JPS6069667A - 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】 本発明は、現イ象装Ｕに係シ、詳しくは電子写真装置等
の１像形成装置で感光体等の潜像保持体上に形成された
潜像を現像する現像装置に関する。

従来、−成分現像剤を使用する現像方法として、トナー
粒子を噴霧状態にして用いるパウダー・クラウド法、ウ
ェブ・シート等よシなる現像ローラー上に形成した一様
なトナ一層を静電接触させず、静電像の電界により保持
面にトナーを選択的に飛行きせるジャンピング現像法、
また、導電性磁性トナーを用いて、磁気ブラシを形成し
、静電像保持面に接触させて、現像するマグネドライ法
等が知られている。

この中でもジャンピング現像法が′４異な存在として知
られている。この方法は、現像剤担持体上に現像剤を薄
層として塗布した後、この現像剤薄層表層とは小間隙を
保って静電潜像面を対向させた構成となす。そしてその
靜′ば引力により現像剤を現像剤保持手段から静Ｃｄ、
潜像面に飛翔させて現像する方法である（米国特許第２
、８５９．４００号明細書、同４２３２．１９０号明細
書参照）。この方法によると潜像電位のない非画像部で
は現像剤が引き付けられないばかりか現像剤が非画像部
に接触しないので地力ブリの全くない良好な現像が行な
われる。

しかしながら現像に際し、静電像の電界によるトナーの
飛行現象を利用しているため、得られる可視像は一般に
画像部端部において、シャープさの欠けた不鮮明なもの
となシ、また線画の現像においては、原画よりも細った
感じに現像され、またγ（ガンマ−静°亀像電位に対す
る画像Ｓ度の特性曲線の勾配）の立った階調性にとぼし
い画像しか得られないという結果になる。

本出願人番ま、先に、上記従来のジャンピング現像法で
間覇となったシャープネス及び階調性を良好となした新
たな現像法を特開昭５４−４２１４１号、特開昭５４−
４３０５７号、特公昭５Ｂ−５２５７５号、特公昭５８
−３２３７７号公報にて提案した。

前二者の現像法は、−成分現像剤を現像剤保持手段上に
均一な現像剤薄層を形成し、この現そしてその静電引力
によυ画像部に対向した現像剤を伸長させることによシ
現像を行なう。これも又、非画像部に現像剤が接触しな
い状態で現像を行なうので、地力ブリの全くないシャー
プな現像画像が得られる。

後二者の現像法では、上記前二者と同様に構成し、更に
その現像剤薄層と靜ｒＥ　ｔＦｊ像形成面間に現像バイ
アスｍ圧として交流バイアス重圧を印加し、更には静電
潜像向と現像剤担持手段との間隙を経時的に変化させる
ことによシ現像を行なうものである。この現像法によシ
現像の初期においては静電潜像の非画像部にも現像剤を
到達させることによシ、ハーフトーン部の現像を行ない
、経時的に画像部のみに到達するようにして現像を行な
う。これによシ、カブリがないシャープでかつハーフト
ーン再現性の極めて良好な現像が行なわれた。

ところで、これらの現像法にては現像剤保持手段上に現
像剤薄Ｊ−を均一に形成することが重要であった。そし
て−成分磁性現像剤の場合、磁力手段の併用によシ比較
的制御がし易く実用難であった。

上記各現像法では、通常現像ローラの様な現像剤保持手
段上ｔＣ−成分非磁性現像剤を供給し、これを摩擦帯電
部材によって帯電させるようにしてから静電潜像面に対
向させていた。しかし、現像ローラーに供給されるトナ
ーが一蔵でない場合や、又摩擦帯電部材は現像ローラー
との摩擦による摩耗によって、トナーが摩擦帯電部材及
び現像ローラー表面に融着凝集して、現像ローラーには
トナー塗布ムラが発生し、また、トナー帯電電荷−もパ
ラついてしまう。このことは、現像時にムラとなってコ
ピー画像にあられれる。

また、現像ローラー表面にトナー粒子層の保持を目的と
して凹凸を設けた場合、又多数の微小孔の分布からなる
トナー保持表面層を設けた場合、凹部及び微小孔に入っ
たトナーはトナーへの帯電手段によって容易には＃電さ
れず、現像には寄与せず現像特性が悪く濃度の薄いコピ
ー画像となる。

本発明は上述の点にＳみ為されたもので、新規で優れた
現像装置を提供することを目的とする。

本発明の更なる目的は、−成分非磁性現像剤にて良好な
現像を可能とする現像装置を提供することにある。

本発明の他の目的は、カラー画像形成に利用しうる現像
装置を提供することにある。

本発明は潜像保持体上の潜像を現像する現像装置におい
て、表面に非磁性トナーと磁性粒子を有する現像剤の磁
気ブラシを形成する磁気手段と、この磁気ブラシに接触
して磁気ブラシから現像剤を受取る現像剤担持手段と、
上記磁気ブラシが接触する領域から現像剤担持手段の移
動方向に対して下流側であって、上記磁気手段の磁界が
及ぶ範囲に、現像剤担持手段に対向して設けた磁性体規
制部材とを有し、この磁性体規制部材によ）現像剤担持
手段に上記非磁性トナーを塗布して潜像保持体に面する
現像領域へトナーを導き、潜像を現像することを特徴と
する現像装置である。

以下図面に基づいて本発明の詳細な説明する。

第１図は、本発明に基づく現像装置を適用すべき画像形
成装置の構成を説明する説明図である。第１図において
、１は光半導体層を含む静電像保持体、２は＃電装置及
び像露光装置を含む静′也像形成装置、３は本発明に係
る現像装置、４け転写材、５は転写装置、６は静電像保
持体のクリーニング装置である。

第２図は、本発明に係る現像装ｆ３の具体例の構成図で
、７は非磁性トナーと磁性粒子からなる現像剤、Ｔは一
成分非磁性トナー、８は磁気手段である磁気ローラーで
非磁性スリーブ９と磁石１０からなっている。１１は現
像剤担持手段である現像ロークー、１２け磁気ブラシ、
１３はスクレーパーである。１４ば磁気ローラー上の現
像剤の倉を規制する規制部材、１５は磁性体規制部材で
、磁石１ｏの磁極Ｎ１の磁界の及ぶ範囲内に、現像ロー
ラー１１に対向して設けられている。１６は現像バイア
ス電源である。

この現像装置で非磁性トナーにはカーボン１０部、ポリ
ステレ７９０部を主体とする７〜１５μの粉末を用い、
更に適当な荷゛屯制御剤を混入する。磁性粒子には鉄粉
を用いた。

磁気ローラーは８回転可能な非磁性スリーブ９とこのス
リーブの中に固定された磁石１ｏがらなシ、非磁性トナ
ーと磁性粒子からなる磁気ブラシを形成し、トナーと磁
性粒子を搬送する。

回転可能な非磁性スリーブ９の内部に固定された磁石の
磁極配置は第２図の如く、現像ロー２−に対向する部分
に１つの磁極Ｎ１を設け、他の部分に搬送磁極５１ｗＮ
２＋Ｓ２を設けた。図におしてはこれらの磁極配置を４
等分割した位置にＮ愼及びＳ極を交互に配置した。夫々
の磁極はスリープ表面上で約４００ガウスの表面磁束密
度をもたせるようにした。但し、磁極配置及び磁束密度
は上記実施例に限定されるものではなく、２．６．８極
の等分割でもよく、又必ずしも等分割である必要はない
。たとえば現像ローラーと対向する位置に磁極Ｎ１の代
ゎシに反撥磁極を設け、他の部分に搬送磁極を設けても
よい。なお、現像ローラーと磁気ブラシローラー間は０
．５〜１゜ｎの間隙を保つことが好ましく、実施例でｌ
ま４目としンｔ０ 現像ローラーについては、現像時に従来のように現像ロ
ーラーを静電像保持体に接触させることがないので、特
に現像ローラー表面がゴム性の柔軟性に富んだ材質を使
う必要がない。図においては鉄ロー２−を用いた。又、
本発明においては現像ローラーと静電像保持体とは非接
触に保たれているので、現像ローラーと静電像保持体と
の相対連関は必ずしもゼロである必要はなく、又、順、
逆いずれの方向へも回転可能である。磁気ロー２−によ
って搬送されたトナーと磁性粒子は現像ローラーに接触
ないしは近接する位置において、磁気ｐ−ラーの磁界に
よって、現像ロー−）−１１及び磁性体規制部材１５が
磁気回路を形成する。従って磁気ロー２−上の磁気ブラ
シは現像ローラー上へ引きつけられる力が働き、磁気ブ
ラシの一部は磁気ローラーから現像ローラーに受け渡さ
れる。

磁気ローラーは現像ローラーに対して順・逆方向どちら
に回転してもよく、等速でなく現像ローラーへのトナー
とキャリアの受け取シ槍の必要に応じて９変してよい。

現像ローラー上に付着した非磁性トナーと磁性粒子は、
磁性体規制部材１５によって分離され、該部材通過後の
現像ローラー表面には、非磁性トナーのみが付着し、磁
性粒子は磁性体規制部材上流側に磁気束縛され、磁気ロ
ーラー上もしく＃′ｉ現像器下方に落下する循環経路を
たどる。

上述の如く、磁気ブラシが現像ローラー表面と接触する
ことによル現像ローラーへのトナー及び磁性粒子の移動
が生じ、さらに現像ローラーに対向して設けられた磁性
体規制部材１５を通過することによシ、磁性粒子は磁性
体規制部材上流側に磁気的に束縛され、現像に好適なト
ナー薄層が現像ローラー上に形成される。この場合、現
像ローラー上に形成されるトナ一層は現像ローラーない
しは磁性粒子との摩擦によシ所定の匝註に一、′ｇ！ｒ
電し、トナー自身の電荷による鏡映力を主としてスリー
ブ表面に付着する。

又第２図においては、現像ローラーと静醒像保持体であ
る感光体との間に電源１６によシ直流重畳交流低圧が印
加され、現像ローラーと磁気ローラーとの間は等電位に
保たれている。この場合、現像ローラーと磁気ローラー
との＋ｔｆｌにトナー移動を促進する方向の電界を形成
してもよく、そうすると現像ローラー上に移動したトナ
ーと磁性粒子の割合に、磁気ローラー上のトナーと磁性
粒子の割合よりも高くなシ、現像ローラー上へのトナ一
層形成が容易となる。更にこの電気的バイアス手段によ
静磁気ローラーから現像ローラーへ、のトナーの移動量
を調整することも有効である。この場合、どちらか−一
方の両 表面に絶縁層を設け、電気絶縁性を＾−９うめることは
、現像ローラーと磁気ローラーとの間の電界強度を十分
にとることができるため有効である。

以上のように本発明は非磁性トナーと磁性粒子による磁
気ブックを現像ローラーの一部に拘束し、これを磁気ロ
ーラーとの間で循環運動させることによシ非磁性トナー
のみの薄層を形成できるものであるが、この作用を更に
安定に行うためにいくつかの望ましい条件があり、それ
らを更に第３図に示す概略拡大図を詳細に説明する。

磁性粒子によるブラシを安定に規制部材１５付近におい
て拘束し、かつ循環運動をさせるために規制部材１５に
は磁性体を用いる。磁性体規制部材１５の位置はマグネ
ット１０のＮ１極付近に磁性粒子の無い状態で、現像ロ
ーラー上の規制部材位置で、マグネット１０のＮ１極ｊ
（で急激な磁界勾配を形成する様に該規制部材と磁極と
の位１を設定が行なわれるように選ぶ。現像ローラー上
の規制部材１５とマグネット１０のＮ。

極の位置関係を上記値に選んだとき、規制部材１５の部
分での現像剤の形状は第５図の如くにな：４４る。即ち
、矢印ａの方向に搬送されたトナーＴと磁性粒子Ｍは現
像ローラーと磁気ローラーとの接触部において、ｂ方向
にその一部が移しとられる。現像剤は現像ローラーのＣ
方向の回転により、現像ローラー表面に束縛されたまま
搬送される。

磁性体規制部材１５０手前で過剰になった非磁性トナー
Ｔと磁性粒子Ｍは磁気束縛から解放され、矢印ｄの方向
に落下する。このとき磁性粒子が磁性体規制部材によっ
て拘束される条件について更に詳細に述べると、愕束力
は規制部材位置での磁界の変化縁の増加に従って犬とな
シ、また規制部材と現像ローラーの間隔が狭くなる程大
となる。一方トナーＴ及び磁性粒子Ｍは現像ローラーの
表面粗度が大となる程搬送され易く、また現像ローラー
との鏡映電気力が犬となる程搬送され易くなる。

磁性粒子の平均粒径とスリーブ表面粗度（周方向の値の
十点平均徂さＲＺ　）、に対する磁性粒子を拘束しうる
スリーブと規制部材間の最大の間隔との関係は次のよう
になる。現像ローラーに鏡面加工を施し、周方向の表面
粗さを０．２μｍとしたとき現像ローラーと規制部材間
間隔が磁性粒子の平均粒径の２０倍以下であれば、磁性
粒子を拘束しうる。一方トナーが現像に十分な盪コーテ
ィングされるためには、現像ローラー表面は粗であるこ
とが望ましく、上述の表面ＫＪ］さ０．２μｍはその限
界の値である。また表面粗さ０．２μｍ　ＤＪ　’ｌ’
であると、特に低湿度環境下においてトナーのコーティ
ングムラが発生し易い。

一方、現像ローラー表面を粗面化していくと、磁性粒子
を拘束するためには現像ローラーと規制部材との間隔を
狭くする必要がある。これは粗面化によシ磁性粒子を搬
送する力が増し、現像ローラーと規制部材との間で形成
されるブラシのＪ憂さを短くしないと、この搬送力によ
シブラフが切断されて磁性粒子が規制部材を越えて搬送
され易くなるためである。

現像ローラのみ（面徂度を５μｍとしたときには現像ロ
ーラーと規制部材の間隔を磁性粒子径とほぼ同一程度に
しなければならず、その結果この間隔に磁性粒子がつま
シ均一なコーティングが達成できなくなる。

磁性粒子としてはトナー粒子の平均粒径の１〜５０倍の
平均粒径を有していることが望ましい。磁性粒子の粒径
がトナー粒子よシ著しく小易く、逆に磁性粒子がトナー
よシ著しく大きいと、トナー量が少なくなってトナーと
磁性粒子の攪拌が悪くなシ、また得られるトナーコーテ
ィングに筋が発生し易い。磁性粒子としては鉄粉、フェ
ライト粒子等をはじめ二成分現像法でキャリアとして広
く知られているものが使用できる。

現像部においては現像ローラーと静電像保持体との間に
交流バイアス電圧を与え、トナー粒子の往復運動を行な
わせる。周波数は現像速度によシ決められ、商業用複写
機においては数十ヘルツまで低くしても現像ムラのない
良好な画像が得られた。交流波形は正弦波のみならず、
矩形波、三角波でもよく、又、必ずしも対等波形でなく
てよい。また、上記交流バイアスを印加した場合、非画
像面においてもトナー付着を発生し、地力ブリを生じる
。この場合、交流バイアスにｉｆｆ流電圧を加えるとよ
い。爽施例によると％１２０１１１１／秒の速度で移動
する静電体保持体１に対して現像部で１匂方向に等速で
現像ローラー１１を回転して現像する場合、現像ローラ
ーと静電像保持体との間隙を３００μに保ち。

現像ローラーと磁性体規制部材１５との１１１隙を２０
０μに保ち、約８０μのトナ一層を現像ローラー上に形
成させ交流波形として、周波数８００　Ｈｚ％電圧のピ
ーク対ピーク値４５０ｖに直流成分＋２５０ｖを加えて
、電圧のピーク値十７００Ｖ及び−２００ｖの交互バイ
アス電圧を′α源１６よシ与えたところ、画像カプリの
ない階調性の良好な画像が得られた。

画像濃度とトナ一層の厚みとの関係は、通常用いる４〜
２０μ前後のトナー粒子について、トナーｊ−厚が５０
μ付近までは現像画像濃度がトナ一層の厚みの変動に対
して大きな影響を受け易いのに対し、１５０μ以上では
濃度は飽和する傾向にある。

従って、トナ一層厚が５０μ以下では画像濃度が不安定
で、その均一な分布を保つ様にトナ一層を制御すること
が欠せないが、３０μ以上では良好な濃度を簡単に得ら
れるので好ましい。

一方、トナ一層厚が１００μ以上では略飽和状態に達し
ているので、濃度に於ては問題はない。従って、静電像
保持体面との間隙を調整するためにはこの範囲のトナ一
層厚は任意に用いうる。但し、トナ一層厚の増大は一方
でトナー補充の増大を招くので、経済性、操作の簡易性
の観点からは、１００μ以下で現像することに好ましい
ものである。

この様にして現像番終了した現像ローラー表面は、スク
レーパー１３によって残留トナーが除去される。これは
必ずしも必要ではな−か、この様に現像後の現像ローラ
ー上のトナーを除去することによって、次回の磁気ブラ
シによるトナー塗布が十分均一に行なわれ、又前回の残
留トナーの有無によシ次回の現像画像に時として現われ
る現像ローラー上のゴーストの発生を防止することがで
きる。スクレーパ一部材としては金属薄片、例えば０．
１〜０．２朋稈変のリン青銅根伐はゴム板、例えばゴム
硬度６０〜９０゜のウレタンゴム等が好適に用いうる。

なお、第２図及び第３図の現像ローラー１１の内部に磁
石を設けてもよ＾。これは、磁気ローラー８から現像ロ
ーラー１１へのトナーと磁性粒子の受け取り効果を向上
させ、又、両ローラーの接触部でのトナーと磁性粒子の
攪拌を十分に行なう点で効果がある。

第４図は本発明に基づく現像装置を適用したカラー画像
形成装置の具体例構成を示す。

感光体ドラム２１は、導電性層、光導電性層及び絶縁性
層を４本構成とする感光体を表面に設けたものである。

原稿台ガラス２２上に複写すべき原稿を載置し、照明ラ
ンプ２５によ）照明する。原稿を走査する走査ミラー２
４．２５が、ドラム２１０回転と同期して、原稿の走査
を成し、２４’、２５’の位置迄移動する。このとき照
明ラング２３も共に移動して２６′の位置に移動する。

走査された原稿の光像は、レンズ２６、ミラー２７、色
分解手段２８及びミラー２９を介して更に、露光同時除
電器５０を通して感光体面に露光される。色分解手段２
Ｂは、各分解色に応じてｔ２Ｂ、、緑２８□、赤２８．
及びＮ　Ｄ　２８４の各フィルターのいずれかを用いる
様に切換可能に設けたものである。

一方、感光本ドラム２１の表面は予めグレード・クリー
ナー３１で清掃され、次いで前露光ランプ５２及び前除
題器３３によシ前回の潜像の影４が除去される。梃に感
光体ドラム２１の表面は一次帯電器５４により一様に帯
電され、次に原稿の光像露光と共に露光同時除電器３０
番Ｃよって除電される。

続いて、全面露光用光源３５により、感光体に全面均一
露光が施されて、感光体表面に高コントラストの静電潜
像が形成される。

次いで１本発明に基づくイエロー５６４．マゼンタ３６
□、シアン３６５．及びブラック５６４の各色の非磁性
トナーを供給する複数の現像ユニットを有する現像器３
６の所定二ニットによシ、現像が成される。これら各現
像ユニット３６．〜３６４には前述した第２図Ｃζ示す
本発明の現像装置が適用され、それぞれのユニットは現
像ローラー１１及び磁気ローラー８を具備している。

一方、現像々を転写する転写材５７＆ま、送シ出しロー
ラー３８によって、転写ユニット３９へ送られる。転写
ユニット５９はグリッパ−４０を有し、転写材３７の先
端を把持することにょ夛転写材を保持する。転写材３７
は転写ユニット５９内の転写コロナ放ｉｔ器４１により
背面からコロナ放電を施され、感光体面上の現像々が転
写される。転写材３７′”は単色コピーの場合は直ちに
分離爪４２の作動によシ転写ユニットより分離される。

一方、多色再現の場合、再現すべき２色乃至３色の現像
々の転写を終了する迄、転写ユニット５９のグリッパ−
４０は開放せず、又分離爪４２も作用せずに転写材を保
持する。

いずれの場合も、分離後の転写材５７は搬送ベルト４３
によシ加熱定着ローラー４４へ導かれ、転写された現像
々が加熱定着される。そして、定着終了後、転写材は排
紙トレー４５上に排紙で清掃され、次の複写丈イクルに
備えられる。

尚、上記現像ユニツ）　５６１，３６□、３６．で用い
らレタイエロー、マゼンタ、シアンの各色非磁性トナー
は下Ｖ己の組成で両値したものである。

シアン・トナー ポリエステル樹脂　９４部 フタロシアニンブルー　５部 荷電制御剤　１部 マゼンタ・トナー ポリエステル樹脂　９４部 ローダミン系レーキ顔料　５部 荷電制御剤　１部 イエロー・トナー ポリエステル樹脂　９４部 ハンディエロー　５部 荷電制御剤　１部 上記の各トナーの平均粒径は１０μであった。

これらを各々磁性粒子としての鉄粉と共に混合し上記各
現像ユニットの磁気ローラーにて磁気ブラシを形成し、
現像ローラーへ非磁性トナーを塗布して現像を行なった
。

このように、本発明による現像装置を適用したカラー画
像形成装置では、非磁性トナーを用いるので、色の再現
性のよい画像が得られる。

これに対して従来の磁性トナーを用いた現像°装置では
、トナーに含まれる磁性体によってトナーが黒味を帯び
、カラー現像剤としては鮮明度の低ぐ、利用し難いもの
でおった。

以上のように、本発明では非磁性トナーを用いて上述の
現像方法によシ現像を行なうので、カブリのない良好な
画像が得られる。また、本発明では磁気手段と現像剤担
持手段と用いるので、非磁性トナーと磁性粒子の攪拌が
十分に行なわれ、現像剤担持手段又は磁性粒子との摩擦
によシ非磁性トナーに十分なトリボ電荷の付与を行なう
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は画像形成装置の概略説明図、第２図は本発明に
係る現像装置の構成図、第３図は本発明による非磁性ト
ナー塗布の説明図、第４図は本発明の現像装置を適用し
たカラー画像形成装置の構成図である。 図において、１は静電像保持体、３は現像装置、７＃′
ｉ現像剤、８は磁気ローラー、９はスリーブ、１０は磁
石、１１は３Ａ像ロー−）−，１２は磁気プラン、１５
ｑ磁性体規制部材、Ｔは非磁性トナー、Ｍは磁性粒子を
表わす。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 竹像保持体上の潜像を現像する現像装置において、表面
   に非磁性トナーと磁性粒子を有する現像剤の磁気ブラシ
   を形成する磁気手段と、この磁気ブラシに接触して磁気
   ブラシから現像剤を受取る現像剤担持手段と、上記磁気
   ブラシが接触する領域から現像剤担持手段の移動方向に
   対してド流側であって、上記磁気手段の磁界が及ぶ範囲
   に、１児像剤↑Ｕ持手段に対向して設けた磁性体規制部
   材とを有し、この磁性体規制部材により現像剤担持手段
   に上記非磁性トナーを塗布して潜像保持体に面する現像
   領域へトナーを導き、ｆｊ保を現像することを特徴とす
   る現像装置。