JPH09230691A - 現像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】バイアス電圧が印加されるトナー担持体と、こ
のトナー担持体に当接し前記バイアス電圧と異なるバイ
アス電圧が印加される部材を有する現像装置において、
トナー担持体上に保持されるトナー層中のトナー粒子を
所定の極性に均一に均一に帯電させることができるよう
にし、また、トナー担持体の表面電位のばらつきを防止
し、濃度むらのない画像を長期にわたって高度かつ安定
的に維持させることができるようにした現像装置を提供
すること。 【解決手段】トナー担持体（現像ローラ１４）は外層部
を構成する層が表層と内側の層の２層からなり、前記内
側の層は絶縁物質からなる絶縁層、前記外側の層は前記
絶縁物質に導電性粒子を分散してなる層とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、潜像担持体に形成
される静電潜像にトナーを供給して現像を行わせるよう
にした現像装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に複写器、プリンター、ファクシミ
リなどの各種画像形成装置においては、感光体などの潜
像担持体に対して画像に対応する静電潜像が形成され、
この静電潜像に対して現像装置内に設けられているトナ
ー担持体から例えば１成分現像剤が供給されて現像が行
われ、これにより可視像が得られるようになっている。

【０００３】このような１成分現像剤（以下、単にトナ
ーという。）を用いる現像装置に設けられているトナー
担持体はローラー状などに形成されてなるものであり、
このトナー担持体に対しては、同じくローラ状などに形
成されてなるトナー補給部材が現像剤供給領域に接触状
態で付設されている。

【０００４】さらに、上記現像剤補給領域の下流側に形
成されている現像剤薄層化領域にはブレード状あるいは
ローラ状などに形成されてなるトナー薄層化規制手段が
接触状態で付設されている。そして、現像剤補給領域に
おいてトナー蓄積部内に蓄えられている新規トナーが上
記トナー補給部材の作用によってトナー担持体に補給さ
れ、これによりトナー担持体の表面上にトナーが付着さ
れる。

【０００５】トナー担持体の表面上に付着されたトナー
は前記トナー薄層化規制手段の均し作用によって現像剤
薄層化領域にて均一に薄層化される。この均一薄層化さ
れたトナー薄層は、上記現像剤薄層化領域の下流側に形
成されている現像領域に送り込まれ、そこで静電潜像に
トナーが選択的に供給され現像動作が行われるようにな
っている。

【０００６】上述したようにトナー薄層化規制手段はト
ナー担持体上のトナーを均一薄層になすものであるが、
このようなトナー規制機能を一層良好になすため、上記
トナー薄層化規制手段を導電性部材から形成しておくと
ともに、この導電性のトナー薄層化規制手段に対してト
ナーの帯電極性と同極性のバイアスを印加し、これによ
ってトナー担持体上のトナー付着量を増大させることが
従来から提案されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところがこのような１
成分トナー現像装置において、トナー担持体上に保持さ
れるトナー層中の全てのトナー粒子を所望の極性に均一
化して同極性に帯電させることは一般に困難である。こ
れはトナー同士がキャリアを介さずに直接的に接触され
るためトナー粒子間で電荷の受け渡しが起こりやすく、
個々のトナー粒子の微妙な特性の違いでそれぞれが異極
性になりやすいためと考えられる。

【０００８】本発明はトナー担持体上に保持されるトナ
ー層中のトナー粒子を所定の極性に均一に帯電させるこ
とができるようにした現像装置を提供することを第１の
目的とする。

【０００９】一方、トナー担持体を導電性部材から形成
する場合においてはライン画像に比べてソリッド画像に
トナーが過多に付着され、良好な画像が得られない傾向
がある。これを解消するために導電性部材からなるトナ
ー担持体の表面部に絶縁層を設けることとすれば、ソリ
ッド画像領域における現像電界（現像領域においてトナ
ーに働く電界）が弱められる。

【００１０】ところが、このようにトナー薄層化規制手
段に対してトナー薄層化規制手段に対してトナー補給用
のバイアスを印加すると同時に、トナー担持体の表面部
に絶縁層を設けることとすると、トナー薄層化規制手段
に印加されているバイアスの充電作用によってトナー担
持体の絶縁層に帯電が行われてしまうという問題があ
る。

【００１１】この帯電量はトナー担持体の表面部に対す
るトナー薄層化規制手段の接触圧あるいは環境などに依
存するものであり、ばらつきを生じることとなる。そし
て、この帯電量のばらつきに対応してトナー担持体の表
面電位がばらつくと、それによって画像濃度むらを将来
することとなる。さらに、トナー担持体が帯電されてし
まうと、トナー薄層化規制手段の接触部分にトナー補給
電界が有効に形成されなくなり、トナー担持体へのトナ
ー補給が不十分になって画像濃度の低下、さらに、場合
によっては白抜けを生じることもある。

【００１２】このようにバイアス電圧が印加されるトナ
ー担持体と、このトナー担持体に当接し前記バイアス電
圧が印加される部材を有する現像装置において、トナー
担持体におけるバイアス電圧のリークを生じさせないた
めにトナー担持体に絶縁層を設けた場合、この絶縁層に
電荷が蓄積され、この電荷の蓄積状態はトナー担持体の
周面の種々の状況によってばらつく現象を生ずる。この
電荷のばらつきは、トナー担持体の表面電位のばらつき
となって画像に影響を及ぼす。

【００１３】そこで本発明は、トナー担持体の表面電位
のばらつきを防止し、濃度むらのない画像を長期にわた
って高度かつ安定的に維持させることができるようにし
た現像装置を提供することを第２の目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記目的を達
成するため、バイアス電圧が印加されるトナー担持体
と、このトナー担持体に当接し前記バイアス電圧と異な
るバイアス電圧が印加される部材を有する現像装置にお
いて、前記トナー担持体は外層部を構成する層が表層と
内側の層の２層からなり、前記内側の層は絶縁物質から
なる絶縁層、前記外側の層は前記絶縁物質に導電性粒子
を分散してなる層とした。

【００１５】

【発明の実施の形態】図３に示される現像装置１１にお
いては、現像ユニット１３内にトナー担持体としての現
像ローラ１４が軸支されており、この現像ローラー１４
は現像領域において上記感光体ドラム１２の表面に弾性
的に接触するように配置されている。感光体ドラム１２
および現像ローラ１４は矢印ＡおよびＢで示される逆の
方向すなわち両者の接触部分において同一の方向にそれ
ぞれ回転駆動されており、両者の接触部分には現像動作
が行われる現像領域が上述のように形成されている。

【００１６】上記現像ローラ１４は、芯金層、導電性弾
性体層、５０μｍ厚さの旭日硝子社性のルミフロン６０
１からなる絶縁層、３０μｍ厚のカーボンを分散してな
るルミフロン６０１からなる表層の４層構造になされて
おり、外径が２７ｍｍに形成されて１０１ｒｐｍで回転
駆動されている。この現像ローラ１４に対しては、図示
を省略した電源回路より−４００Ｖの現像用バイアスが
印加されている。

【００１７】このように現像ローラ１４は、外層部を構
成する層が絶縁物質ルミフロンからなる絶縁層に導電性
粒子としてのカーボンを分散してなる層とし、この表層
の内側の層を絶縁物質ルミフロンからなる絶縁層とし、
同一の絶縁物質を用いたので、外側の層が内側の用より
も抵抗値が低く、内側の絶縁層によりバイアス電圧のリ
ークを有効に防止するとともに、表層部では前記内側の
絶縁層よりも電荷の移動が容易であるので、この内側の
絶縁層に蓄積する電荷のばらつきをなくすことができ
る。

【００１８】上記現像ユニット１３内には、トナー蓄積
部としてのトナーホッパー１５が設けられているととも
に、このトナーホッパッー１５内に蓄えられている新規
トナー（不帯電トナー）を上記現像ローラー１４の表面
に補給するトナー薄層化規制手段としてのトナー補給ロ
ーラー１６、現像ローラー１４の表面に補給され付着さ
れたトナーを薄層化するトナー薄層化規制手段としての
トナー層規制ローラー１７、現像後に現像ローラー１４
の表面に残留しているトナーを掻き落とす残留トナー除
去手段としてのトナー剥離ローラー１８、上記トナーホ
ッパー１５内に蓄えられているトナーを撹拌しながらト
ナー補給ローラー１６側に搬送させるアジテーター１９
などが、矢印Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆでそれぞれ示される方向に
回転駆動されるようにして現像ユニット１３内に軸支さ
れている。

【００１９】上記トナー補給ローラー１６、トナー層規
制ローラー１７およびトナー剥離ローラー１８は現像ロ
ーラー１４の表面上に接触されるようにして配置されて
おり、現像ローラー１４の回転方向上流側からトナー剥
離ローラー１８、トナー補給ローラー１６、トナー層規
制ローラーの順に所定の間隔をもってそれぞれ配置され
ている。上記トナー補給ローラー１６およびトナー層規
制ローラー１７の現像ローラー１４に対する接触部分に
は現像剤補給領域および現像剤薄層化領域がそれぞれ形
成されることとなされている。上記トナー補給ローラー
１６は導電処理が施された発泡ウレタンを芯金の周りに
被着してなるものであり、外径１６ｍｍに形成されて２
２４ｒｐｍで回転駆動されている。

【００２０】前記トナー層規制ローラー１７およびトナ
ー剥離ローラー１８は、表面部が硬化処理されてなるス
テンレスローラー部材から形成されており、外径１６ｍ
ｍに形成されて２５．６ｒｐｍおよび７６ｒｐｍでそれ
ぞれ回転駆動されている。これらトナー層規制ローラー
１７およびトナー剥離ローラー１８に対しては図示を省
略した電源回路−７００Ｖのトナー補給用バイアスおよ
び−１００Ｖのトナー剥離用バイアスがそれぞれ印加さ
れている。また、前記現像ローラー１４とトナー層規制
ローラー１７とは約２５ｇ／ｃｍで加圧接触されてい
る。

【００２１】さらに、上記トナー層規制ローラー１７お
よびトナー剥離ローラー１８の表面上にはトナー掻き落
しブレード２１および２２の先端縁部がそれぞれ圧接さ
れており、このトナー掻き落しブレード２１および２２
の摺擦力によってトナー層規制ローラー１７およびトナ
ー剥離ローラー１８の表面上に付着されたトナーがそれ
ぞれ良好に掻き落され、クリーニングされるようになっ
ている。

【００２２】このような実施例におけるっ現像装置１１
では、まず、一様帯電された感光体ドラム１２の表面に
対して露光書き込みが行われ、画像に対応する静電潜像
が形成される。この静電潜像に対して現像装置１１の現
像ローラー１４から現像領域においてトナーが選択的に
供給され、これにより上記静電潜像の現像が現像が行わ
れて可視像が得られるようになっている。

【００２３】現像ローラー１４に対しては、現像剤補給
領域においてトナー補給ローラー１６によりトナーホッ
パー１５内の新規トナーが補給されるとともに、この現
像ローラー１４の表面上に付着されたトナーは現像剤薄
層化領域においてトナー層規制ローラー１７により均一
に薄層化され現像領域に送り込まれるようになってい
る。そして、この例では、現像ローラー１４とトナー薄
層化規制ローラー１７とがトナー補給用バイアスのリー
クを生じさせることなく接触されることとなり、これら
両部材１４、１７の接触・圧接作用によりトナーの薄層
化が十分に行われる。

【００２４】そして、これにより、トナー粒子の接触が
減らされてトナー粒子同士における帯電電荷の受け渡し
が防止されることとなり、トナー粒子が予定の極性と逆
の極性に帯電されようとすることが防止される。また、
上記両部剤１４、１７の接触によってトナー補給用バイ
アスによるトナー送り出し作用、すなわち、トナー補給
作用が最大状態で行われるとともに、トナー補給用バイ
アスによる逆極性帯電トナー粒子の掻き落し作用も最大
状態で行われることとなり、トナー粒子が予定の極性と
逆の極性に帯電されようとすることが、これによっても
防止されるようになっている。

【００２５】この作用は、トナー補給用バイアスを−７
００Ｖとした本例とトナー補給用バイアスを−４００Ｖ
とした場合との比較結果において、本例の方がトナー帯
電量が増大されるとともに、感光体上のかぶり（地肌
部）トナー量が著しく減少されることからも確認されて
いる。

【００２６】さらに上記例においては、トナー薄層化規
制ローラー１７および現像ローラー１４が弾性体から形
成されることによって、トナー薄層化規制ローラー１７
と現像ローラー１４とがより一層良好に接触されること
となり、これによって上述した逆帯電防止作用は確実に
行われるようになっている。さらにまた本例では、トナ
ー薄層化規制ローラー１７が導電性であって現像ローラ
ー１４に絶縁層が設けられていることから、トナー薄層
化規制ローラー１７へ印加されている負電荷がトナー粒
子に注入されやすくなり、これによってもトナーの帯電
電荷は一層安定されたものとなている。

【００２７】なお、現像ローラー１４およびトナー薄層
化規制ローラー１７の両部材のいずれも絶縁層を設ける
例においては、トナー薄層化規制ローラー１７へ印加さ
れている負電荷が現像ローラー１４の表面へ電荷注入さ
れることが減少されることとなり都合が良い。また、ト
ナー薄層化規制ローラー１７に絶縁層を設けるととも
に、現像ローラー１４を帯電性に形成することとした他
の例によっても前記第１の例と同様な作用・効果を得る
ことができる。

【００２８】図２には１成分非磁性現像剤（トナー）を
用いる現像装置１が表されている。この現像装置１は、
潜像担持体としての感光体ドラム２の近傍に付設されて
いる。上記現像装置１の現像ユニット３内にはトナー担
持体としての現像ローラー４が軸支されており、この現
像ローラー４は現像領域において上記感光体ドラム２の
表面に弾性的に接触するように配置されている。感光体
ドラム２および現像ローラ４は矢印ＡおよびＢで示され
る逆の方向すなわち両者の接触部分において同一の方向
にそれぞれ回転駆動されており、両者の接触部分には現
像動作が行われる現像領域が上述のように形成されてい
る。

【００２９】感光体ドラム２は、その表面が−８００Ｖ
にて一様に初期帯電されるとともに、露光装置による光
像書込部の電位が−５０Ｖになされるようにして静電潜
像が形成され、この静電潜像は上記現像装置１から供給
されるマイナス（−）帯電特性のトナーによって反転現
像が施されるようになっている。

【００３０】上記現像ローラー４は、外圧に追随して撓
む弾性体ローラー部材、例えば硬度が１５°〜５０°Ｊ
ＩＳＡを有するシリコーンゴムロールやアクリロニトリ
ルブタジエンゴムロールなどから形成されており、フッ
素高分子材料など低表面エネルギーを有する物質が耐ト
ナーフィルミング性向上のために必要に応じて表面上に
被着されている。

【００３１】さらに、この現像ローラー４の表面部に
は、現像特性、特に、中間調の画像や低コントラストの
画像を忠実に再現する現像特性を確保しうるように体積
固有抵抗が１０¹¹〜１０¹²Ωｃｍ程度の絶縁性コート層
が形成されている。この現像ローラー４に対しては、図
示を省略した源源回路より−４００Ｖの現像用バイアス
が印加されている。

【００３２】上記現像ユニット３内には、トナー蓄積部
としてのトナーホッパー５が設けられているとともに、
このトナーホッパー５内に蓄えられている新規トナーを
上記現像ローラー４の表面に補給するトナー薄層化規制
手段としてのトナー補給ローラー６、現像ローラー４の
表面に補給され付着されたトナーを薄層化するトナー薄
層化規制手段としてのトナー層規制ローラー７、上記ト
ナーホッパー５内に蓄えられているトナーを撹拌しなが
らトナー補給ローラー６側に搬送させるアジテーター８
などが、矢印Ｃ，Ｄ，Ｅでそれぞれ示される方向に回転
駆動されるようにして現像ユニット３内に軸支されてい
る。

【００３３】上記トナー補給ローラー６およびトナー層
規制ローラー７は現像ローラー４の表面上に接触される
ようにして配置されており、現像ローラー４の回転方向
上流側からトナー補給ローラー６、トナー層規制ローラ
ー７の順に所定の間隔を持ってそれぞれ配置されてい
る。上記トナー補給ローラー６およびトナー層規制ロー
ラー７の現像ローラー４に対する接触部分には現像剤補
給領域および現像剤薄層化領域がそれぞれ形成されるこ
ととなっている。

【００３４】上記トナー補給ローラー６は弾性ローラー
部材から形成されており、上述したようにトナーホッパ
ー５内に蓄えられている新規トナーを上記現像ローラー
４の表面に補給する機能を備えるとともに、現像後現像
ローラー４の表面に残留付着されている未現像の現像剤
を掻き落す機能を備えている。このトナー補給ローラー
６に対しては、図示を省略した電源回路より−７００Ｖ
のトナー補給用バイアスが印加されている。

【００３５】前記トナー層規制ローラー７は硬質ローラ
ー部材から形成されており、その材質としては金属材料
あるいは硬質性の樹脂材料が採用されている。特に、図
１に示されるように、上記トナー層規制ローラー７の表
面部には、アルマイト処理によって形成される膜厚さ２
０μｍの絶縁膜層７ａが形成されている。このトナー層
規制ローラー７に対しては、図示を省略した電源回路よ
り−７００Ｖのトナー補給用バイアスが印加されてい
る。

【００３６】また、上記トナー層規制ローラー７は前記
現像ローラー４に対して接触・離間されるように軸直角
方向に往復移動可能に設置されている。これにより、ト
ナー層規制ローラー７は現像ローラー４の表面からトナ
ー層の厚さ分だけ浮き上がり、現像ローラー４に対する
接触圧がほぼ一定に維持されるように構成されている。
さらに上述したように現像ローラー４が弾性ローラ部材
から形成されているため、現像ローラー４とトナー層規
制ローラー７との間の凹凸状態が多少変動しても、その
変動に追随して現像ローラー４側が弾性的に撓むととも
に、トナー層規制ローラー７はその自由度によって移動
され、これによって両者間の接触圧は一定に維持される
ようになっている。

【００３７】さらに、上記トナー層規制ローラー７の表
面上には、トナー掻き落しブレード９の先端縁が圧接さ
れており、このトナー掻き落しブレード９の摩擦力によ
ってトナー層規制ローラー７の表面上に付着されたトナ
ーが良好に掻き落され、クリーニングされるようになっ
ている。

【００３８】このような例における現像装置１において
も上記例と同様な現像動作が行われることとなるが、こ
の例の場合には、前記現像剤薄層化領域においてトナー
層規制ローラー７は、絶縁膜層７ａを介して現像ローラ
ー４側に接触されており、トナー層規制ローラー７の導
電部が現像ローラー４に対して直接的に接触されること
が回避されている。

【００３９】そしてこれにより、トナー層規制ローラー
７に印加されているトナー補給用バイアスに基づいて実
行される現像ローラー４の絶縁性コート層に対する充電
・帯電現象が防止される。さらに、現像ローラー４の絶
縁性コート層に対する充電・帯電現象が防止されること
によって、現像ローラー４とトナー層規制ローラー７と
の接触部におけるトナー補給電界が有効に維持されるこ
ととなる。

【００４０】また、上記現像後において現像ローラー４
の表面上に残留する未現像のトナーは、トナー補給ロー
ラー６の回転摺擦力によって現像ローラ４側から掻き落
され、これにより現像ローラー４は初期化されトナー供
給領域に再び送り出されるようになっている。

【００４１】

【発明の効果】以上述べたように、請求項１に記載され
ている発明は、トナー担持体における表層の内側に設け
た絶縁層により現像バイアス電圧のリークを防止すると
ともに、該絶縁層に蓄積された電荷のばらつきを、絶縁
層に導電性粒子を分散した表層における電荷の移動によ
ってなくすことにより、トナー担持体上に保持されるト
ナー層中のトナー粒子を所定の極性に均一に帯電させ、
また、トナー担持体の表面電位のばらつきをおさえ、濃
度むらのない画像を長期にわたって硬度かつ安定的に維
持できる現像装置となし得る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例におけるトナー担持体および
トナー薄層化規制手段を表した断面説明図である。

【図２】本発明の一実施例における１成分非磁性トナー
を用いる現像装置の全体を表してなる縦断面説明図であ
る。

【図３】本発明の他の実施例における１成分非磁性トナ
ーを用いる現像装置の全体を表してなる縦断面説明図で
ある。

【符号の説明】

１、１１ 現像装置 ２、１２ 感光体ドラム ４、１４ 現像ローラー ７、１７ トナー層規制ローラー ７ａ 絶縁膜層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 村山 久夫 東京都大田区中馬込１丁目３番６号・株式 会社リコー内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】バイアス電圧が印加されるトナー担持体
   と、このトナー担持体に当接し前記バイアス電圧と異な
   るバイアス電圧が印加される部材を有する現像装置にお
   いて、 前記トナー担持体は外層部を構成する層が表層と内側の
   層の２層からなり、 前記内側の層は絶縁物質からなる絶縁層、前記外側の層
   は前記絶縁物質に導電性粒子を分散してなる層としたこ
   とを特徴とする現像装置。