JPS6153659A - 絶縁性非磁性一成分現像剤を用いた接触式現像方法 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は静電潜像を現像する方法に関し、詳細には絶縁
性非磁性一成分現像剤を用いた接触式現像方法に関する
。

〔従来技術〕

絶縁性非磁性一成分現像剤を用いて潜像を現像する為に
は、現像工程以前に現像剤をあらかじめ潜像電荷極性と
異極性の方向に帯電するとともに現像領域に現像剤を均
一に供給する必要がある。

従来、絶縁性非磁性一成分現像剤を帯電する方法として
は摩擦帯電法、コロナ帯電法等が知られている。

摩擦帯電法は現像剤を現像ロール表面現像剤層厚規制部
材あるいは現像剤同志で接触摩擦し、帯電せしめるもの
であるが、この方法は帯電量の１１；す御が困難であり
又、機械的な抑圧を加える為、現像剤が機械的損傷をう
けやすい。したがって現像剤凝集現象が生じ易く良好な
現像性を達成する為の他の条件である“均一な現像剤層
を現像部に供給する゛ということを達成するのが困ガＬ
となる。

又コロナ帯電法はコロナ放電用ワイヤーからコロナ放電
させ、このコロナイオンによって現像剤を帯電しようと
するものでるが、一般に帯電効率が低く又コロナ放電用
ワイヤーの汚れなどによって帯電ムラを生じるといった
欠点を有している。

均一な現像剤層を形成する方法としては従来刃状あるい
はロール状の現像剤層規制部材を現像ロールに近接して
設け、現像ロール上を搬送されてくる現像剤が現像ロー
ルと現像剤層規制部材間を通過する時に規制厚み以上の
現像剤層部を除去する方法、あるいはゴム状ブレードで
押しあてる方法がある。

しかしこの方法では現像ロール、層規制部材の間隙に紙
片、凝集現像剤等の異物がひっかかり易く、これによっ
て現像ロール上にスジ状のヌケ部が生じ、これが現像像
に生じてしまうという欠点を有している。

又現像剤を機械的押圧によって層厚規制する為現像剤が
凝集しやすく、粒径の大きい可視化単位が生じて現像像
の鮮明度が低下するという現象をまねく。

一方、帯電及び層厚規制をほどこした現像剤を潜像担持
体上の静電潜像に作用せしめ可視化する現像方式として
は、現像剤層を潜像担持体に対し、接触面積をもたせて
現像する接触方式と、最近接部においても幾らかの間隙
をもたせ、電気的引力等の力によって現像剤を選択的に
飛翔せしめ現像する非接触方式に大別される。

接触現像方式においては潜像担持体に対し、画像部、非
画像部の区別なく全面に現像剤が接触する為、非画像部
に対しても現像剤が付きやすい。

その為、現像剤の帯電電荷量が広い分布を持っている場
合には現像剤のロール側方向への付着力も広い分布とな
り、そのうち付着力の弱い現像剤については非画像部に
付着してしまい、かぶりの生じた画像になってしまう。

このように接触現像方法では現像剤の帯電電荷　　（量
を制御することが非常に重要でありながら、前記したご
とき従来の帯電方法では十分な帯電量及びその均一性が
１Ｍられす、その結果としてかぶりの生じた画像あるい
は画像濃度の低い画像となってしまい、鮮明画像を得る
ことが困難となっていた。

加えて、この非接触現像方法は現像剤層厚の均一性、層
の柔かさく凝集の程度）等に対しても著しく影響を受け
る現像方法である。接触現像方法では現像剤は現像ロー
ルと潜像担持体の間で圧縮され、現像剤層の層厚が変動
すると現像剤の潜像担持体面に押しあてられる圧力が変
化し、この圧力の変化は現像剤の潜像担持体に対する非
静電的付着力を変化させる。その為、現像剤層の層厚の
変動が像のかすれや線像の太り細り、あるいはバック部
のかぶりとなって表われてしまう。

又現像剤が圧縮されることは凝集した現像剤の発生をう
ながしやすく、凝集した現像剤が形成されると線のおれ
、あるいはソリッドの粒状性の劣化を起こす。よって現
像部に供給される現像剤はできるだけ柔かく、現像部に
おける圧縮作用を受けてもＧ集しないようにすることが
好ましい。

このように接触式現像方法において現像部に供給する現
像剤の層の均−性及び層の柔かさは画質に対して著しく
重要な要因でありながら、前述のごとき従来の層厚規制
手段では十分な層の均−性及び柔かさを達成できず、そ
の為上記のごとき画質劣化が生じ、鮮明な画像を得るこ
とは困ｆｌｕであった。

このような問題点に対し、第４図のような現像装置によ
って潜像担持体に現像剤を供給する方法が提案されてい
る。

第４図を参照すると、潜像担持体１は回転可能なドラム
で構成されており、このドラムに隣接して現像剤ホッパ
ー２が設置されている。現像剤ホッパー２内には現像ロ
ール３と搬送ロール４とが配置されている。現像ロール
３は潜像担持体１と接触現像に適した距：ＲＥをもって
隔置されており、一方搬送ロール４は、現像ロール３の
下方に適当な間隙をあけて配置；侃されている。現像剤
ホッパー２の底部には絶縁性非磁性一成分現像剤５が堆
積されており、搬送ロール４の下半分が、この堆積した
絶縁性非磁性一成分現像剤中に位置している。

この絶縁性非磁性一成分現像剤５は搬送ロール表面に摩
擦帯電により付着するが、この付着した現像剤は現像ロ
ール３まで搬送される途中において適当な層厚に規制さ
れる。この層厚規制のための手段としてトリマー６がそ
の先端を搬送ロール表面と隣接させるように現像剤ホッ
パー２に取付けられている。一方、搬送ロール４を挟ん
でトリマー６と反対側にはスクレーバー７が設けられて
おり、現像剤を現像ロール３に供給する工程が終了した
後、搬送ロール表面に残留する現像剤を剥き落とす作用
をする。同様に、現像ロール３を挟んで潜像担持体１の
反対側にスクレーパー８が設けられており、現像工程に
おいて潜像担持体１へ飛翔せずに現像ロール表面に残留
している現像剤を：ＡＩｌき落とす作用をする。

現像ロール３には直流電源９が接続されており、これに
より、現像ロール３に直流現像バイアス電圧が印加され
ている・。搬送ロール４には直流電源１０と交流電源１
１とが直列に接続されており、これにより、搬送ロール
４に直流電圧が重畳された交流バイアス電圧が印加され
ている。この結果、搬送ロール４と現像ロール３との間
に交番電界が形成される。従来の方法は、この交番電界
によって、現像剤を振動させ、凝集している部分をほぐ
ずとともに帯電させ、一方の極性に帯電した現像剤を現
像ロールに飛翔させて付着させた後、前記直流バイアス
電圧と潜像との間に形成された直流電界によって現像剤
を潜像担持体へ飛翔させて、潜像を現像しようとするも
のである。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、この方法では交番電界によって現像剤は
十分にほぐされ、又帯電されるが、現像ロールと搬送ロ
ールとの間の全域に交番電界が働いている為、現像ロー
ル側にバイアス印加しても一方の極性の現像剤を選択的
に付着せしめることがむずかしい。したがって現像ロー
ルには幅広い電荷分布をもった現像剤層が形成されるこ
とになり、前述のごとき、現像剤が幅広い電荷分布をも
っている場合の弊害は改善されない。

そこで、本発明は絶縁性非磁性一成分現像剤を用いた接
触式現像方法において、鮮明な現像像を形成することの
できる現像方法を提供することである。

〔問題点を解決するための手段〕

上述の問題を解決するため、本発明による現像方法は、
絶縁性非磁性一成分現像剤を搬送ロールを介して現像ロ
ールに供給した後、該非磁性現像剤を潜像担持体上の静
電潜像へ移動させて現１象する接触式現像方法において
、前記現像ロールと前記搬送ロールとを一定の間隙を保
持して対設しその間隙に制御電極部材を設け、該制御電
極部材と搬送ロールとの間に交番電界を形成し、かつ前
記制御電極部材と現像ロールとの間に直流電界を形成す
ることを特徴としている。前記交番電界は、非磁性現像
剤を振動させながら帯電し、凝集した現像剤を分解する
。一方、前記直流電界は、帯電した非磁性現像剤のうち
一方の極性に帯電したもののみを選択的に現像ロールに
供給し、現像ロール上に凝集のない現像剤の均一層を形
成する。

換言すれば、本発明の現像方法は、現像剤の凝集分解・
帯電工程と現像剤の極性による選択工程を分離すること
により、現像ロール上に一方の極性に十分帯電し、かつ
その帯電量分布の幅が小さく、さらに凝集のない非磁性
現像剤の均一層を形成し、この現像剤層を用いて、接触
現像方式により静電潜像を現像するものである。

〔実施例〕

第１図に本発明の現像方法を実施するための現像装置の
一列を示す。

第１図の現像装置１”工は、！４図の現像装置において
、現像ロール３と搬送ロール４との間の間ＫｔにｎｊＪ
御電極電極１２置し、このｉｌｉη御電極１２にＭ流電
源１３を接続したものである。この現像１ｊ　ｍでは、
現像剤ホッパー２内において搬送ロール表面に付着した
絶縁性非磁性一成分現像剤（以下トナーと称する）をト
リマー６によって層厚規制し、引続き搬送ロール４の回
転にしたがって搬送する。

この場合、搬送ロール上に付着させるトナー量の規制は
、図示するような従来の規制方法、すなゎち金属トリマ
ーと搬送ロール表面との間の間隙を通して現像剤を搬送
する方法、あるいはゴム状ブレードによってトナーを搬
送ロール表面に押しあてる方法等で達成される均一性で
十分である。というのは、どの現像装置では、後述する
ように、その後搬送ロール４と現像ロール３との間の飛
Ｊ、Ｉ工程において再びトナ一層の均一化が成されるた
めである。

トリマー６によって層厚規制された現像剤層は続いて搬
送ロールと近接して設けられた現像ロールとの近接部に
搬送されていく。この近接部において、搬送ロール４と
現像ロール３との間隙は０．１〜３．０　ｍｍ程度に維
持され、その間隙に配置された制御電極部材１２は複数
本の導電性ワイヤー、あるいは導電性のスクリーンから
なる。第１図のごとき構成の現像装置において、この制
御電極部材１２の役目は１つに、搬送ロール４に印加さ
れている交流バイアス電圧によって搬送ロール４とｉｆ
；ＩＩ御電電極部材１２の間に交番電界を形成するとと
もに、交流バイアス電圧の影響が制御電極部材１２と現
像ロール３との間の空間に伝播することを防ぐことにあ
る。

第２の役目は、搬送ロール・制御電極部材間で生じてい
るトナークラウドの中から一方の極性に十分に帯電した
トナーに対してその通過を阻害せず、現像ロール上に、
現像に必要とするトナー量を供給できるようにすること
である。

帯電制御品材の形状は前述のごとき両者の要求から決定
されるものであるが、ワイヤーを用いる場合には２０〜
１００μｍ径の金属ワイヤーを０．１〜２．１　ｍｍの
間隔を隔てて複数本、設けた構成によって満足される。

又スクリーンを用いる場合には５線以上の線数でその空
孔部のしめる面積が５０％以上の導電性材料から形成さ
れたスクリーンが用いられる。又その設置位置について
は搬送ロール及び現像ロールの近傍を除いてほぼ全域に
設置可能であるが、搬送ロール・制御電極間で十分に振
動させる為には、両者の間隔は５０μｍ以上であること
が好ましい。また、制御電極部材・　１現像ロ一ル間の
間隙もあまり狭くなると、現像ロール上の現像剤層に制
御電極部材の空洞の膜様が生じ易くなることから、５０
μｍ以上の間隙をとることが好ましい。

第２図は第１図の構成に基づいた搬送ロール・：ｌｒ制
御電極部材・現像ロール間のトナーの移動の様子を模型
的に表わしたものである。搬送ロール４には制御電極部
材との空間に交番電界を形成する為に交流型＃１１によ
り交流バイアス電圧が印加されている。交流バイアスの
周波数は高過ぎても低過ぎてもトナーを振動させる能力
が低下すること”から５０〜２００　ＱＨｚの範囲に設
定され、又その振幅は１００〜１００ＯＶ（ピーク−ピ
ークで１００〜２０００Ｖ）の範囲に設定される。

一方現像ロール３には直流電源９により直流バイアス電
圧が印加される。このバイアス電圧は非接触現像の現像
バイアスとして働き、現像濃度を！’Ｉ御する。ｌｒ’
制御電極部祠には一方の極性（７１５２図ではＯ極性）
に帯電したトナーを現像ロール上に引きつける方向に働
く直流電界を形成する為に、現像ロールに印加されてい
るバイアス電圧を考慮した直流バイアスが印加される。

第２図では現像ロール３に印加するバイアス電圧よす低
いバイアス電圧が制御電極部材１２に印加されている。

さらに（般送ロールには、搬送ロール・制御電極部材間
の直流バイアス成分がほぼ零が、あるいは選択しようと
する極性のトナーが現像ロール側に移動し易すい向きに
直流成分の電界が形成されるように、制御電極部材に印
加されている直流バイアス電圧を考慮した直流バイアス
電圧が交流バイアス電圧に重畳される。第３図では制御
電極部材に印加されている直流バイアス電圧より低い直
流バイアス電圧が重畳される。

なお、現像ロール・制御電極部材及び搬送ロールのそれ
ぞれに印加する直流バイアス電圧は必要に応じてそれぞ
れ別個に調節できることは勿論である。又現像バイアス
にあたる現像ロールに印加されている直流バイアス電圧
値を変化させる場合には、制御電極部材及び搬送ロール
に印加されている直流バイアス電圧値をそれぞれ現像ロ
ール・制御電極部材間及び制御電極部材・搬送ロール間
の電位差を維持しつづけるように自動的に変化させるこ
とも可能である。

このような構成によって電界が形成されている搬送ロー
ル・現像ロール間の間隙にトナーが搬送ロール上を搬送
されてくると、第２図の略図に示すように、まずトナー
は搬送ロール・制御電極部材間を振動しはじめる。第３
図はホッパー内、搬送ロール・、ｂ制御電極間での振動
後、及び現像ロール上でのトナーの電荷分布の変化を示
したものである。

トナーは普通、ホッパー内の未処理の状態では微粉体で
あるがために幾らか帯電している。（第３図（ａ））こ
のわずかな帯電電荷がある為にトナーは交番電界の中で
クーロン力を受け、振動を開始し、さらに、この振動に
よって生じるトナー同志の衝突トナーと制御電極部材、
あるいはトナーと搬送ロールとの衝突によって、帯電量
を増していき（第３図（ｂ））に示すように幅広い帯電
分布となる。

帯電電荷量が増したトナーはより強くクーロン力を受け
、制御電極部材方向と搬送ロール方向に交互に振動する
ようになる。一方、制御電極部材から現像ロールまでの
空間には制御電極部材によって遮蔽される交番電界にか
わって直流電源９．１３が形成する直流電界が支配的と
なっている。

その為、交番電界によって制御電極部材近傍に飛翔して
くる帯電トナーのうち一方の極性トナー、（すなわち制
御電極部材・現像ロール間の直流電界で引きつけられる
向きのクーロン力が励く極性、第２図においては○帯電
トナー）は、引きつづき現像ロール方向のクーロン力を
受け、現像ロール上に到達し、鏡像力、ワンデルクール
スカ等によってそこに付着する。一方、上記極性トナー
と反対に帯電しているトナーは、制御電極部材・現像ロ
ール間では、搬送ロール方向のクーロン力を受け、現像
ロール上には到達しえない。この制御電極部材・現像ロ
ール空間での極性の選択性によって、現像ロールには一
方の極性に充分帯電したトナーのみの層が形成される。

（第２図、及び第３図（Ｃ））。

この帯電トナ一層は次に現像ロール３とほぼ同速度で移
動している潜像担持体１との近接部に搬送されていき、
潜像電荷及び現像ロール３に印加されている直流バイア
ス電圧によって形成される現像電界による静電引力によ
って潜像にむかって移動し、潜像を現像する。

現像後、現像ロール上に残る残留トナー及び搬送ロール
と現像ロールとの近接部通過後に搬送ロール上に残る残
留トナーは、必要に応じてスクレーバ８．７によって各
ロールから剥離されホッパーに回収され、スクレーパ通
過後の各ロールは次の現像サイクルに移っていく。

なお、本発明に使用する搬送ロール４はトナーと衝突・
接触することによってトナーを帯電せしめる役目を持つ
が、トナーが帯電すると同時に搬送ロール４はそれと逆
極性に帯電する。その為電荷蓄積による弊害をなくすた
めに、搬送ロール４の表面は導電性であることが好まし
く、具体的には、へ１１アルマイト、ステンレス等で構
成されることが好ましい。

なお、第１図中で搬送ロール４の回転方向を現像ロール
３と同方向に示しているが、現像ロール３と逆方向に回
転するような構成にしても同様な効果力匂尋られる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、絶縁性非磁性一成分現像剤の凝集分解
・帯電工程と現像剤の極性による選択工程とを分；雄し
ているので、一方の極性に十分帯電し、かつその帯電量
分布の幅が小さく、しかも凝集のない非磁性現像剤層の
均一層を現像剤上に形成することができる。したがって
、この均一な現像剤層を用いて接触現像を行なうことに
より、エツジ部がすっきりとしかつソリッド部の粒状性
が均一な鮮明画像を形成することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の現像方法を実施する現像装置の１例
を示す概略断面図、 第２図は、本発明の現像方法における搬送ロールと現像
ロールとの間のトナーの移動の様子を説明するための概
略図、 第３図は、トナーの帯電分布を示すグラフ、第４図は、
従来の現像方法を実施する現像装置の例を示す概略図で
ある。 ｌ・・・潜像担持体、２・・・現像剤ホブパー、３・・
・現像ロール、４・・・搬送ロール、５・・・絶縁性非
磁性一成分現像剤、６・・・トリマー、７．８・・・ス
クレーパ、９．１０．１３・・・直流電源、１１・・・
交流電源、１２・・・制御電極。 第１図 −ｈ入方シ兄１９所１１ 第２図 工 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 絶縁性非磁性一成分現像剤を搬送ロールを介して現像ロ
   ールに供給した後、該非磁性現像剤を潜像担持体上の静
   電潜像へ移動させて現像する接触式現像方法において、
   前記現像ロールと前記搬送ロールとを一定の間隙を保持
   して対設しその間隙に制御電極部材を設け、該制御電極
   部材と搬送ロールとの間に交番電界を形成することによ
   り前記非磁性現像剤を振動させながら帯電し、さらに前
   記制御電極部材と現像ロールとの間に直流電界を形成す
   ることにより前記帯電した非磁性現像剤のうち一方の極
   性に帯電したもののみを選択的に現像ロールに供給して
   該現像ロール上に均一な非磁性現像剤層を形成し、該非
   磁性現像剤層から潜像担持体へ非磁性現像剤を移動させ
   ることにより潜像担持体上の潜像を現像する接触式現像
   方法。