JPH03233477A - 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】 〔目次〕 概要 産業上の利用分野 従来の技術（第７図及び第８図） 発明が解決しようとする課題 課題を解決するための手段（第１ 作用 図） 実施例 （ａ）　　第１の実施例の説明（第２図乃至第４図）（
ｂ）　　第２の実施例の説明（第５図、第６図）（Ｃ）
　　他の実施例の説明 発明の効果 〔概要〕 静電潜像が形成された像担持体に帯電された現像剤を搬
送して現像する現像装置に関し、逆帯電トナーや低帯電
トナーの発生を防止し、均一な帯電特性の現像剤を得る
ことを目的とし、現像剤と、該現像剤を搬送するための
現像剤搬送部材と、該現像剤を層厚規制する現像剤規制
手段とを有し、該現像剤を該現像剤搬送部材によって、
静電潜像が形成された像担持体に、搬送して現像する現
像装置において、該現像剤搬送部材と、該現像剤規制手
段と、該現像剤の仕事関数をそれぞれＷｄ、Ｗｂ、Ｗｔ
とした時、（Ｗｄ−Ｗｔ）Ｘ　（Ｗｂ−Ｗｔ）＞０の関
係を満たすように、該現像剤搬送部材と、該現像剤規制
手段と、該現像剤を構成した。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、静電潜像が形成された像担持体に、帯電され
た現像剤を搬送して現像する現像装置に関する。

電子写真装置、静電記録装置等の像形成装置において、
潜像担持体である感光ドラムや誘電体上の静電潜像を可
視像化するため現像装置が広く用いられている。

このような現像装置は、従来キャリアとトナーからなる
二成分現像剤を用いたものが広く利用されていたが、近
年とりあつかいの容易さ及び装置のコンパクト化が図れ
る一成分現像剤を用いたものも利用されている。

係る現像剤を用いた現像装置では、安定な帯電トナーを
供給し、長期間に渡って安定に現像できるものが望まれ
ている。

〔従来の技術〕

第７図は従来技術の説明図である。

例えば、−成分現像装置２ａは、矢印り方向に回転する
感光ドラム（像担持体）１に対し、現像ローラ（現像剤
担持体）７が設けられている。

現像ローラ７は、現像装置２ａの一成分非磁性トナー４
を感光ドラム１に搬送するために設けられ、現像部より
上流側には、現像ローラ７の長手方向全域に渡ってトナ
ー層を均一に担持させ且つトナー４を帯電させるための
ゴムブレード（現像剤規制部材）８が現像ローラ７に圧
接して設けられている。

一成分現像装置２ａでは、所望の印字濃度及び印字品質
を得るために、現像ローラ７の帯電トナーを感光ドラム
１に一定のニップ幅で圧接するよう構成されるので、現
像ローラ７はウレタン系ゴムやＮＢＲ系ゴム等の弾性体
で構成されている。

尚、５はトナー４を攪拌するアジテータ、９は現像ロー
ラ７のトナー４を回収し、新たなトナー４を供給する回
収ローラである。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、感光ドラム１は、廉価であることから、例え
ば、○ＰＣ感光体が注目されており、これに用いるトナ
ーは負極性のものが要求される。

このような−成分非磁性トナーを用いた場合の帯電メカ
ニズムは、トナーと現像ローラ７との摩擦帯電及びトナ
ーとブレード８との摩擦帯電によると考えられる。

又、トナーとキャリアから成る二成分現像剤においては
、トナーとキャリ７、トナーとブレードとの摩擦帯電に
よると考えられる。

従来のように、例えば、トナー４としてポリエステル系
トナーを用いて、現像ローラ７にウレタンゴム、ブレー
ド８にテフロンを表面にコートしたゴムを用いた場合に
は、第８図の従来のトナー帯電分布特性図に示すように
、所望の帯電極性と逆の正帯電トナーや低帯電トナーが
大量に発生し、得られたトナーの帯電が不均一であった
。

このため、低帯電トナーにより地かぶりが発生する他に
、正帯電トナーは転写されずに残り、廃棄されるので、
トナー消費量が増加するという問題が生じていた。

従って、本発明は、逆帯電トナーや低帯電トナの発生を
防止し、均一な帯電特性の現像剤を得ることができる現
像装置を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

第１図は、本発明の原理図である。

本発明の請求項（１）は、第１図に示すように、現像剤
４と、該現像剤４を搬送するための現像剤搬送部材７と
、該現像剤４を層厚規制する現像剤規制手段８とを有し
、該現像剤４を該現像剤搬送部材７によって、静電潜像
が形成された像担持体１に、搬送して現像する現像装置
において、該現像剤搬送部材７と、該現像剤規制手段８
と、該現像剤４の仕事関数をそれぞれＷｄ、Ｗｂ、Ｗｔ
とした時、（Ｗｄ　−Ｗ　ｔ　）　Ｘ　（Ｗｂ　−Ｗ　
ｔ　）　＞　０の関係を満たすように、該現像剤搬送部
材７．１０と、該現像剤規制手段８と、該現像剤４を構
成したことを特徴とする。

本発明の請求項（２）では、前記現像剤４が一成分現像
剤であり、前記現像剤搬送部材７．１０が前記像担持体
ｌに接触して前記現像剤４を搬送する現像剤担持体７で
あることを特徴とする。

本発明の請求項（３）では、請求項（１）において、前
記現像剤搬送部材７．１０がキャリア１０であることを
特徴とする。

本発明の請求項（４）では、請求項（１）において、前
記現像剤規制手段８に電圧を印加し、前記現像剤４を強
制帯電することを特徴とする。

〔作用〕

本発明は、摩擦帯電する各部材４．７．１０．８の仕事
関数に注目した。

物質の仕事関数は、その物質から電子を取り出すための
エネルギーであり、仕事関数が小さい程電子を出し易く
、大きい程電子を出しにくく、帯電系列と関係がある。

ここで、従来の組合わせを調べると、トナー４の仕事関
数Ｗｔに対して、ポリウレタン系ゴムの現像ローラ７．
１０の仕事関数Ｗｄは小さく、トナーを所望の帯電極性
に帯電させているが、テフロンを蒸着したゴムブレード
８の仕事関数ｗｂはトナーの仕事関数Ｗｔよりも大きく
、このゴムブレード８との摩擦帯電がトナーの帯電を弱
めたり、逆極性に帯電させていることが判った。

そこで、本発明では、トナー（現像剤）４を帯電させる
層厚規制部材８と現像剤搬送部材７．１０の仕事関数ｗ
ｂ及びＷｄが、帯電させるトナの仕事関数Ｗｔに対して
共に大きく（負帯電トナーの場合）あるいは共に小さく
（正帯電トナーの場合）なるように構成することによっ
て、それぞれの摩擦帯電の極性を同一とした。

これによって、それぞれの摩擦帯電の効果が重なり安定
な帯電が得られ、所望と逆極性の帯電トナーや大量の低
帯電トナーが発生して、印字に地かぶりが発生して印字
品質が著しく劣化したり、トナー消費量が増大するとい
う問題を防止できる。

〔実施例〕

（ａ）　　一実施例の説明 第２図は本発明の第１の実施例構成図であり、−成分現
像装置の例を示している。

図において、１はＯＰＣ感光ドラムであり、直径６０ｍ
ｍ、表面速度７０ｍｍ／ｓであり、図示されざるコロナ
放電器によりその表面が一６５０■に帯電させられた後
、レーザ走査光学系、ＬＥＤ露光光学系等により記録す
べき情報に応じた光照射が行われることにより静電潜像
が形成されるものである。

２ａは一戒分現像器であり、ＯＰＣ感光ドラム１上に一
成分非磁性トナーを供給することで静電潜像の可視像化
を行うために以下の構成を有するものである。

即ち、現像容器３は、平均粒径が約１０μｍの一成分非
磁性トナー４を収納しており、アジテータ５は、現像容
器３内で矢印Ａ方向に回転することで、−成分非磁性ト
ナー４をパドルローラ６の方へ搬送する。

パドルローラ６は、現像容器３の底部に形成された第１
の凹部３ａ内に配置されており、矢印Ｂ方向に回転する
ことで現像容器３内の最も低い位置に存在する一成分非
磁性トナー４を後述する現像ローラ７方向に汲み上げて
供給する。

現像ローラ７は、矢印Ｃ方向に回転しパドルローラ６に
より搬送されて来た一成分非磁性トナー４をその表面に
吸着した状態でＯＰＣ感光ドラム１との接触部に搬送し
、ＯＰＣ感光ドラム１上の静電潜像を可視像化するため
のものである。

この現像ローラ７は、例えば、直径２０ｍｍ、体積抵抗
値１０４〜１０１０Ω・ｍ（最適には１０６Ω・ｍ）、
硬度が８〜３５°　（アスカ−〇硬度：最適には１００
）の連続気孔多孔質体である高分子発泡ポリウレタンで
形成される単一層が金属製の中心軸の周面に形成されて
いて、この中心軸を介して現像バイアス電圧（−３００
Ｖ）が印加されている。

更に、この現像ローラ７は、図示しないスプリング等の
付勢手段により現像容器３全体がＯＰＣ感光ドラム１方
向（矢印Ｙ方向）に押圧されることによって線圧２２〜
５０ｇ／ｃｍ（最適には４３ｇ／ｃｍ）で押圧され、矢
印り方向に回転するＯＰＣ感光ドラムエに対してニップ
が幅１〜３．５ｍｍとなるように圧接される。

ブレード８は、アルミニウムで槽底され、軸８ａ回りを
回動自在に設けられ、現像ローラ７に対して図示しない
スプリング等の付勢手段により矢印Ｘ方向に線圧２６ｇ
／ｍｍで押圧されており、現像ローラ７上のトナー層圧
を一定値に規制すると共に、摩擦帯電によりトナーを所
望の極性に帯電させる。

但し、摩擦帯電は環境依存性が大きく、環境の変化によ
り、トナーの帯電量が変化する。また、その他、経時変
化による初期電位の変動が起こりうる。そこで、ブレー
ド８に電圧を印加し、ブレビからのトナーへの電荷注入
により、トナー帯電量の制御を行う。実際にブレード印
加電圧±２００Ｖで±１μｑ　／　ｍの制御が可能なこ
とを確認している。

回収ローラ９は、現像ローラ７と同様に体積抵抗値１０
＠Ω・ｍ１硬度１０〜７０°程度の高分子発泡ポリウレ
タンであり、現像容器３の第２の凹部３ｂ内に配置され
ている。この回収ローラ９は、直径１１ｍｍ、周速が７
０ｍｍ／ｓ、ニップ厚が１ｍｍとなるように設けられ、
更に、現像ローラ７に印加される現像バイアス電圧〜３
００ｖと等しいか、又はそれより大きい回収バイアス電
圧（−３００Ｖ〜−２５０Ｖ）が印加されることにより
現像ローラ７の表面から機械的及び電気的に負に帯電し
た一成分非磁性トナー４を回収し、現像ローラ７上から
機械的且つ電気的な履歴を解消するために設けられる。

以上の説明した槽底において、本実施例では、ブレード
８としてアルミニウムを用いた。また、現像ローラ７と
してアスカ−Ｃ硬度計で２０’体積抵抗値１０７Ω・ｃ
ｍで、発泡の気孔径が３〜２０μｍの発泡ポリウレタン
（東洋ポリマー（株）真南品名ルビセル）を用いた。

そして、トナー４はポリエステル系トナーであった。な
お、トナー４は、テレフタル酸、トリメット酸、及び構
造式（１）で示すジオールの縮合により製造されたポリ
エステル系樹脂（酸価４５、融点１４５°Ｃ）９３重量
部、カーボン３重量部（ブラック、パールズＬ；キャボ
ット社）、ポリプロピレンワックス１重量部（ビスコー
ル５５０Ｐ；三洋化成）、アゾ系染料２重量部（アイゼ
ンスピロンブラックＴＲＨ，保土ケ谷化学）を混合、溶
融、混線後、粒径５〜１５μｍに微粉砕して製造したポ
リエステル系負極性トナーであり、この場合、トナーの
仕事関数を測定したところ５．３５ｅｖであった。

ここでＲＩはＣｎＨ，ｎ　　１≦ｎ≦５第８図は本発明
の第１の実施例仕事関数関係図、第４図は本発明の第１
の実施例トナー帯電特性図である。

上述の実施例の組合わせの仕事関数を測定したところ、
第３図（Ｂ）に示すように、アルミニウムブレード８の
仕事関数は４．４１ｅｖ、ポリウレタン現像ローラ７の
仕事関数は４．４９　ｅ　Ｖであり、共にポリエステル
系トナー４の仕事関数５．３５　ｅＶより小さい。

従って、ブレード８及び現像ローラ７ともトナ４を負極
性に帯電させ、第４図に示す良好な帯電分布特性が得ら
れた。

尚、第４図の帯電分布特性は、表面分析装置（理研計器
製ＡＣ−１）によって測定して得た。

これに対し、従来技術では、第３図（Ａ）に示すように
、ウレタンゴムの現像ローラ７の仕事関数は４．４９　
ｅ　ｖで、トナーの仕事関数５．３５　ｅ　ｖより小さ
いが、テフロンを表面に形成したゴムブレード８の仕事
関数は５．７５　ｅ　ｖで、トナーの仕事関数より大き
い。

このため、現像ローラ７はトナー４を負極性に帯電する
が、ブレード８はトナーを逆の正極性に帯電させてしま
う。

従って、従来技術では、第８図のように反対極性のトナ
ーや大量の低帯電トナーが発生しているが、本発明では
第４図のように反対極性のトナーは発生せず、低帯電ト
ナーの発生も大きく減少している。

（ｂ）第２の実施例の説明 第５図は本発明の第２の実施例構成図であり、二成分現
像装置の例を示している。

図中、第２図で示したものと同一のものは、同一の記号
で示してあり、２ｂは二成分現像器であり、感光ドラム
１に（正極性）トナー４とキャリア１０とからなる二成
分現像剤を供給することで、静電潜像の可視像化を行う
ものであり、以下の構成を有するものである。

即ち、二成分現像剤を攪拌するアジテータ５と、回転す
るスリーブｌｌａ内にマグネットｌｌｂを備え、二成分
現像剤を感光ドラム１に供給する磁気ローラ■１と、磁
気ローラ１１上の二成分現像剤の層厚を規制し、トナー
４に電荷注入を行うドクターブレード８と、トナー４を
補給するためのトナーホッパー１２とを有している。

この二成分現像装置では、トナー４をキャリア１０で吸
引して、スリーブｌｌａ上に磁気ブラシを形成し、スリ
ーブｌｌａの回転で二成分現像剤を感光ドラム１に供給
するものであり、キャリア１０がトナー４を搬送する現
像剤搬送部材を構成する。

トナー４の帯電は、トナー４とキャリア１０との摩擦帯
電及びドクターブレード８との摩擦帯電によって行われ
ていた。

前述の第１の実施例と同様に両摩擦帯電を同一極性にす
るため、トナー４とキャリアＩＯとドクターブレード８
の仕事関数を第１の実施例と同一の関係にした。

第６図は本発明の第２の実施例仕事関数関係図であり、
第６図（Ａ）は従来例、第６図（Ｂ）は本発明の場合で
ある。

この実施例では、トナー４にスチレン系のトナーを用い
、キャリア１０にフッ素コートしたマグネタイトを用い
、ドクターブレード８に導電性樹脂を用い、ドクターブ
レード８に電圧を印加し、トナー４に電荷注入し、帯電
させた。

この実施例の組み合わせの仕事関数を測定したところ、
第６図（Ｂ）に示すように、キャリア１０の仕事関数は
６．０Ｏｅｖ、ドクターブレード８の仕事関数は６．２
０ｅｖであり、共にトナー４の仕事関数５．６０ｅｖよ
り大きい。

従って、キャリア１０及びドクターブレード８ともトナ
ー４を正極性に帯電させる。

この組み合わせのトナー帯電分布を測定したところ、第
４図と同様の結果が得られた。

これに対し、従来技術では、第６図（Ａ）に示すように
、スチレン系トナーの仕事関数は５．６０　ｅＶであり
、フッ素コートしていないマグネタイトキャリアの仕事
関数は４．６０ｅｖであり、トナーの仕事関数より小さ
く、アルミニウムブレードの仕事関数は５．７５ｅｖで
あり、トナーの仕事関数より大きかった。

このため、キャリアはトナーを負極性に帯電するが、ブ
レードはトナーを正極性に帯電させてしまい、第８図の
ように反対極性のトナーや大量の低帯電トナーを発生し
ているが、本発明では、第４図のように、反対極性のト
ナーは発生せず、低帯電トナーの発生も大きく減少する
。

（Ｃ）　　他の実施例の説明 上述の第１の実施例では、ポリエステル系トナー（仕事
関数５，３５ｅｖ）を負帯電させる例で説明したが、ポ
リエステル系トナーを正帯電させるには、現像ローラと
してテフロンコートしたゴムローラを用いると、仕事関
数が５．７５　ｅ　ｖとなり、現像ローラ、ブレードと
もトナーより仕事関数が大となり、ポリエステル系トナ
ーを正帯電できる。

又、トナーをポリエステル系のもので説明したが、スチ
レン系等周知の一戒分非磁性トナーに適用してもよい。

例えば、スチレン、ｎブチルアクリレートの共重合によ
り製造されたスチレン−アクリル系樹脂（融点１４０℃
）９０重量部、カーボン５重量部（ブラック　パールズ
し；キャボット社）、ポリプロピレンワックス３重量部
（ビスコール５５０Ｐ；三洋化威）、アゾ系染料２重量
部（アイゼンスビロンブラックＴＲＨ、保土ケ谷化学）
を混合、溶融、混線後、粒径５〜１５μｍに微粉砕して
製造したスチレン−アクリル系負極性トナーであり、こ
の場合、トナーの仕事関数を測定したところ５゜２５（
ｅｖ）であった。

これを用いてもよい。

更に、ブレード８の電圧印加による電荷注入は、環境変
化に有効であるが、これを行わなくてもよく、像担持体
は感光ドラムに限らず、誘電体等であってもよい。

以上本発明を実施例により説明したが、本発明は本発明
の主旨に従い種々の変形が可能であり、本発明からこれ
らを排除するものではない。

〔発明の効果〕

以上説明した様に、本発明によれば、 ■　現像剤搬送部材及び層厚規制部材による現像剤の摩
擦帯電を同一極性とすることができるので、逆極性帯電
現像剤の発生を防止でき、トナーの消費量を大幅に減少
できるという効果を奏する。

■　又、低帯電現像剤の発生を大幅に減少でき、地かぶ
りを防ぎ、印刷品質を向上するという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の原理図、 第２図は本発明の第１の実施例構成図、第３図は本発明
の第１の実施例仕事関数関係図、第４図は本発明の第１
の実施例トナー帯電分布特性図、 第５図は本発明の第２の実施例構成図、第６図は本発明
の第２の実施例仕事関数関係図、第７図は従来技術の説
明図、 第８図は従来のトナー帯電分布特性図である。 図中、１・・・像担持体（感光ドラム）、４−・−トナ
ー、 ７−・現像剤担持体（現像ローラ）、 ８−層厚規制部材（ブレード）、 １０−・キャリア。 層厘戻ｆ１１１部材８ （ （Ａ） ＣＢ） 裏劇−屯お沖け１０層Ｓ媚制部材８　　斑棲副４ｗｃｔ
　　　　ｗｂ　　　　　　　　　　　　Ｗむ準ｖＩ数 木完明ψ原理図 第１図 （Ａ） ０ ０ ５ ０ Ｓ、Ｓ ０ （ｅＶ） （８） Ｐｒ３Ｔ’ＪＩ＊Ｉ￥Ｉイホ氏［三コ 第３図 と６７、負へ栄ばグＪトヲ゛−卒１曹５り布々芽・注図
第４図 （Ａ） トナー（Ｓらノ キテリア（６，ｏ〕 第６図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）現像剤（４）と、 該現像剤（４）を搬送するための現像剤搬送部材（７、
   １０）と、 該現像剤（４）を層厚規制する現像剤規制手段（８）と
   を有し、 該現像剤（４）を該現像剤搬送部材（７、１０）によっ
   て、静電潜像が形成された像担持体（１）に搬送して現
   像する現像装置において、 該現像剤搬送部材（７、１０）と、該現像剤規制手段（
   ８）と、該現像剤（４）の仕事関数をそれぞれＷｄ、Ｗ
   ｂ、Ｗｔとした時、（Ｗｄ−Ｗｔ）×（Ｗｂ−Ｗｔ）＞
   ０の関係を満たすように、該現像剤搬送部材（７、１０
   ）と、該現像剤規制手段（８）と、該現像剤（４）を構
   成したことを特徴とする現像装置。
2. （２）前記現像剤（４）が一成分現像剤であり、前記現
   像剤搬送部材（７、１０）が前記像担持体（１）に接触
   して前記現像剤（４）を搬送する現像剤担持体（７）で
   あることを特徴とする請求項（１）記載の現像装置。
3. （３）前記現像剤搬送部材（７、１０）がキャリア（１
   ０）であることを 特徴とする請求項（１）記載の現像装置。
4. （４）前記現像剤規制手段（８）に電圧を印加し、前記
   現像剤（４）を強制帯電することを特徴とする請求項（
   １）記載の現像装置。