JPS597973A - 電子写真複写機の現像装置 - 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、一般的には電子写真複写機に関し、特に潜像
の現像装置に関する。

一般に、電子写真複写機は光導電部材を備えておシ、そ
の光導電部材はその表面に光感度を与えるために実質的
に一様々電位になるように帯電せしめられる。光導電部
材の帯電部分は、複写されるべき原稿の光画像′に露光
せしめられる。これによって、光導電部材上には、原稿
に含まれている情報領域に対応した静電潜像が記録され
る。光導電部材上に静電潜像が記録された後、その潜像
は。

乾式現像剤を接触せしめられることによって現像される
。これによって、光導電部材上に粉末像が形成され、そ
の粉末像は後に複写紙上へ転写される。最後に、その複
写紙は加熱され、粉末像が複再画像として永久的に定着
される。

電子写真複写機には、さまざまな形式の乾式現像剤が使
用されうる。代表的な現像剤には、キャリア粒子とトナ
ー粒子とが含まれている。トナー粒子は摩擦電気により
キャリア粒子に付着している。この２成分混合物が、潜
像に接触せしめられると、トナー粒子はキャリア粒子か
ら潜像の方へ引きつけられて、トナー粒末像を作る。潜
像の現像を改良するためには、さまざまな技術が用いら
れてきた。例えば、カスケード方式１毛ブラシ方式、磁
気ブラシ方式、およびこれら諸方式の組合せ、がこｎｔ
でに電子写真複写機に用いられてきた。カスケード方式
においては、電極がバンクグラウンド領域および画像領
域の電位の中間の電位に電気的にバイアスされる。この
方法は、磁気ブラシ現像方式においても用いられ、磁気
ブラシ現像方式においては現像ローラが同様に電気的に
７々イアスされる。このようにして、トナー粒子は、バ
ンクグラウンド領域における現像が実質的に抑制される
ようにして１画像領域に引きつけられる。

他の技術においては、電圧源と現像ローラとを電気的に
接続するダイオードが使用される。このダイオードは、
電荷が流れて光導電面上の帯電を中和することを阻止す
る。あるいは、その代わりに。

現像ローラを周囲環境から絶縁して、接地から電気的に
浮かせるようにしてもよい。このように現像ローラを電
気的に浮かせた場合には、光導電面上のバックグラウン
ド帯電および画像帯電、ならびに光導電面に対する現像
ローラブラシの摩擦帯電によって、現像ローラ上に電荷
が発生せしめられる。

従来は、光導電面の帯電、露光、およびその性質の不安
定性による光導電面の電位変動が、現像の安定性に影響
を及ぼしていた。

現像の改良のためには、さまざまなアプローチの仕方が
考案されてきたが、特に本発明に関連のある開示として
は次のものが挙げられる。

米国特許第３，５９９，６０５号（特許権者Ｒａ１ｓｔ
ｏｎ外、１９７１年８月１７日発行）。

米国特許第４，１３９，２９９号（特許権者Ｍｌｙａｋ
ａｗａ外、１９７９年２月１３日発行）。

以上の開示中１本発明との関連部分の内容を要約すると
１次の通シである。

上記Ｒａ１ｓｔｏｎ外の特許には、静電潜像の現像に用
いる自己バイアス式電極装置が開示されている。

現像剤には、トナー粒子のほかに、強磁性で、しかも、
概して導電性であるキャリア粒子が含まれている。光導
電面の近くには１回転するスチール製円筒を有する磁気
ブラシ現像装置が配設されている。この円筒は、可変抵
抗、″または互いに連列に接続された抵抗およびキャパ
シタ、を経て電気的に接地さねている。光導電面上の電
荷は、円筒上に電荷を誘発する。上記電気回路は円筒か
らの電荷の流れを−Ｍ延せしめることによシ、静電潜像
の現像中に円筒の電位を接地電位よシ高く保持する。し
かし、この回路は電荷の一部を逃がすので、円筒の電位
は１円筒が電気的に接地から浮かされた場合に−゛もつ
はずの電位よシは低くなる。抵抗が無限大である場合に
は、光導電面上にトナー粒子による画像はほとんど現わ
れない。誘発される電荷の大きさは、もし円筒が電気的
に浮かされていれば、すなわち周囲から電気的に絶縁さ
れていれば、キャリアおよび円筒から光導電面上に記録
された静電潜像上へと、・十分なトナー粒子が引きつけ
られない程度の電荷になるのである。

Ｍｉｙａｋａｗａ外の特許には、電子写真複写機に用い
られる液体現像方式が開示されている。この方、式にお
いては、定電流源とツェナダイオードとが連列に現像皿
に接続されていて、電流源から一定の電流が現像皿へ供
給される。キャパシタの電極としての作用をもつ現像皿
（ｄｉｓｈ　ｐｌａｔｅ　）に注入された電荷は、現像
皿に訪起されるバイアス電位を増加させる。

本発明の一特徴は、光導電面上に記録された潜像を乾式
現像剤によって現像する装置を提供することである。乾
式現像剤を光導電面のすぐ近くへ運搬する装置が備えら
れている。光導電面上の電荷によシ運搬装置上に誘発さ
れる電荷を制御して。

運搬装置を光導電面の画像領域と非画像領域との電位の
中間の電位に、電気的にバイアスする装置が備えられて
いる。

本発明のもう１つの特徴は、光導電面上に静電潜像領域
とバックグラウンド領域とを有する形式の電子写真複写
装置を提供することである。少なくともキャリア粒子と
トナー粒子とを含有する乾式現像剤を、光導電面のすぐ
近くまで運搬する装置が備えられている。静電潜像はキ
ャリア粒子からトナー粒子を引きつけて、光導電面上に
トナー粉末像を形成する。光導電面上の電荷によって運
搬装置上に誘発される電荷を制御する装置が備えられて
いる。これによシ、運搬装置は、光導電面上の静電潜像
領域とバンクグラウンド領域との電位の中間の電位に、
電気的にバイテスされる。

本発明の他の諸特徴は、添付図を参照しつつ行なわれる
以下の説明において明らかにされる。

以下においては１本発明がその好適な実施例に関して説
明されるが１本発明は決してこの実施例によって限定さ
れるわけではない。むしろ反対に。

本発明は、特許請求の範囲によって規定された本発明の
精神および範囲内に属する全ての代替装置。

本発明の特徴についての概括的な理解を得るために、添
付図面を参照するが、添付図面においては、同じ要素に
対しては一貫して同じ参照番号が用いられている。第１
図には１本発明の現像装置が組み込まれた電子写真複写
機の実施例における種々の構成要素が概略的に示されて
いる。以下の説明から明らかになるように、この現像装
置はさまざまな種類の電子写真複写機において用いるの
にも同様に適しておシ、必ずしもここに説明される特定
の実施例にのみ適用されるものではない。

電子写真複写技術は公知であるから、第１図の複写機に
用いられているさまざまな処理部については、以後概略
的に図示し、それらの動作についても図を参照して簡単
に説明することにする。

第１図に示されているように、実施例″の電子写真複写
装置には、光導電面１２をもったドラム１０が用いられ
ている。好ましくは、光導電面１２は、電気的に接地さ
れたアルミニウム合金の導電基材にセレ／合金を付着さ
せて構成されている。ドラム１０は矢印１４の方向に回
転し、光導電面１２を移動径路の近くに配設されたさま
ざまな処理部を順次繰て前進させる。

最初に、光導電面１２の部分は帯電部Ａを通過する。帯
電部Ａにおいては、参照番号１６によって全体的に指示
されているコロナ発生装置が、光導電面１２を比較的高
い、実質的に一様な電位に帯電させる。例えば、光導電
面１２は正電位に帯電せしめられる。しかし、当該技術
分野に精通した者ならば理解しうるように１本発明の装
置は負電位の場合においても同様に使用することができ
る。

次に、光導電面１２の帯電部分は露光部Ｂを通って前進
せしめられる。露光部Ｂには、参照番号１８によって一
括して示された露光装置が含まれている。露光装置１８
は、透明プラテン上に下向きに置かれた原稿を照明する
ための光源を含んでいる。光線は原稿から反射された後
レンズを通して送られ、原稿の光画像を形成する。この
光画像は、光導電面１２の帯電部分上に集束されて、面
上の電荷を選択的に消散せＬめる。これによって、光導
電面１２上には、原稿内に含まれる情報領域に対応した
静電潜像が記録される。

光導電面１２上に静電潜像が記録された後、ドラム１０
は潜像を現像部Ｃへ前進させる１現像部Ｃにおいては、
参照番号２０によって全体的に指示されている磁気ブラ
シ現像装置が、乾式現像剤を前進させて静電潜像に接触
させる。潜像は、現像剤のキャリア粒子からトナー粒子
を引きつけて、ドラム１０の光導電面１２上にトナー粉
末像を形成する。好ましくは、現像剤は少なくとも１ｏ
−１３ａｍ　／　ｆｌの導電率をもつものとする。現像
装置に２０の詳細な構造については、第２図および第６
図に関連して後述する。

次に、ドラム１０はトナー粉末像を転写部りへ前進させ
る。転写部りにおいては、診照養号２２によって全体的
に指示されている給紙装置により、複写紙が転写部りへ
前進せしめられる。好ましくは、給紙装置２２は、堆積
された複写紙２６の最上部の紙に接触する給紙ロール２
４を備えているものとする。給紙ロール２４は矢印２８
の方向に回転して、最上部の複写紙を送りローラ３０に
よって画定されるニップ内へ前進させる。送シローラ３
０は矢印３２の方向へ回転して、複写紙をシュート３４
内へ前進させる。シュート３４は、前進する複写紙をド
ラム１０の光導電面１２に接触する方向へ向かわせるの
で、光導電面上に現像されたトナー粉末像は、転写部り
において前進する複写紙に接触することになる。

好ましくは、転写部りは、複写紙の裏側にイオンを散布
するだめのコロナ発生装置３６を含むものとする。この
イオンは、トナー粉末像を光導電面１２から複写紙へ引
きつける作用を有する。転写終了後、複写紙は矢印３８
の方向へ移動を続けてコンベヤ４０上に乗シ、コンベヤ
４０は複写紙を浴融部Ｅへ前進させる。

溶融部Ｅには、参照番号４２によって全体的に指示され
ている浴融装置が含まれておシ、溶融装置４２は複写紙
へ転写されたトナー粉末像を永久的に定着させる。好ま
しくは、浴融装置４２は。

加熱溶融ローラ４４とバンクアップローラ４６とを含ん
でいるものとする。複写紙は、トナー粉末像が溶融ロー
ラ４４に接触するようにして、溶融ローラ４４とバンク
アップローラ４６との間を通過する。このようにして、
トナー粉末像は複写紙に永久的に定着される。溶融終了
後、送りロー２４８は複写紙をキャッチトレイへ送シ、
操作者が複写機から取出せるようにする。

複写紙がドラム１０の光導電面１２から分離された後、
光導電面１２上には必ずある程度の残留粒子が残ること
になる。これらの残留粒子は、クリーニング部Ｆにおい
て、光導電面１２から除去される。好ましくは、クリー
ニング部Ｆは、光導電面に接触するように回転自在に取
付けられたブラシを有するものとする。残留粒子は、光
４電面に接触して回転するブラシによって、光導電面力
ら除去される。このクリー二／グが終了すると。

放電燈が光導電面上に投光して、そこに残っている残留
静電荷を消散させ、続いて次に行なわれる画像形成サイ
クルにおける帯電が可能なようにする。

本発明の特徴が取り入れられた電子写真複写機の一般的
動作についての説明は、本出願をなすためには以上で十
分であると考えられる。第２図には、現像装置２０の詳
細な構造が示されている。

第２図に示されているように、現像装［２０は、導電性
の軸５４上に回転自在に取付けられた非磁性管状ロール
部材５２を備えた現像ローラを有する。好１しくけ、管
状部材５２は粗面にされた外周面を有するアルミニウム
で作られ、軸５４はステンレス鋼で作られたものとする
。管状部材５２の内部には、その部拐５２の内側面から
間隔をおいて、軸５４上に、細長い磁石５６が定置的に
取付けられている。例えば、磁石５６はバリウム・フェ
ライトで作られ、周面の回シに多数の磁極が形成されて
いる。ダイオード５８は、軸５４を電気的に接地へ接続
している。好１しくけ、ダイオード５８はツェナダイオ
ードか％またはアバランシェダイオードとする。尚該技
術に精通したものならば、適宜な特定の降服電圧をもっ
たダイオードなら、どのようなダイオードでも使用しう
ろことがわかるはずである。定電流源６０もまた、それ
を介して軸５４を電気的に接地へ接続している。

動作に際しては、定電流源は管状部材５２の電気的バイ
アスの最小レベルに相当する下限を与え。

ダイオード５８は管状部材５２の電気的バイアスの最大
レベルに相当する上限を与える。従って、管状部材５２
の電気的バイアスは、ある範囲内にあるように制限され
ることになり、定電流源６０によって与えられる下限と
、ダイオード５８によって与えられる上限との間で変動
する。光導電面１２上の、バックグラウンド領域および
画像領域内の電荷によって、ダイオード５８と定電流源
６０とで与える限界の範囲内において、管状部材５２上
に電荷が誘発される。管状部材５２上に誘発されたこの
電荷は、管状部材５２を、ダイオード５８と定電流源６
０とによって与えられた電位限界間の電位に電気的にバ
イアスする。この電荷は、静電潜像の電位、この電位の
分布、すなわち画像の面積占有率（ｆｒａｃｔｉｏｎａ
ｌ　ａｒｅａ　ｃｏｖｅｒａｇｅ　）　。

光導電面と現像剤との間の境界面の状態、現像剤の導電
率、および現像剤に対する光導電面の帯電による電位、
の関数である。ある降伏電圧を有する選択されたダイオ
ードは、管状部材５２の電気的バイアスの上限を決定す
る。定電流源６ｏは。

管状部材５２のバイアス電位を、光導電面１２上のバン
クグラウンド領域の電圧レベルよシ高い電圧レベルに維
持する。光導電面１２の現像されつつある面積率（ｆｒ
ａｃｔｉｏｎａｌ　ａｒｅａ　）に依存する管状部材５
２への電流の効果を調和させるために、ダイオード５８
と並列に接続された抵抗６２を、装置内に追加してもよ
い。しかし、抵抗６２は装置の動作にとって必ずしも必
要なものではない。

さらに、ダイオード５８と並列なキャパシタを追加する
ことによって、電気的短絡にもとづく時間依存性のバイ
アス電圧変動、光導電面１２からの帯電電流の一時的損
失、または光導電面上の急速に変化する画像電位、を調
整し補償することもできる。

次に、第６図には、現像ローラ上の電位を表わすグラフ
が示されている。もし゛、現像ローラが接地に対して電
気的に絶縁されていれば、すなわち電気的に浮かされて
いれば、その電位は、現像剤に直接接触している光導電
面上における画像の面積占有率の関数として変動する。

曲線６８，７０゜Ｔ２はグラフの例を示している。この
曲線の形状および位置は、光導電面と現像剤との間の直
接的電荷交換、およびそれらの間の摩擦電気的相互作用
、に主として起因する電荷の流れによって決定１される
。これらの事情によシ、現像ローラ上の電位は、必ずし
も適切な現像を保証する適正レベルにあるわけではない
。適切な現像を保証するためには、現像ローラの電圧に
上限と下限とを導入することが必要である。そのように
すれば、現像ローラの電位を、十分な現像が実現される
適正レベルに保つことができる。ダイオード５８は、曲
線６８．７０．７２に対して、線６４で示されるように
現像ローラ上の電位を上限においてカントオフする効果
をもっている。電流源６０は、線６６で示されるように
曲線６８．γ０，１２に対して下限を与える。すなわち
、第２図に示されているように、現像ローラがダイオー
ドおよび電流源に電気的に接続されている場合には、現
像ローラ上の電位は曲線６４．６６．６８に沿って変化
することになる。現像剤の導電率および電流／電圧特性
の形状は、第６図の曲線における線６６．６Ｂ。

７０．７２の形状に、かなりの影響を及ぼす。現像剤の
導電率が増加すると、線６６およびγ０は吐土して、光
４電面上のバックグラウンド領域の電位にさらに近づく
。

当該技術に精通した者ならば、現像ローラ上の電位を選
択された固定電位に制限するために役立つところの、電
圧源に直列に接続されたバリスタあるいは通常のダイオ
ード、または、能動または受動回路素子の任意の組合せ
、をンエナまたはアバランシェダイオードの代わシに用
いうろことがわかるはずである。定電流は、高電圧源を
十分高い抵抗値をもった抵抗に直列に接続することによ
って好適な電流電圧特性を実現すれば、近似的に得られ
る。

本装置は、もし定電流源６０がなくても動作することは
できる。その場合には、下限が設定されなくなる。従っ
て、現像ローラに対する電気的バイアスは、線１０に沿
って変化することになシ。

面積占有率が極めて低くなると、電気的バイアスはバッ
クグラウンド電位に極めて近くなる。また、もしダイオ
ード５８が回路から省略されれば、管状部材５２上の電
気的バイアスは線１２に沿って変化することになシ、光
導電面上の現像されている面積占有率が１に近づくと、
潜像の最高電位に近づく。

好ましくは、現像装置２０において用いられる現像剤は
、少なくともｉ　０−１３ａｎ／ｎ−の導電率を有する
導電性のもので、樹脂材料の不連続層で被覆された強磁
性コアをもったキャリア粒子を有するものとする。適切
な樹脂としては、ポリ弗化ビニリデンおよびポリ（ビニ
リデンフルオルデコーテトラフルオルエチレン）がある
。現像剤は、キャリア粒子をトナー粒子と混合すること
によって得られる。一般に、本技術分野において公知の
いずれのトナー粒子でも、キャリア粒子、を混合するの
に適している。適切なトナー粒子は、樹脂材料を細かく
粉砕し、それを着色剤と混合することによって得られる
。樹脂材料は１例えば、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニ
リデン、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルアセタール、ポリ
ビニルエーテル、ポリアクリル系、などのビニル重合体
であればよい。

適切な着色剤としては、なかんずくクロモジエンブラッ
ク（Ｃｈｒｏｍｏｇｅｎ　Ｂｌａｃｋ　）およびソルベ
ントブラック（５ｏｌｖｅｎｔ　Ｂｌａｃｋ　）がある
。現像剤は。

Ｎ’ｔで約９５％ないし９９％のキャリア粒子と。

Ｎ量で約５％ないし１％のトナー粒子とを含有している
。これらの現像剤および他の現像剤は、１９７８年発行
の、　Ｋａｓｐｅｒ外による米国特許第４．０７６，８
５７号に開示されている。

要約すると１本発明の現像装置には、乾式現像剤を現像
領域へ運搬するための現像ローラが備えられている。こ
の現像ローラは、適宜のダイオードによって接地へ接続
されている。これによって。

光導電面上の電圧が現像ローラ上に一発する電荷は、ダ
イオードによって定められる上限に達するまで変化する
電気的バイアスを形成することになる。このダイオード
を接続したことに加え、さらに、接地と現像ローラとの
間には定電流源を接続することができる。この定電流源
は、現像ｐ−ラ上の電気的バイアスの最小値に対して下
限を設定する。このようにして、現像ローラに対する電
気的バイアスはある範囲内にあるように制限され、光導
電面上の電荷によって現像ローラ上に一発された電荷の
関数として、ダイオードによって定められた上限と、定
電流源によって定められた下限との間で変化することに
なる。

従って１本発明によって、乾性現像剤による静電潜像の
現像を改良する装置が提供されたことは明らかである。

この装置は、前述の諸目的および諸態点を完全に達成し
ている。以上においては、本発明を特定の実施例に関し
て説明してきたカニ、本技術分野に精通した者ならば、
多くの代替装置。

改良装置、および変形装置が可能であることがわかるは
ずである。従って、それらの代替装置、改良装置、およ
び変形装置は全て、特許請求の範囲内に含まれるように
考慮しである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の装置を用いた電子写真複写機の概略
的立面図である。 第２図は、第１図の複写機に用いられている現像装置の
概略的立面図である。 第６図は、第２図の現像装置の現像ローラに対する電気
的バイアスの代表的なグラフである。 １２・・・光４電面、２０・・・磁気ブラシ現像装置、
５２・・・非磁性管状ロール部材、５８・・・ダイオー
ド。 ６０・・・定電流源。 代理人　浅　村　　　皓 Ｆ／Ｇ、２

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）電子写真複写機において、光導電面上に記録され
   た画像領域を乾式現像剤によって現像するだめの現像装
   置であって：乾式現像剤を光導電面のすぐ近くまで運搬
   する装置と、該光導電面上の電荷により該運搬装置上に
   誘発される電荷を制御して、該運搬装置を前記光導電面
   上の画像領域と非画像領域との電位の中間の電位に電気
   的にバイアスする装置と、全備えている電子写真複写機
   の現像装置。
2. （２）光導電面上に静電潜像領域とバンクグラウンド領
   域とを形成する形式の電子写真複写機であって；少なく
   ともギヤリア粒子およびトナー粒子を含有する乾式現像
   剤を前記光電面のすぐ近くまで運搬することにより、前
   記静電潜像が前記トナー粒子を引きつけて前記光導電面
   上にトナー粉末像を形成せしめる運搬装置と、前記光導
   電面上の電荷によシ前記運搬装置上に誘発される電荷を
   制御して該運搬装置を前記光導電面上の静電潜像領域と
   バックグラウンド領域との電位の中間の電位に電気的に
   バイアスする装置と、を備えている電子写真複写機。