JPH0352060B2

JPH0352060B2 -

Info

Publication number: JPH0352060B2
Application number: JP10419287A
Authority: JP
Inventors: Seiichi Myagawa; Hajime Koyama; Teruyuki Oonuma
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1987-04-27
Filing date: 1987-04-27
Publication date: 1991-08-08
Also published as: JPS6346480A

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象する方
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
は接触されている。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。

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。

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攪拌、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。

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。

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、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
ナーはトナーは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。

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V_B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、切り換えス
イツチ１６を介して接続されており、現時点では
切り換えスイツチ１６が接点ａに接続され、交流
電圧V_Eが印加された状態となつている。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。ここで電極１２には、切り換え
スイツチ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
印加されることになる。よつて、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。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、交流の周波数は現像ローラー８の
回転数の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。

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。

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。一方、切
り換えスイツチ１６が接点ｂ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。従つて、このようなものは、バ
イアス電圧がその絶対値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、切り換えスイツチ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
で測定したところ、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ツチ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、階調性の優
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調再
現性のγ（ガンマー）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。

従つて機外に上記切り換えスイツチ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V_B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V_E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。

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は切り換えスイツチ１７によつて正の
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９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。従つて原稿が線画像の場合には切り換えスイ
ツチ１７を図示の位置にすることによつて直流電
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
ツチ１７を点線の位置にすることによつて交流電
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、短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。この切り換えスイツ
チ１７は機外に設けられた操作つまみによつて、
操作者が複写されるべき原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、誘導体
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。

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。

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。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。

Claims

【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つて上
記１成分現像剤を所定の極性に帯電させ、上記現
象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。