JPS62269180A - 電子写真記録装置 - 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】 産業上の利用分野 本発明は現像剤として磁性トナーのみ或いは磁性トナー
と磁性キャリアを用いる電子写真記録装置に関する。

従来の技術 従来この種の装置は、第４図に示すように、像担持体で
ある感光ドラム１と、磁性トナー２を保持しながらそれ
を現像器ｖ？、３に搬送、供給する現像器４とを有し、
帯電器５と露光器６によって形成された静電潜像が、感
光ドラム１の矢印Ａで示す方向への回転によって現像領
域３に達し、そこでトナー２がその静電潜像の画像部に
吸着して現像が行われていた。なお―ここでは現像剤と
して磁性トナーのみで構成されている一成分系磁性現像
剤を用いる現像器を示すが、これは磁性トナーと磁性キ
ャリアとからなる二成分系磁性現像剤を用いる現像方式
（例えばＰＦＰ方式）の現像器などでも構わない。

感光ドラム１は静電潜像が形成される光導電層８と導電
性基体９とで構成されている。そして前記したように、
現像領域３に達した感光ドラム１の表面にはトナー２が
吸着し、回転によって更に門゛んで転写−１０に達する
°と、そこで記録藏（図示せず）にトナー量が転写され
て、記録力行われる・一方、現像器４は現像ローラ１１
と、トナー２を１尋チオくトナーホッパ−１，２とトナ
ーホッパー１２から供給されるトナー量を規制するドク
ターブレード１３とから構成されている。そして更にこ
の現像ロー２１１は、導電性のスリーブ１４と、その内
部に包含されるマグネット１５とから成り立っており、
それらの回転によってトナー２が矢印Ｂで示す方向に搬
送される。ま起、１７は現像器。。ヵ７．−１，８は現
像、４イア哀電臘アある。

ここで、現像ローラ１１のスリーブ１４やマグネット１
５の回転について更に述べる。従来の複写機では、通常
非磁性トナーと磁性キャリアとで構成される二成分系現
像剤が用いられ、その場合はキャリアの粒径がトナーの
１０〜２０倍もあったため、現像剤の搬送はスリーブ回
転のみで足りており、通常の場合、マグネット１５は固
定されていた。しかし、最近、画質の向上を図るために
キャリアの粒径をトナー並に小粒径化した方式が実用−
化されるようになった。そしてその方式の場合は、キャ
リアが小粒径化したことにより搬送力の低下を補うため
にマグネットを回転させるようにしである。勿論、マグ
ネットの回転は搬送力の向上のみならず、現像剤が撹拌
されるために細線がきめこまかく再現される等の画質向
上にも効果がある。また、前記したようにＰＦＰ方式で
は、“　小粒径キャリアに加えトナーにも磁性を持たせ
、マグネットを高速回転させることによって画質及び搬
送力の向上を図っている。従って、粒径が小−さいトナ
ーのみで構成されている一成分現像痢を用いる場合もミ
マグネットを回転させることは現像剤の搬送力の向上は
勿論、画質の向上につながる有効な方法である。

発明が解決しようとする問題点 しかし、かかる構成によれば現像器４のカバー１７の感
光ドラム１に近接する部分や底面等にトナーが付着し、
その周囲まで汚してしまうという問題があった。その状
態の概略図を第５図に示す。

同図において、２ａが感光ドラム１に吸着した現像ドナ
ー、２ｂはカバーに付着４したトナーである。

その他の符号は第４図と同様である。

本発明者は上述のトナー付着の原因を検討した結果、ト
ナー付着の原因が、現像時にトナーに作用する最も大き
な力である静電力と磁力のバランス、が現像の前後で変
化することにあることを見出した。そして、この問題は
更に現像方式（正規現像、反転現像）や現像ローラのマ
グネ゛ットの回転方向によって状−況が変わってくるこ
とを実験によって確認できた。、　　　　　　　　　　
・そこで−成分系現像剤を用いて反転現像を行う場合を
モデルとして取り上げ、静電力と磁力の作用と大きさを
中心に、現像前後でトナｉに作用する力・の変化を述べ
る。なお、ここではトナー′は既に摩擦帯電等の何等か
の方法で、適正な極性と大きさに帯電しているものとし
て扱うが、例２えばＵＳＰ４．１２１．９３１が示して
いるように、トナーが現像領域内で電荷注入されて初め
て帯電し、そして現像が行われると考えても、本論では
何等差し支えない。

第６図はトナーに作用する磁力と静電力が現像の前後で
変化する様子を示すモデル図で、（４）はトナーが現像
領域に達する前の段階、（Ｂ）はトナーが現像領域内に
存在している段階、Ｃ）はトナーが現像領域で感光ドラ
ムに吸着し、感光ドラムの回転によって現像領域外に出
た段階を示すものである。

ここで、Ｆｍ　ａ＝　Ｆｍ　ｂ、　Ｆｍ　ｃが各々（４
）、（Ｂ）、（Ｃ）の各段階におけるトナーへ作用する
磁力Ｆｍの方向と大きさを示すものであり、また、Ｆｅ
ａ。

Ｆ＠ｂ、　Ｆａ　　ｃは同様に静電力ＦｅＯものである
。

また、Ｅ、Ｇはマグネット１５の回転によってトナー、
２が受ける力の方向を示すものである（なお、（４）、
（Ｂ）で、もこの力は作用しているが、図示は省略して
いる）。それ以外の符号は第４図、第５図と同様である
。

（４）段階 トナー２はマグネット１５の磁力Ｆｍ　ａによってスリ
ーブ１４上に吸引、保持され、スリープ１４やマグネッ
ト１５の回転によって撹拌されながら、現像領域に向か
って搬送される。一方、スリーブ１４と感光ドラム１の
間に印加する現像バイアスによって発生する電界の電界
強度は、この付近では非常に弱いため、トナー２に作用
するこの二つの力を比較すると、１Ｆｅｌ　　　＜＜　
　　ｌＦｍ１ である。（勿論、トナー２にはこの二つの力以外にも重
力やスリーブ１４、ダグネット１５０回転による搬送力
等も作用しているが、それらは磁力Ｆｍや静電力Ｆｅと
比較して非常に小さかったり、この問題と直接係わりが
なかったりするため、ここでは省略した。但し、マグネ
ット１５の回転による力の作用ｉ　（Ｃ）の段階で影響
が出てくるためそこで触れる。） （Ｂ）　　段階 この付近になると感光ドラム１とスリーブ１４との距離
が非常に狭まる（−成分系現像剤を用いた場合、この距
離は通常０．２〜０．４ｍ＋ｎ程度である）ため、現像
バイアスにより電界強度は（４）の段階とは比較になら
ない程度まで強くなる（同じく通常の一成分系現像装置
の場合、感光ドラム１の導電部〜スリーブ１４の間で１
００００〜４００００ｖ／ｃｍ）。従って電荷（反転現
像であるため感光ドラム１の静電潜像やスリーブ１４へ
の現像バイアスと同極性）を帯びているトナー２には、
この電界によってトナー２を感光ドラム１の表面に押付
ける方向に大きな静電力が作用する。

一方、マグネット１５による磁界は、マグネット１５が
高速（通常８００〜１６００　ｚｐｍ）で回転している
ため、近似的にはマグネット１５の回転の中心から同心
円状に広がりながらその強さが徐々に減衰すると考えて
良い。従って、スリーブ１４から等距離だけ離れている
トナーには同じ大きさの磁力Ｆｍ（磁気吸引力）が作用
することとなり、これは静電力Ｆｅと遣って現像領域に
おいても特に磁力Ｆｍの強さには変化がないことを意味
する。

そこで現像領域内で撹拌されているドナーのうち、感光
ドラム１に近い側に存在するトナーには、二つの力のバ
ランスが、 １’Ｆｅｌ　）ＩＦｍｌ となるものが現れてくる。そのようなトナーが感光ドラ
ム１の表面に形成された静電潜像に吸着して現像が行わ
れる。′（勿論、この場合にも吸着力としては静電力Ｆ
ｅ以外にも表面の凹凸による付着力や摩擦力なども作用
する。）（Ｃ）　　段階 トナー２はＣＢ１段階に鰺いてマグネット１５の磁力Ｆ
ｍ　ｂによるスリー・プ１４への吸着力に打ち勝って感
光ドラム１の表面に吸着したわけであるが、この段階に
なると感光ドラム１とスリーブ１４との距離がまた離れ
てしまうため、トナー２が現像バイアスによる電界から
受ける静電力Ｆｅ　　ｃも非常に小さくなりでしまう。

しかも本モデルでは現像方式が反転現像方式である産め
、感光ドラム１とトナー２の間にはもとより大きな静電
吸引力は存在しない。従ってこの段階でのトナー企の感
光ドラム１への吸着力は、はとんど先程ＣＢ）段階で述
べたような機械的付着力や摩擦力などの弱い力だけであ
る。

一方、マグネット１５による磁力は、これも先程ＣＢ）
段階で述べたように、感光ドラム１の形状には関係しな
いため、この場合でも同心円状に広がりながら減衰する
。従って、これは感光ドラム１やスリーブ１４などの形
状や、現像バイアス、マグネットの表面磁束密度等にも
よるが、通常の場合、感光ドラム１上のトナー２が感光
ドラム１の回転によって現像領域から遠ざかるにつれ、
トナー２に最も大きく作用するこの二つの力の関係が、 １Ｆｅｌ　（ｌＦｍ１ となる地点が出てくる。そしてトナー２がそこに到達し
、更に機械的な付着力等に打ち勝ってトナー２＃−ｉ感
光ドラム１０表面を離れて飛翔を始めることになる。

ここで、現像方式やマグネット１５の回転方向の遮いが
感光ドラム１からのトナー２の離れ易さに影響してくる
ことが実際によって確認された。まず、現像方式の遣い
による差であるが、本例のような反転現像方式では、現
像領域を離れてしまうとトナーと感光ドラムとの間には
静電的な吸引力がほとんど無い。しかし正規現像方式の
場合は本来感光ドラムの電荷が存在する箇所に逆極性に
帯電したトナーを吸着させるため、現像領域を離れても
静電的な吸着力は存在する。このため飛翔するトナーの
量は反転現像方式の場合に比べて格段に少ないが、しか
しそれでも飛翔は発生する。これは次の理由によると考
えられる。即ち、感光ドラム表面に吸着するトナーは一
層だけではなく多層にわたるため、その表面側のトナー
では感光ドラムとの静電的吸着力による作用は弱くなり
、むしろトナー同志の摩擦力などで吸引している場合が
多い。従ってそのようなトナーの一部にはやはりマグネ
ットの磁力で飛翔を始めるものが出てくることになる。

またマグネットの回転方向の遣いによる差についても同
様に実験を行って確認した。その結果、マグネットが第
４図において反時計回りに回転する場合の方がその逆方
向に回転する場合に比べてトナー飛翔が多く発生するこ
とがわかった。これは第６図（Ｃ）段階においてマグネ
ット１５が反時計回りに回転すると、その磁力線（図示
せず）も同じ方向に移動するため、トナー２には矢印Ｅ
で示すような方向に力が作用するからである。逆にマグ
ネット１５が時計方向に回転すると同様な力は矢印Ｇで
示すような方向に働く。従ってマグネット１５が反時計
回りに回転する場合にトナー２が感光ドラム１かもより
離れ易くなることが分かる。

以上、現像剤として磁性のトナーのみで構成される一成
分系現像剤を用いる方式を例として用いてトナーが飛翔
する問題について述べてきたが、磁性トナーを用いる二
成分系現像剤を用いる方式の場合はトナーの現像ローラ
への吸着力が、スリーブとの間だけではなくミキャリア
との間にも発生するだけで、考え方は一成分現像の場合
と同様である。

次に感光ドラム１から離れて飛翔を始めたトナーの付着
箇所について述べる。現像器カバー１７の感光ドラム１
に近接する部分が金属であれば、トナー２はその部分に
成る程度集中して付着し、その一部はマグネット１５の
回転によって、丁度スリーブ上のトナーがマグネットの
回転によって移動するように付着場所を変える。また、
現像器カバー１７が樹脂などの非金属でできている場合
は特に集まることなく感光ドラムに近い付近に飛翔し、
その後は金属の場合と同様である。また更に感光ドラム
に近接する部分が何も無い場合はトナーへの重力とのバ
ランスや気流などにより下方に落下して飛翔したりする
。

以上、トナー付着が発生する原因を考察した結果を述べ
たわけであるが、この対策としてマグネ・トの着磁量を
減らしてみたが、結果−には逆にトナー付着が増した。

また、先程述べたように、マグネットの回転を時計回り
にすることによっても成る程度解消されるが、それでも
十分ではない◇またそれ以上に、これらの方法は現像条
件を変えてしまうことになるため、画質にも影響を与え
てしまい、決して問題の解決とは成り得ない。

本発明は、上述の問題点に鑑みて為されたもので、現像
条件を変えずに、しかも容易に現像器カバーへのトナー
付着を解消することができる電子写真記録装置を提供す
ることを目的とする。

問題点を解決するための手段 本発明は上述の問題点を解決するため、像担持体と、磁
性トナーを前記像担持体に付与するだめの現像手段であ
って、導電性円筒とその内部の磁力発生手段とで構成さ
れ少なくともその磁力発生手段が回転する現像手段を有
する電子写真記録装置において、現像領域の下流側の像
担持体の表面に近接して対向するように電極を設け、そ
の電極にトナーと同極性の直流バイアス電圧を印加する
という構成を備えたものである。

作　　用 本発明は上述の構成によって、現像領域で像担持体に吸
着したトナーが像担持体の移動によって現像領域から離
れてしまっても、電極に印加されるバイアス電圧による
電界によって像担持体側に押付けられるため、回転する
磁力発生手段の磁力の影響による現像器カバー底部やそ
の周辺へのトナー付着を解消することができる。

実施例 以下、本発明の詳細な説明する。第１図は本発明の一実
施例による電子写真記録装置の現像部付近の概略群成を
示すものであって、３ｏは像担持体を構成する感光ドラ
ムであり、光導電層３１と導電性基体３２とからなる。

３３は現像器であり、磁性トナーのみ、或いは磁性トナ
ーと磁性キャリアとからなる磁性現像剤３４を収容する
トナーホッパー３６、ドクターグレード３７、現像ロー
ラ３８、現像器カバー３９等からなる。現像ロー２３８
は導電性円筒であるスリーブ４０とその内部の磁力発生
手段であるマグネット４１からなり、スリーブ４０とマ
グネット４１とは独立に回転するように構成されている
。４３１：ｌ現像ローラ３８のスリーブ４０に現像バイ
アス電圧を印加する現像バイアス電源である。４４は現
像領域の下流側において感光ドラム３０に近接して対向
するように設けられた電、極板であり、現像器カバー３
９に対して電気的に絶縁して取付けられている。

４５は電極板４４ヘバイアス電圧を印加する電圧発生手
段即ち直流バイアス電源である。

以上のように構成された電子写真記録装置について、以
下その動作を説明する。なお、本実施例は電極板４４と
バイアス電源４５を除くと、第４図を用いて述べた従来
例の場合と全く同様の構成と動作であるので、現像剤３
４が感光ドラム３０に供給され、磁性トナーが感光ドラ
ムに付着して感光ドラム上の潜像を現像するまでの動作
の説明はここでは省略する。

さて、現像領域で感光ドラム３０に吸着したトナー３４
ａは、感光ドラム３００回転によって現像領域から遠ざ
かり、先程従来例の説明で述べたように、トナー３４ａ
の感光ドラム３０への吸着力を上まわる磁力が作用する
領域に達する。ところが、本実施例ではその部分に図示
のように感光ドラム３０の表面と等距離を保って対向す
るような形状の電極板４４を設け、それにバイアス電源
４５からそのトナー３４ａと同極性の直流バイアス電圧
を印加しているので、トナー３ａａＫ（ｄそのバイアス
電圧による電界によって感光ドラム３０の表面に押付け
られる方向に静電力が作用する。従って、その電界の強
さが一定レベル以上であれば、トナー３４ａの飛翔は発
生せず、現像器カバーへのトナー付着は解消される。

ここでこの電極板４４とその位置などについて説明する
。、まず、特にトナー飛翔が多い反転現像の場合につい
てであるが、この場合は現像バイアス電源４３が電極板
４４へ・のバイアス電源を兼ねることができる。そして
この□様な場合には感光ドラム３０で電極板４４との距
離は現像ギャップと同程度か、それより少し広い程−に
設定する。その方法としては、例えば、電極板４４の長
手方向の両端にポリエチレンなどの樹脂フィルムを張り
、それをスペーサとして感光ドラム３０に押付ける方法
などがある。また、第１図のように専用のバイアス電源
４５分設ける場合は印加電圧を高めることによって、感
光ドラム３０とのギャップをより広げることができる。

また、電極板４４の（感光ドラム３００回転方向の）幅
としては、マグネット４１の磁力の強さや、感光ドラム
３０やスリーブ４ｏの大きさなどにもよるが、例えば直
径が３０　ａｒｍ、表面磁束密度が８００ガクス程度の
現像ローラを用いる場合は、現像領域から１０ｍｍ程度
離れた付近から、１０〜２０市の幅程度設ければ十分で
ある。

一方、正規現像の場合は、必ず電極板４４への専用のバ
イアス電源が必要となるが、この場合は反転現像の場合
と比較して、感光ドラム３０へのトナー３４ａの吸着力
がまだ強いため、強電界を発生させる必要はない。

上記実施例では、電５極板４４を現像器カバー３９と別
の材料で形成したが、現像器カバー３９を導電性材料で
構成し、それを電極としても良い。

その一実施例を第２図に示す。第２図において、４６が
導電性材料でできた電極兼用の現像器カバーである。他
の構造は第１図の実施例と同様である。

第１図、第２図はともに、電極板を感光ドラム表面に沿
って湾曲した形状のものとしたが、マグネット４１の磁
力の影響はトナー３４ａが感光ドラム３ｏの回転によっ
て移送されるに従って減衰するため、必ずしも電極板と
感光ドラムとの間隔を一定にする必要はなく、例えば第
３図の電極板４７のように平担なものを使用してもよい
。

発明の効果 以上の説明から明らかなように、本発明は現像領域下流
側の像担持体の表面に近接して対向するように電極を設
け、その電極にトナーと同極性の直流バイアス電圧を印
加することにより、トナーはその電界からの静電力によ
って像担持体表面に押付けられることとなり、回転する
磁力発生手段の磁力の影響による現像器カバー底部や周
辺へのトナー付着を防止することができるという効果を
有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す電子写真記録装置の現
像部の概略断面図、第２図及び第３図はそれぞれ本発明
の他の実施例を示す概略断面図、第４図は従来の電子写
真記録装置の現像部の概略断面図、第５図は第４図の装
置におけるトナー付着の状況を示す概略断面図、第６図
は現像前後においてトナーへ作用する力を示すモデル図
である。 ３０・・・・・・感光ドラム、３３・・・・・・現像器
、３４・・・・・・磁性現像剤、３４ａ・・・・・・ト
ナー、３８・・・・・・現像ローラ、′３９・・・・・
・現像器カバー、４０・・・・・・導電性スリーブ、４
１・・・・・・マグネット、４４，４７・・・・・・電
極板、４５・・・・・・直流バイアス電圧、４６・・・
・・・電極兼用現像器カバー。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名彷−
・貞１九 第２図 闇　　　　　　　　妬髪鼾咎 第　３　図 、Ｖ 第４図 Ｍ５図 Ｎ　６　図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）像担持体と、磁性トナーのみ又は磁性トナーと磁
   性キャリアとで構成される磁性現像剤と、この磁性トナ
   ーを前記像担持体に付与するための現像手段であって、
   導電性円筒とその内部の磁力発生手段とで構成され少な
   くともその磁力発生手段が回転する現像手段と、現像領
   域の下流側の像担持体に近接して対向するように設けら
   れた電極と、その電極に直流の電圧を印加する電圧発生
   手段とを有する電子写真記録装置。
2. （２）現像手段が反転現像方式に用いられる現像手段で
   ある特許請求の範囲第１項記載の電子写真記録装置。
3. （３）電圧発生手段が現像バイアス発生手段を兼ねてい
   る特許請求の範囲第１項記載の電子写真記録装置。