JPH10307466A - 現像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 供給ローラの現像スリーブとの当接部からの
トナーの激しい排出を防ぐとともに、現像スリーブ上の
現像残りのトナーの剥ぎ取り不良を防止して、トナー排
出跡や前回画像のゴーストなどがない高品位の画像を得
ることを可能とした現像装置である。 【解決手段】 供給ローラの弾性層７ｂを、内層Ｂとそ
の上の表層Ａの２層構造に形成し、その内層Ｂ、表層Ａ
のセル１８の数をともに５０個／インチ以上で、かつ弾
性層７ｂの内部に吸収するトナー量を少なくするため
に、内層Ｂでセル数を多く、弾性層からのトナーの排出
を緩和するために、表層Ａでセル数を少なくし、そのセ
ル数の差を５個／インチ以上とした。表層Ａの厚さを、
現像スリーブとの当接部における供給ローラの侵入量の
２倍の３ｍｍに設定した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、静電潜像担持体上
に形成した静電潜像を一成分現像剤を用いて現像する現
像装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、現像装置により一成分現像剤のト
ナーを使用して、静電潜像担持体上の静電潜像を現像
し、可視化することが知られている。図４に従来の現像
装置を示す。

【０００３】図４に示すように、現像装置１０２は、非
磁性トナーを収容し、感光ドラム１０１に対向した位置
に開口部１０３を有する。この開口部１０３の位置に
は、現像装置１０２内に収容したトナーを担持して、感
光ドラム１０１に向けて搬送する導電性の現像スリーブ
１１０が設置されている。この現像スリーブ１１０は、
開口部１０３から外周面の一部が突出するように配置さ
れ、感光ドラム１０１と５０〜５００μｍの間隙をおい
て保持され、感光ドラム１０１との間に現像スリーブ１
１０上に担持したトナーを感光ドラム１０１に供給する
現像領域を形成している。現像時、現像スリーブ１１０
にはバイアス電源１０６から直流電圧に交流電圧を重畳
した現像バイアスが印加される。

【０００４】上記の現像スリーブ１１０の上方の現像装
置１０２の壁には、現像スリーブ上に担持したトナーの
層厚を規制するブレード１１３が取付けられ、また現像
スリーブ１１０の下方の現像装置１０２の壁には、現像
装置１０２の下部からの外部へのトナーの吹出しを防止
するシート１０８が取付けられている。さらに現像装置
１０２内の現像スリーブ１１０の後方位置には、現像ス
リーブ１１０に当接したトナーを供給する供給ローラ１
１２と、この供給ローラ１１２にトナーを搬送する搬送
手段１１１が設置されている。供給ローラ１１２は、芯
金の周囲に発泡ゴムなどの発泡体の弾性層を設けてなっ
ている。搬送手段１１１は撹拌羽根等からなっている。

【０００５】上記の現像装置は、一成分現像剤として磁
性トナー、非磁性トナーの双方を用いることが可能であ
るが、近年、パーソナルコンピュータ等の普及により、
カラー画像形成が可能な簡易なプリンタが求められてお
り、このようなプリンタの現像装置に全色とも磁性トナ
ーを用いた場合、磁性トナーはスチレン、アクリル等の
樹脂中にマグネタイト等の磁性体を分散しているので、
彩度のくすんだカラー画像しか得られない。従って、カ
ラー画像に使用する一成分現像剤としては、樹脂中に磁
性体を含有しない非磁性トナーが用いられる。

【０００６】上記の現像装置において現像を行なうとき
は、現像装置１０２内に収容した非磁性トナーを搬送手
段１１１が回転して供給ローラ１１２に向けて搬送し、
そのトナーを供給ローラ１１２が現像スリーブ１１０と
圧接しながら矢印方向に回転することにより、トナーを
現像スリーブ１１０に供給して塗布する。現像スリーブ
１１０は矢印方向に回転して、このようにして担持した
トナーを現像領域に搬送し、その搬送途上、規制ブレー
ド１１３がトナーを所定層厚に規制する。現像領域に搬
送されたトナーは、現像バイアスによって形成された電
界の力により、感光ドラム１０１上の潜像部位に向けて
飛翔して付着し、潜像がトナー像として現像、可視化さ
れる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の現像装置において、供給ローラ１１２から現像スリ
ーブ１１０にトナーを供給する際、供給ローラ１１２の
現像スリーブ１１０との当接部で弾性層が圧縮されるた
め、供給ローラ１１２の弾性層の発泡によるセル内に吸
収されていたトナーが急激に排出され、現像スリーブ１
１０上にセル構造に応じた不均一なトナーコートが生じ
る。

【０００８】この現像スリーブ１１０上に不均一コート
されたトナーは、規制スリーブ１１３の規制による均一
化を受けるが、供給ローラ１１２からのトナーの排出が
多量であると規制力が及ばず、現像スリーブ１１０上の
トナーは排出跡が残った均一性の低い状態のまま現像領
域に搬送されてしまう。このため、現像して得られる出
力画像には、トナー排出跡に対応した模様が現れる。

【０００９】また、供給ローラ１１２は現像スリーブ１
１０へのトナーの供給とともに、現像スリーブ１１０上
の現像残りのトナーを剥ぎ取る役割も果している。この
剥ぎ取りが不十分であると、現像スリーブ１１０のトナ
ーに前回の回転時に現像した画像の履歴が残り、次回の
回転時に現像した画像に前回の画像が現像スリーブ約１
周分ほど再び形成される、いわゆるゴーストなどの悪影
響が発生する。

【００１０】本発明の目的は、供給ローラの現像スリー
ブとの当接部からのトナーの激しい排出を防ぐととも
に、現像スリーブ上の現像残りのトナーの剥ぎ取り不良
を防止して、トナー排出跡や前回画像のゴーストなどを
なくした高品位の画像を得ることを可能とした現像装置
を提供することである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的は、本発明にか
かる現像装置にて達成される。要約すれば、本発明は、
現像剤担持体と当接して回転することにより、現像剤担
持体に対し現像残りの一成分現像剤の除去および新たな
一成分現像剤の供給をする、発泡体製の弾性層を被覆し
た現像剤供給部材を有する現像装置において、前記現像
剤供給部材の弾性層の単位長さあたりのセル数を、弾性
層の表層で少なく、弾性層の内部で多くしたことを特徴
とする現像装置である。

【００１２】本発明によれば、前記現像剤供給部材の弾
性層は内層とその上の表層の２層からなり、内層の１イ
ンチあたりのセル数が、表層の１インチあたりのセル数
よりも５個以上多い。前記表層の１インチあたりのセル
数が５０個以上である。前記表層の厚さが、前記現像剤
供給部材の現像剤担持体との当接における侵入量の２倍
である。前記一成分現像剤が非磁性トナーからなる。

【００１３】本発明の他の態様によれば、前記現像剤供
給部材の弾性層は１層からなり、弾性層の１インチあた
りのセル数が弾性層の表層に行くほど多く、内部に行く
ほど少なくなるように連続して変化し、弾性層の表面か
ら前記現像剤供給部材の現像剤担持体との当接における
侵入量の２倍の深さの位置の１インチあたりのセル数
が、表層の１インチあたりのセル数よりも５個以上多
い。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施例を詳細に説明する。

【００１５】実施例１ 図１は、本発明の一実施例に係る現像装置が設置された
画像形成装置を示す構成図である。

【００１６】画像形成装置は、感光ドラム１、現像装置
１６およびクリーナ１５等を一体に組込んだプロセスカ
ートリッジ１７と、転写ローラ１２および定着器１４等
を備えてなっている。

【００１７】現像装置１６は、内部をトナー収容室３と
現像室４に区画され、トナー室３内には一成分現像剤の
非磁性トナーが収容され、そのトナーを現像室４に搬送
する搬送手段６が設置されている。

【００１８】現像室４は感光ドラム１に対向した位置に
開口部２を有し、この開口部２の位置に、トナー収容室
３から搬送されたトナーを担持して、感光ドラム１に向
けて搬送する導電性の現像スリーブ５が設置されてい
る。現像スリーブ５は、開口部２から外周面の一部が突
出するように配置され、感光ドラム１と５０〜５００μ
ｍの間隙をおいて保持され、感光ドラム１との間に現像
スリーブ５上に担持したトナーを感光ドラム１に供給す
る現像領域を形成している。現像時、現像スリーブ５に
は図示しないバイアス電源から直流電圧に交流電圧を重
畳した現像バイアスが印加される。

【００１９】なお、現像スリーブ５に代えて中実の現像
ローラを用いてもよく、この現像ローラは、表面に金や
カーボン、白金、導電性セラミック等を塗布して抵抗を
下げて用いても、これら塗布材料で現像ローラを一体成
形して用いてもよい。

【００２０】上記の現像スリーブ５の斜め上方にはトナ
ー返し部材９が設けられ、このトナー返し部材９に、現
像スリーブ上に担持したトナーの層厚を規制するブレー
ド８が取付けられている。規制ブレード８は、リン青銅
やＳＵＳ等の弾性を有する金属材料の薄板、あるいはＰ
ＥＴ等の弾性を有する樹脂材料の薄板を基板とし、その
薄板の少なくとも現像スリーブ５と当接する側に、ウレ
タンゴムやシリコーンゴム等の弾性体を設けた、いわゆ
るチップブレード構造を有している。しかし、規制ブレ
ード８は、上記の薄板の基板を用いずに、ウレタンゴム
などの弾性体のみで形成することもできる。

【００２１】また現像スリーブ５の下方の現像室４の壁
には、現像室４の下部からの外部へのトナーの吹出しを
防止する図示しないシートが取付けられている。さらに
現像室４内の現像スリーブ５の後方位置には、現像スリ
ーブ５に当接したトナーを供給する供給ローラ７が設置
されている。供給ローラ７は、芯金７ａ上に発泡ゴム等
の発泡体製の弾性層７ｂを被覆してなっている。供給ロ
ーラ７の特徴については後述する。

【００２２】画像形成プロセスを説明すると、感光ドラ
ム１が矢印方向に回転し、帯電ローラ１０で感光ドラム
１の表面が約−７００Ｖに一様帯電され、ついでレー
ザ、ＬＥＤ等の発光素子により画像情報に基づいた露光
１１が行なわれ、感光ドラム１上に約−１００Ｖの表面
電位で静電潜像が形成される。

【００２３】現像装置１６の現像スリーブ５および供給
ローラ７が、矢印方向に相対速度を有しながら回転し
て、現像スリーブ５上にトナーがコートされ、そのトナ
ーが規制ブレード８による層厚の規制を受けた後、現像
領域に至る。現像領域において、バイアス電源から現像
スリーブ５に現像バイアスが印加され、現像スリーブ５
上のトナーが感光ドラム１上の静電潜像部に飛翔して付
着し、静電潜像がトナー層として現像、可視化される。

【００２４】得られたトナー像は、感光ドラム１に供給
された転写材１３上に転写ローラ１２の作用により転写
され、ついで定着器１４によりトナー像の定着が行なわ
れて永久像に形成される。転写が終了した感光ドラム１
は、その上に残留した転写残りのトナーをクリーナ１５
により除去され、つぎの画像形成に備えられる。

【００２５】図２に本実施例における供給ローラ７の弾
性層７ｂの断面を示す。上述したように、供給ローラ７
の弾性層７ｂは発泡ゴム等の発泡体からなっており、本
発明では、この弾性層７ｂ中の発泡によるセル１８の数
を弾性層の表層で少なく、弾性層の内部で多くした。以
下、これについて説明する。

【００２６】供給ローラ７は、トナーを供給する前、弾
性層７ｂ内のセル中にトナーを吸収しており、現像スリ
ーブ５に当接部でトナーを供給する際、弾性層の圧縮に
よりセル内からトナーを現像スリーブ５に排出し、当接
部を通過して弾性層の圧縮が開放されると、現像室７内
のトナーを再びセル内に吸収し、現像スリーブ５との当
接部に向かう。現像スリーブ５との当接領域での供給ロ
ーラ７からのトナー排出の激しさは、弾性層７ｂのセル
数の分布に大きく依存する。

【００２７】すなわち、弾性層内のセル数はセル径と関
係する値であり、セル数が多いほどセル径が小さくな
り、トナーを蓄える部分である空洞の容積が小さくなる
ため、弾性層が吸収しそして排出するトナー量が少なく
なる。逆にセル数が少ないほどセル径が大きくなり、空
洞の容積も大きくなるため、弾性層が吸収しそして排出
するトナー量が多くなる。従って、弾性層からのトナー
の排出量を少なくするためには、弾性層の内部のセル数
は比較的多い方がよい。

【００２８】一方、弾性層の表層におけるセルは、弾性
層内に吸収したトナーの排出口となるので、弾性層から
の激しいトナーの排出を防ぐためには、表層セル数を内
部セル数に比べて少なくする方がよい。表層セル数が内
部セル数に比較して多い場合は、表層の小さな排出口に
多量の排出トナーが集中することになって、爆発的なト
ナー流束が発生し、このため、現像スリーブ５上にトナ
ーが規制ブレード８により規制しきれないほど不均一に
コートされ、現像により得られる画像にトナー排出跡が
生じる。これを、表層セル数を内部セル数に比べて少な
くすれば、表層の比較的大きな排出口から比較的少量の
トナーが排出されることになるので、弾性層内からのト
ナーの排出が緩やかに行なわれ、現像スリーブ５上のト
ナーコートが大きく乱されることがなく、規制ブレード
８の規制により、容易に均一なトナーコートが得られ
る。

【００２９】このようなことから、本発明では、弾性層
７ｂ中のセル１８の数を弾性層の表層で少なく、弾性層
の内部で多くした。本発明者の検討によれば、弾性層表
層の１インチあたりのセル数を、内部の１インチあたり
のセル数よりも５個以上少なく、逆にいえば、弾性層内
部の１インチあたりのセル数を表層の１インチあたりの
セル数よりも５個以上多くすることが最適である。

【００３０】一方、供給ローラ７の弾性層の表層セル数
は、現像スリーブ５上の現像残りのトナーの剥ぎ取り力
にも影響する。すなわち、現像残りのトナーの剥ぎ取り
は、弾性層表層のセル壁によって行なわれ、表層セル数
が多いほどセル壁の現像スリーブ５との密着度が高くな
るため、現像スリーブ５上の現像残りのトナーの剥ぎ取
り性能が高まる。現像残りのトナーの剥ぎ取り不良が生
じると、前回画像のゴースト発生の原因となる。

【００３１】現像残りのトナーの剥ぎ取り力を高める他
の方法としては、現像スリーブ５と供給ローラ７との当
接部のニップ幅を増大させるという手法が考えられ、表
層のセル数が一定でもニップ幅を増大させると、ニップ
部に存在するセル壁の総数が増加するので、トナーの剥
ぎ取り性能を向上することができる。しかしながら、ニ
ップ幅を増大させるためには、現像スリーブ５もしくは
供給ローラ７の径を増大するか、あるいは現像スリーブ
５への供給ローラ７の侵入量を増大する必要があり、前
者は現像装置のスケールによる制約が、後者は供給ロー
ラの劣化防止の必要性からくる制約が存在するので、自
由自在な調整は困難である。

【００３２】本発明者の検討によれば、現像残りのトナ
ーの良好な剥ぎ取り性能を確保して、ゴーストの発生を
防止するためには、表層の１インチあたりのセル数を５
０個以上とすることが最適である。

【００３３】さて、本実施例では、図２に示すように、
供給ローラ７の弾性層７ｂを、発泡ウレタンゴムからな
る内層Ｂと、その上の発泡ウレタンゴムからなる表層Ａ
の２層構造に形成し、その内層Ｂ、表層Ａのセル数をと
もに５０個／インチ以上とし、かつ内層Ｂで多く、表層
Ａで少なく、そのセル数の差を５個／インチとなるよう
にした。表層Ａの厚さは、現像スリーブ５との当接部に
おける供給ローラ７の侵入量の２倍の３ｍｍに設定し
た。

【００３４】この表層Ａ、内層Ｂのセル数は、表層Ａ、
内層Ｂのゴム中に配合した発泡剤の種類および量を変え
ることにより制御した。表層Ａ、内層Ｂの弾性層７ｂを
有する供給ローラ７は、芯金７ａ上にＢ層用の発泡剤配
合のゴム材を被覆し、その上にＡ層用の発泡剤配合のゴ
ム材を被覆した後、所定温度で加熱してゴムの加硫およ
び発泡を起こさせることにより得ることができる。

【００３５】本実施例において、表層Ａおよび内層Ｂの
セル数を４０〜１００個／インチの範囲で組合せた供給
ローラ７を作製し、これを図１の画像形成装置の現像装
置１６に組込んで現像に供し、画像形成を行なった。そ
して、供給ローラ７の現像スリーブ５との当接部からの
トナーの激しい排出によるトナー排出跡、現像スリーブ
５上の現像残りのトナーの剥ぎ取り不良による前回画像
のゴーストなどの画像むらの防止効果を評価した。

【００３６】なお、現像残りのトナーの剥ぎ取り不足に
よるゴーストを防ぐために、トナーを剥ぎ取る作用をな
す表層Ａのセル壁および剥ぎ取り圧を十分に確保するに
は、表層Ａに少なくとも４０個／インチのセル数が要求
されるので、上記のように、表層Ａ、内層Ｂとも４０個
／インチ以上のセル数で試験した。結果を表１に示す。
表１において、○はトナー排出跡およびゴーストが共に
なく、良好であることを、×はトナー排出跡またはゴー
ストの少なくとも一方が生じ、不良であることを示す。

【００３７】

【表１】

【００３８】表１に示されるように、供給ローラ７の弾
性層７ｂのセル数を、表層Ａで５０個／インチ以上とす
ることにより、供給ローラ７による現像スリーブ５上の
現像残りのトナーの剥ぎ取り不良を防いで、前回画像の
ゴーストを防止し、さらに内層Ｂで表層Ａよりも５個／
インチ以上となるようにすることにより、供給ローラ７
の現像スリーブ５との当接部からのトナーの激しい排出
を防いで、トナー排出跡を防止し、均一性の高い高品位
の画像を得ることができた。

【００３９】実施例２ 本実施例では、供給ローラ７の弾性層７ｂを一層の構造
とし、そのセル数を連続的に変化させたことが特徴であ
る。

【００４０】実施例１では、供給ローラ７の弾性層７ｂ
を２層構造にし、その表層Ａのセル数を５０個／インチ
以上で、内層Ｂのセル数よりも５個以上少ない値とする
ことにより、弾性層からのトナーの排出を緩和しかつ現
像スリーブ上のトナーを十分に掻き取れるようにし、内
層Ｂのセル数を５０個／インチ以上で、表層Ａのセル数
よりも５個／インチ以上多い値とすることにより、弾性
層からのトナーの排出量を少なくすることにより、供給
ローラ７からのトナーの激しい排出、および現像残りの
トナーの剥ぎ取り不良を防止して、トナー排出跡や前回
画像のゴーストなどない高品位の画像を得ることができ
た。

【００４１】しかしながら、実施例１の異なるセル数の
材質を接合した構造の供給ローラ７の使用に際しては、
その接合構造ゆえの耐久性の低さや、接合面におけるロ
ーラ特性の不連続性が画像品質に悪影響を与えることが
懸念される。そこで、本実施例では、上記したように、
供給ローラ７の弾性層７ｂを一層の構造とし、そのセル
数を連続的に変化させた。

【００４２】すなわち、図３に示すように、弾性層７ｂ
のセル１８が、供給ローラ７の径方向に連続的に変化す
るセル数分布を持っており、１インチあたりの弾性層の
表層に行くほど多く、内部に行くほど少なくなるように
連続して変化させた。具体的には、表層セル数を５０個
／インチとし、そこから連続的にセル数を減らして約３
ｍｍ（供給ローラ７の侵入量の２倍の値）内部の位置で
５５個／インチとなるように設定した。

【００４３】本実施例において、実施例１と同様にし
て、上記の供給ローラ７を現像に供して画像形成を行な
い、得られた画像のむらを評価した。その結果、図２の
実施例１の２層構造の供給ローラ７を使用した場合と比
べ遜色のない、トナー排出跡やゴーストによる画像むら
のない均一な高品質の画像を得ることができた。

【００４４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の現像装置
によれば、現像剤担持体との当接回転により、現像剤担
持体に対し現像残りの一成分現像剤の除去および新たな
一成分現像剤の供給をする現像剤供給部材につき、その
発泡体製の弾性層のセル数を１インチあたり５０個以上
とし、かつ弾性層の表層で少なく弾性層の内部で多く
し、その差を５個／インチ以上としたので、現像剤供給
部材の現像剤担持体との当接部からのトナーの激しい排
出、および現像剤供給部材による現像剤担持体上の現像
残りのトナーの剥ぎ取り不良を防止でき、トナー排出跡
や前回画像のゴーストなどの画像むらのない、均一性の
高い高品位の画像を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る現像装置が設置された
画像形成装置を示す構成図である。

【図２】図１の現像装置に設置された供給ローラの弾性
層を示す断面図である。

【図３】本発明の他の実施例における供給ローラの弾性
層を示す断面図である。

【図４】従来の現像装置を示す構成図である。

【符号の説明】

１ 感光ドラム ３ トナー室 ４ 現像室 ５ 現像スリーブ ７ 供給ローラ ７ｂ 弾性層 ８ 規制ブレード １６ 現像装置 １８ セル

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 現像剤担持体と当接して回転することに
   より、現像剤担持体に対し現像残りの一成分現像剤の除
   去および新たな一成分現像剤の供給をする、発泡体製の
   弾性層を被覆した現像剤供給部材を有する現像装置にお
   いて、前記現像剤供給部材の弾性層の単位長さあたりの
   セル数を、弾性層の表層で少なく、弾性層の内部で多く
   したことを特徴とする現像装置。
2. 【請求項２】 前記現像剤供給部材の弾性層は内層とそ
   の上の表層の２層からなり、内層の１インチあたりのセ
   ル数が、表層の１インチあたりのセル数よりも５個以上
   多い請求項１の現像装置。
3. 【請求項３】 前記表層の１インチあたりのセル数が５
   ０個以上である請求項２の現像装置。
4. 【請求項４】 前記表層の厚さが、前記現像剤供給部材
   の現像剤担持体との当接における侵入量の２倍である請
   求項２または３の現像装置。
5. 【請求項５】 前記現像剤供給部材の弾性層は１層から
   なり、弾性層の１インチあたりのセル数が弾性層の表層
   に行くほど多く、内部に行くほど少なくなるように連続
   して変化し、弾性層の表面から前記現像剤供給部材の現
   像剤担持体との当接における侵入量の２倍の深さの位置
   の１インチあたりのセル数が、表層の１インチあたりの
   セル数よりも５個以上多い請求項１の現像装置。
6. 【請求項６】 前記表層の１インチあたりのセル数が５
   ０個以上である請求項５の現像装置。
7. 【請求項７】 前記一成分現像剤が非磁性トナーからな
   る請求項１〜６のいずれかの項に記載の現像装置。