JPH03233478A

JPH03233478A - 現像装置

Info

Publication number: JPH03233478A
Application number: JP2331529A
Authority: JP
Inventors: Kazunori Hirose; 和則広瀬; Yoshimichi Katagiri; 善道片桐; Katsuji Ko; 勝治胡; Masatoshi Kimura; 正利木村; Yushi Inagaki; 雄史稲垣; Makoto Araki; 荒木　信; Tetsuo Nakajima; 中嶋　哲郎; Motomichi Shibano; 元通芝野
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1989-12-07
Filing date: 1990-11-29
Publication date: 1991-10-17

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図）作用実施例（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、環境変化に対し安定な
帯電分布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、該現像剤の仕事関数をそれぞれＷｄ
、Ｗｔとした時、ＷｄＳＷｔがほぼ等しくなるように構
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
年取り扱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
アルミニウムのブレード８（現像剤規制手段）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を撹拌するアジテータ、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、ＯＰＣ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、現像ローラ７との摩擦帯電及びブレード８と
の摩擦帯電、及び導電性ブレードならばブレード８によ
る強制帯電が考えられる。

しかしながら、従来のように、現像ローラ７にポリウレ
タン系のゴム、トナー４にポリエステル系トナーを用い
た場合には、第６図の従来のトナー帯電分布図に示すよ
うに、トナーの帯電分布が環境によって大きく変化して
しまうという問題があった。

これは、トナー４とキャリアの摩擦帯電を利用する二成
分現像装置でも同様であった。

例えば、室温条件２５°Ｃ／６０％では、第８図（Ａ）
の様な帯電分布を示すが、高温高湿の条件３２℃／８０
％では、第８図（Ｂ）のように帯電分布が正極性方向ヘ
シフトし、逆極性トナー（正帯電トナー）や大量の低帯
電トナーを発生する。

又、低温低湿条件の５°Ｃ／２０％では、第８図（Ｃ）
のように、帯電分布が負極性方向ヘシフトし、大量の比
電荷の高いトナーを発生する。

このため、従来技術では環境条件によって帯電分布が大
きく変化し、印刷濃度が大きく変化するという問題が生
じる他に高温高温条件下では、大量の低帯電トナーによ
り地かぶりが生じ、正帯電トナーにより転写されず廃棄
されるトナーが増え、トナー消費量が増加するという問
題があった。

従って、本発明は、環境変化に対し安定な帯電分布の現
像剤が得られ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．
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４の仕事関数をそれぞれＷｄ、Ｗｔとした時、Ｗ
ｄ。

Ｗｔがほぼ等しくなるように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
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。

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をを
強制帯電することを特徴とする。

〔作用〕

本発明では、環境変化を受は易い原因を調べたところ、
現像剤４と現像剤搬送部材７．１０の帯電が、水分を吸
収し易い樹脂同志の摩擦帯電を利用しているため、温度
、湿度の環境変化でその摩擦係数が大きく変わり、帯電
分布の変化を起こしていることが判った。

そこで、本発明は、現像剤４と現像剤搬送部材７．１０
の摩擦帯電をできるだけ少なくし、環境変化の影響を受
けにくいようにした。

このため、本発明では現像剤４と現像剤搬送部材７、ｌ
Ｏ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
エネルギーを示し、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い。

ここで、従来の組合わせを調べると、現像剤４の仕事関
数Ｗｔに対して現像剤搬送部材７．１０の仕事関数Ｗｄ
は小さく、これによって摩擦帯電が生じ、現像剤４が負
に帯電される。

そこで、本発明は、現像剤４と現像剤搬送部材７．１０
の仕事関数ＷｔＳＷｄをほぼ等しくし、環境変化の影響
を受は易い樹脂同志の摩擦帯電をできるだけ少なくし、
環境の影響を受けにくい金属の現像剤規制手段８と現像
剤４との摩擦帯電により、必要あれば更に現像剤規制手
段８による強制帯電により、現像剤４を帯電し、環境に
対して安定な帯電分布を得るようにした。

〔実施例〕

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

図において、ｌ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は一成分現像器であり、○ＰＣ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。

バドルローラ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１０８Ω・ｍ）、
硬度が８〜３５°　（アスカ−Ｃ硬度：最適には１０°
）の連続気孔多孔質体である高分子発泡ポリウレタンの
表面をテフロン樹脂でコートしたローラである。このコ
ートにより現像ローラ７の仕事関数が５．７５ｅｖとト
ナーとほぼ同程度となっている。ローラ７には中心軸を
介して現像バイアス電圧（−３００Ｖ）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○ＰＣ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２
２〜５０　ｇ／ａｎ　（最適には４３　ｇ／ａｍ）で押
圧され、矢印り方向に回転するＯＰＣ感光ドラム１に対
してニップ幅がｌ〜３．５印となるように圧接される。

ブレード８は、金属で構成され、軸８ａ回りを回転自在
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。

ただし、摩擦帯電は、環境依存性が有り、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、ブレード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・ｍ、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、直径が１１ｍｍ、周速が
７０ｍｍ／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−
３００■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。

以上の説明した構成において、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・０
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■製商品名ルビセル）を用い、この表面を
テフロンコートした。

そして、トナー４はポリエステル系トナーであった。

尚、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１５、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（Ｓ３４オ
リエント化学）を混合、溶融、混線後、粒径５〜１５μ
ｍ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
゜６０ｅｖであった。

ここでＲ１はＣｎＨｚｎ　　１≦ｎ≦５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、テフロンコートシたポリウレ
タン現像ローラ７の仕事関数は５．７５ｅｖ、ポリエス
テル系トナー４の仕事関数は５．６０ｅｖであった。

これによって、現像ローラ７とトナー４の仕事関数はほ
ぼ等しく、トナー４は現像ローラ７とは摩擦帯電が非常
にしにくく、トナーの帯電は、アルミニウムのブレード
８との摩擦帯電及び強制帯電によって行われる。

この組合わせのトナー帯電分布を測定したところ、室温
条件（２５°Ｃ／６０％）で第４図（Ａ）、高温高温条
件（３２°Ｃ／８０％）では第４図（Ｂ）、低温低湿条
件（５℃／２０％）では第４図（Ｃ）の様な結果かえら
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。

この結果から明らかなように、環境条件が変化しても、
トナー帯電分布は安定であり、低温低湿時の比電荷の大
きすぎるトナーの発生や、高温高温時の低帯電トナー、
逆帯電トナーの発生を防止できる。

これに対し、従来技術では、第３図（Ａ）に示すように
、ポリウレタン現像ローラ７の仕事関数は４．４９ｅｖ
であり、トナー４の仕事関数は５．６０　ｅＶであり、
現像ローラ７の仕事関数がトナー４の仕事関数より小さ
く、電子を放出し、トナー４を負極性に摩擦帯電させる
が、水分を吸収し易い樹脂同志の摩擦帯電なので、トナ
ー帯電量が環境による影響を強く受け、印刷品質が大き
く変動する。

（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１１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。

従来、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の実施例と同様に摩擦帯電を起こさないよう
にするため、トナー４とキャリア１０との仕事関数をほ
ぼ等しいようにした。

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にアルミニウムを用い、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、トナー４の仕事関数は５．
６０ｅｖ、キャリア１０の仕事関数は５．５０ｅｖ、ド
クターブレード８の仕事関数は４．４１ｅｖであり、ト
ナー４とキャリアＩＯの仕事関数はほぼ等しかった。

これによって、トナー４はキャリア１０と摩擦帯電がし
にくく、トナーの帯電は、ドクターブレード８との摩擦
帯電及び強制帯電によって行われる。

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、環境条件が変化しても、ト
ナー帯電分布は安定であり、低温低湿時の比電荷の大き
過ぎるトナーの発生や、高温高湿時の低帯電トナー、逆
帯電トナーの発生を防止できる。

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、アルミニウムブレードの仕
事関数は５．７５ｅｖであった。

トナー４とキャリア１０との仕事関数が大きく相違して
いることから、トナー４はキャリア１０と摩擦帯電して
いることになり、トナー帯電量が環境による影響を強く
受けることになっていた。

このように、本発明では、トナー４とキャリア１０との
仕事関数をほぼ同じ大きさにすることにより、環境の影
響を非常に受けやすい摩擦帯電をできるだけ少なくし、
環境の影響を受けにくいドクターブレード８との摩擦帯
電及び強制帯電により行うので、環境条件が変化しても
、トナー帯電分布は安定であり、低温低湿時の比電荷の
大きすぎるトナーの発生や、高温高湿時の低帯電トナー
逆帯電トナーの発生を防止できる。

（Ｃ）　　他の実施例の説明上述の実施例では、ポリエステル系トナーを負帯電させ
る例で説明したが、ポリエステル系トナーを正帯電させ
るものにも適用適用できる。

又、トナーをポリエステル系のもので説明したが、スチ
レン系等の周知のトナーに適用してもよい。

更に、ブレード８の電圧印加による電荷注入は、環境変
化に対しより有効であるが、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。

更に、ブレードはテフロンコートした導電性ナイロン、
導電性テフロンを用いても良い。

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、 ■　環境の影響を受は易い材料同志による摩擦帯電を極
力抑え込むことにより、環境変化に対しても均一なトナ
ー帯電分布特性が得られ、印刷品質が向上するという効
果を奏する。

■　又、高温高温時の低帯電トナーや極帯電トナーが発
生しないため、地かぶりやトナー消費量が増大すること
を防止でき、印刷品質が一層向上するという効果も奏す
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の実施例仕事関数の関係図、第４図は本発明の第１の実施例トナー帯電分布図、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の実施例仕事関数の関係図、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図である。図中、・−・像担持体（感光ドラム）、・・・・トナー、・・・現像剤担持体（現像ローラ）・−・層厚規制部材（ブレード）、・−・キャリア。

Claims

【特許請求の範囲】

（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（４）の仕
事関数をそれぞれＷｄ、Ｗｔとした時、Ｗｄ、Ｗｔがほ
ぼ等しくなるように構成したことを特徴とする現像装置。
（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）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）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。