JPS5842071A - 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】 本発明は潜像担持体の潜像を現像するための現像装置に
関し、更に詳しくは表面に短い繊維ブラシを設けた現倫
ｐ−ラを有する現像装置に関するものである。

今日、−成分現像法としては磁性トナーによ妾４れてい
る。

非磁性トナーを用いた一成分現倫剤による現像法の一つ
として、インプレッション現像法が知られている。この
現像法は高価な磁性トナーを用いる−ことなくベルペッ
ト等のブラシを有し九現俊ローラに非磁性トナーを担持
させ、このブラシを潜像に押付けることで、この潜像を
現像することが可能である。このインプレッション現像
法で用いる現像ローラの系列には、繊維を植毛したもの
がある。

ところで上記のように表面をブラシ化した現像ローラを
用いたインプレッション現像法においては、現像剤とし
てキャリアを必要としないため、キャリアとトナーの混
合比を考慮する必要がない点、及び安価な非磁性トナー
のみの使用も可能となる点、そして、トナーを現像部へ
搬送する手段が、ブラシを有する現像ローラ又はウェブ
で済むため、装蓋構成が簡易化できるという長所を有し
ている。

しかし、その反面、可撓性を有したブラシ面へのトナー
の均一付与に関しては問題を残している。例えば、ホッ
パの如きトナー貯蔵部から一定量のトナーを上記ブラシ
面に塗布するのに、周知の弾性ブレードを単に適用して
も塗布むら対するブレードの接触圧が均一とならないこ
とが考えられる。この丸め現像ローラのブラシは、接触
圧の弱い所に合せて設定するようになるが、この様な解
決策は、用いるブラシの特性を機械摩擦に強い材質のも
のにするため、ブラシとして使用できる材質の選択を狭
くする。そして、上記接触圧は現像ローラの端部で強く
作用するため、この位置のブレードの破損及びブレード
又はブラシ面へのトナー融着の発生は避けられず、これ
らの問題は更Ｋｌｌ倫むらとなって現われる。

勿論、ブラシ上のトナーをブレードにより摩擦帯電しよ
うとすると、上記接触圧の不均一さが、この帯電におい
ても問題を生じる。即ち、ブレードとの摩擦が十分に行
なわれないと、現像ローラ面のトナー電位が不均一とな
り、現像むらを発生するととになる。

そして、ブラシ上のトナーが所定電位に帯電できないこ
とは、別の問題の原因ともなる。この問題とは、現像に
よりブラシ中のトナーが消費される訳だが、この消費さ
れた部分に十分帯電されていないトナーを補供しても、
消費部へされたトナーによる反撥力や、ブラシ部を含む
現便ローラを対向電極とする鋺映力嘉十分に働かないた
めであろう。

以上のトナー塗布状態のまま現像′を続行すると、同一
の現像ローラ上に前−回の現像のときの潜像画像とが重
複した場合、前回の画像の部分が更に現像不足とな）白
く抜けてコピー画像上にネオゴーストを発生する。特に
原稿のライン画像を現像した後、次回同じ場所の現像ロ
ーラ上でベタ黒画惜を現像した場合に、著しく目立った
ライン画像のネガゴーストがベタ黒コピー画像上にあら
れれる。このようなコピー画像は品質が劣悪なもので好
ましいものではない。

ところで、上記ブラシ層を有する従来の現像ローラは、
このブラシが剛体上に形成されているため、現像時には
潜像面に対してブラシのみが押圧されて現像するものが
一般的である。この様な形態の現像方法では、潜像面で
の電極効果が十分発揮できない丸め、中間調の再生が難
かしく、同時に潜像面への均一な接触を行なわないと、
現像むらの原因ともなる。

本発明の目的は、上記ブラシ層を有じた現像ローラによ
る現像装置の問題点を解決するととＫある。即ち、現像
ローラ″に対して均一量のトナーを供給する場合に、こ
の現像ローラを摩擦する部材を用いるときは、摩擦に起
因する問題を解決し、これとは同時、−又は独立して現
像特性では階調性の豊かな高品質の現像結果を得る現像
装置を提供することにある。

上記目的を達成する本発明は、感光ドラムや絶縁ドラム
等の潜像担持体の潜像を現像するための現像ローラを、
剛体芯による回転中心軸と、緩智材の働きを得る程度以
上の弾性層及び表面のＩＩＩｍブラシ層で構成する。上
記構成により対向物に押圧されたとき、゛ブラシ層の変
形のみならず、ブラシ層下の弾性層も室形成することに
より、この対向物に対して上記現像ロー、うを良好に接
触させることにより、トナーの均一供給、トナーへの均
一帯電、潜俊担持体への十分な抑圧等の少なくとも一つ
を可能とす、る。

以下、実施例に従って本発明を更に詳しく説明する。

第１図は本発明現像装置を適用する電子写真装置の概略
を示すもので、ｌは光導電層を含む潜健保持体であ、る
感光ドラムで、その周囲には帯電手段及び曽露光系を含
む靜電曹形成装置２、現像装置３、感光ドラムｌのトナ
ー倫を転写紙４に転写する転写装置５９、感光ドラム上
の残留トナーを除去するクリーニング装置６等のプロセ
ス要嵩が配、置されている。

第２図は本発明の現像装置の一実施例を示す断面図で、
図中７はトナーを収容するホッパ及び現像装置の容器を
構成するケーシング、８＃ｉホッパ部に収容された高抵
抗の非磁性トナーで、カーボン１０部とポリスチレン９
０部を主体とする７〜１５ｊ１の粉末トナーを用いてい
る。

上記ホッパ７０下方には、本発明の現像ローラ９が配設
されている。この現像ローラは１、ステンレス鋼やアル
イニウムなどの金属や硬質樹脂のパイプヤ丸棒による剛
体芯による回転中心軸ｌＯを有している。この軸１０の
周囲には、弾性体１１としてカーボン粉を混合し、体積
固有抵抗を２　Ｘ　１０’Ω＠個、程度にしたウレタン
スポンジを用い、内径１２−１外径３５■そして長さ３
５０■の管状体に形成した。この弾性体１．１としては
、カーボン粉や金属粉等を混合するととくより、１０２
〜１０９Ω−・備程度の体積固有抵抗値を有した素材が
得られる。弾性体として構成するにはポリスチレン、ポ
リエチレン、ポリウレタン、ポリ塩化ビニル、ＮＢＲ（
ブタジェン−アクリロニトリル・ゴム）などのプラスチ
ック又はゴムの発泡体中多孔質のものを用いることがで
き、その上に植毛するときは、発泡による表面の凹凸が
５００μ以上、好ましくは３００μ以上ない方が均一な
植毛を可能とする。

上記弾性体１１の周面にブラシ１２層として、長さ約１
ｍ、重さ約１．５デニール、直径約２０声の導電性ナイ
ロン糸を１密度数約３万本／１ｎｃｈに静電植毛して形
成する。このブラシ層１２として社、靜ｔｍ毛の他にも
刷毛や繊維、編物等による繊維ブラシを利用できる。

上記現俸ローラ９はその表面を感光ドラム１に対して約
１００ｇ／ａの線圧力で押圧し、感光体の周速度と同じ
１００ｍ／ｓｅｃで矢印方向に駆動する。本発明の現像
ローラは弾性層を有するので、現像ローラ９が一感光ド
ラム１から離れる際、弾性体の復現力によシブラシ層が
ドラム面を摺擦し、かぶり取りの効果を得ることができ
る。

上記ホッパの現像ｐ−２９の出口側には、この−一２９
の表面にトナーを定量供給するためのブレード１６が、
・ブラシ層１２の全周面に渡って当接するように配設し
である。このブレード１３１１、硬度７０°のウレタン
−ゴムを用いているが、その他にもスポンジローラ等の
弾性体を用いることもできる。

ＩＡ像ｐ−ラ９の移動方向において、上記ブレード１６
の下流に轄繊維ブラシによる塗布ブラシ１４がある。こ
の塗布ブラシ１４ｔｉ、ブレード１６によりブラシ層１
２上に供給されたトナ−を更に均一化し、同時にブラシ
層上のトナーに摩擦帯電荷を付与する。仁の塗布プラク
１４ハ支持体であるゴムブレード１５の周囲に繊維ブラ
シシートを接着して構成する。ここで用いる塗布ブラシ
の繊維は、現像ローラのブラシ層１２の繊維よりも腰が
強いものが、トナーの均−化及び電荷付与の点で望まし
い。また、ブラシ層１２との関係では、所望の極性にト
ナーを帯電する様、摩擦帯電系列においてトナーの材質
とは離れたもので、またブラシ層１２の繊維と同一か近
い特性のものを用いることが好ましい・ 上記ホッパ部の現像ローラ入口側の１６は、このホッパ
よやトナーが落下するのを防止するための受はシートで
あり、ポリエチレン・フィルムにより構成しである。　
　□ 図の１７は現像バイアス用の電源で、回転軸１０又は弾
性層１１に電圧を印加するものである。

上記実施例においては、ブレード１３によるトナー供給
部、そして、ブラシ１４による電荷付与一部において、
現像ローラ９の弾性層１１は各対向物によ秒車形する程
度押圧されている。

また、現像部においてはこの弾性層を十分に変形するま
で感光ドラムｌに押圧し、ブラシ層からトナーを十分く
搾出させることで潜倫を現像する。

上記構成により、従来の剛体上にブラシを形成した現像
ローラと比較して潜偉担持体と現像ローラの接触度を大
きく設定することが可能になるため、この現像ローラに
よる対極効果を充分に生かすことで階調性をも十分に再
現することができる。そして同時に、感光体に対して弾
性体上のブラシが潜儂担持体と接触するため、−この担
持体と現像ローラの位置精度のラチエードが広がり、安
価な構成をも可能とする。

一方、との現像ローラに対する一定のトナー現侭ローラ
の弾性体層が均一化する。これにより、現像ローラを損
傷することなく一定量のトナーをこの現像ローラに供給
することが可能となる。そして更に、上記ブレードや他
の固定ブラシ部材とトナーとの摺擦により、このトナー
に電荷を付与する場合においても、現像ローラの弾性体
層の存在によりこれら摩擦部材を現像ロー２に対し均質
に作用することが可能となるため、このＩＡ倫ローラ上
のトナーに対し均一なトリボ付与が完全に行なえ、良好
な現像効果を得る。

これら摩擦部材と現像ローラとの関係においても、摩擦
部材と現ｉローラとの間に不必要又は不均一な負荷の受
渡しが存在しないため、現像ローラ上のブラシやこれら
摩擦部材を損傷することがない。そして、支持体部分が
弾性体であるためブラシが動きやすく、このためトナー
のブラシによる摺擦も十分に行なわれトナーへのトリメ
付与が十分行なわれる。又、従来のように剛体上にブラ
シを形成した現像ローラと比較すると、ブレードとロー
ラ間及び感光ドラムとローラ間などでトナーへ不用な圧
力が加わらない−丸め現像ブラシ上でのトナーの融着が
発生しＫくい、同様に現像ブラシに加わる圧力も軽減で
き、この圧力による現像ブラシの寝ぐせをも防止できる
。

以上のことがら現像ローラに弾性体層を設ゆる°ことに
より、現像ローラのブラシ材料や摩擦部材の材料に強度
的に高い亀のを使用することに限らなくて４良いため、
使用可能な材料を現像特性に合わせて広い範囲から選択
することが可能となる。

この様に現像ローラの弾性体層の存在を、現像部に限ら
すにトナー供給部やトナー帯電部において十分に活用す
れば、濃度ム２やゴーストのない高品質の倫を得ること
ができる。勿論、本発明においては、上記弾性体層の存
在による効果を、現像部、トナー供給部、トナー帯電部
の総てに得ることを必要条件とするものではなく、上記
各部の１つ又は複数の組合せに対して得るものである。

ところで本発明の現像装置の他の変形例について以下述
べる。

使用するトナーは磁気潜像を現像する際には、電気絶縁
性かつ磁性の現像剤を用いれば良く、この場合磁気潜像
の磁力によって磁性現像剤粒子が潜像部に付着し現像さ
れ′る。絶縁性現像剤を使用する理由は現像後、電気抵
抗の低い普通紙にも現侭剤像を静電気力で転写する丸め
である。本発明では導電性現像剤も用いることができる
。仁の場合、絶縁性の゛高い紙などを用すればトナー侭
を転写することができる。

潜像担持体に現像ローラを充分押圧して現像する場合は
、潜像担持体と現像ローラとは相対速度をそれ程ずらさ
ない範囲内で現像する方が良画質が得られる。また現像
する際には潜像担持体の裏面側にある電極の電位と現像
ローラの裏面との電位は同電位でも良いが必ずしも同電
位にする必要はなく、例えば１００ｐＦの静電容量を有
するコンデンサーを入れて電気的に浮かしても良込。電
気的に適当に浮かすことは例えば潜像保持体ｌ上の潜像
電位の変動による現像への影響を比較的少なくする効果
がある。

さらＫ１８２図に示すよう。、現像ローラの弾性体層が
変形するほど強く押圧して現像するときに４この潜像担
持体を現像ローラとの間にバイアス電源１７により直流
電界ないしは交番電界又は交番電界に直流電界を重畳し
た現像バイアスによ抄現像しても良い０例えば暗部が＋
６００Ｖ、明部がＯｖの潜像に対し、現像ローラ９に交
流波形として電圧のピーク値±１００ＯＶ、周波数４０
０ＨｚのＡ、０．電圧＜−＋３ｏｏｖｏ直流電圧を重畳
した現像バイアスを印加して現像すると、現像セーフの
ブラシ層１０の電気抵抗が高い時には現像濃度を高める
効果がある。

次に、第２図の現像１２７層１０を構成する繊維の詳し
い説明をする。ブラシを構成する繊維は、高分子材料〔
例えばポリアミド（ナイ四ン）樹脂やポリエステル樹脂
、ポリエチレンテレフタレート樹脂、四フッ化エチレン
樹脂（テア０ン）、アクリル樹脂等〕から形成された部
分の中に１導′慰性粒子〔例えばカー〆／〕ないしは低
電気抵抗物質〔例えばカーボン分散〕を含有して形成し
ても良い。

以上示した繊維はいずれも植物性繊維と比較し、吸湿性
の少ない高分子を主体に構成されているため、現像ブラ
シ層１２が湿度により悪影響を受けることは少なく、こ
のため電気抵抗値の変化が少なく、かつ絶縁性トナーと
現像ブラシ層との摩擦帯電に対する湿度の影響も少ない
。

さらには吸湿した現像ブラシ層により絶縁性トナー表面
の電気抵抗の低下も生じることがない。

従って、この様な現像ブラシ層を用いて現像する場合は
常に安定した現像濃度を維持することができる。

この様な湿度依存性の少ない糸としては、単−系の場合
、電気抵抗が約１０１０〜１０”憤／備程度のものを使
用すればよく、体積抵抗率として例えば１０−１００・
備程度のものを使用すれば喪い、また、ブラシ全体の抵
抗としては、潜像担持体にブラシ層が接触した状態で現
像ブラシ繊維の厚み方向の抵抗がｌＯΩ／♂から１０Ω
／ｌｘ”の程度が良く、望ましくは１０８Ω／♂から１
０３Ω／♂の程度が良い。これら各条件を満す繊維とし
て市販されているもの０例としては、例えば鐘紡株式会
社製のカネ〆り「ベルトロン」（商品名）等がある。

さらに繊維を構成する高分子材料は、トナーの帯電量を
調整する、又は所望の極性に摩擦帯電させるために荷電
制御剤を混入させても良いし、繊維の表面にこの荷電制
御剤を付着させても良い。圧力定着用として余りエチレ
ンを使用し九トナーを用６る場合はトナーの帯電極性は
負ＦＣ１にる。このトナーで員極性の潜像を現像するこ
とは困難だが、このように荷電制御剤を用いれば使用で
きるトナー剤料の範囲が広がり、現像ブラシ層に使用で
きる材料も広範囲の物の中から選べるようになる。

荷電制御１ＩＩｓＫは電子写真技術分野において公知の
ものが使用できる。例えばこれらの公知の荷電制御剤と
しては次のようなものがある。トナーを負極性にさせる
゛ものとしては、ニグロシン、ポリアミド、エチルセル
ロース等が知られている。一方、正極性にさせるものと
してはビス（ター７ヤリープチルサリチル酸）クロム錯
体、ザポンファーストブラックＢ（ＢＡＳＦ社製）、塩
ビ酸ビマレイン酸共重合体等が知られている。

なお、現像ブラシ層のブラシ部分の長さは、例えば０．
２−から５−程度で良く、望ましくは１、から３−程度
が使用し易い。またブラシ層の密度は３万本ＡＪ以上、
望ましくｔｉ６万本／−ノ以上の密度が画質に社良く、
多くＯＸ繊維は太いと硬すぎ、良画質は得られＫくいの
で、５デニール以下望ましくは３デニール以下が良い。

ところで以上の説明では、現像ローラに用いる・繊維プ
ツシとして、断面形状で電気抵抗の低い部分を有する扁
抵抗の繊維のみを用いた場合について述べて来たが、本
発明ではこのような繊維（訓電繊維）と高分子材料のみ
からなるもののような絶縁繊維とを混在させたものを現
像ブラシ層に用いることができる。この場合、絶縁繊維
はトナーを所望の特性（例えばナイロンならば負に、ア
クリルならば正）に帯電するのに役立ち、制電繊維はヒ
れら絶縁繊維上の電荷を除電するのに効果がある。また
制電繊維は潜像担持体に対して弾性層によって均一に接
触しているので充分な対極効果も得られる。

以上の様な電気抵抗の高い繊維のみで構成しない現曹ブ
２シ層を用いるととＫより、現像ローラ表面に電荷の異
常な蓄積が防止するととができ、連続して長時間に渡９
現倫装置を駆動しても、現像濃度に変化を生じることが
なくなる。

現像−一２の変形例としては、弾性層をプラン層との関
ｋｊ！に絶縁層を設けても良い、この絶縁層としては、
１０〜３００μ厚のポリエチ曵 レン・テレフタレートのフィルムや、そのｈａ脂層を形
成して４良い。この絶縁層の存在によ妙、現像時にこの
現像ローラに自己バイアス効果が発生し、エツジ効果に
よる鮮明な＋Ｉｉ儂を得ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を適用し得る倫形成装置の主要部断面図
、＠２図は本発明の一実施例を示す現・倫装置の断面図
である・ 図中、１０は剛体芯、’　１１は弾性層、１２はブラシ
層を示す。 出　願　人　　キャノン株式会社

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）潜像担持体の潜像を現像するための現像装置にお
   いて、剛体芯による回転中心軸と、弾性層と、表面の繊
   維状ブラシ層を有した現像ローラを用い、現像時にはこ
   の現像ローラを潜像担持体に押圧し、上記現像ローラの
   ブラシの可撓性変形と弾性層の変形でブラシ層に保持し
   た現倫剤粒子を潜像担持体へ搾出し、との担持体の潜像
   を現像する現像装置。
2. （２）　　上記弾性層は体積固有抵抗が１０”〜１０’
   ０．１の多孔質弾性層である特許請求の範囲第（１）項
   に記載の現像装置。
3. （３）上記ブラシ層は弾性層上に静電植毛により形成さ
   れている特許請求の範囲第（１，）項に記載の現像装置
   。
4. （４）　　上記ブラシ層のブラシ長さは０．２〜５箇で
   ある特許請求の範囲第（１）項に記載の現像装置。
5. （５）上記ブラシ層は弾性層上の絶縁体層に設けられて
   いる特許請求の範囲第（１）項に記載の現像装置。