JPH0330137B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は現像方法及び装置に関し、更に詳言す
れば成分現像剤を使用する現像方法に係り、特に
地カブリがなく画像鮮明度にすぐれ、階調性に富
む可視像を得ることを可能にする現像方法及び装
置に関する。

従来、一成分現像剤を使用する現像方法とし
て、トナー粒子を噴霧状態にして用いるパウダ
ー・クラウド法、ウエブ、シート等よりなるトナ
ー支持体部材上に形成した一様なトナー層を静電
像保持面に接触させて、現像をおこなうコンタク
ト現像法、トナー層を静電像保持面に直接接触さ
せず、静電像の電界により保持面にトナーを選択
的に飛行させるジヤンピング現像法、また、導電
性磁性トナーを用いて、磁気ブラシを形成し、静
電像保持面に接触させて、現像するマグネドライ
法等が知られている。

上述の各種一成分現像方法のうち、パウダー・
クラウド法、コンタクト現像法及びマグネドライ
法は、トナーが静電像保持面に画像部（本来トナ
ーが付着すべき部分）、非画像部（本来トナーが
付着すべきでない地の領域部分）の区別なく、接
触するため、非画像部にもトナー付着が生じ、所
謂地カブリの発生を避けることが出来なかつた。
しかしながら、ジヤンピング現像法（例えば特公
昭41−9475号公報に記載の方法）は、トナー層と
静電像保持面とが、非接触で間隙を有するように
して現像するため、地カブリの防止という点では
極めて有効な方法である。しかしながら現像に際
し、静電像の電界によるトナーの飛行現像を利用
しているため、得られる可視像は一般に次のよう
な問題点を有している。

第１は、画像部端部において鮮明度が低下する
という問題である。画像端部における静電像の電
界の様子は、電子写真感光体上に形成した静電潜
像の場合第１図の様になつている。即ち画像部の
中央付近は現像剤支持体として導電性の部材を用
いれば、電気力線は、画像部より発して、トナー
支持体まで到達しているためトナーはこの電気力
線に沿つて飛行し、感光体面に付着し現像が行な
われる。しかし画像部端部においては、非画像部
に誘導される電荷の為電気力線がトナー支持体ま
で到達せず、まわり込みが生じているため、飛行
してきたトナーの付着は極めて不確実で、かろう
じて付着するものもあれば、付着しない場合もあ
る。これが為に得られる画像は、画像部端部にお
いて、シヤープさの欠けた不鮮明なものとなり、
また線画の現像においては、原画よりも細つた感
じて現像されるという不都合が生ずる。

通常のジヤンピング現像法に於てこれを避ける
には、静潜像保持面と、現像剤担持体表面との間
隙を充分に小さく（例えば100μ以下）しなけれ
ばならず、実際上、上記二面間での現像剤や混入
異物の圧接事故を生じ易い。又、そのような微小
間隙を維持することは、置設計上の困難さを併う
ことが多い。

第２に、ジヤンピング現像法によつて得られる
画像は一般に階調性に欠けるという問題である。
ジヤンピング現像法においては、静電像の電界に
よつてトナーが、トナー支持体への拘束力に打ち
勝つたとき始めて飛行する。このトナーをトナー
支持体に拘束している力は、トナーとトナー支持
体との間のフアンデル・ワールス力、トナー同志
の付着力、及びトナーが帯電していることにもと
ずく、トナー支持体との間の鏡映力等の合力であ
る。従つて静電像の電位がある一定の値（以下、
トナーの転移閾値と呼ぶ）以上になり、それによ
る電界が、上記トナーの拘束力以上になつた時始
めて、トナー飛行がおこり、静電像保持面へのト
ナー付着が生じる。もつとも、上記トナーの支持
体への拘束力は、一定の処方により製造・調合さ
れたたトナーであつても、個々のトナーにより、
或いはまたトナーの粒径等により、その値は異な
るが、ほぼ一定の値のまわりに狭く分布している
ものと考えられ、それに対応して上記トナー飛行
の生ずる静電像表面電位の閾値もある一定の値の
まわりに狭く分布しているものと思われる。この
ように支持体からのトナーの飛行の際に閾値が存
在するためこの閾値を越える表面電位を有する画
像部には、トナー付着が生ずるが、逆に閾値以下
の表面電位を有する画像部にはほとんどトナー付
着が生じないと言う結果になり、所謂γ（ガンマ
＝静電像電位に対する画像濃度の特性曲線の勾
配）の立つた階調性にとぼしい画像しか得られな
いという結果になる。

本発明の目的は、交互電界を形成して現像を行
う現像方法及び装置において、現像すべき像の種
類に応じて最適の現像を行うことを可能とした現
像方法及び装置を提供することにある。

以下、本発明に係る実施態様並びに実施例を図
面に参照して、詳細に説明する。

第２図を例にとつて本発明の原理を説明する。
下段にはトナー担持体に印加する電圧波形が示さ
れ、ここでは矩形波となつているが、後述するよ
うにこれに限るものではない。時間間隔t₁で大き
さVminの負の極性のバイアス電圧が印加され、
また時間間隔t₂では大きさVmaxの正の極性のバ
イアス電圧が印加される。Vmin，Vmaxの大き
さは、像面に形成されている画像部電荷が正で、
これを負に帯電したトナーで現像する場合は画像
部電位をV_D、非画像部電位をV_Lとするとき、 Vmin＜V_L＜V_D＜Vmax ……(1) を満足するように選ぶ。このように選べば、時間
間隔t₁ではバイアス電圧Vminは静電潜像保持体
の画像部及び非画像部へのトナーの付着を促進す
る傾向にバイアス電界を与えるように作用するの
でトナー転移段階と呼ぶ。また時間間隔t₂ではバ
イアス電圧Vmaxは時間間隔t₁において潜像保持
面へ転移したトナーを逆にトナー担持体へ戻す傾
向にバイアス電界を与えるように作用するのでト
ナー逆転移段階と呼ぶ。

第１図に於けるVth・，Vth・ｒは、それぞ
れトナー担持体から潜像面へまた潜像面からトナ
ー担持体へトナーが転移するための電位閾値であ
り、図に示された曲線の立ち上がりの最も傾きの
大きい点より、直線で外挿した電位値と考える。
第１図上段には、t₁におけるトナー転移量とt₂に
おけるトナー逆転移度が潜像電位に対してモデル
的にブロツクされている。

トナー転移段階における、トナー担持体から静
電像保持体へのトナー転移量は、第２図に破線で
示したカーブ１の如くになる。この曲線の傾き
は、バイアス交互電圧を印加しない場合の曲線の
傾きにほぼ等しいものである。この傾きは大き
く、しかもV_LとV_Dとの中間の値で、トナー転移
量は飽和してしまう傾向にあり、従つて中間調画
像の再現に劣り、階調性は悪い。第２図に示した
第２の破線のカーブ２は、トナー逆転度の確率を
表わしたものである。

本発明に係る現像方法においては、このような
トナー転移段階と、トナー逆転移段階とが、交互
に繰り返されるように交番する電界を与えその交
番電界のトナー転移段階のバイアス位相t₁では、
トナー支持体からトナーを静電潜像保持体の非画
像部にまでもあえて一旦到達させ（勿論画像部に
も到達させる）、明部電位V_Lに近い低い電位をも
つ中間調の電位部分にも充分にトナーを付着させ
て階調性を向上させるようにし、次いで、トナー
逆転移段階のバイアス位相t₂では、上記トナー転
移方向と逆方向にバイアスを作用させて、上述の
ように非画像部にも到達しているトナーをもとの
トナー支持体側へ復帰させるものである。このト
ナー逆転移段階では、後述するように、非画像部
は本来像電位を実質的に有しないから、逆極性の
バイアス電界が印加されると上述のように非画像
部に到達しているトナーは直ちに該非画像部から
離れて現像方法担持体へ復帰する傾向をもつ。他
方中間調域を含む画像部に一旦付着したトナーは
該画像部電荷に吸引されているから、この吸引力
と逆方向に上述の如く逆バイアスが印加されて
も、実際に該画像部を離れてトナー支持体側へ復
帰する量は少い。このように相互に極性の異なる
バイアス電界を好ましい振幅と周波数で交番させ
ることにより、上記のトナーの転移と逆転移が多
数回、現像位置で繰返される。こうして潜像面に
転移するトナー転移量を静電像の電位に忠実な転
移量とできる。即ちトナー転移量を第２図にカー
ブ３として示した通り、傾きの小さい、且つV_L
からV_Dにかけてほぼ一様なトナー転移量変化を
来たす現像を得ることが出来たものである。従つ
て、非画像部においては、最終的にトナーの付着
は実用上皆無に近く、他方中間調画像部分のトナ
ーの付着は、その表面電位に則した階調性の極め
て高い優れた顕画像が得られる。そして、この傾
向は、静電潜像保持体とトナー担持体の間隙が現
像過程の終期に向つて大となるよう設定して、現
像間隙における上述の電界の強度を減じ、収束さ
せることによつて一層顕著になる。

本発明に係るこのように現像過程の一例を第３
図に示す。第３図Ａ，Ｂに示されるように、静電
像保持体４は矢印方向に移動し、この間に現像領
域，を通過し、に至る。５はトナー担持体
である。従つて静電像保持面と、トナー担持体は
現像部において最近接位置から、次第にその間隙
を広げていく。同図Ａは静電像保持体の画像部、
同Ｂは矢印の方向がその電界の方向を、矢印の長
さがその電界の強さを示している非画像部におけ
るトナー担持体からのトナーの転移、逆転移の電
界を示す。又、同図Ｃは、トナー担持体に印加さ
れる交互電圧の波形の一例である矩形波を示し、
トナー転移、逆転移電界の方向と強さの関係を模
式的に描いてある。静電像電荷が正の場合、｜
Vmax−V_L｜＞｜V_L−Vmin｜，｜Vmax−V_D｜
＜｜V_D−Vmin｜ ……(2) と設定されている。

領域で現像における第１の過程が、又領域
で第２の過程が生じている。第３図Ａに示した画
像部の場合、領域では、交互電界の位相に応じ
てトナーの転移電界ａと、交互移電界ｂの両方が
交互に印加されそれによるトナーの転移と逆転移
とがいずれもおこつている。現像間隙が大となつ
ていくため領域では、共に転移、逆転移電界が
弱くなり、トナー転移は可能であるが逆転移をお
こす程（閾値｜Vth・ｒ｜以下）の逆転移電界は
なくなる。領域では、最早転移、逆転移共にお
こらず、現像は完結する。

第３図Ｂに示した非画像部の場合、領域では
トナーの転移電界a′と、逆転移電界b′の両方が印
加され、トナーの転移と逆転移が生じている。従
つてこの領域では地カブリが生じている広間隙
領域では共に転移、逆転移電界が弱くなり、ト
ナー逆転移は可能であるが転移をおこす程の（閾
値｜Vth・｜以下）の転移電界は無くなる。し
たがつてこの領域で地ブリは実質的に起こらず、
領域で生じていた地カブリもこの段階で充分に
除去される。領域では最早転移、逆転移共にお
こらず、現像は完結する。中間調の画像部につい
ては、その電位に応じたトナー転移量と逆転移量
の大小によつて最終的な潜像面へのトナー転移量
が決まり、結局第２図の曲線３のように傾きの小
さい、従つて階調性の高い顕画像が得られる。

このように、現像間隙を飛行させて非画像部に
も一旦トナーを到達させて階調性を改善させ、次
いで該非画像部に到達したトナーをもとのトナー
担持体へ向けて主としてはぎとるように作用させ
るためには、印加する交互バイアス電圧の振幅と
交番の周波数とを適正に選定する必要がある。以
下にこお選定により本発明の効果が明瞭に現われ
た実験結果を示す。

第４図Ａ，Ｂは静電線電位Ｖに対する画像反射
濃度Ｄを先ず印加交互電圧の振幅を固定し、周波
数を変えて測定した実験結果をプロツトしたもの
である。以下、この曲線をＶ−Ｄ曲線と呼ぶ。こ
の実験は次の構成のもとになされたものである。
円筒形の静電像形成面に、正の静電荷潜像が形成
されている。トナーとしては後述する磁性トナー
（マグネタイト含有量30％）を用い、磁石を内包
した非磁性スリーブ上に層厚約60μ程度に塗布
し、該トナーと該スリーブ表面との摩擦によつて
該トナーに負電荷を付与する。この静電像形成面
と磁気スリーブとの間の現像最小間隙を100μに
保持した場合の結果を第４図Ａに、同300μに保
持した場合の結果を第４図Ｂに示した。スリーブ
により内包される磁石による現像部での磁束密度
は約700ガウスである。上記円筒形静電像形成面
と上記スリーブは略同速で同一方向に回転し、そ
の速度は約110mm／secである。従つて、静電像形
成面は、現像部において最小間隙を通過後、次第
にトナー担持体より離れていく。このスリーブに
印加される交互電界は振幅V_P-P＝800V（ピーク・
ツー×ピーク値）の正弦波に直流電圧＋200Vを
重畳している。第４図Ａ，Ｂには、この印加電圧
の交番周波数が100Hz，400Hz，800Hz，1KHz，
1.5KHz（第４図Ｂのみ）の場合のＶ−Ｄ曲線、
及びバイアス電界を印加せず、上記静電形成面の
背面電極と上記スリーブとを導電した場合のＶ−
Ｄ曲線が図示されている。

これらの結果から、バイアス電界を印加しない
場合には、Ｖ−Ｄ曲線の傾き、所謂γ値は非常に
大きいが、低周波の交互電界を印加することによ
つて、γ値は小さくなり、極めて階調性が高くな
ることがわかる。外部電界の周波数を上げると、
次第にγ値は大きくなり、階調性を高からしめる
効果は薄れていき、間隙が100μの場合、上記の
振幅のもとでは周波数が1KHzを越えると効果が
弱くなり、又間隙が300μの場合、上記のように
振幅が中程度のV_P-P＝800Vの場合、周波数が
800KHz程度になると効果が減少し、1KHzを越え
ると効果が弱くなる。この原因は次のように考え
られる。交互電界が印加された現像過程において
トナーが、スリーブ表面と潜像形成面の間の空隙
で付着、離脱をくり返すとき、確実にその往復運
動を行なうには有限の時間が必要である。とくに
弱い電界を受けて転移する場合には、トナーは転
移を確実に行なうのに長い時間を要する。一方中
間調の濃度を再現するには弱い電界であつてもあ
る閾値以上の電界を受けたトナーが交互電界の半
周期内に確実に画像部へ転移する必要がある。そ
れには交互電界の振幅が一定の場合、周波数が低
い方が有利であり、従つて実験結果に表わされる
ように周波数の低い交互電界でとくに良い階調性
が得られることになる。この議論の正当性は、第
４図Ａ，Ｂの両実験結果の比較から得られる。第
４図Ｂに示した結果は静電像形成面とスリーブ表
面との間隙を300μと大きくした以外は、第４図
Ａに示した実験と同一条件のもとでなされたもの
である。間隙を広げるとトナーのうける電界強度
は小さくなる。さらに飛翔距離も長くなるため、
結局転移時間は長くなる。実際に第４図Ｂにより
明らかな如く、800Hz程度でγ値は相当大きくな
り1KHzを越えると殆んど交互電圧を印加しない
場合のγ値と同等になつてしまう。従つて階調性
向上に関して間隙の狭い場合と同等の効果を生ぜ
しめるためには、より周波数を低下させるか、後
述するように交互電圧の強度（振幅）を上げるこ
とが好ましい。

一方、周波数が余りに低すぎると、潜像形成面
が現像部を通過する間にトナーの往復運動が充分
に繰り返されず、画像には交互電圧により現像ム
ラが生じ易くなる。上記実験の結果、周波数40Hz
までは、おおむね良好な画像が得られそれを下ま
わると、顕画像にムラが生じた。斯かる顕画像に
ムラを生じないための周波数の下限は、現像の条
件、中でも現像速度（又はプロセス・スピードと
も言う、Vpmm／sec）に特に依存することが判
明した。本実験においては静電像形成面の移動速
度は110mm／secであつたから、周波数下限は、
40／110×Vp0.3×Vpとなる。尚印加する交互電 圧の波形は、正弦波、矩形波鋸歯状波又は、これ
らの非対称波等のいずれについても効果のあるこ
とが確認された。

このように、交互バイアスを印加することは階
調性向上に著しい効果をもたらすものであるが、
その電圧値が適正に設定されなければならない。
即ち、交互バイアスの電の｜Vmin｜を大きくと
りすぎると、現像促進段階における非画像部への
トナー付着量が多過ぎ、現像の第二過程におい
て、そのトナーが充分に取り去られず、画像にカ
ブリ汚れが生ずる場合がある。又、｜Vmax｜を
大きく取り過ぎると、逆に画像部からのトナーの
引戻しが大きくなり、所謂べた黒部の濃度が低下
してしまう。これらの現像をおこさず、しかも階
調性効果を充分に上げるためには、 VmaxV_D＋｜Vth・ｒ｜ ……(3) VminV_L−｜Vth・｜ ……(4) の程度にとるのが妥当である。Vth・，
Vth・ｒは既に説明した電位閾値である。交互バ
イアスの電圧値をこのように選べば現像促進段階
において過剰なトナーが非画像部に付着するこ
と、逆転移段階において、画像部よりトナーを引
き戻し過ぎることなく、適正な画像を得ることが
できる。

このことを実験結果によつて示す。第５図Ａ，
Ｂは、交互電界の周波数を固定（200Hz）し、振
幅V_P-Pを変化させた場合のＶ−Ｄ曲線であり、
同図Ａは現像間隙を100μ、同図Ｂは現像間隙を
300μに設定した場合の結果を示している。その
他の条件は第４図Ａ，Ｂの場合と同じである。先
ず現像間隙が比較的小さいときは、電界を印加し
ないときに比べて振幅V_P-Pが400V以上になると
階調性向上の結果が現出する。V_P-Pが1500Vを越
えると階調性は良好であるが、非画像部のカブリ
が出はじめ、2000Vを越えるとカブリが多くなつ
た。この場合斯かるカブリを妨ぐには交番周波数
を200Hzよりも高くすることによつてなし得る。
現像間隙を広くして300μとすると、V_P-P＝400V
以上から階調性改善の効果が出はじめ、800V位
では階調性も良好で且つ地カブリもほとんどなく
良質の顕画像が形成できた。V_P-Pが2KVを越え
ると階調性は良好なるも地カブリが生じるため、
この場合には交番の周波数を高くする必要があ
る。

このように現像間隙ｄが相対的に大となる場
合、印加電圧のV_P-Pをｄが小なる時に比べて、
より大とし、またをより高くするのが良い。

このように画像の階調性向上を目的とするため
には印加交互電圧の交番周波数と振幅値を適正な
範囲に設定する必要があるが、更に、画像の性質
によつては、これら印加電圧の周波数と振幅値と
の関係を上記範囲より異なる他の範囲に選定する
ことができることが判明した。即ち交互電圧の周
波数と電圧値の関係を更に厳密に調べるとそれら
の値によつて、現像特性（Ｖ−Ｄ曲線）は任意に
選択し得ることが明らかになつた。その１例を第
６図に示す。

第６図には潜像保持体である感光ドラムと、現
像剤担持体であるスリーブとの間隙が300μ、ス
リーブ上の現像剤層約100μ、トナーとしてスチ
レンアクリル樹脂100部、フエライト60部、カー
ボンブラツク２部、荷電制御剤として含金染料２
部を混練粉砕し、コロイダルシリカ0.4重量％を
外添したものを用いたときの現像特性が示されて
いる。図示の各カーブの条件はいずれも明部電位
約0Vで暗部電位（約500V）を顕画化するための
バイアス条件（交番周波数（Hz）、振幅値
（V_P-P）である。印加電圧波形は正弦波で直流電
圧が重畳されている。（前出のグラフと若干異つ
ているのは使用した現像剤の相違による。） 第４図Ａ，Ｂ及び第６図のグラフからも明らか
な如く、一般に周波数が低い場合には、、階調
性の高い現像特性が得られ、やや高い場合にはγ
の大きい現像特性が得られる。このような周波数
変化に加えてさらに、交互電圧の振幅を変えるこ
とにより、好みに応じた任意の現像特性を得るこ
とが可能である。（直流成分をも若干変化させて
ある。） 第６図に示したカーブａは周波数を200Hz、
V_P-P＝900V、直流重畳分220Vの場合のVDカー
ブであり、これから、このバイアス条件では高階
調性を有していることが判かる。次にカーブｂは
周波数及び振幅値を増加させて、＝400Hz、
V_P-P＝1000V，DC直流分220Vとした場合、カー
ブａに比べてγはやや大きくなるが、まだ比較的
高い階調性を有している。

さらにこのカーブｂに対し、振幅V_P-Pを一定
にしたままで周波数を700Hz，900Hzへと上げてい
くと、カーブｃ，ｄに示すようにγは増々大きく
なり、階調性は乏しくなつてくる。しかしなが
ら、その反面、カーブｄに示すように、静電像電
位が低電位であつてもその電位の良好な現像が可
能であることが判かる。さらに又階調性には乏し
いか、エツジで効果が大きくなり、ライン像再現
性は良好でかつ、地カブリは減るという利点をも
有する。

このように、バイアス条件を変えることによ
り、原稿に応じた或いは利用者の好みに応じたオ
ールラウンドな画質を保障することが可能にな
る。

以上の実験に基き交番バイアス条件（周波数
（Hz）と振幅値V_P-PＶの好ましい組合せの範囲を
第７図に示した。第７図は縦軸に印加電圧の振幅
V_P-PＶ、横軸にその交番の周波数（Hz）をとつ
て、地カブリ、画像に応じて選択できる両者の組
合せの好ましい範囲を図示したものである。

図中、実線のカーブｐは現像間隙が300μの場
合、カブリが比較的出易い範囲の境界を示したも
ので斜線部領域Ａはこのカブリが出易くラインコ
ピーには適さない範囲を示している。また実線の
カーブ９は同じく現像間隙が300μの場合、階調
性の良否の判定の境界を示すもので、斜線部領域
Ｃは、その効果の低い範囲を示している。従つ
て、両曲線ｐ９により囲まれた範囲Ｂが、カブリ
が少なく、画像鮮明にも優れ、且つ階調性も良好
な範囲を示すものである。

勿論、この曲線ｐ，９の位置は現像間隙ｄの大
小によつて多少の変化を来たし、ｄが比較的小と
なる場合、カーブｐ，９は夫々一点鎖線p′，９′
の如く変位してくる。

特に図中Ｓで示した破線により囲まれた領域
が、交互電界によるバイアスの総合的効果が顕著
である。この領域Ｓの周波数の下限値は、先述し
た≧0.3×Vpにより定まる値であり、その上限
値はSN比を良好に維持する観点から定めたもの
である。このSN比について説明すると、前述の
如く印加交互電界の周波数を高くすると現像剤担
持体と潜像担持体との間で確実に現像剤の往復運
動（一旦非画像部にも到達させる運動））を起こ
させるために、、印加電圧の振幅V_P-Pを大とする
必要がある。しかるにこのような電圧値が高くな
ると、顕画化すべき画像部の電位差V_Dよりもは
るかに高圧となり、画像部への現像剤の転移現象
が、V_Dの電位差を感じにくくなる。そうすると
画像鮮明度が低下しラインの再現性が悪くなり、
かつ地カブリも出易くなる。加えて、特に高電圧
（約2500V以上）の使用は、周辺の部材との間の
放電現象も起こし易くなるから装置的に問題であ
る。

従つて、上述した標準の設定条件のもとでは振
幅は好ましくはV_PP≦2500V、特に好ましくはV_PP
≦200Vで、周波数は特に好ましくは≦1KHzで
ある。振幅との組合せによつては実用的に≦
1.5KHzにすることにより所期の効果をあげるこ
とができた。

以上述べた如く、潜像形成面−トナー担持体間
に外部交互電圧を印加することは著しく画像の階
調性を向上せしめカブリを防止できるものである
が、さらに以下に述べる如く、現像剤として磁性
トナーを、現像剤担持体として永久磁石を内包す
るスリーブを用い、外部交互電圧値を適正に設定
することによつて、同時に線画像の再現性を更に
向上せしめることが可能となる。

以下、静電像形成電荷を正として説明を行なう
がこれに限定されない。所謂ジヤンピング現像法
に於ては、潜画像端部より発する電気力線が第１
図に示されるように潜像形成面の背面電極にまわ
りこみ、トナー担持体表面に到達し得ず、したが
つて、トナー担持体より出発したトナーは画像端
部には付着しにくい。このため得られる画像はラ
インの細りや、端部のきれの悪いものになりがち
でラインコピーにも問題となるものである。

そこでこの系において、交番バイアスを印加
し、そのVminを充分に低くとると、トナー転移
段階での現像部における電気力線は、第８図に示
されるように静電像端部における電気力線のまわ
りこみは小さく、平行電界が形成される。これに
より、端部にまで確実にトナーを付着させること
が可能となる。但し、既に述べたように、一般に
はVminを低く取り過ぎると、非画像部における
カブリ汚水が生じる。

本発明の実施態様に於いて、現像剤として磁性
トナーを、又現像剤担持体として、永久磁石を内
包するスリーブを用いたことの利点は、主にこの
点を解決することにある。現像剤における磁性体
含有量、永久磁石の磁界強度を適正に設定するこ
とにより、スリーブ上へのトナーの拘束力を一様
に高め、従つて、Vth・の値を充分に大きくす
ることができる。その結果トナー転移段階での非
画像部へのトナー付着を少量に押えた状態で
Vminを低く走定することができた。

このようにして、磁性トナーを用いたジヤンピ
ング現像において、交番バイアスを印刷すること
により、階調性が高く、端部の鮮明な、しかもカ
ブリ汚れのないラインコピーにも優れた画像を得
ることが可能となつた。

一方、一般に、高抵抗トナーのジヤンピング現
像における現像剤の現像部への搬送及び電荷付与
は極めて難しい問題である。その中で現像剤とし
て磁性トナーを用い、スリーブによつて搬送を行
ない、又、スリーブ表面や塗布部材とトナーとの
摩擦帯電によつて電荷を与える方法は極めて有利
な方法の１つであると考えられる。

又、この磁性トナーをスリーブ上に塗布する手
段としては、スリーブに弾性体を圧接する方法
や、磁性体をスリーブ内永久磁石の磁極位置に対
向させてスリーブ表面とは非接触に保ち、磁力に
よつて磁性トナーの塗布厚を規制する方法が考え
られる。スリーブと静電像保持体とを対持させ、
同方向に略同速で回動させて現像を行なう場合、
通常のジヤンピング現像では、スリーブ上のトナ
ーの塗布状態がそのまま画質に影響し、前者の方
法で塗布した場合には、塗布状態は比較的緻密で
あり、画質は良い。しかしながら、この塗布方法
にはトナーをスリーブ表面に強く摺りつけること
になるため、スリーブ表面にトナーの樹脂分の付
着を招き、その結果としてトナーの帯電を妨げ易
い。

一方、後者の方法を用いれば、スリーブ表面へ
のトナーの付着は最低限に押えられるスリーブ表
面上におけるトナーの塗布状態はトナー粒子の塊
が散在した状態となつて、粗く、その結果現像後
の画質はその状態をそのまま反映して、第９図Ａ
に示すように粗びたものとなる。

ところが本発明において繰り返み述べている交
番バイアスを現像部に於いて印加することによ
り、トナー粒子は潜像とスリーブ表面の間で往復
運動を行ない、その過程で１ケ１ケの粒子にほぐ
され、第９図Ｂに示すように静電像面画像部に
は、トナーが緻密に付着することが可能になる。

以下、具体的な詳細を実施例を用いて示す。

実施例(1) 本発明に係わる現像方法を実施する一例の現像
器構成を第１０図に示す。

１１はCdS層の上に絶縁層を有する静電潜像保
持体、１２はその背面電極であつて、１１と１２
でドラム形状を形成する。１３は内部に磁石ロー
ル１７を有する磁性ステンレス製スリーブであ
る。静電潜像保持体１１とスリーブ１３はその最
小間隙を300μに周知の間隙維持手段２１により
保持されている。１４は現像容器１９内の一成分
磁性現像剤であつて、スチレンマレイン酸樹脂
70wt％、フエライト25wt％、カーボンブラツク
3wt％、負性荷電制御剤含金染料2wt％を混練粉
砕されたものであつて、さらに流動性向上のため
にコロイダルシリカ0.2wt％が外添されている。
１６は鉄製のブレードであつて、スリーブ１３に
内包される磁石ロール１７の磁極１７ａ（850ガウ
ス）位置に対向しており、磁力によつて磁性現像
剤１４のスリーブ１３上への塗布厚を規制する
（特願昭52−109240号参照）。ブレード１６とスリ
ーブ１３の間隙は約240μに保持されており、ス
リーブ１３上に該ブレード１６により塗布される
現像剤層の厚みは約100μである。１５は可変交
互電圧電源であつて、背面電極１２とスリーブ１
３の導体部との間に交番バイアス電圧を印加す
る。又、現像剤の塗布ムラを防止するため、ブレ
ード１６とスリーブ１３は同一電位とされてい
る。

静電像電位の平均値な値は、暗電位＋500V、
明電位0Vであつた。

上記可変交互電圧電源１５より印加される交番
電圧は第６図に示した４通りの中から、例えば
(a)，(b)，(d)を選べるように上記の電圧源が夫々の
発振源をもつように設定されている。この個々の
電源は公知のもので良い。２０はこの電源１５に
接続され、上記(a)，(b)，(d)の各々の周波数と振幅
値を選択する切替手段で、公知の電気的切替手段
が使用できる。

これにより、操作者の好みに応じて画質を選択
できる。

第１０図に示した選択的切替手段２０の選択ボ
タンＡをおすと、バイアス条件は (a)＝200Hz，V_P-P＝900V，（DC重畳220V）
に設定される。このとき利用者はソフトなトーン
で、繊細な画質の写真像を得ることができる。選
択ボタンＢをおすと、バイアス条件は (b)＝400Hz，V_P-P＝1600V（DC重畳220V）に
設定される。この条件は、通常のコピーをとると
きに用いられる。又、選択ボタンＣをおすと、バ
イアス条件は(d)＝900Hz，V_P-P＝1600V，（DC
重畳120V）に設定される。このとき利用者は、
濃度は薄くかぶり易い原稿や、色画像の原稿やラ
イン主体の原稿をカブリなく良質に再現すること
ができる。

勿論これらの選択的組合せは例であつて、前述
の適正範囲にあれば、これ以外の周波数と電圧値
との組合せが採用できるこというまでもない。

第１１図〜第１４図は、本発明に係わる現像方
法に適用される条件下での現像間隙における現像
剤の往復運動と、適用するバイアス電印加電圧の
周波数を高周波数（例2KHz以上）とした場合
の現像剤の振動運動とを模式的に示した過程説明
図である。第４図Ａ，Ｂ及び第７図に示した実験
結果に、階調性向上のための好ましい周波数の範
囲を示したが、例えば上述の実施例の場合におけ
る現像剤の往復運動を、模式的に第１１図及び第
１３図に示した。

第１１図は、潜像担持体４の顕画化すべき画像
部とトナー担持体５の間の空隙中における現像剤
の移動を示し、第１３図は、潜像担持体４の非顕
画部である非画像部とトナー担持体５の間の空隙
中における現像剤の移動を示したものである。
夫々の図(a)は、バイアス電界が印加されていない
初期状態を示す。図(b)に示すトナー転移段階で
は、トナー担持体から画像部４ａには、その静電
的吸引力のため非画像部よりは多くの現像剤が転
移する。注目すべきことは、トナー担持体５から
非画像部４ｂにも現像剤が転移し、到達している
ことである。矢印は現像剤の移動方向を示す（以
下同じ）。次に同図(c)に示したように印加電界が
逆位相となるトナー逆転移段階では、画像部から
は相対的に少量の現像剤がトナー担持体に復帰す
るが、非画像部にはトナーを吸引する電荷が存在
しないので、逆バイアスに応じてトナー転移段階
で転移した現像剤のほとんどがトナー担持体に復
帰してくる。次に再びバイアスの移相が変わる
と、同図(d)に示すようにトナー転移段階が生じ、
以下、上述のようにこのような現像剤の往復運動
を繰り返す。こうして多数回の往復運動が行なわ
れ、この間非画像部にも一旦現像剤に到達せしめ
ることにより、比較的電位の低い明部に近い中間
調画像部からベタ黒の画像部まで、その保有電位
に忠実な顕画作用が得られる。

実施例に示したように潜像担持体はドラム体を
呈し、トナー担持体はスリーブであるので、両者
の同一方向回転により、両者の対向部は最近接位
置から徐々に間隙が広がり、この間隙に作用する
上記のバイアス交互電界の強度が次第に低下して
収束し、現像が終了する。したがつて、この収束
段階では階調性は極めて良く、且つ非画像部の現
像剤の付着は実質的に階無と言えるものである。

他方、交番周波数を上昇させて、高周波例えば
2KHz以上とした場合には、階調性は低下する。
この現象を第１２図及び第１４図を参照して説明
する。両図(a)はバイアス印加前の潜像保持体４と
トナー担持体５の状態である。画像部においてト
ナー転移のためのバイアスが印加されると、第１
２図(b)に示すようにトナーは画像部４ａに向けて
トナー担持体から解放されるが、個々のトナー粒
子に働く力により転移の程度には多少のバラツキ
があり、このバラツキが収束する前にバイアスの
交番周波数が高いために、画像部に到達したトナ
ー及び現像間隙中に未だ浮遊しているトナーに逆
バイアスが印加され、第１２図(C)のように浮遊ト
ナーの多くはトナー担持体側へ戻ると考えられ
る。そしてこの復帰動作が終了しないうちにバイ
アス位相が反転するから、再びトナーは画像部に
向かうバイアス力を受ける。従つて、画像部とト
ナー担持体の間の空隙でトナーの往復運動ではな
く、むしろトナーの振動が起つているのである。

このようなトナーの振動運動は、潜像電荷の存
在しないい非画像部とトナー担持体間の空隙にお
いて顕著である。この状態を第１４図に示した。
同図(a)に示した初期状態から、トナー転移のため
のバイアス位相が印加される。この場合、トナー
は転移閾値を越えるバイアスがかかるとトナー担
持体から解放されるが、同図(b)に示すようにバイ
アスの交番周波数が高いため、トナーが非画像部
４ｂに到達する前にバイアスの位相は逆転し、も
とのトナー担持体に復帰する（第１４図(C)）。そ
して次にトナー転移バイアスに転じると再びトナ
ー担持体から解放されるが、時間的にこれらのト
ナーが上記の空隙中に浮遊している間に再び逆バ
イアスがかかり、トナー担持体へ向かう。このよ
うにトナーは空隙中で振動し、非画像部４ａには
実質的に到達しないから、現像が終了したときに
も非画像部におけるトナーの付着はなく、所謂地
カブリは生じない。しかるに、その反面、明部
（非画像部）に近い中間調画像電位を有する部位
へのトナーの付着も充分には行なわれないと考え
られ、階調性が低下する。この現像は2KHz以上
の或る程度の高周波に至るまで生じているものと
理論上考えられ、本発明におけるような階調性の
再現に困難である。

以上の説明において、画像部電位V_Dが正であ
る場合について詳述したが、本発明はこの場合限
定されることなく、画像部電位が負電位の場合に
も適用でき、この場合、電位の正の方を小、負の
方向を大とすれば、同様に適用できる。従つて、
斯かる画像部電荷が負の場合、光述した(1)〜(4)で
は次の（1′）〜（4′）として表わされる。

Vmax＞V_L＞V_D＞Vmin ……（1′） ｜Vmin−V_L｜＞｜V_L−Vmax｜ ｜Vmin−V_D｜＜｜V_L−Vmax｜ ……（2′） VminV_D−｜Vth・ｒ｜ ……（3′） VmaxV_L＋｜Vth・＝6｜ ……（4′） そして上記周波数と電圧値との範囲内での選択
によつて、例えば相対的に低周波数、相対的に低
電圧の交互電圧を印加するときは、ソフトな階調
性で、繊細な画質の写真像を得ることができる。
また例えばこれと異なり、相対的に高周波数、相
対的に高電圧の交互電圧を印加するときは、濃度
の薄い原稿、色画像原稿、ライン主体の原稿の良
質な画像を得ることができた。更に上記条件の中
間的条件の選択により、通常のコピーを得ること
もできる。

更に、磁性現像剤層を磁石を内包する非磁性ス
リーブ上に担持するものであるから、磁性現像剤
は磁界の作用により該スリーブ上への現像剤の拘
束力を一様に高め、これにより、現像剤転移の電
位閾値Vth・の値を充分に大きくとれるから、
非画像部への現像剤の付着を少量に押えることが
でき、地カブリを極少にすることができた。

このようにして本発明に係わる磁性現像剤を用
いた現像剤の転移、逆転移を行なわしめる現像方
法は、低周波交互バイアス電界を印加することに
よつて、階調性が高い、画像端部が鮮明である、
カブリ汚れのないという優れた質の美麗な顕画像
を得ることが出来た。

電子写真現像方法において、静電像担持体とト
ナー担持体とを間隙をおいて対峙しめ、この間隙
に一定の高周波矩形波のパルスバイアス（周波数
1.5KHz〜10KHz）を印加して画像部にはトナーを
付着させるが、非画像部にははじめからトナーを
付着させないようにした技術は知られている（例
えば米国特許第3866574号明細書）が、この公知
例においては、本発明のように階調性を良くする
観点から磁性現像剤を磁界の用下におくとともに
現像間隙に低周波交番電圧を印加する技術思想は
見られない。むしろ、このような高周波パルスバ
イアス方式は、先に第１２図、第１４図を参照し
て説明したように、間隙におけるトナーの振動性
を良くして非画像部にはいずれのバイアス位相に
おいてもトナーを到達させず、画像部のみにトナ
ーを転移させることにより非画像部へのカブリを
防止しつつラインコピーに好適な現像方式と言え
よう。因に、上記米国特許と同一権利者はその後
願である米国特許第2893418号明細書において、
上記前者の米国特許は、所謂ラインコピーに適す
るが階調性画像の現像には適さない旨述べ、階調
性再現のためには更に高周波パルス（18KHz〜
22KHz）のバイアスを与えてトナーの振動を高め
ることが必要である旨説明している。

したがつて、本発明のように、低周波交互電界
を印加して、磁性現像剤を所要の磁気的拘束下で
非画像部に移転させ、画像の低電位部の現像をも
強調せしめ、画像端部の現像切れ現象もなく、忠
実な階調性を再現するという技術思想は記載され
ていない。

いずれにしても、本発明は、交互電圧の周波数
と電圧との両方を変更するので、現像再生すべき
像の種類に応じて適正な画像を得ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の現像方法における電気力線の説
明図、第２図は潜像電位に対するトナー転移量及
びトナー逆転移度の特性及び印加電圧波形の一例
を示す説明図、第３図(A)〜(C)は、本発明に係わる
現像方法の過程における現像剤の移動と印加電圧
波形を模式的に表わした過程説明図、第４図(A)，
(B)は本発明に係わる現像方法による実験結果とし
ての静電像電位対画像濃度の特性を印加交互電界
の周波数を変えて示した特性図、第５図(A)，(B)は
本発明に係わる現像方法による実験結果としての
静電像電位対画像濃度の特性を印加交互電界の振
幅を変えて示した特性図、第６図は本発明に係わ
る現像方法による実験結果としての静電像電位対
画像濃度の特性を印加交互電圧の周波数と振幅を
変えて示した特性図、第７図は本発明に係わる現
像方法による実験結果としての印加交互電界の振
幅対周波数の選択の範囲を示した特性図、第８図
は本発明に係わる現像方法における静電像から発
生する電気力線の説明図、第９図(A)，(B)は現像剤
の移動を説明する説明図、第１０図は本発明に係
わる現像方法を具現した実施例の説明図、第１１
図(a)〜(d)から孫１４図(a)〜(d)は現像過程を示す説
明図。 ４，１１……静電像保持体、５，１３……現像
剤担持体、１２……背面電極、１５……交互電界
を印加する手段、２０……周波数と電圧値を選択
的に切替える手段。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 静電潜像保持体と、現像剤担持体とをこの現
   像剤担持体に担持された現像剤層の厚みよりも大
   きな間隙を介して対峙させた現像部に交互電界を
   形成して現像剤担持体から静電潜像保持体へ現像
   剤担持体の担持する現像剤の転移を生じさせる工
   程及び静電像保持体から現像剤担持体へ静電潜像
   保持体に転移した現像剤の逆転移を生じさせる工
   程とを交互に繰り返す過程を有して静電潜像を現
   像する現像方法であつて、像の種類に応じて、上
   記交互電界を形成する波形の周波数及び電圧値を
   共に切り換えて、像の種類に応じた現像を行うこ
   とを特徴とする現像方法。 ２ 上記電圧値は上記波形の最大電位と最小電位
   との電位差V_p-pである特許請求の範囲第１項記
   載の現像方法。 ３ 上記間隔は100ミクロン以上500ミクロン以下
   の範囲にあつて、上記周波数は2KHz未満で、上
   記電位差は2.5KV以下の電位差V_p-pで、共に切り
   換えられる特許請求の範囲第２項記載の現像方
   法。 ４ 静電潜像保持体と現像剤担持体とをこの現像
   剤担持体に担持された現像剤層の厚みよりも大き
   な間隔を介して対峙させた現像部に、現像剤担持
   体から静電潜像保持体へ現像剤担持体の担持する
   現像剤の転移を生じさせる工程及び静電像保持体
   から現像剤担持体へ静電潜像保持体に転移した現
   像剤の逆転移を生じさせる工程とを交互に繰り返
   させる交互電界を形成する手段と、現像剤担持体
   に現像剤を供給する手段と、を有する現像装置に
   おいて、上記交互電界形成手段は、第１周波数及
   び第１電圧値を有する第１バイアス電圧と、第１
   周波数とは異なる第２周波数及び第１電圧値とは
   異なる第２電圧値を有する第２バイアス電圧を選
   択的に出力する電源と、像の種類に応じて第１バ
   イアス電圧、第２バイアス電圧を選択する手段
   と、を有し、周波数と電圧値を共に切換えて現像
   を行う現像装置。 ５ 上記第１、２電圧値は上記波形の最大電位と
   最小電位との電位差V_p-pである特許請求の範囲
   第４項記載の現像装置。 ６ 上記間隔は100ミクロン以上500ミクロン以下
   の範囲にあつて、上記第１、２周波数は2KHz未
   満の異なる周波数であり、上記第１、２電圧値は
   2.5KV以下の電位差である特許請求の範囲第５項
   記載の現像装置。 ７ 磁性トナー層を担持搬送する現像剤担持体で
   あつて、静電潜像保持体と、この磁性トナー層の
   厚みよりも大きな間隙を介して対向する現像剤担
   持体と、この現像剤担持体の内側に配置された磁
   石と、現像剤担持体から静電潜像保持体へ現像剤
   担持体の担持する磁性トナーの転移を生じさせる
   工程と、静電潜像保持体から現像剤担持体へ静電
   潜像保持体に転移した磁性トナーの逆転移を生じ
   させる工程とを交互に繰り返すことによつて転
   移・逆転移の差による潜像電位に応じた磁性トナ
   ーの付着を生じさせるために上記間隙に交互電界
   を形成する手段と、を備え、上記交互電界形成手
   段は、第１周波数を有する第１バイアス電圧と、
   第１周波数とは異なる第２周波数を有する第２バ
   イアス電圧を選択的に出力する電源と、像の種類
   に応じて第１バイアス電圧、第２バイアス電圧を
   選択する手段と、を有している現像装置。