JPH0486860A - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、電子写真装置や静電記録装置等において静電
潜像保持体に形成された静電潜像を可視化する現像装置
に関する。

（従来の技術） 現在、静電潜像を可視化する現像方式として、電子写真
方式、静電記録方式等が広く利用されている。その中で
も、トナーと呼ばれる着色粒子とキャリアと呼ばれる磁
性粒子とを混合した現像剤を用いて、静電気的な力によ
り静電潜像を現像する２成分現像方式が主流となってい
る。

ところが、この２成分現像方式では現像装置自体が大き
くなり、またトナーとキャリアの混合比をコントロール
する必要がある等の問題を有している。そこで、最近の
小型複写機や小型プリンタにおいては、キャリアを必要
としない１成分現像方式を採用することが多い。

こうした１成分現像方式の中でも特に加圧現像方式は、
現像装置の小型軽量化及び低価格化を図る上で有利な方
式と言える。この方式は、現像ローラの表面にブレード
と呼ばれる部材の先端を圧接させることにより、その摩
擦でトナーに電荷を付与して現像ローラの表面にトナー
薄層を形成することを一つの特徴としている。

しかしながら、この加圧現像方式は、トナーの搬送に磁
力を用いていないため２成分現像方式に比べてトナー搬
送能力が低く、このため、現像ローラの表面上に継続し
て適度な厚さのトナー層を形成することが難しいという
問題があった。

（発明が解決しようとする課題） このように、従来の加圧現像方式においては、適度な厚
さの現像剤薄層を現像ローラ表面上に確保し続けること
が難しいという問題があった。

本発明はこのような課題を解決するためのもので、現像
ローラの表面に常時適度な厚さの現像剤薄層を形成して
、良好な画像を得ることのできる現像装置の提供を目的
としている。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明の現像装置は上記の目的を達成するために、静電
潜像保持体に対向して配置された現像ローラと、この現
像ローラに現像剤薄層を形成する現像剤薄層形成手段と
を具備し、現像ローラに形成された現像剤薄層を静電潜
像保持体に近接または接触させることにより静電潜像保
持体が保持する静電潜像を可視化する現像装置において
、現像剤薄層形成手段は、ブレードと、このブレードの
上に設けられ現像ローラと現像剤を挟んで圧接される圧
接部を持ち、この圧接部は先端に断面アール状の突出部
分を有し、かつこの圧接部のブレードの表面からの高さ
をｈ１前記板バネの先端がら前記圧接部までの長さをｄ
とすると、ｈ≦５　（ｍｍ）、 ｄ≦１０（ｍｍ）、及び ０．１５≦ｈ×ｄ≦６．０ の関係をそれぞれ満足することを特徴としている。

（作　用） 本発明の現像装置では、上記各関係をそれぞれ満足する
現像剤薄層形成手段を構成することにより、磁石を利用
せずに現像剤の搬送を行う１成分現像方式等においても
、現像ローラの表面に常時適度な厚さの現像剤薄層を形
成することが可能となり、これにより画像濃度の安定し
た良好な画像を得ることが可能となる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面を参照しながら詳細に説明
する。

第１図は本発明に係る一実施例の接触型−成分非磁性現
像装置（以下、単に現像装置と呼ぶ。）の全体構成を示
す断面図である。

同図に示すように、この現像装置１０は、静電潜像保持
体である感光体ドラム１１表面に形成された静？ｌｌ像
の上に現像剤である非磁性トナ（以下、単にトナーと呼
ぶ。）Ａを転移させて静電潜像を可視化するための現像
ローラ１２と、トナーＡを収容したトナー収容器１３と
、このトナー収容器１３内のトナーＡを撹拌するミキサ
ー１４と、トナー収容器１３内のトナーＡを現像ローラ
１２に供給するトナー供給ローラ１５と、現像ローラ１
２表面にトナー薄層を形成するための現像剤薄層形成手
段であるブレード１６とからその主要部が構成されてい
る。

次にこの現像装置１０における現像プロセスについて説
明する。

トナー容器１３内に収容されたトナーＡは、ミキサー１
４により撹拌されつつトナー供給ローラ１５の方向に送
られ、さらにこのトナー供給ローラ１５により現像ロー
ラ１２に供給される。ここで、トナーＡは、回転する現
像ローラ１２の表面との摩擦により負に帯電し現像ロー
ラ１２の表面に静電的に吸着して搬送される。この後、
現像ローラ１２表面に付着したトナーＡは、ブレード１
６によりその搬送量が規制されて薄層化されると同時に
、現像ローラ１２及びブレード１６との摩擦により再び
摩擦帯電して緻密なトナー層となって搬送される。この
後、現像ローラ１２の表面に付着したトナーＡは、感光
体ドラム１１との接触により感光体ドラム１１表面の静
電潜像の上に転移する。これにより静電潜像が可視化さ
れる。転移しなかった現像ローラ１２表面のトナーＡは
、リカバリーブレード（マイラーフィルム）１７を擦り
抜はトナー容器１３内に戻る。

ところで、この実施例では、負帯電の有機感光体ドラム
１１を使用した反転現像方式を採用しているため、トナ
ーＡとして負帯電性のトナーが用いられ、ブレード１６
としてはトナーＡを負帯電させやすい材質のものを使用
している。また感光体ドラム１１の表面電位は一５５０
■であり、これに対して現像ローラ１２の金属シャフト
１２ａへは、現像バイアス電位として一２００■が保護
抵抗を介して印加されるようになっている。また現像ロ
ーラ１２は、感光体ドラム１１の表面と常に１〜５ｍｍ
程度の接触幅（現像ニップ）を有しながら感光体ドラム
１１の回転速度に対し約１〜４倍径度の速度で回転して
いる。

なお、上述の現像プロセスにおいて何らかの原因で現像
ローラ１２からトナーＡが落ちると本体装置内または転
写紙を汚してしまうため、本実施例では、トナーＡを溶
着させるような可塑剤等からなるトナー溶着部材１８を
現像装置１０の下部に取付けている。またこれにより、
現像装置１０を上下反対に置いた場合でもトナーＡの散
乱を防ぐことができる。

上記のブレード１６は、第１のブレードホルダ１６ａ１
スペーサ１６ｂ及び第２のブレードホルダ１６ｃにより
装置本体に支持されている。また１９は第１のブレード
ボルダ１６ａに取付けられ、ブレード１６の裏面との間
にモルトブレン等からなる発泡材２０を挟持するための
バッフル板である。このようにバッフル板１９とブレー
ド１６の裏面との間に発泡材２０を挟持することで、ト
ナー容器１３からのトナーＡの漏れや、ブレード１６の
振動を防止している。

またこのブレード１６は、その先端部分（チップ１６２
）で現像ローラ１２の表面を適宜な力で押圧するよう、
回転軸２１を支点として複数の圧縮スプリング２２によ
り常時付勢されている。これら圧縮スプリング２２のバ
ネ定数はブレード１６（薄板バネ１６１）のバネ定数よ
りも低いため、ブレード１６のチップ１６２が摩耗して
もほとんどその加圧力に影響はない。

次に上述した現像ローラ１２について詳細に説明する。

第２図は現像ローラ１２を示す斜視断面図である。

この現像ローラ１２に要求される特性としては、“導電
性及び弾性を有する′ということである。

これを満足する最も簡単な構成としては、例えば金属シ
ャフトの外周を導電性ゴムローラで覆ったもの等が挙げ
られるが、この実施例の現像方式では、トナーを現像ロ
ーラ１２の表面に圧接させつつ搬送することから表面の
平滑性が要求される。

そこで、この実施例の現像ローラ１２は、金属シャフト
１２ａの外周に、例えば導電性シリコンゴムやウレタン
ゴム等からなる弾性体層１２ｂを設け、さらにこの弾性
体層１２ｂの表面に導電性ポリウレタン系の導電層１２
ｃを設けて二層構造としている。

尚、弾性体層１２ｂとしては、導電性のものとそうでな
いものが考えられるが、導電層１２ｃに剥離や傷が生じ
る場合を考慮して導電性のものの方が望ましい。

次に本実施例装置におけるブレード１６の詳細について
説明する。

第３図はブレード１６を示す斜視図である。同図に示す
ように、このブレード１６は、ステンレス、リン青銅等
の薄板バネ１６１の先端に、例えばシリコンゴム、ウレ
タンゴム等のゴム弾性体や樹脂からなるチップ１６２を
長手方向にマウントして構成されている。

チップ１６２の形状としては、第４図（ａ　−ｃ　）に
示すように、断面が平板状、三角形状あるいは半円状の
もの等が考えられるが、第４図（ａ）に示す断面が平板
状のチップでは、チップ１６２と現像ローラ１２との間
にトナーが入り込み難いため、トナー層が薄くなり過ぎ
てしまう。そこで、シリカ等の流動性向上剤を添加する
方法が考えられるが、あまり多く添加しすぎると、流動
性向上剤がトナーから離脱したりトナーに埋め込まれた
りして経時変化を起し、十分な効果が得られない場合が
多々ある。また第４図（ｂ）に示す断面が三角形状のチ
ップでは、逆にチップ１６２と現像ローラ１２との間を
一度に大量のトナーが擦り抜けてしまうため、トナーの
帯電不足が生じるおそれがある。これらに対し、第４図
（Ｃ）に示す断面が半円状のチップでは、チップ１６２
と現像ローラ１２との間を適度にトナーが擦り抜けるの
で、断面が平板状や三角形状のものに比べ、良好なトナ
ー薄層を形成することができる。

このことから、この実施例では、厚さ１５ｍｍの薄板バ
ネ１６１の上に、ＪＩＳ硬度４５°のシリコンゴムから
なる断面半円状のチップ１６２をマウントしてブレード
１６を構成した。また、ブレード１６の現像ローラ１２
への押圧力は１００ｇ　／　ｃ　ｍ　２とした。

ここで、第５図に示すように、チップ１６２の高さをり
、薄板バネ１６１の先端からチップ１６２まての距離（
ここでは高さｈ／２のチップ１６２表面の位置をチップ
１６２の位置とする。）をｄ１チップ１６２の曲率半径
をｒとする。

第６図はｈを約１ｍｍに固定し、ｄを０．５〜１５ｍｍ
まで変化させたときのＡ４サイズ用紙全ベタ画像の先端
画像濃度及び後端画像濃度の変化とベタ搬送性（％）の
変化を示したグラフである。

尚、ベタ搬送性（％）は現像ローラ１２上でのトナーの
搬送性能を知るためのもので、ベタ画像の先端画像濃度
をＤｓ、後端画像濃度をＤｅとすると、ベタ搬送性（％
）は、 Ｄ　ｅ　／　Ｄ　ｓ　ｘ　１００で計算される。

またこのベタ搬送性（％）は９０％以上、先端画像濃度
Ｄｓ及び後端画像濃度Ｄｅはそれぞれ１．２以上で良好
とみなされる。

さて第６図から明らかなように、ｄが大きくなると先端
画像濃度は高くなるが、後端画像濃度及びベタ搬送性は
ｄが７ｍｍを越えたあたりから低下し、さらにｄが１０
ｍｍを越えたあたりでベタ搬送性が９０％以下となって
不良となる。

次にｄを約１ｍｍに固定し、ｈを０．５〜１０ｍｍまで
変化させたときのＡ４サイズ用紙全ベタ画像の先端画像
濃度及び後端画像濃度の変化とベタ搬送性（％）の変化
を第７図のグラフに示す。

この場合も先と同様に、ｈが大きくなると先端画像濃度
は高くなるが、後端画像濃度及びベタ搬送性は低下して
行く。そしてｈが５ｍｍを越えたあたりでベタ搬送性が
９０％以下となり不良となる。

さらにｒを１ｍｍに固定し、ｈを０．４〜５ｍｍ、ｄを
０．２〜５ｍｍまでそれぞれ変化させたときの先端画像
濃度とベタ搬送性（％）の変化を第８図のグラフに示す
。

この図から、ｈとｄの積が約０．１５〜６の範囲にあれ
ば良好な画像が得られることが分る。

さらにｈとｄをそれぞれ１．５ｍｍに固定した第１の条
件と、ｈを０．８ｍｍ５ｄを１ｍｍに固定した第２の条
件の下で、それぞれｒを０．３〜１０ｍｍまで変化させ
たときの先端画像濃度及びかぶりの確率の変化を第９図
のグラフに示す。

同図から、ｒが大きくなると先端画像濃度及びかぶりの
確率は減少することが分る。これは、ｒが大きくなると
トナー層厚が小さくなって画像濃度が低下するが、チッ
プ１６２と現像ローラ１２との間の帯電ニップ幅は増加
するのでトナーが十分に帯電するからである。また逆に
ｒが小さくなると画像濃度及びかぶりの確率はそれぞれ
増加してしまう。この実験結果から、いずれの条件にお
いても、ｒが０．５〜６ｍｍの範囲で良好な画像を得る
ことができた。

以上様々な方法による実験を試みたが、これら実験結果
はいずれも第５図に示す斜線部分のブレード１６と現像
ローラ１２との間のトナー溜りの形状が大きくトナー薄
層形成の良否に関与していることを示している。

すなわち、このトナー溜りの部分があまり大きすぎると
トナーかブレード１６を押し上げようとする力が強くな
る。このためトナー層が厚くなってベタ画像の先端画像
濃度は高くなるが、加圧現像方式はトナーを搬送する能
力が低いため、徐々にトナー溜りのトナー量が不足して
行き、画像濃度が低下して行く。逆に、トナー溜りの部
分が小さすぎると、トナーがブレード１６を押し上げよ
うとする力が弱くなり、薄すぎるトナー層となってしま
う。

以上を愁理すると、適度な厚さのトナー層を安定して得
るためには、ブレード１６において、ｈ　≦　５　　（
ｍｍ）　　、 ｄ≦１０　（ｍ　ｍ　）　、及び ０、１５≦ｈｘｄ　　≦６．　０ の各関係をそれぞれ満足すればよく、さらにこれに加え
て、 ０．５　（ｍｍ）≦ｒ≦６．　０　（ｍｒｒｒ）の関係
を満足すればよいことが分った。

尚、この実施例では、弾性を有する現像ローラ１２を用
いた現像装置について説明したが、本発明はこれに限定
されるものではなく、金属ローラ等の剛性を有する現像
ローラや樹脂ローラ等を用いた現像装置にも適用できる
。また本発明は、接触現像方式の現像装置だけてなく非
接触現像方法の装置にも適用でき、磁性トナーを用いた
磁性１成分現像方式の現像装置にも適用できる。

またチップ１６２の材質は、シリコンゴム以外の、例え
ば樹脂、セラミック、金属等であってもよく、トナーを
所定の極性に帯電させやすい材質（例えば正極性トナー
の場合はテフロン系の材質、負極性トナーの場合はシリ
コン系材質）であれば何でもよい。

さらに、チップ全体の断面形状は半円に限ることなく、
第１０図に示すように、先端に断面アール状の突出部分
を持つようなものであれば何でもよい。

また薄板バネ１６１の材質は、金属の他にゴム、樹脂あ
るいはセラミック等でもよい。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明の現像装置によれば、磁石を
利用せずに現像剤の搬送を行う１成分現像方式等におい
ても、現像ローラの表面に常時適度な厚さの現像剤薄層
を形成することが可能となり、これにより画像濃度の安
定した良好な画像を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る一実施例の現像装置の全体構成を
示す断面図、第２図は第１図における現像ローラの斜視
断面図、第３図は第１図におけるブレードを示す斜視図
、第４図（す〜（ｃ　）はそれぞれチップの断面形状の
例を示す側面図、第５図はブレードと現像ローラとの圧
接部分の詳細を示す側面図、第６図は第５図におけるブ
レードのｄの長さとベタ画像の先端濃度、後端濃度及び
ベタ搬送性との関係を示したグラフ、第７図は同じくブ
レードのｈの長さとベタ画像の先端濃度、後端濃度及び
ベタ搬送性との関係を示したグラフ、第８図はブレード
のｄとｈとの積とベタ画像の先端濃度及びベタ搬送性と
の関係を示したグラフ、第９図はブレードのｒの長さと
ベタ画像の先端画像濃度及びかぶりの確率との関係を示
したグラフ、第１０図はチップの断面形状のその他の例
を示す側面図である。 １１・・・・・・感光体ドラム １２・・・・・・現像ローラ １６・・・・・ブレード １６１・・・・・・薄板バネ １６２・・・・・・チップ 出願人　　　　　株式会社　東芝 同　　　　　　東芝インテリジェントテクノロジ株式会
社

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）静電潜像保持体に対向して配置された現像ローラ
   と、この現像ローラに現像剤薄層を形成する現像剤薄層
   形成手段とを具備し、前記現像ローラに形成された現像
   剤薄層を前記静電潜像保持体に近接または接触させるこ
   とにより前記静電潜像保持体が保持する静電潜像を可視
   化する現像装置において、 前記現像剤薄層形成手段は、ブレードと、このブレード
   の上に設けられ前記現像ローラと現像剤を挟んで圧接さ
   れる圧接部を持ち、この圧接部は先端に断面アール状の
   突出部分を有し、かつこの圧接部の前記ブレードの表面
   からの高さをｈ、前記ブレードの先端から前記圧接部ま
   での長さをｄとすると、 ｈ≦５（ｍｍ）、 ｄ≦１０（ｍｍ）、及び ０．１５≦ｈ×ｄ≦６．０ の関係をそれぞれ満足することを特徴とする現像装置。 （２）請求項１記載の現像装置において、 圧接部の断面アール状の突出部分の曲率半径をｒとする
   と、 ０．５（ｍｍ）≦ｒ≦６．０（ｍｍ） の関係を満足することを特徴とする現像装置。