JPS645711B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は現像剤として一成分磁性トナーを用い
る現像装置に関する。

従来一成分磁性トナーを使用する現像方法とし
ては、米国特許第3909258号明細書等に開示され
ている導電性磁性トナーによる現像方法が知られ
ており、又、広く用いられている。しかし、かか
る現像方法においては、トナーは本質的に導電性
である事が必要であり、導電性トナーは、潜像保
持部材上のトナー像を最終画像支持部材（例えば
普通紙等）に電界を利用して転写する事が（その
原因は充分に解明されていないのであるが）困難
であつた。

本出願人は、先に従来の一成分磁性トナーによ
る現像方法の、かかる欠点を解消する新規な現像
方法を提案した（例えば特願昭53―92105号及び
53―92108号等）。これは、内部に磁石を有する円
筒状の現像剤支持部材上に絶縁性磁性トナーを均
一に塗布し、これを潜像保持部材に接触させる事
なく対向せしめ、現像するものである。この時、
現像剤支持部材と、潜像保持部材の基盤導体との
間に低周波交番電圧を印加し、トナーを現像剤支
持部材と潜像保持部材の間で往復運動させること
により地カブリのないかつ階調性の再現にすぐ
れ、画像端部の細りのない良好な現像を行う事が
できる。この現像方法ではトナーは絶縁体である
ため転写が容易である。

かかる現像方法においては、トナーを現像剤支
持部材上に均一に塗布する事がきわめて重要であ
る。すなわち現像支持部材上のトナー層が過剰に
厚くなると、トナーが潜像保持部材にこすり付け
られるばかりでなく、現像剤支持部材との摩擦に
よるトナーの摩擦帯電も不十分になり易く、一
方、トナー層がうすくなると、現像に供されるト
ナーの量が不足するため、現像像の濃度が不満足
なものとなる。

現像剤支持部材上に均一なトナー層を形成する
方法としては、第１図及び第２図に示すようにト
ナー容器出口に塗布用のブレードを用いる方法が
ある。

第１図に示すものは、ゴム等の弾性ブレード１
を現像剤支持部材２に圧接し、これによつてトナ
ー層３の厚みを規制するものである。

第２図に示すものは現像剤支持部材２に内装さ
れた固定磁石４の１つの磁極N₁に対向する位置
に、磁性体より成るブレード１ａを設け、該磁極
と磁性体ブレード間の磁力線に沿つてトナーを穂
立させ、これをブレード先端のエツジ部で切るこ
とにより磁力の作用を利用して、トナー層の厚み
を規制するものである（例えば特願昭52―109240
号参照）。

これらの方法により現像剤支持部材２上に、ほ
ぼ均一なトナー層をつくる事が可能となつた。し
かし実用上長期にわたつて、均一なトナー層を上
記現像剤支持体上に安定に形成する事が困難な場
合も実験上見出された。殊にいちじるしく流動性
の悪いトナーを用いた場合、凝集を生じたトナー
を用いた場合等には、均一なトナー層をつくる事
が一層困難となり易かつた。

現像剤支持部材２（以下スリーブと称す）上の
トナーの層厚にムラがあると顕画像にムラを生
じ、良好な画像を望めない。このムラを生ずる現
象を詳しく観察すると次のことが分つた。すなわ
ち、ブレード１ａでトナー厚を規制する時、ブレ
ードの感光体側（第２図のＡ部）にトナーがはみ
出し、第３図に拡大断面図として示すように、Ａ
部にトナー溜りを生ずる。そしてそのトナー溜り
がある限界量に達すると、スリーブの搬送力に打
ち負けスリーブ上へと転移し、Ｂのような塗布ム
ラを生ずる。Ｃ部のような一様にコーテイングさ
れたトナー層にＢのようなトナー塊があると、こ
れが画像上にムラとなつて現われる。そのムラは
濃度の濃いムラ、ラム状のカブリ等である。トナ
ー塊Ｂの形状は矩形の斑点模様、波形の斑点模
様、波形模様等があり、その模様はＡ部でのトナ
ー溜りの限界量の差、環境等の差によつて生ずる
ことが分つた。

本発明の目的は、上記従来の欠点を解消し、現
像剤支持部材上に一様均一なムラのない現像剤薄
層を形成して現像を行う現像装置を提供すること
にある。

現像剤支持部材上にムラのない現像剤薄層を形
成するために、本発明は現像剤支持部材の表面に
その搬送方向に沿つて凹凸を設けたことに特徴を
有する。現像剤支持部材上の現像剤層のムラをな
くし、支持部材との摩擦により現像剤に十分に電
荷を与えるためには、上記凹凸はそのピツチを５
〜100μ、凹部の深さｄを0.2〜10μ、凹部の広さを
2d〜3dとすることが好ましい。更に現像剤支持
部材と潜像保持部材との間に低周波高番電圧を印
加して、現像剤を支持部材上から潜像面へ飛翔さ
せて現像を行う現像方法にあつては、交番電圧に
より凹凸部分に電界が集中し画像が乱れるのを防
止するため、凹部の深さｄを0.2〜5μとすること
が好ましい。

以下図面を参照しながら本発明の実施例につい
て詳述する。

第４図は本発明を適用した現像装置の一実施例
の断面図である。図において５は固定磁石ローラ
ー、６は可動なスリーブ、７は現像容器、７ａは
ホツパー部、８は磁石又は磁性体からなる厚み規
制のための磁性ブレード、９は感光ドラム、１０
は一成分磁性トナーである。１１はスリーブ６と
感光ドラム９の間に交番電圧を印加するための電
源で、詳細は上述の特願昭53―92105号、53―
92108号等に記されているので、ここではその作
用の説明は省略する。この現像装置において、ト
ナー１０はホツパー７ａに貯蔵されており、磁石
ローラー５の磁力によつてスリーブ６上へと引き
寄せられる。スリーブ上のトナーは、スリーブの
回転によるスリーブとの摩擦によつて電荷を与え
られる。そしてトナー中に含まれる添加制御剤に
よつてトナーは安定した電荷を持つに至る。トナ
ーは回転するスリーブによつて搬送されてブレー
ド部に達する。磁性ブレード８の対向位置には磁
極N₁が配置されている。トナーはブレード８と
磁極N₁との間に生ずる磁界と、ブレード８とス
リーブ６との間隙によりある一定の厚みに規制さ
れる。この点の作用効果については上述の特願昭
52―109240号等に詳しいので、ここではその説明
を略す。ブレードで厚みを規制された際に残つた
トナーは、ブレードの手前側で第３図に示したよ
うなある大きさの対流状態を形成する。

スリーブは更に回転して感光ドラム９と対向す
る感光ドラムと対向したトナー層は現像磁極S₁の
磁力によつて穂立ちし、感光ドラム上の静電潜像
とスリーブとの間に印加される低周波交番電界の
作用によつて往復動して、潜像電荷のあるところ
にだけに付着する。現像残りのスリーブ上のトナ
ーは更にスリーブの回転、搬送磁極N₂，S₂の磁
力によつて現像容器内へと搬送される。

第５図ａは本発明によるスリーブの平面図、第
５図ｂは―線で切断した部分断面図である。
本発明によるスリーブ６はその表面に凹凸が設け
られている。この凹凸はスリーブの周方向、すな
わちスリーブの回転方向（矢印Ｄ）に対して順に
凹凸を繰り返すように刻まれている。

従来スリーブ表面が滑らかであつた場合には、
第３図に示すようにスリーブ２の進行方向に対し
て、磁性ブレード１ａ上流側のトナー溜りでトナ
ーが磁気的に凝集して大きな凝集塊となり、この
塊がブレード１ａからはみ出してＡ部に溜り、塗
布ムラを生じていたものである。この時ブレード
上流側のトナー溜りでは、第３図に示すように凝
集したトナーが半径の大きな対流を描いていた。

ところが本発明の周方向に凹凸を有するスリー
ブを用いてトナーコーテイングを行つたところ、
トナーのはみ出しによるトナーの塗布ムラが生じ
なくなつた。また、ブレード上流のトナー溜りで
トナー対流の径は従前よりも小さくなつたことが
観察された。これはスリーブ周方向の凹凸によつ
てブレード上流部のトナー溜りに周期的な微振動
が与えられ、トナー塊がほぐされてトナーがさら
さらな状態になつたためと考えられる。この周期
的な振動発生のためには凹凸のピツチＰ（大きな
凹部と凹部、又は凸部と凸部間の平均的な間隔）
を5μ〜100μとすると良いことが実験的に確めら
れた。

また凹部の深さｄに関して次の要件を満たす必
要のあることが確が確かめられた。

先ず第一に均一な厚さのトナー層を得るために
は、ｄを0.2μ以上にすると良いことが確められ
た。これは0.2μ以下ではトナーとスリーブ表面の
摩擦係数が小さいからである。

第二にトナーに十分に摩擦帯電電荷を与えるに
は、ｄが0.1μ以上10μ以下であると良いことが確
められた。その理由は凹部が浅すぎるとトナーは
スリーブ表面との摩擦による摩擦帯電電荷を得ら
れず、また深すぎて10μ以上あるとトナーの層が
厚くなり、トナーの摩擦帯電が不安定となつて、
画像が乱れるからである。

第三にトナーのスリーブへの融着を防ぐには、
ｄを0.1μ以上15μ以下にすると良いことが判明し
た。スリーブの表面が滑らかであるとトナーはス
リーブ表面でスリツプして却つて融着を起こしや
すく、また15μ以上になるとトナーが凹部に入り
こんでしまい、これが融着を惹き起こすからであ
る。

以上の点から凹部の深さｄは0.2μ〜10μとする
ことが好ましい。

また凹部の巾Ｗは狭いとトナーが詰まり易く、
トナーとスリーブとのくり返し接触がなくなり、
トリボ電荷が不安定となつて画像乱れを生ずる。
逆に広すぎるとスリーブ表面に凹凸を設けたこと
による効果が薄れてしまう。従つて巾Ｗは深さｄ
の２〜３倍程度とすることが好ましい。

因みに用いる磁性トナーの平均粒径は５〜30μ
好ましくは５〜15μである。

更に第４図に示した現像装置のように、トナー
層の厚さとスリーブと感光ドラムとの間隔（例え
ば100μ〜500μ）よりも薄く（50μ〜300μ）規制
し、スリーブ・ドラム間に交番電圧を印加して両
者間でトナーを往復動させて現像する装置にあつ
ては、凹部の深さが5μ以上になるとトナーが四
方に飛び散り、画像再現性が悪くなる現象が確め
られた。これはスリーブとドラム間にかけた交番
電界が凸部に集中し、トナーが電界の強い方に引
き寄せられてしまうからである。従つて上記の現
像方法に本発明を適用する場合には、凹部の深さ
ｄを0.2μ〜5μとすることが好適である。

以下更に本発明の具体的な実施例を説明する。

〔実施例 １〕 第４図の現像装置において、非磁性体スリーブ
６の直径を５mm，磁極N₁＝850ガウス，N₂‐500
ガウス、S₁＝650ガウス、S₂＝500ガウスとし、ブ
レード８には磁性体である鉄を用い、ブレードと
スリーブの間隙は250μ、トナー10は一成分磁性
トナー、バイアス電源１１としてはACにDCを重
畳させたものを用い、Vpp＝1200（ｖ），ｆ＝800
（Hz），DC＝＋100（ｖ）とした。

以上の条件で下でスリーブの表面を軸方向（長
手方向）に平行にサイドペーパー＃600で研磨し
てスリーブ表面にピツチ約20μ、深さ約0.5μの凹
凸を作り実験を行つたところ、トナーコーテイン
グは非常に良好となり、塗布ムラを生じなかつ
た。そしてこの状態で連続複写を10000枚を行つ
たところ、画像に現像ムラを生じないで常に良好
な画像を維持することができた。

上述の実施例では＃600のサイドペーパーによ
つてスリーブに軸方向に平行な凹凸を作る例を示
したが、実験によれば＃100〜＃800のサイドペー
パーを使用することが望ましく、＃50〜＃1000の
もので十分実用に耐えうることが判つた。この場
合＃100では凹凸のピツチがＰ＝30μ〜100μ，
＃800ではＰ＝5μ〜10μ程度となる。

更に、スリーブ周方向すなわち軸方向に平行に
凹凸を設ける場合の他の実施例を以下に述べる。
第６図はベルトサンダーを用いてスリーブ表面に
凹凸を設ける実施例の説明図である。図のプーリ
ー１２，１３が回転することにより、ベルト１４
が矢印Ｅの方向に回動する。ベツト１４はその表
面が必要な粒度の粗さ、例えばサイドペーパー番
号400番程度の粗さをもつものを用い、その表面
上にスリーブ１５を設置する。スリーブ１５を矢
印Ｆ方向にゆつくり回転させると、ベルト１４の
回動と相俟つてスリーブ表面は軸方向に研磨さ
れ、周方向に順に凸凹が形成されることとなる。
この時スリーブ１５の回転速度はベルト１４の回
動速度よりも極めて遅くする必要がある。

上記のようにスリーブの回動速度を遅くして
も、研磨方向はわずかにスリーブ軸よりずれて斜
めとなる。そのために予めスリーブの設置方向を
ベルトの移動方向に対してわずかに斜めとする。
これにより長軸方向に完全に研磨することが可能
である。

第７図は砥粒がついた円板１６にスリーブ１５
を図のように押し当て円板１６を回転させること
によつてスリーブ表面を略軸方向に沿つて研磨す
る例を示した図である。しかしこのままではスリ
ーブ上の一部しか研磨されないので、スリーブを
矢印Ｇ方向にすなわちスリーブの軸方向に往復移
動させた後、順次１８方向にスリーブを回転させ
る。こうしてスリーブ表面全域に軸方向凹凸を形
成するものである。

また＃50から＃500の研磨材料粉、例えばボロ
ンカーバイド，ダイヤモンド砥粒等を含む半固体
状の粘弾性材料を被加工物に高い圧力で押しつけ
て、加工物表面に均一な線状痕を形成するエクス
トロードホーン加工法を用い、スリーブの長手方
向に平行に１〜5μの溝を設けて画像形成をした
ところ、非常に良好な画像再現をすることができ
た。

以上詳細に説明したように、本発明では現像剤
支持部材表面にその搬送方向に沿つて凹凸を設け
たので、支持部材上に一様・均一な磁性トナー薄
層を形成することができた。また凹凸の大きさを
適宜選ぶことにより、トナーへの良好な摩擦帯電
を行え、トナーの支持部材表面への融着を防止
し、良好な画像を得ることができた。

【図面の簡単な説明】

第１図は弾性ブレードを使用した現像装置の断
面図、第２図は磁性ブレードを使用した現像装置
の断面図、第３図は第２図装置の部分拡大断面
図、第４図は本発明を適用した現像装置の実施例
の断面図、第５図ａは本発明によるスリーブの平
面図、第５図ｂは―線で切断したスリーブの
部分断面図、第６図はベルトサンダーを用いてス
リーブ表面に凹凸を設ける実施例の説明図、第７
図は他の実施例の説明図である。 図において、５……固定磁石ローラー、６……
スリーブ、７……現像容器、８……磁性ブレー
ド、９……感光ドラム、１０……トナー、１１…
…交番電圧電源、を表わす。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 一成分磁性現像剤を支持搬送して潜像保持部
   材に供給し、潜像を現像する、回転する現像剤支
   持部材と、この現像剤支持部材の内部に配置され
   た固定磁石と、この固定磁石の磁性に対向する位
   置に上記現像剤支持部材との間に間隙をもつて配
   置され、上記現像剤の厚みを現像する磁性の厚み
   現像部材とを備え、上記現像剤支持部材の表面に
   その回転方向に沿つて、ピツチが5μ〜100μ、凹
   部の深さが0.2μ〜10μである凹凸を設けたことを
   特徴とする現像装置。 ２ 上記磁性厚み規制部材で現像剤支持部材上の
   現像剤層の厚みを、現像剤支持部材と潜像保持部
   材との間隔以下に規制することを特徴とする特許
   請求の範囲第１項に記載の現像装置。 ３ 上記現像剤層と潜像保持部材との空隙に交番
   電界をかけることを特徴とする特許請求の範囲第
   ２項に記載の現像装置。 ４ 凹部の深さｄが0.2μ〜5μであることを特徴と
   する特許請求の範囲第３項に記載の現像装置。