JPH0582578B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は絶縁性粉体トナーを用いる現像装置に
関し、特に感光体や絶縁体等に形成した静電潜像
や磁性体に形成した磁気潜像を現像するのに用い
る現像装置に関するものである。

従来、上記感光体等の像担持体に形成した潜像
を現像するための現像方式は各種提案されてい
る。例えば静電潜像を現像するための現像方式と
して、キヤリア粒子を併用することなくトナーの
みで現像する一成分現像方式が広く知られてい
る。この方式は、更に磁性トナーを用いるものと
非磁性トナーを用いるものとに大きく分けられ
る。

しかし、いずれの場合もトナーを像担持体に供
給するローラ等の手段の表面に均一な量のトナー
層を形成したり、又はこのトナー層のトナーを十
分に帯電することが求められることがある。この
様なトナー供給手段の表面にトナーを均一に塗布
することは、塗布層が薄くなればなるほど困難に
なる。

この様な問題を解決するため、上記トナー供給
手段の表面に弾性ブレード板をこの供給手段の移
動方向に従つて圧接し、これらブレード板と供給
手段との間にトナーを通すことで、薄層化及び帯
電とを同時に行なうことが提案されている。しか
し、上記の構成によると、供給手段と弾性ブレー
ドとの間に異物がつまり易く、その結果、供給手
段上にトナーが塗布されない筋状の領域が生し、
この領域は現像不可能となり現像により得る画像
の画質を低下させることになる。

更に、非磁性トナーを用いる場合は、磁界によ
る搬送ができないため、上記供給手段に対する塗
布及び搬送に磁性トナーに対する以上の困難をと
もなう。

本発明の目的は、上記一成分系現像剤のトナー
を用い現像装置が有する問題点を解決することに
ある。更に詳しくはトナー供給手段へのトナーの
塗布及び帯電を良好に成し得る現像装置を提供す
ることにある。更には簡単な構成で磁性・非磁性
トナーを問わず、均一な薄層でトナー供給手段表
面に薄層化し、且つ十分に帯電することが可能な
現像装置を提供するものである。

上記目的を達成する本発明の現像装置は、開口
部を有し、絶縁性粉体トナーを収容するトナー収
容器と、このトナー収納容器内のトナーに接触し
た状態で上記開口部に配置されており、回転する
ことによつてトナー層を像担持体上の潜像を現像
する現像位置に搬送するトナー供給手段と、上記
トナー収納容器内のトナーに接触した状態で上記
トナー供給手段と並んで上記開口部に配置され、
かつ上記トナー供給手段にニツプを形成して圧接
せしめられており、上記トナー供給手段とは異な
る周速で回転して、トナー供給手段が現像位置に
搬送するトナー層の塗布量を規制するトナー塗布
量規制ローラとを備え、このトナー塗布量規制ロ
ーラは、発泡ゴムから成る弾性中間層と、この発
泡ゴムへのトナーの侵入を阻止するように弾性中
間層を被覆し、かつトナーに現像に必要な摩擦帯
電を与える弾性体表面層とを有している現像装置
である。

以下、実施例及びその説明図に従つて本発明を
更に詳しく説明する。

第１図は本発明を適用した現像装置の要部断面
図を示す。図において１は矢印方向に回転する感
光ドラムで、図示しない潜像形成手段により静電
像がその表面に形成される。上記感光ドラム１に
対して現像位置で対向する２はトナー供給ローラ
で、矢印方向に回転しながらその表面の絶縁性非
磁性トナーを感光ドラム１に供給する。

このトナー供給ローラ２はステンレスやアルミ
ニウム等の金属スリーブ、又は硬質合成樹脂によ
り構成され、その表面はサンドブラストやサンド
ペーパ等により0.2μ〜10μ程度の凹凸の阻面化処
理が成されている。

上記ローラ２の現像位置上流側には、トナー塗
布量を規制するための規制ローラ３が対向してお
り、この規制ローラ３と上記供給ローラ２によ
り、トナー貯蔵部からトナー４が外へ流出するの
を阻止している。この規制ローラ３は供給ローラ
２との対向位置と同方向に回転し、その速度は供
給ローラ２と相違する。また、この規制ローラ３
は弾性を有しており、供給ローラ２に対してニツ
プを形成して圧接対向している。

この規制ローラの構造は、回転中心軸となる剛
体芯３ａと、この芯３ａを包む中間弾性層３ｂと
表面弾性層３ｃを有している。中間弾性層３ｂと
しては、連続又は非連続気泡を有する発泡樹脂の
如き特に柔軟質な樹脂を用い得る。これら中間弾
性層３ｂに用いる弾性体のゴム硬度としては、ア
スカーＦで30度〜90度程度が適当で、このゴムの
硬度は両ローラ間に必要以上の圧力を加えずにニ
ツプを形成することを考慮して決定する。

上記中間弾性層３ｂが連続気泡を有し、トナー
が気泡中に侵入して弾性を変化させてしまう場
合、もしくはトナーの組成により変質を生じる場
合は、この中間弾性層３ｂの周囲を覆う表面弾性
層３ｃを設けると良い。この様な表面弾性層３ｃ
としては、例えば0.3〜２mm程度のゴム硬度がア
スカーＣで60〜90度の樹脂チユーブを用いたり、
又は中間弾性層の周面を別の物質で被覆しても良
い。

上記規制ローラ３の表面層は、供給ローラとの
ニツプ部で供給ローラへのトナーの付着層厚を規
制し、且つ、トナーに対して摩擦帯電を行なう。
この摩擦帯電は主にニツプ部の供給ローラ表面及
び規制ローラ表面とトナーとの間で成され、供給
ローラ上のトナーを所定極性に摩擦帯電するため
の材質をこの規制ローラの表面に選ぶと良い。例
えば正（＋）にトナーを帯電するときはテフロン
（商品名）を、そして、負（−）に帯電するとき
はナイロン（商品名）等の合成樹脂を用いれば良
い。ただし、テフロン等の表面の摩擦抵抗が小さ
いものを用い規制ローラの表面を平滑にすると、
上記ニツプ部をトナーが通過し易く、トナー層厚
の規制及びトナーの摩擦帯電が十分に行なわれな
い場合を生じることがある。この様なときは、規
制ローラの表面を荒すことで解決できる。またニ
ツプ部におけるニツプ幅は、両ローラで３間の圧
力や規制ローラ３の弾性力、更には両ローラの周
速度差等の条件を考慮して設定する。

上記第１図の現像装置においてトナー４の貯蔵
部は、両ローラ２，３及び装置の筐体５により構
成されている。また、この筐体５と各ローラ２，
３間には、トナーが上記貯蔵部から漏れるのを防
止するためのフイルム状のシール部材６，７が設
けてある。上記トナー貯蔵部の中央部には、トナ
ーを撹拌し且つ両ローラのニツプ部方向にトナー
を移送するための撹拌羽８が設けてあり、供給ロ
ーラの動きに連動して矢印方向に回転する。

次に第１図の現像装置における供給ローラ２と
規制ローラ３との回転について述べる。本実施例
においては両ローラはニツプ部において同方向に
回転することは既に述べたがその速度については
規制ローラの周速度を供給ローラの周速度よりも
落すことが好ましい。逆に両周速度がまつたく同
一である場合には、供給ローラ上のトナーが規制
ローラとの間に取込まれる状態で挾持されそのま
ま通過することがある。この様なトナーの通過は
供給ローラ上のトナーが所定のトナー層厚に規制
されないばかりか、現像時に必要となる適正な量
の摩擦帯電を発生しないため、潜像を十分に現像
できなかつたり、更には供給ローラ上のトナーが
飛散する原因にもなる。

従つて、両ローラは好ましくはその周速度を変
化させ、その変化量は規制ローラ３の速度を供給
ローラ２に対して５倍以上、好ましくは50倍以上
遅くすると良い。更に、規制ローラ４の回転は連
続回転の外にも、断続的な回転であつてもよい。

この様に供給ローラ２と規制ローラ３との回転
方向を両者が対向する位置で逆方向とせずにニツ
プ間に挾まつた固化したトナーや異物をニツプ外
に排出し、供給ローラ２上にすじ状のトナーが存
在しない領域が発生するのを防止する。更に、同
方向に回転することにより、同方向に設定するこ
との効果としては、供給ローラと接触した状態又
はトナーが介在した状態でこの供給ローラと対方
向に回転させないので、高い回転トルクを必要と
しない点にある。即ち、逆方向に回転すると、規
制ローラ上に付着したトナーを除去しなければな
らなく、このためのトナー除去部材も規制ローラ
の回転を妨げる方向に作用する。従つて、駆動系
の構造が本実施例のものよりも大型化したり、ま
たは重くなることは避けられない、 この様に供給ローラ２と規制ローラ３との回転
方向を上記第１図の実施例に設定することによ
り、回転トルクの低減及び装置構造の簡易化等が
可能になつた。

次に上記第１図の現像装置による現像動作を説
明する。

第１図において供給ローラ２の回転にともな
い、このローラ２上のトナーは規制ローラ３の位
置へ移動する。そして、ニツプ部を形成して圧接
されている両ローラ間に至つたトナーは、供給ロ
ーラとは異速度で回転する規制ローラを通過する
ときの摩擦帯電により所定極性に帯電されると同
時に、一定の層厚に規制された後、感光ドラム１
の現像位置に至る。この現像位置ではドラム１と
ローラ３とが100〜500μの間隙で対向しており、
両部材間に印加した交流バイアスにより生じる交
番電界の作用により、トナーは感光ドラム１の潜
像へ飛翔し現像を完了する。

次に供給ローラ２と規制ローラ３とによりニツ
プを形成する本発明の現像装置においては、少な
くとも一方のローラの表面を阻面化することまた
は弾性を持たせることが、トナー量の規制及び十
分な帯電に有効である理由を以下説明する。

第２図は第１図の現像装置のニツプ形成部を拡
大したもので、第２図ａは供給ローラ２が剛体で
表面が鏡面である場合、一方、第２図ｂは同じく
供給ローラは剛体であり且つ阻面化してある場合
を示す。

上記構成において、供給ローラ２と規制ローラ
３とは実質的に逆方向に回転することになる。こ
の状態で供給ローラ２表面が鏡面であると、ニツ
プ間に挾まれたトナー４はこの供給ローラと規制
ローラとの接触面でのみ摺擦されるに過ぎない。
従つて、トナーの帯電はトナーの限られた部分に
おいてのみ成される。また、供給ローラが鏡面で
あるため、挾持されたトナーはニツプ間を滑べる
様に移動してこのニツプ間を通過してしまう。こ
のためニツプ部においてある程度のトナーの均平
化は成されるものの、帯電効果と同様に均平化効
果についても限界がある。

この問題は上記供給ローラ面を阻面化すること
により解決される。即ち、第２図ｂの如くローラ
２の表面を阻面化することで、ニツプ間のトナー
４は両ローラ２，３との摩擦力により矢印で示す
様な抗力を発生する。その結果、ニツプ間のトナ
ー４の動きは活発になり、十分にほぐされて平均
化されるのと同時に、トナーの各面が摺擦される
ことで摩擦帯電の付与が十分に成される。従つ
て、供給ローラ面を阻面化することで、ニツプ間
を通過するトナーは十分に帯電され、同時によく
ほぐされて均一な層となり現像位置に供給される
ことになる。

上記供給ローラの阻面化による効果は、この供
給ローラに対向する規制ローラに対しても有効に
作用するもので、第２図ｂの規制ローラ３の表面
を供給ローラとともに阻面化しても良い。又は規
制ローラ３のみを阻面化し、供給ローラ２側に弾
性を持たせても良い。特に両ローラを阻面化する
ときは、阻面が線状に形成されるならば、両ロー
ラの阻面化のための線の方向がニツプ部で異方向
にすることで、トナーをより均平化することが可
能となる。

なお、上記の様なローラ面に形成する阻面とし
ては、0.2〜10μ、好ましくは0.5〜4μ程度とし、
使用するトナー粒径よりも小さい凹凸面を形成す
ると良い結果が得られた。

一方、ニツプ内のトナーを十分に帯電すること
に注目すると、第１図の装置の如く規制ローラを
弾性体とすることがいかに有効であるかを第３図
により説明する。この第３図はいづれもニツプ形
成部を拡大したものであり、第３図ａは規制ロー
ラの弾性層３ｄの弾性度が極めて低い場合を示
す。この様に規制ローラ側の弾性度が低いと規制
ローラ３ｄがトナー４を押し付けて均平化する効
果は期待できるかもしれないが、この規制ローラ
３ｄが十分にトナー面を摺擦することは不可能と
なる。従つて、トナー４は供給ローラ２と規制ロ
ーラ３ｄとの摺擦によつてのみ帯電されるため、
トナーの帯電が不足することが予想される。

第３図ｂはこの問題を解決した規制ローラ３ｅ
の構成を示し、この様にローラに十分な弾性を持
たせることにより、ニツプ間のトナーは規制ロー
ラにより十分に摺擦される。従つて、トナーが両
ローラ間を通過するだけで必要な電位に帯電され
るのみならず、上記摺擦により摩擦力が大きくト
ナーに作用し、トナーをほぐしたりする効果を奏
する。

なお、弾性を有する材料として使用できるもの
としては、トナーを所定極性に帯電できること、
またトナーによる化学変化を生じないこと等を考
慮すると、使用できる材料が限られることがあ
る。しかし、この様な問題は第１図に示した規制
ローラ３の如く、ローラの弾性層を複数層にする
ことでも解決できる。第３図ｃは複数層にした場
合のニツプ部を示し、図中３ｂは中間弾性層で３
ｃは表面層を示す。図の構成により、実際に規制
ローラの表面にトナー４を押付ける弾性層は、ト
ナー４と表面層３ｃにより隔離されるため何ら化
学的な悪影響は受けない。そして同時に表面層３
ｃは中間弾性層３ｂとはまつたく別部品で構成で
きるため、使用に際して選択できる範囲は広くな
り、トナーの帯電特性を十分に考慮した材料を選
ぶことが可能となる。従つて、その結果、現像装
置の性能をより高めることができる。

上記弾性層の説明では、規制ローラに設けた場
合について述べたが、この様な弾性層は供給ロー
ラ側に設けたり、又は供給ローラと規制ローラの
両者に設けても良い。また、第２図で述べた阻面
の関係では、一方のローラを剛体で構成してその
表面を阻面化し、他のローラを弾性体とすること
で、上記阻面による効果と同時に弾性体による効
果を同時に得ることができる。更には、両ローラ
２，３に弾性を持たせ、各々のローラ表面を阻面
化しても良いことは勿論のことである。

更に、供給ローラ２と規制ローラ３の回転方向
については、第１図の如く供給ローラ２に対して
規制ローラ３を同方向に回転させる以外にも、逆
方向に回転しても良い。この場合においても、両
ローラによるニツプ間で対向するローラ面は変化
するので、ニツプ間に異物等が侵入しても、ニツ
プ外に排除することが可能となる。

上記第１図から第３図の実施例においては、絶
縁性非磁性トナーを用いているが、勿論、磁性ト
ナーに対しても本発明は有効であり第４図にその
実施例を示す。

第４図の現像装置は第１図の供給ローラ２を磁
性トナー用に変更したものである。図において１
５は矢印方向に回転する非磁性スリーブより成る
供給ローラで、表面を阻面化したアルミニウムや
ステンレス等の金属スリーブを示す。この供給ロ
ーラ１５の中には固定した磁石１６が配設してあ
る。磁石１６にはローラ１５表面に磁性トナー１
７を保持するための、及び現像位置でトナーをほ
ぐすための複数の磁極が配設してある。

上記現像装置においては、供給ローラ１５と規
制ローラ３とを第１図の装置と同様に回転するこ
とにより、供給ローラ表面にトナー１７が磁力に
より保持され、規制ローラ３に至る。そして、ト
ナー１７は非磁性トナーと同じくこの規制ローラ
３によりその厚さが規制され、同時に両ローラが
形成するニツプ間で摩擦帯電されて現像位置に至
る。現像位置では供給ローラ１５と感光ドラム１
との間に形成された交番電界により、トナーは潜
像にのみ付着して現像を終了する。

なお、上記装置においては、トナー１７は供給
ローラ表面に対して磁力により積極的に持去られ
るため、第１図で示した様な撹拌又はトナー搬送
用の手段は必ずしも必要とはならないが、トナー
の固化防止のためにはあつても良い。また、磁性
トナーを用いる場合であつても、各ローラの回転
方向、及び表面の阻面化及び弾性構成について
は、上記非磁性トナーと同様に各種の変形例が適
用し得ることは勿論のことである。

本発明によれば、弾性のあるトナー塗布量規制
ローラがトナー供給手段と異なる周速で回転する
のでニツプを通過するトナー層をもみほぐす作用
が生じ、トナー層の均一化、トナーの摩擦帯電性
が向上するのであるが、更に本発明では、トナー
塗布量規制ローラは弾性表面層の下に発泡ゴムか
ら成る弾性中間層を有するのでローラ全体として
柔軟性が増し、過大な圧力をかけなくてもニツプ
の幅を十分確保でき、この点でもトナー層のもみ
ほぐしを向上させ、かつ摩擦帯電付与時間を増す
ことを可能にし、更に上記表面層はトナーに現像
に必要な摩擦帯電を与えることのできる材質であ
るので、これらによつて良好に摩擦帯電したトナ
ーの均一な薄い層を形成することが可能となり、
しかも上記表面層は中間層の発泡ゴムにトナーが
侵入するのを防止するのでローラの柔軟性が長期
にわたつて維持でき、上記効果を長期にわたつて
持続させることができるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を適用した現像装置の一実施例
を示す装置断面図、第２図ａと第２図ｂは供給ロ
ーラ又は規制ローラの少なくとも一方が阻面化さ
れていることによる効果を示す説明図、第３図ａ
から第３図ｃは供給ローラ又は規制ローラの少な
くとも一方が弾性を有することの効果を示す説明
図、第４図は本発明を適用した現像装置の他の実
施例を示す装置断面図である。 図中、１，１１は感光ドラム、２，１５は供給
ローラ、３は規制ローラ、４，１７はトナーであ
る。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 開口部を有し、絶縁性粉体トナーを収容する
   トナー収容器と、このトナー収納容器内のトナー
   に接触した状態で上記開口部に配置されており、
   回転することによつてトナー層を像担持体上の潜
   像を現像する現像位置に搬送するトナー供給手段
   と、上記トナー収納容器内のトナーに接触した状
   態で上記トナー供給手段と並んで上記開口部に配
   置され、かつ上記トナー供給手段にニツプを形成
   して圧接せしめられており、上記トナー供給手段
   とは異なる周速で回転して、トナー供給手段が現
   像位置に搬送するトナー層の塗布量を規制するト
   ナー塗布量規制ローラとを備え、このトナー塗布
   量規制ローラは、発泡ゴムから成る弾性中間層
   と、この発泡ゴムへのトナーの侵入を阻止するよ
   うに弾性中間層を被覆し、かつトナーに現像に必
   要な摩擦帯電を与える弾性体表面層とを有してい
   る現像装置。 ２ 前記トナー供給手段と像担持体間に交番電界
   を形成して潜像を現像する特許請求の範囲第１項
   記載の現像装置。