JPS63243982A - 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】 産業上の利用分野 本発明は、−成分磁性トナーを用いる現像装置に関し、
特に電子写真法を利用した複写装置、あるいは印字装置
などの現像装置に関するものである。

従来の技術 一般に像担持体上の静電潜像を現像する方法には、現像
剤がトナーとキャリアから成る二成分現像法とトナー単
体で構成される一成分現像法とがある。二成分現像法で
は、可視像となるトナーはキャリアと異なる帯電極性を
もち、現像装置内でキャリアと攪乱されることにより比
較的安定した帯電が行われ、一定の負荷量をもつ。しか
しながらキャリアに寿命があるために、一定期間後に現
像剤を交換しなくてはならず、またトナーは現像毎に消
費されるがキャリアは殆ど消費されることがないために
、常に安定した画像を得るためには新たに補給されるト
ナーとキャリアとの摩擦帯電を担う大型の攪乱装置を現
像装置内に設ける必要がある。

近年ではこの問題点を解決するために、数多くの現像装
置で一成分現像方法が用いられている。

例えば米国特許第３，９０９，２５８号公報に見られる
ような低抵抗トナーを用いて磁気ブラシを形成し、像担
持体上の静電潜像に接触させることにより静電潜像とは
逆の負荷が誘起されることを利用して現像を行なういわ
ゆるマグネダイナミック法や、あるいは英国特許第１．
３９６，９７９号公報に見られるようなトナーを導電部
材間の高電場下において物理的に急速攪乱することによ
りトナーに注入帯電が行なわれることを利用した現像法
や、米国特許第４，１０２，３０５号公報に記載されて
いるような一定値以上の電界を印加すると抵抗値が急激
に低下する現像剤を用いて、静電潜像担持体とトナー保
持部材との間に交番電界を発生させ静電潜像を顕像化す
る現像法や、米国特許第４，２５９，４２７号公報に見
られるようなトナー相互による摩擦でトナーを帯電させ
静電潜像を現像する方式や、米国特許第４．２９２．４
２７号公報に記載されているようにトナーを保持してい
る部材やトナ一層を規制する部材との摩擦でトナーを帯
電させトナ一層を静電潜像に直接接触させずに非接触の
状態で静電潜像担持体とトナー保持部材の間に交番電界
を印加しトナーを選択的に飛行させるいわゆるジャンピ
ング現像法などが上げられる。

このように−成分現像剤を用いた現像装置におけるトナ
ーの帯電は、トナーが現像剤保持部材や現像剤規制部材
などの導電部材との接触帯電やこれら部材からの電荷注
入、さらにはトナー粒子相互の摩擦帯電によるものが大
部分を占める。

発明が解決しようとする問題点 上述したトナーの帯電方法において低抵抗トナーを用い
た方式は像担持体に現像されて付着したトナーを転写紙
（普通紙）に転写することが通常の電界を利用した方法
では困難である。

導電部材からの電荷注入による方法は、現像装置が複雑
化し一成分現像剤による現像装置の長所が損なわれる。

更に、非画像部へのトナー付着（いわゆるカプリ）を防
止するためにトナー保持部材に一定のバイアスを与えて
これを防止しているが、このバイアスによる電界によっ
てトナーが所望とは逆極性に帯電され非画像部へのトナ
ー付着を招く。

トナー粒子相互の摩擦による帯電方法では、同種の粒子
の帯電であるためにトナー同志の比較的激しい攪乱が必
要である。このためトナー保持部材に内包される磁気ロ
ーラを高速で回転させて攪乱を発生させている。この磁
気ローラを高速で回転させることは、トナーをトナー保
持部材から飛散させ現像装置、あるいはその周辺を汚染
させメンテナンス周期を短縮することにおいて不利益が
多い。

トナー保持部材となる導電性部材やトナー規制部材との
接触による帯電法では必然的に接触し得るトナーの量が
導電性部材によって制限されトナ一層の厚さは薄層とす
る必要がある。また、薄層で静電潜像に対して非接触現
像を行うために画像濃度を十分に得ることが出来ない。

加えて、トナ一層を薄層化するために規制間隙を小さく
することから、規制部材の上流側において、トナーが造
粒現象によりブロック化し規制間隙に対して目詰まりを
生じ、トナー薄層に筋状の不均質をもたらし画像上に濃
度むらを来す。また、この造粒現象は画像の解像度を上
げるためにトナー粒径を通常の十数ミクロンから数ミク
ロンに下げた場合に著しく生じ易い、他方、上記目詰ま
りを回避するために規制間隙を拡大した場合には、規制
部材や保持部材などによる摩擦が不十分になるために現
像に必要な電荷をトナーに与える機能が低下し、画像品
質が悪化する。

本発明は、以上の点に鑑みてなされたものであって、ト
ナー保持部材上のトナ一層が静電潜像に対して接触摺擦
し得るに十分な層厚を維持しながらトナ一層厚、ならび
にトナーの帯電電荷を長期間に亙って均質安定に得られ
る現像装置を提案することを目的とするものである。

問題点を解決するための手段 上記問題点を解決するために本発明の現像装置は、像担
持体の表面に磁性トナーを摺擦するためにその表面にト
ナーを保持して回動するトナー保持部材と、トナー保持
部材の裏面側に配設された磁界発生手段と、トナー保持
部材の表面に近接して配置された前記磁性トナーを薄層
化するための規制部材と、前記規制部材の上流側で、か
つ前記磁界発生手段の磁界が及ぶ範囲のトナー保持部材
表面近傍に配設された磁性トナーを攪乱するための回転
円筒状部材とを具備し、前記規制部材と前記回転円筒状
部材に対して磁界を及ぼす磁界発生手段の磁極が同一磁
極である構成を備えたものである。

作用 本発明は上記した構成によって、トナー保持部材に保持
されて規制部材に至る磁性トナーをその上流側において
磁界中を通過させつつ回転円筒状部材により機械的に強
制的に攪乱し、トナー保持部材、或いは回転円筒状部材
と十分な摩擦帯電を行わしめるために、十分な画像濃度
を得るために比較的厚いトナ一層をトナー保持部材上に
構成しても長期間に亙って安定な電荷を保持した均質な
トナ一層が得られ、この磁性トナ一層によって像担持体
の表面を摺擦することから、その結果均一で高濃度な地
かぶりの少ない高品質の画像を得ることが可能となる。

また、規制部材の上流側の同−磁極内にてトナーの攪乱
が行われているためにトナーの造粒、ブロック化が回避
され規制間隙における目詰まりが生じないことから画像
品質の劣化を防止できる。

実施例 以下、本発明の具体的な一実施例について添付した図面
に基づいて詳述する。第２図は、本発明の現像装置が適
用される電子写真法を利用した印字装置の一例を示す内
部構造図である。第２図において、１１は印字装置本体
であって、その略中央部に像担持体、具体的には感光体
ドラムｌが矢符方向へ回転駆動されるように設けられて
いる。ドラム１の周囲には、帯電用チャージャ１２、本
発明に従う現像装置２５、転写用チャージャ１３、分離
除電用チャージャ１４、クリーニング装置１５が感光体
ドラムｌの矢符で示されている回転方向に順次配設され
、ドラム１の回転に伴って動作し、ドラム１の回転と同
期して搬送される転写紙１６上に、トナー像を転写させ
る作像部を構成している。

この作像部は、感光体ドラム１をクリーニング装置１５
によりクリーニングした後、帯電用チャージャ１２によ
り帯電させる。ドラム１のこの帯電表面には、例えば半
導体レーザダイオードと多面回転体、及びレンズ光学系
からなる露光系１７により露光され、静電潜像が形成さ
れる。次に、この静電潜像を本発明に従う現像装置２５
によってトナー現像し、現像後のトナー像を、同期を取
って送られてくる転写紙１６上へ転写用チャージャ１３
によって転写させる。さらに、転写後の転写紙１６は分
離除電用チャージャ１４によってドラム１の表面から分
離される。転写紙１６が分離された転写後のドラム１の
表面は、クリーニング装置１５により残留トナーをかき
落とされ最初の状態に戻る。

作像部の左側には、前記転写紙工６を運ぶベルト帯電用
チャージャ１９によって帯電され、転写紙１６を静電力
によって吸着する搬送ベルト１８、及び転写紙１６上の
転写トナー像を加熱融着させる加熱定着器２０が配設さ
れて通常の電子写真印字装置を構成している。給紙部は
、給紙カセッ）２１が印字装置本体１１の一方の側面へ
張り出す状態で装着され、給紙ローラ２２を駆動するこ
とによって給紙カセット２１から転写紙１６をタイミン
グローラ２３へ送りだし、ガイド板２４によって案内さ
れて、前記作像部へ感光体ドラム１上のトナー像の移動
と同期を取って送り込む。

以上は、本発明に伴う現像装置が適用される印字装置の
一例を示したものである。

第１図は、本発明を前述の電子写真印字装置に適用した
場合の現像装置を示す内部構造図である。

第１図において、像担持体ｌの表面は、アクリル、スチ
ロール、ポリエステル等の樹脂中に、フェライト等の磁
性粉を主成分として混合分散し粉砕した平均粒径が１０
μ程度の高抵抗−成分磁性トナーの薄層２で摺擦される
。この磁性トナ一層２は、回動自在に支持されて矢符方
向に回転駆動されている非磁性円筒状のトナー保持部材
３の周面に保持されて像担持体１の表面に搬送される。

トナー保持部材３の周面外近傍には磁性トナーを貯留し
トナー保持部材３の周面に所定の量ずつトナーを補給す
るためのホッパ４が配設されている。ホッパ４の一端部
にはトナー補給口５が設けられ、他端部にはトナー保持
部材３の周表面に近接して磁性トナー２を薄層化するた
めの規制部材６が配設されている。規制部材６の規制面
とトナー保持部材３の周表面との規制間隙は要求される
トナ一層２厚や規制部材６が磁性か非磁性かによって異
なるが一般的には０．２〜０．５鶴である。規制部材６
のトナーが搬送されて来る上流側には、規制部材６と同
じ様にトナー保持部材３の周表面に近接して回転円筒状
部材７が配設されている。回転円筒状部材７のトナー保
持部材３に対する近接面とトナー保持部材３の周表面と
の間隙は、先の規制部材６に規制されて像担持体１側に
搬送されるトナーの単位時間当たりの量を１とした場合
、回転円筒状部材７とトナー保持部材３との間隙を通過
する量は少なくとも１以上であることが望ましく、この
状態を構成するような間隙にされる必要がある。しかし
ながら、間隙があまりに大き過ぎるとトナ一層の攪乱効
果が減少するので、回転円筒状部材７の材質が磁性、あ
るいは非磁性かによって異なるが約０．３〜１．０鶴程
度がのぞましい。回転円筒状部材７の回転方向はトナー
保持部材３の周面移動方向に対して回転円筒状部材７の
周面移動方向が相反するようにすることがトナー保持部
材３によって搬送されてくるトナ一層２を強制的に攪乱
するために望ましく、またその周速はトナー保持部材３
の周速と同程度で差し支えない。トナー保持部材３の円
筒周面内には、トナー保持部材３の周表面に保持されて
いる磁性トナ一層２をブラシ状に起毛させるために多極
永久磁石８が内包固定されている。その磁極は、通常の
この種の現像装置と同じ様に像担持体１と相対してブラ
シ状トナ一層２で像担持体１を摺擦できる位置に加えて
、規制部材６及び回転円筒状部材７と相対してトナ一層
２をブラシ状に穂立ちさせてトナ一層２厚を規制し、か
つその上流側の回転円筒状部材７の近傍に対して磁界の
作用を及ぼし、この磁場中でトナー保持部材３の周表面
に保持されている磁性トナ一層２を起毛擾乱できる位置
に、特に回転円筒状部材７が磁性部材である場合には、
前記回転円筒状部材７との間で強磁場を形成しこの磁場
中でトナ一層２を起毛擾乱できる位置に配置されている
。磁性トナーは、通常磁場中では磁力線にそって羽毛状
に各粒子が連なり、その層密度が小さくなるので、この
状態でトナー保持部材３に保持され磁場中を通過搬送さ
れることは、トナー粒子が動き易いために容易に攪乱さ
れ、この時回転円筒状部材７の働きは、多極永久磁石８
の形成する磁場内にあって回転するために磁界が揺動し
トナ一層２が機械的にも磁気的にも強制的に攪乱され摩
擦帯電を促進することになる。そして、上記した攪乱に
よりブロック状トナーの発生を回避し、規制部材６近傍
でのトナーのブロック化現象を防止するものである。本
発明の現像装置には本質的には必要な部材ではないが付
加的に回転円筒状部材７の表面に摺擦して、遮蔽部材９
が配設されている。遮蔽部材９は、前記強磁場中で起毛
擾乱された以外のトナーが規制部材６と回転円筒状部材
７の間から侵入することを避けるとともに回転円筒状部
材７の表面に付着したトナーを掻き落とす働きをおこな
う。この間において、他よりトナーが紛れ込むと帯電不
良のトナーが規制間隙を通過して像担持体１との現像領
域に搬送されるために画像濃度の低下や地かぶりを招き
望ましいものではない。本発明の現像装置には、さらに
規制部材６近傍の上流側で残余となったトナーを回転円
筒状部材７の上流側に回送するための手段が付加されて
いる。即ち、規制部材６の下部には、トナー保持部材３
の回動によって搬送されてきたトナーが規制部材６によ
り規制されて余分となるので、余分となったトナーを羽
根車ｌＯによって回収し、遮蔽部材９とホッパ４の底部
の間を通して回転円筒状部材７の上流側に回送出来るよ
うに成したものである。

次に、上記実施例について具体的なデータを付は加えて
さらに説明する。像担持体１は、感光体としてセレンド
ラムあるいは有機感光体ドラムや有機感光体ベルトでも
良く、ここでは直径が８０１１の機能分離型有機感光体
ドラムを用いた。表面帯電電圧は一７００■であり、周
速は１４０鶴／ｓｅｃ、である。磁性トナーは、−例と
してポリエステル樹脂６４．５部、マグネタイト３０部
、電荷制御剤３部、カーボン２部、ステアリン酸０．５
部の比率で周知の方法により混合分散し粉砕した平均粒
径８μのものを利用した。なお、トナーとしては上記組
成に限定されるものではない。トナー保持部材としては
、第１図に従う状態において、直径２０１■の非磁性ス
テンレス円筒材を用い、これに内包されている多極永久
磁石には円筒表面上から計測して９５０ガウスの表面磁
束密度のものを使用した。規制部材には厚さ３１１１の
非磁性ステンレス板、回転円筒状部材には直径１０鶴の
磁性ステンレス円筒材を各々用いた。規制間隙は０．２
ｍｍであり、回転円筒状部材とトナー保持部材との間隙
は０．５０ｍに選択した。像担持体、即ち有機感光体ド
ラムとトナー保持部材表面との間隙は０．４ｍであり、
この条件において感光体表面をトナー薄層は磁界の作用
によりブラシ状に起毛し摺擦できる状態にある。トナー
保持部材の周速は、感光体と同方向に等速とし、さらに
回転円筒状部材の周速はトナー保持部材と相反する方向
に等速である。この時現像位置に達したトナーの帯電電
荷量を測定した結果、−３，２〜−４，６μＣ／ｇであ
った。また、規制部材上流側での残余のトナーは前記し
た比率で約１０％であった。この条件においてトナー保
持部材に一６００■のバイアスを与えて、第２図に示し
た露光系を利用し静電潜像を作成し、反転現像して印字
試験を行った。露光系の解像度は、２０ドツ）／ｎ、即
ち５０μの最小線幅で露光したが、得られた印字品質に
おいては、はぼこれを再現する解像度であった。さらに
この条件において磁性トナー２　ｋｇを消費して連続印
字試験を行ったが、当初の印字品質を維持し解像度の高
い地かぶりの少ない画像が得られた。

上記のような実験によって規制間隙を０．２ｍと一定に
して、トナー保持部材表面と回転円筒状磁性部材の間隙
を調整し、トナーのブロック化現象による縞状地かぶり
、およびトナー薄層の筋状化による白抜け、さらにはト
ナーの帯電電荷量の変化を観察した結果、先に記した間
隙が０．４〜０．９鰭の範囲において解像度の高い地か
ぶりの少ない高品質の画像が得られた。

発明の効果 以上のように本発明は、−成分高抵抗磁性トナーを用い
る現像装置であって、上記トナーがトナー保持部材に保
持されてトナ一層厚の規制部材に搬送されるまでの間に
規制部材の部上流側において磁気的に、機械的に攪乱す
ることから、比較的厚いトナ一層に対して均質に帯電電
荷を付与しながら、トナーの造粒ブロック化現象を回避
し画像濃度の高い、白抜け、縞状地かぶりのない優れた
印字品質を提供するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の現像装置を示す内部構造図、第２図
は、本発明の現像装置が適用される電子写真法を利用し
た印字装置の一例を示す内部構成図である。 ３・・・・・・トナー保持部材、６・・・・・・規制部
材、７・・・・・・回転円筒状部材、８・・・・・・多
極永久磁石。 代理人の氏名　弁理士　中尾敏男　はか１名／　　−−
−イ＆’ｔｕＦｔ４ン［く ？−−トブー眉 ３−−−　ドアｑ糸特↑じｉ ４　−−−　１人、１７マ ｑ　−−−さ厭都羽 ｌθ−羽根車 ７−−イ贋１１ジ］マ子４オ＼、 １１−印芋裁置本体 ／２−一帯電用＋デーシャ １３−−一乾写用＋〒−ジャ ／１ｌ−−ウ外′＃Ｌ踊−在尼号ヤージで１５−−クリ
ーニング表Ｉ １６−−−転写刹〜 １’ｌ−を元治 １８−搬で１公ルト ｚｌ−給紙７７℃、、ト ＺＺ−＞さ結ローラ ど−一一現、休仮置

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）像担持体の表面に磁性トナーを摺擦するために磁
   性トナーを薄層化して供給する現像装置であって、前記
   磁性トナーを摺擦するためにその表面にトナーを保持し
   て回動するトナー保持部材と、トナー保持部材の裏面側
   に配設された磁界発生手段と、トナー保持部材の表面に
   近接して配置された前記磁性トナーを薄層化するための
   規制部材と、前記規制部材の上流側で、かつ前記磁界発
   生手段の磁界が及ぶ範囲のトナー保持部材表面近傍に配
   設された磁性トナーを攪乱するための回転円筒状部材と
   を具備し、前記規制部材と前記回転円筒状部材に対して
   磁界を及ぼす磁界発生手段の磁極が同一磁極であること
   を特徴とする現像装置。
2. （２）トナー保持部材表面の移動方向と回転円筒状部材
   表面の移動方向が相反する方向であることを特徴とする
   特許請求の範囲第（１）項記載の現像装置。
3. （３）回転円筒状部材が磁性材料であることを特徴とす
   る特許請求の範囲第（１）項記載の現像装置。