JPH09288421A

JPH09288421A - 現像装置

Info

Publication number: JPH09288421A
Application number: JP10091996A
Authority: JP
Inventors: Yasutaka Tamai; 靖高玉井; Akira Fukano; 明深野; Ryuji Nishiyama; 龍二西山
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1996-04-23
Filing date: 1996-04-23
Publication date: 1997-11-04

Abstract

(57)【要約】【課題】複写機やプリンタ−、ファクシミリ等の画像
形成装置において、安定的に薄層が形成でき、現像剤担
持体の駆動トルクが小さくトナ−劣化がなく、しかも画
像の安定性、画像品質が高い画像が得られる現像装置を
提供することを目的とする。【解決手段】エッジ近傍が現像剤担持体６に圧接して
現像剤２の層厚規制を行う規制部材８の硬度を現像剤担
持体６の表面硬度より硬くする、また現像剤担持体６や
規制部材８の表面粗さを現像剤２の粒子径より小さくす
る等の手段によって、規制部材８のエッジ部の磨耗が低
減でき、安定性および画質が優れた画像が形成できる現
像装置が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複写機やプリンタ
−、ファクシミリ等の画像形成装置の現像装置に関し、
特に画像の安定性を向上させるものである。

【０００２】

【従来の技術】現像剤として非磁性トナ−を用いる１成
分現像において高品質な画像を得るためには、現像剤担
持体（現像ロ−ラ−）上に現像剤の均一な薄層（層厚と
して現像剤の粒子径の１〜１．５倍程度）を安定して形
成することが必要である。現像剤の層厚が厚くなると画
像濃度は高いが低帯電や未帯電の現像剤が多くなるので
非画像部に現像剤が付着して画像汚れが出やすく、また
画像周辺部への現像剤の飛び散りが多くなって画像の解
像度が低下し、画像品質が損なわれることになる。また
現像剤の層厚むらは画像むらの原因となる。現像剤層を
形成する方法としては従来、（１）規制部材として弾性部材の腹である平面部を現像
ロ−ラ−に圧接する方法（特開昭５４−４３０３８）。
（図５）（２）規制部材に形成された曲率半径１ｍｍから５ｍｍ
程度のコ−ナ−からなる曲面部を現像ロ−ラ−に圧接す
る方法（特開平３−８７７５９の実施例の構成）。（図
６）（３）規制部材に形成されたエッジ近傍を現像ロ−ラ−
に圧接する方法（特開昭６４−５７２７８、特開平４−
３１８９）。（図７）が用いられている。規制部材の材料としては、ウレタン
やシリコンなどのゴム材料、アルミやステンレス、燐青
銅などの金属材料、あるいは両者を併用したものなどが
用いられている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】前記の３つの層形成方
法の中で、（１）の規制部材の平面部や（２）の規制部
材の曲面部を現像剤担持体に圧接する方法は現像剤の層
厚が厚くなり、薄層を得るためには現像剤担持体への圧
接力を大きくしなければならずその結果、現像剤担持体
の駆動トルクが大きくなるという問題や現像剤へのスト
レスが大きくなりそのため現像剤が劣化しやすいという
問題がある。

【０００４】それに比べ（３）の規制部材のエッジ近傍
を圧接する方法は、規制部材の圧接力が小さくても薄層
の形成が容易でしかも現像剤の劣化が少ないという利点
がある。しかし（３）の方法は（１）や（２）の方法に
比べ規制部材のエッジ部が磨耗しやすく層厚や画像の変
化が大きくなるという問題があった。すなわち規制部材
のエッジ部を現像剤担持体に圧接するため、エッジ部が
磨耗しやすく、たとえ磨耗量が微量であっても圧接条件
が変わり現像剤の層厚が厚くなり、画像濃度が増し画像
に汚れが生じやすくなるためである。特にゴム等の弾性
体を規制部材として用いる時にはエッジ部の磨耗量が大
きくなり実用化が困難であった。

【０００５】本発明は上記のような問題を解決すること
を目的としてなされたものである。すなわち本発明の目
的は、安定的に薄層が形成でき、現像剤担持体の駆動ト
ルクが小さく現像剤の劣化がなく、画質が優れた画像が
長期にわたって安定して形成できる現像装置を提供する
ことにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明の現像装
置においては、エッジ近傍が現像剤担持体に圧接し前記
担持体の現像剤の量を所定値に規制する規制部材を有
し、前記規制部材のエッジ近傍の表面硬度が前記現像剤
担持体の表面硬度より硬いものである。請求項２の発明
の現像装置においては、エッジ近傍が現像剤担持体に圧
接し前記担持体の現像剤の量を所定値に規制する規制部
材を有し、前記現像剤担持体の表面粗さが前記現像剤の
平均粒子径と同等またはそれ以下としたものである。

【０００７】請求項３の発明の現像装置においては、エ
ッジ近傍が現像剤担持体に圧接し前記担持体の現像剤の
量を所定値に規制する規制部材を有し、前記規制部材の
エッジ部の稜線粗さが前記現像剤の平均粒子径と同等ま
たはそれ以下としたものである。請求項４の発明の現像
装置においては、エッジ近傍が現像剤担持体に圧接し前
記担持体の現像剤の量を所定値に規制する規制部材を有
し、前記規制部材はカ−ボンが含まれたゴムからなるも
のである。

【０００８】請求項５の発明の現像装置においては、エ
ッジ近傍が現像剤担持体に圧接し前記担持体の現像剤の
量を所定値に規制する規制部材を有し、前記現像剤の粒
子形状が概ね球形であるものである。請求項１から５の
発明によれば、従来の問題が解決でき、均一な薄層が安
定して形成でき、長期にわたって高画質で安定した画像
が形成できる現像装置が得られる。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１の発明は、現像
剤を担持して搬送する現像剤担持体と、エッジ近傍が前
記現像剤担持体に圧接し現像剤担持体の現像剤の量を所
定値に規制する規制部材と、前記規制部材のように前記
規制部材を支持する支持部材とを備え、前記規制部材の
少なくとも前記エッジ近傍の表面硬度が前記現像剤担持
体の表面硬度より硬いことを特徴とする現像装置であ
り、エッジ部で現像剤の層を形成するため規制部材の圧
接力を高めることなく薄層が得られ、現像剤担持体の駆
動トルクが小さく現像剤の劣化がほとんどない。しかも
規制部材の硬度が現像剤担持体の表面の硬度より硬いの
で、現像剤担持体の接触によるエッジ部の磨耗が少なく
なり、現像剤の層厚の変動が小さくなるので、長期にわ
たり安定した画像が得られるという作用を有する。

【００１０】本発明の請求項２の発明は、現像剤を担持
して搬送する現像剤担持体と、エッジ近傍が前記現像剤
担持体に圧接し現像剤担持体の現像剤の量を所定値に規
制する規制部材とを備え、前記現像剤担持体の表面粗さ
が前記現像剤の平均粒子径と概ね同等またはそれ以下で
ある現像装置であり、エッジ部で現像剤の層を形成する
ため規制部材の圧接力を高めることなく薄層が得られ、
現像剤担持体の駆動トルクが小さく現像剤の劣化がほと
んどない。しかも現像剤担持体の表面粗さの方が現像剤
の粒子径より小さいので、現像剤と規制部材が直接接触
することが防止でき規制部材や現像剤担持体表面の磨耗
が少なくなり、現像剤の層厚の変動が小さくなるので、
長期にわたり安定した画像が得られるという作用を有す
る。

【００１１】本発明の請求項３の発明は、現像剤を担持
して搬送する現像剤担持体と、エッジ近傍が前記現像剤
担持体に圧接し現像剤担持体の現像剤の量を所定値に規
制する規制部材とを備え、前記規制部材のエッジ部の稜
線精度が前記現像剤の平均粒子径と概ね同等またはそれ
以下である現像装置であり、エッジ部で現像剤の層を形
成するため規制部材の圧接力を高めることなく薄層が得
られ、現像剤担持体の駆動トルクが小さく現像剤の劣化
がほとんどない。しかも規制部材のエッジ部の稜線粗さ
の方が現像剤の粒子径より小さいので、請求項５の発明
と同様に、現像剤担持体と規制部材が直接接触すること
が防止でき規制部材や現像剤担持体表面の磨耗が少なく
なり、現像剤の層厚の変動が小さくなるので、長期にわ
たり安定した画像が得られるという作用を有する。

【００１２】本発明の請求項４の発明は、現像剤を担持
して搬送する現像剤担持体と、エッジ近傍が前記現像剤
担持体に圧接し現像剤担持体の現像剤の量を所定値に規
制する規制部材とを備え、前記規制部材の少なくとも前
記エッジ近傍はカ−ボンが含まれたゴムからなる現像装
置であり、エッジ部で現像剤の層を形成するため規制部
材の圧接力を高めることなく薄層が得られ、現像剤担持
体の駆動トルクが小さく現像剤が劣化もほとんどない。
しかも規制部材にカ−ボンが含まれているので表面硬度
がアップし、規制部材の磨耗が少なくなり、現像剤の層
厚の変動が小さくなるので、長期にわたり安定した画像
が得られるという作用を有する。

【００１３】本発明の請求項５の発明は、現像剤を担持
して搬送する現像剤担持体と、エッジ近傍が前記現像剤
担持体に圧接し現像剤担持体の現像剤の量を所定値に規
制する規制部材とを備え、前記現像剤の粒子形状が概ね
球形である現像装置であり、現像装置であり、エッジ部
で現像剤の層を形成するため規制部材の圧接力を高める
ことなく薄層が得られ、現像剤担持体の駆動トルクが小
さく現像剤が劣化もほとんどない。しかも現像剤が球形
のため、非球形の現像剤に比べ規制部材との摩擦力が小
さくなって、規制部材の磨耗が少なくなり、現像剤の層
厚の変動が小さくなるので、長期にわたり安定した画像
が得られるという作用を有する。

【００１４】以下、本発明の一実施形態について、図を
用いて説明する。図１は本発明の一実施形態による現像
装置の概略断面図である。現像装置は、現像ケ−ス１と
１成分現像剤（１成分トナ−）２、前記１成分現像剤２
を収納するホッパ−室３、ホッパ−室３の現像剤２を現
像室４へ送る羽根板５、前記１成分現像剤２を現像剤担
持体（現像ロ−ラ−）６へ供給する供給部材（供給ロ−
ラ−）７、供給された現像剤を規制して現像剤担持体６
上に均一な現像剤２の薄層を形成する規制部材８、現像
剤２を担持して回転する現像剤担持体６に対峙し表面に
形成している静電潜像が可視画像化される静電潜像担持
体（感光体ドラム）９、前記規制部材８を支持する支持
部材１０などを有し、さらに１１は潜像担持体としての
感光体ドラム９に所定の静電荷を付与する帯手段、１２
は所定の静電潜像を感光体ドラム９面に形成するための
露光手段、１３は感光体ドラム９の静電潜像が現像によ
り可視画像化されたトナ−像を用紙などに転写する転写
手段、１４は現像剤担持体６に所定の電圧を付与する電
圧印加手段である。

【００１５】次に上記構成の現像装置の主な構成部品に
ついて説明する。現像剤担持体（現像ロ−ラ−）６は、
金属シャフトの外周に導電層として導電性を有する硬度
４０度（ＪＩＳＡ）のＮＢＲゴムを設けたものである。
シャフトの直径は１０ｍｍ、ゴムロ−ラ−の直径は１８
ｍｍ、金属シャフトとゴム表面の間の抵抗値は２×１０
⁶Ω、ロ−ラ−の表面の粗さは７ミクロンである。導電
層としてＮＢＲゴムに限らず、ウレタンやシリコン、ク
ロロプレン、ＥＰＤＭ等のゴムでもよく、ゴムでなくス
ポンジや樹脂でもよい。またアルミやステンレス等の金
属でもよい。また導電層表面にさらにフッソ系樹脂やシ
リコン系樹脂等が被覆されたものでもよい。

【００１６】供給部材（供給ロ−ラ−）７は、金属シャ
フトの外周に導電層として導電性を有する硬度７０度
（アスカＦ）のウレタンスポンジが設られたものであ
る。シャフトの直径は６ｍｍ、スポンジロ−ラ−の直径
は１３ｍｍ、金属シャフトとスポンジ表面の間の抵抗値
は７×１０⁴Ωである。なおウレタンに限らず、シリコ
ンやＮＢＲ、クロロプレン等のスポンジあるいはゴムな
どでもよい。

【００１７】規制部材８は厚み１．２ｍｍ、自由長１０
ｍｍの長方形断面をなし、カ−ボン粒子が２０％含まれ
た硬度７５度（ＪＩＳＡ）のウレタンゴムで、支持部材
１０に支持されている。そして規制部材８の先端の片方
のエッジ近傍が現像ロ−ラ−６に圧接するように設けら
れている。現像ロ−ラ−６に接するエッジ部の稜線粗さ
は５ミクロンである。なお規制部材８としてはウレタン
に限らずシリコンやＮＢＲ、ＥＰＤＭ等のゴムや、鉄や
アルミニウム、燐青銅等の金属板、あるいは金属の先端
にゴムを設けたものであってももちろん支障がない。ま
た本実施形態では規制部材８の自由端を現像ロ−ラ−６
の回転方向と逆の方向であるカウンタ−方向に設けて現
像ロ−ラ−６に圧接しているが、回転方向と同方向のト
レ−ディング方向に設けてもよく、それ以外の方法で規
制部材８を設けても構わない。

【００１８】現像剤（トナ−）２は、スチレンアクリル
系樹脂にカ−ボンやＣＣＡなどを分散した平均粒径約
７．５ミクロンのマイナス帯電の非磁性１成分トナ−を
用いた。本トナ−は重合法によりつくられ、粒子形状が
球形をなすものである。次に本実施形態の画像形成プロ
セスについて説明する。図１において、図示しない駆動
手段により感光体ドラム９は時計方向、現像ロ−ラ−６
と供給ロ−ラ−７は反時計方向に回転し、感光体ドラム
９の周速は４０ｍｍ／ｓ、現像ロ−ラ−６の周速は感光
体ドラム９の周速の２．５倍の１００ｍｍ／ｓ、供給ロ
−ラ−７の周速は５０ｍｍ／ｓになされている。また現
像時には印加手段１４により、現像ロ−ラ−６のシャフ
トに現像バイアス電圧Ｖｂ（−２００Ｖ）が印加され
る。現像室４内のトナ−２は供給ロ−ラ−７から現像ロ
−ラ−６に供給され、規制部材８を通過した後、所定の
帯電量（マイナス帯電）に帯電した均一なトナ−の薄層
が現像ロ−ラ−６上に形成される。

【００１９】画像形成工程において、感光体ドラム９の
表面が帯電手段１１により−７００Ｖに帯電され、露光
手段１２により画像部に相当する所が露光され露光部分
の表面電位が−７００Ｖから約−５０Ｖに上昇し、その
結果感光体ドラム９に静電潜像が形成される。そして現
像装置１において、印加手段１４により現像バイアス電
圧Ｖｂ（−２００Ｖ）が印加された現像ロ−ラ−６上の
マイナスに帯電したトナ−２は、感光体ドラム９の現像
ロ−ラ−６より電位の高い露光部（表面電位−５０Ｖ）
に付着し、電位の低い非露光部（表面電位−７００Ｖ）
には付着しないのでその結果、感光体ドラム９上にトナ
−２による可視画像が形成される。その後転写手段１３
により感光体ドラム９上のトナ−像が用紙上に転写さ
れ、用紙に画像が形成される。また現像後の現像ロ−ラ
−６は再び供給ロ−ラ−７および規制部材８を通過し、
現像ロ−ラ−６上にトナ−の供給、トナ−層形成が行わ
れトナ−の薄層が形成され、再度現像に使用される。

【００２０】（請求項１の発明に関する説明）図２は本
実施形態のゴム硬度４０度の現像ロ−ラ−を用いた時
と、ゴム硬度９０度の現像ロ−ラ−を用いた時の印字時
の画像濃度ＩＤ（反射濃度）の変化をそれぞれ示す。規
制部材８としては共にゴム硬度７５度のものを用いた。
本実施形態の現像ロ−ラ−（硬度４０度）では、印字枚
数が増えても画像濃度の変化がほとんどなく、印字後の
規制部材８のエッジには摩滅がほとんど見られなかっ
た。それに対し硬度９０度の現像ロ−ラ−を用いた時に
は、図２に示すように印字枚数が増えると画像濃度が上
昇し画像に汚れが発生する。また印字後の規制部材８の
エッジには摩滅が生じていた。従って規制部材８の硬度
が現像ロ−ラ−６の表面硬度より硬くすることによっ
て、規制部材８の磨耗が低減できる。

【００２１】（請求項２の発明に関する説明）図３は本
実施形態のトナ−薄層形成部の拡大模式図を示す。規制
部材８のエッジ部によってトナ−層が規制されトナ−の
薄層が現像ロ−ラ−６の表面に形成される。その時規制
部材８に圧接されてトナ−２の粒子が図３に示すように
現像ロ−ラ−６表面の凹凸部の谷部に入るが、現像ロ−
ラ−６の表面粗さＤがトナ−２の粒子径ｄと同等以下で
あるので、トナ−粒子の一部が現像ロ−ラ−６の凹凸の
山部より上側に位置する。従って規制部材８のエッジ部
とトナ−２が接触するが、規制部材８と現像ロ−ラ−６
の表面が接触する機会が少なくなる。これに対し従来例
として図４に示したように現像ロ−ラ−６の表面粗さＤ
がトナ−２の粒子径ｄより大きい時は、トナ−が現像ロ
−ラ−６の凹凸部の中に隠れてしまい、規制部材８のエ
ッジ部と現像ロ−ラ−６表面の凹凸部の山部が直接接触
するので、規制部材８のエッジ部の磨耗が促進されるこ
とになる。従って現像ロ−ラ−６の表面粗さがトナ−２
の粒子径と同等または以下にすることによって、規制部
材８の磨耗が低減できる。

【００２２】（請求項３の発明に関する説明）図３、４
において、現像ロ−ラ−と規制部材を入れ替えて見れ
ば、請求項５の発明と同様な効果がある。すなわち規制
部材８のエッジ部の稜線粗さがトナ−粒子径より同等ま
たは以下にすることによって規制部材８と現像ロ−ラ−
６が直接接触する機会が少なくなるので、規制部材８の
磨耗が低減できる。

【００２３】本実施形態では平均粒子径７．５ミクロン
のトナ−を用い、それに対して表面粗さ７ミクロンの現
像ロ−ラ−８と稜線粗さが５ミクロンの規制部材８を用
いているので、規制部材８のエッジ部さらには現像ロ−
ラ−６の磨耗が防止でき、薄層が安定して形成できる。
現像ロ−ラ−８と規制部材６の粗さは小さい方が望まし
いが、トナ−の粒子径は分布をもっており、平均粒子径
より大きい粒子が多数存在するので、現像ロ−ラ−の表
面粗さおよび規制部材の稜線粗さはトナ−平均粒子径の
１．５倍以下であれば、本発明の効果が得られる。本実
施例ではトナ−の平均粒子径が７．５ミクロンなので、
その時は現像ロ−ラ−の表面粗さおよび規制部材の稜線
粗さは共に概ね１０ミクロン以下とすればよい。

【００２４】（請求項４の発明に関する説明）本実施形
態の規制部材８のウレタンゴムにはカ−ボン粒子が２０
％含まれており、そのためゴム硬度が約２０度アップ
し、規制部材の磨耗が少なくなる。つまりカ−ボンを含
んだゴムからなる規制部材を用いることによって、従来
よりも規制部材の耐磨耗性がアップし、トナ−層厚の安
定化が実現できる。

【００２５】（請求項５の発明に関する説明）従来から
多く用いられている粉砕法でつくられたトナ−は、トナ
−表面に凹凸が生じており、そのため規制部材８との摩
擦力が大きく、規制部材８のエッジ部の磨耗が多くな
る。それに対し本実施形態のトナ−２は球形化が容易な
重合法でつくられたもので、球形をなしトナ−表面の凹
凸が無く、そのため規制部材８の磨耗が少なく、規制部
材８の長寿命化がはかれる。なお粉砕法により作られた
トナ−でも後処理等により球形化することが可能であ
り、そのようなトナ−を用いてもよい。

【００２６】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、従来問題
であった規制部材のエッジ部の磨耗が解決でき、現像剤
の均一な薄層が安定して得られ、画像安定性および画質
が従来より優れた現像装置が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態による現像装置の概略断
面図

【図２】本発明の一実施形態による現像装置における印
字枚数と画像濃度ＩＤの推移を示す図

【図３】本発明の一実施形態による現像装置における現
像剤層形成部の拡大模式図

【図４】従来の現像装置における現像剤層形成部の拡大
模式図

【図５】従来例（１）の現像装置における現像剤規制部
材の構成図

【図６】従来例（２）の現像装置における現像剤規制部
材の構成図

【図７】従来例（３）の現像装置における現像剤規制部
材の構成図

【符号の説明】

２現像剤６現像剤担持体８規制部材

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】現像剤を担持して搬送する現像剤担持体
と、エッジ近傍が前記現像剤担持体に圧接し現像剤担持
体の現像剤の量を所定値に規制する規制部材とを備え、
前記規制部材の少なくとも前記エッジ近傍の表面硬度が
前記現像剤担持体の表面硬度より硬いものである現像装
置。
【請求項２】現像剤を担持して搬送する現像剤担持体
と、エッジ近傍が前記現像剤担持体に圧接し現像剤担持
体の現像剤の量を所定値に規制する規制部材とを備え、
前記現像剤担持体の表面粗さが前記現像剤の平均粒子径
と概ね同等またはそれ以下である現像装置。
【請求項３】現像剤を担持して搬送する現像剤担持体
と、エッジ近傍が前記現像剤担持体に圧接し現像剤担持
体の現像剤の量を所定値に規制する規制部材とを備え、
前記規制部材のエッジ部の稜線粗さが前記現像剤の平均
粒子径と概ね同等またはそれ以下である現像装置。
【請求項４】現像剤を担持して搬送する現像剤担持体
と、エッジ近傍が前記現像剤担持体に圧接し現像剤担持
体の現像剤の量を所定値に規制する規制部材とを備え、
前記規制部材の少なくとも前記エッジ近傍はカ−ボンが
含まれたゴムからなるものである現像装置。
【請求項５】現像剤を担持して搬送する現像剤担持体
と、エッジ近傍が前記現像剤担持体に圧接し現像剤担持
体の現像剤の量を所定値に規制する規制部材とを備え、
前記現像剤の粒子形状が概ね球形である現像装置。