JPH0511590A

JPH0511590A - 一成分現像剤を用いる現像装置

Info

Publication number: JPH0511590A
Application number: JP3166015A
Authority: JP
Inventors: Hideki Kamachi; 英樹釜地; Masae Ikeda; 眞砂恵池田; Kazunori Hirose; 和則広瀬; Yukio Nishio; 行生西尾
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1991-07-06
Filing date: 1991-07-06
Publication date: 1993-01-22

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】一成分現像剤に電荷注入を行い得るように層
厚規制部材として金属製の板ばね部材を使用し、板ばね
部材を現像剤層厚の規制時に振動させることなく現像剤
層を所望厚さに安定して規制する。【構成】現像ローラ１６ｂはその一部を現像剤容器１
６ａから露出させて像担持体１０に対接するように配置
され、かつその回転面に一成分現像剤層を形成すると共
にその回転により像担持体との対接領域に搬送し、更
に、一成分現像剤層の層厚を規制するための板ばね部材
（１６ｃ）が一端側で回動可能な剛性支持部材（１６
ｄ）に一体的に支持され、かつその他端側で現像ローラ
に対して弾性的に押圧接触される。剛性支持部材の回動
中心が板ばね部材と現像ローラとの接線上に実質的に位
置決めされ、ばね部材の他端側の先端部が板ばね部材と
弾性体現像ローラとの接点に実質的に位置決めされる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は感光体、誘電体等の像担
持体に保持された静電潜像を一成分現像剤でもって現像
する現像装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子写真複写機、電子写真プリンタ等の
静電記録装置では、感光体、誘電体等の像担持体に静電
潜像が書き込まれ、その静電潜像は現像剤で帯電トナー
像として静電的に現像され、次いでその帯電トナー像は
記録紙等の記録媒体に静電的に転写された後に熱、圧力
あるいは光等によって該記録媒体上に定着される。現像
プロセスで用いられる現像剤としては、一般的には、着
色樹脂の粉体微粒子いわゆるトナーと磁性体キャリヤと
からなる二成分現像剤が広く知られている。二成分現像
剤を用いる現像装置は、二成分現像剤を攪拌してトナー
と磁性体キャリヤとを互いに摩擦帯電させる攪拌器と、
その磁性体キャリヤの一部を磁力でもって吸着して磁気
ブラシを形成する磁気ローラすなわち現像ローラとを具
備し、この現像ローラの一部は露出されて像担持体と対
面させられる。現像ローラの周囲に形成された磁気ブラ
シにはトナーが静電的に付着し、該現像ローラの回転に
よりトナーは磁気ブラシに伴われて像担持体との対面領
域すなわち現像領域に搬送され、そこで静電潜像の現像
が行われる。要するに、二成分現像剤中の磁性キャリヤ
には、トナーを帯電摩擦される機能と、トナーを現像領
域まで搬送させる機能との２つの機能が与えられている
訳である。

【０００３】このような二成分現像剤を用いる現像装置
では、現像トナー像の品位すなわち記録品位を左右する
トナーの搬送性が比較的良好であるという利点がある反
面、その良好なトナー搬送性を維持するためには、トナ
ーと磁性体キャリヤとの成分比を所定の範囲内に維持し
なければならないとか、また磁性体キャリヤを定期的に
交換しなければならとかの面倒な保守が伴うことが問題
となる。すなわち、トナーは現像によって消費されるの
で、トナーは適宜補給されなけらばならないし、また磁
性体キャリヤが劣化した場合にはそれを交換しなければ
ならい。

【０００４】そこで、二成分現像剤の場合のような面倒
な保守を必要としない現像装置として、着色樹脂の粉体
微粒子いわゆるトナーのみからなる一成分現像剤を用い
る現像装置が注目されている。しかしながら、一成分現
像剤、特に非磁性タイプの一成分現像剤の場合には、ト
ナーを如何にして帯電させかつ如何にして現像領域まで
搬送させるかが重要な課題となる。というのは、現像ト
ナー像の品位すなわち記録品位がトナーの帯電ならびに
搬送の如何によって大きく左右されるからである。

【０００５】一成分現像剤を用いる従来の現像装置で
は、トナーを現像領域まで搬送するための現像剤搬送体
として、導電性合成ゴムあるいは導電性多孔質合成ゴム
等から形成された弾性体現像ローラが使用され、この弾
性体現像ローラはトナー保持容器内に配置させられると
共にその一部が露出されて像担持体と対接させられる。
弾性体現像ローラが回転させられると、その回転周囲面
にはトナーが摩擦力でもって付着してトナー層が形成さ
れ、これによりトナーは現像領域まで搬送されることに
なるが、静電潜像の現像を一様な現像濃度で行うために
はトナー層の層厚を均一に規制するが必要である。この
ため弾性体現像ローラにはブレードあるいはローラ等の
層厚規制部材が適用され、これによりトナー層から余剰
トナーを除去して該トナー層の均一化を図っている。一
方、トナーの帯電については、弾性体現像ローラや層厚
規制部材に対する摩擦帯電も利用されるが、このような
摩擦帯電は温度湿度等の環境変動に影響され易いので、
層厚規制部材を導電性材料から形成してそこに所定の極
性の電圧を印加し、これによりトナーの層厚規制時に該
トナーに積極的に電荷注入を行うことも行われる。勿
論、摩擦帯電を利用する場合には、トナーに所定量の電
荷を所望の極性で与えるべくトナー、弾性体現像ローラ
および層厚規制部材の三者間の仕事関数が配慮され、ま
た電荷注入を利用する場合には、層厚規制部材の材料は
導電性材料に限定される。

【０００６】ところで、以上に述べたような一成分現像
剤用の現像装置の問題点として、層厚規制部材によるト
ナー層厚の均一化を長期に亘って安定して維持すること
が意外に難しいとい点が指摘されている。例えば、電荷
注入を行い得る層厚規制部材として例えば金属製ブレー
ドに先鋭なエッジ部を形成し、そのエッジ部を弾性体現
像ローラに弾性的に係合させて余剰トナーを除去し、こ
れによりトナー層厚を均一化することが提案されている
が、この場合にはトナー層厚の均一化を保証するために
は金属製ブレードの先鋭なエッジ部の加工精度を２μm
以下にすることが必要である。というのは、トナー粒径
は一般的に約５ないし約10μm ときわめて微細であるの
で、かかるエッジ部の加工精度が２μm 以上であると、
トナーの層厚規制面に凹凸状の筋が痕跡として残り、そ
の痕跡が記録画像にも白筋あるいは黒筋として現れるこ
とになるからである。たとえ金属製ブレードの先鋭なエ
ッジ部の加工精度を２μm 以下にすることが可能であっ
ても、そのようなエッジ部は損傷を受け易いだけでなく
加工コストも非常に高く付くものとなるので、これを実
用化することは実質的に不可能である。

【０００７】また、金属製ブレードの平坦面あるいは金
属製ローラの回転面を弾性体現像ローラに圧接してトナ
ーの層厚規制を行うことも提案されている。この場合、
かかる平坦面あるいは回転面については比較的低コスト
で高精度加工を行うことは可能であるが、トナー層厚を
所定の薄さまで規制するためには弾性体現像ローラに対
する該金属製ブレードあるいは金属製ローラの圧接力を
相当に大きくしなければならず、このためトナー粒子が
潰れてその平坦面あるいは回転面に物理的に固着し得る
ことになる。勿論、トナー粒子が金属製ブレードの平坦
面あるいは金属製ローラの回転面に固着すると、トナー
の層厚規制面に凹凸状の筋が痕跡として残り、その痕跡
は上述の場合と同様に記録画像に現れることになる。な
お、層厚規制部材の材料として、硬質の高分子材料等も
考えられるが、この場合にはトナーの帯電を電荷注入に
よって制御するという利点は得られなくなる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】そこで、長期に亘って
トナー層厚の規制を安定して行い得ると共に比較的低コ
ストで高精度加工を行い得る金属製層厚規制部材として
板ばね部材を用いることが提案されており、その一例が
図１５に示されている。なお、同図において、Ｌは板ば
ね部材、Ｓは板ばね部材Ｌの支持体、またＤは弾性体現
像ローラを示す。板ばねＬは適当な金属材料例えばステ
ンレス、リン青銅、冷間圧延鋼板等から形成され、その
特徴とする点は先端側の縁部が面取されて丸みを帯びて
いるということである（所謂Ｒ面取り）。図１５から明
らかなように、板ばね部材Ｌはその面取りされた先端縁
を弾性体現像ローラＤに弾性的に押し付けるような態様
で支持体Ｓから保持される。すなわち、板ばね部材Ｌは
その自体のばね力でもって弾性体現像ローラＤに押圧さ
れ、かくして弾性体現像ローラＤが図中の矢印で示すよ
うに回転させられると、該弾性体現像ローラＤによって
担持されたトナー層からはその余剰トナーの大部分が板
ばね部材Ｌの面取り先端縁によって除去された後に板ば
ね部材Ｌの平坦面での押圧力でもってトナー層厚の規制
が行われるので、弾性体現像ローラＤに対する該平坦面
の押圧力は比較的小さくすることが可能であり、このた
め該平坦面へのトナー粒子の固着を防ぐことができる。
一方、かかる板ばね部材Ｌの平坦面の高精度加工ならび
にその先端縁の高精度面取り加工については比較的低コ
ストで行うことが可能であり、しかもその面取り先端縁
は上述したエッジ部に比べれば遙かに損傷を受け難い。

【０００９】しかしながら、以上で説明したような板ば
ね部材Ｌの問題点として、トナー層厚規制時、該板ばね
部材Ｌに振動が容易に発生してトナー層厚が周期的に変
動することが指摘されている。すなわち、板ばね部材Ｌ
は弾性体現像ローラＤの回転中に接線方向の摩擦力Ｆを
受け、このため該板ばね部材Ｌは矢印Ａ₁で示す方向に
変動すると同時に矢印Ａ₂で示す方向に振動する。この
ように板ばね部材Ｌが振動すると、弾性体現像ローラＤ
上のトナー層厚は当然変動し、このトナー層厚の変動は
静電潜像の現像濃度に影響を与え、またトナー層厚の厚
くなった箇所ではトナーの帯電量が不足して所謂ガブリ
（静電潜像の背景領域でのトナー汚染）が発生する。し
たがって、本発明は、トナーのみからなる一成分現像剤
を用いる現像装置において、トナーに電荷注入を行い得
るように層厚規制部材として金属製の板ばね部材を使用
し、この板ばね部材をトナー層の層厚の規制時に振動さ
せることなく該トナー層の層厚を所定厚さに安定して規
制し得るように構成することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明によれば、像担持体に保持された静電潜像を
一成分現像剤でもって現像する現像装置であって、以下
に述べるような構成を持つ現像装置が提供される。すな
わち、一成分現像剤を収容する現像剤保持容器と、この
現像剤保持容器内に回転駆動可能に設けられた弾性体現
像ローラとを具備し、この弾性体現像ローラはその一部
を現像剤保持容器から露出させて像担持体に対接するよ
うに配置され、かつその回転面に一成分現像剤を付着さ
せて一成分現像剤層を形成すると共にその回転により像
担持体との対接領域に搬送するようになっており、更
に、該弾性体現像ローラの一成分現像剤層の層厚を規制
するための板ばね部材を具備し、この板ばね部材はその
一端側で回動可能な剛性支持部材に一体的に支持させら
れ、かつその他端側で弾性体現像ローラの一成分現像剤
層の層厚を規制すべく該弾性体現像ローラに対して弾性
的に押圧接触させられ、該板ばね部材の他端側の先端縁
が面取りされて丸みが付けられている現像装置におい
て、上記剛性支持部材の回動中心が板ばね部材と弾性体
現像ローラとの接線上に実質的に位置決めされ、上記ば
ね部材の他端側の丸み付け先端が一成分現像剤層の層厚
を所定厚さに安定して規制すべく該板ばね部材と前記弾
性体現像ローラとの接点に実質的に位置決めされている
ことを特徴とする現像装置が提供される。

【００１１】

【作用】以上の構成から明らかなように、本発明による
現像装置にあっては、剛性支持部材の回動中心が板ばね
部材と弾性体現像ローラとの接線上に位置決めされるの
で、弾性体現像ローラによって板ばね部材に作用させら
れる摩擦力は剛性支持部材の回動中心に向けられ、この
ため剛性支持部材に回転モーメントが作用することはな
く、かくして板ばね部材の振動は実質的に阻止され得
る。また、ばね部材の他端側の丸み付け先端が一成分現
像剤層の層厚を所定厚さに安定して規制すべく弾性体現
像ローラとの接点に実質的に位置決めされるので、静電
潜像の現像時でのカブリが効果的に阻止され得る。

【００１２】

【実施例】次に、添付図面の図１ないし図１３を参照し
て、本発明による実施例について説明する。先ず、図１
を参照すると、本発明による現像装置を適用した静電記
録装置の一例として、レーザプリンタの基本構成が概略
的に示され、このレーザプリンタは像担持体として感光
体ドラム１０が用いられる。感光体ドラム１０は例えば
アルミニウム製の円筒基体の表面に光導電材料層すなわ
ち感光材料層を形成したものであり、そのような感光材
料としては、例えば有機感光材料、セレン系感光材料、
アモルファスシリコン感光材料等が用いるられるが、本
実施例では、感光体ドラム１０は有機感光材料を用いた
ＯＰＣ感光体ドラムとされる。記録作動中、感光体ドラ
ム１０は矢印ａで示す方向に回転させられ、その回転速
度は感光体ドラム１０の周速が70mm/sとなるようされ
る。

【００１３】感光体ドラム１０の感光材料層には適当な
帯電器例えばスコロトロン帯電器１２によって負の電荷
が与えられ、その帯電領域の表面電位は例えば−650Vと
される。なお、本実施例では、感光材料として有機感光
材料が用いられるので、感光体ドラム１０には負の電荷
が与えられたが、セレン系感光材料の場合には正の電荷
が与えられる。なお、アモルファスシリコン感光材料の
場合には負あるいは正の電荷が与えられる。感光体ドラ
ム１０の帯電領域にはレーザビーム走査ユニット１４に
よって静電潜像が書き込まれ、この静電潜像の書込みは
レーザビーム走査ユニット１４から射出されたレーザビ
ームＬＢを感光体ドラム１０の母線方向に沿って繰り返
し走査すると共に該レーザビームＬＢを例えばワードプ
ロセッサあるいはマイクロコンピュータからの二値画像
データに基づいて点滅せることによって行われる。すな
わち、レーザビームＬＢが照射された箇所の電荷が抜け
（感光体ドラム１０のアルミニウム製の円筒基体は接地
されている）、これにより二値静電潜像は帯電領域中で
の電位差によって形成されることになる。なお、レーザ
ビームＬＢの照射によって電荷が抜けた箇所は電荷井戸
と呼ばれ、その電位は約−650Vから約−100Vまで高めら
れる（絶対値としては低下）。

【００１４】レーザビーム走査ユニット１４によって書
き込まれた静電潜像は現像装置１６によって帯電トナー
像として現像される。現像装置１６はトナーのみからな
る一成分現像剤を収容する現像剤容器１６ａと、この現
像剤容器１６ａ内に配置されかつ図中に示す矢印の方向
に回転させられる現像ローラ１６ｂとを具備する。図示
するように、現像ローラ１６ｂの一部は現像剤容器１６
ａから露出されて、感光体ドラム１０に対接させられ
る。現像ローラ１６ｂのシャフトは感光体ドラム１０と
同じ駆動源（図示されない）に適当な伝達歯車列（図示
されない）を介して駆動連結させられて、その周速度が
感光体ドラム１０の周速70mm/sの約2.5 倍の175mm/s と
なるように回転させられる。現像ローラ１６ｂは導電性
弾性体ローラとして構成され得るが、好ましくは導電性
多孔質ゴム材料から形成され、そのような導電性多孔質
ゴム材料としては、例えばポリウレタン・スポンジ、、
ウレタンゴム・スポンジ、シリコンゴム・スポンジ等に
導電性付与剤としてカーボンブラック等を混入しもので
あってよい。本実施例では、多孔質ウレタン・スポンジ
（トーヨーポリマー製の商品名ルビセル）が用いられ、
この多孔質ウレタン・スポンジの平均気孔径は10μm 、
気孔セル数は200 セル/inch 、体積抵抗は10⁴ないし10
⁷Ωcm、またアスカーＣ硬度は23度である。このような
材料で形成された現像ローラ１６ｂのトナーの搬送性が
良く、現像ローラ１６ｂが回転されると、その回転面に
はトナーが付着してトナー層が順次形成される。静電潜
像の現像時には、現像ローラ１６ｂには−300Vの現像バ
イアス電圧が印加され、このため帯電トナーは静電潜像
領域には静電的に付着されるが、その背景領域への付着
が阻止される。なお、ここで用いる非磁性タイプの一成
分現像剤としては、体積抵抗４×10¹⁴Ωcm、平均粒径12
μm 、シリカ外添加0.5%のポリエステル系負極性トナー
が用いられる。

【００１５】また、現像器１６は現像ローラ１６ｂに形
成されたトナー層の層厚を所定厚さに規制するための層
厚規制部材１６ｃを具備し、この層厚規制部材１６ｃは
適当な金属材料の板ばねとして形成され得るが、本実施
例では、ステンレス(SUS304-CSP-3/4H) から形成された
厚さ0.1mm の板ばね部材とされる。層厚規制部材すなわ
ち板ばね部材１６ｃはその一端側で回動可能な剛性支持
部材１６ｄによって一体的に支持され、この剛性支持部
材１６ｄは現像剤容器１６ａの両壁間で回転自在に支持
されたシャフト１６ｅ上に装着される。図１に示すよう
に、剛性支持部材１６ｄには適当なばね手段例えばコイ
ルばね１６ｆが作用させられ、これにより剛性支持部材
１６ｄは図中に矢印で示す回転方向に弾性的に偏倚させ
られ、かくして板ばね部材１６ｃはその他端側で現像ロ
ーラ１６ｂに弾性的に例えば35gf/cm の線圧で押圧接触
させられて現像ローラ１６ｂ上のトナー層の層厚規制を
行い得る。また、板ばね部材１６ｃのかかる他端側の先
端縁は面取りされて丸みが付けられ（所謂Ｒ面取り）、
その丸み付け先端部の半径Ｒは例えば0.05mmとされる。
ここで注目すべき点は、図２に示すように、剛性支持部
材１６ｄに対するコイルばね１６ｆの押圧力が解除され
た際に該剛性支持部材１６ｄの回動中心すなわちシャフ
ト１６ｅの中心が板ばね部材１６ｃと現像ローラ１６ｂ
との接線上に位置決めされ、このため板ばね部材１６ｃ
によるトナー層厚の規制時に該板ばね部材１６ｅが現像
ローラ１６ｂから受ける摩擦力Ｆは剛性支持部材１６ｄ
の回動中心に向けられるので、剛性支持部材１６ｄに回
転モーメントを作用させるような分力が摩擦力Ｆから生
じることはなく、かくして板ばね部材１６ｃの振動が実
質的に阻止され得るということである。更に、図２に示
すように、本実施例では、板ばね部材１６ｃの丸み付け
先端部が該板ばね部材１６ｃと現像ローラ１６ｂとの接
点の前後の所定範囲内に位置し、これによりトナー層厚
が所定の薄さに安定して規制され得るということであ
る。なお、これについては後で詳しく説明することにす
る。現像装置１６の作動時には、板ばね部材１６ｃには
例えば−400Vの電荷注入電圧が印加され、このため板ば
ね部材１６ｃによるトナー層の層厚規制時にはトナーに
対する負の電荷注入が積極的に行われて、該トナーは所
定量の負の電荷でもって帯電させられる。

【００１６】現像器１６は更にトナー回収兼供給ローラ
１６ｇ、パドル回転翼１６ｈおよびトナー攪拌翼１６ｉ
を具備する。トナー回収兼供給ローラ１６ｇは好ましく
は導電性スポンジ、例えば気孔セル数約40セル/inch 、
体積抵抗10⁴Ωcmの導電性スポンジ（ブリジストン製エ
バーライトTS-E）から形成され、かつ現像ローラ１６ｂ
に圧接させられると共に現像ローラ１６ｂと同じ方向に
回転させられる。なお、トナー回収兼供給ローラ１６ｇ
はその周速が228mm/s となるように回転させられる。ト
ナー回収兼供給ローラ１６ｇは現像ローラ１６ｂに対す
る圧接領域の一方の側すなわち図１の右側で現像に用い
られなかったトナーを現像ローラ１６ｂから掻き落とす
と共にその反対側すなわち図１の右側で該現像ローラ１
６ｂにトナーを積極的に供給して付着させるように機能
する。トナー回収兼供給ローラ１６ｇには−400Vのバイ
アス電圧が印加され、これにより該トナー回収兼供給ロ
ーラ１６ｇのスポンジ材料中へのトナー粒子の侵入が阻
止されると共にトナーが静電的にも現像ローラ１６ｂに
供給されことになる。パドル回転翼１６ｈは現像剤容器
１６ａ内のトナーをトナー回収兼供給ローラ１６ｈのト
ナー供給側に送り込むように回転させられ、またトナー
攪拌翼１６ｉは現像剤容器１６ａ内でトナーのデッドス
トックを排除すべく作動させらてトナーをパドル回転翼
１６ｈに送り出すように機能する。なお、参照符号１６
ｊは変形自在なシール材例えば柔らかいスポンジであ
り、このシール材１６ｊによってトナーの流出が阻止さ
れる。

【００１７】現像プロセスで得られた帯電トナー像は次
いで適当な転写器例えばコロトロン転写器１８によって
記録媒体例えば記録紙Ｐ上に静電的に転写される。すな
わち、コロトロン転写器１８から記録紙Ｐには帯電トナ
ー像とは逆極性の電荷すなわち正の電荷が与えられ、こ
れにより帯電トナー像は感光体ドラム１０から記録紙Ｐ
上に静電的に転写される。なお、記録紙Ｐは給紙カセッ
ト（図示されない）から繰り出された後に一対のレジス
ト・ローラ２０、２０の箇所で一旦停止され、次いで一
対のレジスト・ローラが所定のタイミングでもって駆動
されると、該記録紙Ｐは感光体ドラム１０とコロトロン
転写器１８との接触領域中に導入され、これにより記録
紙Ｐ上には帯電トナー像がその所定位置で転写され得る
ことになる。このような転写プロセスを経た直後の記録
紙Ｐには除電器２２によって負の電荷が与えられ、これ
により記録紙Ｐの正の電荷の一部が中和され、かくして
記録紙Ｐと感光体ドラム１０との間の静電的吸着力が弱
められて、該記録紙Ｐが感光体ドラム１０によって静電
的に吸着してそこに巻き込まれないようにされる。続い
て、記録紙Ｐは熱定着器２４に送られ、そこで転写トナ
ー像が記録紙Ｐ上に熱定着される。すなわち、熱定着器
５２はヒート・ローラ５２ａおよびバックアップ・ロー
ラ５２ｂからなり、その間に記録紙Ｐが通過させられる
と、転写トナー像は熱溶融して該記録紙Ｐ上に強固に固
着される。なお、図１において、参照符号２６は感光体
ドラム２６から残留トナーを除去するためのトナー掻取
りブレードを示し、このトナー掻取りブレード５４で除
去されたトナーはトナー溜め容器５６内に収容され、ま
た参照符号３０は除電ランプとして機能するＬＥＤアレ
イを示し、このＬＥＤアレイ３０によって、感光体ドラ
ム１０から残留電荷が抜かれ、その除電領域には再びス
コロトロン帯電器１２によって負の電荷が与えられて、
上述の記録サイクルが繰り返される。

【００１８】以上で述べた実施例では、板ばね部材１６
ｃの金属材料としては、ステンレスが用いられたが、そ
の他の金属材料例えばリン青銅、キュプロニケッル、こ
う弾性合金、ベリリウム銅合金、冷間圧延鋼板等で板ば
ね部材１６ｃを形成することもできる。また、本発明に
おいては、剛性支持部材１６ｄの回動中心が板ばね部材
１６ｃと現像ローラ１６ｂとの接線上に実質的に位置決
めされていることが特徴とされる訳であるが、その“実
質的”という用語は、板ばね部材１６ｃの振動が阻止さ
れるのであれば、剛性支持部材１６ｄの回動中心が板ば
ね部材１６ｃと弾性体現像ローラ１６ｂとの接線上から
多少ずれていてもよいという意味に解釈されるべきであ
る。要するに、板ばね部材１６ｃが現像ローラ１６ｂか
ら接線方向の摩擦力を受けた際にその分力によって該板
ばね部材１６ｃに振動が生じなければよいという意味に
解釈されるべきである。

【００１９】上述したように、板ばね部材１６ｃの丸み
付け先端部は該板ばね部材１６ｃと現像ローラ１６ｂと
の接点の前後の所定範囲内に位置されるが、より正確に
言えば、図２に示すように、板ばね部材１６ｃと現像ロ
ーラ１６ｄとの間の接線に直角でかつその間の接点を通
る線を基準線としたときに、この基準線を通過する現像
ローラ１６ｂの移動表面の上流側に該基準線から0.3mm
離れた地点と、該移動表面の下流側に該基準線から0.5m
m 離れた地点との間に、板ばね部材１６ｃの丸み付け先
端部が位置決めされる。このようにすると、現像ローラ
１６ｂ上のトナー層厚が所定の薄さに安定して規制され
得ることが実験的に確かめられており、これについて以
下に詳細に説明する。

【００２０】先ず、実験に先立って、図３に示すような
板ばね部材支持機構を作成した。すなわち、この板ばね
部材支持機構には、シャフト３２の回りで回動自在とな
ったアーム部材３４と、このアーム部材３４に位置調整
可能に保持された剛性支持部材３６とが設けられ、この
剛性支持部材３６に板ばね部材１６ｃが支持される。剛
性支持部材３６には長孔３６ａが形成され、この長孔３
６ａを通して止め螺子３６ｂによって該剛性支持部材３
６がアーム部材３４に取り付けられるので、剛性支持部
材３６の取付位置が調整可能となり、かくして板ばね部
材１６ｃもその高さレベル位置を変え得ることになる。
また、アーム部材３４にはコイルばね３８が作用させら
れ、これにより板ばね部材１６ｃは現像ローラ１６ｂに
対して弾性的に押圧させられる。更に、アーム部材３４
のシャフト３２の回動中心は板ばね部材１６ｃと現像ロ
ーラ１６ｂとの間の接線上に位置する。要するに、この
板ばね部材支持機構は板ばね部材１６ｃの位置調整が可
能である点を除けば、図１に示した板ばね部材支持機構
と等価なものである。

【００２１】図３において、参照符号ＳＬは板ばね部材
１６ｃと現像ローラ１６ｂとの間の接線に直交しかつそ
の間の接点を通る基準線を示す。また、参照符号Ｄは基
準線ＳＬと直交する座標であり、その交点が座標原点と
なる。座標Ｄは基準線ＳＬに対する板ばね部材１６ｃの
突出量を規定し、これにより該板ばね部材１６ｃの丸み
付け先端部の位置が特定される。すなわち、図３に示す
ように、板ばね部材１６ｃが実際に基準線ＳＬから突出
した場合には基準線ＳＬからその丸み付け先端部までの
距離がプラスの突出量ｄとして定義され、一方板ばね部
材１６ｃが基準線ＳＬから実際に突出していない場合に
はその丸み付け先端部から基準線ＳＬまでの距離がマイ
ナスの突出量ｄとして定義される。なお、図４、図５お
よび図６のそれぞれには図３の板ばね部材１６ｃの丸み
付け先端部の付近が拡大して図示されており、図４では
その突出量ｄはプラスであり、図５および図６では板ば
ね部材１６ｃの突出量ｄはマイナスであり、また突出量
ｄ₁およびｄ₂間の範囲は図２に示した所定範囲に対応
するものであって、それぞれ−0.50mmおよび0.30mmに等
しい。

【００２２】実験に際し、板ばね部材１６ｃを６つの突
出量、すなわち−0.85mm、−0.50mm、0mm 、0.30mm、0.
50mmおよび0.80mmでそれぞれ設定し、各設定突出量で現
像プロセスを実行し、その際のトナー層の層厚を測定し
た。トナー層の層厚測定は図７に示すようなレーザスキ
ャンマイクロ測定装置４０を用いて行った。そこでの測
定手順を以下に説明する。 (1) 各設定突出量で現像プロセスを実行した後、現像器
１６から現像ローラ１６ｂを静かに取り出し、この現像
ローラ１６ｂを図７のレーザスキャンマイクロ測定装置
４０に設置した。レーザスキャンマイクロ測定装置４０
には発光部４０ａおよび受光部４０ｂが設けられ、その
間の中央には発光部４０ａから射出したレーザビームの
一部を遮る基準遮蔽壁４０ｃが設けられる。図７では、
現像ローラ１６ｂの周囲に形成されたトナー層が誇張し
て図示され、それは参照符号ＴＬで示される。レーザス
キャンマイクロ測定装置４０に対する現像ローラ１６ｂ
の設置については、現像ローラ１６ｂの周囲方向の所定
領域、すなわち現像器１６から現像ローラ１６ｂを取り
出す際に板ばね部材１６ｃによってトナー層厚の規制さ
れた領域であって、しかも感光体ドラム１０側まで到達
していない領域（要するに、図１で言うと、現像ローラ
１６ｂの上側円弧領域であって、板ばね部材１６ｃとの
接触箇所と感光体ドラム１０との接触箇所のとの間の領
域）が基準遮蔽壁４０ｃの上方位置となるように行う。 (2) このような設置状態で距離Ｌ１を測定した。 (3) 続いて、現像ローラ１６ｂをレーザスキャンマイク
ロ測定装置４０に取り付けた儘で該現像ローラ１６ｂに
窒素ガスを吹き付けてそこからトナー層を完全に除去
し、そこで距離Ｌ２を測定する。 (4) 次いで、Ｌ２−Ｌ１の演算を行って、トナー層厚が
算出した。 (5) 以上の測定を図３（ａ）、図３（ｂ）および図３
（ｃ）のそれぞれの状態について５回ずつ繰り返して、
巨視的なトナー層厚平均値を求めると共にそのばらつき
程度が求められた。なお、トナー層の層厚測定と平行して感光体ドラム１０
でのカブリも測定され、このカブリ測定は感光体ドラム
１０の感光材料層表面にスコッチメンディングテープを
貼り付けた後にそこから剥がし、そのテープ貼付け面を
光学反射濃度計で計測することによって行われた。

【００２３】以上の測定結果を図８および図９にグラフ
として示す。図８のグラフから明らかなように、板ばね
部材１６ｃの突出量ｄが0.8m以上となると（例えば図４
に示すような場合）、トナー層の平均層厚だけでなくそ
のばらつき範囲も良好な記録品位が得られるトナー層厚
の適正範囲６ないし14.5μm から外れるこが分かる。一
方、図９のグラフから明らかなように、ｄ≧0.3mm の場
合には、カブリ濃度ODが急激に増大することが分かる。
要するに、板ばね部材１６ｃの突出量ｄがｄ≧0.3mm 以
上になると、その丸み付け先端部によるトナー層の掻取
り効果が低下し、このため板ばね部材１６ｃをすり抜け
るトナー量が増大するためである。トナー層厚が増大す
ると、トナーの平均帯電量が低下し、これは個々のトナ
ー粒子の中には無電荷に近いものも存在し得ることを意
味する。このような無電荷のトナー粒子は現像ローラ１
６ｃに印加した現像バイアス電圧によって拘束されない
ために感光体ドラム１０の背景領域に付着し得ることに
なり、これがカブリの発生原因となる。また、図９のグ
ラフから明らかなように、ｄ≦−0.50mmの場合にも、カ
ブリ濃度が急激に増大する。板ばね部材１６ｃの突出量
が−0.50mm以下の場合には、図８のグラフに示すよう
に、トナー層厚は比較的小さく、これは上記の説明と矛
盾する結果となるが、その理由はｄ≦−0.50mmの場合、
板ばね部材１６ｃの丸み付け先端部が図６に示すように
現像ローラ１６ｂに喰い込むようになり、このため板ば
ね部材１６ｃが激しく振動するためであると考えられ
る。というのは、板ばね部材１６ｃが振動した際にはト
ナー層厚がばらついて局部的にトナー層厚の厚い部分が
形成され、その部分のトナーの平均帯電量が落ち込むも
のと推測される。以上の結果から、本実施例において
は、板ばね部材１６ｃの突出量ｄについては先に述べた
ような所定範囲、すなわち以下の範囲内に設定されるべ
きである。 −0.50mm（ｄ₁）≦ｄ≦0.3mm （ｄ₂）なお、このような範囲は現像ローラの直径の相違によっ
て基準線ＳＬの前後すなわち現像ローラ１６ｂに対する
接点で多少は変化し得るものであるが、板ばね部材１６
ｃの丸み付け先端部の位置を該接点付近に設定すれば、
その設定位置は所望の範囲内に含まれるので、径の異な
った個々の現像ローラ毎に板ばね部材の突出量の所望範
囲を求める必要はない。

【００２４】次に、板ばね部材ｃの突出量ｄが−0.50mm
以下のとき、板ばね部材１６ｃの振動の発生状況につい
て観察した。ところで、ここで問題にする板ばね部材１
６ｃの振動は視覚的には認識し得ない微細なものである
ので、かかる観察は図１０に示すような方法で間接的に
行った。すなわち、図１０に示すように、現像装置１６
から感光体ドラム１０を取り払って、その現像領域に対
応する箇所に表面電位差計４２を設置した後、該現像装
置１６を作動させて現像ローラ１６ｂの表面電位を測定
することによって、板ばね部材１６ｃの振動の発生状況
を観察することが可能である。なお、図１０において、
Ｖ_bは現像ローラ１６ｂの現像バイアス電圧−300Vを、
Ｖ_blは板ばね部材１６ｃの電荷注入電圧−400Vを、Ｖ_r
はトナー回収兼供給ローラ１６ｇのバイアス電圧−400V
を示す。もし板ばね部材１６ｃに振動が生じない場合、
図１０に示した現像器１６が起動されて、Ｖ_b、Ｖ_blお
よびＶ_rがそれぞれ現像ローラ１６ｂ、板ばね部材１６
ｃおよびトナー回収兼供給ローラ１６に印加されると、
現像ローラ１６ｂの表面電位は図１１に示すように直ち
にＶ_bsまで上昇してそこで安定する筈である。というの
は、板ばね部材１６ｃは現像ローラ１６ｂに所定の厚さ
のトナー層を介して対接しているだけなので、表面電位
Ｖ_bsは主に現像ローラ１６ｂに印加された一定の現像バ
イアス電圧に依存し、トナー層によって作られる小さい
電位Ｖ_tとからなるからである。これに対して、もし板
ばね部材１６ｃに振動が生じた場合、板ばね部材１６ｃ
は現像ローラ１６ｂ上の薄いトナー層に対して絶えず前
後に移動した状態となるので、その間にほぼ直接的な接
触と言えるような状態が局部的に生じ得ることになり、
このとき現像ローラ１６ｂには現像バイアス電圧だけで
なく電荷注入電圧の一部が印加され、かくして表面電位
Ｖ_bsはきわめて不安定な状態となる筈である。なお、現
像器１６が停止されて、Ｖ_b、Ｖ_blおよびＶ_rが接地レ
ベル（零ボルト）に戻ると、表面電位はＶ_bsからトナー
層の電位Ｖ_tまで低下する筈である。

【００２５】０≦ｄ≦0.3mm およびｄ≦−0.50mmのそれ
ぞれの場合に現像ローラ１６ｂの表面電位を測定した結
果を図１２に示す。図１２（ａ）のグラフから明らかな
ように、０≦ｄ≦0.3mm のとき、現像ローラ１６ｂの表
面電位はそのピーク領域で安定しており、これは板ばね
部材１６ｃに振動が発生していないことを示す。一方、
ｄ≦−0.50mmのとき、現像ローラ１６ｂの表面電位はそ
のピーク領域で不安定であり、これは板ばね部材１６ｃ
に振動が発生していることを示す。

【００２６】また、上述した各設定突出量において、記
録紙（Ａ４サイズ）２万枚ランニング記録を行って記録
品位を評価した。このとき記録紙上に全面黒記録（所謂
黒ベタ）、全面白記録（静電潜像を形成しない状態）お
よび角度45°の１ドット斜線の平行斜線パターン記録
（水平方向の斜線間ピッチは８ドット）を行い、評価対
象は最初に記録されたものと、記録紙（Ａ４サイズ）２
万枚ランニング記録後のものとされた。その結果、ｄ＝
0.80mmの場合にだけに全面黒記録および平行斜線パター
ン記録に黒すじおよび白すじが見られた。平行斜線パタ
ーン記録の場合について、その直径４mmの領域の平均光
学反射濃度ODの最大値（黒すじ）と最小値（白すじ）と
の差を評価したところ、記録紙２万枚ランニング記録後
の平行斜線パターン記録には初期には見られなかった大
きな平均記録濃度差0.10が現れ、これは識別可能な濃度
差0.03を大きく上回るものである。そこで、現像装置を
分解して原因を調べたところ、板ばね部材１６ｃの層厚
規制面にトナー粒子が固着しており、その固着箇所は該
層厚規制面の裏側に位置する剛性支持部材３６の先端箇
所に一致していた。その理由としては、板ばね部材１６
ｃの突出量ｄ（0.80mm）が大きいために該板ばね部材１
６ｃと現像ローラ１６ｂとの接点が剛性支持部材３６の
先端箇所に接近し過ぎて板ばね部材１６ｃの撓み性が損
なわれ、このため記録紙２万枚ランニング記録中に板ば
ね部材１６ｃの下方部分が剛性支持部材３６の先端箇所
で現像ローラ１６ｂから幾分遠のくように折曲がって、
その間にトナーが押し詰められたことが挙げられる。す
なわち、そのように押し詰められたトナーが板ばね部材
１６ｃの層厚規制面に対して押し潰されてそこに固着さ
れたという訳である。一方、−0.50mm≦ｄ≦0.3mm の突
出量の場合では記録品位の評価については良好なもので
あった。すなわち、記録紙２万枚ランニング記録後で
も、充分な記録濃度OD1.4 が得られ、また全面黒記録で
も濃度むらは0.10と小さく、更にカブリ濃度も識別不能
な小さな値（カブリ濃度OD≦0.01：記録紙のOD0.1 を差
し引いた値）であった。

【００２７】ところで、先に述べたように、上述の実施
例では、板ばね部材１６ｃの先端縁すなわちトナーの層
厚規制側の先端縁は面取りされて丸みが付けられ（所謂
Ｒ面取り）、その丸み付け先端部の半径Ｒは例えば0.05
mmとされたが、この丸み付け先端部も良好な記録品位を
得る上で重要な要因となり得るものであり、これについ
て以下のような実験を行った。

【００２８】厚さ0.2mm のステンレス板材(SUS 631-CSP
-4/3H)から４枚の板ばね部材を用意し、そのうちの３枚
についてスーパー砥石でもって丸み面取り加工を施し
て、丸み付け先端部の半径をそれぞれＲ＝0.10mm、Ｒ＝
0.07mmおよびＲ＝0.03mmとし、残り１枚については丸み
面取り加工を施さなかった。これら４種類の板ばね部材
をそれぞれ用いて実際に記録作動を行って記録紙上での
記録品位を評価した。各記録作動の概要は次の通りであ
る。 (1) 板ばね部材１６ｃの突出量ｄを−0.10mmに設定し
た。 (2) 各板ばね部材は線圧35gf/cm で現像ローラ１６ｂに
圧接させられた。 (3) 各記録作動はガブリが発生し易い温度40°および相
対湿度80%RH の環境下で行った。 (4) 各記録作動では、記録紙上に全面黒記録（所謂黒ベ
タ）、全面白記録（静電潜像を形成しない状態）および
角度45°の１ドット斜線の平行斜線パターン記録（水平
方向の斜線間ピッチは８ドット）を行い、評価対象は最
初に記録されたものと、記録紙（Ａ４サイズ）２万枚ラ
ンニング記録後のものとされた。

【００２９】評価結果を図１３のグラフに示す。なお、
同グラフの横軸は板ばね部材の丸み付け先端部の半径Ｒ
を示し、その右縦軸は平行斜線パターン記録の直径４mm
の領域の平均光学反射濃度ODの最大値（黒すじ）と最小
値（白すじ）との差を示し、その左縦軸は全面白記録の
カブリ濃度を光学反射濃度計で測定した値である。この
グラフから明らかなように、丸み付け先端部を持たない
の板ばね部材（Ｒ＝０）を用いた場合の平行斜線パター
ン記録では、平均記録濃度の差0.08と大きく、識別可能
な濃度差0.03を大巾に上回り、記録紙上に黒すじ状およ
び白すじ状の記録濃度むらが見られた。これに対して、
丸み面取り加工を施した板ばね部材（Ｒ＝0.10mm、Ｒ＝
0.07mm、Ｒ＝0.03mm）の場合には、記録濃度差は0.03以
下に抑え得ることが分かる。また、高温高湿度（40度/8
0%RH）の環境下で行った全面白記録では、Ｒ＝0.10mmの
板ばね部材を用いた場合には、識別限界の濃度差0.01
（記録紙の光学反射濃度OD0.10を引いた値）を越えてお
り、ガブリが発生し易いことが分かる。要するに、板ば
ね部材１６ｂの先端部すなわちトナー層厚規制側の先端
部に丸み面取り加工を施す場合には、その半径Ｒについ
ては以下の範囲内とすべきである。 0.03mm ≦Ｒ≦0.07mm

【００３０】更に、丸み面取り加工を施した３種類の板
ばね部材（Ｒ＝0.10mm、Ｒ＝0.07mm、Ｒ＝0.03mm）につ
いて、現像ローラ１６ｂに対する線圧（なわちトナー層
厚規制圧力）を変化させた場合にトナー層厚がどのよう
に変化するかも実験された。その結果を図１４のグラフ
に示す。同グラフから明らかなように、一般的な傾向と
して、板ばね部材の丸み付け先端部の半径Ｒが小さくな
るにつれ、一層小さな線圧でもってトナー層厚を薄く規
制し得ることが分かる。例えば、板ばね部材の丸み付け
先端部の半径Ｒの上限値（0.07mm）について見ると、現
像ローラ１６ｂに対する線圧は30gf/cm 以上必要である
ことが分かる。また、丸み面取り加工を施した３種類の
板ばねについて、現像ローラ１６ｂに対する線圧をそれ
ぞれ12gf/cm 、30gf/cm 、45gf/cm および60gf/cm に設
定して、上述の場合と同様な記録紙（Ａ４サイズ）２万
回ランニング記録試験を行った後に記録品位の評価を行
った。その結果、線圧60gf/cm のとき、いずれの板ばね
部材にもトナー粒子が潰れたように固着し、平行斜線パ
ターン記録には最大濃度差0.16の黒すじ・白すじが発生
した。以上のことから、現像ローラ１６ｂに対する板ば
ね部材１６ｃの線圧としては、約30gf/cm ないし約45gf
/cm の範囲内にすることが好ましいことが分かる。

【００３１】

【発明の効果】以上の構成から明らかなように、本発明
による現像装置にあっては、像担持体上の一成分現像剤
層の層厚を規制するために電荷注入可能な金属製板ばね
部材を該像担持体に振動させることなく適用することが
可能であり、またまたばね部材の他端側の丸み付け先端
を像担持体との接点の前後の所定範囲内に位置決めして
一成分現像剤層の層厚を所定厚さに安定して規制するこ
とが可能であり、かくして静電潜像の現像品位すなわち
記録品位が良好に維持され得る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による現像装置を適用したレーザプリン
タの概略図である。

【図２】図１の現像装置から現像ローラ、板ばね部材お
よび剛性支持部材を取り出して示す拡大図である。

【図３】現像装置の現像ローラに対して板ばね部材の位
置を調整し得るようにした板ばね部材位置調整機構を示
す概略図である。

【図４】図３における現像ローラと板ばね部材との接触
部を拡大して示す部分拡大図であって、現像装置の現像
ローラに対する板ばね部材の位置を本実施例による設定
範囲外に設定した状態の一例を示す図である。

【図５】図４と同様な部分拡大図であって、現像装置の
現像ローラに対する板ばね部材の位置を本実施例による
設定範囲内に設定した状態の一例を示す図である。

【図６】図４と同様な部分拡大図であって、現像装置の
現像ローラに対する板ばね部材の位置を本実施例による
設定範囲外に設定した状態の別の例を示す図である。

【図７】現像ローラ上のトナー層の層厚をレーザスキャ
ンマイクロ測定装置によって測定する測定方法の説明図
である。

【図８】図４、図５および図６に例示されるような種々
の板ばね部材の設定位置のそれぞれについて現像ローラ
上のトナー層の層厚を図７の測定方法に従って測定した
際の測定結果を示すグラフである。

【図９】図４、図５および図６に例示されるような種々
の板ばね部材の設定位置のそれぞれについて現像ローラ
上のトナー層の層厚を図７の測定方法に従って測定した
際の感光体ドラム上でのカブリを測定した際の測定結果
を示すグラフである。

【図１０】現像ローラの表面にトナー層を形成させた状
態で該現像ローラの表面電位を表面電位計によって測定
する測定方法の説明図である。

【図１１】図１０の測定方法に従って現像ローラの表面
電位を表面電位計によって測定した際のその出力傾向を
説明するためのグラフである。

【図１２】板ばね部材を図５および図６に例示されるよ
うな板ばね部材の設定位置のそれぞれについて現像ロー
ラの表面電位を図１０の測定方法に従って測定した際の
測定結果を示すグラフである。

【図１３】板ばね部材の丸み付け先端部の半径とトナー
層の層厚とのの関係を示すグラフである。

【図１４】現像ローラへの板ばね部材の圧接力とトナー
層の層厚との関係を板ばね部材の丸み先端部の半径を適
宜変えて示すグラフである。

【図１５】現像ローラ上のトナー層の層厚を規制するた
めの層厚規制部材として板ばね部材を用いた場合の従来
例を示す概略図である。

【符号の説明】

１０…感光体ドラム１２…スコロトロン帯電器１４…レーザビーム走査ユニット１６…現像器１６ａ…現像剤容器１６ｂ…現像ローラ１６ｃ…板ばね部材１６ｄ…剛性支持部材１６ｅ…シャフト１６ｆ…コイルばね１６ｇ…トナー回収兼供給ローラ１８…コロトロン転写器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者西尾行生神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地富士通株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】像担持体（１０）に保持された静電潜像
を一成分現像剤でもって現像する現像装置であって、一
成分現像剤を収容する現像剤保持容器（１６ａ）と、こ
の現像剤保持容器内に回転駆動可能に設けられた弾性体
現像ローラ（１６ｂ）とを具備し、この弾性体現像ロー
ラはその一部を前記現像剤保持容器から露出させて前記
像担持体に対接するように配置され、かつその回転面に
一成分現像剤を付着させて一成分現像剤層を形成すると
共にその回転により前記像担持体との対接領域に搬送す
るようになっており、更に、前記弾性体現像ローラの一
成分現像剤層の層厚を規制するための板ばね部材（１６
ｃ）を具備し、この板ばね部材はその一端側で回動可能
な剛性支持部材（１６ｄ）に一体的に支持させられ、か
つその他端側で前記弾性体現像ローラの一成分現像剤層
の層厚を規制すべく該弾性体現像ローラに対して弾性的
に押圧接触させられる現像装置において、前記剛性支持
部材（１６ｄ）の回動中心が前記板ばね部材（１６ｃ）
と前記弾性体現像ローラ（１６ｂ）との接線上に実質的
に位置決めされ、前板ばね部材の他端側の先端部が一成
分現像剤層の層厚を所定厚さに安定して規制すべく該板
ばね部材と前記弾性体現像ローラとの接点に実質的に位
置決めされることを特徴とする現像装置。
【請求項２】請求項１に記載の現像装置において、前
記板ばね部材と前記弾性体現像ローラとの接点に対する
該板ばね部材の他端側の先端部の実質的な位置決めが該
接点での該弾性体現像ローラの回転移動面に対して該接
点からその上流側に向かって約0.3mm までの箇所と該接
点からその下流側に向かって約0.5mmまでの箇所との間
の範囲で行われることを特徴とする現像装置。