JPH0481784A - 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、トナー担持体の表面に所定の極性に帯電され
た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されたトナーに
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。−成分系
現像剤を用いる現像装置において、所定濃度の高品質な
可視像を形成するには、充分に帯電した多量のトナーを
現像領域へ搬送し、かかるトナーによって潜像を可視像
化する必要がある。

一成分系現像剤を用いる従来の現像装置としては、トナ
ー担持体の表面に絶縁層を設け、これに対して、例えば
スポンジローラより成るトナー供給部材を圧接させ、両
者を異極性に摩擦帯電させると共に、トナー担持体表面
の絶縁層と逆極性に摩擦帯電させたトナーをトナー担持
体表面に静電的に付着させ、これを現像領域へ搬送する
形式の現像装置が一般に用いられている（例えば特開昭
６１−４３７６７号公報）。

ところがこの構成によると、トナー担持体の表面がトナ
ー供給部材との摩擦によって帯電されるように構成され
ているため、その帯電量を高めることが難しく、トナー
担持体上に多量のトナーを担持して現像領域へ搬送する
ことは困難である。

また現像領域を通過した後のトナー担持体表面のトナー
を掻き取った後、この担持体の表面をコロナ放電器によ
るコロナ放電によって所定の極性に帯電させ、その表面
にトナーを静電的に付着させてこれを現像領域へ搬送す
る現像装置も提案されている。ところが、この構成によ
るとコロナ放電器のチャージワイヤにトナーが付着し、
早期にその機能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、簡単な構成によって上記従来の欠点を
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帯電性の表面
を有するトナー担持体を用いると共に、該トナー担持体
の表面に当接し、かつトナーの帯電極性と逆極性の電圧
を印加されてトナー担持体の表面をトナーの帯電極性と
逆極性に帯電させる帯電部材を設け、該帯電部材で帯電
されたトナー担持体表面の帯電電荷で、トナーをトナー
担持体に担持せしめ、現像領域へ搬送する構成を提案す
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は矢印六方向に駆動され、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１０７〜１０１２Ω■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。

現像ローラ５は、例えばアルミニウム管などから成る導
電性の基体５２と、その表面に積層されたフィルム状の
絶縁層５３により構成されており。

その表面が帯電性、すなわち電荷保持性を有している。

トナー４は後述するように摩擦帯電されて現像ローラ表
面に担持されるが、かかる現像ローラ表面のＩ！縁層５
３はトナーの帯電極性と逆極性に帯電される材料により
構成されている。この絶縁層の材料としては、例えば、
ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、エポ
キシ、スチレン・アクリル共重合体、ポリエステル、シ
リコーンポリマー、フルオロポリマーなどを用いること
ができ、かかる材料を円筒状表面を有する基体５２の表
面にスプレーなどによって塗布し、これを硬化させてＭ
縁Ｍ５３とすることができる。これらの物質は有機感光
体のフィルム材料の構成材料としてもよく用いられてお
り、帯電性のみならず耐摩耗性にも優れた特性を示すも
のであって、現像ローラ５の絶縁層５３に好適な材料で
ある。

絶縁層５３の厚みは、その材料の帯電性能によって若干
違いはあるが、良好な電荷保持性が得られるように、概
ね１乃至１００μｍ、好ましくは５乃至５０μ園とする
のがよい。

トナー担持体がベルトより成るときも上述した現像ロー
ラと同様に、無端シート状の導電性基体の表面に絶縁層
を積層したものが用いられる。

現像ローラ５の基体５２には、電源５１によって後述す
る如きバイアス電圧が印加される。

上述した現像ローラ５の上方には、トナー容器３の前後
の側板に回転自在に支持された導電性の帯電ローラ６ｏ
が配置され、かかる帯電ローラ６０は現像ローラ表面の
絶縁層５３をトナーの帯電極性と逆極性に帯電させる帯
電部材の一例を構成するものである。

帯電ローラ６０は第１図における反時計方向に回転しな
がら現像ローラ５の表面、すなわち絶縁層５３の表面に
当接する。また帯電ローラ６０には、電源５５によって
、トナーの帯電極性と逆極性の直流電圧が印加されてい
る。このように、帯電ローラ６０に現像ローラ５よりも
高い電圧を印加することにより、現像ローラ５の表面の
絶縁層５３には、電荷注入ないしは放電作用によって、
電荷が付与され、現像ローラ５の表面はトナーの帯電極
性と逆極性に帯電する。現像ローラＳの表面電位は、絶
対値で例えば５０乃至５００ｖ、好ましくは１００乃至
３００Ｖとなり、これに対応して電源５５は同じく絶対
値で３００から２０００ｖ、好ましくは５００から１０
０ＯＶの電圧で作動し、現像ローラ５の表面に電荷を付
与する。

帯電ローラ６０は、現像ローラ５に対して上述の如く電
荷を付与できるものであれば適宜な材料により構成でき
１例えばウレタンゴムを発泡させた導電性スポンジ材料
や、ポリエステル、テフロン（商品名）などに導電性物
質を分散したものを繊維にしてブラシ状にしたものを用
いることができる。またローラ形状以外の、例えばブロ
ック状又はブレード状の帯電部材を用い、これらを静止
状態で現像ローラ５に対して当接させ、該ローラの表面
を帯電させてもよい。

一方、現像ローラ５の回転方向にみて、帯電ローラ６０
の下流側には、トナー容器３の前後の側板に回転自在に
支持されたトナー供給ローラ６が配置され、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。トナー供給ローラ６は、現像ローラ５にト
ナーを供給するトナー供給部材の一例を構成するもので
ある。

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、該アジテータ７の先端部
分の抵抗でその回転方向に移動してトナー供給ローラ６
に運ばれ、次し）でこのローラ６によって現像ローラ５
に擦り付けられるようにして供給される。このとき、ト
ナーはトナー供給ローラ６と現像ローラ５との強い摩擦
によってプラス又はマイナスの所定の極性に安定した状
態に摩擦帯電される。

トナー４は上述のように所定の極性に安定状態で強く帯
電され、現像ローラ表面に擦り付けられるが、このとき
現像ローラ５の表面は、前述のように帯電ローラ６０に
よってトナーの帯電極性と逆極性に帯電され、その電荷
が絶縁層５３に保持されているので、現像ローラ５に供
給されたトナーはこのローラ５の表面の電荷による吸着
力によって現像ローラ５の表面に強く付着する。このと
きトナーの帯電電荷も安定しているため、現像ローラ表
面には高い電荷を持ったトナーが多量に付着する。しか
もその付着状態も安定したものとなる。

トナー供給ローラ６は、トナーの摩擦帯電機能が得られ
、かつ現像ローラ表面の電荷を消去させないような適宜
な材料から構成され、現像ローラ５の絶縁層５３やトナ
ーの材質を考慮して、例えばウレタンゴムを発泡させた
スポンジ材料や、ポリエステル、テフロン（商品名）な
どを繊維にしてブラシ状にしたものなどから構成される
。

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、現像ローラ
５の局面に弾性的に押圧された層厚規制部材の一例であ
るドクタ一部材８によってならされ、均一な厚さに規制
される。ブレード部材８は弾性を有する円筒状板ばねに
例えばウレタンゴムなどのトナー帯電性能を有する材料
を貼り合せたもの、或いは弾性を有する部材そのものが
使用される。

次いで、現像ローラ上のトナーは感光体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
に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。現像領域９においては、現像ローラ５とトナ
ー供給ローラ６とに接続された電源５１により、現像ロ
ーラ５に電圧が印加された状態で、静電潜像の電位に応
じた量のトナーが感光体１の側に移行して現像が行われ
る。

現像領域９を通過した現像ローラ部分は再び帯電ローラ
６０のところに至るが、このとき現像ローラ５上に残っ
ているトナーが帯電ローラ６０によって除去され、同時
に、前述の如く電源５５による電圧印加によって現像ロ
ーラ表面が帯電される。このように第１図に示した帯電
ローラ６０は、現像ローラ表面を帯電する働きと、該ロ
ーラの表面のトナーを除去する働きを果すのである。除
去されたトナーは現像ローラ５上のスクレーパ１２５と
、帯電ローラ６ｏに圧接したスクレーパ２５により回収
され、再使用に供される。

なお、第１図に符号７０で示すものは、感光体１を帯電
する帯電器、７１は帯電後の感光体に照射される光像を
示し、また７２は感光体上に形成された可視像を図示し
ていない転写紙に転写する転写帯電器である。

上述した構成によれば、現像ローラ５の表面に帯電ロー
ラ６０によって電荷を付与し、その電荷によってトナー
を吸着して保持するので、従来のように現像ローラの表
面をトナー供給部材により摩擦帯電させる構成よりも、
現像ローラ表面の電位を高めることができる。よって現
像ローラ表面に高い電荷を持つ多量のトナーを安定した
状態で担持し、これを現像領域９へ搬送できる。このた
め、現像された可視像の画像濃度不足を防止でき、地汚
れの少ない高品質な可視像を形成できる。

また現像ローラ表面をコロナ放電器により帯電する場合
と異なり、現像ローラに対する帯電性能が早期に低下す
る不具合を阻止できる。

また現像ローラ表面の絶縁層５３には、目的に応じてカ
ーボンブラック、酸化チタン、酸化珪素など任意の電気
抵抗調節剤を混入することもでき、これによって現像ロ
ーラ表面の帯電電位を調整し、現像ローラ上に付着する
トナーの量を自由に制御することが可能となる。

現像ローラ５の表面層として、常時絶縁性を示す前述の
絶縁層５３を用いる代りに、暗中にて絶縁性を示す光導
電性で、かつ帯電性の材料を用いることもできる。

帯電ローラ６０に印加する電圧としては、直流に交流を
重畳したものであってもよい。

また第１図に示した実施例では、帯電ローラ６０が現像
ローラ５と共に、トナー容器３の開口を塞ぐ位置を占め
、トナー容器３内のトナー４を外部から効果的に遮断し
ている。このため、現像装置外へのトナーの飛散を防止
することができる。

さらに第１図に示した例では、現像ローラ５と感光体１
が例えば３０乃至５００μｍ、好ましくは５０乃至２５
０μｍ程の間隔をあけて対向しているが、両者をトナー
を介して互いに当接させてもよい。感光体を可撓性のベ
ルトとし、これに対して、現像ローラ５をトナーの厚み
分だけ隔てて当接させることもできる。第１図のように
感光体１と現像ローラ５を互いに離すと、これらが当接
している場合よりも、回転負荷が低減し、現像ローラ５
と感光体１を駆動するモータとして小型なものを用いる
ことが可能となる。感光体１と現像ローラの周速をほぼ
等しく設定すると、さらに駆動トルクの減少を図ること
ができ、しかもトナーに作用する負荷を低減でき、トナ
ーの寿命を延ばすことができる。

現像領域９において行われる現像の方式として。

正規現像と反転現像があるが、採用される現像方式に応
じて、現像ローラ５へ印加するバイアス電圧（現像バイ
アス）の電位レベルを変えるべきは当然である。また現
像バイアスとしては、直流電圧のみ、又はこれに交流を
加えたものを採用できる。交流電圧として矩形波のパル
ス電圧を採用したときは、その周波数を３００から２０
００ヘルツ、好ましくは５００から１５ｏＯヘルツの範
囲に設定すると共に、その１サイクル中における高電位
部の時間と低電位部の時間を異ならせ、これらの時間比
（デユーティ比）を１以外の値に設定すると、感光体１
上の低電位部分のシャープ性を高め、高電位部分の画像
濃度を高くし、地汚れの少ない可視像を得る二とが可能
である。

上記デユーティ比は、静電潜像の極性とトナーの帯電極
性によってその最適値は異なるが、例えばマイナスの潜
像をマイナスのトナーで反転現像する場合、高電位部（
−１００Ｖ以上）の時間と、低電位部（−ｓｏｏｖ以下
）の時間の比率を５〜１８：２〜８に設定するとよい。

正規現像の場合は、おおむねこの比率を逆転して用いれ
ば、同様に低電位部分のシャープ性を高め、高電位部分
の画像濃度を高め、しかも地汚れを抑えた優れた現像画
像が得られる。

上述のように、現像バイアスとして矩形波パルス電圧を
採用することにより、現像領域９にて形成される矩形波
パルス電界が、帯電量の安定した充分な量のトナーに作
用し、潜像の現像に好適な力学的エネルギーを与えるの
で、感光体上の低電位部分のシャープ性を高め、高電位
部分の画像濃度を高めると共に、地汚れを抑える効果を
より確実に得ることができるのである。

以上、特にカラー現像に最適な非磁性トナーの一成分系
現像剤を用いた現像装置を示したが、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。

〔発明の効果〕

本発明によれば、トナー担持体の表面を帯電性を有する
材料で構成し、これに対して、電圧を印加された帯電部
材を当接させ、トナー担持体表面をトナーの帯電極性と
逆極性に帯電させたので、帯電量の安定した充分な量の
トナーを現像領域へ搬送し、高品質な可視像を形成でき
る。しかもトナー担持体の構造も簡単で、そのコストの
上昇を抑えることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る現像装置の一例を示す概略断面図
である。 ２・・・現像装置　　　４・・・トナー９・・・現像領
域 代理人　弁理士　星　野　則　夫 第１図 ←

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 トナー担持体の表面に所定の極性に帯電されたトナーを
   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され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帯電性の表面を有するトナー担
   持体を用いると共に、該トナー担持体の表面に当接し、
   かつトナーの帯電極性と逆極性の電圧を印加されてトナ
   ー担持体の表面をトナーの帯電極性と逆極性に帯電させ
   る帯電部材を設け、該帯電部材で帯電されたトナー担持
   体表面の帯電電荷で、トナーをトナー担持体に担持せし
   め、現像領域へ搬送することを特徴とする現像装置。