JPS5880675A - 現像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、静電潜像担持体に隣接して配置されたトナ
ー搬送部材によって搬送されるトナーにより上記潜像担
持体上に形成された静電潜像を可視像化する現像装置に
関する。

電子写真複写機又は静電記録装置に使用される上記彎式
の現像装置の現像剤としては、トナーより成る１成分系
現像剤は、トナーとキャリアとを含む２成分系現像剤に
比して現像装置の簡素化。

信頼性の向上等の面で利点を有するため、特に最近注目
されている。

従来から提案されている１成分現像方法には大別して次
の２つの方法がある。

その１つは１．いわゆる誘導現像方法と呼ばれるもので
、トナーどして比較的低抵抗のトナーを用い、潜像電界
により潜像面のトナーに潜像と逆極性の電荷を誘導して
現像を行うものアある。

又、他の１つは真電荷現像方法と呼ばれるもので、トナ
ーとして比較的高抵抗のトナーを用い、トナーに予め潜
像の極性と逆極性の電荷を与えておき、これを潜像面に
接触もしくは近接させて現像を行うものである。

前者は装置が簡単である等の長所を有するが。

トナーが低抵抗であるため、普通紙への転写が困難であ
る欠点が有る。

後者は、２成分現像法並みの高画質が得られる可能性を
有するが、以下に述べるような問題点があり、広く、商
品化されるに到っていない。

即ち、トナーに予め一方極性の電荷を与えるには、トナ
一層が厚いとトナー全体を一様に帯電させることが困難
であるから、トナーを薄層にする必要がある。現像に十
分な真電荷を与えるには。

トナ一層を４〜５層以下（通常のトナー粒径で約５０μ
以下）にすることが望ましいことが実験的に確認されて
いるが、トナーをこのように薄い層にして現像を行う場
合、後に詳述するように１ライン画像の再現性等の面か
らスリーブを潜像面にごく近接させる必要を生ずる。

そこで、従来より導電性スリーブの表面に導電性ブラシ
を設けて、ブラシの毛の柔軟性を利用して、常に毛先な
感光体表面に接触させるよう圧した現像方法が知られて
いるが、この装置−の場合、　　− ブラシのすべての毛が同じ電位になっているため現像電
極（スリーブ）が感光体表面に極く近接したのと同じ結
果となり、 れるが、ライン画像に比してベタ画像による電界が急激
に増大するため、適当な階調性が得られなくなる。ベタ
画像の階調性を得ようとすると、ライン画像の再現性が
不足し、両画像を適正に再現することは従来の装置では
困難であった。

これを解消するには、スリーブ表面に誘電体層を設けて
、実質的な現像ギャップを拡げ、ベタ画像の電界を減少
させることが考えられる。（この場合ライン画像の電界
はさほど変化しない。）しかし、スリーブ表面に厚い誘
電体層を設けた場合、トナーとの摩擦帯電その他匠よっ
て、誘電体層表面に電荷が一積蓄し、これが れることか知られている。

上述のベタ画像、ライン画像の再現性の問題について以
下に更に詳しく説明する。

電子写真複写機で複写を行う場合、一般に写真等のベタ
画像に関しては、背景や画像の階調がそのま〜再現され
ることが望ましく、ライン画像すなわち文字や線図りよ
うな情報はたとえば鉛筆で書いた薄い線でも明瞭に再現
したいと云うのがユーザーの大力の要望である。したが
って、オリジナルの濃度（０，Ｄ）とコピーの画像濃度
（Ｉ、Ｄ）との関係を示すγ特性曲線は、第１図に示す
如く、写真等のベタ画像に関して（ま、図中に実線で示
す曲線Ｓの如く、地肌部の汚れを防止するためＯ，Ｄの
ある値の所から再現を始め、概ね４５°の傾斜で進み、
飽和濃度になるようにし、ライン原稿に対しては、図中
に破線で示す曲線りの如（，０，０の。

小さい値のところから速やかに立上って飽和濃度πなる
ようにすることが要求される。

さらに１複写機の露光々学系にもこれに関連して一つの
問題がある。すなわち、画像の空間周波数によって原稿
から感光体に伝達される画像階調の伝達関数（ＭＴＦ）
が第２図に示す如く変化することである。図は空間周波
数を横軸に゛、ＭＴＦを縦軸にとって示したものであり
、空間周波数が０本／ＩＩＪ、すな士ちベタ画像の場合
はＭＴＦが１で。

原稿の画像はそのま〜のコントラストで感光体に送られ
るが、空間周波数が大きくなるほど、すなわち線が細く
なるほどＭＴＦが低下し、感光体上の潜像はコントラス
トの弱い線になる。すなわち原稿上で同一濃度の画像で
も、感光体上の潜像濃度が変り、ベタ画像の方がライン
画像に比べて電位が高くなる。したがって、ラインの潜
像を濃く現像することが要求される。

さて、第３図に示す如く、現像電極（現像スリーブ）１
と感光体２とを互いＫＰｏの距離を距でへ対置した現像
領域で、現像電極１の電位を例えば２００Ｖ、感光体２
の誘電率６＝５０、厚さｄ＝２０ｐと仮定し、感光体２
０表面に種々の電荷パターンを作って、感光体表面での
電界の大きさをコンピュータシミュレーションで求めた
例ヲ第４図に示した。第４図は横軸に感光体現像電極間
距離Ｐ。を、縦軸に現像電界をとり、黒ペタ画像に対す
る曲線を実線で、Ｏ，Ｄ＝０．２空間周波数５本／Ｕの
低コントラストライン画像に対するものを破線で示した
（帯電々位Ｖｓ＝８００Ｖ、地肌電位Ｖｓ＝２００Ｖ）
。黒ベタ画像の場合はＰ。が小さくなると急激に現像電
界が増すのに対して、ライン画像では殆んど変化しない
。その理由は、ベタ画像の場合は、第５図（ａ）　Ｋ示
す如く、感光体２０表面に広い面積に一様に電荷が分布
し、感光体２と現像電極１との間に殆んど、平行な電場
が形成されるのに対して、ライン画像の場合は、第５図
（ｂ）に示す如く、感光体２０表面に電荷が局在し、こ
れから出た電気万態は、現像電極１に向う成分のほか、
感光体２の隣接する地肌部（潜像が形成されていない部
分）Ｋ向う成分をかなり有するためである。この現像は
エツジ効果と呼ばれる。

第４図より、例えばＯ，Ｄ＝０．２．空間周波数５本／
ＩＩｕ＋の低コントラストのライン画像を黒ベタ画像で
の飽和濃度の強程度に再現しようとすれば。

感光体現像電極間距離Ｐ。を０．２．程度に選ぶ必要が
あることが判る。ところが、前述のように、トナ一層が
数十μの薄い層である場合、この条件ではトナ一層表面
と、感光体の間に大きなギャップを生じてしまう。

こ〜で、感光体表面からの距離による電界の大きさの変
化について説明する。第６図は感光体表面現像電極間距
離Ｐ、＝０．５１ｗＪの場合の５、空間周波数と現像電
界との関係を、感光体表面からの距離をパラメータとし
て示した曲線群である。これから判るように、感光体の
極く近傍では、ベタ画像（０本／、）に対してライン画
像（例えば５本／、＞が強調される条件となるが、感光
体表面からの距離が大きくなるに従ってライン画像の電
界が急激に低下してしまう。したがって、トナ一層表面
と感光体間に大きなギャップをもって現像を行った場合
、ライン画像の再現性が非常に悪（なってしまう。

これらの問題を解決するため、本発明者らは、さきに１
第７図及び第８図に示す如く、スリーブ６の導電性支持
体４上に誘電体層５を設け、更にその表面に微細に分割
されたフロート電極６を表面が露出する如（島状に埋設
した現像装置を提案した。上記のフロート電極は夫々互
い匠電気的に絶縁されており、トナーを介して感光体９
と接する。したがってフロート電極は感光体上の静電潜
像とスリーブ３の導電性支持体４との間に出来る電界に
よっである電位状態になる。さきに第５図（ｂ）で説明
したライン画像に対する電場に上記のようなフロート電
極６を持ち込むことＫよって、非常に誘電厚みを小さく
する効果を生ずる。第５図（ａ）に示すベタ画像の潜像
による平行電場の場合は、フロート電極６は誘電厚みが
僅かに小さくなる効果しかもたない。その結果、ライン
画像とベタ画像の両方を適正に再現することが可能とな
った。

この現像装置は、第７図に示す如く、ローラ７゜８に掛
は渡されたベルト状感光体９を用いた場合には感光体９
と前記フロート電極６がトナーの薄層１０を介して密着
出来るため良好な画像が得られるが、通常のドラム型感
光体を用いた場合は、このような条件を得ることは難か
しい。ドラム型感光体の場合にも密着性を良くするため
に、誘電体層を弾性体で構成する方法も。考えられない
ではないが、製造法がかなり困難になると云う欠点があ
る。

この発明は、高抵抗のトナーを用いた真電荷現像方法を
ドラム状感光体に適用するに当って上述の問題点を解決
した現像装置を提供することを目的とする。

以下１本発明をその実施例を示す図面にもとすいて詳細
に説明する。

第９図に示す本発明の実施例の現像装置においては、感
光体ドラム１１に隣接して現像スリーブ１２が設けられ
ている。現像スリーブ１２の導電性支持体１３の外周に
は誘電体層１４が積層され、該誘電体層１４には導電性
ブラシ１５が周面全面に設けられている。この導電性ブ
ラシ１５は互いに％気的にはｇ絶縁状態にある導電性毛
体より成る。現像スリーブ１２の内部にはＮ極とＳ極と
が交互に複数個設けられた磁石１６が設けられ、スリー
ブ１２０回転方向と逆方向に回転するようになっている
。

現像スリーブ１２の感光体ドラム１１に接する現像位置
の反対側にはトナー供給部１７が設けられ、該トナー供
給部１７より現像スリー７゛１２の周面が出る位置には
、過剰トナー除去ブラシ１８が設けられている。

この装置は以上の如（構成されているので、感光体１１
がドラム状であっても、導電性ブラシ１５０毛体はその
柔軟性により常に確実に感光体ドラム１−１の表面にト
ナー１０を介して接触し、しかもこれらの毛体は互いに
電気的にはＶ絶縁状態にあり、かつ導電性支持体１３と
も誘電体層１４により絶縁されているので、上述のフロ
ート電極の効果を発揮し、低コントラストライン画像、
ベタ画像の両方にわたって良好な再現性を達成すること
ができる。

又、電極がブラシ状であるため、感光体表面を優しく掃
き取る作用もあり、地肌部分に付着したトナーがこれに
より除去される効果もある。

以上の結果、地肌汚れのない、再現性の良好な複写を得
ることができる。　１ 次に、本発明に用いられる導電性ブラシの具体的構成及
び製造方法の一例を説明する。

まずステンレス族のスリーブ（導電性支持体）１３０表
面に公知の粉体塗装により約５００μのエポキシ樹脂層
（誘電体層）１４を形成し、焼成後これを３００μの均
一層に研削する。次にその表面にエポキシ系の接着剤を
数十μ厚さに均一塗布した後、公知の導電性繊維（例、
ベルトロン（カネボウ製）等）を静電植毛する。この時
の導電性繊維（ブラシの毛）の長さは実験の結果によれ
ば、０．５〜２０龍程度が適当であった。

以上の方法により作られた現像スリーブは、±電性スリ
ーブ上に誘電層が設けられ、更にそみ表。

面に互いにほぼ絶縁状態にある毛体より成る導電性ブラ
シを設けた構成となる。静電植毛の際、ブラシの一部の
毛体は互いに接触して導通状態になるものもあったが、
以下に述べる方法で現像を行った場合、画像上で特に問
題は見られなかった。

上述の方法で作った導電性ブラシを有する現像スリーブ
による現像法の一例を次に説明する。この現像法には、
磁性体量４０重量％、平均粒径６８、ｐの試作トナーを
使用した。

トナー供給部１７からトナーを供給し、ブラシ付スリー
ブ１２にトナーを付着させる。余分なトナーは過剰トナ
ー除去ブラシ１８で除去され、トナーはほぼ一層でブラ
シ１５に付着゛する程度になる。上記の過剰トナー除去
ブラシとしては非磁性のステンレスローラ上に設けられ
たステンレスブラシが用いられる。このブラシは現像ス
リーブ１２内の磁石１６０回転に伴い振動し、効果的に
過剰トナーを除去することができる。なお、第會図に示
す如く、このブラシには現像スリーブ１２のステンレス
製導電性支持体１３と同一のバイアスを印加することが
好ましい。

導電性ブラシ１５上のトナーは、磁石１６０回転による
トナーとブラシの相対運動及び過剰トナー除去ブラシと
の摩擦等により負極性に帯電する。

この帯電したトナーが現像領域でブラシ１５により感光
体１１上の潜偉面に摺擦されて現像が一行われる。この
時現像スリーブには潜像の地肌電位とはｇ等しいバイア
ス電圧が印加される。

現像後のトナー像は図示されない転写装置で転写された
後、定着装置で定着される。

以上のプロセスにより転写紙上には低コントラストライ
ン画像の再現性、階調性ともにすぐれた良好な画像が得
られた。

なお、導電性繊維としては上記の実施例に示した材料以
外にも公知の種々の材質のものを使用することができる
。又トナーとしても非磁性のトナーを用いることも可能
であり、その場合は現像スリーブ内部の磁石が不要にな
ることは云う迄もな（１゜ 又、現像スリーブの導電性ブラシとして、例えばステン
レス等゛の磁性ブラシを用いるこ、とにより、トナーの
動きを活発にして現像効率を向上させることもできる。

以上の如く５本発明によれば、ベタ部、ライン部の両方
に対して良好な再現性と階調性を備イた複写が可能とな
り、複写品質の向上に顕著な効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図はベタ画像、ライン画像の夫々に対する望ましい
γ特性曲線を示す曲線図、第２図は複写機の露光々学系
の画像の空間周波数に対する伝達関数の変化を示す曲線
図、第３図は現像領域を図式的に示す断面図、第４図は
黒ペタ画像と低コントラストライン画像に対する感光体
現像電極間距離と感光体表面での電界の大きさの関係の
一例を示す曲線図、第５図（、）はベタ画像部の現像領
域に電極を有する現像スリーブを示す断面図、第８図は
その二部を拡大して示す断面図、第９図は本発明の実施
例を示す断面図である。 １１・・・静電潜傷担持体（感光体ドラム）１２・・・
トナー搬送部材（現像スリーブ）１３・・・導電性支持
体 １４・・・誘電体層 １５・・・導電性ブラシ １６・・・回転磁石 特開昭５８−８０に７５（５） 第６図 第７図 第９図 手続補正書 昭和５７年　３　月　２６日 Ｔ、！許庁長官島田春樹殿 ｌ　事件の表示 昭和５６　年％　　　許［ｉ　第１７８９６　第２　発
明の名称 現像装置 ３　補正をする者 ・１（件との関係　　特　　　許　　　　出願人に所優
２厚） 氏名（名称１　　　（６７４）株式会社リコー４代理人 住　所　　　東京都港区西新橋２丁目３２番４号　梶工
業ビル電話（４３３）　４５６４　　郵便番号１０５氏
　名　　弁理士（６３］３）　　伊　　藤　　武　　久
５　補市命令の１１付　（自　発） ６、補正の対象 明細書の発明の詳細な説明の欄 ７、補正の内容 （１）明細書第６頁２行目〜３行目の「大きくなるほど
、すなわち線が細くなるほどＭＴＦが低下し」を次の通
り訂正する。 「　高くなるほど、その周波数でのＭＴＦの値が小さく
なる、したがって点像、ライン像などの、広い空間周波
数分布を持った画像については、その高い周波数成分が
再現されなくなり」

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）静電潜像担持体に隣接して配置されたトナー搬送
   部材を有し、該トナー搬送部材によって搬送されるトナ
   ーにより前記静電潜像担持体上に形成された静電潜像を
   可視像化する現像装置において、 前記トナー搬送部材が、導電性支持体と該支持体上に設
   けられた誘電体層と該誘電体層表面に設けられた互いに
   電気的にハ（絶縁状態にある導電性毛体より成る導電性
   ブラシとを有することを特徴とする現像装置。
2. （２）上記トナー搬送部材が回転する磁石を内包し。 使用されるトナーが磁性トナーであることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項に記載の現像装置。