JPS6342257B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、リセプタの表面に生じた電位パター
ンを現像するために磁気的に吸引性があり、かつ
電気的に絶縁性のあるトナー粒子である乾燥１要
素の現像剤を用いるプロセスすなわち方法に関す
るものである。この方法においてトナー粒子に電
荷を与えることは、誘導性手段、摩擦電気手段、
あるいは他の静電気的手段よりも、むしろ電場に
おいて電極から絶縁性のトナー粒子へ電荷を直接
与えることによつて行われる。 今日用いられている多くの電子写真複写プロセ
スは、適当なリセプタの表面上に電位パターンあ
るいは像を作ることを含む。このような電位パタ
ーンを形成する一つの方法はリセプタによつて、
えられる感光性の絶縁性表面上に均一に電荷を加
える段階、および再生されるべき光と陰とからな
るパターンに対して露光することにより電荷を選
択的に消去する段階を含む。他の方法は、リセプ
タによつて与えられた誘電性の表面上に静電荷に
よる像のパターンを発生するために導電性のピン
又は針を用いる。これらの、あるいは他の方法で
あつてもこのような電位パターンによつて発生さ
れた力に従つてリセプタ上の現像剤によつて与え
られるトナー粒子の付着により、一般に電位パタ
ーンは現像、すなわち可視像にされる。現像され
た像はそのまま固定されるか、あるいは紙のよう
な最終的な支持材料へ転写され、そこに定着さ
れ、現像された電位パターンの永久的な記録を形
成する。 現在、細かく分割された乾燥トナー粒子を有す
る現像剤を用いるいくつかの技術が、電位潜像パ
ターンを現像させるために用いられている。これ
らの技術は、トナー粒子が摩擦電気的手段か、誘
導的手段か、あるいは静電的手段かのいずれによ
つて帯電が制御されかつ効果をあげるかによつて
大まかに分類される。 トナー粒子を帯電するために摩擦電気的手段を
用いる二つの最も広く行われている技術は、カス
ケード現像法と磁気ブラシ現像法である。各技術
は、トナーと一般に呼ばれる細かく分割された絶
縁性粒子と、キヤリアと一般に呼ばれる他の混合
物である比較的荒い粒子とからなる２要素現像剤
を利用する。磁気ブラシ現像法では、キヤリア粒
子は磁気吸引性である。細かなトナー粒子が、比
較的荒いキヤリア粒子と摩擦接触の状態になつた
とき、トナー粒子はキヤリア粒子の極性と反対の
極性に摩擦電気的に帯電し、その結果キヤリア粒
子の表面に付着する。この混合物は像を担つた表
面へ送られて摩擦電気的に荷電されたトナー粒子
が、反対の極性の電荷を多く有する表面上の領域
へ付着される。 トナー粒子を帯電させるために誘導的手段を用
いる現像法は細く分割された乾いた導電性のトナ
ー粒子という１要素現像剤を用いる。このような
技術はコツツの米国特許第3909258号に記載され
ている。この場合、１要素現像剤の細かく分割さ
れた導電性のトナー粒子は、磁気的にも吸引性が
あり、回転できかつリセプタから一定の間隔にお
かれた同筒状の支持部によつて運ばれる。トナー
粒子は支持部に向つて一様に磁気的に吸引され、
導電路、すなわち、支持部とリセプタ上の電位パ
ターンを担う表面との間に現われたトナー粒子と
支持部とを含む「回路」を経て誘導的に帯電され
る。固定された直流電位またはアースが、リセプ
タの表面上の電位パターンを用いて、トナー粒子
を誘導的に帯電するための電流を発生するために
電位を生じる回路に一般に接続されている。トナ
ー粒子上に誘起された電荷の大きさにより、トナ
ー粒子上の磁気吸引力より大きく、かつ極性が反
対の過渡的な電気的転移力が生じたときにトナー
粒子がリセプタの電位パターンを担う表面上に付
着される。 細かく分割され、乾いたトナー粒子を帯電する
ために静電的方法を用いる現像技術は、絶縁性材
料のトナー粒子によつてえられた一要素の現像剤
を使用し、トナー粒子を帯電させるためにトナー
粒子上に噴霧された、静電的に発生されたイオン
に依存している。このような技術のための装置は
フリントの米国特許第3553355号に記載されてい
る。この場合、１要素現像剤である磁気的に吸引
性があり、電気的に絶縁性のあるトナー粒子の供
給口は、輸送ロールのまわりを、コロナのような
手段で静電的に発生されるイオンがトナー粒子上
に噴霧される荷電装置を通しながら連続的に動
く。静電的に発生されたイオンの極性は、帯電し
たトナー粒子が、電位パターンを担う表面上の、
トナー粒子とは反対に帯電した領域へ優先的に付
着されるように、現像されるべき電位パターンの
それと一般に反対である。この装置には、輸送ロ
ールと現像されるべき表面の間に置かれた振動波
形成装置が存在しなければならない。この装置は
現像領域にトナー粒子のうねりを与える機能を有
する。 上述したすべての技術は特定の状況においては
ある種の利点があるが、各技術には実際の機械に
おいてその利用を妨げる欠点もある。 通常のカスケード現像技術では、現像剤のトナ
ー部分は、現像剤のトナー部分あるいはキヤリア
部分を交換することなしでは可逆にならないほど
の明確な電荷極性を有する。したがつて、ポジお
よびネガに現像された像は容易に作ることができ
ない。また、現像した像はくぼみ、大面積のベタ
部分（Solid areas）はうめられることなく、従
つてオリジナルの電荷パターンに比べて低忠実度
でしか像が得られない。現像に必要ではあつても
トナーの摩擦帯電的性質は厳しい問題を生じる。
トナーの不均一帯電によりバツクグラウンデイン
グを生じ、キヤリアとトナーの間の不均一な力は
トナーごとにの付着に対する閾値レベルを変動さ
せる。また、トナーは長時間にわたつて電荷を保
持するのでいくらかのトナーはカスケーデイング
の間に現像領域から脱し、装置の他の部分に入つ
て当業者には周知の機械上の問題を生じる。ただ
１つだけの要素が涸渇する２要素現像剤システム
を用いることに固有の問題に加えてこれらの問題
はこのような技術の利用法を明らかに制限してい
る。 磁気ブラシ現像は２要素型の現像剤を必要と
し、これには上述した問題が付随している。さら
に、キヤリア粒子はより急速に汚染され、摩擦帯
電特性が劣化し、トナー−キヤリア混合物を周期
的に交換しなければならない結果になる。さら
に、リセプタの表面上へのトナー粒子の摩擦帯電
的吸引によりキヤリア材と特定のリセプタ材の両
方に対してトナーの摩擦帯電的特性を仕上げるこ
とが必要となり、結果として一般的にリセプタの
各型に対して特別に選択された現像剤が必要とな
る。 コツツの米国特許第3909258号に記載された技
術は上述のカスケード法の技術に関連した欠点の
多くを避けている。しかしながら、現像した像を
リセプタから平らな紙のような他の媒体へ転写す
る必要があるような場合において問題が生じる。
このような像転写は、電気的および静電的転写技
術によつて実行し、制御するのが特に困難であ
る。なぜならばトナー粒子の導電性により紙面と
の急速な電荷交換が生じ、それによつて導電性ト
ナー粒子にかかる吸引性転移力は一般に小さく時
間の関数として変化するからである。 フリントの米国特許第3553355号記載の装置は
高密度トナー粒子配置が可能であるが、コロナあ
るいは同様の型のイオン発生装置を用いて絶縁性
のトナー粒子の荷電を制御することに関連して固
有の問題がある。コロナ装置は、特にコロナワイ
ヤの長さ方向に沿つて不均一のイオン放射の結果
を生じる空気によつて運ばれたトナー粒子による
汚染のような周知の問題を有しており、したがつ
てトナー粒子がおびる電荷の量を制御することを
困難にしている。さらに、個々のトナー粒子が多
数回コロナ装置の前を通る確率に関連して、コロ
ナ装置からの連続的なイオン放射は、トナー粒子
あたりの電荷密度が時間依存性の結果を生じる。
これらの、および他のコロナに関した問題はプロ
セスの便利さを制限する。波形発生装置が現像領
域において必要であるが、これは装置をさらに複
雑にし、輸送ロールとホトリセプタとの間の間隔
を減じる度合を制限する。 本発明では、２要素現像剤の使用、導電性の１
要素現像剤の使用、１要素型現像剤上に噴霧され
るイオンの使用、１要素型現像剤を使用したとき
の現像領域における波形発生装置の使用、および
２要素現像剤におけるトナーの帯電およびそれを
制御する摩擦帯電装置に対する依存性または１要
素現像剤の帯電およびその制御を行う静電的装置
に対する依存性はすべて除去される。さらに本発
明は一般の電位パターンの現像に適用され、通常
の乾式写真のような静電的電荷あるいは他の同等
の手段で提供されたものならば何でもよい。 本発明は、磁気吸引性があり電気的絶縁性のあ
るトナー粒子の１要素現像剤の帯電を効果的に制
御する新しい手段の発見を具体化したものであ
り、その結果得られた現像技術は磁気吸引性と導
電性があるトナー粒子の１要素現像剤を用いる前
述した技術に関連した像現像技術のほとんどの利
点と、絶縁性トナー粒子を有する現像剤を用いる
技術に関連した像転写技術のほとんどの利点を同
時に有するものである。 本発明によれば、物質層の１つの表面に現われ
た電位パターンに従つて前記の表面上にトナー粒
子を選択的に付着するための方法が提供される。
この方法は、次のような段階からなる。 １ 前記の物質層の前記の１つの表面に対して対
向する位置関係にあり、かつ同表面との距離が
短く、比較的均一になるように置かれた電極−
現像剤輸送手段を提供し、同電極−現像剤輸送
手段はすくなくとも１つの導電性部分を含む段
階。 ２ 前記の電極−現像剤輸送手段の前記の導電性
部分と前記の１つの表面との間に１方向性電位
差を確立するために前記の１つの表面の反対側
の前記の物質層の表面と前記の電極−現像剤輸
送手段との間に電気装置を提供する段階。 ３ 前記の電極−現像剤輸送手段に隣接した領域
内に比較的均一な磁気吸引力を提供する段階。 ４ 前記の１つの表面と前記の導電性部分との間
に磁気吸引力を持つトナー粒子である１要素現
像剤の物理的に連続な路を、前記のトナー粒子
が前記の導電性部分と比較的急速なかつくり返
して電気的に接触する状態になるために、かつ
前記のトナー粒子間にランダムな相対運動と物
理的接触をし前記の磁気吸引力によつて生じる
反発力に勝るに充分な力で前記の物質層に電荷
を帯びた前記のトナー粒子が付着するに充分な
量と極性の電荷を前記のトナー粒子に生じるた
めに前記のトナー粒子に与えられる急速な、か
つ乱流的な物理的混合作用を付与し、それによ
つて前記の電荷を帯びたトナーは、前記の物質
層の１つの表面上に現われた電位パターンに従
つて前記の１つの表面上に付着され、前記の過
程は電気的絶縁性のトナー粒子の使用によつて
特徴づけられる段階。 本発明の方法は、比較的高い電場で定常状態に
あるときはきわめて絶縁性の１要素現像剤である
磁気吸引性のトナー粒子が、トナー粒子の急速
な、かつ乱流的な物理的混合手段によつて比較的
高い電場を発生する電場発生部の導電性面と比較
的急速にかつくり返して電気的接触する状態にさ
れたときは、数オーダー大きな導電度を有するト
ナーと同等の電荷輸送性質を示すという発見を具
体化したものである。絶縁性トナー粒子の電荷輸
送能力のここに示した増加は測定可能であり、ト
ナー粒子が感光性記録媒体または絶縁性媒体上に
形成された静電的電荷パターンによつて提示され
るような電位パターンの均一の色濃度のコントラ
ストの強い再生に必要な電荷密度を電気的に得る
ことを可能にする。トナー電荷は電場発生部の導
電性面においてトナーが通つた電場に応答して決
定され、トナーが経た物理的混合度の直接の結果
である。 たとえば、トナーの、必要な急速な乱流的な物
理的混合は、トナー粒子が２つの面の間の物理的
に連続な路を形成するように電位パターンが提示
されるもう１つの面から短距離に、かつ制御でき
るように置かれた輸送面上にトナー粒子が磁気的
に吸引されかつ制御されるときに得られる。この
ような輸送面は、電極−現像剤輸送手段（それは
またトナーに接触する導電性部分を与える）によ
つて提供される。トナー粒子を担つた輸送面の急
速な線変位により、電極−現像剤輸送手段の導電
性部分と、電位パターンを担つた表面との間の領
域にトナー剤の急速な、乱流的な物理的混合が生
じる。 本発明の方法を実施するときに１要素現像剤で
ある絶縁性トナー粒子の帯電に関連した現像の性
質に関するいくつかの詳細は明確には知られてい
ない。そして本発明の性質と範囲は、ここに示さ
れたあらゆる理論的考察によるものであると見な
されるべきではないことは理解されるべきであ
る。しかしながら、実際に行われた観察と測定が
以下の説明に対する基礎を形成し、それはここに
示した発明のより深い理解を示すものであると信
じる。設定された極性の電荷は、トナー粒子が高
電場を発する導電性面とくり返し接触したときに
トナー粒子に与えられる。トナー粒子は絶縁性で
あるから与えられた電荷はトナー粒子の１つの側
にとどまる。すなわち、与えられた電荷は表面に
沿つて横方向にもトナー粒子の塊を通しても急速
には動くことができない。しかしながら、電場が
存在すれば、いくらかの電荷は、１つの粒子上の
電荷を含む側が他のトナーの１つの側に接触した
ときに１つのトナー粒子から他のトナー粒子へ輸
送される。すなわち再びあたえられる。したがつ
て、電荷は、トナー粒子の経た物理的混合作用の
程度に比例して高電場領域のトナー粒子を介して
輸送されかつ分配される。 本発明をより完全に理解するために、添付され
た図面を参照すべきである。図面中ではいくつか
の図の各々において同じ、あるいは同じ機能の要
素は同じ参照番号あるいは参照文字で識別され
る。 第１図（一定の率で縮小あるいは拡大して描か
れていない）を参照すると、リセプタ部材１が示
されるが、これは現像されるべき電位パターンが
提示される面４を有する絶縁性の、あるいは感光
性の材料の層２と層２の裏打ちとして作用し、層
２と同じ浄材料で作られていても異なつた材料で
作られていてもかまわない、層２と物理的に接触
している層３とからなる。部材１の面４と反対側
の面５は、層３とグラウンドとの間の直接の導電
路によつて、あるいは層３とグラウンドとの間の
容量性結合とによつて接地されている。層３は導
電性であつてもなくてもよい。 電極−現像剤輸送手段６はリセプタ部材１の面
４に対し間隔をおいて対向する関係になつてい
る。電極−現像剤輸送手段６は導電性の部分８を
すくなくとも１つ有し、導電性あるいは絶縁性の
材料、あるいはそれらの混合材から形成されるも
う１つの部分７を有することもある。部分８のよ
うに使われる導電性材は、この方法で電場が存在
するときに部分８とトナー粒子との間の界面にお
いてかなりの量の電荷を１つの材料から他の材料
へ注入されるに充分な電気特性を有する材料であ
ることを意味する。部分７と８は電気的あるいは
物理的に接触していなくてもよい。簡単のために
第１図では部分７と８とは接触して示されてい
る。電気装置が導電性部分８とリセプタ１の面５
を結合するように設けられている。第１図の場
合、電極−現像剤輸送手段６の導電性部分８は、
基準電位を持ち電気的に接地されている電圧源１
０へ電気的に接続されている。電気−現像剤輸送
手段装置６と、リセプタ部材１の面４の間の領域
は現像領域を定める。１要素現像剤である磁気吸
引性で電気絶縁性のトナー粒子１２は現像剤領域
１１に分布している。電極−現像剤輸送手段６の
部分７または８は領域１１内のトナー粒子１２の
ための機械的支持部材として作用する。トナー粒
子１２は領域１１内に、個々のトナー粒子が一緒
に結合してリセプタ部材１と電極−現像剤輸送手
段６の間に物理的に連続な路を形成するように分
布する。一部のトナー粒子１２は導電性の部分８
の面１３と電気的に接触している。トナー粒子１
２は、磁石１５によつて発生される比較的均一な
磁力によつて現像領域１１内に保持され、制御さ
れる。現像領域１１内におけるトナー粒子１２の
比較的乱流的で急速な物理的混合は、電極−現像
剤輸送手段６の導電性部分８の面１３と、面１３
に接触しているトナー粒子との間の相対運動によ
つても生じる。トナー粒子の急速な乱流的混合に
よりトナー粒子は面１３とくり返し電気的に接触
する。たとえばこの混合は電極−現像剤輸送手段
６のすべての、あるいは一部分の運動によつて、
あるいは電極−現像剤輸送手段６のすべての、あ
るいは一部分の運動と組合わさつた磁石１５の運
動によつてえられる。 本発明の操作において、第１図を参照するとリ
セプタ部材１の面４に提示された電位パターンの
現像は次のような方法で行われる。リセプタ部材
１の面４に提示された電位パターンの電圧の大き
さと極性および電圧源１０によつて与えられる任
意の電圧の大きさと極性が部材１の面４における
像および非像領域を決定する。像領域は、電極−
現像剤輸送手段６の導電性部分８に関してトナー
によつて現像されるべき極性と電圧の大きさの電
位を有する面４内の領域である。非像領域は、電
極−現像剤輸送手段６の導電性部分８に関して、
トナーが比較的少ない状態にある電圧と極性を有
する領域である。電圧源１０によつて生じた任意
の電位および面４上の電位の存在によつて現像領
域内１１のトナー粒子１２、特に電極−現像剤輸
送手段６の導電性部分８の面１３と接触するトナ
ー粒子上に作用する電場が強くなる。電場によつ
て電荷が導電性の面１３から、面１３に接触する
トナー粒子へ入れられる。 前記の電荷の量と極性は、電圧源１０、面４上
の電圧、現像領域の幾何学的形状、および面１３
とトナー粒子１２との間の前記の相対運動量によ
つて生じる電圧によつて決定され、かつ制御され
る。トナー粒子１２に与えられる急速で比較的乱
流的な物理混合作用は面１３と接触していたトナ
ー粒子１２を面４の方へ輸送する。さらに、トナ
ー粒子上の電荷は物理的混合作用の結果として１
つのトナー粒子から他のトナー粒子への再注入に
よつて物理的に連続な路にある他のトナー粒子へ
輸送される。面４に近接した電荷を帯びた磁気吸
引性のトナー粒子は磁石１５によつて決定される
大きさの反発力によつて多くの粒子が面４から離
れようとする方向（第１図では上向きの方向）に
影響を受ける。この比較的均一な磁気反発力は、
トナー粒子上の電荷の量と極性、および面４上の
電位と電圧源１０によつて与えられる任意の電位
との結果としてこのようなトナー粒子上に作用す
る電場から生じる、面４に隣接したトナー粒子上
の電気的力と反対方向である。前述した像領域
は、このようなトナー粒子の面４への吸引を生じ
る上記の電気的力が前記の磁気反発力より大き
い、面４上の領域であり、前述した非像領域は磁
気反発力が電気的吸引力より大きい、面４上の領
域である。 前記の像領域と非像領域におけるこれらの力の
組合せの結果、トナー粒子は非像領域へ吸引もさ
れないし付着もしない。このようにしてトナー粒
子は、電位パターンを担つたリセプタ部材１を矢
印１７またはその反対方向に連続的に動かすこと
により面４の全面内の像領域内に優先的に付着さ
れ、それによつてトナー粒子を用いて部材１上に
前記の電位パターンを現像する。 上述の方法で高密度、高コントラスト、低バツ
クグラウンド、高品質の詳細な像が得られる。こ
のような像は再生されるべき電位パターンの高忠
実度再生である。その後現像された像は電位パタ
ーンを担つた部材１へ直接に固定され、あるいは
電子画像や電子写真の技術で述べられる周知の通
常の方法で他の材料へ輸送される。 ここに示される発明の第１の実施例が第２図に
示される。第２図（一定の率での縮小、拡大図で
はない）を参照すると、磁石１５は、複数個の、
軸上に広がつた扇形の磁石片１８がねりつけられ
ている円筒状の磁力線通過可能な軸２０からな
る。磁石片１８は偶数個が好ましい。磁石片の数
は例示のためにこの実施例では８個が選ばれてい
る。実際にはこの数はこれより大きくても小さく
てもよい。磁石片１８は軸の延長方向に沿つて比
較的均一な磁場を生じるように磁化されており、
かつ第２図にＮとＳとで示されるように外周に反
対の極を有する隣接した磁石片１８を有し、内周
と外周とでに異なつた磁極を有するように磁化さ
れている。電極−現像剤輸送手段６は、磁石１５
に関して軸をとりかこみ、かつ軸の半径方向に拡
がる導電性の、中空円筒１６の形をしている。円
筒１６は、軸２０に設けられ円筒１６に保持され
た、ペアリングを持つエンドキヤツプ（図示され
ない）によつて軸２０に関して回転可能なように
装着されている。円筒１６の外周面１３は、第１
図の電極−現像剤輸送手段６の導電性面１３に対
応する。 絶縁性あるいは導電性の材料で作られている矩
形の角柱要素１９は円筒１６の軸長に沿つてのび
る縁面２４をそなえている。要素１９は、面２４
が円筒１６の外周面１３から一定の距離にあり、
かつ円筒１６の軸と平行である。要素１９の面２
４と円筒１６との間の固定された距離は以下の説
明でドクター・ギヤツプと呼ばれる。要素１９
は、円筒１６が矢印２１に示される方向（第２図
では反時計方向）に回転するとき、１要素現像剤
である磁気吸引性で電気絶縁性のトナー粒子１２
を電極−現像剤輸送手段６の円筒１６へ均一にか
つなめらかに散布する機能を有する。円筒１６へ
運ばれるトナー粒子１２の量は設定されており、
ドクターギヤツプの調節、すなわち磁石１５に関
する要素１９の相対的位置によつて制御される。
実際には要素１９は種々の形をとることができ、
上述の機能を果すような大きさである。過剰のト
ナー粒子１２は領域２３に蓄積され、図示されて
いない供給装置が設けられてドクターギヤツプ上
の領域２３内のトナー粒子１２の連続的な供給を
維持するために使われる。 第１図に示されるように電位パターンを担うリ
セプタ部材１は、現像されるべき電位パターンが
提示される面４をそなえた絶縁性あるいは感光性
の材料の層２と、層２の裏打ちとして作用する第
２の層３とからなる。本実施例では、層３は導電
性である。リセプタ部材１と円筒１６とは、軸の
半径方向に円筒が部材１の面４から固定された均
一の距離にあるように置かれている。この距離は
以下の説明で現像剤ギヤツプと呼ばれる。電位パ
ターンを担うリセプタ部材１は堅くても柔軟性に
富んでいてもよく、円筒状のドラムあるいはベル
ト（図示されていない）のような付加的部材の外
周によつて支持されてもよいし、またこれら部材
を形成してもよい。第１図のように、面４の反対
側の、電位パターンを担うリセプタ部材１の面５
は電気的に接地されている。このような接続は第
１図に関して説明した任意の形をとつてよい。 電極−現像剤輸送手段６のための円筒１６は電
圧源１０に電気的に接続され、同電圧源は接地し
ても電気的に接続されている。電圧源１０の接続
は、円筒１６が回転するためにただ機構的にだけ
示されている。回転体への電気接続を与える方式
は当業者には周知である。 本発明の方法による第２図のこの実施例の操作
において、磁石１５の区分１８は面４に一般に対
向して位置し、静止している。ドクターギヤツプ
と現像ギヤツプは、円筒１６の軸の回りの回転速
度に関して現像領域１１内のトナー粒子が、時間
的に比較的一定な、円筒１６の軸に沿つて均一で
ありかつ必要な現像速度と密度とを得る大きさの
領域２２内で面４に接触するように選ばれる。領
域１１内のトナー粒子１２に対する比較的乱流的
で急速な物理的混合作用は、混合作用の程度が回
転の速度とともに増加する円筒１６の、軸のまわ
りの比較的急速な回転によつて行なわれる。回転
の結果、トナー粒子１２の一部は電極−現像剤輸
送手段６の導電性円筒１６の外周面１３とくり返
し接触し、このようなトナー粒子は前述したよう
に面１３からの電荷の注入により帯電する。物理
的混合作用により他のトナー粒子に面１３に隣接
した位置から面４に隣接した位置へのトナー粒子
の物理的輸送によつて電荷が輸送されまた前述し
たようにトナー粒子間での電荷の再入射によつて
も電荷が輸送される。リセプタ部材１上の前記の
電位パターンの現像は、矢印１７に示した方向
に、あるいはその逆方向に、電極−現像剤輸送手
段６に関してリセプタ部材を連続的に動かすとき
に進行する。トナー粒子が面４のどこにどれだけ
付着されるかは、上述した条件、および面４に提
示された電位パターンの電圧の大きさと極性に関
する、電圧源１０によつて供給された電位の大き
さと極性によつて決定される。 第２図の装置は磁石１５を回転させて操作する
ことも可能である。磁石１５の回転は現像される
像に縞を生じさせないために充分高速でなければ
ならない。磁石片１８のＮ極およびＳ極が交互に
領域１１にあらわれる速度があまりにも遅いとき
に縞が生じる。磁石１５の急速回転により現像ギ
ヤツプをトーナー粒子がよりよく流れるようにな
ることが発見されている。円筒１６の回転速度は
磁石１５が回転するときには若干減じてもよい。
磁石１５は円筒１６と同じ方向に同じあるいは異
なつた速度で、あるいは円筒１６と反対方向に回
転してよい。 この方法でもリセプタ部材１上の電位パターン
の高品質現像が得られ、像が再生される。現像さ
れた像は高密度、低バツクグラウンド、エツジの
鋭い再現性を有し、また微細な詳細と大きな一様
の像領域の両方の再生が良好である。 本発明の第２の実施例が第３図に示される。第
２図に関連して説明したのと同じリセプタ部材１
が用いられる。第３図（一定の比率での縮小・拡
大図ではない）を参照すると、電極−現像剤輸送
装置６は２つの物理的に分離した部分７と８から
なる。部分８は、電極−現像剤輸送装置６の１つ
の導電性部分を提供すると同時に、第２図の要素
１９について説明した機能をはたす矩形の角柱導
電性要素を構成する。部分８は電圧源１０に電気
的に接続され、同電圧源は接地されている。電極
−現像剤輸送装置６の他の部分７は導電性の空の
円筒２８を含み、同円筒の外周上には電気絶縁性
材料でできた層２９が担われる。この実施例で
は、層２９はトナー粒子１２を輸送するための機
械的支持として作用する電気的絶縁材料からなつ
ている。円筒２８は、接地されている第２の電圧
源３０へ接続された導電性部分を提供する。円筒
２８と導電性部分８は電圧源１０と３０および面
４における電位とともにトナー粒子１２に作用す
る電場を制御、決定する作用を持つ。トナー粒子
が送られる電場は部分８と層２９との間に確立さ
れる。さらにトナー粒子が送られる電場は層２８
と面４の間、および部分８と面４の間にも確立さ
れる。 この実施例に従つた、本発明の操作において、
電圧源１０と３０によつて提供される電圧は現像
に必要な密度と速度を供給するために部材１の面
４上の電位パターンと組合わせて決定される。一
般に、本実施例では、電圧源１０と３０の両方に
よつて提供される電圧は部分８から電気絶縁性の
トナー粒子１２へ注入される電荷の量と極性を決
定し、一方、電圧源３０によつて提供される電圧
は、面４上の電位パターンに関連して、電位が別
個の大きさと極性である面４上の像領域と非像領
域上に付着されるトナー粒子の量を制御、決定す
る。本実施例では、トナー粒子１２の物理的乱流
的混合は部分８に隣接した領域中のトナー粒子か
ら面４上の領域２２中のトナー粒子へ電荷を輸送
する作用を持つ。この場合、トナー粒子１２によ
つて提供される物理的に連続な路は導電性部分８
から面４の領域２２まで拡がつている。 第１の実施例のように、第３図に示した装置は
第２図に関連して説明した磁石１５を含む。その
磁石は静止していても、円筒２８と同じ方向に同
じあるいは異なつた速度で回転しても、円筒２８
と反対方向に回転してもよい。 部材１の面４上の電位パターンの発現は矢印１
７に示された方向あるいはその逆方向に現像領域
１１に関してリセプタ部材１を動かすことにより
以前の実施例で説明したように進行する。円筒２
８の回転は矢印２１に示されるように反時計回り
である。高密度、低バツクグラウンドでエツジの
鋭い像が得られるが、この像は細かな詳細と大き
な一様の領域の両方のよい再生像である。 第４図を参照すると、他の実施例が示され、電
圧源３０が使用されていないことと部分８はトナ
ー粒子に接触する面４に比較的近く位置するのが
好ましいことを除けば第３図の実施例と同様であ
る。円筒２８へは電圧が供給されないので、円筒
２８は、必要ならば層２９を消去することを可能
にする絶縁材料で作つてよい。部分８はトナー粒
子１２と接触する限られた導電性面領域を供給
し、その位置は現像される像の質に重要な関係が
ある。さらに部分８について、その充分な広さの
導電性トナー粒子１２が接触するような形にする
ことに注意しなければならない。現像はリセプタ
部材１を現像領域１１に関して矢印１７に示され
る方向あるいはその逆方向に動かすことによつて
以前の実施例のように進行する。 本発明の他の実施例が第５図に示され、層２９
が用いられないので円筒２８の導電性材料は、導
電性部分８を有する電極−現像剤輸送装置６の他
の導電性部分を提供することを除けば第３図の実
施例と同様である。この場合、トナー粒子１２は
部分８および円筒２８の面に接触し、電圧源１０
と３０によつて供給される電圧の影響のもとに、
電荷は円筒２８の表面１３に接触するトナー粒子
とその円筒２８の表面１３に注入される。この特
定の実施例において、２つの電圧源のうち、電圧
源３０によつて供給される電圧はこの実施例に従
つた本発明の操作において部材１上に配置される
トナー粒子の量を決定するのに最も重要である。
電圧源１０によつて供給される電圧が面４上の電
位パターンの現像に影響を与えるのに効果がある
程度は、一般に、電圧源１０と３０とによつて供
給される電圧の代数的差の大きさに関係があり、
比例している。以前の実施例のように現像は現像
領域１１に関する部材１の、矢印１７によつて示
される方向、あるいは反対方向の動きによつて進
行する。 本発明の上述したすべての実施例において、電
圧、ギヤツプ、間隔、および回転速度は高品質の
現像および再生像が得られるように調節しなけれ
ばならない。 上述の実施例で説明した技術は、簡単のため、
および説明のために必然的に特定のものになつ
た。本発明の上述した実施例の拡張、変更および
修飾は当業者には明らかである。 本発明の過程は現像領域におけるトナー粒子に
対する急速で乱流的な物理的混合作用の結果とし
ての、１要素現像剤である電気絶縁性トナー粒子
の帯電およびそれによる電荷輸送に頼るので、本
発明の動作原理と機構をよりよく理解し、本発明
が適用可能なトナー粒子に対する制限を確立する
ための第６図ないし第１０図を参照する。 第６図は、種々の代表的トナーに対して直流が
加えられた電場（単位Ｖ／cm）（横座標）の関数
として静電導電率（単位／cm）（縦座標）を対
数−対数で描いたグラフである。静電導電率の測
定はネルソンに対する米国特許第3639245号のカ
ラム３，54行からカラム４，47行に説明された技
術によつた。ＡからＧの名のつけられた各カーブ
は、特性が表に要約された特定の型のトナー粒
子を示す。 第６図および表のトナーA.D.EおよびＦはす
べてネルソンに対する米国特許第3639245号の技
術に従つて処理された１要素現像剤である磁気吸
引性のトナー粒子である。各々はエポン樹脂をベ
ースにして60重量パーセントの酸化鉄を含む。し
かしながら、トナーＡは本発明の目的のためには
比較的導電性にとむと考えられるが粒子の表面層
内に２重量パーセントの導電性カーボンを含んで
いる。すべて電気的絶縁性があると考えられるト
ナーＤ，Ｅ，Ｆは、粒子の表面層内にそれぞれ
0.60，０−０，0.33重量パーセントの導電性カー
ボン粒子を含んでいる。トナーＡはVQC 型
複写機で使用するためにミネソタ州セント・ポー
ルのミネソタ・マイニング・アンド・マニユフア
クチユアリング・カンパニーによつて商業的に販
売されている355型イメージングパウダーの例で
ある。 第６図および表のトナーＢは本発明のために
導電性があると考えられる１要素現像剤である磁
気吸引性のトナー粒子である。トナーＢは、ほぼ
5.0重量パーセントの導電性カーボン粒子がトナ
ー粒子の表面上および樹脂を含むトナー粒子内に
均一に散在していることをのぞけばネルソンに対
する米国特許第3639245号の技術と同様に処理さ
れる。 第６図および表のトナーＣは１要素現像剤で
ある磁気吸引性トナー粒子であり、本発明の目的
のためには電気絶縁性があると考えられる。トナ
ーＣも、また、４重量パーセントの導電性カーボ
ン粒子がトナー粒子の表面上および樹脂を含むト
ナー粒子内に均一に散在していることをのぞけば
ネルソンに対する米国特許第3639245号の技術と
同様に処理される。 第６図および表のトナーＧはゼロツクスコー
ポレーシヨンによつて製造される3100型複写機に
用いられる２要素現像剤である非磁性の絶縁性ト
ナー粒子である。このトナーの静電導電性は、本
発明を適用する１要素現像剤である電気絶縁性、
磁気吸引性のトナー粒子の静電導電性率の限度の
参考のために引用したが、このトナーＧは非磁気
吸引性であつて、したがつてここに説明する過程
には適していない。 上述の静電導電率測定技術を使用して、本発明
の操作に適した１要素現像剤である磁気吸引性で
電気絶縁性のトナー粒子は、一般に、10000V／
cmの電場において10^-12／cmより小さい静電導
電率を有するトナーであることがわかつた。それ
らのトナーは絶縁性があり、かつ磁気吸引性があ
るので第６図および表のＣ，Ｄ，ＥおよびＦと
名付けられたトナーが本発明で説明される過程に
おける使用に適している。これら一群の適してい
るトナーは代表的なものだけであつて本発明に適
しているすべての考えうるトナーを含んでいるわ
けではない。

【表】 第７図と第８図を参照すると、直流が加えられ
た電場（単位10⁴V／cm）（横軸）の関数として表
のトナー粒子ＢとＣとの電流量（単位μA）の
動的、すなわち運動依存の輸送率（縦軸）のグラ
フが示される。これらの測定は第２図に示したの
と同様の現像剤装置を用いて行われたが、第２図
の電位パターンを担う部材１のかわりに導電性ア
ルミニウム部材を用い、要素１９はアルミニウム
で作られ円筒１６と要素１９とはスイツチ（図示
されない）を介して可変電圧源１０へ接続されて
いる点が異なる。第２図を参照すると、図示され
るように反時計回りに軸のまわりを回転するステ
インレススチール製の円筒１６は電極−現像剤輸
送装置６内の電極装置として用いられた。円筒１
６は外周の直径がおよそ3.18cm、長さがおよそ24
cmであつた。磁石１５は静止しており、直径がお
よそ2.84cmであつた。この半径方向の磁場の最大
値はおよそ800gaussであつた。要素１９の面２
４と同筒との間の距離、すなわちドクターギヤツ
プの最小値は一様に0.030cmであり、円筒１６と
アルミニウムの部材１の面４の間の最小距離は一
様にほぼ0.051cmであつた。トナー粒子１２は円
筒１６上にあり領域２３内に過剰のトナー粒子は
要素１９の後方に存在した。巾がほぼ0.6cm、長
さが20cmのトナーの接触する領域２２はこのよう
な構造によつて提供される。特定のトナーに対す
る動的定常状態電流を測定するために、導電性の
アルミニウム部材１は固定され、10000Ωの抵抗
（図示されない）を通して電気的に接地されてい
た。 操作中は、測定されるべきトナー粒子は円筒１
６上へ置かれ、円筒は反時計方向に回転させて円
筒の表面に対して設定された線表面速度を与え
た。円筒１６と要素１９とをグラウンドに対して
一定のバイアス電圧を短時間で与えるためにスイ
ツチが閉じられた。10000Ωの抵抗の両端間の電
位差を監視するためにオシロスコープを用いた。
抵抗による平均の定常的電圧降下を記録し、各バ
イアス電圧と選択された円筒速度に対して平均の
定常的電圧降下を抵抗値で割ることにより動的な
定常状態電流を計算した。印加された電場の近似
質はバイアス電圧を0.051cmという最小現像ギヤ
ツプで割ることにより計算した。試験した、すべ
ての１要素現像剤である磁気吸引性のトナー粒子
は、印加された電場の強さが増加すれば動的な定
常状態電流が単調に増加するという性質を示すこ
とが観察された。 上述の方法では、動的な定常状態電流は、必要
な任意の特定のトナーに対して印加された電場と
円筒面速度の両方の関数として測定される。 第７図は動的な定常状態電流（単位μA）（縦
軸）を印加された電場（単位10⁴V／cm）（横軸）
の関数として表のトナーＣを用いたときの３種
の異なつた円筒面速度に対して半対数グラフで示
したものである。このトナーは絶縁性と見なされ
本発明の実施に適したものである。第７図のカー
ブ４１（破線）は５cm／secの一定の円筒線表面
速度で測定した電流を示し、第７図のカーブ４２
（点線）は10cm／secの一定の円筒線表面速度で測
定した電流を示し、第７図のカーブ４３（実線）
は50cm／secの一定の円筒線表面速度で測定した
電流を示す。３本のカーブで示されるように動的
な定常状態電流の振幅は、ほぼ10000V／cmより
も大きな印加された一定の電場に対して、円筒面
速度が５cm／secから50cm／secに増加するにつれ
てすくなくとも10倍になつている。 第８図は動的な定常状態電流（単位μA）（縦
軸）を印加された電場（単位10⁴V／cm）（横軸）
の関数として表のトナーＢを用いて３種の異な
つた円筒面速度に対して半対数グラフで示したも
のである。このトナーは比較的導電性と考えられ
本発明の実施には適用されない。第８図のカーブ
４４（破線）は、５cm／secの一定の円筒線表面
速度で測定した電流を示し、第８図のカーブ４５
（点線）は10cm／secの一定の円筒線表面速度で測
定した電流を示し、第８図のカーブ４６（実線）
は50cm／secの一定の円筒線表面速度で測定した
電流を示す。第７図の結果とは反対に動的な定常
状態電流の振幅は、10000V／cmより大きな一定
の印加された電場に対して円筒面速度が５cm／
secから50cm／secに増加したときにほとんど同じ
か若干減少している。いいかえれば、円筒速度、
したがつてトナー粒子の運動はこの特定のトナー
の電荷輸送特性にほとんど影響しない。 いわゆる絶縁性トナー粒子で得られる電流振幅
は、充分な物理的混合作用が行なわれたときには
著しく高く、いわゆる導電性トナーの場合に得ら
れる電流振幅とほぼ同じオーダであることが観察
された。 第９図を参照すると、動的な定常状態の電流
（単位μA縦軸）を円筒面速度（単位cm／sec）（横
軸）の関数としていくつかの型のトナー粒子と印
加された電場に対して半対数グラフに示したもの
である。第９図のカーブＡは表のトナーＡを用
いてほぼ0.5×10⁴V／cmの一定の電場を印加して
収集したデータである。第９図のカーブＢは表
のトナーＢとほぼ1.0×10⁴V／cmの一定の電場を
印加して収集したデータである。第９図のカーブ
ＦとＥとはそれぞれ表のトナーＦとＥとを用い
てほぼ2.0×10⁴V／cmの一定の電場を印加して収
集したデータである。比較的導電性であり、本発
明の実施には適さないトナーＡとＢとは電荷輸送
特性が、ほとんどあるいは全くトナーの運動によ
らないが、絶縁性で本発明の実施に適しているト
ナーＦとＥとは、電荷輸送特性がトナーの運動に
著しく依存し、動的な定常状態電流は、円筒面速
度が２cm／secから60cm／secに増加すると振幅が
ほぼ２桁のオーダーで増加する。第９図のカーブ
ＥとＦとは１要素現像剤である磁気吸引性で電気
絶縁性のトナー粒子の動きを示すものであり、こ
のトナー粒子はほぼ10000dcV／cmの電場で10^-12
／cm以下の静電導電率を有し、本発明の実施に
適している。 第９図のデータは、１要素現像剤である絶縁性
で磁気吸引性のトナー粒子が、著しい単調増加
の、トナーの運動依存の電荷輸送特性を示し、か
つトナー粒子運動に関連した電流は比較的大きな
振幅を有するので現像中にトナー粒子上に比較的
高い電荷密度を供給できることを示している。こ
のデータは、また、本発明に従つて電位パターン
を現像するために必要な電荷輸送を生じる、トナ
ー粒子の急速で乱流的な物理的混合を行う制御さ
れた円筒の回転の重要性を示している。 第１０図は、電荷輸送特性、すなわち動的な定
常状態電流の測定値と本発明の実施における現像
性能の間の関係を示す。第１０図は、１要素現像
剤である電気絶縁性で磁気吸引性のトナー粒子
（表のトナーＦ）および１要素現像剤である比
較的導電性の磁気吸引性のトナー粒子（表のト
ナーＡ）を用いたときの円筒面速度（単位cm／
sec）（横軸）の関数としての現像された実像領域
の拡散反射光学密度（縦軸）のグラフを示す。
2.5×10^-3cmの厚さの絶縁性ポリエステル層が表
面電位がおよそ＋2000Vに均一に荷電され、その
後、２つの型のトナー粒子を用い、変数として円
筒線表面速度を用いたものである。付着されたト
ナー粒子は注意深く熱でポリエステル面に固定さ
れ、その後、現像された像の拡散反射密度が測定
され用いられたトナー粒子と円筒線表面速度に従
つて表にまとめられた。このデータの表は表に
示され、データが収集された方法の説明がそれに
続いて例１と例２に示される。第１０図を参照す
ると、トナーＡを用いて得られた反射光学密度は
比較的トナーの運動に関係のないことを示してお
り、このカーブの形は第９図のカーブＡと同じで
ある。また、トナーＦを用いて得られた反射光学
密度は著しくトナーの運動に関係のあることを示
しており、このカーブの形は第９図のカーブＦの
形と質的に非常に似ている。第１０図のデータ
は、動的な定常状態電流によつて測定された電荷
輸送特性は、ここに示した過程で用いられる１要
素現像剤である絶縁性で磁気吸引性のトナー粒子
の現像性能と比例していることを示している。 この時点までに示されたデータと結果とは本発
明の動作原理と範囲とを確立するためには必然的
に特定のものであつた。特定の電極装置と物理混
合作用源とが用いられ、１要素現像剤である電気
絶縁性で磁気吸引性のトナー粒子を荷電するため
の非常に効果的な装置であることがわかつた。こ
れに反してもしあつたとしてもごくわずかの著し
い運動にほとんど依存しない帯電が１要素現像剤
である比較的導電性トナー粒子で観察された。こ
のような絶縁性のトナー粒子を制御して効果的に
現像する能力は、静電的方法で紙のような他の媒
体に現像された像を転送しようとするときには特
に意味をもつ。電気絶縁性のトナー粒子はその電
荷を保持し、その結果、その電荷に作用する静電
的転送力は、比較的導電性のトナー粒子が用いら
れたときよりも本質的に大きい。 ここ以降では、動的な定常状態電流という術語
は第７図ないし第９図を参照して既に説明した方
法で測定された電流、あるいは上述の装置と同様
の装置で測定した電流を意味する。 本発明で用いられる電位パターンを担う部材
は、リセプタ部材ともよばれ、重合体シート、特
にポリエステルシート、弾力性材料、ガラス、エ
ポキシ材料、酸化アルミニウム、２酸化シリコ
ン、２酸化亜鉛などの絶縁性コーテイング、紙そ
の他に対する絶縁性コーテイングを構成する構造
物を含む種々の絶縁性および半導体材料で作つて
よい。またリセプタ部材は単体の、あるいは、た
とえば砒素セレナイド、２酸化チタニウム、セレ
ニウム、硫化カドミウムのような絶縁性バインダ
中におかれた光導性材料と、トリニトロフルロエ
ノン上におかれたあるいはそれと組み合わされた
ポリ−Ｎ−ビニルカーバゾルのような有機光導体
とから構成されてもよい。同様に、リセプタ部材
はセレニウム層上のポリ−Ｎ−ビニルカーバゾル
層のような合成光導体あるいはバイダ中の硫化カ
ドミウム層上のポリエステル層のような合成材料
から構成してもよい。保護のための上面皮覆が、
目に見えない電位パターンの現像を禁止しないか
ぎりリセプタ部材上の面に存在してもよい。一般
にリセプタ部材は現像が生じることができるのに
充分な時間の間、目に見えない電位パターンを担
うことができなくてはならない。リセプタ部材は
現像の間自分で支持するか、あるいは導電性層で
支持されるかもしれない。また、リセプタは終り
のないベルト、一巻のウエブ、シート、あるいは
円筒状ドラムへ巻きつけてある形をとる。本発明
の実施のために適した多くのリセプタ部材が電子
画像や電子写真の当業者には周知である。 本発明の実施に適した現像剤はネルソンに対す
る米国特許第3639245号のコラム３，54行からコ
ラム４，47行までに説明されている技術に従つて
決定される、10000V／cmの電場において10^-11
／cmより一般に小さく、好ましいのは10^-12
／cmの静電導電率を有する１要素現像剤の磁気
吸引性で電気絶縁性のトナー粒子として一般に説
明される。このようなトナー粒子はすでに説明し
た動的定常電流によつても特徴づけられる。本発
明の実施に適用できるためにトナー粒子は、動的
な定常状態電流測定を行うために説明した装置内
の電場がおよそ10000V／cmであるとき導電性の
円筒線表面速度が５cm／secから50cm／secにあが
つたのに応答して動的な定常状態電流がすくなく
とも５倍、好ましいのは10倍かそれ以上に増加す
べきである。 適当なトナー粒子は、一般に、細かく分割され
たマグネタイトのような磁気吸引性材料が粒子上
および内に分散した熱可塑性の材料から構成され
る。適当な熱可塑性材料はエポンエポキシ樹脂
（シエルケミカルカンパニーの登録商標）のよう
なビスフエノール−Ａ−エポキシ樹脂、ポリスチ
レン、ポリエチレン、ポリアミド、ポリエステル
などを含む。 トナー粒子は熱可溶性あるいは圧力可溶性でも
よく、形は球形である。トナー粒子の最大直径は
ほぼ0.5μmからほぼ100μmの範囲が適当であり、
ほぼ2μmからほぼ35μmが好ましい。大きさの分
布は現像された像が要求する色調によつて広くて
も狭くてもよい。トナー粒子上の局所的電荷アク
セプタサイトは電荷放射の効率を高め、粒子の表
面上に固定された、たとえば導電性カーボンのよ
うな小さな導電性粒子によつて与えられる。これ
らの小さな導電性粒子は、粒子の静電導電率に大
きな影響を与えることなく合成トナー粒子全体に
分散している。トナー粒子の表面に前記の電荷ア
クセプタサイトを付加することによりこれらのト
ナー粒子による電荷放射および輸送効率が機能的
に向上し、現像中のトナー粒子上のより高い電荷
密度に耐える。この動作は第６図および第９図の
トナーＥとＦとを考えれば理解される。トナーＥ
は電荷アクセプタサイトとしてのカーボン粒子を
持たないが、トナーＦは表面層内に0.33重量％の
カーボン粒子を含む。第６図に示されるようにト
ナーＥはトナーＦよりも大きな静電導電率を有す
るが、第９図はトナーＦへ電荷アクセプタサイト
を付加することによりより大きな運動依存の電流
を流すことを示している。 本発明で使用される１要素現像剤である電気絶
縁性で磁気吸引性のトナー粒子は、充分細かな粒
子が粒子の表面層に付着されて静電導電率が
10000V／cmの電場においてほぼ10^-12／cmより
も小さくなるということを除けば、ネルソンに対
する米国特許第3639245号の指示と仕様に従つて
作られる。 本発明の実施において、現像領域のトナー粒子
はほぼ10^-5dyneかそれ以上の磁気吸引力でひか
れることが好ましい。いままで述べた磁石以外の
磁気吸引力源を用いてもよいし、他の形と大きさ
の磁石、あるいは電磁石を用いてもよい。 電極−現像剤輸送装置６の導電性部品８を構成
する適当な材料の例としてアルミニウム、銅、
金、銀、非磁性鋼、しんちゆう、その他がある。
また導電性の非金属材料として導電性ゴム、導電
性高分子、および導電性カーボンがある。これら
の導電性部分の抵抗率はほぼ10Ω⁵・cmより小さ
くあるべきで、10²Ω・cm以下が好ましい。 電極−現像剤輸送装置６の導電性部分８は、円
筒形、ベルト、板、刃のような種々の形と大きさ
でよく、またその表面仕上げはみがかれていて
も、サンドブラスト処理されていても、つや消し
されていてもよくまた種々の形をとつてよい。さ
らにその表面は、複数個のピンのような突起があ
り、導電性部分と絶縁性部分とが交互になつて物
理的に分離された領域から構成されてもよい。 電極−現像剤輸送装置６の部分７が存在する場
合には、このような部品は現像剤粒子のための機
械的支持構造として作用し、これらの場合には電
気絶縁性あるいは導電性あるいはその両方の材料
で作つてよい。部分７の電気絶縁性部分のための
適当な材料は種々のプラスチツクス、固体フエノ
ール、ポリエステル、ナイロン、テフロンなどの
高分子化合物などである。 既に図示して説明したように電荷輸送、すなわ
ち本発明で使用されるトナー粒子によつて獲得さ
れる電荷の蓄積率に影響を与えるものに少なくと
も２つの主要要素がある。１つは現像領域におけ
るトナー粒子による物理混合作用であり、もう１
つは現像領域におけるトナー粒子に対する電場の
大きさである。一般に、トナー粒子が、物理的混
合作用の結果として急速な、比較的乱流的な運動
にある間、トナーの運動速度か程度をますか、あ
るいは前記の電場の大きさを増すことにより電荷
輸送が増される。 必要な、トナー粒子の急速で乱流的な運動を得
る１つの方法は、トナー粒子を輸送するために用
いられる電極−現像剤輸送装置の急速な物理的変
位である。他の方法には、電極−現像剤輸送装置
のトナー輸送部分と磁気発生部分との両方の急速
な物理的変位を含む。電極−現像剤輸送装置が円
筒からなり、ただその円筒だけが回転する場合
は、その線形面速度はすくなくとも10cm／sec必
要ですくなくとも20cm／secあるのが好ましい。
すでに示したように電極−現像剤輸送装置が円筒
から構成され、磁気発生部材が、同様に回転して
いる円筒形であるとき、円筒の線表面速度は同じ
性能を達するためには若干減少させてもよい。磁
気発生部分は回転する時には、現像領域内の、時
間内の磁気力変化によつてひきおこされる現像像
における密度変動を最小にするに充分高い速度で
回転しなければならない。電極−現像剤輸送装置
または磁気発生部材の固定回転速度に対してトナ
ー粒子の配置を増すことは１つまたはそれ以上の
同様の現像装置を付加するか、１つの現像装置で
多重現像を行うかのいずれかによつて可能であ
る。 トナー粒子による、トナー粒子への電荷輸送を
増すための他の方法は、現像領域の電場の強さを
増すことである。それによつて電極−現像剤輸送
装置の導電性の部分からトナー粒子へのおよびト
ナー粒子間の電荷放射が増す。このことは与えら
れた実施例において電圧源を、電極と電位パター
ンを担つた部材１の面４の領域との間の電位差が
増すように制御することにより行われる。２つの
電圧源が存在する、第３図に示した第２の実施例
の場合、層２９は絶縁性で部分８と円筒２８とは
導電性であり、トナー粒子上の電荷量は２つの電
圧源１０と３０との間の電位差によつて決定さ
れ、この電位差は１般にほぼ100Vよりも大きく
ほぼ200V以上あるのが好ましい。 トナー粒子による、トナー粒子上への電荷輸送
を増すさらに他の方法は、電極−現像剤輸送装置
６の面１３と電位パターンを担う部材１の面４と
の間の間隔を減じることにより現像領域内の電場
を増すことである。この間隔は充分な電荷注入の
ために充分小さく、かつ現像領域内の材料の制御
できない電気的破損を防ぐために充分大きくしな
ければならない。一般にこういつた考慮は実施例
の特定の幾何構造と含まれる材料の電気的特性と
による。既に説明した、第２に示される第１の実
施例ではこの間隔は25×10^-4cmと50×10^-2cmの間
であるべきで、50×10^-4cmと10×10^-2cmの間が好
ましい。すべての場合、この間隔はすくなくとも
最大のトナー直径より大きくあるべきで直径の５
倍の大きさが好ましい。 一般に、本発明の与えられた実施例において、
電圧源および電極−現像剤輸送装置６の面１３と
電位パターンを担う部材１の面４の間の上述した
間隔は、最適な現像の質の観点から非常に注意深
く選ばれ制御されるべきである。特に上述の間隔
は、現像領域外でも一般に25％の正確さで、好ま
しくは10％以内の正確さで一定でかつ均一である
べきである。 本発明の実施において、電位パターンの大きな
実領域がトナー粒子で満たされる程度は制御可能
で、実領域が完全には満たされない強いエツジ効
果を有する現像から、実領域が完全にかつ再現性
よく発現される高忠実度を有する現像までにわた
る。現像ギヤツプの選択は実領域内の現像程度の
決定に重要な役割をはたす。一般により小さな現
像ギヤツプは実領域のよりよい現像を生じる。 本発明の過程において、電極−現像剤輸送装置
の現像剤輸送部分の、うねりのようなあるいは一
方向への、電位パターンを担う部材の動きの方向
と垂直な方向への物理的変位が生じて現像がおこ
る時間に現像ギヤツプが本質的に変化したなら
ば、このことは現像される像の質に対して望まし
くなく、著しく有害であることが発見されてい
る。このような動きは最小にするか消去されるべ
きである。 本発明を実施する過程において用いられるトナ
ー粒子は絶縁性であるから、トナー粒子が電位パ
ターンを担う部材の表面のような異質の材料に対
して摩擦を生じたときにトナー粒子は摩擦作用に
よるいくらかの電荷を得ることが期待される。摩
擦電気によつて得られる電荷の大きさと極性は用
いられる、異質の材料と摩擦の生じる程度によ
る。この摩擦電気作用は、トナーが帯電する極性
によつて有害にも有益にもなりうる。たとえば、
トナー粒子上の負の電荷が現像のために必要なら
ば、トナー粒子にいくらかの正の電荷を持たせる
摩擦電気的相互作用の存在は望ましくない。しか
しながら、本発明の過程は絶縁性トナー粒子がい
ずれかの極性の高電荷密度を電気的に得ることを
許すので摩擦電気的に得た任意の電荷の大きさは
粒子上の全電荷に対して少しだけしか寄与しな
い。したがつて高コントラスト像の制御された現
像に大した悪影響は及ぼさないことがわかつてい
る。 本発明の過程は高速の現像を行う能力を有す
る。このとき、１個の現像装置でリセプタ部材は
100cm／secのオーダで動き、現像発現装置が用い
られたならばもつと高速の現像を行うことができ
る。この過程は５cm／secまたはそれ以下の低速
での像の現像にも適している。第２図の実施例を
参照すると、トナー粒子と電位パターンを担う部
材との間の接触領域２２の巾は過程速度100cm／
secでほぼ1.0cmが典型的である。この過程速度と
はリセプタ部材１が矢印１７の方向へ動く速度で
ある。この場合、面４の面領域がトナー粒子中に
とどまつている時間は大体10^-2secである。この
時間間隔は、電気絶縁トナー粒子を用いた現像に
対して、同じような材料を用いた従来の現像と比
べて驚くほど短い。したがつて、この過程の１つ
の大きな利点は、トナー粒子の帯電とそれらのリ
セプタ部材上への付着の両方においてきわめて高
い効率が得られることである。 上述したように、この過程でトナー粒子が獲得
する電荷の量と極性とはなによりも電圧源によつ
て供給される電位の値によつて決定される。とこ
ろが、従来の現像過程では電荷の極性と時によつ
ては大きさまで提示された種々の他の材料に関し
て付着されるべきトナー粒子の摩擦電気的挙動に
よつて支配的にかつ効果的に決定される。本過程
の実施において同じトナー粒子の同じ電位パター
ンの正と負の両方の型の現像が電圧源の値と極性
をかえることによつて可能であることが発見され
ている。たとえば、第２図の実施例を参照する
と、像領域が比較的高い電位を有し、非像領域が
ほぼゼロ（グラウンド）電位を有し、かつ電圧源
１０によつて供給される電圧がほぼグラウンド電
位ならば、トナー粒子の本質的な付着は像領域に
生じて非像領域にはほとんどトナー粒子の付着は
生じない。しかしながら、電圧源１０が、像領域
の比較的高い電位に近い大きさと極性の電位を供
給するときには、トナー粒子の実質的な量が非像
領域（ほぼゼロ電位）に付着され、像領域（比較
的高い電位）には非常に少量しか付着されない。 現像された像は直接にリセプタ部材に固着して
も、第２のサブストレートに固定するため、ある
いはさらに転移するために上記の第２のサブスト
レートに転移してもよい。サブストレートへのト
ナー粒子の永久的な固着は、圧力、熱、それらの
組合せ、あるいは化学的固着剤、または現像され
た像上へのシートあるいはフイルムの固着のよう
な従来の固着技術によつて行われる。 本発明の過程の典型的な利用法には、複写機で
の現像のような、複写技術の分野、高速複写、マ
イクロフイルムハードコピー機械、その他が含ま
れる。他の利用法は電子画像記録技術の分野、お
よび特に、絶縁体媒体上への電荷配置を行なう刺
激によつて発生された電位パターンの現像の分野
においてである。このような装置はコンピユータ
プリンタ、プロツタ、およびフアクシミリ機械と
して用いられる。一般に本発明の過程のきわめて
効果的な利用法は、電位パターンで構成される目
に見えない像の物理的現像が必要なときに可能で
ある。 以下の制限のない例は本発明の原理と実施例を
いくつかさらに説明するためにおかれている。 例 １ この例は、本発明の実施に適用可能な絶縁性で
磁気吸引性のトナー粒子の１要素現像剤によつて
獲得される電荷の大きさと極性とは現像領域内の
トナー粒子が経た電場に従うということを示す。
このことは、１台の現像装置を用い同時に１要素
現像剤である絶縁性で磁気吸引性のトナー粒子
を、比較的高い正の電荷を有する面の部分と比較
的高い負の電荷を有する面の部分とへ付着し、面
の電荷を持たない部分へはトナー粒子を付着しな
いことによつて示される。 使用された装置と得られた、現像されたパター
ンは第１１図に描かれている。2.5×10^-3cm厚の
ポリエステルフイルム４７シート（巾22cm、長さ
40cm）（イー・アイ・デユポン・ド・ネモアース
会社からMYLARの登録商標で利用可能）が、
導電性のアルミニウムのうすいフイルムで１つの
表面をおおわれ、直径20.3cmの円筒形の回転する
アルミニウムの支持ドラム４８は、上記のフイル
ムのアルミニウムでおおわれた側が支持ドラム側
になるようにして上記のフイルムでつつまれてい
る。そのあとフイルム合成体は適切に支持ドラム
にまかれ、アルミニウムの支持ドラムは電気的に
接地される。フイルム４７と支持ドラム４８は第
１図ないし第５図に関連して説明したリセプタ部
材に対応する構造を提供する。スクリーン制御ワ
イヤ５１を有するシールドされたコロトロン４９
とスコロトロン５０とはアルミニウム支持ドラム
上におかれ、その結果それぞれポリエステル面の
ほぼ1/3に対応した領域を均一に荷電することが
できる。20.3cm／secの線表面速度を発生するた
めに矢印１７で示されるように支持ドラムは反時
計方向に回転するため、コロトロン４９は、コロ
トロンの下を通過するポリエステル面の部分５２
上にほぼ＋2000Vに対応する電荷を均一に置くよ
うに調節されている。またサコロトロン５０は、
サコロトロンの下を通過するポリエステル面の部
分５３上にほぼ−2000Vに対応する電荷を均一に
置くように調節されている。コロナ発生装置の間
に位置したポリエステル面上では電荷は検出され
ず、その部分はゼロ電位となる。コロナ発生装置
を通過した後、電位を担つたポリエステル面は、
続いて第２図の電極−現像剤輸送装置６のために
用いられる形をした電極−現像剤装置６を通る。 電極−現像剤輸送装置６の円筒１６はステイン
レススチールで作られ、外径がほぼ3.18cmで長さ
がほぼ24cmである。磁石１５は静止していて第２
図の装置に関連して説明したように位置してい
る。磁石１５の直径はほぼ2.84cmでその半径方向
の最大磁場はほぼ700gaussである。円筒１６上
のトナー粒子を均一に散布するために矩形のアル
ミニウムの刃の形の要素１９が図示された位置に
おかれる。要素１９の縁と円筒１６の間の最小間
隔、すなわちドクターギヤツプは均一に0.030cm
である。円筒１６とポリエステルフイルム４７の
間の最小間隔、すなわち現像ギヤツプは均一でほ
ぼ0.053cmである。要素１９と円筒１６は両方と
も電気的に接地されている（図示されない）。こ
の例では、トナー粒子１２は、電気絶縁性の、第
６図および表のＦ型である。 第１１図に示されるように、右端から見たなら
ば、円筒１６は矢印２１で示されるように時計方
向に回転し、ほぼ25cm／secの一定の線表面速度
を発生している。トナー粒子１２の密度の高い均
一層がほぼ＋2000Vに帯電しているポリエステル
の部分５２に置かれ、トナー粒子１２の同様に密
度の高い均一層がほぼ−2000Vに帯電したポリエ
ステルの部分５３に置かれる。0Vの部分にはト
ナー粒子は置かれない。続いて行なわれた測定に
より＋2000Vの部分５２に置かれたトナー粒子１
２は負に帯電し、−2000Vの部分５３に置かれた
トナー粒子１２は正に帯電していたことが証明さ
れた。 例 ２ この例は、他のすべての条件が同じなら１要素
現像剤である絶縁性で磁気吸引性のトナー粒子が
用いられたときには均一に帯電した面上に置かれ
たトナー粒子の量は円筒面速度増加に伴つて増加
し、１要素現像剤である導電性で磁気吸引性のト
ナー粒子が用いられたときには円筒面速度に独立
である方法を示す。 例１の装置の条件とはトナー粒子の型と円筒面
速度を変化させた点を除いてそのまま用いられ
る。比較的絶縁性、あるいは比較的導電性で、磁
気吸引性のトナー粒子が別々の時に用いられる。
絶縁性で磁気吸引性のトナー粒子は例１で用いら
れたのと同じで第６図および表でＦ型と呼ばれ
たものである。導電性で磁気吸引性のトナー粒子
は第６図および表でＡ型と呼ばれたものであ
る。 手続きは以下のようである。充分な量の絶縁性
で磁気吸引性のトナー粒子が円筒１６上におか
れ、円筒の線表面速度が選択される。アルミニウ
ムのドラムがほぼ20.3cm／secの線表面速度で動
くとき、ポリエステルシートはコロナ発生機の下
を通つて＋2000V、0V、−2000Vの電位パターン
を獲得し、続いて接地された現像剤装置を通つて
電位パターンに対応した現像された像を形成す
る。その後、ポリエステルシートはアルミニウム
支持ドラムから除去されて付着されたトナーは、
数秒間ほぼ110℃の熱ブランケツトの上にシート
を置くことによつてポリエステルシートに固着さ
れる。その後ポリエステルフイルムの新しいシー
トがアルミニウム支持ドラムにまかれ、異なつた
現像剤円筒面速度が選択され、次のサンプルが得
られる。種々の円筒面速度を用いていくつかの現
像されたポリエステルシートが得られたのち、絶
縁性で磁気吸引性のトナー粒子のかわりに導電性
で磁気吸引性のトナー粒子を用いて同じ手続がく
り返される。導電性のアルミニウムフイルムが、
苛性ソーダ溶液でふくことにより現像され固着さ
れたトナー粒子を含む各ポリエステルサンプルの
背面から除去される。そのあとポリエステルサン
プルは0.16単位の拡散反射光学密度を有する白い
紙上に付着され、＋2000V、0V、−2000Vの領域に
付着されたトナー粒子の拡散反射光学密度が各サ
ンプルに対して測定される。この結果は表にま
とめられ、第１０図に図示される。

【表】 例 ３ この例は、１要素現像剤である導電性で磁気吸
引性のトナー粒子による像ごとのパターンを本発
明の過程に従つて感光性の電位パターンを担う部
材上に配置したとき円筒面速度の著しい減少の影
響を説明する。 第２図に描かれたのと同様の要素が用いられる
が、部材１の層２は、ミネソタ州セントポールの
ミネソタマイニングアンドマニフアクチユアリン
グカンパニーによつて販売されているような、当
社のVQCシリーズの複写機で用いる酸化亜鉛型
のシートからなり、部材１の層３は直径20.3cmの
アルミニウム支持ドラムからなる。酸化亜鉛シー
トはアルミニウム支持ドラムのまわりをつつんで
おり、適切にまいてある。暗所でシートはコロナ
放電装置の下を通過するときにほぼ−600Vに帯
電する。その後このシートにはタングステン光源
を用いて明るいところと暗いところの像ごとのパ
ターンが作られる。明るいところの最大露光はほ
ぼ0.18mJ／cm²である。電極−現像剤輸送装置６
を通過する直前に酸化亜鉛上の面電位パターンは
光のあたらないところでほぼ−500V、光のあた
つたところでほぼ−50Vである。 電極−現像剤輸送装置６、磁石１５、および要
素１９は例１に説明した酸化亜鉛シートに関して
同じ装置、同じ寸法、相対的に同じ位置である。
磁石区分１８は静止していて例１に示したように
位置している。しかしながら、ドクターギヤツプ
は均一に0.038cmで現像ギヤツプは均一で、ほぼ
0.046cmである。＋500Vのバイアス電圧が円筒１
６と要素１９に加えられる。トナー粒子１２は、
過剰のトナー粒子のたまりが要素１９の片側に存
在する程度に円筒上に送られる。この例では、ト
ナー粒子１２は第６図と表でＥ型と呼ばれたも
のである。トナー粒子を輸送し、電極装置の導電
性部分として作用する円筒はほぼ76.2cm／secの
線表面速度で反時計に回転し、電位パターンを担
つた帯電した酸化亜鉛シートは線表面速度20.3
cm／secで時計方向に回転する。その結果生じる
現像された像はトナー粒子を選択的に、電位が比
較的高い上述した光のあたらない領域に付着し、
電位がわずか−50Vの光のあたつた領域にはトナ
ー粒子は付着されない。結果として生じる像は良
質で像領域には高密度で、非像領域には低バツク
グラウンドであり、実像領域の内には均一にトナ
ー粒子が満たされている。現像された像が、数秒
間ほぼ110℃に熱ブランケツト上にシートを置く
ことにより酸化亜鉛に固着されるとき、均一に満
たされた実像領域では拡散反射光学密度は1.20単
位である。 トナー粒子の急速で乱流的な物理的混合の重要
性は著しく減少させた円筒の線表面速度を除いて
は既述したパラメータを用いた像の現像によつて
説明される。たとえば、0.50というみたされた実
像領域内の最大拡散反射光学密度を有する低コン
トラストの像は、円筒の線表面速度が7.6cm／sec
に減少したときに得られる。 例 ４ 注記することを除いて例３で用いた装置、手
続、および１要素現像剤である絶縁性で磁気吸引
性のトナー粒子がポリビニルカーバゾル−トリニ
トロフルオレノン（PVK−TNF）感光性部材上
に像ごとに現像させる方法で現像させるのに用い
られる。感光性部材は15μmの厚さのフイルムで
ポリ−ｎ−ビニルカーバゾルの１モノマ単位と
２，４，７−トリニトロ−９−フルオレノンの１
分子との１：１の割合で本質的には構成されてい
る。このフイルムは、導電性のアルミニウム上に
コートされるが、このアルミニウムは柔軟なポリ
エステル支持層にコートされている。この合成構
造物は20.3cmの直径のアルミニウム支持ドラムを
つつんでいるが、ポリエステル面がドラムに面し
ている。さらにこのフイルム合成体は適当にまか
れて導電性のアルミニウム層は接地されている。
円筒を担つた現像剤を通る直前、PVK−TNF層
は帯電して光パターンに露光され、光のあたらな
いところ、すなわち像領域ではほぼ−800Vの電
位に、PVK−TNF面の光のあたつたところ、す
なわちバツクグラウンド領域ではほぼ−50Vの電
位に対応した電荷パターンが生じる。 ドクターギヤツプは均一に0.028cmになるよう
に、現像ギヤツプは均一で、ほぼ0.043cmになる
ように調整される。＋100Vの直流バイアス電圧が
導電性円筒とアルミニウム要素すなわち刃に供給
される。その結果として生じる現像されたPVK
−TNFフイルムには、高電位の光のあたらない
領域には均一で高密度のトナー粒子の付着が生
じ、低電位の光のあたらない領域にはトナー粒子
の付着は生じない。 例 ５ この例は例４で用いられた電位パターンを担う
部材の逆現像を行う能力について説明する。例４
の条件は、現像前に導電性円筒およびアルミ要素
上のバイアス電圧ムが−900Vであるということ
を除けば再び用いられている。このことにより
PVK−TNFの光のあたらない領域と導電性の現
像剤円筒との電位差がほぼ100Vになり、光のあ
たつた領域とでは電位差はほぼ850Vである。電
位差に応じて帯電したPVK−TNF層はトナー粒
子を担つた円筒を通つて例４のように動く。その
結果生じた像パターンは例４で得られた現像され
た像パターンの逆、すなわち陰画である。密度の
高い、均一な層のトナー粒子がサンプルの光のあ
たつた、低電位の領域に付着され、サンプルの光
のあたらない高電位の領域には付着されない。 例 ６ 注記したことを除けば、例３で用いた装置と手
続が、日本国、東京のカツラガワ・エレクトリツ
クカンパニーから利用可能な合成感光性部材上に
１要素現像剤である絶縁性で磁気吸引性のトナー
粒子を配置するために用いられる。この合成感光
性部材は導電性層上に固定された薄い硫化カドミ
ウムの感光性構成を含んでいる。ポリエステルで
もよい薄い絶縁性の上層が硫化カドミウム構成上
に設けられている。感光性部材は、カツラガワ過
程に従つて帯電するが、この過程は周知であり、
米国特許第3457070号を含む多くの特許に説明さ
れており、ポリエステル面の光のあたつた領域に
−320Vの電位を与え、光のあたらなかつた領域
に＋80Vの電位を与えるものである。用いられる
トナー粒子は例１で用いたのと同じものである。
静止した磁石ロールの位置を最適化することと現
像ギヤツプを均一にほぼ0.030cmに調整すること
を除けば、種々の要素の位置および円筒と感光性
部材構造の相対回転方向は不変である。円筒面速
度は63.5cm／secである。ステインレス・スチー
ルの円筒とアルミニウムの要素である刃とは両方
とも電気的に接地され、電位差に応じて帯電した
感光性構造は線表面速度12.7cm／secで現像装置
を通る。高コントラストの像が、−320Vに帯電し
た領域には、高密度で均一な層のトナー粒子が付
着され、＋80Vに帯電した領域にはトナー粒子は
付着されないで発現される。 例 ７ 注記したことを除いて、例３で説明した装置と
手続がこの例で用いられる。この例は電極−現像
剤輸送装置の導電性部分に供給されるバイアス電
圧の極性だけを変えることによつて合成感光性構
造上に陽または陰の像を現像する能力を説明す
る。 感光性部材は例６で用いられたのと同じであ
る。合成感光性構造は、ポリエステル面の光があ
たつた領域は−230Vの電位を、光があたらなか
つた領域は＋230Vの電位を供給するようにカツ
ラガワ過程に従つて感光された。第６図および表
のＤ型トナー粒子が用いられる。 静止した磁石ロールの位置を最適化し、現像ギ
ヤツプを均一にほぼ0.046cmに調整することを除
いて種々の要素の位置、形状、寸法は不変であ
り、また円筒および感光性構造の相対回転方向も
不変である。 ステインレス・スチールの円筒およびアルミニ
ウムの要素すなわち刃は−250Vにバイアスが与
えられ、電位差に応じて帯電した感光性構造が線
表面速度12.7cm／secで現像装置を通過する。高
コントラストの陽の像が、＋230Vに対応したポリ
エステル面の領域にトナー粒子が配置され−
230Vに対応した領域には配置されないで現像さ
れる。現像された像は正のコロナ放電装置を用い
て白い紙シートへ静電的に転送され、数秒間ほぼ
110℃の熱ブランケツト上にそのシートを置くこ
とによりシートへ固着される。トナー粒子が付着
された領域内の最大拡散反射光学密度は1.2単位
であり、トナー粒子を全く受けなかつた領域の拡
散反射光学密度は0.07単位である。 円筒と刃とが直流＋250Vにバイアスされてい
ることを除いて上述の段階がくり返される。高コ
ントラストの陰の像が、−230Vに対応した領域に
トナー粒子を付着し、＋230Vに対応した領域には
全く付着しないで現像される。現像された像は負
のコロナ放電装置を用いて白い紙シートへ静電的
に転送され、数秒間ほぼ110℃の熱ブランケツト
上にシートを置くことによりシートへ固着され
る。トナー粒子が付着された領域の最大拡散反射
光学密度は1.30単位である。陰および陽の印刷の
両方とも均一で高密度に実像内が満たされた高コ
ントラストの印刷である。 例 ８ この例は高速で動く砒素セレン化合物の感光性
部材上に現像するための条件を説明する。注記し
たことを除いて例３で用いた装置と手続とが用い
られる。感光性部材はアルミニウム支持ドラム上
にコートされた蒸着した非結晶質の砒素セレン化
合物の65μmの厚さの層からなる。砒素セレン化
合物層は、電極−現像剤輸送装置６を通過する直
前に両電位パターンが光があたつていない領域中
のほぼ＋1000Vと光があたつた領域中のほぼ＋
100Vに対応して存在するように光パターンに感
光し露光される。ドクターギヤツプは均一の
0.028mmに調整され現像ギヤツプは均一でほぼ
0.038cmに調整される。円筒の線表面速度は88.9
cm／secに固定されている。直流−250Vのバイア
ス電圧が円筒とアルミニウムの刃に供給される。
この例で用いた絶縁性で磁気吸引性のトナー粒子
は第６図および表のＤ型トナーである。電位差
に応じて帯電した砒素セレン化合物面はトナー粒
子を担う円筒を線表面速度76.2cm／secで通過す
る。その結果現像されたフイルムは高電位で光の
あたつていない領域に均一にかつ高密度でトナー
粒子が付着され、表面の低電位で光のあたつた領
域にはトナー粒子の付着は行われない。 例 ９ 例９、10、11、および12は第１２図に描かれた
装置の利用を含む。これらの例は本現像過程の融
通性を示すが、ここでは同じ型のトナー粒子と機
械的仕様が各例に対して用いられ、いくつかの異
なつた感光性構造を用いて鋭い、高コントラスト
の静電的に転送されたコピーが得られる。 この例で５８で示される感光性リセプタ部材は
コニシロク・ホト・インダストリーズで販売さ
れ、そのＵ−Bix480複写機で用いられる酸化亜
鉛型の構造である。この構造は薄いアルミニウム
層上にコートされた、樹脂バインダ中の染料に感
じる酸化亜鉛から構成され、上記のアルミニウム
層は柔軟な支持層に付着している。リセプタ部材
５８は直径15.2cmの接地されたアルミニウム支持
ドラム５９をつつみ、適当にそれにまいてある。
さらに感光性部材のアルミニウム層は電気的に支
持ドラムに接続されている。感光あるいは帯電部
６０はリセプタ部材５８上に設定された極性の均
一な電荷密度を静電的に設定し、また露光部６１
はリセプタ部材５８上に対応した電荷パターンを
発生するために像ごとの明暗パターンを供給し、
現像装置６２は電荷パターンを発現し、伝達部６
３は白い紙シート６５へ現像された電荷パターン
を静電的に転送し、清掃部６４はくり返し使用の
ためにリセプタ部材５８を清掃し状態を整える。
これらの装置はいずれも支持ドラム５９のまわり
に位置する。部６０，６１，６３，６４は静電複
写機技術では周知の多数の適当な型のうちから任
意の形をとることができるのでこれらに関しては
詳細は提供しない。 第１２図の装置はしや光性の箱（図示されな
い）の中に装備され作動する。支持ドラム５９は
帯電部６０と露光部６１とを15.2cm／secの線表
面速度で回転して通過し、現像装置６２を通過す
る直前に酸化亜鉛面は光のあたらない領域はほぼ
−520V、光のあたつた領域はほぼ−40Vに対応
した電位パターンを有している。現像装置６２は
回転可能な磁石ロール６７を囲む回転可能な導電
性のステインレス・スチールの円筒６から構成さ
れる。磁石ロールは、その周辺に交互にＮ極とＳ
極とを示すように磁化された磁化可能なセラミツ
ク材料である。さらに周囲の磁場分布は米国特許
第3455276号の第４図に示されたのと似ている。
磁場は磁石の軸方向に沿つては均一である。上記
の磁石ロールの半径方向の最大磁場はほぼ
800gaussである。ステインレススチールの円筒
６６は外径が3.18cmで磁石ロール６７の直径は
2.80cmである。アルミニウムの刃６８が第１２図
に示される場所に位置しドクターギヤツプが均一
な0.030cmになるように間隔がとられる。現像円
筒とリセプタ部材５８の表面との間の間隔は均一
にかつ0.043cmになるように調整される。電圧源
６９は円筒６６とアルミニウムの刃６８とに接続
され、これらに直流100Vのバイアスを与える。
バイアス電圧の極性はリセプタ部材が静電的に帯
電している極性と反対である。トナー粒子１２は
図示されない源から円筒６６へ供給される。第６
図および表でＦ型と呼ばれたトナー粒子が用い
られる。感光性部材は矢印７０で示されるように
反時計方向に回転し、トナー粒子１２を運ぶ円筒
は線表面速度63.5cm／secで時計方向に回転し磁
石ロールは反時計方向にほぼ毎分1500回転で反時
計方向に回転する。 電位差に応じて帯電した酸化亜鉛面が線表面速
度15.2cm／secで現像装置６２を通過して動いた
あと、酸化亜鉛面はシートの高電位、すなわち光
のあたらなかつた領域に高密度で均一なトナー粒
子１２の層が付着され、シートの低電位すなわち
光のあたつた領域にはトナー粒子は付着されな
い。 付着されたトナー粒子は、伝達部６３における
負コロナ放電装置を用いて白い紙シートへ静電的
に転送される。その結果生じる転送された像は良
質で、高密度の均一にみたされた実領域と鋭い、
良好に示された縁とを有する。また、連続色調
（グレイスケール）領域も良好に再現される。現
像された像は、結果として得られるコピーの最大
拡散反射光学密度が満たされた実領域内で1.46単
位、それに比較してトナー粒子が付着されなかつ
た領域で0.07単位となるように圧力と熱の組合せ
を用いて紙シートへ固着される。 例 10 ポリビニルカーバゾル−トリニトロフルオレノ
ンの感光性部材が酸化亜鉛のリセプタ部材５８の
代わりに用いられることを除いては例９の条件と
過程がくり返される。ポリビニルカーバゾル−ト
リニトロフルオレノン（PVK−TNF）感光性部
材は例４で説明したのと同じである。酸化亜鉛と
同様、この部材も導電性アルミニウム層が支持ド
ラムに電気的に接続されるように支持ドラム５９
にくつつけられる。PVK−TNF層は帯電部６０
で帯電され、現像装置６２を通過する前に表面の
電位パターンが光にあたらない領域はほぼ−
900V、光にあたつた領域はほぼ−80Vに対応し
て存在するように露光部６１で明暗の像ごとのパ
ターンに露光される。電位差に応じて帯電した
PVK−TNF面が現像装置６２を通過して動いた
あと、高密度で均一なトナー粒子層が表面上の高
電位、すなわち、光があたらなかつた領域に付着
され、表面上の低電位、すなわち光のあたつた領
域には付着されない。 結果として得られる転送された像は良質で高密
度の、均一にみたされた実領域と鋭い、良好に示
された縁とを有する。また、連続色調（グレイス
ケール）領域も良好に再現される。例９のよう
に、発現された像は、結果として得られるコピー
の最大拡散光学密度が、満たされた実領域内で
1.42単位、それに比較してトナー粒子が付着され
なかつた領域で0.07単位となるように圧力と熱の
組合せを用いて紙シートへ固着される。 例 11 セレン感光性部材が酸化亜鉛部材のかわりに用
いられ、帯電部６０が部材５８上に均一な正の電
荷を供給し、正のコロナ放電が伝達部６３で用い
られることを除けば例９の条件と過程がくり返さ
れる。この例では、リセプタ部材５８はアルミニ
ウムの支持ドラム５９上にコートされた蒸着され
た非結晶質のセレンの65μmの厚さの厚から構成
される。セレン層は帯電部６０で感光し、現像装
置６２を通過する前に表面電位パターンが、表面
上の光にあたらなかつた領域ではほぼ＋1100Vに
対応して、光にあたつた領域ではほぼ＋100Vに
対応して存在するように露光部６１で像ごとの明
暗パターンに露光される。電位差に応じて帯電し
たセレン表面が現像装置６２を通過して動いたあ
と、表面の高電位、すなわち光のあたらなかつた
領域にはトナー粒子１２の高密度で均一な層が生
じ、低電位、すなわち光のあたつた領域ではトナ
ー粒子の付着が行なわれない。 転送された像は良質で高密度の、均一にみたさ
れた実領域と鋭い、良好に示された縁とを有す
る。連続色調（グレイスケール）領域も良好に再
現される。現像された像は、結果として得られる
コピーの最大拡散光学密度が満たされた実領域内
で1.36単位、それに比較してトナー粒子が付着さ
れなかつた領域で0.07単位となるように圧力と熱
の組合せを用いて紙シートに固着される。 例 12 砒素セレン化合物のリセプタが酸化亜鉛リセプ
タのかわりに用いられることを除いて例11の条件
と過程がくり返される。リセプタ部材５８は、ア
ルミニウムの支持ドラム５９上にコートされた蒸
着された非結晶質の砒素セレン化合物の70μmの
厚さの層から構成される。砒素セレン化合物層は
帯電部６０で帯電し、現像装置６２を通過する前
に表面電位パターンが表面上の光があたらなかつ
た領域ではほぼ＋1000Vに対応して、光のあたつ
た領域ではほぼ＋80Vに対応して存在するように
露光部６１で像ごとの明暗パターンに露光され
る。電位差に応じて帯電した砒素セレン化合物の
表面が現像装置６２を通過した後、表面の高電
位、すなわち光のあたらなかつた領域にはトナー
粒子１２の高密度で均一な層が生じ、低電位すな
わち光のあたつた領域ではトナー粒子の付着は生
じない。 その結果として転送された像は良質で高密度
の、均一にみたされた実領域と、鋭い、良好に示
された縁とを有する。連続色調（グレイスケー
ル）領域も良好に再現される。現像された像は、
結果として得られるコピーの最大拡散光学密度が
満たされた実領域内で1.30単位、それに比較して
トナー粒子が付着されなかつた領域で0.07単位に
なるように圧力と熱の組合せで紙シートに固着さ
れる。 例 13 注記したことを除いて、例12の条件と過程が電
極−現像剤輸送装置６の部分８が導電性で静止し
ており、円筒２８あるいは部分７が電気絶縁性で
ある第３図を参照して説明した第２の実施例を説
明するこの例のために用いられる。 2.54×10^-3cm厚のポリエステル層がステインレ
ススチールの円筒６６の表面をおおつている。そ
の結果、アルミニウムの刃（第１２図の６８）は
電極−現像剤輸送装置の導電性部分８として機能
し、電圧源６９によつてグラウンドに関して直流
−325Vにバイアスされている。円筒の導電性部
分、すなわちステインレススチール層は電圧源
（図示されない）を用いてグラウンドに関して直
流＋400Vにバイアスされている。この電圧源は
第３図の電圧源３０に対応している。電位差に応
じて帯電した砒素セレン化合物が現像装置６２を
通過して動いた時、高密度で均一なトナー粒子１
２の層がほぼ＋1000Vに帯電していた砒素セレン
化合物の表面の領域に付着され、ほぼ＋80Vに帯
電していた砒素セレン化合物の表面の領域にはト
ナー粒子はほとんど付着されない。その結果の転
送された像は良質で高密度の、均一にみたされた
実領域と鋭い、良好に示された縁とを有する。ま
た連続色調（グレイスケール）領域も良好に再現
される。現像された像は、結果として得られるコ
ピーの最大拡散光学密度が満たされた実領域内で
1.35単位、それに比較してトナー粒子が付着され
なかつた領域で0.07単位になるように圧力と熱の
組合せで紙シートに固着される。 例 14 この例は本発明の現像過程の現像速度能力を説
明する。注記したことを除いて、例３で説明した
装置と手続が用いられる。感光性部材は例９に説
明した感光性の酸化亜鉛構造である。例１で用い
たのと同じＦ型のトナー粒子が用いられる。手続
は以下のようである。感光性の酸化亜鉛構造は直
径20.3cmのアルミニウム支持ドラムのまわりをつ
つみ、接地されている支持ドラムに感光性部材の
アルミニウム層が電気的に接続されるように適当
にまかれる。暗所で酸化亜鉛表面は電気的に帯電
し、現像装置を通過する前に表面の電位パターン
が光のあたらなかつた領域では均一な−520Vに
対応し、表面の光にあたつた領域ではほぼ−20V
に対応するように露光される。はじめに酸化亜鉛
シートを感光させたあとは正負変化するコンナ放
電装置と露光ランプとは、現像された酸化亜鉛面
への余分な処理を行なわないように切断される。 第２図を参照すると、磁石１５のロールは毎分
ほぼ1500回転の速度で時計方向に回転するが、こ
れは円筒１６の回転方向と逆である。ドクターギ
ヤツプは均一に0.028cmに調整され、現像ギヤツ
プは均一に、ほぼ0.041cmに調整されている。円
筒１６は反時計方向に線表面速度55.9cm／secで
回転し、直流＋200Vのバイアス電圧が電圧源１
０から円筒１６とアルミニウムの要素１９へ供給
される。 電位差に応じて帯電した酸化亜鉛シートは設定
された線表面速度で円筒１６と同じ相対方向に現
像装置を通つて動く。トナー粒子は表面上の高電
位、すなわち光のあたらなかつた領域に付着さ
れ、光のあたつた領域には付着されない。酸化亜
鉛シートは支持ドラムから除去されるか、トナー
粒子の付着を増すために現像装置を通つてすぐに
再回転するかのいずれかである。酸化亜鉛シート
が支持ドラムから除去されたならば、現像された
像は数秒間ほぼ110℃の熱ブランケツト上にシー
トを置くことにより酸化亜鉛表面上に固着され
る。その後、この手続は、酸化亜鉛シートの動く
速度やそのシートが現像装置を通過する回数をか
えるだけで他の酸化亜鉛シートに対してくり返さ
れる。この手続とこれらの現像条件に続いて線表
面速度6.3cm／secで現像装置を１回だけ通過させ
たならば、最大拡散反射光学密度1.16単位を有す
る固着された現像像が得られた。線表面速度76.2
cm／secで現像装置を１回だけ通過させたならば、
最大拡散反射光学密度0.70単位を有する固着され
た像が得られた。線表面速度76.2cm／secで現像
装置を３回通過させたならば最大拡散反射光学係
数1.02単位を有する固着された現像像が得られ
た。したがつて線表面速度203.2cm／secで現像装
置を10回通過させたならば、最大拡散反射光学係
数1.10単位の固着された現像が得られた。 これらの結果は、改良された像の質は、感光性
部材のまわりに位置し、本発明の方法に従つて動
作する１個以上の現像装置を利用することによつ
て得られることを示している。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を用いた方法を実施するために
要求される基本的な要素を描く機構的な切断面図
である。第２図は、本発明を用いた方法を実施す
るための装置の第１の実施例の機構的な切断面図
である。第３図は、本発明を用いた方法を実施す
るための装置の第２の実施例の機構的な切断面図
である。第４図は、本発明を用いた方法を実施す
るための装置の第３の実施例の機構的な切断面図
である。第５図は、本発明を用いた方法を実施す
るための装置の第４の実施例の機構的な切断面図
である。第６図は、いくつかの型のトナー粒子に
対して静電導電率と印加された電場の関係を示す
グラフである。第７図は、電場に１要素現像剤の
絶縁性で磁気吸引性のトナー粒子を輸送したと
き、３種の異なつた現像剤輸送表面速度に対して
動的な定常状態電流を印加された電場の函数とし
て描いたグラフである。第８図は、電場に１要素
現像剤の絶縁性で磁気吸引性のトナー粒子を輸送
したとき、３種の異なつた現像剤輸送表面速度に
対して動的な定常状態電流を印加された電場の函
数として描いたグラフである。第９図は、いくつ
かの型のトナーと印加された電場に対して動的な
定常状態電流を現像剤輸送表面速度の関数として
描いたグラフである。第１０図は、１要素現像剤
の絶縁性で磁気吸引性のトナー粒子と、１要素現
像剤の比較的導電性で磁気吸引性のトナー粒子と
に対して現像された実領域の拡散反射光学密度を
現像剤輸送表面速度の関数として描いたグラフで
ある。第１１図は、可変的に帯電したポリエステ
ル面上に現像するために用いられる装置の機構図
である。第１２図は、本発明を用いた方法を実施
するための装置のその他の実施例の機構的な切断
面図である。 １……物質層、１２……トナー粒子、６……電
極−現像剤輸送手段、８……導電性部分、１５…
…磁気吸引力発生装置、１０……直流電圧源。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 物質層の表面に提示された電位パターンに従
   つて前記の物質層の１つの表面上にトナー粒子を
   選択的に付着する方法であつて、 イ 前記の物質層の前記の１つの表面に対向する
   位置関係にあり、かつ同表面との距離が50×
   10^-2cm以下であつて、比較的均一になるように
   置かれた電極−現像剤輸送手段を設け、該手段
   はすくなくとも１つの導電性部分を有する段
   階、 ロ 前記の電極−現像剤輸送手段の前記の導電性
   部分と前記の１つの表面との間に一方向性電位
   差を確立するために前記の１つの表面の反対側
   の前記の物質層の表面と前記の導電性部分との
   間に電気的手段を設ける段階、 ハ 前記の１つの表面に隣接した領域内で前記の
   電極−現像剤輸送手段に比較的均一な磁気吸引
   力を発生するための手段を設ける段階、 ニ 10000V／cmの電場で約10^-12／cmより小さ
   い静電導電率を有し磁気吸引力を有する電気的
   絶縁性のトナー粒子の１要素現像剤を与える段
   階、及び、 ホ 前記の１つの表面と前記導電性部分との間に
   前記トナー粒子の物理的に連続な路を与えて、
   前記のトナー粒子が前記の導電性部分と比較的
   急速で、かつ繰返して電気的に接触する状態に
   なるように、かつ前記のトナー粒子間にランダ
   ムな相対運動と物理的接触とを与え、前記の磁
   気吸引力によつて生じる反対力に勝るに充分な
   力で前記の物質層に帯電した前記のトナー粒子
   が付着するに充分な量と極性の電荷を前記のト
   ナー粒子に生じるように、前記のトナー粒子に
   与えられる急速、かつ乱流的な物理的混合作用
   を与え、それによつて前記の帯電したトナー
   は、その反射光学密度が前記トナー粒子に与え
   られた乱流的な物理的混合の増大とともに直接
   増大するような像を与えるために前記物質層の
   １つの表面上に提示された電位パターンに従つ
   て前記の１つの表面上に付着され、前記トナー
   粒子に加えられる前記物理的混合作用が、前記
   １表面に対して前記現像剤運搬手段を高速移動
   することによつて、少なくとも部分的に与えら
   れる段階を含むトナー粒子選択付着方法。 ２ 特許請求の範囲第１項記載の方法において、
   前記のトナー粒子は、前記のトナー粒子の表面に
   導電性粒子が付着しているトナー粒子である前記
   方法。 ３ 特許請求の範囲第１項記載の方法において、
   前記の電極−現像剤輸送手段は10cm／sec以上の
   線表面速度で動かされている前記のトナー粒子を
   輸送するために可動表面を含む前記方法。 ４ 特許請求の範囲第３項記載の方法において、
   前記の電極−現像剤輸送手段の前記の１つの導電
   性部分は前記の可動表面から物理的に分離してい
   る前記方法。 ５ 特許請求の範囲第１項記載の方法において、
   前記のトナー粒子は、ほぼ10000V／cmの電場が
   輸送表面と導電性電極との間に与えられ、かつ磁
   場が前記の導電性電極に隣接した領域内の前記の
   輸送表面に与えられた間、前記の輸送表面から比
   較的均一な距離の間隔がある前記の導電性電極に
   関して増加する線表面速度で急速に動かされる導
   電性の前記の輸送表面によつてこのようなトナー
   粒子が運ばれるときに前記のトナー粒子は動的な
   定常状態電流を供給し、このようなトナー粒子は
   前記の輸送表面と前記の電極との間に生じた間隔
   を橋絡するだけの量が連続的に供給され、前記の
   電流は前記の輸送表面の線速度がほぼ５cm／sec
   から50cm／secに増加するに伴つてすくなくとも
   ５倍に増加することによつて特徴づけられるトナ
   ー粒子である前記方法。 ６ 特許請求の範囲第１項記載の方法において、
   前記の電極−現像剤輸送手段は前記のトナーを輸
   送するための回転可能な円筒を含み、前記の磁気
   吸引力を発生するための前記手段は前記の円筒の
   内に位置する前記方法。 ７ 特許請求の範囲第６項記載の方法において、
   前記の円筒は前記のトナーの前記の混合作用を与
   えるように回転される前記方法。 ８ 特許請求の範囲第６項記載の方法において、
   前記の円筒は回転し、前記の磁気吸引力を発生す
   るための前記手段は前記のトナーの前記の混合作
   用を与えるために同時に回転する前記方法。 ９ 特許請求の範囲第８項記載の方法において、
   前記の円筒と前記の磁気吸引力を発生するための
   前記手段とは同じ速度で同じ方向に回転する前記
   方法。 １０ 特許請求の範囲第６項記載の方法におい
   て、前記の円筒は前記のトナーの前記の混合作用
   を生ずるように回転し、前記の物質層の動きは前
   記の物質層に最も近い位置における前記の円筒の
   動きの方向で与えられる前記の方法。 １１ 特許請求の範囲第６項記載の方法におい
   て、前記の円筒は前記のトナーの前記の混合作用
   を生ずるように回転し、前記の物質層の動きは前
   記の物質層に最も近い位置における前記の円筒の
   動きの方向と反対の方向で与えられる前記方法。 １２ 特許請求の範囲第１０項記載の方法におい
   て、前記の円筒の回転は、10cm／sec以上の線表
   面速度を前記の円筒に与える速度である前記方
   法。 １３ 特許請求の範囲第１１項記載の方法におい
   て、前記の円筒の回転は、10cm／sec以上の線表
   面速度を前記の円筒に与える速度である前記方
   法。 １４ 特許請求の範囲第６項記載の方法におい
   て、前記の円筒は導電性で前記の１つの導電性部
   分を与える前記方法。 １５ 特許請求の範囲第１項記載の方法におい
   て、前記電気的手段は直流電圧源を含む前記方
   法。