JP2511907B2 - 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3,90
9,258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、あるいは米国特許1,396,979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象
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4,292,427
号、あるいは同じく米国特許4,259,427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３図に示す。第３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28によって、回動するトナ
ー保持部材27の表面に供給されたトナーの層厚26を規制
するとともに、この時にこれら規制部材28やトナー保持
部材27、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26、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28の
近傍性に上流側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28とトナー保持部材27の僅かの規制
間隙に対して目詰まりを生じ、トナー薄層26に筋状の不
均質なむらをもたらすことに加えて、上述のトナー造粒
ブロックが規制間隙から摺り抜けて現像部Ｂに至ること
もしばしば見られる。この造粒を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、当然の事ながら現象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事を目的とするも
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第１の磁界発
生手段と、前記第１の磁界発生手段による磁界の及ぶ範
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、トナー保持部材
の表面側に配設された第２の磁界発生手段と、前記固定
磁性部材の下流側で、かつ前記第２の磁界発生手段の磁
界が及ぶ範囲で、かつ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磁性規制
部材と、伸長、攪乱された磁性トナー以外のトナーが前
記磁性規制部材と前記磁性部材の間から侵入することを
避けるための遮蔽部材と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
よって更に攪乱し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、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、本発明の一実施例の現像装置について添付した
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、２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１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１の周囲には、帯電用チャージャ３、本発明
に従う現像装置16、転写様チャージャ４、分離除電用チ
ャージャ５、クリーニング装置６が感光体ドラム１の矢
符で示されている回転方向順次配設され、ドラム１の回
転に伴って動作し、ドラム１の回転と同期して搬送され
る転写紙７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１をクリーニング装置６
によりクリーニングしたのち、帯電用チャージャ３によ
り帯電させる。ドラム１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８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16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
らせてくる転写紙７上へ転写用チャージャ４によって転
写させる。さらに、転写後の転写紙７上は分離除電用チ
ャージャ５によってドラム１の表面から分離される。転
写紙７が分離された転写後のドラム１の表面は、クリー
ニング装置６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７を運ぶベルト帯電用
チャージャ10によって帯電され、転写紙７を静電力によ
って吸着する搬送ベルト９、及び転写紙７上の転写トナ
ー像を加熱融着させる加熱定着器11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12が印字装置本体２の一方の側面へ張り出す状態で
装着され、給紙ローラ13を駆動することによって給紙カ
セット12から転写紙７をタイミングローラ14へ送りだ
し、ガイド板15によって案内されて、前記作像部へ感光
体ドラム１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１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粒を主成
分として混合分散し粒砕した平均粒径が10μ程度の高抵
抗一成分磁性トナーの薄層26で摺擦される。この磁性ト
ナー層26は、回動自在に支持されて矢符方向に回転駆動
されている非磁性円筒状のトナー保持部材27の周面に保
持されて像担持体１の表面に搬送される。トナー保持部
材27の周面外近傍には磁性トナーを貯留しトナー保持部
材27の周面に所定の量ずつトナーを補給するためのホッ
パ17が配設されている。ホッパ17の一端部にはトナー補
給口18が設けられ、他端部にはトナー保持部材27周表面
に近接して磁性トナーを薄層化するための磁性規制部材
19が配設されている。磁性規制部材19の規制面とトナー
保持部材27の周表面との規制間隙は要求されるトナー層
厚によって異なるが一般的には0.5〜0.2mmである。磁性
規制部材19のトナーが搬送されて来る上流側には、磁性
規制部材19と同じ様にトナー保持部材27の周表面に近接
して磁性部20が配設されている。磁性部材20のトナー保
持部材27に対する近接面とトナー保持部材27の周表面と
の間隙は、先の磁性規制部材19における規制間隙より大
きく取る必要が有り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、例えば磁性規制部材19に規制されて像担持体１側に
搬送されるトナーの単位時間当りの量を１とした場合、
磁性部材20とトナー保持部材27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。この量が少ないと磁性規制部材19の下流側でのトナ
ー層厚が不安定になり易く、逆に多い場合には磁性規制
部材19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27の円筒周面
内には、トナー保持部材27の周表面に保持されている磁
性トナー層26をブラシ状に起毛させるために第１の磁界
発生手段として２極の永久磁石21が内包固定されてい
る。その磁極は、像担持体１と相対してブラシ状トナー
層26で像担持体１を摺擦できる位置、すなわち現像位置
と、磁性部材20と相対してトナー層26をブラシ状に穂立
ちさせてトナー層26を攪乱できる位置、すなわち本発明
においては磁性部材20と相対して磁性部材20に磁界の作
用を及ぼし磁性部材20との間で強磁場を形成しこの磁場
中でトナー層26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27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容易に攪乱させて
ブロック状トナーの解し現象が生ずる。この磁性部材20
の働きは、上記した攪乱によるブロック状トナーの解し
現象とさらに前記した磁性規制部材19側に送り出す量を
規制して規制部材19近傍でのトナーのブロック化を防止
するものである。本発明においては、上記トナー保持部
材27の裏面側に内包されている第１の磁界発生手段であ
る２極の永久磁石21の他に、第２の磁界発生手段として
前記磁性規制部材19の一端にも永久磁石22を配設してい
る。前記永久磁石22は、その磁界の及ぶ範囲に設けられ
た前記磁性規制部材19の多端から漏洩される磁力線によ
ってトナー保持部材27内に配設されている内包磁性部材
23との間で強磁場を形成しトナー保持部材27上のトナー
を起毛させトナー層厚26を規制するとともにトナー層26
を攪乱するためのものである。加えて近年、電子写真印
字装置本体は、小型化の傾向があり、それにともなって
現像装置の小型化、トナー保持部材の小型化が望まれて
おり、この場合トナー保持部材27に内包される永久磁石
23の体積は小さいものとなり、十分な磁束密度と必要な
極数の確保が困難な状態になりつつある。ここで示す構
成によれば、トナー保持部材27に内包される永久磁石23
は必要最小極数が２極であるために体積を小さくして十
分な磁束密度を確保することが可能となるために現像特
性を犠牲にすることなく現像装置の小型化を可能とする
ものである。本実施例においては、磁性部材20の下端に
は前記磁性規制部材19の方向に遮蔽部材24が配設されて
いる。遮蔽部材24は、前記強磁場中で伸長分散された以
外のトナーが磁性規制部材19と磁性部材20の間から侵入
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磁性規制部材19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。また本
現像装置には、さらに磁性規制部材19近傍の上流側で残
余となったトナーを磁性部材20の上流側に回送するため
の手段が付加されている。即ち、磁性規制部材19の下部
には、トナー保持部材27の回動によって搬送されてきた
トナーが磁性規制部材19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25によって回収し遮蔽
部材24とホッパ17の底部の間を通して磁性部材20の上流
側に回送出来るように成したものである。

次に、上記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１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、風速は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た粉砕し
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
ス円筒状を用い、これに内包されている２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。他方、磁性規制部材の一端に設けられ
た永久磁石には、磁極端面において1100ガウスの磁束密
度を有するものを使用した。磁性規制部材、磁性部材に
は各々磁性ステンレスを用いた。規制間隙は、0.4mm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30％であった。像担持体、即ち有機感
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。
トナー保持部材の風速は、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、−
5.0〜−5.9μC/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、即ち50μの線
幅像で露光したが、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箇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とともに、永久
磁石として２極の磁石を利用できるために現像装置の小
型化を可能とするものである。

【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図は従来の現像装置の具体的な代表
例図である。 １……像担持体、２……印字装置本体、３……帯電用チ
ャージャ、４……転写用チャージャ、５……分離除電用
チャージャ、６……クリーニング装置、７……転写紙、
８……露光系、９……搬送ベルト、10……ベルト帯電用
チャージャ、11……加熱定着器、12……給紙カセット、
13……給紙ローラ、14……タイミングローラ、15……ガ
イド板、16……現像装置。

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で摺擦するた
   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第１の磁界発生手段と、前記第１
   の磁界発生手段による磁界の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、トナー保持部材の表面側に配設された第２
   の磁界発生手段と、前記固定磁性部材の下流側で、かつ
   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磁性規制部材と、伸長、分散さ
   れた磁性トナー以外のトナーが前記磁性規制部材と前記
   磁性部材の間から侵入することを避けるための遮蔽部材
   とを有することを特徴とする現像装置。