JPS5919954A - 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】 以上離れて配置されている現像装置から非磁性の高抵抗
トナーを飛翔させて、静電潜像を可視化させ得る現１１
＆　、ｆｆｌに関するものである。

従来、非磁性トナーを使用した所謂／成分現像法を実現
しようとする努力は種々提案され、例えば、特公昭ｌＩ
／一タグ７５号の提案に見られる様なものがあった。磁
性トナーを使用する場合には、磁気ローラーの磁極との
関係を適当に選択すれば、所謂穂切りを完全１こ行い、
均一な薄層として磁気ローラー表面１こトナーの均一層
を作り得る。此の種の技術は、特開昭ｓｔｉ−−１、２
７グ／号，グー／’１．２号．グ３０ノ７号。

ＩＩ３０３乙号，　４ｔ３０３７号．ｌｌ３０３ｇ号、
同昭３３ー７ｇ乙Ｓ乙号，／ｇ乙Ｓ２号．／ｇ乙５ｇ号
，／ｇ乙５タ号等にこ見ることが出来る。

しかし、非磁性のトナーを使用する場合ｔこは、均一薄
層を作る事トこ最も問題があり、此の問題を完全ｅこ解
決した提案は末だ見られない。

例えば、前記の公開特許群の場合ζ・こも、幾多の問題
の存在する事が実験的に知られている。

凹凸のあるローラー而に均一膜層にトナーを供給し、同
時に総てのトナーに均一な帯電を与える事は、可成り困
難な技術に属する。凹凸ローラーを使用する関係上トナ
ー薄層を得る為ｔこは、グレードとの組み合せで遂行さ
れねばならず、トナーの総てが’ｉｉ）　’ＲＬする為
には、ブレードとの摺擦点でトナーの／粒／粒がローラ
ー表面に対して転がる事が、必須条件となる。が−る条
件を具現しようとすると、トナーの平均粒径が７０〜２
０ミクロンと小さい為ｔこ固体ブレードと凹凸ローラー
の間の機械的関係では実施不能よなり、例えば、ゴム系
のブレードを使用する結果となる。ゴ１．系ブレードを
使用すると、ブレード作用の最重点を受は持つグレード
のエッヂが可成りの圧力でｒ！ｎ凸ローラー表面に圧着
される事となり、グレードエッヂは一種のヤスリをかけ
られる様な状態となる。実際、此の種の系で、最も問題
となるのは、ブレード寿命の極端な短さに在る。次トこ
問題となるのは、ブレード圧の強さからトナーのローラ
ー表面に対する所謂スペントが強く起る事であり、これ
はトナー粒子の帯電を防雪する要因として重要である。

更Ｐこ種々の機械的な精度を保証する問題が発生し、結
果的１こ此の方式が経済的に成立する事は改だ困難であ
る。

本発明の原型は、完全な／成分系のジャンプ現像方式で
はない。成る意味では２成分系の良さと／成分系の良さ
とを綜合した形になっている。２成分系の良さはキャリ
アーを使用する事【こ依り、全トナーＦこキャリアーと
の間に帯電のチャンスを与える事で、トナーの持つ特性
が充分に発揮される事に在り、／成分系の良さは、トナ
ー・キャリアーの混合比率その他の条件シこ左右される
事無く、電界条件のみで現象結果が決定される所に在る
。本発明１ζ於ては２成分系持つキャリアーの比表面積
の大きさを利用したトナーの均一帯電という条件を残し
、同時ｐこ確実なトナーの均−簿層の形成という問題を
解決している。−県、２成分現像と同し機構を使用し、
更ｔここれに／成分のジャンプ機構を附加する様に見え
るが、これ【こ依って得られる技術価値は大ぎい。第１
ＰこｆＡ縁ローラー表面ｐこ対する均一トナー薄ｈｇの
実現が現実になる。第２に例えトナーの供給過剰になっ
たとしても、これの中から選択的にイ１効トナーを拾い
出す機能が与えられる。第３にはコロナ放電器から来る
汚染物質を現象機（＋ヒ全体に行き亘らせる様な事の無
い現像機を作りイ岸る事である。

第１図は、本発明の実施例の７つを概念的に示す断面図
である。図中１は静電潜像を保持する担体を、２は高絶
縁性の被Ｍ３を表面ｐこ持つ導電性ローラーにより出来
て居り、潜像保持面と数１００μ離れて配置されている
現像ローラー、４は高絶縁層３に接して此の面にトナー
薄留を供給するマグネ、トローラ−を、５はもう７つの
即ち、第２マグネｙトを示して居り、各要素は同図に示
される様？こ潜像担体の導電部は接地されて居り、高絶
縁性被覆３を持つ現像ローラー２には、Ｗｉ６に依る直
流バイアスと、電源７に依る交流電圧が印加され、マグ
ネットローラー４には、電源８［こ依る直流バイアスと
、電源７ｔこ依る交流電圧が印加され、もう７つのマグ
ネット５には、電源９１・こ依る直流バイアスと、電源
７に依る交流電圧が印加されて居る。

同図はプラス・！ｉ’ｊ　’ｒイする１−ナーを使用し
て、ボデ現像を行う場合を示しており、現象ローラー２
には、例えばプラス１００ボルトの直流バイアス、！：
　、　ｏ−ｐ、ｆＫ　Ｏ・１：ルトで周波数が／にサイ
クルの交流電圧が印加されている。これに対して、マグ
ネｙ）ローラー４シこは電源７からの同位相の交流が加
えられているので、交流的には全く電圧が印加されてい
ない状■も、多少の交流的電位差を持たしめる事も出来
る。直流バイアス電ｔｊ８はマグネットローラー４の電
位が現像ローラー２の電位よシもプラス側シこ在る様？
こ選択される。これに依り現像ローラー４の絶縁性表面
は、マグネットローラー４に依り現１象される状態ヲ得
る。一般的には、マグネ、トローラ−４と、現１象ロー
ラー２は交流的ｐこは、同−電位ｔこ置かれる方が結果
が良い。

使用される現像剤がどの様なものであったとしても、現
象ローラー２表面ｔこマグネットローラー４０１１から
、プラスの電荷が注入される事は防ＩＬ不能である。例
えば、鉄粉とトナーの混合された現像剤の場合には、現
像部位トこ於計る重り、両者の相対速度が乙、３乙、−
の場合、７回の表面接触＠Ｉ・こＱ３／マイクロクーロ
〆の電４ｉｉが注入されるものと想定される。注入され
た電荷は現１象ローラー２の表面の電位をプラス１１１
（こシフトサセる為１′こ、マグネットローラー４と現
像ローラー２０表面間ｌ・こ電位差を減少せしめ、その
結実現象ローラー２の表面【こ供給されるトナーの駄が
減少する。

若し、マグネ、トローラ−４に使用するトナーが、低抵
抗乃至は中程度の抵抗を持つ／成分系トナーである様な
場合？こは、此の電荷注入は更に増大する。その結果と
して、現象結果の安定性は著しく１〜Ｉ１．　ｊｌ！ｆ
される。が＼る現像を防止する為に設けられたのがもう
７つ、即ち第２マグネツト５である。マグネ、ト５には
、直流バイアス的にマグネ・７トローラー４ト現１？ロ
ーラー２の間ｅこ設けられたと丁度逆の状態が与えられ
る。即ち、作動中に現像ローラー２の表面にマイナスの
電４１１を注入する様ｔこ設定される。マグネットロー
ラー４から注入されたと同量の逆極性電荷を、現１象口
ｙラー２の表面【こ注入する事が基本であるが、現像ロ
ーラー２が潜像担体１に対して現象動作を行う過程で起
る不可測な電荷注入も、総て此のマグネットローラー４
１こ依り消去し得る。その為には、現像ローラー２とマ
グネット５の間に適宜な交流成分を平均的ｔこ印加して
現象ローラー２表面に於ける履歴的な電荷分布を消去す
る事に有効である場面が多い。

印加すべき周波数はプロセススピードで異るので一概に
決定し得ない。第２のマグネット５を加入せしめた事卜
こ依る効果は、明白且つ強烈である。第２のマグネット
５を設けた所と設けなかった所の差異は殆ど第１のコピ
ーから発現し、第２のマグネット５の無い部位に於ては
、現像濃度が急速に低下する現象が見られ、此の現象は
第２のマグネット５に適宜の電圧を印加した系では殆ど
峡測されない所迄改善された。７例についていえば、第
２のマグネット５を設けた部分と設けない部分【・こ於
ける画像濃度はそれぞれＺ５と０５であった。更に確認
の為、第一のマグネット５に於ける印加電圧を加えたり
、切ったりした結果は５秒内の応答として、現像濃度の
人目コな変化が１１視観測される程度をこ在る事が知ら
れた。第２のマグネットが働かない場合には、他の軍縮
を調節しない限り濃度は一方的Ｃ・こ低下し、長時間内
（・こは、現象不能という状態におちいる。これに対し
、第２のマグネット５に電荷注入効果を与えた場合ｐこ
は、第２のマグネット５に対する印加電圧が適正であれ
ば、現像結果は全く不動となり、多少の印加電圧不正が
在ったとしても、結果浮動の巾は極めて小さいものに抑
えられる事が知られた。例えば、第２のマグネｙ）５１
’こ印加するバイアス電圧は１００ポルトから３００ボ
ルトの範囲であれば、実用的には殆ど問題が無かった。

此の実施例で使用された潜像を保持する感光ドラムは、
／２り胡φの酸化亜鉛ドラムであり、現像ローラーは３
７ｗｎφのアルミローラー表面に厚さ２ｊμのマイラー
を被覆したものである。

マグネットローラーは、直接潜像を現象する役割りを負
わされて居らず、単に、現像ローラー表面ｅこ帯電した
ｌナーを供給する機能を果せば良いものであるので、回
転スリーブ径が７乙箇φという極めて細いマグネットロ
ーラーを使用し、トナー、キャリアーの順環機構を極め
て単純なものとした。第一のマグネットＦこは、２本ノ
棒状のフェライト磁石を薄いアルミ板でくるんだものが
使用された。７つの問題として、第２のマグネットの穂
先にトナーが溜る寺が在ったが、これはマグネットに間
歇的な上下動を与える事で解決された。例えばコピーマ
シンの場合には、コピーとコピーの間に極く短時間マグ
ネットの穂先を感光ドラムかられずかに離すだけで、此
の問題は解決される。実験条件とじても重要でなく、Ｑ
ｉ　ｐこ、現像ローラー上にはトナーが充分補給される
様に、潜像の可視化濃度が充分ある様に配慮したｅこ過
ぎない。通常のジャンプ現象の理論通り、現像ローラー
に印加される交流電圧と、直流バイアスの値が結果を左
右するが、これらの値はトナーの特性で変るものであっ
て、実験的に定められるへきものである。

第７図では、第２のマグネ、トに直流電圧を印加してい
るが、吐の第２のマグネットはアースしたとしても、第
１のマグネットで注入された電荷を除去する作用を果し
得る場合もある。

これは、現１象剤の抵抗が低い場合や、逆に第１のマグ
ネットｔこ依る注入量が少ない時ｅこ効果を出す。又、
若し、価格を問題としないならば、交流を印加する事で
効果を挙げる事も可能である。

吐の現像方式に使用されたと全く同一のトナー、キャリ
アーが別に用意された２成分接触型の現像器を使用した
コピ一方式に適用され、本発明の方式との差異が調べら
れた。実験では、２成分接触型の現像器の方は、数１０
０コピーを作る間に、初期得られていた濃度が失われ、
同時（・こ非画（象のカブリが発生し始め、此の傾向は
更に、コピーを続ける事に依り一方的【こ増大した。−
力木発明の方式では数７０００コピー以上を作っても、
何等画質の差異を認めなかった。但し、何れの場合にも
、多回数使用後、湿度をｇ５％程度迄上げると、画像が
急激に質的低下を来たす事が知られた。両者の質的低下
には可成りの差異があり、前者では、現像剤が極端に劣
化したときと同じ状態を呈し、後者では、感光体が極端
に劣化したと同じ状況を呈した。

試みに両現像器のみを取り出して特性を計測すると、接
触型の場合トこは甚だしいキャリアーの帯電特性劣化が
観測される一方、ジャンプ方式では、これが殆ど認めら
れなかった。逆に感光体表面を調べた結果では、ジャン
プ方式の方が異物耐着の多い事が知られた。これらを種
々検討した結果、酸化亜鉛感光体を使用する限りに於て
は、マイリースのコロナを使用する為トこ、オゾン発生
にイ゛ヒ５汚染物質の生起が防止出来ず、接触法では感
光体表面に耐着した此の汚染物質が現像剤側に移り、特
にキャリアー０表面状態を変え、現像剤劣化を惹起する
事が知られ、これをこ対し、ジャンプ法では非接触型で
ある為、そうした現１象剤劣化が発生しない事が分った
。

次の実験として、セレン系感光体を使用した。

此の場合、総ての電源の極性は逆にされ、トナーも反対
極性ものが使用された。その結果、接触型でも大巾な改
善が認められたが、尚２０００コピ一程度を行うと、現
像剤の劣化は同様ｔこ認められた。加湿すると比の劣化
は著しくなる事も知られた。一方ジャンプ型の場合ｐこ
は、数７０００コピーを行っても画質の変化は無く、加
湿をしても変化を認めなかった。此の事から、プラスの
コロナでもオゾン発生はあり、汚染物質は生起している
が、これが現像剤に廻り込まない限り、間穎は発生しな
いと判断され、又、感光体表面の汚染は、クリーナーの
段階で排除されていると考えられた。

次ｅこ行われた実施例では、第２図に示す揮に２ケのマ
グネットローラーを用い、その一方ヲ第２のマグネッＩ
・５゛に使用し、且つ、感光ドラム１と現像ローラー２
の表面の相対速度が０１こなる条件が選ばれた。

此の結果は、１１１［の例よりもｐｔこ安定し、所謂タ
ッチダウン方式の特徴の総てを商えていた。

次に行われた実験では、コンピューターアウトが想定さ
れ、光入力部を可視化する様に設定された。現像ローラ
ーと感光ドラムの間にグリッドが設けられ、ジャンプ式
現像機が／箇追加された。又、帯電器／ケと、光像投影
装置／ケとが追加された。その配置は、第３図に示した
通シである。図中１０は後述する特殊なコロナ放電器で
あり、１１は第１の入射光を、１２は第２の入射光を、
１３は他の７つの現象器と異る色のトナーを使用した第
一の現象器を、１４は第２の現像器の現像ローラー２と
感光ドラム１の間に入れられたグリッドを、１５は転写
コロナを、１６は分離用のＡＣコロナを、１７はクリー
ナーヲ、１８ヨ１９はグリッドに交流及び直流の電圧を
印加する電源を各々示している。現像器１３の現像ロー
ラー２と感光ドラム１の空隙は／叫あシ、此の中間に０
２脳φのタングステンワイヤー線ヲ２胴間隔で１０本張
ったグリッド１４が設けられている。此の実施例では、
感光ドラム１としてセレン系１ラムが使用され、コロナ
帯電器１０はプラスの帯電を行う様？こされている。第
１の現１象器と第２の現像器は基本的ｅこ同一の構成で
あるが、配置の関係上部分的に多少の変化がある。

第２の現像器１３では、第１の現像器の現像ローラー２
と感光ドラム１の間の空隙が０３論であるのｔこ対し、
／繍と離れている為に、現象器各部に与えられる電圧は
、第１のマグネットローラー４その他に対して与えられ
る電圧はそれに応じて変更される。基本的には、２つの
マグネットローラー４．５゛と現像ローラー２の間の電
位関係は、第Ω図の場合と変る事無く、現象ローラー２
と感光ドラム１の間の空間に於ける°電界強度は、第２
図の例と変る事の無い様に選択され、第２の現１象ロー
ラー２と感光ドラム１のる。グ！Ｊ　ｙ　ｌ’　）こす
えられる交流及び直流の電圧の役割りは、米国特許３ｇ
９３’ｌ１ｇ号に見る通り、トナーのｒｔ遊過程に於け
る振舞を制御して、現像のバックノイズを消去し、現像
すべき部分に於げるトナー耐着濃度を上昇せしめる事に
在るが、このグリッドの動作は第１の現象器で現像され
な結果を、第一の現象器で損わないという大ぎな役割り
を持っている。若し、第１の現像器の現象の結果を第一
の現１ｇ７３ｇが、第１の現＠！　Ｒｇの作動結果を損
って、２種のトナーを混合吸収する様な形ｐこ変えてし
まったならば、両者が総合された結果は、２種のトナー
が次第に混合し、やがて色判別能力を失う方向【こ向わ
さるを得ない。つまり、第１の現象器で与えられたトナ
ーが、第一の現像器に移行するルートを切断しなければ
ならないものと考えられる。

第３図に示した所は、その具体的実現の一方策であり、
それは、一旦第１の現像器１・こ依って作られた可視象
の結果が、第２の現像器に依り変化しないという条件を
満足しているものでなければならない。

従来、提案されて来た多色の電子写真方丈の内、現実的
に使用され得たものは、米国特許３ｇ１ｌ／７！；／に
見る方式のみであるが、此の方式は、本発明の＆１１　
＜　／っの感光体上ｅこ次々ｔこ異る色の可視１象を形
成して行くものではなく、７つの色の処理を終る毎ｔこ
感光体表面を清拭し、次の色の工程に移る、つまり転写
工程は必ず色数だけ必要となる性質のものである。これ
は、本計画の如くコンピューターアウトの様に時間　ｌ
の短縮を最も必要とする場面では採用し得ない。

肚の実験では先ず第１の色を現像し、続けて第２の色を
第１の色を保持する感光体上に現像する事を目標として
居り、しかも第１の色のトナーも第２の色の］・す−も
同一極性を有する事が前提となっている。その事は、そ
のま（第３の色を加えたとしても何等の変りなく同等の
結果を得る事を意味している。

実験の結果は、第１の現像器ｔこ依る作像結果が、第２
の現像器に依り殆ど損われる事無く保存され、２色のト
ナー像が一工程で転字排出され得る事を示した。此の状
態は７０時間という長時間の運転１こも耐えて持続した
。勿論第２の現象器と同じ第３の現像器を設定すれば、
第３の色が重ねて］ピーされ得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明１・こ関する方法の実施態様を概念的ｐ
こ示す断面図。第２図は同上の２個のマグネットローラ
ーを用いたタイプを示す部分断面図。第３図は同上のジ
ャンプ現像機を追加したタイプを示すｌｌｌｌｉ面図で
ある。 図中１は潜１ψ保持坦体、２は高絶縁性被覆３を有する
現１象ローラー、５．５′は第２のマグネットである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 高絶縁性被覆を有する導電性現像ローラーの絶縁層表面
   に、２成分現像剤に依り一様にトナ一層を作り、１）Ｉ
   Ｉ記現１象ローラーと空間を隔てて配置される潜像保持
   表面ｐこ、前記現像ローラー表面からトナーを飛翔させ
   る現象方法ｅこおいて、特許こ第２のマグネ、トを設け
   、現像ローラーの表面電荷を補ＩＬする事を特徴とする
   現（２）方法。