JPS614071A - 現像方法および現像装置 - 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】 （技術分野） 本発明は、例えば電子写真複写機において感光体や絶縁
体に形成された静電潜像を可視像化する現像方法および
装置に関するものである。

（従来技術） 電子写真を利用する複写機は、コピー像が従来の白黒タ
イプのものから、色かえ単色タイプ、赤黒等の二色カラ
ータイプあるいはマルチカラータイプ、フルカラータイ
プのものへと市場のニーズの推移に応じて発展している
。しかし、この種の従来の複写機においては、トナーの
色毎に専用の現像装置を用いるため、特に磁気ブラシ現
像装置を用いるものにあってはそれが高価であるために
コスト的に割高になる不具合がある。また、複数の現像
装置を装着しようとすると、空間的にもかなりのスペー
スが必要となって複写機全体が非常１　　６Ｃカや、、
６ｏ。０ケつ工いう、ヵ、。１１ヤット位置を１つとし
、ユーザが必要に応じて現像装置を交換セットすること
により所望の色の現像を行なうようにしているが、現像
装置の交換作業は極めて繁雑であり、また使わなし）現
像装置の保管場所も確保しなければならない等の種々の
不具合がある。

このような不具合を解決する方法として、現像装置を１
つとし、その中に充填するカラートナーを自動的に交換
することが考えられる。しかし、磁気ブラシ現像装置で
は、スリーブへの現像剤の磁気的、ファン・デル・ワー
ルスカ的、幾何学的吸着が強いため、その自動交換には
かなりの時間と複雑な手段とを必要とし、実用的には極
めて難かしい。

また、上記の不具合を別角度から解決する示唆を与える
ものとして、特開昭ｆｉ　８−２２０１５６号公報には
進行波三相交流タイプのｍＷシカ−ンを利用する方法が
提案されている。しかし、このようにトナーの搬送を進
行波で達成しようとすると、実際には電界カーテン現像
装置の電極に極めて高　　　゛い電圧を印加しなければ
ならないため、電極間にコロナ放電が生じてしまい、こ
れによってせつ力）くトナーが有している特定極性の電
荷が中和されて静電潜像にトナーが選択的に付着しなく
なり、不必要な部分へのトナーの飛散が生じてしまう不
具合がある。

（発明の目的） 本発明の目的は、上述した種々の不具合を解決し、現像
装置を１つとし、ここに充填するトナーを交換すること
により構成を簡単かつ小形とすることができると共にト
ナーの交換を迅速かつ容易に行なうことができ、しかも
トナーの搬送のためにトナーの帯電電荷が悪影曖を受け
ることがなく、さらにマグネットを使用しないため安価
に実施することができる現像方法および現像装置を提供
しようとするものである。

（発明の概要） 本発明の現像方法は、定在波電界カーテンで閉じ込めら
れているトナーを静電潜像保持体と現像装置が間隙をお
いて対向している部分で静電潜像保持体の方向へ飛跳さ
せることにより現像をするものである。すなわち、現像
ローラと、これを内包する固定の制御円筒との間の空間
と連通ずる複数のトナー供給口と、複数のトナー回収口
とを制御円筒に設け、これら供給口と回収口とを電気的
手段により選択的に開閉することにより前記の空間に所
定のトナーを供給できるようにする。また、開口を選択
的に開閉するようにする。

（実施例） 第１図は本発明の一実施例を示すものである。

本例では矢印方向に回転する潜像保持体１に形成された
静電潜像を、潜像保持体１に離間対向して配置した現像
装置２によって三色のトナーで選択的に現像する。潜像
保持体１は、電子写真プロセスにおける電子写真感光体
であってもよく、またマルチスタイラス等でデジタル信
号を静電記録する静電記録プロセスにおける絶縁体であ
ってもよい。現像装置２は矢印方向に回転する現像ロー
ラ８と、その周囲を覆う固定の制御円筒４とを具える。

現像ローラ８は中心導体５の表面にプラスチック、セラ
ミック、ガラス等より成る絶縁層６を設け、その表面に
軸方向に延在し、かつ周方向に０．０２０〜２．０００
馴の所定のピッチで配列した幅０．０１０〜１．０００
　ｗｇ（１’ｒ　Ｎｉ　、　Ｗ　ｅ　ＡＪ　、　Ａｕ等
より成る多数本の電界カーテン電極７を設ける。これら
電界カーテン電極７は、隣接する電極を絶縁層６）端面
に同心円状に離間して設けたスリップリング８および９
に接続し、これらスリップリング８および９に第２図に
示すように摺動子１ｏおよび１１を介して交流電源１２
を接続して、隣接する電極間ニ０．６〜８ＫＶ　、　５
０〜８００Ｈ２（７）交流電圧を印加し、これにより現
像ローラ８の周囲に定在波電界カーテンを形成する。

一万、制御円筒４は導体をもって構成し、現像ローラ３
の周囲にその表面から０．ｆｉｏｏ　〜７．０００１１
１１離間して配置することにより、これら間にトナー（
閉じ込め層１１３ｐ形成する。この制御円筒４にはトナ
ーＴと同極性の直流バイアス、例えば数十〜１５００Ｖ
の電圧を印加する。制御円筒４の潜像保持体１と対向す
る部分にはメツシュ状の現像グリッド１４を形成し、こ
の現像グリッド１４に制御円筒４と独立して潜像保持体
１に向かうトナーＴの量を制御するための現像グリッド
バイアスを印加し得るよう構成する。また、この現像グ
リッド１４を形成した部分に関し、現像ローラ８の回転
方向上流側の部分には、それぞれ制御円筒４とハ独立し
てバイアス電圧を印加し得るメツシュグリッドを有し、
互いに異なる色のトナーＴをトナー閉じ込め層１８に選
択的に供給するための８つのトナー供給口１６１１６お
よび１７を設けると共に、下流側の部分には同様にそれ
ぞれ制御円筒４とは独立してバイアス電圧を印加し得る
メツシュグリッドを有し、トナー供給口１５〜１７から
トナー閉じ込め層１８に供給されたトナーＴＦ選択的に
回収するための８つのトナー回収口１８゜１９および２
０を設ける。

上述した構成において、トナー閉じ込め層１８　　　゛
に所望の色のトナーを供給するには、対応するトナー供
給口のメツシュグリッドのバイアス電圧を、制御円筒４
と同じかやや高目の値から低下または零とし、より好ま
しくは更にトナー供給口の空気圧をトナー閉じ込め層１
８に対して陽圧とすることにより、所定の加速度をもっ
てトナー閉じ込め層１δに帯電したトナーＴを供給する
。この際、他のトナー供給口には制御円筒へと同じかそ
れよりもやや高目のバイアス電圧を印加してトナーの供
給を抑える。なお、トナー供給口からのトナーＴの供給
量は、トナー消費社、画像濃度に応じて、そのメツシュ
グリッドのバイアス電圧や空気圧によって調整すること
ができる。

このようにして、トナー供給口からトナー閉じ込め層１
８に供給されたトナーＴを現像ローラ８の回転によりそ
の周囲に沿って移送し、潜像保持体１と対向する部分に
おいて現像グリッド１４に制御円筒４よりも弱いバイア
ス電圧を印加することによって、現像グリッド１４を通
して潜像保持体１にトナーＴを付着させて静電潜像を現
像する。

ここで、トナー閉じ込め層１８内のトナーＴに作用する
力は、第８図に示すように、遠心力ａおよびグレーデイ
エントカｂより成る電界カーテン力０、制御円筒４に印
加されたバイアス電圧によるクーｐンカｄ１トナー自身
の重力ｅ、現像ローラ８の回転に伴なう気流による圧力
ｆおよびそれに対する粘性抵抗力ｇがある。したがって
、これらの作用力がトナーをトナー閉じ込め層１８内で
現像ローラ８の回転に伴なってその周囲に沿って移送す
るように各々のパラメータを設定する。なお、上記の各
種のバイアス条件下において、トナーＴを有効に移送す
るためには、現像ローラ８の回転数はその直径を４Ｑｓ
ｓとすると５０〜５００　ｒ、ｐ、ｍ。

が好適であり、その際の潜像保持体１の周速度は６〜５
０　ｃｍ／ｓｅｃが適している。また、両者の間隔は潜
像電位、トナーの帯電量、その運動方向の潜像保持体方
向成分等を考慮して適切に設定する。

トナーＴが潜像保持体１と対向する現像グリッド１４の
部分に搬送されると、この現像グリッド１４には制御円
筒４よりも弱いバイアス電圧が印加されているため、こ
の部分においてトナーＴに静電潜像のクーロン力が作用
し、これによりその強弱に応じて現像グリッド１４を通
して潜像保持体１に付着する。なお、トナー閉じ込め層
１８内のトナーＴを回収する際には、この現像グリッド
１４には制御円筒４と同じかそれよりもやや高目のバイ
アス電圧を印加して、この部分からトナーＴが逃げない
ようにする。

所望の色のトナーによる現像が終了したら、そのトナー
Ｔに対応するトナー回収口のメツシュグリッドのバイア
ス電圧を制御円筒４と同じかそれよりもやや高目の状態
から、零または逆極性に、より好ましくは更にそのトナ
ー回収口の空気圧をトナー閉じ込め層１８に対して陽圧
にしてトナーＴを吸引回収する。この際、他のトナー回
収口には制御円筒４と同じかそれよりもやや高目のバイ
アス電圧を印加してトナーが入り込むのを防止する。

このように、本実施例しこおいては、トナー供給口１５
〜１７、現像グリッド１４およびトナー回収口１８〜２
０の各々のバイアス電圧を制御円筒４に対して適宜変更
することにより、１つの現像装置２で８種のトナーによ
る現像を選択的に行なｌうことかできる。

（実験例） 第１図に示す構成において１潜像保持体ｌを導　　　“
電層上にＳｅ感光層および透明絶縁層を順次に積層して
ドラム状に構成し１これを周速度３　Ｑ　Ｃｍ　／　８
６０で回転させながら一次正帯電同時光像鋸光゛、二次
負帯電および全面露光を順次に行なって光像暗部の電位
が一５００Ｖ、光像明部の電位が＋１５０Ｖの静電潜像
を形成して現像装置２で現像した。現像装置２は、現像
ローラ８の直径を４０闘、回転数を３５０　’ｒ、ｐ、
ｍ　、電界カーテン電極７を幅０．１００闘のＮｉでそ
のピッチを（）、５００關としてその隣接する電極間に
交流電源１２により５０Ｈ２，１０００Ｖの交流電圧を
印加し、また絶縁層６を高純度アルミナで形成すると共
にトナー閉じ込め層１８の１間隔を４門に形成した。先
ず、制御円筒４のバイアス電圧を＋７５０Ｖ、現像グリ
ッド１４のバイアス電圧を＋ｔｏｏＶ、）＋−供給０１
６　、１７およびトナー回収口１８〜２０のバイアス電
圧を共に＋８００ｖにすると共に、トナー供給口１６の
バイアス電圧を零Ｖでその空気圧を陽圧にして該トナー
供給口１５からトナー閉じ込め層１８に帯電量が６μＣ
１０の黒色トナーを供給して静電潜像を現像した。その
後、潜像保持体ｌ上に形成された黒色トナー像を、ボン
ド紙に十分な転写バイアスを印加して転写した。その結
果、画質の極めて良好な黒色コピーが得られた。

続いて、黒色用トナー回収口■８のバイアス電圧を零Ｖ
でその空気圧を陽圧にすると共に、黒色用トナー供給口
１５および現像グリッド１４のバイアス電圧をそれぞれ
＋８００ｖとして、トナー閉じ込め層１８内に残留する
黒色トナーを回収した後、現像グリッド１４のバイアス
電圧を＋Ｉ、　ＯＯＶ、）ナー供給口１５，１７および
トナー回収口１８〜２０のバイアス電圧を共に＋８００
ｖにすると共に、トナー供給口１６のバイアス電圧を零
Ｖでその空気圧を陽圧にして該トナー供給口１６からト
ナー閉じ込め層１８に帯電量が４μＣ／りの赤色トナー
を供給して前回と同じ静電潜像を現像して同様にボンド
紙に転写したところ、画質の極めて良好な赤色コピーが
得られた。また、この赤色トナーによる現像転写を同一
静電潜像に対して繰返し行なって５０枚の赤色コピーを
得たところ１１枚目のコピーと５０枚目のコピーとで殆
んど同一の再現性のある赤色画像が得られた。

なお、本発明は上述した例にのみ限宙されるものではな
く、幾多の変更または変形が可能である。

例えば、上述した例では８種のトナーにより選択的に現
像するようにしたが、１つのトナーのみあるいは２また
は４以上のトナーを用いることもできる。また、トナー
回収口の機能をトナー供給口に持たせてトナー回収口を
省略することもできる。

（発明の効果） 以上述べたように、本発明によれば現像装置内でのトナ
ーの保持が静電力、重力、慣性力を利用することにより
なされており、物理的吸着力、磁気力を利用していない
から、そのトナーの交換が非常に簡便であると共に、マ
グネットローラ等を用いない１つの現像装置でよいから
コスト的にも安価にでき、したがって色かえ複写機へ用
現像装置として最適である。また、静電潜像とは非接触
の状態で、トナーを飛跳させることにより現像す（るも
のであるから、静電潜像の劣化が少なく多数枚複写に有
効であると共に、潜像保持体の摩擦劣化を非常に少なく
でき、したがってその長特命化（１６゜ がはかれる。更しこ、予め帯電供給されたトナーは特開
昭５８−２２０１５６号公報に記載されたものと異なり
中和されないから、静電潜像番こ有効に付着し、したが
ってカブリのない高コントラストの現像画像を得ること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す線図、第２図は第１図
に示す現像ローラの斜視図、第８図は第１図に示すトナ
ー閉じ込め層内でのトナーに作用する力を説明するため
の図である。 ■・・・潜像保持体　　　　２・・・現像装置８・・・
現像ローラ　　　　４・・・制御円筒６・・・中心導体
　　　　　６・・・給縁層７・・・電界カーテン電極　
８．９・・・スリップリングｔｏ　、　１１・・・摺動
子　　　■２・・・交流電源１８・・・ドナー・閉じ込
め層　１４・・・現像グリッド１６〜１７・・・トナー
供給口 ■８〜２０・・・トナー回収口。 ｔ　　　ｔｇ　　　＋

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、回転自在に配置した現像ローラの表面に設けた多数
   のストライプ状の電極に交流電圧を印加して定在波電界
   カーテンを発生させると共に静電潜像保持体と対向する
   部分に開口を有する制御円筒にトナーの帯電極性と同極
   性のバイアスを印加し、前記定在波電界カーテン、制御
   円筒とトナーとの間のクーロン力、トナーに作用する重
   力および現像ローラの回転により生ずる空気流等によっ
   て現像ローラと制御円筒との間の空間にトナーを閉じ込
   めると共に静電潜像保持体と対向する部分へ搬送して前
   記開口を経て静電潜像を現像することを特徴とする現像
   方法。 ２、表面に多数のストライプ状の電極を有する回転自在
   の現像ローラと、この現像ローラを覆うように一定間隔
   をおいて固定して配置され、静電潜像保持体と対向する
   部分にグリッド開口部を形成すると共に選択的に開閉制
   御される複数のトナー供給口と複数のトナー回収口を形
   成した制御円筒と、前記電極に交流電圧を印加して現像
   ローラの周りに定在波電界カーテンを形成すると共に前
   記制御円筒にトナーの帯電極性と同極性のバイアスを印
   加して現像ローラと制御円筒との間にトナーの閉じ込め
   層を形成する手段と、前記現像ローラを回転させること
   により前記閉じ込め層内に空気流を発生させる手段と、
   任意のトナー供給口より前記閉じ込め層にトナーを供給
   させ、このトナーを前記閉じ込め層を経てグリッド開口
   部へ搬送し、静電潜像保持体上の静電潜像とトナーとの
   間に作用するクーロン力によりトナーを該グリッド開口
   部を経て静電潜像保持体へ付着させて現像した後任意の
   トナー回収口を経てトナーを回収させる手段とを具える
   ことを特徴とする現像装置。