JPH06194939A - 現像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 一成分現像剤を使用する装置で潜像を現像す
る場合の現像画像の濃度の立ち上がり現象を防止する。 【構成】 現像スリーブ５に当接して回転するトナー供
給ローラ７の周速をＶｓ、トナー層厚規制ブレード８の
処で反転して戻って行くトナーの移動を案内するトナー
案内面９′とトナー供給ローラ７の最近接距離をｄとし
たとき、ｄ／Ｖｓが０．０２以上、０．１以下となるよ
うに、ｄ、Ｖｓを設定した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は静電潜像を一成分現像剤
を用いて現像する現像装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一成分現像剤（以下、トナーと称す）を
使用する従来の現像装置を図７に示す。電子写真感光ド
ラム１に対向する開口部２が設けられ、非磁性トナーを
収容する現像容器１２、３を備える。

【０００３】現像容器１２には、トナーを担持しながら
感光ドラム１に向けて搬送する導電性の現像スリーブ５
が収容されている。現像スリーブ５は、その外周面の一
部が開口部２から外部に突出するように現像容器１２に
配置されている。現像スリーブ５は感光ドラム１と５０
〜５００μｍの最小間隙をおいて対向され、現像スリー
ブ５に担持されているトナーを感光ドラム１に向けて供
給し、静電潜像を現像するための現像部Ｄが形成されて
いる。また、現像容器１２には搬送手段６で搬送された
トナーを現像スリーブ５に供給するための供給ローラ７
が収容されている。

【０００４】現像スリーブ５には、直流電圧に交流電圧
を重畳している現像バイアス電圧が印加される。現像バ
イアス電圧は、バイアス電源１０から発生される。

【０００５】容器３からのトナーの出口には、現像スリ
ーブ５に担持され、現像部Ｄに搬送されるトナーの層厚
を規制する弾性ブレード８が配置されている。ブレード
８の一端は現像容器１２に固定され、カウンター方向に
スリーブ５に当接されている。容器３へのトナーの戻り
口には、現像容器１２の下部から外部へのトナー吹き出
しを防止するための吹き出し防止シート１１が設けられ
ている。

【０００６】現像時、搬送手段６はトナーを矢印方向に
回転する供給ローラ７に向けて搬送し、トナーは供給ロ
ーラ７で現像スリーブ５に塗布される。現像スリーブ５
は図中矢印が示す方向に回転され、現像スリーブ５に担
持されているトナーは、ブレード８でスリーブ、ドラム
間の最小間隙よりも薄い層厚に規制された後に上記現像
領域Ｄに送られる。現像領域Ｄにおいては、現像バイア
スによって振動電界が形成され、該電界の力によりトナ
ーは感光ドラム１上の潜像が形成されている部位に向け
て飛翔する。

【０００７】

【発明が解決しようとしている課題】ところでトナー
は、供給ローラ７によって現像スリーブ５に摺り付けら
れる時にも、スリーブ５との摩擦で帯電するが、トナー
は主として、ブレード８とスリーブ５との当接部（ニッ
プ部）においてスリーブ５との摩擦により、或いは更に
ブレード８との摩擦により、潜像を現像可能な状態まで
摩擦帯電される。

【０００８】ところが、現像室３内でトナーの循環運動
が良好に行われない場合、図８に示すように、初期には
画像濃度が低く、画像形成動作を続けるに従って画像濃
度が高くなって行く、所謂濃度の立ち上がり現像という
現象が発生する。これは現像容器内のトナー循環が緩慢
であるため規制ブレード先端部近傍Ａにトナーが滞留す
ることでトナーの過度のチャージアップが起こり、この
過度チャージアップトナーが新たなトナーへの摩擦電荷
付与を妨げ十分な摩擦電荷を保持できないことにより濃
度低下が発生する。そして連続画像形成を行うことで摩
擦電荷付与が妨げられたトナーも滞留を繰り返すことで
次第に十分な摩擦電荷を持ち濃度が上昇し図８に示すよ
うな濃度の立ち上がり現象が起こる。また、Ａ領域にト
ナー滞留が起こることで連続画像形成を長期間行うとト
ナー劣化が促進されカブリ発生、濃度低下等の弊害を生
じてしまう。

【０００９】本発明の目的は、上記不具合を解決した現
像装置を提供するものである。

【００１０】即ち、本発明の目的は、一成分現像剤を用
い、カブリ、濃度の経時変化の無い、信頼性に優れた高
品位な画像形成が可能な現像装置を提供することであ
る。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の現像装置は、一
成分現像剤を担持して静電潜像を現像する現像部に搬送
する回転現像剤担持体と、現像剤担持体が現像部に搬送
する現像剤の層厚を規制する規制部材と、現像剤担持体
回転方向に関して規制部材の上流側の位置で現像剤担持
体に当接し、現像剤担持体に一成分現像剤を供給する、
現像剤担持体と同方向に回転する現像剤供給部材とを有
する現像装置に於いて、上記規制部材の先端よりも上方
に、上記規制部材によって現像部方向への通過を阻止さ
れた一成分現像剤の反転方向への移動を案内する現像剤
案内面を備えており、上記現像剤供給部材の周速をＶｓ
（ｍｍ／ｓｅｃ）、上記現像剤供給部材と現像剤案内面
の最近接距離をｄ（ｍｍ）とすると、０．０２≦ｄ／Ｖ
ｓ≦０．１であることを特徴とする現像装置である。

【００１２】

【実施例】図４は、本発明の現像装置を用いた電子写真
装置の説明図である。

【００１３】容器１２は、非磁性一成分現像剤（非磁性
トナー）を収容した第２室４と、現像スリーブの長手方
向に長いスリット状開口１３を介してこの第２室４と連
通している第１室３とを有している。

【００１４】第２室内のトナーは、先端に弾性シートを
貼着したクランク状のトナー送り部材６を矢印方向に低
速で回転させてトナーを送ることにより、スリット状開
口１３を通して第１室３内に供給される。

【００１５】第１室３は開口２を有し、この開口２の位
置に矢印方向に回転する現像スリーブ５が配置されてい
る。スリーブ５の第１室３外に露出している周面は電子
写真感光ドラム１に対向している。そして第１室３でス
リーブ５に供給されたトナーを担持して、ドラム１にト
ナーを供給し、ドラム１が担持している静電潜像を現像
する現像部Ｄに搬送する。現像部Ｄに於いて、スリーブ
５とドラム１の最小間隙は５０〜５００μｍである。

【００１６】現像スリーブ５はアルミニウムやステンレ
ス銅製であり、表面に金やカーボン、白金、セラミック
等を塗布し、抵抗を下げたもの、またはそれら塗布材料
をそのまま一体成形したものを用いても良い。また、ス
リーブではなく、中実の現像ローラを用いても良い。

【００１７】現像スリーブ５には現像バイアス電源１０
より、直流電圧成分に交流電圧成分を重畳させた現像バ
イアス電圧が印加されている。これにより現像部Ｄには
振動電界が形成される。

【００１８】第１室３にはトナー搬送手段６で第１室３
内に搬送されたトナーを現像スリーブ５に供給するため
の供給ローラ７が，現像スリーブ５に，現像スリーブ５
の上昇回転部に於いて当接するように収容されている。
このときトナーの供給、塗布を良好に行わせるために、
供給ローラ７はスポンジで作成されるか、ローレット状
加工またはブラシ状加工が施されている方が好ましい。

【００１９】上記供給ローラ７は図示矢印の如く、現像
スリーブ５の回転方向と同方向に回転されている。即
ち、スリーブ５とローラ７の当接部、即ちニップ部で
は、スリーブ５の周面とローラ７の周面は逆方向に移動
する。

【００２０】前記スリット状開口１３を通って供給ロー
ラ７の上面部に供給されたトナーは、供給ローラ７の回
転によって、供給ローラ７の周速と略等しい速度で移動
して現像スリーブ５に付与される。

【００２１】尚、ローラ７は現像スリーブ５にトナーを
付与するばかりでなく、現像部Ｄを追加して現像スリー
ブ５上に残存したトナー層をスリーブ５上から除去する
機能も有している。即ち、ローラ７は、スリーブ５とロ
ーラ７間の前記ニップ部の、スリーブ５の回転入口側で
上記残存トナー層を除去し、スリーブ５の回転出口側で
スリーブ５にトナーを付与する。いずれにせよ、上記ス
リーブ上の残存するトナー層には現像により生じた像状
の履歴が存在するが、上記の如く残存トナー層を除去す
ることにより、現像画像にゴースト像が生ずることを防
止できる。

【００２２】第１室３には、供給ローラ７で現像スリー
ブ５に供給されたトナーの層厚を規制する規制ブレード
８が設けられている。

【００２３】このブレード８は一端側が後述のトナー案
内部材９に固定されており、他端側、即ち自由端側の腹
の面が、現像スリーブ５の上昇回転部に於いて、現像ス
リーブ５に弾性的に当接している。

【００２４】ブレード８の先端、即ち自由端は案内部材
９のトナー案内面９′より下方に位置しており、ブレー
ド８はスリーブ５にカウンター方向に当接している。即
ち、スリーブ５の回転方向に関し、ブレード８の自由端
は固定端の上流側に位置している。

【００２５】ブレード８はリン青銅薄板やステンレス鋼
薄板の弾性を有する金属板ばねまたはＰＥＴ薄板の弾性
を有する合成樹脂板を基板とし、少なくとも現像スリー
ブ５への当接部にウレタンゴム、シリコーンゴム等のゴ
ム弾性体を有するものが好ましいが、ゴム弾性体のない
上記基板に相当するものだけのもの、あるいは上記基板
を無くしたゴム等の弾性体のみで構成してもかまわな
い。

【００２６】いずれにせよ、如上の弾性ブレード８によ
り、現像部Ｄに搬送されるトナーの層厚が前記スリー
ブ、ドラム間の最小間隙よりも薄くなるように規制され
る。即ち、この実施例では所謂非接触現像が行われる。
トナーは現像部Ｄに於いて前記振動電界によりドラム１
上に飛翔せしめられ、潜像に付着する。

【００２７】但し、本発明はスリーブ上にスリーブ、ド
ラム間の最小間隙よりも厚いトナー層を形成してそのト
ナー層をドラムに接触させる。所謂接触現像方式の装置
にも適用できる。

【００２８】尚、トナーは、供給ローラ７でスリーブ５
に摺り付けられる時もスリーブ５との摩擦で帯電する
が、主として、スリーブ５とブレード８とのニップ部を
通過する際に、スリーブ５との摩擦により、或いは更に
ブレード８との摩擦により、潜像を現像するのに十分な
摩擦電荷を得る。

【００２９】画像形成プロセスを説明すると、感光ドラ
ム１は矢印方向に回転し帯電ローラ１４で一様に帯電さ
れた後に、レーザー、ＬＥＤ等の発光素子により画像情
報に基づいた光束１５の露光が行われ感光ドラム１上に
静電潜像が形成される。静電潜像は前記現像スリーブ５
によって可視像化される。可視像化された感光ドラム１
上のトナー像は転写ローラ１６により転写材１７上に転
写され、定着器１８により転写材上に定着され永久像を
得る。転写工程終了後の感光ドラム１上の残トナーはク
リーナ１９によりかきとられる。

【００３０】尚、本実施例では上記現像装置、感光ドラ
ム１、クリーナ１９、帯電ローラ１４が外枠２０内に一
体的に内包されたプロセスカートリッジを用いた。この
プロセスカートリッジは、電子写真装置本体に設けたガ
イド２１に沿って、この本体に着脱できる。従って、現
像容器１２内のトナーが消費され終ると、使用済のカー
トリッジがガイド２１に沿って本体から抜き出され、新
たなカートリッジがガイド２１に沿って本体内に挿入さ
れる。

【００３１】図１に第１室３の部分を拡大図示する。

【００３２】トナー案内部材９は、ブレード８の先端よ
りも上方に、ブレード８によりブレード８とスリーブ５
間のニップの通過を阻止された（即ち現像部Ｄの方への
通過を阻止された）トナーを、ブレード８から遠ざかる
方向に移動するように案内するトナー案内面９′を有し
ている。

【００３３】トナー案内面９′は、ブレード８の位置か
らスリット状開口１３の上縁部の位置まで延在してい
る。

【００３４】第２室４から、前記の如くスリット状開口
１３の下縁近傍を通して第１室３に供給されたトナー
は、供給ローラ７の回転による搬送力を受けて、第１室
３内を矢印ａに示すように移動する。

【００３５】そして前記ニップの通過を阻止されたトナ
ーは、矢印ａの移動方向とは逆の方向ｂ、即ち反転方向
ｂに移動する。案内面９′は、このようなトナーの横方
向への移動を案内し、トナーは案内面９′に案内されつ
つ、スリット状開口１３の上縁近傍から再び第２室４に
戻る。

【００３６】観察して見ると、第１室３内のトナーの動
きは供給ローラ７の回転によって支配され、ブレード８
先端部近傍のトナー移動速度は、供給ローラ７の周速度
Ｖｓとほぼ等しい速度であることがわかった。

【００３７】ここで、前期したようにブレード８先端部
近傍にトナーがいつまでも滞留してしまうと、過度にチ
ャージアップしたトナーが発生し濃度の立ち上がり現象
及びカブリが発生してしまうために、ブレード８先端部
近傍の、前記ニップの通過を阻止されたトナーは速やか
にトナー収納容器である第２室４側に戻す必要がある。

【００３８】而して発明者達は、案内面９′と供給ロー
ラ７の周面との間の最小間隔、即ち最近接距離をｄ（ｍ
ｍ）、供給ローラ７の周速をＶｓ（ｍｍ／ｓｅｃ）とし
た時、ｄ／Ｖｓの値が０．０２以上、０．１以下の範囲
にあるようにｄとＶｓを設定すれば、ブレード８先端部
近傍でのトナーの滞留が防止され、トナーは案内面９′
に案内されて速やかに第２室４に戻ることを見出した。
図５に初期濃度から飽和濃度に至るまでのＡ４版紙で
のプリント枚数ｎと（ｄ／Ｖｓ）の関係を示す。飽和濃
度は光学反射濃度値１．５以上で変動幅が０．０５未満
の状態に達したときの濃度を言う。

【００３９】図５よりｄ／Ｖｓが０．１以下において５
０枚以内で濃度の立ち上がりが完了していることが解
る。

【００４０】ｄ／Ｖｓが０．１よりも大きい場合濃度の
立ち上がりが激しく、ｄ／Ｖｓ＝１においては７００枚
で所定濃度に達した。これはブレード８の先端部近傍に
トナーが滞留してしまい、或いはトナーが一旦は反転し
ても第２室４に戻る前に矢印ａ方向のトナーの動きの内
に取り込まれてしまい、ローラ７の上部からブレード８
付近の狭い領域で滞留状に循環するだけとなり、トナー
の過度のチャージアップを招来するからである。

【００４１】一方、ｄ／Ｖｓが０．０２以下では初期濃
度も１．４８のプリントが得られたが、ブレード８方向
へのトナー移動が速すぎ、トナー収容容器側へトナーが
戻りきらず再び供給ローラ７の回転にともなって押し戻
され、結果としてブレード８先端部でトナーの滞留を招
きカブリ、濃度低下等の不具合が発生してしまった。

【００４２】以上説明したように、濃度の立ち上がり現
象を防ぎ、かつトナーの過度のチャージアップ現象を防
止するためには、ｄ／Ｖｓが０．０２≦ｄ／Ｖｓ≦０．
１なる関係を満たすことで、濃度の安定したカブリの無
い良好なプリント画像が得られる。図６にｄ／Ｖｓが
０．１と０．５の時のプリント枚数と画像濃度値の推移
を示したグラフを示す。図６においてラインＡがｄ／Ｖ
ｓ＝０．１のとき、ラインＢは従来例のｄ／Ｖｓ＝０．
５のときのものであり、本実施例により濃度の立ち上が
りが改善されたことが示されている。

【００４３】次の実施例にあっては画像形成を行った場
合に、均一な画像特に均一なベタ画像が得られるもので
ある。また本実施例は画像形成プロセスの高速化にも適
している。

【００４４】前述したように、第１室３に送り込まれた
トナーは供給ローラ７により現像スリーブ５に供給さ
れ、ブレード８により規制され現像スリーブ５上に均一
なトナー層が形成される。一方、トナー層形成に寄与し
なかったトナーはブレード８の裏側を経由し、更にトナ
ー案内面９′を経由して再び第２室４側に戻される。こ
のとき、０．０２≦ｄ／Ｖｓ≦０．１の関係を満たせ
ば、前記したように濃度の立ち上がり現象を防止するこ
とができる。

【００４５】ところで、特に高速で画像形成を行った場
合、現像スリーブ１回目は濃く２回転目以降は、それよ
りも薄い画像が形成されてしまうということを防止する
ためには、前述の０．０２≦ｄ／Ｖｓ≦０．１の関係を
満たすとともに、現像スリーブ５が１回転する間に第１
室３に取り込まれたトナーがトナー収容容器に戻ること
が望ましい。そしてこれは、｛（ｄ＋Ｌａ＋Ｌｂ）／Ｖ
ｓ｝＜（πＲ／Ｖｄ）となるようにｄ，Ｌａ，Ｌｂ，Ｖ
ｓ，Ｒ，Ｖｄを設定することで達成される。

【００４６】ここで、Ｌｂはトナー供給ローラ７と現像
スリーブ５との当接部と、スリット状開口１３の下縁と
の間の水平方向の距離（ｍｍ）であり、Ｖｄは現像スリ
ーブ５の周速度（ｍｍ／ｓｅｃ）、Ｒは現像スリーブ５
の直径（ｍｍ）である。

【００４７】上記の関係式を満たすことで、濃度の均一
性が保たれると共に、高速で画像形成を行った場合にお
いても十分にベタ濃度の追従性が得られる。つまり、ス
リーブ５が１回転する間に供給ローラ７とトナー案内面
９′間の空間のトナーの入れ換えが可能となる。

【００４８】図３に本発明に係る現像装置の第３の実施
例を示す。

【００４９】本実施例において、第２の実施例で示した
現像装置に準ずる部分については、その符号を同一化す
ることで詳細な説明を省略する。

【００５０】図３において、ブレード８のトナーと摺擦
する側の表面がトナーと逆極性に摩擦帯電する材質によ
り被覆されていることを特徴としている。この被覆層２
２はそれ自身がトナーと逆極性に帯電するものであり、
トナーにより強く摩擦電荷付与が行えるためブレード８
とスリーブ５のニップ部で瞬間的に十分な摩擦電荷付与
を行う必要がある一成分現像方式には最適である。この
瞬間的なトナー摩擦帯電を立ち上げが達成されること
で、濃度の立ち上がりが現象が殆ど無くなる。

【００５１】この濃度の立ち上がりは現象はライン幅の
変化にも大きく影響し、図６のラインＡで示す濃度の立
ち上がりを示す現像装置で２００μｍのライン画像を形
成したときに、イニシャルのライン幅から５０枚目（立
ち上がり完了時）のライン幅の変化量は約２０μｍであ
り、高精細画像形成を目的とした現像装置においては許
容し難い変動量である。従って、高精細画像を要求する
場合、濃度の立ち上がり現象を無くすことが必要とな
り、第１室内でのトナーの滞留を防止し更にブレード部
での瞬間的な摩擦電荷付与を達成させる必要がある。従
って、被覆層２２を設けることで濃度の立ち上がり現象
が防止できる。

【００５２】また、使用環境により影響を受け易いトナ
ーの帯電能力を被覆層２２により向上させることが可能
となり、使用環境範囲を広げられる。

【００５３】本実施例では負帯電特性のトナーを使用し
ているが、被覆層２２として正帯電特性の材料であるナ
イロン、アクリル、セロファン、ビニルアルコール等の
材料を溶剤中に分散させて、塗布したものを用いた。本
実施例では塗布成形により被覆層２２を形成したが、上
記正帯電特性材料をシート状に成形したものをブレード
８の弾性体上に接着しても同様な効果が得られた。

【００５４】また、トナーに正帯電特性のものを用いた
場合は、被覆層２２として負帯電特性の材料であるＰＴ
ＦＥ、ポリイミド、ＰＶｄＦ、シリコーン等の材料を用
いブレード８の弾性体上に塗布若しくはシート状のもの
を接着して使用、若しくはシリコーン等はゴム成形を行
い基盤上に直接接着することで、本実施例と同様な効果
が得られる。

【００５５】尚、トナー案内面９′は水平面に対して略
平行、或いは、スリーブから離れて行く方向に関して水
平面に対し上り斜面とするようにすることが好ましい。

【００５６】

【発明の効果】本発明によれば、供給ローラで現像剤担
持体に供給されたトナーがトナー層厚規制部材の近傍で
滞留することを防止できるから、濃度の立ち上がり現象
が防止できると共に、カブリ、トナー劣化に伴う濃度低
下現象等の不具合が解決できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の要部説明図。

【図２】本発明の他の実施例の要部説明図。

【図３】本発明の更に他の実施例の要部説明図。

【図４】本発明を利用した電子写真装置の説明図。

【図５】ｄ／Ｖｓと飽和濃度立ち上がりプリント枚数の
説明図。

【図６】ｄ／Ｖｓと濃度立ち上がりプリント枚数の説明
図。

【図７】従来例の説明図。

【図８】従来例の濃度立ち上がり現象の説明図。

【符号の説明】

３ 第１室 ４ 第２室 ５ 現像スリーブ ７ トナー供給ローラ ８ トナー規制ブレード ９′トナー案内図 １３ スリット状開口

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小林 逹也 東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノ ン株式会社内 (72)発明者 内山 明彦 東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノ ン株式会社内 (72)発明者 笹目 裕志 東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノ ン株式会社内

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一成分現像剤を担持して静電潜像を現像
   する現像部に搬送する回転現像剤担持体と、現像剤担持
   体が現像部に搬送する現像剤の層厚を規制する規制部材
   と、現像剤担持体回転方向に関して規制部材の上流側の
   位置で現像剤担持体に当接し、現像剤担持体に一成分現
   像剤を供給する、現像剤担持体と同方向に回転する現像
   剤供給部材とを有する現像装置に於いて、上記規制部材
   の先端よりも上方に、上記規制部材によって現像部方向
   への通過を阻止された一成分現像剤の反転方向への移動
   を案内する現像剤案内面を備えており、上記現像剤供給
   部材の周速をＶｓ（ｍｍ／ｓｅｃ）、上記現像剤供給部
   材と現像剤案内面の最近接距離をｄ（ｍｍ）とすると、
   ０．０２≦ｄ／Ｖｓ≦０．１であることを特徴とする現
   像装置。
2. 【請求項２】 前記現像剤担持体、規制部材、現像剤供
   給部材及び現像剤案内面の配置された第１室と、この第
   １室とスリット状開口を介して連通されており、一成分
   現像剤が収容される第２室と、第２室に配置されてお
   り、第２室内の現像剤を上記スリット状開口を通して第
   １室に供給する現像剤送り部材とを備えており、前記現
   像剤案内面は、前記規制部材によって現像部方向への通
   過が阻止された現像剤が上記第２室に戻るように案内す
   る請求項１に記載の現像装置。
3. 【請求項３】 前記現像剤担持体の周速をＶｄ（ｍｍ／
   ｓｅｃ）、直径をＲ（ｍｍ）、現像剤案内面の幅をＬａ
   （ｍｍ）、現像剤担持体と現像剤供給部材の当接部と前
   記スリット状開口下部との間の距離をＬｂ（ｍｍ）とす
   ると、｛（ｄ＋Ｌａ＋Ｌｂ）／Ｖｓ｝＜（πＲ／Ｖｄ）
   である請求項２に記載の現像装置。
4. 【請求項４】 前記規制部材は現像剤担持体にカウンタ
   ー方向に当接された弾性ブレードである請求項１乃至３
   に記載の現像装置。
5. 【請求項５】 前記規制部材は、現像部での像担持体と
   現像剤担持体の最小間隙よりも薄い厚みに一成分現像剤
   層厚を規制する請求項１乃至４に記載の現像装置。
6. 【請求項６】 前記現像剤担持体には振動バイアス電圧
   が印加される請求項５に記載の現像装置。