JPS5929868B2 - 静電像現像装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は静電像の湿式現像装置に関し、特に、液吸収性
と加圧下での滲液性とを有する多孔性弾性の回転部材を
用い、この回転部材に現像液を含ませて搬送し、静電像
担持体に圧接回転することによりこの担持体に現像液を
供給し、もつて所望の静電像を現像するようにした現像
装置の改良に関する。

上述の種類の現像装置を使用した、従つて本発明の適用
できる電子写真装置例をまず第１図に示す。

図中１は感光ドラムで周面に電子写真感光体を有し、不
図示のモータにより矢印方向に定速回転駆動される。２
はこの感光体に所望の静電像を形成する手段であり、こ
こで形成された静電像は後述の現像装置により液体現像
される。

３は感光体上に形成された現像画像、即ちトナー像を普
通紙等の転写材に転写する手段、４は転写後感光体上に
残留したトナーをクリーニング除去する手段である。

現像装置は、剛性金属パイプの如き導電性芯体５にＮＢ
Ｒ発泡体のような吸液、滲液性のある多孔性弾性体層６
を被覆し、更にこの層６の周面を目の細かい網７で覆つ
て成る現像ローラ８を有している。

この現像ローラ８は、図の如くその周面が感光体１の周
面に圧接せしめられ、その結果圧接部で層６が弾性変形
して歪むことになる。９は現像ローラ８の周面に小間隙
を介して対向せしめられた現像液保持皿である。

この間隙には、ポンプ１１によつて液槽１０から汲み上
げられた現像液がパイプ１２の出口を通して注入される
。そしてこの現像液は上記間隙中に満たされ、現像ロー
ラ８の周面に給与接触せしめられる。１３はリフレツシ
ユローラである。

このローラ１３は上記皿９とローラ８の形成する間隙の
、上記注人現像液の流出口近傍に配置され、図の如くそ
の周面が現像ローラ８の周面に圧接せしめられている。
従つて現像ローラ８の多孔性弾性層６はローラ１３によ
つて弾性変形され、圧縮される。またローラ１３はドラ
ム１の回転力を不図示のギア列を介して受けることによ
り矢印の如くドラム１と同方向に同一周速で回転駆動さ
れる。一方、現像ローラ８は不図示の支持手段に自由回
転状態に支持されており、前記ドラム１、ローラ１３の
回転時、両ローラ１，１３の作用する摩擦力によつて矢
印方向に回転するように構成されている。従つて現像ロ
ーラ８と感光ドラム１とは圧接部で同一方向に同一周速
で運動し、画像が破壊されることはない。さて、現像ロ
ーラ８の多孔性弾性層６は、口ーラ１３による圧縮変形
が復元する際に皿９とローラ８間の前記間隙部に保持さ
れた現像液を吸収する。（ローラ１３による層６の変形
が完全に元に回復した後、層６に現像液を接触させるよ
うにしても層６は液を吸収する。

しかしそのようにすると層６が弾性復元時多量の空気を
吸入するので、上述の如く弾性復元時に層６に現像液が
給与されるようにすることがより好ましい）現像ローラ
８は、その周面と上記間隙中の現像液との接触下、多孔
性弾性層６中に現像液を飽和状態に含浸しつつ更に矢印
方向に回転を続け、そして上記間隙部を通過して表面に
も現像液の薄い層を有した状態で感光ドラム１との圧接
部に到る。而してローラ８と感光ドラム１との圧接によ
りローラ８の層６は弾性的圧縮変形を来たし、これによ
つて含浸していた現像液を外部に滲出させる。この滲出
した現像液が感光体に接触し、これによつて静電像が現
像されるのである。（本明細書では、上記滲出現像液に
よつて静電像の現像の進行する所を現像部とも言うこと
にする）現像ローラ８の層６は、現像部での圧縮変形が
弾性的に復元する際、感光体表面から静電像現像に供さ
れなかつた余りのトナーを含む現像液を吸収除去する。
この為従来の湿式現像法、例えばカスケード現像や湧出
現像等に比ベカブリや転写材に付着する液量が減する。
現像部を通過して弾性復元したローラ８は更に回転を続
けてリフレツシユローラ１３に到る。このローラ１３は
ローラ８の層６を圧縮変形し、そしてその際これが含浸
していた現像液（現像により現像画像のネガ像状分布の
トナー濃度を有している）を滲出せしめる。この滲出液
は図の如くローラ１３表面を流下して液槽１０中に戻る
。かくしてローラ１３はローラ８から使用済の現像液を
搾出し、そして新鮮な液を吸収させることによつて、ゴ
ースト（前記ネガ像状トナー濃度分布が次の現像で感光
体にゴースト模様を形成する現像）を防止するとともに
、現像濃度低下を防止する。尚、皿９とローラ８との間
隙に補給され、ローラ８への液給与に余つた現像液もロ
ーラ１３と皿９との間隙から流出し、ローラ１３表面に
沿つて槽１０中に流下する。槽１０には現像液のトナー
濃度を一定に保つ調整装置が設けられている。さて、現
像時、現像画像の安定の為、及び感光体上に生ずるカブ
リ、即ち本来トナーを吸着すべきでない静電像非画像（
例えば白地に黒文字の原稿のポジ像複写物を形成すると
して、その原稿の白地に対応する潜像領域。

黒文字に対応する潜像領域を静電像画像部という）の感
光体面にフアンデルワールスカや残留していた微小電荷
により静電的にトナーが付着する現像を防止する為、現
像ローラ８に適当な電圧（接地電圧が適当であればこれ
も含む）を印加し、カブリを生ずるトナーを感光体から
ローラ８側に静電的に吸引移動する電位をローラ８に形
成することが望ましい。そしてこの方法には色々あるが
、多孔性弾性体層６を導電性とし、また感光体面に直接
接触する網を絶縁性として、芯金５にリード線等の導電
手段を介してカブリ防止電圧を印加することが好ましい
。層６を導電性に、網７を絶縁性にする利点は、リフレ
ツシユローラ１３の作用（液搾出作用）と相俟つて前述
のゴースト現象を実用上全く支障のない程度迄防止する
という事にもある。而して、従来ローラ１３や皿９等、
ローラ８の回転方向に関し現像部の下手、上手に、即ち
現像部以外の場所で現像ローラ８に圧接、又は現像液を
介して近接した部材は金属等で構成され、導電性であつ
たが、上述の如くローラ８にカブリ防止バイアス電圧を
印加した際、上記９，１３等の部材がこのローラ８に対
して異なつた電位であると次のような不都合を生じた。

即ち、現像液（絶縁性キャリア液中にトナーを分散懸濁
させ、トナーを所定極性に帯電させている）中のトナー
が負に帯電しており、ローラ１３、皿９が現像ローラ８
に対して正極と等価な作用をなした場合、トナーがロー
ラ８から皿９やローラ１３側に移動してローラ８の含浸
する液中のトナー濃度が低下する結実現像画像の濃度が
低下する。

この現像画像濃度低下現象はローラ１３が正極として作
用した時に特に著しいものである。更にローラ１３や皿
９にトナーがヘドロ状に蓄積される。この為ローラ８表
面の微小孔群がへドロ状トナーによつて目詰まりを起こ
してローラ８の吸液性、滲液性が低下する結果、現像画
像濃度が低下し、或いは不均一になつてしまう。この現
象はローラ１３に関して顕著であり、そして皿９に関し
てはローラ８との間隙部での現像液の流動性を悪化させ
、或いはこの間隙部でのトナー濃度が適当値より変化す
る為現像能力が不安定になる不都合も招来する。更にま
た上記トナーのヘドロ化によつてトナー消費が急激に進
行する不都合もある。そしてローラ１３にローラ８の導
電部が接触してローラ８に印加された電圧がリークする
こともあり、その場合現像画像にムラ状のカブリや濃度
ムラが生ずる不都合がある。逆にローラ１３や皿９が現
像ローラ８に対して負極と等価な作用をなした場合も現
像能力が不安定になつてしまう。

即ち、過剰のトナーがローラ８１１１１へ移動する結果
、このローラ８表面や内部にその過剰トナーが蓄積され
、現像画像の濃度が不都合に高まつたり、或いはローラ
８の微小孔群が目詰まりして液吸収性、滲出性が劣化す
る結果逆に今度は画像濃度が低下し、或いは濃度の不均
一等の不都合も生ずる。またローラ１３を通じてローラ
８への印加電圧がリークする場合もある。本発明の主な
目的は上述した従来方法、装置の不都合を解決すること
である。即ち、本発明によれば、現像部以外の所で多孔
性弾性現像部材に接触するか又は現像液を介して近接す
る部材を絶縁性としたり、導電性ならば電気的に浮遊状
態に保持し、或いは現像部材と同一の電圧を印加する等
の処置が講ぜられる。以下本発明の実施例を図面を参照
して説明する。

尚、各図で第１図と共通する部材、手段には同一の符号
を与え、特に必要のない限りそれらや、他の共通事項に
ついて説明は省略する。第２図で、現像ローラ８はステ
ンレス鋼等の剛性導電性芯体５に、カーボン粉等を混入
して導電性としたＮＢＲスポンジ等の多孔性弾性層６を
被せ、更にその表面にポリアミド等の絶縁性の細目網７
を被覆して成る。

９はステンレス鋼等金属のみで作られた導電性皿であり
、また１３もステンレス鋼等金属のみで作られた剛性導
電性ローラである。

１４は電位検出手段で、感光体１に静電像を形成後現像
前の位置でこの感光体表面に対向し、静電像の表面電位
を検出する。

１５はバイアス電圧源で、リード線を介してローラ８の
芯体５にカブリ防止バイアス電圧を印加するとともに、
口ーラ１３、皿９にも同一電圧を印加する。

そして上記電位検出手段１４の形成する信号で電圧源１
５を匍脚し、ローラ８の芯体５、皿９、ローラ１３に印
加するバイアス電圧を現像される静電像の電位状態に応
じて調整する。例えば、静電像画像部の表面電位が非画
像部のそれより高い場合には、静電像表面電位の最小値
を検出し、この値に所定の一定電圧を加えた値の電圧（
ただし画像部の表面電位よりも小）を前記５，９，１３
の部材に印加するようにする。即ち、静電像非画像部表
面電位を手段１４によつて検出し、この信号を用いて電
圧源１５の出力電圧を非画像部表面電位から一定所定値
だけ画像部表面電位側に偏倚した、画像部、非画像部の
表面電位間の値に調整する。

いずれにせよ、上述の如くして芯体５にバイアス電圧を
印加することにより現像ローラ８の表面電位ぱ静電像画
像部と非画像部の表面電位の間の値となり、非画像部に
付着しようとするトナーを感光体側からローラ８側へ吸
引移動させるから、カブリが防止されることになる。

そしてまた現像ローラ８に印加されるバイアス電圧と、
ローラ１３、皿９に印加されるバイアス電圧とは同一で
あるので、ローラ８，１３間、及びローラ８、皿９間に
トナーを移動させるような電界は形成されず、前述した
各種不都合は生じないものである。尚、ローラ８，１３
、皿９へのバイアス印加法は上記の例に限らない。例え
ば静電像画像部が正、非画像部が負の表面電位を呈する
ならば、最小電位の変動がどうであれ部材８，１３，９
を常時電気的に接地しておくのもよい。或いは静電像最
小電位の変動にかかわらず、予め予測されるその変動の
上限値（絶対値の）と静電像画像部の表面電位の間の値
の一定電圧を部材８，１３，９に一律に印加するように
してもよい。これらの場合には手段１４は不要である。
第３図実施例でのローラ８へのバイアス印加についても
上述の事が言える。尚、ローラ８，１３にバイアス電圧
を印加するに！ζ芯体５やローラ１３の軸の周面にブラ
シ接点を摺接させる公知の電気的接続手段が採用できる
。また、部材８，１３，９を電気的に接地するには特別
にリード線等を使用せずとも、これらの部材の支持手段
、例えば軸受やアーム等を導電性とし、これら支持手段
と画像処理装置本体の壁板等を導通状態にしておけば足
りる。

尚、第２図例ではローラ１３、皿９は表面迄導電性であ
るが、ローラ１３周面や皿９のローラ８に対向し現像液
を担持する側の面に、トナーの付着しにくい４弗化エチ
レン樹脂等の絶縁性の薄層等を設けることも可である。

こうすれば前記不都合の解決に更に効果的である。第３
図は本発明の他の実施例の説明図である。

本図例では電位検出手段１４に制御される電圧源１５に
よるバイアス電圧印加は現像ローラ８に対してのみなさ
れている。前述した如く、手段１４を廃してローラ８に
所定の一定電圧（接地電圧も含む）を印加するようにし
てもよいが、いずれにせよローラ８にはカブリ防止電位
が形成される。第３図で説明する１つの実施例ではロー
ラ１３及び皿９は合成樹脂等絶縁性の材料でのみ作られ
ている。こうすると現像ローラ８に前記の如くしてカブ
リ防止電圧が位加されても、ローラ８とローラ１３間、
ローラ８と皿９間にはトナーの移動し得る電界は形成さ
れず、従つて先に述べた不都合は解決される。第２図で
は摺接ブラシ等を使用してバイアス電圧を回転ローラ１
３に印加している為、このブラシ部での接触不良等、電
気導通状態の不良が生じやすい。

同様な現象はブラシ等を使用しない場合でも発生する可
能性がある。そしてこのような不都合な現象が生ずると
ローラ８，１３間に電位差が生ずる結果、先に述べた不
都合な現象も生じ、現象能力が不安定になつてしまう。
この不都合はローラ１３を絶縁体とした上記実施例では
解決されるが、しかし合成樹脂等絶縁材より成るローラ
は一般に剛性が小さく、現像ローラ８との圧接により長
手方向に関して撓んで圧接力が均一になりにくいといつ
た欠点、また工作精度上注意を要するといつた問題も有
していて万全とは言い難いものである。そこで斯様な問
題を解決する方法として、第３図でローラ１３、皿９を
少なくともローラ１３はステンレス鋼等金属で構成し、
そして導電性金属ローラ１３、皿９を電気的に浮遊状態
に保持する方法がある。

第４図はローラ１３を導電性の金属ローラとして、それ
を電気的に浮遊状態に保持する方法の一例を示したもの
である。

ローラ１３の両端の軸１３′は夫々ナイロン等絶縁体の
スリーブ１７を介してベアリング１８に回転可能に支持
され、そしてベアリング１８は支持体１９に取り付けら
れている。またローラ１３の一方の軸１３″にはナイロ
ン等絶縁体のギア２０が固定されており、この絶縁体ギ
ア２０は前述の感光ドラム１の回転力を伝達するギア２
１に噛合している。ベアリング１８、支持体１９、ギア
２１は導電性金属で作られてよい。

いずれにせよ上述の如くしてローラ１３は支持手段、回
転力伝達手段に対して電気的に絶縁されている、即ちロ
ーラ１３は電気的に浮遊状態に保持されている。従つて
ローラ１３はカブリ防止電圧の印加された現像ローラ８
の電位と実質的に同電位に維持され、ローラ８，１３間
にトナーを移動させるような電界は形成されず、それ故
前述の各種不都合は解決される。また導電性皿９を電気
的に浮遊状態に保持するには、皿９と不図示の金属製支
持体との間に合成樹脂等絶縁体のスペーサを介装して、
皿９と上記支持体とを電気的に絶縁すればよい。尚、上
記の例では表面迄金属のローラ１３、皿９を電気的に浮
遊状態に保持したが、金属ローラ１３の周面や皿９のロ
ーラ８に対向する面、即ち現像液を担持する面に４弗化
エチレン樹脂の如くトナーの付着しにくい絶縁性薄層等
を設け、そのローラ、皿の金属部分を電気的に浮遊状態
に保持するも可である。

こうすればローラ１３、皿９表面が一層清浄に保たれ、
現像安定等に更に効果がある。そして、以上述べた実施
例を各種組み合わせることもできる。

即ち、例えば皿９として金属皿を使用し、この皿９にロ
ーラ８と同一バイアス電圧を印加しても皿９は回転等し
ないから電気導通状態の不良が生ずることはないから、
皿９に関しては第２図に関連して述べたように構成し、
ローラ１３に関しては第３，４図に関連して述べたよう
に構成することも可能である。即ち電気的に浮遊状態に
保持された導電性ローラ１３とローラ８と同一バイァス
電圧の印加された導電性皿とを使用してもよい。尚、第
２，３図で槽１０を更に上方に位置させ、ローラ８，１
３を槽１０中の現像液溜りＬに直接漬けるようにすれば
皿９は廃止できる。

また、第２，３図でローラ１３と皿９との間隙から現像
液が流下し、それがローラ１３の表面を伝わり流れる位
置範囲内で、このローラ１３の周面に絶縁性ゴム等の弾
性体ブレード等クリーニング部材を当接させるもよい。

このようにしてローラ１３表面に付着したトナーを除去
し、そしてそれを流下液とともに槽１０中に回収できる
。先に述べた理由でローラ１３周面にはトナーがヘドロ
状に付着することがないから、ブレード１６のような簡
単な装置でも十分なりリーニング効果を挙げることがで
き従つてローラ８の多孔群の目詰まりを一層良好に防止
できる。次に本発明を第２，３図に適用した実験装置の
一例のデータを挙げておく。

感光ドラム１の直径は１３６ｍｗ！、周速２２０１７７
！／Ｓｅｃで回転する。

平均的環境状態で真白の地に濃黒の像を有する被複写原
稿の静電像を形成した場合、静電像は画像部で＋５００
Ｖ、非画像部で−１００の表面電位を呈する。現像ロー
ラ８は直径３６ｍｍの金属芯金５に厚さ３．５ｍｍの導
電性としたＮＢＲスポンジ６を被せ、更にその上に直径
４００ｍｍ１２００メツシユのポリアミドの絶縁性網７
を被せて構成した、直径４０ｍｍのローラである。ロー
ラ１３は直径２０ｍｍの金属ローラで、ドラム１と同期
して周速２２０ｍｍ／Ｓｅｃで回転駆動された。ローラ
８はドラム１とローラ１３の回転により従動回転する。
皿９は金属皿で、ローラ８との間に１乃至１０ｍｍの間
隙が形成された。

まず現像ローラ８を電気的に接地し、ローラ１３、皿９
も電気的に接地した。

通常状態では良好な画像が得られ、トナーのヘドロ化も
防止されたが、環境変動による感光体１の吸湿によつて
カブリを生ずることがあつた。そこで現像ローラ８への
、そしてまたローラ１３と皿９への印加電圧を、一定の
＋１００Ｖとし、或いは検出器１４を使用して静電像の
電位を走査検出し、検出された静電像の最小電位値に＋
１００Ｖを加えた電圧としたところ、殆んどの条件でカ
ブリのない良好な画像が得られた。

勿論トナーのヘドロ化等はなかつた。しかしローラ１３
への電圧印加接点の接触不良の為、現像ローラ８への電
圧がリークして現像ムラの生ずることがあつた。そこで
ローラ８と皿９へは上記電圧を印加するが、ローラ１３
は第４図の如く電気的に浮遊状態に保持したところ、上
述のローラ１３にもバイアスを印加した時と同等の良好
な像が得られるばかりか、ローラ８の電圧リークによる
電位変動に起因する上記現像ムラは全く発生しなかつた
。

無論トナーのヘドロ化も生じなかつた。尚、実験の結果
、ローラ８及び電気的に浮遊しない場合のローラ１３、
皿９への印加電圧は、静電像の電位を測定しないで予め
定められた一定電圧を印加する例の場合０〜＋２００Ｖ
の範囲内の一定値でよく、また静電像の表面電位を走査
測定してその最小電位に予め定められた一定電圧を加え
た値の電圧を印加する例の場合、前記バイアス電圧は上
記最小電位にＯ〜＋２００Ｖを加えた値でよい。

こうしてカブリを防止できる。尚また、電位＋５００Ｖ
の画像部を現像して反射濃度１．０以上の像を得るには
、使用する現像液が、キヤリア液で５倍に希釈した状態
での光透過率が２５〜３５％になるという、トナー含有
率の極めて高いものであることが好ましかつた。

斯様に非常に高濃度の現像液を使用しても、本発明によ
れば安定した現像能力を維持できる。尚、本発明は転写
式電子写真ばかりでなく、所謂エレクトロフアツクス式
の電子写真にも利用でき、また電子写真に限らず静電像
を形成しそれを現像する工程を含む全ての画像処理法、
装置に利用できる。

また、現像部材としてはローラ状のものに限らず、無端
ベルト状等無端経路を循環運動するように構成された多
孔性弾性体が使用でき、またリフレツシユ部材としては
ローラ状のものに限らず、現像部材に単に圧接して不動
に設けられているものも使用できる。

以上本発明によれば、現像画像の濃度の変化、多孔性弾
性現像部材のトナーによる目詰まり、現像ムラ、トナー
のヘドロ化、消費量の増大等を防止でき、良好な現像画
像を安定して得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来例、第２図、第３図、第４図は本発明の実
施例、を夫々説明する為の図である。 １は感光体、８は現像ローラ、９は現像液保持皿、１３
はリフレツシユローラ、１５はバイアス電圧源、１７は
絶縁性スリーブである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ バイアス電圧が印加された多孔性弾性部材を持つ現
   像ローラに現像液を含浸させ、静電像担持体にこの現像
   ローラを圧接回転し静電像を現像する現像装置において
   、上記多孔性弾性部材を持つ現像ローラの周面に対向す
   る導電性部材と、この導電性部材を電気的に浮遊状態に
   保持する手段と、を有することを特徴とする静電像現像
   装置。 ２ 上記導電性部材は多孔性弾性部材に圧接しこの弾性
   部材から現像液を搾出するローラであることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項に記載の静電像現像装置。 ３ 上記導電性部材は多孔性弾性部材に対し小間隙を介
   して対向する現像液保持部材であることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項に記載の静電像現像装置。 ４ バイアス電圧が印加された多孔性弾性部材を持つ現
   像ローラに現像液を含浸させ、静電像担持体にこの現像
   ローラを圧接回転し静電像を現像する現像装置において
   、上記多孔性弾性部材を持つ現像ローラの周面に対向す
   る導電性部材と、この導電性部材に現像ローラと同一電
   圧を印加するバイアス電圧印加手段と、を有することを
   特徴とする静電像現像装置。 ５ 上記導電性部材は多孔性弾性部材に圧接しこの弾性
   部材から現像液を搾出するローラであることを特徴とす
   る特許請求の範囲第４項に記載の静電像現像装置。 ６ 上記導電性部材は多孔性弾性部材に対し小間隙を介
   して対向する現像液保持部材であることを特徴とする特
   許請求の範囲第４項に記載の静電像現像装置。