JPH0136102B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は一成分磁性現像剤を用いた現像方法、
及び装置に関するものである。

磁性トナーを用い、特定の塗布手段によつてス
リーブ上にトナーの薄層を形成し、これを潜像形
成体とトナー層以上の間隙を保持して対向させて
現像を行う方法は、かぶりのない鮮明な画像を与
える優れた方法である。しかし乍ら、この方法に
は次にあげる現像が生じ易いという欠点がある。

即ち、 (1) 潜画像周辺部の電気力線が、スリーブ面まで
到達し得ず、従つてライン周辺部の再現性に難
点を有すること。

(2) 凝集性の大きいトナーを用いると、スリーブ
面より潜像形成体へのトナー転移が起きにくく
なること。

(3) 階調性が低いこと。

本発明の目的は、上記欠点を改善したライン再
現性に優れ、トナー転移の容易な（従つて高濃度
の保障された）、しかも高い階調性を有する現像
方法併に装置を提供するにある。

この目的を達成するために本発明において必要
とされる条件と考えられるものは、 (1) 現像部において、反撥磁界を形成すること。

(2) 現像間隙において交番電界を印加すること。

である。以下本発明に係る現像方法及び装置の実
施態様の詳細を図面をもつて説明する。

第１図に現像部における磁力線と、トナーの様
態を示す。図のように、同極性を隣接配置してな
る反撥磁界の形成されている領域では、磁力線に
沿つて穂状に整列しているトナー鎖５は伸びきつ
た状態になつており、非磁性スリーブ３の移動に
併つて、潜像形成体１の潜像形成面方向に伸びた
ままで、図中Ａ位置からＢ位置へ移動する。従つ
てこの領域ではトナー密度は粗であり、粒子間相
互、及び粒子−スリーブ間の付着力は弱く、潜像
形成体へのトナーの転移が容易に行われ易い。
又、トナー鎖が伸びきつているために潜像形成体
４の周辺部４ａの電気力線にも感じ易く、細線の
再現性に優れたものとなる。さらに、高速でＡ位
置からＢ位置へトナーの移動がおこるためと思わ
れるが階調性の高い画像が得られる。

ところが一方において、トナー密度が粗である
ことのためと考えられるが、緻密な画像が得難
い。又、トナー鎖ののび上がりが大きく、鎖の先
端が潜像形成面に接触し易く、非画像部のカブリ
汚れが生じ易いという問題を有している。ここ
で、背面電極２と、スリーブ３の間に交番電界を
印加してやると例えば特願昭53−92108号等に記
載されているように上記の欠陥が改善され細線の
再現性と階調性に富み、しかも緻密で高品質な画
像が得られることが明らかになつた。交番電界の
効果は次のように説明される。

現像部を通過する間に交番電界によりスリーブ
潜像形成面間でトナーの往復運動が生ずる。これ
により一旦潜像面に鎖状のままで転移したトナー
も、スリーブとの間を往復するうちに解きほぐさ
れ、一様に画像面に再配列される。又、電界の効
果によつてスリーブ上の広い領域のトナーを現像
に寄与させることが出来る。これらの効果によつ
て、緻密な画像を得ることが出来る。又、トナー
鎖の摺擦によつて生じ得る非画像部のカブリも、
交番電界の逆位相時に取り去ることが可能とな
る。

これらの効果を上げる上で、交番電界の周波数
はトナーがスリーブ面と潜像形成面を往復運動で
きるに充分低い値、好ましくは1KHz以下が良い
ことが明らかになつた。以下この点を第２図Ａ，
Ｂに示した実験結果を参照して説明する。第２図
Ａ，Ｂは静電潜像電位に対する画像反射濃度Ｄ
を測定したもので、実験結果をプロツトしたもの
が図示されている。以下、この曲線をＶ−Ｄ曲線
と呼ぶ。実験は次の構成のもとになされたもので
ある。円筒形の静電像形成面に、正の静電荷潜像
が形成されている。トナーとしては後述する磁性
トナー（マグネタイト含有量30％）を用い、磁気
スリーブ上に層厚約60μ程度に塗布し、該トナー
と該スリーブ表面との摩擦によつて該トナーに負
電荷を付与する。この静電像形成面と磁気スリー
ブとの間の現像最小間隙を100μに保持した場合
の結果を第２図Ａに、同300μに保持した場合の
結果を第２図Ｂに示した。スリーブにより内包さ
れる磁石による現像部での磁束密度は約700ガウ
スである。上記円筒形静電像形成面と上記スリー
ブは略同速で回転し、その速度は約110mm／secで
ある。従つて、静電像形成面は、現像部において
最小間隙を通過後、次第にトナー担持体より離れ
ていく。このスリーブに印加される交互電界は振
幅400V（ピーク・ツ・ピーク800V）の正弦波に
直流電圧＋200Vを重畳している。第３図Ａ，Ｂ
に示したものはこの印加電圧の交番周波数が100
Hz、400Hz、800Hz、1KHz、2KHzの場合のＶ−Ｄ
曲線、及び外部電界を印加せず、上記静電像形成
面の背面電極と上記スリーブとを導通した場合の
Ｖ−Ｄ曲線である。

これらの結果から、外部電界を印加しない場合
には、Ｖ−Ｄ曲線の傾き所謂γ値は非常に大きい
が、低周波の交互電界を印改することによつて、
γ値は小さくなり、極めて階調性が高くなること
がわかる。外部電界の周波数を上げると、次第に
γ値は大きくなり、階調性を高からしめる効果は
薄れていき、間隙が100μの場合周波数が1KHzを
越えると効果が極めて弱くなり、又間隙が300μ
の場合、周波数が800Hz程度になると効果が減少
し、1KHzを越えると効果が極めて弱くなる。こ
の原因は次のように考えられる。交番電界が印加
された現像過程においてトナーが、スリーブ表面
と潜像形成面の間で付着、離脱をくり返すとき、
確実にその往復運動を行うには有限の時間が必要
である。とくに弱い電場を受けて転移するトナー
は転移を確実に行うのに長い時間を要する。一方
中間調の濃度を再現するには弱い電界であつても
ある閾値以上の電界を受けたトナーが交互電界の
半周期内に確実に転移する必要がある。それには
交番電界の周波数が低い方が有利であり、従つて
実験結果に表わされるように周波数の低い交番電
界でとくに良い階調性が得られることになる。こ
の議論の正当性は第２図Ａ，Ｂの両実験結果に比
較から得られる。第２図Ｂに示した結果は静電像
形成面とスリーブ表面との間隙を300μと大きく
した以外は、第２図Ａに示した実験と同一条件の
もとでなされたものである。間隙を広げるとトナ
ーのうける電界強度は小さくなり、よつてトナー
の転移速度は小さくなる。さらに飛翔距離も長く
なるため、結局転移時間は長くなる。実際に第２
図Ｂにより明らかな如く、800Hz程度でγ値は相
当大きくなり1KHzを越えると殆んど交番電圧を
印加しない場合のγ値と同等になつてしまう。従
つて階調性向上に関して間隙の狭い場合と同等の
効果を生ぜしめるためには、より周波数を低下さ
せるか、交番電圧の強度を上げることが好まし
い。

一方、周波数が余りに低すぎると、潜像形成面
が現像部を通過する間にトナーの往復運動が充分
に繰り返されず、画像には交番電圧により現像ム
ラが生じ易くなる。上記実験の結果、周波数40Hz
までは、おおむね良好な画像が得られ、それを下
まわると、顕画像にムラが生じた。斯かる現画像
にムラを生じないための周波数の下限は、現像の
条件、中でも現像速度（又はプロセス、スピード
とも言う、VPmm／sec）に特に依存することが判
明した。本実験において静電像形成面の移動速度
は110mm／secであつたから、周波数下限は、40／100 ×Vp0.3×Vpとなる。尚印加する交番電界の
波形は、正弦波、短形波鋸歯状波又は、これらの
非対称波等のいずれについても効果のあることが
確認された。

このように、交番バイアスを印加することは階
調性向上に著しい効果をもたらすものである。

以下本発明に係る実施態様を説明する。

実施態様１ 第３図において、１はCdS感光体表面上に絶縁
層を有する潜像形成体、２はその背面電極、３は
非磁性スリーブ、６は該スリーブにより内包され
る固定永久磁石ロール、６ａは反撥磁界を形成す
る磁極、７は磁性トナーであつて、スチレン・マ
レイン酸樹脂75％、フエライト20％、カーボンブ
ラツク３％、荷電制御剤２％を混練して粉砕した
ものである。８はトナー容器、９は磁性体（鉄）
ブレードであつて、固定磁石ロールへ一つの主極
６ｂ（スリーブ表面磁束850G（ガウス）に対向す
る位置にスリーブ表面との間隙240μを保持して
配設されている。スリーブの回転に併い、磁性ト
ナーは磁性ブレード９により磁力で厚み規制され
て、スリーブ上に塗布され、現像位置Ａへと搬送
される。本実施態様の場合、塗布されたトナーの
厚みは平均約100μであつて、反撥磁界の形成さ
れている位置Ａにおいては、約200μの高さに伸
長している。潜像形成体１とスリーブ３の最小間
隙は300μに保持されている。反撥極近傍のスリ
ーブ表面磁束密度はN₁−800G、N₂−780G、N₁
とN₂の中間の最も磁束密度の低い部分で40Gで
ある。

１０は、位置Ａにおいて交番電界を与えるため
の電源であつて、背面電極２をアース電位とし、
スリーブ３と磁性ブレード８に印加されている。

潜像形成体１上の潜像の電位は、画像部約
500V、非画像部約0Vあつて、印加電圧は周波数
300Hz、最大値670V、最小値−230Vの正弦波で
ある。潜像の保持体１は、周速110mm／secで回転
し、スリーブ３は略同速で同一方向に回転してい
る。

以上の設定のもとに良好な顕画像が得られた。

実施態様２ 第４図において、１はSe感光体、１１は導電
ゴム製のトナー担持体、２０はクロロプレンゴム
製のトナー塗布層厚規制部材で、磁石ルール１３
の一つの主極１３ｂ（磁束密度1000G）に対向し、
トナー担持体１１に圧接されている。トナー１４
は、スチレン樹脂65％、マグネタイト32％、荷電
制御剤３％を混練、粉砕したものである。トナー
層の厚みは、平均約80μであつて、現像部では反
撥磁極１３ａにより最大約160μに伸長している。
トナー即持体１１と、潜像形成体１の間隙は、現
像部で約200μに保持されている。現像部におけ
る反撥磁極１３ａの磁束密度は、N₁−1000G、
N₂−960Gであつて、N₁とN₂の中間の最も磁束
密度の低い部分で600Gである。潜像電位は、画
像部＋600V、非画像部＋50Vであつた。印加交
番電圧は、周波数400Hz、最大値−300Vの矩形波
が電源１０から与えられている。感光体１は、周
速200mm／secで回転し、トナー担持体１１は、周
速193mm／secで、該感光体１と同一方向に回動し
ている。以上の設定のもとに良好な画像が得られ
た。

上記実施例における作用をまとめると以下の(1)
〜(4)項となる。

(1) 反撥磁界によつて磁性トナーをトナー担持体
から容易に離脱させることができ、このトナー
に交番バイアス電界が作用するからトナーの移
動、特に潜像保持体とトナー担持体との間の間
隙を往復動する運動が一層促進される。

(2) その結果、潜像の非画像にもトナーが付着す
る傾向を帯びるから画像の階調性を高くするこ
とができる。

(3) 他方、非画像部への付着トナーは交番バイア
スの逆位相のとき除去されるから、実質的に地
カブリを生じない。

(4) 反撥磁界と交番バイアスの正位相とが相俟つ
て一種のクラウド的状況が発生し、潜像の画像
端のエツジ現象により、端部の顕像化をも強調
でき、鮮明な線画の顕画像が得られる。

特に、上記磁性N₁，N₂のうち、相対的にトナ
ー担持体１１の移動方向に関して上流側の磁極を
下流側の磁極よりも大きい磁束密度とすること
で、トナー担持体が供給してくる磁性トナー全体
のトナー担持体からの離脱をより確実なものとし
て、現像部への磁性トナーの供給を高めることが
できる。さらに下流側では磁極と交互電界による
トナーの往復運動のバランスにおいて交互電界の
支配状態を相対的に高めるので、一層現像濃度を
高めつつ、余分な磁性トナーを感光体表面から確
実に除去できるので、画質は鮮明なものになる。
いずれにしても、小さい現像部に対して極めて高
い現像効率の現像が達成できるので、交互電界の
周波数や電位差によつて現像できる限界を越え
（単なる現像磁界の現像よりもはるかに高水準の
現像が達成できることはいうまでもない）、高速
且つ高濃度、高画質の理想的な現像を達成でき
る。

一方、従来の交互電界による絶縁性非磁性トナ
ーのジヤンピング（英国特許第1458766号明細書）
では、磁気的拘束条件がないために、ドナーから
離脱したトナーは電界のみに支配されることにな
るが、離脱に要する電界は極めて強力なものであ
るから空間中に浮遊したトナー自体が現像部から
飛散する問題をもつ。しかし、本実施例によれ
ば、同極性の磁極間では交互電界との協動によつ
て飛散しようとするトナーを磁力によつて拘束で
きるので、従来のような飛散の問題はない。尚、
飛散トナーは、装置外を汚す他、感光体の移動に
伴つて予想し難い部分へ付着するので不要な像を
形成する不都合をもたらすが、本発明は、このよ
うな不都合も解決できる。

以上説明したように、本発明は、磁性トナーの
挙動に対して交互電界と同極性磁極による反発磁
界との作用を現像部へ作用させているので、同極
間では、トナー粒子が水平方向の磁力と交互電界
の往・復方向への電界力との相乗により、磁性ト
ナー粒子を効率よくほぐし、理想的なトナー粒子
の潜像に対しての細かい現像を行うことができ、
緻密な現像といなり高画質像を得ることができ
る。さらに、反発磁界を形成する磁極が、現像開
始側では、交互電界による潜像形成体へのトナー
往動成分による非磁性回動体からの磁性トナーの
離脱を補助して供給磁性トナー全体の現像作用を
総合的に可能ならしめ、現像終了側では、交互電
界による非磁性回動体側へのトナー復動成分によ
つて潜像にとつて不要となる磁性トナーの回収を
補助して、地カブリ防止効果を確実なものにでき
る。

従つて、本発明によれば、小型でしかも高速・
高画質現像が達成できる現像方法及び装置を提供
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理を説明する説明図、第２
図Ａ，Ｂは静電潜像電位対画像濃度の関係を印加
交番バイアスに応じて示した特性図、第３図、第
４図は本発明に係る実施態様の夫々の断面図であ
る。 １……潜像保持体、３，１１……トナー担持
体、６ａ，１３ａ……反撥磁極、１０……交番バ
イアス源、７，１４……磁性トナー。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 非磁性回動体上に磁性トナー層を形成し、該
   回動体と潜像形成体が間隙を保持して対向する対
   向部で非磁性回動体に内包された磁石の磁界を用
   いて現像を行う現像方法において、上記対向部に
   同極性の隣接磁極により反発磁界を形成し、前記
   非磁性回動体と潜像形成体との最小間隙がこの位
   置における磁性トナー層の厚みより大きく、且
   つ、上記間隙に、潜像形成体に磁性トナーを繰り
   返し付着・離脱させる交互電界を形成することを
   特徴とする現像方法。 ２ 磁性トナー層が形成される可動の非磁性回動
   体と、該非磁性回動体が潜像形成体と間隙を介し
   て対向する現像部に磁界を作用させる固定磁界発
   生手段と、を有する現像装置において、上記固定
   磁界発生手段は、隣接する同極性の磁極を上記現
   像部に対向して有し、上記間隙は、上記磁界発生
   手段により形成された磁性トナーの層厚よりも大
   であり、上記間隙に、潜像形成体に磁性トナーを
   繰り返し付着・離脱させる交互電界を形成する手
   段を具備することを特徴とする現像装置。