JPH02259773A - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） この発明は、電子写真装置や静電記録層において潜像を
可視化する現像方法に係り、さらに詳しくはトナー担持
体上に形成された非磁性トナーの薄層を所定の潜像面に
供給することによって現像を行う現像方法に関する。

（従来の技術） トナー担持体上に形成された非磁性トナーの薄層を所定
の潜像面に供給することによって現像を行う現像方法に
おいては、トナー担持体表面に常に一定の量の非磁性ト
ナー層を形成することが極めて重要なポイントとなる。

磁性現像剤を磁気作用によってトナー担持体表面に担持
して現像を行う方法に比べ、非磁性現像剤（トナー）を
トナー担持体表面に担持し、常に一定量の非磁性トナー
を潜像に供給することは容易ではない。何故ならば、非
磁性トナーに対しては磁気力のような遠隔作用力を確実
に作用させることができないため、所定潜像の現像によ
ってトナー担持体表面のトナー層が消費された時、速や
かにトナー担持体表面にトナー薄層を形成９回復するこ
とが困難となるからである（以後、トナー担持体表面に
速やかにトナー薄層を回復し、常に一定量のトナー薄層
を潜像に供給する能力をトナー搬送性と呼ぶ）。このよ
うなトナー搬送不良が生じると、ソリッド画像の後トに
おいて濃度の低下が生じてしまう。しかして、トナー搬
送性を改良するため、トナー容器内にスポンジローラや
ブラシローラを設け、これらのローラによってトナー担
持体に非磁性トナーをこすりつけてトナー供給を行う方
法がたとえば特開昭６２−５２７４号公報、同６２−７
０６７号公報、同６２−９５５５８号公報などに開示さ
れている。

（発明が解決しようとする課題） 上記開示された方法によれば、ある程度トナー搬送性を
改良できるが、トナー担持体表面と非磁性トナー粒子と
の摩擦帯電が不十分な場合、非磁性トナー粒子はトナー
担持体表面に付着することができず、搬送性の向上は期
待できない。また、初期状態においては良好なトナー搬
送性が得られても、長期間の使用によりトナー担持体表
面に非磁性トナーの薄膜が形成される現象、すなわちフ
ィルミングと呼ばれる現象が生じ、非磁性トナー粒子と
トナー担持体表面の間の摩擦帯電が不十分となって、ト
ナー搬送性が劣化してしまうことが往々ある。

ところで、複写機やレーザプリンタなどの電子写真装置
においては、得られる画像の濃度をコントロールする方
法として一般に感光体を露光する光量の制御、もしくは
トナー担持体に印加する現像バイアス電圧の制御による
方法が知られている。

これらの方法によれば、画像濃度をある程度コントロー
ルすることが可能であるが、トナー担持体表面に非磁性
トナーの薄層を形成し、これを潜像に供給することによ
って現像を行う現像方法を用いる場合には、得られる画
像濃度には上限が存在し、それ以上の高濃度は望めない
という問題がある。何故ならば、トナー担持体上の非磁
性トナー薄層を１００％消費してしまうと、それ以上の
高濃度化は不可能となるからである。高濃度化をはかる
べく非磁性トナー層の厚さを増すと、トナー担持体や非
磁性トナー層厚規制部材もしくは前述のトナー供給部材
との接触を経ずにトナー担持体表面に付着する非磁性ト
ナー粒子が非画像部にカブリをもたらすという問題が生
じる。

本発明は上記事情に対処してなされもので、非磁性トナ
ーを大量に消費した場合にも速やかにトナー担持体表面
に、所定量の非磁性トナーを付着させ、常に一定の画像
濃度を維持して高濃度の良質な画像を得ることができる
現像方法を提供することをその目的とする。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 第１の発明は、トナー担持体表面に形成された非磁性ト
ナーの薄層を所定の潜像面に供給することによって現像
を行う現像方法において、現像終了後のトナー担持体表
面に前記非磁性トナー薄層の一部を残留せしめることを
特徴とし、第２の発明は、トナー担持体表面に形成され
た非磁性トナーの薄層を所定の潜像面に供給することに
よって現像を行う現像方法において、トナー担持体の移
動速度Ｖｌ、潜像の移動速度をｖｉ１現像以前のトナー
担持体表面に付着しているトナーの量をｍｌ　　（ｍｇ
／ａｉｌ）としたとき、（ｖｔ　／ｖｉ　）　・ｍｌの
値を、現像する潜像の性質により可変することを特徴と
するもので、以て前記課題を解決することを可能にした
ものである。

（作用） 第１の発明によれば、現像終了後トナー担持体表面に非
磁性トナー薄層の一部が残留するため、この残留トナー
が新たな非磁性トナー粒子の付着を容易にして（呼び込
み）トナー搬送性は著しく改良される。何故、残留トナ
ーがトナー搬送性の改良をもたらすかは必ずしも明確で
はないが、残留トナーは自身の摩擦帯電電荷がトナー担
持体表面に逆極性の電荷（いわゆる鏡像電荷）を誘起し
、これに基づく鏡像力によってトナー担持体表面に強く
付着しているため、この残留トナーがトナー容器内の新
たな非磁性トナー粒子をすくい取り、以てトナー搬送の
向上に寄与するものと考えられる。非磁性トナー層厚規
制部材をトナー担持体表面に押圧することによって非磁
性トナー薄層を形成する場合にも、上記の残留トナーが
規制部材の圧力下を通過する際規制部材とトナー担持体
の間に間隙を形成し、新たな非磁性トナー粒子が圧力下
を通過し易くするなどしてトナー搬送性は著しく改良さ
れる。

第２の発明によれば、トナー担持体表面に現像前付着し
ているトナーの量ｒｒｚ　　（Ｂ／ｃｄ）が少ない場合
にも、トナー担持体と潜像の速度比ｖｔ　／ｖｉ、を増
すことによって潜像へのトナー供給ｔｔ　（ｖ　ｔ　／
　ｖ　ｉ　）　　・ｍｌを増すことができ、以て所望の
高濃度画像を得ることもできる。もちろん、トナー層厚
規制部材もしくはその設定条件の変更によりｍｌを増し
、高濃度化を達成することもできるが、上記のようにｍ
ｌをむやみに増すことはカブリの発生につながるのでｖ
ｔ／ｖｉ、の増加を併用することが好ましい。特に、ソ
リッド領域の多い画像を出力する際には（ｖｔ　／ｖｉ
、　）ｍｌの増加によりコントラストの高い良好な画像
を得ることができる。逆に、文字などのライン画像より
成る画像を出力する際には（ｖｔ／ｖｉ）・ｍｌを減少
させ、潜像へのトナー付管】を抑制することによって、
よりシャープな画像を出力できる。このような（ｖｔ　
／ｖｉ　）　・ｍｌの変更は、使用者の判断によってス
イッチもしくはボリュームなどを操作し、モータの回転
速度もしくはトナー層厚規制部材の設定条件を変更する
ことによって達成することもできるし、また出力される
画像の中でのソリッド画像の占める面積の割合や、ライ
ン画像の割合などを光学的もしくは電気的手段によって
検知し、予めプログラムされた所定の判断基準に沿って
自動的に変更することもできる。

かくすることにより、非磁性トナー薄層を用いる現像方
法においても極めて広い範囲にわたって画像濃度のコン
トロールを行うことが可能になる。

さらに重要な作用乃至効果として、 （ｖｔ／ｖｉ、）φｍ＋の増減によって上記のトナー搬
送性をコントロールできることが挙げられる。

すなわち、文字などのライン画像を主体とする画像を出
力する際にはトナー消費量が少なくトナー搬送性の劣化
を生じないため、（ｖｔ／ｖｊ）ｍｌを小さな値に抑え
て、よりシャープなライン画像を出力する。逆に、ソリ
ッド画像を主体とする画像を出力する際には（ｖｔ／ｖ
ｉ）　・ｍｌを大きくして潜像へのトナー供給量を増し
、以て現像後のトナー担持体上の残留トナーをも増加さ
せてトナー搬送性の改良を達成し、ひいては画像１度の
低下を効果的に防止できる。ここで（ｖｔ／ｖｉ、）　
　・ｍｌの増減は、手動で行ってもよいし、出力すべき
画像の性質（性状）つまり現像する潜像がライン画像か
ソリッド画像かなどを検知し、自動制御を行ってもよい
。

（実施例） 以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する
。

実施例１ 第１図は本発明に係る現像方法の実施に用いた現像装置
の要部を断面的に示したものである。図において、１は
ローラ型トナー担持体て、金属シャフト１．ａの外周に
弾性体層１ｂおよび導電体層ＩＣを順次同軸的設けた構
成を成し、図中反時計方向に周速ｖ　ｔ　　（ＩＩＩｍ
／ｓｅｅ　）で回転するように配設されている。しかし
て、このトナー担持体１の表面導電体層１ｃと金属シャ
フト１ａは導通状態にあり、前記シャフト１ａには保護
抵抗２を介して現像バイアス用電源３が接続されている
。ローラ型トナー担持体１の表面には、撹拌子４および
トナー供給ローラ５によってトナーが供給され、トナー
層厚規制部材６の規制作用によって均一な厚さのトナー
薄層７が形成される。トナー薄層７は現像位置において
所定の潜像を保持する感光体ドラム８に接触し、感光体
表面に保持された所定の潜像を現像する。

なお、図において９はトナー容器、１０は感光体ドラム
８に対する帯電器、１１は感光体ドラム８面での現像像
を走行する被転写紙に転写する転写手段、１２は前記転
写後感光体ドラム８面に残留被着しているトナーを除去
する手段である。

本実施例では、未露光部電位ＶＯが一５００Ｖ　、露光
部電位Ｖ１が一５０Ｖの潜像に反転現像法によってトナ
ーを付着させる場合について例示する。すなわち、背景
電位、画像部電位はそれぞれＶ　Ｏ％Ｖ１に対応する。

トナー担持体１の導電体層１ｃには現像バイアス電圧Ｖ
２が印加されている。なお、この実施例においては、Ｖ
　２　＝　−２００Ｖ　、　ｖ　ｔ　−８０ｍｍ　／　
ｓｅｅ　％感光体表面速度ｖ　Ｉ　−４０ｍｍ／　ｓｅ
ｅ　、感光体ドラム８とトナー担持体１の接触幅は２〜
３ｍｍとし、トナーはスチレンアクリル樹脂、カーボン
ブラック、帯電制御剤、ワックス、疎水性シリカなどか
ら成る負帯電型−成分非磁性トナーを用いる場合を標準
状態とする。また、画像の評価は、東京電気（株）製の
レーザプリンタＬＢ−１３０５によって（株）東芝のＰ
ＰＣ用指定紙上に！・ナー像を定着し、これをマクベス
反射濃度計ＲＤ−９１８によって測定する方法を用いた
。但し、前記レーザプリンタは、現像ユニットを第１図
に示した一成分非磁性現像装置に改造したものを使用し
た。さらに、トナー搬送性の評価は、全面黒ベタ画像の
Ａ４紙先端の画像濃度りと後端の画像濃度Ｄ′を測定し
、Ｄ−Ｄ’が０．２以下の時には良好、０．２を超える
時には不良と判定する方法を用いる。また、現像前のト
ナー担持体表面に付着しているトナーの量をｍ　１（ｍ
ｇ／ｃｌ＃）　、ｍ　＋のうち現像によって潜像面に転
移するトナーの量をｍｌ　（Ｂ／ｃ＋＃）　、現像後に
トナー担持体表面に残留しているトナーの量をｍｌ　　
（ｍｇ／ｃｊ）とし、次の３通りの方法でこれらの値を
測定した。

■粘着テープ（スコッチメンディングテープ、８１０）
によってトナー担持体表面および感光体表面のトナーを
採取し、採取面積と重量からｍｌ、ｍｌ、ｍｌに換算す
る方法。

■現像の実行により、トナー付着前後の感光体ドラムの
重量差を測定し、ｍ　＋　、ｍ　２を算出し、ｍｌ”＝
ｍ１−ｍ２よりｍｌを得る方法。但し、ｍｌは現像電界
を高め、トナー層が完全に感光体側へ転移する条件下で
測定丈る。

■トナー担持体表面のトナー層をエアーによってサイク
ロン内に吸引し、その重量を３−１定することによって
ｍ　＋　、ｍ　３を算出、ｍ２霞ｍ１−ｍｌによってｍ
ｌを得る方法。

これら３通りの測定値の一致は極めて良好であるため、
いずれの４−１定値を用いてもよい。

はじめに、ｍ２／ｍ１またはｍ　３　／　ｍ　１の値と
トナー搬送性ＣＤ−Ｄ’　）の相関を調べた。ｍｌの値
は０．４〜０．６　　（ｔａｇ／　ｃｄ　）の範囲内と
し、現像電圧ｖ、−ｖ２を種々変更することにより、ｍ
ｌ、ｍｌの値を変化させた。その結果、ｍ　２　／　ｍ
　＋≦０．９の範囲内ではＤ−Ｄ’が０．２以下となり
、良好なトナー搬送性が認められたが、ｍ　２　／　ｍ
　＋が０．９を超えるとＤ−Ｄ’が０．２を超え著しい
トナー搬送不良が認められた。諸条件の変動を考慮する
と、実用上はｍ２／ｍ１を０．８以下とすることがより
好ましい。ｍ　１　／　ｍ　＋を用いると、ｍ　３　／
　ｍ　＋≧０６１１好ましくはｍ　３７　ｍ　１≧０，
２の時に搬送性が良好となる。現像後にトナー担持体表
面に残留するトナーｆｆｉｍｘの絶対値で表現すれば、
０．０４　（ｍｇ／　ｃｄ　）以上、好ましくは０．０
８　（ｌｌ１ｇ／　ｃｊ　）以上とすることが良好なト
ナー搬送性を得るための条件となる。

次に、潜像面の単位面積（ｌｅｄ）に供給するトナーの
量、すなわち（ｖｔ／ｖｉ、）　　９ｍ１とトナー搬送
性の相関を調べた。画像濃度１．０以上の画像を得るた
めには、潜像面の１．　ｃｄあたりに０．５８ないし０
．８３＋ａｇのトナーを付着させなければならないこと
から、ｍ　３　／　ｍ　＋≧０，１という条件を満たす
ためには、 （ｖｔ／ｖｉ、）　　・ｍ１≧０．７ を満足すべく　、Ｖ　ｔ　ｓ　Ｖ　１　、ｍ　１を設定
しなければならないことが明らかになった。この条件下
においては、初期画像濃度を１．０以上とし、かつ前記
Ｄ−Ｄ’が０．２以下となるよう設定でき、常に均一で
高濃度のソリッド画像を出力できる。

（ｖｔ　／ｖｉ　）　　・ｍｌが大きい時には、潜像に
より多くのトナーを供給できると同時に現像後のトナー
担持体表面により多くのトナーを残留させることができ
るので、トナー搬送性を向上させる上で（ｖｔ　／ｖｉ
　）　　・ｍｌを、より大きな値とすることが望ましい
。

実施例２ 本実施例おいては第２の発明について詳細に説明する。

前記第１図示構成の現像装置において、トナー担持体１
は図示しないモータによって回転駆動される。モータの
回転速度は周知の通り、コントロール回路中の定数を変
更することにより一般に容易に変更し得るため、トナー
担持体１の移動速度ｖＬ％変更によって（ｖｔ／ｖｉ、
）・ｒｒｚを変更し、トナー搬送性や、画像濃度、シャ
ープネスを改良することは可能である。特に、出力すべ
き画像の性質（性状）がソリッド部を主体とするもので
現像によって多量のトナーが消費されると予想される場
合には、複写機やプリンタの使用者がこれら機器に設置
されているスイッチやボリュームを操作することによっ
てモータの回転速度を選択し、（ｖｔ／ｖｉ、）　・ｍ
ｌを増加させて、トナー搬送不良の無い均一で高濃度の
画像を出力することができる。従来の露光量もしくは現
像バイアスによる濃度調整法では、トナー担持体表面の
トナー薄層が１００％感光体表面に付着する条件に達す
ると、それ以上の高濃度化は不可能であったが、本発明
方法によれば（ｖｔ　／ｖｉ　）　　・ｍｌの増加によ
って原理的には無限に高濃度することができ、かつトナ
ー搬送不良によるｌ真皮低下も生じない。

逆に、出力すべき画像が文字等のライン画像を主体とす
るもので、多量のトナーが消費されることはないと予想
される場合は、トナー担持体駆動用モータを減速するこ
とによって過剰現像による文字画像のつぶれを防止し、
よりシャープな画像を得ることができる。

また、電気信号に変換された画像データを用いて所望の
画像を出力する装置、たとえばレーザビームプリンタ、
ＬＥＤプリンタ、液晶プリンタ、イオノグラフィツクプ
リンタ、静電記録装置およびこれらを用いた複写装置に
おいては、出力すべき画像を自動解析しソリッド部の割
合に応じてトナー担持体の回転速度を自動制御するよう
に構成すれば、常に均一で高濃度のソリッド画像とシャ
ープなライン画像を得ることができる。

第１図に示した現像装置を用いてさらに具体的に説明す
る。感光体ドラム８と、ローラ型トナー担持体１の回転
周速を各々Ｖｌ、Ｖｔとし、ローラ型ｌ・ナー担持体１
の外径をｄとすると、出力すべき画像に含まれるソリッ
ド画像の長さ（感光体表面の円周方向、も（しは紙に転
写された画像で言えば紙の進行方向に沿って測定した長
さ）βがｆｌ＜ｙｒｄ　・（ｖｉ、　／ｖｔ　）を満た
す時には、上記のトナー搬送不良に起因する濃度低下は
生じない。何故ならば、トナー担持体１の回転に相当す
るソリッド画像の長さは出力画像においては、πｄ・　
（ｖｉ　／ｖｔ　）であり、！がこの値以下であればト
ナー搬送不良を問題にする必要がないからである。した
がって、出力すべき画像に長さでか、 ℃≧πｄ・　（ｖｉ、／ｖｔ） を満たすソリッド画像が存在する時には、上記の方法で
（ｖｔ／ｖｉ）　　・ｍｌを増し、トナー搬送不良を防
止すればよい。画像変調された電気信号を用いて画像を
出力する機器においては、画像データを自動解析し、上
記βの値に応じて自動的に（ｖｔ／ｖｉ、）　　・ｍｌ
を変更することができる。

複写原稿からの反・射光を感光体表面に結像することに
よって静電潜像を形成し、これを現像して複写を行う、
いわゆるアナログ式複写機においては、上記のβを自動
検知することは容易ではないので、ユーザーの判断もし
くは好みにより手動でトナー担持体の回転速度を可変で
きるよう設定してもよいし、原稿からの反射光の強度を
検知して自動的に（ｖｔ／ｖｉ）　　・ｍｌを変更する
ように設定してもよい。

上記の説明においては、主としてｖｔを変更することに
よって（ｖｔ／ｖｉ）　　・ｍｌを変更する方法につい
て述べたが、ｍｌを可変として制御することも可能であ
る。この場合には、トナー層厚規制部材６のトナー担持
体１への押圧力Ｐを可変とする方法が有効である。具体
的には、第１図に示した装置おいてトナー層厚規制部材
６に荷重を与えるスプリング１３の長さを決める荷重規
制部材１３ａを図中上下方向に移動可能とし、図示され
ていない駆動手段によって適宜上下の位置設定を行えば
、ｍｌを０．１　　（Ｂ／ｐｉ）程度から１．２　　（
Ｂ／Ｃシ）程度まで変化させることができた。

［発明の効果］ 上記の如く、本願に係る第１の発明によれば、トナー搬
送性の劣化乃至低下を防止し、常に均一で高濃度の良好
な画像を得ることができる。また本願に係る第２の発明
によれば、出力すべき画像の性質、特にソリッド画像の
長さに応じて潜像へのトナー供給量（ｖｔ　／ｖｉ　）
　　・ｎｌ　ｌを変えるため、画像濃度を極めて広い範
囲にわたって任意に変えることができ、同時によりシャ
ープなライン画像を得ることができる。しかも、潜像へ
のトナー供給量（ｖｔ　／ｖｉ、　）　・ｍｌを増せば
同時に、トナー担持体上に現像後より多くのトナーを残
留させるこができるので、トナー搬送性の向上を達成す
ることもできる。さらに、画像の性質に応じてｖｔを変
更することによって、トナー担持体表面の摺擦を必要以
上に多くすることもなく、ひいてはトナー担持体の長寿
命化にもつながるなど、多大の効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法の実施に用いた現像装置の要部を示
す断面図である。 １・・・・・・・・・トナー担持体 ５・・・・・・・・・トナー供給ローラ６・・・・・・
・・・トナー層厚規制部材７・・・・・・・・・トナー
薄層 ８・・・・・・・・・潜像保持体 出願人　　　　　株式会社　東芝 同　、　　　　　　東京電気株式会社 代理人　弁理士　須　山　佐　−

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）トナー担持体表面に形成された非磁性トナーの薄
   層を所定の潜像面に供給することによって現像を行う現
   像方法において、 ベタ画像の現像後にもトナー担持体表面に前記トナー薄
   層の一部が残留するようにしたことを特徴とする現像方
   法。
2. （２）請求項１において、トナー担持体表面に付着して
   いる現像前の非磁性トナー量をｍ＿１（ｍｇ／ｃｍ＾２
   ）、現像によって潜像面に転移する非磁性トナーの量を
   ｍ＿２（ｍｇ／ｃｍ＾２）、トナー担持体の表面に現像
   後残留している非磁性トナーの量をｍ＿３（ｍｇ／ｃｍ
   ＾２）としたとき、 ｍ＿２／ｍ＿１≦０．９またはｍ＿３／ｍ＿１≧０．１
   を満たすように設定されていることを特徴とする現像方
   法。
3. （３）請求項１において、トナー担持体表面の移動速度
   ｖｔ、潜像の移動速度をｖｉ、トナー担持体表面に現像
   前付着している非磁性トナーの量をｍ＿１（ｍｇ／ｃｍ
   ＾２）としたとき、条件式（ｖｔ／ｖｉ）・ｍ＿１≧０
   ．７ を満たすように設定されていることを特徴とする現像方
   法。