JP2808739B2 - 現像装置 - Google Patents

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、プリンタ等に用
いる現像装置に関するものである。

従来の技術 従来、乾式現像剤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
る方法に二分される。

２成分系現像剤を用いる方法は、トナーとキャリアの
混合現像剤を用いるため、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成分現像剤のみによる現像法が提案されてい
る。

この現像法としては、たとえば米国特許第4,083,326
号明細書に記載の方法などがある。第５図において、１
は現像ローラ、２はトナー、３はホッパ、４はブレー
ド、５はシート状の感光体、６、７は現像ローラ１に摺
接する導電性ファーブラシ、８はホッパ３と導電性のフ
ァーブラシ６に電圧を印加する第１の電源、９は導電性
のファーブラシ６と現像ローラ１に電圧を印加する第２
の電源である。また第２の電源９の印加する電圧は、第
１の電源８の印加する電圧より大きくし、かつ感光体５
の静電潜像の電圧より小さく構成してある。ファーブラ
シ６により摩擦帯電されたトナー２は第１と第２の電源
８、９の電位差によりホッパ３から導電性ファーブラシ
６を介して現像ローラ１に供給され、次にブレード４に
より規制された後、感光体５の静電潜像に付着して現像
するものである。次に現像後の現像ローラ１上のトナー
２を導電性のファーブラシ７により掻き落とし現像ロー
ラ上に現像履歴を除去する。このような構成は、ファー
ブラシ６内のトナー２量が一定でないとファーブラシ６
でのトナー帯電や現像ローラ１へのトナー供給が不安定
となり、ブレード４による均一なトナー層厚形成ができ
ないことがあり、高品位の画像再現を困難にしていた。

本願発明者等はこの問題を解決する手段を特開昭63−
235970で提案した。

第６図はこの１成分現像装置の１例を示した構成図で
ある。

現像ローラ11に接触して現像剤12を供給するファーブ
ラシ13と、ファーブラシ13の外周面を包囲した現像容器
14と、前記包囲した現像容器14の一部に設けファーブラ
シ13の外周面と接触しファーブラシ13内の現像剤12を均
一化する掻き取り部材15と、現像ローラ11上の現像剤12
を層厚規制するブレード16とからなっている。

発明が解決しようとする課題 しかしながら、第６図の構成では、掻き取り部材15と
接触した部分のファーブラシ13が永久変形し、その変形
部で現像剤12の供給が不安定となり、特に全面べた画像
おいて濃度均質性が失われる新たな問題が発生した。そ
の変形部をさらに詳しく述べると、掻き取り部材15とフ
ァーブラシ13との接触位置から見て、接触位置の毛群と
ファーブラシ13の回転方向下流側で隣接するファーブラ
シ13の毛群間の隙間が大きくなり、この状態で長期間放
置すると前記隙間を保って永久変形する。

本発明は、このような従来の問題点を解決し、高画質
の画像形成をおこなう現像装置を提供するものである。

課題を解決するための手段 そして上記問題点を解決するための本発明の技術的な
手段は、 （１）エンドレス状の現像剤担持体と、少なくとも回転
方向の側面が凹凸部を有し、現像剤を現像剤担持体に供
給する弾性体ローラと、弾性体ローラ外周面を包囲する
と共に、少なくとも一部で接触した現像容器と、前記包
囲した現像容器の一部に設け、弾性体ローラ外周面と接
触し、弾性体ローラ表面上の現像剤を均一化する掻き取
り部材とを具備し、弾性体ローラと接触した現像容器の
包囲面は弾性体ローラと掻き取り部材との接触位置より
弾性体ローラの回転方向に順次接触量を少なくしたもの
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。

（１）弾性体ローラと接触した現像容器の包囲面は、弾
性体ローラと掻き取り部材との接触位置より弾性体ロー
ラの回転方向に、順次接触量を少なくし、弾性体ローラ
表面の凹凸部の変形をゆるやかに復元して、弾性体ロー
ラ表面の凹凸の間隔をできるだけ均一にする。

その結果、弾性体ローラから現像剤担持体への現像剤
の供給量が安定化し、高画質の現像が可能になる。

実施例 以下に本発明の実施例について説明する。第１図から
第４図は本発明の実施例で、電子写真複写機に使用した
例である。

第１図において、22は電荷保持体で静電記録紙、感光
ドラム等である。この実施例では電荷保持体22は感光ド
ラムで、アルミニウムの基台23の表面上に酸化亜鉛、セ
レン、有機光導電材料等の光導電体24を担持したもので
ある（したがって以下、電荷保持体22を感光ドラム22と
称する）。25は帯電器で第１の直流高圧電源26によって
感光ドラム22上の光電導体24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
与えて光導電体24を全面帯電させるものである。27はパ
ターン光像を感光ドラム22上に投影して静電潜像を形成
する光学部で模式化して示している。28は現像剤で通常
の一成分絶縁性トナーである。なお、現像剤28は磁性ト
ナーでも非磁性トナーでもよい。29は現像剤担持体であ
る現像ローラで、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
グしたローラ等が用いられ、好ましくは第２図に示すよ
うに現像ローラ29の両端外周面29a,29bには平滑面を、
中央表面29cには微細な凹凸の粗面を形成し、感光ドラ
ム22に対して一定間隔を有して配置し、たとえば第１図
に示すように反時計方向に回転させる。30は現像剤担持
体に対向する表面がが凹凸部を有し、現像剤28を現像ロ
ーラ29に供給する弾性体ローラである。弾性体ローラ30
は心金31の外周面にファー、スポンジ等の弾性材料32に
より凹凸状に形成している。この実施例では弾性体ロー
ラ30はファーブラシで、弾性材料32がカーボンを含有し
たレーヨン繊維を使用した導電性のファーで構成してい
る。またファーブラシ30は現像容器33に包囲され、現像
ローラ29の表面と摺接し、たとえば時計方向に回転させ
ている。34は現像剤貯蔵手段で、現像剤28を収納した貯
蔵部35とファーブラシ30へ供給する供給手段36で構成し
ている。また、貯蔵部35は一端に現像剤28の補給用開口
部37を有し、現像容器33の一部で形成している。また、
供給手段36は心金38の外周面にたとえば厚さ約30〜80μ
ｍのポリエチレンテレフタレート等から成るシート状の
弾性部材39の一端を固定し、心金38を回転または揺動し
現像剤28をファーブラシ30へ供給するものである。この
実施例では心金38は時計方向に回転している。40は循環
手段である区切り板でファーブラシ30と供給手段36との
間に設け、現像剤28がファーブラシ30と供給手段36との
間で流出入する開口部41を有している。42は掻き取り板
で現像容器33の一部で形成し、ファーブラシ30と接触し
ファーブラシ30内の現像剤28の量を均一にすると共にフ
ァーブラシ30内の過帯電の現像剤28を掻き落とすもので
ある。また、ファーブラシ30を包囲した現像容器33の面
33Aは、ファーブラシ30と掻き取り板42との接触位置よ
りファーブラシ30の回転方向に順次ファーブラシとの接
触量が少なくなるように形成している。このように形成
することで、周方向で隣接するファーの間隔がほぼ一定
になり、ファーブラシ30から現像ローラ29への現像剤28
の供給が安定する。43は補給用開口部37の蓋である。44
は現像剤溜めで、現像剤ローラ29と供給手段36との間
で、ファーブラシ30の上方に設けている。また現像剤溜
め44は、ファーブラシ30に所定量の現像剤28を供給でき
る容量にしている。第２図に示すように45は現像ローラ
29の軸受、46はファーブラシ30の軸受である。47は現像
剤28の層厚を規制する層厚規制部材で、この実施例では
ウレタンゴムの板状の弾性ブレードを用いているが、弾
性ブレード材料としては他のゴム材料や、ポリエチレン
テレフタレート等の弾性のある合成樹脂や、りん青銅、
ばね鋼等の弾性金属でも良く、また弾性金属或は合成樹
脂にふっ素樹脂をコーティングしたもの等でも良い。ま
た弾性ブレード47の幅は、第２図から第４図に示すよう
に現像ローラ29の両端外周面29a,29bと当接する長さに
している。48,49は現像ローラ29の両端外周面29a,29bを
包囲した状態で密着して、その両端に移動する現像剤28
を遮断する弾性体のサイドシール部材で、例えば織布、
不織布（フェルト）やスポンジ、ゴム等の弾性材料で構
成している。50,51は現像ローラ29とサイドシール部材4
8,49の弾性ブレード47との接合部の空間を遮蔽するシー
ル材で、例えばスポンジ、ゴム等の弾性材料で構成して
いる。52,53は両端に移動する現像剤28を更に遮断する
ための弾性シートで、例えば40〜150μｍのポリエチレ
ンテレフタレート、金属等の弾性材料で構成している。
また弾性シート52,53は、一端をサイドシール部材48,49
に貼つけ、他端を現像ローラ29の回転方向に対してブレ
ードエッジ47Aより下流側に突出させ、現像ローラ29と
シール材50,51との間に設けている。54,55は現像ローラ
29に対して弾性ブレード47の密着性を良好にする押え板
バネで、弾性ブレード47を介してシール材50,51及び弾
性シート52,53を押圧して設けている。56は現像ローラ2
9と現像容器33との隙間Ａをシールする現像剤28のこぼ
れ防止手段で、ファーブラシ30の移動方向に対して現像
ローラ29とファーブラシ30との対向位置より上流側でか
つ現像ローラ29の下方に設けてある。また、こぼれ防止
手段56はＵ字形の漏れ防止部材57と、一端を漏れ防止部
材57に固定し、他端を現像ローラ29表面に軽接する弾性
体の漏れ防止シート58で構成している。なお、こぼれ防
止手段56の漏れ防止シート58の一端を現像容器33に設け
てもよい。漏れ防止シート58の幅方向の両端部と現像容
器33との隙間は、前記サイドシール部材48,49の下部で
シールしている。

第２図及び第４図に示すようにサイドシール部材48,4
9は、現像ローラ両端外周面29a,29bの平滑面と対向さ
せ、漏れ防止シート58を介して現像ローラ29に圧接して
いる。さらに現像ローラ29表面に軽接する側の漏れ防止
シート58の端部は、現像ローラ29とファーブラシ30との
接触面に位置しないよう設けている。なお漏れ防止シー
ト58はポリエチレンテレフタレートやウレタンゴム等の
弾性材料が用いられ、本実施例では現像ローラ29との密
着性のよいウレタンゴム（この時の厚みは50〜200μｍ
程度が望ましい）を用いている。漏れ防止部材57はステ
ンレス鋼やアルミニウム等の金属で作られ、現像剤28が
万一現像ローラ29と漏れ防止シート58の隙間から漏れて
きても下方へ落下しないように受け止める。この場合、
漏れ防止シート58によって現像剤28の漏れはほぼ完全に
止められるので漏れ防止部材57の容量は少なくてよい。

第１図に示すように、60は電圧を印加する印加手段で
ある第２の直流高圧電源で、現像ローラ29とファーブラ
シ30との間に電圧を印加して現像ローラ29の表面上に帯
電された現像剤28の層厚調整をするものである。また印
加手段60は本実施例では直流バイアス電圧を用いている
が、電圧がDC電圧にAC電圧を重畳したものでもよい。な
お、ファーブラシ30は導電性材料を用いることによっ
て、現像ローラ29上の摩擦帯電した現像剤28の過帯電を
防止すると共に電位を均一にする働きがある。したがっ
てファーブラシ30は比抵抗が10¹⁰Ωcm程度以下、好まし
くは10³Ωcmないし10⁷Ωcmの導電性材料を用いる方が良
い。またファーブラシ30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
植毛で製作したファーブラシを用いることも有効であ
る。

さらに、ファーブラシ30の弾性材料32にゴムを含有す
ることで、弾性限界範囲が大きくなり、ファーの永久変
形を低減することができ、ファーブラシ30から現像ロー
ラ29へ現像剤28を安定供給できる。

以上のように構成した第一の実施例の現像装置につい
てその動作を説明する。ここでは実施の条件として、感
光ドラム22上の光導電体24は酸化亜鉛、弾性体ローラ30
はアルミニウムの心金31上に弾性材料32としてカーボン
を含有した比抵抗が約10⁵Ωcmのレーヨン繊維を3600本/
cm²程度植毛したファーブラシ、現像ローラ29の表面粗
さは５μmRmax,現像ブラシ29に圧接する弾性ブレード47
の線圧力は25g/cm、感光ドラム22と現像ローラ29の間隙
は0.15mm、漏れ防止シート58は厚み100μｍのウレタン
シート、現像剤28は通常のプラス帯電性の非磁性１成分
トナーを用いた。

第１図において、帯電器25に第１の高圧直流電源26に
より約−6kVの高圧を印加してマイナスのコロナにより
感光ドラム22の全面を約−600Vにマイナス帯電する。次
にマイナス帯電した感光ドラム22に光学部27によりハロ
ゲンランプ等によって照射した原稿の反射像（パターン
光像）を投影すれば、感光ドラム22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0V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。

その間に貯蔵部35内の現像剤28はシート状の弾性部材
39により開口部41を介して現像剤溜め44に均一供給され
る。次に均一供給された現像剤28がファーブラシ30内に
供給される。次にファーブラシ30内の過剰の現像剤28
は、掻き取り板42で掻き取られファーブラシ内に現像剤
が適量に供給されると共に掻き取り板42や現像容器33と
の摩擦によりプラス帯電する。次にファーブラシ30内の
帯電現像剤28により現像ローラ29とファーブラシ30との
間に電界が発生し、現像ローラ29の表面上に帯電された
現像剤28をコーティングする。この時に第２の直流高圧
電源60より０〜250V程度の電圧を印加して層厚調整をお
こなう。またこの電圧を印加することで現像剤28がファ
ーブラシ30から現像ローラ29へ移送される際、現像剤28
の中に例えば未帯電及び逆符号に帯電した現像剤28があ
ったとしても未帯電及び逆符号に帯電した現像剤28は移
送されにくく、正規に帯電した現像剤28だけが選別され
現像に寄与する。

したがって、現像ローラ29上には均一帯電された現像
剤28がコーティングされるが、ここではコーティングさ
れた現像ローラ29の表面上の現像剤28の層厚は所定の厚
み以上になっており、かついくらかのバラツキがある。
続いて現像ローラ29の回転によって現像ローラ29表面の
帯電された現像剤28は弾性ブレード47を通過する時に弾
性ブレード47によつてその一部が掻き取られて所定の層
厚すなわち約40μｍ（この時の層厚は10〜70μｍ程度が
望ましい）に規制されると共にさらに帯電する。

弾性ブレード47に当接した現像剤28は、現像ローラ29
中央部より両端部方向に移動しつつファーブラシ30に落
下する。次に現像ローラ29の両端部方向に移動した現像
剤28は、サイドシール部材48,49とシール材50,51と弾性
シート52,53により現像ローラの両端外周面29a,29bを包
囲した密閉構造にしているため、現像剤28の飛散や漏れ
がない。また漏れ防止シート58で、サイドシール部材4
8、49の側面と現像容器33との隙間からの現像剤28の漏
れ防止している。

次に感光ドラム22上のマイナス帯電した静電潜像が現
像ローラ29上のプラス帯電した現像剤28と対向した時
に、現像剤28が感光ドラム22上の静電潜像の静電力によ
り飛翔してその潜像を現像することができる。現像に使
用されなかった余剰の現像剤28は現像ローラ29上に付着
したままさらに下流側へ運ばれ漏れ防止シート58を通過
する。

この時、漏れ防止シート58が現像ローラ29に軽接して
いるため、現像剤28は静電付着力によってそのまま現像
容器33内へ運ばれ、一度漏れ防止シート58を通過すると
再び外へ漏れることはない。次に現像ローラ29の現像剤
28は、ファーブラシ30により掻き落とされると共に搬送
される。次にファーブラシ30で搬送された現像剤28は、
掻き取り板42で掻き落とされ開口部41を介して貯蔵部35
内に戻すため、現像剤ローラ29上の現像剤28は過帯電し
ない。したがって、高画質の現像が可能になる。また現
像剤28は貯蔵部35内でシート状の弾性部材39により攪は
んしているため、貯蔵部35内の現像剤28の高さが一定に
なる効果がある。なお、現像ローラ29と感光ドラム22の
周速を同速にしているため、潜像を現像した時のエッジ
効果をなくすことができる。

上記実施例においては、電子写真複写機における正規
現像（ポジ−ポジ現像）について説明したが、レーザプ
リンタ等における反転現像（ネガ−ポジ現像）について
も本発明が適用できることは言うまでもない。また本発
明は非磁性一成分現像剤によく適合し、かつ電荷保持体
と現像剤担持体を非接触に構成する事で、電荷保持体上
に複数色の現像剤を重ねて現像するカラー画像の形成も
可能になる。

発明の効果 以上説明した如く、本発明の構成は、弾性体ローラ表
面の凹凸部の変形量を低減できる。

その結果、弾性体ローラから現像剤担持体への現像剤
の供給量が安定し、高画質の現像が可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第一の実施例における現像装置の要部
断面図、第２図から第４図はそれぞれ同実施例における
現像装置の各部分の構成図、第５図および第６図は従来
例の一成分現像剤を使用した現像装置の要部断面図であ
る。 28……現像剤、29……現像剤担持体、30,30A……弾性体
ローラ（ファーブラシ）、33……現像容器、42……掻き
取り部材、

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】エンドレス状の現像剤担持体と、この現像
   剤担持体に対向する表面が凹凸部を有し、現像剤を前記
   現像剤担持体に供給する弾性体ローラと、前記弾性体ロ
   ーラの外周面を包囲すると共に、少なくとも一部で接触
   した現像容器と、前記現像容器の一部に設け、前記弾性
   体ローラの外周面と接触し、前記弾性体ローラ表面上の
   現像剤を均一化する掻き取り部剤とを具備し、前記弾性
   体ローラと接触した前記現像容器の包囲面を前記弾性体
   ローラと前記掻き取り部剤との接触位置より前記弾性体
   ローラの回転方向に順次弾性体ローラとの接触量が少な
   くなるように形成した現像装置。