JPS59204868A - 現像剤薄層形成装置 - 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】 ＩＬ工夏ｍ野 本発明は乾式現像剤の薄層形成装置に関する。更には、
非磁性現像剤の薄層形成装置に関する。

鎧ｍ吉 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っている。

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った。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式としてビーバーの
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、表面がベルベット等の繊維で
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ｍ離間に存在する現
像剤への摩擦帯電電荷賦与は行われないため、ゴースト
等の発生しやすい問題点があった。

灸貝ＪとＷ預 本件出願人等は上述の従来方法と全く異なる　　・新規
な薄層形成方法として、現像剤保持部材の表面の移動方
向に関し、磁性粒子拘束部材の上流側に磁性粒子による
磁気ブラシを形成し、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を既に提案し
た。しかし乍ら、この現像装置においては、容器内で磁
性粒子が十分に循環していないと、現像剤へのトリポ付
与が不十分となり、従って、現像剤のスリーブへの付着
が不十分となって、最終的な現像像がカブリの多いもの
となってしまうことが判明した。従って、本発明は、容
器内に拘束された、磁性粒子を使用して、現像剤保持部
材上に非磁性現像剤の薄層を形成する装置において、磁
性粒子が容器内で十分に循環する現像剤薄層形成装置を
提供することを目的とする。

ｉ１皇１遣 本発明によれば、下部近傍に開口を有する現像剤供給容
器と、該開口に設けられ、前記容器の内部と外部を無端
移動可能な現像剤保持用非磁性部材と、該保持部材内部
に設られた固定磁界発生手段と、前記開口の上部近傍に
設けられ、固定磁界発生手段とともに前記磁性粒子の基
層を現像剤供給容器内に拘束する磁性粒子拘束部材と・
を有する現像剤薄層形成装置において、前記磁界発生手
段が、前記磁気粒子拘束部材との間の磁界で磁性粒子を
前記容器内に拘束する磁性粒子拘束磁極と、前記現像剤
保持部材の移動方向に関し、該磁性粒子拘束磁極の上流
側に位置する搬送極と、該搬送極のさらに上流に位置す
るシール極とを有し、前記搬送極部の現像剤保持表面に
おける磁束密度を、磁性粒子拘束磁極の同表面における
磁束密度よりも小さくしたので、この搬送磁極による搬
送力は、その比較的小さい磁束密度故に、現像剤保持部
材表面近傍に限定され、したがって、該表面から外方に
少し離れたところで七の搬送力が及ばない。このため、
この部分では搬送力と逆方向の動き（重力などによる）
が発生し易すくなって、十分な循環が行いる。

１廠１ 以下本発明の実施例を図面とともに説明する。第１図は
本発明の非磁性現像剤薄層形成方法および装置の説明図
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は円筒状である
が、無端移動するウェブ状としても良い。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を矢印す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１３が設けられている。

現像剤供給容器１３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１２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室、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１３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
れないようになっている。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１４が固定的に設けられている。磁石１４は固定さ
れているので、現像剤保持部材１２のみが回転する。こ
の磁石１４は後述の磁性粒子拘束磁極２０、搬送磁極２
１およびシール磁極２２を有する。

現像剤供給容器１２の開口の上部近傍には磁性体よりな
る磁性ブレード１５（磁性粒子拘束部材）が配置されて
いる。この磁性ブレード１５に対して現像剤保持部材１
２を介した反対側には磁石１４の磁性粒子拘束磁極２０
あるが、磁性粒子拘束磁極２０の位置は磁性ブレード１
５の対向する位置より現像剤保持部材１２の回転方向上
流側位置にある角度θ（５〜５０度）ずれて配置されて
いる。

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、基層１６を形成させる。この基層を形成する混
合体は磁性粒子に対して約５〜７０％（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・＜″は７
０〜１５０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。基層１６中の磁性粒子は磁石１４の発生する磁
界により磁気ブラシを形成し、この磁気ブラシは後述の
循環作用を行う。磁性粒子拘束磁極２０と磁性ブレード
１５間にも磁気ブラシが形成されこれは基層１６の磁性
粒子を現像剤供給容器１３の内部に拘束する。

この基層１６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
量は前記の基層１６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、基層１６と現像剤層１７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１３に振動を与えて、磁
性粒子と非磁性現像剤の比重の差および磁石１４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、
十分な磁気ブラシ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、磁気ブラシの長期的な安定性
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、各磁極
による磁界および重力の作用により、第２図に破線矢印
で示すように循環運動を行なう。すなわち、現像剤保持
部材１２の外表面近傍では現像剤供給容器１３の下部の
磁性粒子は磁石１４による磁界と現像剤保持部材１２の
回転の相互作゛用により現像剤保持部材１２の外周にそ
って上昇し、このときに、非磁性現像剤と現像剤保持部
材１２の表面は接触して基・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
トリポ付与を少なくし、必要な帯電を現像剤保持部材１
２かう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。

磁性粒子は現像剤保持部材１２の回転により上昇して行
くが、磁性ブレード１５と磁性粒子拘束磁極２０との間
に形成される磁界により、現像剤保持部材１２表面と磁
性ブレード１５の先端の間隙を通過することをさまたげ
られる。したがって、この部分の磁性粒子は、あとから
つぎつぎに送られてくる磁性粒子に押されて、第２図に
破線矢印で示すごとく旋回して、その後、重力によりゆ
っくりと落下する。この落下の間に現像剤層１７の下部
の非磁性現像剤を取込んで現像剤供給容器１３の下部に
戻り、これを繰返す。

一方、摩擦帯電された現像剤は非磁性であるため磁性ブ
レード１５先端と現像剤保持部材１２表面の間隙に存在
する磁界で拘束されず通過でき、磁性ブレード部に形成
された磁気ブラシ部で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ィングされて現像剤保
持部材１２の表面に載って現像剤供給容器１３のが外部
に出て感光体１１の表面に対面して現像に供される。

次に、磁性粒子の循環について詳細に説明する。

第２図は、３極構成の磁石１４の、現像剤保持部材表面
での磁束分布を極座標で示す。搬送磁極２１近傍の磁力
は、表面での磁束゛密度が磁性粒子拘束磁極２０磁極の
磁束密度に比して小さいため、磁界が現像剤保持部材１
２近傍に限定され、表面から離れた磁性粒子には働かな
い。従って、２４で示す部分には、主に重力およびその
上部の非磁性現像剤の重力の影響が相対的に強く働く。

一方、磁性粒子拘束磁極２０はその拘束作用を行うため
に十分な大きさの磁束密度をもたらす。これによって、
破線矢印で示すように、磁性粒子は非磁性現像剤粒子と
ともに、磁性粒子拘束磁極２０゜シール磁極２１間を循
環運動する。ここで、搬送磁極が単極で構成される例で
説明したが、複数極の場合においても、それぞれの極に
、単極の場合に相応する磁束密度、半値ｌ】を有せしめ
ることにより、同様の効果が得られる。

次に、それぞれの磁極について、さらに詳細に述べる。

磁性粒子拘束磁極２０では、現像剤保持部材１２表面の
磁束密度が３００〜７００　ガウスである。この磁束密
度は、磁性粒子拘束磁極２０の機能、すなわち、磁性粒
子を現１「容器１３内に拘束し、かつ、磁性粒子の運動
を十分に生ぜしめる値である゛。搬送極２１では磁性粒
子拘束磁極２０よりも小さい３００〜５００ガウスが適
当である。この値で、搬送磁極２１は、シール磁極部２
２から磁性粒子を非磁性現像剤とともに磁性粒子拘束磁
極２０へ搬送し、しかも、大きな穂立ちのブラシを形成
しないので、前述の如く、搬送力の存在を現像剤保持部
材１２近傍に限定することができる。

シール磁極２２部では２００〜８００ガウスである。

第３図は、第２図にて詳述した磁石１４を使用した場合
の循環の状態を示すものである。現像剤保持部材１２の
回転によって、磁性粒子と非磁性現像剤とは図示の如く
小ループを形成して循環回転しながら全体として、現像
剤供給容器１３内に大きな一つのループを形成して循環
する。

このようにして、磁性ブレード１５に搬送された非磁性
現像剤は、現像剤保持部材１２表面にて鏡映力により均
一に薄く塗布されるが、磁性粒子は、磁性粒子拘束磁極
２０による磁界拘束力が、現像剤保持部材２０との静電
的付着力、機械的な摩擦力による搬送力よりも大きくな
るように設定されているので、非磁性現像剤とともに現
像剤容器１３外に出ることはなく、磁性粒子、拘束磁極
２０極の循環力と自重によって図のループにそってシー
ル磁極２２近傍へと移動する。

第４図は磁束密度分布を変えて、搬送磁極２１の磁束密
度を磁性粒子拘束磁極２０とほぼ同じにした場合を示す
ものである。磁性粒子拘束磁極２０磁、シール磁極２２
の磁束密度は第２図の場合と同じく、それぞれ３００〜
７００ガウス２００〜６００ガウスである。このような
磁束密度分布の場合最初の段階では、循環は第２回磁束
密度の場合として第３図に示すものと同一であるが、現
像剤保持部材１２の積算回転数がふえるに従ってシール
磁極部の磁性粒子は搬送磁極２１の磁力と現像剤保持部
材１２の搬送力により、磁性粒子拘束磁極２０部ヘトラ
ップされて、最終的には、循環ｔｉ第５図に示す状態と
なってしまう。これは、搬送磁極１１の磁力が大きいた
めに、磁性粒子拘束磁極２０からシール極１２へ落下す
る磁性粒子が完全に磁性粒子拘束磁極２０、搬送磁極２
１の磁界にトラップされてしまうことによる。

第６図は、第５図の循環状態となった場合の現像剤容器
１３内の磁性粒子の分布状態を示す。

このように、循環距離が短い場合は現像剤保持部材１３
と非磁性現像剤の接触が不十分で、トリポ付与が不十分
となり、現像画像がカブリの多いものとなる。

第７図は、シール磁極２２の作用を示すものである。シ
ール磁極２２は、現像剤容器内の開口の下部にそれと対
向する位置に設けたシール磁性体８との間に磁気ブラシ
を形成する。この磁気ブラシの作用を考察するために、
まず磁性体８が存在しない場合を考える。磁性粒子は、
初期の状態では、矢印１５で示すような循環運動を行う
。この状態では、磁性粒子が十分にシール磁極２２部へ
供給されるので十分な磁気ブラシが形成され、現像剤保
持部材１２の下部は、この磁気ブラシにより、完全にシ
ールされて、ここから非磁性現像剤が流出飛散すること
はない。しかし、現像剤保持部材１２の積算回転数の増
加とともに、磁性粒子の多くは、磁性粒子拘束磁極２０
に近傍に滞留する。

従って、シール磁極２２部に存在していた磁性粒子は徐
々に減少し、現像剤供給容器１３内の透磁率が減少し現
像剤保持部材１３内に設けられた磁極からの磁界が十分
に達しなくなる。このため、初期状態における磁性粒子
の循環ループ２５は最終的には２Ｂで示す様に変化する
。この結果、非磁性現像剤が容器１３の下部に堆積し、
この状態ではすでにシール作用を行う磁気ブラシが存在
しないために、機内の振動、現像器自体の振動により、
非磁性現像剤が流出、飛散するので不都合である。

シール部でのこのような磁性粒子の減少を抑えてシール
を完全に行うことが好ましいが、この作用がシール磁極
２２と対向して設けられた磁性体８により行われる。こ
の磁性体８の存在により、長時間使用後においても、現
像剤供給容器１３下部からの現像剤の流出、飛散は発生
しない。勿論、現像器を着脱する際でも飛散、流出が生
じない。シール磁極の最適磁束密度は磁性粒子飽和磁化
粒度分布、非磁性現像剤の粒度、トリポ付与などの物性
に加えて、シール磁極と対向する磁性体の形状、距離に
より一義的には定められないが板状の磁性体を用い、現
像剤保持部材１２表面との間隙を１■とし、飽和磁化的
１００　ｅｎｕ　／　ｇの磁性粒子を用いた場合で２０
０〜６００ガウスである。

ここで使用する現像方法としては特開昭５５−１８６５
６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１９により電圧
が印加される。バイアス電源１９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基層１６から現像剤保持部材１２に
供給され、基層１６における不足分は、前述の循環運動
により現像剤層１７から供給される。

２層構成とした場合、基層１６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
１７は磁性粒子を全く含有しないか、あるいは装置の使
用とともに不可避的に発生する磁性粒子の喪失を補う程
度の僅かの量であるため、基層１６内の磁気ブラシの状
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、基層１６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。

上記の実施例で画像形成を実際に行なった結実現像剤中
の磁性粒子と現像剤の重量比に依存せず、画像濃度が、
一定で良好な画像が得られた同時、環境依存性の低い現
像装置であることも環境試験により確認された。

なお、上記原理説明では規制部材に鉄等の磁性体よりな
る磁性ブレードを用いているが、アルミニウム・銅・樹
脂等の非磁性体よりなる非磁性ブレード又は容器を構成
する樹脂やアルミニウム等の非磁性体の壁を、この規制
部材として用いることもできる。しかし、この場合、磁
性粒子の流＼ 出を防止するため、スリーブと規制部材との間隙を磁性
ブレードを用いるときよりも更に小さくする必要がある
。また、磁性ブレードを用いる場合は、ブレードと磁極
間の磁界により現像剤の出口部に安定して磁気ブラシが
形成できる点で好ましい。

発」Ｌ９」Ｅ釆 以上説明したように、本発明によれば、磁性粒子が、磁
性粒子拘束磁極２０とシール磁極２２間で比較的長距離
循環するため現像剤保持部材との接触時間が十分とれる
ので、非磁性現像剤にトリポ付与が十分に行われ、現像
像のカブリの発生を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による現像装置の断面図、第２図は第１
図の装置における磁束分布図、 第３図は第１図の装置を作動させた場合の磁性粒子の循
環状態を示す断面図、 第４図の本発明によらない磁束分布の一例を示す断面図
、 第５図は第４図による磁束分布の場合の磁性第６図は第
５循環状態で運動を継続した後の、磁性軸子の分布を示
す断面図。 第７図は循環経路の変化を示す断面図である。 符号の説明 １１、　　電子写真感光体 １２、　　現像剤保持部材 １３、　現像剤供給容器 １４、　　固定磁界発生手段 １５、　　磁性粒子拘束部材 １６、　基層 １７、　　非磁性現像剤層 １９、　　バイアス電源 ２０、　　磁性粒子拘束磁極 ２１、　搬送磁極 ２２、　シール磁極 齋１　図 第　２　図 夏　３　図 第　４　　図 篤　Ｓ　図 第　６　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 下部近傍に開口を有する現像剤供給容器と、該開口に設
   けられ、前記容器の内部と外部を無端移動可能な現像剤
   保持用非磁性部材と、該保持部材内部に設られた固定磁
   界発生手段と、 前記開口の上部近傍に設けられ、固定磁界発生手段とと
   もに前記磁性粒子の基層を現像剤供給容器内部に拘束す
   る磁性粒子拘束部材と、を有し、 前記磁界発生手段が、前記磁気粒子拘束部材との間の磁
   界で磁性粒子を前記容器内に拘束する磁性粒子拘束磁極
   と、前記現像剤保持部材の移動方向に関し、該磁性粒子
   拘束磁極の上流側に位置する搬送磁極と、該搬送磁極の
   さらに上流に位置するシール磁極とを有し、前記搬送磁
   極部の現像剤保持表面における磁束密度を、磁性粒子拘
   束磁極の同表面における磁束密度よりも小さくしたこと
   を特徴とする現像剤薄層形成装置。