JPS645293B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は電子写真あるいは静電記録等に於ける
現像方式殊に潜像を一成分現像剤を用いて現像す
るタイプの現像方法に関するものである。詳しく
は回動可能な導電性弾性ローラー又はベルト等の
担持体の表面に一成分トナーをコーテイングさ
せ、このローラーを静電像画に転移させて現像す
る方式に係るものである。

従来この様な現像法に於いては、静電像の有無
にかかわらずトナーが像面と接するので、非画像
部即ち静電像のない部分に於いてもトナー付着が
生じ、これがカブリとなつて画像面を汚し易かつ
た。又、きわめて薄層のトナーを介して導体ロー
ラーと静電像とが圧接して強電界を両者間隙に形
成するので静電像が絶縁破壊により乱れることが
あつた。

本発明の目的は導電性弾性ローラーと、静電像
保持層の支持体電極との間に交流又は脈流バイア
スを印加することによつて上記欠点を解消し、階
調性の高い現像法を提供することにある。

以下、本発明を図面を以つて説明する。

実施態様 １ 第１図は本発明の一実施態様を示す構成図であ
る。支持電極１上の静電像保持層２に図示しない
従来周知の静電像形成装置により静電像を形成
し、これを現像部へ移動させる。支持電極１はア
ルミドラムあるいは金属蒸着フイルムベルトなど
が可能であり、静電像保持層としては静電記録用
絶縁フイルムあるいはSe，CdSの様な光導電絶縁
層でもよい。又光導電体層の上に光透過絶縁フイ
ルムを積層したものは、本発明の係る接触現像法
に於いて耐久性能がよく好適である。静電像形成
装置としては、ピン電極、光導電体を使用するも
のにあつてはコロナ放電と像露光装置等慣用のも
のが使われる。この様な静電像保持層２に現像ロ
ーラーとして導電性ゴムローラー３を圧接して設
ける。導電性ゴムローラー３は金属軸４と表層５
とから成り、表層５はゴム硬度25゜〜50゜程度のも
のがよい。硬度と表面性の両方を満足する構成と
して軸４のまわりに多孔質ゴム層（スポンジ）を
設け、これに導電性ゴム例えば導電性シリコンチ
ユーブを接着被覆したものを用いることもでき
る。この表層は、適度な弾性体であればゴムの外
合成樹脂等も良い。又この表層は、用いる一成分
絶縁性トナーに対し、該トナーに潜像電位と反対
の極性の電荷をマサツ帯電によつて与えるよう
に、摩擦帯電系列が選定されている。導電性ゴム
ローラー３の上方（又は側方）に容器壁６が設け
られ絶縁性トナーを吸容するホツパーHoが形成
される。このホツパーと導電性ゴムローラー３の
回転方向出口の間には導電性ゴムローラー３の表
面にトナーをコーテイングする為のブレード７を
当接して、摺動させる。このブレード７は、導電
性、又は絶縁性であつて金属薄片あるいはゴム
等、トナーにトリポ電荷を与え、適当な厚さを得
る様材料と構成が選択される。ホツパー内のトナ
ーは重力とローラー３との摩擦により出口近傍で
ブレード７及びゴムローラー３と強く接触し、摩
擦帯電々荷を得、かつ所定の厚さに制限されて現
像ローラー上にコーテイングされる。この時トナ
ーは物理付着力及びトナーの電荷の導電性ゴムロ
ーラー表面への鏡映力によりローラー上に拘束さ
れている。ローラー表面は静電像保持層表面と略
等速で近接し、接触点に於いてトナー層を介して
軽く圧接し、この際静電像と導電性ローラーとの
間に強い静電像による電界が発生し、ローラー上
のトナー層は静電像に強く吸引される。最近接点
を通過した潜像保持面とローラー表面とが離れる
際トナー像を静電像域に転移させて現像が完了す
る。

本発明に於いては、更に、静電像保持体の支持
電極１と、導電性現像ローラー３との間即ち、最
近接点Ｐを含み、その前後領域間に単にカブリ防
止の直流バイアス電圧を印加するのではなく交流
又は脈流の電圧を印加し、それに応じた電界を形
成するもので、その電界形成では少くも非画像域
（明部）に於いて、この電界強度をトナーがロー
ラー表層５の面から像面２に転移する方向の電界
に於いては転移の為の閾値電界強度より小さく制
御して背景地汚れを防止し、他方、像面２に転移
したトナー（カブリトナー）をローラー面に引き
もどす方向の電界に於いてはこの方向への転移の
為の閾値電界強度より大きく設定し、以つてカブ
リを除去する。更に本発明に於いては、この様な
印加電界が画像域（暗部）に於けるトナーの転移
を阻害することのないよう限定するもので、即
ち、ローラーから像面へトナーが転移する方向の
電界に於いては転移に要する閾値電界強度より大
きい電界とし、逆方向の電界に於いては転移トナ
ーのローラーへのもどりに要する転移閾値電界よ
り小さい電界とするものである。図示例装置で
は、直流バイアス源８と交流或は脈流バイアス源
９を共に接続した場合を示している。ブレード７
が導電性部材で形成されているとき、ローラ３と
ブレード７間の電位差をなくするためにブレード
にも同電圧を印加する。

第２図ａ〜ｃは、従来の直流バイアスをローラ
ー３と支持電極１との間に印加した場合の電圧及
び電界を示す例で、第２図ａは各部の電圧を縦軸
にとつた時、現像時の画像部電位V_d、非画像部
電位V_L、ローラー３の電位V_R、を相対値で示し
てある。第２図ｂは、現像ローラー３と像保持面
２の画像部の電界E_Dを表わしたもので、両者の
近接と共に電界が強くなり、両者の離隔と共に電
界が弱くなることを示す。第２図ｃは同じく非画
像部の電界E_Lでありトナーの転移を阻止する逆
電界を示している。

第３図ａ〜ｃは本発明のにおいて印加されるバ
イアス電圧の一実施例に於ける電圧と電界の図で
あるが、ローラー３に脈流ないし交流電圧V_ACを
印加して第３図ａに示す電圧の関係としている。
このとき画像部に於ては、第３図ｂに示す様な、
最近接点Ｐ及びその前後の現像促進電界E_Iが得ら
れる。この促進電界E_Iの最大値は第２図ｂのE_Dの
最大値に比し大きくなつている。又、第３図ｃに
非画像部の場合、最近接点Ｐ及びその前後の電界
E_Nを示すが、その転移阻止電界の最大値は、第
２図ｃのE_Lの最大値より大きくとれている。こ
の最大値が、非画像部に一旦到達したトナーをロ
ーラー３に復帰するに要する閾値電界E_T（破線
示）より大とすることで、ローラー３と支持電極
１との最近接点Ｐを像面が通過し、更にローラー
３から離隔しつつある領域Ａで非画像部のトナー
の付着、即ちカブリが良好に除去される。

第４図ａ〜ｃは更に大きな振幅の脈流或は交流
電圧をローラー３に印加した場合で、第４図ａ
は、その時の電圧の関係、第４図ｂは、第３図ｂ
と同様画像部の電界を示す。

第４図ｂに示される様に、この場合の現像促進
バイアスは更に強くとれる促進電界E_I1′と共に横
軸の下方に突出した逆方向電界E_I2′をも生じる。
この方向は、ローラー３から像面に転移したトナ
ーをローラーに復帰転移するトナー剥離電界とな
る。しかしこの剥離電界E_I2′が、剥離閾値電界
ERより小であれば剥離は生じないので、実質的
に促進電界E_I1′のみを大とすることが出来る。

第４図ｃは、非画像部での電界で、カブリ阻止
電界E_N1′は更に強くとれている。しかし、横軸の
上方に突出したこれと逆方向電界E_N2′も生じ、こ
れは現像方向の電界となり、これはカブリを助長
する方向である。但し、この場合でも、ローラ３
から像面への現像剤転移に要する電界閾値E_Sより
小さくしておくことで、実質的にカブリが助長さ
れる恐れはない。

この様に、現像ローラー３に脈流或は交流等の
周期変位電圧を印加することにより画像部に付着
したトナーの再剥離を生ずることなく、画像部の
現像部の現像促進を成し、一方非画像部ではトナ
ーのカブリを促進することなく、逆にカブリ取り
方向の電界を作用させる現像方法を実現可能とす
るものである。

第５図ａ〜ｃは、本発明の印加バイアス電界の
別の実施例であるが、第４図の場合に比し、更
に、振幅の大なる周期変位電圧を印加したもので
ある。そして画像部に於いては、第５図ｂに示す
通り現像促進電界E_I1″はより一層大きくとれる。
しかしこの反面現像トナーの剥離電界E_I2″は剥離
電界閾値E_Rより大となり、実際に剥離（ローラ
ー３への再転移）が生ずる。しかし、現像の後半
に於いてローラー３と像面２とが離れるに従い電
界が弱まり、領域Ｂでは剥離電界E_I2″が剥離閾値
電界E_Rより小となり、もつぱら現像のみがおこ
なわれるので、上記剥離は実質的に無害となる。
又非画像部に於いても第５図ｃに示される通りカ
ブリ助長電界E_N2″はカブリ閾値電界E_Sより大でカ
ブリが生ずるが、これも現像後半の領域Ｃでは専
らカブリとりのみがおこなわれるので実害を最小
限におさえることができる。本実施例の別の効果
としてトナーの往復運動により、現像が精密化さ
れトーンの再現性が向上する。

以上具体的実施態様により詳述した如く、本発
明は現像ローラー上のトナーが静電像保持面に圧
接されることによつて生ずるカブリが容易に除去
できるので、本方式の利点である現像ローラーと
静電像保持面とがきわめて近接することによる強
電界を充分利用して現像できるので高い濃度をカ
ブリなく実用化することができたものである。

尚、本発明ではトナーとして磁性トナー、非磁
性トナーのいづれも利用出来る。又ローラーとし
ては、内側に固定又は回転のマグネツトを収納し
た弾性導電層つき非磁性回転円筒を使うこともで
きる。又コーテイングブレードとして前記マグネ
ツトと協動して磁気カーテンを形成して磁性トナ
ーをコーテイングする磁性ブレードを用いること
もできる。

又、ローラーの回転は静電像との摺動又は別駆
動によるが、相対速度は略静電像面と同一又は微
少に遅く又は速くすることもできる。又、バイア
スは、前述のごとく静電像の画像部、非画像部と
の関係できまるが、通常画像部の電圧が1000〜
300V、非画像部の電圧が200〜−200V（極性は逆
もありうる）であるから、振幅peak to peak値
値1600〜500V直流成分｜400〜０｜Ｖ（潜像の極
性により＋又は−）の中から選ばれる。又直流電
圧を交流電圧に重畳する代りに交流電圧をひずま
せても良い。周波数は、現像過程内に数サイクル
の周期があるのがよく、現像速度に依存するが
1000〜100Hzを適当とする。但し、この周波数が
極めて低くなると、（例えば100Hzを下まわると）
現像した画像に周波数によるムラが生じ易い。斯
かる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／sec）に特に依存し、この下
限値は実験の結果、min＝0.3×Vpである。波形
は正弦波、鋸歯状波、矩形波いずれでもよいが、
正弦波又はそれに近いものがコスト的にも有利で
ある。

以下、第２実施態様以降の説明を図面を参照し
て行うが、これらの実施態様において、各要素は
特に言及しない限り、前述した第１の実施態様と
同じであり、又図面においても第１図と共通する
要素には同一符号を付し、その対応関係を明らか
にする。

実施態様 ２ 第６図ａ，ｂは、本発明の第２の実施態様を示
す概略断面図である。矢印方向に回転する可動部
材であるゴムローラー１３の上部には本発明の目
的のためには固有抵抗値10⁸Ω・cm以上の絶縁性
磁性トナーDoを収容するホツパーHoが設けられ
ている。このホツパーHoの下部開口からトナー
Ｄがゴムローラー１３上に供給されると、トナー
Ｄはゴムローラー１３の表面に付着してトナー層
を形成する。このトナー層はゴムローラー１３の
回転に従つて搬送され、ホツパーHoの出口には、
ゴムローラー内部に設けられた磁石１６に対向し
て磁性体からなるブレード１７が設けられてい
る。この磁石１６と磁性ブレード１７との間の磁
界によつて、ゴムローラー上のトナー層Ｄを薄く
規制するものである。この磁性ブレード１７と磁
石１６との作用によるトナー薄層形成については
例えば特開昭54−43037号公報等参照。このよう
にして均一化されたゴムローラー上のトナー層
は、周知の文献に記載のプロセスでつくられた静
電像と接触してこれを可視化する。ゴムローラー
１３としては種々のものが考えられるが、固有抵
抗値10⁸Ω・cm以下がよく、望ましくは10⁴Ω・cm
がよい。又トナーの付着性をあげるためには表面
粗さをローラー表面に与えるとよい。たとえばサ
ンドペーパーで粗面としたり、又表面が導電性領
域と非導電性領域からなる様にすると、階調性の
よい画像が得られる。

なお、静電像のトナーに対する静電的吸引力と
ゴムローラー１６のトナーに対する保持力との関
係において、前者は後者よりも大きくなる様に、
両者の間に本発明に係る実施態様１で説明したよ
うな反流電界を与える。この実施態様２において
は、アルミ円筒１４にカーボンブラツクを添加し
た導電性ゴム１５を被覆させて現像ローラー１３
とした。現像部での現像ローラー表面と、静電像
保持体２との間隙は約80μに保ち、現像ローラー
とブレードとの間隙は約200μに保ち、鉄ブレー
ド７と磁石６との間に発生した磁界により両者間
の平均磁界は1600ガウストナ塗布層厚を約80μに
形成した。現像部においては、静電像保持体に対
向して現像ローラー内部に現像ローラー表面で約
800ガウスの磁石１０を設けトナーの磁気ブラシ
を形成させた。

トナーとしては、固有抵抗値10¹²〜10¹³Ω・cm
の一成分系絶縁性磁性トナーを用い、ポリスチレ
ン75部、マグネタイト15部、電荷制御剤３部、カ
ーボン６部の割合で混合して周知の方法により形
成された平均粒径７〜15μのものをもちいた。静
電像がプラス極性であるためトナーはマイナス極
性を持つ様にした。静電像保持体と現像ローラー
との間には交番波形の振幅（ピーク値）900V周
波数200Hzの交流電圧に直流電圧300Vを重畳して
与えたところ、階調性の良好なカブリのないベタ
黒濃度の十分とれる画像が得られた。

実施態様 ３ 第７図において、１は前述の実施態様と同様に
して静電潜像を形成した感光体である。

現像装置２０は導電性弾性現像ローラー２１，
容器２２，塗布ブレード２３を有する。

現像ローラー２１は第７図に示すように導電性
剛体芯層２４，スポンジ等の弾性中間層２５，お
よび非伸縮可撓性のトナー保持表面層２６で構成
されている。該トナー保持表面層２６は弾性中間
層２５上に被着しその表面は多数の微小穴が設け
られ凹凸形状をなしており、ブレード２３とトナ
ー保持表面層２６の相対的な移動によりブレード
２３が層２６上のトナー補給器から供給されたト
ナーを穴の中へ適度に凝集してつめ込み、現像ロ
ーラー２１へのトナー塗布及び層２６上のトナー
に所定の電荷を与えるため摩擦帯電が行なわれ
る。しかる後、静電像保持体１とローラー２１を
圧接転動させると画像部ではトナーが静電的に吸
引されて該部に付着し、非画像部ではトナーがト
ナー保持表面層２６に保持されて残り、このよう
にして静電像保持体１上での現像がなされる。

現像装置２０の各部の態様を以下に説明する。
ブレード部材としては、適度の表面粗さを有して
いて、導電性でも絶縁性でもよい。トナー保持表
面層に軽く接触させる程度でよい。該部材形状は
回転体でもブレード状でもよい。現像ローラーと
同じ又は逆に回転、又は静止させてもよい。

又、ブレードはトナーの材質との間で摩擦帯電
系列の離れた、トナーが所定の極性に帯電する様
に選ばれる。好ましい１例としてナイロン60゜（硬
度）の厚み３mm巾30mmのものをローラーの下流に
支点をもつごとく、先端部をほぼ接線方向（第７
図参照）に当接ないし圧接した。なお、この実施
態様の如くブレード状の摩擦帯電部材のみなら
ず、コロナ帯電でもよい。

トナー保持表面層の凹部の深さは使用するトナ
ー粒径の平均値の少なくとも1/4部以上であるこ
とが必要で好ましくは1/3〜３倍であることが中
間調の再現、及び画像濃度に良い結果を与える。
１／４〜1/3倍以下になるとトナーの付着力即ちトナ
ーの搬送力が弱くなり、濃度が十分とれず淡い画
になる。３倍以上になるとトナーの搬送が向上し
濃度は十分とれるが（凹部に入つたトナーが現像
時に若干持ち出されるため）γの高い画となる。
しかし本発明に係る現像方式においては当接ない
しは圧接方式をとつているため画像部におけるト
ナーのうまりが良く解像力の良好な画が得られ
る。トナー保持表層の形状・製法としては弾性中
間層上に非伸縮性のシートを被覆させ、さらに断
面が円の繊維を網状に織つたスクリーンメツシユ
をかぶせればよい。（平織、あや織、しゆす織等）
あるいは更にこれを加圧変形させてもよい実施例
においてはナイロン製200メツシユ糸径40μ開口
率40％のチユーブ状の網（外径38mm）を用いた。

金属板からつくる場合は、フオトレジストで片
面のみあるいは両面同一パターンのエツチングを
施すことにより所望の凹凸表面が得られる。ただ
しエツチングの場合、現像時に現像ローラーの弾
性中間層がトナーにかかる圧力を減少する効果を
殺さない程度に凹部の底のエツチングしてない部
分の厚さを薄くする必要がある。トナー保持表面
層２６の材質は画像面と接触するローラーが接触
中に伸縮すると、顕画像とローラーが相対的にず
れを生じ像をみだす為トナー保持表面層２６を特
に非伸縮性として像のみだれを防止するものであ
り、通常の布程度であれば実質的に非伸縮性とし
て採用することができる。

トナー保持表面層は第７図に示す如く金属板の
エツチングのみからつくられるだけでなく、トナ
ー表面層の凹部の底と凹部の土手との少なくとも
どちらか一方を導電性にすることができる。それ
ぞれ使用する現像剤の現像特性に応じてトナー保
持表面層の組み合せが可能である。たとえばトナ
ー保持層を導電性にすると現像濃度はたかまる。
このように弾性中間層２５又はトナー保持表面層
２６の導電性部分に交流バイアスを印加するとカ
ブリが減少する効果がある。又、トナーが活発に
運動する為か濃度も増大する傾向がある。

弾性ローラー２１はその弾性により感光体との
接触を均一にし、感光体を傷めることがない。具
体例としてローラーのドラムへの圧接は0.5〜３
Kg／30cmとした。この範囲では画質上大きな差は
みられず弾性中間層がドラムローラー間の圧を吸
収してトナーにかかる圧を一定にする効果があつ
た。弾性ローラーには外径40mm導電性スポンジゴ
ムローラーを用いた。アスカＣ硬度計により硬度
を測定すると約30゜であつた。導電性については
通常用いられているスポンジゴムに添加したカー
ボンブラツクの量によつて決められ、10⁸Ω・cm
以下が好ましくこの実施態様においては、10₄〜
10⁵Ω・cmのものを用いた。トナーにはカーボン
10部ポリスチレン90部を主体とする平均粒径７〜
15μで抵抗値10¹³Ω・cmの粉体を用いた。

静電像保持体と現像ローラーとの間には振幅
V_P-9＝1400V、周波数300Hzの交流電圧に直流電
圧450Vを重畳して印加したところ、現像濃度が
十分にとれカブリがなく、中間調の再現性が良好
な画像が得られた。これは、最外層の伸縮性がお
さえられるから、像の乱れやゆがみが少く、トナ
ー塗布ブレード７を現像ローラーに当接させる際
ブレードの圧及び現像時での静電像保持への当接
の圧はトナー保持表面層２６が受け、トナーにか
かる圧を減少するだけでなく、弾性中間層２５が
トナーにかかる圧を一定にする作用をもつので表
面の穴の中でのトナーの凝集が適度に安定し現像
特性の良いことによる。

実施態様 ４ 第８図において、３０は導電性弾性現像ローラ
ー、Hoはホツパー、７はブレード状摩擦帯電部
材、２は感光体を示す。現像ローラー３０は弾性
ゴムローラー３１上にフアーブラシ３２を設けた
構成になつていて、ホツパーHoから現像剤が供
給され、矢印の方向に回転しながら現像ローラー
表面に付着して搬送される。次いで現像ローラー
３０に圧接されて設置されている摩擦帯電部材７
によつて所定の極性に帯電されたトナー５は、感
光体２上の静電潜像と接触して現像が行なわれ
る。

現像ローラーの構成は、導電性ゴムローラー３
１とその上にナイロン系を植毛したフアーブラシ
３２から成つている。前者はカーボンブラツクを
添加した導電性NBRゴム、ゴム硬度約30゜（アス
カ硬度計測定）外径40mmからなり、後者は系の一
部表面に導電性部分が露出しているナイロン糸で
あり、このナイロン系でブラシを形成している。

これ以外の例としてナイロン材質以外のものも
可能であり、又、導電性部分も必ずしも一部露出
させる必要はなく被覆されていてもよい。導電処
理方法としては、ナイロン系に導電処理剤をスプ
レー塗布してもよい。

この実施態様においては、長さ３mm太さ３デニ
ール、密度６万本／平方インチの10⁴Ω・cmの導
電性ナイロン植毛ブラシを用いた。この植毛に導
電性を持たせると、現像時にトナーに近接して電
極が存在するので、スポンジローラー３１が導電
性であろうと絶縁性であろうと静電潜像電位が低
い比較的低い電界で植毛に付着したトナーが感光
体上へ移動することになる。ベタ黒濃度の十分な
階調性の悪い曲線が得られることになる。他方植
毛が絶縁性の場合、現像時にトナーに近接して電
極が存在しないためスポンジローラーが絶縁性で
あるときにはほとんど濃度がとれない画像しか得
られない。この場合スポンジローラーが導電性の
ときにはベタ黒は淡いが比較的階調性の良い画像
は得られる。いづれにせよ、植毛が絶縁性の場
合、濃度が低いカブリの発生しやすい画像とな
る。

トナーとしてカーボン10部ポリスチレン90部を
主体とする平均粒径７〜15μの粉末を用いてトナ
ーの摩擦帯電の極性はマイナスに帯電される様に
上述の如くナイロン系及びナイロンブレード７を
使用した。

この実施態様においては静電像保持体表面との
導電性スポンジローラー表面との間を植毛を介し
てトナーが接触するように１〜２mmに保ち、この
ギヤツプに振幅V_p-p＝800V周波数200Hzの交流電
圧に直流電圧250Vを重畳して印加したところ階
調性の良いカブリの発生しないベタ黒濃度の十分
とれる画像が得られた。

実施態様 ５ 第９図において導電性弾性ローラ３３を形成す
るための非磁性体スリーブ３５の表面には強磁性
体３６が微小面積単位に分割されて不可分一体に
保持されている。

上記強磁性体３６の分割形態は任意であるが、
その１例をあげると直径0.1〜４mmの大きさの強
磁性体３６を0.1〜５mm間隔にスリーブ３５上に
密に埋め込んだ例、同様の大きさの強磁性体３６
を交互に千鳥模様に付着させた例、0.1〜４mm幅
の細長い強磁性体３６をスリーブの母線方向に
0.1〜５mmの間隔で埋め込んだ例等がある。

上記強磁性体の埋め込み方法は、例えばバイン
ダとしてのシリコン樹脂中に磁性体小片３６を混
入したものをアルミニウム円筒３４の表面に塗布
する。あるいは上記のアルミニウム円筒表面に感
光性樹脂を塗布し、この塗布面に網点パターンの
焼付けエツチングにより微小孔をつくり、この微
小孔に磁性体を埋め込んだものである。この微小
孔はアルミニウムを陽極酸化することによつても
簡単につくることができる。

上記構成の磁気現像スリーブは不図示の回転駆
動機構によつて矢印方向に回わされる。このため
スリーブ３３上に供給されたトナー３８はブレー
ド１７によつて一定の厚さに塗布される。一方固
定の棒状磁石に対向するスリーブ表面の強磁性体
３６には磁気誘導を生じ、集速された高密度な磁
界が強磁性体面に現われる。即ち、微小面積単位
の強磁性体３６の各々が微細な磁石を形成するこ
とになる。その磁束密度は内部永久磁石がスリー
ブ表面におよぼす磁束、スリーブ表面Ｓ、強磁
性体３６の被覆面積をＳとすれば、部分的には
・Ｓ／ｓに増幅される。そして、上記の磁界は相 互に隣接する微小面積の強磁性体３６の影響によ
り、永久磁石に対向するスリーブ３３上のトナー
をそのスリーブ面に垂直方向に穂立させて磁気ブ
ラシ３９を形成するように作用する。この場合、
従来の単に内部に磁石を配した円筒状スリーブを
用いる場合に比べ、磁気ブラシの穂長が増して地
カブリを防止する。また、高密度な磁界は強磁性
体３６の分布に従つて部分的に発生するため、着
磁場所でのスリーブ上の穂は緻密なものとなり、
個々の微小面積単位における穂は疎となつてい
る。従つて細線の細まりのない良好な画像が得ら
れる。

このアルミニウム円筒上に導電性ゴム75％硬度
を塗布し、非磁性スリーブ３４の表面に0.1〜４
mmの大きさの強磁性体３５の細片を交互に0.1〜
５mm間隔に密に埋め込み、スリーブ３４内に磁石
の代りに円周方向にＮ・Ｓ磁極を着磁したロール
磁石を挿入して構成した磁気現像スリーブを用い
た。そのスリーブ内部に約800ガウスに着磁され
た固定磁石３９を配置した場合、この固定磁石の
面前を通過するスリーブ上の強磁性体近傍の平均
磁束密度は約1500ガウス以上に達した。

画像形成体２と現像ロール３３との間の隙間を
300μ、スリーブ内部に設けた磁石と対向して磁
性体からなるブレード１７を設け磁気現像スリー
ブとブレード１７との間の隙間を200μになるよ
うに構成した場合、矢示方向に回転する現像ロー
ル３３上にはホツパHoから供給された一成分系
磁性トナーＤが70μの層厚に塗布される。この塗
布されたトナーは画像形成体２に対向する位置に
おいてスリーブ３４内のロール磁石３９の磁界作
用を受けて穂立する。この穂立した磁性トナーに
より磁気ブラシを形成する。

前述の実施態様の如く、適当な現像バイアスを
スリーブ６に印加する。例えば画像形成体上にプ
ラス極性の電荷潜像を形成させてマイナス極性に
帯電する磁性トナーを用いた場合、画像形成体２
を接地し、スリーブ３４にピーク電圧がV_p-p＝
1600V（＋peak値1150V及び−のpeak値450V）周
波数600Hzのプラス側に備えるよう歪ませた交流
電圧を印加すると、地カブリがなく、細線のひき
しまつた中間調の再現が良好で、ベタ黒濃度の高
い画像が得られた。

実施態様 ６ 第１０図を参照して説明する。

従来、例えば非磁性円筒（スリーブ）上の一成
分系高抵抗磁性トナーに電荷を与え、現像部まで
このトナーを搬送し現像工程を行う現像装置が知
られている。この現像装置において、トナーに電
荷を与える手段として、ブレード状又はローラ状
の摩擦帯電部材を直接スリーブ表面に当接して、
摩擦帯電によりトナーを帯電するものが知られて
いる。あるいは、スリーブ表面と非接触でトナー
に電荷を与えるものとして、コロナ放電によるも
のが知られている。

本実施態様で示す現像装置は前述のバイアス印
加に加え一成分トナーを静電潜像面へ供給搬送す
るベルト状の搬送体の径路で、グリツトとグリツ
トバイアス制御手段とを有するコロナ放電器によ
つて該トナーを特定極性に収束荷電させ、その荷
電電荷の残存しているうちに潜像面に到達させて
現像を行うようにした現像装置である。

コロナ放電によるトナーへの電荷賦与の利点は
ゴムブレードの摩耗によるトナー電荷量の変動が
なく、また高速コピアにおいても均一帯電が可能
な点である。

又、帯電器にグリツトバイアス制御を行なえば
グリツトに印加するバイアス電圧の極性を切り換
えることによつて、トナーを逆極性に帯電でき、
特別な切換えスイツチを必要とせず、安全性も高
い。

さらに高圧電源として交流を用い、バイアスを
印加したグリツトでトナーの荷電制御を行う場合
には、高圧電源とコロナ放電電極との間にコンデ
ンサーを直列に接続し、環境変動等により不安定
となる放電電流の内の直流成分をコンデンサーに
より遮断するので、トナーをグリツト電位と略等
しい値に収束させることが出来る。

又、通常現像器に帯電器を設けることは、現像
器の巨大化を招き、機械構成が複雑・大型化し好
ましいものではない。従つて本実施態様ではトナ
ー搬送経路をベルト状にして、トナーの供給・塗
布及び電荷賦与を現像部から離れた場所で行な
い、静電像保持体近傍に位置する現像器の占める
場所を小さくしたものである。

第１０図は、現像装置の断面図である。図の矢
印方向に回転するスリーブ４０の転動に従つて、
ホツパーHoから供給された磁性トナーＤは内部
に固定された磁石４２を持つたスリーブの回転に
従つて移動可能な導電性ゴムベルト４３上に塗布
され、ホツパー出口に設けられたドクターブレー
ド４４によつて一定の厚さのトナー層４５に形成
される。図において磁石４２にＳ極，Ｎ極が順次
交互に着磁され、その磁石の１つの磁極Ｓと対向
する位置に磁性体によるドクターブレード４４が
設けられている。ベルト４３上に保持されたトナ
ー層４５はコロナ放電器４６によつて、所定の極
性に一定量の電荷が与えられる。電荷が与えられ
たトナーはベルトによつて搬送され、感光体２に
対向した位置に設けられた磁極４９によつてベル
ト４３上で穂立ちし現像が行なわれる。このとき
実施態様１において先述したのと同様な周期的変
位現像バイアスが印加される。即ち200μの現像
間隙（ベルトと感光体の間）にV_p-p＝1200V（＋
成分850V）周波数400HzのAC電圧が印加された。

なお、磁石４２は図において８極着磁タイプを
用いたが、このタイプに限らずたとえば３極、４
極でもよい。また磁石を固定し、スリーブ回転さ
せるタイプとしたが、スリーブ固定磁石回転でも
よく、この場合、スリーブとは逆方向に磁石を回
転し、ドクターブレードトナー均平部材には非磁
性体を用いるとよい。その他現像機構成は図に限
定されるものではない。

図中４６はトナー帯電用のコロナ放電器で一例
として幅l₁＝35mm、深さl₂＝28mm、グリツトとベ
ルトとの間隙d₁＝1.5mm、グリツト相互間の間幅
d₂＝２mmの寸法からなる。コロナ放電電極性は直
径60μの金メツキタングステンワイヤーからな
る。直径100μの金メツキワイヤからなるグリツ
ド４８が、スリーブ表面上の磁性トナー４５に沿
つて間隙1.5mmを保ち円弧状に12本２mm等間隔に
張られている。４９はACコロナ放電電源、５０
はグリツトバイアス電源、５１はトナー帯電極性
切り換え用スイツチで、グリツトバイアス電源の
正負を切り換える。

磁性トナーとして、組成がポリスチレン70％、
マグネタイト20％、カーボン８％、その他２％か
らなる平均粒経10μのトナーを約50μのトナー層
に形成させ、周知の方法により暗部潜像電位を＋
500V、明暗潜像電位を−100Vに設定した場合、
ACコロナ放電電圧8KV（実効値）、総放電電流
950μA、グリツトバイアスDC−100Vの条件で磁
性トナー層を帯電させたところ、トナー１個当り
の電荷量は、約５×10^-16クーロンを与えること
ができ、良好な画像が得られた。

なお、トナーの帯電極性をプラスにする場合図
に示したグリツトバイアス切り換えスイツチ操作
により、プラス電荷をトナーに与えることがで
き、上記潜像電位に対して良好なネガ像が得られ
た。また、グリツト線は耐久性を考慮した場合、
100μがよいが実験によれば60μでもほぼ同様の帯
電効果を示すことが確かめられた。

なお、本実施例においてはトナー保持搬送部材
として導電性ゴムベルトを用いたが、さらにトナ
ーの保持搬送を確実にするためにベルト背面（ト
ナー保持面と反対側）に磁石を設けても良い。

以上の各実施態様並びに本発明に係る他の実施
態様において、一成分絶縁性トナーを導電性かつ
弾性を有する担持体表面に均一な層をして形成す
るコーテイング法の他の例を以下に簡単に説明し
ておく。勿論これらに限定されるものではない。

斯かるトナーコーテイング手段は、前述したブ
レードの他に磁気ブラシ接触タイプ、回転ローラ
タイプ、局所振動コーテイングタイプ等種々のも
のが考えられ、その内の２例を第１１図及び第１
２図に示した。

第１１図を参照すると、この例は、トナーコー
テイングと現像とを分離したもので、画像濃度が
十分にとれる現像装置に適する。

トナー保持層５２を有する搬送ローラー５１の
上部にはトナー補給ホツパーHoが設けられてお
り、搬送ローラ５１の転動に伴い搬送ローラー５
１上のトナー保持層５２に一成分トナーＤを供給
する。トナー補給器Hoから現像位置までの間に
トナーに所定の帯電電荷を与えるため摩擦帯電部
材５５が設けられている。

次いで搬送ローラー５１に接触ないしは近接し
て設けられた前記現像ローラー３（第１図参照）
に搬送ローラーのトナー保持層によつて形成され
た該トナー層は移し取られ、現像部において感光
体２上の潜像画像を現像する。

第１２図は振動によりトナーを現像ローラに塗
布する例を示したもので、第１図に示したものと
同一要素には同一符号を付して説明を省略する。

一成分系非磁性トナーＤはホツパHoに貯蔵さ
れており、小量づつホツパ下部の塗布室５６に供
給される。この塗布室５６の上壁はこの塗布室に
設けられた前記導電性担持体３の上半部を被うよ
うに半円弧状に形成され、該担持体３との間にト
ナー層Daを乱さないように間隙５７を形成して
いる。振動部材５８は塗布室５６の壁を貫いた進
退棒５８ａと担持体３に対向して進退棒５８ａの
先端に取付けた板５８ｂとより成り、担持体３で
すい上げられる部分のトナーのみに振動を与え
る。

絶縁性トナーの場合、振動部材５８の担持体３
の表面と対向し且つ振動方面となつている板面を
トナーを所定極性に摩擦帯電するような帯電系例
の物質で選択構成することは、トナーの摩擦帯電
を促進するために極めて有効である。５９は上記
振動部材に振動を与える振動発生手段で塗布室５
６の背面に形成された室６０内に設けられてお
り、電磁石５９ａのコイル５９ｂに交流電圧を印
加して、振動部材５８をその端部についている永
久磁石５８ｃを介して振動させる。５８ｄは室壁
と永久磁石５８ｃとの間に設けた例えば板ばねの
ような衝撃吸収用弾性部材である。

上記の振動発生手段としては、他に機械的なカ
ムを利用したもの或は超音波振動等が利用でき
る。

更に振動発生手段５９により発生する振動数及
び振幅を適当に選択することにより、又トナー及
びスリーブ表面形状との関係により、所望の塗布
量が設定できる。

以上、主として画像部の表面電位が＋電位の場
合を例にとつて説明してきたが、勿論、この画像
部の表面電位が一電位を有する場合にも本発明は
適用できることは明らかである。

いずれの場合にも、導電性の現像剤担持体に絶
縁性トナーの均一層をコーテイングし、このトナ
ー層が現像位置において潜像面を接融するように
し、更に、この現像剤担持体と潜像面との間の現
像間隙に、次の性質を有する電界を生ぜしめるよ
う周期的変位電圧を印加する。即ち、少くとも現
像過程の後半にかけては、潜像面の画像部では一
旦画像部に付着したトナーを剥離する方向の電界
が現実に画像部からトナーが剥離するための固有
の電界閾値よりも小さく（従つて現実に付着トナ
ーの剥離は起こらず）、又非画像部では、該非画
像部にトナーを付着させる方向の電界が現実にト
ナーを非画像部に付着させるための電界閾値（カ
ブリ電界閾値）よりも小さく（従つて現実にカブ
リは生じない）なるようにしたものである。

現像過程の前半では、及び該現像過程の大半に
おいては第３図ａ，ｂ，ｃ〜第５図ａ，ｂ，ｃに
ついて説明したように、印加される周期的変位バ
イアス電圧によつて、現像剤は次のように動作す
る。即ち、画像部では、現像間隙（勿論現像過程
の進行によつてこの間隙は変化する）に作用する
現像促進電界即ち、トナーをその担持体から離脱
させ潜像面の画像部に向けてトナーを付勢する電
界を、現像剤の転移に実際に要する電界閾値より
大きくする。このとき、一旦画像部に付着したト
ナーを担持体に復帰せしめる方向の電界が働いて
も良い（第５図ｂ参照）。又、非画像部では、ト
ナーを非画像部からトナー担持体に向かう方向の
電界（カブリ防止電界）は、実際に非画像部から
トナーを剥離してトナー担持体へ戻すのに必要な
閾値（E_T）よりは大きくする。この場合、画像
部へのトナーの転移促進を強める関係から、非画
像部へも若干カブリを生じるような電界が働いて
もかまわない（第５図ｃ参照）。仮にカブリが生
じてたとしても続く現像過程の後半でカブリが除
去されるからである。

本発明は以上の各実施態様及び実施例に限定さ
れることなく、発明の趣旨に含有される全ての態
様を含むものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理とそれを実施する第１の
実施態様の構成の概略を説明する断面図、第２図
は従来の直流バイアス方式の場合であつて、その
ａは、現像時の各部電位説明図、ｂは画像部の電
界説明図、ｃは非画像部の電界説明図、第３図
は、本発明に基く現像バイアスの１実施例の場合
であつて、そのａは、現像時の各部電位説明図、
ｂは画像部の電界説明図、ｃは非画像部の電界説
明図、第４図ａ，ｂ，ｃは、第３図ａ，ｂ，ｃと
異なる本発明の現像バイアスの他の１実施例の電
位・電界説明図、第５図ａ，ｂ，ｃは、更に異な
る本発明に基く更に他の実施例の電位・電界説明
図、第６図ａは本発明の他の実施態様の断面図、
第６図ｂは、その部分拡大図、第７図〜第１０図
は本発明の更に他の実施態様を示す断面図、第１
１図〜第１２図は本発明に適用可能なトナーコー
テイング手段の他の数例を示す断面図である。 ５，１５，２５，３２，３５……現像剤担持
体、２……潜像担持体、９……周期的変位電界発
生手段。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 潜像を現像剤粒子により現像する次のステツ
   プを含む現像方法。 (a) 導電性の担持体に絶縁性一成分トナーをコー
   テイングすること、 (b) 該トナー層を担持した担持体をトナー層が潜
   像保持面に接触するような位置にもたらすこ
   と、 (c) 上記の導電性担持体と上記の潜像保持面の支
   持電極との間に、次の周期的変位電界を発生さ
   せる周期的変位電圧を印加すること、 この周期的変位電界は、現像過程において、次
   の性質を有している。画像部では、現像促進電界
   がトナーを担持体から離脱させるのに必要な電界
   閾値より大であること、及び非画像部では、カブ
   リ取り電界が、非画像部からトナーを剥離するの
   に必要な電界閾値より大であること。 ２ 特許請求の範囲の第１項に記載の現像方法で
   あつて、前記の絶縁性トナーは摩擦によつて帯電
   されることを特徴とする現像方法。 ３ 特許請求の範囲の第１項に記載の現像方法で
   あつて、前記の絶縁性トナーはコロナ放電によつ
   て帯電されることを特徴とする現像方法。 ４ 特許請求の範囲の第１項に記載の現像方法で
   あつて、前記の担持体へのトナーのコーテイング
   は、ブレード状コーテイング部材によつてなされ
   ることを特徴とする現像方法。 ５ 特許請求の範囲の第１項に記載の現像方法で
   あつて、前記の担持体は磁石を内包した非磁性体
   であり、前記の絶縁性トナーは磁性トナーである
   ことを特徴とする現像方法。 ６ 特許請求の範囲の第１項に記載の現像方法で
   あつて、前記の担持体は表面に弾性体を有してい
   ることを特徴とする現像方法。 ７ 特許請求の範囲の第１項に記載の現像方法で
   あつて、前記の担持体へのトナーのコーテイング
   は導電性部材によつてなされ、この導電性部材
   に、トナー担持体と同じ電圧が印加されているこ
   とを特徴とする現像方法。 ８ 特許請求の範囲の第１項に記載の現像方法で
   あつて、前記担持体の表面は粗面であることを特
   徴とする現像方法。 ９ 特許請求の範囲第１項に記載の現像方法であ
   つて、前記担持体10⁸Ω・cm以下の抵抗を有する
   ゴムローラであることを特徴とする現像方法。 １０ 特許請求の範囲第１項に記載の現像方法で
   あつて、前記担持体は表面が導電性領域と非導電
   性領域からなることを特徴とする現像方法。