JPS6239433B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は静電像を現像剤にて現像する装置に関
し、更に詳言すれば、磁性現像剤（以下磁性トナ
ーと言う）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
規制する現像装置に関する。

従来、電子写真、静電記録における現像装置に
採用されている方法としては、大別して乾式現像
法と湿式現像法とがある。前者は、更に二成分系
現像剤を用いる方法と、一成分系現像剤を用いる
方法とに二分される。二成分系現像方法に属する
ものには、トナーを搬送するキヤリヤーの種類に
より、鉄粉キヤリヤーを用いるマグネツトブラシ
法、ビーズ・キヤリヤーを用いるカスケード法、
フアーを用いるフアーブラシ法等がある。又、一
成分系現像方法に属するものには、トナー粒子を
噴霧状態にして用いるパウダークラウド法、トナ
ー粒子を直接的に静電潜像面に接触させて現像す
る接触現像法（コンタクト現像、又はドナー現像
ともいう）、トナー粒子を静電潜像面に直接接触
させず、トナー粒子を荷電して静電潜像の有する
電界により該潜像面に向けて飛行させるジヤンピ
ング現像法、磁性の導電性トナーを静電潜像面に
接触させて現像するマグネドライ法等がある。

二成分系現像方法では、必然的にキヤリヤー粒
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ヤリヤー粒子に比
らべ遥かに大量に消費されるから、両者の混合比
が変化し、もつて懸画像の濃度が変動し、又消費
され難いキヤリヤー粒子の長時間使用による劣化
により画質が低下する等の欠点を本来有してい
る。

他方、一成分系の現像方法では、磁性トナーを
用いるマグネ・ドライ法及び磁性トナーを用いな
いコンタクト現像法は、トナーが被現像面の全
面、即ち画像部、非画像部共に接触し、これがた
めに非画像部にまでもトナーが付着し易く、所謂
地カブリとなつて汚れが生じ易い問題があつた。
（このカブリ汚れの点については二成分系現像法
においても同様に生じる欠点であつた。）又、パ
ウダー・クラウド法においてもパウダー状態のト
ナー粒子が非画像部に付着することは避けられ
ず、同じく地カブリが除去できない欠点を有して
いた。更に、一成分系現像方法に属する所謂ジヤ
ンピング現像法として、シート等の担持体にトナ
ーを均一に塗布した後、これを静電像保持面に小
間隙を保つて対向させトナー担持体から静電像保
持面にトナーを静電像が有する電荷により吸引し
付着させて現像する方法が知られている（特公昭
41―9475号公報。米国特許第2839400号明細書）。
この方法は、静電荷のない非画像部では、トナー
が吸引されないばかりか、トナーの非画像面とが
接触しないので、上述のカブリが出にくいという
長所を有している。又、キヤリヤー粒子を用いな
いので、上述した混合比の変動という事態もな
く、更にキヤリヤー粒子の劣化もない。

しかしながらこの方法は、以下に述べる種々の
欠点の為に末だ本格的な実用化はなされたことが
なかつた。

(1) 実用的な均一塗布が困難であるトナー担持体
シートに予めトナーを付着させるため電界を与
えているが均一な付着が得にくい。均一にトナ
ーを塗布する方法として、周知の剛体ブレード
を挙げてみるに、液体と異り、粒子を均一に且
つ薄く塗布することが困難で塗布ムラが出易
い。このムラは現像に直接的に再現されるので
実用的な画像再現に適しない。この改善策とし
て、トナーを担持するシートの表面を布・紙等
にして、それらの繊維にトナーをうめ込む方法
もあるが、繊維の荒さよりもキメの細いトナー
粒子はつくり難く均一な塗布が出来るとは言い
難い。一方、カスケード現像法により、シート
状担持体に予めトナーを付着するものは装置が
大型化し、これまた実用的でない。

(2) トナー担持体からの均一なトナー離脱が困難
である。次に塗布されたトナー層が、静電像と
対向したとき、均一にトナーを離脱させ像面へ
転移させることが必要だが、この転移が均一に
生じないと、均一な現像がおこなわれないこと
になる。この様な均一なトナーの離脱は、該ト
ナーを担持するシートの表面性にも依存し、
又、担持体への塗布時の状態、更にはトナーの
特性にも影響され、従来実用レベルに達したも
のがない。

(3) 解像度が低い。

従来知られているジヤンピング現像法では、
トナー担持体上に静電気的にトナーを付着させ
る方法を採用しており、仮に比較的薄いトナー
層が担持体上に形成されたとしても、トナー粒
子の持つ互いに反撥する電荷により、静電像面
との空隙が３mm程度になると、トナーが該担持
体表面から離脱して静電像面に向けて飛翔する
ものと考えられる。しかるにこの様に広い間隙
ではトナーがその担持面から離脱して静電像面
に向かつて飛行する時間が長くなりその飛行の
隙の該間隙を流れる気流、トナーの重力、又静
電像面やトナー担持体の振動等の影響を受け易
く、現像画像が乱れ易くなる。又細線や細字の
静電像の電界がトナー担持面にまで忠実に到達
せず、細線や細字が細り、あるいは、トナーの
飛行が生じなくなり解像力が非常に低下する結
果が生じ易い。他方、上記の間隙が狭小すぎる
と、今度は細線や細字の画像がつぶれた太線の
像となり易く、忠実な画像が得にくいものとな
る。

本発明は従来の斯かる欠点をことごとく除去
し、忠実性が高く画質の安定した静電像現像装置
を提供することを目的とするものである。詳言す
るに、本発明は、 (1) 均一なトナー層を簡便な装置によつて得る。

(2) きわめて薄く且つ層厚の均一なトナー層を現
像部において維持する。

(3) 対向する静電潜像面に対して均一なトナー離
脱が可能なトナー層を得る、これらにより非画
像部ではトナー層が該非画像部に接触しない様
にして地カブリ現象を全く除去し、且つ画像部
には均一で高解像力のトナー画像が得られるよ
うに、トナー粒子をその担持体からの転移を生
ぜしめるように構成した静電像の現像装置を提
供することを目的する。

本発明は斯かる目的を実現すべく、次の特徴又
は実施態様を有する静電像の現像装置を提供する
ものである。

本発明の主たる目的は、後述しているように、
現像剤支持手段に対する磁性現像剤層を凝集した
トナー又はゴミ等がつまり現像剤塗布ムラのない
ものにすることにあり、この主たる目的を達成す
る構成は、 「供給された磁性トナーを表面に担持して移動
する現像剤支持手段と、該支持手段の表面とは反
対側に設けられ磁性トナーをこの表面に担持させ
る磁界発生手段と、該支持手段に磁性トナーを供
給する手段と、該支持手段に供給された磁性トナ
ーの厚みを規制する手段と、を有し、静電像を現
像する現像装置において、上記厚み規制手段は、
上記現像剤支持手段の表面に近接し、この近接部
で上記現像剤支持手段の移動方向とは反対方向に
移動する塗布部材を有し、該塗布部材は磁性トナ
ー磁力線に沿つて鎖状となる上記磁界発生手段の
磁界中で磁性トナーを規制することを特徴とする
静電像現像装置。」である。

以下本発明に係る装置の実施例を図面を参照し
て詳細に説明する。

第１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。

１は、光導電層を含む感光体ドラムで、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。２は周知の感光化帯電装置、３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１に静電像を形成する。この静電像
形成プロセスは、所謂カールソルプロセス、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。４
は本発明に基づく現像装置であり、これにより感
光体１上の静電像に従つたトナー粒子顕画像を形
成する。５は斯かるトナー像を転写材６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。又、感光体１上の静電像を一且別
の像担持体に移し、これを現像装置４により顕画
像とする。所謂静電像転写方式を採用することも
可能である。７は、転写後の感光体１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２図は本発明に係る現像装置の第１の実施例
を示すものである。図に於て、１は静電像保持手
段としての感光ドラムであり矢印ａ方向に移動す
る、勿論ベルト状、シート状の形態のものでも良
い。８は、この保持手段に対向して設けられた現
像剤支持手段で矢印ｂ方向へ移動する。図示のも
のは非磁性円筒である。９は、その円筒内に設け
られた磁石であり、現像剤を該円筒上に汲み上げ
る磁極、現像位置に於ける現像磁極、更に現像剤
の厚さを規制する塗布用磁極N₁を有し、それら
の間に現像剤搬送用の磁極を適宜有している。１
０は現像装置のハウジング１１内の磁性トナー１
２の送り出し側に位置した磁性トナー１２の厚み
を規制する手段であり、図示のものは矢印ｃ方向
に回転する磁性ローラーである。磁性トナー１２
は現像剤支持用円筒８に付着し、その回転に従つ
て矢印ｂ方向に移動し、矢印ｃ方向に回転する磁
性ローラー１０と対向する塗布用磁極N₁により
現像剤支持円筒上に塗布される。

トナー層の厚みは好ましくは30〜150μの範囲
に規制される。

この様に現像剤支持円筒上に塗布された現像剤
は、現像剤支持円筒８の回転に従つて搬送され現
像部に於て、静電像支持手段１の潜像の非画像部
とは接触する事なく現像する。１３は現像剤塗布
用回転磁性ローラー１０上に付着した現像剤の清
掃用のブレードであり、磁性ローラー１０に軽く
接触し磁性ローラーに付着したトナーをかき落す
ものである。

ここで、第２図に示す装置を用いての磁性トナ
ーの塗布実験の結果を示す。磁性トナーは磁界中
に於ては磁力線に沿つて鎖状に連なり、その密度
は磁界の及ばない状態に比べ大巾に小さくなつて
いる。そこで磁界でトナー層の規制を行なうと、
磁界の及ばない部分で規制するのに比べ大巾に薄
く規制する事ができる。又、磁界の及ばない部分
で規制しようとすると規制手段と現像剤支持手段
との間隙を極度に小さくしなければならず機械的
に困難である。更に、たとえ磁界中で規制した場
合でも規制手段が固定されている場合には規制手
段と現像剤支持手段との間隙に凝集したトナー又
は空気中のゴミ等がつまり現像剤の塗布にムラが
生じ安定性に問題が生じた。本発明の効果は（第
３図参照）、塗布用磁極N₁の磁界により塗布用回
転ローラー１０と現像剤支持円筒８との間でブラ
シ状になつた磁性トナー１４を現像剤支持手段８
（回転方向矢印ｂ）の回転力（矢印ｄ）と塗布用
回転ローラー１０（回転方向ｃ）の回転力（矢印
ｅ）によりひきちぎり、現像剤支持手段の回転に
よつてひきずられるトナー１５により現像剤支持
手段にトナーを塗布するものである。このため規
制手段と現像剤支持体との間隙を極度に小さくす
ることなくトナー層はきわめて薄くする事ができ
る。更に、塗布用ローラーが回転しているため凝
集トナー等が塗布ローラーと現像剤支持円筒の間
につまるのを防止する事ができる。ここで塗布用
ローラー１０として磁性体を用いた場合には、ロ
ーラに磁界が集中し対向磁極Ｓが形成され、ブラ
シ状のトナーは磁性ローラ１０と現像剤支持円筒
８の間でカーテン状に連なり、より有効に厚みを
規制できる。又、塗布用ローラに磁性トナーの帯
電を制御する様に潜像の極性に応じてテフロン等
の帯電制御剤をコーテイングして帯電制御を行な
わせることは可能である。

塗布用ローラ清掃手段はローラ上に付着したト
ナーがローラの回転に従つて再び現像剤の塗布部
分にもどる事を防止するものであるが、塗布部分
にトナーが全くもどつてはいけないというもので
はない。即ち、塗布された側（塗布用ローラの現
像剤出口側）にトナーがたまつていかないトナー
量がもどつたとしても現像剤支持体へのトナーの
塗布は可能である。この場合、塗布用ローラを完
全に清掃した場合に比べ塗布される現像剤の厚さ
は増加する。第４図は現像剤支持円筒として直径
30mmのステンレス円筒を用い、内部に８極の交互
磁極を配置し、現像剤支持円筒表面で800ガウス
の磁力を示す磁石を用い、塗布用ローラとして直
径16mmの鉄製ローラを用い、又、トナーとしては
スチレン樹脂にマグネタイトを主成分とする磁性
トナーを用いた場合の塗布用ローラの回転数に対
する現像剤支持体上のトナー層の厚さを示したも
のである。なお鉄製の塗布用ローラとステンレス
製現像剤支持円筒の間隙は50μである。

第５図は第３図と同じ磁石、現像剤支持円筒、
塗布ローラを用い、塗布用ローラの回転数を
60rpmとした場合の現像剤支持円筒と塗布ローラ
との間隙に対するトナー層の厚さを示したもので
ある。第４図に示す様に塗布される現像剤の厚み
は塗布用ローラの回転数を変える事で容易に変え
る事が出来、画像に応じて回転数を変え複写画像
濃度を制御することは可能である。即ち、原稿濃
度がうすい場合はトナーの厚みを厚くし、原稿濃
度が濃い場合はトナーの厚みを薄くし画像濃度を
好みに応じて選定することは可能である。この場
合、静電像保持体の非画像部に接しない厚み内で
制御する事は言うまでもない。

第６図は他の一実施態様であり、第２図に示し
た要素と共通するものは同一符号を付してある。
１は矢印ａ方向に動く静電像保持体であり８は内
部に固定された磁石９を有する非磁性円筒であ
り、矢印ｂ方向に回転する。好ましくは静電像保
持面と略等しい表面速度で移動する。非磁性円筒
の回転に伴ないトナー容器１１内の一成分磁性ト
ナー１２は塗布部分に搬送される。塗布は矢印ｃ
方向に移動する非磁性の円筒１６と内部に固定さ
れた磁石１７によつて行なわれる。ここで磁石１
７の少なくとも一極は現像剤支持円筒８内の磁石
９の現像剤塗布用磁極N₁と対向させることによ
り塗布用非磁性円筒１６と現像剤支持円筒８の間
隙に一成分磁性トナーをカーテン状にさせる。

この時、現像剤支持円筒８と塗布用非磁性円筒
１６との間隙は30μ〜500μ程度に近接させ、好
ましくは50μ〜100μ程度にする。

この様にして生来たカーテンの磁性トナーは、
塗布用円筒の回転（矢印ｂ）と現像剤支持円筒の
回転によりひきちぎられ、現像剤支持円筒上に薄
く塗布され現像に寄与する。磁石１７は少なくと
も塗布用磁極を一極持つ事が必要である。第６図
は塗布用円筒１６の清掃手段として磁石１８を用
いた側を示すものである。磁石１８は塗布用円筒
１６に近接させ、その磁界により磁石１８と円筒
１６の間に磁性トナーのカーテンを形成させ、円
筒１６上に付着するトナーを極力薄くしたもので
ある。前述した様に円筒１６上にトナーが付着し
ている事は必ずしも現像剤支持円筒１８上にトナ
ーを塗布するのに悪影響があるというものではな
い。

第６図に於ては、円筒１６上へのトナーの付着
を極力薄くする為に清掃用磁石１８と対向する位
置に磁石１８の磁極Ｎと同一極性の磁極Ｎを配置
したものである。

次に実施例を例示する。

実施例 第２図と同様な装置において、現像剤支持円筒
として、直径30mmのステンレス製円筒を用い、内
部の磁石として固定され支持円筒表面で800ガウ
スの磁束密度を有する８極の磁極を均等配置した
ものを用い、静電像保持面と現像剤支持面との間
隙を120μに保持した。又、塗布用ローラとして
は直径16mmの鉄製ローラを用い、30rpmで回転さ
せたところ、約60μのトナー層を形成生来た。こ
の状態で静電像保持面と現像剤支持面を略同速度
で移動させたところ非常に良好な画像が与られ
た。この時用いたトナーは下記成分のものを用い
た。

スチレン樹脂 70重量部 マグネタイト 30重量部 電荷制御剤 ２重量部 以上のように、本発明は、供給された磁性トナ
ーを表面に担持して移動する現像剤支持手段と、
該支持手段の表面とは反対側に設けられ磁性トナ
ーをこの表面に担持させる磁界発生手段と、該支
持手段に磁性トナーを供給する手段と、該支持手
段に供給された磁性トナーの厚みを規制する手段
と、を有し、静電像を現像する現像装置におい
て、上記厚み規制手段は、上記現像剤支持手段の
表面に近接し、この近接部で上記現像剤支持手段
の移動方向とは反対方向に移動する塗布部材を有
し、該塗布部材は磁性トナーが磁力線に沿つて鎖
状となる上記磁界発生手段の磁界中で磁性トナー
を規制することを特徴とする静電像現像装置であ
るから、非画像部非接触タイプの現像装置におい
て、現像剤の厚みを極めて薄く且つ均一な層とな
るようにできる効果を有する。又、上記構成の該
規制手段の速度を変化させることによつて、現像
剤支持手段上の厚みを自由にコントロールできる
から原稿画像濃度や、使用環境に応じて、所望の
画像濃度の顕画像を得るように調節自在にできる
効果を有し、更には、このような現像剤厚み規制
手段を毎回清掃するクリーニング手段１８を設け
ることにより、当該厚み規制手段の作用を毎回一
様なものにし、もつて現像剤支持手段上の現像剤
の厚みを極めて均一なものにできるから、繰返し
使用によつても、顕画像の濃度を均一に維持でき
る効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る現像装置を適用可能な電
子写真装置の大略説明図、第２図は本発明に係る
静電像現像装置の一実施態様の断面図、第３図は
その原理を説明する説明図、第４図、第５図は塗
布用ローラの回転数対トナー層の厚さ、及びスリ
ーブとコーテイング・ローラの間隙対トナー層の
厚さの関係を示すグラフを表わす図、第６図は本
発明に係る静電像現像装置の他の実施態様を示す
断面図である。 １……静電像保持手段、８……現像剤支持手
段、１１……磁性現像剤供給手段、９……磁界発
生手段、１０，１６……現像剤厚み規制手段。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 供給された磁性トナーを表面に担持して移動
   する現像剤支持手段と、該支持手段の表面とは反
   対側に設けられ磁性トナーをこの表面に担持させ
   る磁界発生手段と、該支持手段に磁性トナーを供
   給する手段と、該支持手段に供給された磁性トナ
   ーの厚みを規制する手段と、を有し、静電像を現
   像する現像装置において、 上記厚み規制手段は、上記現像剤支持手段の表
   面に近接し、この近接部で上記現像剤支持手段の
   移動方向とは反対方向に移動する塗布部材を有
   し、該塗布部材は磁性トナーが磁力線に沿つて鎖
   状となる上記磁界発生手段の磁界中で磁性トナー
   を規制することを特徴とする静電像現像装置。 ２ 特許請求の範囲の第１項に記載の現像装置に
   おいて、前記磁界発生手段の磁極が前記厚み規制
   手段に対向して配置されていることを特徴とする
   静電像現像装置。 ３ 特許請求の範囲の第１項又は第２項に記載の
   現像装置において、上記塗布部材は磁性ローラで
   あることを特徴とする静電像現像装置。 ４ 特許請求の範囲の第１項又は第２項に記載の
   現像装置において、前記厚み規制手段は前記現像
   剤支持手段の表面に近接して設けられた磁石を有
   し、上記塗布部材がこの磁石と前記現像剤支持手
   段との間に設けられた非磁性体であることを特徴
   とする静電像現像装置。 ５ 特許請求の範囲第１項から第４項のいずれか
   １項に記載の現像装置において、前記現像剤厚み
   規制手段は、上記塗布部材の表面に付着する磁性
   現像剤を清掃するクリーニング手段を有すること
   を特徴とする静電像現像装置。