JPH0583903B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、静電像の現像方法に係り、電子写真
記録や静電記録における電気的な潜像を可視化す
る静電像の現像方法に関するものである。

〔発明の背景〕

電子写真や静電記録では、静電荷像や電気抵抗
の変化にもとづく導電性パターン像等の静電潜像
を可視化するために、着色微粒子を当該潜像にも
とづく静電力を用いて吸引付着せしめる現像方法
を採用している。

代表的な従来の、静電像の現像方法を、その実
施に供せられる現像装置を示す第８図により説明
する。

すなわち、記録体１の表面には電気的潜像に係
る静電荷像が形成されており、矢印の方向に回転
する際、現像機２により供給される現像剤３と近
接または接触し、現像剤３中の着色微粒子（一般
にトナーと呼ばれている。）を吸引し、可視像と
するものである。

しかして、現像剤３は、50〜500μmφの磁性粒
子（以下、キヤリアという。）と、着色した５〜
30μmφの熱可塑性樹脂の着色微粒子（以下、ト
ナーという。）との混合体に係る２成分磁性現像
剤で、攪拌することでキヤリアとトナーとは摩擦
帯電作用で帯電し、現像時には、記録体１の静電
荷像にトナーが静電吸引力で吸着するものであ
る。

前記の現像機２の動作は、次のとおりである。

すなわち、30〜80mmφのマグネツトロール４の
外側を回動する導電性非磁性体であるスリーブ
（現像ロール）５に現像剤３を磁気的い吸着し、
スリーブ５の回転とともに現像剤３を搬送するも
のである。

そして、現像剤を連続的に使用するため、スリ
ーブ５上の現像剤３をスクレーパ６で掻きとるも
のであり、その掻きとられた現像剤３は攪拌スク
リユウＳでよく混合攪拌して、再び使用に供せら
れるものである。

現像剤３中のトナー量は、現像の進行にともな
い減少するので、その混合比をトナー混合比検出
器７で検出し、一定のトナー混合比の範囲になる
ように、補給用トナー８を少しずつ、トナー補給
ロール９を用いて現像剤３中に投入するものであ
る。

このような、従来の現像方法では、多極のマグ
ネツトロール、このマグネツトロールと不可分構
成のスリーブ、トナー混合比検出器、トナー補給
用の機構等を必要とし、その構造が複雑、大型、
高価となる欠点を有し、装置の小型、低コスト化
を阻むとともに、保守性の低下を招いていた。

また、非磁性トナーのみからなる一成分現像剤
による現像方法に係るものとして、特開昭58−
143360号、特開昭59−3458号公報記載のものがあ
る。

これらは、非磁性トナーを均一に塗布するよう
にし、あるいは取扱いの簡便さを実現できるよう
にしたものである。

すなわち、１対の、そのうちの一つは現像スリ
ーブに内蔵された、磁石と磁性体との間に、磁気
ブラシを形成し、この磁気ブラシによりトナーに
荷電し、この荷電したトナーを静電像保持体に吸
着せしめて現像するようにしたものである。

しかし、これらは、まず、磁石あるいは磁性体
のいずれかは、さきの第８図で説明したと同様
に、現像スリーブ内に格納されるもので、依然と
して複雑な構成のものであり、また磁気ブラシが
形成される範囲は、１組の磁石と磁性体とによる
もののみであるから、それは狭い領域であつて、
これによるトナーの摩擦帯電も不十分とならざる
をえないものである。

〔発明の目的〕

本発明は、従来の上述のような欠点をなくし、
小型記録装置に適した現像装置を実現できるよう
に、トナー可搬体に係るスリーブ内のマグネツト
ロールをなくし、そのスリーブ表面に磁気ブラシ
シールを用いてトナーのみを分配せしめるように
するとともに、高画質記録を可能にした静電像の
現像方法の提供を、その目的とするものである。

〔発明の概要〕

本発明に係る静電像の現像方法は、２成分磁性
現像剤を用い、記録体の表面に形成された電気的
潜像に前記現像剤中のトナー粒子を付着せしめて
可視化する現像方法において、内部に磁石を保有
しないトナー可搬体の表面近傍外側に複数の磁石
を固定し、前記複数の磁石に２成分磁性現像剤中
のキヤリアを吸着せしめて、それぞれの磁気ブラ
シを形成し、これらの磁気ブラシに囲まれた領域
を含むようにトナー容器を構成し、それらの磁気
ブラシのシール作用、及び前記磁石による磁気力
で磁気ブラシを形成したキヤリア自体によりトナ
ー可搬体上の余分なトナーを掻きとつて一定の厚
さとするスクイーズ（以下、単にスクイーズと云
う）作用のもとで、荷電したトナーを上記のトナ
ー可搬体の表面に静電的に付着分配せしめてトナ
ーの薄膜層を形成し、このトナーの薄膜層を記録
体の電気的潜像に近接または接触させて、電気吸
引力により前記の記録体表面の電気的潜像に付着
せしめて現像するようにしたものである。

〔発明の実施例〕

本発明に係る静電像の現像方法の実施例を、各
図を参照して説明する。

第１図は、本発明の一実施例に係る静電像の現
像方法の実施に供せられる現像装置の略示断面
図、第２図ないし第５図は、それぞれ、他の実施
例に係るものの実施に供せられる現像装置に係る
ものの要部構成図、第６図は、同様に実施に供せ
られるフルカラー用現像装置の略示構成図、第７
図は、第６図の現像装置を用いたフルカラーレー
ザビームプリンタの構成説明図である。

しかして、各実施例は、その説明の便宜上、ト
ナーとして、まず高絶縁性荷電型粒子を用いる場
合について述べる。

まず、第１図において、１は記録体、１０は現
像機、１１は、トナー可搬体に係る筒状のスリー
ブ（現像ロール）、１２，１３は棒状磁石、１４
は、トナーとキヤリアとからなる２成分磁性現像
剤に係る現像剤、１５は補給用トナーで、１６は
攪拌フアン、１７はキヤリアストツパ、１８，１
９，２０はバイアス電源である。

すなわち、現像機１０は、スリーブ１１、棒状
磁石１２，１３、攪拌フアン１６、キヤリアスト
ツパ１７からなつているものであるが、このうち
攪拌フアン１６、キヤリアストツパ１７について
は、その詳細は後述するが、これらを省略して
も、実用上、差支えはないものである。

この構成と、さきに説明した第８図のものとを
比較すると分るように、第１図に示すものは、そ
のスリーブ１１は、さきのマグネツトロール４を
有しないとともにバイアス電源２０に接続される
ものであり、またトナー混合比検出器７、攪拌ス
クリユウＳおよび、トナー補給ロール９を含む複
雑なトナー供給機構が不要となるものである。

しかして、スリーブ１１は、導電性非磁性体あ
るいは磁性体を用いるが、非磁性体の方が好まし
いものである。非磁性体の場合、アルミ、ステン
レスの筒体が軽便である。

また、導電性プラスチツク筒体、あるいは絶縁
性プラスチツク筒体の表面を導電処理したもので
あつてもよい。

そして、スリーブ１１の表面は、トナーが付着
しやすいように若干凹凸をもたせるのがよい。た
とえば、アルミ筒体の場合、梨地アルマイト処理
やサンドブラスト処理を施すとよいものである。

上述において、スリーブ１１は導電性と述べた
が、現像時に記録体１とスリーブ１１との表面間
に現像電界を形成しやすくするためであるので、
導電体表面に１〜100μmの薄い絶縁性または半導
体性の膜を形成したものであつてもよい。比較的
抵抗の高い梨地アルマイト処理したものは、これ
に相当する。

スリーブ１１の直径は10〜30mmφとすることが
でき、現像機全体の小型化が可能なものである。

このようなスリーブ１１の表面の外部に近接さ
せて、複数の棒状磁石１２，１３を対設して固定
し、これらの棒状磁石１２，１３に現像剤１４に
使用する磁性のキヤリアを吸着せしめて、それぞ
れの磁気ブラシを形成し、それらの磁気ブラシが
スリーブ１１の表面と摺動させるようにするもの
である。

そして、その二つの磁気ブラシに囲まれた領域
を含むようにトナー容器を形成し、ここに補給用
トナー１５を直接投入するようにするものであ
る。

トナーは、樹脂、着色剤、帯電制御剤などを主
成分とするもので、非磁性あるいは、若干磁性を
もたせるために、磁性体（マグネタイトなど）を
含有せしめたものでもよい。

また、このトナーは、スリーブ１１の回転にと
もない、キヤリアあるいはスリーブ１１の表面と
の摩擦により、正または負に帯電するもので、こ
の極性は、帯電制御剤で決まる。

攪拌フアン１６は、キヤリアとトナーとの摩擦
を促進し、荷電量を安定させるためと、トナーブ
リツジを防ぐためのものであり、これがなくても
実用に供しうるものである。

キヤリアストツパ１７は、スリーブ１１が回転
する際、磁気ブラシからキヤリアが、万が一、機
械力により離脱した場合、スリーブ１１の回転と
ともに現像部まで行かないようにするもので、ス
リーブ１１の表面とキヤリアストツパ１７の先端
との間隙を、キヤリアの直径より小さく設定する
ものであり、これを欠如しても実用的には差支え
はないものである。

以上のような構成により、まず、上述したよう
に、トナー可搬体に係るスリーブ１１の表面近傍
外側へ固定して設けた棒状磁石１２，１３に、現
像剤１４に係るキヤリアを吸着せしめて磁気ブラ
シを形成するものである。

次いで、そのキヤリアとのあるいはスリーブ１
１の表面との摩擦でトナーを荷電させるものであ
り、その現像剤１４中のトナーをスリーブ１１の
表面上に、静電的に付着分配せしめて均一に塗布
し、トナーの薄膜層を形成するようにするもので
ある。

続いて、このトナーの薄膜層を、記録体１の表
面の電気的潜像に近接または接触させて、電気的
吸引力により電気的潜像に付着せしめて、当該電
気的潜像を現像するようにしたものである。

上記でスリーブ１１上にトナーが付着するの
は、荷電したトナーが導体に近づいたとき、鏡像
力（クーロン力）により導体に引かれる静電的な
力によるものが主体であるが、このほか、物理化
学的な、いわゆるフアンデルワールス力やスリー
ブ１１の表面の凹凸により現像剤中よりトナーを
分離せしめる機械的な力も合わさつているもので
ある。

しかし、静電的な力が主体であるので、トナー
を必要充分な量に帯電させる必要があり、その電
荷量は５〜50μC／ｇであるが、20〜30μC／ｇが
良好である。

そして、トナーを帯電させるには、前述の摩擦
帯電や外部電界によるトナーへの電荷の注入、誘
導荷電により帯電せしめることができるものであ
る。

したがつて、バイアス電源１８，１９により電
圧を磁気ブラシに印加することは、トナーの帯電
の促進や、帯電したトナーをスリーブ１１側に付
勢し、スリーブ１１に吸着しやすくするうえで有
効である。

このようにして、スリーブ１１上に形成したト
ナー層で電気的潜像を現像する際には、電気的潜
像により作られた電界でトナーが記録体表面に吸
引され吸着する。

このように、第１図に示すような構成によつた
本実施例によれば、磁気ブラシのシール作用とス
クイーズ作用も加わつて、トナー容器内からのト
ナーの漏れを生ずることなく、前述したキヤリア
やスリーブ表面とトナー間との摩擦帯電、バイア
ス電圧印加効果が有効に生じ、一定量のトナーを
スリーブ表面に供給できるものである。

しかして、スリーブ表面と磁石との間隙は0.5
〜10mmで選択でき、100μmφの高抵抗酸化鉄粉キ
ヤリア、800〜1000ガウスの磁石を用いた場合、
２mm前後が好適である。また、この間隙に印加す
るバイアス電源１８，１９の電圧は、100〜
2000Vの範囲である。

記録体１の表面と現像部におけるスリーブ１１
の表面との間隙は、0.1〜１mmで使用でき、好ま
しい値は0.3〜0.5mmである。このようにすると、
電子写真特有の周辺効果の少ない現像が可能であ
る。現像時における画像の濃度、かぶり、調子、
均一性を改善する目的でバイアス電源２０によ
り、スリーブ１１に、直流または交流を重畳した
電圧を印加することが好ましい。

以上のように、本実施例によれば、従来のよう
な高価、大型のマグネツトロールやトナー混合比
検出装置、トナー補給機構などを必要とせず、小
型化、低コスト化が実現しうるとともに、磁性キ
ヤリアの磁気シール、スクイーズ、トナー荷電作
用などにより汚れの少ない均一な画像を得ること
ができるものである。

以上、第１図の構成による実施例では、トナー
として高絶縁性荷電型粒子の場合について述べた
が、導電性の場合でも、本発明に係るものが適用
できるものである。

この場合のトナーの帯電メカニズムは、磁気ブ
ラシに印加した電圧による注入あるいは誘導帯電
および、現像部における潜像電界による注入ある
いは誘導帯電であり、これによつて、トナーは帯
電し、スリーブ上にトナー層を形成し、潜像を現
像するものである。

これを要するに、本発明に係るものは、スリー
ブに対設した複数の固定磁石による磁気ブラシの
シール、スクイーズ、トナー荷電作用によりスリ
ーブの表面にトナーを均一に分配し、現像するよ
うにしたものである。

なお、棒状磁石１２，１３は、全体を磁石材料
とする必要はなく、板状の磁性体の端部に、小さ
な棒状磁石をとりつけるようにすることができ、
このようにするとコストダウンが図れるものであ
る。要は、磁気ブラシがスリーブの表面と対向す
る部分に、複数、形成できればよいものである。

次に、第２図は、本発明の他の実施例に供せら
れる現像装置に係るものである。

そして、図示構成のものは、第１図における二
つの棒状磁石１２，１３の磁極を変更し、スリー
ブ１１に対設する極を同極とした複数の、棒状磁
石２１，２２として、現像を行うようにしたもの
である。

このようにした構成のもの用いると、二つの磁
極間の現像剤に働く力は反撥力であるため、キヤ
リアとトナーとの攪拌が円滑に行われるため、さ
きに述べたトナー帯電量が安定し、画質の均一性
がよくなる特長がある。

第３図は、また他の実施例に供せられる現像装
置に係るもので、この例では、二つの磁極を図示
のように、複数の棒状磁石２３，２４の先端部の
表裏に着磁したものを用いるようにしたものであ
る。

このようにすると、棒状磁石２３，２４の大き
さを小さくできるとともに、磁気ブラシを棒状磁
石２３，２４の先端部に集中せしめることが可能
である。

そのため、小径スリーブを採用し現像装置全体
をコンパクトにまとめることができる。磁極の向
きは、棒状磁石２３，２４とも同じ向きになるよ
うにしてもよいものである。

以上、各実施例で説明したように、本発明によ
れば、小型、低価格に現像装置を構成することが
可能で、しかも高画質を実現できるものである
が、使用する磁性キヤリアは寿命があり、一定期
間使用後にはキヤリアを交換する必要がある。

そのためには、複数の磁石に吸着しているキヤ
リアを容易に除去できるようにすることが必要で
ある。

この点、本発明の実施例に供せられる現像装置
では、従来のようにスリーブ内部に磁石をもたな
いので、交換容易な構造とすることができるもの
である。

第４図は、その一例を示すもので、例えば第３
図の棒状磁石２３，２４を着脱可能とするもので
ある。

すなわち、第４図に示す、複数個用いられる棒
状磁石２７を非磁性体カバー２８で包む構造とな
し、これを現像機本体に取付けた案内レール２９
に装着できるようにしておくものであり、しか
も、棒状磁石２７は、非磁性体カバー２８から抜
き差しできる構造にしておくものである。

このようにしておき、棒状磁石２７と非磁性体
カバー２８とを共に現像機から取りはずせば、当
該磁石に吸着しているキヤリアを現像機本体から
取り出すことができ、その後、非磁性体カバー２
８から棒状磁石２７を引きぬけば、棒状磁石２７
から、非磁性体カバー２８を介して、キヤリアを
分離できるものである。

このようにして、従来方式における現像剤の交
換より遥かに容易に作業ができるものである。

次に、第５図は、さらに、本発明の他の実施例
に供せられる現像装置に係るものである。

図示の構成では、トナー槽３０を別に設けるよ
うにしたもので、このような構成により、トナー
１５は、トナー補給ロール９を介し、徐々に追加
するようにしたものである。

トナー補給のタイミングは、従来方式のよう
に、現像剤のトナー混合比を検出してコントロー
ルする必要はなく、適宜、追加する程度でよいよ
うになるものである。

このような構造とすることで、キヤリア交換時
のトナーの飛散防止、トナー使用効率を改善する
ことができるものである。

なお、２５，２６は棒状磁石である。

第６，７図は、本発明に係る現像方法の実施に
供される、小型のカラーレーザビームプリンタを
示すものである。

すなわち、第６図に示すものは、その現像系３
２で、４色分の現像部が約100mmφの筒状体内に
配置してあり、軸を中心に回転することで各色を
選択できるようになつているものである。

各色の現像部は、同一構造で、約20mmφの筒状
のスリーブ（現像ロール）３３に磁気ブラシ３１
を形成するための棒状磁石２３，２４が設置して
あり、二つの磁気ブラシで囲まれた領域に補給用
トナー１５が充填してあつて、この補給用トナー
１５は、現像系３２が回転しても、容器外にこぼ
れ出ない程度の機密性が保たれている。補給用ト
ナー１５はトナー投入口３４より投入補充するよ
うにしたものである。

また、第７図は、第６図の現像系３２を用い、
A4サイズ程度の大きさに記録するためのプリン
タの構成図である。

そして、光導電感光ドラムに係る記録体１を約
80mmφ、転写ドラム４２の直径を約100mmφとす
ることで、装置全体の大きさを、高さ300mm、幅
400mm、奥行400mm程度の大きさとすることを可能
としたものである。

記録すべき信号で、半導体レーザ３５の光出力
を変調し、レーザビーム３８をポリゴンミラー３
６、走査レンズ３７、ミラー３９で、記録体１の
表面を走査露光する。

一方、記録体１を回転に従い帯電器４０で一様
に帯電したのち、前述のレーザビーム３８で露光
し、電荷潜像を形成する。

次に、この電荷潜像を第６図で述べた現像系３
２の第１色の現像部で現像する。

その現像されたトナー像を、転写ドラム４２に
巻回した記録紙に、コロナ転写器４１を用いて転
写する。

記録体１は、さらに、回転する際、ブレードク
リーナ４９で残留トナーをとり除き、イレーズラ
ンプ５０で残留電荷を消去したのち、再び使用に
供せられるようにしたものである。

このような工程を、４色（シアン、マゼンタ、
イエロ、ブラツク）分くり返し、記録紙に４色を
重ね、フルカラー像を得るものである。

記録紙は、カセツト４３からピツクアツプロー
ラ４４により一枚一枚繰り出し、搬送ロール４５
を経て転写ドラム４２に巻回される。

４色の像を重畳転写したのち、転写ドラム４２
から記録紙を引きはがし、搬送ロール４６を経、
続いて定着ロール４７によつてトナー像は記録紙
に定着され、最終的に排紙トレイ４８上にはき出
されるものである。

上記のように、本発明に係る現像方法の実施例
によれば、トナー粒子をトナー可搬体（スリーブ
状のみならず、ベルト状のものであつてもよい。）
の表面に、複数の磁石に吸着した磁性キヤリア粒
子によつて形成した複数の磁気ブラシを対向し、
均一に分配せしめたのち、記録体表面に近接また
は軽く接触せしめて現像するものであるから、複
数の磁気ブラシによつて囲まれた領域を含むよう
にトナー容器を構成し、また、その磁気ブラシの
シール、スクイーズ、荷電作用により、トナー可
搬体表面にトナーの均一薄膜を安定して形成で
き、しかも、トナー飛散等の不具合を生ずること
もない小型現像装置を実現することができるとと
もに、高画質記録を可能ならしめるという格別の
効果を奏するものである。

しかして、上記の各実施例に係るものは、複数
の磁石を２個としたものであるが、これは２個以
上の複数に係るものとすることができる。

〔発明の効果〕

本発明によるときは、小型記録装置に適した現
像装置を実現できるように、スリーブ内のマグネ
ツトロールをなくし、スリーブ表面に複数の磁気
ブラシを用いてトナーのみを分配せしめるような
構成により実施できるようにするとともに、高画
質記録を可能とした、静電像の現像方法を提供す
ることができるもので、実用的効果にすぐれた発
明ということができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例に係る静電像の現
像方法の実施に供せられる現像装置の略示断面
図、第２図ないし第５図は、それぞれ、他の実施
例に係るものの実施に供せられる現像装置に係る
ものの要部構成図、第６図は、同様に実施に供せ
られるフルカラー用現像装置の略示構成図、第７
図は、第６図の現像装置を用いたフルカラーレー
ザビームプリンタの構成説明図、第８図は、従来
例の静電像の現像方法の実施に供せられる現像装
置の略示断面図である。 １……記録体、１０……現像機、１１，３３…
…筒状のスリーブ、１２，１３，２１，２２，２
３，２４，２５，２６，２７……棒状磁石、１４
……現像剤、１５……補給用トナー、１６……攪
拌フアン、１７……キヤリアストツパ、１８〜２
０……バイアス電源、２８……非磁性体カバー、
２９……案内レール、３０……トナー槽、３１…
…磁気ブラシ、３２……現像系、３４……トナー
投入口、３５……半導体レーザ、３６……ポリゴ
ンミラー、３７……走査レンズ、３８……レーザ
ビーム、３９……レンズ、４０……帯電器、４１
……コロナ転写器、４２……転写ドラム、４３…
…カセツト、４４……ピツクアツプローラ、４
５，４６……搬送ロール、４７……定着ロール、
４８……排紙トレイ、４９……ブレードクリー
ナ、５０……イレーズランプ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ２成分磁性現像剤を用い、記録体の表面に形
   成された電気的潜像に前記現像剤中のトナー粒子
   を付着せしめて可視化する現像方法において、 内部に磁石を保有しないトナー可搬体の表面近
   傍外側に複数の磁石を固定し、前記複数の磁石に
   ２成分磁性現像剤中のキヤリアを吸着せしめて、
   それぞれの磁気ブラシを形成し、これらの磁気ブ
   ラシに囲まれた領域を含むようにトナー容器を構
   成し、それらの磁気ブラシのシール作用、及び前
   記磁石による磁気力で磁気ブラシを形成したキヤ
   リア自体によりトナー可搬体上の余分なトナーを
   掻きとつて一定の厚さとするスクイーズ作用のも
   とで、荷電したトナーを上記のトナー可搬体の表
   面に静電的に付着分配せしめてトナーの薄膜層を
   形成し、このトナーの薄膜層を記録体の電気的潜
   像に近接または接触させて、電気吸引力により前
   記の記録体表面の電気的潜像に付着せしめて現像
   することを特徴とする静電像の現像方法。 ２ 特許請求の範囲第１項記載において、トナー
   を、キヤリアとの、あるいはトナー可搬体表面と
   の摩擦により荷電させるようにしたものである静
   電像の現像方法。 ３ 特許請求の範囲第１項記載において、トナー
   として高絶縁性荷電型粒子を用い、トナー可搬体
   表面へのトナー分配前に摩擦帯電しているように
   したものである静電像の現像方法。 ４ 特許請求の範囲第１項記載において、トナー
   として導電性微粒子を用い、トナー可搬体表面へ
   のトナー分配中及び現像中に、電荷の注入または
   静電誘導により帯電し、電気的潜像に吸着せしめ
   るようにしたものである静電像の現像方法。