JPH046950B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、潜像担持体に形成された静電潜像
を、現像剤担持部材上の現像剤によつて可視像化
する現像装置に関する。

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。従来のこの種現像装置におい
ては、一般に現像剤担持部材上に担持された現像
剤層を、潜像担持体表面に接触させて現像を行な
う所謂接触現像法が採用されており、この接触現
像法にも、トナーのみから成る一成分系現像剤を
用いる方法と、トナーとキヤリアとを含む多成分
系現像剤を用いる方法とが知られている。この接
触現像法を採用した現像装置は、静電潜像の比較
的高い空間周波数成分（高空間周波数成分）を効
率良く可視像化できる利点を有している反面、静
電潜像の形成されていない潜像担持体部分（即ち
地肌部）にトナーが付着してしまう所謂地肌汚れ
を生じ易い欠点を有していた。このような地肌汚
れが発生する原因は、現像剤担持部材上の現像剤
（トナー）が潜像担持体表面に接触したとき、ト
ナーの一部が機械的な力、例えばフアンデルフア
ールス力によつて地肌部に付着するためであると
考えられている。かかる現象は、トナーの特性が
経時的に変化した場合等に特に生じ易くなる。

一方、上述した接触現像法と異なり、現像剤担
持部材上の現像剤層と、潜像担持体表面の少なく
とも地肌部とを実質的に非接触状態に保ち、潜像
の可視像化を行なう現像法が提案されており、こ
の現像法は、非接触現像法と称せられている。こ
の方法は、現像剤担持部材上に比較的薄いトナー
層を形成し、このトナー層と潜像担持体表面の少
なくとも地肌部とを実質的に非接触状態に保ち、
潜像担持体と、対向電極としての用をなす現像剤
担持部材との間に生ずる電界によつて、静電潜像
にのみトナーを静電的に付着させる方法である。
この方法を採用した現像装置では、現像剤担持部
材上のトナー層と、地肌部とが接触しないため、
トナーが機械的な力によつて地肌部に付着するこ
とは少なく、従つて地肌汚れの発生は少ないが、
その反面、静電潜像の高空間周波数成分の再現性
が不充分である点に欠点があつた。

本発明は、上記認識に基きなされたものであ
り、地肌汚れの発生を抑えることができると共
に、潜像の高空間周波数成分をも効率良く現像す
ることの可能な現像装置を提供することをその目
的とする。

本発明は、接触現像法又は非接触現像法だけで
潜像の可視像化を行なおうとする従来の考えを棄
て、両現像法を組合せることによつて、各現像法
の持つ利点を生かしつつ、その欠点については互
いにカバーし合い、上述した目的を達成するもの
である。

以下、本発明を、電子複写機における現像装置
に適用した有利な実施例を図面に従つて説明す
る。

第１図は、ドラム状の感光体１として構成され
た潜像担持体と、該感光体に形成された静電潜像
を可視像化する現像装置２とを示す。感光体１の
表面には、公知の如く光導電層が設けられてい
る。

現像装置２は、第１現像手段３と第２現像手段
４とを有しており、第１現像手段３は、非磁性体
から成る現像スリーブ５として構成された現像剤
担持部材と、このスリーブ５に内設された磁石６
と、スリーブ５にバイアス電圧を印加するための
電源７とを有している。また第２現像手段４も全
く同様に、現像スリーブ５ａ、磁石６ａ及び電源
７ａを有している。尚、以下の説明では、第１現
像手段３と第２現像手段４における各要素５，
６，７；５ａ，６ａ，７ａを区別する必要のある
ときには、第１現像手段３の要素５，６，７に
は、「第１」なる語を、そして第２現像手段４に
おける要素５ａ，６ａ，７ａには「第２」なる語
を付して、これらを識別することにする。

第１及び第２現像スリーブ５，５ａは、共に感
光体１に対して僅かなギヤツプG₁，G₂（例えば
0.5mm程）をあけてこれに平行に延びており、両
スリーブ５，５ａ間にも僅かな間隙が存在する。
２つの現像スリーブ５，５ａは、図示していない
駆動装置によつて共に反時計方向に回転駆動され
るようになつているが、これらスリーブに内設さ
れた磁石６，６ａは不動に固定されている。この
場合、第１現像スリーブ５の周速をυ₁、第２現像
スリーブ５ａの周速をυ₂としたとき、υ₁＜υ₂なる
関係が保たれるように各周速υ₁，υ₂が設定されて
いる。

各現像スリーブ５，５ａに内設された第１及び
第２磁石６，６ａの各磁極Ｎ，Ｓはスリーブの周
方向に沿つて交互に逆極性となつている。

第１現像スリーブ５に対向した位置には、現像
剤を収容するタンク８が設けられている。本例で
はこの現像剤として、高抵抗磁性トナーから成る
一成分系現像剤が用いられている（その体積固有
抵抗率は10¹⁰Ω−cm以上、特に10¹³Ω−cm以上で
ある）。このトナー１２は、タンクの出口９から
タンク外へ搬出され、入口１０を通してタンク８
へ戻されるようになつているが、この出口９に
は、スリーブ５に平行に延びるドクターブレード
１１が設けられ、該ブレード１１の先端は、スリ
ーブ５の周面に対し、所定の微小間隙をあけて位
置している。

複写動作が開始されると、第１及び第２現像ス
リーブ５，５ａが反時計方向に回転駆動される。
このとき、第１現像スリーブ５の回転と第１磁石
６の磁力との協働作用により、タンク８内のトナ
ー１２は出口９を通してタンク外へ搬出され、第
１現像スリーブ５に担持されつつ反時計方向に搬
送される。トナーがブレード１１とスリーブ５と
の間の間隙を通過するとき、該トナーはブレード
１１によつて掻き取り作用を受ける。これによつ
てスリーブ５上へ供給されるトナーの量が規制さ
れ、該スリーブ上に所定の厚さのトナー層が形成
される。スリーブ５上を搬送されるトナーが第１
及び第２現像スリーブ５，５ａの対向領域に至る
と、このトナーは磁石６，６ａの磁力の作用で第
２現像スリーブ５ａの周面に受け渡され、該スリ
ーブ５ａの回転と第２磁石６ａの磁力との協働作
用により、第２現像スリーブ５ａの周面を反時計
方向に搬送される。第１現像スリーブ５から第２
現像スリーブ５ａへと受け渡されたトナーは、両
スリーブ５，５ａの周速が既述のようにυ₁＜υ₂に
設定されているため、第２現像スリーブ５ａ上に
て薄く引き延ばされる。このため第２現像スリー
ブ５ａ上のトナー層１４ａの厚さは第１現像スリ
ーブ５上のトナー層よりも薄くなる。第２現像ス
リーブ５ａ上を搬送されるトナーが、該スリーブ
５ａと感光体１との近接領域（以下第２現像領域
という）１３ａを通過するとき、後に詳しく説明
する非接触現像が行なわれる。そして第２現像領
域１３ａを通過したトナーは再び第１現像スリー
ブ５に受け渡され、該スリーブ５上を、比較的厚
いトナー層１４をなして反時計方向に搬送され、
第１現像スリーブ５と感光体１との近接領域（以
下第１現像領域という）１３を通過し、このとき
後述する接触現像が行なわれる。第１現像領域１
３を通過したトナーは入口１０を通してタンク８
内に戻される。

トナーは両スリーブ５，５ａ上を上述の如く搬
送されるが、その際、本例ではトナーとして高抵
抗トナーが用いられているため、このトナーが第
２現像領域１３ａへ至るまでに、スリーブ５ａの
表面又は他の摩擦手段（図示せず）との摩擦、或
いは他の帯電手段（図示せず）によつて帯電され
る。この帯電極性を本例では正とする。

一方、感光体１は反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装置によつてその
表面に静電潜像が形成される。この潜像は正又は
負のいずれの電荷によつても形成できるが、本例
ではトナーの帯電極性と逆極性の負の電荷により
形成されるものとする。静電潜像の形成された感
光体部分が第１現像領域１３に至ると、該部分は
第１現像スリーブ５上の比較的厚いトナー層１４
に接触し、潜像の可視像化が行なわれるが、その
際、第１現像スリーブ５には第１電源７によつて
負側に非常に高いバイアス電圧が印加されてお
り、このため静電潜像の高空間周波数成分は可視
像化されるものの、低空間周波数成分は殆んど現
像されない。またこのように構成することによつ
て、静電潜像の形成されていない感光体部分、即
ち地肌部へトナーが付着する地肌汚れは効果的に
抑制される。その理由は以下の通りである。

一般に現像スリーブは、感光体に対する対向電
極として作用し、このスリーブと感光体との間の
現像領域に電界が生ぜしめられる。そしてこの電
界中に存する、例えば正の電荷を有するトナー
が、例えば負の電荷により形成された静電潜像に
静電的に付着して潜像が可視像化される。即ち、
トナー粒子の有する電荷量をｑとし、現像領域の
電界強度をＥとすると、トナー粒子はqEなる力
を受けて潜像に引き付けられ、潜像の可視像化が
行なわれる。この場合、第１図に示す構成のよう
に、静電潜像と同極性の非常に高い電圧を現像ス
リーブ５に印加すると、感光体・現像スリーブ間
の電界は弱まり、その結果、静電潜像の低空間周
波数成分にはトナーが殆んど付着しなくなる。例
えば静電潜像の低空間周波数成分の表面電位が−
800Vであるときに、現像スリーブ５に例えば−
600V程の電圧を印加すれば、この潜像の現像は
殆んど行なわれず、この印加電圧を−800Vに近
づければ近づける程、この傾向は強まる。ところ
が、静電潜像の高空間周波数成分においては、よ
く知られているように、感光体の近傍でその電界
を閉じており、このような静電潜像近傍の電界強
度は、現像スリーブの印加電圧によつて殆んど影
響を受けない。従つて、現像スリーブ５上のトナ
ー層１４がかかる静電潜像（高空間周波数成分）
に接触すれば、該潜像はトナーによつて効果的に
可視像化される。このように第１現像手段３によ
つては、主として、静電潜像の高空間周波数成分
のみが可視像化されるが、その際、効果的に可視
像化される空間周波数成分と、実質的に可視像化
されることのない空間周波数成分との境は、第１
現像手段の具体的な条件によつて異なり、しかも
或る値の空間周波数を境として、可視像化される
部分と、可視像化されない部分とに明確に分れる
というものでもない。即ち比較的高い空間周波数
成分が有効に可視像化され、比較的低い空間周波
数成分の現像効率は低くなるということである。
そして、その境は、上述の如く具体的な条件によ
つて変動するが、その一例を挙げれば１本／mm乃
至２本／mm程度の空間周波数成分以上の高い空間
周波数成分を主として効果的に可視像化するよう
に構成することが可能である。一方、感光体表面
における地肌部も、静電潜像より大幅に低くいも
のの、或る程度帯電されているのが普通である
が、第１現像スリーブ５に高いバイアス電圧を印
加することによつて、地肌部へのトナーの付着は
積極的に阻止される。即ち、例えば地肌部の表面
電位が−200Vであり、スリーブ５への印加電圧
が先の例と同じく−600Vであるとすると、静電
潜像とスリーブ５との間に生ずる電界の向きと逆
向きの電界が、地肌部とスリーブ５との間に生
じ、現像領域１３におけるトナーはむしろ地肌部
から反発する力を受け、地肌部へのトナーの付着
が有効に抑制される。

上述の如く第１現像手段３においては、現像ス
リーブ５上のトナー層が感光体１の表面に接触す
る接触現像が行なわれるにもかかわらず、従来の
ような著しい地肌汚れが発生することはない。

第１現像領域１３を通過した感光体部分は次い
で第２現像手段４における第２現像領域１３ａに
至る。このとき、第２現像スリーブ５ａの表面に
担持されたトナー層１４ａの厚さは、既述のよう
に非常に薄く、スリーブ５ａ上のトナー層１４ａ
が、感光体の表面の少なくとも地肌部には接触し
ないようになつている。これが非接触現像である
が、この現像法によると潜像の高空間周波数成分
に対する再現性は低い。この場合、第２現像スリ
ーブ５ａには、第２電源７ａによつて負の電圧が
印加されているが、この印加電圧は、静電潜像の
低空間周波数成分を確実に可視像化できる程度の
低い電圧、例えば、−200V程度に設定されてい
る。より具体的に言えば、例えば潜像の低空間周
波数成分の表面電位が−800V、第２現像スリー
ブ５ａへの印加電圧が−200V程であつた場合、
第２現像スリーブ５ａからこの潜像（低空間周波
数成分）へ向う強い電界が生じ、これによつて正
の電荷を有するトナーが、トナー層１４ａから離
れてこの潜像に移行し、該潜像が効果的に可視像
化される。一方、第２現像スリーブ５ａ上のトナ
ー層１４ａの厚さは極く薄いため、このトナー層
と潜像との距離は比較的大きくなり、このトナー
層の存する位置における、潜像の高空間周波数成
分の電界強さは弱くなり、高空間周波数成分の再
現性は低くなる。この点については後により詳し
く説明する。尚、この場合にも、どの程度の空間
周波数成分までを第２現像手段４によつて可視像
化可能であるかは、現像手段の具体的な構成の定
め方によつて異なるが、少なくとも第１現像手段
３によつて実質的に可視像化されなかつた低空間
周波数成分については、第２現像手段４で可視像
化できるように該手段４を構成する必要がある。
例えば、第１現像手段３によつて、既述の如く１
本／mm乃至２本／mm以上の空間周波数成分を可視
像化するようにしたときには、第２現像手段４
を、例えば１本／mm乃至２本／mm以下の空間周波
数成分を有効に可視像化し得るように構成すれば
よい（第１及び第２現像手段３，４によつて有効
に可視像化し得る空間周波数成分が上に挙げた例
のように一部重複したとしても問題は生じない）。
このように第２現像手段４においては、非接触現
像法によつて主として潜像の低空間周波数成分の
みを可視像化するが、高空間周波数成分について
は既に第１現像手段３によつて可視像化されてい
るので、結局、現像装置２を通過した感光体表面
の潜像は、その全体が有効に可視像化されている
ことは、上述した説明からよく理解されよう。ま
た第２現像手段４においては非接触現像が行なわ
れるので、第２現像スリーブ５ａ上のトナー層が
感光体１の地肌部に接触することはなく、従つて
地肌汚れは殆んど発生しない。のみならず、第２
現像スリーブ５ａへの印加電圧を、感光体１にお
ける地肌部の表面電位よりも、負側にやや高く設
定しておけば、第１現像手段３にて地肌部に僅か
なトナーが付着したとしても、該トナーを第２現
像スリーブ５ａ側に引き戻し、地肌部を清掃する
ことも可能である。或いは場合により、第２現像
スリーブ５ａへの印加電圧を地肌部の表面電位と
ほぼ等しくし、又はこれより僅かに負側に低く設
定しても、第２現像領域１３ａに存するトナーに
は、第２磁石６ａによる磁力が作用するので、地
肌部に付着したトナーを第２現像スリーブ５ａ側
へ引き戻すことが可能である。

尚、第２現像手段４にて行なわれる非接触現像
においては、スリーブ５ａ上のトナー層が上述の
如く潜像の低空間周波数成分に引かれ、このよう
に引かれたトナーが穂の状態をなして延びること
もあるが、かかる状態を、スリーブ上のトナー層
が感光体に接しているとみることもでき、他方、
スリーブ５ａのトナー層が感光体上の地肌部に実
質的に接触することはない。これが、非接触現像
ではスリーブ５ａ上のトナー層１４ａが、感光体
の表面の少なくとも地肌部には接触しない旨、先
に説明した理由である。

以上の如く第１図に示した現像装置によれば、
第１現像手段３にて、地肌汚れを防止しつつ主と
して潜像の高空間周波数成分を可視像化すること
により、接触現像法の利点のみを生かし、他方、
第２現像手段４においては、第１現像手段３では
行なわれなかつた低空間周波数成分の可視像化を
主として行なうことによつて、ここでも非接触現
像法の利点のみを行かすようになつており、地肌
汚れを抑制しつつ高空間周波数成分及び低空間周
波数成分を共に良好に再現することができる。

尚、既述のように、非接触現像法によつては潜
像の低空間周波数成分の現像を効率良く行なえる
反面、高空間周波数成分の再現性は低下するが、
参考までにその理由を第２図を参照して簡単に説
明しておく。第２図は第２現像手段４における第
２現像領域１３ａの電界強度を縦軸にとり、横軸
に感光体１に形成された静電潜像の空間周波数を
とつて示すグラフである。そして曲線Ａは感光体
１から10μ離れた位置での電界強度を示し、同様
に曲線Ｂ，Ｃは、それぞれ感光体１から100μ及
び200μ離れた位置での電界強度を示す（但し、
静電潜像と地肌部の表面電位はそれぞれ−800V
及び−200Vであり、第２現像スリーブへの印加
電圧は−200V、感光体１の光導電層の厚さは
10μ、その比誘電率は3.0、そして感光体１とスリ
ーブ５ａとの間のギヤツプは0.5mmである）。非接
触現像法では、現像スリーブ５ａ上のトナー層と
感光体１とは離れており、その距離は、例えば
100μ〜200μとなるから、非接触現像法における
電界強度は、第２図における曲線Ｂ，Ｃを考えれ
ばよい。そこでこれら両曲線Ｂ，Ｃを見ると、比
較的低い空間周波数においては、その電界強度は
かなり強いものの、高い空間周波数におけるそれ
は弱くなつていることが判る。このため、潜像の
低空間周波数成分には多量のトナーが付着する
が、潜像の高空間周波数成分に付着するトナーの
量は少なくなり、高空間周波数成分の再現性が低
下する。このことから従来の非接触現像法にて生
じていた欠点をも良く理解できる。尚、第２図は
潜像の空間周波数と電界強度との関係の一例を示
したにすぎず、現像条件を変えることによつて、
このグラフの状態は種々変化することは当然であ
る。

以上、第１図を参照して本発明の有利な実施例
を説明したが、本発明は上記実施例に限定されず
各種改変することができる。例えば、図示した実
施例では、第１現像手段と第２現像手段とにおい
て同一のタンクから供給されたトナーを用いた
が、両現像手段を互いに分離し、第２現像手段用
のタンクを設けることによつてそれぞれ別個に現
像剤を供給するようにしてもよい。その場合、接
触現像を行なう第１現像手段において使用される
現像剤として、トナーとキヤリヤとを含む多成分
系現像剤を用いることもできるし、この第１現像
手段として、図示した如き磁気ブラシ現像装置で
はなく、フアーブラシ現像装置、又はカスケード
現像装置を用いることも可能である。また図示し
た第１及び第２現像手段の位置を入れ換え、先ず
非接触現像によつて潜像の低空間周波数成分を主
として可視像化し、次いで接触現像により高空間
周波数成分を主として可視像化することもでき
る。

更に当業者にとつて自明な範囲で第１図に示し
た現像装置を各種改変でき、例えば、現像スリー
ブに代えてベルトから成る現像剤担持部材を用い
たり、この担持部材を回転させる代りにこれに内
設された磁石を回転させ、或いは現像剤担持部材
と磁石とを共に回転させることもできる。また、
実施例では高抵抗トナーを用いたが、その代りに
低抵抗トナーを使用してもよいし、採用する現像
手段の形態によつては非磁性現像剤を使用するこ
ともできる。また現像剤担持部材に印加するバイ
アスとして、直流を重畳した交流バイアス、又は
パルスバイアスを用いることもできる。更に、本
発明は静電記録装置等における現像装置にも適用
できるし、ベルト状ないしはシート状の潜像担持
体を有する記録装置用の現像装置にも適用できる
ことは当然である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る現像装置の一例を示す断
面図、第２図は静電潜像の空間周波数と電界強度
との関係の一例を示すグラフである。 ３……第１現像手段、４……第２現像手段。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 静電潜像を担持した潜像担持体の表面に、現
   像剤担持部材上の現像剤層を接触させ、主とし
   て、静電潜像の高空間周波数成分を可視像化する
   第１現像手段と、 現像剤担持部材上の現像剤層と潜像担持体表面
   の少なくとも地肌部とを実質的に非接触状態に保
   ち、主として、静電潜像の低空間周波数成分を可
   視像化する第２現像手段とを包含して成る現像装
   置。 ２ 前記第１現像手段による現像動作を行なつた
   後に、前記第２現像手段による現像動作を行ない
   得るように、これら現像手段を配置した特許請求
   の範囲第１項に記載の現像装置。