JPH03100576A - 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】 一２゛　　の１ 本発明は、電子写真法や静電記録法等を利用した画像形
成装置において静電潜像を現像するのに使用される現像
装置に関する。

【ｉ匹弦Ｉ 電子写真法や静電記録力等を利用した画像形成装置にお
いて、像担持体上に形成された静電潜像を現像するのに
使用される現像装置として、従来、乾式−成分現像剤を
用いた現像装置が各種提案されまた実用化されている。

しかし、いずれの現像装置においても、現像剤担持体上
に乾式−成分現像剤の薄層を形成することが極めて難し
く、比較的厚い層の現像剤層を形成するに留まっていた
。

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−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っている。

従来知られている乾式−成分現像剤の薄層を形成する方
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、それは磁性現像剤の薄層形成に関するものであ
る上、磁性現像剤は、磁性を持たせるため磁性体を内添
しなければならず、このため転写紙に転写した現像画像
を熱定着する際の定着性が悪く、また現像剤自身に磁性
体（Ｆｉｉ性体は通常黒色である）を内添するために、
カラー再現の際の色彩が悪い等の問題点がある。

本出願人は、従来と全く異なる現像装置として、非磁性
トナーと磁性粒子とからなる２成分現像剤を用い、現像
剤担持体に対向して磁性粒子拘束部材（非磁性材料製の
現像剤規制部材）を設け、該像担持体表面の移動方向に
関し磁性粒子拘束部材の上流に、磁界発生手段の磁気力
によって磁性粒子の磁気ブラシを形成し、その磁気ブラ
シを磁性粒子拘束部材によって拘束し、非磁性トナーの
薄層を現像剤担持体上に形成するようにした現像装置を
既に提案した。

が　′しようとする 上記本出願人提案の現像装置により、像担持体との現像
位置において非磁性トナーのみによる現像が可能となり
、カラー化も可能となった。

しかしながら、その場合に現像容器内のみで磁性粒子と
トナーとを混在させるようにした現像装置では、画質向
上のために細かい磁性粒子を用いたり、撹拌力を増した
りすると、現像容器内から磁性粒子が漏れ、画質を乱す
問題があった。

また高画質、高安定化を図るためには、現像剤担持体へ
の十分かつ均一なトナーの供給を長期に亘って安定させ
ると同時に、トナーへのトリボの付与も十分かつ均一に
行わせる必要があった。

更に現像装置の簡易化やコストダウン化のために、磁性
粒子への高付加機能性の要求ばかりでな（、装置の共通
化が望まれ、熱定着用トナー、圧力定着用トナーなど種
々の現像剤に対しての対応化が求められるようになって
いるが、未だ対処し得るようにはなっていない問題もあ
った。

従って、本発明の目的は、上述の現状に鑑み、非磁性材
料製の磁性粒子規制部材による磁性粒子の拘束性とその
安定性を確保し、現像条件に最適なトリボと塗布量を持
った非磁性トナーの均一な薄層を、各種の環境変動にも
影響されずに、現像剤担持体上に長期に亘って安定的に
形成して、磁性粒子の漏れを生ずることなく、ゴースト
やカブリのない充分な濃度の画像を得ることを可能とし
た現像装置を提供することである。

するための 上記目的は本発明の現像装置にて達成される。

要約すれば本発明は、非磁性トナーと磁性粒子とからな
る２成分現像剤を収容した現像容器内に、像担持体と対
向して無端移動可能な現像剤担持体を設置すると共に、
前記磁性粒子の磁気ブラシを形成する磁界発生手段を前
記現像剤担持体内に設け、更に前記現像剤の磁気ブラシ
を拘束する非磁性材料製の磁性粒子規制部材を、前記現
像剤担持体にその移動方向と反対方向から当接するよう
に設けた現像装置において、前記磁性粒子として、２種
以上の相異なる磁性粒子の混合物を用いたことを特徴と
する現像装置である。本発明の一態様によれば、前記磁
性粒子は、少な（とも粒度分布、磁化σ１または密度ｄ
のいずれかが異なる。

１血ｌ 以下、本発明の実施例について詳細に説明する。

第１図は、本発明の現像装置の一実施例を示す概略構成
図である。

第１図に示されるように、本実施例の現像装置は、磁性
粒子６およびトナー７からなる２成分現像剤１０を収容
した現像容器５と、現像容器５内に回転自在に設置した
現像剤担持体としての非磁性現像スリーブ２と、現像ス
リーブ２上にこれと接触するように設けた現像剤規制部
材としての非磁性材料製弾性ブレード４と、スリーブ２
内に不動に設置したマグネット３とを備えている。

上記マグネット３ば、磁極Ｎ、Ｓを有し、現像容器５内
現像スリーブ２の表面近傍には、マグネット３の磁力に
よって２成分現像剤ｌＯの磁性粒子６が担持される。本
発明によれば、磁性粒子６は、磁化σ１、密度ｄが共に
太き（、粒径が小さい粒子６ａと、磁化σ１、密度ｄが
共に小さく、粒径が大きい粒子６ｂを混合して構成され
る。

現像スリーブ２の矢印Ｂ方向の回転に伴ない、スリーブ
２表面に担持されている磁性粒子６が搬送され、弾性ブ
レード４近傍まで到達すると、磁性粒子６はブレード４
によって、スリーブ２表面から剥離される。その後、剥
離された磁性粒子６は重力の作用によって現像容器５の
底部に帰り、再びマグネット３の磁力によってスリーブ
２表面に担持され、スリーブ２の回転に伴なって搬送さ
れる。

このように、現像容器５内で磁性粒子６は、現像スリー
ブ２の回転運動、マグネット３の磁力および重力によっ
て、矢印Ｃに示した循環運動を行なう。そして循環運動
中、磁性粒子６はトナー７を取り込み、混合しながら、
スリーブ２近傍に搬送され、トナー７をスリーブ２表面
に運ぶと同時に摩擦によってトナー７に電荷を付与する
・更にスリーブ２表面近傍に運ばれた磁性粒子６は、ス
リーブ２との摩擦により、トナー７の帯電電荷を適度に
強めると同時に、トナー７をスリーブ２表面に塗布する
働きを持つ。従って本発明においては、磁性粒子６は循
環が生じるのに充分な量、つまり現像スリーブ２の単位
長さ当り１゜０〜５．０ｇ／ｃｍの量が必要である。磁
性粒子６の量が１．０ｇ／ａｍ未満では、磁性粒子６の
充分な循環は行われず、逆に５．０ｇ／ｃｍを超えると
、循環速度が遅くなってトナー７の取り込みが不充分と
なる。

磁性粒子６の粒径としては、３０μｍ以上であることが
必要である。これ未満では、磁性粒子６をスリーブ２表
面からを完全に剥離させることが難しい。ただし２００
μｍを超えると、磁性粒子６のトナー保持能力が小さい
ため、スリーブゴーストが生じ易くなるので、上限は２
００μ以下であることが必要である。

上記弾性ブレード４は、基端側を現像容器５に設けた支
持部材４ａで支持して、先端側の面をスリーブ２の周面
に圧接せしめられており、これにより両部材２．４間に
密接な密接部が形成されている。この密接部において弾
性ブレード４は、現像スリーブ２上に塗布された現像剤
１０の磁性粒子６を剥離し、トナー７のみを通過させる
。

弾性ブレード４は、その先端部の縁端角にて現像スリー
ブ２に圧接させても、先端部の腹の面で圧接させても良
い。ただし先端部の腹の面で圧接させる場合、縁端角が
スリーブ２表面から浮き上った状態になると、磁性粒子
６が漏れ出てしまい画質に悪影響を及ぼすようになるの
で、腹の面で圧接させると同時に縁端角も接触した状態
に設定する必要がある。

また弾性体ブレード４の圧接態様には、図に示したよう
に、弾性体ブレード４とスリーブ２の周面との間隙の大
きさが、現像スリーブ２の回転方向前方に漸増するよう
に傾けた逆方向圧接（カウンタ圧接）と、これと反対に
漸減するように傾けた順方向圧接があり、どちらも可能
であるが、順方向圧接とする場合、弾性体ブレード４と
スリーブ２との間隙部に、磁性粒子６やトナー７の滞溜
が生じて磁性粒子６が漏れ易（なるために、逆方向圧接
とする方が好ましい。

以上のようにして、現像スリーブ２表面に塗布し、形成
されたトナー７のみの薄層は、スリーブ２の回転によっ
て感光ドラム１との現像位置９へと搬送され、そこで像
担持体としてのＡ方向に回転する感光ドラム１上に形成
されている静電潜像を現像する。現像スリーブ２上のト
ナー７は感光ドラム１に飛翔し、静電潜像に付着して、
静電潜像を現像し、トナー像として可視化する。

上記の静電潜像担持体である感光ドラム１と現像スリー
ブ２との間隙は、５０〜５００μｍ、好ましくは２００
〜４００μｍとする。この大きさの間隙によれば、カブ
リがなく且つ解像度が高いトナー像を、現像によって形
成できることが実験的に確認された。また現像に際して
は、バイアス電源８により感光ドラム１とスリーブ２間
にバイアス電界を形成して現像を行う。印加するバイア
スとしては、直流バイアスまたは直流に交流を重畳した
バイアスを用いる。

現像位置９通過後の現像に供しなかった残存トナーは、
現像スリーブ２の回転に伴なって現像容器Ｓ内へ戻り、
循環する磁性粒子６によって剥ぎ取られたり、新たに供
給されるトナー７と共に再びブレード４を通過して、現
像に供される。

本発明では、磁性粒子６を規制する方法として、上述し
たように非磁性材料製の弾性ブレード４を用いており、
磁力を利用していないことが一つの特徴である。従来の
如く、磁性ブレードなどを用いて磁力で規制を行った場
合は、規制部において磁性粒子の不動層（磁性粒子が滞
溜して動かない層）が生じ、そのため磁性粒子の循環領
域が小さくなって、スリーブへのトナー供給が充分に行
われず、前回の原稿パターンを残して所謂ゴースト現象
が起こりやすい、更に一旦塗布されたトナーは、不動層
を通過する際に強く押しつけられるために、帯電電荷が
高くなりすぎ、特に低湿環境下で充分な濃度が得られな
いといった不都合があった。

本発明では、非磁性材料製弾性ブレード４によっており
、磁力による規制を行っていないので、磁性粒子６は規
制部材の弾性ブレード４近傍まで、滞溜部の無い大きな
循環路を形成することが可能となり、充分なトナー７の
供給が行われ、更に塗布したトナー７の入れ替えが常に
行なわれるため、塗布したトナー７は帯電電荷が適度に
抑えられている。従ってゴースト現象及び低湿下での濃
度低下等は、全（発生しない。

上記の弾性ブレード４は、磁性粒子規制部材として用い
ているが、ブレード４の材質は、トナー７と摩擦した際
に期待する電荷極性をトナー７に与えるようなのものを
選んで用いるのが好ましい。例えば、トナー７の材質に
もよるが、ポリスチレンを主成分とするトナーを正に帯
電さるためには、エチレンプロピレン、弗素ゴム、天然
ゴム、ポリクロロブタジェン、Ｎ、Ｂ、Ｒ，を用いれば
よい。逆に負に帯電させるためには、シリコンゴム、ポ
リウレタン、スチレンブタジェンゴムを用いればよい。

また弾性ブレード４は、ゴム製の板ばかりでなく、弾性
率の高い金属板等も使用可能である。ゴムを用いる場合
には、ゴムの硬度としてＪＩＳＡで５０〜７０°である
ことが好ましい。ゴムの硬度がＪＩＳ　　Ａで７０°を
超えるとゴムの腰が強くなって、弾性ブレード４の現像
スリーブ２との接触部の圧が高くなりすぎ、スリーブ２
上でのトナー７の層厚が過度に薄くなり、充分な画像濃
度が得られないこととなる。逆に５０°未満ではゴム自
身の腰が弱くなって、スリーブ２との接触部における圧
を充分にとることが難しくなる。

第２図は、本発明の現像装置の他の実施例を示す概略構
成図である０本実施例では、条件をより具体化して説明
する。なお、第２図において第１図に付したのと同一の
符号は同一の部材を示す。

現像スリーブ２としては、直径２０ｍｍのアルミニウム
製のスリーブの表面をアランダム砥粒により、＃４００
程度の不定型サンドブラスト処理したものを用い、マグ
ネット３としては、Ｎ極の磁束密度が７００ガウス、Ｓ
極の磁束密度が６００ガウスの２極のマグネットを用い
た。これらマグネット３内磁極のＮ極およびＳ極のうち
、Ｎ極の位置θ２は、現像スリーブ２の中心軸を通る水
平線をρとしたときに、感光ドラム１と反対側で水平線
ρに対してスリーブ２の回転方向上流側にθ２＝５゛と
し、Ｓ極の位置θ３は、同じくθ３＝９０°とした。ま
た弾性ブレード４の位置θ１は、現像スリーブ２の中心
軸を通る鉛直線をｍとしたときに、スリーブ２の上側で
鉛直線ｍに対してスリーブ２の回転方向上流側に０１＝
５゜とした。

また弾性ブレード４としては、ウレタンゴム（ゴム硬度
ＪＩＳ　　Ａ６６°、厚さ１．２ｍｍ）製とした。

次に、本実施例での磁性粒子６について説明する。

磁性粒子６としては、平均粒径が３０〜２００μｍ、好
ましくは４０〜１５０μｍであることが望しい。

磁性粒子６は、細かい粒径のものほど画像性が良く、特
に地力ブリやスリーブゴーストに対して良好である。こ
れは、粒径が細かくなるほどその表面積が増加し、現像
スリーブ２との接触度合も増加するので、現像スリーブ
２と磁性粒子６との間で行なわれるトナー７へのトリボ
の付与が十分行なわれるようになるからである。逆に磁
性粒子６を粗めにすると、トナー７の取込みが多（なり
すぎて、トナー７のトリボが下がり、地力ブリが発生す
る。

しかしながら、磁性粒子６０粒径な細かくすると、マグ
ネット３の磁界による磁性粒子６の磁気的拘束力が小さ
くなり、磁性粒子６が現像容器５外へ漏れやすくなった
り、トナー７の取込みムラを発生し易（なる。

従って、両者の欠点を補いかつ長所を生かすためには、
磁性粒子６として粒度分布の細い磁性粒子６ａ（平均粒
径ｄＡ）と粗い磁性粒子６ｂ（平均粒径ｃｔ、）とを混
合して使用することがよく、これによって磁性粒子６へ
の十分かつ均一なトナー７の取込みと、トナー７へのト
リボの付与の能力向上の両立がはかられる。

本発明者等は、磁性粒子６として、１００メツシユから
４００メツシユの間で５０メツシユおきに標準ふるいを
用いて分級（Ｊ　Ｉ　Ｓ−２８８０１に基づく）シ、作
成した各種粒度分布の磁性粒子を用いて画出しをした。

即ち、ＭＡ：１００〜１５０メツシユ、平均粒径１３０
ｕｍ；Ｍｅ　：３５０〜４００メツシュ、平均粒径４０
μｍによって分級したものに、アクリル系樹脂及びフッ
素系樹脂をコーティングしたものを用い、これらの磁性
粒子Ｍ　Ａ　、Ｍ　ｍを５重量混合比でＭＡ：Ｍ＋＋が
ｌ＝１．４：１．１：４、Ｍ８のみの４通りの場合につ
いて実験した。

その結果は、Ｍ　Ａ：　Ｍ　ｓがｌ　：４＞１　：　１
＞Ｍ。

のみ〉４：１の順で前はど良好であるように、スリーブ
ゴースト、カブリ、耐久性、ベタ黒追従性等の点で画質
に差がついた。

つまり、トナー取込み能力を増すための粗めの磁性粒子
による撹拌効果と、トリボ付与能力向上のための細めの
磁性粒子による比表面積増大効果とが、主要な役割をし
ていることが判った。また粗めの磁性粒子の効果は、同
一重量で現われていることがわかる。

トナー７としては、スチレン／アクリル樹脂とスチレン
ブタジェン樹脂の共重合体１００部と、ペリレン系の赤
顔料５部とからなる平均粒径１２μｍのトナー粉体に、
コロイダルシリカ１゜０％を添加して用いたところ、前
述の塗布作用により現像スリーブ２上に約０．８ｍｇ／
ｃｒｒｆの均一なトナー７のみの層が得られた。このト
ナー層の帯電量をブローオフ法で測定したところ＋１２
μｃ／ｇの値が得られた。これは帯電量として充分な値
である。

バイアス電源８により感光ドラム１と現像スリーブ２ど
の間に印加するバイアス電圧は、周波数１５００Ｈｚ、
ピーク・ピーク電圧１４００Ｖｐ−ｐの交流電圧に一３
００Ｖの直流を重畳させたものを用いた。そして感光ド
ラム１上の静電潜像の表面電位を暗部で一５４０ｖ、明
部で一２２０Ｖにし、スリーブ２と感光ドラム１の間隙
を２５０μｍに設定して現像を行なったところ、反射濃
度１．１の良好な赤色の画像を得ることができた。

以上の実施例では、いずれも、感光ドラム１上の電荷の
存在する領域にトナー像を形成するいわゆる正規現像に
関して記述したが、本発明は、電荷を消去した領域にト
ナー像を形成する反転現像を行う場合にも同様に有効で
あることは言うまでも無い。また磁性粒子６は物性を変
えたもの６ａ、６ｂを混合して使用したが、これら磁性
粒子６ａ、６ｂの混合比を変えても良いし、更にトナー
７０粒径を変えて、各磁性粒子６ａ、６ｂによる機能分
離を行なっても良い。

免豆二皇ｊ 以上説明したように、本発明の現像装置では、現像剤担
持体上に形成した磁性粒子の磁気ブラシを非磁性材料製
の磁性粒子規制部材によって拘束して、現像剤担持体上
にトナーの薄層を形成するに際して、磁性粒子として粒
度分布、磁化または密度等が相異なる磁性粒子の混合物
を使用しているので、磁性粒子の拘束性とその安定性を
確保し、現像条件に最適なトリボと塗布量を持った非磁
性トナーの均一な薄層を、各種の環境変動にも影響され
ずに、現像剤担持体上に長期に亘って安定的に形成する
ことができ、磁性粒子の漏れを生ずることなく、ゴース
トやカブリのない充分な濃度の画像を得ることができる
。

３：マグネット ４：弾性ブレード ５：現像容器 ６．６ａ、６ｂ：磁性粒子 ７：トナー ８：バイアス電源 １０：２成分現像剤

【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を示す概略構成
図である。 第２図は、本発明の現像装置の他の実施例を示す概略構
成図である。 １：感光ドラム ２：現像スリーブ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）非磁性トナーと磁性粒子とからなる２成分現像剤を
   収容した現像容器内に、像担持体と対向して無端移動可
   能な現像剤担持体を設置すると共に、前記磁性粒子の磁
   気ブラシを形成する磁界発生手段を前記現像剤担持体内
   に設け、更に前記現像剤の磁気ブラシを拘束する非磁性
   材料製の磁性粒子規制部材を、前記現像剤担持体にその
   移動方向と反対方向から当接するように設けた現像装置
   において、前記磁性粒子として、２種以上の相異なる磁
   性粒子の混合物を用いたことを特徴とする現像装置。 ２）前記磁性粒子は、粒度分布が異なる請求項１記載の
   現像装置。 ３）前記磁性粒子は、磁化σ＿■が異なる請求項１記載
   の現像装置。 ４）前記磁性粒子は、密度ｄが異なる請求項１記載の現
   像装置。