JPS6367186B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は潜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）を用い、現像剤支持体上の現像剤の厚
みを少くとも現像部において静電像保持手段の非
画像部に現像剤層が接しないようにして静電像保
持手段の画像部を現像する潜像現像装置に関す
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、又はトナー現像
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
べ遥かに大量に消費されるから、両者の混合比が
変化し、もつて顕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号明細書等）。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、トナーと非画像面とが接
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、以下に述べる欠点が
あり実用化のさまたげとなつている。

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
出来易い。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。

本発明は従来の斯かる欠点を除去し質の良い潜
像膏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) 均一は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密度共に均一なトナー
層を現像部において維持する。

ことを目的とする。

本発明は上記目的を達成する現像装置であつ
て、静電像保持手段に対向して設けられた移動す
る現像剤支持手段と、該現像剤支持手段上に形成
される磁性現像剤層の厚みを該現像剤支持手段と
該静電像保持手段との間隔ｑ以下に規制する固定
磁界発生手段及び該固定磁界発生手段による磁界
中で該現像剤支持手段に間隔ｐをもつて設けられ
た現像剤層の厚み規制手段と、を備え、該規制手
段は、磁性体、もしくは磁石よりなり、現像剤支
持手段に対する間隔ｐが、該潜像保持手段と該現
像剤支持手段との間隔ｑ以下であることを特徴と
する。

以下本発明に係る装置の実施例を図面に参照し
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、所謂カールソンプロセス、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上の静電像を一旦別
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、感光体を再使用するための
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実施態様を示
すものである。図に於いて、１は静電像保持手段
としての感光ドラムであり、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、図示の
ものは非磁性円筒である。９は、その円筒内に固
設された磁石ロールであり、少くとも現像剤を該
円筒上に汲み上げる磁極を有し、更に現像位置に
おいて現像磁極を有し、それらの間に現像剤搬送
磁極を適宜有している。１０は、こうして円筒に
供給された絶縁性磁性トナー１２の厚みを規制す
る磁性体、或いは磁石でつくられたドクター・ブ
レードである。（以下ドクターブレードと言う）
トナー層１１の厚みは磁石ロール９を包囲した非
磁性円筒（以下スリーブともいう）とドクターブ
レード１０との間隔によつて規制される。通常、
30μ〜300μの範囲のトナー層に規制される。磁性
トナーは磁界中では磁力線にそつて糸状に連な
り、その密度は通常の状態に比べて大幅に小さく
なつている。そこで磁界中でトナー厚みをドクタ
ーブレードで規制すれば、磁界の及ばない部分で
規制するのに比べて大幅に薄く規制することがで
きる。磁界の及ばない部分で、ブレードで規制し
ようとするとドクターブレード１０とトナー支持
手段８の間隔を非常に小さくせねばならず機械的
に困難であり、かつ均一なトナー層は得にくい。

磁石９の効果は、磁石の磁極による磁界が及ぶ
範囲にドクターブレード１０があれば認められる
が、殊にドクターブレード１０に磁極が対向して
いる時、もつとも薄くトナー層を規制することが
でき、ドクターブレード１０が磁性体であれば、
ドクターブレードに磁界が集中し、ブラシ状トナ
ーがトナー支持手段とドクターブレードの間にカ
ーテン状に連なり、トナーがくぐりぬける事を食
い止める。わずかにトナー支持手段８にひきずら
れたトナーが、トナー支持手段表面にそつて少量
くぐりぬけるだけである。そのためトナー層１１
は前述の如くきわめて薄くする事ができる。ドク
ターブレード１０として、磁石を用いれば、該部
の磁界はさらに強くなり、より有効である。

このようにドクターブレード１０として磁性体
或いは磁石を用いた場合、トナー支持手段表面に
沿つてブレード１０をくぐり抜けるトナー層の厚
さはドクターブレードとの間隔に比して薄くな
る。

第３図に実験によつて得られたドクターブレー
ドとトナー支持体の間隔対磁極位置でのトナー厚
の関係のデータを示す。例として３種類の絶縁性
一成分磁性トナーを用いて鉄製ドクターブレード
とトナー支持手段の間隔（ｘ軸）に対するトナー
支持手段上の磁極位置におけるトナー層厚（ｙ
軸）を測定したものである。

電気的に絶縁性で且つ磁性トナーとしては、(a)
ポリエステル55部、マグネタイト20部、カーボン
２部、電荷制御剤２部に0.1％のコロイダルシリ
カを外添したもの、(b)ポリスチレン50部、マグネ
タイト40部、電荷制御剤３部、カーボン６部に
0.1％のコロイダルシリカを外添したもの、(c)ポ
リスチレン50部、マグネタイト40部、電荷制御剤
３部、カーボン６部の割合に混合したものを用い
た。又、磁石は静電像保持部材とトナー担持体と
の最近接部に磁極を配し、その時の表面磁束密度
を800ガウスとした。

これから判るように、ドクターブレード１０と
トナー支持体８の間隙Ｐが約50μ〜200μ程度の範
囲では、その間隙が大となるに従いトナー層厚が
増加していることが一般に認められる。他方、上
記間隙が約200μ〜450μ程度の範囲ではその間隙
が増加する程度にはトナー層厚は増加せず横ばい
か、あるいは若干の増加を見る程度である。また
トナー層厚（磁極位置での）自体、上記間隙より
も常に薄く形成されていることが判る。

また第３図のグラフには、そこまで図示されて
いないが、トナー支持体表面への少量の現像剤層
塗布ムラを生じても、現像に際し、実用上使用で
きる範囲のドクターブレードとトナー支持体表面
との間隔Ｐの値としては、800μ程度まで使用で
きることが判つた。そして800μを越えると、こ
の間隔Ｐに作用する磁力が弱まるため、現像に供
し得るに必要な程度の均一なコーテイングが出来
なくなり、トナー層にムラが生じ、画像ムラとな
つて現われる。

間隔Ｐが100μ以下になると、トナー層は10数
μ〜数10μとなり充分な画像濃度が得られなくな
る。

トナー層の厚さｔは上記間隔Ｐでは磁力拘束力
によりコーテイングされる為、間隙Ｐの1/5から
１／１未満の厚み（1/5Ｐ≦ｔ＜1/1Ｐ）にコーテイ
ングされる。これはトナー材質、間隔Ｐの磁束密
度、ブレードの形状等により異るが、磁力が大き
くなるほどトナー層厚さは小さくなり、又、磁束
密度が大きくなるようなブレード形状即ち鋭利な
形状ほどトナー層は薄くなる。

潜像保持体とトナー支持体との間隙ｑがトナー
層厚より小さくなると、トナー層が通常感光体で
ある潜像保持体と圧接され、トナー力凝集が発生
するばかりでなく、感光体等の損傷を起こす。又
トナー層の厚さの10倍以上になるとトナーが感光
体まで十分に到達せず、画像濃度が低いばかりで
なく、ラインコピが極度に細くなり、場合によつ
ては切れ切れの状態となる。これは感光体からの
電気力線が充分にトナー支持体まで到達せず、ラ
イン周辺方向に向かつてしまうため生じるものと
考えられる。

ドクターブレードとトナー支持手段の間隔Ｐが
静電像保持手段とトナー支持手段の間隔ｑより長
い場合（Ｐ＞ｑ）でもトナー支持手段上に起立し
たトナーの厚みを現像部において静電像保持手段
の非画像部にトナーが接しない厚みに規制するこ
とは一般的に可能である。しかし、ドクターブレ
ードによる厚み規制部署においてトナー支持手段
上のトナー層に凝集したトナー、紙粉等が貯蓄し
た時に、ドクターブレードによる厚み規制が効果
的に行なわれず、ドクターブレードとトナー支持
手段間隔に近い厚みを持つたトナー層がトナー支
持手段表面に沿つて現像部に送られるということ
が起りうる。

この際には凝集トナーが静電像保持手段とトナ
ー支持手段の間で圧縮されて画像に悪影響を与え
たり、紙粉、切粉等が静電像保持手段を傷つけて
しまう。これを防止する為にはドクターブレード
とトナー支持手段の間隔Ｐが静電像保持手段とト
ナー支持手段の間隔ｑより少なくとも広くないこ
とが必要である。即ち、Ｐ≦ｑを満足することが
必要である。上述したようにｑは、トナー層厚よ
り大であり、その10倍の厚さに等しいが小さい間
隔に設定されるのが良いが、数値的には、100μ
≦ｑ≦900μ程度が好ましい。

本発明では、好ましい効果としてドクターブレ
ーダ１０にトナー層の厚み規制とトナーの凝集防
止という二つの効果を持たせることが出来、装置
を簡略化することができる。

以上の実施態様において共通して用いられる各
要素についてその組成並びに材質についてここで
説明を加える。

先ず、磁性トナーとしては一例としてポリスチ
レン50部、マグネタイト40部、電荷制御剤３部、
カーボン６部の割合で混合して形成される周知の
磁性トナーが利用出来ることは勿論である。トナ
ー支持体としては非磁性材としてアルミニウム材
を用い、これを図示の如く中空円筒状とし、静電
像保持部材と同方向に且つ実質的にその担持する
トナー最外層が同速度になるように一例として
100mm／secにて駆動した。磁石は静電像（電位コ
ントラスト約600V）保持部材とトナー担持体と
の最近接部に磁極を配し、その時の表面磁束密度
は600〜1300ガウス程度の範囲内から一例として
800ガウスを選んだ。ドクターブレードとしては
磁性体の例として鉄製ブレードと磁石の磁極位置
に設け、ドクターブレードとトナー担持体との間
隔を250μ、トナー担持体と静電像保持体との間
隔を300μに設定することにより、静電像保持面
において凝集トナーによる汚れ、地カブリの全く
ない優秀な画質の顕画像を得ることが出来た。

尚、導電性のトナーを、回転するマグネツトロ
ールを有する固定のスリーブの外周面に該マグネ
ツトロールの磁力により付着せしめ、該マグネツ
トロールを回転させてトナーを運び現像を行う装
置であつて、該スリーブ外周面に磁性体を対向せ
しめて、上記マグネツトロールと該磁性体によつ
て生じる磁力によつて上記スリーブの外周面に付
着するトナーの層厚を規制するようにした装置が
提案されている（特開昭53−125844号公報）。し
かるにこの公報に記載のものはスリーブ上のト
ナーの層厚をスリーブと潜像保持体との現像間隙
より厚くなるよう上記磁性体により規制してお
り、必然的にトナー表層が潜像保持体の非画像部
にも付着し易いこと、スリーブを固定し、その
中のマグネツトを回転させて、対向する上記の磁
性体との間に作用する磁界を変動させていること
等を要件としているものである。

しかるに本発明に係る態様においては、これら
各要素と異なる要素を前述の詳細な説明の通り有
しているものであり、特に、現像剤層厚規制のた
めに、現像剤厚み規制手段と現像剤支持部材との
間隔Ｐを潜像保持手段と現像剤支持手段との間隔
ｑより少くとも大きくない（Ｐ≦ｑ）に保つ手段
を有し、もつて該間隔Ｐを下回る薄い現像剤厚さ
に規制し、同時に均一な密度、均一な密度、均一
な厚さの層を得ることができ、均質な現像が行い
得る効果がある。

本発明は以上の実施例に限定されるものではな
く、思想的に包含される各態様を含むものであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る現像装置の適用可能な装
置の断面図、第２図は本発明に係る現像装置の１
実施例の断面図、第３図はドクターブレードとト
ナー支持体の間隔Ｐの変化に対するトナー層厚の
変化を示すグラフを表わした図である。 １…潜像保持手段、８…現像剤支持手段、９…
磁界発生手段、１０…現像剤の厚みを規制する手
段。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 静電像保持手段に対向して設けられた移動す
   る現像剤支持手段と、該現像剤支持手段上に形成
   される磁性現像剤層の厚みを該現像剤支持手段と
   該静電像保持手段との間隔ｑ以下に規制する固定
   磁界発生手段及び該固定磁界発生手段による磁界
   中で該現像剤支持手段に間隔ｐをもつて設けられ
   た現像剤層の厚み規制手段と、を備え、 該規制手段は、磁性体、もしくは磁石よりな
   り、現像剤支持手段に対する間隔ｐが、該潜像保
   持手段と該現像剤支持手段との間隔ｑ以下である
   ことを特徴とする現像装置。 ２ 上記間隔ｐは、100μ以上800μ以下の範囲内
   で上記間隔ｑは、100μ以上900μ以下の範囲内で
   ある特許請求の範囲第１項記載の現像装置。 ３ 上記規制手段は、上記固定磁界発生手段の有
   する磁極に対向している特許請求の範囲第１項記
   載の現像装置。