JPH06282158A - 現像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は、現像剤に大きな応力を加えることな
く、充分な摩擦帯電が可能であり、現像ローラ上に安定
して現像剤層を形成することができ、しかも高画質な画
像を得ることができる現像装置を提供することを目的と
する。 【構成】回転可能に設けられ、かつ表面に潜像が形成さ
れる像担持体に対向して設けられ、現像剤を担持する現
像剤担持体と、前記現像剤を収容する現像剤収容手段
と、この現像剤収容手段に収容された現像剤を前記現像
剤担持体へ供給する供給手段と、前記現像剤担持体の周
面に沿って接触して設けられ、前記現像剤担持体上へ供
給された現像剤を帯電させる帯電手段と、前記像担持体
に担持された現像剤に対して前記帯電手段を２〜１０kP
a の押圧力で押圧する押圧手段とを具備することを特徴
とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子写真装置や静電記
録装置に設置する静電潜像を現像するための現像装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】静電潜像を可視化する現像方式として、
現在では電子写真方式、静電気録方式等が広く利用され
ている。このような現像方式において、最近では小型複
写機や小型プリンタに対応した一成分現像が主流になり
つつある。その中でも、現像ローラ内に磁石を有しない
現像装置を用いる非磁性一成分現像は、現像装置の小型
軽量化、低価格化に有利である。

【０００３】一方、従来の非磁性一成分現像方法では、
弾性材料からなる現像ローラ上に現像剤を搬送し、ゴム
ブレードを現像ローラに押し当てることによりゴムブレ
ードと現像剤との間で摩擦帯電を行うと共に現像剤層の
厚さを規制し、現像ローラと静電像担持体（例えば、電
子写真装置においては感光体）とを接触させて現像を行
う。この方法では、静電像担持体を破損させることがな
い。また、この方法では、現像ローラと静電像担持体と
を接触させるので、現像電極に静電潜像が接近すること
になり、文字やライン画像の鮮鋭性が向上し、高画質な
現像が行われる。

【０００４】一般に、フルカラー複写機およびプリンタ
でカラー現像剤を用いる場合、３色ないし４色を定着時
に完全に溶け合わせて種々の色を表す。このため、カラ
ー現像剤の特性としては、軟化点が低く、柔らかいこと
が要求される。

【０００５】しかしながら、従来の非磁性一成分現像方
法においては、現像剤に摩擦帯電による充分な電荷を与
えるため、もしくは現像剤層を薄く形成するために、ブ
レードの押圧力を大きくする必要があるので、軟化点が
低く、柔らかい現像剤を使用した場合に、現像剤が現像
ローラやブレードに固着してしまい、現像ローラ上に安
定して現像剤層を形成することができず、画質劣化の原
因となる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明はかかる点に鑑
みてなされたものであり、現像剤に大きな応力を加える
ことなく、充分な摩擦帯電が可能であり、現像ローラ上
に安定して現像剤層を形成することができ、しかも高画
質な画像を得ることができる現像装置を提供することを
目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、回転可能に設
けられ、かつ表面に潜像が形成される像担持体に対向し
て設けられ、現像剤を担持する現像剤担持体と、前記現
像剤を収容する現像剤収容手段と、この現像剤収容手段
に収容された現像剤を前記現像剤担持体へ供給する供給
手段と、前記現像剤担持体の周面に沿って接触して設け
られ、前記現像剤担持体上へ供給された現像剤を帯電さ
せる帯電手段と、前記像担持体に担持された現像剤に対
して前記帯電手段を２〜１０kPa の押圧力で押圧する押
圧手段とを具備することを特徴とする現像装置を提供す
る。

【０００８】本発明において、現像剤担持体と帯電手段
との接触長さは、９mm以上であり、かつ現像剤担持体の
円周半分以下の長さであることが好ましい。帯電手段が
ベルトであることが好ましい。また、本発明において、
帯電手段から現像剤担持体に加わる押圧力と像担持体か
ら現像剤担持体に加わる押圧力との合力が零であること
が好ましい。

【０００９】ここで、現像剤担持体に現像剤を押圧する
帯電手段の押圧力は、２〜１０kPaに設定する。これ
は、押圧力が２kPa 未満であると現像剤層の形成が良好
に行われず、押圧力が１０kPa を超えると現像剤が現像
剤担持体や帯電手段に固着し、現像剤の帯電量を低下さ
せ、さらには画像劣化を引き起こすからである。また、
押圧力が１０kPa を超えると、現像剤の帯電が逆に不充
分となり、現像剤担持体上での現像剤の搬送不良や画像
上の現像剤かぶりを増大させてしまう。

【００１０】帯電手段と現像剤担持体との円周方向にお
ける接触長さは９mm以上に設定する。これは、接触長さ
が９mm未満であると充分な帯電量が得られず、現像剤か
ぶりが発生するからである。接触長さの上限は特に制限
はないが、装置構成上現像剤担持体の円周の半分以下で
ある必要がある。帯電手段は、現像剤層の形成および現
像剤の摩擦帯電を行うことができれば、ベルト状、チュ
ーブ状、シート状等のいずれの形状であってもよい。

【００１１】本発明において帯電手段がベルトである場
合、その搬送速度が重要となる。現像剤担持体上での現
像剤の帯電だけを考慮すると、０すなわち帯電手段が固
定された状態でもかまわないが、現像装置内の現像剤の
搬送も行っているため、ある程度の搬送速度が必要とな
る。また、現像剤担持体上での現像剤層の厚さを規制す
るために、ベルトの搬送速度は現像剤担持体の周速より
遅くすることが好ましい。

【００１２】

【作用】本発明の現像装置は、現像剤収容手段から供給
された現像剤を押圧力２〜１０kPa かつ現像剤担持体と
の円周方向における接触長さ９mm以上で現像剤担持体に
押圧する帯電手段を具備することを特徴とする。

【００１３】押圧力を２〜１０kPa に規定することによ
り、現像剤に過度の応力がかからず、現像剤が現像剤担
持体に固着せず、これにより連続的に安定して現像を行
うことができる。

【００１４】現像剤担持体との円周方向における接触長
さを９mm以上に規定することにより、現像剤と現像剤担
持体との間の摩擦帯電時間が長くなり、現像剤が充分な
帯電量を有することになる。また、帯電手段がベルトで
あることにより、上記小さい押圧力を容易に達成するこ
とができる。

【００１５】さらに、帯電手段から現像剤担持体に加わ
る押圧力と像担持体から現像剤担持体に加わる押圧力と
の合力が零となることにより、像担持体に振動が起こら
ず連続して安定な現像を行うことができる。

【００１６】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して具体
的に説明する。 実施例１

【００１７】図１は、本発明の現像装置の一実施例を示
す概略説明図である。この現像装置１は、像担持体であ
る感光体ドラム１０上の静電潜像を現像する現像剤担持
体としての現像ローラ１１と、トナーの搬送、層規制、
および帯電を担う帯電手段としてのベルト１２と、ベル
ト１２の可動および位置決めを担うと共に、現像ローラ
１１上にトナーを供給する供給手段としてのベルト用ロ
ーラ１３と、トナーを収容する現像剤収容手段としての
トナーホッパー１４と、これらを収納する筐体１５とか
ら構成されている。

【００１８】筐体１５の特定の壁面には、開口部１６が
形成されており、その開口部１６から現像ローラ１１の
一部が筐体１５外に露出されている。この筐体１５外に
露出した現像ローラ１１と感光体ドラム１０とが弾性的
に接触している。

【００１９】現像ローラ１１には、導電性および弾性が
要求される。このため、現像ローラ１１は、金属シャフ
ト１７上に導電性ゴム層１８を形成することにより構成
されている。導電性ゴムとしては、導電性ウレタンゴ
ム、導電性ＥＰＤＭゴム、導電性シリコーンンゴム等を
用いることができる。これらの導電性ゴムの硬度は、Ｊ
ＩＳ−Ａ硬度で５０°以下であることが好ましい。これ
は、硬度が５０°を超えると感光体ドラム１０との間で
充分な接触幅を確保することができなくなるからであ
る。

【００２０】また、トナーを現像ローラ１１表面に圧接
しつつ搬送するためには、現像ローラ１１の表面の平滑
性が必要となる。このために、現像ローラ１１は、金属
シャフト１７上に弾性体層を形成し、さらにその上に表
面導電層を形成する二層構造とすることが好ましい。こ
の場合、弾性体層の材料としては、導電性材料であって
も電気絶縁性材料であってもよい。しかしながら、上層
の表面導電層の強度が不充分であり、容易に剥離や傷が
発生して導電性を低下させるときには、弾性体層にも導
電性材料を用いることが好ましい。表面の平滑性は、Ｒ
ｚで３μｍ以下であることがが望ましい。これは、Ｒｚ
で３μｍを超えると表面の凹凸が画像に現れやすくなる
からである。また、導電層は直接トナーや感光体ドラム
１０に接触するため、可塑剤、可硫剤、プロセスオイル
等の染みだしによりトナーや感光体ドラムを汚染しない
ものでなければならない。

【００２１】表面導電層には、バイアス給電する場合が
あり、また、現像ローラ１１は弾性体層はベルト用ロー
ラ１３や感光体ドラム１０と圧接されているために梱包
時や長時間放置されることがあるので、これらのことも
考慮する必要がある。特に、弾性体層の材料には、ＪＩ
Ｓ Ｋ６３０１に示される永久歪みを考慮する必要があ
る。この永久歪みが１０％を超えると、画像に現像ロー
ラ周期の画像濃度むらが発生してしまうので好ましくな
い。したがって、弾性体層の圧縮歪みは、１０％以下、
好ましくは５％以下であることが好ましい。この永久歪
みとゴム硬度との関係は、ゴム硬度が大きいほど永久歪
みは小さくなるいう傾向があるので、弾性体層の材料と
しては、両特性を満足する材料を使用することが好まし
い。上記に示す導電性ゴムは以上の特性を満足するもの
である。

【００２２】筐体１５内の現像ローラ１１には、その上
方および下方に近接してベルト用ローラ１３が設置され
ており、そのベルト用ローラ１３にはベルト１２がかけ
られている。ベルト用ローラ１３を配置する位置は、ベ
ルト１２が現像ローラ１１と接触長さ９mm以上を確保で
きるように決定される。また、このベルト用ローラ１３
は、図示しない押圧手段により押圧力２〜１０kPa とな
るように現像ローラ１１に向けて押圧されている。

【００２３】ベルト１２は、少なくともトナーを所望の
極性に摩擦帯電させることができるものでなければなら
ない。すなわち、ベルト１２の材料としては、例えば、
ニッケル、ステンレス、鉄等の金属、ポリイミド、ポリ
フッ化ビニリデン等のプラスチック、または鉄上にポリ
カーボネートやポリイミドを被覆したもの等を用いるこ
とができる。また、ベルト１２としては、縫い目のな
い、いわゆるシームレスベルトであることが好ましい。

【００２４】ベルト１２の厚さは、材料によって適した
厚さが多少異なるが、現像ローラ１１への密着性を考慮
して適度な剛性と強度が発揮されるように設定する。し
たがって、ベルト１２の厚さは、４０μｍ〜１５０μｍ
であることが好ましい。具体的には、ニッケル製ベルト
の場合６０μｍ〜１００μｍ、ステンレス製ベルトの場
合４０μｍ〜１００μｍ、ポリイミドまたはポリフッ化
ビニリデン製ベルトの場合８０μｍ〜１５０μｍである
ことが好ましい。また、ベルト１２の表面粗さは、Ｒｚ
で２．０μｍ以下であることが好ましい。これは、表面
粗さがＲｚで２．０を超えると、接触する現像ローラ１
１が弾性体であるために破損してしまうからである。筐
体１５の上方には、トナーホッパー１４が配置されてお
り、ベルト１２と筐体内壁面との間にトナーを供給でき
るようにトナー供給口が形成されている。

【００２５】次に、このような構成を有する現像装置に
おいて現像を行う場合について説明する。なお、現像ロ
ーラ１１には、外径１８mmの弾性体層および導電層から
なる二層構造のものを使用した。弾性体層の材料には、
ＪＩＳ−Ａ硬度が３０°、電気抵抗値が４×１０³ Ω・
cm、永久歪みが３．８％である導電性ウレタンゴムを用
いた。このときの電気抵抗値は、現像ローラを直径６０
mmのステンレス製ローラと接触幅２mmで平行に配置し、
両ローラの金属シャフト間に１００Ｖの電位差を設けた
とき観測される電流に基づいて算出した。また、永久歪
みは、ＪＩＳＫ６３０１に準拠する方法で測定した。導
電層は、弾性体層表面上に１０³ Ω・cm程度の導電性を
有するポリウレタン塗料を塗布し、乾燥し、熱処理を施
すことにより形成した。また、現像ローラ１１には現像
バイアス電圧−２００Ｖを印加した。一方、感光体ドラ
ムの表面電位は−５５０Ｖに設定した。ベルト用ローラ
１３には、外径６mmのＳＵＳ３０３製のものを用いた。

【００２６】ベルト１２には、表面粗さがＲｚで１．６
μｍであり、厚さが約８０μｍのＳＵＳ３０４ステンレ
ス製シームレスベルトを用いた。このベルト１２の押圧
力は、約６kPa とし、接触長さを１２mm（接触面積約２
５cm² 、Ａ４サイズ）とした。また、ベルト１２の搬送
速度を１５mm/sとした。まず、トナーホッパー１４から
供給されたトナーは、現像装置のベルト側の内壁面とベ
ルト１２との空間領域に装填される。

【００２７】ベルト１２は、図示しない駆動手段でベル
ト用ローラ１３を駆動させることにより、紙面において
図示矢印ａ方向に可動する。このベルト１２の動きによ
り、ベルト１２と現像装置１の内壁面との間に装填され
たトナーが現像装置下部に搬送される。ベルト１２は、
上下のベルト用ローラ１３間で現像ローラ１１とその円
周に沿って接触しており、紙面において図示矢印ａ方向
に回転することにより、トナーが現像ローラ１１とベル
ト１２との間に供給される。現像ローラ１１とベルト１
２との間のトナーは、現像ローラ１１とベルト１２の接
触部分を通過することにより充分に摩擦帯電され、さら
に現像ローラ１１上に層形成される。このようにして、
感光体ドラム１０上に形成された静電潜像を現像する。

【００２８】上述したようにして、ポリエステル樹脂
製、軟化点１００℃、平均粒径８μｍのフルカラー用の
黒トナーを使用して、２万枚の連続印字を行ったとこ
ろ、ベルト１２の押圧力が小さく、しかも充分な摩擦帯
電が行われたので、現像ローラ１１へのトナー固着はな
く、最後まで良好な画像が得られた。次に、上記現像装
置において、ベルト１２の押圧力を種々の値に変えて現
像を行い、トナー固着および層形成状態を調べた。その
結果を下記表１に示す。

【００２９】

【表１】

【００３０】表１から明らかなように、本発明の範囲内
の押圧力を採用した場合は、トナー固着がなく、現像剤
層の形成状態が良好であった。これに対して、本発明の
範囲より小さい押圧力を採用した場合には、層規制が行
われず層形成状態が悪いものであった。また、本発明の
範囲より大きい押圧力を採用した場合には、トナー固着
が発生した。

【００３１】次に、上記現像装置において、現像ローラ
１１とベルト１２との接触長を種々の値に変えて現像を
行い、帯電量およびトナーかぶりを調べた。その結果を
下記表２に示す。

【００３２】

【表２】

【００３３】表２から明らかなように、本発明の範囲内
（９mm以上、接触面積２０cm² 以上）の接触長を採用し
た場合は、充分な帯電量が得られ、トナーかぶりが少な
かった。これに対して、本発明の範囲より短い接触長を
採用した場合には、帯電量が不充分であり、トナーかぶ
りが多かった。

【００３４】なお、本実施例において、感光体ドラム１
０の周速度を約５０mm/sとし、画像ジッタが目立ちにく
い条件として現像ローラ１１の周速度を６０mm/sとし
た。すなわち、感光体ドラム１０に対する現像ローラ１
１の周速度比は１．２である。この周速に対して、ベル
ト１２の搬送速度は５〜２０mm/sが適当であった。

【００３５】本発明において、ベルト１２の搬送速度
は、現像ローラ１１上のトナー層の厚さと関係がある。
現像ローラ１１と同じ方向にあまり速く搬送するとトナ
ー層の厚さが小さくなり、画像濃度が低下する。また、
現像ローラ１１と反対方向にあまり速く搬送するとトナ
ー層の厚さが大きくなり過ぎて、ベルト１２が層規制の
役割を果たせず、トナー落ちや、トナーかぶりを発生さ
せる。

【００３６】本実施例では、現像ローラ１１は、周速度
は約６０mm/sである。このような状態で、安定な層規制
をし画像濃度１．４前後を維持するためには、下記表３
に示すように、ベルト１２の搬送速度は０mm/s、すなわ
ち固定状態が一番最良であり、−２０mm/s〜３０mm/sの
範囲に設定することが好ましい。

【００３７】

【表３】 実施例２

【００３８】図２は、本発明の現像装置の他の実施例を
示す概略説明図である。図２に示す現像装置は、ベルト
用ローラ１３が回転せず、ベルト１２と一体化した状態
で固定された構成を有している。このような構成では、
ベルト１２による現像装置内のトナーの搬送は行われな
い。したがって、トナーホッパー１４内にトナー供給／
撹拌羽根１９を設置して現像ローラ１１とベルト１２と
の間にトナーを供給するようにしている。この場合、現
像ローラ１１の回転方向と同じ方向または現像ローラ１
１の回転方向と反対方向のいずれの方向にもトナーを搬
送することができる。

【００３９】現像ローラ１１、ベルト用ローラ１３、ベ
ルト１２として、実施例１と同様のものを用い、ベルト
１２の押圧力を約６kPa とし、接触長さを１０mm（接触
面積約２２cm² ）として、ポリエステル樹脂製、軟化点
１００℃、平均粒径８μｍのフルカラー用の黒トナーを
使用して、２万枚の連続印字を行ったところ、ベルト１
２の押圧力が小さく、しかも充分な摩擦帯電が行われた
ので、現像ローラ１１へのトナー固着はなく、最後まで
良好な画像が得られた。

【００４０】本実施例では、帯電手段としてベルト１２
を用いているが、ベルト１２の材質を変えても、帯電手
段の形状をシート状やチューブ状に変えても同様の効果
が得られる。

【００４１】本実施例では、ベルト１２は、現像ローラ
１１を時計でいう９時の方向に１５Ｎの力で押してい
る。一方、現像装置１全体は感光体ドラム１０に対し
て、同じ１５Ｎの力で押し付けているため、その反力と
して感光体ドラム１０は現像ローラ１１を時計でいう３
時の方向に１５Ｎの力で押している。したがって、現像
ローラ１１にかかる合力は零になっている。このバラン
スを崩し、例えば現像装置１全体を感光体ドラム１０に
対して、２０Ｎの力で押し付けた場合、画像ジッタが発
生した。したがって、現像ローラ１１に加わる合力はで
きるだけ零に近付けることが望ましい。

【００４２】なお、本発明におけるベルト１２を現像ロ
ーラ１１に押圧する押圧手段としては、例えば、図３お
よび図４に示すように、ベルト用ローラ１３のシャフト
２４をベアリング２３で支持し、このベアリング２３を
固定するベアリング支持部材２０をスプリング２１で連
結して、ベルト用ローラ１３に形成された長穴２２内を
移動できるような手段を用いることができる。

【００４３】すなわち、下方のシャフト２４は現像ロー
ラ１１の金属シャフト１７とスプリング２１により連結
されているので、現像ローラ１１とベルト１２との間に
適当な押圧力を与えることができる。なお、下方の長穴
２２は、金属シャフト１７と下方のシャフト２４とを結
ぶ仮想線上にその長手方向が揃うように形成されてい
る。また、上方の長穴２２は、その長手方向が現像ロー
ラ１１の円周方向に沿うように形成されており、スプリ
ング２１に連動して伸縮し、スプリング２１によりベル
ト１２が現像ローラ１１に巻き付くようになっている。

【００４４】

【発明の効果】以上説明した如く本発明の現像装置は、
現像剤を押圧力２〜１０kPa かつ現像剤担持体との円周
方向における接触長さ９mm以上で現像剤担持体に押圧す
る帯電手段を具備するので、現像剤に大きな応力を加え
ることなく、充分な摩擦帯電が可能であり、現像ローラ
上に安定して現像剤層を形成することができ、しかも高
画質な画像を得ることができる。したがって、本発明の
現像装置では、現像剤担持体への現像剤の固着を抑制し
て、充分な画像濃度とかぶりのない画像を得ることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の現像装置の一実施例を示す概略説明
図。

【図２】本発明の現像装置の他の実施例を示す概略説明
図。

【図３】本発明の現像装置の帯電手段の押圧手段を説明
するための図。

【図４】図３の要部拡大図。

【符号の説明】

１…現像装置、１０…感光体ドラム、１１…現像ロー
ラ、１２…ベルト、１３…ベルト用ローラ、１４…トナ
ーホッパー、１５…筐体、１６…開口部、１７…金属シ
ャフト、１８…導電性ゴム層、１９…トナー供給／撹拌
羽根、２０…ベアリング支持部材、２１…スプリング、
２２…長穴、２３…ベアリング、２４…シャフト。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 笠井 利博 神奈川県川崎市幸区柳町70番地 株式会社 東芝柳町工場内 (72)発明者 瀬戸 尚子 神奈川県川崎市幸区柳町70番地 東芝イン テリジェントテクノロジ株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】回転可能に設けられ、かつ表面に潜像が形
   成される像担持体に対向して設けられ、現像剤を担持す
   る現像剤担持体と、 前記現像剤を収容する現像剤収容手段と、 この現像剤収容手段に収容された現像剤を前記現像剤担
   持体へ供給する供給手段と、 前記現像剤担持体の周面に沿って接触して設けられ、前
   記現像剤担持体上へ供給された現像剤を帯電させる帯電
   手段と、 前記像担持体に担持された現像剤に対して前記帯電手段
   を２〜１０kPa の押圧力で押圧する押圧手段とを具備す
   ることを特徴とする現像装置。
2. 【請求項２】 前記現像剤担持体と前記帯電手段との接
   触長さは、９mm以上であり、かつ前記現像剤担持体の円
   周半分以下の長さである請求項１記載の現像装置。
3. 【請求項３】 前記帯電手段から前記現像剤担持体に加
   わる押圧力と前記像担持体から前記現像剤担持体に加わ
   る押圧力との合力が零である請求項１記載の現像装置。