JPH0962097A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 長期間にわたり画像を良好に保つ。 【解決手段】 現像剤規制部材は、弾性を有する弾性基
体２２と前記弾性基体２２面に形成されるガラス層２３
より構成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は画像形成装置に関
し、特にたとえば電子写真装置等において像担持体に形
成された静電潜像を現像するために用いられる画像形成
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子写真装置等の画像形成装置において
は、像担持体上に形成された静電潜像を現像装置によっ
て現像して、トナー像として可視化している。

【０００３】このような現像装置での現像方法として、
一成分現像剤として非磁性トナーを使用し、現像ローラ
上にトナーを極めて薄く塗布しながら摩擦帯電し、次い
でそのトナーを現像ローラに電圧印加の下で、現像剤上
の静電潜像に接触するように対向して、現像する方法が
ある。

【０００４】また、現像装置における現像剤の薄層を形
成する技術としては、特公昭６３−１５５８０号公報に
記載されているような、現像剤担持体に圧接する現像剤
規制部材が、金属のバネ性を有する薄板材とこの薄板材
と現像剤担持体との間に位置する軟弾性体とを一体的に
有するものがある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
技術では、現像剤を介して現像剤担持体と圧接している
部分が現像剤規制部材の軟弾性体であるため、現像装置
が使用されることによって軟弾性体と現像剤とが摺擦
し、軟弾性体が摩耗する。その結果、軟弾性体の摩耗し
た部分により、現像剤の薄層に凹凸が生じるため現像に
悪影響を及ぼし、画像品質の低下を招く。

【０００６】また、画像品質への悪影響を防止しようと
すると、軟弾性体の消耗に伴い現像剤規制部材もしくは
現像剤規制部材を含む現像装置を早く交換しなければな
らない。

【０００７】それゆえに、この発明の主たる目的は、長
期間にわたり画像を良好に保てる画像形成装置を提供す
ることである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１に係るこの発明
は、現像剤を担持する現像剤担持体と、前記現像剤担持
体上に現像剤層を形成する現像剤規制部材とを有する画
像形成装置において、前記現像剤規制部材は、弾性を有
する弾性基体と前記弾性基体面に形成されるガラス層よ
り構成されていることを特徴とする画像形成装置であ
る。

【０００９】従って、現像剤規制部材は、弾性を有する
弾性基体と弾性基体面に形成されるガラス層より構成さ
れているので、現像剤との接触部分の硬度が大きくな
る。

【００１０】また、請求項２に係るこの発明は、現像剤
を担持する現像剤担持体と、前記現像剤担持体上に現像
剤層を形成する現像剤規制部材とを有する画像形成装置
において、前記現像剤規制部材は、弾性を有する弾性基
体と前記弾性基体面に形成される多孔質ガラス層より構
成されていることを特徴とする画像形成装置である。

【００１１】従って、現像剤規制部材は、弾性を有する
弾性基体と弾性基体面に形成される多孔質ガラス層より
構成されているので、現像剤との接触部分の表面積が大
きくなると共に硬度も大きくなる。

【００１２】また、請求項３に係るこの発明は、現像剤
を担持する現像剤担持体と、前記現像剤担持体上に現像
剤層を形成する現像剤規制部材とを有する画像形成装置
において、前記現像剤規制部材は、導電性であると共に
弾性を有する導電性弾性基体と前記導電性弾性基体面に
形成される多孔質ガラス層より構成されていることを特
徴とする画像形成装置である。

【００１３】従って、現像剤規制部材は、導電性である
と共に弾性を有する導電性弾性基体と前記導電性弾性基
体面に形成される多孔質ガラス層より構成されているの
で、過帯電された現像剤の電荷が中和される。

【００１４】

【実施の形態】図１に示すこの実施の形態の画像形成装
置１０は、たとえば反転現像法を用いたレーザプリンタ
などに用いられる。ただし、この発明はこのようなレー
ザビームプリンタ以外の任意の同種の画像形成装置、た
とえばコピー機、ファクシミリ等に用いられ得る。

【００１５】画像形成装置１０は電子写真用の感光体ド
ラム１２を含む。感光体ドラム１２は、１次帯電器（図
示せず）によって負の電位Ｖｄ（たとえばＶｄ＝−７０
０Ｖ）に一様に帯電された後、たとえばレーザビーム等
の露光手段（図示せず）によって露光され、たとえば電
位Ｖｌ＝−１００Ｖのネガの静電潜像が感光体ドラム１
２に形成される。

【００１６】また、画像形成装置１０は、たとえば着脱
可能な現像カートリッジなどからなる現像器１３を含
む。現像器１３はたとえば樹脂などからなる現像容器１
４を含む。現像容器１４内には現像剤１６が収容され
る。現像剤１６には一成分トナーが用いられ、この実施
の形態では特に非磁性一成分トナーが適する。また、現
像剤１６にはリサイクルトナーも用いられ得る。この現
像剤１６の平均粒径はたとえば略１０μmである。現像
剤１６としてたとえば負極性の現像剤を用いると、現像
は反転現像となる。そして、半導電性の弾性体からなる
現像ローラ１８に供給ローラ２０で現像容器１４中の現
像剤１６を塗布して、現像ローラ１８に現像剤１６を担
持させる。

【００１７】ここで注目すべきは、現像剤規制部材が、
弾性を有する弾性基体である弾性ブレード２２と、その
弾性ブレード２２の自由端部及びその周辺の表面に設け
られたガラス層２３とで構成されている点である。この
ガラス層２３は多孔質にて構成されている。この多孔質
ガラス層２３によって、現像ローラ１８に現像剤１６の
薄層を形成する。

【００１８】現像剤層はたとえば現像剤１６の２層構造
で形成される。したがってこの場合、現像剤１６の平均
粒径を略１０μmとすると、現像剤層の層厚は略２０μm
（＝１０μm×２）となる。

【００１９】その後、現像ローラ１８の回転によって現
像ローラ１８上の現像剤１６が感光体ドラム１２にもた
らされる。なお、感光体ドラム１２と現像ローラ１８と
は所定の圧力で接触している。そして、感光体ドラム１
２上の静電潜像が現像され、可視化される。弾性ブレー
ド２２の材質としては、たとえば現像剤１６の摩擦帯電
を積極的に行うために現像剤１６とは異極性質をもつ絶
縁性材料が用いられ、現像剤１６が負極性の場合にはた
とえば石英粉末充填シリコンやポリアミド６６等が用い
られる。なお、弾性ブレード２２の他方端側は、現像容
器１４に一体的に形成されるブレード支持部２４で支持
される。

【００２０】また、バイアス電源２６によって現像ロー
ラ１８の現像スリーブに現像バイアスとしてたとえばＶ
_B ＝−３００Ｖの直流電圧が印加され、さらに、供給ロ
ーラ２０にもバイアス電源２８からたとえばＶ_S0＝−４
００Ｖの直流電圧が印加される。このようにＶ_B および
Ｖ_S0の電位差を１００Ｖ程度に設定すると、供給ローラ
２０から現像ローラ１８への現像剤１６の移送能力を最
大にでき、現像ローラ１８へ現像剤１６を最も移送しや
すい状態にできる。なお、現像剤１６が正極性の場合に
は、Ｖ_B 、Ｖ_S0の正負は逆になる。

【００２１】次に、現像ローラ１８と供給ローラ２０と
の配置状態について図２を参照して説明する。現像ロー
ラ１８と供給ローラ２０との離間距離ｍは、現像剤層の
層厚ｎ以上に設定される。具体的には、離間距離ｍが
０．０２mm以上であれば、現像剤１６にリサイクルトナ
ーを使用した場合であってもトナー凝集や綿ゴミなどの
目詰まりがなく、筋や濃度むらのない画像を得ることが
できる。一方、離間距離ｍが２mm以下であれば、供給ロ
ーラ２０上の現像剤１６を現像ローラ１８表面に十分に
擦りつけることができ、現像剤１６の濃度が低下するこ
とはない。言い換えれば、離間距離ｍが２mmを超える
と、供給ローラ２０にバイアス電圧を印加して現像剤１
６の移送能力を最大にしても現像ローラ１８へ現像剤１
６を十分に供給できなくなる。

【００２２】したがって、離間距離ｍおよび現像剤層の
層厚ｎは、ｍ≧ｎであり、かつ０．０２mm≦ｍ≦２mmの
条件を満たせばよい。

【００２３】次に、弾性ブレード２２の厚さｔは０．１
mmから０．３mmが好ましく、多孔質ガラス層２３の厚さ
ｓは、１μmから１０μmが好ましい。

【００２４】弾性ブレード２２表面の多孔質ガラス層２
３は、現像剤１６としてのトナーとの摩擦帯電を積極的
に行う材質であり、特にマイナストナーには有効であ
る。更に、多孔質ガラス層２３の基体となる弾性ブレー
ド２２は、導電性材料からなっており、過帯電されたト
ナーの電荷は、多孔質ガラス層２３を通り、導電性の弾
性ブレード２２で電気的な中和が行われるため、ほぼ均
一な帯電が得られ、現像による筋や濃度むらのない画像
を形成することができる。

【００２５】現像剤１６と現像剤規制部材との接触部が
多孔質ガラス層２３のため、硬質であるので、印字過多
領域でも多孔質ガラス層２３の削れが発生せず、多孔質
ガラス層２３の経時変化による凹凸などの変形も発生し
ない。従って現像剤規制部材の耐久性を向上させること
ができる。

【００２６】ここで、弾性ブレード２２に多孔質ガラス
層２３を形成するときの製造方法を説明する。

【００２７】まず、弾性ブレード２２を基体としてその
表面にシリコンアルコキシドにアンモニア水を添加し調
整した溶液をディップコーティング法によりコートし
て、これを１２０℃で乾燥させて、前記した厚さｓであ
る１μmから１０μmの多孔質ガラス層２３を形成する。
この時ガラス層はシリカ層となる。

【００２８】この工程は、ゾル・ゲル法と呼ばれる薄膜
形成方法の一つであり、ここでは、シリコンエトキシ
ド、シリコンエトラメキシドを主成分とし、ＨＣｌある
いはＮＨ₃ 等の媒体、および水を適当量加えた溶液を塗
布、乾燥することによりシリカ層を形成している。

【００２９】この方法によると、シリカ層の中に数十Å
から数百Å程度の非常に小さい空孔が形成でき多孔質シ
リカ層となる。また空孔率は約５０％程度となる。

【００３０】多孔質シリカ層は、基本的には絶縁性の性
質を有しているが、空孔中に別の物質を充填すること
で、物性コントロールが可能となり、例えば、空孔中に
導電性の物質を充填することで、現像剤１６の過帯電を
より一層中和することができ、現像剤１６の均一帯電に
大きく寄与する。

【００３１】このようにすることで、画像濃度のバラツ
キが少なく、現像剤規制部材の寿命を満足する十分な効
果があることが確認できた。

【００３２】さて、離間距離ｍの０．０２mm≦ｍ≦２mm
という条件は図３に示す実験結果から得られたものであ
る。

【００３３】図３は、離間距離ｍを変化させた場合の各
離間距離ｍに対する画質主観評価を示したグラフであ
る。線Ａはプリント枚数がイニシャル時であり、線Ｂは
プリント枚数が７０００枚時である。ここで、画質主観
評価とは、現像後の画像の濃度、カブリ、筋、濃度むら
（記録紙１枚中の濃度差）および細線性（細線も鮮明に
映るか）等の画質の要素を総合的に１０段階評価したも
のである。そして、画質主観評価が７段階以上であれば
画質良好域と判断した。すると、図３から明らかなよう
に、離間距離ｍが０．０２mmないし２mmの範囲であれば
画質良好域となり、０．０２mm≦ｍ≦２mmの条件が導き
出される。このように、離間距離ｍを０．０２mmないし
２mmの範囲に設定すると、現像器１３の寿命を超える７
０００枚のプリント後においても、ローラの劣化による
濃度低下やゴミ詰まりによる筋や濃度むらが発生するこ
となく、良好な画像が形成される。

【００３４】また、供給ローラ１８の軸方向長さを記録
紙の幅（記録紙の進行方向に対して直交する方向の長
さ）より大きくしかつ離間距離ｍを０．０２mm≦ｍ≦２
mmの条件を満たすように設定することで、現像ローラ１
８に現像剤１６を十分に供給でき、現像ローラ１８上に
記録紙の幅よりも広い範囲で現像剤層を均一に形成する
ことができる。したがって、記録紙上の画像濃度の低下
がなくなり、濃度むらのない画像が得られる。また、現
像剤１６を十分に供給できるので、黒ベタ画像を連続印
写した場合でも、良好な画像が得られ、黒ベタ追従性が
よくなる。

【００３５】また、供給ローラ２０としては、離間距離
ｍが変化しないような材質の、たとえば金属や硬質プラ
スチックなどの硬質ローラが用いられる。なぜなら、現
像ローラ１８と供給ローラ２０とを離間した状態で、供
給ローラ２０をたとえばスポンジ等の発泡部材で構成す
ると、スポンジの変形などによって離間距離ｍが変化
し、離間距離ｍが０．０２mm≦ｍ≦２mmの条件を満たさ
なくなってしまうと画像濃度が低くなるなどの弊害が生
じるからである。硬質ローラに用いられる金属として
は、(１)オーステナイト系ＳＵＳ材や、(２)硫黄複合快
削鋼鋼材系ＳＵＭ材に無電解ニッケルメッキ等の表面処
理したものなどがあり、硬質ローラに用いられる硬質プ
ラスチックとしては、ポリアミド系ナイロン６６、ＭＣ
ナイロン、アセタール樹脂系ポリアセタールなどの硬度
がＪＩＳＡ８０度以上のものなどがある。

【００３６】なお、離間距離ｍを０．０２mmないし０．
３mmにすると、より好ましい効果が得られる。この場
合、供給ローラ２０にバイアス電圧を印加しなくても、
供給ローラ２０の回転（機械的な力）だけで現像剤１６
を現像ローラ１８へ供給できる。すなわち、供給ローラ
２０が金属などの導電性材料で構成された場合、供給ロ
ーラ２０にバイアス電圧を印加しなければ供給ローラ２
０の表面電位は略−２００Ｖ程度になる。したがって、
現像バイアスが上述のように−３００Ｖであれば、現像
剤１６が負極性の場合、現像剤１６には現像ローラ１８
から供給ローラ２０方向へ移動する力が働く。それにも
拘わらず、離間距離ｍを０．０２mmないし０．３mmに限
定すれば供給ローラ２０の回転だけで現像剤１６を供給
ローラ２０から現像ローラ１８へ供給できる。さらに言
うならば、供給ローラ２０にバイアス電圧を印加する必
要がなくなるので、供給ローラ２０を導電性材料以外の
材料によって構成してもよく、この場合でも供給ローラ
２０は現像剤１６を現像ローラ１８へ供給する役割を十
分に果たすことができる。

【００３７】したがって、画像形成装置１０を上述のよ
うに構成することによって、濃度むらのない画像が得ら
れる。

【００３８】また、図４に示す画像形成装置１０′のよ
うに、弾性ブレード２２′をブレード支持部２４すなわ
ち現像容器１４と一体成形により一体的に形成してもよ
い。その他の構成については図１に示す実施の形態と同
様である。したがって、弾性ブレード２２′は現像容器
１４と同様、たとえば樹脂で形成される。

【００３９】このように、弾性ブレード２２′をたとえ
ば樹脂で形成することによって絶縁性および適当な弾性
を有するブレードが得られ、現像ローラ１８上に現像剤
１６の薄層を均一に形成できる。また、弾性ブレード２
２′を現像容器１４と一体的に形成するので、取り付け
に必要な作業を省くことが可能となる。したがって、従
来では、弾性ブレードを現像容器に取り付けるときに、
現像ローラに対する角度や圧力を微妙に調整しなければ
ならず、組み立て時の非能率化やコスト高を招くことに
なっていたが、そのような弊害を除去できる。

【００４０】また、上述の各実施の形態では、現像剤１
６としてリサイクルトナーを用いても良好な画像が得ら
れる。さらに、現像剤１６の平均粒径は１０μmに限定
されず、６μmの小粒径や１５μmの大粒径など任意の平
均粒径の現像剤１６が用いられ得る。

【００４１】

【発明の効果】請求項１に係る発明では、現像剤規制部
材が弾性を有する弾性基体と弾性基体面に形成されるガ
ラス層より構成されているので、現像剤との接触部分の
硬度が大きくなる。従って、現像剤との接触部分である
ガラス層は、現像剤による摩擦によって表面に凹凸がで
きないので、長期間におよび安定した現像を供給するこ
とができる結果、安定した画像品質の装置を提供でき
る。また、現像剤規制部材若しくは、現像剤規制部材を
含む現像装置の交換時期を延ばすことができる。

【００４２】また、請求項２に係る発明では、現像剤規
制部材は、弾性を有する弾性基体と弾性基体面に形成さ
れる多孔質ガラス層より構成されているので、上述の請
求項１の効果に加え、現像剤との接触部分の表面積が大
きくなるため現像剤の摩擦帯電効率を向上させることが
できる結果、より安定した画像品質良好な装置を提供で
きる。

【００４３】また、請求項３に係る発明では、現像剤規
制部材は、導電性であると共に弾性を有する導電性弾性
基体と前記導電性弾性基体面に形成される多孔質ガラス
層より構成されているので、過帯電された現像剤の電荷
が中和され、現像剤の均一な帯電が得られる結果、現像
による筋や濃度むらのない画像を形成することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施の一形態を示す図解図である。

【図２】現像ローラ周辺部を拡大して示す図解図であ
る。

【図３】離間距離ｍに対する画質主観評価を示すグラフ
である。

【図４】この発明の実施の他の形態を示す図解図であ
る。

【符号の説明】

１０、１０′ …画像形成装置 １２ …感光体ドラム １３ …現像器 １４ …現像容器 １６ …トナー １８ …現像ローラ ２０ …供給ローラ ２２、２２′ …弾性ブレード ２３ …多孔質ガラス層 ２４ …ブレード支持部 ２６、２８ …バイアス電源

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】現像剤を担持する現像剤担持体と、 前記現像剤担持体上に現像剤層を形成する現像剤規制部
   材とを有する画像形成装置において、 前記現像剤規制部材は、弾性を有する弾性基体と前記弾
   性基体面に形成されるガラス層より構成されていること
   を特徴とする画像形成装置。
2. 【請求項２】現像剤を担持する現像剤担持体と、 前記現像剤担持体上に現像剤層を形成する現像剤規制部
   材とを有する画像形成装置において、 前記現像剤規制部材は、弾性を有する弾性基体と前記弾
   性基体面に形成される多孔質ガラス層より構成されてい
   ることを特徴とする画像形成装置。
3. 【請求項３】現像剤を担持する現像剤担持体と、 前記現像剤担持体上に現像剤層を形成する現像剤規制部
   材とを有する画像形成装置において、 前記現像剤規制部材は、導電性であると共に弾性を有す
   る導電性弾性基体と前記導電性弾性基体面に形成される
   多孔質ガラス層より構成されていることを特徴とする画
   像形成装置。