JPS5854384B2 - 電子写真現像方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は新規な電子写真現像方法に関するものであり、
特に従来パウダークラウド現像法として知られていた現
像法と同様の解像力が得られ、しかも「流れ」の無い画
像を得るための新規な電子写真乾式現像方法に関するも
のである。

従来、荷電粉末（以下単にトナーという）を空気流を用
いて静電潜像（以下単に潜像という）に供給する電子写
真現像法はパウダークラウド現像法として良く、知られ
ている。

このパウダークラウド現像法は微細な粉末を用いること
が出来るため解像力の高い画像が得られ、かつ高いコン
トラストの画像が得られるという特徴を有する。

然し、従来のパウダークラウド現像法は空気流を用いて
トナーの霧を作り、この霧の潜像面へ該空気流によって
供給するため、多量の空気流が必要であった。

またかかる手段を用いて均−一様なトナーの霧を作るこ
とは難しく、トナーの密度のムラが出やすい欠点があっ
た。

更にかかる手段によるとトナーが潜像からはみ出して空
気の流れの方向に附着して、いわゆる「流れ」の現象が
生じてしまう欠点を有していた。

これは潜像面にトナーが附着する力が潜像の電荷とトナ
ーの電荷によるクーロン力とトナーが空気流から受ける
力との合力によって決定されるので、空気流が潜像面と
平行な速度成分を有し、かつ、その成分が前記クーロン
力に比較して大きい場合、潜像面に向うトナーが空気流
の下流の潜像面に附着してしまうからである。

従って、かかる手段を用いた場合、流速を少さくするか
あるいは空気流の方向を潜像面と垂直の方向にすること
によって「流れ」のない像を得られることが推認し得る
が、前者の場合、潜像面へのトナーの供給量が不充分と
なって濃度の低いトナー像しか得られない恐れがあり、
また後者の場合では、一旦空気流が潜像面にぶつかると
空気流は方向を変えて潜像面と平行な成分を有するよう
になるので、トナーもその流れに沿って動き、潜像以外
の領域に附着してしまい、結局かかる方法によって「流
れ」をなくしてしかも良好な画像を得ることは困難であ
った。

本発明者等は少なくとも裏面が導電性の基板上に散粉さ
れたトナーに対して、電圧値が時間と共に変化する電圧
（以下これを変圧電圧という→を作用させることにより
、該トナーが基板上方の空間に霧状に飛い上がり、空気
流を使わないかあるいは極く少量の空気流を併用するの
みで潜像を現ｆ象することができることを見い出した。

本発明はかかる手段を用いて「流れ」の殆んど無い画像
を形成する方法を提供せんとするものであり、更に充分
な量のトナーを潜像面に供給しても「流れ」の殆んど無
い良好な画像を形成し得る方法を提供せんとするもので
ある。

即ち本発明は、少なくとも裏面が導電性の接地基板の表
面に、時間とともに電圧が変化する電極を近接させ、こ
の電極に電圧を印加して前記基板表面に散布された電子
写真現像用トナーを舞い上がらせることにより、前記基
板表面に対向する静電潜像面に前記トナーを付着させて
現像することを特徴とする電子写真現像方法である。

以下本発明を図によって詳述する。

第１図は本発明の原理的な実施例を示す側断面図である
。

第１図において１は接地された導電性基板であり、その
上に例えば負の荷電を有した粉末、即ちトナー２が略均
−に散布されている。

３は紙面に対して垂直方向に張られた電極４とその周り
を覆った絶縁性の被覆５からなる電線である。

この電線３は基板１上にこれと接するかあるいは微小間
隔を保って設けられ、スイッチＳを介して変位電圧（こ
の例では交流電圧）電源６に接続されている。

７は光導電層８及び導電性支持体９からなる電子写真感
光材料であり、光導電層８の表面には正の静電潜＠１０
が形成されている。

以上のような構成においてスイッチＳを閉じて電線３の
電極４に変位電圧が印加されると電線の近くのトナーが
矢印１１の方向に舞い上り、光導電層８０表面に供給さ
れ、静電潜像１０に附着し、トナー像が形成される。

電線３を矢印１２の方向へ移動させることにより光導電
層８０表面、即ち潜像面の全面に略均−にトナーを供給
することができる。

舞い上ったトナーは潜像面と平行な速度成分は殆んどな
いのでトナーは静電潜像に忠実に附着し、得られる画像
は「流れ」の殆んど無いものとなり且つ充分な量のトナ
ーを潜像面に供給しても「流れ」の量が大きくなること
が無いので高濃度で且つ「流れ」の無い良好な画像が得
られることとなる。

更に本発明においてはトナーが受ける力は電気的に制御
できるため、トナーの供給量の調節も容易に行ない得る
。

変位電圧を電線３の電極４と基板１との間に印加すると
、電極４と基板１との間の電圧あるいは電界の変化がト
ナーに対して何等かの電磁気的な作用−を及ぼす結果で
あると推定される。

本発明に用いられるトナーは公知の適当なトナーを用い
ることが出来る。

またこのトナーはその電気的性質、例えば導電率や誘電
率等には殆んど依存しない。

トナーの例を示すと、スチレン系共重合体、アクリル系
共重合体等の熱可塑性樹脂にカーボンブラックを配合し
たものや、カーボンブラック粉末、フタロシアニン顔料
粉末等の有機顔料粉末及びそれ等の有機顔料粉末と前記
熱可塑性樹脂との分散微粉末、更に、ＺｎＯ、Ｔｉ０１
ＣａＣＯ３、’ＭｇＯ、シリカ等の無機顔料粉末及びそ
れらの無機顔料粉末と前記熱可塑性樹脂との分散微粉末
等である。

これ等のトナーは変位電圧の印加によって舞い上るに充
分な程度の重量であることが重要であり、変位電圧が充
分高ければ重いトナーをも用いることができる。

トナーの重量はトナーの粒径と比重で決定され、粒径が
大きい場合は小さな比重を有していることが望ましい。

具体的にはトナーの比重と平均粒径の積が０．１ｃｒ／
Ｌ以下、好ましくは０．０１ｃｍ以下であることが望ま
しい。

感光材料７はアルミニウム基板上に無定形Ｓｅ層が設け
られたものや、紙支持体上にＺｎＯと樹脂からなる光導
電層が設けられたもの、表面を金属の蒸着等により導電
性処理が施された樹脂フィルム上にポリビニルカルバゾ
ル等の有機光導電性層が設けられたもの等が用いられる
。

更に前記の電子写真感光材料の代りに紙支持体等の表面
に高絶縁性樹脂層が設けられたいわゆる静電記録材料の
表面に適当な方法で静電潜像が設けられたものを用いて
も良い。

電極４は例えば０．１〜３間径の銅、アルミニウム、黄
銅、鉄、ステンレススチール等の金属又は合金の単線又
はより線が用いられる。

該電極４の被覆５はポリエチレン、ポリプロピレン、ポ
リ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、弗素樹脂、アクリ
ル樹脂、ポリエステル樹脂等の高絶縁性樹脂からなり、
肉厚はＯ６１〜４ｖｔｍが好まい。

しかし、被覆５は電極４と基板１との間に火花放電が生
じない条件のもとでは必ずしも必要ない。

電極４に印加される電圧はトナーを舞い上がらせるに充
分な力をトナーに作用させ、かつ被覆５を絶縁破壊させ
ない電圧値であることが好ましい。

また、電極４に印加される電圧は電極４と基板１との間
の電圧が時間的に変化するもの即ち変位電圧であれば何
でも良い。

例えば正弦波、矩形波、鋸歯状波等の交流、前記交流に
適当な直流電圧を重畳したもの、脈流、パルス列、及び
これ等のいくつかを組合わせたもの等を用いることが出
来る。

これらの変位電圧はその周波数がＩＭＨｚ以下、望まし
くは１００ＫＨｚ 以下であることがよい。

その理由は余り周波数が高くなるとトナーの舞い上がり
の度合が低くなるからである。

更に経済的な意味から５０Ｈｚあるいは６０Ｈｚの商用
の交流電源を用いることが好ましい。

電源３は基板１に接するかあるいは微小間隔を保って設
けられるが、間隔を設ける場合は、その間隔は、トナー
に対する電圧もしくは電界が充分作用しうるようになる
べく狭い方が良い。

その具体的な値は印加される電圧の値によって異るが、
大体１０ｍｍ以下が好ましい。

□電極４に印加される電圧の具体的な値は、電極４が被
覆５によって覆われている場合、電極４の径、被覆５の
材質と肉厚、電圧の波形等によって異るが、大体最大値
が２〜３０ ＫＶ、より好ましくは５〜２０ＫＶの範囲
である。

その理由は電圧が低すぎるとトナーに作用する力が弱（
なってトナーが舞い上らなくなり、一方電圧が高すぎる
と、被覆を絶縁破壊させてしまうからである。

更に電極４が被覆５によって覆われていない場合には電
極４と基板１との間に火花放電が生じない条件が必要で
あるから、トナーが絶縁性で、トナーの比重と平均粒径
が積０．００１ｃｍ以下電極４と基板１との間隔が２ｍ
ｍ以上で、且つ印加電圧が３〜６ＫＶの範囲であること
が要求される。

印加電圧は、前述した実施例の如く散布されたトナーが
あらかじめ電荷を付与されており、このトナーを交流電
圧によって舞い上げる場合には、この交流電圧がトナー
の電荷を中和しないように周囲の空気を電離しないよう
な電極の径と電圧を選ばなければならない。

また電線の被覆の有無及びその材質の厚さ、電極と基板
の間隔及び基板との電位差等も考慮しなければならない
。

導電性基板１は例えば銅、鉄、アルミニウムなどの金属
及び黄銅などの合金などから々る金属板単体でも良いが
、接地された導電性基板の上に例えば１０〜５００μ厚
のポリ塩化ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポ
リエステル、ポリ塩化ビニリデン、アクリル樹脂、弗素
樹脂等からなる高絶縁層を設けたものでも良くその上に
トナーを散布しても良い。

特にトナーが導電性である場合にはこの方式が有効であ
る。

第２図は本発明の他の実施例を示す略側面図である。

本実施例では電極４及び被覆５からなる電線３を複数本
適当間隔を設けて略平行に設けたものである。

このようにすることによりスイッチＳを閉じるとトナー
２は矢印１１の如（、全面略均−に上方に舞い上り、感
光層８０表面に略均−にかつ前記表面と平行な速度成分
を殆んど有ヒないまＮ供給され、潜像に忠実に耐着する
。

得られるトナー像は「流れ」は殆んどない。

電線を基板１に沿って電線３０間隔程度移動するとトナ
ーの舞い王°りは更に増加する。

また電極４の各々に印加される電圧の位相を異らしめる
ことも有効である。

第３図は本発明の更に他の実施例を示す概略側断面図で
ある。

第３図において３０は接地された金属ローラ一対３１に
よって張られた導電性のエンドレスベルトであり、ロー
ラ一対３１を介して接地され、□図テされない駆動系に
より矢印３２の方向に回転している。

エンドレスベルト３０の左端上方にはトナー供給装置４
０が設けられている。

このトナー供給装置４０は少くともトナー溜め４１．供
給ローラー４２、電荷附与器４３から構成されており、
トナー溜め４１にはトナー２が蓄えられ、電荷附与器４
３は直流高圧電源４４の一方の極に接続されている。

電荷附与器は例えば複数本の針状の電極が先端ヲエンド
レスベルト３０に向けて略平行に並べたものが用いられ
る。

電荷符与器４３はコロナ放電していることが望ましい。

一方エンドレスベルト３０の右端上部にはエンドレスベ
ルト３００表面に接するかあるいは微小間隔を保って電
極４及び被覆５からなる電線３が設けられている。

電極４は変位電圧電源６に接続されている。

エンドレスベルト３０の右端の更に上方には矢印３３の
方向に回転するローラー３４とその表面を移動し、静電
潜像をエンドレスベルト３０に対向する面に有する電子
写真感光材料ウェブ３５が設けられている。

トナー供給装置４０のトナー溜め４１に入っているトナ
ー２は供給ローラー４２によって略一定量汲み上げられ
てエンドレスベルト３００表面に落下して略均−に散布
されるが、落下の途中で荷電附与器４３に接触するかあ
るいは空気中の電離イオンと結合して例えばウェブ７の
静電潜像の極性とは逆の極性に帯電する。

エンドレスベルト３０に散布された帯電しているトナー
はエンドレスベルト３００回転と共に電線３の所傍に移
動し、電極４とエンドレスベルト３０との間に印加され
た変圧電圧の作用によって上方に舞い上り、ウェブ３５
の表面に供給され、静電潜像を現像する。

このときトナーは略直上へ舞い上るので静電潜像からは
み出して附着する「流れ」は殆んど生じず、かつ得られ
るトナー像はコントラストの高い潜像に忠実な像となる
。

第４図は本発明の更に他の具体的な一実施例を示す概略
側断面図である。

本実施例は電荷を有しないか又は不揃いなトナーを舞い
上げ、潜像面にトナーを供給する前にトナーに略一様な
電荷を附与することが特徴である。

第４図において５２は接地された適当な基板１上に公知
の手段で略均−に散布されたトナーであり、このトナー
５２は電荷を有しなくとも又は不揃いの電荷を有してい
てもよい。

５４はこれを通過するトナー５２に電荷を附与するため
のスクリーンで、直流の高圧電源５５に接続されている
。

トナー５２が散布された基板１の表面を変位電圧電源６
に接続された電線３を矢印５３の方向に移動させるとト
ナー５２は矢印１１の方向に舞い上り、スクリーン５４
の間を通過して電荷を附与されて感光材料７の表面に供
給され、潜像を現像する。

本実施例においても「流れ」がなくかつ高いコントラス
トの潜像に忠実な画１象が得られる。

第５図は本発明の更に他の具体的な実施例を示す概略側
断面図である。

本実施例は変位電圧の印加によって舞い上げたトナーを
少量の空気流を補助的に併用して潜像面に供給すること
が特徴である。

このようにすることにより、更に均一なトナーのクラウ
ドを形成することが出来かつ「流れ」のない、コントラ
ストの高いトナー像を得ることができる。

本実施例によれば従来のパウダークラウド法で必要であ
った数〜数１０１／ｍｖＬの空気流をその１／１００〜
１／１０の量に減らすことができる。

第５図において６１は電線３と同期して矢印６２の方向
に移動するエアノズルで、こ工から少量の空気を上方に
向って放出しており、変位電圧の印加によって矢印１１
の方向に舞い上げられたトナー２に対して少量の空気流
を作用させる。

こうすることによって舞い上げられたトナーは空気流に
よって更に均一な分布になりながら上方に移動し、潜像
面に供給される。

エアノズル６１から放出される空気は一旦クラウド状に
舞い上げられたトナーを運搬するだけなので、従来の静
止したトナーを舞い上げてクラウド状にするための空気
の量よ’ｌ １／１００〜１／１０少い量で済む、従っ
てこの空気流がトナーに対して作用する力は非常に弱い
ので、トナーが受ける潜像面と平行な成分の力も非常に
小さく、潜像からはみ出して潜像面に附着する「流れ」
は殆んど生じず、更に多量のトナーを潜像面に供給する
ことができる。

なお、本実施例では、空気の他にＮ２、Ｈｅ、Ａｒ等の
他のガスを用いることも可能であり、がっ、現像時の空
気中の水分等の影響を取除くためにこれ等ガスを用いる
ことは有効である。

以上に詳述したように本発明によれば、電荷を有したト
ナーに対し、時間的に値の変化する電圧を作用させてこ
のトナーを舞い上らしめ、これを静電潜像面へ供給し静
電潜像を現像することによって「流れ」がなく、コント
ラストの大きなトナー像を得ることが出来るのである。

また本発明においては潜像の電荷のある領域にトナーを
附着させる正現像について述べたが電荷のない領域にト
ナーを附着させる反転現像についても同様に良好な結果
が得られることはもちろんである。

本実施例は更に具体的に以下のように実施された。

実施例 １ 接地されたアルミニウム基板上に、カーボンフランク１
０％、スチレン・ブチルメタクリレート（８５：１５）
共重合体９０％からなる平均粒径約８μのトナーを６０
メンシユの篩により略均−となるように散布し、これを
コロナ放電にさらして負に帯電せしめた。

これを帯電・露光され、正の静電潜像を有したセレン感
光板と約８Ｃｍの間隔を保って略平行に対面させた。

然る後直径約１ ｍｍの鋳メッキ銅撚線の電極をポリエ
チレンで被覆した約４朋径の電線に６にＶ、５０Ｈｚの
交流電圧を印加してこの電線をアルミニウム基板表面上
を接触させながら走査したところ、トナーは略直上に舞
い上ってクラウドを形成しつつセレン感光板の表面に供
給され、潜像を現像した。

得られたトナー像は「流れ」が殆んどなく、かつ高いコ
ントラストの像が得られた。

実施例 ■ 実施例■の交流電圧を整流器で整流して得られた脈流を
交流電圧の代りに印加したところ同様にトナーは舞い上
り、「流れ」がなく、コントラストの高いトナー像が得
られた。

実施例 ■ 接地されたアルミニウム基板の表面に３０μ厚のポリエ
チレンテレフタレートフィルムを設ケ、その上に平均粒
径１２μのカーボンブラック粉末からなる導電性トナー
を６０メツシユの篩で散布した。

この粉末は約１０’Ωｃｍの比抵抗値を有していた。

これに実施例■と同様に交流電圧を印加したところ粉末
は舞い上って均一なりラウドを形成し、良好な現像が行
われた。

実施例 ■ 実施例■と同様にトナーの散布を行い、潜像面と対面さ
せた。

８ＫＶ、５０Ｈｚの交流電源が印加された実施例■と同
様の電線を基板から約１ｍｍ離して走査したところ実施
例■と同様に良好なトナー像が得られた。

実施例 Ｖ 実施例Ｉと同様にトナーの散布を行い、潜像面と対面さ
せた。

８に■、１５ ＫＨｚ の矩形波電圧が印加された直径
３關の黄銅の丸棒を基板から約５關離して走査したとこ
ろ実施例■と同様に良好なトナー像が得られた。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第５図は各々本発明の実施例を示す概略側断
面図である。 １・・・・・・導電性基板、２・・・・・・トナー、３
・・・・・・電線、４・・・・・・電極、５・・・・・
・被覆、６・・・・・・変位電圧電源、７・・・・・・
電子写真感光材料。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 少なくとも裏面が導電性の接地基板の表面に、時間
   とともに電圧が変化する電極を近接させ、該電極に電圧
   を印加して前記基板表面に散布された電子写真現像用ト
   ナーを舞い上がらせることにより、前記基板表面に対向
   する静電潜像面に前記トナーを付着させて現像すること
   を特徴とする電子写真現像方法。