JPH071408B2 - 一成分現像装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は一成分現像装置、特にトナーを所望の極性及び
所望の帯電量に強制的に帯電できる一成分現像装置に関
するものである。

（従来の技術） 感光ドラムのような画像形成部材上に形成した静電潜像
を可視像化する現像装置として二成分現像装置が広く実
用化されている。この二成分現像装置は、鉄粉のような
磁性キャリヤと絶縁性トナーとを混合撹拌し、キャリヤ
とトナーとの摩擦帯電によりトナーを所定の極性及び帯
電量に帯電させている。しかしながら、トナーとキャリ
ヤとを混合撹拌させているため、キャリヤ劣化が生じ易
く現像剤としての耐久性に限界がある欠点があった。さ
らに、適正な画像濃度を維持するためトナー濃度を制御
する必要があり、現像装置の構造が複雑化する欠点もあ
った。これらの欠点を解消する方法として、キャリヤを
用いない一成分非磁性現像装置が既知であり、例えば特
公昭60−7790号公報に開示されている。この既知の現像
装置では、現像剤として一成分非磁性トナーを用い、ト
ナーをホッパからその下部の開口部を経て現像ローラ上
に直接供給し、現像位置の手前側に配置した帯電板との
摩擦帯電を利用して現像ローラ上を搬送するトナーを所
定の極性に帯電させている。すなわち、現像ローラに近
接してテフロン、ナイロン等から成る帯電板が配置し、
現像ローラにより搬送されるトナーが帯電板との間の間
隙を通過する間に、このトナーが帯電板との間で生ずる
摩擦帯電により所定の極性及び帯電量に帯電されるよう
に構成されている。

（発明が解決しようとする課題） 上述した既知の現像装置では、現像ローラ上のトナーが
帯電板を通過する間に帯電板との間で生ずる摩擦帯電に
よりトナー粒子を帯電させる構成としているため、帯電
量が不十分となり均一に帯電したトナー層を形成しにく
い欠点があった。すなわち、帯電板と現像ローラとの間
に形成されたギャップ中を多層に形成されたトナーが通
過する場合、帯電板と接触しないトナーが生じ、このよ
うなトナーは無帯電トナーとなってしまう。このような
無帯電トナーや帯電不良のトナーが発生すると、鮮明な
画像が形成されず画像性能が著しく劣化してしまう。

さらに、摩擦帯電によりトナーを帯電させるためには、
トナーの構成成分である樹脂及び帯電制御剤並びに帯電
板の材料を適切に選択しなければならず、現像剤の設計
の自由度が著しく制限される欠点がある。

従って、摩擦帯電を利用してトナーを帯電させる現像方
式は二成分現像方式及び一成分現像方式共に耐久性及び
画像性能上の点において種々の欠点があるものといわざ
るを得ない。従って、本発明の目的は摩擦帯電を利用せ
ずトナーを所望の極性に強制的に帯電させることができ
る一成分現像装置を提供するものである。

（課題を解決するための手段） 本発明による一成分現像装置は、現像ローラと、一成分
現像剤を収容し、この一成分現像剤を前記現像ローラに
供給するホッパと、前記現像ローラと対向配置され、電
極部材及び電極部材の外周面の少なくとも一部に形成さ
れている多孔質絶縁性被膜を有する放電体と、この放電
体を電気的に絶縁した状態で支持する支持部材と、前記
電極部材に放電電圧を印加する電源装置とを具え、前記
電極部材表面から多孔質絶縁性被膜の孔を介して放出さ
れる放電電荷によって前記現像ローラ上に供給される現
像剤を所望の極性に帯電するように構成したことを特徴
とするものである。

（作 用） 第１図は本発明による一成分現像装置のトナー帯電原理
を説明するための模式図である。対向電極１上にトナー
層２を形成する。対向電極１は例えば現像ローラとする
ことができ、電気的に接地し或る正又は負の極性にバイ
アスすることができる。トナー層２と対向して放電体３
を配置する。この放電体３は電極部材４及び電極部材上
に形成した多孔質絶縁性被膜５を有し、この放電体３を
絶縁性支持部材６により支持する。電極部材４の多孔質
絶縁性被膜が形成されている表面には放電が生じ易いよ
うに曲率の大きい微小凸部を一様に形成する。例えば電
極部材４としてカーボン、金属粉等の導電性粒子や導電
性繊維等が含浸されている導電性ゴム材料で構成すれ
ば、特別な表面処理を施すことなく表面に微小凸部が形
成されるのでそのまま電極部材として用いることができ
る。多孔質絶縁性被膜は、ポリエステル、ポリ塩化ビニ
ル、ポリエチレン、フッ素樹脂等の電気的絶縁材料で構
成することができ、この絶縁性被膜に微細孔を形成する
には、例えば上記絶縁材料を各種溶剤に溶解し、これを
電極部材上に被着した後溶剤を揮発させることにより簡
単に構成することができる。或は、電極部材表面に絶縁
性微細粒子を静電粉体塗布し、加熱処理することにより
被膜形成することができる。多孔質絶縁性被膜５に形成
されている孔5aの平均孔径は、絶縁性被膜表面にトナー
層２が接してもトナー粒子が孔5aの内部に浸入しない程
度の大きさ、例えばトナーの平均粒径の1/5程度に設定
する。電極部材４に放電電圧源とし作用する高圧電源７
を接続する。この高圧電源の極性は、トナーを正帯電さ
せる場合は正の極性とし、負帯電させる場合は負の極性
に設定する。また、直流電圧に交流電圧が重畳された電
圧源を利用することもできる。高圧電源７から電極部材
４に1KV程度の放電電圧を印加すると、電極部材４と対
向電極１との間で気中放電が発生し、電極部材４の表面
で発生した放電電荷は多孔質絶縁性被膜５の孔5aを経て
対向電極１に向けて放出される。従って、トナー層２は
放電電荷により所望の極性に強制的に帯電されることに
なる。この場合、トナー層２が放電体３に対して相対的
に一定の速度で移動すれば、所定の電位に帯電したトナ
ー層を対向電荷上に形成することができる。従って、対
向電極を現像ローラとすれば、現像ローラ上に所定の電
位に均一に帯電したトナー層を形成できる。しかも、ト
ナー粒子が帯電すると、対向電極（現像ローラ）側に逆
極性の電荷が静電誘導されるので、トナー粒子と現像ロ
ーラとの間にクーロン力が生じ、このクーロン力により
帯電トナーが現像ローラ上に保持される。この結果、現
像ローラを回転させることにより、所定の帯電量のトナ
ー量を感光ドラムと対向する現像位置まで移送すること
ができる。

本発明の放電体において、電極部材と対向電極との間の
距離は、介在するトナー層の厚さと絶縁性被膜５の膜厚
との和となるから、電極間距離は例えば200μｍ程度の
微小距離となる。この結果、放電開始電極を極めて低く
設定できる。さらに、電極部材表面に微小凸部を形成す
ることにより、さらに一層放電開始電圧を低くすること
が可能になる。さらに、放電電荷が発生する電極部材表
面は、多孔質絶縁性被膜により保護されているから現像
剤層に直接接触させても何んら放電に悪影響を及ぼすこ
とはない。

（実施例） 第２図は本発明による一成分現像装置の第１実施例の構
成を示すものであり、第２図ａは現像ローラの軸線と直
交する面で切った線図的断面図、第２図ｂは現像ローラ
及び帯電ローラの軸線を含む面で切った断面図、第２図
ｃは現像ローラと帯電ローラとの関係を示す線図的断面
図である。静電潜像が形成されている感光ドラム10と対
向して現像装置を配置する。現像装置はホッパ11を有
し、このホッパ内に一成分現像剤を収容する。本発明に
よる一成分現像装置は磁性一成分現像剤及び非磁性一成
分現像剤の両方に適用できるが、本例では絶縁性トナー
だけから成る非磁性一成分現像剤用の現像装置について
説明する。矢印ａ方向に回転する搬送バー12によりホッ
パ11内の現像剤をホッパの開口部11aを経て現像ローラ1
3方向に移送する。現像ローラ13は円筒状の導電性スリ
ーブローラで構成され、駆動装置（図示せず）により矢
印ｂ方向に回転させる。現像ローラ13を電気的に絶縁し
た状態で支持すると共に現像バイアス14を接続する。こ
の現像バイアスは感光ドラム10の非画像部の電位に等し
いか又はこれより若干高く設定する。現像ローラ13と対
向して帯電ローラ15を配置する。この帯電ローラは前述
した放電体をローラ状に構成したものであり、第２図ｂ
に示すようにローラ状の電極部材15a及びこの電極部材
の外周面上に形状した多孔質絶縁性被膜15bで構成す
る。そして、電極部材15aの両端を絶縁性軸受16a及び16
bにより回転自在に支持し、駆動装置（図示せず）によ
り矢印ｃ方向に回転させる。さらに、電極部材15aの一
端に電気ブラシを当接させ放電発生用の高圧電源17を接
続する。第２図ｃに示すように、現像ローラ13と帯電ロ
ーラ15との間にはギャップΔｄを形成する。このギャッ
プΔｄは現像ローラ13上に形成すべき現像剤層の厚さに
対応させる。帯電ローラ15の外周面にブレード18を当接
させて帯電ローラ表面をクリーニングすることができ
る。搬送バー12によって供給された現像剤は案内板19を
経て現像ローラ上に移送され、現像ローラの回転によっ
て帯電ローラ15と対向する帯電位置を通過する。帯電ロ
ーラ15と現像ローラ13とが対向する帯電位置において帯
電ローラから現像ローラに向けて放電電荷が放出される
ので、現像ローラ上の現像剤は帯電ローラから放出され
る電荷により正極性に帯電されることになる。そして、
帯電した現像剤は、現像ローラ側に誘起される反対極性
の電荷との間で生ずるクーロン力により現像ローラ表面
に保持され、感光ドラム10と対向する現像位置まで移送
される。また、帯電位置において、帯電ローラ15の外周
は現像ローラ13の外周に対して反対方向に移動するか
ら、現像ローラ表面にはギャップΔｄにほぼ等しい厚さ
の現像剤層20が形成される。さらに、現像ローラ上の現
像剤層20は帯電ローラに対して相対移動するから、帯電
位置において拡散され（スミア効果）、現像ローラ上に
多層のトナー層が形成されても表層部から内層部（現像
ローラ表面に近い側）に向けてほぼ均一帯電した現像剤
層を形成することができる。すなわち、現像ローラ上の
現像剤粒子は放電ローラに対して自転しながら相対移動
し、移動中各現像剤粒子間においても位置をかえながら
移動するため均一に帯電させることができる。現像ロー
ラ13上に形成されたトナー層は、感光ドラムと対向する
現像装置まで移送され静電潜像を現像する。この場合、
トナー層20を感光ドラム10に対して接触させてもよく、
或は感光体表面から離間させてジャンピング現像させる
こともできる。尚、現像剤の帯電量は、現像ローラと帯
電ローラとの間のギャップΔｄ並に現像ローラの径及び
回転数を予め定め、これらの因子に対応して高圧電源17
の出力値を制御することにより容易に制御することがで
きる。

第３図は本発明による一成分現像装置の第２実施例の構
成を示す線図である。第２図で用いた部材と同一の部材
には同一符号を付して説明する。本例では第１図で説明
したようなプレート状の放電体を現像剤帯電装置として
用いる。ホッパ11内の現像剤を第１の搬送バー12により
現像ローラ13側に向けて移送し、さらに第２の搬送バー
30により現像ローラ13に向けて移送する。現像ローラ13
の下側にプレート状の放電体を有する帯電プレート31を
配置する。この帯電プレート31は、第３図ｂに示すよう
にプレート状の電極部31a及びこの電極部材上に形成し
た多孔質絶縁性被膜31bを有し、電極部材を絶縁性支持
部材31cにより支持する。そして、この支持部材31cを、
絶縁性被膜31bが現像ローラ表面に軽く圧接するように
ハウジング32に固定する。第２の搬送バー30により移送
されてくる現像剤は、現像ローラ13の回転移送力によっ
て移送され、帯電プレート31との間をすり抜ける。この
時帯電プレート31から現像ローラ13に向けて放出される
放電電荷によって正帯電され、現像ローラ表面に均一な
厚さの現像剤層が形成される。この現像剤層は感光ドラ
ム10と対向する現像位置まで移送され、感光ドラム10上
に形成された静電潜像を現像し、残りの現像剤はトナー
流出防止用のシート部材33を経てハウジング32内まで移
送される。そして、この残留現像剤はスクレーパ34によ
ってかき落され、現像ローラ表面がクリーンな状態にさ
れ新しい現像剤が供給される。尚、現像ローラ13の移送
力を高めるため、現像ローラ表面にサンドブラスト処理
を施し、微小な凹部を形成することもできる。また、本
例では、帯電プレートを現像ローラに圧接させたが、帯
電プレートと現像ローラとの間に微小間隙が形成される
ように帯電プレートを装着してもよい。

第４図は本発明による一成分現像装置の第３実施例の構
成を示す線図である。第２図及び第３図で用いた部材と
同一の部材には同一符号を付して説明する。帯電ローラ
15と対向して微小ギャップだけ離間させて第１の現像ロ
ーラに相当する第１の導電性スリーブーローラ40を回転
自在に配置し駆動装置（図示せず）により矢印方向に回
転させると共に、電気的に接地する。搬送バー30によっ
て帯電ローラ15と第１のスリーブローラ40との間に送り
込まれた現像剤は第１のスリーブローラ40の回転力によ
って帯電ローラ15と対向する位置まで移送される。そし
て、帯電ローラ15から放出される放電電荷によって正極
性に帯電され、第１のスリーブローラの表面上に均一に
帯電した現像剤層が形成される。第１図の導電性スリー
ブローラ40と対向して第２の現像ローラに相当する第２
の導電性スリーブローラ41を配置し駆動装置（図示せ
ず）により矢印方向に回転させる。この第２の導電性ス
リーブローラは現像ローラとして作用するものであり、
バイアス源42により負極性にバイアスする。第１のスリ
ーブローラ40上に形成された正極性に帯電した現像剤層
は、第１のスリーブローラと第２のスリーブローラとの
間に形成される電界により第２のスリーブローラ側に静
電的に移行する。この時、第１のスリーブローラ40上の
帯電が不十分な現像剤粒子は第２のスリーブローラ側に
移行できず、従って第２のスリーブローラ（現像ロー
ラ）表面には一定レベル以上に帯電した現像剤だけが移
行し均一に帯電した現像剤層が形成されることになる。
そして、第２スリーブローラ41上に形成された現像剤層
により感光ドラム10上に形成された静電潜像を現像す
る。

本発明は上述した実施例だけに限定されるものではなく
種々の変形が可能である。例えば、上述した実施例では
一成分非磁性現像剤を例にして説明したが、絶縁層の一
成分磁性現像剤にも勿論適用することができる。

上述した実施例では、現像ローラに対して１個の帯電ロ
ーラ又は帯電プレートを配置する例を以て説明したが、
２以上の帯電ローラを多段に配置することも可能であ
る。

さらに、現像ローラとして、外周面に多数の導電性繊維
が形成されているブラシローラ、外周面に導電性ゴム層
が形成されている現像ローラ等の種々の形式の現像ロー
ラを用いることができる。

さらに、上述した実施例では正規現像（ポジ）する場合
を例にして説明したが、勿論反転現像する場合にも適用
することができる。反転現像する場合静電潜像と同極性
の電荷を現像剤に与え、画像部の電位に等しい電位又は
これより若干高い電位のバイアスを現像ローラに印加す
る。

（発明の効果） 以上説明した本発明の効果を要約すると以下の通りであ
る。

（１） 電極部材及びその外周の少なくとも一部に形成
された多孔質絶縁性被膜から或る放電体を用い、この放
電体から放出される放電電荷により現像剤を強制的に所
望の極性に帯電させる構成としているから、現像ローラ
上にほぼ均一に帯電した現像剤層を形成することができ
る。

（２） 放電電荷が発生する電極部材表面には多孔質絶
縁性被膜が形成され、この多孔質絶縁性被膜が放電電荷
を発生させる電極部材に対して保護層として機能するの
で、放電体を現像ハウジング内に配置しても放電を安定
して持続させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の帯電原理を示す模式図、 第２図ａ〜ｃは本発明による一成分現像装置の第１実施
例の構成を示す線図的断面図、 第３図ａ及びｂは本発明による一成分現像装置の第２実
施例の構成を示す線図的断面図、 第４図は第３実施例の構成を示す線図的断面図である。 10……感光ドラム、11……ホッパ 12……搬送バー、13……現像ローラ 15……帯電ローラ、15a……電極部材 15b……多孔質絶縁性被膜 17……高圧電源、20……現像剤層

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】現像ローラと、一成分現像剤を収容し、こ
   の一成分現像剤を前記現像ローラに供給するホッパと、
   前記現像ローラと対向配置され、電極部材及び電極部材
   の外周面の少なくとも一部に形成されている多孔質絶縁
   性被膜を有する放電体と、この放電体を電気的に絶縁し
   た状態で支持する支持部材と、前記電極部材に放電電圧
   を印加する電源装置とを具え、前記電極部材表面から多
   孔質絶縁性被膜の孔を介して放出される放電電荷によっ
   て前記現像ローラ上に供給される現像剤を所望の極性に
   帯電するように構成したことを特徴とする一成分現像装
   置。
2. 【請求項２】前記現像ローラを第１の現像ローラとし、
   第１の現像ローラと対向して第２の現像ローラを配置
   し、第２の現像ローラと第１の現像ローラとの間に電位
   差を与え、第１の現像ローラ上に形成した帯電した現像
   剤層を第２の現像ローラ側に移行させ、第２の現像ロー
   ラ上に形成された現像剤層により画像形成部材上に形成
   した静電潜像を可視像化するように構成したことを特徴
   とする請求項１に記載の一成分現像装置。
3. 【請求項３】前記放電体がローラ状又はプレート状に形
   成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の
   一成分現像装置。
4. 【請求項４】前記電源装置が直流電圧、又は直流電圧に
   交流電圧が重畳されている電圧を出力することを特徴と
   する請求項１から３までのいずれか１項に記載の一成分
   現像装置。