JP2830079B2

JP2830079B2 - 一成分現像装置

Info

Publication number: JP2830079B2
Application number: JP1158050A
Authority: JP
Inventors: 清重廣; 和男寺尾; 隆山室; 薫吉田
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1989-06-19
Filing date: 1989-06-19
Publication date: 1998-12-02
Anticipated expiration: 2013-12-02
Also published as: JPH0321968A

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、、トナー層と感光体が非接触でトナーがこの間隙を飛
躍する場合、、トナー層が感光体と回転接触する場合、、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。代表的な先行技術としては特開昭54-51848
号、実開昭58-146249号、及び米国特許3,372,675号、同
３、426、730号が挙げられる。

また、本発明者等は先に軟弾性体を支持体の先端部か
ら突出させて取着した一成分現像装置を出願した（特願
昭63-190043号）。第８図はこの磁性一成分現像装置の
概要図、第９図はトナー量規制部材と現像剤担持体との
圧接状態を示す図で、第９（ａ）図はその側面図で、第
９（ｂ）図はその斜視図である。

図中１は静電潜像２を保持できる光導電性ドラムから
なる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、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からな
る現像剤担持体、更に該スリーブ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バ
ネ部材からなるトナー量規制部材７とから構成されてい
る。スリーブ６、トナー量規制部材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Ａで光導電
性ドラム１と近接して配置されている。このように配置
された現像装置において、ホッパー３内に収納された一
成分系磁性トナーは、磁石ロール５の磁力により現像剤
担持体におけるスリーブ６面上に保持されると共に、ス
リーブ６を回転させ、バネ部材からなるトナー量規制部
材７によりスリーブ上の付着トナー量が0.5乃至2.0mg/c
m²に制御され、光導電性ドラム１とスリーブ６が対向す
る現像領域Ａ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により直流重畳交流電圧が印加
されており、現像領域Ａにおいて光導電性ドラム１上の
静電潜像２を磁性トナーで現像するものである。

また非磁性一成分系現像剤を使用する場合は、第10図
に示すように、ホッパー３内に非磁性一成分現像剤が収
納されており、この現像剤４は現像剤担持体と同じ周速
で矢印方向に回転する供給部材13によって現像剤担持体
へ供給される。現像剤担持体には、板バネ材7aと軟弾性
部材7bが所定圧力で接触するように配置されている。現
像剤担持体に供給された現像剤４は現像剤担持体の回転
によりトナー量規制部材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、静電
潜像担持体１との対向位置Ａへと送られる。現像剤担持
体には交番電圧が印加されており静電潜像保持体１と現
像剤担持体との間隙に生じた交番電界によって現像剤は
静電潜像保持体１へ飛躍し静電潜像を現象するものであ
る。

〔発明が解決しようとする課題〕

一般に、現像領域Ａに送られるトナー量、すなわち現
像剤担持体上のトナー量を均一で安定して得るには、軟
弾性部材7bが現像剤担持体の軸ならびに周方向へ如何に
均一に圧接しているかにより決定される。

上記のような従来の現像装置においては、トナー量規
制部材における支持体としてバネ材を使用しており、第
８図に示すように現像剤担持体上のトナー量は、トナー
規制部材のバネ部材のたわみ角θ_ｂ、即ち現像剤担持体
への接触圧力によって変化し、現像に必要なトナー量で
ある0.5〜2.0mg/cm²は、そのたわみ角を調整することに
より接触圧を調整して得られている。

しかしながらトナー量規制部材をバネ部材により形成
すると、トナー規制部材の現像剤担持体への接触圧力に
よって、トナー量が大きく変化するため、トナー量規制
部材を現像剤担持体へどのように配置させるかが重要な
問題である。例えば第11図に示すようにトナー量0.6〜
0.8mg/cm²を得ようとすると、接触圧力を５〜9g/cmとす
る必要があり、そのためにトナー規制部材７における支
持部材7cを一定のたわみ角θ_ｂを持たせて固定する際
に、第12図に示すように支持部材7aの設定角度をθ_ｂ±
0.4°の狭い範囲に厳しく規定して固定する必要が生
じ、固定部7cへの支持部材7aの設定操作が困難である。

またトナー量規制部材７をバネ板材により形成してい
ることにより、長期にわたってコピーをとるとバネ板材
7aの微小変形や、軟弾性部材7bの変形が生じて、トナー
規制部材の現像剤担持体への接触圧力が変化したり、軟
弾性部材の現像剤担持体への圧接位置、圧接部分の巾が
変化し、現像剤担持体上のトナー量が徐々に変化し、つ
いには所望のトナー量を満足出来なくなりコピー質が低
下するという問題があった。

本発明の目的は、前記従来技術の改良を目的とするも
のであり、トナー量規制部材の現像剤担持体への接触圧
力を広い範囲にわたって変化させても、現像剤担持体上
に均一な安定したトナー層が形成されると共に、トナー
規制部材の設定が容易で、かつ長期にわたって信頼性の
高い現像を行うことを可能とする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〕

そのため本発明の一成分現像装置は、静電潜像担持体
１に対向する現像剤担持体６と、前記現像剤担持体６に
圧接するトナー量規制部材７とを備え、前記トナー量規
制部材７によって現像剤担持体６上に現像剤４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４を静電潜像２に付着させて可視化する一成分現像
装置において、前記トナー量規制部材７が引張強さ10kg
f/mm²以上で、厚さが0.5mm以上の剛体からなる支持体7a
と、この支持体の先端部に取着されたゴム硬度30°〜70
°の平板状の軟弾性体7bとからなり、軟弾性体が現像剤
担持体６にその厚さ方向から1g/cmから200g/cmの接触圧
で圧接されていることを特徴とする。

支持体7aは、引張強さ10kgf/mm²以上で厚さが0.5mm以
上の剛体により形成され、引張強さ10kgf/mm²以下で厚
さが0.5mm以下であると、支持体の軸方向にたわみが生
じ、軟弾性体の現像剤担持体との接触部、及び軸方向に
均一なトナー層が形成されないという問題を有する。

また支持体7aは回転中心7cを有し、支持体にモーメン
トを負荷することにより、トナー量規制部材を現像剤担
持体に圧接することを特徴とするものである。回転中心
7cは、支持体7aにおける現像剤担持体の軸方向と平行な
一端に設けるとよい。加圧方法には特に制約はなく各種
の方法が適用できるが、例えば第３（ａ）図に示すよう
に、支持体7aの軟弾性体取付け位置と反対側の端を引張
りコイルばねで引張ることにより所定の接触圧を得た
り、あるいは第３（ｂ）図に示すように、支持体7aの軟
弾性体取付け位置の反対側の端に圧縮コイルバネを設置
して加圧してもよい。又第３（ｃ）図に示すように支持
体7aの後方より押圧して現像剤担持体へ圧接してもよ
い。尚、軟弾性体を現像剤担持体へ圧接するにあたって
は、支持体に回転中心を設けず、軟弾性体を現像剤担持
体へ所定の圧力で圧接した状態で支持体を固定してもよ
い。

現像に必要な所定のトナー付着量は0.5〜2.0mg/cm²で
あり、これよりトナー付着量が多いと背景部カブリが生
じるし、また少ないと低画像濃度となる。そのためトナ
ー量規制部材７の現像剤担持体に圧接する接触圧は、1g
/cmから200g/cmに設定される。200g/cm以上の接触圧力
であるとトナーに対するストレスが高くなり、コピーを
とり続けた場合、均一なトナーの薄層が形成できなくな
るという問題を生じる。

また前記軟弾性体7bは、支持体7aを先端から0mm〜10m
mの長さｅを有して取着される。軟弾性体7bは、支持体7
aの先端から突出させて取着されなくてもよいが、好ま
しくは10mm以下の長さを有して支持体先端から突出させ
て取着されるとよく、また突出部の長さは10mm以上であ
ると長期にわたってコピーをとると、軟弾性体の変形が
大きくなり、トナー付着量が変化するという問題を生じ
る。

またトナー量規制部材を設定した場合の軟弾性体7bの
現像剤担持体への圧接巾は、支持体7aの先端部からの取
着長さｅにより異なるが、約0.5〜5.0mmの間で一定の値
を示す。シリコーンゴムの形状は厚さ１〜6mm、巾５〜1
5mmとするとよい。また軟弾性体は、ゴム硬度が30°か
ら70°の軟弾性体を使用しうる。ゴム硬度が30°以下で
あると、ゴム表面へのトナー固着が発生し、また70°以
上であるとゴムの摩耗が著しくゴムの寿命が短くなると
いう問題が生じる。

〔作用〕

本発明はトナー量規制部材を現像剤担持体に圧接させ
るに際して、トナー量規制部材の支持体を従来のばね薄
板から剛体とし、この支持体の先端部に軟弾性体を取着
し、更に該支持体に回転中心を設けてコイルばね等によ
りモーメントを負荷して現像剤担持体に軟弾性体を圧接
させることにより、接触圧の広い範囲にわたって所望の
トナー量に制御することができるのでトナー量規制部材
の設定が容易になり、また軟弾性体を現像剤担持体の周
方向および軸方向へ均一に接触させることができるの
で、現像剤担持体上に均一で安定したトナー層を形成し
うることを見出したものである。

〔実施例１〕第１図は本発明の一成分現像装置の概略図である。

図中１は負帯電系の有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せた後に露光さ
れる。２は感光体表面に形成された静電潜像であり、こ
の時の表面電位は例えばー800V、背景部の電位はー120V
である。３は一成分磁性トナー４を収納するホッパー、
トナー４は磁性粉48％含んでいる。５は磁石ロールであ
り、図中Ｎ及びＳで示したように、磁気パターンを持
ち、フレーム（図示せず）に固定されている。

現像剤担持体であるスリーブ６は、比抵抗値５×10⁷
Ω・cm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導電性樹脂からなり、磁石ロ
ール５の回りに回転自在に軸支されている。

トナー量規制部材７は、支持体7aとして厚さ1.0mmの
非磁性ステンレス（引張強さ53kgf/mm²）SUS304を使用
し、軟弾性体7bとして支持体先端部に、ゴム硬度60°の
シリコーンゴムを加硫接着する。シリコーンゴムの形状
を厚さ2mm、巾10mmのものを使用し、現像剤担持体に接
する先端部が、支持体7aの先端部から3mmの長さｅを有
した形状に加硫接着させる。

このトナー量規制部材７を、第３図（ｂ）に示す付勢
手段により現像剤担持体に接触させた。

トナー量規制部材を設定する場合の軟弾性体7bの現像
剤担持体への圧接巾は、約2mmの値を示し、この場合の
現像剤担持体へのトナー量規制部材の接触圧を50g/cmと
した。

この一成分現像装置を、スリーブ６と光導電性ドラム
１との間隙幅が200μｍとなるように複写機内に配設
し、交流電源８、及び直流電源９により周波数2.4KHz、
ピークツーピーク電圧2400V、直流成分−200Vの直流重
量交流電圧を半導電性スリーブ６に印加する。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
た。また、長期に渡ってコピーをとり続けても、スリー
ブ上のトナー層にはなんら影響もなく、鮮明な画像が得
られた。

第８図に示す従来の現像装置と比較した結果を第４図
により説明する。第４図はトナー量規制部材の現像剤担
持体への接触圧力と、現像剤担持体上のトナー付着量と
の関係を示す図である。図中Ａ線は従来の現像装置、Ｂ
線は本発明の現像装置でのトナー付着量を示す。トナー
付着量の接触圧力に対する変動を見ると、本発明の現像
装置の方が従来の現像装置より小さく、所望のトナー付
着量を得るためのトナー量規制部材の設定が容易となる
ことがわかる。また長期にわたるコピーにおいても、ト
ナー量規制部材の変動による変化が少ないために安定し
たトナー付着量を維持できるものである。

第５図に示すようにトナー量規制部材７の方向を、現
像剤担持体の回転と同方向に配置しても、軟弾性体7bの
現像剤担持体６への圧接側の余剰先端部（トナー流出
部）で現像剤層を規制するようにしているので、長期に
わたって均一な現像剤層を維持する事ができ、安定して
品質の良いコピーが得られる。

〔実施例２〕第１図に示した本発明の現像装置において、トナー４
としてマイクロカプセルトナーを使用した場合について
説明する。なおホッパー３に収納されたマイクロカプセ
ルトナー４は、磁性粉を40％含んでいる。

トナー量規制部材７における支持体7aとして、厚さ1.
0mmの非磁性ステンレスSUS304からなる剛体を使用し、
軟弾性体7bとしては、ゴム硬度50°、厚さ1mmのシリコ
ーンゴムを使用し、支持体7aの先端部から2.0mmの巾
（ｅ）を有して突出するよう支持体7aに加硫接着する。
支持体7aの他端部に設けた回転中心7cを中心にしてトナ
ー量規制部材を回転させ、スリーブ６へ軟弾性部材7bを
圧接するように付勢する。この圧接力を6g/cmとした
時、スリーブのトナー量は0.70mg/cm²に制御することが
できた。

この一成分現像装置を、スリーブ６と光導電性ドラム
１との間隙幅が200μｍとなるようにして複写機内に配
設し、交流電源８及び直流電源９により周波数2.4KHz、
ピークツーピーク電圧2400V、直流成分−200Vの直流重
量交流電圧をスリーブ６に印加した。この状態でコピー
を採取したところ、非常に鮮明な画像が得られた。ま
た、長期にわたってコピーをとり続けても、スリープ上
のトナー層にはなんら影響もなく鮮明な画像が得られ
た。

本発明の現像装置において、トナーとしてマイクロカ
プセルトナーを使用する場合の効果を、第８図に示す従
来の現像装置の場合と比較し、そのトナー量規制部材の
現像剤担持体への接触圧力と、現像剤担持体上のトナー
付着量との関係を第６図により説明する。第６図から明
らかなように本発明の現像装置で得られるトナー付着量
（Ｂ線）は、従来の現像装置で得られるトナー付着量
（Ａ線）に比べて、接触圧力の広い範囲にわたって安定
したトナー量がスリーブ上に形成できることがわかる。
例えばトナー量を0.7±0.1mg/cm³に設定したい場合、従
来の現像装置では接触圧力を５〜9g/cmに規定する必要
があるが、本発明の現像装置では５〜18g/cmと広範囲で
の設定が可能である。これにより接触圧力の設定幅は約
３倍広がり、しかもトナー量規制部材の取着が容易にで
き、かつ長期にわたって安定したトナー層が形成できる
ようになる。

〔実施例３〕第７図は、本発明の非磁性一成分現像装置の概略図で
ある。

この非磁性一成分現像装置において、軟弾性体7bをガ
ラス繊維化ポリフェニレンオキサイド（引っ張り強さ12
kgf/mm²）からなる厚さ2.0mmの支持体7aの先端部から3m
m突出させて設け、これを回転自由端7cを中心に回転
し、現像剤担持体へ圧接したところ、均一なトナー量が
得られ、上記実施例１と同様に現像したところ、非常に
鮮明な画像が得られた。

〔発明の効果〕

本発明の一成分現像装置は、トナー量規制部材におけ
る支持体を引張強さ10kgf/mm²以上で、厚さ0.5mm以上の
剛体からなる支持体と、この支持体の先端部に取着され
た軟弾性体とから形成することにより、トナー量規制部
材と現像剤担持体との広範囲の接触圧力において所望の
接触圧を容易に得ることが可能であり、安定した均一な
トナー薄層を得ることができる。また従来のばね薄板を
支持体としたトナー量規制部材に比して、支持体の取付
け精度の厳しさが解消されるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の磁性一成分現像装置の概要図、第２
図は、本発明におけるトナー量規制部材の形状を説明す
るための図、第３図は、トナー量規制部材の加圧方法を
説明するための図、第４図は、従来の現像装置と本発明
の現像装置におけるトナー付着量を説明するための図、
第５図は、トナー量規制部材の方向を現像剤担持体の回
転と同方向に配置した場合の本発明の磁性一成分現像装
置の概要図、第６図は、マイクロカプセルトナーを使用
した場合の従来の現像装置と本発明の現像装置における
トナー付着量を説明するための図、第７図は、本発明の
非磁性一成分現像装置の概要図、第８図は、従来の磁性
一成分現像装置の概要図、第９図は、従来のトナー量規
制部材の形状を説明するための図、第10図は、従来の非
磁性一成分現像装置の概要図、第11図は、従来の磁性一
成分現像装置におけるトナー量規制部材の現像剤担持体
への接触圧力と、現像剤担持体へのトナー付着量との関
係を説明するための図、第12図は、従来の磁性一成分現
像装置のトナー量規制部材の設定範囲を説明するための
図である。図中１は静電潜像保持体、２は静電潜像、３はホッパ
ー、４はトナー、５は磁石ロール、６はスリーブからな
る現像剤担持体、７はトナー量規制部材、7aは支持体、
7bは軟弾性体、7cは回転中心、８は交流高圧電源、９は
直流電源を示す。

───────────────────────────────────────────────────── 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)参考文献実開昭62−127557（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G03G 15/08

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】静電潜像担持体に対向する現像剤担持体
と、前記現像剤担持体に圧接するトナー量規制部材とを
備え、前記トナー量規制部材によって現像剤担持体上に
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に付着させて可視化する
一成分現像装置において、前記トナー量規制部材が引張
強さ10kgf/mm²以上で、厚さが0.5mm以上の剛体からなる
支持体と、この支持体の先端部に取着されたゴム硬度30
°〜70°の平板状の軟弾性体とからなり、軟弾性体が現
像剤担持体にその厚さ方向から1g/cmから200g/cmの接触
圧で圧接されていることを特徴とする一成分現像装置。
【請求項２】前記支持体は回転中心を有し、支持体にモ
ーメントを負荷することにより、トナー量規制部材を現
像剤担持体に圧接する請求項１記載の一成分現像装置。
【請求項３】前記軟弾性体が支持体の先端から0mm〜10.
0mmの長さ突出させて支持体に取着された請求項１記載
の一成分現像装置。