(57)【要約】      （修正有）【課題】感光体の表面電位が低めに設定されるアモルファスシリコン感光体を用いてのジャンピング現像による反転現像方法において、該感光体を高速で駆動させた場合においても、充分な画像濃度を維持したまま、良好なドット再現性を有するとともに、地肌かぶりの無い高画質のコピー、プリント物を得ることが可能な反転現像方法を提供する。【解決手段】直流成分に交流成分を重畳した現像バイアスを印加することによって、現像ローラ表面の磁性トナーを飛翔現像させる反転現像方法において、前記交流成分は、２乃至３ＫＨｚの周波数ｆと１乃至２ＫＶの振幅Ｖp-pと２５乃至４５％のデューティ比とを有する矩形波を使用し、前記直流成分は、下記式；＋１８０Ｖ≦Ｖdc≦＋３００Ｖ、７０Ｖ≦Ｖ０−Ｖdc≦１８０Ｖ式中、Ｖdcは、直流の電圧（Ｖ）であり、Ｖ０は、アモルファスシリコン感光体の主帯電電位（Ｖ）であることを特徴とする。【選択図】図２
2005091683.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
主帯電及び画像露光により静電潜像が形成されたアモルファスシリコン感光体と現像ローラとの間に、直流バイアス成分に交流バイアス成分を重畳した現像バイアスを印加することによって、現像ローラ表面の磁性トナーを飛翔現像させる反転現像方法において、
前記交流バイアス成分は、２乃至３ＫＨｚの周波数ｆと１乃至２ＫＶの振幅Ｖp-pと２５乃至４５％のデューティ比とを有する矩形波を使用し、
前記直流バイアス成分は、下記式；
＋１８０Ｖ≦Ｖdc≦＋３００Ｖ、
７０Ｖ≦Ｖ０−Ｖdc≦１８０Ｖ
式中、Ｖdcは、直流バイアスの電圧（Ｖ）であり、
Ｖ０は、アモルファスシリコン感光体の主帯電電位（Ｖ）である、
を満足するものであることを特徴とする反転現像方法。
【請求項２】
前記感光体を３００ｍｍ／ｓｅｃ以上の周速度で駆動しながら現像を行う請求項１に記載の反転現像方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アモルファスシリコン感光体を用いた反転現像方法に関するものであり、より詳細には、アモルファスシリコン感光体表面に形成された静電潜像を、磁性トナー（一成分磁性現像剤）を用いてのジャンピング現像方式により現像する反転現像方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
複写機、プリンタ、ファクシミリなどの静電写真法による画像形成装置において、磁性トナーを用いた一成分現像方式は、トナーと磁性キャリアとを用いた二成分現像方式のようなキャリア劣化による寿命の限界が発生せず、高寿命に適切な方式であるという利点を有している。従って、このような現像方式を、有機感光体などと比較して長寿命のアモルファスシリコン感光体と組み合わせた事例も近年は報告されている。例えば、高寿命のアモルファスシリコン感光体を２５０乃至６００Ｖに帯電し、該感光体を２１０又は２６３ｍｍ／ｓｅｃの周速で駆動しながら、磁性トナーを用いてのジャンピング（飛翔）現像方式により反転現像する方法が知られている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００２−１４８８５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、ジャンピング方式での反転現像では、磁性トナーを飛翔させるため、直流成分に交流成分（トナーに振動を与える）を重畳させた現像バイアスを印加するが、アモルファスシリコン感光体を用いる場合には、該感光体の表面電位（主帯電電位）が低いため、直流成分も感光体の暗電位と明電位の中間で低めに設定せざるを得ない。
【０００４】
一方、画像形成装置の高速化に伴い、感光体の周速度も高速化してきており、３００ｍｍ／ｓｅｃ以上の周速で感光体を駆動させながら画像形成を行うことも稀ではない。
【０００５】
しかしながら、前述した特許文献で採用されているような従来公知の現像バイアス条件を用いて、感光体ドラムの周速を３００ｍｍ／ｓｅｃ以上として画像形成を行うと、ドットの再現性が良くないといった問題がある。この原因について、本発明者らは次のように推定している。
【０００６】
即ち、ドラム周速が増加すると、画像露光する為のレーザー出力が追いつかずに単独の１ドット分のレーザー光の立ちあがりが遅く、また充分立ちあがらないままにピーク出力となるので、感光体上の露光部電位も充分下がり切っていないため、現像バイアスと露光部電位との差であるトナー現像のための実効電位差が充分得られないで現像が行われる。この結果、１ドットの画像濃度が充分でなくしかも再現性の悪い画質となると考えられる。
【０００７】
従って、本発明の目的は、感光体の表面電位が低めに設定されるアモルファスシリコン感光体を用いてのジャンピング現像による反転現像方法において、該感光体を高速で駆動させた場合においても、充分な画像濃度を維持したまま、良好なドット再現性を有するとともに、地肌かぶりの無い高画質のコピー、プリント物を得ることが可能な反転現像方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明によれば、主帯電及び画像露光により静電潜像が形成されたアモルファスシリコン感光体と現像ローラとの間に、直流バイアス成分に交流バイアス成分を重畳した現像バイアスを印加することによって、現像ローラ表面の磁性トナーを飛翔現像させる反転現像方法において、
前記交流バイアス成分は、２乃至３ＫＨｚの周波数ｆと１乃至２ＫＶの振幅Ｖp-pと２５乃至４５％のデューティ比とを有する矩形波を使用し、
前記直流バイアス成分は、下記式；
＋１８０Ｖ≦Ｖdc≦＋３００Ｖ、
７０Ｖ≦Ｖ０−Ｖdc≦１８０Ｖ
式中、Ｖdcは、直流バイアスの電圧（Ｖ）であり、
Ｖ０は、アモルファスシリコン感光体の主帯電電位（Ｖ）である、
を満足するものであることを特徴とする反転現像方法が提供される。
【０００９】
本発明においては、前記感光体を３００ｍｍ／ｓｅｃ以上の周速度で駆動しながら現像を行うことが好ましい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、アモルファスシリコン感光体と磁性トナーとを用いた場合において、現像バイアスにおける直流成分及び交流成分を上記条件を満足するように設定してジャンピング現像による反転現像を行うことにより、画像濃度、かぶり濃度等についての品質低下させることなく１ドット再現性を維持することができ、例えば感光体を３００ｍｍ／ｓｅｃ以上の周速度で駆動しながら現像を行う場合においても、このような効果を有効に確保することができ、高速現像に極めて適している。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明の反転現像方法を実行するための画像形成装置の概略構成を示す図１において、回転可能に設けられているアモルファスシリコン感光体ドラム１の周囲には、主帯電装置２、現像装置３、転写ローラ４、クリーニング装置５が配設されており、帯電装置２と現像装置３間の上方には、図示されていないがＬＳＵ（レーザスキャンユニット）が配設されて、画像露光のためのレーザ光Ｌが照射されるようになっている。また、感光体ドラム１と転写ローラ４間に形成される転写ニップ部Ｎには、記録紙Ｐが通過するようになっており、その搬送方向下流側には定着装置７が設置されている。
【００１２】
アモルファスシリコン感光体ドラム１は、例えばアルミ等の導電性素管上にアモルファスシリコン感光層を備えたものであり、このような感光体ドラム１を、所定のモータ駆動により矢印ａで示す方向に所定の周速で回転させながら、画像形成工程が実行される。
【００１３】
帯電装置２としては、コロトロン、スコロトロン等のコロナ帯電器や、帯電ローラが使用され、コロナ帯電や接触帯電によって、アモルファスシリコン感光体ドラム１の表面が＋２５０乃至＋４８０Ｖの範囲に一様に主帯電される。この帯電電位は、有機感光体等の他の感光体に比して低電位である。
【００１４】
上記のような主帯電後、コンピュータから入力される画像情報或いはスキャナ等で読み取られた所定の原稿に係る画像情報に基づいて、レーザ光Ｌが感光体ドラム１表面に照射されることにより、画像情報に応じた静電潜像が形成される。即ち、光照射部の電位が低下し、静電潜像が形成されるわけである。
【００１５】
現像装置３は、現像容器３ａの開口部に感光ドラム１と対向配置されたマグネット内蔵の現像ローラ３ｂを備えており、現像ローラ表面に担持された磁性トナーを感光ドラム１表面の静電潜像に付着させてトナー像として現像（可視像化）するものである。
【００１６】
即ち、現像容器３ａに収容されている磁性トナーは、攪拌部材によって攪拌され、感光体ドラム１の帯電極性と同極性（即ち、正極性）に摩擦帯電されて現像ローラ３ｂ側に搬送される。現像ローラ３ｂは、感光ドラム１に対して所定のギャップ（０．３ｍｍ程度）を設けて配置され、現像ローラ３ｂ表面の磁性トナーは、規制ブレード３ｃにより層厚規制を受けて所定層厚に形成される。
【００１７】
また、現像ローラ３ｂと感光体ドラム１との間には、現像バイアス電源１０から直流成分に交流成分を重畳した所定の現像バイアスが印加され、正帯電されたトナーが感光体ドラム１の静電潜像部（即ち、光照射により電位が低下した明電位部分）に付着するわけである。かかる現像バイアスに関しては後述する。
【００１８】
用いる磁性トナーは、それ自体公知のものでよく、バインダー樹脂中に、カーボンブラックなどの着色剤や、正帯電制御剤、ワックスなどのオフセット防止剤や、マグネタイトなどの磁性剤等が配合されたものである。また、このようなトナーは、６乃至１２μｍ程度の粒径を有しており、通常、疎水性シリカ、アルミナ、酸化亜鉛、酸化チタンなどの粉末がトナー１００重量部当り０．１乃至３重量部の量で表面処理剤として外添され、流動性が高められている。
【００１９】
上記のようにして感光体ドラム１表面に形成されたトナー像は、転写ローラ４によって、記録紙Ｐ上に転写される。
【００２０】
この転写ローラ４は、導電性のものであり、感光体ドラム１表面に所定の押圧力で接触して配置されており、転写ニップ部Ｎを形成し、矢印ｂ方向（反時計方向）に回転する。この転写ニップ部Ｎを記録紙Ｐが通過する際に、転写バイアス電源６から転写ローラ４に転写バイアスを印加することにより、感光体ドラム１表面のトナー像が記録紙Ｐの表面に転写される。この転写バイアスは、トナー像の帯電極性と逆極性であり、通常、２００Ｖ乃至３ＫＶ程度であり、転写電流により制御される。尚、連続して画像形成を行う場合には、紙間では、転写バイアスは０Ｖ或いは逆バイアスに変更され、転写ローラ４表面へのトナー付着が防止される。尚、転写ローラ４を用いる代わりに、負コロナ帯電器及び交流コロナ帯電器を転写装置として用いることも可能であり、この場合には、負コロナ帯電器により記録紙Ｐの背面（感光体ドラム１とは反対側）が負極性に帯電され、静電引力により、記録紙Ｐの表面にトナー像が転写され、交流コロナ帯電器による除電によって、記録紙Ｐの感光体ドラム１への巻き付きが防止される。
【００２１】
トナー像が表面に転写された記録紙Ｐは、定着装置７に導入され、トナー像の記録紙Ｐへの定着が行われる。この定着装置７は、ヒータ内蔵の定着ローラ７ａと加圧ローラ７ｂを有しており、定着ローラ７ａと加圧ローラ７ｂ間の定着ニップに記録紙Ｐを通過させることにより、記録紙Ｐの表面に転写されたトナー像を加熱加圧して熱定着するものである。
【００２２】
一方、トナー像転写後の感光体ドラム１表面に残存するトナーは、クリーニングブレード５ａにより除去、回収される。このクリーニングブレード５ａは、ポリウレタンゴムなどからなり、通常、６０度以上のゴム硬度（ＪＩＳ  Ａ）を有し、感光体ドラム１表面に、１０乃至３０ｇ／ｃｍ程度の押圧力で圧接されている。
【００２３】
ところで、上記のような画像形成装置において、感光体ドラム１を高速で（例えば３００ｍｍ／ｓｅｃ以上の周速で）で駆動させると、レーザで１ドットを露光するためには、ＬＳＵの発光の立ち上がり応答性が感光体の移動に追随できず、１ドット領域を十分に電位低下させることができず、しかも、現像領域における現像時間も短縮されてしまうため、ドット再現性が損なわれてしまう。この場合、感光体ドラム１の感光層を薄くすることにより１ドットレベルの潜像を明瞭にすることが考えられるが、表面電位が低下してしまう。即ち、アモルファスシリコン感光体では、帯電電位が低いため、さらなる低電位現像を行うことは、画像濃度の低下、かぶりの発生などの画質の低下を招いてしまう。しかるに、本発明では、現像バイアスの交流成分、及び直流成分として、以下の条件を満足させることにより、ドラムの高速化に伴うドット再現性の低下を、画像濃度の低下やかぶりの発生を招くことなく、有効に回避することが可能となる。
【００２４】
本発明において採用される現像バイアスの波形を示す図２を参照して、帯電ローラ３ｂに印加される現像バイアス電圧での交流成分として、
周波数ｆ：２乃至３ＫＨｚ、
振幅Ｖp-p：１乃至２ＫＶ、
デューティ比［図２において、面積比（Ａ／Ｂ）×１００］：２５乃至４５％
を満足する矩形波を用いる。
【００２５】
ジャンピング現像方式では、現像バイアスに交流成分を印可することによりトナーを振動させて飛翔しやすくさせることが必要である。周波数ｆが上記範囲よりも低周波数であると、トナー粒子に充分な振動を与える事ができず、感光体ドラム１表面に形成された潜像部までのトナーの飛翔が不安定となってしまい、濃度不良やカブリの原因になる。また周波数ｆが上記範囲よりも高周波数であると、トナー粒子の振動が微細になるためにかえって飛翔しにくくなり、カブリにくいが画像濃度は低下し、ドット再現性は悪くなる。即ち、上記範囲に周波数ｆを設定することにより、通常使用される６〜１２μｍのトナー粒子に適切な振動を与え、カブリのない適正な画質を得ることができる。
【００２６】
また、交流成分の振幅Ｖp-pを上記範囲よりも大きくすれば、トナー粒子の振動幅が大きくなり、画像濃度とドット再現性は向上するが、現像量が上がるためかぶりやすくなってしまう。また、ドラム１に対してリークしやすくなる。一方、振幅Ｖp-pが上記範囲よりも低いと、トナーが振動しにくくなるため、画像濃度が低下してしまう。
【００２７】
また、現像能力を上げるためには、交流バイアスのＶp-pや後述する直流電圧Ｖdcを大きく設定すれば良いが、感光体にリークしやすくなってしまう。本発明では、デューティ比を４５％以下にすることにより、感光体へのリークが生じないような条件下で、感光体上の電位が充分に下がっていない１ドット部分の潜像に充分な電位差をもってトナーを現像することができる。ところがデューティ比が２５％未満になると、感光体ドラム１の耐圧レベルよりも現像バイアスのピーク電圧が高くなり、感光体へのリークが発生しやすくなってしまう。即ち、本発明では、デューティ比を２５％〜４５％に設定することにより、感光体ドラム１にリークすること無しに、現像能力を上げ良好なドット再現性を得ることができるのである。
【００２８】
また、デューティ比を４５％以下にすることにより、カブリ取りの電位差は小さくなるが、現像時間を長く設定することになるので感光体上に付着した弱帯電トナーを現像ローラに戻すことができ、地肌かぶりの防止効果が向上するこっとなる。
【００２９】
本発明においては、交流成分として上記のような矩形波を用いると共に、直流バイアス成分は、下記式（１）及び（２）；
＋１８０Ｖ≦Ｖdc≦＋３００Ｖ      （１）
７０Ｖ≦Ｖ０−Ｖdc≦１８０Ｖ      （２）
式中、Ｖdcは、直流バイアスの電圧（Ｖ）であり、
Ｖ０は、アモルファスシリコン感光体の主帯電電位（Ｖ）である、
を満足するもので無ければならない。
【００３０】
即ち、上記式（１）に関して、帯電ローラ３ｂに印加される直流電圧Ｖdcが＋３００Ｖを超えると、感光体ドラム１へのリークが発生しやすくなってしまい、＋１８０Ｖ未満であると、トナーの飛翔が不十分となり、画像濃度の低下を生じてしまう。
【００３１】
また、上記式（２）に関して、Ｖ０−Ｖdcは、白紙電位（或いはカブリ取り電位）と呼ばれるものであり、この白紙電位を８０Ｖ未満に設定すると、現像特性的にトナーが現像される電位差になるので、地肌カブリが発生しやすくなる。一方、白紙電位を１８０Ｖより高く設定すると、逆帯電トナーが感光体ドラム１上に現像されて地肌かぶりが発生しやすくなる。（正常な帯電トナーであれば、正極性に帯電したドラム１には、斥力によってトナーは現像されないが、逆帯電のトナーはドラム１に吸着してしまう。）また、１ドットレベルの微細な潜像にトナーを現像する際、正帯電したトナー粒子が非露光部の正電位の影響を受けて斥力が働き、現像されにくくなるため、１ドット再現性が悪くなる。従って、上記式（２）に示すように、白紙電位（Ｖ０−Ｖdc ）を８０Ｖ〜１８０Ｖに設定することにより、カブリのない良好なドット再現を得る事ができるのである。
【００３２】
このように、本発明によれば、アモルファスシリコン感光体ドラム１を３００ｍｍ／ｓｅｃ以上の周速で駆動させて高速現像を行う場合にも、画像濃度の低下やかぶり発生などの画像不良を生じることなく、ドット再現性を確保することができるのである。
【実施例】
【００３３】
下記仕様のアモルファスシリコン感光体ドラムを備えたデジタルプリンタを使用し、表１に示すように、現像バイアス及び主帯電電位を種々変更して、画像出力を行い、画像濃度、かぶり及びドット再現性の評価を行った。
【００３４】
感光体ドラム：
アルミ素管径；９０ｍｍ
アモルファスシリコン感光層；初期厚み３０μｍ
ドラム幅；２４０ｍｍ
ドラム周速；３５０ｍｍ／ｓｅｃ
主帯電器：スコロトロン
現像剤：
正帯電性磁性トナー
表面処理剤（疎水性シリカ）；トナー１００重量部当り１重量部
クリーニングブレード；
ポリウレタンゴム
硬度(JIS A)；６５度
定着装置：
定着温度；１９０℃
記録紙：Ａ４サイズ
転写電流：−８μＡ
転写ローラ周速：感光体ドラム周速の１．０２倍
【００３５】
尚、画像濃度、かぶり及びドット再現性は、以下のようにして評価した。
画像濃度（ＩＤ）；Ｎ（マンセル値）＝１．０の黒ベタ原稿に対する出力画像を東京電色製白色濃度計（ＴＣ６ＭＣ）により測定し、ＩＤ＝１．３以上を可、１．３未満を不可とした。
かぶり（ＦＤ）；Ｎ（マンセル値）９．５の白紙原稿に対する出力画像を上記白色濃度計により測定し、その値から記録紙の白紙部濃度（ベース紙濃度）を差し引くことによりＦＤを算出し、ＦＤ＝０．０１以下を可、０．０１より大きい場合を不可とした。
ドット再現性：面積率６．２５％のドットパターン原稿（６００ｄｐｉに相当）に対する出力画像を上記白色濃度計により測定し、その値から上記ベース紙濃度を差し引くことにより算出し、ドットパターンが再現される０．０２３以上を可、０．０２３未満を不可とした。
【００３６】
【表１】
2005091683.tif 000003
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の実施に用いる画像形成装置を示す概略構成図。
【図２】本発明で採用する現像バイアスの波形を示す図。
【符号の説明】
【００３８】
１：感光体ドラム
２：帯電装置
３：現像装置
４：転写ローラ
５：クリーニング装置
５ａ：クリーニングブレード
７：定着装置
７ａ：定着ローラ
７ｂ：加圧ローラ
【図１】
2005091683.tif 000004
【図２】
2005091683.tif 000005