15.0mm突出していることを特徴とす
   る請求項１記載の一成分現像装置。