JPS58179882A - 磁性トナ−による静電潜像の現像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は電気パターン儂を磁気ブラシ現像する装置に関
し、％に現像剤として一成分系の磁性トナーを用いる山
気ブラシ現像装置に関する０磁気ブラシ現像法において
は、現ｆ象剤容器に収納された磁性物質を含む現像剤粉
末はマグネットロールに吸引されて現像領域へ搬送され
る。マグネットロールに近接して配置された１儂担体物
質は、周知の如く、高抵抗のポリニスデルシート、光導
電性セレニウム、絶縁性ノ（インダー中に光導電性の硫
化カドミニウムを分散させてなる層を覆う絶雰性膜、ポ
リビニルカル／＜ゾール、ボＩＪ　　Ｎ−ビニルカルバ
ゾール等の有機光導電体、絶縁性樹脂バインダー中に光
導電性酸化亜鉛を分散させてなる層などから構成される
。

現像剤粉末は所定寸法のギャップを通って現像容器から
マグネットロール上へ供給されついでマグネットロール
の回転により該ロールに沿って現像領域に搬送される。

少くとも現像領域において、現像剤粉末はマグネットロ
ール上で磁気ブラシを形成しそしてこの磁気ブラシで１
儂担体物質の表面を摺擦することにより現像剤中のトナ
ー物質は担体表面の電気バタ、−ン像に付着する。本発
明で電気パターン儂とは静電荷パターン、コンデンサー
パターン、導電性）くターンを含んでいろ。以下の説明
では、静電荷潜像を用いることとする。

上記の現像においては、従来から強磁性キャリア粒子と
トナー粒子の混合物が現像剤として使用されている。こ
の強磁性キャリア粒子は樹脂で被覆された鉄ビーズであ
り、又トナー粒子は顔料とバインダー樹脂の混合物であ
る。中ヤリア粒子とトナー粒子はそれらの混合によって
互に反対極性に摩擦帯電される。キャリア粒子とトナー
粒子の材質は画像担体上の静電潜傷の電荷と逆極性の電
荷をトナー粒子に与えるように選定される。現像剤混合
物は、トナー粒子が摩擦帯電によってキャリア粒子の表
面に付着された状態で現像剤容器に収容されついでマグ
ネットロールの回転によりその表面を搬送される。現像
剤混合物は現像領域において磁気ブラシを形成し、そし
てこの磁気ブラシで潜像を摺擦することにより、トナー
粒子は潜ｇＩｔ荷とトナーの電荷との間の静電吸引力に
よって潜像に付着する、ただしキャリア粒子はキャリア
とマグネットロールの間の磁気吸引力によりマグネット
ロール上に保持されている。現傷後トナーを消費した現
像剤混合物は現像剤容器中に回収されついで新しいトナ
ーを補給される。

ところで、上記の磁気ブラシ現像においては、キャリア
粒子を使用したりあるいはそれらを混合する必要がない
という利点を有するために、−成分系の磁性トナーが使
用されて来ている。このような磁性トナーは「単一の成
分」もしくは「−成分」と称さ゛れるが、これはトナー
が１つの成分からのミｔｘるのではなく、トナーが破性
微粒子、有機バインダー、顔料、カーボンブラックおよ
び流動性調節剤からなる主として一種類の粒子からなる
ことを意味している。

上記の一成分系の磁性トナーを用いて静電潜傷を現像す
る装置は、例えば英国特許第１．４９３，２８０号明細
書および英国公開特許ＧＢ２，０１８，１６ＪＡ号明細
書に記載されている。

上記英国特許に記載の装置では、スリーブ内にそれと同
心状に設けられた円筒状の永久磁石部材を有するマグネ
ットロールが感光体に対向して配置されている。−成分
系の磁性トナーを収容する現像剤容器は、トナーがこの
容器からスリーブ上に供給されうるようにマグネットロ
ールのスリーブの上方に近接した開口を有している。ス
リーブの回転により、トナーは感光体に向ってスリーブ
上を搬送される。スリーブ上を搬送されたトナーはマグ
ネットロールが感光体と対向する位置の上流側に堆積し
、よってトナー溜が形成される。このように形成された
トナー榴内において、トナーは永久磁石部材をスリーブ
の回転と反対方向に回転させることによって撹乱される
。

次に上記英国公開特許においては、マグネットロール内
の永久ａ石は、磁性トナーがトナー容器からスリーブ上
に引出されついで感光体に向って搬送されるように回転
する。ここでスリーブは永久磁石と同方向に回転するの
で、スリーブは永久磁石の回転によるトナーの搬送方向
と逆方向に磁性トナーを搬送させようとする。従って、
永久磁石の回転によるトナー容器から感光体へ向うスリ
ーブ上のトナ一層の表面付近の流れとスリーブの回転に
よる感光体からトナー容器へ向うトナ一層の底部付近の
流れの２つの流れが形成される。この腑２の流れがトナ
ー容器から離れたドクターブレードＫｍすると、トナー
容器からスリーブへ供給されるトナーの量は減少し、よ
ってこの下層流は弱められることからトナーの供給量は
一定に保たれる。

しかして、強磁性キャリア粒子とトナー粒子からなる現
像剤と比較して、−成分系の磁性トナーは凝集しやすい
傾向にある。一方この現像剤はトナー粒子の他にキャリ
ア粒子を含むので、トナー粒子間の結合は弱められよっ
て凝集は起こりにくい〇 一成分系の磁性トナーは内部にマグネタイト等の破性微
粒子を含むが、トナー粒子の表面は実質的に樹脂で傍わ
れている。トナーは現像後電子写真感光紙もしくは現像
画像を転写した普通紙上に定着されるためこの樹脂は定
着可能な樹脂から選択される。この目的のために、樹脂
は低圧力に反応する樹脂もしくは１００℃近傍の融点の
樹脂から選択される。したがってトナー粒子が常に互に
接触している一成分系の磁性トナーにおいては、貯蔵や
搬送の途中だけでなく複３機の内部でも凝集しやすい。

一般に使用される一成分系の磁性トナーの粒径は５〜５
０μｍの範囲内で選択される。このような粒子は、数千
ないし数千が凝集すると数■に成長することもある。も
しこのように凝集したトナーを使用すると、このトナー
はマグネットロールのスリーブとドクターブレードの間
で圧迫されるため、ブロッキングを度々性じてマグネッ
トロールと感光体の間の現像領域へのトナーの供給が阻
害される。たとえブロッキングが起らなくても、感光体
の表面が汚染されて現像１儂の品質が低下してしまう。

本発明の目的は、ブロッキングのような問題を伴わずに
流動性が低くかつ凝集しやすい硫性トナーの安定した流
れを常に得ることのできる現像装置を提供することであ
る。

本発明の現像装置は、表面に静電ｆ＃を儂を保持してな
る１儂担体物質に近接して、非磁性材料からなる円筒状
の回転スリーブ内にそれと同心に軸方向に伸長する複数
個の磁極を交互にＪ％極性が並ぶ如くその外周面に有す
る永久磁石部材を回転自在に配置しかつ前記１儂担体物
質との間に現で酸ギャップを形成してなる現像用磁性ロ
ールを設置し、前記スリー１表面上で現像ギャップに向
って磁性トナーを搬送させるために前記スリーブと永久
磁石部材を共に同量に回転せしめ、その上部に前記現像
用磁性ロールに磁性トナーを供給するためのトナー供給
口を有する磁性トナーを収容するためのトナー容器をそ
なえてなる現像装置において、前記容器から前記トナー
供給口へ磁性トナーを搬送するためにその表面に複数個
の磁極を有するトナー搬送ロールを前記容器内に回転自
在に配置し前記現慣用磁性ロールを前記トナー搬送ロー
ルと１儂担体物質の間に配置し、前記画儂担体物質と反
対側で前記現慣用磁性ロールの表面の一部を覆うために
前記スリーブの表面に沿って前記トナー供給口から上方
に伸びるガイド板を、前記現儂用臼性ロールの磁気吸引
力によって前記トナー搬送ロールからその表面に磁性ト
ナーを受けとりかつ前記現像用磁性ロールの回転磁界に
よりてその上端に向ってその表面に沿って磁性トナーを
移動せしめる如く配置し、掻落された磁性トナーの一部
を前記現儂用出性ロールと前記ガイド板の間の間隙に搬
送させるための複数個の開口を有する掻落しブレードを
、前記スリーブ表面の現像ギャップの下流に配置したこ
とを特徴としている。

また本発明の現像装置においては、トナー溜がガイド板
とトナー搬送ロールのＭＫあることが好ましい。また掻
落しブレードはスリーブの表面と接線方向に接触してい
ることが好ましい。さらにトナー搬送ロールが中空であ
ることがより好ましい。

以下本発明の詳細を図面により説明する。

第１図は本発明の現像装置の一実施例を示す断面図、第
２図は第１図の現ｆ象装置で使用される掻落しブレード
の平面図、第３図は本発明の詳細な説明するための第１
図の要部拡大断面図である。

まず第１〜３図に関し、−成分系の磁性トナー１２はト
ナー容器１内に収納されている。トナー搬送ロール２は
トナー容器１の内部の下側に回転自在に配置され、トナ
ー容器の上方には感光体ドラム４と対向する如くトナー
容器１の開口１５からマグネットロール３の一部が突出
している。

マグネットロール３は非磁性材料からなる円筒状の回転
スリーブ３１とスリーブ３１内に同心状に回転自在に配
置された永久磁石部材３２をそなえている。永久磁石部
材６２はスリーブ３１と同軸のシャフト３３とシャフト
３５のまわりに固定された円筒状の永久磁石５４を有し
ている。永久磁石３２はその外周面に交互に異極性が並
ぶ如く軸方向に伸長する複数個の磁極を有している。図
中、ＮおよびＳはそれぞれＮ極およびＳ極を示している
。マグネットロール３のシャフト５５はその両端で軸受
部材によってスリーブ３１に軸支され、そしてスリーブ
５１トシヤフト５３はモーターによって各々独立して駆
動される。

スリーブ３１と永久磁石部材３２は異った速度で同方向
に独立して回転する。図では、シャン）５５と永久磁石
部材３２は時計方向、すなわち、図示矢印Ｘ方向に回転
しそしてスリーブ５１は図示矢印ｙ方向、すなわち、永
久磁石部材５２と同方向に回転するＯ スリーブ３１の約１７４円周を覆いそしてスリーブ５１
からギャップｄ３をおいて位置しているガイドブレート
７の反対側では感光体がマグネットロールと対向してい
る。現像領域、すなわち、感光体ドラム４がマグネット
ロール５と対向する領域の下流においては、一端がスリ
ーブ３１０表面と接触にる如く掻落し板７１が配置され
、この掻落し板７１はガイド板７の下端に固定されてい
る。

第２図に示されるように、掻落し板７１は長手方向に複
数個の開ロア２を有している。ガイド板７の上部７３は
デーパが付されており、一方ガイド板７の下端はナイフ
エッヂ状の第２のスクレーノくをなす如く形成されてい
る。

トナー容器１の下側のトナー搬送ロール２はゴム磁石あ
るいはプラスチック磁石のような一対の永久磁石２１を
有する回転自在な円筒状ロールより構成されている。ト
ナー供給用のカートリッジ５内の磁性トナーはカートリ
ッジ５の回転により開口５１から容器１内に供給される
。

上記の構成を有する現像装置の機能な嬉３図により説明
する。トナー搬送ロール２が図示矢印Ｒ方向に回転する
と、永久磁石２１０表面に吸着されたトナー１２１はガ
イド板７Ｖｃ近接するように搬送される。この場合、磁
性トナー１２１０表面付近のトナーはマグネットロール
３の磁気吸引力によりて除々にガイド板７上に移動しつ
いで図示矢印Ｘ方向への永久礎石部材５２の回転により
図示矢印Ｅ方向に搬送される。

この場合、トナー搬送ロール２０回転によって磁性トナ
ーがガイド板７上に連続的に供給されるので、比較的多
量の磁性トナー１２２がガイド板７上に吸着されそして
堆積する。しかして、上述したように、永久磁石部材３
２０回転によって搬送されるトナーの量、には限度があ
るため、このような大量の磁性トナー１２２はガイド板
７に沿って図示矢印Ｅ方向に一定量だけ少しづつ搬送さ
れ、最終的にはトナー１２３は全て上端７３からスリー
ブ５１に供給される。母性トナーがガイド板７からマグ
ネットロール３のスリーブ５１上に移動する時に、磁性
トナーは攪拌されそしてスリーブ上のトナー層には撹乱
運動が生ずる　この撹乱によってトナー粒子間の付着が
阻止されトナーの流動性が向上する。

この現像装置においては、スリーブ上には一度に大量の
トナーが供給されずにトナーは一定の比率でスリーブ上
に供給される。一方磁性トナーがガイド板に移動せずに
永久磁石２１に吸着されて第２のスクレーパ７４に至る
と、磁性トナーは再びトナー容器１に回収される。つい
で永久磁石２１上に残っているトナーはマグネットロー
ル３の永久磁石３２の出気吸引力によってガイド板７上
に移動する。ガイド板Ｚ上に吸着されたトナーは、上述
したように、ガイド板上を少しずつ搬送される。

この場合、トナーをトナー搬送ロール２からガイド板７
上に移動させるために永久磁石２１の磁力はマグネット
ロール３の磁力より弱くすることが必要である、ただし
永久磁石２１の磁力はマグネットロール３の磁力やガイ
ドプレート７とトナー搬送ロール２の距離等によって定
めればよい。

スリーブ３１上に供給された母性トナー１２は永久磁石
３２の図示矢印Ｘ方向への回転によりて図示矢印Ｆ方向
に搬送され、そして感光体ドラム４によってせき止めら
れて感光体とマグネットロールの閣のギャップの上流に
トナー溜が生ずる。ここでスリーブ３１は図示矢印ｙ方
向に回転しているので、スリーブ６１の近くのトナーは
スリーブ３１ト同方向に引戻されよってトナー溜１２４
内のトナーの厚さｔは図示の如く実質的に一定に保たれ
る。

スリーブ３１０回転数と永久磁石部材３２０回転数の比
が約１／２０以下に維持されると、トナー溜１２４の厚
さｔは実質的に一定に保たれよって現像中が一定になる
ため安定した現簀を行うことができる。

さらに、図示の如く、トナー溜１２４内のトナーは常に
回流しておりその一部はギャップｄ、を通過し、そして
残りのトナーはスリーブ３１０回転方向と同方向に搬送
される。このトナーがトナー溜の端に達すると、トナー
は図示矢印Ｆ方向に搬送されるトナーと合流して再びギ
ャップｄ、に向って搬送される。

次にギャップｄ、を通過したトナーは永久磁石部材５２
の回転によって図示矢印Ｇ方向に搬送され、そしてトナ
ーの一部はギャップｄ１の下流に位置する掻落し板７１
ｙ−よって掻落されて再びトナー容器１内に回収される
。残りのトナーは掻落し板７１０開ロア２を通過しそし
て再びギャップｄ、に向りてスリーブ５１に沿って搬送
される。このようＫして現像に使用された後のトナーの
一部は連続的に掻落され、したがってスリーブ３１上に
過剰のトナーが存在しなくなりそしてトナー溜１２４内
のトナーの量は容易に一定に保たれるのでトナー溜の非
所望な成長を有効に阻止することができる。境像後のト
ナーは一時的に掻落し板７１によって遮断されるが、開
ロア２があるためトナーに無理な力が加わらずにトナー
の流出を行なえる。さらにたとえトナー溜１２４がガイ
ド板７に向って成長したとしても、ガイド板７の内面と
スリーブ３のギャップｄ、をトナー溜の淳さｔと同等か
もしくはそれ以上に設定しておけば、トナー溜がガイド
板７４よりせき止められてトナーに無理な力が加わるの
を防止できる。特に袖落し板７１は開ロア２を有してい
るためトナー溜１２４は、たとえそれが掻落し板に到達
しても開ロア２を通って掻落される。よってトナー溜１
２４が現像領域にまで成長するのが阻止される。

前述した如く、本発明の現像装置ま、外周面にガイド板
と掻落し板をそなえたスリーブがこれらと無関係にトナ
ーの移動を阻止しないように配置されているため、ブロ
ッキングを防止することができる。さらに、掻落し板が
開口を有しているため、トナー溜の非所望な成長を阻止
することができる。

もしこのようなガイド板や掻落し板がなければスリーブ
上のトナー童は増加しそしてトナー溜はスリーブと同方
向に成長してトナー溜の一端は現ＩＩ領域に到達してし
まう。したがって、現像領域のトナーには強い搬送力が
作用するので、永久磁石部材の回転によって生ずるトナ
ーの自転によるトナーの歌い攪拌が阻害されて現像に悪
影響を与えてしまう。

以下本発明の具体例を述べる。

本発明の現像装置は、外径が１２０■ｅで１５０ｍ／ｓ
ｅｅの周速で回転するＢｅドラムが使用される圧力定着
方式の実験用電子写真複写装置に組込んだ。

この現イ象装置においては、外径５２ｍ’のステンレス
鋼製スリーブおよび１２極対称着磁を施しスリーブ上の
磁束密度が６００Ｇで外径が２９１ｍ１１１′５の円筒
状のバリウムフェライト磁石からなる永久磁石を用い、
スリーブと永久磁石をそれぞれ７０ｒ、ｐ、ｍ、および
１５００ｒ、ｐ、ｍ−で回転させ、ギ＋ｙプｄ、および
ｄ。

をそれぞれ０．−および１６ｍに設定した。トナー搬送
ロールは２Ｏｒ、ｐ、ｍ、で回転させそしてその永久磁
石として表面磁束密度が３００Ｇのゴム磁石を用いた。

使用したトナーは粒径が５〜３０μｍの範囲にあり、体
積抵抗がｌＸ１０”Ω・口の圧力定着な磁性トナーであ
る。トナーの抵抗は、内径１０５ｍρのテフロン製シリ
ンダー中に１０〜２０■の厚さに充填した後約２００ｇ
ｒの荷重下、ＤＣ４０００Ｖ／３の電場で測定した。

上記の条件の下で３０．Ｏ００枚のコピーテストを行っ
たところ、非画像部のカブリがなく、濃度がＵ以上で、
解ｆ象度が６．５ｍ１本以上の高品質の面憎が得られた
。

以上に記述の如く、本発明の現像装置によれば次のよう
な効果が得られる。

（１）　　流動性の低い磁性トナーを用いてもトナーの
ブロッキングを防止することができ、トナーの安定した
搬送Ｅ良好な現像を行なうことができる。

（２）　　簡単な機構にもかかわらず、スリーブ上への
磁性トナーの供給量を正確に制御でき、よって実用性お
よび信頼性が高い。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の現ｆ象装置の一実施例を示す断面図、
第２図は第１図の現像装置で使用される掻落し板の正面
図、第３図は第１図の要部拡大断面図である。 １：トナー容器、２：トナー搬送ロール、５：現像ロー
ル、４：感光体ドラム、７：ガイド板、１２；磁性トナ
ー、２１：永久磁石、５１ニスリーブ、３２：永久磁石
部材、７１：ｆｉ落し板、７２：開口、１２４　：　）
ナー榴 第１区 −ｌど ？２／ オ　２ｒｎ 第３箇 ？２１

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ｔ　表面に静電潜像を保持してなる１偉担体物質に近接
   して、非磁性材料からなる円筒状の回転スリーブ内にそ
   れと同心に軸方向に伸長する複数個の磁極を交互に異極
   性が並ぶ如くその外周面に有する永久礎石部材を回転自
   在に配置しかつ前記内債担体物貞との間に現像ギャップ
   を形成してなる現像用磁性ロールを設置し、前記スリー
   ブ表面上で現像ギャップに向って磁性トナーを搬送させ
   るために前記スリーブと永久磁石部材を共に同方向に回
   転せしめ、その上部に前記現俸用磁性ロールに磁性トナ
   ーを供給するためのトナー供給口を有する磁性トナーを
   収容するためのトナー容器なそなえてなる現像装置にお
   いて、前記容器から前記トナー供給口へ磁性トナーを搬
   送するためにその表面に複数個の磁極を有するトナー搬
   送ロールを前記容器内に回転自在に配置し、前記現像用
   磁石ロールをｌｌ１ｌＪ記トナー搬送ロールと前記＃Ｊ
   儂指担体物質間に配置し、前記１偉担体物質と反対側で
   前記現像用磁性ロールの表面の一部を覆うために前記ス
   リーブの表面に沿って前記トナー供給口から上方に伸び
   るガイド板を、前記現像用磁性ロールの磁気吸引力によ
   って前記トナー搬送ロールからその表面に磁性トナーを
   受けとりかつ前記現像用磁石ロールの回転磁界によって
   その上端に向ってその表面に沿って磁性トナーを移動せ
   しめる如く配置し、掻落された磁性トナーの一部を岐記
   現像用磁石ロールと前記ガイド板の間の間隙に搬送させ
   るための複数個の開口を有する掻落しブレードを、前記
   スリーブ表面の現像ギャップの下流に配置したことを特
   徴とする現像装置。 ２、　ガイド板とトナー搬送ロールの間にトナー溜を形
   成せしめたことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   の現像装置。 ＆％落しブレードをスリーブ表面と接触してその表面の
   接線方向に設けたことを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載の現像装置。 ４、トナー搬送ロールを中空としたことを特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載の現像装置。 ５、トナー搬送ロールはその表面に複数個のゴム出方を
   有することを特徴とする特許請求の範囲第４項記載の現
   像装置。