JPH11167275A

JPH11167275A - 画像形成装置

Info

Publication number: JPH11167275A
Application number: JP33387797A
Authority: JP
Inventors: Hideki Yasuda; 秀樹安田
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1997-12-04
Filing date: 1997-12-04
Publication date: 1999-06-22

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、現像ローラ上のトナー層厚を適正
量に抑え、帯電量の低下によるカブリなどが発生するこ
とのない画像形成装置を提供することを目的とする。【解決手段】現像ローラ１０の表面には、トナーホッ
パー７からトナー供給ローラ６を介してトナーが供給さ
れる。現像ローラ１０にはトナーの層厚を規制する層厚
規制ローラ１３が接触して回転するように配置されてい
る。現像ローラ１０の外径ｄ１と層厚規制ローラｄ２の
比ｄ２／ｄ１が０．７５以下となるように現像ローラ１
０および層厚規制ローラ１３の外径が選択される。ま
た、現像ローラ１０の回転中心と層厚規制ローラ１３の
回転中心とを結ぶ直線が現像時の現像ローラ１０の回転
中心を通る垂直線となす角度θが５°以上となるように
層厚規制ローラ１３の位置が調整される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真装置や静
電記録装置において、感光体上に形成された静電潜像を
トナー粒子によって顕像化する画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、電子写真装置は乾式トナーを
使用する機器が主流を占め、多くの複写機、レーザプリ
ンタ、普通紙ファクシミリなどとして実用化され、めざ
ましい発展をとげている。この電子写真装置は電子写真
プロセス技術を応用した機器であり、感光体上に形成さ
れた静電潜像をトナー粒子により顕像化した後、記録紙
に転写し、定着工程を経て印字を完了する。

【０００３】以下に、従来の画像形成装置について説明
する。図３は従来の画像形成装置の断面模式図、図４は
従来の画像形成装置における印字時の現像ローラ周辺の
断面模式図である。

【０００４】図３および図４において、感光体１はアル
ミニウムなどの金属ドラムを基材とし、その外周面上に
セレン（Ｓｅ）あるいは有機光導電体（以下、ＯＰＣと
呼ぶ）などの感光受容層が薄膜状に塗布されている。こ
の静電潜像担持体である感光体１に近接して配設された
帯電器２は、タングステンワイヤなどの帯電線２ａ、金
属製のシールド板２ｂおよびグリッド板２ｃによって構
成されている。帯電器２では帯電線２ａがコロナ放電を
起こし、グリッド板２ｃを介して感光体１を一様に帯電
する。露光光学系３から照射される露光光線４は、画像
信号をレーザ駆動回路（図示せず）により光強度変調や
パルス幅変調して得られ、感光体１上に静電潜像を形成
する。

【０００５】次に現像器５について説明する。トナー供
給ローラ６はトナーホッパー７に両端を回転自在に軸支
され、矩形状に屈曲形成されたトナー撹拌部材８により
撹拌、搬送されたトナー９をトナー担持体である現像ロ
ーラ１０の表面に供給するためのものであり、その金属
製シャフト部分にはトナー供給バイアス電源１１が保護
抵抗１２を介して接続されている。

【０００６】層厚規制ローラ１３は、ステンレスを素材
とし、現像ローラ１０の中心と層厚規制ローラ１３の中
心とを結ぶ直線が鉛直方向と一致するように配置され、
現像ローラ１０と接した状態で現像ローラ１０と同方向
に回転する。また、層厚規制ローラ１３にはバイアス電
源１４が接続されている。さらに、層厚規制ローラ１３
に付着したトナー９を掻き取るためのステンレスの薄板
からなるスクレーパ１５が層厚規制ローラ１３に接した
状態で取り付けられている。

【０００７】現像ローラ１０とトナー供給ローラ６とは
ステンレスなどの金属を基材とし、その外周面上にウレ
タン、シリコーン等の弾性部材が層状に形成され、トナ
ーホッパー７の両端に回転軸支されている。トナー供給
ローラ６、現像ローラ１０、層厚規制ローラ１３の外径
はそれぞれ１８ｍｍ、１５ｍｍ、１４ｍｍである。

【０００８】トナー撹拌部材８はトナー供給ローラ６の
回転とともに円の軌跡を描き、トナーホッパー７内に収
容されたトナー９の凝集を防ぐためにトナー９を撹拌す
るとともに、トナー９をトナー供給ローラ６の方へ搬送
する。トナー供給ローラ６により供給されたトナー９
は、層厚規制ローラ１３により層厚を規制されるととも
に摩擦帯電されて現像ローラ１０の外周面上に薄層状態
に形成される。その後、現像ローラ１０は感光体１と接
触または近接状態となり、現像バイアス電源１６により
印加されるバイアス電圧によって感光体１上の静電潜像
が形成された部分にトナー９を転移付着させて静電潜像
を顕像化する。

【０００９】記録紙カセット１７に収納されている記録
紙１８は、記録紙カセット１７から半月形をした給紙ロ
ーラ１９によって１枚ずつ搬送ローラ２０ａ，２０ｂへ
送り出される。送り出された記録紙１８は搬送ローラ２
０ａ，２０ｂによって矢印Ａで示した方向に搬送され
る。

【００１０】レジストローラ２１は記録紙１８と感光体
１上に形成されたトナー像を一致させるために、一時的
に記録紙１８を停止待機させるために設けられており、
従動ローラ２２と当接されている。

【００１１】転写器２３は、タングステンワイヤなどか
らなる転写線２３ａと、金属板からなるシールド板２３
ｂとによって構成されている。転写線２３ａへ高電圧を
印加することによって転写線２３ａがコロナ放電を起こ
し、記録紙１８上に感光体１上のトナー像を転写する。
さらに、内部に熱源を有するヒートローラ２４と加圧ロ
ーラ２５とで構成された定着器２６により、記録紙１８
上に転写されたトナー像はヒートローラ２４と加圧ロー
ラ２５の挟持回転に伴って圧力と熱を受けて記録紙１８
に定着され、これにより印字が完了する。

【００１２】クリーナ部は、感光体１上の残留トナーを
掻き取るためのクリーニングブレード２７と、掻き取っ
た残留トナーを収納するためのトナー回収容器２８とで
構成され、その下流側には感光体１を静電気的にクリー
ニングするための除電器２９が備えられている。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の画像形成装置では、現像ローラ１０上のトナー層の
層厚は、層厚規制ローラ１３を現像ローラ１０の表面に
押圧しつつ摺動回転することにより調整されている。こ
のような層厚規制方法は、例えばブレードのエッジ部で
トナーを掻き取り、所定の層厚に現制する方法などに比
べて層厚の規制力が低い。そのため、現像ローラ１０上
に供給されるトナーの層厚が過多となり、現像ローラ１
０と層厚規制ローラ１３との摺動接触によるトナーの帯
電が十分に行われず、トナー帯電量が低下する。これに
より、感光体１の白地の部分にトナーが付着してしま
う、いわゆるカブリという現象が発生しやすいという不
都合がある。

【００１４】本発明は、現像ローラ上のトナー層厚を適
正量に抑え、帯電量の低下によるカブリなどが発生する
ことのない画像形成装置を提供することを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明に係る画像形成装
置は、感光体上に形成された静電潜像へ供給されるトナ
ーを担持する現像ローラと、トナーを貯留するトナー貯
留部と、トナー貯留部から現像ローラにトナーを供給す
るトナー供給ローラと、トナーを担持する現像ローラに
接して回転し、現像ローラの表面に担持されるトナーの
層厚を所定の値に規制する層厚規制ローラとを備えた画
像形成装置において、現像ローラの外径ｄ１と層厚規制
ローラの外径ｄ２との比ｄ２／ｄ１が０．７５以下であ
るものである。

【００１６】本発明に係る画像形成装置においては、現
像ローラの外径ｄ１と層厚規制ローラの外径ｄ２の比ｄ
２／ｄ１を０．７５以下とすることにより、現像ローラ
と層厚規制ローラとの摺動接触状態が最適化され、これ
によって現像ローラ上のトナーの層厚を適正量に抑え、
トナーの帯電量の低下を防止することができる。それに
よって、トナーのカブリや劣化あるいはトナーフィルミ
ングによる画質低下が防止された信頼性の高い画像形成
装置を得ることができる。

【００１７】また、本発明に係る画像形成装置は、感光
体上に形成された静電潜像に供給されるトナーを担持す
る現像ローラと、トナーを貯留するトナー貯留部と、ト
ナー貯留部から現像ローラにトナーを供給するトナー供
給ローラと、トナーを担持する現像ローラに接して回転
し、現像ローラの表面のトナーの層厚を所定の値に規制
する層厚規制ローラとを備えた画像形成装置において、
現像ローラの回転中心と層厚規制ローラの回転中心とを
結ぶ直線が現像ローラの回転中心を通る垂直線となす角
度が５°以上であるものである。

【００１８】本発明に係る画像形成装置においては、現
像ローラの外周面における層厚規制ローラが接触する位
置を最適化することにより現像ローラと層厚規制ローラ
との摺動接触状態が最適化され、これによって現像ロー
ラ上のトナーの層厚を適正量に規制し、トナーの帯電量
の低下を防止することができる。これにより、トナーの
カブリや劣化あるいはトナーフィルミングによる画質の
低下が防止された信頼性の高い画像形成装置を得ること
ができる。

【００１９】

【発明の実施の形態】本発明に係る画像形成装置は、感
光体上に形成された静電潜像へ供給されるトナーを担持
する現像ローラと、トナーを貯留するトナー貯留部と、
トナー貯留部から現像ローラにトナーを供給するトナー
供給ローラと、トナーを担持する現像ローラに接して回
転し、現像ローラの表面に担持されるトナーの層厚を所
定の値に規制する層厚規制ローラとを備えた画像形成装
置において、現像ローラの外径ｄ１と層厚規制ローラの
外径ｄ２との比ｄ２／ｄ１が０．７５以下であるもので
ある。

【００２０】これによって現像ローラ上のトナーの層厚
を適正量に抑え、トナーの帯電量の低下を防止すること
ができる。それゆえ、トナーのカブリや劣化あるいはト
ナーフィルミングによる画質の低下が防止された信頼性
の高い画像形成装置を得ることができる。

【００２１】また、本発明に係る画像形成装置は、感光
体上に形成された静電潜像に供給されるトナーを担持す
る現像ローラと、トナーを貯留するトナー貯留部と、ト
ナー貯留部から現像ローラにトナーを供給するトナー供
給ローラと、トナーを担持する現像ローラに接して回転
し、現像ローラの表面のトナーの層厚を所定の値に規制
する層厚規制のローラとを備えた画像形成装置におい
て、現像ローラの回転中心と層厚規制ローラの回転中心
とを結ぶ直線が現像ローラの回転中心を通る垂直線とな
す角度が５°以上であるものである。

【００２２】これにより、現像ローラ上のトナーの層厚
を適正量に規制し、トナーの帯電量の低下を防止するこ
とができる。それゆえ、トナーのカブリや劣化あるいは
トナーフィルミングによる画質の低下が防止された信頼
性の高い画像形成装置を得ることができる。

【００２３】以下、本発明の実施の形態について説明す
る。図１は本発明の実施の形態における画像形成装置の
断面模式図、図２は図１の画像形成装置における印字時
の現像ローラ周辺の断面模式図である。なお、図２に示
す現像ローラ周辺以外の構成は、図３に示す従来の画像
形成装置の構成と同様であるため、同一番号を付与する
ことにより詳細な説明を省略する。

【００２４】図１および図２において、観光体１はアル
ミニウムドラムを基材とし、その外周面上に有機光導電
体が薄膜状に塗布された負帯電型ＯＰＣである。

【００２５】トナー供給ローラ６は、金属製シャフトの
周囲に抵抗値１０⁶Ωｃｍ以下の導電性発泡体を形成し
たものである。このトナー供給ローラ６は、外径が１４
ｍｍであり、現像ローラ１０に対して０．５ｍｍの食い
込み量をもって接しており、トナー９を現像ローラ１０
に供給するとともに、現像されずに残存したトナー９を
現像ローラ１０から掻き落とす機能を有している。ま
た、トナー供給ローラ６の金属製シャフトにはトナー供
給バイアス電源１１が保護抵抗１２を介して接続されて
いる。

【００２６】現像ローラ１０は、金属性シャフトを基材
としてその外周面上に抵抗値１０⁶Ωｃｍの導電性弾性
部材であるシリコーンゴムを形成した単層構造を有して
いる。現像ローラ１０の金属製シャフトには現像バイア
ス電源１６が接続されている。この現像ローラ１０のゴ
ム硬度は５〜６０度の範囲が好ましく、また表面粗さは
７μｍＲｚ以下が好ましい。現像ローラ１０の平滑性が
高い方が均一にトナーの薄層を形成することができるか
らである。

【００２７】層厚規制ローラ１３はステンレスなどの金
属ローラであるが、必要に応じてその外周にシリコーン
樹脂やウレタン樹脂を塗布してもよい。また、層厚規制
ローラ１３には付着したトナーを掻き取るためのステン
レスからなる厚さ５０μｍのスクレーパが取り付けられ
ている。

【００２８】層厚規制ローラ１３は現像ローラ１０に対
して５０〜４００μｍ、好ましくは１００〜２００μｍ
の食い込み量をもって現像ローラ１０に接している。こ
れにより、現像ローラ１０のトナー９の層厚が規制され
る。また、層厚規制ローラ１３は現像ローラ１０の回転
方向と同じ方向に回転しており、現像ローラ１０に対す
る周速比は０．１〜０．３に設定されている。この周速
比が０．１未満では現像ローラ１０上のトナー９の層厚
規制力が低下する。また、逆に周速比が０．３を越える
と、トナー９に対するストレスが増大し、トナー９の劣
化や現像ローラ１０あるいは層厚規制ローラ１３へのト
ナーフィルミングが発生してしまう。

【００２９】現像ローラ９上のトナー層厚は０．２〜
１．０ｍｇ／ｃｍ²、好ましくは０．４〜０．６ｍｇ／
ｃｍ²に設定される。現像ローラ１０と層厚規制ローラ
１３との接触部ではトナー９の帯電が行われており、ト
ナーの層厚が０．６ｍｇ／ｃｍ ²を越えるとトナー９の
帯電が不十分となり、トナー帯電量が低下してカブリが
発生し易くなる。特に、トナーの層厚が１．０ｍｇ／ｃ
ｍ²を超えるとその傾向が著しくなり好ましくない。ま
た、逆に層厚が０．４ｍｇ／ｃｍ²未満では、印字画像
における画像濃度が薄くなり、特に０．２ｍｇ／ｃｍ²
未満では急激に画像濃度が薄くなり好ましくない。

【００３０】図２において、破線Ｂは現像時における現
像ローラ１０の回転中心を通る垂直線を示し、破線Ｃは
現像ローラ１０の回転中心と層厚規制ローラ１３の回転
中心とを結ぶ直線を示し、θは破線Ｂと破線Ｃとのなす
角度を示している。

【００３１】転写器２３はタングステンワイヤからなる
転写線２３ａと金属製のシールド板２３ｂとからなり、
クリーナ部はクリーニングブレード２７とトナー回収容
器２８とからなる。トナー９は非磁性一成分系トナーで
あり、ポリエステル樹脂にカーボン、ワックス、帯電制
御剤などを均一に分散させたもので負帯電トナーを使用
する。現像バイアス電源１６のバイアス電圧値は−３０
０Ｖ、層厚規制ローラ１３へのバイアス電源１４の電圧
値は−３００Ｖ、トナー供給バイアス電源１１のバイア
ス電圧値は＋３００Ｖ、保護抵抗１２の抵抗値は２２Ｍ
Ωである。

【００３２】以上のように構成された画像形成装置にお
いて、以下にその動作について説明する。

【００３３】プロセス速度は９６ｍｍ／秒、現像ローラ
１０の周速度は１９２ｍｍ／秒で、感光体１に対する周
速比は２である。また、層厚規制ローラ１３は現像ロー
ラ１０に対して、２００μｍの食い込み量をもって現像
ローラ１０の回転方向と同方向に周速比０．２で接触回
転している。

【００３４】トナー供給ローラ６の周速度は１３２ｍｍ
／秒である。感光体１、現像ローラ１０およびトナー供
給ローラ６の回転方向はそれぞれ図１に示す矢印方向と
なっており、各接触部において摩擦接触の状態となって
いる。

【００３５】帯電器２により感光体１を−７００Ｖに均
一帯電させ、画像信号に応じて感光体１を露光光学系３
から照射される露光光線４で選択的に露光することによ
り、露光されなかった部分の電位が−７００Ｖ、露光さ
れた部分の電位が約−１００Ｖとなり、感光体１上に静
電潜像が形成される。

【００３６】トナー９は、トナー撹拌部材８により撹拌
搬送された後、トナー供給ローラ６によりトナー担持体
である現像ローラ１０の表面に供給される。さらに、層
厚規制ローラ１３によりトナーの層厚が規制されるとと
もに、摩擦帯電されて現像ローラ１０の外周面上に薄層
状態に形成される。その後、現像バイアス電源１６によ
り印加されるバイアス電圧により、感光体１上の静電潜
像が形成された部分にトナー９を転移付着させて静電潜
像を顕像化する。

【００３７】次に、タングステンワイヤからなる転写線
２３ａへ１ｋＶの電圧を印加することによってコロナ放
電を起こし、記録紙１８上に感光体１上のトナー像を転
写する。記録紙１８上に転写されたトナー像はヒートロ
ーラ２４と加圧ローラ２５とで構成された定着器２６に
よって加圧をおよび加熱されて記録紙１８に定着され
る。これにより、印字が完了する。

【００３８】上記の画像形成装置において、現像ローラ
１０上のトナー層厚Ｍ／Ａ（ｍｇ／ｃｍ²）が最適な値
となるような現像ローラ１０の外径ｄ１と層厚規制ロー
ラ１３の外径ｄ２の比ｄ２／ｄ１を決定するために実験
を行なった。その実験結果を（表１）および（表２）に
示す。

【００３９】

【表１】

【００４０】

【表２】

【００４１】以上の結果より、現像ローラ１０の外径ｄ
１と層厚規制ローラ１３の外径ｄ２の比ｄ２／ｄ１をｄ
２／ｄ１≦０．７５とすれば、適正なトナー層厚０．５
ｍｇ／ｃｍ²付近の値を得ることができた。

【００４２】また、現像ローラ１０上のトナー層厚Ｍ／
Ａ（ｍｇ／ｃｍ²）が最適となるような層厚規制ローラ
１３の配置位置を求める実験を行なった。ここで、θは
図２における現像ローラ１０の回転中心と層厚規制ロー
ラ１３の回転中心とを結ぶ直線が現像時の現像ローラ１
０の回転中心を通る垂直線となす角度である。そして、
θを種々の値とした場合のトナーの層厚Ｍ／Ａを求め
た。その実験結果を（表３）に示す。

【００４３】

【表３】

【００４４】上記の結果より、θ≧５°とすれば適正な
トナー層厚０．５ｍｇ／ｃｍ²付近の値を得ることがで
きた。

【００４５】上記のような結果から、より好ましい例と
して現像ローラ１０の外径ｄ１＝１８ｍｍ、層厚規制ロ
ーラ１３の外径ｄ２＝１２ｍｍ、θ＝７°に設定された
画像記録装置が得られる。

【００４６】

【発明の効果】以上のように本発明は、現像ローラの外
径ｄ１と層厚規制ローラの外径ｄ２の比ｄ２／ｄ１を、
ｄ２／ｄ１≦０．７５として現像ローラに対する層厚規
制ローラの相対的な曲率を大きくすることにより現像ロ
ーラ上のトナーの機械的な層厚規制力を向上させ、これ
によって現像ローラ上のトナーの過多によるトナー帯電
量の低下を抑制し、カブリなどの発生を防止して信頼性
の高い画像形成装置を得ることができる。

【００４７】また、現像ローラの回転中心と層厚規制ロ
ーラの回転中心とを結ぶ直線が現像ローラの回転中心を
通る垂直線となす角度θが、θ≧５°となるように現像
ローラと層厚規制ローラとを相対配置することにより、
トナーに働く重力を利用して効果的なトナー層厚規制を
行なうことができる。これにより、現像ローラ上のトナ
ー過多によるトナー帯電量の低下を抑制し、それによっ
てカブリなどの発生を防止することができる。また、現
像ローラと層厚規制ローラとで形成される楔部へのトナ
ー滞留を防止することができ、滞留トナーが繰り返し受
けるストレスによるトナーの劣化や、現像ローラおよび
層厚規制ローラへのトナーフィルミングを防止すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態における画像形成装置の断
面模式図

【図２】図１の画像形成装置における印字時の現像ロー
ラ周辺の断面模式図

【図３】従来の画像形成装置の断面模式図

【図４】従来の画像形成装置における印字時の現像ロー
ラ周辺の断面模式図

【符号の説明】

１感光体５現像器６トナー供給ローラ７トナーホッパー９トナー１０現像ローラ１３層厚規制ローラ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】感光体上に形成された静電潜像へ供給され
るトナーを担持する現像ローラと、前記トナーを貯留す
るトナー貯留部と、前記トナー貯留部のトナーを前記現
像ローラに供給するトナー供給ローラと、トナーを担持
する前記現像ローラに接して回転し、前記現像ローラの
表面の前記トナーの層厚を所定の値に規制する層厚規制
ローラとを備えた画像形成装置において、前記現像ロー
ラの外径ｄ１と前記層厚規制ローラの外径ｄ２との比ｄ
２／ｄ１が０．７５以下であることを特徴とする画像形
成装置。
【請求項２】感光体上に形成された静電潜像に供給され
るトナーを担持する現像ローラと、トナーを貯留するト
ナー貯留部と、前記トナー貯留部から前記現像ローラに
前記トナーを供給するトナー供給ローラと、トナーを担
持する前記現像ローラに接して回転し、前記現像ローラ
の表面の前記トナーの層厚を所定の値に規制する層厚規
制ローラとを備えた画像形成装置において、前記現像ロ
ーラの回転中心と前記層厚規制ローラの回転中心とを結
ぶ直線が前記現像ローラの回転中心を通る垂直線となす
角度が５°以上であることを特徴とする画像形成装置。