JPH0568693B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は潜像保持体に電子写真手法・静電記録
手法、イオン流制御法等の適宜の手法により静電
気潜像を形成し、その潜像面に高抵抗一成分現像
剤を適用して潜像の可視化を行う方式の画像形成
法の改善に関する。

高抵抗一成分現像剤（体積抵抗10¹⁰Ωcm以上）
を用いる潜像現像法としては、インプレツシヨン
現像法（米国特許第3405682号明細書等）、ジヤン
ピング現像法（特開昭55−18656〜18659号公報
等）などが知られている。

第１図は上記はジヤンピング現像の一装置例を
示すもので、１は転写方式電子写真法に於ける回
転ドラム式等の感光体、転写方式静電記録法に於
ける回転ドラム式等の絶縁体、エレクトロフアツ
クス法に於ける感光紙、直接方式静電記録法にお
ける静電記録紙等の潜像保持体で、その面に図に
省略した潜像形成プロセス機器或は同プロセス機
構で静電気潜像が形成され、矢示方向に面移動し
ている。

２は現像装置の全体符号、２１は高抵抗一成分
現像剤Ｔ（以下トナーと記す）を収容したホツパ、
２２は現像部材（現像剤層支持部材）としての回
転円筒体（以下スリーブと記す）で、内部に磁気
ローラ等の磁気発生手段２３を内蔵させてある。
該スリーブ２２は図面上その略右半周面をホツパ
２１内に、略左半周面をホツパ外に露出させて軸
受支持させてあり、矢示方向に回転駆動される。
２４はスリーブ２２の上面に下辺エツジ部を接近
させて配設したトナー塗布部材としてのドクター
ブレード、２７はホツパ内トナーの攪拌部材であ
る。

スリーブ２２はその軸線が潜像保持体１の母線
に略平行であり、且つ線像保持体１面に僅小な間
隙αを存して接近対向している。潜像保持体１と
スリーブ２２の各面移動速度（周速）は略同一で
ある。又潜像保持体１とスリーブ２２間には交流
電圧印加手段Ｓにより交流電圧を印加してある。

而してスリーブ２２の略右半周面はホツパ２１
内のトナー溜りに常時接触していて、そのスリー
ブ面近傍のトナーがスリーブ面にスリーブ内磁気
発生手段２３の磁力で磁気付着層として、又静電
気力により付着保持される。スリーブ２２が回転
駆動されるとそのスリーブ面の付着トナー層はド
クターブレード２３位置を通過する過程で各部略
均一厚さの薄層トナー層T1として整層化される。
トナーの帯電は主としてスリーブ２２の回転に伴
なうスリーブ面とその近傍のトナー溜りのトナー
との摩擦接触によりなされる。

スリーブ２２の上記トナー薄層面はスリーブの
回転に伴ない潜像保持体１面側へ回動し、潜像保
持体１とスリーブ２２との最接近部である現像領
域部Ａを通過する。この通過過程でスリーブ２２
面側のトナー薄層のトナーが潜像保持体１とスリ
ーブ２２間に印加した交流電圧による交流電界に
より飛翔し現像領域部Ａの潜像保持体１面とスリ
ーブ２２面との間を往復動する。そして最終的に
スリーブ２２側のトナーが潜像保持体１面に潜像
の電位パターンに応じて選択的に移行付着してト
ナー像T2が順次に形成される。

現像領域部Ａを通過してトナーが選択的に消費
されたスリーブ面はホツパ２１のトナー溜りへ再
回動することによりトナーの再供給を受け、現像
領域部Ａへは常にスリーブ２２のトナー薄層T1
面が回動する。

ところでこのような現像方式を採用した場合に
於ける問題点の１つとして、現像部材としてのス
リーブ２２面への小粒径トナーの優先的付着に基
づく現像性の経時的変化現象がある。

即ち、トナーＴの粒度分布は標準粒度を中心に
大径側と小径側にある広がりをもつて分布してい
る。そしてそのうちの小粒径トナーはそれよりも
大径のトナーよりスリーブ２２面に静電気的に優
先的に付着しやすい。そのためホツパ２１内にト
ナーＴを投入補給して現像を実行したときそれか
らしばらくの期間はそのトナーのうち小粒径のト
ナーがスリーブ２２面に優先的に付着して第２図
ａのようにスリーブ２２面がその小粒径トナーの
層Taで丁度被覆されたような状態となる。その
結果スリーブ２２の回転に伴なうスリーブ面近傍
部のトナーTbのスリーブ２２面との直接的な摩
擦接触の機会が減少してトナーの帯電量が不足気
味になる。そしてホツパ２１内のトナー消費が進
行するにつれてスリーブ２２面に対する小粒径ト
ナーの優先的付着現象が次第に弱まる傾向となつ
て第２図ｂのように小つぶ粒径トナーのスリーブ
２２面に対する付着が減少し、これによりスリー
ブ２２面近傍のトナーが小粒径のものも大流径の
ものも含めてスリーブ２２面に直接的に接触する
機会が増加し、次第にトナーに十分な帯電量が確
保されるに至る。

その結果、このようなトナーの帯電量推移に対
応して、得られる画像濃度が第３図グラフのよう
に当初は比較的低いレベルで、複写積算が進むに
つれて画像濃度のレベルが次第に上つてゆく。即
ち現像性の経時的変化現象を生じる。そしてこの
現像性の経時的変化現像はホツパ２１内にあらた
にトナーＴを補給する毎に繰り返して生じる。

本発明は上記のような長期的で、且つ繰り返し
変動性の現像性変化に拘らず画像濃度レベルは長
期にわたつて略一定レベルに精度よく補償制御す
ることを目的とする。

即ち本発明は潜像保持体に静電潜像を形成し、
その潜像面に高抵抗一成分現像剤を適用して潜像
の可視化を行う方式の画像形成法に於て、現像装
置内の現像剤の現像量の残量に応じて、現像部材
と潜像保持体との間に印加される交流バイアスの
デユーテイ比を制御することを特徴とするもので
ある。

ここで本発明に於ける「交流バイアスのデユー
テイ比（duty factor）」は下式のように定義す
る。

デユーテイ比＝ａ／ａ＋ｂ（×100） ａ：電界極性が正・負交互に周期的に変化する交
流バイアスの１周期分に於て、トナーを潜像保
持体側へ移行させる方向の極性の電界成分（転
移電界）の印加時間又は積分量 ｂ：逆にトナーを潜像保持体側から引き離す方向
の極性の電界成分（逆転移電界）の印加時間又
は積分量 例として第８図ａにデユーテイ比略50％の矩形
波交流、同図ｂにデユーテイ比略75％矩形波交
流、同図ｃに直流バイアスを印加してOVレベル
を調節することによりデユーテイ比を50％以上の
ものに制御した正弦波交流の例を示した。

ところで現像部材２２と潜像保持体１との間に
交流バイアスを印加して潜像の現像を行う場合の
現像原理は、現像領域部Ａの潜像保持体１と現像
部材２２間に於てトナーが交流バイアスの交番電
界によつて往復運動する。即ち交番電界のうち転
移電界作用時はトナーは現像部材２２側から潜像
保持体１側へ向う方向に移動運動して潜像保持体
面に接触し、逆に逆転移電界作用時は潜像保持体
１側から現像部材２２側へ向う方向に移動運動し
不必要分のトナーが現像部材２２側へ戻る。この
トナーの往復運動が電界の交番に対応して繰り返
して行われ、最終的には潜像保持体１面に該面の
潜像電位パターンに応じてトナーが選択的に移行
付着し、カブリのない、階調性のよいトナー像が
形成される。

この原理については電子写真学会誌第20巻第１
号（1981）に掲載の「ジヤンピング現像法の現像
機構」によつて報告されている。

このような現像方式に於て潜像の充分な現像が
なされるためには、トナー自体が十分な帯電電荷
を有していることのみならず、潜像面が現像領域
部Ａを通過する間にトナーとの充分な接触がなさ
れることが必要である。即ち、潜像が現像領域を
通過するに要する時間内に、潜像が充分な現像を
なされるに必要なトナーとの接触回数を確保して
やらなければならない。

潜像面に対するトナーの接触回数を増すために
交流バイアスの周波数を高くすることも一法であ
るが、周波数を高くしてゆくと、トナーが充分に
接触しないうちに逆転移電界がかかることになり
現像性が低下し、限界がある。

一方、トナーは交流バイアスによつて充分に潜
像面へ到達し得るべく加速度ａを与えねばなら
ず、トナーの重量をｍとしてその力ｆは、ｆ→＝
ｍ・ａ→、で与えられる。トナーの電荷をｑとすれ
ば、この力ｆは、ｆ→＝Ｅ→・ｑ、であり、電界Ｅ→に
よつてトナーの潜像面への到達力が決定される。

而して現像領域部Ａ内にあつて電界Ｅ→の転移電
界印加時間が長ければトナーは初期より強い力ｆ→
により潜像面への到達力は増し、逆に短ければ減
少する。つまりｆは交流バイアスのデユーテイ比
と相関し、そのデユーテイ比を変化させることに
より装置の現像能力を制御することが出来る。

実際に実験を行つた結果、潜像保持体１と現像
部材２２間に印加する交流バイアスのデユーテイ
比と、画像濃度とは第４図グラフ例のような相関
関係があることを確認し得た。

そこで本発明はこの画像濃度の交流バイアスの
デユーテイ比依存性（第４図）を利用して、現像
部材２２に対する前述の小粒径現像剤の優先的付
着に基づく現像性の経時的変化現像（第３図）を
補償する、即ちホツパ内の現像剤の残量を検出
し、この検出結果に基づいて交流バイアス電圧の
デユーテイ比を、上記残量が多い場合の50％より
大のデユーテイ比から上記残量の減少に対応して
小さくして行くように制御して画像濃度レベルを
終始略一定に保持させるようにしたものである。

現像部材２２に対する小粒径現像剤の優先的付
着に基づく現像性の第３図例のような変化推移は
ホツパ２１内のトナーＴの消費に伴なう減少推移
に略対応していて、ホツパ２１内のトナー残量を
検出すればその時点に於ける現像性をほぼ知るこ
とができる。

ホツパ２１内の残存トナー量の検出手段は機械
的なもの、電気的なもの、光学的なもの種々のも
のが考え得る。第１図は電気的検出手段の一例を
示すもので、現像部材としてスリーブ２２の配設
側と反対側のホツパ壁内側にスリーブ２２に対向
させて電極板２５を配設する。このスリーブ２２
と電極板２５間にはトナーＴが存在し、ホツパ２
１内のトナーＴが消費されていくとその間のトナ
ー量が減少していく。

而して現像部材としてのスリーブ２２に印加さ
れている交流バイアスをスリーブ２２と電極板２
５間に存在するトナーを介して電極板２５により
検知する。この場合スリーブ２２と電極板２５は
トナーを間においてコンデンサを形成し、その容
量はスリーブ２２と電極板２５の間に存在するト
ナーの量に依存し、電極板２５に誘起される電圧
は概ね第５図グラフ例の如くなる。即ち誘起され
る電圧の絶対値は印加される交流電圧や、周波
数、トナーの種類、極板形状などにより異なる
が、トナー量に応じて変化する。逆に云えば電極
板２５の誘起電圧値からホツパ２１内からホツパ
２１内のトナー量が検出される。

そこで、その電極板２５の誘起電圧変化（即ち
ホツパ内トナー残量変化）を例えば第６図例のよ
うな整流・平滑回路２６ａ、比較回路２６ｂ、複
数のスイツチング回路２６ｃ等からなる回路２６
の整流・平滑回路２６ａへ導入し、該回路を経て
比較回路２６ｂに導き、その出力電圧に応じてス
イツチング回路２６ｃを作動させて交流電圧印加
手段Ｓの出力交流バイアスのデユーテイ比を、第
３図の現像性経時変化を補償する方向に段階的
（本例回路は３段階）に制御する。

交流バイアスのデユーテイ比は、パルス幅変
更、波形変換、直流バイアス重畳等の手段で変化
制御させることができる。

例えばスリーブに印加する交流バイアスを標準
交流、800Hz・1200Vpp（最大振巾）の矩型波交流
としたとき、 トナー残量 矩型波交流の制御
デユーテイ比 第１段制御 200〜140ｇ 80％ 第２段制御 140〜100ｇ 60％ 第３段制御 100〜60ｇ 50％ のように制御する。

これにより第７図グラフ例のように現像部材２
２に対する小粒径現像剤の優先的付着に起因する
現像性の経時変化現像に拘らず画像濃度レベルを
長期にわたつて終始略一定レベルに保持させるこ
とができる。

このように本発明による現像特性の制御効果は
極めて優れたもので、制御ステツプを実施例の３
段階よりも更に多くのステツプにすることでさら
により精度の高い制御が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は現像装置の一例の断面図、第２図ａは
現像部材面が小粒径現像剤層でおおわれた状態を
示す模型図、同図ｂはその小粒径現像剤層が減少
した状態を示す模型図、第３図は現像性の経時的
変化現像を示すグラフ、第４図は交流バイアスの
デユーテイ比と画像濃度との関係グラフ、第５図
はホツパ内トナー残量と電極板の電圧との関係グ
ラフ、第６図は制御回路の一例、第７図は制御に
より得られる現像特性グラフ、第８図ａ，ｂ，ｃ
はデユーテイ比を違えた各種交流バイアス例。 １は潜像保持体、２は現像装置、２１はトナー
ホツパ、２２は現像部材としての回転スリーブ、
２５は電極板。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 可動な現像剤層支持部材と、この部材に供給
   する高抵抗一成分現像剤を収容するホツパを備え
   た現像装置の上記現像剤層支持部材により、この
   部材との摩擦で帯電させた高抵抗一成分現像剤の
   層を現像領域部に支持搬送し、潜像保持体と現像
   剤層支持部材との間に交流バイアス電圧を印加し
   て潜像保持体に形成された静電潜像を現像する画
   像形成法に於いて、 上記ホツパ内の現像剤の残量を検出し、この検
   出結果に基づいて上記交流バイアス電圧のデユー
   テイ比を、上記残量が多い場合の50％より大のデ
   ユーテイ比から上記残量の減少に対応して小さく
   して行くように制御することを特徴とする画像形
   成法。