JPH0330861B2

JPH0330861B2 -

Info

Publication number: JPH0330861B2
Application number: JP56208691A
Authority: JP
Inventors: Satoru Haneda; Masahiko Itaya; Makoto Tomono
Original assignee: Konica Minolta Inc
Current assignee: Konica Minolta Inc
Priority date: 1981-12-22
Filing date: 1981-12-22
Publication date: 1991-05-01
Also published as: DE3247049C2; JPS58108566A; GB2111868B; DE3247049A1; GB2111868A; US4499169A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、電子写真の現像方法に係り、更に詳
しくは絶縁性磁性トナーを使用し、画像の鮮明度
にすぐれ、地カブリのない階調性に富んだ可視像
を得る電子写真の現像方法に関する。

従来から一成分系現像剤を用い、かつ斯かる現
像剤担持体を静電像保持体から所要間〓をおいて
対峙させ、この間〓を1KHz以下の交番電界中で
飛行する現像剤により現像するジヤンピング現像
方法が知られている（例えば特開昭55−18656号
公報）。また斯かる間〓を有して対峙させた静電
像保持体と現像剤担持体との間〓に高周波パル
ス・バイアスを印加して、静電像保持体を画像部
にはトナーを付着させるが、非画像部には付着さ
せないようにした技術も知られている（例えば米
国特許第3890929号明細書、同3866574号明細書、
同3893418号明細書等）。

斯かる公知例は、いずれもトナーのみからなる
一成分乾式トナーを用いること、並びに非画像部
に斯かるトナーの付着を未然に防ぐ観点から静電
像保持体とトナー担持体との間に、トナーの飛行
を必要とする程度の間〓をもつて両者を対峙させ
る構成を採用している。

本発明は絶縁静磁性トナーを用い、且つ斯かる
トナーを静電像保持対の本来トナーが付着して可
視化される部分である画像部と、本来トナーが付
着してはならない部分である非画像部に無差別に
接触させ、同時にトナー担持体から発生する磁力
により非画像部への付着を防ぐように設定した条
件下で、斯かるトナー担持体と静電像保持体との
間に交番電界を引加し、もつて該トナーを上記交
番電界により振動させて、画像部のみを鮮鋭な可
視像とし、非画像部へのトナーの付着が実質的に
起こらないようにしたものである。

本発明に使用される絶縁性トナーは導電性トナ
ーと異なり普通紙に転写できるという大きな利点
を有している。また、接触現像方式はジヤンピン
グ現像にみられる非接触現像方式より（）高速
現像ができる。（）低電位現像ができる。（）
トナー飛散が少ない。等の利点があるにも拘ら
ず、カブリという大きな問題があつた。この原因
としては、絶縁性トナーが電荷をもつているため
に静電像に鏡映力、残留電位、摩擦帯電などで付
着しやすいことがあげられる。一方、このカブリ
除去手段として磁気力を用いてカブリを除去する
手段が一般的に用いられている。強い磁気バイア
スによつてカブリ除去することは可能であるが、
画像部のエツジ部や低電位部にはトナーが飛散し
たような状態で付着し、画像は鮮鋭度に欠けたも
のとなつている。これに対し現像時に強い掻取力
を用いると上記の鮮鋭度は改善されるが、トナー
の飛散や現像方向の掻取力のために現像方向の画
質品位が劣化してしまうという欠点が生じる。そ
こで本発明は、内部に固定された磁石対を収容す
るトナー担持体に電荷を有する絶縁性磁性トナー
を担持させ、静電像保持体に絶縁性磁性トナーを
接触させて静電像を可視化する現像方法におい
て、絶縁性磁性トナーの前記静電保持体への移動
を抑止するように働く磁気バイアス下で、下記の
条件を満足する交番電界を現像位置にあるトナー
層に印加することを特徴とする現像方法を提供す
る。

0.1ν≦Ｖ／ｄ≦0.3＋0.7ν 100≦ｄ≦1000 但しＶ：実効電圧（ボルト）ｄ：静電像保持体とトナー担持体との間隔（ミク
ロン） ν：周波数（キロヘルツ）以上のように、本発明はトナーを上記の交番電
界により振動させて画像部のみ結果的に鮮鋭な画
像を形成させ、非画像部へは現像剤の付着が実質
的に起こらない条件があることの発見にもとづい
てなされたものである。

以下、図面を用いて本発明の詳細な説明を行
う。

第１図は本発明の一実施例である現像装置を示
したものである。図においてドラム状をした静電
像保持体１は矢印方向に回転していて、その周面
上の現像域Ａにおいては、静電像保持体１の回転
方向と同じ方向になるように回転する非磁性の円
筒スリーブ２が0.5mmの間隔をもつて配設されて
いる。このトナー担持体である円筒スリーブ２の
回転周速度は、静電像保持体１の周速度と等しい
か、または速い周速度であつて、公知の駆動手段
によつて駆動される。

一例として、Seの感光体を用いた静電像保持
体の周速度を180mm／secとし、円筒スリーブ２の
外径は30mmφ、回転数150rpmに設定した。Se感
光体はコロナ帯電によつて500Vに帯電し、光パ
ターンを照射した。また、円筒スリーブ２は内側
に固定磁石ロール３を有しており、図では特に現
像部での夫々の着磁磁極は1200ガウスであり、そ
の中心部が800ガウスの磁束分布をもつものであ
る。一般に磁束密度は500ガウス以上必要であり、
1500ガウスもあれば十分である。

この磁気バイアスは電源１０による交番電界を
かけない状態で現像を行つた場合に画像部の画質
は別として、非画像部にトナーの付着が防止され
るように設定される。このように磁気バイアスを
設定することによつて、磁気バイアス下で交番電
界をかけて現像を行つたときにカブリのない鮮鋭
な可視像が得られた。

則ち、本発明においては反射濃度0.03の白紙が
反射濃度0.05（好ましくは0.04）以下の像として
現像されるよう磁気バイアスを設定する。勿論、
直流バイアスが印加される場合には、直流バイア
スを印加した状態で同様な条件となるよう磁気バ
イアスを設定する。本発明ではかかる磁気バイア
ス下で所定の条件を満足する交番電界をかけるこ
とにより高い画質の可視像が得られた。

トナー供給部４の内部には、磁性体であるマグ
ネタイトを45wt％を有する平均粒径15ミクロン
の絶縁性磁性トナー粒子Ｔを収容している。トナ
ーに含まれる磁性体は30〜60wt％の範囲にある
ことが望ましい。

トナー供給部４の下部開口部には、補充用ロー
ラ５を有している。このローラ５の回転により、
その表面に設けられた凹部に入つたトナーはロー
ラ５の回転と共に、トナー室６に落下しトナーの
補給を行なう。トナー室６内のトナーはスクリユ
７によつて撹拌されたのち、円筒スリーブ２周面
に担持されて現像域Ａに運ばれる。トナー厚規制
ブレード８は円筒スリーブ２周面上に付着するト
ナーの厚みを所定値に規制するもので、クリーニ
ングブレード９は現像をおえた円筒スリーブ２上
に付着したトナーを除去するものである。

１０は円筒スリーブ２に100Hz〜10KHzの交流
電圧を印加するための交流電源で、この電源１０
は保護抵抗１１を介して円筒スリーブに接続され
ている。

第１図に例示された現像装置について、絶縁性
磁性トナーを用い、且つ交流電界を静電像保持体
１と現像電極として作用する円筒スリーブ２間に
発生させることによつて生じる現像と、その効果
について述べる。

既にのべたように、絶縁性磁性トナーはカブリ
やすく、これを防ぐためには磁気バイアスが用い
られる。このとき電気的な直流バイアスをかける
ことは、画像の鮮鋭化のためには積極的な役割は
果さない。なぜならば電気的な直流バイアスは、
静電荷像と円筒スリーブとの電圧の関係である現
像の電気的バランスを移すのみだからである。ま
た、すべてのトナー粒子が一極性に帯電されてい
るのではなく、トナーにはそれとは逆極性に帯電
されたトナー粒子を含んでおり、200〜300V以上
の直流バイアスをかけることは、かえつてカリブ
を増すことがある。

本発明は、磁気バイアスによつてカブリを防止
する一方、交番電界によつて現像を促進すること
により画像の鮮鋭化を計ることが特徴であるが、
交番電界は無制限に使うことはできない。第２図
は、Se感光体の表面電位と現像後転写紙へ転写
定着した画像の反射濃度との関係を示す。曲線２
１は直流および交流バイアスをOVとしたときの
表面電位と反射濃度との関係を示し、曲線２２は
電圧400Vで周波数1500Hzの交流バイアス下での
表面電位と反対濃度との関係を示している。

一般に交番電界の電圧の上昇と共に画像の鮮鋭
度と階調性は増加するが、同時にカブリも生じや
すくなる。また周波数を上げると鮮鋭度と階調性
は低下する。また、現像域Ａにおいては狭い増〓
の為、高電圧を印加すると絶縁破壊を起こしやす
い。このことからも画像の鮮鋭度を上げるための
交番電界の大きさと周波数とには制限があり、第
３図に示すように適正な現像領域が存在すること
を実験的に求めた。第３図の絶縁破壊領域とは高
電圧が印加されることにより、感光体およびトナ
ー層を通じて起こる絶縁破壊の起こる領域であ
る。また、カブリ発生領域は非画像部にトナーが
付着する領域である。このカブリ発生領域は、ト
ナーに含まれる磁性体の種類や量、スリーブ内の
磁力による磁気バイアスによつて変化することは
いうまでもない。低画質領域とは、交番電界の効
果が弱く、画像が鮮鋭化されない領域である。以
上のように周波数と印加電圧の関係において良好
な画像が得られるには、しかるべき条件が存在し
ており、第３図のような適正領域が存在すること
が明らかとなつた。

以上の実施例でみられるように静電像保持体の
有する静電像電荷により静電像保持体に接続した
絶縁性トナーによつて現像を行なう現像方法にお
いて、交流バイアス電圧の印加の効果は次のよう
に考えられる。

第１図に示されるように絶縁性磁性トナーはト
ナー担持体である円筒スリーブへの磁気力と静電
像電荷とのクーロン力との差によつて静電像表面
に吸引されて現像されるが、現像に寄与するトナ
ーは静電像表面に近付いた一部のトナーである。

ここで、現像電極として作用する円筒スリーブ
２に交流バイアスを印加することによつて絶縁性
トナーは、この交番電界による作用も受けること
となる。この交番電界により電界の向きが変わる
毎にトナーに働く力の方向が変化し、これに応じ
た方向に移動する。このとき、静電像の電荷によ
る影響も重ねて受けているので、トナーは静電像
を忠実に再現することになる。また、トナーは交
流バイアスによつて振動をうけ、トナーの供給量
が十分でない場合は交流バイアスが印加されない
場合よりも、より多くのトナーが静電像保持体表
面に接触することによつて現像が効果的に行なわ
れ、濃度の濃い画像が得られる。一方階調性の改
善は第２図の曲線２２にみられるように、交番電
界の印加により行われるが、この変化は交番電界
により、より電荷量の大きいトナーによつて現像
が行われている様相を示している。このことは交
流バイアス電圧によつてトナーが振動を受けるこ
とから説明できる。勿論個々のトナーは現像器内
で一定の電荷量をもつて存在しているわけではな
く、電荷量に分布をもつており、一部には逆極性
トナーさえ存在している。現像されたトナーにつ
いてみると数μc／ｇという大きな電荷量をもつ
ており、交番電界下で現像されたトナーの方が更
に之より大きな値を示す傾向にあつた。このこと
は電荷量の大きいトナーが選択的に現像されるこ
と、更に交番電界はより選択性を増す効果を持つ
ことを示している。交番電界により生じる上記の
効果の理由としては次の２項目が考えられる。

(1) 電荷量の大きいトナーはより大きく振動する
ので、現像の機会が増加する。

(2) トナーは電荷量の小さいトナーを含んだクラ
スタを作つており、振動によつて上記クラスタ
が壊われ、その中で特に電荷量の大きいトナー
のみが選択的に現像に寄与する。

また画像を劣化させている軽く付着したトナー
粒子は交番電界によつて力を受け振り落とされた
り高電界部へ移動する。したがつて鮮鋭度の高い
顕画像を同時に得る事ができる。トナーの移動は
ジヤンピング法におけるトナーの飛翔とは異なり
トナー層と静電像保持体とが接触して行われるこ
とが特徴であり、画像の鮮鋭化に必要なトナーの
移動距離は実質的にトナー粒径のオーダーと小さ
いために交番電界に要求される特徴は第３図にみ
られるようにジヤンピング現像条件（特階昭55−
161252号）とは大きく異なつている。

このような絶縁性トナー粒子には高い交番電界
を印加できることが必要であり、体積抵抗は
10¹⁰Ωcm以上、好ましくは10¹²Ωcm以上であるこ
とが望ましい。茲で体積抵抗としては１cm²の断面
をもつ円柱状の空間にトナーを充填し、之に１Kg
の荷重をかけて厚さ３〜４mmのトナー層となつた
ものについて100Vの直流電圧を印加して求めた
ものである。また上述の実施例で印加される交番
電界としては、正弦波、矩形波、三角波または鋸
歯状波等何れでも良い。本発明においては10KHz
以上の周波数でも使用できるが電源のパワーロス
や高電圧が必要となるために好ましいことではな
い。一方、低周波領域では、静電像保持体の移動
速度が通常100mm／sec程度以上であるので、100
Hz程度以下の領域では均一な現像が行われない。
であるから、好ましい使用周波数領域は100Hz〜
10KHzである。実験結果では、画像の鮮鋭化に有
効な周波数領域は100Hz〜10KHz程度であり、特
に1KHz〜5KHzが好ましかつた。

また、上記の実施例ではOVを中心とする矩形
波を使用したが、例えば200V程度の直流成分を
有した交流バイアス電圧を印加してもよい。

以上の実験の結果は、定性的な実験式にまとめ
ることができる。交番電界を交流バイアスを含む
種々の波形を持ちトナー層に印加される実効電圧
Ｖ（ボルト）と静電像保持体とトナー担持体間隔
ｄ（ミクロン）との比Ｖ／ｄについて、第３図に
代表される実験結果から適正領域は周波数ν（キ
ロヘルツ）と一定の関係で表現される。

低画質領域を含まないためには条件−１Ｖ／ｄ≧0.1ν であることが必要で、Ｖ／ｄ＜0.1νにあつては、
現像結果は鮮鋭性に欠けた低画質となる。絶縁破
壊領域やカブリ発生領域を含まないためには条件−２Ｖ／ｄ≦0.3＋0.7ν であることが必要である。茲で交番電界における
実効電圧は公知の如く波形によつて決まるもの
で、正弦波の場合は最大電圧をV₀とすると実効
電圧Ｖ＝V₀／√２によつてあらわされる。Ｖ／
ｄ＞0.3＋0.7νの条件下にあつては、現像結果は
カブリが発生し、また恐らく現像領域での感光体
と現像剤の接触界面で生ずる高圧部に絶縁破壊を
おこして、その部分の画像は乱れ、画像は大巾に
低下する。

周波数ν（キロヘルツ）は既に記した理由から条件−３ 0.1＜ν＜10 であることが好ましく、特に条件−3′ １≦ν≦５であることが好ましい。

また、本発明の絶縁生磁性トナーの場合には、
トナー層表層のトナーの先端が現像電極として作
用する導電性トナーのような現像電極効果はない
ため、導電性トナーの場合に比べて、静電像保持
体とトナー担持体との間隔は狭く設定される。本
発明ではこの間隔は0.1〜1.0mmに保たれる。間隔
をこの範囲の値に設定すると、現像性の劣化がな
く交番電界が効果的に作用する。

以上の条件が満たされた時、即ち本発明による
ときは好ましい現像結果を得ることができる。

以上説明したように本発明は絶縁性磁性トナー
を用い、トナー担持体からの磁力によつて静電像
保持体上の非画像部へは上記トナーを付着させな
い現像条件下で、静電像保持体と該トナー担持体
との間に交番電界を発生させ、トナー粒子を上記
交番電界により振動させて現像を促進させる方法
であるから、従来の接触現像の特長を生かしたま
ま鮮鋭化した優れた複写画像を得ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例である現像装置の構
造を示したもので、第２図は感光体の表面電位と
画像の反射濃度との関係を示す。第３図は現像の
適正条件を示す。１……静電像保持体、２……円筒スリーブ、３
……磁石ロール、４……トナー供給部、５……補
充用ローラ、６……トナー室、７……スクリユ
ー、８……トナー厚規制ブレード、９……クリー
ニングブレード、１０……交流電源。

Claims

【特許請求の範囲】１内部に固定された磁石体を収容するトナー担
持体に電荷を有する絶縁性磁性トナーを担持さ
せ、静電像保持体に絶縁性磁性トナーを接触させ
て静電像を可視化する現像方法において、絶縁性
磁性トナーの前記静電像保持体への移動を抑止す
るように働く磁気バイアス下で、下記の条件を満
足する交番電界を現像位置にあるトナー層に印加
することを特徴とする現像方法。 0.1ν≦Ｖ／ｄ≦0.3＋0.7ν 100≦ｄ≦1000 但しＶ：実効電圧（ボルト）ｄ：静電像保持体とトナー担持体との間隔
（ミクロン） ν：周波数（キロヘルツ）２前記交番電界の周波数νが１≦ν≦５であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
載の現像方法。