JPS6346480A - 静電潜像現像方法 - 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】 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。

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った。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
ッパー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によっ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。

即ち、電極に直流電圧を印加する方法は、現像ローラー
上のトナ一層の帯ｆｆ１ｆｆｌ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１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−）が急勾配であること
による。従って、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−）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。

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
あった。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攪拌、
ドクターをかねるブレードとの摩擦等によって分級が行
われ、初期の粒度分布から次第に片寄った粒度分布に変
化してしまい、画像品質が変化してくる特性があった。

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
ってトナーの帯電量分布を変えることは出来ない。

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、Ｗｉ調性の優れた両縁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。

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。

第２図は本発明の第１の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１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って作像される。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ｙｆｊｌＯとから
構成されている。導電性弾性体層ｌＯ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はトナ一
層を介して感光体ドラムｌ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ッパー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１０３　Ωｃｍ以上、より好ましく
は１０６Ωｃｒｏ以上である。即ち、トナーは半導体か
ら絶縁性の１−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、トナーホッパー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九ている。

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、トナーホッパー１１から搬出されるトナーのト
ナ一層厚を規制し、一定厚さのトナ一層を形成する。

さて、現像ローラー８の芯金９は直流のバイアス電源１
３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Ｖｅが印加されて
いる。一方、電極１２は交流バイアス電源１４にスイッ
チ１５、切り換えスイッチ１６を介して接続されており
、現時点では切り換えスイッチ１６が接点ａに接続され
、交流電圧Ｖｃ　　が印加された状態となっている。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との電位差によってその帯電極性及び
帯電量が概ね決定さ九る。もちろんトナーの材質、現像
ローラー８の回転速度によっても変化するが、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８００■の電
位であり地肌部はマイナス１２０〜１５０■である。芯
金９に印加されるバイアス電圧はマイナス１５０■であ
る。従ってトナーを正にイ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。

ここで電極１２には、切り換えスイッチ１６が接点ａに
接続されているために、第３図（ａ）に示すような正及
び負の同波形の交流が印加されろことになる。よって、
交流の正の半サイクル時には開運ないが、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っ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。

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、従って、
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ってさら
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。

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はトナーホッパー１１内のトナー
を導電性弾性体層１０のトナー付着力によって矢印方向
に搬出し、電極１２によって所定厚さに規制して現像部
に１〜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・ｊｌＦ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。

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１ヘナー搬送量）が、２成分現像に比較して非
常に多い。従って前述したように階調再現特性のγ（ガ
ンマ−）勾配の激しい画像になり易いという頭内がある
。従って、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。一方、切り換
えスイッチ１６が接点すに接続されると、正電流はダイ
オードを通り、負電流は可変抵抗を通り第３図（ｂ）に
示す波形で電極１２に交流電圧が印加される。これは負
の半サイクルは波形変形されており、負サイクル時にバ
イアス電圧よりも低くなることはない。従って、このよ
うなものは、バイアス電圧がその絶対逍が小さい場合に
有効な方法である。そして接点Ｃに接続されると正及び
負の電流とも可変抵抗を通り、第３図（ｃ）に示す波形
となり、電極１２にその交流電圧が印加される。

なお、切り換えスイッチ１６を３つの接点ａ、ｂ。

Ｃにそれぞれ接続したときの現像剤供与体たる現像ロー
ラー８上のトナーの帯電電位を電位計で謂定したところ
、第３図（ａ）〜（Ｃ）の電圧波形に類似した帯電量Ｑ
　／　ｍを持つことが確認された。

このように切り換えスイッチ１６の接続位置により、ト
ナー５の帯電量が変化し得るわけであるが、いずれの接
点に接続されても電極１２には交流電圧が印加されるわ
けであるから、諧調性の優れた画像が得られることには
変わりなく、その上、接点ａ、ｂ、ｃを選択することに
より階澗再現性のγ（ガンマ−）勾配を変化させ、好み
の画像濃度、画質が得られることになる。

従って機外に上記切り換えスイッチ１６のつまみを取り
付け、画質を制御することができる。

こうして、帯電量分布を持ったトナーは感光体ドラム１
と接触させられ、静′は潜像を現像する。

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、電圧１２に印加されるバイアス電圧Ｖ
Ｅ　を遮断するためスイッチ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、その池安
全上の為に行われるのである。

第４図は本発明の第２の実施例を示すものである。図中
、上述の実施例と同一作用・機能のものは、同一符号を
付し、その詳細な説明は重複するので省略する。

電極１２は切り換えスイッチ１７によって正の直流電源
１８と交流電源１４とにそれぞれ必要に応じて選択的に
接続されており、感光体ドラム１の芯金りには直流電源
１８とは逆性、つまり本実施例においては負のバイアス
電源１３が接続されている。そして直流電源１８は静電
潜像担持体たる感光体ドラム１上に形成される静電潜像
の電荷とは逆極性の電圧を電極１２に印加し、現像剤供
与体たる現像ローラー８上のトナーを均一に帯電する。

従って原稿が線画像の場合には切り換えスイッチ１７を
図示の位置にすることによって直流電圧を電極１２に印
加し、適正な現像が行われる。一方原画が中間調画像の
場合には、切り換えスイッチ１７を点線の位置にするこ
とによって交流電圧を電極１２に印加し。

再現性に優れた現像を行うことができる。ここでトナー
５を正に帯電させる場合には交流電圧最小値が直流電源
１３の電圧値よりも大きく、また負に帯電させる場合に
は、交流電圧最大値が電源１３の電圧値よりも小さくな
るように設定されているというのは言うまでもない、も
ちろん交流電源１４として、第２図及び第３図に示した
整流された交流電圧を発生する電源にすることも出来る
。また。

交流電源は制限波形ばかりでなく、矩形波形や所望の波
形に波形制御しても目的は達せられる。この切り換えス
イッチ１７は機外に設けられた操作つまみによって、操
作者が複写されるべきＭ画の種類に応じて選択して切り
換えることが出来る。

なお、上述の実施例は何れも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って電気信号に
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。

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
によって帯電して、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１０３０ｃｍ以上のもので
ある。

以上のように本発明によれば、■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っ
て電極と現像剤供与体との間の電位差が常に正または負
のいずれか一方の極性に概ねなるようにさせたので、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。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の現像方法を説明するための図、第２図は
本発明の第１の実施例を示す現像装置の断面図、第３図
は交流電圧の波形を示す図、第４図は本発明の第２の実
施例を示す現像装置の断面図である。 ｌ・・・・静電潜像担持体、２，８・・・・現像剤供与
体、３．１０・・・・導電性弾性体層、訃＝−１成分現
（Ｃ） る　４　図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
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って上記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、上記電極と上記現像剤供与体との間の電位差が、
   常に正または負のいずれか一方の極性に概ねなるように
   したことを特徴とする静電潜像現像方法。