JP2523521B2 - 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
置などの現像装置の改良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、たとえば米国特許39
09258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撹乱する注入帯電
方式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、たとえば米国特許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、たと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、当然のことながら現像に対して見合いの悪い結果
を与えることは明らかである。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互って均
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、前記規制部材
の上流側で、少なくとも前記規制部材近傍で残余となっ
たトナーを排出し得る間隙を設けて、かつ前記磁界発生
手段の磁界がおよび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、規制部材近傍上流側で残余となり規制部材と固定
磁性部材の前記間隙より排出されたトナーを固定磁性部
材上流側に送るための回送手段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、従って長時間に亘って均質
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
面に基づいて詳述する。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、たとえば半
導体レーザダイオードと多面回転体およびレンズ光学系
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、および転写紙10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１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の周面外近接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と同じようにトナー保持部材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1.0〜0.5mm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、たとえば規制部材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
厚が不安定になり易く、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１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
置と同じように、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。そこで、この多極永久磁石
24の磁極は、少なくとも規制部材近傍で残余となったト
ナーを排出し得る間隙25となるように、即ちトナー保持
部材２の中心点から規制部材22と磁性部材23との角度を
αにした状態で、トナー保持部材内に固定されている。
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容易に撹乱されてブロ
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、上記した撹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。従って、前記規制部材22と磁性部材23の間隙25
から前記強磁場中で伸長分散された以外のトナーが侵入
することは、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ため、間隙25は上記規制
部材上流近傍で残余となったトナーを排出し得るに必要
最小で十分である。なお、この場合、この間隙25を小さ
くするために、前記角度αも小さくする必要があるが、
各磁極における磁束密度を所望の値とすることが困難と
なる可能性があるのでαは適当な角度とし磁性部材23の
トナー保持部材２に対する近接面の幅を拡大しても差し
支えない。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。即ち、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
送できるように成したものである。

第３図は、本発明に従う他の実施例であり、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、前記伸長、分散効果がより
高められた構成となっている。

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３図に従う状態において、径25mmの非磁性ス
テンレス円筒材を用い、これに内包されている多極永久
磁石には規制部材22と磁性部材23に相対している磁極相
互の角度αは30゜で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。規制部材には厚さ1m
mの非磁性ステンレス、磁性部材には厚さ6mmの磁性ステ
ンレスを各々用いこれらの間隙25は最小部で3mmとし
た。規制部材とトナー保持部材の規制間隙は、0.25mmで
あり、磁性部材とトナー保持部材との規制間隙は0.7mm
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、0.35mm
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、−6,8〜−7.7μC/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50
μ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、先に記した残途のトナー比率が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、60％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。特に、80％以上においては、前記
間隙25が3mmでは、ここでのトナー滞留のためブロック
化が著しく見られた。

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一実施例である
現像装置を示す内部構造図、第４図は従来の現像装置を
示す内部構造図である。

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、少なくとも前記規制部材で残
   余となったトナーを排出し得る間隙を設けて、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、分散する固定磁性部
   材と、 規制部材上流側で残余となり、規制部材と固定磁性部材
   の前記間隙より排出されたトナーを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。