JP2868517B2 - 現像装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、電子写真装置や静電記録装置等において、
静電潜像を可視像化する現像装置に関する。

（従来の技術） 一成分現像剤の薄層を現像剤担持体に担持させ、これ
を潜像に近接させ潜像上に一成分現像剤を付着させて潜
像を可視像化する現像装置として、特公昭41−9475号公
報や特開昭57−114163号公報に記載されている装置が知
られているが、両者とも、良好な可視像を得るためには
現像剤担持体上の現像剤層の層厚を薄くかつ均一に形成
することが不可欠である。この点を考慮した現像装置
が、特開昭54−43038号公報に開示されている。この装
置では、現像剤担持体に現像剤の薄層を形成する手段と
して、現像剤担持体に圧接させた板状弾性体からなる現
像剤塗布部材が用いられている。上記公報中には、現像
剤担持体の硬さについて言及されていないが、この手段
を弾性を有する現像剤担持体を使用するものに適用した
場合、次のような問題が生じていた。すなわち、上記公
報には、現像剤担持体に板状弾性体の現像剤塗布部材の
腹の面が圧接されているものとエッジが圧接されている
ものとが示されているが、現像剤塗布部材の腹の面が圧
接されているものを用いた場合には、現像剤担持体が弾
性変形するため、現像剤が現像剤塗布部材と現像剤担持
体との間を通り抜け易くなり、このため現像剤層が厚く
なってしまい、所望の薄層が得られないという問題があ
った。さらに、この場合、現像剤が充分に帯電されず、
所望の現像剤の帯電量が得られないという問題もあっ
た。これを改善するため現像剤塗布部材と現像剤担持体
との圧力を大きくすると、現像剤を搬送するために現像
剤担持体を動かすのに必要な力が非常に大きくなってし
まうという問題があった。また、現像剤塗布部材のエッ
ジを現像剤担持体に圧接した場合には、現像剤塗布部材
と現像剤担持体との圧力が小さくても、現像剤層厚を薄
くすることができるが、わずかの圧力変動で現像剤層厚
が大きく変化してしまい、均一な層が形成できないとい
う問題があった。さらに、現像剤担持体が弾性体のため
現像剤塗布部材が現像剤担持体にくいこんだり、現像剤
担持体を傷つけたりしてしまうという問題があった。

（発明が解決しようとする課題） 本発明は上記した多くの問題を解消すべくなされたも
ので、現像剤担持体に均一な薄い現像剤層を容易に形成
することができ、現像剤担持体として弾性体を用いたも
のにも容易に適用可能な、一成分現像剤を用いた高画質
の接触現像を実現する現像装置を提供することを目的と
する。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明の現像装置は、磁性または非磁性のトナーから
なる一成分現像剤の薄層を表面に担持し、かつ静電潜像
保持体面に搬送する少なくとも表面が弾性体から成る現
像剤担持体と、該現像剤担持体に一成分現像剤を供給す
る現像剤供給装置と、前記現像剤担持体の表面に前記一
成分現像剤を塗布する現像剤塗布部材とを有する現像装
置において、 前記現像剤塗布部材は一成分現像剤の搬送方向と直交
する方向の曲率半径が0.5mm以上、2mm以下の金属製曲面
を有し、この曲面の一部を前記現像剤担持体に20〜200g
/cmの圧接力で押圧されていることを特徴とする。

前記現像剤塗布部材としては、ブレード状のものが適
しており、またそのエッジまたはエッジ近傍の曲面形状
としては、通常、円弧が用いられるが、現像剤塗布部材
のエッジの部分から遠ざかるにつれて曲率が大きくなる
ような２次曲線や、円弧の組合せ等の滑らかな曲面を用
いるようにしてもよい。

このような曲面の成形は、プレス加工のような機械的
方法、その他任意の方法により行うことができ、また、
成形後エッチングによりその表面を平滑化することが望
ましい。現像剤塗布部材の前記曲面の曲率半径は、0.5
〜2mm程度が適当である。

ブレードのような現像剤塗布部材は、前記現像剤担持
体上の現像剤の移動方向に対して下流側で支持し上流側
を自由端として現像剤担持体表面に圧接させることが望
ましく、特に下流側の実質的な支点を、前記現像剤担持
体への圧接部における接線の近傍の現像剤担持体側へ寄
った位置に設けることが望ましい。

なお、必要に応じて、現像剤塗布部材を、現像剤担持
体上の現像剤の移動方向に対して上流側で支持し、下流
側を自由端としてこの自由端の現像剤担持体のエッジま
たはエッジ近傍に形成した曲面を現像剤担持体に圧接さ
せるようにしてもよい。

また、現像剤塗布部材は、ブレードである必要はな
く、丸棒等の接触部に曲面を有する他の部材にて形成す
ることも可能である。

さらに、現像剤塗布部材は、現像剤担持体上の現像剤
と摩擦した際に、弾性的に接触するリン青銅やSVS等の
金属板や、トナーと摩擦した際に、所定の極性の電荷を
トナーに与える摩擦帯電系列上の材料とすることが望ま
しい。

現像剤塗布部材は、剛体の部材であっも、弾性体の部
材であってもよく、導体部材、特に金属部材が適してい
る。

現像剤塗布部材の現像剤担持体へ圧接する際の圧力
は、10〜300g/cmの範囲が適当である。

また、現像剤担持体は、少なくとも表面近傍が弾性と
導電性を有するか、または少なくとも表面近傍が弾性を
有しかつその表面に可撓性の導電体層を有していること
が望ましく、さらに、現像剤塗布部材を介して現像剤担
持体の表面近傍の導電体層に電圧を印加する手段を具備
していることが、より望ましい。

前記現像剤担持体の弾性は、1mm圧縮応力（現像剤担
持体を剛体とみなせる平面に当て1mm圧縮したときの単
位長さ当りの荷重）で２〜20g/mm程度であることが好ま
しい。具体的には、弾性を有するスポンジが適している
が、ゴム等を用いてもよく、この場合、硬さがJIS K 60
31におけるＡ形で測定したときに50度以下であることが
望ましい。これより硬いと本願発明の効果が得にくくな
る。

なお、現像は、前記現像剤担持体の移動速度を、前記
静電潜像保持体の移動速度よりも速くし、かつ現像剤担
持体の導電部に現像バイアス電圧を印加して行うことが
好ましい。

（作 用） 本発明においては、現像剤塗布部材が曲面を有し、該
曲面の作用により弾性を有する現像剤担持体に圧接した
場合でも良好な可視像が得られることも一つの特徴とし
ているが、この曲面の作用について第７図ないし第10図
を参照しつつ説明する。

第７図は前述した従来例である特開昭54−43038号公
報に記載された現像装置における現像剤塗布部材の一例
を示す図で、現像剤塗布部材７のエッジを現像剤担持体
20に圧接し、現像剤５の薄層53を形成している例であ
る。１は静電潜像保持体である。

第８図は、この装置を現像剤担持体20が弾性を有する
ものに適用した例を示すもので、この装置では、現像剤
担持体20が弾性を有するため、現像剤塗布部材７のエッ
ジが現像剤担持体20にくいこんでしまい、現像剤層は全
く形成されない。現像剤塗布部材７と現像剤担持体20間
の圧力を小さくすれば現像剤層を形成することはできる
が、このようにした場合にも、現像剤担持体20の偏芯等
による両者間の圧力変動により、現像剤層の厚さ、現像
剤５の付着量が大きく変動してしまうという問題があ
る。また、このような装置では、所望の現像剤層厚を得
るための現像剤塗布部材７と現像剤担持体20との圧力の
設定範囲が狭いという問題もある。

さらに、このように現像剤塗布部材のエッジを現像剤
担持体上に圧接する方法では、現像剤担持体が現像剤塗
布部材のエッジで傷付き易い等の問題もあり、結局実用
可能なものは実現されていなかった。

第９図は前述した従来例である特開昭54−43038号に
記載されている現像装置の他の例で、現像剤塗布部材７
の腹の面がマグネットを内臓した現像剤担持体20に圧接
されている例である。この例では、現像剤担持体20上の
現像剤層53は、均一で、充分に帯電されたものが形成さ
れる。これを前述した例と同様に、弾性を有する現像剤
担持体20を用いた装置に適用すると、現像剤担持体が弾
性変形するため、現像剤が現像剤塗布部材７と現像剤担
持体20との間を通り抜け易くなり、現像剤層53の厚さが
非常に厚くなってしまう。さらにその厚さにより、現像
剤52が現像剤塗布部材７や現像剤担持体20と接触する機
会が減り、充分に帯電されなくなってしまうという問題
がある。

さらに、このような現像剤塗布部材の腹の面を現像剤
担持体上に圧接する方法では、非常に大きな圧力が必要
となり、実用可能なものは実現されていなかった。

これに対して、本願発明では、例えば第１図に示すよ
うに、現像剤塗布部材７に曲面7aを持たせ、この曲面を
現像剤担持体に圧接することにより以上の欠点のない現
像装置を提供したものである。

このような、本発明の現像装置の作用を、第10図を用
いて説明する。

第10図（ａ）は現像剤塗布部材と現像剤担持体間の現
像剤の付着量との関係を示しており、第８図（ｂ）は現
像剤塗布部材と現像剤担持体間の圧力と現像剤の帯電量
との関係を示している。

なお、図においてR0.15〜R3の数字は、それぞれ現像
剤塗布部材の曲面の曲率半径（単位mm）を示しており、
“板エッジ”は第７図に示した装置を使用した場合、
“板腹”は第９図に示した装置を使用した場合を示して
いる。

また現像剤担持体としては、ステンレス製のシャフト
の表面にスポンジ（ENDUR−C250−20（井上MTPの商品
名））を被覆し、その上にポリエステルにカーボンを分
散させた比抵抗が10²〜10⁷Ωcmのシームレスチューブを
嵌合させたものを使用した。

第10図（ａ）に示すように現像剤の付着量は圧力（単
位長さあたりの加重）が大きくなるにつれて少なくな
り、その減り方（曲線の傾き）はＲが小さくなるにつれ
て大きくなり、特に現像剤塗布部材のエッジを当てたも
のでは現像剤層を均一に形成することが困難であること
がわかる。また、Ｒが大きくなると、現像剤の付着量は
多くなり、Ｒが3mm以上になると付着量が0.8mg/cm²以上
となって過大となり、現像像の画質が悪化するようにな
る。この画質の悪化は、第10図（ｂ）に示した帯電量に
も関係するものと考えられる。

第10図（ｂ）によればＲが3mm以上になると帯電量の
絶対値が３μc/g以下となり、良好な画像が得にくくな
る。特に、現像剤塗布部材の腹の面を圧接した場合に
は、低い圧力を加えたときには１μc/g以下となり１μc
/g以上得るには200g/cm以上の圧力が必要となる。この
場合、現像剤担持体が弾性体なので、現像剤塗布部材と
の接触面積が圧力を増すにつれてさらに大きくなり、現
像剤の帯電には有利になるが、その圧力を得るための荷
重が大きくなって、実用化が難しくなる。なお、第８図
における帯電量の測定は、現像剤担持体の表面に形成さ
れた現像剤層をエアーによる吸引でファラデーケージ内
に導入し、現像剤電荷量を測定すると同時に吸引された
現像剤の重量を測定することにより行った。また、圧力
は線圧であり、現像剤塗布部材と現像剤担持体との間に
働く荷重を接触部の長さで割った値である。

本発明における上記の作用は、弾性体からなる現像剤
担持体に、現像剤塗布部材が圧接されると、現像剤担持
体が変形して適当にへこむので、硬い現像剤担持体に現
像剤塗布部材のエッジを圧接したときの現像剤層の規制
効果、すなわち薄い層を形成する効果と、硬い現像剤担
持体に現像剤塗布部材の腹の面を圧接したときの帯電効
果、すなわち現像剤を充分に帯電する効果とが両方とも
得られるためであり、現像剤塗布部材の曲面が重要な役
目を果している。

なお、本発明においては、現像剤塗布部材の現像剤担
持体と接する部分が曲面のため、現像剤担持体を傷つけ
にくいという利点もある。このことは、現像剤担持体が
柔かいので、実用上大きな利点となる。

以上のように、本発明によれば、弾性体の現像剤担持
体上に均一な現像剤層を形成でき、これによって一成分
現像剤を用いた現像装置を実現することができる。ま
た、弾性体の現像剤担持体を用いる場合には、静電潜像
保持体に現像剤の薄層を接触させて現像する、いわゆる
接触現像を実現することができる。この場合、たとえ
ば、アルミドラムの表面に光導電体層を塗布したハード
ドラムを用いる場合でも、現像剤薄層を柔軟に接触させ
ることができ、潜像担持体表面を現像剤担持体ローラの
接触によって傷をつけることもなく、広い接触幅を確保
することができ、また現像剤担持体ローラの機械精度に
かかわる制約を大幅に緩和することが可能となる。この
事実はまた、前述の均一なトナー薄層の実現とともに、
常にムラの無い良質な現像剤が得られることを意味して
おり、画質および装置作成に関して多大の効果がもたら
されるのである （実施例） 以下本発明の実施例を図面を参照しつつ詳細に説明す
る。

実施例１ 第１図に示すように、潜像担持体としてのドラム状感
光体１に対向して現像装置80が設けられ、この現像装置
80はトナー担持体ローラ20を有している。トナー担持体
ローラ20の外周には、金属シャフト21の周囲にスポンジ
（ENDUR−C250−20（井上MTPの商品名））よりなるロー
ラ基体が形成され、これに可撓性のシームレスチューブ
22を被覆して構成されている。上記シームレスチューブ
22は導電性で比抵抗が10²〜10⁷Ωcm程度であり、この導
電層には、現像バイアスが印加されている。

トナー担持体ローラ20は感光体１に対し一定の接触幅
をもって接触するよう配置されている。

さらに、トナーホッパー４の底部には、トナー薄層形
成用トナー塗布部材７と潜像の可視像化に寄与せずにト
ナー担持体ローラ20の表面に残留したトナーをこぼさず
にトナーホッパー４の中に回収し、かつトナーホッパー
４内のトナーが容器外に漏出することを防止するため
に、シール部材41がトナー担持体ローラ20の表面に接触
もしくは押圧せしめて配設されている。トナー塗布部材
７は、トナー担持体ローラ20と接する面7aが曲率半径1m
mの円弧で形成されており、50〜150g/cm程度の圧力でト
ナー担持体ローラ20の表面に圧接されている。

このような構成の現像装置80に一成分系の非磁性トナ
ー５を投入し、トナー担持体ローラ20を図示の矢印の方
向に回転させると、トナー担持体ローラ20の表面にはト
ナー塗布部材７の作用により均一なトナー薄層が形成さ
れ、同時に摩擦帯電電荷が付与される。現像位置Ｄにお
いては導電層22に印加された現像バイアス電圧により適
正な現像電界が形成され、良好な現像が行われる。この
とき、トナー担持体ローラ20の周速Vrと感光体ドラム１
の周速Vdの比Vr/Vdを1.5以上に設定することにより、1.
0以上の画像濃度が得られた。この比（Vr/Vd）が３〜４
程度で画像濃度は飽和した。また、画像濃度とは感光体
上に形成されたトナー像を普通紙へ周知の静電転写法で
転写したのち、これを熱定着し、その光学濃度を測定し
て得られた値である。また、現像条件は、画像部との電
位差が200V以上あれば充分な画像濃度が得られ、非画像
部との電位差が200V以上のときほとんどカブリのない画
像が得られた。なお、感光体の露光後の残留電位を考慮
して感光体の必要な表面電位差は500Vとかなり低くする
ことができる。このことはトナーの帯電量が所望の値で
あると同時に、均一に、帯電されていることを示してい
る。ここで、使用した感光体は負帯電のOPCでトナーは
平均粒径12μｍの負帯電型絶縁性トナーである。

実施例２ 第２図に示すように、実施例１における薄層形成用ト
ナー塗布部材７を、リン青銅の板のエッジを円弧状の曲
面7aにしてからエッチングしたものを使用した以外は実
施例１と同じ方法で現像装置を構成し、その特性を測定
した。トナー塗布部材７の表面はエッチングにより容易
に滑らかにすることができ、しかもトナー担持体ローラ
20上にはトナー層を均一に形成することができ、トナー
担持体が傷つくこともなかった。

実施例３ 第３図に示すように、トナー塗布部材７のエッジ近傍
にプレスにより曲面7aを設け、トナー塗布部材７をトナ
ー担持体20上のトナーの移動方向に対して上流側で支持
するとともに下流側を自由端とし、その曲面をトナー担
持体に圧接したものを使用した以外は実施例１と同じ方
法で現像装置を構成し、その特性を測定した。トナー塗
布部材７としてはリン青銅の板を図示のように曲率半径
Ｒを0.5〜2mmの円弧状にプレス成形した複数種類のもの
を使用したが、いずれも均一で適当な帯電量に帯電した
トナー層が得られた。

なお、この実施例のトナー塗布部材は、実施例１のト
ナー塗布部材にくらべて、トナー塗布部材の材厚を薄く
できるため、リン青銅等の弾性金属を用いることによ
り、良好な弾性が得られ、トナー塗布部材に柔軟性が付
与されるとともに、機械的な誤差を吸収することができ
た。

また、この実施例では、トナー塗布部材がトナー担持
体から受ける力により両者間の圧力が支持点の位置によ
って、増減することがなく、設計の幅が広がった。

実施例４ 第４図に示すように、薄層形成用トナー塗布部材７の
曲面を、曲率が連続的に変化する曲面とし、トナー塗布
部材７をトナー担持体20上のトナーの移動方向に対して
上流側で支持するとともに下流側を自由端としてトナー
担持体に圧接させたものを使用した以外は実施例３と同
じ方法で現像装置を構成した。

この実施例でも、実施例３と同等の効果が得られた。

実施例５ 第５図に示すように、トナー塗布部材として、一端
を、トナー担持体のトナーの移動方向に対して下流側
で、かつ圧接部における接線ｔの近傍のトナー担持体側
の支点72で回動自在に支持するとともに、他端側を上流
側で自由端としトナー担持体に圧接させたものを使用し
た。なお、この実施例のトナー塗布部材７はエッジに曲
面7aを有する剛体であり、バネ73によりトナー塗布部材
７とトナー担持体20との圧力が所望の値になるように押
圧されている。

この実施例では、支点72がＡにある場合、トナー担持
体20が図中の矢印方向に回転すると、トナー塗布部材７
は接線方向に力を受け、トナー担持体から離れる方向に
力を受ける。そこで、バネ73の押圧力はこの点を考慮し
て所望の圧力が得られるように設定される。なお、支点
72を圧接部における接線ｔより外側のＢに移した場合に
は、トナー塗布部材がトナー担持体から受ける力がトナ
ー担持体に近付ける方向に作用するので、バネ73の設定
が非常に困難である。実際には、トナー層はほとんど形
成されなかった。

特に、トナー担持体が柔かいほど、トナー塗布部材が
トナー担持体にくいこみすぎてトナー層ができにくい。

また、トナー塗布部材として弾性体を用いた場合に
は、トナー担持体との所望の圧力が得られるようにバネ
を調整しつつ、前述したＡの位置で支持することによ
り、均一なトナー層が得られた。

実施例６ 第６図に示すように、トナー塗布部材７を丸棒で構成
し、これをトナー担持体の回転軸と平行に維持してバネ
73によりトナー担持体20の表面に圧接させた。

この実施例のトナー塗布部材７は金属等の丸棒ででき
ているので、簡単にかつ精度よく曲面を形成することが
できた。

［発明の効果］ 本発明によれば簡単な装置構成により、均一な所望の
厚さのかつ所望の帯電量のトナー層が得られ、良好な現
像のできる現像装置が得られる。

また、柔軟なトナー担持体ローラに適用できるため、
潜像担持体として硬質ドラムを用いる場合にもトナー担
持体ローラ表面のトナー薄層を潜像担持体に対し柔軟に
接触させることができる。

したがって、潜像保持体表面をトナー担持体ローラの
接触によって傷つけることなく広い接触幅を確保するこ
とができ、さらに、担持体ローラの機械精度にかかわる
制約を大幅に緩和することが可能となる。このようにし
て、本発明によれば常にムラのない良質の現像剤の得ら
れる、いわゆる接触現像が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第６図は、それぞれ本発明の実施例を示す
要部断面図、第７図ないし第９図はそれぞれ従来の現像
装置の要部断面図、第10図（ａ）は現像剤塗布部材と現
像剤担持体の圧力と現像剤の付着量との関係を示す図、
同図（ｂ）は現像剤塗布部材と現像剤担持体の圧力と現
像剤の帯電量との関係を示す図である。 １……静電潜像保持体 ４……トナーホッパー ５……トナー ７……トナー塗布部材 20……トナー担持体 21……金属シャフト 22……導電層 53……トナー層 72……支点 73……バネ 80……現像装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 遠藤 光治 静岡県三島市南町６―78 東京電気株式 会社技術研究所内 (72)発明者 二俣 幸男 静岡県田方郡大仁町大仁570 東京電気 株式会社大仁工場内 (56)参考文献 特開 昭60−46577（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−138874（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−155050（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−223771（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−43762（ＪＰ，Ａ) 実開 昭62−53453（ＪＰ，Ｕ)

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】磁性または非磁性のトナーからなる一成分
   現像剤の薄層を表面に担持し、かつ静電潜像保持体面に
   搬送する少なくとも表面が弾性体から成る現像剤担持体
   と、該現像剤担持体に一成分現像剤を供給する現像剤供
   給装置と、前記現像剤担持体の表面に前記一成分現像剤
   を塗布する現像剤塗布部材とを有する現像装置におい
   て、 前記現像剤塗布部材は一成分現像剤の搬送方向と直交す
   る方向の曲率半径が0.5mm以上、2mm以下の金属製曲面を
   有し、この曲面の一部を前記現像剤担持体に20〜200g/c
   mの圧接力で押圧されていることを特徴とする現像装
   置。
2. 【請求項２】磁性または非磁性のトナーからなる一成分
   現像剤の薄層を表面に担持し、かつ静電潜像保持体面に
   搬送する少なくとも表面が弾性体から成る現像剤担持体
   と、該現像剤担持体に一成分現像剤を供給する現像剤供
   給装置と、前記現像剤担持体の表面に前記一成分現像剤
   を塗布する現像剤塗布部材とを有する現像装置におい
   て、 前記静電潜像保持体面に対する現像剤担持体面の移動速
   度比が1.5〜４倍に設定され、現像剤塗布部材は現像剤
   担持体上の現像剤の移動方向に対して下流側で支持され
   て上流側を自由端として配置され、かつ前記一成分現像
   剤の搬送方向と直交する方向の曲率半径が0.5mm以上、2
   mm以下の金属製の曲面を有し、この曲面の一部を前記現
   像剤担持体に20〜200g/cmの圧接力で押圧されているこ
   とを特徴とする現像装置。