JPH01277263A - 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】 産業上の利用分野 本発明は電子写真を応用した複写機、プリンタ等の画像
形成装置に関するものである。

従来の技術 従来、乾式現像剤を用いた現像方法としては、大別して
２成分系現像剤を用いる方法と１成分系現像剤を用いる
方法に二分される。

２成分系現像剤を用いる方法は、トナーとキャリアの混
合現像剤を用いるため、トナーとキャリアの混合比を一
定に保つトナー濃度制御装置が必要になるとともにキャ
リアの劣化による定期的交換等の欠点を有している。そ
のため、最近では前記欠点を除去するためにキャリアを
用いない１成分現像剤のみによる現像法が提案されてい
る。

この現像法は、たとえば特開昭５４−４３０３８号公報
、米国特許４，０８３，３２８号公報等に示されるもの
があり、第７図、第８図にその構成を示す。

第７図（特開昭５４−４３０３８号公報）において、１
は現像ローラ、２はトナー、８はホッパ、４はブレード
、５は感光体を示す。現像ローラ１は表面が凹凸状の金
属材料で構成されていて、ホッパ３からトナー２が供給
される。次に現像ローラ１が矢印の方向に回転した時に
、現像ローラ１の表面に摺接したブレード４によってト
ナー２は所定極性に帯電されるとともに現像ローラ１の
表面上にコーティングされる。次に帯電したトナー２は
、感光体５の静電潜像と対向した時に飛しようして現像
するものである。

第８図（米国特許４，０８３，３２ｆｉ号公報）におい
て１３は現像ローラ、１４はトナー、】５はホッパ、１
６はブレード、１７はシート状の感光体、１８．１９は
現像ローラ１３に摺接する導電性ファーブラシ、２０は
ホッパ１５と導電性のファーブラシ１８に電圧を印加す
る第１の電源、２１は導電性のファーブラシ１８と現像
ローラ７に電圧を印加する第２の電源である。

また第２の電源２１の印加する電圧は、第１の電源２０
の印加する電圧より太きくシ、かつ感光体１７の静電潜
像の電圧より低く構成しである。ファーブラシ１８によ
り摩擦帯電されたトナー１４は第１と第２の電源２０．
２１の電位差によりホッパ１５から導電性ファーブラシ
１８を介して現像ローラ１３に供給され、次にブレード
！８により平滑化された後、感光体１７の静電潜像に付
着して現像するものである。次に現像後の現像ローラ１
３上のトナー１４を導電性のファーブラシ１９により掻
き落とし現像ローラ上の現像履歴を除去する。

発明が解決しようとする課題 しかし、このような方式のものでは現像装置の運転時間
に対応して画像濃度が低下する問題があり、高品位の画
像再現を困難にしていた。

本発明は、従来の問題点を解決し、高画質の再現が可能
な現像装置を提供するものである。

課題を解決するための手段 本発明の現像装置は、現像剤担持体の運転時間を検知す
る検知手段と、現像剤担持体上に現像剤を供給する供給
手段との間に電圧を印加する印加手段と、検知手段の運
転時間に対応し印加手段の電圧を制御する制御手段を設
けたことを特徴とする。

作用 この技術手段よる作用は次のようになる。あらかじめ現
像剤担持体の運転時間に対応する印加手段の電圧と画像
濃度の関係を調べ、検知手段で検知した現像剤担持体の
運転時間に対応して、制御手段により印加手段の電圧を
制御することで所定濃度を保つことができ、その結果、
高画質の現像が可能になる。

実施例 以下に本発明の実施例について説明する。第１図から第
６図は本発明の第１の実施例で、電子写真複写機に使用
した例である。

第１図において、２２は電荷保持体で静電記録紙、感光
ドラム等である。この実施例では電荷保持体２２は感光
ドラムで、アルミニウムの基台２３の表面上に酸化亜鉛
、セレン、有機光導電材料等の光導電体２４を担持した
ものである（したがって以下、電荷保持体２２を感光ド
ラム２２と称する）。２５は帯電器で第１の直流高圧電
源２６によって感光ドラム２２上の光導電体２４に応じ
て、たとえば酸化亜鉛の場合はマイナス、セレンの場合
はプラスのコロナを与えて光導電体２４を全面帯電させ
るものである。

２７は光学部で、パターン光像を感光ドラム２２上に投
影して静電潜像を形成するものである。２８は現像剤で
通常の一成分絶縁性トナーである。なお、現像剤２８は
磁性トナーでも非磁性トナーでもよい。

２９は現像剤担持体である現像ローラで、例えばステン
レス鋼、アルミニウム等の金属ローラ、金属ローラの表
面を樹脂でコーティングしたローラ等が用いられ、好ま
しくは第２図に示すように現像ローラ２９の両端外周面
２９ａ、　２９ｂ平滑面で中央表面２９ｃに微細な凹凸
の粗面を形成し、感光ドラム２２に対して一定間隔を有
して設置し、たとえば第１図に示すように反時計方向に
回転させである。

３０は現像ローラ２９に現像剤２８を供給する第一の供
給手段である円筒状の弾性体で、円筒状の弾性体３０は
ファーブラシ、スポンジから成るローラ等で、心金３１
の外周面に弾性材料３２の層を形成しである。

この実施例では円筒状の弾性体３０はファーブラシで、
弾性材料３２をカーボンを含有したレーヨン繊維を使用
した導電性のファーで構成しである。

またファーブラシ３０は筐体３３に包囲され、現像ロー
ラ２９の表面と摺接し、たとえば時計方向で、かつ現像
ローラ２９の周速以上で回転させである。

ファーブラシ３０の周速をこのようにしたことで、現像
ローラ２９への現像剤２８の供給量を増加してコーティ
ングの追従性を良くシ、また現像剤２８のこぼれを低減
できる。さらに現像工程後に現像ローラ２９の表面に付
着している現像剤２８を掻き落とし現像ローラ２９上の
履歴を消去することができる。

またファーブラシ３０の繊維は、第３図に示すように回
転時に現像剤２８がファーブラシ３０の両端外周部から
中央部に移動する方向にスパイラルの形状にしである。

３４は現像剤貯蔵手段で、現像剤２８を収納した貯蔵部
３５と第一の供給手段３０へ供給する第二の供給手段３
６で構成しである。また、貯蔵部３５は一端に現像剤２
８の補給用開口部３７を有し、筐体３３の一部で形成し
である。また、第二の供給手段３６は心金３８の外周面
にたとえば厚さ約３０〜８０μｍのポリエチレンテレフ
タレート等から成るシート状の弾性部材３９の一端を固
定し、心金３８を回転または揺動し現像剤２８を第一の
供給手段３０へ供給するものである。この実施例では心
金３８は時計方向に回転しである。４０は循環手段であ
る区切り板で第一の供給手段３０と第二の供給手段３Ｂ
との間に設け、現像剤２８が第一の供給手段３０と第二
の供給手段３Ｂとの間で流出入する開口部４１を有して
いる。

４２はかき取り板で筐体３３の一部で形成し、ファーブ
ラシ３０と摺接しファーブラシ３０内の現像剤２８の量
を均一にすると共にファーブラシ３０内の過帯電の現像
剤２８をかき落とすもの、である。４３は補給用開口部
３７の蓋である。４４は仕切り板で、現像剤ローラ２９
と第二の供給手段３６との間に貯蔵部３５内の現像剤２
８が直接に現像剤担持体２９に供給しない位置に設けで
ある。また仕切り板４４の一端をファーブラシ３０の外
周面と隙間δを設けである。その隙間δが０．５〜３龍
おいて良好な性能であった。６２は現像剤２８の残量を
検出する残量検出手段で仕切り板４４と区切り板４０の
間に設けである。残量検出手段Ｂ２は現像剤の量を振動
、透過率等で検出する周知のセンサーである。

第２図に示す４５は現像ローラ２９の軸受、４６はファ
ーブラシ３０の軸受である。４７は現像剤２８の層厚を
規制する層厚規制部材であるブレードで、この実施例で
はウレタンゴム等の弾性材料から成るゴムブレードを用
いているが、ブレード材料としては他のゴム材料や、ポ
リエチレンテレフタレート等の弾性のある合成樹脂や、
りん青銅、ばね鋼等の弾性金属でも良く、また弾性金属
或は合成樹脂にふっ素樹脂をコーティングしたもの等で
も良い。

また、ブレード４７の端部の精度及び取り付は位置は、
現像剤２８の均一な薄層の形成に大きな影響があるので
、ブレード４７の端部の真直度は０．１５ｍｍ以下と精
密に仕上げ、且つ取り付は位置は現像剤ローラ２９の移
動方向に対してブレード２７の少なくとも下流側のエツ
ジを含む面で現像剤担持体上に圧接して設けである。さ
らにブレード４７の幅は、第２図に示すように現像ロー
ラ２３の両端外周面２３ａ。

２９ｂと当接する長さにしである。

４８、４９は現像ローラ２９の両端外周面２９ａ　、２
９ｂを包囲し、その両端に移動する現像剤２８を遮断す
る第１のシール材で、例えば織布、不織布（フェルト）
やスポンジ、ゴム等の弾性材料で構成しである。

５０、　５１は現像ローラ２９と第１のシール材４８．
　４９とブレード４７との接合部の空間を遮蔽する第２
のシール材で、例えばスポンジ、ゴム等の弾性材料で構
成しである。

５２、　５３は両端に移動する現像剤２８を更に遮断す
るために弾性シートで、例えば７０〜１５０μｍのポリ
エチレンテレフタレート、金属等の弾性材料で構成しで
ある。また弾性シート５２．　５３は、−端を第１のシ
ール材４８．　４９に貼つけ、他端を現像ローラ２９の
回転方向に対してブレードエツジ４７Ａより下流側に突
出させ、現像ローラ２９と第２のシール材５０．　５１
との間に設けである。

５も　５５は現像ローラ２９に対してブレード４７の密
着性を良好にする押え板バネで、ブレード４フを介して
第２のシール材５０．　５１及び弾性シート５２．　５
３を押圧して設けである。５Ｂは現像剤２８のこぼれ防
止手段で、ファーブラシ３０の移動方向に対して現像ロ
ーラ２９とファーブラシ３０との対向位置より上流側で
且つ現像ローラ２９の下方に設けである。

こぼれ防止手段５６はＵ字形のもれ防止部材５７と、一
端をもれ防止部材５７に固定し他端を現像ローラ２９表
面に軽接するもれ防止シート５８で構成しである。尚、
こぼれ防止手段５６のもれ防止シート５日の一端を筐体
３３に設けてもよい。また、もれ防止シート５８の幅は
現像ローラ２９の両端外周面２９ａ、２９ｂと当接する
長さにし、かつその両端は第４図に示すように現像ロー
ラ２９の両端に設けたシール材４８゜４９により現像ロ
ーラ２９に圧接しである。さらに、現像ローラ２３表面
に経接する側のも、れ防止シート５８の端部は、ファー
ブラシ３０の回転方向に対して現像ローラ２９０フアー
ブラシ３０の中心を結んだ線より上流側に設けである。

またもれ防止シート５８はポリエチレンテレフタレート
やウレタンゴム等の弾性材料が用いられ、本実施例では
現像ローラ２９との密着性のよいウレタンゴム（この時
の厚みは５０〜２００μｍ程度が望ましい）を用いてい
る。

もれ防止部材５７はステンレス鋼やアルミニウム等の金
属で作られ、現像剤２８が万一現像ローラ２９ともれ防
止シート５８の隙間からもれてきても下方へ落下しない
ように受は止める。この場合、もれ防止シート５８によ
って現像剤２８のもれはほぼ完全に止められるのでもれ
防止部材５７の容量は少なくてよい。５９は現像ローラ
２９の回転時間を検知する検知手段である。

検知手段５９は第２図に示すようにきょう体３３側に設
け、現像ローラ２９の回転を例えば周知の電子カウンタ
ーで検知して、回転時間を電気出力に変換するものであ
る。６０は電圧を印加する印加手段である第２の直流高
圧電源で、現像ローラ２９とファーブラシ３０との間に
電圧を印加して現像ローラ２９の表面上に帯電された現
像剤２８の層厚調整をするもので、例えば直流バイアス
電圧を印加しである。

６１は検知手段５９の回転時間に対応して印加手段８０
の電圧を制御する制御手段である。尚、制御手段６１は
あらかじめ現像剤ローラ２３の運転時間に対応する印加
手段６０の電圧と濃度の関係を調べ、検知手段５９で検
知した運転時間に対応して制御手段８１により印加手段
６０の電圧を制御することで所定濃度を保つものである
。また制御手段Ｂ１により、印加手段６０の電圧をＯ〜
２５０Ｖの範囲で制御することで所定濃度を保つことが
できた。

尚、ファーブラシ３０は導電性材料を用いることによっ
て、現像ローラ２３上の摩擦帯電した現像剤２８の過帯
電を防止すると共に電位を均一にする働きがある。した
がってファーブラシ３０は比抵抗が１０１９ΩＣ−程度
以下、好ましくは１１０３０ａないし１０”ΩＣ１１の
導電性材料を用いる方が良い。またファーブラシ３０と
しては、この実施例のように導電性のレーヨン繊維だけ
でなく他の導電性繊維を用いても良いし、またコーティ
ングを均一にするために静電植毛で製作したファーブラ
シを用いることも有効である。さらに円筒状の弾性体３
０の弾性材料３２として、導電性のスポンジ、導電性の
布、柔らかいワイヤブラシを用いても前記の摩擦・帯電
、コーティング等の作用が有効に行われることは勿論で
ある。なお現像剤２８が一成分磁性トナーである場合は
心金３１として磁気ローラを使用し、その外周に磁気ブ
ラシを形成して円筒状の弾性体３０とすることも有効で
ある。

以上のように構成した第１の実施例の現像装置について
その動作を説明する。

ここでは動作をわかり易くするために、感光ドラム２２
上の光導電体２４は酸化亜鉛、円筒状の弾性体３０はア
ルミニウムの心金３１上に弾性材料３２としてカーボン
を含有した比抵抗が約１０６Ωｃｍのレーヨン繊維を３
６００本／Ｃ１１”程度植毛したファーブラシ、現像ロ
ーラ２９の表ＷＪ粗さは５μｍＲｍａｘ。

現像ローラ２３に圧接するブレード４７の線圧力は２５
　ｇ／　ｃａ、　　感光ドラム２２と現像ローラ２９の
間隙は　０．１５ｍｍ、　　現像剤２８は通常のプラス
帯電性の非磁性１成分トナーを用いて実験した。

第１図において、帯電器２５に第一の高圧直流電源２６
により約−８ｋＶの高圧を印加してマイナスのコロナに
より感光ドラム２２の全面を約−６００Ｖにマイナス帯
電する。次にマイナス帯電した感光ドラム２２に光学部
２７によりハロゲンランプ等によって照射した原稿の反
射像（パターン光像）を投影すれば、感光ドラム２２上
の原稿の非画像部に相当する部分は反射光によってほぼ
Ｏｖに近い残留電位まで除電されポジの静電潜像を形成
する。

その間に貯蔵部３５内の現像剤２８は第二の供給手段３
Ｂにより開口部４１を介してファーブラシ３０内に供給
される。この供給時に仕切り板４４により現像剤２８を
直接に現像ローラ２Ｂに供給させないため、現像ローラ
２９に未帯電現像剤ｚ８が付着することがない。

次にファーブラシ３０内の過剰の現像剤２８はかき取り
板４２で掻き取られ適量に供給されると共にかき取り板
４２や筐体３３との摩擦によりプラス帯電する。次にフ
ァーブラシ３０内の帯電現像剤２８により現像ローラ２
９とファーブラシ３０との間に電界が発生し現像ローラ
２９の表面上に帯電された現像剤２８をコーティングす
る。このときに適量に供給された現像剤２８はファーブ
ラシ３０の回転により現像ローラ２９の表面との摩擦に
よりさらに均一にプラス帯電する。したがって、現像ロ
ーラ２９上には均一帯電された現像剤２８がコーティン
グされ高品位な画像を得ることができる。ここではコー
ティングされた現像ローラ２９の表面上の現像剤２８の
層厚は所定の厚み以上になっており、且ついくらかのバ
ラツキがある。続いて現像ローラ２９の回転によって現
像ローラ２９表面の帯電された現像剤２８はブレード４
７を通過する時にブレード４７によってその一部がかき
取られて所定の層厚、すなわち約４０μｍ（この時の層
厚は１０〜７０μｍ程度が望ましい）に規制される。

ブレード４７の端面を０．１５ｍｍ以下の真直度に仕上
げ、且つ取り付は位置を第４図に示すように現像ローラ
２９の移動方向に対してブレード４７の少なくとも下流
側のエツジ４７Ａを含む面４７Ｂで現像剤ローラ２９上
に圧接して設けであるので、現像ローラ２９上の現像剤
２８の層厚及び帯電量が均一になる。その結果、濃度ム
ラ及び現像剤のこぼれ等が発生しない。

ブレード位置について第５図を基にさらに詳しく説明す
る。現像ローラ２９の移動方向に対してブレード２７の
少なくとも下流側のエツジ４７Ａを含む面４７Ｂの位置
とは、第６図ようにブレード４７のエツジ４７Ａが現像
ローラ２９面に当接しない時にニップ面４７Ｂが発生し
、そのニップ面４７Ｂの範囲にエツジ４７Ａを設けた位
置である。次にブレード４７に当接した現像剤２８は、
現像ローラ２９中央部より両端部方向に移動しつつファ
ーブラシ３０に落下する。次にスパイラルの形状にした
ファーブラシ３０の回転によりファーブラシ３０の両端
部より中央部に移動する。

そのため現像ローラ２９およびファーブラシ３０の両端
近傍の現像剤２８の増大がなく、貯蔵部３５内の現像剤
２８の高さが一定になる効果がある。さらに、第１のシ
ール材４８．　４８と第２のシール材５０．　５１と弾
性シー）５２．５３により現像ローラの両端外周面２９
ａ、　　２９　ｂを包囲した密閉構造をにしているため
、現像ローラ２９の両端に移動する現像剤２８の飛散や
もれがない。すなわち、本現像装置は現像ローラ２９上
の現像剤２８を均一に帯電し、しかも層厚を均一にする
ことができ、さらに現像剤２８の飛散やもれがなく、シ
かもカブリ及び濃度ムラのない高品位な画像を得ること
ができる。次に現像ローラ２９の回転時間を検知手段５
９で検知し、制御手段６１で回転時間に対応した電圧を
現像ローラ２９とファーブラシ３０間の印加手段６０に
印加することで常に所定濃度を保つことができる。

したがって、高品位の画像再現が可能になる。

尚、本構成の現像装置は第一の電圧印加手段５７の電圧
がＡＣ電圧或はＤＣ電圧にＡＣ？Ｉ！圧を重畳したもの
でもよく対応できる。次に感光ドラム２２上のマイナス
帯電した静電潜像が現像ローラ２９上のプラス帯電した
現像剤２８と対向した時に、現像剤２８が感光ドラム２
２上の静電潜像の静電力により飛しょうしてその潜像を
現像することができる。次に現像に使用されなかった余
剰の現像剤２８は現像ローラ２９上に付着したままさら
に下流側へ運ばれもれ防止シート５８を通過する。この
時、もれ防止シート５８が現像ローラ２９に軽接してい
るため、現像剤２８は静電付着力によってそのまま筐体
３３内へ運ばれ、−度もれ防止シート５８を通過すると
再び外へもれることはない。次に現像ローラ２Ｓの表面
上に付着している現像剤２８をファーブラシ３０により
かき落とし現像ローラ２９の履歴を消去する。したがっ
てゴーストのない高品位な画像を得ることができる。

ファーブラシ３０によりかき落とされた現像剤２８はフ
ァーブラシ３０で搬送され、次にかき取り板４２でかき
落とされ開口部４１を介して貯蔵部３５内に戻すため、
現像剤ローラ２９上の現像剤２８は過帯電しない。した
がって、高画質の現像が可能になる。

この現像状態では貯蔵部３５内に現像剤２８があり、そ
のため第二の供給手段３Ｂで現像剤２８を供給した時に
仕切り板４４と区切り板４０間に現像剤２８が溜ること
で残量検出手段６２より現像剤２８があることを検出す
る。第二の供給手段３６は前記現像工程を繰り返し、貯
蔵部３５内の現像剤２８の量が少なくなったとしてもシ
ート状の弾性部材３９が時計方向に回転しているため第
６図に示すように変位して、常に現像剤２８を開口ｇ４
１を介してファーブラシ３０内に供給することができる
。そのため、貯蔵部３５の底面を水平にしても、貯蔵部
３５内の現像剤２８を最後まで支障なくファーブラシ３
０に供給できる。また現像剤２８は貯蔵部３５内でシー
ト状の弾性部材３９より撹はんしているため、貯蔵部３
５内の現像剤２８の高さが一定になる効果がある。

貯蔵部３５内に現像剤２８が無くなった時に仕切り板４
４と区切り板４０間に現像剤２８が溜らないので残量検
出手段Ｇ２より現像剤２８が無いことを検出する。

なお、現像ローラ２Ｓと感光ドラム２２の周速を同速に
しているため、潜像を現像した時のエツジ効果をなくす
ことができる。

本現像装置は、仕切り板により現像剤を直接に現像ロー
ラに供給させないため、現像ローラに未帯電現像剤が付
着することがない。また現像ローラ上の帯電現像剤を循
環手段により現像剤貯蔵手段内の戻すため、現像ローラ
上に過帯電現像剤はない。従って、高画質の現像が可能
になる。また１つのファーブラシで現像ローラへの現像
剤の供給と現像後の現像ローラ上の現像剤のかき落とし
ができるため構成が簡単になると共に小型にできる。そ
れに加えて現像剤のもれ及び飛散のない構成であるため
現像装置の配置の制約を広げることができる。

尚、この実施例においては電子写真複写機における正規
現像（ポジーポジ現像）について実験した例について説
明したが、レーザプリンタ等における反転現像（ネガ−
ポジ現像）についても本発明が適用できることは言うま
でもない。

また本発明は非磁性−成分現像剤によく適合し、かつ電
荷保持体と現像剤担持体を非接触に構成にする事で、電
荷保持体上に複数色の現像剤を重ねて現像するカラー画
像の形成も可能になる。

発明の詳細 な説明した如く、本発明は検知手段で検知した現像剤担
持体の運転時間に対応して、制御手段により現像剤担持
体と供給手段との間の印加手段の電圧を制御することで
所定濃度を保つことができる。その結果、高画質の現像
が可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例における現像装置の要部
断面図、第２図、第３図、第４図および第５図はそれぞ
れ同実施例における現像装置の各部分の構成図、第６図
は本発明の同実施例における現像装置の要部断面図、第
７図および第８図はそれぞれ従来例の一成分現像剤を使
用した現像装置の要部断面図である。 ２８・・・現像剤、２９・・・現像剤担持体、３０・・
・第一の供給手段、３６・・・第二の供給手段、４７・
・・層厚規制手段、５９・・・検知手段、６０・・・印
加手段、６１・・・制御手段。 代理人の氏名　弁理士　中尾敏男　はか１名２８−一一
現像列 ２９−現俺刑粗一特体 ３０°−第一の伏総子役 ６０−　印ｊＪｒ：１子段 乙／−制福子役 ６θ　　６１ 第　２　図 Ｍ　４　図 第６図 ６０６／

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. エンドレス状の現像剤担持体と、前記剤担持体上に現像
   剤を供給する供給手段と、前記現像剤担持体の移動方向
   に対して前記供給手段の現像剤供給位置より下流側で前
   記現像剤担持体上に圧接した前記現像剤を所定の層厚に
   規制する層厚規制部材と、前記現像剤担持体の運転時間
   を検知する検知手段と、前記現像剤担持体と供給手段と
   の間に電圧を印加し前記現像剤の供給量を調整するする
   印加手段と、前記検知手段の運転時間に対応し印加手段
   の電圧を制御する制御手段を設けた現像装置。