JPH03125169A - トナー現像装置 - 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】 〔概　要〕 無端状の静電潜像担持体として例えば感光ドラムあるい
は誘電体ドラムを利用する静電記録装置に組み込まれる
トナー現像装置に関し、−層詳しくは現像剤として一成
分トナーすなわち絶縁性トナーを用いるトナー現像装置
に関し、 トナー層厚規制ブレードとして金属製のものを用いるト
ナー現像装置であって、トナー層厚規制ブレードへのト
ナーの付着問題と放電等による現像ローラの溶損問題と
の双方を解決し得るトナー現像装置を提供することを目
的とし、 静電潜像担持体に対接して設けられ、しかも帯電トナー
を層状にして静電潜像担持体に搬送するトナー搬送体と
、そのトナー層の厚さを所定の均一厚さにすべくトナー
搬送体に物理的に作用するトナー層厚規制部材とを具備
し、トナー層厚規制部材がトナーの材質と比べてその仕
事関数の小さい金属材料から形成されるトナー現象を装
置において、トナー搬送体とトナー層厚規制部材との間
に印加する電圧の絶対値を放電開始電圧以下とすること
を特徴とするトナー現像装置を構成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は無端状の静電潜像担持体として例えば感光ドラ
ムあるいは誘電体ドラムを利用する静電記録装置に組み
込まれるトナー現像装置に関し、−層詳しくは現像剤と
して一成分トナーすなわち絶縁性トナーを用いるトナー
現像装置に関する。

静電記録装置では、静電潜像担持体である感光ドラムあ
るいは誘電体ドラムの表面上に静電潜像が形成され、こ
の静電潜像は帯電トナーで現像されて可視像とされる。

次いで、そのようなトナー像に記録媒体すなわち記録紙
を適用させると共に該記録紙にその背面から帯電トナー
とは逆極性の電荷を与え、これによりトナー像は静電的
に該記録紙に転写される。このような転写トナー像を持
つ記録紙はドラムから分離されて、例えば熱定着器等に
送られ、そこで該転写トナー像は記録紙上に熱定着され
る。

このような静電記録装置に組み込まれるトナー現像装置
としては、そこで用いられる現像剤のタイプに応じた種
々の形式のものが知られている。

最も一般的な現像剤としては、二成分現像剤が挙げられ
、それは着色微粒子である所謂トナーと磁性粉である磁
性体キャリヤとからなる。二成分現像剤を用いるトナー
現像装置では、磁石を内蔵した現像ローラが設けられ、
この現像ローラの周囲には磁性体キャリヤからなる磁気
ブラシが形成され、この磁気ブラシによってトナーが搬
送されて静電潜像担持体の静電潜像に静電的に付着させ
られる。二成分現像剤を用いるトナー現像装置の利点と
しては、比較的安定したトナー現像が行われるという点
が挙げられるが、その不利点としては、磁性体キャリヤ
の劣化問題が伴うことから、またトナーの消費に応じて
トナー補給を随時行ってトナーと磁性体°キャリヤとの
成分比を所定範囲に維持しなければならないことから、
その維持管理が面倒である点が指摘されている。

このような二成分現像剤の問題点を解消するために着色
微粒子であるトナー自体に磁性体を混入させた磁性トナ
ーが開発されたが、この磁性トナーの欠点はカラー現像
には向かないという点が問題とされる。というのは、磁
性体は不透明であるから、その色剤の影響を受けて、鮮
明なカラー画像を得ることが難しいからである。

そこで、近年、特にカラー記録に対しては、非磁性トナ
ーが注目されているが、この非磁性トナーを用いるトナ
ー現像装置では、高品位の記録画像を得るために該非磁
性トナーを如何にして一様に帯電させて、それを静電潜
像担持体まで円滑に搬送させるかが課題とされている。

〔従来の技術〕

非磁性トナーのみを用いるトナー現像装置として、導電
性高分子発泡樹脂からなる現像ローラを用いるタイプの
ものが知られている。このような現像ローラの表面には
微細な凹凸が形成され、その凹凸面によってトナーが捕
らえられて静電潜像担持体例えば感光ドラム側に搬送さ
れ、そこで該感光ドラム上の静電潜像がトナーでもって
現像される。詳述すると、現像ローラはトナー保持容器
内に配置され、このとき現像ローラの一部が該トナー保
持容器から露出される。トナー保持容器は静電潜像担持
体例えば感光ドラム側に向かって弾性的に押圧させられ
、これにより現像ローラの露出部が感光ドラム面に所定
のニップ幅で接触させられる。現像ローラと感光ドラム
とは互いに逆方向に回転駆動され、これにより現像ロー
ラの凹凸面でもって搬送されるトナーは感光ドラム面に
順次付与されて、感光ドラム面上の静電潜像がトナーで
もって可視化される。

この場合のトナーの現像原理について説明すると、先ず
、感光ドラム面は例えば負の電荷を帯びる光導電性物質
から形成され、その感光面はコロナ放電器のような帯電
器によって例えば−６５０ボルトの電位に帯電させられ
る。その帯電領域にはレーザあるいは発光ダイオード等
の静電潜像書込み手段によって静電潜像が書き込まれる
。要するに、レーザあるいは発光ダイオードでもって照
射された領域の電荷が失われて、その領域は例えば−５
０ボルトの電位とされ、そのような領域によって静電潜
像が形成されることになる。そのような静電潜像領域が
感光ドラムの回転によって現像ローラとの接触箇所に到
達すると、現像ローラによって搬送されてきたトナー（
この場合には負の電荷を持つ）がかかる静電潜像領域に
負の電荷を補うようにそこに付着し、その結果静電潜像
領域が可視像として現像されることになる。このとき現
像ローラ（導電性高分子発泡樹脂）には感光ドラムの表
面電位−６５０ボルトよりも高い現像バイアス電圧例え
ば−３００ボルトが印加され、これにより静電潜像領域
以外でのトナー付着が阻止される。

以上に述べたようなトナー現像を良好に行うためには、
すなわちトナー現像での画像濃度を常に一定に維持させ
るためには、現像ローラによって搬送されるトナーの層
厚が均一であること、またトナーを適切な帯電量で帯電
させることが条件とされる。現像ローラによって搬送さ
れるトナーの層厚を均一にすることについては、−船釣
には、適当なゴム材料から作られたトナー層厚規制ブレ
ードを現像ローラに適用させるによって行われている。

すなわち、トナー層厚規制ブレードが現像ローラに弾性
的に圧接させられ、これにより現像ローラ上のトナー層
の厚さが均一化されることになる。また、トナーはトナ
ー保持容器内ではキャリヤがないために殆ど帯電するこ
とはなく、その結実現像ローラには帯電量の不足したト
ナーが供給されることになる。

そこで、トナー層厚規制ブレードをトナーの材質（ポリ
スチル樹脂、あるいはポリエステル樹脂等）と比べてそ
の仕事関数の小さい金属材料例えばアルミニウムあるい
はステンレス等から形成することが提案されている（な
お、これについては本出願人によって既に特許出願され
ている）。このような金属材料からトナー層厚規制ブレ
ードを形成すると、トナー層厚規制ブレードはトナーの
層厚規制中に該トナーに積極的な摩擦帯電を生じさせ、
これにより現像ローラ上のトナー層から帯電量の不足し
たトナーを無くすことが可能となって、部分的な帯電量
の不足に起因する現像濃度の不均一化を回避し得ること
になる。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、トナー層厚規制ブレードをかかる金属材
料から形成した場合には現像ローラに印加される現像バ
イアス電圧との関係で種々の問題が発生することが明ら
かとなった。具体的に述べると、現像ローラの現像バイ
アス電圧の電位を基準としたとき、トナー層厚規制ブレ
ードがトナーの極性に対して逆極性となると、トナーは
トナー層厚規制ブレードに吸引されて現像ローラ上に所
定の層厚のトナー層に規制し得なくなるということが判
明した。極端な場合には、トナー層厚規制ブレードに吸
着されたトナーがそこに固着し、その結果トナー層厚規
制ブレードがその機能を果たし得なくなることもある。

一方、トナー層厚規制ブレードへのトナーの吸着問題に
ついては、そこに現像ローラの現像バイアス電圧よりも
高い電圧を印加することによって回避することが可能で
あるが、トナー層厚規制ブレードの電位が現像ローラの
バイアス電圧よりも高すぎると、その間に放電が生じ得
ることがあり、その結果トナー層への帯電量が不安定に
なることが判明した。極端な場合には、現像ローラの一
部が放電熱によって損傷を受けることもある。

更に、トナー層厚規制ブレードと現像ローラとの間の電
位差が放電開始以下とされても、現像ローラの上の回転
が停止されているとき、その間に流れる電流によってジ
ュール熱が発生し、これにより現像ローラの一部が溶損
したり、トナー自体が溶融したりすることが判明した。

したがって、本発明の目的はトナー層厚規制ブレードと
して金属製のものを用いるトナー現像装置であって、ト
ナー層厚規制ブレードへのトナーの付着問題と放電等に
よる現像ローラの溶損問題との双方を解決し得るトナー
現像装置を提供することである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明によれば、静電潜像担持体に対接して設けられ、
しかも帯電トナーを層状にして該静電潜像担持体に搬送
する現像ローラすなわちトナー搬送体と、そのトナー層
の厚さを所定の均一厚さにすべく前記トナー搬送体に物
理的に作用するトナ−層厚規制ブレードすなわちトナー
層厚規制部材とを具備し、このトナー層厚規制部材がト
ナーの材質と比べてその仕事関数の小さい金属材料から
形成されるトナー現像装置において、トナー搬送体とト
ナー層厚規制部材との間に印加する電圧の絶対値を放電
開始電圧以下とすることが特徴とされる。この場合、ト
ナー搬送体の電位を基準としたとき、トナー層厚規制部
材に印加する電圧の極性がトナーと同極性とされる。ま
た、トナー搬送体とトナー層厚規制部材との間に流れる
電流によって該トナー搬送体を過熱させないようにその
間の印加電圧が設定される。

〔作　用〕

本発明によれば、トナー搬送体とトナー層厚規制部材と
の間に印加する電圧については、トナー層厚規制部材へ
の吸着問題と放電等によるトナー搬送体の溶損問題との
相反する問題を折衷するように設定されるので、その双
方の問題を未然に防ぐことが可能となる。

〔実施例〕

次に、添付図面の第１図を参照して、本発明によるトナ
ー現像装置の一実施例について説明する。

第１図には、本発明によるトナー現像装置の概略構成が
示されており、それはトナー保持容器１０を具備し、こ
のトナー保持容器１０内には現像ローラ１２がトナー搬
送体として設けられる。現像ローラ１２はその一部をト
ナー保持容器１０から露出させられ、その露出部でもっ
て静電潜像担持体としての感光ドラム１４に対接させら
れる。すなわち、トナー保持容器１０は感光ドラム１４
に対して前後方向に変位し得るように保持され、しかも
矢印Ａの方向に適当な弾性ばね手段（図示されない）で
もって押圧させられ、これにより現像ローラ１２は所定
のニップ幅で感光ドラム１４に対して圧接させられるこ
とになる。現像ローラ１２は導電性高分子発泡樹脂材料
、例えば導電性ウレタンゴムあるいは導電性シリコンゴ
ム等から形成され、そこには現像バイアス電圧として例
えば−３００ボルトの電圧が印加される。現像ローラの
直径は例えば直径２０ｍｍとされ、その体積抵抗値は１
０４ないし１０１０Ωｍとされ、またその硬度は１０な
いし３５°　（アスカ−Ｃ硬度計によって測定：最適に
は１０°）とされる。

また、現像ローラ１２は層厚２２ないし５０ｇ／ｃｍ（
最適には４３ｇ／ｃｍ）でもって感光ドラム１４に圧接
され、このとき感光ドラムに対するニップ幅は１．０な
いし３．５胴となる。一方、感光ドラム１４は例えばＯ
ＰＣ感光ドラムとされ、その直径は例えば６０ｍｍとさ
れ、またその表面速度は７０ｍｍ／ｓとされる。

感光ドラム１４は例えばコロナ放電器のような帯電器に
よって一６００ボルトに帯電させられ、そこにレーデあ
るいは発光ダイオード等の静電潜像書込み手段（図示さ
れない）によって静電潜像が書き込まれると、その静電
潜像の領域の電位は約−５０ボルト程度となる。現像ロ
ーラ１２および感光ドラム１４は図中で矢印によって示
されるように互いに反対方向に回転駆動させられ、これ
により現像ローラ１２はその凹凸面でもって搬送してト
ナーを感光ドラム１４に順次付与することになる。トナ
ー保持容器１０内には平均粒径１０ＪＩｍの非磁性トナ
ーが収容され、このトナーはトナー保持容器１ｏに設け
られたトナー攪拌器１６によって攪拌され、これにより
トナーは例えば負極性に摩擦帯電させられる。

また、トナー現像装置は現像ローラ１０から未現像トナ
ーを分離させるためのトナー回収ローラ１８を具備し、
このトナー回収ローラ１８は本実施例では適当な導電性
樹脂ローラとして構成される。そのような導電性樹脂ロ
ーラは現像ローラ１２と同様な材料から形成され、その
体積抵抗は例えば１０６Ωｍとされ、またその硬度は１
０ないし７０°程度とされる。なお、トナー回収ローラ
１８の直径は１１ｍｍ程度とされ、その表面速度は７０
ｍｍ／ｓとされまたトナー回収ローラ１８は現像ローラ
３８に対してニップ幅１　ｍｍで圧接させられる。トナ
ー回収ローラ１８は現像ローラ１２と同じ方向に回転駆
動させられ、このとき両者の周速度が異なるようにされ
る。というのは、現像トナー３８と導電性樹脂ローラ４
４との周速度が異なると、その間に相対的な摺動変位が
生じ、これにより現像ローラ３８からその未現像トナー
が物理的に掻き落とされることになるからである。また
、注目すべき点は、トナー回収ローラ１８には現像凸−
ラ１２の現像バイアス電圧に等しいか、あるいはそれよ
りも大きなトナー回収バイアス電圧が印加され、これに
より現像ローラ１２からその未現像トナーがトナー回収
ローラ１８によって静電的にも回収されるということで
ある。なお、トナー保持容器１０内には更にパドルロー
ラ２０も設けられ、このパドルローラ２０は図中に示す
矢印の方向に回転駆動され、これによりトナー保持容器
１０の底部側に位置するトナーを汲み揚げて現像ローラ
１２側に供給する。

トナー現像装置は、また更に、現像ローラ１２の表面に
弾性的に圧接されたトナー層厚規制部材すなわちトナー
層厚規制ブレード２２を具備し、このトナー層厚規制ブ
レード２２はトナーの材質（ポリスチル樹脂、ポリエス
テル樹脂等）と比較してその仕事関数の小さい金属材料
例えばアルミニウムあるいはステンレス等から形成され
る。トナー層厚規制ブレード２２はトナー保持容器１０
内から吊下した支持部材２４に対して枢着軸２６でもっ
て回動自在に軸着され、しかも適当な弾性的ばね手段（
図示されない）によって矢印Ｂの方向から弾性的押圧力
を受け（例えば、層厚２６ｇ／ｍｍ）、これによりトナ
ー層厚規制ブレード２２は現像ローラ１２上のトナー層
厚を均一に規制すべく該現像ローラ１２に対して圧接さ
せられる。また、そのときトナー層厚規制ブレード２２
と接触するトナー層は積極的な摩擦帯電（負）を受ける
ことになる。

本実施例では、トナー層厚規制ブレード２２には−３２
０ないし一５００ボルトの電圧が印加され、これにより
先に述べたようなトナー層厚規制ブレード２２へのトナ
ー吸着問題および放電等による現像ローラ１２の溶損問
題が回避され得ることになる。

このような印加電圧の設定については、現像ローラ１２
に印加される現像バイアス電圧（−３００ボルト）に基
づいて決められる。表１には現像ローラ１２の現像バイ
アス電圧を一３００ボルトに維持してトナー層厚規制ブ
レード２２への印加電圧を変化させた際に現像ローラ１
２とトナー層厚規制ブレード２２とがどのような状態に
なるかが示されている。

表　　１ 表Ｉから明らかなように、トナー層厚規制ブレード２２
と現像ローラ１２との間の電位差が放電開始電圧（略３
００ボルト）を越えると、その間に放電が生じ、その結
果トナーが逆極性に帯電されるというような不都合が生
じたり、あるいは現像ローラ１２が溶損あるいは焼損（
穴あき）されるというような問題が起きたりする。また
、トナー層厚規制ブレード２２の電位が現像ローラ１２
の現像バイアス電圧に近い電位にされると、トナー層厚
規制ブレード２２の極性がトナーに対して逆極性となっ
て、トナーがトナー層厚規制ブレード２２に吸着される
ことになる。要するに、トナー層厚規制ブレード２２に
印加されるべき電圧レベルについては、現像ローラ１２
の電位を基準とした場合にトナーと同極性となるように
される。これらの理由により、トナー層厚規制ブレード
２２と現像ローラ１２との間の電位差が２０ないし２０
０ボルトとなるように該トナー層厚規制ブレード２２に
対する印加電圧が設定されることになる。なお、本実施
例では、現像ローラ１２への現像バイアス電圧は一３０
０ボルトとされたが、この現像バイアス電圧はトナー現
像装置の設計に応じて変わるので、これに応じてトナー
層厚規制ブレード２２の印加電圧もかかる電位差の範囲
内となるように変化させられる。

上述のようにトナー層厚規制ブレード２２と現像ローラ
１２との間の電位差が２０ないし２００ボルトとしてそ
の間の放電を阻止するようにした場合でも、トナー層厚
規制ブレード２２と現像ローラ１２との間に流れる電流
が多いと、現像ローラ１２にジュール熱が発生し、これ
により現像ローラ１２が溶損あるいは焼損を受は得る。

これは現像ローラ１２の回転速度が大きい場合には問題
とならないが、しかし現像ローラ１２の回転速度が遅い
ときにジュール熱による溶損あるいは焼損が問題となる
。この場合には、トナー層厚規制ブレード２２と現像ロ
ーラ１２との間の電位差１０ないし１００ボルトまで狭
めることによって、現像ローラ１２をジュール熱による
溶損あるいは焼損から保護することが可能である。

〔発明の効果〕

以上の記載から明らかなように、本発明によるトナー現
像装置においては、トナー層厚規制ブレードと現像ロー
ラとの間の電位差を所定の電位差に設定することによっ
て、トナー層厚規制ブレードへのトナーの吸着問題およ
び放電等による現像ローラの溶損あるいは焼損問題が解
消され、その結果トナー現像濃度を適正に維持すること
が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるトナー現像装置の一実施例を示す
概略図である。 １０・・・トナー保持容器、　１２・・・現像ローラ、
１４・・・感光ドラム、　　　１６・・・トナー攪拌器
、１８・・・トナー回収ローラ、 ２０・・・パドルローラ、 ２２・・・トナー層厚規制ブレード。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、静電潜像担持体に対接して設けられ、しかも帯電ト
   ナーを層状にして該静電潜像担持体に搬送するトナー搬
   送体と、そのトナー層の厚さを所定の均一厚さにすべく
   前記トナー搬送体に物理的に作用するトナー層厚規制部
   材とを具備し、このトナー層厚規制部材がトナーの材質
   と比べてその仕事関数の小さい金属材料から形成される
   トナー現像装置において、前記トナー搬送体と前記トナ
   ー層厚規制部材との間に印加する電圧の絶対値を放電開
   始電圧以下とすることを特徴とするトナー現像装置。