JPH01114877A - 一成分現像装置 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は一成分系のトナーを使用して静電潜像を現像す
るための一成分現像装置に関する。

［従来の技術］ カールソンの米国特許筒２，２９７，７９１号に開示さ
れている電子写真の方法は「光導電性絶縁層を有する感
光体を一様に帯電させ、像露光により静電潜像を形成し
、これを例えば、検電粉のような物質で可視像化、すな
わち現像し、その後用紙に転写定着を行なう」という方
法である。この静電潜像を現像する方法として、カスケ
ード現像法、磁気ブラシ現像法、液体現像法がよく知ら
れている。

一方、他の重要な現像方法に、米国特許筒２．８９５，
８４７号に開示されたドナーと呼ばれるトナー担持部材
を使用した転写現像がある。この特許に述べられている
転写堺像は（１）トナー層と感光体が非接触で、トナー
がこの間隙を飛翔する場合、（２）トナー層が感光体と
回転接触する場合、（３）トナー層が感光体と接触し、
画像部をすべる場合の、総称であり、タッチダウン現像
法としてもよく知られている。

タッチダウン現像法の一成分現像装置としては、磁性ト
ナーを用いる装置及び非磁性トナーを用いる装置が知ら
れている。

第７図は磁性−成分現像装置の例の概要図である。

第７図において、１は静電潜像２を保持できる光導電性
ドラム（静電潜像保持体）であり、現像装置は光導電性
ドラム１と対向する位置に近接して配置されている。こ
の現像装置は一成分系磁性トナー４を収容するためのホ
ッパー３と、内部に回転しないように固定された複数の
磁極を交互に配設してなる磁石ロール５を有し、磁石ロ
ール５の周囲に回転自在に支承された非磁性円筒状のス
リーブ６と、該スリーブ６上の付着磁性トナー量を規制
するためにスリーブ６に圧接して配置された規制部材７
とから構成され、スリーブ６、規制部材７はホッパー３
内に配設されており、またスリーブ６は現像領域で光導
電性ドラム１と近接して配置されている。

このような現像装置においては、ホッパー３内に収納さ
れた一成分系磁性トナー４は、磁石ロール５の磁力でス
リーブ６面上に保持され、規制部材７によりスリーブ上
の付着トナー量が１乃至２ｍＦｌ／ｃｒｉに制御された
後、スリーブ６の回転により光導電性ドラム１とスリー
ブ６とが対向する現像領域へと送り込まれる。スリーブ
６には、交流高圧電１８及び直流型ｍ９から直流重畳交
流電圧が印加されており、現像領域（光導電性ドラム１
とスリーブ６とが近接対向する領域）で光導電性ドラム
１上の静電潜像２を磁性トナーで現像する構成となって
いる（代表的な先行技術としては特開昭５４−５１８４
８号、実開昭５８−１４６２４９号、及びアメリカ特許
３．３７２．６７５号、同３．４２６．７３０号が挙げ
られる。

また、第８図は非磁性トナーを使用する一成分現像装置
例の概要図である（特開昭６０−５３９７５号）。

この装置ではホッパー３内に非磁性−成分現像剤４が収
納されており、この現像剤４は現像剤担持体１５と同じ
周速で矢印方向に回転する供給部材１４によって現像剤
担持体へと供給される。

現像剤担持体１５には板バネ材７ａと軟弾性体７ｂより
成る層形成部材７が軟弾性体部７ｂが現像剤担持体１５
と所定圧力で接触するように設けられている。現像剤担
持体１５に供給された現像剤４は現像剤担持体の回転に
より層形成部材７の位置まで搬送され、所定の均一なＩ
Ｉとされると共に所望の電荷が付与されたのち静電潜像
担持体１との対向位置（現像領域）へ送られる。現像電
極１３には交番電圧が印加されており静電潜像担持体１
と現像剤担持体１５との間隙に生じた交番電界によって
現像剤は静電潜像担持体１へ飛翔し静電潜像を現像する
。

［発明が解決しようとする問題点］ このような一成分現像装置において、トナーの現像スリ
ーブへの付着量はスリーブの表面粗さ及び規制部材の圧
接力によって決定される。

しかし、第７図及び第８図における領域Ａ内のトナーの
充填状態もトナー付着量に大ぎな影響を与えホッパー３
内のトナー量が多いときと少ないときとで現降スリーブ
へのトナー付着セが異なる。

また、トナー中に異物が混入している場合、異物が規制
部材と現像スリーブとの接触部分にとらえられ、均一な
トナー層が形成できないという問題があった。　従って
、本発明の目的は、前記の従来技術の欠点を除去し、ホ
ッパー内のトナー量、の変動及びトナー中の異物混入に
よっても長期にわたって現像スリーブ上のトナー層が安
定して１ｑられる一成分現像装置を提供することにおる
。

［問題点を解決するための手段］ 本発明による一成分現像装置は、静電潜像保持体に対向
する現像剤担持体と、前記担持体上に現像剤を供給する
手段と、前記担持体に押接するトナー量規制部材とを備
え、前記規制部材によって担持体上に現像剤の薄層を形
成すると共に電荷を付与し、前記薄層に形成された現像
剤を静電潜像保持体上の静電潜像に付着させて可視化す
る一成分現像装置において、前記規制部材が引張り強さ
９５Ｋｇｆ／ｍｎ＋２以上で体力６８　Ｋｇｆ　／ｍｍ
２以上のバネ材からなる支持体の現像剤担持体との接触
部分に軟弾性部材を設けたものであり、バネ材のたわみ
角を４０’〜９０’に設定したことを特徴とする。

更に、本発明による一成分現像装置の好ましい態様にお
いては前記軟弾性部材として表面エネルギー３０ダイン
／　ｃｍ以下、硬度３０°乃至７０’のゴム材を使用し
、前記規制部材の現像剤担持体との接触位置からの自由
端の長さを０〜１０ｍとし、また規制部材の現像剤担持
体に押接する力を２００　’ｊ　／　ｃｍ以下に設定す
る。

以下、本発明の実施例について図面に基いて説明する。

第１図は本発明による磁性−成分現像装置の構成を示す
概要図である。図中、１は正帯電系の無機感光体からな
る表面を有する光導電性ドラム（静電潜像担持体）であ
り、帯電手段（図示せず）により全面を一様に帯電され
た後に露光される。

この時の表面電位は例えば５ｏｏｖ、背景部の電位は１
２０Ｖである。３は一成分磁性トナー４を収容するホッ
パーであり、トナー４は磁性粉４８重重量含んでいる。

５は図中Ｎ及びＳで示したように磁気パターンを持つマ
グネットロールであり、フレーム（図示せず）に固定さ
れている。１３は、比抵抗値４．２Ｘ　１Ｑ１０Ω・ｃ
ｍのフェノール樹脂を肉厚１．０．の円筒状に形成し、
その表面をＪＩＳの１０点平均粗さでＲＺ＝４．３μｍ
となるよう長手方向に研磨した半型導性スリーブ（トナ
ー担持体）であり、マグネットロール５の回りに回転自
在に軸支されている。１１は厚さ０．１酬の非磁性ステ
ンレスで５ＵＳ３０４３／４材を使用し、先端部にゴム
硬度５０°、厚ざ１＃のシリコンゴム１２を加硫接着し
てなる現像剤規制部材であり、シリコンゴム１２が半導
電性スリーブ１３に１００ｇ／ｃｍの力で、現像位置と
マグネットロールの中心を結ぶ基準線（Ｏｏ）に対して
１４５゜後方のところに当接させ、自由端の方向をスリ
ーブの回転方向に対向させることによってバネ材のたわ
み角θｂを８０°とし、スリーブとの接触位置から自由
端までのゴム材の長さＬｌを２ｍとなるように設けてい
る。この現像剤規制部材１１．１２により規制されるト
ナー付着量は半導電性スリーブの単位表面積めたり１．
２ｍｇ／ｃｒ／ｌであった。

上述した構成の一成分現像装置をその半導電性スリーブ
１３と光導電性ドラム１との間隙幅が２３０μｍとなる
ように複写機内に配設したところ、半導電性スリーブ上
のトナーは光導電性ドラムに接触することはなかった。

この状態で、交流電源８及び直流電源９により周波数２
．４ＫＨ２、ピークツーピーク電圧２４００Ｖ、直流成
分−２００Ｖの直流重畳交流電圧を半導電性スリーブ１
３に印加している。

この状態でコピーを採取したところ、非常に鮮明な画像
が得られ、ホッパー内のトナーがなくなるまでその画像
に変化はみられなかった。また、さらにトナー中に異物
が混入していてもスリーブ上に形成されるトナー層には
全く乱れがなかった。

従来技術との比較のため第７図の構成の装置を使用し、
ホッパー内のトナー重量と、トナー付着量の関係を比較
したところ第２図に示す様に本発明による装置ではホッ
パー内のトナー重量の依存性はきわめて小さいことが判
明した。またトナー中に異物混入があったときのトナー
層形成状態を確認するため、粗大トナー（５０μＴｒＬ
〜１００μＴｒＬ）及び二成分現像剤用のキャリヤ（６
０μＴｒＬ）を異物とみなして異物のトナー中の含有率
とトナー層形成状態の関係をみたところ第３図（ａ）（
従来の装置の場合）及び（ｂ）（本発明装置の場合）に
示すように本発明の装置ではトナー層形成状態はきわめ
て良く経時的に変化のないことかねかった。

これらの理由は従来装置の第７図における領域Ａのよう
なトナー充填領域が本発明ではきわめて小さいか、また
は存在しないためである。異物に関しても、もし領域Ａ
に異物が入りこんだ場合、トナーの流れから考えて異物
は領域Ａからでることはできず、トナーの消費とともに
規制部材と現像スリーブの接触部にとらえられ、トナー
層を著しく乱すが本発明装置のように領Ｖｊ、ｐ、、が
小さければ異物は領域Ａに入りこみにくくなる。異物が
本発明装置における領域Ａに入りこんだとしても、たわ
み角θｂを８０’付近で圧接力１００７／ｃｍが得られ
るようなバネ材を使用しているため異物は規制部材と現
像スリーブの接触部にとらえられず通り抜けていく。こ
れは第４図に示すようにバネ材を片持ちパリとして一端
を固定し、自由端に荷重を加えたときの変位の関係をみ
たグラフから説明できる。異物が規制部材の接触部から
すり夫けるためにはバネ材を一担持ちあげることになる
が、このときΔχだけ持ちあげるとすると異物がバネ材
に与えなくてはならない力はΔＰである。

本発明で使用するバネ材のΔＰ１は従来使用していたバ
ネ材ΔＰ２より小さく異物はすり抜けやすぐなっている
。

また、ざらに規制部材の圧接力とたわみ角、およびゴム
材のスリーブ接触位置から自由端までの長さ以外をすべ
て固定した条件でトナー層形成状態をみる実験を行なっ
たところ ４０’≦たわみ角θｂ≦９０’ １’ｊ／ｃｍ≦圧接力≦２００　’；ｊ　／　ｃｍＯ＃
≦ゴム材のスリーブ接触位置 から自由端までの長さ≦１０＃ の条件で安定した層が得られることが判明した。

ざらに規制部材の当接位置を現像スリーブ上の現像位置
とマグネットロールの中心を結ぶ基準線（Ｏｏ）に対し
て９０’〜２５０°の範囲となるように設定することで
ホッパーから常に安定したトナー供給を受けられること
が判明した。

スリーブのトナー付着量は現像剤規制部材の圧接力と半
導電性樹脂ロールの表面粗さ及び規制部材の位置とそこ
に働く磁界によって決定される。

最適な表面粗さはＪＩＳの１０点平均粗さＲＺ＝Ｑ、２
μＴｒＬ〜１４μ■の範囲であり、このような粗さの加
工はロールの長平方向の研磨によって得られる。

また、現像剤規制部材の位置に働く磁界は、第５図に示
すように磁石ロールの中心と規制部材の接触位置を結ぶ
線を基準（Ｏｏ）にして−３５゜〜＋３５°　（θ。）
の範囲に磁極が存在し、そのスリーブ上での磁力が２０
０〜１５００Ｇａｕｓｓが適切でめった。

また、バネ材の変形はみとめられず、表面エネルギ−３
０ダイン／ｃｍ以下のゴム材にはトナーが付着しにくい
ため経時的な変化なしに均一なスリーブと規制部材との
接触圧を維持できる。ゴム材のスリーブ接触位置から自
由端までの長さはゴム材が摩耗するため経時的に短かく
なってくるが、長さ０ｒｒｖｎとなってもまったく問題
はなく長期にわたって安定したトナー層が得られること
が確認された。

第６図は本発明による非磁性−成分現像装置例の構成を
示すものであるが、ホッパー内のトナー重用の影響がな
く、異物の混入によるトナー層の乱れがない安定したト
ナー層を得ることができる条件は磁性トナーを用いる第
１図の装置と同じく４０’　≦たわみ角θｂ≦９０’ １９／ｃｍ≦圧接力≦２．００９／ｃｍ０ｍｍ≦ゴム材
のスリーブ接触位置 から自由端までの長さ≦１０順 でおることか確認された。

［発明の効果］ 本発明は一成分現像装置において、トナー規制部材とし
てバネ材からなる支持体と現像剤担持体との接触部分が
軟弾性体の複合構造を有するものを、その自由端を半導
電性樹脂からなる現像剤担持体の回転方向に対向させ、
たわみ角を５０゜〜９０°、圧接力を２００ｇ以下、軟
弾性体の現像剤担持体との接触位置から自由端までの長
さを１０ｍ以下となるように当接して設置したものでお
る。

本発明の装置によれば、ホッパー内のトナー量にかかわ
らず常に長期にわたってスリーブへの現像剤の付着量を
保つことができる。さらにトナー中に異物の混入がおっ
ても均一なトナー層が長期にわたって得られる。

また、現像剤規制部材の位置が従来の装置に比べて現像
位置から遠いためトナー層形成時に発生するクラウド（
トナーのまいちり）による地かぶりが防止でき、複写機
内での汚れの軽減をはかることも可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による磁性−成分現像装置例の概略構成
図、 第２図は第１図の本発明装置と従来装置とについて現像
剤担持体へのトナー付着量に対するホッパー内のトナー
重量依存性を示すグラフ、第３図（ａ）及び（ｂ）は粗
大トナーの含有率とトナー層の形成状態の関係を示すグ
ラフであり、（ａ）は従来装置、（ｂ）は本発明の装置
についてのものでおり、 第４図は本発明及び従来装置で用いる現像剤規制部材の
バネ材の変位と荷重との関係を示すグラフ、 第５図は規制部材と現像剤担持体の接触位置と磁極との
関係の説明図、 第６図は本発明による非磁性−成分現像装置例の概略構
成図、 第７図は従来の磁性−成分現像装置の概略構成図、 第８図は従来の非磁性−成分現像装置例の概略構成図で
ある。 図中符＠： １・・・静電潜像担持体；　２・・・静電潜像；　３・
・・ホッパー；　４・・・トナー（現像剤）；５・・・
磁石ロール；　６・・・スリーブ；　７・・・現像剤規
制部材；７ａ・・・板バネ材；　７ｂ・・・軟弾性体部
材；　８・・・交流高圧電源；　９・・・直流電源；　
１１・・・バネ材；１２・・・ゴム；　１３・・・半導
電性樹脂スリーブ；１４・・・供給ロール：　１５・・
・現像剤担持体；１６・・・シール部材。 特許出願人　　富士ゼロックス株式会社代理人弁理士　
　　大　家　邦　久 第１図 第２図 第３図（ａ） 第３図（ｂ） 変位、× 第４図 第５図 第６図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）静電潜像保持体に対向する現像剤担持体と、前記担
   持体上に現像剤を供給する手段と、前記担持体に押接す
   るトナー量規制部材とを備え、前記規制部材によって担
   持体上に現像剤の薄層を形成すると共に電荷を付与し、
   前記薄層に形成された現像剤を静電潜像保持体上の静電
   潜像に付着させて可視化する一成分現像装置において、
   前記規制部材が引張り強さ９５Ｋｇｆ／ｍｍ＾２以上で
   耐力６８Ｋｇｆ／ｍｍ＾２以上のバネ材からなる支持体
   の現像剤担持体との接触部分に軟弾性部材を設けたもの
   であり、バネ材のたわみ角を４０°〜９０°に設定した
   ことを特徴とする一成分現像装置。 ２）前記規制部材の現像剤担持体に押接する力が２００
   ｇ／ｃｍ以下である特許請求の範囲第１項に記載の一成
   分現像装置。 ３）前記規制部材の現像剤担持体との接触位置からの自
   由端の長さが０〜１０ｍｍである特許請求の範囲第１項
   に記載の一成分現像装置。