JPS641022B2

JPS641022B2 -

Info

Publication number: JPS641022B2
Application number: JP54116419A
Authority: JP
Inventors: Hatsuo Tajima
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1979-09-11
Filing date: 1979-09-11
Publication date: 1989-01-10
Also published as: US4383497A; JPS5640862A; DE3034093A1; DE3034093C2

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、電子写真現像装置に関し、更に詳言
すれば一成分現像剤を使用する電子写真現像装置
に係り、特に、現像ローラーへの均一トナー塗布
を行ない、現像ムラのない画像鮮明度にすぐれ、
階調性に富む可視像を得ることを可能にする電子
写真現像装置に関する。

従来、一成分現像剤を使用する電子写真現像方
法として、トナー粒子を噴霧状態にして用いるパ
ウダー・クラウド法、ウエブ・シート等よりなる
現像ローラー上に形成した一様なトナー層を静電
像保持面に接触させて、現像をおこなう、コンタ
クト現像法、トナー層を静電像保持面に直接接触
させず、静電像の電界により保持面にトナーを選
択的に飛行させるジヤンピング現像法、また、導
電性磁性トナーを用いて、磁気ブラシを形成し、
静電像保持面に接触させて、現像するマグネドラ
イ法等が知られている。

上述の各種一成分現像方法のうち、パウダー・
クラウド法、コンタクト現像法及びマグネドライ
法は、トナーは静電像保持面に画像部（本来トナ
ーが付着すべき部分）、非画像部（本来トナーが
付着すべきでない領域部分）の区別なく、接触す
るため、多少とも非画像部にもトナー付着が生
じ、所謂地かぶりの発生を避けることが出来なか
つた。しかしながら、ジヤンピング現像法（例え
ば特公昭41−9475号公報に記載の方法）は、トナ
ー層と静電像保持面とが、非接触で間隙を有する
ようにして現像するため、地かぶりの防止という
点では極めて有効な方法である。しかしながら現
像に際し、静電像の電界によるトナーの飛行現像
を利用しているため、得られる可視像は一般に画
像部端部において、シヤープさの欠けた不鮮明な
ものとなり、また線画の現像においては、原画よ
りも細つた感じに現像され、またγ（ガンマ＝静
電像電位に対する画像濃度の特性曲線の勾配）の
立つた階調性にとぼしい画像しか得られないとい
う結果になる。

さらに、一成分非磁性トナーを現像ローラー表
面に供給し、これを摩擦帯電部材によつて帯電さ
せる場合、十分なかつバラツキのないトナー電荷
供与を行なう必要がある。しかし現像ローラーに
供給されるトナーが一定でない場合、又摩擦帯電
部材は現像ローラーとの摩擦による摩耗によつ
て、トナーが摩擦帯電部材及び現像ローラー表面
に融着凝集して、現像ローラーにはトナー塗布ム
ラが発生し、また、トナー帯電電荷量もバラつい
てしまう。このことは、現像時にムラとなつてコ
ピー画像にあらわれる。

また、現像ローラー表面にトナー粒子層の保持
を目的として凹凸を設けた場合、又は多数の微小
孔の分布からなるトナー保持表面層を設けた場
合、凹部及び微小孔に入つたトナーはトナーへの
帯電手段によつて容易には帯電されず、現像には
寄与せず現像特性が悪く濃度の薄いコピー画像と
なる。

本発明は、上記欠点を改善した電子写真現像装
置に関し、更に詳言すれば一成分現像剤を使用す
る電子写真現像装置に係り、特に現像ローラーへ
の均一トナー塗布を行ない、現像ムラのない画像
鮮明度にすぐれ、階調性に富む可視像を得ること
を可能にする電子写真現像装置を提供するもので
ある。

本発明を概述すれば、次の特徴を有するもので
ある。

即ち本発明は、一成分系非磁性トナー粒子を帯
電するための磁性キヤリアを吸着して磁気ブラシ
を形成する回転可能な磁気ローラーと、該磁気ロ
ーラーと静電像保持体との間に位置し、磁気ロー
ラーが形成する磁気ブラシから分離した帯電トナ
ー粒子を担持して、静電像保持体上の静電像を現
像するための現像ローラーと、を有し、上記磁気
ローラーと現像ローラーとの間に交番電界を形成
して上記磁気ブラシから一成分系非磁性トナー粒
子を現像ローラーに受け渡すことを特徴とする現
像装置である。

以下、実施例に基づいて説明する。

第１図において、１は光半導体層を含む静電像
保持体、２は帯電装置及び像露光装置を含む静電
像形成装置、３は本発明に係る現像装置、４は現
像像被転写材、５は転写装置、６は静電像保持体
のクリーニング装置である。

第２図は、本発明に係る現像装置３の構成図
で、７は一成分非磁性トナー、８磁気ローラ、９
は非磁性スリーブ、１０は磁石、１１は現像ロー
ラー、１２は磁気ブラシである。

非磁性トナーにはカーボン10部、ポリスチレン
90部を主体とする７〜15μの粉末を用い、磁性キ
ヤリアには鉄粉を用いた。トナーは静電像の極性
に応じて所定の極性に帯電され、図においては静
電像がプラスであるから、トナーはマイナスに帯
電される。

また、トナーとキヤリアとは図には示されてい
ないかく拌部材によつて互いに摩擦帯電される。
磁気ローラーは回転可能な非磁性スリーブとこの
スリーブの中に固定された磁石からなり、トナー
とキヤリアからなる磁気ブラシを形成し、トナー
とキヤリアを搬送する。もちろん非磁性スリーブ
を固定し、磁石を回転しても同様の効果が期待で
きる。

現像ローラーについては、現像時に従来のよう
に現像ローラーを静電像保持体へ接触することが
ないので、特に現像ローラー表面がゴム性の柔軟
性に富んだ材質を使う必要がない。

図においては鉄ローラーを用いた。又、本発明
においては現像ローラーと静電像保持体とは非接
触に保たれているので、現像ローラーと静電像保
持体との相対速度は必ずしもゼロである必要はな
く、又、順・逆いずれの方向へも回転可能であ
る。磁気ローラーによつて搬送されたトナーとキ
ヤリアは現像ローラーに接触ないしは近接する位
置において、トナーのもつフアンデル・ワールス
力、トナーが帯電していることによるトナー同士
の反撥力及び鏡映力の合力によつて、トナーのみ
が現像ローラー表面に付着する。磁気ローラーは
現像ローラーと順・逆方向どちらに回転してもよ
く、等速でなく現像ローラーへのトナー塗布量の
必要に応じて可変してよい。ただし、磁石ローラ
ーの着磁間隔によるトナーの段ムラが発生しない
範囲に設定する。また、現像ローラーの周辺に複
数設けてもよい。さらに、電気的なバイアス手段
によつて、強制的に磁気ローラーから現像ローラ
ーへ移るトナー量を調整することができる。

もちろん磁気ローラー及び現像ローラーは、図
の形状に限らず、種々の変形が可能である。さ
て、現像ローラー上に移動したトナーは、現像ロ
ーラーにトナーのもつ帯電電荷による鏡映力によ
つて付着し、現像部まで搬送される。第３図は、
現像部の状態を説明するための概略図である。図
の如く、非画像部１３とトナー層表面１４とは非
接触状態に保たれ、画像面１５とトナー層表面１
４とは画像部の静電像に基づく電界によつて、画
像部の静電像に応じたトナー層が電界方向にその
厚みを増して、その表面を上昇し、丁度それは、
穂が伸びる如く、起立成長する（以下「トナー伸
度」現象と呼ぶ）ものである。そして、その静電
像保持体の画像面にその穂の先端が接触する様に
予め間隙ｂが保たれている。

この様に、画像部にてトナー層が「トナー伸
長」現象を生じ、かつその伸長した穂先を画像面
に直接々触させるようにしているので、従来のト
ナーを飛行させて現像するジヤンピング現像方式
の場合の様に、トナー粒子が飛行中に気流等で横
流れを生じたり、振動等により飛着点がズレると
いつたトナー粒子移動の不安定がなく、従つて、
トナー粒子移動の不安定による画質の低下の恐れ
が全くないものである。しかも、非画像部に於て
は上述の様にトナー層が接触することがないの
で、非画像部に於いてもガブリが生ずることがな
いので、従来の無差別接触現像方式に基き得られ
る画像に比較して極めて良好な画像を得ることが
できるものである。なお、トナー粒子の性状その
他の条件によりトナー伸長の程度は種々異なるも
のもあるが、トナー伸長を生ずることは同様であ
る。特に、静電気的支持は、トナーの静電制御さ
れる特性上有効である。通常用いるトナー粒子の
場合、「トナー伸長」を有効に利用しうるのは、
前述静電像保持体表面とトナー層表面の間隙ｂを
トナー層厚ａの10倍以下に保つことが必要であ
る。

ところで、現像部において静電像保持体の画像
面にトナー層の先端がトナー伸長したにもかかわ
らず接触しない場合、たとえばトナー層と静電像
保持体表面との間隙をトナー層の10倍以上に保つ
た場合について説明する。この場合、画像部端部
において鮮明度が低下し、ラインの細りという問
題が発生する。また、階調性が悪くなる。

上記欠点を除くには、現像間隙に低周波電界を
与えるとよい。すなわち、現像ローラーと静電像
保持体との間に交流電圧を与え、トナー粒子の往
復運動を行なわせ、等価的にトナー伸長を発生さ
せる。周波数は現像速度により決められ、商業用
複写機においては数十ヘルツまで低くしても現像
ムラのない良好な画像が得られた。交流波形は正
弦波のみならず、矩形波、三角波でもよく、又、
必ずしも対等波形でなくてもよい。また、上記交
流バイアスを印加した場合、非画像面においても
等価的にトナー伸長を発生することがあるので、
地カブリを生じる。この場合、交流バイアスに直
流電圧を加えるとよい。実施例によると、180
mm／秒の速度で移動する静電像保持体を順方向に
等速で現像ローラーを回転して現像する場合、現
像ローラーと静電像保持体との間隙を300μに保
ち、約80μのトナー層を現像ローラー上に形成さ
せ交流波形として、周波数200Hz電圧のピーク値
±450Vに直流成分250Vを加えて、電圧のピーク
値＋700V及び−200Vを与えたところ、画像カブ
リのない階調性の良好な画像が得られた。

画像濃度とトナー厚みの関係は、通常用いる４
〜10μ前後のトナー粒子について適用しうるもの
で、30μ付近までは、現像画像濃度が、トナー層
厚みの変動に対して大きな影響を受け易いのに対
し、30μ以上では濃度は飽和する傾向にある。

従つて、30μ以下では画像濃度が不安定で、そ
の均一な分布を保つ様に、トナー層を制御するこ
とが欠せないが、30μ以上では、妥当なので良好
な濃度を簡単に得られるので好ましい。

一方、100μ以上では略飽和状態に達している
ので、濃度に於ては、問題はない。従つて、静電
像保持体面との間隙を調整する為にはこの範囲の
トナー層厚は任意に用いうる。但し、トナー層厚
の増大は一方でトナー補充の増大を招くので、経
済性、操作の簡易性の観点からは、100μ以下で
現像することは好ましいものである。

次に他の実施例の現像ローラーを示す。

現像ローラーとして、鉄ローラーの外周に200
メツシユ、開口率40％、糸径50μφのポリエステ
ル網チユーブをかぶせてトナー保持表面層を設け
たものである。

上記現像ローラー表面には、多数の微小孔が存
在し、磁気ローラーから帯電されたトナーが該孔
に適度に封入され、画像濃度の十分なコピーを得
ることができる。本発明を適用しないと、ホツパ
ーからトナーを現像ローラー面に補給し、摩擦帯
電部材によつて摺擦しても孔中に入つたトナーは
帯電されず、コピー濃度の薄いものとなる。又、
上記現像ローラーのように少なくとも表面の一部
が絶縁性材からなり、磁気ブラシローラーとの絶
縁が保たれている場合、たとえば鉄粉キヤリアの
粒径の大きさが現像ローラー表面の微小孔に封入
されない場合、磁気ブラシと静電像保持体とを等
電位にして、現像ローラーに上記直流成分を加え
たACバイアスを印加すると、磁気ブラシから現
像ローラーへのトナー移動が効率よく行なわれ
る。即ち、磁気ローラーと現像ローラーとの間に
交番電界が形成されたことによりトナーはこの電
界中で振動してそれが付着していたキヤリアから
離脱しやすくなる。また上記振動によりトナーが
キヤリアから受ける摩擦帯電量が増えて、現像ロ
ーラーに対する静電的付着力が増す。これらによ
つて現像ローラーに対して効率よくトナーが付着
する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の現像装置を適用する静電記録
装置全体の概略図である。第２図は本発明の現像
装置の概略図である。第３図は本発明に係る現像
プロセスの概略説明図である。１……光半導体層を含む静電像保持体、２……
帯電装置及び像露光装置を含む静電像形成装置、
３……本発明に係る現像装置、４……現像像被転
写材、５……転写装置、６……静電像保持体のク
リーニング装置、７……一成分非磁性トナー、８
……磁気ローラー、９……非磁性スリーブ、１０
……磁石、１１……現像ローラー、１２……磁気
ブラシ。

Claims

【特許請求の範囲】１一成分系非磁性トナー粒子を帯電するための
磁性キヤリアを吸着して磁気ブラシを形成する回
転可能な磁気ローラーと、該磁気ローラーと静電
像保持体との間に位置し、磁気ローラーが形成す
る磁気ブラシから分離した帯電トナー粒子を担持
して、静電像保持体上の静電像を現像するための
現像ローラーと、を有し、上記磁気ローラーと現
像ローラーとの間に交番電界を形成して上記磁気
ブラシから一成分系非磁性トナー粒子を現像ロー
ラーに受け渡すことを特徴とする現像装置。２現像ローラーの担持した一成分系非磁性トナ
ー粒子層の層厚よりも静電像保持体と現像ローラ
ーとの間の現像間〓を大きくし、この間〓に交番
電界を形成して静電像を上記トナー粒子で現像す
る特許請求の範囲第１項記載の現像装置。３上記現像ローラー表面は、多数の微小孔の分
布からなるトナー保持表面層を有する特許請求の
範囲第１項又は第２項に記載の現像装置。