JPH079552B2 - 現像装置 - Google Patents

現像装置

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JPH079552B2
JPH079552B2 JP2248844A JP24884490A JPH079552B2 JP H079552 B2 JPH079552 B2 JP H079552B2 JP 2248844 A JP2248844 A JP 2248844A JP 24884490 A JP24884490 A JP 24884490A JP H079552 B2 JPH079552 B2 JP H079552B2
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toner
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康治 坂本
利雄 金子
布千雄 菅野
亘 安田
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Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、1成分現像剤を用いる現像装置に関し、更に
詳細には、電子写真複写機等の静電記録装置に適用可能
な現像装置に関するものである。
従来技術 電子写真複写機、ファクシミリ又はプリンタ等の静電複
写装置においては、原稿が線画像である場合とベタ画像
である場合とでは現像装置に要求される現像特性が異な
る。第1図は、その好適な現像特性を示すグラフ図であ
り、横軸に原稿画像濃度をとり縦軸に複写画像濃度をと
ってある。この第1図中、実線Aはベタ画像に要求され
る現像特性、破線Bは線画像に要求される現像特性を示
している。これによれば、線画像の場合(破線B)は、
ベタ画像(実線A)の場合に比して立上りが急峻であ
る。この理由は、原稿が線画像である場合は原稿画像濃
度が低い場合でも複写画像濃度を高くして画像の鮮明度
を上昇させる必要があるが、原稿がベタ画像の場合は原
稿画像濃度に応じた複写画像濃度を得る事が要求される
からである。
ところで、この線画像の複写画像濃度を高める為に、所
謂エッジ効果が従来から利用されている。即ち、静電潜
像の画像縁部に於ける電界の強度が画像中央領域に於け
る電界の強度よりも強まる結果、画像縁部により多量の
トナーが付着してエッジ効果が起きる。従って、画像面
積の小さい線画像の場合は、潜像形成域の大部分が縁部
に該当してエッジ効果を受け、複写画像濃度が高値とな
る。
上記のエッジ効果を利用して前述の好適な現像特性を得
る方法として、トナー担持体の周面の表層部に多数の微
小電極を夫々絶縁状態に保持して点在させたフロート電
極付スリーブでトナーを搬送供給する方法が提案されて
いる。然るに、この方法によれば、確かに所望のエッジ
効果が発揮され好適な現像特性を得ることができるが、
フロート電極を製造処理するのに多大のコストを要し、
低価格複写機等へ適用する場合はコストの面で支承があ
る。
目 的 本発明は、以上の点に鑑みて成されたものであって、必
要なエッジ効果が発揮されて低コストで製造可能なトナ
ー担持体から成る現像装置を提供することを目的とす
る。
構 成 以下、本発明の構成について、具体的な実施例に基づき
説明する。第2図は電子写真複写機に適用された本発明
の現像装置を示す模式図である。第2図において、感光
体ベルト6が矢印の方向に回動可能に張設されている。
感光体ベルト6の表面には有機感光体(OPC)が20μm
程度の厚みに形成されている。
而して、この感光体ベルト6表面の所定箇所に表面の1
部を接触させて駆動回転可能に、円筒状のトナー担持体
2が支承されている。トナー担持体2は、第2図に示さ
れる如く、円筒状の導電性基体2aの周面上にエポキシ樹
脂又はポリエステル樹脂等の誘電体物質から成る誘電体
層2bが形成され、この誘電体層2bの少なくとも表面には
全周面に亘って表面層2cが被着形成されて構成されてい
る。この表面層2cは、本現像装置が使用するトナーと実
質的に同一の摩擦帯電系列に属する材料で形成されてお
り、従ってトナーを搬送する際に摩擦接触しても表面層
2c自体は摩擦帯電され難く除電工程が不要となる。尚、
本実施例に於いて、用いる磁性トナー1中の樹脂及び極
性制御剤の成分構成は、 スチレン−メチルメタクリレート ……100部 ニグロシン ……2部 マグネタイト(粒径0.1μm) ……100部 であり、この内マグネタイトを除いた材料で表面層2cが
形成されている。即ち、トナー担持体2の表面層2cは、
スチレン−メチルメタクリレートとニグロシンが100:2
の割合で混合された材料を用いて、誘電体層2bの全周面
に亘り誘電体層2bと表面層2cを合計した厚さが0.5mmに
なるように被着形成されている。又、この場合、誘電体
層2bを省略し表面層2cのみを0.5mm程度の厚さに被着形
成しても良い。ここで、被着形成される厚みtは、材料
の比誘電率をεとすると、t/εで定義される誘電厚みt
εで0.05〜0.5mmが好適である。かくの如くトナー担持
体2を構成する事により、トナー担持体2自体に不要な
電荷を帯電させることなく、前述した所望の必要なエッ
ジ効果を得ることができ、第1図に示される好適な現像
特性を発揮する事が可能となる。又、材質の異なる層が
順次積層された簡単な構造である為、製造処理が容易で
あり低コストで生産する事が可能である。尚、導電性基
体2aには例えば負極性のバイアス電極7が接続されてい
る。
トナー担持体2の内部には、円柱状の磁石3がトナー担
持体2と同軸的に回転自在に配設され、トナー担持体2
と同方向に回転される。尚、トナー担持体2は周速度で
約500mm/sec、磁石3は約1,800r.p.m.程度の速度で、夫
々回転されれば良い。
トナー担持体4の周面近傍の適所には、磁性トナー1を
貯留しトナー担持体2の周面に適量ずつ補給するホッパ
4が配設されている。磁性トナー1は前述した成分構成
の樹脂分と磁性粉を混合させた所謂1成分高抵抗磁性ト
ナーであり、例えば平均粒径が約9μmに調整されてい
る。
ホッパ4のトナー担持体2の回転方向に於ける下流側に
は、例えば厚みが0.1mm程度のSK材等の弾性を有する磁
性体から成るブレード5が配設されている。このブレー
ド5は、トナー担持体2の幅方向略全域に於いてトナー
担持体2の周面に摺接するように設けられており、ホッ
パ4からスリーブ2の周面に供給され搬送されるトナー
1の量を規制してトナー薄層を形成する。尚、ブレード
5も導電性基体2aと同様にバイアス電源7に接続され導
電性基体2aと実質的に同電位に保持されている。1例と
して、上述した構成によりトナー層厚規制実験を行なっ
たところ、トナーが約0.5mg/cm2に層厚規制されその帯
電層は約3.0μC/gであった。これはトナー層厚にすると
1〜2層に相当する。
叙上の如く構成された上記実施例の動作に付いて、以下
に説明する。所定速度で矢印の方向に回転するトナー担
持体2の表面に、ホッパ4から磁性トナー1が適量づつ
供給され、同方向に回転する磁石3の磁力により吸引さ
れトナー担持体2の表面層2c上に付着する。付着したト
ナー1はトナー担持体2の回転と共にブレード5がトナ
ー担持体2周面を押圧する層厚規制部Pへ搬送される。
層厚規制部Pに於いては、供給されたトナー1がブレー
ド5とトナー担持体2の表面層2c間で挾圧されて層厚が
規制され、トナー薄層1aが形成される。この際、トナー
1が所定の極性に摩擦帯電され現像に必要な電荷が付与
されるが、トナー担持体2の表面層2cは、トナー1と実
質的に同一の帯電系列に属する材料で形成されている為
摩擦帯電され難く電荷が蓄積される不都合はない。
現像に必要な電荷が付与されると共に均一に薄層化され
た現像に好適なトナー薄層1aは、トナー担持体2の回転
と共に感光体ベルト6と転接する現像位置に搬送され
る。一方、この現像位置に搬送されてくる感光体ベルト
6の表面には、適所で一様帯電,像露光の各工程を経て
静電潜像が形成されており、ここで所定の極性の電荷を
有する画像部にのみそれとは逆極性に帯電されたトナー
1aが転移して付着し、静電潜像が可視像化される。
この場合、トナー担持体2の表面層2cと導電性基体2aの
間には誘電体層2bが形成されている為、対向するトナー
担持体2表面と感光体ベルト6表面間には、通常のステ
ンレス等の金属から成るトナー担持体に比して、より強
いエッジ電界が形成されており、従って前述の所望のエ
ッジ効果が発揮される。これにより、線画像で複写画像
濃度が高められベタ画像で原稿画像濃度に応じた複写画
像濃度となる好適な現像特性が得られる。
上述の適切な現像処理を終えたトナー担持体2の周面
は、その回転と共に再びホッパ4の配設位置に戻り次サ
イクルの現像プロセスを開始する。この場合、トナー担
持体2は前述した如く摩擦帯電が防止されている為、特
に除電工程を設けず次サイクルの現像プロセスに供して
もその現像特性に悪影響が及ぶことはない。
尚、上記実施例に於いては磁性トナーを用いたが、非磁
性トナーを用いる事もできる。又、現像位置に於いて感
光体ベルト6にトナー担持体2表面を接触させず近接さ
せるだけでも良い。但し、この場合、両者の間隙が拡が
りすぎると線画像に於ける再現性が低下する虞がある
為、その間隙は0.1mm以下に設定する必要がある。
即ち、トナー担持体表面の予め帯電されたごく薄いトナ
ー層で現像を行う方法において第1図に示されたような
好適な現像特性を得るためには、ライン画像及びベタ画
像のエッジ部においては第4図に示すように像担持体表
面近傍に形成されるエッジ電界が主体となって現像が行
われ、ベタ画像においては第5図に示すように現像電極
に相当するトナー担持体の導電性基体と静電潜像が形成
される像担持体表面との間に形成される実質的に平行な
現像電界により現像が行われることが必要である。そし
て、そのためには以下のような条件が必要である。
まず、ライン画像及びベタ画像のエッジ部を現像するた
めのエッジ電界について説明する。
現像時トナーには、現像電界による力以外に鏡像力(対
感光体成分と対トナー担持体成分との差)、分極力、磁
気力等の種々の力が働く。像担持体に形成された静電潜
像に応じて現像が行われるためには、これらの力に打ち
勝って現像電界による力でトナーの付着を制御する必要
がある。上述の鏡像力、分極力、磁気力等はいずれも10
-10〜10-9N程度の値であり、従って現像電界による力を
主体に現像するためにはその大きさを10-9N以上の値と
することが必要である。実施例に従いトナーの電荷を3
μC/g(トナー1個あたり1.5×10-15C)とすると、必要
な電界は略0.7×106Vとなる。
ここで、第6図に像担持体表面からの距離とその点に作
用するエッジ電界の強度との関係を示す。このようにエ
ッジ電界の強度は像担持体表面からの距離に応じて減少
し、現像に必要な0.7×106V程度の電界が作用するのは
像担持体表面からの距離が0.1mm程度迄である。従っ
て、第7図に示すように帯電したトナーを像担持体表面
からの距離が0.1mm以上のところに位置せしめた場合に
はエッジ電界を利用した現像を行うことができない。従
ってエッジ電界を利用して現像を行うためには帯電した
トナーを0.1mm以下の距離に位置させる必要がある。
ところが、帯電したトナーを像担持体表面から0.1mm以
内に位置させるべくトナー担持体表面を像担持体表面に
近づけた場合、トナー担持体の導電性基体と像担持体表
面との間の誘電厚みが小さいと第8図に示すように現像
に必要なエッジ電界が得られなくなる。第9図に誘電厚
みとエッジ電界の強度との関係を示す。このように、誘
電厚みが0.05mm以下となると急激にエッジ電界が減少
し、現像に必要な0.7×106V程度の電界が得られなくな
るため、誘電厚みは0.05mm以上とする必要がある。
次に、ベタ画像を現像する平行な現像電界について説明
する。
この平行な現像電界の強さはトナー担持体の導電性基体
と像担持体表面との間の誘電厚みに依存する。第10図に
誘電厚みと現像特性の関係を示す。図から分かるように
誘電厚みをあまり大きくすると適正な階調性、十分な複
写画像濃度が得られなくなるため、通常の条件下では誘
電厚みが0.5mm以下であることが必要である。
以上のようにベタ、ラインの両画像に対して好適な現像
特性を得るためには、現像電極に相当するトナー担持体
の導電性基体と像担持体表面との間に適当な誘電厚みを
もたせるとともに、帯電したトナーの薄層を像担持体表
面のごく近傍に位置させる必要がある。即ち、トナー担
持体の導電性基体上にその厚さtを比誘電率εで割った
値が0.05mm乃至0.5mmとなる誘電体層を設け、当該誘電
体層表面を現像位置において前記潜像担持体表面と0.1m
m以下の間隔で対向させて誘電体層表面上の帯電したト
ナー薄層によって現像することが必要である。
効 果 以上詳述した如く、本発明によれば、トナー担持体の誘
電体層の少なくとも表面に現像に使用するトナーと実質
的に同一の摩擦帯電系列に属する材料から成る表面層を
被着形成する簡単な構造により、トナーとの摩擦帯電で
トナー担持体自体に電荷が付与蓄積されることなく適切
なエッジ効果を得ることができる。従って、そのエッジ
効果により所望の現像特性が発揮される現像装置を低コ
ストで得ることができる。尚、本発明は、上記の特定の
実施例に限定されるべきものではなく、本発明の技術的
範囲に於いて種々の変形が可能であることは勿論であ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は好適な現像特性を示すグラフ図、第2図は本発
明の1実施例を示す模式図、第3図は前記実施例の要部
を示す拡大模式図、第4図はライン画像のエッジ電界に
よる現像を示した概略図、第5図はベタ画像の平行な現
像電界による現像を示した概略図、第6図は像担持体表
面からの距離と現像電界の関係を示したグラフ図、第7
図はライン画像を現像する際トナーが像担持体から離れ
ている場合の説明図、第8図はライン画像を現像する際
誘電厚みが小さい場合の説明図、第9図は誘電厚みとエ
ッジ電界の関係を示したグラフ図、第10図は誘電厚みと
現像特性の関係を示したグラフ図である。 (符号の説明) 1:トナー、2:トナー担持体 2b:誘電体層、2c:表面層
フロントページの続き (72)発明者 菅野 布千雄 東京都大田区中馬込1丁目3番6号 株式 会社リコー内 (72)発明者 安田 亘 東京都大田区中馬込1丁目3番6号 株式 会社リコー内 (56)参考文献 特開 昭54−98248(JP,A) 特開 昭54−33035(JP,A) 特開 昭54−143639(JP,A) 特開 昭55−18659(JP,A) 特開 昭55−118059(JP,A)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】トナー担持体表面に予め帯電したトナーの
    薄層を形成し、これを静電潜像が形成される像担持体表
    面に供給して前記静電潜像を可視像化する現像装置にお
    いて、 前記トナー担持体を導電性基体上にその厚さtを比誘電
    率εで割った値が0.05mm乃至0.5mmとなる誘電体層を設
    けた構成とし、 前記トナー担持体表面を現像位置において前記潜像担持
    体表面と0.1mm以下の間隔で対向させることにより、 潜像のエッジ部においては前記像担持体表面近傍にエッ
    ジ電界を形成し、潜像のエッジ部を除く部分においては
    前記トナー担持体の導電性基体と前記像担持体表面との
    間に誘電体層を通し実質的に平行な現像電界を形成して
    現像を行うことを特徴とする現像装置。
JP2248844A 1990-09-20 1990-09-20 現像装置 Expired - Lifetime JPH079552B2 (ja)

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JPH03141377A JPH03141377A (ja) 1991-06-17
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