JP2815888B2 - 現像方法 - Google Patents

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等で利用される現像方法に関
し、特に鮮明な画像を得ることのできる現像方法に関す
るものである。

（従来の技術） 近年においては高速に複写することのできる電子写真
装置が種々提案されている。

このような電子写真装置は、静電潜像保持部材に形成
された静電潜像を現像剤で現像する際に当該現像剤を帯
電させる必要があり、従来の方式では現像剤保持部材に
保持された現像剤を現像剤コーティング部材等によって
所定の極性に摩擦帯電させるようにしている。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、現像剤保持部材に保持された現像剤の
うち、前記現像剤コーティング部材等による摩擦帯電が
十分に行なわれず一部の現像剤の帯電が不十分であった
り、又は現像剤同士の摩擦帯電により逆極性に帯電され
てしまった場合には、いわゆる地かぶりが発生して複写
された画像の鮮明度が損われてしまうという問題があっ
た。

本発明は上記課題に鑑みてなされたもので、現像剤を
適正に帯電して地かぶりのない鮮明な画像を得ることの
できる現像方法を提供することを目的とする。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 上記目的を達成するための本発明が提供する現像方法
は、非磁性一成分現像剤粒子からなる層を保持しつつ回
転する硬度15〜60度の現像剤保持部材の表面に現像剤規
制部材を押圧することによって、前記現像剤保持部材上
の現像剤層厚を前記現像剤粒径の３倍以下とするととも
に、現像剤を摩擦帯電する行程と、前記現像剤保持部材
と静電潜像を保持する静電潜像保持部材とを前記現像剤
粒子の体積平均粒径の50倍以上乃至500倍以下のニップ
幅を有して接触させ、前記静電潜像保持部材と前記現像
剤保持部材との周速比が0.5以上３以下となるように前
記現像剤保持部材とは逆方向に回転させることによっ
て、前記現像剤保持部材上に保持された現像剤層の内、
前記現像剤保持部材と接触している現像剤と、層表面の
現像剤との摩擦帯電量の差がなくなるように現像剤層表
面の現像剤を摩擦帯電しつつ前記静電潜像を現像する行
程と、を有して構成した。

（作用） 本発明に係る現像方法は、現像剤保持部材が現像剤層
を保持した状態で回転しており、この回転によって移動
する現像剤層を現像剤規制部材が押圧することにより当
該現像剤を所定の極性に帯電させる。このようにして摩
擦帯電された後に、更に静電潜像保持部材が現像剤保持
部材と接触状態で互いに相対速度をもって回転すること
により、現像剤保持部材に保持された現像剤を前記現像
剤規制部材による極性と同一極性に摩擦帯電させる。こ
れにより確実に摩擦帯電された現像剤が静電潜像に付着
して適正な現像がなされ、鮮明な画像を得ることができ
る。

現像剤保持部材である現像ローラは15乃至60度の硬度
を有し、現像ローラ上の現像剤層厚を現像剤粒径の３倍
以下とすると共に、この現像ニップ部の現像ニップ幅を
現像剤の粒子の体積平均粒径の50倍以上乃至500倍以下
に設定することにより、さらに、静電潜像担持体を現像
ローラとの周速比が0.5以上３以下となるように互いに
逆方向に回転することにより、現像剤層規制部材で摩擦
帯電した現像剤を現像ニップ部で再度帯電することによ
り鮮明な画像が得られる。

（実施例） 以下図面を参照して本発明に係る一実施例を詳細に説
明する。

まず第１図を参照して本発明が適用される現像装置の
構成を説明する。

現像器１内には現像剤である非磁性トナー３と、この
非磁性トナー３を保持する現像剤保持部材としての現像
ローラ５と、撹拌羽根11及びトナー供給ローラ13を有し
ている。この現像ローラと静電潜像を保持する静電潜像
保持部材である感光体ドラム７が接触状態で回転するこ
とにより現像ローラ５に保持された非磁性トナー３によ
って前記静電潜像が現像される。また現像ローラ５と感
光体ドラム７が接触する現像領域には後で説明する現像
ニップ部９が形成されている。

撹拌羽根11は、現像器１内に収容された非磁性トナー
３を撹拌する。トナー供給ローラ13は反時計方向に回転
して非磁性トナー３を現像ローラ５の表面へ供給する。

非磁性トナー３はいわゆる非磁性−成分トナーであ
り、カーボン、帯電調整剤、ワックス等をエポキシ系樹
脂に混練、分散して調整されている。また非磁性トナー
３の体積平均粒径は11.5μｍ程度に形成され、比重Mtは
1.08に調整されている。

リカバリーブレード17は現像ローラ５の下側に配置さ
れ、現像ローラ５上の余分な非磁性トナー３、すなわち
現像に供されなかった非磁性トナー３を回収するための
ものである。

第２図に拡大して示すコーティングブレード15は現像
剤層形成部材であり現像ローラ５に近接して設けられ、
現像剤である非磁性トナー３を現像ローラ５へ押圧する
ことにより、現像ローラ５の表面上にトナー層４を形成
する。また、コーティングブレード15は現像ローラ５の
表面の非磁性トナー３の厚さ、すなわちトナー層４の厚
さを規制するものであり、非磁性トナー３がコーティン
グブレード15を通過することによりトナー層４の厚さが
所定の値、例えば30μｍに調整される。尚、このトナー
層４の厚さは30μｍに限られるものではなく、白地かぶ
り及びトナー消費量等によって設定されるものであっ
て、非磁性トナー３の体積平均粒径の３倍以下の適宜の
厚さに設定されることによって良好な結果を得ることが
できる。次に第３図を参照して現像ローラ５とその周辺
装置を説明する。

第３図に示すように外径6mmの金属部材で成るシャフ
ト21の外周には、ゴム硬度40で肉厚6mmのNBRゴム等の弾
性部材で成る中間層23が形成されている。この中間層23
の外周には導電性ポリウレタンエラストマ等で成る表面
導電層25が好ましくは肉厚2mm以下、例えば1mmに形成さ
れている。また現像ローラ５の両端部には導電性塗料27
を塗布して、シャフト21と表面導電層25とを電気的に導
通状態にしている。また所定のバイアス電圧Ｅ、例えば
−200Vが抵抗29を介してシャフト21へ印加されている。

再び第１図を参照して現像ローラ５と接触状態で回転
する感光体ドラム７を説明する。感光体ドラム７はいわ
ゆる機能分離型の積層感光体ドラムであり、アルミニウ
ム素管の外周面に有機感光体をコーティングしている。
この有機感光体は、表面部に形成された電荷輸送層（以
下、CT層という）と、その下層に形成された電荷発生層
（以下、CG層という）とを有している。CT層は電荷輸送
物質（CTM）にヒドラゾン誘導体を、バインダにポリエ
ステルカーボネートを用いて形成され、またCG層は電荷
発生物質（CGM）にヒドラゾン誘導体を、バインダにフ
ェノキシ樹脂を用いて形成されている。

また感光体ドラム７の表面は図示しないスコロトロン
帯電器によって−650Vに帯電され、レーザスキャナによ
り露光されて静電潜像が形成されている。この静電潜像
は感光体ドラム７が時計方向に回転し、現像ローラ５と
接触する現像領域において反転現像されるようになって
いる。

以上の如く現像ローラ５と感光体ドラム７の各表面層
の主成分は、帯電序列において非磁性トナー３を所定の
極性例えば負に帯電させるべく所定の材質から形成され
ている。

次に第７図を参照して現像ローラと感光体ドラム７が
接触して現像する現像領域に形成される現像ニップ部９
を説明する。

現像ローラ５は前述した如く弾性を有しているため、
感光体ドラム７による押圧でその接触部分が変形し現像
ニップ部９が形成される。このとき現像ローラ５と感光
体ドラム７とが接触する接触点PaとPbとの距離、すなわ
ち現像ニップ幅Ｌは、例えば1.2mmに設定される。この
場合の現像ニップ幅Ｌは接触点PaからPbまでの現像ロー
ラ５の外周の長さ、若しくは接触点PaとPbとの直線距離
のいずれであってもそれ程の差がなく、実質上はいずれ
を用いてもよい。

次に作用を説明する。

非磁性トナー３がトナー供給ローラ13によって現像ロ
ーラ５へ供給されると、静電的な鏡像力又は物理的な付
着力等によって現像ローラ５の表面に付着し、若しくは
接触する。このように現像ローラ５の表面に付着し若し
くは接触した状態の非磁性トナー３は、現像ローラ５の
反時計方向への回転に伴いコーティングブレード15へ送
られる。

このコーティングブレード15によって現像剤層である
トナー層４が形成される。このとき第２図に示すよう
に、トナー層４の現像ローラ５の表面に直接接している
非磁性トナー3aは現像ローラ５との摩擦によって帯電さ
れる。また、トナー層４の表面側に位置する非磁性トナ
ー3bはコーティングブレード15を通過する際にこのコー
ティングブレード15との摩擦によって帯電される。この
ときトナー層４の下側、すなわち現像ローラ５に直接接
している非磁性トナー3aは十分に帯電されているのに対
し、トナー層５の表面側の非磁性トナー3bはコーティン
グブレード15との摩擦によってのみ帯電されるため、十
分な帯電がなされない場合が生じる。この上層側の非磁
性トナー3bに対しては後で説明する現像ニップ部９で確
実且つ十分な帯電がなされる。

また現像ローラ５は反時計方向へ回転するとともに、
感光体ドラム７は時計方向へ回転しており、このように
現像ローラ５と感光体ドラム７とが押圧状態で互いに相
対速度を持って回転することにより、現像ローラ５に保
持された非磁性トナー３が現像ニップ部９で感光体ドラ
ム７と摩擦して確実に摩擦帯電される。すなわち帯電が
十分でない非磁性トナー3bが現像ニップ部９において、
確実に非磁性トナー3aと同一極性に帯電される。これに
より現像領域では地かぶりのない適正な現像が行われ
る。現像に供されなかった余分な非磁性トナー３は、現
像ローラ５の回転に伴ってリカバリーブレード17を通過
し現像器１内に回収される。また反時計方向に回転する
トナー供給ローラ13が前記余分な非磁性トナー３をかき
落すことにより、現像ローラ５をリフレッシュする。

第８図は現像ローラ５の回転速度、すなわち周速度υ
ｒと、感光体ドラム７の周速度υｄ（υｄ＝100［mm/se
c］）との周速比（υr/υｄ）を変化させた場合におけ
る、現像ニップ部９を通過した直後の非磁性トナー３の
帯電量Qd［μc/g］を示したものである。このとき現像
ニップ部９を通過する前の非磁性トナー３の帯電量Qdは
15.7［μc/g］である。

第８図からも明らかなように周速比が１のとき、すな
わち現像ローラ５と感光体ドラム７の周速度が等しい場
合には、現像ニップ部９での帯電がほとんど行われず非
磁性トナー３の帯電量は最低の値を示している。また周
速比を大きくするに応じて非磁性トナー３の帯電量が増
加する。これは現像ニップ部９における非磁性トナー３
と感光体ドラム７との摩擦が効果的になされるからであ
る。また更に現像ローラ５の周速度を速くして周速比が
所定の値、例えば周速比が２を上回ると、非磁性トナー
３の帯電量が減少する。これは現像ニップ部９における
非磁性トナー３の滞留時間が短くなるからである。また
周速比を１以下に小さくすると、非磁性トナー３の帯電
量は増加するが最適な画像濃度を維持することが困難に
なる。

以上のことから現像ローラ５の周速度υｒと感光体ド
ラム７の周速度υｄとの周速比（υr/υｄ）は次の第
（１）式の範囲内の値に設定することが好ましい。

0.5≦υr/υｄ≦３ ……（１） 本発明に係る実施例は現像ローラ５の周速度υｒ＝16
0［mm/sec］に対して感光体ドラム７の周速度υｄを100
［mm/sec］、すなわち周速比を1.6に設定してある。

次に第９図及び第10図を参照して鮮明な画像を得るた
め、現像ニップ部９の大きさを最適な値に設定する場合
について説明する。

現像ニップ部９の現像ニップ幅Ｌが小さい場合には、
非磁性トナー３と感光体ドラム７との摩擦が低下するの
で帯電量が減少して良好な画像が得られなくなる。そこ
で現像ニップ部９の現像ニップ幅Ｌを適正な値に設定す
る必要がある。

第10図は現像ニップ部９の現像ニップ幅Ｌを0.2mmか
ら2mmまで変化させた場合の特性図であり、第10図に示
す曲線Ａは現像ニップ部９の現像ニップ幅Ｌに対するか
ぶりトナー量Rb、同じく曲線Ｂは体積平均粒径が11.5μ
ｍのトナーを用いた場合の現像ニップ幅Ｌに対する現像
ニップ部９を通過した直後のトナーの帯電量Qdを示し、
同じく曲線Ｃは体積平均粒径が7.8μｍのトナーを用い
た場合の現像ニップ幅Ｌに対する現像ニップ部９を通過
した直後のトナーの帯電量Qdを示したものである。

まず第９図を参照して非磁性トナー３の帯電量Qdの測
定を説明する。現像ニップ部９を通過した直後の現像ロ
ーラ５上の非磁性トナー３を吸引口41を介してクリーナ
43により吸引する。この吸引された非磁性トナー３はサ
イクロン45によってファラデゲージ47へ導かれる。ファ
ラデゲージ47はサイクロン45によって捕集された非磁性
トナー３の全体の電荷量Ｑを測定する。吸引された非磁
性トナー３の量Ｍは吸引前後の現像器１の重さの差より
求められ、この非磁性トナー３の量Ｍと電荷量Ｑから非
磁性トナー３の電荷量Qdは次の第（２）式の如く算出さ
れる。

Qd＝Q/M ……（２） 次にかぶりトナー量Rbを測定する場合は、感光体ドラ
ム７の非画像部を白紙でテーピングした状態でサンプリ
ングして行う。例えばミノルタカメラ（株）製の色彩色
差計により計測したサンプリング前のテープの反射率を
Rt、サンプリング後のテープの反射率をRsとすると、こ
のときのかぶりトナー量Rbは次の第（３）式により算出
される。

Rb＝Rt−Rs ……（３） また、現像ニップ部９におけるトナー層４のかさ密度
Meは以下のように算出される。すなわち現像ニップ部９
におけるトナー層４の厚さｄをレーザ測長器等を用いて
計測する。次に現像ニップ部９に存在するトナー層４の
面積をＳ、重さをMaとすると、かさ密度Meは次の第
（４）式により算出される。

Me＝Ma/（ｄ×ｓ） ……（４） 第10図からも明らかなように体積平均粒径が11.5μｍ
のトナーを用いた場合には、現像ニップ部９の現像ニッ
プ幅Ｌが0.5mm以上であるとトナーの帯電が十分になさ
れ、且つかぶりトナー量Rbも減少する。同様に体積平均
粒径が7.8μｍのトナーを用いた場合には、現像ニップ
部９の現像ニップ幅Ｌが0.35〜0.4mmより大きくなるに
応じて帯電量Qdも増加する。

以上の結果から、現像ニップ部９の現像ニップ幅Ｌを
トナーの体積平均粒径の50倍以上の値に設定すると、十
分な帯電がなされ、良質な画像を得ることができる。

また、現像ニップ部９の現像ニップ幅Ｌを必要以上に
大きく設定すると、現像ローラ５又は感光体ドラム７を
回転させるための回転トルクに問題を生じる。

従って、現像ニップ部９の現像ニップ幅Ｌはトナーの
体積平均粒径の50倍から500倍の範囲内の値に設定する
ことが好ましい。

第11図はコーティングブレード15を調整して現像ロー
ラ５の表面に形成される非磁性トナー３の厚さ、すなわ
ちトナー層厚Ｄを変化させた場合の特性図であり、第11
図の曲線Ａはトナー層厚Ｄに対するかぶりトナー量Rb
（％）を示し、第11図の曲線Ｂはトナー層厚Ｄに対する
現像ニップ部９を通過した直後の非磁性トナー３の帯電
量Qdを示したものである。

尚、第11図に示すトナー層厚Ｄはキヤノン（株）製の
レーザ測長器を用いて計測した。

第11図からも明らかなようにトナー層厚Ｄを大きく設
定すると、かぶりトナー量Rbが増大するとともに、帯電
量Qdが減少する。これはトナー層４を厚くすると、現像
ローラ５とコーティングブレード15との双方に接触しな
い非磁性トナー３が生じるからである。

従ってトナー層厚Ｄは非磁性トナー３の粒径の３倍以
下の値に設定することが望ましい。

第４図は現像ローラ５の第２の実施例である。第４図
に示す例では中間層23aを抵抗体により形成し、バイア
ス電圧Ｅを直接シャフト21へ印加して抵抗29を不要にし
たものである。

第５図は現像ローラ５の第３の実施例を示したもので
あり、中間層23と表面導電層25との双方の機能を兼ね備
えた弾性抵抗体24をシャフト21の外周に形成し、簡単な
構成により更にコストの低減を図るようにしたものであ
る。

第６図は現像ローラ５の第４の実施例を示したもので
あり、表面導電層25の外周に抵抗層31を形成し、この抵
抗層31と、表面導電層25と、中間層23とで３層構造の弾
性部を形成したものである。

また第６図に示した抵抗層31は誘電体に金属球や金属
粉を分散させたもの等適宜の部材により形成される。

また、かさ密度Meを一定にした状態で現像ニップ部９
の現像ニップ幅Ｌを大きくすると、この現像ニップ部９
における非磁性トナー３の帯電が更に確実になされる。
このため現像ローラ５の弾性部、すなわち中間層23を軟
質な部材で形成することが考えられる。しかしながら、
現像ローラ５の弾性部を必要以上に軟質な部材で形成す
ると、現像ローラ５が更に変形し、耐久性等に問題を生
じる。このため現像ローラ５の弾性部のゴム硬度は15乃
至60に設定することが望ましい。

尚、前述した実施例では静電潜像を現像するための現
像剤として非磁性一成分のトナーを用いた場合を例に示
したが、適宜の現像剤、例えば２種類の成分を含有する
が実質的には一成分とみなせる、いわゆる1.5成分のト
ナーを用いて構成してもよい。

また、前述した実施例では現像剤を負に帯電させると
ともに、有機感光体をコーティングした感光体ドラムを
用いて反転現像を行うように構成したが、本発明はこれ
に限定されることなく、適宜の方式、例えば現像剤を正
に帯電させて現像する方式、若しくは無機感光体をコー
ティングした感光体ドラムを用いて正規現像を行う方式
等の複写機に適用することができる。

更に第１図に示した実施例では、現像ローラ５と感光
体ドラム７とを回転させて現像ニップ部９における感光
体ドラム７の感光体の移動方向と、現像ローラ５に保持
された現像剤の移動方向とを接触点において同一方向に
設定しているが、この現像剤の移動方向と感光体の移動
方向とを相対する方向に設定してもよい。

この場合、現像剤及び感光体の材質又は記録速度等に
応じて現像剤と感光体の相対速度を適宜に設定する必要
がある。

［発明の効果］ 以上説明してきたように本発明に係る現像方法は、現
像剤規制部材との摩擦による帯電行程と、現像剤保持部
材と静電潜像保持部材とを接触させ互いに相対速度を持
って回転させて行なう帯電行程とで現像剤を確実且つ適
正に帯電させるようにしたので鮮明な画像を得ることが
できる。

また、現像ローラの硬度を15乃至60度とし、現像ロー
ラ上の現像剤層厚を現像剤粒径の３倍以下とすると共
に、現像ニップ部のニップ幅を現像剤の粒径の50倍以上
乃至500倍以下に設定することにより、さらに、静電潜
像担持体を現像ローラとの周速比が0.5以上３以下とな
るように互いに逆方向に回転するようにすることで、現
像剤を十分且つ適性に帯電させることができ、鮮明な画
像を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る一実施例の構成図、第２図は第１
図の部分拡大図、第３図（Ａ）は現像ローラの一部を示
した平面図、第３図（Ｂ）は第３図（Ａ）の断面図、第
４図，第５図及び第６図は現像ローラの他の構成例を示
した説明図、第７図は第１図の現像ニップ部を示した説
明図、第８図は周速比に対する現像剤の帯電量を示した
特性図、第９図は現像剤の帯電量を計測する場合を示し
た説明図、第10図は現像ニップ部の現像ニップ幅に対す
る現像剤の帯電量とかぶりトナー量を示した特性図、第
11図はトナー層の厚さに対する現像剤の帯電量とかぶり
トナー量を示した特性図である。 ３……非磁性トナー、５……現像ローラ ７……感光体ドラム、９……現像ニップ部 15……コーティングブレード

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平１−178986（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−223771（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−25670（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−91476（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−26528（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−214874（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−239566（ＪＰ，Ａ) 実開 昭63−148956（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G03G 15/08

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】非磁性一成分現像剤粒子からなる層を保持
   しつつ回転する硬度15〜60度の現像剤保持部材の表面に
   現像剤規制部材を押圧することによって、前記現像剤保
   持部材上の現像剤層厚を前記現像剤粒径の３倍以下とす
   ると共に、現像剤を摩擦帯電する行程と、 前記現像剤保持部材と静電潜像を保持する静電潜像保持
   部材とを前記現像剤粒子の体積平均粒径の50倍以上乃至
   500倍以下のニップ幅を有して接触させ、前記静電潜像
   保持部材と前記現像剤保持部材との周速比が0.5以上３
   以下となるように前記現像剤保持部材を前記静電潜像保
   持部材とは逆方向に回転させることによって、前記現像
   剤保持部材上に保持された現像剤層の内、前記現像剤保
   持部材と接触している現像剤と、層表面の現像剤との摩
   擦帯電量の差がなくなるように現像剤層表面の現像剤を
   摩擦帯電しつつ前記静電潜像を現像する行程と、を有す
   ることを特徴とする現像方法。