JPS6332191B2

JPS6332191B2 -

Info

Publication number: JPS6332191B2
Application number: JP55008626A
Authority: JP
Inventors: Junichiro Kanbe; Nagao Hosono; Tooru Takahashi
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1980-01-28
Filing date: 1980-01-28
Publication date: 1988-06-28
Also published as: US4368687A; DE3102600A1; JPS56106253A; DE3102600C2

Description

【発明の詳細な説明】本発明は磁気潜像の現像方法に係るものであ
り、さらに詳くは特定極性の電荷を付与された磁
性トナーを用いた磁気潜像の現像方法に関するも
のである。

従来、磁気潜像を現像する方法として、強磁性
体を樹脂内に含有するトナー（所謂磁性トナー）
をトナー担持体上に堆積させ、これを磁気潜像保
持体に軽く接触させる方法（特公昭50−90342号
公報）、永久磁石を内包するスリーブ上にトナー
ブラシを形成し、該ブラシを磁気潜像保持体に摺
擦させる方法（特開昭51−100732号公報）等が知
られている。ところが、特定極性の電荷を有する
ような所謂絶縁性トナーはこれを潜像保持体に接
触させると静電的付着力によつて磁気信号のない
部分にも付着し、これが白地のカブリになつて現
れ易い。又、このような絶縁性トナーは凝集性が
高いので、トナーを磁気潜像に軽く接触するため
に厚い層を形成した場合、トナーの凝集塊が発生
し易く、このような凝集のために安定した厚い層
を得ることは極めて難しい。一方、以上のような
カブリや凝集を防ぐためにトナー電気抵抗を若干
減少させて、静電的付着や凝集を防止することも
可能であるが、この場合には電気抵抗が低くなる
と一担現像されたトナー像を普通紙にコロナ放電
により転写を行うことが困難であるという難点を
有しているから実用的ではない。

本発明はかかる従来の欠点を克服したかぶりの
ない、鮮明なしかも普通紙への転写の可能な磁気
潜像の顕画像を得る現像方法を提供するものであ
る。

本発明は、回動する磁気潜像保持体に、特定極
性に帯電した磁性トナー担持して移動するトナー
担持体を近接させ、上記磁気潜像保持体とトナー
担持体間に形成された電界の方向が交番する電界
の作用下で、上記トナーを磁気潜像保持体とトナ
ー担持体間で往復運動させ上記トナーを磁気潜像
保持体に付着させると共に磁気潜像保持体に付着
したトナーを磁気潜像保持体からトナー担持体へ
戻す第１の工程及び上記第１工程の電界の強さを
減少して上記磁気潜像の磁気的引力に応じた顕像
化を行なう第２の工程を施して現像を行なうこと
を特徴とする磁気潜像現像方法である。

本発明は、磁気潜像を磁性トナーの磁気のみで
現像するのではなく、磁性トナーの帯電した極性
を利用した、電界の方向を交番させた電界下で、
電界によつて磁気潜像保持体からトナー担持体へ
戻して往復運動させることで磁気潜像に対して磁
性トナーの供給を一層確実にし、磁気拘束と電界
依存とのバランスで磁気潜像が保すべき量の磁性
トナーの付着を達成することができるものであ
る。

以下、図面を参照しつつ、本発明に係る実施態
様の詳細を説明する。

第１図ａにおいて、１はトナー担持体であつ
て、２は高絶縁性磁性トナーである。磁性トナー
は本明細書の後半に於て述べられている方法によ
りトナー担持体上に40μ〜500μの層の厚みで均一
に塗布され、かつトナー担持体表面との摩擦によ
つて、例えば負極性に帯電してするような摩擦帯
電系列が設定されている。３は磁気潜像保持体で
あつて、トナー担持体との間隙は100μ〜700μで
ある。しかも、トナー層表面との間に間隙を有し
ている。このようにトナー層表面と潜像保持体と
の間に空隙を有するために、潜像保持体の磁気信
号の与えられていない部分（以下非画像部と呼
ぶ）にはトナーは接触しないから全くトナーは付
着しない。ところがこのように空隙がある場合、
磁気潜像による磁界は、近接した力であるために
磁気信号の与えられている部分（以下画像部と呼
ぶ）にもトナーは転移しにくく充分な現像は行わ
れないことになる。

第１図ｂは、磁気潜像保持体に背面電極４を設
け、トナー担持体を導電性とするか又は電極を設
けて、両電極間に直流のバイアス、例えば正の電
圧を潜像保持体側に、負の電圧をトナー担持体側
に印加したものである。この場合、負の電圧を充
分に大きくしてやれば電界の力を借りて、トナー
はトナー担持体から画像部へ充分に転移すること
が可能である。しかし、このときには同時に非画
像部へのトナー転移もおこつてしまい、所謂白地
カブリが生じてしまう問題点がある。

ここで本発明による磁気潜像現像の原理を第２
図に示す。図に於て潜像保持体３は矢印の方向に
回動している。トナー担持体１も回動するが、好
しくは潜像保持体と同速、同一方向で回動するの
が良い。これら１と３は互いに近接して最近接領
域Ａに至り、再び次第に離れて行く（領域Ｂ）、
１と４で示した背面電極間には交番電圧が電源５
から印加されている。

さてこの交番外部電界により、トナー担持体１
から潜像保持体の非画像部へのトナー転移がおこ
るに必要な最小の電界をEfth、潜像保持体の非画
像部に一旦転移したトナーがトナー担持体へ戻る
（逆転移）に必要な最小の電界をErthとする。
又、領域Ａに於てトナーをトナー担持体より磁気
潜像保持体へ転移させるように作用する交番電圧
の位相における最大発生電界をEmax、磁気潜像
保持体よりトナー担持体へトナーを転移させるよ
うに作用する位相における最小発生電界を―
Eminとする。そして、このとき、 Emax＞Efth，Emin＞Erth ……(1) を満足するように設定する。このときの関係を第
３図に示したが、この交番波形は模式的なもの
で、これに限定されることはない。

このように設定すると、時間間隔t₁では、最大
発生電界Emaxがトナー粒子をトナー担持体１か
ら静電像保持体３に向けて転移させるように作用
するから、この段階をトナー転移段階と呼ぶ。
又、時間間隔t₂では、最小発生電界Eminは、時
間間隔t₁において静電像保持体へ転移したトナー
を逆に、トナー担持体へ戻す傾向に作用するの
で、この段階をトナー逆転移段階と呼ぶ。

１が満足されていれば、領域Ａに於て、トナー
は磁気潜像保持体とトナー担持体との間でその交
番電界の周波数に従つた往復運動を繰り返す。従
つてこの領域に於ては、画像部には充分なトナー
が、非画像部にもある程度のトナーが付着する。
しかし、この非画像部へのトナーの付着は後述す
るように次の領域Ｂにおいて除去されるから問題
はない。むしろ、この領域Ａでは、多少なりとも
非画像部にもトナーを付着させる傾向をもたせる
ことによつて、画像部へのトナーの付着をより完
全なものにし、しかも磁界による画像濃度に可能
な限り忠実な磁性トナーを付着させることが肝要
である。これによつて階調性の優れた顕画像を得
ることができる。

領域Ｂに至るとトナー担持体と磁気潜像保持体
の距離が大となるため、印加電圧は一定である
が、交番電界強度は小さくなる。

領域ＡとＢとの境界は非画像部ではトナー担持
体から潜像保持体へのトナーの転移が最早起こり
得ない段階に至る点であつて、このときの関係
は、 Emax＝Efth ……(2) と考えられる。

そして、 Emax＜Efth Emin＞Erth ……(3) になると、非画像部ではトナー担持体から潜像保
持体へのトナー転移は最早おこり得ず、潜像保持
体からトナー担持体への逆転移のみが一方的に起
こる状況が出現する。従つてこの領域に於て非画
像部に付着したトナーは、トナー担持体へすべて
逆転移し、白地カブリはおこらない。一方、画像
部においては、トナー担持体と、潜像保持体の最
近接領域では往復運動を行うことができても、両
者が離れていくとトナーは潜像磁界近接力によつ
て拘束されているため、トナー担持体へ戻ること
はなくなり、従つて充分な現像濃度が保障され
る。

そして、更に Emin＝Erth ……(4) となつて、上記トナーの逆転移も終了するから、
このときが領域Ｂの終了点である。

尚、上記Ａ，Ｂの領域中に示される矢印は、上
記の如きトナーの転移、逆転移の移動の方向を示
すものである。

また次のように分けて考えることもできる。

｜Emax―Efth｜＞｜Emin−Efth｜＞０
……(5) を満足する領域では、トナー担持体から潜像保持
体へ向けてのトナーの転移量が、その逆転移量よ
りも大である。

更に間隙が増大すると｜Emax−Efth｜＜｜Emin−Efth｜ ……(6) となり、トナー逆転移の量がトナー転移量よりも
大となる。

ここで重要なことは印加交互電界の周波数に
は、上限があるということである。即ち、周波数
を上げると、次第にγ値は大きくなり、階調性を
高からしめる効果は薄れて行つた。この原因は、
次のように考えられる。交互電界が印加された現
像過程において、トナーがトナー担持体表面と静
電像形成面の間で転移、逆転移を繰り返すとき、
確実にその往復運動を行うには、有限の応答時間
が必要である。中間調の画像濃度を再現するに
は、ある閾値以上の電場を受けたトナーが、交互
電界の半周期内に確実に転移する必要がある。そ
れには、交互電界の周波数が低い方が有利であ
り、周波数の低い領域でとくによい階調性が得ら
れる。周波数を上げると階調性は低下し、そのた
めには1KHz以下がよいが、デイジタル記録とし
て用いるには問題はなく10KHzまで充分可能であ
る。

一方、周波数が余りに低すぎると、潜像形成面
が現像部を通過する間にトナーの往復運動が充分
に繰り返されず、画像には交互電圧による現像ム
ラが生じ易くなる。上記実験の結果、周波数60Hz
までは、おおむね良好な画像が得られ、それを下
まわると、顕画像にムラが生じた。斯かる顕画像
にムラを生じないための周波数の下限は、現像の
条件、中でも現像速度（又はプロセス・スピード
とも言う、Vpmm／秒）に特に依存することが
判明した。

本実験に於て静電像形成面の移動速度は、200
mm／秒であつたから、周波数下限は、 60／200×V_p＝0.3×V_p（Hz）となる。

以上のように、階調性を向上させ、且つ地カブ
リを除去するには、周波数と電界強度との組合せ
を適当に設定することが好ましい。

尚印加する交番電界の波形は、正弦波、矩形
波、三角波、鋸歯状波又は、これらの非対称波等
のいずれについても効果のあることが確認され
た。又、トナー転移の位相と逆転移の位相の時間
間隔が異つていても良い。

以上のような現像を実現するには、トナー担持
体上のトナー層が薄く、且つ均一に形成されてい
なければならない。本発明は磁気潜像を上記現像
方法で現像するに適したトナー供給塗布方法及び
手段をも提供するものである。

次に、本発明に係る現像装置の実施例を図面を
参照して説明する。

実施態様１第４図を参照して説明する。

第４図は、その１実施態様を示すもので、トナ
ー担持体は内部に永久磁石７を内包する非磁性ス
リーブ６である。８は該磁石７の一つの主極位置
に対向している磁性体（鉄製）ブレードであつ
て、スリーブ６の表面と間隙200μに保持されて
おり、磁界の作用下で上記スリーブ上にトナーの
薄い層を形成するものである。トナーは、ポリス
チレン、ポリエステル等の樹脂中に磁性体（フエ
ライト、マグネタイト等）が、25％〜60％程度含
有されており、さらに必要に応じて荷電制御剤や
着色剤が加えられている。１１は前述した作用を
なす交番電界の印加用電源である。この交番電界
としては、周波数600Hz、振幅1600V_p-p（ピー
ク・ツ・ピーク値）の交流に100Vの直流が重畳
されている。勿論このような非対象交流は一例で
あつて、他に矩形波、三角波、パルス状波形等の
交番波形のものが調用できることは勿論である。
磁界の働きによつて塗布厚約80μに規制されたト
ナーはスリーブ６への静電的付着力によつてスリ
ーブ６の回転により現像位置へ搬送される。現像
位置近傍では、磁石の磁力によつて磁気潜像が破
壊されるのを防ぐため、スリーブ６の内部に磁石
が置かれていない。特筆すべきは、本発明になる
上記の如きトナー供給塗布及び現像方法を用いれ
ば磁石の配設されていない領域（図中１０）を充
分に広くとれることである。このことは例えば通
常の磁気ブラシ現像を行う場合と比較すると有効
性は明白である。即ち、磁気ブラシ現像では、現
像位置に於てブラシを形成する必要のため、どう
しても磁界が必要となり、磁気潜像を破壊する可
能性が大である。

勿論現像位置において、磁気潜像を破壊しない
程度の磁極を設けることは可能である。実験によ
れば現像部において微小な磁極がある方が良好な
現像が行われる場合もあるが通常の磁気ブラシ現
像に適用される程度の磁気ブラシは不可である。

実施態様２第５図を参照して説明する。

図に於て、１はトナー担持体であつて、ステン
レス製もしくは導電ゴム製のベルトである。６′
は固定磁石７′を内包する回転スリーブである。
８は磁性体（鉄製）ブレードであつて、固定磁石
７′の１つの主極７ａに対向する位置にスリーブ
と100μ〜400μの間隙を保持して配設されている。
この７ａ〜８間に働く磁界の作用下で、スリーブ
の回転に併いトナー２はトナー担持体上に50〜
300μ厚に均一に塗布される。トナー担持体１２
は、ローラ１３によつて磁気潜像保持体３に対向
せしめられ現像が行われる。このように現像部を
形成するのにスリーブ６′とは別にローラ１３を
設けたのは、スリーブ６′が発生する磁界によつ
て３の磁気潜像を破壊するのを防ぐためである。
１１はローラ１３に前述の態様の交流電圧を印加
する電源である。トナー２は、絶縁性であり、ト
ナー担持体表面との摩擦によつて電荷を付与され
る。そして一旦ブレード８によつて塗布されたト
ナーはトナー担持体１２との静電付着力によつて
現像部まで搬送され前述の如く良好な現像が行わ
れる。

第６図は、第４図に示した実施態様を適用した
画像形成装置全体の具体的構成例を示すものであ
る。３は磁気記録ヘツド１４によつて形成された
ドラム状の磁気潜像の保持体であり矢印方向に回
転している。勿論ベルト等他の形状の保持体であ
つても良い。

１５はこのような磁気潜像を現像する装置で、
その詳細は前述した通りであるが、その具体的態
様の一例を挙げておくと、先ず、磁性トナーとし
ては、スチレンアクリル樹脂50％、マグネタイト
48％、負性荷荷電制御剤２％（いずれも重量％）
の組成から成るもので、負極性に帯電される。こ
の磁性トナーは、トナー担持体表面から250μの
間隙をおいて配置された磁性体ブレード８によつ
て規制されるが、このとき該ブレード８とトナー
担持体表面下の磁極７ａ（表面磁束密度700ガウ
ス）との間の磁界によつて穂立しカーテン状にな
つたトナー層をドクターリングするから約100μ
のトナー層厚に形成できる。こうして薄く塗布さ
れたトナー層はトナー担持体の回動と共に現像位
置へ搬送され、前述の交番電界の下で現像に供さ
れる。このときの交番バイアス電源１１は、周波
数600Hz、振幅1600V_p-pの交流に＋100Vの直流が
重畳されたものである。このときのプロセススピ
ードは200mm／秒である。こうして前述の如くカ
ブリのない且つ階調性に富んだ顕画像が得られ、
コロナ放電器１６による転写位置へ送られる。転
写後の潜像保持体は公知のクリーニング手段１７
によつて残留トナーが除去され、最終的に消去ヘ
ツド１８によつて潜像保持体は再使用可能にされ
る。

本発明は以上の実施態様に限定されることな
く、この発明の趣旨の内に含まれる全ての態様を
含むものである。

回動する磁気潜像保持体に、特定極性に帯電し
た磁性トナーを担持して移動するトナー担持体を
近接させ、上記磁気潜像保持体とトナー担持体間
に形成された電界の方向が交番する電界の作用下
で、上記トナーを磁気潜像保持体とトナー担持体
間で往復運動させ上記トナーを磁気潜像保持体に
付着させると共に磁気潜像保持体に付着したトナ
ーを磁気潜像保持体からトナー担持体へ戻す第１
の工程及び上記第１工程の電界の強さを減少して
上記磁気潜像の磁気的引力に応じた顕像化を行な
う第２の工程を施して現像を行なうものであるか
ら、前掲の従来の問題点をことごとく解消し、地
カブリのない階調性にすぐれた顕画像を得ること
ができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図ａ，ｂは従来の現像方法の原理説明図、
第２図は本発明の現像方法の一例の原理説明図、
第３図はその交番電界波形の一例の特性図、第４
図及び第５図は本発明の実施態様を示す断面図、
第６図は第５図の態様を組込んだ画像形成装置の
全体構成の一例の説明図である。１……トナー担持体、３……潜像保持体、２…
…磁性トナー、１１……交番電圧源。

Claims

【特許請求の範囲】１回動する磁気潜像保持体に、特定極性に帯電
した磁性トナーを担持して移動するトナー担持体
を近接させ、上記磁気潜像保持体とトナー担持体間に形成さ
れた電界の方向が交番する電界の作用下で、上記
トナーを磁気潜像保持体とトナー担持体間で往復
運動させ上記トナーを磁気潜像保持体に付着させ
ると共に磁気潜像保持体に付着したトナーを磁気
潜像保持体からトナー担持体へ戻す第１の工程及
び上記第１工程の電界の強さを減少して上記磁気
潜像の磁気的引力に応じた顕像化を行なう第２の
工程を施して現像を行なうことを特徴とする磁気
潜像現像方法。２上記第１工程の電界は、上記磁気潜像保持体
の移動速度をVp（mm／秒）、上記交番電界の周波
数を（Hz）とするとき、周波数は、移動速度
V_pの0.3倍より大で、10000より小である特許請求
の範囲の第１項に記載の磁気潜像現像方法。３上記磁性トナー担持体は現像スリーブで内部
に磁性トナーを搬送するための固定磁界発生手段
を収納しており、該固定磁界発生手段は上記磁気
潜像保持体とトナー担持体の最近接部に該固定磁
界発生手段の磁界発生磁極をもたない特許請求の
範囲の第１項に記載の磁気潜像現像方法。