JPS5931979A - 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】 〔発明の技術分野〕 この発明は静電潜像面を顕像化する現像装置に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

乾式電子写真法における現像は、画質に直接影響する最
も重要な要素であり、従来からカスケード法、マグネッ
トブラシ法をＧｕしめそれらの変形方式など多く発表さ
れてきた。事務用乾式複写機においては、それらのうち
カスケード法とマグネットブラシ法が多く採用されてい
る。

これは、トナーの摩擦帯電が容易であり、安定した画像
が得やすい特徴があるためである。

しかし、その反面、カスケード法では現像時の周辺効果
のために画像のソリッド部分の再現性が悪い。また、マ
グネットブラシ法ではその欠点４Ｊ、　ｐなく最も普及
した方式である。しがし、現像剤キャリアの使用寿命が
比較的短がく普通数万枚の複写をとる度にギヤリアを交
換しなければならないという欠点がある。

そこで、近年両者ともそれぞれの欠点を解消するため、
たとえばキャリアの形状および材質などの改良を行なっ
たものが出現しているが、いずれも充分ではない。この
背景からギヤリアを含まない、いわゆる磁性−成分現像
方式を用いるものが増えつつある。この方式では特に導
電性トナーを用いるものと絶縁性トナーを用いるものに
分目られるが耐湿性向上の要求がら後者を選ぶのが技術
的目標となっている。この目標という表現はこの技術の
中には間顆点が残されているという意味である。間距点
の根幹をなすものはトナーの安定な帯電が得にくいため
に発生するもので、これにより画像むら、がぶり、濃度
変動をはじめとする画像不良をひき起こし、完成度の高
い複写機を得るための障害と４Ｃっでいる。

また、−成分方式の他の利点として、潜像面と非接触状
態でも現像が可能な点で、この利点は重ね現像を必要と
するカラー技術の爪要な要素である。しかし磁性トナー
を用いる限り、トナーのカラー化は困難である。なぜな
ら、トナーに用いる磁性粉の多くは、黒または茶色を呈
しており、混合によりカラートナーの色を著しく濁すか
らである。

この要求から、非磁性トナーが良好に現像できる現像方
式の必要性が増してきた。いわゆる、この非磁性−成分
現像方式は複写機としての実用化には末だ不十分な要素
が多い。その良く知られた技術は導電性ローラ表面にト
ナーの薄層を形成し、感光体などの静電潜像を有する被
現像面に対して約６００μｍ以下の間隙をもって対向さ
せることにより現像する方式である。この技術では、第
一にトナーの薄層（５０μｍ以下）の形成手段として信
頼性のある手段がなく、現状ではゴムブレード等をロー
ラに押しあてながらトナーをすりぬりさせる方法が最も
一般的に知られているが、形成されるトナ一層厚の不均
一や、ブレードの摩耗などの問題が残されている。第二
に、形成されたトナー薄層は均一な帯電を有する必要が
ある。このような手段ではトナーのり）シミ蹄率が低い
ため良好な帯電と、安定性が得られず、したがって画質
的にもはなはだ不十分な状態にあるのが現状である。ト
ナーの帯電性や成膜性の改善も試みられているが、利料
的改良も負担が大きく、実験室レベルでの検討段階であ
る。これは、ローラ表面の摩擦帯電性の改良についても
同じ材料開発の問題を残している。また、最近では、イ
ンテリ・ゾエント複写機プリンタの開発動向から正規現
像、反転現像の切り換え手段も欲しい事情があるが、具
体的手段が無いのが現状である。

〔発明の目的〕

こσ）発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目
的とするところは、非磁性トナーの薄層の形成が容易で
、かつ良好な帯電トナ一層を形成でき、さらに帯電極性
のコントロールをも可能ならしめることにより、正規現
像および反転現像が容易に実行し得る現像装置を提供す
ることにある。

〔発明の概要〕

この発明は、導電性表面またはその表面に抵抗層を被覆
してなる回転体に現像剤摺擦手段で二成分現像剤を摺擦
せしめることにより、回転体表面にトナーのみを分離付
着し、回転体と、現像剤支持手段との間に正あるいは負
の電源を選択的に印加することにより、回転体上に付着
されるトナーの極性がトナ一本来の極性と逆極性とに切
換えられるようにしたものである。

〔発明の実施例〕

以下、この発明の一実施例について図面を参照して説明
する。

第１図はこの発明の現像装置が用いられる複写機の概略
正面断面図である。すなわち、Ｉは複写機の筐体であり
、そのほぼ中央ａ（；には図示矢印Ａ方向に回転可能な
セレン・テルル合金などよりなる感光体ｌ°ラム（感光
体）２が設けられている。筐体１の−１一部には原稿を
載置して図示矢ｐＨＢ　、　Ｂ’力方向往復移動可能な
原稿台３が設けられている。そして原稿台３の下部には
、原稿台３に載置される原稿に光を照射する露光ランプ
４が設けられ、原稿台３の移動によって原稿の端から端
まで光を照射できるようになっている。そして、原稿か
らの反射光は光学レンズアレー（セルフメック）５を介
して上記感光体ドラム２の表面に照射して露光するよう
になっている。

また、前記感光体ドラム２の近傍には感光体ドラム２０
回転方向に沿って先ず適宜な疲労を与えて履歴を消去す
る青色光を発生ずる冷陰極ランプ６と、感光体ドラム２
の表面を正極性に帯Ｔｌイ、（約８００ｖ）する直流コ
ロナ帯電装＠７とが取付口られており、除電後帯電され
た感光体ト°ラム２の表面は前記原稿の反射光によって
露光されることにより静電潜像が形成されるようになっ
ている。またイ１２電装置７の先方には前記静電潜像を
現像剤（以下トナーという）によって顕像化する現像装
置８が設けられでいる。また現像装置８の先方には感光
体ドラム２の除電とともに感光体ドラム２上のトリ゛−
の徴帯電（負極性）が行なわれる交流コロナ放電装置９
がＶ↓Ｊられている。この交流コロナ放電装置９の先方
には用紙を前記感光体ドラム２の下方に供給する給紙装
置１０が設けられている。この給紙装置１０は、先ず筐
体１０側部に着脱自在であって複数枚の用紙Ｐを収納し
た給紙カセット１１とこの給紙カセット１ノから用紙Ｐ
を１枚ずつ取出ず給紙ローラ１２とが設りられ、さらに
前記給紙カセット１ノの上方には手差給紙機構１３が設
けられるとともに、手差給紙機構１３から給紙された用
紙Ｐを先方に送る給紙ロー５１４，１４がｄシけられ、
前記給紙カセット１１あるいは手差給紙機構１３から送
出された用紙Ｐの先端を位置決めして搬送するアライニ
ングローラ１５，１５などが設けられて構成されている
。また、上記給紙装置１０の先方には、前記感光体ドラ
ム２表面に形成されている顕像をアライニングローラ１
５．１５によって搬送されてきた用紙Ｐじ転写する転写
チャージャ１６Ｊ７．　、顕像が転写された用紙Ｐを感
光体ドラＪｚ　２から剥離する剥離チャージャ１７とが
設けられている。また剥離チャージャ１７の先方に（」
転写後感光体１゛ラム２に残留しているトナーを回収し
て堆積するクニーニング装置１８が設Ｃ１られている。

そして、転写後剥離された用紙Ｐ　Ｇ、Ｊ搬送ベルト１
９によって′、ｊ１着装ｆｒ（、？　ｎに搬送されるよ
うになっている。この定着装置ト′（，２ｏは搬送され
てぎた用紙に転写さねでいる１１仲をヒートローラ２１
．２１で定着するものである。上記定着装汁７２０によ
って定着された用紙Ｐは排紙ローラ２２．２２を介して
外部のｔｊＰ紙トシトレー２３出されるようになってい
る。

第２図は＋ｆｉＪ記現（１女装賄８の（；゛・１成を説
明するものである。すなわち、３１は筐体で、この筐体
３１内には磁性キャリア（鉄粉、フェライトなど）ａと
２〜７重景・Ｐ−セント混合された負の帯電を帯びたト
ナーｂとからなる現像剤３２が収納されている。また、
上記筐体３１内には図示矢印Ｃ方向に回転する非磁性円
筒スリーブ（現像剤搬送ローラ）ｓｓ、図示矢印り方向
に回転する現像ローラ３４２円筒スリーブ３３上の磁気
ブラシの厚さを１〜４＋ｍｎに規制する厚さ規制板３５
．現像剤３２のトナー濃度の均一性を保つために現像剤
３２を攪拌するそれぞれ回転方向の異なるスパイラル状
のシャフト３６゜３７、トナーホラ／４＋３８およびト
ナーホッパ３８内のトナーｂを現像剤溜め部３９に補給
するスポンジローラ４０とから構成されている。

上記非磁性円筒スリーブ３３は内部に図示極性の磁極配
列のマグネット３３１を有する構成となっている。上記
現像ローラ３４はアルミニウムなどの導電性部材３４１
の表面に５〜６０μｍの絶縁層か抵抗層として、エポキ
シ系、７Ｊ？リアミド系の樹脂による層３４２を形成し
たものである。

−１−記現イΦローラ３４の表面に絶縁層か抵抗層のｒ
Ｖｉ３４２を設けることにより、第３図に示ｊようにキ
ャリアａとトナーｂとの間にかかる電圧によりトナーｂ
が外灯されるｒ、罵に局部的電流の車中を防き゛、トナ
ーｂの濃度の均一化がＮｌれるにうになっている。

十記現、像ローラ３４の層３４２が導電性の場合トナー
ｂの４１には良好に行われるが、導電性の場合トナー１
】の電荷が減衰し２（い程度のトナーの抵抗が要求され
るが、１０７〜１０　Ω・ｍ程度の抵抗層の場合トナー
ｂの電荷の減衰が少なく、また電気的ブレークダウンも
防ＴＩ−されるようになっている。上記現像ローラ、７
４は感光体ドラＡ　２の周速とほぼ竿速から２倍程度の
速度で回転し、非磁性円筒スリーブ、？、７は更、Ｐ！
ローラ３４に対ｔ７て同方向またけ逆方向に２倍ないし
３倍の速度で回転されるようになっている。

また、−１記現仰ローラ３４の導電性部材３４１は直流
電源Ｅ、の負側電源端および直流型＃Ｅ２の正側電源端
が接続されるとともに、交流電源ｅを介して接地されて
いる。上記直流電源Ｅ。

の正側電源端はスイッチ４１の固定接点４月に接続され
、直流電源Ｅ２の負側電源端はスイッチ４１の固定接点
４１２に接続され、このスイッチ４１の可動接点４１３
は前記非磁性円筒スＩＪ−ブ３３に接続している。

つぎに、現像ローラ３４と非磁性円筒スＩＪ−ブ３３七
の間におりるトナーの分離を第３図と第４図を用いて説
明する。たとえば現像ローラ３４と円筒スリーブ３３と
の間に２００〜６００■の直流電圧Ｅ２が第３図に示す
ように印加されると、現像剤中で負に摩擦帯電されたト
ナーｂが現像ローラ３４に静電吸着されて、現像ローラ
３４上に薄層３４３を形成する。この薄層３４３の厚さ
は、印加される電圧により調整されるが、１０μｍ程度
の粒峰を有するトナーが２〜３層つまり２０〜３０μｍ
程度となっている。このようにして、形成されたトナ一
層３４３は、二成分現像剤３２から分離されたものであ
るため、均一で所望の４１）電１σのトナー粒子で形成
されている。

このため、現イψ領域において、感光体ドラム２と０２
〜０７濁のギャップｇで対向した場合、通常の電子写真
用イψ法とほぼ同じ現像感度が得られる現像機能を発揮
する。この場合トナーｂがギャッｆｇを飛翔するため、
解像力を保つにはギャップ０ｇを０．４〜０５鏑稈度と
しＣおく。さらに、トナーｂの飛翔のきっかＴｉｔを与
えるためおよび電気的ゆさぶり効果を与えるために、交
流バイアスｒｒｉＦＦ、ヲ０．４ｋＶ〜２ｋＶトすルト
、画質的ニ緻密性と低濃度域での感度改善が計れるよう
になっている。

また、現像胃−ラ３４と円筒スリーブ３３との間に正規
現像時とは逆極性の４００〜５００ボルトの直流電圧Ｅ
Ｉｈ＜第４図に示すように印加されると、現像剤中で負
に摩擦帯電されたトナーｂが上記印加型１ｒにより正に
帯電される。これにより、正に帯電されたトナーｂで現
像ローラ９７４上に薄層３４３が形成されるようになっ
ている。

すなわち、上記現像ローラ３４と円筒スリーブ３３との
間に正規現像時とは逆極性の直流電圧を印加する。この
場合、通常知られている効果としてはトナーｂは現像剤
３２から離れにくい方向に静電力が力１目）るため現像
ローラ３４にはトナーｂは付着しないが、そのＴｔｒ′
Ｆ、をしだいに高くしてゆくとトナーｂは第５図に示す
ように電圧Ｖ、を境に正に反転することが実験によりわ
かった。この電圧ｖ１はトナーｂの抵抗や帯電眠で異な
るが一般的に用いられるトナーｂでは、１５０〜３５０
ポルトの範囲に入る。したがって、電圧ｖ１より高い約
４００〜５００　ｙ＋？＃　）　ノア（ｉ［ＥＶ２を印
加した場合、現像ローラ３４」二のトナ一層３４３の電
位は約４０ボルトに達し、交流）ぐイアスを２００〜５
００デルト正側に偏寄さ１１ることにより、反転現イΦ
が十分性われるレベルにトナーｂの帯電極性が反転する
ようになっている。しかして、現像ローラ３４に付着せ
ずに現像剤中に残されるトナーｂの極性は全く影響を受
けずに元の極性を保つため、正規現像モードに戻しても
何ら支障がないようにｔ「っでいる。１なわち、ｌ、ナ
ーｌ）の極性が反転する理由は、導電性のキャリアａと
現像ローラ３４との間に電圧がかかる場合、わずか１０
〜１５１ｔ＋２１のトナー粒径に７・１シて４００〜５
００ボルトか印加されると４×１０５〜５×１０５ボル
ト／ＣＴｎという高電界となり、キャリアａからトナー
ｂへの電荷の直接注入が発生ずるからである。これによ
り、現像ローラ、？４にｊｆｆ　Ｌない現像剤３２には
電界が印加されないため、極性が転じないようになって
いる。

次に、このような購或においてｙ（す作を説明する。た
とえば今、感光体ドラムλ上に形成された正極性の潜像
を現像するに際し、まず正規現像モードにおいてはスイ
ッチ４１の可動接点４１３を固定接点４１２に切換える
。これにより、現像リーラ３４と非磁性円筒スリーブ３
３との間に２００〜６００ｖの直流電圧が印加される。

そして、円筒スリーブ３３の回転により現像剤中で負に
摩擦帯電されたトナーｂが現像ローラ３４に静電的に吸
着されて薄層３４３を形成する。

このトナーｂの薄層３４３と感光体ドラム２と摺接して
正規現像が行われる。

つぎに反転現像モードにおいてはスイッチ４１の可動接
点４１３を固定接点４月に切換える。

これにより、現像ローラ３４と非磁性円筒スリーブ３３
との間つまりキャリアａとトナーｂとの間には正規現像
時と逆の電界（電１１：、）たとえば４００〜５００ｖ
が印加される。そして、円筒スリーブ３３の回転により
現像剤中のトナーｂが現像ローラ３４に付着されてトナ
一層を形成する。よってそのトナ一層の電位は約４０ボ
ルトに達し、交流バイアスを２００〜５００ｙｌ？ルト
正側に偏寄することにより、反転現像が十分行われるレ
ベルにトナーｂの帯電極性が反転する。この正に帯電さ
れたトナーｂの薄層３４３と感光体ドラム２と摺接して
、反転現像が行われる。

上記のように、現像剤で形成される磁気ブラシの摺擦効
果により機械的に「ならし効果」が得られるため、従来
の手段では得られない均一で極力薄い秀れたトナ一層が
現像ローラ上に形成されるものである。また、均一なト
ナ一層が現像ローラ上に長期にわたって安定に得られる
ため、従来のものに較べ、均一り（シミの確実性と信頼
性とが飛躍的に向上され、画質的にも実用性の十分ある
装置が提供されるばかりでなく、従来達成されていない
、同一現像剤による正規現像と反転現像とが容易に行え
るものである。

以上により、カラー現像に供しイＩＩる感光体への非接
触現像、カラートナーの使用、および複写機のインーア
ーリジェント化にも対応できる。

〔発明の効果〕

以上詳述した゛ようにこの発明によれば、非磁性トナー
の薄層の形成が容易で、かつ良好な帯電トナ一層を形成
でき、さらに帯電極性のコン）　ｔｌ−ルをも可ｆｊｉ
：ならし、ぬることにより、正規現像および反転現像が
容易に実行し得る現像装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

図面はこの発明の一実施例を示すもので、第１図は電子
複写機の概略ＩＦ面断面図、第２図は現像装置の縦断側
面図、第３図は正規、ＩＩＪ像時のトナーの分離を説明
するための園、第４図は反転現像時のトナーの分離を説
明する１、−Ｍ）の図、第５図は現像ローラと非磁性円
筒スリーブとの印加電圧の変化によりトナーの極性を説
明するだめの図である。 ２・・・感光体ドラム（感光体）、８・・・現像装置、
ａ・・・磁性キャリア、ｂ・・・トナー、３２・・・現
像剤、３３・・・非磁性円筒スリーブ、３４・・・現像
ローラ、３４１・・・導電性部側、３４２・・・層、Ｅ
ｌ　ｐ　Ｅ２・・・直流電源、ｅ・・・交流ｍ源、４１
・・・スイッチ。 出願人代理人　　弁理士　鈴　江　武　彦第２図 第３図　　　　第４図 第５図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）静電潜像を担持した静電潜像面と、この静電、潜
   像面に対向し導電性表面またはその表面に抵抗層を被覆
   してなる回転体と、表面に現像剤及びキャリアからなる
   二成分現像剤を担持し前記回転体に対向する現像剤支持
   手段と、前記回転体と現像剤支持手段との間に接続され
   、前記現像剤支持手段に担持されている現像剤からトナ
   ーのみを分離して前記回転体の表面に付着上しめる電気
   的手段とを具備し、前記回転体を静電潜像面に離間対向
   せしめることにより、静電潜像面を現像することを特徴
   とする現像装置。
2. （２）現像剤支持手段として磁気ブラシ装置を用い、こ
   の磁気ブラシ装置と回転体との間に電圧を印加し、かつ
   回転体と静電潜像面との間に直流もしくは偏寄された交
   流の電圧を印加したことを特徴とする特許請求の範囲第
   １項記載の現像装置。
3. （３）電気的手段は選択的に印加される正もしくは負の
   直流電［Ｅまたは正もしくは負に偏寄された交流Ｋ［Ｅ
   であり、回転体に付着ゼしぬられるトナーの極性が選択
   的に切換えられることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項又は第２項記載の現像装置。