JPH04344668A - 一成分現像装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子写真複写機、プリ
ンタ等の画像形成装置において用いられ、現像剤を静電
潜像に付着させて可視化する現像装置に係り、特に静電
潜像保持体と現像剤担持体との間で発生させた振動電界
内で一成分現像剤を飛翔させて静電潜像を現像する一成
分現像装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より一成分現像剤を用いて静電潜像
を可視化する現像装置として、静電潜像保持体と対向し
て設けられた現像剤担持体を有し、この現像剤担持体の
周囲に現像剤規制部材と、現像剤供給部を備えたものが
知られている。このような現像装置では、ホッパー等に
貯蔵されている現像剤が現像剤供給部から現像剤担持体
に供給される。現像剤担持体は現像剤を表面に付着して
搬送できるようになっている。また、現像剤規制部材は
現像剤担持体に所定圧力で接触するように設けられてお
り、現像剤担持体表面に付着している現像剤はこれによ
って規制され、均一な薄層とされるとともに所望の電荷
が付与される。その後静電潜像保持体との対向位置まで
送られ、静電潜像保持体と現像剤担持体との間に生じて
いる振動電界によって現像剤は静電潜像保持体へ飛翔し
静電潜像を現像する。

【０００３】このような現像を行なう場合において、濃
度が淡い原稿や文字原稿などを再現するときには現像剤
を一度に多く必要としないので、均一な現像が行なわれ
て良好な可視像が得られるが、濃度が極めて濃く、広面
積のベタ黒部分を含む画像を再現しようとする場合には
現像剤の消費量が一度に多量となるので、現像剤の供給
不足となり、均一な濃度の画像が得られない場合がある
。

【０００４】このような問題点を解決するために図９に
示すような現像装置が提案されている。この現像装置は
、多量の現像剤を均一に現像剤担持体１０１に供給する
ために現像剤担持体１０１と圧接されて回転する均一化
部材１０４と、現像剤を現像剤担持体１０１の軸方向に
循環するように搬送し、現像剤収容室内の現像剤量を常
に一定に保つ現像剤搬送部材１１０、１１１とを有して
いる。この図において符号１０２は静電潜像保持体、符
号１０３は現像剤規制部材である。このような現像装置
では、現像剤が均一化部材１０４によって現像剤担持体
１０１に強く擦り付けられ、適切な電荷が付与されると
ともに直流電源１０９から現像剤担持体１０１との間に
印加されるバイアス電圧によって多量の現像剤も均一に
供給される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た構成の一成分現像装置においては、均一化部材１０４
が現像剤担持体１０１と、接触深さが１ｍｍ程度となる
接触圧で押圧されており、現像剤担持体駆動用モーター
のトルクを増大させる。また現像剤に応力をかけること
から長時間の使用によって現像剤の特性変化を招き、現
像剤の帯電量の低下およびこれに伴う画質の低下や現像
剤の飛散による装置内汚染を起こすことになる。さらに
現像剤搬送部材１１０、１１１が必要となり、装置が複
雑化・大型化し、製造コストも高くなるという問題があ
る。

【０００６】一方、現像剤を現像剤担持体に供給する部
材を現像剤担持体と非接触として多量の現像剤を均一に
供給する手段も考えられる（特願平２−２１８５９４）
が、現像剤を供給する部材が非接触であることによって
先の現像で消費されなかった残留現像剤の現像剤担持体
からの除去が不充分となり、画像品質が低下する。これ
は例えば、現像剤担持体上の現像剤層に画像履歴が残り
、先の現像における画像に対応する部分の現像濃度が濃
くなるいわゆるゴースト像を生じたり、長時間にわたり
現像を行なうことによって現像剤担持体上に極めて剥離
しにくい微細な現像剤の薄層が形成され（フィルミング
）、現像性能が低下したり、長時間の現像により、現像
剤の粒子同志が凝集したり付着力が高くなったりして現
像剤担持体上に形成される薄層が不均一となり、画像に
濃度ムラを生じることなどである。

【０００７】本発明は、上記のような事情に鑑みてなさ
れたものであり、広面積のベタ黒部分を含む画像も均一
な濃度に再現でき、ゴースト像等の画像欠陥を生じるこ
とのない一成分現像装置であって、小型で製造コストが
低廉なものを提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
め、本発明は、静電潜像保持体と近接して配置された現
像剤担持体の表面に現像剤の薄層を形成し、前記静電潜
像保持体と前記現像剤担持体との近接位置で現像剤担持
体表面の現像剤を飛翔させて静電潜像保持体上の静電潜
像を可視化する一成分現像装置において、周面に複数の
開孔を有する筒状部材と、この筒状部材の周面の前記開
孔以外の部分に前記現像剤担持体の表面と接触して現像
剤の薄層を剥離する剥離部材とを有し、前記現像剤担持
体の表面と近接した位置において前記筒状部材の軸線回
りに回転可能に支持された攪拌供給部材を備えるものと
する。

【０００９】上記剥離部材は、筒状体の周面に取り付け
られ、一面が現像剤担持体に接触するブロック状の軟弾
性体としてもよいし、また現像剤と摩擦帯電極性が同じ
材料からなる線材を放射状に多数設けたブラシ状とする
こともできる。上記剥離部材を形成する材料は電気抵抗
が１０２　〜１０１０Ωｃｍであることが望ましい。一
方、上記筒状体の周面積に対する開孔率は２０〜７０％
の範囲であることが望ましい。

【００１０】

【作用】上記のような構成の一成分現像装置では、攪拌
供給部材が周面に複数の開孔を有する筒状部材を備えて
おり、これが回転するようになっているので、この筒状
部材の内側で現像剤が攪拌されるとともに、軸方向に搬
送される。さらに回転による遠心力によって開孔から現
像剤が放出され、現像剤担持体の表面にふりかけるよう
にして充分な量の現像剤が供給される。また、筒状部材
の周面には現像剤担持体の表面と接触する剥離部材を有
しているので、先の現像工程で形成された現像剤の薄層
で現像に寄与せず現像剤担持体上に残ったものが剥離さ
れ、上記筒状部材の作用によって新たな現像剤が供給さ
れる。これによって画像履歴が消去される。このとき剥
離部材は現像剤担持体表面に残った現像剤の薄層を剥離
し得るだけの接触面積および接触圧を保っておればよく
、現像剤担持体の駆動トルクの増加量は少ない。

【００１１】上記のように現像剤の攪拌、搬送、現像剤
の現像剤担持体への供給および現像剤担持体表面に残っ
た現像剤の剥離という機能を剥離部材を有する攪拌供給
部材のみで果たすことが可能となり、別途搬送部材や剥
離部材を設ける必要がなく、画像装置は小型化される。

【００１２】

【実施例】以下本発明の実施例を図面に基づいて説明す
る。図１は本発明の一実施例である一成分現像装置の構
成を示す概略断面図であり、現像を行う画像の幅方向と
直角方向の断面における図である。この一成分現像装置
は、静電潜像保持体２と対向して回転する円筒形状の現
像剤担持体１と、この現像剤担持体上の現像剤付着量を
規制するとともに現像剤の薄層を形成する現像剤規制部
材３と、現像剤を攪拌しながら現像剤担持体軸方向に搬
送し、現像剤担持体１に現像剤を供給するとともに、現
像剤担持体表面に残っている先の現像工程で形成された
現像剤の薄層を剥離する攪拌供給部材４とを有している
。

【００１３】上記現像剤担持体１は表面に現像剤を付着
し、回転することによって搬送することができるもので
あり、静電潜像５を表面に保持できる静電潜像保持体２
と近接した位置が現像領域Ａとなる。この現像剤担持体
１は直径が５〜４０ｍｍ程度で、１００〜３００回／分
で回転するのが望ましく、本実施例では直径２０ｍｍと
し、２３０回／分で回転するようになっている。またこ
れはアルミニウムやステンレススチールの丸棒またはパ
イプを切削加工した後円周表面にフェノール樹脂等の半
導電層を設け、エメリー研磨等の機械研磨を施して表面
粗さをＲａ＝０．１〜１．０μｍ程度としたものである
。フェノール樹脂の肉厚方向の体積抵抗は１０５　〜１
０１２Ωｍとされる。なお、現像剤担持体はアルミニウ
ムやステンレススチールの丸棒またはパイプを切削加工
した後、円周表面をサンドブラスト、液体ホーニングま
たはエメリー研磨等の機械加工を施すか、あるいは化学
腐食を施すことによりＲａ＝０．１〜１．０μｍ程度の
凹凸を形成したものでもよい。また、現像剤担持体１に
は現像用バイアス電源８から直流重量交流電圧が印加さ
れており、静電潜像保持体２と近接する位置である現像
領域Ａに形成される電界によって電荷を有する現像剤が
静電潜像に付着するようになっている。

【００１４】現像剤規制部材３は、厚さ０．０３〜０．
３ｍｍ程度のステンレススチールの板バネ３ａにＳｉゴ
ムやＥＰＤＭゴムを加硫接着したものであり、現像剤担
持体１との接触圧力を２０〜２００ｇ／ｃｍ程度として
当接されている。これにより現像剤は５〜３０μｍ程度
の薄層に形成されるとともに、２〜２０μＣ／ｇ程度の
電荷が付与される。

【００１５】攪拌供給部材４は現像剤担持体１に面する
位置に設けられた現像剤攪拌室６内で現像剤担持体１に
近接して支持され、現像剤担持体１と同方向に回転する
。この攪拌供給部材４は直径６ｍｍ〜３０ｍｍ程度のア
ルミニウムまたはステンレススチールの円筒部材に切削
加工により複数の開孔を設けて用いるのが望ましく、本
実施例では、外径１７ｍｍ、内径１０ｍｍのアルミニウ
ムの円筒部材４ａを用いている。開孔４ｂは図２および
図３に示すように円筒部材４ａの周面上にほぼ楕円状に
切削されたものであり、円筒部材４ａの軸方向に沿って
直線的に配置され、開孔部分の軸方向長Ｌ１　と開孔と
開孔との間隔Ｌ２　がほぼ等しくなるように設けられて
いる。またこの開孔４ｂの列は円周方向に９０°ずつに
配分した位置に４列設けられており、開孔の位置がとな
りあう列の開孔の位置と１／２ピッチだけずらして配列
されている。この開孔の全円周面積に対する比（開孔率
）は２０〜７０％であることを要し、３０〜６０％程度
であることが望ましい。本実施例では開孔率がほぼ５０
％となっている。

【００１６】剥離部材４ｃは図２および図３に示すよう
に合成樹脂の発泡体からなるブロックをアルミニウムの
円筒部材４ａの開孔が設けられていない部分に貼付して
設けられており、軸方向のどの位置においても周面上に
一定数のブロックがあるように配列されている。このブ
ロック状の剥離部材４ｃは現像剤担持体１と攪拌供給部
材４の円筒部材周面との間隔よりも、高さが高くなって
おり、現像剤担持体１の表面と接触したときに１ｍｍ程
度の変形が生じるようになっている。この剥離部材４ｃ
の材質は高度が４０°以下の軟弾性体であるのが望まし
く、上記発泡体のほか、シリコンゴム、ウレタンゴム、
クロロプレンゴム、フッ素ゴムなどを用いることもでき
る。また攪拌供給部材４の回転速度は、現像剤担持体１
の表面と接触した剥離部材４ｃが隙間なく掃拭できるよ
うに、ブロックの円周方向上の配置および現像剤担持体
１の回転速度に応じて設定されている。

【００１７】攪拌供給部材４と現像剤担持体１との間に
は現像剤供給用バイアス電源９からバイアス電圧が印加
されており、攪拌供給部材４から現像剤担持体１に充分
な現像剤が供給されるようになっている。なお、バイア
ス電圧を印加しなくても充分な現像剤を供給し得る場合
は印加する必要はない。またバイアス電圧を印加すると
きには剥離部材の体積抵抗値を１０２　〜１０１０Ωｃ
ｍ程度とし、抵抗値が小さいときのバイアス電圧のリー
クを防止し、抵抗値が大きいときの電荷の蓄積による効
果の低減を防止するようになっている。

【００１８】図４は本実施例の現像装置と外部に設けら
れた現像剤貯蔵箱１１を示す図であり、現像剤搬送路１
２を通じて現像剤貯蔵箱１１の現像剤は現像装置の側面
から攪拌供給部材４の円筒部材４ａの内部４ｄに供給す
るようになっている。

【００１９】上記のような一成分現像装置で用いる現像
剤として、非磁性一成分現像剤であってスチレン樹脂や
アクリル樹脂等の各種熱可塑性樹脂中にカーボン等の顔
料や含金属アゾ染料等の極性制御剤を分散し、粉砕分級
により５〜２０μｍの大きさにしたもので、電荷制御剤
を外添したものを用いることができる。電荷制御剤は、
疎水化処理したシリカ、アルミナ、チタン等の０．１μ
ｍ以下の微粒子が用いられるが、疎水性シリカが最も好
ましい。

【００２０】次に上記のような一成分現像装置の動作に
ついて説明する。現像装置の外部にある現像剤貯蔵箱１
１から現像剤搬送路１２を通じて攪拌供給部材４の内部
に現像剤が導入されると、攪拌供給部材４が回転するこ
とによって徐々に攪拌供給部材４の軸方向に搬送され、
画像を形成する幅方向に現像剤がほぼ均等に分布される
。これとともに攪拌供給部材４の回転により、周面に設
けられた複数の開孔４ｂより現像剤攪拌室６内へ放出さ
れる。攪拌供給部材４と現像剤担持体１とは０．２〜３
ｍｍ程度の間隔で対向し、攪拌供給部材４の周速が現像
剤担持体１の周速の１〜３倍程度に設定されており、こ
の攪拌供給部材４の回転により内部から放出された現像
剤が現像剤担持体１の表面に向かって飛翔し、現像剤担
持体１の表面に多量の現像剤が付着する。また攪拌供給
部材４と現像剤担持体１との間にはバイアス電圧が印加
されており、多量の現像剤が均等に供給されるのを助け
る。

【００２１】現像剤担持体１の表面に付着した現像剤は
現像剤規制部材３によって現像剤担持体１の表面に摺擦
され、薄層化されるとともに帯電される。さらに現像剤
担持体１が回転することにより、薄層化された現像剤は
現像領域Ａに搬送される。ここでは現像剤担持体１に印
加された直流重量交流電圧によって現像剤担持体１と静
電潜像保持体２との間に振動電界が生じており、帯電さ
れた現像剤が飛翔し、静電潜像保持体２上の静電潜像５
を可視化する。

【００２２】現像領域Ａで現像に寄与しなかった現像剤
は現像剤担持体１の表面に付着したまま再び現像剤攪拌
室６に搬入されるが、回転する攪拌供給部材４の剥離部
材４ｃが現像剤担持体１の表面を掃拭して現像剤をいっ
たん剥離する。その後攪拌供給部材４の開孔４ｂから放
出された新たな現像剤が供給される。これにより現像剤
の薄層の画像履歴が消去され、いわゆるゴースト等の画
像欠陥が生じることがなく、また現像剤担持体１に充分
な量の現像剤が供給されているので広面積のベタ黒画像
も高濃度で再現される。上記のような現像工程の経時的
安定性を確認するために、上記実施例の一成分現像装置
で連続して５０，０００回の現像を行う長時間現像テス
トを実施したが、画像履歴による画像欠陥は認められず
、良好な結果が得られている。

【００２３】図５は上記実施例において使用した攪拌供
給部材の変形例を示す図である。この攪拌供給部材１４
は、回転する円筒部材１４ａに設ける開孔１４ｂを軸方
向に細長くし、円周方向に配置される開孔の列の数を増
加したものである。またブロック状の剥離部材１４ｃは
軸方向の開孔の列と列との間に配置し、軸方向に連続し
て設けたものである。このような攪拌供給部材１４とす
ることによって円筒部材１４ａの生産において形打ち抜
きによって開孔１４ｂを設ける加工を行っても部材のひ
ずみ誤差が少なくなり、回転中心から円筒部材１４ａの
表面までの寸法の誤差（振れ）は０．２ｍｍ程度以下と
することができ、生産コストを低減することができる。 また剥離部材１４ｃを円周方向に多数設けることができ
、攪拌供給部材１４の駆動時の回転数を少さくし、現像
剤に与えるストレス、現像剤担持体１の駆動力を低減す
ることができる。

【００２４】図６は本発明の他の実施例である一成分現
像装置を示す断面図である。この一成分現像装置では、
攪拌供給部材として開孔を有する円筒状の部材の周面に
ブラシ状の剥離部材２４ｃを有するものを用いている。 このブラシ状剥離部材２４ｃの個々の線材は円筒部材２
４ａの表面から現像剤担持体１の表面までの離隔距離よ
りも０．３〜１．５ｍｍ程度長くなるように円筒部材表
面に植設されており、円筒部材２４ａが回転することに
よってブラシ状剥離部材２４ｃの先端部分が現像剤担持
体１の表面を掃拭するようになっている。このブラシを
形成する材料は摩擦帯電特性が現像剤の摩擦帯電特性と
同極性であることが望ましく、本実施例では、帯電極性
が正の現像剤を用いるものとして６デュールのナイロン
繊維を４９００００本／ｉｎ２　の密度で円筒部材２４
ａの周面から放射状に植設したものとしている。

【００２５】この他ブラシ状剥離部材２４ｃの材料とし
てフッ素樹脂系繊維、レーヨン、アクリル系繊維、ポリ
プロピレン繊維等を用いることもできる。また攪拌供給
部材２４にバイアス電圧を印加する場合において、バイ
アス電圧のリークを防止するとともに攪拌供給部材２４
の帯電を防止するために電気抵抗値の調整が必要な場合
には、図８に示すように繊維の中に例えばカーボンから
なる導電領域２５を設けて繊維の比抵抗を調整すること
もできる。

【００２６】なお、本実施例の一成分現像装置の他の部
分は第１の実施例のものと同じである。このような一成
分現像装置を用いて５０，０００回に及ぶベタ黒部分を
含む画像の現像を行った結果、いわゆるゴースト等の発
生がなく、充分な濃度の画像が得られた。また本実施例
においては剥離部材２４ｃの現像剤担持体表面との接触
面積が少なく、現像剤に作用するストレスが減少して現
像剤の圧縮凝集が大幅に減少するとともに現像剤担持体
１の駆動力に対する負荷も減少する。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように本発明の一成分現像
装置では、周面に複数の開孔を有する筒状部材と、現像
剤担持体表面と接触する剥離部材とを備えた攪拌供給部
材が現像剤担持体と近接した位置で回転するようになっ
ているので、現像剤担持体表面に充分な現像剤を供給で
き、ベタ黒部分を含む画像を連続して現像しても充分な
濃度が得られるとともに、いわゆるゴーストの発生しな
い良好な画像を得ることができる。

【００２８】また、この攪拌供給部材は現像剤を攪拌・
搬送する機能と、現像剤担持体に現像剤を供給する機能
と、現像剤担持体上に残っている現像剤の薄層を剥離す
る機能とを併せ持っているので、他に搬送手段や剥離手
段を設ける必要がなく、現像剤の小型化・製造コストの
低減が図れる。さらに剥離部材は現像剤担持体表面を掃
拭して先の現像に寄与しなかった現像剤の薄層を剥離で
きる程度に接触しているのみであり、長時間の使用にお
いても現像剤の劣化を少なくすることができ安定した画
像を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例である一成分現像装置の構成
を示す概略断面図である。

【図２】上記実施例の一成分現像装置で用いられる攪拌
供給部材を示す斜視図である。

【図３】上記実施例の一成分現像装置で用いられる攪拌
供給部材の正面図及び側面図である。

【図４】上記実施例の一成分現像装置に現像剤貯留箱を
接続した状態を示す外観図である。

【図５】図２に示す攪拌供給部材の変形例を示す正面図
および側面図である。

【図６】本発明の他の実施例である一成分現像装置の構
成を示す概略断面図である。

【図７】図６に示す実施例の一成分現像装置で用いられ
る攪拌供給部材を示す斜視図である。

【図８】図７に示す攪拌供給部材の剥離部材であるブラ
シ繊維の断面を示す拡大図である。

【図９】従来の一成分現像装置の構成を示す概略断面図
である。

【符合の説明】

１　　　　現像剤担持体 ２　　　　静電潜像保持体 ３　　　　現像剤規制部材 ４　　　　攪拌供給部材 ５　　　　静電潜像 ６　　　　現像剤攪拌室 ７　　　　ハウジング ８　　　　現像用バイアス電源 ９　　　　現像剤供給用バイアス電源 １４　　　　攪拌供給部材 ２４　　　　攪拌供給部材

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　　　静電潜像保持体と近接して配置さ
   れた現像剤担持体の表面に現像剤の薄層を形成し、前記
   静電潜像保持体と前記現像剤担持体との近接位置で現像
   剤担持体表面の現像剤を飛翔させて静電潜像保持体上の
   静電潜像を可視化する一成分現像装置において、周面に
   複数の開孔を有する筒状部材と、この筒状部材の周面の
   前記開孔以外の部分に前記現像剤担持体の表面と接触し
   て現像剤の薄層を剥離する剥離部材とを有し、前記現像
   剤担持体の表面と近接した位置において前記筒状部材の
   軸線回りに回転可能に支持された攪拌供給部材を備えた
   ことを特徴とする一成分現像装置。