JPH0225880A - 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、電子写真複写装置、特に画像記録形成用の表
示装と、プリンタ、ファクシミリ電子写真装置等の各種
装置に適用可能な現像装置に関する。 ［従来の技術］ 従来、乾式−成分現像装置としては各種装置が提案され
、また実用化されている。しかし、いずれの現像方式に
おいても乾式−成分現像剤の薄層を形成することは極め
て難しく、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、解像力等の向
上が求めうている現在、乾式−成分現像剤の薄層形成方
法およびその装置に関する開発は必須となワている。 従来知られている乾式−成分磁性トナーの薄層を形成す
る方法としては、特開昭５４−４２１４１号が提案され
ており、且つ実用化されている。この提案による方法を
用いた現像装置は、現像剤規制部材としての弾性ゴムブ
レードを用いた層厚調整手段を有し、該弾性ゴムブレー
ドはトナー支持体である現像剤担持体としての現像スリ
ーブの表面の長手方向に所定の圧力で圧接され、トナー
支持体表面にトナー層を均一な厚さで供給するというも
のである。 ［発明か解決しようとする課題］ しかしながら、上記従来例を用いた実用機においては、
全て約１８０°Ｃに加熱されたヒートローラを用いて定
着するいわゆる熱定着方式を採用しているため、画像形
成装置の小型化、低電力化等における欠点があった。 したがって摩擦帯電能力が高く、低消費電力で定着が可
能なトナーの使用が望まれるが、この種のトナーを用い
ると、トナーの現像器への融着つまりスリーブへのトナ
ーの融着が発生しやすくなるという問題があった。 本発明は、上述の従来装置の有していた問題点を解消し
、圧力定着、あるいは、低消費電力で定着か可能なトナ
ーを使用することができ、しかもスリーブへのトナー融
着が起こらない現像装置を提供することを目的とする。 〔課題を解決するための手段］ 本発明は、上記目的の達成のために。 静１ｒｔ潜像を相持する静電潜像担持体と、該静電潜像
を可視像化するだめの一成分磁性現像剤と、該現像剤を
担持して搬送する現像剤担持体と、該現像剤担持体内に
固定された磁界発生手段と、上記現像剤担持体に上記現
像剤を供給する現像剤供給手段と、該現像剤供給手段に
配設され、上記現像剤担持体に供給する上記現像剤の層
厚を規制する現像剤規制部材とを有する現像装置におい
て、上記磁界発生手段は二つの磁極からなり、第一の磁
極は上記静電潜像担持体に対向する位置に配設され、第
二の磁極は上記現像剤担持体表面で４００ガウス以上、
９００ガウス以下の磁力を有し、上記現像剤供給手段の
内部の、上記第一の磁極の中心から上記現像剤担持体の
回転方向に１２０度以上、１８０度以下の位置に配設さ
れ、上記現像剤規制部材は上記現像剤担持体と所定の位
置で当接し、該当接部と上記第二の磁極の中心とがなす
角が３０度以上、９０度以下になるように配設されてい
る、 ことにより構成される。 ［作用］ 上記のように構成された現像装置が起動し、現像剤担持
体が回転すると、上記現像剤供給手段に投入された一成
分磁性トナーは、上記現像剤担持体内に固定された磁界
発生手段のうち上記第二の磁極の磁力によって該担持体
の表面に保持され。 該担持体の回転に伴って搬送される。トナーはさらに、
上記現像剤供給手段に配設された現像剤規正１部材の上
記現像剤担持体への圧接力によって規制され、所定の層
厚に形成される。 ［実施例］ 以下、添付図面に基づいて本発明の詳細な説明する。 第１図は、本発明による現像装置の一実施例が示されて
いる。同図において、ｌは静電潜像を担持する静電潜像
担持体としてのドラムｌで、その表面に絶縁層あるいは
感光層を有している。トラム１は、本実施例においては
、直径３０Ｉ、厚さ０．８　ａｍのアルミニウムドラム
の表面に、ｏＰｃ感光体を塗工した感光ドラムである。 静電潜像２は、ドラムｌの表面をコロナ帯電等の公知の
方法により一様に帯電し、次いで、ハロゲン光や蛍光燈
等の光をレンズを通してアナログ的に像露光することの
よって形成される。 なお、静電潜像の形成は該方法でなく１例えば、ＬＥＤ
アレイ、液晶シャッターアレイ、あるいはレーザー光を
用いてディジタル的に像露光を行う方法や、針電極など
、を用いて静電荷ドツトパターンを形成する方法等地の
方法により形成させることもできる。 上記ドラムｌは図中の矢印ａの方向に周速５２ｍｍ／ｓ
ｅｃで回転し１表面の静電潜像の電位は暗部テＶＩ、＝
−７００Ｖ、明部テＶ＋、　＝−２００Ｖ　”ｔ’ある
。なお、図示されていないがドラムｌは接地されている
。 ３は、現像剤担持体としての現像スリーブである。現像
スリーブ３は、例えば直径１６■■、厚さ０．８■のア
ルミニウム等の非磁性スリーブである。その表面は、例
えば＃６００のブラスト粒子による加工が施されており
、ＪＩＳ　１０点平均粗さでＲ２＝２．ＯＪＡ麿である
。この加工によって形成される凹凸は均一であることが
望ましく、トナー粒子４の平均粒径よりもＲ２が小さい
ことか望ましい。現像スリーブ３は図示しない軸受によ
って回転自在に支持され、−例として、周速６０■／ｓ
ｅｃ　　（対ドラム周速比１．１８倍）で図中の矢印す
の方向に回転する。また、現像スリーブ３はＤＣバイア
スにＡＣバイアスが重畳できる電源５に接続されており
、現像スリーブ３とドラム１の間に振動電界を形成する
。実験によれば、Ｖｐｐ＝５０Ｄ〜３．０００　Ｖ、　
ｆ　＝５００〜３，０ロＯＨ，が適当である。 本実施例ではＶｏｃ＝−３５０Ｖ　、　ＶＦＰ＝　１．
：１００　Ｖ　。 １．６００　Ｈｚのバイアスをかけている。 また、現像スリーブ３は、トラムｌに対して現像間隙ｇ
をもって対向支持されており、間隙ｇとしては、１５０
　ｇｍ〜５００μ■程度が適当であり、本実施例では、
約２５０ル■の間隙ｇを設定した。 一方、現像スリーブ３には現像剤規制部材としての弾性
ブレード６が支持体７によってその一端を固定され、現
像スリーブ３とは逆の方向、つまり該弾性ブレード６が
そるような形状で当接されている。 弾性ブレード６は、例えば硬度５０〜８００のゴムブレ
ードであって、本実施例では、厚さ約ト■、硬度６５°
のウレタンゴムを使用した。 ９は、現像スリーブ３内に挿入され、図示の位置に保持
した二つの磁極９１および９２を有する磁界発生手段と
しての永久磁石（マグネットローラ）である、この磁石
ローラ９は、現像スリーブ３が回転駆動しても図示の位
置にそのまま固定保持される。磁石ローラ９は、永久磁
石に代えて電磁石を配置してもよい。 かかる２極の磁石ローラは、複数の磁石を張り合せて造
るような多極性磁石ローラとは異なり、単一の磁石から
造ることができるため、製造方法か容易であり、磁極で
発揮される磁気力の設定条件も緩和される。 なお、本実施例では、現像スリーブ３の表面上で９１極
が９００ガウス、９２極が６５０ガウスのピークをそれ
ぞれ持つような磁石ローラを用いた。そして磁極９２は
、当接部１０の現像スリーブ３の回転方向に対して上流
側に配置されている。 現像剤である一成分磁性トナー４は、磁極９２の磁力に
より、現像スリーブ３の表面に保持され、現像スリーブ
３の矢印す方向への回転により、弾性ブレート６と現像
スリーブ３との当接部１ｏへと搬送される。トナー４は
さらに１弾性ブレード６の現像スリーブ３への圧接力に
よってその搬送量を規制、さらにはトリボ付寮が行なわ
れ、現像スリーブ３とドラムｌの間隙よりも薄い所定の
層厚となり、現像スリーブ３の表面上に塗布される。 所定の層厚に形成されたトナー４は、現像部、すなわち
第一磁極９１が配置された現像スリーブ３とドラム１と
の最近接部に搬送され、前述した静電潜像２を公知の手
段により現像する。なお、本実施例では、前述したバイ
アス条件を使って、トナー・・４をドラムｌに付着およ
び離脱させる運動を繰り返し行い、最終的に潜像の電位
に対応する画像を得るいわゆる、ジャンピング現像方式
を用いている。また、上記圧接力としては、単位奴さ当
り約５〜５０ｇ／ｃｍ、好ましくは２５ｇ／ｃｍが適当
である。 そして、現像に寄与したトナー４は、現像スリーブ３の
回転により再び容器８内に回収される。 第２図は、本発明の現像装置をより詳細に示す部分拡大
図である０図中において直線ｍは、現像スリーブ３の中
心Ｏと第一の磁極とし゛（の現像極９１の中心とを結ん
だ直線、直線ｎは、現像スリーブ３の中心０と第二の磁
極としての搬送極９２の中心とを結んだ直線、また直線
又は現像スリーブ３の中心Ｏと当接部１０の現像スリー
ブ３の回転方向の上流部とを結んだ直線である。また、
直線見とｎのなす角度な０直線ｍとｎのなす角度なψと
する６ＷＩ送極９２の磁力によって現像スリーブ３の表
面に保持されたトナー４は、現像スリーブ３の矢印す方
向への回転により当接部１０に搬送され、弾性ブレード
６の現像スリーブ３への圧接力によってトナーの整理、
規制、さらにはトリボ付与か行われ、所定の層厚となる
が、当接部１０を通り抜けることができなかったｌ−ナ
ー４は図中の矢印Ｃの方向に戻される。 なお５本実施例では、−成分磁性ト・ナー４と１）て圧
力定着もしくは、低湿熱定着が可能なカプセルトナー・
が使用されている。このカプセル１ヘナ・−は、定着性
を向」ニさせるためにワックスを主成分としたコア材と
、現像特性を向上させるためにコア材の外側に含ちっ素
系千ツマ−を必須構成成分としたポジ制御性樹脂ブコア
を被殻した機能分離Ｎ！の一成分磁性カプセルトナーで
あり、′＋′均粒径か約１１終鴎である６また、このト
ナーは必要に応じてコア材中に色材や磁性材料を混合す
ることも可能であり、線圧が約５　ｋｇ／ｃｍ以上の圧
力で定着し、Ｌ−一・〕・ローラか約８０℃以してあれ
ば、熱定着も可能である。 また、トナー４は、本実施例ではコア材１００に対

【ノ
て磁性材料が８０（重量比）混合されでいる。 これは上記のように、トナー４が機能分離型なのでトナ
ーが過剰にトリボ付与されるため、通常の粉砕法による
一成分磁性トナーよりも磁性材料が多口に混合されてい
る。しかし、該磁性材料の混合比が多すぎると定着性が
悪化するため、両者にとって好ましい範囲として４Ｌ記
の混合比のものを使用１ノた。 発明者らは、実験によってこれらのトナーを使用した場
合のトナーの融着が、当接部ｌＯのＬ流側の微小空間の
おいてトナーの挙動が不活発になり、凝集性か増すこと
によって発生することがわかった。 さらに、搬送極ｇ２の磁力が強すぎる場合にも、トナー
自身の現像スリーブ３への付着力が強くなりすぎ融着を
発生ずることが利用した。つまり融着を防ぐためには搬
送極９２が現像スリ・−ブ３の表面で９００ガウス以ｆ
てなければならないことか確認された。もｌノ、９００
ガウスを越える磁力を搬送極９２で発生させると弾性プ
レーＦ６の現像スリーブ３に対する当接条件をどのよう
に変化させても搬送極９２でのトナー４の穂立ちが大き
すぎ、またそれらトナー４により現像スリー・−ブ３の
表面ζ“付着しているｌ・ナー４を強く現像スリーブ３
側へと圧迫する。トナー４は、現像スリー・ブ３が矢印
すの方向に回転しているので、摩擦を生し、圧力とその
ときに生じる熱とで現像スリーブ３の表面ｊ二に融着し
てｌノまっ。 また、融着を防ぐために搬送極９２を弱めすぎた場合に
は弾性ブレー　ドロの現像スリーブ３に対する当接条件
をどのようの変化させても、トナー４の供給量が追従せ
ず、ベタ黒等のトナーを多情に消費する画像をコピーす
る場合に濃度の淡い画像しか得られなかった。つまり、
搬送極９２は現像スリーブ３の表面で４００ガウス以上
でなくてはならないことが確認され、上記の実験事実と
合わせて搬送極９２は４００ガウス以上９００ガウス以
下でなくてはならないことか判明した。 また、搬送極９２が上記４００ガウス以上９００ガウス
以下であっても、角度θが適当な範囲でなければ図中の
矢印Ｃ方向へのトナーの挙動が悪化し、当接部１０の」
：流側の微小空間】１で１−ナーが榮果し、やはりトナ
ー融着が発生しすることも判明した。つまり、θが３０
″未満になると、搬送極９２が上記の好ましい範囲にあ
っても、該磁極の現像スリーブ３上でのトナーの穂立ち
により、トナー４か矢印Ｃの方向へ戻るのを妨げてしま
う、そのため、当接ｆｉｌＯの上流側の微小空間１１内
にトナー４のバッキングが生じ何度も同じトナーが現像
スリーブ３と摺擦されるので、現像スリーブ３の表面１
−に融着してしまうことが確認された。 しかし、０が３８°以上になると確かに矢印Ｃ方向への
トナー・の挙動が活発になり凝集せず融着も発生しない
、ただし、　９０”を越えると先述したように搬送極９
２の磁力が９００ガウス以下でなくてはならないので、
当接部１０へ搬送されるトナー量が減少し、やはりベタ
黒等のトナー消費量の多い画像をコピーした場合には濃
度の淡い画像しか得られないという悪影響を生じてしま
う。 以上のようにθは３０６以上９０″以下でなくてはなら
ないことか明らかになった。 さらに、搬送極９２が４００ガウス以上９００ガウス以
下であり、且つθが３０″以上９０″以下であっても、
第２図における角度ψが適当な範囲内てなければトナー
４の搬送性か悪化し、トナー飛散を生じてしまうことも
判明した。 つまり、ψが１２０　’未満であると、磁極９１と９２
の間に磁界か集中【ノすぎてその部分にトナーの滞りが
生じ、強いては画像上に滞りとなって飛散してしまう。 一方、ψが１８０°を越えると搬送極９２が９００ガウ
ス以下でなくてはならないので、現像スリーブ３の表面
上に磁力によってトナーを保持出来なくなり、飛散して
しまうという悪影響を生しることが確認された。したが
って、角度ψは１２０　”以Ｊ−１８０．’以下でなく
てならない。 以上述べたように搬送極９２か４００ガウス以上９００
ガウス以下であり、角度θが３０″以上９０°以下であ
り、角度ψがｉｚｏ　”以上１８０°以下であるような
現像器の構成を採ることにより融着が生ぜず飛散やカブ
リのない良好な画像を提供し続けることか可能となワた
。 発明者らは、環境特性として低温、低湿（１５°Ｃ９１
０％）から高温、多湿（３２゜５℃、９０％）までの環
境変化において、１万枚の耐久試験を行ったところ、本
発明の構造を有する現像装置は、いずれの場合のおいて
も、トナーの現像スリーブ３への融着が発生せず、良好
な均一・薄層を形成し、安定して高画質な画像を提供し
続けた。 なお、本発明は、一般に用いられている粉砕法で製造さ
れたトナーにおいても適用可能である。 このトナーはスチレンアクリル系樹脂１００に対し、磁
性材料６０（重量比）を混合して、粉砕して製造される
ものであり、カプセルトナーと異なり、被殻されていな
い分だけ磁性材料も少量で済んでいる。 また、磁極構成が２極で構成されているため、現像スリ
ーブ３の外径を５Ｉｌ■〜２５ｍ■、好ましくは、８１
１１１〜２（）■とすることにより本発明の効果をさら
に有効的に発揮させることができる。つまり、従来用い
られている磁石ローラ９は、４極あるいはそれ以上の多
極性磁石ローラを有している。したがって、ｍ送用の極
が３極以上存在し。 それらの磁力によりて現像スリーブ３上にトナーを保持
しているので現像スリーブ３の径か大きくなっても十分
トナーを保持することができる。 しかし、本実施例では、磁極数が２極であるため、現像
スリーブ３の径があまり大きくなりすぎると、磁力をい
かに強くしてもトナー４を現像スリーブ３の表面上に保
持しきれなくなり、トナー飛散が生じやすくなるためで
ある。 弾性ブレード６は本実施例の他にリン青銅やＳｕｓなど
金属薄板を用いてもよい。このとき、金属薄板としては
、１０〜１００ト■程度か好ましい。 ［発明の効果］ 以上のように本発明は、現像剤担持体内に固定され、現
像剤供給手段の内部に配設された第二の磁極が所定の磁
力を有し、他の第一の磁極と所定の角度をもって配設さ
れ、また現像剤規制部材が第二の磁極と所定の角度をも
って配設されているため、現像剤として圧力定着あるい
は低温熱定着か可能な一成分磁性トナーを使用した場合
にも、トナー融着かなく、良好な薄層な形成させること
が可能になり、高画質なコピー画像を安定して得ること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の現像装置の一実施例の概要構成を示す
断面図、第２図は第１図の装置を部分的に示す拡大断面
図である。 ｌ・・・・・・・・・・・・静電潜像担持体（トラム）
３・・・・・・・・・・・・現像剤担持体（現像スリー
ブ）４・・・・・・・−・・・・現像剤（トナー）６・
・・・・・・・・・・・現像剤規制部材（弾性ブレート
）９・・・・・・・・・・・・磁界発生手段（磁気ロー
ラ）１０・・・・・・・・・・・・当接部 １１・・・・・・・・・・・・微小間隙特許出願人　　
　　　　キャノン株式会社第２図

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）静電潜像を担持する静電潜像担持体と、該静電潜
   像を可視像化するための一成分磁性現像剤と、該現像剤
   を担持して搬送する現像剤担持体と、該現像剤担持体内
   に固定された磁界発生手段と、上記現像剤担持体に上記
   現像剤を供給する現像剤供給手段と、該現像剤供給手段
   に配設され、上記現像剤担持体に供給する上記現像剤の
   層厚を規制する現像剤規制部材とを有する現像装置にお
   いて、 上記磁界発生手段は二つの磁極からなり、第一の磁極は
   上記静電潜像担持体に対向する位置に配設され、第二の
   磁極は上記現像剤担持体表面で４００ガウス以上、９０
   ０ガウス以下の磁力を有し、上記現像剤供給手段の内部
   の、上記第一の磁極の中心から上記現像剤担持体の回転
   方向に１２０度以上、１８０度以下の位置に配設され、
   上記現像剤規制部材は上記現像剤担持体と所定の位置で
   当接し、該当接部と上記第二の磁極の中心とがなす角が
   ３０度以上、９０度以下になるように配設されている、 こととする現像装置。
2. （２）一成分磁性現像剤は、その線圧が１センチメート
   ル当り５キログラム以上で圧力定着が可能であることと
   する請求項（１）に記載の現像装置。
3. （３）一成分磁性現像剤は、摂氏９０度に加熱させられ
   た定着ローラによって熱定着が可能なこととする請求項
   （１）または（２）に記載の現像装置。
4. （４）現像剤規制部材は、現像剤担持体と対向し、該担
   持体の回転方向に対して下流側に離間するように傾けて
   設けられていることとする請求項（１）ないし（３）に
   記載の現像装置。
5. （５）現像剤担持体は、その外径が約５ミリメートル以
   上、２５ミリメートル以下であることとする請求項（１
   ）ないし（４）のいずれかに記載の現像装置。
6. （６）現像剤規制部材は、弾性力を有する非磁性の薄板
   で形成されていることとする請求項（１）ないし（５）
   のいずれかに記載の現像装置。