JPS5929873B2 - トナ−層形成装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はトナー層形成装置に関するものであり、特に一
成分磁性トナーを用いて顕画像を得るためのトナー層形
成装置に関するものである。

従来、静電荷パターンを現像する乾式現像法として、現
像剤の構成から区分すると二成分現像法と一成分現像法
がある。

前者は現像剤が、鉄粉やガラスビーズ等のキャリア粒子
と実際に静電像を現像するトナー粒子との混合物からな
る。この二成分現像法はキャリア粒子とトナー粒子との
混合比の変化による画像濃度の変動、キャリア粒子の劣
化にともなう画質の低下という欠点を有している。一方
、後者の一成分現像法は、キャリア粒子が存在しない為
、上記の二成分現像法のもつ欠点はなく、現像法として
将来性の高いものである。

一般的に知られかつ用いられている一成分現像剤は、相
対的な運動による摩擦帯電や静電像と対向する現像領域
迄現像剤を搬送する手段の必要性等から、トナー粒子内
に磁性粉体を包含せるものである。しかるに、該磁性粉
体の含有量は、転写紙上のトナー像を該転写紙に定着す
るために、熱あるいは圧力等の手段を用いて転写紙にト
ナーを結着させるので、おのずと制限されてくる。実用
上、磁性粉体はトナー粒子の１０重量％から６０重量％
を占めるものであるが、樹脂と磁性粉体の比重の違いか
らトナー粒子中の磁性粉体の体積占有率は、２０％以下
程度となり、トナー中での磁性粉体の体積占有率がごく
少ない事から、磁界中でのトナーの挙動は、磁性粉体単
位とは異なり、磁極位置で密度が疎な長いブラシを形成
しにくくなる。その為に、トナー支持部材上でトナー層
の厚みを数韮に規制した場合支持部材上のトナー層は、
ムラを生じやすく不均一なものになりやすい。この支持
部材上のトナー層の不均一性は現像画像に直接再現され
やすく、また、密なトナー層であるので層厚にバラツキ
が生じると、静電像保持部材である光導電体表面に圧接
されトナーが凝集したりあるいは、光導電体を損傷する
危険性がある。

したがつて、このような意味から一成分磁性トナーを用
いる現像法としては、均一なトナーの薄層をトナー支持
部材上に形成する必要性がある。一般的に、支持部材上
の粉粒体の層厚を規制する為に厚み規制部材を支持部材
表面に近接させスリツトを形成し、支持部材が厚み規制
部材に対して相対運動を行なつた場合、実際に厚み規制
されたトナー層厚は、前記のスリツト間隙よりもいくぶ
ん厚いものとなる。このような事情から、一成分磁性ト
ナーの現像においては、トナーの薄層を形成するために
、従来は厚み規制部材をきわめてトナー支持部材に近接
させなければならず、機械的な精度が要求され更に種々
の原因によつて凝集したトナーが、スリツトの微小間隙
にはさまり、その部分だけトナー層が形成されなくなる
事があつた。

本発明は、従来の一成分磁性トナーの現像装置が有する
上記のような欠点を悉く解消し、所望厚さの均一な現像
剤層を現像剤支持体上に形成することを可能とする装置
を提供するものである。

さらに本発明の主たる目的は、現像剤層の厚みを制御す
ることを可能とし、これによつて容易に現像濃度の調節
を行い得る現像装置を提供するにある。この様な目的を
達成する本発明に係る実施態様並びに実施例を、以下図
面を参照して説明する。

第１図は本発明に係る一実施態様を示すもので、図に於
て１は主極２を有する固定のマグネツトロール、３は該
マグネツトロールを内包する非磁性スリーブである。

４は主極２に対向して配設された磁性体ブレードであり
、スリーブ３の回転に併つて、容器６より供給される絶
縁性磁性トナー５を、スリーブ３上に適正な厚みに塗布
する役割をもつ、磁性ブレード４は、主極に対向してい
るところが本質的に重要であつて、両者の間に働く磁力
によつてトナー容器からスリーブ上へ塗布される磁性ト
ナーの量が規制され（特願昭５２１０９２４０号参照）
、その結果、スリーブ表面上のトナー層の厚みは、上記
両者の間隙以下となる。

しかも上記磁力によつて、トナーの集積５は適当にほぐ
されるため、スリーブ上極めて均一なトナー層が形成さ
れる。この絶縁性磁性トナーは、スリーブ表面上を搬送
される過程で、スリーブとの摩擦により帯電される。７
は静電像保持体であつて、その静電像に応じてスリーブ
３よりトナーが現像間隙を転移し顕像化される。

現像濃度は、一般にスリーブ上のトナー層の厚みに依存
し、厚ければより大きな現像濃度が得られる。従つて、
スリーブ上のトナー層厚を制御する手段があれば、利用
者が好みに応じて現像濃度を選択することが可能になる
。図示の実施態様では磁性ブレード４と、それに対向す
る主極２との相対位置を次の如く変えることにより、ス
リーブ３上に塗布されるトナー層の厚みを容易に変え得
ることが判明した。

即ち主極２の中心位置に対し、スリーブ回転方向を前方
、その逆方向を後方と定義すると、磁性ブレードの先端
を磁極の前方に位置せしめたときはトナー層は薄く、又
後方に位置せしめたときには厚くなる。例えば、第１図
において、主極２の磁性巾（着磁極の場合、最大表面磁
束密度の半値を有する幅をいう）は、８１−３００であ
つて、スリーブ表面最大磁束密度は１１００ガウスであ
る。又、スリーブ３と磁性ブレード４の間隙は１５０μ
に設定されている。トナー５は、ポリスチレン樹脂７０
部、磁性体（フエライト）２５部、カーポンプラツク３
部、荷電制御剤（Ｃｒ−）２部から成り、流動性向上の
ためコロイダルシリカ（Ｒ−９７２）が０．２ｗｔ％外
添されている。磁性ブレードと主磁の位置を、該主極幅
の中心を基準として永久磁石を回転させることにより変
化させたところ、スリーブ３上に塗布されるトナー層の
厚みは、第２図ａに示される如く変化した。横軸は、磁
性ブレードと上記主極との相対位置、縦軸はトナー層の
厚み（μ）である。ドツト印で示した点は、その位置で
はスリーブ上にトナーのムラが発生し、最早均一なトナ
ーのコーテイングは不可能になる限界値を示す。７は静
電像保持体であり、画像部（現像されるべき部分）電位
＋５００に設定されている。

スリーフ３と静電像担持体７は、最近接距離１５０μに
設定されており、トナーは現像空隙を介して、スリーブ
３より静電像担持体７へ転移する。１２は現像部にある
磁極であり、スリーブ表面磁束密度８００ガウスである
。

第２図ｂは、上記設定のもとでの現像濃度を磁性ブレー
ド４と主極２との相対位置を変えてプロツトしたもので
ある。

これから判るように、磁性ブレード４と主極２との相対
的位置変化によつて変化するトナー層厚と、現像濃度（
反射濃度）変化には強い相関がある。現像剤塗布磁極と
しての主極２の磁極幅として半値幅２１（表面磁束密度
が最大磁束密度の半値となる幅）が３０磁の場合を第２
図Ａ，ｂに示した。

次に、この半値幅を増大させ６０，とし、最大磁束密度
７５０ガウスの場合を第３図Ａ，ｂに示した。このとき
使用された磁性トナーは、スチレンマレイン酸樹脂６５
ｗｔ％、マグネタイト３３ｗｔ％、荷電制御剤２ｗｔ％
を混練、粉砕後、コロイダリシリカ０．２ｗｔ％、外添
トナーによるものである。スリーブと磁性ブレード間隙
を２５０μに維持して他は第２図の場合と同様にして、
該スリーブ表面にトナー層を形成したところ、均一且つ
薄層を形成することができた。第２図Ａ，ｂの主極の半
値幅が３０たの場合、磁性ブレードと主極との相対位置
（θ）は前方向約２５レ、後方向約１５相の範囲内であ
れば、第２図ａに示されるトナー層厚にて、実質的にコ
ーテイング厚さムラのない薄層がスリーブ上に形成でき
た。

したがつて、この相対位置範囲内で、この相対位置を変
化させることによつて現像濃度を変化させ、所望濃度の
顕画像を得ることができる。次に第３図Ａ，ｂの主極の
半値幅が６００の場合、磁性プレードと主極との相対位
置（θ）は前方向約４０レ、後方向約２０相の範囲内で
あれば、第３図ａに示されるトナー層厚にて、実質的に
コーテイング厚さムラのない薄層がスリーブ上に形成で
きた。したがつて、この相対位置範囲内で、この相対位
置を変化させることによつて現像濃度を変化させ、所望
濃度の顕画像を得ることができる。極性ブレード４と主
極２との相対位置が変わることにより、トナー層の厚み
が変わる原因は次のように推測される。

第４図に於て、ｂは磁性ブレードの先端が磁極の中心に
位置した例、ａは磁極の前方に位置した例、ｃは磁極の
後方に位置した例である。ａでぱ、磁力は比較的後方に
向つて集中し、トナーを後方に引く力が強く働く。従つ
てブレードを通過してスリーブに塗布されるトナー量は
少なくなり、トナー層は薄くなる。逆にｃでは、磁力は
比較的前方に向つて集中しトナーを前方に押し出す力が
強く働く。従つて、ブレードを通過してスリーブに塗布
されるトナー量は多くなりトナー層は厚くなるものと考
えられる。好ましい相対位置（θ）としては、第２図Ａ
，ｂｌ第３図Ａ，ｂに示されるように、前方向において
は主極の半値幅２１によつて異なり、前述の通りである
が、更に好ましくはほぼ半値幅の一（即ち１）までが良
く、他方後方向においては半値幅の変化によつても大き
な変化を受けないがて以下、乙また回転スリーブの場合
約１５けの範囲内が好ましい範囲である。

半値幅を２１１磁性ブレードの主極に対する相対位置を
θとすると、又は と表わされる。

但し＋の符号は現像剤支持手段の移動の前方向、一の符
号はこのθの範囲のいずれにブレードが位置しても、均
一なトナー層形成が可能であるが、更にこの範囲内でブ
レードと主極の相対位置を変化させることによつて前述
のように現像濃度を変化させることができる。このため
の濃度調整手段について以下説明する。

第１図において、９は永久磁石１の中心軸８に連結され
たサーボモータ、１０は制御回路、１１は濃度選択ダイ
ヤルであつて、操作者が好みに応じてダイヤル設定する
と９が回転することによつて、磁性ブレード４と主極２
との相対位置が設定される。又、現像部の磁極１２は、
磁石ローラ１が回動することにより、現像部での磁力が
大きく変化しないよう、上記主極の半値幅（８１）より
も大きい磁極巾（８２）を有している（８１くル，）。
第５図には、永久磁石を回転させるための別の方法が示
されている。１３は、永久磁石の中心軸８にとりつけら
れたウオームであつて、１４はウオームホイルである。

１４は別のギヤを介して、濃度調整用ダイヤル１５に連
結されている。

本発明は以上の実施態様に限定されないことは勿論で、
スリーブ等の回転体でなく移動現像剤支持手段表面への
磁性現像剤のコーテイングに適用できる。また、静電潜
像の現像剤のみならず、磁気的潜像の現像のための現像
剤層の形成にも適用できる。

本発明の特徴をなす要件を具備した現像装置は次のよう
に例示される。（１）磁石１と、磁性現像剤５を支持す
る非磁性支持手段３と、該支持手段表面に磁性現像剤の
層を形成する磁性部材４とをこの順に夫々離間して設け
た現像装置において、上記磁石の主極２の半値幅を２１
とし、該主極の中心位置に対する上記磁性部材の配設相
対位置をθとするとき、上記の現像剤支持手段の移動方
向へはθ≦ｌの範囲、また該移動方向とは逆方向へは、
それよりも小なる範囲に上記磁性部材を配設せしめたこ
とを特徴とする現像装置。

（２）前記支持手段を前記磁石を内包した回転スリーブ
とするとき、該スリーブの回転方向に対してはθ≦１１
該スリーブの回転方向とは逆方向に対してはθ≦１５ー
の範囲の位置に上記磁性部材を配設したことを特徴とす
る第１項に記載の現像装置。

このような構成を有する本発明装置は、上述したように
、磁性現像剤の薄層を現像剤支持体土に均一に形成する
ことができると共に、その層厚を、磁気的に穂立したカ
ーテン状態で磁性部材によりカツトすることができるも
のであるから、極めて薄く、該磁性部材と現像剤支持体
間の狭小スリツトより薄く形成できる。

従つて、現像間隙において該間隙よりも薄い斯かる薄層
を維持することができ、潜像保持体の画像部にのみ現像
剤を転移させ、非画像部には転移させず、もつて地かぶ
りの皆無な顕著画像を得ることができる。更に、上述し
たθの範囲内であれば任意の位置に磁性部材を配設でき
るから、予め第２図ａ、第３図ａのグラフを求めておく
ことにより、所望のトナー層厚を維持するように、又そ
の層厚を変化させるように調節することもでき、現像濃
度の設定に多くの便宜を与えることができる。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明に係る装置の１実施態様の概略構成断面
図、第２図Ａ，ｂ、第３図Ａ，ｂは夫々磁性ブレードと
主極との相対位置とトナー層厚、現像濃度との関係を示
すグラフを示した図、第４図Ａ，ｂ，ｃは本発明の原理
を説明する説明図、第５図は現像濃度調節手段の１態様
を示す説明図である。 １・・・・・・磁石、５・・・・・・磁性現像剤、３・
・・・・・非磁性支持手段、４・・・・・・磁性部材、
２・・・・・・主極。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 固定磁石と、磁性トナーを支持する可動な非磁性ト
   ナー支持手段と、該トナー支持手段表面の磁性トナーの
   層厚を規制するための磁性部材とをこの順に夫々離間し
   て設けたトナー層形成装置において、上記磁石の主極の
   半値幅を２１とし、該主極の中心位置に対する上記磁性
   部材の相対的な配設位置をθとするとき、上記のトナー
   支持手段の移動方向へはθ≦１の範囲、また該移動方向
   とは逆方向へはθ≦１／２の範囲に上記磁性部材を配設
   せしめたことを特徴とするトナー層形成装置。 ２ 固定磁石と、磁性トナーを支持する回転するスリー
   ブと、該スリーブ表面の磁性トナーの層厚を規制するた
   めの磁性部材とをこの順に夫々離間して設けたトナー層
   形成装置において、上記磁石の主極の半値幅を２１とし
   、該主極の中心位置に対する上記磁性部材の相対的な配
   設位置をθとするとき、上記スリーブの回転方向に対し
   てはθ≦１、該スリーブの回転方向とは逆方向に対して
   はθ≦１５°の範囲の位置に上記磁性部材を配設したこ
   とを特徴とするトナー層形成装置。