JP2511894B2 - 現像装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、一成分磁性トナーを用いる現像装置に関
し、特に電子写真法を利用した複写装置あるいは印字装
置などの現像装置に関するものである。

従来の技術 従来より、電子写真法を利用した複写装置等の一成分
磁性トナーを用いた方式としては、例えば米国特許3909
258号に見られるような低抵抗トナーを用いた誘導帯電
方式あるいは英国特許1396979号に見られるようなトナ
ーを高電場下において物理的に急速攪乱する注入帯電方
式などが知られているが、前者は像担持体に現像されて
付着したトナーを転写紙（普通紙）に転写することが通
常の電界を利用した方法では困難なこと、後者は構成が
複雑であることなどのために実用されている例が少な
い。最近においては、例えば米国特許4292427号あるい
は同じく米国特許4259427号に見られるようなトナーを
保持している部材やトナー層を規制する部材、またはト
ナー相互などによる摩擦で帯電する方式が実用に供され
るようになってきた。その具体的な代表例を第４図に示
す。第４図において、磁性体あるいは弾性体からなるト
ナー層規制部材３によって、回動するトナー保持部材２
の表面に供給されたトナー１の層厚を規制するととも
に、この時にこれら規制部材３や保持部材２さらにはト
ナー相互などによる摩擦によって現像に必要な電荷をト
ナーに与える方式である。このような簡便な方式によっ
てトナーの層厚、さらには電荷を均質に得ることは十分
に可能なことであるが、しかしながら長期的な信頼性の
面から見るとトナー規制部材３の近傍特に上流側Ａにお
いて、トナーが造粒現象によりブロック化し規制部材３
とトナー保持部材２の僅かの規制間隙に対して目詰まり
を生じ、トナー薄層に筋状の不均質なむらをもたらすこ
とに加えて、上述のトナーの造粒ブロックが規制間隙か
ら摺り抜けて像担持体４、例えば感光体の潜像を顕像化
するための現像部Ｂに至ることもしばしば見られる。こ
の造粒現象は画像の解像度を上げるためにトナー粒径を
通常の十数ミクロンから数ミクロンに下げた場合に著し
く生じ易い。

発明が解決しようとする問題点 上述したようにこのようなトナー層の不均質な筋状の
むら、あるいは規制間隙を摺り抜けたブロック状トナー
粒は、当然の事ながら現像に対して具合いの悪い結果を
与える事は明らかである。前者は画像上においては筋状
の白抜けとなり、後者は縞状の地かぶりをもたらすもの
である。

本発明は、以上の点に鑑みてなされたものであってト
ナー層厚ならびにトナーの帯電電荷を長期間に亙って均
質安定に得られる現像装置を提案することを目的とする
ものである。

問題点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の現像装置は、そ
の表面に磁性トナーを保持して回動するトナー保持部材
と、トナー保持部材の裏面側に配設された磁界発生手段
と、トナー保持部材の表面に近接して配置された前記磁
性トナーを薄層化するための規制部材と、該規制部材の
上流側で、かつ前記磁界発生手段の磁界が及ぶ範囲のト
ナー保持部材表面近傍に配設された磁性トナーを伸長、
分散するための固定磁性部材と、攪乱された磁性トナー
以外のトナーが前記固定磁性部材と前記規制部材の間か
ら侵入することを避けるための遮蔽部材と、更に規制部
材上流側で規制を受けて残余となったトナーを固定磁性
部材上流側に送るための回送手段を有する構成を備えた
ものである。

作用 本発明は上記した構成によって、トナー保持部材に保
持されて規制部材に至る磁性トナーをその上流側におい
て高密度で一定の固定された磁界中を通過させることに
よって、トナーを伸長、分散し、造粒ブロック化するこ
とを防止し、かつまた分散されたトナーのみ規制部材に
よって薄層化されるようにしているために、規制部材と
トナー保持部材の規制間隙にブロック状トナーが目詰ま
りすることが解消され、また回送手段により、規制部材
で残余となったトナーを効率よく固定磁性部材上流側に
回送することが可能となり、従って長期間に亙って均質
なトナー薄層が得られ、この均質な磁性トナー薄層によ
って像担持体の表面を摺擦することから、その結果均一
な濃度で地かぶりの少ない高品質の画像を得ることが可
能となる。

実施例 以下、本発明の具体的な一実施例について添付した図
面に基ずいて詳述する。第１図は、本発明の現像装置が
適用される電子写真法を利用した印字装置の一例を示す
内部構造図である。図において、５は印字装置本体であ
って、その略中央部に像担持体、具体的には感光体ドラ
ム４が矢符方向へ回転駆動されるように設けられてい
る。ドラム４の周囲には、帯電用チャージャ６、本発明
に従う現像装置19、転写用チャージャ７、分離除電用チ
ャージャ８、クリーニング装置９が感光体ドラム４の矢
符で示されている回転方向に順次配設され、ドラム４の
回転に伴って動作し、ドラム４の回転と同期して搬送さ
れる転写紙10上に、トナー像を転写させる作像部を構成
している。

この作像部は、感光体ドラム４をクリーニング装置９
によりクリーニングしたのち、帯電用チャージャ６によ
り帯電させる。ドラム４のこの帯電表面には、例えば半
導体レーザダイオードと多面回転体及びレンズ光学系か
らなる露光系11により露光され、静電潜像が形成され
る。次に、この静電潜像を本発明に従う現像装置19によ
ってトナー現像し、現像後のトナー像を、同期を取って
送られてくる転写紙10上へ転写用チャージャ７によって
転写させる。さらに、転写後の転写紙10は分離除電用チ
ャージャ８によってドラム４の表面から分離される。転
写紙10が分離された転写後のドラム４の表面は、クリー
ニング装置９により残留トナーをかき落とされた後、最
初の状態に戻る。

作像部の左側には、前記転写紙10を運ぶベルト帯電用
チャージャ13によって帯電され、転写紙10を静電力によ
って吸着する搬送ベルト12、及び転写紙上の転写トナー
像を加熱融着させる加熱定着器14が配設されて通常の電
子写真印字装置を構成している。給紙部は、給紙カセッ
ト15が印字装置本体５の一方の側面へ張り出す状態で装
着され、給紙ローラ16を駆動することによって給紙カセ
ット15から転写紙10をタイミングローラ17へ送りだし、
ガイド板18によって案内されて、前記作像部へ感光体ド
ラム４上のトナー像の移動と同期を取って送り込む。

以上は、本発明に伴う現像装置が適用される印字装置
の一例を示したものである。

第２図は、本発明を前述の電子写真印字装置に適用し
た場合の現像装置を示す内部構造図である。第２図にお
いて、像担持体４の表面は、アクリル，スチロール，ポ
リエステル等の樹脂中に、フェライト等の磁性粉を主成
分として混合分散し粉砕した平均粒径が10μ程度の高抵
抗一成分磁性トナーの薄層１で摺擦される。この磁性ト
ナー層は、回動自在に支持されて矢符方向に回動駆動さ
れている非磁性円筒状のトナー保持部材２の周面に保持
されて像担持体４の表面に搬送される。トナー保持部材
２の周面外近傍には磁性トナーを貯留しトナー保持部材
の周面に所定の量ずつトナーを補給するためのホッパ20
が配設されている。ホッパ20の一端部にはトナー補給口
21が設けられ、他端部にはトナー保持部材２の周表面に
近接して磁性トナーを薄層化するための規制部材22が配
設されている。規制部材22の規制面とトナー保持部材２
の周表面との規制間隙は要求されるトナー層厚や規制部
材22が磁性か非磁性かによって異なるが一般的には0.5
〜0.2mmである。規制部材22のトナーが搬送されて来る
上流側には、規制部材22と同じ様にトナー保持部材２の
周表面に近接して磁性部材23が配設されている。磁性部
材23のトナー保持部材２に対する近接面とトナー保持部
材２の周表面との間隙は、先の規制部材22における規制
間隙より大きく取る必要が有り約１〜0.5mm程度が、そ
して近接面の幅は、少なくとも1mm以上がのぞましい。
これらの数値は、例えば規制部材22に規制されて像担持
体４側に搬送されるトナーの単位時間当たりの量を１と
した場合、磁性部材23とトナー保持部材２との間隙を通
過する量は望ましくは1.2〜1.5程度、言い替えるならば
規制を受けて残余となるトナーが20〜50％に調整される
必要がある。この量が少ないと規制部材22の下流側での
トナー層厚が不安定となり易く、逆に多い場合には規制
部材22近傍上流側でトナーの造粒ブロック化現象が生ず
るようになるからである。トナー保持部材２の円筒周面
内には、トナー保持部材２の周表面に保持されている磁
性トナー層をブラシ状に起毛させるために多極永久磁石
24が内包固定されている。その磁極は、通常のこの種の
現像装置と同じ様に、像担持体４と相対してブラシ状ト
ナー層で像担持体４を摺擦できる位置、規制部材22と相
対してトナー層をブラシ状に穂立ちさせてトナー層厚を
規制できる位置に加えて、本発明においては磁性部材23
と相対して磁性部材23に磁界の作用を及ぼし磁性部材23
との間で強磁場を形成しこの磁場中でトナー層を伸長分
散できる位置に配置されている。磁性トナーは、通常磁
場中では磁力線にそって羽毛状に各粒子が連なり、その
層密度が小さくなるので、この状態でトナー保持部材２
に保持して磁場中を搬送することは、トナー粒子が動き
易いために伸長分散されてブロック状トナーの解し現象
が生ずる。この磁性部材23の働きは、上記した伸長分散
によるブロック状トナーの解し現象とさらに前記した規
制部材22側に送り出す量を規制して規制部材22近傍での
トナーのブロック化を防止するものである。磁性部材23
の他端には、前記規制部材22の方向に遮蔽部材25が配設
されている。遮蔽部材25は、前記強磁場中で伸長分散さ
れた以外のトナーが規制部材22と磁性部材23の間から浸
入することを避ける働きをおこなう。この間において、
他よりトナーが紛れ込むと規制部材22上流側でのトナー
量を適量に規制できないためにトナーのブロック化が発
生し本発明の効果を大きく損なうことになる。本発明の
現像装置には、さらに規制部材22近傍の上流側で残余と
なったトナーを磁性部材23の上流側に回送するための手
段が付加されている。すなわち、規制部材22の下部に
は、トナー保持部材２の回動によって搬送されてきたト
ナーが規制部材22により規制されて余分となるので、余
分となったトナーを羽根車26によって回収し遮蔽部材25
とホッパ20の底部の間を通して磁性部材23の上流側に回
送出来るように成したものである。

第３図は、本発明に従う他の一実施例であり、第２図
に示した要素と共通の要素については同一符号を付して
説明を省略する。第３図においては、磁性部材23に対向
する磁極が複数となっており、前記攪乱効果がより高め
られた構成となっている。

次に、上記一実施例について具体的なデータを付け加
えてさらに説明する。像担持体４は、感光体としてセレ
ンドラムあるいは有機感光体ドラムやベルトでも良く、
ここでは機能分離型有機感光体ドラムを用いた。表面帯
電電圧は−750Vであり、周速は90mm/Sec.である。磁性
トナーは、一例としてポリエステル樹脂57.5部、マグネ
タイト35部、電荷制御剤３部、カーボン４部、ステアリ
ン酸0.5部の比率で周知の方法により混合分散し粉砕し
た平均粒径８μのものを利用した。なお、トナーとして
は上記組成に限定されるものではない。トナー保持部材
としては、第２図に従う状態において、非磁性ステンレ
ス円筒材を用い、これに内包されている多極永久磁石に
は円筒表面上から計測して900ガウスの表面磁束密度の
ものを使用した。規制部材には非磁性ステンレス、磁性
部材には磁性ステンレスを各々用いた。規制間隙は、0.
3mmであり、磁性部材とトナー保持部材との間隙は0.8mm
に選択した。この時、規制部材上流側での残余のトナー
は前記した比率で約35％であった。像担持体、すなわち
有機感光体ドラムとトナー保持部材表面との間隙は、0.
4mmであり、この条件において感光体表面をトナー薄層
は磁界の作用によりブラシ状に起毛し摺擦できる状態に
ある。トナー保持部材の周速は、感光体と等速とし、こ
の時現像位置に達したトナーの帯電電荷量を測定した結
果、−5.5〜−6.2μC/gであった。この条件においてト
ナー保持部材に−650Vのバイアスを与えて、第１図に示
した露光系を利用し潜像を作成し、反転現像して印字試
験を行った。露光系の解像度は、20ドット/mm、すなわ
ち50μの最小線像で露光したが、得られた印字品質にお
いては、ほぼこれを再現する解像度であった。さらにこ
の条件において磁性トナー2kgを消費して連続印字試験
を行ったが、当初の印字品質を維持し解像度の高い地か
ぶりの少ない画像が得られた。

上記のような実験によって規制間隙を一定にして、ト
ナー保持部材表面と磁性部材の間隙を調整し、トナーの
ブロック化による縞状地かぶりおよびトナー薄層の筋状
化による白抜け、さらにはトナーの帯電電荷量の変化を
観察した結果、先に記した残余のトナー比率が10％程度
ではトナー層厚に不安定な個所が生じて画像濃度が常に
均質になり難い面がある。他方、70％を越えるとブロッ
ク状トナーが生成する状態となり帯電電荷量にも変動が
見られる状況となる。

発明の効果 以上のように本発明は、一成分高抵抗磁性トナーを用
いる現像装置であって、上記トナーがトナー保持部材に
保持されてトナー層厚の規制部材に搬送されるまでの間
に強磁場を構成してこれを通過させ、これを伸長、分散
すると共に規制部材に対する搬送量を適正化することに
よって、トナーの造粒ブロック化現象を回避し帯電電荷
量を安定に維持しつつ画像に白抜け，縞状地かぶりのな
い優れた印字品質を提供するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の現像装置が適用される電子写真法を利
用した印字装置の一例を示す内部構成図、第２図は本発
明の電子写真印字装置に適用した場合の現像装置を示す
内部構造図、第３図は本発明に従う他の実施例である現
像装置を示す内部構造図、第４図は従来の現像装置の内
部構造図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−41069（ＪＰ，Ａ) 実開 昭58−159554（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭60−125654（ＪＰ，Ｕ)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】像担持体の表面に磁性トナーを摺擦するた
   めに磁性トナーを薄層化して供給する現像装置であっ
   て、 前記磁性トナーを摺擦するためにその表面にトナーを保
   持して回動するトナー保持部材と、 トナー保持部材の裏面側に配設された磁界発生手段と、 トナー保持部材の表面に近接して配置された前記磁性ト
   ナーを薄層化するための規制部材と、 前記規制部材の上流側で、前記磁界発生手段の磁界が及
   ぶ範囲のトナー保持部材表面近傍に配設された磁性トナ
   ーを伸長、分散する固定磁性部材と、 伸長、分散された磁性トナー以外のトナーが前記固定磁
   性部材と前記規制部材の間から侵入することを避けるた
   めの遮蔽部材と、 前記規制部材近傍上流側で残余となったトナーを前記固
   定磁性部材上流側に送るための回送手段と、 を有することを特徴とする現像装置。