JPH03233479A

JPH03233479A - 現像装置

Info

Publication number: JPH03233479A
Application number: JP2331530A
Authority: JP
Inventors: Kazunori Hirose; 和則広瀬; Masatoshi Kimura; 正利木村; Yushi Inagaki; 雄史稲垣; Makoto Araki; 荒木　信; Yoshimichi Katagiri; 善道片桐; Tetsuo Nakajima; 中嶋　哲郎
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1989-12-07
Filing date: 1990-11-29
Publication date: 1991-10-17

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】〔目次〕概要産業上の利用分野従来の技術（第７図及び第８図）発明が解決しようとする課題課題を解決するための手段（第１図）作用実施例（ａ）　　一実施例の説明（第２図乃至第４図）（ｂ）
　　第２の実施例の説明（第５図、第６図）（Ｃ）　　
他の実施例の説明発明の効果〔概要〕静電潜像が形成された像担持体に帯電された現像剤を搬
送して現像する現像装置に関し、環境変化に対し安定な
帯電分布の現像剤を得ることを目的とし、現像剤と、該現像剤を搬送するための現像剤搬送部材と
、該現像剤を層厚規制する現像剤規制手段とを有し、該
現像剤を該現像剤搬送部材によって、静電潜像が形成さ
れた像担持体に、搬送して現像する現像装置において、
該現像剤搬送部材と、該現像剤規制手段と、該現像剤の
仕事関数をそれぞれＷｄ、Ｗｂ、Ｗｔとした時、Ｗｄ、
Ｗｂ、Ｗｔがほぼ等しくなるように構威し、該現像剤規
制手段に電圧を印加し、該現像剤を強制帯電するように
した。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、静電潜像が形成された像担持体上に、帯電さ
れた現像剤を搬送して現像する現像装置に関する。

電子写真装置、静電記録装置等の像形成装置において、
潜像担持体である感光ドラムや誘電体上の静電潜像を可
視像化するため現像装置が広く用いられている。

このような現像装置は、従来キャリアとトナーからなる
二成分現像剤を用いたものが広く利用されていたが、近
年取り扱いの容易さ及び装置のコンパクト化が図れる二
成分現像剤を用いたものも利用されている。

係る現像剤を用いた現像装置では、安定な帯電トナーを
供給し、長期間に渡って安定に現像できるものが望まれ
ている。

〔従来の技術〕

第７図は従来技術の説明図である。

例えば、−成分現像装置２ａは、矢印り方向に回転する
感光ドラム（像担持体）１に対し、現像ローラ（現像剤
担持体）７が設けられている。

現像ローラ７は、現像装置２の一戒分非磁性トナー４を
感光ドラム１に搬送するため、に設けられ、現像部より
上流側には、現像ローラ７の長手方向全域に渡ってトナ
ー層を均一に担持させ且つトナー４を帯電させるための
アルミニウムのブレード（現像剤規制手段）８が現像ロ
ーラ７に圧接して設けられている。

一成分現像装置２では、所望の印字濃度及び印字品質を
得るために、現像ローラ７の帯電トナーを感光ドラム１
に一定のニップ幅で圧接するよう構成されるので、現像
ローラ７はウレタン系ゴムやＮＢＲ系ゴム等の弾性体で
構成されている。

尚、５はトナー４を撹拌するアジテータ、９は現像ロー
ラ７のトナー４を回収し、新たなトナー４を供給する回
収ローラである。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、感光ドラム１は、廉価であることから、例え
ば、ＯＰＣ感光体が注目されており、これに用いるトナ
ーは負極性のものが要求される。

このような−成分非磁性トナーを用いた場合の帯電メカ
ニズムは、トナー４と現像ローラ７との摩擦帯電及びブ
レード８との摩擦帯電、及び導電性ブレードならばブレ
ード８による強制帯電が考えられる。

又、二成分現像剤を用いた場合には、トナーとキャリア
及びブレードとの摩擦帯電が考えられる。

このような従来技術では、トナーの帯電に摩擦帯電を利
用しているため、第８図の従来のトナー帯電分布図に示
すように、トナーの帯電分布が環境によって大きく変化
してしまうという問題があった。

例えば、室温条件２５°Ｃ／６０％では、第８図（Ａ）
の様な帯電分布を示すが、高温高湿の条件３２°Ｃ／８
０％では、第８図（Ｂ）のように帯電分布が正極性方向
ヘシフトし、逆極性トナー（正帯電トナー）や大量の低
帯電トナーを発生する。

又、低温低湿条件の５°Ｃ／２０％では、第８図（Ｃ）
のように、帯電分布が負極性方向ヘシフトし、大量の比
電荷の高いトナーを発生する。

このため、従来技術では環境条件によって帯電分布が大
きく変化し、印刷濃度が大きく変化するという問題が生
じる他に高温高湿条件下では、大量の低帯電トナーによ
り地かぶりが生じ、正帯電トナーにより転写されず廃棄
されるトナーが増え、トナー消費量が増加するという問
題があった。

従って、本発明は、環境変化に対し安定な帯電分布の現
像剤が得られる現像装置を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

第１図は本発明の原理図である。

本発明の請求項（１）は、第１図に示すように、現像剤
４と、該現像剤４を搬送するための現像剤搬送部材７．
１０と、該現像剤４を層厚規制する現像剤規制手段８と
を有し、該現像剤４を該現像剤搬送部材７．１０によっ
て、静電潜像が形成された像担持体工に、搬送して現像
する現像装置におぃて、該現像剤搬送部材７．１０と、
該現像剤規制手段８と、該現像剤４の仕事関数をそれぞ
れＷｄ、Ｗｂ、Ｗｔとした時、Ｗｄ、Ｗｂ、Ｗｔがほぼ
等しくなるように構威し、該現像剤規制手段８に電圧を
印加し、該現像剤４を強制帯電することを特徴とする。

本発明の請求項（２）では、前記現像剤４が一成分現像
剤であり、前記現像剤搬送部材７．１０が前記像担持体
ｌに接触して前記現像剤４を搬送する現像剤担持体７で
あることを特徴とする。

本発明の請求項（３）では、請求項（１）において、前
記現像剤搬送部材７、ＩＯがキャリア１０であることを
特徴とする。

〔作用〕

本発明では、環境変化を受は易い原因を調べたところ、
現像剤４の帯電に摩擦帯電を利用しているため、環境変
化でその摩擦条件が大きく変わるためであると判明した
。

そこで、本発明は、摩擦帯電をできるだけ少なくし、環
境変化の影響を受けにくいようにした。

このため、本発明では、摩擦帯電をする部材の仕事関数
に注目した。

物質の仕事関数は、その物質から電子を取り出すための
エネルギーを示し、仕事関数が小さい程電子を出し易く
、大きい程電子を出しにくく、接触する物質の仕事関数
の違いによって摩擦帯電が生じ、接触する物質量の仕事
関数の差がない程摩擦帯電が生じにくい。

従って、本発明は、摩擦しあう現像剤４と、現像剤搬送
部材７．１０と、現像剤規制手段８の仕事関数をほぼ同
じ大きさにすることにより、環境の影響を非常に受けや
すい摩擦帯電をできるだけ少なくし、環境の影響を受け
にくい現像剤規制手段８による現像剤４への強制帯電を
利用することにより、環境に対して安定な環境剤の帯電
を実現するものである。

〔実施例〕

（ａ）　　第１の実施例の説明第２図は本発明の第１の実施構成図であり、−成分現像
装置の例を示している。

図において、ｌはＯＰＣ感光ドラムであり、直径６０ｍ
ｍ、表面速度７０ｍｍ／ｓであり、図示されざるコロナ
放電器により、その表面が一６５０Ｖに帯電させられた
後、レーザ走査光学系、ＬＥＤ露光光学系等により記録
すべき情報に応じた光照射が行われることにより、静電
潜像が形成されるものである。

２ａは一戒分現像器であり、○ＰＣ感光ドラム１上に一
成分非磁性トナーを供給することで、静電潜像の可視像
化を行うために、以下の構成を有するものである。

即ち、現像容器３は、平均粒径が約１０μｍの一成分非
磁性トナー４を収納しており、アジテータ５は、現像容
器３内で矢印Ａ方向に回転することで、−成分非磁性ト
ナー４をパドルローラ６の方へ搬送する。

パドルローラ６は、現像容器３の底部に形成された第１
の凹部３ａ内に配置されており、矢印Ｂ方向に回転する
ことで、現像容器３内の最も低い位置に存在する一成分
非磁性トナー４を後述する現像ローラ７方向に汲み上げ
て供給する。

現像ローラ７は、矢印Ｃ方向に回転し、パドルローラ６
により搬送されて来た一戒分非磁性トナー４をその表面
に吸着した状態でＯＰＣ感光ドラム１との接触部に搬送
し、ＯＰＣ感光ドラム１上の静電潜像を可視像化するた
めのものであり、現像剤搬送部材である。

この現像ローラ７は、例えば、直径２０Ｂ、体積抵抗値
１０’〜１０１０Ω・ｍ（最適にはｉｏ”Ω・ｍ）、硬
度が８〜３５°　（アスカ−Ｃ硬度：最適には１０°）
の連続気孔多孔質体である高分子発泡ポリウレタンの表
面をテフロン樹脂でコートしたローラである。このコー
トにより現像ローラ７の仕事関数が５．７５ｅｖとトナ
ーとほぼ同程度となっている。ローラには中心軸を介し
て現像バイアス電圧（−３００Ｖ）が印加されている。

更に、この現像ローラ７は、図示しないスプリング等の
付勢手段により、現像容器３全体がＯＰＣ感光ドラム１
方向（矢印Ｙ方向）に押圧されることによって、線圧２
２〜５０　ｇ／ａｍ　（最適には４３　ｇ／ａｎ）で押
圧され、矢印り方向に回転する○ＰＣ感光ドラム１に対
してニップ幅が１〜３．５印となるように圧接される。

ブレード８は、アルミニウムの表面を導電性テフロンで
コートして導電性としている。このブレード８は軸８ａ
回りを回動自在に設けられ、現像ローラ７に対して図示
しないスプリング等の付勢手段により矢印Ｘ方向に線圧
２６ｇ／ｍｓｎで押圧されており、現像ローラ７上のト
ナー層厚を一定値に規制する。

ここで、摩擦帯電は、環境依存性が大きく、環境の変化
により、トナーの帯電量が変化する。また、その他、経
時変化による初期電位の変動が起こりうる。そこで、ブ
レード８に電圧を印加し、ブレード８からのトナーへの
電荷注入により、トナー帯電量の制御を行う。実際にブ
レード印加電圧±２００Ｖで±１μｑ／ｍの制御が可能
なことを確認している。

回収ローラ９は、現像ローラ７と同様に体積抵抗値１０
＠Ω・ｍ、硬度１０〜７０°程度の高分子発泡ポリウレ
タンであり、現像容器３の第２の凹部３ｂ内に配置され
ている。この回収ローラ９は、直径が１１ｍｍ、周速が
７０ｍｍ／ｓ、ニップ厚が１閣となるように設けられ、
更に、現像ローラ７に印加される現像バイアス電圧−３
００Ｖと等しいか、又はそれより大きい回収バイアス電
圧（−３００Ｖ〜−２５０Ｖ）が印加されることにより
現像ローラ７の表面から機械的及び電気的に負に帯電し
た一威分非磁性トナー４を回収し、現像ローラ７上から
機械的且つ電気的な履歴を解消するために設けられる。

以上の説明した槽底において、本実施例では、ブレード
８として導電性テフロンコートしたアルミニウムを用い
た。また、現像ローラ７としてアスカ−Ｃ硬度計で２０
°、体積抵抗値１０７Ω・０で、発泡の気孔径が３〜２
０μｍの発泡ポリウレタン（東洋ポリマー＠製商品名ル
ビセル）を用い、この表面をテフロンコートした。

そして、トナー４はポリエステル系トナーであった。

尚、トナー４は、テレフタル酸、トリメット酸、及び構
造式（１）で示すジオールの縮合により製造されたポリ
エステル系樹脂（酸価１５、融点１４５℃）９３重量部
、カーボン３重量部（ブラックバールズＬ；キャボット
社）、ポリプロピレンワックス１重量部（ビスコール５
５０Ｐ、三洋化成）、アゾ系染料２重量部（Ｓ３４オリ
エント化学）を混合、溶融、混線後、粒径５〜１５μｍ
に微粉砕して製造したポリエステル系負極性トナーであ
り、この場合、トナーの仕事関数を測定したところ５．
６０ｅｖであった。

ここでＲ１はＣｎＨ２ｎ　　１≦ｎ≦５第３図は本発明
の第１の実施例仕事関数関係図、第４図は本発明の第１
の実施例トナー帯電分布図である。

上述の実施例の組合わせの仕事関数を測定したところ、
第３図（Ｂ）に示すように、導電性テフロンコートした
アルミニウムブレード８の仕事関数は５，５０ｅｖ、テ
フロンコートしたポリウレタン現像ローラ７の仕事関数
は５．７５ｅｖ、ポリエステル系トナー４の仕事関数は
５．６０ｅｖであった。

これによって、現像ローラ７及びブレード８とトナー４
の仕事関数はほぼ等しく、トナー４は現像ローラ７及び
ブレード８とは摩擦帯電が非常にしにくく、トナーの帯
電は、導電性テフロンをコートしたアルミニウムのブレ
ード８の強制帯電によって行われる。

この組合わせのトナー帯電分布を測定したところ、室温
条件（２５℃／６０％）で第４図（Ａ）、高温高温条件
（３２℃７８０％）では第４図（Ｂ）、低温低湿条件（
５°Ｃ／２０％）では第４図（Ｃ）の様な結果かえられ
た。

尚、第４図の帯電分布特性は表面分析装置（理研計器製
ＡＣ−１）によって測定して得た。

この結果から明らかなように、環境条件が変化しても、
トナー帯電分布は安定であり、低温低湿時の比電荷の大
きすぎるトナーの発生や、高温高温時の低帯電トナー、
逆帯電トナーの発生を防止できる。

これに対し、従来技術では、第３図（Ａ）に示すように
、ポリウレタン現像ローラ７の仕事関数は４．４９６Ｖ
であり、トナー４の仕事関数は５．３５　ｅＶであり、
ブレード８の仕事関数は５．７５ｅｖであった。

トナー４の仕事関数に対し、ブレード８、現像ローラ７
の仕事関数が大きく相違していることから、トナー４は
ブレード８及び現像ローラ７と摩擦帯電していることに
なる。

このため、トナー帯電量が環境による影響を強く受ける
。

しかも、現像ローラ７の仕事関数がトナー４の仕事関数
より小さく、電子を放出し、トナー４を負極性に摩擦帯
電させるが、ブレード８の仕事関数がトナー４の仕事関
数より大きく、トナー４が電子放出し、トナー４を逆の
正極性に摩擦帯電させてしまう。

このため、第８図（Ｂ）のように高温多湿の環境下では
、逆帯電トナー（正帯電トナー）や低帯電トナーが発生
し、地かぶりやトナー消費量大の原因となる。

このようにして、本発明では環境変化の影響を受は易い
摩擦帯電を極力少なくし、環境変化の影響を受けにくい
ブレード８の強制帯電で、トナー４を帯電するため、環
境変化に対し安定な帯電分布のトナーが得られる。

（ｂ）　　第２の実施例の説明第５図は本発明の第２の実施例構成図であり、二成分現
像装置の例を示している。

図中、第２図で示したものと同一のものは、同一の記号
で示してあり、２ｂは二成分現像器であり、感光ドラム
ｌにトナー４とキャリア１ｏとからなる二成分現像剤を
供給することで、静電潜像の可視像化を行うものであり
、以下の構成を有するものである。

即ち、二成分現像剤を攪拌するアジテータ５と、回転す
るスリーブｌｌａ内にマグネットｌｌｂを備え、二成分
現像剤を感光ドラム１に供給する磁気ローラ１１と、磁
気ローラ１１上の二成分現像剤の層厚を規制し、トナー
４に電荷注入を行うドクターブレード８と、トナー４を
補給するためのトナーホッパー１２とを有している。

この二成分現像装置では、トナー４をキャリア１０で吸
引して、スリーブｌｌａ上に磁気ブラシを形成し、スリ
ーブｌｌａの回転で二成分現像剤を感光ドラム１に供給
するものであり、キャリア１０がトナー４を搬送する現
像剤搬送部材を構成する。

従来は、トナー４の帯電は、トナー４とキャリア１０と
の摩擦帯電及びドクターブレード８との摩擦帯電によっ
て行われていた。

前述と同様に摩擦帯電を起こさないようにするため、ト
ナー４とキャリア１０とドクターブレード８の仕事関数
をほぼ等しいようにした。

第６図は本発明の第２の実施例仕事関数関係図であり、
第６図（Ａ）は従来例、第６図（Ｂ）は本発明の場合で
ある。

この実施例では、トナー４にスチレン系のトナーを用い
、キャリア１０にフッ素コートしたマグネタイトを用い
、ドクターブレード８に導電性テフロンをコートしたア
ルミニウムを用い、ドクターブレード８に電圧を印加し
、トナー４に電荷注入し、帯電させた。

この実施例の組み合わせの仕事関数を測定したところ、
第６図（Ｂ）に示すように、トナー４の仕事関数は５．
６０ｅｖ、キャリア１０の仕事関数は５．５０ｅｖ、ド
クターブレード８の仕事関数は５．５０ｅｖ、であり、
仕事関数がほぼ等しかった。

これによって、トナー４はキャリア１０及びドクターブ
レード８と摩擦帯電がしにくく、トナーの帯電は、ドク
ターブレード８の強制帯電によって行われる。

この組み合わせのトナー帯電分布を測定したところ、第
４図と同様の結果が得られ、環境条件が変化しても、ト
ナー帯電分布は安定であり、低温低湿時の比電荷の大き
過ぎるトナーの発生や、高温高温時の低帯電トナー、逆
帯電トナーの発生を防止できる。

これに対し、従来技術では、第６図（Ａ）に示すように
、スチレン系トナーの仕事関数は５．６０　ｅＶであり
、フッ素コートしていないマグネタイトキャリアの仕事
関数は４．６０ｅｖであり、導電性テフロンをコートし
ていないアルミニウムブレードの仕事関数は５．７５ｅ
ｖであった。

トナー４とキャリア１０及びドクターブレード８との仕
事関数が大きく相違していることから、トナー４はキャ
リア１０及びドクターブレード８と摩擦帯電しているこ
とになり、トナー帯電量が環境による影響を強く受ける
ことになる。

しかも、キャリア１０の仕事関数がトナー４の仕事関数
より小さく、電子を放出し、トナー４を負極性に摩擦帯
電させるが、ドクターブレード８の仕事関数がトナー４
の仕事関数より大きく、トナー４が電子を放出し、トナ
ー４を逆の正極性に摩擦帯電させ、逆帯電トナーや低帯
電トナーを発生させてしまう。

（Ｃ）　　他の実施例の説明上述の実施例では、トナーをポリエステル系、スチレン
系のもので説明したが、正補性トナーを含め他の周知の
トナーに適用できる。

又、像担持体は感光ドラムに限らず、誘電体等であって
もよい。

以上本発明を実施例により説明したが、本発明は本発明
の主旨に従い種々の変形が可能であり、本発明からこれ
らを排除するものではない。

〔発明の効果〕

以上説明した様に、本発明によれば、 ■　環境変化の影響を受は易い摩擦帯電を極力少なくし
、環境変化の影響を受けない強制帯電で帯電するので、
環境変化に対しても均一なトナー帯電分布特性が得られ
、環境変化があっても印刷品質が一定となるという効果
を奏し、印刷品質の向上に寄与する。

■　又、高温高温時の低帯電トナーや逆極性帯電トナー
が発生しないため、地かぶりやトナー消費量が増大する
ことを防止でき、印刷品質が一層向上するという効果も
奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理図、第２図は本発明の第１の実施例構成図、第３図は本発明
の第１の実施例仕事関数の関係図、第４図は本発明の第１の実施例トナー帯電分布図、第５図は本発明の第２の実施例構成図、第６図は本発明
の第２の実施例仕事関数の関係図、第７図は従来技術の説明図、第８図は従来のトナー帯電分布図である。図中、１−・像担持体（感光ドラム）、４−斗ナー、７・−・現像剤担持体（現像ローラ）８・−・層厚規制部材（ブレード）、０ −・キャリア。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）現像剤（４）と、該現像剤（４）を搬送するための現像剤搬送部材（７、
１０）と、該現像剤（４）を層厚規制する現像剤規制手段（８）と
を有し、該現像剤（４）を該現像剤搬送部材（７、１０）によっ
て、静電潜像が形成された像担持体（１）に、搬送して
現像する現像装置において、該現像剤搬送部材（７、１０）と、該現像剤規制手段（
８）と、該現像剤（４）の仕事関数をそれぞれＷｄ、Ｗ
ｂ、Ｗｔとした時、Ｗｄ、Ｗｂ、Ｗｔがほぼ等しくなる
ように構成し、該現像剤規制手段（８）に電圧を印加し、該現像剤（４
）を強制帯電することを特徴とする現像装置。
（２）前記現像剤（４）が一成分現像剤であり、前記現
像剤搬送部材（７、１０）が前記像担持体（１）に接触
して前記現像剤（４）を搬送する現像剤担持体（７）で
あることを、特徴とする請求項（１）記載の現像装置。
（３）前記現像剤搬送部材（７、１０）がキャリア（１
０）であることを特徴とする請求項（１）記載の現像装置。