JPS6217224B2

JPS6217224B2 -

Info

Publication number: JPS6217224B2
Application number: JP53084190A
Authority: JP
Inventors: Hiroki Izumi; Seiichi Myagawa; Teruyuki Oonuma
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1978-07-11
Filing date: 1978-07-11
Publication date: 1987-04-16
Also published as: JPS5511226A

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は電子写真複写機、静電記録装置等の記
録体上に形成された静電潜像をトナーのみから成
る１成分現像剤を用いて現像する現像方法に関す
るものである。トナーのみから成る１成分現像剤を用いる現像
方法には、特公昭51−36070号及び特開昭47−
13088号のようにブレードでトナーを摩擦帯電し
て現像する方法や、特開昭49−4532号のように導
電性磁性トナーへの電荷誘導を利用して現像する
方法や、特開昭50−117432号のように電極によつ
てトナーへ電荷を注入して現像する方法等が知ら
れている。一方、適正な現像画像を得るために、原画の種
類に応じて現像バイアス電圧を変化させて画像を
調整することが要求されている。トナーとキヤリ
ヤから成る２成分現像剤を用いる現像方法におい
ては、トナーはキヤリヤとの摩擦帯電によつて所
定の帯電が行われているので、現像バイアス電圧
を変化させることによつて容易に現像画像の調整
を行なうことができる。しかし、従来の１成分現像法の中でも、現像バ
イアス電圧を変化させるとトナーの帯電量が変化
してしまうものがある。即ち、電極による電荷注
入を行う方法のものである。この方法は現像ロー
ラー及び電極に電圧を印加しており、両者の電位
差に応じて現像ローラー上のトナーが電極によつ
て帯電させられるのである。従つて、電位差が変
動すれば、トナーの帯電量も変化することは明ら
かであつた。例えば、原稿の地肌部が汚れている
か或いはカラー用紙上に文字・図形等の描かれた
原稿の場合に現像ローラーに印加される電圧を
やゝ高めて、カブリを少なくしようとすると、電
極と現像ローラー間の電位差が大きくなり、トナ
ーの帯電量も当然高くなる。従つて、上記カブリ
をより促進させる方向になつてしまい好ましくな
い。本発明は上述の欠点を解消し、現像バイアス電
圧が変化してもトナーの帯電量を一定にした改良
された現像方法を提供することを目的とする。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１図は本発明の実施例を示すものである。符
号１は感光体ドラムで示矢方向に回転している。
感光体としては有機光導電体が使用されている
が、酸化亜鉛、セレン、硫化カドミウム等が使用
できる。また、上記感光体の表面に透明な絶縁層
を有する３層感光体も使用でき、この場合には極
性反転法、NPプロセス等の特殊プロセスによつ
て静電潜像が形成される。感光体はドラム状では
なくベルト状、平板状種の変形が可能である。現像装置は現像ローラー２、ホツパー３、電極
４から構成されている。現像ローラー２は導電性
支持体５と、その上に被覆された導電性ゴム６と
から構成されている。導電性ゴム６としてはカー
ボン、グラフアイト、アルミニウム粉末等を混入
したゴム材が使用されるが、その中でもトナーを
保持・搬送する上で導電性シリコンゴム、クロロ
プレンゴム、ポリウレタンゴムが特に優れた結果
が得られた。導電性ゴム６の電気的性質として
は、体積固有抵抗値が10⁸Ωcm以下のものが好ま
しい。現像ローラー２の上部にはホツパー３が配置さ
れており、その下部開口に現像ローラー２があ
る。ホツパー３内には非磁性のトナー７が収容さ
れている。トナーとしてはエポキシ系、スチレン
系フエノール系等の樹脂を主成分として、これに
カーボンブラツク、ローズベンガル、アニリンブ
ルー等の着色剤とシリカ、テフロン等の添加剤を
混入したものから成つている。そして、帯電され
た後、現像するまでの間に帯電電荷が十分保持さ
れ得るようにその体積固有抵抗率が10¹⁴Ωcm以上
の絶縁性であることが必要である。もつとも、ト
ナーの帯電工程から現像工程までの時間が短かけ
れば、上記体積固有抵抗率の値は小さくても差支
えない。ホツパー３の１側壁には電極４が取り付けられ
ており、この電極４の形状は先端が先細りになつ
ており、ばね８によつて電極４を現像ローラー２
に押圧している。この電極４は電気導電性の材質
で出来ており、後述するように電圧が印加され
て、これによつてトナーを所定極性に帯電させる
機能を有しており、かつ、ホツパー３から搬出さ
れるトナー量を規制するトナー層厚規制部材とし
ての機能をも有している。感光体ドラム１の表面電位を検出する表面電位
計９が現像直前に配置されている。表面電位計９
はケーシング９ａと検出電極９ｂとから成り、公
知のものが使用されている。また表面電位計９と
して微小領域の表面電位を検出するものを使用す
ると、感光体ドラム上の非画像部の電位を検出す
ることができる。表面電位計９の検出電極９ｂは
演算回路１０に接続されている。この演算回路１
０の出力は上記現像ローラー２の導電性支持体５
に与えられている。現像ローラー２と電極４との
間には直流電源１１と切り換えスイツチ１２が直
列接続されており、上記スイツチ１２は接点１２
ａと接点１２ｂとを有している。接点ａと並列な
接点ｂ側には交流電源１３が接続されている。な
お、上記演算回路１０には直流電源１４が接続さ
れている。いま、感光体ドラム１上の非画像部の表面電位
Ｖ_Nとすると上記演算回路１０から現像ローラー
２に供給する現像バイアス電圧Ｖ_Dは（Ｖ_N＋Ｖ
〓）に設定される。ところで、この増加分のＶ〓
は現像時、非画像部に存在する電荷によつてトナ
ーが吸引されるのを防止するための電界を発生す
るために、種々の条件によつて定められるもので
ある。例えばＶ〓が零の場合もあるし、数十ボル
トの場合もある。電源１１の電圧をＶ_Sとすると
電極４に印加される電圧Ｖ_EはＶ_S＋Ｖ_N＋Ｖ〓で
ある。従つて現像ローラー２上のトナーに印加さ
れる電圧Ｖ_T、即ち、現像ローラー２と電極４と
の間の電位差は次のとうりである。Ｖ_T＝Ｖ_E−Ｖ_D＝Ｖ_S＋Ｖ_N＋Ｖ〓−（Ｖ_N＋Ｖ〓）＝Ｖ_S＝一定この電圧Ｖ_Dは感光体ドラム１上の非画像部の
表面電位によつて種々変化する値である。しか
し、電圧Ｖ_Dが変化しても、トナーに印加される
電圧Ｖ_Tは常に一定である。次に、第１図の現像装置の作用について説明す
ることにする。感光体ドラム１は図示していない
が、コロナ帯電装置によつて負に均一帯電され、
次いで、原稿の光像をスリツト露光光学系によつ
て照射され、その上に原稿に対応した静電潜像が
形成されている。露光後、現像前に表面電位計９
によつて非画像部の表面電位を検出し、それに応
じて、現像ローラー２に現像バイアス電圧Ｖ_Dが
印加される。現像ローラー２は時計方向に回転し
ており、ホツパー３から非磁性の絶縁性トナーを
導電性ゴム６の表面に付着して搬出する。ホツパ
ー３からトナーが搬出される時、電極４によつて
均一な所定厚さのトナー層に規制すると共にトナ
ーを正極性に帯電する。このトナーの帯電原理は
トナーに電圧Ｖ_Tを印加し、電極４から正の電荷
を注入することによつて行われるのである。この
時、切り換えスイツチ１２は接点１２ａに接続さ
れている。正に帯電されたトナーはさらに搬送さ
れて、感光体ドラム１と接触させられる。こうし
て、感光体ドラム１上の静電潜像は逆極性に帯電
されたトナーを静電的に吸引して可視像化され
る。静電潜像の存在しない非画像部は、現像バイ
アス電圧により、そこにトナーが付着するのを阻
止されている。現像された像は、図示しない転写
装置によつて給紙部から給出された転写紙に転写
される。転写の終了した転写紙は公知の定着装置
によつて、その上にトナーを永久的に固定する。次に、切り換えスイツチ１２を接点１２ｂに切
り換えた場合には、交流の重畳した直流電圧が電
極４に印加されることになる。従つてトナーに印
加される電圧Ｖ_Tも第２図に示すように交流の重
畳された直流電圧となる。この電圧も直流成分は
現像バイアス電圧Ｖ_Dが変化しても常に一定であ
るということに変りはない。なお、この交流電圧
の波形としては、正弦波、矩形波、鋸波等でもよ
く、その周波数も種々変形させて使用することも
できる。ところで、本発明者らは、現像ローラー２上の
トナー層厚、トナーの抵抗値、トナー粒径によつ
て、トナーに印加される電圧Ｖ_Tが同じであつて
もトナーの帯電量Ｑ／ｍが異なることが実験によ
つて次の表の如き結果となることを確認した。な
お、トナーの帯電量Ｑ／ｍは、単位重量当りのト
ナーのもつ電荷量であつて、一般にはμｃ／ｇで
示されるものである。この実験は、電極４に電圧
Ｖ_Tを印加することにより、トナーに電荷がｑが
注入され、この電荷ｑとトナー層の静電容量Ｃと
により、トナー層に帯電電位Ｖ＝ｑ／Ｃが生じる
ことを踏まえて行なわれ、電圧Ｖ_Tによる帯電効
果率ｆ＝Ｖ／Ｖ_Tを得るものである。従つて、ｆ
は０＜ｆ＜１の範囲にある。

【表】そして、感光体ドラム１の非画像部の電位Ｖ_N
が−45Vから−90Vに変化したとき、現像バイア
ス電圧Ｖ_Dを−95Vから−140Vに変化させた。Ｖ_T
を95Vに保つため電源１１の電圧Ｖ_Sを＋95Vにれ
ば電極４には最初0Vであつたものが次には−45V
が印加されることになる。すなわち、電位Ｖ_N＝
−45V、現像バイアス電圧Ｖ_D＝−95Vの場合、Ｖ
_N−Ｖ_D＝−45−（−95）＝50Vとする場合、トナー
層には電極をアース（0V）、現像バイアスＶ_D＝
−95Vにより、Ｖ_TがＶ_T＝Ｖ_E−Ｖ_DよりＶ_T＝０
−（−95）＝95Vとして印加される。そして、電位Ｖ_Nが−90V、所謂、感光体がダ
ークな状態となつたとすると、先のＶ_N−Ｖ_D＝
50VよりＶ_D＝50−（−90）となり、現像バイアス
電圧Ｖ_Dは140Vとなる。従つて、トナー層にはＶ_T＝95V（一定）とい
う条件から、電極４に対する電圧Ｖ_EはＶ_T＝Ｖ_E
−Ｖ_Dより95＝Ｖ_E−（−140）となり結果としてＶ
_E＝−45（Ｖ）が得られる。第３図は本発明の別の実施例を示すものであ
る。この実施例は非磁性トナーに代えて磁性トナ
ーを使用したものである。図において第１図と同
一符号を付したものは同じ構成なので、その詳細
な説明は省略する。感光体ドラム１の周囲には帯
電装置１５、現像装置１６、転写装置１７、除電
分離装置１８、クリーニング装置１９、除電装置
２０がこの順に配置されている。現像装置１６は
非磁性の導電性スリーブと、該スリーブ２１内に
固設された磁石ローラー２２とから成る現像ロー
ラー２３と、ホツパー３と、電極４とから構成さ
れている。磁石ローラー２２にはＮ極、Ｓ極が交
互に着磁されており、感光体ドラム１、電極４、
ホツパー３の１側壁に対向する位置に磁極が来る
よう配列されている。スリーブ２１は反時計方向
に回転している。スリーブ２１と磁石ローラー２
２との移動、又は固定方法は種々の組合せが考え
られるが、両者が相対運動を行うことによつてホ
ツパー３内のトナー２４を現像部へ搬送するよう
に作用させればよい。非磁性のスリーブ２１とし
ては導電性円筒の上に第１図の実施例の場合と同
じ導電性ゴムを被覆して使用することもできる。
現像ローラー２３には可変電圧源２５から現像バ
イアス電圧Ｖ_Dが印加されている。電極４と上記
可変電圧源との間に一定の電圧源２６が接続され
ている。従つて、電極４には電圧源２６の電圧Ｖ
_Sと現像バイアス電圧Ｖ_Dの和の電圧Ｖ_E（Ｖ_E＝Ｖ
_D＋Ｖ_S）が印加されている。電極４と現像ローラ
ー２３との間の電位差Ｖ_Tは次のとうりである。
Ｖ_T＝Ｖ_E−Ｖ_D＝（Ｖ_D＋Ｖ_S）−Ｖ_D＝Ｖ_S電圧Ｖ_Sは
一定であるのでＶ_Tも一定となる。従つて原稿の種類に応じて現像バイアス電圧Ｖ
_Dを変化させても、トナーに印加される電圧は一
定であるので、トナーの帯電量Ｑ／ｍは一定とな
る。電源２５の電圧可変操作は、機械の外に取り
付けられた画像調整つまみ又はダイヤルを操作者
が操作して行われる。例えばプアー原稿、カラー
原稿、ジアゾコピー原稿等の画像部と地肌部のコ
ントラストが低いものや、地肌濃度の高いものの
複写物を得る場合に、上記画像調整つみを操作す
る。また、画像露光前に原画の画像濃度又は地肌
濃度をあらかじめ検出して、それに応じて電源２
５の電圧を可変にすることも可能である。さて、感光体ドラム１はコロナ放電器から成る
帯電装置１５によつて均一に帯電された後、画像
露光され、その上に静電潜像が形成される。現像
装置１６はスリーブ２１が回転することによつて
ホツパー３から磁性トナーが磁石ローラー２２の
磁気吸引力によつて搬出される。磁性トナー２４
は、第１の実施例のトナーに鉄粉等の磁性体を混
入したもので、その他の特性は同じようなもので
ある。ホツパー３から搬出される時、電極４によ
つて、所定量に規制され、均一厚さの磁気ブラシ
がスリーブ２１上に形成される。電極４と現像ロ
ーラー２１に印加された電圧によつて上述したよ
うに、トナーは一定の帯電が行われる。この帯電
されたトナーを感光体ドラム１と接触させて静電
潜像を可視像化する。感光体ドラム１上のトナー
像は転写紙２７と接触され、トナーと逆極性のコ
ロナ放電を行う転写装置１７によつて静電的に転
写される。転写紙２７の背後から、転写装置１７
と逆極性又は交流コロナ放電を行つて、転写紙２
７の電荷を除電し、転写紙２７と感光体ドラム１
との静電的吸引力を減少させて転写紙２７を分離
する。転写後、感光体ドラム１上に残留したトナ
ーはクリーニング装置１９によつて除去される。
クリーニング装置としてはブレードクリーニング
方式、マグネツトブラシクリーニング方式等公知
のクリーニング方式が利用できる。クリーニング
された感光体ドラム１は交流コロナ放電器から成
る除電装置２０によつて除電される。なお、上述の２つの実施例において、感光体上
に静電潜像を形成する場合について述べたが、誘
電体上に静電潜像を形成して、現像する場合にも
同様に実施可能である。また、静電潜像がポジ像
ではなく、ネガ像である場合、電極に印加する極
性を静電潜像の極性と同極性にすることによつて
ネガ像からポジ像の可視像を得ることができる。
この場合も、現像バイアス電圧を可変にしてもト
ナーに印加される電圧が変化しないように本発明
がそのまま適用可能である。もちろん、ポジ像か
らネガ像を得る場合も同様である。以上のように、本発明によると、現像バイアス
電圧を変化させても、トナーの帯電量を一定に保
つことができるので、非画像部でのカブリが発生
しない。すなわち、現像バイアス電圧を上げて、
原稿の地肌部が汚れているか、或いはカラー用紙
上に文字、図形等の描かれている原稿に対してカ
ブリを少なくしようとするような場合、現像バイ
アス電圧の上昇に際してもトナーの帯電量は一定
であるので、現像バイアス電圧上昇時に起こるト
ナーの帯電電位の上昇によるカブリ促進を抑える
ことが可能となる。また高コントラスト画像を得
ることができる。トナーの帯電量が一定なので、
露光ラテイチユードも広くすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例を示す現像装置
の断面図、第２図は交流を重畳した直流電圧の波
形を示す図、第３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……感光体ドラム、２，２３……現像ローラ
ー、４……電極、９……表面電位計、２１……ス
リーブ、２２……磁石ローラー。

Claims

【特許請求の範囲】

１回転体上に付着しているトナーに対して電圧
印加された電極を接触させて、上記トナーを所定
極性に帯電させ、このトナーを潜像担持体上の静
電潜像に供給して現像する静電潜像現像方法にお
いて、上記回転体に印加する現像バアアス電圧を
上記潜像担持体の表面電圧に応じて可変にすると
ともに上記電極に印加する電圧を変化させて上記
回転体と上記電極間の電位差を一定の関係に保つ
ことを特徴とする静電潜像現像方法。