JPS6212510B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は電子写真複写における１成分現像剤を
用いた現像方法に関するものである。

従来、電子写真複写において使用される現像剤
の種類としてはトナーとキヤリヤから成る２成分
現像剤と、トナーのみから成る１成分現像剤とに
大別される。前者の現像剤は優れた複写画像を得
ることが出来る反面、トナーとキヤリヤとの混合
比、即ち現像剤のトナー濃度を一定に維持するた
めに複雑な検知装置が必要であつた。さらに、キ
ヤリヤは消費されず、繰り返し使用されるのでキ
ヤリヤ自体の疲労が発生し、長時間経過後には地
肌汚れが生じたり、トナー濃度の検知精度が低下
してしまう等の欠点があつた。一方、後者の現像
剤は、トナーのみから成つているので上述のよう
な問題がないので低価格の複写機に最適であり、
またメンテナンスがほとんど不要であるという利
点を有している。

しかしながら、従来知られている１成分現像剤
を用いた現像方法も完全なものではなく、種々の
欠点がある。例えば、特公昭52−36414号で知ら
れる加圧現像方法では、導電性でかつ弾性フオー
ムの裏打ちをしたトナー担持体にトナーを付着さ
せ、トナー搬送途中に複数の摩擦帯電部材で上記
トナーを静電潜像と逆極性に帯電させ、上記トナ
ー担持体を感光体に加圧接触させ、かつ両者が実
質的に零の相対周辺速度で移動するように構成し
て静電潜像を現像するものであつた。この方法で
は非画像部へトナーが付着するのを防止するため
に、トナー担持体に現像時バイアス電圧を印加し
ていた。しかしながら、原稿が低コントラスト画
像の場合には良好な現像を十分行うことが出来な
い。即ち、白地に薄い色の文字のある低コントラ
スト原画の場合、地肌汚れを除去するためにバイ
アス電圧を印加すると、画像部と非画像部の電位
差がほとんどないために文字部まで消えてしまい
画像部の再現が出来ない。また、濃い色の地にそ
れより更に高濃度の文字がある低コントラスト原
画の場合、非画像部は高電位であり、従つて非画
像部へのトナー付着をなくすために高電圧のバイ
アス電圧を印加すると、感光体とトナー担持体と
が圧接されているためにトナー担持体から感光体
へバイアス電流がリークしてしまい、感光体を損
傷してしまうことになる。

本発明は上述の欠点を解消し、低コントラスト
の原稿でも地肌汚れのない鮮明な複写画像を得る
ことを目的とするものである。

以下本発明の実施例について図面を参照して説
明する。第１図は本発明の実施例を示す電子写真
複写装置の概略構成図である。符号１は複写装置
筐体を示し、その上部には左右に移動自在な原稿
台２が取り付けられている。複写装置筐体１内に
は感光体ドラム３が回転自在に支承されている。
感光体としてはセレン、酸化亜鉛、硫化カドミウ
ム、有機光導電体等の感光体が使用可能である。
また感光体の構成としては、導電性支持体の上に
感光層を有する２層構成のものばかりでなく、感
光層の上にさらに透明絶縁層を有する３層構成の
ものも使用可能である。この場合には極性反転プ
ロセス等の公知の複写プロセスを採用しなければ
ならない。感光体ドラム３の周囲にはコロナ帯電
装置４、照明ランプ５と光集束性光伝送体（セル
フオツク：商品名）６とから成るスリツト露光光
学系７、現像装置８、コロナ転写装置９、除電分
離装置１０、クリーニングブレード１１を有する
クリーニング装置１２、除電装置１３がこの順に
配置されている。光集束性光伝送体６は多数の光
伝送体素子を少なくとも２列にして感光体ドラム
３の軸方向に並べられたもので、感光体ドラム３
の表面へ鏡像を投影する。現像装置８は第２図に
示す構成である。即ち、現像容器１４内に現像ロ
ーラー１５が回転自在に支承されており、この現
像ローラー１５は導電性の金属芯１６の上に体積
固有抵抗値が10⁵Ωcm以下の導電性ゴム層１７を
形成したもので構成されている。現像ローラー１
５の上部にはドクターブレード１８がばね１９の
力によつて現像ローラー１５の表面に所定圧で圧
接されている。ドクターブレード１８の先端１８
ａは尖鋭形状であり、導電性の物質で構成されて
いる。このドクターブレードは、電気絶縁性材料
からなる支持体２０によつて支持されている。現
像容器１４内には１成分現像剤（以下トナーとい
う）Ｔが収容されており、このトナーＴはスチレ
ン系、フエノール系、エポキシ系等の樹脂を主成
分とし、これにカーボンブラツク、フタロシアニ
ンブルー、ニグロシン、アニリンブルー、クロー
ムイエロー、ウルトラマリンブルー、ローズベン
ガル、アゾ染料、ビクトリアブルー、フアーナル
ブルー等の着色剤及びステアリン酸ブチル、オレ
イン酸ブチル等の脂肪酸エステル、フタル酸ジメ
チル、フタル酸ジブチル等のフタル酸エステル、
或いは流動パラフイン、ジエチレングリコールジ
ベンゾエート、ワツクス等の可塑剤、及びその他
の微量添加剤より構成されている。また、本発明
に用いられるトナーとしては、通常２成分現像剤
で使用されているトナーであつても差し支えな
い。導電性ゴム層１７としては導電処理した各種
のゴムが使用されるが、トナーの付着性等を考慮
するとシリコンゴム、ポリウレタンゴム、クロロ
プレンゴム、ニトリルゴム等が好ましい。そし
て、均一なトナー層を形成しかつ感光体を摩耗さ
せないためにはJISシヨア硬度30度〜50度位のも
のが適当である。ドクターブレード１８にはトナ
ーを正に帯電させるために0V〜＋500Vの電圧が
電源E₁により印加されており、一方、現像ロー
ラー１５には−200V〜−300Vの電圧が電源E₂に
より印加されている。現像ローラー１５に印加さ
れるバイアス電圧は感光体ドラム３の非画像部の
電位と同じかやや高めの電位である。現像ローラ
ー１５は反時計方向にＶ_Dの表面速度で回転して
おり、感光体ドラム３は時計方向にＶ_Pの表面速
度で回転している。現像ローラー１５と感光体ド
ラム３の接触部においては、それぞれ同方向に移
動しており、わずかな相対運動が行われている。
即ち、Ｖ_P：Ｖ_D＝１：1.1〜１：1.5の関係に定め
られている。現像プロセスについては後述する。

さて、第１図に戻つて転写紙は、複写機に着脱
自在に設けられた給紙カセツト２１内に収容され
ている。給紙カセツトとしては、各種のサイズ毎
に多数準備され、それぞれ任意に選択して使用出
来るように複写装置に装着する型式のものでもよ
い。給紙カセツト２１内の転写紙は給紙ローラー
２２によつて送り出される。給紙カセツト２１と
転写装置９との間には送りローラー２３とレジス
トローラー２４が配置され、除電分離装置１０よ
り後方の転写紙通路には、搬送ベルト装置２５、
定着装置２６、排紙ローラー２７及び排紙トレー
２８がこの順に配置されている。搬送ベルト装置
２５は空気吸引機構（図示せず）によつて転写紙
を搬送ベルトに吸着して搬送するよう構成されて
いる。定着装置２６は一対の加熱された加熱ロー
ラーから成る定着装置から成るが、圧力定着装
置、雰囲気定着装置等の従来周知の定着装置も使
用できる。

さて、次に本複写装置の作用について説明す
る。電源が投入されると定着装置２６に通電さ
れ、定着可能温度までローラー表面を予熱する。
この間に感光体ドラム３を少なくとも１回転回転
させ、感光体表面を除電装置１３で除電すると共
にクリーニング装置１２でクリーニングする。所
定の温度に加熱されると、機外に複写可能である
ことを表示する。操作者がプリントボタンを押す
と、感光体ドラム３が再び回転を開始すると共に
感光体ドラム３の周囲の各複写プロセスユニツト
が作動を開始する。感光体ドラム３は帯電装置に
よつて均一に帯電され、次いで照明ランプ５によ
つて移動する原稿台２上の原稿を照明し、その光
像が光集束性光伝送体６によつて投影される。そ
の結果感光体ドラム３上には原稿に対応した静電
潜像が形成される。静電潜像は現像装置８を通過
するときトナーによつて可視像化される。第２図
において、現像容器１４内のトナーは現像ローラ
ー１５の導電性ゴム層１７の表面に付着して搬送
されるが、ドクターブレード１８によつて所定の
厚さにその量が規制される。そしてトナーが上記
ドクターブレード１８の下を通過するときに正に
帯電される。即ち、トナーはドクターブレード１
８と現像ローラー１５との電位差に応じてその帯
電量が決まるが、帯電の原理としては、ドクター
ブレード１８からの電荷の注入によつトナーが帯
電するのである。いわゆる電荷注入法の原理に基
づいている。この帯電されたトナーは感光体ドラ
ム３と接触されるが、トナーは画像部においては
静電潜像の静電吸引力の方が、トナーと現像ロー
ラー１５の物理的付着力より大きく、非画像部で
は現像ローラー１５に印加されたバイアス電圧に
よつて感光体の静電吸引力はみかけ上零に近く、
トナーは現像ローラー１５への付着力によつて保
持されている。現像ローラー１５は上述したよう
に感光体ドラム３よりもわずかに速い速度で移動
しているが、これは次のような実験によつてその
効果が確認された。即ち、第３図には、感光体ド
ラム３と現像ローラー１５との速度比Ｖ_D／Ｖ_Pと
画像反射濃度（I.D）との関係を示しており、実
線は画像部、点線は非画像部の特性を示すもので
ある。これによるとＶ_D／Ｖ_Pが１に近いと、画像
部の濃度が十分でないばかりでなく非画像部に付
着したトナー量も多く、地肌汚れが著しいことが
わかる。そして現像ローラー１５の回転数を高
め、速度比Ｖ_D／Ｖ_Pを上げるにつれ、画像部の濃
度が高くなると共に非画像部へのトナー付着が少
なくなる傾向にあることがわかる。しかしなが
ら、現像ローラー１５の速度をあまり速くする
と、即ち、速度比を大きくすると現像ローラー１
５と感光体ドラム３との機械的摩擦が大きくなつ
て、現像後の画像が前方に乱れたり、感光体の摩
耗が著しく早められることになる好ましくない。
従つて、このような観点からすると、速度比はせ
いぜい１：1.5付近までがよかつた。

第４図には、複写回数（横軸）とコロナ生成物
による画像のにじみ（縦軸）との関係を速度比が
Ｖ_D／Ｖ_P＝１，Ｖ_D／Ｖ_P＝1.5，Ｖ_D／Ｖ_P＝２の
それぞれの場合について実験した結果を示すもの
である。点線はＶ_D／Ｖ_P＝1.0を、二点鎖線はＶ
_D／Ｖ_P＝1.5を、実線はＶ_D／Ｖ_P＝２をそれぞれ
示している。このコロナ生成物について説明する
と、感光体にコロナ放電を繰り返し行うと、コロ
ナ放電により発生したオゾン、窒化酸化物或いは
これらと空気中のアンモニアが化合した窒化アン
モニウムが感光体表面に蓄積される。この物質の
ことをコロナ生成物という。そして、これが感光
体表面に蓄積すると感光体の静電特性が劣化し、
正常な静電潜像が形成されず、水ににじんだよう
な画像となる。図面からわかるように速度比がＶ
_D／Ｖ_P＝１の場合、複写機回数がわずか2000回で
ほぼ全面にわたつて画像がにじんでしまつたが、
Ｖ_D／Ｖ_P＝1.5の場合もＶ_D／Ｖ_P＝2.0の場合も
5000回使用した後でも一部に画像のにじみが目立
つだけであつた。これは、感光体ドラム３に対し
て現像ローラー１５が加圧接触し、かつ現像ロー
ラー１５の速度の方が大きいため、感光体表面に
付着したコロナ生成物が現像ローラー１５によつ
て拭い去られたことを示している。また、Ｖ_D／
Ｖ_P＝1.5の場合、5000回使用後、感光体の表面の
摩耗状態をみても、現像ローラーが弾性であるの
で、ほとんど摩耗は見られなかつた。

こうして現像されたトナー像は給紙カセツト２
１から給出され、レジストローラー２４によつて
感光体ドラム３と同期して送られた転写紙と接触
される。トナーとは逆極性のコロナ放電を行うコ
ロナ転写装置９によつて感光体上のトナー像は転
写紙に静電的に転写される。コロナ転写装置９に
隣接している除電分離装置１０によつて、転写紙
の裏面に上記コロナ転写装置９により付与された
電荷を除電する。例えば交流コロナ放電を行うも
の、転写コロナと逆極性のコロナ放電を行うもの
が用いられる。この除電分離装置１０の作用によ
り転写紙と感光体ドラム３との間の静電吸引力が
減少し、そして転写紙自身の腰の強さ、自重等に
より、転写紙は感光体ドラム３から分離される。
このような分離方式によれば、転写紙の全面に画
像が形成出来るので優れた画像再現性を有する。
剥離された転写紙は搬送ベルト装置２５により搬
送され、定着装置２６へ送られる。ここで、トナ
ー像を転写紙上に永久的に定着して排紙トレー２
８に排出する。一方、感光体ドラム３の転写後の
表面には未転写のトナー像が残留しており、これ
はクリーニング装置１２によつて除去される。ク
リーニング装置１２はクリーニングブレード１１
を有しており、これによつて感光体表面から除去
されたトナー粉末は回収され、再使用のため現像
装置８に戻される。再使用が困難な条件で使用す
る場合には、トナー粉末は廃棄される。クリーニ
ングされた感光体ドラム３は除電装置１３によつ
て表面の残留電位が除去される。こうして１回の
複写動作が完了する。連続して複写を行う場合に
は上述したプロセスを継続することによつて行わ
れる。

なお、現像ローラーはベルト状のものであつて
も同様に実施することが出来る。また、トナーを
帯電させる場合に、ドクターブレード１８をトナ
ーと摩擦帯電序列において隔つた材質で構成すれ
ば、電荷注入による帯電と、摩擦による帯電とを
併用することが出来るので、より効率よく帯電さ
せることが可能となり、高速現像にも適するよう
になる。

第５図は本発明の別の実施例を示すものであ
る。第５図において、感光体ドラム３は時計方向
に表面速度Ｖ_Pで回転している。現像ローラー２
９は非磁性のスリーブ３０と、その内部に固設さ
れた永久磁石３１とから構成されている。非磁性
スリーブ３０は非磁性のアルミニウムからなる導
電性支持体３２と、その上に形成された導電性弾
性体層３３よりなる。上記導電性弾性体層３３は
第１の実施例で説明した導電性ゴム層１７と同材
質のものから構成されている。スリーブ３０には
現像バイアス電圧が印加されている。永久磁石３
１はＮ極、Ｓ極が交互に着磁された磁気ローラー
であるが、種々の目的のため、Ｎ極とＳ極とが必
ずしも交互にしなくても差し支えない。磁気ロー
ラーに代えて複数の磁石を取り付けて使用するこ
とも可能である。この現像ローラー２９は感光体
ドラム３に図示しない機構によつて所定圧力で圧
接されており、スリーブ３０は反時計方向に表面
速度Ｖ_Dで回転している。感光体ドラムの速度Ｖ_P
と現像ローラーへ速度Ｖ_Dとの関係は第１の実施
例の場合と同様であるのでここでは省略する。現
像ローラー２９の上部にはトナーホツパー３４が
設けられており、ホツパーの出口側はドクターブ
レード３５が設けられている。このドクターブレ
ード３５は第１の実施例で説明したものと同じ材
質の導電性物質で構成されており、これには同じ
くバイアス電圧が印加されており、その下を通過
するトナーを電荷注入法により帯電する。ホツパ
ー３４には磁性トナーが収容されている。磁性ト
ナーは磁石３１の磁気的吸引力と導電性弾性体層
３３の表面性によりトナーホツパー３４から搬送
される。この時ドクターブレード３５によつて過
剰のトナーは除去され、所定量のトナーのみがド
クターブレード３５の下を通つて搬出される。ド
クターブレード３５を通過するとスリーブ３０表
面に磁気ブラシを形成してスリーブ３０の移動方
向にトナーは移動する。しかし、感光体ドラム３
とスリーブ３０との接触部では、加圧されている
ため、通常の磁気ブラシ現像とは異なり、トナー
はかなりの圧力を印加されながら現像されている
ことになる。そして、この現像部においては、上
述したように感光体ドラム３と現像ローラー２９
（この場合はスリーブ３０）との間には相対運動
が行われており、従つて感光体ドラム３の画像部
及び非画像部へのトナー付着は単に静電的吸引
力、磁気的吸引力のみによつて決まるものではな
い。本実施例の場合磁気的吸引力を使用したが、
そもそも導電性弾性体層はトナー付着性を有して
いるのでそれほど大きな磁力は必要とはしない。
しかし、非磁性トナーに比較して磁性トナーはそ
の粒径がやや大きいのでトナー付着性は若干低下
する。

以上の実施例においては、トナー補給はホツパ
ーから現像ローラーに直接行う場合について説明
してきたが、ホツパーと現像ローラーとの間にさ
らにトナー搬送用のローラーを配置することも出
来る。また、現像ローラーが１つだけに限定され
るものではなく、複数個の現像ローラーを用いる
ことが出来る。また、ドクターブレードも１つに
限定されるものではなく、複数個並置することも
可能である。さらにまた、本発明に係る現像装置
は、ドラム等の２回転で１枚の複写物を得る方式
の複写装置に用いて、現像部とクリーニング部を
兼用するものに使用出来る。

以上のように本発明によれば、現像剤供与体の
表面の移動速度が感光体のそれよりもわずかに大
きいので、感光体単位面積当りの、現像剤供与体
からのトナー供給量が増し、低コントラストの画
像の再現像が向上し、また感光体と現像剤供与体
との間に摺擦力によつて感光体の地肌部に存在す
る付着力の弱いトナーが現像剤供与体によつて機
械的に除去されるので地肌汚れのない優れた品質
の画像が得られる。さらにコロナ生成物も除去出
来るので、感光体を劣化させることなく寿命を延
ばすことが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す電子写真複写装
置の概略構成図、第２図は第１図に使用された現
像装置の拡大断面図、第３図は感光体ドラムと現
像ローラーとの速度比Ｖ_D／Ｖ_Pと画像反射濃度
（I.D）との関係を説明するための図、第４図は複
写回数と、コロナ生成物による画像のにじみとの
関係を速度比Ｖ_D／Ｖ_Pを変化させた場合の実験結
果を示す図、第５図は、本発明の別の実施例を示
す現像装置の断面図である。 ３……感光体ドラム、８……現像装置、１４…
…現像容器、１５，２９……現像ローラー、１７
……導電性ゴム層、１８，３５……ドクターブレ
ード、３０……スリーブ、３３……導電性弾性体
層。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 弾性を有するエンドレスな表面をもつ現像剤
   供与体表面に静電潜像の極性とは逆の極性に帯電
   した１成分現像剤を付着させ、この現像剤供与体
   を静電潜像の形成された感光体に押圧して該静電
   潜像を現像する方法において、上記現像剤供与体
   と感光体をその接触部において同方向に移動さ
   せ、かつ現像剤供与体の表面の移動速度をＶ_D、
   上記感光体の表面の移動速度をＶ_Pとしたとき、
   Ｖ_D／Ｖ_P＝1.1〜1.5に定めたことを特徴とする電
   子写真現像方法。