JPH04366869A - 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】本発明は静電潜像保持体上に保持
された静電潜像を現像剤によって現像する現像装置に関
し、特に非磁性一成分の現像剤を用いる現像装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来より、静電潜像保持体上、例えば感
光体上の静電潜像を現像する方法としては、キャリヤと
トナーとを混合した二成分現像剤によって現像する方法
と、トナーのみからなる一成分現像剤によって現像する
方法とがあり、多くは二成分現像剤によって現像する方
法であった。

【０００３】しかし、二成分現像剤を用いる方法、いわ
ゆる二成分現像法は、現像装置が大きくなること、混合
トナー濃度の管理およびトナーの補給が複雑になること
、さらにはメンテナンスが不可欠であることなどの実用
上の多くの課題をかかえている。

【０００４】一方、一成分現像剤を用いる方法、いわゆ
る一成分現像法では、二成分現像法での課題の多くが解
決されるため、実用化が検討され、一部使用されている
。

【０００５】ところが、一成分現像法も、現像剤、すな
わちトナーに磁性をもたせ、その磁性を活用して現像剤
の帯電性や搬送性を制御しつつ現像を行う磁性一成分現
像法が多く用いられており、この方法を採用する現像装
置では、現像剤に磁性粉が多く含まれるためにカラー化
が難しいという欠点がある。

【０００６】そこで、今後の主流になる現像方法として
、磁性をもたない一成分の現像剤を用いる、いわゆる非
磁性一成分現像法が検討されている。

【０００７】しかし、非磁性一成分現像法も、現像剤の
帯電性，搬送性および現像性の制御を静電力のみにより
行わなければならず、これまで多くの提案がなされてい
るにもかかわらず、長期ランニングや環境変動に対する
安定性に問題があり、実用化されているものは少ない。

【０００８】さらに、非磁性一成分の現像剤を担持した
現像剤担持体を感光体等の静電潜像保持体に接触させな
がら現像を行う接触現像法により、現像剤の帯電性や現
像性を改善して現像性能を向上させようとする現像装置
もあるが、接触させながら現像を行うため、現像剤担持
体を可撓性のある部材で構成せざるを得ず、この場合に
は使用しないときの履歴による現像剤担持体の変形の問
題や、現像装置内部で現像剤担持体と接触している部材
の選択や精度維持が困難になるなどの実用上の多くの課
題がある。

【０００９】加えて、接触現像法は、感光体等の静電潜
像保持体上にカラー画像を形成する色重ね現像法に対し
て現像装置内での混色や画像乱れのために使用すること
ができないといった欠点もある。

【００１０】そこで、非接触型の非磁性一成分現像法を
用いた現像装置が提案されている。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかし、非接触型の非
磁性一成分現像法を用いた従来の現像装置では、非磁性
一成分の現像剤を用いることから、現像剤自身の帯電と
ともに、現像剤担持体への現像剤の供給，薄層形成，現
像域への搬送，現像性としての飛翔力の制御，さらには
現像剤の除去，撹拌および循環が安定して行われないと
画像不良が発生するという問題点があった。

【００１２】本発明の目的は、上述の点に鑑み、非磁性
一成分の現像剤を用い現像剤担持体と静電潜像保持体と
を間隙をもって配設させた現像装置において、現像剤の
帯電，供給，搬送，現像，除去，撹拌および循環といっ
た各機能をもちつつ、特に現像剤の帯電に対して適正な
電荷付与を行い、長期ランニングや環境変動に対しても
安定した現像を行うことができるようにした現像装置を
提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明の現像装置は、表
面に現像剤を担持し静電潜像保持体と間隙をもって配設
される現像剤担持体と、この現像剤担持体と接触して回
転可能に支持された導電性供給部材と、前記現像剤担持
体に圧接し前記現像剤担持体上への現像剤の層厚を規制
するとともに現像剤への帯電制御を行う導電性規制部材
とを有し、前記現像剤担持体，前記導電性供給部材およ
び前記導電性規制部材に電源が接続され、少なくとも前
記導電性供給部材に接続される電源が定電流電源である
ことを特徴とする。

【００１４】

【作用】本発明の現像装置では、定電流電源に接続され
た導電性供給部材の回転により、現像装置内の現像剤が
電荷付与を受けつつ帯電されて導電性供給部材と接触す
る現像剤担持体へと供給される。現像剤の供給を受けた
現像剤担持体は、回転移動して高圧電源に接続された導
電性規制部材の圧接している位置で現像剤層厚が規制さ
れるとともに導電性規制部材から電荷制御を受けて現像
剤が所定の電荷条件とされ、現像剤担持体上に現像剤層
を形成する。この後、所定の電荷および層厚に規制され
た現像剤層を表面に担持した現像剤担持体は、回転移動
により静電潜像保持体と間隙をもって対向する位置、い
わゆる現像域に移動する。現像域では、静電潜像保持体
上の静電潜像と高圧電源に接続された現像剤担持体とが
形成する電界中において、電荷をもった現像剤が現像剤
担持体から静電潜像保持体に移動して静電潜像を現像す
る。現像後に現像剤担持体上に残留する現像剤は、導電
性供給部材により掻き取られる。

【００１５】

【実施例】次に、本発明について図面を参照して詳細に
説明する。

【００１６】図１は、本発明の一実施例に係る現像装置
の構成を示す断面図である。本実施例の現像装置は、静
電潜像が形成された感光体（静電潜像保持体）１０とギ
ャップｇをもって対向されて回転可能に支持された金属
ローラでなる現像剤担持体１と、現像剤担持体に１に一
部が接触されつつ回転可能に支持され現像剤Ｔへの電荷
付与を行いつつ現像剤Ｔの供給を行う繊維状導電性部材
（導電性供給部材）２と、非磁性一成分現像剤（以下、
単に現像剤という）Ｔの層厚を規制して現像剤担持体１
上に現像剤Ｔの薄層を形成するとともに現像剤Ｔに対し
て所定量の帯電を行う導電性層厚規制板（導電性規制部
材）３と、現像剤供給部内の現像剤Ｔを撹拌する撹拌パ
ドル５と、現像剤担持体１の下部より現像剤Ｔが漏れる
のを防止する漏洩防止カバー６と、上記各部材を取り付
け現像剤Ｔを収納する現像剤供給部を形成する現像槽容
器７と、撹拌パドル５付近の現像剤Ｔが繊維状導電性部
材２にかかわることなく現像剤担持体１上に直接行くこ
とを防止する仕切板８と、繊維状導電性部材２に接続さ
れた定電流電源Ｉ０と、導電性層厚規制板３に接続され
た高圧電源Ｅ１と、現像剤担持体１に接続された高圧電
源Ｅ２とから、その主要部が構成されている。

【００１７】繊維状導電性部材２は、例えば、導電性カ
ーボンを分散させたナイロン，レーヨン等の導電性の樹
脂繊維や中央に導電性物質の層をもたせたナイロン，レ
ーヨン等の導電性の樹脂繊維によりブラシ状に形成され
ている。繊維の導電化については、導電性カーボン等を
微粒子化して表面に付着させるなどの後処理にて導電化
する方法等もある。導電性の樹脂繊維としては、毛の太
さが１００〜２０００デニール／１００本、すなわち１
ｇの材料を９０００ｍに伸ばしたときの太さを１デニー
ルとして１本で１〜２０デニール（１００本で１００〜
２０００デニール）となるようにし、密度もインチ平方
当たり（１０〜１０００）×１０３　本程度が適当と考
えられる。

【００１８】繊維状導電性部材２は、現像槽容器７の壁
に支持され回転可能となった金属軸２ａ上にブラシ状に
形成されている。繊維状導電性部材２の金属軸２ａへの
接着には、銀（Ａｕ）フィラー含有エポキシ系接着剤や
カーボンフィラー含有アクリル系接着剤などの導電性接
着剤が用いられる。

【００１９】繊維状導電性部材２の現像剤担持体１との
接触深さは、０．５〜２．０ｍｍ程度の間で設定される
ことで、目的とする機能をもたせることができる。

【００２０】繊維状導電性部材２の回転数は、繊維状導
電性部材２の径によっても異なるが、周速として現像剤
担持体１の周速と同じかより速くしておく方がよい。

【００２１】導電性層厚規制板３は、導電性材料（例え
ば、導電性カーボン）を分散あるいは付着させることに
より導電性を付与したシリコーンゴム板等により硬度６
０〜８０°程度で厚さが２〜３ｍｍ程度に形成されてい
る。また、導電性層厚規制板３は、比抵抗が１０３　〜
１０１０Ωｃｍ程度に選定されている。

【００２２】導電性層厚規制板３は、シリコーンゴム板
等の腹の部分あるいは腹とエッジの部分が現像剤担持体
１に当たっており、接触圧によって規定されるものの、
２０〜４０μｍ程度の現像剤Ｔの薄層が現像体担持体１
上に形成されるように現像剤Ｔの層厚を機械的に規制す
るとともに、高圧電源Ｅ１に接続された導電性層厚規制
部材３と高圧電源Ｅ２に接続された現像剤担持体１との
間の電界中で電気的な層厚規制および現像剤Ｔに対する
所定量の帯電制御を行う。なお、高圧電源Ｅ１の極性と
現像剤Ｔの帯電極性とは同極になっている。

【００２３】撹拌パドル５は、特に形状等が限定される
ものではないが、現像槽容器７内の現像剤供給部におけ
る現像剤Ｔの撹拌および循環に効果的な形状のものであ
り、かつ現像剤Ｔの停留部や凝集部を形成しないものが
よい。

【００２４】漏洩防止カバー６は、厚み０．０２ｍｍ程
度のウレタンゴム板等で形成されるのが適当である。

【００２５】現像剤担持体１，繊維状導電性部材２およ
び撹拌パドル５は、現像槽容器７外で歯車（図示せず）
を介して連結されており、矢印に示す方向にそれぞれ同
時に回転するようになっている。

【００２６】定電流電源Ｉ０は、現像剤Ｔの帯電極性と
同極性の電流が繊維状導電性部材２から現像剤担持体１
側に流れ込むように設定された直流電源である。

【００２７】次に、このように構成された本実施例の現
像装置の動作について説明する。

【００２８】現像プロセスの動作開始とともに、現像剤
担持体１，繊維状導電性部材２および撹拌パドル５がそ
れぞれ矢印の方向に回転を始める。これに先立ち、ある
いは同時に感光体１０がやはり矢印の方向に回転する。

【００２９】また、現像プロセスの動作が開始されると
、定電流電源Ｉ０および高圧電源Ｅ１およびＥ２より初
期設定値が出力され、繊維状導電性部材２，導電性層厚
規制板３および現像剤担持体１にそれぞれ印加される。 例えば、定電流電源Ｉ０，高圧電源Ｅ１およびＥ２の出
力値は、正帯電型の現像剤Ｔのときに、１００μＡ，４
００Ｖおよび５００Ｖにそれぞれ初期設定される。

【００３０】現像槽容器７内の現像剤供給部に収納され
ている現像剤Ｔは、繊維状導電性部材２の回転により繊
維状導電性部材２との摩擦帯電によって電荷付与を受け
るとともに、定電流電源Ｉ０からの電流印加によって電
荷付与を受け、現像剤担持体１上へと供給される。

【００３１】図２は、導電性層厚規制板３および現像剤
担持体１を定電圧に保った状態で繊維状導電性部材２へ
の定電流電源Ｉ０からの印加電流値を変化させた場合の
現像剤担持体１上の現像剤層の表面電位ＶＳ　の変化Δ
ＶＳを示すグラフである。ただし、条件は、正帯電型の
現像剤Ｔを用い、定電流電源Ｉ０からの正電流出力を印
加した場合である。

【００３２】図２からあきらかなように、印加電流値の
変化とともに現像剤層の電位が比例して変化している。 現像剤層の電位は、現像剤層および現像剤電荷によって
定まるものであり、印加電流値の変化に伴い現像剤担持
体１上の現像剤層の状態が変化しているのがわかる。な
お、同一条件で繊維状導電性部材２に定電圧を印加した
場合には、繊維状導電性部材２と現像剤担持体１との間
での接触状態が繊維状導電性部材２の回転とともに変動
し、これが接触抵抗の変動となって繊維状導電性部材２
から現像剤担持体１への流れ込み電流の変動となり、結
果として現像剤Ｔへの電荷付与が不安定になるとともに
現像剤担持体１への現像剤Ｔの供給が不安定になってし
まう。

【００３３】このようにして、繊維状導電性部材２から
現像剤担持体１上へと供給された現像剤Ｔは、現像剤担
持体１の回転とともに導電性層厚規制板３が圧接する位
置へと導かれ、ここで導電性層厚規制板３により２０〜
４０μｍ程度の厚みに電気的および機械的に層厚が規制
されるとともに、電荷制御を受けて安定した帯電状態に
制御される。

【００３４】このときの現像剤担持体１と現像剤Ｔとの
付着力は、現像剤Ｔがもつ電荷と金属製の現像剤担持体
１との間での鏡像力である。なお、ここで現像剤Ｔの層
厚を静電的に規制する能力は、現像剤担持体１と導電性
層厚規制板３との間を通過する現像剤Ｔに対して両者間
で電界が形成されているため、この電界の変化によって
現像剤担持体１への現像剤Ｔの付着量が変化することに
よるものである。

【００３５】現像剤担持体１上に形成された現像剤Ｔの
薄層は、現像剤担持体１の回転とともに静電潜像が形成
された感光体１０と（ギャップｇ−現像剤Ｔの薄層厚）
の距離をもって対向する現像域に運ばれる。

【００３６】現像剤担持体１には、高圧電源Ｅ２から高
電圧が印加されており、現像域では感光体１０上の静電
潜像の画像部と非画像部とで表面電荷密度が異なるため
、現像剤Ｔの帯電量をｑ、現像域の位置での電界をＥと
すると、静電潜像の画像部と非画像部とでは現像剤Ｔに
働く力Ｆ＝ｑＥが異なって、画像部のみで現像剤Ｔが現
像剤担持体１より感光体１０側に飛翔して移行する。

【００３７】現像に使用されずに現像剤担持体１上に残
った現像剤Ｔは、現像剤担持体１の回転とともに現像槽
容器７内の現像剤供給部に再収納されるべく漏洩防止カ
バー６の方向へと搬送される。漏洩防止カバー６は、現
像剤担持体１に当たっているが、柔らかく接触しており
、かつ湾曲状部分で当たっているため、現像剤Ｔは漏洩
防止カバー６により現像剤担持体１上から剥ぎ取られる
ことなく現像槽容器７内に導かれる。

【００３８】現像槽容器内７へと導かれた現像剤担持体
１上に残留する現像剤Ｔは、繊維状導電性部材２の方向
へと搬送され、繊維状導電性部材２により現像剤担持体
１上から掻き取られ、繊維状導電性部材２の回転ととも
に現像槽容器７内の撹拌パドル５の方向へと運ばれる。 そこで、現像剤Ｔは、再び現像に寄与すべく現像槽容器
７内を循環し撹拌されることになる。

【００３９】現像槽容器７内の現像剤供給部では、現像
剤Ｔとして残留現像剤Ｔや未使用現像剤Ｔが入り混じっ
ているが、現像剤Ｔとして感光体１０に付着寄与するも
のはすべて繊維状導電性部材２および導電性層厚規制板
３による接触および搬送を経るため、そこでの電荷付与
および電荷制御によって帯電量が制御される。

【００４０】以上のような動作を繰り返すことで現像プ
ロセスが進行する。

【００４１】現像剤Ｔの消費にともなって現像槽容器７
内の現像剤供給部に現像剤Ｔを補給する場合には、供給
用蓋７ａを解放することにより行うことができるし、ま
たカートリッジにて行うことも可能である。

【００４２】なお、画像濃度の確保のために、感光体１
０の周速よりも現像剤担持体１の周速を速くしておくこ
とは有効な方法である。また、繊維状導電性部材２の周
速を現像剤担持体１の周速よりも速めておくことは、現
像剤担持体１上に残留する現像剤Ｔの掻取り効果を向上
させることができるばかりでなく、次の現像プロセスに
おける繊維状導電性部材２による現像剤担持体１への現
像剤Ｔの供給および帯電にも効果がある。

【００４３】また、定電流電源Ｉ０，高圧電源Ｅ１およ
びＥ２の出力は、現像装置の動作とともに繊維状導電性
部材２，導電性層厚規制板３および現像剤担持体１にそ
れぞれ初期設定値が印加されるように制御されるが、周
囲環境の変化にともなう現像剤Ｔの帯電性能の変化、同
じく周囲環境の変化に伴う感光体１０の特性変化や、そ
れにともなう現像剤Ｔの飛翔性能の変化、さらには長期
使用および未使用による構成部材の状態変化等により、
現像性能が変化することに対しては定電流電源Ｉ０，高
圧電源Ｅ１およびＥ２の出力を制御するようにしてもよ
く、特に定電流電源Ｉ０の出力の制御による現像剤Ｔの
供給状態の制御や、高圧電源Ｅ１の出力の制御による層
厚および電荷制御は効果のあるものである。

【００４４】ところで、上記実施例では、高圧電源Ｅ１
を定電圧電源としたが、導電性層厚規制板３への印加条
件と現像剤担持体１上の現像剤層の状態との関係は印加
電圧あるいは印加電流に比例した状態変化であり、特に
定電圧電源とすることはなく、定電流電源としてもかま
わない。これは、導電性層厚規制板３と現像剤担持体１
との間の電気抵抗が、繊維状導電性部材２と現像剤担持
体１との間の電気抵抗のように回転する部材同士が接触
する、一方がブラシ状であることなどによって変動する
場合と異なり、安定した状態にあるためである。

【００４５】また、繊維状導電性部材２あるいは繊維状
導電性部材２および導電性層厚規制板３に電流を印加す
る定電流電源Ｉ０等として、直流電源ばかりでなく直流
に交流を重畳した重畳電源を用いることも効果的である
。これは、直流に交流を重畳することで、特に小粒径や
高湿時の現像剤Ｔの流動性の改善、現像剤Ｔの帯電特性
の環境依存性の改善に効果があるものである。ただし、
交流が重畳されても、現像剤Ｔの極性が変化しないよう
な直流分があることは必要である。

【００４６】さらに、現像剤担持体１として、中間調か
らベタ黒画像まで良好な現像性能が保てるように、表面
に半導電層を設けた現像剤担持体１を利用することもで
きる。半導電層としては、導電性粉末を分散した比抵抗
１０４　〜１０１２Ωｃｍ程度の樹脂を厚み１．５〜５
ｍｍ程度に形成することが適当である。

【００４７】さらにまた、導電性供給部材として繊維状
導電性部材２を使用した場合を例示したが、特にこれに
限定されるものではなく、導電性カーボンを含んだ３次
元構造の骨格組織をもった軟質ポリウレタンフォーム等
の材料で構成される多孔質導電性弾性部材を使用するよ
うにしてもよい。多孔質導電性弾性部材は、金属軸上に
ロール状に形成され、金属軸への接着には、銀（Ａｕ）
フィラー含有エポキシ系接着剤やカーボンフィラー含有
アクリル系接着剤などの導電性接着剤が用いられる。多
孔質導電性弾性部材は、比抵抗が１０３　〜１０１０Ω
ｃｍ程度で、多孔質のレベルがセル（孔）数として２５
ｍｍ当たり１５個以上〜４５個以下であることが望まし
い。 また、多孔質導電性弾性部材の現像剤担持体１への接触
深さ（くい込み量）は、現像剤Ｔの搬送性および現像後
に現像剤担持体１上に残留する現像剤Ｔの除去効果の面
から見て０．５〜１．０ｍｍ程度が実験的に良好である
。

【００４８】なお、上記実施例では、正帯電型の現像剤
Ｔで反転現像するプロセスの場合について述べたが、特
にこれに限定されるものではなく、負帯電型の現像剤Ｔ
を使用する場合や正規現像プロセスにおいても本発明が
同様に適用可能であることはいうまでもない。

【００４９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
非磁性一成分の現像剤による現像プロセスを形成するう
えで重要となる現像剤の供給，帯電，薄層形成，現像域
への搬送，飛翔力の制御，除去，撹拌および循環の各機
能を有した構成であり、現像剤担持体，導電性供給部材
および導電性規制部材を設けるとともに、それらにそれ
ぞれ電源を接続し、特に導電性供給部材には少なくとも
定電流電源を接続することにより、導電性供給部材に電
流を印加して現像剤の安定した帯電および供給を行うこ
とができ、より安定した現像が行えるので信頼性の面に
おいて優れた現像剤装置が提供できるという効果がある
。

【００５０】また、各電源からの出力値を制御すること
によって適正現像条件が容易に設定できるとともに、画
像変動発生要因、例えば環境変化にともなう現像剤の帯
電特性変化や感光体の感度変化に対しても的確に対応で
きるという効果がある。

【００５１】さらに、現像装置の内部の構成により、異
物の混入があった場合でも導電性供給部材の上部付近ま
では行くものの、その後は導電性供給部材で現像剤が送
られることからして、異物がその次の工程には進むこと
が少なく、この面においても信頼性が優れたものになる
という効果がある。

【００５２】さらに、環境特性の面においても、周囲環
境や材料の表面状態に大きく影響を受ける摩擦帯電方式
を用いていないため、安定した特性を示すものになると
いう効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る現像装置の構成を示す
断面図である。

【図２】本実施例の現像装置における現像剤層の表面電
位の変化を示すグラフである。

【符号の説明】

１　　現像剤担持体 ２　　繊維状導電性部材（導電性供給部材）３　　導電
性層厚規制板（導電性規制部材）５　　撹拌パドル ６　　漏洩防止カバー ７　　現像槽容器 ８　　仕切板 １０　　感光体（静電潜像保持体） Ｅ１，Ｅ２　　高圧電源 Ｉ０　　定電流電源 Ｔ　　現像剤

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　表面に現像剤を担持し静電潜像保持体
   と間隙をもって配設される現像剤担持体と、この現像剤
   担持体と接触して回転可能に支持された導電性供給部材
   と、前記現像剤担持体に圧接し前記現像剤担持体上への
   現像剤の層厚を規制するとともに現像剤への帯電制御を
   行う導電性規制部材とを有し、前記現像剤担持体，前記
   導電性供給部材および前記導電性規制部材に電源が接続
   され、少なくとも前記導電性供給部材に接続される電源
   が定電流電源であることを特徴とする現像装置。