JPS59116770A - 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】 〔発明の属する技術分野〕 本発明は、静電潜像の現像装置。詳細には一成分現像側
金用いる現像装置の改良構造に関する。

〔技術的背景とその問題点〕

従来、−成分現像剤を使用する電子写真現像方法として
、現像剤粒子を噴霧状態にして用いるパウダークラウド
法、ファーブラシ寸たけウェブシート等よりなる現像剤
支持体上に形成した一様な現像剤層を静電像保持面に接
触させて現像をおこなうコンタクト現像法、現像剤層を
静′ｔＷ像保持面に直ｇ接触させず、静電像の電界によ
り保持面にトナーを選択的に飛行させる非接触現像法、
尭電性磁性現像剤を静電像保持面に接触きせて現像する
マグネドライ法吟が知られている。

上述の一成分現像方法のうち、パウダークラウド法、コ
ンタクト法、マグネドライ法は、静電像保持面の画像部
及び非画像部に無差別に現像剤を接触させるため、非画
像部における所謂地がぶりの発生を避けることができな
かった。他方、非接触現像法（例えば特公昭４１−９４
７５号公報に載の方法）は、非画像部に現像剤が接触す
るととがないため、地がぶシの防止という点では極めて
有効な方法である。しかし、非接触現像法においては、
現像担持体上の現像剤層を薄層化しなければならず、厚
みを５００μｍ以下に規制しようとすると担持体と厚み
規制部材との間に凝集した現像剤等がつまりやすく、長
手方向の画像濃度の濃淡斑を生ずるという問題を有する
。特に非磁性現像剤を用いた非接触現像法は、磁力を利
用できないため、加持体上に均一な現像剤薄層を形成す
ることが非常に困難でちり、このことが非磁性現像剤を
用いた非接触現像法の実用化を阻んでいた。

〔発明の目的〕

本発明は、上述の従来技術の問題点を改良したもので、
現像担持体表面に均一な現像剤層を形成せしめ、これに
よって良好麿現像像を得ることを目的とする。

〔発明の概要〕

上記の目的は、本発明に係る以下のような現像装置によ
って達成される。

■　現像剤を表面に担持するための可ＷｔＩ相持体と、
この担持体に近接して設は現像剤の厚みを規制する第１
規制素子と、この第１規制素子によって規制された上記
可動担持体上に担持婆れる上記現像剤を再整列させるた
めの第２規制素子とを有することによって行なわれる。

■　上記第２規制素子は、金属又は樹脂等いずれでもよ
い細線を上記担持体の長軸方向の外面に泪って架張する
ことによってもよい。なおこの細線Ｆｉ１本でもよいが
複数本並べて架張することもできる。

■　上記第２規制素子は金属で形成し、これを電柱とし
て川流及び交流女いしはそのいずれかの偏倚を圧を印加
出来る構成として上記所期の目的を達成する。なおこの
電柱は一本の線でもよ゛いが、すだれ状あるいは網状と
することも可能である。

■　上記第２規制素子は、超音波振動を付与するように
しても本発明の目的は達成される。なお上記第１の規制
素子に超音波を付与すれば第２規制素子を省くことが出
来るし更に規制素子だけでなく、担持体に超音波振動を
付与してもよい。更に双方に付与するも可である。更に
また規制素子を直接超音波振動子で形成することも出来
る。

本発明によって得られる一つの手段として磁歪振動子、
圧電振動子、電歪振動子等によって発振される超音波振
動を巧みに応用することができる。

すなわち化学反応により析出した沈澱の分散、一般の固
体・結晶等の分散への応用は、粒子の分散に対する超音
波振動が有効であり、この性質を一成分現像剤の層形成
技術に応用することにより、前記の目的を達成し得る効
果を得ることができる。

第１図は、本発明に係る現像方法の原理的説明をなすた
めに描いたもので、まずこの図面を用いて本発明の目的
並びに効果として表現される厚み規制部における現像剤
層安定均一塗布について説明する。

第１図の現像剤３は可動担持体１の移動とともに右方へ
送られる。この際もし現像剤３が凝集を起こし現像剤３
のごとく厚み規制素子２と担持体の間隙につまるという
事態が生じると、現像剤は上記間隙を通過することが出
来ず、現像剤層を安定均一に塗布することができ鬼い。

このような事態を防ぐために本発明では厚み規制部材と
担持体の少なくともどちらか一方に超音波振動を与える
。

第１図の例では、厚み規制部材２の上方より縦波の超音
波を与えるものとする。ステンレス等の剛体よ抄なる厚
み規制素子２を伝帳した超音波は、この規制素子と担持
体との間に存在する空気と現像剤より成る領域に放射き
れる。空気は固有音響インピーダンスが小ざいため、こ
の領域における音圧は全体として小さなものと々るが、
現像剤３はとの音圧によって上下に矢印４で示すように
振動する。この現像剤の上下振動によって現像剤粒子が
凝集するのを防ぎ、個々の粒子にほぐして現像剤を担持
体上に密に、しかも均一に付着させることが可能となる
。また他の手段として、第２図に示す。

第２図は本発明によって得られる効果を説明するための
原理図である。

接地された導電性可動相持体１の上方に固定はれた現像
剤容器２の内部には現像剤３が収容されており、導電性
支持板１が図中矢印の方向に移動すると、第１規制素子
２の規制作用により、可動担持体１の表面には現像剤薄
層３が形成される。

しかし、前述の通ね現像剤薄層３は均一なものにはなり
にくく、複数の現像剤粒子が凝集した二次粒子からなる
不均一層である場合が多い。このような現像剤薄層は可
動担持体１の移動とともに、第２規制素子６の下方に接
近する。第２規制素子６には交流電源７によって交流電
圧が印加されているため、現像剤が負極性の電荷を保持
している場合は、交流電圧の位相が正極性にあるときに
現像剤が第２規制素子６に向かって飛翔しはじめる。

飛翔した現像剤は第２規制素子６の近傍で交流電界の作
用によって振動するが、やがて重力及び負極性の交流位
相によって可動担持体１の表面にひきもどされる。第２
規制素子６の下方に到達する以前の不均一なトナ一層は
、交流電圧による飛翔及び振動によって一度擾乱される
ため、第２規制る。このようにして形成された現像剤薄
層を用いて現像された現像像は、白斑等が少なく、解像
度の良い良好な画像となし得る。更に他の手段として、
第１規制素子２と第２規制素子６とを設けておき第２規
制素子６においてここを通過しようとする現像剤３を機
械的に調整するととを特徴とする。

〔発明の効果〕

本発明の現像装置によれば、 ■　担持体表面の摩耗がほとんどない。

Ｏ相持体表面に現像剤が固着しない。

■　現像剤の均一な薄層が一定して得られ、安定した供
給が得られる。

■　安定した再現性の良い画像が得られる。

■　規制部材の摩耗がない。

■　実用化に耐える安価な現像装置が得られる。

〔発明の実施例〕

第３図乃至第１１図は、本発明の種々の実施例を説明す
るだめのものである。

実施例１ １は、ステンレス製可動担持体、１５はＳｅ感光ドラム
であって担持体１とドラム１５とは、同速１１００ａ／
　８　ｅ　Ｑの等速で同一方向に回転する。又スリーブ
１とドラム１５の直径は各々１３０ｍｍ、３０ｍｍであ
って両者は最小間隙２００μｍに保持されており、その
近傍において現像部を構成する。現像剤３として本実施
例では、ポリスチレン、カーボンブラック、負性荷電制
御剤等より成る非磁性現像剤を使用した。第１規制素子
２はステンレス製、厚さ５＋ｍの直方体であり、これに
上方から、超音波振動子８及び収束用ホーン９を固定し
、第１規制体及び相持体１には電源１．（ｌによって現
像バイアス＋１００■を印加した。超音波の振動数はｌ
　Ｑ　ＫＨｚとした。

上記構成のもとに長時間の使用に対して常に担持体上に
均一な現像剤塗布がなされ、再現性の良い画像を得るこ
とができた。

実施例２ 実施例１に説明した現像装置において、第４図に示でれ
るように第１規制素子２として弾性体を使用し、これに
超音波振動子８をはり付ける。弾性体製の第１規制体２
をその平面が担持体１に圧接し、現像剤層形成を行なう
場合担持体上には比較的均一な現像剤層の形成が可能で
あるが、微視的には１００μｍ程度の犬きでの現像剤凝
集体の集合となっており、非接触現像によって得られる
画像は荒く、解像度が低い。そこでこの現像剤凝集の防
止又は現イＳコ剤瀕コ集体の破壊・分散を目的として本
実施例では弾性第１規制素子に振動子８を貼り付けた。

振動子としては、ジルコン・チクン酸鉛（ＰＺＴ　）を
使用した。このような構造にすれは、この超音波振動に
伴ってすみやかに分散し、整列されて相持体１面現像剤
を均一に揃えることが出来、常時良好々画像が得られる
。

なお第５図に示すように、第１規制素子２を設けると共
に更に第２規制素子１２を弾性体より成る累月で形成し
、これに超音波振動子８を固定しても本発明の目的を達
成することも可能である。

従って非接触現像法により斑の少ない良好な現像像を得
ることができる。また磁歪振動子、圧電振動子、電歪振
動子等の圧電素子を現像剤層の厚み規制素子としてその
まま使用すれば、装置の小型化に効果的である。さらに
担持体表面や規制部制表面への現像剤の固着防止にも効
果がある。

実施例３ 第６図は、本発明に係る現像方法を実施するだめの現像
器構成の一例を示す断面図である。１はステンレス製可
動担持体、１５は８ｅ感光ドラムであって、これらは周
速１００ｗ＋ｍ／　ｓｅｃ、の等速で同一方向（図中矢
印の向き）に回転する。担持体１とドラム１５の直径は
各々３０叫、１３０ｍｍであって両者は最小間隙２００
μｍに保持てれており、その近傍において現像部を構成
する。現像剤３として本実施例では、ポリスチレン、カ
ーボンブラック、負性荷電制御剤等より成る平均粒径１
０μｍの非磁性トナーを使用した。現像剤３はこの容器
１３に収納でれており、担持体１の回転によって弾性材
製の第１規制素子２に向かって運ばれ、これによって層
厚を規制される。本実施例では第１規制素子２として厚
さ２ｔｍのウレタンゴムを使用したが、弾力性のある金
属板を使用しても、現像剤層の厚み規制部材としての効
果に変わりはない。第１規制素子２を担持体１の表面に
担持体の長手方向についての単位長さあたりの押付圧を
１０ｇ／ｃＩＬとして圧接すると、担持体１の表面には
厚嘔３０〜８０μｍの現像剤薄層１４が形成される。た
だし第１規制素子２と担持体との接触様式は第１規制素
子２のエツジを利用した線接触ではなく、その平面を利
用した面接触とした。このように形成された現像剤薄層
１４は、一般に複数個のトナー粒子が凝集した二次粒子
から形成されており１００μｍ〜５００μｍの大きさ坊 のトナー付着斑が存在する。現像剤薄層１４は担持体の
回転とともに金属細線より成る第２規制素子１６に接近
することになる。第２規制素子１６には交流電源１７及
び直流電源１８によって負に偏倚した交流電圧が印加さ
れている。本実施例では担持体との摩擦帯電によって負
に帯電する現像剤を使用しているため、交流電圧の正の
ピーク電圧によって現像剤は第２規制素子１６に向かっ
て飛翔するが、負の直流電圧の効果で、やがて現像剤は
相持体側にひきもどされる。印加した交流電圧の値は、
ピーク値差で３ｋｖ直流電圧は一５００Ｖ、　　また素
子の中心と担持体の表面との距離は１ｗｎ１金属細線の
径は２００μｍ１材質はタングステンである。このよう
な条件に設定すると、第２規制素子１６の近傍に到達し
たトナーはこれに向かって飛翔し、第２規制素子の周辺
で振動するが、この素子１６の近傍の強電界からのがれ
た現像剤は、負の直流電圧及び重力の効果で再び担持体
１０表面に付着する。ワイヤーに向かって飛翔を開始す
る以前の現像剤層は上述のように不均一であるが、飛翔
、振動及び担持体との衝突という擾乱を受けた後には、
担持体表面には凝集の少い均一な現像剤薄層が形成され
る。感光ドラム１５０表面の潜像は、現像部において担
持体との間に直流電界を形成するため、現像剤は感光ド
ラムの表面に向かって飛翔し、潜像の現像が行なわれる
。現像ロール表面の現像剤層は、第２規制素子１６の効
果によって均一化されているため得られる現像像は均一
で白斑等が少く、また解像性の良いものとなる。

実施例４ 第７図は、本発明に係る現像装置を実施するだめの現像
器構成の更に他の一例を示す断面図である。本実施例で
は、第２規制素子（１６１の金属細線１６を４本とし、
前段２本には正に偏倚した交流電圧を電源１７または１
８で後段２本には負に偏倚した交流電圧を電源１７また
は１８によって印加している。

隣り合う細線間の距離は２馴とした。他の条件は第６図
に示した実施例と同じである。このような構成にすると
、負に帯電した現像剤は前段２本の細線に印加されてい
る正に偏倚した交流電圧によって強い弛翔力を得るため
担持体に一部の現像剤が残留することを防止できる。ま
た後段２本には負に偏倚した交流電圧が印加されている
だめ現像剤は振動しつつ飛散することなく担持体表面に
引きもどされる。このような構成にすれば現像剤層の均
一化がより確実に行なわれ、現像剤飛散も全実施例５ １５は静電潜像を保持するだめの感光体ドラムで表面に
絶縁層もしくは感光体層を被着している。

例えば直径約７８咽、厚さ約２閣のアルミニウム製ドラ
ムの表面にセレン−テルル（Ｓｅ−Ｔｅ）系の合金感光
体を蒸着した感光体ドラムが用いられる。この感光体ド
ラムの表面には正極に帯電した静電潜像８２が形成され
ている。静電潜像８２は本例にあっては、ドラム１５の
表面を周知のコロナ帯電器あるいはローラー帯電器等に
より一様に帯電せしめ次いで像露光を行なうことによっ
て形成をれている。

さらに、これ以外にも形成すべき像に応じたパターンを
陰極線管もしくはレーザー光を用いて形成しても、針電
柱、発光ダイオード等を用いて静電荷のドツトパターン
を形成してもよい。

上述のドラム１５は図示の矢印方向に、周速１２０ｍｍ
／　８　ｅ　（！をもって回転せしめ、静電潜像８２０
表面電位は＋８００Ｖに設定している。なお、ドラム１
５のアルミニウム製ドラムは接地されている。

ドラム１５に対向した位置に担持体１が近接して設けら
れる。この担持体１と上記ドラム１５との間隙は約３０
０μｍ乃至６００μｍの範囲で調整可能である。

この担持体１上には薄く均一な現像剤３層が形成されて
おシ、これは次のようにして行なわれる。

すなわち、ホッパー８３に入れられた現像剤３はホッパ
−８３下部に設けた供給ロール６がら成る第１規制素子
２０重力によって送られ、ポツパー８３下部と供給ロー
ル間で摩擦され帯電し静電気力によって供給ロール表面
に付着する。−例では、現像剤３としてスチレン−アク
リル共重合樹脂９０重量部、カーボンブラック１０重量
部とを混練、粉砕、分級し５〜１５μｍとし、これにシ
リカ微粉末０．５重量パーセント加えたものを用い供給
ロール表面にポリアミド樹脂をコーティングし現像剤３
と供給ロールとの摩擦によって現像剤３がマイナスに帯
電するように工夫されている。

上記ポツパー８３の供給ロール対向部と供給ロールとの
間隙は約５００μｍとしたが１ｏｏｏμｍを越えると付
着力が低下するので好ましくない。また５０μｍ以下と
せまく保持するとトナー３の粒子同志が凝集の発生が盛
んになってこの間が閉塞され易く供給が田来なくなる場
合があるので好ましくない。

従って５０〜１０００μｍの範囲で実用される。なお第
１規制素子でおる供給ロール２０表面処理によって現像
剤３の帯電極性を制御したのが、他の方法として現像剤
３中に所望の極性制御剤、例えば含金属アゾ染料、ニグ
ロシン染料等を含有させ、供給ロール６をアルミ、ステ
ンレス等金属表面ｏｔまでもよい。

ざらに供給ロールはウレタン、ニトリルブ、タジエン、
イソプレン、フッ素、シリコーン、クロロプレン、ブチ
ル等のゴム材料でもよく、供給バイアス電圧８４を効果
的にするために、これらを導電化したものが利用される
。

しかして、現像剤３は供給ロールの回転により担持体１
−＼と送ばれる。

供給ロールと担持体１とは８５０部分で近接するように
配設し供給バイアス電圧を供給電源８６により供給する
。これによって供給ロールから担持体１ヘとトナーは移
動する。上記供給バイアス電圧は直流約＋５００ｖに交
流約５００Ｖｐｐを重畳して印加したが、上記ホッパー
８３及び担持体１で放電を発生させない範囲で高電圧を
印加することが出来る。

そして交流電圧を重畳することによって容易に相持体１
０表面にトナーを付着させることが出来る。

図中８５の部分の間隙は一列では３００μｍであるが、
５０〜６００μｍの範囲が望ましい。５０μｍ以下では
現像剤３が凝集し６００μｍ以上では供給ロールから担
持体１へ移りにくい。

なお、この段階で担持体１上の現像剤３層は５０〜１０
０μｍ程度でやや不均一である。

しかして、担持体１上に付着した現像剤３は担持体１の
回転により２００μｍの直径を有したタングステン製の
線材を相持体１表面に近接した第２規制素子８１付近へ
送られる。ここで制御式れて現像剤３は薄く均一に整列
され厚さ約５Ｑ７ｚｍの現像剤３層が得られる。

かき落された現像剤３は供給ロール上に落下し再びホッ
パー８３内へ供給ロールの回転によって戻される。

上記第２規制素子８１を構成するタングステン線には約
５　ｋｇの張力が架張され、相持体１の長軸方向に沿っ
てその表面に近接保持される。

なお、線材は一例ではタングステンを用いたが他のピア
ノ線等の適度が強さを有するものであればよい。また線
径は６０〜５００μｍの間で選ばれ、これ以上細いと切
れやすく、太いと現像剤３層が厚く不均一になりやすい
。

しかして、担持体１表面に薄く均一に付着した現像剤３
は図中矢印の方面に回転しドラム１５上の静電潜像８２
上に付着し現像を終了する。

−例では、相持体１の周速は１２０ｗｎ／ｓｅｅとし現
像バイアス電圧は直流＋２００ｖを印加している。

本発明の装置では、相持体１の表面はなめらかな表面を
しているので従来のように凸部の摩耗がなくしかも凹部
に現像剤が固着、凝集することがまったくなく、しかも
規制部材の摩耗がないので均一な現像剤の薄層が常に一
定の供給量で得られるため安定した再現性の良い画像が
得られた。

実施例６ 第９図は本発明に用いる第２規制素子８１である線材を
相持体１の中心線Ｘに対してαだけ角度ずらして設けて
配置した一例である。

このように配置することにより担持体１の全体のトナ一
層のバラツキが無くなり完全に均一にすることが出来た
。

なお角度は担持体１の径によっても異なるが５〜３０ｏ
の範囲が望ましい。

５０以下では効果が表われず、３０°以上では、線材へ
の力が大きく加わり線材が振動し始める。

実施例７ 第１０図は本発明に係る第２規制素子８１の他の例を示
すもので、線を複数本並列に並べたものである。このよ
うに構成することによって担持体１０表面上に約３０μ
ｍ以下の薄い均一なトナ一層を得ることが可能となった
。これはすぐれた現像が出来しかもトナーを必要最小限
に用いることが出来るという特徴がある。

実施例８ 第１１図は本発明の他の実施例を説明するもので、ホッ
パー８３内に収納されたトナー３は羽毛の付設されたト
ナー供給用のファーロール製の第１規制素子２を介して
担持体１に供給される。担持体１の表面に樹脂層が形成
てれており現像剤３を摩擦帯電しやすくしている。

一例としてテフロンを被覆している。

プラス極性に帯電された現像剤３は図中矢印の方向に回
転し第２規制素子８１によって相持体１に薄く均一に整
列されドラム１５へと送られ静電潜像を現像する。−例
としてマイナスの静電潜像を保持している酸化亜鉛感光
体が用いられている。

なお、現像バイアス８６は交流電圧、−例としてｘｏｏ
ｏｖｐｐ　４００Ｈｚが印加されている。

このような形態により現像装置を感光体の下部に配置す
ることも可能である。

以上、述べたように本発明によれば、精密でしかも微細
加工を必要とする規制累子や複雑な処理の必要がない、
極めて構造の簡単な形状で均一で極めて薄い、帯電てれ
た現像剤層が担持体上に形成でき、原稿に忠実なカブリ
の無い画像を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

図はいずれも本発明現像装置を説明するだめのもので、
第１図及び第２図は原理的な説明図、第３図乃至第１１
図は、夫々の実施例を説明するだめの要部断面である。 （２）・・・第１規制素子 （６）、（１６）、（８１）・・・第２規制素子代理人
　弁理人　則　近　憲　佑　（ほか１名）第１図 ２″ 第２図 第３図　　　　第４図 囚■チ、　　　　■ｈ７２″ 第６図 １′３ 第７図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）現像剤を表面に担持するための可動担持体と、こ
   の相持体に近接して設は現像剤の厚みを規制する第１規
   制素子と、この第１規制素子によって規制逼れ上記可動
   担持体上に担持烙れる上記現像剤を再整列させるだめの
   第２規制素子とを有する現像装置。 （２）上記特許請求の範囲第１項において、第２規制素
   子は、線状の素線で形成でれ、上記担持体の表面に平行
   に近接保持したことを４１とする現像装置。 （３）上記特許請求の範囲第２項Ｑこおいて、線状の素
   線は相持体の長軸に対しその軸を異ならしめて、第２規
   制素子は、複数本の素線がら構成されていることを特徴
   とする現像装置。 （５）上記特許請求の範囲第１項において、第２規制素
   子は担持体の長軸方向の表面に沿って付設された電柱で
   あって、この電柱に泊流及び交流ないしけそのいずれか
   の偏倚電圧が印加嘔れるように構成した現像装置。 （６）　　上記特許請求の範囲第５項において、電柱は
   線状または網状（すだれ状含む）である現像装置。 （７）現像剤を表面に担持するだめの可動担持体と、こ
   の担持体に対向して設けた現像剤の厚でを規制する第１
   規制素子とを備えた現像装置において、上記第１規制素
   子は超音波振動が付与をれていることを特徴とする現像
   装置。 （８）　　上記特許請求の範囲第７項において、可動担
   持体に超音波振動が付与されているかあるいは可動担持
   体及び第１規制素子の双方に超音波振動が付与されてい
   る現像装置。 （９）上記特許請求の範囲第１項において、第２て、各
   規う１］素子は超ｉｔ彼振動で形成されている現像装置
   。