JPH0518110B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

産業上の利用分野 本発明は乾式現像剤を用いて現像剤保持部材上
に現像剤の薄層を形成して現像に供するための現
像剤薄層形成方法に関する。 従来技術 従来、乾式現像方式としては各種装置が提案さ
れ又実用化されている。しかし、いずれの現像方
式においても乾式現像剤の薄層を形成することは
極めて難かしくこのため比較的厚い層の形成で現
像装置を構成していた。しかるに現像画像の鮮明
度、解像力、等の向上が求められている現在、乾
式現像剤の薄層形成方法及びその装置に関する開
発は必須となつている。 従来知られている乾式現像剤の薄層を形成する
方式としては特開昭54−43037が提案されており、
且つ実用化されている。しかし、これは磁性現像
剤の薄層形成に関するものであつた。磁性現像剤
は磁性を持たせるため現像剤内に磁性体を内添し
なければならず、これは転写紙に転写した現像像
を熱定着する際の定着性の悪さ、現像剤自身に磁
性体を内添するため（磁性体は通常黒色である）
そのカラー再現の際の色彩の悪さ等の問題点があ
る。 このため非磁性現像剤の薄層形成方法としてビ
ーバーの毛のような柔い毛を円筒状のブラシにし
て、これに現像剤を付着塗布する方法や、表面が
ベルベツト等の繊維で作られた現像ローラにドク
ターブレード等により塗布する方式が提案されて
いる。 しかしながら上記繊維ブラシにドクターブレー
ドとして弾性体ブレードを使用した場合、現像剤
量の規制は可能であるが、均一な塗布は行われ
ず、現像ローラ上の繊維ブラシを摺擦するだけ
で、ブラシの繊維間に存在する現像剤への摩擦帯
電電荷賦与は行われないため、かぶり等の発生し
やすい問題点があつた。 発明の目的 本件出願人等は上述の従来方法と全く異なる現
像剤薄層形成方法として、現像剤保持部材に対向
して磁性粒子拘束部材を設け、該保持部材表面の
移動方向に関し、磁性粒子拘束部材の上流に磁界
発生手段の磁気力によつて磁性粒子の磁気ブラシ
を形成し、磁性粒子拘束部材によつて拘束したこ
の磁気ブラシにより非磁性現像剤の薄層を現像剤
保持部材に形成する方法および装置を既に提案し
た。しかしながら、この現像剤薄層形成方法及び
装置では、磁性粒子を現像剤容器内に拘束し、か
つ循環させるために磁性粒子拘束部材が必要であ
つた。そこで本発明の目的は簡易な構成により乾
式現像剤の薄層を現像剤保持部材表面に長期にわ
たつて安定的に形成する現像剤薄層形成方法を提
供することにある。 発明の構成 本発明の現像剤薄層形成方法は、静電潜像を現
像する現像部で像担持体に対向するように配置さ
れ、回転現像剤保持部材内部に固定磁界発生手段
を設け、該現像剤保持部材表面に磁性粒子及び非
磁性現像剤を有する現像剤混合体を供給し、前記
固定磁界発生手段の磁極を、該磁極の磁力と重力
とが磁性粒子に作用することによつて生ずる磁性
粒子拘束力であつて、磁性粒子に前記現像剤保持
部材の回転方向と逆方向の力として作用する磁性
粒子拘束力が、前記現像剤保持部材が回転する際
に該保持部材表面の摩擦力が磁性粒子に作用する
ことによつて生ずる磁性粒子搬送力であつて、磁
性粒子に前記現像剤保持部材の回転方向と同方向
の力として作用する磁性粒子搬送力よりも、前記
現像剤保持部材の回転方向に関して前記磁極の下
流側であつて、かつ該保持部材の上昇回転部での
該保持部材の表面地点に於いて、大となるように
配置し、磁性粒子は現像部に搬送せず、非磁性現
像剤層を現像剤保持部材により現像部へ搬送する
ことを特徴とする現像剤薄層形成方法である。 実施例 以下本発明の実施例を図面と共に説明する。 第１図は本発明の基本的な構成を示す説明図で
ある。第１図において、１１は円筒状電子写真感
光体であり矢印ａ方向に移動する。この感光体１
１に対して間隙を介して現像剤保持部材である非
磁性スリーブ１２が設けられている。このスリー
ブ１２は感光体１１の移動とともに矢印ｂ方向に
回転移動する。スリーブ１２内には磁界発生手段
として固定されたマグネツト１３が設けられてい
る。１４は現像剤供給容器としてのホツパーであ
り、スリーブ１２と共に非磁性現像剤１５及び磁
性粒子１６を有する現像剤混合体を収容してい
る。 マグネツト１３の磁極１７に対応するスリーブ
１２の表面付近では、磁性粒子１６による磁気ブ
ラシが形成されている。スリーブ１２を矢印ｂ方
向に回転させた時、磁極１７の配置位置と磁性粒
子１６の流動性及び磁気特性を適宜選ぶことによ
つて、磁気ブラシは磁極１７の付近で矢印ｃ方向
に循環し、循環層１８を形成する。一方、磁極１
７よりもスリーブ回転方向下流側であつて、かつ
スリーブの上昇回転部の点１９の位置では、磁性
粒子１６が重力と磁気力とに基づく拘束力と、ス
リーブ１２の移動方向への搬送力との釣合によつ
てスリーブ１２表面で拘束され、多少は動き得る
が殆んど不動の静止層２０が形成される。この循
環層１８と静止層２０とからなる磁性粒子層がス
リーブ１２の表面に形成される。磁性粒子層は非
磁性現像剤１５を含んでおり、静止層２０の磁性
粒子は前述の拘束力と搬送力との釣合によつてス
リーブ表面上に拘束されるが、現像剤は非磁性で
あるため、磁極１７の磁界によつては拘束され
ず、鏡映力によつてスリーブ表面に均一に薄くコ
ーテイングされ、スリーブの回転に伴なつて搬送
され、感光体１１の表面に対面して現像に供され
る。 循環層１８では重力と磁極による磁気力と摩擦
力及び磁性粒子の流動性（粘性）によつて矢印ｃ
の如く磁気ブラシの循環が行なわれ、磁気ブラシ
はこの循環の際に磁性粒子層の上にある現像剤層
から非磁性現像剤１５を取込んで現像剤供給容器
１４の下部に戻り、以下この循環を繰返す。 次に、磁性粒子の拘束条件について詳細に説明
する。スリーブ回転方向に関して磁極１７の下流
側であつて、かつスリーブの上昇回転部のスリー
ブ表面地点では、磁極１７の磁力と重力とが磁性
粒子に作用することによつて生ずる磁性粒子拘束
力であつて、磁性粒子にスリーブの回転方向と逆
方向の力として作用する磁性粒子拘束力F2と、
スリーブが回転する際にスリーブ表面の摩擦力が
磁性粒子に作用することによつて生ずる磁性粒子
搬送力であつて、磁性粒子にスリーブの回転方向
と同方向の力として作用する磁性粒子搬送力F1
とが、夫々スリーブ上の磁性粒子に作用する。 スリーブ上の点１９において、スリーブ１２の
法線ｎの方向に働く磁極１７による磁気力の強さ
をRr、接線方向に働く磁気力の強さをRθ、摩擦
係数をｆ、磁性粒子の静止層２０の重量をＭ、ス
リーブの中心０を通る垂直線ｍと法線ｎとの成す
角をθ、重力加速度をｇとすると、搬送力F1及
び拘束力F2は、 搬送力 F1＝ｆ・（Rr＋Mg cosθ） ……(1) 拘束力 F2＝Rθ＋Mg sinθ ……(2) と表わされる。よつて拘束条件（必要条件）は、 Ｆ＝F2−F1≧０ ……(3) となる。ここでＭを静止層２０の密度ｐ、体積充
填率ｃ、層厚ｔで表わすとＭ＝pct……(4)となり、
(1)，(2)，(3)，(4)式よりＦはθの函数として、 F₍〓₎＝pctg√１＋²sin（θ−Tan^-1ｆ） ＋R〓（θ）−Rr（θ） ……(5) であり、(3)式に述べた如くＦ（θ）≧０が磁性粒子
拘束のための必要条件である。 ここでＦ（θ）＜０の時は、拘束力F2よりも搬
送力F1が大となり、磁性粒子は非磁性現像剤と
共にスリーブ１２上を搬送されてしまう。これは
所謂従来のトナーとキヤリアからなる二成分現像
剤の搬送条件を示しており、非磁性現像剤のみを
スリーブ上にコーテイングする本発明には適さな
いものである。 さて、第(5)式のＦ（θ）≧０との拘束条件におい
て、 ∫R〓（θ）≧Rr（θ） ……(6) ∫θ≧Tan^-1ｆ ……(7) が成立するときは磁気力と摩擦力を形式的に分離
して考えた場合の磁性粒子拘束のための十分条件
となりうる。 ここで(6)式は磁極１７の最大の強さ（磁極１７
の位置での法線方向成分）をHpとして、磁性粒
子１６が存在しないときのスリーブ表面の磁束密
度分布をスリーブ表面法線方向Hr（θ）、接線方
向成分H〓（θ）としたとき、 Ｒ→＝（Rr，R〓，Rz），Ｈ→＝（Hr，H〓，Hz）より
Ｒ→＝grad （Ｍ→・Ｈ→）よりＭ→＝Ｘ→Ｈ→（Ｘは磁化率） H〓（θ）≧Hr（θ） ……(8) を満す角度θにおいて成立する。例えば磁極１７
が正弦波状磁束分布をしている場合は、 Hr（θ）≦Hp／√２ ……(9) が(6)式を満足する。 一方(7)式での摩擦係数ｆであるが、本発明者ら
の測定によればｆは主として磁極１７の強さの２
乗H² _p（ガウス）²に関係し、スリーブ１２の表面粗
度には大きくは依存しなかつた。 また、循環条件については本発明者らは循環層
１８のｃ方向の適正な循環が、現像剤コーテイン
グ層の均一性及びコーテイング層が現像作用に供
されたときカブリがなく濃度の高い適正画像を得
ることができるための現像剤コーテイング層厚及
び現像剤の帯電量に大きく寄与している点と、循
環が磁極１７の強さ位置及び磁性粒子１６及び現
像剤１５の流動性に大きく影響されることを見出
した。 さて、このようにして得られる循環層１８のｃ
方向の循環は、前述した磁性粒子拘束部材（磁性
ブレード）を必要としない。磁性ブレードはブレ
ード部で磁性粒子を急激にせき止めるため、この
部分の圧力が高く、現像剤を劣化させ好ましくな
いことがあつた。また圧力が高いため磁性粒子の
押圧がブレードとスリーブの間の間隙に及び、若
干の磁性粒子がブレード部から漏出する欠点があ
つた。本発明ではこれらの欠点を解消できるもの
である。 前述の磁性粒子の拘束条件と循環条件は磁極１
７の位置が強く関係する。第１図の垂直線ｍより
測つた磁極１７までの角度をπとし、πの値を変
化させて拘束性と循環性の実験を行なつた。表１
はその結果を示すもので、表中○印は磁性粒子の
拘束又は循環が良好に行なわれることを示し、△
印はほぼ良好な状態を、×印は磁性粒子が拘束さ
れずに搬送されてしまうか又は循環が不十分な結
果を表わす。

【表】 表１から明らかなとおり、磁性粒子の静止層で
十分に磁性粒子を拘束し、かつ循環層で磁気ブラ
シを十分に循環させて非磁性現像剤を取込むため
には、πの値が60°＜π＜120°、好ましくは70°＜
π＜110°である。 第２図は本発明を適用した現像薄層形成装置の
説明図である。図中、第１図と同一機能を果す部
材には同一符号を付してある。 第２図において、１１は円筒状電子写真感光体
であり矢印方向ａに移動する。この感光体１１に
対して間隙を介して現像剤を保持する非磁性の現
像剤保持部材１２が設けられ、本実施例において
はこの保持部材１２は円筒（スリーブ）状である
が、無端移動するウエブ状としても良い。電子写
真感光体１１についても同様である。この感光体
１１の移動とともに現像剤保持部材１２を矢印ｂ
方向に回転移動させる。この現像剤保持部材１２
に現像剤を供給するために現像剤供給容器１４が
設けられている。現像剤供給容器１４はその下部
近傍に開口を有し、該開口部に現像剤保持部材１
２が設けられている。現像剤保持部材は開口から
一部が外部に露出しているので、その表面は現像
剤供給容器の内部から同外部へ移動し、つづいて
同内部へ戻る。現像剤保持容器１４の下部は現像
剤保持部材１２の下方を包うように包囲体が形成
されており現像剤が外部に漏れないようになつて
いる。またこの外部への漏出の防止をさらに確実
ならしめるためシール部材２１が現像剤保持部材
１２に接触している。 現像剤保持部材１２の内部には固定磁界を発生
する固定磁界発生手段、すなわち、磁石１３が固
定的に設けられている。したがつて、現像剤保持
部材１２のみが回転する。この磁石１３はＮ極１
７、Ｓ極２２の磁極を有する。 現像剤供給容器１２の開口の上部近傍には弾性
体よりなるならしブレード２３が配置されてい
る。このならしブレード２３は第１図においては
説明されていないが、装置が傾いたとき非磁性現
像剤１５がこぼれるのを防ぐとともに、非磁性現
像剤の層厚を若干調整し、また極く微量の磁性粒
子１６が現像部へ搬送されるのを防ぐ役目もして
いる。但し、このならしブレードにより現像剤へ
の帯電付与を行なうことは目的としておらず、比
較的軽圧で接触せしめている。実際本実施例での
条件下では、磁性粒子１６が存在しない場合にお
いては、現像剤層の均一性も十分でなく、また帯
電量も極く小さいものであり、実用に供し得るも
のでなかつた。 かかる構成の装置の現像剤供給容器に磁性粒子
あるいは磁性粒子と非磁性現像剤とを含む混合体
を供給することにより、静止層２０と循環層１８
を形成させる。この静止層２０と循環層１８から
なる磁性粒子層を形成する混合体は磁性粒子に対
して約２〜70％（重量）の非磁性現像剤を含むこ
とが好ましいが、磁性粒子のみとしても良い。磁
性粒子の粒径は30〜200好ましくは70〜150ミクロ
ンである。各磁性粒子は磁性材料のみから成るも
のでも、磁性材料と非磁性材料との結合体でもよ
いし、二種以上の磁性粒子の混合物でも良い。 循環層１８中の磁性粒子は磁石１３の発生する
磁界によりブラシを形成し、このブラシは前述の
循環作用を行う。 磁性粒子層の上に非磁性現像剤を供給すること
によりほぼ上下方向、すなわち、現像剤保持部材
１２の外周上およびその外側に、２層が形成され
る。この非磁性現像剤に少量の磁性粒子を加えた
ものを用いて現像剤層２４を形成しても良いが、
この場合でも、現像剤層の磁性粒子含有量は前記
の磁性粒子層よりも小さい。この非磁性現像剤
に、流動性を高めるためにシリカ粒子を、およ
び、感光体１１の研磨のために研磨剤粒子を外添
してもよい。２層の形成方法はこのように２段階
に分けて供給するものに限らず、例えば、磁性粒
子層と現像剤層２４の全量分の磁性粒子と非磁性
現像剤をほぼ均一に混合したものを供給して、そ
の後、現像剤供給容器１４に振動を与えるか又は
現像剤保持部材を予備的に回転して磁性粒子と非
磁性現像剤の比重の差および磁石１３の磁界によ
り２層を形成させてもよい。 このように特に２層を形成させずに、磁性粒子
と非磁性現像剤をほぼ均一に混合したものを供給
した場合でも、十分な磁性粒子層を形成できる量
の磁性粒子を含んでいれば、実施可能であるが、
磁性粒子層の長期的な安定性維持のためには２層
とすることが好ましい。 このように磁性粒子および非磁性現像剤を与え
た状態で現像剤保持部材１２を回転させると磁性
粒子は、磁極１７による磁界および重力の作用と
現像剤保持部材表面による摩擦力により、第２図
に矢印ｃで示すように循環運動を行なう。このと
きに、非磁性現像剤と現像剤保持部材１２の表面
は接触して循環層中の非磁性現像剤は静電的に現
像剤保持部材１２上に塗布される。 本実施例において、非磁性現像剤は磁性粒子乃
至は現像剤保持部材１２との摩擦により帯電する
が、好ましくは磁性粒子表面に酸化膜または非磁
性現像剤と静電的に同準位にある樹脂などの絶縁
処理を施し、磁性粒子からのトリボ付与を少なく
し、必要な帯電を現像剤保持部材１２から受ける
ようにすれば磁性粒子の劣化の影響を防ぐことが
できるとともに現像剤保持部材１２への現像剤塗
布が安定する。 一方、摩擦帯電された現像剤はならしブレード
２３先端と現像剤保持部材１２表面の間を通過で
き、現像剤保持部材表面に鏡映力による作用とと
もに均一に薄くコーテイングされて、現像剤保持
部材１２の表面に載つて現像剤供給容器１４の外
部に出て感光体１１の表面に対面して現像に供さ
れる。 ここで使用する現像方法としては特公昭58ー
32375に記載の方法が好ましい。電子写真感光体
１１と現像剤保持部材１２との間にはバイアス電
源２５により電圧が印加される。バイアス電源２
５は交流でも直流でもよいが、交流に直流を重畳
したものが好ましい。現像により供される現像剤
は循環層１８から現像剤保持部材１２に供給さ
れ、循環層１８における不足分は、前述の循環運
動により現像剤層２４から供給される。 ２層構成とした場合、静止層と循環層よりなる
磁性粒子層は最初から現像剤保持部材１２の外表
面近傍に形成されており、また、現像剤層２４は
磁性粒子を全く含有しないか、僅かの量であるた
め、磁性粒子層の状態は運転を長期間続行しても
ほぼ一定に維持され、変化しない。この意味にお
いて、磁性粒子層内の磁性粒子は現像剤またはそ
の一部ではなく現像装置の一部である。 本実施例にもとづいて、現像剤保持部材１２と
してφ20アルミスリーブの表面をアランダム砥粒
により不定型サンドブラストを施したものを用
い、磁界発生手段１３として２極着磁でＮ極、Ｓ
極が第３図で示されるようなものをＮ極の位置が
前述のπ＝90°で用いた。 第３図中実線は法線方向のスリーブの表面での
磁束密度分布であり、破線は接線方向の磁束密度
分布のガウスメータによる実測例である。また横
軸の角度は第１図のとり方と同様に垂直線ｍを基
準に時計方向を（＋）としている。また第２図で
現像剤の規制のためのならしブレード２３として
シリコンゴム（ゴム硬度JIS40°、厚さ２mm）を、
シール部材２１としてポリエチレンテレフタレー
トシート（厚さ0.2mm）をそれぞれ第２図のよう
に取りつけた。またシール部材２１の代りに、磁
極２２との間の磁界により磁性粒子の漏れを防止
するため磁性体からなる磁性シールを用いても良
い。また非磁性の弾性体ブレード２３の代りに磁
性ブレードを用いても良い。 この実施例において、磁性粒子として粒径100
〜80μ（150／200メツシユ）の鉄製粒子（最大磁
化190／emu／ｇ）を用い、非磁性現像剤として、
スチレン／ブタジエン共重合体系樹脂100部に銅
フタロシアニン系顔料５部から成る平均粒径10μ
のトナー粉体にコロイダルシリカ0.6％を外添し
たブルートナーを用いたところ、スリーブ上にコ
ーテイング層約50〜100μm、ブローオフ法で測定
したスリーブ上のトナーのトリボ電荷量が＋
10μc／ｇの良好なコーテイングが得られた。 この実施例の薄層形成装置をキヤノン(株)製PC
−10型複写機に組み込み、バイアス電源２５とし
て周波数1600Hz、ピーク対ピーク値1300Vの交流
電圧に−300Vの直流電圧を重畳させたものを用
い、スリーブ１２とOPC感光体１１の間隔を
250μmに設定して現像を行なつたところ良好なブ
ルー色の画像を得た。 なお、本実施例では非磁性現像剤を用いたが、
磁性粒子に比べ著しく弱い磁性であり、トリボ帯
電可能であれば磁性現像剤も用いることができ
る。 本発明の別の実施例を第４図を用いて説明す
る。第１図、第２図と同一の部材には同一の符号
を付してある。第４図は第３図に示した磁界分布
を有するマグネツトを使用しているが、Ｎ極１７
の位置がπ＝150°となつており、第２図の実施例
の磁性粒子とトナーを用いたところ、拘束性は良
好であつたが、循環性が表１の如く不十分であつ
た。このため補助的に攪拌棒２６を設けてｄ方向
に回転させたところ、良好な循環性が得られ第２
図の実施例とほぼ同等のコーテイングが得られ
た。この攪拌棒の材質としては非磁性体でも良い
が望ましくは磁性体のほうが磁界を攪乱させるの
で十分な循環が得られる。また、攪拌棒の代りに
磁石を回転させてやつてもよい。 表２に攪拌棒２６を用いた時の循環性の実験結
果を示す。

【表】 以上のように攪拌棒を用いると、循環性が表１
の場合よりも向上した。 発明の効果 本発明により、簡単な構成により磁性粒子を使
用する現像剤薄層形成方法に於いて、磁性粒子の
拘束性と安定かつ均一な循環性が得られた。その
結果、少量の磁性粒子を使用して、均一な層厚と
均一で十分な帯電量を有する現像剤薄層が得られ
た。また本発明では現像剤の帯電磁性粒子の拘
束、循環に本質的には従来の磁性粒子拘束部材
（ブレード）を必要としないため、拘束部材部で
トナー又は磁性粒子への圧力が高まるために起る
トナーのブロツキング、トナー融着、磁性粒子漏
れ等が発生しない利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理を示す説明図、第２図は
本発明の実施例を示す説明図、第３図は本発明に
用いた磁石の磁力分布の説明図、第４図は本発明
の他の実施例の説明図である。 図において、１１……感光体、１２……スリー
ブ、１３……マグネツト、１４……現像剤供給容
器、１５……非磁性現像剤、１６……磁性粒子、
１７……磁極、１８……循環層、２０……静止
層、を表わす。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 静電潜像を現像する現像部で像担持体に対向
   するように配置され、回転現像剤保持部材内部に
   固定磁界発生手段を設け、該現像剤保持部材表面
   に磁性粒子及び非磁性現像剤を有する現像剤混合
   体を供給し、前記固定磁界発生手段の磁極を、該
   磁極の磁力と重力とが磁性粒子に作用することに
   よつて生ずる磁性粒子拘束力であつて、磁性粒子
   に前記現像剤保持部材の回転方向と逆方向の力と
   して作用する磁性粒子拘束力が、前記現像剤保持
   部材が回転する際に該保持部材表面の摩擦力が磁
   性粒子に作用することによつて生ずる磁性粒子搬
   送力であつて、磁性粒子に前記現像剤保持部材の
   回転方向と同方向の力として作用する磁性粒子搬
   送力よりも、前記現像剤保持部材の回転方向に関
   して前記磁極の下流側であつて、かつ該保持部材
   の上昇回転部での該保持部材の表面地点に於い
   て、大となるように配置し、磁性粒子は現像部に
   搬送せず、非磁性現像剤層を現像剤保持部材によ
   り現像部へ搬送することを特徴とする現像剤薄層
   形成方法。 ２ 特許請求の範囲第１項において、上記現像剤
   保持部材が円筒状であり、該円筒の中心を通る垂
   直線と前記磁極の位置との為す角πが、60°＜π
   120°であることを特徴とする現像剤薄層形成方
   法。 ３ 特許請求の範囲第１項又は第２項において、
   前記現像剤保持部材の回転方向に関し、前記表面
   地点の下流側の位置に、非磁性現像剤を規制する
   弾性体ブレードを設けることを特徴とする現像剤
   薄層形成方法。