JPS6333148B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、潜像の現像方法に係り、特に、顕画
像に濃度ムラを生ぜず、その非画像域に汚れがな
く、かつ、シヤープな画像を得る現像方法に関す
るものである。

従来、電子写真法、或は静電印刷法等で、感光
体或はマスター紙等の像担持体上に形成した静電
像を現像する方法として、マグネツトブラシ現像
法、カスケード現像法、フアーブラシ現像法或は
パウダークラウド現像法等が知られ、特に前二者
が、実用装置でも汎用されていた。これらの現像
方法は、いずれも現像剤を像担持体一面に接触さ
せ、即ち、像担持体上の静電荷像のある画像域
と、静電荷像のない非画像域の、いずれにも無差
別に接触させるもので、所謂、無差別接触方式と
称しうるものであつた。この様な無差別接触方式
では、像担持体非画像域への現像剤の付着が不可
避的に生じ、現像画像の背景部の汚れ（所謂る地
カブリ）と成り、顕画像の品位を減じていた。

ところで、この現像に用いられる現像剤は、鉄
粉、ガラスビーズ等のキヤリヤーとトナーを混合
した２成分系現像剤と、キヤリヤーを含まない１
成分系現像剤に大別される。

２成分系現像剤の場合、混合比を常に一定に保
つことが難しく、この混合率変化により現像像濃
度が変化する。又キヤリヤーの劣化も避け得ず、
この為にも、現像濃度が影響される。従つて、濃
度の均一性を保つことが２成分系の現像剤では困
難であつた。地カブリは、現像器へのバイアス印
加等で若干軽減しうるものの完全ではなかつた。

又１成分系現像剤の場合、現像剤の濃度を一定
に保ちうるが、一般に上述の様な地カプリは避け
得ないものであつた。特に、１成分系現像剤とし
て代表的な磁性現像剤は、マグネツトブラシ現像
法により、現像に用いられていた。ところが、こ
の様な現像では、マグネツトブラシの摺擦に起因
すると考えられるが地カプリが生ずると共にシヤ
ープな画像が得難いものであつた。即ち、マグネ
ツトブラシは、通常マグネツトローラ或は磁石を
内装したスリーブローラ上に形成され、そのロー
ラの回転で現像に供するものであるから、一度現
像された画像域を更に、続くマグネツトブラシが
摺擦し、その画像周縁部で付着現像剤を乱すこと
になつた。この為、画像周縁部が乱れてシヤープ
さが失われることとなつたからである。

一方、顕画像に地カブリの生じない方法とし
て、特公昭41−9475号公報等に記載されている現
像方法が知られている。これは静電像を担持した
像担持体に対し、絶縁性現像剤粒子を支持した支
持体を数mmの間隙を保つて対面させ、非画像部に
現像剤が接触しない状態に保ち、一方画像部に現
像剤粒子を飛翔せしめて現像を成すもので、ジヤ
ンピング現像法と呼ぶものである。

このジヤンピング現像法は、像担持体の非画像
域に現像剤を接触させずに、画像域のみ選択的に
現像するものであり、前述した各現像方法に共通
してた無差別接触方式に対比して選択的付与現像
方式と称し得るものである。

この方式には、上記のジヤンピング現像法とは
異なる方法も提案されている。例えば本出願人が
提案した特願昭52−109237号〜109242号等があ
る。これらには、やはり地カブリをなくすと共に
極めて微小な間隙をおいて潜像担持体と現像剤支
持体とを対峙させ、この微小間隙よりも薄い一成
分現像剤層を該支持体に形成し、潜像面の画像部
にのみ発生する静電気的吸引力を利用して現像剤
を転移させる方法が記載されている。

本発明は、このように、地カブリを除去するた
めに採用されている所謂選択的付与現像方式を利
用し、この方式に特定の現像剤を用い、交流バイ
アスを印加して上記方式が備える長所を最大限に
発揮させる現像方法を提供することを目的とする
ものである。

本発明に係る現像方法に用いられる特定の一成
分現像剤（以下−成分トナーともいう）は、静電
像に対向した時、トナー担持体であるスリーブよ
り電荷の注入がおこるに十分な導電性を有するも
のであることが必要である。本発明者らの実験に
よれば3000V／cmの電界下で、10¹²Ω・cm以下の
体積抵抗率を有するものであれば、現像するに十
分な電荷が注入される事が確かめられた。

本発明は、潜像を担持した担持体面に、体積抵
抗率が電界に依存して変化するものであつて、
3000V／cmの電界下で10¹²Ω・cm以下の値を示す
現像剤層であつて、シリカ粒子を含有している現
像剤層を接近させ、該現像剤層を支持する現像剤
支持体と該潜像担持体との間に電界の強度が変化
する交互電界を形成して現像することを特徴とす
る現像方法である。

本発明は、潜像担持体に対して非接触の現像剤
層を比較的高抵抗とし、現像時に交互電界の電界
強度変化によつて低抵抗化されて、シリカ粒子を
含有していることと交互電界による現像剤層の往
復動によつて、現像時の現像剤の挙動が円滑化さ
れるので、画像を乱すことなく優れた現像像を形
成できる。

本発明の上述の目的、並びに他の目的、特徴、
構成は、以下詳述する実施態様を理解することに
より、当業者には自ずと明らかとなるものであ
る。

第１図は、本発明に係る現像方法を実施する装
置の１実施態様を説明するものである。

図示例の現像装置は体積抵抗率が電界依存性で
ある現像剤Ｄを収容する現像剤容器１内下方に、
アルミ製非磁性ステンレス製等の非磁性体円筒ス
リーブ２を容器側壁に設けた開口１₁から一部突
出させて回動する様に支持し、そのスリーブ内に
磁気ローラ３を固定的に配置している。そのスリ
ーブの突出開口上部の容器側壁に固定されたホル
ダー４はスリーブ表面に弾力的に圧接するゴムシ
ート等より成る現像剤層厚規制板５を保持する。
勿論この規制板は磁性体であつても良い。又ホル
ダー４は、開口から現像剤の過剰の流出を防止す
る様に開口上端からスリーブ表面に向い、該間隙
を狭める突出部４₁が、開口幅一ぱいに延びてい
る。そして、現像剤容器１内に貯蔵した現像剤Ｄ
は、ホルダー突出部４₁が成す間隙を通過した分
が、スリーブ２表面に現像剤層D₁を形成する。

スリーブ２は図示しない駆動源により矢印ａ方
向に回転し、前記現像剤層厚規制板５位置を通過
しようとする。このとき現像剤層厚規制板は、現
像剤の通過を阻止しようとするが、その板は、ゴ
ムシート等の如く弾性力を持つているので、その
弾性圧接力と通過スピードに応じて、現像剤層
D₁が、現像に最適な層厚D₂、一般には30〜100μ
程度に規制され被現像部へと向うのである。その
被現像部は、感光体或は静電印刷マスター等をド
ラマ状に設けた像担持体６であつて、その規制さ
れた現像層D₂を支持したスリーブに、接近配置
され、矢印ｂ方向に回転する。そして両者の間隔
の最も狭い部分近傍で現像を成し、像担持体６上
に顕画像を形成するものである。

この像担持体と、スリーブとの間隙は、そのス
リーブ上の現像剤表面と像担持体非画像域に於
て、その現像剤層厚に加えて、スリーブ上現像層
厚の約１／５以上、10倍以下の範囲に保つもので
ある。従つて、スリーブ上の現像剤層を約100μ
に規制した場合には、スリーブ表面と像担持体の
間隙は、120μ〜1100μの間に設置することが好ま
しい。この様に現像剤層厚を規制し、像担持体面
と現像剤層間隙を設定することで、例えば本件出
願人が先に提案した（特願昭52−109237〜109242
号等）現像を良好に成しうるのである。現理につ
いては後に詳述するが、これらの提案に係る現像
に於ては、現像剤が画像域の電気的吸引力によ
り、該画像域に向けて穂状に林立して現像するも
のである。ところで、像担持体ドラムとスリーブ
は各々その径に応じた曲率を有するが、表面に現
像剤を支持したスリーブは、規制板５の位置から
現像位置に向つて回転するに従い、像担持体に接
近する訳である。そして、スリーブ表面の現像剤
D₂は、好ましくは像担持体表面の静電荷に基く
電界作用領域に進入し、かつ、近ずくに従つて電
界強度が増すので、現像剤粒子を移動させようと
作用する力は大きくなる。ところが、電界強度に
体積抵抗率が依存するスリーブ上の現像剤は、上
述間隔域に至るまで略移動が阻止されている。因
に、像担持体上の静電像電位が500Vの場合1000μ
に近接した点での電界強度は、5000V／cmである
が、その領域に至る前、例えば２cm（20000μ）
では、250V／cmなのである。これはACバイアス
を印加しない時であるが、ACバイアスを電源７
から加える本発明の態様の場合、ACの電圧によ
り形成される電界Ｅは、スリーブと像担持体が遠
い時小さく、近づくにしたがつて大きくなる。

静電像の電位をVs、バイアス電圧をV_B＝
Vosinwt、距離をｄとすると、電界Ｅは次のよう
に表わされる。

Ｅ＝Vs−V_B／ｄ＝１／ｄ（Vs−Vosinwt）……(1) Vo＝500V、Vs＝500Vとすると、距離の変化
によつてｄ＝２cmでは、Ｅ＝500V／cm ｄ＝
1000μではＥ＝10000V／cmとなる。

そして、この態様の方法では、現像剤は電界強
度に依存して体積抵抗率が変化し、かつ現像剤担
持体にはACバイアス電圧が印加されるからその
変化は、電界強度の増大によつて、体積抵抗率が
低下する傾向のものである。そして、少なくとも
500V／cm乃至30000V／cmの電界強度域に於て、
現像剤の体積抵抗率が電界強度の−0.5乗に比例
する傾向のものであれば良好な結果を得る。更に
電界強度に対し、−１乗以下に比例するものは、
更に良好な結果を得る。

尚、この電界強度により、現像剤の体積抵抗率
は変化する訳であるが、特に強電界に於ける現像
剤の抵抗値は、スリーブの像担持体に対する相対
速度、現像装置の形状、静電像の表面電位、又像
担持体と現像剤支持体との間隙等の変化により、
一定するものではない。

後に実施例で詳記するが、実施例の或る現像剤
は、500V／cm以下程度の弱い電場のもとで、10⁷
Ω−cm以上の体積抵抗率を示し、30000V／cm程
度の強い電場のもとでは10⁶Ω−cm程度の体積抵
抗率を示し、従つて、上記スリーブと像担持体距
離が近づき、略現像に良好な領域に至つて、丁度
スリーブ上の現像剤に30000V／cm前後の強電界
が作用し、体積抵抗率が低下し、現像の為の移動
が良好に成されるようになるのである。

即ち、弱電界の下では、現像剤の体積抵抗率が
高く、現像剤中に電荷が誘起され難く、この状態
では現像剤の移動が抑止されている。そして現像
剤支持体の移動に伴つて、強電界領域に移動する
と現像剤の体積抵抗率が低下して、短時間で、十
分な電荷が現像剤粒子に誘起される。この様な状
態に至つて、現像剤の移動が可能となるものであ
る。そして、この様な状態のもとで現像剤層と像
担持体との間隙に前述の如き交流バイアスを印加
させておくので、この状態での現像剤は、この交
流バイアスにより現像剤支持体から潜像担持体
へ、又その逆へと移動するような電界を受け、こ
の作用と相俟つて、良好な現像を行うことができ
る。即ち特願昭53−92106号、同53−92108号等に
記載されているように、好ましくな周波数1kHz
以下の交流電界を印加することによつて、当該交
流バイアス電位が潜像の画像部電位に加味される
位相では、現像剤支持体から潜像担持体の画像部
のみならず非画像部にも現像剤の転移（ジヤンピ
ング現像及びその他の伸長現像等を含む）を生ぜ
しめ、次の交流バイアスの逆位相では、逆に潜像
担持体から現像剤支持体へ引き戻される電界が印
加されるから、このような現像剤の往復運動の加
重により、(i)階調性が極めて良い、且つ(ii)地カブ
リも全て無視できる、(iii)ライン画像の顕画の忠実
性が極めて高い等の効果を発揮するものである。

更に導電トナー（抵抗が電場により変るものも
導電トナーの一例である）によるマグネツトブラ
シ現像では、画像部に一旦付着したトナーの電荷
と静電像を形成している電荷の間で、電荷の中和
がおこり付着力を失うので、ブラシではたき落さ
れる。このことが導電トナーによる現像を困難な
ものとしているが、この現像は表面がなめらかな
静電像保持部材（例Se、樹脂絶縁層、有機半導
体等）では殊にいちじるしい。

しかし上述のACバイアス現像では、ブラシが
接触せずはたき落される心配がない。

ACバイアス現像では一旦付着したトナーをひ
きはなす主たる力は交流電界である。つまり交流
電界の一方の半サイクルで付着したトナーは、次
の半サイクルで逆方向の力をうけ、ひきはなされ
る（高電位部に付着したものは、ひきはなされな
いものもある）。

この場合、画像部に付着したトナーの電荷と、
静電像の電荷の間で電荷の中和がおこつたとして
も、画像部には付着したトナーは引きはなされな
い。なぜならば、そのトナーは電荷の中和により
電荷をうしなつているため電界の力をうけない。
そのため、前述のような表面がなめらかな静電像
保持部材でも容易に、かつ安定して現像すること
ができる。

非画像部においては、付着したトナーの電荷は
中和されることがないため、交流の次の半サイク
ルで容易にひきはなされる。

この非画像部においては、静電像担持体とトナ
ー支持体の間隔がせまい時、トナーが交流の正負
のサイクルに従つて往復運動をするが間隔がしだ
いに広がつて、電界が弱まつてもトナーに一旦注
入された電荷は失われることがないので、かなり
の間隔にひろがるまで往復運動を続けるものと推
定されるが、間隔がひろがるにつれて交流電界に
よる力は弱まり、往復運動は止む。

従つてACバイアスの影響が余り及ばず、スリ
ーブ上の現像剤に影響する電界強度は、弱いの
で、余分な現像剤粒子の移動が起ることなく、現
像を終了するものである。

特に、第２図に図示の如く、現像磁極３のＮを
配置し、上述特性を有する磁性現像剤を用いる場
合には、現像剤粒子の穂立が静電像の電界に交流
バイアスが加わつた作用に加えて、磁界作用が加
わるので、更に良好に成されるものである。そし
て、この穂立が良好に成されることで静電像画像
域に確実に、穂先が確実に導かれ、画像域周辺に
現像剤が付着して画像ボケを生ずる恐れが著しく
除かれるものである。

又、現像剤粒子が穂立に際して、磁界が有る場
合支持体方向に拘束力が作用するので、現像剤粒
子相互間の接触圧が高められ、強電界のもとで、
導電性が低下した場合に、各現像剤粒子に電荷を
有効に誘起することができるのである。

一方、像担持体上に形成される静電像がその背
景に於て若干の電位を有する場合でも、本発明方
法では良好な地カブリのない現像々が得られるの
である。

即ち、例え背景部に若干の表面電位を有する場
合でも、その表面電位に基く電界強度は低いもの
であり従つて、対応する位置にある現像剤粒子の
体積抵抗率変化は、静電像に対応する位置の現像
剤のそれと比較して極めて小さく、この為、背景
部に対応する現像剤粒子が移動される恐れがない
のである。

従つて、非画像域に現像剤粒子が付着する恐れ
がなく地カブリのない良好な現像を可能とするも
のである。

この様な電界強度変化に応じて体積抵抗率が変
化する電界依存性の現像剤は、例えば、カーボン
等の導電性材料と絶縁性樹脂とを混練粉砕して製
造することができる。

導電トナー等では交流バイアスを加える時、直
流バイアスを重畳しないのが好ましい。直流を重
畳するとしても、それは非画像部が正又は負の電
位にある時、その影響によるカブリをふせぐた
め、非画像部の電位と略ぼ等しい直流電圧を加え
るようにするのが良い。

以下、本発明の理解を更に容易とする為に、実
施例を説明する。

実施例 １ 現像剤として下記第１表組成のうち先ず、マグ
ネタイト、エポキシ樹脂を混練粉砕し、しかる後
疎水性コロイダルシリカ及びカーボンを加え30〜
40℃の温度で撹拌して現像剤を得た。この現像剤
を第１図示構成のスリーブ表面に供給して現像剤
層厚規制板で規制して、略100μの現像剤層とし
た。一方、像担持体上には、表面電位略300Vの
静電荷像を形成し、現像剤層表面と100μの間隙
を保たせ、かつスリーブに交流バイアスとして
AC350V、（Vpp1000V）、250Hzを印加し、て現
像した。該現像により、非画像域にカブリのなく
画像端部にも何らボケのない良好な現像々を得る
ことが出来た。

第 １ 表 マグネタイト 60 重量 ％ エポキシ樹脂 38.7 〃 〃 カーボン 1.2 〃 〃 疎水性コロイダルシリカ 0.1 〃 〃 上記現像剤の体積抵抗率は、500V／cmの電場
では２×10⁷Ω−cm、30000V／cmの電場の下では
1.3×10⁶Ω−cmであつた。本実施例の像担持体表
面電位500Vの場合には、500V／cmの電界強度
は、像担持体面より略２cm、30000V／cmでは略
330μである。

尚上記現像剤の体積抵抗率の測定は、アルミ製
電極を用い、テフロン製スペーサーで略0.3mmの
間隙を保ち、そのスペーサーと略40×40mm電極層
に囲まれた空間に被測定現像剤を充填して測定し
たものである。

実施例 ２ 現像剤として、下記第２表組成を用いるため先
ず、ｒ−Fe₂O₃、ポリエチレン、ポリエステル樹
脂を混練粉砕し、しかる後、疎水性コロイダルシ
リカ及びカーボンを加えて数十度の温度下で撹拌
して製造した。

第 ２ 表 γ−Fe₂O₃ 64 重量 ％ ポリエチレン 30 〃 〃 ポリエステル樹脂 3 〃 〃 カーボン 1.5 〃 〃 疎水性コロイダルシリカ 1.5 〃 〃 この現像剤を実施例１と同様にして現像装置
で、像担持体を現像した処、地カブリのない、又
画像端部のボケのない良好な再現画像を得られ
た。この現像剤の体積抵抗率は、300V／cmで1.3
×10¹⁴Ω−cm．3000V／cmで1.2×10¹¹Ω−cm、
10000V／cmで2.5×10⁸Ω−cmである。

本発明は以上の実施例、並びに実施態様に限定
されることがないことは言うまでもない。

本発明は以上のように特定の電界依存性のある
一成分現像剤を用い、且つ現像間隙に交流バイア
スを引加して上述の如く現像剤の移動を現像に直
接関与する間隙においてのみ相対的に強く行わし
めるようにしたものであるから、先述した通り、
地カブリのない、階調性に優れ、ラインの細りも
なく忠実な現像を行い得る効果がある。

像担持体と現像剤間隔が、適当でない場合、現
像剤の移動を起さないようにして、そして適当な
間隔に至つて現像を成すようにしたので、画像周
辺部に不要な現像剤付着を生ずることなく、画像
ボケのない良好な現像像を得ることを可能とした
ものである。

そして、現像に際して、非画像域に現像剤が接
触しないので、カブリのない良好な現像像を得ら
れるのである。しかも、その非画像域に若干の背
景電位があつたとしても、低電界中では現像剤が
移動し難いので、地カブリを生ずる恐れがないの
である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る現像装置の１実施態様の
断面図、第２図は磁界中におけるその原理説明図
である。 １……現像剤容器、２……非磁性体スリーブ、
３……磁石、７……交流バイアス電源。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 潜像を担持した担持体面に、体積抵抗率が電
   界に依存して変化するものであつて、3000V／cm
   の電界下で10¹²Ω・cm以下の値を示す現像剤層で
   あつて、シリカ粒子を含有している現像剤層を接
   近させ、該現像剤層を支持する現像剤支持体と該
   潜像担持体との間に電界の強度が変化する交互電
   界を形成して現像することを特徴とする現像方
   法。 ２ 上記現像剤層の体積抵抗率は、電界の強度の
   −0.5乗以下に比例する特許請求の範囲第１項に
   記載の現像方法。 ３ 上記現像剤層は、磁性現像剤層であり、上記
   現像剤支持体は背面に磁石を備えている特許請求
   の範囲第１項に記載の現像方法。 ４ 上記現像剤層の体積抵抗率は、500V／cmの
   電界下で、10⁷Ω・cm以上である特許請求の範囲
   第１項に記載の現像方法。