JPH06308810A

JPH06308810A - 画像形成装置

Info

Publication number: JPH06308810A
Application number: JP5096317A
Authority: JP
Inventors: Hiroko Miyake; 裕子三宅; Yukio Sasaki; 幸雄佐々木; Tomohisa Mikami; 知久三上; Atsushi Kodama; 淳児玉; Hironori Kitagawa; 博紀北川
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1993-04-23
Filing date: 1993-04-23
Publication date: 1994-11-04

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】画像形成装置に関し、環境変化に対応できる
ことを目的とする。【構成】静電潜像担持体32に接触もしくは接近し、導
電性を有する弾性体で構成され、回転することにより現
像剤33を前記静電潜像担持体32に搬送する現像剤担持体
34と、該現像剤担持体34に電圧を印加する電源35と、該
現像剤担持体34に所定の圧力で押し付けて配置され、前
記現像剤33を所定の電荷量に帯電し、且つ現像剤担持体
34上の前記現像剤33を一定厚に規制する層厚規制部材31
とを含む現像装置を有した画像形成装置において、前記
層厚規制部材31と現像剤担持体34との間に、所定電流を
流す定電流電源30を接続するように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、一成分現像装置を有す
るプリンタ, 複写機等の画像形成装置に係り、特に、層
厚規制部材から現像剤に一定量の電荷を注入することに
より、環境に左右されず良好な印字品質の画像を得る画
像形成装置に関する。

【０００２】電子写真を用いた複写機やプリンタは、そ
の高速性・高解像性・低騒音のため、広く普及してい
る。電子写真では、一般に、一様に帯電された感光体表
面をレーザ等で画像情報に応じて露光し、静電潜像を形
成する。この後、現像プロセスによって、帯電したトナ
ー（現像剤; 静電潜像の現像に用いられる樹脂製の微粒
粉末）を感光体上の静電潜像に付着させて可視像化す
る。このトナーの可視像を記録紙に静電的に写し取った
後、熱・圧力・光等によって固定し、コピーや印字を得
る。

【０００３】従来、現像プロセスには、磁性粉であるキ
ャリアと樹脂性のトナーを混合し、摩擦帯電によりトナ
ーを帯電させる二成分現像法が採用されていた。しか
し、二成分現像は、キャリアとトナーの混合比を管理
する必要がある、現像装置内にキャリアを要するため
装置が大きくなる、トナーを帯電させるのに摩擦帯電
を用いているため、環境変動によってトナー帯電量が変
化する、等の課題があった。

【０００４】上記課題を解決するため、近年、トナーの
みを現像装置内に要し、装置構成の簡略化を図った一成
分現像装置を有した画像形成装置の開発・実用化が盛ん
に行われている。

【０００５】

【従来の技術】図５はレーザプリンタの構成図、図６は
従来例の現像装置構成図である。図５はレーザプリンタ
の印字原理を示している。装置の基本構成は、有機感光
体，Ｓｅ感光体，ａ−Ｓｉ感光体等の感光体ドラム１の
周囲に、コロナ帯電器，導電性ブラシシ帯電器，導電性
ローラ帯電器等の一様帯電器２、レーザ光学系，ＬＥＤ
光学系，ＥＬ光学系，液晶光学系等の画像露光装置３、
二成分磁気ブラシ現像機，磁性一成分現像機，非磁性一
成分現像機等の現像機４、コロナ放電器，導電性ローラ
転写器等の転写器５、ブラシクリーナ，ブレードクリー
ナ等のクリーナ６、および除電ランプ７が配置され、さ
らに記録紙８を搬送する搬送路上に定着器９が配置され
ている。

【０００６】まず、感光体ドラム１の表面を、一様帯電
器２によって一様に帯電する。次に、感光体ドラム表面
を、画像露光装置３よって画像に対応した所定のパター
ンに応じて画像露光する。感光体ドラム１上の露光され
た部分では、電荷が減少して静電潜像が形成される。感
光体ドラム１が回転しつつ、現像機４（ここでは、一成
分現像機を示す）を通過すると、予め帯電されているト
ナーが、感光体ドラム１上の静電潜像に付着してトナー
像が形成される。

【０００７】一方、画像がプリントされる用紙８は、感
光体ドラム１上に形成されたトナー像に接触する位置に
供給される。転写器５は、用紙８を挟んで感光体ドラム
１の下方に設置され、用紙８をトナー電荷と反対極性に
帯電させ、感光体ドラム１上のトナー像を静電的に用紙
８に写し取る。トナー像を担持した用紙８は、定着器９
を通過する間に、熱及び圧力によって用紙８に定着さ
れ、印字が完了する。

【０００８】一方、用紙８にトナー像を転写した後の感
光体ドラム１上に残ったトナーは、クリーナ６によって
清掃される。さらに、感光体ドラム１は、除電ランプ７
によって、残留電荷が除去され、初期状態に戻されて印
字動作を繰り返す。

【０００９】次に、図６を用いて、本発明の主眼である
一成分現像機４の構成を説明する。図中、11は現像剤担
持体であり、金属製の回転軸12を中心に回転することに
よりトナー13を感光体ドラム１の現像部に搬送・供給す
る。本装置の場合、トナー13は非磁性及び絶縁性で、樹
脂製のトナーである。現像剤担持体11の材料には、ウレ
タンゴム, シリコンゴム, 多孔質ウレタンスポンジ等に
カーボンを添加し導電性を付与した弾性体を用いてい
る。

【００１０】回転軸12を通して現像剤但持体11に、電源
14により、現像バイアス電圧を印加すると、感光体ドラ
ム１上に安定にトナー像を形成する。この電圧は、例え
ば、感光体ドラム１に有機感光体を用いた場合、マイナ
スである。

【００１１】15は層厚規制部材で、トナー13を所定の電
荷量に帯電し、現像剤担持体11上のトナー層16の層厚を
一定厚に規制する。この層厚規制部材15は、ホルダー17
に固定されている。ホルダー17は、回転支点18を中心に
回転自由に取りつけられており、バネ19によって圧力を
受けている。従って、層厚規制部材15は、現像剤担持体
11の方向に押しつけられている。

【００１２】トナー13が現像剤担持体11と層厚規制部材
15との間を通過する際、トナー13と層厚規制部材15との
間で摩擦帯電することによって、トナー13に電荷が付与
される。さらに、現像剤担持体11と層厚規制部材15との
間に、電源20により、電圧を印加することによって層厚
規制部材15からトナー13に電荷を注入している。従っ
て、トナー13は、摩擦帯電と電荷注入により電荷が付与
される。

【００１３】21はリセット部材であり、感光体ドラム１
上の静電潜像を現像した後に現像剤担持体11上に残って
いるトナー22を回収し、且つ、現像剤担持体11にトナー
13を供給する。このことによって、現像剤担持体11上の
トナー層16の層厚を均一にする補助的機能を有する。リ
セット部材21には、導電性スポンジを用いる。23は金属
製の回転軸であり、導電性材料であるリセット部材21に
電圧を印加する。

【００１４】リセット部材21と現像剤担持体11との間に
は、現像剤担持体11にマイナスに帯電したトナー13を機
械的以外に電気的にも供給できるよう、電源24によって
電圧を印加している。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】以上説明した非磁性一
成分現像法では、環境変化により、トナー13、現像剤担
持体11の抵抗等が変化し、トナー13の帯電量を規制する
層厚規制部材15からトナー13に注入される電荷量が変動
する。

【００１６】図７は従来例の現像装置におけるトナー層
電位の環境依存性を表す図、図８は従来例の現像装置に
おける印字濃度及びカブリの環境依存性を表す図を示し
たもので、ＬＬ（０°Ｃ，２０％ＲＨ）、ＲＴ（２５°
Ｃ，６０％ＲＨ）、ＨＨ（４０°Ｃ，８０％ＲＨ）につ
いて、それぞれ実験的に求めたものである。図７によれ
ば、環境の変化に依って、現像剤担持体11上のトナー層
16の帯電量が変動し、このトナー層16の帯電量が感光体
ドラム１へのトナー付着量を変化させて、感光体ドラム
１上に形成されるトナー像に影響を与えていることが判
る。これにより、図８に示すように、ＨＨにおいてカブ
リの発生が顕著となっている。

【００１７】本発明は、上記課題に鑑み、環境に左右さ
れることなく、現像担持体11上のトナー帯電量を安定に
し、良好な印字品位を得る画像形成装置を提供すること
を目的とする。

【００１８】

【課題を解決するための手段】図１本発明の原理図に示
すように、本発明は、静電潜像担持体32に接触もしくは
接近し、導電性を有する弾性体で構成され、回転するこ
とにより現像剤33を前記静電潜像担持体32に搬送する現
像剤担持体34と、該現像剤担持体34に電圧を印加する電
源35と、該現像剤担持体34に所定の圧力で押し付けて配
置され、前記現像剤33を所定の電荷量に帯電し、且つ現
像剤担持体34上の前記現像剤33を一定厚に規制する層厚
規制部材31とを含む画像形成装置において、前記層厚規
制部材31に定電流電源30を接続するように構成する。

【００１９】

【作用】現像剤（トナー)33 が層厚規制部材31と現像担
持体34との間を通過する際に、トナー33と層厚規制部材
31との間の摩擦帯電によりトナー13に電荷が付与される
が、同時に、定電流電源30から、層厚規制部材31を介し
て、トナー33に一定量の電荷が注入される。これは、現
像担持体34, トナー33の抵抗等が環境により変化して
も、定電流電源30により一定電流が流れるため、注入さ
れる電荷量（電流の積分値) が一定になることによる。
なお、この点は、後述するように、実験的にも確かめら
れている。

【００２０】このように、層厚規制部材31から電荷を注
入するための電源として、定電圧電源の代わりに、定電
流電源30を使用することにより、トナーの帯電量を一定
に保つことができ、環境変化に対して、安定な印字を得
ることができる。

【００２１】

【実施例】図２は一実施例の構成図、図３は改善された
トナー層電位の環境依存性を表す図、図４は改善された
印字濃度及びカブリの環境依存性を表す図である。

【００２２】図２において、１は感光体ドラムで、例え
ば、アルミドラム上に機能分離型有機感光体を塗布した
ものである。この感光体ドラム１を、本実施例では、矢
印の方向に周速度２３mm/Sで回転させる。また、感光
体ドラム１の表面は、図示しない帯電ブラシにより予め
表面電位が約−６５０Ｖになるように均一に帯電させた
後、図示しないレーザ光学ユニットにより、静電潜像が
形成されている。

【００２３】４２は現像剤担持体としての現像ローラで
あり、金属製の回転軸を中心に回転することにより現像
剤４３を感光体ドラム４１上の静電潜像に搬送・供給す
る。本装置では、現像剤４３は非磁性絶縁性で、樹脂製
の一成分トナーを用いた。このトナー４３は、体積抵抗
率１０¹¹Ω・cm、平均粒径８μm 、シリカ外添剤のスチ
レンアクリル系トナーである。

【００２４】現像ローラ４２には、体積抵抗率１０⁸Ω
cm、硬度約４５度（ＪＩＳーＡ硬度計）のシリコン混入
ウレタンゴムローラを用いた。そして、周速度を感光体
ドラム４１の周速度の２．０倍の４６mm/sで回転させ
た。

【００２５】４４は出力電圧を外部からの信号で可変で
きる可変電源であり、現像ローラ４２に現像バイアスを
印加するのに用いている。この電圧は、感光体ドラム４
１の表面電位が−６５０Ｖなのに対し、約−３５０Ｖに
設定した。

【００２６】４５は、層厚規制部材としての帯電ブレー
ドであり、トナー４３を所定の電荷量に帯電し、現像ロ
ーラ４２上のトナー４６の層厚を一定厚に規制するもの
である。帯電ブレード４５は、支持ブロック４７に固定
されている。支持ブロック４７は、回転支点４８を中心
に回転自由に取りつけられており、バネ４９によって一
定圧力を受けている。従って、帯電ブレード４５は、現
像ローラ４２の中心からの法線方向に押しつけられてい
る。

【００２７】なお、帯電ブレード４５には、ステンレス
（ＳＵＳ３０４−ＣＳＰ−３／４Ｈ）製の先端をラウン
ドエッジ処理した厚さ０．１mmの板（先端部のＲ＝０．
０５mm）を用い、支持ブロック４７からの撓み長を４mm
とし、現像ローラ４２への押しつけ圧力を３５gf/cm と
なるように設定した。

【００２８】５１は、リセット部材としてのリセットロ
ーラである。リセットローラ５１は、感光体ドラム４１
上の静電潜像を現像した後の現像ローラ４２上に残って
いるトナー５２を回収し、且つ、現像ローラ４２にトナ
ー４３を供給することによって、現像ローラ４１上のト
ナー４６の層厚を均一にする補助的機能を有している。
リセットローラ５１には、セル数約４０セル／インチ、
体積抵抗率１０⁴Ω・cmのエステル系ウレタンスポンジ
（ブリジストン製エバーライトＳＫ−Ｅ）を用い、周速
度を７０mm/sとなるように設定した。

【００２９】リセットローラ５１と現像ローラ４２との
間には、現像ローラ４２にマイナスに帯電したトナー４
３を電気的に供給できるよう、電源５３によって電圧を
印加している。この電圧は、約−１００Ｖとしている。

【００３０】５４及び５５は、トナー４３を現像ローラ
４２の近傍へ移動させるパドルローラであり、樹脂で構
成した。以上構成の現像装置による実験結果を図３，図
４に示す。なお、図７，図８は本実施例と同じ現像装置
より得られたもので、以下、図７，図８と比較しつつ説
明する。

【００３１】図７は、帯電ブレード４５に定電圧源を接
続し、電圧をかけてトナー４３に電荷注入をしたとき
の、環境の変化に伴う、帯電ブレード４５に流れる電流
値の変化及びローラ上トナー層電位の変化を示したも
の、図８は、環境の変化に伴う、帯電ブレード４５に流
れる電流値の変化及び用紙上印字濃度とドラム上カブリ
の変化を示したものである。環境の変化は現像ローラ４
２の抵抗値の変化を招くが、抵抗値等が変化するとそこ
に流れこむ電流値が変化する。図７より、ＲＴ（２５°
Ｃ，６０％ＲＨ）で1.８５μＡであったブレードに流れ
る電流値が、ＬＬ（０℃、２０％ＲＨ）では０．６１
に、ＨＨ（４０℃、８０％ＲＨ）では２．７μＡに変化
しており、それに伴い現像ローラ４２上のトナー層電位
は、ＬＬ及びＨＨで、ＲＴに比べ著しく変動している。

【００３２】現像ローラ４２上トナー層電位は、印字品
位に作用するトナー帯電量を決定するパラメータの一つ
であるので、この値が変動することにより、帯電量が変
化してしまうことになる。また、図８より、ＬＬの環境
では、用紙上印字濃度が低下し、ＨＨの環境ではドラム
上カブリが著しく増加している。

【００３３】次に帯電ブレード４５に定電流電源５０を
接続し、一定電流をかけてトナーに電荷を注入したとき
の、環境変化に伴うローラ上トナー層電位の変化を図３
に、用紙上印字濃度及びドラム上カブリの変化を図４に
示す。図３、図４より、環境変化に関わらず、帯電ブレ
ード４５に接続された定電流電源５０から１．８５μＡ
の一定電流がブレードに流されているため、現像ローラ
４２上トナー層電位は全ての環境において安定してお
り、そのため帯電量も安定する。また、そのため環境変
化に関わらず、十分な印字濃度１．３とドラム上カブリ
０．２以下を達成することができ、安定して良好な印字
を得ることが出来た。

【００３４】なお、トナー層電位は、表面電位差計を用
い、現像ローラ４２が感光体ドラム４１に対接する位置
に設置した状態で測定した。〔他の実施例〕前記した実施例では、現像ローラ４２に
シリコン混入ウレタンゴムを用いた例について示した
が、シリコンゴム、シリコン系のスポンジ、フッ素系の
スポンジ、多孔質ポリウレタンスポンジ等を用いてもよ
く、なんら本発明の効果を失うものではない。

【００３５】また、リセットローラ５１には、４０セル
/inch のブリジストン製エバーライトＴＳ−Ｅ、８０セ
ル/inch のＥＰ−Ｔ−５１等他の導電性スポンジローラ
を、感光体ドラム４１を一様帯電する帯電手段には、ブ
ラシ帯電器以外にコロナ帯電器・ローラ帯電器・スコロ
トロン等を、画像露光装置３（図５）にはレーザ光学系
以外にＬＥＤ光学系・液晶シャッタ光学系・ＥＬ（エレ
クトロ・ルミネッセンス）光学系・誘電体と放電針を組
み合わせた方式等を、転写機５にはローラ転写器以外に
ベルト転写器・コロナ転写器等を用いることができる。

【００３６】上記実施例ではクリーナレスに適用してい
るが、ブレードクリーナ、ファーブラシクリーナや静電
気的に現像剤を取り除くもの等のクリーニング手段を用
いることもできる。さらに、トナーの帯電方式も、本実
施例で用いた帯電ブレード４５の他に, ゴム弾性ブレー
ド・樹脂バー・金属バー・帯電ローラ等を用いても本発
明を適用できる。トナー４３についても、スチレンアク
リル系重合トナー以外に、ポリエステル系重合トナー、
スチレンアクリル系粉砕トナー、ポリエステル系粉砕ト
ナー等を用いてもよく、また、粒径についても、より小
さな粒径、例えば６μm を用いても良い。

【００３７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
現像剤担持体上にトナー層を形成する層厚規制部材に、
定電流源を接続することによって、電荷注入量を常に一
定にする。そのため、環境の変化、構成部品の劣化等が
あっても、良好な印字品位の画像が得られる画像形成装
置が提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理図

【図２】一実施例の構成図

【図３】改善されたトナー層電位の環境依存性を表す
図

【図４】改善された印字濃度及びカブリの環境依存性
を表す図

【図５】レーザプリンタの構成図

【図６】従来例の現像装置構成図

【図７】従来例の現像装置におけるトナー層電位の環
境依存性を表す図

【図８】従来例の現像装置における印字濃度及びカブ
リの環境依存性を表す図

【符号の説明】

１感光体ドラム２一様帯電
器３画像露光装置４現像機,
現像装置５転写器６クリーナ７除電ランプ８記録紙９定着器 11 現像剤担
持体 12 回転軸 13 現像剤,
トナー 14 電源 15 層厚規制
部材 16 トナー層 17 ホルダー 18 回転支点 19 バネ 20 電源 21 リセット
部材 22 現像剤，トナー 23 回転軸 24 電源 25, 26 パド
ルローラ 30 定電流電源 31 層厚規制
部材 32 静電潜像担持体 33 現像剤 34 現像担持体 35 電源 41 感光帯ドラム 42 現像ロー
ラ 43 現像剤, トナー 44 可変電源 45 帯電ブレード 46 トナー 47 指示ブロック 48 回転支点 49 バネ 50 定電流電
源 51 リセットローラ 52 トナー 53 電源 54,55 パドル
ローラ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者児玉淳神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地富士通株式会社内 (72)発明者北川博紀神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地富士通株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】静電潜像担持体(32)と、前記静電潜像担持体(32)に現像剤(33)を搬送する現像剤
担持体(34)と、前記現像剤担持体(34)上の前記現像剤(33)を一定厚に規
制する層厚規制部材(31)とを含む現像装置(4) を有する
画像形成装置において、前記現像装置(4) は、層厚規制部材(31)に定電流電源(3
0)を接続するように構成したことを特徴とする画像形成
装置。