JPS58217964A - 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】 法などにおいて形成される静電荷像或いは磁気印写法な
どにおいて形成される磁気像等の潜像をトナー粒子（以
下′、単にトナーと云う）によって現像する現像装置の
改良に関し、特に、現像領域にトナークラウドを発生さ
せてそれにより像担持体面の潜像を現像する現像装置の
改良に関する。

従来、静電荷像を現像する乾式現像方式としては、キャ
リアとトナーとより成る二成分現像剤を用いる方式と、
トナーのみより成る一成分現像剤を用いる方式とが知ら
れており、一成分現像剤を用いる現像方式は、トナー濁
度変化が本質的に生ずることがなくて、現像装置の構成
が簡素化される点、及び現像剤の特性が長期間に亘って
劣化せずに安定に得られる点などにおいて、二成分現像
剤を用いる方式に比して優れてはいるが、反面、安定な
画像形成性が得られない重大な欠点があり、これは、一
成分現像剤を所要の状態に帯電せしめること、及び現像
に際して現像剤を、所要の状態で像担持体面に作用せし
めることが困難であることが原因である。

即ち、乾式現像方式によって良好な可視画像を得るため
には、現像すべき静１に荷像とは反対の極性でしかも適
切な大きさの帯電量状態となるようにトナーを帯電１せ
しめることが必要であり、二成分現像剤を用いる方式に
おいては、トナーとキャリアとを機械的に攪拌すること
によってトナーを摩擦帯マＭせしめるので、キャリアの
特性、攪拌の条件等を選定することにより、トナーの帯
電極性及び帯電量を相当程度制御することが可能である
。

しかしトナーのみより成る一成分現像剤においては、そ
のようなキャリアが存在しないため、トナーの帯電極性
及び帯電量の制御が非常に困難である０ ル１かる一成分現像剤を用いる現像方法の一つとして、
いわゆるパウダークラウド法が以前より知られている（
米国％許第２，７−に、３０１１号明細省）。

この方法は、ノズル状の金属管から現像剤粉末を吹き出
させることにより、接触摩擦により現像剤粒子を帯電せ
しめると同時に煙霧状の現像剤クラウドを杉成し、これ
を静電荷像に作用せしめて現像を行なうものである。こ
の方法においては、個々の現像剤粒子が静電荷像による
電気力線に従って移動することが可能となるから、高い
解像力の可視画像が得られる可能性がある。しかし、こ
の方法も既述のように現像剤の帯電も状態を適切に制御
することができないし、その−Ｆ、安定した状態の現像
剤クラウドを形成することが容易にはできず、さらに、
現像剤クラウドの形成に伴って現像剤の飛散が生じて小
太な問題が生ずることから、これまでのところパウダー
クラウド法は殆んど実用化されていない。なお、現像剤
の帯電状態の制御を考慮して、二成分現像剤によるパウ
ダークラウド法（特開昭３３−７３０１．７号公報）も
提案されてはいるが、その方法は、機械的手段によって
トナーを飛散せしめてクラウドを形成する方法であり、
トナーの飛散による構内の汚染及び現像におけるかぶり
発生の問題が殆んど改善され々いぼかりか、二成分現像
剤を用いるととＫよる欠点が加わる。

以上の如き事情に鑑み、本発明者らは先に、交番ｆｆ１
ｉ、界を利用して安定に制御された状態の現像剤クラウ
ドを形成することができ、それによって潜像を高い解像
力で現像することのできる現像方法、１１２びに現像装
置を発明した。それらの発明は特願１［１４４−１，，
１ＪＡＯ号及び特噸１昭５４−４３／ｓ９７号により出
願されている。

本発明は、上述の発明の改良に関し、さらにトナー飛散
並びにかぶりの発生を防１１ニジて鮮明な現像の行われ
る現像装置を提供するものであり、本発明のトナー現像
装置は、像担持体表面の現像領域にトナークラウドを発
生又は搬送せしめて現像する現像装置ｆにおいて、前記
トナークラウドの拡散を防１１ニする拡散防止手段を設
けたことを特徴としており、この特徴によって上述の目
的を達成している。

以］−１図面に基いて本発明の詳細な説明する。

第１図、第２図は、それぞれトナークラウド形成機構の
一例を模式的に示した原理図、第３図は、第１図に示し
たトナークラウド形成機構を有する搬送手段を備えた現
像装置に本発明を適用した例を示す概要構成図、第９図
乃至第６図は、それぞれ第２図のトナークラウド形成機
構を有する搬送手段を備えた現像装置に本発明を適用し
た例を示す概要構成図である。勿論、本発明は前記両ト
ナークラウド形成機構を合せ持つ現像装置にも適用し得
ることは言うまでもない。

第１図のトナークラウド形成機構においては、トナーＴ
を交番電圧ＶａＯが印加されている電極Ｐ／。

Ｐ、２の間に導入すると、トナーＴは、電極Ｐ／、Ｐ、
２間に生じている破線及び鎖線矢印で示したような交番
電界の電気力線に沿って移動する力を受け、電極Ｐ／　
、　Ｐコの間で振動運動するようになる。しだがって、
これを利用することにより安定してトナークラウドを形
成することができる。ここで、＠ｇ３Ｐ／　、　Ｐ２の
間が図示のように一方に拡がったものであると、トナー
Ｔの前記振動運動に遠心力が加わり、それによってトナ
ーＴは振動運動し乍ら電極Ｐ／　、　Ｐ２の拡がってい
る方に細線矢印で示す如く移動するようになる。この移
動は、トナークラウドを像担持体面に作用させる■１ち
、搬送するのに利用されるが、一方ではトナーＴが像担
持体面で拡散して汚染や現像におけるかぶり発生のバー
１因ともなる。実際問題として、交番電界によってトナ
ークラウドを発生、維持させるようにしだ場合しｊ、必
ずと云ってよい程電ｔｉＴｉＰ／とＰ、２の間が図ｈミ
のように端側で拡がった構成のものとなる。

また、たとえ上述のような構成を避けられたとしても、
トナーＴを電極Ｐ／　、　Ｐ、２間に導く手段によって
トナーＴに前記の移動と同様な移動を生ぜしめるように
なるから、それも汚染やかぶり発生の原因とがる。

第、２１テひ〕に断面図を示し、（Ｂ）に表面部分斜視
図をメトし７だトナークラウド形成機構においては、電
極Ｐ３を基体／上に設け、その上に多孔性の絶縁層！を
設けて、さらにその上部にのみ電極Ｐ４を設けるように
しており、トナーＴは多孔の孔の内部に導かれ、そこで
電極Ｐ３とｐ＜ｃとの間に生ずる鎖ρに矢ｔ、ＩＩで示
したような交番電界の電気力線の影響を受けてトナーク
ラウドを形成する。なお、電極Ｐ３は、第２図の構成の
他、基体／の表面より内部に設けられたようなものであ
っても、あるいは絶縁層−の基体／との接続部分に設け
られたようなものであってもよい。まだ、電１ｉｌｉ！
ＰＩＩも、第２図に示した他、絶縁層ｄの上部に埋込ま
れたものでもよい。このようなトナークラウド形成機構
においても、形成されたトナークラウドは交番電界の開
放している外側に移動することになるし、それには基体
／の移動に伴う遠心力や慣性力が加わって、それにより
機内汚れや現像におけるかぶりを発生させたりする。

以上述べたように、トナークラウドを発生させて像担持
体面にトナーを供給する搬送手段では、汚れやかぶりが
発生し易い。そこで、搬送手段から像担持体面に供給さ
れるトナーの拡散時１１二手段を設けて、それによりト
ナー飛散による汚染の発生や現像におけるかぶりの発生
を防止するようにしだのが本発明の現像装置である。

以下、具体的に本発明を適用した現像装置について説明
する。

第３図の現像装置においては、表面にＳｅ等の感光体層
を有し、矢印方向に回転する像担持体３υ）而に対向し
て設けられた、それぞれ矢印方向に回転するアルミニウ
ムや黄銅等の非磁性材料からなるスリーブ４／ａ　、　
ｊａと、それらの内部にそれぞれ固定的に設けた磁石体
ｔ／−ｂ　、　ｔｂとからなる一対の磁気ドラムグ、Ｓ
によって搬送手段が構成されており、スリーブ＜＜ａに
は直流電圧と交流電圧を重畳した電圧が印加され、スリ
ーブ！ａには直流電圧が印加されて、それらが第１図に
示した電極Ｐ、／、Ｐλを構成し、トナー溜り乙のトナ
ーＴは磁石体４１．ｂの磁力によってスリーブｐａの表
面に付着して磁気ブレード等よりなるドクターブレード
７を通過することによりスリーブ＜ｔａと、ｔａの間の
交番電界に導入される。導入されたトナーＴ（−成分磁
性トナー）は第１図について述べたようにトナークラウ
ドを形成して、トナークラウドは先に述べたような遠心
力、並びにスリーブ＜ｔａによって与えられた運動の慣
性、さらにはスリーブ＜＜ａとｊａの回転に随伴する気
流の影響を受けて像担持体３ｆｌＩＩへき進む。それに
よって像担持体３の面にトナーＴがクラウド状で供給さ
れることになる。

なお、磁石体ｐｂにおける磁１ｉ１ｉｉＮ　、　Ｓの配
設は、トナー溜り乙のトナーＴが適当にスリーブ＜／ａ
に付着し、付着したトナーＴがドクターブレード７によ
って効果的に量を規制され、規制されたトナーＴがスリ
ーブ４１ａとｊａの最も接近した交番電界域に達するま
ではできるだけスリーブ龜に付着しており、しかも交番
電界域に達すると磁力の拘束を解放して交番電界の作用
が十分トナーＴに働くように考慮されている。

像担持体３の面にクラウド状で供給されるトナーＴは、
先に述べたように、本質的に飛散し易く、汚れやかぶり
を生ぜしめ易いから、その拡散時「Ｅ手段として、スリ
ーブｔ１．ａと、ｔａとが像担持体３の表面に最も近接
している隙間りに対応する磁石体≠ｂとｔｂの位置にそ
れぞれ磁極ＳとＮが設けられていて、それらが隙間りを
通ってトナークラウド。

が拡散することを磁気的に防止している。まだ、現像装
置ケース９の像担持体３に向って開放された開放部の上
下縁部には磁石ｌθ、　／／が配設されていて、それら
もトナークラウドの拡散を防止する。

さらに、像担持体３の前面に対向して設けたクラウド制
御電極ｌは、像担持体３の而に向うトナークラウドの速
度を減速制御するように直流電圧を図示のように印加さ
れ、あるいはさらに交流電圧。

を重畳した電圧を印加されて、それによってかぶりの発
生を防止し、あるいはさらにトナークラウドにおけるト
ナーＴの凝集を防市してクラウド状態を安定に維持させ
ると云う働きをする。なお、磁石体＜＜ｂ　、　、ｔｔ
、の像担持体３に向き合う位ｆｔｆＫ設けられた磁ｓｉ
ｓおよびＮは、現像に寄与することなく現像域から外側
に拡散しようとするトナークラウドをスリーブ４１ａ　
、　ｓａ上に捕捉して、機内汚れやかぶりの発生を防市
する。また、磁石／θ、／／は、磁石体＜ｔｂ　、　、
ｔｂの磁極Ｓ、Ｎによる捕捉を逃れたトナークラウドを
捕捉して、主として機内汚れの発生を防止する。そして
、クラウド制御電極を及び磁石１０　、　／／のそれぞ
れには、トナーが付着して機能が低下するようになるの
で、適当な周期でそれらの長手方向の一端側から他端側
に往復動してｆ＝Ｊ　１したトナーを除去するスポンジ
等からなる清掃部材ｒａ及び１０ａ　、　／／ａが設け
られる。

スリーブ４！ａ　、　ｊａに捕捉されたトナーは、スリ
ーブＩＩａについてはクリーニングブレード／２１ｃ　
ｊってトナー溜り乙に回収され、スリーブｊａについて
は磁石体ｊｂの磁極Ｓの磁力によってスリーブｊａに付
着したま一連ばれて、クリーニングブレード１３により
トナー溜り乙へと掻き落される。

また、第３図の現像装置では、交番電界空間で形成され
たトナークラウドが像担持体３と反対側の方向に逃げな
いように１さらには像担持体３の方向への進行を助長す
るように、直流電圧を印加される補助制御電極／Ｆも設
けられている。これは像担持体３面に作用するトナーク
ラウドの密度を高める上で有効ではあるが、設けなくて
も済むようなものである。これにも清掃部材／４ｔａが
設けられている。

以上のような第３図の現像装置によれば、搬送手段で形
成されたトナークラウドが十分に安定し　ｄて制御され
た状態で像担持体面に作用し、現像に与らなかったトナ
ークラウドの散逸が殆んど完全に防止されて、それによ
り常に高解像度の良好な現像を行うことができ、しかも
汚れやかぶり等の問題を生ぜしめることもないと云った
優れた結果を得ることができる。この第３図のような搬
送手段においては、スリーブグａ、ｊａを固定きし、磁
石体４（ｂ　、　ｊｂを回転するようにしても、あるい
はスリ−ブ４ｔａ　、　Ｊｂと磁石体ｔｌｂ　、　ｔｂ
とをそれぞれ一体忙回転するようにしても、同様の搬送
目的を達成することができる。

第ψ図の現像装置は、搬送手段が、矢印方向に回転し、
表面に第２図に示したようなトナークラウド形Ｉ＆機構
を有するスリーブ／！ａとその内部に固定的に設けた磁
石体／ｊｂとからなるクラウド搬送磁気ドラム／ｊによ
ってＪＰｔ成されており、スリーブ／、ｔａの第一図に
示した基体／側の電極Ｐ３には直流電圧が、また絶縁層
コの上部に設けた電極Ｐ４ｊには交流電圧と直流電圧の
重畳電圧が、それぞれ第す図に示した電源によって印加
される。

この現像装置においても、トナー溜り乙のトナーＴは、
磁石体／ｋｂの磁力によってスリーブ／ｊａの表面に付
着してイばれ、ドクターブレード７によって付着量を規
制される。そして、スリーブ／Ｊａの表面に像担持体３
の面が近接している現像領域に運ばれるまでの間に、ス
リーブ／ｊａに付着して運ばれるトナーＴは、第２図に
ついて述べたようにクラウド化され、そのクラウド化し
た状態で像担持体３の面に作用する。

この例においても、磁石体ｌｓｂにおける磁極Ｎ。

Ｓの配設は、トナー溜り乙のトナーＴが適当にスリーブ
／ｊａに付着し、ドクターブレード７によって効果的に
垣を規制され、そして特に現像領域では磁力の拘束が解
放されるように考慮されている。

クラウド化して現像領域に運ばれたトナーＴを制御する
ために、現像領域にはクラウド制御電極ｌｒ／　、　Ｊ
、２が設けられている。このクラウド制御電極１／　、
　１２は、略第３図のクラウド制御電極ｔと同様、クラ
ウド搬送磁気ドラム／３によって形成、搬送されて来た
トナークラウドを安定した状態で像担持体３の面に作用
させるように現像領域に留めるものであり、そのだめに
第４図に示したよりに直流■１圧と交流電圧との重畳し
た電圧が印加される。なお、クラウド制御電極ｔ／　、
　１２を分けているのけ、現像領域の両端部に相当する
クラウド制御電極ｌ／を拡散防止手段として特にトナー
の飛散を防止するだめであり、そのために中央部のクラ
ウド制御電極Ｖと両端部のクラウド制御電極１／とで異
なる電圧が印加できるようにしている。現像に与ること
なく現像領域を通過したトナーＴけクリーニングブラシ
／４によってトナー溜り乙に回収される。

このような現像装置によっても、第３図の現像装置にお
けると同様、高解像度の良好な現像を行うことができ、
汚れやかぶりの発生が防止できる。

なお、第を図の例においても、第３図におけるようなト
ナー飛散防止のだめの磁石／θ、　／／が設けられるし
、また、クラウド制御電極１／　、　１２に清掃部材、
！′／ａ等を第３図と同様に設けることもできる。

そして、第３図のような現像装置においても、そのトナ
ークラウド制御電極ｌの上、下端に第ｑ図のクラウド制
御電極ｒ／のような電極を拡散防止子ようにすることも
できる。

さらに１第３図や第ｑ図の例において、クラウド制御電
極ざ、　ｌｒ／　、　＃、２にトナーＴの帯電と逆極性
に偏倚した直流電圧成分を有する電圧を印加することＫ
よっても同様の目的を達成することができる。その場合
は、クラウド制御電極にトナーを付着させること釦よっ
て拡散防止等の制御を行うものであるから、クラウド制
御１１極の清掃は頻繁に行う必要がある。

第５図の現像装置は、第す図のクラウド制御電極ざ／　
、　１．２の代りに、像担持体３とクラウド搬送磁気ド
ラム／３のスリーブ／ｊａとの間隙を狭めて現像領域に
おけるトナークラウドの像担持体面に対する作用を強め
るようにすると共に、磁石体７１１）の磁極Ｎを図示の
如く現像領域に臨ませてトナークラウドを外方に拡散し
ないように制御するようにし、さらに、現像領域を通過
したトナーを捕捉　　１　”するスリーブ／７ａと磁石
体／７ｂとからなる磁気クリーニングドラム／７を第７
図のクリーニングブラシ／乙の代りに設けるようにしだ
点が第を図の現像のスリーブ／７ａは矢印方向に回転し
、内部の磁石体／７ｂは固定的に設けられていて、／ｌ
はスリーブ／７ａに捕捉されたトナーをトナー溜り乙に
掻き落すクリーニングブレードである。

このような現像装置によっても、第３図あるいは第ｑ図
における現像装置と同様の結果を得ることができる。

第に図の現像装置は、第５図の現像装置におけると同様
に像担持体３とクラウド搬送磁気ドラム１３のスリーブ
／ｊａとの間隙を狭め、但し、スリーブＡｔａの第２図
に示した基体／＠に設けた電極Ｐ３には交流と直流の重
畳電圧を、絶縁層コの上部に設けたｍ極ｐｐには直流電
圧を印加するようにした点、及びスリーブ／ｊａのクリ
ーニングにクリーニングブラシ１６を用いるようＫした
点、さらに磁石体／ｊｂ　Ｋおける現像領域に対する磁
極の配設を図示の如くスリーブ／ｊａの像担持体３への
最近接点を挾も磁極Ｎ、Ｎの配設とした点が第５図の現
像装置と異なる。この磁極の配設は、第５図の装置にお
けるよりもトナークラウドを制御、即ち現像領域外への
拡散を防止するように考慮されていて、その点では第ｑ
図における磁極の配設と第５図における磁極の配設との
中間的な影響を与える配設となっている。

このような現像装置によっても第３図乃至第５図に示し
たような現像装置におけると同様の結果を得ることがで
きる。そして、第３図や第６図のような現像装置にも第
参図のクラウド制御電極ｌ／のような電極を拡散防止手
段として用いて、一層拡散防止効果を上げるようにする
ことはできる。

以上述べた現像装置において、第７図や第２図に示した
ような電極Ｐ／乃至Ｐ４（［は、交流電圧としてＳθＨ
ｚ〜３０　ｋＨｚ　！　Ｎ圧／θＶ〜コｋＶの範囲のも
のが適当に用いられ、また単独の、若しくは重畳される
直流電圧として正又は負のｏ−、ｔｏｏｖの範囲が用い
られる。また、第３図の例における像担持体３と磁気ド
ラム４Ｚ、ｊとの間隙りは／Ｍ程度まで、第３図及び第
を図の例における像担持体３とクラウド搬送磁気ドラム
／Ｊとの間隙は２００μｍ程！８］までの節回に設定す
ることが好ましく、第ダ図の例においては当然それらよ
りも広くなる。

−・例として第３図の現像装置において先に述べたよう
な顕著な結果が得られた条件を示すと下表の通りである
。

表 像担持体３の周速　／、２０闘／秒 磁気ドラムを及びｊの周速　　／３０鴎／秒スリーブＵ
ａへの印加交流市、庄　　／　ｋＨｚ　＋　／、２００
　Ｖ同　　　　　　直流電１圧　　　／！；ＯＶスリー
ブｔａへの印加直流電圧　　　／３０　Ｖクラウド制御
電極ｌへの印加面、圧　　　−１ｏｏ　ｖ補助制御電＃
ｉ／ゲへの印加電圧　　−３００Ｖ本発明の現像装置は
、潜像が静電荷像に限らず、Ｒ５、潜像にも適用できる
。その場合は図示例にお。

Ｌすると同様、トナーには磁性トナーが用いられるが、
静電荷像の現像の場合は搬送手段へのトナーの補給か法
を適当に設計変更することによって、」１考磁性トナー
を用いるようにすることもできる。

勿論、非磁性トナーを用いる場合には研イｉ（本乃至磁
石を設けることは不要となる。そして現像装置ケースの
上下縁部に設ける磁石の代りにはトナー捕集電極を用い
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図はそれぞれトナークラウド形成機構の一
例を示す原理図、第３図は第１図のトナークラウド形成
機構を有する搬送手段を備えた本発明の現像装置の一例
を示す概要構成図、第ψ図乃至第を図はそれぞれ第、２
図のトナークラウド形成機構を有する搬送手段を備えだ
本発明の現像装置の一例を示す概要構成図である。 Ｔ・・・トナー、　　　　Ｐ／〜ｐ＜＜・・・電極、／
・・基体、　　　　　−・・・絶縁層、３・・・イψ担
持体、　　　　ｖ、！・・・磁気ト°ラム、ｐａ、ｔａ
・・・スリーブ、　＜ｚｂ、、ｔｂ−・・磁石体、Ｎ、
Ｓ・・・磁極、　　　　　６・・・トナー溜り、７・・
・ドクターブレード、 に、　Ｉ／　、　Ｊ、２・・・クラウド制御筒、極、９
・・・現像装置４ケース、／Ｑ　、　／／・・・磁石、
Ｊ’ａ、／θａ　、　／／Ｂ、　、　／４’ａ　、　ｇ
ｌ＆　、　Ｊ、２ａ　＝−清掃部材、７）、　／３・・
・クリーニングブレード、／ｌ／・・補助制御電極、 １．３・・クラウド搬送磁気ドラム、 ／Ｊａ・・スリーブ、　　　／３ｂ・・・磁石体、／ｌ
・・・クリーニングブラシ、 ／７・・・磁気クリーニングドラム、 ／７ａ・・・スリーブ、　　　／７ｂ・・・磁石体、／
ざ・・・クリーニングブレード。 特許出願人　　小西六写真工業株式会社Ｘ″′ 塊５図 算６図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １４　　像担持体表面の現像領域にトナークラウドを発
   生又は搬送せしめて現像する現像装置において、前記ト
   ナークラウドの拡散を防ｆ卜する拡散防止手段を設けた
   ことを特徴とする現像装置。 ２、　前記拡散防止手段が、前記トナークラウドの有す
   る極性に対し特定の電界を形成するようになした電極で
   ある特許請求の範囲第１項記載の現像装置。 ３　前記トナークラウドを形成するトナーが磁性体を含
   有するとともに、前記拡散防止手段を磁石部材でなした
   特許請求の範囲第１項記載の現像装置。