JPS5937828B2 - 現像方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は電子写真感光体や絶縁体等の、静電潜 。

像担持体に形成した静電潜像の現像方法に関する。従来
より電子写真分野においては、静電潜像を現像するのに
トナー粒子とキャリヤ粒子とを混合した現像剤を用いる
方法がある。上記キャリヤ粒子には磁性粉末やガラスビ
ーズ等があり、トナー粒子をこれらキャリヤ粒子と摩擦
させ、生じた静電気力によりトナー粒子を潜像に付着さ
せ現像する。これら両粒子を用いる現像剤は、一定の画
像濃度で現像するために該両粒子の混合比を一定に保つ
必要がある。しかしトナー粒子のみが現像により消費さ
れるので、該混合比を一定に保つためには混合状態を検
知する手段やトナー粒子の補給手段を要し、複雑な装置
と高度の制御技術を要する。上記のような従来の現像方
法の問題を生じない方法として、キャリヤ粒子を用いず
、トナー粒子のみによる現像方法がある。

その一つの方法には導電性でかつ磁性を有するトナー粒
子を用い、磁力により該トナー粒子を搬送する手段で潜
像に近接させる方法がある。上記近接によりトナー粒子
には潜像電荷が原因となり電荷が誘導され、該誘導され
た電荷の静電気力により潜像の現像が行なわれる。上記
方法によれば潜像の現像は一応できるが、階調再現性が
劣ること、導電性トナー上に誘起する電荷は不安定であ
るため、トナー粒子による現像像の転写が、非常に困難
であるという欠点を有する。一方、キャリヤ粒子を用い
ない現像方法としては、絶縁性のトナー粒子を用い、該
トナー粒子をベルトやローラ等の回転体や移動部材上に
薄層状に設け、更にコロナ放電や摩擦帯電により該トナ
ー粒子を帯電しドナーを形成し、このドナーを静電潜像
に近接させて現像する゛ドナー現像方法”がある。

上記ドナー現像方法においては一様なトナー粒子の薄層
を形成することが困難であり、かつ現像時にドナーと静
電潜像面とが成す間隔や接触する圧力を、高精度で一定
に保たねばならず高い技術を要する。このため現像装置
は高精度であるので高価なものとなり、小型簡易を目ざ
す画像形成装置には不向である。上記現像方法を考慮す
ると、絶縁性で磁性を有するトナー粒子を磁界発生手段
を用いて保持しながら潜像に近接させ現像を行なうこと
を考えつく。

しかしこの場合、絶縁性のトナー粒子は従来の磁界発生
手段を用いると該手段に不均一に厚く付着する。このた
め通常の潜像現像に必要とされる電荷量を、放電器や電
極等の手段でトナー粒子に印加すると、トナー層の電位
は著しく高電位となつてしまい、その結果、カブリ現像
したり、又は充分な画像濃度が得られない等の問題を生
じる。ここで上記磁界発生手段の磁界を弱めトナー粒子
の付着層を薄くすることも考え得るが、単に弱めたので
はトナー粒子の付着が不安定となり好ましくない。本発
明の目的は上記従来のキヤリヤ粒子を用いない現像剤に
よる現像方法の問題を解決し、簡易な機構で良好な現像
を行なうことが可能な現像方法を提供することにある。

上記目的を達成した本発明とは、磁性微粒子を含有する
トナー粒子により静電潜像を現像する際に、±記トナー
粒子を潜像に供給する手段として、１ｍｍ以下の間隔で
近接配置したＮ極及びＳ極を有する磁界発生手段を用い
るものである。

上記方法によりトナー粒子の搬送手段土に薄い状態でト
ナー粒子層を形成することができ、この結果、該トナー
粒子層を帯電しても過剰に帯電して異常な高電位になる
ことがないため安定した状態で現像することが可能であ
る。なお上記本発明の磁界手段によりトナー粒子の一定
の薄い層が形成できる原理としては、磁界手段上におい
て近接した状態で異極性の多数の磁極が存在するため、
各磁極に確実に少量のトナー粒子が付着し、この状態が
全体を構成するためである。上記磁界手段においては各
各の磁界は小さいが、トナー粒子が各磁界に直接、又は
非常に薄い非磁性体を介して直接に近い状態で付着して
いるため、該磁界手段に付着したトナー粒子に確実に、
又安定して磁界手段表面に薄層を形成する。これに対し
て従来の磁界手段を用い、トナー粒子付着面と該磁界手
段との間を隔てることで弱い磁界を作成し、トナー粒子
の薄層を形成した場合は、上記磁界手段の一部では薄層
が形成できても、現像面全体に薄層を形成することは困
難である。ところで上記述べた本発明の磁界手段の各磁
極の間隔は、トナー粒子の大きさにより多少異なるが、
好ましくは０．０５〜０．５鼎程度の範囲に設定する。

またこれら磁極の間隔の設定によりトナー粒子層の厚さ
を定めることも可能である。以上の如くして形成したト
ナー粒子層により静電潜像を現像するが、その際、該ト
ナー粒子を荷電する場合は、現像に係る前に上記トナー
粒子層をコロナ放電極、電極、ブラシ等で帯電したり、
又は磁界手段に電圧を印加しトナー粒子支持体側から粒
子層に電圧を印加しても良い。

以下、本発明を実施例及びその説明図に従い詳説する。

なお、実施例の説明においてはトナー粒子を単にトナー
、磁界発生手段をトナー供給体、該供給体上のトナー粒
子薄層をトナー層と称す。第１図は本発明のトナー供給
体３を模式的に描いた拡大断面図で、図中１は基体、２
は磁性体を示す。図のように供給体３の表面には近接し
て交互に異極性の多数の磁極が存在している。上記磁性
体２は金属、酸化物等の種々の永久磁石材料を用い得る
が、特性の安定化や作製価格等を考慮するとフエライト
を用いることが好ましく、該フエライトの焼結体又はフ
エライト粉末を樹脂やゴム等の媒体に分散し、この混練
物を所定型状に成型したり基体に塗布したりしたものを
も用い得る。磁極の形成においては、上記成型したもの
を公知の手法で着磁する方法や、このように成型後に着
磁するのではなく、着磁されている０．０５〜１ｍ７ｎ
程度の磁性体を適当な結着剤を用いて塗布することによ
つても磁極の形成はできる。なお後者の方法による場合
、トナー供給体上の磁極は不整状態になるが、均一に磁
性体が分散していれば整列配置の場合と同様の作用を行
なう。ところで上記磁性体２の抵抗値は１０１２Ω・儂
以下であることが望ましく、高抵抗である場合は表面に
薄い導電層を形成し、磁性体２の抵抗値を設定する。

上記のように磁性体２を高抵抗にしない理由は、トナー
の電荷に対する対向電極として作用させ、トナーを帯電
し易くしたり、又現像時には、静電潜像に対応して誘起
電荷を発生させ現像し易くするためである。上記トナー
供給体３においては、その表面に異極性の磁極が存在す
ると該磁極による磁界はその近傍のみに存在する形にな
るので、磁性のトナーを与えても磁界の及ぶ範囲のみに
トナーは付着し、薄いトナー層を容易に形成することが
可能となる。

上記供給体３表面の磁極模様としては、第２図のように
移動方向（紙面上方向）に対し垂直方向に線状を成し、
交互に異極性の磁極を配置しても良く、又は第３図のよ
うに同垂直方向の磁極をずらせて配置したり、更には第
４図のように同列に同極性の磁極を配夕１ルても良い。
勿論上述した方法により不整状態に磁極を配置しても良
い。トナーが上記供給体に付着する厚さは、磁極の近接
度とは反比例する関係にあり、磁極の強さには依存する
が依存度は小さい。このためトナー層の厚さがほぼこの
磁極の間隔で定まり、本発明のような現像方法において
は、上記間隔は１ｍ７１Ｌ以下で、特に０．０５〜０．
５ｍ７７！程度に設定すると良い現像結果を得る。本発
明に用い得るトナーは磁性を有したトナーを構成してい
れば良く、従来公知のトナーやこれに類似したトナーを
用いる。

例えば適用可能なトナーとしては、樹脂と磁性体微粒子
及び着色剤等により構成される。樹脂にはエポキシ、ア
ルキツド、ポリアミド、ポリエチレン、ポリ酢酸ビニル
、ポリアクリル酸エステル、その他に樹脂の共重合体等
の公知の樹脂がある。又磁性体微粒子としては種々のフ
エライト、四三酸化鉄、三二酸化鉄等の金属化合物や、
鉄、ニツケル、マンガン等の単体や、上記化合物や単体
による合金が用い得る。なお磁性体微粒子はトナー供給
体に付着するのに予め帯磁してある必要はなく、逆に保
磁力が小さいことが望ましく、該微粒子の径は０．０５
〜１０μ程度が適当とされている。また着色剤はカーボ
ンブラツク、シアニンブラツク、アニリンブラツク等の
黒色のものに限らず、クリスタルバイオレツト、ローダ
ミンＢ１マラカイトグリーン等の色彩を有したものでも
良く、これらトナーに関しては本発明の要部を構成しな
いため、詳細な説明は省略する。次に上記本発明を利用
した静電潜像の現像装置の実施例を、第６図から第８図
の略画断面図に従つて説明する。

第６図において、４はドラム状に構成した電子写真感光
体で、公知の潜像形成プロセスにより静電潜像が形成さ
れる。

又該感光体４は図示しない駆動機構により、矢印方向に
回転する。上記感光体４の下部の５は本発明方法を適用
した現像装置で、６は現像容器で、該容器６の内側には
トナー７、ローラ状に作成したトナー供給体８、及び該
供給体８から付着したトナーを除去するためのかき取り
板９が配設されている。現像を行なうときは、上記感光
体４の回転に同期して供給体８が近接点で同方向に向う
ように回転する。該供給体８は第１図に示したように表
面に磁極を有しているため、容器６内のトナー７は該供
給体８表面に付着する。供給体８上のトナー層は該供給
体８の回転により矢印方向に移動し、必要以上の厚さに
付着したトナーやトナー塊は規制板１０により除去され
、より均一な薄いトナー層を形成する。次にトナー層は
必要に応じてコロナ放電器１１により所望の極性に帯電
される。なおトナーが特に帯電傾向のはつきりした材料
により形成されている場合は、特に帯電しなくとも現像
に必要な電荷量を有しているものがあり、このようなト
ナーを用いるときは帯電を要さない。帯電手段としては
コロナ放電器の他にローラ電極を用いることも可能で、
コロナ放電器を用いた場合はコロナ放電によりトナー層
の表面のみに電荷が与えられるが、ローラ等の電極を用
いれば、これら電極でトナー層をしごくことにより、内
部のトナーまで帯電することも可能となり、被現像側の
特性に応じて選定すれば良い。以上のようにして現像位
置へ搬送されたトナーは、該位置において供給体８と感
光体４とは、過大な圧力で接触することのないように近
接状態になる。

上記供給体８の周速度は感光体４の移動速度とほぼ同じ
にするか、又はドナー現像方法においても公知な様に、
感光体４の速度よりも若干速くしても良い。現像後、供
給体８上のトナー層はかき取り板９により強制的に除去
される。

第６図装置のようにコロナ放電等の手段で積極的に帯電
する場合は、帯電量が過剰にならないため、又は新たに
付着したトナーと前からのトナーとの間に帯電・付着量
に差異を生じさせないためにも、現像後トナー層を一度
トナー供給体より除去することが好ましい。なぜならば
上記の如く供給体８土のトナー層に荷電量や付着力に差
異を生じていると、その領域において現像された画像に
濃度の差異をきたす。上記第６図装置において実際の数
値を述べると、感光体４はアルミニウム合金の上にＣｄ
Ｓ樹脂分散層を塗布し、更にポリエチレンテレフタレー
トフイルムを表面に接着した感光体を用い、画像暗部は
＋（プラス）３５０ボルト、画像明部は−（マイナス）
数１０ボルトの静電潜像を形成した。こトナー供給体８
は直径６０ｍ１のアルミニウム合金円筒上に、エポキシ
樹脂をバインダーとして用い、バリウムフエライト粉末
を分散して１ｍｍ厚の層を成形し、該成形層を研磨した
後、供給体８の軸方向に対して第５図に示す如く線状の
磁極を約０．２１１７！Ｔｍ間隔で成形層の全周面に形
成した。一方、トナー７はポリエチレン樹脂に対し４０
％のフエライト粉末を含んでいる粒径が１０〜２０μの
ものを用いた。コロナ放電器１１は６０μのタングステ
ン線を放電極とし、該電極を上記供給体８から １．１
８ｍｍの距離に配置し、−（マイナス）６ｋの電圧を放
電極に印加してトナー層を帯電した。一方、上記感光体
４は２０ｃ！ＲＬ／秒の周速度で回転させ、又供給体８
は２２（１７７！／秒の周速度で回転させ、両者の間隔
を０．２ｍｍ１こ設定し現像を行なつた。その２結果、
感光体４上には鮮明なトナー像を得ることができ、該ト
ナー像に更に正極性のコロナ放電を適用して上質紙に転
写したところ、感光体４上の鮮明画像は良好な転写率で
該上質紙側に転写することができた。なお供給体と感光
体との回転方向乏は上記実施例のものに限定されない。
第７図と第８図は他の実施例を示す現像装置の略画断面
図を示す。

なお図中上記第６図装置で述べた構成部材と同一体又は
同一作用を行なう部材には、第６図で述べた図番と同一
図番を付した。（先ず第７図の実施例装置は第６図装置
の規制板１０に換えて、毛ブラシ１２を設けてあり、更
にかき取り板９により契給体８からトナー層を除去し、
過剰帯電を防止するのに換えて、ＡＣコロナ放電器１３
により現像前の帯電電荷を除電する構・成を有している
。上記毛ブラシ１２には毛皮、人工繊維を植毛したもの
等の公知の毛ブラシが適用できるが、回転方向や速度の
設定にあたつては、トナーの飛散を極力押えることを考
慮しなければならない。Ｙ．ＡＣコロナ放電器を適用す
ることの効果としてはかき取り板９でトナー供給体６を
摺擦しないため、該供給体を損傷することがなく、更に
容器６内でのトナーの移動が少なくなるため、トナーの
疲労防止にもなる。第８図は第６図装置と同様にトナー
供給体からトナーを強制的に除去する方式の現像装置で
ある。

図において１４はトナー供給体８に懸回した１００μ以
下程度の薄い絶縁性又は導電性の非磁性フイルムで、例
えば樹脂フイルム、非磁性金属ベルト等を用い得る。１
５は供給体８の近傍に配設した回転ローラで、上記フイ
ルム１４を図の位置で支持している。

本実施例においては容器６内のトナー７が、供給体８に
対し上記フイルム１４を介して支持される。このためフ
イルム１４に供給体８の磁力が、該フイルム１４の表面
においても作用していることが必要である。上記構成に
より現像位置を通過したトナー層は、磁力が作用せず重
力のみが作用するローラ１５の下部で下方に自然落下す
る。なお必要ならばトナー落下を助けるために鎖線で示
すかき取り板１６を設けても良い。本実施例においては
、かき取り板１６を設けるにしても、トナーに対し磁力
が作用していないため、該かき取り板１６は強くフイル
ムに押付ける必要はない。又更にトナー供給体８に対し
直接作用する部材がないため、該供給体の損傷等の防止
も可能となる。以上の説明のように１ｍｍ以下の間隔で
近接配置したＮ極及びＳ極を有したトナー供給体により
、磁性を有したトナーを搬送し潜像を現像することで、
磁性トナーを用いての現像方法を容易にすることができ
た。

特に本発明の供給体は磁性トナーを該供給体に一様に薄
く形成することができ、装置構成も簡単化することに成
功した。又薄くトナー層を構成できるため、不必要な量
のトナーが現像位置へ搬送されることがないため、トナ
ーの疲労をも防止することにもなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のトナー粒子を潜像に供給するための供
給体の拡大断面図、第２図から第５図は供給体の磁性模
様説明図、第６図から第８図は本発明を適用した現像装
置の略画断面図を示す〇図において、１・・・・・・基
体、２・・・・・・磁性体、３・・・・・・トナー供給
体、４・・・・・・感光体、５・・・・・・現像装置、
６・・・・・・現像容器、７・・・・・・トナー ８・
・・・・・トナー供給体、９・・・・・・かき取り板、
１０・・・・・・規制板、１１・・・・・・コロナ放電
器、１２・・・・・・毛ブラシ、１３・・・・・・ＡＣ
コロナ放電器、１４・・・・・・フイルム、１５・・・
・・・回転ローラ、１６・・・・・・かき取り板。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 磁性微粒子を含有するトナー粒子により静電潜像を
   現像する方法において、上記トナー粒子を潜像に供給す
   る手段として、１ｍｍ以下の間隔で近接配置したＮ極及
   びＳ極を有する磁界発生手段を用いることを特徴とする
   現像方法。 ２ 特許請求の範囲１に記載の発明において、Ｎ極及び
   Ｓ極の間隔が０．０５から０．５ｍｍ以内である こと
   を特徴とする現像方法。 ３ 特許請求の範囲１に記載の発明において、トナー粒
   子を上記磁界発生手段に直接付着させ、静電潜像に搬送
   することを特徴とする現像方法。 ４ 特許請求の範囲１に記載の発明において、トナー粒
   子を上記磁界発生手段に非磁性体を介して付着させ、静
   電潜像に搬送することを特徴とする現像方法。