JPH0360436B2

JPH0360436B2 -

Info

Publication number: JPH0360436B2
Application number: JP9308282A
Authority: JP
Inventors: Etsuo Kanda; Minoru Aoki; Atsushi Shinozaki; Kazuo Kobayashi
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1982-06-02
Filing date: 1982-06-02
Publication date: 1991-09-13
Also published as: JPS58211172A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は現像剤担持体に担持された一成分系現
像剤を用いて、潜像担持体に形成された静電潜像
を可視像化する乾式現像装置に関する。

電子複写機、静電記録装置又はその他の各種記
録装置にて用いられる上記形式の現像装置は従来
より周知である。この場合、可視像化されるべき
静電潜像を、その空間周波数の高低によつて大別
すると、高空間周波数成分から成る所謂ライン画
像（線状の静電潜像）と、低空間周波数成分から
成る所謂ベタ画像（面状の静電潜像）とに分ける
ことができ、これらライン画像とベタ画像を可視
像化する際にはそれぞれ異なつた要求が課せられ
る。即ち、ベタ画像についてはその表面電位の高
低にほぼ対応した濃度の可視像を得るべきことが
要求され、ライン画像についてはその表面電位が
高いときだけでなく、これがかなり低いときにも
その表面電位の割には高い濃度の可視像を得るべ
きことが要求される。このような要求は現像剤と
してトナーとキヤリヤとを含む二成分系現像剤を
用いると比較的簡単に満たすことができる。とこ
ろがキヤリヤを含まない一成分系現像剤を用いる
従来公知の現像装置によつては、上記要求を満た
すことは容易でないか、或いはこの要求を満たせ
たとしても、現像効率を大幅に低下させてしまう
不都合を免れなかつた。

上述した観点から本出願人は、一成分系現像剤
を用いたときにも、大幅な現像効率の低下を伴う
ことなく、上述した要求をかなり高い程度まで満
足させることの可能な現像装置、特にその現像剤
担持体の構成を提案した（特願昭55−185726号）。
この提案に係る現像剤担持体は、導電性支持体
と、該支持体に対して実質的に電気的に絶縁状態
にあり且つ互いに実質的に絶縁状態にある多数の
微小なフロート電極とを有しており、このフロー
ト電極が二成分系現像剤におけるキヤリヤと同様
に作用して、先に説明した要求をほぼ満足させる
ことができる。このようにこの提案に係る現像装
置によると優れた利点を得ることが可能である。
ところがこの形式の現像装置においては、そのフ
ロート電極に電荷が蓄積し、その量が過大となる
と、可視像の画質が低下してしまう点に、１つの
問題点があつた。

本発明は上記認識に基きなされたものであり、
フロート電極に過大な量の電荷が蓄積すること
を、簡単な構成によつて回避することの可能な乾
式現像装置を提供することを目的とする。

以下に本発明の有利な実施例を図面に従つて説
明する。

第１図は本発明に係る現像装置を有する電子複
写機の部分図である。本発明は第１図に示す如き
現像装置以外の各種形態の現像装置にも適用可能
であるが、本発明の理解のため、先ず第１図に示
す構成の概略と、その作用の概要を説明する。

第１図に示す現像装置１は、スリーブ２として
形成された現像剤担持体を有し、このスリーブ２
内には複数の、本例では４個の磁石３が設けら
れ、これら磁石は支持ローラ４に固定支持されて
いる。各磁石３のスリーブ２を向いた方の各磁極
は交互に逆極性となつている。本例では、磁石３
がその支持ローラ４と共に反時計方向に回転さ
れ、しかもスリーブ２も反時計方向に回転される
ようになつているが、磁石３を時計方向に回転駆
動し、或いは磁石３とスリーブ２のうちの一方を
不動に固定するようにしてもよいことは周知の通
りである。スリーブ２には、多数のフロート電極
が設けられているが、これについては後に詳しく
説明する。

５は、現像剤６を収容するタンクであり、この
タンクの下部開口に上記スリーブ２が位置してい
る。本例では現像剤６としてトナー粒子と、必要
に応じてこれに混合される、キヤリヤ以外の他の
成分とから成る一成分系高抵抗磁性現像剤（以
下、これをトナーという）が用いられている。こ
のトナー全体の体積固有抵抗率は、10¹⁰Ω−cm以
上、特に10¹³乃至10¹⁴Ω−cm以上である。７はタ
ンク内のトナー６を撹拌する撹拌羽根であり、８
はスリーブ２上のトナーの層厚を規制するブレー
ドであつて、本例におけるブレード８は、弾性を
有する磁性体から構成され、その先端をスリーブ
２の表面に対して押圧された状態で支持されてい
る。ブレード８を非磁性体で構成したり、このブ
レードの表面をスリーブ２に対して押圧する等の
改変をなし得ることは当然である。また９はスリ
ーブにおける、後述する導電性支持体１０（第２
図）にバイアス電圧を印加する電源であり、１１
は除電ランプであつて、このランプ１１の作用は
後に説明する。

第１図に示す複写機においては、潜像担持体が
ドラム状の感光体１２として構成され、この感光
体１２はスリーブ２に対して平行に位置してい
る。かかるドラム状の感光体に代え、シート状又
はベルト状の感光体を用いてもよいことは当然で
ある。

複写動作が開始されると、感光体１２は所定の
方向（本例では時計方向）に回転駆動され、その
際、図示していない潜像形成手段によつて、感光
体の表面に静電潜像が形成される。この潜像は感
光体１２の回転に伴つてスリーブ２と感光体１２
との近接領域、即ち現像領域Ｄへと移動する。

他方、タンク５内のトナー６は撹拌羽根７の回
転によつて撹拌されつつスリーブ２の周面へと供
給される。このとき、スリーブ２と磁石３は、共
に反時計方向に回転し、スリーブ２の周面に供給
されたトナーは、公知の如く、回転する磁石３に
より生ずる回転磁界の作用により、吸引力と反発
力を受け、振動しつつスリーブ周面を反時計方向
に搬送され、タンク外へ送り出される。この場
合、本例では磁石３が反時計方向に回転するの
で、これによつては、スリーブ２上のトナーは時
計方向に搬送力を受けるが、スリーブ２が反時計
方向に回転することにより与えられる反時計方向
へのトナーの搬送力の方が大きいので、トナーは
所定の反時計方向に搬送される。尚、磁石３をこ
のように回転させると、感光体上の後述する可視
像の品質を向上されることができる。またブレー
ド８は磁性体から成るため、該ブレードは、ブレ
ード自体の弾性力だけでなく、スリーブ２に内設
された磁石３の磁力によつてもスリーブ側に吸引
され、図示する如くスリーブ２の周面に対して押
し付けられている。このためタンク５から送り出
されるトナーは、ブレード８によりスリーブ面に
押圧され、該ブレード８を通過するトナーの量、
従つてスリーブ上のトナー層の厚さが薄く規制さ
れる。ブレード下を通過後のトナー層６ａの厚み
は、好ましくはトナー粒子１個分ないし２個分程
度の厚さにされる。６ｂは、ブレード２により掻
き取られたトナーの溜まりを示す。

厚さを薄く規制されたトナーは、スリーブ２の
周面に担持されつつ引き続き反時計方向に搬送さ
れ、既述の現像領域Ｄへもたらされる。この場
合、トナーは現像領域Ｄに至るまでに、所定の極
性、本例では静電潜像を形成する電荷の極性と逆
極性に帯電されており、従つて現像領域Ｄへ至つ
たトナーは、後により詳しく説明するように、潜
像に静電的に付着し、潜像が可視像化される。感
光体に付着しなかつたトナーは、再びタンクに戻
される。トナーの帯電は、それ自体公知な如く、
ブレード８ないしはスリーブ２の表面と、トナー
との摩擦、又はトナーと図示していない帯電部材
との摩擦、或いはコロナ放電器（図示せず）によ
るトナーへの電荷注入等により適宜行うことがで
きる。

第１図に示した現像装置の構成及びその作用の
概略は以上の通りであるが、次に、フロート電極
及びその関連構成について詳しく説明する。フロ
ート電極は、静電潜像のライン画像とベタ画像と
を、先に説明した如き要求をほぼ満足させつつ、
可視像化するための構成であり、第２図ａ，ｂは
ライン画像とベタ画像の可視像化の様子を模式的
に示す説明図である。

第２図ａ，ｂにおいて、第１図にも示した感光
体１２と、スリーブ２とが、現像領域Ｄ（第１図
をも参照）において互いに対向している。一例と
して図示した感光体１２は、周知の如く導電性基
体１３と、その表面に設けられた感光層（例えば
セレン、有機半導体等の光導電体層）１４とから
成る。スリーブ２は、円筒状に形成された既述の
導電性支持体１０と、その表面に設けられた電極
支持材１５と、これによつて固着支持された、既
述の多数の微小フロート電極１６とを有してい
る。各フロート電極１６は、例えば10μ乃至500μ
程度のサイズの適宜な形態を持つ導電性微粒子か
ら成り、該微粒子は磁性体であつても非磁性体で
あつてもよい。例えば、銅、青銅、鉄、ニツケ
ル、フエライト、ステンレス鋼等の微粒子を有利
に用いることができる。フロート電極の少なくと
も一部はスリーブの表面な露出していることが望
ましく、また各フロート電極は、電極支持材１５
を介して、相互に、また支持材１０に対しても離
隔している。また本例の如くトナーを磁力で搬送
する場合には、導電性支持体１０として非磁性
体、例えばアルミニウム、又はステンレス鋼等を
使用する。フロート電極１６を支持する電極支持
材１５は、選択的に、導電性と絶縁性とを示す材
料から構成され、少なくとも、現像動作時に現像
領域Ｄに存する電極支持材部分は、絶縁性を示す
ように構成されている。そして本例では、この電
極支持材１５が、暗中にて絶縁性を示し、光の照
射を受けると導体化する光導電性材料、例えばセ
レン又は有機半導体等から成る。電子複写機で
は、現像は暗中にて行われ、よつて現像領域Ｄに
存する電極支持材部分は絶縁性を示し、各フロー
ト電極１６は支持体１０に対しても、また各フロ
ート電極同志も実質的に絶縁状態を維持すること
ができる。

さて、現像領域Ｄにて上述の如き状態におかれ
たスリーブ２と、感光体１２との間には、既述の
如く所定の極性に帯電されたトナーが位置してい
るが、第２図ａ，ｂには、図をわかりやすくする
ためトナーは示していない。この場合、第２図に
示す構成では、説明の便宜上トナーの帯電極性を
負とする。また感光体１２の感光層１４には、ト
ナーの帯電極性と逆極性の電荷、即ち本例では正
の電荷によつて静電潜像L₁，L₂が形成され、一
方の潜像L₁が線状のライン画像、他方の潜像が
面状のベタ画像である。潜像L₁，L₂の形態以外
は、第２図ａとｂに示す構成は全く同一である。

先にも説明した如く、スリーブ２に担持され
た、第２図には図示していないトナーが、感光層
１４における潜像L₁，L₂に静電的に付着するこ
とによつて該潜像が可視像化されるが、その際ト
ナーが潜像L₁，L₂に付着する量は感光層１４の
表面近傍における電界の強さに大きく左右され、
この電界が強い程、潜像L₁，L₂へのトナーの付
着量は多くなり、現像された可視像の濃度は濃く
なる。そこで各潜像L₁，L₂の電荷に基き生ぜし
められる電界の強さについて考えてみる。先ず静
電潜像が第２図ａに示すようにライン画像である
と、この潜像L₁から出た電気力線は、たとえそ
の一部が導電性支持体１０に向かうとしても、そ
の多くが、第２図ａに示す如く、感光層１４の地
肌部（潜像L₁の形成されていない部分）に向か
う。これは、感光体１２に対する対向電極として
の作用をなす導電性支持体１０が存在するにもか
かわらず、互いに電気的に絶縁状態にあり且つ支
持体１０に対しても電気的に絶縁状態にある多数
の微小の導電性フロート電極１６が感光層１４の
近傍に位置しているためである。換言すれば、フ
ロート電極１６が存在すると、これが無いときに
比べ、潜像L₁から出て地肌部へ向かう電気力線
の数が増大する。これは、フロート電極１６を設
けると、これを設けない場合に比べて、潜像L₁
から地肌部までの誘電厚みを小さくできるためで
ある。このように潜像L₁と地肌部との間に電界
が生ぜしめられる現象は、エツジ効果と称せられ
ており、フロート電極１６を設けることによつ
て、このエツジ効果を増大させることができる訳
である。このため、第２図ａに示す潜像L₁表面
の近傍における電界の強さ、従つて潜像L₁に付
着するトナーの量は、フロート電極１６を設けな
い場合に比べて著しく増大し、その可視像の濃度
が高まる。

一方、第２図ｂに示すベタ画像の静電潜像L₂
においては、この潜像L₂の縁部を除く中央領域
から出た電気力線は、対向電極としての導電性支
持体１０に向かう。これは、潜像L₂の中央領域
から感光層１４における地肌部までの誘電厚みよ
りも、この中央領域から支持体１０までの誘電厚
みの方が小さいことに基因する。そしてこのよう
な現象は、フロート電極１６が存在しなくとも同
様に生ずる。換言すれば、ベタ画像については、
フロート電極の有無によつて、潜像L₂における
中央領域の表面近傍での電界強さが大きく影響さ
れることはない。

上述したところから判るように、フロート電極
１６を設けることにより、ライン画像の現象効率
だけを特に高めることができる。この関係を、複
写さすべき原稿画像の濃度と、複写された可視像
の濃度の関係で表わすと、第３図の如くなる。第
３図は横軸に原稿画像の濃度をとり、縦軸に複写
された可視像の濃度をとつて示すグラフであり、
破線Ａはライン画像により得られた可視像の濃度
を、そして実線Ｂはベタ画像より得られた可視像
の濃度をそれぞれ示す。破線Ａ及び実線Ｂを比較
すれば判るように、破線Ａの立上り勾配は実線Ｂ
のそれよりも急激となつており、これは、ライン
画像がベタ画像よりも高い現像効率で可視像化さ
れることを意味している。そして、通常のオペレ
ータは、原稿の細線画像（ライン画像）を、その
濃度が薄くとも明瞭に再現し、濃度の濃い複写画
像を得たいと考えるのが普通であり、他方、原稿
の広面積画像（ベタ画像）についてはその原稿画
像濃度に応じた濃度の複写画像を得たいと考える
のが普通であつて、かかる点を考慮すれば、破線
Ａ、実線Ｂの如き形態で現象を行うことが好まし
いことであることをよく理解できる。またこのこ
とは、ライン画像とベタ画像を可視像化する際に
課せられる要求として、先に説明したことに対応
するものである。

上述したフロート電極の構成及びこれによる作
用は、既に提案済みの構成における場合と同様で
ある。そして上述の如き現像動作をなして現像領
域Ｄを通過したスリーブ部分は、再びタンク５へ
向けて移動し、再度上述した動作が繰返される
が、この動作が繰返し行われるとき、フロート電
極が常時、支持体１０に対して、しかも電極同志
が絶縁状態にあると、フロート電極に電荷が蓄積
する恐れがある。この不都合を防止するため、図
示した実施例においては、現像領域Ｄ以外の個所
に、既述の除電ランプ１１が設けられ、このラン
プ１１が現像領域Ｄを通過したスリーブ表面に光
を照射するようになつている。これによつて、ス
リーブ２における光導電性材料から成る電極支持
体１５が導体化し、フロート電極１６に蓄積しよ
うとする電荷が放電され、フロート電極１６の電
位は導電性支持体１０の電位と実質的に同一とな
る。導電性支持体にバイアス電圧を印加しないと
きは、該スリーブをアースすることにより、フロ
ート電極の電位をほぼ０ボルトまで低下させるこ
ともできる。かくして、フロート電極への電荷の
蓄積により生ずる不都合を簡単に除去することが
できる。

尚、除電ランプ１１を設けないとたときに、フ
ロート電極１６に電荷が蓄積してしまう原因は、
各種挙げることができるが、その代表的なものを
説明すれば以下の通りである。

第１図に示す現像装置のように、トナーとして
高抵抗トナーを用いたときには、潜像の可視像化
が支障なく行われるように、このトナーを、現像
に用いるに先立ち所定の極性に強制的に帯電する
必要のあることは先に説明した通りである。その
際、スリーブ２の表面、特にフロート電極１６
と、該表面に担持されつつ搬送されるトナーとの
摩擦により、トナーを帯電させるようにした場合
には、スリーブの表面に露出したフロート電極１
６は、トナーと逆極性に摩擦帯電し、これによつ
てその電荷がフロート電極に蓄積する。そして、
このように蓄積した電荷を放電させずに放置した
とすれば、各フロート電極が電気的に飽和し、よ
つてトナーをフロート電極に摩擦接触させても、
該トナーを実質的に帯電させることができなくな
り、かかる事態が生じれば、潜像にトナーが付着
しないか、或いは付着し難くなり、現像効率の低
下、可視像の品質低下を免れることはできない。

また現像領域Ｄに至つたフロート電極１６が、
感光体表面の潜像に対向したとき、該電極１６
が、潜像を形成する電荷による静電誘導によつて
帯電し、これによつてフロート電極１６に電荷が
蓄積することも考えられる。この場合にはフロー
ト電極は、潜像の電荷の極性と逆極性の、即ち本
例ではトナーの帯電極性と同極性の電荷が与えら
れることになるが、かかる電荷がフロート電極に
蓄積し、その量が過大となれば、次の現像動作時
に、感光体表面の地肌部にトナーが付着しやすく
なり、所謂地肌汚れの発明が顕著となる。また潜
像の局所にトナーが通常な程、多量に付着し、可
視像の画像むらを生ぜしめる原因ともなる。

上述のように現像装置の形態に応じて、各種の
原因によりフロート電極に電荷が蓄積する恐れが
あるが、本発明に係る構成では、この不都合を簡
単に除去できること、先に説明した通りである。

上記実施例では電極支持材を光導電性材料によ
り構成し、これを導体化するための手段として除
電ランプを用いたが、電極支持材として、加圧す
ることにより電気抵抗率が著しく降下するそれ自
体公知な圧力導電性材料を用い、しかも第４図に
示す如く、除電ランプの代りに矢印方向に回転す
る加圧ローラ１１１をスリーブ２に圧接させ、現
像領域Ｄを通過した後の電極支持材１５（第２
図）に、ローラ１１１により圧力を加えてこれを
導体化し、フロート電極の電荷を逃がすように構
成することもできる。加圧ローラ１１１の代りに
加圧板等を用いてもよいことは当然である。

電極支持材１５を導体化する手段、即ち、加圧
板、加圧ローラ１１１、又は除電ランプ１１は、
現像領域Ｄ以外の個所であれば、適宜な個所に設
けることのできることは、先の説明からよく理解
できる。ただ、タンク５から送り出されて、現像
領域Ｄへと搬送されるトナーを、磁力だけでな
く、フロート電極とトナーとに作用する静電気力
によつても、スリーブに吸引させるように構成す
る場合には、タンクのトナー出口領域から現像領
域の間に、上記手段を設けると、フロート電極の
電荷が少なくなりすぎ、該フロート電極とトナー
とを電気的な力で結合させることは難しくなるの
で、この手段を、第１図及び第４図に示すよう
に、トナー搬送方向における現像領域Ｄの下流側
に設けることが有利である。

また上記各実施例では電極支持材１５の全体を
光導電性材料又は圧力導電性材料によつて構成し
たが、第５図に示すように、フロート電極１６に
接する第１の電極支持材部分１５ａと、該電極１
６には直接的には接しない第２の電極支持材部分
１５ｂとに電極支持材１５を区分し、第１の部分
１５ａのみを、光導電性材料又は圧力導電性材料
によつて構成し、この部分１５ａを、例えばアー
スするように構成することも可能である。

本発明は、図示した形態以外の現像装置、例え
ば一成分系抵抗磁性現像剤、一成分系非磁性現像
剤（低抗剤、高抵抗を問わない）を使用する現像
装置にも適用できる。非磁性現像剤を用いるとき
には、これを搬送するために、磁石を使用する必
要はなく、また低抵抗現像剤を用いるときは、潜
像の電荷による静電誘導により、トナーを帯電さ
せることは周知の通りである。また本発明は、電
子複写機だけでなく、静電記録装置又はその他の
各種プリンタにおける現像装置、潜像担持体を最
終的な記録紙として利用する直写式記録装置にお
ける現像装置や、現像剤担持体がスリーブではな
くベルトとして構成される現像装置等に対して
も、有利に適用できることは当然である。

以上の説明からも理解できるように、本発明に
よれば簡単な構成でその所期の目的を達成でき
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る現像装置を具備した電子
複写機の部分図、第２図ａ，ｂは潜像を可視像化
する際の作用を説明する説明図、第３図は原稿画
像の濃度と、可視像の濃度との関係の一例を示す
グラフ、第４図は第１図と異なる実施例を示す第
１図と同様な図、第５図は現像剤担持体の他の具
体例を示す断面説明図である。１……現像装置、６……現像剤、１０……支持
体、１５……電極支持材、１６……フロート電
極、L_1，L₂……潜像。

Claims

【特許請求の範囲】１現像剤担持体に担持された一成分系現像剤を
用いて、潜像担持体に形成された静電潜像を可視
像化する乾式現像装置において、前記現像剤担持体が、導電性支持体に電極支持
材を介して支持された複数の微小なフロート電極
を有し、前記電極支持材の少なくとも一部が、導
電性と絶縁性とを選択的に示す材料から構成され
ていること、及び静電潜像の可視像化が行われる現像領域以外の
個所に、電極支持材の前記少なくとも一部を導体
化するための手段を設けたことを特徴とする前記
乾式現像装置。