JPH0830041A

JPH0830041A - 現像装置

Info

Publication number: JPH0830041A
Application number: JP7064374A
Authority: JP
Inventors: Eiji Takenaka; 英二竹中; Kazuhiro Yuasa; 一弘湯浅; Shuichi Endo; 修一遠藤; Iwao Matsumae; 巌松前; Yoshiaki Tanaka; 善朗田中; Hiroshi Hosokawa; 浩細川; Mugijirou Uno; 麦二郎宇野; Koji Saito; 廣司齋藤; Toshihiro Sugiyama; 敏弘杉山; Tetsuo Yamanaka; 哲夫山中
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1994-05-13
Filing date: 1995-03-23
Publication date: 1996-02-02
Also published as: US5486909A

Abstract

(57)【要約】【目的】軟質の第２現像ローラーと摩擦接触する第１
現像ローラー等との接触部での摩擦帯電、または、第２
現像ローラーの表面凹部に没入したトナーによる現像不
良のために、記録画像に濃度ムラ、画像掠れや地肌汚れ
等の画像形成不良が発生するのを防止し、鮮明度の優れ
た記録画像を得ることができる現像装置を提供する。【構成】第２現像ローラー３３の表面粗さのトナー平
均粒径に対する比を１．５以下とし、第１現像ローラー
３２とブレード３４との間での摩擦により帯電したトナ
ーＴを第１現像ローラー３２との間で不均一摩擦帯電さ
せることなく、第１現像ローラー３２から静電吸引力に
より第２現像ローラー３３に転移させて感光体ドラム１
との間の現像部に搬送する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は周面上に微小なＮ−Ｓ磁
極が形成された硬質の第１現像ローラーと第１現像ロー
ラーから静電的に転移吸着した一成分系トナーを感光体
ドラム側に搬送する軟質の第２現像ローラーから成る二
段の現像ローラーを具えた複写機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】複写機等の画像形成装置では通常は静電
写真方式による画像形成が行われる。かかる画像形成の
過程で、感光体上に形成された潜像に感光体の周囲に配
置した現像器によりトナーを供給して、潜像電位に応じ
てトナーを吸着させる現像処理が必要になる。かかる現
像処理に用いられる現像器の現像方式には幾つかの方式
があり、それぞれに特徴を有している。図８は柔軟材で
形成された現像ローラーにより現像を行うＳ−ＮＳＰ現
像方式の現像器の概略を示す構成図である。現像ローラ
ー３２′は感光体ドラム１およびトナー補給ローラー３
１に圧接して弾性変形し、それらとの間に所定面積の接
触部を有している。現像ローラー３２′とトナー補給ロ
ーラー３１が接触しつつ回転することにより現像ローラ
ー３２′が摩擦帯電し、ホッパー３５内に収納されてい
るトナーＴがトナー補給ローラー３１により現像ローラ
ー３２′側に搬送される過程で負に帯電し、高圧電源３
７により負の高電圧バイアス電圧が印加された現像ロー
ラー３２′に吸着されて搬送される。トナーＴは搬送さ
れる過程でブレード３４により一定の厚みに規制され、
薄層状になって現像ローラー３２′と感光体ドラム１が
接触する現像部に送られる。現像ローラー３２′により
搬送されたトナーＴは現像部で感光体ドラム１上に形成
された潜像の静電電位に応じた量だけ感光体ドラム１側
に転移し、感光体ドラム１に転移したトナーＴは感光体
ドラム１に搬送されて転写部に移動し、給送された転写
紙に図示しない転写装置によりトナー像として転写され
る。

【０００３】図９は硬質材で形成された現像ローラーに
より現像を行うμ−ＩＳＰ現像方式の現像器の概略を示
す構成図である。硬質材で形成された現像ローラー３
２″の表層の内部には微小なＮ−Ｓの磁極が形成されて
おり、ホッパー３５内に収納されるトナーＴには磁性ト
ナーが用いられる。この方式では、トナーＴは搬送され
る過程でブレード３４との摩擦またはトナーＴ同士の摩
擦により帯電する。また、像担持体として柔軟性のある
感光体ベルト１１が用いられ、硬質材で形成された現像
ローラー３２″との間に所定面積の接触部（現像部）を
以て接触するように架設される。トナーＴは静磁気力に
より現像ローラー３２″に吸着されて搬送される。現像
部に搬送されたトナーＴは感光体ベルト１１上に形成さ
れた潜像の静電気力により感光体ベルト１１側に転移す
る。ところで、上述の現像方式はそれぞれ以下に述べる
ような欠点がある。即ち、図８に示すＳ−ＮＳＰ現像方
式では、現像ローラー３２′が柔軟材で形成されている
ため、ブレード３４等に長時間当接することにより圧縮
永久歪（クリープ変形）が生じ易く、圧縮永久歪が生じ
た現像ローラー３２′はブレード３４や感光体ドラム１
との接触が不均一になり、ブレード３４との間に均一な
トナー薄層を生成できないため、現像不良が発生する。
また、トナーＴを均一に帯電させることが困難なため、
トナーＴの逆極性帯電が生じ、地肌領域画像の微細な斑
点様の汚染等の記録画像不良が発生する。

【０００４】一方、図９に示すμ−ＩＳＰ現像方式では
現像ローラー３２″が硬質材で形成されているため、ト
ナー薄層の不均一に起因する現像不良は生じないが、像
担持体としてローラー間に掛け渡される柔軟性の感光体
ベルト１１が用いられるため、感光体ベルト１１を張設
するための空間や感光体ベルト１１を駆動する機構のた
めの空間が必要になり、画像形成装置が大型で複雑化
し、高価になる。さらに、感光体ベルト１１の張力不均
衡等により感光体ベルト１１のローラー軸方向の偏倚現
象が生じるため、この偏倚現象の防止手段を設けなけれ
ばならない。また、この方式でもトナーＴの逆極性帯電
現象が起きる。逆極性帯電トナーが発生すると、記録画
像の地肌部に斑な黒点が形成されるため、画像品質が低
下して見苦しくなる。そこで、本出願人は逆帯電トナー
の発生に伴う問題点を克服するために、磁性を有した硬
質の第１現像ローラーに磁性トナーを磁気吸着させ、そ
のトナーを転移させる方向にバイアスされた軟質の第２
現像ローラーに静電吸着させて現像部に送ることによ
り、逆極性帯電トナーの現像部への搬送を阻止するよう
にした現像装置を既に提案している。

【０００５】ところで、一成分系トナーを用いる現像器
では一般的には、（第１）現像ローラーとブレードの間
をトナーが通過する際に生じる摩擦帯電によりトナー帯
電させているが、トナー帯電の均一性を確保するには
（第１）現像ローラーに吸着して搬送されるトナーの円
周面上の単位面積当りの付着量を制限しなければならな
い。制限量以上のトナーを（第１）現像ローラーに吸着
させて搬送すると、未帯電、帯電不足あるいは逆極性帯
電トナーが多く発生する。上述の改良された従来技術に
より未帯電、逆極性帯電トナーの現像部への搬送を阻止
することができるが、帯電不足トナーの現像部への搬送
を阻止することはできない。帯電不足トナーにより現像
された潜像による記録画像は所定の濃度や濃淡比が得ら
れない等の画質劣化を来す。このような記録画像の画質
劣化を防止してトナー帯電の均一性を確保するために、
（第１）現像ローラーの円周面上の単位面積当りのトナ
ー付着量を制限すると、単位時間当りに感光体上の潜像
に転移させ得る単位面積当りのトナー量も制限されるた
め、原稿の高濃度画像に対し十分な記録画像濃度が得ら
れない場合がある。かかる不具合を解消するために、現
像ローラーの回転周速度を感光体の周速度の２〜３倍に
高めて、現像部に供給される現像ローラーの単位面積当
りのトナー量を増大させる等の工夫が成されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】前述のように、改良さ
れたμ−ＩＳＰ現像方式では第１現像ローラーとブレー
ドの間をトナーが通過する際に生じる摩擦帯電によりト
ナー帯電させているが、実際には感光体ドラムと第２現
像ローラー、または、第２現像ローラーと第１現像ロー
ラーとの間の周面相対速度差により接触部で摩擦が生
じ、トナー帯電が起きる。特に、第２現像ローラーと第
１現像ローラーの回転方向が同方向、即ち、周面の相対
移動方向が逆方向に回転する場合には、この位置でのト
ナーの摩擦帯電の影響が無視できない。この時の摩擦帯
電の極性は摩擦の状態、合対する両ローラーの材質等に
よって異なるが、この摩擦帯電によって、既に帯電して
いたトナーの帯電電荷量が大きく変動してしまう。さら
に、第２現像ローラーの表面状態に依っては第１現像ロ
ーラーとの間の摩擦帯電の電荷量が不均一になると共に
変動幅が大きくなることがある。図５（ａ）は粗い表面
の第２現像ローラーと第１現像ローラーの接触部のトナ
ーの摩擦状態を示す部分拡大断面図である。同図に示す
ように、第１現像ローラー３２に磁気吸着されて搬送さ
れたトナーＴは第２現像ローラー３３との接触部で摩擦
されて摩擦帯電すると共に、第２現像ローラー３３の表
面から第１現像ローラー３２の表面に向かう電場の力を
受けて第２現像ローラー３３側に転移する。なお、図示
の矢印はそれぞれの周回方向を示す。

【０００７】この時に、第２現像ローラーの表面粗さが
トナーＴの大きさに近いと、第２現像ローラー３３の凹
部に没入したトナーＴは第１現像ローラー３２の表面と
接触する機会が少なく、しかも、接触した時の摩擦力も
小さい。これに対して、第２現像ローラー３３の凸部に
近い位置にあるトナーＴは第１現像ローラー３２の表面
と接触する機会が多く、しかも、接触した時の摩擦力も
大きい。このように、第２現像ローラーの表面粗さがト
ナーＴの大きさに近い場合には、第１現像ローラー３２
から第２現像ローラー３３側に転移して搬送されるトナ
ーＴは帯電電荷量が大きく変動したものと、差程変動し
ないものとに２分されることになる。

【０００８】図６および図７（ａ）はそれぞれ第１現像
ローラーに搬送されるトナーの粒子毎の帯電量の分布お
よび上述の表面粗さを有する第２現像ローラーに搬送さ
れるトナーの粒子毎の帯電量の分布を示す帯電分布曲線
図である。図６に示すように、第１現像ローラー３２に
搬送されるトナーの粒子毎の帯電量は標準電荷ｑ₀を中
心とするボルツマン分布を示すが、このトナーＴが第２
現像ローラー３３側に転移すると、図７（ａ）に示すよ
うに、標準電荷ｑ₀よりも小さな分布中心電荷ｑ₁にも
極大値を有する帯電分布曲線になってしまう（この例で
はトナーＴの第１現像ローラー３２との摩擦による帯電
極性は正になっている）。この結果、第２現像ローラー
３３に搬送されるトナーＴの平均帯電電荷量が大きく減
少してしまうばかりでなく、帯電量の少ないトナーＴが
多数、感光体ドラムと接する現像部に搬送されて現像材
として供給されるので、未露光のまま負に帯電した感光
体ドラムの表面にまで帯電量の少ないトナーＴが転移す
るため、記録画像は地肌汚れの生じた見苦しい画像にな
る。

【０００９】一方、上述の例とは逆に、第１現像ローラ
ー３２との摩擦によるトナーＴの帯電極性が負の場合
は、第２現像ローラー３３に搬送されるトナーＴの平均
帯電電荷量が大幅に増大すると共に、帯電量の多いトナ
ーＴが多数、現像部に搬送されて現像材として供給され
るので、感光体ドラムの露光部に転移できないトナーＴ
が多数存在するため、記録画像に濃度ムラが生じたり、
線画像端が鮮明度の薄い画像になったりする。また、第
２現像ローラー３３の凹部に没入したトナーＴは現像部
に搬送された時に、感光体ドラム側から充分な静電吸引
力を受けられず、残留してしまうことがあり、このよう
な場合には、本来、現像されるべき潜像が現像されない
まま転写部に送られることになり、黒の記録画像の中に
白の斑模様が形成されたり、画像掠れが生じたりする。
本発明は従来技術におけるかかる問題点の解決を図るべ
く成されたものであり、軟質の第２現像ローラーと摩擦
接触する第１現像ローラー等との接触部での摩擦帯電、
または、第２現像ローラーの表面凹部に没入したトナー
による現像不良のために、記録画像に濃度ムラ、画像掠
れや地肌汚れ等の画像形成不良が発生するのを防止し、
鮮明度の優れた記録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。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するために、周面上に微小なＮ−Ｓ磁極が形成され、一
成分系トナーをその表面に磁気吸着させて搬送する硬質
の第１現像ローラーに接触して、第１現像ローラーによ
り搬送された適性帯電のトナーを静電的に吸引してその
表面に転移させて感光体ドラム側に搬送する第１現像ロ
ーラーよりも軟質の第２現像ローラーの表面粗さのトナ
ー平均粒径に対する比を１．５以下としたものである。

【００１１】

【作用】一成分系トナーは第１現像ローラーとブレード
との間を通過する間に摩擦帯電し、第１現像ローラーの
表面に磁気吸着して搬送され、第２現像ローラーと第１
現像ローラーとの接触部で適性帯電のトナーが、そこで
ほぼ均一に摩擦帯電されると共に、第２現像ローラーに
静電的に吸引され、その表面に吸着して感光体ドラム側
に搬送されるから、記録画像に濃度ムラ、画像掠れや地
肌汚れ等の画像形成不良が発生しない帯電量のトナーが
現像部に供給される。

【００１２】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の一実施例を詳
細に説明する。図２は本発明の実施例に係る複写機の電
子写真画像記録過程の概要を示す構成図である。右回り
に回転する感光体ドラム１は帯電器２によって一様に帯
電され、露光光Ｌによって露光されることにより露光光
Ｌの強弱に応じた静電潜像が形成される。静電潜像は現
像装置３に送られて現像され、トナー像となり、転写装
置４に送られる。一方、給紙カセット内に収納された転
写紙Ｐは給紙ローラー７によって繰り出され、感光体ド
ラム１に搬送されるトナー像と同期を取って送り出すレ
ジストローラー８によって転写装置４に送られ、感光体
ドラム１に搬送されるトナー像が転写される。トナー像
が転写された転写紙Ｐは定着装置９によって定着処理さ
れて画像が焼き付けられたコピー紙となって排紙ローラ
ー１０によって機外に排出される。転写装置４によって
転写しきれなかったトナーは清掃刃５によって掻き落と
される。清掃刃５によって清掃された感光体ドラム１の
表面の残留電荷は除電器６によって除電される。

【００１３】図１は現像装置の構成を示す構成図であ
る。同図に矢印で示すように、感光体ドラム１に２層構
造の第１現像ローラー３２よりも軟質材で形成された第
２現像ローラー３３が接触して接触部における周回方向
が同じになるように回転し、硬質材で形成され、表面に
微小なＮ−Ｓ磁極が形成された第１現像ローラー３２が
第２現像ローラー３３と接触しながら接触部における周
回方向が逆向きに回転する。ホッパー３５内に収納され
たトナーＴは下部に配設されたトナー補給ローラー３１
によって第１現像ローラー３２側に送られ、第１現像ロ
ーラー３２表面の磁極に磁気吸着して搬送され、その搬
送量がブレード３４によって規制される。第２現像ロー
ラー３３の弾性変形によって感光体ドラム１と第２現像
ローラー３３および第１現像ローラー３２と第２現像ロ
ーラー３３との間にそれぞれ所定面積の接触領域が形成
される。第２現像ローラー３３および第１現像ローラー
３２にはそれぞれ負の高圧バイアス電圧が印加されてい
て、第２現像ローラー３３には現像バイアス電源（Ｈ
Ｖ）３７の負電源端子電圧（バイアス電圧）Ｖb が、第
１現像ローラー３２にはそれに直流電源３６による負の
バイアス電圧が重畳されたバイアス電圧Ｖb'が印加され
ている。

【００１４】図３は現像装置におけるトナー搬送の様子
を示す部分拡大図である。一成分系磁性トナーＴはトナ
ー補給ローラー３１によって第１現像ローラー３２側に
搬送され、第１現像ローラー３２とブレード３４の接触
部に送られ、ブレード３４によって摺動摩擦される過程
で負に摩擦帯電する。帯電したトナーＴはやがて第２現
像ローラー３３側に搬送され、第１現像ローラー３２と
第２現像ローラー３３との間の電位差によって第２現像
ローラー３３側に吸引されて転移し、第２現像ローラー
３３の回転によって感光体ドラム１とトナー補給ローラ
ー３１が接する現像部に送られる。第１現像ローラー３
２に搬送された逆極性（正極）のトナーＴ₊は第１現像
ローラー３２の大きな負のバイアス電圧によって第２現
像ローラー３３側に転移付着することができない。従っ
て、現像部には正規の負帯電したトナーＴのみが供給さ
れる。なお、本実施例における現像方式はネガポジ現像
方式に依っているが、現像方式がポジポジ現像方式に依
る場合には、第１現像ローラー３２および第２現像ロー
ラー３３に印加されるバイアス電圧Ｖb'，Ｖb は正のバ
イアス電圧となり、Ｖb'＜Ｖb の関係になる。

【００１５】第２現像ローラー３３は金属芯金３３ｃ、
樹脂やスポンジ状あるいは中実状のゴム材料から成る体
積抵抗率が約１０⁴Ω・cm、厚みが約５mmの半導電性の
弾性体層３３ｂおよびフッ素樹脂やシリコン系樹脂材料
から成る体積抵抗率が約１０¹²Ω・cm、厚みが約２０μ
m の絶縁性の表面被覆層３３ａで構成されている。そし
て、第２現像ローラー３３が感光体ドラム１と第１現像
ローラー３２に当接した時の食い込み量はそれぞれ約
０．２mmおよび０．４mmであった。また、感光体ドラム
１と第２現像ローラー３３と第１現像ローラー３２との
間の回転速度比は１：1.1 ：３に設定されている。図４
はトナーの平均帯電量 <ｑ> と、第２現像ローラー３３
の表面粗さＲz のトナー平均粒径Ｄave に対する比の関
係を測定した特性図である。トナーの平均帯電量 <ｑ>
の適性範囲はｑ_a≦ <ｑ> ≦ｑ_bであるから、Ｒz ／Ｄ
ave の適性範囲はＲz ／Ｄave ≦１．５であることが判
る。なお、本実施例ではトナー平均粒径Ｄave は7.5 μ
m のものを使用した。

【００１６】図７（ｂ）は上述の適性範囲内にある表面
粗さＲz を有する第２現像ローラー３３に搬送されるト
ナーＴの粒子毎の帯電量の分布を示す帯電分布曲線図で
ある。同図に示すように、トナーＴの帯電分布は殆ど変
わらず、第１現像ローラー３２との摩擦帯電により、標
準電荷ｑ₀が僅かに小さな分布中心電荷ｑ₂に移動して
いる。図５（ｂ）は本実施例の第２現像ローラー３３と
第１現像ローラー３２の接触部のトナーＴの摩擦状態を
示す部分拡大断面図である。同図に示すように、第１現
像ローラー３２に磁気吸着されて搬送されたトナーＴは
第２現像ローラー３３との接触部で均一に摩擦されて摩
擦帯電すると共に、第２現像ローラー３３の表面から第
１現像ローラー３２の表面に向かう電場の力を受けて第
２現像ローラー３３側に転移する。従って、第１現像ロ
ーラー３２から第２現像ローラー３３に転移する際に得
る摩擦帯電電荷は各トナーＴの粒子毎にほぼ等しいか
ら、各トナーＴの粒子の帯電電荷は僅かに低下するだけ
なので、その帯電量の分布は上述の図７（ｂ）に示す帯
電分布曲線になる。

【００１７】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、第
２現像ローラーの表面粗さのトナー平均粒径に対する比
を１．５以下としたので、軟質の第２現像ローラーと摩
擦接触する第１現像ローラー等との接触部での摩擦帯
電、または、第２現像ローラーの表面凹部に没入したト
ナーによる現像不良のために、記録画像に濃度ムラ、画
像掠れや地肌汚れ等の画像形成不良が発生するのを防止
し、鮮明度の優れた記録画像を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係る現像装置の構成を示す構
成図

【図２】複写機の電子写真画像記録過程の概要を示す構
成図

【図３】現像装置におけるトナー搬送の様子を示す部分
拡大図

【図４】トナーの平均帯電量と第２現像ローラーの表面
粗さのトナー平均粒径に対する比の関係を測定した特性
図

【図５】第２現像ローラーと第１現像ローラーの接触部
のトナーの摩擦状態を示す部分拡大断面図

【図６】第１現像ローラーに搬送されるトナーの粒子毎
の帯電量の分布を示す帯電分布曲線図

【図７】第２現像ローラーに搬送されるトナーの粒子毎
の帯電量の分布を示す帯電分布曲線図

【図８】従来のＳ−ＮＳＰ現像方式の現像器の概略を示
す構成図

【図９】従来のμ−ＩＳＰ現像方式の現像器の概略を示
す構成図

【符号の説明】

１感光体ドラム３現像装置４転写装置３１トナー補給ローラー３２第１現像ローラー３３第２現像ローラー３４ブレード３６直流電源３７現像バイアス電源Ｔ，Ｔ₊ トナー

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者松前巌東京都大田区中馬込１丁目３番６号株式会社リコー内 (72)発明者田中善朗東京都大田区中馬込１丁目３番６号株式会社リコー内 (72)発明者細川浩東京都大田区中馬込１丁目３番６号株式会社リコー内 (72)発明者宇野麦二郎東京都大田区中馬込１丁目３番６号株式会社リコー内 (72)発明者齋藤廣司東京都大田区中馬込１丁目３番６号株式会社リコー内 (72)発明者杉山敏弘東京都大田区中馬込１丁目３番６号株式会社リコー内 (72)発明者山中哲夫東京都大田区中馬込１丁目３番６号株式会社リコー内 (72)発明者村上栄作東京都大田区中馬込１丁目３番６号株式会社リコー内 (72)発明者小松原悟東京都大田区中馬込１丁目３番６号株式会社リコー内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】周面上に微小なＮ−Ｓ磁極が形成され、
一成分系トナーをその表面に磁気吸着させて搬送する硬
質の第１現像ローラーと、該第１現像ローラーに当接し
て、前記第１現像ローラーにより搬送される前記トナー
の量を規制すると共に前記第１現像ローラーとの間を通
過する前記トナーを摩擦帯電させるブレードと、前記第
１現像ローラーに接触して、前記第１現像ローラーによ
り搬送された適性帯電の前記トナーを静電的に吸引して
その表面に転移させて感光体ドラム側に搬送する、前記
第１現像ローラーよりも軟質の第２現像ローラーと、前
記第１現像ローラーおよび前記第２現像ローラーに所定
のバイアス電圧をそれぞれ供給するバイアス電源を具え
た現像装置において、前記第２現像ローラーの表面粗さ
のトナー平均粒径に対する比を１．５以下としたことを
特徴とする現像装置。