JPH0416113B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は電子写真方式又は静電記録方式等によ
る複写装置及び画像形成装置に係り、特に静電潜
像担持体上に形成された静電潜像を現像する現像
工程を大幅に改善、簡略化しかつ非磁性一成分系
の発色粒子の使用も可能な、信頼性・メンテナン
ス性に優れた現像手段を備えた画像形成装置に関
するものである。

従来例の構成とその問題点 従来、電子写真法による画像の形成や複写及び
静電記録法による画像形成において、静電潜像担
持体に形成された静電潜像を現像し顕像化する方
法として各種の方法が提案されている。その方法
を大別すると湿式現像法と乾式現像法の二つに別
けられるが、湿式現像法の持つ現像液の取扱い及
びメンテナンスが困難であるという欠点のため、
近年は、取扱い性及びメンテナンス性に優れた乾
式現像法が主流を占めるに至つている。また今日
広く用いられている乾式現像法においては、代表
的なものとしてカスケード現像法、磁気ブラシ現
像法などのトナーとキヤリヤを用いる二成分現像
法と、絶縁性磁性トナーを用いる一成分現像法等
がある。

特に一成分現像法は、装置構成のシンプルさ、
メンテナンス・フリー等の観点から種々の研究が
なされその方法もいくつか提案されている。こう
した中で最近磁性一成分トナーを用いた現像方式
が実用化されるに至つているが、（Canon200J等
ジヤンピング法）トナーコストが安価で、現像器
がシンプルな上カラー化に適する（磁性一成分ト
ナーは発色粒子内に鉄粉等の磁性体を含有してい
るため、トナー発色時に磁性体の色が混合してし
まい濁つた色になるため。）非磁性一成分現像法
は以下に述べる問題点のため今だ実用化には至つ
ていない。

最近のハードコピーのカラー化に対応するため
には、カラー化に適した非磁性一成分現像法の確
立・実用化は急務であるが、非磁性一成分系の発
色粒子（又はトナー）による現像法の難かしさは
(1)発色粒子（トナー）を如何に帯電させ、(2)如何
に搬送・供給するかという点にある。すなわち、
非磁性一成分系の発色粒子を帯電させる場合、発
色粒子が粒子（粉体）状であるため粒径のバラツ
キや、粒子密度及び発色粒子層の状態変化が発生
するため、発色粒子を均一かつ安定に帯電させる
ことが困難であつた。また、粒子（粉体）状の発
色粒子を均一な厚みで安定して連続供給すること
は機構面及び信頼性の点からみて困難であつた。

従つて非磁性一成分系の発色粒子（トナー）を
使用する現像手段においては、微粒子である発色
粒子の各々を、均一かつ安定して帯電させる方法
及び帯電された発色粒子を静電潜像担持体近傍ま
で搬送すると共に、静電潜像の現像消費に伴う発
色粒子の安定供給法を確立する必要があつた。

例えば、上述する様な問題点を解決する一方法
として、1973年Xerox社から提案された
Furbrush法を第１図ａ，ｂに示すが、この方法
は金属芯１に絶縁コーテイング層２を施した繊維
で構成したFurbrush３で絶縁性トナー４を撹拌
帯電させると共に、繊維間で絶縁性トナー４を搬
送供給し感光体ドラム５上の静電潜像を現像する
ものである。しかし繊維ブラシで現像を行うため
絶縁性トナー４の飛散やカブリの発生及び搬送・
供給不良、絶縁コーテイング層２の湿度依存性に
よるトナーの帯電不足や、ブラシの寿命が短い等
の種々の問題を有しており、またメンテナンス性
も悪いという問題があつて実用化は難しいように
思われる。また、その他の方式として、Ｌ，S.
ChangらによるImpression法（Ｌ，S.Chang et.
al.SPSE 2nd Int.Conf 1974）や、MicroField法
（Ｌ，S.Andrus et.al.SPSE 2nd Int.Conf.1974）
及びPowder Cloud法（J.T.Bickmore SPSE ４
（1960）37）等の方法が提案されているが、いず
れも前例に述べた様な欠点を十分解決するには至
つていなかつた。

発明の目的 本発明は、上述した非磁性一成分現像法の最大
の問題点である、トナーを如何に帯電させ搬送す
るかという問題点をも解決し、かつ上記の従来提
案されている各種の手段の持つ問題点を解決する
もので、トナー飛散やかぶりの発生がなく、信頼
性及びメンテナンス性に優れた現像手段を備えた
画像形成装置を提供するものである。

発明の構成 本発明は、発色粒子と熱昇華性バインダを塗布
した発色粒子シートと、前記発色粒子を帯電せし
める帯電手段と、前記発色粒子シートに臨んで設
けた加熱手段及び、静電潜像を形成する静電潜像
担持体と、この静電潜像担持体と前記発色粒子シ
ートを介して対向する位置に設けた主電極部材及
び補助電極部材とを備えた画像形成装置であり、
前記発色粒子をシート状のまま帯電及び搬送せし
め、静電潜像担持体の近くで前記加熱手段により
発色粒子シートを加熱し、熱昇華性バインダーを
昇華させた後、シート上に残つた十分に帯電され
かつ自由に動ける状態の発色粒子で、前記静電潜
像担持体上に形成された静電潜像を現像するた
め、非磁性一成分系の発色粒子による現像も可能
で、かつ前記静電潜像担持体と対向する位置に電
圧を印加する主電極部材と補助電極部材を設けた
ため、発色粒子の飛散やカブリの発生が極めて少
ない、信頼性・メンテナンス性に優れた現像手段
を備えた画像形成装置を提供できるものである。

実施例の説明 第２図は本発明の一実施例における現像手段及
びこれを適用した画像形成装置の概略構成を示す
側断面図を示すものであり、以下図面に基づいて
その構成を説明する。

アモルフアスシリコン等の光導電層を設けた電
子写真用の静電潜像担持体（以下感光体ドラムと
呼ぶ。）１１は、本体１０にドラム軸１２によつ
て回転自在に軸支されており、矢印Ａ方向に回転
する。感光体ドラム１１の外周には、ドラム回転
方向に伴うプロセス順に、帯電器１３、露光光学
系１４、現像手段１５、転写ドラム１６、クリー
ニング部１７、除電部１８等が配置されている。
帯電器１３は感光体ドラム１１上を均一にコロナ
帯電するもので、感光体ドラム１１に対向する位
置に設けられている。

露光光学系１４は、オリジナル原稿１９を載せ
る原稿台２０と、オリジナル原稿１９を照明する
光源２１、及びオリジナル原稿１９を光学的に走
査し、原稿反射光を感光体ドラム１１上に投映す
るミラー群２２及びレンズ２３とから構成されて
いる。

クリーニング部１７は、現像、転写工程終了
後、感光体ドラム１１上に残留した不必要な発色
粒子３０をクリーニングブレード２４で除去する
ものである。

転写ドラム１６は、感光体ドラム１１と同期し
て回転し、グリツパー２５によつて保持した転写
紙２６上に感光体ドラム１１上の発色粒子像を転
写せしめるものである。尚、転写ドラム１６には
転写電圧が印加される様になつている。

分離爪２７は転写の終了した転写紙２６を転写
ドラム１６から分離し定着器２８に案内するもの
である。またカセツト２９は転写紙２６を収納す
るものである。定着器２８は現像され画像を転写
紙に定着するものである。

現像手段１５は、発色粒子３０を熱昇華性を有
するバインダー３１にてベースシート３２上に塗
布した発色粒子シート３３と、この発色粒子シー
ト３３を回巻した供給リール３４と、同じく前記
シートを巻取る巻取リール３５及びリール駆動手
段３６と、前記発色粒子シート３３面に対向する
位置に設けられ、前記発色粒子シート３３をコロ
ナ帯電せしめる帯電器３７と、発色粒子シート３
３面を加熱せしめる面状ヒーター等の加熱手段３
８と、発色粒子シート３３を介して感光体ドラム
１１と対向する位置で、かつ発色粒子シート３３
の移送平面Ｃよりも高い位置に設けた主電極部材
３９と、前記主電極部材３９の近傍に設けた補助
電極部材４０とから構成されている。

尚、発色粒子シート３３は、第４図に示す様に
絶縁性のベースシート３２上に、発色粒子３０を
数層重ねた状態で、熱昇華性バインダー３１にて
塗布したものである。また発色粒子の粒径や塗布
密度及び熱昇華性バインダーの特性は、発色粒子
の材質・帯電特性・感光体ドラムとの相性や定着
温度等によつて異なるため、システムに応じて最
適な条件を設定することが必要である。

また加熱手段３８の近傍には、昇華したバイン
ダーを吸着回収するフイルター部材４１が設けら
れている。

ちなみに、発色粒子は絶縁処理を施した粒径５
〜50μｍ程度の顔料又は染料を用い、ベースシー
トには、10〜100μｍ程度の厚みを有するコンデ
ンサー紙又はPET等を用いる。また熱昇華性バ
インダーとしては、−OH、−NH₂、−NHR、−
NO₂、−CO₂、−SO₂などの極性基を適度にもつた
化学構造を有する熱昇華性材料を用いる。

以上の様に構成された本発明第１の実施例の画
像形成装置について第３図及び第４図に基づき、
以下その動作を説明する。

矢印Ａ方向に回転する感光体ドラム１１は、帯
電器１３によつて一様帯電された後、露光光学系
１４によつて作られたオリジナル原稿１９からの
反射光をその面上に投映することにより静電潜像
を形成する。この感光体ドラム１１上の静電潜像
形成動作と並行して、現像手段１５の発色粒子シ
ート３３は供給リール３４から矢印Ｂ方向に搬送
され、巻取リール３５に回巻されると同時に、発
色粒子シート３３と対向して設けた帯電器３７に
よつて、感光体ドラム１１上の静電潜像電荷極性
とは逆の極性に帯電され、加熱手段３８で加熱さ
れた状態で主電極部材３９と感光体ドラム１１の
間に至る。

このとき、前記発色粒子シート３３上の発色粒
子３０は第３図に示す様にベースシート３２上に
層状に塗布されると同時に熱昇華性バインダー３
１によつて固定された状態であるため、ベースシ
ート３２ごと十分かつ均一に帯電される。さらに
帯電が終了した状態で加熱手段３８によつて、発
色粒子シート３３が加熱されると、熱昇華性バイ
ンダー３１が加熱され順次昇華してゆき、ベース
シート３２上には帯電された発色粒子３０のみの
層が残される。

この様な状態で、発色粒子シート３３が主電極
部材３９と、静電潜像の形成された感光体ドラム
１１間に搬送されてくると、発色粒子シート３３
上の発色粒子３０は、感光体ドラム１１上の静電
潜像の電荷極性とは逆極性に帯電されているた
め、感光体ドラム１１上の静電潜像の形成されて
いる部分に吸引・付着し静電潜像を現像する。

また上記の状態において主電極部材３９は、感
光体ドラム１１と対向する位置において、発色粒
子シート３３の搬送される搬送平面Ｃに対して、
高い位置に設けられているため、発色粒子シート
３３は主電極部材３９を頂点とする山形の移送経
路を通つて搬送される。従つて主電極部材３９の
先端部３９′に沿つて、第４図に示す様な発色粒
子３０が感光体ドラム１１に付着しやすい状態に
矯正されるばかりでなく、前記主電極部材３９の
先端部３９′に接しない部分は、感光体ドラム１
１から大きく離された状態で搬送されると共に、
前記主電極部材３９には感光体ドラム１１上の静
電潜像の電荷極性とは逆極性の電圧が印加されて
いるため、現像部分における発色粒子のかぶりや
飛散の少ない現像が行えるのである。

現像が終了した発色粒子シート３３は補助電極
部材４０上を通つて巻取リール３５に巻取られる
が補助電極部材４０には感光体ドラム１１上の静
電潜像と同極性の電圧が印加されているため、発
色粒子シート３３上で現像に使用されずに残つた
発色粒子３０は飛散することなくベースシート３
２とともに巻取リール３５に巻取られる。

尚、発色粒子３０による現像時に、発色粒子３
０の感光体ドラム１１側への飛翔状態をより改善
するため前記主電極部材３９に交流電圧を印加し
ても良い。

また現像後の発色粒子３０の飛散防止をさらに
確実にするため巻取リール３５に補助電極部材４
０と同極性の電圧を印加しても良い。

一方、現像の終了した、感光体ドラム１１は矢
印Ａ方向に回転しながら、同期して回転する転写
ドラム１１上の転写紙２６に現像された画像の転
写を行つてゆく。また転写工程終了後は、クリニ
ング部１７によつてクリーニングされた後、除電
部１８によつて除電されたのち、再度静電潜像形
成プロセスに入る。

また転写ドラム１６上の転写紙２６に転写され
た発色粒子３０により形成された画像は、転写終
了とともに定着器２８によつて定着される。

以上述べた様に、本実施例によれば、発色粒子
を熱昇華性バインダーでベースシート上に均一な
厚みで層状に固定した状態で帯電するため、均一
で安定した帯電が行えるばかりでなく、発色粒子
がシート状であるため搬送・供給も極めて容易か
つ安定して行うことができる。また、静電潜像を
現像する直前で熱昇華性のバインダーを加熱昇華
させるため、発色粒子の飛散やカブリが極めて少
ない。さらに発色粒子がシート状であるため、そ
の取扱いも容易でメンテナンス性も極めて良好で
ある。この様に本発明によれば、非磁性一成分系
の発色粒子を使用する現像手段において信頼性が
高い実用的な方法ならびに構成を提供できるもの
である。

尚、本発明の実施例として、カールソンプロセ
スを基にした画像形成装置について説明したが、
粉体状の発色粒子を用いて記録・現像を行う画像
形成装置（例えば、静電記録ヘツドを用いて静電
記録紙又は誘電体ドラム上に静電潜像を形成する
静電記録装置や静電プロツター等）においても本
発明による現像手段は前述したのと同様な、優れ
た実用効果を得ることができる。

尚、本文中において帯電手段としてコロナ放電
を用いる帯電器を用いる方法について説明したが
発色粒子材料及びベースシートの材質を適当に選
定することにより、ローラー電極又はブレードに
よる摩擦帯電による方法も可能であることは言う
までもない。

第５図は本発明の第２の実施例を示す画像形成
装置における現像部構成を示すものである。第５
図において、本発明第１の実施例における構成を
説明した第２図の構成と異なるのは、主電極部材
３９を回転可能なローラー電極４２で構成した点
である。

主電極部材を回転可能なローラー電極４２で構
成することにより新たに得られる効果としては以
下に示す各点である。すなわち、第１の実施例に
比較して発色粒子シート３３を搬送する際の主電
極部材装置において負荷抵抗が大幅に減少するた
め、発色粒子シート３３の厚みを薄くすることが
でき、またその搬送速度も速くすることができ
る。さらに、薄い発色粒子シート３３を使用する
場合、発色粒子シート３３が主電極部材から浮き
上り感光体ドラム１１に吸着される現像が発生す
るが、これを防止するためローラー電極４２を使
用した場合、発色粒子シート３３に大きなバツク
テンシヨを付加することができるため、前記の発
色粒子の浮き上り発生を防止することができる。
また、発色粒子シート３３と主電極部材の接触状
態を安定に保つことができる。

また第６図は本発明第３の実施例を示し、現像
手段の補助電極部材４３，４４を主電極部材３９
を狭んで対向する位置に並設した構成を示すもの
である。

第６図において前明補助電極部材４３，４４を
主電極部材３９を狭んで対向した位置に設けるこ
とにより、前記主電極部材３９に発色粒子シート
３３が沿つて走行する際、主電極部材３９の前後
で発生する発色粒子シート３３の湾曲に伴う発色
粒子３０の脱落及び飛散を大幅に減少させること
ができる。

発明の効果 以上のように本発明による画像形成装置によれ
ば、発色粒子と熱昇華性バインダーを塗布した発
色粒子シートと前記発色粒子を帯電せしめる帯電
手段と、前記発色粒子シートに臨んで設けた加熱
手段及び、静電潜像担持体と、この静電潜像担持
体と前記発色粒子シートを介して対向する位置に
設けた主電極部材及び補助電極部材とを設けるこ
とにより、静電潜像担持体上に形成された静電潜
像を現像して画像を形成する際、前記発色粒子を
シート状のまま帯電及び搬送せしめ、静電潜像担
持体の近くで前記加熱手段により発色粒子シート
を加熱し、熱昇華性バインダーを昇華させた後、
シート上に残つた十分に帯電され自由に動ける状
態の発色粒子で現像を行うため、非磁性一成分系
の発色粒子による現像も可能にならしめると共
に、現像に際して発色粒子の帯電性・搬送・供給
性が良く、かつ発色粒子の飛散やカブリが極めて
少ない現像を行うことができる。また、発色粒子
がシート状であるため、発色粒子の取扱いが容易
で装置構成もコンパクトになりメンテナンス性
も、粉体状の発色粒子をそのまま使用する場合に
比較して大幅に向上する。さらに非磁性一成分系
の発色粒子が使用できるため、発色粒子のコスト
も安くなおかつ発色粒子シートを多色化すること
により画像のカラー化にも十分対応できるもので
ある。このように、本発明によれば数々の優れた
効果を有する上、極めて実用的な信頼性の高い現
像手段を備えた画像形成装置を提供できるもので
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図ａは従来例における画像形成装置の主要
部の側断面図、第１図ｂは同装置の現像手段の拡
大断面図、第２図は本発明の第一の実施例におけ
る画像形成装置の側断面図、第３図は本発明によ
る発色粒子シートの断面図、第４図は本発明によ
る画像形成装置の現像工程を説明するための図、
第５図は本発明の第二の実施例における画像形成
装置の現像部の側断面図、第６図は本発明の第三
の実施例における画像形成装置の現像部に設けた
補助電極部の側断面図である。 １１……静電潜像担持体、１４……露光光学
系、１５……現像手段、１６……転写ドラム、１
７……クリーニング部、２６……転写紙、３０…
…発色粒子、３１……熱昇華性バインダー、３２
……ベースシート、３３……発色粒子シート、３
４……供給リール、３５……巻取リール、３７…
…帯電手段、３８……加熱手段、３９……主電極
部材、４０……補助電極部材、４２……ローラー
電極、４３，４４……補助電極部材。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 静電潜像を形成する静電潜像担持体と、この
   静電潜像担持体に臨み搬送可能に設けた、発色粒
   子と熱昇華性バインダーを塗布した発色粒子シー
   トと、この発色粒子シートを介して前記静電潜像
   担持体と対向する位置に設けた主電極部材及び補
   助電極部材と、前記発色粒子シートを帯電せしめ
   な帯電手段及び、前記発色粒子シートを加熱せし
   める加熱手段とを設けた画像形成装置。 ２ 主電極部材を静電潜像担持体と対向する位置
   において、発色粒子シートをそのシート搬送平面
   に対して隆起せしめる位置に設けた特許請求の範
   囲第１項記載の画像形成装置。 ３ 静電潜像担持体と対向して設けた主電極部材
   を発色粒子シートに接して回転可能なローラー電
   極で構成した特許請求の範囲第１項又は第２項記
   載の画像形成装置。 ４ 静電潜像担持体と対向して設けた補助電極部
   材を、主電極部材を狭んで対向する位置に設けた
   特許請求の範囲第１項記載の画像形成装置。