JPH023988B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は電子写真や静電記録などにおける潜像
を可視像とする現像方法に関する。

〔発明の背景〕

電子写真や静電記録などにおいて、記録体に形
成された電気的潜像を現像する現像剤としては、
トナー自身が磁性を帯びている磁性トナーによる
１成分現像剤と、磁性キヤリアと非磁性のトナー
を混合した２正分現像剤などがある。また現像装
置としては、一般には、円筒状の非磁性スリーブ
と非磁性スリーブ内に設けた磁気ロールによる現
像ロールの表面に、前記磁気ロールの磁力で前記
現像剤を吸着し、この現像剤で潜像を有する記録
体表面を摺擦して潜像し可視像（トナー像）とす
るものがある。この現像方法は、現像ロールに吸
着した現像剤層で記録体表面を摺擦するので、現
像剤層の厚さを高精度に規制しないと適正な摺擦
状態が得られず、従つて高濃度の可視像が得られ
ない。また、現像速度をあげようとして現像剤を
高速度で搬送すると摺擦力が過大になつて、トナ
ーが記録体に付着しにくくなつたりあるいは一旦
付着したトナーがかき落されて可視像の濃度が低
下する欠点がある。

このような欠点をなくするために１成分現像剤
を用いた現像方法では、特開昭58−95369号公報
に開示されたように、現像ロールから飛翔した磁
性トナーを記録体に作用させて現像する非接触現
像方法が提案されている。

しかしこの非接触現像方法を２成分現像剤を用
いる現像に適用すると、比較的大粒径の磁性キヤ
リアが記録体表面に作用するために光導電性感光
体層を傷付けたり、あるいは潜像に付着している
トナーをかき落してしまい満足する現像特性が得
られないことが分かつた。

また、前記した各現像方法において、潜像に一
旦付着したトナーをかき落す作用は、記録体を複
数回現像してカラーのトナー像を得るカラー現像
においては、前方に位置する現像装置のトナーを
後方に位置する現像装置に混入させて混色を生ず
る欠点をもたらす。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、記録体に形成された潜像を、
磁性キヤリアとトナーから成る２成分現像剤を用
いて磁性キヤリアによる悪影響を防止しつつ高濃
度に現像できる現像方法を提供するにある。

〔発明の概要〕

本発明は、上記の目的を達成するために、２成
分現像剤を用いた現像方法において、非磁性スリ
ーブ外周に沿つて設けた磁性部材をこの非磁性ス
リーブ内部で回転する磁気ロールの磁力で磁化す
ることによつて非磁性スリーブ外周を搬送される
２成分現像剤を飛翔させ、この現像剤の飛翔時に
磁性キヤリアからトナーを分離してトナーの粉煙
を発生させ、記録体に形成された潜像を前記トナ
ーの粉煙で現像することにより、飛翔する磁性キ
ヤリアによる悪影響を防止しつつトナーによる高
精度を実現することを特徴とする。

〔発明の実施例〕

第１図は本発明方法の適用例を示す２色印刷レ
ーザビームプリンタの概略図である。アルミニウ
ム基体の外周表面にセレン光導電体層を形成した
光導電性記録ドラム１は矢印イ方向に回転する。
そしてこの光導電性記録ドラム１の外周表面は、
帯電器２によつて一様に帯電され、次いで第１の
レーザビーム３で露光されて第１の静電潜像が形
成される。この第１の静電潜像はトナーを付着さ
せたい部分の電荷を消失させたネガが潜像であ
る。第１の現像装置４は黒色トナーと磁性キヤリ
アを混合した第１の２成分現像剤５を内蔵してお
り、この第１の２成分現像剤５を現像ロール６に
吸着して現像剤５の層（磁気ブラシ）を形成し、
後述する非接触現像方法で前記第１の静電潜像を
反転現像（電荷が消失した部分に黒色トナーを付
着させる）して光導電性記録ドラム１の表面に黒
色トナー像を形成する。次に、光導電性記録ドラ
ム１の外周表面の未露光領域は、第２のレーザビ
ーム７で露光されて第２の静電潜像が形成され
る。この第２の静電潜像はネガ潜像、ポジ潜像の
何れでもよく、第２の現像装置８によつて現像さ
れる。第２の現像装置８は赤色トナーと磁性キヤ
リアを混合した第２の２成分現像剤９を内蔵して
おり、この第２の現像剤９を現像ロール１０に吸
着して磁気ブラシを形成し、後述する非接触現像
方法で前記第２の静電潜像を反転現像または正規
現像して光導電性記録ドラム１の表面に赤色トナ
ー像を形成する。このようにして形成された光導
電性記録ドラム１の外周表面の２色のトナー像は
記録紙１１に転写される。転写後に光導電性記録
ドラム１の外周表面に残留する残留トナーはクリ
ーナ１２で除去され、残留電荷はイレーズランプ
１３による一様露光で消去される。

本発明はこのような第１および／または第２の
現像装置４，８に好適な現像方法であり、先ず、
混色の影響が大きい第２の現像装置８の場合を例
にとつて詳述する。

第２図は本発明現像方法を実施するための第２
の現像装置８の一例を示す。現像ロール１０は、
アルミニウムのような非磁性材で円筒状に形成さ
れた固定のスリーブ１０ａと、この非磁性スリー
ブ１０ａの内部に軸１０ｂを中心に矢印ロ方向に
回転するように設けられた磁気ロール１０ｃを備
えている。２成分現像剤９は磁性キヤリア９ａと
黒色のトナー９ｂを混合したもので各々相互に摩
擦し合つて逆極性に帯電し、トナー９ｂは磁性キ
ヤリア９ａの周囲に静電力で付着している。磁気
ロール１０ｃは外周表面が周方向に周期的にＮ
極、Ｓ極、Ｎ極……となるように着磁されてお
り、その磁力は前記現像剤９を非磁性スリーブ１
０ａの外周表面に吸着して現像剤９による磁気ブ
ラシを形成する。磁気ロール１０ｃを矢印ロ方向
に回転すると磁気ブラシは非磁性スリーブ１０ａ
の外周表面を反矢印ロ方向に搬送される。ドクタ
ーブレード１４は非磁性スリーブ１０ａの外周表
面を搬送される磁気ブラシの厚さを規制する。光
導電性記録ドラム１と非磁性スリーブ１０ａの近
接領域は現像部で、この現像部の非磁性スリーブ
１０ａの外周表面には軸方向全長に亘つて細長い
板状の磁性部材１５が設けられる。磁性部材１５
は周方向には磁気ロール１０ｃの磁極間隔にほぼ
等しい幅を持ち、磁気ロール１０ｃの磁力で周方
向に磁化される。

以上の構成において、レーザビームプリンタの
運転時には、光導電性記録ドラム１および磁気ロ
ール１０ｃはそれぞれ矢印イ，ロ方向に回転し、
現像剤９は非磁性スリーブ１０ａの外周表面を矢
印ロと反対向きに搬送される。そして磁性部材１
５の周方向側端部に達した現像剤９はこの側端部
から光導電性記録ドラム１の方向に向つて飛び出
し、磁性部材１５から発生する磁力線φ₁に沿つ
て飛翔する。現像剤９が磁性部材１５の側端部か
ら飛翔する現象の発生理由は明らかではないが、
磁性部材１５の側端部に達するまでの現像剤９は
磁気ロール１０ｃの磁力線φ₂によつて磁化され
て強く拘束されているのに対し、磁性部材１５の
側端部が磁気ロール１０ｃの回転に従つて交番磁
化されてこの現像剤９に反発磁界を作用させるこ
とによるものと考えられる。

現像剤９は飛翔時にトナー９ｂの粉煙を発生す
る。現像剤９が磁気ブラシを形成している状態で
は、磁性キヤリア９ａ同志が磁力で結合して連鎖
状態でありトナー９ｂはこれらの磁性キヤリア９
ａの表面に静電力で付着したり、あるいは複数の
磁性キヤリア９ａ間に機械的に閉じ込められてい
る。しかし飛翔時には磁性キヤリア９ａ相互間の
結合が解かれて分散状態となるので、それまで複
数の磁性キヤリア９ａに共有されたような状態で
付着していたトナー９ａや複数の磁性キヤリア９
ａ間に機械的に閉じ込められていたようなトナー
９ｂが解放されて遊離すること、また分散状態と
なつた磁性キヤリア９ａに付着しているトナー９
ｂには潜像の電界が作用しやすくなり潜像からト
ナー９ａに作用する静電吸引力が大きくなること
などによりトナー９ａが磁性キヤリア９ａから分
離して粉煙が発生すると考えられる。

現像部において光導電性記録ドラム１の表面は
前記トナー９ｂの粉煙が作用して潜像を現像す
る。ネガ潜像を反転現像する場合には、トナー９
ｂが潜像電荷と同極性の摩擦電荷を帯びるように
磁性キヤリア９ａとトナー９ｂの材質を設定す
る。ポジ潜像を正規現像する場合には、トナー９
ｂが潜像電荷と反対極性に摩擦帯電するように材
質を設定する。

ところで、現像部において現像剤９から発生す
るトナー９ｂの粉煙の濃度は、現像剤９の搬送量
に比例し磁性キヤリア９ａの粒径を小さくし且つ
現像剤中のトナー混合比を増すことによつて高ま
る。磁性キヤリア９ａの粒径としては20〜60μ
ｍ、また混合比は10〜30重量％が望ましい。

また磁性部材１５から生じる磁力線φ₁に沿つ
て飛翔する現像剤９の飛翔高さは、磁気ロール１
０ｃの回転速度が高くなる程低くなる。従つて光
導電性記録ドラム１の外周表面を非磁性スリーブ
１０ａの外周表面に近ずけて両者間のギヤツプを
狭くし現像性能を高めるには、現像剤９が搬送時
に受ける遠心力で飛翔しない範囲で磁気ロール１
０ｃの回転速度をできるだけ早くする方がよい。

実験によれば、外径寸法が32mmの非磁性スリー
ブ１０ａの外周表面で800ガウスの磁束密度とな
るような８極の磁気ロール１０ｃを用い、厚さ
0.5mm、幅10mmの鋼製の磁性部材１５を設置し、
平均粒径が約30μｍの磁性キヤリア９ａにトナー
９ｂを重量比で25％含有させた現像剤９を用い、
磁気ロール１０ｃを1300rpmで回転させることに
より発生するトナー９ｂの粉煙で、非磁性スリー
ブ１０ａから７mm離れて８cm／ｓの周速で回転す
る光導電性（セレン）記録ドラム１に700Vの表
面電位で形成されたポジ型の潜像を正規現像して
高精度で良好なトナー像が得られた。この現像で
は磁力線φ₁に沿つて飛翔する現像剤９（時に磁
性キヤリア９ａ）が潜像面に直接作用しないの
で、潜像に付着したトナーがかき落されることが
なく混色防止効果が得られ、また光導電性記録ド
ラム１の表面損傷防止効果も得られた。

第３図は本発明方法を実施するための現像装置
の他の例を示す。この例はネガ潜像を反転現像す
るものであるので、例えば第１図に示すレーザビ
ームプリンタの第１の現像装置４に適する。この
場合、第２図に示した現像装置８との相違点は、
非磁性スリーブ６ａ、ドクターブレード１６、磁
性部材１７に直流電源１８と交流電源１９により
正の直流電圧と交流電圧を重畳したバイアス電圧
が印加されていること、光導電性記録ドラム１の
表面に形成された潜像がネガ型で現像装置４は反
転現像するようにトナー５ｂが潜像電荷と同極性
に帯電されていることにある。

この現像装置４の直流電源１８の発生電圧を
800V、交流電源１９の発生電圧を800Hzで300V、
その他の条件を前記実施例と同一にして、700V
の表面電位をもつ光導電性記録ドラム１に形成し
たネガ型の潜像を現像することで、良好なトナー
像が得られた。この現像で、直流バイアス電流
は、光導電性記録ドラム１上の正電荷が作る電界
により正電荷をもつトナー５ｂが反発されるのに
打を勝つて該トナー５ｂを潜像に付着させるよう
に作用する。そして交流バイアス電圧は、その振
動電界により磁性キヤリア５ａからトナー５ｂを
分離しやすくしてトナー粉煙濃度を高めて現像効
率を向上させ、またカブリ（背景の汚れ）を減少
させるように作用する。

なおこの現像装置４の構成は、第１図に示した
レーザビームプリンタの第２の現像装置８に適用
することもでき、鮮明な２色のトナー像を得るの
に有効である。

第４図は本発明方法を実施するための現像装置
のさらに他の例を示す。この例は、第３図に示し
た現像装置４の構成に衝突板２０，２１を付加し
たものである。現像剤５は磁性部材１７の側端部
から飛び立ち、先ず、第１の衝突板２０に衝突し
て方向を変えて光導電性記録ドラム１の表面とほ
ぼ平行に進み、次いで第２の衝突板２１に衝突し
て非磁性スリーブ６ａの方向に向きを変え、磁性
部材１７の他方の側端部に戻る。

この現像装置４によれば、現像剤５はバイアス
電界が作用している現像部の空間を飛翔中に衝突
板２０，２１に衝突するのでトナー５ｂは磁性キ
ヤリア５ａからより効果的に分離されて、より高
濃度のトナー粉煙を発生して現像性能を向上す
る。

第５図は本発明方法を実施するための現像装置
のなおさらに他の例を示す。この例は、第４図に
示した現像装置４の構成において、磁性部材１７
を非磁性スリーブ６ａに固定せずに他の静止部材
に取り付け、非磁性スリーブ６ａを矢印ハ方向に
回転させるようにしたものである。この現像装置
４は磁気ロール６ｃの回転による現像剤搬送力と
非磁性スリーブ６ａによる現像剤搬送が相乗して
現像剤５に作用し、現像剤５の搬送速度が向上す
る。その結果、現像部において磁性部材１７の側
端部から飛翔する現像剤５の量が増えてトナー粉
煙の濃度が増し、結局、現像性能を向上する。実
験結果によれば、第４図に示した現像装置４の場
合には、現像すべき光導電性記録ドラム１の外周
表面の周速度が８cm／ｓでベタ黒部の画像濃度が
1.1のものを15cm／ｓの周速度に増速すると画像
濃度が0.8に低下した。これに対して、第５図の
例では非磁性スリーブ６ａを50rpm回転させるこ
とで15cm／ｓの周速で回転する光導電性記録ドラ
ム１の静電潜像を1.2の濃度に現像できた。

第６図は現像される記録媒体の移動速度ｖ
（cm／ｓ）と記録媒体に吸着されるトナー量Ｍ
（mg／cm²）の関係を示す特性である。この特性は、
光導電性記録ドラム１に静電潜像を形成する代り
に、８×５cm²のアルミニウム平板を用い、この平
板に−700Vの電圧を印加し、第５図に示した現
像装置４を、非磁性スリーブ６ａと磁性部材１７
を接地して用いたときのものである。非磁性スリ
ーブ６ａの表面とアルミニウム平板との距離（現
像ギヤツプ）を10mm、磁気ロール６ｃの回転速度
を1300rpmに設定した状態で、非磁性スリーブ６
ａの回転速度を0rpmとしたときの現像特性がＡ、
回転速度を50rpmとしたときの現像特性がＢ、回
転速度を100rpmとしたときの現像特性がＣであ
る。なお、磁気ロール６ｃの磁力および磁極数、
非磁性スリーブ６ａの外径寸法、現像剤は第２図
で説明した現像装置と同一である。

この特性から、非磁性スリーブ６ａを回転させ
ることによつてアルミニウム平板へのトナー付着
量が増加し、従つて非磁性スリーブ６ａの回転に
より現像速度を高めることができることが理解で
きよう。

以上に述べた第２図〜第４図の各例における磁
性部材は非磁性スリーブ内に埋め込んだり、スリ
ーブ表面に蒸着などにより堆積させて一体構造と
しても同様効果が得られる。

〔発明の効果〕

以上のように本発明は、２成分現像剤を用いた
現像方法において、非磁性スリーブ外周に沿つて
設けた磁性部材をこの非磁性スリーブ内部で回転
する磁気ロールの磁力で磁化することによつて非
磁性スリーブ外周を搬送される２成分現像剤を飛
翔させ、この現像剤の飛翔時に磁性キヤリアから
トナーを分離してトナー粉煙を発生させ、記録体
に形成された潜像をこのトナー粉煙で現像するの
で、飛翔する磁性キヤリアによる悪影響を受ける
ことなく高濃度現像を実現できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法が適用されるレーザビーム
プリンタの概略構成図、第２図〜第５図はその現
像部の縦断側面図、第６図は現像特性図である。 １……光導電性記録ドラム、４……現像装置、
５……２成分現像剤、５ａ，９ａ……磁性キヤリ
ア、５ｂ，９ｂ……トナー、６，１０……現像ロ
ール、６ａ，１０ａ……非磁性スリーブ、６ｃ，
１０ｃ……磁気ロール、１５，１７……磁性部
材。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 円筒状の非磁性スリーブ内に磁気ロールを回
   転させ、この非磁性スリーブ外周表面に前記磁気
   ロールの磁力で吸着した現像剤の層を少なくとも
   前記磁気ロールの回転によつて現像位置まで搬送
   し、この現像位置に前記非磁性スリーブ外周に沿
   つて設けた磁性部材の一方の側端部から他方の側
   端部まで前記現像剤を飛翔させ、記録体に形成さ
   れた潜像をこの飛翔する現像剤で現像する現像方
   法において、前記現像剤として磁性キヤリアとト
   ナーを混合した２成分現像剤を用い、前記現像剤
   の飛翔時に磁性キヤリアからトナーを分離してト
   ナーの粉煙を発生させ、このトナーの粉煙で前記
   潜像を現像することを特徴とする現像方法。 ２ 特許請求の範囲第１項において、前記２成分
   現像剤の飛翔通路に衝突部材を設けて飛翔中の２
   成分現像剤を衝突させ、この衝突によつて磁性キ
   ヤリアらのトナーの分離を促進することを特徴と
   する現像方法。 ３ 特許請求の範囲第１項において、前記２成分
   現像剤は、粒径20〜60μｍの磁性キヤリアを用
   い、トナー混合比は10〜30重量％としたことを特
   徴とする現像方法。