JPS6183564A - 静電潜像現像方法 - 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】 係り、更に詳細には非画像部におけるかぶりの発生を防
止しつつ階調性の向上と現像濃度の安定化を図ったジャ
ンピング現像法に関する。

「従来の技術」 従来より、静電潜像保持体とトナー担持体とと、トナー
、層の厚みより大きな現像間隔を保持して対向配置し、
前記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飛翔させる、いわ
ゆるジャンピング現像法と呼ばれる現像方法は既に公知
である。（特公昭４１−！３４７５号他） この種の現像方法では、トナーがファンデル・ワース力
その他の拘束力によりトナー担持体表面に拘束されてい
る為に、静電潜像の電位が成る一定値以上になり、それ
による電界が前記拘束力以上にならなければトナーが静
電保持面側に飛翔転移せず、この為、一般に階調性が低
く、中間画像の再現性に乏しいという欠点を有していた
。

かかる欠点を解消する為に、例えば、第４図に示す如く
、静電潜像保持体１と最も近接させた、現像部のトナー
担持体２の背面側に同極性の固定磁石３ａ、３ｂを隣接
して配置し、該現像部に反発磁界を形成することにより
、トナ−４粒子間、及びトナー４粒子とトナー担持体２
間の拘束力を弱め１階調性の向上をＺると共に、前記反
発磁界の形成から生ずる欠点の抑制を図る為に、前記現
像間隔に交番′磁界を印加した現像方法が提案されてい
る。（特開昭５５−１１８０５１号）即ち、現像部に反
発磁界を形成することにより、前記両磁極間に挟まれる
現像領域ではトナ−４畜度が粗になり、この結果、トナ
ー４の移動が容易になるために、静電潜像保持面１ａの
静電電位に見合った階調性の高い画像が得られるが、一
方では隣接位置に同極性の磁石３ａ、３ｂが存在する為
にトナー４穂先の伸び上がりが静電潜像保持体１に接触
する程大になり、而もトナ−４粒子間の拘束力が弱くト
ナ−４密度も粗である為に、非画像部においてもトナー
４が付着（地かぶり）したり、又画像部においても緻密
な画像が得られにくいという欠点が生じてしまう。

従って、前記従来技術では、前記現像領域に反発磁界を
形成すると共に、例えば正弦波交流電圧に直流電圧を重
畳して形成した、すくなく共ＩＫＨｚ２以下の周波数を
有する交番電界を印加させて。

現像領域を通過するトーナー４に往復運動、即ち転移と
逆転位を繰り返して生じせしめることにより、一旦静電
潜像保持面１ａに付着したトナー４をほぐし、一様に保
持面１ａ画像部上に再配列すると共に、非画像部に付着
したトナー４を取り去り、この結果１画像部においては
緻密な画像形成が可能になると共に、非画像部において
は地かぶりの抑制が図れ、高品質な画像形成が可能にな
る。

「発明が解決しようとする問題点」 しかしながら前記従来技術では、現像領域においてトナ
ー４の往復運動（転移−逆転移）を行なわしめる為に、
静電潜像保持面１ａにおけるトナー４の解きほぐしは可
能であるが、地かぶりを完全に防止することは出来ない
。

即ちその理由を下記に詳細に説明すると、例えば、静電
潜像保持面１ａの、画像部における潜像′電位Ｖｄを約
５００ｖ、非画像部における潜像電位ＶｓをＯｖに設定
した場合において、前記トナー担持体２に振幅４００Ｖ
　（ビークｅツ・ビーク　８００Ｖ　）の正弦波と共に
、直流電圧２００Ｖを重畳して印加し、前記現像領域に
交番電界を形成した場合の、画像部と非画像部における
トナー４転移量と逆転移量の関係は第２Ｂ図に示すよう
になる。

尚、同図・りは縦軸に電位差を、横軸に現像時間をとり
、交番電界と潜像電位との関係を示したもので１図上Ｖ
“ｍａｙ　、　Ｖ”ｍｉｎは前記トナー担持体２への印
加電位の最大値と最小値を、又Ｖｔは、静電潜像保持面
１ａに付着しているトナー４が該保持面１ａとの拘束力
に打ち勝ってトナー担持体２への逆転移を行い得る現象
領域の最小の電位差（以下トナー拘束電位という）を夫
々示す。

尚、本図におい、では、トナー担持体２に付着している
トナー４がその拘束力に打ち勝って静電潜像保持面１ａ
に転移し得る、トナー担持体２側の拘束電位が記載され
ていないが、その理由は本従来技術においては、前記ト
ナー担持体２の現像部に反発磁界が形成されている為に
トナー４が浮き状態（現像領域のトナー４はトナー担持
体２に付着されることなくほぼ磁力が拮抗している磁極
間間隔に浮いている状態）にあり、前記電位差は考慮す
る必要がない為である。

一方、同図・偽及び・■は夫々静電潜像保持面１ａ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前
記交番電界の時間変化と対応させて例示したもので、図
中実線はトナー４の転移方向の電界、破線はトナー４の
逆転移方向の電界を示し、その高さが電界強度である。

さて同図窒２・亘）より理解される通り、画像部、非画
像部共にトナー４の往復動が交互に繰り返してイ〒われ
るが、画像部（同図・■）においては転移方向の電界強
度と転移時間のいずれもが逆転移方向の電界強度と逆転
移時間より大であり、従ってその積に相当するトナー４
移動量は、「トナー４転移量〉〉トナー４逆転移量」と
なり、緻密な画像が形成出来る。

しかしながら非画像部（同図・■）においてはトナー拘
束電位Ｖｔの存在の故に、「逆転移方向の電界強度×逆
転移時間」が「転移方向の電界強度Ｘ転移時間」より僅
かに大ではあるが、再転移を無視出来る程大ではない為
、一旦画像保持面１ａより、殖脱したトナー４が再度転
移して元の非画像部に付着する恐れがあり、必ずしも地
かぶりを完全に防止することは出来ない。

かかる欠点を防止する為には交番電界の振幅を小さくす
ることが考えられるが、振幅を小さくすると逆に画像部
における電界強度も小さくなり、ｗ！、密な画像形成が
達成し得なくなる。

即ち前記交番電界の振幅を０にし電圧を一定にした直流
゛電圧を印加した場合を考えてみると、第２Ｃ図に示す
ように非画像部（同図・■）においては電界が逆転移方
向にのみ存在する為に地かぶりはなくなるが、一方画像
部（同図・■）においては転移方向の電界強度が小さく
なり、現像濃度、即ち緻密な画像形成が不可能になる。

尚、第２Ｃ図は、前記従来技術と異なり、トナー４を往
復動させるものではないため、前記従来技術の技術的範
囲を逸脱しているが、参考的な説明として付記したもの
である。

つまり、前記従来技術にあっては静電潜像保持体１とト
ナー担持体２との現像間隔を狭くすれば゛電界をそれほ
ど加える必要がなくなるが、地かぶりを生じ易い。逆に
□現像間隔が大きいと大きな交番電界を必要とするとい
う問題があった。

更に、前記従来技術は更に下記のような問題点も有す。

即ち前述したように前記従来技術は、トナー４と往復動
させることにより前記効果を見い出すものであるからト
ナー４が往復動出来る為に必要なＩｈ間間隔（周期）を
必要とし、従って、前記交番電圧の周波数は充分低い値
、具体的には、１ＫＨｚ以下でなければならないとされ
ている。

しかしながら前記電界に印加される周波数を低く設定す
ると、すくなくとも−周期中にトナー４が往復動出来る
ようにトナー担持体２の周速を制限しなければならず、
結果として現像装置の高速化に対応出来ないという問題
が発生する。

本発明は、かかる従来技術の欠点に鑑み、反発磁界の形
成により画像の階調性の向上を図りつつも、該反発磁界
の形成から生ずる欠点を完全に解消し得る現像方法、即
ち現像濃度むらをなくし緻密な画像形成の達成と共に、
地かぶりが全く生じない現像方法を提案することにある
。

又、本発明の他の技術的課題は、高速化に対応出来る現
像装置を提案することにある。

「問題点を解決しようとする手段」 本発明はかかる技術的課題を達成する為に、いわゆるジ
ャンピング現像方法において トナー担持体より静電潜像保持体に向け反発磁界を形成
すると共に、該反発磁界が形成された現像なくトナーが
いずれか一方向にのみ移動するよう制■されたパルスを
印加せしめた静電潜像現像方法を提案する。

即ち、前記パルスは、その最大電圧を下記式の範囲に制
御することにより、前記静電保持面の画像部及び非画像
部においてもトナーが往復動（転移−逆転移）すること
なくトナーをいずれか一方向にのみ移動させることが可
能となる。

Ｖ　ｔ　＜　　Ｖ　ｌｌ１ａ　ｘ′≦ＶｄＶｍａｚ　　
：最大電圧 Ｉは：静電潜像保持面のトナー拘束電位ｖｄ：静電潜像
保持面画像部の潜＠電位ここでパルスとは電圧の向きが
一方向で、その大きさが時間によって変わっていくもの
をいい、好ましくはその波形が方形波であるものをいう
。

そしてこのような方形波のパルスは周知の如く、たとえ
ば前記最大電圧に制御した定常直流電゛　　源と接地電
位を断続的且つ周期的に切り換えることにより、又は前
記定常直流電源に無安定形マルチバイブレータその他の
「し張発振器」を接続することにより、簡単に得ること
が出来る。

「作用」 かかる現像法の作用を第２Ａ図にもとづいて説明する。

ｉ２Ａ図は前記第２Ｂ図と同様に、同図■に、パルスと
潜像電位との関係を示し１図上Ｖｍａｘは前記方形波パ
ルスの最大値を、又Ｖｔはトナー拘束電位である。尚、
方形波パルスの最小値は接地電位、即ちＯＶである。

又、同図・■及び・亘）は夫々静電潜像保持面１ａ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前
記パルスの時間変化と対応させて例示したもので、図中
実線はトナー４転移方向の電界、破線はトナー逆転移方
向の電界を示し、その高さが電界強度である。

さて前記パルスはＶｍａｘ≦Ｖｄである為に、同図′り
）に示すように画像部においては前記パルスが変化して
も電界強度がＶｄと（Ｖｄ−Ｖｍａｚ）と変化するのみ
で、いずれも転移方向に電界が形成される。而も前記パ
ルスは方形波である為に、最大電位周期時１１において
定常且つ高い電界強度Ｖｄを有し、正弦波や他の波形に
比してトナー転移量が大となり＠密な画像が形成出来る
。

一方、同図■に示すように非画Ｒ部において１出前記パ
ルスはＶｔ＜　Ｖｍａｘであり且つ方形波である故に、
最大電位周期時ｔｌにおいて（Ｖｍａｘ−Ｖｔ　）の逆
転移を生じせしめるに充分なる電界強度をしめし、而も
最低電位周期時ｔ２においては非画像部のパルス電位が
接地電位である為に、非画像部の潜像電位と同位であり
、転移が生じることはなく、逆転移）することなくトナ
ーがいずれか一方向にのみ移動される為に、前記パルス
の周波数をＩＫＨｚ以上に高めても前記効果４が減耗さ
れ４ことなく、逆に下記実施態様から明らかなように画
像の安定化が一層向上する。従ってトナー担持体の周速
に制限されることなく、現像装置の高速化に対応用なる
がこのような場合でも充分対応出来るものである。

「実施例」 以下１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
相対配置面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１Ａ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は感光体表面にＭ！縁層を形成した感光体ドラム、
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　用に
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１２は反時計方向に、夫々
周速１００ｍｍ１ｓｅｃ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１ｏｏ〜１３０
　ＪＬ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１Ｂ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Ｈａ、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Ｉ２には方形波パルス形成回路１５
を介して直流′電源ＩＧ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６００ガウスに設定
され、且つ両固定磁石１３ａ、１３ｂ間中間位置の最大
落込み高さが１００ガウス以上になるよう設定する。け
だし、前記最大落込み高さが１００ガウス以下では良好
な反発磁界の形成が困難になる。

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
５０〜１８０ルの高さになり、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−Ｃとの
相対配設位置は、各固定磁石１３．ａ、１３ｂの最大磁
束線間匝離を２２、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ＫＣ−Ｃの偏位量θが下記式の範囲内、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。

０くθ＜　＋　（＋／２）文 前記固定磁石１３ａ、１３ｂをこのように形成した理由
は１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
側に庶れる為、該流れだトナー穂　　　　゛光位置と現
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、パルスの印加電圧
を、最大電圧が前記トナ−４拘束電位の略２倍にして画
像部潜像電位以下の２５０Ｖに、又最低電圧は接地電位
ｏｖ、即ち非画像部の潜像電位と同一に設定し１周波数
を１００Ｈｚ　、　１ＫＨｚ　、　２ＫＨｚに夫々変化
さ°せた場合における階調性と現像濃度が第３図に示す
ようになった。尚、本図において縦軸は現像濃度、横軸
に感光体表面電位を取り、比較例Ｎとして前記パルスを
印加しない場合を付記している。又転写紙自体の紙濃度
すは０．０６から０．０８である。

本図より理解される如く、前記パルスが印加されていな
い比較例Ｎにおいては、非画像部（表面電位ｔｏｏｖ以
下の部位）においてかぶりｈを有し、表面電位３００ｖ
以下の中間画像部においては傾きが犬きく階調性が悪く
、而も表面電位３００　Ｖ以上の製画像部においては傾
きにばらつきがあり現像濃度の安定性がよくない。

一方、パルスを印加した本実施例においては。

周波数を１ｏＯＨｚ、ＩＫＨｚ、２ＫＨｚに夫々変化さ
せたいずれの場合においても、非画像部においてかぶり
が生じることなく、更に中間画像部から製画像部までの
傾きが一定しており、階調性と現像濃度安定性のいずれ
も良好な結果が得られている。

而も本実施例においては周波数が高くなるにつれ前記傾
きが安定し、一層良好な階調性と現像濃度の安定性が増
している。

しかしながら前記周波数を５ＫＨｚ以上にすると方形波
形の乱れが生じる恐れがあり、前記パルス電源の周波数
は１００Ｈｚから５ＫＨｚまでにするのが好ましい。

「発明の効果Ｊ 以上記載した如く本発明によれば、反発磁界のみの場合
に比して一層良好な画像の階調性の向上が図られ、而も
、該反発磁界の形成から生ずる欠点を完全に解消し、非
画像部における地が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を図り緻密な画像形成を
図ることが出来る。

又、本発明によれば、パルスの周波数を高くするにつれ
、一層良好な階調性と現像濃度の安定性を図ることが出
来る為、トナー担持体の周速に制限を受けることなく高
速化に対応出来る現像装置を提供する事が出来る。

特に小径ド゛ラムを使用する装置においては一層高速回
転することとなるが、こうした場合にも十分対応出来る
現像装置の提供が可能となる。

等の著効を有す。

【図面の簡単な説明】

ｉｌ　　（Ａ）乃至１（Ｃ）図は本発明に基すいて構成
された現像装置の概略構成を示し、第１（Ａ）図は全体
図、第１　（Ｂ）図は要部拡大図である。 ｎ２　（Ａ）乃至２（Ｃ）図は現像領域に本発明に係る
方形波パルス、従来技術に係る交番電界、参考例に係る
定常直流を夫々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３図は前記方形波パルスの
周波数を１ｏＯＨｚ　。 １ＫＨ２，２ＫＨｚに夫々変化させた場合を比較例との
関係において階調性と現像濃度の関係を示す説明図であ
る。 第４図は従来技術に基すいて構成された現像装置の概略
構成を示す概略図である。 第１（Ａ）図 第１（Ｂ）図 第２（Ａ）図 １、　１２１．　　↑ｔ　↑１　↑２ ゝ　　　゛ナー↑−ｐ１イ 第２（Ｂ）図 第２（Ｃ）図 ＶｌＩｎ ７］７てｔ！Ｕ　ｍ　４＄−一 第３図 に＝と菌種１ヒイｆｆ　　　　　　　　　　［Ｖ］６ｂ
　　　　　３０ 手続補正書（自発） 昭和５９年ＩＯ月２乙日

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）静電潜像保持体とトナー担持体とを、トナー層の厚
   みより大きな現像間隔を保持して対向配置し、前記静電
   潜像保持体上に形成された静電潜像の電界によりトナー
   を選択的に飛翔させて現像を行なう静電潜像現像方法に
   おいて、トナー担持体より静電潜像保持体に向け反発磁
   界を形成すると共に、該反発磁界が形成された現像領域
   中に、静電保持面の画像部及び非画像部においてもトナ
   ーが往復運動することなくトナーがいずれか一方向にの
   み移動するよう制御されたパルスを印加せしめたことを
   特徴とする静電潜像現像方法 ２）前記パルスの最大電圧を下記式の範囲に制御した特
   許請求の範囲第１項記載の静電潜像現像方法 Ｖｔ＜Ｖｍａｘ≦Ｖｄ Ｖｍａｘ：最大電圧 Ｖｔ：静電潜像保持面のトナー拘束電位 Ｖｄ：静電潜像保持面画像部の潜像電位 ３）前記パルスが方形波である特許請求の範囲第１項記
   載の静電潜像現像方法 ４）前記パルスの周波数が１００乃至５０００Ｈｚであ
   る特許請求の範囲第１項記載の静電潜像現像方法