JPH05341583A

JPH05341583A - 現像方法

Info

Publication number: JPH05341583A
Application number: JP14535792A
Authority: JP
Inventors: Hajime Yamamoto; 肇山本; Hiroshi Terada; 浩寺田
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1992-06-05
Filing date: 1992-06-05
Publication date: 1993-12-24

Abstract

(57)【要約】【目的】構成が簡単で高画質高解像度の現像方法を提
供するものである。【構成】固定された磁石を内部に有する感光体ドラム
を用いる。コロナ帯電と露光により静電潜像を形成した
後、現像剤溜め内で現像剤と接触させ、現像剤を感光体
表面に磁力で吸着させる。さらに現像剤を交流電圧を印
加した電極板を通過させ、現像剤を十分帯電する。その
後、電圧を印加した電極ローラを通過させ、潜像を顕像
化する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、プリンタやファクシミ
リ等に応用できる電子写真方法の現像方法に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】従来から電子写真方法の現像法として
は、カスケード現像法、タッチダウン現像法、ジャンピ
ング現像法などがある。

【０００３】そのなかで、トナーとキャリアとを混合し
現像剤を構成し、現像剤を直接感光体に振りかける現像
法として米国特許３１０５７７０に示されるカスケード
現像法が知られている。この現像法を図４を用いて説明
する。感光体１を帯電器２により帯電させ、その後原稿
光３を露光し静電潜像を形成する。トナーとガラスビー
ズよりなる現像剤４を現像剤溜め５からコンベア６で搬
送し、感光体１に振りかける。キャリアは重力で再び現
像剤溜５に戻る。感光体１上に残ったトナー像は転写帯
電器７を用いて転写紙８に転写する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながらカスケー
ド現像法は、ベタ画像の再現を苦手としていた。また、
構成が大がかりで、装置が大型複雑化するという問題点
を有していた。

【０００５】本発明は上記問題点に鑑み、構成が簡単で
しかも高画質の現像方法を提供するものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに、本発明は、固定磁石を内包する電子写真感光体ド
ラムを回転させる工程、感光体を帯電露光し静電潜像を
形成する工程、トナーとキャリアとより成る磁性現像剤
を感光体に磁力により付着させる工程、感光体と間隙を
あけて設置しかつ交流電圧を印加した電極板との間に現
像剤を通過させる工程、感光体と間隙を介して設置した
電極ローラで現像剤を回収する工程、とより構成された
現像方法である。

【０００７】

【作用】本発明は、内部に固定された磁石を有する感光
体を用い、静電潜像を形成した感光体にトナーとキャリ
アとより成る現像剤を振りかけ磁気的に付着させ、交流
電圧を印加した電極板を用い感光体上で現像剤を運動さ
せ帯電させたのち、電極ローラ部まで担持搬送し、内部
に磁石を有した電極ローラにバイアスを印加し、感光体
上の現像剤を除去しトナー像を得る構成である。すなわ
ち、本発明はカスケード現像法に、（１）感光体内部に
磁石を設置し強制的に現像剤を感光体に引き寄せる、
（２）現像剤のガラスキャリアの代わりに磁性キャリア
を用いる、（３）感光体に対向した電極板に交流電圧を
印加し現像剤を感光体上で運動させ十分に帯電させる、
（４）電圧を印加しかつ内部に磁石を有する電極ローラ
で現像剤を強制的に回収する、という４点の改良を加
え、より小型化・高性能化したものである。ここで現像
剤をただ単に感光体に接触させるだけでは、現像剤の接
触面積が僅かで、しかも現像剤の動きが小さく現像剤の
帯電が不十分であるためにベタ部の濃度が薄く画質が悪
かった。そこで本発明では、感光体に対向した電極板を
新たに設け、それに交流電圧を印加し現像剤を感光体上
で激しく運動させることにより、現像剤を十分に帯電さ
せたため、ベタ部のトナー付着が十分になり極めて高画
質の画像が得られる結果となる。

【０００８】

【実施例】本発明に用いるトナーはいわゆる２成分現像
剤用のトナーを用いることができる。これは、カーボン
ブラックやフタロシアニンなどの着色顔料を、スチレン
樹脂やアクリル樹脂などのバインダ樹脂に分散し粉砕後
分級したものである。このトナーは噴霧乾燥によって得
られる粉体でもよいし、またパール重合法等で化学的に
得られる粉体であっても良い。この場合にトナーの表面
にシリカ微粒子を付着させると、トナーの流動性が良く
なり、その結果地かぶりがなくなる効果がある。トナー
粒子はそのままキャリアに混合しても良いし、使用条件
によっては、フッ素樹脂微粉末、微細なプラスチック粉
末、ステアリン酸亜鉛等をトナーの表面に付着させたも
のであっても良い。用いるトナーの平均粒径は１５μｍ
以下が望ましいが、１２μｍ以下にするとさらにシャー
プな画像が得られた。

【０００９】本発明の２成分現像剤に用いるキャリア
は、鉄粉やフェライト粉などの磁性体、あるいはそれら
の表面を樹脂コートしたもの、フェライト粉やマグネタ
イトなどの微粉末を３０〜８０％程度の割合で、スチレ
ン樹脂、エポキシ樹脂、スチレンアクリル樹脂等に分散
混合し粉砕分級した磁性粉などが用いられる。キャリア
の平均粒径は３００μｍ以下が好ましいが、特に１５０
μｍ以下にすると現像剤の運動が容易になりトナーを均
一に帯電することができより効果的である。

【００１０】本発明に使用する感光体には、酸化亜鉛、
セレン、硫化カドミウム、アモルファスシリコン、さら
にフタロシアニンやアゾ顔料による有機感光体等を用い
ることができる。なお感光体の表面は、現像剤層の搬送
を促進するためにサンドブラスト等で粗面化してもよ
い。

【００１１】本発明には、感光体表面に対し直接開口部
を有する現像剤溜めを用いる。現像剤は現像剤溜めから
直接感光体に接触する構成であり、現像剤は帯電してい
るか否かに関わらず感光体に磁気的に吸着される。

【００１２】本発明は、磁石を内包する電子写真感光体
ドラムを用いる。この磁石は回転せず感光体だけが回転
する。このとき、磁石と感光体を同軸に支えると、感光
体を駆動する機構が簡略化でき、しかも磁極位置の調整
が容易にできるという利点がある。

【００１３】電極板の材質は導電性であればよく、磁性
体、非磁性体のいずれであってもよい。現像剤の流動性
が悪いときには、電極板を磁性体にすると、感光体内部
の磁石からの磁力線が電極板にまで到達し、その結果現
像剤の搬送性と運動性が向上する。この様な材料とし
て、例えば軟鉄、磁性のステンレススチールあるいはニ
ッケル等がある。電極板と感光体との距離は、４００μ
ｍ〜４ｍｍ程度に設置される。

【００１４】この電極板には、交流電圧を印加する。も
ちろんパルス波、三角波形であってもよく、感光体との
間で実効的に交番電界がかかればよい。この交流電圧の
周波数は、像形成のプロセス速度、あるいは電極板の幅
によっても変わるが、おおよそ５０Ｈｚから１０ｋＨｚ
の範囲であって、好ましくは３００から３０００Ｈｚの
範囲が良い。交流電圧の値は、ゼロ・ツー・ピークの値
で、感光体の帯電電位のおおよそ０．５から３倍の値が
良く、さらには０．５から２倍の値が好ましい。交流電
圧に直流電圧を重畳してもよい。この直流電圧は感光体
の帯電電位と同等かあるいはそれより数１０％低い値に
設定すれば、良好な画像が得られる。正規現像の場合に
は感光体の露光電位と同等かあるいはそれより数１０％
高い値に設定すれば、良好な画像が得られる。

【００１５】電極ローラの材質は導電性であればよく、
非磁性体であってもよい。現像剤の流動性が悪いときに
は、電極ローラを磁性体にすると、感光体内部の磁石か
らの磁力線が電極ローラにまで到達し、その結果現像剤
の搬送性が向上する。この様な材料として、例えば軟
鉄、磁性のステンレススチールあるいはニッケル等があ
る。電極ローラの表面は、研磨されたものでもよく、ま
たサンドブラスト加工等により表面に凹凸をつけたも
の、または溝を彫ったものでもよい。電極ローラは内部
に固定された磁石を有する非磁性ローラの構成が最も好
ましい。この電極ローラ内部の磁石の磁極は、感光体内
部の磁石の磁極とは逆極性が好ましい。電極ローラと感
光体との距離は、５００μｍ〜４ｍｍ程度に設置する。

【００１６】電極ローラの回転速度は、感光体の移動速
度と同速か、あるいはそれ以上が好ましい。電極ローラ
の移動速度が速いほど、感光体非画像部のトナーを丁寧
に取り去ることができるため、地かぶりが発生しにくく
なる。この電極ローラの速度が余りに遅いと、感光体と
電極ローラとの間で現像剤が搬送不良を起こし、つまり
を生じることがある。そのため、電極ローラの速度は、
感光体の移動速度の０．３〜２．０の範囲がよい。

【００１７】（実施例１）以下本発明の電子写真装置に
ついて、図面を参照しながら説明する。

【００１８】図１において、９はフタロシアニンをポリ
カーボネイト樹脂に分散した有機感光体ドラム、１０は
感光体９と同軸で固定された磁石で、１１は感光体をマ
イナスに帯電するコロナ帯電器、１２は感光体９の帯電
電位を制御するグリッド電極、１３は信号光、１４は現
像剤溜め、１５は表面をシリコーン樹脂でコートした粒
径１００μｍの鉄粉キャリア１６とカーボンブラックで
着色したトナー１７を混合した２成分現像剤、１８は感
光体９とギャップ５００μｍを開けて設定した非磁性の
電極板、１９は感光体９とギャップ５５０μｍを開けて
設定した非磁性電極ローラ、２０は電極ローラ１９の内
部に設置された磁石、２１は電極板１８に電圧を印加す
る交流高圧電源、２２は電極ローラ１９に電圧を印加す
る直流高圧電源、２３は電極ローラ上の現像剤をかきお
とすポリエステルフィルム製のスクレーパ、２４は感光
体上のトナー像を紙２５に転写する転写コロナ帯電器で
ある。

【００１９】感光体９表面での磁束密度は８００Ｇsで
ある。電極ローラ１９表面での磁束密度は８００Ｇsで
ある。図１に示すように、感光体内部の磁力と電極ロー
ラ内部の磁力は対向部で互いに引き合うように構成し
た。感光体９の直径は３０ｍｍで、周速１６０ｍｍ／ｓ
で図中の矢印方向に回転させ用いた。電極ローラ１９の
直径は１６ｍｍで、周速１８０ｍｍ／ｓで感光体の進行
方向とは同方向（図中の矢印方向）に回転させ用いた。

【００２０】感光体９をコロナ帯電器１１（印加電圧−
５．５ｋＶ、グリッド１２の電圧−５００Ｖ）で、−５
００Ｖに帯電させた。この感光体９にレーザ光１３を照
射し静電潜像を形成した。このとき感光体９の露光電位
は−９０Ｖであった。この感光体９表面上に、現像剤１
５を現像剤溜め１４内で磁力により付着させた。次に感
光体９を電極板１８の前を通過させた。このとき、電極
板１８には交流高圧電源２１により、−５００Ｖの直流
電圧を重畳した７５０Ｖ0-p（ピーク・ツー・ピーク
１．５ｋＶ）の交流電圧（周波数３ｋＨｚ）を印加し
た。こうすると、現像剤１５は電極板１８と感光体９と
の間で運動し、十分に帯電した。次に現像剤１５を表面
に担持した感光体９を電極ローラ１９の前に対向させ
た。感光体９の未帯電域の通過時には、電極ローラ１９
には直流高圧電源２２により、０Ｖの直流電圧を印加し
た。その後、−５００Ｖに帯電し静電潜像が書き込まれ
た感光体９の通過時には、電極ローラ１９には直流高圧
電源２２により、−４００Ｖの直流電圧を印加した。す
ると感光体９に付着した現像剤は電極ローラ１９に回収
され、感光体９上には画像部にのみネガポジ反転したト
ナー像が残った。矢印方向に回転する電極ローラ１９に
付着したトナーは、スクレーパ２３によってかきとり、
再び現像剤溜め１４内に戻し次の像形成に用いた。こう
して感光体９上に得られたトナー像を、紙２５に、転写
帯電器２４によって転写した後、定着器（図示せず）に
より熱定着した。その結果、横線の乱れやトナーの飛び
散りなどがなくベタが均一で濃度が１．５の１６本／ｍ
ｍの画線をも再現した極めて高画質高解像度の画像が得
られた。

【００２１】（実施例２）図２において、９は感光体ド
ラム、２６は感光体９と同軸で固定された磁石で、１１
は感光体をマイナスに帯電するコロナ帯電器、１２は感
光体９の帯電電位を制御するグリッド電極、１３は信号
光、１４は現像剤溜め、１５は表面をシリコーン樹脂で
コートした粒径１００μｍの鉄粉キャリアとカーボンブ
ラックで着色したトナーとを混合した２成分現像剤、２
７は感光体９とギャップ５００μｍを開けて設定した幅
５ｍｍの非磁性電極板、２８は感光体９とギャップ６０
０μｍを開けて設定した非磁性電極ローラ、２９は電極
ローラ２８の内部に設置された磁石、２１は電極板２７
に電圧を印加する交流高圧電源、２２は電極ローラ２８
に直流電圧を印加する直流高圧電源、３０は電極ローラ
上の現像剤をかきおとす燐青銅板製のスクレーパ、２４
は感光体上のトナー像を紙２５に転写する転写コロナ帯
電器である。

【００２２】感光体９表面での磁束密度は６００Ｇsで
ある。電極ローラ２８表面での磁束密度は８００Ｇsで
ある。図２に示すように、感光体内部の磁力と電極ロー
ラ内部の磁力は対向部で互いに引き合うように構成し
た。感光体９の直径は３０ｍｍで、周速１６０ｍｍ／ｓ
で図中の矢印方向に回転させ用いた。電極ローラ１９の
直径は１６ｍｍで、周速１６０ｍｍ／ｓで感光体の進行
方向とは逆方向（図中の矢印方向）に回転させ用いた。

【００２３】感光体９をコロナ帯電器１１（印加電圧−
５．５ｋＶ、グリッド１２の電圧−５００Ｖ）で、−５
００Ｖに帯電させた。この感光体９にレーザ光１３を照
射し静電潜像を形成した。このとき感光体９の露光電位
は−９０Ｖであった。この感光体９表面上に、現像剤１
５を現像剤溜め１４内で磁力により付着させた。次に感
光体９を電極板２７の前を通過させた。このとき、電極
板２７には交流高圧電源２１により、−５００Ｖの直流
電圧を重畳した３５０Ｖ0-p（ピーク・ツー・ピーク７
００Ｖ）の交流電圧（周波数３ｋＨｚ）を印加した。こ
うすると、現像剤１５は電極板１８と感光体９との間で
運動し、十分に帯電した。感光体の移動速度が１６０ｍ
ｍ／ｓで電極板の幅が５ｍｍであるため、周波数３ｋＨ
ｚではこの電極板と感光体との間で現像剤は約１００回
往復運動することになる。次に現像剤１５を表面に担持
した感光体９を電極ローラ２８の前に対向させた。感光
体９の未帯電域の通過時には、電極ローラ２８には直流
高圧電源２２により、０Ｖの直流電圧を印加した。その
後、−５００Ｖに帯電し静電潜像が書き込まれた感光体
９の通過時には、電極ローラ２８には直流高圧電源２２
により、−４００Ｖの直流電圧を印加した。すると感光
体９に付着した現像剤は電極ローラ２８に回収され、感
光体９上には画像部にのみネガポジ反転したトナー像が
残った。矢印方向に回転する電極ローラ２８に付着した
トナーは、スクレーパ３０によってかき落とし、再び現
像剤溜め１４内に戻し次の像形成に用いた。このような
現像剤溜め１４内での現像剤１５の動きを破線矢印で示
した。こうして感光体９上に得られたトナー像を、紙２
５に、転写帯電器２４によって転写した後、定着器（図
示せず）により熱定着した。その結果、横線の乱れやト
ナーの飛び散りなどがなくベタが均一で濃度が１．５の
１６本／ｍｍの画線をも再現した極めて高画質高解像度
の画像が得られた。

【００２４】（実施例３）図３において、９は感光体ド
ラム、２６は感光体９内磁石で、１１はコロナ帯電器、
１２はグリッド電極、１３は信号光、１４は現像剤溜
め、１５は表面をシリコーン樹脂でコートした粒径１０
０μｍの鉄粉キャリアとカーボンブラックで着色したト
ナーとを混合した２成分現像剤、３１は感光体９とギャ
ップ１ｍｍを開けて設定した非磁性の電極板、２８は感
光体９とギャップ１．５ｍｍを開けて設定した非磁性電
極ローラ、２９は電極ローラ２８内部の磁石、２１は電
極板３１に電圧を印加する交流高圧電源、２３は電極ロ
ーラ２８に電圧を印加する交流高圧電源、３０は電極ロ
ーラ上の現像剤をかきおとす燐青銅板製のスクレーパ、
２４は感光体上のトナー像を紙２５に転写する転写コロ
ナ帯電器である。

【００２５】感光体９表面での磁束密度は６００Ｇsで
ある。電極ローラ２８表面での磁束密度は８００Ｇsで
ある。図３に示すように、感光体内部の磁力と電極ロー
ラ内部の磁力は対向部で互いに引き合うように構成し
た。感光体９の直径は３０ｍｍで、周速１６０ｍｍ／ｓ
で図中の矢印方向に回転させ用いた。電極ローラ１９の
直径は１６ｍｍで、周速１６０ｍｍ／ｓで感光体の進行
方向とは逆方向（図中の矢印方向）に回転させ用いた。

【００２６】感光体９をコロナ帯電器１１（印加電圧−
５．５ｋＶ、グリッド１２の電圧−５００Ｖ）で、−５
００Ｖに帯電させた。この感光体９にレーザ光１３を照
射し静電潜像を形成した。このとき感光体９の露光電位
は−９０Ｖであった。この感光体９表面上に、現像剤１
５を現像剤溜め１４内で磁力により付着させた。次に感
光体９を電極板２７の前を通過させた。このとき、電極
板２７には交流高圧電源２１により、−５００Ｖの直流
電圧を重畳した７５０Ｖ0-p（ピーク・ツー・ピーク
１．５ｋＶ）の交流電圧（周波数１ｋＨｚ）を印加し
た。こうすると、現像剤１５は電極板３１と感光体９と
の間で運動し、十分に帯電した。次に現像剤１５を表面
に担持した感光体９を電極ローラ２８の前に対向させ
た。感光体９の未帯電域の通過時には、電極ローラ２８
には交流高圧電源３２により、０Ｖの直流電圧を印加し
た。その後、−５００Ｖに帯電し静電潜像が書き込まれ
た感光体９の通過時には、電極ローラ２８には交流高圧
電源３２により、−４００Ｖの直流電圧を重畳した７５
０Ｖ0-p（ピーク・ツー・ピーク１．５ｋＶ）の交流電
圧（周波数３ｋＨｚ）を印加した。すると感光体９に付
着した現像剤は電極ローラ２８に回収され、感光体９上
には画像部にのみネガポジ反転したトナー像が残った。
矢印方向に回転する電極ローラ２８に付着したトナー
は、スクレーパ３０によってかきとり、再び現像剤溜め
１４内に戻し次の像形成に用いた。このような現像剤溜
め１４内での現像剤１５の動きを破線矢印で示した。こ
うして感光体９上に得られたトナー像を、紙２５に、転
写帯電器２４によって転写した後、定着器（図示せず）
により熱定着した。その結果、横線の乱れやトナーの飛
び散りなどがなくベタが均一で濃度が１．５の１６本／
ｍｍの画線をも再現した極めて高画質高解像度の画像が
得られた。

【００２７】

【発明の効果】本発明は、固定磁石を内包する電子写真
感光体ドラムを用い、感光体に静電潜像を形成したの
ち、トナーとキャリアとより成る磁性現像剤を感光体に
磁力により付着させ、さらに感光体と間隙をあけて設置
しかつ交流電圧を印加した電極板との間で現像剤を運動
させることにより、現像剤を十分に帯電させることがで
きる。そのため、この現像剤を前記感光体と間隙を介し
て設置しかつ磁石を内包する電極ローラで回収すること
により、解像度が高く、さらに十分な画像濃度の高画質
高解像度の画像が得られる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例における電子写真装置の
構成図

【図２】本発明の第２の実施例における電子写真装置の
構成図

【図３】本発明の第３の実施例における電子写真装置の
構成図

【図４】従来例における電子写真装置の構成図

【符号の説明】

９感光体１０磁石１１コロナ帯電器１２グリッド電極１３レーザ露光１４現像剤溜め１５現像剤１８・２７・３１電極板１９・２８電極ローラ２０・２９磁石２１・３２交流高圧電源２２直流高圧電源２３・３０スクレーパ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】固定磁石を内包する電子写真感光体ドラム
を回転させる工程、前記感光体を帯電露光し静電潜像を
形成する工程、トナーとキャリアとより成る磁性現像剤
を前記感光体に磁力により付着させる工程、前記感光体
と間隙をあけて設置し、かつ交流電圧を印加した電極板
との間で前記現像剤を運動させ帯電させる工程、前記感
光体から前記現像剤を除去する工程、とよりなる現像方
法。
【請求項２】固定磁石を内包する電子写真感光体ドラム
を回転させる工程、前記感光体を帯電露光し静電潜像を
形成する工程、トナーとキャリアとより成る磁性現像剤
を前記感光体に磁力により付着させる工程、前記感光体
と間隙をあけて設置し、かつ交流電圧を印加した電極板
との間に前記現像剤を通過させる工程、前記感光体と間
隙を介して設置しかつ磁石を内包する電極ローラで前記
現像剤を回収する工程、とよりなる現像方法。
【請求項３】電極板と感光体間の距離が電極ローラと感
光体間の距離よりも狭い請求項２記載の現像方法。
【請求項４】固定磁石を内包する電子写真感光体ドラム
を回転させる工程、前記感光体を帯電露光し静電潜像を
形成する工程、トナーとキャリアとより成る磁性現像剤
を前記感光体に磁力により付着させる工程、前記感光体
の非画像部電位に対してより大きい電位及びより小さい
電位になるような交流電圧を前記感光体と間隙をあけて
設置した電極板に印加し前記間隙において前記現像剤に
交番電界を印加する工程、前記感光体から前記現像剤を
除去する工程、とよりなる現像方法。
【請求項５】交流電圧が電極板と感光体の間で現像剤に
かかる電界の向きが少なくとも一回反転する周波数を有
する交流電圧であることを特徴とする請求項４記載の現
像方法。