JPH04338776A - 現像方法 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、静電潜像が形成された
像担持体上に、現像ローラを接触させて、帯電された一
成分現像剤を供給する一成分現像方法に関する。

【０００２】電子写真装置や静電記録装置等の像形成装
置において、像担持体である感光ドラムや誘電体上の静
電潜像を可視像化するため現像装置が用いられている。 この現像装置は、従来キャリアとトナーからなる二成分
現像剤を用いたものが広く利用されてきたが、近年とり
扱いが簡便でしかも装置のコンパクト化が図れる一成分
現像剤を用いたものが利用されている。

【０００３】

【従来の技術】図４は従来の現像装置を搭載した電子写
真記録装置の部分断面／側面図である。１はドラム状の
像担持体であり、その外周に、コロナ放電器や回転ブラ
シなどの一様帯電器２、露光手段３、現像ローラ４、転
写ローラ５、クリーニング手段６の順に配設されている
。

【０００４】像担持体１は、表面に形成された潜像を現
像部に搬送した後、現像によるトナー像を記録用紙７へ
の転写位置に搬送するものである。この像担持体１には
、潜像形成方法によって、光導電材料である感光体（有
機感光体、セレン系感光体、アモルファスシリコン系感
光体等）や絶縁体等を用いることができる。

【０００５】図示装置では、直径６０ｍｍ、周速度７０
ｍｍ／ｓのＯＰＣ感光ドラムを用い、コロナ放電器２に
よって−６５０Ｖに帯電させた後、レーザ光学ユニット
やＬＥＤ露光光学系などの潜像書込み手段（露光手段）
３で静電潜像を形成し、次の現像ローラ４によってトナ
ー像が形成される。

【０００６】現像容器１２中には、現像ローラ４、層厚
規制ブレード９、現像剤補充ローラ１０、パドルローラ
１４、アジテータ１５および現像剤１６が内蔵されてい
る。現像剤１６は平均粒径が約１０μｍの一成分非磁性
トナーであり、アジテータ１５が矢印Ａ方向に回転する
ことによって、パドルローラ１４側に搬送される。

【０００７】パドルローラ１４は、現像容器１２の底部
に形成された第１の凹溝内に配置されており、矢印Ｂ方
向に回転することで、現像容器１２内の最も低い位置に
存在する一成分非磁性トナーが、現像ローラ４方向に汲
み上げて供給される。

【０００８】現像ローラ４は、回転軸８を中心に矢印Ｃ
方向に回転することにより、表面に吸着した現像剤を感
光ドラム１との接触部に搬送し、感光ドラム１上の静電
潜像を可視像化するものである。

【０００９】この現像ローラ４は、例えば直径２０ｍｍ
、硬度が８〜３５°（アスカーＣ硬度：最適には１０°
）の連続気孔多孔質体である高分子発泡ポリウレタンか
ら成り、中心軸８を介して現像バイアス電圧（−３００
Ｖ）が印加されている。

【００１０】更に、この現像ローラ４は、図示しないス
プリング等の付勢手段により現像容器１２全体がＯＰＣ
感光ドラム１方向（矢印Ｙ方向）に押圧されることによ
って、線圧２２〜５０ｇ／ｃｍ（最適には４３ｇ／ｃｍ
）で押圧され、矢印Ｄ方向に回転するＯＰＣ感光ドラム
１に対して、ニップ幅が１〜　３．５ｍｍとなるように
圧接される。

【００１１】アルミニウム製の層厚規制ブレード９は、
軸１７回りに回動自在に支持されており、現像ローラ４
に対してスプリング１８等の付勢手段により、線圧２６
ｇ／ｍｍで押圧されており、現像ローラ４上のトナー層
厚が一定値に規制されると共に、摩擦帯電によりトナー
が所望の極性に帯電される。さらに、トナーを帯電させ
るべく、層厚規制ブレード９には−３００Ｖ〜−５００
Ｖ程度の電圧が印加され、強制的な電荷注入も行なって
いる。

【００１２】現像剤補充ローラ１０は、体積抵抗値　１
０６Ω・ｍ、硬度１０〜７０°程度の高分子発泡ポリウ
レタンから成り、現像容器１２の第２の凹溝内に配置さ
れている。この現像剤補充ローラ１０は、直径が１１ｍ
ｍ、周速が７０ｍｍ／ｓ、ニップ厚が１ｍｍとなるよう
に設けられ、さらに現像ローラ４に印加される現像バイ
アス電圧と等しいか又はそれより大きい供給バイアス電
圧（−３００Ｖ〜−５００Ｖ）を印加することにより、
現像ローラ４に表面から機械的および電気的に一成分非
磁性トナーが補充され、現像ローラ４上から機械的かつ
電気的な履歴が消去される。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】以上のような構造の装
置において、現像ローラ４が静止したまま、現像ローラ
４、現像剤補充ローラ１０および層厚規制ブレード９に
バイアス電圧を印加し続けると（通常の環境では５秒間
程度）、現像ローラ４に電流による熱が発生してピンホ
ールが空き、さらに続けるとトナーおよび現像ローラ４
が燃焼するという事が起こる。

【００１４】このため従来から、現像ローラ４を回転さ
せてからバイアス電圧を印加し、一か所に電圧／電流が
集中しないようにしている。図５は従来装置における印
刷動作のタイミングチャートである。印刷命令信号が発
生すると、まず感光ドラム１や現像機が始動して回転を
始め、現像ローラ４が回転している状態で、現像ローラ
４や現像剤補充ローラ１０、層厚規制ブレード９にバイ
アス電圧が印加される。そして、トナーが充分帯電する
まで空転させ、アイドリングが完了してから、露光／現
像などの印刷動作が開始する。

【００１５】発明者らの実験によると、トナーの帯電量
の立ち上がり特性は図６に示すような結果となった。こ
の図において、横軸はアイドリング時間、縦軸はトナー
の帯電量である。この図から明らかなように、電荷注入
バイアス電圧すなわち現像ローラ４と層厚規制部材６ま
たは現像剤補充ローラ１０との間の電位差を１００Ｖ、
２００Ｖ、４００Ｖと大きくして行くと、最終帯電電荷
量が増大するとともに、帯電の立ち上がりも次第に急峻
になる。

【００１６】通常は、現像剤補充ローラ１０あるいは層
厚規制ブレード９からの電荷注入帯電は、−１００Ｖ程
度の注入バイアス電圧で行われる。このためトナーの帯
電を必要十分に安定させるには、環境変動を含めて１０
秒程度のアイドリング時間が必要であった。１０秒間ア
イドリングさせた場合、現像ローラ４は約３０周程度回
転することになる。

【００１７】また、印刷動作の後、長時間印刷動作が中
断したときは、トナーの帯電量が次第に減少するため、
印刷命令が発生するたびにアイドリングを行ない、トナ
ーの帯電が安定するまで印刷を待たなければならない。 ところで、現像ローラ４が回転し現像機が動作すること
によって、現像ローラ４の表面に次第にトナーがこびり
着いて膜状となる、いわゆるフィルミングが発生するが
、フィルミングが進行して現像剤を現像部に搬送する機
能が低下すると現像ローラは寿命となる。フィルミング
の現象はアイドリングの間も進行し、現像機の寿命を縮
めるので、アイドリング時間は可能な限り短い方が良い
。

【００１８】また、現像ローラ４は前記の矢印Ｙ方向の
バネ力で感光ドラム１に押しつけられているため、現像
ローラ４によって感光ドラム１の表面が次第に摩耗し、
印字特性が低下するので、感光ドラム１の寿命を長くす
る上でも、アイドリング時間は短い方がよい。

【００１９】さらに、アイドリングが完了するまで印刷
は行われず、印刷命令が出てから実際に印刷が行われる
までの待ち時間が必要なため、処理能率が低下する。

【００２０】特に、アイドリングは印刷開始のたびに繰
り返し行なう必要があり、その頻度が極めて多いことも
あって、アイドリング時間を積算すると、現像ローラ４
のフィルミングや感光ドラム１の摩耗などのために、実
際に印字に寄与しない動作によって装置全体の寿命を縮
めるという問題があり、ランニング・コストを高める要
因となっている。またアイドリングによる無駄時間の影
響も甚大である。

【００２１】本発明の技術的課題は、このような問題に
着目し、アイドリング時間を可能な限り短くできるよう
にすることにある。

【００２２】

【課題を解決するための手段】図１は本発明による現像
方法の基本原理を説明するタイムチャートである。請求
項１の発明は、図４に示すように、静電潜像が形成され
る像担持体１に一成分現像剤を接触して供給する現像ロ
ーラ４と、現像ローラ４に接してバイアス電圧を印加す
る導電性の層厚規制部材９と、バイアス電圧を印加し現
像ローラ４に現像剤を補充する導電性の現像剤補充ロー
ラ１０とを有し、印刷開始に際し、像担持体１および現
像機が回転開始してから各部へのバイアス電圧を印加し
、アイドリングが終了してから印刷を開始する現像方法
を対象とする。

【００２３】そして、前記の現像ローラ４上の現像剤に
電荷注入を行なう手段にバイアス電圧を印加するタイミ
ングを、前記現像ローラ４に現像バイアス電圧を印加す
るタイミングよりも、所定の時間ｔだけ相対的に早くす
るものである。

【００２４】請求項２の発明は、前記の現像ローラ４上
の現像剤に電荷注入を行なう手段が、前記の層厚規制部
材９および現像剤補充ローラ１０のうちの少なくとも片
方であり、層厚規制部材９および現像剤補充ローラ１０
の両方に、現像ローラ４より先にバイアス電圧を印加す
ることもできる。

【００２５】

【作用】請求項１、２に記載のように、印刷開始に際し
、像担持体１および現像機が回転開始した状態において
、現像ローラ４上の現像剤に電荷注入を行なう手段（す
なわち層厚規制部材９や現像剤補充ローラ）　にバイア
ス電圧を印加するタイミングが、現像ローラ４に現像バ
イアス電圧を印加するタイミングよりも所定の時間ｔだ
け早いと、その間は現像ローラ４にはバイアス電圧が印
加されず、層厚規制部材９や現像剤補充ローラ１０のみ
にバイアス電圧が印加される。

【００２６】しかも、その際の印加電圧は、印刷動作時
と同じ大きさでよいので、層厚規制部材９や現像剤補充
ローラ１０と現像ローラ４との間の電位差は極めて大き
くなり、図６で説明したように短時間に充分な帯電が可
能となり、アイドリング時間を短くできる。

【００２７】

【実施例】次に本発明による現像方法が実際上どのよう
に具体化されるかを実施例で説明する。図２、図３は図
４に示す現像装置における、アイドリング時間中の電圧
印加のタイムチャートであり、図２は層厚規制部材９の
みに先にバイアス電圧を印加する例、図３は現像剤補充
ローラ１０のみに先にバイアス電圧を印加する例である
。

【００２８】この実施例においては、印刷動作時の印加
バイアス電圧は、層厚規制ブレード９が−４００Ｖ、現
像剤補充ローラ１０が−４００Ｖ、現像ローラ４が−３
００Ｖである。 図２の実施例において、印字開始時において、層厚規制
ブレード９にバイアス電圧（−４００Ｖ）を印加するタ
イミングが、現像ローラ４に現像バイアス電圧（−３０
０Ｖ）を印加するタイミングより一定時間ｔだけ早くし
た。この実施例では、層厚規制ブレード９のみにバイア
ス電圧を印加する時間ｔは約　０．３秒であった。この
間現像ローラ４は約１回転する。

【００２９】このように層厚規制ブレード９のみにバイ
アス電圧が印加されている一定時間（この場合、約　０
．３秒）は、現像ローラ４にはバイアス電圧が印加され
ないので、層厚規制ブレード９と現像ローラ４との間に
は、通常の電荷注入バイアス電圧（前記のように−１０
０Ｖ）よりも大きな電圧（−４００Ｖ）が印加されるこ
とになる。

【００３０】このバイアス電圧は、従来の層厚規制ブレ
ード９と現像ローラ４との間のバイアス電圧（−１００
Ｖ）に比べると極めて大きいため、図６から明らかなよ
うに短時間に強力に帯電される。すなわち、現像ローラ
４上のトナーの帯電は短時間に立ち上がり、所望のトナ
ー帯電量となり印字可能となる。

【００３１】実験結果によると、良好な印字が得られる
８μＣ／ｇの帯電量を得るには、−４００Ｖの電荷注入
帯電バイアスのとき、ほぼ１秒で所望の電荷量を得るこ
とが出来た。このためアイドリング時間を、実施例の装
置の場合には約２秒に短縮することができた。

【００３２】図３のように、現像剤補充ローラ１０のみ
に時間ｔだけ先にバイアス電圧（−４００Ｖ）を印加し
た場合は、停止している層厚規制ブレード９とは違い、
現像剤補充ローラ１０からの電荷注入帯電だけでなく、
現像剤補充ローラ１０が現像ローラ４とその接触部で反
対方向に接触回転することによる摩擦帯電の効果が極め
て大きい。 このためトナーの帯電がより短い時間に一層安定となり
、アイドリング時間をさらに短縮できる。

【００３３】図２は層厚規制ブレード９のみに、図３は
現像剤補充ローラ１０のみに、先にバイアス電圧を印加
する例であるが、層厚規制ブレード９と現像剤補充ロー
ラ１０の両者に、現像ローラ４より先にバイアス電圧を
印加すると、より有効であり、アイドリング時間をさら
に短縮できる。

【００３４】また本発明によれば、アイドリング時間の
短縮に代えて、印加バイアス電圧の絶対値を小さくでき
るという効果も得られる。すなわち、層厚規制ブレード
９や現像剤補充ローラ１０のみにバイアス電圧を印加す
れば、現像ローラ４にも同時にバイアス電圧を印加する
場合に比べて、印加電圧を低減しても充分な帯電ができ
る。その結果、現像ローラ４の焼損やトナーの融着等の
問題が軽減され、また安全性も向上する。

【００３５】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、現像ロー
ラ４に現像バイアス電圧を印加する前に、層厚規制ブレ
ード９や現像剤補充ローラ１０等のみにバイアス電圧を
印加することで、短時間にトナーを充分に帯電できるた
め、アイドリング時間を大幅に短縮できる。

【００３６】その結果、印刷が行われないアイドリング
時間における現像ローラの回転数が少なくて済み、現像
ローラのフィルミングの進行を抑制でき、しかも現像ロ
ーラ４による感光ドラム１の表面の摩耗も抑制され、感
光ドラム１の寿命を延長できる。さらに、アイドリング
時間の短縮により、無駄な待ち時間も短縮され、処理効
率が向上する。

【００３７】アイドリング動作が、印刷命令の発生する
たびに頻繁に行われることを考慮すると、以上の効果は
、現像装置や感光ドラムなど印刷装置全体の寿命延長の
上で極めて有効であり、アイドリングによる無駄時間の
短縮の効果も甚大である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による現像方法の基本原理を説明するタ
イムチャートである。

【図２】本発明現像方法の第一実施例を示すタイムチャ
ートである。

【図３】本発明現像方法の第二実施例を示すタイムチャ
ートである。

【図４】従来の現像装置を搭載した電子写真記録装置の
部分断面・側面図である。

【図５】従来の現像装置における印刷動作のタイムチャ
ートである。

【図６】アイドリング時間とトナーの帯電量との関係を
示す図である。

【符号の説明】

１　　像担持体（感光ドラム） ２　　一様帯電器（コロナ放電器） ３　　露光手段 ４　　現像ローラ ５　　転写ローラ ６　　クリーニング手段 ７　　記録用紙 ９　　層厚規制部材（層厚規制ブレード）１０　　現像
剤補充ローラ １２　　現像容器 １３　　定着手段 １４　　パドルローラ １５　　アジテータ １６　　現像剤（トナー） １８　　引張りコイルスプリング

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　静電潜像が形成される像担持体（１）
   　に一成分現像剤を接触して供給する現像ローラ（４）
   　と、現像ローラ（４）　に接してバイアス電圧を印加
   する導電性の層厚規制部材（９）　と、バイアス電圧を
   印加し現像ローラ（４）　に現像剤を補充する導電性の
   現像剤補充ローラ（１０）とを有し、印刷開始に際し、
   像担持体（１）　および現像機が回転開始してから各部
   へのバイアス電圧を印加し、アイドリングが終了してか
   ら印刷を開始する現像方法において、前記の現像ローラ
   （４）　上の現像剤に電荷注入を行なう手段にバイアス
   電圧を印加するタイミングを、前記現像ローラ（４）　
   に現像バイアス電圧を印加するタイミングよりも所定の
   時間（ｔ）　だけ相対的に早くすることを特徴とする現
   像方法。
2. 【請求項２】　　前記の現像ローラ（４）　上の現像剤
   に電荷注入を行なう手段は、前記の層厚規制部材（９）
   　および現像剤補充ローラ（１０）のうちの少なくとも
   片方であることを特徴とする請求項１記載の現像方法。