JPS6333143B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は電子写真現像方法に関するもので、現
像時に静電像保持体と現像剤を担持する現像電極
との間に交番電界を印加して、画像の鮮明度にす
ぐれ、地かぶりのない階調性に富む可視像を得る
電子写真現像方法に関する。

従来、感光体や絶縁ドラム等の静電像保持体上
の静電像を現像するに際して、現像剤担持体、例
えばスリーブにバイアス電圧を印加して現像を行
なう方法が知られている。然るに印加電圧が高い
場合や、静電像保持体若しくは現像剤の厚みを規
制する部材、クリーニング部材等スリーブに近接
して配置された部材とスリーブとの間隔が狭い場
合、或いは上記間隔における二成分系現像剤のキ
ヤリヤ又は導電性トナーの状態によつて、バイア
ス電圧がリーク（漏洩）し、実質的にバイアスと
印加しない状態、即ちバイアス落ちとなつて画像
ムラを生ずることがある。

本発明は、上記従来の欠点を解消し、バイアス
落ちによる画像ムラがなく、画像濃度の高い、階
調性の良い、またカブリの少ない画像を得ること
のできる電子写真現像方法の提供を目的とするも
のである。

本発明の好ましい実施態様を要約すると、本発
明は現像電極に交番電圧を印加して静電像保持体
と該現像電極間に交番電界を発生させる現像方法
であつて、現像電極とバイアス電源の間に好まし
い値のインピーダンス装置を挿入し、かつバイア
ス電圧の周波数を、バイアス電圧がリークする
最大の時間がｔのとき、＜１／2tとすることにあ る。

従つて本発明によれば、現像電極と静電像保持
体、若しくは他の部材との間に絶縁破壊が生じ、
バイアス電圧がリークしても、挿入されたインピ
ーダンス装置により過大な電流が流れることがな
く、静電像保持体を傷つけずに済む。また電源装
置を破損させることがなく、現像剤の状態が変わ
るとバイアス電圧は元の値に復帰し、しかもリー
クしている時間は交番電圧の半周期以下に押えら
れるので、実質的なバイアス落ちとなることはな
い。

なお、現像電極に印加する交番電圧の値は大き
い程上述した効果は大きく、また周波数がある一
定値になるまで周波数が高いほど効果は大きい。
又、現像電極に印加する交番電圧の周波数は、顕
画像に濃淡ムラ（いわゆるサイクル・ムラ）が生
じない程度の周波数に設定する必要もある。この
ためには、周波数が高い程、この効果が大である
が、その反面漏洩電流が増加するので、このフア
クターをも考慮し、上記総ての要素を総合して設
定しなければならない。

顕画像に濃淡ムラが出ないようにするには、現
像剤が静電像保持体と接触する部分の距離（以下
これを現像距離と言う）をｄmm、静電像保持体の
移動線速度をｖmm／sec、印加する交番電圧の周
波数をHzとすると、 ≧ｖ／ｄ（Hz） ……(1) であることが必要である。勿論これには階調性再
現を良くする観点から上限値があり、本発明に好
適な値については以下の実施例の説明において詳
述する。

又、静電像保持体がSe、ZnO、有機半導体等
の光導電体で構成される場合には、その性質によ
つて、静電像保持体の非画像部の電位をトナーが
付着しないような電位にすることが困難であるの
で、このような場合には、交番電界に加えて、若
干の直流電界を発生させることにより、非画像部
へのトナーの付着をおさえる必要がある。この場
合、現像電極には交番電圧に加えて、直流電圧を
重畳するか、又は正、負どちらかに偏倚した交番
電圧を印加すれば良い。これにより、直流バイア
ス電圧による効果と、交番バイアス電圧印加との
相乗効果によつて、一層カブリを減少させ、又、
実質的に除去することが可能である。

このような本発明に係る現像方法は、NPスク
リーン方式（例えば、特開昭51−341号公報等に
代表的に記載される静電像形成方式）と呼ばれる
静電像形成方法のように、明部と暗部の電位差を
比較的低くしなければならない静電像の現像に特
に有効となるものである。

以下、本発明に係る現像方法及び装置を適用し
た実施例を図面を参照して、詳細に説明する。

第１図は、本発明に係る現像方法を適用した現
像装置を有するNPスクリーン方式の電子写真装
置の一実施例の断面図であり、第２図は、その現
像装置の拡大断面図である。

図において２は装置１の外筐を示し、原稿等は
該外筐２の上部にガラス等の透明部材で形成した
原稿載置台３上に載置される。即ち載置台３は移
動せず、感光スクリーン４への画像照射は移動・
固定ミラー及びレンズ系等の光学手段による。こ
の光学手段は従来周知の技術に属するものであ
り、第１ミラー５は載置台３の全行程を速度ｖで
原稿照明ランプ６と共に右端の点線位置まで移動
する。また一方、上記ミラー５の移動と同時に第
２ミラー７がｖ／２の速度で右端の点線位置まで
移動する。そして、上記第１、２ミラー５，７に
より導かれた原稿像は、絞り機構を有したレンズ
系８と固定ミラー９を介して、上記スクリーン４
へ導かれる。ところで無端状に形成した感光スク
リーン４は、先述の特開昭51−341号公報に記載
した構成のものを用い、導電部材が露出している
側面を内面になるように作成してある。一方上記
感光スクリーン４による１次静電潜像の形成も、
上記特開昭51−341号公報における説明で明示し
た如きプロセスにより行なうものである。（勿論
本発明はこれに限定するものではない。） 図中スクリーン４の周辺に配置してある構成部
材のうち、１０は前露光ランプであり、スクリー
ン４を構成する光導電部材を常に安定した光履歴
状態で使用するために設けてある。また１１は１
次電圧印加手段であるコロナ放電器で、スクリー
ン４を充分な電圧まで帯電するため、スクリーン
４の円周方向に充分な長さをとつている。次に１
２は２次電圧印加手段であるコロナ放電器で、該
放電器１２を介してスクリーン４に画像を照射す
るため、放電器１２のシールド板の一部が光学的
に開放された構成を有している。そして１８はラ
ンプで全面照射用のものである。コロナ放電器１
９は、２次静電像の形成のための変調用のコロナ
イオン流を発生する。２次静電潜像は上記放電器
１９にスクリーン４を介して対向するところの、
ドラム２０の表面絶縁層２１上に形成する。なお
ドラム２０の絶縁層２１は導電支持体２２上に配
置または付着させたもので、該支持体２２はイオ
ン変調における対向電極の作用をするものであ
る。上記ドラム２０は感光スクリーン４の回転方
向（矢印ａ）及び速度（ｖmm／sec）とに対応し
て矢印ｂ方向に回転する。ところで上記絶縁層２
１上に形成した２次静電潜像は、本発明に係る現
像方法による現像装置２３により現像され、トナ
ー像となる。該トナー像は転写位置２４で搬送さ
れてきた記録部材である普通紙を用いた複写紙に
転写される。転写位置２４を経た絶縁層２１上の
残留トナーは、ブレード等を用いたクリーニング
手段２５で除去され、その後絶縁層２１はコロナ
放電器２６により一様な表面電位にされ、必要時
には再び２次静電潜像を形成する。一方、トナー
像が転写される複写紙２７は、予め収納カセツト
２８内に積載されており、送出しローラ２９及び
分離爪３０により１枚ずつ分離され、転写位置へ
搬送される。図中３１は送りローラ、３２はコロ
ナ放電器でトナー像の転写の際に複写紙２７に対
し、バイアス電圧を印加するものである。転写位
置２４を経た複写紙２７は、加熱定着手段３３の
ヒータによりその表面にあるトナー像の定着が行
なわれ、搬送ベルト３４により外部の完成複写紙
収納皿３５に搬送される。

第２図に示した現像装置は、２本の非磁性中空
円筒（以下スリーブと言う）をドラム状静電潜像
保持体２１に対向させ、しかもその保持体の下方
向回転域内に配置させて該保持体上の静電像を現
像する装置を示すものである。

図において、静電像保持体２１は矢印方向に回
転しており、現像部においては該回転方向と同じ
方向となるよう２本の非磁性回転スリーブ３６
Ａ，３６Ｂが互に少しの距離離間して配設されて
いる。このスリーブの回転速度は静電像保持体２
１の周速と異なる周速度にて公知の駆動手段によ
り駆動される。

一例として、静電像保持体の周速度は450mm／
sec前段のスリーブ３６Ａの周速度は500mm／sec、
後段のスリーブ３６Ｂの周速度は500mm／sec、ス
リーブの径は63mmに設定した。これら両スリーブ
はその内側に固定磁気手段３７Ａ，３７Ｂを有し
ており、夫々の磁気手段の着磁極は異なつてい
る。

先ず、第１の磁気手段３７Ａの磁極配置につい
て説明する。図示の磁気手段３７Ａは磁石ローラ
として形成され、その表面近傍に夫々等角度ずつ
離間した着磁極N₂、S₂、N₃を有し、N₃極が静電
像担持体２１の表面に最も近接して配置されてい
る。

次に第２の磁気手段３７Ｂは、第１の磁気手段
の上記静電潜像担持体に沿つて下流に配設され、
図示の通り４極着磁の磁石ローラとして形成され
ている。この内N₁極とS₁極とは、現像剤汲み上
げと搬送の作用をもつ磁極であり、S₃、S₄両磁極
は、この磁石ローラが上記の静電像担持体表面に
最も近接した点から夫々反対方向に所定角度
（θ）だけ互に離間して配設された現像磁極であ
る。この同極性の現像磁極S₃、S₄は、上記の第１
の磁気手段の現像磁極N₃と異極となるよう選定
されている。３８は現像装置ハウジング２３ａ内
の現像剤で、磁性体キヤリア粒子と現像トナー粒
子とを混合したものから成つている。又、このハ
ウジング内には、現像剤３８をスリーブの回転方
向に撹拌するための２本のスクリユー３９Ａ，３
９Ｂ、スリーブ３７Ｂの表面に汲み上げられた現
像剤の厚みを所定値に規制するブレード４３、現
像後のスリーブ表面から残存現像剤を除去するク
リーニングブレード４４、更には、補充用現像剤
の収容室４０、その下部開口部に設けられた補充
用ローラ４１を有している。このローラ４１の回
転により、その表面に設けられた凹部に入つた現
像剤がローラ４１の回転と共に容器のハウジング
２３ａのスリーブが設けられている現像室４２に
落下し、現像剤の補充が行なわれる。この現像装
置は、上記スリーブ３６Ａと磁気手段３７Ａとで
第１現像部を、又、スリーブ３６Ｂと磁気手段３
７Ｂとで第２現像部を構成している。

図中４５は、上記両スリーブ３６Ａ，３６Ｂに
低周波交流バイアス電圧を印加する電源であつ
て、４６は、先述したインピーダンス装置として
の保護抵抗である。勿論これはコンデンサー等の
他の素子や、これらを組み合せたもの、更にはト
ランジスター等を含み過大電流を制御するよう構
成された回路等であつてもよい。印加される交流
バイアス電圧は、実効値で200Vとなるよう設定
した。電圧波形は、矩形波を採用した。交流電圧
の周波数は、上記静電像保持体が現像部において
現像剤と接する現像距離ｄを約５mm、静電像保持
体の移動周速度、即ちプロセス・スピードＶを
450mm／secと設定しているから、交流電圧の周波
数は、≧Ｖ／ｄ＝450／５＝90（Hz）であれば良い が、現像ムラを完全に防止するという効果の点か
ら500Hz以上の値とし、その上限値としては、後
述するように現像剤の粒子の流動性を充分に確保
し、中間調画像の再現性を維持し、階調性を劣化
させない観点等から10KHzに設定すると好結果が
得られた。

保護抵抗４６として100KΩに設定すると、
200Vの印加電圧に対してもスリーブに２ｍＡ以
上の過剰電流が流れないため静電像保持体２１を
損傷することは全くなく、又リークした時間ｔの
後には、バイアス電圧が直ぐに復帰し、現像ムラ
を惹き起こすこともなかつた。これは、用いる交
番電圧発生装置によつても、総電流を制限するこ
とは可能であるが、装置が複雑となり、復帰に時
間を要する等の不都合が生じるので、上記の方法
が好ましい。

第３図は、一成分現像剤を用いて現像装置の他
の実施例である。

図中４７は静電像保持体であつて、直接この上
に感光化帯電、像露光等の静電像形成に必要なプ
ロセスを施して静電像を形成し得る感光体であつ
ても良い。例を挙げれば、特公昭42−23910号公
報、同42−19748号公報、同43−24748号公報、同
44−13437号公報等、その他の刊行物に記載され
る感光体並びに静電像形成プロセスが適用でき
る。

４８は現像装置のハウジング、４９は一成分現
像剤、５０は回転するよう支持された非磁性スリ
ーブ、５１は該スリーブにて内包された磁石ロー
ル、５２は該スリーブ上に補給される現像剤の厚
みを規制する板部材、５３は現像後の残存現像剤
をスリーブ表面から除去するかき落し板、５４は
スリーブに交流バイアス電圧をインピーダンス装
置としての保護抵抗５５を介して印加する電源で
ある。印加電圧、その周波数及び保護抵抗値は第
２図の場合と同様に設定されている。

次に現像電極とバイアス電源の間にインピーダ
ンス装置を挿入した効果について述べる。現像電
極としての作用をもつ現像剤担持体と大地間は現
像剤を通して接触をもち、両者間には現像剤担持
体の非稼動時には数百ＫΩから数十ＭΩの抵抗を
有する。しかし、稼動時には一時的な現像剤の圧
縮又は接触等により瞬時抵抗が低下したり、一時
的に絶縁破壊を生じ、現像電極に一瞬の間バイア
ス電圧が印加されない状態が生じる。印加される
バイアスが直流の場合は、この一時的なバイアス
電圧の低下により、その間だけ画像ムラとなつて
好ましくない結果となる。

しかし、第４図ａに示すような交流電圧を印加
する場合は、現像電極の抵抗の低下又は絶縁破壊
によつてバイアス電圧が第４図ｂに示すようにな
り、実質的に元の周波数が分割され、元の周波数
より大きな交流電圧が印加されたことと同等にな
り、実効電圧は若干低下するが、その効果はほと
んど減じないことになる。したがつて、画像には
ほとんど影響は与えず、常に良好な画像が得られ
る。

しかしながら、交流バイアス電圧の周波数を
（従つて周期をＴ＝１／とする。）とし、バイア
ス電圧がリークする最大の時間をｔとすると、リ
ークする時間ｔが印加するバイアス電圧の半波
長、即ち周期の1/2（Ｔ／２）より長いと、交流
バイアス電圧の半波長以上が欠けてしまうことに
なり、交流バイアス印加の効果は薄れてしまう。
そこで本発明では、印加する交流の周波数を
＜１／2tと設定し、たとえバイアス電圧が静電像保 持体や厚み規制部材等にリークしたとしても交流
バイアスの効果が薄れず、画像ムラが生じないよ
うにしたものである。

今、第２図に示したトナーとキヤリヤからなる
二成分系現像剤を用いた現像装置において、スリ
ーブ３６Ａの移動速度が500mm／sec、現像距離ｄ
が５mmの時、実験によるとリーク時間ｔは10μsec
〜50μsecであつた。従つてリーク時間ｔが最も長
い50μsecの時であつても画像に影響を与えないよ
うにするためには、交流バイアス周波数を＜
１／２×50×10^-6＝10⁴（Hz）以下にすることが望ま しいこととなる。

以下第４図の説明に当つては、交番電圧として
正弦波を用いた例を示したが、矩形波、のこぎり
波、三角波等においても同様の効果を得ることが
できる。

なお、インピーダンス装置としては、一般的に
抵抗でよく、その値は現像電極としての現像剤担
持体と大地間の抵抗値以下であればよい。なぜな
ら、あまり抵抗が大きいと、バイアス電源の電圧
に比して現像電極に印加されるバイアス電圧が低
下してしまうからである。従つて、この保護抵抗
の値は、現像剤担持体と大地間の抵抗の１割程度
であることが望ましい。また絶縁破壊を防ぐ点か
ら、インピーダンス装置に流れる電流は、0.1A
以下、特に10ｍＡ以下が望ましいものである。第
２図又は第３図に示した現像装置において、現像
剤担持体と大地間の抵抗は、10MΩ〜1MΩの間
にあり、バイアス印加電圧が実効値で200V程度
であるため、抵抗として100KΩを採用し、総電
流を２ｍＡ以下に押え、しかも保護抵抗によるバ
イアス電圧の低下を10％〜１％に押えることがで
き、ムラのない画像を得ることができた。

以上詳細に述べたように、本発明は現像電極に
インピーダンス装置を介して交番電圧を印加し、
その際交番バイアス電圧の周波数をバイアス電
圧がリークする最大時間ｔに対して＜１／2tとな るように設定したから、現像電極と静電像保持
体、若しくは他の部材との間に絶縁破壊を生じ、
バイアス電圧がリークしても、挿入されたインピ
ーダンス装置により過大な電流が流れることな
く、静電像保持体又は電源装置を破損させずに済
む。しかも、たとえ一時的にバイアス電圧が低下
したとしても、現像剤の移動により抵抗の低下や
絶縁破壊の原因が取除かれると、直ちに元のバイ
アス電圧に復帰し、なおかつリークしている時間
は交番電圧の半周期以下に押えられているので、
実質的なバイアス落ちとなることはなく、常にム
ラのない良好な画像を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る電子写真現像方法及び装
置を適用した電子写真装置の断面図、第２図は第
１図に示された現像装置の拡大断面図、第３図は
本発明に係る電子写真現像装置の他の実施例を示
す断面図、第４図ａは印加した交流電圧の波形を
示す説明図、第４図ｂはリークの状態を示す交流
波形の説明図である。 図において、２１，４７……静電像保持体、３
６Ａ，３６Ｂ，５０……非磁性スリーブ、３７
Ａ，３７Ｂ，５１……磁石ロール、４５，５４…
…交流バイアス電源、４６，５５……保護抵抗を
表わす。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 静電像保持体と現像電極との間に現像バイア
   スとして交互電界を形成するために現像電極に現
   像バイアスを印加して現像を行なう電子写真現像
   方法において、上記交互電界の周波数ｆを、バイ
   アス電圧がリークする最大の時間がｔのとき、ｆ
   ＜１／2tであつて、上記現像電極に上記現像バイア スを印加する電源回路に保護抵抗を有し、該保護
   抵抗を介して上記現像バイアスを上記現像電極に
   印加することを特徴とする電子写真現像方法。 ２ 特許請求の範囲第１項に記載の電子写真現像
   方法において静電像保持体との接触部分の距離を
   ｄmm、静電像保持体の線速度をｖmm／secとする
   とき、上記交互電界の周波数ｆHzが、 ｖ／ｄ≦ｆ≦１／2t を満足するように設定したことを特徴とする電子
   写真現像方法。 ３ 特許請求の範囲の第１項又は第２項のいずれ
   か１項に記載の電子写真現像方法において、上記
   交互電界を形成する波形が正弦波形であることを
   特徴とする電子写真現像方法。 ４ 特許請求の範囲の第１項又は第２項のいずれ
   か１項に記載の電子写真現像方法において、上記
   交互電界を形成する波形が矩形波であることを特
   徴とする電子写真現像方法。 ５ 特許請求の範囲の第１項又は第２項のいずれ
   か１項に記載の電子写真現像方法において、上記
   交互電界を形成する波形が三角波又は鋸歯状波で
   あることを特徴とする電子写真現像方法。