JPH11219032A

JPH11219032A - 現像装置

Info

Publication number: JPH11219032A
Application number: JP10021986A
Authority: JP
Inventors: Nobuyuki Azuma; 伸之東; Tadashi Iwamatsu; 正岩松; Hiroshi Tatsumi; 洋巽; Atsushi Inoue; 淳志井上; Masanori Yamada; 雅則山田; Takayuki Yamanaka; 隆幸山中
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1998-02-03
Filing date: 1998-02-03
Publication date: 1999-08-10
Also published as: US5978635A

Abstract

(57)【要約】【課題】現像ローラと除電部材である薄板弾性体との
当接力を低減し、且つ、現像ローラと除電部材の接触領
域を充分に確保できるようにして、現像ローラ上には現
像履歴の無いトナーを現像領域に搬送することが可能と
なる現像装置を提供する。【解決手段】除電部材４００を現像剤担持体１００上
の残留現像剤に対して機械的な剥離を生じないように現
像剤担持体１００に当接させるために現像剤担持体１０
０と除電部材４００が接する領域に押し当て用の弾性部
材４２０を配設し、除電部材４００に、現像剤担持体１
００上の残留現像剤の該現像剤担持体から電気的に引き
離す力を付与する方向にバイアスを設定するバイアス電
源４１０を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、１成分トナーを用
いる現像装置に関し、より詳細には電子写真方式を用い
た複写機、プリンタ、静電記録装置等の画像形成装置に
用いられる現像装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】１成分現像剤を用いた現像装置は、小型
化・取り扱いが容易であるが、トナーの搬送・帯電・均
一薄層化することが問題となる。一般的な現像装置を図
８を用いて説明する。

【０００３】図８に示すように、静電潜像担持体である
感光体ドラム５１に図示していない潜像形成手段によっ
て、感光体ドラム５１表面に静電像が形成される。感光
体ドラム５１と対向する位置に現像剤担持体として現像
ローラ１００が設けられ、その現像ローラ１００表面に
は、現像剤であるトナー２が付着しており、このトナー
２を感光体ドラム５１に付着させることにより現像が行
われ、静電像を可視化する。現像ローラ１００上には帯
電したトナー２が薄層形成されている。このトナー薄層
形成手段としては、まず、現像ローラ１００に接触して
いる現像剤供給部材であるトナー供給ローラ２００によ
り、トナー２が現像ローラ１００に供給・塗布される。
その後、現像ローラ１００上のトナー２は、現像ローラ
１００の回転と伴い現像剤規制部材であるブレード３０
０によって薄層均一化される。また、電源１１０により
現像ローラ１００に現像バイアス用電圧が印加され、電
源３９０により前記ブレード３００にブレードバイアス
電圧が印加されるようになっている。

【０００４】しかし、このような１成分現像剤を用いた
現像装置では、現像後の現像ローラ１００に付着してい
る残留トナーの除去を行わない場合、残留トナーにより
生じた現像パターンが次の現像時まで残存し、それがメ
モリ像となって現れる。この問題を解決するため、現像
後の現像ローラ１００に当接するマイラーシート４３０
（残留トナ一除去部材）を新たに設け現像ローラ１００
から残留トナーを掻き落としている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来の非磁性現像剤
（以下トナーという）を用いた現像装置では、トナーの
供給方法として特開平２−１９１９７４号公報に開示さ
れている弾性発泡体を用いたもの等が多数開示されてい
る。トナー供給方法として弾性発泡体を用いたものは、
現像剤担持体（以下現像ローラ）にトナーを供給するこ
とは可能であるが、現像領域を通過した現像ローラ上の
残留トナーに対して除去することが困難であった。特
に、充分且つ、安定したトナー供給を行うためにトナー
供給ローラにトナーの帯電極性と同極性の供給バイアス
を印加した場合、現像ローラ上の残留トナーを除去する
ことがより困難となる。その結果、現像ローラ上のトナ
ー層では、現像領域で消費されなかったトナーと新しく
供給ローラによって供給されたトナーが混在し、現像特
性の低下、更には、現像履歴を生じることになる。

【０００６】そこで、特公昭６０−７７９０号で開示さ
れている様に、残留トナーを現像ローラ上から回収する
ローラを配設し、この回収ローラにトナー帯電極性と逆
極性のバイアス電圧を印加し、現像領域通過後の現像ロ
ーラ上の残留トナ一を除去する方法がある。しかるに、
この方法では、トナーを回収するローラが必要となり、
コスト的に高くなる。

【０００７】また、特許第２５５７８２６号公報（平成
８年発行）で開示されている様に、弾性を有する薄板を
現像ローラに当接させ、現像ローラ上の残留トナーを除
去する方法がある。また、薄板を現像ローラに当接さ
せ、その簿板にバイアスを印加することにより、現像ロ
ーラ上の残留トナーを除去するものがある。これらは、
現像ローラ上の残留トナーを除去する場合、トナー除去
部材を深く当接する必要がある。また、電気的に現像ロ
ーラ上の残留トナーを除去する場合、やはり同様にトナ
ー除去部材を深く圧接し、接触領域を拡げることによっ
て除電効果を高めている。その結果、現像ローラ上の残
留トナーは機械的なストレスを加えられることとなり、
トナーは劣化を生じ易くなり、現像ローラ表面上にトナ
ーのフィルミング等現像特性の劣化を生じる可能性があ
る。

【０００８】本発明は、前記従来の問題点を解消するべ
くなされたものであって、現像ローラと除電部材である
薄板弾性体との当接力を低減し、且つ、現像ローラと除
電部材の接触領域を充分に確保できるようにして、現像
ローラ上には現像履歴の無いトナーを現像領域に搬送す
ることが可能となる現像装置を提供することを目的とす
る。

【０００９】また、薄板弾性体の接触面の反対側に設け
るのに、弾性発泡体を適切な硬度のものにして、現像ロ
ーラと除電部材との接触領域でトナーは除電される機会
が増加し、更に、接触領域でトナーを機械的に除去しな
いことを可能とする現像装置を提供することを目的とす
る。

【００１０】一方、前記特開平２−１９１９７４号公報
に開示された技術では、実施例に弾性発泡体のセル密度
は１０個／２５mmから２００個／２５mmの範囲が好まし
く、接触深さが、０．５mm〜２mm、接触幅が、０．２mm
〜５mmとなるように接触させるか、もしくは両者の表面
間距離が２mm以下となるように近接配置されると記述さ
れている。しかし、前述したセル密度は、発泡弾性体の
ほぼ全てのセル密度に相当し、実際の使用に際して問題
が生じる範囲が存在する。例えば、セル密度が少ないと
弾性発泡体の発泡セル中にトナーが入り込み弾性発泡体
が硬質化する。その結果、供給ローラの駆動トルクの増
加や、供給ローラのトナー搬送量の低下を生じてしま
う。逆にセル密度が多いと弾性発泡体の発泡セル中にト
ナーが入り込みにくくなるが、供給ローラのトナー搬送
量が低下してしまう。その結果、現像に必要な濃度が得
られなくなり、また、弾性発泡体の硬度が高くなるため
に、トルク増加や、現像ローラと供給ローラの接触圧力
が高くなり、トナーは機械的ストレスを受け劣化しやす
くなる。また、接触条件についても同様に範囲が広いた
め供給特性が大きく異なってくる。例えば、接触深さが
大きいと現像ローラと供給ローラ接触圧力が高くなり、
両ローラの駆動トルクが増加し、また、トナーは機械的
ストレスを受け劣化しやすくなる。逆に接触深さが少な
いと、供給ローラは、現像ローラへのトナー塗布性能が
低下し充分なトナー供給を行えなくなる。また、供給ロ
ーラの外径精度も必要となるが、弾性発泡体での作成は
困難である。

【００１１】そこで、本発明は、弾性発泡体のセル密度
を適切なものにして、経時に安定した供給性能と現像ロ
ーラ上の残留トナーの除去性能を維持することが可能と
なる現像装置を提供することを目的とする。

【００１２】一方、弾性発泡体を供給部材に用いた供給
方式では、現像ローラと供給部材を接触させて使用す
る。この場合、現像ローラの硬度は、供給ローラの硬度
より高いものが−般的に使用される。例えば、現像ロー
ラの材質として、金属スリーブや、弾性ソリッドゴムが
よく使用されている。従って、現像ローラと供給ローラ
の接触領域では、現像ローラより硬度の低い弾性発泡体
を用いた供給ローラの変形が大部分を占め、現像ローラ
と供給ローラの接触圧状態は、供給ローラの硬度で殆ど
決定される。つまり、現像ローラと供給ローラの接触深
さが同一量であっても供給ローラの硬度が高ければ、現
像ローラと供給ローラの接触領域での圧力は増加し、逆
に、供給ローラの硬度が低ければ接触領域での圧力は低
下する。

【００１３】本発明は、使用する弾性発泡体の硬度の範
囲を適切にすることによって、現像ローラ上の残留トナ
ーを除去することを可能とし、同時に現像ローラ表面に
新しくトナーを供給することを可能とし、つまり、供給
ローラに除去性能と供給性能とを同時に両立させること
ができる現像装置を提供することを目的とする。

【００１４】一方、弾性発泡体を用いたトナー供給方式
では、トナー供給量は供給ローラ表面に付着したトナー
やセル内部に浅く侵入したトナーが供給ローラの回転と
共に現像ローラ表面に搬送される。現像ローラと供給ロ
ーラとの接触領域に到達したトナーは、摩擦帯電され現
像ローラ表面に移動する。しかし、この時、現像ローラ
表面に移行するトナーは供給ローラ表面の最外層近傍の
もののみとなり、現像ローラに機械的に塗布される量は
少なくなり、現像ローラ上でトナー供給不良を生じやす
くなり、黒ベタ現像時では、充分な画像濃度を得られな
い。

【００１５】そこで、本発明は、黒ベタ現像時でも充分
な画像濃度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。

【００１６】ところで、現像時に黒ベタ印字時の画像濃
度追従性を保つ場合、充分且つ、安定したトナー供給を
行うためにトナー供給ローラにトナーの帯電極性と同極
性の供給バイアスを印加すれば、現像ローラ上の残留ト
ナーを供給ローラで機械的に除去する除電部材の効果が
得られにくくなる。つまり、現像領域通過後の現像ロー
ラ上の残留トナーは、除電部材によって、現像ローラと
残留トナーとの電気的付着力を低減するが、供給ローラ
に供給バイアスを印加することによって供給ローラと現
像ローラの離接近傍もしくは接触領域において、供給ロ
ーラが機械的な力によって除去する残留トナーが、現像
ローラと供給ローラ間に形成されるトナー供給方向の電
界によって、再度現像ローラ表面に付着してしまう。こ
の結果、現像ローラ上の残留トナーと新しく供給された
トナーとの間に帯電量差または、単位面積当たりの付着
量差が異なる可能性が生じ、その結果、出力画像に濃度
ムラ（現像履歴）として現れる。

【００１７】そこで、本発明は、このような問題点を解
消するためなされたものであって、残留トナーを除去し
た現像ローラには、安定したトナー供給を実現し、且
つ、現像領域通過後の除電による現像ローラと供給ロー
ラの残留トナーの除去効果を高め、現像履歴を生じない
現像装置の提供を目的とする。

【００１８】

【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、次の構成を有する。請求項１の発明は、１成
分現像剤を表面に担持して搬送する現像剤担持体と、そ
の現像剤担持体に接触し現像剤を現像剤担持体に供給す
る現像剤供給部材と、現像後、現像剤担持体上の現像剤
を除電する除電部材とを備え、現像剤担持体上の残留現
像剤を除去する静電潜像現像装置であって、前記除電部
材を現像剤担持体上の残留現像剤に対して機械的な剥離
を生じないように現像剤担持体に当接させるために現像
剤担持体と除電部材が接する領域に押し当て用の弾性部
材を配設し、除電部材に、現像剤担持体上の残留現像剤
を該現像剤担持体から電気的に引き離す力を付与する方
向にバイアスを設定するバイアス電源を設け、現像剤担
持体上の残留現像剤の電気的な付着力を軽減した後に、
現像剤供給部材は、現像剤担持体と現像剤供給部材の離
接領域近傍もしくは接触領域において、現像剤担持体上
の残留現像剤を除去し、その後、現像剤担持体と現像剤
供給部材の近接領域近傍もしくは接触開始領域におい
て、現像容器内の新しい現像剤を現像剤担持体に塗布す
るようにしたことを特徴とする現像装置である。

【００１９】請求項１の発明によれば、現像ローラと除
電部材である薄板弾性体との当接力を低減し、且つ、現
像ローラと除電部材の接触領域を充分に確保できるよう
に、例えば薄板状除電部材と現像ローラの接触領域で、
薄板状除電部材が現像ローラと接触している面の反対面
と現像容器の間に弾性発泡体を設け、現像ローラと薄板
状除電部材との当接力を低減し、且つ、両者の接触領域
を拡大させることを可能とする。それにより、現像ロー
ラ上の残留トナーに対して機械的な剥離を行わず、現像
ローラと除電部材両者の接触領域で電気的に除電を行
い、現像ローラと残留トナーとの問に働く電気的な引力
を低減させた後、現像ローラ上の残留トナーは、供給ロ
ーラと現像ローラとの接触領域もしくは両者が離接する
近傍で機械的に除去され、更に、現像ローラは、供給ロ
ーラと近接する領域もしくは接触領域で、新しいトナー
が供給される。その結果、現像ローラ上には現像履歴の
無いトナーを現像領域に搬送することが可能となる。

【００２０】請求項２の発明は、請求項１に記載された
押し当て用弾性部材はアスカＦ硬度で７０°以下のもの
であることを特徴とする現像装置である。請求項２の発
明によれば、薄板の除雪部材の端部の一端を現像容器に
固定した後、現像ローラに自由端側を当接させ、更にそ
の接触領域の除電部材と現像ローラの接触面と反対側に
弾性発泡体を設けその弾性発泡体のスポンジ硬度をアス
カF硬度で７０°以下とすることによって、現像ローラ
と薄板除電部材の接触圧を高めることなく且つ、現像ロ
ーラと薄板除電部材の接触領域を広げることが可能であ
る。その結果、現像ローラと除電部材との接触領域でト
ナーは除電される機会が増加し、更に、接触領域でトナ
ーを機械的に除去しないようにできる。

【００２１】請求項３の発明は、請求項１に記載の現像
剤供給部材は、８０個／インチから１４０個／インチの
発泡セル数をもつ弾性発泡体からなり、前記現像剤供給
部材は現像剤担持体と接触深さ０．５mm以上１mm以下の
範囲で当接されており、その現像剤担持体と近接もしく
は接触領域において現像剤担持体に現像剤を供給し、且
つ、離接もしくは接触領域において、現像剤担持体上の
残留トナーを除去することを特徴とする現像装置であ
る。請求項３の発明によれば、発泡セル密度を8０個／
インチ〜１４０個／インチの範囲に限定し、また、現像
ローラと供給ローラ接触深さの範囲を０．５mm〜１mmの
範囲に限定することによって、経時に安定した供給性能
と現像ローラ上の残留トナーの除去性能を維持すること
が可能となる。

【００２２】請求項４の発明によれば、請求項１に前記
現像剤供給部材は、アスカＦ硬度６０°からアスカＣ硬
度３０°の弾性発泡体からなることを特徴とする記載の
現像装置である。請求項４の発明によれば、供給ローラ
に使用する弾性発泡体の硬度をアスカＦ硬度６０°〜ア
スカＣ硬度３０°の範囲を限定することによって、現像
ローラ上の残留トナーを除去することが可能となり、同
時に現像ローラ表面に新しくトナーを供給することが可
能となる。つまり、供給ローラに除去性能と供給性能と
を同時に両立できる。

【００２３】請求項５の発明は、請求項１に記載の現像
剤供給部材は、導電性の弾性発泡体であり、その抵抗値
１０⁴〜１０⁷Ωとし、前記現像剤供給部材には、現像剤
担持体上の現像剤の帯電極性と同極性のバイアス電圧を
印加することを特徴とする現像装置である。請求項５の
発明によれば、現像剤供給部材に、導電性の弾性発泡体
を使用しその抵抗値１０⁴〜１０⁷Ω範囲内とし、更に、
供給ローラにトナーの帯電極性と同極性のバイアス電圧
を印加することによって、現像ローラと供給ローラとの
接触領域で上記バイアス電圧を印加することにより現像
ローラと供給ローラ間に帯電したトナーが移行する方向
に電界を形成することとなり、現像ローラと供給ローラ
の接触領域近傍で摩擦帯電されたトナーを充分現像ロー
ラに塗布することが可能になり、黒ベタ現像時でも充分
な画像濃度を得ることができる。

【００２４】請求項６の発明は、請求項1に記載された
現像剤供給部材に印加するバイアス電圧Ｖｔ（Ｖ）と、
除電部材に印加するバイアス電圧Ｖｃ（Ｖ）について、｜Ｖｃ｜−５０＜＝｜Ｖｔ｜＜＝｜Ｖｃ｜＋１００
（Ｖ）の関係式を満たすことを特徴とする現像装置である。請
求項６の発明によれば、除電部材に印加する除電バイア
スと現像ローラに充分にトナーを供給する供給バイアス
について、上記の関係式の範囲内で供給バイアス電圧
と、除電バイアス電圧の電圧印加条件を決定することに
より、残留トナーを除去した現像ローラには、安定した
トナー供給を実現し、且つ、現像領域通過後の除電によ
る現像ローラと供給ローラの残留トナーの除去効果を高
め、現像履歴を生じないようにできる。

【００２５】請求項７の発明は、請求項１に記載の除電
部材は導電性を持つ弾性体の薄板状部材であり、前記除
電部材に現像剤の帯電極性と逆極性のバイアス電圧を印
加することを特徴とする現像装置である。請求項７の発
明によれば、薄板の除電部材を導電性材質を用いること
により、現像ローラ上の残留トナーの除電を容易に行う
ことが可能となる。

【００２６】請求項８の発明は、請求項７に記載の除電
部材は、ポリカーボーネートとポリブチルテレフタレー
トとが混合された薄板状部材にカーボンブラックを含有
しており、抵抗値を１０³〜１０⁶Ωとしたことを特徴と
する現像装置である。請求項８の発明によれば、除電部
材において、ポリカーボーネートとポリブチルテレフタ
レートとの混合された薄板状にカーボンブラックを含有
させることによって弾性薄板状の部材に導電性を有し、
且つ、耐摩耗性の優れた除電部材を用いることができ
る。

【００２７】請求項９の発明は、請求項１において、除
電部材と現像剤担持体との軸方向の接触領域を、現像剤
担持体上の現像剤搬送領域より広い領域で当接すること
を特徴とする現像装置である。請求項９の発明によれ
ば、除電部材の現像ローラ軸方向の長さを、現像ローラ
が静電潜像にトナーを搬送する領域、言い換えれば、現
像ローラ軸方向上に付着しているトナーの付着領域よ
り、長くすることによって、現像ローラ上の全てのトナ
ーに対して除電効果が得られるように、除電部材を現像
ローラに当接することができる。

【００２８】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の実
施形態を詳細に説明する。図１は本発明の実施形態にか
かる負帯電非磁性１成分トナーを用いた反転現像装置の
概略断面図である。ここでは、図示しない潜像形成手段
によって静電漕像が形成される感光体（ＯＰＣドラム）
５１に対向するように現像装置（現像ユニット）１が配
置されている。

【００２９】現像装置１は、現像剤担持体である現像ロ
ーラ１００と、現像剤供給部材であるトナー供給ローラ
２００と、現像剤規制部材であるトナー層規制ブレード
３００と、トナー１０を収容する現像容器２０と、各電
源（現像ローラ１００に現像バイアス用電圧を印加する
現像バイアス用電源１１０、トナー供給ローラ２００に
バイアス電源を供給するトナー供給バイアス用電源２１
０、前記ブレード３００にブレードバイアス電圧を印加
するブレードバイアス用電源３９０）とを有している。

【００３０】現像装置１において、現像ローラ１００に
はトナー供給ローラ２００が圧接触されており、該トナ
ー供給ローラ２００の回転方向としては現像ローラ１０
０との対向部で現像ローラ１００の回転方向と逆方向に
なるように設定している。したがって、現像ローラ１０
０とトナー供給ローラ２００は対向部で摺接している。

【００３１】トナー供給ローラ２００は現像ローラ１０
０と同様の素材を用いて形成してものであり、電気的抵
抗の調整も現像ローラ１００と同様の抵抗調整材料によ
り行うことが可能である。また、トナー供給ローラ２０
０は弾性をさらに大きくするために、発泡させた素材を
用いており、発泡剤の量を現像ローラ１００よりも多く
して製造する。トナー供給ローラ２００には、バイアス
電源２１０から電圧が印加されていて、一般にはトナー
を現像ローラ１００に押す方向、例えば負極性トナーで
あればより負極側に大きなバイアス電圧を供給ローラ２
００に印加する。

【００３２】トナー供給ローラ２００によって現像ロー
ラ１００に供給されたトナー１０は、現像ローラ１００
の回転動作によってトナー層厚規制部材であるブレード
３００と現像ローラ１００との当接位置に搬送される。
板状の金属材で作られているブレード３００は、その先
端近傍の腹部が現像ローラ１００に押圧されている。現
像ローラ１００に供給されたトナー１０は、ブレード３
００の所定の設定圧力や設定位置によって所定の帯電電
荷量と厚みに規制されて現像領域（感光体との対向部
Ｔ）に搬送され現像工程に入つていく。また、ブレード
３００はバイアス電源３９０から電圧が印加されてい
て、トナー１０を現像ローラ１００に押す方向、例えば
負極性トナーであればより負極側に大きなバイアス電圧
をブレード３００に印加する場合と、現像ローラ１００
と同電位となるようなバイアス電圧を印加する場合があ
る。

【００３３】なお、例えば本実施形態では、トナーには
負極性トナー（負帯電トナー）を用いており、トナー層
表面電位はトナーの種類（トナーの飽和帯電量の違い）
によって異なるが、−３０（Ｖ）〜−５０（Ｖ）ぐらい
である。また、除電バイアスや供給バイアスは現像ロー
ラ１００との電位差を有することによって各々の効果が
得られる。このため、現像バイアスを感光体５１と現像
ローラ１００との間で−５００（Ｖ）印加した場合、そ
の他のバイアス条件は、次のものになる。すなわち、除電バイアス＝−３００（Ｖ）（現像ローラとの電位差＝＋２００（Ｖ））、供給バイアス＝−７００（Ｖ）（現像ローラとの電位差＝−２００（Ｖ））、ブレードバイアス＝−６００（Ｖ）（現像ローラとの電位差＝−１００（Ｖ）である。

【００３４】現像工程で使用されなかった現像ローラ１
００上の未現像トナーは、現像ローラ１００の回転によ
って現像装置１に戻っていくが、現像領域後・供給ロー
ラ２００手前に設置された現像ローラ１００上のトナー
の電荷除電装置・手段によって帯電電荷力が除去され供
給ローラ２００入口の圧接によってホッパに剥離回収さ
れて再利用される。

【００３５】トナ一層の形成に用いているブレード３０
０は、板厚＝０．１mmのリン青桐板であり、現像ローラ
１００に対して約３０ｇｆ／cmで当接している。ブレー
ド材料としては、その他にステンレス、銅、真鍮なとを
用いてもよい。更にブレード３００には、金属薄板状に
トナー帯電に寄与する材料、耐摩耗性に優れている材料
を塗布して、現像ローラに当接することも可能である。

【００３６】トナー１０は非磁性１成分のものであり、
好適には、スチレン−アクリル共重合体８０〜９０重量
部、カーボンブラック５〜１０重量部、外添剤としてＳ
ｉＯ₂０．５〜１．５重量部、荷電制御剤０〜５重量部
の組成からなる平均粒径５〜１０μmの負帯電トナーが
用いられる。トナーは、その他、正帯電トナーであって
も全く問題はなく、モノクロの複写機・プリンタ用の黒
トナーのみならず、カラー複写機・プリンタ用のカラー
トナーにも応用可能であることはもちろんである。

【００３７】更に、非磁性１成分トナー１０は上記の組
成に限定されるものではなく、以下に示すような組成で
あっても本発明に用いることができる。主樹脂である熱
可塑性樹脂としてはスチレン−アクリル共重合体以外
に、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリエステル、低分
子量ポリプロピレン、エポキシ、ポリアミド、ポリビニ
ルブチラール等であってもかまわない。着色剤としては
カーボンブラック以外にファーネスブラック、ニグロシ
ン系染料、含金属染料等、カラートナー用として、黄色
用のベンジジン系黄色顔料、フォノンイエロー、アセト
酢酸アニリド系不溶性アゾ顔料、モノアゾ顔料、アゾメ
チン系色素等、マゼンタ用のキサンテン系マゼンタ染
料、リンタングステンモリブデン酸レーキ顔料、アント
ラキノン系染料、キサンテン系染料と有機カルボン酸か
ら成る色材、チオインディゴ、ナフトール系不溶性アゾ
顔料等、シアン用の銅フタロシアニン系顔料等であって
もかまわない。外添剤としてはＳｉＯ₂以外にコロイダ
ルシリカ、酸化チタン、アルミナ、ステアリン酸亜鉛、
ポリフッ化ビニリデンやそれらの混合物であってもかま
わない。荷電制御剤としては、負帯電トナー用として、
アゾ系含金染料、有機酸金属錯塩、塩素化パラフィン等
があり、正帯電トナー用としてニグロシン系染料、脂肪
酸金属塩、アミン、4級アンモニウム塩等が用いられ
る。

【００３８】また、現像ローラ１００は、例えばカーボ
ンブラックなど導電化剤が添加され、体積抵抗率約１０
⁷Ωcm、ＪＩＳ−Ａ硬度６０〜７０°の導電性ウレタン
ゴムからなる直径Ｄｂ＝２７mmの導電性弾性現像ローラ
を用いており、現像ローラ１００の表面粗さＲz＝３〜
６μm（ＪＩＳＢ−０６０１に準ずる）であり、図中矢
印ｂ方向に周速Ｖb＝２００mm／sで回転しており、直径
Ｄs＝１０mmのステンレス性のシャフトを介して現像バ
イアス電圧Ｅ₁＝−５００（Ｖ）が印加されている。

【００３９】トナー層形成に用いているブレード３００
は、板厚＝０．１mmのリン青銅板であり、現像ローラ１
００に対して約３０ｇｆ／cmで当接している。

【００４０】トナー供給ローラ２００については、ステ
ンレス等の金属製の導電性軸に発泡セル密度８０個／イ
ンチ〜１４０個／インチ、アスカＦ硬度６０°〜アスカ
Ｃ硬度３０°の弾性発泡体をローラ状に成形したもので
ある。このトナー供給ローラ２００は、現像ローラ１０
０に接触深さ０．５〜１mmの範囲で接触している。

【００４１】除電部材４００は導電性の弾性体の薄板弾
性体であり、前記除電部材に現像剤の帯電極性と逆極性
のバイアス電圧を印加する。そして、除電バイアス部材
４００は、例えばポリカーボーネートとポリブチルテレ
フタレートとが混合された薄板状部材にカーボンブラッ
クを含有しており、抵抗値を１０³〜１０⁶Ωとすること
ができる。この除電部材４００の一端部は、現像装置１
の一部に接着されており、他端部は自由端として現像ロ
ーラ１００に当接している。また、現像ローラ１００と
除電部材４００の当接領域Ｐでは、除電部材４００の裏
面に当接するように当接用弾性部材４２０が設けられて
いる。当接用弾性部材はアスカＦ硬度で５０°のスポン
ジ材を使用し、当接領域で約０．３mmのくい込み量があ
り、除電部材４００と現像ローラ１００周方向の接触幅
を２mmとしている。

【００４２】すなわち、当接用弾性部材４２０の硬度が
高くなると現像ローラ１００と除電部材４００の接触圧
が高くなり、現像ローラ１００上の残留トナー１０に対
して機械的剥離の効果が生じてしまう。その結果、除電
部材４００の表面で騒き落とされたトナー１０が蓄積
し、トナーこぼれや固着を生じてしまう。そこで、機械
的な掻き落とし効果が無く除電効果のみを得るため当接
用弾性部材４２０のスポンジ硬度を変えて除電部材４０
０表面のトナー１０の付着量を目視で確認したところ、
スポンジ硬度はアスカＦで硬度７０°以下で付着量は極
めて少なくなった。

【００４３】本実施形態にかかる現像装置で現像履歴
（現像メモリ）の有無を確認し、及び除電後の現像ロー
ラ上の残留トナーがトナー供給ローラによって騒き落と
されている効果を確認するため、以下の実験を行うこと
によって評価した。図２は、評価結果を示す。

【００４４】テスト画像としてＡ３用紙縦方向に白ベタ
部と黒ベタ部が1／2ずつ存在する原稿を用意し、テスト
画像を１０枚連続で印字する。この時、現像ローラ１０
０上のトナーは、黒ベタ部の領域で印字ごとにトナーが
消費され、供給ローラ２００によって新しいトナー１０
が供給されているので、トナー１０の粒径分布はほぼ一
定である。しかし、白ベタ部の領域では、トナー１０が
消費されずに除電部材４００を通過し供給ローラ２００
に戻ってくる。この時、掻き落とし効果が低ければ、現
像ローラ１００上の残留トナーは、供給ローラ２００と
現像ローラ１００の接触領域を通過しやすい小粒径のト
ナーが再度現像領域に搬送されてしまう。よって、この
白ベタ部領域のトナー粒径分布と黒ベタ部領域のトナー
粒径分布が近似している程、供給ローラ２００と現像ロ
ーラ１００との接触領域での掻き落とし効果が得られて
いることが判る。

【００４５】そこで、テスト画像を１０枚連続で印字し
た後、現像ローラ１００上のトナー１０を採取し、コー
ルターカウンターで白ベタ部のトナー粒径分布と黒ベタ
部のトナー粒径分布を測定した。この時、粒径分布の比
較用として図８に示した従来方式の現像装置でも同様の
実験を行なった。従来方式の現像装置では、現像ユニッ
トの開口部下方よりトナーが前面に漏れることを防止す
るマイラーシートを取り付けている。

【００４６】なお、本検討で使用したバイアス条件は、
除電バイアスEc＝＋２００（Ｖ）、供給バイアス＝−２
００（Ｖ）（現像ローラの電位に対して）をそれぞれ各
部材に印加した。

【００４７】図２に示すように、本実施形態の現像装置
では（図２（ｂ）の除電バイアス有り）、白ベタ部と黒
ベタ部のトナー粒径分布の差は少ない。一方、従来のマ
イラーシートを用いた現像装置（図２の（ａ）除電バイ
アス無し）では、白ベタ部と黒ベタ部のトナー粒径分布
の差が大きいことがわかる。従って、本実施形態の現像
装置では、除電部材４００で除電されたトナー１０が供
給ローラ２００によって騒き落とされ、新たにトナー１
０が現像ローラ１００に塗布されている。また、それぞ
れの現像装置で現像メモリの有無を確認したところ、除
電部材を有する本実施形態の現像装置では、現像メモリ
の発生がない。これに対して、従来のマイラーシートを
用いた現像装置では、全てのテスト画像に現像メモリが
生じていた。

【００４８】次に、実施形態２について説明する。トナ
ー供給ローラ２００と現像ローラ１００の接触深さとト
ナー供給ローラ２００の供給性能と除去性能について説
明する。スポンジの物性値が全く同じで接触深さが異な
る場合のトナー供給ローラ２００の供給性能を以下の方
法で実験を行った。

【００４９】実施形態１と同一横成の現像装置１を用い
て、感光体（ＯＰＣドラム）５１上に現像ローラ１００
が２周分の黒ベタ現像を行ってから現像装置を停止さ
せ、感光体５１上のトナー付着量を１周毎に測定を行っ
た。

【００５０】この場合、付着量の測定には、以下の方法
を用いた。感光体５１上のトナーをノズルを有する吸引
装置で感光体５１上から剥離する。この吸引装置のノズ
ルには吸引したトナーを捕集するためのフィルタが存在
しており、吸引されたトナーはノズル内部に収容できる
ものである。従って、トナーを吸引する前のノズルの質
量と吸引後のノズルの質量とを減算することによって剥
離したトナー量がわかる。また、剥離された現像ローラ
上の面積を測定すれば単位面積当たりのトナー量を求め
ることができる。また、実験条件として供給バイアス＝
−７００（Ｖ）、除電バイアス＝−５００（Ｖ）（現像
ローラと同電位）、現像バイアス＝−５００（Ｖ）と
し、トナー供給ローラ２００は、スポンジローラであっ
て、セル密度８０個／インチ、抵抗値１０⁵（Ω）、ス
ポンジ硬度はアスカＦ硬度で６８°の導電性ウレタンス
ポンジ材からなるものを使用した。実験結果を図３に示
す。

【００５１】また、トナー供給追従性を確保するために
は、現像ローラ１００と供給ローラ２００の接触深さを
０．５mm以上とする必要がある。スポンジの物性値が全
く同じで接触深さが異なる場合のトナー供給ローラ２０
０の除去性能を以下の実験で評価する。

【００５２】この場合、実施形態１と同様に現像ローラ
１００上のトナー１０の粒径分布の差異によって評価す
る。また、供給ローラ１００のみのトナー除去性能の確
認を行うため除電バイアスを印加せずに評価を行った。
実験結果を図４に示す。図４（ａ）に示すように、接触
深さ０．５mmでは、トナー粒径分布が黒ベタ部と白ベタ
部で大きく異なっているのに対して、図４の（ｂ）に示
すように、接触深さ１mmでは、トナー粒径分布の差が改
善されている。従って、供給ローラ２００のみで現像ロ
ーラ上のトナーを剥離するには接触深さを深くしなけれ
ばならないことが理解される。

【００５３】次に、発泡セル密度を５０個／インチから
１８０個／インチと変化させて詳しく評価したところ、
発泡セル密度８０個／インチから１４０個／インチで、
且つ現像ローラとの接触深さ０．５〜１mmの場合に現像
履歴の無い、また、黒ベタ濃度の追従性を確保でき、良
好な結果を得られることが判った。

【００５４】次に、実施形態３を説明する。本実施形態
３で使用した現像装置は実施形態１と同一構成であり、
除電部材４００として、ドイツ国のバイエル社製の静電
防止フィルム『Bayfol AS−A』厚み０．２mmのものを
使用した。トナー供給ローラ２００への供給バイアス電
圧Ｅt＝−２００（Ｖ）（現像ローラに対して）とし、
除電部材４００には、除電バイアス電圧Ｅc＝０〜＋３
００（Ｖ）（現像ローラに対して）を印加することによ
って、現像メモリの有無を確認した。また、除電後の現
像ローラ１００上の残留トナーがトナー供給ローラ２０
０によって掻き落とされている効果を確認するため、以
下の実験を行うことによって評価した。

【００５５】トナー供給ローラ２００の残留トナー掻き
落とし効果を確認するため、テスト画像としてＡ３用紙
縦方向に白ベタ部と黒ベタ部が1／2ずつ存在する原稿を
用意し、テスト画像を１０枚連続で印字する。この時、
現像ローラ１００上のトナーは、黒ベタ部の領域で印字
ごとにトナーが消費され、供給ローラ２００によって新
しいトナーが供給されているのでトナーの粒径分布はほ
ぼ一定である。しかし、白ベタ部の領域では、トナーが
消費されずに除電部材４００を通過し供給ローラ２００
に戻ってくる。この時、掻き落とし効果が低ければ、現
像ローラ１００上の残留トナーは、供給ローラ２００と
現像ローラ１００の接触領域を通過し易い小粒径のトナ
ーが再度現像領域に搬送されてしまう。よって、この白
ベタ部領域のトナー粒径分布と黒ベタ部領域のトナー粒
径分布が近似している程、供給ローラと現像ローラとの
接触領域での騒き落とし効果が得られているといえる。

【００５６】そこでテスト画像を１０枚連続で印字した
後、現像ローラ１００上のトナーを採取し、粒径分布測
定器（Coulter Multisizer II）で白ベタ部のトナー粒
径分布と黒ベタ部のトナー粒径分布を測定した。図５に
除電バイアス印加によるトナー除去率を求めたものを示
す。この場合、トナー除去率は、黒ベタ部のトナー粒径
分布のピーク値と白ベタ部のトナー粒径分布のピーク値
を次式によって算出した。

【００５７】

【数１】

【００５８】図５を参照すると、除電バイアスの印加電
圧の上昇に伴って、トナー除去率が高くなっていること
がこれより判る。従って、除電部材４００に除電バイア
スを印加することによって、供給ローラ２００が現像ロ
ーラ１００上の残留トナーを除去効果が高まることが判
った。

【００５９】次に、実施形態４について説明する。本実
施形態４で使用した現像装置１は実施形態1と同一構成
であり、トナー供給ローラは、セル密度８０個／インチ
の弾性発泡体を使用し、現像ローラとの接触深さを1mm
に設定して評価を行った。また、除電部材は、ドイツの
バイエル社製の静電防止フィルム『Bayfol AS−A』厚
み０．２mmのものを使用した。トナー供給ローラヘの供
給バイアス電圧Ｅt＝０〜−４００（Ｖ）（現像ローラ
に対して）、また、除電部材には、除電バイアス電圧Ｅ
c＝０〜＋３００（Ｖ）（現像ローラに対して）を各部
材に印加し、各供給バイアス・除電バイアス印加条件下
での黒ベタ濃度の追従性及び、現像メモリの発生有無の
評価を行った。

【００６０】この場合、トナー供給追従性は、黒ベタ画
像を用意し、Ａ３用紙に黒ベタ印字することによって、
光学濃度のばらつきで評価を行った。現像メモリの評価
として、画像書き出し部にチェッカパターンを持ち、更
にその後ハーフトーンの画像濃度を持つ現像メモリ確認
用テストパターンを用意した。このチェッカパターン
は、−辺１５mmからなる正方形であり、交互に白色部・
黒色部が存在しており、印字開始とともに3列のチェッ
カーパターンを印字し、その後、光学濃度平均０．４
（Machbeth RD918での測定値）のハーフトーン画像を
印字し、現像履歴の確認評価を行った。

【００６１】実際には、レーザープリンタに本実施形態
の現像装置を組み込み、Ａ３用紙に黒ベタ原稿もしく
は、現像メモリ確認用テストパターンを印字させた。図
６に供給バイアスと除電バイアスによる現像メモリの有
無と黒ベタ濃度追従性の結果を示す。図６に示すよう
に、供給バイアスが０（Ｖ）即ち現像ローラと同電位の
場合、黒ベタ濃度の追従性は得られない。また、除電バ
イアスが０（Ｖ）即ち、現像ローラと同電位の場合除電
効果が得られず、供給バイアス０〜−４００（Ｖ）印加
条件では、現像メモリを除去することができない。除電
バイアスが＋１００（Ｖ）から、現像メモリの除去が可
能となるが、供給バイアス−５０（Ｖ）印加時では、供
給性能が低下し黒ベタ画像濃度が若干低下した。供給バ
イアスと除電バイアス印加電圧を変化させながら上記評
価画像を出力し、良好な画像が得られる範囲を求めたと
ころ以下の条件を満たしていればよいことが判った。

【００６２】｜Ｖｃ｜−５０＜＝｜Ｖｔ｜＜＝｜Ｖｃ｜
＋１００（Ｖ）

【００６３】実施形態５について説明する。図７は、現
像ローラ１００と除電部材４００の詳細斜視図である。
除電部材４００の幅方向の長さＷｃを現像ローラ１００
上のトナー搬送領域幅Ｗｔよりも若干長く設計すること
により現像ローラ１００上のトナー全体を除電すること
ができる。

【００６４】

【発明の効果】以上説明した通り、請求項1の発明によ
れば、除電部材と現像ローラの接触領域で、除電部材が
現像ローラと接触している面の反対面に弾性部材を設け
ているので、除電部材の現像ローラヘの当接により、現
像ローラと除電部材の接触圧が増加せずに両者の接触領
域を拡くとることが可能となり、現像ローラ上の残留ト
ナーが除電部材に接触している時間が長くなり、トナー
の除電効果が向上し、その結果供給ローラでの掻き落と
し効果も向上することによって、現像履歴を生じない画
像を得ることができる。

【００６５】請求項２の発明によれば、弾性部材の硬度
をアスカＦ硬度７０°以下とすることにより、現像ロー
ラに接触させる領域を拡大させることが容易となる効果
がある。

【００６６】請求項３の発明によれば、供給ローラの発
泡セル密度範囲を規定することにより、トナー目詰まり
等の供給性能の劣化を肪止し、また、接触深さを限定す
ることによって、供給ローラを駆動させるトルクの増加
を抑制し、経時における安定したトナー供給及び除去性
能を維持できる。

【００６７】請求項4の発明によれば、供給部材のトナ
ー除去条件とトナー供給条件の両者を満足させることに
より、濃度ムラ、現像履歴のない画像を得ることができ
る。

【００６８】請求項５の発明によれば、供給部材を導電
性のスポンジ材を使用することにより、供給部材にトナ
ー帯電特性と同極性のバイアス電圧を印加することによ
って、トナー供給を安定且つ充分に行え、黒ベタ等トナ
ー消費の多い画像に対しても、安定した濃度の追従性が
得られる効果がある。

【００６９】請求項６の発明によれば、供給バイアスと
除電バイアスの印加電圧を本発明で規定する範囲内で使
用することによって、現像ローラ上の残留トナーの除電
効果が良好に行われ、更には、供給バイアスによって安
定した供給性能ができ、現像履歴を生じず、同時に濃度
追従性をも確保することが可能となり、高画質の画像が
得られる。

【００７０】請求項７の発明によれば、除電部材を薄板
導電性部材を用いることによって、現像ローラと除電部
材との接触領域で、トナーの帯電極性と逆極性の除電バ
イアスを印加することが可能となり、現像ローラとその
表面に付着している残留トナーとの電気的な付着力を低
減できる。

【００７１】請求項８の発明によれば、除電部材にポリ
カーボーネートとポリブチルテレフタレートとを混合
し、カーボンを含有させた薄板材料を用いることによっ
て、除電部材の耐度耗性を向上することによって、長期
にわたる使用に際しても除電性能の低下を生じない効果
がある。

【００７２】請求項９の発明によれば、現像ローラ上の
トナー付着領域より、現像ローラ軸方向に長く除電部材
を当接することにより、現像ローラ上の全てのトナーが
除電部材と現像ローラとの接触領域を通過することとな
り、現像領域通過後の現像ローラ上の全てのトナーを除
電することが可能となる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に係る現像装置の全体概略図
である。

【図２】実施形態１に係る除電部材の除電効果例を表す
グラフてある。

【図３】実施形態２に係る現像ローラと供給ローラとの
接触深さと感光体上のトナー付着量の関係例を示すグラ
フである。

【図４】実施形態２に係る現像ローラと供給ローラとの
接触深さと、現像ローラ上のトナーの掻き落とし効果例
を示すグラフである。

【図５】実施形態３に係る除電バイアス印加電圧と現像
ローラ上のトナーの掻き落とし効果例を示すグラフであ
る。

【図６】実施形態４に係る供給バイアスと除電バイアス
との印加電圧と現像メモリ有無の関係を示すグラフであ
る。

【図７】実施形態５に係る現像ローラの斜視説明図であ
る。

【図８】従来の現像装置の説明図である。

【符号の説明】

１現像装置１０トナー５１感光体（OPCドラム）１００現像ローラ１１０現像バイアス用電源２００トナー供給ローラ２１０トナー供給バイアス用電源３００トナー層規制フレード３９０ブレートバイアス用電源４００除電部材４１０除電バイアス用電源４２０当接用弾性部材４３０マイラーシート

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者井上淳志大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号シャープ株式会社内 (72)発明者山田雅則大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号シャープ株式会社内 (72)発明者山中隆幸大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号シャープ株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】１成分現像剤を表面に担持して搬送する
現像剤担持体と、その現像剤担持体に接触し現像剤を現
像剤担持体に供給する現像剤供給部材と、現像後、現像
剤担持体上の現像剤を除電する除電部材とを備え、現像
剤担持体上の残留現像剤を除去する静電潜像現像装置で
あって、前記除電部材を現像剤担持体上の残留現像剤に対して機
械的な剥離を生じないように現像剤担持体に当接させる
ために現像剤担持体と除電部材が接する領域に押し当て
用の弾性部材を配設し、除電部材に、現像剤担持体上の
残留現像剤を該現像剤担持体から電気的に引き離す力を
付与する方向にバイアスを設定するバイアス電源を設
け、現像剤担持体上の残留現像剤の電気的な付着力を軽減し
た後に、現像剤供給部材は、現像剤担持体と現像剤供給
部材の離接領域近傍もしくは接触領域において、現像剤
担持体上の残留現像剤を除去し、その後、現像剤担持体
と現像剤供給部材の近接領域近傍もしくは接触開始領域
において、現像容器内の新しい現像剤を現像剤担持体に
塗布するようにしたことを特徴とする現像装置。
【請求項２】請求項１に記載された押し当て用弾性部
材はアスカＦ硬度で７０°以下のものであることを特徴
とする現像装置。
【請求項３】請求項１に記載の現像剤供給部材は、８
０個／インチから１４０個／インチの発泡セル数をもつ
弾性発泡体からなり、前記現像剤供給部材は現像剤担持
体と接触深さ０．５mm以上１mm以下の範囲で当接されて
おり、その現像剤担持体と近接もしくは接触領域におい
て現像剤担持体に現像剤を供給し、且つ、離接もしくは
接触領域において、現像剤担持体上の残留トナーを除去
することを特徴とする現像装置。
【請求項４】請求項１に前記現像剤供給部材は、アス
カＦ硬度６０°からアスカＣ硬度３０°の弾性発泡体か
らなることを特徴とする記載の現像装置。
【請求項５】請求項１に記載の現像剤供給部材は、導
電性の弾性発泡体であり、その抵抗値１０⁴〜１０
⁷（Ω）とし、前記現像剤供給部材には、現像剤担持体
上の現像剤の帯電極性と同極性のバイアス電圧を印加す
ることを特徴とする現像装置。
【請求項６】請求項1に記載された現像剤供給部材に
印加するバイアス電圧Ｖｔ（Ｖ）と除電部材に印加する
バイアス電圧Ｖｃ（Ｖ）について、｜Ｖｃ｜−５０＜＝｜Ｖｔ｜＜＝｜Ｖｃ｜＋１００
（Ｖ）の関係式を満たすことを特徴とする現像装置。
【請求項７】請求項1に記載の除電部材は導電性を持
つ弾性体の薄板状部材であり、前記除電部材に現像剤の
帯電極性と逆極性のバイアス電圧を印加することを特徴
とする現像装置。
【請求項８】請求項７に記載の除電部材は、ポリカー
ボーネートとポリブチルテレフタレートとが混合された
薄板状部材にカーボンブラックを含有しており、抵抗値
を１０³〜１０⁶（Ω）としたことを特徴とする現像装
置。
【請求項９】請求項１において、除電部材と現像剤担
持体との軸方向の接触領域を、現像剤担持体上の現像剤
搬送領域より広い領域で当接することを特徴とする現像
装置。