JP3373604B2 - 乾式現像装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は乾式現像装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】光導電性あるいは誘電性の潜像担持体
に、帯電・露光や、多針電極等による位置選択的な帯電
により形成された静電潜像を粉体のトナーにより現像し
て、画像形成を行う画像形成装置は、電子複写機や光プ
リンター等に関連して従来から広く知られている。

【０００３】このような画像形成装置において、静電潜
像を現像するのに、現像ローラーの周面に粉体のトナー
を薄層状に保持させて現像部へ持ち来たし、現像に供す
る方式のものが知られている。

【０００４】粉体のトナーによる薄層を現像ローラー周
面に形成するのに用いられる弾性ブレードは、ブレード
ホルダーにより保持され、ブレードエッジ部で粉体トナ
ーを均す。弾性ブレードを保持するブレードホルダーも
完全な剛体ではなく、多少の弾性を有する。従って「ブ
レードホルダーと弾性ブレードにより構成される系」
は、それ自体の固有振動数、即ち「共振周波数」を有し
ている。

【０００５】画像形成装置は、内部に周期運動をする種
々の可動部を有するため、運転状態では「画像形成装置
全体として機械的に振動し」ており、機械的振動のスペ
クトルは「基本振動の周波数」と呼ばれる周波数の近傍
に顕著なピークを示す。

【０００６】ブレードホルダーと弾性ブレードとによる
「系」の共振周波数が上記基本振動の周波数と近いと、
画像形成装置の運転の際に、上記「系」が基本振動に共
振して激しく振動し、現像ローラーと弾性ブレードとの
間でトナーに大きな圧力が作用し、ブレードエッジ部に
トナーが固着したり、現像ローラーに形成されるトナー
の薄層にブレードエッジ部による「すじ状の層厚むら」
が発生したりする。

【０００７】またブレードエッジ部に固着したトナー
は、真直であるべきブレードエッジ部に不規則な凹凸を
形成するので、均一な厚さのトナーの薄層の形成に対
し、大きな妨げとなる。

【０００８】従来、このような問題を回避するため、
「弾性ブレードとブレードホルダーの系」は、その共振
周波数が、画像形成装置の基本振動の周波数から離れる
ように設計が行われている。

【０００９】しかし、実際に上記の如く設計を行って
も、前述の「トナー固着」やトナーの薄層の「層厚む
ら」の発生を生じる場合があることが明らかになってき
た。トナーとして、粉体の「磁性トナー」を用い、弾性
ブレードとして磁性材料により形成された磁性弾性ブレ
ードを用い、磁気力を利用して、磁性現像ローラの周面
にトナーの薄層を形成する方式の現像装置では特に、上
記トナー固着や層厚むらの発生が顕著に現れることが多
い。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】この発明は上述した事
情に鑑みてなされたものであって、上記トナー固着や層
厚むらの発生を有効に防止できる新規な乾式現像装置の
提供を目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】この発明の乾式現像装置
は「静電潜像を粉体のトナーにより現像して画像形成を
行う画像形成装置において静電潜像の現像を行う装置」
である。

【００１２】

【００１３】

【００１４】請求項１記載の乾式現像装置は、磁性現像
ローラーと、磁性弾性ブレードと、ブレードホルダーと
を有する。「磁性現像ローラー」は、粉体の磁性トナー
を磁気力により周面上に薄層状に保持して現像部へ持ち
来す。「磁性弾性ブレード」は、磁性材料により形成さ
れ、磁性現像ローラーの周面に磁性トナーの薄層を形成
する。「ブレードホルダー」は、磁性弾性ブレードを保
持し、ブレードエッジ部を現像ローラー周面に近接させ
る。

【００１５】磁性弾性ブレードとブレードホルダーとの
系は、その共振周波数が「画像形成装置における機械的
振動の基本周波数、および磁気変動の基本周波数のいず
れよりも大きく、且つ、機械的振動と磁気変動共にそれ
ぞれにおける隣接する高調波周波数の間の周波数となる
よう」設定される。

【００１６】請求項１記載の乾式現像装置において、磁
性現像ローラとしては「非磁性のスリーブを固定的に配
備し、スリーブの内部空間にマグネットローラー等の磁
界発生手段を配備し、スリーブ外周面に磁界を発生させ
て磁性トナーをスリーブ外周面に薄層状に保持し、磁界
発生手段の回転により固定スリーブの周面上で磁性トナ
ーが移動するようにした」ものや、あるいは、「スリー
ブと内部の磁界発生手段とを一体として回転させる」こ
とにより磁性トナーを現像部へ持ち来たすようにしたも
のを用いることができる。

【００１７】あるいはまた、「周面部を着磁され、磁性
トナーを保持して回転する」方式の磁性現像ローラーを
用いることもできる（請求項２）。

【００１８】

【作用】発明者の研究の結果、画像形成装置の運転時の
機械的振動のスペクトルには、基本振動の周波数のみな
らず、その「高調波周波数」においても顕著なピークが
あり、これら高調波周波数の何れかと、弾性ローラーと
ブレードホルダーの系、もしくは、磁性弾性ローラーと
ブレードホルダーの系の共振周波数が近いと、これらの
「系」が顕著な共振を引き起こされることが分かった。

【００１９】また磁性弾性ブレードと磁性現像ローラと
を用いる方式の乾式現像装置では、上記機械的振動の
「基本振動の周波数およびその高調波周波数」以外に
も、磁性弾性ブレードとブレードホルダーの系に共振を
引き起こす原因がある。

【００２０】即ち、現像ローラーや磁界発生手段の回転
に伴い、磁性弾性ブレードの位置における磁界が周期的
に変化し、磁性弾性ブレードは、上記磁界の周期的な変
化、即ち「磁気変動」に伴い周期的に変化する磁気力の
影響を受ける。この磁気変動の基本周波数またはその高
調波周波数（一般に、基本振動の周波数およびその高調
波周波数と異なる）と「磁性弾性ブレードとブレードホ
ルダーとの系」の共振周波数とが近いと、やはり共振が
励起されるのである。

【００２１】従って、この発明に於いては、「磁性弾性
ブレードとブレードホルダーとの系」の共振周波数を、
画像形成装置における基本振動の周波数とその高調波周
波数、および磁気変動の基本周波数とその高調波周波数
からずらして設定するのである。

【００２２】「弾性ブレードとブレードホルダーとの
系」、もしくは「磁性弾性ブレードとブレードホルダー
との系」の共振周波数は、弾性ブレードもしくは磁性弾
性ブレードの寸法、即ち、厚さや幅・長さ等、あるい
は、ブレードホルダーの寸法や形状、材質等により変化
するから、このことを利用して「系の共振周波数」の設
定を行うのである。

【００２３】

【実施例】図１（ａ）は、弾性ブレードとブレードホル
ダーとの系が含まれる画像形成装置の要部のみ略示して
いる。符号１０は潜像担持体としての光導電性の感光体
を示す。感光体１０はドラム状に形成されて矢印方向へ
回転し、周面に形成された静電潜像を乾式現像装置２０
（要部のみ示す）により現像されるのである。

【００２４】粉体のトナーＴを蓄えたケーシング２１の
内部に形成された現像ローラー２２は、その周面を現像
部において感光体１０の周面に近接させている。現像ロ
ーラー２２は金属ローラーの周面に「薄い誘電体層」を
形成してなり、金属ローラー部分には所定の現像バイア
ス電位が印加され、現像時には反時計回りに所定の回転
速度で回転駆動される。

【００２５】現像ローラー２２に圧接して配備されたト
ナー供給ローラー２３はスポンジ等による弾性表面を持
ち、周面にトナーＴを保持し、これを現像ローラー２２
の周面に「なすり付け」るようにして供給する。この
際、反時計回りに回転する現像ローラー２２の周面とト
ナーＴとは互いに逆極性に摩擦帯電し、相互の電気力に
より引き合う。

【００２６】このようにして現像ローラー２２の周面に
保持されたトナーＴは、次いで弾性ブレード２５のブレ
ードエッジ部により、さらに摩擦帯電されるとともに、
現像ローラー２２の周面に薄層状に均され、現像ローラ
ー２２の回転に伴い現像部へ持ち来されて、感光体１０
上の静電潜像の現像に供される。現像部を通過したトナ
ーＴはスクレーパー２４により現像ローラー２２の周面
から除去される。

【００２７】弾性ブレード２５は、例えば、厚さ：０．
１ｍｍ程度の薄い鋼板やリン青銅板等の表面に、メタフ
ロン／ＳＦ処理（テフロン，Ｎｉの共析メッキ）等の表
面処理を施して形成され、表面はトナーＴに対して滑り
易くなっている。

【００２８】弾性ブレード２５を保持するブレードホル
ダー２６は、ＳＰＣＣ材や亜鉛ダイキャスト等で形成さ
れ、弾性ブレード２５を固定的に保持し（この例では、
弾性ブレード２５は、ブレードホルダー２６の保持部に
嵌め込み式に保持されているが、保持部を平面状とし、
弾性ブレード２５を両面テープで固定するなどの方法で
保持しても良い）、基部を不動部材２７に固定されてい
る。

【００２９】このような現像装置２０を搭載した「画像
形成装置」の運転時における機械的振動のスペクトルは
図１（ｂ）の如くであった。即ち、図の縦軸は振動の
「相対強度」を表し、横軸は周波数を示す。符号１−１
は「基本振動」におけるスペクトルのピーク、符号１−
２，１−３，１−４，１−５はそれぞれ第１，第２，第
３，第４高調波におけるスペクトルのピークを示す。こ
の図から明らかなように、基本振動の周波数のみなら
ず、第３高調波くらいまでは、機械的振動のスペクトル
に顕著なピークが現れ、このようなピークの周波数、即
ち高調波周波数の近傍に「弾性ブレード２５とブレード
ホルダー２６との系」の共振周波数があると、共振を引
き起こされやすい。

【００３０】そこで、「弾性ブレード２５とブレードホ
ルダー２６との系」の共振周波数が、たとえば図１
（ｂ）の符号Ａで示す周波数、即ち、第１高調波と第２
高調波のピーク１−２，１−３の間、即ち第１高調波周
波数と第２高調波周波数の間の周波数となるように設定
した。

【００３１】その結果、弾性ブレード２５とブレードホ
ルダー２６とによる系の共振は防止され、ブレードエッ
ジ部へのトナー固着や、トナー層厚の不均一の発生を完
全に防止することができた。

【００３２】なお、この例の場合、弾性ブレード２５と
ブレードホルダー２６との系の第２高調波周波数は、画
像形成装置の第４高調波周波数に近くなるが、上記第４
高調波周波数近傍では、図１（ｂ）に明らかなように、
振動のエネルギーが小さく、ために、弾性ブレード２５
とブレードホルダー２６の系に第２高調波周波数の共振
が励起されることはなかった。

【００３３】図２（ａ）は、請求項１，２記載の発明の
１実施例を要部のみ略示している。符号１０は、図１
（ａ）におけると同じく潜像担持体としての光導電性の
感光体を示す。感光体１０の周面に形成された静電潜像
は乾式現像装置２００（要部のみ示す）により現像され
る。

【００３４】粉体の磁性トナーＴｍを蓄えたケーシング
２１０の内部に形成された磁性現像ローラー２２０は、
その周面を現像部において感光体１０の周面に近接させ
ている。磁性現像ローラー２２０は非磁性の金属ローラ
ー２２１の周面に磁性層２２２を形成してなり、磁性層
２２２は「曲率最大の方向（周方向）へｎ極とｍ極が交
互に現れる」ように着磁されている。金属ローラー２２
１の部分には所定の現像バイアス電位が印加され、現像
時には反時計回りに所定の回転速度で回転駆動される。

【００３５】磁性現像ローラー２２０に近接してケーシ
ング２１０内に配備された撹拌供給羽根２３０は矢印方
向へ回転することにより、磁性トナーＴｍを撹拌しつつ
磁性現像ローラー２２０の周面へ供給する。供給される
磁性トナーＴｍは、反時計回りに回転する磁性現像ロー
ラー２２０の周面と互いに逆極性に摩擦帯電しつつ、磁
性層２２２の磁力により磁性現像ローラー２２０周面に
保持される。

【００３６】磁性現像ローラー２２０の周面に保持され
た磁性トナーＴｍは、次いで磁性弾性ブレード２５０の
ブレードエッジ部により、さらに摩擦帯電されるととも
に、磁性現像ローラー２２０の周面に薄層状に均され、
磁性現像ローラー２２０の回転に伴い現像部へ持ち来さ
れて、感光体１０上の静電潜像の現像に供される。現像
部を通過した磁性トナーＴｍはクリーニングブラシ２４
０により除電されつつ磁性現像ローラー２２０の周面か
ら除去される。

【００３７】磁性弾性ブレード２５０は、ヤスキハガネ
「鋼６」や「ＰＫ」、磁性ステンレス「ＳＵＳ４２０，
４３０」、４２メタル、パーマロイ等の磁性材料による
厚さ：０．１ｍｍ程度の薄い板の表面に、メタフロン／
ＳＦ処理（テフロン，Ｎｉの共析メッキ）等の表面処理
を施して形成され、表面は磁性トナーＴｍに対して滑り
易くなっている。

【００３８】磁性弾性ブレード２５０を保持するブレー
ドホルダー２６０は、図１（ａ）の実施例におけるブレ
ードホルダー２６と同じく、ＳＰＣＣ材や亜鉛ダイキャ
スト等で形成され、磁性弾性ブレード２５０を嵌め込み
式に固定的に保持し（保持部を平面状とし、磁性弾性ブ
レード２５０を両面テープで固定する方法で保持しても
良い）、基部を不動部材２７０に固定されている。

【００３９】このような現像装置２００を搭載した「画
像形成装置」の運転時における機械的振動のスペクトル
は図２（ｂ）の実線の如くであった。符号２−１は「基
本振動」におけるスペクトルのピーク、符号２−２，２
−３はそれぞれ第１，第２高調波におけるスペクトルの
ピークを示す。

【００４０】また、磁性現像ローラー２２０の回転に伴
う、磁性層２２２の磁界の回転に伴う磁気変動のスペク
トルは、図２（ｂ）に破線で示す如きものであった。磁
気変動のスペクトルは基本周波数位置にピーク２−１０
を持ち、第１，第２高調波周波数位置にピーク２−１
１，２−１２，２−１３を持つ。「より高次」の高調波
成分は機械的振動によるものも磁気変動によるものも、
エネルギーが小さく問題とする必要がない。

【００４１】そこで、この実施例では「磁性弾性ブレー
ド２５０とブレードホルダー２６０との系」の共振周波
数が、図２（ｂ）の符号Ｂで示す周波数、即ち、機械的
振動の相対強度と磁気変動の相対強度が共に低い領域、
この例では画像形成装置の機械的振動における第１高調
波と第２高調波のピーク２−２，２−３の間で且つ、磁
気変動の第２高調波と第３高調波のピーク２−１２，２
−１３の間の周波数となるように設定した。図のＢの周
波数以外でも採用可能な周波数はいくつかあるが、部品
の製造誤差等を考えると、上記相対強度が共に低い領域
の幅が広い方が有利である。また、Ｂの周波数の辺りは
「磁性弾性ブレードとブレードホルダーとの系」をあま
りコストアップせずに製造したときに得られる周波数で
もあり、通常、機械的振動の基本周波数および磁気変動
の基本周波数よりも十分高い値である。

【００４２】その結果、磁性弾性ブレード２５０とブレ
ードホルダー２６０とによる系の共振は防止され、ブレ
ードエッジ部へのトナー固着や、トナー層厚の不均一の
発生を完全に防止することができた。

【００４３】

【発明の効果】以上に説明したように、この発明によれ
ば新規な乾式現像装置を提供できる。この発明の乾式現
像装置は上記の如き構成となっているから、画像形成装
置の機械的振動や磁気変動により「磁性弾性ブレードと
ブレードホルダーとによる系」が共振することがなく、
ブレードエッジ部へのトナー固着や、トナーの薄層の層
厚の乱れの問題を有効に解決することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の基礎になる構成を説明するための図で
ある。

【図２】請求項１，２記載の発明の１実施例を説明する
ための図である。

【符号の説明】

１０ 潜像担持体２２０ 現像ローラー ２５０ 磁性弾性ブレード ２６０ ブレードホルダー

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】静電潜像を粉体のトナーにより現像して画
   像形成を行う画像形成装置において静電潜像の現像を行
   う装置であって、 粉体の磁性トナーを、磁気力により周面上に薄層状に保
   持して、現像部へ持ち来す磁性現像ローラーと、 磁性材料により形成され、上記磁性現像ローラーの周面
   に磁性トナーの薄層を形成する磁性弾性ブレードと、 この磁性弾性ブレードを保持し、ブレードエッジ部を磁
   性現像ローラー周面に近接させるブレードホルダーとを
   有し、 上記磁性弾性ブレードとブレードホルダーとの共振周波
   数を、画像形成装置における機械的振動の基本周波数、
   および磁気変動の基本周波数のいずれよりも大きく、且
   つ、機械的振動と磁気変動共にそれぞれにおける隣接す
   る高調波周波数の間の周波数となるよう設定したことを
   特徴とする乾式現像装置。
2. 【請求項２】請求項１記載の乾式現像装置において、 磁性現像ローラーが、周面部を着磁され、磁性トナーを
   保持して回転する方式のものであることを特徴とする乾
   式現像装置。