JPH03259276A - 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、一成分磁性トナーを使用する現像装置に関し
、更に詳しくは、弾性層及び磁界発生層を有する現像ロ
ーラーにより一成分磁性トナーを搬送し現像する現像装
置に関する。

［従来の技術］ 従来の現像装置は、ＵＳＰ−４１２１９３１に開示され
るように、非磁性円筒状のスリーブの内部に磁石ローラ
ーを有する現像ローラーを用いて一成分磁性トナーによ
る磁気ブラシをスリーブ上に形成し、一成分磁性トナー
の搬送及び現像を行うものであり、−成分磁気ブラシ現
像法として公知である。

また、上記の一成分磁気ブラシ現像法を改良する現像法
として、ＵＳＰ−４５６４２８５に開示されるような現
像ローラーにフローティング電極を設けてライン画像と
ソリッド画像の画質を向上したＦＥＥＤ現像法や、ＵＳ
Ｐ−４８５１８７４に開示されるような磁石ローラーの
表面で薄層化したトナーを搬送しベルト状の潜像担持体
に現像する現像装置が提案されている。

［発明が解決しようとする課題］ しかし、前述の従来技術のうち一成分磁気ブラシ現像法
やＦＥＥＤ現像法では、現像ローラーが現像スリーブと
磁石ローラーにより構成されており、構造が複雑で大型
でコストが高く、磁石ローラーの磁界変動に伴う濃度ム
ラや画像端部の尾引き等の画質劣化要因が多いという問
題点を有していた。また、磁石ローラー表面で薄層化し
たトナーを搬−送し現像する現像法でも、磁石ローラー
の磁界変動に伴う画質の劣化は同様に起こり、ベルト状
の潜像担持体を使用するために装置が大型化するという
問題点を有していた。

そこで本発明はこのような問題点を解決するもので、そ
の目的とするところは、一成分磁性トナーを現像するの
に好適な現像装置を提供するところにある。更に他の目
的は、構造が簡単で小型低コストの現像装置を提供する
ところにある。更に他の目的は、高解像で高画質の現像
装置を提供するところにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明の現像装置は、現像ローラーにより一成分磁性ト
ナーを搬送し、一成分磁性トナーを潜像担持体に現像す
る現像装置において、現像ローラーが弾性層及び磁界発
生層を少なくとも有することを特徴とする。

また、本発明の現像装置は、現像ローラーが、潜像担持
体に圧接されることを特徴とする。

さらに、本発明の現像装置は、現像ローラーと潜像担持
体との間の空隙が、現像ローラー上の一成分磁性トナー
の層厚よりも大きいことを特徴とする。

さらに、本発明の現像装置は、現像ローラーが、導電層
を有することを特徴とする。

さらに、本発明の現像装置は、現像ローラーが、絶縁層
を有することを特徴とする。

［作用コ 本発明の上記の構成によれば、薄層の磁界発生層の表面
近傍でトナーを搬送し現像ローラーを単一の回転体で構
成することにより、現像ローラーの構造を簡略化するだ
けでなく小型軽量低コストの現像ローラーを得ることが
できる。また、薄層の磁界発生層に微小ピッチの着磁を
して現像ローラー上に均一で薄層のトナー層（或は微小
ピッチの磁気ブラシ薄層）を形成することができ、磁界
の変動やトナー層厚の変動による濃度ムラ等を低減し、
高解像の現像を行うことができる。

また、本発明の上記の構成によれば、接触現像、非接触
現像のｔｔａ何を問わず、現像ローラー上に均一で薄層
のトナー層を形成して、現像ローラー上のトナー層厚の
変動にょる濃度変動を低減することができる。

さらに、現像ローラーに導電層を設けることにより、現
像電極効果による高解像の画像を得ることができる。

さらに、現像ローラーに絶縁層を設けることにより、現
像ローラーとトナーとの摩擦帯電を安定に行い現像濃度
の時間的変動を軽減することがで以下、実施例により本
発明の詳細な説明する。

［実施例］ 第１図は本発明の現像装置を用いた画像形成装置の断面
概観図であって、潜像担持体１は、導電性の支持部２の
上に有機または無機の光導電性を有する感光層３を塗膜
したものであって、感光層３をコロナ帯電器や帯電ロー
ラー等の帯電器４を用いて帯電した後に、レーザーやＬ
ＥＤ等の光源５から出た光を結像光学系６を通して感光
層３に画像に応じて選択的に光照射して電位コントラス
トを得て静電潜像を形成する。一方、現像装置７は磁性
のトナー８を搬送し現像するものであって、トナー８を
搬送する現像ローラー９は、シャフト１０の外周に弾性
Ｊｌｌｌ及び磁界発生層１２をそれぞれ同心円状に配設
したもので、磁界発生層１２の外周の漏洩磁束により磁
性のトナー８を現像ローラー９上に直接保持し、非磁性
または磁性の金属や樹脂で構成される板状のブレード１
３で適量に規制した状態で現像ローラー９を回転させて
薄層のトナー８を搬送するものである。潜像担持体１と
現像ローラー９が近接する現像ギャップ部までトナー８
が搬送されると潜像担持体１の電位コントラスト及び現
像バイアス印加手段１４により現像電界が形成され、現
像電界に応じて帯電したトナー８が潜像担持体１に付着
し静電潜像が顕像化される。さらに、コロナ転写器や転
写ローラー等の転写器１５を用いて記録紙１６上にトナ
ーによる像を転写し、熱や圧力を用いてトナーを記録紙
に定着し所望の画像を記録紙上に得るものである。第１
図に示されるような画像形成装置を用いて、６００　［
ＤＰＩ］のライン画像及び文字画像及びソリッド画像を
１００００枚にわたり連続形成したところ、６００［Ｄ
ＰＩ］のライン画像が線太りすることなく安定して形成
され、画像端部の尾引きや地力ブリがなく、ＯＤ値１．
４以上の高濃度なソリッド画像を安定して形成すること
ができ、記録紙上に地力ブリがないのはもちろん潜像担
持体上にも地力ブリがなく廃トナー量を大幅に低減する
ことができた。

第２図は本発明の他の実施例における現像装置を用いた
画像形成装置の断面概観図であって、第１図と略同−機
能同−名称の部材には同一番号を付して説明を省略する
。現像装置２１は磁性のトナー８を搬送し現像するもの
であって、トナー８を搬送する現像ローラー９は、磁界
発生層１１の外周の漏洩磁束により磁性のトナー８を現
像ローラー９上に直接保持し、非磁性または磁性の金属
や樹脂で構成される薄板バネ状の弾性ブレード２２で適
量に薄層化して、現像ローラー９を回転させて薄層のト
ナー８を搬送するものである。現像ローラー９は潜像担
持体１に所定の圧力で圧接されており、現像ローラー９
上のトナー８が圧接部に搬送されると、潜像担持体１の
電位コントラスト及び現像バイアス印加手段１４による
現像電界に応じて帯電したトナー８が潜像担持体１に付
着し静電潜像が顕像化される。第２図に示されるような
画像形成装置を用いて、６００　［ＤＰＩ］のライン画
像及び文字画像及びソリッド画像を１００００枚にわた
り連続形成したところ、６００［ＤＰＩ］のライン画像
が線太りすることなく安定して形成されラインペア画像
の解像度が最も大きくとれ、画像端部の尾引きや地力ブ
リがなく、ＯＤ値１．４以上の高濃度なソリッド画像を
安定して形成することができ、記録紙上に地力ブリがな
いのはもちろん潜像担持体上にも地力ブリがなく廃トナ
ー量を大幅に低減することができた。

第３図は本発明の更に他の実施例における現像装置を用
いた画像形成装置の断面概観図であって、第１図と略同
−機能同−名称の部材には同一番号を付して説明を省略
する。現像装置３１は磁性のトナー８を搬送し現像する
ものであって、トナー８を搬送する現像ローラー９は、
磁界発生層１１の外周の漏洩磁束により磁性のトナー８
を現像ローラー９上に直接保持し、バネ等に懸架された
非磁性または磁性の金属や樹脂で構成されるブレード３
２を現像ローラー９に圧接することにより適量に薄層化
して、現像ローラー９を回転させて薄層のトナー８を搬
送するものである。現像ローラー９は潜像担持体１に所
定の空隙（現像ローラー９上のトナー８の層厚よりも大
きい長さの空隙）を介して配設されており、潜像担持体
１と現像ローラー９とが近接する現像ギャップ部にトナ
ー８が搬送されると、潜像担持体１の電位コントラスト
及び現像バイアス印加手段１４による現像電界に応じて
帯電したトナー８が潜像担持体１に転移し静電潜像が顕
像化される。第３図に示されるような画像形成装置を用
いて、６００　［ＤＰＩ］のライン画像及び文字画像及
びソリッド画像を１００００枚にわたり連続形成したと
ころ、３００［ＤＰＩ］のライン画像が線太りすること
なく安定して形成され、画像端部の尾引きや地力ブリが
なく、ＯＤ値１．４以上の高濃度なソリッド画像を安定
して形成することができ、記録紙上に地力ブリがないの
はもちろん潜像担持体上にも地力ブリがなく廃トナー１
を大幅に低減することができた。

第１図〜第３図において、弾性層１１は、天然ゴム、シ
リコンゴム、ウレタンゴム、ブタジェンゴム、クロロブ
レンゴム、ネオブレンゴム、ＮＢＲ等を用い、弾性層の
形態としては、ゴム、発泡体、スポンジ等の形態にして
用い、弾性層１１の層厚は、現像方法やトナー搬送量の
規制方法により異なるが十分な弾性変位を得るためには
５００［μｍ１以上とした方が望ましい、また、磁界発
生層１２は、磁気記録材料や磁石材料として公知のもの
を用いることができ、より詳しくは、Ｆｅ、Ｎｉ、　　
Ｃｏ、　　Ｍｎ、のうち少なくとも一種類の元素を含有
する磁性材料、例えば、γ−Ｆｅ２Ｏ３、Ｂａ−Ｆｅ％
Ｎｉ−Ｃｏ、Ｃｏ−Ｃｒ、　　Ｍｎ−Ａ１等が使用可能
で、膜厚は１００［μｍ］以下望ましくは１０［μｍ］
前後に薄膜化し、最小磁化反転ピッチを１００［μｍ］
以下にしてトナーを均一に薄層化すると同時に磁気ブラ
シ形成による現像ローラー上のトナー搬送量の変動を微
小ピッチに抑えて温度ムラを低減することができる。さ
らに、本発明に使用するトナーとしては、一成分磁性ト
ナーとして公知の全てのトナーを使用することができ、
レジン系トナー　ワックス系トナーの何れでも良い。現
像剤の組成は、公知のように、樹脂に磁性粉や着色剤や
外添剤やその他の添加剤を加えたもので、粉砕法や重合
法等で作成される。

尚、第１図〜第３図において、図中の構成のみで本発明
を限定するものではない、また、矢印はそれぞれの部材
の回転方向を示すが本発明を限定するものではない、さ
らに、現像方法も、正規現像、反転現像の別を問うこと
なく使用することができる。

第４図〜第９図に本発明の実施例における現像ローラー
の層構成図を示す。

第４図（ａ）は本発明の実施例における現像ローラーの
層構成を示す図であって、シャフト等の基体４１上に弾
性樹脂を主成分とする弾性層４２を形成し、弾性層４２
上に磁界発生層４３を形成して現像ローラーとしたもの
である。磁界発生層４３を磁化反転ピッチが１００［μ
ｍ］以下になるように水平方向に磁化することにより、
磁界発生層４３上にはトナー４４による微小なトナーチ
エインが形成され薄層で安定なトナー層が得られる。ま
た、カーボンブラック等の導電性材料を弾性樹脂中に分
散させて弾性層４２を形成することにより、現像バイア
ス電圧を弾性層４２に印加して現像電極効果を向上して
高解像の画像を得ることができる。さらに、第４図（ｂ
）に示すように、磁界発生層４５を垂直方向に磁化する
ことにより、磁化反転ピッチをトナーの粒径（１０［μ
ｍ］前後）程度まで高密度化することができ、均一に一
層のトナ−４６薄層を形成することも可能であり、強い
磁界が磁界発生層表面で得られるためトナー４６の磁性
粉含有率を低減してトナーの製造の容易化や定着性の向
上が可能である。第４図（ｂ）の例では、磁界発生層４
５の裏面に軟磁性の材料による磁気回路を設けることに
より磁界発生層４５表面にさらに大きな磁界を得ること
ができる。

尚、図中の矢印は磁化の方向を示す。

第５図は本発明の他の実施例における現像ローラーの層
構成を示す図であって、シャフト等の基体５１上に発泡
性の樹脂による弾性層５２を形成し、弾性層５２上に導
電層５３を形成し、導電層５３上に磁界発生層５４を形
成して現像ローラーとしたものである。磁界発生層５４
を磁化反転ピッチが１００［μｍ］以下になるように水
平方向に磁化することにより、磁界発生層５４上にはト
ナー５５による微小なトナーチエインが形成され薄層で
安定なトナー層が得られる。従って、現像バイアス電圧
を導電層５３に印加して現像電極効果を向上して高解像
の画像を得ることができる。

導電層５３の材質としては、Ａ１．Ｎｉ等の導電性金属
を含む材料の他にカーボンブラック等の導電性材料を使
用することができ、接着や塗布やメツキ等の手段により
導電層５３を形成することができる。尚、図中の矢印は
磁化の方向を示し、磁界発生層５４は垂直磁化膜であっ
ても良い。

第６図は本発明の更に他の実施例における現像ローラー
の層構成を示す図であって、シャフト等の基体６１上に
スポンジ等による弾性層６２を形成し、弾性層６２上に
磁界発生層６３を形威し、磁界発生層６３上に導電層６
４を形成して現像ローラーとしたものである。磁界発生
層６３を水平方向に微細な磁化反転ピッチで磁化するこ
とにより、磁界発生層６３上にはトナー６５による微小
なトナーチエインが形成され薄層で安定なトナー層が得
られる。従って、現像バイアス電圧を導電層６４に印加
して現像電極効果を向上して高解像の画像を得ることが
でき、導電層６４をＮｉやＣｒ等を含む金属薄膜で形成
すれば、磁界発生層６３の保護膜として導電層６４が機
能し現像ローラーを長寿命化することができる。尚、図
中の矢印は磁化の方向を示し、磁界発生層６３は垂直磁
化膜であっても良い。

第７図は本発明の更に他の実施例における現像ローラー
の層構成を示す図であって、シャフト等の基体７１上に
弾性樹脂を主成分とする弾性層７２を形成し、弾性層７
２上に磁界発生層７３を形成し、磁界発生層７３上に絶
縁層７４を形成して現像ローラーとしたものである。前
述の実施例と同様に、磁界発生７１７３上にはトナー７
５による微小なトナーチエインが形成され薄層で安定な
トナー層が得られる。絶縁層７４をトナー７５との接触
部に設けることにより、トナー７５の帯電極性の制御や
帯電量の制御ができるだけでなく、フッソ樹脂等の耐摩
耗性に優れた樹脂を絶縁層７４に用いることにより磁界
発生層７３の保護層とすることもできる。尚、図中の矢
印は磁化の方向を示し、磁界発生層７３は垂直磁化膜で
あっても良い。

第８図は本発明の更に他の実施例における現像ローラー
の層構成を示す図であって、シャフト等の基体８１上に
弾性樹脂を主成分とする弾性層８２を形成し、弾性層８
２上に磁界発生層８３を形成し、磁界発生層８３上に導
電層８４を形成し、導電層８４上に絶縁層８５を形成し
て現像ローラーとしたものである。前述の実施例と同様
に、磁界発生層８３上にはトナー８６による微小なトナ
ーチエインが形成され薄層で安定なトナー層が得られる
。従って、現像バイアス電圧を導電層８４に印加して現
像電極効果を向上して高解像の画像を得ることができ、
絶縁層８５をトナー８６との接触部に設けることにより
、トナー８６の帯電極性の制御や帯電量の制御ができる
だけでなく、フッソ樹脂等の耐摩耗性に優れた樹脂を絶
縁層８５に用いることにより導電層８４の保護層として
安定な現像電極効果を保つことができる。尚、図中の矢
印は磁化の方向を示し、磁界発生層８３は垂直磁化膜で
あっても良い。

第９図は本発明の更に他の実施例における現像ローラー
の層構成を示す図であって、シャフト等の基体９１上に
弾性樹脂を主成分とする弾性層９２を形成し、弾性層９
２上に導電層９３を形成し、導電層９３上に磁界発生層
９４を形成し、磁界発生層９４上に絶縁層９５を形成し
て現像ローラーとしたものである。前述の実施例と同様
に、磁界発生層９４上にはトナー９６による微小なトナ
ーチエインが形成され薄層で安定なトナー層が得られる
。従って、現像バイアス電圧を導電層９４に印加して現
像電極効果を向上して高解像の画像を得ることができ、
絶縁層９５をトナー９６との接触部に設けることにより
、トナー９６の帯電極性の制御や帯電量の制御ができる
だけでなく、フッソ樹脂等の耐摩耗性に優れた樹脂を絶
縁層９５に用いることにより磁界発生層９４の保護層と
して安定なトナー層を保つことができる。尚、図中の矢
印は磁化の方向を示し、磁界発生層９４は垂直磁化膜で
あっても良い。

以上の層構成例の他に複数層の機能を融合して一層とす
る構成や各層間に層間の接合を容易にする中間層を設け
る層構成等種々の層構成が可能であり、フローティング
電極を所定の層に配設して現像電極効果を向上させる構
成も可能である。

第１０図〜第１２図に本発明の実施例における現像ロー
ラーの磁界発生層の着磁状態の概略図を示す。

第１０図は本発明の実施例における磁界発生層の着磁状
態の概略図であって、磁界発生層１０１はＮ極とＳ極が
交互に現れるように格子状に着磁されている、最小磁化
反転ピッチが５０〜１００［μｍ］となるように水平方
向に磁化した場合、磁界発生層１０１上で５００　［Ｇ
ａｕｓｓ］以上の磁束密度が得られトナーを安定に保持
することができる。また、垂直方向に磁化するとさらに
狭ピッチでの着磁やさらに高い磁束密度を得ることが可
能である。尚、着磁状態は格子状に限らず、格子を傾斜
させたような着磁や格子の一部分を着磁しても、薄層の
トナー層を安定に形成することが可能である。

第１１図は本発明の他の実施例における磁界発生層の着
磁状態の概略図であって、磁界発生層１１１は現像ロー
ラーの円周方向もしくは軸方向にＮ極とＳ極が交互に現
れるように着磁されている。

最小磁化反転ピッチが５０〜１００［μｍ］となるよう
に水平方向に磁化した場合、磁界発生層１１１上で５０
０　［Ｇａｕｓｓ］以上の磁束密度が得られトナーを安
定に保持することができる。この様な着磁状態とするこ
とにより、着磁極数が比較的少なく着磁も容易である。

また、垂直方向に磁化するとさらに狭ピッチでの着磁や
さらに高い磁束密度を得ることが可能である。

第１２図は本発明の更に他の実施例における磁界発生層
の着磁状態の概略図であって、磁界発生１ｉ１２１は現
像ローラーに沿って螺旋状にＮ極とＳ極が交互に現れる
ように着磁されている。最小磁化反転ピッチが５０〜１
００［μｍ］となるように水平方向に磁化した場合、磁
界発生層１２１上で５００　［Ｇａｕｓｓ］以上の磁束
密度が得られトナーを安定に保持することができる。こ
の様な着磁状態とすることにより、着磁極数が比較的少
なく着磁も容易である。また、垂直方向に磁化するとさ
らに狭ピッチでの着磁やさらに高い磁束密度を得ること
が可能である。

以上の着磁状態の他に、磁化反転方向をランダムに近い
状態で着磁する方法や磁極の形状を円形等着磁ヨークの
形状に併せて着磁する方法等が可能であるが、本発明で
は磁界発生層を最小磁化反転間隔が十分小さく（例えば
１００［μｍ］以下）なるように着磁することにより安
定なトナー薄層を現像ローラー上に形成できることであ
り、特に着磁状態には依存しない、また、着磁は現像ロ
ーラーに直接行ってもフィルム状の磁界発生層に予め着
磁したものを現像ローラーに接着等の手段により適宜配
設しても良い。

以上実施例を述べたが、本発明は以上の実施例のみなら
ず、広く電子写真等の現像装置に応用することができ、
特にプリンターや複写機やファクシミリやデイスプレー
に応用すれば有効である。

［発明の効果］ 以上述べたように本発明によれば、弾性層と磁界発生層
を少なくとも有する現像ローラーにより現像することに
より、構造が簡単で小型低コストの現像装置を提供する
ことができ、高解像で高画質の画像を安定して形成でき
るという効果を有する。また、接触現像、圧接現像、非
接触現像の何れにも対応可能な現像装置が提供可能で、
特に圧接現像を用いると現像電極効果を最大限に引き出
し最も高解像の画像を形成することができる。さらに、
導電層や絶縁層を設けることにより、現像電極効果の向
上や耐久性の向上が可能である。

従って、本発明の現像装置は、一成分磁性現像法におい
て、地力ブリや尾引きのような画像欠陥が少なく高解像
の画像が得られる現像装置を提供できるという優れた効
果を有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の現像装置を用いた画像形成装置の断面
概観図、第２図は本発明の他の実施例における現像装置
を用いた画像形成装置の断面概観図、第３図は本発明の
更に他の実施例における現像装置を用いた画像形成装置
の断面概観図、第４図は本発明の実施例における現像ロ
ーラーの層構成を示す図、第５図は本発明の他の実施例
における現像ローラーの層構成を示す図、第６図は本発
明の更に他の実施例における現像ローラーの層構成を示
す図、第７図は本発明の更に他の実施例における現像ロ
ーラーの層構成を示す図、第８図は本発明の更に他の実
施例における現像ローラーの層構成を示す図、第９図は
本発明の更に他の実施例における現像ローラーの層構成
を示す図、第１０図は本発明の実施例における磁界発生
層の着磁状態の概略図、第１１図は本発明の他の実施例
における磁界発生層の着磁状態の概略図、第１２図は本
発明の更に他の実施例における磁界発生層の着磁状態の
概略図。 １ ２ 潜像担持体 現像装置 トナー 現像ローラー 弾性層 磁界発生層 以　　上

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）現像ローラーにより一成分磁性トナーを搬送し、
   前記一成分磁性トナーを潜像担持体に現像する現像装置
   において、前記現像ローラーが弾性層及び磁界発生層を
   少なくとも有することを特徴とする現像装置。
2. （２）前記現像ローラーが、前記潜像担持体に圧接され
   ることを特徴とする請求項１記載の現像装置。
3. （３）前記現像ローラーと前記潜像担持体との間の空隙
   が、前記現像ローラー上の前記一成分磁性トナーの層厚
   よりも大きいことを特徴とする請求項１記載の現像装置
   。
4. （４）前記現像ローラーが、導電層を有することを特徴
   とする請求項１または２または３記載の現像装置。
5. （５）前記現像ローラーが、絶縁層を有することを特徴
   とする請求項１または２または３または４記載の現像装
   置。