JPH05257380A - 現像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 電子写真印刷装置に関し、特にそれからの着
色粒子の逃散量をほぼ最小限にすることができる構造の
単成分現像装置を提供する。 【構成】 回転式前進部材９０が、単成分現像剤を室８
６から中間ドナーロール８９へ前進させる。中間ドナー
ロール８９が計量された現像剤を潜像へ搬送すると、現
像剤が潜像に引き付けられて、それが現像される。中間
ドナーロール８９は、室８６からの現像剤の逃散を防止
して機械部材の寿命を長くするとともに背景を減少させ
ることができる手段を提供している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】本発明は、電子写真印刷装置に関し、特に
それからの着色粒子の逃散量をほぼ最小限にすることが
できる構造の単成分現像装置に関するものである。

【０００２】図１は、本発明の現像装置の１つの実施例
を示す概略側面図である。図２は、本発明の現像装置の
変更実施例を示す概略側面図である。

【０００３】図１及び２を参照しながら、本発明の現像
剤ユニット４０の実施例を詳細に説明する。ここでは現
像剤ユニット４０だけを説明するが、他の現像剤ユニッ
トはそれと同一であり、その中のトナー粒子の色が異な
っているだけである。また、以下の説明において、本発
明は着色粒子を有する単成分現像剤を用いた単成分現像
装置に関するものであるから、「トナー」と「着色粒
子」とは互換性のある用語であると理解されたい。

【０００４】図１に示されているように、現像剤ユニッ
ト４０には、トナー粒子の供給源を貯蔵するための室８
６を形成しているハウジング８４が設けられている。ド
ナーロール８８、中間ドナーロール８９及びトナー前進
部材９０が、非磁性単成分現像剤すなわちトナーを感光
体２０と向き合う位置へ搬送できるように、ハウジング
８４の室８６内に取り付けられている。ドナーロール８
８は、ベルト２０の移動方向に対して順方向または逆方
向のいずれかに進むことができるように、時計回りまた
は反時計回り方向のいずれかに回転させることができ
る。図１では、ドナーロール８８は矢印９２の方向に回
転するように示されている。同様に、中間ドナーロール
８９及びトナー前進手段９０は、時計回りまたは反時計
回り方向のいずれかに回転させることができる。図１で
は、トナー前進部材９０は矢印９４の方向に回転するよ
うに示されている。

【０００５】トナー前進部材９０は、室８６内に配置さ
れた細長い部材であって、アルミニウム等の導電性素材
をプラスチック材等の絶縁材で被覆して形成されること
が好ましい。モータ（図示せず）が、トナー前進部材９
０を約２００〜約６００回転／分、好ましくは約４００
回転／分の角速度で回転させる。トナー前進部材９０が
矢印９４の方向に回転すると、トナー粒子が流動化して
室８６内を搬送される。

【０００６】連続した静電潜像を現像すると、現像剤内
のトナー粒子が減少する。トナー粒子の供給源を貯蔵す
るためにトナーディスペンサ（図示せず）が設けられて
いる。トナーディスペンサは、ハウジング８４の室８６
と連通している。現像剤内でのトナー粒子の濃度が低下
すれば、トナーディスペンサから室８６内の現像剤へ新
しいトナー粒子が補給される。新しいトナー粒子はトナ
ー前進部材９０によって室８６内の残余トナーと混ぜ合
わされて、それによって室８６内のトナー濃度がほぼ均
一で最適化されるようになっている。このようにほぼ一
定量のトナー粒子が現像剤ハウジング８４の室８６内に
入っており、トナー粒子はほぼ一定の電荷を持ってい
る。トナー粒子は、ビニルポリマー等の樹脂素材を黒色
原体等の着色剤と混合して形成される。しかし、他の適
当なトナー剤を使用できることは、当業者には明らかで
あろう。

【０００７】図１に示されているように、トナー前進部
材９０には、等間隔の４列状に開口または孔を形成した
中空ロッドまたは管が設けられている。各孔列は、中空
ロッドの外周に沿って約９０゜の間隔で配置されてい
る。各列の各孔は、次の隣接孔から離れている。孔は互
いに等間隔に設けられている。このように、管が回転す
ると、トナー粒子は管の中心に沿って進み、各孔から出
る。流動化したトナー粒子は、室８６内へ放出される新
しいトナー粒子によって加えられる背圧によって現像剤
ハウジング４０の室８６の一端部からその他端部へ進
む。

【０００８】細長い部材９０は中間ドナーロール８９に
対して離設されており、その間に形成されたギャップを
越えてトナーが移送される。部材９０と中間ドナーロー
ル８９との間のギャップは約１．０ｍｍであることが好
ましい。中間ドナーロール８９は、陽極酸化アルミニウ
ム等の非磁性材をポリテトラフルオロエチレンをベース
にした樹脂、例えばテフロン（Ｔｅｆｌｏｎ）−Ｓ（イ
ー・アイ・デュポン・ド・ヌムール（ＤｕＰｏｎｔ ｄ
ｅ Ｎｅｍｏｕｒｓ）社の商標）の約０．０５ｍｍ厚さ
の層で被覆して形成されることが好ましい。図１に示さ
れているように、直流電圧電源１０２がトナー前進部材
９０及び中間ドナーロール８９に連結されており、それ
らに約−７５０ボルトの電気バイアスをかけている。直
流電圧源１０６も中間ドナーロール８９に約＋３００ボ
ルトの電気バイアスをかけている。交流電圧電源１１０
がさらに約１００ボルトの交流バイアス電位を中間ドナ
ーロール８９に加えている。これらの電気バイアスによ
って、トナー前進部材９０と中間ドナーロール８９との
間に静電界が形成されることによって、トナー粒子がト
ナー前進部材９０から中間ドナーロール８９へ引き付け
られる。本発明による構造によって、感光体から比較的
離れた位置にあるトナー供給タンクからトナーを移送す
ることができる。この構造によれば、中間移送ロール８
９への移送処理部と感光体２０との間に距離を設けるこ
とができるため、室８４からトナーが逃げないようにす
ることができる。この構造によってトナーの逃散を大幅
に減少させ、機械部品の寿命を延ばし、背景を減少させ
ることができることがわかっている。

【０００９】計量ブレード９６が、中間ドナーロール８
９が矢印９３の方向に回転する時に中間ドナーロール８
９と係合するように弾性的に付勢されている。計量ブレ
ード９６が中間ドナーロール８９と接触することによっ
て、その上のトナーすなわち着色粒子の厚さを調整する
ことによって中間ドナーロール８９の表面上に均一なト
ナー層を計量して付着させることができる。計量ブレー
ド９６は板ばね９８によって支持されており、その自由
端部で計量ブレードを支持して中間ドナーロール８９に
押し付けている。計量ブレード９６は、約２５ｇ／ｃｍ
〜約１００ｇ／ｃｍの公称ニップ力で中間ドナーロール
８９と接触した状態に維持されて、約０．９ｍｇ／ｃｍ
² の着色粒子層を付着させる。板ばね９８は好ましくは
鋼板で形成される。計量ブレード９６を支持して計量ブ
レード９６を中間ドナーロール８９に接触するように弾
性付勢するために様々な適当な取り付け手段を用いるこ
とができることは当業者には理解されるであろう。

【００１０】ドナーロール８８も非磁性の硬いロールで
あり、中間ドナーロール８９と同一または同様な構成で
ある。非磁性中間ドナーロール８９は、ほぼ一定の電荷
を有する一定量のトナーを計量してドナーロール８８に
付着させる。これによって、ドナーロール８８は、ほぼ
一定の電荷を有する一定量のトナーを感光体２０と向き
合った現像ギャップへ提供することができる。直流バイ
アス電源１０６が約３００ボルトをドナーロール８８に
印加する一方、交流電源１００が約１００ボルトの交流
バイアス電位をドナーロール８８に加えて、中間ドナー
ロール８９とドナーロール８８との間に静電界を形成で
きるようにしている。各ロール８８、８９のバイアス電
圧がその間に形成する静電界によって、トナー粒子が中
間ドナーロール８９からドナーロール８８へ引き付けら
れる。

【００１１】ドナーロール８８への移送後に中間ドナー
ロールからすべてのトナーを除去することによって、前
進部材９０がきれいになった中間ドナーロール８９へ新
しいトナーを計量して送ることができるようにするた
め、クリーニングブレード８２が設けられている。さら
に、光導電体への着色粒子の移送後にドナーロール８８
から余分または残留着色粒子を除去するためにクリーニ
ングブレード９５が設けられている。ロール８８、８９
のクリーニングを行うために様々な他の機械装置を用い
ることもできる。あるいは、クリーニングブレードを用
いる代わりに、中間ドナーロールの間隔、すなわち中間
ドナーロール８９と前進部材９０との間の間隔またはロ
ール８８と８９との間の間隔を現像剤の導電特性と組み
合わせることによって、ほぼ一定の電荷を有する一定量
のトナーを中間ドナーロール８９に付着させることがで
きることは理解されるであろう。

【００１２】図１に示されている実施例では、感光体２
０上の静電潜像の最終現像は、ジャンピング現像によっ
て実施される。一般的に、ジャンピング現像ではドナー
ロールからトナーを離脱させて感光体上へ飛ばすために
現像ギャップに交流電位を発生させる。本発明の実施例
では、感光体ベルト２０とドナーロール８８との間が２
００μｍのギャップである場合、約１ＫＨｚ〜４ＫＨｚ
で約１，０００ボルトのピーク交流電圧を加える。トナ
ー粒子をドナーロール８８から離脱させて、静電潜像と
接触できるようにトナーがギャップを飛び越えて（ジャ
ンプして）静電潜像を現像するトナー雲を形成するため
には、限界電界３Ｖ／μｍが必要である。トナー粒子が
ドナーロール８８から離脱してギャップを飛び越えるた
めには高いピーク電界が必要である。最大ピーク電界は
空気破壊によって制限され、約６Ｖ／μｍである。ピー
ク電界と空気破壊との間の寛容度が狭いことから、ドナ
ーロール８８と感光体ベルト２０との間のギャップ設定
に厳しい公差が必要となる。

【００１３】次に、本発明の現像装置の変更実施例を示
している図２を参照しながら説明する。図１と同様に、
この変更実施例の現像装置には、現像剤の供給源を貯蔵
するための室８６を形成しているハウジング８４が設け
られている。トナー前進部材９０、中間ドナーロール８
９及びドナーロール８８が、ハウジング８４の室８６内
に取り付けられており、図１で説明した部材と同様であ
る。前進部材９０から着色粒子を集めるために中間ドナ
ーロールを用いて、中間ドナーロール８９がドナーロー
ル８８に制御量の着色粒子を与えることができるように
するこの構造では、中間ドナーロール８９と前進部材９
０との間の接触面をハウジング８４の内部の深い位置に
設けていることに本発明の本質的特徴がある。このよう
に、中間ドナーロール８９及び前進部材９０は、ドナー
ロール８８よりも像支持表面から順に遠く離して配置さ
れていることによって、ハウジングの室からの着色粒子
の逃散をほぼ最小限にすることができる。

【００１４】図２の現像装置は、公知の無掃引形現像装
置である。この装置には、ベルト２０とドナーロール８
８との間の空間に電極ワイヤ４２が設けられており、こ
れによって無掃引現像装置が提供され、その作用は公知
である。１対の電極ワイヤ４２がドナーロール８８の長
手方向軸線にほぼ平行方向に延在している。電極ワイヤ
４２は、ドナーロール８８に近接配置された１本または
複数本の細い（すなわち直径が５０〜１００μｍの）タ
ングステンのワイヤで形成されている。ワイヤとドナー
ロール８８との間の距離は約２５μｍ、すなわちドナー
ロール８８上のトナー層の厚さである。ワイヤ４２は、
ドナーロール８８上のトナー層の厚さがその下を通過で
きるようにする適当な距離だけドナーロール８８から自
動的に離隔される。このため、ワイヤ４２の端部は、ド
ナーロール８８を回転可能に支持している軸受ブロック
によって支持することができる。ワイヤ４２をこのよう
に取り付けることによって、それらの自動間隔設定のた
めにロールの振れの影響を受けないようになる。

【００１５】図２に示されているように、直流電圧電源
１１２によって直流電気バイアスが電極ワイヤ４２にか
けられている。この印加直流バイアスによって、ワイヤ
４２とドナーロール８８との間に静電界が形成され、こ
れによってトナーがドナーロール８８の表面から離脱し
てワイヤの周囲にトナー雲を形成し、その雲はベルト２
０にほとんど接触しない高さになる。可変直流バイアス
電源１１４がバイアス電位をドナーロール８８にかけて
おり、これによってワイヤ４２の周囲のトナー雲から離
脱したトナー粒子を光導電表面上に記録されている潜像
へ引き付けるための静電界がベルト２０の光導電表面と
ドナーロール８８との間に形成される。電極ワイヤ４２
とドナーロール８８との間の間隔を約１０μｍ〜約４０
μｍにすることによって、約２００〜５００ボルトの印
加電圧で空気破壊を生じることなく比較的大きい静電界
を発生することができる。電極ワイヤ４２またはドナー
ロール８８のいずれかに誘電被膜を設けることによっ
て、印加交流電圧の短絡を防止することができる。一旦
形成されたトナー雲は、直流電源１１２及び可変直流電
源１１４を介してドナーロール／電極ワイヤアセンブリ
と地面との間に加えられる直流バイアス電圧を変化させ
ることによって、感光体２０の像支持表面への接近度を
制御することができる。

【００１６】無掃引形装置では、電極付近に形成された
雲のトナーが高い運動エネルギで像にぶつかるのではな
いから、トナーを付着させたドナーロール８８付近にバ
イアス印加電極４２によって与えられたフリンジ電界に
よって相互作用のない現像が可能である。電界は、トナ
ーをドナーロールから離脱させてワイヤ付近に雲を形成
することができる。トナー雲は、像支持体から離れてい
るので、トナーは、先に付着しているカラートナーを掃
引することになる像支持体との衝突を生じない。しか
し、トナー雲が離れすぎている場合、線の縁部でのフリ
ンジ電界がトナー雲の内部に達しないため、線の現像が
細くなってしまう。忠実な線現像を得るためには、強い
掃引作用を伴わないで（先にトナーを付着させた像があ
る場合）トナー雲をできるだけ像支持体に接近させるこ
とが重要である。これを達成するためには、ギャップを
小さくするか、雲の高さを高くする方法がある。本発明
の製造及び機械セットアップ公差には＞２００μｍのギ
ャップが必要であることから、ギャップを小さくする方
法には限界がある。雲の高さを高くする点で、トナー雲
の高さが印加電界によるトナー粒子の振幅に比例してい
る場合、高さがトナー電荷／質量比及びピーク電界に比
例すると期待できることがわかる。トナー電荷及びピー
ク電界の範囲が限定されているため、電極４２に加える
バイアス電圧を増加させることが、雲の高さを増加させ
る効果的な方法である。

【００１７】要約すると、以上の説明から、非磁性トナ
ー前進部材及び中間ドナーロールを非磁性ドナーロール
と組み合わせて現像剤ハウジング内に配置した現像装置
が提供されていることがわかる。中間ドナーロールは、
トナー前進部材から非磁性単成分トナー粒子を受け取
る。この構造では、前進部材から着色粒子を集めるため
に中間ドナーロールを用いて、中間ドナーロールがドナ
ーロールに制御量の着色粒子を与えることができるよう
になっており、中間ドナーロールと前進部材との間の接
触面をハウジングの内部の深い位置に設けている。この
ように、中間ドナーロール及び前進部材は、ドナーロー
ルよりも像支持表面から順に遠く離して配置されている
ため、ハウジングの室からの着色粒子の逃散をほぼ最小
限に抑えることができる。トナー前進部材及び中間ドナ
ーロールには互いに対して電気バイアスがかけられてい
るため、ほぼ一定の摩擦電荷を有する量のトナー粒子が
中間ドナーロールに付着する。中間ドナーロール及びド
ナーロールにも互いに対して電気バイアスがかけられて
いるため、計量トナー粒子がドナーロールに付着する。
次に、トナーは感光部材へ移送されて、その上の静電潜
像を公知のジャンピングまたは無掃引現像処理によって
現像する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の現像装置の１つの実施例を示す概略
側面図である。

【図２】 本発明の現像装置の変更実施例を示す概略側
面図である。

【符号の説明】

２０ 感光体、４０ 現像剤ユニット、８４ 現像剤ハ
ウジング、８６ 室、８８ ドナーロール、８９ 中間
ドナーロール、９０ トナー前進部材

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 像支持表面上に記録されている静電潜像
   を着色粒子で現像するための装置であって、 少なくとも着色粒子の供給源を貯蔵する室を形成してい
   るハウジングと、 前記ハウジングの室内に配置されて、着色粒子を前進さ
   せる手段と、 前記ハウジングの室内において前記前進手段に近接して
   配置されており、前記前進手段によって前記ハウジング
   の室から着色粒子が搬送される非磁性中間ドナー部材
   と、 前記中間ドナー部材から像支持表面に近接した現像域へ
   着色粒子を搬送してその上の潜像を着色粒子で現像でき
   るようにする非磁性ドナー部材とを有しており、前記前
   進手段及び前記中間部材を前記ドナー部材よりも像支持
   表面から順に遠く離して配置することによって、前記ハ
   ウジングの室からの着色粒子の逃散をほぼ最小限にする
   ことができるようにした装置。