JPH07209921A - 現像方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 帯電トナーをファーブラシを用いて現像剤搬
送用ローラ上に供給し、感光体表面に対面する現像領域
に該帯電トナーを搬送して感光体表面に形成されている
静電潜像の現像を行う現像方法において、現像剤搬送用
ローラとして、帯電トナーの帯電電荷と同極性の永久電
荷を有するエレクトレット層を導電性ローラ上に形成さ
れているものを使用し、帯電トナーの現像剤搬送用ロー
ラ上への供給は、ファーブラシと導電性ローラとの間に
バイアス電圧を印加しながら行われることを特徴とす
る。 【効果】 帯電トナーと同極性のエレクトレット層が形
成されている現像ローラを用いて帯電トナーの搬送を行
うことにより、バイアス電圧を印加することなく、反転
現像、正規現像の何れも容易に行うことができ、極めて
実用性が高い。特に、反転現像を行う装置にも、現像条
件を変更することなく現像装置を搭載することが可能と
なる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、エレクトレット層を有
する現像剤搬送用ローラを用いて帯電トナーを現像域に
供給し、感光体表面に形成されている静電潜像の現像を
行う現像方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】商業的な電子写真装置における現像装置
としては、所謂磁気ブラシ現像装置が広く採用されてお
り、例えば磁性キャリヤと顕電性トナーとの混合物から
成る二成分系現像剤或いはそれ自体で磁性粉を有してい
る一成分系磁性現像剤を帯電させ、内部に磁石を有する
現像剤搬送用スリーブ上にこれら現像剤の磁気ブラシを
形成し、この磁気ブラシを静電潜像を有する感光体表面
にまで搬送し、バイアス電界の下で該表面に磁気ブラシ
を摺擦することによって現像を行い、画像形成を行って
いる。

【０００３】最近になって、現像剤搬送用ローラとし
て、導電性ローラ上にエレクトレット層を設けたものを
使用して現像剤の搬送を行って現像を行う方法が提案さ
れている（例えば特開昭60−136773号公報等参照）。か
かる現像剤搬送用ローラを用いた現像方法では、非磁性
一成分系トナーが現像剤として使用され、前記エレクト
レット層としては、帯電トナーとは逆極性の永久電荷を
有するものが使用される。即ち、現像剤（トナー）の搬
送は電気的吸引力（クーロン力）のみによって行われ、
磁石を必要とせず、現像剤の磁気ブラシを形成しないた
め、装置的に構造が簡単なものとなるという利点があ
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】然しながら、現像領域
に搬送された帯電トナーは、感光体表面に形成された静
電潜像上に移行してトナー像を形成するものであること
から、帯電トナーをクーロン力によってエレクトレット
層上に保持している上記の現像方法では、トナーを感光
体表面上に移行させる際に問題を生じる。

【０００５】例えば、現像手段として、帯電トナーと逆
極性の静電潜像を形成し、該潜像上に帯電トナーを付着
させて現像を行う正規現像方式と、帯電トナーと同極性
に感光体表面の前面を帯電させ、画像露光により画像形
成部分の電荷のみを除去して潜像を形成し、この潜像に
帯電トナーを付着させて現像を行う所謂反転現像方式が
採用されている。

【０００６】上記の現像手段のうち、反転現像に前述し
た先行技術の方法を適用すると、無電荷の潜像部分に帯
電トナーを付着させるためには、エレクトレット層と帯
電トナーとの間の電気的吸引力に打ち勝つような大きな
バイアス電圧を印加することが必要となってしまう。従
って、反転現像方式が採用されているレーザープリンタ
ー等の静電写真装置に、このような現像方法を用いた現
像装置を組み込む時には、印加するバイアス電圧を高く
設定したり、或いはレーザのＯＮ−ＯＦＦのタイミング
を逆にして正規現像方式に変換することが必要となって
しまう。また正規現像に適用する時にも、場合によって
は感光体表面の主帯電電位を高く設定したり、やはりバ
イアス電圧を印加することが必要となることもある。

【０００７】従って本発明の課題は、エレクトレット層
を備えた現像剤搬送用ローラを用いて現像剤の搬送を行
う現像方法において、バイアス電圧を印加することなく
反転現像方式や正規現像方式の現像を行うことが可能な
現像方法を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、帯電ト
ナーをファーブラシを用いて現像剤搬送用ローラ上に供
給し、感光体表面に対面する現像領域に該帯電トナーを
搬送して感光体表面に形成されている静電潜像の現像を
行う現像方法において、前記現像剤搬送用ローラとし
て、帯電トナーの帯電電荷と同極性の永久電荷を有する
エレクトレット層を導電性ローラ上に形成されているも
のを使用し、前記帯電トナーの現像剤搬送用ローラ上へ
の供給は、ファーブラシと導電性ローラとの間にバイア
ス電圧を印加しながら行われることを特徴とする現像方
法が提供される。

【０００９】

【作用】本発明方法においては、現像ローラ表面に形成
されているエレクトレット層が、従来公知のものとは全
く逆に、帯電トナーの帯電電荷とは同極性の永久電荷を
有するものであるため、現像領域に搬送された帯電トナ
ーは、該エレクトレット層から電気的反発力を受けるの
で、バイアス電圧を印加することなく感光体表面上に容
易に移行する。従って、この方法は、反転現像方式にも
正規現像方式のいずれにも適用できる。特に、従来の反
転現像方式は、基本的にバイアス電圧の印加が必要であ
ったため、本発明方法は反転現像方式に適用した場合に
特に効果を発揮する。

【００１０】また現像ローラ表面のエレクトレット層上
への帯電トナーの供給は、従来公知のトナー供給用のフ
ァーブラシを用い、現像ローラとファーブラシとの間
に、現像ローラ側がトナー電荷と逆極性となるようなバ
イアス電圧を印加することによって行われる。

【００１１】

【発明の好適態様】本発明方法を以下、添付図面に示す
具体例に基づいて詳細に説明する。図１は、本発明方法
を好適に実施するための現像装置を感光体ドラムととも
に示す図であり、図２は後述する実施例２における感光
体ドラム表面電位と感光体ドラム上に付着したトナー量
との関係を示す線図である。

【００１２】図１において、全体として１で示す現像装
置は、摩擦帯電等により所定極性に帯電されたトナー２
を収容しているトナーホッパー収容器３、２個のトナー
供給用ファーブラシ４，４、現像ローラ５及びトナー層
規制板６を有している。また現像ローラ５に対面する位
置関係で、像担持体である回転感光体ドラム５０が配置
されている。

【００１３】この感光体ドラム５０は、アルミ等の導電
性基体５１上に感光層５２を有するものである。図示さ
れていないが、感光体ドラム５０の回転方向（図中、矢
印で示されている）上流側には、それ自体公知の帯電機
構及び画像露光機構が設けられ、感光層５２上に電荷像
が形成される。

【００１４】即ち、帯電されたトナー２は、トナー収容
器３からファーブラシ４，４により現像ローラ５の表面
に供給され、前記規制板６によって一定の厚みに調整さ
れたトナー層が該ローラ５の回転によって感光体ドラム
５０に対面する領域である現像領域Ａに搬送され、感光
体ドラム５０の感光層５２上に移行し、感光層５２上に
形成されている電荷像の現像が行われるものである。

【００１５】本発明方法において、現像ローラ５は、金
属ローラ１０と該ローラ表面に積層されたエレクトレッ
ト層１１とから成るものであり、該エレクトレット層１
１は、トナー２の帯電極性とは同極性の永久電荷を有し
ている。このエレクトレット層１１を形成する材料とし
ては、任意のプラスチックフィルムを使用することがで
きるが、一般には、ポリエチレン、ポリプロピレン、エ
チレン−ブテン共重合体、イオン架橋オレフィン共重合
体、エチレン−アクリル共重合体等のオレフィン系樹
脂；ポリ（２，６−ジメチル−１，４−フェニレンオキ
サイド）等のポリフェニレンオキサイド；ポリフッ化ビ
ニル、ポリフッ化ビニリデン、フッ化ビニル／フッ化ビ
ニリデン共重合体、四フッ化エチレン−パーフルオロア
ルコキシエチレン共重合樹脂（ＰＦＡ樹脂）、四フッ化
エチレン樹脂（ＰＴＦＥ樹脂）、四フッ化エチレン−六
フッ化プロピレン共重合樹脂（ＦＥＰ樹脂）等のフッ素
樹脂；ポリ塩化ビニル、塩素化ポリオレフィン等の塩素
化樹脂；ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナ
フタレート等の熱可塑性ポリエステル；ナイロン６、ナ
イロン１２、ナイロン6,6 、ナイロン6,10等のポリアミ
ド樹脂；各種アクリル系樹脂等が単独或いは２種以上の
組み合わせで使用される。これらの中でも、電荷の保持
性や耐久性の点で、ＰＦＡ樹脂、ＰＴＦＥ樹脂、ＦＥＰ
樹脂等のフッ素樹脂やポリフェニレンオキサイドが好適
である。エレクトレットの生成は、熱エレクトレット化
法、エレクトロエレクトレット化法、放射線エレクトレ
ット化法、光エレクトレット化法等のそれ自体公知の方
法を、用いるプラスチックフィルムの材料に応じて適用
することにより行われる。

【００１６】エレクトレット層１１の形成は、予めエレ
クトレット化されたフィルムを、必要により適当な接着
剤を用いて金属ローラ１０上に積層させることにより行
われるが、プラスチックフィルムを金属ローラ１０上に
積層させた後にエレクトレット化を行なってもよい。エ
レクトレット層１１の電荷密度は、帯電トナーに対して
適当な電気的反発力を与えるように設定されるが、反発
力があまり高いと、エレクトレット層１１上への帯電ト
ナーの補給が困難となったり、現像領域におけるトナー
飛散が顕著になる等の不都合を生じることがある。この
ような見地から、その電荷密度は、１×１０^-11 乃至１
×１０^-6Ｃ／cm² （絶対値）の範囲に設定することが好
適である。またエレクトレット層１１の厚みは、通常、
１０乃至５００μm の範囲とすることが好ましい。

【００１７】本発明においては、前述した現像ローラ５
に帯電トナーを供給するための部材としてファーブラシ
４が使用される。このファーブラシ４は攪拌能が良好で
あり、特にトナー２の摩擦帯電を補強するという点で優
れている。図１の現像装置では、２個のファーブラシ４
を並置し、ホッパー３側のファーブラシ４により主とし
てトナー２の攪拌を行い、現像ローラ５側のファーブラ
シ４によりトナー２を現像ローラ５上に供給している
が、勿論、１個のファーブラシを用いてトナー２の攪拌
と現像ローラ５への供給とを行うこともできる。

【００１８】また図１において、現像ローラ５側に位置
するファーブラシ４には、飛翔板15が当接して設けら
れ、これに接触したファーブラシ４のブラシの反りの復
元力によって帯電トナー２が飛翔し、現像ローラ５上の
エレクトレット層１１上に帯電トナー２が供給される。
この様な飛翔板１５を使用することにより、ファーブラ
シ４をエレクトレット層１１とは非接触で設けることが
できるため、エレクトレット層１１の劣化を有効に防止
することができる。また飛翔板１５にトナー２が圧接さ
れるため、トナーの摩擦帯電がさらに補強されるという
利点もある。

【００１９】特に本発明においては、上記のファーブラ
シ４として、導電性繊維がローラ基体上に植毛されたも
のが使用され、現像ローラ５内の金属ローラ１０とファ
ーブラシ４との間には直流電源１６が接続される。また
金属ローラ１０及び感光体ドラム５０は接地され、同電
位に保持されている。即ち、直流電源１６により、金属
ローラ１０にトナーの帯電極性とは逆の電圧を印加する
ことが必要であり、これにより、トナーとは同極性の電
荷を有するエレクトレット層１１上に適量の帯電トナー
を均一に供給することが可能となる。この様にして印加
される電圧は、通常、２００乃至１０００Ｖ程度でよ
い。

【００２０】また本発明によれば、前記飛翔板１５とし
て、金属板等の導電性板を使用し、これに直流電源２０
を接続し、トナー電荷と同極性のバイアス電圧を印加す
ることが好ましい。これにより、帯電トナー２は、飛翔
板１５から電気的反発力を受けて飛翔が促進されるた
め、帯電トナー２のエレクトレット層１１上への供給が
一層スムーズに行われる。このバイアス電圧は、通常、
２００乃至５００Ｖの範囲であることが好適である。

【００２１】このようにしてエレクトレット層１１上に
供給された帯電トナー２は、現像ローラ５の回転によっ
て搬送され、トナー層規制板６によって一定の層厚に調
整されて現像域Ａに供給され、感光層５２上に形成され
た電荷像の現像が行われる。この場合、トナー層規制板
６は、水平面に対してなす角θが６０度以下、特に３０
度以下とすることが望ましい。即ち、この角θがあまり
大きいと、規制板６によって堰止められたトナー２は速
やかに落下するので、エレクトレット層１１の劣化が著
しく軽減される。

【００２２】またトナー層規制板６としては、飛翔板１
５と同様、金属板等の導電性板を使用し、これに直流電
源２１を接続し、トナー電荷と同極性のバイアス電圧を
印加することが望ましい。これにより、トナー２の帯電
はさらに補強され、未帯電トナーの現像域Ａへの供給を
有効に防止でき、かぶりの防止等の点で極めて有効であ
る。

【００２３】また現像方式等によっても異なるが、一般
にトナー層規制板６と現像ローラ５との間隔は0.03乃至
0.３mm、特に0.05乃至0.15mmの範囲に設定することが好
ましく、現像ローラ５と感光体ドラム５０との間隔は0.
05乃至0.３mm、特に0.１乃至0.15mmの範囲とすることが
好ましい。さらに現像ローラ５の回転方向は、感光体ド
ラムの移動方向と同方向でもよいし、逆方向であっても
よい。

【００２４】感光体ドラム５０の感光層５２上に形成さ
れる電荷像は、正規現像方式の場合には、帯電トナー２
の帯電電荷と逆極性であり、反転現像方式の場合には、
感光層表面が帯電トナー２の帯電電荷と同極性であり、
像形成部分が無電荷となっている。何れの現像方式の場
合にも、エレクトレット層１１から反発力が作用するた
め、帯電トナー２の電荷像上への移行及び付着は有効に
行われ、格別のバイアス電圧を印加する必要がない。ま
た電荷像の形成は、原稿画像からの反射光を感光層表面
に照射するアナログ方式によって行ってもよいし、また
上記の反射光をデジタル信号に変換して行うデジタル方
式の何れを用いても行うことができる。

【００２５】上述した現像方法において、現像剤として
用いられるトナー２は、非磁性トナーであり、基本的に
は、スチレン系樹脂、アクリル系樹脂、スチレン−アク
リル系樹脂等のそれ自体公知の定着用樹脂媒質中に、着
色剤、電荷制御剤等の周知のトナー用配合剤を配合した
ものである。このトナーは、１×１０⁸ 〜３×１０⁹Ω
・cm、特に２×１０⁸ 〜８×１０⁸ Ω・cmの体積固有抵
抗を有していることが望ましく、また誘電率が2.５乃至
4.５、特に3.５乃至4.０の範囲にあることが望ましい。
定着用樹脂及びトナー用配合剤は、上記特性が満足され
るように選択使用される。トナー粒子の粒径は、コール
ターカウンターで測定した粒径として、体積基準メジア
ン径で８乃至１４μm 、特に１０乃至１２μm の範囲に
あることが好ましく、また粒子形状は、溶融混練・粉砕
法で製造された不定形のものでもよいし、分散乃至懸濁
重合法で製造された球状のものでもよい。

【００２６】感光層５２上に形成されたトナー像は、感
光体ドラム５０の回転方向下流に設けられている転写装
置（図示せず）によって所定の用紙に転写される。転写
されたトナー像は、公知の定着装置によって用紙に定着
され、一方、転写後の感光体ドラムは、さらに回転し、
図示されていないが、その周囲に設けられているトナー
クリーニング装置及び露光除電機構によって、残存トナ
ーの除去及び除電が行われ、画像形成の１サイクルが終
了し、次の画像形成行程が行われる。

【００２７】上述した本発明において、エレクトレット
層１１は永久電荷を有していることから、長期の使用に
より、イオンや塵等がその表面に蓄積してその機能が損
なわれることがある。従って、上記の現像装置を電子写
真装置に組み込むにあたっては、帯電機構と現像ローラ
との間に隔壁を設けたり、この現像装置或いは帯電機構
をユニット方式とする等の手段で両者の間を遮断した
り、或いは装置内にエレクトレットフィルターを設ける
等の手段を講じることにより、エレクトレット層の寿命
を高めることが好適である。

【００２８】

【実施例】実施例１ 外径１０mmのアルミニウム製現像ローラの表面に四フッ
化エチレン・パーフルオロアルコキシエチレン共重合樹
脂（ＰＦＡ樹脂）を厚さ0.３５mmで被覆し、これをエレ
クトレット化してエレクトレット層を形成した。この現
像ローラを、無定形セレン感光体を用いる三田工業株式
会社製電子写真複写機ＤＣ−１１２Ｃ改造機（図１の構
造を有する）に装着し、負帯電トナーを使用し、感光体
と現像ローラとの間にバイアス電圧を印加せず、帯電、
露光、反転現像、転写及び定着を行った。エレクトレッ
ト層の物性、現像条件等は次の通りである。

【００２９】（エレクトレット層） 表面電位： −１０００Ｖ 厚さ ： 0.３５mm 誘電率 ： 2.０

【００３０】（現像条件） 飛翔板印加電圧 ： −２００Ｖ ブラシ印加電圧 ： −７００Ｖ ブラシ周速 ： 100.5 mm／sec 画像部電位（感光体） ： −１０Ｖ 非画像部電位（感光体）： −６５０Ｖ 感光体周速度 ： ３9.２mm／sec 現像ローラ周速度 ： ３9.２mm／sec 感光体／現像ローラ回転方向 ： 順方向 感光体−現像ローラ間距離 ： 0.１mm トナー層規制板−現像ローラ間距離 ： 0.075 mm トナー層規制板角θ ： ３０度 トナー層規制板印加電圧： −２００Ｖ

【００３１】上記実験により、得られた複写物の画像濃
度は、1.３５であり、カブリ濃度は0.003 であった。

【００３２】実施例２ 実施例１におけるエレクトレット層及び現像条件を次の
様に変更した。

【００３３】（エレクトレット層） エレクトレット材料： ポリフェニレンオキサイド 表面電位： −２００Ｖ 厚さ ： ２０〜３０μm 誘電率 ： 2.５８

【００３４】（現像条件） 飛翔板印加電圧 ： −５００Ｖ ブラシ印加電圧 ： −５００Ｖ ブラシ周速 ： 100.5 mm／sec 画像部電位（感光体） ： −１０Ｖ 非画像部電位（感光体）： −６５０Ｖ 感光体周速度 ： １9.６mm／sec 現像ローラ周速度 ： １9.６mm／sec 感光体／現像ローラ回転方向 ： 順方向 感光体−現像ローラ間距離 ： １２５μm トナー層規制板−現像ローラ間距離 ： １００μm トナー層規制板角θ ： ３０度 トナー層規制板印加電圧： −６００Ｖ

【００３５】感光体ドラムの表面電位を−８００Ｖから
０Ｖまで変更させながら、上記の現像条件で反転現像を
行い、各表面電位毎に感光体ドラム上に付着したトナー
量を測定した。その結果を図２に示す。この結果から、
バイアス電圧を印加しないで反転現像を行うことによ
り、現像を良好に行い得ることが理解される。

【００３６】

【発明の効果】本発明方法によれば、帯電トナーと同極
性のエレクトレット層が形成されている現像ローラを用
いて帯電トナーの搬送を行うことにより、バイアス電圧
を印加することなく、反転現像、正規現像の何れも容易
に行うことができ、極めて実用性が高い。特に、反転現
像を行う装置にも、現像条件を変更することなく現像装
置を搭載することが可能となり、これは大きな利点であ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明方法を好適に実施するための現像装置の
一例を示す図。

【図２】実施例２における感光体ドラム表面電位と感光
体ドラム上に付着したトナー量との関係を示す線図。

【符号の説明】

１：現像装置 ２：トナー ４：トナー供給用フ
ァーブラシ ５：現像ローラ ６：トナー層規制板 １０：金属
ローラ １１：エレクトレット層 ５０：感光体ドラム ５
２：感光層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０３Ｇ 15/08 ５０７ Ｅ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 帯電トナーをファーブラシを用いて現像
   剤搬送用ローラ上に供給し、感光体表面に対面する現像
   領域に該帯電トナーを搬送して感光体表面に形成されて
   いる静電潜像の現像を行う現像方法において、 前記現像剤搬送用ローラとして、帯電トナーの帯電電荷
   と同極性の永久電荷を有するエレクトレット層を導電性
   ローラ上に形成されているものを使用し、 前記帯電トナーの現像剤搬送用ローラ上への供給は、フ
   ァーブラシと導電性ローラとの間にバイアス電圧を印加
   しながら行われることを特徴とする現像方法。
2. 【請求項２】 現像領域における静電潜像の現像が、反
   転現像方式で行われる請求項１に記載の現像方法。
3. 【請求項３】 感光体表面と現像剤搬送用ローラとの間
   にバイアス電圧を印加することなく反転現像を行う請求
   項２に記載の現像方法。
4. 【請求項４】 前記ファーブラシに当接して飛翔板が設
   けられ、飛翔板に当接して屈曲したファーブラシの復帰
   力によってトナーが飛翔してエレクトレット層上に供給
   される請求項１に記載の現像方法。
5. 【請求項５】 前記飛翔板として導電性板が使用され、
   且つトナーの帯電電荷と同極性のバイアス電圧が印加さ
   れる請求項４に記載の現像方法。