JPS6073648A - 現像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は現像装置に関し、詳しくは電子写真装置又は静
電記録装置において、感光体もしくは誘電体上に形成さ
れた静電潜像を非磁性トナーのみからなる一成分現像剤
によって可視像化する現像装置の改良に係る。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

この種の現像装置は、トナーとキャリアからなる二成分
現像剤を用いるもの、磁性トナーのみからなる一成分現
像剤を用いるものと技術的な進歩がなされ、更に磁性ト
ナーのみからなる一成分現像剤の欠点を解消しえる非磁
性トナーのみからなる一成分現像剤を用いる現像装置へ
と発展している。しかしながら、非磁性トナーを使用し
ているがゆえに、均一なトナー薄層を可動現像剤相持体
表面に安定的に形成することが困難であるという唯一の
大きな問題を有し、そのために実用化が阻まれていた。

このようなことから、本発明者らは既に第１図に示す現
像装置（特願昭５７−１５５９３４号）を発明し、非磁
性トナーの薄層形成を可能ならしめることに成功した。

かかる発明は、可動現像剤相持体としての担持体ロール
１に可撓性塗布部材としてのゴムブレード２をその自由
端、つまり現像剤の流れの下流側に位置するエツジを除
く面が該ロール１に面接触するように配設することによ
って、例えばトナー容器３から供給された非磁性のトナ
ー４を前記ゴムブレード２により担持体ロール１表面に
塗布してトナー薄層を形成し、これを潜像保持体として
の感光ドラム５に対向させてその静電潜像を現像する装
置である。

上述した現像装置によれば可動現像剤相持体表面と可撓
性塗布部材との接触面積を大きく設定することが可能で
あり、しかも可撓性塗布部材のエツジが相持体表面に接
触しないため、圧接力が局所的に加わるのを回避できる
。その結果、設定条件や機械精度の微妙な不良や摩耗等
が原因となって発生する圧接力の不均一性を緩和でき、
より均一な現像剤層の形成が可能となる。また、担持体
表面と塗布部材との接触面積が大きいために、現像剤は
この接触部分を通過する際、よシ長時間に亘って圧接力
下にて摩擦を受けることになり、その結実現像剤は均一
かつ充分な摩擦帯電電荷が与えられることになる。

したがって、充分な電荷を持った現像剤の均一な薄層を
形成することができるため、静電、潜像の現像を良好に
行なえる。

しかしながら、本発明者らのその後の実験により前述し
た現像装置には以下に示す問題点があることが見い出さ
れた。

■　均一なトナー薄層を形成するためＫは、ゴムブレー
ドの圧接力を一定値以上の値に設定する必要が生じるの
で、相持体ロール表面に形成されるトナ一層は極めて薄
く、かつ微視的には担持体ロール表面にトナー粒子もし
くはトナー粒子の凝集体がまばらに付着する。その結果
、かかるトナ一層を潜像保持体に対向配置し、シト接触
現像を実行することによって得られる現像像は画像濃度
が不十分なものとなる。

■　使用する非磁性トナーは極めて流動性の良いもので
なければならない。流動性の低いトナーを使用すると、
ゴムブレードの圧接力下を凝集トナーが塞ぎ、この部分
をトナーが通過できなくなるため、担持体ロール表面の
トナ一層には筋状の斑が発生する。

■　現像剤中に異物が混入した場合、異物−ｆ）ｉゴム
ブレードの圧接力下につまり、この部分をトナーが通過
できなくなるため、現像ロール表面のトナ一層には筋状
の斑が発生する。

５− 上述した■、■の問題は主に可撓性塗布部材の圧接力下
においてトナーもしくはトナ一層と相持体表面の間に滑
りが生じることに起因することによるものと考えられる
。これを第２図を参照して詳述する。トナー４もしくは
トナー集合体６は担持体ロール１の回転に、伴なってゴ
ムブレード２の圧接力下に進入し、ブレード２による阻
止力Ｆｌ及び担持体ロール１による搬送力Ｆｍｅ受ける
。トナ一層の形成は前記力Ｆ盟　とＦ！の作用下におけ
るトナー集合体６の剪断特性によって決定される。トナ
ー４と担持体ロール１の間の最大静止摩擦係数が小さい
時は、トナー集合体６は剪断される以前に滑り始じめ、
ブレード２の下に滞留する。後続のトナーはかかるトナ
ー集合体によって通過が阻止され、その結果担持体ロー
ル１表面にはトナ一層の形成されない箇所が筋状に現わ
れる。なお、第２図中の６がトナー集合体ではなく、異
物であっテモ同様なプロセスによってトナ一層に筋状の
斑が現出する。

６− また、上述した■の問題は次のような挙動によシ生じる
ものと思われる。即ち、滑９によって滞留したトナー集
合体のうち担持体ロール表面に接触しているトナーは、
徐々にその摩擦帯電電荷を増し、担持体ロールへの静電
気的な吸引力が増大する。吸引力が増大すると、トナー
と担持体ロールとの間の動的な摩擦力は増加し、摩擦力
がある値に達した時にトナー集合体は剪断され、その一
部が担持体゛ロールによって搬送される。このようにし
て、トナー集合体は間歇的に剪断されるため、担持体ロ
ール表面には密度の低いまばらなトナ一層が形成され、
その結果得られた現像像は画像濃度の低いものとなる。

〔発明の目的〕

本発明は非磁性トナーのみからなる一成分現像剤によシ
均一で充分な濃度を持つ高品質な画像を安定的に形成し
得る現像装置を提供しようとするものである。

〔発明の概要〕

本発明は可動現像剤担持体に可撓性塗布部材を接触させ
ることによって、該担持体表面に非磁性トナーのみよシ
なる一成分現像剤を塗布し、これを潜像保持体に対向さ
せて潜像を現像する装置において、前記可動現像剤担持
体の表面を凹凸粗面とすると共に、前記可撓性塗布部材
を前記相持体にその塗布部材端部を除く面が該担持体に
面接触するように配置することによって、既述の如き高
品質な画像を安定的に形成できる現像装置を得ることを
骨子とする。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の実施例を第３図を参照して詳細に説明す
る。

図中１１は可動現像剤担持体としての例えば直径４０ｗ
ｍのアルミニウム製担持体ロールであり、このロール１
１は時計回り方向に回転可能に支持されていると共にバ
イアス電圧１２１１Ｃ接続されている。前記ロール１１
の表面（周面）には例えばサンドブラストにより形成さ
れた凹凸粗面１３を有する。また、図中１４は可撓性塗
布部材としての弾性ブレード（例えば硬度３０度、厚さ
２ｍのウレタンゴムブレーＰ）であり、このブレード１
４は彎曲した腹の面で前記担持体ロール１１に面接触、
圧接している。

即ち前記ブレード１４はその自由端、つま、？）ナーの
流れからみて下流側に位置するエツジが担持体ロール１
１の表面に接触せず、その自由端を除く面が該ロール１
１に面接触している。

なお、ウレタンゴムプレーＶに代って金属製ブレードを
用いてもよい。更に図中の１５は前記担持体ロールＩＩ
ＶＣ例えば２５０μｍの間隔をあけて対向配置された反
時計回り方向に回転する潜像保持体としてのセレン感光
ドラムである。

々お、図中の１６は前記担持体ロール１１の上方に配置
され、該ロール１１とブレード１４の間に非磁性トナー
１７を供給するためのトナー容器である。

このような構成によれば、相持体ロール１ノを矢印方向
（時計回シ方向）に回転すると、トナー容器１６内の非
磁性トナー１７はロール１１に沿って該ロール１１に面
接触したウレタンゴ９− ムブレード１４の圧接力部分へ搬送される。この際、担
持体ロール１１の表面に凹凸粗面１３が形成されている
ため、トナー１７と担持体ロール１１表面との摩擦力が
増大し、第４図に示す如くブレード１４の圧接力下に進
入したトナー集合体１８は濁ることなく剪断され、担持
体ロール１１表面にトナー１７が密に並んだトナー薄層
が形成される。こうしたトナー薄層が形成された担持体
ロール１１に対向配置した感光ドラム１５が回転し、そ
の表面に形成された静電潜像が前記トナー薄層に移動さ
れると、更に帯電したトナー１２は該静電潜像に付着し
て現像がなされる。したがって、担持体ロール１１表面
に゛凹凸粗面１３を形成することによシ、担持体ロール
１１表面におけるトナー付着密度が増大し、画像濃度の
高い良好な現像像を得ることができる。

ｔた、ブレード１４の圧接力下に凝集トナーが進入した
場合にも、ロール１１の凹凸粗面１３との間の大きな摩
擦力によって破壊されるため、１０− ブレード１４の圧接力下につまることなく、常に均一な
トナー薄層を形成できる。異物がブレード１４の圧接力
下に進入した場合にも同様な破壊、搬送効果によシ均一
なトナー薄層を形成できる。

更に、ブレード１４をその自由端が相持体ロール１１に
接触せず、該自由端を除く面を該ロール１１に面接触さ
せることによシ、既に提案した現像装置と同様な効果を
発揮できる。しかも、ブレード１４を凹凸粗面１３を有
する担持体ロールｌｌｌＩＣその自由端を除く面が該ロ
ール１１に面接触するように配置することによって、ブ
レード１４によるトナー薄層の層厚調整機能を損なうこ
となく、均一なトナー薄層を安定的に形成できる。即ち
、凹凸粗面を有する相持体ロールにブレードをその自由
端が接触するように配置すると、ブレードの自由端が凹
凸粗面を有さないロールを用いた場合に比べて顕著に削
られ、その層厚調整機能が変動し易くなる。よって、担
持体ロール表面に凹凸粗面を形成すると共に、そのロー
ル表面にブレードを該ブレードの自由端を除く面を接触
させることは、ロールの凹凸粗面化を有効に発揮できる
利点を有する。

更に、本発明の現像装置は非接触現像法において特に大
きな効果を発揮する。非接触現像法は地かぶシの発生防
止、カラーの重ね合せ現像への応用等多くの利点を有す
る。本発明に係る現像装置は担持体ロール表面にトナー
薄層を形成し、これを潜像面に転写させることによって
現像を行なうものである。このため、トナー薄層を潜像
面に接触させて現像を行なう接触型現像法に応用する場
合には担持体ロールと感光体との接触による同感光体の
破損を防止する観点から、両者の設定には高度な機械精
度が要求される。従って、担持体ロールと感光体の間隙
はトナー薄層の厚さ以上、換言すればトナー薄層の厚さ
は前記間隙以下に規制することによシ、感光体の損傷防
止、地かぶシ発生の防止、カラーの重ね合せ現像への応
用等、多くの効果が得られる。

上述した担持体表面の凹凸粗面の粗さはトナーの平均粒
径の０．０７〜１．５倍にすると、その凹凸粗面化の効
果をよシ顕著に発揮できる。凹凸粗面の粗さがトナーの
平均粒径の０．０７倍未満にすると、トナーと担持体表
面の摩擦力が充分大きな値とならず、均一なトナー薄層
の形成が困難となる。一方、その粗さがトナーの平均粒
径の１．５倍を越えると、トナー薄層の形成はより良好
になるが、逆に以下に示す問題が生じる。第１に、凸部
表面に形成されるトナー薄層の厚さと、凹部表面に形成
されるトナー薄層の厚さの差が極端に大きくなシ、得ら
れた画像は解像力の低い荒れたものとなる。第２に、凹
部に入シ込んだトナーは静電潜像への転移が困難となシ
、その凹部に滞留するため、担持体表面が滞留トナーで
覆われ、後に侵入したトナーは担持体表面と接触するこ
とができなくなる。その結果、担持体表面と摩擦帯電に
あずからない未帯電トナーが増加し、画像に地かぶりや
濃度１３− 不足等の問題が生じる。

事実、第３図図示の現像装置において、Ｊ■Ｓ規格１０
点平均粗さく　ＪＩＳ−ＢＯ６０１）による表示で０．
５ｔｔｍ　、　１ｐｍ　、　１０ｐｍ　ｓ　２１μｍ　
、　２８μｍの凹凸粗面を有する担持体ロール１１を用
いてトナー容器１６に平均粒径１４μｍの非磁性トナー
１７（ポリスチレン、カーデン、帯電制御剤等の組成か
らなる）を入れ、担持体ロール１１を時計回９方向に１
００１Ｈｖ／ａｅｃの周速度で回転させたところ、２０
〜８０μｍのトナー薄層が形成された。

こうして形成された各トナー薄層をロール１１に対向配
置されたセレン感光ドラム１５に非接触現像を行なった
ところ、画像濃度及び解像力と、担持体ロールの凹凸粗
面の粗さとの間には第５図に示す相関が認められた。但
し、セレン感光ドラムの表面電位の最大値を５ｏｏｖ、
現像バイアスを１００Ｖ、担持体ロールとセレン感光ド
ラムの間隙を２５０μｍ１セレン感光ドラムの回転周速
を１００ｍｎ／ｓｅｃに設定した。画像の良否判断の基
準を画像濃度１．０以上、解像力３．〇１４− 以上とすれば、第５図より凹凸粗面の粗さが１μｍ〜２
１μｍの時に良好な画像が得られることがわかる。トナ
ーの平均粒径は１４μｍであるから、表面粗さの適正範
囲はそのトナーのほぼ０．０７〜１．５倍となる。

なお、現像剤担持体表面への凹凸粗面の形成をサンドブ
ラスト処理によシ行なうと、その粗面を再現性よく形成
できる。サンドブラスト処理は砥料を現像剤担持体表面
に衝突させることにより、その表面に凹凸を形成するも
のであるが、この方法によれば凹凸の表面粗さの制御が
可能であシ、再現性も良好であるため量産性に優れてい
る。また、形成される凹凸の形状に規則性がなく、ラン
ダムであるため、均質な現像像を得ることができる。

また、相持体ロールの凹凸粗面を硬質メッキ処理を施し
てもよい。こうした処理を施すことにより、ブレード圧
接力下におけるロール表面の機械的摩耗を大幅に低減す
ることが可能となる。ロール表面の摩耗は表面粗さの変
化につながり、形成されるトナー薄層の厚さ変化、ひい
ては画像濃度の変化を招く。硬質メッキ処理はロールの
長寿命化という目的に対し、効果的である。事実、アル
ミニウム製相持体ロール表面をサンドブラスト処理によ
って表面粗さ４μｍとシタモのと、サンドブラスト処理
後に厚さ５μｍのハードクロムメッキを施して最終的な
表面粗さを４μｍとしたものを用いて現像を繰シ返し行
なって、ロール表面の凸部の摩耗度合を調べたところ、
ハードクロムメッキを施さ々いロールの場合、５０００
枚連続コピーによって表面粗さは４μｍから２μｍに低
下したのに対し、ハードクロムメッキを施したロールは
同連続コピーにおいても表面粗さは全く変化しなかった
。なお、ハードクロムメッキを施さないロールを用いた
場合、その表面粗さの低下によシ画像濃度も変化し、初
期状態では１．３であったが、５０００枚コピー後は１
．１となった。これに対し、ハードクロムメッキを施し
たロールを用いた場合は画像濃度の変化は全く認められ
なかった。このようにロール表面にハードクロムメッキ
を施すことによシ現像の安定性が増し、担持体ロールの
寿命を著しく増加することができる。

〔発明の効果〕

以上詳述した如く、本発明によれば非磁性トナーのみか
らなる一成分現像剤によシ均一で充分な濃度をもつ高品
質な画像を安定的に形成できる現像装置を得ることがで
き、ひいてはこの現像装置を組込んだ複写機などの画像
記録装置を小型化、軽量化、低価格化することができる
等顕著な効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の現像装置を示す概略図、第２図は従来の
現像装置の問題点を説明するための概略図、第３図は本
発明の一実施例を示す現像装置の概略図、第４図は第３
図の現像装置の作用を説明するための概略図、第５図は
画像濃度及び解像力と担持体ロールの凹凸粗面の表面粗
さとの関係を示す特性図である。 １ノ・・・相持体ロール（可動現像剤担持体）、１７− １３・・・凹凸粗面、１４・・・ウレタンゴムブレード
（可撓性塗布部材）、１５・・・セレン感光ドラム（潜
像保持体）、１７・・・非磁性トナー、１８・・・トナ
ー集合体。 出願人代理人　弁理士　鈴　江　武　彦１８− 第１図 ３ 第２図 第３図 １ム

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）可動現像剤相持体に可撓性塗布部材を接触させる
   ことによって、該相持体表面に非磁性トナーのみよシな
   る一成分現像剤を塗布し、これを潜像保持体に対向させ
   て潜像を現像する装置において、前記可動現像剤担持体
   の表面を凹凸粗面とすると共に、前記可撓性塗布部材を
   前記相持体にその塗布部材端部を除く面が該担持体に面
   接触するように配置したことを特徴とする現像装置。
2. （２）可動現像剤相持体の凹凸粗面の表面粕さが、非磁
   性トナーの平均粒径の０．０７〜１．５倍であることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載の現像装置。
3. （３）可動現像剤担持体の凹凸粗面がサンドブラスト処
   理によって形成されたものであることｆ、特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載の現像装置。
4. （４）可動現像剤相持体の凹凸粗面の表面が硬質メッキ
   処理によって硬質化されていることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載の現像装置０
5. （５）可撓性塗布部材によって塗布する可動現像剤相持
   体上の現像剤の厚さを、該担持体と潜像保持体の間隔以
   下の厚さに規制することを特　。 徴とする特許請求の範囲第１項記載の現像装置。