JPH0259466B2 - - Google Patents

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つ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
上記形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、トナーとキヤリアとを
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、いわゆる誘導現像方法と呼ばれる
もので、トナーと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である。

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、商品化されるに到つていない。

即ち、トナーに予め一方極性の電荷を与えるに
は、トナー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、
トナー層を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、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、常に毛先を感光体表面に接触させるようにし
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つているため
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、ライン画像は良く再現さ
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つた。

これを解消するには、スリーブ表面に誘電体層
を設けて、実質的な現像ギヤツプを拡げ、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によつて、誘電体
層表面に電荷が積蓄し、これが現像ムラとなつて
現われることが知られている。

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
のまゝ再現されることが望ましく、ライン画像す
なわち文字や線図の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
ーザーの大方の要望である。したがつて、オリジ
ナルの濃度（O.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は、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Ｌの如く、
O.Dの小さい値のところから速やかに立上つて飽
和濃度になるようにすることが要求される。

さらに、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
数によつて原稿から感光体に伝達される画像階調
の伝達関数が（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を縦軸にとつて示したものであり、空間周
波数が０本／mm、すなわちベタ画像の場合は
MTFが１で、原稿の画像はそのまゝのコントラ
ストで感光体に送られるが、空間周波数が高くな
るほど、その周波数でのMTFの値が小さくなる、
したがつて点像、ライン像などの、広い空間周波
数分布を持つた画像については、その高い周波数
成分が再現されなくなり、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。したがつて、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とを互いにP_Gの距離を距
てゝ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ε＝3.0、厚さｄ＝
20μと仮定し、感光体２の表面に種々の電荷パタ
ーンを作つて、感光体表面での電界の大きさをコ
ンピユータシユミレーシヨンで求めた例を第４図
に示した。第４図は横軸に感光体現像電極間距離
P_Gを、縦軸に現像電界をとり、黒ベタ画像に対
する曲線を実線で、O.D＝0.2空間周波数５本／
mm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V_S＝800V、地肌電位V_S＝
200V）。黒ベタ画像の場合はP_G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に示す如く、感光体２の表面に広い
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２の表面に電荷が局在し、これから出
た電気力線は、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）に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／mm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1/2程度に再現しようとすれば、
感光体現像電極間距離P_Gを0.2mm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
ナー層が数十μの薄い層である場合、この条件で
はトナー層表面と、感光体の間に大きなギヤツプ
を生じてしまう。

こゝで、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_G＝0.5mmの場合の、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／mm）に対してライン画像（例えば５本／
mm）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つてライン画像の電界が
急激に低下してしまう。したがつて、トナー層表
面と感光体間に大きなギヤツプをもつて現像を行
つた場合、ライン画像の再現性が非常に悪くなつ
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、第７図及び第８図に示す如く、スリーブ
３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
面が露出する如く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に電気的に
絶縁されており、トナーを介して感光体９と接す
る。したがつ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
電界によつて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を持ち込むことによつて、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つ
た。この現像装置は、第７図に示す如く、ローラ
７，８に掛け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つて上述
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、本発明をその実施例を示す図面にもとず
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
互いに電気的にほゞ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１２の回転方向と逆方向に回転する
ようになつている。

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より現像スリーブ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く構成されているので、感
光体１１がドラム状であつても、導電性ブラシ１
５の毛体はその柔軟性により常に確実に感光体ド
ラム１１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ほゞ絶縁状態
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りるので、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つ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。

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。

まずステンレス製のスリーブ（導電性支持体）
１３の表面に公知の粉体塗装により約500μのエ
ポキシ樹脂（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
〜2.0mm程度が適当であつた。

以上の方法により作られた現像スリーブは、導
電性スリーブ上に誘電層が設けられ、更にその表
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
るものもあつたが、以下に述べる方法で現像を行
つた場合、画像上で特に問題は見られなかつた。

上述の方法で作つ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、磁性体書40重量％、平均粒径6.8μ
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１
２内の磁石１６の回転に伴い振動し、効果的に過
剰トナーを除去することができる。なお、第９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１６の回
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上の潜像面に摺擦されて現像が
行われる。この時現像スリーブには潜像の地肌電
位とほゞ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
い。

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、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えた
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図は黒ベタ画像と低コン
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ａはベタ画像部の現像領域に
おける電場を示す図式図、第５図ｂはライン画像
部の同様の図、第６図は画像の空間周波数と現像
電界との関係の一例を示す曲線図、第７図は既に
提案されたフロート電極を有する現像スリーブを
示す断面図、第８図はその一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……静電潜像担持体（感光体ドラム）、１
２……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。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 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つて搬送
   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ほゞ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 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。