JP2920917B2 - 現像装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は電子写真方式の複写機、プリンタ等に採用さ
れる現像装置に関するものである。

〔従来の技術〕

複写機、プリンタ等における現像装置は、最近におけ
る複写機やプリンタ等の小型化、低価格化の要求によ
り、非磁性一成分現像方式の現像装置が採用される傾向
にある。

この種の現像装置は、トナーを担持する移動表面を有
するトナー担持体と該トナー担持体上に供給されるトナ
ーの帯電及び付着量の規制を行う規制部材を備えている
が、この種の現像装置において重要なことは、トナー担
持体上に適正に帯電した適正な厚さのトナー層を如何に
形成するかということである。

従来から知られているかかる規制部材の代表例は、第
５図に示すように、トナー担持体１に押圧される可撓性
板からなるブレード２である。

しかしながら、該ブレード２を採用する場合、該ブレ
ードとトナー担持体１との接触点からブレード先端にい
たる突出量ｌの大小によって、トナー担持体表面上のト
ナー付着量が変動する。

第６図は第５図に示すようなスリーブの形態のトナー
担持体１に長さＬのブレードを当接させた場合におい
て、該ブレードとトナー担持体との当接点Ｐからのブレ
ード突出量ｌとトナー担持体へのトナー付着量Ｍ（mg/c
m²）との関係を示している。

第５図に示すようなスリーブ１上に実用的なトナー薄
層を得るには、付着量Ｍ＝0.4〜0.5mg/cm²である。第６
図においてこのような実用的な付着量Ｍを得るためのブ
レード突出量を求めると、突出量ｌ＝０〜0.5mm（ブレ
ード長Ｌ＝22.0〜22.5mm）となる。

しかしながら、このような突出量を正確に得るために
は現像装置の組み立て精度がきわめて高くなければなら
ないという問題がある。

この問題を解決するために、第７図に示すように、規
制部材に断面円形のような湾曲形状部分３を設け、この
部分をトナー担持体１に当接させるという方法が提案さ
れている（例えば特開昭60−46577号公報）。

このような湾曲形状部分を採用すると、次のような利
点がある。

規制部材の設定許容幅が広がる、 トナー担持体を回転させる機械的トルクが軽減さ
れ、従ってトナー担持体駆動用モータを小型化でき、そ
の結果、現像装置自体を小型化且つ安価に提供すること
ができる。

すなわち、前記については、湾曲形状部分を採用す
ると、ブレード突出量は該湾曲形状部分の曲率半径ｒに
ほぼ対応し、従って湾曲形状部分の曲率半径寸法精度さ
えおさえておけば、現像器組立の際、第８図（１）、
（２）、（３）のように、多少ずれが生じても、突出量
は実質上不変（ｒ）であるため、常に安定したトナー薄
層をトナー担持体上に形成することができるのである。

また、前記機械的トルクの軽減が可能となるの点に
ついては、第９図（１）に示すように、湾曲形状部分３
を採用すると、これがトナー担持体１に当接した場合、
そのニップ幅Ｗ′は同図（２）に示すように平坦ブレー
ドを用いた場合のニップ幅Ｗより小さくなる。従って、
トナー担持体１上に等価なトナー薄層を得ようとする場
合、単位面積当たりの規制圧を一定にする必要がある
が、当然、ニップ幅の狭い湾曲形状部分による規制形態
の方が、駆動系のトルクは小さくてすむので有利であ
る。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、湾曲形状部分を有する規制部材を採用
した場合においても、該湾曲形状部分の曲率半径如何に
よって、さらには、前記湾曲形状部分が接するトナー担
持体上の部分の曲率半径如何によって、トナー担持体上
のトナー荷電量及びトナー付着量が異なり、最終的に得
られる画質に影響が出てくる。

そこで本発明は、規制部材に湾曲形状部分を採用して
湾曲形状部分を有する規制部材の利点を備えさせるとと
もに、トナー担持体上のトナーの荷電量及び付着量を適
切なものにして複写、プリント等において良好な画質を
得ることができる現像装置を提供することを目的とす
る。

〔課題を解決するための手段〕

本発明者は前記目的を達成すべく研究の結果、規制部
材の湾曲形状部分の曲率半径及び該湾曲形状部分が接す
るトナー担持体部分の曲率半径が変化した場合、該湾曲
形状部分とトナー担持体との間に現像剤が進入する際の
空間、すなわち、該湾曲形状部分とトナー担持体とで形
成される楔形状部分（以下、「突入部分」という）が変
化し、これがトナー担持体上のトナー付着量等に影響を
及ぼすことを知見し、本発明を完成した。

すなわち本発明は、トナーを担持する移動表面を有す
るトナー担持体と該トナー担持体に供給されるトナーの
帯電及びトナーの付着量規制を行う規制部材とを備えた
現像装置において、該規制部材が前記トナー担持体へ押
圧される湾曲形状部分を有しており、前記トナー担持体
によってトナーが下方から上方に移動する領域において
前記湾曲形状部分がトナー担持体に押圧されており、前
記トナー担持体と前記湾曲形状部分で形成される突入部
の断面積Ｓが0.055mm²≦Ｓ≦0.152mm²であり、且つ前記
湾曲形状部分の曲率半径が0.5mm〜0.8mmであることを特
徴とする現像装置を提供するものである。

ここで突入部分の断面積Ｓとは第２図に示すように、
規制部材の湾曲形状部分A1がトナー担持体A2に当接する
点上のトナー担持体への法線Ｘを、トナー担持体の回転
方向Ｂの上流側へ平行移動することで湾曲形状部分A1に
接する線分ｍを得、湾曲形状部分及びトナー担持体及び
該線分で形成される空間部（斜線部分）の面積を表わ
す。

第３図に示すように、湾曲形状部分A1の曲率半径をrm
m、トナー担持体A2の曲率半径をRmmとし、 BOC＝S1、OEC＝S2、AOF＝S3、AOD＝S4、 OED＝S5、OBCE＝S6、DEF＝S7とすると、 突入断面積Ｓ（mm²）は次式で表わされる。

すなわち、Ｓ＝ｆ（r,R）として表すことができる。

Ｓ＞0.152mm²では最終的に得られる画質にかぶり等が
現れるので適当でない。

前記（１）式を用い、0.055mm²≦Ｓ≦0.152mm²を満足
する領域、すなわち実用的な荷電トナー薄層を得ること
ができる湾曲形状部分及びトナー担持体の曲率半径設定
領域を示すと第４図に示すようになる。

なお、本発明現像装置に用いられるトナーとしては、
いわゆる一成分系の非磁性トナーが好適であるが、磁性
トナーなどであっても良い。また、本発明は現像装置構
成においても、後述する実施例装置に限られるものでは
なく、従来から一成分系の現像装置として用いられてき
たもの、更には、二成分系の現像装置におけるトナー補
給装置にも適用可能である。

〔作 用〕

本発明現像装置によると、トナー担持体は図示しない
駆動手段により駆動されてその表面が移動し、これにと
もなって現像剤が規制部材の湾曲形状部分の規制下にト
ナー担持体上に付着するとともに帯電する。トナー担持
体上の現像剤トナーは、該担持体に臨む図示しない静電
潜像担体上の静電潜像に供給され、該潜像を現像する。

本発明の現像装置では、規制部材に設けられた湾曲形
状部分がトナー担持体に押圧されることによりトナーの
帯電及びトナー担持体へのトナーの付着量を規制してい
るため、第５図に示すように、このような湾曲形状部分
を有さない可撓性板体をそのままトナー担持体に押圧す
るタイプの規制部材によりトナー付着量等を規制する従
来の現像装置に比べて、規制部材の設定許容幅が広がる
とともに、トナー担持体を回転させる機械的トルクが軽
減される。

また、本発明の現像装置においては、規制部材の湾曲
形状部分はトナー担持体によってトナーが下方から上方
へ移動する領域においてトナー担持体に押圧され、トナ
ー担持体に押圧される規制部材の湾曲形状部分の曲率半
径ｒは0.5mm〜0.8mmとされ、該トナー担持体と該湾曲形
状部分で形成される突入部の断面積Ｓが0.055mm²≦Ｓ≦
0.152mm²の範囲に設定されているため、トナーはトナー
担持体表面の移動に伴って、滞留トナー粉体圧など加わ
ることなく円滑に無理なく前記突入部から湾曲形状部分
とトナー担持体の間へ進入するとともに、トナー担持体
へのトナーの付着量及びその帯電量が適切なものとな
り、その結果、最終的に画像かぶり等の画質不良の発生
が抑制された良好な画質の画像が得られる。

なお、本発明の現像装置においては、トナー担持体に
よってトナーが下方から上方に移動する領域において規
制部材の湾曲形状部分がトナー担持体に押圧されている
ため、該規制部材により規制されたトナーは該湾曲形状
部分がトナー担持体に押圧されている規制部位に滞留せ
ずに戻り、規制部位には滞留トナーの粉圧はかからな
い。規制部位においてトナーにかかるのはトナー担持体
の表面移動及び静電気的な力によるトナー搬送力であ
り、前記湾曲形状部分の曲率半径ｒの範囲0.5mm≦ｒ≦
0.8mmと突入部断面積Ｓの範囲0.055mm²≦Ｓ≦0.152mm²
はこのようなトナー搬送力との関係で定められたもので
ある。

〔実 施 例〕

以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。

以下に説明する実施例はいずれもその基本構造は第１
図に示すとおりであり、通常の複写機又はプリンタに採
用される非磁性一成分現像方式の静電潜像現像装置であ
る。

第１図は、静電潜像現像装置の側断面を示している。
この現像装置10の基本構造及び作用を説明すると次のと
おりである。

すなわち、現像装置10は矢印ａの方向に駆動回転する
感光体ドラム100の側部に配置されている。

現像装置10は弾性駆動ローラ20を有している。弾性駆
動ローラ20はアルミニウム等の導電性部材の上に、ゴム
等の弾性部材が被覆された構成となっており、このロー
ラ20には現像バイアス電圧が印加されている。上層のゴ
ム弾性部材は適度の導電性を有するものである。

現像装置10はさらにトナー担持体である薄膜部材21を
有しており、それは弾性駆動ローラ20の外周長よりもや
や長目の周長を有する無端状スリーブで弾性駆動ローラ
20に外装されている。

薄膜部材21を装着された弾性駆動ローラ20は回転可能
に支持されているとともに図示しない駆動源に連結され
ている（感光体に対する周速比は３程度まで）。駆動ロ
ーラ20の両端部には、薄膜部材21を弾性駆動ローラ20の
外周面に密着させるためのスリーブガイド19が介在させ
てある。従って、薄膜部材21のスリーブガイド19と接触
する部分は、駆動ローラ20の外周面に密着し、弾性駆動
ローラ20の前面部分に、弾性駆動ローラ20の周長よりも
やや長目に形成されている薄膜部材21の余長部分が集中
し、薄膜部材21と弾性駆動ローラ20との間に空間部Spが
形成され、この空間部Spを覆う薄膜部材21の弛み部外周
面が感光体ドラム100の周面に接触している。

なお、弾性駆動ローラ20の外周面と薄膜部材21の内周
面との摩擦係数をμ₁,薄膜部材21の外周面とスリーブガ
イド19の内面との摩擦係数をμ_２とするとμ_１＞μ_２の
関係が与えられている。

このため弾性駆動ローラ20が矢印ｂ方向に回転する
と、これにつれて薄膜部材21も同方向に従動し、空間部
Spを覆う薄膜部材21の外面が適当なニップ幅をもって感
光体ドラム100の表面を摺擦するようにしてある。

弾性駆動ローラ20の上部に設けた支持部材16の背面部
には先端に湾曲形状部分である金属丸棒26を具備したト
ナー付着量ないし層厚規制のためのブレード状の部材22
が取り付けてあり、この規制部材22の規制部（丸棒26）
は弾性駆動ローラ20の背面斜め上部に薄膜部材21を介し
て圧接している。すなわち、丸棒26が弾性駆動ローラ20
に圧接されるのは、トナー担持体である薄膜部材21によ
ってトナーが下方から上方へ移動する領域においてであ
る。この場合、押しつけ圧力は約5g/mm程度までとする
ことができる。今はいずれとの実施例においても約5g/m
mが選択されている。

なお、前記規制部材の材質としては従来トナー層厚の
規制部材として用いられている材料がいずれも好適に用
いられ、プラス（＋）トナーに対しては、摩擦帯電系列
でより陰性の材料、マイナス（−）トナーに対しては、
陽性の材料を用いるのが好ましい。今の場合、いずれの
実施例においても金属丸棒26の材質は、ステンレススチ
ール（SUS304）である。

現像槽12の後部はトナー収容槽25としてあり、このト
ナー収容槽25にはアジテータ24が矢印ｃ方向に回転可能
に設けてあり、このアジテータ24はトナー収容槽25内に
収容されているトナーT₀を矢印ｃ方向に移動させつつそ
のブロッキング等を防止する。

なお、トナーT₀は非磁性のものが使用される。このト
ナーとしては、ポリエステル系樹脂やスチレン又は／及
びアクリル樹脂等の各種熱可塑性樹脂中にカーボンブラ
ック等の着色剤、さらには必要に応じて帯電制御剤を分
散した微粒子（平均粒径約D₅₀11.5μｍ程度まで）を使
用できる。

前記現像装置10の動作について説明すると、図示しな
い駆動源にて弾性駆動ローラ20、アジテータ24がそれぞ
れ矢印b,c方向に回転している状態において、トナー収
容槽25内のトナーT₀はアジエータ24の撹拌作用を受けて
矢印ｃ方向に強制的に移される。

一方、弾性駆動ローラ20との摩擦力により薄膜部材21
も矢印ｂ方向に従動しており、薄膜部材21と接するトナ
ーT₀は薄膜部材21との接触及び静電気的な力によって矢
印ｂ方向への搬送力を受ける。そして、トナーT₀は、薄
膜部材21とトナー層厚規制部材22の先端部の金属丸棒26
とで形成される楔形状部分（突入部）23に取り込まれ、
規制部材22の圧接部に達すると薄膜部材21の表面に薄層
状に均一に塗布されると共に摩擦帯電される。このと
き、金属丸棒26は、トナー担持体である薄膜部材21によ
ってトナーが下方から上方へ搬送される領域で薄膜部材
21に当接しているので、規制部材22にて規制されたトナ
ーは下へ落下し、それ故、突入部23に規制されたトナー
が溜まって粉圧がかかるということはない。

薄膜部材21上に保持されたトナーT₀は、弾性駆動ロー
ラ20に従動する薄膜部材21の動作に従って感光体ドラム
100との対向部（現像領域Ｘ）に運ばれると、感光体ド
ラム100の表面電位と弾性駆動ローラ20に印加されてい
るバイアス電圧との電圧差に基づき、感光体ドラム100
の表面に形成されている静電潜像に付着してトナー像を
形成する。

ここで、感光体ドラム100と接する薄膜部材21は、空
間部Spを介して弾性駆動ローラ20と非接触状態にあるた
め、薄膜部材21は感光体ドラム100にソフトに、しかも
適当なニップ幅をもってむらなく接触し、感光体ドラム
100の静電潜像に均一なトナー像を形成する。なお、感
光体ドラム100の周速度と薄膜部材21の速度との間に速
度差をつけても、一旦感光体ドラム100上に形成された
トナー像は破壊されることはない。今の場合、いずれの
実施例においても、感光体100の周速度は約8.5cm/se
c.、薄膜部材21の周速度は約25.5cm/sec.に設定されて
いる。

現像領域Ｘを通過したトナーT₀は引き続き薄膜部材21
とともに矢印ｂ方向に搬送され現像槽12へ戻る。そし
て、再びブレード状のトナー規制部材22の圧接部にて薄
膜部材21の表面には均一な帯電トナーの薄層が形成さ
れ、以下、前述の動作を繰り返すことになる。

以上の現像装置においてトナー担持体である可撓性を
有する薄膜状のトナー搬送部材21は導電性ゴムを円筒状
に形成したもの等から構成してもよいが、電鋳法（エレ
クトロフォーミング）により形成した無端円筒状のニッ
ケル，アルミニウム，チタン，クロム，モリブデン，タ
ングステン等さらに合金としては黄銅，真ちゅう，ステ
ンレス,Co−Al₂O₃,Pb−TiO₂,Pb−TiC等の金属から成る
導電性薄膜を用いることができる。また、ポリカーボネ
ート，ナイロン，ポリエステル，フッ素樹脂等の樹脂か
ら成る軟質の無端円筒状に形成されたフィルム、さらに
それら樹脂にカーボングラファイト若しくは金属又は金
属酸化物微粉末等の導電性微粉末を含有させたものから
なる円筒状フィルムからなっていてもよい。なお今の場
合はいずれの実施例においてもニッケル薄膜部材21が採
用されている。

薄膜部材21に金属丸棒26が接触する部分に形成された
突入部の断面積Ｓ（mm²）、該断面積を得るように選ば
れたスリーブの形状の薄膜部材21の曲率半径Ｒ（mm）と
湾曲形状部分である丸棒26の曲率半径ｒ（mm）との組合
わせは、各実施例により異なり、それは第１表から第３
表に示すとおりである。

各実施例において、現像剤として、ポリエステル系樹
脂に着色剤としてカーボンブラックを添加し、さらに帯
電制御剤を分散した微粒子（平均粒径D₅₀約11.5μｍ）
を使用し、薄膜部材21上のトナー荷電量Ｑ（μc/g）及
び最終的に得られたプリント画質（地肌かぶり、べた黒
の追随性、文字まわりの現像剤飛散状態等）の評価をSP
−130（ミノルタカメラ（株）製プリンタ）を利用して
行ったところ、次に示す第１表から第３表の結果を得
た。

なお、これら表には比較例を同時に示した。

前記各表において画質欄の○印は良好な画質を意味し
ており、△印はかぶり等のある不良画質を意味してい
る。なお、第４図における○印、△印は上記実施例及び
比較例に対応している。

前記表からわかるように、丸棒26の曲率半径を0.5mm
〜0.8mmとし、突入部の断面積Ｓを0.055mm²≦Ｓ≦0.152
mm²に設定したいずれの実施例においても、得られた最
終画質は良好である。

〔発明の効果〕

本発明によると、トナーを担持する移動表面を有する
トナー担持体と該トナー担持体に供給されるトナーの帯
電及びトナーの付着量規制を行う規制部材とを備えた現
像装置であって、規制部材に湾曲形状部分を採用して湾
曲形状部分を有する規制部材の利点を備えさせるととも
に、トナー担持体上のトナーの荷電量及び付着量を適切
なものにして複写、プリント等において良好な画質を得
ることができる現像装置を提供することができる効果が
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の概略断面図であり、第２図は
突入部断面積の説明図、第３図は突入部断面積算出説明
図、第４図は突入部断面積0.055mm²≦Ｓ≦0.152mm²の領
域における規制部材の湾曲形状部分の曲率半径と該部分
が接するトナー担持体の部分の曲率半径の関係を示すグ
ラフ、第５図はトナー担持体にブレードタイプの規制部
材を押圧させる従来例の説明図、第６図は規制部材長
（突出量）とトナー担持体上のトナー付着量との関係を
表すグラフ、第７図はトナー担持体に湾曲形状部を有す
る規制部材を当接させる場合の例の説明図、第８図は湾
曲形状部分を有する規制部材をトナー担持体に当接させ
る場合の規制部材突出量の変化状態の説明図、第９図
（１）及び（２）はトナー担持体に湾曲形状部分を有す
る規制部材を当接させる場合とブレードタイプの規制部
材を当接させる場合とのニップ幅の比較図である。 10……現像装置、 21……薄膜部材（トナー担持体）、 22……規制部材、 26……金属丸棒、 Ｓ……突入部断面積、 T₀……トナー。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山本 雅史 大阪府大阪市東区安土町２丁目30番地 大阪国際ビル ミノルタカメラ株式会社 内 (72)発明者 池側 彰仁 大阪府大阪市東区安土町２丁目30番地 大阪国際ビル ミノルタカメラ株式会社 内 (72)発明者 江ノ口 裕次 大阪府大阪市東区安土町２丁目30番地 大阪国際ビル ミノルタカメラ株式会社 内 (56)参考文献 特開 昭53−101431（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−223771（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−30568（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G03G 15/08

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】トナーを担持する移動表面を有するトナー
   担持体と該トナー担持体に供給されるトナーの帯電及び
   トナーの付着量規制を行う規制部材とを備えた現像装置
   において、該規制部材が前記トナー担持体へ押圧される
   湾曲形状部分を有しており、前記トナー担持体によって
   トナーが下方から上方に移動する領域において前記湾曲
   形状部分がトナー担持体に押圧されており、前記トナー
   担持体と前記湾曲形状部分で形成される突入部の断面積
   Ｓが0.055mm²≦Ｓ≦0.152mm²であり、且つ前記湾曲形状
   部分の曲率半径が0.5mm〜0.8mmであることを特徴とする
   現像装置。