JPS63225259A - 現像装置 - 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】 炎工立１ 本発明は電子写真法あるいは静電記録法などによって形
成された潜像を現像する現像装置に関する。

亙ＩＬ土 出願人は、現像剤の薄層を現像剤担持体上に形成し、該
薄層の現像剤を潜像に接近させ、この接近部分に交互電
界を印加して現像を行なう現像装置を提案した（特公昭
５８−３２３７５号、同５８−３２３７７号明細書）。

この装置は現像効率（現像部に存在するトナーのうち現
像に消費され得るトナーの割合）が高く、小型化などの
面で非常に有用であるが、この装置において使用される
現像剤は一成分磁性トナーであるために、トナーは磁性
材を含有することが必須であり、このため現像像の定着
性が悪いこと、またカラー画像の再現製が悪いこと、な
どの欠点を有する。

この欠点を補う装置として出願人は、非磁性トナーを使
用し、非磁性トナーのみの薄層を現像剤担持部材上に形
成する方法および装置を開発し、非磁性トナーのみの薄
層を潜像に対面させて交互電界を印加して現像を行なう
現像方法および装置を提案した（特開昭５８−１４３３
６０号、同５９−１０１６８０号明細書）。

これは、前記の磁性トナーを使用する現像装置の利点を
保ちつつ、トナーが磁性材料を含有することによる欠点
を解消したので有用であるが、現像像の濃度が比較的低
いことおよび後述の負性特性（画像濃度が潜像電位の上
昇とともに低下すること）を示す場合があるなどの現像
特性の欠点が見出された。

また、いわゆる２成分磁気ブラシ現像法として知られて
いるもの（例えば、特開昭５３−９３８４１号明細書）
は、非磁性現像剤を使用できるが、現像部における磁気
ブラシ中の消費可能なトナーの割合が少ないので現像効
率が低い、ブラシによる摺擦の跡が掃目のように現像像
に発生するなどの欠点がある。

λ里二ｌカ したがって、本発明は現像効率が高く、高画像濃度の現
像像を形成する現像装置を提供することを目的とする。

１豆旦１１ 本発明によれば、静電潜像担持体上の静電潜像を現像す
る現像装置であって、トナー粒子と磁性粒子とを有する
現像剤を収容する現像剤容器と、前記静電潜像担持体と
対向して、トナー粒子を該静電潜像担持体に供給する現
像部を形成するとともに、前記容器から現像剤を該現像
部に担持搬送する現像剤担持部材と、前記現像剤担持部
材の前記潜像担持体と反対側に設けられ該磁性粒子を該
現像部で該潜像担持体に接触させる第１の磁界発生手段
と、前記現像剤担持体の回転方向で現像部の上流に位置
し該現像剤担持部材表面から離間している規制部先端を
有する現像剤規制部材と、前記現像剤担持部材の前記規
制部材と反対側に設けられ、前記現像剤規制部材よりも
前記現像剤担持体の回転方向に関して上流に位置する第
２磁界発生手段と、前記現像剤規制部材よりも前記現像
剤担持体の回転方向に関してさらに上流に位置する第３
磁界発生手段を有し、前記第３磁界の磁束密度分布が第
２磁界側で大きい非対称形分布をしていることを特徴と
する現像装置が提供され、これによれば、現像剤の搬送
性が良くなり、磁性粒子とトナー粒子の安定した摩擦帯
電によるトリボの安定供給ができるので、この作用によ
って現像特性が改善される。

見ム」 第１図は本発明の実施例による現像装置の断面図である
。

本図において、１は像されるべき静電潜像を担持する静
電潜像担持体であり、具体的には無＠穆動可能な感光ド
ラムあるいはベルトもしくは諺電体ドラムあるいはベル
トなどである。この上に静電潜像を形成する方法は本発
明の要旨ではなく、公知の方法でよい０本実施例では静
電潜像担持体は電子写真法によって静電潜像が形成され
る感光ドラムであり、矢印ａの方向に回転可能である。

本実施例の装置は現像剤容器２１、現像剤保持部材であ
る現像スリーブ２２（以下単にスリーブと呼ぶ）、磁界
発生手段である磁石２３、スリーブ２２上で現像部に搬
送される現像剤の量を制御する規制ブレード２４（以下
単にブレードと呼ぶ）、交互電界形成手段である電源３
４などを有する。以下それぞれの構成を説明する。

容器２１磁性粒子２７とトナー粒子２８とを混合物とし
て有する現像剤を収容する。トナー粒子は本実施例では
、例えばカーボン１０部、ポリスチレン９０部を主体と
して形成された粒径７〜２０μｍの非磁性トナー粒子で
ある。トナー粒子と磁性粒子とは本実施例では、スリー
ブ２２近傍で磁性粒子の濃度が高く、スリーブ２２から
離れたところでは低いように収容されているが、均等な
混合物として容器２１内に収容してもよい。容器２１は
第１図左下部に開口を有する。

スリーブ２２は、例えばアルミラムなどの非磁性材料製
であり、容器２１の上記開口部に設けられ、その表面の
一部を露出させ、他の面を容器２１内に突入させている
。スリーブ２２は図面に直角な釉の回りに回転可能に軸
支され、矢印すで示す方向に回転駆動される。本実施例
ではスリーブ２２は円筒状のスリーブであるが、これは
無端ベルトでもよい。

スリーブ２２は感光ドラム１に対して微小間隙をもって
対向して現像部を構成する。この現像部にはトナーおよ
び磁性粒子がスリーブ２２によって搬送される。

磁石２３はスリーブ２２内部に静止的に固定され、スリ
ーブ２２の回転時も不動である。磁石２３は後述のブレ
ード２４と協働してスリーブ２２上への現像剤塗布量を
制御するＮ　Ｅｆｉ極２３ａ、現像磁極であるＳ磁極２
３ｂ、現像部通過後の現像剤を容器２１内に搬送するＮ
磁Ｍ１２３　ｃおよびＳ磁極２３ｄを有する。Ｓ極とＮ
極は逆でもよい。この磁石は本実施例では永久磁石であ
るが、これに代えて電磁石を使用してもよい。

第２図は、磁性粒子搬送磁極２３ｄの極座標による磁束
密度分布を示す。この磁極は、磁束密度分布が磁性粒子
拘束磁極２３ａ側で大きいような非対称な形を有するこ
とにあり、これによって、適切な現像剤の循環が得られ
る。つまり、搬送磁８ｉ２３ｄの磁束密度分布を拘束磁
極側で大きくすることにより、極間角度θ２を１２ｏ°
程度まで広げても現像剤の搬送性が落ちないため、磁性
粒子２７とトナー粒子２８の循環距離を長くするこトカ
テき、十分な摩擦帯電によりて、安定なトリボを附与す
ることができる。

ブレード２４は本実施例では、少なくともその先端が例
えばアルミニウムなどの非磁性材料製であり、容器２１
の開口の上部近傍でスリーブ２２の長手方向に延在し、
その基部は容器２１に固定され、先端側はスリーブ２２
の表面に間隙をもって対向している。ブレード２４の先
端とスリーブ２２の表面との間隙は５０〜５００μ１１
好ましくは１００〜３５０μＩであり、本実施例では２
５０μｍである。この間隙が５０μｌより小さいと、磁
性粒子がこの間隙部に詰まり易く、５００μｌを越える
と、磁性粒子およびトナーが多量に間隙を通過し、スリ
ーブ２２上に適当な厚さの現像剤層が形成できない、現
像剤層の厚さは後述の現像部における感光ドラム１とス
リーブ２２との間隙より小さい（ただしこのとき現像剤
の厚さとは磁力が働いていない状態でのスリーブ２２上
での厚さである）。このような厚さの現像剤層を作るた
めには、ブレード先端とスリーブ面との間隙は、スリー
ブ面と感光ドラム面の間隙と同等または小さいことが好
ましいが、それ以上にしても可能である。

ブレード２４の上方には延長部が形成されているが、こ
れについては後述する。

電源３４は感光ドラム１とスリーブ２２との間に電圧を
印加して、それらの間の空隙に交互電界を形成させ、ス
リーブ２２上の現像剤からトナーを感光ドラム１に転移
させる。電源３４による電圧は正側と負側のピーク電圧
が同じである対称型交互電圧でも、このような交互電圧
に直流電圧を重畳した形の非対称交互電圧でもよい。具
体的な電圧値としては、例えば暗部電位−６００■、明
部電位−２００Ｖの静電潜像に対して、−例として、直
流電圧−３００ｖを重畳してピーク・ピーク電圧を３０
０〜２０００Ｖｐｐ、周波数２００〜３０００Ｈｚ交互
電圧をスリーブ２２側に印加し、感光ドラム１を接地電
位に保持する。

容器２１の下部は感光ドラム１の方向に延びて延長部を
構成し、現像剤（特にトナー粒子）が外部に漏れること
を防止している。また、このような漏出の防止をさらに
確実ならしめるために、前記延長部の上面に、漏出現像
剤を受取ってこれを拘束する部材２９を設けている。さ
らに、前記延長部の先端にはスリーブ２２の長手方向に
沿って飛散防止部材３０が図示のごとく固定されている
。この部材３０にはトナー粒子と同極性の電圧を印加し
てもよい。これによって現像領域から飛散したトナーを
電界によって感光ドラム３の方向へ押しつけ、トナーの
飛散を防止することができる。

スリーブ２２の長手方向両端部には、現像剤阻止部材２
５が設けられ、スリーブ２２両端部での現像剤の塗布を
阻止している。

つぎに本実施例の現像装置の作動について説明する。ま
ず、容器２１に磁性粒子２７を投入する。投入された磁
性粒子は磁極２３ａおよび２３ｄによってスリーブ２２
上に保持され、容器２１内に面するスリーブ２２の表面
全体に渡って付着し、磁性粒子層を構成する。この磁性
粒子層の磁極２３ａおよび磁極２３ｄに近い部分では磁
性粒子２７は磁気ブラシを構成する。その後、トナー２
８を容器２１内に投入し、前記磁性粒子層の外側にトナ
一層を形成する。前記の最初に投入する磁性粒子２７は
磁性粒子に対して、もともと２〜７０％（重量）トナー
を含むことが好ましいが、磁性粒子のみとしてもよい。

磁性粒子２７は一部スリーブ２２表面上に磁性粒子層と
して吸着保持されれば、装置の振動やかなり大きな傾き
によっても実質的な流動あるいは傾斜が発生せず、スリ
ーブ２２の表面を覆った状態が維持される。

つぎに、スリーブ２２を矢印方向に回転すると、磁性粒
子は容器２１の下部からスリーブ２２の表面に沿った方
向に上昇し、ブレード２４の近傍に至る。そこで、磁性
粒子の一部はトナーとともにブレード２４の先端とスリ
ーブ２２の表面との間隙を通過し、他部はブレードの延
長部に衝突した後、反転して磁性粒子の上昇経路の外側
を重力によって下降して容器２１の下部に至り、再びス
リーブ２２の近傍を上昇して上記動作を繰返、す、なお
、容器２１の下部からブレード２４に向って上昇する磁
性粒子２７のなかにはブレード２４の近傍に至る前に反
転して落下するものもある。これは特にスリーブ２２の
表面から遠い磁性粒子に顕著に見られる。

ここで、磁石２３の磁極の強さ、位置および磁束密度分
布と現像剤の循環作用の関係について説明する。現像容
器内の循環作用は、特に磁性粒子搬送磁極２３ｄと磁性
粒子拘束磁極２３ａの影響を受ける。本件発明者は、特
に、磁極２３ｄの磁束密度分布が循環作用に影響を与え
、トナー粒子２８の取り込み、磁性粒子２７とトナー粒
子２８の摩擦帯電を制御していることを見出し、これに
もとづいて第２図に示すように、磁極２３ｄの磁束密度
分布を、磁極２３ａ側に大きくなるような非対称分布に
することにより、現像剤の循環作用の効率を上げたもの
である。すなわち、現像剤の搬送性が良くなり、磁性粒
子２７とトナー粒子２８とが十分に摩擦帯電されること
によって、安定なトリポを附与できる。また、非対称な
分布にすることにより、極間での磁性粒子が受ける磁気
的な圧力が弱められ、現像剤の劣化を防ぐこともできる
。これらのことから、磁極２３ａと２３ｄとの極間角度
θ２を広げることも可能となり循環距離を長くすること
ができ、より安定したトリボの附与が可能となりた。ま
た、容器２１の下部からブレード２４に向って上昇する
経路を変化させることにより磁性粒子２７とトナー粒子
２８の比率を変えることもできるようになった。

磁性粒子の運動の説明に戻ると、ブレード２４の近傍あ
るいはその手前で反転して落下する磁性粒子はその外側
のトナ一層からトナー粒子を取込んで行く。

スリーブ２２の回転とともにこのように循環することに
よって、トナー２８は磁性粒子２７およびスリーブ２２
表面との摩擦によって帯電する。

ブレード２４の手前近傍では、スリーブ２２の表面に近
い磁性粒子２７は磁極２３ａによってスリーブ２２表面
に引付けられ、スリーブ２２の回転とともにブレード２
４の下方を抜けて容器２１外に出る。このさい磁性粒子
２７はその表面に付着したトナーを一緒に運び出す。ま
た帯電したトナー粒子２８の一部またはスリーブ２２表
面に鏡映力によって付着したままスリーブ２２上を容器
外に出る。ブレード２４はスリーブ２２上に塗布される
現像剤量を規制する。

このようにしてスリーブ２２の表面上に形成された現像
剤層（磁性粒子２７とトナー粒子２８との混合体）はス
リーブ２２の回転とともに感光ドラム１と対面する現像
部に至る。ここでは、感光ドラム１とスリーブ２２との
間に印加される交互電界によってトナーがスリーブ２２
の表面および磁性粒子の表面から潜像上に転移し、該潜
像を現像する。現像部における磁性粒子の体積比率は１
．５〜３０％である。この点については詳述する。

ひきつづくスリーブ２２の回転によって、現像に消費さ
れなかったトナー粒子および磁性粒子は容器２１内に回
収され、容器２１内で前述の循環作用によって再びスリ
ーブ２２上に塗布される工程を繰返す。この再度の循環
時に磁性粒子は容器２１上部のトナ一層からトナーを取
込んで、現像に消費された分のトナーの供給を受ける。

つぎに、第１図の現像装置を用いた具体例について述べ
る。第１図において、スリーブ２２として直径２０ｍｍ
のアルミスリーブの表面を、アランダム砥粒により不定
型サンドブラスト処理したものを用い、磁石２３として
４極着磁でＮ極、Ｓ極が交互に第３図で示されるような
ものを用いた。磁石２３による表面磁束密度の最大値は
約１０００ガウスであった。

ブレード２４としては１．２ｍｍ厚の非磁性ステンレス
を用い、上記角度θは１５°とした。

磁性粒子としては、表面にシリコン樹脂コートした粒径
７０〜５０μ（２５０／３００メツシユ）のフェライト
（最大磁化６０　ｅｍｕ／ｇ）を用いた。

非磁性トナーとしては、スチレン／ブタジェン共重合体
系樹脂１００部に銅フタロシアニン系顔料５部から成る
平均粒径１０μのトナー粉体にコロイダルシリカ０．６
％を外添したブルートナーを用いたところ、スリーブ２
２表面上にコーティング５約２０〜３０ｕＩ１１のトナ
ー塗布層を得、さらにその上層として１００〜２００μ
の磁性粒子層を得た。各磁性粒子の表面上には上記トナ
ーが付着している。

このときのスリーブ２２上の磁性粒子と全トナーとの合
計重量は約２．４３　Ｘ　１０−２ｇ／ａｍ２であった
。

このときの磁性粒子付着トナーとスリーブ付着トナーの
重量比は約２；１でありた。

磁性粒子は現像部およびその近傍でスリーブ２２内の磁
極２３ｂにより磁界によって穂立ちして、最大長約ｏ、
９ｍｍ程の穂立ちブラシを形成していた。

帯電量をブローオフ法で測定したところスリーブ上及び
磁性粒子上のトナーのトリボ電荷量が＋１０μＣｏｇで
あった。

この現像装置をキャノン特製ＮＰ−１１５型複写機に組
み込み、感光ドラム３（有機感光材料製）とスリーブ２
２の表面との間隔を３５０μｍとした。バイアス電源３
４として周波数１６００Ｈｚ、ピーク対ピーク値１３０
０Ｖの交流電圧に一３００Ｖの直流電圧を重畳させたも
のを用いて現像を行なったところ、良好なレッド色の画
像を得た。

また、ベタ黒画像について現像し、現像後のスリーブ面
を観察したところ、磁性粒子に付着したトナー及びスリ
ーブ上のトナーはほとんど消費され１００％近い現像効
率で現像が行なわれていた。

現像特性についてもカブリが無く、かつ第３図にＸで示
した曲線の現像特性を得ることができた。

以上に説明したごとく、本実施例によれば、高画像濃度
、高現像効率で、かぶり、ゴースト像、掃目むら、負性
特性のない現像を行なうことができる。

スリーブ２２の材料としてはアルミニウムのばか真ちゅ
うやステンレス鋼などの導電体、紙筒や合成樹脂の円筒
を使用可能である。また、これら円筒の表面を導電処理
するか、導電体で構成すると現像電極として機能させる
こともできる。さらに、芯ロールを用いてその周面に導
電性の弾性体、例えば導電性スポンジを巻装して構成し
てもよい。

現像部の磁極２３ｂについては、実施例では現像部の中
央に磁極を配置したが、中央からずらした位置としても
よく、また磁極間に現像部を配置するようにしてもよい
。

トナーには、流動性を高めるためにシリカ粒子や、例え
ば転写方式画像形成方法に於いて潜像保持部材たる感光
ドラム３の表面の研磨のために研磨剤粒子等を外添して
もよい。トナー中に少量の磁性粒子を加えたものを用い
てもよい。すなわち、磁性粒子に比べ著しく弱い磁性で
あり、トリボ帯電可能であば磁性トナーも用いることが
できる。

ゴースト像現像を防止するために、容器２１内へ戻り回
動じたスリーブ２２面から現像に供されずにスリーブ２
２上に残った現像剤層を、一旦スクレーバ手段（不図示
）でかき落し、そのかき落しされたスリーブ面を磁性粒
子層に接触させて現像剤の再コーテイングを行なわせる
ようにしてもよい。

磁性粒子とトナーとの濃度を検出して、この出力に応じ
て自動的にトナーを補給する機構を設けてもよい。

本発明の現像装置は容器２１、スリーブ２２およびブレ
ード２４などを一体化した使いすてタイプの現像器とし
ても、画像形成装置に固定された通常現像器としても使
用可能である。

ｌ豆立力ｊ 以上説明のごとく、本発明によれば、高画像濃度で高現
像効率現像装置が提供され、しかもトナーの帯電が十分
である。

４、面の簡単な説明 第１図は本発明の実施例による現像装置の断面図である
。

第２図は、本発明による装置における磁束密度分布を極
座標で示した図である。

第３図は本発明の実施例によるマグネットローラの磁束
密度分布図である。

符号の説明 １・・・潜像担持体（感光ドラム） ２１・・・現像剤容器（容器） ２２・・・現像剤保持部材（スリーブ）２３・・・磁界
発生手段（磁石） ２４・・・現像剤規制部材 ２７・・・磁性粒子 ２８・・・トナー粒子（トナー） ３４・・・非対称分布部（磁束密度分布）代表図面 第１図 第１図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 静電潜像担持体上の静電潜像を現像する現像装置であっ
   て、 トナー粒子と磁性粒子とを有する現像剤を収容する現像
   剤容器と、 前記静電潜像担持体と対向して、トナー粒子を該静電潜
   像担持体に供給する現像部を形成するとともに、前記容
   器から現像剤を該現像部に担持搬送する現像剤担持部材
   と、 前記現像剤担持部材の前記潜像担持体と反対側に設けら
   れ該磁性粒子を該現像部で該潜像担持体に接触させる第
   １の磁界発生手段と、 前記現像剤担持体の回転方向で現像部の上流に位置し該
   現像剤担持部材表面かに離間している規制部先端を有す
   る現像剤規制部材と、 前記現像剤担持部材の前記規制部材と反対側に設けられ
   、前記現像剤規制部材よりも前記現像剤担持体の回転方
   向に関して上流に位置する第２磁界発生手段と、 前記現像剤規制部材よりも前記現像剤担持体の回転方向
   に関してさらに上流に位置する第３磁界発生手段を有し
   、前記第３磁界の磁束密度分布が第２磁界側で大きい非
   対称形分布をしていることを特徴とする現像装置。