JPH05181352A - 現像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 長期の使用においても現像スリーブ及び現像
スリーブ上のトナーに過大な圧力を加えることなく、長
期間に亘ってトナーの供給、剥離を良好に行うことので
きる弾性ローラを備えた現像装置を提供することを目的
としている 【構成】 現像スリーブ３に弾性ローラ５を当接するよ
うに配設し、該弾性ローラ５の表層を、圧縮弾性の低い
低硬度の連泡性の発泡体５２と、該発泡体５２上に単泡
性の発泡体５３で形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、複写装置，画像記録装
置，プリンタ，ファクシミリ等の画像形成装置におい
て、電子写真用感光体や静電記録誘電体等からなる潜像
担持体上に形成した静電潜像を、現像して可視化するた
めに使用する現像装置に関し、特にキャリアを含まない
一成分現像剤を用いて現像する現像装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、複写装置や画像記録装置，プリン
タ，ファクシミリ等の画像形成装置においては、電子写
真感光体や静電記録誘電体等からなる潜像担持体上に形
成した静電潜像を、現像装置により現像してトナー像と
して可視化している。

【０００３】このような現像装置の一つとして、乾式一
成分現像装置が種々提案され、また、実用化されてい
る。しかし、いずれの現像装置でも、現像剤担持体上に
一成分現像剤であるトナーの薄層を形成することは困難
である。

【０００４】しかるに、画像の解像力、鮮明度等の向上
が求められている現在、トナーの薄層形成方法及びその
装置に関する開発は必須となっており、また、これに対
していくかの方策が提案されている。

【０００５】例えば、特開昭５４−４３０３８号に示さ
れているように、現像剤担持体の現像スリーブにゴムま
たは金属製の弾性ブレードを当接させ、この弾性ブレー
ドと現像スリーブとの当接部の間をトナーを通過させて
規制することにより、現像スリーブ上にトナーの薄層を
形成し、かつ当接部での摩擦でトナーに十分なトリボを
付与させるものがある。

【０００６】この場合、上記の弾性ブレードにより非磁
性トナーを規制するときには、現像スリーブ上にトナー
を供給するトナー供給部材が別途必要となる。これは、
磁性トナーの場合には現像スリーブ内の磁石の磁力によ
り現像スリーブ上にトナーを供給することができるが、
非磁性トナーの場合には磁力によるトナーの供給が行え
ないためである。

【０００７】そこで、本出願人は、特開昭５８−１１６
５５９号で図４に示す現像装置を提案した。この現像装
置では、一成分現像剤として非磁性トナー６を収容した
現像剤容器２内に、弾性ブレード４よりも現像スリーブ
３の回転方向上流側の位置で現像スリーブ３に当接する
ファーブラシ構造の弾性ローラ１５を設置して、現像ス
リーブ３上の現像に消費されずに残存したトナー６を弾
性ローラ１５により剥取ると共に、現像スリーブ３上に
新たなトナー６を供給するようにしている。

【０００８】これによって、現像スリーブ３上に非磁性
トナー６の薄層を良好に形成することができるため、感
光体１上の静電潜像を良好に現像することができ、現像
により高濃度、広面積のべた黒画像を忠実に再現して良
好な画像を得ることが可能となった。

【０００９】ところが、上記したファーブラシ構造の弾
性ローラは、金属芯金上にナイロン、レーヨン等の繊維
を植毛して構成されており、長期間に亘る現像装置の繰
り返し使用において繊維の抜けにより弾性ブレードと現
像スリーブ間に繊維が詰まり、その部分に白すじが発生
したり、繊維の倒れにより弾性ローラの現像スリーブへ
の当接不良が起こりトナー供給及び剥ぎ取り不足からべ
た黒画像の再現が不十分になる場合があった。

【００１０】そこで、弾性ローラを発泡骨格構造で比較
的低硬度のポリウレタンフォーム等の連泡性の発泡体で
構成することにより、現像スリーブに対し軽圧で当接さ
せトナーに対して過大な圧を加えることなく発泡体表面
の適度な凹凸で現像スリーブ上へのトナーの供給及び現
像に消費されずに残存したトナーの剥取りを行うことが
可能となった。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな現像装置では弾性ローラが比較的低密度の連泡性の
発泡体から形成されているため、特に小粒径のトナーを
高湿度環境下で用いた場合、現像動作を多数回繰り返す
うちに次第に弾性ローラの気泡内部にトナーが入り込ん
でいく。このようなトナー詰まりが弾性ローラの発泡体
全体に達すると弾性ローラが硬質化し現像スリーブに対
する弾性ローラの当接圧が過大となり現像スリーブ及び
弾性ローラの駆動トルクの増大を招いたり現像スリーブ
に対する弾性ローラのトナーの塗布及び剥取りにむらが
生じ現像スリーブ上にコーティングむらが発生し好まし
くなかった。

【００１２】そこで、このような弾性ローラ内へのトナ
ー詰まりによる不都合を防止するために以下の構成が考
えられる。 弾性ローラ表面にトナー詰まり防止用のスキン層を設
ける。 弾性ローラを単泡性の発泡体で構成する。 連泡性の発泡体のセル（気泡）を極力細かくし密度の
高いものを使用する。

【００１３】しかしながら、弾性ローラとしてこれらの
構成のものを用いた場合、以下のような不都合が生じ
た。

【００１４】先ず、の構成は、スキン層を現像スリー
ブ表面に当接し、摺擦すると、スキン層表面の現像スリ
ーブ上へトナーを擦りつける働きが強すぎ、現像動作を
多数回繰り返した場合現像スリーブ上のトナーが融着し
たり、トナーが物性変化を起し（トナー劣化）かぶりが
増大する結果を招き好ましくなかった。また、スキン層
表面を適度に粗した構成においても、発泡体表面に比べ
て局所的には硬度が高い（トナー及び現像スリーブに対
する局所的な圧力が高い）ため同様の問題が防ぎきれな
かった。

【００１５】次に、の構成においては、単泡性の発泡
体の表面の凹凸により連泡性の発泡体と同様に現像スリ
ーブ上へのトナーの塗布、剥取りは良好に行えるが、従
来の連泡性の発泡体に比べ単泡性の発泡体は硬度や反発
弾性が高く、弾性ローラとしての硬度が高すぎて、現像
スリーブに対し弾性ローラを安定して確実に当接するよ
うな配置をとると現像スリーブ及びトナーへの当接圧が
過大となり、現像スリーブ及び弾性ローラの駆動トルク
の増大を招いたり、耐久によるトナーの物性変化（トナ
ー劣化）に伴うかぶりの増大を招く等の不都合を生じ
る。このような不都合を防止するには単泡性の発泡体の
硬度を極力下げれば良いが、この場合オイル成分が多く
含まれることになり、現像スリーブ及びトナーに弾性ロ
ーラを接触したまま高温環境下で長期間放置した際オイ
ル成分がしみ出し、現像スリーブ及びトナーにオイルが
付着し、現像スリーブ上へのトナー融着が発生してしま
う。このように現像スリーブ上にトナーが融着すると、
現像スリーブに新たに供給されたトナーが現像スリーブ
上に融着したトナーと摩擦されることになり、適正なト
リボを付与されることができずトリボ不足によるかぶり
が発生し好ましくなかった。

【００１６】また、の構成とすると、一般的なセル数
の連泡性の発泡体、例えばセル数３０個〜５０個／イン
チのポリウレタンフォーム等の発泡体に対し極力セルを
細かくした（セル数１００個／インチ以上）連泡性の発
泡体を使用すれば、弾性ローラ内部のトナーが侵入する
のをある程度防止可能となるが、全体の硬度がの場合
と同様に高くなりすぎて同様の問題、すなわち弾性ロー
ラ及び現像スリーブの駆動トルクの増大やトナー劣化に
よるかぶりの増大を招き好ましくなかった。

【００１７】本発明は、上記問題点を解決し、長期の使
用においても、現像スリーブ及び該現像スリーブ上のト
ナーに対して過大な圧力を加えることなく、現像スリー
ブ上へのトナーの供給及び剥取りを良好に行うことので
きる弾性ローラを備えた現像装置を提供することを目的
としている。

【００１８】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、上記目
的は、開口部を有する現像剤容器と、該開口部に回転自
在に配設され表面に現像剤を担持する現像剤担持体と、
上記現像剤容器内で上記現像剤担持体に当接して回転自
在に配設され、該現像剤担持体への現像剤の供給及び現
像剤の剥離を行う現像剤供給剥離手段とを備えた現像装
置において、上記現像剤供給剥離手段は、支軸上に弾性
をもつ表層が形成されており、該表層は、半径方向で支
軸線側から表面に向って圧縮弾性が次第に高くなるよう
に設定された発泡体で形成されていることにより達成さ
れる。

【００１９】

【作用】本発明によれば、現像剤供給剥離手段の表層を
半径方向で支軸線側から表面に向って次第に圧縮弾性を
高くした発泡体で形成したので、表面においてはトナー
詰まりを抑えて硬化を防ぎ、また、支軸線側では圧縮弾
性が低いので適度な硬度を保ち現像剤担持体及び現像剤
への過大な当接圧を与えることがない。かくして、現像
剤担持体に過大な圧力を加えることなく、長期に亘って
現像剤の供給、剥離が良好に行われる。

【００２０】

【実施例】本発明の第一実施例及び第二実施例を図面に
基づいて説明する。

【００２１】〈第一実施例〉先ず、本発明の第一実施例
を図１及び図２に基づいて説明する。図１は本発明の現
像装置の第一実施例を示す概略構成図である。図１にお
いて２は一成分現像剤として非磁性トナー６を収容した
現像剤容器であり、現像装置の長手方向（紙面に直角方
向）に延在する開口部を有している。その開口部には、
現像剤担持体として図中矢印ｂ方向に回転する現像スリ
ーブ３が備えられており、該現像スリーブ３は、上記開
口部にて、図に示す右略半周面を現像剤容器２内に突入
し、左略半周面を現像剤容器２外へ露出して横設されて
いる。この現像剤容器２外へ露出した面は、矢印ａ方向
へ回転する潜像担持体たる感光体１に、僅かな微小間隔
を有して対向するように配設されており、感光体１上の
静電潜像を現像してトナー像として可視化するようにな
っている。

【００２２】また、上記現像スリーブ３の現像剤容器２
内の上方位置には、弾性規制部材として弾性ブレード４
が該現像スリーブ３の回転方向上流側に向けて下がる向
きに傾斜して設けられ、現像スリーブ３の上部外周面に
回転方向に対向して当接されている。これにより、現像
スリーブ３上に担持されたトナー６を弾性ブレード４と
現像スリーブ３との当接部で摺擦して摩擦帯電電荷を付
与すると共に、当接部間に侵入したトナー６を現像スリ
ーブ３上に塗布してトナー６の薄層を形成させる。

【００２３】さらに、上記弾性ブレード４よりも現像ス
リーブ３の回転方向上流側の位置には現像剤供給剥離手
段たる弾性ローラ５が設けられている。該弾性ローラ５
は、現像スリーブ３の感光体１と反対側の部分に当接さ
れ、かつ回転可能に支持されている。弾性ローラ５は、
その回転によりトナー６を担持して現像スリーブ３の近
傍に供給し、現像スリーブ３と弾性ローラ５との当接部
において該トナー６を現像スリーブ３と摺擦させること
により、現像スリーブ３上に上記トナー６を付着させ
る。

【００２４】次に、以上のような本実施例装置の各手段
の構成について詳しく説明する。先ず、上記感光体１と
しては、例えばカールソンプロセスにより静電潜像を形
成する、いわゆるゼログラフ感光体、特開昭４２−２３
９１０号に記載のＮＰプロセスにより静電潜像を形成す
る表面に絶縁層を有した感光体、静電記録法により静電
潜像を形成する絶縁体、転写法により静電潜像を形成す
る絶縁体、その他適宜の方法により静電潜像（電位潜像
を含む）を形成する部材が使用される。

【００２５】また、現像スリーブ３は、例えばアルミニ
ウム，ステンレス鋼等の材料からなるが、導電性のゴム
ローラを用いもよい。その形態は円筒体（スリーブ）に
限られず、回転駆動される無端ベルトとしてもよい。本
実施例装置における現像スリーブ３は、その表面に適度
な凹凸粗面が形成されており、これにより現像スリーブ
３の表面とトナー６との摺擦確率を高くし、かつトナー
６の搬送性を向上させている。

【００２６】この凹凸粗面は、表面粗さＲｚが１〜１０
μｍとなるように、現像スリーブ３の表面に不定形のア
ランダム砥粒によりサンドブラスト処理を施すか、定形
のガラスビーズによるサンドブラスト処理を施すかによ
って得ている。あるいは、単独で凸部を形成し得る、例
えば金属酸化物の粒子，グラファイト，カーボン等の導
電性粒子を用いて現像スリーブ３の表面に凸部粗面を形
成し、この凸部粗面を形成する粒子をフェノール樹脂，
フッ素樹脂等の結着樹脂で結着して結着樹脂表面が凹部
を形成するようにし、これにより現像スリーブ３の表面
に凹凸粗面を得るようにしてもよい。本実施例では、現
像スリーブ３は、基体として直径１６ｍｍのアルミニウ
ムスリーブを用い、これの表面に定形のガラスビーズ
（＃６００）によるブラスト処理を施して、表面粗さＲ
ｚが約３μｍとしたものを用いた。

【００２７】次に、上記弾性ローラ４に関しては、例え
ばシリコーン，ウレタン等のゴム部材（ＪＩＳＡに規定
の硬度が４０°〜９０°）から形成されており、弾性ブ
レード４の現像スリーブ３との対向面の一部が面接触で
当接して、現像スリーブ３を圧接している。本発明にお
ける弾性ブレード４の現像スリーブ３への当接圧は、現
像スリーブ３の母線方向の線圧で５〜２００ｇ／ｃｍが
好ましく、本実施例では弾性ブレード４として硬度６５
°、厚み１．２ｍｍのウレタンゴム製のブレードを使用
し、これを５０ｇ／ｃｍの線圧で現像スリーブ３に当接
した。なお、線圧の測定方法は摩擦係数の既知の薄板を
三枚重ねにして弾性ブレード３当接部に挿入し、中央の
薄板をばね秤で引き抜き、そのときの引き抜き力と、摩
擦係数から換算し、線圧とした。

【００２８】また、非磁性トナー６は、非磁性一成分現
像剤として使用されるもので、スチレン樹脂やアクリル
樹脂，ポリエチレン樹脂等の各種熱可塑性樹脂中にカー
ボン等の顔料を分散してなっている。本実施例ではトナ
ー６として、スチレン・アクリル樹脂とスチレン・ブタ
ジエン樹脂の共重合体及び顔料からなる平均粒径８μｍ
のトナー粉体に、コロイダルシリカ１．０％を外添した
ものを用いた。

【００２９】以上のような構成の本実施例装置におい
て、上述したように弾性ローラ５が回転（図１において
ｃ方向）するとトナー６は現像スリーブ３に供給担持さ
れ、弾性ブレード４と現像スリーブ３との当接部で摩擦
帯電させられる。帯電されたトナー６は、上記弾性ブレ
ード４と現像スリーブ３との当接部を抜け出して、現像
スリーブ３上にトナー６の薄層を形成し、感光体１と微
小間隔を開けて対向した現像部へと搬送される。そして
現像部において現像スリーブ３と感光体１との間に、現
像バイアスとして直流に交流を重畳した交互電圧を印加
することにより、現像スリーブ３上のトナー６が感光体
１の静電潜像に対応して転移し、静電潜像に付着、現像
してトナー像として可視化する。

【００３０】一方、現像部において現像に消費されずに
現像スリーブ３上に残存したトナー６は現像スリーブ３
の回転と共に現像スリーブ３の下部より現像剤容器２内
に回収される。この現像剤容器２のトナー回収部分には
シール部材７が設けられており、該シール部材７は、現
像スリーブ３上に残存したトナー６の現像剤容器２内へ
の通過を許容すると共に現像剤容器２内のトナー６が容
器２の下部から漏出するのを防止する上記の現像剤容器
２内に回収されたトナー６は、弾性ローラ５によって現
像スリーブ３との当接部で現像スリーブ３から剥取られ
る。同時に弾性ローラ５の回転により現像スリーブ３上
に新たなトナー６が供給され、新たなトナー６は、再び
現像スリーブ３の回転に伴い現像スリーブ３と弾性ブレ
ード４との当接部へ搬送される。また、上記の剥取られ
たトナー６の大部分は、弾性ローラ５の回転に伴い現像
剤容器２内のトナー６中に搬送されて混ざり合い、剥取
られたトナー６の帯電電荷が分散される。

【００３１】このように本実施例装置のような現像装置
においては、トナーの供給及び剥取りに弾性ローラ５が
果たす役割は重要であり、現像スリーブ３に過大な圧力
を加えることなく、長期間に亘ってその性能を発揮させ
る必要がある。このため、本実施例では弾性ローラ５を
以下のような構成としている。

【００３２】弾性ローラ５は、図２に示すように金属の
芯金５１を支軸とし、支軸側から外側に向って順次ポリ
ウレタンフォーム等の圧縮弾性の低い低硬度の連泡性の
発泡体５２、及びシリコーン，ＣＲゴムスポンジ等のそ
の気泡部の壁面が隣り合う気泡部と連通していない単泡
性の発泡体５３を設けている。

【００３３】このように、弾性ローラの最外層に単泡性
の発泡体を設け、その内側に圧縮弾性の低い低硬度の連
泡性の発泡体を設ける構成をとることで、弾性ローラ５
全体の硬度が下がり、現像スリーブ３への当接圧が過大
とならずに現像スリーブ３へ確実に弾性ローラ５を当接
できる。そして、最外層の単泡性発泡体５３の気泡部の
壁面により現像スリーブ３上未現像トナー６の剥取り及
び新たなトナー６の供給を良好に行い、かつ多数回繰り
返し使用に伴う弾性ローラ５内へのトナー６の詰まりを
防止することが可能となった。

【００３４】本実施例においては、弾性ローラ５は外径
４ｍｍの金属製芯体５１に連泡性発泡体５２としてポリ
ウレタンフォーム（商品名モルトフィルタ、密度０．０
３０ｇ／ｃｍ³ ）を肉厚３ｍｍでローラ状に被覆し，さ
らにその外側に単泡性発泡体５３としてシリコーン発泡
体（ゴム硬度 アスカーＣ １４°、密度０．３１ｇ／
ｃｍ³）を肉厚２ｍｍでローラ状に被覆した外径１４ｍ
ｍのものを用いた。この弾性ローラ５は、現像スリーブ
３との当接幅（ニップ）が約１〜１０ｍｍ必要で、本実
施例では当接幅を約５ｍｍとした。

【００３５】また、弾性ローラ５と現像スリーブ３は相
対速度が２０〜２００ｍｍ／ｓとするのが好ましく，本
実施例では矢印ｃ方向に５０ｍｍ／ｓで回転駆動させ現
像スリーブ３の周速７０ｍｍ／ｓと合わせ、相対速度を
１２０ｍｍ／ｓとした。

【００３６】本発明の現像装置をキヤノン（株）製複写
機ＦＣ−５に組み込んで感光体１上の静電潜像の表面電
位を暗部−６００Ｖ，明部−１５０Ｖとし、感光体１と
現像スリーブ３との間に印加する現像バイアスを周波数
１８００Ｈｚ，ピーク・ピーク電圧１２００Ｖの交流電
圧に−２５０Ｖの直流電圧を重畳させたものとした。ま
た、感光体１の周速（プロセススピード）の約５０ｍｍ
／ｓに対し、現像スリーブ３の周速を約７０ｍｍ／ｓと
し、約２０００枚の複写動作を行ったところ、小粒径の
トナーを用いても弾性ローラ５内へのトナー詰まりによ
る画像むらや現像スリーブ３及び弾性ローラ５の駆動ト
ルクの増大もなく、また、現像スリーブ３及びトナー６
への当接圧が高すぎる場合に生じるトナー６の物性変化
（トナー劣化）に伴うかぶりの増大も発生せず初期から
耐久後半に亘り原稿に忠実でかぶりのない良好な画像を
提供できた。

【００３７】なお、本実施例においては弾性ローラ５の
外表面側に単泡性の発泡体５２を設けたが、連泡性の発
泡体の中でも極力セルの細かい（通常の連泡性のポリウ
レタンフォームのセル数は３０〜５０セル／インチであ
るのに対し、１００セル／インチ以上）発泡体を用いる
ことによりトナー６粒子の弾性ローラ５内への侵入を防
止する効果は格段に向上するため、２０００枚程度の現
像装置に使用する場合には効果的である。

【００３８】〈第二実施例〉次に、本発明の第二実施例
について説明する。なお、第一実施例との共通箇所につ
いては同一符号を付して説明を省略する。図３は本発明
の第二実施例における弾性ローラの断面図である。本実
施例においては弾性ローラ８の構成は金属製の芯体８１
を支軸とし、その外側に反発弾性の低い低密度の単泡性
発泡体８２を円筒状に設け、さらに最外層にやや反発弾
性の高い高密度の単泡性発泡体８３を円筒状に設けてい
る。

【００３９】本実施例においては、低密度の単泡性発泡
体７２としてアスカーＣ硬度８°，密度０．２５ｇ／ｃ
ｍ³のシリコーン発泡体を用い，その外側に第一実施例
と同様のやや高密度のアスカーＣ硬度１４°，密度０．
３１ｇ／ｃｍ³のシリコーン発泡体を用いた。この構成
をとることで第一実施例と同様の効果が得られ、さらに
弾性ローラ５の長手方向両端部からのトナー６の侵入を
も防止可能となった。

【００４０】なお、本実施例において弾性ローラ８を金
属製の芯体８１に反発弾性の低い低密度のシリコーン発
泡体８２のみで構成した場合、弾性ローラ８の現像スリ
ーブ３への当接圧はさらに低く抑えられるが、低密度で
反発弾性の低い発泡体を得るためにオイル成分を多く含
ませているため、上述したように長期放置でのオイルし
み出しによる現像スリーブ融着を招き好ましくなかっ
た。本実施例においては、このようなオイル成分を多く
含む反発弾性の低い発泡体８２の外周にオイルしみ出し
のほとんどない発泡体８３を設けているため、オイルが
しみ出しても外側の発泡体８３により弾性ローラ８の表
面側すなわち現像スリーブ３側へのオイルの到達を阻止
することが可能となる。

【００４１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
現像剤供給剥離手段の表層を半径方向で支軸線側から外
表面に向って圧縮弾性が高まるような発泡体で形成した
ことにより、現像剤供給剥離手段全体の圧縮弾性を低く
抑えて、現像剤供給剥離手段の現像剤担持体への当接圧
が過大となるのを防止し、現像動作を繰り返した際に生
じる現像剤供給剥離手段内への現像剤詰まりによる現像
剤担持体上コーティングむらや駆動トルクの増大を防止
し、長期に亘り安定して現像剤担持体上未現像現像剤の
剥取りや現像剤担持体への現像剤供給を行うことが可能
となり、良好な画像を提供できた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一実施例の現像装置の概略構成を示
す断面図である。

【図２】図１装置の現像剤供給剥離手段の断面図であ
る。

【図３】本発明の第二実施例における現像剤供給剥離手
段の断面図である。

【図４】従来の現像装置の概略構成を示す断面図であ
る。

【符号の説明】

２ 現像剤容器 ３ 現像スリーブ（現像剤担持体） ５ 弾性ローラ（現像剤供給剥離部材）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 開口部を有する現像剤容器と、該開口部
   に回転自在に配設され表面に現像剤を担持する現像剤担
   持体と、上記現像剤容器内で上記現像剤担持体に当接し
   て回転自在に配設され、該現像剤担持体への現像剤の供
   給及び現像剤の剥離を行う現像剤供給剥離手段とを備え
   た現像装置において、上記現像剤供給剥離手段は、支軸
   上に弾性をもつ表層が形成されており、該表層は、半径
   方向で支軸線側から表面に向って圧縮弾性が次第に高く
   なるように設定された発泡体で形成されていることを特
   徴とする現像装置。
2. 【請求項２】 現像剤供給剥離手段の表層は、少なくと
   もその外周面を単泡性の発泡体で形成したこととする請
   求項１に記載の現像装置。
3. 【請求項３】 現像剤供給剥離手段の表層は、支軸線側
   から順次嵌着した連泡性の発泡体と単泡性の発泡体とで
   構成されていることとする請求項１に記載の現像装置。