JP2517207B2 - 電子写真装置 - Google Patents

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装置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においては磁性現
像剤を用いた２成分現像方法が広く用いられている。こ
の現像方法として、現在まで種々の方式が提案されてい
るが、1953年に開発された磁気ブラシ現像法は、それま
でのカスケード現像法に比べて装置をコンパクトにでき
ることや、細線の再現性に比較的優れていることから、
文書コピー用として電子写真現像方式の主流を占めるに
いたっている。

【０００３】以下図面を参照しながら、上記した従来の
２成分現像方法の一例について説明する。図１は従来の
２成分現像方法を用いた電子写真装置を示すものであ
る。図１において、１はトナーとキャリアが混合された
２成分現像剤である。２は内部に磁石ローラ３を包含し
た現像ローラである。４は電子写真感光体、５は電子写
真感光体を帯電させるコロナ帯電器、６は信号を露光す
る露光光、７はトナー像を紙に転写するコロナ帯電器、
８は感光体上に残留したトナーを清掃するクリーニング
装置である。以上のように構成された電子写真装置につ
いて、以下その動作について説明する。まず、感光体４
を帯電器５で帯電させる。信号光６で露光した後、静電
潜像を形成し、現像ローラ２上に担持した２成分磁気ブ
ラシ現像剤１によって現像する。こうして感光体４上に
得られたトナー像を、転写帯電器７を用いて紙に転写す
る。感光体上に残留したトナーは、クリーニング装置８
を用いて清掃し、ふたたび次の像形成工程に用いる。

【０００４】そのほか、従来の電子写真現像法として
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。

【０００５】そのなかで、感光体に直接現像剤を振りか
ける現像法として米国特許３１０５７７０号公報に示さ
れるカスケード現像法が知られている。カスケード現像
法は、電子写真法初の実用複写機に用いられた現像法で
ある。

【０００６】交流バイアスを印加する技術を改良したも
のとして、特公昭５８−３２３７５号公報に示されるジ
ャンピング現像法がある。このジャンピング現像法はト
ナー層をトナー担持体に担持させ現像部に運び、そのト
ナー担持体に交流バイアスを印加し感光体の画像部にト
ナーを付着させる現像法である。

【０００７】この特公昭５８−３２３７５号公報と類似
の技術に特公平３−３０１３６号公報がある。これは、
帯電したトナーを一旦トナー担持体から感光体全面に静
電的に付着させ、その後別途設けた非接触の電極ローラ
に交流電圧を印加し不要トナーを回収するものである。
この特許は前述の特公昭５８−３２３７５号公報と異な
り、最初に帯電したトナーがトナー担持体から感光体に
静電的に移される工程があることが異なる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら磁気ブラ
シ現像法では、現像器の構成が大がかりで、装置が大型
複雑化するという問題点を有していた。また、感光体と
現像剤が接触する時間が短いために画質が悪いという問
題点を有していた。

【０００９】さらに、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。

【００１０】また、ジャンピング現像法はトナー層を担
持したトナー担持体により感光体の画像部だけを現像す
る構成のために、トナー担持体上のトナー層に前画像の
履歴が残り現像された画像に残像が現われる、いわゆる
スリーブゴースト現象が欠点であった。また装置が複雑
でコストが高いという欠点がある。

【００１１】最後の特公平３−３０１３６号公報は電極
ローラを別途設けたためにスリーブゴーストは現われな
いが、ローラが２本になるために装置が複雑でコストが
高いという欠点を持つ。

【００１２】本発明は、構成が簡単でしかも高画質の電
子写真装置を得ることを目的とする。

【００１３】

【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、固定磁石を内包し表面に静電潜像を形
成した静電潜像保持体と、絶縁性トナーと磁性キャリア
とよりなる磁性現像剤と、前記静電潜像保持体の表面に
前記固定磁石の磁力により前記磁性現像剤を磁気的に吸
引し前記磁性現像剤を付着させる現像剤溜めと、前記静
電潜像保持体の表面に間隙を開けて対向設置され前記静
電潜像保持体の表面に付着した前記磁性現像剤のうち前
記トナーだけを通過させるトナー層厚規制板と、前記静
電潜像保持体表面の非画像部に付着したトナーを回収し
画像部にトナー像を残す交流電圧を印加した電極ローラ
と、前記電極ローラに回収したトナーを現像剤溜め内に
戻す構成のスクレーパと、を有する電子写真装置であ
る。

【００１４】

【作用】本発明は、内部に固定磁石を有する感光体を用
い、静電潜像を形成した静電潜像保持体にトナーとキャ
リアとよりなる磁性現像剤を振りかけ磁気的に付着さ
せ、トナー層のみを電極ローラ部まで担持搬送し、電極
ローラに交流バイアスを印加し、感光体の非画像部の不
要トナーを静電力によって除去する構成である。すなわ
ち、本発明は、従来の電子写真現像法に、感光体内部に
現像剤吸着用の磁石を設置し、感光体外部に設けた電極
に電圧を印加するという改良を加え、より小型化・高性
能化したものである。これにより、現像器が簡略化でき
るとともに、さらに感光体に接触する現像剤の現像領域
を広くすることができ、高画質を得ることができる。

【００１５】本発明の電極ローラと従来の現像法に用い
られる現像ローラとの構成の違いを説明する。 （１）本発明では、トナーを現像剤溜めから現像部まで
担持し運ぶのは磁石を内包した感光体であり、従来の静
電潜像保持体とトナー担持体の概念を同一構成に具現化
したものである。この技術思想に基づく構成であるた
め、像形成方法は、画像部にトナーを付着現像するので
はなく、非画像部の不要トナーをはぎ取る方法になると
いう違いが生じる。 （２）本発明の電極ローラは裸の面が常に感光体に対向
し、電極ローラに回収されたトナーは、ローラの回転に
より直ちに現像部から除去される構成である。従来のよ
うに、現像ローラ上に形成されたトナー薄層により画像
部を現像する方法では、現像ローラ上のトナー薄層の均
一性がそのまま画像に現れるため、トナー層形成には高
い精度が要求される。しかし、本発明のように、先に過
剰の厚さのトナー層を感光体上に形成し、後に裸の電極
ローラでトナーを回収する構成にすると、トナー層の不
均一部のほとんどが電極ローラ側に移動し、感光体上に
は平坦化して均一なトナー像を残せるようになる。

【００１６】本発明は、感光体内部空間を利用して磁石
を設け、トナーの搬送移動を感光体の移動力と兼用でき
るために、現像器の構成が簡略化でき、さらに、電極ロ
ーラの裸の面でトナーを回収する構成のためにスリーブ
ゴーストが発生しない特徴がある。

【００１７】

【実施例】本発明にはいわゆる２成分現像剤用のトナー
を用いる。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。この場合にこの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、１
２μｍ以下にするとさらにシャープな画像が得られた。

【００１８】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以下にするとトナーを均一に帯電することができ
る。

【００１９】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、フタロシアニンやアゾ顔料を
用いた有機感光体等を用いることができる。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のみが回転する。

【００２０】本発明には、感光体表面に対し開口部を有
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る。このような構成の感光体
が現像剤溜め内を通過すると、現像剤が磁力により感光
体に付着し、感光体の動きと共に移動しようとする。次
にこの感光体に付着した磁性現像剤をトナー層厚規制板
に通過させると、粒径の小さなトナー粒子だけが通過し
粒径の大きなキャリア粒子はせき止められる。この静電
潜像保持体上にできたトナー層は、静電引力といわゆる
ファンデルワールス力で感光体に付着したままの状態を
保つ。このトナー層厚規制板は、例えばゴム板の様な弾
性体を用いることができる。このとき、ウレタンやシリ
コーンのゴム板を柔らかく感光体表面に直接接触させれ
ば、感光体表面には均一なトナーの薄層が形成される。
また、トナー層厚規制板に軟鉄、ニッケル、磁性ステン
レススチール（ＳＵＳ４３０）等の磁性体を用いてもよ
い。このときには、トナー層厚規制板を感光体に内包さ
れた１磁極と対向する位置に距離を開けて設置すると、
両者を結ぶ磁力によってトナーの流出が一部遮弊された
状態になり、より均一なトナー層を感光体に形成できる
ようになる。また、トナー層厚規制板を導電体にして直
流電圧を印加すると、さらにトナー層形成が容易にな
る。例えば、感光体の表面電位と略同電位あるいはそれ
より高い直流電圧を印加すると、トナーがトナー層厚規
制板から感光体側に押しやられ、密度の濃い均一なトナ
ー薄層が形成される。特に１成分トナーの場合は、トナ
ー層厚を約５０μｍにするとシャープなライン画像が得
られた。このトナー層厚規制板に印加する電源は、専用
高圧電源を別途設けてもよいが、感光体を帯電する帯電
器がグリッド電極を有するスコロトロンのときには、グ
リッド電極とトナー層厚規制板を電気的に接続すること
により、容易に目的を達成することができる。

【００２１】電極ローラは感光体と１００μｍから４ｍ
ｍの距離を開け、設置される。この距離を、感光体上に
形成されたトナー層厚よりも広く設定すると、シャープ
なライン画像が得られる。一方、より濃いベタ画像濃度
を得るときには、トナー層の厚みよりも感光体と電極ロ
ーラの距離を狭く設定すれば良い。すなわち、このとき
は感光体上のトナー層の先端部は、電極ローラに接触す
る。電極ローラの材質は導電性のものであればいかなる
ものでも良く、例えば、ステンレススチール、アルミニ
ウムなどがある。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
をつけたものでもよい。さらにはグラファイト等をエナ
メル等に分散した導電性樹脂を導電性支持体の上にコー
トしたものであっても良い。この様な選択は、用いるト
ナーの流動性等を考慮して決定される。また感光体上の
トナーを効率よく回収するために、電極ローラの内部に
磁石を入れておくことが効果的である。この電極ローラ
には、交流電圧を印加する。この交流電圧の周波数は、
像形成のプロセス速度によっても変わるが、おおよそ５
０Ｈｚから５０００Ｈｚの範囲、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１．５倍の値
が好ましい。交流電圧に重畳する直流電圧の値は、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、良好なネガポジ反転画像が得られる。正
規現像の場合には、逆極性のトナーを用いて感光体の露
光電位とほぼ同等の電圧を印加すればよいことはいうま
でもない。この様な電圧を電極ローラに印加すると、感
光体表面に付着したトナーは、感光体と電極ローラの間
を運動し、しだいに感光体の非画像部のトナーは電極ロ
ーラ側に移動し、画像部にのみトナー像が残るようにな
る。この電極ローラの外周移動方向は、感光体の外周移
動方向と同方向がよく、かつその移動速度を略同一にす
ると、電子写真特有のエッジ効果が現れず、均一なベタ
部現像が得られた。しかし、逆に文字再現を良くするた
めにエッジを強調するときには逆方向回転にすればよ
い。

【００２２】この電極ローラに付着したトナーは、現像
剤溜め内に設けられたスクレーパによりかきとる。この
スクレーパは、電極ローラに影響を与えないようにする
ため電気的に絶縁されていることが望ましい。そのた
め、例えばこのスクレーパには、ポリエステルフィルム
などのプラスチックがよい。このスクレーパには、ステ
ンレススチールや燐青銅板などを用いることもできる
が、そのときは、電極ローラに電気的に影響を与えない
ようにするため、電極ローラ以外には電気的に接触しな
いように絶縁する必要がある。

【００２３】（具体的実施例１）図２は本発明の電子写
真装置の１実施例を示すものである。図２において、９
はフタロシアニンをバインダ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２極の磁極
よりなる磁石、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は軟鉄製のトナー層厚規制
板、１９はアルミニウム製の電極ローラ、２０は電極ロ
ーラに電圧を印加する交流高圧電源、２１は電極ローラ
上のトナーをかきおとすポリエステルフィルム製のスク
レーパ、２２は感光体上のトナー像を紙に転写する転写
コロナ帯電器である。感光体９表面での磁束密度は８０
０Ｇsである。感光体９の直径は３１ｍｍで、周速３０m
m/sで回転させた。

【００２４】感光体９をコロナ帯電器１１（印加電圧−
４ｋＶ、グリッド１２の電圧−５００Ｖ）で、−５００
Ｖ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。現像剤溜め１４内で、この現像剤
１５に感光体９を通過させると、キャリア１６は磁石１
０に吸着され動かないが、トナー１７のみが感光体９と
共に移動し、感光体９上には約３０μｍのトナー層が得
られた。次にこのトナー層が付着した感光体９を電極ロ
ーラ１９の前を通過させた。電極ローラ１９には高圧電
源２０により、−４５０Ｖの直流電圧を重畳した７００
Ｖ0-pの交流電圧（周波数１ｋＨｚ）を印加した。感光
体９上のトナー層は感光体９と電極ローラ１９の間を運
動し、次第に非画像部のトナーは電極ローラ１９側に移
り、感光体９上には画像部のみにネガポジ反転したトナ
ー像が残った。電極ローラ１９上に付着したトナーは、
スクレーパ２１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（図示せず）に、転写帯電器２２
によって転写した後、定着器（図示せず）により熱定着
した。一方、転写後、再びコロナ帯電器１１で感光体９
を帯電し、次の像形成工程に用いた。その結果、トナー
の飛び散りなどのないシャープな画像が得られた。

【００２５】

【発明の効果】以上のように本発明は、固定磁石を内包
する静電潜像保持体に静電潜像を形成した後、静電潜像
保持体の表面に磁性現像剤を磁気的に付着させ、トナー
層厚規制板でトナー層のみを静電潜像保持体上に形成
し、その後電極ローラにより非画像部のトナーを除去す
る構成にしたことにより、構成が簡単で高画質の電子写
真装置を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の電子写真現像装置の概略図

【図２】本発明の実施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 磁性現像剤 １９ 電極ローラ ２０ 交流高圧電源 ２１ スクレーパ

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 固定磁石を内包し、かつ静電潜像を保持
   し移動する静電潜像保持体と、絶縁性トナーと磁性キャ
   リヤとよりなる磁性現像剤と、前記静電潜像保持体の表
   面に前記固定磁石の磁力により前記磁性現像剤を磁気的
   に吸引し前記磁性現像剤を付着させる現像剤溜めと、前
   記静電潜像保持体の表面に間隙を開けて対向設置され前
   記静電潜像保持体の表面に付着した前記磁性現像剤のう
   ち前記トナーだけを通過させるトナー層厚規制板と、前
   記静電潜像保持体表面の非画像部に付着したトナーを回
   収し画像部にトナーを残すように直流電圧を重畳した交
   流電圧を印加した電極ローラと、前記電極ローラに回収
   したトナー現像剤溜め内に戻す構成のスクレーパと、を
   有する電子写真装置。