JP3162870B2 - 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、複写機やページプリン
ター等の電子写真方式を利用した画像形成装置に用いら
れる現像装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】複写機やページプリンター等の電子写真
方式を利用した画像形成装置においては、潜像担持体上
に形成した潜像を現像してトナー像として可視化してお
り、その現像装置として磁性一成分現像剤を用いるもの
が知られている。その例を図７に示す。

【０００３】現像装置５Ａは、磁性一成分現像剤である
磁性トナー６を収容した現像容器５を備え、現像容器５
の感光ドラム１と対面した開口部に現像スリーブ３を有
する。現像装置は、現像スリーブ３上にトナー６を担持
して感光ドラム１と対向した現像部に搬送させ、潜像担
持体たる感光ドラム１上に形成した潜像にトナー６を供
給して現像し、潜像をトナー像として可視化させる。現
像容器５内には、トナー６を現像スリーブ３方向へ搬送
するための現像剤搬送手段（図示せず）が設けられるこ
とが多い。

【０００４】現像スリーブ３は導電性金属の中空円筒か
らなっており、円筒の軸を中心に一定速度で回転して担
持したトナー６を現像部まで搬送する。その現像スリー
ブ３の内部には多極のマグネット１２が非回転に配設さ
れ、このマグネット１２の磁力により現像スリーブ３上
にトナー６が保持される。現像スリーブ３上には、これ
に弾性的に当接した現像剤規制ブレード（弾性ブレー
ド）４が設置され、現像スリーブ３上に担持して搬送さ
れるトナー６は、搬送途上で弾性ブレード４により規制
されてその量を制限されると共に現像スリーブ３上に均
一に塗布される。

【０００５】図の現像装置では、弾性ブレード４は、支
持板金４ａに貼り付けによりカーボン分散ＥＰＤＭから
なる導電性ゴム層４ｂを支持し、その導電性ゴム層４ｂ
の表面全面、或いは少なくとも現像スリーブ３側の表面
をウレタン樹脂高抵抗層４ｃにより約５０μｍの厚さで
覆ってなっている。弾性ブレード４は現像スリーブ３
に、その回転方向と逆方向に当接されている。

【０００６】弾性ブレード４の支持板金４ａにはバイア
ス電源１６が接続されており、支持板金４ａを介して導
電性ゴム層４ｂに所定のバイアス電圧を印加できるよう
になっている。弾性ブレード４のウレタン樹脂高抵抗層
４ｃは、弾性ブレード４と現像スリーブ３とのリークを
防止するために設けられている。

【０００７】現像スリーブ３上に担持されたトナー６
は、その搬送される過程で主に現像スリーブ３や弾性ブ
レード４の表面と摺擦されて摩擦帯電し、感光ドラム１
上の潜像の現像に供せられる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
摩擦帯電によって強く帯電したトナーが現像スリーブ３
や弾性ブレード４に近接すると、それらとの間に大きな
静電鏡映力が働き、それらの表面に付着する。更に現像
スリーブやブレードの表面に付着したトナーには、静電
鏡映力の他に様々な物理吸着力が働き、表面から容易に
引き剥せなくなる。このため、図８に示すように、現像
スリーブ３や弾性ブレード４の表面が数層のトナー６に
より覆われ、後から現像スリーブ３に供給されたトナー
が現像スリーブ３、弾性ブレード４と接触するのを阻害
していた。

【０００９】特に低湿度環境で印字比率の低い画像を続
けて現像すると、上記の現像スリーブ３上を覆っている
トナーが更に強く帯電して、トナーの帯電ムラや塗布ム
ラ等を生じ、これに対応したムラのある画像不良が発生
する場合があった。

【００１０】又上記のような状態ではトナーの帯電効率
が低下するだけでなく、トナー同士の摩擦帯電が増加す
るために、反対極性に帯電するトナー（反転トナー）の
量が相対的に増加する傾向にあり、結果的に画像濃度の
低下や非画像部の”カブリ”の増大となって、画像品質
を損なう要因となっていた。

【００１１】更に現像スリーブ３上のトナー６の一部だ
けが現像に供されると、現像スリーブ３の現像に使用さ
れた部分に新たに担持されて帯電されたトナーと、現像
に使用されずにそのまま担持されて更に帯電されたトナ
ーとの間に帯電量の差が生じ、そのトナーの帯電量の差
により、次回に現像されるときに前回の画像の影響が現
れる現象（”ゴースト”と呼ばれる現象）が発生する場
合があった。

【００１２】その他、現像スリーブ３と弾性ブレード４
との間に異物が挟まった場合には、トナー６の塗布が乱
されることがあるが、従来、このトナーの塗布の乱れを
効果的に緩和する方法はなかった。

【００１３】従来の現像装置を図８、図９及び図１０に
より更に詳細に説明する。図８〜図１０は弾性ブレード
４と現像スリーブ３の摺擦部近傍の様子を示す説明図で
ある。磁性トナー６は図７のマグネット１２の磁力によ
り現像スリーブ３上に保持され、現像スリーブ３の回転
に従い図で見て右側の上流から左側の下流に向かって搬
送される。その途上で現像スリーブ３に当接している弾
性ブレード４により規制を受け、現像スリーブ３上に均
一に薄層に塗布される。

【００１４】従来は、上述のように、弾性ブレード４と
現像スリーブ３との間に電源１６からのブレードバイア
スによる交番電界が加えられており、この間にある帯電
したトナーにはこの交番電界の強さに応じた力が働く。
この力が強く帯電したトナーと弾性ブレード４若しくは
現像スリーブ３との間に作用する静電鏡映力に勝る場合
には、図９及び図１０に示すように、交番電界Ｅが弾性
ブレード４から現像スリーブ３に向かう方向のときに
（図９）、現像スリーブ３上を覆うトナー層が引き剥さ
れ、交番電界Ｅが現像スリーブ３から弾性ブレード４に
向かう方向のときに（図１０）、弾性ブレード４上を覆
うトナー層が引き剥され、現像スリーブ３の回転に伴い
移送されて除去される。従ってこのトナー層によって引
き起こされていた新たなトナー６の現像スリーブ３や弾
性ブレード４との接触阻害及びトナー同士の摩擦帯電の
弊害はなくなり、トナーの帯電効率が向上し又反転トナ
ーも減少する。

【００１５】特に弾性ブレード４と現像スリーブ３の摺
擦部から下流側では、図１１に示すように、交番電界に
応じてトナー６が往復動する。この下流側領域では弾性
ブレード４若しくは現像スリーブ３上を覆うトナー層が
引き剥されるだけでなく、そのトナーが往復飛翔するた
めに、過剰に帯電したトナー層や磁力によって形成され
たトナーチェーンがほぐれて十分に撹拌される。この撹
拌効果によりトナー６の帯電ムラがほぼ解消される。又
弾性ブレード４と現像スリーブ３の間に挟まった異物に
よる塗布ムラも、上記の撹拌効果により緩和される。

【００１６】当然ながら、現像スリーブ３の回転中に常
に上記の交番電界が加わるように制御すれば、弾性ブレ
ード４若しくは現像スリーブ３上を覆うトナー層は形成
されず、前述したような問題は生じない。更に弾性ブレ
ード４にブレードバイアスとして、 直流電圧 Ｖｄｃ＝−６００Ｖ 交流電圧 正弦波 振幅Ｖａｃ＝１．５ｋＶｐｐ 周波数ｆ＝５００Ｈｚ を加えると、トナー６が弾性ブレード４と現像スリーブ
３との間で往復動するばかりでなく、弾性ブレードに印
加したバイアスの直流成分に対応する電荷が、現像スリ
ーブ上のトナーに注入されて、トナーが帯電することに
なる。その結果、トナーが持つ電荷量を所定値に設定す
ることが可能となり、ゴーストやカブリ、濃度ムラのな
い高品質な画像を安定して得ることが可能となった。

【００１７】しかしながら、上記の弾性ブレード４及び
現像スリーブ３によって電荷を付与されるトナーには、
その成分としてカーボンやシリカなど吸湿性の物質を含
んでいるために、使用環境、特に環境の湿度の変化でそ
の帯電量が変わってしまうという性質があった。具体的
には、低湿環境下で電荷の過剰、高湿環境下で電荷の不
足が生じ、それにより濃度低下などとして現れる。

【００１８】従って上記の弾性ブレード４にバイアスを
印加することによる解決法は、ゴースト、カブリ或いは
濃度ムラに対しては優れた効果を奏したが、通常環境以
外の環境下では、長時間使用時の後半部において濃度低
下を生じ、この点に関して十分でなかった。

【００１９】本発明の目的は、現像剤担持体上の現像剤
を規制する現像剤規制部材に振動電圧を印加して、これ
ら現像剤担持体及び規制部材上の現像剤層を引き剥し、
現像剤を往復動させることにより、現像剤の帯電ムラや
塗布ムラ、反対極性帯電を防止すると共に、使用環境の
変化に係わらず現像剤の過剰帯電又は帯電不足を生じる
ことなく帯電して、画像のムラやカブリがなく且つ濃度
が十分な高品質の画像を得ることができる現像装置を提
供することである。

【００２０】

【課題を解決するための手段】上記目的は本発明に係る
現像装置にて達成される。要約すれば本発明は、現像剤
を担持して潜像担持体と対向した現像部へ搬送する現像
剤担持体と、前記現像剤担持体上の現像剤を規制する現
像剤規制部材とを有し、前記現像剤規制部材に振動電圧
が印加される現像装置において、前記現像剤規制部材の
少なくとも前記現像剤担持体側表面に、湿度が高くなる
ほど体積抵抗率が小さくなる抵抗層を設けると共に、前
記振動電圧を定電圧制御したことを特徴とする現像装置
である。本発明の一実施態様によれば、前記現像装置が
少なくとも潜像担持体とプロセスカートリッジとして一
体化され、画像形成装置本体に着脱自在とされる。

【００２１】

【実施例】図１は、本発明の一実施例に係る現像装置を
備えた画像形成装置を示す概略構成図、図２には、図１
に備えられた現像装置を示す拡大図である。

【００２２】図１に示すように、画像形成装置は感光ド
ラム１を備え、感光ドラム１に帯電ローラ２が当接され
ている。帯電ローラ２は、芯金２ａ上にＥＰＤＭ等のゴ
ムにカーボンを分散した導電性ゴム層２ｂを被覆してな
っており、芯金２ａにバイアス電源１４に接続された接
点板２ｃが接触されている。帯電ローラ２の芯金２ａに
接点板２ｃを介して電源１４から直流電圧が印加され、
帯電ローラ２により感光ドラム１の表面が所定の電位に
一様に帯電される。

【００２３】次いで一様に帯電された感光ドラム１に対
し、図示しないレーザスキャナーから画像情報の時系列
電気画素信号に対応したレーザ光９を出力して、このレ
ーザ光９を感光ドラム１の表面に入射しそのドラム母線
方向に順次主走査することにより、感光ドラム１の表面
上に画像情報の静電潜像が形成される。その静電潜像は
感光ドラム１の回転に伴い現像装置５Ａと対向した現像
部に移動され、現像部において磁性一成分現像剤である
磁性トナー６により現像され、トナー像として可視化さ
れる。

【００２４】現像装置５Ａは、磁性トナー６を収容した
現像容器５を備え、現像容器５の感光ドラム１と対面し
た開口部に現像剤担持体である導電性現像スリーブ３を
有する。この現像スリーブ３の内部にはマグネット１２
が設置され、マグネット１２は現像スリーブ３上にトナ
ー６を保持して、トナー６を容器５内から感光ドラム１
と対向した現像部に搬送する。搬送途上で現像スリーブ
３上のトナーは現像剤規制部材である弾性ブレード４に
より規制され、現像スリーブ３上に塗布して均一な薄層
に形成される。

【００２５】現像スリーブ３には現像バイアス電源１５
が接続されており、現像部に搬送されたトナーは、電源
１５による現像スリーブ３への所定の現像バイアスの印
加下に感光ドラム１に供給されて、感光ドラム１上の潜
像を現像してトナー像として可視化する。現像に寄与し
なかったトナーは、現像スリーブ３の回転に従い現像容
器５内に戻され、容器内に回収される。

【００２６】図示しないカセットから転写材１１が、感
光ドラム１と転写ローラ１０とが対向した画像転写部に
送給され、感光ドラム１と転写ローラ１０との間を通過
する過程で、転写ローラ１０に印加されるトナーとは逆
極性の転写電圧により、感光ドラム１上のトナー像が転
写材１１上に転写される。

【００２７】トナー像を転写された転写材１１は、次い
で図示しない定着器へ搬送され、そこでトナー像を転写
材１１上に加熱定着して永久像とされた後、画像形成装
置の機外に排出される。トナー像を転写した後の感光ド
ラム１の表面は、クリーニングブレード７により転写残
りのトナーやその他の汚染物質を清掃、除去して清浄面
化した後、再び画像形成に供される。

【００２８】さて、本発明によれば、現像装置５Ａの弾
性ブレード４は、抵抗層４ｃを設けることにより高抵抗
処理されており、又この弾性ブレード４に接続されたブ
レードバイアス電源１６は定電圧制御されている。

【００２９】本発明の現像装置について先の図２により
更に説明する。本実施例において、弾性ブレード４は、
現像装置５Ａの現像容器５に取付けられた支持板金４ａ
に、カーボン分散ＥＰＤＭからなる導電性ゴム層４ｂを
貼付けにより支持し、その表面全面を、或いは少なくと
も現像スリーブ３側の表面を抵抗層４ｃにより被覆して
なっている。本例では、抵抗層４ｃは、カーボン及び酸
化スズを分散したＮ−メチルメトキシ化ナイロンからな
り、約５０μｍの厚さに被覆した。この弾性ブレード４
は、導電性の現像スリーブ３にその回転方向と逆方向に
当接されている。弾性ブレード４の当接は、現像スリー
ブ３の回転方向と同方向の順方向であってもよい。

【００３０】上記抵抗層４ｃに用いたカーボン、酸化ス
ズ分散Ｎ−メチルメトキシ化ナイロンは、図３に示すよ
うに、使用環境（外部環境）の違いによりその抵抗値
（体積抵抗率）が変化する性質を持っている。即ち、カ
ーボン、酸化スズ分散Ｎメチルメトキシ化ナイロンは、
低湿環境下で抵抗値が高くなり、高湿環境下で抵抗値が
低くなる。

【００３１】本実施例において、磁性一成分現像剤であ
る磁性トナー６として、粒径約６μｍの負帯電トナーを
用いており、現像スリーブ３に現像バイアスとして、 直流電圧 Ｖｄｃ＝−４００Ｖ 交流電圧 矩形波 振幅Ｖａｃ＝１．６ｋＶｐｐ 周波数ｆ＝１８００Ｈｚ を加えた。又弾性ブレード４にブレードバイアスとし
て、 直流電圧 Ｖｄｃ＝−６００Ｖ 交流電圧 制限波 振幅Ｖａｃ＝１．５ｋＶｐｐ 周波数ｆ＝５００Ｈｚ を定電圧制御しながら加えた。

【００３２】これによれば、現像スリーブ３上トナー層
のトナー６が弾性ブレード４と現像スリーブ３との間で
往復振動するばかりでなく、弾性ブレード４に印加した
バイアスの直流成分に対応する電荷が、トナー層表層の
トナーに付与される。従ってトナーの帯電ムラや塗布ム
ラ、反対極性帯電が防止される。

【００３３】又弾性ブレード４の抵抗層４ｃが外部環境
によって抵抗値が変化し、更には弾性ブレード４に印加
されているブレードバイアスが定電圧制御されているた
めに、弾性ブレード４と現像スリーブ３との間に実際に
かかる電界は、通常環境と比べて低湿環境下で相対的に
小さくなり、高湿環境下で相対的に大きくなる。従って
弾性ブレード４から現像スリーブ３上のトナー層表層の
トナーに与えられる電荷は、低湿環境で抑制され、高湿
環境で増大される。このため低湿環境下でのトナー過剰
帯電、高湿環境下での帯電不足を生じることなく、トナ
ーを適正帯電量に帯電することができる。

【００３４】本実施例におけるトナーの帯電量の環境変
化を、従来の場合と共に図４に示す。図４に示されるよ
うに、従来は、トナーの帯電量は低湿環境下で過剰気味
であり、高湿環境下では不足する結果になっていたが、
本発明によれば、トナーの帯電量を適正値の範囲に納め
ることができた。

【００３５】即ち、本発明によれば、環境の違いによら
ずにトナーに適切な電荷を付与することができ、その結
果、長時間の使用においても画像濃度の低下のない良好
な画像を得ることが可能になった。

【００３６】実施例２ 図５は、本発明の現像装置の他の実施例を示す拡大図で
ある。本実施例では、実施例１において、弾性ブレード
４の抵抗層４ｃの材質としてカーボン分散エピクロルヒ
ドリンゴムを用いた。

【００３７】このエピクロルヒドリンゴムは、実施例１
で用いたＮ−メチルメトキシ化ナイロンよりもその抵抗
値（体積抵抗率）の環境変化が穏やかであるため、トナ
ー抵抗値の環境変動が比較的小さい場合に特に有効であ
る。又ゴムの抵抗値の絶対値自体は、ゴムへのカーボン
の分散割合により適宜調整可能である。

【００３８】本実施例では、トナーや現像装置の環境依
存性の違いを加味して、弾性ブレード４の抵抗層４ｃの
材質やその導電性付与剤の分散割合を調節した。これに
より弾性ブレード４だけでなく現像装置の全体の環境変
動を適正値内に納めることができた。

【００３９】上記の弾性ブレード４の抵抗層４ｃの材質
としては、抵抗値の環境変動性を適度に有するものであ
ればよく、エピクロルヒドリンゴム或いはＮ−メチルメ
トキシ化ナイロンに限定されるものではない。例えばウ
レタン、ＮＢＲ、ＥＰＤＭにカーボン等を分散させて抵
抗調整したもの等が使用できる。

【００４０】又弾性ブレード４の導電性ゴム層４ｂは板
状である必要がなく、本実施例のように、ブロック状で
あってもよい。

【００４１】弾性ブレード４に印加するバイアスの直流
成分の極性は、正、負どちらでもよい。又交流成分も正
弦波、矩形波、三角波等、任意の波形のものを使用する
ことができ、更にパルス波も使用することができる。要
は、振動成分を有する波形であればよい。

【００４２】実施例３ 図６は、本発明の現像装置の更に他の実施例を示す断面
図である。本実施例では、現像装置５Ａを感光ドラム
１、一次帯電ローラ２及びクリーニングブレード７等と
一体化して、プロセスカートリッジ２０として画像形成
装置本体に着脱自在に設置した。図６において、符号８
はクリーニングブレード７により感光ドラム１の表面を
清掃して回収されたトナーを溜めるための廃トナーボッ
クスで、廃トナーボックス８もプロセスカートリッジ２
０に一体化される。

【００４３】現像装置５Ａ自体の構成は実施例１のとき
と同様で、図６において図２に付した符号と同一の符号
は同一の部材を示す。

【００４４】本実施例においても、弾性ブレード４の表
面に環境の湿度により抵抗値を変化する抵抗層４ｃを設
け、この弾性ブレード４に振動成分を有するブレードバ
イアスを定電圧制御しながら加えるので、低湿環境下で
のトナー過剰帯電、高湿環境下での帯電不足を生じるこ
となく、トナーを適正帯電量に帯電することができる。

【００４５】従って小型且つ簡易な構成のプロセスカー
トリッジ２０を、長時間使用や使用環境に影響されない
プロセスカートリッジとして提供することが可能となっ
た。

【００４６】以上のプロセスカートリッジ２０では、現
像装置５Ａを感光ドラム１、一次帯電ローラ２、クリー
ニングブレード７等と一体化したが、これに限定される
ものではなく、現像装置と少なくとも感光ドラム１とを
一体化したものでもよい。

【００４７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、現像剤
を担持して潜像担持体と対向した現像部へ搬送する現像
剤担持体と、現像剤担持体上の現像剤を規制する現像剤
規制部材とを有し、現像剤規制部材に振動電圧が印加さ
れる現像装置において、現像剤規制部材の少なくとも現
像剤担持体側表面に、湿度が高くなるほど体積抵抗率が
小さくなる抵抗層を設けると共に、振動電圧を定電圧制
御した構成とされるので、現像剤の帯電ムラや塗布ム
ラ、反対極性帯電をなくし、又使用環境の変化に係わら
ず現像剤の過剰帯電又は帯電不足をなくして、現像剤を
良好に帯電でき、ムラやカブリがなく濃度が十分な高品
質の画像を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る現像装置を備えた画像
形成装置を示す概略構成図である。

【図２】図１の画像形成装置に備えられた現像装置の要
部を示す拡大図である。

【図３】図２の現像装置の弾性ブレード表面に設けた抵
抗層のカーボン、酸化スズ分散Ｎ−メチルメトキシ化ナ
イロンの抵抗値の環境変動を示すグラフである。

【図４】図１の現像装置におけるトナーの帯電量変化を
従来の場合と共に示すグラフである。

【図５】本発明の現像装置の他の実施例を示す拡大図で
ある。

【図６】本発明の現像装置の更に他の実施例を示す拡大
図である。

【図７】従来の現像装置を示す拡大図である。

【図８】図７の現像装置の弾性ブレードと現像スリーブ
の摺擦部近傍のトナーの様子を示す説明図である。

【図９】図８の摺擦部においてブレードバイアスによる
電界が弾性ブレードから現像スリーブに向かう向きのと
きにトナーに働く力を示す説明図である。

【図１０】同じくブレードバイアスによる電界が現像ス
リーブから弾性ブレードに向かう向きのときにトナーに
働く力を示す説明図である。

【図１１】同じく摺擦部の下流側でトナーが往復動する
様子を示す説明図である。

【符号の説明】

１ 感光ドラム ２ 一次帯電ローラ ３ 現像スリーブ ４ 弾性ブレード ４ｂ 導電性ゴム層 ４ｃ 抵抗層 ６ 磁性トナー ５Ａ 現像装置 １２ マグネット １５、１６ バイアス電源

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐藤 博 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キ ヤノン株式会社内 (72)発明者 木須 浩樹 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キ ヤノン株式会社内 (72)発明者 櫻井 和重 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キ ヤノン株式会社内 (72)発明者 山崎 道仁 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キ ヤノン株式会社内 (72)発明者 加藤 淳一 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キ ヤノン株式会社内 (72)発明者 浅野 えりか 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キ ヤノン株式会社内 (72)発明者 大関 行弘 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キ ヤノン株式会社内 (72)発明者 境澤 勝弘 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キ ヤノン株式会社内 (72)発明者 大久保 正晴 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キ ヤノン株式会社内 (56)参考文献 特開 昭59−174861（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−156973（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−204571（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−206475（ＪＰ，Ａ) 実開 平３−41257（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G03G 15/08 - 15/095

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 現像剤を担持して潜像担持体と対向した
   現像部へ搬送する現像剤担持体と、前記現像剤担持体上
   の現像剤を規制する現像剤規制部材とを有し、前記現像
   剤規制部材に振動電圧が印加される現像装置において、 前記現像剤規制部材の少なくとも前記現像剤担持体側表
   面に、湿度が高くなるほど体積抵抗率が小さくなる抵抗
   層を設けると共に、前記振動電圧を定電圧制御したこと
   を特徴とする現像装置。
2. 【請求項２】 前記現像装置が少なくとも潜像担持体と
   プロセスカートリッジとして一体化され、画像形成装置
   本体に着脱自在である請求項１の現像装置。