JPH0339980A - 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、−成分系現像剤を用いる現像装置に関し、よ
り詳細には、非磁性の一成分系現像剤を用いる現像方式
に好適な現像装置に関するものである。

〔従来の技術及び発明が解決しようとする課題〕近時、
電子写真複写機や静電記録装置等の画像形成装置では、
カラー現像などに対応し易くするために、キャリアを含
まない非磁性の一成分系現像剤が用いられるようになっ
て来た。

第６図は、かような非磁性−成分系現像剤を用いる現像
方式に好適な現像装置の一従来例を示したものである。

図において、反時計方向に回転するローラ状のトナー担
持部材１０１には、アジテータ１０２によって撹拌され
る、現像容器１０４内の非磁性−成分系現像剤（非磁性
トナー）（不図示）が、矢印方向に回転するローラ状の
トナー供給部材１０３によって所定の極性に摩擦帯電さ
れつつ供給担持されるようになっている。

このようにして供給担持されたトナーは、ドグタブレー
ド１０５により層厚を規制されて均一な厚さに１層化さ
れ、且つ、その′ｔｒ電性を更に向上されて、現像部１
０６へと搬送され、ここで、感光体ベルｌ−１０７上に
形成された静電潜像の可視像化に供される。

この従来例ではトナー担持部材１０１が、第７図に例示
するように、アルミニウム等の導電性基体１０１ａの周
面上に、クロロプレン等のＩｆ！ａ材料から成る絶縁Ｊ
’１ｌＯ１ｂ、を被着し、更にその上に、多数の電極粒
子（カーボン）１．０１Ｃ１を互いに電気的！縁状前に
分散させて成る電極Ｎ１０１ｃを積層するようにして構
成されるものとなっている。

また、トナーを薄層化するドグタブレード１０５は、基
板上に、例えばテトラフルオロエチレン−パーフルオロ
アルキルビニルエーテル共重体（ＰＦＡ）等のゴム状の
フッ素系材料より成る絶縁膜１０５ａを被着したものと
なっている。更に、トナー供給部材１０３は、トナーに
対して摩擦帯電系列が離れているポリウレタン発泡体な
どのスポンジ材より成っている。このような現像装置は
。

例えば、特開昭６１−４．２６７２″８−公報等に示さ
れている。

ところで、−船釣に磁性トナーを用いる現像装置では、
トナーをトナー担持部材上に担持させる場合、内部の磁
石の磁力を利用しているが、上述の一成分非磁性トナー
を用いる、カラー現像に対応し易い現像装置では、その
ような磁力でトナーを担持させることができないために
、］ヘナー供給部材１０３並びにトナー担持部材１０１
と、１−す−との摩擦によって、該トナーを帯電させ、
これを静電的にトナー担持部材１０１上に付着担持せし
めているのであるが、トナーの付着した部材１０１．１
０３とトナーとを摩擦させるので、トナーを充分に帯電
させることができず、どうしても、！トナー担持部材１
０１へのトナーの付着量が不足気味となり易い。

トナー供給部材に関する技術としては、前述した公知例
の他に、１０２〜１０＠Ω備の導電性発泡体を用いる特
開昭６０−２２９０５７号公報等によるものが提示され
ている。また、特開昭６０−２２９０６０号公報による
ものでは、トナー供給部材として弾性ローラを用いる技
術が、特開昭６↓−５２６６３号公報によるものでは、
トナー供給部材としてファーブラシを用いる技術がそれ
ぞれ開示されている。

いずれの方式の場合も、スポンジローラや弾性ローラや
ファーブラシ等より成るトナー供給部材をトナー担持部
材に対し、相対速度差を生じるようにして接触回動せし
め、トナーを、それらの部材で帯電させ乍らトナー担持
部材に供給し、かつトナー担持部材との摩擦により、ト
ナーをトナー担持部材に静電的に付着させて搬送し、更
に、ドクタブレード等の層厚規制部材によってトナーの
層厚を規制しつつ薄層化して現像を行うものである。ト
ナー担持部材の表面を、第７図に例示したように絶縁層
とする他、中抵抗層としたもの等も提案されている。

これらの例で示される現像装置によれば、１〜ナ一担持
部材へのトナーの付着については、いずれもトナー供給
部材とトナー担持部材との相互の摩擦によって行われて
おり、トナーを付着させ乍らトナーを摩擦帯電するもの
であるから、前述のようにトナーが帯電不足気味となり
、結果的にトナー担持部材へのトナーの付着量が少なめ
になる。

トナー付着量がこのように少なめになると、所定の画像
濃度を出すことができなくなる。特に、黒トナーとカラ
ートナーとを比較した場合、所定の画像濃度（べた画像
の場合）を得るには、黒の場合のトナー付着量０．４〜
０．５＋ＩＩｇ／−に対して、カラーの場合は１．５〜
２．０倍のトナー付着量を必要とし、特にカラートナー
を用いた現像装置に従来の構成を採用することは困難で
あった。

そこで、特開昭５４−５１８４１号公報等に示されるよ
うに、現像部を通過した後のトナー担持部材上のトナー
を掻き取ったあと、このトナー担持部材の絶縁層に対し
てコロナ放電を行って電荷を付与し、次いでトナー供給
部材によりトナーをトナー担持部材上に静電的に積極的
に付着させるようにした技術が提案されているが、これ
によるもので゛はコロナ放電器が現像器内に設けられる
構成であるため、コロナ放電器、特にそのチャージワイ
ヤのところにトナーを入れさせないようにする種々の工
夫が必要である。しかし乍ら１色々なシール手段を講じ
ても、チャージワイヤ自体が集塵機能を持っているため
、トナーが内部のチャージワイヤに付着し易く、帯電む
らなどを生じたりしている。

本発明の目的は、上記点に鑑み、トナーを十分に、かつ
均一にｆｆｆｉさせつつ、これをトナー担持部材に量的
に多く付着担持させ得るようにして、高画質の画像を得
ることができるようにした現像装置の提供にある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は前述の目的を達成するため、周面にトナーを担
持し、現像部にて、担持トナーで潜像担持体に形成され
た静電潜像を可視像化するトナー担持部材と、該トナー
担持部材にトナーを供給するトナー供給部材とを有する
現像装置において。

前記トナー担持部材を、周面にトナーの帯電極性と反対
の極性に帯電させられる絶縁層を設けたトナー担持部材
とすると共に、現像部よりもトナー担持部材回転方向下
流側であって、トナー供給部材よりも上流側のトナー担
持部材周面部分に対して、現像後のトナー担持部材上の
トナーを除去すると共に、前記絶ａ層をトナーの帯電極
性と反対の極性に摩擦帯電させる摩擦帯電部材を当接さ
せる構成を提案する。

さらに１本発明は同じ目的を達成するため、周面にトナ
ーを担持し、現像部にて、担持トナーで潜像担持体に形
成された静電潜像を可視像化するトナー担持部材と、該
トナー担持部材にトナーを供給するトナー供給部材とを
有する現像装置において、前記トナー担持部材を１周面
にトナーと反対の極性に帯電させられる絶縁層を設けた
トナー担持部材とすると共に、該絶縁層の表面に微小凹
凸を形成する構成を提案する。

〔実施例〕

以下１図面を参照して本発明の実施例について説明する
。

第工図において、ローラ状のトナー担持部材１は、アル
ミニウムやステンレス鋼や銅などの円筒状の導電性基体
１０の周表面に０．０１乃至１ｍ程の薄い絶縁［１１，
換言すれば誘電体層を被覆形成したものより成る。

このようにして構成されるトナー担持部材１は潜像担持
体の一構成例であるベルト状の感光体７の線速に対して
１乃至４倍の線速で図示矢印方向に回転駆動されるよう
になっていて、この回転能動されるトナー担持部材１上
には、アジテータ２によって撹拌される。現像容器４内
の非磁性トナー（−成分系現像剤）（不図示）がトナー
供給部材３によって供給担持される。すなわち、トナー
とトナー供給部材３との摩擦によって、所定の極性、本
例では正極性に帯電したトナーが、その静電気力によっ
てトナー担持部材１の表面に付着する。そして、この担
持されたトナーは層厚規制ブレード５のところで層厚が
規制されて均一な厚さに薄層化され、このあと現像部６
へ搬送され、ここで、感光体７上に形成された静電潜像
を可視像化する。

トナー担持部材１と感光体７は！〜ルナ−介して接触又
は非接触で対向し、トナー担持部材１の導電性基体１０
に交流、直流又は交流に直流を重畳した所定のバイアス
電圧を印加して、静電潜像の電荷量に応じた量のトナー
を該潜像に付着させることができる。

なお、層厚規制ブレード５は、弾性を有する基体の、ト
ナー担持部材１の表面に相対する面に。

例えば、トナー担持部材の絶縁層と同じ、テ１−ラフル
オロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共
重合体（ＰＦＡ）等のフッ素系樹脂材料より成る絶縁膜
を貼り付は等により被着して戒るようにしたものであり
、該ブレード５はトナー担持部材１に図示する如く圧接
し、トナー層をならして均一な薄層にすると共にトナー
の帯電特性を向上させ且つ安定化させる。層厚規制ブレ
ード５の全体を５上述の如き材料により構成してもよい
。また層厚規制ブレード５の代りに、トナー担持部材に
当接して回転する層厚規制ローラ等の層厚規制部材を用
いることもできる。

ここで、本例に使用されるトナーとして、正極性に帯電
されるものであるとして、このトナー材料としては、ポ
リスチレンやＢＭＡやエポキシ、フェノールなどの樹脂
を挙げることができる。このようなトナーには、必要に
応じて極性制御剤等が外添または内添されるが、かかる
極性制御剤によってトナーの帯電量を適宜、コントロー
ルすることができる。外添とはトナー粒子と極性制御剤
等を混合することであり、内添とは各トナー粒子に極性
制御剤等を練り込んで一体化することである。

現像部６よりも、トナー担持部材１の回転方向下流側で
あって、トナー供給部材３よりも上流側のトナー担持部
材１の周面部分近傍には、ブレード状の摩擦帯電部材８
が、その周面部分に常時、当接するようにして配備され
ている。

この摩擦１ｉＦ電部材８は、現像後の１ヘナ一担持部材
１上の一部に残っているトナーを掻き取って除去し、同
時に、トナー担持部材ｌの絶縁層１１を。

トナーと反対の極性、すなわち、本例では負の極性に摩
擦帯電させる。

先にも述べたように、トナー担持部材１は円筒状導電性
基体１０の周表面に、薄い絶ａＷＪ１１を被覆形成した
もので成っているが、トナーの？ｉＦ　Ｍｌ極性と逆極
性の負に帯電する、かかる絶縁層１１の材料としては、
帯電系列上、トナーと反対極性に帯電するアクリル系、
ウレタン系、スチレン系、エポキシ系及びテフロン系な
どの材料を幅広く使用することができる。その際、トナ
ーに対する離型性を高めるべく、テトラフルオロエチレ
ン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（Ｐ
ＦＡ）　、ポリテトラフルオロエチレン（ＴＦＥ）、テ
トラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重
合体（ＦＥＰ）などのフッ素系高分子材料やフッ素系高
分子を含む材料を使用すると都合が良い。その他、特開
昭６１−４２６７２号公報に例示された各種の絶縁性材
料を用いることもできる。

摩擦帯電部材８としては、トナー担持部材１の絶縁層■
１と摩擦帯電系列が離れていて、トナーとの離型性が良
い材料を用いることが好ましく、−例としてゴム状のも
ので、シリコーン系やウレタン系の材料などを挙げるこ
とができる。

かような摩擦帯電部材８がトナー担持部材１の周面に接
することにより、第２図に模式的に示すように、現像後
のトナーＴが同周面から掻き取られて除去されると共に
、トナー担持部材１の絶縁／１１１がトナーの極性と反
対の負の極性に帯電させられる。

絶縁層１１を負の極性に帯電されたトナー担持部材１は
、トナー供給部材３の周面上を運ばれるトナーと接触し
、このときトナー担持部材１上に、そのトナーが付着担
持せしめられる。この場合、従来例と違って、トナー担
持部材１の絶縁層１１が摩擦帯電部材８によってトナー
と反対の極性に帯電されているので、トナー担持部材１
に付着するトナーの量が多くなる。すなわち、トナー担
持部材１に安定状態で多量のトナーを供給することがで
きるのである。

絶縁層１１はその絶縁性のために、重付保持性が高く、
これを摩擦帯電させるとその電荷が消失し難いため、絶
縁／ｉｌｌの表面に確実にトナーを付着させることがで
きる。

なお、トナー供給部材３としては、トナー担持部材１と
の摩擦による静電気力が大きく寄与するため、ウレタン
系やアクリル系のスポンジ材にフッ素系樹脂を含浸させ
たものを用いると良く、必要に応じてカーボンを添加し
て抵抗値を変えるようにすることも可能である。体積固
有抵抗率の範囲としては１０３〜１０１０ΩＯ程度が良
い。

トナー供給部材３としては、この他ファーブラシや弾性
ローラなとで構成するようにしても良い。

トナー供給部材３として、ファーブラシを用いると、ト
ナーを摩擦帯電させるに際し、これを安定的に行わせる
ことができ、トナー供給部材へのトナーの固着も生じに
くくなる。

第４図に示す従来例では、トナー供給部材１０３とトナ
ー担持部材１０１との相互の摩擦によってトナーをトナ
ー担持部材に付着させ乍らトナーを摩擦帯電させる方式
であるので、先に述べた如く、どうしてもトナー担持部
材へのトナーの付着量が少なめになる。特に、カラー現
像の場合は、その付着量が少なくなると、所定の画像濃
度を得られなくなる１本例は、このような技術課題が解
決されるものである。

また、本例においては、摩擦帯電部材８によってトナー
担持部材１の上のトナーを掻き取り、次いで該部材１上
に多量のトナーを付着させ、しかも、このトナーをトナ
ー供給部材３と層厚規制ブレード５によって充分にかつ
均一に帯電させるため、ここでトナーが１層以上であっ
ても、例えば、第２図のように２層以上であっても、両
層の充分に帯電したトナーを現像に供することができ、
濃度の高い高画質な可視像を得ることができ、地肌汚れ
なども生じにくくすることができる。

現像を終えたトナー担持部材１上の残トナーを掻き取ら
ず、これを再び現像に用いるようにすると、この残トナ
ーは層厚規制ブレード５で再度′４１Ｆ電作用を受ける
ので、新たにトナー担持部材１に供給されたトナーより
もＩＦ電量が多くなり、現像に供されるトナー全体の帯
電量がばらついて不均一となり、可視像の画質劣化を招
くが、本発明に係る構成ではこのような不具合を阻止で
き、均一に帯電したトナーで現像を行い、その画質を高
めることができるのである。

また、摩擦帯電部材８は、先にも述べたように、現像後
のトナー担持部材上の絶縁層１１上のトナーを掻き取っ
て現像容器４の方へ回収し、所定の帯電量に立ち上げて
再度、現像に供するようにすると共に、現像後のトナー
担持部材１の＃４ＡｍＮ１１に残っている電荷、すなわ
ち感光体７との接触等で残像となったトナー担持部材上
の電荷を、同トナー担持部材１との摩擦接触により飽和
帯電量にし、トナー担持部材の絶縁層１１の１１電量を
均一にし、可視像の画質を向上させる働きもする。

すなわち、摩擦帯電部材８はトナー担持部材の初期化を
行う、初期化手段の一構成例をなすものである。

本例では、かような初期化機能を達成する摩擦帯電部材
として、ブレード状のものを用いたものであるが、第３
図において符号８０で示すように、例えばスポンジ材よ
り成るローラ状のものとしても良い、第３図の例では、
ローラ状の摩擦帯電部材８０がトナー担持部材１との接
触部において。

該部材１と逆向きとなるように、すなわちカウンタ一方
向に回転し、現像を終えたトナー担持部材表面に残って
いるトナーを剥離し、これをクリーニングすると共に、
トナー担持部材１とのＭＷＡにより、その絶縁層１１を
トナーの極性と逆極性に帯電させる。このような構成に
より、摩擦′４ｒＦ電部材８０のトナー担持部材上への
当接力を一様にすることができ、トナー担持部材１に対
する当りむらを除去でき、絶縁層１１を均二に帯電させ
ることができる。ローラ状の摩擦帯電部材８０も、トナ
ー担持部材１の絶縁層１１と、摩擦帯軽系列上で離れて
おり、かつトナーとの離型性のよい材料によって構成す
ることが望ましく、例えばシリコーン系やウレタン系の
発泡体を有利に用いることができる。また絶１１１１１
との摩擦を高めることができるように、フッ素系樹脂の
含浸したものや、１０１２〜１０３Ωの程に抵抗を下げ
たもの等を有利に用いることができる。また摩擦帯電部
材として、第１図に示したブレード状のものを用いると
。

このブレードの先端が傷みやすく、しかもここにトナー
が付着して絶縁層１１に対する帯電機能が早期に低下す
る恐れがあるが、ローラ状の摩擦市電部材８０は、その
材料を適宜選択することによって、長期に亘ってＩＩＡ
ＲＪ［１に対する高い帯電性を維持することができる。

なお、各部材の形状構成や材料などについてまとめると
以下のようになる。このうちの材料に関しては、トナー
との離型性などを考慮した実用的なものについて挙げで
ある。

なお、トナーに添加する極性制御剤によって、トナーの
帯電極性を成る程度コントロールできることは、先にも
述べた通りである。

次に、第４図に示した実施例においては、トナー担持部
材１の絶縁層１１の表面に、ランダムな微小な凹凸が形
成されている。凹凸の粗さ、すなわちその深さは１０乃
至１００μ、好ましくは２０乃至５０μに設定されてい
る。他の構成は、第１図乃至第３図に示したものと全く
変りはなく、摩擦帯電部材として第１図に示したブレー
ド状のものや、第３図に示したローラ状のものを適宜使
用することができる（第４図にはローラ状の摩擦帯電部
材８０が示されている）。

上記構成によれば、トナー供給部材３によりトナー担持
部材（の表面に供給されたトナーＴが、静電気力だけで
なく、トナー担持部材表面の凹凸による機械的な作用に
よっても担持され、２乃至３層に相当する量のトナーが
トナー担持部材１に付着する。第４図には、このときの
トナー粒子の状況を、第２図と同様に模式的に示しであ
る。このように凹凸の作用でトナー担持体ｌ上に多量の
トナーを担持させ、その層厚を層厚規制ブレード５によ
って規制し、かつそのトナーをさらに摩擦帯電させるが
、このときトナー担持部材１の表面に凹凸があるため、
層厚の規制後も、２層以上に相当する量のトナー層をト
ナー担持部材１上に形成することができる。しかもトナ
ーの帯電の安定化、すなわちトナーの単位体積当りの帯
電量を高め、かつトナー全体に亘る均一な帯電を達成で
きる。よって、現像部６で現像された感光体７上に、ト
ナー濃度の高い高画質の可視像を形成でき、カラートナ
ーを用いるときも、その画質を著しく向上させることが
できる。

上述のようにトナー担持部材１上に安定的に多量のトナ
ーを供給し、かつその帯電の安定化を図ることができる
のは、トナー供給部材３によってトナー担持部材１にト
ナーを供給する前に、摩擦帯電部材８．８０　（第１図
、第３図、第４図）によってトナー担持部材ｌの＄１！
！ａ層１１をトナーの帯電極性と逆極性に帯電させ、ト
ナーを静電的にトナー担持部材１に付着させることと、
トナー担持部材１の表面に凹凸を形成し、ここにトナー
を機械的に付着させることの相乗効果であるが、摩擦帯
電部材８，８０を設けずに、凹凸だけでトナーを効果的
にトナー担持部材上に担持させるように構成しても、上
述した作用効果を得ることができる。

なお、第４図の例では表面平滑なローラより成る導電性
基体１０の表面をサンドブラスト処理等によって荒し加
工を施し、微小な凹凸を形威し、その表面に絶縁性１１
を例えばスプレーによってコーティングし、これを乾燥
させて絶縁層１１の表面に凹凸を形成したものであり、
かかる方法によって凹凸を形成すると簡単に所定のトナ
ー担持部材１を製作することができる。

また第５図に示すように、表面平滑なローラよりなる導
電性基体１０の表面に締林層１１を積層した後、この絶
縁層１１の表面をサンドブラスト或いはやすり等によっ
て荒し加工を施し、表面に凹凸を形成することもできる
。

先に説明したように、現像部６において感光体７とトナ
ー担持部材１を離間させ、トナー担持部材１の導電性基
体１０に交流、直流又は直流プラス交流の電圧を印加し
て、トナー担持部材１上のトナーを感光体７の静電潜像
に静電的に飛翔させて非接触現像を行うことができるが
、上述した各実施例の構成、特に第４図及び第５図の構
成によると、現像部６に搬送されるＩ−ナーを多層化し
、かつこれを安定状態に帯電させることができるため、
現像部６にてトナーを静電潜像に飛翔させ易くなり、確
実な非接触現像を実行できる。

また逆に、感光体７とトナー担持部材１をトナーを介し
て接触させ接触現像を行うように構成すると、非接触現
像方式のようにトナー担持部材ｌと感光体７との間のギ
ャップを管理する必要がなくなる利点が得られるが、こ
のような接触現像を行うとき、トナー担持部材１と感光
体７が井に剛体より成ると、そのいずれか一方、又は双
方が破損する恐れがあるので、第１図に示したように、
感光体として可撓性のあるベル１〜を用い、これをトナ
ー担持部材１に均一な圧力で当接させるようにすること
が有利である。

本発明は電子写真方式以外の各種の画像形成装置におけ
る現像装置にも広く適用できるものである。また本発明
は、磁性トナーの一成分系現像剤を用いる現像装置にも
適用可能である。

〔発明の効果〕

本発明の構成によれば、トナー担持部材に対してトナー
が付着し易くなり、多くの量のトナーを安定して均一に
摩擦帯電することが可能となるため、良好の濃度の画像
が得られるなど１画質が一段と向上し、地肌汚れなども
生じにくくなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明一実施例の概略断面図、第２図はトナー
担持部材を摩擦帯電部材によって摩擦帯電させることを
説明するためのトナー担持部材周辺部の模式的構成図、
第３図は別実施例の要部概略断面図、第４図はトナー担
持部材の表面に凹凸を形成した現像装置の例を示す図、
第５図は第４図とは異なる方法で凹凸を形成したトナー
担持部材の断面図、第６図は従来例の概鴫断面図、第７
図はその従来例のトナー担持部材の部分拡大断面図であ
る。 １・・・トナー担持部材 ３・・・トナー供給部材　　６・・・現像部７・・・潜
像担持体としての感光体 ８．８０・・・摩擦帯電部材

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）周面にトナーを担持し、現像部にて、担持トナー
   で潜像担持体に形成された静電潜像を可視像化するトナ
   ー担持部材と、該トナー担持部材にトナーを供給するト
   ナー供給部材とを有する現像装置において、 前記トナー担持部材を、周面にトナーと反対の極性に帯
   電させられる絶縁層を設けたトナー担持部材とすると共
   に、現像部よりもトナー担持部材回転方向下流側であっ
   て、トナー供給部材よりも上流側のトナー担持部材周面
   部分に対して、現像後のトナー担持部材上のトナーを除
   去すると共に、前記絶縁層をトナーの帯電極性と反対の
   極性に摩擦帯電させる摩擦帯電部材を当接させたことを
   特徴とする現像装置。
2. （２）周面にトナーを担持し、現像部にて、担持トナー
   で潜像担持体に形成された静電潜像を可視像化するトナ
   ー担持部材と、該トナー担持部材にトナーを供給するト
   ナー供給部材とを有する現像装置において、 前記トナー担持部材を、周面にトナーと反対の極性に帯
   電させられる絶縁層を設けたトナー担持部材とすると共
   に、該絶縁層の表面に微小凹凸を形成したことを特徴と
   する現像装置。