JPS5948383B2 - 現像装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は潜像担持体上の潜像を現像する現像装置に関す
るものであり、詳しくは現像剤に外部より電圧を印加し
現像を行なう現像装置の改良に関する。

本発明の説明にあたり電子写真複写機を例に説明する。

従来の電子写真複写機における感光体の現像方法として
は、カスケード、ファーブラシ、パウダークラウド、磁
気ブラシ等の方法がある。これら方法によるものは、十
分な中間調再現が困難であること、現像装置が大型化す
ること、トナー飛散により装置が汚染すること等の問題
点を有している。一方、磁気ブラシによるものは現像装
置が小型となり、中間調の再現性も良く、高速複写にも
適用できる等の利点を有している。しかし、この磁気ブ
ラシ法は磁性体キャリアと可帯電着色トナーを有する現
像剤を用いるため、トナーの含有比が低下すると画像部
にキャリヤによるスクラッチ（引つかき）跡を生じ、逆
にトナーの含有比が上昇すると非画像部にトナーカブリ
を生ずることがある。又、この現像方法はキャリヤとト
ナーの摩擦帯電により電荷を得たトナーを感光体の静電
潜像に付着せしめるものであるため、キャリヤの表面状
態が複写画像へ及ぼす影響は大である。疲労劣化したキ
ャリヤ、つまり表面がトナーで包まれてしまつた様なキ
ャリヤでは、キャリヤ表面の物理的、化学的状態如何に
よつて摩擦帯電を生じ難くなるため、潜像へのトナーの
付着が不完全となり、かえつてキャリヤのカブリ（即ち
劣化キャリヤが画像面一面に付着する現像や、白黒画像
の境界付近に顕著にキャリヤが付着する現像）等が生ず
るものである。そこでキャリヤなしの現像剤、つまり磁
性体トナーを用いた現像方法が考えられるわけであるが
、磁性体トナーはその質量が一般の樹脂トナーのそれに
比較して数十倍返くある。このため、表面の滑らかな感
光体若しくは感光紙には付着し難い性質を有し、その結
果完全な現像が望み得ないことがある。ところで従来磁
性体トナーを低抵抗（１０２〜１０５Ω儂）材質で作り
、導電性磁性部材に吸着させて現像する方法が知られて
いる。

これは潜像電荷により、磁性部材を通して誘起された潜
像とは逆極性の電荷と潜像電荷との間の静電気力を用い
て顕像化する方法である。しかしこの方法はトナー抵抗
が低いので、摺擦を繰り返す間に潜像部が除電されてし
まつたり、又は潜像電荷により該トナーが容易に潜像と
同極性に帯電してしまい、ネガ画像を生じる等の欠点が
ある。そして更に現像されたトナーを普通紙の転写材に
転写することは極めて難しい。これもトナーが低抵抗で
あるため任意極性に容易に変換してしまうことから生ず
る現象であつた。本発明は、高絶縁性（１０１０〜１０
１２ΩＣＴＬ）の磁性体トナー（以下トナーと称する）
を現像剤とし、該トナーの粒子表面にムラなく電荷を付
与することにより上記の欠点を除去し、良好な現像を行
なうための現像装置を提供するものである。

上記目的を達成する本発明とは、高絶縁性磁性体トナー
を、導電性非磁性体円筒の表面に設けられ、該磁性体ト
ナーを導電性円筒と電気的に絶縁する層の上に担持し、
該非磁性体円筒内に配設したマグネツトの磁力により搬
送して潜像担持体上の潜像を現像する現像装置であつて
、該非磁性体円筒上の磁性体トナーに接触させた電極に
電圧印加手段から電圧を印加して、該磁性体トナーを荷
電せしめて現像を行なうものである。なお上記非磁性体
円筒は、導電性非磁性体円筒上に非磁性絶縁材料を設け
た構成とすることにより、該円筒にバイアス電圧を印加
することが可能となり、かぶりのない現像ができる。ま
た上記非磁性体円筒による現像剤の搬送は、内側のマグ
ネツトと非磁性体円筒の相対回転により行なう。本発明
の現像装置は感光体や絶縁体上の潜像を現像するもので
あり、これら潜像を担持する部材及びマグネツトの形状
は何ら限定されない。なお上記非磁性体円筒を以下単に
スリーブと称す。以下実施例及びその説明図に従い本発
明を詳説するが、ここでも電子写真複写機を例に説明す
る。第１図は本発明に係る現像装置を備えた複写機の実
施例図面である。

図において、１は感光体で表面絶縁層と光導電層と導電
基体とを有する三層構成であり矢印方向に回転する。そ
してコロナ放電器２による一次帯電、コロナ放電器３に
よるＡＣ除電及び光学系４による同時光像露光、更に光
源５による全面露光を施す如き例えば特公昭４２−２３
９１０号に記載のプロセスによつて静電潜像が形成され
る。静電潜像は、通常暗部潜像電位＋４００〜＋６００
Ｖ１明部潜像電位０Ｖになるように条件が設定される。
該静電潜像は、本発明による現像装置６の磁性体トナー
により顕像化され、該磁性体トナーは転写用帯電器７に
より転写材Ｔに転写された後．定着器８により転写材上
に加熱定着される。

磁性体トナーの例としては、重量比でポリスチレン４０
部、マグネタイト６０部、カーボン３部を混合し、以下
の製法によつたものが考えられる。

先ず、それらを混合したものを用いて１５分間の振動ミ
ルを行ない、次に１５０℃のもとでロールミル、順次に
ハンマーミルによる粗粉砕、ジエツトミルによる微細砕
を行ない、５μ以下及び溶解温度３０℃以下のものを除
くことによつて良好な磁性体トナーが得られる。第２図
は第１図の現像装置６の断面図で、本発明に係る現像装
置の実施例である。

図に於て、１は静電潜像を有する感光体であり、矢印方
向に回転する。

９は現像剤としてのトナー１０を収容する現像容器、１
１は矢印方向に回転するマグネツト（以下、磁石ローラ
ーと称す）であり、磁極はＮ極とＳ極を交互に着磁して
ある。

そしてその周囲には固定した非磁性絶縁体のスリーブ１
２が設けてある。更に該スリーブ表面に近接して回転可
能な円筒状の非磁性導電材料で構成した電極１３が構成
されており、バイアス源１４から負のバイアス電圧（−
５００〜−１０００Ｖ）が印加されている。そして磁石
ローラの回転による磁極Ｎ，Ｓの交互の変化は、例えば
、０．５〜１．５ｍｍの一定の厚みに規制部材１５で規
制されたトナーに対し、スリーブ１２上でころがる様な
自転力を与える。

つまり、ラセンの矢印Ｐに示す様に、トナーはスリーブ
表面に沿つて自転しながら搬送されるが、現像領域Ａに
達する前に電極１３との接触分離により感光体１上の静
電潜像とは逆極性の適当な電荷量に帯電される。帯電し
たトナーは現像領域Ａで磁極により穂立し、感光体の静
電潜像を現像する。以上の現像装置６に於ては、現像領
域Ａでの卜ナーの厚みがＯ．５〜１．５ｍｌであるため
感光体１との接触状態が浅く、多量のトナーによるトナ
ーの飛散、非画像部でのトナーかぶり等が少ない反面、
トナーが不足し現像能力が低下しがちと考えられる。し
かし磁石ローラの極数の増加、該磁石ローラの回転速度
の上昇により、現像領域Ａへ送り込まれるトナー量を増
加せしめることにより、現像能力を高めることができる
。ところで現像装置６の上記スリーブ１２は、導電性非
磁性体円筒１２ａの表面にＯ．１〜Ｏ．３ｍｍ厚の非磁
性絶縁材の被覆１２ｂが施してある。

この導電性非磁性体円筒１２ａに用い得る材料としては
、アルミニウム合金、黄銅、銅等があり、また非磁性絶
縁材の被覆１２ｂとしては、各種の合成樹脂塗料を塗布
したり又は絶縁フイルムを巻付けて作成しても良い。上
記の様に非磁性体円筒１２を２層構成にすることによる
効果としては、トナーの帯電効率を上昇させることにあ
る。即ち、卜ナー帯電用の電極ローラ−１３とスリーブ
１２内部の導電性非磁性体円筒１２ａとの間には高い電
位差が生じており、この状態でトナーと該電極ローラ−
１３とを接触させ、電極ローラーとの摩擦及び電圧を印
加した電極ローラーからの電荷注入によりトナーを帯電
している。このためトナーとローラ−１３とが接触又は
分離するとき、トナーの粒子間に存在する空気間隙を通
じて火花放電が生じ、その結果、上記被覆１２ｂが無い
とバイアス電圧低下等の幣害を生じて好ましくない。ま
たスリーブ１２の表面が絶縁状態であることにより、電
極ローラ−１３との接触により荷電されたトナーが電荷
減衰することなく、現像域Ａに達することが可能となる
。なお本発明のこの実施例の現像装置６におけるトナー
の帯電手段としては電極ローラ−１３を用いているが、
このローラ−１３の回転は矢印方向とすることが望まし
い。この様に電極ローラ−１３を用いる効果としては、
搬送中のトナーの通過を妨げることがないことである。
またコロナ放電により帯電する場合は搬送中の表面トナ
ーを帯電するだけだが、電極ローラーを用いることによ
り内部トナーまで帯電することが可能となり、更にコロ
ナ放電時にありがちであつた環境変動時の不安定さがな
い。第２図の実施例の様に固定スリーブ１２の内側に設
けた回転磁石ローラーから成る現像装置においては、ト
ナーの搬送力は極めて小さく、更に板状等の固定電極部
材をトナー表面に対し接触する様に固定して配置しよう
とすると、応々にしてこれら接触部材がトナー搬送の障
害物となることがある。

例えば第２図のドクターブレード１５の様な形状の電極
を、所定厚に規定したトナーの帯電手段として用いると
、搬送中のトナーが該電極によりつまつたりすることが
あるので、この実施例の様に固定スリーブと回転磁石ロ
ーラーから成る現像装置の場合には、電極ローラーを用
いることが好ましい。第３図は本発明の他の実施例を示
すもので、上記電極ローラーが上記第２図のトナー規制
部材１５を兼ねる構成をしている。

図の様に電極ローラ−１３が、トナーの送り出し方向に
回転しているため、トナーの搬送障害は完全に防止する
ことができる。なお電極ローラ−１３の周速度は、トナ
ーのスリーブ廻りの搬送速度と略同速度以上に設定する
。上記構成により、トナーは電極ローラー１３と十分に
接触することが可能となり、現像に必要な電荷を受ける
ことが可能となる。この様に電極ローラーで電荷供与さ
れたトナーは、スリーブ表面を現像領域Ａまで搬送され
る。

本実施例では上記現像領域Ａの固定スリーブ１２の表面
には、現像電極１６が設けてあり、電極１３へのバイア
ス電圧印加によるトナー荷電で現像部のスリーブ表面上
のトナー電位が負側にシフトし、その結果感光体１の非
画像部にトナー附着を生じるのを防止することが可能と
なる。なお上記かぶり現象の防止のための現像電極１６
への印加電圧は、バイアス源１７によりＯ■を印加する
のが適当である。上記本発明の実施例においては、磁性
体トナーを用い、固定スリーブと回転する磁石ローラー
による現像装置を例示したが、スリーブを回転させ磁石
ローラーを固定しても良い。

なお磁石ローラーの磁極Ｎ，Ｓが交互にあるものを用い
ているが、何らこれには限定されない。この様にスリー
ブにより搬送される磁性体トナーに対し、電圧を印加し
た電極により荷電して現像を行なうことにより、磁性体
トナーを十分に帯電することが可能となつた。

またスリーブを導電性非磁性体円筒とその表面に設けた
磁性体トナーを電気的に絶縁する層との２層構成にする
ことにより、バイアス電位の安定及びトナーの電荷保持
が良好となり、安定した状態で現像することができ、特
に電圧を印加した電極との組合せにより現像装置として
の効果は大きくなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を適用した電子写真複写装置の略画断面
図、第２図と第３図は本発明の現像装置の断面図である
。 図において、１・・・・・・感光体、６・・・・・・現
像装置、９・・・・・・現像容器、１０・・・・・・ト
ナー、１１・・・・・・磁石ローラ− １２・・・・・
・スリーブ、１３・・・・・・電極、１４・・・・・・
バイアス源、１５・・・・・・規制部材、１６・・・・
・・バイアス電極、１７・・・・・・バイアス源。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 高絶縁性磁性体トナーを、導電性非磁性体円筒の表
   面に設けられ、該磁性体トナーを導電性円筒と電気的に
   絶縁する層の上に担持し、該非磁性体円筒内に配設した
   マグネットの磁力により搬送して潜像担持体上の潜像を
   現像する現像装置であつて、該非磁性体円筒上の磁性体
   トナーに接触させた電極に電圧印加手段から電圧を印加
   して該磁性体トナーを荷電せしめて現像を行なうことを
   特徴とする現像装置。 ２ 上記導電性非磁性体円筒の表面に、該導電性円筒と
   電気的に絶縁した状態で現像電極を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。 ３ 上記電極が磁性体トナーを規制することを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載の現像装置。