JPH06289725A

JPH06289725A - 現像装置

Info

Publication number: JPH06289725A
Application number: JP5096913A
Authority: JP
Inventors: Junichi Kato; 淳一加藤; Masaki Oshima; 磨佐基尾島; Michihito Yamazaki; 道仁山崎; Hiroki Kisu; 浩樹木須; Erika Asano; えりか浅野; Hiroaki Ogata; 寛明緒方; Hiroto Hasegawa; 浩人長谷川; Kazue Sakurai; 和重櫻井; Hiroshi Sato; 博佐藤; Yukihiro Ozeki; 行弘大関
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1993-03-31
Filing date: 1993-03-31
Publication date: 1994-10-18

Abstract

(57)【要約】【目的】現像剤規制部材に印加した交番電圧による交
番電界の強度を、現像剤担持体上に担持された磁性一成
分現像剤をほぐすのに十分なものとして、現像剤担持体
上に形成された強帯電現像剤層及び異物等を除去し、こ
れらによる現像剤の塗布ムラ、帯電ムラを緩和して、高
品質の画像を得ることが可能な現像装置を提供すること
である。【構成】現像スリーブ９上の一成分現像剤である磁性
トナー６を規制するブレード２６のスリーブ９側に高抵
抗層２６ｃを設け、そのブレード２６に、ｖ／（Ｄ＋ｔ
／εr ）（但し、ｖ（Ｖ）：ブレードと現像スリーブと
の間の電位差、Ｄ（ｍ）：これらの間の間隔、ｔ
（ｍ）：高抵抗層の厚み、εr ：高抵抗層の比誘電率）
が１×１０⁶ （Ｖ／ｍ）以上となるように交番電圧を印
加した。【効果】上記の交番電圧による交番電界の強度をスリ
ーブ９上に担持された磁性トナーをほぐすのに十分にで
き、目的を達成できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子写真方式を利用し
た複写機やページプリンター等の画像形成装置に用いら
れる現像装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子写真方式を利用した複写機やページ
プリンター等の画像形成装置の概略構成を図３に示す。

【０００３】図３において、１は画像形成装置の本体で
あり、装置本体１内の略中央部に潜像担持体である円筒
状の感光ドラム２が回転自在に設置され、感光ドラム２
はその軸を中心として一方向に回転される。感光ドラム
２はその表面を帯電装置（帯電ローラ）３により一様に
帯電された後、露光装置４で像露光を行なって潜像が形
成される。感光ドラム２上の潜像は現像装置５により現
像される。

【０００４】現像装置５は、現像剤６を収容した現像容
器７を備え、容器７の感光ドラム２と対向した開口部に
現像剤担持体である現像スリーブ９が回転自在に設置さ
れている。現像スリーブ９の上方には現像剤規制部材の
ブレード８が設置され、このブレード８は現像スリーブ
９上に担持された現像剤６の層厚を規制して、現像剤層
を塗布、形成する。

【０００５】現像剤層に形成された現像剤６は、現像ス
リーブ９の回転に伴い感光ドラム２と対向した現像部に
搬送され、感光ドラム２上に形成された潜像の現像に供
される。現像時、現像スリーブ９に接続された現像バイ
アス電源１９によって、直流電圧に交流電圧を重畳した
現像バイアスが現像スリーブ９と感光ドラム２との間に
印加され、現像が促進される。感光ドラム２上の潜像
は、現像によってトナー像として可視化される。

【０００６】得られたトナー像は、転写装置（転写ロー
ラ）１０により転写材１１上に転写される。転写材１１
はカセット１１ａから給紙ローラ１２で給紙され、レジ
ストローラ１３により感光ドラム２上のトナー像と同期
を取って感光ドラム２と転写ローラ１０の当接部の間に
送られる。転写ローラ１０によりトナー像が転写された
転写材１１は定着装置１４に搬送され、そこで熱及び圧
力によりトナー像が転写材１１上に定着され永久画像と
された後、画像形成装置の機外に排出される。

【０００７】一方、感光ドラム２は、転写されずにその
表面上に残ったトナーをクリーニング装置１５により清
掃して除去された後、再び帯電ローラ３によって帯電さ
れ、上記の画像形成工程を繰り返す。

【０００８】画像形成装置のメンテナンスを容易にする
ために、現像装置５を現像プロセスユニットとし、感光
ドラム２、帯電ローラ３及びクリーニング装置１５を一
体化して画像形成プロセス・クリーニングユニット１６
とし、これら各プロセスユニットを装置本体１に着脱自
在な構成として設置することが行なわれる。更に上記２
つのユニットをプロセスカートリッジ１７として一体化
して、メンテナンスを一層簡単にしたものも普及してい
る。

【０００９】このような現像プロセスユニット又はプロ
セスカートリッジの現像剤には、キャリアが残らない磁
性一成分現像剤（磁性トナー）が使われることが多い。
現像剤６として磁性トナーを用いる場合は、二成分現像
剤のときと同様、現像剤６を現像スリーブ９上に磁力で
保持するためのマグネットローラ１８が現像スリーブ９
内に配設される。このマグネットローラ１８は、現像ス
リーブ９の回転に対して非回転に固定設置される。

【００１０】ところで、近年、電子写真画像の解像度の
向上を目的として、トナーの粒径を６〜９μｍ程度に小
粒径化する傾向にある。小粒径化したトナーは、粒径の
大きなトナーに比べて単位体積当たりの粒子数が多いた
めに、各トナー粒子に均等に現像スリーブやブレード表
面との接触の機会を与えにくく、均一に帯電させること
が難しい。特に非接触現像方式の現像装置では、トナー
の帯電効率が低くトナーの不均一帯電が生じ易く、画像
濃度及び解像度が低下し、非画像部のカブリやトナーの
飛散が悪化する。

【００１１】このためブレードの設置形式としては、ブ
レードの側面を現像スリーブに摺擦するように当接させ
る接触方式が用いられることが多い。接触方式では、ト
ナーを現像スリーブ及びブレードの双方で押付けて摺擦
させるために、非接触方式に比べてトナーを帯電する能
力が高く、小粒径化したトナーに適している。接触方式
のブレードの材質としては、燐青銅等の金属バネ材やウ
レタン、シリコン等の弾性ゴム材が用いられ、現像スリ
ーブに対し所定の当接圧が加わるように設置される。

【００１２】更にトナーの帯電効率を向上するために、
トナーと現像スリーブ若しくはブレードとが接触する機
会の増加を目的として、現像スリーブ上に塗布されるト
ナーの層厚を薄くする努力がなされている。トナーの層
厚は現像スリーブ表面の粗さ、ブレードの当接圧、硬度
などによってある程度の制御が可能であるが、一成分現
像剤である磁性トナーの場合は、現像スリーブの表面粗
さで調整することが多い。トナーの層厚は現像スリーブ
表面の粗さが小さくなるほど薄くなり、トナーの帯電効
率が高くなって帯電量が増加する傾向にある。

【００１３】トナーの薄層化に伴いトナーの帯電効率は
向上するが、当然ながら現像部へのトナー搬送量、従っ
て現像部でのトナー供給量が低下して、得られる画像の
濃度が低下するので、トナー層の薄層化には限界があ
る。又トナー層は薄層化するほど現像スリーブとブレー
ドとの摺擦状況に敏感になり、トナーの塗布ムラが発生
し易い。

【００１４】上記の対策としては、感光ドラムに対する
現像スリーブの回転速度比を増大してトナー供給量を維
持したり、ブレードの現像スリーブとの摺擦部には硬度
の小さな（アスカーＣ硬度で７０°以下）の弾性体を用
いて、トナーの塗布ムラの発生を抑えるなどの方法が取
られている。

【００１５】又トナーの凝集物、繊維などの異物の存在
によりブレードの規制で発生するトナーの塗布ムラを積
極的に解消する方法として、特公昭６３−４１０６８号
に記載されているように、現像スリーブとこれに対向す
る非接触式ブレードなどの部材との間に交番電界を加え
て、帯電したトナーを振動させる方法が提案されてい
る。

【００１６】以上のように、従来、トナーの帯電効率を
向上させる努力が行なわれている。しかし、トナーの帯
電量が必要以上に増加すると、現像スリーブやブレード
の表面にこれを覆う強く帯電したトナーの層（強帯電ト
ナー層）が生じ、様々な弊害が発生してくる。

【００１７】上記の強帯電トナー層は次のようにして生
じる。強帯電トナーには、現像スリーブ又はブレードと
の間の距離及びトナー帯電量に比例した静電鏡映力が働
く。更に現像スリーブやブレードの表面に付着したトナ
ーには、その他に様々な物理吸着力が働く。従って強帯
電トナーが一度現像スリーブやブレードの表面に付着す
ると、大きな鏡映力に種々の物理吸着力が加わった力が
作用して、それらの表面から容易に引き剥せなくなる。

【００１８】この強帯電トナー層は、後から供給される
トナーと現像スリーブやブレードとの接触を阻害する。
このため必然的にトナー同士の摩擦帯電が増加し、反対
極性に帯電するトナー（反転トナー）の量が相対的に増
加し、画像濃度の低下や非画像部のカブリの増大を引き
起こしていた。又トナーの帯電効率を低下させトナーの
帯電を不均一にする原因となっていた。

【００１９】又この強帯電トナー層のトナーの一部が現
像に供されると、現像された画像部と現像されなかった
非画像部のトナーの帯電量に差が生じ、次回の現像で前
回の画像の影響が表れる所謂ゴーストと呼ばれる現象が
生じる場合があった。

【００２０】特に低湿度環境では、現像スリーブ上の強
帯電トナー層のトナーが更に強く帯電して帯電ムラを生
じたり、トナー層の塗布ムラを生じ、これに対応したム
ラが画像に生じるブロッチという現象が発生する場合が
あった。

【００２１】このように、現像スリーブ上に強帯電トナ
ー層が形成されると、それよる弊害が大きい。又小粒径
化されたトナーでは、現像スリーブやブレード表面に緻
密に付着するために、特に弊害が著しくなり易い。

【００２２】

【発明が解決しようとする課題】本発明者等は、小粒径
化トナーを用い、上記の接触方式のブレードによりトナ
ーの帯電効率を向上した場合に、低湿環境において発生
する強帯電トナー層につき、そのトナー層を除去してト
ナーの塗布ムラ及び帯電ムラを緩和することを目的とし
て、前記の特公昭６３−４１０６８号に記載の方法に従
い、現像スリーブとこれに対向する非接触部材との間に
交番電界を加えて、強帯電トナー層を除去することを試
みた。しかし、強帯電トナー層を十分に除去するには、
電界を強力且つ均一に加える必要があり、リーク等の不
均等放電が発生し易く、実用に適さなかった。

【００２３】上記のリーク等の不均等放電を発生させな
い方法として、電極部とその電極部を被覆し且つ現像ス
リーブに当接する高抵抗層とを備えたブレード構成と
し、そのブレードの電極部に電圧を印加して、ブレード
と現像スリーブとの摺擦部及びその近傍で、ブレードと
トナーに電界による微振動を加えることにより、現像ス
リーブ上の強帯電トナー層及び異物等を除去し、それら
による塗布ムラの緩和を可能とする方法がある。

【００２４】しかし、ブレードの高抵抗層の厚みが厚す
ぎる場合や比誘電率が低い場合に、ブレードと現像スリ
ーブとの摺擦部及びその近傍の電界強度が小さくなるた
めに、上に述べた効果が低減するといった欠点があっ
た。

【００２５】本発明の目的は、規制部材による現像剤規
制部において、規制部材に印加した交番電圧による交番
電界の強度を、現像剤担持体上に担持された磁性一成分
現像剤をほぐすのに十分なものとすることにより、現像
剤担持体上に形成された強帯電現像剤層及び異物等を除
去してこれらによる現像剤の塗布ムラ、帯電ムラを緩和
して、良好な現像により高品質の画像を得ることを可能
とした現像装置を提供することである。

【００２６】

【課題を解決するための手段】上記目的は本発明に係る
現像装置にて達成される。要約すれば本発明は、現像剤
担持体上に担持して潜像担持体と対向した現像部へ搬送
される磁性一成分現像剤を、前記現像剤担持体に当接し
た現像剤規制部材で規制して、前記現像剤担持体上に所
定の層厚の現像剤層を均一に塗布、形成する現像装置に
おいて、前記規制部材は、前記現像剤担持体側に高抵抗
層が設けられ、そして前記規制部材と前記現像剤担持体
との間に交番電圧が、前記規制部材と前記現像剤担持体
との間の電位差をｖ（Ｖ）、これらの間の間隔をＤ
（ｍ）、前記抵抗層の厚みをｔ（ｍ）、その比誘電率を
εr としたときに、ｖ／（Ｄ＋ｔ／εr ）［Ｖ／ｍ］が１×１０⁶ （Ｖ／ｍ）以上となるように印加されるこ
とを特徴とする現像装置である。

【００２７】本発明によれば、前記現像装置が少なくと
も潜像担持体とプロセスカートリッジとして一体化さ
れ、画像形成装置本体に着脱自在とすることができる。

【００２８】

【実施例】図１は、本発明の現像装置の一実施例を示す
概略構成図である。本発明では、現像剤規制ブレードで
ある弾性ブレード２６は、支持板金２６ａに貼付けによ
り支持した電極部となる導電性ゴム層２６ｂと、その現
像スリーブ９側の表面を被覆した樹脂高抵抗層２６ｃと
からなっている。本実施例では、導電性ゴム層２６ｂに
カーボン分散ＥＰＤＭを用い、その表面を被覆した樹脂
高抵抗層２６ｃは厚さ約５０μｍとした。ブレード２６
は樹脂高抵抗層２６ｃで現像スリーブ９に当接され、そ
の当接方向は現像スリーブ９の回転方向と逆方向であ
る。

【００２９】本実施例において、ブレード２６と現像ス
リーブ９との摺擦部は約２ｍｍで、その当接圧は単位長
さ当たりの線圧で約３０ｇ／ｃｍである。現像スリーブ
９の周速は約９４ｍｍ／秒である。

【００３０】上記の導電性ゴム層２６ｂには、支持板金
２６ａに接続された電源２７により支持板金２６ａを介
して所定のバイアス電圧を印加できるようになってい
る。樹脂高抵抗層２６ｃは、ブレード２６と現像スリー
ブ９とのリーク防止のために設けた。現像スリーブ９に
は電源１９が接続され、現像スリーブ９に感光ドラム２
との間で所定の現像バイアスが印加される。

【００３１】本実施例では、絶縁性一成分磁性現像剤で
ある磁性トナー６には粒径が約６μｍの負帯電トナーを
用いており、現像スリーブ９に現像バイアスとして、直流電圧Ｖｄｃ＝−４００Ｖ交流電圧矩形波振幅Ｖａｃ＝１．６ｋＶｐｐ周波数ｆ＝１８００Ｈｚを加えた。

【００３２】ブレード２６に印加するバイアス電圧と、
ブレード２６の高抵抗層２６ｃの厚さ及びその比誘電率
と、画像品質の向上の度合との間の関係を調べるため
に、次の実験を行なった。ブレード２６と現像スリーブ
９との間のギャップＤは１００μｍとした。

【００３３】実験１ブレード２６の高抵抗層２６ｃとして比誘電率εr ＝２
のポリエチレンシートを、その厚みｔ＝１０、２０、５
０、１００、５００、１０００μｍに変えて用い、この
ブレード２６に直流電圧ＶDCを、ＶDC＝−１２００、−
１１５０、−１１００、−１０５０、−１０００、−９
００、−８００、−６００Ｖに変えて印加して現像を行
ない、これにより画像形成を行なわせて画像品質を評価
した。

【００３４】ブレード２６と現像スリーブ９との対向部
における高抵抗層２６ｃが平行平板で静電容量（キャパ
シタンス）Ｃ１であると考え、ブレード２６と現像スリ
ーブ９との間ギャップＤが平行平板で静電容量Ｃ２であ
ると考えて、その等価回路を図２に示すように、静電容
量Ｃ１、Ｃ２の直列回路と見做し、ブレード２６と現像
スリーブ９との間の電位差をｖとすると、ブレード２６
と現像スリーブ９との間のギャップ（Ｄ）に生じる電界
ＥD は、ＥD ＝ｖ／（Ｄ＋ｔ／εr ）［Ｖ／ｍ］のように表される。

【００３５】本実施例では、現像スリーブ９の現像バイ
アスとして矩形波を用い、ブレード２６のバイアスとし
て直流電圧を用いたために、この電界ＥD は２つの値を
示す。

【００３６】上述の画像品質評価の結果と、ブレード−
現像スリーブ間ギャップに生じる電界のうちの、トナー
を現像スリーブ９から引き離す方向に力を及ぼす向きの
電界の強度の計算値を表１に示す。

【００３７】実験２ブレード２６の高抵抗層２６ｃとして比誘電率εr ＝５
のフェノール樹脂を用い、実験１のときと同様に、高抵
抗層の厚みｔとブレードバイアスＶDCとを変えて現像
し、画像形成を行なって、得られた画像の評価を行なっ
た。その結果を表２に示す。

【００３８】

【表１】

【００３９】

【表２】

【００４０】表１、２に示されるように、ブレード２６
の高抵抗層２６ｃの厚みｔは薄いほど、ブレードバイア
スＶDCは高いほど、画像品質が良好になり、又高抵抗層
２６ｃの比誘電率は高いほど、画像が良好になる厚みｔ
及びバイアスＶDCの設定値に広い範囲がとれることが分
る。

【００４１】又表１、２から明らかなように、ブレード
２６と現像スリーブ９とのギャップに生じる電界のう
ち、トナーを現像スリーブ９から引き離す方向に力を及
ぼす向きの電界強度（計算値）が大きくなるほど、画像
評価の結果はよくなっている。表１、２から実験１、２
の電界強度の結果をまとめると、次の表３に示すようで
あった。

【００４２】

【表３】

【００４３】以上の結果から、ブレード２６と現像スリ
ーブ９との対向部における高抵抗層２６ｃを平行平板と
見做して静電容量と考え、ブレード２６と現像スリーブ
９との間ギャップＤを平行平板と見做して静電容量と考
えて、それらの静電容量の直列回路と仮定したとき、ブ
レード２６と現像スリーブ９との間の電位差をｖとし
て、ブレード２６と現像スリーブ９との間のギャップ
（Ｄ）に生じる電界ＥD ＥD ＝ｖ／（Ｄ＋ｔ／εr ）［Ｖ／ｍ］が０．９０×１０⁶ Ｖ／ｍ以上、好ましくは１×１０⁶
Ｖ／ｍ以上であればよく、この電界強度で現像スリーブ
９上に担持されたトナーを十分にほぐして、そこに形成
された強帯電トナー層及び異物等を除去することがで
き、これらによるトナーの塗布ムラ、帯電ムラを緩和し
て良好な現像を行なわせることができ、高品質の画像を
得ることができた。勿論、ブレード２６の高抵抗層２６
ｃの存在により、ブレードバイアスが現像スリーブ９に
リークする等の不均等放電の発生がない。

【００４４】実施例２本実施例においては、実施例１の現像装置において、現
像スリーブ９への現像バイアスとして直流バイアスを、
弾性ブレード２６へのバイアスとして交流電圧に直流電
圧を重畳したバイアスを印加したことが特徴である。

【００４５】ブレード２６としては、支持板金２６ａに
貼り付けたカーボン分散ＥＰＤＭ製の導電性ゴム層２６
ｂの表面に、高抵抗層２６ｃとしてポリアミド樹脂（ε
r ＝３）を２０μｍの厚みに被覆した構成とした。

【００４６】粒径約６μｍの負帯電トナーを用い、現像
スリーブ９に現像バイアスとして、直流電圧Ｖｄｃ＝−４００Ｖを印加し、ブレード２６にブレードバイアスとして、直流電圧ＶDC＝−４００Ｖ交流電圧矩形波振幅Ｖａｃ＝１．６ｋＶｐｐ周波数ｆ＝１８００Ｈｚを加えた。

【００４７】本実施例でのブレードと現像スリーブとの
間のギャップＤ＝１００μｍであるため、その間の空隙
に生じる現像スリーブ９からブレード２６方向にトナー
に力を及ぼす向きの電界強度は、ＥD ＝ｖ／（Ｄ＋ｔ／εr ）＝｛７００−（−４００）｝／｛１００×１０^-6＋２０
×１０^-6／３｝＝１０×１０^-6［Ｖ／ｍ］となっており、本発明の条件である１×１０⁶ Ｖ／ｍ以
上を満たしている。

【００４８】本実施例においても、良好な現像により高
品質な画像が得られた。

【００４９】以上、本発明の実施例を２例だけ示した
が、本発明は、ブレード２６及び現像スリーブ９の形
状、構成、材質を限定するものではない。例えば現像ス
リーブとして、フェノール樹脂、エポキシ樹脂等の非金
属、非導電性の材料を用いることもできる。又現像方式
は接触、非接触のいずれでもよく、又現像バイアスもＤ
Ｃ印加方式、ＡＣ印加方式、ＤＣ、ＡＣ重畳印加方式等
いずれもでよい。

【００５０】又上記現像装置を少なくとも感光ドラム２
と一体化して、プロセスカートリッジとして画像形成装
置本体に着脱自在に設けることができる。

【００５１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の現像装置
では、現像剤担持体に当接して現像剤担持体上の現像剤
を規制する現像剤規制部材の現像剤担持体側に高抵抗層
を設け、その規制部材に、ｖ／（Ｄ＋ｔ／εr ）（但し、ｖ（Ｖ）：規制部材と現像剤担持体との間の電
位差、Ｄ（ｍ）：これらの間の間隔、ｔ（ｍ）：高抵抗
層の厚み、εr ：高抵抗層の比誘電率）が１×１０⁶
（Ｖ／ｍ）以上となるように交番電圧を印加したので、
その交番電圧による交番電界の強度を、現像剤担持体上
に担持された磁性一成分現像剤をほぐすのに十分なもの
として、現像剤担持体上に形成された強帯電現像剤層及
び異物等を除去して、これらによる現像剤の塗布ムラ、
帯電ムラを緩和でき、その結果、良好な現像を行なって
高品質の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構成図
である。

【図２】図１の現像装置の現像剤規制部の等価回路を示
す回路図である。

【図３】従来の現像装置を示す概略構成図である。

【符号の説明】

２感光ドラム６磁性トナー９現像スリーブ１８マグネットローラ２６弾性ブレード２６ｂ導電性ゴム層２６ｃ高抵抗層１９電源２７電源

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者木須浩樹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)発明者浅野えりか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)発明者緒方寛明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)発明者長谷川浩人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)発明者櫻井和重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)発明者佐藤博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)発明者大関行弘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)発明者境澤勝弘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)発明者大久保正晴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

【特許請求の範囲】

【請求項１】現像剤担持体上に担持して潜像担持体と
対向した現像部へ搬送される磁性一成分現像剤を、前記
現像剤担持体に当接した現像剤規制部材で規制して、前
記現像剤担持体上に所定の層厚の現像剤層を均一に塗
布、形成する現像装置において、前記規制部材は、前記
現像剤担持体側に高抵抗層が設けられ、そして前記規制
部材と前記現像剤担持体との間に交番電圧が、前記規制
部材と前記現像剤担持体との間の電位差をｖ（Ｖ）、こ
れらの間の間隔をＤ（ｍ）、前記高抵抗層の厚みをｔ
（ｍ）、その比誘電率をεr としたときに、ｖ／（Ｄ＋ｔ／εr ）［Ｖ／ｍ］が１×１０⁶ （Ｖ／ｍ）以上となるように印加されるこ
とを特徴とする現像装置。
【請求項２】前記現像装置が少なくとも潜像担持体と
プロセスカートリッジとして一体化され、画像形成装置
本体に着脱自在である請求項１の現像装置。