(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
弾性があるゴムを原料として電気的に固有の抵抗が１０７〜１０８Ωcmである半導電性を有し、表面にはトナ−の大きさ５〜１０μｍと同等な水準の表面粗度Ｒｚ＝５〜１０μｍを有する現像ゴムロ−ラと、
トナ−を補給し前記現像ゴムロ−ラと一定したニップを有しながら摩擦作用によりトナ−を帯電させる発泡型材料で成形されたトナ−補給ロ−ラと、
前記現像ゴムロ−ラと接触しながら、その表面上に薄いトナ−層を形成させる規制手段と、
前記現像ゴムロ−ラと接触しなくても現像しうるように現像ゴムロ−ラと一定量の現像ギャップを有して位置する感光ドラムと、
前記現像ゴムロ−ラと前記トナ−補給ロ−ラと感光ドラムの間に所定のバイアス電圧を印加する電圧印加電源とを含んで構成され、
前記現像ギャップの大きさが５０〜２００μm 間の値を有しており、
前記感光ドラムと前記現像ゴムロ−ラとの間には矩形波形態の交流電圧と直流電圧との複合形態であるバイアス電圧が印加されることを特徴とする非接触式の非磁性１成分現像装置。
【請求項２】
前記規制手段がロ−ラ形態であることを特徴とする請求項１記載の非接触式の非磁性１成分現像装置。
【請求項３】
前記規制手段が弾性板材形態であることを特徴とする請求項１記載の非接触式の非磁性１成分現像装置。
【請求項４】
前記矩形波形態の交流電圧がデュ−ティを可変しうるようにしたことを特徴とする請求項１記載の非接触式の非磁性１成分現像装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は１成分現像剤を使用する電子写真現像装置に係り、特に非磁性トナ−を使用する電子写真現像装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真技術で通常的に使用する乾式現像法には二種の方式がある。そのうち、一つはトナ−とキャリアより構成される現像剤を使用する２成分現像法であり、他の一つはキャリアないしトナ−だけで構成される現像剤を使用する１成分現像法である。かかる二種の現像法のうち、前者の現像法は先先から開発されてきた安定化された技術であって、良好な画像が得られるという長所がある。しかしながら、現像後時間が経過するにつれるキャリアの劣化、トナ−とキャリアの混合比の変化、維持補修の困難さ、小型化の困難さなどの短所がある。
【０００３】
前記のような側面では１成分現像法が望ましいが、通常の１成分現像法は磁性１成分現像法と非磁性１成分現像法に分類される。磁性１成分現像法ではトナ−に磁性物質が含まれ、このようなトナ−は磁気力により移動されるが、含まれる磁性物質が大抵は不透明な物質なのでカラ−現像できない短所がある。したがって、カラ−現像に使用されうる方法には不透明な磁性物質がないトナ−のみを使用する非磁性１成分現像法が適する。
【０００４】
従来の技術による非磁性１成分現像法が適用される従来の電子写真現像装置の例が図１乃至図４に示される。通常的な現像装置はトナ−を移送させて感光ドラム上に形成された潜像を現像する現像ロ−ラ、トナ−を現像ロ−ラ上に補給する補給ロ−ラ、現像ロ−ラ上に薄いトナ−層を形成する規制ブレ−ド（blade)などの要素から構成される。
【０００５】
従来の技術による現像装置を図面に基づき簡単に説明する。
【０００６】
図１は弾性を有する現像ロ−ラ１１が感光体と接触しながら現像している例を示す。この際の現像ロ−ラはゴム、特にシリコンゴム，天然ゴム又はポリウレタンなどの材料を使用して弾性を有すると共に電気的に半導電体の性質を有する。図面中の符号４は規制ブレ−ドであり、符号２はトナ−補給ロ−ラである。
【０００７】
図２は固い現像ロ−ラ１１′が感光ドラム５と一定した間隔“ａ”、すなわち現像ギャップほど離れて非接触状態で現像する例を示している。この際、現像ロ−ラは金属材、特にアルミニウム又はステンレス鋼で作られる。これは電気的には導体であり、現像時には感光ドラム５に対して直流又は交流、あるいはこれらの複合されたバイアス電圧を付与する機能を有する。図面で符号４′は弾性型規制ブレ−ドであり、トナ−補給ロ−ラは使用しない。  図３は固い現像ロ−ラ１１′がベルト形状の柔軟性を有する感光体５１に接触しながら現像する例を示している。この際の現像ロ−ラ１１は図２の場合のように金属材で作られる。図面で符号４は規制ブレ−ドであり、符号２はトナ−補給ロ−ラである。
【０００８】
図４は現像ロ−ラ１１′が感光ドラム５と一定したギャップを有して作用されるトナ−ジャンピング現像方式の感光装置の例を示す。現像ロ−ラ１１′と感光ドラム５の間に加えられる直流電圧により現像ロ−ラ１１′上のトナ−が感光ドラム５にジャンピングされる。現像ロ−ラ１１′はアルミニウム又はステンレス鋼で作られており、トナ−としては非磁性トナ−が使用される。
【０００９】
以上で説明したような従来の電子現像装置における問題点は次の通りである。第１に、接触現像の場合は感光体と現像ロ−ラが接触しながら回転し、通常的に現像ロ−ラが感光ドラムよりさらに速い速度で回転する。ここで、接触現像は現像ギャップが通常のトナ−１〜２層程度であり、意図的にソフトロ−ラと感光ドラム間にニップ (nip)を形成させてする現像をいう。このように、異なる速度で回転させる理由は同一な速度で回転する場合に、トナ−の供給が不足になって十分な濃度の画像を得ることができなく、トナ−帯電量が足りなくて良好な画像が得られないからである。言い換えれば、現像ロ−ラが速い速度で回転することにより、さらに多い量のトナ−を感光ドラムに伝達するようにならなければ十分な濃度の画像が得られない。しかしながら、現像ロ−ラと感光ドラムが異なる速度で回転するので、両者間には摩擦が発生し、このために感光体と現像ロ−ラに磨耗が発生して感光ドラムの寿命が短くなる。また、現像ロ−ラの外周面の適切な表面粗度（surface roughness ）を不均一に変化させて均一なトナ−の伝達がなされない。これと共に、トナ−の摩擦帯電特性と現像特性が変わる短所がある。
【００１０】
接触現像の場合には、現像ロ−ラの回転速度を一定に維持することが困難で線速度が変化しやすくて不規則なトナ−の伝達が発生して全体的に濃度が均一な画像を得ることができない。さらに、このような摩擦のために現像ロ−ラには回転と反対方向の負荷がかかり、感光ドラムには回転方向の負荷がかかるようになって動力の損失が発生される。
【００１１】
また、接触現像の場合に感光体と現像ロ−ラ間の間隔がトナ−直径の約１〜２倍程度となる。この場合、感光ドラムと現像ロ−ラ間の間隙、すなわち現像空間間の電界強度はソリド(solid) 画像より線画像が極めて大きくて数倍に達する。したがって、現像された画像は線画像がソリド画像に比して濃度がはるかに高い。このような特性はディジタルイメ−ジを主にするプリンタ−やフックシミリなどには有利であるが、階調特性が悪くて柔らかい画像が要求される複写機には不利である。
【００１２】
また、電子写真現像法で解決しなかった他の問題点の一つは線画像とソリド画像全部を同時に満足させない点である。したがって、線画像やソリド画像中のいずれの一つを選択して強調する方式を取るが、プリンタ−とフックシミリの場合は線や点画像を重視し、複写機の場合はソリド画像を重視して電界の強度と現像ギャップを設定することが一般的である。
【００１３】
第２に、ロ−ラと関連された問題を調べてみる。現像ロ−ラは大別してハ−ドロ−ラとソフトロ−ラに区分されるが、ハ−ドロ−ラの場合は主にステンレス鋼やアルミニウムを素材で作られ、表面には適切な表面粗度が設定され電気的には導電性を呈する。トナ−層規制ブレ−ドには弾性を有する合成ゴムが主に使用される。ところが、この場合はトナ−の比電荷量（supecific charge）が少なくて通常１０μC ／ｇ以下しか得られない。トナ−の比電荷量が小さければ、階調特性が悪くて柔らかい画像を得ることができなくなる。また、逆極性トナ−が発生しやすくてトナ−の飛散がひどくて機械の寿命を短縮させ多い不良の原因となり、画像の背景部の汚染がひどくて良質の画像が得られない。そして、感光体との接触の恐れのため、現像ギャップ、すなわち感光体の表面で現像ロ−ラの表面までの間隙をある程度以上は減らせることができない。  従来の発明の場合、ハ−ドロ−ラの場合通常の現像ギャップは 0.2mm以上に設定されるが、この場合先に言及した電界強度はソリド画像の場合が線画像の場合よりはるかに大きくなって線画像は薄く表れる短所がある。また、現像ロ−ラが導電体なので、電界の強度の大きさが現像ギャップと関連して敏感に変わるので、現像ロ−ラの加工で極めて厳格な加工精度が要求される。したがって、通常的な加工の精度では画像濃度の変動がひどくて均一な濃度の画像を得ることが極めて難しい短所がある。
【００１４】
ソフトロ−ラの場合は主にウレタンゴム又はシリコンゴムを主成分として色々な機能性添加剤を入れて固有の抵抗が主に１０７〜１０８Ωcm 程度の半導電性を呈する。このように、表面はトナ−層の形成を円滑にするためにトナ−の大きさ（５〜１０μm ）のような程度の表面粗度Ｒｚ＝５〜１０μｍを有するように加工される。この場合に、トナ−層を形成するための手段としてソリドバ−を設けたり、弾性板材を設けたり、ロ−ラ形状の規制ブレ−ドを設け、トナ−を帯電させるための手段として主にウレタンスポンジなどを使用する。この場合はハ−ドロ−ラよりトナ−の比電荷量を高めることができて２０〜４０μC/g まで上がり、最近にはトナ−の比電荷量を最大に高めて２成分磁気ブラシ現像法と同等な水準まで開発されていた。
【００１５】
大きい比電荷量を有するトナ−を使用する場合、前記で言及した問題点の大部分が解決されることができる。なお、優秀な階調特性の画像を得ることができ、トナ−の飛散が減り、逆極性トナ−の発生が減少されて背景部の汚染がない良質の画像を得ることができる。また、ソフトロ−ラの場合は感光体と接触しても感光体を損傷させないので、現像ギャップの設定を任意にすることができる。言い換えれば、現像ギャップの設定をソリド画像と線画像の両者択一でなく、最も適切な状態で自由にしうる。
【００１６】
ソフトロ−ラで使用されるゴムの材質が半導電性物質なので、現像ギャップによる電界強度の感度がそんなに敏感でない。したがって、通常的な加工精度でも画像の濃度が均一な良質の画像が得られる。
【００１７】
現像方式で、ハ−ドロ−ラを使用しながら接触現像をする場合がある。ところが、この場合は感光ドラムの代わりに感光ベルトを使用する。感光ベルトは感光ドラムに比して極めて不利な点が多い。すなわち、ベルトがドラムに比して駆動が困難で、寿命と耐久性も落ちる。したがって、高い信頼性を期待することが難しくて不良が多く発生する。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的はソリド画像と線画像が全部良好なソフトロ−ラを使用する非磁性１成分非接触現像装置を提供することである。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
本発明の非接触式の非磁性１成分現像装置は、弾性があるゴムを原料として電気的に固有の抵抗が１０７〜１０８Ωcmである半導電性を有し、表面にはトナ−の大きさ５〜１０μｍと同等な水準の表面粗度Ｒｚ＝５〜１０μｍを有する現像ゴムロ−ラと、トナ−を補給し前記現像ゴムロ−ラと一定したニップを有しながら摩擦作用によりトナ−を帯電させる発泡型材料で成形されたトナ−補給ロ−ラと、前記現像ゴムロ−ラと接触しながら、その表面上に薄いトナ−層を形成させる規制手段と、前記現像ゴムロ−ラと接触せずに現像しうるように一定量の現像ギャップを有して位置する感光ドラムと、前記現像ゴムロ−ラと前記トナ−補給ロ−ラと感光ドラム間に所定のバイアス電圧を印加する電源とを含んで構成され、前記現像ギャップの大きさが５０〜２００μm 間の値を有しており、前記感光ドラムと前記現像ゴムロ−ラとの間には矩形波形態の交流電圧と直流電圧との複合形態であるバイアス電圧が印加されることを特徴とする。
【００２０】
【作用】
電子写真現像装置において現像ロ−ラとしてはソフトロ−ラを使用して電界強度の敏感な変化による画像濃度の不均一性のような問題を克服し、感光ドラムと現像ロ−ラ間には５０〜２００μm の現像ギャップを適切に設定することにより、ソリド画像と線画像が全部良好に再現されうる。即ち、感光ドラムと現像ロ−ラ間の摩擦の問題が解決され、ハ−ドロ−ラを使用する場合の短所と接触現像における短所を全部排除することができる。
【００２１】
【実施例】
以下、添付した図面に基づき本発明を詳細に説明する。
【００２２】
図５は本発明による電子現像装置の主要部を示す図面である。本発明の電子現像装置は反時計方向に回転する現像ゴムロ−ラ１、前記現像ゴムロ−ラ１に一側面で接触し時計方向に回転するトナ−補給ロ−ラ２、前記現像ゴムロ−ラ１の上方で接触しトナ−の量を規制する規制ブレ−ド４ａ、前記現像ゴムロ−ラ１の他側面で一定したギャップを有しながら時計方向に回転する感光ドラム５、回転するトナ−攪拌機６をその内部に有し隔壁を置いて位置したトナ−補給室にトナ−補給口７１を通じてトナ−を供給するハウジング７および感光ドラム５と現像ゴムロ−ラ１およびトナ−補給ロ−ラ２間に電圧を印加する印加電源８を含んで構成される。
【００２３】
現像器ハウジング７内に充填されたトナ−３はトナ−攪拌機６が回転するにつれて隔壁に形成されたトナ−補給口７１を通じてトナ−補給ロ−ラ２があるトナ−補給室に移動される。トナ−補給ロ−ラ２は発泡型ウレタンのような材料よりなっていて、補給されたトナ−を含有し回転して現像ゴムロ−ラ１の表面と摩擦する。現像ゴムロ−ラ１はウレタン、或いはシリコンを素材としたゴムロ−ラを使用する。この際、トナ−３は摩擦作用により帯電されて現像ゴムロ−ラ上に主に鏡像力により付着される。付着されたトナ−３は現像ゴムロ−ラ１と規制ブレ−ド４ａの直接接触により規制されて現像ゴムロ−ラ１上に１〜２層のトナ−層で形成されて、現像ゴムロ−ラ１が感光ドラム５に対向して現像する現像領域に補給されたトナ−３が移動される。
【００２４】
現像領域では感光ドラム５に形成された静電潜像と現像ゴムロ−ラ１間に印加された現像バイアス電圧によりク−ロン（coulomb)力の大きさに応じて選択的にトナ−が付着するようになる。この際、感光ドラム５と現像ゴムロ−ラ１の間には所定の現像ギャップ（Ｇ）ほどの間隙があって両者が互いに直接接触しない状態で回転しながら現像が起こる。現像ギャップ（Ｇ）の大きさは現像ゴムロ−ラ１の表面上に形成されたトナ−層が感光ドラムに触れない最小大きさより大きく設定される。現像ゴムロ−ラ１上に形成されるトナ−層は通常１〜２単位であり、したがってトナ−層が接触しない位置はトナ−直径の４〜５倍程度ならばよい。通常的な１０μm のトナ−を使用する場合、現像ギャップは４０〜５０μm 程度から設定されうる。
【００２５】
そして、最も現像特性が良好な位置、即ちソリド画像の電界強度と線画像の電界強度がほとんど同一なので、二画像全部同等な水準の画像濃度を得ることができる現像ギャップが設定される位置がある。この位置は線画像の密度、線の太さおよび感光体の表面電位などにより変更されうる。即ち、密度が高くなるほど、線の太さが細くなるほど感光体面に近い。このような位置はハ−ドロ−ラを使用する非接触現像ギャップよりはるかに狭くて大抵は５０〜２００μm 程度となる。そして、現像ギャップの大きさが最も大きい位置は線画像の電界強度が０にならない位置、即ちソリド画像に対して数十％程度の電界強度を維持しうる位置となる。
【００２６】
図面で現像ゴムロ−ラ１に印加される電圧は、現像領域で現像ゴムロ−ラ１上に付着されたトナ−層を電気的な力で攪乱してトナ−を分離することを容易にして現像効率を高めるために、交流電圧とすることもできる。そして、トナ−補給ロ−ラ２には直流電圧を印加して、トナ−補給の効果を高めると同時にトナ−の比電荷量を高くする機能がある。また、現像バイアス印加電圧は矩形波とし、デュ−ティ（duty）を調整すれば、背景部の汚染がなく望む濃度を得ることができる。
【００２７】
前記で説明した従来の技術と本発明の差異を使用される現像ロ−ラの種類および現像ロ−ラと感光体との接触可否の観点から表で整理すれば次の通りである。
【００２８】
【表１】
0004067583.tif 000002
【００２９】
上の（表１）で見られるように、本発明により感光体と現像ロ−ラが接触する場合および現像ロ−ラがハ−ドロ−ラである場合に発生される問題点を解決しうる長所を有する。
【００３０】
図６は本発明の一実施例が示されている。この実施例において現像ロ−ラ１に均一なトナ−層を形成するために使用される規制ブレ−ドはその代わりに規制ロ−ラ４ｂが使用され、規制ロ−ラ４ｂに使用されるスクレ−パ−４１がさらに含まれている。
【００３１】
図７では本発明の他の実施例が示されている。この実施例では規制ブレ−ドの代わりに規制用弾性板４ｃが使用された。
【００３２】
【発明の効果】
本発明による現像装置はソフトロ−ラを使用する非磁性１成分非接触現像装置であって、電子写真現像と関連してソリド画像と線画像が全部良好で均質な画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  従来の現像装置の概略的な側面図である。
【図２】  従来の他の現像装置の概略的な抜粋側面図である。
【図３】  従来のさらに他の現像装置の主要部の概略的な側面図である。
【図４】  従来のさらに他の現像装置の主要部の概略的な抜粋側面図である。
【図５】  本発明の現像装置の概略的な断面図である。
【図６】  本発明の実施例を示す断面図である。
【図７】  本発明の他の実施例を示す断面図である。
【符号の説明】
１…現像ゴムローラ、
２…トナー補給ローラ、
３…トナー、
４ａ…規制ブレード（規制手段）、
４ｂ…規制ローラ（規制手段）、
４ｃ…規制用弾性板（規制手段）、
５…感光ドラム、
８…電圧印加電源、
Ｇ…現像ギャップ。
【図１】
0004067583.tif 000003
【図２】
0004067583.tif 000004
【図３】
0004067583.tif 000005
【図４】
0004067583.tif 000006
【図５】
0004067583.tif 000007
【図６】
0004067583.tif 000008
【図７】
0004067583.tif 000009