JP3139821B2 - 現像方法及び装置 - Google Patents

現像方法及び装置

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JP3139821B2 JP04098831A JP9883192A JP3139821B2 JP 3139821 B2 JP3139821 B2 JP 3139821B2 JP 04098831 A JP04098831 A JP 04098831A JP 9883192 A JP9883192 A JP 9883192A JP 3139821 B2 JP3139821 B2 JP 3139821B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、複写機、ファクシミ
リ、プリンター等の画像形成装置に採用される現像方法
及び装置に係り、詳しくは、マイクロカプセルトナーを
用いた現像方法及び装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来の電子写真技術としては、たとえば
湿式現像装置を採用した電子写真法として、ベンズイオ
ン・ランダ(Benzion Landa)を発明者とする特公平3
−41830号公報(「電子写真法、転写法及び転写装
置」)に開示されたものが知られている。この電子写真
法では、光導電性表面に静電潜像を形成し、この静電潜
像を液体中に分散された帯電トナー粒子で現像し、現像
された像に、前記光導電性表面と現像された像を転写し
ようとする転写紙との間に隙間を形成するのに適する中
性のスペーサ粒子をふりかけ、これらの中性のスペーサ
粒子により支えるように前記転写紙を位置させ、次いで
前記トナー粒子の電荷とは反対の極性の電圧を前記転写
紙の背部に印加して前記現像された像を前記光導電性表
面から前記転写紙に転写する。
【0003】また、従来のトナーと溶媒とからなる2成
分現像液を用いた現像方法として、潜像担持体である感
光体ドラムの表面と、この表面に所定の距離で平行に置
かれた現像電極である現像ローラとの間に、2成分現像
液を溜め、この液溜り中のトナーを電気泳動現像法によ
り感光体ドラム上の静電潜像に付けて現像するものも知
られている。このようにして感光体ドラム表面に付けら
れたトナーも、最終的には転写紙に転写される。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、従来のトナ
ーと溶媒とからなる2成分現像液を用いた現像方法で
は、トナーと溶媒の2種類のサプライを供給しなければ
ず、また、これらを混合した現像装置内の2成分現像液
を、ある使用期間後に交換する必要があった。また、上
記の潜像担持体である感光体ドラムの表面と、この表面
に所定の距離で平行に置かれた現像ローラとの間に、現
像液を溜め、この液溜り中のトナーを電気泳動現像法に
より感光体ドラム上の潜像に付着させて、転写紙にこの
トナーを転写する電子写真方法では、感光体ドラムと現
像ローラとの間に現像液を溜める方式なので、画像部、
非画像部ともに2成分現像液が付いてしまい、不必要で
あった現像液をクリーニングするクリーニングユニット
の負担が比較的大きかった。更に、感光体ドラム上のト
ナー像を転写紙に転写した後に、転写紙に付着した溶媒
を熱を用いた定着装置で蒸発させて、転写紙上にトナー
像を定着させるものにおいては、上記のように転写紙上
でも画像部、非画像部ともに2成分現像液が付着するの
で定着装置の熱量が大きくなるという問題点もあった。
【0005】本発明は以上の問題点に鑑みなされたもの
であり、その目的とするところは、1種類のサイプライ
を供給するだけで現像を継続でき、また、トナー及び溶
剤を像担持体上の画像部のみに集中的に提供できる現像
方法及び装置を提供することである。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項1の現像方法は、光軟化性のマイクロカプセ
ル内にトナー及び溶媒を封入してなるマイクロカプセル
トナーを像担持体上の潜像に応じて付着させる現像方法
であって、上記潜像に付着した上記マイクロカプセルト
ナー上に光を照射して上記マイクロカプセルを軟化さ
せ、上記トナー及び溶媒を外に出し、上記トナー及び溶
媒を上記マイクロカプセルの外に出した後の上記像担持
体表面に現像電極を対向させて上記トナーにより上記潜
像を現像することを特徴とするものである。
【0007】
【0008】
【0009】また、請求項の現像方法は、請求項1の
現像方法において、上記マイクロカプセルの外壁を10
15Ωcm以下の抵抗を持つ物質で形成したことを特徴とす
るものである。
【0010】また、請求項の現像装置は、光軟化性の
マイクロカプセル内にトナー及び溶媒を封入してなる
イクロカプセルトナーを像担持体上の潜像に供給するマ
イクロカプセルトナー供給手段と、該供給手段により該
マイクロカプセルトナーが供給された像担持体上に光を
照射する光照射手段と、該光照射手段との対向部を通過
した像担持体表面に対向する現像電極手段とを有するも
のである。また、請求項4の現像装置は、請求項3の現
像装置において、上記マイクロカプセルの外壁を10 15
Ωcm以下の抵抗を持つ物質で形成したことを特徴とする
ものである。
【0011】
【作用】本発明においては、サプライとして、光軟化性
のマイクロカプセル内にトナー及び溶媒を封入してなる
マイクロカプセルトナーを用いる。そして、このマイク
ロカプセルトナーを、公知の現像方式で像担持体上の潜
像に応じて付着させる。そして、この潜像に付着したマ
イクロカプセルトナーに光を照射してマイクロカプセル
の外壁を軟化、破壊してトナー及び溶媒を外に出し、溶
媒中の電気詠動でトナーを潜像に忠実に付着させる。
【0012】
【実施例】以下、本発明を画像形成装置である電子写真
複写機(以下、複写機という)の現像装置に適用した実
施例について説明する。図1(a)は、実施例に係る現
像装置を採用した複写機全体の概略構成図である。ま
ず、この複写機の概略について説明する。像担持体であ
る感光体ドラム1は矢印Aで示すように時計方向に回転
駆動される。この感光体ドラム1の表面が、帯電チャー
ジャー2により一様に帯電された後にイレースランプ3
で原稿に応じた作像領域よりも外側にある不要な電荷が
除去される。そして、図示しない露光光学系からの露光
光21により原稿画像に応じて電荷が消去されて感光体
ドラム1上に静電潜像が形成される。この静電潜像が、
マイクロカプセルトナー現像器4、光照射器5及び現像
ローラ6からなる現像ユニット7によって現像されて感
光体ドラム1上にトナー像が形成される。この現像ユニ
ット7については後に詳述する。このトナー像が形成さ
れた感光体ドラム1上に、給紙カセット7から給紙機構
8によって送り出された転写紙が、レジストローラ9に
より感光体ドラム1上のトナー像の先端にその先端が合
うようなタイミングで破線Pで示すように搬送される。
この搬送された転写紙は、感光体ドラム1と接触したま
ま、転写チャージャー10との対向部である転写部に至
り、転写チャージャー10による転写電位によって、感
光体ドラム1上のトナー像が転写される。このトナー像
が転写された転写紙は、分離ローラ11a及び分離ベル
ト11bとからなる分離ユニット11により感光体ドラ
ム1から分離され、図示しない定着器に送られる。そし
て、この定着器では、転写紙に熱をかけることによっ
て、転写紙に吸着している現像液の溶媒分を蒸発させ、
転写紙上にトナーの固形分を固定する。一方、上記分離
ユニット11との対向部を通過した感光体ドラム1表面
は、クリーニングローラ12a及びクリーニングブレー
ド12bを備えたクリーニング器12により残留トナー
が除去された後に、除電ランプ13により残留電荷が除
去されて、次の作像に備えられる。
【0013】次に、上記現像ユニット7について詳述す
る。上記のように現像ユニット7は、マイクロカプセル
トナー現像器4、光照射器5及び現像ローラ6を有して
いる。
【0014】まず、上記マイクロカプセルトナー現像器
4について説明する。このマイクロカプセルトナー現像
器4は感光体ドラム1上の静電潜像を、次のマイクロカ
プセルトナーによって現像するものである。図1(b)
はマイクロカプセルトナー20の概略構成図である。本
実施例で使用するマイクロカプセルトナー20は、光軟
化性のマイクロカプセル外壁20aの中に、予めある濃
度に混合されたトナー20b及び溶媒20cを封入して
構成され、外径が例えば約10〜25μmの範囲内にな
るように調整されている。
【0015】上記マイクロカプセル外壁20aの材質
や、該外壁20a内への内容物の封入方法としては、特
開平2−262179号公報などで公知の一般的に感光
性マイクロカプセルとよばれている光硬化性のマイクロ
カプセルや光軟化性のマイクロカプセルのうち、光軟化
性のマイクロカプセルと同様のものを採用することがで
きる。この公知の感光性マイクロカプセルは、液体、気
体又は固体などが封入されている状態でマイクロカプセ
ルの外壁を破壊して、内部に入れてあったものを取りだ
して使用するものである。すなわち、マイクロカプセル
の外壁20aが、光軟化可能な組成物により作られて光
軟化性を有し、光つまり化学線(紫外線、可視光線、赤
外線)により、破壊され得る。例えば、紫外線に対する
感受性が求められる場合、好適な光開始剤としては、ア
ルコキシフェニケトン、D−アルシル化オキシミノン
(D-acylatedoximinoketones)、多環式キノン(フェナ
ントレンキノン、ナフトキノン、ジイソプロピルフェナ
ントレンキノン)、ベンゾフェノン及び置換ベンゾフェ
ノン、キサンテノン、チオキサンテノン、並びにクロロ
スルホンイル多核芳香族化合物、クロメチル多核芳香族
化合物、クロロスルホニル複素環化合物、クロロメチル
複素環化合物、クロロスルホニルベンゾフェノン、フル
オレノン、及びハロアルカンのようなハロゲン化合物が
ある。また、このマイクロカプセルの外壁は、画像形成
剤を組み込むことができる。例えば、無色で電子供与タ
イプの化合物としては、骨格の一部にラクトン構造、ラ
クタム構造、スルホン構造、スピロピラン構造、エステ
ル構造、又は、アミド構造などを有する実質的に無色の
化合物(例えば、トリアリ−ルメタン化合物、ピスフェ
ニンメタン化合物、キサンテン化合物、フルオラン、チ
アジン化合物、及び、スピロピラン化合物など)があ
る。
【0016】上記トナー20b及び溶媒20cとして
は、従来公知の2成分現像液におけるトナー及び溶媒を
使用することができる。すなわち、トナー20bとして
は、例えばカーボン等を顔料とする樹脂トナーであって
粒径が0.1〜0.7μmで平均粒径が0.5μmにな
るように調製されたものを使用できる。また、溶媒20
cは、トナーが電気詠動で移動するための絶縁性の液体
キャリアであり、高抵抗で低誘電率であるイソパラフィ
ン系の第2石油類、例えばエッソスタンダード社製のア
イソパーH(商標)などを使用できる。そして、これら
の混合液にトナー粒子の帯電極性と帯電量を決める電荷
制御剤や溶媒の蒸発後にトナー粒子を固めるための定着
剤などを分散しても良い。
【0017】以上のようなマイクロカプセルトナー20
を感光体ドラム1上の静電潜像に付着させて現像するた
めの、マイクロカプセルトナー現像器4の構成として
は、従来公知の一成分現像方式や二成分現像方式の乾式
現像器の構成を採用することができる。いずれの現像方
式も静電潜像の持つ電気的エネルギーを利用してのトナ
ーの選択的付着を利用する電子写真現像方式であるの
で、通常の乾式トナー(マイクロカプセルではない乾式
トナー)と同様にマイクロカプセルトナー20に電荷を
付与することが必要である。最も一般的な乾式トナーの
帯電は、乾式トナーと異種材料との接触による摩擦帯電
である。マイクロカプセルトナー20の摩擦帯電にも通
常の乾式トナーと同様に、一成分現像方式では、対現像
スリーブ、対ブレード、マイクロカプセルどうしの摩擦
帯電が利用でき、二成分現像方式ではこれらに加え鉄粉
等からなるキャリアとの摩擦帯電も利用できる。この場
合マイクロカプセルトナー20の電気的特性として絶縁
性であることが要求され、マイクロカプセルトナー20
の体積固有抵抗は1012〜1018Ωcm程度の範囲内のも
のになるように調製する。なお、具体的な現像方式によ
ってさらに最適範囲がある。例えば2成分現像方式で
は、通常、乾式トナーの平均帯電量は、10〜20μC
/g程度であり、帯電量が低すぎるとトナー・キャリア
間の相互作用が小さくなり、現像部での撹拌や感光体と
の機械的衝突等によってキャリアからトナーが離脱し、
カブリなどが発生する。逆に帯電量が高過ぎると感光体
へ移行するトナー量が減少して画像濃度が低下する。帯
電量を調整するためには、電荷調整剤と呼ばれる種々の
電荷受容性低分子化合物を添加することができる。ま
た、このような摩擦帯電電荷に代え、又はこれに加え、
誘導電荷を用いて現像することもできる。この場合には
マイクロカプセルトナー20の抵抗値が1015Ωcm以下
になるように調製する。
【0018】図1(a)に図示の例は、一成分絶縁トナ
ー現像方式を採用した場合のマイクロカプセルトナー現
像器4の一構成例であり、図2はその現像原理の説明図
である。一成分絶縁トナー現像方式も、更にいくつかの
異なる方式が知られているが、ここではブレード4bや
スリーブ4aと摩擦帯電させて磁性トナーを飛翔させる
ジャンピング現像方式を用いている。この例で使用する
マイクロカプセルトナー20は、ジャンピング現像法を
使用するためマイクロカプセル外壁20aを1014Ωcm
以上の抵抗値を持つような前記のマイクロカプセルの材
料で形成している。このマイクロカプセルトナー20を
スリーブ4aとの摩擦帯電により帯電し、磁気ブレード
4b及び鏡像力の作用でスリーブ4a上に約50〜10
0μmのマイクロカプセルトナー20の層を形成する。
マイクロカプセルトナー20と感光体ドラム1表面との
間に約200μmのギャップを設け、この間に、直流の
バイアス電圧、又は、必要に応じて直流偏倚された交流
電圧を印加し、マイクロカプセルトナー20を飛翔させ
て現像を行う。
【0019】次に、上記光照射器5について説明する。
この光照射器5は、上記のマイクロカプセルトナー現像
器4による静電潜像の現像によって感光体ドラム1表面
に付着しているマイクロカプセルトナー20に光、例え
ば紫外線を照射してマイクロカプセルの外壁20aを軟
化、破壊するためのものである。図3はこの例の光照射
器5の拡大図である。この例の光照射器5は、紫外線照
射のデバイスとしての紫外線ランプ5aと、これからの
紫外線を集光して感光体ドラム1に反射させるための反
射板5bとを備えている。この紫外線ランプ5は、通常
虫を殺す殺菌燈に使用されているものと同型式である。
紫外線ランプ5は、感光体ドラム1と平行に置かれてお
り感光体ドラム1長さ分を照射することができる。また
照射の幅は、紫外線ランプ5aを囲む反射板5bによっ
て集光されていて、スリット状に紫外線を照射する。紫
外線ランプ5は、感光体ドラム1が回転しているときの
み点灯し、感光体ドラム1の停止時は消灯する。
【0020】次に、上記現像ローラ6について説明す
る。図4は、現像ローラ6と感光体ドラム1との対向部
近傍の拡大図である。この現像ローラ7は、材質がST
(鉄)+ChNi5(ニッケルメッキ 5μm)であり、表
面が感光体ドラム1表面と所定間隔をおいて対向するよ
うに支持されている。このローラに電源6aにより所定
の現像バイアス電圧が印加されている。この現像バイア
ス印加方法としては、ローラ軸に対して電気的にフロー
ト状態にした上記ローラに上記電源6aからの電極を接
触させる方法を用いることができる。また現像ローラ7
は、矢印Bで示すように、感光体ドラム1の回転方向A
とは、逆に回転している(対向部で互いの表面が逆に移
動するように回転している)。このローラとローラの回
転方向は、例えば特開平2−293761号公報「湿式
画像形成装置」の中で説明されているR・R(リバース
ローラ)と同様である。
【0021】以上の構成において、現像ユニット7によ
り感光体ドラム1上の静電潜像が次のようにして現像さ
れる。まず、露光光Lの照射で形成された静電潜像は、
マイクロカプセルトナー現像器4に対向し、ここで従来
の乾式現像器と同様にしてマイクロカプセルトナー20
が静電潜像の画像部(例えば文字部などのトナーを付着
させるべき部分)に付着し、これにより、感光体ドラム
1上にマイクロカプセルトナー像が形成される。このマ
イクロカプセルトナー像が感光体ドラム1の回転にとも
なって、光照射器5に対向し、所定の光が照射される。
これにより、感光体ドラム1上のマイクロカプセルトナ
ー20の外壁20aが軟化、破壊されて、マイクロカプ
セルの内部に入っているトナー20bと溶媒20cが感
光体ドラム1上に付着する。このとき、マイクロカプセ
ルトナー20は静電潜像の画像部のみに付着していたこ
とから、トナー20bと溶剤20cはほぼこの画像部の
みに付着する。そして、更に感光体ドラム1の回転にと
もなって、このトナー20bと溶剤20cが付着した感
光体ドラム1表面が現像ローラ6に対向する。ここで、
この現像ローラ6は、感光体ドラム1と逆回転している
ために、感光体ドラム1表面の画像部に付着しているト
ナー20bと溶媒20cは均一の液膜厚にされる。そし
て、トナーが、電気泳動により静電潜像の画像部に向け
てこの液膜中を移動して静電潜像に付着し、これによ
り、静電潜像がトナー20bによって現像される。
【0022】この電気泳動によるトナー移動について更
に説明する。図5は溶媒20c中でトナー20bの電気
的な状態を模式的に示したものである。絶縁性の溶媒2
0c中では、高分子が一部解離しており、正・負イオン
対が形成される。絶縁性の溶媒中のトナー粒子の表面に
は電荷制御剤が吸着し、被膜を形成している。この被膜
に解離した正あるいは負イオンが選択的に吸着され、ト
ナーが帯電する。被膜層のまわりには、吸着されなかっ
たイオンが分布しており、これがイオンの拡散層を形成
し、イオンの帯電量を制御している。すなわち、帯電電
荷量は、拡散量と液体の界面の電位差であるゼータ電
位、媒体の比誘電率及び粒径との積によって決定され
る。帯電トナーは、現像電界に引かれて液体の粘性抵抗
にさからいながら、約1/106〔cm2/V・S〕という
遅いトナー移動度でゆっくりと電気泳動しながら潜像面
に付着する。上記のように感光体ドラム1上のトナー2
0bは、感光体ドラム1表面と現像ローラ7とでトナー
20bと溶剤20cからなる液膜が挟まれることによっ
て、電気泳動法によって感光体ドラム1上の静電潜像に
従って潜像面に付着する。
【0023】以上、本実施例によれば、感光体ドラム1
上の静電潜像を、まずマイクロカプセルトナー20で現
像し、これにより、静電潜像の画像部のみにマイクロカ
プセルトナー20を付着させた後、所定の光を照射して
マイクロカプセルトナー20の外壁20aを軟化、破壊
し、封入されていたトナー20b及び溶剤20cを取り
だして感光体ドラム1上の静電潜像の画像部に付着させ
るので、静電潜像のほぼ画像部のみにトナー20bと溶
剤20cを付着させることができる。従って、転写紙へ
付着する溶剤分の量を従来に比して格段に少なくするこ
とができ、クリーニング器12や定着器の負担を従来に
比して格段に少なくすることができる。
【0024】また、感光体ドラム1上の静電潜像に、画
像部に付着したトナー20bと溶剤20cからなる液を
挟んで現像ローラ6を対向させ、これにより、感光体ド
ラム1表面と現像ローラ7とでトナー20bと溶剤20
cからなる液膜を挟んだ状態で、トナー20bを電気泳
動によりこの液膜中で移動させて静電潜像を現像するの
で、2成分現像液を用いた従来の湿式現像装置と同様に
高解像度の画像を得ることができる。
【0025】また、現像の継続によって消費されるの
は、マイクロカプセルトナー20のみであるので、サイ
プライとしては、このマイクロカプセルトナー20のみ
を供給すればよく、2成分現像液を用いた従来の湿式現
像装置に比して保守負担が格段に軽減される。
【0026】なお、上記の図示の例においては、マイク
ロカプセルトナー現像器4として、1成分現像剤を用い
た乾式現像装置と同様の構成を採用したが、これに代
え、前述のように、鉄粉等からなるキャリアとマイクロ
カプセルトナー20とから現像剤を、磁石を内蔵したス
リーブ上でブラシ状に保持して、感光体ドラム1表面に
摺擦させる、従来の2成分現像剤を用いた乾式現像装置
と同様の構成を採用しても良く、更に、このブラシ状の
現像剤が感光体ドラム1表面に非接触になるよにう上記
スリーブを配設し、現像バイアスとして交流バイアスや
直流バイアスを用いて非接触現像するようにしても良
い。
【0027】また、上記実施例では、外径が約10〜2
5μmの範囲内になるように調整されたマイクロカプセ
ルトナー20を用いたが、この外径の設定は、クリーニ
ング器12や定着器の負担、及び、画像の解像度等を考
慮して任意設定でき、例えば、50μm程度であって
も、従来の湿式現像装置を採用する場合に比してクリー
ニング器12や定着器の負担を軽減することができる。
【0028】
【発明の効果】以上、本発明によれば、サプライとし
て、光軟化性のマイクロカプセル内にトナー及び溶媒を
封入してなるマイクロカプセルトナーを用いるので、従
来の2成分現像液を用いた湿式現像方法のように、トナ
ーと溶媒という2種類のサプライを別々に用意する必要
がなくなる。
【0029】また、このマイクロカプセルトナーを、公
知の現像方式で像担持体上の潜像に応じて付着させた
後、この潜像に付着したマイクロカプセルトナーに光を
照射してマイクロカプセルの外壁を軟化、破壊してトナ
ー及び溶媒を外に出し、これにより、像担持体表面にト
ナーと溶媒を潜像のほぼ画像部のみに付着させるので、
従来の2成分現像液を用いた湿式現像方法に比して格段
にクリーニング器の負担を軽減できる。更に、像担持体
上のトナー像を転写紙に転写して最終画像を形成する場
合には、転写紙に付着する溶媒の量も格段に少なくする
ことができるので、定着器の負担を軽減することができ
る。
【0030】また、像担持体表面の潜像の画像部に付着
したトナーと溶媒とからなる液中の電気詠動でトナーを
潜像に忠実に付着させるので、従来の2成分現像液を用
いた湿式現像方法と同様の高解像度を維持することがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)は実施例に係る複写機の概略構成を示す
正面図、(b)は同複写機のマイクロカプセルトナー現
像器4で用いられるマイクロカプセルトナー20の概略
構成図。
【図2】同現像器4の現像原理の説明図。
【図3】図1中の光照射器5の拡大図。
【図4】(a)は図1中の現像ローラ6と感光体ドラム
1表面の対向部近傍の拡大図、(b)は溶媒中のトナー
の電気的な状態の説明図。
【符号の説明】
1 感光体ドラム 4 マイクロカプセルトナー現像器 4a スリーブ 4b ブレード 5 光照射器 5a 紫外線ランプ 5b 反射板 7 現像ローラ 20 マイクロカプセルトナー 20a 外壁 20b トナー 20c 溶媒

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】光軟化性のマイクロカプセル内にトナー及
    び溶媒を封入してなるマイクロカプセルトナーを像担持
    体上の潜像に応じて付着させる現像方法であって、 上記潜像に付着した上記マイクロカプセルトナー上に光
    を照射して上記マイクロカプセルを軟化させ、上記トナ
    ー及び溶媒を外に出し、 上記トナー及び溶媒を上記マイクロカプセルの外に出し
    た後の上記像担持体表面に現像電極を対向させて上記ト
    ナーにより上記潜像を現像することを特徴とする現像方
    法。
  2. 【請求項2】上記マイクロカプセルの外壁を10 15 Ωcm
    以下の抵抗を持つ物質で形成したことを特徴とする請求
    項1の現像方法。
  3. 【請求項3】光軟化性のマイクロカプセル内にトナー及
    び溶媒を封入してなるマイクロカプセルトナーを像担持
    体上の潜像に供給するマイクロカプセルトナー供給手段
    と、該供給手段により該マイクロカプセルトナーが供給
    された像担持体上に光を照射する光照射手段と、該光照
    射手段との対向部を通過した像担持体表面に対向する現
    像電極手段とを有する現像装置。
  4. 【請求項4】上記マイクロカプセルの外壁を10 15 Ωcm
    以下の抵抗を持つ物質で形成したことを特徴とする請求
    項3の現像装置。
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