JPS613152A - 静電像の現像方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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、着色微粒子を自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。

す々わち、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古近接または接触し、現像
剤３中の着色ａ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ちる。

しかして、現像剤３は、５０〜５００μ口１φの磁性粒
子（以下、キャリアという。）と、着色した５〜３０μ
ｍφ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
とでキャ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、３０〜８０ｍ＋φのマグネットロール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を磁気的に吸着し、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は攪拌スクリュウ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、多極のマグネットロ
ール、このマグネッ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、装置の小ノ（１１、低コス］・
化を阻むとともに、保守性の低１：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７て、特開昭５８−１４３３６０
号、特開昭５９−３４５８号公報ｉｔＣ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ＫＬ、あ
るいは取扱いの簡便さを実現できるようにしたもの５Ｃ
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、磁気プラ／を形成し
、この磁気プラ／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、依然上し、て複雑な構成のもの
であり、また磁気ブラン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
域であって、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ットロールをなくし、その
スリーブ表面に磁気ブラシシールを用いそトナーのみを
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
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、いずれもトナー可搬体表面近傍外側に固定して設
けた複数の磁石に２成分磁性現像剤中のキャリアを吸着
せしめて磁気ブンンを形成し、これらの磁気ブランに囲
まれた領域を含むようにトナー容器を構成し、それらの
磁気ブラシのンール作用、スクィーズ作用の下で、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−Ｃ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＃電像の現像方法の
実施に供せられる現像装置の略本断面図、第２図ないし
第５図は、それぞれ、能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イ、のの要部構成図、第６図は
、同様に実施に供せ１つれるフルカラー用現像装置の略
小構成図、第７図は、第６図の現像装置を用いたフルカ
ラ　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Ｊ゛、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、１
１は、トナー可搬体に係る筒状のスリーブ（現像ロール
）、！２．１３は棒状磁石、１４は、トナーとキャリア
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は借拌ファン、】７はキャリアストッ
パ、１８゜１９．２０はバイアス電源である。

すなわち、現像機１０は、スリーブ１】、棒状（ｉｆ１
石１２．１３、攪拌ファン１６、キャリアストッパ１７
からなっているものであるが、このうち攪拌ファン１６
．キャリアストッパ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］１
は、さきのマグネットロール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、またトナー混倉
比検出器７．攪拌スクリュウＳおよび、トナー補給ロー
ル９を含む変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、ｆ　Ａ　ミ、ステンレスの筒体が軽便
である。

また、導電性プラスチックｔ）体１．トするいは絶縁性
プラスチック筒体の表面を導電処理したものであっても
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゛アノヒ？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１】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１〜１０
０μ■１の薄い絶縁性または半導体性の膜を形成したも
のであってもよい。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ｌＯ〜３０ＩＩＩｌｌφとするこ
とができ、現像機全体の小型化がｉ’＋Ｊ’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ャリ
アを吸着せしめて、それぞれの磁気ブランを形成し、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。

そし工、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］・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２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）を含イＩぜしめたもので
もよい。

また、このｌナーは、スリーブ１１の回転にともない、
キャ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。

攪拌フィン１６は、キャ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、トノー−ブリッジを防ぐ
だめのものであり、これがなくても実用に供しうるもの
である。

キャリアストッパ１７は、スリーブ】１が回転する際、
磁気ブラシからキャリアが、万が一１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捷で行か
ないようにするもので、スリーブ１１の表面とキャリア
ストッパ１７の先端との間隙を、キャリアの直径よｈ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ｌｚ、１：ｋに、現像剤１４に係るキャ
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、そのキャリアとのあるいはスリーブ１１の表面
との摩擦でドブ−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。

ト記でスリーブ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、鈍像力（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、いわゆるファンデルワ
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っているも
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、その電荷幇は５〜５０
μＣ／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
電せしめることがてきるものである。

したがって、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←ｔ、トナーの帯電の促進や、帯
電したトナーをスリ　ヅ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゛１１−１−に形成したトナ
一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６１２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った本実施例
によれば、磁気ブラシのシール作用とスクィーズ（掻き
と沙）作用も加わって、トナー容器内からのトナーの漏
れを生ずることなく、前述したキャ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０．５〜１０
ｍで遠択でき、１００μｍφの高抵抗酸化鉄粉キャリア
、８００〜１０００ガウスの磁石を用いた場合、２ｗｒ
Ｍ前後が好適である。捷た、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］】の表面と
の間隙は、０．１〜ＩＩＯ＋で使用でき、好ましい値は
０．３〜０．５鴎である。このようにすると、電子写真
特有の杓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
だは交流を重畳した電圧を印加することが好捷しい。

以上のように、本実施例によれば、従来のような高価、
大型のマグネッ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、磁性キャリアの磁気ンール、スクイ
ーズ、トナー荷電作用などにより汚水の少ない均一な画
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、本発明に保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、
これによって、トナーは帯電し、スリーブ上にトナ一層
を形成し、潜像を現像するものである。

これを要するに、本発明に係るもの緑、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ソール、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、全体を磁イ：ｉ　４Ａ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↓うＫす
るとコストダウンが図Ｊｚるものである。要は、磁気ブ
ランがスリーブの表面と対向する部分に１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】図における二つの棒状
磁石１２．１３の磁極を変更し、スＩＪ−ゾ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を用いると、二つの磁極間の
現像剤に働く力は反撥力であるため、キャリアとトナー
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、磁気ブランを棒状磁石２３．２４の
先端部に集中せしめることが０工能である。

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
筒面質を実現できるものであるが、使用する磁性キャリ
アは寿命があり、一定期間使用後にはキャリアを交換す
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ー＼゛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、本発明の実施例罠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−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２
７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に装着できるよう圧し
ておくものであ妙、しかも、棒状磁石２７Ｆｉ、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２
８とを共に現像機から取りはずせば、当該磁石に吸着し
ているキャ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２８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
、キャ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、トナ一槽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７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、キャ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［成力法の実施に供され
る、小型のカラーレーザピーｌ・プリンタを示すもので
ある。

すなわち、第６図に示すものり２、その現数系３２で、
４色分の現像部が約１００朋φ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
なっているものである。

各色の現像部は、同一構造で、約２０順φの筒状のスリ
ーブ（現像ロール）３３に磁気ブラシ３１を形成するだ
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が充填してあっ
て、この補給用トナー１５は、現像系３２が回転しても
、容器外にこほれ出ない程度の機密性が保たれている。

補給）１１１−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だ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８０Ｉｌ
ｌＩφ、転写ドラム４２の直径を約１００關φとするこ
とで、装置全体の大きさを、高さ３００酊１幅４００ｍ
＋、奥行４００鴎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３６、走査レンズ
３７．ミラー３９で、記録体１０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で一様にイ１）
電したのち、前述のレーデビーム３８で露光ｌ〜、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１児１象系３２の
第１色の現像部で現像する１、 その現像されたトナー像を、転′グトンｌ、４２に巻回
した記録紙に、コロナ転写器４１り用いて転写する。

記録体１は、さらに、回転する際、ノ゛し　ドクリーナ
４９で残留トナーをとり除き、■レーズンンプ５０で残
留電荷を消去したのち、市び便用に供せられるようにし
だものである。

仁のような工程を、４色（／アン、マゼ／り。

イエロ、ブラック）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、カセット４３からビノクアノゾ【】う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
紙を引きはか（７、搬送ロール４６を経、続いて定着ロ
ール４７によっ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：！するものである。

Ｌ記の１うに、本発明に係る現像方法の実施例によれば
、１・す　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ってもよい。）の表面に、複数の
磁石に吸着した磁性キャリア粒子によって形成した複数
の磁気ブランを対向し、均一・に分配せしめたのち、記
録体表面に近接または１ＩｉＹ　＜接触せしめて現像す
るものであるから、複数の磁気ブラフによって囲まれた
領域を含むようにトナー容器を構成し、−！だ、その磁
気ブラシの７−ル、スクイ−ズ、荷電作用により、トナ
ー可搬体表面にトナ＝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十ノ
ｖノ現像装置を実現することができるとともに、高肉′
ｄ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」二のＰｉ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ットロールをな
・くシ、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（七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】

２図ないし第５図は、それぞれ、ｆｌｌＪ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
現像装置の銘水摘成図、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ｉｔ、従来例の静電像の現像方法の実施に供せら
７′しる現像装置の銘水断面図である。 １・・記録体、１０・・現像機、１１．：１３・・筒状
のスリーブ、１２，１３，２１，２２，２３，２４゜２
５．２６．２７・・・棒状磁石、１４・・・現働紬、１
５・・補給用トナー、１６・・・攪拌ファン、１７・・
キャリアストッパ、１８〜２ｏ・・・バイアスを源、２
８・・・非磁性体カバー、２９・・案内レール、３゜・
トナ一槽、３１・・・磁気ブラシ、３２・・・現像系、
３４・・・トナー投入口、３５・・・半導体レーザ、３
６・・・ポリゴナルミラー、３７・・・走査レンズ、３
８・・レーザビーム、３９・・レンズ、４ｏ・・・帯電
５．４１・・コロナ転写器、４２・・・転写ドラム、４
３・・・カセノｌ−１４４・・・ピックアップローラ、
４５．４６・・・搬送ロール、４７・・定着０−ル、４
８・・排紙トレイ、４９　・プレードクリーナ、５０・
イレーズラ（ほか１名、　ｗｈ−ｔ、、□ １７１図 嘴 Ａ 第２回 ′Ｉｎ３Ｉｌｉ２１１ 第５図 詐す図 一４ヌ 第δ図

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、いずれもトナー可搬体
   表面近傍外側に固定して設けた複数の磁石に２成分磁性
   現像剤中のキャリアを吸着せしめて、それぞれの磁気ブ
   ランを形成し、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、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項記載のものにおいて、トナー
   を、キャリアとの、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項記載のものにおいて、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項記載のものにおいて、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。