JPS61239251A - 静電潜像現方法 - Google Patents

静電潜像現方法

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JPS61239251A
JPS61239251A JP7933985A JP7933985A JPS61239251A JP S61239251 A JPS61239251 A JP S61239251A JP 7933985 A JP7933985 A JP 7933985A JP 7933985 A JP7933985 A JP 7933985A JP S61239251 A JPS61239251 A JP S61239251A
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    • G03G15/06Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for developing
    • G03G15/08Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for developing using a solid developer, e.g. powder developer
    • G03G15/09Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for developing using a solid developer, e.g. powder developer using magnetic brush
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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】 ゛「産業上の利用分野」 本発明は一成分の高抵抗磁性トナーを用いた静電潜像現
像方法に係り、更に詳細にはトナー担持体に担持された
トナー層を静電潜像保持面に直接接触させずに静電潜像
の電界によりトナーを選択的に転移させる現像方法に関
する。
「先願の技術」 本発明者は先に、かぶりの発生を防止しつつ階調性の向
上を図る為に、トナー担持体に担持されたトナー層厚よ
り犬なる離間間隔をもって配置された静電潜像保持体と
トナー相持体間の現像領域中に反発磁界を形成すると共
に、該現像領域中にスイッチング直流バイアスを印加さ
せた現像方法を提案している。(特願昭59−2097
7)この種の現像方法は、ファンデルワース力その他の
拘束力によりトナー相持体表面に拘束されているトナー
を、前記反発磁界により担持体表面より浮き上がらせる
と共に、静電保持面の画像部及び非画像部のいずれにお
いても往復運動、即ち転移−逆転移することなくいずれ
か一方のみに移動するよう制御されたスイッチング直流
バイアスにより、非画像部におけるトナーの転移を防止
しつつ、潜像部の表面電位に対応させて画像部にのみト
ナーを転移させ、この結果、前記効果を達成させるもの
である。
そして前記「転移−逆転移することなくいずれか一方の
みに移動するよう制御されたスイッチング直流バイアス
」とは具体的には、静電潜像保持面の画像部最大電位(
Vd)と同極性で、且つ下記イ°)式の範囲に制御され
た略矩形波状のスイッチング直流パルスを指す旨記載さ
れているが、その後の確認実験の結果、イ′)式によっ
て設定される範囲内において特にスイッチング直流パル
スの周期的通電時間と周期的接地時間の比であるデユー
ティ比に着目した場合に、デユーティ比と直流バイアス
の最大電圧と、周波数が密接な関係にあると共に、それ
らが特定範囲に設定される必要があることを知見した。
Vt<  Vmax  ≦Vd   ・・・イ’)Vm
ax :直流バイアスの最大電圧 vt:静電潜像保持面のトナー拘束電位Vd:画像部最
大電位 「発明が解決しようとする問題点」 先願発明によれば、先ず地かぶりを防止する為に一旦非
画像部に付着したトナーを、トナー担持体に向う逆転移
電界(Vmax −Vt)によりトナー引き戻しく逆転
移)を行っている訳であるが、その引き戻し量は、引き
戻し速度と対応するα(Vmax−Vt)と引き戻し時
間t1によって定まるものである為に、高周波数領域下
において、デユーティ比を1に設定した場合に直流バイ
アス最大電位Vmaxがトナー拘束電位Vtに近接した
場合は前記トナーの引き戻しを十分行うことが出来ず、
地かぶりが生じる場合がある。(αは帯電量により決定
される定数) 一方、前記欠点を解除する為に、周期的通電時間tlを
大に且つ周期的接地時間t2を小にデユーティ比を設定
すると、逆に画像部における現像濃度が低下する。
即ち、画像部における転移は主に転移速度と対応するα
(Vd −V5)と転移時間t2によって定まる・もの
である為に(Vsは非画像部電位で一般にOv又はそれ
に近い値である)、デユーティ比を大にすればする程、
画像部におけるトナー転移量が低下することが理解され
る。
本発明はかかる先願技術の問題点を解消する為に、前記
スイッチング直流電圧の最大電位、周波数、及びデユー
ティ比を適宜選択し、最適画像を得る上で最も好ましい
現像条件を得ることを目的とする。
又本発明の他の目的とする所は、バイアス電圧のデユー
ティ比を制御することにより、高い周波数でも良好な画
像を得ることが出来、この結実現像速度の高速化に対応
し得る現像方法を提供することにある。
r問題点を解決する為の手段」 本発明はかかる技術的課題を達成する為に、前記スイッ
チング直流バイアスの最大電位、デユーティ比、及び該
デユーティ比と周波数で決定される前記直流バイアスの
周期的接地時間を下記イ、口、ハ式の範囲に、特に前記
直流バイアスの高周波数化に反比例して前記デユーティ
比が小になる如く設定することにより、直流バイアスの
最大電圧Vmaxを一定電圧以上に維持し、α(Vma
x −Vt)Xttにより決定される非画像部における
トナー引戻し量を地かぶりが生じない程度にすると共に
、高周波数領域化においても転移時間t2を一定時間に
設定し、α(Vd −Vs) X t2により決定され
るトナー転移量を大にし、良好な画像濃度を得るように
した静電潜像現像方法を提案する。
2Vt≦ Vmax  ≦ Vd   ・・・イ)t1
/t2≧0.3       ・・・ロ)t2≧0.2
 m5ec      −・・ハ)Vmax :直流バ
イアスの最大電圧 Vt:静電潜像保持面のトナー拘束電位Vd:画像部最
大電位 tl:直流バイアスの周期的通電時間 t2:直流バイアスの周期的接地時間 「作用」 かかる現像法の作用を第1図にもとづいて説明する。
先ず1図■は後記作用の説明の為に、最大電圧Vma 
xとデユーティ比t1/t2を夫々変化させた直流バイ
アス電圧と潜像電位Vd 、 Vsとの関係を時間変化
で示し、第1図■■は直流バイアス電圧Vの時間変化と
対応して保持面の画像部と非画像部におけるトナー転移
と逆転移の態様を示したものである。
先ず同図(A)■より理解されるように、本発明におい
てはVmax≧2Vtに設定した為に、直流バイアスを
I KH2以上の高周波数に設定したとしても非画像部
における引き戻し速度α(Vmax−Vt)が大である
為に高周波数領域下においてもトナーの引き戻しを行う
のに十分なる引き戻し速度を有することとなり、地かぶ
りを防止することが出来る。而もこの場合においては前
記口)、ハ)式より0.Of3msec以上の引き戻し
時間t1を保証している為に、αCVrnax−Vt)
 tlが地かぶりを防止するに足る十分なるトナーの引
き戻し量を得ることが出来る。
又、第1図(B)■より理解されるように、Vwax≦
Vdに設定している為に、前記VmaxとVdが逆転す
ることがなく、而もt2≧0.2 ttrsecの条件
下でデユーティ比(tl/ t2)を0.3以上に設定
した為に、t2がtlより極めて小になる事なく、画像
部において所定の転移量を維持し得ると共に、特にデユ
ーティ比(tl/ t2)を1.2以下に設定する事に
より、良好な階調性と画像濃度の低下を防ぐことが出来
る。
即ち、前記作用を逆から見てみると、(tl/ t2)
 <0.3 、 t2<0.2 m5ecで且つVma
x < 2 Vtの場合は逆転移が達成されず、非画像
部においてカブリが増大する。
又t2<0.2 m5ecで且つ(t1/t2) <0
.3の場合は所定の転移量を維持出来ず、画像濃度が低
下すると共に、スイッチング直流バイアスの円滑な効果
が達成されず、階調性も低下する。
更に、(t1/t2) >1.2高周波数領域化でのス
イッチング直流バイアスの円滑な効果が達成されず、階
調性と画像濃度が低下するものである。
而も本発明によれば、前記デユーティ比tl/ t2を
、直流バイアスの高周波数化に反比例して小に設定する
ことにより、良好な階調性と画像濃度を維持しつつ周波
数を400082前後にまで高めることが出来、現像速
度の高速化に対応し得る。
「実施例」 以下、本発明の好適な実施態様を例示的に詳しく説明す
る。ただしこの実施態様に記載されている電界強度、磁
束密度、回転速度、構成部品の寸法、材質、形状、・そ
の相対配置などは特に特定的な記載がない限りは、この
発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる
説明例に過ぎない。
第3A図は本発明に基ずいて構成された現像装置の概略
構成を示す。
11は感光体ドラム、12は固定磁石集成体13を内包
する非磁性スリーブで、両部材11.12は、その最近
接位置(以下現像中心位置C−Cという)において空隙
間隔が約300 JLになるよう対向して配置すると共
に、感光体ドラム11は時計方向に、非磁性スリーブ1
2は反時計方向に、夫々周速100mm#ecの等速で
回転するよう構成されている。
非磁性スリーブ12の上流側には磁性ブレード14が近
接して配置され、該ブレード14により100〜130
 ILの層厚に規制されたトナー層が非磁性スリーブ1
2上に担持されたまま現像領域A (後記するように反
発磁界が形成されている領域)まで搬送されるよう構成
する。
第3B図において、現像領域Aにおける非磁性スリーブ
12内側には、同極性の固定磁石13a、13bが隣接
して配置され、非磁性スリーブ12と感光体ドラム11
間の固定磁石13a、 13bに挟まれる領域(現像領
域A)に反発磁界を形成する。
又、非磁性スリーブ12には図示しないタイマによりデ
ユーティ比が可変可能に構成されたスイッチング回路1
5を介して直流電源18が接続され、前記現像領域Aに
方形波パルスが印加されるよう構成する。 そして、前
記固定磁石13a、 13bの非磁性スリーブ12表面
の最大磁束密度はいずれも500ガウスに設定され、且
つ再固定磁石13a、 13b間中間位置の最大落込み
高さが100〜200ガウスになるよう設定する。けだ
し、前記最大落込み高さが100ガウス以下及び200
ガウス以上では良好な反発磁界の形成が困難になる為で
ある。
この結果、前記反発磁界が形成されている現像領域Aに
於けるトナー穂先高さがトナー層の略1゜5倍、即ち1
50〜180pの高さになり、感光体ドラム11に極め
て近接すると共に、該反発磁界によりトナー粒子間、及
びトナー粒子と非磁性スリーブ12間の拘束力を弱め、
トナー4の転移が容易になる。
前記固定磁石13a、13bと現像中心位置C−Gとの
相対配設位置は、各固定磁石13a、13bの最大磁束
線間距離を 2見、その中心線をOl及び非磁性スリー
ブ12の回転方向下流側を正とした場合において、現像
中心位置C−Cの偏位量θが下記二)式の範囲内、即ち
反発磁界の中心線より僅かに下流側にずらして配置する
Oくθ<+(1/2) l  ・・・二)前記固定磁石
13a、13bをこのように形成した理由は、反発磁界
により形成されるトナー4穂先が、該トナー4を搬送す
る非磁性スリーブ12の回転によって下流側に流れる為
、該流れだトナー穂先位置と現像位置を一致させる為で
ある。
さて、かかる構成において、感光体ドラム11表面の感
光体に担持される静電潜像電位は1画像部約500v、
非画像部Ovに設定され、又トナ−4拘束電位は120
V (実験値)とした場合において、下記に詳説するよ
うな確認実験を行った。
尚、本現像装置に使用されるトナーとして平均粒径9〜
20IL11電気抵抗率1014Ω・C1、比誘電率2
.0以下、磁性保持力Ha、50〜1000e、飽和磁
化30〜40emu/gの高抵抗磁性トナーであって、
流動補助剤として疎水性シリカを含有したものを用いて
いる。
又、転写紙自体の紙温度すは0.06から0.08であ
った・ a)非画像部における逆転移(地かぶり)と直流バイア
ス電圧との関係確認、 周波数を2.5 KH2、デユーティ比(tt/12)
を0.3 (t2 : 0.3 m5ec)に設定した
直流バイアスの最大電位をを200V、 250V、 
300V、 400Vに設定した場合の夫々の画像濃度
と感光体表面電位の関係を示す7曲線を第4A図に示す
第4A図においてバイアス電圧Vmaxが2Vdより小
さい200vの場合は感光体表面電位が100〜120
V前後で画像濃度が0.2以上となり、かぶりが生じ!
ていることが理解出来る。又Vmaxが250V以上で
は画像濃度が0.1前後であり、はとんどかぶりが生じ
ていないことが理解出来る。
b)直流バイアス電圧のデユーティ比(tt/12)と
階調性の関係確認 周波数を1.1  KH2、最大電位を350V、デユ
ーティ比を夫々10/3 (t2: 0.21 m5e
c)  、 E115 (t2: 0.41  m5e
c)1/2  (t2:  0.61 m5ec)1/
3  (t2:  0.88m5ec)に設定した場合
の夫々の画像濃度と感光体表面電位の関係を示す7曲線
を第4B図に示す。
本図より理解されるようにデユーティ比が10/3 (
t2: 0.21 tasec)ではγ値が立上がり、
かぶりが大で且つ階調性が悪いことが確認された。
而も本実施例においては1.5  KH2以上の高周波
数領域化では、デユーティ比が低くなるにつれ、かぶり
防止と共に前記γ値が低くなり、一層良好な階調性と現
像濃度の安定性が増していることが理解出来る。
C)直流バイアス電圧の周期的接地時間t2と階調性の
関係確認 最大電位を350v、デユーティ比315に設定し  
  2、周波数を3.8 KH2(t2: 0.18 
m5ec) 、 3.0 KH2(t2: 0.21m
5ec) 2.5 KH2(t2:0.25m5ec)
に設定した場合の夫々の画像濃度と感光体表面電位の関
係を示す7曲線を第4C図に示す。
本図より理解されるようにt2が0.16 m5ecは
かぶりが発生しないが全体的に濃度が低くなることが確
認された。
尚、全体的な傾向として周波数が大きく(t2が小さく
)なるにつれ、画像濃度が低く且つγ値が小さくなる傾
向にあった。
次に周波数を4 KHzデユーティ比を3/10 (t
2: Q、2Qmsec)に変換した所、第4C図グラ
フAに示すように濃度を回復させることが出来た。
かかる実施例によれば本発明と実施例との作用効果が整
合性を有し相関が取れていることが理解出来る。
「発明の効果」 以上記載した如く本発明によれば、前記先願技術の問題
点を克服し、非画像部における地かぶりが全く生じるこ
となく、又画像部においては現像濃度の安定化と一層良
好な画像の階調性の向上を図ることが出来る。
又、本発明によれば、周波数を高くしてもそれに対応し
てデユーティ比を低くすることにより、所定のトナー転
移時間を維持する事が出来、画像濃度を低下することな
く、高速化に対応出来る現像装置を提供する事が出来る
更にスイッチング直流バイアスを用いた為に、デユーテ
ィ比の制御は容易であり、且つこれらの制御機構の小形
化、低価格化が可能となる。
等の著効を有す。
【図面の簡単な説明】
第2A乃至2B図は本発明に基ずいて構成された現像装
置の概略構成を示し、第2A図は全体図、第2B図は要
部拡大図である。 第1会−41図、は現像領域に本発明に係る直流バイア
スを印加した場合の画像部と非画像部の電界強度の状態
を示す説明図、 第3A〜30図は前記直流バイアス、デユーティ比、周
波数を本発明の技術的範囲で変化させた場合の7曲線を
示すグラフ図である。 第1図 トナー泪ν■不 第2A図 第2B図 第3A図 *@ 電a          (V)第3B図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1)トナー担持体に担持されたトナー層厚より大なる離
    間間隔をもって配置された静電潜像保持体とトナー担持
    体間の現像領域中に反発磁界を形成すると共に、該現像
    領域中に感光体の潜像電位より小なる電位を有するスイ
    ッチング直流バイアスを印加させた静電潜像現像方法に
    おいて、前記スイッチング直流バイアスの最大電位、デ
    ューティ比、及び該デューティ比と周波数で決定される
    前記直流バイアスの周期的接地時間を下記式の範囲に設
    定したことを特徴とする静電潜像現像方法 2vt≦Vmax≦Vd・・・イ) t1/t2≧0.3・・・ロ) t2≧0.2msec・・・ハ) Vmax:直流バイアスの最大電圧 Vt:静電潜像保持面のトナー拘束電位 Vd:画像部最大電位 t1:直流バイアスの周期的通電時間 t2:直流バイアスの周期的接地時間 2)前記直流バイアスの高周波数化に反比例して前記デ
    ューティ比が小になる如く設定した事を特徴とする特許
    請求の範囲第1項記載の静電潜像現像方法
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