JP3054000B2 - 現像装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えばレーザプリンタ
や複写機等とされる電子写真式或は静電記録式の画像形
成装置に関し、特に現像装置に特徴を有する。

【０００２】

【従来の技術】従来、電子写真法としては、米国特許第
２２９７６９１号明細書、特公昭４２−２３９１０号公
報および特公昭４３−２４７４８号公報等に記載されて
いるように、多数の方法が知られているが、一般には、
種々の手段により光導電物質の感光体上に電気的潜像を
形成し、ついで、トナーを用いて潜像を形成し、必要に
応じて紙等の転写材にトナー画像を転写した後、過熱、
或は、溶剤蒸気等により定着して複写物を得るものであ
る。また、トナーを用いて電気的潜像を可視化する方法
も種々知られている。

【０００３】また、現像法として、例えば、米国特許第
２８７４０６３号明細書に記載されている磁気ブラシ現
像法、同２２１７７６号明細書に記載されているパウダ
ークラウド法及びファーブラシ現像法、液体現像法等、
多数の現像法が知られている。

【０００４】これらの現像法において、特に、トナー及
びキャリアを主体とする現像剤を用いる磁気ブラシ法、
カスケード法、液体現像法等が広く実用化されている。
これらの方法は、いずれも、比較的安定して良好な画像
が得られる優れた方法であるが、反面、キャリアの劣
化、トナーとキャリアの混合比の変動という２成分現像
剤にまつわる共通の欠点を有する。

【０００５】このような欠点を回避するために、トナー
のみよりなる１成分現像剤を用いる現像方法が各種提案
されている。例えば、米国特許第３９０９２５８号明細
書には、導電性を有する磁性トナーを用いて現像する方
法が提案されている。これは内部に磁性を有する円筒状
の導電性スリーブに導電性磁性トナーを支持し、これを
静電像に接触させて現像するものである。この際、現像
域においてトナー粒子により記録体表面とスリーブ表面
の間に導電路が形成され、この導電路を経てスリーブよ
りトナー粒子に電荷が導かれ、静電像画像部との間のク
ーロン力によりトナー粒子が画像部に付着して現像され
る。この導電性磁性トナーを用いる現像方法は、従来の
２成分トナーにまつわる問題を回避した優れた方法であ
るが、反面、トナーが導電性であるため、現像した画像
を記録体から普通紙等の最終的な支持部材へ、静電的に
転写することが困難であるいう欠点を有している。

【０００６】この問題を解決するために、静電的に転写
することが可能な高抵抗トナーを用いる現像方法とし
て、特開昭５２−９４１４０号公報に、トナー粒子の誘
電分極を利用した現像方法が示されている。しかし、か
かる方法は、本質的に現像速度が遅く現像画像の濃度が
十分に得られない等の欠点を有しており、実用上困難で
あった。高抵抗のトナーを用いるその他の方法として、
トナー粒子相互の摩擦、トナー粒子とスリーブとの摩擦
等により、トナー粒子を摩擦帯電し、これを静電保持部
材に接触して現像する方法が知られている。しかし、こ
れらの方法は、トナー粒子と摩擦部材との接触回数が少
なく、摩擦帯電が不十分になりやすい、あるいは、帯電
したトナー粒子とスリーブとのクーロン力が強いときに
はトナー粒子が凝集しやすい等の欠点を有しており、実
用上困難な点が多いことが指摘されている。

【０００７】これに対して、特開昭５４−４３０３６号
公報において、上述の欠点を除去した新規な現像方法が
提案されている。これは、現像スリーブ上にトナーを極
めて薄く塗布し、これを摩擦帯電し、ついで、これを磁
界の作用下で静電像に極めて近接させ、かつ接触させる
ことなく対向させ、現像するものである。

【０００８】この方法によれば、磁性トナーを極めて薄
く塗布するという構成をとることにより、磁性トナーと
現像スリーブとの接触機会を増加させ、現像に供するの
に必要な摩擦帯電電荷量をトナーに与えることを可能に
している。

【０００９】また、磁性トナーを用いた現像方法では、
例えば特開昭５４−４３０３６号公報に記載されている
ように、現像スリーブ上のトナーは、現像スリーブ内部
の磁石に対向して配された磁性ドクターブレードと現像
スリーブの間に形成される磁界によって均一な所定のト
ナー層厚に規制することが可能である。

【００１０】しかしながら、このような磁性トナーによ
る１成分系現像方法では、転写紙に転写したトナー像を
熱定着する際の定着性の悪さ、トナー自身に磁性体を内
添するためにカラートナーの使用が不可能である等の多
少の欠点がある。

【００１１】これに対して、非磁性トナーを用いた１成
分現像法として、パウダー・クラウド法、インプレッシ
ョン現像法等が知られている。これらの中において、例
えばビーバーのような柔らかい毛を円筒状のブラシにし
て、これに現像剤を付着させて現像を行うファーブラシ
現像法や、ベルベット等のローラに現像剤を付着させて
用いるインプレッション現像法等がよく知られている。
これらの現像方法は、静電潜像を現像する際に磁性体が
内添されたトナーを用いることなく、また、キャリア粒
子を用いてトナーとキャリア粒子の割合を一定に保つた
めの複雑な装置を必要としない現像方法である。

【００１２】しかしながら、このような非磁性トナーを
用いた現像方法は、上記の特開昭５４−４３０３６号と
同様の磁性ブレードを用いたとしても均一な所定のトナ
ー層厚を得ることができないという問題があり、このた
め現像スリーブ表面のトナーの塗布むらが生じ、これが
画像濃度むらとなって現れる。また、ドクターブレード
として弾性ブレードを使用することによりトナー層厚を
規制することが可能であるが、弾性ブレードの現像スリ
ーブへの押しつけ圧のラティチュードが非常に狭く、低
過ぎる場合には均一な所定のトナー層厚を得ることがで
きず、また、高過ぎる場合にはトナーおよび現像スリー
ブへダメージを与えてしまうという欠点がある。

【００１３】このような欠点を解決するために、特公昭
５８−９０６６８号公報、特公昭５８−１４３３６０号
公報などに記載されているような現像方法が知られてい
る。このような現像方法を実施する現像装置の一例が図
５に示されている。同図において、現像装置２０は、非
磁性トナー１１と磁性体粒子１０を収容する現像容器３
と、潜像担持体である感光ドラム１５に対向し、現像容
器３の開口部に配設されたトナー担持体としての非磁性
体の現像スリーブ１ａ、現像スリーブ１ａの内部に固定
された永久磁石１ｂ、現像容器３に固定され、感光ドラ
ム１５側に支持搬送されるトナーの層厚を規制する磁性
体ブレード２を備えている。尚、この磁性体ブレード２
と現像スリーブ１ａとの間隔は２５０μｍに設定されて
いる。

【００１４】このように構成された現像装置２０におい
て、磁性体ブレード２と永久磁石１ｂとの間の磁界に沿
って磁性体粒子１０はブラシ１０ａを形成し、磁界内に
拘束される。ここで、非磁性トナー１１は、粗面を有す
る現像スリーブ１ａに引きずられながら移動し、同時に
磁性体粒子および現像スリーブ１ａとの摩擦により帯電
し、鏡映力により磁性体粒子や現像スリーブ１ａに付着
するが、磁性体粒子は上述の磁界の拘束により動けない
ため、現像スリーブ１ａに付着した非磁性トナーのみが
磁性体粒子のブラシ中を通過可能となり、現像スリーブ
１ａの回転により現像スリーブ１ａ表面に非磁性トナー
の均一な層が形成される。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の現像装置に
おいて、磁性体粒子は、多量のトナーが存在する系で磁
気ブラシを形成し、現像スリーブ上にトナーを塗布し、
またその量を規制する機能を果たさなければならない。
同時に循環移動しながらトナーを供給する機能も有して
いなくてはならず、さらに、この磁性体粒子は磁性体ブ
レードと現像スリーブの間を通過しては好ましくない。
従って、これらの機能を満たすためには、磁界により発
生する適当な拘束力を有しながら、しかも適当な循環性
を示し、かつ、形成された磁気ブラシの状態は、均一な
塗布を可能にするために適度な硬さと密度を持っていな
くてはならない。

【００１６】例えば比較的に疎なブラシは、現像スリー
ブ上に規制不足のすじを生じやすくする傾向があり、ま
た逆に密な場合には、現像スリーブ上のトナー層を極端
に薄くする傾向がある。

【００１７】また、磁性体粒子の循環性がよすぎる場合
はトナー層が厚くなり画像上にカブリが生じたり、磁性
体ブレードを通過してしまうことがある。また逆に循環
性が悪い場合にはトナーに十分な帯電を与えることが出
来ないため、現像スリーブ１周目の画像が濃くそれ以降
が薄いという、いわゆるゴーストと呼ばれる画像不良が
生じやすくなる。

【００１８】つまり、上記磁性体粒子の機能を満たすブ
ラシの適度な状態のラティチュードは非常に狭いという
問題がある。

【００１９】従って、本発明の目的は、非磁性トナー、
磁性体粒子やトナー担持体に圧力をかけることなく非磁
性トナーをトナー担持体表面に均一に塗布し、かつ、磁
性体粒子を現像領域に漏洩させることなく循環性を良く
し、トナーと十分に撹拌させることによりトナーへの帯
電付与を十分に行うことのできる、磁性体粒子のブラシ
の適度な状態のラティチュードが広く、現像むらやゴー
スト、かぶりのない高品位の画像を得ることのできる現
像装置を提供することである。

【００２０】

【課題を解決するための手段】上記目的は本発明に係る
現像装置にて達成される。要約すれば、本発明は、非磁
性トナー及び磁性体粒子を含む現像剤を収容する現像容
器と、前記非磁性トナーを担持して潜像担持体へ搬送す
る回転可能なトナー担持体と、該トナー担持体と所定の
隙間を有して設けられ該トナー担持体と同方向へ回転し
て前記トナー担持体上の非磁性トナーの層厚を規制する
トナー層厚規制部材とを有し、前記トナー担持体と前記
トナー層厚規制部材との間に磁界が形成されている現像
装置において、前記トナー担持体から前記トナー層厚規
制部材側に行くほど磁束密度が高く、前記トナー層厚規
制部材は、前記非磁性トナーの前記隙間の通過を許容
し、前記磁性体粒子の前記隙間の通過を阻止し且つ該磁
性体粒子を担持して前記現像容器内方向へ搬送すること
を特徴とする現像装置である。

【００２１】

【００２２】

【実施例】以下、本発明に係る現像装置を図面に則して
更に詳しく説明する。次に説明する実施例にては、本発
明は、例えば図４に示されるような電子写真式画像形成
装置に使用されるものとして説明するが、これに限定さ
れるものではない。 図４にて、電子写真式画像形成装
置は、静電潜像担持体とし導電基板上に、光導電層を塗
布して構成されるドラム状の電子写真感光体１５を回転
自在に設け、該感光ドラム１５を帯電器１２で一様に帯
電し、次に例えばレーザーのような発光素子１３によっ
て情報信号を露光し、静電潜像を形成し、現像装置２０
で可視化する。次に、転写帯電器１４で転写紙９へ転写
し、更に定着装置１０により定着する。又、感光ドラム
１５上の転写残トナーはクリーニング装置１１によって
クリーニングされる。

【００２３】実施例１ 図１を参照して本発明による現像装置の第１実施例につ
いて説明する。現像装置２０は、潜像担持体である感光
ドラム１５に対向し、現像容器３の開口部に配設された
トナー担持体としての非磁性体の現像スリーブ１ａ、現
像スリーブ１ａの内部に固定された永久磁石１ｂを備え
ている。又、現像容器３内には非磁性トナー及び磁性体
粒子を含む現像剤が収容され、現像容器の内部には容器
内の現像剤を現像スリーブ１ａ方向に搬送するための搬
送部材４を備えている。更に、現像スリーブ１ａに極く
近接して非磁性金属材料で形成された円筒状のトナー層
厚規制体６ａが配設され、トナー層厚規制体６ａの内部
には永久磁石６ｂが挿嵌されている。トナー層厚規制体
６ａは現像スリーブ１ａの回転方向ａと同方向ｂに回転
可能に設けられ、又、両者間の距離Ｗは１ｍｍ以下にな
るように設定されている。

【００２４】なお、現像スリーブ１ａ内の永久磁石１ｂ
はそれぞれ３個ずつ交互に配設されたＮ極とＳ極を有
し、一方トナー層厚規制体６ａ内の永久磁石６ｂは各１
個のＮ極とＳ極を有している。このとき、両者の対向部
分の磁極が異極となるように、即ち、図１に示すように
現像スリーブ１ａ内の永久磁石６ｂの磁極Ｎ１１とトナ
ー層厚規制体６ａの永久磁石１ｂの磁極Ｓ６１とが対向
するように配置されている。

【００２５】また、上記の磁極Ｎ１１及び磁極Ｓ６１の
大きさは、磁極Ｓ６１の幅が磁極Ｎ１１の幅よりも狭く
なるように設定され、これにより、磁極Ｓ６１と磁極Ｎ
１１との間で形成される磁場の磁束密度は現像スリーブ
１ａからトナー層厚規制体６ａ側にいくほど高くなるよ
うに変化する。

【００２６】図１に示す現像装置において、現像スリー
ブ１ａからトナー層厚規制体６ａ側にいくほど磁束密度
が高くなっているため、現像スリーブ１ａとトナー層厚
規制体６ａとの間に存在する磁性体粒子には現像スリー
ブ１ａからトナー層厚規制体６ａ側への磁気力が働く。
この結果、磁極Ｎ１１から磁極Ｓ６１間の磁界に沿って
磁性体粒子のブラシが形成される。

【００２７】また、トナー層厚規制体６ａが現像スリー
ブ１ａの回転方向ａと同方向の矢印ｂ方向に回転するた
め、トナー層厚規制体６ａ表面に磁気力によって保持さ
れた磁性体粒子には、上記の磁界による力とトナー層厚
規制体６ａ表面との摩擦力により、トナー層厚規制体６
ａから現像容器３内方向への搬送力が与えられる。従っ
て、磁性体粒子は現像スリーブ１ａとトナー層厚規制体
６ａの対向位置を通過して、現像領域に搬送されること
はない。

【００２８】トナー層厚規制体６ａ表面の磁性体粒子
は、現像容器３に一端を保持されたスクレーパ５により
かき落とされ、現像容器３内に戻される。現像容器３内
に戻された磁性体粒子は、搬送部材４により非磁性トナ
ーと撹拌され、再度現像スリーブ１ａ表面を搬送され、
磁極Ｎ１１と磁極Ｓ６１の対向位置まで搬送される。即
ち、この際の磁性体粒子の現像容器３内の循環経路は図
中における矢印ｃに示すようになる。

【００２９】一方、非磁性トナーは、磁性体粒子および
現像スリーブ１ａとの摩擦により帯電し、磁性体粒子や
現像スリーブ１ａに鏡映力により付着し現像スリーブ１
ａ上を搬送されるが、磁性体粒子は上述の理由により現
像スリーブ１ａとトナー層厚規制体６ａの対向位置から
現像容器３内に戻されるため、現像スリーブ１ａ表面に
付着した十分に帯電した非磁性トナーのみが磁性体粒子
のブラシ中を通過可能となる。

【００３０】以上の説明により明らかなように、本実施
例の現像装置によれば、非磁性トナー、磁性体粒子、現
像スリーブにダメージを与えるような高い圧力をかける
ことなく、非磁性トナーを所望の層厚で均一に現像スリ
ーブ上に塗布することが可能になり、かつ、磁性体粒子
を現像領域に漏洩させることなく、磁性体粒子の循環機
能を改善することが可能となり、現像容器内のトナーへ
十分に帯電付与することが可能となる。

【００３１】実施例２ 次に図２を参照して、本発明による現像装置の第２実施
例について説明する。尚、本実施例の説明は第１実施例
と同一部分については省略し、異なる部分についてのみ
行う。

【００３２】本実施例の現像装置２０において、第１実
施例の現像装置に設けられたスクレーパ５（図１参照）
が省かれ、ローラ７と、ローラ７及びトナー層厚規制体
６ａの間に掛け渡されたベルト部材８とが現像容器３内
に付設されている。ベルト部材８は、矢印ｂ方向に回転
するトナー層厚規制体６ａの回転に伴い、ローラ７を介
して図中反時計回りの矢印ｄ方向に回転する。

【００３３】以上のように構成された現像装置におい
て、磁極Ｎ１１と磁極Ｓ６１間の磁界によりブラシを形
成した磁性体粒子は、ベルト部材８との摩擦力により矢
印ｄに示す回転方向に搬送されて現像容器３内に戻り、
自重によりに落下して再度非磁性トナーと撹拌される。

【００３４】このような構成の現像装置においても、第
１実施例と同様な効果を得ることができた。

【００３５】実施例３ 次に図３を参照して、本発明による現像装置の第３実施
例について説明する。尚、本実施例の説明は第１実施例
と同一部分については省略し、異なる部分についてのみ
行う。

【００３６】本実施例の現像装置２０の特徴はトナー層
厚規制体６ａ内の永久磁石６ｂの磁極にある。即ち、永
久磁石６ｂは隣接した２個の磁極Ｓ６１及びＮ６１を有
し、磁極Ｓ６１が現像スリーブ１ａ内の磁極Ｎ１１に対
向する位置に、磁極Ｎ６１がスクレーパ５に略対向する
位置に配設されている。磁極Ｓ６１と磁極Ｎ６１との間
では磁力線がつながっており、この２極間において磁性
体粒子には現像容器３方向への搬送力が付与される。

【００３７】以上のように構成された現像装置におい
て、磁極Ｎ１１と磁極Ｓ６１間の磁界によりブラシを形
成した磁性体粒子は、第１実施例と同様の磁極Ｎ１１と
磁極Ｓ６１間の磁気力とトナー層厚規制体６ａ表面の摩
擦力のほかに、磁極Ｓ６１と磁極Ｎ６１間の磁気力によ
る搬送力が与えられ、現像容器３内に搬送される。トナ
ー層厚規制体６ａ表面を搬送された磁性体粒子は、スク
レーパ５によりトナー層厚規制体６ａから現像容器３内
に掻き落とされる。

【００３８】このような構成の現像装置においても、第
１実施例と同様な効果を得ることができる。

【００３９】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
は、非磁性トナー及び磁性体粒子を含む現像剤を収容す
る現像容器と、非磁性トナーを担持して潜像担持体へ搬
送する回転可能なトナー担持体と、トナー担持体と所定
の隙間を有して設けられトナー担持体と同方向へ回転し
てトナー担持体上の非磁性トナーの層厚を規制するトナ
ー層厚規制部材とを有し、トナー担持体とトナー層厚規
制部材との間に磁界が形成されている現像装置におい
て、トナー担持体からトナー層厚規制部材側に行くほど
磁束密度が高く、トナー層厚規制部材は、非磁性トナー
の隙間の通過を許容し、磁性体粒子の隙間の通過を阻止
し且つ磁性体粒子を担持して現像容器内方向へ搬送する
構成とされるので、非磁性トナー、磁性体粒子およびト
ナー担持体表面にダメージを与えるような高い圧力をか
けることなく、トナー担持体表面に均一な所定の層厚で
非磁性トナーを塗布することができる。従って、磁性体
粒子のブラシの適度な状態のラティチュードが広く、現
像むらやゴースト、かぶりのない高品位の画像を得るこ
とができる。

【００４０】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による現像装置の第１実施例を示す説明
図である。

【図２】本発明による現像装置の第２実施例を示す説明
図である。

【図３】本発明による現像装置の第３実施例を示す説明
図である。

【図４】画像形成装置の概略構成図である。

【図５】従来の現像装置を示す説明図である。

【符号の説明】

１ａ トナー担持体（現像スリーブ） １ｂ 永久磁石 ３ 現像容器 ４ 搬送部材 ５ スクレーパ ６ａ トナー層厚規制体 ６ｂ 永久磁石 １５ 潜像担持体（感光ドラム） ２０ 現像装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭57−151974（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−154269（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−144081（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−52065（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G03G 15/08 G03G 15/09

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 非磁性トナー及び磁性体粒子を含む現像
   剤を収容する現像容器と、前記非磁性トナーを担持して
   潜像担持体へ搬送する回転可能なトナー担持体と、該ト
   ナー担持体と所定の隙間を有して設けられ該トナー担持
   体と同方向へ回転して前記トナー担持体上の非磁性トナ
   ーの層厚を規制するトナー層厚規制部材とを有し、前記
   トナー担持体と前記トナー層厚規制部材との間に磁界が
   形成されている現像装置において、 前記トナー担持体から前記トナー層厚規制部材側に行く
   ほど磁束密度が高く、前記トナー層厚規制部材は、前記
   非磁性トナーの前記隙間の通過を許容し、前記磁性体粒
   子の前記隙間の通過を阻止し且つ該磁性体粒子を担持し
   て前記現像容器内方向へ搬送することを特徴とする現像
   装置。