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発明の名称 現像装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開平11−143222
公開日 平成11年(1999)5月28日
出願番号 特願平9−322206
出願日 平成9年(1997)11月7日
代理人 【弁理士】
【氏名又は名称】倉橋 暎
発明者 多田 達也
要約 目的


構成
特許請求の範囲
【請求項1】 現像容器に収容された一成分現像剤を担持して回転することにより、現像容器内から像担持体と対向した現像領域に搬送する現像剤担持体と、前記現像剤担持体上に担持された現像剤を現像剤担持体との対向部で担持して、前記対向部で現像剤担持体と逆方向に移動する向きに回転することにより、前記現像剤担持体上に担持された現像剤の量を規制する規制部材と、前記対向部よりも規制部材の回転方向下流側において、前記規制部材上に担持された現像剤をはぎ取るはぎ取り部とを有する現像装置において、前記はぎ取り部は、前記対向部よりも規制部材の回転方向下流側に配置された、規制部材上に担持された現像剤を規制部材に弾性的に当接して薄層化する現像剤量調節部材と、前記調節部材の近傍もしくは調節部材よりも前記規制部材の回転方向下流側に、前記規制部材から現像剤をはぎ取る向きの電界を形成する手段とからなることを特徴とする現像装置。
【請求項2】 前記規制部材の少なくとも一部が導電性部材で形成され、前記電界を形成する手段は、前記調節部材の近傍もしくは調節部材よりも規制部材の回転方向下流側に規制部材に沿って設置した、前記電界を前記規制部材との間に形成する電極である請求項1の現像装置。
【請求項3】 前記電極は隙間を有する電極部からなるメッシュ電極である請求項2の現像装置。
【請求項4】 前記一成分現像剤は磁性トナーからなり、前記現像剤担持体は内側に非回転の磁石を有する中空の非磁性円筒体からなり、前記規制部材は前記対向部において現像剤担持体との間に間隙を開けて非接触に配置された、内側に非回転の磁石を有する中空の非磁性円筒体からなり、現像剤担持体の磁石と規制部材の磁石は、対向部の近傍に互に異極の磁極を少なくとも有し、前記異極の磁極が対向部の間隙に協同して磁界を形成しており、対向部において現像剤担持体上に担持された現像剤に付与される搬送力は、主として、現像剤が有する帯電電荷量に依存した搬送力であり、そして対向部において規制部材上に担持された現像剤に付与される搬送力は、前記磁界により現像剤にかかる磁気力に依存した搬送力である請求項1〜3のいずれかの項に記載の現像装置。
【請求項5】 前記異極の磁極が対向部の間隙に協同して形成する磁界は、前記現像剤担持体から規制部材に向かうにつれて磁束密度が高くなる請求項4の現像装置。
【請求項6】 前記現像剤担持体が、現像剤担持体の表面に接触している第1層の現像剤、その上の第2層の現像剤に加える搬送力の大きさをそれぞれF1s、F1 とし、前記規制部材が前記第1層の現像剤、第2層の現像剤に加える搬送力の大きさをそれぞれF2s、F2 としたとき、F2sとF2 とがほぼ同等であり、かつ、F1s>F2 ≧F1 の関係にある請求項5の現像装置。
【請求項7】 前記一成分現像剤は非磁性トナーからなり、前記現像剤担持体は内側に磁石を有しない中空または中実の非磁性円筒体からなり、前記規制部材は前記対向部において現像剤担持体と接触して配置された、少なくとも表面が弾性部材で形成され、内側に磁石を有しない中実の円筒体からなる請求項1〜3のいずれかの項に記載の現像装置。
発明の詳細な説明
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真および静電記録装置等の画像形成装置に用いられる現像装置に関し、特に一成分現像剤を使用した現像装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、磁性一成分現像剤を用いる現像方法として、特開昭54−43036号公報には、現像スリーブ上に磁性一成分現像剤である磁性トナーを極めて薄く塗布し、これを摩擦帯電し、ついでこれを感光ドラムに接触させることなく極めて近接して対向させ、磁界の作用下で感光ドラム上の静電潜像を現像する方法が開示されている。
【0003】また特開昭54−43037号公報には、弾性部材製の規制部材を現像スリーブに当接させることにより、上記の磁性トナーの極薄の塗布を実現する方法が開示されている。
【0004】上記従来の磁性一成分方式による現像装置は、図10に示すように、磁性トナーを収容した現像容器3を備え、現像容器3内には記録媒体である感光ドラム15と対向した開口部に、矢印方向に回転する現像スリーブ1が設置されている。現像スリーブ1は非磁性部材からなり、内側に磁石2が非回転に配置されている。現像容器3の奥側には現像剤搬送部材4が設置されている。現像容器3の開口部の現像スリーブ1の上方位置には磁性ブレード5が設置され、この磁性ブレード5は、現像スリーブ1内の磁石2の磁極のうちの1つNと対向して、現像剤規制部を構成している。磁性ブレード5は現像スリーブ1との間の距離Wが一定値になるように配置され、一般に、この磁性ブレード5の距離Wは、100μm〜1mmの範囲内に設定されることが多い。
【0005】現像容器3内に収容された磁性トナーは、磁石2により現像スリーブ1上に担持されて、現像スリーブ1の回転により感光ドラム15と対向した現像領域へ向けて搬送され、その搬送途上、規制部で磁性ブレード5により規制されて、現像スリーブ1上に薄層状のトナー層に塗布される。このトナー薄層の層厚は、図11に示すように、現像スリーブ1と磁性ブレード5との間を通る現像スリーブ1の表面にほぼ平行に沿ったカットラインLの位置によって決定される。カットラインLについては後でさらに述べる。
【0006】上記磁性一成分現像方式は、磁界の作用により磁性トナーに鎖状の穂を形成しながら現像させるために、画像横方向の解像度が縦方向に比べて悪くなりやすく、たとえば現像画像後半の非画像部に穂のはみ出しによる解像度不良という現象が生じる傾向にある。またベタ黒画像を現像する場合、トナーの穂の密度を最密にすることが難しく、穂の重なり方によっては現像されたベタ黒画像中に隙間ができてしまい、一様なベタ黒画像が得られないという問題があった。
【0007】本発明者らの調査によると、上記磁性トナーの穂の長さは、図11(a)に示すように、現像スリーブ上のトナーの帯電電荷量に逆比例し、また図11(b)に示すように、所望の帯電極性に帯電していないトナー、すなわち反対極性のトナーの量に比例することを見いだした。つまり、トナーが同一極性に帯電するとトナー同士に電気的な反撥力が働き、また帯電電荷量が大きいとその電気的反撥力が磁気的結合力を上回るために、穂が形成されにくくなるものと考えられる。
【0008】従って、磁性トナーの穂による現像性の影響をなくすためには、トナーの帯電電荷量を制御する、すなわち、少なくとも均一な極性に帯電する、或いは大きな電荷量に帯電することが必要であることを見いだした。
【0009】本発明者らの調査によれば、現像スリーブ1と磁性ブレード5との間の現像剤規制部を磁性トナーが通過する際の、磁性トナーへの電荷の付与およびトナーの搬送の機構は、以下のようになっていることが分かった。
【0010】図12に示すように、現像スリーブ1と磁性ブレード5を結ぶ法線に垂直な平面を2つ考え、磁性ブレード5に近い面をS1とし、現像スリーブ1に近い面をS2とする。一般に磁性ブレード5の幅(現像スリーブ1の周方向に沿う方向の長さ)は、永久磁石2の磁極Nの幅に比べて狭くしてあるので、磁極Nからの磁界のS1面、S2面での磁束密度を考えると、S1面の磁束密度はS2面の磁束密度より大きい。
【0011】このため、現像スリーブ1上に担持された磁性トナーTは、現像スリーブ1と磁性ブレード5との間で、図12の矢印方向の力、すなわち磁性ブレード5に収束する磁力(磁性トナーの磁化の強さに依存する)を受け、図13に符号Bで示すように、磁性ブレード5に発して現像スリーブ1の方向に向かう穂を形成する。
【0012】この磁性ブレード5からの穂の先端のトナーt1 が現像スリーブ1と接触して摩擦帯電し、先端のトナーt1 に潜像を現像する極性の電荷が付与される。また、穂の先端のトナーt1 は、静電的な鏡映力により現像スリーブ1方向の力を受け、現像スリーブ1との摩擦力により現像スリーブ1の回転方向への搬送力が与えられる。
【0013】このとき、トナー同士には互にある程度の凝集力が働いているので、穂の先端のトナー(第1層のトナー)t1 に接しているそのすぐ上の第2層のトナーt2にも、凝集力を介して搬送力が生じる。同様に、その上の第3層のトナーt3 にも、凝集力を介して搬送力が生じる。
【0014】しかし、現像スリーブ1と磁性ブレード5との間では、前述の如く、磁性ブレード5の方向への磁力もトナーに作用している。従って、トナーにかかる搬送力がこの磁力に打ち勝つところ、すなわち、この場所を前述した図13のカットラインLとすると、トナーの穂はカットラインLを境にして現像スリーブ1側がちぎれ、現像スリーブ1上に残ったトナーが、現像スリーブ1の回転方向に搬送される。
【0015】つぎに、図13に符号Aで示すように、磁性ブレード5側に残った電荷を十分に付与されていないトナーであるが、この残存トナーはトナー溜りを形成し、そのトナー溜りが大きくなると、磁力により磁性ブレード5に保持し続けることができなくなって、トナー溜りからトナー塊が離れ、十分な電荷を持たないトナーが現像スリーブ1の回転方向に搬送される。
【0016】以上が、現像スリーブ1と磁性ブレード5との間の現像剤規制部を磁性トナーが通過する際の、磁性トナーへの電荷の付与およびトナーの搬送の機構である。
【0017】上記のトナーの電荷付与および搬送の過程から明らかなように、従来は、現像スリーブ1の近傍のトナー、すなわち現像スリーブ1上の第1層のトナーt1 にしか十分な帯電電荷を付与することができず、現像スリーブ1によって搬送されるトナーの一部は、必要な電荷を付与されないままのトナーで占められる。その結果、現像が不安定になり、良好な画像を安定して得ることができないという問題があった。
【0018】この問題に対処するべく、本発明者らは、図14に示すような磁性一成分現像装置を提案した。この現像装置は、図14に示すように、磁性トナーを収容した現像容器3内に、感光ドラム15と対向した現像領域よりも上流側において、非磁性部材製の現像スリーブ1に対し、非磁性部材製の回転する規制スリーブ6と、その内側に非回転に配置した永久磁石7とからなる現像剤規制部材8を配置して、現像剤規制部を構成したことが大きな特徴である。この規制スリーブ6には、付着したトナーをはぎ取るスクレーパ9が当接される。
【0019】図14において、符号4a、4bは現像容器3内に収容された磁性トナーを現像スリーブ1方向に搬送する、容器3内の奥側に設置された現像剤搬送部材である。
【0020】上記の規制スリーブ6は、現像スリーブ1と所定間隔Wを開けて近接配置され、規制スリーブ6の回転方向は、現像スリーブ1の矢印bの回転方向に対し、対向部が逆方向となる矢印aの方向とされる。
【0021】規制スリーブ6内の磁石7は、現像スリーブ1内の磁石2の現像剤規制部に配置された磁極N1とほぼ対向する位置に、異極の磁極S4を有する複数極の磁極構成とされている。この規制スリーブの磁石7の磁極S4の幅は、現像スリーブの磁石2の磁極N1の幅よりも狭くされており、磁極N1とS4との間で形成される磁界の磁束密度が、現像スリーブ1から規制スリーブ6側へ行くほど大きくなっている。
【0022】このような現像剤規制部によれば、規制スリーブ6と現像スリーブ1との間に存在する磁性トナーには、図12のときと同様、現像スリーブ1から規制スリーブ6側へ向けて収束する磁力が働く。そして規制スリーブ6を現像スリーブ1と対向部で逆方向に回転しているので、規制スリーブ6との摩擦力および磁力によるトナー同士の摩擦力により、磁性トナーには規制スリーブ6から現像容器3内の奥方向への搬送力が与えられる。
【0023】また、現像スリーブ1から規制スリーブ6に収束する磁力により、規制スリーブ6に発して現像スリーブ1に向かう穂が形成される。穂の先端の現像スリーブ1に接触した磁性トナーは、現像スリーブ1との摩擦帯電により帯電電荷が与えられ、鏡映力による現像スリーブ1方向への力が働いて、現像スリーブ1との摩擦力により現像スリーブ1の回転方向への搬送力が与えられる。
【0024】従って、図15に示すように、現像剤規制部に存在する磁性トナーTのうち、現像スリーブ1に接触している磁性トナーt1 には、現像スリーブ1からの磁性トナーの帯電電荷量に依存した搬送力F1sと、規制スリーブ6からの搬送力F2sとが、主要な搬送力として与えられる。
【0025】現像スリーブ1に接触していない磁性トナーt2 にも、磁性トナー間の凝集力を介して、現像スリーブ1からの搬送力F1 と、規制スリーブ6からの搬送力F2 とが、主たる搬送力として付与される。
【0026】個々で、規制ブレードからの搬送力F2sとF2 の大きさは、規制部の磁界とトナー間の摩擦および凝集により発生する力に依存し、特に磁界による磁力への依存性が大きい。このため、瞬間的変化に対してはトナー1個のサイズはほぼ無視できる大きさであるので、F2 とF2sはほぼ同じ大きさとなる。
【0027】従って、上記の搬送力F1s、F1 、F2 を、F1s>F2 ・・・(1)
F1 ≦F2 ・・・(2)
という関係を満たすように調整することにより、十分に帯電した磁性トナーのみを現像領域方向に搬送することができ、トナーの帯電が不十分かつ不均一という帯電不安定にともなう現像の不安定の問題を解消することができる。
【0028】
【発明が解決しようとする課題】ところで、一成分現像剤の非磁性トナーを極めて薄く塗布する方法として、図14に示す現像装置のように、規制部材として弾性ブレード10を現像スリーブ1に当接させることにより、現像スリーブ1上への極めて薄い非磁性トナーの薄層塗布を実現する方式が知られているが、この方式は、従来から知られているように、当接部において摩擦熱が生じるために、特に低融点のトナーを用いた場合に、弾性ブレード10へのトナー固着が生じやすい問題があった。
【0029】図16において、符号13は現像スリーブ1上の現像残りのトナーを掻き取るとともに新たなトナーを供給する現像剤供給ファーブラシローラである。
【0030】これに対して、本発明者らは、図17の現像装置に示すように、弾性規制部材をローラ14に形成し、この弾性規制ローラ14にスクレーパ12を当接して、規制により規制ローラ14に付着した非磁性トナーをスクレーパ12よりはぎ取るようにすることを提案した。これによれば、弾性規制ローラ14の現像スリーブ1との当接部を常にリフレッシュすることができ、低融点のトナーを用いた場合でも、規制ローラ14へのトナーの固着を生じにくくすることができ、良好な現像を行なって安定した画像を得ることが可能となる。
【0031】しかしながら、スクレーパ12の規制ローラ14との当接圧の設定範囲が狭く、スクレーパ12の当接圧が低くいと、規制ローラ14上のトナーを良好にはぎ取ることができず、トナーが規制ローラ14から現像スリーブ1に再度供給されてしまい、逆にスクレーパ12の当接圧が高いと、規制ローラ14の回転負荷トルクの増大を招く。
【0032】図14の磁性一成分現像装置においても、現像剤規制部材8の規制スリーブ6と、規制により規制スリーブ6上に付着したトナーをはぎ取るスクレーパ9との間に、同様な問題があった。
【0033】本発明の目的は、現像剤規制部材を現像剤担持体との対向部で逆方向に移動する向きに回転して、現像剤担持体上の一成分現像剤を規制した際に規制部材に付着した現像剤を確実にはぎ取ることにより、現像剤担持体上の現像剤を良好に規制することを可能として、十分に帯電した現像剤のみを現像領域に搬送し、現像に供することができるようにした現像装置を提供することである。
【0034】
【課題を解決するための手段】上記目的は、本発明にかかる現像装置にて達成される。要約すれば、本発明は、現像容器に収容された一成分現像剤を担持して回転することにより、現像容器内から像担持体と対向した現像領域に搬送する現像剤担持体と、前記現像剤担持体上に担持された現像剤を現像剤担持体との対向部で担持して、前記対向部で現像剤担持体と逆方向に移動する向きに回転することにより、前記現像剤担持体上に担持された現像剤の量を規制する規制部材と、前記対向部よりも規制部材の回転方向下流側において、前記規制部材上に担持された現像剤をはぎ取るはぎ取り部とを有する現像装置において、前記はぎ取り部は、前記対向部よりも規制部材の回転方向下流側に配置された、規制部材上に担持された現像剤を規制部材に弾性的に当接して薄層化する現像剤量調節部材と、前記調節部材の近傍もしくは調節部材よりも前記規制部材の回転方向下流側に、前記規制部材から現像剤をはぎ取る向きの電界を形成する手段とからなることを特徴とする現像装置である。
【0035】本発明によれば、前記規制部材の少なくとも一部が導電性部材で形成され、前記電界を形成する手段は、前記調節部材の近傍もしくは調節部材よりも規制部材の回転方向下流側に規制部材に沿って設置した、前記電界を前記規制部材との間に形成する電極である。好ましくは、前記電極は隙間を有する電極部からなるメッシュ電極である。
【0036】本発明の一態様によれば、前記一成分現像剤は磁性トナーからなり、前記現像剤担持体は内側に非回転の磁石を有する中空の非磁性円筒体からなり、前記規制部材は前記対向部において現像剤担持体との間に間隙を開けて非接触に配置された、内側に非回転の磁石を有する中空の非磁性円筒体からなり、現像剤担持体の磁石と規制部材の磁石は、対向部の近傍に互に異極の磁極を少なくとも有し、前記異極の磁極が対向部の間隙に協同して磁界を形成しており、対向部において現像剤担持体上に担持された現像剤に付与される搬送力は、主として、現像剤が有する帯電電荷量に依存した搬送力であり、そして対向部において規制部材上に担持された現像剤に付与される搬送力は、前記磁界により現像剤にかかる磁気力に依存した搬送力である。
【0037】前記異極の磁極が対向部の間隙に協同して形成する磁界は、前記現像剤担持体から規制部材に向かうにつれて磁束密度が高くなる。前記現像剤担持体が、現像剤担持体の表面に接触している第1層の現像剤、その上の第2層の現像剤に加える搬送力の大きさをそれぞれF1s、F1 とし、前記規制部材が前記第1層の現像剤、第2層の現像剤に加える搬送力の大きさをそれぞれF2s、F2 としたとき、F2sとF2 とがほぼ同等であり、かつ、F1s>F2 ≧F1 の関係にある。
【0038】本発明の他の態様によれば、前記一成分現像剤は非磁性トナーからなり、前記現像剤担持体は内側に磁石を有しない中空または中実の非磁性円筒体からなり、前記規制部材は前記対向部において現像剤担持体と接触して配置された、少なくとも表面が弾性部材で形成され、内側に磁石を有しない中実の円筒体からなる。以下、本発明について説明する。本発明は、一成分現像剤の磁性トナーを使用する現像装置、非磁性トナーを使用する現像装置のいずれにも適用することができる。
【0039】本発明において使用する磁性トナーは、結着樹脂として、ポリスチレン、ポリp−クロルスチレン、ポリビニルトルエン、スチレン−pクロルスチレン共重合体、スチレン−ビニルトルエン共重合体等のスチレンおよびその置換体の単独重合体、およびそれらの共重合体;スチレン−アクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリル酸エチル共重合体、スチレン−アクリル酸n−ブチル共重合体等のスチレンとアクリル酸エステルとの共重合体;スチレン−メタクリル酸メチル共重合体、スチレン−メタクリル酸エチル共重合体、スチレン−メタクリル酸n−ブチル共重合体等のスチレンとメタクリル酸エステルとの共重合体;スチレンとアクリル酸エステルおよびメタクリル酸エステルとの多元共重合体;スチレンーアクリロニトリル共重合体、スチレン−ビニルメチルエーテル共重合体、スチレンーブタジエン共重合体、スチレン−ビニルメチルケトン共重合体、スチレン−アクリロニトリル−インデン共重合体、スチレン−マレイン酸エステル共重合体等のスチレンと他のビニル系重合性単量体とのスチレン系共重合体;および、ポリメチルメタクリレート、ポリブチルメタクリレート、ポリ酢酸ビニル、ポリエステル、ポリアミド、エポキシ樹脂、ポリビニルブチラール、ポリアクリル酸、フェノール樹脂、脂肪族または脂環族炭化水素樹脂、石油樹脂、塩素化パラフィン等が、単独または混合して使用できる。
【0040】特に圧力定着方式に供せられるトナー用の結着樹脂として、低分子量ポリエチレン、低分子量ポリプロピレン、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−アクリル酸エステル共重合体、高級脂肪酸、ポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂等が、単独または混合して使用できる。用いる重合体、共重合体あるいはポリマーブレンドは、スチレンに代表されるビニル芳香族系またはアクリル系モノマーを40wt%以上の量で含有すると、より望ましい結果が得られる。
【0041】トナーには、任意の適当な顔料や染料が着色剤として使用できる。たとえばカーボンブラック、フタロシアニンブルー、群青、キナクリドン、ベンジジンイエローなど公知の染料、顔料である。
【0042】本発明において、磁性トナーの製法としては、従来公知の方法を使用することができる。すなわち、結着樹脂、荷電制御剤、着色剤、磁性体、その他の添加剤をヘンシェンミキサー等で予め粉体混合し、ついで、これを150℃位に熱したロールミルで約30分間混練し、得られた混練物を冷却後、粉砕、必要に応じて分級してトナー組成物を得る。
【0043】必要に応じて、流動性付与剤、潤滑剤、研摩剤、クリーニング助剤、抵抗調節剤などを内添あるいは外添しても構わない。
【0044】トナーの帯電量も適正でないと良好な画像が得られない。トナーの帯電量は、キャリアとして日本鉄粉社製のEFV200/300を用い、トナー濃度を2wt%、混合時間を2分として、東芝ケミカル社製の測定機を用いて、ブローオフ測定法により求めた。この様に測定したトナーの帯電量が、絶対値で5〜50μC/g、好ましくは5〜40μC/g程度であることがよい。
【0045】トナーの帯電量が5μC/g未満であると、画像の鮮鋭さが悪くなり、背景部のかぶりを生じる。さらに、高温高湿環境下では、画像の濃度低下などの問題が生じる。50μC/gより大きいと、トナー同士の静電凝集力が大きくなってほぐれにくくなり、画質が低下する。特に低温低湿環境下では、トナーの現像スリーブとの鏡映力が必要以上に大きくなるので、画像の濃度低下などを生じる。
【0046】本発明において使用する非磁性トナーは、磁性トナーのときと同じ結着樹脂を用いることができる。同様に、非磁性トナーには、任意の適当な顔料や染料、たとえばカーボンブラック、フタロシアニンブルー、群青、キナクリドン、ベンジジンイエローなど公知の染料、顔料が着色剤として使用できる。
【0047】黒色着色剤としては、カーボンブラックの他に、下記のイエロー、マゼンタ、シアン着色剤を用いて黒色に調整したものを使用することができる。
【0048】イエロー着色剤としては、縮合アゾ化合物、イソインドリノン化合物、アンスラキノン化合物、アゾ金属錯体、メチン化合物、アリルアミド化合物に代表される化合物が用いられる。具体的には、C.I.ピグメントイエロー12、13、14、15、17、62、74、83、93、94、95、109、110、111、128、129、147、168等が好適に用いられる。
【0049】マゼンタ着色剤としては、縮合アゾ化合物、ジケトピロロピロール化合物、アンスラキノン、キナクリドン化合物、塩基染料レーキ化合物、ナフトール化合物、ベンズイミダゾロン化合物、チオインジゴ化合物、ペリレン化合物が用いられる。具体的には、C.I.ピグメントレッド2、3、5、6、7、23、48,2、48,3、48,4、57,1、81,1、144、146、166、169、177、184、185、202、206、220、221、254が特に好ましい。
【0050】シアン着色剤としては、銅フタロシアニン化合物およびその誘導体、アンスラキノン化合物、塩基染料レーキ化合物等が利用できる。具体的には、C.I.ピグメントブルー1、7、15、15;1、15;2、15;3、15;4、60、62、66等が特に好適に利用できる。
【0051】これら各色の着色剤は、単独または混合し、さらには固溶体の状態で用いることができる。着色剤は、カラートナーの場合、色相角、彩度、明度、耐候性、OHP透明性、トナー中への分散性の点から選択される。着色剤の添加量は、結着樹脂100重量部に対し1〜20重量部添加して用いられる。
【0052】本発明において、非磁性トナーの製造方法としては、従来公知の製造方法を使用することができる。従来公知の製造方法としては、結着樹脂、低軟化点物質からなる離型剤、着色剤、荷電制御剤等を、加圧ニーダーやエクストルーダーまたはメディア分散機を用いて均一に分散させた後、機械的またはジェット気流下でターゲットに衝突させ、所望のトナー粒径に微粉砕化させた後、さらに分級工程を経て粒度分布をシャープにして、トナー化するいわゆる粉砕方法;特公昭56−13945号公報などに記載のディスクまたは多流体ノズルを用い、溶融混合物を空気中に霧化して球状トナーを得る方法;特公昭36−10231号公報、特開昭59−53856号公報、特開昭59−61842号公報に述べられている懸濁重合法を用いてトナーを直接生成する方法、単量体は可溶であるが重合体は不溶とする水系有機溶剤を用い、トナーを直接生成する分散重合方法、水溶性極性重合開始剤の存在下で直接重合してトナーを生成する、ソープフリー重合法に代表される乳化重合法などが挙げられる。
【0053】非磁性トナーには、必要に応じて、流動性付与剤、潤滑剤、研摩剤、クリーニング助剤、抵抗調節剤、荷電制御剤などを内添または外添することができる。
【0054】外添剤の粒径は、トナーに添加したときの耐久性の点から、トナーの重量平均粒径の1/3以下であることが好ましい。この外添剤の粒径は、電子顕微鏡によるトナー粒子の表面観察から求めた平均粒径を意味する。
【0055】本発明において、外添剤としては、酸化アルミニウム、酸化チタン、チタン酸ストロンチウム、酸化セリウム、酸化マグネシウム、酸化クロム、酸化錫および酸化亜鉛などの金属酸化物;窒化ケイ素などの窒化物;炭化ケイ素などの炭化物;硫酸カルシウム、硫酸バリウムおよび炭酸カルシウムなどの金属塩;ステアリン酸亜鉛およびステアリン酸カルシウムなどの脂肪酸金属塩;カーボンブラック、シリカなどを用いることができる。
【0056】外添剤はトナー100重量部に対し、0.01〜10重量部が用いられ、好ましくは0.05〜5重量部である。外添剤は、単独で用いても、複数を併用してもよい。また外添剤は、疎水処理を行なったものの方が好ましい。
【0057】荷電制御剤としては、公知ものが使用できるが、カラートナーの場合、特に無色でトナーの帯電スピードが速く、かつ一定の帯電量を安定して維持できるものが好ましい。また、トナーの製造方法として直接重合法を用いる場合には、重合阻害がなく水系への可溶化物のない荷電制御剤が、特に好ましい。
【0058】具体的には、ネガ系荷電制御剤として、サリチル酸、ナフトエ酸、ジカルボン酸の金属化合物、スルホン酸、カルボン酸を側鎖にもつ高分子型化合物、ホウ素化合物、尿素化合物、ケイ素化合物、カリークスアレーン等が好適に使用できる。ポジ系荷電制御剤としては、四級アンモニウム塩、該四級アンモニウム塩を側鎖に有する高分子型化合物、グアニジン化合物、イミダゾール化合物等が好ましい。
【0059】荷電制御剤の添加量は、一般には、結着樹脂100重量部に対し0.5〜10重量が好ましいが、具体的には、トナーの帯電量を適正値に調節する観点から定めることができる。トナー帯電量の適正値としては、キャリアとして日本鉄粉社製のEFV200/300を用い、トナー濃度を2重量%、混合時間を2分として、東芝ケミカル社製の測定機を用いてブローオフ測定法を実施した条件で、絶対値が5〜60μC/g、好ましくは5〜50μC/g程度であることがよい。
【0060】トナーの帯電量が5μC/g未満であると、画像の鮮鋭さが悪くなり、背景部のかぶりを生じる。さらに、高温高湿環境下では、画像の濃度低下などの問題が生じる。60μC/gより大きいと、トナー同士の静電凝集力が大きくなってほぐれにくくなり、画質が低下する。特に低温低湿環境下では、トナーの現像スリーブとの鏡映力が必要以上に大きくなるので、画像の濃度低下、トナーの現像スリーブへの強固な付着などの問題が生じる。
【0061】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する。
【0062】実施例1本発明の現像装置は、たとえば図9に示すような電子写真画像形成装置に設置するものとして具現化されるが、これに限定されるものではない。
【0063】画像形成装置は、図9に示すように、静電潜像担持体としてドラム状の電子写真感光体、すなわち感光ドラム15を有し、この感光ドラム15の表面を帯電器42により一様帯電し、たとえばレーザのような発光素子からの画像情報に応じた像露光43を行なって、感光ドラム15の表面に静電潜像が形成される。つぎに現像装置40により潜像を現像してトナー像として可視化し、そのトナー像を感光ドラム15に搬送された転写紙46に転写帯電器44により転写し、ついで転写紙46を定着器47に送ってトナー像の定着を行なわせることにより、プリント画像が得られる。転写が終了した感光ドラム15は、その上の転写残りのトナーをクリーニング装置41により除去して、つぎの画像形成に備えられる。
【0064】本実施例の現像装置を図1に示す。図1に示すように、現像装置40は感光ドラム15に対向して設置される。現像装置は磁性トナーを収容した現像容器3を備え、現像容器3の感光ドラム15と対向した開口部に、現像剤担持体として現像スリーブ1が配設され、この現像スリーブ1は非磁性材料からなり、内側にローラ状の永久磁石2が非回転に配置されている。
【0065】現像容器3の現像スリーブ1よりも奥側には2つの現像剤搬送部材4a、4bが設置され、搬送部材4a、4bは矢印方向に回転することにより、容器3内に収容したトナーを搬送部材4bが搬送部材4aに送り、搬送部材4aが現像スリーブ1に送る。この搬送部材4aと4bの間にはこれを仕切る形で、弾性フィルム部材からなるトナーレギュレータ20が、容器3内上部からの支持部20aに取付けて設置されている。
【0066】このレギュレータ20は、搬送部材4a側のトナー量が少ないと搬送部材4a側に撓むので、搬送部材4bにより搬送されたトナーが搬送部材4a側に運ばれ、搬送部材4a側のトナー量が多いと搬送部材4a側に撓まないので、搬送部材4bにより搬送されたトナーが搬送部材4a側に運ばれることがない。従って、結果として、現像スリーブ1近傍においてトナー量が常に一定となり、過剰のトナーが存在することが防止される。
【0067】さて、本実施例では、現像スリーブ1に対し、感光ドラム15と対向した現像領域よりも上流側に、非磁性部材製の回転可能な現像剤規制スリーブ6と、その内側に非回転に配置した永久磁石7とからなる現像剤規制部材8を配置して、現像剤規制部を構成している。この規制スリーブ6の回転方向は、現像スリーブ1の矢印bの回転方向に対し、対向部が逆方向となる矢印aの方向とされる。さらに、この現像剤規制部よりも下流側の規制スリーブ6に対し、現像剤はぎ取り部を構成している。
【0068】規制スリーブ6の現像容器3上部との間の隙間は、容器3に固定した弾性フィルム製のトナーシール9の一端を規制スリーブ6に当接して塞いでいる。規制スリーブ6の回転により容器3内からの空気流が生じても、空気流によるトナーの容器3外への吹出しがトナーシール9により防止される。
【0069】本実施例によれば、現像剤はぎ取り部は、規制スリーブ6の表面に弾性的に当接した板状の弾性ブレード21と、規制スリーブ6に対向されたメッシュ電極22とからなっている。
【0070】このブレード21は、規制スリーブ6上に付着したトナーを軽度にはぎ取って薄層化し、なおかつ薄層化したトナーに所定極性の帯電電荷量を与えるためのトナー量調節部材であり、ブレード21は、現像容器3内に支持部材21aに取付けて支持することにより、規制スリーブ6の表面に軽圧に弾性当接されている。メッシュ電極22は、これに接続された剥離電源V2、および規制ブレード6に接続された剥離電源V3とにより、各々に印加された電圧によって、規制スリーブ6とメッシュ電極22との間に、規制スリーブ6上のトナーを剥離してメッシュ電極22方向に飛翔させる電界を形成させるためのトナー剥離電極であり、ブレード21と現像容器3の上部の間に取付けて規制スリーブ6に対向配置してある。
【0071】現像剤規制部は、現像スリーブ1内の磁石2の1つの磁極N1に対し、現像スリーブ1の回転方向下流側にθだけ傾いた位置とされ、このθだけ傾いた位置に規制スリーブ6が現像スリーブ1と所定間隔Wを開けて近接配置される。規制スリーブ6は、少なくとも2つの磁極S3、N3を有し、現像スリーブの磁石2の磁極N1と異極の磁極S3が現像剤規制部に位置される。規制スリーブ磁石7の磁極S3の幅は、現像スリーブ磁石2の磁極N1の幅よりも狭くされており、磁極N1とS3との間で形成される磁場の磁束密度が、現像スリーブ1から現像剤規制スリーブ6側へ行くほど大きくなるようにしている。
【0072】図4に示すように、磁極S3と磁極N1とが対向した場合、これら磁極S3、N1が真直な対向位置にあると、磁極N1から出て磁極S3へ向かう磁力線hの分布は図4(a)図のようになり、磁極S3を磁極N1から少しずらした斜めの対向位置にあると、磁力線hの分布は図4(b)図のようになる。両図を比較すれば明らかなように、図4(b)の磁力線hの分布の方が、図4(a)よりも密な領域が存在する。従って、磁極N1とS3との間で形成される磁場の磁束密度の変化は、図4(b)の方が図4(a)よりも大きくなる。
【0073】上記の規制スリーブ6の磁石N3は、規制スリーブの配置位置に対して、規制ブレード回転方向下流にφだけ傾いた位置に配置される。上述したような磁束密度変化を最適状態にするには、上記の配置角度θとφとの関係が、0≦φ≦θ/2となるように、配置するのが好ましい。
【0074】φが0より小さくなる、すなわち規制スリーブ6と現像スリーブ1 の最近接部よりも、規制スリーブ6の回転方向上流側に配置されると、規制スリーブ6によって搬送すべきトナーが、規制スリーブ6と現像スリーブ1の最近接部に対して規制スリーブ6の回転方向上流側にも存在するようになるため、規制スリーブ6のトナー搬送路の途中が一度狭くなる状態となる。
【0075】従って、規制スリーブ6によるトナーの搬送量が、上述した規制スリーブ6と現像スリーブ1との最近接部の距離、およびトナーのパッキング状態により制限されてしまうため、構成各部の設定範囲が非常に狭くなる。このため、磁極S3の配置位置φは、0以上であることが好ましい。
【0076】また、図4を用いて説明したような、磁極S3と磁極N2とずらして配置し、磁束密度がS3側に向かうほど大きくなる構成にし、なおかつトナーを規制部方向へ安定して搬送する構成にするためには、磁極S3と協同して磁場を形成する磁極がN1であること、また磁力線が磁極N1から磁極S3へ向かっていること、また磁力線の集中する方向が、トナーを現像ブレード1と規制スリーブ6とで形成される規制部の方向へ向かわせる方向となっていることが必要であり、従って、磁極S3と磁極N1とは、他の磁極に対して相対的に近接した位置に配され、なおかつ磁極N1が磁極S3に対して、現像スリーブ1 の回転方向上流側に配され、さらにトナーを規制部方向へ向かわせるために、磁極N1から出て磁極S3に向かう磁力線の方向を規制部方向へと向かうようにするために、φ≦θ/2という配置条件が、好ましい構成各例となる。
【0077】上記の磁極N1の現像スリーブ1表面上での磁力が1000G(ガウス)のとき、規制スリーブ6の配置位置θが5〜45°の間にあれば(図4(b))、配置位置θが0°(図4(a))のときよりも、磁束密度の変化が大きいことが認められた。本実施例では、この角度θの範囲0〜45°のうちでも磁束密度の変化がより大きい10〜40°を選択し、θ=10〜40°の範囲内の所定の位置に規制スリーブ6を配置した。
【0078】このような磁極配置によれば、前述したように、現像スリーブ1と規制スリーブ6との間の現像剤規制部に存在する磁性トナーには、現像スリーブ1から規制スリーブ6方向へ収束する磁力が働き、そして規制スリーブ6を現像スリーブ1と対向部で逆方向となる向きに回転しているので、規制スリーブ6との摩擦力およびトナー同士の摩擦力により、磁性トナーには規制スリーブ6から現像容器3の内方向への搬送力が与えられる。
【0079】また、現像スリーブ1から規制スリーブ6に収束する磁力により、規制スリーブ6に発して現像スリーブ1に向かう穂が形成され、そして、穂の先端の現像スリーブ1に接触した磁性トナーは、現像スリーブ1との摩擦帯電により帯電電荷が与えられ、鏡映力による現像スリーブ1方向への力が働いて、現像スリーブ1との摩擦力により現像スリーブ1の回転方向への搬送力が与えられる。
【0080】従って、先の図15に示すように、現像剤規制部に存在する磁性トナーTのうち、現像スリーブ1に接触している磁性トナーt1 には、現像スリーブ1からの磁性トナーの帯電電荷量に依存した搬送力F1sと、規制スリーブ6からの搬送力F2sとが、主要な搬送力として与えられる。
【0081】現像スリーブ1に接触していない磁性トナーt2 にも、磁性トナー間の凝集力を介して、現像スリーブ1からの搬送力F1 と、規制スリーブ6からの搬送力F2 とが、主たる搬送力として付与される。
【0082】また、第1層のトナーt1 と第2層のt2 とは、規制部の間隙の大きさに位すればほぼ同一位置に存在していると見てよいので、規制スリーブ6からの搬送力F2 、F2sは実質的に同等と考えてよく、F2s=F2 である。
【0083】従って、前述の式(1)、(2)の関係、つまりF1s>F2 ≧F1 ・・・・(3)
という関係が存在すれば、現像領域に搬送される磁性トナーは十分に帯電したトナーのみとなる。
【0084】上記関係式(3)を満たす構成は、磁性トナーの特性によっても異なるが、本実施例では、以下のようにして実現した。
【0085】すなわち、現像スリーブ1の磁石2の磁極N1の磁束密度を800ガウス以上、磁極N1近接するように配置された規制スリーブ6の磁石7の磁極S3の磁束密度を700ガウス以上とし、その磁極N1、S3の磁束密度のピーク値に対して50%以上の値を示す領域の幅(便宜上、以後50%値と称する)の比を、(磁極S3の50%値)/(磁極N1の50%値)<1として、磁極N1の幅に対して磁極S3の幅を狭くすることにより、磁極N1とS3との間で形成される磁場の磁束密度を、現像スリーブ1から規制スリーブ6側へ行くほど大きくなるようにした。また、規制スリーブ6と現像スリーブ1との間の距離Wを約0.2〜1.0mmの範囲内とし、現像スリーブ1の周速の絶対値に対する規制スリーブ6の周速の絶対値を50%以上とした。
【0086】本実施例では、以上により、上記の関係式(3)を満足させることができることが確認された。関係式(3)が満たされたことはつぎのように判断した。
【0087】関係式(3)が満足されていない場合、現像スリーブ1の表面に接触できずに、現像スリーブ1上に担持されて現像容器3外に搬出されくる帯電が不十分な磁性トナーは、現像スリーブ1との摩擦帯電電荷を得られない代わりにトナー同士の摩擦による帯電電荷を持つ。従って、帯電が不十分な磁性トナーの帯電量分布は、0を中心とした正または負の極性の帯電のもの同士がほぼ50%ずつの割合で存在する。つまり、帯電が不十分な磁性トナーのうちほぼ50%が、所望の極性とは反対の逆極性トナーとなる。関係式(3)が満足されているときは、逆極性トナーは存在しないことになるので、原理的に言って、現像スリーブ1上の磁性トナーの帯電量分布を測定して逆極性トナーの有無を確認すれば、関係式(3)を満たしているか否かが判断できることになる。
【0088】しかし、磁性トナーによっては元もと逆極性に帯電しやすいものが含まれていることがあり、十分な帯電を行なってもある割合で逆極性トナーが分布することがあるので、単純に逆極性トナーの存在の有無の確認によって判断することはできない。従って、元もと逆極性に帯電しやすい磁性トナーの割合を調べておいて、これを考慮して判断する必要がある。
【0089】そこで、本発明では、磁性トナーをキャリアと十分に混合撹拌し、トナーに十分な摩擦帯電電荷を与えてからトナーの帯電量分布を測定し、そのときの逆極性トナーの割合を求めて、これを参照値とした。具体的には、キャリアに日本鉄粉社製のEFV200/300を用い、磁性トナーを濃度2wt%で混合し、約2分間撹拌した後、ホソカワミクロン社製のE−SPARTアナライザーを用いて、トナーの帯電量分布を測定して、これから得られた逆極性トナーの割合を参照値とした。つぎに、現像装置の現像スリーブ1上のトナーの帯電量分布を測定し、そのときの逆極性トナーの割合を調べて、これが上記参照値とほぼ一致する程度に小さかったので、上記関係式(3)が満足されていると判断した。
【0090】本実施例では、以上のようにして、現像スリーブ1と規制スリーブ6との間の現像剤規制部において、現像スリーブ1に接触している磁性トナーt1 への現像スリーブ1からの搬送力F1sと、規制スリーブ6からの搬送力F1 と、その上の現像スリーブ1に接触していない磁性トナーt2 への規制スリーブ6からの搬送力F2 とに関し、式(3)の関係:F1s>F2 ≧F1 を満足させることにより、非磁性トナーを良好に規制して、十分に帯電した磁性トナーのみを現像領域に搬送できるようにした。
【0091】さて、本実施例においても、現像剤規制部材8により現像スリーブ1上の磁性トナーを規制すると、従来例で述べたように、規制スリーブ6上にトナーが付着し、同様に、規制スリーブ6にスクレーパを低い当接圧で当接して、付着トナーをはぎ取ると良好にはぎ取ることができず、付着トナーが規制スリーブ6から現像スリーブ1に再度供給されてしまい、逆にスクレーパの当接圧を高くすると、規制スリーブへの6の回転負荷トルクの増大を招く。
【0092】そこで、本発明では、上述したように、トナー量調節用の弾性ブレード21を設置して、このブレード21の規制スリーブ6への当接を軽圧として、ブレード21による規制スリーブ6上の付着トナーのはぎ取りを完全には行なわず、薄層化する程度に止め、かつ薄層化時にトナーに所定の帯電極性の電荷を与える構成としている。そして規制スリーブ6とこれに対向設置した前記のメッシュ電極22の間に、電源V2およびV3により剥離電圧を印加して飛翔電界を形成し、規制スリーブ6上の付着トナーをメッシュ電極22方向に飛翔させた構成としている。
【0093】ブレード21のはぎ取りにより薄層状態にされたトナーは、ブレード21の通過時に所定の極性の帯電電荷を得るので、上記の飛翔電界によって規制スリーブ6から剥されてメッシュ電極22方向に飛翔する。飛翔したトナーは、メッシュ電極22のメッシュの間を擦り抜けて、現像容器3内に再び戻される。
【0094】本実施例では、体積平均粒径が6.5μmのネガ帯電性トナーを用い、反転現像方式により潜像を現像するようになっている。すなわち、本実施例においては、感光ドラム15を帯電器42により−700V(VD )とし、画像情報に応じたレーザ露光により帯電電位−150V(VL )に減衰させ、現像電源V1によりVpp1400V、周波数1800Hz のAC電圧と、−500VのDC電圧を重畳した現像電圧を現像スリーブ1に印加し、反転現像を行っている。
【0095】本実施例では、ネガ帯電極性に帯電したトナーが現像に必要なトナーであるので、現像スリーブ1の回転にともない、現像スリーブ1と規制部材8とで形成される規制部を通過してくるトナーの帯電極性は、ネガ極性にそろっていることが好ましい。前述したように、本実施例の構成によれば、規制部を通過するトナーは、トナー自身がもともと帯電しやすい極性、すなわち現像スリーブ1との摩擦帯電により、ネガ極性に帯電したものになっている。
【0096】しかしながら、前述したように、トナーの中には正規の摩擦帯電を行っても、所望の極性とは反対の極性、すなわち反転トナーになるものが存在する場合がある。
【0097】従って、本実施例では、規制スリーブ6に、現像スリーブ1に印加しているAC電圧と同じAC電圧を電源V2により印加し、なおかつ現像スリーブ1に印加しているDC電圧に対して、反転トナーが現像スリーブ1から規制スリーブ6方向へ向かう電圧、すなわち電源V1 のDC電圧>電源V2のDC電圧となるように、−700VのDC電圧を印加している。
【0098】規制スリーブ6には、上述したように、Vpp1400V、周波数1800HzのAC電圧と、−700VのDC電圧が印加されている状態であるが、本実施例では、AC電圧は、電源V2と電源V1とを同期して印加し、規制スリーブ6と現像スリーブ1との間にはDC電圧差分−200Vが、規制スリーブ6に印加された状態になる構成としている。
【0099】これにより、もともとトナー中に存在している反転トナー(本実施例の場合、プラストナー)は、規制スリーブ6方向へ電気的力を受け、現像スリーブ1から引き剥がされ、規制スリーブ6により現像容器3内方向へ搬送されるので、もともとの反転トナーが現像スリーブ1 の回転にともない、現像部方向へ搬送されることがなくなる。従って、ネガ極性のトナーのみを規制部に供給することができる。
【0100】また、本実施例では、メッシュ電極22に、規制スリーブ6に印加した電圧のDC電圧分と同じ−700Vを、電源V3により印加している。これにより、規制スリーブ6とメッシュ電極22との間には、AC電圧分のVpp1400V、周波数1800Hz のみが印加された状態となる。
【0101】上述したように、規制スリーブ6によって現像容器3 の方向へ搬送されるトナーは、スリーブとの摩擦帯電による電荷を受けていない未帯電のトナー、および電源V1、V2による電界によって、現像スリーブ1から引き剥がされた反転トナー、すなわち本実施例ではプラストナーである。
【0102】本実施例では、規制スリーブ6上のトナーをブレード21で薄層化し、かつそこを通過するトナーに帯電を与える構成としている。ブレード21を通過してきて薄層化されたトナーの帯電極性は、通過前には未帯電であった正規極性のトナー、および上記の反転トナーである。
【0103】すなわち、ブレード21を通過して出てくるトナーは、通過時に帯電電荷をもらって、正規極性に帯電した正規トナー(本実施例ではマイナストナー)、および現像スリーブ1との摩擦帯電でプラスに帯電し、ブレード21通過時にもその帯電極性が反転しなかった反転トナー(本実施例ではプラストナー)である。従って、正規トナーと反転トナーが混在した状態となっている。
【0104】本実施例では、上述した電源V2と電源V3による電圧、すなわちVpp1400V、周波数1800Hz のAC電圧分のみが、規制スリーブ6とメッシュ電極22との間に印加された状態となる構成としている。従って、両極性のトナーが混在していても、上記のAC電界により、規制スリーブ6から引き剥がせる構成となっている。AC電界により引き剥がされたトナーは、メッシュ電極22を通過して、現像容器3方向へ飛翔する。
【0105】メッシュ電極22を通過してしまったトナーには、再度メッシュ電極を通過させて規制スリーブ6方向へ戻す電界は作用していないので、結果として、両極性のトナーを規制スリーブ6から引き剥がすことが可能となり、なおかつ規制スリーブ6に剥離したトナーを再コートすることはない。
【0106】本実施例では、メッシュ電極22として開口が50メッシュのステンレスメッシュを用い、メッシュ電極22を規制スリーブ6から約0.6mmに離して配置した構成とした。
【0107】本発明において用いることができるメッシュ電極22は、上記のものに限定されるものではなく、たとえば開口幅がトナーの粒径サイズ以上のものであれば、より開口の小さいメッシュ、あるいは大きいメッシュを用いてもよい。
【0108】またメッシュ電極22の配置位置も、上記構成に限られず、メッシュ電極22および規制スリーブ6に印加する電圧に応じて、適宜設定することが好ましい。
【0109】以上により、規制スリーブ6上に付着した磁性トナーを全量、規制ブレード6の軽圧接とメッシュ電極22による飛翔電界とにより剥離することが可能となった。
【0110】本実施例では、上述したように、現像スリーブ1、規制スリーブ6およびメッシュ電極22に、各々電源V1、V2、V3を接続し低電圧を印加しているが、これに限るものではなく、たとえばもともとの反転トナーが少ない場合には、図2に示すように、現像スリーブ1と規制スリーブ6とを絶縁し、上記の電源V1とV2を共通電源とした構成としてもよい。
【0111】反転トナーがもともと少ない場合には、規制部において現像スリーブ1に接触したトナーは全て正規トナーとなるため、未帯電トナーのみを現像容器3方向に戻す構成とすればよい。
【0112】従って、規制スリーブ6と現像スリーブ1との間に、反転トナーを引き剥がす電界は必要でないため、電源V1を共通とし、現像スリーブ1と規制スリーブ6とを同電位とし、たとえば電源V1が、−500VのDC電圧VdcにVpp1400V、周波数1800Hz のAC電圧を重畳した電圧とした場合、電源V3を−500Vとすれば、図1で示したのと同様の効果を得ることができる。あるいは、図3に示すように、メッシュ電極22を設置し、現像スリーブ1と規制スリーブ6とを絶縁し、共通電源V1とする構成でもよい。
【0113】もともと反転トナーが少ない場合は、上述したように、現像スリーブ1と規制スリーブ6との間に、現像スリーブ1から変転トナーを引き剥がすためのバイアスを印加する必要はない。しかしながら反転トナーが少ない場合には、正規トナーの帯電電荷量が大きくなっている場合がある。従って、ブレード21を通過したトナーはかなり高めの帯電電荷量を得ている場合がある。
【0114】これを、規制スリーブ6とメッシュ電極22間で効率よく引き剥がすには、メッシュ電極22と規制スリーブ6との間にAC電圧の他に、DCの印加電圧の差分、すなわちネガトナーを規制スリーブ6からメッシュ電極22方向へ向かわせる方向の電圧が印加されていればよい。たとえば、現像バイアスの電源V1がVpp1400V、周波数1800Hz のAC電圧と−500VのDC電圧を現像スリーブ1と規制スリーブ6とに印加している場合は、メッシュ電極22を接地するだけで、上記構成をとることができる。
【0115】すなわち、前述の規制スリーブ6とメッシュ電極22のDC電位差を0としていた場合に比べ、規制スリーブ6がメッシュ電極22に比べDC電位差分で500Vの差があり、なおかつネガトナーを規制スリーブ6からメッシュ電極22方向へ向かわせる方向の電圧であるため、帯電電荷量の高いトナーでも規制スリーブ6からメッシュ電極22方向へ引き剥がすことができる。
【0116】本実施例は、以上のように構成されるので、磁性一成分現像装置において、現像スリーブ1上の磁性トナーを良好に規制するとともに、規制により規制スリーブ6に付着したトナーを良好にはぎ取って、現像スリーブ1に再度供給させることがなく、その結果、帯電電荷量の安定した磁性トナーのみを現像スリーブ1により現像領域に搬送することができ、高画質の画像を常に安定して得ることが可能となった。また、規制スリーブ6に当接するブレード21は軽圧接でよく、ブレード21の設定条件範囲を広くすることができる。
【0117】実施例2図5は、本発明の現像装置の他の実施例を示す構成図である。本実施例は、非磁性一成分現像装置に適用した場合を示す。
【0118】本実施例では、現像装置40の現像剤担持体として中実の現像ローラ11を使用し、これに対し現像剤規制部材として芯金ローラ62上に弾性部材の被覆61を設けた規制スリーブ63を使用し、この規制スリーブ63を現像ローラ11の表面に当接し、かつ矢印a方向、つまり現像スリーブ1との対向部で逆方向に移動する向きに回転させた。また現像ローラ11に対し弾性部材製のトナー供給ローラ23を設置し、この供給ローラ23を現像ローラ11の表面に当接させて矢印c方向に回転させることにより、トナー搬送部材4から搬送された非磁性トナーを現像ローラ11に供給するようにした。
【0119】本実施例の現像装置のその他の構成は、図1に示した実施例1の現像装置と基本的に同じで、図5において、図1に付した部材と同一の部材については同一の符号を付してその説明を省略する。
【0120】本実施例では、現像ローラ11にアルミニウムローラを使用した。また、規制スリーブ63の芯金ローラ62に導電性ローラとして鉄ローラを用い、その被覆61にウレタンゴムを用いた。トナー供給ローラ23は、芯金上に発泡ウレタンの弾性層を設けたスポンジローラとした。
【0121】感光ドラム15にはネガ帯電性のOPC感光体を用い、実施例1と同様、反転現像方式とした。つまり、感光ドラム15の像露光13による明部で潜像を形成し、そこに負極性の非磁性トナーを付着させる方式である。
【0122】現像容器3内に収容された非磁性トナーは、搬送部材4により供給ローラ23方向に搬送され、供給ローラ23はc方向に回転して供給されたトナーを現像ローラ11との当接領域まで搬送する。当接領域に搬送された非磁性トナーは、現像ローラ11と供給ローラ23との摺擦により摩擦帯電されて所定の電荷量を得、この帯電電荷にともなう鏡映力によって、現像ローラ11の表面に付着し、担持される。
【0123】現像ローラ11上に担持された非磁性トナーは、現像ローラ11の回転にともない規制スリーブ63との当接領域まで搬送され、規制スリーブ63により規制される。この規制によって規制スリーブ63上に非磁性トナーが付着する。
【0124】本実施例でも、規制スリーブ63の表面に軽圧で当接する現像剤量調節用のブレード21を設置するとともに、ブレード21と現像容器3の上部の間で、規制スリーブ63に対向してメッシュ電極22を配置して、現像剤はぎ取り部を構成した。また、ネガ帯電性の非磁性トナーを用いて反転現像方式を採っているので、メッシュ電極22を接地し、現像電源V1を規制スリーブ63に結線して、現像電源V1を剥離電源として利用した。
【0125】これによれば、ブレード21の軽圧接により規制スリーブ63上の付着トナーを軽度にはぎ取って、規制スリーブ63上の付着トナーを薄層化し、そして規制スリーブ63とメッシュ電極22の間に電圧を印加して飛翔電界を形成することにより、その薄層化された付着トナーをメッシュ電極22方向に飛翔させて、規制スリーブ63から完全にはぎ取ることができ、現像ローラ11に再度供給することがない。
【0126】具体的には、現像電圧は、Vpp1800V、周波数2000HzのAC電圧に−500VのDC電圧を重畳した電圧を用いた。メッシュ電極22は規制スリーブ63から約0.35mmに離した。
【0127】本実施例によれば、規制スリーブ63の現像ローラ11との当接面が常に入れ替わり、その当接面がトナーの付着がないリフレッシュされた面となるので、当接面の蓄熱およびストレスによるトナーの固着、劣化を防止して、規制スリーブ63により現像ローラ11上の非磁性トナーを、最適なトナー量および帯電量に規制でき、この最適化された非磁性トナーを現像ローラ11により現像領域に搬送することができる。
【0128】最適化された非磁性トナーは、その後、現像ローラ11の回転にともない、感光ドラム15と対向した現像領域に搬送され、感光ドラム15上の静電潜像の現像に供される。
【0129】本実施例では、現像領域は現像スリーブ1と感光ドラム15の最小間隙を300μmとして形成されており、この現像領域の現像スリーブ1と感光ドラム15の間隙に、前記のVpp1800V、周波数2000HzのAC電圧に−500VのDC電圧を重畳した現像電圧を印加して、潜像を反転現像する。感光ドラム15上の非画像領域の電位(VD )は−700V、画像領域の電位(VL)は−150Vとした。従って、発生する現像電界は、現像ローラ11から感光ドラム15に向けて、300μmの間隙で−350Vの電位勾配を有する(ただし、1800VppのAC電圧の重畳がある)。
【0130】このようにして感光ドラム15上の潜像を現像して、現像ローラ11上に残った残余の非磁性トナーは、現像ローラ11の回転にともない現像容器3内に戻され、供給ローラ4と現像ローラ11との当接部で、供給ローラ4により現像ローラ11から掻き落とされ、また現像ローラ11に新たな非磁性トナーが供給される。
【0131】本実施例は、以上のように構成されるので、非磁性一成分現像装置において、現像ローラ11上の非磁性トナーを良好に規制するとともに、規制により規制スリーブ63に付着したトナーを良好にはぎ取って、現像ローラ11に再度供給させることがなく、その結果、帯電電荷量の安定した非磁性トナーのみを現像ローラ11により現像領域に搬送することができ、高画質の画像を常に安定して得ることが可能となった。また、規制スリーブ63に当接するブレード21は軽圧接でよく、ブレード21の設定条件範囲を広くすることができる。
【0132】実施例3本実施例は、図1に示した実施例1において、現像剤量調節用の弾性ブレード21とメッシュ電極22を個別に設ける代わりに、図6に示すように、弾性ブレードとプレート電極を一体化したはぎ取り電極部材73を設置したことが特徴である。図6において、図1に付した部材と同一の部材については同一の符号を付してその説明を省略する。
【0133】はぎ取り電極部材73は、図7(a)に示すように、板状の弾性ブレード71の一方の面に板状のプレート電極72を形成してなっており、現像容器3内に支持部材73aに取付けて支持することにより、ブレード71の電極を形成していない側の面を規制スリーブ6側として、規制スリーブ6の表面に軽圧で当接されている。このはぎ取り電極部材73の規制スリーブ6の当接は、規制スリーブ6との対向面積が広くなるように、規制スリーブ6の表面に対し鋭角とされる。
【0134】本実施例では、ブレード71を厚さ0.8mmのウレタンゴム板により形成し、高分子フィルム状に導電性粉を薄層に塗布してプレート電極72を形成し、これらを貼り合わせてはぎ取り電極部材73とした。
【0135】はぎ取り電極部材73のプレート電極72には専用の剥離電源V3を接続した。規制部材8の規制スリーブ6には現像電源V1を接続した。従って、規制スリーブ6とプレート電極72との間に形成される飛翔電界は、電源V1により規制スリーブ6に印加する現像電圧と、電源V3によりプレート電極72に印加する電圧とによって形成される電界を合成した合成電界となる。
【0136】本実施例では、現像電圧は、実施例1と同様、Vpp1400V、周波数1800HzのAC電圧に−500VのDC電圧を重畳した電圧を使用した。プレート電極72への印加電圧は+300VのDC電圧を使用した。
【0137】本実施例によれば、現像スリーブ1上の磁性トナーの規制により規制スリーブ6上に付着したトナーを、はぎ取り電極部材73のブレード71による軽圧接により軽度にはぎ取って薄層化すると同時に、規制スリーブ6と電極プレート72との間に上記の飛翔電界を形成して、図7(b)に示すように、規制スリーブ6上の薄層化されたトナーTをはぎ取り電極部材73方向に飛翔させる。これにより、規制スリーブ6上の磁性トナーが完全にはぎ取られる。
【0138】従って、本実施例においても、磁性一成分現像装置において、現像スリーブ1上の磁性トナーを良好に規制するとともに、規制により規制スリーブ6に付着したトナーを良好にはぎ取って、現像スリーブ1に再度供給させることがなく、帯電電荷量の安定した磁性トナーのみを現像スリーブ1により現像領域に搬送して現像に供することができ、高画質の画像を常に安定して得ることができる。
【0139】さらに、本実施例によれば、はぎ取り電極部材73の当接部の規制スリーブ6とプレート電極72の間隔を、ブレード71の厚さの調整により所定値に設定できるので、間隔を調整する工程が不要となり、また規制スリーブ6の回転に偏心があった場合でも間隔を一定にできるので、偏心による飛翔電界の変動を生じることがなく、規制スリーブ6上のトナーのはぎ取りをより確実に行なうことができるメリットがある。
【0140】本実施例では、磁性トナーを使用する現像装置の場合について示したが、非磁性トナーを用いる現像装置に適用しても、同様な効果を効果を得ることができる。
【0141】実施例4本実施例では、図6および図7に示した実施例3において、図8に示すように、剥離電極部材73に加えてワイヤー電極80を付加したことが特徴である。ワイヤー電極80には専用の剥離電源V4が接続される。本実施例のその他の構成は実施例3と基本的に同じで、図8において図6〜図7の部材と同一の部材は同一の符号を付してその説明を省略する。
【0142】上記のワイヤー電極80は、剥離電極部材73のプレート電極72側に配置され、プレート電極72の途中の位置から現像容器3内上部に掛けて設けている。ワイヤー電極80は、規制スリーブ6と電極プレート72との間の飛翔電界により、規制スリーブ6からはぎ取り電極部材73方向に飛翔した磁性トナーを、はぎ取り電極部材73よりも引き付ける方向の電界を形成するためものである。して、現像容器3の内方向に速やかに回収するためのものである。
【0143】本実施例では、具体的には、実施例3と同様な条件、つまりネガ帯電性の磁性トナーの使用下、Vpp1400V、周波数1800HzのAC電圧に−500VのDC電圧を重畳した現像電圧の現像スリーブ1への印加、+300VのDC電圧のプレート電極72への印加の条件で、ワイヤー電極80に+500VのDC電圧を印加した。
【0144】本実施例によれば、このような電圧をワイヤー電極80へ印加することによって、飛翔電界により規制スリーブ6からはぎ取ってはぎ取り電極部材73方向に飛翔した磁性トナーを、ワイヤー電極80を通って現像容器3の内方向に回収するので、規制スリーブ6の回転速度が速い場合にも、規制スリーブ6から速やかに磁性トナーをはぎ取ることができる。
【0145】本実施例においても、帯電電荷量の安定した磁性トナーのみを現像スリーブ1により現像領域に搬送して現像に供することができ、高画質の画像を常に安定して得ることができるばかりでなく、実施例3と同様、はぎ取り電極部材73の当接部の規制スリーブ6とプレート電極72(図7)の間隔を調整する工程が不要となり、また規制スリーブ6の回転に偏心があった場合でも、間隔の変動による飛翔電界の変動を生じることがなく、規制スリーブ6上のトナーのはぎ取りをより確実に行なうことができるメリットがある。
【0146】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、現像剤規制部材を現像剤担持体との対向部で逆方向に移動する向きに回転して、現像剤担持体上に担持された一成分現像剤を規制することにより、現像剤規制部材上に付着した現像剤を、対向部よりも規制部材の回転方向下流側ではぎ取るに際し、対向部よりも規制部材の回転方向下流側で規制部材に弾性的に軽圧当接する現像剤量調節部材を設けて、調節部材により現像剤担持体上の現像剤量を調節して薄層化し、さらに、調節部材の近傍もしくは規制部材の回転方向下流側に電極部材を設けて、規制部材と電極部材との間に電圧を印加することにより、規制部材から現像剤をはぎ取る向きの電界を形成するようにしたので、規制部材上の付着現像剤を確実にはぎ取ることができ、常に更新された規制部材の面により現像剤担持体上の現像剤を規制することができるとともに、付着現像剤を現像剤担持体に再度供給することがない。従って、十分に帯電した現像剤のみを現像剤担持体により現像領域に搬送することができ、良好な現像を行なって高品質な画像を得ることができる。




 

 


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