JPS58214175A - 静電像現像装置 - 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】

本発明は静を像を現像剤にて現像する装置に関し、史に
詳言すれは、磁性現像剤（以下磁性トナーと言う）を現
像時に用いるため磁界を介在させつつ該トナーのトナー
支持体への付着層の厚みを規制する現１象装置に関する
。 従来、電子写真、静電記録における現像装置に採用され
ている方法としては、大別して乾式現像法と湿式現像法
とがある。前者は、釘に二成分系現惰剤を用いる方法と
、−ｊ戊分系現像削を用いる方法とに二分される。二成
分系現像方法に属するものには、トナーを搬送するキャ
リヤーの種類により、鉄粉キャリヤーを用いるマグネッ
トブラシ法、ビーズ拳キャリヤーを用いるカスケード法
、ファーを用いるファーブラシ法等がある。父、−成分
系現像方法に属するものに＃−ｊ、　　）ナー粒子を噴
霧状態にして用いるパウダークラウド法、トナー粒子を
直接的忙静′亀潜像面に接触させて現像する接触現像法
（コンタクト現像、又はドナー現像ともいう）、トナー
粒子を静電ａ像面に直接接触させず、トナー粒子を荷置
して静ｆｎ潜像の有する電界忙より該潜像面に向けて飛
行させるジャンピング現像法、磁性の導電性トナーを静
電潜像面に接触させて現ｒ＠するマグネドライ法等があ
る。 二成分系現像方法で、は１必然的にキャリヤー粒子とト
ナー粒子の混合現僧剤を用い、通常現１象過程の進行に
よりトナー粒子はキャリヤー粒子に比らべ遥かに大欧に
消費されるから、両者峻 の混合比が変化し、もって略画像の濃度が変動し、又消
費され難いキャリヤー粒子の長時間使用による劣化によ
り画質が低下する等の欠点を本来有している。 他方、−成分系の現像方法では、磁性トナーを用いるマ
グネドライ法及び磁性トナーを用いないコンタクト現像
法は、トナーが被現像面の全面、即ち画像部、非画像部
共に接触し、これがために非画像部にまでもトナーが付
着し易く、所、１ｉ１１地カプリとなって汚れが生じ、
易い問題があった。（このカブリ汚れの点については二
成分系現像法においても同様に生じる欠点であったθ又
、パウダークラウド法においてもパウダー状態のトナー
粒子が非画像部に付着することは避けられず、同じく地
力プリが除去できない欠点四忙、−成分系現像方法に属
する所謂ジャンピング現像法として、シート等の担持体
だトナーを均一に塗布した後、これを静１を像保持面に
小間隙を保って対向させ、トナー担持体から静電像保持
面にトナーを静電像が有するｎｌ、荷により吸引し付着
させて現像する方法が知られている（特公昭４１−９４
７５号公報。米国特許第２．８３９，４００号明細１］
３等）。この方法は、静電荷のない非ｉｉＩＭｉ　（１
部では、トナーが吸引されないばかりか、トナーと非ｌ
Ｉ！Ｉｉ像面とが接触しないので、上述のカプリが出に
くいという長所を有している。又、キャリヤー粒子を用
いないので、上述した混合比の変動という事態もなく、
１！にキャリヤー粒子の劣化もない。 しかしながらこの方法は、以下に述べる種々の欠点の為
に未だ本格的な実用化はなされたことがなかった。 （１）実用的な均一塗布が困難である。トナー担持体シ
ートに予めトナーを付着させるため、゛電界を与えてい
るが、均一な付着が得にくい。 均一にトナーを塗布す充方法として、周知の剛体ブレー
ドを挙けてみるに、液体と異なり、粒子を均一に且つ薄
く塗布することが困難で塗布ムラが出易い。このムラは
現イ象に直接的に書現されるので、実用的な画像再現に
適しない。この改善策として、トナーを担持するシート
の表面を布・紙等にして、それらの繊維にトナーをうめ
込む方法もあるが、繊維の荒さよりもキメの細いトナー
粒子はつくり難く、均一な塗布が出来るとは言い難い。 一方、カスケード現１！Ｊｌ法により、シート状担持体
に予めトナーを付着するものは装置が大型化し、これま
た実用的でない。 （２）トナー担持体からの均一なトナー離脱が困難であ
る。次に塗布されたトナ一層が、静電像と対向したとき
、均一にトナーを離脱させ像画へ転移させることが必要
だが、この転移が均一に生じないと、均一な現像がおこ
なわれないことになる。この様な均一なトナーの離脱は
、１咳トナーを担持するシートの表面性にも依存し、父
、担持体への塗布時の状態、更にはトナーの特性にも影
響され、従来実用レベルに達したものがない。 ＋３１　　Ｎ像度が低い。 従来知られているジャンピング現像法では、トナー担持
体上に静１電気的にトナーを付着させる方法を採用して
おり、仮に比較的薄いトナ一層が担持体上に形成された
としても、トナー粒子の持つ互いに反撥する電荷により
、静電像面との空隙が３閣程度になると、トナーが該担
持本表面から離脱して静ＩＪＡ、像面に向けて飛翔する
ものと考えられる。しかるにこの様に広い間隙ではトナ
ーがその担持面から離脱して静電像面に向かって飛行す
る時間が長くなり、その飛行の隙の該間隙を流れる気流
、トナーの重力、又静電像面やトナー担持体の振動等の
影響を受は易く、現像画「象が乱れ易くなる。又細線や
細字の静’Ｉｔ　ＩＩの電界がトナー担持面にまで忠実
に到達せず、細線や細字がＭＢ！７、あるいは、トナー
の飛行が生じなくなり、解像力が非常に低下する結果が
生じ易い。他方、上記の間隙が狭小すぎると、今度は細
、腺や卸１字の画イ象がつぶれた太線の像となり易く、
忠実な画像が１４ｋＫ＜いものとなる。 本発明は従来の斯かる欠点をことごとく除去し、忠実性
が晶く、画質のゲボした靜間像現像装ｄを提供すること
を目的とするものである。畦ざするに、本発明は、 （１）　　均一なトナ一層を簡便な装置によって得る０ （２；　　きわめて薄く且り層厚の均一なトナ一層を現
慮部において維持する。 （３）対向する靜眠潜１寮面に対し・て均一なトナー離
脱が可能なトナー１４を得る、これらにより非画像部で
はトナ一層が該非画１部に接触しない様にして地力プリ
現象を全く除去し、且つ画惰部には均一で高解像力のト
ナー画像が得られるように、トナー粒子をその担持体か
らの転移を生せしめるように構成した静４を像の現ｆ象
装置を提供することを目的とする。 本発明はル［かる目的を実現すべく、次の特徴又は実施
態様を有する静電像の現像装置を提供するものである。 （１）　　静電像を有する静電像保持手段に対向して設
けられた移動する現像剤支持手段と、該静電像保持手段
と現像剤支持手段の間隔を一定に保つ手段と、該現（ａ
剛支持手段上に磁性現像剤を供給する供給手段と、該現
像剤支持手段に囲繞された移動する磁界発生手段と、該
供給手段に対′して現像剤支持手段の移動方向下流側に
設けられた現像剤の厚みを規ｆｔ１ｌＪする第一の規制
手段と、該供給手段ＩＣ対して現像剤支持手段の移動方
向上流側に設けられた現像剤の流れを規制する第二の規
制手段を肩することを特徴とする静電像現像装置。 以下本発明に係る装置の実施例を図面を参照して詳細に
説明する。 第１図は本発明に係る現僧装置が適用可能な榎写装置又
は記録装置の一例の概略の構成を示すものである。勿論
これ忙限定されない。 図において、ｌは光導電層を宮む感光体ドラムで、表面
に絶縁層を有するもの或は有しないもの、いずれも使用
可能で勿論シート状、ベルト状のものも可能である。２
は周知の感光化帯ｒｌＬ装置、３は原稿像、又は光像、
或は画像信号により変調された光ビーＡ等を投影する光
像照射装置である。これらＫよシ感光体ｌに靜を倫全形
成する。この静電像形成プロセスは、所謂カールソンプ
ロセス、或いは％公昭４２−２３９１０号公報、同４３
−２４７４８号公報、同４２−１．９７４８号公報、同
４４−１３４３７号公報等に記載のプロセス、その他の
プロセスが適用できる。４は本発明に基づく現１象装置
であり、これにより感光体ｌ上の静電像に従ったトナー
粒子顕画慮を形成する。５はｔ４Ｊｉかるトナー倫を転
写材６に転写する装＋ｌＩである。尚転写性向上のため
転写前にあらかじめ顕画倫にコロナ放電等により電荷を
付与する場合もある。又、感光体ｌ上の静を像を一旦別
の像担持体に移し、これを現像装置４により顕画ｆ象と
する、所謂静電像転写方式を採用することも可能である
。７は、転写後の感光体ｌ上の残留トナーを清掃して経
去し、１重部光体の再使用のためのクリーニング装置で
ある。 第２図は本発明に係る現像装置の第１の実施例を示すも
のである。図に於いて、ｉＦｉ静電像保持千攻としての
感光ドラムであり、勿論ベルト状、シート状の形態のも
のでも良い。８は、この保持手段に対向して設けられた
現像剤支持手段で、図示のものは非磁性円筒である。９
は、その円筒内に回転可能に設けられた磁石であり、少
なくとも現像剤を該円筒上に汲み上げる磁甑を有し、（
に好ましくは現償位置において現僧磁極を有し、それら
の間に現像剤搬送磁極を適宜有している。１ｏは、こう
して円筒に供給されプζ磁性トナー１２の厚みを規制す
るドクターブレードである。トナー１２は現像剤支持手
段８に付Ｍするが、この現像剤支持手段８は矢印の方向
に回転し、該手段上に導くトナーを塗布したまま静電像
担持手段ｌの潜像の非画像部に接触する事なく現像する
。トナー７’ｎｌｌの厚みは磁石ロール９とドクターブ
レードｌｏによって規制される。好ましくは３０〜１０
０μの範囲のトナーｌ−に規制される。磁性トナーは磁
界中では磁力線にそって糸状に連なり、その密度は通常
゛の状態に比べて大幅に小さくなっている。 そこで磁界中でトナー厚みをドクターブレードで規制す
れば、磁界の及ばない部分で規制するのに比べ大幅に薄
く規制する事ができる。磁界の及ばない部分で、ブレー
ドで規制しようとするとドクターブレードとトナー支持
手段８の間隔を非常に小さくせねばならず機械的に困難
であった０又、かかる狭い間隙′は凝集したトナー等が
つまり易く、安定性に問題があった。研石９の効果は、
磁石の磁界が及ぶ範囲にドクターブレードｌＯがあれば
認められるが、殊にドクターブレードｌＯに磁極が対向
している時、第３図のごとくなシ、もつとも薄く規制す
ることができる。さらにドクターブレードｌＯが磁性体
であれば、第４図のごとくドクターブレードに磁界が集
中し、ブラシ状トナーがトナー支持手段とドクターブレ
ードの間にカーテン状に連なり、トナーがくぐりぬける
事を食い止める。 わずかにトナー支持手段８にひきずられたトナーが、ト
ナー支持手段表面にそって少しくぐりぬけるだけである
。そのためトナーｔｉｌｌは前述の如くきわめて薄くす
る事ができる。ドクターブレード１０として、磁石を用
いれば、核部の磁界はさらに強くなり、より有効である
。しかし磁石９のＳ極を回転する時延は使えない。 磁石９を回転すると、ドクターブレ、−ドの磁石が磁気
的な力により振動し、騒音を発生したり又、磁石の回転
トルクが高まってしまう。ドクターブレード１０として
、磁性体を用いる場合には、磁石９として磁極が回転す
るものを用いる事も可能である。この場合ドクターブレ
ード１ＯＶｃ交互に磁極が近づき、ドクターブレードと
トナー支持手段間に強い磁場を形成する。この時磁嚇が
はげしく変化するため凝集したトナーを＃１ぐす効果も
ある。 以下本発明に係る現像装置の他の実施例を第５図〜第７
図を参照して説明する。これらの図において、第２図に
示した要素と共通する要素には同一符号を付しである。 第５図において静電像保持向ｌが矢印方向に動く。この
ときトナー支持手段である非磁性円筒８を該静電像保持
向と同一方向忙、多極永久磁石９をそれと同一もしくは
逆方向に回転させることにより、トナー容器１４から送
られる一成分絶縁性強磁性トナー１２を円筒８而上に塗
布し、かつ該円筒面とトナー粒子との摩擦によって、ト
ナー粒子に静ＩＬ像市、荷と逆極性の荷電を与え・る。 さらに鉄製ドクターブレード１ｏａ６両筒表面に近接（
間隔５０μ〜５００μ）して配置することにより、トナ
一層の厚さを薄＜　（３０ｔｔ〜５００μ好ましくは３
０μ〜１００μ）かつ均一に規制する。非磁性円筒及び
多極永久磁石９の回転速度を調節することにより、トナ
一層の表層速度（及び好ましくは内部速度）が静ｔｉ像
１呆持而ｌの速度と実質的に寺速もしくはそれに近い速
度となるようにする。このような配置で静電像保持向ｌ
とトナー１４表面との間に微小間隙（２０μ〜４００μ
）を保ち乍ら、該間隙を磁性トナーを移行させて良好な
画像がイ；量られた。 第６図に示した実施例では静電１象保持而ｌが矢印方向
に動くと、多極永久磁石９は固定されているので、　　
ｌ−ナー支持体である非母性円筒８を静′成１象保持而
ｌと同方向に回転することにより、トナー容器１４から
送られる一成分絶縁性強磁性トナー１２を非磁性円筒面
上に塗（Ｉｉ　Ｌ、、かつ円筒面とトナー粒子とのび擦
によって、トナー粒子に静ｔ　１”４　’？Ｉ１．荷と
逆極性の荷電を与える。 さらに鉄層のドクターブレードｔａｂを円筒表向に近接
して（間隔５０μ〜５００μ）、多極永久磁石９の一つ
の磁極（図示でけＳ極）位置に対向して配置することに
より、トナ一層の厚さを薄く（３０μ〜３００μ好まし
くけ３０μ〜１００μ）且つ均一に規制する。仁の円筒
速度を調節することにより；　トナ一層の表ｊ−速度及
び好ましくは内部速度が静電ｆ象保持面の速度と実質的
に等速、もしくはそ゛れに近い速度となるようにする。 ドクターブレードｆｏｂとして鉄のかわりに永久磁石を
用いて対向磁極を形成してもよい。 第７図に示した実施例は、トナー供給容器１４に対して
非磁性円筒の回転方向下流側及び上流側の両側に鉄製ド
クターブレードＩＯＣ，１０ｄを配置した例である。静
電像面ｌと同方向にトナー支持手段である非磁性円筒８
及び磁石９を回転させる。磁石９の回転速度が充分速い
場合、トナ一層の表面層速度方向と内部層速度方向が逆
向きになる場合が生ずる。この・ような゛場合にはトナ
ー表面流と内部流の両方を規制するために図の如く第一
のドクターブレードＩＯＣ，と第二のドクターブレード
１０ｄを用いるのが前述の通りの薄いトナ一層を得る上
で有効である仁とが明らかになった。 以上の実施例においてドクターブレードはトナー容器と
一体になっていてもよい。父、円筒８に沿う方向に傾斜
したものでも良い。、トナー支持手段は円筒状である必
要はなくベルト状、その他の形状のものでも良い。 以上の如く本発明においてはトナーとしては一成分強磁
性粉体を用い安定した、且つ制御の容易なトナー担体へ
のトナー保持を実現する為に多極永久磁石を内包する非
磁性円筒をトナー担体として用い、薄く、且つ均一なト
ナ一層を形成する為に該円筒表面忙近接して磁性体薄板
、もしくは永久磁石によるドクターブレードを配置した
。このように磁場忙よってトナ一層をトナー支持体表面
上に保持することは、ファン・デル・ワールス鬼や静電
引力によって保持するのに較′べはるかに均−且つ安定
で制御例容易な潜像面へのトナーの転移を実現すること
が明らかになった。又、磁性体のドクターブレードを用
いると、トナー支持体に内包された永久磁石の磁極との
間に対向磁極が形成され、ドクターブレード・トナー支
持体間でトナー粒子鋼を強制的に立ち上がらせることに
なり、トナー支持体−ヒの他の部分、例えば静′亀像面
に相対する部分のトナー１掲を薄く規制するのに有利で
ある。さらにそのような強制的運動をトナーに与えるこ
とｒこよりトナ一層はより均一になり、よって非磁性体
ドクターグレードでは実現できなかった薄く且つ均一な
トナ一層形成が達せられる。以上の各実施例において共
通して用いられ各要素についてその組成並びに材質につ
いてここで説明を加える。 先ず磁１４Ｌトナーとしては、−例として、ポリスチレ
ン５０部、マグネタイト４０部、ｍ荷制御剤３部、カー
ボン６部の割合で混合して周知の方法により形成された
平均粒径５〜１０μのものを用いた。その他周知の磁′
性トナーが利用できること勿論である。トナー担持体と
しては、非磁性材としてアルミニウム材を用い、これを
図示の如く円筒状とした。磁石ｉｄ％静電像（電位コン
トラスト約６ｏｏｖ）保持部材とトナー担持体との最接
近部に磁極を配し、そのときの表面磁束密度は６’００
−１３００ガウス程度の範囲内から一例として８００ガ
ウスを選んだ。 本発明の係る現像現象は、既に述べた様、に静間像保持
面の非叩１像部に於いてはトナ一層は非接触に保たれ、
画像部に於いてはトナーが静電イＷ保持面に転移するそ
のようなトナ一層を形成し、それにて現像するものであ
る。転移に際し。 画像部に対応するトナ一層は電界の吸引作用をうけて゛
電界方向に厚みを僧太し、且つ磁界が作用してこの部分
のトナ・−１磁極位置ではその穂が伸びるごとく起立成
長する（以下この現象を「トナー伸長」現象と呼ぶ）も
のであるから、トナ一層表層と静ｔｈ　１８保持面が近
接する場合に、このトナー伸長部分が１０．接静ｔｉｔ
像保持

【ｔｓｉのＩＩＩＩＩ像部と接触（７、トナー支
持体と静間像保持面が互いに離間される時に、トナーが
静電像保持面に残り、現像を完ｒする。この方法は、所
謂接触現像方法や或いはジャンピング現１象方法とは異
なり、現像時、非画像部にトナーが接触せず、画像部に
は上述のトナー伸長現象により接触する現象による現像
が行、われるものと考えられる。 トナ一層表層と静電像保持面との間隙が上記のものより
大きい場合には、前述のごとくトナーが伸長する現象に
よる現像状態に加えて、伸長するも静１１】、像保持面
にｔま未だ接触していないトナーも電界中を起立し且つ
その穂の先端部分がちぎれるごとく飛翔して静電像保持
面に達する現象による現像状態も生じるものと考えられ
る０ 面して、本発明は、静電像保持面とトナー支持体との間
の間隙に応じて上述のトナー伸長現象及びこれに併存す
る飛翔現象が加わった現像が実施できる。このように、
静電ｔＳ保持面の画像部にてトナ一層が起立成長して静
電像保持面と直接接触して現像するトナー伸長現象を利
用することにより、現、像間隙中を飛翔するトナーｉ＜
を少なくシ、もってこの間隙中を流れる気流、トナー自
身の重力、静電像保持面やトナー支持体の振動による影
響を受けることが極めて少なくなるようＫできるので、
忠実な画像再現性とブ 地力ぶりの全くない優秀な画質の顕画１象を得るもので
、各部分の間隙寸法をこの条件に適合すべく設定すると
良好なものである。このようにトナー伸長を充分に保証
するためには、トナー表層（起立成長しない非画像部す
の）と静Ｆｌｊｆ象保持面との間隙をトナ一層の厚みの
３倍以下に抑えることである。又、上述のトナー伸長を
主体とし、トナーの飛翔をも併存可能とする現像のため
に許容される条件としては、上記の間隙をトナ一層の厚
みの１０倍以下にするものである０ 実験並びに上述した考察を含む理論的解析によるとトナ
ー支持体と静電像保持面との間の現像部における間隙り
は５０μ≦Ｄ≦５００μが好ましい。上限の値は、市販
の最小活字にて印刷された細字（１００μ）を解像力良
く現像する７ヒめ求められた値で、下限は、トナ一層の
厚みに関連して求められた適正値である。そしてトナー
支持体上に担持されるトナーｌ−の厚みａは、実験によ
れば３０μ≦ａ≦３００μ程度の薄層が好ましいもので
あった。、現ｆ象時には、斯かるトナ一層は電界の介在
によって穂立つが、その高さは前述の通りトナ一層の厚
みの３倍程度と考えられるから、トナー表層が静電像保
持面に到達するＫは、トナー表層と該静電像保持面との
間隙すをｂ≦３００μとする必要がある。尚、一般には
ｂ≧−とすると良い結果が得られた。この＝５ 様に静電像保持面に対してトナー担持体を所定の間隙を
おいて保持せしめる手段としては、静電像保持面又はそ
の背面電極に衝き当たるスペーサ、コロ及び抑圧バネ等
の位置決め部材を用いてこれをトナー担持面と結合させ
てその目的を達成することができる。 本発明に係る現像装置は、前述・の効果の他に、殊に転
写系の複与装置又は記６装置に適用されて、極めて優れ
た転写効果を賽せしめ、もって鉾通紙等へ斯かるｕｉ＋
ｉ質の極度に良く−１且つ地力プリのない画１象を再現
することができる。 本発明は以上の実施例に限定されるものではなく、思想
的に包含される各９晩様をＷむものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る現像部を汽の適用０工能な装置ｉ
＆の概略図、第２図は本発明に係る現像装置の一実ｈｔ
ｊ例の断面図、第３図、第４図は本発明に係る現像装置
の原理を説明する説明図、第５図〜第７図は本発明に係
る現像装置の他の実施例を夫々示す断１０１図である。 ｌ・・・靜′ｒにｒ象保持手段； ８・・・現像剤支持手段； ９・・・磁界元生手段； １０、　ｌＯａ、　１ｔ）ｂ、　ＩＯｃ、　ＩＯｄ　−
・・現像剤の摩みを規制する手段

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１１静電像を有する静電イＷ保持手段に対向して設け
   られた移動する現像剤支持手段と、該静電像保持手段と
   現像剤支持手段の間隔を一定に保つ手段と、該現像剤支
   持手段上に磁性現像剤を供給する供給手段と、該現像剤
   支持手段に囲繞された移動する磁界発生手段と、該供給
   手段に対して現像剤支持手段の移動方向下流側に設けら
   れた現像剤の厚みを規制する第一の規制手段と、該供給
   手段に対して現像剤支持手段の移動方向上流側に設けら
   れた現！象剤の流７Ｌを規制する第二の規制手段を有す
   ることを特徴とする靜＊　？＊　ｍ　ｔａ装置。