JPH04136959A - 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】 産　土の１　　里 本発明は、一般には電子写真法、静電記録法、イオン流
制御法等を利用した画像形成装置の技術分野に関するも
のであり、特には、上記適宜の手法により潜像担持体に
静電潜像を形成し、該）替像を高抵抗−成分現像剤又は
二成分現像剤にて可視像とする現像装置に特徴を有する
ものである。

良未至且ｊ 従来、潜像担持体に静電潜像を形成し、該潜像を高抵抗
−成分現像剤又は二成分現像剤にて可視像とする現像方
式としては種々提案されているが、代表的なものに、Ｕ
ＳＰ３８６６５７４、ＵＳＰ３８９０９２９及びＵＳＰ
３８９３４１８に記載される現像方式がある。

つまり、この方式によると、潜像担持体とドナー（現像
剤担持体）とをある間隙を設けて配置し、これらに非対
称の交番バイアスを印加し、高抵抗−成分現像剤（単に
「トナー」という。）の飛翔を制御する提案がなされて
いる。その時の波形の模式図を第１０図に示す。

具体的には、潜像担持体とドナーの間隙は５０μ〜５０
０μｍ（好ましくは５０〜１８０μｍ）、周波数は１．
５Ｋ　〜ｌ０ＫＨ２（好ましくは４〜８ＫＨ２）、第１
位相時間ＴＡは１０μｓｅｃ≦ＴＡ≦２００μｓｅｃ　
（好ましくは３０μｓｅｃ≦ＴＡ≦７０μ５ｅｃ）、第
２位相時間Ｔ。は１００μｓｅｃ≦Ｔ、≦５００μｓｅ
ｃ　（好ましくは１００μｓｅｃ≦ＴＤ≦１８０μ５ｅ
ｃ）、第１位相電圧ＶヶはＶケミ１５０■、第２位相電
圧■。は■。≧ ４００Ｖ、且つ■。−■１≦８００Ｖ　（好ましくは−
１５０Ｖ≦■。≦−２Ｏ０Ｖ及び４００Ｖ≦■ｏ≦４５
０Ｖ）とされる。

この現像方式によると、非画像部へのトナー粒子の飛翔
付着を防止し、且つ階調性とライン再現性を向上させて
いる。

又、他の現像方式としては、高抵抗−成分現像剤（体積
抵抗１０１０Ωｃｍ以上のトナー）を用いる現像方式が
あり、インプレッション現像法（ＵＳＰ３４０５６８２
号等）、ジャンピング現像法（特開昭５５−１８６５６
〜１８６５９号等）などが知られている。

特にジャンピング現像法は現像剤担持体と潜像担持体と
の最接近部である現像領域で現像剤担持体と潜像担持体
との間に印加された交番バイアス電圧によりトナーが現
像剤担持体と潜像担持体との間を往復動し、最終的に潜
像パターンに応じて選択的に潜像担持体面に移行付着し
、顕像化される。

これら現像方式では、第１２図に図示されるように、デ
ユーティ比は５０％で現像側時間と逆現像側時間が同一
である。しかしながら、前記ジャンピング現像法に関す
る特開昭６０−７３６４７号公報には、画像濃度調整の
ため、現像剤の残量に応じて現像剤担持体と潜像担持体
との間に印加される交番バイアス電圧のデユーティ比を
制御することが提案されている。

が　゛しようとする しかしながら、上記ＵＳＰ３ｇ６６５７４などに記載さ
れる従来の現像方式によると、非画像部にトナーの付着
を防止するために、交番バイアス電圧の絶対値を低（抑
え、更に、現像側電圧を小さ（しているために、ベタ潜
像の現像性が低（、トナーの電荷変動に顕著な影響を受
けるという問題がある。

つまり、現像剤担持体、所謂「現像スリーブ」に薄層コ
ートされたｌ・ナーがチャージアップすると、第１位相
側の電圧■４が小さいため顕著な濃度低下を招き、又逆
にトナーのチャージが不足するとトナーの飛翔能力が低
下し、濃度低下及びカブリを招く。第１１図にその現像
特性を示す。

一方、上記ジャンピング現像法などの従来現像方式では
、現像側バイアス電圧も大きいためベタ潜像（高電位領
域）の現像性は高く、そしてトナーの電荷変動にもある
程度強いと考えられる。

しかしながら、潜像担持体と現像スリーブ間でトナーを
往復動させるため、非画像部へのトナー付着防止のため
、逆現像側バイアス電圧を現像側バイアス電圧より大き
くしており、潜像電位の低電位領域では、このはぎ取り
電界の作用で潜像電位に対応して現像されたトナーをも
はぎ取ってしまうことがある。その場合結果として階調
性のない画像になり、潜像低電位領域の再現性が悪くな
ることがある。第１３図にその現像特性を示す。更に、
このはぎ取り電界の作用で画像をかき乱すこともある。

なお、第１１図、第１３図のトナー電荷量とは、通常の
電荷測定法、例えばブローオフ法などにより測定される
単位質量当たりの電荷量を示すものであり、−１〜−１
０μＣ／ｇとは、約−６Ｉｉ　Ｃ／　ｇを中心に−１〜
−１０μＣ／　ｇまでの範囲で正規分布をしたトナーで
ある。同じく、−１０〜−２０μＣ／ｇとは、約−１５
μＣ／ｇを中心として−１０〜−２０μＣ／ｇの範囲に
正規分布したトナーである。

更に又、上記ジャンピング現像法などの従来現像方式で
は、非印字部（白地）が続いていたためにプリントが行
われても薄い現像しか行われない部分と、プリントが継
続されたために濃い現像が行われる部分とで濃度ムラが
できる。このゴースト形成のメカニズムは、本発明者ら
の実験及び考察によると現像スリーブ上に形成される微
粉（粒径５〜６μｍ以下）の層に深く関わっていること
が分かった。

つまり、現像スリーブのトナー最下層の粒度分布にトナ
ー消費部分とトナー未消費部分との間で明らかな差が生
じ、非消費部分とトナー最下層に微粉層が形成されてい
るのである。微粉は体積当たりの表面積が大きいために
粒径の大きなものに比べると質量光りに有する摩擦帯電
電荷量が大きくなり、自身の鏡映力により現像スリーブ
に対し、静電的に強く拘束される。このため、微粉層が
形成された部分の上にあるトナーは現像スリーブと十分
な摩擦帯電ができないために現像能力が低下し、画像上
にスリーブゴーストとして現れてしまう。このようなス
リーブゴーストは微粉層の形成と共に、トナーの帯電が
現像スリーブとの摩擦帯電に大きく依存しているために
生じる現象である。

これを解決する手段として一成分トナーを用いた場合、
現像スリーブ表面に平均粒径が２０ｍμ程度の導電性微
粒子と表面潤滑性の導電微粒子を含有した樹脂層を有し
、この導電性微粒子含有樹脂層は平均の体積抵抗率が１
０２〜１０−’Ω・ｃｍの範囲にあるように薄層を設け
る方法があるが、この場合現像スリーブ上の現像剤の電
荷量が全体的に低下し、濃度低下、カサツキ、カブリ、
文字の細りなど画像再現性が悪化するという欠点があっ
た。

従って、本発明の目的は、画像部には十分なトナーが付
着して十分な濃度となり、また中間調部分も低電位部を
含めて良好に可視化され、細線も良好に再現され、且つ
カブリを除去することができ、常に良好な画像濃度を有
し、階調性に優れた又、エツジ効果のある、シャープな
ライン再現が可能な、非常に優れた画質を得ることので
きる現像装置を提供することである。

を　　　るための 上記諸口的は本発明に係る現像装置にて達成される。要
約すれば本発明は、現像剤層を担持した現像剤担持体を
備え、該現像剤担持体に振動バイアス電圧を印加して潜
像担持体に形成された静電潜像を現像する現像装置にお
いて、（ａ）静電潜像の画像部に関しては、付勢位相で
の静電潜像画像部電位と現像剤担持体電位間の電位差Ｖ
　ｕ　＋の最大値Ｖ　１１　＋　ｍ。８が、逆付勢位相
での両者間の電位差Ｖ　ｒ　＋の最大値Ｖｒ＋□８Ｘよ
りも大であり、且つ振動バイアス電圧の一周期における
前記付勢位相での電位差Ｖ　ｕ　＋の時間積分値Ｉｕ＋
が前記逆付勢位相での電位差Ｖｒ、の時間積分値Ｉｒよ
り大であり、（ｂ）静電潜像の非画像部に関しては、付
勢位相での静電潜像非画像部電位と現像剤担持体間の電
位差Ｖｕ２の最大値Ｖ　ｕ　２　ｍａＸが、逆付勢位相
での両者間の電位差Ｖｒ２の最大値Ｖ　ｒ　２□８Ｘ以
上であり、且つ振動バイアス電圧の一周期における前記
例勢位相での電位差Ｖ　ｕ　２の時間積分値Ｉ　ｕ　２
が前記逆付勢位相での電位差Ｖ　ｒ　２の時間積分値Ｉ
ｒ２以下であり、更に（ｃ）前記現像剤担持体の表面に
、導電性微粒子を含有した樹脂層を設ける、ことを特徴
とする現像装置である。

本発明の現像装置によれば、上記構成にて、振動電界の
付勢位相において、所謂ベタ部には勿論、細線部や潜像
低電位部にも十分な量の現像剤が供給され、且つ逆付勢
位相においてこれらの領域から過剰の甥像剤が除去され
てしまうことが防止できる。又、それにも拘らず、カブ
リか十分抑制された現像画像を得ることができる。

尚、本明細書で「静電ｌ替像画像部」とは絶対値で見て
最大電位部のことを意味し、「静電潜像非画像部」とは
絶対値で見てン替像の最小電位部のことを意味する。従
って、潜像担持体が電子写真感光体である場合、光が露
光されなかった領域、所謂暗部電位領域が画像部であり
、画像光の内、最も強度の大なる光で露光された領域、
所謂明部電位領域が非画像部である。潜像の極性と逆極
性に帯電したトナーは、本来画像部に最も多く付着すべ
きであり、非画像部には本来付着しないか、付着しても
極めて微量であることが望まれる。

いずれにせよ、画像部と非画像部の間の電位領域が中間
調領域である。

又、本明細書で「付勢位相」とは、潜像の電位に対して
、現像剤担持体の電位（バイアス電圧）が、トナーに現
像剤担持体から潜像担持体に向かう方向の力を与える関
係にあるときの位相を意味し、「逆付勢位相」とは、潜
像の電位に対して、現像剤担持体の電位（バイアス電圧
）が、トナーに潜像担持体から現像剤担持体に向かう方
向の力を与える関係にある時の位相を意味する。

尚、本明細書で、電位、或いは電位差が大きい、小さい
と言うのは絶対値においての比較で使用されるものとす
る。

及廉１ 傾雑を避けるために、以下の実施例は潜像が正極性であ
り、トナーは負極性に帯電している場合について述べる
。

第１図は本発明に係る現像装置が、電子写真法による画
像形成装置に適用された態様が図示される。本実施例で
、潜像担持体１ば、矢印方向に回転する円筒ドラム状電
子写真感光体とされ、電気的に接地された金属ドラムに
感光層として例えば非晶質シリコン層を形成した感光体
が使用される。

感光体ドラム１の周囲には帯電器３、画像露光装置４、
現像装置２、転写装置５、クリーニング装置７が配置さ
れている。転写後感光体ドラム１表面に残留したトナー
はクリーニング装置７で除去され、かくして実質的にト
ナーの残留していない清浄表面に復した感光体ドラム１
は帯電器３で実質的に均一に正極性に帯電される。次い
で、感光体ドラム１は露光装置４によって画像光が露光
されて静電潜像が形成される。この静電潜像は画像部電
位（暗部電位Ｖ。）が例えば５００Ｖであり、非画像部
電位（明部電位■Ｌ）が例えば５０Ｖである。この静電
潜像は後述の現像装置２により現像され、かくして得ら
れたトナー像は転写装置５によって紙等の転写材６に転
写される。

現像装置２は、所謂キャリア粒子を含まない絶縁性の一
成分磁性現像剤（以下「トナー」又は「磁性トナー」と
いう。）Ｔを収容した容器２１と、この容器２１に支持
されて矢印方向に感光体ドラム１の周速と同じか又はそ
れよりも速い周速で回転する、ステンレス鋼、アルミニ
ウム等の基体円筒に下記外表面層を有する非磁性体の円
筒状現像剤担持体（以下「現像スリーブ」という。）２
２と、この現像スリーブ２２の内側に固定配置された磁
石２３と、容器２１内のトナーＴを撹拌する撹拌部材２
７と、現像スリーブ２２が現像部Ａに搬送するトナー層
Ｔ１の層厚を規制する層厚規制ブレード２４を有してい
る。

本発明によると、現像スリーブ２２の外表面には導電性
微粒子を含有した樹脂層が設けられる。

この導電性微粒子含有樹脂層は平均の体積抵抗率が１０
２〜１０−６Ω・ｃｍの範囲にあり、厚さは０．５μｍ
〜３０μｍの間にあり、且つ最表層部が微細凹凸粗面状
を有する導電性微粒子分散含有薄層とされる。導電性微
粒子としてはカーボンブラック及びグラファイト、樹脂
としてはフェノル樹脂、ブチラール樹脂、エポキシ樹脂
などが用いられる。カーボンブラックは良好な導体なの
でトナーの過剰帯電をリークさせ、グラファイトは良好
な固定潤滑性を有するので過剰帯電した！・ナーの現像
スリーブへの強い付着傾向を機械的に弱める。

上記層厚規制ブレード２４は現像スリーブ２２を介して
磁石２３の磁極Ｎ１に対向する磁性体であって、磁性ト
ナー層ＴＩの厚みが、現像部Ａにおいて、現像スリーブ
２２とトラム１の最小間隙α（例えば２５０μｍ）より
も薄くなるように、トナー層厚を規制する。

現像スリーブ２２上のトナーは現像スリーブ２２と感光
体ドラム１の最小間隙部及びその両側の微小区間を含む
現像部Ａにおいて、現像スリーブ２２から飛翔して感光
体ドラムｌに付着する。

即ち、付勢位相時の電界により、トナーは現像スノーブ
２２から感光体ドラム１に転移して付着し、逆付勢位相
時の電界によりトナーは感光体ドラム１から離脱して現
像スリーブ２２に逆転移する。ここで、トナーの転移量
、逆転移量は、画像部と非画像部とでは相違し、そして
感光体ドラム１と現像スリーブ２２との間隙が拡大して
行き、これにより両者間の電界強度が弱まって行くこと
により現像が完了する。即ち、感光体ドラム１上には静
電潜像の電位に応じた量のトナーが残存し、トナー像（
可視像）が形成される。

磁石２３は現像部Ａに磁界を形成し、トナー飛散やカブ
リを低減するのに寄与する磁極Ｓ１や、容器２１内のト
ナーＴを現像スリーブ２２表面上に吸引する磁極Ｎ２．
Ｓ２を有している。トナーは主として現像スリーブ２２
との間の摩擦により、潜像を現像できるに足る負極性の
摩擦電荷を得る。

現像装置２には、振動バイアス電源を構成する電源２５
．２６が設けられる。電源２５はデユーティ比が０．５
未満である交番電圧を発生し、電［２６は、暗部電位と
暗部電位の間の値の直流電圧を発生する。従って、現像
スリーブ２２には、振動バイアス電圧として、直流電圧
を交番電圧に重畳した電圧が印加されている。潜像の画
像部電位、非画像部電位は、振動バイアス電圧の第１の
ピーク値■、と第２のピーク値■２の間に位置する。尚
、電源２６は省略することもできる。

第２図に暗部電位Ｖ、（画像部電位）が＋５００Ｖ、明
部電位■１．（非画像部電位）が＋５０ｖである静電潜
像を現像して好結果を得た際の、現像スリーブ２２に印
加した振動バイアス電圧波形を示す。

この波形例はデユーティ比が０．２の矩形波であり、付
勢位相でのピーク値（即ち潜像非画像部側ピーク値）■
１は一９Ｏ０Ｖ、逆付勢位相でのピーク値（即ち潜像画
像部側ピーク値）ｖ２は＋６００Ｖである。尚、電源２
６は直流電圧分３００Ｖを発生する。そして付勢位相の
継続時間ｔ１は１００μｓｅｃ、逆付勢位相の継続時間
ｔ２は４００μｓｅｃである。

第２図から明らかになるように、画像部電位■、に関し
ては、Ｖｕ、　ｍａｘ　＝　ｌ　Ｖ、−Ｖｌ　４００　
（Ｖ）、Ｖｒｌ−−−＝　ｌ　ＶＤ　　Ｖ２ｔｏｏ（Ｖ
）であり、又、■ｕ１＝１４００×ｔ＋　＝１．４ｘｌ
Ｏ５（Ｖ・μ５ｅｃ）、Ｉｒ＝１００×ｔ２＝０．４×
１０５（■・１Ｌｓｅｃ）である。

又、非画像部電位■、に関しては、Ｖｕ２ｍａｘ＝　ｌ
　ＶＬ　Ｖ＋　　１＝９５０　（Ｖ）、Ｖｕ２ｍ　ａ　
ｘ　＝　　Ｖ　Ｌ　　Ｖ　２　　＝　５５０　（Ｖ　）
であり、又、Ｉｔｚ　＝９５０Ｘｔ＋　＝Ｑ、９５ｘｌ
Ｏ”（■・μ＋ｎａｘ　）　、Ｉ　ｒ２　＝５５０Ｘｔ
２　＝２゜２ｘ１０５　（Ｖ−μ５ｅｃ）である。

即ち、静電潜像の画像部に関しては、付勢位相での静電
潜像画像部電位と現像スリーブ電位間の電位差Ｖ　ｕ　
＋の最大値Ｖ　ｕ　＋　ｍａｘが逆付勢位相での両者間
の電位差Ｖ　ｒ　＋の最大値Ｖ　ｒ　ｌ　＋ｎａｘより
も大であり、且つ振動バイアス電圧の一周期における上
記付勢位相での電位差Ｖｕ、の時間積分値Ｉ　ｕ　＋が
上記逆付勢位相での電位差Ｖ　ｒ　＋の時間積分値Ｉｒ
＋より大であり、静電潜像の非画像部に関しては、付勢
位相での静電潜像非画像部電位と現像スリーブ間の電位
差Ｖ　ｕ　２の最大値Ｖｕ２ｍａｘが逆付勢位相での両
者間の電位差Ｖｒ２の最大値Ｖ　ｒ　２　ｍａｙ以上で
あり、且つ振動バイアス電圧の一周期における上記付勢
位相での電位差Ｖ　ｕ　２の時間積分値Ｉｕｚが上記逆
付勢位相での電位差Ｖｒ２の時間積分値Ｉｒ２以下であ
る。

上記構成の現像装置２により、画像部には十分なトナー
が付着して十分な濃度となり、また中間調部分も低電位
部を含めて良好に可視化され、細線も良好に再現され、
かっカブリを除去することができた。

特に、本発明では、上述のように、従来と異なり、付勢
位相での潜像非画像部電位と現像スリーブ電位との電位
差最大値が、逆付勢位相での両者間の電位差最大値より
も犬とされる。即ち、トナーは現像スリーブから感光体
ドラムへ強く付勢される。その結果、静電潜像画像部に
は十分な１−ナーが供給され、細線の端部にも十分なト
ナーが供給されるとともに、低電位部にも所要量を越す
程度のトナーが付着する。

しかるに、このようにトナーを感光体ドラムに向けて強
く付勢すると、逆に非画像部に付着残留するトナー量も
増える。即ち、カブリが増加する。斯かるカブリを防止
するためには、従来は振動電圧のピーク間電圧（ピーク
・トウ・ピーク値）を大にして、逆付勢位相での感光体
ドラムから現像スリーブへ向かう方向のトナー逆付勢力
をも強（して、非画像部に付着したｉ・ナーを強い逆付
勢力で除去していた。しかし、この方法によると、非画
像部に付着しているトナーのみならず、画像部、細線部
、中間調部に付着しているトナーも過剰に剥ぎ取られ、
細線や低電位部の再現性が劣化し、画像部の濃度も低下
してしまう。

そこで、本発明では振動バイアス電圧のデコーティ比を
０．５より小にして、逆付勢力の継続時間を付勢力の継
続時間よりも長くした。つまり、相対的に弱い逆付勢力
であっても、その継続時間を相対的に長くすることによ
り、換言すれば、付勢位相での前記電位差の時間積分値
Ｉｕ２よりも逆付勢位相での前記電位差の時間積分値Ｉ
ｒ２を大とすることにより、非画像部に付着したカブリ
トナーは十分に除去できるとともに、画像部（細線部も
含む）、中間調部（低電位部も含む）には、夫々に適し
た量のトナーをイ」着残存させることができる。即ち、
非画像部にイ」着したトナーは静電的な付着力が弱いの
で、相対的に弱い逆付勢力であっても相対的に長時間そ
れを作用させることにより十分に除去でき、一方、画像
部や中間調部にはトナーはそれら部分の表面電位に対応
した静電的な付着力が作用するので、相対的に弱い逆付
勢力では、それが相対的に長時間作用しても過剰に除去
されることがないのである。

ところで、このような現像方式（−成分非接触現像法）
を採用した場合における問題の１つとして現像スリーブ
表面近傍のトナーの付着力増大による現像性の低下現象
がある。一般にこの現象をトナーの「ヂャージアツブ」
と呼んでいる。

つまり、現像スリーブ２２の回動により現像スリーブ近
傍のトナーと現像スリーブが常に摩擦接触し、次第にト
ナーの帯電量が大きくなることで現像スリーブと静電気
力（クローンカ）が増大し、感光体ドラム１へのトナー
飛翔力が弱まり、結果的に現像濃度低下を生じる現象で
ある。これは、低湿環境及び複写工程の繰り返しにより
発生する。

２つ目の問題は、前述の現像スリーブゴーストである。

これら問題を解決するために導電性微粒子を含有した樹
脂層を現像スリーブ２２表面に設むづると、リークサイ
トの効果により現像スリーブ上の現像剤のトリボが下層
（現像スリーブ表面に近い方）のみならず上層（現像ス
リーブ表面から遠い方）も低下し、即ち、全体的に低下
し、所望のトリボが得られ難いといった欠点が生じ易く
なる。

この結実現像剤の飛翔能力が低下し現像性が劣ることに
なる。

これを防止するには、現像スリーブ２２上の未だトリボ
が充分に与えられていないトナーは飛Ｆｉｌさせないで
現像スリーブ上に保持、回転、摩擦接触させることによ
り、充分なトリボが与えられまで待って選択的に現像さ
せることが望まれる。即ち、充分なトリボを持った現像
粒子だけを飛翔させ、それ以下の粒子はトリボが増加す
るまで電荷付与を行なうことが必要になる。これは本発
明による振動バイアス電圧で可能になった。

更に説明すると、トナーを現像スリーブ２２から感光体
ドラム１へ飛翔させる力は振動バイアス電界によって充
分に潜像面へ到達し得るべ（加速度αを与えねばならな
い。トナーの重量をｍとすると、その力ｆは、７＝ｍ−
Ｗでｌ’Ｊえられる。トナーの電荷をｑとし、現像スリ
ーブとの距離をｄ、振動バイアス電界なＥとすれば、概
略、ｆ＝Ｅ’ｑ−（εε。ｑ２／ｄ２） で表わされ、現像スリーブとの静電吸着力と電界力との
かね合いてトナーの潜像面への到着力が決定される。

ここで現像スリーブ近傍トナーも飛翔させるには、電界
を太き（すればよい。しかし、単純に付勢位相でのバイ
アス電圧を上げることは、潜像パターンに関係なく潜像
側へ飛翔することになり、地力ブリが問題となる。更に
、逆付勢位相でのバイアス電圧も大きくすることで地力
ブリは防止できるが感光ドラムｌと現像スリーブ２２間
に振動バイアス電界を大きく印加すると直接感光体トラ
ム１と現像スリーブ２２間で放電が発生し、著しく画像
性を乱してしまう。実際、感光体ドラム１と現像スリー
ブ２２間の隙間を０．３ｍｍで実験すると、振動バイア
ス電圧が２ＫＶ以上でリークが発生した。

また、逆現像バイアス電圧も太き（していくと、非潜像
部のみならず潜像パターンに現像したトナーをもはぎ取
る結果となり現像性の低下を招き、顕像パターンも乱し
てしまい階調性、画像性も悪化する。

以上の結果から、振動バイアス電界をあまり大きくせず
且つ逆現像側バイアス電圧を低く抑えて、現像スリーブ
近傍のトナーを飛翔・往復動させる必要がある。

従って、本発明では、現像側バイアス電界を大きくし、
かつ現像側バイアス電界の印加時間を短かくし、それと
伴って逆現像側バイアス電界を低く抑えてその印加時間
を長（するという振動バイアスのデユーティ比を制御す
る方法を用いた。

尚、本明細書で「デユーティ比」というのは次のように
定義される。即ち、振動バイアス電圧を時間ｔの関数Ｖ
ｌｔ１．振動バイアス電圧の潜像非画像部側ピーク値を
Ｖ＋、？Ｍ像画像部側ピーク値をＶ２．Ｖｓを■１とＶ
２の間の値、振動バイアス電圧の１周期（ｔ１十も２）
で、時刻Ｏから時刻ｔ１までの間（Ｖ＋ｔ＋　　　Ｖｓ
）が（■Ｖ８）と同符号、時刻ｔ１から時刻（１。

＋ｔ２）までツノ間（Ｖｔｔ＋　　Ｖ８）が（ｖ２Ｖ、
）と同符合、 １１″ｌ　Ｖ　Ｂｌ　−Ｖ　ｓ巨１　ｔ　＋　”　’　
”　ｌ　Ｖ　＋　ｔ　＋　−Ｖ　ｓ　ｌ　ｄ、とする。

而して、デユーティ比４；ｊ：、　　ｔ　ｌ／　（を十
ｔ２）によって定義される。

第２図ではデユーティ比は０．２であり、後で説明する
第６図では０．３である。第６図でばＶｓ　＝Ｏ（Ｖ）
、ｔ＋　＝１５０　（μ５ｅｃ）ｔ　２　＝　３　ｓ　
ｏ　（μ５ｅｃ）である。

いずれにせよ、本発明ではデユーティ比が０゜５未満の
振動バイアス電圧が使用されるが、デユーティ比は特に
０．１以上０．４以下であることが好ましい。デユーテ
ィ比が０．４より大となると細線再現性が低下し、デユ
ーティ比が０゜１より小となるとｌ・ナーの振動電界に
対する応答性が低下して階調領域の再現性が低下する。

最も好ましくはデユーティ比は０．２以上０３以下であ
る。

第２図に本発明の振動バイアス電圧の波形を示し、第３
図に現像特性を示す。これは、低電位潜像部で急激な立
ち」二がりがあることから地力ブリに強いことを意味し
、その後の中間電位から高電位潜像にかけて階調性の優
れた理想に近い現像特性を示す。

又、本発明者らは、トナーのチャージアップ防止の観点
から、本発明の現像装置にてトナー電荷量の異なる２種
類のトナーを用いて同様の現像特性を調べた。第３図に
示したトナーの電荷量はトナーの重量当りの電荷量であ
る。この実験はネガ帯電性磁性トナーを使用し、トナー
の初期＝１０〜−２０μＣ／ｇであるものが実際の高温
環境、又は複写動作の長期休止により一１〜１０μＣ／
ｇになる事実に基づいて行われたモデル実験の結果であ
る。この結果、第３図に示すように、トナーの電荷量が
−１〜−１０μＣ／ｇまで変化しても現像特性には殆ど
影響されずに現像し得ることが確認できた。つまり現像
側バイアス電界を十分大きくし、印加時間を短くするこ
とで、トリボの充分なトナーを選択的に飛翔現像させる
ことが可能であり、トリボ不充分なトナーの飛翔を防止
してトナーの現像能力低下を防止することができる傍証
となった。このことは、トリボ低目のトナーを用いても
、そのトナー中の高トリボトナーが先に飛翔に寄与し、
低トリボトナーは現像スリーブの回転とともに高トリボ
に移行し、飛翔に寄与して（ると考えることができる。

第５図に、デユーティ比５０％の現像バイアス波形によ
る現像装置による現像能力と、本発明のデユーティ比２
０％現像バイアス波形の現像装置による現像能力の関係
を示す。横軸はトナーの電荷量であり、縦軸は現像され
た感光体に移行したトナーの感光体上の層厚を表わした
ものである。

デユーティ比５０％の従来装置では一１μＣ以上から現
像性がある。本発明の現像装置では３μＣ以上にならな
いと現像性が現われない。

このことは、本発明の現像装置では、−３ｇ　Ｃ以下の
トナーは２０％バイアス波形では飛翔できないで現像ス
リーブ上に残り、且つ、現像スリーブ上にてトリボ付与
動作を受けることになる。

３μＣ以下のトナーはこのトリボ付与によって一３μＣ
以上になったときに、はじめて飛翔を開始し、現像性が
現われることになる。一方、従来の現像装置によると、
−１μＣ／ｇ（１近のトリボの低いトナーをも飛翔させ
るために、画質としては２０％バイアス波形とされる本
発明の装置に比較し、カブリ易（、文字再現性に劣り、
ガサツキのあるものとなる。

具体的には、本実施例では現像スリーブ２２と感光体ド
ラム１との間隙は０．３ｍｍとされたが、本発明の現像
方式によると、０．１ｍｍから０．５ｍｍまでの範囲で
十分現像が可能である。

これは、本発明が、従来の現像方式に比べ、現像側バイ
アスが大きくなるため、現像スリーブ２２と感光体ドラ
ム１との間隙が大きくても現像できる結果である。振動
バイアス電圧の絶対値に対する画像濃度の安定性を第４
図に示した。

第４図から、トナー電荷量が−１〜−１０μＣ／ｇまで
変動しても振動バイアス電圧の絶対値が１．ＯＫＶ以上
であれば十分満足できる画像が得られることが分かった
。

更に、感光体ドラム、即ち、潜像担持体１へのリークを
考慮すれば、振動バイアス電圧の絶対値は１．、ＯＫＶ
以上、２．ＯＫＶ以下が望ましい。

但し、このリークも現像スリーブ２２と感光体ドラム１
との間隙により変動することは同然である。

次に、振動バイアス周波数は、１．０ＫＨ２から５．０
ＫＨ２が好ましい。周波数が１０ＫＨ，以下になると、
階調性が良くなるが、地力ブリを解消するのが困難とな
る。これは、トナーの往復動回数が少ない低周波領域で
は、非画像部でも現像側バイアス電界による感光体ドラ
ム１へのトナーの押しつけ力が強くなり過ぎ、逆現像側
バイアス電界によるトナーのはぎ取り力によっても完全
に非画像部に付着したトナーを除去できないためと考え
られる。そして、周波数が５．０ＫＨ２以上になるとト
ナーが感光体ドラム１に充分接触しないうちに逆現像側
のバイアス電界が印加されることになり現像性が著しく
低下する。つまりトナー自身が高周波電界に応答できな
（なる。

特に本発明によれば、振動バイアス電界の周波数は１．
５ＫＨ２から３ＫＨ，で最適な画像性を示した。

最後に、本発明の振動バイアス電界波形を満足するデユ
ーティ比は略５０％未満であればいいが、画像性も考慮
すると、１０％≦デユーティ比≦４０％であることが判
明した。デユ−ティ比が４０％以上であると、前述の欠
点が目立ち、あまり好ましくない。本発明の効果があま
り認められない。デユーティ比１０％以下になると、上
記でも説明したトナー自身の振動バイアス電界応答性が
悪（なり現像性が低下してしまう。特にデユティ比の最
適値は２０％≦デユーティ比≦３０％であった。

本実施例ではネガ帯電性トナーを使用したがポジ帯電性
トナーでもなんら変わらない。又、本実施例では、現像
剤として高抵抗−成分磁性トナを用いたが高抵抗非磁性
−成分トナーの非接触現像にも極めて有効である。更に
又、反転現像法にもこの本発明が適用できることは当然
である。

本発明の振動バイアス電圧を用いて実際に複写耐久を行
ったところ、従来問題になったトナーのチャーシネ足に
よる濃度低下及び画質低下は全く見られなかった。

上記実施例では、振動バイアス波形としては矩形波バイ
アス波形であるとして説明したが、他の波形でも良（、
第６図にバイアス波形を変えた他の実施例を示す。

第６図は通常のサイン波形振動バイアスのデユーティ比
を変えた波形である。このときの現像特性を第７図に示
す。

」１記実施例の第８図と比較して、若干現像性は劣るも
のの、階調性の優れた良好な画像を得ることができた。

又、トナーの電荷量変動に対しても強いことがわかる。

つまり現像装置のインピーダンス及び容量の関係から現
像バイアス電源の矩形波形が若干なまる現象があるが、
その影響も本発明では問題な（、振動バイアス波形のラ
ティチュードも広がると考えられる。

以上サイン波形振動バイアスのデユーティ比制御例であ
るが、のこぎり波、三角波等の振動バイアス波形にも十
分適用できる。

本発明は第８図、第９図に図示するように、ゴムブレー
ド、金属板バネブレード等の弾性体ブレード２８．２９
を現像スリーブ２２に圧接させてトナー層Ｔ１の厚みを
上記実施例と同様の厚みに規制する構成とされる現像装
置についても同様の効果が得られた。又、現像スリーブ
表面状態は鏡面及び不定形状の粒子によるブラスト表面
、粒状粒子によるブラスト表面についても効果があり、
現像スリーブ材としてアルミニウム、ＳＵＳについても
効果があった。

１胛傅匁遇 以上説明したように、本発明の現像装置を用いることで
次のような効果があった。

（１）トナーのチャーシネ足を防止し、常に良好な画像
濃度を得ることができる。

（２）トナーの電荷量の変動に対して現像性が殆ど影響
されない。

（３）理想の現像特性となり、地力ブリに強く階調性の
優れた画質を得ることができる。

（４）エツジ効果のある、シャープなライン再現が可能
となり非常に優れた画質を得ることができる。

（５）振動バイアス波形に対するラティチュードが広い
。

（６）現像スリーブゴーストが消滅した。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の現像装置を採用した電子写真式画像
形成装置の概略構成図である。 第２図は、本発明の現像装置における振動バイアス波形
を示す図である。 第３図は、本発明の効果を示す図である。 第４図は、本発明の他の実施例による効果を示す図であ
る。 第５図は、本発明と、従来装置の効果を示す説明図であ
る。 第６図は、本発明の他の振動バイアス波形を示す図であ
る。 第７図は、第６図の振動バイアス波形を有する本発明の
現像装置の効果を示す図である。 第８図及び第９図は、本発明の更に他の実施例に係る現
像装置の概略構成図である。 第１０図は、従来現像装置のバイアス波形を示す図であ
る。 第１１図は、第１０図の現像装置の効果を示す図である
。 第１２図は、他の従来現像装置のバイアス波形を示す図
である。 第１３図は、第１２図の現像装置の効果を示す図である
。 ガ睦鴨豐 切架遂−Ｌ１９Ｌトー冑彎 第６図 Ｍ艮榎りノ（イアスミ迂 第７図 （ｄｅｎｓｉｔｙ） （Ｖ） 漕　イＩ＃　電　イ立 第９図 ＋ Ｏ ＋ ○ 凹で 稀 師１−１閣 晋師餌集

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）現像剤層を担持した現像剤担持体を備え、該現像剤
   担持体に振動バイアス電圧を印加して潜像担持体に形成
   された静電潜像を現像する現像装置において、 （ａ）静電潜像の画像部に関しては、付勢位相での静電
   潜像画像部電位と現像剤担持体電位間の電位差Ｖｕ＿１
   の最大値Ｖｕ＿１＿ｍ＿ａ＿ｘが、逆付勢位相での両者
   間の電位差Ｖｒ＿１の最大値Ｖｒ＿１＿ｍ＿ａ＿ｘより
   も大であり、且つ振動バイアス電圧の一周期における前
   記付勢位相での電位差Ｖｕ＿１の時間積分値Ｉｕ＿１が
   前記逆付勢位相での電位差Ｖｒ＿１の時間積分値Ｉｆ＿
   １より大であり、 （ｂ）静電潜像の非画像部に関しては、付勢位相での静
   電潜像非画像部電位と現像剤担持体間の電位差Ｖｕ＿２
   の最大値Ｖｕ＿２＿ｍ＿ａ＿ｘが、逆付勢位相での両者
   間の電位差Ｖｒ＿２の最大値Ｖｒ＿２＿ｍ＿ａ＿ｘ以上
   であり、且つ振動バイアス電圧の一周期における前記付
   勢位相での電位差Ｖｕ＿２の時間積分値Ｉｕ＿２が前記
   逆付勢位相での電位差Ｖｒ＿２の時間積分値Ｉｒ＿２以
   下であり、更に （ｃ）前記現像剤担持体の表面に、導電性微粒子を含有
   した樹脂層を設ける、 ことを特徴とする現像装置。