JPH08211727A

JPH08211727A - 現像剤供給ロール

Info

Publication number: JPH08211727A
Application number: JP7288254A
Authority: JP
Inventors: Heiko Rommelmann; ローメルマンヘイコ
Original assignee: Xerox Corp
Current assignee: Xerox Corp
Priority date: 1994-11-15
Filing date: 1995-11-07
Publication date: 1996-08-20
Also published as: US5515142A

Abstract

(57)【要約】【課題】現像剤供給ロールが長くなると、コストが増
し、剛性を弱め、製造をより難しくするので、供給ロー
ルの全長を延ばさずに、バイアス用極部材を供給ロール
上に形成する。【解決手段】表面に記録された静電潜像へトナー粒子
を搬送する供給ロールを提供する。供給ロールは縦軸の
まわりに回転可能な本体と電極部材を有する。電極部材
は本体の上に取り付けられた複数の導体を有し、隣接す
る導体は互いに間隔をおいて配置され、少なくともその
一部が本体の縦軸に対し斜めの方向に延びている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子写真印刷用の現像
装置、より詳細には、無掃去（スカベンジレス）型現像
装置一部としての現像剤供給ロールに関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】米国特許第５，２８９，２４０号は、現
像剤供給ロールの周囲に沿って別個の二組の電極をもつ
供給ロールを開示している。供給ロールは、その全長に
軸方向に延び、相互に接続され、ブラシのフィラメント
と接触する第１組の電極と、その全長に軸方向に延び、
相互に接続され、ブラシと接触しない第２組の電極を有
している。

【０００３】米国特許第５，２６８，２５９号は、一体
構造の電極パターンをもつトナー供給ロールを製造する
方法を開示している。この方法は、円筒形絶縁部材をフ
ォトレジスト表面で被覆し、そのフォトレジスト表面を
パターン露光して電極パターンを形成し、次に露光した
部材の部分に導電性金属をデポジットして電極パターン
を形成する。

【０００４】米国特許第５，１７２，１７０号は、複数
の導体を相互に間隔をおいて、１つの溝に１つの導体を
配置した供給ロールを開示している。誘電体層は供給ロ
ールの少なくとも溝の中に置かれ、供給ロールと導体の
間にはさまれており、溝間の領域を覆うことができる。
誘電体層はアルマイトまたはポリマーで作ることがで
き、吹付け、浸積、または粉末吹付けによって塗布する
ことができる。供給ロールはアルミニウムなどの導電性
材料から作られ、誘電体層は隣接する溝間のロール外面
のまわりに置かれている。導体は、コーターで導電性材
料を溝に塗布して作られる。供給ロールの全体に電荷緩
和層で塗布される。

【０００５】米国特許第４，８６８，６００号は、現像
ニップ内に置かれた自動間隔維持電極構造によって与え
られた交流電界により、供給体からのトナー離脱と制御
されたパウダークラウドの同時発生を実現している無掃
去（スカベンジレス）型現像装置を開示している。電極
構造は、トナー供給体と受像体間の隙間の中に、トナー
供給体に近接して配置されている。セルフスペーシング
作用は供給体上のトナーによって生じる。

【０００６】米国特許第３，９９６，８９２号は、フェ
ノール樹脂で作られた電気絶縁性芯をもつ供給ロールを
開示している。供給ロールの芯はカーボンブラック含有
の導電性ゴムで被覆されている。銅クラッディング処理
とフォトレジスト式エッチング技術によって、導電性ゴ
ムの上に導体のストリップが作られている。

【０００７】米国特許第３，９８０，５４１号は、流体
処理領域を形成するため相互に向かい合って間隔を置い
て配置された電極をもつ複合電極構造を開示している。
抵抗電極は電極間の電気的短絡の効果を局在化するのに
役立つ。相当に不均一な電界を生成するため、不均一な
シートとフラメント状の電極が配置されている。

【０００８】本発明は、表面に記録された静電潜像へマ
ーキング粒子を搬送する供給ロールを提供する。供給ロ
ールは縦軸のまわりに回転可能な本体と、電極部材とか
ら成っている。電極部材は本体に取り付けられた複数の
導体から成り、隣接する導体は互いに間隔をおいて配置
され、その少なくとも一部は本体の縦軸に対し斜めの方
向に延びている。

【０００９】

【実施例】最初に、図３を参照して、ゼログラフ式像形
成装置１０の概略を説明する。帯電ステーションＡにお
いて、帯電装置２６には高電圧源２８からの電圧が供給
され、感光体ベルト１４がの光導電性表面１２が一様に
帯電され、露光ステーションＢにおいて、スキャナ３８
から光像が投影されて光導電性表面に静電潜像が形成さ
れる。この潜像は現像ステーションＣにおいて、現像装
置３８から供給されるトナーによって現像される。トナ
ーによって現像された像は、転写ステーションＤにおい
て、コピーシート供給部５０のトレイ５４からローラ５
２、通路５６を通して給送されたコピーシートに接触
し、転写用コロナ帯電器５８の助力のもとにコピーシー
トへ転写される。コピーシートのトナー像は定着ステー
ションＥの定着ローラ６４、６６によって定着され、通
路７０を経て出力トレイ７２に完成コピーとして排出さ
れる。転写後の光導電性表面上の残留トナーは、清掃ス
テーションＦにおいて、清掃ブラシによって清掃され、
次の像形成に備える。次に図３および図４を参照して現
像装置３８を詳細に説明する。ハウジング４４によって
形成された室の中に、現像剤４５が入っている。現像剤
４５はキャリヤ粒子７６と、摩擦電気作用でキャリヤ粒
子に付着したトナー粒子７８を有する。ハウジング４４
の室の中の搬送ロール４６の全長に沿って現像剤４５を
均等に分配する水平オーガー８０，８２が、ハウジング
４４の底に設置されている。

【００１０】搬送ロール４６は、固定多極磁石８４の周
囲に近接し、矢印８５の方向に回転するように設計され
た非磁性材料（アルミニウムが好ましい）のスリーブ８
６を有する。現像剤４５が磁性キャリヤ粒子７６を含ん
でいるので、静止磁界を通過して回転するスリーブ８６
の効果により、現像剤４５はスリーブ８６の外面に引き
付けられる。スリーブ８６が、現像剤を供給ロール４０
へ供給するローディング区域９０（搬送ロール４６と供
給ロール４０間のニップ）まで回転すると、ドクターブ
レード８８がスリーブ８６に付着する現像剤の量を計量
する。ローディング区域９０において搬送ロール４６か
ら供給ロール４０へトナー粒子７８の層を吸引するた
め、供給ロール４０は直流電圧源９２によって規定電圧
に保たれる。

【００１１】さらに、交流電圧源９３を供給ロール４０
に接続することができる。ローディング区域９０におい
て供給ロールに沿って印加される交流電界の効果は、キ
ャリヤ粒子７６への粘着と摩擦電気的束縛からトナー粒
子を解放することである。供給ロール４０の全部、また
は少なくともその外周層は、低導電率の材料でできてい
ることが好ましい。その材料は、時間と共に電荷が蓄積
するのを防止するには十分な導電性を有していなければ
ならないが、その導電率は磁気ブラシが供給ロールに短
絡する、すなわちアークするのを防止するにはブロッキ
ング層を形成する程度に低くなければならない。

【００１２】搬送ロール４６は直流電圧源９４と交流電
圧源９５の二つによってバイアスされる。直流電界の効
果は、スリーブ８６への現像剤の吸引を促進することで
ある。ローディング区域９０において搬送ロールに沿っ
て加えられる交流電界の効果は、キャリヤ粒子への粘着
と摩擦電気的束縛からトナー粒子を解放することである
と信じられる。

【００１３】図４に示すように現像装置３８は、供給ロ
ールの直流電圧源９２と交流電圧源９３のほか、搬送ロ
ールの直流電圧源９４と交流電圧源９５を使用している
が、本発明は、供給ロールに対する直流電圧源９２のみ
で実施することができる。

【００１４】トナー粒子の望ましいレベルの再ロード効
率を達成するには、搬送ロール交流電圧源９５の出力は
２００Ｖ_rmsまでの値で十分であることが判明した。実
際の値は経験的に加減することができる。理論上、この
値は、約４００Ｖ_rmsの最大電圧までの任意の値にする
ことができる。電圧源の周波数は約２ kHz にすべきで
ある。もし周波数が低過ぎれば（例えば２００ Hz 以
下）、コピーに帯状ものが出現するであろう。もし周波
数が高過ぎれば（例えば１５ kHz 以上）、装置はたぶ
ん働くであろうが、電子回路構成部分は、容量負荷損失
のため、高価になるかもしれない。

【００１５】供給ロール４０はその外周面に配置された
導体の形の電極４２を有する。電極は外周面上に配置さ
れていることが好ましく、メッキ、はみ出し被覆、また
はシルクスクリーン処理などの適当な処理によって付加
することができる。代わりに、ロール４０の外面に形成
した溝（図示せず）の中に電極４２を配置することがで
きることを理解されたい。電極４２は、実質上相互に間
隔をおいて配置され、かつ供給ロール４０（導電性であ
ってもよい）の本体から絶縁されている。供給ロール４
０は矢印９１の方向に回転する。供給ロール４０と搬送
ロール４６間の相対電圧は、搬送ロール４６に付着して
いるキャリヤ粒子から供給ロール４０へトナー粒子を効
率的にロードさせるように選定される。さらに、搬送ロ
ール４６上の現像剤の再ローディングも同様に増える。
現像区域では、電極の交流電圧源９６と直流電圧源９７
がそれぞれ重畳された交流電圧と直流電圧で電極４２を
電気的にバイアスする。

【００１６】電極の電圧源９６，９７は接点ワイプブラ
シ９９を介して隔離された電極４２に接続される。供給
ロール４０が矢印９１の方向に回転すると、連続する電
極４２が現像区域９８（供給ロール４０と感光体ベルト
１０間のニップ）に入り、電圧源９６，９７によって電
気的にバイアスされる。図４に示すように、接点ワイプ
ブラシ９９は現像区域９８において隔離された電極４２
に接触し、電極の電圧源９６，９７に電気的に接続され
る。このやり方で、供給ロール４０が矢印９１の方向に
回転すると、隔離された電極すなわち導体４２が現像区
域９８に入る。隔離された電極すなわち導体４２は、現
像区域９８においてブラシ９９と接触し、電極の電圧源
９６，９７によって電気的にバイアスされる。このやり
方で、隔離された電極と供給ロールの間に交流電圧差が
印加され、供給ロールからトナーが離脱し、トナーパウ
ダークラウドが形成される。

【００１７】図１に、本発明の供給ロール４０を示す。
供給ロール１０の上方に、感光体ベルト１０形式の光導
電性部材を想像線で示す。供給ロール４０は中空チュー
ブ形式の芯１０２で作ることができる。芯１０２は任意
の適当な耐久材料で作ることができ、導体、半導体、ま
たは不導体であってもよい。芯１０２を導体芯で作る場
合には、一般に、アルミニウムで作られる。しかし、芯
１０２は中実円柱形式であってもよく、鋼、その他の金
属、またはカーボンその他の導電性添加物を含有するプ
ラスチック材料など、他の導電性材料で作ることもでき
る。

【００１８】芯１０２の外面１０４の外側に誘電体層１
０６が広がっている。誘電体層１０６は被覆厚さ約２５
〜７５ミクロンのアルマイトまたはポリマーであっても
よく、吹付け、浸積、粉末吹付け、流体化または任意の
適当な技術によって芯１０２に直かに塗布することがで
きる。また、誘電体被覆は種々の酸化物、溶射被覆、セ
ラミックスなど、無機物であってもよい。典型的な有機
物被覆としては、プリウレタン、ポリエステル、ポリテ
トラフルオロエチレン、ポリカーボネート、ポリアミド
などがある。

【００１９】電極部材４２は誘電体層１０６の外面１１
０上に配置されている。電極部材４２は一般に幅５０〜
１５０ミクロンで、深さ約１００ミクロンである。隣接
する電極部材４２の間隔は約１５０ミクロンである。

【００２０】電極部材４２は誘電体層１０６上の導電性
材料から形成される。導電性材料が導体すなわち電極部
材４２になる。導体４２の導電率は約１０^-3Ω／ｃｍで
ある。適切な導電性材料は銀導電性エポキシすなわち塗
料である。導電性材料を傾斜メニスカスコーター、また
は任意の他の適当な方法で塗布して、隔離された導体４
２を生成することができる。

【００２１】ブラシによる電極部材４２間の電気的短絡
を防止するために、電極部材４２の所と誘電体層１０６
の全面に電荷緩和層１１１が塗布されている。電荷緩和
層１１１は、電荷蓄積の消散およびフリンジ電界の浸透
を許す選定した導電率を有し、その厚さは約５ミクロン
である。層１１１は吹付けまたは浸積によって塗布する
ことができる。

【００２２】図１に示した供給ロール４０の電極パター
ンでは、電極部材４２はバイアスが印加される（以下、
バイアス印加と呼ぶ）電極１１２と共通電極１１４の二
種類がある。交流バイアス９６と直流バイアス９７がバ
イアス印加電極１１２に印加される。共通電極１１４は
アースされている。バイアス印加電極１１２と共通電極
１１４は約 0.15 mm の間隔をおいて配置されている。
パウダークラウドは現像区域９８（バイアス印加電極１
１２と共通電極１１４の間の供給ロール４０より上のニ
ップ）中に形成される。電荷はバイアス印加電極１１２
から誘電体層１０６を通って共通電極１１４へ動く。

【００２３】バイアス印加電極１１２に交流バイアス９
６と直流バイアス９７を印加するため、誘電体層１０６
の外面１１０に沿ってブラシ９９が配置されている。感
光体ベルト１０はニップ９８の所で供給ロール４０に非
常に近接しているので、ブラシ９９をニップ９８内に置
くことは不可能である。パウダークラウドが供給ロール
４０と感光体ベルト１０間のニップ内に生じるように、
バイアス印加電極１１２をニップ９８の所でバイアスし
なければならない。ニップ９８の所でバイアス印加電極
１１２をバイアスできるように、供給ロール４０の第１
部分１２０では、電極４２は誘電体層１０６の外面１１
０の周囲にらせん状に延びている。ブラシ９９はバイア
ス印加電極の１つ、すなわちニップバイアス印加電極１
２２へ交流バイアス９６と直流バイアス９７を伝える。
角度βは、第１部分１２０の第１端１２３にあるニップ
バイアス印加電極１２２の半径方向位置と、第１部分１
２０の第２端１２４にあるニップバイアス印加電極１２
２の半径方向位置の間の角度である。ブラシ９９に十分
な空間を与えるため、角度βの値は約９０°が好まし
い。しかし、角度βが１０°またはそれ以上であれば、
十分に本発明の目的を達成できることを理解すべきであ
る。また、図１に示した第１部分１２０の電極の幾何学
的形状は全体にらせん形であるが、電極が部分的に軸方
向に、そして部分的に接線方向に外面の周囲に延びてい
る（隣接する電極４２は交差しない）どんな形状も、本
発明の目的を達成することに留意すべきである。

【００２４】第１部分１２０の電極４２のらせんパター
ンでは、角度αは、第１部分１２０の電極４２と供給ロ
ール４０の縦軸１２６の間の角度である。角度αは約４
５°が好ましい。４５°より大きい角度もより小さい角
度も同様にうまくいくが、適切な角度βを得るには、そ
れに対応して第１部分１２０の長さを増す、または減ら
す必要があることを理解されたい。直径Ｄが約２５ｍｍ
の供給ロール４０の場合、約４５°の角度αで、約９０
°の角度βを得るには、第１部分１２０の長さＬ１を約
２０ｍｍにしなければならない。

【００２５】供給ロール４０の外面１１０の電極４２
は、さらに、供給ロール４０の第２部分１３０に延びて
いる。第２部分１３０では、共通電極１１４とバイアス
印加電極１１２が互いに平行に、かつ供給ロール４０の
縦軸１２６に平行に、間隔を置いて配置されている。第
２部分１３０は感光体ベルト１０の現像区域を形成して
いる。この現像区域の中で、現像されたイメージが生じ
なければならない。

【００２６】供給ロール４０の第２部分１３０の長さＬ
２は約２７０ｍｍで、約１１インチの現像幅を提供す
る。

【００２７】供給ロール４０の外面１１０の電極４２
は、さらに、供給ロール４０の第３部分１４０に延びて
いる。第３部分１４０は第１部分１２０から延びてい
る。第１部分１２０は第２部分１３０と第３部分１４０
の間に位置している。この第３部分１４０は、ブラシ９
９が供給ロール４０に接触することができる場所を供給
ロール上に提供する役目を果たす。第３部分１４０の長
さＬ３は約６ｍｍである。６ｍｍの長さは重要でない
が、ブラシ９９に十分な幅を与えるのに十分である。ブ
ラシ９９はバイアス印加電極１１２のみに接触するほど
小さいことが好ましい。ブラシ９９は任意の適当な耐久
材料で作ることができるが、導電性を与えるためカーボ
ン含浸合成材料で作られていることが好ましい。供給ロ
ールの第２部分１３０には、共通電極１１４とバイアス
印加電極１１２が配置されているが、第１部分１２０と
第３部分１４０には、バイアス印加電極１１２のみが配
置されていることを理解されたい。代案として、ブラシ
９９を第１部分１２０に配置すれば、第３部分１４０は
必要ない。

【００２８】電極４２は、さらに、供給ロール４０の第
１部分１２０の反対側に第２部分１３０から延びた第４
部分１５０まで延びている。第４部分１５０には、共通
電極１１４のみが配置されている。共通電極１１４は縦
軸１２６に平行に、第２部分１３０から外側に延びてい
る。第４部分１５０の長さＬ４は約９ｍｍであり、第４
部分１５０の誘電体層１０６の外面１１０に沿った共通
電極を接地するのに十分である。

【００２９】交流バイアス９６と直流バイアス９７は導
体１６０を介してブラシ９９へ電気的に接続されてい
る。ブラシ９９はニップ電極１２２の所で供給ロールの
第３部分１４０に接触する。ニップ電極１２２は縦軸１
２６に平行な方向に、第３部分１４０を通って第１部分
１２０へ延びている。第１部分１２０では、ニップ電極
１２２は供給ロール４０の外面１１０の周囲にらせん状
に、第３部分１４０におけるニップ電極１２２の位置か
ら角度βだけ位相がずれた位置まで延びている。ニップ
電極１２２は第２部分１３０内で縦軸１２６と平行な方
向に延び、供給ロールと感光体ベルト１０間のニップ９
８内に位置している。ニップ電極１２２は第４部分１５
０に隣接する第２部分１３０で終わっている。バイアス
印加電極１２２からのバイアスは誘電体層１０６に沿っ
て伝わり、トナー７８を荷電して、ニップ９８内にパウ
ダークラウドを形成する。

【００３０】図２に、本発明に係る別形式のの供給ロー
ル２４０の電極を示す。供給ロール２４０は、供給ロー
ル４０の共通電極１１４の代わりに、導電性芯２０２を
用いて供給ロール２４０を接地している点を除き、図１
の供給ロール４０に類似している。供給ロール２４０の
誘電体層２０６上に電極２４２が配置されている。電極
２４２は供給ロール４０の電極４２と形状が類似してい
る。交流電極バイアス２９６と直流電極バイアス２９７
は、電極２４２から誘電体層２０６を通って導電性芯２
０２へ伝わる。電極２４２からのバイアスが電極２４２
と導電性芯２０２間の誘電体層２０６を通してトナーを
荷電させると、トナークラウドが形成される。供給ロー
ル２４０は、電極２４２がらせん形に延びている第１部
分２２０を有する。供給ロール２４０は、さらに、電極
２４２が縦軸２２６に平行に延びている第２部分２３０
を有する。第２部分２３０は供給ロール４０の第２部分
１３０に類似している。供給ロール２４０は、さらに、
供給ロール４０の第３部分１４０に類似した第３部分２
４１を有する。この第３部分２４１は、ブラシ２９９が
供給ロール２４０と接触する領域を提供する役目を果た
す。第１部分２２０は第２部分２３０と第３部分２４１
の間にある。

【００３１】交流電極バイアス２９６と直流電極バイア
ス２６７は、導体２６０を介して供給ロール２４０の第
３部分２４１のニップ電極２２２と接触するブラシ９９
へ伝わる。電荷はニップ電極２２２に沿って第３部分２
４１から第１部分２２０を通って第２部分２３０へ進
む。供給ロール２４０の第２部分２３０のニップ電極２
２２はトナーを励起し、ニップ内にトナークラウドを形
成させる。

【００３２】図５に、本発明に係る供給ロールの別の代
替実施例を示す。供給ロール３４０の外面に電極３４２
が形成されている。電極３４２は供給ロール４０の電極
４２と形状が類似している。図１の供給ロール４０の第
２部分、第３部分、第４部分の電極４２と異なり、電極
３４２は、供給ロール３４０の縦軸３２４に対し角度θ
で供給ロール３４０の外面に沿ってらせん状に配置され
ている。角度θは約３°である。供給ロール３４０は、
供給ロール４０の第２部分１３０に類似した第１部分３
３０（現像が起きる領域）を有する。供給ロール３４０
は、さらに、供給ロール４０の第３部分１４０に類似し
た第２部分３４１（ブラシ３９９が供給ロール３４０に
接触する部分）を有する。供給ロール３４０は、さら
に、供給ロール４０の第４部分１５０に類似した第３部
分３５０（共通電極が接地される領域）を有する。ブラ
シ９８８と接触しているニップ電極３２２（図４参照）
がニップ９８と近接しなければならないように、角度θ
は小さくなければならない。角度θが小さいので、ブラ
シ３９９を小形に、かつ感光体ベルト１０と供給ロール
４０間のニップ９８にある程度近接して配置しなければ
ならない。

【００３３】らせん部分を有する電極の使用によって、
供給ロールの全長を延ばさずに、ニップの外側の領域に
あるバイアス印加電極を整流することができる。

【００３４】らせん形電極の使用によって、感光体ベル
トの内側でバイアス印加電極の整流が可能になり、より
短い、より安価な、より剛性のある、より精密な供給ロ
ールが得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のらせん形セグメント供給ロールの部分
斜視図である。

【図２】本発明のらせん形セグメント供給ロールの代替
実施例の部分斜視図である。

【図３】本発明のらせん形セグメント供給ロールを有す
る印刷装置の正面図である。

【図４】図１の印刷装置に使用する、らせん形セグメン
ト供給ロールを組み入れた現像装置の正面図である。

【図５】本発明のらせん形セグメント供給ロールの代替
実施例の部分斜視図である。

【符号の説明】

１０感光体ベルト３８現像装置４０供給ロール４２電極４４ハウジング４５現像剤４６搬送ロール７６キャリヤ粒子７８トナー粒子８０，８２水平オーガー８４多極磁石８５回転方向８６スリーブ８８ドクターブレード９０ローディング区域９１回転方向９２直流電圧源９３交流電圧源９４直流電圧源９５交流電圧源９６交流電圧源９７直流電圧源９８現像区域９９ブラシ１０２芯１０４芯の外面１０６誘電体層１１０誘電体層の外面１１１電荷緩和層１１２バイアス印加電極１１４共通電極１２０供給ロールの第１部分１２２ニップバイアス印加電極１２３第１端１２４第２端１２６縦軸１３０供給ロールの第２部分１３２現像区域１４０供給ロールの第３部分１５０供給ロールの第４部分１６０導体２０２導電性芯２０６誘電体層２２０供給ロールの第１部分２２２ニップバイアス印加電極２２６縦軸２３０供給ロールの第２部分２４０供給ロール２４１供給ロールの第３部分２４２電極２６０導体２９６交流電圧源２９７直流電圧源２９９ブラシ３２２ニップバイアス印加電極３２４縦軸３３０供給ロールの第１部分３４０供給ロール３４１供給ロールの第２部分３４２電極３５０供給ロールの第３部分３９９ブラシ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】表面に記録された静電潜像へマーキング
粒子を搬送する供給ロールにおいて、縦軸のまわりに回
転可能な本体と、該本体の上に取り付けられた複数の導
体を有する電極部材とから成り、前記導体は、互いに間
隔をおいて配置され、少なくともその一部が前記本体の
縦軸に対し斜めの方向に延びていることを特徴とする供
給ロール。