JPS6341069B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は普通紙に転写することを可能とする一
成分トナーを用いた現像装置に関し、更に詳しく
は、トナー担持体面に均一な薄い磁性トナー層を
形成するための構成を有した現像装置に関するも
のである。

近年、自動濃度制御が不要で装置を簡略化でき
る利点がある一成分現像剤による現像法が実用化
されつつある。しかし、多くのものは例えば米国
特許明細書第3909258号に記載されているように
導電性のトナーを用いる。このためにトナー像は
転写材への転写性が悪く、転写材はその表面にレ
ジン等を含有させた高抵抗特殊紙を必要とし、所
謂PPC（普通紙コピー）とは言えず社会の要求を
満たすものではない。一方で、米国特許明細書第
3731146号や特開昭52−78442号等に開示のある普
通紙に転写可能な高抵抗トナーを用いる試みも行
われているが、これらの方式では静電像を現像す
るに必要な安定なトナー層を供給することはでき
ない。即ち、一般にトナーの帯電量が一定でない
ので均一に摩擦帯電されたトナーを均一厚の層と
して実現できず、現像ローラーに凝集が発生した
り、不均一帯電による画像ムラが発生しやすい。
又それらを除去するには材料の選択を厳密にせね
ばならないし、均一な厚みのトナー層を得る為の
部材に高い機械的精度を要求せねばならない。

本発明の目的は以上の点に鑑みなされたもので
あつて、均一に帯電されたトナー層を均一な厚み
で現像部に供給し、且つ安定な顕画像を得、更に
普通紙にも転写可能な低価格の現像装置を提供す
ることである。

本発明は、第１発明として、高電気抵抗を有す
る磁性トナーをトナー担持体に担持させるためト
ナー担持体の内側に設けられた磁界発生手段を備
えた現像装置において、上記トナー担持体に担持
される磁性トナーの層を形成するために上記磁界
発生手段からの磁力線を集中させる磁性体で構成
する磁力線収束手段を有し、上記トナー担持体表
面が弾性体であることを特徴とする現像装置を、
第２発明として、高電気抵抗を有する磁性トナー
をトナー担持体に担持させるため、トナー担持体
の内側に設けられた磁界発生手段を備えた現像装
置において、上記トナー担持体に担持される磁性
トナーの帯電層を上記トナー担持体と現像される
潜像を保持する潜像保持体とが対向する現像部で
潜像保持体に接触する層厚に形成するために上記
磁界発生手段からの磁力線を集中させる磁性体を
有した層形成手段と、上記トナー担持体から上記
トナー粒子を離脱させるとともに上記潜像面に弱
く付着したトナー粒子を剥取るための電界を上記
現像部に形成する現像バイアス印加手段、を有
し、上記トナー担持体表面が、弾性体であること
を特徴とする現像装置である。

本発明を要述すると、ゴムローラー等の表面が
弾性体から成るトナー担持体上に高電気抵抗のト
ナーを塗布する際に、磁石等の磁気発生手段とそ
れに対向する磁性体で構成する磁力線集束手段に
よつてトナーの厚みを薄く均一化するものであ
る。このようにして均一化したトナー担持体上の
トナーは、摺擦部材やコロナ放電器帯の帯電手段
を設けて帯電し、その後前記トナー層を感光体や
絶縁体等の潜像保持手段に接触させることにより
顕画像を得る。なお磁力線集束手段としてはトナ
ー厚を設定するブレード状の磁性体であると効果
的であり、更に前記表面の弾性体を導電ゴムで構
成することで現像時にこの導電ゴムに例えばAC
バイアスを印加することによつて階調性を高めカ
ブリを減少させることが可能となる。

以下、本発明を図を参照して説明する。

第１図に従来試みられた本発明に関係する現像
装置の構成の一例を側面図により示す。図におい
てゴムローラー１にホツパー２に収容されている
トナー３がスリツト状開口より供給され担持さ
れ、均平ローラー４で厚みを均一化された後、摩
擦帯電部材５によつて前記ゴムローラー１上のト
ナーに所定の荷電が付与される。そしてその後、
ローラー１上のトナー層は潜像保持体６に接触し
てこの保持体６上の潜像に引かれて顕画像が得ら
れる。ここで例えばトナーにポリスチレン系樹脂
を用いた場合、正（＋）に帯電させる為には摩擦
帯電部材５にテフロン系の押圧板を用い、逆に負
（−）に帯電させるためにはナイロン系が使用さ
れる。しかし、現実には均平ローラー４で得られ
るトナー層はその厚さをローラー４により均一化
するのが難しく、トナー層が厚くなつてしまつた
部分においてはこのトナーの厚い部分をゴムロー
ラー１に圧着させることがあり好ましくない。特
に高電気抵抗をもつトナーは帯電荷による解電力
等に起因する凝集性が高いため、このような事故
がしばしば発生する。又、厚さを均一化したトナ
ー層が得られない為、摩擦、帯電部材５による帯
電も均一でなく、一見一様なトナー層が得られて
も上記凝集したトナーがあると実際の画像では不
均一帯電による画像ムラが生じる。そして更に均
平ローラー４をゴムローラー１の周速度より大き
い周速で回転させる場合はトナーの飛散の点から
好ましくない。又別に均平手段の変形例として多
段のドクター・ブレードを用いることが知られて
いるが、多段ブレードをゴム・ローラー１の面に
対して設定することが容易でないこと及び多段ブ
レード間にトナーがつまり易いことなどで好まし
くない。なお弾性体層上にトナーを押付けた場
合、トナーはこの弾性体層上に良好に支持されて
搬送される。

本発明の構成の一例を第２図の現像装置の側面
図により示す。ゴム・ローラー７はゴム層７ａ担
持ローラー８によつて構成され、このローラー７
の表面にはホツパー９よりのトナー１０が供給さ
れる。供給されたトナーは鉄や磁石で構成した磁
性体ブレード１１と上記ローラー７に内包固設さ
れた磁石１２とによつて所定の厚みに均一化する
ことができる。均一な厚さにされたトナー層は摺
擦板で構成する摩擦帯電部材１３に摺擦されるこ
とによつて、現像しようとする潜像と逆極性の荷
電が付与され、しかる後、潜像保持部材の潜像面
１４へ至りこの潜像を現像する。

第３図は上記第２図のトナー層の均一化部の部
分拡大断面図で互いに対向する磁性体ブレード１
１と磁石１２とにより均一な厚さにトナーが層状
化される過程を示す。７ａはトナー担持ローラー
８の表面ゴム層で、この担持ローラー８は非磁性
体のアルミニウム等で形成されている。トナー担
持ローラーのゴム層７ａに乗つてブレード１１に
やつてきた磁性トナー１５は、トナーの有する磁
化のために磁場〓との間で〓×▽〓に比例した力
をうける。これは磁場の集中した方向の力であつ
て、第３図に示されるように鉄等の磁性体ブレー
ド１１の先端幅が対向磁石１２の先端幅より小さ
いときには、磁力線は点線で示されるようにな
り、磁性体ブレード１１のトナー進入部分では、
表面ゴム層７ａの搬送力も手伝つて矢印１６で示
される方向にトナー１５は力をうける。このよう
な力をうけて磁性体ブレード１１部へ進入したト
ナー１５に対しては、今度は磁力線の集束した磁
性体ブレード１１方向への力をうけるが、表面ゴ
ム層７ａの搬送力と後続トナーによる押圧とでブ
レード部分から抜け出ようとする力も同時に働い
ており、このような状態下でトナーはブレード部
分から排出される。一担排出されたトナーは、今
度は更に磁力線の集束したゴム層７ａへの力をう
け、ブレード１１への力と上述の搬送力とが釣り
合つた位置でブレード部から完全に搬出されてい
く。この場合、特に大きな力は磁場〓によるもの
なので、ブレード部から搬出されたトナー層は１
７で示される厚さで殆ど一定となる。このように
して規制されるトナー層厚は磁石１２と磁性体ブ
レード１１との間に形成された磁場に依存するた
め、単なるブレードによる機械的なカツトとは比
べものにならない程、前段階でのトナーの不均一
さに影響されにくく、均一なトナー層が得られ、
このため摩擦帯電を極めて均一に行うことができ
る。更に、磁場を強くすればゴム・ローラー表面
とブレード間のギヤツプの数分の一にトナー層を
設定することができ、温度変化によるギヤツプ変
化に対してもその影響を数分の１に減少すること
が可能となるため装置構成が簡易なもので高い効
果を得ることが可能となる。

第４図は本発明による別の構成例を示す側面図
で、磁性体ブレード１８と摩擦帯電部材１９とが
ホツパー２０と一体的に構成され小型化を志向し
ている。また磁性体ブレード１８に対向する磁石
２１はヨーク２２により固定されているが、ヨー
ク２２自体は同軸のホイール歯車２３とウオーム
歯車２４とで、所定の位置で止まるような回転可
能な構成となつている。この為、磁性体ブレード
１８と磁石２１との相対位置を変化させることが
でき、その結果磁場の形が変化してトナー層厚を
任意の厚さに設定することができる。上記第４図
の例では磁場が働いている範囲内で図の位置から
磁石２１をホツパー２０側にずらすとゴムローラ
２５上のトナー層は薄くなり、逆に摩擦帯電部材
１９側にずらすとトナー層は厚くなる。なおウオ
ーム歯車の回転軸２６は矢印２７の方向に回転さ
せるが、この回転量は装置の操作パネル部に設け
たダイヤルに連動して動くようにしてもよいし、
光センサー等でトナー層厚を検出してフイード・
バツクして上記回転軸２６を回転させることによ
つてトナー層の厚さを安定化することを狙つても
よい。なお、図中２８はホツパ内のトナーで、２
９は潜像保持手段で矢印方向に移動する。

第５図に本発明による更に別の構成例の側面図
を示す。本実施例では摩擦帯電部材３０ａ，３０
ｂが磁性ブレード３１のトナー進入面側とホツパ
ー３２の出口に図の如く設けられている。前記第
３図の例で述べたように、トナーが磁性ブレード
３１に進入する際にこのブレード３１方向への磁
気力とゴム・ローラー３３による搬送力とによつ
て磁性ブレード３１へ強く摺擦されることを利用
し、トナーへの帯電を可能ならしめるものであ
る。この例ではゴム・ローラー３３の内部マグネ
ツト３４を一体着磁の４極ロールタイプとして搬
送力を高めると共に、ゴムローラー３３からのト
ナー飛散を防止している。なお、図中３５はホツ
パー３２中のトナーで、３６は潜像保持部材で矢
印方向に移動する。

以上の如くして弾性体ローラー面にトナー層を
均一に形成することができ、上記トナー層の均一
さは均一な帯電を可能にするため良好な現像がで
きたのであるが、第６図のように表面のゴム層３
７の担持体３８にアルミニウム・黄銅等の非磁性
導電体を用い、潜像保持部材である感光層３９の
背面電極４０との間に交流バイアス４１を印加し
たところ、階調性のすぐれたカブリの少ない極め
て良好なる画像が得られた。これはトナーが交流
バイアスの促進側（例えば、トナーが負帯電の時
は負側）でゴム層３７の表面への拘束力から離脱
し、逆にはぎとり側（例えば、トナーが負帯電の
時は正側）で、潜像面へ弱く付着したトナー粒子
をはぎとるためである。交流バイアス例としては
200Hz、1500VPPの交流に200Vの直流分を重畳さ
せた電流を印加して、正（＋）潜像を負（−）電
荷のトナーで現像したことによる現像コントラス
トの向上効果を第７図に示す。なお、交流バイア
スの周波数としては100Hz〜1KHzが好ましいこと
が実験的にわかつた。

以上述べたように本発明によると普通紙に対し
ても転写可能な高抵抗トナーを用い、簡易な構成
で均一層厚のトナー層を弾性体ローラ上に形成す
ることができる。なお、本発明の変形例としては
ゴムや合成樹脂の層による弾性体の面を有するト
ナー担持体はローラ形状の他にウエブ状のもので
も良く、また帯電手段に関しては摺擦帯電の他に
コロナ放電器による帯電を用いることができる。
磁力線集束手段については鉄製ブレードを例示し
たが、磁気発生手段とは逆の磁極を有した磁気発
生手段を向対して配設しても良い。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の現像装置の側面図、第２図から
第６図は本発明を適用した現像装置の側面図、第
７図は交流バイアスを本発明に適用することによ
り得た現像線のコントラストの向上を示すグラフ
図である。図中 ７，２５，３３は弾性体面を有したトナー担持
体であるゴムローラ、１２，２１，３４はゴムロ
ーラ内の磁気発生手段である磁石、１１，１８，
３１は磁力線集束手段である鉄製のブレードを示
す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 高電気抵抗を有する磁性トナーをトナー担持
   体に担持させるためトナー担持体の内側に設けら
   れた磁界発生手段を備えた現像装置において、 上記トナー担持体に担持される磁性トナーの層
   を形成するために上記磁界発生手段からの磁力線
   を集中させる磁性体で構成する磁力線収束手段を
   有し、上記トナー担持体表面が弾性体であること
   を特徴とする現像装置。 ２ 上記磁力線収束手段は、トナー粒子帯電部材
   で一部又は全てが被覆されている特許請求の範囲
   第１項記載の現像装置。 ３ 高電気抵抗を有する磁性トナーをトナー担持
   体に担持させるため、トナー担持体の内側に設け
   られた磁界発生手段を備えた現像装置において、 上記トナー担持体に担持される磁性トナーの帯
   電層を上記トナー担持体と現像される潜像を保持
   する潜像保持体とが対向する現像部で潜像保持体
   に接触する層厚に形成するために上記磁界発生手
   段からの磁力線を集中させる磁性体を有した層形
   成手段と、上記トナー担持体から上記トナー粒子
   を離脱させるとともに上記潜像面に弱く付着した
   トナー粒子を剥取るための電界を上記現像部に形
   成する現像バイアス印加手段、を有し、上記トナ
   ー担持体表面が、弾性体であることを特徴とする
   現像装置。 ４ 上記層形成手段は、上記トナー担持体の移動
   方向に関して上記磁性体より下流側にトナー粒子
   を帯電する摩擦帯電部材を有している特許請求の
   範囲第３項記載の現像装置。