JPH01150176A - 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】 産業上の利用分野 本発明は、−成分磁性トナーを用いる静電潜像の現像方
法に関し、特に電子写真法を利用した複写装置あるいは
印字装置などの静電潜像現像方法に関するものである。

従来の技術 一般に像担持体上の静電潜像を現像する方法には、現像
剤がトナーとキャリアから成る二成分現像法とトナー単
体で構成される一成分現像法とがある。二成分現像法で
は、可視像となるトナーはキャリアと異なる帯電極性を
もち、現像装置内でキャリアと撹乱されることにより比
較的安定した帯電が行われ、一定の電荷量をもつ。しか
しながらキャリアに寿命があるために、一定期間後に現
像剤を交換しなくてはならず、またトナーは現像毎に消
費されるがキャリアは殆ど消費されることがないために
、常に安定した画像を得るためには新たに補給されるト
ナーとキャリアとの摩擦帯電を担う大型の撹乱装置を現
像装置内に設ける必要がある。

近年ではこの問題点を解決するために、数多くの現像装
置で一成分現像方法が用いられている。

例えば米国特許第３．９０９．２５８号公報に見られる
ような低抵抗トナーを用いて磁気ブラシを形成し、像担
持体上の静電潜像に接触させることにより静電潜像とは
逆の電荷が誘起されることを利用して現像を行ういわゆ
るマグネダイナミック法や、あるいは英国特許第１．３
９６，９７９号公報に見られるようなトナーを導電部材
間の高電場下において物理的に急速撹乱することにより
トナーに注入帯電が行われることを利用した現像法や、
米国特許第４．１０２．３０５号公報に記載されている
ような一定値以上の電界を印加すると抵抗値が急激に低
下する現像剤を用いて、静電潜像担持体とトナー保持部
材との間に交番電界を発生させ静電潜像を顕像化する現
像法や、米国特許第４，２５９．４２７号公報に見られ
るようなトナー相互による摩擦でトナーを帯電させ静電
潜像を現像する方式や、米国特許第４．２９２．４２７
号公報に記載されているようにトナーを保持している部
材やトナー層を規制する部材との摩擦でトナーを帯電さ
せトナー層を静電潜像に直接接触させずに非接触の状態
で静電潜像担持体とトナー保持部材の間に交番電界を印
加しトナーを選択的に飛行させるいわゆるジャンピング
現像法などが挙げられる。

このように−成分現像剤を用いた現像方法におけるトナ
ーの帯電は、トナーが現像剤保持部材や現像剤規制部材
などの導電部材との接触帯電やこれら部材からの電荷注
入、さらにはトナー粒子相互の摩擦帯電によるものが大
部分を占める。

発明が解決しようとする問題点 上述したトナーの帯電方法において低抵抗トナーを用い
た方式は像担持体に現像されて付着したトナーを転写紙
（普通紙）に転写することが通常の電界を利用した方法
では困難である。

導電部材からの電荷注入による方法は、現像装置が複雑
化し一成分現像剤による現像装置の長所が損なわれる。

更に、非画像部へのトナー付着（いわゆるカブリ）を防
止するためにトナー保持部材に一定のバイアスを与えて
これを防止しているが、このバイアスによる電界によっ
てトナーが所望とは逆極性に帯電され非画像部へのトナ
ー付着を招く。

トナー粒子相互の摩擦による帯電方法では、同種の粒子
の帯電であるためにトナー同志の比較的激しい撹乱が必
要である。このためトナー保持部材に内包される磁気ロ
ーラを高速で回転させて撹乱を発生させている。この磁
気ローラを高速で回転させることは、トナーをトナー保
持部材から飛散させ現像装置、あるいはその周辺を汚染
させメンテナンス周期を短縮することにおいて不利益が
多い。

トナー保持部材やトナー規制部材との接触による帯電法
では必然的に接触し得るトナーの量が制限されトナー層
の厚さは薄層とする必要がある。

その結果、トナー層規制間隙部におけるトナー層に対す
るストレスが過大となりトナー層保持部材表面に、ある
いは規制部材表面にトナーがフィルミングし易くなり、
このフィルミングがトナー層の帯電状態を大きく支配し
、ひいては画像濃度ムラ、地力ブリの増大など、画像品
質の悪化を招くものとなる。

本発明は、以上の点に鑑みてなされたものであって、ト
ナー保持部材となる回転体に付着しているトナー層の帯
電状態に変動が生じた場合においても、最適な現像状態
を形成できる現像条件を維持し、長期間に亙って均質安
定な画像品質が得られる現像方法を提案することを目的
とするものである。

問題点を解決するための手段 上記問題点を解決するために本発明の静電潜像現像方法
は、回転体に付着搬送されている一成分磁性トナーを回
転体とトナー層規制部材との間隙を通過させてトナー層
厚を規制するとともに、トナー層を所定の帯電電圧に摩
擦帯電させ、このトナー層を静電潜像担持体と回転体の
間に直流電圧に交流電圧を重畳させたバイアス電圧を印
加しながら静電潜像担持体上の静電潜像に摺擦させ、静
電潜像を現像する方法であって、前記回転体上のトナー
層の表面電位をトナー層規制部材の下流側において検知
し、そのセンサの信号によって静電潜像担持体と回転体
の間に印加しているバイアス電圧の直流成分と交流振幅
成分をそれぞれ分離して制御する構成を備えたものであ
る。

作用 本発明は上記した構成によって、回転体上に付着搬送さ
れ規制間隙を通過したトナー層の帯電状態を表面電位セ
ンサにより検知し、その信号によって静電潜像担持体と
回転体の間に印加されているバイアス電圧の直流成分と
交流振幅成分をそれぞれ分離して制御するものであるか
ら、フィルミングがもたらす画像濃度むらや地力ブリは
直流成分と交流振幅成分によって補正できることから、
それらを最小に押さえることを可能とし画像品質の劣化
を防止できる。

実施例 以下、本発明の具体的な一実施例について添付した図面
に基づい−て詳述する。第２図は、本発明の現像装置が
適用される電子写真法を利用した印字装置の一例を示す
内部構造図である。第２図において、１２は印字装置本
体であって、その略中央部に静電潜像担持体、具体的に
は感光体ドラム１が矢符方向へ回転駆動されるように設
けられている。ドラム１の周囲には、帯電用チャージャ
１３、本発明に従う現像装置２６、転写用チャージャ１
４、分離除電用チャージャ１５、クリーニング装置１６
が感光体ドラム１の矢符で示されている回転方向に順次
配設され、ドラム１の回転に伴って動作し、ドラム１の
回転と同期して搬送される転写紙１７上に、トナー像を
転写させる作像部を構成している。

この作像部は、感光体ドラム１をクリーニング装置１６
によりクリーニングした後、帯電用チャージャ１３によ
り帯電させる。ドラム１のこの帯電表面には、例えば半
導体レーザダイオードと多面回転体、及びレンズ光学系
からなる露光系１８により露光され、静電潜像が形成さ
れる。次に、この静電潜像を本発明に従う現像装置２６
によってトナー現像し、現像後のトナー像を、同期を取
って送られてくる転写紙１７上へ転写用チャージャ１４
によって転写させる。さらに、転写後の転写紙１７は分
離除電用チャージャ１５によってドラム１の表面から分
離される。転写紙１７が分離された転写後のドラム１の
表面は、クリーニング装置１６により残留トナーをかき
落とされ最初の状態に戻る。

作像部の左側には、前記転写紙１７を運ぶベルト帯電用
チャージャ２０によって帯電され、転写紙１７を静電力
によって吸着する搬送ベルト１９、及び転写紙１７上の
転写トナー像を加熱融着させる加熱定着器２１が配設さ
れて通常の電子写真印字装置を構成している。給紙部は
、給紙カセット２２が印字装置本体１２の一方の側面へ
張り出す状態で装着され、給紙ローラ２３を駆動するこ
とによって給紙カセット２２から転写紙１７をタイミン
グローラ２４へ送りだし、ガイド板２５によって案内さ
れて、前記作像部へ感光体ドラムｌ上のトナー像の移動
と同期を取って送り込む。

以上は、本発明に伴う現像装置が適用される印字装置の
一例を示したものである。

第１図は、本発明を前述の電子写真印字装置に適用した
場合の静電潜像現像方法の実施例を示す説明図である。

第１図において、静電潜像担持体１の表面は、アクリル
、スチロール、ポリエステル等の樹脂中に、フェライト
等の磁性粉を主成分として混合分散し粉砕した平均粒径
が１０μ程度の高抵抗−成分磁性トナーの薄層２で摺擦
される。

この磁性トナー層２は、回動自在に支持されて矢符方向
に回転駆動されている非磁性円筒状の回転体３の周面に
付着されて静電潜像担持体１の表面に搬送される。回転
体３の周面外近傍には磁性トナーを貯留し回転体３の周
面に所定の量ずつトナーを補給するためのホッパ４が配
設されている。

ホッパ４の一端部にはトナー補給口５が設けられ、他端
部には回転体３の周表面に近接して磁性トナー２を薄層
化するための規制部材６が配設されている。規制部材６
の規制面と回転体３の周表面との規制間隙は要求される
トナー層２厚や規制部材６が磁性か非磁性かによって異
なるが一般的には０．１〜０．５ｆｌである。回転体３
の円筒周面内には、回転体３の周表面に付着されている
磁性トナー層２をブラシ状に起毛させるために多極永久
磁石７が内包固定されている。その磁極は、通常のこの
種の現像装置と同じ様に静電潜像担持体１と相対してブ
ラシ状トナー層２で静電潜像担持体ｌを摺擦できる位置
に加えて、規制部材６と相対してトナー層２をブラシ状
に穂立ちさせてトナー層２厚を規制できる位置に配置さ
れている。磁性トナーは、通常磁場中では磁力線にそっ
て羽毛状に各粒子が連なり、その層密度が小さくなるの
で、この状態で回転体３に保持され磁場中を通過搬送さ
れることは、トナー粒子が動き易いために容易に撹乱さ
れ、この時回転体３あるいは規制部材６と急速に衝突・
摺擦を繰り返すことによって摩擦帯電が促進されること
になる０本発明の静電潜像現像方法においては以上に記
した公知の現像方法に加えて次のような構成が本質的に
付加される。即ち、規制部材６の下流側に回転体３に付
着しているトナー層表面の電圧を測定するためのセンサ
８が配設されている。このトナー層表面電圧測定センサ
８は、振動容量型あるいはシャッタ型などの非接触表面
電位センサであれば何れの方式のものでもよい。このセ
ンサで検知されたトナー層表面電圧は、−互生導体メモ
リ素子より成る信号記憶回路９にメモリされ、被検知ト
ナー層が回転体３上に付着搬送されて静電潜像担持体１
に達して現像に寄与する時タイミング回路１０の動作に
よってバイアス電圧発生回路１１の制御信号として送ら
れる。

バイアス電圧発生回路１１は、静電潜像担持体１と回転
体３の間に直流の電圧と、これに交流の電圧を重畳して
、静電潜像担持体ｌ上の非画像部にトナーが付着してい
わゆるカブリ現象を防止したり、画像部における現像濃
度を設定するために印加されるものであるが、本発明に
おいては回転体３上のトナー層の帯電状態にあわせてバ
イアス電圧発生回路の直流成分と交流振幅成分をそれぞ
れ分離して制御し、前記したように回転体３あるいは規
制部材６にトナーがフィルミングする事によって生ずる
摩擦帯電能力の低下やトナー自体の劣化に伴う現像能力
の変化に基づく地力プリの増加や濃度低下は直流成分と
交流振幅成分で補正できるように構成されている。

次に、上記実施例について具体的なデータを付は加えて
さらに説明する。静電潜像担持体は、感光体としてセレ
ンドラムあるいは有機感光体ドラムや有機感光体ベルト
でも良く、ここでは直径が８８ｍの機能分離型有機感光
体ドラムを用いた０表面帯電電圧は一〇００　Ｖであり
、周速は１２０ｍ／Ｓｅｅ。

である、磁性トナーは、−例としてポリエステル樹脂５
７．５部、マグネタイト３５部、電荷制御剤３部、カー
ボン４部、ステアリン酸０．５部の比率で周知の方法に
より混合分散し粉砕し、その後に表面性改善のために疏
水性シリカを０．５％後添加した平均粒径８．５μのマ
イナス帯電のものを利用した。

なお、トナーとしては上記組成に限定されるものではな
い。回転体としては、第１図に従う状態において、直径
３０ｍ、長さ３３０鶴の非磁性ステンレス円筒材を用い
、これに内包されている多極永久磁石には円筒表面上か
ら計測して１０００ガウスの表面磁束密度のものを使用
した。規制部材には厚さ４日の非磁性ステンレス板を用
い、回転体との規制間隙は０．１８ｍである。静電潜像
担持体、即ち有機感光体ドラムと回転体との間隙は０．
３５ｍであり、この条件において感光体表面をトナー薄
層は磁界の作用によりブラシ状に起毛し摺擦できる状態
にある０回転体の周速は、感光体と同方向に等速とし、
規制部材下流側に回転体に搬送されているトナー層の表
面電圧を測定するために振動容量型のセンサを取り付け
た。センサから得られた信号は半導体メモリに記憶され
た後タイミング回路の動作によってバイアス電圧発生回
路に送られ、バイアス電圧を制御するために供された。

この時センサ信号電圧の変化幅の中心値が移動した場合
、移動幅と同電圧で逆極性の電圧をバイアス電圧の直流
成分に付加すると共にその移動幅１０Ｖに対して交流成
分が２％増大するように初期設定し、周波数はＩＫＨｚ
とした。また交流バイアスの振幅値の初期設定は２　Ｋ
　Ｖ　（Ｐｅａｋ　ｔｏ　Ｐｅａｋ）　、直流バイアス
の初期設定は７００ｖとした。以上の条件にてＡ３判転
写紙に全面にわたって反転現像によって黒ベタ像（感光
体ドラム表面電位−２５０Ｖ　）を出力させた結果、そ
の黒濃度はＭａｃｂｅｔｈＲＤ９１４型濃度計にて１．
４３〜１．４７であった。次に、Ａ４判転写紙で、全体
の黒印字面積が６％のパターンを用いて１万枚の連続画
像出力試験を行った。この時、当初トナー層表面電圧の
変化幅の中心値はバイアス電圧よりマイナス側に６０Ｖ
偏寄していたものが回転体上にトナーがフィルミングを
生じ１２０■偏寄するようになった。このためセンサ信
号によってバイアス電圧の制御を行わない場合は、非画
像部にカプリ現象がみられｌｎｅ”に平均９２個のトナ
ー粒子が認められた。これに対して直流バイアス電圧の
みを制御した場合には偏寄分の６０Ｖ補正されて平均２
５個のトナー粒子が認められる状態に改善されたが、黒
濃度が１．３８〜１．４２となり若干の黒濃度の低下が
みられた。そこで交流成分も本実施例に従って２％Ｘ６
（６０Ｖ相当）＝１２％増加させたところ、当初の印字
品質を維持し解像度の高いカプリの少ない画像が得られ
た。

発明の効果 以上のように本発明は、−成分高抵抗磁性トナーを用い
る静電潜像現像方法であって、上記トナーが回転体に付
着搬送される間における回転体あるいは規制部材に対す
るフィルミング等によるトナー帯電状況の変化を検知し
ながら、これに基づいて現像条件を支配するバイアス電
圧を最適画像が得られる条件に制御するものであるから
、画像濃度ムラの少ない、かつ印字品質の変動が少ない
優れた画像を提供するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の静電潜像現像方法の一実施例を示す
構成図、第２図は、本発明の現像方法が適用される電子
写真法を利用した印字装置の一例を示す内部構成図であ
る。 ３・・・・・・回転体、６・・・・・・トナー層規制部
材、７・・・・・・多種永久磁石、８・・・・・・トナ
ー層表面電圧測定センサ、９・・・・・・信号記憶回路
、１１・・・・・・バイアス電圧発生回路。 代理人の氏名　弁理士　中尾敏男　はか１名／−−−青
す覧凶）１に」旦苅９ネに ｚ−−−）六−層 ３−ｍ−回転イ木 ４−−−ホッパ ｆ−Ｌナー禰°玲口 ６−）デー１規躬部材 ヲー　信号記憶回路 １０−−−　クイミン７１ｉ＋ｇ− ／Ｉ−−−バイアス＠后梵生回疼 １６−−−クリーニンク１麩！ ？５−−−　η゛イドオ万 ミ６−−−　Ｊ見４象棉儒置

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 回転体に付着搬送されている一成分磁性トナーを回転体
   とトナー層規制部材との間隙を通過させてトナー層厚を
   規制するとともに、前記トナー層を所定の帯電電圧に摩
   擦帯電させ、前記トナー層を静電潜像担持体と回転体の
   間に直流電圧に交流電圧を重畳させたバイアス電圧を印
   加しながら静電潜像担持体上の静電潜像に摺擦させ、静
   電潜像を現像する方法であって、前記回転体上のトナー
   層の表面電位をトナー層規制部材の下流側において検知
   し、そのセンサの信号によって静電潜像担持体と回転体
   の間に印加しているバイアス電圧の直流成分と交流振幅
   成分をそれぞれ分離して制御することを特徴とする静電
   潜像現像方法。