JPH0486858A - 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静電
潜像を可視化する現像装置に関する。

（従来の技術） 一成分系現像剤を用いる現像方法の一つとして、加圧現
像法（Ｉｍｐｒｅｓｓｉｏｎ　Ｄｅｖｅｒｏｐｍｅｎｔ
）が知られている。

この加圧現像法は、現像ローラとの摩擦や現像ローラの
表面に圧接されたトナー薄層形成用のブレードとの摩擦
でトナーに電荷を付与することにより、トナーを現像ロ
ーラの表面に付着させ搬送することを特徴の一つとして
いる。そのため磁性材料が不要で装置の簡素化及び小型
化が可能となり、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。ブレードの圧接部には、現像ロラ
との所定のニップ幅を確保する上で樹脂やゴム弾性体が
通常用いられ、またトナー層の厚さの均一化を図るため
に前記圧接部の先端はアール形状とすることが望ましい
。さらに圧接部を現像ローラの表面に均一に圧接させる
目的から、薄板バネの上に圧接部をマウントした構造の
ブレードを採用することが好ましい。また通常、ブレー
ドによる現像ローラへの押圧を安定化するため、ブレー
ドを装置本体に回転可能な状態で支持し、圧縮スプリン
グによりブレードの圧接部を現像ローラに押し当てる方
向に付勢する方法が多々とられている。

ところが、このようにしてブレードの圧接部を現像ロー
ラに押し当てても、現像ローラとの間をトナーが通過す
る際に受ける反発力でブレードが定位置から大幅に逃げ
てしまうおそれがあり、この結果、トナー層が厚くなっ
て帯電量の不足が生じ、濃度ムラや地かぶり等を伴う不
良画像が発生するおそれがあった。

（発明が解決しようとする課題） このように従来の現像装置では、現像剤薄層形成手段の
圧接部が、現像ローラ表面への現像剤薄層形成の際受け
る反発力により定位置から大幅に逃げてしまうおそれが
あり、そのため、安定した厚さの現像剤薄層が得られな
いという問題があつた。

本発明はこのような課題を解決するためのもので、現像
ローラ表面への現像剤薄層形成時における圧接部の定位
置からの大幅な逃げを防止して、均一な厚さの現像剤薄
層を現像ローラの表面に形成することのできる現像装置
を提供することにある。

［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、現像ロ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、一端が支持された
バネ板材と、このバネ板材の上に設けられ、現像ローラ
の表面と現像剤薄層を挟んで圧接される圧接部と、この
圧接部が現像ローラと圧接される位置またはその近傍で
該圧接部を現像ローラに向けて押圧する抑圧手段とを具
備することを特徴としている。

（作　用） 本発明の現像装置では、抑圧手段により、圧接部が現像
ローラと圧接される位置またはその近傍て該圧接部を現
像ローラに向けて押圧するようにしたことにより、現像
ローラ表面への現像剤薄層形成時における圧接部の定位
置がらの大幅な逃げを防止して、現像ローラ表面への現
像剤薄層の形成を安定化することが可能となる。

（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１
２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１５の方向に送
られ、さらにこのトナー供給ローラ１５により現像ロー
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１
６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１２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、リカバリーブレード（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しているため、トナ
ーＡとしては負帯電性のトナーが用いられ、ブレード１
６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。また感光体ドラム１１の表面電位は一５５
０■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一２００Ｖ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１〜４ｍ
ｍ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が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
応してこれを溶む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の散乱を防くことができる。

上記のブレード１６は、ウレタン樹脂からなる薄板バネ
１６１の先端部に、現像ローラ１２の表面と圧接される
ウレタン樹脂からなるチップ１６２を長手方向にマウン
トして構成されている。

このブレード１６は、第１のブレードホルダ１６ａ、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
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。

さらにこれに加えて本実施例の現像装置では、現像ロー
ラ１２表面へのトナー薄層形成の際受ける反発力でブレ
ード１６のチップ１６２が定位置から大幅に逃げないよ
う、チップ１６２と現像ローラ１２との圧接位置でこの
チップ１６２を現像ローラ１２に向けて押圧するための
重り１６ｄが、薄板バネ１６１上のチップ１６２がマウ
ントされた面と丁度逆側の面に接着されている。

なお、薄板バネ１６１の持つ弾性力を損わないようにす
るためには、圧縮スプリング２２によるブレード１６へ
の加圧力を重り１６ｄによるブレビ１６への加圧力より
も大きくする必要かある。

本実施例では、圧縮スプリング２２によるブレード１６
への加圧力を１２００ｇ、重り１６ｄによるブレード１
６への加圧力を６０ｇにそれぞれ設定している。

第２図はこのブレード１６の詳細を示す斜視図である。

上述したように、このブレード１６は、ウレタン樹脂か
らなる薄板バネ１６１の先端部にウレタン樹脂からなる
チップ１６２を長手方向にマウントし、さらに薄板バネ
１６１の両端部にウレタンフオーム等からなるシール材
１６３を貼付けて構成されている。但しここでチップ１
６２のウレタン樹脂は薄板バネ１６１のウレタン樹脂と
比較してＪＩＳ−Ａ規格においてゴム硬度の高いものを
使用している。これにより薄板バネ１６１の弾性を損な
わずに、全体に渡ってチップ１６２を現像ローラ１２に
均等な力で圧接させることができる。

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がチ
ップ１６２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が現像ロー
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ができる。またこ
のシール材１６３は薄板バネ１６１の端部を挟み込むよ
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
も剥が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３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、薄板バネ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。これにより、チップ１６２のマ
ウント精度ひいては現像ローラ１２とチップ１６２との
接線方向の精度を向上させることができる。なお、ｄｌ
をあまり大きくとるとトナーの流れによる圧力により、
トナー層形成不良が生しるおそれがあるため０．５ｍｍ
〜５ｍｍ程度が適当である。望ましくは０．５ｍｍ〜２
ｍｍ程度が最適である。

また薄板バネ】６１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１６２の長手方向の長さＬｐは薄板バネ１６１の長
さＬｃよりもｄ２　＋ｄ３分だ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自体が大きくなるため、４〜３０ｍｍ程度、望まし
くは４〜２０ｍｍ程度にするのがよい。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１６１の長さＬｃは現像ローラ１２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。

またこの実施例においてブレード１６は、５０ｇ　／　
ｃ　ｍの線圧で現像ローラ１２に押圧されるようにした
が、５　ｇ　／　ｃ　ｍから２５０　ｇ　／　ｃ　ｍの
範囲ならば良好なトナー層が形成されることが実験によ
り確認された。

次に現像ローラ１２について説明する。第４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
られるが、この実施例ではトナーを現像ローラ１２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、例えば導電性シリコンゴムやウレタンゴム等からな
る弾性体層１２ｂを設け、さらにこの弾性体層１２ｂ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。

また弾性体層１．２　ｂ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に剥離や傷が
生し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１０９６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
にゴム硬度が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が重要となる。また、現
像ローラ１２は、ブレード１６により変形を受けた後、
感光体ドラム１１と直接接触して現像を行うため、この
現像開始までに変形がほぼ回復していなければ画像品位
の劣化をもたらすことになる。したがって、現像ローラ
１２の総合のゴム硬度（ＪＩＳ−Ａ規格）は３５″以下
、弾性体層１２ｂは３０″以下、さらにはそれぞれ３０
°以下、２５°以下であることが好ましい。

また、導電層１２ｃの表面は、ブレード１６や感光体ド
ラム１１と接触される面であるため、可塑剤、可硫剤、
プロセスオイル等のしみ出しによりトナーＡや感光体ド
ラム１１表面を汚染しないものに限り、表面の平滑性に
ついては、最大表面粗さが３μｍ以下であることが望ま
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。

この最大表面粗さが３μｍ以下という導電層１２ｃの平
滑度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１２ｃ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が考えられる
が、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１２ｂ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の表面粗さが大きいほど、
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、同じ塗
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５図乃至第７図にその代表的な導電層塗料の塗布方法
を示す。

第５図はスプレーによる塗布方法、第６図はディッピン
グによる塗布方法、第７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〈ディッピング法≦ナイフェツジ法の順とな
り、前記の導電層１２ｃの表面の平滑度（最大表面粗さ
３μｍ）を実現すするために必要な塗料の膜厚Ｔ（μｍ
）は、弾性体層１２ｂの最大表面粗さをＲｚ（μｍ）と
すれば、スプレー法においてはＴ≧１０ＸＲｚ、ディッ
ピング法及びナイフェツジ法においてはＴ≧５ＸＲｚを
満足すれば可能となる。

また、導電層１２ｃの材料自体の伸びもここでは無視て
きない点である。すなわち、これが１００％以下では、
導電層１２ｃは弾性体層１２ｂの弾性変形に追従できず
、特に弾性変形の大きい両端部で亀裂が生じ易くなる。

さらに弾性体層１２ｂのゴム材料の伸び（％）と導電層
１２ｃの伸び（％）との比については、これが０．５以
上でかつ５以下でなければ、同様に導電層１２ｃは弾性
体層１２ｂの弾性変形に追従できず亀裂が生してしまう
ことも実験により確認された。なおこれについては後で
詳しく説明する。また上記の数値を満足しないと、現像
ローラ１２の変形後の回復スピードが遅くなったり現像
ローラ１２の総合のゴム硬度が高くなってしまうため、
現像ローラ１２の回転周期での濃度ムラが生じやすくな
ってしまう。また導電層１２ｃにおいては、本実施例で
はトナーを負帯電させることから、正に摩擦帯電しやす
い材料が要求され、なおかつ搬送性にも優れていなけれ
ばならない。

以上の点から本実施例においては、現像ローラ１２の弾
性体層１２ｂとして導電性シリコンゴムを使用し、導電
層１２ｃとしては導電性ポリウレタン塗料を使用してい
る。また弾性体層１２ｂに用いた導電性シリコンゴムは
、ＪＩＳ規格に６３０１のＡ型硬度針で２８″の硬度を
有し、伸びは４２５％である。また外径は１８ｍｍであ
る。さらにこの導電性シリコンゴムの電気抵抗値は、現
像ローラ１２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、各ローラの金属
シャフト間に１００Ｖの電位差を設けたときに測定され
た電流値より算出した結果、３．４Ｘ１０’Ω・ｃｍで
あった。また永久歪はＪＩＳ規格に６３０１の測定方法
を用いて測定した結果１．８％であった。

一方、導電性ポリウレタン塗料は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の導電性を付与したものを採用し、以下の工程によ
りこの塗料を用いて弾性体層１２ｂの表面に導電層１２
ｃを設けた。

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ＤＨ２０２３〕３”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の割合いで混合した希釈溶
剤を等全添加する。“スパレックスＤＨ２０２３１３”
は熱可塑性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。このとき処理材の引き
上げ速度は３．５ｍｍ／ｓｅｃとした。塗布後、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。

以上の工程により、金属シャフト１２ａと導電層１２ｃ
との間の抵抗値が５Ｘ１０３Ω・ｃｍ。

ゴム硬度がＪＩＳ規格に６３０１のＡ型硬度針で３６°
、表面粗さが３μｍＲｚの現像ローラ１２を得ることが
できた。また弾性体層１２ｂと現像ローラ１２の伸び（
％）の比は０．８３であった。

さて、このような現像装置１０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８０Ｖ、非画像部
電位すなわち未露光部電位を５００Ｖ、現像バイアスを
一２００■、感光体ドラム１１と現像ローラ１２の接触
幅を１．５ｍｍ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、ライフテスト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８図は初期から１万枚までの画像濃度およびトナーの
帯７１に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０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
ことが分る。また１万枚終了後のチップ１６２の形状を
目視により確認したところ、チップ１６２の高さが約０
．５ｍｍ摩耗したものの圧接面の形状、現像ローラ１２
との接触幅には変化はみられなかった。

比較のためブレード１６に取付けた重り１６ｄを外し、
圧縮スプリング２２の加圧力を１４８０ｇになるよう設
定した現像装置で１万枚のライフテストを行ってみたと
ころ、初期画像では良好な画像サンプルを得ることがで
きたが、１万枚終了時ではベタ画像上にトナーの搬送不
良か原因である画像ムラが生した。

次に本発明の他の実施例を説明する。

第９図は本発明に係る他の実施例の現像装置の構成を示
す断面図である。

同図に示すように、この実施例では、ブレード１６を現
像ローラ１２に押圧する手段としてスプリング１６ｅを
用いている。このスプリング１６ｅは、バッフル板１９
の薄板バネ１６１との対向面に、チップ１６２の長手方
向に沿って均等な間隔て複数固定されている。このスプ
リング１６ｅによる加圧力は、薄板バネ１６１の弾性力
を損わないような値、例えば１００ｇに設定されている
。

なお、以上説明した実施例において、ブレード１６は現
像ローラ１２の回転方向に対してアゲンストの位置で支
持されているが、回転方向に対してウィズの位置で支持
するようにしてもよい。

［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、抑圧手
段により、圧接部が現像ローラと圧接される位置または
その近傍で該圧接部を現像ローラに向けて押圧するよう
にしたことにより、現像ローラ表面への現像剤薄層形成
時における圧接部の定位置からの大幅な逃げを防止して
、現像ローラ表面への現像剤薄層の形成を安定化するこ
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図は第２図のブレードの正
面図、第４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５図乃至第７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８図は第
１図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９図は本発
明の他の実施例を説明するための現像装置の断面図であ
る。 １０・・・現像装置、１１・・・感光体ドラム、１２・
・現像ローラ、１６・・・ブレード、１６１・・・薄板
バネ、１６２・・・チップ、１６ｄ・・・重り、６ｅ・
・・スプリ ング。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　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、一端が支持されたバネ板材
   と、このバネ板材の上に設けられ、前記現像ローラの表
   面と現像剤薄層を挟んで圧接される圧接部と、この圧接
   部と前記現像ローラとの圧接位置またはその近傍で該圧
   接部を前記現像ローラに向けて押圧する押圧手段とを具
   備することを特徴とする現像装置。