JPH01282578A - 現像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、像形成体特に電子写真式画像形成装置に供さ
れる像形成体上の潜像の現像に適用される現像装置に関
するものである。

〔発明の背景〕

１成分又は２成分現像剤を用いての電子写真式画像形成
装置においては、良好な画像を得るために、現像剤担持
体（現像スリーブともいう）上の現像剤の層厚を薄く、
しかも均一にすることが必要である。　従来古くから用
いられる固定規制板により層厚の規制がなされていたが
、現像剤担持体と固定規制板との機械的取付精度等にも
限界があって層厚として０−３ｎＩ１１程度が下限とな
っている。

しかもこの方法では均一でムラのない薄層を得ることは
困難であった。然して均一な薄層を得る目的に添ったも
のとして固定規制板以外の現像剤層厚規制装置が種々・
考案されている。例えば、（ａ）特開昭５４−４３０３
８号公報記載の現像剤層形成装置は、１成分トナーを用
いる場合に現像剤担持体に一方に自由端を有する板状の
弾性体よりなる現像剤の層厚規制部材を撓ませて押圧さ
せるものであり、 （ｂ）特開昭５４−５１８４８号公報記載の現像剤層形
成装置は金属バネと軟弾性体とを重ね合せた板状弾性体
を用い、軟弾性体の板状腹部を現像剤担持体に押圧する
ことにより１成分現像剤の層厚を規制するものである。

（ｃ）特開昭５９−１２６５６７号、５９−１２９８７
９号公報等に記載の現像剤層形成装置は、やはり１成分
系現像剤を用いる現像装置において、現像剤担持体と間
欠的或は連続的に回転する弾性ローラを押圧せしめ両者
の間のニップにより現像剤の層厚を規制するものである
。

（ｄ）特公昭６０−１２６２７号公報記載の現像剤層形
成装置は、１成分現像剤を用いる現像装置において、弾
性体より成る現像剤担持体に回転ローラを接触せしめて
現像剤の層厚を規制するものであり、（ｅ）これらを２
成分現像剤に用いるべく改良されたものとして本出願人
は特開昭６２−１９１８６８号及び特開昭６２−１９１
８６９号などにより非接触現像に適した現像スリーブ上
に薄層の現像剤層を形成する技術手段の提案を行った。

この提案は、支持部材に支持された弾性板の先端を、現
像スリーブ上の現像剤の移動の上流方向に向け、かつそ
の弾性板を上記現像スリーブ上に押圧させ、これによっ
て上記現像スリーブ上に付着、搬送される磁性キャリア
とトナーとを含む現像剤の層厚を規制することによって
、現像剤層厚を従来の規制手段に比べて高精度で薄層に
容易に設定可能としたものである。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記従来提案されている如き各現像剤層形成装置の欠点
としてはそれぞれ下記のようなことがある。（ａ）、（
ｂ）装置共に、弾性体からなる層厚規制部材を撓ませて
発生する押圧力を利用しているため、その押圧力は現像
剤担持体の回転速度、圧接位置及び現像剤層厚等の変動
により変化し易く、また振動し易く、しかもその振動を
抑制する手段が講じられていないため、画像形成装置内
で発生した振動に共振して振動するようになり、このた
め均一な厚さの現像剤層を得ることが困難になるという
問題点がある。又、特に（ｂ）装置において、軟弾性体
にて押圧するためその傾向が著しく現われるが、更に当
接部ニップの幾何学的形状が現像剤担持体の回転速度、
圧接位置及び現像剤層厚等の変動により摂動を受は易く
、当該ニップの面積が変化し従って、現像剤層の厚みに
ムラができ易くなると言う問題を生じる。この様な不都
合は同様にニップを形成する一方の部材が（軟）弾性体
でニップの一方又は両方を軟弾性体で構成する場合もも
う一つの不都合はニップの現像剤による目詰まりと（軟
）弾性体の摩耗による経時的変動である。これらの不都
合は特に磁性材料や流動゛他剤などの硬物質を含む現像
剤の場合に起き易い。

また（Ｃ）の装置では（ａ）さらに安定した均一な薄い
層を得ることが出来るが回転体による層厚規制手段によ
るため現像剤の凝集した粒子を解きほぐし或は凝集した
粒子を排除する能力等においてその性能は劣りニップ部
に凝集した粒子の塊りが挟持され、回転体の回転に伴っ
てスルーしてしまうと言った現象を生じ間欠回転によっ
ても必ずしも満足される性能が得られず画像汚れ、黒点
等を生じ画質低下を来たすものである。また圧カッくラ
ンスを取るため回転機構、圧接機構等が複雑なものにな
っていた。

また、（ａ）〜（ｄ）のいずれの装置も層厚規制部材の
押圧面積が比較的大きくニップ部に送り込まれる現像剤
量が時々刻々変動する通常の現像装置にあっては、この
ような変動を反映して、時々刻々変化する現像剤層厚を
与えてしまうと言う欠点がある。

（ａ）〜（ｄ）の現像剤層形成装置は一成分現像用に開
発されたものである。

（ｅ）、（ｄ）は非磁性−成分現像剤に好適な、現像剤
担持体が弾性を有し、これに現像剤層厚規制部材を押し
当て、現像剤の溝層を形成する技術であり、現像剤層・
特休が永久変形したり、弾性率が、長期にわたって使う
と変化しやすく、安定な層形成が出来得ない。

二成分用に開発された長期の使用では（ｅ）においても
充分な特性を保持できない。

一方、（ａ）、（ｂ）及び（ｅ）においては剛性を有す
る金属スリーブに弾性現像剤層厚規制板を押圧し溝層形
成を行うものであって、長期的使用時に弾性板の弾性率
変化や、永久変形を生じやすく、層厚規制部材としての
耐久性が短いという欠点を有していた。しかも弾性板取
付に際し、その位置がわずかに変化すると、先端あそび
量や、押圧力が変化して安定な層厚規制が出来にくい。

このため、量産時には取付精度がきわめて厳しいという
重大な欠点も持っている。

本発明は、これらの点を解決して良好な画像を安定して
形成するべき、現像剤担持体上の現像剤の層厚を均一に
して安定に形成し、凝集した現像剤やトナーが現像領域
に移動することを防止し得るようにした現像装置を提供
することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的は現像剤を担持する剛性を有する現像剤担持体
と該現像剤担持体に押圧され、該担持体に担持された現
像剤の層厚を規制する現像剤量規制体とを有し、該規制
体の該担持体に対する押圧部が剛性を有する材料である
とともに、曲率半径が０．５〜１５ｍｍであることを特
徴とする現像装置によって達成される。

〔問題点を解決するための手段の説明〕本発明は剛性を
有する現像剤担持体に同様に剛性を有する棒状の部材を
押圧することにより安定した薄層を形成することができ
た。

本発明において、剛性を有するとは、大きな剛性率を有
することをいい、すなわち剛性率１０’Ｋｇ／ｃｍ”以
上のものをいう。

具体的には、０．８〜１．６Ｘ　１０’Ｋｇ／ｃｍ”程
度の剛性率を有する鉄、及び銅、３　Ｘ　１０’ｋｇ／
ｃｍ”程度の銅及びその合金類を始めとする各種金属類
及び１．０〜ＩＯＸ　１０’ｋｇ／ｃｎ＋２程度の剛性
率を有するフェノール樹脂、硬質塩化ビニル樹脂、ポリ
カーボネートポリアセタール等があり、フッ素樹脂、ニ
トロセルロース等のものも硬質のものについては本発明
に用いられる。

本発明者らは、下記の如き実験を行った。

第１図のような実験装置を用いて、円柱棒による層形成
を行なった。パラメータを円柱棒の押圧力及び円柱棒の
径としたところ搬送量について第２図のようなグラフが
得られた。

円柱棒５の材質としては、ポリカーボネートを用いたが
、ベークライトフェノール樹脂、ナイロン等の合成樹脂
、ＳＵＳやＡＣ等の金属でもほぼ同等の結果が得られて
いる。これは、現像剤の搬送量が円柱棒とスリーブ３と
が形成するくさび形の部分にはいり込む現像剤が円柱棒
におよぼす力と、ばねにより押圧された円柱棒のスリー
ブ方向への力とのバランスにより決定されることを示す
。

この装置において、円柱棒を曲率半径０．５〜１５ｍｍ
のポリカーボネート等とし、０．５〜ｌｏｇｆ／＋＋ｓ
の荷重がかかるようにしたところ、書房の搬送量が得ら
れた。その結果ムラのない濃度の安定した画像が得られ
た。この現像器において円柱棒の材質として他にベーク
ライト等の樹脂材やＳＵＳやＡＱ等の金属を用いても第
２図の関係のように径と押圧力を設定することにより適
当な搬送量を選ぶことが出来た。

即ち、従来の現像剤層規制装置に比べ非常に安定した搬
送量と均一な薄層が形成され得ることが確認された。

なお本発明の効果を失わない範囲で規制部材に覆膜を設
けてもよく、ポリウレタンゴムやシリコンゴムの覆膜を
設けることができる。

〔実施例〕

以上の結果をふまえて本発明に適用した実施例を第３図
ないし第５図を用いた第１の実施例について説明する。

実施例１ 第３図は第４図の要部を示したもので円柱棒５を保持す
るローラホルダ部１５と円柱棒５を押圧する為の押圧板
バネ６かもなり、円柱棒５はスリーブ３に対し一定荷・
電で押圧されている。

この装置において、円柱棒５を６ｄｍｍの剛性を有した
ポリカーボネートとし、２〜４ｇｆ／１ｌｌｆｆｌの荷
重がかかるようにしたところ、均一でムラがなくほぼ７
〜９　ｍｇ／ａｍ２の搬送量が得られた。その結果ムラ
のない濃度の安定した画像が得られた。

搬送量については第５図の関係のように径と押圧力を設
定することにより適当な搬送量を選ぶことが出来た。

なおスリーブ３の材質として非磁性体のステンレスを用
いたが、アルミ材の金属を硬い樹脂、ガラス、セラミッ
クス等の剛性を有する材質を用いても同等の効果が得ら
れた。スリーブ３の表面アラサは２Ｓのものを用いた。

表面アラサを０．１〜２０Ｓのものを用いても同様の効
果が得られた。

他の材料に同様の結果が得られた。

なお第３．４図で示した例で用いた現像剤は下。

表のようなものである。

第１表 第４図は前記現像装置の要部断面を示すものであって、
１は像担持体、２はノ１ウジング、３は現像スリーブ、
４はマグネ・７トローラ、５は現像剤の層厚規制部材、
６は層厚規制部材５の固定部材、７および８は第１およ
び第２撹拌部材、９は供給ローラ、１０はスクレーバ、
１１は撹拌仕切板である。

装置内に補給されたトナーは矢示方向に回転する第１撹
拌部材７と、これと反対方向で互に重複するように回転
する第２撹拌部材８とによりキャリアと充分撹拌混合さ
れた主現像剤りとして供給ローラ９と介して現像スリー
ブ３に送られる。

前記第１撹拌部材７と前記第２撹拌部材８は互に相反す
る矢示方向に回転する左巻きの螺旋角をもったスクリュ
ー状の部材であって第２撹拌部材８の推力によって奥側
に搬送されたトナーとキャリアは、奥側に向は上縁が低
く傾斜する前記撹拌仕切板１１を順次乗り越えて第１撹
拌部材７側に移りその推力によって手前側に搬送されそ
の間におけるトナーとキャリアとの混合作用によって摩
擦帯電がなされた均質な現像剤とされ、スポンジ状で矢
示方向に回転する供給ローラによって現像スリーブ３周
面上に層状に付着する。

前記現像スリーブ３表面には搬送される現像剤りの層厚
を規制し１００μＴｎ〜５００μｍ好ましくは１５０μ
ｍ〜４００μｍの範囲の薄い現像剤層を形成するように
なる。

固定したマグネットローラ４とその外側を矢示方向（時
計方向）に回転する現像スリーブ３周面上に付着しｔ；
薄層をなしたこの現像剤層は現像領域１２において矢示
方向に回転する像担持体ｌ上の潜像を間隔をへだてて非
接触で現像しトナー像を形成する。

第６図は、第３，４図の例で形成された現像剤層が現像
部近傍で、穂立ちしている状況を示している。現像剤担
持体３と像担持体ｌの最近接距離ｄ１現像剤の穂立ち高
さをＳとすると非接触現像方式ではｄ）Ｓの条件となる
。

この非接触現像時には図示しない電源から交流成分を含
む現像バイアスが前記現像スリーブ３に印加され、その
結実現像スリーブ３上に現像剤中のトナーのみが選択的
に前記潜像の面に移行して付着される。

トナー成分を消費した現像剤はキャリア比率が高くなっ
て現像スリーブ３によって搬送されて前記スクレーバＩ
Ｏにより剥離回収され、再びトナー比較の高い現像剤と
混合される。

本発明の現像装置の第４図に示した実施例の備える各構
成部材の仕様は次の通りである。

前記現像スリーブ３は外径寸法２０ｉ＋ｉ−の薄肉円筒
状のステンレス材で外周面を３μｍの粗さにプラスト処
理したものであり毎分２００〜３００回転、本実施例に
おいては毎分２５０回転で時計方向に回転されている。

現像スリーブ径は現像装置の小型化からも小径スリーブ
が求められるが、内蔵するマグネットローラの磁力の制
限から１５〜３０ｍｍ　ｌに設定される。また現像スリ
ーブの回転数についても、種々実験を行った゛が、回転
数が低いと現像剤の供給量も少なく、潜像を現像したと
きの画像濃度も低い。外径２０１１１１の現像スリーブ
についてみると、回転数が毎分０〜２００回転の間は最
高画像濃度は直線的に増加し、毎分２００回転以上につ
いては飽和状態となる。しかし環境温度が低いときには
最高画像濃度が低下するので、若干の余裕をもって設定
することが必要である。

前記マグネットローラ４は第４図に示す如＜ＮおよびＳ
を交互に等間隔に配置した等磁極の１２極の磁石から構
成されるものであるが前記スクレーバＩＯの接する部分
において反撥磁界を形成し、現像剤の剥離を容易にする
ためｌ極欠落させて１１極とし、前記現像スリーブ３内
で固定位置した状態にて内包されている。なお各磁石の
磁力はキャリア付着を押さえるために大きい方がよいが
、マグネットローラ形状によっては製作上の限界もあり
現像スリーブ３の周面上にて５００〜７００ガウス程度
本実施例では６００ガウスに保たれている。なおマグロ
ールにはフェライトを用いている。

上記実施例による層厚規制部材を用いた所、現像剤凝集
による白スジとか連続コピー等での層厚ｆｆ１１１部材
へのトナーのコビリ付き、画質低下等のない信頼性に優
れ良好な画質を得ることが確認され　ｔこ　。

実施例１かられかるように現像剤担持体に押圧される剛
性を有する規制部材が現像剤の搬送量を決定する重要な
因子は円柱棒を用いる限りその曲率と押圧力とである。

従ってこの曲率と押圧力を与えるための他の種々の現像
剤層規制部材の例を第７図ないし第１３図に示す。

第７図は板バネにより円柱棒を押圧する例を示し、第８
図（ａ）　、　（ｂ）はさらに板バネの押圧力を部分的
に調整できる様にした例である。板バネは円柱棒の軸方
向に一体のものスリットにより一部分割したちの完全に
分割したものいずれも好適に実施できる。

第９図は板バネの代わりにコイルバネにより押圧力を付
与する実施例である。コイルバネは円柱棒の軸方向に複
数個並べて所望の押圧力を得る様にする 第１Ｏ図はゴム状の弾性体６を圧縮させて押圧力を得る
例である。ゴム状弾性体だけでなく樹脂の発泡体でも同
様に実施可能である。

第１１図は半円柱状。

第１２図は上流側にエツジ部を設け、このエツジ部によ
り現像剤層をあらかじめ所定の厚さに規制するものであ
る。第１１図及び第１２図におけるヘッド部の材質は一
般の剛性を有した合成樹脂及び金属いずれも全く問題な
く使用可能である。

第１３図はヘッド部を２層構成とし、外側を薄いゴムで
被覆したものでウレタンゴム又はシリコンゴム等から成
る。

芯材Ｓに厚さ０．０１＝　１　ｍｍのゴム材５′を被覆
したものが好ましい。

実施例２ 本実施例は第４図の現像器と同様なものを用い゛るが現
像スリーブ３０回転方向を感光体ドラムと面する部分で
同一方向にした場合の例である。この場合現像剤量規制
部材５は第１４図のような位置に配設する。現像スリー
ブ３は表面粗さＩｓの非磁性ステンレス（直ｇ　３０１
　Ｉ）マグネットロール４はスリーブ表面磁束密度が７
００ガウスで８極のものを用いた。円柱棒は直径７ＩＩ
ＩＩＩＱの磁性ステンレス棒をマグネットロール４の磁
極近くに配設し非磁性の押圧板バネ６と規制ローラホル
ダー１５とで挟持して保持されたものである。本実施例
の第１４図で記載していない部分は実施例１の第４図で
説明した部分とほぼ同じである。現像剤量規制部材５は
円柱状で磁性体で構成し、現像スリーブ３ないの固定マ
グ不ントロール４が発する磁界により磁性体を磁化させ
、磁気的吸引力により押圧力を得る装置である。円柱棒
５はその長手方向に均等に分布した磁気的吸引力で現像
スリーブ３を押圧するため、きわめて良好な現像剤層を
得ることができる。

本発明において用いられる現像条件、現像剤成分として
は、下記のものがある。本発明の現像装置においては像
担持体、■に対する前記現像スリーブ３の間隔すなわち
第６図におけるｄの値を０．３ｍｍ〜０．７１さらには
・０．４ｍｍ〜０．６１とすることが可能となる。像担
持体１に対する現像スリーブ３の間隔を小さくすること
は、電界効央を大きくし、電気力線の方向を整えるので
、現像時画像のボケが生じることがない。かりに平均値
の０　、５ｍｍにとった場合に現像剤の穂の高さは、前
記のような多極マグネットローラを選定することによっ
て、２００μｆｆｉ〜４５０μｍとなるので、穂先と潜
像面の間隙Ｓは０．０５ｍｍ〜０　、３１１＋ｍすなわ
ち　（０，１〜０．６）Ｘｄに相当する値を保つことが
出来ることとなる。

本発明で使用する現像剤は一成分系現像剤でも二成分系
現像剤でも良い。二成分系現像剤の例としては粒径が６
〜１８μｍの非磁性のトナーと、フェライトコアに樹脂
材を被覆した粒径が１０〜１００μｍ（好ましくは３０
〜６０μｍ）のキャリアとから成る現像剤があり、トナ
ーの説明をすると以下の通りである。

■　熱可塑性樹脂（結着剤）８０〜９０ｖｔ％例：ボリ
スチレン、スチレンアクリル重合体、ポリエステル、ポ
リビニルブチラール、エポキシ樹脂、ポリアミド樹脂、
ポリエチレン、エチレン酢ビ共重合体など、あるいは上
記の混合物■　顔料（着色剤）０〜１５ｗｔ％ 例：黒：カーポンブラック イエロー：ベンジジン誘導体 マゼンタ：ローダミンＢレーキ、カーミン６Ｂなど シアン：銅フタロシアニン、スルホンアミド誘導体染料
など ■　荷電制御剤　０〜５ｗｔ％ プラスドナー：ニグロシン系の電子供与性染料、アルコ
キシル化アミン、アルキルアミド、キレート、顔料、４
級アンモニウム塩など マイナストナー：電子受容性の有機錯体、塩素化パラフ
ィン、塩素化ポリエステル、酸基過剰のポリエステル、
塩素化銅フタロシアニンなど■　流動化剤 例：コロイダルシリ力、疎水性シリカ、シリコンワニス
、金属石ケシ、非イオン界面活性剤など ■　クリーニング剤（感光体上のトナーのフィルミング
を防止） 例：脂肪酸金属塩、表面に有機基をもつ酸化ケイ素酸、
フッ素系界面活性剤など ■　充填剤（画像の表面光沢の改良、原材料費の低減） 例：炭酸カルシウム、クレー、タルク、顔料などこれら
の材料のほか、画像面へのかぶりやトナー飛散を防ぐた
め、磁性粉を少量含有させてもよい。

このような磁性粉としては粒径０．１〜１μｍの四三酸
化鉄、γ−酸化第二鉄、二酸化クロム、二・ンケルフエ
ライト、鉄合金粉末などが用いられ、０．１〜５ｖｔ％
含有される。さらに鮮明な色を保つためには１ｗｔ％以
下とするのが望ましい。

なお、約２０Ｋｇ／ｃｍの力で塑性変形して紙に定着さ
せる圧力定着用トナーに適する樹脂としては、ワックス
、ポリオレフィン類、エチレン酢酸ビニル共重合体、ポ
リウレタン、ゴムなどの粘着性樹脂などが用いられる。

一方、像担持体ｌ側の表面電位は一６００■、露光部電
位はθ〜−１００Ｖとし、また現像スリーブ３に対して
はＤＣバイアスが一５００Ｖ、　ＡＣバイアスが７００
ｒａｓｈ、周波数４　ｋＨｚの電圧が印加することを条
件として現像を試みたところ極めて、高解像力にて階調
の整った良質のトナー像が得られることが確認された。

〔発明の効果〕

以上述べたごとく本発明の現像装置は剛性を有する現像
剤担持体に小さな曲率半径の剛性を有する部材で形成し
た層厚規制部材を押圧して現像剤層形成部を構成したこ
とにより、現像剤担持体の回転速度押圧位置などの変化
に対し影響されずに安定した厚みの現像剤層を得ること
が出来る。また、従来のものと比して低荷重で均一安定
した現像剤層を得るようになった。

さらに、異物による目づまりをおこしにくい点や凝集ト
ナーの粉砕性もすぐれ、白すしが画像に出にくい。また
、層厚規制部材の現像剤担持体に対する圧押部での押圧
力の変化による規制後の現像剤量の変動がきわめて小さ
い。

本発明の現像装置は規制部材の長期使用時における変形
がないので規制装置としての耐久性がきわめて大きい。

さらに量産時にも比較的取付精度の許容度が大きく、実
用性に富んだものである。

かつ、現像剤現像部面積が小さいので不必要な現像剤と
の摩擦帯電による悪影響も生じにくく、良好な画像を得
ることが出来る。

それに加え、規制部材の変換を行う場合においても、取
付が容易であり、メンテナンス性が高い。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の基本となった実験を示す説明図。 第２図は第１図の実験によって得られた荷重と搬送量と
の関係を示す図。 Ａう′＼ 第３図、＠４図、第５図は第１の実施料を示す構成図。 第６図は像担持体と現像スリーブとの間での現像の説明
図。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 現像剤を担持する剛性を有する現像剤担持体と、該現像
   剤担持体に押圧され、該担持体に担持された現像剤の層
   厚を規制する現像剤量規制体とを有し、該規制体の該担
   持体に対する押圧部が剛性を有する材料であるとともに
   、曲率半径が０．５〜１５ｍｍであることを特徴とする
   現像装置。