JPS6260711B2

JPS6260711B2 -

Info

Publication number: JPS6260711B2
Application number: JP8122877A
Authority: JP
Inventors: Teruyuki Oonuma; Seiichi Myagawa; Nobuo Mochizuki; Hajime Koyama; Yukio Tabata
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1977-07-07
Filing date: 1977-07-07
Publication date: 1987-12-17
Also published as: JPS5417030A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は電子写真複写機、静電記録装置等の感
光体、静電記録紙等に形成された静電潜像の一成
分現像剤を用いた乾式現像装置に関するものであ
る。

従来、トナーのみからなる一成分現像剤を使用
して感光体上に形成された静電潜像を現像する方
法としては特開昭47−13088号及び特公昭51−
36070号が知られている。この現像方法は第１図
に示すように感光体ドラム１の表面に形成された
静電潜像を矢印方向に回転する現像ローラー２に
よつて現像する。この現像ローラー２は弾性を有
する導電性部材から構成されており、容器３に貯
蔵された一成分現像剤を上記現像ローラー２の表
面に吸着して搬送し感光体ドラム１に到達する間
に複数の摩擦帯電兼用トナー分配ブレード４によ
つて上記現像剤を摩擦帯電する。現像剤は現像ロ
ーラー２の表面に薄い層として存在しており、こ
れを感光体ドラム１に加圧接触させ静電潜像を現
像している。上記ブレード４としてテフロン、デ
ルリン等の樹脂が使用されている。

しかしながら、このような現像方式においては
現像剤を摩擦帯電することによつてそれに電荷を
付与しているので１現像剤の電位の立ち上がりが
遅い。２現像剤の帯電極性及び電位は使用される
現像剤と摩擦帯電ブレードの材質により一義的に
決まつてしまうものである余裕度が無い。３長時
間使用すると摩擦帯電ブレードが摩耗し帯電効率
が低下してしまう。等の欠点があつた。

本発明は上述の欠点を解消するもので、地肌汚
れがなく、低コントラスト原稿の再現性に優れた
画像を得るようにしたことを目的とするものであ
る。

本発明の他の目的は原稿画像に応じて良好な画
像を得るようにした構成の簡単で安価な現像装置
を提供するものである。

以下本発明の実施例について図面を参照しなが
ら詳細に説明することにする。

第２図は本発明の実施例を示すもので、図にお
いて符号５は感光体、符号６は上記感光体５を支
持する導電性の支持体で示矢方向に一定速度Ｖで
移動している。感光体５としてはSe、Se―Te、
ZnO、PVK／TNF、TiO₂、CdS、銅フタロシア
ニン等が使用出来、例えば通常の方法によつて或
いは特殊プロセス（NPプロセス、KIPプロセ
ス）によつて静電潜像が形成される。支持体６は
ドラム形状ではなくベルト形状であつても良い。
現像ローラー７は体積固有抵抗が10⁸Ωcm以下、
より好ましくは10⁵Ωcm以下の導電性のもので、
材質としては金属も使用可能であるが導電性処理
を施したシリコンゴム、クロロプレンゴム、ポリ
ウレタンゴム等が一成分現像剤（下トナーと称
す）を吸着して搬送する上で有効である。これら
の材料は適度の弾性を呈し表面に適切な厚さのト
ナー層８を容易に形成するのに役立つ。この現像
ローラー７は単一の材質で構成する以外に第３図
に示すように多層構造にすることも出来る。即
ち、金属円筒７ａの上に弾性体層７ｂを設け、さ
らにその上に薄い比較的高硬度の表面層７ｃを設
ける。この現像ローラー７はローラーに代えてベ
レトであつても同様に実施可能である。現像ロー
ラー７の上部にはホツパー９が配置されており、
この中にトナーＴが収容されている。このトナー
Ｔは体積固有抵抗が10⁹Ωcm以上、より好ましく
は10¹⁴Ωcm以上の中抵抗又は高抵抗のトナーであ
り、エポキシ系、スチレン系、フエノール系等の
樹脂にカーボンブラツク、ベンガラ、群青、炭酸
カルシウム等の着色剤と、シリコンエラストマ
ー、シリカ、エチルセルロース、ポリテトラフル
オルエチレン等の添加剤を混合したものから成つ
ている。そして該トナーＴの流動性を改善するた
めに二硫化モリブデン（M₀S₂）、タルク（Mg₃
（Si₄O₁₀）（OH）₂）等の潤滑剤を添加すると良い。
本発明に使用されるトナーとしては、これ以外に
通常の乾式電子写真複写機に用いられる二成分現
像剤のトナーも使用可能である。

一方、ホツパー９内には導電性の電極１０が現
像ローラー７に近接して設けられており、上記間
隙ｄにはトナーＴが介在している。この電極１０
は耐摩耗性のものが好ましい。電極１０と接地と
の間にはスイツチ１１、電流制御回路１２、バイ
アス電源１３が直列に接続されている。スイツチ
１１を接にすると上記電極１０と現像ローラー７
との間にバイアス電源１３からの電流が間隙ｄに
存在するトナー層を介して流れる。するとこのト
ナーは正の極性の電荷が付与される。この帯電さ
れたトナーはホツパー９の出口壁に形成された規
制部材９ａによつて所定厚さのトナー層に規制さ
れるので上記間隙ｄは上記規制部材９ａと現像ロ
ーラー７との間隙ｔよりも若干大きくなるように
設定しなければならない。さて、電極１０に何ら
かの原因によつて過大電流が流れるとジユール熱
の発生によつてトナーが溶融して電極１０や現像
ローラー７の表面に付着して固着してしまう恐れ
がある。そこで電流制御回路１２を挿入して過大
電流が流れないよう電流を制御しなければならな
い。この電流の制御は非常に重要である。

ところで、複写休止時即ち現像ローラー７の回
転の停止時にも電極１０と現像ローラー７との間
に電流が流れると、同一のトナーのみが加熱され
ることになり、上述した不都合が生じるので現像
ローラー７の停止時には上記スイツチ１１を断に
して現像ローラー７と電極１０との間に電流が流
れるのを防止するように、現像ローラー７の回転
と同期して上記スイツチ１１の接・断を制御する
ようにすればよい。もちろん現像ローラー７にバ
イアス電圧を印加して地肌汚れを防止するように
した方式においては、上述と同様にスイツチ１４
を現像ローラー７の回転に同期して接・断するよ
うにしてもよい。現像ローラー７と接地との間に
は電流制御回路１５、バイアス電圧源１６が直列
に接続されており、上記電流制御回路１５の機能
は上述した電流制御回路１２と全く同様なのでそ
の説明は省略する。そこで、間隙ｄに流れる電流
は極力小さい方が望ましいのであるが、本発明者
等の実験では現像ローラー７の周速度が200mm／
sec、間隙ｄが0.05mm、電位差が200Vでトナーの
体積固有抵抗値10¹⁴〜10¹⁶Ωcmのとき間隙ｄに最
高0.5mAの電流が流れてもトナーの融着は発生し
なかつた。

而して電極１０によつて正極性の電荷の付与さ
れたトナーは所定厚さに規制部材９ａによつて規
制された後、感光体５と接触して静電潜像を現像
し、再びホツパー９内のトナーＴと混合される。
当然バイアス電圧源１６の電圧は感光体５上の残
留電位とほぼ等しいかやや高めに設定されてい
る。また原稿画像に応じてバイアス電圧源１３か
ら流れる電流を調節して、トナーに付与する電荷
の大きさを変化させ、適切な現像画像を得るよう
にすることも出来る。この時上記調節に連動して
バイアス電圧源１６の電圧を可変するようにして
もよい。そうすることによつて地肌汚れをさらに
防止したり、又は逆に現像不足を防止することも
可能である。次に第４図は本発明の別の実施例を
示すもので第２図の電極１０と規制部材９ａとを
一体化して現像装置をより簡素化したものであ
る。図において符号１７は静電潜像の形成された
記録体で示矢方向に移動している。この記録体１
７に近接して現像ローラー１８が反時計方向に回
転している。現像ローラー１８は第２図に示した
現像ローラー７と同一であるので詳細な説明は省
略する。現像ローラー１８の上部にはトナーＴを
収容するホツパー１９が設けられており、現像後
のトナーの入口に対応するホツパーの後壁１９ａ
と現像ローラー１８の間にはローラー２０が現像
ローラー１８の周面に軽く圧接されて現像ローラ
ー１８の摩擦力によつて従動回転されている。ロ
ーラー２０の駆動方法としては他の駆動源から強
制駆動して現像ローラー１８と同周速になるよう
にしてもよい。このローラー２０によりホツパー
後壁１９ａからトナーが落下するのを防止するこ
とが出来る。一方、トナーの出口を形成するホツ
パーの前壁１９ｂの下端部にはトナー層規制部材
２１が移動可能に取り付けられている。この規制
部材２１は先端が鋭角の板状形状であつて支持部
材２２に支持されている。規制部材２１の後端部
は、ホツパー１９に固設された板と規制部材２１
との間に設けられたスプリング等の弾性体２４で
右方に押されており、規制部材２１の先端を現像
ローラー１８の表面に押圧している。

ところで上記規制部材２１は電荷注入用の導電
性電極を兼用しており、規制部材２１と接地との
間にはスイツチ２５、電流制御回路２６、バイア
ス電源２７が直列に接続されている。これらの機
能は第２図のそれと同じであるのでその詳細な説
明は省略する。現像ローラー１８上に付着したト
ナーはホツパー１９から搬出され、上記規制部材
２１を通過する時、トナー層の厚さを一定にする
と共にトナーにプラスの電荷を付与する。現像
時、感光体１７上の残留電位による地肌汚れを防
止するために現像ローラー１８に残留電位と同極
性であり、かつほぼ同電位のバイアス電圧がバイ
アス電源２８によつて印加されている。

本発明者らは、第４図に示す現像装置におい
て、トナーとして体積固有抵抗約10¹⁶Ωcmのもの
を使用して規制部材２１によつて現像ローラー１
８上に約40μｍのトナー層厚を形成し、現像ロー
ラー１８としてゴム硬度45度、体積固有抵抗10⁵
Ωcm以下の導電性シリコンゴムローラーを使用
し、これを200mm／secで回転させ、規制部材２１
よりトナー層を介して現像ローラー１８へ流れる
電流値を最大0.5mA、定常値約0.05mAとした
時、現像ローラー１８及び規制部材２１にはトナ
ーの融着は全く発生しなかつた。

第５図はトナーの帯電電位Ｖ_Tと差電圧（電極
印加電圧から現像ローラー印加電圧との差）Ｖ_A
との関係を示すものである。これからわかるよう
にトナーの帯電電位即ち電荷密度を差電圧によつ
て自由に制御することができた。従つて原稿の種
類に応じて電極印加電圧又は現像ローラー印加電
圧を可変にして適切な画像を得ることが出来る。
例えば、低コントラスト原稿の場合、第２図又は
第４図においてバイアス電圧電源１３，２５を可
変に構成し、コントラストボタンを手動で押すこ
とによつて或いは露光時にそれを自動的に検出し
て電極印加電圧を通常よりもやや高くしてトナー
の帯電電位を上げるようにすればよい。この時現
像ローラー７，１８に印加するバイアス電圧もや
や高くするように上記動作に連動するようになつ
ている。これはトナーの帯電電圧を上げることに
より、地肌部分へよりトナーが付着し易くなる為
で、これを阻止するためにバイアス電圧を高める
のである。また、トナー層規制部材２１と電極と
を兼用する第４図に示す型式のものにおいては、
静電潜像と同極性に帯電したトナーがトナー層中
に存在しても、上記規制部材２１をトナーが通過
する時規制部材２１側に静電的に吸引され、現像
部に搬出されることがないので、このようなトナ
ーによる地肌汚れ現像の発生も防止することがで
きる。

第６図は本発明の変形実施例を示すものであ
る。図において符号２９は感光体ドラム、符号３
０はトナー供与部材としての現像ベルトをそれぞ
れ示している。現像ベルト３０は一対のローラー
３１ａ，３１ｂに掛け回されており、その上にト
ナー層を担持して示矢方向に上記ローラー３１
ａ，３１ｂによつて回転されている。この現像ベ
ルト３０の材質もトナーをその表面に担持するの
に十分な粘着性を示す材料、例えばシリコンゴ
ム、クロロプレンゴム、ポリウレタンゴム等の体
積固有抵抗値10⁵Ωcm以下の導電性の弾性体から
形成される。現像ベルト３０の上部にはホツパー
３２が設けられており、トナー出口側にはトナー
層を規制しかつ電極として作用する逆転ローラー
３３が回転自在に支承されている。この逆転ロー
ラー３３はその表面が上記現像ベルト３０の移動
方向とは逆になるよう回転駆動されており、上記
現像ベルトに近接して配置されている。逆転ロー
ラ３３の周面に付着したトナーを連続的に除去す
るブレード３４が逆転ローラー３３の表面に圧接
して設けられている。このブレード３４は逆転ロ
ーラー３３の表面を傷付けない電気絶縁性の材
料、例えばポリウレタン等から構成されているこ
とが好ましい。ホツパー３２内には現像ベルト３
０の進行方向に漸次その距離が近くなるように斜
設された電極３５が配置されている。この電極３
５のベルト３０の裏面には対向電極３６が上記ベ
ルト３０に接触して設けられている。電極３５は
ホツパー３２内のトナーがこの電極３５と現像ベ
ルト３０との間に進入し易いよう斜設されてお
り、トナーに十分な電荷の付与を行わせるために
逆転ローラー３３とは別に設けられているのであ
る。逆転ローラー３３及び電極３５はスイツチ３
７を介して接地されており、一方、ローラー３１
ａ及び対向電極３６はバイアス電圧電源３８の負
極側に接続されている。このように構成しても、
逆転ローラー３３と現像ベルト３０及び電極３５
と現像ベルト３０との間には電位差が設定され、
その間を通過するトナーは帯電される。即ち、電
極に必ずしもバイアス電圧を印加しなくとも、要
は電極とトナー供与体との間に所定の電位差があ
れば良いのである。なお電極３５と接地間には電
流制御回路３９が設けられているが上述したもの
と同一作用を行うのでその説明は省略する。

第７図は本発明のさらに別の変形実施例を示す
ものである。感光体ドラム４０の右下部の感光体
ドラム４０の表面が図示の如く下方へ向う部に現
像ローラー４１が示矢方向に回転するように近接
して配置されている。現像ローラー４１の下方に
は、トナー補給用の容器４２があり、この内部に
は容器４２内のトナーを上記現像ローラーに供給
するため示矢方向に回転しているブラシ部材４３
が設けられている。ブラシ部材４３によつて現像
ローラー４１に補給された過剰のトナーは容器４
２の出口部分に設けられたトナー層規制部材４４
によつて所定厚さのトナー層を現像ローラー４１
上に形成する。そしてこのトナー層規制部材４４
の後方には電極ローラー４５が現像ローラー４１
の周面に軽く圧接して従動回転させられるように
配置されている。この電極ローラー４５にはバイ
アス電圧が印加されており、現像ローラー４１と
電極ローラー４５との間には電位差が設定され、
その間を通過するトナーは電荷が付与される。現
像ローラー４１には感光体ドラム４０上の残留電
位とほぼ等しい同極性の電圧が印加されている。

第８図は本発明の現像装置を電子写真複写装置
に適用した実施例を示すものである。第８図の電
子写真複写装置は感光体ドラム４６の２回転で１
枚の複写物を得る型式のものであり、複写装置を
小型にしかつ安価にするため現像部でクリーニン
グ作用を行わせるようにした点もその特徴の一つ
である。感光体ドラム４６は示矢方向に回転して
おり、その周囲には各複写プロセスユニツトが配
設されている。まず上記感光体ドラム４６の１回
転目について説明する。複写開始信号によつて帯
電装置４７が作動して感光体ドラム４６の表面を
均一に帯電すると共に原稿載置台４８が矢印方向
に移動を開始し、照明ランプ４９によつて原稿載
置台４８上に載置された原稿Ｏを照射し、光収束
性光伝送体５０によつてその光像を感光体ドラム
４６に導き、静電潜像を形成する。感光体ドラム
４６の右側にはクリーニング兼現像装置５１が設
けられており、感光体ドラム４６の１回転目には
現像作用を、２回転目にはクリーニング作用をそ
れぞれ行うよう構成されている。感光体ドラム４
６に軽く圧接又は近接して現像ローラー５２が示
矢方向に感光体ドラム４６と同速度か或いはやや
早い速度で回転している。この現像ローラー５２
の上部にはホツパー５３が設けられており、トナ
ーＴの出口付近にはバイアス電圧の印加されたト
ナー層規制作用を兼用する電極５４が、トナー入
口付近にはローラー５５が現像ローラー５２に軽
く圧接して回転し、トナーＴがホツパー５３から
下方に落下しないようシールしており、このロー
ラー５５に付着したトナーを除去するブレード５
６がローラー５５に圧接して設けられている。現
像ローラー５２はトナーを粘着力によつて保持し
易い材質のものが使用されると共に電気的導電性
のものが使用され、現像時、地肌汚れを防止する
ためトナーと逆極性のバイアス電圧が印加されて
いる。而して現像されたトナー像は給紙カセツト
５７から給紙ローラー５８によつて給紙された転
写紙Ｓと転写部において密着され、コロナ転写装
置５９によつてトナーと逆極性のコロナ放電が行
われ、転写紙Ｓにトナー像を静電的に転写する。
このコロナ転写装置５９の直後には交流コロナ放
電器からなるコロナ分離装置６０によつて転写時
に転写紙Ｓの裏面に付与された電荷を除電して、
転写紙Ｓと感光体ドラム４６との静電的吸引力を
減少せしめ、転写紙Ｓの分離を容易にさせる。分
離された転写紙Ｓは搬送ベルト６１によつて定着
装置６２に送られる。定着装置としては公知の加
熱ローラー定着方式、圧力定着方式、雰囲気定着
方式等が使用可能である。トナー像の定着された
転写紙Ｓは排紙トレー６３に画像面を上向きにし
て搬出される。一方、転写の終了した感光体ドラ
ム４６は除電装置６４によつて残留電荷が除電さ
れる。この除電装置としては光照射による除電方
式を示しているが、交流或いは逆極性のコロナ放
電方式又は両者を同時に行う方式のものも使用可
能である。而して感光体ドラム４６の１回転目が
終了するが感光体ドラム４６はさらに回転を続け
２回転目に入る。この時、帯電装置４７、照明ラ
ンプ４９、コロナ転写装置５９、コロナ分離装置
６０は不作動である。感光体ドラム４６上のトナ
ーはドラム４６が除電装置６４によつて十分除電
されているのでそれに対する静電吸着力は減少さ
せられており、従つてトナーと逆極性のバイアス
電圧の印加されている現像ローラー５２に静電的
に吸引され感光体ドラム４６表面から除去され
る。現像ローラー５２によつて除去されたトナー
は次の現像時再使用される。そして感光体ドラム
４６は除電装置６４によつて除電され２回転目が
終了するが、連続複写又は単一複写の終りに除電
のためにさらにもう１回転だけ回転させるように
構成してもよい。

また、上述の実施例においてトナーに所定極性
の電荷を付与する作用を感光体又は記録体にトナ
ーを直接供給するいわゆる現像ローラー又はベル
ト上で行うようにした場合について述べたが、第
９図に示すように現像ローラー又はベルトにトナ
ーを供給する部材でそれを行うようにすることが
出来る。図において上述した実施例と同一付号の
ものは同じ作用を行うのでその詳細な説明は省略
することにする。感光体５に近接して現像ローラ
ー７が設けられ、さらに上記現像ローラー７にト
ナーを供給するトナー供給ローラー６５が現像ロ
ーラー７に近接又は軽く圧接して設けられてい
る。トナー供給ローラー６５は現像ローラー７と
同じ材質のものが使用されている。そしてトナー
供給ローラー６５はトナーを現像ローラーに供給
するのを確実にするためほぼ同一周速で、接触部
分において同一方向に回転移動するよう構成され
ている。また現像ローラー７に印加されているバ
イアス電圧によつてトナーをトナー供給ローラー
６５から現像ローラー７への転移を容易にしてい
る。トナー供給ローラー６５の上部にはこれにト
ナーを補給するホツパー９が設けられており、ホ
ツパー９内の電極１０によつてトナーの電荷を与
え、トナー層規制部材９ａによつてトナー層厚を
一定にして搬出する。トナーの入口側にはローラ
ー２０が設けられていて、トナーがホツパー９か
ら落下するのを防止している。この場合トナー供
給ローラー６５には何ら電圧を印加しなくても接
地するだけで電極１０とトナー供給ローラー６５
との間の電位差が生じるのでトナーを帯電させる
のに十分である。本発明は磁性トナーも同様に実
施することが出来ることは勿論である。

以上のように本発明によればトナー層に所定極
性及び所定電位の電圧を印加してトナー層を帯電
させるため、従来の摩擦帯電方式の現像装置と比
べて帯電速度が早く、高速の現像も可能である。
そしてトナーの帯電量及び帯電極性がバイアス電
圧等の電圧制御によつて任意に調整、可変にする
ことが出来るので、原稿画像の種類に応じて自動
的に、又は手動で調整でき良好な現像画像を得る
ことができる。さらに本発明によれば、現像剤供
与部材と導電性電極との間に電圧を印加すると共
に上記現像剤供与部材の移動停止時にはその印加
電位を零電位に制御する電圧制御手段と、該電圧
制御手段による電圧印加時に現像剤供与部材のト
ナー層を流れる電流を制御する手段とを設け、ト
ナー層に過大な電流や無駄な電流が流れることを
防止し、バイアス電圧印加時におけるジユール熱
の発生によるトナーの溶融というバイアス電圧印
加方式の欠点も除去しているので現像剤供与体又
は電極にトナーが融着することもないので、安定
したトナーへの電荷付与を行わせることが出来
る。さらにまた、摩擦帯電方式では無いため、長
時間使用しても電極が摩耗することが無いので、
均一で安定した帯電が可能である。トナーの安定
した均一帯電により地肌汚れを防止出来るばかり
でなく、優れた品質の画像を得ることが出来る。
比較的簡単な機構でトナーに電荷付与することが
出来るので安価で済む。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の現像装置を示す図、第２図は本
発明の実施例を示す現像装置の横断面図、第３図
は現像ローラーの部分断面図、第４図は本発明の
別の実施例を示す現像装置の横断面図、第５図は
トナーの帯電電位Ｖ_Tと差電圧Ｖ_Aとの関係を示す
相関図、第６図及び第７図は本発明の別の実施例
を示す横断面図、第８図は本発明に係る現像装置
を使用した電子写真複写装置の概略構成図、第９
図は本発明の変形実施例を示す現像装置の横断面
図である。５，１７，２９，４０，４６…感光体又は記録
体、７，１８，４１，５２…現像ローラー、３０
…現像ベルト、９，１９，３２，５３…ホツパ
ー、１０，３５…電極、１１，１４，２５，３７
…スイツチ、１２，１４，２６，３９…電流制御
回路、２１，４４，５４…トナ層規制部材、２
０，５５…ローラー、３３…逆転ローラー、４５
…電極ローラー、Ｔ…トナー、Ｏ…原稿、Ｓ…転
写紙。

Claims

【特許請求の範囲】

１表面にトナーのみから成る一成分現像剤を担
持して移動するエンドレスな導電性表面を有する
現像剤供与部材と、該現像剤供与部材に一成分現
像剤を補給する現像剤補給部剤と、上記現像剤供
与部材と上記一成分現像剤を介して近接配置され
た導電性電極と、上記現像剤供与部材と上記導電
性電極との間に電圧を印加すると共に上記現像剤
供与部材の移動停止時にはその印加電位を零電位
に制御する電圧制御手段と、該電圧制御手段によ
る電圧印加時に現像剤供与部材上の現像剤層を流
れる電流を制御する手段とからなり、現像剤供与
部材上の一成分現像剤に所定極性及び所定電位の
電荷を付与すると共に、現像剤供与部材の移動停
止時には印加電位を零電位に制御して現像剤供与
部材及び上記電極への現像剤の付着を防止するこ
とを特徴とする静電潜像の現像装置。