JPS619675A - 静電潜像現像装置 - 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 本発明は静電潜像の現像装置、特に、一成分系で磁性の
絶縁性トナーを用いて静電潜像の現像を行う静電潜像現
像装置に関する。

従来例の構成とその問題点 現像剤と゛して一成分系で磁性の絶縁性トナーを用いた
現像装置では、従来からトナーの安定した帯電が課題と
され、種々の方法が提案されてきている。例としては、
トナーにコロナチャージャーで電荷を与えたり、ブレー
ドやスリーブからトナーに電荷を注入したり、摩擦部材
とトナーとを接触させて摩擦帯電を行なわせたりする方
法が挙げられる。

第１図の現像装置は、トナー保持手段１と静電潜像保持
手段８およびこの両者間に電気的に接続されているバイ
アス電源６とから基本的に構成されている。さらに詳細
に説明すると、トナー保持手段１は軸体５によって回転
可能に支持された導電性スリーブ２と極性を順次反対に
配置したマグネットローラ３とから構成され、その相対
的な回転運動によってトナー４を搬送している。また、
静電潜像保持手段８は静電潜像保持面９と導電性支持体
１ｏとから構成され、回転可能に軸支されている。この
トナー保持手段１と静電潜像保持手段８とは、対向する
位置に配置され、その最も近接した部分が現像領域７を
形成し、トナー保持手段１の導電性スリーブ２と静電潜
像保持手段８の導電性支持体１０との間に接続されてい
るバイアス電源６によってこの現像領域７に高電界を生
じさせるようにしている。

このような構成を有する現像装置では、一成分系で磁性
の絶縁性トナー４を、バイアス電源６によって得られた
高電界（１０００Ｖ／Ｃｍ以上）の下で、トナー保持手
段１の導電性スリーブ２に接触させながら激しく撹拌す
ることにより、導電性スリーブ２が電極となってトナー
４に直接電荷が注入されて帯電し、その電荷がトナー４
の撹拌によって成るトナー粒子から他のトナー粒子へと
輸送（移送）され、現像領域７に達した帯電トナー粒子
によって静電潜像保持手段８の静電潜像保持面９上の潜
像の現像が行なわれている。

かかる方法で現像を行う場合、現像領域７におけるトナ
ー４の撹拌の強さと電界の強さとが現像に大きく影響し
、電界が強ければ強い程、より現像効果が大きくなって
いる。このように、電極から直接トナー４に電荷を与え
る方法をとっているため、トナー４が本来有している摩
擦等による帯電の極性や大きさにほとんど影響されカい
。このため、高電界を与える電圧源の値と、極性を変え
ることによって同じトナー４で同じ潜像に対し正と負の
両方のタイプの現像が可能であるとされている。

しかしながら、このよう々静電潜像現像装置にあっては
、高電界の下でトナー４に電荷の注入が行われるために
、高電界に起因するスパークの発生により生じる記録体
、トナー保持手段１の破損、或はトナー４への現像電流
によって引き起されるジュール熱によるトナー４の融解
およびトナー保持手段１への付着等の問題が生じる。特
にトナー４に導電性の混入物等が入り込んでいたような
場合は、高電界をかけた時のスパークが極めて大きくな
り、現像装置の破壊も招きかね々い。

この問題に対しては、トナー４に電荷の注入を行うのに
電界の強さを小さくすることによって対処できるが、本
来トナー４に電荷の注入を行うためには高電界を加える
ことが必要不可欠なことであるから、力）かる処置はト
ナー４に電荷を注入する方式の主旨からは大きくずれて
しまうことになる。また、他の処置として、トナー４を
撹拌する強さを増加させるという方法があるが、撹拌強
さを無制限に大きくすることは出来ず、一定の限界があ
った。

発明の目的 本発明は、高電界の下でトナーへ電荷を注入することな
しに現像剤として一成分系で磁性の絶縁性トナーを用い
て安定した現像を行うことが出来、しかもスリーブに高
電圧を加えて行なう現像、例えば反転現像等を行う場合
に多大なシュニル熱の原因になる大きな現像電流やリー
ク、スパーク等の発生を抑えることが可能な静電潜像現
像装置を提供し、上記従来の問題点を解決することを目
的とする。

発明の構成 本発明は、上記目的を達成するために、導電性の静電潜
像保持手段と、現像剤搬送手段と、これら二つの部材間
の現像領域蜘電界が発生するように両者間に電圧をかけ
るバイアス電源とによって静電潜像現像装置を構成する
と共に、上記現像剤搬送手段をはじめとするトナーと接
触する部材が電気的に絶縁されていることを要旨とする
ものである。トナーには、一般に１０　Ω−〇〃以上の
電気抵抗を有する一成分系で磁性の絶縁性トナーが用い
られ、或はこの発明においては帯電制御型の一成分系の
磁性の絶縁性トナーが使用されてもよい。そして、この
トナーは、本発明の一態様において、絶縁性の部材との
間で摩擦帯電され、或はまた、この摩擦帯電によって蓄
積された電荷を除去することが出来るようになっている
。なお上記絶縁性の部材は、抵抗率が、少なくともトナ
ーの抵抗率より大きく設定されていることが好ましい。

実施例の説明 本発明の実施例を添付の図面を参照して詳細に！明する
。第２図は本発明の一実施例に係る静電潜像現像装置の
概略構成を示す図である。この静電潜像現像装置は、ド
ラム構造を持ち、軸体２６によって回転ｎ」能に支持さ
れた現像剤搬送手段、即ちトナー保持手段２１と、この
トナー保持部材２１に隣接して配置され、導電性支持体
３１及び静電潜像保持面３０から構成された静電潜像保
持手段２９とを有する。トナー保持手段２１は、マグネ
ットローラ２４と、その外側に離隔して設けられた導電
性スリーブ２５と、この導電性スリーブ２６の更に外側
を覆って設けられた絶縁性スリーブ２３とから成る。導
電性支持体３１の外周は、画情報の記録操作時に帯電及
び電荷の除電が行われる静電潜像保持面３０になってお
り、この保持面３ｏとトナー保持手段２１の絶縁層２３
との対向部分に現像領域２８を形成している。

トナー保持手段２１の導電性スリーブ２５と導電性支持
体３０との間にはバイアス電源２７が接続され、このバ
イアス電源２７によってトナー保持手段２１と静電潜像
保持手段２９との間に高電圧が印加される。トナー保持
手段２１の周囲には、予め電荷が注入された一成分系で
磁性の絶縁性トナー２２がマグネットローラ２４の磁力
により付着保持されている。この絶縁性トナー１１は通
常１０１２Ω−Ｃ１８以上の電気抵抗を有している。

また、トナー保持手段２１の外周「１」にし；−接した
位置には絶縁性のブレード３２が設けられ、このブレー
ド３２上に過剰のトナー２２を蓄積することによりトナ
ー保持手段２１の外周面上のトナ一層の厚さを均一化す
ると共に、現像領域２８へのトナー２２の供給を安定化
させている。

このように、トナー保持手段２１は外周が絶縁層２３に
よって覆われると共に、ブレード３２も又絶縁性材料よ
構成るから、構成上、トナー２２には直接高電圧が印加
されることはない。

次に、本実施例に係る静電潜像現像装置の動作について
説明する。

この静電潜像現像装置では、一成分系で磁性の絶縁性ト
ナー２２が予め有している帯電と、バイアス電源２７の
作用によって生じる現像領域２８における電界の強さと
を利用して静電潜像の現像を行なっている。トナー２２
は、今まで述べたように、１０　Ωべ８１以上の電気抵
抗、即ち絶縁度を有しているから、帯電の安定性か高く
、緩和時間を長くすることができる。したかって、この
実施例では、一成分系で磁性の絶縁性トナー２２を製造
の段階で帯′屯させれば、この帯電が長時間にわたって
安定していることを利用して静電潜像の現像を行う。な
お、トナー２２の抵抗率の測定は公知の手法によるもの
である。また、トナー２２の帯電性能を向上させるため
に、帯電制御剤を含有した帯電制御型トナーを用いても
よい。

一方、現像領域２８において電界を発生させるために、
導電性支持体３１と導電性スリーブ２５との間にバイア
ス電源２７によって加えられる電圧の大きさを適切に選
択することにより、正規現像と反転現像の両方のタイプ
の現像を行なうことができる。

ここで、正規現像と反転現像における本発明の現像原理
と、バイアス電位の作用を説明する。第３図及び第４図
は、上記実施例における場合の潜像電位と、バイアス電
位との設定の一実施例を示すもので、第３図は正規現像
の場合について、第４図は反転現像の場合について示し
たものである。

第３図において、人は導電性支持体３１士の画像部にお
ける潜像電位レベルを示し、Ｂは非画像部における潜像
電位レベルを示す。一方、Ｃは導電性スリーブ２５に印
加されるバイアス電位レベルを示す。

第４図において、Ｄは画像部潜像電位レベルを示し、Ｅ
は非画像部潜像電位レベルを示す。また、Ｆは導電性ス
リーブ２６に眉り日されるバイアス電位レベルを示す。

なお、上記例においては、正規現像９反転現像のいずれ
の場合も潜像電位が■極性の場合について述べているが
、○極性の場合においても同様の原理で現像が行われる
ことは当然である。

第３図に示された正規現像による方法について説明する
と、この図において、画像部潜像電位レベル人とバイア
ス電位レベルＣとの間には大きな電位差があるため、導
電性支持体３１の画像部には強い電界が生じる。即ち、
現像領域２８において、静電潜像保持面３ｏ上の画像部
から導電性スリーブ２５に向かう電気力線が多く生じる
。ここで○極性に帯電したトナー２２を用いることによ
り、画像部の潜像に対して現像が行われる。一方、非画
像部においては、潜像電位レベルＢと、バイアス電位レ
ベルＣとの電位差が小さいため強い電界は生じない。し
かも、バイアス電位レベルＣに対し、潜像電位レベルＢ
は相対的にｅ極性側にあり、Ｏトナーを用いた本例の場
合においては現像が行われない。

次に、第４図に示された反転現像による方法について説
明すると、この図において画像部潜像電位レベルＤがグ
ランドレベル付近にあり、画像部に強い電界を生じさせ
るためにバイアス電位レベルＦを高いレベルに設定しで
ある。そして、上記正規現像の場合とは逆方向、つまり
導電性ス゛リーブ２６から静電潜像保持面３Ｑの画像部
に向かって多くの電気力線が生じるため、■極性のトナ
ー２２を用いることにより、画像部の潜像に対し現ＬＶ
が行われる。また、非画像においては、上述の正規現像
の非画像部の場合と同様な理由により現像は行われない
。

このように、反転現像は、一般に導電性スリーブ２５に
バイアス電源２７を用いて高電圧を印加する必要がある
が、この場合、絶縁層２３は、ジュール熱を発生する原
因と々るトナー２２への電荷の注入を防止することが出
来ることはもちろん、強い電界が生じる現像領域２８で
発生し易いリーク、スパーク等の防止にも極めて有効で
ある。なお絶縁層２３を゛使用していることによって上
記のような作用が得られるためには、尚該絶縁層２３の
抵抗はトナー２２の抵抗よりも大きな値に設定されなけ
ればならない。また、このよう々絶縁は、上記導電性ス
リーブ２５以外のブレード３２をはじめとする、トナー
２２と接触する他の部材には全て同様の絶縁を施す必要
がある。

なお、第２図に示す実施例においては、導電性スリーブ
２６の回転方向と回転速度とは、良好な現像が行われる
範囲内で設定すればよく、マグネットローラ２４や静電
潜像保持手段２９に関しても同様である。

第６図は、現像剤として帯電制御型の一成分系で磁性の
絶縁性トナー２２Ａを用い、現像装置を構成する各部材
の接触部の摩擦によって帯電させるようにした本願第２
の発明の実施例を示す図である。この実施例に係る静電
潜像現像装置は、上記第１発明の実施例に係る装置と同
様の構成を主要構成部分とし、同一部材には同一番号を
付しである。トナー保持手段２１の周囲には帯電制御型
の一成分系で磁性の絶縁性トナー２２Ａがマグネットロ
ーラ２４の磁力により付着保持されている。

そして、トナー２２Ａに対して帯電制御を行うために、
トナー保持手段２１の外周面に隣接した位置には、導電
性のブレード３２Ａと、このブレード３２Ａに接続され
た第１の電荷除去手段３２とが設けられる一方、ブレー
ド３２Ａからトナー保持手段２１の外周面に沿って所定
の距離だけ離れた位置には第２の電荷除去手段３３が設
けられている。

かかる構成を有しているため、ブレード３２ム上におけ
るトナー２２Ａの連続的な供給を維持するためのトナー
供給装置（図示してない）から供給されたトナー２２Ａ
は、絶縁性スリーブ２３やブレード３２Ａと接触して摩
擦されることによって電荷を帯びたり、或はトナー製造
時に付与されていた電荷量が更に増加したりする。そし
て、このトナー２２Ａは上記第１の実施例における場合
と同様に、現像領域２８に存在する電界によって静電潜
像保持面３０上の静電潜像に付着して現像が行われる。

ここで、ブレード３２Ａは導電性材料で形成されており
、第１の電荷除去手段３２がＯＮ時には絶縁性スリーブ
２３の表面を電気的に接地させ、ＯＦＦ時にはブレード
３２ムを完全に電気的に絶縁状態となるようにしている
。また、第２の電荷除去手段３３も同様に導電性部材で
形成し、ＯＮ時には導電体として残留電荷をリークさせ
、ＯＦＦ時には絶縁体として機能させる。しかし、第１
および第２の電荷除去手段は、必ずしも両方同時に必要
とするものではなく、少なくともどちらか一方を備えて
おればよい。

かかる装置は、ブレード３２Ａ等に限らず、トナーと接
触する他の部材、例えばトナー供給装置のホッパー等に
ついても同様に行われてもよい。

また、ブレード３２Ａや絶縁スリーブ２３の材質を、ト
ナー２２Ａに用いられる材質との帯電系列を考慮に入れ
て選択することにより、より一層効果的な摩擦帯電を行
うことができる。また、摩擦帯電の機会を増す意味で、
スリーブ２３と２５とマグネットロー２２４を互いに異
方向に回転させ、トナー２２Ａを帯電させる速度を速め
ることも効果的である。

このように、摩擦帯電を行なった場合、ブレード３２Ａ
や絶縁スリーブ２３にはトナー２２Ａの帯電と逆の極性
の電荷が徐々に蓄積され、摩擦帯電の効率が低下したり
、蓄積された電荷の電位による現像への悪影響等の問題
が生じる。そこで、導電性スリーブ２５に電圧が印加さ
れない時間、例えば非現像時にブレード３２Ａや絶縁ス
リーブ２３の表面を電気的に接地させる機能を有する第
１の電荷除去手段３２及び第２の電荷除去手段３３を設
けることによって、上記問題を解決する。

なお、第２の電荷除去手段３３は現像時、つまり導電性
スリーブ２５にバイアス電圧が印加されている間は、上
記第２の電荷除去手段３３は、絶縁スリーブ２３はもち
ろんのこと、トナー２２Ａにも接触させない様にする必
要がある。

発明の効果 本発明によれば、トナー保持手段と該トナー保持手段の
外表面上に保持されたトナーとの間を絶縁状態に保ち、
トナーには予め電荷が注入された一成分系で磁性の絶縁
トナーを用い、トナー保長部材上ではトナーへの電荷の
注入を行わ々いて静電潜像の現像を行うようにしたため
、高電竹の下でのリーク、スパーク等の発生を防止でき
、記録体やトナー保持部材の破損を未然に防ぐことが出
来る。また、トナーがジュール熱によって引起される融
解、付着することもなくなり、静電潜像現像装置の性能
劣化も防止できる管種々の効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の静電潜像現像装置を示す図、第２図は本
発明の第１の実施例に係る静電潜像現像装置の構成を示
す図、第３図は第１の実施例によって正規現像を行う場
合の潜像電位レベルとバイアス電位レベルとの関係を示
す図、第４図は第１の実施例によって反転現像を行う場
合の潜像電位レベルとバイアス電位レベルとの関係を示
す図、第５図は本発明の第２の実施例に係る静電潜像装
置の構成を示す図である。 ２２．２２Ａ　　・・・トナー（現像剤）、２１　・ト
ナー保持手段（現像剤搬送手段）、２３・・・絶縁性ス
リーブ、２４・　　マグネットローラ、２５・・・・導
電性スリーブ、２７゛　　バイアス電源、２８　・・・
現像領域、２９・・・・・静電潜像保持手段、３ｏ　・
・静電潜像保持面、３１・・・・・・導電性支持体、３
２・・・・・・絶縁性ドクター、３２Ａ・・・・・・導
電性ドクター、３２．３３・・・・・電荷除去手段。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第１
図 第３図 第４図

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）マグネットローラと外周面を絶縁性物質で被膜し
   た導電性スリーブとの相対的回転運動によって一成分系
   で磁性の絶縁性トナーを搬送するトナー保持手段と、該
   トナー保持手段と対向する面が現像領域を形成するよう
   に配置された少なくとも導電性支持層を有する静電潜像
   保持手段と、前記トナー保持手段の導電性スリーブと前
   記静電潜像保持手段の導電性支持体との間に電圧を印加
   するバイアス電源とを有することを特徴とする静電潜像
   現像装置。
2. （２）一成分系で磁性の絶縁性トナーは、１０＾１＾２
   Ω／ｃｍ以上の電気抵抗を有することを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載の静電潜像現像装置。
3. （３）一成分系で磁性の絶縁性トナーは、帯電制御型で
   あることを特徴とする特許請求の範囲第２項記載の静電
   潜像現像装置。
4. （４）マグネットローラと外周面を絶縁性物質で被膜し
   た導電性スリーブとの相対的回転運動によって帯電制御
   型の一成分系で磁性の絶縁性トナーを摩擦帯電しながら
   搬送するトナー保持手段と、該トナー保持手段と対向す
   る面が現像領域を形成するように配置された少なくとも
   導電性層を有する静電潜像保持手段と、前記トナー保持
   手段の導電性スリーブと前記静電潜像保持手段の導電性
   支持体との間に電圧を印加するバイアス電源と、前記ト
   ナー保持手段の摩擦帯電によって蓄積された電荷を除去
   する手段とを有することを特徴とする静電潜像現像装置
   。
5. （５）電荷を除去する手段は非現像時にのみ動作させる
   ことを特徴とする特許請求の範囲第４項記載の静電潜像
   現像装置。