JPH10293455A - 現像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 導電体とその外側の外側層を有する現像ロー
ラに担持したトナーによって、感光体に形成された静電
潜像を反転現像によって可視像化する現像装置におい
て、可視像を鮮明なものにする。 【解決手段】 現像ローラ４の外側層２４を、固有抵抗
率７×１０⁶Ω・cm以上の物質で構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、導電体とその外側
に位置する外側層とを備えたトナー担持体を具備し、該
担持体の外側層上に薄層状態で担持された摩擦帯電トナ
ーによって、潜像担持体に形成された静電潜像を可視像
化する現像装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】必要に応じて補助剤を外添したトナー、
すなわち一成分系現像剤を用いる上記形式の現像装置は
従来より周知であり、電子複写機、プリンタあるいはフ
ァクシミリ等の作像装置に採用される。

【０００３】ところで、この種の現像方式は一般に正転
現像と反転現像に大別することができ、たとえばネガ原
稿からポジ画像を得る複写機、あるいはレーザビームに
よって潜像担持体に静電潜像を形成するレーザプリンタ
等においては反転現像が採用される。ところが、冒頭に
記載した形式の現像装置によって反転現像を行った場
合、現像された可視像が不鮮明となり、場合によっては
所定の可視像が得られないことのあることが最近の検討
の結果明らかとなった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記認識に基
きなされたものであり、その目的とするところは、冒頭
に記載した形式の現像装置を、反転現像に支障なく用い
ることができるように構成することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するため、静電潜像を反転現像すべくトナー担持体の
導電体にトナー粒子の帯電極性と同極性の電圧を印加
し、トナー担持体に担持されたトナー粒子が予め摩擦帯
電された帯電極性を、現像動作時に維持できるように、
外側層の固有抵抗率を７×１０⁶Ω・cm以上に設定した
構成を提案する。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態例を図面
に従って説明し、併せて上述した従来の欠点について図
面を参照しながらその詳細を明らかにする。

【０００７】図１は本発明一実施形態例の現像装置１０
０を用いた作像装置の一例を示し、この現像装置１００
は、現像ローラ４として構成されたトナー担持体を有
し、かかる現像装置のタンク１内にはトナー（一成分系
現像剤）２が収容されている。トナー２は磁性トナーで
あっても非磁性トナーであってもよいが、図の例では非
磁性トナーであるとする。

【０００８】タンク１内のトナー２はアジテータ１３に
よって反時計方向に回転する供給ローラ３に向けて押圧
され、このローラ３の搬送作用によって現像ローラ４に
供給される。現像ローラ４は、電源２０によりバイアス
電圧を印加される導電体１４と、その外側に位置してい
て、導電体１４に固定された外側層２４とを備え、外側
層２４はたとえば剛体または弾性材等から成る。また図
示した導電体１４は現像ローラ４の芯材としての用もな
す。この現像ローラ４は図１における反時計方向に回転
駆動され、当該ローラ４に供給されたトナーは現像ロー
ラ４に圧接されたブレード状のトナー層厚規制部材５に
よって層厚を規制される。

【０００９】またトナー２のトナー粒子は規制部材５と
の摩擦によって、現像ローラ４の導電体１４に印加され
たバイアス電圧の極性と同極性に帯電される。この極性
は正または負のいずれであってもよいが、本例では説明
の便宜上、負であるとする。

【００１０】規制部材５を通過した層厚規制後のトナー
は薄層をなして現像ローラ４の外側層上に担持されつつ
搬送され、潜像担持体（図の例ではドラム状に形成さ
れ、矢印Ａ方向に回転する感光体６）と現像ローラ４と
の対向領域、すなわち現像領域Ｄに運ばれる。

【００１１】感光体６はアースされたドラム状の導電性
基体１６とその外側の感光層２６を有し、その表面が現
像ローラ４に接触または近接して位置している。感光体
６はその感光層２６が現像に先立ち帯電チャージャ７に
よってトナーの帯電極性と同極性、すなわち負極性に均
一に帯電される。次いで露光部２１にて原稿または発光
装置からの光Ｌを照射される。現像装置１００を通常の
電子複写機に用いたときは、光Ｌは原稿からの透過ない
しは反射光であり、ＬＥＤアレイを用いたプリンタやレ
ーザプリンタ等の場合には、ＬＥＤアレイないしはレー
ザ装置等の発光装置からのビームである。感光体表面に
光Ｌが照射されることにより公知の如くこの表面に静電
潜像が形成される。

【００１２】この潜像は光を強く当てられ、したがって
感光層２６の電荷が消失し、あるいはその表面電位の絶
対値が低下した感光体部分と、光を当てられず、または
その光強度が弱く、したがって負の電位が高く保たれた
感光体部分とによって形成されるものであり、電荷が消
失し、あるいは表面電位の絶対値が低下した前者の部分
が静電潜像であるとし、電位が高く保たれた後者の部分
が地肌部であるとする。

【００１３】上記静電潜像が現像領域Ｄに至ると、同じ
くここに運ばれた摩擦帯電トナーによって潜像が可視像
化される。より詳しく言えば、感光体上の表面電位の高
い地肌部ではなく、表面電位の低い静電潜像に、摩擦帯
電されたトナー粒子が付着する。これは、現像ローラ４
の導電体１４にトナー粒子の帯電極性と同極性の電圧を
印加することにより生ずる電界の作用によって起こる現
象であり、これが静電潜像の反転現像である。

【００１４】上述のように、図１に示した現像装置１０
０は、現像ローラ４の外側層２４上に薄層状態で担持さ
れた摩擦帯電トナーによって、感光体６に形成された静
電潜像を可視像化し、その際、静電潜像を反転現像すべ
く、現像ローラ４の導電体１４にトナー粒子の帯電極性
と同極性の電圧が印加される。

【００１５】現像装置１００によって反転現像された可
視像は、転写チャージャ８によって転写紙９上に転写さ
れる。転写チャージャ８のチャージワイヤには正極性の
電圧が印加され、これにより負に帯電したトナーが感光
体から転写紙側に移される。転写後の感光体はクリーニ
ング装置１０によって残存するトナーを清掃され、図示
していない除電ランプや除電チャージャ等から成る除電
装置によって除電作用を受ける。

【００１６】上述のように静電潜像が反転現像される
が、従来は図１に示した如き現像装置により反転現像を
行おうとしたとき、感光体上の静電潜像以外の地肌部に
までトナーが多量に付着し、これによって可視像が不鮮
明となったり、感光体表面の全面にトナーが付着して所
定の現像を行えない恐れがあった。

【００１７】これについて本発明者が検討したところ、
現像ローラ４の外側層２４の電気抵抗の高低によって反
転現像の可否が決まることが明らかとなった。すなわ
ち、従来の現像ローラ外側層の電気抵抗値は低く設定さ
れ、これにより、現像領域Ｄにて静電潜像以外の地肌部
に対向して位置するトナー粒子の電荷が失われ、あるい
はその極性が反転してしまい、その結果このトナー粒子
が地肌部に付着し、これによって可視像が不鮮明となっ
ていたのである。このようにトナー粒子の電荷が失われ
たり、その極性が反転する理由は次のように推測され
る。

【００１８】図２は現像領域における感光体６と現像ロ
ーラ４を模式的に示す説明図であり、図１を参照して先
に説明した如く、現像ローラ４の導電体１４には電源２
０によって負極性のバイアス電圧が印加され、感光体６
と現像ローラ４との間に、印加電圧極性と同極性の負に
摩擦帯電された直径約１０μ程のトナー粒子Ｔが挟まれ
ている。感光体６の基体１６はアースされ、感光層２６
には「−」の符号で示したように負側に表面電位の高い
地肌部Ｘと、これよりも表面電位が低い静電潜像Ｙが形
成されている。静電潜像の表面電位は零ボルトであって
もよい。

【００１９】現像領域に至ったトナー粒子のうち、静電
潜像Ｙに対向したトナー粒子は、その帯電極性が負であ
り、導電体１４にはこれと同じ極性のバイアス電圧が印
加されているので、かかるトナーは静電潜像Ｙに静電的
に付着する。一方、地肌部Ｘに対峙したトナー粒子Ｔ
は、この地肌部の電荷に基く高電界（たとえば約１０乃
至１００ｋｖ／cm）の作用で、図２に「＋」「−」の記
号を記入した如く分極し、その負の電荷が現像ローラ４
の外側層２４に対向する。

【００２０】このとき従来の現像ローラ４においては、
その外側層２４の電気抵抗値が低く設定されていたた
め、トナー粒子Ｔの負の電荷が第４図に鎖線矢印で示す
如く外側層２４にリークし、よって地肌部Ｘに対向した
トナー粒子Ｔの帯電極性が負から正に逆転する。このよ
うに正極性に反転したトナー粒子は、これと逆極性の地
肌部Ｘに付着し、完成した可視像が不鮮明とならざるを
得ない。感光体に形成された静電潜像Ｙに対向するトナ
ー粒子の電荷の一部もリークすると考えられるが、この
トナー粒子極性は、普通、逆転するまでには至らない。

【００２１】そこで、本例の現像装置においては、現像
動作時に静電潜像Ｙ以外の地肌部Ｘに対向したトナー粒
子の負電荷が現像ローラ４の外側層２４にリークしてそ
の電荷が失われたり、その極性が反転しないように、外
側層２４の電気抵抗値を高く設定してある。このように
外側層２４の電気抵抗を設定するだけで、予め摩擦帯電
されたトナー粒子の極性を現像動作時に維持でき、これ
によって静電潜像Ｙ以外の地肌部Ｘにはトナー粒子が付
着せず、静電潜像Ｙにだけトナー粒子が付着し、支障な
く鮮明な可視像を得ることが可能となる。

【００２２】次に、図２に示し、かつ上述した推論に至
るまでの経過と、図示した現像装置の利点を明らかにし
た実験例を説明する。

【００２３】図３は直径２０mm、長さ２１０mmの３本の
現像ローラ４Ａ，４Ｂ，４Ｃの外側層の電気抵抗特性を
表わしたグラフである。図４はこれら現像ローラの電気
抵抗特性の測定方法を示した模式図である。各現像ロー
ラ４Ａ，４Ｂ，４Ｃは、直径８mmのステンレス軸の導電
体１４に、抵抗調節剤としての導電性カーボンブラック
を分散したシリコーン系ゴムを被覆し、その外周面を研
削して厚さ６mmのゴム層から成る外側層２４を形成した
円柱状体である。このように形成された各現像ローラ４
Ａ，４Ｂ，４Ｃを、良く磨いた直径４０mmのアルミニウ
ム円柱３０に当接させ、現像ローラの全体に荷重Ｗ＝
３．５kgを均一に加え、その周方向接触幅ｄを２mmとし
た。この状態で導電体１４とアルミニウム円柱３０との
間に電圧を印加し、ゴム層の外側層２４を通る電流を読
み取り、これをグラフとして示したものが図３である。

【００２４】一方、潜像担持体としてドラム状基体に有
機光導電体の感光層２６（図１および図２）を積層した
直径４０mmのドラム状感光体６を用い、これを図１のよ
うに組付け、４８mm／sec の線速で回転させて帯電チャ
ージャ７によって−８００Ｖに均一に帯電し、光Ｌによ
って像露光を行い、露光された部分、すなわち静電潜像
Ｙ（図２）の表面電位が−５０Ｖに低下するようにし
た。

【００２５】先ず感光体６を図１に示した作像装置から
取り外しておき、負に帯電する非磁性トナー粒子のトナ
ーを現像装置１００のタンク１に入れ、現像装置１００
のみを作動させて現像ローラ４Ａ，４Ｂまたは４Ｃ上に
薄い帯電トナー層を形成した。その帯電量を測定したと
ころ、現像ローラ４Ａ，４Ｂ，４Ｃ共に−５乃至−３０
μｃ／ｇの電荷を有していた。

【００２６】次いで感光体６を図１のように組込み、順
次現像ローラ４Ａ，４Ｂ，４Ｃと組合せて各現像ローラ
の導電体１４に負のバイアス電圧を印加して先に説明し
た態様で反転現像を行った。

【００２７】電気抵抗値が最も低い外側層２４を有する
現像ローラ４Ａを組込んだ現像装置においては、感光体
６の全面にトナーが付着し、現像ローラ４Ａの導電体１
４へのバイアス電圧を変えても鮮明な反転像は得られな
かった。またこの感光体６上の可視像を、転写チャージ
ャ８によって正のコロナチャージで普通紙に転写すると
反転像が転写され、逆に負のコロナチャージで同様に転
写すると正像が転写された。これにより、現像動作時に
地肌部Ｘ（図２）に対峙したトナー粒子が正極性に反転
してこれが地肌部Ｘに付着し、静電潜像Ｙの形成された
感光体部分には負に帯電したままのトナー粒子が付着し
たことを理解できる。

【００２８】外側層２４の電気抵抗が現像ローラ４Ａよ
りも高い現像ローラ４Ｂ、および抵抗値の最も高い現像
ローラ４Ｃを用いた各現像装置においては、その導電体
１４に−４００Ｖのバイアス電圧を印加することによ
り、鮮明な反転可視像が得られた。但し現像ローラ４Ｂ
を組付けた現像装置により連続プリント動作を行ったと
ころ、Ａ４サイズの転写紙約１００枚に転写を行った程
度で、現像ローラ４Ａの場合と同様に感光体表面の全面
にトナー付着が発生した。これに対し現像ローラ４Ｃで
は５０００枚以上プリントを続けても鮮明な反転可視像
が得られた。現像ローラ４Ｂでは、その外側層２４を構
成するゴム層の電気抵抗値が経時的に低下し、トナー粒
子の電荷のリークが発生するに至り、感光体の地肌部に
もトナー粒子が付着したものと考えられる。

【００２９】上記実験結果が示す通り、電気抵抗の低い
外側層を有する現像ローラ４Ａ，４Ｂを用いると、初期
から、あるいは極めて短時間で現像ローラに保持されて
いるトナー粒子の帯電電荷が失なわれてその極性が反転
し、これにより可視像が不鮮明となることが明らかであ
る。電気抵抗の高い外側層を有する現像ローラ４Ｃを用
いれば、長時間に亘って鮮明な反転可視像が得られる。

【００３０】上述した実験以外にも各種実験を繰返した
ところ、外側層２４の電気抵抗値としては、図４に示す
測定方法において１０００Ｖのバイアス電圧を印加した
とき、少なくとも１０⁶Ω以上、好ましくは１０⁷Ω以上
の抵抗値Ｒを示すものが鮮明な可視像を得る上で好まし
かった。図４に示す測定方法では、アルミニウム円柱３
０に接する外側層２４の面積Ｓは、現像ローラ長さが２
１０mm、ｄ＝２mmであるからＳ＝２×２１０mm²とな
り、その厚さｌは６mmである。したがって外側層２４の
固有抵抗率をρとしたとき、Ｒ＝ρ×（ｌ／Ｓ）である
から、Ｒ＝１０⁶Ω以上であるには、ρ＝（４２０／
６）×１０⁶Ω・mmとなり、ρ＝７×１０⁶Ω・cm以上で
ある。同じく、好ましくはρ＝７×１０⁷Ω・cm以上
（Ｒ＝１０⁷Ω以上）である。

【００３１】上述した事実から判るように、図１に示し
た現像装置１００において、現像ローラ４に担持された
トナー粒子が予め摩擦帯電された帯電極性を、現像動作
時に維持できるように、現像ローラ４の外側層２４の固
有抵抗率を７×１０⁶Ω・cm以上に設定すれば、長期に
亘って高品質な可視像化を得ることができる。

【００３２】以上、トナー担持体が現像ローラとして構
成され、潜像担持体がドラム状の感光体として構成され
た場合の実施形態例を説明したが、トナー担持体がスリ
ーブないしはベルト状に構成され、また潜像担持体がベ
ルト状の感光体、あるいは感光体以外の誘電体ドラムま
たは誘電体ベルト等から構成されているときも本発明を
適用できる。また図示した形式以外の現像装置、たとえ
ばトナー担持体上の磁性トナーを磁力を利用して搬送す
る装置、トナー担持体が潜像担持体に対して離間した現
像装置、ファクシミリ等の作像装置における現像装置等
に広く適用可能である。

【００３３】

【発明の効果】本発明によれば、トナー担持体の外側層
の固有抵抗率を、トナー粒子の帯電極性を維持できるよ
うに設定するという簡単な構成によって、反転現像が可
能となり、鮮明な可視像を得ることが可能となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る現像装置を有する作像装置の一例
を示す概略断面図である。

【図２】反転現像時の状況と、従来の欠点の発生原因を
説明する模式図である。

【図３】実験に用いた現像ローラ外側層の電気抵抗特性
を示すグラフである。

【図４】各現像ローラの電気抵抗値を測定する方法を示
した説明図である。

【符号の説明】

２ トナー １４ 導電体 ２４ 外側層 １００ 現像装置 Ｔ トナー粒子

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 導電体とその外側に位置する外側層とを
   備えたトナー担持体を具備し、該担持体の外側層上に薄
   層状態で担持された摩擦帯電トナーによって、潜像担持
   体に形成された静電潜像を可視像化する現像装置におい
   て、 静電潜像を反転現像すべくトナー担持体の導電体にトナ
   ー粒子の帯電極性と同極性の電圧を印加し、トナー担持
   体に担持されたトナー粒子が予め摩擦帯電された帯電極
   性を、現像動作時に維持できるように、前記外側層の固
   有抵抗率を７×１０⁶Ω・cm以上に設定したことを特徴
   とする現像装置。