JPH0429268A - 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、回転駆動されるトナー担持体にトナーを供給
し、該担持体の表面にトナーを担持して搬送し、潜像担
持体と前記トナー担持体が互いに対向した現像領域にて
、潜像担持体に形成された静電潜像を、トナー担持体に
担持したトナーによって可視像化する現像装置に関する
。

〔従来の技術〕

潜像担持体に形成された静電潜像を可視像化して記録画
像を得る電子複写機、レーザプリンタ或いはファクシミ
リ等の画像形成装置において、必要に応じて補助剤を外
添したトナー、すなわち−成分系現像剤を用いる上記形
式の現像装置を採用することは従来より周知である。

この形式の現像装置は、キャリアを含む二成分系現像剤
を用いた現像装置に比べ、装置の維持管理を簡素化でき
、装置の構造を小型化できる利点が得られる。

ところが、−成分系現像剤を用いた従来の現像装置にお
いては、所定濃度の高品質な可視像を形成するのに必要
とされる充分な量のトナーを現像領域へ搬送することが
難しかった。

そこでトナー担持体の表面に凹凸を形成し、これらの凹
凸にトナーを充填させて担持し、現像領域へ搬送される
トナーの量を増大させた現像装置も提案されている。と
ころが、この構成によると。

搬送できるトナー量は増大するものの、搬送されるトナ
ー中には帯電不足のトナーが多量に含まれているため、
これによって形成された可視像の画質が低下する恐れが
ある。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明の目的は、上述した従来の欠点を除去した現像装
置を提供することである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は上記目的を達成するため、冒頭に記載した形式
の現像装置において、トナー担持体として、表面が電荷
保持性を有する担持体を用いると共に、トナー担持体の
表面に対して選択的に電荷を付与し、該表面の近傍に多
数の微小閉電界を形成する電荷付与手段を設け、該電荷
付与手段を、トナー担持体の表面に近接し、かつ互いに
微小間隔をあけて配列され、所定の電圧を印加されてト
ナー担持体に対して放電を生ぜしめる複数の電極により
構成したことを特徴とする。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面に従って詳細に説明する。

第１図は本発明に係る現像装置の一例を示す概略図であ
り、先ずその全体構成と作用を明らかにする。

第１図において、潜像担持体の一例であるドラム状の感
光体１は矢印Ａ方向に駆動され、これに対向して現像装
置２が設けられている。現像装置２のトナー容器３内に
は、必要に応じて補助剤が混合された非磁性トナー４、
すなわち非磁性の一成分系現像剤が収容されている。ト
ナーの体積固有抵抗率は例えば１０’〜１０１２Ω・■
程度である。トナー容器３の前後の側板には、該容器の
開口から一部を露出した状態で現像ローラ５が支持され
、該ローラ５は感光体１に対向して第１図における時計
方向に回転駆動される。現像ローラ５はトナー担持体の
一構成例をなすものであるが、かかるローラ５の代りに
ベルト状のトナー担持体を用いることもできる。またト
ナー容器３の前後の側板にはトナー供給部材の一例であ
るトナー供給ローラ６が支持され、該ローラ６は現像ロ
ーラ５に接触しながら、例えば反時計方向に回転能動さ
れる。

トナー容器３内のトナー４は、時計方向に回転するアジ
チータフにより撹拌されつつ、トナー供給ローラ６に運
ばれ、次いでこのローラ６によって現像ローラ５に供給
される。この供給時にトナーは所定の極性、本例では感
光体１の静電潜像と逆極性の正極性に摩擦帯電され、現
像ローラ５の周面に静電的に付着し、現像ローラ５に担
持される（第２図参照）。これに関連する構成と作用に
ついては後に詳しく説明する。

上述のように現像ローラ５の周面に供給担持されたトナ
ーは、該ローラ５の回転によって搬送され、層厚規制部
材の一例であるドクターブレード８によってならされ、
厚さを規制される。次いでこのトナーは感光体１と現像
ローラ５の対向した現像領域９へ搬送され、ここで、感
光体１しこ形成された静電潜像に静電的に移行し、該潜
像を可視像化する。感光体１上に形成された可視像は図
示していない転写紙に転写され、定着装置によって転写
紙上に定着される。第１図に符号７０で示したものは感
光体１を帯電する帯電器、７１は帯電後の感光体表面を
露出する光像、そして７２は感光体表面に形成された可
視像を転写紙に転写する転写帯電器である。

現像ローラ５とトナー供給ローラ６には、電源５０によ
ってバイアス電圧が印加され、また感光体１の感光層を
支持した導電性支持体はアースされている。

上述した構成自体は従来の現像装置と変りはなく、かか
る従来の現像装置においては、高品質な可視像を形成す
るのに必要な充分に帯電した所定量のトナーを現像領域
へ搬送することが難しかった。このような欠点を除去す
べく、図示した現像装置は次のように構成されている。

先ず現像ローラ５が第２図に拡大して示すように、例え
ばアルミニウム等の金属の導電性ローラ１０より成る導
電性の基体と、その表面全体に積層された誘電体３２を
有している。一方、現像ローラ５の回転方向におけるト
ナー供給ローラ６の上流側で、現像領域９の下流側に、
除電手段の一例である導電性の除電ローラ３３と、電荷
付与手段３４が現像ローラ５の回転方向に順次配列され
ている。

除電ローラ３３は現像ローラ５に当接しながら回転し、
交流電源３５によって交流電圧を印加され、現像領域９
を通った現像ローラ５の表面を除電すると共に、残留ト
ナーを掻き取る。除電ローラ３３は、例えば導電性の発
泡体や導電性ゴム、又は金属などから構成されている。

ローラ３３の代りにブレードなどから成る除電手段を用
い、これに交流電圧を印加し、該ブレードを現像ローラ
５の表面に当接させてもよい。

一方、電荷付与手段３４は、第１図及び第３図に示すよ
うに、現像ローラ５の軸線方向に互いに所定の間隔をあ
けて配列され、その先端が現像ローラ５の表面に、例え
ば２００μｍ程の間隔ｄ１をあけて近接した多数の針状
電極５１を有し、これら電極５１の基端側は支持部材５
２に埋め込まれた状態で櫛歯状に固定されている。支持
部材５２はトナー容器３にブラケットを介して固定され
ている。電極５１は例えばスチレンレス又はその他の金
属などの導電性材料より成り、その先端の直径ｄ２と、
各電極の間隔ｄ３は例えば２００μ−程度に設定される
。各電極５１の基端は、導体５３を介して互いに電気的
に接続され、前述の電源５０に接続された他の電源３７
によって電圧を印加されるように構成されている。電源
３７は電極５１に対して所定の電圧を印加する電圧印加
手段の一例をなすものであるが、その際、本例では第４
図（ａ）に示すようなパルス状の交番電圧が電源３７に
よって各電極５１に印加され、その極性はトナーの帯電
極性と逆の負極性となっている。

このような構成により、除電ローラ３３によって除電作
用を受け、かつ残留トナーを除去された現像ローラ部分
が電極５１に対向すると、これら電極５１に印加された
前述の高い電圧によって、コロナ放電を生じ、コロナイ
オン流が現像ローラ５に向かい、その表面の誘電体３２
を所定の極性。

本例では負極性に帯電させる。このとき、現像ローラ５
１は回転しており、しかも各電極５１には第４図（ａ）
に示した如き交番電圧が印加され、かつ各電極５１は互
いにｄ３だけ離れているので、電極５１を通過した現像
ローラ５の表面には、第５図に破線で示すように、ドツ
ト状の無数と言える程多数の電荷が付与される。このよ
うに電極５１は、現像ローラ５の表面に対して放電を生
ぜしめた部分に選択的に電荷を与えるのである。ここで
、電荷の与えられた現像ローラ５の表面部分をＸｌ、実
質的に電荷の与えられない部分をＸ２で表わすとすると
、両部会の表面電位は大きく相違し、例えば２５０Ｖ程
の電位差のある微小電荷パターンＸ１が無数に形成され
る。このため、現像ローラ表面の近傍には、帯電電位の
異なる隣接した部分Ｘｉ、Ｘ２間に多数の微小閉電界（
マイクロフィールド）を生じる。すなわち、第６図に模
式的に示したように、現像ローラ５の表面近傍の空間に
は、電荷を与えた現像ローラ部分Ｘ１と、実質的に電荷
の与えられない部分Ｘ２との間に、円弧状の多数の線で
表わした電気力、ｉ！Ｅが形成される。その際、電荷が
付与された部分Ｘ１とそうではない部分Ｘ２は互いに微
小面積で隣接しているので、各微小閉電界はエツジ効果
ないしは周辺電場効果によって、その強度が大変強くな
る。このように電場傾度の大なる電界が現像ローラ５の
表面近傍に形成されるのである。

一方、前述の如くトナー供給ローラ６によって現像ロー
ラ５に供給されるトナー４は、第２図に模式的に示すよ
うに、両ローラ５，６との摩擦によって所定の極性、本
例では正極性に強く摩擦帯電される。図示したトナー供
給ローラ６は、前述のように電源５０により電圧を印加
された芯部材１４と、そのまわりに積層された例えばウ
レタン樹脂の発泡体１５より成るが、発泡体１５に代え
て例えばファーブラシなどを用いることもできる。

上述のように正極性に帯電したトナー４が現像ローラ５
に供給されるが、このとき現像ローラ５の表面には、前
述の如く多数の微小電荷パターンが形成され、これによ
り無数の微／ＪＮ閉電界が形成されているので、トナー
はこの電界によって現像ローラ５上に引き付けられて担
持される。前述のようにこの電界の強度は強く、かつト
ナーも強く帯電しているので、現像ローラ５上には高い
電荷を持った多量のトナーが担持される。

このように担持されたトナーは、例えばウレタン樹脂よ
り成るドクターブレード８を通過し、その層厚を規制さ
れるが、この工程において、担持トナー中に帯電量の小
なるトナーが混在していても、かかるトナーはドクター
ブレード８との接触圧によって除去され、結局、帯電量
の大なるトナーだけが、微／ｈ閉電界により強く保持さ
れつつ、多量に現像領域９へ搬送され、前述の如く静電
潜像を可視像化する。例えば、可視像の地汚れを防止し
、かつそのシャープネスを高める八く、８乃至１５μｃ
／ｇ程に帯電した０、６乃至２　、０　ｍｇ／ｃｄ、好
ましくは０．８乃至１．２■／ｄの多量のトナーを現像
領域９へ搬送することが可能である。このため、トナー
が黒色であっても、またその他の有彩色であっても、可
視像の品質を高めることができる。現像領域９において
は、現像ローラ５からの電気力線が感光体１上の静電潜
像へと向かい、現像ローラ上へのトナーの保持力は弱ま
り、効果的に潜像を可視像化することができる。

現像領域９を通過した現像ローラ５の表面は除電ローラ
３３によって再び除電され、次いで改めて電荷付与手段
３４によって前述の如く電荷を付与され、トナーを担持
しつつこれを現像領域９へ搬送する。

各電極５１によって常に現像ローラの同じ部分に電荷を
付与するように構成すれば、除電ローラ３３などの除電
手段を省略することも可能である。

現像ローラ５に電荷が付与された部分Ｘ１、すなわち電
荷パターンのサイズ、形状及びそのピッチなどは、現像
領域へ搬送するトナー量や、その他の条件を考慮して適
宜設定でき、第５図に示すようにその径りとピッチｐ、
ｐｉは１例えば１゜０μｍ乃至５００μｍ程である。こ
のような値は、各電極５１の径ｄ２、その間隔ｄ３．電
極先端と現像ローラ５との間隔ｄ１、電極５１に印加す
るパルス状の交番電圧の電圧印加時間Ｔ（第４図（ａ）
）、現像ローラ５の表面線速（周速）などを適宜設定す
ることにより定めることができる。

例えば、電極５１に印加する交番電界の周波数をｆ　（
Ｈｚ）　、その周期をＴ　（ｓｅｃ）　、現像ローラ５
の周速をＶ＊　（ｍ／５ｅｅ）とすると、これらと、現
像ローラ移動方向における電荷パターンＸ１のピッチＰ
（ａ）との関係は、 Ｔ　（ｓｅｅ）＝　Ｐ　（ａｎ）　／　Ｖ　（ｍｍ／５
ｅｅ）又は Ｐ　　（ｍ＋ｎ）　　＝Ｖ　（ｍ／５ｅｅ）　／　ｆ　
　（１／５ｅｅ）で表わされるので、例えばＶ　＝　１
００　（ｍｍ／５ｅｅ）であるとき、Ｐｍ２Ｏ３（μｍ
）の密度の電荷パターンＸ１を得たいとすれば、 ｆ＝１００／　　（４００Ｘ１０−’）＝２５０（Ｈｚ
） の周波数の交番電圧を電極５１に印加すればよい。

さらに、Ｐを０．１ｍｎから０．５ｍｎの範囲に設定す
るには、 ２（ａｍ）ＸＶ≦ｆ≦１００（ｏｎ）ＸＶとすればよい
。

このように電荷パターンＸ１の形やピッチやサイズを各
現像装置の要求に合った所望する値に定めることができ
る。

また電極５１に印加する電圧は、第４図（ａ）に示すも
ののほか、例えば第４図（ｂ）に示すように交番電圧に
直流を重畳した電圧を印加してもよく、この場合も現像
ローラ５の表面には、高電位部分（ＴＨ）と低電位部分
（Ｔ、）に相当する表面電位に差のある電荷パターンが
形成され、多数の微小閉電界を生ぜしめることができる
。

さらに、電極５１に対して第４図（ａ）、（ｂ）に示し
た如き交番電圧ではなく、直流、交流、又は直流を重畳
した電圧を常時印加してもよく、これにより現像ローラ
５の誘電体３２には、第７図に破線で示す如く現像ロー
ラ５の周方向に延びた電荷パターンＸ１が形成される。

上に説明した各実施例において、現像ローラ５の表面の
抵抗値が低いと電荷がリークしやすくなり、電荷を保持
できなくなり、微小閉電界の電界強度が弱まって、トナ
ーの保持力が低下するので、現像ローラ表面の誘電体３
２の体積固有抵抗率を、電荷のリークが生じにくい１０
’Ω・１以上に設定することが望ましい。

また導電性ローラ１０の表面に、誘電体３２ではなく、
暗中では絶縁性を示し、かつ光を当てることにより導電
性を示す感光層（光導電層）を積層してもよい。このよ
うな現像ローラを用いても、電荷付与手段３４によって
選択的に電荷を付与できる。またかかる現像ローラ用の
除電手段としては、その感光層に光を照射するランプや
、コロナ放電器などを用いることもできる。

要は、表面が電荷保持性を有する現像ローラを用いれば
よく、トナー担持体がベルトより成るときも同様である
。

また上述した各実施例では、特にカラー現像に適した非
磁性トナーの一成分系現像剤を用いた現像装置を例示し
たが、本発明は必要に応じて補助剤を外添した磁性トナ
ーより成る一成分系現像剤を用いる現像装置にも適用で
きるものである。

また電荷付与手段によって、トナー担持体の表面にトナ
ーと同極性の電荷を選択的に付与し、これにより形成さ
れる微小閉電界によりトナーを担持するように構成する
こともできる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、帯電量の高いトナーを必要量現像領域
へ搬送し、所望する濃度の可視像を形成できる。また電
荷付与手段によってトナー担持体上に所望する形態の電
荷パターンを形成できると共に、その電極はトナー担持
体に対して非接触であるため、トナー担持体や電極に傷
を付ける恐れ第１図は現像装置の一例を示す概略断面図
、第２図はトナー粒子を模式的に拡大して示した説明図
、第３図は電荷付与手段を第１図の左方より見た拡大図
、第４図（ａ）、（ｂ）は電極に印加する電圧の態様を
例示する図、第５図は現像ローラ上に形成された電荷パ
ターンを示す説明図、第６図は現像ローラの表面近傍に
形成される微小閉電界の電気力線を示した説明図、第７
図は電荷パターンの他の形態例を示す、第５図と同様な
説明図である。

２・・・現像装置　　　　４・・トナー９・・・現像領
域　　　　３４・・・電荷付与手段５１・・・電極 代理人　弁理士　星　野　則　夫 第２ 図 第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 回転駆動されるトナー担持体にトナーを供給し、該担持
   体の表面にトナーを担持して搬送し、潜像担持体と前記
   トナー担持体が互いに対向した現像領域にて、潜像担持
   体に形成された静電潜像を、トナー担持体に担持したト
   ナーによって可視像化する現像装置において、 前記トナー担持体として、表面が電荷保持性を有する担
   持体を用いると共に、トナー担持体の表面に対して選択
   的に電荷を付与し、該表面の近傍に多数の微小閉電界を
   形成する電荷付与手段を設け、該電荷付与手段を、トナ
   ー担持体の表面に近接し、かつ互いに微小間隔をあけて
   配列され、所定の電圧を印加されてトナー担持体に対し
   て放電を生ぜしめる複数の電極により構成したことを特
   徴とする現像装置。