JPS6118967A - 画像形成方法 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、電子写真法、静電記録法、静電印刷法または
磁気記録法によって形成した静電潜像ま白） たは磁気潜像を現像する画像形成方法に関し、特に、回
動する像担持体と現像剤搬送担体とが対向する現像域に
振動電界を生ぜしめて、像担持体上の潜像をトナー像に
現像する画像形成方法に関する。

〔従来技術〕

上述のような画像形成方法は、特開昭４９−９４３３５
号、同５０−３０５３７号、同５５−１８６５６号、同
５６−１４４４５２号、同５７−１３９７６１号。

同５７−１４７６５２号、同５８−４８０６５号各公報
やＵＳＰ４０７６８５７号公報等によシ知られている。

このような画像形成方法は、現像剤搬送担体面の現像剤
層を像担持体面に接触させる条件でも用いられるが、特
に、振動電界の作用によって現像剤層からトナーが飛翔
して像担持体に移行するようになるから、トナー像に掃
き目の生ずることがない、そして背景部にトナーが付着
するかぶりの発生を容易に防止することができる、現像
剤層を像担持体面に接触させない条件で用いることが好
ましく、それによって掃き目やかぶ９のない鮮明なトナ
ー像を形成することができる。しかし反面、トナーを飛
翔させて現像する場合は、振動電界の作用によってトナ
ーが飛翔して像担持体との間隙から現像装置外に飛散し
易いし、特に、複数の現像装置によって像担持体上でト
ナー像の重ね合わせを行う多色画像形成の場合は、トナ
ーの逆転移による現像装置への色違いトナーの混入も起
シ易いと言った問題もある。

そこで、像担持体上の潜像が現像域を通過するときにの
み現像剤搬送担体に振動電圧を印加し、それ以外のとき
は、現像剤搬送担体を接地もしくはフローティングの状
態にしたり、あるいは交流電圧成分の印加のみを停止す
るようにした画像形成方法がＵＳＰ３８９３４１８号公
報や特開昭５６−１４２６６号公報によシ知られている
。この方法によれば、現像域を像担持体の潜像を形成さ
れていない面が通過するときにも現像剤搬送担体に振動
電圧を印加する方法に比較すると、上述の問題が軽減さ
れることは勿論である。しかし、なお、上述の問題を解
消することはできない。その理由は１潜像形成面が通過
して現像剤搬送担体に振動電圧を印加することを止めて
も、現像域にはそれ壕での振動電界によってトナー等が
飛翔しており、それが視像装置外に飛散したり、かぶり
を生ぜしぬたりし易いことにある。

〔発明の目的〕

本発明は、上述の問題を解消するためになされたもので
あり、振動電界下で像担持体の潜像をトナー像に現像す
る画像形成方法において、現像が終了すると現像域に飛
翔しているトナーがいち早く回収されてトナー飛散やか
ぶり等を生ぜしめることの彦い画像形成方法を提供する
ものである。

〔発明の構成〕

本発明は、回動する像担持体と現像剤搬送担体とが対向
する現像域に振動電界を生ぜしめて、像担持体上の潜像
を現像する画像形成方法において、像担持体の潜像形成
面が現像域を通過した後に前記振動電界をトナーを現像
剤搬送担体側に引くべく一方向性電界に変化させるよう
にしたことを特徴とする画像形成方法にあり、この構成
によって上記目的を達成したものである。

〔実施例〕

以下、本発明を図示例に基いて詳細に説明する。

第１図は本発明の画像形成方法を実施する記録装置の要
部断面図、第２〜５図は現像剤搬送担体に印加する電圧
の例を示すタイミングチャート、第６〜９図はそれぞれ
第２〜５図の電圧を印加するバイアス電源の例を示す回
路図である。

第１図において、１は表面に電子写真感光体層や誘電体
層あるいは磁気記録体層を有して矢印方向に回転し、公
知の静電潜像形成装置や磁気潜像形成装置によって静電
潜像や磁気潜像を形成される像担持体、２はステンレス
鋼やアルミニウム等の非硼性材料からなる現像剤搬送担
体、３は現像剤搬送担体２の内部に設けられた表面に複
数のＮ。

Ｓ磁極を周方向に有する磁石体であり、図は磁石体３が
矢印方向に回転して、静止または磁石体３と反対方向に
回転する現像剤搬送担体２の表面に現像剤が吸着されて
現像剤層を形成し、その現像剤層が矢印方向に移動する
ものであることを示しく５） ている。しかし、磁石体３が静止していて、現像剤搬送
担体２が回転することによって現像剤層が現像剤搬送担
体２の表面と共に移動するようなものであってもよい。

磁石体３が回転するものにあっては、Ｎ、Ｓ磁極は通常
５００〜１５００ガウスの均等な磁束密度のものとされ
るが、静止しているものにあっては、像担持体１に対向
する磁極の磁束密度を他の磁極の磁束密度よυも大きく
することが通常行われる。４は現像剤搬送担体２の表面
に形成される現像剤層の厚さを規制する層厚規制ブレー
ド、５は現像剤層からトナーが像担持体１の潜像に付着
する現像域Ａを通過した現像剤層を現像剤搬送担体２の
表面から除去するクリーニングブレード、６は現像剤搬
送担体２の表面に現像剤を供給する現像剤溜シ、７は現
像剤溜り６の現像剤を攪拌して現像剤搬送担体２に吸着
され易いようにし、また現像剤がトナー粒子とキャリヤ
粒子とから成る二成分現像剤の場合にその混合を均一に
する攪拌ローラ、８はトナーを補給すゐためのトナー補
給ホッパー、９はトナー補給ホッパ＝から現像剤溜り６
にトナーを落すだめの表面に凹部を有するトナー補給ロ
ーラ、１０は保護抵抗１１を介して現像剤搬送担体２に
電圧を印加して現像時金属基体部を接地されている像担
持体１との間に振動電界を生ぜしめるバイアス電源であ
る。

バイアス電源１０は、現像剤搬送担体２に第２〜５図に
示したように電圧の印加を行い、それによってかぶりな
く鮮明に像担持体１の潜像がトナーにより現像され、し
かもトナー飛散が防止されるようにしている。

第２〜５図において、　ｌ１１１は像担持体１の潜像形
成面が現像域Ａを通過する時間帯、ＴＶは潜像形成面に
続く潜像非形成面すなわち潜像を形成するために像担持
体１の余分に帯電等の行われた面が現像域Ａを通過する
時間帯、ｌ１ｌｏは潜像非形成面に続く像担持体１の帯
電等が行われなかったクリーニング面が現像域Ａを通過
する時間帯である。時間帯Ｔ１すなわち現像時に印加す
る電圧としては、周波数１００〜１００００　Ｈｚ　、
特に１０００〜５０００　Ｈｚ。

実効値振幅が２００〜５０００Ｖで現像域Ａに実効値で
３００〜３０００　Ｖ／日の電界強さを生せしめるよう
な交流成分を有する電圧が鮮明な現像を行うために好ま
しく用いられ、必要に応じて、かぶシの発生を防止し、
あるいは像担持体１へのトナーの移行を促進するために
、適当な直流電圧成分も重畳して用いられる。とれによ
って、かぶ９ガく鮮明に潜像の現像が行われる。図は、
直流電圧成分がかぶりの発生を防止するための、現像剤
搬送担体２側にトナーを引きつけるものである例を示し
ている。

そして、時間帯Ｔ１から時間帯ＴＶに入ると、第２図の
例では、交流成分の振幅を０に減衰させて、現像剤搬送
担体２にトナーを引きつける血流電圧成分のみを印加す
るようにし、時間帯ＴＶが終わる直前において直流電圧
も０に減衰している。このように時間帯ＴＶにおいて現
像域Ａの振動電界をトナーを現像剤搬送担体２側に引き
つける一方向性電界に変化させるようにしたことによっ
て、振動電界が生ぜしめられていたときに現像域に飛翔
していたトナーは急速に現像剤搬送担体２の現像剤層に
回収されるようになり、したがって、トナーの飛散が防
止される。なお、点線で示したように、交流電圧の振幅
を０に減衰させた段階で直流成分の電圧を高くすると、
一層トナーの回収が急速に行われ、飛散が防止される。

第２図に示したような電圧の印加は、第６図に示したよ
うな構成のバイアス電源１０によって行うことができる
。すなわち、第６図の発振回路を発振させている状態が
第２図の時間帯Ｔ１における電圧印加状態であ）、この
状態からトランス二次コイルの短絡接点１２を下方に移
動する交流電圧成分の振幅がＯに減衰するようになり、
そして、分圧器の可動接点１３を下方に移動すれば直流
電圧成分が０となって、第２図の実線で示した電圧の印
加が行われ、分圧器の可動接点１３を一旦上方に移動し
てから下方に移動すれば第２図の点線で示した電圧の印
加が行われる。なお、交流電圧成分の振幅の減衰を発振
回路側で行うようにしてもよい。それによって二次コイ
ルの短絡接点１２を省略できる。

第３図の例は、時間帯ＴＶに入って現像時の振動電圧の
交流成分の位相が直流成分の極性と同じの最大電圧にな
ったときに、そのときから電圧を０にまで減衰させるよ
うにしている。この例においても第２図の例におけると
同様の効果が得られる。

第３図の例は第７図に示したようなバイアス電源１０に
よって実施される。すガわち、出力側スイッチ１４がオ
ンしていて発振回路が発振している状態が現像時の振動
電圧が印加されている状態であシ、交流成分の位相が直
流成分の極性と同じ最大電圧になったときに、トリガー
を働かせて出力側スイッチ１４をオフすると、そのとき
のコンデンサＣの充電が抵抗Ｒを介して放電されるよう
にカリ、したがって現像剤搬送担体２への印加電圧は０
へと減衰する。

第４図の例は、時間帯ＴｖＫ入ったら交流電圧成分を□
トナーが現像剤搬送担体２側に引かれる極性のパルス状
電圧成分に半波整流し、次いでパルス状電圧成分の印加
を停止し、それから直流成分の印加も停止するようにし
ている。この例においても第２図や第３図におけると同
様の効果が得られる。

第４図の例は第８図に示したようなバイアス電源１０に
よって実施される。すなわち、整流回路スイッチ１５を
オフして、発振回路を発振させている図示の状態が現像
時の振動電界を印加している状態であり、この状態から
整流回路スイッチ１５をオンすると交流電圧成分が整流
されてパルス状電圧成分となり、次いで発振回路の発振
を停止するとパルス状電圧成分の印加が停止され、それ
から分圧器の可動接点１３を下方に移動することによっ
て直流電圧も０に減衰する。

第５図の例は、時間帯Ｔｖに入ったら現像時の振動電圧
をトナーが現像剤搬送担体２側に引かれる極性のパルス
状電圧に整流し、その後パルス状電圧の印加を停止する
ようにした例である０この例においても第２図乃至第４
図の例におけると同様の効果が得られる。

第５図の例は第９図に示したようなバイアス電源１０に
よって実施される。すなわち、切換スイッチ１６がａ接
点にオンし、整流回路スイッチ１５をオフして、発振回
路を発振させている状態が現像時の振動電圧を印加して
いる状態であり、そこで整流回路スイッチ１５をオンす
ると、第５図に見るようなパルス状電圧が印加されるよ
うになり、そして切換スイッチ１６をｂ接点にオンする
ことによって電圧の印加が停止される。

以上の例において、現像剤搬送担体２や磁石体３の現像
−ｊ層搬送回転の停止は、像担持体１の潜像形成面が現
像域Ａを通過した以後のどの時点で行ってもよいが、時
間帯ＴＶにおける振動電界が一方向性電界に変化した以
後の段階で行うことが現像剤搬送担体２の現像剤層に回
収されるトナーが極部的に多くならないので好ましい。

特に、一方向電界が消失するまでの間あるいは消失と同
時に現像剤層の搬送を停止させることが現像剤の飛散を
防止するのに好ましい結果を与える。

現像剤搬送担体２に以上のように電圧を印加する本発明
の画像形成方法においては、現像時、振動電界によって
トナーが現像剤搬送担体２の現像剤層から像担持体１に
容易に移行するようになるから、現像剤搬送担体２の現
像剤層を像担持体１の表面に接触させない条件とするの
が好ましい。

それには、像担持体１と現像剤搬送担体２の間隙を数１
０〜２０００μｍの範囲として、現像剤搬送担体２に形
成する現像剤層の厚さを像担持体１０表面に接触しない
範囲で均一にすることが好ましい。像担持体１と現像剤
搬送担体２の間隙が数１０μｍよシも狭くなシ過ぎると
、均一に現像剤層を形成することが困難となり、安定し
て鮮明な現像を行うことが姉しくなる。また、間隙が２
０００μｍを大きく超すようになると、現像剤搬送担体
２と像形成体ｌの間の振動電界による効果が低下して十
分な現像濃度が得られないように々る。そして、エツジ
効果も大きくなる。このように、現像剤搬送担体と像担
持体の間隙が極端になると、それに対して現像剤搬送担
体上の現像剤層の厚さを適当にすることができなくなる
が、間隙が数ｌＯμｍ〜２０００μｍの範囲では、それ
に対して現像剤層を厚さを適当に形成することができる
。そこで、現像剤層を像担持体１の表面に接触させない
、できるだけ均一な厚さに形成すると、掃き目やかぶり
のかい鮮明な現像を行う仁とができる。

現像剤搬送担体２に現像剤層を形成するのは、図示例の
ように磁石体３を回転させて形成する条件によるのが好
ましい。それによって、形成された現像剤層は、波状に
起伏して現像剤搬送担体２の表面を移動するようになる
から、新しい現像剤が現像域ムに次々と供給されて、現
像剤層に多少の層厚の不均一があってもその影響は上記
波状の起伏によシ実際上問題とならないように十分にカ
バーされる。像担持体１と現像剤層の移動方向は図示例
のように同方向でも、あるいは逆方向でもよい。そして
、現像剤層の移動速度が像担持体１の移動速度と同等か
それ以上であることが鮮明な画像を得る上から好ましい
が、磁石体３の回転による現像剤層の撹乱がある場合は
、現像剤層の移動速度が遅くても鮮明な画像を得ること
ができる。

さらに、本発明の画像形成方法においては、現像剤の摩
擦帯電制御を容易に行うことができ、したがって、振動
電界による現像剤の移行制御が効果的に行われるトナー
粒子とキャリヤ粒子とから成る二成分現像剤を用いると
とが好ましい。そして、振動電界によってトナー粒子は
キャリヤ粒子から離れて像担持体１に移行し易くなるか
ら、従来の平均粒径が十数μｍのトナー粒子と平均粒径
が数十〜数百μｍの磁性キャリヤ粒子とから成る二成分
現像剤よりも平均粒径が１〜２０μｍのトナー粒子と平
均粒径が５〜５０μｍの磁性キャリヤ粒子とから成る二
成分現像剤を用いることが一層再現性に優れた高画質画
像を得る上から好ましい。この点、現像剤搬送担体２と
像担持体１０間に振動電界を生ぜしめない接触磁気ブラ
シを用いる現像装置では、トナー粒子とキャリヤ粒子を
上述のように微粒子化すると、現像時のクーロン力に対
してファンデルワールス力の影響が現われて、像背景の
地部分にもトナー粒子が付着する所謂かぶりが生ずるよ
うになシ、現像剤搬送担体への直流バイアス電圧の印加
によってもかぶシを防ぐことが困難となり、トナー粒子
の摩擦帯電制御が蛙しく々ると共に凝集が起り易くなり
、キャリヤ粒子も像担持体の潜像部分に付着するように
なる、等の問題が発生するから、実際に微粒子化したト
ナー粒子及びキャリヤ粒子を用いることは困難であった
。

しかるに、本発明の画像形成方法によれば、微粒子化し
たトナー粒子とキャリヤ粒子とから成る二成分現像剤を
用いても、現像剤搬送担体２と像形成体１の間に与えら
れる振動電界によって現像剤搬送担体２の現像剤層から
トナー粒子が個々に分離し易く、そしてクーロン力によ
って潜像に付着して、かぶりやエツジ効果を生せしめる
ことがないと云う結果が得られる。また、現像剤層から
トナー粒子が個々に分離し易くても、潜像非形成面が現
像域Ａを通過するようななる時間帯Ｔｖでは、振動電界
がトナー粒子を現像剤搬送担体２へと引き付ける一方向
性電界に連続的に変化するから、トナー粒子が現像装置
と像担持体１０間隙から飛散することが防止されて、し
かも、現像剤搬送担体２と像担持体１の振動電界状態が
乱されることなく、シたがって１画像再現性に優れた鮮
明な現像が行われることになる。

なお、本発明において、現像剤搬送担体２が表面に絶縁
性乃至は半絶縁性の被膜を設けられたものであることは
、現像剤搬送担体２にトナー粒子の移行を制御する高い
バイアス電圧を印加できるので好ましい。また、トナー
粒子やキャリヤ粒子が球形化され、キャリヤ粒子が絶縁
体被膜等によって絶縁性の磁性粒子とされていることも
同様に好ましい。

さらに１本発明のより具体的な実施例を以下に示す。

実施例１゜ 第１図の装置を用いた。

なお、像担持体ｌは表面に有機光導電体ＯＰＯから成る
像形成層を有し、矢印方向に１２０■／ｓｅａの表面速
度で回転して、表面に一５０Ｖの背景１都電位に対し一
５００ｖの静電潜像を形成される。この像担持体１と現
像剤搬送担体２の間隙すなわち、現像域Ａの間隙が７０
０μｍ１外径３ｏ■の現像剤搬送担体２の左方向の回転
数が６５　ｒｐｍ　、磁束密度９００ガウスのＮ、Ｓ磁
極８極を等間隔に有する磁石体３の矢印方向の回転数が
７０Ｏｒｐｍ　、磁性体から成る層厚規制ブレード４と
現像剤搬送担体２の間隙が４００μｍで、現像剤に重量
平均粒径が３０μｍ程度で樹脂中に磁性体粉末を分散含
有した比抵抗が約ｌＸｌ０”Ω備の絶縁性キャリヤ粒子
と重量平均粒径が１４μｍの絶縁性非磁性トナー粒子と
から成る二成分現像剤を用い、現像剤搬送担体２上に層
厚が約５００μｍの現像剤層が形成される条件とした。

そして、像担持体ｌの回転と同時に現像剤搬送担体２に
一１５０ｖの直流電圧を印加し、静電潜像形成面が現像
装置に達する前に一１５０ＶＯ直流電圧に２　ｋＨｚ　
、　１　ｋＶの交流電圧を重畳する七共に現像剤搬送担
体２と磁石体３の回転を開始し、静電潜像形成面が現像
装置から出るまでその状態を維持し、静電潜像形成面が
現像装置から出たら現像剤搬送担体２の印加電圧の交流
成分の振幅を０．５秒で０に減衰させ、それから１秒稜
に−１５０Ｖの（ＩＲ１ 曲流電圧の印加も停止すると共に現像剤搬送担体２と磁
石体３の回転を停止する条件で現像を行った。すなわち
、現像剤搬送担体２への電圧印加は第２図の例によった
。

現像を行った得られたトナー像は、図示していないコロ
ナ放電転写装置によって普通紙に転写し、表面温度１４
０°Ｃのローラ定着装置によって定着した。

得られた記録画像は、エツジ効果やかぶりの々い、濃度
の高いきわめて鮮明なものであり、引続いて５万枚の記
録紙を得たが、最初から最後まで安定して変ら々い記録
画像を得ることができだ。

そして、現像装置と像担持体１の間隙からトナー粒子が
飛散することも起らなかった。

これに対して、像担持体１の静電潜像形成面が現像装置
から出たら現像剤搬送担体２を直接フローティング状態
や接地状態にした場合は、トナー粒子の飛散が著しくて
、１万枚の記録紙を得るのが限度であった。

〔発明の効果〕

本発明の画像形成方法によれば、かぶシやエツジ効果の
ない鮮明な画像を形成することができ、現像装置と像担
持体の間隙から現像剤が飛散することがないと言う優れ
た効果が得られる。

本発明は、レーザビームスキャナを用いる記録装置に限
らず、多針電極等を用いる記録装置等にも適用し得る。

また、本発明は、感光層上に絶縁層を有する像形成体を
用いた画像形成方法にも適用しうる。さらに、本発明は
、複数個の現像装置を有するカラー画像記録装置及び像
形成体上でトナー像を重ね合わせるカラー画像記録装置
（特願昭５８−１８４３８１　、同５８−１８３１５２
　、同５８−１８７０００号）にも適用しうる。

本発明において、現像剤搬送担体と像担持体間に振動電
界を生ぜしめるのは、図示例に限らず、両者の間に電極
ワイヤや電極ネット等を張設して、それに交流電圧を印
加するようにしてもよい。また、交流電圧の波形は正弦
波に限らず、矩形波や三角波であってもよい。

本発明はまた磁気記録法を用いる記録装置にも適用でき
、その場合、磁気潜像を現像するのは、現像剤に磁性ト
ナー粒子を用いるようにすればよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の画像形成方法を実施する記録装置の要
部断面図、第２〜５図は現像剤搬送担体に印加する電圧
の例を示すタイミングチャート、第６〜９図はそれぞれ
第２〜５図の電圧を印加するバイアス電源の例を示す回
路図である。 １・・・像担持体、　　　　　２・・・現像剤搬送担体
、Ａ・・・現像域、１０・・・バイアス電源、１２・・
・二次コイルの短絡接点、 １３・・・分圧器の可動接点、 １４・・・出力側スイッチ、１５・・・整流回路スイッ
チ、１６・・・切換スイッチ。 特許出願人　　小西六写真工業株式会社第５図 第６図 特開昭６ｌ−１８９６７（８） 第６図 第９図 第７９　、。 １にシη二２、

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）回動する像担持体と現像剤搬送担体とが対向する
   現像域に振動電界を生ぜしめて、像担持体上の潜像を現
   像する画像形成方法において、像担持体の潜像形成面が
   現像域を通過した後に前記振動電界をトナーを現像剤搬
   送担体側に引くべく一方向性電界に変化させるようにし
   たことを特徴とする画像形成方法。
2. （２）前記一方向性電界に変化した後、該一方向性電界
   を消滅させるまでの間において前記現像剤搬送担体の現
   像剤搬送駆動を停止させるようにした特許請求の範囲第
   １項記載の画像形成方法。