JP2982384B2 - 現像装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電子写真方式の複写機、
プリンタ等の画像形成装置用の現像装置、特に表面が移
動するトナー担持体の該表面にトナー付着量（トナー層
厚）及びトナー荷電量を規制する規制部材を当接させた
一成分現像装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子写真方式の複写機、プリンタ等の画
像形成装置では、感光体ドラム等の静電潜像担持体を帯
電装置により帯電させ、その帯電域に画像露光して静電
潜像を形成し、該潜像を現像装置で現像して可視像と
し、これを転写材へ転写し、定着させる。

【０００３】前記現像装置としては種々のタイプのもの
が知られているが、一般には乾式のものが用いられ、そ
れは大別すると、トナーとキャリアを含む現像剤を用い
る二成分現像装置と、トナーを主体とする現像剤を用い
る一成分現像装置に分けられる。このうち、一成分現像
装置の代表的なものとして、表面が移動するトナー担持
体を有し、該担持体表面にトナー付着量（担持体上のト
ナー層厚）及びトナー荷電量を制御する規制部材を当接
させたものが知られている。

【０００４】このタイプの現像装置において従来から使
用されている規制部材は、図５に示すように、トナー担
持体Ｘ（図中矢印は表面移動方向）に当接する薄い金属
ブレードＢでその下端を若干背後へ屈曲させたものであ
る。トナー担持体Ｘの表面に供給されるトナーＴは、規
制ブレードＢをくぐりぬけるとき、所定量に摩擦、荷電
され、担持体Ｘ表面への付着量が規制される。

【０００５】このとき、トナー荷電量Ｑは、ブレードＢ
と担持体Ｘとの接触ニップ幅をＮ、ブレード押圧力をＦ
とするとｆ（Ｎ，Ｆ）に比例する関係にある。ブレード
Ｂの反り曲がりは、トナー担持体Ｘ表面と逆の曲率状態
となるので、ニップ幅Ｎは小さく、且つ、略一定となる
から、所定トナー荷電量を得るには、Ｆをある程度大き
くしなければならず、そのため、ブレードＢのトナー規
制部分は、図５に示すように、トナー中に埋没配置さ
れ、トナーの粉圧がブレード背面に加わるようにしてい
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前記規制ブレ
ードＢを用いると、これが所定トナー荷電量を得るため
に、トナー担持体Ｘに強く押圧される結果、ブレードＢ
先端へのトナーの固着、トナー担持体Ｘ表面へのトナー
フィルミイング固着等が発生し、そのため、トナー担持
体Ｘ上のトナー層厚が不均一になり、それが画像むらの
原因となったり、トナー荷電量が低下して、画像カブリ
の原因となる。

【０００７】かといって、ブレード押圧力を小さくする
と、前述のとおりブレードとトナー担持体とのニップ幅
が小さいので、トナー荷電量が低下し、画像カブリの原
因となる。トナーの溜まり部分の上方位置でゴム等から
なる弾性ブレードをトナー担持体表面へ当接する方法も
提案されているが、この種のブレードでは、トナー担持
体との接触ニップ幅が依然として小さいので、トナー荷
電量を安定して十分得られない。

【０００８】また、いずれにしても、前記ブレードタイ
プの規制部材は、所定のトナー荷電量、付着量を得るた
めの設定許容幅が小さく、設定が難しいという問題があ
る。また、特開昭６１−１８５７７３号公報は、トナー
規制ブレードをコの字形に形成して保持し、該コの字形
の中間片部（底部分）をトナー担持体表面に臨ませるこ
とで、広いニップ幅を得ることを教えているとともに、
該コの字形ブレードの変形を防止する手段を種々教えて
いるが、この場合でも、所定トナー荷電量、トナー付着
量を得るための設定許容幅は依然として小さく、設定が
難しいとともに、長期使用によるブレードの変形及び該
変形によるトナー規制不良の発生は免れ難い。

【０００９】そこで本発明は、表面が移動するトナー担
持体の該表面にトナー付着量及び荷電量を制御する規制
部材を当接させた一成分現像装置であって、前記規制部
材の設定許容幅が従来より広く、従ってそれだけ容易に
組み立てることができ、また、該規制部材へのトナー固
着、トナー担持体へのトナーフィルミングが従来より少
なく、長期にわたり所定の層厚、荷電量の安定したトナ
ー薄層を形成して画像品質を向上させることができ、そ
れでいて、格段の費用増加を招かず、安価に製作できる
現像装置を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は前記目的に従
い、表面が移動するトナー担持体の該表面にトナー付着
量及び荷電量を制御する規制部材を当接させた一成分現
像装置において、前記規制部材を、片側端部で支持さ
れ、自由端部側が前記トナー担持体表面に接触する可撓
性のトナー規制フィルムとし、前記片側端部と自由端部
との間のトナー担持体との接触部から自由端部までのト
ナー規制フィルム部分を前記トナー担持体表面に沿って
静電吸着させるとともに、この自由端部が前記片側端部
に対してトナー担持体の表面移動方向下流側に位置する
ように配置され、且つ前記トナー規制フィルムのヤング
率をＥ〔ｇ／ｃｍ² 〕、前記トナー規制フィルムの断面
２次モーメントをＩ〔ｃｍ⁴ 〕、前記トナー規制フィル
ムの曲率半径をρ〔ｃｍ〕としたとき、Ｍ＝ＥＩ／ρで
示される前記トナー規制フィルムの曲げモーメントＭ
が、下式 ０．００１〔ｇ・ｃｍ〕≦Ｍ≦２０〔ｇ・ｃｍ〕 を満たすことを特徴とする現像装置を提供するものであ
る。

【００１１】本発明におけるトナー規制フィルムとして
は、図４に示すように、例えば、幅ｂ＝１ｃｍの薄肉材
料Ｓを外径Ｄ＝１ｃｍの断面円形の芯棒Ａに巻きつける
ときに要する曲げモーメントＭが、Ｍ≦２０〔ｇ・ｃ
ｍ〕のもの、より好ましくは、Ｍ≦１０〔ｇ・ｃｍ〕で
あるものが望ましい。

【００１２】なお、曲げモーメントＭは、Ｍ＝ＥＩ／
ρ、但しＩ＝ｂｈ³／１２から求められる数値である。
ここでＥはフィルムのヤング率〔ｇ／ｃｍ² 〕、Ｉはフ
ィルムの断面２次モーメント〔ｃｍ⁴ 〕、ρはフィルム
の曲率半径〔ｃｍ〕であり、曲率の中心、すなわち、芯
棒Ａの中心Ｏとフィルムの中立面ＮＳとの距離、ｈはフ
ィルムの厚さ〔ｃｍ〕である。

【００１３】曲げモーメントＭが２０〔ｇ・ｃｍ〕を超
えると、その材料はトナー担持表面にうまく接触しなく
なり、所望のトナー荷電量、付着量が得難くなるので、
好ましくない。曲げモーメントＭの下限値については、
特に限定はないが、トナー規制に用いるための機械的強
度（フィルムの破れ、ちぎれ等の防止）を保つという別
の要因から、概ね０．００１〔ｇ・ｃｍ〕以上であるこ
とが好ましい。

【００１４】このトナー規制フィルムは、静電吸着作用
にてトナー担持体表面への良好な接触を得るための電圧
を印加できるように、電気抵抗が１０^-5〜１０⁸ Ωｃｍ
程度であることが望ましい。次に前記フィルムとして考
えられるものを例示すると次のとおりである。 金属材料フィルム アルミニウム、金、銅、鉄、銀、クロム、ニッケル、白
金、錫、チタニウム等の金属、或いはこれらの合金から
なるフィルム。

【００１５】合成樹脂材料フィルム ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン系樹
脂、ポリビニルアルコール、ポリ酢酸ビニル等のポリア
セタール系樹脂、エチレン−酢酸ビニル共重合体、ポリ
メタクリル酸メチル、アクリロニトリル−アクリル酸メ
チル共重合体等のアクリル系樹脂、ポリカーボネイト、
ポリスチレン、アクリロニトル−ブタジエン−スチレン
共重合体、ポリテレフタル酸エチレン、ポリウレタンエ
ラストマー、ビスコースレーヨン、硝酸セルロース、酢
酸セルロース、三酢酸セルロース、プロピオン酸セルロ
ース、酢酸酪酸セルロース、エチルセルロース、再生セ
ルロース等のセルロース系樹脂、ナイロン６、ナイロン
６６、ナイロン１１、ナイロン１２、ナイロン４６等の
ポリアミド系樹脂、ポリイミド、ポリスルホン、ポリエ
ーテルスルホン、ポリ塩化ビニル、塩化ビニル−酢酸ビ
ニル共重合体、ポリ塩化ビニリデン、塩化ビニリデン−
塩化ビニル共重合体、ポリテトラフルオロエチレン、ポ
リクロロフルオロエチレン、ポリ弗化ビニル、ポリ弗化
ビニリデン等のポリハロゲン化ビニル系樹脂、ビニルニ
トリルゴム合金、等の樹脂材料に導電性材料を分散させ
たり、樹脂材料面を導電化処理（例えば、導電性層を蒸
着、積層等により裏打ち）したりして、適宜導電性化、
または低抵抗化した材料からなるフィルム。

【００１６】特に樹脂中に金属粉、金属ウィスカー、カ
ーボンブラック、カーボンファイバー等を含有させた場
合には１０³ 〜１０⁸ Ωｃｍ程度の、導電性とまでは至
らない程度の低抵抗材料フィルムを得ることができる。
前記トナー規制フィルムをトナー担持体に静電吸着させ
るための電圧を印加するにあたっては、直流、交流或い
はそれらの重畳による電圧を印加することができる。ま
た、状況に応じ、該フィルムを０電位に設定してもよ
い。

【００１７】

【作用】本発明現像装置によると、トナー規制フィルム
の自由端部側、すなわち、フィルム片側端部の支持域の
端からフィルムの自由端に至るまでの部分の全部又は一
部がトナー担持体表面に接触し、且つ、該担持体に静電
吸着され、トナー担持体へ供給されたトナーが該フィル
ムとトナー担持体表面との間を通過する間に、該通過ト
ナーが所定量に荷電されるとともにトナー担持体への付
着量が規制され、かくして得られたトナー薄層が静電潜
像の現像に供される。

【００１８】

【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図１に概略構成を示すプ
リンタに組み込んで使用されるものである。まず、図１
に示すプリンタについて説明する。図１に示すプリンタ
は中央部に静電潜像担持体である感光体ドラム１を備え
ており、このドラムは図示しない駆動手段により矢印ａ
方向に回転駆動される。ドラム１の周囲には帯電装置
２、現像装置３、転写チャージャ４、クリーニング装置
５及びイレーサ６が順次配置してある。現像装置３は本
発明に係る現像装置である。

【００１９】感光体ドラム１の上方には光学系７が配置
してあり、この光学系はハウジング７１の中に半導体レ
ーザ発生装置、ポリゴンミラー、トロイダルレンズ、ハ
ーフミラー、球面ミラー、折り返しミラー、反射ミラー
等を配置したもので、ハウジング７１の床部に露光スリ
ット７２が形成してあり、ここから帯電装置２と現像装
置３の間を通して感光体ドラム１に画像露光できるもの
である。

【００２０】感光体ドラム１の図中右側にはタイミング
ローラ対８１、中間ローラ対８２及び給紙カセット８３
が順次配置してあり、給紙カセット８３には給紙ローラ
８４が臨んでいる。また、感光体ドラム１の図中左側に
は定着ローラ対９１、排紙ローラ対９２が順次配置して
あり、排紙ローラ対９２には排紙トレイ９３が臨んでい
る。

【００２１】以上説明した各部品はプリンタ本体１０に
搭載されている。本体１０は下ユニット１０１と上ユニ
ット１０２とからなっており、前述した帯電装置２、現
像装置３、クリーニング装置５、イレーサ６、光学系
７、タイミングローラ対８１の上側ローラ、中間ローラ
対８２の上側ローラ、給紙ローラ８４、定着ローラ対９
１の上側ローラ、排紙ローラ対９２及び排紙トレイ９３
はいずれも上ユニット１０２に設けられている。この上
ユニットはプリンタの図中左側端部に設けた軸棒１０３
を中心に給紙側の端部が上下に開閉することができ、そ
れによってジャム処理、各種メインテナンスを行えるよ
うになっている。

【００２２】なお、前記プリンタのシステム速度（感光
体ドラム１の周速）は３．８ｃｍ／ｓｅｃであり、帯電
装置２によるドラム１表面の帯電電位は−６５０Ｖであ
る。前記現像装置３の詳細は図２に示してある。この現
像装置３は、ケーシング３１を備えており、このケーシ
ングに現像ローラ３２が回転可能に支持されている。ロ
ーラ３２はアルミニウム製パイプからなり、外径２５ｍ
ｍで、表面はサンドブラスト処理にて、表面粗さＲｚ約
２μｍに仕上げてある。ローラ３２はその一部が露出し
て感光体ドラム１に臨んでいる。ローラ３２は図示しな
い駆動手段により図中矢印ｂ方向（ドラム１と反対方
向）に回転駆動され、現像バイアス電圧Ｖｂ（−２５０
Ｖ）が印加される。

【００２３】ケーシング３１の上部に、ローラ３２の回
転軸線方向と平行に延びる規制部材支持体３３が設けて
あり、この支持体３３にトナー規制フィルム３４の上端
部が片持ち支持されている。フィルム３４の自由端側は
ローラ３２表面に接触している。このフィルム３４は、
図３の（Ａ）に示すように、ポリアミド製の絶縁製フィ
ルム３４１の裏面にアルミ蒸着にて導電性膜３４２を形
成したもので、全体の厚さは５０μｍ、支持体３３より
下部分の長さは２０ｍｍであり、ローラ３２の回転軸線
方向の幅にわたって延在しており、絶縁性フィルム部分
３４１がローラ３２に接触している。該フィルム３４に
は支持体３３を介して電圧Ｖｃ（−７００Ｖ）が印加さ
れる。フィルム３４は図４に示すように芯棒Ａに巻きつ
けるときに要する曲げモーメントＭが０．００１〔ｇ・
ｃｍ〕〜２０〔ｇ・ｃｍ〕の範囲内にある。

【００２４】なお、本例では、現像ローラ３２表面が導
電性のため、フィルム３４への印加電圧がローラ３２へ
落ちないように、フィルム３４の絶縁性部分３４１をロ
ーラ表面に接触させているが、ローラ３２表面が電気絶
縁性の場合には、例えば図３の（Ｂ）に示すように、単
層構成の導電性フィルムでもよい。ケーシング３１内に
はトナーＴが収容され、現像ローラ３２へ供給される。

【００２５】トナーＴは負帯電型で、ビスフエノールＡ
型ポリエステル樹脂１００重量部と、カーボンブラック
ＭＡ＃８（三菱化成工業株式会社製）５重量部と、ボン
トロンＳ−３４（オリエント化学工業株式会社製）３重
量部と、ビスコールＴＳ−２００（三洋化成工業株式会
社製）２．５重量部とからなる組成物を、公知の方法に
よって混練、粉砕、分級し平均粒径が１０μｍで、粒径
７〜１３μｍの範囲に８０重量％が分布するトナー粒子
を製造し、このトナー粒子に、流動化剤として疏水性シ
リカ（タルコ社製、タノラックス５００）を０．７５重
量％添加し、ホモジナイザーにより混合攪拌したもので
ある。

【００２６】このプリンタによると、感光体ドラム１表
面が帯電装置２により所定電位に一様に帯電され、該帯
電域に光学系７から画像露光されて静電潜像が形成され
る。かくして形成された静電潜像は現像装置３により現
像されてトナー像となり、転写チャージャ４に臨む転写
領域へ移行する。一方、給紙カセット８３から給紙ロー
ラ８４により転写紙が引き出され、中間ローラ対８２を
経てタイミングローラ対８１に至り、ここでドラム１上
のトナー像と同期をとって転写領域へ送り込まれる。か
くして転写領域において転写チャージャ４の作用でドラ
ム１上のトナー像が転写紙上に転写され、該転写紙は定
着ローラ対９１へ至り、ここでトナー像を定着されたの
ち排紙ローラ対９２により排紙トレイ９３へ排出され
る。

【００２７】トナー像が転写紙に転写されたのち、感光
体ドラム１上に残留するトナーはクリーニング装置５に
よって清掃され、残留電荷はイレーサ６により消去され
る。前記現像装置３においては、フィルム３４への電圧
Ｖｃ印加により、該フィルムが現像ローラ３２へ安定的
に静電吸着され、ローラ３２へ供給されたトナーＴが、
該フィルムとローラ表面との間をくぐりぬけることで、
ローラ３２表面にトナー薄層ｔが形成され、これが静電
潜像の現像に供される。

【００２８】トナー薄層ｔのトナー付着量は約０．５ｍ
ｇ／ｃｍ² までであり、トナー帯電量は約−２０μｃ／
ｇで、良好な画像が得られた。また、この現像装置３で
は、フィルム３４が従来のトナー規制ブレードと比較し
て、広い面積にわたって現像ローラ３２へ吸着されるた
め、単位当たり押圧力が弱く、従って、フィルム３４へ
のトナー固着、ローラ３２表面へのトナーフィルミング
が長期にわたり発生せず、しかも、既述のとおり、所望
のトナー付着量、荷電量を得て、良好な画像を得ること
ができた。

【００２９】なお、トナー規制フィルム３４を現像ロー
ラ３２へ静電吸着させるにあたっては、現像ローラ３２
とフィルム３４との間にそのための電位差があればよい
から、現像ローラ３２の電位如何によって、フィルム３
４の電位は０電位でもよい。

【００３０】

【発明の効果】本発明によると、表面が移動するトナー
担持体の該表面にトナー付着量及び荷電量を制御する規
制部材を当接させた一成分現像装置であって、前記規制
部材の設定許容幅が従来より広く、従ってそれだけ容易
に組み立てることができ、また、該規制部材へのトナー
固着、トナー担持体へのトナーフィルミングが従来より
少なく、長期にわたり所定の層厚、荷電量の安定したト
ナー薄層を形成して画像品質を向上させることができ、
それでいて、格段の費用増加を招かず、安価に製作でき
る現像装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明現像装置を組み込んだプリンタの一例の
概略構成図である。

【図２】本発明に係る現像装置の拡大断面図である。

【図３】トナー規制フィルムの一部の拡大断面図であ
る。

【図４】トナー規制フィルムの可撓性説明図である。

【図５】従来例の説明図である。

【符号の説明】

１ 感光体ドラム ３ 現像装置 ３１ ケーシング ３２ 現像ローラ ３３ フィルム支持体 ３４ トナー規制フィルム Ｖｂ 現像バイアス電圧 Ｖｃ 静電吸着用電圧

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 表面が移動するトナー担持体の該表面に
   トナー付着量及び荷電量を制御する規制部材を当接させ
   た一成分現像装置において、前記規制部材を、片側端部
   で支持され、自由端部側が前記トナー担持体表面に接触
   する可撓性のトナー規制フィルムとし、前記片側端部と
   自由端部との間のトナー担持体との接触部から自由端部
   までのトナー規制フィルム部分を前記トナー担持体表面
   に沿って静電吸着させるとともに、この自由端部が前記
   片側端部に対してトナー担持体の表面移動方向下流側に
   位置するように配置され、且つ前記トナー規制フィルム
   のヤング率をＥ〔ｇ／ｃｍ² 〕、前記トナー規制フィル
   ムの断面２次モーメントをＩ〔ｃｍ⁴ 〕、前記トナー規
   制フィルムの曲率半径をρ〔ｃｍ〕としたとき、Ｍ＝Ｅ
   Ｉ／ρで示される前記トナー規制フィルムの曲げモーメ
   ントＭが、下式 ０．００１〔ｇ・ｃｍ〕≦Ｍ≦２０〔ｇ・ｃｍ〕 を満たすことを特徴とする現像装置。