JP2002148928A

JP2002148928A - 現像装置

Info

Publication number: JP2002148928A
Application number: JP2000344478A
Authority: JP
Inventors: Masayoshi Yamada; 昌義山田
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2000-11-10
Filing date: 2000-11-10
Publication date: 2002-05-22

Abstract

(57)【要約】【課題】トナー担持体に対して現像用トナーを供給する
トナー供給体の特性を改善し、トナー帯電量の安定化、
キャリアの消失を防止する【解決手段】少なくともトナー担持体２に接触または近
接する表面が繊維集合体で構成され、表面および表面近
傍にトナー４を保持してトナー担持体上２にトナー４を
供給し、かつトナー供給と同時または前後してトナー担
持体２上のトナーを回収するトナー供給体３を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、感光体上に形成さ
れた静電潜像をトナーで現像する、いわゆる電子写真装
置を使用したファックス、プリンタ、複写機やその複合
機の現像装置に関するものであり、特に、現像用トナー
担持体上へのトナーの効率的な供給および回収方法を実
現するための現像装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、感光体上に、帯電、露光、現
像を行いトナー像を顕像化し、搬送された用紙上にトナ
ー像を転写し、定着装置により固定化する電子写真プロ
セスは周知である。そして、現像装置において感光体上
の静電潜像を顕像化するため、移動する磁性体の表面に
磁性粒子を付着させ、その磁性粒子の表面にトナーを保
持し、感光体上にトナーを供給する磁気ブラシ現像方
式、弾性ローラー表面にトナー層を形成し、感光体に接
触させてトナーを供給する接触現像方式、磁性ローラー
表面に磁性トナー層を形成し、トナーと同極性のバイア
スを印加し、感光体に飛翔させてトナーを供給する磁性
非接触現像方式が知られている。

【０００３】従来、非接触現像方式は、一成分現像の手
段として検討されてきたが、近年、高速の画像形成装置
として、例えば、感光体上に複数のカラー画像を順次に
形成する１ドラム色重ね方式用等に検討されてきた。こ
の１ドラム色重ね方式では、感光体上に正確にトナーを
重ねることにより、色ずれの少ないカラー画像を形成す
ることが可能で、カラーの高画質化に適した技術として
注目されてきた。

【０００４】そして、従来の非接触現像方式の一例が、
米国特許第３，８６６，５７４号に開示されている。こ
の技術によれば、ドナーロール（現像ロール）上に非磁
性トナーの薄層を形成し、感光体に対し非接触に設置
し、交流電圧によって感光体潜像にトナーを飛翔させて
いる。

【０００５】また、従来の非接触現像方式の他の一例
が、米国特許第３，９２９，０９８号に開示されてい
る。この技術によれば、磁気ロールを用いて二成分現像
剤をドナーロールに進ませ、このドナーロール上へトナ
ーを転移させてトナー薄層を形成する現像装置が示され
ている。この例では、二成分現像方式を採用し、ドナー
ロール上への薄層形成は可能なものの、トナー帯電が高
くなった場合に、ドナーロール上のトナーの分離が困難
になり、強い交流電圧を印加することが必要とされる。
しかし、強い交流電圧は、感光体上のトナー薄層を乱し
てしまうので、色重ねには不適当であった。

【０００６】しかしながら、上述した従来技術において
は、トナーの帯電制御が複雑であり、現像ロールに大き
なバイアス電圧（現像電圧）を必要とした。このため、
現像ロール上に、トナーの消費領域と非消費領域とが発
生し、そのロール上におけるトナーの付着状態と、新た
に供給されたトナーとの間に電位差が生じやすい。その
結果、前回の現像画像の一部が次回の画像を現像する際
に、残像（ゴースト）のように現れる現象、いわゆる履
歴現象が発生し易いという問題点があった。

【０００７】そこで、履歴現象の発生を防止するため、
特開平１１−２３１６５２号公報には、現像ロール上の
現像トナーを掻き取るための部材と、掻き取られたトナ
ーの回収装置が開示されている。しかし、掻き取り部材
を設けると、トナーに大きな物理的又は電気的なストレ
スを与え、トナー劣化の要因となる。

【０００８】また、特開平３−１１３４７４号公報に
は、いわゆるパウダークラウド現像法が提案されてい
る。このパウダークラウド現像法では、ドナーロールと
感光体との間にワイヤーからなる補助電極を設け、この
補助電極に弱い交流電圧を印加することにより、現像さ
れたトナーを乱さずに色重ねすることができる。しか
し、この技術では、補助電極のワイヤーが非常に汚れ易
く、また、ワイヤーが振動すると、画像劣化が発生する
傾向がある。

【０００９】また、電子写真学会誌第１９刊、第２号
（１９８１）、ｐｐ．４４−５１には、二成分現像剤を
用いたタッチダウン現像法における現像ロール上のトナ
ー薄層の形成について理論的な考察が記載されている。
しかし、タッチダウン現像法では、現像残トナーと補給
トナーとの入れ替わりが容易でなく、選択現像が発生し
て現像性が低下するおそれがある。

【００１０】そこで、本願出願人は、特願２０００−２
３６１２６号で、図３に示すような構成を提案し、二成
分現像剤を使用する非接触現像方式の画像形成装置にお
いて、残像の発生を抑制するとともに、鮮明な画像を形
成することができるようにしている。

【００１１】すなわち、磁気ロール１３と、現像ロール
１２と、静電潜像担持体１１とを備え、磁気ロール１３
は、トナー１４を帯電させて保持するキャリア１５によ
る磁気ブラシ１６を発生させる。また、現像ロール１２
の表面には、磁気ブラシ１６から供給されたトナー１４
によりトナー薄層１７が形成される。そして、静電潜像
担持体１１は、トナー薄層１７のトナーを静電潜像に応
じて選択的に飛翔させて画像形成する。この静電潜像担
持体１１は、アモルファスシリコンの感光層を含む、厚
さ１０〜２５μｍの感光体を表面に有している。

【００１２】そして、現像ロール１２に電圧を印加する
電源部１８が設けられている。電源部１８は、第一直流
用電源部１８ａと交流用電源部１８ｂとから構成されて
いる。第一直流用電源部１８ａは、現像ロール１２に０
〜２００Ｖの直流電圧を印加する。また、交流用電源部
１８ｂは、現像ロール１２に、ピーク電圧Ｖｐｐ＝５０
０〜２０００Ｖの交流電圧を周波数ｆ＝１〜３ｋＨｚで
印加する。一方、静電潜像担持体１１は接地されてい
る。したがって、第一直流用電源部１８ａによって、静
電潜像担持体１１と現像ロール１２との間に実質的に０
〜２００Ｖのバイアス電圧Ｖｄｃ１が印加されることに
なる。

【００１３】また、磁気ロール１３に電圧Ｖｄｃ２を印
加する第二直流用電源１９を設けている。そして、現像
ロール１２の電位と磁気ロール１３の電位との電位差｜
Ｖｄｃ２−Ｖｄｃ１｜が１００〜３５０Ｖとなるように
第一及び第二直流用電源部１８ａ及び１９の電圧を決め
る。

【００１４】そして、画像形成の際には、磁気ロール１
３に保持されたキャリア１５及びトナー１４からなる現
像剤を攪拌しながら、トナー１４を適正なレベルに帯電
させる。現像剤は、磁気ブラシ１６を形成する。そし
て、この磁気ブラシ１６は、規制ブレード２０を通過す
ることにより、一定の厚さで現像ロール１２に接触す
る。このような間隙や印加電圧条件で、トナー薄層１７
を形成すると共に、周速差によるブラシ効果により現像
残トナーと供給トナーとを容易に入れ替えることができ
る。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、本願出願人
の非接触現像方式の画像形成装置では、キャリアがトナ
ーと一緒に感光体に現像され、現像装置から失われるこ
とを完全に防止することが難しいという問題、トナー薄
層１７を現像ロール１２に形成してトナー帯電も実行す
るため、現像に適する現像装置内全体に対するトナーの
割合が少なく、連続した印字時には、現像されたトナー
の帯電量不足による濃度低下などの画像への影響が発生
するという問題、さらに磁性非接触現像方式において
は、トナーに酸化鉄等の磁性材料を含むため、カラー用
トナーにおいては、所望の色を実現できないという問題
があった。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の問題点
に鑑みてなされたものであり、トナー担持体上のトナー
層が安定したトナー帯電量を実現しながら、キャリアの
消失やカラー用トナーへの適用が可能な現像方式を実現
することができるようにした現像装置である。

【００１７】具体的には、感光体上の静電潜像を現像す
るためにトナーを搬送するトナー担持体を備えた現像装
置において、少なくとも前記トナー担持体に接触または
近接する表面が繊維集合体で構成され、前記表面および
表面近傍にトナーを保持して前記トナー担持体上にトナ
ーを供給し、かつ該トナー供給と同時または前後して前
記トナー担持体上のトナーを回収するトナー供給体を備
える現像装置としたものである。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図面を用
いて説明する。

【００１９】図１は、本発明の現像装置を用いた画像形
成装置を示す図であり、３は本発明で特徴とするトナー
供給体であり、他は従来の図３と同様の構成・条件で、
感光体１、トナー担持体２、トナー４、トナー薄層７、
電源部８、第一直流用電源部８ａ、交流用電源部８ｂ、
第二直流用電源９とを設けている。

【００２０】トナー供給体３は、表面を糸状の繊維（以
後、繊維体と言う）の集合体で形成し、その各繊維表面
にトナー４を保持し、繊維表面とトナーとの接触を介し
て摩擦帯電することにより、トナー４の帯電量が所定の
値になる。なお、トナー供給体３に、トナー極性と同極
性の電位バイアスを印加することにより、トナー４に対
してより必要な電荷を供給し、所望の帯電量を実現する
ことができる。そして、トナー供給体３の表面に形成さ
れた繊維集合体を形成する各々の繊維体の先端は、トナ
ー担持体２の表面に近接または接触しながら、表面に保
持したトナー４をトナー担持体２に供給する。

【００２１】また、繊維体は、トナー担持体２上に物理
的に接触している場合は、トナー担持体上３のトナー
（トナー薄層７）の一部を回収することができる。な
お、トナー担持体２への移動等により繊維体の表面にお
けるトナー密度が小さくなれば、近接した状態でもトナ
ー担持体２上のトナー密度が大きい部分からトナーが移
動するため、トナー担持体２上の一部のトナーを回収す
ることが可能である。

【００２２】また、トナー供給体３からトナー担持体２
へのトナー供給量を大きくするための方法として、繊維
体の先端およびその周辺部に存在するトナー４がどれだ
け長時間トナー担持体２上のトナーと接触しているかに
依存するために、接触を所定の値に設定する目的で、ト
ナー担持体２表面の移動速度に対して、トナー供給体３
表面、すわなちトナー担持体２に近接または接触する繊
維糸の部分の相対的な移動速度を大きく設定すればよ
い。また、繊維糸のトナー担持体２への接触または近接
する際の角度を、トナー担持体２の接線に対して、小さ
くするように設定してもよく、あるいは繊維糸の密集度
を大きくしてもよい。

【００２３】逆に、トナー担持体２からトナー供給体３
へ回収するトナー量を大きくするための方法として、繊
維体の先端およびその周辺部に存在するトナー４が、ど
れだけ短時間トナー担持体２上のトナーと接触している
かに依存するために、これを所定の値に設定する目的
で、トナー担持体２表面の移動速度に対して、トナー供
給体３表面、すなわちトナー担持体２に近接または接触
する繊維糸の部分の相対的な移動速度を小さく設定すれ
ばよい。また、逆にトナー担持体２より移動速度を小さ
くして、相対的な移動速度を反対に設定してもよく、繊
維糸のトナー担持体２への接触または近接する際の角度
を、トナー担持体２の接線に対して、大きくなるように
設定してもよく、あるいは繊維糸の密集度を小さくして
もよい。

【００２４】また、トナー供給体３の繊維体上にあるト
ナー４に対し、所望の帯電量を与える方法として、トナ
ー４の極性において、帯電系列的に反対にある材質を繊
維糸に使用したり、繊維糸の表面にコートなどの方法に
より形成すればよい。例えば、正極性のトナー４を使用
する場合は、繊維体の表面にコートなどによりフッ素の
層を形成すると効果が大きいことが確認された。また、
フッ素で表面を形成すると、フッ素の離型性が大きいた
め、トナー４表面の添加剤等の付着も少なく、トナー供
給体３の使用寿命が大きくなる効果もある。また、繊維
体の表面を金属、もしくは金属酸化物で形成しても、離
型性が比較的大きく、同じような効果があり、寿命の延
長が可能であるばかりか、トナー４との接触時にトナー
４に対して付与される電荷量が大きくなる。この状態を
示すのが図２であり、トナー供給体３は、繊維糸３ａの
表面にコート３ｂしている状態の拡大図を示している。
図２からも判るように、繊維糸３ａのみに比べコート３
ｂ層表面の凹凸により接触面積が大きくなり、接触点の
抵抗も下がるようになる。

【００２５】また、トナー供給体３に電位バイアスを印
加した場合は、その効果がさらに顕著となる。特に、ト
ナー担持体２にトナー４を供給する場合はトナーの極性
と同極性の電圧を印加し、トナー担持体２からトナーを
回収する場合はトナーの極性と逆極性の電圧を印加する
ことが好ましく、このような制御をすることにより、ト
ナー量、帯電量を調整することができ、安定した画像を
形成することができる。なお、この制御は、電源部８と
第二直流用電源９の制御により行うことができる。

【００２６】また、トナー供給体３は、トナー担持体２
に接触し、接触する部分が繊維集合体の先端を含む側面
部になることにより、トナー担持体２への安定供給を行
うことができる。また、トナー供給体３とトナー担持体
２との線速度差を付けることが好ましく、これによりト
ナー担持体２と接触位置が接触開始持と終了時で異なる
ようになり、トナー供給量が見かけ上多くなる。

【００２７】さらに、本発明では、トナー供給体３上の
繊維体の密集度、トナー供給体３とトナー担持体２の距
離、それらの相対速度による繊維体のトナー担持体２表
面に対する位置関係を所望の値に設定できるため、トナ
ー担持体２上のトナーを供給、もしくは回収する割合を
任意に設定することが可能である。また、繊維体の表面
を改質することにより、トナー帯電を所定に行うことが
可能であり、トナー供給体３の寿命を大きくできる。例
えば、トナー供給体３の繊維体の密集度を１０〜１００
本／ｃｍ²、トナー供給体３とトナー担持体２との距離
を０．１〜３０．０ｍｍ、トナー供給体３とトナー担持
体２の線速比を０．１〜１０、繊維体の接触長さを０〜
２．９ｃｍ程度とすることが好ましい。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の現像装置
によれば、少なくともトナー担持体に接触または近接す
る表面が繊維集合体で構成され、表面および表面近傍に
トナーを保持してトナー担持体上にトナーを供給し、か
つトナー供給と同時または前後してトナー担持体上のト
ナーを回収するトナー供給体を備えたことによって、現
像用トナーに磁性粉を含まないものを用いることができ
るため、カラー用に好適となり、さらにはトナー供給体
にキャリアを使用していないため、予期しないキャリア
の消失によるトナーへの帯電付与不足やトナー担持体へ
のトナー供給が損なわれることがない現像装置を提供す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の現像装置を搭載した画像形成装置を示
す概略図である。

【図２】本発明の現像装置内のトナー供給体の一部拡大
図を示す図である。

【図３】従来の画像形成装置を示す概略図である。

【符号の説明】

１：感光体２：トナー担持体３：トナー供給体４：トナー

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】感光体上の静電潜像を現像するためにトナ
ーを搬送するトナー担持体を備えた現像装置において、少なくとも前記トナー担持体に接触または近接する表面
が繊維集合体で構成され、前記表面および表面近傍にト
ナーを保持して前記トナー担持体上にトナーを供給し、
かつ該トナー供給と同時または前後して前記トナー担持
体上のトナーを回収するトナー供給体を備えることを特
徴とする現像装置。
【請求項２】前記トナー供給体は、前記トナー担持体に
接触する部分が前記繊維集合体の先端を含む側面部にな
ることを特徴とする請求項１記載の現像装置。
【請求項３】前記繊維集合体の表面は、フッ素、金属、
あるいは金属酸化物で形成されていることを特徴とする
請求項１または２記載の現像装置。
【請求項４】前記トナー供給体は、前記トナー担持体に
トナーを供給する場合はトナーの極性と同極性の電圧を
印加し、前記トナー担持体からトナーを回収する場合は
トナーの極性と逆極性の電圧を印加することを特徴とす
る請求項１乃至３記載の現像装置。
【請求項５】前記繊維集合体が前記トナー担持体に接触
し、接触位置が接触開始持と終了時で異なることを特徴
とする請求項１乃至４記載の現像装置。