JPH0462390B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ＜技術分野＞ 本発明は電子写真複写機において、感光体上に
形成された静電荷潜像を可視像化する現像にかか
り、特に磁性を有する一成分系のトナーから成る
現像剤を用いて現像を行う現像装置に関する。

＜従来技術＞ 電子写真複写機の現像装置は、着色顔料のトナ
ーと鉄粉等の磁性体であるキヤリアとからなる二
成分系の現像剤を用い、トナーとキヤリアの摩擦
帯電によりトナーを感光体上の静電荷潜像と逆極
性に帯電させて、該トナーを静電荷潜像に付着さ
せる方式のものと、トナー自体に磁気特性を持た
せた一成分系の現像剤を用い、静電荷潜像の電界
により誘電分極等を作用させてトナーを静電荷潜
像に静電吸着させる方式のものとがある。上記二
成分系又は一成分系の現像剤を、静電荷潜像が形
成された感光体の現像領域まで搬送し、トナーを
付着させる現像する手段としては、磁気ブラシ現
像方式が広く利用されている。この現像方式はカ
スケード現像方式に比べ、構造が簡単であつて小
型になる等の利点を有している、磁気ブラシ現像
方式は、非磁性体からなる円筒状のスリーブと、
該スリーブの内部に回転自在に設けられたマグネ
ツトローラとからなる現像ローラを用いるものが
一般的であつて、両者の相対的な回転により、キ
ヤリア又は磁性トナーを磁力によりスリーブ上に
吸着せしめ、現像剤を現像領域へ搬送している。

上述の如き構造の現像装置は、二成分系の現像
剤を用いるものにおいて、トナーを摩擦帯電させ
るために現像剤を攪拌する手段を現像ローラとは
別に必要としている。しかし、一成分系による現
像剤を用いるものは、トナーを摩擦帯電させるた
めの攪拌手段を設ける必要がなく二成分系の現像
装置と比べより小型化できる。

ところで、一成分系の現像剤（以下トナーと称
す）を用いた種々の現像方法が公知であり、この
現像方法を実現化した現像装置は、導電性磁性ト
ナーを使用するものと絶縁性磁性トナーを使用す
るものとが公知である。しかし、導電性磁性トナ
ーは、コロナ放電等による静電転写を行つた場
合、転写効率が低いといつた欠点があり、絶縁性
磁性トナーを用いることが多い。上記の現像装置
としては、例えば特開昭50−45639号公報、
特開昭53−31136号公報、特開昭52−92140号公
報等に詳細に記載されている。

上記の方式は、強磁性体且つ絶縁性トナーの
みを主成分とする現像剤を用いて、現像の際にト
ナー支持部材表面との摩擦帯電効果によつてトナ
ーに所望の電荷を与えて現像を行つている。

また、第の方式は、絶縁性磁性トナーを用い
て該トナーを高速移動（10cm／sec以上）させる
と同時に急速且つ乱流的な物理的混合作用を与え
ることにより、該トナーに現像されるに十分な静
電潜像と逆極性の電荷を得て更に感光体とスリー
ブの間にバイアス電圧を印加し現像を行なつてい
る。

更に第の方式は、電気抵抗10¹²〔Ωcm〕以上
の無電荷トナーを用い、現像部において、スリー
ブ移動方向と潜像担持体の表面方向が同方向であ
りスリーブ表面の移動速さが該潜像担持体の移動
速さよりも大きくなるようにして現像を行なつて
いる。

以上の現像方法によれば、感光体に対してスリ
ーブは、接地されているか、又は、バイアス電圧
によつて電気的に接続されているので、静電潜像
からスリーブに対する電界が確立されている。し
たがつて、電界の強さの強弱に関係はあるが、非
画像部もトナーが吸引され易くなる。更に及び
の方式では、トナーが摩擦帯電により荷電して
いることから非画像部へのトナーの吸引は顕著に
なる。これにより所謂“カブリ”が発生するとい
う欠点がある。またの方式では、現像時間が影
響し上記の“カブリ”の発生が顕著になる。尚
の方式によれば、バイアス電圧の印加が行なわれ
ているが、皆無にはならない。またトナーの電気
抵抗が10¹⁵〔Ωcm〕以上になればカブリの発生が
より顕著になる。

＜発明の目的＞ 本発明は画像部にだけでなく非画像部にもトナ
ーが付着する“カブリ”現象の生じにくい、且つ
安定で良好な現像を行うことのできる現像装置を
提供するものである。

＜実施例＞ 以下、図面に従つて本発明を詳細に説明する
が、第１図は本発明における現像装置の一具体例
を示す断面図である。図中１は非磁性体から成る
円筒形スリーブ、２はスリーブ内に回転自在に設
けられ外周の磁極が順次異なつて帯磁されたマグ
ネツトローラであつて、これらにより現像ローラ
を構成している。また符号３はスリーブ１上にマ
グネツトローラ２の磁力により保持された一成分
磁性トナー、４は矢印方向に回転されスリーブ１
とトナー３の層を介して位置し静電潜像が形成さ
れるドラム状に形成された感光体。上記トナー３
は、補給用のホツパー５内に収容されており、ホ
ツパー５の下部の開口７に設けられた角Ｒの傾斜
面を有した傾斜板８を流動し、マグネツトローラ
２の磁力によりスリーブ１上に順次供給される。

一方、感光体ドラム４と対向する現像領域とホ
ツパー５との間には、スリーブ１上に供給された
トナー３の穂立ち量（保持量）を規制するため
の、スリーブ１より間隔Ｂを隔てて規制板６が配
置されている。規制板６は、トナー３が感光体ド
ラム４の面と接する現像領域へ常に一定量のトナ
ーを搬送するために、スリーブ１上に磁器吸着さ
れているトナー３の量を制御する。したがつて、
トナー３はスリーブ１上に常に一定量が保持され
ており、このトナー層厚Ａは、マグネツトローラ
２が回転している間は、一定である。

ここで、スリーブ１と対向する感光体４との間
隔であり現像キヤツプＤを、スリーブ１上のトナ
ー層厚ＡとＡ≒Ｄの関係に設けると、トナー３が
感光体４と対向する現像領域が非常に短かくな
る。そのため、現像時間が充分に採れないことか
ら、現像されにくくなる。そこで本発明は、現像
ギヤツプＤをできるだけ狭くし、且つスリーブ上
のトナー層厚ＡとＡ≒Ｄを維持する。上記現像ギ
ヤツプＤは、0.1〜0.5mmが好ましく、より好まし
くは0.4mm以下に設定するとよい。ただし、0.5mm
を越えれば後述する問題が発生する。

上述の構成において、スリーブ１、ホツパー５
及び規制板６等のトナー搬送経路中に接触する導
電性部分の全てが、接地されていない。つまり、
上記スリーブ１、ホツパー５及び規制板６等は、
装置本体より電気的に絶縁されている。ただし、
感光体４は静電潜像が形成されるため導電層部分
が装置本体に接地されている。

したがつて感光体４上の静電潜像から、スリー
ブ１に対する電界は、確立されない。この場合本
来静電潜像の画像部は、公知のカスケード現像法
の如くエツジ効果の為、黒ベタ部の中央部が白抜
け若しくは画像濃度低下が発生する。

しかし本発明によれば現像ギヤツプＤが、0.1
〜0.5mmと極端に狭く且つトナー層厚Ａが同様に
薄い為、感光体４の静電潜像より発した電気力線
は、トナー３の上層部つまり、感光体４と接触し
ている近傍のトナー粒子に対して到達する。そこ
で、現像領域中の感光体４とトナー３が接触する
局部的な所で、スリーブ１に対する電界が発生し
ない状態であるが、画像部では感光体４近傍のト
ナー粒子に現像に寄与する局部的な電界が作用
し、且つ画像部より発した電気力線は、画像部近
傍のトナー粒子と非画像部との界面とに分散され
る。したがつて、非画像部では局部的な電界は作
用せず、非画像部にカブリがなく、黒ベタもエツ
ジ効果のない均一なコントラストのとれた良好な
トナー像が得られた。また、スリーブ１、規制板
６、ホツパー５にトナー３の静電的付着、トナー
３の凝集もなく搬送性も良好であつた。

以上の本発明における効果を一層高める為に
は、トナー３のスリーブ１上の搬送速度及びトナ
ー層厚Ａ、現像ギヤツプについて次の様にした方
が良い。まず、トナーの搬送であるが、第１図に
示す様にスリーブ１の回転方向を矢印ａ方向へ、
マグネツトローラ２の回転方向をスリーブ１と同
方向へ矢印ｂ方向に回転させてトナー３を現像領
域へ導びく。この場合、現像領域においてスリー
ブ１上のトナーの移動速度が可及的にゼロになる
ようにスリーブ１の回転数を（v_s）、マグネツト
ローラ２の回転数を（v_n）を適宜に設定する。

次にトナー層厚Ａについて説明する。今、トナ
ー層厚Ａが厚くなれば、トナー３がスリーブ１に
接触している下層部は、スリーブ１の回転により
矢印ａ方向へ移動し、スリーブ１に非接触の表面
部は、マグネツトローラ２の回転により矢印ｂ方
向とは反対方向に移動し、スリーブ１上のトナー
３は、夫々下と上層部で分離して移動する。この
様に、２層形成したトナー層は、トナー搬送方向
がそれぞれ逆のため、トナー粒子は、かなりの圧
力を受け凝集し易くなり、トナー３の搬送に支障
をきたす。また、現像領域でスリーブ１上のトナ
ー３の移動速度が可及的にゼロにすることが困難
であることから、トナー層厚Ａは薄くし、トナー
３の層が２層形成しにくくしなければならない。

一方スリーブ１の回転数（v_s）とマグネツトロ
ーラ２の回転数（v_n）についてであるが、例え
ば特開昭55−126266号公報や日本応用磁気学会誌
V0L4の「電子複写機における磁石応用」にトナ
ー移動速度を算出する一般式が提示されている。
しかしトナーの特性、例えば磁気特性（残留磁束
密度、保持力）粒子径分布、粒子の形状や表面状
態（摩擦係数）、電気的特性（電気抵抗、摩擦帯
電特性）等やスリーブ１の表面粗度等により、一
般式より算出した数値と実測とは必ずしも一致し
なかつた。したがつて、本発明者らは、一般式も
参考にし、実測によりスリーブ１上のトナーの移
動速度をゼロにするためにスリーブ１の回転数
（v_s）とマグネツトローラ２の回転数（v_n）を求
めた。

以上のように、現像ギヤツプＤ（スリーブ１と
感光体の間隔）を狭くし、且つ現像領域において
スリーブ１上のトナー３の移動速度を可及的にゼ
ロにすることにより、トナー３が感光体４と対接
する時間、つまり現像時間は長くなり、トナー粒
子に対して働く電界作用も大きくなり、トナー３
は感光体４側に吸着されトナー像を形成する。こ
の場合トナー３は、トナー粒子相互及スリーブ１
との摩擦により電荷を得るが、特開昭53−31136
号公報の如く、急速且つ乱流的な動きでない為、
現像に寄与するほどでないことが実証できた。

また、トナー３の電気抵抗であるが第２図は現
像ローラに電極板接触させて電気抵抗を測定した
ときの断面図である。符号は第１図と略同様であ
り、符号９は電極板、１０は直流電源を含むハイ
レジスタンスメーター（横河ヒユーレツトパツカ
ード製4329A）、電極板９とスリーブ１のギヤツ
プＧはトナー層厚と等しくした。スリーブ１とマ
グネツトローラ２は同方向に回転しそれぞれの回
転数（v_s），（v_n）は、第１図と同様に電極板９と
トナー３の層が接触する領域でスリーブ１上トナ
ー３の移動速度が可及的にゼロになるように設定
する。その状態で電極板９とスリーブ１の間に直
流電圧を印加し、抵抗値を読み取るようにしたも
のである。

次に本発明の１つの実施例を記載する。

スリーブ１の材質をSUS304ホツパー５、規制
板６の材質をAlとしてこれらを装置本体接地し
ないで電気的に浮かした状態で使用する。現像ギ
ヤツプD0.3mmを隔てて、現像ローラを感光体４
と対向して配置し、スリーブ１上のトナー層厚Ａ
がＡ≒Ｄになるように規制板６とスリーブ１の間
隔Ｂを0.2mmに保つた。上記スリーブ１内のマグ
ネツトローラ２は、600ガウス16極のものを用い
スリーブ回転数（v_s）＝30rpm、マグネツトロー
ラ回転数（v_n）＝700rpmで同方向に回転させるこ
とで、現像領域ではスリーブ１上のトナーの移動
速度は、可及的にゼロになつた。このとき現像に
使用された後のトナーの供給であるが、スリーブ
１、マグネツトローラ２共に回転しており、現像
領域で平衡が保たれている形なので、そのバラン
スが崩れた場合はすくに元に戻ろうとする力（ス
リーブ、マグネツトローラの回転）によりトナー
は、ホツパーから供給される。

一方、感光体４は有機光導電体を用いて構成
し、静電潜像の電位を約−500〔Ｖ〕にし、トナー
３はポリスチレン系樹脂に磁性粉としてマグタイ
トを40重量％含有し、第２図に示す装置を用い直
流電圧100〜1000Vまで変化させ印加し、電極板
９とスリーブのギヤツプＧは、トナー層厚と等し
く0.3mmにしてスリーブ回転数（v_s）＝30rpm、マ
グネツトローラ回転数（v_n）＝700rpmにて測定し
たところ印加電圧の変化に対応せず電気抵抗は一
定であり、また、スリーブ回転数（v_s）とマグネ
ツトローラ回転数（v_n）を電極板９と接触する
領域でスリーブ１上のトナーの移動速度が可及的
ゼロになる状態を保ちながら（v_s）（v_n）の回転
数を３倍程度上げても電気抵抗は変化しなかつ
た。

したがつてトナーの電気抵抗は電界に依存せず
且つ搬送速度にも依存しないことが判明した。ま
た別の方法としてトナーを錠剤成形して電気抵抗
を測定したところ10¹⁵〔Ωcm〕以上あることが判
明した。

以上の様なトナーを用いて現像を行なつた。現
像の結果カブリが殆どなく安定で良好なトナー像
を形成できコロナ転写により普通紙上に鮮明な画
像が得られた。

＜発明の効果＞ 本発明の現像装置によれば、現像ギヤツプを狭
めてトナー層厚も同様に薄くしトナー搬送経路中
にトナーに接触する一切の導電性部分を接地せず
装置本体より電気的に絶縁したものであり、カブ
リのない鮮明な現像を行うことができる。ここ
で、現像領域においてスリーブ上のトナーの移動
速度を可及的にゼロにすることで、トナー溜まり
を形成せずより安定した良好な現像を望める。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の現像装置の一具体例を示す断
面図、第２図は本発明に使用したトナーの電気抵
抗を測定した具体例を示す断面図である。 １……スリーブ、２……マグネツトローラ、３
……トナー、４……感光体、５……ホツパー、６
……規制板、Ａ……トナー層厚、Ｄ……感光体と
スリーブとの間隔、（v_n）……マグネツトローラ
の回転速度、（v_s）……スリーブの回転速度。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 磁性体を樹脂中に含んだ一成分系の現像剤
   を、非磁性体から成るスリーブの内部に回転自在
   のマグネツトローラを設けた現像ローラにて静電
   潜像が形成された感光体と対向する現像領域まで
   搬送することにより現像を行う現像装置におい
   て、上記感光体とスリーブとの現像ギヤツプを狭
   めるためにスリーブを感光体に近接させて配置す
   ると共に、上記感光体以外の現像剤搬送経路中に
   現像剤と接触する導電性部分を装置本体より電気
   的に絶縁したことを特徴とする現像装置。 ２ 上記スリーブとマグネツトローラとを同方向
   へ回転し、現像領域において、現像剤のスリーブ
   上の移動速度が可及的にゼロになるように上記ス
   リーブ及びマグネツトローラの回転速度を設定し
   たことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   現像装置。