JPH08171279A - 現像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 トナー層厚規制部材を当接させたトナー補給
ローラ及びこれに対峙する現像ローラを含み、現像ロー
ラ上にトナー及びキャリアを含む現像剤を担持させ、該
現像剤中の不足トナーをトナー補給ローラから取り込め
るように構成した現像装置であって、従来の同種の現像
装置にくらべると、トナー補給ローラにおけるトナー融
着、トナーフィルミングの発生が十分抑制され、該トナ
ー補給ローラにより円滑、安定的に所定層厚、所定帯電
量のトナー層が形成搬送され、それにより信頼性が高い
現像装置を提供する。 【構成】 トナー層厚規制部材５を当接させたトナー補
給ローラ１及びこれに対峙する現像スリーブ２を含み、
現像スリーブ２上にトナー及びキャリアを含む現像剤Ｄ
を担持させ、該現像剤中の不足トナーをトナー補給ロー
ラ１から取り込めるように構成した現像装置において、
トナー補給ローラ１の表面からそれに続く内層の部分１
１、１２が連続平滑状表面のスキン層１１に覆われた発
泡材料からなる柔軟で、弾性を有する部分である現像装
置。

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の複写機、
プリンタ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】電子写真方式の画像形成装置で採用され
る現像装置は、感光体のような静電潜像担持体上に形成
される静電潜像を現像して可視トナー像に変換するもの
であり、これまで種々の現像装置が提案され、使用され
てきた。現像装置は使用する現像剤の点から一成分現像
装置と二成分現像装置に大別される。

【０００３】一成分現像装置はトナーからなる一成分現
像剤を使用するもので、文字画像等の所謂ライン画像の
再現性に優れており、現像効率がよい等の利点がある一
方、階調再現性に難点があり、二成分現像装置はトナー
及びキャリアからなる二成分現像装置を使用するもの
で、階調再現性に優れる等の利点がある一方、ライン画
像の再現性に難点があるとされている。このような利
点、欠点を考慮して、一成分現像装置、二成分現像装置
は使い分けられてきた。

【０００４】ここで二成分現像装置についてみると、そ
れは、通常、磁極を適当に配設したマグネットローラに
現像スリーブを外嵌して現像ローラを構成し、この現像
スリーブに磁性粒子であるキャリアと帯電トナーからな
る二成分現像剤を担持させ、マグネットローラ及び現像
スリーブの少なくとも一方を回転させることで該現像剤
を現像領域へ搬送し、ここで静電潜像担持体上の静電潜
像にトナーを付着させるものである。

【０００５】トナーの帯電については、現像スリーブ上
でのキャリアとの混合接触によっても帯電するが、普通
は、トナーとキャリアとを予め混合接触させることでト
ナーに帯電させ、この両者を現像スリーブに供給する構
造がとられる。現像スリーブ上の余剰現像剤がトナーと
キャリアの予めの混合領域へ戻されることもある。しか
しこのような構造の二成分現像装置は、装置が大型化、
複雑化する問題があることから、小型で簡素な構造を達
成できる現像装置として、トナー層厚規制部材を当接さ
せたトナー補給ローラ及びこれに対峙する現像ローラを
含み、前記トナー補給ローラは供給される補給トナーを
その回転により前記トナー層厚規制部材に通過させるこ
とで帯電トナー層として担持して前記現像ローラに対峙
する領域へ搬送し、前記現像ローラはトナー及びキャリ
アを含む現像剤を担持して該現像剤中のトナーを現像領
域において現像に供するとともに現像に消費されるトナ
ーを補うために前記トナー補給ローラ上のトナーを該現
像剤に取り込むタイプの現像装置が提案されている。

【０００６】例えば特開昭５９−１１１６６３号公報、
特開昭５９−１１１６６４号公報は、磁性キャリアをマ
グネットローラ内蔵の現像スリーブに担持させておき、
この現像スリーブにトナーを補給していく現像装置を教
えている。この現像装置では、現像スリーブにトナー補
給ローラが対峙せしめられ、磁性キャリアは現像スリー
ブに担持され、トナー補給ローラは、これに供給される
補給トナーを該ローラに当接するトナー層厚規制ブレー
ドにローラ回転により通過させることで該補給トナーを
摩擦帯電させつつ所定層厚に規制し、この帯電トナー層
を現像スリーブとの対峙領域に搬送し、現像スリーブ上
のキャリア或いはこれに既に取り込まれているトナーか
らなる現像剤に該補給トナーを取り込ませる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うにトナー層厚規制部材を当接させたトナー補給ローラ
及びこれに対峙する現像ローラを含み、前記トナー補給
ローラは供給される補給トナーをその回転により前記ト
ナー層厚規制部材に通過させることで帯電トナー層とし
て担持して前記現像ローラに対峙する領域へ搬送し、前
記現像ローラはトナー及びキャリアを含む現像剤を担持
して該現像剤中のトナーを現像領域において現像に供す
るとともに現像に消費されるトナーを補うために前記ト
ナー補給ローラ上のトナーを該現像剤に取り込むタイプ
の従来現像装置では、前記トナー補給ローラの表面及び
それに続く内側部分が金属製であったり、剛体に近いゴ
ムや樹脂等から形成されている。

【０００８】そのため、トナー補給ローラに供給されて
前記のトナー層厚規制部材を通過することで該ローラ表
面に押しつけられて帯電トナー層として担持されるべき
補給トナーが、該ローラ上にフィルミング化して付着し
やすかった。特に、この現像装置を含む画像形成装置に
おいて、現像された可視トナー像が転写材に溶融定着さ
れるときに定着装置における定着温度を低くして定着の
ためのヒータ電力を節約するため低融点のトナーが採用
されるときには、フィルミングが発生し易い。

【０００９】トナー補給ローラ上にトナーがフィルミン
グ化すると、そのためにトナー補給ローラから現像ロー
ラへのトナー補給が円滑に行われなくなったり、トナー
帯電不良が発生し、そのため、例えば前記特開昭５９−
１１１６６４号公報が教えるようにトナー補給ローラと
現像スリーブとの間に該現像スリーブ上現像剤における
トナー濃度を一定に維持するためのバイアス電圧（トナ
ー濃度が高すぎるときは現像スリーブ上現像剤からトナ
ー補給ローラへトナーを戻し、トナー濃度が低すぎると
トナー補給ローラから現像スリーブ上現像剤へトナーを
移行させる電気的力を働かせるバイアス）を印加する場
合、現像スリーブ上現像剤のトナー濃度を所望のものに
維持できなくなる等の問題が発生する。

【００１０】このような問題を解決するため、トナー補
給ローラの表層部分を発泡合成樹脂材料で柔軟に形成し
て、トナー層厚規制部材を広いニップ幅でトナー補給ロ
ーラに当接させ、それによりトナーフィルミング化に影
響のあるトナー層圧規制部材の押圧力を弱くしつつトナ
ー層厚の規制及び帯電量の制御を安定的に行うことが考
えられるが、このようにトナー補給ローラの表層部を表
面に多数の凹所のある発泡材料で形成すると、トナーが
該表面凹所に詰まって凝集化したり、融着固化したりす
るという問題がある。また、使用を重ねるうちに、発泡
材料表面の一部がちぎれ欠落するなどしてローラ表面状
態が変化し、そのためトナー規制量が変化するという問
題もある。

【００１１】そこで本発明は、トナー層厚規制部材を当
接させたトナー補給ローラ及びこれに対峙する現像ロー
ラを含み、前記トナー補給ローラは供給される補給トナ
ーをその回転により前記トナー層厚規制部材に通過させ
ることで帯電トナー層として担持して前記現像ローラに
対峙する領域へ搬送し、前記現像ローラはトナー及びキ
ャリアを含む現像剤を担持して該現像剤中のトナーを現
像領域において現像に供するとともに現像に消費される
トナーを補うために前記トナー補給ローラ上のトナーを
該現像剤に取り込むタイプの現像装置であって、従来の
同種の現像装置にくらべると、トナー補給ローラにおけ
るトナー融着、トナーフィルミングの発生が十分抑制さ
れ、該トナー補給ローラにより円滑、安定的に所定層
厚、所定帯電量のトナー層が形成搬送され、それにより
信頼性が高い現像装置を提供することを課題とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決する本発
明の現像装置は、前記タイプの現像装置において、前記
トナー補給ローラの表面からそれに続く内層の部分が連
続平滑状表面のスキン層に覆われた発泡材料からなる柔
軟で、弾性を有する部分であることを特徴とするもので
ある。

【００１３】前記スキン層に覆われた発泡材料層からな
る部分は、トナー補給ローラに該ローラから現像ローラ
へのトナー移動等のトナー移動を助けるためのバイアス
を印加できるように、少なくともスキン層を導電性を有
する層に形成しておくことが考えられる。該スキン層
と、その下に続き、それに覆われた発泡材料層の部分
は、別々の材料から形成されていても、同材料から形成
されていてもよいが、構造の簡素化、製作の容易化のた
めに、代表例として、同じ発泡材料から一体的に成形さ
れているものを挙げることができる。この場合、例え
ば、成形型内で発泡材料を発泡成形するとき、前記スキ
ン層相当部分を成形型内面に当接させることで、該スキ
ン層表面における気泡を無くし、該表面を連続平滑状表
面に形成することが考えられる。

【００１４】かかる発泡材料としては、導電性カーボン
粉末等の導電性材料を混合した発泡合成樹脂（例えば発
泡ポリウレタン）や導電性カーボン粉末等の導電性材料
を混合した発泡シリコンゴム等を例示できる。スキン層
の表面は、トナー搬送を円滑に行えるように適度の表面
粗さ有するように形成することができ、かかる表面粗さ
としては、一般的に適当なトナー搬送量０．２〜０．４
ｍｇ／ｃｍ² が得られるように、Ｒｚ３〜２０μｍ程度
が考えられる。表面粗さがＲｚ３μｍより小さいと十分
なトナー搬送力が得られず、Ｒｚ２０μｍより大きい
と、表面が粗くなりすぎ、トナーが表面凹所に埋まり込
むなどしてトナー補給ローラ表面にトナーの融着、フィ
ルミングが発生し易くなる。

【００１５】かかるスキン層表面粗さは、前記のように
成形するときは、その成形型内面に予め表面粗さ相当の
凹凸を付しておくことで得られるが、スキン層表面をあ
とでブラスト処理する等で形成することも考えられる。

【００１６】

【作用】本発明の現像装置によると、トナー補給ローラ
に形成された帯電トナー層が該ローラの回転とともに現
像ローラとの対峙領域へ搬送される。また、現像ローラ
においては、キャリアとトナーからなる現像剤が担持さ
れ、これが静電潜像担持体と対峙する現像領域へ搬送さ
れ、ここで該現像剤中のトナーが静電潜像に付着し、こ
れを可視トナー像に現像する。

【００１７】静電潜像の現像によりトナーが不足した現
像剤はトナー補給ローラとの対峙領域へ移行し、ここで
該ローラ上の帯電トナーを取り込むことでトナーが補給
される。また、トナー補給ローラにおける帯電トナー層
は、該ローラに供給される補給トナーが、該ローラの回
転に伴ってトナー層厚規制部材を通過することで形成さ
れる。このとき、トナー補給ローラの表面からそれに続
く内層部分が連続平滑状表面のスキン層に覆われた発泡
材料からなる柔軟で、弾性を有する部分に形成されてい
るので、トナー層厚規制部材は広いニップ幅で安定して
トナー補給ローラに当接し、またそれによりトナー融
着、フィルミング化に影響のあるトナー層圧規制部材の
押圧力が弱められ、かくして、トナー補給ローラにおけ
るトナー融着、フィルミングの発生がそれだけ抑制さ
れ、円滑に、且つ、安定的に所定の帯電トナー層が形
成、搬送される。

【００１８】また、トナー補給ローラ表面は前記スキン
層の連続平滑状表面となっているので、該表面の一部が
ちぎれ欠落する等の問題が長期にわたり回避されるとと
もに、該ローラにトナーが埋め込まれ、凝集したり、融
着固化する等の不都合も回避され、この点でも安定的に
所定の帯電トナー層が形成、搬送される。

【００１９】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。図１は本発明の一実施例の概略構成を示す断面図
である。図１の現像装置は、トナー補給ローラ１及びこ
れに対峙する現像スリーブ２を備えている。現像スリー
ブ２は磁極を配設したマグネットローラ３を内蔵してお
り、本例ではこのスリーブ２とマグネットローラ３とで
現像ローラＲが形成されている。本例ではマグネットロ
ーラ３は固定されており、この周りを現像スリーブ２が
図中反時計方向ＣＣＷに回転駆動される。現像スリーブ
２の周りには、マグネットローラ３の磁力により担持さ
れた磁性キャリアと、これに取り込まれる、又は既に取
り込まれている負帯電性トナーとからなる現像剤Ｄが担
持される。

【００２０】トナー補給ローラ１も図中反時計方向ＣＣ
Ｗに回転駆動される。従って、トナー補給ローラ１と現
像スリーブ２とが対峙する領域Ｚでは、ローラ１の表面
とスリーブ２の表面とは互いに反対方向に移動する。ト
ナー補給ローラ１の背後にはトナー補給室４があり、こ
こにはトナーアジテータ４１が設けられ、負帯電性の補
給トナーＴが収容されている。アジテータ４１は図中時
計方向ＣＷに回転駆動され、補給トナーＴを攪拌する。

【００２１】トナー補給ローラ１とトナー補給室４との
境目領域に可撓性のある弾性トナー層厚規制ブレード５
が設けられており、トナー補給ローラ１表面に当接して
いる。トナー補給ローラ１と現像スリーブ２とが対峙し
あう領域Ｚよりも、現像スリーブ２の回転方向において
下流側で、該スリーブに対し板状の穂高規制部材６が臨
設されている。

【００２２】以上説明したトナー補給ローラ１、現像ス
リーブ２及びアジテータ４１は図示しない駆動手段によ
り回転駆動される。また、以上説明したもののうちトナ
ー補給室４を除く各部はハウジング８に収容、支持され
ており、トナー補給室４は該ハウジング８の一部に形成
されている。前記の現像スリーブ２には、静電潜像の現
像にあたり、図示しない電源により現像バイアスが印加
される。

【００２３】また、トナー補給ローラ１と現像スリーブ
２との間には、現像スリーブ２上の現像剤Ｄにおけるト
ナー濃度を一定のものに制御するためのバイアス印加電
源９０が接続されている。このバイアスによるトナー濃
度コントロールの原理は、特開昭５９−１１１６６４号
公報に開示されているものと実質上同じであり、現像ス
リーブ上現像剤のトナー濃度が高くなり過ぎると、トナ
ー補給ローラ１及び現像スリーブ２の対峙領域Ｚにおい
て、該現像剤中のトナーをトナー補給ローラ１へ移行さ
せ、該トナー濃度が低くなりすぎると、トナー補給ロー
ラ１に担持されたトナーを現像スリーブ２へ移行させる
ように作用するもので、ここでは、電圧可変の直流電源
９１と交流電源９２とを直列に接続して構成してある。

【００２４】前記のトナー補給ローラ１は金属製の中心
芯棒１３を有し、その周りに発泡ポリウレタンからなる
柔軟で弾性のある層１１及び１２が発泡成形により一体
的に形成されている。最外層１１は、内層部分１２と異
なり、気泡がなく、表面が連続平滑状であるスキン層に
形成されている。しかし柔軟性及び弾性を有している。

【００２５】スキン層１１の表面には、トナー搬送を円
滑に行えるように表面粗さＲｚが略３〜７μｍとなるよ
うに、発泡成形時に微小な凹凸を形成してある。トナー
層厚規制ブレード５は、もしこのトナー補給ローラ１が
金属製ローラであるとすれば従来一般的に採用されてい
た押圧力約１０ｇ／ｍｍを与えるであろう状態で当接し
ている。ここでは層１１、１２が柔軟で弾性があるの
で、トナー層規制ブレード５は従来より広いニップ幅で
ローラ１に当接することになり、従って、該ブレード５
による押圧力は従来の１０ｇ／ｍｍより低いものとなっ
ている。

【００２６】前記スキン層１１の表面粗さＲｚは、この
種の現像装置において通常適当とされているトナー搬送
量０．２〜０．４ｍｇ／ｃｍ² が得られるようにするに
は、略３〜２０μｍが適当である。図２は、トナー補給
ローラ１によるトナー搬送量と該ローラの表面粗さとの
関係を調べた実験結果を示しており、ここに適当な表面
粗さの範囲が略３〜２０μｍであることが示されてい
る。また、表面粗さＲｚが２０μｍを超えてくるとトナ
ーの融着やフィルミングが発生してくる。

【００２７】以上説明した現像装置は電子写真方式の画
像形成装置（ここでは複写機）に設置され、現像スリー
ブ２が感光体ドラムＰＣに臨んで両者間に現像領域が形
成される。感光体ドラムＰＣ上に形成された静電潜像の
現像にあたっては、トナー補給ローラ１、現像スリーブ
２及びトナーアジテータ４１が回転駆動され、アジテー
タ４１の回転によりトナー補給室４内の補給トナーＴが
攪拌されつつトナー補給ローラ１に供給され、該ローラ
１の回転にともなって該ローラに当接するトナー層厚規
制ブレード５を通過し、このとき所定層厚に規制される
とともに摩擦帯電し、帯電トナー層となってトナー補給
ローラ１と現像スリーブ２との対峙領域Ｚへ搬送され
る。

【００２８】また、現像スリーブ２においては、キャリ
アとトナーからなる現像剤Ｄが担持され、これが現像領
域へ搬送され、ここで図示しない電源による現像バイア
ス印加のもとに現像剤Ｄ中のトナーが静電潜像に付着
し、これを可視トナー像に現像する。静電潜像の現像に
よりトナー不足となった現像スリーブ２上の現像剤は、
そのあとトナー補給ローラ１との対峙領域Ｚへ循環移動
し、ここでトナー補給ローラ１上の帯電トナーを掻き取
るようにして取り込む。但し、バイアス電源９０が設け
られていて、トナー補給ローラ１と現像スリーブ２との
間に現像剤中トナー濃度を適切に制御するためのバイア
スが印加されているから、現像装置運転を通じて、領域
Ｚに到来する現像剤Ｄ中のトナー濃度が高くなり過ぎる
と、該現像剤中のトナーがトナー補給ローラ１へ移行す
る電気的力を受け、トナー濃度が低くなりすぎると、ト
ナー補給ローラ１に担持されたトナーが現像スリーブ２
へ移行する電気的力を受け、かくして現像剤Ｄ中のトナ
ー濃度が適切に維持される。

【００２９】トナー補給ローラ１における帯電トナー層
は、該ローラ１に供給される補給トナーＴが、該ローラ
の回転に伴ってトナー層厚規制ブレード５を通過するこ
とで形成される。このとき、トナー補給ローラ１の表面
からそれに続く内層部分が連続平滑状表面のスキン層１
１に覆われた発泡材料からなる層１２で構成され、この
部分が柔軟で、弾性を有するので、トナー層厚規制ブレ
ード５は広いニップ幅で安定してトナー補給ローラ１に
当接し、またそれによりトナー融着、フィルミング化に
影響のあるトナー層圧規制ブレード５の押圧力が弱めら
れ、かくして、トナー補給ローラ１におけるトナー融
着、フィルミングの発生がそれだけ抑制され、円滑に、
且つ、安定的に所定の帯電トナー層が形成、搬送され
る。

【００３０】また、トナー補給ローラ１の表面はスキン
層１１の連続平滑状表面となっているので、該表面の一
部がちぎれ欠落する等の問題が長期にわたり回避される
とともに、該ローラ１にトナーが埋め込まれ、凝集した
り、融着固化する等の不都合も回避され、この点でも安
定的に所定の帯電トナー層が形成、搬送される。なお、
前記実施例では現像ローラＲは現像スリーブ２とマグネ
ットローラ３とで形成されているが、現像ローラとして
磁極を適当に配設したローラ自体を現像ローラとして用
いることも考えられる。

【００３１】

【発明の効果】本発明によると、トナー層厚規制部材を
当接させたトナー補給ローラ及びこれに対峙する現像ロ
ーラを含み、前記トナー補給ローラは供給される補給ト
ナーをその回転により前記トナー層厚規制部材に通過さ
せることで帯電トナー層として担持して前記現像ローラ
に対峙する領域へ搬送し、前記現像ローラはトナー及び
キャリアを含む現像剤を担持して該現像剤中のトナーを
現像領域において現像に供するとともに現像に消費され
るトナーを補うために前記トナー補給ローラ上のトナー
を該現像剤に取り込むタイプの現像装置であって、従来
の同種の現像装置にくらべると、トナー補給ローラにお
けるトナー融着、トナーフィルミングの発生が十分抑制
され、該トナー補給ローラにより円滑、安定的に所定層
厚、所定帯電量のトナー層が形成搬送され、それにより
信頼性が高い現像装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の概略構成を示す図である。

【図２】トナー補給ローラによるトナー搬送量と該ロー
ラの表面粗さとの関係を調べた実験結果を示す図であ
る。

【符号の説明】

１ トナー補給ローラ １１ ローラ１のスキン層 １２ ローラ１のスキン層１１に覆われた内層部 １３ ローラ１の金属芯棒 Ｒ 現像ローラ ２ 現像スリーブ ３ マグネットローラ ４ トナー補給室 ４１ トナーアジテータ ５ トナー層厚規制ブレード ６ 穂高規制部材 ８ ハウジング ９０ 現像剤中トナー濃度制御用バイアス電源 ９１ 直流電源 ９２ 交流電源 Ｚ トナー補給ローラ１と現像スリーブ２とが対峙しあ
う領域 Ｄ 現像剤 Ｔ 補給トナー

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 村崎 博司 大阪市中央区安土町二丁目３番13号 大阪 国際ビルミノルタ株式会社内 (72)発明者 岩瀬 龍太郎 大阪市中央区安土町二丁目３番13号 大阪 国際ビルミノルタ株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 トナー層厚規制部材を当接させたトナー
   補給ローラ及びこれに対峙する現像ローラを含み、前記
   トナー補給ローラは供給される補給トナーをその回転に
   より前記トナー層厚規制部材に通過させることで帯電ト
   ナー層として担持して前記現像ローラに対峙する領域へ
   搬送し、前記現像ローラはトナー及びキャリアを含む現
   像剤を担持して該現像剤中のトナーを現像領域において
   現像に供するとともに現像に消費されるトナーを補うた
   めに前記トナー補給ローラ上のトナーを該現像剤に取り
   込む現像装置において、前記トナー補給ローラの表面か
   らそれに続く内層の部分が連続平滑状表面のスキン層に
   覆われた発泡材料からなる柔軟で、弾性を有する部分で
   あることを特徴とする現像装置。