JPH0384576A - トナー薄層形成装置 - 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、磁性粒子とトナー粒子を混合した二成分現像
剤を用いる現像技術の分野に属し、特に、現像剤担持体
を用いてトナーのみの薄層を形成し、静電潜像を現像す
る現像装置に適用するトナー薄層形成装置に関する。

［従来の技術］ トナー粒子（以下トナーと称す）と磁性粒子（以下キャ
リアと称す）を混合した二成分現像剤を用いる従来の現
像装置としては、先ず第一に特開昭５４−１１６２４０
号公報に示されるものが挙げられる。

かかる装置はトナー及びキャリアから成る現像剤を攪拌
し、トナーを摩擦帯電させる手段と、静電潜像保持体及
び上記現像剤に接触して設けられた導電性ローラと、こ
のローラに上記トナーの帯電極性とは逆の極性のバイア
ス電圧を印加する手段とを具備して、現像剤の中から摩
擦帯電しているトナーを一旦導電性ローラに付着させて
導電性ローラ上にトナーのみの塗布層を形成し、このト
ナー層を静電潜像保持体に転移させ、現像する装置であ
る。

次に第二の従来例としては磁界発生手段が内設された現
像剤担持体としての現像スリーブと、該現像スリーブの
周表面に当接して現像領域へ搬送されるトナー層を所定
厚さに規制しつつ、トナーのみを搬送すべくキャリアを
規制するいわゆるブレードを配設したものか知らされて
いる。上記装置に関するものとして特開昭６２−９６９
５６号公報に示されているものがある。この装置は現像
スリーブに弾性的にブレードを当接させ、該ブレードの
近傍でキャリアの循環によりトナーを攪拌し、いわゆる
トリボを十分確保してトナーを塗布せんとするものであ
る。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、第一の従来例では、現像剤のトナー濃度
が許容以上に高くなった場合、導電性ローラへのトナー
付着量が過度に多くなり、画像かぶり、トナー飛散の発
生の原因となってしまうという問題点かあった。

さらに、第二の従来例においては、キャリアを十分に循
環せしめるためには十分な空間が必要であり、キャリア
の量も少量に抑えなければトリボを得るために自由に循
環せしめることかできない。そのためには、ブレード近
傍の現像スリーブの表面においてキャリアの存在率は１
０％以゛下にせねばならない。その結果、かかる少量の
キャリアではトナーの搬送量が不足し、現像領域にトナ
ーを十分搬送できずいわゆるゴースト現象が生ずるとい
う問題点を有していた。

また、プレート自体を磁性部材とし１．磁気力を用いて
キャリアを規制する装置にあっては１、ブレード近傍の
位置にキャリアの不動層が生じてしまル）、キャリアの
循環及び現像スリーブへのトナーの供給が不十分となり
やはり、ゴースト現象を生ずるという問題点があった。

本発明は、上記問題点を解決し、トナー濃度が高くても
適量のトナー薄層を得ることができ、安定して高い濃度
の画像を形成することのできるトナー薄層形成装置を提
供することを目的としている。

［課題を解決するための手段］ 本発明によれば、上記目的は、 磁性粒子とトナー粒子から成る二成分現像剤を収納する
現像剤収納容器と、該現像剤収納容器の前方に形成され
た開口部で内部に磁界発生手段を有して回転自在に配設
された現像剤担持体とを備えたトナー薄層形成装置にお
いて、 上記現像剤担持体の前方であって該現像剤担持体に担持
された現像剤に接触する位置に回転自在に対向配設され
たトナー粒子担持体と、該トナー粒子担持体と上記現像
剤担持体との対向部よりも上記トナー粒子担持体の回転
方向下流側で該トナー粒子担持体に当接して現像剤の通
過を規制する現像剤規制部材とを備え、 上記現像剤担持体の内部に配設された磁界発生手段は、
該現像剤担持体と逆方向に回転自在に配設され、上記対
向部で交互磁界を発生せしめる交互磁界発生手段である
、 ことによって達成される。

［作用」 本発明によれば、現像剤担持体の内部に配設した磁界発
生手段か回転することによって、上記現像剤担持体とト
ナー粒子担持体との対向部において交互磁界を発生させ
る。この交互磁界の４＠きによって現像剤は撹乱され、
トナー粒子か磁性粒子から離脱しやすくなるので、トナ
ー粒子担持体に当接配設された現像剤規制部材が、その
当接部において余分なトナー粒子及び磁性粒子を掻き落
しながら、適量なトナー粒子をトナー粒子担持体へと供
給する。

［実施例］ 本発明の第一実施例を添付図面の第１図ないし第５図を
用いて説明する。

第１図においてｌはＡ方向に回転可能な、Ａｎ　。

８０３等導電性材料または樹脂材料から成る現像剤担持
体たる現像剤担持ローラてあり、磁性粒子としてのキャ
リア３及びトナー４を収容する現像剤収納容器たるホッ
パ７の前方の開口部に突出して配置される。該現像剤担
持体ｌは等極配置された磁界発生手段たるマグネットロ
ーラ２を内包し、該マグネットローラ２はＤ方向に回転
可能に配設されて、交互磁界を発生する。該マグネット
ローラ２の磁極としてはＮ極、Ｓ極ともに４００Ｇであ
り、交互に配置されている。

６は、トナー粒子担持体たるトナー担持ローラであって
、Ａｌ　、ＳＯ３，樹脂等の導電性材料から成り、現像
剤担持ローラｌと対向部Ｑにおいて現像剤担持ローラ１
が担持する現像剤と接触するように近接して配置されて
おり、Ｂ方向に回転可能である。

上記トナー担持ローラ６には現像剤規制部材たる弾性ブ
レード８が当接している。該弾性ブレート８は現像剤担
持ローラｌとトナー担持ローラ６の対向部Ｑよりもトナ
ー担持ローラ６の回転方向下流側に上記弾性ブレード８
の端部が点Ｐにおいて当接するように配設されている。

上記弾性ブレード８は、トナー担持ローラ６に付勢され
て接触しているので、第１図に示すように弾性変形して
いる。なお、ここで弾性ブレート８の端部とは、ブレー
ド先端あるいは該先端を含む近傍のことであり、弾性ブ
レート８は、該端部からトナー担持ローラ６の回転方向
Ｂの下流側に傾斜する、いわゆるカウンタ形式で取り付
けられる。

１３はキャリア３とトナー４を混合攪拌する攪拌部材で
あり、現像剤担持ローラｌの後方に配設されている。

次に以上のような本実施例装置の動作について説明する
。

ホッパ７に収容されているキャリア３とトナー４の混合
体である現像剤には現像剤担持ローラ１の回転力、マグ
ネットローラ２の磁力及び重力か作用して、現像剤の循
環流Ｃが形成される。この循環流Ｃ及びホッパ７の下方
に設けられた攪拌部材１３の作用によってキャリア３と
トナー４は混合攪拌されトナー４に摩擦帯電による電荷
付与が行われる。

現像剤担持ローラｌには、現像剤規制部材であるドクタ
ーブレード５（磁性、または非磁性さらにはこれらを組
み合わせた部材を現像剤担持ローラと間隔をあけて配置
しである。）によって適当な量たけの現像剤が塗布され
る。一方、ドクターブレード５によってホッパ７に戻さ
れる現像剤は、前述した循環流Ｃを形成し、再び混合攪
拌され塗布に供される。ここでドクターブレード５と現
像剤担持ローラｌとの間隔は６００　ｐ−ｒａに構威し
である。

このように現像剤担持ローラｌ上に塗布された現像剤は
現像剤担持ローラ１の回転に伴いトナー担持ローラ６と
の対向部Ｑに搬送される。

現像剤担持ローラｌとトナー担持ローラ６との対向部Ｑ
においては、上記マグネットローラ２の回転に伴い、交
互磁界が形成される。該交互磁界は、対向部Ｑにおける
現像剤磁気ブラシの密度を周期的に変化させることで、
現像剤に撹乱を与える働きを有する。この撹乱作用によ
って、現像剤中のトナー４はキャリア３から離脱しゃす
くなりトナー担持ローラ６への供給が容易となって十分
な量のトナー４がトナー担持ローラ６へ塗布される。一
方、対向部Ｑにおいてトナー担持ローラ６ヘトナー４を
供給し、トナー濃度の薄くなった現像剤は対向部Ｑより
もトナー担持ローラ６の回転方向上流側において、トナ
ー担持ローラ６上のトナーと接触する際にキャリア３が
トナーを吸着するように作用する。すなわち、この領域
においては、キャリア３はトナー担持ローラ６上の塗布
トナーをクリーニングする働きを有する。このクリーニ
ング作用は、交互磁界の働きによって、現像剤か倒立を
繰り返すことにより、いっそう強く働く。

このように、現像剤担持ローラｌとトナー担持ローラ６
との対向部Ｑに交互磁界を形成することによって、トナ
ー担持ローラ６上で対向部Ｑ及びその上流側において、
クリーニング作用及び塗布作用が順に活発に作用するこ
とから、トナー担持ローラ６には、常にトナーの入れ替
え作用が働くこととなる。

ところで、現像剤担持ローラ１からトナー担持ローラ６
へ転移するトナー量は、現像剤のトナー濃度に大きく依
存している。つまり、トナー濃度が高い場合は転移量は
多く、逆にトナー濃度か低い場合には転移量は少なくな
る。一般に、塗布されるトナー量が多くなると画像がぶ
りやトナー飛散の原因となり、少なくなると十分な画像
濃度か得られないこととなる。

本発明においては、現像剤のトナー濃度を比較的に高く
設定し、現像剤担持ローラｌからトナー担持ローラ６へ
は常に必要以上のトナーを供給して、弾性ツレード８の
当接部Ｐにおいて余分なトナーを掻き落とすように構成
するため、現像剤の濃度制御機構を設けることなく、常
に一定の均一なトナー塗布か得られる利点がある。木発
明者らの実験では、現像剤のトナー濃度（トナー重量／
キャリア重量ｘｌｔ）０％）が１０〜４０％という広い
領域で、均一なトナー塗布を得ることかてきた。このよ
うなトナー濃度の領域は、制御機構を設けることなく自
然に設定できる領域である。

次に、弾性ブレード８の当接部Ｐについて、第２図を用
いて説明する。

弾性ブレード８は、トナー担持ローラ６にその端部が当
接するように構成する。このように構成することにより
弾性ブレード８は、トナー担持ローラ６に塗布された余
分なトナーを掻き落とし適量のトナーを通過させること
が可能となる。これは、上記対向部Ｑにおいてトナー担
持ローラに塗布及び搬送されたトナー４及びキャリア３
のうち、粒径の大きなキャリア３は、トナー担持ローラ
６と弾性ツレード８との当接部Ｐの隙間を通り抜けるこ
とができず掻き落され、トナーについては、静電的に強
く付着している電荷量の比較的高いトナーのみか弾性プ
レート８の摺擦力に抗してすりぬけ、付着力の弱いトナ
ーは掻き落とされる、という作用による。

このようにして、弾性ブレート８当接部Ｐを通過した後
のトナー担持ローラ６表面上には適量のトナー薄居か形
成される。ここで適量とは、画像濃度が十分に得られ、
画像かぶりもなく、周囲へのトナー飛散も生しない範囲
をいい、本発明者らの実験によれば、スチレン／アクリ
ル樹脂を主成分とするトナーを用いた場合０．５〜１．
２ｍｇ／ｃｍ”望ましくは０．７〜１．ＯＢ／ｃ１のト
ナー塗布量である。

弾性プレート８の設定方向については、弾性ブレード８
の先端部の縁端角にて圧接させる形式、腹面で圧接させ
る形式かある。前者の形式では、第６図に示したように
弾性ブレード８を立てすぎると塗布されたトナー４をす
べてはぎ取ってしまうことになる。後者の形式では、第
７図に示したように、弾性ブレード８の先端部か浮き上
がりすぎると、その浮いた領域１１にキャリア３かつま
ってトナー塗布ムラを生し易くなる。したがって、弾性
ブレード８端部、つまり、ブレード先端あるいは該先端
を含む近傍をトナー担持ローラ６に当接するように付勢
させる必要がある。

第３図は、弾性ブレード８の撓み量を説明する図である
。

第３図において、二点鎖線は、トナー担持ローラ６が存
在しないと仮定した場合の弾性ブレードを示し、実線は
実際にトナー担持ローラ６か存在している場合の弾性ブ
レードを示している。

弾性ブレード８の撓み量ｈ（トナー担持ローラ６が存在
しないと仮定した場合の弾性プレート８の底面と、トナ
ー担持ローラ６との交差点Ｓと弾性ブレード８底商端部
Ｔとの長さ〉は、弾性ブレード８先端あるいは該先端を
含む近傍をトナー担持ローラ６に当接するように付勢さ
せるために、０．５〜２．０■と構成するのが好ましい
。

弾性ブレード８の材質については、キャリア３の規制部
材として用いるとともにトナー４と接触した際摩擦によ
り期待する電荷極性をトナー４に与えるような材質のも
のを選んで用いるのが好ましい。材質にもよるが例えば
ポリスチレンを主成分とするトナーを正に帯電させるた
めにはエチレンプロピレン、フッ素ゴム、天然ゴム、ポ
リクロロフタジエン、Ｎ、Ｂ、Ｒ等か用いられ、負に帯
電させるためには、シリコーンゴム、ポリウレタン、ス
チレンブタジェンゴム等が用いられる。

なお、上記で説明したゴムの硬度としてはＪＩＳＡの硬
度で５０＠〜７０６であることが好ましい、　７０”以
上になるとゴムの腰が強くなり当接部の圧が高くなりす
ぎるため、過度に薄いトナー層しか得ることができず十
分な画像濃度を得ることができない。一方、５０″以下
ではゴムの腰が弱いために過度にトナー層が厚くなって
、画像地かぶり、トナー飛散の原因となる。

本実施例に用いるキャリア３としては、従来公知の強磁
性体や常磁性体の粒子を使用可能であり、例えば鉄、ク
ロム、ニッケル、コバルト等の金属粒子、四三酸化鉄、
γ酸化第二鉄、二酸化クロム、酸化マンガン、フェライ
トなどの合金、さらに樹脂材料に上記磁性粒子を分散し
た樹脂キャリア及び樹脂材料を上記磁性粒子に被覆した
コートキャリア等を用いることができる。また、トナー
担持ローラ６表面にキャリア３は塗布されないので導電
性キャリア、絶縁性キャリアを問わず双方の使用が可能
である。

キャリア３とトナー４の粒径については上述の弾性ブレ
ード８によりキャリア３を確実に規制するため、トナー
４の粒径は１〜２０ｇｙａ　、キャリア３の粒径は４０
〜２００　ＩＬｔｓと構成するのが好ましい。

なお、現像剤担持ローラ１、トナー担持ローラ６の表面
は、鏡面とするよりも、微小な凹凸を加えることがトナ
ーを均一に塗布する点で好ましく、さらに電荷付与能力
を制御するために、表面に樹脂またはカーボン等の導電
性粒子を分散させた樹脂を塗布してもよい。

次に本発明の第二実施例を第４図を用いて説明する。

本実施例においては、トナー担持ローラ６に内包して、
現像剤担持ローラｌとの対向部に磁極Ｓを有するマグネ
ット１２を配置したところが第一実施例と異なるところ
である。他の構成は、第一実施例と同様である。

本構成をとることにより、対向部Ｑにおいてマグネット
ローラ２の回転により周期的に平行磁界と反発磁界が繰
り返されることとなり、対向部Ｑにおけるクリーニンク
作用及び塗布作用が第一実施例よりも活発に行われるこ
ととなる。

次に本発明の第三実施例を第５図を用いて説明する。

本実施例において、現像剤担持ローラｌとトナー担持ロ
ーラ６との間に、交流電源１４及び直流電源１５を直列
に配線し、対向部Ｑに交流電界を形成したところか第−
実施例及び第二実施例とは異なるものである。他の構成
は、第一実施例と同様である。

本構成によれば、現像剤担持ローラ１とトナー担持ロー
ラ６との対向部Ｑには第一実施例と同様な交互磁界の作
用に加えて、交流電界の働きにより対向部Ｑの現像剤が
撹乱されるためにトナーの塗布作用及びクリーニンク作
用をより効果的に行うことか可能となる。

［発明の効果］ 以−ヒ説明したように、本発明の構成によって、現像剤
のトナー濃度の広い範囲に亘って安定してトナーの薄層
塗布を得ることかできる。

これによって、トナー濃度制御機構を必要とせず、簡易
な構成によって常に画像かふり及びトナー飛散が無く、
前回現像の履歴を残さず、高い画像濃度のプリント画像
を形成可能な小型の現像装置を実現できることか可能と
なる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第一実施例装置の概略構成を示す断面
図、第２図は第１図装置の現像剤規制部材周辺の拡大図
、第３図は第１図装置の現像剤規制部材の撓み量を示す
拡大図、第４図は本発明の第二実施例装置の概略構成を
示す断面図、第５図は本発明の第三実施例装置の概略構
成を示す断面図、第６図は従来装置の現像剤規制部材の
取付は方の一例を示す図、第７図は従来装置の現像剤規
制部材の取付は方の他の例を示す図である。 １・・・・・・現像剤担持体（現像剤担持ローラ）２・
・・・・・磁界発生手段（マグネットローラ）３・・・
・・・磁性粒子（キャリア） ４・・・・・・トナー粒子（トナー）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）磁性粒子とトナー粒子から成る二成分現像剤を収
   納する現像剤収納容器と、該現像剤収納容器の前方に形
   成された開口部で内部に磁界発生手段を有して回転自在
   に配設された現像剤担持体とを備えたトナー薄層形成装
   置において、 上記現像剤担持体の前方であって該現像剤担持体に担持
   された現像剤に接触する位置に回転自在に対向配設され
   たトナー粒子担持体と、該トナー粒子担持体と上記現像
   剤担持体との対向部よりも上記トナー粒子担持体の回転
   方向下流側で該トナー粒子担持体に当接して現像剤の通
   過を規制する現像剤規制部材とを備え、 上記現像剤担持体の内部に配設された磁界発生手段は、
   該現像剤担持体と逆方向に回転自在に配設され、上記対
   向部で交互磁界を発生せしめる交互磁界発生手段である
   、 ことを特徴とするトナー薄層形成装置。
2. （２）現像剤規制部材は、その先端がトナー担持ローラ
   の回転方向に対して逆方向に指向するように配設されて
   おり、弾性体から成ることとする請求項（１）に記載の
   トナー薄層形成装置。