JPH0131611B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、電子写真法、静電記録法、静電印刷
法などにおいて形成される静電荷像或いは磁気印
写法などにおいて形成される磁気像等の潜像を現
像するための現像装置に関するものである。

一般に静電荷像を現像して可視像を形成せしめ
る方式として、液体現像剤を用いる湿式現像方式
と、粉体現像剤を用いる乾式現像方式とが知られ
ており、乾式プロセスであつて揮発性溶剤を必要
としない点で優れている後者は、更に、キヤリア
とトナーとより成る二成分現像剤を用いる方式
と、トナーのみより成る一成分現像剤を用いる方
式とに大別される。

而して、一成分現像剤を用いる現像方式におい
ては、トナー濃度変化が本質的に生ずることがな
くて現像器の構成が簡素化される点、及び現像剤
の特性が長期間に亘つて劣化せずに安定に得られ
る点などにおいて、二成分現像剤を用いる方式に
比して優れてはいるが、反面、安定な画像形成性
が得られない重大な欠点があり、これは、一成分
現像剤を所要の状態に帯電せしめること、及び現
像に際して現像剤を、所要の状態で静電荷像支持
体に作用せしめることが困難であることが原因で
ある。

即ち、乾式現像方式によつて良好な可視画像を
得るためには、現像すべき静電荷像とは反対の極
性でしかも適切な大きさの帯電量状態となるよう
にトナーを帯電せしめることが必要であり、二成
分現像剤を用いる方式においては、トナーとキヤ
リアとを機械的に撹拌することによつてトナーを
摩擦帯電せしめるので、キヤリアの特性、撹拌の
条件等を選定することにより、トナーの帯電極性
及び帯電量を相当程度制御することが可能であ
る。しかしトナーのみより成る一成分現像剤にお
いては、そのようなキヤリアが存在しないため、
トナーの帯電極性及び帯電量の制御が非常に困難
である。

一方、従来の現像装置においては、現像剤を帯
電せしめるために現像剤搬送体とは独立した現像
剤帯電機構を設ける必要があり、この現像剤帯電
機構のために現像装置が相当に大型となり、又高
い位置精度等が要求されるにもかかわらず、これ
を充分満足せしめることが困難である等の欠点が
ある。

本発明は以上の如き欠点を除き、一成分現像剤
を所望の帯電状態に帯電せしめることができて良
好な現像を達成することができると共に、占有空
間が小さく、全体の構成も簡素化された現像装置
を提供することを目的とする。

この目的は、一成分現像剤を搬送する現像剤搬
送体を有して成り、当該現像剤搬送体は、その表
面部分において、各々第１の電極及びこれと帯電
用空間を介して位置する第２の電極によつて構成
される多数の電極対を有し、前記帯電用空間には
前記第１の電極と第２の電極により交番電界が形
成されることを特徴とする現像装置によつて達成
される。

以下図面によつて本発明を具体的に説明する。

先ず本発明において利用する一成分現像剤（以
下「トナー」という。）の帯電の原理について説
明する。

第１図において、１Ａ，１Ｂは互に対向して設
けた電極板であつて電極板１Ａには直流電源EA
が接続され、電極板１Ｂには交流電源Ｖ及びこれ
に重畳するよう直流電源EBが接続されている。
電極板１Ａ，１Ｂの対向面には帯電用部材２Ａ，
２Ｂがそれぞれ設けられ、この帯電用部材２Ａ，
２Ｂ間の空間により帯電用空間３が構成されてい
る。この帯電用空間３内にトナーＴを導入して交
流電源Ｖにより電極板１Ａ，１Ｂを介して交番電
界を形成せしめると、トナーＴはこの交番電界の
作用により当該帯電用空間３において飛翔して振
動するようになり、その結果、トナーＴの粒子が
帯電されるがそのメカニズムは次のようなもので
ある。

即ち、トナーＴは粉粒状であるためにその自然
状態においても僅かながら帯電しているものであ
り、仮に全く帯電していないとしても、これが帯
電用空間３内に導入されるまでの間における粒子
相互間の摩擦或いは搬送用部材、器具、器壁等と
の摩擦により帯電するようになる。

然るに電界が作用すると、このように僅かなが
らではあつてもトナー粒子が帯電していることに
より、或いは粒子が導電性であればこれに電荷が
注入されることにより、当該トナー粒子にクーロ
ン力が働くようになり、上記のように交番電界が
作用されると、トナー粒子は電界の交番振動に従
つて振動するようになる。即ち、交流電源Ｖを用
いた場合は、その電圧の半周期において、トナー
粒子が帯電用空間３を帯電用部材２Ａ又は２Ｂに
向う方向に飛翔してそれらに衝突し、次の半周期
において逆方向に飛翔して帯電用部材２Ｂ又は２
Ａに衝突し、これが繰り返され、この結果、トナ
ー粒子は、帯電用部材２Ａ又は２Ｂに衝突したと
きの摩擦によつて帯電する。

而してこの摩擦によるトナーＴの帯電極性は、
帯電用部材２Ａ，２Ｂの材質とトナーＴとの摩擦
帯電序列における相対的関係によつて決定され、
従つてそれらの材質を、結果としてトナーＴが所
望の極性に帯電されることとなるよう選定するこ
とにより、正又は負の任意の極性にトナーＴが帯
電するようになる。

このような手段により得られる帯電トナー粒子
の帯電状態は、交流電源Ｖの電圧及び周波数、更
には直流電源EA及びEBの極性の組合せ及び電圧
の大きさ、或いはトナーＴが磁性トナーであつて
磁力が作用せしめられるときにはその磁力の大き
さ、その他により支配されるから、これらの条件
及び帯電用空間３の構成における条件を選定する
ことにより、トナーＴを所望の帯電状態に帯電せ
しめることができる。そして一定以上の帯電量に
帯電したトナー粒子は、直流電源EA及びEBの作
用も影響するが、帯電用部材２Ａ又は２Ｂに付着
するようになる。

以上において、帯電用部材２Ａ及び２Ｂの表面
は少なくとも一部が導電性であることが実用上必
要であり、これにより、トナー粒子との衝突によ
つて当該帯電用部材２Ａ又は２Ｂに生起した電荷
との電気的平衡を保つことができ、電荷が蓄積さ
れることが防止される。又前記電極板１Ａ，１Ｂ
が帯電用部材としての機能を兼ねるようにすれ
ば、独立の帯電用部材２Ａ，２Ｂは不要である。

本発明は以上の如き原理による帯電手段を利用
するものであつて、例えば、詳細は後述する第２
図の構成を例として説明すると、光導電性感光体
より成る潜像支持ドラム１１の現像領域において
これと対向する現像ドラム１２を設け、この現像
ドラム１２により、トナータンク１３に充填した
トナーＴを前記現像領域に搬送するよう構成した
現像装置において、トナー搬送体である現像ドラ
ム１２を、その表面部分において、各々第１の電
極及びこの第１の電極と帯電用空間を介して位置
する第２の電極によつて構成される多数の電極対
を形成して構成し、前記第１の電極と第２の電極
との間には交番電界が形成されるよう交流電源を
接続せしめる。前記電極対の構成の一例を説明す
ると、例えば第３図に示すように、基体上に設け
た絶縁性支持体層２０上に、第１の電極２１Ａを
突出して形成すると共に、この第１の電極２１Ａ
上に、絶縁材２２を介して第２の電極２１Ｂを形
成して成る電極対を多数形成してなるものであ
る。

斯かる構成によれば、この現像ドラム１２の表
面部分に供給されたトナー粒子は、電極対を構成
する第１の電極２１Ａと第２の電極２１Ｂ間にお
ける絶縁材２２の側面に沿つた帯電用空間におい
て、そこにおける交番電界の作用により、矢印で
示すように振動するようになり、或いは空間を介
して隣接する組の第１の電極２１Ａと第２の電極
２１Ｂとの間で振動するようになつて帯電され
る。

前記第１の電極２１Ａと第２の電極２１Ｂとに
よる電極対の具体的構成に関しては種々変形が可
能である。例えば、 第４図に示した例は、絶縁性支持体層２０の表
面を覆うよう第１の電極２１Ａを設け、この第１
の電極２１Ａ上に絶縁材２２を設けてその上に第
２の電極２１Ｂを形成した構成、 第５図の例は第４図の例において、絶縁材２２
上に複数の第２の電極２１Ｂを形成した構成、 第６図の例は、絶縁性支持体層２０にその表面
に沿つて第１の電極２１Ａを埋設し、絶縁性支持
体層２０の表面上に突出して設けた絶縁材２２内
に第２の電極２１Ｂを埋設した構成、 第７図の例は、絶縁性支持体層２０の表面上に
絶縁材２２を突出して形成し、これら絶縁材２２
間の前記絶縁性支持体層２０の表面上に第１の電
極２１Ａを設けると共に、前記絶縁材２２上に第
２の電極２１Ｂを設けた構成、 第８図の例は、絶縁性支持体層２０の表面上に
絶縁材２２を突出して設け、絶縁性支持体層２０
の露出面部に沿つて第１の電極２１Ａを埋設し、
前記絶縁材２２上に第２の電極２１Ｂを設けた構
成、 第９図の例は、絶縁性支持体層２０上に第１の
電極２１Ａ及び第２の電極２１Ｂを、それらが絶
縁性支持体層２０の表面に沿つて空間を介して対
向するよう突出して設けた構成、 第１０図の例は、絶縁性支持体層２０上に絶縁
材２２，２２を互に空間を介して対向するよう突
出して設け、交互に隣接する絶縁材２２，２２内
に第１の電極２１Ａ及び第２の電極２１Ｂを埋設
した構成、 第１１図の例は、絶縁性支持体層２０上に制御
電極２３を設け、その上に絶縁材２２，２２を互
に空間を介して対向するよう突出して設け、交互
に隣接する絶縁材２２，２２上に第１の電極２１
Ａ及び第２の電極２１Ｂを設け、更に第１の電極
２１Ａ、第２の電極２１Ｂの各々の上に他の絶縁
材２４，２４を設けた構成、 第１２図の例は、絶縁性支持体層２０の表面に
沿つて制御電極２３を埋設し、絶縁性支持体層２
０の表面上に第９図の場合と同様にして第１の電
極２１Ａ及び第２の電極２１Ｂを設けた構成、 第１３図の例は、第９図と同様にして第１の電
極２１Ａ及び第２の電極２１Ｂを設けた上、更に
各第１の電極２１Ａ上には絶縁材２２を介して第
２の電極２１Ｂを設けると共に、各第２の電極２
１Ｂ上には絶縁材２２を介して第１の電極２１Ａ
を設けた構成、 第１４図の例は、絶縁性支持体層２０上に第１
の電極２１Ａを突出して設け、この第１の電極２
１Ａが埋設されることとなるよう絶縁性支持体層
２０上に絶縁材２２を設け、この絶縁材２２の表
面における前記第１の電極２１Ａに相当する領域
と隣接する領域に第２の電極２１Ｂ，２１Ｂを突
出して設けた構成、 第１５図の例は、絶縁性支持体層２０上に設け
た絶縁材２２の表面部分に第１の電極２１Ａ及び
第２の電極２１Ｂを、第１の電極２１Ａと第２の
電極２１Ｂの各々が交互に離間するよう埋設し、
第１の電極２１Ａと第２の電極２１Ｂが絶縁材２
２の表面に沿つた露出面を有する構成、 を有し、矢印で示したようにトナー粒子が振動し
て帯電する。又制御電極２３はこれに適当な直流
電圧を印加することによつてトナー粒子の振動の
状態を制御し、その結果としてトナーの帯電状態
を制御するものである。

以上の各構成例におけるように、トナー粒子の
振動が許容される空間が形成されていればよく、
この空間が帯電用空間となり、振動の方向そのも
のが制限を受けるものではない。又上記の構成例
以外にも種々の構成が可能である。勿論トナーを
これに求められる状態に帯電せしめるために、ト
ナー粒子が振動によつて衝突することとなる部分
の材質は、摩擦帯電序列を考慮して選定すること
が肝要である。尚図示の各構成例においては、便
宜上電極２１Ａ又は２１Ｂを矩形で表わしたが、
エツジ部における放電を抑止する要請、電気力線
を有効にトナーに作用せしめる要請、製造上の要
請等から、矩形が好ましいとは限らない。又絶縁
性支持体層２０並びに絶縁材２２及び２４の材質
としては、通常樹脂若しくはゴム等が用いられ、
第１の電極２１Ａ、第２の電極２１Ｂ及び制御電
極２３の材質としては導電性粉体を分散した樹脂
或いは金属が好ましく用いられる。

以上、本発明において有効な電極対の具体的な
構成例の一部について概念的に、或いは模式的に
示したが、実際には、例えば次のようにして製造
することができる。

製造例 １ 直径50mmのアルミニウム製ドラムを基体として
用い、第１６図Ａに示すように、基体３０の外周
面上に浸漬法によつて厚さ約40ミクロンのアルキ
ツド樹脂を被覆して絶縁材層３１を設け、次にス
パツタリング法により厚さ約20ミクロンの銅の金
属層３２を形成した後、フオトレジスト及びエツ
チング技術を用いて第１６図Ｂに示すように前記
金属層３２に規則的に配列された各々直径70ミク
ロンの穴３３を形成し、更に溶剤を用いて第１６
図Ｃに示すようにこの穴３３により露出された部
分の絶縁材層３１を溶解除去して穴３４を形成
し、基体表面を露出せしめて現像ドラムを製造し
た。斯くして得られたドラムは、基体３０を第１
の電極とし金属層３２の残留部分を第２の電極と
すれば、第４図に示したものと同様の電極対構造
を有するものである。

製造例 ２ 製造例１において得られたものの表面に更にス
パツタリング法により銅を厚さ約30ミクロンとな
るよう付着せしめ、第１７図に示すように絶縁材
層３１上の金属層３２の厚さを大きくすると共
に、前記穴３４による基体３０の露出表面を金属
層３５により覆つた。斯くして得られたドラム
は、金属層３５を第１の電極とし金属層３２を第
２の電極とすれば、第７図に示したものと類似の
電極構造を有するものである。

製造例 ３ 直径30mmのアルミニウム製ドラムを基体として
用い、第１８図Ａに示すように、基体４０の外周
面上に浸漬法によつて厚さ約50ミクロンの絶縁性
フオトレジスト膜４１を形成し、更にその上に浸
漬法によつて導電性カーボンを分散した厚さ約２
ミクロンの導電性フオトレジスト膜４２を形成
し、次いでマスクを用いて光照射を行なつた後未
硬化部分を溶解除去する方法により、第１８図Ｂ
に示すように、前記導電性フオトレジスト膜４２
及び絶縁性フオトレジスト膜４１に規則的に配列
された各々直径100ミクロンの穴４３を形成した。
ここに得られたドラムは、基体４０を第１の電極
とし導電性フオトレジスト膜４２の残留部分を第
２の電極とすれば、第４図に示したものと同様の
電極対構造を有するものである。

製造例 ４ 直径50mmのアルミニウムドラムを基体として用
い、第１９図Ａに示すようにこの基体５０の外周
面上に厚さ約50ミクロンの絶縁材層５１を形成し
た後、第１９図Ｂに示すようにこの絶縁材層５１
に規則的に配列された各々直径70ミクロンの穴５
２を形成した上、この穴５２が充填されるよう銅
を全面に付着せしめた後、前記絶縁材層５１上の
銅を研磨除去して第１９図Ｃに示すように前記穴
５２内に金属層５３を形成し、更にこの表面上に
マスクを用いたスパツタリング法を利用して銅を
厚さが約100ミクロンとなるよう付着せしめて、
第１９図Ｄに示すように、前記金属層５３上に金
属層５３′を形成すると共に、この金属層５３′の
各々を中心とする円周に沿つて伸びる部分を有し
全体が連続した金属層５４を前記絶縁材層５１上
に形成した。ここに得られたドラムは一体の金属
層５３，５３′を第１の電極、金属層５４を第２
の電極とすれば、第９図の例と類似の電極対構造
を有するものである。

以上のように構成された現像ドラム１２によ
り、トナーは搬送されながら帯電され、この帯電
されたトナーは、帯電による電気力も加わつて当
該現像ドラム１２により潜像支持ドラム１１と対
向する現像領域に搬送され、公知の現像手段によ
り現像に供され、これによつて潜像支持ドラム１
１上の静電荷像が可視化される。

尚以上の製造例からも理解されるように、現像
ドラムを利用する場合においては、その基体ドラ
ムを金属製としてこれを第１の電極のための導電
路として利用することが好ましいが、基体ドラム
として絶縁性ドラムを用いるときには、その外周
面を金属層により被覆すればよい。又現像ドラム
の代りにベルトを用いる場合も同様である。更に
第２の電極は全体が連続した網状体とすることに
より、これに対する通電を容易に実現することが
できる。

第２図の現像装置は、既述の製造例１により製
造したドラムを現像ドラム１２として有するもの
であり、金属層３２には交流電源Ｖと直流電源Ｅ
１とが重畳して接続されると共に、基体３０に直
流電源Ｅ２が接続される。その厚さが高々100ミ
クロン程度の層として供給されるトナー粒子は、
これらの電源による作用により現像ドラム１２に
より搬送されながら、穴３４の内周面においてそ
の高さ方向に振動して帯電され、現像領域におい
て潜像支持ドラム１１の静電荷潜像に付着して現
像が行なわれる。ここに交流電源Ｖとしては周波
数50Hz〜50KHz、電圧10V〜2KVのものが用いら
れ、直流電源Ｅ１又はＥ２としては、正又は負の
電圧０〜500Vのものが用いられる。又潜像支持
ドラム１１と現像ドラム１２との間の間隔は０〜
500ミクロン程度に保持され、現像ドラム１２上
のトナー層厚より大きいことが望ましい。１４は
トナー量規制部材であつて現像領域に搬送される
トナーの量を適正量に規制するもの、１５はクリ
ーニング部材であつて現像領域において現像に供
されなかつたトナーをトナータンク１３に回収す
るものである。

第２０図の現像装置は、交流電源Ｖ及びこれに
重畳される直流電源Ｅ１を基体３０に接続し、直
流電源Ｅ２を金属層３２に接続したこと以外は、
第２図と同様の構成を有する。この場合において
も、交流電源Ｖとしては周波数50Hz〜50KHz、電
圧10V〜2KVのものが用いられ、直流電源Ｅ１又
はＥ２としては、正又は負の電圧０〜500Vのも
のが用いられる。又潜像支持ドラム１１と現像ド
ラム１２との間の間隔は０〜500ミクロン程度に
保持され、現像ドラム１２上のトナー層厚より大
きいことが望ましい。

第２１図の例はトナーとして磁性トナーを用い
る場合に好適な現像装置であつて、第２図の構成
において現像ドラム１２内に磁石体６０を設けた
構成を有し、トナーはこの磁石体６０の磁力を利
用して搬送される。更にクリーニング部において
も回転スリーブ６１とその内部に磁石体６２を有
し、これによつて現像に供されなかつたトナーの
回収が行なわれる。現像条件は第２図の装置を用
いる場合と同様である。

上記の第２図、第２０図及び第２１図に示した
構成の現像装置の各々を用いて行なつた現像テス
トにおいては、何れも良好な現像を達成すること
ができた。

而して本発明においては、現像領域にトナーを
搬送する現像ドラム、現像ベルト等のトナー搬送
体に、第１の電極と第２の電極とにより構成され
る多数の電極対を設け、これを利用して交番電界
によりトナーを帯電せしめるため、トナーを所望
の帯電状態に帯電せしめることができて良好な現
像を達成することができると共に、当該トナー搬
送体それ自体がトナー帯電機能を有することとな
るから、独立したトナー帯電用機構を設ける必要
がなくて占有空間を小さくすることができ、全体
の構成も大幅に簡素化することができ、更にトナ
ーの搬送、及び印加される電圧による現像の制御
をも容易に行なうことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明において利用する現像剤の帯電
方法の原理についての説明図、第２図は本発明の
一実施例の構成を示す説明図、第３図〜第１５図
は各々本発明において有効に用いられる電極対の
具体的構成例を示す説明図、第１６図Ａ〜Ｃは本
発明に用い得る現像ドラムの製造方法を工程順に
示す説明用断面図、第１７図は他の現像ドラムの
製造方法についての説明用断面図、第１８図Ａ及
びＢ、並びに第１９図Ａ〜Ｄは各々更に他の現像
ドラムの製造方法を工程順に示す説明用断面図、
第２０図及び第２１図は各々本発明の他の実施例
の構成を示す説明図である。 １Ａ，１Ｂ……電極板、２Ａ，２Ｂ……帯電用
部材、３……帯電用空間、Ｔ……トナー、Ｖ……
交流電源、EA，EB，Ｅ１，Ｅ２……直流電源、
１１……潜像支持ドラム、１２……現像ドラム、
１３……トナータンク、１４……トナー量規制部
材、１５……クリーニング部材、２０……絶縁性
支持体層、２１Ａ……第１の電極、２１Ｂ……第
２の電極、２２，２４……絶縁材、２３……制御
電極、３０，４０，５０……基体、３１，５１…
…絶縁材層、４１……絶縁性フオトレジスト膜、
４２……導電性フオトレジスト膜、３２，３５，
５３，５３′，５４……金属層、３３，３４，４
３，５２……穴。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 一成分現像剤を搬送する現像剤搬送体を有し
   て成り、当該現像剤搬送体は、その表面部分にお
   いて、各々第１の電極及びこれと帯電用空間を介
   して位置する第２の電極によつて構成される多数
   の電極対を有し、前記帯電用空間には前記第１の
   電極と第２の電極により交番電界が形成されるこ
   とを特徴とする現像装置。 ２ 前記現像剤が一成分磁性現像剤であることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載の現像装
   置。 ３ 前記第１の電極と第２の電極との間には、直
   流電圧が重畳された交番電圧が印加されることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項又は第２項記載
   の現像装置。