JPH0220117B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本考案は、非磁性現像剤により潜像を現像する
現像装置に関するものである。 従来、乾式一成分現像装置としては各種装置が
提案され又実用化されている。しかし、いずれの
現像方式においても乾式一成分現像剤の薄層を形
成することは極めて難かしく、このため比較的厚
い層の形成で現像装置を構成していた。 しかるに現像画像の鮮明度、解像力などの向上
が求められている現在、乾式一成分現像剤の薄層
形成方法及びその装置に関する開発は必須となつ
ている。 従来知られている乾式一成分現像剤の薄層形成
方法としては、特開昭54−43037号が提案されて
おり、且つ実用化されている。しかし、これは磁
性現像剤の薄層形成に関するものであつた。磁性
現像剤は磁性を持たせるためトナー内に磁性体を
内添しなければならず、これは転写紙に転写した
現像像を熱定着する際の定着性の悪さ、現像剤自
身に磁性体を内添するため、カラー再現の際の色
彩の悪さ等の問題点がある。 このため非磁性現像剤の薄層形成方法として、
ビーバーの毛のような柔い毛を円筒状のブラシに
して、これに現像剤を付着塗布する方法や、表面
がベルベツト等の繊維で作られた現像ローラにド
クターブレード等により塗布する方法が提案され
ている。しかしながら上記繊維ブラシにドクター
ブレードとして弾性体ブレードを使用した場合、
現像剤量の規制は可能であるが、均一な塗布は行
われず、現像ローラ上の繊維ブラシを摺擦するだ
けで、ブラシの繊維間に存在する現像剤への摩擦
帯電電荷賦与は行われないため、ゴースト等の発
生しやすいという問題点があつた。 本発明は上述の従来方法の問題点を除き、非磁
性現像剤を現像剤保持部材表面に均一な薄層とし
て形成し、且つ十分な摩擦帯電を与えて塗布する
新規な現像装置の提供を目的としている。 上記目的を達成する本発明は、粒径が30μ〜
100μの磁性粒子と非磁性現像剤の混合剤であつ
て、非磁性現像剤の濃度が25〜70重量％である混
合現像剤を貯蔵する容器と、潜像担持体に非磁性
現像剤を搬送する回転する現像剤保持部材と、上
記容器の非磁性現像剤の供給出口側にあり、この
保持部材表面に間隙を形成して配置した規制部材
と、この規制部材に対して上記保持部材を介して
反対側に配置され、上記容器の現像剤出口側にあ
る規制部材の上流側に磁性粒子による磁気ブラシ
を形成する固定磁極を持つ磁界発生手段とを有
し、 上記規制部材と磁極とにより容器外に流出しな
いように磁性粒子の磁気ブラシを拘束して現像剤
保持部材表面に非磁性現像剤の薄層を形成し、こ
れを潜像担持体に対面させて現像を行うことを特
徴とする現像装置である。 上記本発明の潜像担持体としては、感光体や絶
縁体層を有するドラム状やベルト状の部材が用い
られる。更に、移動する現像剤保持部材として
は、アルミニウム・銅・ステンレス・黄銅等の非
磁性金属や合成樹脂材料によるスリーブ又は樹脂
や金属の無端ベルトの使用が可能であり、その周
面はトナーの搬送性や帯電特性を高めるのに、必
要に応じて粗面化又は凹凸模様を設けても良い。
また、規制部材としては、鉄等の磁性体やアルミ
ニウム、銅、樹脂等の非磁性体によるブレード板
や壁を用い得る。 以下、図面に従つて本発明を更に詳しく説明す
る。 第１図は本発明の現像原理を説明するための現
像装置の断面図を示す。図において、１は潜像担
持体としての電子写真感光体ドラムであり、図示
しない潜像形成手段により形成した潜像を保持
し、図示の現像位置を矢印ａ方向に回転して通過
する。この感光体ドラム１に対しては、現像剤を
保持する現像剤保持部材である非磁性スリーブ２
が、所定の間隙を保つて対向しており、このスリ
ーブ２は矢印ｂ方向に回転する。このスリーブ２
の上部には非磁性現像剤４と磁性粒子５の混合体
を貯蔵する樹脂やアルミニウム等の非磁性の容器
３が位置し、この容器３のスリーブ回転方向下流
には、規制部材である磁性ブレード６がねじ止め
されている。 一方、この磁性ブレード６に対するスリーブ２
の反対側には、磁界発生手段として磁石７が設け
られている。この磁石の取付け位置は、磁極の位
置と磁性ブレード６との関係で決定され、実際に
は磁性ブレード６の位置よりも若干スリーブの移
動方向上流側に磁極を設ける。こうすることで、
形成する磁界の作用によつて磁性粒子の流出防
止、及び現像剤の均一塗布が良好に行なわれる。 上記構成において、容器３内の磁性粒子５は、
磁石７のＳ極と磁性ブレード６との内に生じる磁
界により、磁気ブラシ８を形成する。そして、ス
リーブ２が回転することにより上記磁気ブラシ８
を保持したまま、磁性粒子と非磁性現像剤とは摺
拌混合される。この状態で容器３の磁性ブレード
側では、このブレード６の存在により現像剤と磁
性粒子の混合体は、このブレードにより移動が阻
止されて上昇し、矢印ｃ方向に循環運動する。 非磁性現像剤は磁性粒子との混合により摩擦帯
電される。帯電された現像剤は、磁性ブレード６
の近傍に形成した磁気ブラシ８により、スリーブ
２の表面に鏡映力により均一に薄く塗布され、感
光体ドラムとの対向位置に至る。 ところで、磁気ブラシ８を構成する磁性粒子５
は磁石７の磁界による拘束力が、スリーブと磁性
粒子との静電的付着力や摩擦力が原因する搬送力
より大となるように設定することで、スリーブ２
上には流出しない。そして、磁気ブラシ８の領域
内に非磁性現像剤があれば、磁気ブラシ８の磁性
粒子とこの現像剤との比率は、スリーブ２の回転
によりほぼ一定値を保つ。これにより現像でスリ
ーブ上の現像剤が消費されても、自動的に磁気ブ
ラシ８の領域に現像剤が供給される。従つて、上
記スリーブ２上には常に一定量の現像剤の供給塗
布が可能となる。 なお、上記原理説明では規制部材に磁性ブレー
ドを用いているが、非磁性ブレード又は容器を構
成する樹脂やアルミニウム等の非磁性体の壁を、
この規制部材として用いることもできる。 しかし、この場合、磁性粒子の流出を防止する
ため、スリーブと規制部材との間隙を磁性ブレー
ドを用いるときよりも更に小さくする必要があ
る。また、磁性ブレードを用いる場合は、ブレー
ドと磁極間の磁界により現像剤の出口部に安定し
て磁気ブラシが形成でき、磁性粒子を拘束しかつ
循環運動させることができる点で好ましい。 第２図は本発明の実施例である。図において、
第１図のものと同一の部材には同一の符号を付し
た。１は感光ドラム、２は現像剤を保持する現像
スリーブ、６は磁性ブレード、４は非磁性トナ
ー、５は磁性キヤリアで両者併せて二成分現像剤
を為す。７_-1〜７_-4はスリーブ内に配置されたマ
グネツトである。３は現像容器、９は現像スリー
ブ２にバイアス電圧を加えるバイアス電源であ
り、現像容器３中には軸１０を中心に回転する摺
拌羽根１１を備えている。現像容器内ではキヤリ
ア５と非磁性トナー４は静電的な力で弱く結合
し、マグネツト７_-3，７_-2に吸着される。 磁性キヤリアの役割は、非磁性トナーを分散さ
せて、スリーブ上に吸着されたまま一体となつて
非磁性トナーを搬送する作用を行うことにある。
現像剤としては通常の二成分マグネツトブラシ現
像で使用されるトナー濃度（例えば２〜12wt％）
の数倍の30〜70wt％のトナーを含む二成分現像
剤が使用される。 マグネツトに吸着された二成分現像剤はスリー
ブの回転により磁性ブレード６まで搬送される。
この搬送される過程において、非磁性トナー４と
キヤリア５よりなる二成分現像剤は磁力でスリー
ブ２の表面に吸引され、スリーブに摺擦するた
め、非磁性トナー４は現像スリーブ２の表面にも
静電気的な力で吸着される。磁性ブレード６にお
いては、マグネツト７_-1と磁性ブレード６による
間隙ｅの磁界のためキヤリア粒子が滞留してブラ
シ状となり、スリーブ２の表面より掻き落され
る。 一方スリーブ２の表面上に付着した非磁性トナ
ー４はこの磁界の作用を受けることなくこのブレ
ード６を通過し、スリーブ２の表面に非磁性トナ
ー４の薄層が形成され、感光ドラム１と現像スリ
ーブ２の接近している現像部に供給される。キヤ
リア５の粒子がブレード６部からのもれ出しを防
止する目的でカツト磁極７_-1を５〜15゜（図中θ）
現像容器３側に傾ける。このように総ての磁極３
_-1〜３_-4を現像容器内に限定することで、磁性ブ
レード６から現像部側への磁束洩れが防止され、
磁束は現像容器３内のみに限定されるため、キヤ
リア５がブレード６部から現像容器外へ持ち出さ
れることはほとんど無くなるものである。 この状態をさらに詳述すると、非磁性トナー４
を含む現像剤はスリーブ２に吸着され、磁性ブレ
ード６部に搬送される。磁性ブレード６に対して
スリーブ内部の磁極7_-7は若干傾けられた位置に
取り付けられているため、ここでの磁束は弱まつ
ている。そのため現像剤がスリーブに拘束される
力も小さく、現像剤はスリーブの移動方向上流側
に吸着した他の現像剤に押されて磁性ブレードに
沿つてスリーブから離れる方向に動く。また現像
剤は図示する如く矢印ｃに示す方向に現像容器内
で大きく動き、循環撹拌される。また、磁性ブレ
ード先端近辺ではスリーブが回転するにつれて小
さなループを描く回転運動及び振動運動を生じて
いると見られ、非磁性トナーとスリーブの接触機
会が増し、非磁性トナーに十分なトリボ電荷を生
ずる。同時に前記回転・振動運動によりキヤリア
中に多量に含まれていたトナーは、現像剤中から
分離し、スリーブ表面に付着し、均一なトナーコ
ーテイングを生じることができる。この時キヤリ
ア粒子は各々が小さな誘導磁石となつており、互
いに拘束力を示し、現像容器３内に拘束される。
この状態での磁界の様子は第３図のようになるた
め、磁性ブレード６の下流側には殆んど磁束が発
生しない。よつてキヤリア５がスリーブの搬送力
に引かれて磁性ブレード・スリーブ間を抜けて出
て行くことはない。 感光ドラム１と現像スリーブ２との間隙ｄは外
部電界が存在しない状態ではスリーブ上のトナー
薄層（約100μ）が、感光ドラム１の表面とは接
触しないように十分広く（約ｄ＝300μ）とつて
ある。現像に際してバイアス電源９により現像ス
リーブを所定の電位とすることで希望に応じた画
質を得ることが出来る。 本実施例において非磁性トナーはキヤリアおよ
びスリーブ面との摩擦により帯電される。そして
好ましくはキヤリア表面に酸化被膜またはトナー
と静電的にほぼ同準位にある樹脂などの絶縁処理
を施し、キヤリアからトナーへのトリボ付与を小
さくし、現像に必要なトリボをスリーブ面からの
み受けるようにすれば、キヤリアの劣化を防ぐこ
とができると共にスリーブ面へのトナーの塗布が
容易となる。キヤリアは現像に直接関係せず、非
磁性トナーのスリーブ面への搬送および撹拌の役
割を果すのみであるから、非磁性トナーの補給の
みを行えばよい。スリーブ内固定マグネツト７_-1
〜７_-4は現像剤容器３の側にのみ磁界が存在する
配置であり、スリーブ表面の磁束密度は400〜
600G必要である。スリーブ２の表面は二成分現
像剤の搬送を促進するため、そして非磁性トナー
４が表面に接触する機会を大きくする目的で、サ
ンドブラスト処理などにより表面粗さをRz＝１
〜5μm程度に制御する。 本発明は以上のような現像法に於ける現像剤の
特性を明確化するものである。前記現像法に於い
て、非磁性トナーは磁性キヤリア中に分散して一
体となつてスリーブ表面に吸着し、ブレード手前
に搬送されることが必要である。ブレード部分で
現像剤が運動する時、キヤリア中からトナーが分
離されてくるだけの濃度であることが必要であ
る。またキヤリア同士が磁石粒子として拘束しあ
い、ブレード部から外部へ漏れ出してゆかないこ
とが必要である。 そこで本発明では以上の条件を満たす現像剤と
してキヤリア粒径が30μ〜100μ、トナー濃度が
25wt％〜70wt％のものを用いるものである。 30μより小径のキヤリアを使つた場合、粉体粒
子としての磁気特性が低く、キヤリア同士の拘束
力が小さく、一部のキヤリアはスリーブの回転運
動につれてトナーと共に磁性ブレードを通過して
しまい、現像部に搬送されて感光体とスリーブの
間で放電を生じてしまう。また、100μより大き
いキヤリアを使用した場合、粉体粒子としての磁
気特性が大きく、キヤリア同士の拘束力が大きす
ぎ、ブレード前面でキヤリアが十分な回転運動並
びに振動運動をおこさず、現像剤中からトナーが
分離しにくく、トナーの薄層がその同方向にスジ
状に白く抜けるいわゆる白スジが発生する。 キヤリア又はスリーブとの摩擦帯電によりトリ
ボを付与されたトナーは、キヤリアの拘束から逃
がれてスリーブ表面に付着させなければならない
ため、トナー濃度は通常の二成分マグネツトブラ
シ現像で使用されるトナーの濃度（例えば２〜
12wt％）の数倍の値となる。 第４図はトナー量（wt％）を変化させた時の
コピー濃度及びスリーブ上に形成されるトナー層
厚の関係を示すグラフである。図から明らかなと
おり、トナー量を増加させると、トナー層厚は
除々に増加する傾向を示す。これに対して、コピ
ー濃度はトナー量の増加により一度急激に増加す
るが、それ以後はトナー量が増加してもコピー濃
度はそれ程の増加を示さない。トナー量を増やし
すぎると、逆にコピー濃度の低下が生ずる。これ
はトナー量が増加しすぎると、トナーとキヤリア
の摩擦する機会が減少し、現像に必要なトリボ電
荷がトナー付与されないからであると考えられ
る。 そこで、本発明ではコピー濃度が1.0以上とな
るトナー量25wt％〜70wt％の範囲内でトナー濃
度を選ぶものである。 実際トナー濃度が25wt％以下では、二成分現
像剤中から分離するトナーの量が少なく、スリー
ブ上のトナーのコーテイングは薄いため、十分な
画像濃度を得ることはできなかつた。また、トナ
ー濃度が70wt％以上では、トナーのスリーブへ
の吸着力が小さく、搬送ムラを生じた。また、非
画像部の周りにもトナーが付着してカブリも顕著
となつた。 以下に示す構成の二成分現像剤を用い、第２図
に示した現像装置の構成を下記のように設定して
実験を行つた。 現像スリーブ２：外径32φ スリーブの回転：ドラムと同周速（300mm／Ｓ） マグネツト７：現像スリーブ表面で400ガウス 現像スリーブ２と磁性ブレード６ との間隙ｅ＝0.5mm 磁極７_-1と磁性ブレード６ との傾き角θ＝10゜ 現像スリーブ２と感光ドラム１ との間隙ｄ＝0.3mmと バイアス電源９により現像スリーブ２に周波数
600Hz、ピーク値は1.5KV、中心値が潜像と同極
性で150VのACバイアス電圧を印加した。 このようにして画像形成を行い、いずれの場合
も十分な画像濃度を得た。 （実施例 １） キヤリアとして表面酸化膜処理（通常電子写真
法で用いられる鉄粉であり、青色の表面をしてい
る）を施した200〜300メツシユ（粒径80μ〜
100μ）のものを使用した。 トナー粒径は平均10μ トナー重量濃度は40wt％とした。 （実施例 ２） キヤリアとして表面酸化膜処理を施した400〜
500メツシユ（粒径30μ〜40μ）のものを使用し
た。 トナー粒径は平均10μ トナー重量濃度は60wt％とした。 これらの実施例で示した二成分現像剤と、一般
の二成分マグネツトブラシ現像法で用いられる二
成分現像剤と比較するため、次に一般に二成分現
像剤の組成を示す。 （比較例 １） Ａ社製二成分現像剤 キヤリアの平均粒径：100μ トナーの平均粒径：8μ トナー重量濃度：2wt％ セレン感光体を現像する。 （比較例 ２） Ｂ社製二成分現像剤 キヤリアの平均粒径：30μ トナーの平均粒径：8μ トナー重量濃度：8wt％ cds感光体を現像する。 （比較例 ３） キヤノン(株)製NP5000の現像剤 キヤリアの平均粒径：60μ トナーの平均粒径：7μ トナー重量濃度：12wt％ 表面絶縁層を有する感光体を現像する。 このように通常の二成分マグネツトブラシ現像
では２〜12wt％と比較的トナー濃度の低いもの
を用いる。この理由は、一般に二成分マグネツト
ブラシ現像法に於いては感光体暗部を現像する時
にはトナーが十分付着するが、感光体の明部では
一度付着したトナーを最終の摺擦段階で再びかき
落とすことが必要だからであり、いわゆるカブリ
のない画像を形成する理由から、トナー濃度をキ
ヤリア粒径や感光体の種類に応じて適切な低い範
囲に維持しなければならないからである。 一方、本発明の現像法に於いては、非磁性スリ
ーブ上に非磁性トナーのみをコーテイングし、非
磁性スリーブと感光体をトナーの厚み以上に離し
て現像するので、このようなトナー濃度の高い現
像剤を使用することが可能となり、長期枚数に渡
つて安定な画像濃度を維持することが可能となる
ものである。 上記本発明に適用できる非磁性現像剤として
は、従来電子写真法で用いられている現像剤、例
えば樹脂に顔料又は染料を混錬し、これを粋枠し
たものやカプセル化したものを用い得る。そし
て、磁性体粒子としては、鉄粉、フエライト、こ
れらを樹脂で結着したものを用い得る。 以上詳述したように、本発明は現像容器内で非
磁性現像剤と磁性粒子を撹拌循環させ、非磁性現
像剤のみを現像剤保持部材上に薄層として形成
し、潜像を現像する装置において、用いる磁性粒
子の粒径と非磁性現像剤の濃度を特定することに
よつて、常に安定した画像形成を行えるようにな
つた。また非磁性現像剤を用いることができるの
でカラー現像も行えるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理説明のための現像装置の
断面図、第２図は本発明による現像装置の実施例
の断面図、第３図は磁石によるスリーブ表面の磁
束の様子を表わした説明図、第４図はトナー量を
変化させた時のコピー濃度及びトナー層厚の関係
を示すグラフである。 図において、２……現像スリーブ、３……現像
容器、４……非磁性トナー、５……キヤリア、６
……磁性ブレード、７……磁石、９……バイアス
電源、を表わす。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 粒径が30μ〜100μの磁性粒子と非磁性現像剤
   の混合剤であつて、非磁性現像剤の濃度が25〜70
   重量％である混合現像剤を貯蔵する容器と、 潜像担持体に非磁性現像剤を搬送する、回転す
   る現像剤保持部材と、 上記容器の非磁性現像剤の供給出口側にあり、
   この保持部材表面に間隙を形成して配置した規制
   部材と、 この規制部材に対して上記保持部材を介して反
   対側に配置され、上記容器の現像剤出口側にある
   規制部材の上流側に磁性粒子による磁気ブラシを
   形成する固定磁極を持つ磁界発生手段とを有し、 上記規制部材と磁極とにより容器外に流出しな
   いように磁性粒子の磁気ブラシを拘束して現像剤
   保持部材表面に非磁性現像剤の薄層を形成し、こ
   れを潜像担持体に対面させて現像を行うことを特
   徴とする現像装置。 ２ 前記現像剤保持部材に交流成分を有する電圧
   が印加される特許請求の範囲第１項に記載の現像
   装置。