JPH0792798A - 現像装置およびこの現像装置を備える画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は印字枚数が増えても現像剤粒子径が変
化せず初期と同じ安定した画質を得ることができる現像
装置およびこの現像装置を備える画像形成装置を提供す
ることを目的とする。 【構成】本発明は像を担持する感光体１１と、この感光
体１１にトナ−を供給する現像ロ−ラ３２と、この現像
ロ−ラ３２に接触し、該現像ロ−ラ３２上にトナ−の薄
層を形成する現像ブレ−ド３５とを具備し、前記トナ−
の体積平均粒径をＤｔ（μｍ）とし、現像ブレ−ド３５
の押圧力をＰ（ｇ／ｃｍ）としたとき、Ｄｔ＜１５、２
０≦Ｐ≦−１６．４４×Ｄｔ＋２４３．５の関係を満た
すものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はたとえば、電子写真装置
に適用される現像装置およびこの現像装置を備える画像
形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】静電潜像を現像して得られたトナー像を
用紙などの転写材に転写した後に、定着して画像を得る
画像形成装置の現像装置としては、従来から、トナーと
キャリアを混合しトナーを摩擦帯電して用いる２成分現
像装置と、トナーだけからなる１成分現像装置が知られ
ている。

【０００３】また、近年、現像装置やそれを含むプロセ
スユニットの小型化・計量化・低価格化の傾向が強まり
１成分現像方式が脚光を浴びてきた。例えば、特公平４
−７８９９３号公報に開示されている一成分現像剤を用
いる現像装置が知られている。

【０００４】図１１はこの種の従来の１成分現像装置の
一例を断面図で示したものである。ホッパ４内に収容さ
れた現像剤（トナー）９は、現像剤担持体２とほぼ等速
で回転している現像剤供給部材３の回転により現像剤担
持体２上に供給される。そして現像剤担持体２上に担持
され、規制部材５により加圧されて所定の厚さの現像剤
層にされると共に、摩擦帯電され、現像剤担持体２に対
向して配設される静電潜像保持部材１（感光体）上に形
成された表面に表面電位およそ−２０〜−７００Ｖを有
した静電潜像に静電的に付着してこれを可視像化する。

【０００５】尚、６は上記ホッパー４の内部からの現像
剤９の漏れを防止するためのシール部材である。詳しく
は現像剤担持体２は直径８mmのＳＵＳシャフト、つまり
現像電極７上に肉厚４mm、比抵抗１×１０⁵ 〜１×１０
⁷ Ωcm、ゴム硬度３５〜４０°（ＪＩＳ−Ａ）のウレタ
ンゴムを成型した後、表面を研磨して十点表面平均粗さ
Ｒｚを０．０５〜１０μｍに仕上げた後、表面にウレタ
ン系の導電塗料を膜厚にして３０〜１００μｍ塗布して
ある。

【０００６】また、現像剤供給部材３は現像剤担持体２
にニップが１ｍｍで圧接し、現像剤担持体２と同一周速
で矢印の方向に回転してホッパ４内の現像剤９を現像剤
担持体２に供給し、かつ現像剤を前帯電させるもので、
圧接時に現像剤担持体２に加わる加重を小さくするため
と、現像剤の搬送力を向上させるために供給バイアス電
極であるシャフト１０にウレタンなどの発泡体ローラ状
に細工してある。この供給部材３には現像剤の帯電性を
あげるためにシリコン等の表面処理やＥＰＤＭゴム等の
被膜を設けてもよい。

【０００７】上記規制部材５は厚さ０．１ｍｍのＳＵＳ
のバネ材を自由長約２０ｍｍとなるよう片側をとめ、自
由端側にＲ１．５ｍｍのシリコンゴムチップを接着して
ある。そして、現像剤担持体２に対する接触圧が線圧で
４０ｇ／ｃｍに設定されている。前記現像電極７には−
２００Ｖの直流電圧が印加されている。

【０００８】上記現像剤９は非磁性一成分系の現像剤で
ありポリエステル樹脂等の各種熱可塑性樹脂中にカーボ
ンブラック等の顔料と染料等の極性制御材を、粉砕、分
級によって体積平均粒径を１３．５μｍの大きさにした
ものである。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上述した現像装置で
は、従来の二成分現像方式に比べトナー粒径が特別小さ
くなくても、画像上の線や網点印字パターン周囲のトナ
ーのチリが少なく、しまりのある美しい画像が得られ
る。

【００１０】しかしながら、その特徴が維持されるのは
初期（０〜数百枚程度）のころのみで、印字を続けてい
くに従いその特徴が薄れ１０００枚以上印字した現像器
ではトナーのチリが初期に比べ目立つようになってしま
った。

【００１１】ここで、図１２はグラフの横軸に印字枚数
を表し、縦軸はホッパ４中のトナーの体積平均粒径を示
したものである。これにより、印字枚数の増加に従いホ
ッパ４内のトナーの平均粒径が増大し、チリ部分のトナ
ー粒子の大きさがだんだん大きくなっていることに起因
する事がわかった。

【００１２】通常、２成分現像系では印字枚数が増加す
ると微粉トナーが増加するが、一成分では全く逆の現象
で粗大粒子が増加していくことがわかった。この原因は
規制部材を通過するトナーが平均粒径以下の大きさであ
り、それより大きい粒子は現像器内に蓄積していき平均
粒径を上げていくと思われる。

【００１３】ここ１〜２年くらい前まではプリンタの画
像は文字主体の画像形成が大半であったが、グラフィッ
クソフトやＤＴＰソフトの低価格化と普及により軽印刷
の分野に利用されるようになってきており、そのため網
点画像や細線や文字のキレに対する印字品質向上の要素
が著しく大きくなっている。そのため、このような画像
特性ではこれらのユーザーに対しては満足させることが
できず、市場競争力の無い装置となってしまう。

【００１４】そこで、本発明は印字枚数が増えても現像
剤粒子径が変化せず初期と同じ安定した画質を得ること
ができる現像装置およびこの現像装置を備える画像形成
装置を提供することを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するため、静電潜像を担持する像担持体に現像剤を供給
することにより現像を行う現像剤供給手段と、この現像
剤供給手段に圧接し、該現像剤供給手段上に現像剤の薄
層を形成する現像剤層形成部材とを具備し、前記現像剤
の体積平均粒径をＤｔ（μｍ）とし、前記現像剤層形成
部材の前記現像剤供給手段に対する圧接力をＰ（ｇ／ｃ
ｍ）としたとき、 Ｄｔ＜１５ ２０≦Ｐ≦−１６．４４×Ｄｔ＋２４３．５ の関係を満たす。

【００１６】また、像担持体に潜像を形成する像形成手
段と、この像形成手段により形成された潜像に現像剤を
供給することにより現像を行う現像剤供給手段と、この
現像剤供給手段に接触し、該現像剤供給手段上に現像剤
の薄層を形成する現像剤層形成部材とを具備し、前記現
像剤の体積平均粒径をＤｔとし、前記現像剤層形成部材
の前記現像剤供給手段に対する圧接力をＰ（ｇ／ｃｍ）
としたとき、 Ｄｔ＜１５ ２０≦Ｐ≦−１６．４４×Ｄｔ＋２４３．５ の関係を満たす。

【００１７】

【作用】前記現像剤の体積平均粒径Ｄｔとし、前記現像
剤層形成部材の前記現像剤供給手段に対する圧接力をＰ
（ｇ／ｃｍ）としたとき、 Ｄｔ＜１５ ２０≦Ｐ≦−１６．４４×Ｄｔ＋２４３．５ の関係を満たすことにより、印字枚数が増えてもトナー
粒子径が変化せず初期と同じ安定した画質を得ることが
できるようにする。

【００１８】

【実施例】以下、本発明の図１〜図７に示す一実施例を
参照して説明する。図２は、電子写真装置の内部構成を
示すもので、図中１１Ａは装置本体で、この装置本体１
１内の中央部には矢印ａ方向に回転する像担持体として
の感光ドラム１１が設けられている。この感光ドラム１
１の周囲部にはその回転方向に沿って帯電チャ−ジャ１
２、現像装置１３、転写ロ−ラ１４およびクリ−ニング
装置（図示しない）が配設されている。

【００１９】上記装置本体１の一側下部には給紙カセッ
ト１６が設けられ、この給紙カセット１６から給紙ロ−
ラ１７の回転により用紙Ｐが供給される。この供給され
る用紙Ｐは搬送路１８に沿って搬送される。前記搬送路
１８中には用紙Ｐの搬送方向に沿ってアライニングロ−
ラ１９、ガイド２０、上記転写ロ−ラ１４、ガイド２
１、定着装置２２、切換ゲ−ト２３、排紙ロ−ラ２４が
配設されている。２５は用紙反転用の排紙部である。

【００２０】また、上記装置本体１１内の上部側には像
形成手段としてのレ−ザ露光系２６が設けられている。
しかして、画像形成時には、帯電チャ−ジャ１２によ
り、感光体ドラム１１の表面が一様に帯電され、この帯
電された感光体ドラム１１の表面が露光されて静電潜像
が形成される。この静電潜像は感光体ドラム１１の回転
により、現像装置１３に送られ、現像剤が供給されて顕
像化される。

【００２１】一方、このときには、図示しない給紙カセ
ット１６から給紙ロ−ラ１７の回転により用紙Ｐが供給
され、この用紙Ｐはレジストロ−ラ１９で整位されたの
ち、感光ドラム１１と転写ロ−ラ１４との間に送られ
る。ここで、感光ドラム１１上の顕像が転写ロ−ラ１４
の作用により用紙Ｐに転写され、この転写後、感光体ド
ラム１１から剥離されて定着装置２２へ送られて像が定
着されて排出される。

【００２２】上記現像装置１３は図１に示すように構成
されている。すなわち、この現像装置１３は、非磁性一
成分の現像装置で導電性と弾性を有する現像剤供給手段
としての現像ローラ３２を有し、この現像ローラ３２の
表面に非磁性トナーの薄層を形成し、これを感光体ドラ
ム１１の表面に接触させることにより現像を行なうもの
で、キャリア、マグネットローラ、トナー濃度制御装置
などが不要であり、小型化、低価格化が可能な現像装置
である。

【００２３】現像容器３４内の非磁性トナー３９は、矢
印方向に回転しながら撹拌供給している撹拌器３６によ
り、供給部材（以後、供給ローラという）３３に送られ
る。トナー３９は供給ローラ３３から現像ローラ３２に
搬送供給された後、供給ローラ３３と現像ローラ３２の
接触部で現像ローラ３２の表面との摩擦により一時帯電
され、現像ローラ３２の表面上に静電吸着して搬送され
る。その後、現像ローラ３２上のトナー３９は、現像剤
薄層形成部材である現像ブレード３５によりトナー搬送
量を規制され均一な薄層にされると同時に現像ローラ３
２および現像ブレード３５によりトナーの摩擦帯電が本
格的に行なわれ負帯電トナーとなる。そして、感光ドラ
ム１１の現像部へと搬送され感光体１の静電潜像を現像
する。このとき現像に寄与しなかった現像残りトナー例
えば画像の白地部分に相当する現像ローラ３２上の部分
はリカバリーブレード３１を擦り抜けて再びトナー容器
３４内へ戻る。

【００２４】本実施例では、負極性の感光ドラム１１を
用いた反転現像方式であり、トナーの帯電極性は負極性
である。感光ドラム１１は直径３０ｍｍの半導体レーザ
に感度を有するＯＰＣで表面電位は−５００Ｖに設定さ
れている。現像ローラ３２に印加される現像バイアスは
−２００Ｖで現像ローラ３２の金属シャフト３２ａから
給電されている。上記感光ドラム１１の回転速度は周速
８０ｍｍ／ｓｅｃ、現像ローラ３２は周速１６０ｍｍ／
ｓｅｃで図中の矢印の方向に回転している。そして現像
ローラ３２は感光体１１に対し装置本体１１内に装着し
た時に現像器に加圧付勢される力で感光ドラム１１に対
し５０ｇ／ｃｍの一定荷重で押圧されており、感光ドラ
ム１１と約２ｍｍのニップで接触している。

【００２５】トナー供給ローラ３３は、前述のごとく現
像ローラ３２へのトナー供給、摩擦帯電によるトナーへ
の電荷付与、及び現像後の現像ローラ３２上のトナーの
掻き取りという役割をはたしている。そのため供給ロー
ラ３３は金属シャフト３３ａを芯金とした導電性の軟質
発泡ウレタンフォームを使用している。現像ローラ３２
に対する接触深さは０．７５ｍｍ程度に設定している。

【００２６】次に、上記現像ローラ３２について説明す
る。本実施例では図３の斜視断面図に示すような構造の
ローラを使用している。弾性体層３２ｂに、ゴム硬度３
５度（ＪＩＳ−Ａ）、抵抗値５×１０⁵ Ωcmのウレタン
ゴムを使用し、表面層３２ｃは、導電性ポリウレタン塗
料（日本ミラクトラン株式会社製品名 スパレックス）
抵抗値５×１０³ Ωcmのものを使用し、約７０μｍの表
面層とした。形成された現像ローラ３２全体のゴム硬度
は約４０度、シャフト３２ａとの表面の抵抗は約１００
ＫΩ、表面粗さ約３μｍ程度となっている。

【００２７】現像ブレード３５は図４に示すように支持
部材である厚さ１．５ｍｍのリン青銅の板バネ４１の先
端に断面が図５に示すようなＲ１．５ｍｍの円弧状のシ
リコンゴム弾性体４２が接着されたものが用いられてい
る。そして、この板バネ４１の弾性を用いてシリコンゴ
ム弾性体４２が現像ローラ３２に加圧されている。

【００２８】ここで、トナーの体積平均粒径と現像ブレ
ード３５の加圧力を変え各々３，０００枚の印字を行な
った。図１０にその結果をグラフにして示す。

【００２９】横軸は現像ブレード３５の線圧（ｇ／ｃ
ｍ）を表し、縦軸は３，０００枚時におけるトナーの体
積平均粒径の初期体積平均粒径に対する割合Ｒ（つまり
粒径が初期に対してどれだけ変化したかの割合）を表し
たものである。トナーは体積平均粒径が７．５μｍ、９
μｍ、１０μｍ、１２μｍ、１３．５μｍのものをポリ
エステル系の樹脂で作り使用した。

【００３０】この図からわかるように現像ブレード３５
の線圧がある値以上になると、現像容器３４内のトナー
の粒子径変化がプリントと共におこり、ある値以下なら
プリントと枚数が増加してもトナーの粒子径はほぼ一定
で変化しない。そしてこの変化が始まる現像ブレード３
５の線圧はトナーの初期の体積平均粒径で異なる。ここ
でこの粒子径変化をおこし始めるとろろを限界ポイント
として、トナーの初期の体積平均粒径を横軸に、このと
きの現像ブレード３５の線圧を縦軸にとりこの限界ポイ
ントをプロットすると図７のようになる。するとこれら
のプロット点から次の関係が導かれた。

【００３１】現像ブレード線圧＝Ｐ（ｇ／ｃｍ） トナー体積平均粒径＝Ｄｔ（μｍ） Ｐ≦−１６．４４×Ｄｔ＋２４３．５ 但し、トナー粒子径は１５μｍ以上だと初期より細線の
シャープネスが悪く、チリが目立ち質が悪いため実用的
ではない。

【００３２】また、現像ブレード線圧は２０ｇ／ｃｍよ
り少ないとトナーの帯電が十分にされないため未帯電ト
ナーが一部でき画像上に地かぶりが発生する。つまり Ｄｔ＜１５・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（１） ２０≦Ｐ≦−１６．４４×Ｄｔ＋２４３．５・・・・・・・（２） 以上より、この関係を満たすことがプリント枚数によら
ず最後まで網点や細線等のチリやニジミが初期と変わら
ない画像を維持する必要十分条件である。

【００３３】図８は本発明の他の実施例を示すもので、
装置全体の断面図である。この実施例ではフェイスダウ
ン（印字面を下にして排出すること）が必須の装置の小
型化・現像剤の紙パスへの飛散と、こぼれ防止等を考慮
して転写紙のパスを感光体５１の上方に配置したもので
ある。

【００３４】図９は図８に用いたプロセスユニットの断
面図である。このプロセスユニットは感光体５１とクリ
ーナ５２、帯電チャージャ５３が現像装置５４と一体化
され消耗品の交換を容易にしてある。

【００３５】ここで実施例の現像部は転写、クリーナ、
帯電、露光位置等の配置から現像ブレード５５の先端の
シリコン弾性体５６が現像ローラ５７に対し上向きに接
し現像部の下方に位置している。そのため、上記実施例
のように現像ローラ５７と供給ローラ５８の回転方向を
同じ方向にすると現像ブレード５５付近のトナーの圧力
が増加し現像ブレード５５の先端のシリコン弾性体５６
が押し上げられ画像が散るため供給ローラ５８は現像ロ
ーラ５７と反対方向に回転している。

【００３６】本実施例の装置は上記実施例と同様負極性
の感光体５１を用いた反転現像方式を採用しており、ト
ナーの極性は負極性である。感光体５１の表面電位は−
４５０Ｖ、現像バイアスは−２００Ｖでゴム硬度が３５
°で導電性シリコンゴムで作られた現像ローラ５７の金
属シャフト５７ａに供給されている。現像ブレード５５
の先端のシリコン弾性体５６のＲは２．０ｍｍである。
ここで現像ローラ５７は上記実施例と異なり感光体５１
の軸と現像ローラ５７の軸間が一定に固定されて食い込
みが０．２ｍｍとなっている。感光体５１の周速は３０
ｍｍ／ｓｅｃ、現像ローラ５７の周速は５４ｍｍ／ｓｅ
ｃで図中の矢印の方向に回転している。

【００３７】上記した他の実施例の装置でトナーを体積
平均粒径が７．５μｍ、９μｍ、１０μｍ、１２μｍ、
１３．５μｍのものをスチレンアクリル系の樹脂で作
り、上記実施例と同様の試験をしたところやはり同じ結
果となり、（１）、（２）式の範囲内の条件の画像はト
ナーのチリが初期と変わらなかった。図１０はこの実施
例の１つの結果で、初期のトナー粒子径が１０μｍの時
のプリント枚数の増加における現像器内のトナー粒子径
の変化を現像ブレード５５の線圧を変えた時の違いを示
したものである。尚、上記した実施例は現像ローラ３
２，３７が感光体１１，５１に対し接触したものであっ
たが、感光体１１，５１に対し間隔を持つものでも良
い。

【００３８】

【発明の効果】本発明は以上説明したように、現像剤の
体積平均粒径Ｄｔ（μｍ）とし、現像剤層形成部材の現
像剤供給手段に対する圧接力をＰ（ｇ／ｃｍ）としたと
き、 Ｄｔ＜１５ ２０≦Ｐ≦−１６．４４×Ｄｔ＋２４３．５ の関係を満たすから、現像剤粒子径に対し現像剤層形成
部材の押圧を適性化することができ、現像剤粒子径の変
化がプリント枚数が増えても初期と変わらない。したが
って、印字枚数を重ねても画像上の細かい網点や細線等
の印字パターン周囲のトナーのチリの増加がなく、初期
と変わらぬ美しい均一な画像が得られるという効果を奏
する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例である現像装置を示す断面
図。

【図２】図１の現像装置を備える画像形成装置を示す構
成図。

【図３】図１の現像装置の現像ロ−ラを一部破断して示
す斜視図。

【図４】図１の現像装置の現像ブレ−ドを示す斜視図。

【図５】図４の現像ブレ−ドを示す側面図。

【図６】図１の現像装置における現像ブレ−ドの線圧と
トナ−粒径変化割合との関係を示すグラフ図。

【図７】図１の現像装置におけるトナ−平均粒径と現像
ブレ−ドの線圧との関係を示すグラフ図。

【図８】本発明の他の実施例である画像形成装置を示す
構成図。

【図９】図８の画像形成装置のプロセスユニットを示す
構成図。

【図１０】図８の画像形成装置におけるプリント枚数と
トナ−体積平均粒径との関係を示すグラフ図。

【図１１】従来の現像装置を示す構成図。

【図１２】図１１の現像装置におけるプリント枚数とト
ナ−体積平均粒径との関係を示すグラフ図。

【符号の説明】

１１，５１…感光体（像担持体）、３２，５７…現像ロ
−ラ（現像剤供給手段）、３５，５５…現像ブレ−ド
（現像剤層形成部材）。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 静電潜像を担持する像担持体に現像剤を
   供給することにより現像を行う現像剤供給手段と、 この現像剤供給手段に圧接し、該現像剤供給手段上に現
   像剤の薄層を形成する現像剤層形成部材と、 を具備し、 前記現像剤の体積平均粒径をＤｔ（μｍ）とし、前記現
   像剤層形成部材の前記現像剤供給手段に対する圧接力を
   Ｐ（ｇ／ｃｍ）としたとき、 Ｄｔ＜１５ ２０≦Ｐ≦−１６．４４×Ｄｔ＋２４３．５ の関係を満たすことを特徴とする現像装置。
2. 【請求項２】 像担持体に潜像を形成する像形成手段
   と、 この像形成手段により形成された潜像に現像剤を供給す
   ることにより現像を行う現像剤供給手段と、 この現像剤供給手段に接触し、該現像剤供給手段上に現
   像剤の薄層を形成する現像剤層形成部材と、 を具備し、 前記現像剤の体積平均粒径をＤｔとし、前記現像剤層形
   成部材の前記現像剤供給手段に対する圧接力をＰ（ｇ／
   ｃｍ）としたとき、 Ｄｔ＜１５ ２０≦Ｐ≦−１６．４４×Ｄｔ＋２４３．５ の関係を満たすことを特徴とする画像形成装置。