JPS5986068A - 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】 〔発明の属する技術分野〕 本発明は、現像装置に係り、特に非磁性−成分現像剤を
用いた現像装置に関する。

〔つ自明の技術的背景とその問題点〕

亀子写真プロセスにおける現イ象法としては、磁気ブラ
シ現像法が代表的なものとして知られているが、最近、
イｄ性トナーを用いた一成分現像法がさかんに用いられ
るようになってきた。この現像方式は、二成分現像法で
ある磁気ブラシ更像法と比べて、現像剤の寿命劣化がな
く、メンテナンスフリーとい−）だ利点がある一方、ト
ナ一層の均−薄層化及び搬送力を１１仔気力で行ってい
るため、磁１１トナーを用いる必要があるため、トナー
への着色は不可能である。従って、今ｄｌ　１．’Ｐｃ
　、ファクシミリ、レーザプリンタといった分！ｌＩＩ
でのカラー化の動向に対処することは！ｌ１ｌｔシい。

〔発明の目的」 本発明は、上記従来の親株法の欠）、ｘケ克服したもの
で、カラー化に対処可能で、かつ非接触による現像装置
を提供することを目的とする。

〔発明の顧、’ｆ〕

本発明は、従来の現像法で用いられている磁性トナーの
代りに非磁性トナーを用いることによりカラー化に対処
かり能であり、−成分現像法であにとにより現像剤の寿
命劣化がなくメンテナンスフリーといった利点がある。

まだ、現像時に感光ドラムとトナ一層との接触がないた
め、多数回現像でのはぎＪ」に９といった現象がなくな
り、安定したカラー画質が得られる。

第ｊ図Ｑよ、木うち明の’ｉ＃＜成図である。Ｉｆ＆光
ドラム（１）に対向して、］ＪＨ象ローラ（２）が配置
されている。

さらに、感光ドラム（１）と現像ローラ（２）との間に
はワイヤ（４）が存在している。上記現像ローラ（２）
の丑わりには供給ローラ（５）とクリーニングローラ（
３）とが配置され、ぞれぞ［れ均一薄層のトナー供給と
、〆 次回のだめのトナ一層のクリーニングを行っている。

供給ローラ（５）は多孔ｎ（を有するスポンジローラで
あり、これがトナーポツパー（１２１内で回転すること
により、摩擦帯電により荷電されたトナーが適正量だけ
多孔質によって搬送される。トナーは非磁性トナーであ
るので、搬送力としては、この多孔質が有用な役目をし
ている。さらに、規制ローラ（６）により所望のトナー
薄層がイ４Ｉられる。

この時、規制ローラ（６）とスポンジロー−ｙ　（５１
（！：　ｔ７）接触は適１痰な弾性をスポンジローラ（
０）がイ】しているため、１・す一層の部分的な同化、
すなわちブロック化といっ／こ問題ｄ、生じず、きわめ
て良好なｊ＝ノー助局が可能となった。

このようＶＣ十分なイｂ・電荒を持った均一薄層のトナ
一層が現像ローラ（２）と接触し、、’、Ｉｔｈ雫ロー
ラ（２）とスポンジローラ（′５）との間の電界により
、所望の厚みのトツー一層のみが現像ローラ（２）へ遷
移シフ、現像に供される。

一万、残留したトナ一層ｔよ、回収ローラ（力により回
収が行われ、スポンジローラ表１σ目は初期状態に戻る
。現像ローラ（２）に形成された均一薄層ｔ、１：、感
光ドラムけ）と対応する位置捷で搬送され、ワイヤ（４
）−現像ローラ（２）間の電界の力を蛍けて感ツＣドラ
ム（１１へ向か−・て、飛翔を開始し、現像が行われる
。

現像ローラ（２）及びワイヤ（４）にはそれぞれ交流電
圧（９）、　＋ｌＯ１が印加されている。この結果漕像
′１ホ位と独立にトナークラウド状態をワイヤ＋４）付
近に形成する。次に、このトナークラウドが１ｍ　像’
ｉａ：位に引かれて、親株が行われろ。このように、ワ
イヤ（４）を現像ローラ（２）と感光ドラム（１）間に
配置６することにより、非接触現像が現像ローラ２と感
光ドラム１とのギヤングが比較的大きくても（〜１・ｎ
ｍ　）可能となる。

現像ローラの）１１ｊ成を図２に示す。鯨面仕上げを施
したＡ、／ローラ（２１）上に絶縁皮膜１２２）のクリ
ーニングは、専１江ゴノ・ローラから成るクリーニング
ローラ（，３）により行う。

クリーニングローラ（３）は接地されているので、絶縁
皮膜（麹上の１’ｌＬ荷はアースへ消失する。このよう
にし、て、絶縁皮膜（２２）の表面は絶えず初期状態を
保持することが可能であり、繰り返し使用に堪えうる。

以上のように、非接触状態で現像さｉｌだトナー像は、
刑常の電子写真プロセスにより記録紙へ転写きれ、一方
、感光ドラムは繰り返し便用のためにクリーニングステ
ーションに入る。

〔究明の動床〕

本発明の現像装置では、感光ドラムｆｌｌとトナーとか
、非４ｄ触状態であり、かつ感光ドラム（１１と現像ロ
ーラ（２）との間にグリッドに相当するワイヤ（４）が
目己１６キれているため、ギヤング゛の「「外車ｒＮ用
が広くなり装置設計及び製作が非常に容易となった。

丑だ、現像法の画像を乱さない現イシ法であるので、カ
ラープロセスにおい”Ｃ１絶えず安定したカラーロｉＩ
ｉ負を保持できる。

現１埃ローラ（２）へのトナー供給をスポンジローラに
５）で行うことにより、摩擦偶−′山７によりイト１′
１扛されたトナーの適正量が多孔質により１般送される
。さらに、スポンジローラ（５）の弾性力により、トナ
ーのブロックは生じず、きわめて、均−ｉ＋：　）ナー
薄Ｊｉ７ｊが安シビして４４ｊられだ。

廿ノこ、ワイヤに絶縁コートを施すことにより、ワイヤ
に付着したトナーがワイヤから’！（’４．荷注入を受
けて、帯電）、を及び帯ｄＬ極性が変化することが防止
でき、よりカプリのない安定した画質が得られた。

〔発明の実施例」 Ａｌローラ（３２φ）に２ｏＩＩｍ厚のマイラをシニリ
ンクしたものを現像ローラ（２）とし、これと対向して
、ｌ　ｍｍの距１’ｊ［ｆにＳｅ感光ドラム（１３０φ
）を配置し、現像ローラ（２）とＳｅ感光ドラム（１λ
との間に、ワイド（４）（１（１０〕＋ｒｎφ、数μｍ
厚のテフロンコートを施す）を１．　ｍｍ間隔で２０不
張る。ワイヤ（４）と現像ローラ（２）との距ｎｔは４
００／７ｍである。

この現像ローラ（２）へのトナー供給は、トナー供給部
材（５）をスポンジローラ（２０φ）として、ｖ３−１
８００ｓｉｎｗｔｌ−７５０（Ｖ）Ｃｏ）＝２７ｒｆ、
ｆ＝ＩＲＪ（ｚ）　　旧）の′１１℃圧を印加する。ト
ナーホッパ（１３中のトナーは、帯″ｌｌ（手段である
ファプラシ（８）にょシ正極性に帯電され、スポンジロ
ーラ（５）の孔により搬送され、ゴムローラ（１０φ）
（６）により層厚を規制される。

厚みを規制されたトナ一層は、現像ローラ（２）と接触
する位置′まで搬送され、現像ローラ（２）とスポンジ
ローラ（５）との電界で現像ローラ（２）にトナーが付
着する。現像ローラ（２）にはＶ、　＝＝　ｌ　３　Ｑ
　Ｑｓｉｒ＋ｒ＋Ｊｊ　＋５５０（Ｖ）ｉ９）が印加さ
れている。上記の電昇で現像ローラ（２）に付着しえな
かったトナーは、回収ロー２（７）であるゴムローラ（
１０φ）で機械的にはき取られ、トナーホッパーＯａ内
に戻される。

一方、現像ローラ（２）に付着したトナーは、現像領域
に入るとワイヤ（４）と現像ローラ（２）間の電界によ
り、飛翔を開始し、ワイヤ（４）近傍にトナークラウド
を形成する。ワイヤ（４）にはＶ２　＝　８Ｑ　Ｑ　ｓ
ｉｎωＬ＋：３５０　（Ｖχ１０）が印加されている、
このトナークラウドは、潜像電位が＋１５０Ｖである画
像部に引かれて現像が行われる。非画像部の潜像′１１
シ位Ｃよ＋６００　Ｖであった。一方、現像ローラ（２
）に残留し／ｃトナーは、接地されたクリーニングロー
ラ＋３）　（１０φの’ｊ’ｌ”ａゴムローラ）により
、かき取られかつ、現像ローラ（２）表面上の電位を零
として、次回の工程に備える。

このように、本発明の現像装置では、感光ドラムとトナ
ーとが接触することなく現像され、がっ、トナーノ均一
台層がスポンジローラにより実現されたため、絶えず安
定した函明な画像が可能となった。

以−Ｌｌこの発明の実施例について説明したが、この実
施例の特徴は、次のようである。

（ｉ）トナーに電荷をＪジえる帯電手段と、現像ローラ
への塗布手段とを別々に設けている。

■非ａＦｉ　Ｈ−）ナーを用いている。

■供給ローンは、現像ローラに接触しても設けても非接
触で設けても良い。但し、後者の場合には、供給ローラ
と現像ローラとの間に′電界を印加することが必要でａ
るる。

■供給ローラ６．１２、組込という点からすると、多孔
性であることが吸求される。

■更に、供給ローラが弾性會有すると、振動に強く、現
像ローンとの接触面積が太きくなり、トナー塗布が安定
する。

〔発明の実ｍｉ例〕

次に、トナーの飛翔に関する一実施例を図面に従って説
明する。

この央ｉＭ例での現像装置は、第３図に示８れるように
、現鴎ローラ（３０と、ソイー＼′一部１：ｉ、ｉ）と
、１（シ光ドラム（句とから成る。

与１□１ｊ訳ローラ（，３１）は合市性利別、例えはア
ルミニウムから成り、直径３２１，１１１１．周面を絶
縁性物質、例えばテフロンで被層している。

この現像ローラ（）１）には、第１の電源＋３７１から
＋１７、川ｖ１が供１１Ｇｊされている。この紀１の′
山：（片（１句は、第１のｙ流市偶昌鋤（この出力をＶ
ｌｌとする。）及び第１の１１−１流′屯源（４１）（
この出力をＶｌ２とする。）と力・ら成る。

Ｖ＋Ｐ、ｉ Ｖｌ　＝Ｖｌ　ｌ　＋　Ｖｌ２ 次に、ワイヤ一部（慢は、直径１　（１０／ｌ　ｍのタ
ングステンから成り、電気的に４続し−Ｃいる。す、１
．ｒわち、第１図では、ワイヤ一部（：切の１，１「面
図が示されており、現像ローラ（３１）の周面に対向し
で、タングステンのワイヤーが１　ｒｒｕπの間隔で２
０不張［つれている。

このワイヤ一部＋１（ｉｊには、第２の電源＋３３）か
ら電圧Ｖ２が供給される。この８Ｉ！２の１は源り（騰
は、第２の交流′電源（この出方をＶ２１とする。）（
３つ及び第２のＩＭ流′屯源（この出力をＶ２２とする
。＞　１：３７）からなるうｖ２は、 次に、感光体（，１つは、公知のようにその周面に静’
Ｆｉｔ　／群像が保持されている。すなわち、電荷の分
布パターンが形成されている。この実施例では、画を変
化さぜ、画像タ一度及びかぶりを測定した。

ここで画像濃度とは、光を照射し、その反射光を測定し
て求められる。但し、評価する際には、入射光強度ケ反
射光強度で除し、対数ケとった数値で行う。この時の数
値は、１．０以−ヒが好ましい。

又、かぶりとは、よく知られ−Ｃいるように、非画像部
であるにもかかわらず、トナーが付着してし゛まった句
【域である。このがぷりの評価も、入射光強度を反射光
強度で除し、対数をとった数値で行ν。この時の数値は
０．４程１尾であると、がなりひどいがぶシで必ハ黒い
画像によｐ近くなる。

このような２つの量で現像を評佃１ずろと、測定結果は
、第４図に示づれるようになっグ杜。

この第４図からもわかるように、画像両度が充し、画像
の解像度パターンを測定した。すなわち、静電潜像を３
．２岑：／ｍｕ及び４本／　ｍｍの重度で５本の線を形
成し、前述の装置構成により、現像ケし、記録紙上での
像をマイクロデンジメーク洸より測鷲した。

測に結果の概略を述べると、５本の線のうち、外側の２
本の′＃贋が低くなることに特徴がある。

そこで、現像の忠実度を評価するために、５本の線のう
ち中央部の３本の平均ｆｆ！ＬｌｆＩｈと端の２本の線
の平均ｉｌＪ　度Ｄ２との比、すなわち、Ｄ２／ＤＩを
現像の忠実９１　Ｄと定義する。このＤが１に近いほど
忠実度が商い。

このような量を用いて実験結果を示したのが第５図であ
る。この図かられかるように、交流周期Ｔが６００μ閏
Ｃ以上のとき現像の忠実度が満足いく値となっている。

ここで、注意すべきは、ｉｎ圧の交流周期Ｔが、トナー
に印加する交番電界の周期となっていることである。

次に、本発明者等は、実験結果を評価する／こめニ、ト
ナーの飛翔速度についてシュミレーションを行った。こ
のときのトナーの運動方程式は、である。但し、トナー
の粒径を２ｒ、質量ｍ、電荷ｑ１窒気の粘性係数をη、
トナーに作用する電界（現像ローラＣ，４＋＋から感光
体ｃ３ツ方向の「ｉｔ界）全ＥＸとする。

ここで％　Ｊ’２Ｘを解析的に求めることが非常に困難
であるので、数ｌＩｈ解析によシ、トナーのフｊを翔運
動を求める。

寸ず、「１を位分布を求める。そのために、世、像ロー
ン（３１）、感光体（３５）及びワイヤ一部ｉ、（：１
１での境界値を／ｉＷ４足する点′眠萌及び双極子の分
布をネガ求める。

次に、とｈらによる電位と、現像ロー２及び感光体間の
平行［ｆｉ界に基づく電位併合わせて、ｆト意の位１歳
を求めた。その結果を示すと、となる。ここで、Ｕ（ｘ
、ｙ）は、座佇（ｘ、ｙ）での１（Ｌ位分布であり、１
．）ｘ、Ｄｙ（ｒよ、ｘ　＋　ｙ方向での空間のきざみ
である。ここではそれぞれ１０／Ｉｍと設定した。史に
、計算の時間ステツブは５　／７　！ＮＱＧ　）二し／
こ。

この結果を第６図、第７図に示す。第６図は、電圧の周
期、すなわち、交流電界の周期を横軸にとり、感光体（
３！のへのトナー到達時間Ｔａ及び感光体（１５）への
到達時のトナー速度Ｖａを示したものである。

この結果かられかるように７００μ式程度の交流周期で
あると、トナーは速度が極小値となった状だ。

以」二から、トナーは、交流電界中を加速減速を％Ｙ！
り返しながら感光体に到達するが、感光体上に速度略零
で到達する（これ盆ンフトランディングとが結論される
。言い換えると、トナーが感光体（（ｉ）上の電荷パタ
ーンを確実に感じることができれば、現仰は忠実に行わ
れ、画質が高いものとなる。

４　図面の簡ｆ（’＋、な説明 第１図（佳、供給ローラの一実施例を示す（１１メ成１
／１、第２図は現像ローラの構成図、Ｍ　Ｊ図は、トナ
ーの飛ｆｉｌに関する一実施例を説明するだめの構成図
、第４図及び第５図は、第：３図に示される装置１イ（
における実験結果をボし、第３図ｅ」、′電界の周波数
に対する画１宏ａ　ｋ　（・黒丸で示す。）及びかぶり
ｍ１度（０臼丸で示す。）を示すｕ　、第’　５図は、
自作の忠芙度を示す図、第６図及び第７図は、７つミレ
ーシー、ンの結果を示し、第６図は箱、界の周？皮数に
対するトナーの感光体への到達時間（白丸で示す）及び
到−６時の速度（黒丸で示す。）を示すｂ？ｌ　、Ｍ’
ｒ７図はトナーの速度の極小値を支える位置（白丸で示
す）及びその極小値（黒丸で示す。）を示す図である。

（１）・・・感光ドラム、（２）・・・現像ローラ、（
３）・・・クリーニングローラ、（４）・・ワイヤ、（
５）・・・供給ローラ、（６）・・・規制ローラ、（７
）・・・開成ローラ、１８）・・帯電５手段、（９）、
　（１０）　、　ＣＩ　］）・・・ｉｊｉ　１１ハ（１
２）・・・トナーホッパー、！２１）・・・金篇ローラ
、’、２３・・・絶縁コート材、（ｆより１１名） 第３図 第４図 ＝Ｔｏ（、ｕＡＱハ 第５図 →−反の 第６図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）静電性像保持部材に対向して、トナー担持体を配
   置し前記トナー担持体へトナーを供給する供給部材を設
   υす、前記トナー供給材からトナーを回収する手段、及
   びトナー量を規制する手段、さらにトナーを帯電する手
   段とを具備し、かつ前記静ａＳ像保持部材とトナー相持
   体との間に複数本のワイヤを設け、前記トナー担持体及
   びワイヤに交流及び直流ｒ（Ｌ圧を印加することにより
   、削記静醒潜像保持部材を世１像することを特徴とする
   現像装置。
2. （２）トナー供給部材がスポンジローラであることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項に記載の現像装置。
3. （３）ワイヤを絶縁コートしたことを特徴とする特許請
   求の範囲第１項に記載の現像装置。