JPH035585B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は一成分磁性トナーを使用する現像装置
に関する。一成分磁性トナーを使用する現像装置
は種々知られているが、分類すると低抵抗の磁性
トナーを静電誘導にて現像し、加工紙に転写する
方式と、絶縁性磁性トナーを、摩擦帯電等により
電荷を付与し普通紙に転写する方式に大別され
る。しかし、前者は加工紙の使用、後者は摩擦帯
電に寄因する経時劣化という欠点を有していた。
そこで比較的抵抗の高い磁性トナーを使用し、静
電誘導或いは分極或いは注入等により、トナーに
電荷を付与し、普通紙に静電転写しようという試
みがなされている。しかしこの方式は画質、特に
像の周辺部が乱れた、いわゆる鮮鋭度の悪いもの
しか得られず、且つ低濃度の再現性、細線の再現
性に劣るものであつた。 この欠点を克服するため、特開昭55−73058号、
特開昭55−138766号、特開昭56−14268号に開示
されている如く、２本の現像ロールを使用して、
一旦過現像し、次いで非画像部に付着したトナー
を除去し、像の鮮鋭度、低濃度再現性を向上させ
る試みがなされている。 本発明者らは上記２本の現像ロールを用いた現
像装置（以後２段ロール現像装置と呼ぶ）につい
て鋭意検討した結果、像品質に対し、各現像ロー
ルの設定が大きく影響する事を見い出した。即ち
従来の１本の現像ロール装置を各々現像バイアス
の制御、或いは注入電極等により現像ロール上の
トナー層電位を制御し２台配置する構成では、カ
ブリ濃度は減少するものの、低濃度の再現性、鮮
鋭度等に於いて充分な性能を得る事が出来ない事
が確認された。 本発明の目的は上記２段ロール現像装置の欠点
に鑑みカブリ濃度の減少は勿論の事、低濃度再現
性、細線再現性に優れ且つ鮮鋭度の優れた画像品
質を得る事が可能な２段ロール現像装置を提供す
るものである。 本発明の目的は、記録体上に形成された静電潜
像を、磁性トナーを使用した第１および第２の磁
気ブラシロールにより現像する現像装置におい
て、記録体の移動速度をVp、第１の磁気ブラシ
ロールの速度をVu、第２の磁気ブラシロールの
速度をVlとしたとき、Vpに対してVuおよびVl
がそれぞれ２〜７倍であり、Vl／Vuが0.5〜1.0
であり、かつ第２の磁気ブルラシロールのトナー
にパツキング密度（dT／dp；dTはトリミングギ
ヤツプ、dpは感光体ドラムと現像ロールとの間
の距離である）が0.25〜0.50の範囲内にあり、第
１の現像ロールのパツキング密度は過剰現像がな
されるように第２の現像ロールのパツキング密度
以上に設定されることを特徴とする磁性一成分現
像装置により達成することができる。 以下図面に沿つて本発明を詳細に説明する。 第１図に１本の現像ロールを使用した従来の現
像装置、第２図に表面電位とバイアス電位の関
係、第３図に１本の現像ロールを使用した場合の
現像特性を示す。第１図に於いて、１は感光体を
示す。２は現像装置で、回転する円筒型非磁性ス
リーブ３の中に固定された磁石ロール４、及びト
ナー層厚調整部材を兼用した注入電極５とから成
り、６に示されるバイアス電源により任意の電圧
が印加される。第１図に示される装置を使用し
て、第２図に示されるコントラスト電位の低いオ
リジナル画像（図ではオリジナル濃度0.2に対す
る潜像電位が300Vである事を示す）を現像する
場合、V₁で示されるバイアス電圧が非画像部
（BKGD）のカブリ濃度を0.01以下に抑えるに必
要な現像バイアスレベル（トナーの現像開始電圧
によつて決定される）を示す。一方、低オリジナ
ル画像を充分な濃度に再現するに必要な現像バイ
アスレベルはV₂で示される（図では−200V）。
従つて、カブリ濃度と低濃度再現を満たすに必要
な現像バイアス電位は重なり合う範囲がない為、
結局カブリ濃度を抑えてバイアス電圧を設定する
と、第３図に示す如く、低濃度側での濃度再現に
劣つた現像特性しか得られない。従つてこのカブ
リ濃度と低濃度再現性の両方を満足させる狙いの
もとに２段ロール現像法が提案されている。２段
ロール現像法の基本概念は過現像、ピツクアツプ
の２段階処理現像と考えられるが、検討した結
果、像の鮮鋭度の向上、低濃度再現性の向上とカ
ブリ濃度の抑制の両立が上段、下段のトナーブラ
シの状態及びロール速度に大きく依存する事が確
認された。特に下段の現像ロールの設定条件が最
終画像を形成するという点からも前述の画像特性
値に対し大きく関与する事が判明した。第４図に
従来の２段ロール現像装置を示す。上段の現像装
置２及び下段の現像装置７の各々独立した２台の
現像装置が配設されている。６及び１１は各々上
段及び下段現像ロールに印加するバイアス電源を
示す。ここで下段の現像装置７に関し、トリミン
グギヤツプd_Tと感光体ドラム１と現像ロール（非
磁性円筒スリーブ８）間距離d_Pについての各々の
設定値を変えた場合、画質に対しどの様に影響す
るかを確認した。第５図はトリミングギヤツプd_T
（トナーブラシの厚みに相当する）と感光体ドラ
ムと現像ロール間距離d_Pの関係をプロツトしたも
のである。斜線Ａの領域（d_P0.4、d_T0.2）で
は、現像ニツプ中でトナーの滞留が発生し、上段
の現像装置にて顕像化された現像像が殆んど掻き
取られる状態が発生する。又感光体ドラムと現像
ロール間距離が接触型の現像方式（タツチダウ
ン）では維持性の面から見ても限界である。一方
斜線Ｂで示される領域に於ては上段の現像装置に
て過現像された現像像が、非画像部（背景部）の
みならず、潜像との付着力の弱い低濃度イメージ
に付着しているトナーをピツクアツプしてしまう
為カブリ濃度は低いが、低濃度再現性の劣つた画
質しか特られなかつた。一方斜線Ｃで示される領
域に於いてはトナーブラシの摺擦が弱い為、上段
の現像ロールにて、現像バイアスの制御により背
景部に強制的に付着せしめられたトナーを再びロ
ール側に引き戻す事が出来ず、結果としてカブリ
濃度の高い画像しか得られなかつた。即ち、低濃
度イメージの再現性維持とカブリ濃度の抑制は、
現像バイアス電圧の極性（或いはトナー層電位の
制御）、印加電圧の繊択は勿論の事、現像ニツプ
中に於けるトナーのパツキング密度（d_T／d_Pで示
される）が重要な要因である事が判明した。上記
画像特性を両立させるには第５図の直線イ及びロ
で示される範囲内にトリミングギヤツプ及び感光
体ドラム−現像ロール間距離が維持されている事
が必要である。実験的には必要なくd_T／d_P値が
0.25〜0.5であることが確認された。 更にここで重要な事は前述の如く現像ニツプ中
のトナーのパツキング密度、換言すればトナーブ
ラシが非常にソフトであり、ほぼ最先端のトナー
が上段ロールにて現像された現像像を軽く摺擦す
る事によつて、一成分現像に特有の画像縁端部で
の乱れを防止する事が可能となる。 第６図は本発明の磁気ブラシ現像方法を実施す
るのに用いる現像装置の一例を示す概略図であ
る。図中、１は感光体、２は非磁性スリーブ３と
その内部に磁石ロールを有する第１の現像ロール
である。５はトリミング兼用電極部材で６はバイ
アス電源である。第２の現像ロール７は第１の現
像ロールとほぼ同一の構成であり、非磁性スリー
ブと磁気ロール９とからなり、トリミング兼用電
極部材１０及びバイアス電源も同様に設けられて
いる。２個の現像ロールのスリーブはそれぞれ反
時計方向に、感光体とは逆方向に回転している。 感光体１に形成された静電潜像は、先づ第１の
現像ロール２により現像される。トナー収容容器
から磁性トナーが供給され、非磁性スリーブ３と
磁気ロール４との相互作用により非磁性スリーブ
上を移動する。トリマー兼用電極部材５により非
磁性スリーブ３上の磁性トナー層の厚みが規制さ
れる。このトナー層は次いで、現像領域は進行す
る。この際トリマー兼用電極部材５に電圧を印加
して、現像に必要な電荷を付与すると共にトナー
層厚を規制する。必磁性スリーブ３には、バイア
ス電源６により潜像と逆極性のバイアス電圧が印
加され、現像領域に進行した磁性トナーの磁気ブ
ラシは感光体の静電潜像を現像する。この現像は
トナーがほぼ単層で、画像背景部にまで付着した
いわゆる過現像として行われる。 第１現像ロール２による現像作用を受けた後、
感光体上のトナー像は第２現像ロール７の作用下
に入る。第２現像ロールは第１現像ロールにより
背景部まで付着したトナーを吸着してスキヤベン
ジングして画像背景部にカブリがなく、シヤープ
ネスの高い品質のよい画像を得るように作用す
る。第２の現像ロール７に印加するバイアス電圧
は第１の現像ロール２のそれとは逆極性、即ち潜
像と同極性である。 トリミング兼用電極部材１０の作用により層厚
が規制された磁性トナーは非磁性スリーブ８及び
磁気ロール９の相互回転作用により第２の現像領
域まで進行する。 この際感光体１の潜像と同極性のバイアス電圧
が印加されている非磁性体スリーブ上の磁性トナ
ーは感光体側には転移せず、感光体１上のトナー
の内、感光体にゆるく付着したトナーを感光体１
から非磁性スリーブ８側へ転移させる作用をす
る。このトナーの転移は感光体の画像背景部或い
は画像部周辺に付着したトナーの転移であり、第
１現像ロールにより過現像されたトナー像は、第
２現像ロールの作用により画像背景部及び画像周
辺部のトナー吸着が行われて、カブリがなくシヤ
ープネスの高い品質のよい画像を与えるものであ
る。 下段の現像ロール７から上段現像ロール２への
トナーの還流は、トリマー兼用電極１０の領域に
て磁気的に上方へピツクアツプして行われる。尚
各現像ロールは第１図及び第４図で示されるもの
と同様の構成から成り、又独立して回転速度を制
御することが可能な配置となつている。V_Pは感
光体１の回転速度、Vuは上段現像ロール２の回
転速度、Vlは下段の現像ロール７の回転速度を
示し、回転方向は夫々矢印にて示される。尚前述
の現像ニツプ中のトナーのパツキング密度（d_T／
d_P）は上段の現像ロールが0.5、以段の現像ロー
ルが0.3に設定されている。 感光体ドラムの回転速度V_P及び上段、下段の
現像ロールの回転速度Vu、Vlの関係を、低濃度
再現性及び画像の縁端部の乱れ、濃度について実
験したところ、第７図に示す様に、上段及び下段
の現像ロール速度及び速度比が画像品質に大きく
影響する事が見い出された。即ち第７図の斜線Ａ
に示す領域は上段現像ロールの速度が遅い場合
（Vu2V_P）で画像濃度が低く且つ画像の縁端部
が乱れたものであつた。これはトナーブラシの摺
擦速度が遅い為、現像像の埋まりが悪く、現像効
率が低い為と推測される。斜線Ｂで示される領域
は下段の現像ロール速度が遅い場合（Vl×
2V_p）で、画像縁端部に乱れがあり、且つカブリ
濃度の高い画像しか得られない。一方上段及び下
段の現像ロールに速度比（Vl／Vu）に関して、
斜線Ｃの領域、即ち上段のロール速度Vuに対し
下段のロール速度Vlが速い場合には、カブリ濃
度及び画像縁端部の乱れは抑えられるものの低濃
度再現性が劣つた画像しか得られない。即ち、下
段の現像ロールの回転速度が速いと、スキヤベン
ジ効果が強調されてしまう事が推測される。又斜
線Ｄで示される領域、即ち上段ロールの速度Vu
に対し、下段の現像ロール速度Vlが遅い場合に
は、低濃度の再現性は満たされるものの、カブリ
濃度が高く且つ像縁端部の乱れた非常に低品質の
画像しか得られない事が判明した。又各現像ロー
ル速度Vu、Vlが感光体速度V_Pの７倍以上になる
と、スリーブ上のトナーが搬送不良となり、現像
ロール上で縞状にトナーが欠落することが確認さ
れた。更に検討した結果直線イ及びロで示される
範囲内のみでカブリ濃度が低く、低濃度再現性が
良好で且つ像の縁端部のシヤープな画像が得られ
る事を見い出した。即ち感光体ドラムの速度V_P
に対し、上段及び下段の現像ロール速度が２倍か
ら７倍の範囲にあり、且つ上段、下段の現像ロー
ル速度比Vl／Vuが0.5〜1.0の範囲内にある事が
判明した。 上段及び下段現像ロールの速度及び速度比に関
しては、上述の如く各々最適な範囲を存在する事
が確認されたが、現像像の形状に対する上記効果
を顕微鏡等により観察すると、上段ロールに関し
ては像の埋まり面（密度）及び像周辺部の乱れ、
特に像の後端部のハミ出しに対しトナーブラシの
速度が影響を及ぼし、下段ロールに関しては、現
像バイアスにより現像力が抑えられ、機能として
は背景部に付着したトナーの除去及び像後端部に
ハミ出したトナー像の修正（ピツクアツプ）にあ
り、従つて磁気ブラシの接触圧力と摺擦速度がキ
イとなるものと推測される。即ち、静電気的、磁
気的、機械的な力を含めたピツクアツプ力はブラ
シの速度、接触圧力（d_T／d_Pにて代用）に比例す
る。一方感光体上にほぼ均一に過現像された現像
像は背景部、低濃度、高濃度部により、潜像との
付着力が異なる為、背景部に付着したトナーを完
全にブラシ回収し、低濃度部に付着したトナーは
トナーブラシに再付着（回収）されず、且つ周辺
部のみを修正する必要が生ずる為、下段ロールの
速度の制御が必要となり、上段、下段の現像ロー
ル速度及び速度比が重要なパラメータとなる事が
判明した。 以上詳細に述べた如く、過現像、ピツクアツプ
の２段階の現像を実施する２段ロール現像法に於
いて上段、下段の各現像ロールの機能を充分に発
揮させるには、各現像ロールのバイアス電圧及び
現像ニツプ中のトナーのパツキング密度の制御、
各現像ロールの速度、及び速度比が非常に重要で
ある事が確認された。本発明により、２個の現像
ロールが一体化された現像装置に於て上段及び下
段の現像ロール速度を感光体ドラム速度の２倍か
ら７倍の速度（好ましくは３〜５倍）に設定し、
且つ上段、下段の現像ロールの速度比Vl／Vuを
0.5〜1.0に設定する事で、ガブリの濃度を低下さ
せ、且つ濃度再現性が良好で、更に像の荒れをも
抑えた高品質な画像再現を達成する事が確認され
た。 以下本発明の実施例を比較例との対比に於いて
説明する。 実施例 下記の条件にて現像を行つた。 感光体ドラム：Se系感光体V_DDP／V_BKG＝900／
100 磁性トナー：10¹⁵Ω（８×10⁴v／cm）平均粒径14μ
ｍ 感光体ドラム速度：120mm／sec（20rpm） 現像条件

【表】 比較例 実施例の現像条件のうち、以下の条件のみが異
なる。

【表】 実施例及び比較例で得られた画質を以下に示
す。

【表】 上記の結果から本発明により、優れた画像品質
の複写物が得られることが明らかである。

【図面の簡単な説明】

第１図は一本の現像ロールを使用した現像装置
の概略断面図であり、第２図は第１図の装置によ
る原稿画像濃度と表面電位及びバイアス電位の関
係を表わし、第３図は第１図の装置による現像曲
線を表わし、第４図は二本の現像ロールを使用し
た従来の現像装置の概略断面図であり、第５図は
第４図の装置による、下段現像ロールの感光体と
現像ロール間との距離d_PとトリミングギヤツプP_T
の関係図であり、第６図は本発明方法を説明する
ための装置の概略断面図であり、第７図は第６図
の装置による上段現像ロールの速度Vuと下段現
像ロールの速度Vlの関係図である。 図中符号；１……感光体ドラム；２，７……現
像装置；３，８……非磁性円筒スリーブ：４，９
……磁石ロール；５，１０……トリミング兼用電
極；６，１１……バイアス電源；d_T……電極ロー
ル間距離；d_P……感光体ロール間距離；Vp……
感光体ドラム回転速度；Vu……上段現像ロール
回転速度；Vl……下段現像ロール回転速度。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 記録体上に形成された静電潜像を、磁性トナ
   ーを使用した第１および第２の磁気ブラシロール
   により現像する現像装置において、記録体の移動
   速度をVp、第１の磁気ブラシロールの速度を
   Vu、第２の磁気ブラシロールの速度をVlとした
   とき、Vpに対してVuおよびVlがそれぞれ２〜７
   倍であり、Vl／Vuが0.5〜1.0であり、かつ第２
   の磁気ブラシロールのトナーのパツキング密度
   （dT／dp；dTはトリミングギヤツプ、dpは感光
   体ドラムと現像ロールとの間の距離である）が
   0.25〜0.50の範囲内にあり、第１の現像ロールの
   パツキング密度は過剰現像がなされるように第２
   の現像ロールのパツキング密度以上に設定される
   ことを特徴とする磁性一成分現像装置。