JPS634280A - 現像剤層形成方法及び現像装置 - 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〕 本発明は電子写真法あるいは静電記録法などによって形
成された潜像を現像する現像装置に使われる現像剤層形
成方法及びそれを用いた現像装置に関するものである。

〔背景技術〕

従来、２成分現像剤の現像方法は種々提案され又実用化
されている。しかし、いずれの現像方式においても、現
像部での現像条件に合った２成分現像剤の磁性キャリア
粒子とトナー粒子との混合比率を安定化することは極め
て難しく、このため比較的複雑な装置で構成されていた
。このため現像装置が大型で高価なものとなり、又、応
答性が悪い等のことから現像画像の画質が悪いなどの欠
点があった。

〔発明の目的〕

従って、本発明は現像に必要な最適現像剤塗布状態を小
形で簡易で安価に提供することを主たる目的とする。

本発明の第１発明は、安定した磁性現像剤層を形成する
方法を提供し、本発明の第２発明は、それを実施する最
良の現像装置で、しかも、良質の高画像を形成できる現
像装置を提供するものである。

〔発明の概要〕

本発明第１発明は、トナー粒子と磁性キャリア粒子とを
有する磁性現像剤の層を形成する現像剤層形成方法であ
って、 磁性現像剤を現像剤担持体表面に供給する供給容器内に
、磁界発生手段を有する現像剤担持体表面の上層として
現像剤担持体の移動に伴って移動する移動層と、移動層
の上層として現像剤担持体の表面に沿って延在する実質
的な磁性現像剤の不動層とを形成しながら、容器外へ移
動する現像剤担持体表面に現像剤層を形成することを特
徴とする現像剤層形成方法であり、第２発明は、現像剤
搬出域に設けられた現像剤層規制部材と、現像剤層規制
部材と一体又は別体で、規制部材の容器内の 側に設けられ、磁性現像剤を移動を阻止する阻止部材と
、を有し、 容器内に現像剤担持体表面の上層として現像剤担持体の
移動に伴って移動する移動層の上層に実質的な磁性現像
剤不動層を形成することを特徴とする現像装置である。

〔実施例〕

第１図は本発明の実施例による現像装置の断面図である
。

本図において、ｌは像されるべき静電潜像を担持する静
電潜像担持体であり、具体的には無端移動可能な感光ド
ラムあるいはベルトもしくは誘電体ドラムあるいはベル
トなどである。この上に静電潜像を形成する方法は本発
明の要旨ではな（、公知の方法でよい。本実施例では静
電潜像担持体は電子写真法によって静電潜像が形成され
る感光ドラムであり、矢印ａの方向に回転可能である。

本実施例の装置は現像剤容器２１、現像剤保持部材であ
る現像スリーブ２２（以下単にスリーブと呼ぶ）、磁界
発生手段である磁石２３、スリーブ２２上で現像部に搬
送される現像剤の量を制御する規制ブレード２４（以下
単にブレードと呼ぶ）、交互電界形成手段である電源３
４などを有する。以下それぞれの構成を説明する。

容器２１は磁性粒子２７とトナー粒子２８とを混合物と
して有する現像剤を収容する。トナー粒子は本実施例で
は、例えばカーボン１０部、ポリスチレン９０部を主体
として形成された粒径３〜２０μｍの非磁性トナー粒子
である。トナー粒子と磁性キャリア粒子とを有する現像
剤は本実施例では、スリーブ２２近傍で移動層２９を形
成し、スリーブ２２から離れたところでは不動層３０を
形成している。スリーブ２２の上層にスリーブの移動に
伴って移動する移動層を移動層の上層に不動層を有して
不動層の上層には、トナー粒子のみの上層が形成されて
いる。この不動層は、実質的に不動であれば良く、この
範囲としては、全体の移動が全（ないか又は、あっても
極めて微速（好ましくは毎秒数１０ミリ以上の移動層に
対して毎秒１ミリ以下、さらに好ましくは毎秒０．１ミ
リ以下が良い）なものを含む。

スリーブ２２は、例えばアルミニウムなどの非磁性材料
製であり、容器２１の上記開口部に設けられ、その表面
の一部を露出させ、他の面を容器２１内に突入させてい
る。スリーブ２２は図面に直角な軸の回りに回転可能に
軸支され、感光ドラムの周速とほぼ等速で矢印すで示す
方向に回転駆動される。本実施例ではスリーブ２２は円
筒状のスリーブであるが、これは無端ベルトでもよい。

また、本実施例では、ドラム、スリーブ従動等速とした
がスリーブの周速は、等速でなくてもよく回転方向も逆
転してもよい。

スリーブ２２は感光ドラム１に対して微小間隙をもって
対向して現像部を構成する。この現像部にはトナーおよ
び磁性粒子がスリーブ２２によって搬送され、現像され
る。

磁石２３はスリーブ２２内部に静止的に固定され、スリ
ーブ２２の回転時も不動である。磁石２３は後述のブレ
ード２４と協働してスリーブ２２上への現像剤塗布量を
制御するＮ磁極２３ａ１現像磁極であるＳ磁極２３ｂ１
現像部通過後の現像剤を容器２１内に搬送するＮ磁極２
３ｃおよびＳ磁極２３ｄを有する、また、磁極２３ａお
よび磁極２３ｄとからなる磁界と現像剤移動限定部材２
６とによって、不動層３０を形成する。Ｓ極とＮ極は逆
でもよい。この磁石は本実施例では永久磁石であるが、
これに代えて電磁石を使用してもよい。

ブレード２４は本実施例では、少なくともその先端が例
えばアルミニウムなどの非磁性材料製であり、容器２１
の開口の上部近傍でスリーブ２２の長手方向に延在し、
その基部は容器２１に固定され、先端側はスリーブ２２
の表面に間隙をもって対向している。ブレード２４の先
端とスリーブ２２の表面との間隙は５０〜５００　μｍ
、好ましくは１５０〜４００μｍであり、本実施例では
３５０μｍである。この間隙が５０μｍより小さいと、
磁性粒子がこの間隙部に詰まり易＜、ＳＯＯμｍを越え
ると、磁性粒子およびトナーが多量に間隙を通過し、ド
ラムとスリーブの間隙に現像剤が溜まりスリーブ２２上
に適当な厚さの現像剤層が形成できない。現像剤層の厚
さは後述の現像部における感光ドラムｌとスリーブ２２
との間隙よりも小さい（ただしこのとき現像剤の厚さと
は磁力が働いていない状態でのスリーブ２２上での厚さ
である）。このような厚さの現像剤層を作るためには、
ブレード先端とスリーブ面との間隙は、スリーブ面と感
光ドラム面の間隙と同等または小さいことが好ましいが
、それ以上にしても可能である。

ブレード２４の容器２１内部側には、装置発明の阻止部
材としての磁性粒子移動限定部材２６が設けられ、これ
は後述の磁性粒子の容器２１内での移動領域制限する。

方法発明としては、メツシュ状の袋で、実質的な阻止部
材として作用させ、不動層を形成しても良い。

電源３４は感光ドラムｌとスリーブ２２との間に電圧を
印加して、それらの間の空隙に交互電界を形成させ、ス
リーブ２２上の現像剤からトナーを感光ドラム１に転移
させる。電源３４による電圧は正側と負側のピーク電圧
が同じである対称型交互電圧でも、このような交互電圧
に直流電圧を重畳した形の非対称交互電圧でもよい。具
体的な電圧値としては、例えば暗部電位−６００Ｖ、明
部電位−２００Ｖの静電潜像に対して、−例として、直
流電圧−３００ｖを重畳してピーク・ピーク電圧を３０
０〜２０００Ｖｐｐ。

周波数２００〜３０００Ｈｚ交互電圧をスリーブ２２側
に印加し、感光ドラム１を接地電位に保持する。

容器２１の下部は感光ドラムｌの方向に延びて延長部を
構成し、現像剤（特にトナー粒子）が外部に漏れること
を防止している。また、このような漏出の防止をさらに
確実ならしめるために、前記延長部の上面に、漏出現像
剤を受取ってこれを拘束する部材３９を設けている。さ
らに、前記延長部の先端にはスリーブ２２の長手方向に
沿って飛散防止部材４０が固定されている。この部材４
ｏにはトナー粒子と同極性の電圧を印加してもよい。こ
れによって現像領域から飛散したトナーを電界によって
感光ドラム１の方向へ押しっけ、トナーの飛散を防止す
ることができる。

スリーブ２２の長手方向両端部には、現像剤阻止部材２
５が設けられ、スリーブ２２両端部での現像剤の塗布を
阻止している。

つぎに本実施例の現像装置の作動について説明する。ま
ず、容器２１に磁性粒子２７を投入する。

投入された磁性粒子は磁極２３ａおよび２３ｄによって
スリーブ２２上に保持され、容器２１内に面するスリー
ブ２２の表面全体に亘って付着し、磁性粒子層を構成す
る。その後、トナー２８を容器２１内に投入し、前記磁
性粒子層の外側にトナー層を形成する。前記の最初に投
入する磁性粒子２７は磁性粒子に対して、もともと２〜
７０％（重量）トナーを含むことが好ましいが、磁性粒
子のみとしてもよい。磁性粒子２７は一部スリーブ２２
表面上に磁性粒子層として吸着保持されれば、装置の振
動やかなり大きな傾きによっても実質的に流動あるいは
傾斜は発生せず、スリーブ２２の表面を覆った状態が維
持される。

つぎに、スリーブ２２を矢印方向に回転すると、磁性粒
子は容器２１の下部からスリーブ２２の表面に沿った方
向に上昇し、ブレード２４の近傍に至る。

このとき、磁性粒子の動きは２層に分かれスリーブ２２
表面近傍では、スリーブ２２の回転と同一方向にスリー
ブ２２の回転速度に対して約０．５〜２０．０％の速度
で移動する移動層２９とその外側に位置し実質的に移動
しない不動層３０（この内、実質な不動層は、３０−ａ
までで、３０−ａより先の部分は増大して不動層となっ
たり減少したりする。）とを形成する。前もって移動層
２９中の磁性粒子の一部は容器２１の下部の磁性シール
３２と不動層３０下端との間のトナー粒子取り込み領域
Ａでトナーを取り込み移動層を通ってブレード２４の矢
端とスリーブ２２の表面との間隙を通過し現像部へ至る
。

この実質的な不動層を磁性現像剤で形成することは、不
動層自体がトナー粒子と磁性キャリア粒子を有している
ため移動層の表面に対する帯電付与効果や、トナー粒子
の供給や回収によるバランスの安定化効果が期待できる
ために、現像性が向上されるものと考えられる。同時に
不動層の存在によって不十分なトナー粒子が移動層に直
接とり込まれた時に即時容器外に搬出される不都合が解
決され、安定した現像剤層が形成される。

スリーブ２２の回転とともにこのように移動することに
よって、移動層２９中でトナー２８は磁性粒子２７およ
びスリーブ２２表面との摩擦によって帯電する。

ブレード２４の手前近傍では、スリーブ２２の表面に近
い磁性粒子２７は磁極２３ａによってスリーブ２２表面
に引付けられ、スリーブ２２の回転とともにブレード２
４の下方を抜けて容器２１外に出る。このさい磁性粒子
２７はその表面に付着したトナーを一緒に運び出す。ま
た帯電したトナー粒子２８の一部はスリーブ２２表面に
鏡映力によって付着したままスリーブ２２上を容器外に
出る。ブレード２４はスリーブ２２上に塗布される現像
剤量を規制する。

このようにしてスリーブ２２の表面上に形成された現像
剤層（磁性粒子２７とトナー２８との混合Ｆ）はスリー
ブ２２の回転とともに感光ドラム１と対面する現像部に
至る。ここでは、感光ドラム１とスリーブ２２との間に
印加される交互電界によってトナーがスリーブ２２の表
面および磁性粒子の表面から潜像上に転移し、該潜像を
現像する。本実施例では、交互電界を印加したが、他の
知られた方法でもよい。

ひきつづくスリーブ２２の回転によって、現像に消費さ
れなかったトナー粒子および磁性粒子は容器２１内に回
収され、容器２１内で前述の取込み作用によって再びス
リーブ２２上に塗布される工程を繰返す。この再度の循
環時に磁性粒子は容器２１下部のトナー層からトナーを
取込んで、現像に消費された分のトナーの供給をすばや
（受る。

なお、前記磁性粒子としては、フェライト等の磁性材料
単位からなるもの、それらに被覆を施したもの、あるい
は、いわゆるバインダ型磁性キャリア等を使ってもよい
。また、絶縁性トナーとしても、非磁性トナー、磁性ト
ナー（磁性キャリア粒子よりも磁性の弱いものが良い）
のどちらを使ってもよい。

第２図はトナー補給口における挙動を説明するための拡
大断面図である。以下は、実質的な不動層（３０−ａ）
までの効果の最も好ましいものである。現像部でトナー
が消費されると、現像剤中のトナー濃度減少することに
よって現像剤の見かけの体積■が減少する。このとき移
動層２９の体積が減少するのを防ぐために不動層３０が
変形するものの実質的な不動層３０−ａまではほとんど
変化しない。この不変部分の形が固定磁界より発生する
磁力線３１に沿って、現像剤担持体回転方向に関して上
流側から下流側へ移動するようにすばやく減少変形し、
第２図の点線３０−ａのようになる。この点線３０−ａ
は実質的な不動層である。つまり、移動層２９とトナー
層との接触面積、実質的なトナー粒子取込み領域Ａが増
え、トナー補給のための開口部が開き、トナー取込みを
容易にし、Ｔ／Ｃ比を増加させる。

また逆にＴ／Ｃ比が増加すると現像剤の体積が増加し、
移動層２９の体積が増加するのを防ぐために不動層３０
の形が磁力線３１に沿って不動層の失地が現像剤の上流
側へ移動するようにすばやく変形し、第２図の一点破線
３０−ｂのようになる。つまり移動層２９とトナー層と
の接触面積が減りトナー補給のための開口部が閉じて、
トナー取込みを抑えることによって、Ｔ／Ｃ比を下げる
方向に働（。このように見かけ上の不動層（３０−ａ〜
３Ｏ−ｂ）が磁力線３１に沿って変形移動することによ
って不動層３０が自動シャッターの役目をし、トナーの
取込みを制御できる。しかし、固定磁界による磁性粒子
の磁気拘束力が弱かったり、現像剤移動限定部材２６の
形状が適当でなかったり、現像剤量が適正でないなど、
不動層が磁力線に沿って動かない場合は第３図のように
、Ｔ／Ｃ比の増減による現像剤の体積増減は見かけ上の
全体不動層の形を実質的な不動層に加わる可変部分によ
りＴ／Ｃ比が下がった場合は３０−ｃのように、また、
Ｔ／Ｃ比が上がった場合は３０−ｄのように変形し、ト
ナー補給のための開口部を開閉することができなくなる
。従って不動層３０がシャッターの役目をせずトナーの
取込みを制御することができないが、移動層側の実質的
な不動層の摩擦、トナーバランス、新規トナー。

の進入防止効はすべて得られるのである。このような場
合に、本発明者らは固定磁界の磁極配置および磁力、現
像剤移動限定部材の形状、現像剤量、そして取り扱いま
で含めた現像内容の形状などを検討し、不動層が磁力線
に沿った移動・変形させることに成功した。これは本件
とは別の発明として認められるものである。このとき不
動層を安定に形成し、移動層を制御することが、Ｔ／Ｃ
比の安定化及びトナー粒子の比電荷の安定化に継かった
ものと考えられる。第４図に、１５００枚の耐久実験で
得られたＴ／Ｃ比の変動を示す。第４図中のａは、不動
層が安定に存在しない場合の曲線であり、ｂは不動層が
安定に存在する場合の曲線を示す。このように不動層が
安定に存在し、且つ、不動層が磁力線に沿って移動する
場合は、Ｔ／Ｃ比が安定していることがわかった。この
ＴＺＣ比の安定化がトナー粒子の比電荷の安定性と強く
結びついていることもわかった。ちなみに、本実施例に
おけるトナー粒子の比電荷は、吸引法によると約１４μ
ｃ／ｇであった。この新たなる本発明としての必須構成
は、第６図に示すように、Ｎ極、Ｓ極の最大磁束密度を
与える中心が、スリーブに作る中心角θが図中の容器内
部材が作る中心角θ１より大きいことである。これによ
って上記磁力線を形成し、上記効果を得ることができる
。

つぎに、第２図中の移動層２９の挙動について説明する
。トナー補給の開口部（磁性シール３２と不動層３０と
の間の空間より取込まれたトナーは最初電荷を持たない
ものが多いか、移動層において磁性粒子２７とトナー粒
子２８との混合過程で現像に最適な電荷を徐々に与えら
れ現像剤規制ブレード２４手前までにほぼ全てのトナー
粒子に均等に電荷が与えられる。このように移動層２９
はトナーの電荷付与過程に強（関係している。また、こ
の移動層２９はその外側に存在する不動層３０から常時
圧力を受けることによって移動層中での電荷付与の制御
を行なっているものと考えられる。このように、移動層
、不動層の相互の役割を考えると、移動層を制御する意
味から不動層の存在が重要となって（る。このため、不
動層が磁力線に沿って安定に移動するためには、以下に
示すように不動層安定化のための補助手段が設けられる
ことが望ましい。第５図に不動層安定化のために現像剤
移動限定部材２６を変形した断面図を示す。

これによると、磁力線にほぼ沿うような形で現像剤移動
限定部材からひさし状のものを出して、不動層を囲むこ
とによって、より一層の安定化をもたらすことがわかっ
た。また、磁性体等を設けることによって、磁気拘束力
で不動層を安定化してもよい。

このように不動層を安定化し、トナー取り込みを制御す
るためにはトナー補給開口部において不動層が磁力線３
１に沿って移動することが不可欠となってくる。このた
めには、磁力線がトナー補給開口部を開閉する方向に存
在する必要がある。本実施例では第６図に示すように、
トナー補給開口部（広義の意味で角度θ１に対応）から
磁極を外すことによって磁力線３１をスリーブ２２の外
周にほぼ沿うように配することが可能となり、不動層３
０をより安定にしＴ／Ｃ比をさらに安定化するとともに
、磁力線がトナー取り込み開口部（角度θ２に対応）に
おいて、不動層３０がシャッターの役割をする方向に配
することができた。このため、さらに応答性の優れたカ
ブリ、ムラ等のない現像装置を作ることができた。

〔効果〕

以上説明したように、本発明によれば現像装置において
磁性粒子とトナー粒子との混合物からなる現像剤を簡易
で安価な機構により作製でき、このため、現像に必要な
最適の現像剤塗布条件を満たすことができ、常時良好な
高画質の現像画像が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例による現像装置の断面図である
。 第２図、第３図は第１図の主要部を拡大した説明図であ
る。 第４図は本実施例による耐久実験中のＴ／Ｃ比の変動を
示すグラフ図である。 第５図は本実施例による現像剤移動限定部材の断面図で
ある。 第６図は本実施例による磁極配置を示す説明図である。 ｌ・・・・・・・・・静電潜像担持体（ドラム）、２１
・・・・・・・・・現像容器、 ２２・・・・・・・・・現像剤担持体（スリーブ）、２
３・・・・・・・・・磁気ローラ、 ２４・・・・・・・・・現像剤規制プレート、２６・・
・・・・・・・現像剤移動限定部材、２７・・・・・・
・・・磁性粒子、 ２８・・・・・・・・・トナー粒子、 ２９・・・・・・・・・移動層、 ３０・・・・・・・・・不動層、 ３１・・・・・・・・−磁力線、 ３２・・・・・・・・・磁性シール、

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）トナー粒子と磁性キャリア粒子とを有する磁性現
   像剤の層を形成する現像剤層形成方法であって、 磁性現像剤を現像剤担持体表面に供給する供給容器内に
   、磁界発生手段を有する現像剤担持体表面の上層として
   現像剤担持体の移動に伴って移動する移動層と、移動層
   の上層として現像剤担持体の表面に沿って延在する実質
   的な磁性現像剤の不動層とを形成しながら、容器外へ移
   動する現像剤担持体表面に現像剤層を形成することを特
   徴とする現像剤層形成方法。
2. （２）上記不動層は、現像剤の層厚を規制する規制手段
   と容器下方のトナー粒子取り込み領域Ａとの間にわたっ
   て存在し、不動の上層はトナー粒子層である特許請求の
   範囲第１項記載の現像剤層形成方法。
3. （３）トナー粒子と磁性キャリア粒子とを有する磁性現
   像剤を用いて現像を行う現像装置において、磁性現像剤
   を収納し、磁界発生手段を有する現像剤担持体を開口部
   に有し、磁性現像剤の搬出と搬入を許可する現像容器と
   、 現像剤搬出域に設けられた現像剤層規制部材と、現像剤
   層規制部材と一体又は別体で、規制部材の容器内側に設
   けられ、磁性現像剤の移動を阻止する阻止部材と、を有
   し、上記磁界発生手段は、現像剤担持体表面にわたる磁
   力線を形成する磁極を有し、容器内に現像剤担持体表面
   の上層として現像剤担持体の移動に伴って移動する移動
   層の上層に実質的な磁性現像剤不動層を形成することを
   特徴とする現像装置。