JPH04165378A

JPH04165378A - 現像装置

Info

Publication number: JPH04165378A
Application number: JP2292753A
Authority: JP
Inventors: Minoru Yoshida; 稔吉田; Koji Hirano; 浩二平野
Original assignee: Toshiba Corp; Toshiba Intelligent Technology Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp; Toshiba Intelligent Technology Co Ltd
Priority date: 1990-10-30
Filing date: 1990-10-30
Publication date: 1992-06-11
Also published as: US5185632A

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】［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明は、電子写真装置や静電記録装置等において潜像
を可視化する現像装置に関する。

（従来の技術）近年、静電潜像を可視化する現像方式として、電子写真
方式、静電記録方式等が広く利用されている。その中で
も、トナーと呼ばれる着色粒子とキャリアと呼ばれる磁
性粒子とを混合した２成分現像剤を用いて、静電気的な
カにより静電潜像を現像する２成分現像方式が主流とな
っている。

ところが、この２成分現像方式では現像装置自体が大き
くなる傾向にあり、またトナーとキャリアとの混合比を
微妙に調整する必要がある等の問題を有している。そこ
で、最近の小型複写機や小型プリンタにおいては、キャ
リアを必要としな（′〜１成分現像方式を採用すること
か多い。

こうした１成分現像方式の中でも特に加圧現像方式は、
現像装置の小型軽量化及び低価格化を図る上で有利な方
式と言える。この方式は、現像ローラの表面にブレード
と呼ばれる部材の先端を圧接させることにより、その摩
擦でトナーに電荷を付与して現像ローラの表面にトナー
薄層を形成する。：とを一つの特徴としている。そのた
め磁性材１＋か不要で装置の簡素化及び小型化か可能と
なり、トナーのカラー化も容品となる等多くの利点を有
している。

第１１図はこの加圧現像法を用いた現像装置における現
像ローラとブレードとの圧接の状態を示）、ている。同
図において、１はブレードを構成する薄板バネを示して
いる。この薄板バネ１の先端部にはゴム弾性体や樹脂等
からなる断面半円状のチップ２がマウントされている。

このようにチップ２の断面を半円状とすることで、チッ
プ２と現像ローラ３との間にトナー溜り空間Ｆが形成さ
れ、この空間Ｆにトナーか溜ることによりチップ２が押
し上げられて、はぼ一定量のトナーか現像ローラ３とチ
ップ２との間を通過するようになっている。

しかしながら、このような断面半円状のチップをブレー
ドに持つ現像装置では、長期間の使用によるチップ表面
の磨耗により、第１１図に示したトナー溜り空間Ｆが浅
く小さくなって行き、チ・ンプ２を押し上げる力が低下
して、現像ローラ３とチップ２との間を通過するトナー
量が少なくなる。

この結果、トナーの帯電量および層厚に適正値からのず
れが生じ、高品位な画像が得られなくなるという問題が
発生していた。

（発明か解決しようとする課題）このように従来の現像装置では、ブレードの圧接部の磨
耗が画像品位に大きな悪影響を及ぼす結果となっていた
。

本発明はこのような課題を解決するだめのもので、ブレ
ードの圧接部の磨耗による画像品位への影響を極力押さ
えることのできる現像装置の提供を目的としている。

［発明の構成］（課題を解決するための手段）本発明の現像装置は上記の目的を達成するために、静電
潜像保持体に対向して配置された現像τ」−ラと、この
現像ローラの表面に現像剤薄層を形成する現像剤薄層形
成手段とを具備し、現像ローラの表面に形成された現像
剤薄層を静電潜像保持体に近接または接触させることに
より静電潜像保持体が保持する静電潜像を可視化する現
像装置において、現像剤薄層形成手段は、プレートと、
このブレードの上に設けられ現像ローラと現像剤を挾ん
で圧接される圧接部を持ち、この圧接部は現像ローラと
の対向面に、現像ローラと接触する第１の曲率面と、こ
の第１の曲率面より半径が小さく圧接部と現像ローラと
の間に現像剤溜りを形成する第２の曲率面とを有するこ
とを特徴としている。

Ｃ作　用）本発明の現像装置では、ブレードの圧接部が現像ローラ
との圧接により磨耗しても、圧接部と現像ローラとの間
の現像剤溜りの形状に与える影響は極めて少ないため、
長期間の使用においても、画像濃度の低下や濃度ムラ等
の画像不良が極めて生じ難い現像装置を実現することか
可能となる。

（実施例）以下、本発明の実施例を図面を参照しながら詳細に説明
する。

第１図は本発明に係る一実施例の接触型−成分非磁性現
像装置（以下、単に現像装置と呼ぶ。）の全体構成を示
す断面図である。

同図に示すように、この現像装置１０は、静電潜像保持
体である感光体ドラム１１の表面に形成された静電潜像
の上に現像剤である非磁性トナー（以下、単にトナーと
呼ぶ。）Ａを転移させて静電潜像を可視化するための現
像ローラ１２と、トナーＡを収容したトナー収容器１３
と、このトナー収容器１３内のトナーＡを撹拌するミキ
サー１４と、トナー収容器１３内のトナーＡを現像ロー
ラ１２に供給するトナー供給ローラ１５と、現像ローラ
１２の表面にトナー薄層を形成するための現像剤薄層形
成手段であるブレード１６とからその主要部が構成され
ている。

次にこの現像装置１０における現像プロセスについて説
明する。

トナー容器１３内に収容されたトナーＡは、ミキサー１
４により撹拌されつつトナー供給ローラ】５の方向に送
られ、さらにこのトナー供給ローラ１５により一現像ロ
ーラ１２に供給される。ここで、トナーＡは、回転する
現像ローラ１２の表面との摩擦により負に帯電し現像ロ
ーラ１２の表面に静電的に吸着して搬送される。この後
、現像ローラ１２表面に付着したトナーＡは、ブレード
１６によりその搬送量が規制されて薄層化されると同時
に、現像ローラ］２及びブレード１６との摩擦により再
び帯電して緻密なトナー層となって搬送される。この後
、現像ローラ１２の表面に付着したトナーＡは、感光体
ドラム１１との接触により十分な帯電を付与された上で
感光体ドラム１１表面の静電潜像の上に転移する。これ
により静電潜像が可視化される。転移しなかった現像ロ
ーラ１２表面のトナーＡは、リカバリープレート（マイ
ラーフィルム）１７を擦り抜はトナー容器１４内に戻る
。

ところで、この実施例では、負帯電の有機感光体ドラム
１１を使用した反転現像方式を採用（５ているため、ト
ナーＡとしては負帯電性のトナーか用いられ、ブレード
１６としてはトナーＡを負帯電させやすい材質のものを
使用している。また感光体トラム１１の表面電位は一３
００Ｖであり、これに対して現像ローラ１２の金属シャ
フト１２ａへは、現像バイアス電位として一２Ｏ０Ｖが
保護抵抗を介して印加されるようになっている。また現
像ローラ１２は、感光体ドラム１１の表面と常に１〜４
ｍｍ程度の接触幅（現像ニップ）を有しながら感光体ド
ラム１１の回転速度に対し約１．２〜４倍程度の速度で
回転している。

なお、上述の現像プロセスにおいて何らかの原因で現像
ローラ１２からトナーＡか落ちると本体装置内または転
写紙を汚してしまうため、本実施例では、トナーＡと反
応してこれを溶着させるような可塑剤等からなるトナー
溶着部材１８を現像装置１０の下部に取付けている。ま
たこれにより、現像装置１０を上下反対に置いた場合で
もトナーＡの散乱を防ぐことができる。

上記のプレート１６は、第１のブレードホルダ１６ａ１
スペーサ１６ｂ及び第２のブレードホルダ１６Ｃにより
装置本体に支持されている。また１９は第１のブレード
ボルダ１６ａに取付けられ、ブレード１６の裏面との間
にモルトブレン等からなる発泡材２０を挟持するための
バッフル板である。このようにバッフル板１９とブレー
ド１６の裏面との間に発泡材２０を挟持することで、ト
ナー容器１３からのトナーＡの漏れやブレード１６の振
動を防止している。

またこのブレード１６は、その先端部に設けたチップ１
６２で現像ローラ１２の表面を適宜な力で抑圧できるよ
う回転軸２１を支点として複数の圧縮スプリング２２に
より付勢されている。

第２図はこのブレード１６の詳細を示す斜視図である。

同図に示すように、このプレート］６は、例えばステン
レス、ベリリウム銅、リン青銅板等からなる薄板ハネ１
６１の先端部に、例えばＪＩＳ〜Ａ硬度で３０〜８５６
のシリコンゴムやウレタンゴム等のゴム弾性体または樹
脂からなるチップ１６２を長手方向にマウントし、その
両端部にウレタンフオーム等からなるシール材１６３を
貼付けることにより構成されている。

本実施例では、特に厚さ０．１５ｍｍのステンレスから
なる薄板バネ１６１を使用し、チップ１６２にはＪＩＳ
−Ａ規格８０Ｇのシリコンゴムを使用している。またこ
のチップ１６２は、第３図に示すように、現像ローラ１
２との対向面に、それぞれ同一直線上に中心点を持つ２
つの曲率面、すなわち現像ローラ１２と接触される半径
Ｒ１（２０ｍｍ）の第１の曲率面と、チップ１６２と現
像ローラ１２との間にトナー溜り空間を形成する半径Ｒ
２（１ｍｍ）の第２の曲率面を有している。そして第１
の曲率面の半径Ｒ１（ｍｍ）と第２０曲率面の半径Ｒ２
（ｍｍ）との関係は次式の関係を満す範囲内であればチ
ップ１６２の磨耗による画像への影響は無視てきるレヘ
ルとなることか実験により確認済みである。

Ｒ１≧Ｒ２×５またシール材１６３はチップ１６２の高さよりも厚いも
のを使用し、現像ローラ１２に向けてその先端位置かチ
ップ］６２の先端面より突出するよう薄板バネ１６１に
取付けられている。これによりチップ１６２か現像ロー
ラ１２の表面に圧接されているときの、トナーの両端方
向からの流出を確実にシールすることかできる。またこ
のシール材１６３は薄板バネ］６］の端部を挾み込むよ
うにして取付けられているのでトナーの搬送圧力を受け
も剥かれ落ちる心配はない。

また、本実施例のブレード１６においては、第４図に示
すように、チップ１６２は薄板バネ１６１の先端からｄ
ｌだけ離れた位置からマウントされている。すなわち、
この薄板バネ１６１の先端部分は、薄板ハネ１６１に接
着によってチップ１６２をマウントするときの押え及び
位置決めに利用される。これ１こより、チップ１６２の
マウント精度ひいては現像ローラ］２とチップ１６２と
の接線方向の精度を向上させることかできる。なお、ｄ
ｌをあまり大きくとるとトナーの流れによる圧力により
、トナー層形成不良か生じるおそれがあるため０．５ｍ
ｍ〜５ｍｍ程度が適当である。望ましくは０．５ｍｍ〜
２ｍｍ程度が最適である。

また薄板バネ１６１の長手方向両端部にはチップ１６２
がマウントされていない部分が存在する。

この部分にシール部材１６３が貼付けられる。つまりチ
ップ］６２の長手方向の長さＬｐは薄板バネ１６１の長
さＬｃよりもｄ２　＋ｄ３分たけ短いということになる
。このｄ２　＋ｄ３の長さはシール性を考えると片側最
低３ｍｍ程度必要であるが、あまり長くすると現像装置
１０自体か大きくなるため、８〜３０ｍｍ程度、望まし
くは６〜２０ｍｍ程度にするのかよい。またこのときの
チップ１６２の長さＬｐは有効現像幅よりも大きく、薄
板バネ１６］の長さＬｃは現像ローラ］２の幅と同等も
しくは現像ローラ１２のサイドシール（図示せず）にか
かる程度に設定する。

次に現像ローラ１２について説明する。第５図は現像ロ
ーラ１２の斜視断面図である。

この現像ローラ１２に要求される特性としては、″導電
性及び弾性を有する”ということである。

これを満足する一番簡単な構成としては、例えば金属シ
ャフトの外周を導電性ゴムローラで覆ったもの等が挙げ
られるか、この実施例ではトナーを現像ローラ］２の表
面に圧接しつつ搬送するために表面の平滑性が要求され
る。そこでこの実施例では、金属シャフト１２ａの外周
に、例えばシリコンゴム等からなる弾性体層１２ｂを設
け、さらにこの弾性体層１．２　ｂの表面に導電性ポリ
ウレタン系の導電層１２ｃを設けて二層構造としている
。

弾性体層１２ｂとしては、導電性のものとそうでないも
のが考えられるが、導電層１２ｃに剥離や傷か生じる場
合を考慮して導電性のものの方が望ましい。また、梱包
時や長時間の放置・によるＪＩｓ規格に６３０１に示さ
れる永久歪については、これが１０％を越えると画像に
現像ローラ回転周期のムラが生じるので弾性体層１２ｂ
の圧縮歪は１０％以下、望ましくは５％以下としなけれ
ばならない。ゴム硬度と永久歪との関係は一般にゴム硬
度か高い程永久歪は小さくなるという傾向があるので、
材料と相互のバランスか重要となる。

以上、弾性体層１２ｂに要求される特性をクリアするも
のとして、本実施例では導電性シリコンゴムを選択した
か、導電性Ｅ　Ｐ　Ｄ　Ｍゴムや導電性ウレタンゴム等
も要求される特性をクリアするものとして用いることが
できる。

また導電性シリコンからなる弾性体層１２ｂは、ＪＩＳ
規格に６３０１のＡ型硬度針で２８°の硬度を有し、弾
性ローラとしての外径は１８ｍｍである。また導電性シ
リコンの電気抵抗値は、この弾性ローラを直径６０ｍｍ
のステンレス製ローラと接触幅が２ｍｍになるように平
行配置し、両ローラの金属シャフト間に１００■の電位
差を設けたときに観測される電流を測定することにより
算出した結果３．４Ｘ１０３Ω・ｃｍてあった。また永
久歪はＪＩＳ規格に６３０１に示される測定方法を用い
て測定した結果１．８９６であった。

また導電層１２Ｃは直接トナーや感光体ドラム］１と接
触されるため、可塑剤、加硫剤、プロセスオイル等のし
み出しによりトナーや感光体ドラム１１表面を汚染しな
いものに限り、その表面の平滑度については表面粗さか
３μｍ以下であることか望ましい。それ以上になると表
面の凸凹の模様が画像に現れやすくなる。

この表面粗さか３μｍ以下の導電層１２Ｃを実現する方
法としては、弾性体層１２ｂの上に十分な膜厚の導電層
１２　ｃを付けた後、後加工（研磨）により所定の外径
、表面粗さに仕上げる方法か考えられるか、この方法だ
とコストが高くつく。そこで、後加工を要することなく
仕上げる方法が望まれるが、そのためには弾性体層１２
ｂの表面粗さ、導電層１２ｃの膜厚、及び導電層１２ｃ
を形成するための塗料の粘度を最適に選択しなければな
らない。すなわち、塗料の粘度が低いものほど、かつ弾
性体層１２ｂの表面粗さか大きいほど、導電層１２Ｃの
膜厚を大きくしなければならない。

また、導電層１２Ｃを形成するための塗料については、
弾性体層１２ｂ表面に塗料を塗布する方法に応じて、同
し塗料でも希釈量を変化させて粘度を変えなければなら
ない。

第６図乃至第８図にその代表的な導電層塗料の塗布方法
を示す。

第６図はスプレーによる塗布方法、第７図はディッピン
グによる塗布方法、第８図はナイフェツジによる塗布方
法である。

それぞれの方法における塗料の粘度はスプレー法くディッピング法≦ナイフェツジ法の順とな
り、要求される導電層１２ｃの表面粗さ３μｍ以下を実
現するために必要な塗料の膜厚Ｔ（ｍｍ）は、導電層１
２ｃの表面粗さをＳ（μｍＲｚ）とすれば、スプレー法
においては≧ｌ０ＸＳ１ディッピング法及びナイフェツ
ジ法においてはＴ≧５ＸＳを満足すれば可能となる。

この実施例では、導電層１２．ｃを形成するための塗料
として、ポリウレタン樹脂中に導電性カーボン微粒子を
分散することにより１０′Ω・ｃｍの導電性を持つ導電
性ポリウレタン塗料を採用した。そして以下の工程によ
り導電性シリコンゴムからなる弾性層１２ｂの表面に導
電性ポリウレタン塗料を塗布し、乾燥後、熱処理を行っ
て導電層１２ｃを形成した。

まず導電性ポリウレタン塗料として日本ミラクトロン■
社製の商品名“スバレックスＤＨ２０２３１３”を用い
、これにメチルエチルケトン（ＭＥＫ）とテトラヒドロ
フラン（ＴＨＦ）を１：１の割合で混合した希釈溶剤を
等量添加する。“スバレックスＤ　Ｈ２，ＯＺ、３１　
Ｂ”は熱可塑剤ポリウレタンをベースにした溶液タイプ
の導電性ポリウレタン塗料である。この希釈された塗料
を十分に撹拌した後、溶剤で洗浄した弾性体層１２ｂの
表面にディッピング法を用いて塗布を行う。尚、このデ
ィッピング法における処理材の引き上げ速度は２．５ｍ
ｍ／ｓｅｃとした。この後、約３０分間空気中にて乾燥
し、その後１００℃で２０分間熱処理を施した。この結
果、層厚的７０〜８０μｍの導電層１２ｃが得られた。

導電層１２ｃの層厚はディッピング法の引き上げ速度や
、溶剤の粘性を変化させることにより１０μｍ〜５ｏｏ
μｍの範囲まで変更可能である。

以上の工程により、金属シャフト１２ａと導電層１２ｃ
との間の抵抗値か５Ｘ１．０３Ω・ｃｍ。

ゴム硬度がＪｌ、Ｓ規格に、６３Ｃ１，１のＡ型硬度計
で３１°、表面粗さか３μｍＲｚの現像ローラ１２を得
ることかできた。

この現像ローラユ２を組込んだ現像装置１ｏをレーザプ
リンタに搭載して画像部電位すなわち露光部電位を一３
０Ｖ、非画像部電位すなわち未露光部電位を一３００Ｖ
、現像バイアスを一２Ｏ０Ｖ、感光体ドラム１１と現像
ローラ１２の接触幅を１．−３ｍｍ＋１感光体ドラム１
１と現像ローラ１２との周速比をに２として反転現像を
実行したところ、画像濃度１．４でかぶりが全く無い極
めてシャープなライン画像とムラのない均一なソリッド
画像を有する印字サンプルを得ることができた。また、
１万枚のライフテストを行った結果、その終了後におい
ても初期画像と同等の極めて良好な画像を得ることがで
きた。

第９図は初期から１万枚までの画像濃度およびトナーの
帯電量の変化を示したグラフである。なお、ここで画像
濃度の測定にはベタ画像を用いた。

またトナーの帯電量は帯電量測定装置を用いて現像ロー
ラ１２の１０回転分の帯電量を測定した。

このグラフから、画像濃度は１万枚終了時においてもほ
とんど変化せず、また帯電量もほとんど変化していない
ことが分った。

かくしてこの実施例の現像装置によれば、ブレード１６
のチップ１６２の現像ローラ１２との対向面に、現像ロ
ーラ１２と接触される第１の曲率面と、現像ローラ１２
との間にトナー溜りを形成するための、半径が第１の曲
率面より小さい第２の曲率面とを設けることにより、チ
ップ１６２の磨耗による画像品位への影響が極力少ない
現像装置を実現することができる。

なお、チップ１６２の形状の変形例としては第１０図に
示すようなものが挙げられる。すなわち、同図に示すブ
レード１６のチップ１６２は、現像ローラ１２との対向
面に、それぞれ同一直線上に中心を持つ３つの曲率面を
設けて構成されている。

各曲率面において、現像ローラ１２と接触される第１の
曲率面の半径Ｒ１は３０ｍｍ、現像ローラ１２との間に
トナー溜り空間を形成する第２の曲率面の半径Ｒ２は１
ｍｍ、第１の曲率面を挾んで第２の曲率面の反対側に設
けられた第３の曲率面の半径Ｒ３は２ｍｍとされている
。ここで、第３の曲率面はチップ１６２のコンパクト化
を目的として設けられている。

なお、本実施例の現像装置は、感光体ドラム１１に負帯
電有機感光体を用いて反転現像を行うものであるが、正
帯電有機感光体や無機感光体を用いて正規現像を行う現
像装置にも本発明は適用可能である。

また、本実施例においてブレード１６は、現像ローラ１
２の回転に対してアゲンストの位置で支持されているが
、現像ローラ１２の回転に対してウィズの位置で支持す
るようにしてもよい。

さらに本発明は、現像ローラ１２と感光体ドラム１１が
接触していないタイプの現像装置にも適用可能である。

［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、ブレー
ドの圧接部が現像ローラとの圧接により磨耗しても、圧
接部と現像ローラとの間の現像剤溜りの形状に与える影
響は極めて少なく、この結果、長期間の使用においても
、画像濃度の低下や濃度ムラ等の画像不良が極めて生じ
難い現像装置を実現することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る一実施例の現像装置の全体構成を
示す断面図、第２図は第１図の現像装置におけるブレー
ドの詳細を示す斜視図、第３図はＭ２図のブレードのチ
ップ形状の詳細を示す断面図、Ｍ４図は第２図のブレー
ドの正面図、第５図は第１図における現像ローラの詳細
を示す斜視断面図、第６図乃至第８図はそれぞれ現像ロ
ーラの導電層を形成する方法を説明するための図、第９
図は本実施例の現像装置を用いてライフテストを行い画
像濃度と帯電量の変化を調べた結果を示すグラフ、第１
０図はブレードのチップ形状の変形例を示す断面図、第
１１図は従来のブレードの構成を示す断面図である。１０・・・現像装置、１１・感光体トラム、１２・・・
現像ローラ、１６・・・ブレード、１６１・・・薄板バ
ネ、１６２・・・チップ。出願人　　　　　株式会社　東芝同　　　　　　東芝インテリジェントテクノロジ株式会
社代理人　弁理士　須　山　佐　− 第２図第３図第６図チ第７図鎖側　七Ａω 第　１０図第１１図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）静電潜像保持体に対向して配置された現像ローラ
と、この現像ローラの表面に現像剤薄層を形成する現像
剤薄層形成手段とを具備し、前記現像ローラの表面に形
成された現像剤薄層を前記静電潜像保持体に近接または
接触させることにより前記静電潜像保持体が保持する静
電潜像を可視化する現像装置において、前記現像剤薄層形成手段は、ブレードと、このブレード
の上に設けられ前記現像ローラと現像剤を挾んで圧接さ
れる圧接部を持ち、この圧接部は前記現像ローラとの対
向面に、前記現像ローラと接触する第１の曲率面と、こ
の第１の曲率面より半径が小さく前記圧接部と前記現像
ローラとの間に現像剤溜りを形成する第２の曲率面とを
有することを特徴とする現像装置。
（２）請求項１記載の現像装置において、第１の曲率面の半径をＲ１、第２の曲率面の半径をＲ２
とすると、Ｒ１≧Ｒ２×５の関係を満すことを特徴する現像装置。