JPS58117553A - 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】

系現像剤を用いて静電潜像を可視像化する現像装置に関
する。 電子複写機、静電記録装置又はその他の各種記録装置？
こて用いられ．る上記形式の現像装置は従来より周知で
あり、この種現僧装置においては、磁性体を含むトナー
粒子又は磁性体を実質的に含まないトナー粒子力）ら成
る現像剤等の各種形式の現像剤が用いられている。この
場合、いずれの形式の現像剤を用いたときも、トナー粒
子の粒径によって、可視像の画質が変化することは従来
より知られでおり、この点に着目して成る特定の粒径以
下のトナー粒子を含めないか、或いはその含有量を抑え
た現像剤を用い、こねによって、可曲像の地肌部（画像
の形成さねない部分）にトナー粒子が付着する、所謂地
肌汚れを防止しようとする構成が提案されている。この
ように、小径なトナー粒子を含まない、或いはその含有
量の少ない現像剤を用いようとする考えは従来より知ら
れているが、その反面、粒径の大きなトナー粒子につい
ての考慮はあまり払われてぃなかった。ところが、本発
明者の検討したところによると、粒径の大きなトナー粒
子から成る現像剤を用いると、こねにより現像された可
視像のきめがあらくなるだけでなく、次の如を不都合を
生ずることが明らかとなった。即ち； ■　比較的体積固有抵抗率の高いトナーから成る一成分
系現像剤を用いた場合、これを現像に用いるに先立ち、
該現像剤を強制的に所定の極性に帯電する必要があるが
、大粒径なトナー粒子は、その帯電量がどうしても少な
くなり、こイ１に基いて可ネｐ像の品質が低下する。 この不都合は回転磁界を生せしめる磁石によってｆｆＪ
、像剤を駒込する形式のＪ’ｌｊ像装置において都（こ
顕著に現わわる。 ０　イ・φり性トナー粒子から成る現像剤を用い、この
４ｔ、、　（”ａｒ剤を、磁石による磁気力で搬送して
ｆｌ’７（（，４＋を行う形式の現像装置においては、
粒径の大きなトナー粒子は比較的大きな力で磁石にｐ７
？・引さね、ｌ￥ｉ電β・像に付着する確率が低下する
ため、大径なトナー粒子を多量に含む現像剤を用いると
、可視像の濃度が低くならざるを得ない。 本を囮は上記ｈ１夕識に基去なされたφ）のであり、従
来の考えとはむしろ逆に、大粒径のトナー粒子の含有量
を所つ量以下に抑オた現像剤を用いることｌこよって、
上述した欠点を除去しようとするものである。 エソ下、本発明を適用可能な現像装置を図面に従に則し
てより一層明らかにし、併せて本発明の有利な実施例を
説明する。 第１図は、本発明を適用可能な観像装Ｗ１を、電子複写
機に用いた場合の構成例を示す。ここに示した現像装置
ｌは、現像スリーブ２として構成された現像剤相持体と
、この現像スリーブ２に内設されたローラ状の磁石３と
、トナー粒子から成る一成分系現像剤４を収容する。た
ぬのタンク５とを有している。本例では、工押像剤４を
構成するトナー粒子々して、その少なくとも一部が磁性
体がら成る高抵抗トナー粒子が用いられている。磁石３
の各磁極Ｓ、Ｎは、スリーブ２の周方向に沿って交互に
逆極性となっている。図示した現像装置においては、磁
石３が時計方向に回転駆動さね、現像スリーブ２が反時
計方向に回転駆動されるようになっている。６は現像ス
リーブ２に対して押圧された磁性ならし板、７はスリー
ブ２から所定の間隙をあけて配置されたドクター、そし
て８はスリーブ２上の現像剤を掻き取る掻き取り板であ
る。一方、現像スリーブ２に対向した位置には、ドラム
状の感光体９として構成された潜像相持体が位置し、こ
の感光体９は時計方向に回転駆動ざ狽、る。 複写動作が開始でれると、感光体９″１ま上述の如く時
計方向に回転駆動てれ、その際、図示していない竹像形
成手段によって感光体表面に静電潜像が形成され、この
潜像は現像スリーブ２と感光体９、！０：の間の現像領
域りへと移動するＯｆ＋ｌ像装置１においては、その現
像スリーブ２と４１゛ム石３とが既述の方向にそれぞれ
回転され、これＣ′こよってタンク５内の現像剤４の一
部が現像スリーブ２に担持坏れて、反時計方向に搬送さ
れる。 この場合、現像剤がドクター７とスリーブ２との間を通
過するとき、該現像剤はドクター７によって＋４き取り
作用を受け、搬送だれる現像剤の量をおお１かに規制さ
れる。次いで現像剤が磁性ならし板６とスリーブ２との
間の微小な隙間を通過するとき、スリーブ２−ヒの現像
剤はならし板６により押圧；れてその厚さを規制てれる
と共に、所定の極性（例えば既述の静電潜像を形成する
電荷の極性と逆極性）に帯電てれる。この場合、本例で
はならし板６が磁性体Ａ・ら成す、シカ・も磁石３が回
転して回転磁界が生ぜしめられて０るので、磁性ならし
板６は磁石３によって吸引てれつつ振動し、スリーブ２
とならし板６との間の微小な間隔が周期的変化し、よっ
て、ここを通過する現像剤はその厚さを極く薄く規制で
れつつ摩擦力を受け、これによって所定の極性に摩擦帯
電σれる。このように現像剤は薄層化されて摩擦帯電こ
れるので、現像剤層の厚σ方向全体に亘って比較的均一
に帯電きれる。 上述の如く帯電でれ大現像剤は、層４ａをなしてスリー
ブ２士を搬送され既述の現像領域りへ至り、このとき、
スリーブ上の現像剤、即ちトナー粒子が感光体９に形成
された静電潜像に付着し、該潜像が可視像化でれる。こ
の場什、トナー粒子は既述の如く予め強制的に摩擦帯電
されているので、該トナー粒子は静電潜像に静電的に付
着することができる（尚、予め強′制的に帯電する必要
のあるＪｉ像削は、通常、その体積固有抵抗率がｌｏｌ
。 Ω−ｍ以七、特に１０１３乃至】０１４Ω−ｍ以上であ
る）。 感が皿体９に付着しなかつにトナー粒子は、引き続きス
リーブ２上を搬送プれてタンク５内に戻これ、掻き取り
板８ｖＣよってスリーブ２から掻き取られる。尚、第１
図に示す現像装置においては、スリーブ２と感光体９と
の間のギャップは、例えば１００μ程度、層厚規制後の
スリーブ−ヒの現像剤層の厚づは２０乃至３０μ程度に
することができる。 第１図に示す構成及びその作用は大略以上の通りである
。この場合、第１図に示す装置のように磁石３によって
回転磁界を生せしめて磁性現像剤を搬送するようにする
と、現像スリーブ２土の現像剤のブラシを比較約款くて
き、よって、形成されｌｃ　ｏｒ視像の１１．１像均−
性を比較的高めることが可１１巨で、５イ）。ところが
現像剤、即ちトナー粒子を予め帯電する際に、各トナー
粒子に与える電荷量が不充分であると、潜像に静電的に
付着したトナー粒子き、該潜像とに作用するクーロン力
が弱いだめ、磁石３の回転動に伴って、潜像に付着しに
トナー粒子が潜像上を移動し、このｋめ、可バ」像の濃
度が部分的に高するものの他の部分の濃度は著しく低下
し、所謂「傾斜むら」を生じ可視像の濃度むらを起す恐
れがある。そしてこの現象が著しくなるさ、潜像のエツ
ジ部、即ち地肌部に近接した潜像部分に多量のトナー粒
子が付着し、場合によって・４まトナー粒子がこのエツ
ジ部をはみ出て地肌部［までトナー粒子が流れ串る所謂
「画像流れ」を起すこともめる。 第１図に示す現像装置においては、トナー粒子の帯電量
が不足しに場合、可視像の品質低下を招く恐れのあるこ
とは、上の説明からよく判る。この場合、トナー粒子の
帯電量は、トナー粒子の粒径に大きな影響を受け、トナ
ー粒子の粒径が大きい程、帯電量ｌま少なくなる。これ
を、第１図に示しに現像装置を用いて行った実験経過を
説明することによって明らかにする。 スチレン・アクリル樹脂４８重量部、磁性粉さしてのマ
グネタイト５０重量部、帯電極性制御剤２重量部を練り
、次いでこれを粉砕して得たトナー粒−トを現像剤とし
て用い女。そしてトナー粒子の７１、積モ均粒径が鴇な
る４種の現像剤を用意しに０トナ一粒子の体積固有抵抗
率は約１０′４Ω−（７）でろ−）／ζ。次（ｌこ第１
図に示す現像装置の磁石３の回転数ｆ　１５０ｆｌｒｐ
ｍ　、現像スリーブ２０回転数ヲ１０００ｒ　ｐ　ｎＩ
Ｋ設定し、厚−ｇｔが０．２ｍｍのＳＫ’（８１から成
る／１′並性ならし板６を用いて、既述の各現像剤につ
（１てそれぞれ現像動作を行い、トナ毒粒子の体積平均
粒径と、その摩擦帯電量さの関係を調べ友ところ、第２
図ｒ（示す結果が得られた。尚、帯電量はブローオフ法
によって測定しｋＯ 第２図から明らかなように、トナー粒子の体積平均粒径
が太ｐくなる程、トナー粒子の摩擦帯電にが低下してい
る。次にこのトナー粒子の粒径と、可視像の画質とを出
校検討しｋところ、体積平均粒径が１０μ以下の現像剤
を用いると、先に説明し左画像濃度の「傾斜むら」及び
「画像流れ」の無い又は少ないシャープな可視像が得ら
れ、逆に体積平均粒径がこれより大きい現像剤を用いる
と、傾斜よｒら及び画像流れの発生が著しくなつＴｏそ
を不するトナー粒子を現像剤全体Ｖ・り対して、２重量
％以下さしたときに、高品質な可視像の得られることを
明らかにすることができｋｏ・不へ発明は、このような
現像剤の構成をその特徴とするものでるる。 ところで第１図に示す装置において既述の「傾斜むら」
及び「画像流れ」の現象が発生するのは、現像剤が磁石
３に強く引かれることに起因しているので、これら現象
が発生するか否かは、トナー粒子の帯電量の外、トナー
粒子に含１れに磁性体の量によっても左右され、トナー
粒子中の磁性体の含有量が多い程、トナー粒子は磁石３
に強く引かれ、よって傾斜むら及び画像流れが起りやす
くなる。この場合、トナー粒子中の磁性体の含有量は、
各トナー粒子中の磁性体の占める割付の外、各トナー粒
子の全体積、換言すれば七〇粒径によっても左右される
。トナー粒子の径が犬キ＜、その体積が太きければ、そ
れに含１れる全磁性体の（１１−も増大するからである
。このようにトナー粒子中の磁性体の含イ；−喰によっ
て、可視像の品質に影響が与えられるが、各トナー粒子
中の両性体育有料（重−量％）が、通常の割付の範囲内
にあり、必要以上の特に高い割付でトナー粒子に磁性体
を含有ζゼな（σれば５、上述しπ小粒径のトナー粒子
から成る現像剤、即ち体積平均粒径５μ乃至１０μであ
って、１５１ｔ以上の粒径のトナー粒子を２重量係以下
とした現像剤を用いることに１って、傾斜むら及び画像
流れを効果的に抑えることができる。 寸１ζ、このようにトナー粒子の粒径を比較的小ζくす
れば、一般に各トナー粒子に含寸れる磁性体の絶対晴を
少なくて衾、これによっても、画像流れ等の現象を抑え
ることができると言える。 更に上述しに粒径のトナー粒子から成る工１．１像剤・
シ用いると、次の如き利点も得られる。 ■　体積平均粒径が５μ乃至１０μ、１５μ以上の粒径
のトナー粒子が２重ｔ％以丁である現像剤は、従来用い
られている通常の現像剤のトナー粒径よりも小径であり
、このような小径のトナー粒子を用いるさ、可視像のき
めを細かくすることかでな、シかもその７ヤープ性を高
めることができる。のみならず、トナー粒子が小径でる
るので、これが少々地肌部に付着してもめ１つ目立にず
、実質的に地肌汚れを低減することが可能である。 ■　トナー粒子が小だければ、先にも説明したように各
トナー粒子中に含捷れる全磁性体量も比較的少なくなり
、よってトナー粒子が磁石に引かれる力が比較的小ざく
なるｋめ、トナー粒子が層像に付着する確率が高１つ、
可視像の濃度が高まる。 ■　第１図に示す装置のように、高抵抗現像剤を用いる
ときには、これを均一に帯電すべく、現像剤を薄くする
・〆゛要がめるが、粒径の小なるトナー粒子から成る現
像剤は、これを比較的簡単に薄層化でき、よって、現像
剤の均一帯電、ひいては地肌汚れの低減を達成すること
ができる。まに粒径が小セいと、比較的簡単に現像剤を
薄層化できるのでならし板６の負担を低減できる。この
よＩ″ＩｆＸＩｆＸ効果図に示す手段以外の手段によっ
て現像剤を薄層化し、帯電する場合にも言えることであ
る。 以上、第１図に示す構成に則して不発明に係る構ｌＪ１
例と、その効果について説明したが、不発明は第１図以
外の各種形態の現像装置に対しても適Ｉｌｌできる。例
えば第３図に示すように、感光体１０９が２つのローラ
１０．１１　Ｋ巻き掛けられた無端ベルト状ｖｃ杉成さ
れている複写機用の現像装置１にも・１４噸用で・檜、
その場合、現像スリーブ２に対問する方のローラ１０の
少なくとも表面をゴム等の弾性体て構成し、現像スリー
ブ２と感光体１０ｑとのギャップをほぼ零に設定するこ
ともできる。第３図における他の構成は第１図の場合と
実質的に同様で、ラリ、がかる現像装置における現像剤
４として既述の粒径含有するトナー粒子を用いることに
よって、先に説明した効果と同様の効果が得られる。 第４図においては、ベルト状の感光体１０９が３−）の
ローラ１０，１１，１２　に巻き掛けられ、２つのロー
ラ１０，１１間の感光体部分に現像スリーブ２が位し、
ドクター７（第１図）が省略でれてお１１　、他の構成
は実質的に第１図の場ひと同様である。ヤして、第４図
に示す現像装置ＩＫも不発明を先に説明した実施例と同
様Ｖこ適用できる。 第５図においては、感光体】０９が４つのローラ１０乃
至１３に巻Ａ掛けられ、現像スリーブ２か感光体１０９
に対して大きな面積に亘って、［［！像剤を介して接触
している。１にスリーブ２に内股これに１複数の磁石１
０３が不動に固定されている。他の構成は第４図と同様
である。このように磁石が固定σれていると、これが回
転する場合に比べて、既述の傾斜むら、画像流れは元々
発生しにくいが、この現像装置に不発明を適用すること
によって、第２図に示しに状態と同様なトナー粒子への
帯電量関係が得られ、きめの細かいシャープ性に富んだ
、しかも地肌汚れの少ない可視像が得られる。 まに１第５図に示す現像装置

【Ｃおいては、磁石］０３
が固定されているので、各磁石１０３１／（：対向して
位置する現像剤の穂立ちが大きくなり、よって現像剤に
充分な帯電量を与えるには、なｒケし板６と磁石】０：
３との間のＥ１１気力を強める必要があり、この上うＶ
こすると一般にならし板に作用する力が大きくなり、々
らし板等に傷が付きやすくなるが、不発明Ｖこ係る小径
トナー粒子の現像剤を用いれば、既述の如く、ならし板
の負担を軽減でき、ならし叛及び現像スリーブに傷を付
ける可能性を低減できる。 更に第４図及び第５図、並びに第６図に示すように、現
像スリーブ２を、４上体支持体】４と、そのと而に設け
た誘電体層Ｊ５と、これに支持でれπρ数の微小電極Ｊ
６とから構成し、これら微小電極１６を導電性支持体１
４に対して電気的に絶縁するさｊｌ、に、微小電極同志
をも実質的に絶縁状態にすると、（ｐ電潜像のライン画
像（課状の潜像）を−濃度Ｖこ可１児像化でき、原稿に
おける比較的濃度の低い細線画像からも高濃度な可視像
を得られるが、このようｈ現像スリーブを有する現像装
置に対しても不発明を支障々く適用できる。 μ上、現像剤として母性現像剤を用い、しかも現像スリ
ーブの表面を剛体から構成した装置に不発明を適用し、
１？：具体例を説明したが、第７図Ｃ・こ）ｒミすよう
に、少なくさもその表面がゴム等の弾性体から［配る現
像スリーブ２に、非磁性トナー粒子から成る現像剤４を
埠持し、摩擦帯電部材ＩＯｉ［よってこの現像剤を薄層
化しつつ帯電し、こゎを感光体９に擦り付けることによ
って現像を行う現像装置にも本発明を適用できる。この
場合、既述の効果のうち、磁性現像を用いることによっ
てのみ得られる効果は、第７図に示す装置では得られな
いが、他の効果はそのまま得ることができる。ま１ζ、
第７図に示すスリーブ２の表面には、通常微小な凹凸が
形成されているが、その際、この凹凸が太きいと、現像
剤を薄層化することが困難さなり、逆に凹凸が小はすぎ
ると、粒径の大きなトナー粒子が摩擦帯電部材１０６と
スリーブ２との間を通過できなくなる０さころが不発明
では、トナー粒子の粒径が小ζいので、現像剤の層厚を
薄くすべく、凹凸を小さくしても、トナー粒子が摩擦帯
電部材とスリーブとの間を通過し得ないという不都付を
低減することができる。 才女、第４図、第５図、第７図に示す装置のよ’＋　（
／こ、スリーブ２上の現像剤を感光体に接触ζせ一６現
像をｊｊ　ｆ）　噂触現像１でおいては、スリーブ上の
現像剤が、八・２九体の地肌部に付着したトナー粒子を
取り去る所謂スキャベンジング効果が充分に得られるの
で、曵肌汚れを特に効果的に抑えることかてさ、よって
、小径なトナー粒子を用いるこさくノコ起因する地肌汚
れ発生を４１効に抑制することができる。 次に、不発明と直接関係し々いのであるが、先に簡単に
説明しに１各トナ一粒子中の磁性体の含４１＋と、可視
像の画質との関係を参考１でに説明しても・く。先ず第
１図に関連して先に説明し爬笑験例１Ｃて用いたトナー
粒子の樹脂（！：磁性粉との配合比を各種変えて得に平
均粒径１２μのトナー粒子から成る現像剤を用意し、第
１図に示す現像装置しくて、これら現像剤を用いて現像
動作を行りに０その結果、磁性体含有率の少ないトナー
粒子を用（するみ、両像流れ、傾斜むらの発生を少なく
留めることができるが、逆に磁性体量の多いトナー粒子
では、これら現象が顕著に現われることが判っに０これ
は、各トナー粒子中の磁性体の含有率が低ければ逆に樹
脂の割合が高まる結果、トナー粒子の摩擦帯電量が増大
すること、及びトナー粒子が磁石３に引かれる力が低下
することに起因している（第８ｆ図は、各トナー粒子中
の磁性粉の含有割合（重量％）と、その摩擦帯電量との
関係を示すグラフである）。このことがら、磁石を回転
きせる形式の現像装置では、スリーブ２上の現像剤を搬
送するのに必要な最小の磁気力をトナー粒子に及ぼすよ
うにし、且つトナー粒子の帯電電荷を大キくするように
すれば、高品質な可視像を得られることが判る。そして
、このようにするには、トナー粒子の磁性体量を考慮す
る外、磁石の磁気力を考慮する必要もあり、同じ現像剤
を用いて、７００ガウス吉、１２ｏｏガウスの磁石で現
像動作を行ってみたところ、７００ガウスの方が傾斜む
ら等の現象は少なかつ７ｉ’ｏＦナ一粒子中の磁性体含
有率の多少という問題は不発明に直接関係する事項では
ないが、上に説明した高品質な可視像を得る穴ｌこの条
件は、不発明によっても達放し得”ることでちる。 １す、士、本発明を各種形態の現像装置に適用しに′μ
弛例を説明したが、不発明は更に池の形式の現像装置ｌ
／こも適用でき、例、えば、Ｆす傷創を電荷注入１η１
３Ｊ４による電荷注入によって帯＊ｃ／＊　リ、或いは
現像スリーブとトナー粒子との摩擦りこよりてこれを摩
擦帯電し１でり、又はコロナ放電器によって現像剤を帯
電する形式の現像装置や、永久磁石の代す９こ電磁石を
用いる現像装置、或いはま−ＩＣ史像スリーブが不動に
同定された現像装置にも適用できる。更に、現像剤担持
体がスリーブではなくベルト状に形成された装置や、静
電記録装置における現像装−１或いは、層像担持体を最
終コピーとする直写式ｖｔ録装置の現像装置ＶＣも適用
可能である。 −ｆ＊　３Ｍ　傷創として低抵抗トナー粒子から成るも
のを用（１女ときにも、不発明を適用することによって
、きめの細かな可硬像を形成できるとする不発明の効果
を得ることができる。 以上の説明からも判るよう・に不発明によれば簡単な構
成によって、その所期の目的を達成できる０

【図面の簡単な説明】

第１図は不発明を適用可能な現像装置を示す断面図、第
２図はトナー粒子の体積平均粒径さ摩擦帯電置きの関係
を示すグラフ、第３図乃至第５図は第１図とは異なる現
像装置を、示・す断面図、第６図は第４図、第５図に示
した現像スリーブの拡大模式断面図、第７図は更に他の
現像装置を示す断−面図、第８図はトナー粒子中の磁性
体の含有率と摩擦帯電量との関係を示すグラフである。 １・・・現像装置 ４・・・現像剤 １１１１の浄鼻（内容に変更なし） 第１図 第２［ヌ１ 第４図 第５図 第８図 Ｌ＋−１ｋ　＋ΦｆＩＪ轟ｆｆ１ξシ１−１１イ→Ｆ手
　　続　　補　　正　　書　　（方式）％式％ ２発明の名称 現像装置 ：（補正をする者 を件との関係　　特許出願人 住所　東京都太田区中馬込１丁目３番６号名称　（６７
４）株式会社リコー 、１代　　理　　人　　　〒１０５ 住所　東京都港区西新橋１丁目９番９号中銀第５ヒル３
階Ｔａ　（５０１）４８８７番昭和５７年４月９日 発送日　　昭和５７年４月２７シ ６補正の対象 図面 ７補正の内容

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 トナー粒子を含む一成分系現像剤を用いて静電潜像を町
   ＋ｐｒ像化する現像装置において、１５μ以」二の粒径
   を有するトナー粒子を、現像剤全体に対して、２重量％
   以下とし、且つトナー粒。 子の体積平均粒径を５μ乃至１０μとしたことを特徴と
   する前記現像装置。