JPS6289975A - 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 本発明は電子写真を応用した複写機、プリンタ等の画像
形成装置における現像装置に関するものである。

従来の技術 従来、乾式トナーを用いた現像方法としては、大別して
２成分系現像剤を用いる方法と１成分系現像剤を用いる
方法とに二分される。

２成分系現像剤を用いる方法は、キャリアとトナーの混
合現像剤を用いる為、トナーとキャリアの混合比を一定
に保つトナー濃度制御装置が必要になると共にキャリア
の劣化による定期的交換等の欠点を有している。そのた
め、最近では前記欠点を除去するためにキャリアを用い
ない１成分系現像剤のみによる現像法が提案されている
。この現像法には、例えば特開昭５４−４３０３８号公
報、特開昭５８−１５２２６０号公報等に示されるもの
が有り、第４図、第５図にその構成を示す。

第４図（特開昭５４−４３０３８号公報）において、１
は現像ローラ、２はトナー、３はホッパ、４はブレード
、５は感光体を示す。現像ロー２１は表面が凹凸状の金
属材料で構成されていて、ホッパ３からトナー２が供給
される。次に現像ローラ１が矢印の方向に回転した時に
、現像ローラ１の表面に摺接したブレード４によってト
ナー２は所定極性に帯電されると共に現像ローラ１の表
面上にコーティングされる。次に帯電したトナー２ば、
感光体６の静電潜像と対向した時に飛翔して、現像をす
るものである。

第５図（特開昭５８−１５２２８０号公報）において、
６は感光体、７は感光体ｅに摺接する導電性ウレタン材
料よりなる現像ローラ、８は現像ローラ７に転接する導
電性ファーブラシ、９は導電性のファーブラシ８と現像
ローラ７に電圧を印加する電源、１０は電源９の電圧調
整する電圧分配器、１１はトナー１２を収納したホッパ
とで構成されている。ホッパ１１からファーブラシ８に
供給されたトナー１２は、ファーブラシ８により摩擦帯
電され、次に電源９の電圧によりファーブラシ８から現
像ローラ７上にコーティングされ、この後感光体６の静
電潜像に付着して、現像するものである。又現像した結
果、所定の現像濃度が得られなかった時には、電圧分配
器１ｏにより調整するものである。

発明が解決しようとする問題点 しかし、このような方式のものでは現像剤（トナー）の
帯電性や現像ローラ上への均一な層厚形成の点で問題が
あり、高品位の画像再現を困難にしていた。

すなわち第４図に示すものについては、現像ローラ上の
表層のトナーはブレードと接触し、下層のトナーは現像
ローラと接触し摩擦帯電されるが、中間層のトナーはト
ナー同士で接触するため摩擦帯電しない。この状態で感
光体に現像ローラよりトナーを飛翔すると、前記中間層
の未帯電トナーは装置内に飛散したり、カブリが生じる
等の問題が発生する。又前記の表層及び下層のトナーは
、トナー表面一部しか接触帯電しないため、湿度により
現像濃度が大きく変化する問題があった。

第５図に示すものについては、ファーブラシと現像ロー
ラとの間の電界によりファーブラシ上の帯電トナーを現
像ローラ上にコーティングするものである。そのためフ
ァーブラシ上のトナー密度が一定でないと現像ローラ上
にトナーのコーティングムラが発生するのでホッパから
ファーブラシに均一供給する手段が必要になる。

しかし、ファーブラシにトナーを均一供給する手段を有
したとしても、ファーブラシの比抵抗およびブラシの密
度バラツキにより現像ローラ上にトナーのコーティング
むらが発生する問題があり、その結果、現像時に濃度ム
ラが発生していた。

本発明は、従来の問題点を解消し、高画質の現像装置を
提供するものである。

問題点を解決するだめの手段 そして上記問題点を解決するだめの本発明の技術的な手
段は、帯電した現像剤を現像剤担持体上にコーティング
する手段と、その現像剤の層厚を規制する層厚規制手段
を設けたものである。

作　　用 この技術的手段による作用は次のようになる。

すなわち、帯電した現像剤を少なくとも電界により現像
剤担持体上に移送し所定の現像剤層厚以上に厚くコーテ
ィングする。次に層厚規制手段により余分の現像剤をか
き落とし現像剤担持体上に所定の現像剤層厚を形成する
。次に潜像保持体と現像剤担持体との間の電界等により
たとえば現像剤を飛翔させて現像するものである。その
ため、現像部での現像剤担持体上の現像剤は均一帯電さ
れるとともに均一コーティングされている。したがって
、トナー飛散、カブリ、現像濃度ムラのない高画質の現
像が可能になる。

実施例 第１図は本発明の第１の実施例における現像装置であり
、複写機の現像プロセスに使用した例である。

第１図において、１３は潜像保持体である感光ドラムで
たとえばアルミニウムの基台１４の表面上に酸化亜鉛、
セレン、有機光導電材料等の感光材料１６を担持したも
のである。

１θは帯電器で高圧直流電源１７によって潜像保持体１
３上の感光材料１５に応じて、たとえば酸化亜鉛の場合
はマイナス、セレンの場合はプラスのコロナを与えて潜
像保持体１３上の感光材料１５（以下単に感光ドラム１
３と称する）を全面帯電させるものである。１８は光学
部で、パターン光像を感光ドラム１３上に投影して静電
潜像を形成するものである。１９は現像剤で市販の一成
分絶縁性トナーが使用される。なお、トナーは磁性でも
非磁性でも差し支えない。２０は一端に出口部２１を有
し現像剤１９を収納した筐体である。２２は現像剤担持
体（以下現像ローラと称する）でたとえばステンレス鋼
、アルミニウム等の金属ローラ、金属ローラの表面を樹
脂でコーティングしたローラ、または金属の心金上に樹
脂の層を形成した樹脂ローラ等か用いられ、好ましくは
その表面に微細な凹凸を形成したものである。また現像
ローラ２２は出口部２１にあって、かつ感光ドラム１３
と一定間隙を有して対向した位置に設け、たとえば第１
図に示すように反時計方向に回転させである。２３は円
筒弾性体で心金２４の外周面に弾性材料２５の層を形成
しである。円筒弾性体２３は筐体２ｏの現像剤１９内に
あシ現像ローラ２２の表面と摺接し、たとえば第１図に
示すように時計方向に回転させである。なお、この実施
例においては弾性材料２６にカーボンを含有したレーヨ
ン繊維を使用したファーブラシを円筒弾性体２３として
用いている。２８はかき取り板で円筒弾性体２３の弾性
材料２５と摺接し弾性材料２５内の現像剤１９の量を均
一にする。さらに円筒弾性体２３は現像剤１９を攪はん
し、円筒弾性体２３と現像剤１９の摩擦による摩擦帯電
を行なうとともに、筐体２０の面と近接もしくは摺接し
、かき取り板２８と摺接して現像剤１９の摩擦帯電を助
けるものである。また、円筒弾性体２３の周速は現像ロ
ー２２２の周速より速くし、現像後に現像ローラ２２の
表面に付着した余分の現像剤１９をかき落とす働きをす
る。２６は電圧印加手段である直流電源で現像ローラ２
２と円筒弾性体２３との間に電圧を印加するものである
。弾性材料２６は絶縁性でも導電性でもよいが、絶縁性
材料を用いると直流電源２６によって現像ローラ２２と
円筒弾性体２３に印加する電圧を高圧にする必要がある
ので装置が高価になり、かつ危険をともなうので比抵抗
が１０　Ωα程度以下の導電性材料を用いる方が好まし
い。

また弾性材料２６としては、この実施例のように導電性
のレーヨン繊維だけでなく他の導電性繊維を用いても良
いし、またコーティングを均一にするために静電植毛方
式のファーブラシを用いることも有効である。さらに弾
性材料２５として、導電性のスポンジ、導電性の布、柔
らかいワイヤブラシ等を用いて円筒弾性体２３を形成し
ても前述の摩擦帯電、コーティング等の作用が有効に行
なわれることは勿論である。なお、現像剤１９が一成分
磁性トナーである場合は心金２４として磁気ローラを使
用し、その外周に磁気ブラシを形成して円筒弾性体２３
とすることも有効である。

２７は現像剤の層厚を規制する層厚規制手段であるブレ
ードで（したがってこの実施例においては以下ブレード
２７と称する）この実施例においてはウレタンゴム等か
ら成る弾性材料で形成しであるが、他のゴム材料でも良
いし、ポリエチレンテレフタレート樹脂等の弾性のある
樹脂や、りん青銅、ばね鋼等の弾性金属でも良く、また
、これらにふっ素樹脂をコーティングしたものや、これ
らを組み合わせたものでも良いことは勿論である。

このブレード２７は現像ローラ２２の回転方向に対して
筐体２０の現像剤部より下流側で、かつ感光ドラム１３
との対向部より上流側に現像ロー２２２に摺接させて設
けである。

以上のように・構成した第１の実施例の現像装置につい
てその動作を説明するが、ここでは動作をわかり易くす
るために潜像保持体１３上の感光材料１６は酸化亜鉛を
、円筒弾性体２３はアルミニウムの心金２４上に弾性材
料２５としてカーボンを含有した比抵抗が約１０５Ωｍ
のレーヨン繊維を３６００本／ｄ程度植毛したファーブ
ラシを、それぞれ用いた場合について説明する（したが
って、この実施例においては円筒弾性体２３を以下ファ
ーブラシと称する。）。なお、現像剤１９は市販のプラ
ス帯電性の非磁性−成分トナーを用いた。

第１図において、帯電器１６に高圧直流電源１７により
約−ｅＫＶの高圧を印加してマイナスのコロナにより感
光ドラム１３の全面を約−６ｏｏＶにマイナス帯電する
。次にマイナス帯電した感光ドラム１３に光学部１８に
よりハロゲンランプ等によって照明した原稿の反射像（
パターン光像）を投影すれば、感光ドラム１３上の原稿
の非画像部に相当する部分は反射光によってほぼ。■に
近い残留電位まで除電されポジの静電潜像を形成する。

その間に筐体２０内の現像剤１９はファーブラシ２３の
回転により弾性材料２６内に供給されるとともに弾性材
料２５との摩擦によってプラス帯電する。次に弾性材料
２６内の過剰の現像剤１９はかき取り板２８でかき取ら
れ適量に供給されるとともに、かき取り板２８や筐体２
０との摺擦によりさらにプラス帯電する。さらに現像剤
１Ｓはファーブラシ２３の回転に゛より現像ローラ２２
と対向する位置まで搬送される。適量供給された現像剤
１９は現像ローラ２２の表面との摺擦によシさらに均一
にプラス帯電する。次に現像ローラ２２とファーブラシ
２３との間に直流電源２６によりファーブラシ２３側を
プラスにして電圧を印加し、現像ローラ２２の表面上に
帯電された現像剤を移送しコーティングする。直流電源
２６により印加する電圧は３０Ｖ〜２５０Ｖ程度が望ま
しく、この実施例においては１００Ｖを印加している。

なお、直流電源２６による電界によって現像剤１９が円
筒弾性体２３から現像ローラ２２へ移送される際、未帯
電の現像剤や逆符号に帯電した現像剤は移送されにくく
現像剤の選別作用があるため、より均一な帯電ができ良
好な画像を得ることができる。

ここでコーティングされた現像ローラ２２の表面上の現
像剤１９の層厚は６０〜１６０μｍ程度であって所定の
層厚以上になっており、かついくらかのバラツキがある
。続いて現像ローラ２２の回転によって現像ローラ２２
表面の帯電された現像剤１９はウレタンゴムより成るブ
レード２７を通過するが、その時にブレード２７によっ
てさらに均一にプラス帯電するとともに、一部かがき取
られ所定の層厚に規制される。なお、この時の層厚は１
０〜５０μｍ程度が望ましい。

したがって現像ロー２２２上の現像剤１９は所定の層厚
で、かつ均一な薄層を形成しており現像濃度ムラのない
良好な画像を得ることができる。

なお、本構成によれば現像剤１９の攪はん、摩擦帯電、
電圧印加による現像ロー２２２上へのコーティング、ブ
レード２７による均一薄層化が確実に行なわれるため、
立ち上シが速く１渡以内に所定の電荷量に達することが
できるので余分の待時間を必要としない。

感光ドラム１３と現像ローラ２２は０．１ｍｍ程度の間
隙を保って対向した位置に設けてあり、感光ドラム１３
上のマイナス帯電した静電潜像が現像ローラ２２上のプ
ラス帯電した現像剤１９と対向した時に現像剤１９が感
光ドラム１３上の静電潜像に静電力により飛翔して現像
することができる。

現像後、現像ローラ２２の表面上に残った余分の現像剤
１９はファーブラシ２３によりかき取られ前工程の履歴
を消去するのでゴーストのない高品位の画像を得ること
ができる。

次に本発明の第２の実施例について説明する。

第２図は本発明の第２の実施例を示したもので、第１の
実施例の場合と同一の機能を有する部品には同一の番号
を付しである。第２図においては弾性材料２６として導
電性のスポンジを用い、これをアルミニウムの心金２４
のまわりに円筒状に形成したローラを円筒弾性体２３と
して使用している。層厚規制手段２７は剛性体であって
ステンレス鋼等の金属や硬質の樹脂、セラミックス等が
用いられ、現像剤１９の所定の層厚だけ正確に現像ロー
ラ２２の表面から離して取り付けられている。

２９は仕切り板で現像ローラ２２と円筒弾性体２３の近
接部に未帯電の現像剤１９が到達せず、かつ余分の現像
剤が滞留しないようにするためのものである。円筒弾性
体２３として導電性のスポンジローラを用いても第１の
実施例で説明した摩擦帯電、コーティング等の作用が有
効に行なわれることは容易に理解できる。

この実施例においては現像ローラ２２と円筒弾性体２３
は一定の間隙を保って近接位置で対向している。なお、
この間隙は０．１〜Ｏｅ　５　ｍが良い。

この間隙によって第１の実施例で説明した未帯電や逆符
号帯電した現像剤の選別作用がより確実に行なわれる効
果がある。円筒弾性体２３が回転して現像ローラ２２と
対向した位置に来ると第１の実施例と同様に現像剤１９
は直流電源２ｅによる電界によって現像ローラ２２上に
所定の層厚よシ厚ぐコーティングされ層厚規制手段２７
によって所定の層厚に規制されて、感光ドラム１３上の
静電潜像と対向した時に静電力により現像が行なわれる
。

３１はバイアス電圧印加手段で感光ドラム１３と現像ロ
ーラ２２との間に直流のバイアス電圧を印加する。直流
のバイアス電圧を印加することによって静電潜像による
静電力と直流バイアスによる電界の相乗作用により現像
剤１９が飛翔するのでより効果的に現像することができ
る。なお、本構成の現像装置はバイアス電圧が交流の場
合や、直流に交流を重畳した場合でも良く対応でき、ま
たバイアス電圧印加手段３１を使用しないことも可能で
ある。

次に本発明の第３の実施例について説明する。

第３図は本発明の第３の実施例を示しだもので、第１お
よび第２の実施例の場合と同一の機能を有する部品には
同一の番号を付しである。第３図において層厚規制手段
２７は剛性体であってステンレス鋼等の金属やそれにふ
っ素樹脂をコーティングしたもの、または硬質の樹脂、
セラミックス等でできており押圧バネ３ｏの力によって
現像ローラ２２に当接している。その他の構成は第１の
実施例と同一であり、その動作も第１の実施例で説明し
たとおりである。

この実施例におけるように層圧規制手段２７を剛性体（
たとえば金属）で製作することによってゴム等に比べよ
り滑らかな表面を得ることができ、これを現像ローラに
当接することによってスジやムラのない均一な現像剤１
９の薄層が形成されるので、より高品位の画像を得るこ
とができる。

本発明は以上に説明した三つの実施例だけでなく、レー
ザプリンタ等におけるネガ−ポジ反転現像の場合も問題
なく使用できるし、また現像剤の帯電、現像剤担持体へ
のコーティング、現像剤の層厚規制、各要素の組み合わ
せによってさらに多数の構成が可能であることはいうま
でもない。

また、本発明は非磁性−成分現像剤によく適合し、かつ
潜像保持体と非接触の構成でちるため潜像保持体上で複
数色の現像剤を重ねて現像するカラー画像の形成にも有
利である。

発明の効果 本発明においては、現像部における現像剤は均一に帯電
し、かつ均一な層厚に形成されるので、トナー飛散、カ
ブリ、現像濃度ムラのない高画質の現像ができるばかり
でなく、非磁性−成分現像剤の直流電界による非接触飛
翔現像が可能であり潜像保持体上に複数色の現像剤を重
ねて現像するカラー画像の形成にも有利であるなど、そ
の効果は大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例における現像装置の断面
図、第２図は本発明の第２の実施例における現像装置の
断面図、第３図は本発明の第３の実施例における現像装
置の断面図、第４図および第６図はそれぞれ従来例の現
像装置の要部断面図である。 ２０・・・・・・筐体、２２・・・・・・現像剤担持体
、２３・・・・・・円筒弾性体、２６・・・・・・直流
電源、２７・・・・・・層厚規制手段、２８・・・・・
・かき取り板、２９・・・・・・仕切りコ＼ −Ｊ、３０・・・・・・押圧バネ、３１・・・・・・バ
イアス電圧印２、一番 加手段。

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. （１）潜像保持体上に形成された静電潜像を可視化する
   ための現像装置であって、現像剤担持体と、現像剤を帯
   電する手段と、帯電した現像剤を少なくとも電界により
   移送して前記現像剤担持体上に現像剤をコーティングす
   る手段と、前記現像剤担持体上の現像剤を所定の層厚に
   規制する層厚規制手段とを含むことを特徴とする現像装
   置。
2. （２）現像剤を帯電する手段が円筒状の弾性体を回転さ
   せて現像剤と現像装置構成部材との間に相対運動を起こ
   し、現像剤と前記現像装置構成部材との間の摩擦によっ
   て現像剤を摩擦帯電させるものである特許請求の範囲第
   １項記載の現像装置。
3. （３）円筒状の弾性体と現像剤担持体との対向部より上
   流側に円筒状の弾性体に当接する仕切り板を設けた特許
   請求の範囲第１項または第２項記載の現像装置。
4. （４）円筒状の弾性体に摺接するかき取り板を設けた特
   許請求の範囲第１項または第２項記載の現像装置。
5. （５）円筒状の弾性体がファーブラシである特許請求の
   範囲第２項または第３項または第４項記載の現像装置。
6. （６）円筒状の弾性体がスポンジから成るローラである
   特許請求の範囲第２項または第３項または第４項記載の
   現像装置。
7. （７）ファーブラシが導電性である特許請求の範囲第５
   項記載の現像装置。
8. （８）スポンジから成るローラが導電性である特許請求
   の範囲第６項記載の現像装置。
9. （９）帯電した現像剤を移送する手段である電界が現像
   剤担持体と円筒状の弾性体との間に印加した電圧による
   ものである特許請求の範囲第１項記載の現像装置。
10. （１０）現像剤担持体と円筒状の弾性体とを間隙を設け
    て対向させた特許請求の範囲第９項記載の現像装置。
11. （１１）層厚規制手段が弾性体のブレードである特許請
    求の範囲第１項記載の現像装置。
12. （１２）層圧規制手段が剛性体のブレードである特許請
    求の範囲第１項記載の現像装置。
13. （１３）現像剤担持体上の現像剤と潜像保持体とが非接
    触である特許請求の範囲第１項記載の現像装置。
14. （１４）現像剤担持体と潜像保持体との間に直流電界を
    印加する手段を具備した特許請求の範囲第１項記載の現
    像装置。