JPH0133823B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明は光導電性層あるいは誘電体層等の物質
層表面に形成された静電潜像を磁性トナーを用い
て顕像化する現像方法に関し、特に磁気ブラシで
物質層表面を摺擦する現像方法に関する。

〔先行技術〕

磁気ブラシ現像法においては、磁性物質を含む
現像槽内からマグネツトロール上に供給されマグ
ネツトロールにより現像領域に搬送される。マグ
ネツトロールとの間に現像領域を形成する静電潜
像担体としては、実質的に絶縁性を有するポリエ
ステルシート、Se、CdSマイラー、PVC、ZnO
等が周知である。

マグネツトロールにより現像領域に搬送された
現像剤は、少くともその領域で磁気ブラシを形成
しそしてこの磁気ブラシが担体表面を摺擦して静
電潜像が顕像化される。上記のマグネツトロール
およびそれを用いた磁気ブラシ現像装置は、例え
ば米国特許第3455276号明細書および米国特許第
4081571号明細書等に記載されている。

上記の現像剤としては、従来から磁性キヤリア
とトナーとの混合物であるいわゆる二成分系現像
剤が使用されていた。しかしながら、この二成分
系現像剤は、現像剤中のトナー濃度を一定に保つ
ための手段やトナーとキヤリアとを良好に摩擦帯
電させるためのこれらの撹拌手段を必要とするた
め、現像装置の構造が複雑化しかつ大型化する等
の問題がある。

そこで現像剤として樹脂と磁性粉を主成分とす
るトナー粒子からなる一成分系の磁性トナーが使
用されつつある。この磁性トナーとしては米国特
許第3639245号明細書や米国特許第3925219号明細
書等に記載されているいわゆる導電性の磁性トナ
ーが知られている。この導電性の磁性トナーは、
電気抵抗が低いためCPC方式には実用化されて
いるが、転写に問題があるためPPC方式には実
質的に使用できない。転写工程を含むPPC方式
に適した磁性トナーとしては、例えば米国特許第
4265993号明細書、米国特許第4121931号明細書等
に記載の如く高抵抗の磁性トナーが使用されてい
る。

一成分系の磁性トナーを用いて静電潜像を現像
する方法としては、例えば上述した米国特許第
4081571号明細書および米国特許第4267248号明細
書に記載されている。まず米国特許第4081571号
ではスリーブ上を搬送されるトナーはスリーブと
感光体が対向する位置の上流側に推積し、よつて
トナー溜が形成される。このトナー溜のトナー
は、例えばマグネツトをスリーブと逆方向に回転
させることにより撹乱される。次に米国特許第
4267248号では、スリーブとマグネツトは同方向
に回転するため、スリーブはトナーをマグネツト
と反対方向に搬送させようとする。そのため、２
つのトナーの流れが形成され、一方はマグネツト
の回転によりトナー容器から感光体へスリーブ上
のトナー層に近接した流れであり、他方はスリー
ブの回転による感光体からトナー容器へのトナー
層の底部に近接した流れである。この第２の流れ
がドクターブレードに至るとトナー容器からスリ
ーブ上に供給されたトナーは引戻されそしてこの
下流は弱められ、よつてトナーの供給量は一定に
保たれる。

ところで一成分系の磁性トナー、特に上述の
PPC方式に使用される磁性トナーは転写性の点
から高抵化の傾向があり、又解像度の高い鮮明な
画像を得るために小粒径化（例えば粒度分布が10
〜30μｍ）の傾向があるため、流動性が良くな
く、トナー容器中やマグネツトロール上でのブロ
ツキングが発生しやすいという問題を有してい
る。

〔目的〕

本発明の目的は、ブロツキングを伴わずに、流
動性が低くかつ凝集しやすい磁性トナーを用いて
も、常に安定したトナーの流れを形成することが
できる現像方法を提供することである。

本発明の他の目的は、高品質の画像が得られる
現像方法を提供することである。

〔構成〕 本発明の現像方法は、表面に静電潜像を保持し
てなる担体に対向して回転自在に配置され、複数
個の磁極を有する回転自在な永久磁石ロールをそ
の内部に有する円筒状の非磁性スリーブ上に磁性
トナーを供給し、前記永久磁石ロールと非磁性ス
リーブとを同方向に回転させることにより前記非
磁性スリーブ上に磁気ブラシを形成し、該磁気ブ
ラシで前記担体表面を摺擦してなる現像方法にお
いて、前記非磁性スリーブ上にその先端が接触す
る遮蔽板を設置することにより該先端付近にトナ
ー溜りを形成し、前記永久磁石ロールの回転数に
対して前記非磁性スリーブの回転数を1/20以下に
設定することにより、前記永久磁石ロールの回転
磁界に追従しうる0.3〜0.5mmの穂長を有しかつ実
質的に前記非磁性スリーブ表面の移動速度と同速
度で前記非磁性スリーブと逆方向に移動する磁気
ブラシを形成することを特徴としている。

〔実施例〕

以下本発明の詳細を図面により説明する。

第１図において、ドラム状に形成された感光体
１は図示矢印Ｚ方向に回転しており、感光体１に
対向して円筒形の非磁性スリーブ２が回転自在に
配置され、非磁性スリーブ２の内部には表面に複
数個の磁極を有する永久磁石ロール３が回転自在
に配置されている。感光体１と非磁性スリーブ２
との間隙をＤとし、以下現像ギヤツプという。

第１図において、非磁性スリーブ２上にある量
の磁性トナー５を供給しそして永久磁石ロール３
を図示矢印Ｘ方向に回転させると、磁性トナー５
は永久磁石ロール３の回転磁界により自転しなが
ら図示矢印ｙ方向に搬送される。次に非磁性スリ
ーブ上にその先端が接触する遮蔽板６を設置する
と、遮蔽板６の先端部付近には厚さｔが一定のト
ナー溜り５１が形成される。この時、非磁性スリ
ーブ２を永久磁石ロール３と同方向、すなわち、
図示矢印ｘ方向に回転させしかも非磁性スリーブ
の回転数を永久磁石ロールのそれの約1/20以下、
例えば永久磁石ロールの回転数1000r.p.m.に対し
約50r.p.m.以下に設定すると次のようなトナーの
流れが生ずる。すなわち永久磁石ロール３の回転
により磁性トナー５は図示矢印ｙ方向に搬送され
て遮蔽板６の先端付近に次々と推積してゆこうと
するすなわち、トナー溜５１は成長しようとする
が、非磁性スリーブ２の回転により、トナー溜５
１の下層側のトナーは図示矢印Ｘ方向に引戻され
るため、トナー溜５１の厚さｔはほぼ一定に保た
れる。このようにトナー溜５１内では図示矢印で
示すようなトナーの流れが生じる。そして本発明
者は、永久磁石ロールの回転数を一定にしておき
スリーブの回転数を変化させたところ次のような
状態が生ずることを見出した。

まずスリーブの回転数が少ない場合には、スリ
ーブの周速よりも、自転によりトナーブラシがス
リーブに沿つて動く速度（以下「トナーブラシの
自転速度」という）の方が早いので、薄い厚さの
磁気ブラシ５２は形成されない。

次にスリーブの回転数が増加して、具体的には
20〜30r.p.m以上になつて、スリーブの周速がト
ナーブラシの自転速度に近づくと、トナー溜り５
１内のトナーのうちスリーブ近傍にあるトナーの
一部が矢印Ｘ方向に搬出されて磁気ブラシ５２が
形成される。ここでトナー溜５１から搬出される
トナーの量は少量なので、磁気ブラシ５２の厚さ
t′は永久磁石ロール３の回転による回転磁界に追
従しうる程度に薄いものとなる。この薄い磁気ブ
ラシのトナーのうちスリーブ２の表面近傍にある
トナーは矢印Ｘ方向に移動するが、殆んどのトナ
ーは上記回転磁界により矢印Ｙ方向に移動する。
したがつて磁気ブラシ５２は全体としてスリーブ
２と反対方向に移動するように見える。また磁気
ブラシ５２の移動速度はスリーブ２の周速とほぼ
等しくなる。

また上記の磁気ブラシ５２は、例えば紙などに
より一時的に撹乱した場合でもあるいはその一部
を除去した場合でも、元の状態に直ちに復帰しう
る性質を有することが確認された。そしてこの磁
気ブラシ５２は、永久磁石ロール３の回転磁界に
対して遅れを生ずることなく追従して自転を繰返
すことから、この磁気ブラシ５２で感光体１を摺
擦する場合に磁気ブラシ５２と感光体１が軟かく
接触することになり極めて良好な現像性が得られ
る。しかも現像の際に磁気ブラシ５２中のトナー
が消費されても、上述したように磁気ブラシ５２
は直ちに元の状態に復帰しうるので、トナー不足
となるようなことはない。また、トナー溜り５１
内では第１図に示すようなトナーの流れが生ずる
が、スリーブの近傍にあるトナーの一部は、スリ
ーブの回転により図示矢印Ｘ方向に搬出されるの
で、トナー溜り５１が存在する限りトナー溜り５
１から磁気ブラシ５２にトナーが送り込まれる。
したがつて現像によつて磁気ブラシ５２中のトナ
ーが消費されると、トナー溜り５１は小さくなる
が（但しその厚さは変わらない）、磁気ブラシ５
２の状態は変わらない。

さらに、上記のような磁気ブラシ５２を常に形
成するために遮蔽板６はその先端がスリーブに接
触させておく必要がある。これは、例えは遮蔽板
６の先端とスリーブ２との間に間隙があると、こ
の間隙を通つてトナー溜５１の磁性トナー５は図
示矢印ｙ方向に搬送されてしまうので、穂長の長
い磁気ブラシが形成されてしまう。その結果磁気
ブラシ５２は永久磁石ロール３に対し十分に追従
できなくなる。ただし、この間隙が約0.1mm以下
であれば、永久磁石ロールの回転磁界に十分追従
しうる磁気ブラシを形成することができるが、こ
の場合このような微小間隙をスリーブ２の長手方
向にわたつて均一に形成することは極めて困難で
あり、実用的でない。そして遮蔽板６はその先端
がスリーブ２と接触することから、均一な接触を
得るためにその先端部で若干のたわみを有するこ
とが好ましく、よつて例えばバネ材、硬質ゴムな
どの弾性部材で形成することが好ましい。また遮
蔽板６はそれ自体弾性を有さずとも、その先端部
のみに多孔質弾性体を固定するなどしてもよい。
また第１図におては、永久磁石ロール３とスリー
ブ２を同方向に回転させしかもスリーブの回転数
は小さく設定されているため、遮蔽板６とスリー
ブ２との接触部においてトナーに圧力がかかり凝
集することはない。

次に第１図において形成される磁気ブラシの穂
長は次のようにして調整することができる。すな
わち、磁気ブラシの穂長は、永久磁石ロールの磁
力や磁性トナーの磁気特性（IHC、4πIs）によら
ず永久磁石ロールが回転する時のある一点を通過
する磁極の数と（以下移動磁極数という）とスリ
ーブの周速により定められ、計算により求められ
る。その計算結果は第２図に示す通りである。第
２図において、ｆは上記の移動磁極数（個／sec）
を示しており、例えば永久磁石ロールの磁極数が
12極であれば永久磁石ロールの回転数を1000r.p.
m.とするとｆ＝200という値になる。したがつて
磁気ブラシの穂長は、永久磁石ロールの磁極数、
その回転数ならびにスリーブの周速を変動させる
ことにより調整できる。この場合、磁性トナーの
磁気特性が高い程、良好な磁気ブラシを形成しう
る範囲は広がる傾向にある。例えば磁極数が12極
の永久磁石ロールを1500r.p.m.で回転させた場
合、すなわちｆ＝300とすると、磁性粉の含有量
が50wt％の磁性トナーを使用すると、スリーブ
の周速を50〜90mm／secの範囲に設定することに
より良好な（厚さ0.2〜0.3mm）磁気ブラシが得ら
れるのに対し、磁性粉の含有量が70wt％の磁性
トナーを使用するとスリーブの周速が50〜110
mm／secでも良好な磁気ブラシが得られる。

第３図により、本発明の現像方法を実施するた
めの現像装置を説明する。この現像装置は、感光
体１に対向して回転自在に配置された円筒形の非
磁性スリーブ２、スリーブ２内に回転自在に配置
された表面に複数個の磁極を有する永久磁石ロー
ル３、下部にトナー供給口７１を有し、磁性トナ
ー５を収容するトナー槽７を有している。さらに
トナー槽７のスリーブ２と対向する側には支持部
７２が形成され、この支持部７２はその先端がス
リーブ２の表面と軽く接触する如くして非磁性で
かつ弾性を有する遮蔽板６が取り付けられてい
る。またトナー槽７には、そのトナー供給口７１
に対向して非磁性体からなりかつ弾性を有する揺
動板８が取り付けられており、この揺動板８の先
端はスリーブ２の表面との間に微小間隙ｄを形成
している。

上記の現像装置において、外径29.3mmφで、12
極の磁極を有し、スリーブ２上での磁速密度が
550Gの永久磁石ロール３を用いそして外径32mm
φの非磁性スリーブ２を用い、永久磁石ロール３
を1000r.p.m.でそして非磁性スリーブ２を30〜
50r.p.m.の範囲でともに図示矢印ｘ方向に回転さ
せた。また感光体１として外径120mmφのSeドラ
ムを用い、これを図示矢印ｚ方向に回転させた。
そして現像ギヤツプは0.3〜0.5mmの範囲に設定し
た。磁性トナーとしては磁性粉を60wt％含み、
粒径が10〜20μｍ、D.C4000V／cmにおける比抵
抗が10¹⁴Ω・cmのものを用いた。この条件の下で
の結果は次の通りである。

トナー供給口７１からスリーブ２上に磁性トナ
ー５が供給されると、スリーブ２上において遮蔽
板６の先端から図示矢印ｘ方向に向つてトナー溜
５１が形成されるとともに薄い層の磁気ブラシ５
２が形成される。ここで揺動板８の先端とスリー
ブ２との間隙ｄを磁気ブラシ５２の厚さよりやや
広く設定した場合、磁気ブラシ５２の磁性トナー
は図示矢印ｙ方向に搬送されるためトナー溜５１
は次第に成長して揺動板８の先端に至り、ついで
この先端から揺動板８の上面８ａに回り込んでト
ナー溜５３が形成される。この時トナー溜５３の
磁性トナーは永久磁石ロールの磁気吸引力により
スリーブ２に向つて吸引されるため、揺動板８は
図示矢印ｕ方向に移動して、図中破線で示す位置
すなわちその先端がスリーブ２の表面に接触する
位置に至る。したがつてトナー槽７のトナー補給
口７１付近は揺動板８によりほぼ閉塞されること
から、スリーブ２上へのトナーの補給は中断され
る。そして現像が行なわれて磁気ブラシ５２の磁
性トナー５が消費されると、次のようにして消費
されただけの磁性トナー５はトナー溜５３から補
給される。トナー溜５３のトナーの内揺動板８の
先端付近にあるトナーは、自転による力により図
中、上方向に力を受ける（トナー溜５３を押し上
げている）。一方、トナー溜５３は、重力により
下方向への力も受けることから、ある範囲でバラ
ンス状態を保つ。トナーが消費されると、この状
態を維持しつつトナー溜５３から磁気ブラシ５２
へのトナーの補給が行われる。このようにしてト
ナー溜５３が次第に消滅すると、揺動板８の弾性
力が上記磁気吸引力に打勝つて揺動板８は図示矢
印ｕ方向に移動し、トナー溜５３が完全に消滅す
ると揺動板８は元の位置に復帰する。この状態に
おいて、トナー槽７内の磁性トナー５は再びスリ
ーブ２上に供給されて上記の工程が繰返される。
上述の如く揺動板８は、トナー槽６内の磁性トナ
ー５をスリーブ２上に供給するための自動弁のよ
うな機能を果すとともに、その先端がスリーブ表
面に接触する時は遮蔽板と同様の機能を果すもの
である。

上述したように、第３図に示す現像装置におい
ては、永久磁石ロール３の回転磁界に追求しうる
薄い層の磁気ブラシ５２が形成されるため、安定
した良好な現像を行なうことができる。またスリ
ーブ上への磁性トナーの供給量は消費された磁性
トナー５の量に応じて自動的に制御されるため、
従来の現像装置の如くのドクター板を用いずとも
上記磁気ブラシ５２の厚さを一定に維持すること
ができる。

なお、本発明においては、次のような条件の下
で現像を行なうことによりより好ましい結果が得
られる。磁気ブラシの穂長は、長すぎると永久磁
石ロールの回転に十分に追述できなくなりそして
あまり短すぎても感光体表面との接触が十分でな
くなるので、0.3〜0.5mm程度の範囲に設定するこ
とが好ましい。また現像ギヤツプは、磁気ブラシ
と感光体表面との接触を得るために、磁気ブラシ
の穂長以下に設定することが好ましい。ただし現
像ギヤツプを0.3〜0.4mmに設定した場合は、磁気
ブラシが感光体表面に必ずしも接触していなくて
も、良好な現像を行うことができる。次にスリー
ブ表面の移動速度は、現像速度の１〜３倍程度に
設定することが好ましい。これは、このようなス
リーブの速度範囲であれば、磁気ブラシと感光体
表面の接触時に摩擦帯電が生じよつて地カブリを
生じやすい場合でも、良好な現像が行えるからで
ある。

〔効果〕 本発明の現像方法によれば次のような効果が得
られる。

(1) 永久磁石ロールの回転に追述しうる薄い層の
磁気ブラシが現像領域に形成されるため、良好
な現像を行なうことができる。

(2) スリーブ上に形成されるトナー溜内のトナー
は常に撹拌されまた磁気ブラシ内のトナーは常
に自転しながら搬送されるため、流動性の低い
トナーであつてもブロツキングを防止すること
ができる。

(3) ドクター板を用いずとも磁気ブラシの厚さを
一定に維持することができるため、現像装置の
構造を簡単にできしかも調整も容易となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理を説明するための現像部
の概略断面図、第２図は磁気ブラシの穂長の計算
結果を示す図、第３図は本発明を実施する現像装
置の一例を示す断面図である。 １：感光体、２：非磁性スリーブ、３：永久磁
石ロール、５：磁性トナー、６：遮蔽板。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 表面に静電潜像を保持してなる担体に対向し
   て回転自在に配置され、複数個の磁極を有する回
   転自在な永久磁石ロールをその内部に有する円筒
   状の非磁性スリーブ上に磁性トナーを供給し、前
   記永久磁石ロールと前記非磁性スリーブを同方向
   に回転させる前記非磁性スリーブ上に磁気ブラシ
   を形成し、前記磁気ブラシで前記担体の表面を摺
   擦してなる現像方法において、前記非磁性スリー
   ブの表面にその先端が接触する遮蔽板を設置する
   ことにより、前記非磁性スリーブの回転方向から
   みて前記遮蔽板の下流側に、前記磁気ブラシの穂
   長よりも大なる厚みを有するトナー溜を形成し、
   前記永久磁石ロールの回転数に対して前記非磁性
   スリーブの回転数を約1/20以下に設定することに
   より、前記永久磁石ロールの回転磁界に追従しう
   る0.3〜0.5mmの穂長を有しかつ実質的に前記非磁
   性スリーブ表面の移動速度と同速度で前記非磁性
   スリーブと逆方向に移動する磁気ブラシを形成す
   ることを特徴とする現像方法。 ２ 非磁性スリーブの回転数を30〜50r.p.m.の範
   囲に設定することを特徴とする特許請求の範囲第
   １項記載の現像方法。