JPH03215884A - 磁気潜像現像装置 - 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】 ［産業上の利用分野コ 本発明は、潜像担持体に形成される磁気潜像に対してト
ナーを供給し、現像を行なわせるようにした磁気潜像現
像装置に関する。

［従来の技術］ 一般に、磁気プリンターや磁気複写印刷機などの、いわ
ゆるマグネットグラフィーを採用する画像形成装置にお
いては、画像に対応する磁気静電潜像が形成される潜像
担持体に近接して磁気潜像現像装置が設置されている。

この磁気潜像現像装置内には、上記潜像担持体に対向す
るようにトナー担持体が設けられており、当該トナー担
持体の表面部に保持される磁性トナーがトナー担持体の
搬送作用によって現像領域に搬入される。そして現像領
域において上記磁気潜像に対しトナー担持体から磁性ト
ナーが供給されて現像が行なわれ、これによりトナー可
視像が得られるようになっている。

トナー担持体の表面部に磁性トナーを保持させる手段と
しては、従来から磁力を利用するものが用いられている
。このものではトナー担持体に磁界発生手段が付設され
ており、この磁界発生手段から発せられる磁力によって
トナー担持体表面に磁性トナーを吸着させるようにして
いる。

ところが磁力によってトナー担持体表面に磁性トナーを
吸着させるようにした磁気潜像現像装置によれば、トナ
ー供給を容易に行なうことができるという利点がある反
面、磁力によって磁気潜像に乱れを生じさせたり、ある
いは磁気潜像の破壊を招来したりして良好な画像が得ら
れないという問題がある。

このような問題を解消すべく、例えば、特開昭５１−１
００７３２号公報、実開昭５３−３５５２９号公報、実
開昭５３−３５５３０号公報、特開昭５６−１４６１７
０号公報、実開昭５６１０４７５７号公報、実開昭５９
−１６８７６６号公報などにおいて、磁力を弱めること
としたり、現像領域に対応する部分の磁石を取り除いた
り、磁気シールドを行なうこととしたり、トナー層を潜
像から離して間欠的な現像を行なわせることとするなど
の提案が種々なされている。また特開昭５３−１２９６
６０号公報に記載された装置では、トナー担持体からト
ナー層を剥がして潜像にぶつけることが提案されている
。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながらこのような提案にかかる各現像装置におい
ては、現像領域におけるトナー粒子の束縛力が磁力のみ
となってしまい、地肌部相当位置にトナー付着を生じる
ことが多いという問題が発生している。

また実開昭５５−８４６５２号公報に記載された装置で
は、トナー担持体を非磁性部材から形成するためにベル
ト状部材を用いることとしているが同様な問題を生じて
いる。さらに特開昭５５−１２１４６７号公報、特開昭
５６−１４６１７０号公報、特開昭５８−６８０８１号
公報、特開昭６１−１３３９６９号公報などにおいては
、不要なトナー粒子を取り除くための逆バイアス手段が
提案されている。しかしこれらに用いられている４ トナー粒子の均一帯電手段については明確な手段が示さ
れておらず、トナー粒子の均一な帯電が行なわれている
とは認めがたい。すなわちこれらの各提案によれば、現
像バイアスの効果を十分発揮させて地汚れのない現像を
行なわせることはできないものと考えられる。

以上の観点より本発明は、地汚れを回避しつつ磁気潜像
の現像を良好に行なわせることができる磁気潜像現像装
置を提供することを第１の目的とするとともに、加えて
解像度を高めることができるようにした磁気潜像現像装
置を提供することを第２の目的とする。

［課題を解決するための手段コ 上記目的を達成するため請求項の１に記載されている手
段は、トナー担持体上に保持されている磁性トナーを現
像領域に搬入し，潜像担持体上に形成されている磁気潜
像に対し上記トナー担持体側からトナーを供給して現像
を行ないトナー可視像を得るようにした磁気潜像現像装
置において、現像領域に搬入される磁性トナーを電気的
吸引力によって１・ナー担持体側に保持させる手段が設
けられる構成を有している。

また請求項の２に記載されている手段は、請求項の１に
記載されている磁気潜像現像装置において、トナー担持
体上に保持される磁性トナーをトナー粒子の１ないし３
層に相当する厚さの薄層とするトナー薄層化規制手段が
設けられる構成を有している。

さらに請求項の３に記載されている手段は、請求項の１
または２に記載されている磁気潜像現像装置において、
１・ナー担持体は、潜像担持体の表面に接触配置された
弾性ローラー部材から形成される構成を有している。

さらにまた請求項の４に記載されている手段は、請求項
の１，２又は３に記載されている磁気潜像現像装置にお
いて、トナー担持体の表層は、島状に導電体粒子を分散
してなる誘電体層から形成されているとともに、現像バ
イアス印加用の導電層が備えられる構成を有している。

請求項の５に記載されている手段は、請求項の７一 ４に記載されている磁気潜像現像装置において、トナー
担持体の表層を構成する導電体粒子は、抵抗磁力の軟磁
性強磁性体から形成されているとともに、誘電体層は、
非磁性体から形成される構成を有している。

［作　　用］ まず請求項の１に記載されている手段においては、磁性
トナーを１ヘナー担持体側に保持させるにあたって磁力
が用いられることがないため、現像領域において磁力に
よる磁気潜像の乱れあるいは破壊が生じないようになっ
ている。

また請求項の２に記載されている手段においては、トナ
ー担持体上に保持される磁性トナーが１〜ナー薄層化規
制手段によって薄層化されつつ摩擦帯電されるため、１
〜ナー薄層に均一な帯電が行なわれるようになっている
。そしてこの１−ナー薄層に対しては現像バイアス電界
による効果が良好に施されることとなる。

さらに請求項の３に記載されている手段におけるトナー
担持体は、該トナー担持体の弾性によっ８− て潜像担持体の表面に対し良好に接触されつつ現像が行
なわれることとなり、これによって１−ナー粒子に対し
て潜像細部の磁界が作用され、高解像度の現像が行なわ
れるようになっている。

さらにまた請求項の４に記載されている手段においては
、トナー担持体の表層が導電体粒子を備えているため、
トナー担持体表面に菩積されるトナー電荷に対応する逆
極性電荷が除電され易くなっているとともに、トナー担
持体の表層に誘電体層が備えられているため、磁性トナ
ーに対するバイアス電源からの有害な電荷の移動が阻止
されつつ一定の現像バイアス下で現像が行なわれるよう
になっている。

請求項の５に記載されている手段においては、磁気潜像
からの磁力線が潜像担持体表面から引き出されトナー粒
子に対する潜像の磁気的吸引力が強められるようになっ
ている。

［実　施　例］ 以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する
。

まず第１図に示される磁性現像装置においては、現像ユ
ニッ１・内に１−ナー担持体としての現像ローラー１が
軸支されている。この現像ローラー１は、潜像担持体と
しての磁気記録体ドラム２の表面に対して弾性的に接触
するように配置されており、両者の接触部分にトナー移
行領域としての現像領域が形成されるようになっている
。これら磁気記録体ドラム２および現像ローラー１は矢
印ＡおよびＢで示される逆の方向すなわち両者の接触部
分において同一の方向にそれぞれ回転駆動されている。

磁気記録体ドラム２は、アースされた導電体層上に磁気
記録体層を被着形成してなる剛体ドラムからなるととも
に、前記現像ローラー１は、導電性の芯金］ａの周りに
弾性部材からなる本体層１ｂを装着してなるものである
。当該現像ローラー１の本体層１ｂとしては、例えばシ
リコンゴム、ウレタンゴム、フッ素系ゴム、ＥＰＤＭな
どからなる弾性体中に、鉄、ニッケル、パーマロイ、ア
モルファス磁性体粒子などの磁性導電性粒子を分散した
ものが採用されている。この現像ローラー１に対しては
、図示を省略した電源回路より所定の現像用バイアス電
圧が印加されている。

さらに現像ユニット内には、トナー蓄積部としてのトナ
ーホッパーが設けられているとともに、このトナーホッ
パー内に蓄えられている新規の磁性トナーを上記現像ロ
ーラー１の表面に補給するトナー補給手段としての１〜
ナー補給ローラー３および現像ローラー１の表面に補給
され付着されたトナーを薄層化するトナー薄層化規制手
段としてのトナー層規制ブレード４が設置されている。

これらのトナー補給ローラー３およびトナー層規制ブレ
ード４は現像ローラー１の表面上に接触されるようにし
て、現像ローラーｌの回転方向上流側から順に所定の間
隔を持って配置されている。上記トナー補給ローラー３
および１・ナー層規制ブレード４の現像ローラー１に対
する接触部分には現像剤補給領域および現像剤薄層化領
域がそれぞれ形成されることとなされている。

上記トナー補給ローラー３は、導電処理が施されたスポ
ンジを芯金の周りに被着してなるものであるとともに、
前記トナー層規制ブレード４は、表面部が硬化処理され
てなる導電性部材から形成されている。また上記ｉ・ナ
ー層規制ブレード４は、バネなどの弾性部材によって現
像ローラー」−の表面部に所定の作用力で圧接されてお
り、現像ローラー１上に保持される磁性１−ナーをトナ
ー粒子の１ないし３層に相当する厚さの薄層とするよう
に調整・設置されている。そしてこのトナー層規制ブレ
ード４によって薄層状になされた磁性トナーは５〜１５
μｃ　／　ｇにて均一帯電されるようになっている。

このような実施例における磁性現像装置では、まず磁気
記録体ドラム２の表面に対して画像に対応する磁気潜像
が形成され、この磁気潜像に対して磁気現像装置の現像
ローラー１から現像領域において磁性トナーが選択的に
供給され、これにより上記磁気潜像の現像が行なわれて
トナー可視像が得られるようになっている。

また現像ローラー１に対しては、現像剤補給領１１ 域においてトナー補給ローラー３によりトナーホッパー
内の新規磁性トナーが補給されるとともに、この現像ロ
ーラー１の表面上に付着された磁性トナーは現像剤薄層
化領域においてトナー層規制ブレード４により均一に薄
層化され現像領域に送り込まれるようになっている。

そしてこの実施例では、トナー補給ローラー３およびト
ナー層規制ブレード４による摩擦によって現像ローラー
１上の磁性トナー層が摩擦帯電され，それにより生じる
電気的吸引力によって現像ローラー１側に磁性トナー層
が吸着保持されつつ現像領域に搬送されていくようにな
っている。このとき現像ローラー１上の磁性トナー層は
，トナー層規制ブレード４によって薄層化されるために
均一な帯電分布になされることとなる。この状態が第４
図（ａ）および（ｂ）に示されている。なお第４図では
トナー薄層化規制手段としてローラー状のものが用いら
れているが、本実施例のようなブレード状のものにおけ
る上記作用においてはなんら変わりはない。

−１２ このように本実施例では、磁性トナーを現像ローラー１
上に保持させるあたって電気的吸引力が用いられており
、磁力は用いられていない。したがって現像領域におけ
る従来のような磁力による磁気潜像の乱れあるいは破壊
は本実施例では生しることがない。

また上述のようにトナーの薄層が形成されることとなる
と，当該トナー薄層に対して現像バイアス電界による地
汚れ防止作用が良好に施されることとなり、これによっ
て磁気印刷に生じ易い地肌汚れが解消されるようになっ
ている。加えてこのときの磁性トナーの帯電量が比較的
大きくなされている（５〜１５μｃ／ｇ）ため、現像バ
イアス電界によって磁気潜像側へのトナー移行量すなわ
ちトナー付着レベルを自由に変えることができ、これに
よっても地肌汚れは確実に解消されるようになっている
。

さらにまた上記現像ローラー１は、該現像ローラー１の
弾性によって潜像担持体の表面に対し良好に接触されつ
つ、一定の現像バーｒアス下で現像が行なわれることと
なっているため、これによってトナー粒子に対して潜像
細部の磁界を作用させることが可能となり、高解像度の
現像が行なわれるようになっている。すなわち第５図（
ａ）および（ｂ）に表わされているように、潜像細部の
磁界は、破線で示される境界線より内側の領域まで現像
ローラー１上の１・ナー層が近接されなければ現像作用
力として現われないものである。

さらに本実施例における現像ローラー１の表層には導電
体粒子が備えられているため、現像ローラー１の表面に
蓄積される１・ナー電荷に対応する逆極性電荷が除電さ
れ易くなっている。したがってつぎの作像工程における
いわゆる残像の発生が良好に抑えられることとなる。

加えてこの本実施例における現像ローラー１の表層を構
成する導電体粒子は磁性体から形成されているため、磁
気潜像から発生している磁力線のうち、磁気記録体ドラ
ム２の表面からトナー層側へ出てくる成分が増大させら
れることとなり、これによって磁性トナーの引き付け力
が強められる１５一 ようになっている。この状態が第７図（ａ）および（ｂ
）に表わされている。

つぎに第２図に示されている実施例における現像ローラ
ー１１においては、導電性の芯金１−１８の周りに、非
磁性のカーボンなどからなる導電性粒子を分散して導電
性とした弾性本体ＪＦＪ　１　Ｆ．　ｂが装着されてい
るとともに、この弾性本体層１ｌｂの外表面部に対して
、フッ素系あるいはシリコン系の樹脂からなる誘電体層
中に軟磁性の強磁性体でかつ導電体粒子を島状に分散し
てなる表層１１Ｑが被着されている。上記表層１１ｃの
誘電体層としては市販の塗料用樹脂を採用することがで
きる。

またこの実施例におけるトナー薄層化規制手段としては
、ロール形状をなすトナー層規制ローラー１４が用いら
れている。このトナー層規制ローラー１４は、現像ロー
ラー１１の表面に接触配置されているとともに、現像ロ
ーラー１１と同一の方向すなわち両者の接触部において
逆の方向に回転販動されている。またこのトナー層規制
口ーラ１６ 一１４の表面にはクリーニングブレード１５が圧接され
ている。上記トナー層規制ローラー１４は、ｌ・ナーや
クリーニングブレード１５などとの摺擦による摩耗を防
止すべく、表面硬度が７００マイクロビッカース以上と
なるように形成されている。

このためには、窒化処理や窒化チタンによるイオンプレ
ーティングなどの技術を利用することができる。

さらに上記トナー層規制ローラー１４は、２ｇ／＋ｎｍ
以上の線圧で現像ローラー１１へ圧接されており、これ
によって現像ローラー１１の凹凸から生ずるトナー層の
むらが回避されるようになっている。この場合の加圧構
造としては、トナー層規制ローラー１４の両端部をバネ
で加圧することが簡略的には考えられるが、トナー層規
制ローラー１４の撓みを避けるためにローラー全体を板
ばねで加圧することが好ましい。このときの板ばねは、
上記クリーニングブレード１５と兼用するように構成す
ることも可能である。

またこのとき板ばねとトナー層規制ローラー１４とで振
動系が構成されることとなるが、トナーＮ規制ローラー
１４の質量Ｍと現像ローラー１１の回転周波数Ｆｒとに
基づいてバネ定数Ｋを選択し設定することが望ましい。

具体的にはこの振動系の共振周波数Ｆｄが回転周波数Ｆ
ｒに対して、Ｆｄ＞Ｆｒ好ましくはＦ　ｄ　＞　２　Ｆ
　ｒとなるようにバネ定数Ｋを選択するものである。

さらに現像ローラー１１の凹凸をトナー層規制ローラー
１４によってできるかぎり吸収するためには、トナー層
規制ローラー１４のヤング率を、鋳鉄同等以下の１　５
　Ｘ　１　０”Ｎｍ２以下とすることが望ましい。具体
的な材質としては、アルミニウム、ガラス、真鍮、青銅
、ジュラルミン、チタン、銅などを採用することができ
る。ただし現像ローラー１１が１０μｍ程度のうねりし
か持たない場合には、銅やステンレスなどヤング率の高
い材質をも採用することが可能である。

ガラスなど絶縁性物質を用いる場合においては、表面コ
ート材質として導電性のものを使用することによってト
ナー層規制用のバイアス電界を両ロ一ラー間に形成する
こととすれば、現像ローラー１１上に形成されるトナー
層の層厚を調整することができる。これは現像ローラー
１１とトナー層規制ローラー１４との線速比を調整する
場合と同様である。なおこの場合における線速比として
は０．０３から０．３程度とすることが適当であるとと
もに、トナー層規制用のバイアス電位差としては３０〜
２００ＶＤＣ程度とすることが適当である。このとき例
えば５０〜１５０ｖの交流電圧を重畳することとすれば
、トナー層の均一薄層化を一層良好になすことができる
。

この実施例においても、トナー補給ローラー３およびト
ナー層規制ローラー１４による摩擦によって磁性トナー
が摩擦帯電されるとともに、トナー層規制ローラー１４
によって薄層化されるために均一な帯電分布の１−ナー
層が得られることとなる。そしてこの均一に帯電された
磁性トナー層は、その電気的吸引力によってを現像ロー
ラー１１側に吸着保持されつつ現像領域に搬送されてい
く。

このように本実施例においても、磁性トナーを現像ロー
ラー１１」二に保持させるあたって磁力が用いられるこ
とはないため、現像領域において磁力による磁気潜像の
乱れあるいは破壊は生じることがない。

また特にこの実施例においては、現像ローラー１１の表
層に誘電体層が設置されているため、磁性トナーに対す
るバイアス電源からの有害な電荷の移動が阻止されると
ともに、第６図に示されているように、現像バイアス電
界の調整に役立つこととなって都合が良い。加えてこの
現像ローラー１１の表層を構成する導電体粒子は、抵抗
磁力の軟磁性強磁性体から形成されているとともに、誘
電体層が非磁性体から形成されているため、上記実施例
について述べたトナー粒子に対する潜像の磁気的吸引力
がより一層強められることとなって現像磁場を強調する
作用が高められ、より高解像で良好な現像動作を実現す
ることが可能になっている。

さらに本実施例における現像ローラー１１は低表面エネ
ルギー状態になされているため、トナー−１９ 粒子のフィルミングが発生しにくくなっており、特にフ
ッ素系の樹脂を用いる場合には、摩擦抵抗が小さくなっ
てローラーの旺動トルクを低減することが可能になって
いる。

つぎに第２図と同一構成物を同一符号で表わした第３図
に示されている実施例における現像ローラー２１におい
ては、導電性の芯金２１ａの周りに、非磁性のカーボン
などからなる導電性粒子を分散して導電性とした弾性本
体層２ｌｂが装着されているとともに、この弾性本体層
２１ｂの外表面部に中間誘電体層２１Ｃが装着され、さ
らにこの中間誘電体層２１ｃに対して、フッ素系あるい
はシリコン系の樹脂からなる誘電体層中に軟磁性の強磁
性体でかつ導電体粒子を島状に分散してなる表層２１ｄ
が被着されている。上記中間誘電体層２１ｃは、現像阻
止電界調整用として設けられるものであり、フッ素系樹
脂、シリコン系樹脂、ウレタン系樹脂、またはこれらの
系のゴム材料などが採用可能である。

この現像ローラー２１に対しては現像後の領域２０ にトナーの回収を行なうためのクリーニングローラー２
２が接触配置されているとともに、このクリーニングロ
ーラー２２に対してドクターブレード２３が圧接されて
いる。上記クリーニングローラー２２は導電性部材から
形成されており、磁気潜像を現像するのに使用されなか
った磁性１−ナーを現像ローラー２１から剥ぎ取るため
のバイアス電圧が与えられている。当該クリーニングロ
ーラー２２の回転方向は、接触部で現像ローラー２１と
同じになるように設定されているとともに、クリーニン
グローラー２２の線速が現像ローラー２１の線速を上回
るように設定されている。

上記のようにクリーニングローラー２２の線速か現像ロ
ーラー２１の線速を上回るように設定すると、現像ロー
ラー２１に供給された以上の層厚が回収トナーによって
形成されることを防止することができ、これによりクリ
ーニングローラー２２による現像ローラー２１の除電効
果が場所によって異なるというばらつきを防止すること
ができ都合が良い。

［発明の効果］ 以上述べたように請求項の１に記載されている発明は、
磁性Ｉ・ナーをトナー担持体側に保持させるにあたって
磁力が用いられることがないように、現像領域に搬入さ
れる磁性トナーを電気的吸引力によって１・ナー担持体
側に保持させる手段を設けることとしたから、現像領域
における従来のような磁力による磁気潜像の乱れあるい
は破壊を防止することができ、磁気潜像の現像を良好に
行なわせることができる。

また請求項の２に記載されている発明は、トナー担持体
上に保持される磁性トナーが均一な帯電を受け，かつ現
像バイアス電界による効果が良好に施されるように、ト
ナー担持体上のトナーをトナー薄層化規制手段によって
薄層化して摩擦帯電させることとしたから、地肌ｌｒｊ
れを確実に解消することができ、良好な画像形成を行な
わせることができる。

さらに請求項の３に記載されている発明は、トナー担持
体の弾性によって潜像担持体の表面に対一２３ し良好に接触されつつ現像が行なわれるように、トナー
担持体を、潜像担持体の表面に接触配置される弾性ロー
ラー部材から形成することとしたから、１−ナー粒子に
対して潜像細部の磁界が作用されることとなり、高解像
度の現像を行なわせることができる。

さらにまた請求項の４に記載されている発明は、トナー
担持体表面に蓄積されるトナー電荷に対応する逆極性電
荷が除電され易くなるように、トナー担持体の表層が導
電体粒子を備える導電層を備えるとともに、磁性トナー
に対するバイアス電源からの有害な電荷の移動が阻止さ
れ一定の現像バイアス下で現像が行なわれるように、１
−ナー担持体の表層に誘電体層を備えることとしたから
、つぎの作像工程におけるいわゆる残像の発生を良好に
抑えることができるとともに、安定した現像動作が可能
となる。

請求項の５に記載されている発明は、磁気潜像からの磁
力線が潜像担持体表面から引き出されてトナー粒子に対
する潜像の磁気的吸引力が強めら一２４ れるように、トナー担持体の表層を構成する導電体粒子
を抵抗磁力の軟磁性強磁性体から形成し、かつ誘電体層
を非磁性体から形成することとしたから、現像磁場を強
調する作用を高めることができ、高解像で良好な現像動
作を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図，第２図および第３図は本発明の一実施例におけ
る磁気潜像現像装置の要部を表わした断面説明図、第４
図（ａ）および（ｂ）はトナー担持体上のトナー層を拡
大して表わした模式的側面図、第５図　　　　　　　　
　は現像領域におけ模式的側面図、第７図（ａ）および
（ｂ）は磁気潜像電界が強調される状態を表わした模式
的側面図である。 １，１１．２１・・現像ローラー（トナー担持体）ｌｂ
，ｌｌｂ，２ｌｂ・・・弾性状本体体層、２１ｃ中間誘
電体層、ｌｌｃ，２１ｃ　　表層、２・・磁気記録体ド
ラム。 （ ほ か １ 名 ） （ａ） Σヨイ〉 ６ 図 （ｂ） Ｅｚ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、トナー担持体上に保持されている磁性トナーをトナ
   ー担持体の搬送作用によって現像領域に搬入し、潜像担
   持体上に形成されている磁気潜像に対し上記トナー担持
   体側からトナーを供給して現像を行ないトナー可視像を
   得るようにした磁気潜像現像装置において、現像領域に
   搬入される磁性トナーを電気的吸引力によってトナー担
   持体側に保持させる手段が設けられていることを特徴と
   する磁気潜像現像装置。 ２、請求項の１に記載されている磁気潜像現像装置にお
   いて、 トナー担持体上に保持される磁性トナーをトナー粒子の
   １ないし３層に相当する厚さの薄層とするトナー薄層化
   規制手段が設けられていることを特徴とする磁気潜像現
   像装置。 ３、請求項の１または２に記載されている磁気潜像現像
   装置において、 トナー担持体は、潜像担持体の表面に接触配置された弾
   性ローラー部材から形成されていることを特徴とする磁
   気潜像現像装置。 ４、請求項の１、２または３に記載されている磁気潜像
   現像装置において、 トナー担持体の表層は、島状に導電体粒子を分散してな
   る誘電体層から形成されているとともに、 現像バイアス印加用の導電層が備えられていることを特
   徴とする磁気潜像現像装置。 ５、請求項の４に記載されている磁気潜像現像装置にお
   いて、 トナー担持体の表層を構成する導電体粒子は、低抗磁力
   の軟磁性強磁性体から形成されているとともに、 誘電体層は、非磁性体を備えていることを特徴とする磁
   気潜像現像装置。