JPH01319771A - 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】 産業上の利用分野 本発明は、−成分絶縁性磁性現像剤を用いて静電像を可
視化し、常に安定した可視像が得られる現像装置に関す
るものである。

従来の技術 粉体粒子を用いて静電潜像を可視化する方法は、現像剤
がトナーとキャリアで構成される二成分現像方式とトナ
ー単体のみによる一成分現像方式に大別される。二成分
現像方式では可視像を形成する粉体粒子であるトナーは
所望の極性に帯電させるためにキャリアとのＦｌ擦帯電
系列に基づいて材質が決定される。トナーの帯電は相手
部材であるキャリアとの接触回数に依存し、有効な接触
を行うためにはトナーとキャリアの混合比を正確に調整
することと十分な攪はんが行われることが必要である。

ところがこのような装置は機構が複雑であり、近年は一
成分現像方式が数多く採用されるようになりつつある。

例えば英国特許第１３９６９７９号公報にみられないよ
うなトナーを導電部材間の高電場下において物理的に急
速撹乱することによりトナーに注入帯電が行われること
を利用した現像法や、米国特許第４１０２３０５号公報
に記載されているような一定以上の電界を印加すると抵
抗値が急激に低下する現像剤を用いて静電像保持部材と
現像剤保持部材との間に周期的に変化する電界を印加し
静電像を可視化する方法や、米国特許第４２５９４２７
号公報に記載されているようなトナー相互の摩擦によっ
てトナーを帯電させ静電像を現像する方法や、米国特許
第４２９２４２７号公報に記載されているように現像剤
層を静電像保持部材に直接接触させずに非接触の状態で
静電像保持部材と現像剤保持部材の間に交番電界を発生
させトナーを選択的に飛行させ現像する方法などがある
。

発明が解決しようとする課題 二成分現像方式におけるキャリアのような帯電相手部材
が無い一成分現像方式では、トナーの帯電手段はトナー
相互の摩擦とか現像剤保持部材あるいは現像剤規制部材
等とトナーの接触により得られる。

トナー相互の摩擦による帯電においては互いに極性が逆
のトナーが発生するためにこれら逆方向に帯電したトナ
ーは静電気力により凝集し易くなる。こうしてトナー表
面の露出面積が滅してくるために十分な帯電が行われず
、またトナー帯電量分布はかなりの広がりを持つことに
なる。このためまんべんのないトナー相互の接触を果た
すためには逆方向の極性の電荷を有するトナーの静電気
力に打ち勝ってトナーを攪はんしてやらねばならない。

多くの場合、現像剤保持部材に内包しである磁界発生手
段を高速で回転させることによって上記の効果を実現し
ている。ところが磁界発生手段を高速で回転することは
遠心力によるトナー飛散を発生させ、現像装置及びその
周辺を汚染させ、画像上の非画像部にも好ましくないカ
ブリを生じる。

一方、現像剤保持部材とトナーまたは現像剤規制部材と
トナーによる摩擦帯電においては望まれるような帯電量
をトナーが均一に得るためにはその各々のトナーが相等
しい接触頻度で現像剤保持部材あるいは現像剤規制部材
等と接触せねばならない。このため現像剤保持部材上の
トナー供給量をごく少量として、できるだけトナーと現
像剤保持部材との接触の機会を設ける試みがなされてい
る。しかしながらトナーの供給量を少量にすると必然的
に現像剤保持部材上のトナーは′ｉＲ層になる。

このため静電像面とトナー層を接触させるためには静電
像面と現像剤保持部材表面を前述したトナー層厚よりも
せまい間隔で対向させねばならない。

弾性部材による現像剤規制部材を現像剤保持部材に圧接
する方法や、現像剤規制部材を磁性体で構成する方法な
どではそのトナー層は１００ミクロン以下になり、この
層厚以下に前期の間隔を設定することは機械加工精度上
多大の困難を生じる。

また前期間隔を広くとることによって精度上の困難を回
避すると、いきおいトナー層と静電像面は非接触になり
解像度と画像濃度の低下を招く。

さらに通常の一成分現像剤は流動性向上のために表面処
理が行われている。−船釣には疎水性シリカのような微
粉体をトナー表面に付着させているが、このような処理
を施されたトナーが相互にまたは様りの部材と繰り返し
接触を受けると前記表面処理のために添加されている疎
水性シリカがトナー表面から脱落あるいはトナー内部に
打ち込まれることにより流動性が悪化してくる。このよ
うな攪はんによるダメージを受けたトナーは表面の物理
的あるいは化学的性質の変化と流動性の悪化によってト
ナー相互の摩擦ないしはトナーとトナー以外の接触相手
部材による帯電方式の差によらず共にトナーの帯電性は
変化してくる。

本発明は上記の問題点に鑑み、過酷な機械精度を要求せ
ずに高品質の画像を得ることができ、たとえ現像剤が攬
はんなどによって劣化しても常に安定したトナー帯電量
を維持できる現像装置を提供するごとにある。

課題を解決するための手段 上記課題を解決するために本発明の現像装置は、−成分
磁性絶縁性現像剤と、固定磁界発生手段を内包せる回転
可能な非磁性導電性材料よりなる現像剤保持部材と、静
電像面に対し帯電した前記−成分磁性絶縁性現像剤の付
着量を制御するバイアス電圧発生源を前記導電性部材と
静電像面の間に印加する手段と、前記−成分磁性絶縁性
現像剤の層厚を２００〜２５０ミクロンに規制する非磁
性材料よりなる現像剤規制部材を備え、前記現像保持部
材と前記静電像面との間隔を前記−成分磁性絶縁性現像
剤の層厚以下に保持する手段により構成されている。

作用 本発明は上記の構成をとることによって、常時安定した
高品質の画像を得ることができる。現像剤保持部材に内
包された固定磁界発生手段はトナー飛散を減少させ、現
像剤保持部材上の一成分磁性絶縁性現像剤の層厚よりも
現像剤保持部材表面と静電像面の間隔を狭く維持するこ
とにより現像剤を静電像面に擦過させつつ現像を行うの
で高品質の現像を得ることができる。さらに現像剤規制
部材によって現像剤層厚を２００〜２５０ミクロンに規
制することによって攪はんによる現像剤表面の変化と流
動性の低下が起こっても常時、現像剤の帯ｉｔを一定に
保つことができる。

実施例 以下、本発明の具体的な一実施例について添付した図面
に基づいて詳述する。第３図は、本発明の現像装置を適
用した電子写真法を利用する印字装置の一例を示す内部
構造である。第３図において、１２は印字装置本体であ
って、その略中夫に静電像支持部材、具体的には感光体
ドラム１が設置されている。ドラム１の周囲には帯電用
のチャージャー１３、本発明による現像装置２６、転写
用のチャージャー１４、分離用のチャージャー１５、ク
リーニング装置１６がドラム１の回転方向を示す矢印に
したがって順次配列されている。これら感光体ドラムを
中心とした電子写真プロセスによる作像方法は公知であ
る。

第１図は本発明における現像装置の内部構造を示す断面
図である。この第１図においてｌは静電潜像支持部材で
あり、接地された導電性支持層の上に有機光半導体によ
る感光層が形成されている。

この静電潜像支持部材ｌは図示せぬ手段で矢印の方向に
１２０ｍｍ／ｓｅｃの速度で回転している。静電潜像支
持部材１の表面はまず一７００■に帯電された後、原稿
に対応する光の照射を受は静電潜像が形成される。２は
非磁性導電性材料からなる現像剤支持部材であって、外
形は２０ｍｍの円筒の形状をしている。この現像剤保持
部材２は静電潜像支持部材ｌの周速と等しい速度で静電
潜像支持部材の移動方向と同一に図示せぬ手段により回
転する。この現像剤保持部材の内部には４極の固定され
た磁界発生手段（磁気ローラー）３が設けられる。この
磁気ローラー３の現像位置での磁界は現像剤保持部材２
の表面において８００Ｇａｕｓｓである。４は非磁性材
料による現像剤規制部材でありこれによって現像位置に
搬送される現像剤の層厚を一定に規制している。

ここで４の現像剤規制部材は、現像位置での現像剤のＮ
厚が２００〜２５０ミクロンになるように２の現像剤保
持部材との間隔を設定している。

具体的にはこの間隔は０．０８から０．１２ａ＋ｍであ
る。

６は一成分磁性絶縁性現像剤であり、ポリエステル系樹
脂に３７重債％のフェライト系磁性体と金属染料系電荷
制御剤を３重量％及び定着性改善のため離型剤を内添し
混合、粉砕の後分級を施して所定の粒壁サイズに整え、
これに流動性改善のために疎水性シリカを０．５％添加
したものである。

なおこの現像剤は本実施例の一例に過ぎず、本発明の現
像装置に使用される現像剤の組成はこれに限定されるも
のではない。

７は現像剤保持部材２に印加するバイアス電源であり、
反転現像を行うために直流成分として一５５０Ｖと交流
成分として正弦波の波形で振幅値を山と谷の間で２００
０Ｖ、周波数を２ｋＨｚに設定した直流成分に交流成分
を重畳した現像バイアスである。

また現像位置での現像剤保持部材２と静電潜像支持部材
１との間隔は図示せぬ手段により、前述した現像剤層厚
よりも短い間隔、具体的には０．１５ｍに設定し、現像
剤が静電潜像支持部材１の表面を擦過するようにしであ
る。

このような現像装置を用いて初期画像を確認すると、解
像度として４００ＤＰ１以上、画像濃度として１．４２
〜１．４８の満足すべき良好な結果を得た。

次に比較のために、本発明による現像装置と同一の構成
で現像剤保持部材２と現像剤規制部材４の間隔を本発明
の設定値よりも広げた場合と狭めた場合の双方について
検討した結果を示す。

まず現像剤保持部材２と現像剤規制部材４の間隔を０．
１５ｍｍに設定した場合、現像剤保持部材上の現像剤層
厚は３００〜３５０ミクロンであった。

このときの初期画像は本発明の現像装置の構成のものと
比較してベタ黒部分に濃度ムラが発生した。

また現像剤保持部材２と現像剤規制部材４の間隔を０．
０５ｍｍに設定した場合の初期画像は１．４０程度と本
発明の構成よりも若干低下した。

さらに現像の経時変化を調査すると以下の事実が判明し
た。本実施例に前述したように一成分現像剤は流動性の
改善のために疎水性シリカを外添の形で付与している。

この疎水性シリカが現像動作の繰り返しによって攪はん
されるに従って現像剤表面から離脱あるいは現像剤樹脂
中に埋めこまれて流動性の低下と表面の物理的、化学的
な性質が変化してくる。このため−成分現像剤の帯電状
態が時々刻々変化する。

この変化の様子を調べるために、画像を出すことなく連
続的に現像装置内で現像剤を攬ばんした後の画像濃度を
見た。２４時間連続で攬はんした結果を一例として第２
図に示す。これによると現像剤保持部材２と現像剤規制
部材４の間隔が狭くなるにつれ、攪はんによって表面が
劣化した現像剤による画像濃度は上昇してゆく傾向が認
められた。また本発明による現像剤規制部材４と現像剤
保持部材２の間隔が０．１付近のものは初期の画像濃度
と２４時間の攪はんを受けた画像濃度とほとんど変化の
ないこともわかる。

この理由は以下のようにがんかえられる。本発明の現像
装置のようにある一定値以上のＮ厚をもつ一成分現像剤
の帯電機構は現像剤相互の摩擦帯電と現像剤保持部材２
あるいは現像剤規制部材などの現像剤以外の部材と現像
剤の接触による帯電の二つの帯電機構から成り立ってい
ると考えられる。ここで現像剤保持部材と現像剤規制部
材の間隔が狭くなって現像剤保持部材上の現像剤が薄層
になるにしたがって、現像剤の帯電機構の主役は現像剤
保持部材などの現像剤以外の部材と現像剤との接触帯電
機構になる。また逆に現像剤層厚が厚くなるとおもに現
像剤の帯電は現像剤相互の摩擦帯電になる。これは一定
量の現像剤を搬送するに際し、現像剤が主にどの部材と
接触するかを考えると明かである。本発明の現像装置は
これら二つの帯電機構のバランスが現像剤の表面性の変
化にしたがって崩れたとしても双方の帯電機構の寄与の
和を常に一定にするように現像剤保持部材上の現像剤の
搬送量を規制するところにその目的がある。

つまり表面の劣化によって流動性が低下した場合には現
像剤はそのＮ厚を規制される場合において自由に移動で
きなくなるため現像剤保持部材あるいは現像剤規制部材
との接触頻度が甚だ低下する。このためおもに現像剤相
互の摩擦帯電が現像剤の帯電機構になり薄層の場合には
現像剤相互の摩擦は搬送量が少ないためにほとんど期待
できずに現像剤の帯電量は現像剤の劣化と共に低下して
くる。このため現像剤の劣化と共に画像濃度は上昇する
傾向にある。一方表面処理を施しである現像剤の表面の
疎水性シリカが離脱、あるいは樹脂中に埋め込まれるこ
とによって樹脂表面あるいは磁性体材料が露出すること
で現像剤相互の摩擦帯電量は増加することになる。この
ため現像剤の層厚が厚い場合、現像剤帯電量は現像剤の
劣化にともなって逐次増加し画像濃度を低下することに
なる。本発明の現像装置は現像剤保持部材上の現像剤層
厚を２００〜２５０ミクロンに規制することによって上
述した二つの帯電機構の各々の寄与の合計を現像剤表面
の変化に変わらず常に一定とするもので、本発明の現像
装置によって画像濃度にムラを生じず、かつ現像剤の劣
化にも関わらず安定した画像濃度を維持することが可能
となった。

なお本発明の実施例では、現像バイアスとして制限波形
を要しているが、三角波でも矩型波でも同様の効果が得
られる。

また第１図の構成において現像剤がきとり部材を現像剤
保持部材に接触して設けた場合においても本発明の効果
が損なわれることはない。

発明の効果 以上の説明により、現像剤保持部材上の一成分磁性絶縁
性現像剤の層厚を２００〜２５０ミクロンに規制するこ
とによって前記の一成分現像剤の表面の劣化にともなう
画像濃度変化を防止して常に安定した画像濃度を得るこ
とができた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における現像装置の内部構造
図、第２図は現像剤保持部材上の現像剤層厚によって現
像剤が劣化した場合の画像濃度の変化を説明するための
説明回、第３図は印字装置の一例を示す内部構造図であ
る。 １・・・・・・静電潜像保持部材、２・・・・・・現像
剤保持部材、３・・・・・・固定磁界発生手段、４・・
・・・現像剤規制部材、５・・・・・・現像剤かきとり
部材、６・・・・・・−成分磁性絶縁性現像剤、７・・
・・・・現像バイアス電源。 代理人の氏名　弁理士　中尾敏男　はか１名ノー−一靜
（マシ：づ４６３保符Ｓｔゴｔ、＝−−一規、像削尿拵
砺木′ Ｓ−一一理壕、ｊｉＪ＃力部肴 乙−一一−Ａネ茄往現像ＲＪ ７−　バイアヌ電源 ８−一一木°リテトラフ７１／オロエチＬし第１図 第２図 現う号Ｊ”ｌりく芋芋ξ（Ｒ１上ヲＪｌり１刑ｌ穎ジｔ
１部甘りｒ層厚　　　　　　　（７□。 ］　］−−−−Ｍ電ｊ象五−１将−ａｉｒ！？−−−ｉ
ｎｙ昶π本体 ／８−　吸尤王 ノア　−一一采で（へル　ト こ−・＼ノシト否君珂−’ｆｖ−ツヤ ２１−一一力’Ｉｌｌ熱定ｔｉ ２２−　　体抵カセ２ト ２３−　　鰺、へローラ ２４−一タイミソグローラ ＺＳ　−ｍ−ガイド１欠

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 一成分磁性絶縁性現像剤と内部に固定磁界発生手段を内
   包する非磁性導電材料で形成された現像剤保持部材と、
   静電潜像を可視化するに際して、少なくとも前記可視化
   位置にて前記現像剤保持部材と静電潜像支持部材像との
   間にバイアス電圧を印加する手段と、前記現像剤保持部
   材上の層厚を２００〜２５０μｍに規制する非磁性部材
   の現像剤規制部材を有し、前記静電潜像と現像剤保持部
   材の間隙を前記現像剤層厚以下に設定することを特徴と
   する現像装置。