JPS6313183B2 - - Google Patents

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JPS6313183B2
JPS6313183B2 JP53063071A JP6307178A JPS6313183B2 JP S6313183 B2 JPS6313183 B2 JP S6313183B2 JP 53063071 A JP53063071 A JP 53063071A JP 6307178 A JP6307178 A JP 6307178A JP S6313183 B2 JPS6313183 B2 JP S6313183B2
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JP
Japan
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toner
electrode
electrostatic latent
latent image
developing roller
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Application number
JP53063071A
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Japanese (ja)
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JPS54155043A (en
Inventor
Seiichi Myagawa
Hajime Koyama
Teruyuki Oonuma
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Ricoh Co Ltd
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Ricoh Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は電子写真複写機、静電記録装置等の静
電潜像担持体上に形成された静電潜像の現像方法
に関するもので、特に1成分現像剤を電極により
電荷を注入して所定極性に帯電させて現像する方
法に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a method for developing an electrostatic latent image formed on an electrostatic latent image bearing member of an electrophotographic copying machine, an electrostatic recording device, etc. This relates to a method of developing by injecting charges to a predetermined polarity.

従来、1成分現像剤を電極を用いて帯電して、
静電潜像を現像する方法は第1図に示すとおりで
あつた。即ち、第1図において、符号1は静電潜
像担持体たる感光体ドラムで、該感光体ドラム1
に接触して回転する現像剤供与体たる現像ローラ
ー2が設けられている。現像ローラー2はその表
面に導電性シリコンゴム3を有しており、芯金4
は接地されている。現像ローラー2の上部には1
成分現像剤(以下トナーという)5を収容したト
ナーホツパー6が設けられており、トナーを現像
ローラー2上に供給し、電極7によつてトナーを
感光体上の静電潜像とは逆の極性に帯電する。電
極7には静電潜像の極性とは逆の極性の直流電圧
が印加されている。このような現像方法では文字
等の線画像の現像には都合がよいが中間調画像の
再現性に乏しい。
Conventionally, a one-component developer is charged using an electrode,
The method for developing the electrostatic latent image was as shown in FIG. That is, in FIG. 1, reference numeral 1 denotes a photosensitive drum which is an electrostatic latent image carrier.
A developing roller 2, which is a developer donor and rotates in contact with the developer roller 2, is provided. The developing roller 2 has conductive silicone rubber 3 on its surface, and has a core metal 4.
is grounded. 1 on the top of the developing roller 2
A toner hopper 6 containing a component developer (hereinafter referred to as toner) 5 is provided, the toner is supplied onto the developing roller 2, and an electrode 7 is used to transfer the toner to a polarity opposite to that of the electrostatic latent image on the photoreceptor. is charged with electricity. A DC voltage having a polarity opposite to that of the electrostatic latent image is applied to the electrode 7. Such a developing method is convenient for developing line images such as characters, but has poor reproducibility of halftone images.

即ち、電極に直流電圧を印加する方法は、現像
ローラー上のトナー層の帯電量をほぼ均一にする
ので、現像された画像品質は特に中間調画像の場
合に再現性が劣り、階調性の乏しい画像となる。
これは階調再現性のγ(ガンマー)が急勾配であ
ることによる。従つて、文字等の線画像には都合
がよいが、中間調画像では上述のようなγ(ガン
マー)であるので、ある原稿濃度から急に黒くな
り、それ以下の濃度では再現しないというオン−
オフ表現となり硬調なコピーとなる。
In other words, the method of applying a DC voltage to the electrode makes the amount of charge on the toner layer on the developing roller almost uniform, so the quality of the developed image is poor in reproducibility, especially in the case of halftone images, and the gradation is poor. The result is a poor image.
This is due to the steep slope of γ (gamma) of tone reproducibility. Therefore, this is convenient for line images such as characters, but for halftone images, the γ (gamma) as described above causes the image to suddenly turn black from a certain density and cannot be reproduced at lower densities.
This results in an off-line expression and a hard-lined copy.

ところで、一般に、中間調再現を行うために、
トナーの帯電量に分布を持たせるようにすること
が行われており、例えばその方法としては、トナ
ー粒径と帯電量とが相関関係にあることからトナ
ーの粒度分布を変える方法があつた。しかしなが
ら、1成分現像剤では、複写動作を長期間繰り返
していくと、現像装置内の機械的な撹拌、ドクタ
ーをかねるブレードとの摩擦等によつて分級が行
われ、初期の粒度分布から次第に片寄つた粒度分
布に変化してしまい、画像品質が変化してくる特
性があつた。これは現像剤の経時変化の1種であ
ると考えられる。このようなことから、トナーの
粒度分布を変えることによつてトナーの帯電量分
布を変えることは出来ない。
By the way, in general, in order to reproduce halftones,
It has been attempted to give a distribution to the amount of charge on the toner, and one method for this purpose, for example, is to change the particle size distribution of the toner since there is a correlation between the toner particle size and the amount of charge. However, with one-component developers, when copying operations are repeated for a long period of time, classification occurs due to mechanical agitation in the developing device, friction with the blade that acts as a doctor, etc., and the initial particle size distribution gradually becomes uneven. There was a characteristic that the particle size distribution changed and the image quality changed. This is considered to be a type of change in the developer over time. For this reason, it is not possible to change the charge amount distribution of the toner by changing the particle size distribution of the toner.

本発明は上述の点に鑑みてなされたもので、ト
ナーの粒度分布を変えることなく、トナーの帯電
量分布を変化させ、階調性の優れた画像を得る新
規な現像方法を提供することを目的とするもので
ある。
The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to provide a new developing method that changes the charge amount distribution of toner without changing the particle size distribution of the toner and obtains an image with excellent gradation. This is the purpose.

以下本発明の実施例について図面を参照しなが
ら説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第2図は本発明の一実施例を示すものである。
図において静電潜像担持体たる感光体ドラム1は
示矢方向に一定速度で回転している。感光体とし
て、有機光導電体を使用しているが、その他酸化
亜鉛、セレン、硫化カドミウム等も使用可能であ
る。さらに、表面に透明絶縁層を有する3層感光
体も使用することができる。この場合にはカール
ソンプロセスに代え、極性反転法、NPプロセス
等の特殊プロセスによつて作像される。なお、感
光体ドラム1としては、ドラム状のものではな
く、ベルト状、平板状のものでも同様に使用可能
である。感光体ドラム1の左方には現像剤供与体
たる現像ローラー8が感光体ドラム1の周速と同
じか又はやや速い速度で回転するよう配置されて
いる。現像ローラー8は導電性芯金9と、その上
に形成された導電性弾性体層10とから構成され
ている。導電性弾性体層10はシリコンゴム、ポ
リウレタンゴム、スチレンゴム等を導電性処理し
たものが使用されている。この材質はトナーに対
する付着性に優れているので、その表面にトナー
を付着して搬送するのに好適なものである。導電
性弾性体層10はトナー層を介して感光体ドラム
1の表面にやや圧力をかけた状態で移動してい
る。現像ローラー8の上方には、電気絶縁性の材
料から成るトナーホツパー11が配置されてお
り、この内部に非磁性トナー5が収容されてい
る。トナーの体積固有抵抗は103Ωcm以上、より
好ましくは106Ωcm以上である。即ち、トナーは
半導体から絶縁性のトナーであり、導電性のトナ
ーはトナー帯電上好ましくない。トナーホツパー
11のトナー搬出側には、電極12が設けられて
おり、その先端は尖鋭状に形成されている。電極
は導電性材質で構成されている。そして、この電
極12の先端は現像ローラー8に近接しており、
トナーホツパー11から搬出されるトナーのトナ
ー層厚を規制し、一定厚さのトナー層を形成す
る。
FIG. 2 shows an embodiment of the present invention.
In the figure, a photosensitive drum 1 serving as an electrostatic latent image carrier is rotating at a constant speed in the direction of the arrow. Although an organic photoconductor is used as the photoreceptor, other materials such as zinc oxide, selenium, and cadmium sulfide can also be used. Furthermore, a three-layer photoreceptor having a transparent insulating layer on the surface can also be used. In this case, the image is created by a special process such as a polarity reversal method or an NP process instead of the Carlson process. Note that the photoreceptor drum 1 is not drum-shaped but may be belt-shaped or flat plate-shaped. A developing roller 8 serving as a developer donor is arranged to the left of the photoreceptor drum 1 so as to rotate at the same speed as the circumferential speed of the photoreceptor drum 1 or at a slightly higher speed. The developing roller 8 is composed of a conductive core metal 9 and a conductive elastic layer 10 formed thereon. The conductive elastic layer 10 is made of silicone rubber, polyurethane rubber, styrene rubber, etc., which has been treated to be conductive. Since this material has excellent adhesion to toner, it is suitable for conveying toner while adhering to its surface. The conductive elastic layer 10 is moving with a slight pressure applied to the surface of the photoreceptor drum 1 via the toner layer. A toner hopper 11 made of an electrically insulating material is arranged above the developing roller 8, and the non-magnetic toner 5 is accommodated inside the toner hopper 11. The volume resistivity of the toner is 10 3 Ωcm or more, more preferably 10 6 Ωcm or more. That is, the toner is an insulating toner from a semiconductor, and a conductive toner is not preferable in terms of toner charging. An electrode 12 is provided on the toner discharge side of the toner hopper 11, and the tip thereof is formed into a sharp shape. The electrodes are made of conductive material. The tip of this electrode 12 is close to the developing roller 8,
The thickness of the toner layer of the toner carried out from the toner hopper 11 is regulated to form a toner layer with a constant thickness.

さて、現像ローラー8の芯金9は直流のバイア
ス電源13に接続されており、感光体ドラム1の
画像部の地肌電位と同等又はやや高めのバイアス
電圧VBが印加されている。一方、電極12は交
流バイアス電源14にスイツチ15を介して接続
され、交流電圧VEが印加されている。交流バイ
アス電源は1次側にAC100Vを2次側に電極12
を接続した昇圧トランスで構成されている。とこ
ろで、現像ローラー8上のトナーの帯電は、現像
ローラー8と電極12との電位差によつてその帯
電極性及び帯電量が概ね決定される。もちろんト
ナーの材質、現像ローラー8の回転速度によつて
も変化するが、説明の都合上、これらは一定とし
て考える。本実施例においては、感光体ドラム1
上の静電潜像はマイナス800Vの電位であり地肌
部はマイナス120〜150Vである。芯金9に印加さ
れるバイアス電圧はマイナス150Vである。従つ
てトナーを正に帯電させるためには電極12に印
加される電圧はマイナス150Vよりもプラス側に
なければならない。電極12には交流電圧が印加
されているので、交流の正の半サイクル時には問
題ないが、負の半サイクル時にマイナス150Vよ
りも負側になるとトナーが負に帯電されてしまう
ことになつてしまうので注意しなければならな
い。またその逆にトナーを負に帯電させる場合も
同様な注意が必要であるというのは当然のことで
ある。ところで該トナーは、電極12による電荷
注入時に、当然の如く摩擦帯電がなされ、帯電レ
ベルのシフトが行なわれるので、予めシフトされ
る側の極性となるように、トナーと電極の材質及
び交流電圧の最大、最小値を決定しておけば、正
または負の何れか一方に帯電された、すなわち所
望の極性のトナーのみが得られるようになる。さ
て交流電圧を電極12に印加すると、電極12と
現像ローラー8間の電位差は刻々変化しており、
従つて、トナーの帯電分布は変化することにな
る。この帯電分布だけについて考えると、交流の
周波数又は現像ローラー8の回転数を変化させる
ことによつてさらに所望の分布に変化させること
ができることは言うまでもない。
Now, the core bar 9 of the developing roller 8 is connected to a DC bias power source 13, and a bias voltage VB that is equal to or slightly higher than the background potential of the image area of the photosensitive drum 1 is applied thereto. On the other hand, the electrode 12 is connected to an AC bias power supply 14 via a switch 15, and an AC voltage V E is applied thereto. AC bias power supply has AC100V on the primary side and electrode 12 on the secondary side.
It consists of a step-up transformer connected to By the way, the charging polarity and amount of the toner on the developing roller 8 are generally determined by the potential difference between the developing roller 8 and the electrode 12. Of course, it changes depending on the material of the toner and the rotational speed of the developing roller 8, but for the sake of explanation, these are assumed to be constant. In this embodiment, the photosensitive drum 1
The upper electrostatic latent image has a potential of -800V, and the background part has a potential of -120 to 150V. The bias voltage applied to the core bar 9 is -150V. Therefore, in order to positively charge the toner, the voltage applied to the electrode 12 must be on the positive side rather than -150V. Since an AC voltage is applied to the electrode 12, there is no problem during the positive half cycle of AC, but if it becomes more negative than -150V during the negative half cycle, the toner will be negatively charged. So you have to be careful. It goes without saying that similar precautions must be taken when toner is negatively charged. By the way, when the toner is injected with charge by the electrode 12, it is naturally tribo-electrified and the charge level is shifted. Therefore, the materials of the toner and the electrode and the alternating current voltage are adjusted in advance so that the polarity is on the shifted side. By determining the maximum and minimum values, it becomes possible to obtain only toner that is charged either positively or negatively, that is, the desired polarity. Now, when an AC voltage is applied to the electrode 12, the potential difference between the electrode 12 and the developing roller 8 changes every moment.
Therefore, the charge distribution of the toner changes. When considering only this charge distribution, it goes without saying that it is possible to further change the charge distribution to a desired one by changing the frequency of the alternating current or the rotational speed of the developing roller 8.

さて、帯電・露光された感光体ドラム1は現像
部に送られる。現像ローラー8はトナーホツパー
11内のトナーを導電性弾性体層10のトナー付
着力によつて矢印方向に搬出し、電極12によつ
て所定厚さに規制して現像部にトナーを送る。ト
ナーが電極12の下方を通過する際に、トナーは
その帯電量Q/m(単位重量当りの電荷量)を決
定されるが、電極12には交流が印加されている
ので帯電量分布は交流電圧に依存することにな
り、トナーは種々の帯電量を有することになる。
Now, the charged and exposed photosensitive drum 1 is sent to a developing section. The developing roller 8 carries out the toner in the toner hopper 11 in the direction of the arrow by the toner adhesion force of the conductive elastic layer 10, regulates the toner to a predetermined thickness by the electrode 12, and sends the toner to the developing section. When the toner passes under the electrode 12, its charge amount Q/m (charge amount per unit weight) is determined, but since an alternating current is applied to the electrode 12, the charge amount distribution is Depending on the voltage, the toner will have various amounts of charge.

一般に、1成分現像においては、感光体の静電
潜像を現像する部分にトナーを搬送するのにその
搬送量(単位時間当りのトナー搬送量)が、2成
分現像に比較して非常に多い。従つて前述したよ
うに階調再現特性のγ(ガンマー)勾配の激しい
画像になり易いという傾向がある。従つて、それ
を緩和する手段として、トナーへの電荷注入量即
ち帯電量を減少させ、実質的にトナーの上記搬送
量を規制制御するようにしたのである。
In general, in one-component development, the amount of toner transported (the amount of toner transported per unit time) to transport the toner to the part of the photoreceptor where the electrostatic latent image is developed is much larger than in two-component development. . Therefore, as described above, there is a tendency that images tend to have a strong γ (gamma) gradient in tone reproduction characteristics. Therefore, as a means to alleviate this problem, the amount of charge injected into the toner, that is, the amount of electrification, is reduced to substantially regulate and control the amount of toner conveyed.

こうして、帯電量分布を持つたトナーは感光体
ドラム1と接触させられ、静電潜像を現像する。
現像時には、現像バイアス電圧VBとして芯金9
に電圧が印加されているので、地肌汚れのない画
像を得ることができる。ところで、複写終了後、
現像ローラー8が回転を停止すると、電極12に
印加されるバイアス電圧VEを遮断するためスイ
ツチ15を断にする。これは、電極12の下のト
ナーが長時間電圧を印加されたままにされて、そ
の特性が変化するのを防止したり、その他安全上
の為に行われるのである。
In this way, the toner having a charge distribution is brought into contact with the photoreceptor drum 1, and an electrostatic latent image is developed.
During development, the core metal 9 is used as the development bias voltage V B.
Since a voltage is applied to , it is possible to obtain an image free from background stains. By the way, after copying is complete,
When the developing roller 8 stops rotating, the switch 15 is turned off to cut off the bias voltage V E applied to the electrode 12. This is done to prevent the characteristics of the toner under the electrode 12 from changing due to the voltage being applied for a long time, and for other safety reasons.

なお、上述の実施例は感光体を使用した電子写
真複写機の場合について述べたが、誘電体を使用
して、その上にマルチスタイラス等の記録針によ
つて電気信号に応じて、静電荷を付与する静電記
録装置の現像にも同様に実施可能である。また、
電子写真複写機でも、感光体として酸化亜鉛紙の
ような直写式の複写機の現像方法にも適用される
ことは言うまでもない。
In the above embodiment, an electrophotographic copying machine using a photoreceptor is described, but a dielectric material is used, and a recording stylus such as a multi-stylus is used to record electrostatic charges on the dielectric material in accordance with electrical signals. The same method can be applied to the development of an electrostatic recording device that imparts . Also,
Needless to say, the present invention can also be applied to the developing method of electrophotographic copying machines and direct copying machines that use zinc oxide paper as the photoreceptor.

さらに、トナーとして非磁性トナーについて述
べてきたが、1成分磁性トナーを使用して同様に
現像することができる。この場合現像ローラーと
しては、内部に磁石を配置した非磁性の内筒状ス
リーブで構成し、上記磁石とスリーブとを相対的
に移動させて、トナーをスリーブ上に磁気的に吸
着して磁気ブラシを形成する型式のものである。
そして前述したと同様にスリーブ上の磁性トナー
を電極によつて帯電して、静電潜像と接触させて
現像する。このトナーは体積固有抵抗値が103Ω
cm以上のものである。
Furthermore, although non-magnetic toner has been described as a toner, development can be similarly performed using a one-component magnetic toner. In this case, the developing roller is composed of a non-magnetic inner cylindrical sleeve with a magnet arranged inside, and the magnet and sleeve are moved relative to each other to magnetically attract the toner onto the sleeve and brush it against the magnetic brush. It is of the type that forms.
Then, in the same manner as described above, the magnetic toner on the sleeve is charged by the electrode, brought into contact with the electrostatic latent image, and developed. This toner has a volume resistivity of 10 3 Ω.
cm or more.

以上のように本発明によれば、1成分現像剤を
現像剤供与体で搬送する間に、交流電圧の印加さ
れた電極によつて帯電させるので、それは帯電量
分布を持つことになり階調性の再現性に優れた画
像を得ることができる。
As described above, according to the present invention, while the one-component developer is transported by the developer donor, it is charged by the electrode to which an alternating current voltage is applied, so that it has a charge amount distribution and has a gradation level. Images with excellent reproducibility can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は従来の現像方法を説明するための図、
第2図は本発明の一実施例を示す現像装置の断面
図である。 1……静電潜像担持体、2,8……現像剤供与
体、3,10……導電性弾性体層、5……1成分
現像剤、7,12……電極、14……交流電源。
Figure 1 is a diagram for explaining the conventional developing method.
FIG. 2 is a sectional view of a developing device showing an embodiment of the present invention. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Electrostatic latent image carrier, 2, 8... Developer donor, 3, 10... Conductive elastic layer, 5... 1-component developer, 7, 12... Electrode, 14... AC power supply.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 導電性表面を有し、回動する現像剤供与体に
1成分現像剤を供給して、電圧の印加された電極
を上記1成分現像剤に接触させることによつて上
記1成分現像剤を所定の極性に帯電させ、上記現
像剤供与体に対向する静電潜像担持体上の静電潜
像を現像する静電潜像現像方法において、上記電
極と上記現像剤供与体との間に交流電圧を印加し
たことを特徴とする静電潜像現像方法。
1 Supplying a single-component developer to a rotating developer donor having a conductive surface, and bringing an electrode to which a voltage is applied into contact with the single-component developer. In an electrostatic latent image developing method for developing an electrostatic latent image on an electrostatic latent image carrier facing the developer donor by charging it to a predetermined polarity, a An electrostatic latent image developing method characterized by applying an alternating current voltage.
JP6307178A 1978-05-26 1978-05-26 Method of developing electrostatic latent image Granted JPS54155043A (en)

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