JPH07122764B2 - 現像装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、非磁性現像剤により静電潜像を現像する現像
装置に関する。

（従来の技術及び問題点） 従来、乾式一成分現像装置としては各種装置が提案され
また実用化されている。しかし、いずれの現像方式にお
いても乾式一成分現像剤の薄層を形成することは、極め
て難しい。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、乾式一成分現像剤の薄層形
成方法及びその装置に関する開発は必須となっており、
またこれに応えていくつかの方策が提案されている。

一方、非磁性現像剤と磁性粒子とを用いる二成分現像剤
の薄層形成のためには、例えば、現像剤担持体に対向し
て磁性粒子拘束部材を設け、該現像剤担持体表面の移動
方向に関し、磁性粒子拘束部材の上流に磁界発生手段の
磁気力により磁性粒子の磁気ブラシを形成し、該磁気ブ
ラシを磁性粒子拘束部材で拘束することによって磁性粒
子を現像剤容器内に留めて、非磁性現像剤のみの薄層を
現像剤担持体に形成する装置が既に提案されている。こ
れにより非磁性現像剤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、このように現像剤容器
内にのみ磁性粒子とトナー粒子とを混在させている現像
装置では、画質向上のために細かい磁性粒子を用いると
磁性粒子が漏れるという問題が生じている。さらに、高
画質の要求に応じ、上記現像剤容器内で撹拌によって十
分かつ均一にトナーにトリボを与えねばならないという
要求もある。

（問題点を解決するための手段） 本発明は上述の種の二成分現像剤を用いた従来の現像装
置の問題点を解決し、簡易な構成により良好な磁性粒子
の拘束性と安定性を保証し、非磁性現像剤の薄層を現像
剤担持体表面に長期にわたって安定的に形成し、良好な
画像の得られる現像装置の提供を目的とする。

本発明は、上記目的のために 非磁性現像剤と磁性粒子とを収容した現像剤容器の開口
に設けられ、該現像剤容器の内部と外部とを無端運動可
能な現像剤担持体と、 上記現像剤担持体内部に設けられた磁界発生手段と、 現像剤担持体に当接されており、磁性粒子の通過は阻止
し、非磁性現像剤は通過させて現像剤担持体表面に非磁
性現像剤層を形成する磁性粒子拘束手段と、 を備えた現像装置において、 上記磁性粒子拘束手段は、自由端と現像剤担持体との間
に上記磁性粒子の平均粒径よりも小なる間隙が形成され
るようにして、自由端近傍の腹の面が現像剤担持体に当
接された非磁性弾性板であって、この当接部から固定端
部までの腹の面と現像担持体表面との間隔が現像剤担持
体移動方向に増大して行くように配設された非磁性弾性
板と、この弾性板の少なくとも自由端部の、上記腹の面
とは反対側の面に設けられ、上記磁界発生手段の、現像
剤担持体移動方向に関し、弾性板自由端よりも上流側に
位置する磁極との間に磁性粒子を拘束する磁界を形成す
る磁性部材とを有する、 ことにより構成される。

（実施例） 以下、添付図面にもとづいて本発明の実施例を説明す
る。第１図に示される一実施例としての現像装置におい
て、21は二成分現像剤を収容する現像剤容器、22は現像
剤担持体としての現像スリーブである。該現像スリーブ
22は、例えばアルミニウム等の非磁性スリーブであり、
図において現像剤容器21の左側壁の下部に容器長手方向
（紙面に直角方向）に形成された横長開口に、右略半周
面を現像剤容器21内へ突入させ、左略半周面を容器外に
露出させて回転自在な支承させて横設してあり、矢示の
反時計方向ｂに回転駆動される。現像剤担持体22は上記
円筒体（スリーブ）に限らず、回転駆動される無端ベル
ト形態にしてもよい。また導電性ゴムローラを用いても
よい。上記現像スリーブ22の容器外への露出面は、矢示
ａ方向に回転駆動されている感光体等の潜像保持部材３
の面に僅小な隙間を保って対面ないしは接触している。

上記現像スリーブ22内は、図示の位置・姿勢に位置決め
保持した磁界発生手段としての永久磁石（マグネット）
23が固定位置に挿入配置されている。この磁石23は図示
のごとくＮ極23a、Ｓ極23bの二磁極を有しているが、こ
れは永久磁石に代えて電磁石としてもよい。

上記現像スリーブ22の上部の面には、磁性粒子拘束部材
としての非磁性の弾性部材たる弾性ブレード50が上記現
像スリーブ22の長手方向に沿って接触するように設けら
れている。該弾性ブレード50は一端で固定され、他端た
る自由端近傍にて図における長手方向で距離ｌにて接触
している（以下この接触を「ニップ」という）。そして
自由端では現像スリーブ22との間に間隙を形成し、さら
に少なくとも上記自由端に近い部分の上面に磁性部材51
が取付けられている。例えば、上記弾性ブレード50は、
好ましい形態として、厚さ0.5〜3.0mm、硬度30゜〜90゜
（JIS−Ａ）のウレタンゴム板で、これを20〜200g/cmの
当接圧（紙面に直角方向の単位距離当り圧力で示す線
圧）で接触されている。また、磁性部材51としては厚さ
0.5〜2mmの鉄板が使用されている。さらに、上記ニップ
幅ｌに関しては、第２図に示されるごとく、磁石23の磁
極23aと磁性部材51との間の磁界にもとづく磁気的吸引
作用が磁性粒子の拘束適正に有効に働くように、5mm以
下好ましくは3mm以下に設定することが望ましい。この
ｌが5mmよりも大きいと上記磁界が磁性粒子を弾性ブレ
ードの自由端で通過させやすくする方向に働くため、弾
性ブレード50による機械的拘束作用の負担が増すことと
なる。したがって、弾性ブレード50の設定条件が狭くな
ってしまう。

また、弾性ブレードの自由端における現像スリーブとの
間隙ｄは、磁性粒子の平均粒径ｒとの関係でｒ＞ｄであ
ることが好ましい。すなわち、非磁性弾性ブレード50の
スリーブとの当接条件は、該弾性ブレード50との当接面
が自由端部でいわゆる腹当りさせることにより上記関係
を得られる。

以上のように、磁性部材をもつ弾性ブレード51がスリー
ブ22に接触あるいは圧接されると、磁性粒子の漏出をほ
ぼ完全に防ぐことができる。この理由は磁性部材51と磁
極23aとの磁界による拘束力だけでなく非磁性弾性ブレ
ード50による機械的拘束力が作用するためである。しか
し、この場合は弾性ブレードを通過してスリーブ22上に
塗布されるべき現像剤塗布層が弾性ブレードによってか
き落とされないようにブレードの接触圧力、先端形状を
設定する必要がある。接触圧力及び間隙ｄは一般的に非
磁性の弾性ブレード50によってのみ設定されるが、本発
明によれば磁性部材51と磁極23aとの間で発生する磁力
により、非磁性弾性ブレード50は現像スリーブ22の表面
にて均一に長手方向に引き寄せられるので、非磁性弾性
ブレード50に関する機械的設定条件が緩められることと
なる。

次に、現像剤容器21内には、磁性粒子27と非磁性現像剤
28からなる二成分現像剤が収容されている。磁性粒子27
は平均粒径が30〜200μｍ、好ましくは40〜70μｍであ
る。

磁性粒子は細かい粒径のもの程、画像性が良く、特に地
カブリ及び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程その比表面積は増加し、被接触物
との接触度合も増加するので、現像スリーブ22と磁性粒
子との間で行なわれる現像剤へのトリボ付与も十分行な
われるためである。逆に磁性粒子を粗めにすると、地カ
ブリ及びスリーブゴーストが発生する。

しかしながら、粒径を細かくすると、磁界による磁気的
拘束力が小さくなり、磁性粒子が現像容器外へ漏れやす
くなる。したがって、磁性粒子の粒度分布は磁性粒子が
容器外に漏れ出さない範囲で極力細かくすることが良
く、精度の良い分級が必要となる。

例えば、公知の方法で、表面にシリコン系樹脂を塗布し
たフェライト系の磁性粒子をつくりJIS−Z8801で規定さ
れる標準ふるいを用いて分級をし、JIS−H2601に準拠し
た粒度分布試験法によって粒度分布を測定により、上記
磁性粒子を145〜400メッシュの間で５段階に分級してこ
れらを適宜混合したものについて、画像形成の良否を比
較した結果、次のことが確認された。

磁性粒子の漏れに対処するためには400メッシュ以
下の粒度成分を10重量％以下にすることが好ましい。

画像のスリーブゴーストについては145メッシュ以
上の粒度成分を極力分級除去し、250〜350メッシュの平
均粒径のピークをもつようにすることが好ましい。

地カブリに関しては、145〜250メッシュという比較
的粒度の大きい磁性粒子が約50％含めている場合でもほ
とんど発生がなかった。これは弾性ブレードによって現
像スリーブ上の非磁性現像剤を摺擦するために、磁性粒
子による摺擦だけでは地カブリを発生するような不十分
なトリボ付与状態でも、地カブリを発生しにくいことに
よる。

各磁性粒子は磁性材料のみから成るものでも、磁性材料
と非磁性材料との結合体でもよいし、二種以上の磁性粒
子の混合物でも良い。かかる、磁性粒子と上記非磁性現
像剤を混合したとき、磁石23と弾性ブレード50に取付け
られた磁性部材51との間に形成される磁界によって、現
像剤容器内では、上記スリーブ22に対する第１層として
の磁性粒子層の外側に多量に貯溜して第２層として存在
するようになる。そして、磁石23の磁極23a位置に対応
するスリーブ表面付近の磁性粒子層部分に磁極23aの強
い磁界により磁性粒子の磁気ブラシ27aが形成される。

また磁性粒子拘束部材たる非磁性弾性ブレード50の先端
部近傍部の磁性粒子層部分は、現像スリーブ22が矢示ｂ
方向に回転駆動されても、重力、磁気力及び磁性部材51
の存在に基づく拘束力と、現像スリーブ22の移動方向へ
の搬送力との釣合いによって現像スリーブ22表面の点25
位置で拘束され、多少は動き得るが殆ど不動の静止層27
bを形成する。

また現像スリーブ22を矢示ｂ方向に回転させたとき、磁
極23aの配置位置と磁性粒子27の流動性及び磁気特性を
適宜選ぶことによって、上記磁気ブラシ27aは磁極23aの
付近で矢印ｃ方向に循環し、循環層27cを形成する（第
１図参照）。該循環層27cにおいて、現像スリーブ22に
比較的近い磁性粒子は現像スリーブ22の回転によって磁
極23a近傍から現像スリーブの回転下流側へ盛り上が
る。すなわち上部へ押し上げる力を受ける。その押し上
げられた磁性粒子は、重力によって落下し、再び磁極23
a近傍へ戻る。つまり該循環層27cでは重力と磁極による
磁気力と摩擦力及び磁性粒子の流動性（粘性）によって
矢印ｃのごとく磁性粒子の磁気ブラシ27aの循環が行な
われ、磁気ブラシはこの循環の際に磁性粒子層の上にあ
る現像剤層から非磁性現像剤28を逐次取込んで現像剤容
器21内の下部に戻り、以下現像スリーブ22の回転駆動に
伴ないこの循環を繰返す。このとき磁性部材51の影響に
より、該磁性部材51が存在しない場合に比べると磁極23
aの磁界が弾性ブレード50の先端へ集中しやすくなるの
で、該先端位置で磁性粒子の保持力が高まり非磁性現像
剤28へのトリボ付与能力が増すとともに、磁性部材をも
つ弾性ブレード50の先端から非磁性現像剤28が直接取込
まれることがなくなり、カブリやスリーブゴーストのな
い良好な画像を得られる。また、磁界の影響により弾性
ブレードの先端にて磁気拘束力によって現像スリーブ22
の長手方向に均一に保持されるため現像スリーブ22の表
面上に非磁性現像剤28をムラなくコーティングすること
ができる。

さらにまた、磁性部材51の端部を、非磁性弾性ブレード
50の自由端よりも、スリーブの回転方向に対して上流側
に突出させることにより、この循環をよくすることも可
能である。また、このように、磁性部材を配置すること
により、やはり弾性ブレードの先端25に非磁性現像剤28
が上方から直接取り込まれることがなくなり、カブリや
スリーブゴーストのない良好な画像を提供できる。ま
た、実験により上記磁性部材の突出長さl₁は、1cm以下
好ましくは8mm以下でなければ、かえって上記循環が悪
くなり、磁性粒子の点25付近でのパッキングが強くなり
すぎて、非磁性ブレード50の機械的拘束力を増さなくて
はならず、この非磁性弾性ブレード50の設定条件を厳し
くするものであり好ましくない。

現像スリーブ22面の磁性粒子層内に逐次に取込まれ混入
した非磁性現像剤は、磁性粒子の流動で磁性粒子との摩
擦、現像スリーブ面との摩擦等で帯電する。この場合、
好ましくは磁性粒子表面に酸化膜または非磁性現像剤と
静電的に同準位にある樹脂などの絶縁処理を施し、磁性
粒子からのトリボ付与を少なくし、必要な帯電を現像ス
リーブ22から受けるようにすれば、磁性粒子の劣化の影
響を防ぐことができるとともに、現像スリーブ22への現
像剤塗布が安定する。この帯電現像剤は非磁性であるた
め、磁極23aの磁界によっては拘束されず、現像スリー
ブ面が現像スリーブ22を配設した容器開口下縁の磁性部
材31の所から非磁性弾性ブレード50の自由端部まで回転
移動する間に、鏡映力によって現像スリーブ表面に各部
均一に薄くコーティングされる。

そして非磁性弾性ブレード50の自由端部近傍の磁性粒子
静止層27bの磁性粒子は、現像スリーブ22が回転してい
ても前述したように重力と磁気力及び磁性ブレード51の
存在による効果に基づく拘束力と、現像スリーブ22の移
動方向への搬送力との釣り合いによって拘束されて、非
磁性弾性ブレード50の自由端部と現像スリーブ22との隙
間部ｄを通過せず、現像スリーブ22面に形成された上記
非磁性現像剤のコーティング薄層のみが、現像スリーブ
22の回転に伴ない弾性ブレードと現像スリーブとの間ｄ
を通過して潜像担持体３側に回動搬送され、該潜像担持
体の現像部32に接近対面し（第１図参照）、ここで現像
がなされる。

かくして現像装置では、非磁性現像剤についてこれを現
像剤担持部材面に対し各部十分な帯電量を有しており、
均一な薄層とし長期にわたって安定にコーティング形成
させることができる。したがって、この薄い現像剤層に
より潜像担持面の潜像を鮮明にかつ解像性よく現像処理
することが可能となる。

また非磁性現像剤は色彩の鮮やかなものを得ることがで
きるから、色再現性に優れた高品位のカラーコピー（単
色、多色、天然色）を得ることができる。

次に、第１図の現像装置についての具体例を説明する。
第１図において、現像剤担持体22として直径20mmのアル
ミスリーブの表面を、アランダム砥粒により不定型サン
ドブラスト処理したものを用い、磁石23としてＮ極、Ｓ
極の２極着磁され、Ｎ極は約750ガウスで第２図のごと
く、スリーブの中心Ｏを通る鉛直線ｍとのなす角αが95
゜となる位置に配置した。なお、上記磁石を1000ガウス
にすると第１図のｃ方向での循環は約２倍となった。

非磁性弾性ブレード50は、2mm厚、硬度65゜のウレタン
ゴムを使用した。また、磁性部材51としては1mm厚の鉄
板に化学ニッケルメッキをしたものであり、鉄板の材質
として工業的に常用されるSPC鋼板、ケイ素鋼板、パー
マロイ等が望ましい。また、これら磁性体を接線方向の
磁界を強めるように着磁しても良い。この磁性部材51
は、非磁性弾性ブレード50の自由端から2mmの距離に第
１図のごとく設定されている。第１図の装置では、θ＝
30゜とした（第２図参照）。

また、磁性粒子としては、63〜44μｍ（250/350メッシ
ュ）で、表面にアクリルと弗素との混合樹脂を塗布した
フェライト粒子（最大磁化65emu/g）を用い、非磁性現
像剤として、スチレン／ブタジェン共重合体系樹脂100
部に銅フタロシアニン系顔料５部から成る平均粒径12μ
ｍのトナー粉体にコロイダルシリカ0.6％を外添したブ
ルートナーを用いたところ、スリーブ上にコーティング
厚約30〜50μｍ、ブローオフ法で測定したスリーブ上の
トナーのトリボ電荷量が＋15μCoul/gの良好なコーティ
ングが得られた。

この実施例の現像装置を第１図においてバイアス電源34
として周波数1600Hz、ピーク対ピーク値1300Vの交流電
圧に−300Vの直流電圧を重畳させた複写機に用い、現像
スリーブ22とOPC感光体３の間隔を300μｍに設定して現
像を行なったところ、良好なブルー色の画像を得た。

本発明は、磁性部材に磁界発生手段を用いても有効的に
発揮できる。

第３図は、その一実施例を示したものである。第３図に
おいて、52は磁界発生手段たる磁性部材であり、本実施
例では二極の永久磁石を用いている。第３図のごとく、
磁極23aのＮ極とは異極である磁極52aのＳ極側を、非磁
性弾性ブレード50の自由端側に配置することにより、磁
極23aと磁極52aとの間での磁界を、より強めることがで
き、これにより、点25付近での磁性粒子28の保持力及び
拘束力が増大される。したがって、非磁性現像剤27への
トリボ付与能力が高まり、非磁性弾性ブレード50の機械
的設定条件も緩和されることになる。

また、弾性部材に金属薄板を用いてもよい。

さらに、金属弾性部材を用いる場合は、金属弾性部材と
スリーブとの間の摺擦による摩耗が激しくなるので、金
属弾性部材のスリーブと圧接する面に軟弾性部材を用い
るのが好ましい。

なお、前述の実施例では非磁性現像剤を用いたが、磁性
粒子に比べ著しく弱い磁性であり、トリボ帯電可能であ
れば磁性現像剤も用いることができる。

また、現像剤容器が現像容器と一体化された使いすてタ
イプの現像器を例として現像剤の供給例を述べたが、こ
の点についても現像剤容器とは別体であって、交換可能
な補給用カートリッジにも本発明は適用することができ
る。また、現像方法としては、交互バイアス電界を利用
した非接触現像法が好ましいが、それ以外の公知の現像
方法を用いてもよい。

現像バイアスは周期的変位電界にかかわらず直流電界で
もよい。非磁性弾性ブレードは現像剤に対して所定の帯
電極性を与えるように現像剤と摩擦帯電列の離れた材質
を選択することが好ましい。また、非磁性弾性ブレード
の現像スリーブと対向する面を荒して表面に凹凸を設け
ることによってトナーへのトリボ付与をさらに向上させ
てもよい。さらに、現像スリーブ22内に配置した磁石23
は、実施例に示した、２極配置には限定されない。本発
明に係る磁性粒子の拘束に大きな影響を与えない範囲で
現像スリーブの回転方向に関して、磁極23bよりも上流
側に磁極を複数設置してもよい。これにより、弾性ブレ
ード部分から微小量で磁性粒子が漏れても、該磁性粒子
を現像容器内に回収できる。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明によれば簡単な構成の磁性
弾性ブレードを使用することにより磁性粒子を使用する
現像装置において、磁性粒子の拘束性と安定かつ均一な
循環性を得ることができ、さらに、少なくとも弾性ブレ
ード自由端部と磁性部材を設けたことにより、この磁性
部材と現像スリーブ内磁極との間で発生する磁界の影響
により、磁性粒子に対する拘束力が増し磁性粒子弾性ブ
レード当接部付近に均一多量に保持できることとなり、
現像剤へのトリボ付与能力が高まり、その結果、少量の
磁性粒子を使用して、均一な層厚と均一で十分な帯電量
を有する現像剤薄層が長期にわたって安定して得られる
という効果をもたらす。その際、上記磁性部材は、磁界
発生手段の、現像剤担持体移動方向に関し、弾性板の自
由端より上流側の磁極との間に磁性粒子を拘束する磁界
を形成するので、磁性粒子が前述のごとく弾性板自由端
と現像剤担持体間の隙間に詰まってしまうことを防止し
長期間にわたって非磁性現像剤の均一は薄層の形成を可
能にする。特に、微粒子（10μｍ以下の粒径）の非磁性
トナーにおいても同様の効果を得ることができる。ま
た、上記現像剤薄層を現像作用に供したとき、安定した
現像画像を長期にわたって得ることが可能となる。特に
振動等が加わっても、漏れずに現像容器内に磁性粒子を
拘束することができるようになる。

さらに、上記非磁性弾性部材によって現像スリーブ上の
非磁性現像剤は十分摺擦され均一なかつ安定したトリボ
付与が行なわれるので、６〜20mmの外径寸法の現像スリ
ーブを用いても良好な画像を得ることができる。

かかる効果のもとに、非磁性現像剤を用いて鮮明なカラ
ー画像を形成することが可能となる。

また、弾性体で現像スリーブ上のトナーを摺擦するた
め、弾性体によるトナーへのトリボ付与が行なわれ、そ
の分だけ磁性粒子によるトナーへのトリボ付与作用を軽
減できる。このため現像器内に投入する磁性粒子を少量
に減らすことができ、実施例の５分の１まで減らしても
ほぼ良好な画像が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の現像装置の断面図、第２図は第１図装
置の現像スリーブと磁性弾性ブレード部分の拡大断面
図、第３図は本発明の現像装置の他の実施例の弾性ブレ
ードに磁性部材として磁石を用いた場合の断面図であ
る。 21……現像剤容器 22……現像剤保持部材（現像スリーブ） 23……磁界発生手段（磁石） 50……現像剤拘束部材（弾性ブレード） 51……磁性部材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−96979（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−175664（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−234175（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−78064（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−86772（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−59049（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】非磁性現像剤と磁性粒子とを収容した現像
   剤容器の開口に設けられ、該現像剤容器の内部と外部と
   を無端運動可能な現像剤担持体と、 上記現像剤担持体内部に設けられた磁界発生手段と、 現像剤担持体に当接されており、磁性粒子の通過は阻止
   し、非磁性現像剤は通過させて現像剤担持体表面に非磁
   性現像剤層を形成する磁性粒子拘束手段と、 を備えた現像装置において、 上記磁性粒子拘束手段は、自由端と現像剤担持体との間
   に上記磁性粒子の平均粒径よりも小なる間隙が形成され
   るようにして、自由端近傍の腹の面が現像剤担持体に当
   接さた非磁性弾性板であって、この当接部から固定端部
   までの腹の面と現像担持体表面との間隙が現像剤担持体
   移動方向に増大して行くように配設された非磁性弾性板
   と、この弾性板の少なくとも自由端部の、上記腹の面と
   の面とは反対側の面に設けられ、上記磁界発生手段の、
   現像剤担持体移動方向に関し、弾性板自由端よりも上流
   側に位置する磁極との間に磁性粒子を拘束する磁界を形
   成する磁性部材とを有することを特徴とする現像装置。