JPS58211172A - 乾式現像装置 - 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】 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配録装置に
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、可視像化ツ石るべさＦＰ電潜像を、その空
間周波数の高低によって大別すると、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、低壁間
周波数成分２′ｌ）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、こわらライン画像とベタ画
像を可視像化する際ｒ（はそれぞ狽異なった要求が課せ
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でれ
、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、これがが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芒れる。このよ
うな要求は現像剤とし，てトナーとキャリヤとを含む二
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。ところがキャ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Ｋｘつでは、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芒ゼてしすう不都合を免れなか
った。

上述した観点から本出願人は、−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捷で満足感セることの可能な
現像装置、特にその現像剤相持体の構成を提案した（特
願昭５５−１８５７２６号）０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ｐｌこのフロ
ート電極が二成分系現像剤におけるキャリヤと同様に作
用して、先に説明した要求をほぼ満足をせることができ
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０ところがこの形式の現像
装ｆｉ　Ｖ（ｌ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つの問題点があった。

本発明は上記認識に基きなネイ９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
によっ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って説明する。

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３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】図に示す現像装置１は、スリーブ２として形成芒れ
た現像剤相持体全有し、このスリーフ゛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に固定支持でれている０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っている。本例
では、磁石３かその支持ローラ４と共に反時計方向に回
転づれ、しかもスリーブ２も反時計方向に回転−Ｊｎる
ようになっているが、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か設けられている
が、こ狽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一す、このダンク
の下部開口に上記スリー７２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
てれる、キャ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　１０１
０Ω−の　以上、特に】０１３乃至１０１４Ω−α以上
である。７はタンク内のトナー６を攪拌する攪拌羽根で
あり、８はスリーブ旺のトナーの層厚を規制するブレー
ドであって、本例におけるブレード８は、弾性を有する
磁性体から構成でれ、その先端をスリーブ２の表面に対
して押圧ネれた状態で支持−ｇ、ｔ＋でいる。ブレード
８全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。寸た９はスリーブにおける、後述する導電性支
持体ＪＯ（第２図）にバイアス電圧を印加する電源であ
り、Ｊｌは除電ランプであって、このランプ〕】の作用
は後に説明する。

ｆｉ１４］図に示す複写機においては、潜像担持体かド
ラム状の感光体１２として構成謬れ、この感光体１２は
スリーブ２に対して平行に位置してＧ）る０かかるドラ
ム状の感光体に代え、シート状又ζオヘルト状の感光体
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）に回転駆動でれ、その際、図示してい
ない潜像形成手段によって、感光体の表面に静電潜像が
形成される。この潜像（オ感光体１２の回転に伴ってス
リーブ２と感光体１２との近接領域、即ち現像領域りへ
と移動する０他方、タンク５内のトナー６は攪拌羽根７
の回転によって攪拌ネれつつスリーブ２の周面へと供給
される。このとき、スリーブ２と磁石３ｃま、共に反時
計方向に回転し、スリーブ゛２の周面に供給孕ワたトナ
ーは、公知の如く、回転する磁石３により生ずる回転愚
弄の作用により、回り１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でＩ′Ｖ１タンク外へ
送り出てれる。この場合、本例では磁石３が反時計方向
に回転するので、こイ″ｌによっては、スリーブ２十の
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
時割方向に搬送これる。尚、磁石３をこのように回転ζ
せると、感光体上の後述する可視像の品質を向上ζせる
ことかできる。またフレード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２ｖＣ内設孕れた磁石３の磁力によってもスリーブ
側に吸引され、図示する如くスリーブ２０周面に対して
押し、付けられている。このためタンク５から送り出づ
れるトナーは、ブレード８によりスリーブ面に押圧マれ
、該ブレード８を通過するトナーの量、従ってスリーブ
−しのトナ一層の厚でか薄く規制孕れる。

ブレード下を通過後のトナ一層６ａの厚みは、好寸し、
くはトナー粒子１個分ないしは２個分程度の厚ざにされ
る。６ｂは、ブレード２により掻き取ら石たトナーの溜
贅りを示す。

厚ζを薄く規制これ１ごトナーは、スリーブ２の周面に
担持これつつ引き続き反時計方向に搬送てれ、既述の現
像領域りへもたらでれる。この場合、トナーは現像領域
りに至るまでに、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婆れており、従って現像
領域りへ至ったトナ一層、後により詳しく説明するよう
ｒｃ１潜像に静電的に付着し１、潜像か可視像化これる
。感光体に付着しなかったトナーは、再びタンクに戻孕
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、先に説明した知合要求を
ほぼ満足沁せっつ、ｏ７視像化するための構成であり、
第２図（ａｌ　、　（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）　、　（１））において、第１図にも示し
た感光体】２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。−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
状に形成訟れた既述の導電性支持体】０と、その表面に
設けられた電極支持材】５と、これによって固着支持さ
れた、既述の多数の微小フロート電極】６とを有してい
る。

各フロート電極Ｊ６は、例えばＪＯμ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っても非磁性体でβつでもよい。例
えば、銅、青銅、鉄、ニッケル、フェライト、ステンレ
ス鋼等の微粒子’ｒ　Ｗ　利［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に露出し
ていることが望才し７く、また各フロート電極は、電極
支持材１５を介して、相互に、また支持相］０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】０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がら構成ブイ１、少な
くとも、現像動作時に現像領域りに存する電極支持材部
分は、絶縁性を示すように構成芒れている。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、よって現像領域りに存する電極支持
材部分は絶縁性を示し、各フロート電極１６は支持体］
Ｏｆｆ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。

きて、現像領域りにて上述の如き状態におかれたスリー
ブ２と、感光体Ｊ２との間ｒ（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）
　、　（ｂｌには、図をわかりゃすくするためトナーは
示し、てぃない。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Ｊ
２の感光層Ｊ４πは、トナーの帯電極性と逆極性の電荷
、ｆｆ１Ｊち本例では正の電荷によって静電潜像り、、
Ｌ２が形成婆れ、一方の（コ像り、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。潜像り、、Ｌ２
の形態以外は、第２図（ａｌ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に担持これた、第２図
には図示していないトナーが、感光層】４における潜像
り、、Ｌ２に静電的に付着することによって該潜像が可
視像化芒れるが、その際トナーが潜像り１．Ｌ２に付着
する量は感光層】４の表面近傍における電界の強式に大
きく左右孕れ、この電界が強い程、潜像り、、Ｌ２への
トナーの付着量は多くなり、現像式れた可視像の濃度は
濃くなる。そこで各潜像り、、Ｌ、の電荷に基き生ぜし
ぬられる電界の強をについて考えてみる。先ず静電潜像
が第２図（ａｌ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］０に向かうとしても、その多くが、第２図（ａ
）　Ｋ示す如く、感光層】４の地肌部（潜像り、の形成
芒ワていない部分）［向かう。これは、感光体Ｊ２に対
する対向電極としての作用をなす導電性支持体ＪＯが存
在するＶ？：、もかかわらず、互いに電気的に絶縁状態
［、ｌ、、ｌ’ｌ且つ支持体１０ＶＣ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］６が
感光層］４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Ｊ６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さて、潜像り、から地肌部１での誘
電厚みを小さくできるた・めでめる。このように潜像Ｌ
１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］６を設けるこ
とによって、このエツジ効果を増大はせることができる
訳でるる。このため、第２図（ａ）に示す潜像■・１表
面の近傍における電界の強て、従って潜像り、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捷る。

一方、第２図（ｂ）に示すベタ画像の静電潜ｆＪｔＬ２
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７４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捷での誘電厚みの方が小づいことに基因する。

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。換言すわば、ベタ画像については
、フロート電極の有無によって、潜像Ｌ２ｖ？−おける
中央領域の表面近傍での電界強ζが大きく影響てれるこ
と（才ない。

上述したところから判るように、フロート電極１６’−
ｉ設けることにより、ライン画像の現像効率だけを特に
高めることができる。この関係を）複写すべき原稿画像
の濃度と、複写はれた可視像の濃度の関係で□表化すと
、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ｌと複写された可視像の濃度をとって示すグ
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
急激となっており、これは、ライン画像かへ夕画像より
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
あって、かかる点を考慮すれば、破線Ａ１実線Ｂの如き
形態で現像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りを通過したスリー
ブ部分は、再びタンク５へ向けて移動し、再度上述した
動作か繰返されるが、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１ｏに対して、しかも電極
同志が絶縁状態にあると、フロー′「電極に電荷が蓄積
する恐わがある。この不都合を防止するため、図示した
実施例においては、現像領域り以外の個所に、既述の除
電ランプ１１が設けられ、このランプ１１が現像領域り
を通過したスリーブ表面に光を照射するようになってい
る。こねによって、スリーブ２における光導電性材料か
ら成る電極支持材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Ｏポ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
に除去することがてきる。

尚、除電ランプ１１を設けないとしたときに、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１６は、ト
ナーと逆極性に摩擦帯電し、これによってその電荷がフ
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、よっ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。

また現像領域りに至ったフロート電極１６が、感光体表
面の潜像に対向したとき、該電極１６が１潜像を形成す
る電荷による静電誘導によって帯電し、これによってフ
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
汚れの発生が顕著となる。また潜像の局所にトナーが異
常な程、多量に付着し、可視像の画像むらを生せしめる
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１へ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、現像領域り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わを導体化し
、フロート電極の電荷を逃がすように構成することもて
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、現像領域り以外
の個所であれば、適宜な個所に設できる。ただ、タンク
５から送り出されて、現像領域りへと搬送ｉｈ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
る静電気力によっても、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がら現像領域
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
像領域り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って構成したが、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１６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
性材料によって構成し、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−成分
系低抵抗磁性現像剤、−成分系非磁性現像剤（低抵抗、
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、こわを搬送するため
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。まん本発明は、
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配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ヘルドとして構成され
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）　、　（ｂｌ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クラ７、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、、Ｌ２・・潜像第２図 Ｌ２ 第３図 原稿画像の濃度 第４図 ど 第５図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 現像剤担持体に担持これた一成分系現像剤を用いて、潜
   像担持体に形成場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
   て支持き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。