JPS60102670A - Method and apparatus for developing toner image - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は多極磁心及びこれを囲む回転スリーブを有し、
前記スリーブの周面を絶縁性の磁性単成分トナーの均質
層が循環し、前記回転スリーブが現像ギャップを挟みつ
つ運動する基台と対向するようにされ、基台に関して交
流電圧に隣接する磁石ブラシが設けられた購成を用いて
、静電潜像を帯びている光導電性の前記支持材上にトナ
ー１象を現像する方法および装置に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of Industrial Application The present invention has a multipolar magnetic core and a rotating sleeve surrounding it,
A homogeneous layer of insulating magnetic single-component toner circulates around the circumferential surface of the sleeve, the rotating sleeve faces a moving base with a development gap in between, and a magnetic brush adjacent to an alternating current voltage with respect to the base. The present invention relates to a method and apparatus for developing a toner image onto a photoconductive support bearing an electrostatic latent image using a substrate provided with an electrostatic latent image.

従来技術、および発明が解決しようとする問題点公知の
頭書のような方法（米国特許第４２９９９００号）にあ
っては、多極磁心が静止したままである。PRIOR ART AND PROBLEM TO BE SOLVED BY THE INVENTION In the known method (US Pat. No. 4,299,900), the multipolar magnetic core remains stationary.

スリーブだけが回転する。磁化可能材料から成るドクタ
ーを磁心の１つの極と対向させることにより、トナーを
極めて薄い層としてスリーブに塗布することを可能にす
る。現像ギャップは該ギャップにおいてトナ一層が電荷
像を帯びている基台との間に間隔を保つように設定する
。基台と磁石ブラシとの間に、周波数が約２００　Ｈｚ
　％電圧値が約８００ｖの低周波交流電圧が印加される
。上記の薄いトナ一層を採用するのは好ましく々い。そ
の１つの理由として現像に提供されるトナー量が比較的
少ないからである。他の理由として、トナ一層を薄くす
ると、現像ギャップにおける基台とトナ一層との間隔を
極めて正確に維持せねばならず、その結果、磁石ブラシ
及び基台の取り付は公差に関する条件が極めてきびしく
なるからである。Only the sleeve rotates. By placing a doctor made of magnetizable material opposite one pole of the magnetic core, it is possible to apply the toner to the sleeve in a very thin layer. The development gap is set so that a distance is maintained between the toner layer and the base bearing the charge image in the gap. The frequency is approximately 200 Hz between the base and the magnetic brush.
A low frequency AC voltage with a % voltage value of approximately 800V is applied. It is preferable to employ the above-mentioned thin toner layer. One reason for this is that the amount of toner provided for development is relatively small. Another reason is that the thinner toner layer requires that the spacing between the base and toner layer in the developer gap be maintained very precisely, and as a result, the mounting of the magnetic brush and base is subject to very tight tolerance requirements. Because it will be.

実際にはこのように小さい公差を実現するには多くの場
合コストの増大を半なう。しかも長時間にわたる使用後
には遊びの・調節が行われ、その結果、もはや公差を維
持することは不可能となり、現像結果に悪い現像が現わ
れるおそれがある。In practice, achieving such tight tolerances often comes at a cost. Moreover, after a long period of use, play adjustment takes place, with the result that it is no longer possible to maintain tolerances and there is a risk that poor development results will appear.

他の公知方法（米国特許第４１２１９３１号）にあって
は、多極磁心を囲む回転スリーブ上を絶縁性の磁性単成
分トナーが基台と接触するような層の厚さで循環する。In another known method (US Pat. No. 4,121,931), an insulating magnetic monocomponent toner is circulated on a rotating sleeve surrounding a multipolar magnetic core in such a layer thickness that it is in contact with the base.

スリーブと電荷像を帯びている支持材との間に直流電圧
を印加することによシ、単成分トナーが支持材の現像す
べきゾーンの極性とは反対極性の電荷を帯び、これによ
υトナー転移が起こる。この方法では、細い線や鋭い縁
辺部の現像は困難である。また、光導電性支持材は特に
多数枚複写の場合、完全に放電することは不可能である
から像を帯びない部分にも残留電荷が残る。印〃口され
る直流電圧によシこのような像を帯びない部分の一部で
もトナー転移が起こ）、この部分にも有害な、複写品質
に悪影響を及ぼす背景が形成される。By applying a DC voltage between the sleeve and the support carrying the charge image, the monocomponent toner becomes charged with a polarity opposite to that of the zone of the support to be developed, which causes υ Toner transfer occurs. Developing thin lines and sharp edges is difficult with this method. Furthermore, since it is impossible to completely discharge the photoconductive support material, especially when copying a large number of sheets, residual charges remain even in non-imaged areas. Due to the applied direct current voltage, toner transfer occurs even in some of these non-image areas, and a detrimental background is formed in these areas as well, which has an adverse effect on the quality of the copy.

本発明の目的はＭ’を像を形成することなく細い線や鋭
い縁辺部の現像を可能にし、現像ギャップにおける小さ
い公差を維持することに関してきびしい条件が課せられ
ないトナー像の現像方法および装置を提供することにあ
る。It is an object of the present invention to provide a method and apparatus for the development of toner images which allows the development of fine lines and sharp edges without imaging M' and which does not impose stringent requirements on maintaining small tolerances in the development gap. It is about providing.

問題点を解決するための手段、および作用この目的は磁
心を回転駆動し、交流電圧の周波数を１５　）ｃＨｚ以
上とし、単成分トナ一層の厚さを少なくとも現像ギャッ
プと同じ厚さに維持することによって達成される。トナ
一層と基台との間に間隔を設けず、むしろ両者を接触さ
せるから、トナ一層が比較的厚くてもよく、従って多量
のトナーを現像に寄与させることができる。トナーを電
荷像と直接接触させることにより、電荷像の画像線の故
乱が回避されるから、細い線の像形成が改善される。磁
心を回転させ、高周波電圧を印カ０することによシ、特
に細かいトナー粒子を高速振動させる交番電磁界が得ら
れる。その結果、この小さいトナー粒子は大きいトナー
粒子に著しく妨げられることなく電荷差に応じてトナー
材料中を移動することができる。従って電荷像に対する
細かいトナー粒子の提供敵が高められ、このことは特に
鋭い縁辺部や細い線を正確に１象形成する上で有利であ
る。単成分トナーノー内における特に細かいトナー粒子
の運動性金高めることによシ、複写の品質が著しく改縛
される。Means and operation for solving the problem The purpose is to rotate the magnetic core, set the frequency of the alternating current voltage to 15) kHz or more, and maintain the thickness of the single-component toner layer at least as thick as the development gap. achieved by. Since no space is provided between the toner layer and the base, rather they are brought into contact with each other, the toner layer may be relatively thick, and therefore a large amount of toner can contribute to development. By bringing the toner into direct contact with the charge image, fine line imaging is improved because image line disturbances of the charge image are avoided. By rotating the magnetic core and applying a high frequency voltage, an alternating electromagnetic field is obtained which vibrates particularly fine toner particles at high speed. As a result, the small toner particles are able to move through the toner material in response to the charge difference without being significantly hindered by the larger toner particles. The availability of fine toner particles to the charge image is therefore increased, which is particularly advantageous for the precise formation of sharp edges and thin lines. By increasing the mobility of particularly fine toner particles within a single component toner, the quality of reproduction is significantly improved.

好ましくは周波数が１８ないし２０　ｋｌ（ｚの交流電
圧を印加する。この周波数は非常に高いから、トナー粒
子自体が屯界によって並進運動を与えられるのではなく
、トナ一層を全体としてゆるめることができる。交流電
圧のピーク間振幅は１４００ＶＰＰ以上、好ましくは１
６００　ｖｐｐ以上であることが好ましい。An alternating voltage is applied, preferably with a frequency of 18 to 20 kl (z). This frequency is so high that it is possible to loosen the toner layer as a whole, rather than the toner particles themselves being subjected to a translational movement by the toner field. .The peak-to-peak amplitude of the AC voltage is 1400VPP or more, preferably 1
Preferably, it is 600 vpp or more.

本発明の他の実施態様によれば、交流電圧に基台の電荷
像と同じ極性の３０ないし６０Ｖの直流電圧を重ねる。According to another embodiment of the invention, the alternating current voltage is superimposed with a direct voltage of 30 to 60 V of the same polarity as the charge image of the base.

この方法により、特に多数枚複写の際に残留電荷を帯び
る可能性がある非画像部分においてトナー転移が生ずる
のを回避できる。即ち、非画像部分における電位差の発
生が防止されるからでりる。This method avoids the occurrence of toner transfer in non-image areas which may carry residual charges, especially during multi-copying. That is, this is because the generation of potential difference in non-image areas is prevented.

本発明の他の実施態様によれば、通過する支持材と現像
ギャップを挟んで対向する彼、駆動スリーブに囲まれた
多極磁心から成り、前記スリーブの周面が絶縁性の磁性
単成分トナーの補給各器内に突出し、前記補給容器の放
出口に、スリーブと間隔を保つドクターを設けた磁石ブ
ラシにより、静電潜像を帯びている光導電性の前記基台
上にトナー像を現像する装置において、スリーブとドク
ターとの間の間隔を現像ギャップよりも大きく設定し、
磁心に回転駆動手段を組み込み、交流電圧の周波数を少
なくとも１５　ｋＨｚとする。この装置により、トナー
材料が支持材と接触する現像ギャップに交番電磁界が得
られ、この交番電磁界がトナー材料をゆるめ、特に小さ
いトナー粒子の運動性を高めることに寄与する。従って
小さいトナー粒子を転移させ易く、この転移は主として
支持材’＋［荷像の静電界の作用下に起こる。According to another embodiment of the invention, the magnetic single-component toner comprises a multipolar magnetic core surrounded by a driving sleeve, which faces the passing support material across a development gap, and the peripheral surface of said sleeve is insulating. A toner image is developed on the photoconductive base bearing an electrostatic latent image by a magnetic brush which protrudes into each replenishment container and has a doctor at the outlet of the replenishment container and is spaced from the sleeve. In the device for which the sleeve and doctor are
A rotary drive means is incorporated in the magnetic core, and the frequency of the alternating current voltage is at least 15 kHz. With this device, an alternating electromagnetic field is obtained in the development gap where the toner material is in contact with the support material, which alternating electromagnetic field contributes to loosening the toner material and increasing the mobility of especially small toner particles. Therefore, it is easy to transfer the small toner particles, and this transfer occurs mainly under the action of the electrostatic field of the support material'+[charged image.

実施例 本発明のその他の特徴及び利点は添付第１図に示す実施
例に基づく以下の説明と特許請求の範囲の実ｍ態様項か
ら明らかになるであろう。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Other characteristics and advantages of the invention will become apparent from the following description of the embodiment shown in FIG. 1 and from the appended claims.

基台として作用するドラム１はその局面が光導電材、例
えばセレンから成る層２で被覆され、前記層２は接地、
即ち、ゼロ電位に接続されている。A drum 1 serving as a base is coated on its sides with a layer 2 of a photoconductive material, for example selenium, said layer 2 being grounded,
That is, it is connected to zero potential.

ノー２上に公知の態様で静電潜像を発生させ、絶縁性の
磁性単成分トナー６の転移により前記潜像を現像する。An electrostatic latent image is generated on the No. 2 in a known manner, and the latent image is developed by the transfer of the insulating magnetic single-component toner 6.

粒子サイズが５μｍないし３０μｍ、好ましくは５μｍ
ｎないし２５μｍ１抵抗値が１０　オーム副の磁性単成
分トナーを使用する。Particle size of 5 μm to 30 μm, preferably 5 μm
A magnetic single-component toner with a resistance of 1 to 25 μm and a resistance of 10 ohms is used.

単成分トナー６を下方に開口部を有する補給容器５に収
納し、この開口部の碩域に磁石ブラシを配置する。磁石
ブラシは円周方向に順次交替してそれぞれ軸心方向に広
がる磁極を有する多極の、少なくとも８極の磁心を含む
。磁心３は合金鋼スリーブ４によって囲まれている。磁
心３とスリーブ４とは矢印で示すように互いに反対方向
に回転駆動される。スリーブ４の回転速度は約２００な
いし２７０ｍＩｎ、磁心３は１０００ないし１３５０ｍ
ｉｎ””の回転速度で駆動される。スリーブ４と磁心３
の回転速度比を約１：５に維持するのが好ましい。スリ
ーブ４と磁心３の回転にｔｆ−ない、単成分トナー６が
円周方向に、正確には磁心３の回転方向とは逆の運動方
向でスリーブ４上に供給される。スリーブ４上を循環す
る単成分トナー６の層８の厚さはスＩＪ　−ｆ　４に対
して半径方向の刃を有して補給容器５に取シ付けられて
いるドクター７によって制限される。Single-component toner 6 is stored in a replenishment container 5 having an opening at the bottom, and a magnetic brush is placed in the area of this opening. The magnetic brush includes at least eight multi-pole magnetic cores alternating circumferentially and each having magnetic poles extending in the axial direction. The magnetic core 3 is surrounded by an alloy steel sleeve 4. The magnetic core 3 and the sleeve 4 are rotated in opposite directions as shown by arrows. The rotation speed of the sleeve 4 is about 200 to 270 mIn, and the rotation speed of the magnetic core 3 is about 1000 to 1350 mIn.
It is driven at a rotational speed of in''. Sleeve 4 and magnetic core 3
It is preferred to maintain a rotational speed ratio of about 1:5. Single-component toner 6, independent of the rotation of sleeve 4 and magnetic core 3, is supplied onto sleeve 4 in the circumferential direction, precisely in the direction of movement opposite to the direction of rotation of magnetic core 3. The thickness of the layer 8 of single-component toner 6 circulating on the sleeve 4 is limited by a doctor blade 7 attached to the supply container 5 with a radial edge relative to the strip IJ-f 4.

ドクター７は磁化可能な材料、例えば鋼板から成るから
、磁心３とドクター７の刃とのＩＩｋ　鋤で層８の厚さ
が間＠ａ２よシもやや薄く設定される。Since the doctor blade 7 is made of a magnetizable material, for example a steel plate, the thickness of the layer 8 between the magnetic core 3 and the blade of the doctor blade 7 is set to be slightly thinner than the gap @a2.

磁心３及びドラム１の川石は互いに平行である。The magnetic core 3 and the stones of the drum 1 are parallel to each other.

磁石ブラシはスリーブ４とドラム１０層２との間に約０
，２５ないし０．４ｗｎの現像ギヤングａ１が維持され
るように溝成しである。ドクター７とスリーブ４の周面
との間の間隔ａ２は単成分トナー６の層８の厚さが少な
くとも現像ギャッ７’　ａ　１　と同じか、好ましくは
これよりもやや、即ち、約５ないし１５チだけ犬きくな
るように設定する。The magnetic brush is placed between the sleeve 4 and the drum 10 layer 2 at approximately 0.
, 25 to 0.4wn. The distance a2 between the doctor 7 and the circumferential surface of the sleeve 4 is such that the thickness of the layer 8 of the monocomponent toner 6 is at least equal to the development gap 7' a 1 , preferably slightly more than this, i.e. from about 5 to 15 Set it so that only Chi sounds like a dog.

好ましくは導電性であシ、場合によっては薄い電気絶縁
被護を施してもよいスリーブ４には発電機９によシ、弱
い直流′電圧と重ねた高周波交流電圧が印加される。３
０ないし６０ｖ１好ましくは４０Ｖの直流電圧は層２の
電荷像域の極性と一致する極性を帯びる。好ましくは正
弦波形の交流電圧はその周波数が１５　ｋＨｚ以上、好
ましくは１８ないし２０　ｋＨｚである。交流電圧のピ
ーク間振幅は１６００　ｖｐｐである。好ましい実施態
様ではう°Ｃ導電層の周囲速度が約１０ないし１５　ｔ
ｙｎ　／　ｓｅｅとなるように設定する。The sleeve 4, which is preferably electrically conductive and may optionally be provided with a thin electrically insulating covering, is applied by a generator 9 with a high frequency alternating current voltage superimposed on a weak direct current voltage. 3
The DC voltage of 0 to 60V1, preferably 40V, has a polarity that corresponds to the polarity of the charge image area of layer 2. Preferably, the sinusoidal alternating voltage has a frequency of 15 kHz or more, preferably 18 to 20 kHz. The peak-to-peak amplitude of the AC voltage is 1600 vpp. In a preferred embodiment, the ambient velocity of the conductive layer is approximately 10 to 15 t.
Set so that yn/see.

磁心３の回転に伴なって発生する交番磁界と協働し、ま
た単成分トナ一層８と協働する高周波交番′１ｄ界によ
シ、特に小さいトナー粒子の運動性が高まシ、細い線や
鋭い縁辺部にこの細かいトナー粒子が比較的多量に提供
されるため、極めてすぐれた現像結果が得られる。単成
分トナー６の層８を光導電層２と接触させることにより
電荷像の画像線の散乱が回避されるから、その他の方策
との相乗効果で極めて鮮明な像が得られる。また、直流
電圧を重ねることにより、多数＋Ｉｉ複写の場合でも背
景像の発生が防止される。Due to the high frequency alternating field 1d which cooperates with the alternating magnetic field generated as the magnetic core 3 rotates and also cooperates with the single component toner layer 8, the mobility of especially small toner particles increases, resulting in thin lines. The relatively large amount of fine toner particles provided at the edges and sharp edges provides excellent development results. By bringing the layer 8 of monocomponent toner 6 into contact with the photoconductive layer 2, scattering of the image lines of the charge image is avoided, so that, in synergy with other measures, extremely sharp images are obtained. Furthermore, by superimposing the DC voltages, the generation of background images can be prevented even in the case of multiple +Ii copies.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第１図は本発明のトナー像現像装置を示す図である。 １・・・ドラム、２・・・光導電層、３・・・磁心、４
・・・スリーブ、５・・・補給容器、６・・・トナー、
７・・・ドクター、８・・・トナ一層、９・・・発電機
、ｉｌｌ　・・・現像ギャップ・　以下勇、白 第１頁の続き ０発　明　者　クラウス　タウリーン　ドイツ連邦共和
国。 トラーセ　４２FIG. 1 is a diagram showing a toner image developing device of the present invention. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Drum, 2... Photoconductive layer, 3... Magnetic core, 4
... Sleeve, 5... Supply container, 6... Toner,
7...Doctor, 8...Tona layer, 9...Generator, ill...Development gap・Continued from white page 1 0 Inventor Klaus Taureen Federal Republic of Germany. Torase 42

Claims (1)

【特許請求の範囲】 １、多極磁心及びこれを囲む回転スリーブを有し、前記
スリーブの局面を絶縁性の磁性単成分トナーの均質層が
循環し、前記回転スリーブが現像プヤッデを挟みつつ運
動する基台と対向するようにされ、基台に関して交流電
圧に隣接する磁石ブラシが設けられた構成を用いて、静
電ｍ像を帯びている光導′成性の前記支持材上にトナー
像を現像する方法において、該磁心を回転駆動すること
と、交流電圧の周波数が１５　ｋＨｚ以上でおることと
、単成分トナ一層の厚さを少なくとも現像ギャップと同
じ厚さに維持することを特徴とするトナー像の現１象方
法。 ２、周波数が１８ないし２０　ｋＨｚの交流電圧を印加
することを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の方
法。 ３、交流電圧のピーク間振幅が１４００　ｖｐＰ以上、
好ましくは１６００　ｖｐＩ）以上であることを特徴と
する特許請求の範囲第１項または第２項に記載の方法。 ４、トナ一層が現像ギャッｆにおいて基台の運動方向に
４循することを特徴とする特許請求の範囲第１項から第
３項までのいずれかに記数の方法。 ５、交流電圧に、基台の潜像と一欲する極性を有する３
０ないし６０Ｖの直流電圧を重畳したことを特徴とする
特許請求の範囲第１項から第４項までのいずれかに記載
の方法。 ６、抵抗値が約１０　オーム釧、粒子サイズが約ＳＰな
いし３０μ哨の単成分トナーを使用することを特徴とす
る特許請求の範囲第１項から第５までのいずれかに記載
の方法。 ７、　通過する基台と現像ギャップを挟んで対向する被
駆動スリーブに囲まれた多極磁心から成り、前記スリー
ブの周面が絶縁性の磁性単成分トナーの補給容器内に突
出し、前記補給容器の放出口に、スリーブと所定の間隔
を保つドクターを設けた磁石ブラシにより、静電潜像を
帯びている光導′ボ性の前記基台上にトナー像を現像す
る装置において、スリーブ（４）とドクター（７）との
間の間隔（ａ２）が現像ギヤ、デ（ａｌ）よシも大きく
、磁心（３）が回転駆動手段を含み、交流′電圧の周波
数が少なくとも１５　ｋＨｚであることを特徴とするト
ナー像の現像装置。 ８、　ドクター（７）を磁化可能な材料で形成したこと
を特徴とする特許請求の範囲第７項に記載の装置。 ９、現像ギャップ（ａりにおいて基台（２）と同方向に
移動し、磁心（３）がスリーブ（４）と逆方向に駆動さ
れるようにスリーブ（４）が回転駆動されることを特徴
とする特許請求の範囲第７項または第８項に記載の装置
。[Scope of Claims] 1. A multipolar magnetic core and a rotating sleeve surrounding the core, a homogeneous layer of insulating magnetic single-component toner circulates on the surface of the sleeve, and the rotating sleeve moves while sandwiching a developing layer. A toner image is formed on said photoconducting support bearing an electrostatic m-image using an arrangement in which a magnetic brush is provided opposite to a base and adjacent to an alternating current voltage with respect to the base. The developing method is characterized in that the magnetic core is driven to rotate, the frequency of the alternating current voltage is 15 kHz or more, and the thickness of the single-component toner layer is maintained at least as thick as the development gap. A method of representing a toner image. 2. The method according to claim 1, characterized in that an alternating voltage with a frequency of 18 to 20 kHz is applied. 3. The peak-to-peak amplitude of the AC voltage is 1400 vpP or more,
The method according to claim 1 or 2, characterized in that it is preferably 1600 vpI) or higher. 4. A method as set forth in any one of claims 1 to 3, characterized in that one layer of toner circulates four times in the direction of movement of the base in the development gap f. 5. The AC voltage has a polarity that matches the latent image of the base.
5. The method according to claim 1, wherein a DC voltage of 0 to 60 V is superimposed. 6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that a monocomponent toner having a resistance value of about 10 ohms and a particle size of about SP to 30 μm is used. 7. Consisting of a multipolar magnetic core surrounded by a driven sleeve facing a passing base with a development gap in between, the peripheral surface of the sleeve protrudes into an insulating magnetic single-component toner supply container, and the supply container In an apparatus for developing a toner image on the photoconducting base bearing an electrostatic latent image by a magnetic brush having a doctor provided at a discharge opening of the sleeve (4) to maintain a predetermined distance from the sleeve (4). and the doctor (7) is larger than the developing gear, the magnetic core (3) contains rotational drive means, and the frequency of the alternating current voltage is at least 15 kHz. Characteristic toner image developing device. 8. Device according to claim 7, characterized in that the doctor (7) is made of a magnetizable material. 9. The sleeve (4) is rotationally driven so that it moves in the same direction as the base (2) in the developing gap (a) and the magnetic core (3) is driven in the opposite direction to the sleeve (4). An apparatus according to claim 7 or 8.