JP2795395B2 - 静電潜像現像装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は静電潜像現像装置に関
する。この発明はアナログおよびデジタルの電子複写機
を初め、電子写真方式のプリンタやファクシミリ装置に
好適に適用できる。

【０００２】

【従来の技術】光導電性感光体等の潜像担持体上に形成
された静電潜像を現像するのに、トナーを分散媒中に分
散させた現像液を現像ローラ周面に保持して潜像担持体
表面に供給し、上記トナーにより静電潜像を可視化する
現像方式があるが、この現像方式の一つとして、現像部
における現像ローラ周面と潜像担持体表面との間隔、即
ち「現像ギャップ」よりも、現像ローラ周面に形成する
現像液膜の厚さを薄くして現像を行う方法が知られてい
る（特開昭５５−１４３５６５号公報）。この現像方式
を以下「非接触液体現像方式」と呼ぶ。

【０００３】非接触液体現像方式では、現像ローラ周面
に形成された現像液膜と潜像担持体表面との間にギャッ
プがあり、静電潜像を構成する電荷が現像部に到達する
と、上記電荷による電界の作用により現像液膜が上記電
荷に向かって「延び上がる」ように突出し潜像担持体に
付着して静電潜像の現像を行う。

【０００４】しかし、滑らかな周面を持つ現像ローラを
用いて、実際に上記非接触液体現像方式を実施してみる
と、現像された画像には、所謂「白抜け」等の「現像む
ら」が現れ、良好な可視画像を得ることができないこと
が分かった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】この発明は上述した事
情に鑑みてなされたものであって、非接触液体現像方式
で極めて良好な可視画像を得ることのできる静電潜像現
像装置の提供を目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明の静電潜像現像
装置は「現像ローラの周面に保持された現像液を潜像担
持体に供給し、潜像担持体上に形成された静電潜像を現
像し、トナー画像を得る装置」であって、現像ローラ
と、現像液供給手段と、スクイズローラとを有する。

【０００７】「現像ローラ」は、滑らかな周面を持ち、
所定の現像部において潜像担持体表面に対し現像ギャッ
プを隔して「極く近接」して配備され、周面に現像液を
薄い膜状に保持して所定方向へ回転することにより保持
した現像液を現像部へもたらす。ここに「極く近接」と
は、現像ギャップの大きさが１００μｍ以下、好ましく
は５０μｍ以下であることを意味する。

【０００８】「現像液供給手段」は、現像ローラの周面
に現像液を供給する。「スクイズローラ」は、現像液供
給手段により現像ローラに供給された現像液層から剰余
の現像液を除去し、現像ローラ周面に、現像ギャップよ
りも薄い現像液膜を形成する。

【０００９】この発明の特徴とするところは、上記現像
液供給手段が、「現像ローラに近接して配備され、周面
に現像液を保持して現像ローラに供給する１以上の現像
液供給ローラ」と、１以上の現像液供給ローラと現像ロ
ーラとの間に、「現像液中のトナーが、現像液供給ロー
ラから現像ローラに向かって電気泳動するように供給バ
イアス電圧を印加する電圧印加手段」とを有することを
特徴とする。

【００１０】現像ローラの回転方向は、現像部における
潜像担持体表面の移動方向に対して同方向的でも逆方向
的でも良い。潜像担持体としては、光導電性の感光体の
ほか導電性基体上に誘電性の薄層を形成したもの（多針
電極等による位置選択的な帯電で静電潜像を形成でき
る）を用いることができる。

【００１１】現像ローラには「潜像電荷と逆極性の現像
バイアス電圧」を印加することができる（請求項２）。
また、上記電圧印加手段により印加される供給バイアス
電圧の大きさ、および／または、現像ローラに印加され
る現像バイアス電圧の大きさを調整可能とすることがで
き（請求項３）、１以上の現像液供給ローラの回転数を
調整可能とすることができる（請求項４）。さらに、上
記請求項１または２または３または４記載の静電潜像現
像装置において、「現像ローラに保持された現像液を加
熱手段により加熱する」ようにしてもよい（請求項
５）。

【００１２】

【作用】従来の非接触液体現像方式において、前述した
白抜け等の現像むらが生じる原因は以下のように考えら
れる。図１（ｃ）は、従来の非接触液体現像方式におけ
る現像部の様子を説明図的に示している。現像ギャップ
は１００〜４００μｍと比較的大きく、それに応じて現
像液３による現像液膜の膜厚も大きい。このような場
合、現像液膜が潜像担持体１上の潜像電荷（＋記号で示
す）の一部に向かって延び上がるように突出すると、こ
の突出部の近傍では現像液膜の別の突出が起こりにくく
なる。

【００１３】即ち、図示のように、現像液３による現像
液膜に、潜像電荷の電界により１つの突起３Ａが形成さ
れると、突起３Ａの周りでは、現像液膜の表面は現像ロ
ーラ２２の周面に向かって窪んだ状態となる。この「窪
んだ部分」では表面張力の合力が現像液膜の外側へ向か
って作用するので圧力が低くなり、突起３Ａの周りの現
像液３を突起３Ａ側へ引き寄せる。このように引き寄せ
られる現像液３を取込んで突起３Ａは成長を続ける。

【００１４】突起３Ａのすぐ近傍の部分では現像液３が
突起３Ａに引かれるため、現像液膜に別の突起が形成さ
れにくく、現像の結果得られる可視像においては、突起
３Ａにより可視化された部分の周りに「白抜け」部分が
発生し、所謂「ベタ部」では白抜けが「まだら状」に生
じて現像むらになる。なお図１（ｃ）は、現像液膜から
伸び上がった突起３Ａが感光体１の表面に接触する直前
の状態を示している。

【００１５】一方、この発明においては、現像ギャップ
が１００μｍ以下、好ましくは５０μｍ以下と極めて小
さく、それに応じて「現像液膜の膜厚も極めて薄い」の
で、図１（ｂ）に示すように、現像液３による現像液膜
に１つの突起が形成されると、その突起の周りに形成さ
れる窪みは現像液膜の「底」、即ち、現像ローラ２２の
周面に達し、この部分で現像液膜が切断される。このた
め、現像液膜に１つの突起が形成されても、突起形成の
影響の及ぶ範囲は狭く、現像液膜の突起は静電潜像電荷
に応じ、近接して発生可能であり、上記「白抜け」等の
現像不全は生じない。

【００１６】この発明においては上記のように、極めて
小さい現像ギャップに応じ、極めて薄い現像液膜を現像
ローラ周面に均一に形成する必要があり、この極めて薄
い現像液膜をスクイズローラにより形成する。

【００１７】スクイズローラは、現像ローラ上に形成さ
れた現像液層に接触して回転し、現像液層の厚み方向の
両端、即ち、現像ローラ周面上とスクイズローラ周面上
とで互いに逆向きの流体速度を現像液層に与え、層厚方
向の流速分布を利用して剰余の現像液を現像ローラ周面
から除去する。従って、スクレーパーや塗布ローラによ
る従来の現像液膜形成方式と異なり、スクイズローラと
現像ローラとが非接触であるので、所望の厚さの現像液
膜を現像ローラ周面上に均一に形成することができる。

【００１８】また、現像ローラへ現像液を供給する現像
液供給ローラと現像ローラとの間には、現像液中のトナ
ーが現像液供給ローラから現像ローラに向かって電気泳
動するように供給バイアス電圧が印加されるので、現像
ローラ周面には、高いトナー濃度を持った現像液膜が形
成される。

【００１９】

【実施例】図１（ａ）は、請求項１，３記載の発明の１
実施例を特徴部分のみ略示している。符号１で示す、潜
像担持体としての「光導電性の感光体」はドラム状に形
成されて矢印方向へ回転し、図示されない帯電手段と露
光手段（原稿光像を照射する原稿像露光方式や光ビーム
による書込み方式等のもの）により静電潜像を形成さ
れ、静電潜像現像装置により静電潜像に応じたトナー画
像を形成される。トナー画像は図示されない転写手段に
より転写紙上に転写される。

【００２０】図１（ａ）において、符号２０はスクイズ
ローラ、符号２２は現像ローラ、符号２３は現像液供給
ローラ、符号５はケーシングを示している。現像ローラ
２２は滑らかな周面をもつ金属ローラで、現像ギャップ
を介して感光体１の周面に極く近接して配備されてい
る。現像ギャップは３０μｍ以下である。現像ローラ２
２の下方の周面部分には、ケーシング５に基部を保持さ
れたスクレーパ４ａの先端部が当接もしくは近接してい
る。

【００２１】現像液供給ローラ２３の下方の周面部分に
は、ケーシング５に基部を保持されたスクレーパ４ｂの
先端部が当接もしくは近接しており、スクレーパ４ｂと
現像液供給ローラ２３の周面とは「現像液貯溜部」を形
成している。

【００２２】現像液３は現像液タンク２からポンプ２Ａ
により汲み上げられ、ノズル６から前記「現像液貯溜
部」へ供給される。現像液貯溜部へ供給された現像液３
は現像液供給ローラ２３の周面を濡らし、現像液供給ロ
ーラ２３が反時計回りに回転するに伴いローラ周面とと
もに移動し、現像ローラ２２の周面に供給される。

【００２３】現像ローラ２２は、現像液供給ローラ２３
から供給された現像液を現像液層として保持し、反時計
回りに回転する。現像ローラ２２の上位に設けられたス
クイズローラ２０の周面は、所定の間隙を隔して現像ロ
ーラ２２の周面に近接している。

【００２４】スクイズローラ２０は現像ローラ２２と同
方向へ所定の回転速度で回転する。このため、現像ロー
ラ２２とスクイズローラ２０の周面が互いに近接する部
分では両ローラ２０，２２の周面の移動方向は互いに逆
向きとなり、現像ローラ２２の周面に保持された現像液
層は、層厚方向に形成される流速分布により、剰余部分
を除去され、現像ローラ２２の周面に所定厚さの均一な
「現像液膜」が形成される。

【００２５】スクイズローラ２０の作用により現像ロー
ラ２２の周面に形成される現像液膜の膜厚は、主として
現像ローラ２２とスクイズローラ２０の「回転速度比」
により定まるが、この回転速度比は「上記のように形成
される現像液膜の膜厚が前記現像ギャップ（３０μｍ）
よりも小さくなる」ように設定されている。なお、スク
イズローラ２０の周面には、基部をケーシング５に保持
されたスクレーパ４ｃの先端部が当接し、スクイズロー
ラ２０の周面をクリーニングしている。

【００２６】現像液膜をなす現像液３は、現像ローラ２
２の回転に従い現像部、即ち現像ローラ２２の周面と感
光体１の周面との近接部へもたらされ、現像部において
現像液膜と感光体１の周面とが接近すると、現像液膜は
図１（ｂ）に示すように潜像電荷に向かって延び上がる
ように突出し、感光体周面に付着して静電潜像を可視化
する。図１（ｂ）は、現像液膜から延び上がるように突
出した現像液３が感光体１の周面に付着する直前の様子
を示している。

【００２７】現像ローラ２２の回転により現像部を通過
した現像液膜は、図１（ａ）に示すようにスクレーパ４
ａにより現像ローラ２２の周面からケーシング５の底部
へ掻き落される。このように掻き落された現像液３及び
現像液貯溜部からケーシング５の底部へ流れ落ちる現像
液３は現像液タンク２中へ戻される。

【００２８】現像液供給ローラ２３と現像ローラ２２と
の間には、電圧印加手段である直流電圧電源１２により
「供給バイアス電圧」が印加されている。説明中の実施
例において、現像液３中のトナーは負極性に帯電してお
り、現像液供給ローラ２３は現像ローラ２２に対して負
電位となるから、供給バイアス電圧は現像液中のトナー
を現像ローラ２２へ向けて電気泳動させるように作用す
る。その結果現像ローラ２２の周面にはトナー濃度の高
い領域が形成され、結果として、現像部へ持ち来される
現像液膜中のトナー濃度は現像液タンク２から供給され
る現像液のトナー濃度よりも高くなる。

【００２９】即ち、現像液タンク２から供給される現像
液を「濃縮」し、トナー濃度を高めた状態で現像に供す
ることができるのである。上記供給バイアス電圧が印加
されないとすると、現像部に持ち来される現像液膜中の
トナー濃度は、現像液タンク２から供給される現像液中
のトナー濃度と実質的に同じである。

【００３０】現像ギャップと現像液膜の膜厚を極めて小
さくするにより、上述のように、白抜け現象を防止する
ことはできるが、現像液膜が薄いため、現像により静電
潜像に付着する現像液の絶対量は小さく、通常のトナー
濃度の現像液を用いたのでは高画像濃度のトナー画像を
得ることが困難である。高画像濃度のトナー画像を得る
ためには、現像液タンク２から供給される現像液におけ
るトナー濃度を高めればよいが、高トナー濃度の現像液
は流動性が悪く、現像液循環系が詰まり易い。

【００３１】この発明では、現像液循環系の詰まりの問
題の生じない通常のトナー濃度の現像液を用い、現像液
供給ローラ２３と現像ローラ２２の間で現像液を濃縮
し、高トナー濃度の現像液を現像部に供給するので、確
実に高画像濃度のトナー画像を得ることができるのであ
る。

【００３２】図１（ａ）の実施例では更に、供給バイア
ス電圧を印加する電圧印加手段である直流電圧電源１２
を、電圧可変電源とし、調整部１３により変化させうる
ようにした（請求項３）。供給バイアス電圧は、現像ロ
ーラ２２上に形成される現像液膜におけるトナー濃度を
高めるためのものであるから、供給バイアス電圧の大き
さを変えることにより現像液膜におけるトナー濃度を変
化させることができ、ひいてはトナー画像の濃度を変化
させることができる。

【００３３】従って、調整部１３を、例えば操作パネル
上に画像濃度調整手段として設けることによりトナー画
像の濃度を所望の濃度に調整するようにできる。供給バ
イアス電圧は、電圧値が連続的に変化するように調整し
ても良いし、段階的に変化するように調整してもよい。

【００３４】図２は、請求項１，２，３記載の発明の１
実施例を、説明に必要な部分のみ略示している。繁雑を
避けるため、混同の虞れがないと思われるものに就いて
は、図２以下においても図１におけると同一の符号を用
いる。

【００３５】図１の実施例との差違は、現像ローラ２２
に潜像電荷と逆極性の現像バイアス電圧を印加されるこ
とである（請求項２）。現像バイアス電圧は現像ローラ
２２が潜像電荷に対して負電位となるように印加される
ので、現像液供給ローラ２３に供給バイアス電圧を印加
する直流電圧電源１２Ａの負電圧は、現像ローラ２２へ
現像バイアス電圧を印加する直流電圧電源１２Ｂの負電
圧よりも大きく設定される。

【００３６】現像ローラ２２に「潜像電荷と逆極性の現
像バイアス電圧」を印加すると「現像ギャップにおける
感光体１と現像ローラ２２との間の電位差」が大きくな
り、現像液膜における突起の形成が容易になるので、効
率良い現像を行うことができる。この実施例の場合に
は、直流電圧電源１２Ａ，１２Ｂを電圧可変電源とし、
調整部１３により各電源１２Ａ，１２Ｂの電圧を（連続
的もしくは段階的に）調整できるようにしている（請求
項３）。現像バイアス電圧が大きいほど、静電潜像の現
像効率が良くなるので、現像バイアス電圧の調整によっ
てもトナー画像の画像濃度を調整することができ、供給
バイアス電源の調整によるトナー画像濃度の調整と併用
することにより、より精細なトナー画像濃度調整を実現
できる。

【００３７】図３は請求項１，４，５記載の発明の実施
例を特徴部のみ略示している。この実施例では、現像液
供給ローラ２３を回転駆動する駆動手段２３Ａを調整部
１３Ａで調整することにより「現像液供給ローラ２３の
回転数を調整可能」とし（請求項４）、また現像ローラ
２２Ａの内部に「現像ローラ２２Ａに保持された現像液
を加熱する加熱手段」としてハロゲンランプ５０が設け
ている（請求項５）。

【００３８】現像液供給ローラ２３の回転数が変化する
と、現像液供給ローラ２３から現像ローラ２２に供給さ
れる現像液量が変化するので、これを利用して現像ロー
ラ２２の周面に形成される現像液膜内のトナー濃度を変
化させることができる。従って、現像液供給ローラ２３
の回転数を調整することによりトナー画像の濃度調整を
行うことができる。

【００３９】前述のように、この発明では、現像ローラ
周面に形成される現像液膜内ではトナー濃度が高められ
ている。このようにトナー濃度が高く固形分の多い現像
液では表面張力が大きくなる。現像液膜における表面張
力の増大は、潜像電荷へ向かう現像液膜の突起形成を抑
えるよう作用する。そこでこの実施例では、ハロゲンラ
ンプ５０により現像液膜を加熱することにより現像液膜
における表面張力を有効に減少させ、突起形成を助長す
るのである。また温度上昇に伴い、現像液膜の流動性が
高くなるので、現像液が現像ギャップに残留・固化する
ことがない。

【００４０】図４は、別実施例を示している。この実施
例の特徴は、現像液３が現像ローラ２２へ、２つの現像
液供給ローラ２３Ａ，２３Ｂにより供給される点にあ
る。この例のように「現像液供給ローラは２以上の複数
本」が設けられてもよい。符号４ｂ１，４ｂ２はスクレ
ーパを示している。現像液供給ローラが複数になると、
現像液供給ローラと現像ローラとの間の供給バイアス電
圧の作用領域が、現像液供給ローラの本数に比例して広
くなるので、現像ローラ２２上に形成される現像液膜中
のトナー濃度をより効率的に高めることができる。なお
副数本の現像液供給ローラを用いる場合、スクイズロー
ラ２０から離れた側（図の例では現像液供給ローラ２３
Ｂ）からスクイズローラ２０に近づくにつれ、供給バイ
アス電圧が高くなるように印加しても良い。図３，４に
示した実施例に対しても、請求項２，３記載の発明を適
用できることはいうまでもない。

【００４１】

【発明の効果】以上に説明したように、この発明によれ
ば新規な静電潜像現像装置を提供できる。この発明の静
電潜像現像装置では、現像ギャップが極く小さく、現像
ギャップよりも薄い「現像液膜」がスクイズローラによ
り均一に形成されるので、従来の非接触液体現像で問題
となっていた白抜け等による「現像むら」などの現像不
全がなく、通常の現像液を現像液供給ローラと現像ロー
ラとの間で濃縮し、高いトナー濃度の現像液膜で現像を
行うので、高画像濃度のトナー画像を得ることができ
る。

【００４２】請求項２，３，４記載の静電潜像現像装置
では、トナー画像の画像濃度を調整することが可能であ
り、請求項５記載の静電潜像現像装置では、現像ギャッ
プへの現像液の残留・固化が有効に防止される。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１，３記載の発明の１実施例を説明する
ための図である。

【図２】請求項１，２，３記載の発明の１実施例を説明
するための図である。

【図３】請求項１，４，５記載の発明の１実施例を説明
するための図である。

【図４】別実施例を説明するための図である。

【符号の説明】

１ 潜像担持体 ３ 現像液 ２０ スクイズローラ ２２ 現像ローラ ２３ 現像液供給ローラ ４ａ，４ｂ スクレーパ

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】現像ローラの周面に保持された現像液を潜
   像担持体に供給し、潜像担持体上に形成された静電潜像
   を現像してトナー画像を得る装置であって、 滑らかな周面を持ち、所定の現像部において潜像担持体
   表面に対し現像ギャップを隔して極く近接して配備さ
   れ、上記周面に現像液を薄い膜状に保持して所定方向へ
   回転することにより、保持した現像液を上記現像部へも
   たらす現像ローラと、 この現像ローラの周面に現像液を供給する現像液供給手
   段と、 この現像液供給手段により現像ローラに供給された現像
   液層から剰余の現像液を除去し、上記現像ローラの、上
   記現像部へ向かう周面に、上記現像ギャップよりも薄い
   現像液膜を形成するスクイズローラとを有し、 上記現像液供給手段が、 上記現像ローラに近接して配備され、周面に現像液を保
   持して回転し、保持した現像液を現像ローラに供給する
   １以上の現像液供給ローラと、 １以上の現像液供給ローラと上記現像ローラとの間に、
   現像液中のトナーが現像液供給ローラから現像ローラに
   向かって電気泳動するように供給バイアス電圧を印加す
   る電圧印加手段とを有することを特徴とする非接触液体
   現像方式の静電潜像現像装置。
2. 【請求項２】請求項１記載の静電潜像現像装置におい
   て、 現像ローラが、潜像電荷と逆極性の現像バイアス電圧を
   印加されることを特徴とする非接触液体現像方式の静電
   潜像現像装置。
3. 【請求項３】請求項１または２記載の静電潜像現像装置
   において、 電圧印加手段により印加される供給バイアス電圧の大き
   さ、および／または、現像ローラに印加される現像バイ
   アス電圧の大きさを調整可能としたことを特徴とする非
   接触液体現像方式の静電潜像現像装置。
4. 【請求項４】請求項３記載の静電潜像現像装置におい
   て、 １以上の現像液供給ローラの回転数を調整可能としたこ
   とを特徴とする非接触液体現像方式の静電潜像現像装
   置。
5. 【請求項５】請求項１または２または３または４記載の
   静電潜像現像装置において、 現像ローラに保持された現像液を加熱する加熱手段を有
   することを特徴とする非接触液体現像方式の静電潜像現
   像装置。