JPH01100577A - 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】 （技術分野） 本発明は、現像装置に係り、特に、１成分現像剤を保持
しながら現像領域に搬送せしめる現像剤担持体と、この
現像剤担持体にトナーを供給する現像剤供給部材とを有
してなる現像装置に関する。

（従来技＃：Ｉ） １成分現像剤（以下トナーという。）を用いて現像を行
なう静電記録装置の現像装置においては、表面に潜像が
形成される感光体ドラム等の潜像担持体に対して、金属
性円筒状の現像スリーブ等からなる現像剤担持体が接触
して摺擦されるように設けられているとともに、さらに
この現像剤坦持体に対しては、ローラー状の弾性体等か
ら形成される現像剤供給部材が接触して摺擦されるよう
に設けられている。そしてまず、現像剤ホッパー内に貯
蔵されたトナーが、上記現像剤坦持体と現像剤供給部材
との間に形成されるニップ部に供給されると、トナーは
摺擦されることにより摩擦帯電されながら現像剤担持体
表面上に付着され、さらにブレード体等から形成される
現像剤規制部材により薄層化された後、現像領域に搬送
されて上記潜像担持体上の潜像に供給され、現像が行な
われるようになっている。

ところが、このような一般の１成分現像装置においては
、コピー枚数の変化とともにトナー付着量（Ｍ／Ａ）が
経時的に変化していき、その結果、画像濃度（１，Ｄ）
値も大きく変化してしまうという問題がある。この原因
としては、粒子径の小さなトナーの方が現像剤規制部材
を通過しやすいため、現像において粒子径の小さなトナ
ーが先に消費されていき、次第に現像剤担持体上のトナ
ー粒子の粒径が大きくなっていくことから、トナー粒子
側々の帯電量（Ｑ／Ｍ）がそれにともなって低下されて
いき、画像濃度を上昇させることが考えられている。

（目　　的） そこで本発明は、簡易な構成で、トナー粒子径の経時的
変化にかかわらず、常時画像濃度を一定に維持すること
ができるようにした現像装置を提供することを目的とす
る。

（構　　成） 上記目的を達成するため、本発明は、１成分現像剤を保
持しながら現像領域に搬送せしめる現像剤担持体と、こ
の現像剤担持体にトナーを供給する現像剤供給部材とを
有してなる現像装置において、現像領域と現像剤供給部
材との間部分に、現像後の現像剤担持体上に残留する現
像剤を除去する現像剤掻取部材を設けてなり、該現像剤
掻取部材には、現像剤担持体側に対して現像剤吸着用の
電荷を注入するバイアス電圧が印加されている。

このような構成からなる現像装置においては、現像終了
後において、現像剤担持体上に残留する現像剤が、現像
剤掻取部材により機械的あるいは電気的な掻取力に基づ
いて現像剤担持体上から除去される。これと同時に、現
像剤担持体に対して、上記現像剤掻取部材から現像剤吸
着用の電荷が注入され、現像剤担持体の表面部は、現像
剤掻取部材に印加されているバイアス電圧とほぼ同レベ
ルすなわち、トナー吸着側の電位状態に置かれる。

つぎに、このようなトナー吸着側の電位状態になされた
現像剤担持体に対して、現像剤供給部材から上記トナー
吸着電位に基づいてトナーが良好に供給され、現像剤担
持体表面にトナーが付着される。このとき、現像剤掻取
部材に印加されているバイアス電圧をトナー粒子径の経
時的変化すなわちトナー帯電量の経時的変化に対応して
変動制御し、現像剤担持体側への電荷注入量を変化させ
てやれば、画像濃度が常時一定になるようにトナー供給
量を適量に制御することができる。この場合、現像剤供
給部材側をアース状態にしておけば、現像剤供給部材通
過後の現像剤担持体上に残留する電荷を除雪するごとが
でき、゛その結果、現像バイアスを電荷注入の影響がな
い初期状態と同様に作用させることができ、画像濃度変
動を回避することができる。また、現像剤供給部材に印
加されているトナー供給用のバイアス電圧を変動制御し
てトナー供給量を直接的に変化させるようにしても、画
像濃度が常時一定となるようにトナー供給量を適量に制
御することができる。

以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する
。

図には、本発明の一実施例としての非磁性１成分現像剤
を使用する現像装置が示されている。

図において、現像剤担持体としての現像スリーブ１が回
転自在に支承されており、本例では、矢印方向に所定速
度で回転駆動される。この現像スリーブ１では、スリー
ブ状の例えばアルミニウム等からなる導電性基体１ａの
周面上に、クロロプレン等の絶縁材料からなる絶縁層１
ｂが被着されているとともに、さらにその上に、表面電
極層１Ｃが被着され構成されている。この表面電極層１
Ｃは、絶縁性の接着剤層中に、多数の微小電極粒子を互
いに電気的絶縁状態に分散させることにより形成されて
いるものである。この現像スリーブ１は、電源１ｄに接
続されており、現像用のバイアス電圧■８が印加されて
いる。この現像バイアス電圧ＶＢは、−１８０Ｖに設定
されている。

なお、前記絶縁層１ｂは、現像に適した電界強度を保持
するために設けられているものであり、必要に応じて省
略することも可能である。

上記現像スリーブ１に対して、本例では図中右側に、現
像剤を貯留するホッパー２が形成されている。本例で使
用される現像剤は、非磁性の１成分系トナーである。上
記ホッパー２の上部には、補給口２ａが形成されており
、ここに、トナーが充填されたカートリッジ３が装着さ
れ、ホッパー２に向けて新たなトナーが自然落下により
補給されるようになっている。上記ホッパー２内には、
トナーの凝集を防止しつつ現像スリーブ１側に向けてト
ナーを送り出すアジテータ４が回動自在に配置されてい
る。

上記ホッパー２の現像スリーブ１側にトナーを供給する
出口側には、トナーの現像スリーブ１の表面への移動を
推進する現像剤供給部材としてのトナー供給ローラ６が
回転自在に配設されている。

このトナー供給ローラ６は、好適には、その表面を現像
スリーブ１の表面上に圧接可能な位置に支承されるとと
もに、現像スリーブ１と同方向に回転駆動されることが
望ましい。すなわち、両者の接触部において、双方の表
面が圧接しつつ逆方向に移動される状態が好ましい。こ
れにより、トナーが双方の表面間に挟圧され効率良く摩
擦帯電されるとともに、層圧が規制され、適切なトナー
層が現像スリーブ１表面に形成されるようになっている
。この場合、トナー供給ロー５６を現像スリー７１に対
して非接触状態に配設しても、トナーを現像スリーブ１
に供給することは可能であり、帯電効率の良いトナーを
用いるとか、別個に押圧部材を設けてトナー層を付着形
成させる等の手段を併用することにより、接触させる場
合と同様な効果を得ることができる。また、トナー供給
ローラ６の表面の好適な周速度は、現像スリーブ１の周
速度によって異なるが、総体的には、現像スリーブ１よ
り高速度に設定し、現像スリーブ１の表面とトナー供給
ローラ６の表面とが摺接しつつ回転される状態が好まし
い。しかるに、過度に高速度に設定すると、トナー飛散
や軸受部でのトナー固着およびホッパー２内でのトナー
の凝集の促進等の副作用を伴うため、適性範囲内に設定
することが要求される。トナー供給ローラ６の表面部の
材質は、トナーを効率良く摩擦帯電させるために、トナ
ーに対して摩擦帯電系列が離れていることが望ましい。

本実施例では、周面に好適に発泡度がセル数にて１０〜
１００の例えばポリウレタンフォーム等の可撓性材から
なる表面層が被着されたスポンジローラ６が、現像スリ
ーブ１の表面に圧接されつつ現像スリーブ１と同方向に
回転駆動可能に配設されている。このスポンジローラ６
には、カーボンブラック等の導電性材料が含浸されてお
り、その電気抵抗が１０６Ωα以下となるように形成さ
れている。そして１、このトナー供給ローラ６は、電気
的にアース状態になされており、該トナー供給ローラ６
に印加されるトナー供給用のバイアス電圧Ｖ、ＵがＯＶ
に設定されている。

この場合、直径が２５．４Ｍの現像スリーブ１が４００
　ｒｐｍの速度で回転駆動されるのに対して、直径が１
４１１ＩＩＲのトナー供給ローラ６が８００　ｒｐｍで
回転駆動され、両者の速度比は、約１０：１１に設定さ
れている。なお、トナーを適量づつ接触部に搬送し、好
適なトナー層を現像スリーブ１の表面に形成するために
は、可撓性材の硬度は高いほうが良く、孔径は小さいほ
うが良い。

以上のようにトナー供給ローラ６を設けることにより、
ホッパー２内に送り出されてくるトナー−〇　− は、後述のようにトナー供給ローラ６の回転に追従して
移動され、円滑に接触部に移送される。接触部において
は、互いに逆方向に移動される現像スリーブ１とトナー
供給ローラ６の各表面間に移送されてきたトナーが挟圧
され、この際に摩擦帯電されるとともに、トナーが現像
スリーブ１の表面に付着せしめられる。この場合、トナ
ーをトナー供給ロー５６の回転に追従させる力としては
、主に、トナーとトナー供給ローラ６との摩擦による静
電気力が関与する。したがって、現像剤がキャリアも磁
性体も含まない非磁性１成分系トナーであっても、ホッ
パー２から現像スリーブ１の表面に円滑に移送・供給さ
せることができる。なお、現像剤供給部材としては、可
撓性ローラに限らず、ファーブラシや金属もしくはプラ
スチックローラ等も適用することができる。

現像スリーブ１の回転方向に沿って、トナー供給ローラ
６の下流側には、現像スリーブ１の表面に付着形成され
その回転とともに搬送されてくるトナー層の層厚を規制
して薄層化せしめる現像剤規制部材としてのドクターブ
レード７が配設されている。このドクターブレード７は
、弾性材料あるいは硬質材料のいずれから形成されるも
のでも構わないが、本例では、弾性部材からなる本体の
一方側の側面に例えば、テトラフルオロエチレン−パー
フルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）等
のフッ素系樹脂からなる絶縁膜を被着して形成されてお
り、上記絶縁膜を介してその先端部が現像スリーブ１の
表面に圧接されトナーの層厚が規制されるようになって
いる。この場合、ドクターブレード７の支持方向は、現
像スリーブ１の回転方向に沿って支持するトレーリング
方向、あるいは逆に本例のごとく、回転方向とは反対の
カウンタ方向のいずれであってもよいが、先端エツジ部
を現像スリーブ１の表面に当接させることが重要である
。これにより、トナーの層厚を現像スリーブ１の幅方向
における所用領域の略全域にわたり確実かつ均一に規制
することができ、層厚の均一なトナー薄層を安定的に形
成することが可能となる。また、上記絶縁膜は、トナー
の固着防止と帯電特性の向上を図るために設けられてお
り、本例のごとくフッ素系材料を使用することにより、
−層効果的にトナーの固着が防止され摩擦帯電が実行さ
れることとなる。

なお、現像剤規制部材としては、前述したＰＦＡのほか
に、ポリテトラフルオロエチレン（ＴＦＥ）、テトラフ
ルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体（
ＦＥＰ）　、テトラフルオロエチレン−エチレン共重合
体（ＥＴＦＥ）　、ポリクロロトリフルオロエチレン（
ＣＴＦＥ）等のフッ素系高分子材料およびフッ素系高分
子材料を含有する材料、さらに、ポリエチレン、ポリプ
ロピレン、シリコン樹脂等トナーに対して離型性が高い
材料が好ましい。また１、これらの材料の耐摩耗性を改
善するため、カーボンブラック、カーボン繊維、ガラス
ＩＪＡＮ、シリカ微粉末、ＳｉＣ微粉末等の添加剤を含
有させるようにしてもよい。

現像スリーブ１の回転移動経路におけるドクターブレー
ド７の下流側の適所には、回動自在に張設された潜像担
持体としての無端状の有機感光体ベルト（ＯＰＣベルト
）８の一部と上記現像スリーブ１の表面とが転勤接触さ
れ、現像領域が形成されている。適所で一様帯電され像
露光の工程を経て上記ＯＰＣベルト８の表面に形成され
た静電潜像は、その回動とともに現像領域まで搬送され
る。現像領域には、ドクターブレード７により層厚が規
制されるとともに充分な電荷が摩擦帯電されたトナー薄
層が現像スリーブ１の表面に担持され搬送されてくる。

現像領域の現像スリーブ１の回転方向に沿った下流側に
は、現像後において現像スリーブ１の表面に残留する現
像剤を除去する現像剤掻取部材としてのトナー掻取ロー
ラ９が設けられている。このトナー掻取ローラ９は、周
面に好適に発泡度がセル数にて１０〜１００の例えばポ
リウレタンフォーム等の可撓性材からなる表面層が被着
されたスポンジローラから形成されており、前記現像ス
リーブ１の表面に圧接されつつ現像スリーブ１と同方向
に回転駆動可能に配設されている。

さらにこのトナー掻取ローラ９には、カーボンブラック
等の導電性材料が含浸されており、その電気抵抗が１０
６Ωα以下となるように形成されている。そして、この
トナー掻取ローラ９には、電源９ａが接続されており、
該トナー掻取ローラ９に、前記現像スリーブ１側に対し
てトナー吸着用の電荷を注入するトナーの帯電極性と逆
極性のバイアス電圧が印加されている。この電荷注入用
のバイアス電圧Ｖ、Ｃは、後述のように変動制御される
が、基本的には一３００Ｖに設定されている。

さらに、上記電源９ａには、印加電圧を調整する電圧制
御装置９ｂが付設されている。この電圧制御装置９ｂは
、コピー枚数計９０からの信号に基づいて電１９ａの出
力電圧を制御するものであり、定められたコピー枚数に
達したときに同時に定められたバイアス電圧が出力され
るように制御する機能を備えている。なお、新規トナー
がホッパー２側から補給された場合には、コピー枚数計
９Ｃはリセットされ、新たなカウント動作が開始される
ようになっている。

このような実施例における現像装置においては、現像終
了後において、現像スリーブ１上に残留するトナーが、
現像スリーブ１の回転とともにトナー掻取ローラ９の配
設位置に搬送され、ここで現像スリーブ１の表面から容
易に掻き落される。すなわち、スポンジローラ９は、現
像スリーブ１に圧接されて撓み、所定長さにわたって面
接状態になされており、接触部におけるトナー掻取ロー
ラ９の回転によるローラどうしの機械的摺擦力およびバ
イアス電圧■　の電気的吸着力（静電引力）Ｃ に基づいて現像スリーブ１上から除去される。これによ
り、つぎのコピーサイクルにおける残像が防止されるこ
ととなる。

このようなトナーの掻取作用と同時に、現像スリーブ１
に対して、上記トナー掻取ローラ９からトナー吸着用の
電荷が注入され、現像スリーブ１の表面部は、トナー掻
取ローラ９に印加されているバイアス電圧とほぼ同レベ
ルすなわち、トナー吸着側の電位状態に置かれる。これ
により、現像スリーブ１上の残留電荷による静電引力が
作用されることとなり、以下のようにトナーの供給性が
向上される。

上記のようなトナー吸着側の電位状態になされた現像ス
リーブ１に対し、上記トナー吸着電位に基づいて発揮さ
れる静電引力によりトナーが前記トナー供給ローラ６側
から現像スリーブ１側に良好に供給され、現像スリーブ
１の表面にトナーが付着される。すなわち、トナー供給
ローラ６は、現像スリーブ１に圧接されて撓み、所定長
さにわたって面接状態になされており、前述したように
接触部の特に上流側において、トナー供給ローラ６に担
持され搬送されてくるトナーを規制しながら現像スリ一
ブ１の表面に付着させる作用を発揮する。

このとき、トナー掻取ローラ９に印加されているバイア
ス電圧ｖ８ｏをトナー粒子径の経時的変化すなわちトナ
ー吸着電位の経時的変化に対応して変動制御し、現像ス
リーブ１側への電荷注入量を変化させてやれば、現像ス
リーブ１による静電引力を調整することができ、その結
果、画像濃度が常時一定になるようにトナー供給量を適
量に制御することができることとなる。この場合、トナ
ー供給ローラ６側がアース状態になされているので、ト
ナー供給ローラ６を通過した後において現像スリーブ１
上に残留しようとする電荷を除電することができる。し
たがって、現像バイアスＶＢを電荷注入の影響がない初
期状態と同様に作用させることができ、現像スリーブ１
上の残留電荷と現像バイアスの相乗効果に基づく画像濃
度変動を完全に回避させることができる。したがって、
上記トナー掻取ローラ９に対するバイアス電圧ｖＳＣを
制御するのみで画像濃度を制御することが可能となる。

また、トナー掻取ローラ９に印加されているバイアス電
圧Ｖｓｏによる現像スリーブ１側への電荷注入量が不十
分な場合には、それを補うべくトナー供給ローラ６から
トナー供給用のバイアス電圧Ｖ８ｕにより電荷注入を行
なうようにすることもできる。このときには、トナー掻
取ローラ９に印加されているバイアス電圧ｖｓｃをほぼ
一定化しておくとともに、上記トナー供給ロー５６に印
加されているトナー供給用のバイアス電圧ｖ８Ｕを変動
制御し、トナー供給量を直接的に変化させて画像濃度が
常時一定となるようにトナー供給量を適量に制御するこ
ととなる。

本発明は、磁性トナー、非磁性トナーのいずれを使用す
る現像装置にも適用することができるものである。さら
に本発明は、正転現像装置および反転現像装置のいずれ
にも適用することができる。

反転現像の場合には、感光体の帯電極性とトナーの帯電
極性およびバイアス印加電圧の極性は、同極性となる。

バイアス印加電圧値としては、例えば、トナー掻取用の
バイアス電圧ＶＳＣを一２００Ｖ１トナー供給用のバイ
アス電圧ｖ８Ｕを一７００Ｖ１現像バイアス電圧を一５
００■にそれぞれ設定する場合が考えられる。

（効　　果） 以上述べたように、本発明による現像装置は、現像領域
と現像剤供給部材との間部分に、現像後の現像剤担持体
上に残留する現像剤を除去し、かつ現像剤担持体に現像
剤吸着用の電荷を注入する現像剤掻取部材を設けてなる
から、簡易な構成で、トナー粒子径の経時的変化にかか
わらず、常時画像濃度を一定に維持することができる。

【図面の簡単な説明】

図は本発明の一実施例における現像装置の縦断面説明図
である。 １・・・現像スリーブ、６・・・トナー供給ローラ、８
・・・感光体ベルト、９・・・トナー掻取ローラ。 （外　１　名）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １成分現像剤を保持しながら現像領域に搬送せしめる現
   像剤担持体と、この現像剤担持体にトナーを供給する現
   像剤供給部材とを有してなる現像装置において、現像領
   域と現像剤供給部材との間部分に、現像後の現像剤担持
   体上に残留する現像剤を除去する現像剤掻取部材を設け
   てなり、該現像剤掻取部材には、現像剤担持体側に対し
   て現像剤吸着用の電荷を注入するバイアス電圧が印加さ
   れていることを特徴とする現像装置。