JPS6228773A - 反転現像方法 - 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】 「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反転現像方
法に係り、更に詳細にはトナー担持体上・：Ｉｊ １に担持されたトナー層厚と感光体の静電保持面が非接
触の状態でトナーを転移させる反転現像方法に関する。

「従来の技術」 従来よりレーザービーム、オプチカルファイ／ヘー、Ｌ
ＥＤ、ＬＣＤ等の露光手段を用いて、全面帯電させた感
光体に非荷電の静電潜像を形成するプリンターやファク
シミリ等の画像形成装置は既に公知であり、これらの装
置に使用される現像方法は電子複写機の場合と異なり、
感光体の帯電極性と同極性の電荷を付与したトナーを、
前記露光手段により形成された感光体のネガ的（非荷電
）な静電潜像部位に選択的に付着、言い換えれば、静電
荷を有する非露光部分には静電的反発力によりトナーを
付着させずに、非荷電部分である静電潜像部にのみトナ
ーを転移させる、いわゆる反転現像方法を採用している
。

かかる反転現像方法には、装置の小形化、現像の安定化
、転写効率の向上の面から高抵抗の磁性へ トナーを用いる事が有利であり、かかる一成分の高抵抗
磁性トナーを用いる反転現像方法として、該磁性トナー
を担持するトナー担持体上に形成された磁気刷子を、感
光体表面に摺擦させて現像を行う磁気刷子現像方法や、
感光体と所定間隔離間させて対面配置したトナー担持体
側に、直流電圧又は交番電圧等のバイアス電圧を印加さ
せ、該バイアス電圧によりトナー担持体より感光体の静
電潜像部にトナーを転移させる非接触現像方法が知られ
ている。

しかしながら、前記磁気刷子現像方法においては、感光
体のほぼ全面にトナーを摺擦させて現像を行う為に該摺
擦により感光体が摩耗し、特に前記反転現像方法を適用
する各種画像形成機においては、いずれも現像速度の高
速化を図っている為に、僅か数万枚の現像枚数毎に感光
体を交換しなければならない現像方法では、メンテナン
ス及び耐久性の面より不都合であり、この為近年の反転
現像方法の開発の主流は非接触現像にその比重が移って
来ているのが実態である。

非接触現像は一般に、現像領域中に印加するパ′ハ 鳴トアス電圧の電位レベルを、少なく共感光体の非画像
部における最大帯電電位（以下飽和帯電電位という）以
下に設定すると共に、背景部分のトナー付着、即ちかぶ
りを発生するのを防止する為に、現像位置におけるトナ
ー担持体の背面側に単一の固定磁極を配置し、トナー担
持体上に担持させたトナー層の穂立てを行って現像を行
うものが一般的である。（特開昭５８−４８４３９号他
）「発明が解決しようとする問題点」 しかしながら、かかる従来技術においては、前記現像位
置の背面側に固定磁極が配置されている為に、トナー担
持体上に形成された磁界に打ち勝つだけのバイアス電圧
を印加しなければならず、而も該バイアス電圧は感光体
の飽和帯電電位以下に設定しなければならない為に、必
然的に感光体の飽和帯電電位が高くなり、感光体の疲労
度が増加し、耐久性が低減するという問題が生じる。

又かかる技術手段によればトナー担持体上に山形状のト
ナー穂を形成する為に、現像位置におけよトナー層が粗
となり、この結果にじみがなく切れ７のいい、即ち鮮鋭
度の低下と共に高濃度の画像が得にくいという問題を有
す。

かかる欠点を解消する為に、例えば正規現像における磁
気刷子現像方法において既に開示されているように、現
像位置におけるトナー担持体背面側に、トナー搬送方向
に沿って異極性の固定磁極を配置し、現像位置における
トナー層の密度を高めるよう構成する事も可能であるが
、このように構成すると、磁力によるトナー担持力が低
下し、逆にかぶりが生じ易くなるという欠点が発生する
。

又かかる欠点を解消する為に前記固定磁極の磁束密度を
大にすると、その分現像領域中に印加するバイアス電圧
の電位レベルを上げる、即ち感光体の゛飽和帯電電位を
上げねばならず、感光体の疲労度が増大する。

本発明は、かかる非接触現像に適用される反転現像方法
において、感光体の耐久性の向上と共に、かぶりやにじ
みが生じる事なく高濃度にして且つ鮮鋭な画像を提供し
得る反転現像方法を提供する事を目的とする。

「本発明の概要」 先ず本発明の完成に至るまでの経過を説明する。

一般に、定常電圧の直流バイアスを現像領域に印加して
現像を行った場合は、トナー担持体背側に固定磁極を配
置したか否かとは無関係に、前記直流バイアス電圧を感
光体の非露光部電位以下にしなければ、かぶりが発生す
る事は周知である。

しかしながら感光体の非露光部の電位は感光体の疲労そ
の他によって低下し、この為前記直澄バイアスミ位は感
光体の飽和帯電電位より相当低い所、具体的には２７３
以下に設定しなければならないとされている（特開昭５
８−４Ｅｉ４３９号）が、このようにバイアス電位を低
く設定すれば画像濃度の低下が生じるのはいうまでもな
い。

さて、前記現像領域に感光体の帯電極性と同極性のバイ
アス電圧を印加した場合のトナーの転移状症について詳
細に説明するに、いわゆる非接触現像方法においてはト
ナー担持体上に担持されたトナー層と感光体間に所定の
現像間隔りを有する為に、前記トナーがトナー担持体よ
り感光体に転移する為には、「トナー飛翔速度ＳＸ現像
間隔Ｌ」からなる有限の時間を必要とする。

そして前記飛翔速度Ｓは現像間隔りに存在する電界、即
ち、バイアス電圧と感光体表面電位（露光部電位又は非
露光部電位）との差によって決定されるものであり、従
ってバイアス電圧が例え一定でも感光体表面電位（露光
部電位又は非露光部電位）が異なれば前記トナーの飛翔
速度Ｓは当然に異なる値を示すことになる。

従って例えば、前記バイアス電圧を非露光部電位より大
に設定したとしても、非露光部（背景部）におけるトナ
ーの飛翔速度Ｓは露光部（ｉ像形成部）における飛翔速
度Ｓより相当小である為に、前記バイアス電圧の印加時
間を小、即ち／くイアスミ圧をパルス電圧により形成す
れば、露光部（潜像形成部）におけるトナー飛翔速度Ｓ
は相当大である為に、パルス電圧の各印加周期毎に感光
体表面に転移し、一方非露光部（背景部）においζ では前記トナー飛翔速度Ｓが遅い為に、パルス電圧の各
印加周期中には感光体表面に到達せず、この結果、現像
領域空間中に位置するトナーがパルス電圧の非印加時に
磁界の作用によりトナー担持体側に引き戻され、かぶり
が生じない事となる。

一方、前記現像間隔りは、固定磁極を配した場合はトナ
ー穂が形成される為にｒＬｌ−旧」［Ｌｌ：感光体表面
からトナー層表面までの最近接距離、旧：（トナー穂高
さ）−（トナー層厚）］によって定まるが、前記固定磁
極を現像位置の背面側に配した単一の磁極で形成した場
合は前記トナー穂が山形状になり、感光体表面に極めて
近接する為に、前記現像間隔りは零に極めて近接し、こ
の結果トナー飛翔時間も零に極めて近づき、前記パルス
電圧を印加した意味が全くなくなる事になる。

そこで本発明は、前記バイアス電圧としてパルス電圧を
用いると共に、トナー担持体の感光体対面位置の反対側
に現像位置を挟む如く異極性の固定磁極を配し、トナー
担持体の現像領域中に吸引磁界を形成する事により、ト
ナー穂の高さを実質的にトナー層厚と同等、即ち旧を零
に近づけ、前記現像間隔りの確保を図り、パルス電圧を
印加した効果を保持すると共に、現像領域中に吸引磁界
を形成する事により、現像領域中のトナー層を密にし、
画像濃度の向上を図る事が出来る。

更に前記現像領域中に吸引磁界を形成しているので非露
光部即ち背景部分に転移途中にあるトナー粒子を引き戻
す効果も派生し、より一層のかぶり防止を図る事が出来
る。

更に前述したように前記パルス電圧レベルは感光体の飽
和帯電電位に近いか、それ以上に設定し得る為に当然に
画像濃度は向上し、而もその万感光体の帯電電位を低く
設定する事が可能となる為に、永年使用によっても感光
体の疲労が生じる事なく耐久性が向上する。

従ってかかる説明より理解される通り、本発明は例えば
第１図に示すように１、一成分の高抵抗゛磁性トナーを
用い、トナー担持体２上に担持されゝ込＼ て、トナー担持体２の感光体１対面位置の反対側に、現
像位置Ｃ−Ｃを挟む如く異極性の固定磁極３゜４を配し
、トナー担持体２の現像領域中に吸引磁界を形成すると
共に、該現像領域中に、感光体１の帯電極性と同極性の
パルス電圧を印加した技術手段を提案することにある。

尚、前記パルス電圧は一般に直流電源５にスイッチング
回路２３を介在する事により得られる矩形波パルスを指
すが、これのみに限定されるものではなく、交流電源に
整流回路とグリッパ回路を接続することにより谷側電圧
レベルと山側電圧レベルがいずれも感光体１の帯電極性
と同極性になるように設定した略台形状のパルス電圧を
用いてもよい。

又前記パルス電圧の最大電圧レベルは、必ずしも無限に
高くし得るものでなく、前記固定磁極３゜４のトナー担
持体２上に形成される最大磁束密度等の関係によっで所
定の範囲内に設定する必要が又、前記固定磁極３，４の
配設位置と最大磁束密度は、例えば前記トナー担持体２
に非磁性スリーブを用いた反転現像方法において、スリ
ーブ中心からの固定磁極３，４間の開き角度を２０〜５
０°に設定すると共に、該固定磁極３，４の非磁性スリ
ーブ上における最大磁束密度を約７００ガウス以下に設
定するのがよい。

「実施例」 以下、図面を参照して本発明の好適な実施例を例示的に
詳しく説明する。ただしこの実施例に記載されている構
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３図は本発明が適用された画像形成装置の概略構成を
示し、感光体ドラム１０は、表面に光導電性絶縁層１０
ａを形成してなり、矢印方向に１００ｍ＋ｓ／讐ｅｃの
周速で回転可能に構成している。

＼。

光導電性絶縁層１０ａにはセレン、酸化亜鉛、アモルフ
ァスシリコン等の無機半導体や、ポリビニルカルバゾル
等の有機半導体等が使用され、夫々使用特性が異なるが
、本実施例においてはポリビニルカルバゾル系の有機半
導体を用い、正極性の帯電がなされるよう構成している
。

前記感光体ドラム１０の周囲には、回転方向に沿って感
光体表面１０ａを一様に均一帯電させる帯電器１２、該
帯電された感光体表面１０ａの電荷を、画像情報に基づ
いて消散させ、所定の静電潜像を形成するレーザビーム
１３、該静電潜像を反転現像する反転現像装置１４、該
現像装置１４により顕像化されたトナー像を転写紙１５
に転写する転写器１８、転写後の残留トナーを除去する
クリーナ１７、及び非露光部の残留電荷を除去する除電
ランプ１８（イレーザ）等が配置されており、これによ
り所定の画像形成サイクルを繰り返し行うことが可能と
なる。

さて、前記現像装置１４は、感光体ドラムｌＯと所定間
隔離間して配置し、感光体ドラム１０と同一の周速で矢
印方向に回転する非磁性スリーブ２と、該スリーブ２内
に内包された固定磁石集成体２０と、前記感光体表面１
（ｌａ対面位置の上流側に配置された層厚規制部材２１
と、トナー容器２２から構成され、前記感光体ドラム１
０との現像間隔（最近接間隔）及び層厚規制部材２１に
より規制されるトナー層厚は現像位置Ｃ−Ｃにおけるト
ナー層厚より現像間隔が大になるよう設定している。（
例えば現像間隔を約３００ルｍ、トナー層厚を２００　
用ｍ以下） 又前記非磁性スリーブ２には、スイッチング回路２３を
介して直流電源５が接続され、該スイッチング回路２３
に付設されたタイマー（図示せず）により周期的にスイ
ッチング操作を行うことにより矩形状の直流パルス電圧
が非磁性スリーブ２に印加されるよう構成している。

又前記現像装置１４に使用されるトナーとして、乎均粒
径９〜２０Ｋｍ、電気抵抗率が１０１４Ω・ｃｍ、比誘
電率が２．０以下であって、摩擦帯電により正の帯電極
性を有する磁性トナーを使用する。

そしてかかる装置を用いて、非磁性スリーブ２内に内包
された固定磁石集成体２０の、現像位置Ｃ−Ｃの背面側
に単一の固定磁極３０を配設した場合（第４図比較例参
照）と、現像位置Ｃ−Ｃの両側に異極性の固定磁極３，
４を配置した場合（第１図実施例参照）の両者について
下記の条件下で種々の実験を行った。

尚、第２図（Ａ）乃至（Ｃ）は本発明の実施例の作用を
示すグラフであり、第５図（Ａ）（Ｂ）は比較例の作用
を示すグラフである。

■パルスバイアス電圧レベルと画像濃度とかぶりとの関
係 感光体１の飽和帯電電位を４５０Ｖ、露光部電位を１８
０ｖ、パルスバイアス電圧の周波数を２．５　ＫＨｚデ
ユーティ比をｌ：１、固定磁極３，４の最大磁束密度を
４５０ガウス、固定磁極３，４間の開き角度（θ、実施
例）を３０″に夫々設定し、パルスバイアス電圧レベル
（波高値、谷側電位レベル：ＯＶ）を変化させて画像濃
度とかぶりとの関係を調１、 以てみると、実施例においては、第２図（Ａ）に示・Ｊ すように、略４００ｖ〜６５０ｖの範囲内においてかぶ
りやにじみがなく高濃度の画像が得られた。そしてこの
実験を繰り返し行い、統計的手法の２σの範囲内で、前
記好ましいパルスバイアス電圧の範囲が飽和帯電電位の
０．８乃至１．５倍である事が検定出来た。

一方、第５図（Ａ）に示す比較例においては、パルスバ
イアス電圧が４００ｖ以上でも高濃度の画像が得られず
、且つ６００ｖ以上になるとかぶりやにじみが発生する
事が確認された。

即ち固定磁極３０が一極の場合は成る域において急激に
濃度が得られるが、十分な濃度ではなく、更に濃度を得
ようとしても平衡状態になり、更には非画像部の背景部
分に急激にかぶりが生じ、且つ画像部のにじみが生じ鮮
鋭度が低下する。

■固定磁極３，４の最大磁束密度と画像濃度とかぶりと
の関係 感光体１の飽和帯電電位を４５０Ｖ、露光部電位を１８
０　Ｖ、パルスバイアス電圧の周波数を２．５　ＫＨ−
鰺デューティ比を１：１、パルスバイアス電圧レベν ルを５００　Ｖ　、固定磁極３．４間の開き角度（θ、
実施例）を３０°に夫々設定し、固定磁極３．４の最大
磁束密度を変化させて画像濃度とかぶりとの関係を調べ
てみると、実施例においては第２図（Ｂ）に示すように
、実施例においては２００ガウス以上でかぶりの発生が
なく、且つ６００ガウス以上、約７００ガウス付近まで
も高濃度の画像が得られた。

一方、第５図（Ｂ）に示す比較例においては、略４５０
ｖ以下でかぶりが生じ始めると共に、８００ガウス以上
になると急激な画像濃度の低下が見られた。

即ち本実施例においては、例えばトナー層厚が２００　
ｐ−ｔｒｒ以下の場合においては、現像位置Ｃ−Ｃを挟
んだ磁石の磁力を各々２００〜７００ガウスにする事が
望ましい事が分った。

■固定磁極３，４間の開き角度と画像濃度とかぶりとの
関係 感光体１の飽和帯電電位を４５０ｖ、露光部電位を１８
０ｖ、パルスバイアス電圧の周波数を２．５　Ｋｌ（Ｚ
デユーティ比を１＝１、パルスバイアス電圧レベルを５
００　Ｖ　、固定磁極３，４の最大磁束密度を４５０ガ
ウス、に夫々設定し、固定磁極３，４間の開き角度を変
化させて画像濃度とかぶりとの関係を調べてみると、第
２図（Ｃ）に示すように、現像位置Ｃ−Ｃを挟んで磁極
間の角度が２０〜５０゜の場合に、かぶりやにじみがな
く高濃度の画像が得られた。

「発明の効果」 以上記載した如く本発明によれば、トナー担持体上に担
持されたトナー層厚と感光体の静電保持面が非接触の状
態でトナーを転移させる反転現像方法において、感光体
の耐久性の向上と共に、かぶりやにじみが生じる事なく
高濃度にして且つ鮮鋭な画像が得られると共に、現像位
置Ｃ−Ｃに磁石を配置する必要がない為に、微細な角度
に気を取られれす、製造が容易である。

又本発明によれば、現像位置において吸引磁界によりト
ナー層が形成出来る為に、現像位置におけるトナー層が
密になり、この結果トナー担持体上の表面粗さが粗であ
っても高濃度にして且つ鮮鋭な画像形成が可能である。

更に本発明によれば現像位置を挟んで配置される固定磁
極の磁力が小さくても良い為に製造が容易である等の種
々の著効を有す。

明が適用される画像形成機を示す概略図である。

第４図は本発明の比較例を示す概略図である。

第２図及び第５図はいずれも本発明と比較例の作用を示
すグラフ図である。

第　１　図 １２図 バイアス電圧（ｖ、） 壺大磁Ｒ本度（Ｇ）　　　　　　　　　　　　画定磁壜
開−百角麿第３図 第５図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）一成分の高抵抗磁性トナーを用い、トナー担持体上
   に担持されたトナー層厚と感光体の静電保持面が非接触
   の状態でトナーを転移させる反転現像方法において、ト
   ナー担持体の感光体対面位置の反対側に、現像位置を挟
   む如く異極性の固定磁極を配し、トナー担持体の現像領
   域中に吸引磁界を形成すると共に、該現像領域中に、感
   光体の帯電極性と同極性のパルス電圧を印加した事を特
   徴とする反転現像方法 ２）前記パルス電圧の最大電圧レベルを、感光体の飽和
   帯電電位の０．８乃至１．５倍に設定した事を特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載の反転現像方法 ３）前記トナー担持体に非磁性スリーブを用いた反転現
   像方法において、スリーブ中心からの固定磁極間開き角
   度を２０〜５０°に設定すると共に、該固定磁極の非磁
   性スリーブ上における最大磁束密度を、約７００ガウス
   以下に設定した事を特徴とする特許請求の範囲第１項又
   は第２項記載の反転現像方法