JPS5929872B2 - トナ−層形成装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は潜像を現像剤にて現像する装置に関し、更に評
言すれば一成分磁性現像剤（以下一成分磁性トナーと云
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トナー層
形成装置に関する。

従来採用されている電子写真の静電像乾式現像方法とし
てはトナーとキャリヤーからなる二成分系現像剤を用い
る方法と、一成分現像剤を用いる方法とがある。二成分
現像法では必然的にキャリア粒子とトナー粒子の混合現
像剤を用い、通常現像過程の進行によりトナー粒子はキ
ャリヤー粒子に比べ遥かに大量に消費されるから、両者
の混合比が変化し、以て顕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つ
て、画質が低下する等の欠点を本来的に有している。こ
のため装置が複雑化し保守が面倒になる。他方、一成分
現像法を用いれば、高価なトナー濃度制御装置が不用で
あつて、装置を小型化軽量化できるのみならず、現像装
置のメインテナンスが不要となる。

一成分現像法には、更に、非磁性トナーを用いる方法と
磁性トナーを用いる方法とがある。後者は前者に比して
トナー搬送の簡便性、確実性、安定性等の面で遥かに優
れている。しかしながら一成分磁性トナーを用いた現像
法に於てはトナー搬送支持体上のトナー層厚の変動がそ
のまま顕画像上に濃度の変動となつて現れるため、トナ
ー層厚を均一にすべく現像剤規制手段が必要となる。斯
かる手段として、金属、樹脂、ゴム等をトナー層に圧接
するか、あるいは前記材料とトナ一搬送支持体との間隙
にトナーを通過せしめる方法等が採られる。このような
親庸ｕ手段を有する現像装置の従来例を第１図に示す。
感光体又は記録体等の潜像担持体ドラム１の表面に一定
の間隙を置いて設けられた非磁性体スリーブ２は矢印方
向に回転させられる。スリーブ２の内部には多極磁石体
３が回転しないように固定されている。スリーブ２と弾
性を有し該スリーブに圧接された規制部材４とで形成さ
れる空間をホツパ一とし、そこにトナー５を収容してい
る。スリーブ２の回転によりホツパ一内の磁性トナー５
が搬出されるが、トナー規制部材４によつてスリーブ上
には所定の厚さのトナー層が形成される。トナーに帯電
する必要のある場合には図示されない帯電装置を用いる
か、あるいはトナー規制部材４又はスリーブ２と磁性ト
ナーとの摩擦によつて所定の極性に帯電せしむることが
できる。スリーブ２上に斯る如く形成されたトナー層と
前記感光体又は記録体等の潜像担持体ドラム１とが近接
する過程に於て、帯電もしくは分極されたトナーは、ド
ラム１上に保持された潜像に選択的に供給されこれを可
視化する。第２図に剛性を有する現像剤規制部材４を用
いた点が前者と異なる同様の装置を示し、共通する要素
には同一符号を付してある。

一成分磁性トナーを用いた現像装置が以上のように簡便
な構成となるにも拘らず、従来の装置ではなく均一なト
ナー層を得ることが困難であるいくつかの欠点を有して
いた。

即ちトナー規制部材をトナー層に圧接する場合には、弱
く圧接するとトナーの落下や飛散を増大せしめ、強く圧
接するとトナー自身の凝集や、トナーの規制部材あるい
は搬送支持体への固着が発生する。一方定められた間隙
にトナーを通過せしめる方法に於ても凝集や固着が避け
られない。このような飛散・凝集・固着は著しく顕画像
を悪化させる。更に前記欠点を解決すべく付加装置を設
けると一成分磁性トナーを用いた簡便な構成であるとい
う利点が生かされなくなる。本発明は以上の欠点を一挙
に解決し、飛散・凝集・固着がなく良好な現像を行なう
ようにした簡便な装置を提供することを目的とする。

本発明の好ましい実施態様を略述すると、トナー搬送支
持体は非磁性材で形成され、トナー搬送面の背面内側に
磁石を固設し、該トナー搬送支持体表面に少なくとも先
端部は磁性体であるトナー規制部材を該磁石の極位置に
対向して近接せしめる事により非磁性搬送支持体の回動
に伴つて該支持体表面に形成される絶縁性磁性トナーの
層厚を磁界の作用によつて、実際の近接磁性体と該支持
体表面との間隙よりも小さくし、且つトナー飛散がなく
凝集の起らない均一なトナー層を形成するものである。

以下、本発明に係る実施態様に関して、図面を参照しな
がら詳述する。

第３図は本発明に係る現像装置が適用可能な複写装置又
は記録装置の一例の概略の構成を示すものである。

勿論これに限定されない。１１は、光導電層を含む感光
体ドラム等の潜像保持手段で、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。

１２は周知の感光化帯電装置、１３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ム等を投影する
光像照射装置である。

これらにより感光体１１に静電像を形成する。この静電
像形成プロセスは、所謂カールソンプロセス、或いは特
公昭４２−２３９１０号公報、同４３−２４７４８号公
報、同４２−１９７４８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。又は磁気潜像形成プロセスの変形も行える。１４は
本発明に基づく現像装置であり、これにより感光体１上
の潜像に従つたトナー粒子画像を形成する。

５は斯るトナー像を転写材１６に転写する装置である。

尚転写性向上のため転写前にあらかじめ顕画像にコロナ
放電等により電荷を付与する場合もある。１７は、転写
後の感光体１１上の残留トナーを清掃して除去し、感光
体の再使用のためのクリーニング装置である。

第４図は、本発明に係る現像装置の１実施態様を示すも
のである。

図に於て、２１は静電像保持手段としての感光ドラムで
ある。２２は静電像保持手段２１に対向して設けられた
現像剤支持部材としての、矢印方向に回動する非磁性円
筒（以下スリーブと記す）である。

２３ぱスリーブ２２内に固設された磁石であり、少なく
とも現像剤２５をスリーブ２２上に担持し、現像領域ま
で搬送する磁極を有している。

２４はスリーブ２２表面に絶縁性磁性トナー２５を塗布
し、その形成されるトナー層の厚みを規制するドクター
ブレードであり、この実施態様によれば、少なくとも先
端部２４ａは磁性体とするものである。

ドクターブレード２４によつて形成された均一で薄いト
ナー層２６はスリーブ２２の回動によつて現像領域に達
し、感光ドラム２１上の静電荷パターンを顕像化する。
第５図は上記実施態様に適用される現像装置のトナー層
厚み規制手段とその配設部の拡大図である。

２７は、スリーブ２２内にドクターブレード２４に対向
して設けられた固定磁石であり、磁極Ｎはドクターブレ
ードの方を向いている。

この時磁石２７による磁力線は、ドクターブレード２４
に於る磁性体で作られた先端部２４ａの更に先端近傍に
達する。ドクターブレード２４の先端部２４ａが非磁性
体であると、磁性トナーにはトナー支持部材表面２２へ
の引力（磁力、静電吸着力、フアンデルワールスカ等）
しか働かないのでスリーブ２２の回動に伴つて形成され
るトナー層は厚くなる。しかもトナーブラシの穂先がド
クターブレードと強く摺擦される為、トナーのブレード
への固着による層厚の減少あるいはムラを引き起す。と
ころで磁性トナーは、磁界中で、磁力線密度の疎なる部
分から密なる部分へ、即ち磁束密度勾配の方向ヘカを受
けるのであるから、ドクターブレードの先端部２４ａを
磁性体とした場合、磁石２７の磁極幅Ｌをドクターブレ
ード２４の磁性体部分２４ａの先端幅１より大きくしな
いことにより、磁性トナーのドクターブレードへの引力
を発生することができ、その結果トナーはドクタープレ
ード４とスリーブ２との最近接距離ｂより小さな層厚を
定定に形成することが可能となる。しかしながら本発明
者等が行つた実験ではドクターブレード先端のスリーブ
への対向面３１の幅１が０．３ｍｍより小さいとトナー
層にムラを発生し好ましくなかつた。これは前述したト
ナーのドクターブレードへの引力をあまりにも狭い領域
で得ようとしたため磁束密度勾配が急峻になり過ぎトナ
ー層形成に不安定性をもたらしたものと考えられる。一
方前記ドクターブレード先端面３１を０．３ｍｍ以上に
した場合には、特に先端面３１が平面でなくとも、ドク
ターブレードとスリーブの最近接距離ｂと、斯かる最近
接点に於るスリープ上の接平面２８と前記先端面３１と
の最大距離ａとが、スリーブに内包された磁石２７によ
るトナー層形成に有効な磁力到達範囲内であれば、スリ
ーブとドクターブレードの最近接点と最大距離点とが前
記先端面３１のいずれにあつても良い結果が得られた。
勿論前記先端面は前記接平面と平行であつても構わない
。更に本発明者等が前記先端面を有する磁性体ブレード
を用いて実験したところ、ドクターブレードのトナー進
入面２９と前述の接平面２８とのなす角をθ２、ドクタ
ーブレードのトナー排出面３０と該接平面２８のなす角
をθ１とした時、θ２〉９００、θ１≧３０すとすれば
良いことが分かつた。

即ちθ２〉９００とすることにより、スリーブとドクタ
ーブレードとのトナー進入間隙より大なる長さを有する
トナーブラシの該間隙より高い部分を、磁力の働いてい
る部分に不必要に押し込めることがなくなり、トナー同
士の凝集を防ぐことができる。またθ１については、θ
１く３００とするとドクターブレードのトナー排出面３
０に於て磁束が先端に集中せずブレードによつて形成さ
れるトナー層厚が不安定でムラを生ずるようになる。θ
≧３０厚とすればこのようなムラが除去できることが判
つた。以上の構成の如き磁性体ブレードを用いれば、極
めて均一で薄いトナー層が形成され、トナーの凝集やブ
レードへの固化もなく、更に前記トナー層は磁力到達範
囲の臨界領域の内側に形成されるため飛散もなく、簡便
な構成で安定な画像を供することができる。

第６図は、第５図に示した実施態様のドクター・ブレー
ドの変形態様を示すもので２４′，２９１，３０″，３
負ま夫々第５図に示した要素２４，２９，３０，３１に
対応するが、その形状を変形してある。

第７図に、本発明による安定な画像を供すべき、ドクタ
ーブレードの前記角度θ１，θ２の好ましい領域を示す
。

図中斜線部が実験によつて得られた斯かる好ましい領域
を示す。以下に本発明に係る１実施例を示す。

一成分磁性トナーを用いる現像法としてトナー支持部材
表面にトナーを薄く均一に塗布した後に、トナー層厚よ
り大きな間隙をもつて静電潜像に対向せしめこの間隙中
をトナーを移行させて現像す′る方法がある（例えば特
願昭５３−９２１０８号等）この方法に依れば非画像部
へのトナーの付着が少く且つ階調性も良い。

この現像法では、静電潜像電位による静電気力によつて
トナーが飛行するので、トナー層と静電潜像との間隙を
大きくするのは好ましくない。前記間隙は数１００ｆｔ
ｍ程度である。トナー層厚としては更に小さいものが必
要であるが、本発明に基くところの現像装置を用いるに
、容易に規定のトナー層を安定に形成し得る。本発明者
等の行つた実験では非磁性スリーブとして非磁性ステン
レスを用い、内包せる固定磁石のスリーブ表面での磁束
密度１０００ｇａｕｓｓ磁極幅Ｌ−５ｍｕ、厚み規制部
材は鉄製で先端面は幅１＝０．５ｍｍの平面であり、θ
１−４４端、θ２ 一１１２５であり、また先端面の出
口側にスリーブへの最近接点を設けたものを、スリーブ
よりの最近接距離ｂ＝３００ｔｔｍで前記磁極に対向し
て固定した。

使用したトナーは、樹脂分としてスチレン−マレイン酸
３重量部にマグネタイト１重量部 二を混練粉砕し、平
均粒径８μ程度のものである。厚み規制されたトナー層
厚は略１００μｍであり、スリーブと感光ドラムは３０
０μｍの空気間隙を隔てて１１０ｍｍ／Ｓｅｃの等周速
で回転させた所良好な現像画像を得ることができた。本
発明頃斯かる実施例に限定されないこと勿論である。

また、上記スリーブと潜像保持面との間の間隙にバイア
ス電界を印加することができる。更に、上述した静電潜
像の現像のみならず、磁気的記録媒体に磁気潜像を形成
し、これを磁性現像剤で現像する装置にも適用できるも
のである。本発明は以上詳述したように次を特徴とする
現像装置を提供するものである。（１）潜像保持手段に
対向して設けられた現像剤支持手段２１と、該現像剤支
持手段上に磁性現像剤を供給する手段と、該現像剤支持
手段上に供給される磁性現像剤の層厚を規制する手段２
４とを有する現像装置において、上記現像剤厚み規制手
段２４が、該現像剤支持手段２１の背面に設けられた固
定した磁界発生手段２７と、該固定の磁界発生手段に対
向して該現像剤支持手段表面に近接して設けられた、該
固定磁界発生手段からの磁力線を集束させる手段２４ａ
，２４ａ′とを有することを特徴とする、現像装置。

（２）前項記載の現像装置において、前記磁力線集束手
段２４ａ，２４ａ″の現像剤支持手段の可動方向の先端
巾１が、０．３ｍｍ以上で且つ前記固定の磁界発生手段
２７の磁極幅Ｌよりも狭い先端面３１，３１″を有し、
前記磁力線集束手段と現像剤支持手段とが最近接する点
での現像剤支持手段における接平面２８と前記現像剤厚
み規制手段の現像剤進入面２９，２９″とのなす角θ２
が９００より大きく、該接平面と現像剤厚み規制手段の
現像剤排出面３０，３σとのなす角θ１が３０像以上で
あることを特徴とする現像装置。本発明は、以上のよう
な構成であるから、一成分磁性トナーを用いた現像装置
であつて、簡便な構成で、該トナーの飛散、凝抵固着が
なく良好な現像が行なえる効果がある。

尚、磁性トナーを、内部にマグネツトロールを有するス
リーブの外周面に該マグネツトロールの磁力により付着
せしめて現像を行うに際し、あらかじめ、該スリーブ外
周面に磁性体を対向せしめて、上記マグネツトロールと
該磁性体によつて生じる磁力によつて、上記スリーブの
外周面に付着するトナーの層厚を一定に規制するように
した装置は特開昭５３−１２５８４４号公報に記載され
ている。

しかるに、公報に記載のものは、１導電性の磁件トナー
を用いて、該トナーに静電像電荷と反対極性の電荷を誘
導し、その吸引力によりトナーを静電像側へ付着させて
いること、２上記磁性体によつて規制されるトナー層厚
をスリーブと静電像担持体との現像間隙より厚くしてい
ること、３スリーブを固定し、その中のマグネツトロー
ルを回転させていること、また４上記磁性体に対向する
マグネツトロール側の磁極をＮ−Ｓ−Ｎ・・・・・・・
・・と交互に変化させ、両者の間に作用する磁界を変動
させていること等が要素となつているものである。しか
るに本発明に係る実施態様においては、これら各要素を
有しておらず、１絶縁性の磁性トナーを用いて、スリー
ブとの（及びｌ・ナ一同志の）摩擦により帯電を行つて
いること（更にコロナ放電等により斯かる帯電を助勢し
てもよい）、そしてこのように所定の一定極性に帯電さ
れたトナーを潜像電位によりスリーブ表面から転移され
ている（更にバイアス電界を引加してトナーの移行を制
御することができる）こと、２スリーブに対向した磁性
体ブレードによつて規制されるトナー層厚は、スリーブ
と潜像担持体との現像間隙より薄く数１００μ等の厚さ
におさえていること、３、４スリープを回転させ、その
中のマグネットロールを固定して、上記磁性体ブレード
と該マグネツトロールとの間に作用する磁界、磁力線を
均一に保持し、これにより所期の目的を達成し且つ前述
のトナーの外方飛散、凝集、固着等の現像を除去してい
る。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は従来の現像装置の説明図、第３図は
本発明に係る現像装置が適用可能な像形成装置の一例の
概略構成図、第４図は本発明に係る現像装置の１実施態
様の説明図、第５図はその現像剤厚み規制手段と現像剤
支持手段との位置関係を示す拡大図、第６図は第５図に
示した態様の変形態様を示す説明図、第７図は本発明に
係る実施態様における現像剤厚み規制手段の現像剤進入
面、及び排出面の設定角度の範囲を示すグラフを表わし
た図である。 ２１・・・・・・現像剤支持手段、２４・・・・・・現
像剤厚み規制手段、２７・・・・・・固定の磁界発生手
段、２４ａ，２４ａ″・・・・・・磁力線集中手段、３
１，３１′・・・・・・先端面、２８・・・・・・接平
面、２９，２９″・・・・・・現像剤進入面、３０，３
σ・・・・・・現像剤排出面。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 移動するトナー支持手段と、該トナー支持手段上に
   磁性トナーを供給する手段と、該トナー支持手段の背面
   に設けられた固定した磁界発生手段と、該固定の磁界発
   生手段に対向して該トナー支持手段表面に近接して設け
   られた上記磁性トナーの層厚を規制するための磁性体と
   を有し、該磁性体先端のトナー支持手段への対向面の幅
   が０．３ｍｍ以上、且つ該固定した磁界発生手段の磁極
   幅以下であり、該磁性体とトナー支持手段とが最近接す
   る点でのトナー支持手段における接平面と前記磁性体の
   トナー進入面とのなす角θ＿２が９０°より大きく、該
   接平面と磁性体のトナー排出面とのなす角θ＿１が３０
   °以上であることを特徴とするトナー層形成装置。 ２ 磁性体はトナー支持手段上のトナー層の厚みを規制
   するドクターブレードの先端部に設けられていることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載のトナー層形成装
   置。 ３ 磁性体とトナー支持手段との間隙は、トナーがその
   間隙を通過する方向に向つて漸次狭くなつていることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載のトナー層形成装
   置。 ４ 磁性体のトナー支持手段に面する部分がトナー支持
   手段の接平面と平行であることを特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載のトナー層形成装置。