JP3478038B2

JP3478038B2 - 現像装置及びこれを用いた画像形成装置

Info

Publication number: JP3478038B2
Application number: JP2109697A
Authority: JP
Inventors: 陽二松井; 朋義千原; 修二由川; 輝昭小泉
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd; Fujifilm Business Innovation Corp
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1997-01-20
Filing date: 1997-01-20
Publication date: 2003-12-10
Anticipated expiration: 2017-01-20
Also published as: JPH10207215A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真複写機、
レーザプリンタ等の画像形成装置において、潜像担持体
上に形成された静電潜像を現像する現像装置に係わり、
特に、非磁性一成分現像剤を用いるタイプの現像装置及
びこれを用いた画像形成装置の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、電子写真複写機、レーザービーム
プリンタ等の小型化、簡易化が進むにつれ、静電潜像を
可視化する現像方式として一成分現像方式が注目されて
いる。特に最近ではカラー化が進み、磁性トナーを使用
しない非磁性一成分現像方式について、多く研究されて
いる。従来、この種の現像方式としては、非磁性一成分
トナーを現像ロール上に薄層形成し、この現像ロールに
よって感光体上に形成された静電潜像を可視化する非磁
性一成分現像方式が知られている（特開昭４７−１３０
８８号公報、特開昭５３−１６７３４１号公報参照）。
この非磁性一成分現像方式は、トナーが一成分でキャリ
アを必要としないため、キャリアの劣化やキャリアの付
着等の問題がなく、トナーが非磁性であるため、磁性粉
を含まず鮮明なカラー現像が可能であるという特徴を有
している。この現像装置は、一般に静電潜像を担持する
感光体に対向して開口しトナーが収容されるハウジング
と、ハウジングの開口部に面して配置されトナーが担持
される現像ロールと、ハウジングの開口部付近であって
現像ロールに接触配置され現像ロール上にトナーが薄層
化、摩擦帯電される層厚規制部材と、ハウジング内の現
像ロールの奥側であって現像ロールに押圧配置されトナ
ーが現像ロールに搬送される供給ロールと、ハウジング
内の供給ロールの奥側に配設されトナーが攪拌搬送され
るトナー攪拌部材を備えている。ここで、供給ロール
は、現像ロールに新たなトナーを搬送するだけでなく、
機械的電気的に現像ロール上の未使用トナーを剥離する
働きもあるため、表面に凹凸を有するウレタンフォー
ム、スポンジ等の多孔質弾性体によって形成されるのが
一般的である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、供給ロ
ールに前記多孔質弾性体を用いると、トナーが発泡気孔
に侵入し、使用に伴い徐々にロール中心部に侵入し、目
詰まりが進行するという現象が生じる。そのため、供給
ロール自体は弾性を失い、現像ロール上の未使用トナー
を回収する機能や新たなトナーを搬送する機能が低下し
たり、さらに回転駆動負荷が増大し、耐久性、信頼性に
欠けるという技術的課題が生じていた。

【０００４】一方、供給ロールによりトナーが均一分布
で現像ロール側に搬送されると同時に、供給ロールの回
転駆動負荷を高めないようにする目的で、供給ロールに
用いられる多孔質弾性体の外表面に合成樹脂層を設ける
技術も知られている（特開昭６２−２６９９７７号公報
参照）。しかしながら、この技術手段によると、トナー
の弾性体内部への侵入による目詰まりを防止することが
できるものの、現像ロールの表面が合成樹脂層で平滑化
されているため、現像ロール上の未使用トナーを十分に
剥離することができない。そのため、現像に使われなか
った未使用トナーが現像ロール上に残留することによっ
て履歴現象が発生するという技術的課題を有する。

【０００５】そこで、本発明は、以上の技術的課題を解
決するためなされたものであって、現像剤の搬送機能の
低下、回転駆動負荷の増大を防止しつつ、さらに未使用
現像剤の現像剤担持体上の残留による履歴現象を防止し
画質の向上を図る現像装置及びこれを用いた画像形成装
置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】即ち、本発明は、図１に
示すように、潜像担持体１上の潜像を可視像化する現像
剤が担持される現像剤担持体２と、現像剤担持体２に現
像剤が供給される現像剤供給部材３とを備えた現像装置
において、現像剤供給部材３は現像剤が保持される弾性
層３ａと弾性層３ａに外接し現像剤の弾性層３ａへの侵
入が妨げられるスキン層３ｂとを備え、さらに、現像剤
担持体２と現像剤供給部材３の間に挟み込まれ、現像剤
担持体２上の未使用現像剤が剥離され且つ剥離された現
像剤で目詰まりしない程度の開口を有するメッシュ状剥
離部材４を備えたものである。

【０００７】以上のような課題を解決する手段にあっ
て、メッシュ状剥離部材４の開口の大きさの設定は、メ
ッシュ目が小さすぎると、開口部のトナーの目詰まりに
より剥離機能が低下するという観点から、下限を有し、
また、メッシュ目が大きすぎると、接触面積が減少しト
ナーが均一に剥離されないという観点から、上限を有す
る。

【０００８】また、本件発明に関連する参考発明として
は、潜像担持体１上の潜像を可視像化する現像剤が担持
される現像剤担持体２と、現像剤担持体２に現像剤が供
給される現像剤供給部材３とを備えた現像装置におい
て、現像剤供給部材３は現像剤が保持される弾性層３ａ
と、弾性層３ａに外接し現像剤の弾性層３ａへの侵入が
妨げられるスキン層３ｂと、スキン層３ｂに外接し現像
剤担持体２上の未使用現像剤が剥離されるメッシュ状剥
離層３ｃを備える態様が挙げられる。

【０００９】また、高画質の画像を得る観点から、本発
明を画像形成装置に適用することが好ましい。

【００１０】以下、本発明の作用について説明する。現
像剤供給部材３は回転運動に伴い現像剤担持体２へ現像
剤を搬送する。このとき、現像剤供給部材３の外表面を
覆うスキン層３ｂにより現像剤の弾性層３ａ内への侵入
が妨げられる。また、現像に使用されなかった現像剤担
持体２上の現像剤は、現像剤担持体２の回転に伴い現像
剤担持体２とメッシュ状剥離部材４の間に導かれる。こ
のとき、メッシュ状剥離部材４は表面の凹凸により現像
剤担持体２から未使用の現像剤を剥離する一方、開口構
造により剥離した現像剤を現像剤供給部材３側に導く。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、添付図面に示す実施の形態
に基づいてこの発明を詳細に説明する。 ◎実施の形態１図２は、本発明を画像形成装置に適用した実施の形態１
を示すものである。本実施の形態は、符号２１は潜像を
担持する感光体、２２は感光体２１を帯電するコロトロ
ンなどの帯電装置、２３は感光体２１上に潜像を書き込
む、例えば半導体レーザー、ポリゴン回転ミラーを内蔵
するレーザー露光装置、２４は感光体２１上に形成され
た潜像を可視像化する現像装置、２５は感光体２１上の
トナー像を記録用紙Ｐに転写する転写装置、２６は記録
用紙Ｐ上のトナー像が熱融着される定着装置、２７は感
光体２１上の残留トナーを除去するクリーニング装置で
ある。また、符号２８は記録用紙の位置合わせをするレ
ジロール、２９は記録用紙Ｐを搬送する搬送ベルトであ
る。

【００１２】図３は、実施の形態１に係わる現像装置２
４を拡大したものである。本現像装置２４は、感光体２
１に対向して開口しトナーを収容するハウジング２４１
と、ハウジング２４１の開口部に面して配置される現像
ロール２４２と、ハウジング２４１の開口部付近で現像
ロール２４２に接触配置される層厚規制部材２４３と、
ハウジング２４１内であって現像ロール２４２の奥側で
接触配置される供給ロール２４４と、ハウジング２４１
内であって供給ロール２４４の奥側に配設される攪拌部
材２４５と、現像ロール２４２と供給ロール２４４の間
に挟まれたメッシュ材２４６から構成されている。

【００１３】図４は、本実施の形態に係わる現像ロール
２４２、供給ロール２４４、層厚規制部材２４３、メッ
シュ材２４６を示す。現像ロール２４２は、円筒状の形
状であり、その材質としてはアルミニウム、鉄、ステン
レスでもよく、表面粗さはＲａ＝０．２〜２．０μｍ程
度でよい。本実施の形態では例えば、直径２０ｍｍφの
アルミニウム丸棒の円周表面に機械加工を施し、表面粗
さＲａ＝１．０μｍ程度の凹凸を形成したものを用い
る。なお、アルミロールを機械研磨した後に陽極酸化処
理を施して用いてもよい。

【００１４】供給ロール２４４は、供給ロール２４４を
支持するシャフト２４４ａとシャフト２４４ａに外接す
る弾性層２４４ｂと弾性層２４４ｂの外表面を覆うスキ
ン層２４４ｃから構成されている。ここで、シャフト２
４４ａは、ある程度の強度を備えた金属からなり、本実
施の形態では例えば、直径１６ｍｍφのステンレスのシ
ャフトを用いる。また、弾性層２４４ｂは、円筒形の発
泡樹脂層であり、その材質は、例えば発泡ウレタン系、
若しくはシリコン系でよく、電気抵抗値が１０³〜１０
¹⁰Ωｃｍ程度、硬度がアスカＣ硬度１０度前後でよい
が、本実施の形態では例えば、ウレタン系で電気抵抗値
が１０⁶Ωｃｍ程度、硬度がアスカＣ硬度で１０度前後
の発泡樹脂層を用いる。また、スキン層２４４ｃは、薄
膜のシート状であり、例えば、ポリエチレンテレフタレ
ート、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアミドを用
いる。

【００１５】また、層厚規制部材２４３は、板バネ材に
ゴム材料を接着したものであり、板バネ材はステンレス
や銅系の弾性材料であればよく、また、ゴム材料は、ト
ナー帯電性能を有する材料であればよいが、本実施の形
態では例えば、銅系の板バネ材にウレタン系のゴム材料
を接着したものを用いる。

【００１６】メッシュ材２４６は、図５に示すような、
網目状（平織り、綾織り、繻子折り）であり、現像ロー
ル２４２と供給ロール２４４の間に適度な押圧力（５０
ｇ／ｃｍ程度）によって挟まれ、メッシュ材２４６の現
像ロール２４２軸方向の両端はハウジング２４１に固定
される。なお、そのときの押圧力は供給ロール２４４の
弾性層２４４ｂの硬度で決定される。また、その材料
は、ポリアミド樹脂、その他の合成樹脂、ガラス繊維で
もよいが、本実施の形態では例えば、ポリアミド樹脂を
用いる。また、メッシュ材２４６の硬さは現像ロール２
４２と供給ロール２４４の押圧力によっても変形せず且
つ現像ロール２４２との摩擦で変形しない程度である。

【００１７】さらに、図６に基づいて、メッシュ材２４
６の開口面積と履歴現象の関係を説明する。同図におい
て履歴現象の程度については５段階で評価し、メッシュ
材２４６を使用しないときの程度を５とし、履歴現象が
全く見られないときを０とする。なお、測定に用いたト
ナーの平均粒径は１０μｍである。これによれば、履歴
現象の程度はメッシュ材２４６の開口面積が大きくなる
につれて減少し、７０²μｍ²で発生しない。しかし、開
口面積が３５０²μｍ²を超えると履歴現象が再び発生
し、開口面積が増加するにつれて履歴現象の程度も悪化
する。開口面積が７０²μｍ²と同じ面積を持つ円の直径
は約８０μｍ、開口面積が３５０²μｍ²と同じ面積を持
つ円の直径は約４００μｍになる。以上の結果から、現
像ロール２４２の未使用トナーの剥離を効率的に行い、
履歴現象の発生しない良好な現像が行われるメッシュ材
２４６のメッシュ開口面積は、平均トナー粒子径の８〜
４０倍であることが理解される。

【００１８】次に、本実施の形態に係わる現像装置２４
の動作について説明する。ハウジング２４１内に収容さ
れたトナーは攪拌部材２４５によって攪拌されると共
に、供給ロール２４４側に搬送される。供給ロール２４
４は現像ロール２４２と供給ロール２４４の間に挟まれ
たメッシュ材２４６に圧接しつつ所定の速度で回転し、
トナーを現像ロール２４２に搬送する。このとき、供給
ロール２４４の外表面に設けたスキン層２４４ｃにより
トナーの弾性層２４４ｂ内部への侵入が防止される。現
像ロール２４２表面に保持されたトナーは現像ロール２
４２の回転に伴い搬送され、層厚規制部材２４３は所定
の厚さの均一なトナー層を形成すると共に、摩擦帯電に
よりトナーに現像に必要な電荷を与える。摩擦帯電され
たトナーは感光体２１との対向部へ搬送され、感光体２
１と現像ロール２４２の間で形成される交番電界により
静電潜像を現像する。一方、現像に使用されずに現像ロ
ール２４２上に残留したトナーは、現像ロール２４２の
回転に伴って現像ロール２４２とメッシュ材２４６の間
に導かれる。このとき、メッシュ材２４６表面の凹凸は
残留トナーを引っかけ、現像ロール２４２上から残留ト
ナーを剥離する。剥離されたトナーは、メッシュ材の開
口部に滞留し、続いて剥離されるトナーにより供給ロー
ル２４４側へ押し出され、ハウジング２４１内に回収さ
れる。以上より、本実施の形態によれば、供給ロール２
４４のトナー搬送能力の低下、及び回転駆動負荷の増大
を防止ししつつ、履歴現象が防止される。

【００１９】◎参考の形態図７、図８は実施の形態１に関連する参考の形態を示す
ものである。本参考の形態は、実施の形態１と略同様の
構成であるが、メッシュ材２４６を用いず、供給ロール
２４４のスキン層２４４ｃの外周面に被膜形成したメッ
シュ層２４４ｄを備えた点を特徴とする。ここで、スキ
ン層２４４ｃは、例えば、弾性層２４４ｂの外表面を熱
収縮性の薄膜シートを密着させ、次に熱を与え熱収縮を
起こさせ、シート全体に生じる張力により弾性層２４４
ｂに固定させることにより形成される。また、メッシュ
層２４４ｄは、例えば、平板状のメッシュ状シートをス
キン層２４４ｃの外周面に巻き付け、一方の端部と他方
の端部を突き合わせ、接着剤でスキン層２４４ｃに固定
することにより形成される。次に、本参考の形態に係わ
る現像装置の作動について説明すると、メッシュ層２４
４ｄ表面の凹凸により現像ロール２４２から掻き取られ
たトナーは、メッシュ層２４４ｄ表面の凹部に滞留し、
供給ロール２４４の回転に伴いトナーの滞留部がハウジ
ング２４１の下面に対向したとき自然落下する、若しく
は、ハウジング２４１内の貯蔵トナーと擦れてメッシュ
層２４４ｄの凹部から離脱し、ハウジング２４１内に回
収される。

【００２０】◎比較の形態本比較の形態は、本参考の形態と略同様の構成である
が、供給ロール２４４の弾性層２４４ｂの表面に凹凸を
設け、さらに弾性層２４４ｂの表面をスキン層２４４ｃ
で覆った点で相違する。これによれば、弾性層２４４ｂ
の目詰まりは防止されるものの、現像ロール２４２の未
使用トナーの剥離性能は不十分であることが確認され
た。

【００２１】

【発明の効果】本発明によれば、スキン層で現像剤の弾
性層への侵入を防止し、メッシュ状剥離部材で現像剤担
持体上の未使用現像剤を剥離するようにしたので、現像
剤供給部材の現像剤搬送能力の低下、回転駆動負荷の増
大を防止しつつ、履歴現象を防止する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の概念図を示す説明図である。

【図２】本発明を画像形成装置に適用した実施の形態
１を示す説明図である。

【図３】図２に係わる現像装置の拡大を示す説明図で
ある。

【図４】図２に係わる供給ロール等の構造を示す説明
図である。

【図５】図２に係わるメッシュ材の拡大を示す説明図
である。

【図６】図２に係わるメッシュ材の開口面積と履歴現
象の関係を示す説明図である。

【図７】参考の形態に係わる要部を示す説明図であ
る。

【図８】図７に係わる供給ロールの斜視方向の説明図
である。

【符号の説明】

１…潜像担持体，２…現像剤担持体，３…現像剤供給部
材，４…メッシュ状剥離部材，３ａ…弾性層，３ｂ…ス
キン層，３ｃ…メッシュ状剥離層

フロントページの続き (72)発明者小泉輝昭神奈川県海老名市本郷2274番地富士ゼロックス株式会社内 (56)参考文献特開平４−55873（ＪＰ，Ａ) 特開平４−324878（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G03G 15/08 501

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】潜像担持体（１）上の潜像を可視像化す
る現像剤が担持される現像剤担持体（２）と、現像剤担
持体（２）に現像剤が供給される現像剤供給部材（３）
とを備えた現像装置において、現像剤供給部材（３）は現像剤が保持される弾性層（３
ａ）と弾性層（３ａ）に外接し現像剤の弾性層（３ａ）
への侵入が妨げられるスキン層（３ｂ）とを備え、さらに、現像剤担持体（２）と現像剤供給部材（３）の
間に挟み込まれ、現像剤担持体（２）上の未使用現像剤
が剥離され且つ剥離された現像剤で目詰まりしない程度
の開口を有するメッシュ状剥離部材（４）を備えたこと
に特徴を有する現像装置。
【請求項２】請求項１記載の現像装置を備えたことを
特徴とする画像形成装置。