JP2000347506A - 現像装置及び画像形成装置 - Google Patents

現像装置及び画像形成装置

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JP2000347506A JP11155378A JP15537899A JP2000347506A JP 2000347506 A JP2000347506 A JP 2000347506A JP 11155378 A JP11155378 A JP 11155378A JP 15537899 A JP15537899 A JP 15537899A JP 2000347506 A JP2000347506 A JP 2000347506A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡易な構成で、画像濃度を高くするための現
像条件と、画像後端白抜けがなく横細線再現性も良い画
像を得るための現像条件とを効率的に得ることを可能に
する。 【解決手段】 非磁性体のスリーブ43と当該スリーブ
内に固定配置され複数の磁極を備えた磁石ローラ44と
を備えて構成され、前記スリーブを回転させ、その外周
面に磁性を有した現像剤を磁気吸着させて磁気ブラシを
形成し、対向する潜像担持体1に当該磁気ブラシを摺擦
させ、その摺擦領域で潜像担持体上の潜像を可視化する
現像装置において、上記摺擦領域の法線方向磁束密度の
減衰率を40%以上とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、現像剤担持体表面
の現像領域部分に現像剤を穂立ちさせて現像処理するた
めの現像主磁極を備えた現像装置、及び当該現像装置を
装着した画像形成装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】一般に、複写機、プリンタ、ファクシミ
リなどの電子写真式や静電記録式などによる各種画像形
成装置においては、感光体ドラムや感光体ベルトなどか
らなる潜像担持体上に画像情報に対応した静電潜像が形
成され、現像装置によって現像動作が実行されて、可視
像を得る。このように現像動作を実行するにあたり、転
写性、ハーフトーンの再現性、温度・湿度に対する現像
特性の安定性などの観点から、トナーとキャリアからな
る2成分現像剤を用いた磁気ブラシ現像方式が主流にな
ってきている。このような方式の現像装置では、現像剤
担持体上に2成分現像剤がブラシチェーン状に穂立ちさ
れて保持されながら、潜像担持体に対向する現像領域に
搬送されて、現像剤中のトナーを潜像担持体上の静電潜
像部分に供給するのである。
【0003】上記現像剤担持体は、通常円筒状に形成さ
れたスリーブ(現像スリーブ)を備えて構成されると共
に、当該スリーブ表面に現像剤を穂立ちさせるように磁
界を形成する磁石体(磁石ローラ)をスリーブ内部に有
している。穂立ちの際、キャリアが磁石体で生じる磁力
線に沿うようにスリーブ上に穂立ちされると共に、この
穂立ちされたキャリアに対して帯電トナーが付着する。
上記磁石体は、複数の磁極を備え、棒状などに形成され
ており、特に現像剤担持体表面の現像領域部分に現像剤
を穂立ちさせる現像主磁極が備えられている。上記スリ
ーブと磁石体の少なくとも一方が動くことでスリーブ表
面に穂立ちされた現像剤が移動するようになっている。
現像領域に搬送された現像剤は上記現像主磁極から発せ
られる磁力線に沿って穂立ちし、この現像剤のチェーン
穂は撓むように潜像担持体表面に接触し、接触した現像
剤のチェーン穂が潜像担持体との相対線速差に基づいて
静電潜像と擦れ合いながら、トナー供給を行うのであ
る。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな現像装置においては、画像濃度を高くするための現
像条件と低コントラスト画像を良好に得るための現像条
件とが両立せず、高濃度部と低濃度部との双方を同時に
改善することが困難である。即ち、画像濃度を高くする
ための現像条件としては、(i)潜像担持体と現像剤担持
体との間隔である現像ギャップを狭くすること、あるい
は(ii)現像領域幅を広くすることなどが挙げられる。一
方、低コントラスト画像を良好に得るための現像条件と
しては、(i')現像ギャップを広くすること、あるいは(i
i')現像領域幅を狭くすることなどがある。つまり、双
方の現像条件は相反するものであって両立せず、全濃度
域にわたって双方の条件を満たして良質な画像を得るこ
とは一般に困難とされている。
【0005】例えば低コントラスト画像を重視する場合
には、ベタラインのクロス部や黒ベタ、ハーフトーンベ
タ画像の後端部に白抜けを生じる「後端白抜け」と称さ
れる異常画像が発生しやすい。また同じ幅で形成した格
子画像の横線が縦線よりも細くなってしまったり、1ド
ットなどの小さい点画像が現像されないなどの現象も発
生している。
【0006】このような現象のメカニズムを考えると、
図13に示されるように、現像スリーブ上に形成される
磁気ブラシが潜像担持体と摺擦する部分で発生する接触
部(現像ニップ)において、潜像担持体と現像スリーブ
の線速差(対潜像担持体線速比)がある場合に、上記現
象は生じる。対潜像担持体線速比を2.5とする場合、
現像スリーブ上の磁気ブラシは潜像担持体よりも2.5
倍速く動く。また現像スリーブの現像主磁極半値中央角
が48°の磁石を用いる時の現像ニップの幅は約4mm
(実験値)であり、また現像ギャップは0.4mmであ
った。なおここで、半値中央角とは、法線方向の磁力分
布曲線の最高法線磁力(頂点)或いはピーク磁束密度の
半分の値(例えばN極によって作製されている磁石の最
高法線磁力が120mT(ミリテスラ)であった場合、
半値というと60mTである。)を指す部分の角度幅の
ことである。半値中央角度幅、半値幅と称することもあ
る。
【0007】図14に従来の磁石ローラ(磁石体)によ
る法線磁力パターンを示す。実線は現像スリーブ表面上
の法線方向の磁束密度を測定した円チャートグラフであ
る。一方、破線は現像スリーブ表面から1mm離れたと
ころでの法線方向の磁束密度を測定した円チャートグラ
フである。図14中の円チャートの目盛りは20mT毎
で記してある。使用した計測装置はADS社製ガウスメ
ーター(HGM-8300)並びにADS社製A1型ア
キシャルプローブであり、これらで測定し円チャートレ
コーダにて記録した。従来使用されていた磁石ローラで
は、主磁極P1の磁束密度の変化量は26.1mTの磁
力差を観測した。磁石ローラ上に発生した磁力線に沿っ
て現像剤で形成された磁気ブラシは、主磁極P1に形成
されるブラシ部分のみが潜像担持体に接し、潜像担持体
上の静電潜像を顕像化する。この際、潜像担持体が接し
ない状態とすると当該箇所での磁気ブラシの長さは約2
mmであった。この時の現像スリーブ上を観察すると従
来の磁石ローラで形成される磁気ブラシは穂立ちが長
く、疎になっている。また、この穂立ち状態で潜像担持
体を設置して磁気ブラシを潜像担持体に摺擦させると、
主磁極P1によって形成された磁気ブラシによる潜像担
持体と接する部分での現像ニップ幅は約4mmであっ
た。
【0008】潜像担持体上の潜像は磁気ブラシによって
トナー像とされるが、特に画像の後端部を作像する磁気
ブラシは図15aに示されるように、非画像部を摺擦し
た後にトナーの付着した画像部に接することになる。ネ
ガポジ現像法の場合、潜像担持体の非画像部にはマイナ
ス電荷が存在し、磁気ブラシのキャリアはプラス電荷、
トナーはマイナス電荷を有している。非画像部に接触す
る磁気ブラシにおいては、まず潜像担持体上のマイナス
電荷により磁気ブラシキャリア上のマイナストナーが反
発して潜像担持体近接より離れる。キャリアは磁石ロー
ラによって磁気で束縛されているので現像スリーブの回
転で下流方向に搬送される。この際、キャリアと潜像担
持体とが摩擦帯電を起こし、キャリアにプラス電荷が発
生する。余分に発生したプラス電荷をもった磁気ブラシ
は線速差を有した現像スリーブの駆動により画像部にす
すみ、トナーを画像部に付着させる(図15b)。更
に、現像スリーブが駆動し、画像の後端部に差し掛かる
際に(図15c)余分に発生したプラス電荷により画像
後端部のトナーを静電吸着することで、画像後端部が白
く抜ける異常画像現象や、細線や点状の画像を細くする
現象が発生する。このような現象は、潜像担持体と現像
スリーブの回転方向が逆である逆現像においても発生
し、この場合には現像後半部が画像先端に当たるため、
画像先端部で白抜けの現象が起きる。これらの現象は画
像濃度が低い場合に顕著に表れ、磁気ブラシが潜像担持
体上の非画像部の電荷によりカウンターチャージされる
ことで潜像担持体のトナー像からトナーを静電吸着する
ことを意味している。
【0009】また上で述べるように現像ニップ幅が約4
mmである場合に、現像されたトナー像が後続の磁気ブ
ラシ部分のために、カウンターチャージ以外に、トナー
の入れ替わりや、トナーを潜像担持体に付着する際にキ
ャリア側に逆電荷が残り、この逆電荷により潜像担持体
のトナー像からトナーを静電吸着することでも、上記異
常画像が発生すると考えられる。
【0010】カウンターチャージなどによる後端白抜け
や、細線画像、点画像の細らせ現象を低減するための対
策として、対潜像担持体線速比(対感光体線速比)を小
さくすることや、外径の小さな現像スリーブを用いるこ
とが考えられる。これらによってニップ幅を狭くできる
からである。けれども、対潜像担持体線速比を小さくす
ると、現像ニップ領域に供給される現像剤の単位時間当
たりの量が減少し、現像能力が低下してしまい、十分な
画像濃度が得られないという不具合が生じる。また小径
すぎる現像スリーブを用いると、スリーブ内に配置され
た磁石も小サイズ化するために必要な磁力をスリーブ上
で形成することができなくなる。つまり、磁力が小さい
と現像スリーブ上の潜像担持体に近い側のキャリア先端
に作用する磁力作用が弱くなり、潜像担持体からかかる
電気的な力にキャリア先端が引き付けられ、キャリアが
潜像担持体に付いてしまい「キャリア付着」なる異常画
像が発生してしまうことになるので、キャリア付着を起
こさないための必要磁力が求められることになるわけで
あるが、小径すぎるスリーブでは過小な磁力しか生じ得
ず、そのような小径スリーブを用いることは不適であ
る。仮に所定磁力を確保しながらも一層の小径スリーブ
が作成できたとしても、外径が小さくなることで対潜像
担持体線速比を同等とする場合に現像スリーブの回転数
が増加してしまい、その回転数増加によって現像スリー
ブから熱や振動が生じ、更には異音を伴うことにもな
り、耐久性の点でも不具合である。
【0011】また別の方法として、複数の現像剤担持体
を多段にわたって設置するようにした現像装置も提案さ
れている。しかしながら、このような多段現像装置で
は、現像能力を高めることはできるものの、装置の大型
化・複雑化を招くという問題がある。
【0012】そこで本発明は、簡易な構成で、画像濃度
を高くするための現像条件と、画像後端白抜けがなく横
細線再現性も良い画像を得るための現像条件とを効率的
に得ることを可能にすることを課題とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】上記課題は、本発明にし
たがって、非磁性体のスリーブと当該スリーブ内に固定
配置され複数の磁極を備えた磁石ローラとを備えて構成
され、前記スリーブを回転させ、その外周面に磁性を有
した現像剤を磁気吸着させて磁気ブラシを形成し、対向
する潜像担持体に当該磁気ブラシを摺擦させ、その摺擦
領域で潜像担持体上の潜像を可視化する現像装置におい
て、上記摺擦領域の法線方向磁束密度の減衰率を40%
以上とすることによって、解決される。
【0014】また、摺擦領域に係る主磁極と隣り合う磁
極の法線方向磁束密度の減衰率を40%以上とすること
によっても、あるいは摺擦領域に係る主磁極と隣り合う
磁極との角度間隔が30度以内であり、それら磁極がな
す法線方向磁束密度の減衰率を共に40%以上とするこ
とによっても、上記課題が解決される。
【0015】
【発明の実施の形態】本発明の詳細を、図に示す例に基
づいて説明する。先ず本発明に係る現像装置を含む感光
体ユニット全体について説明する。図1において、静電
潜像担持体である感光体ドラム1の周囲には、当該ドラ
ム表面を帯電するための帯電装置2、一様帯電処理面に
潜像を形成するためのレーザー光線でなる露光3、ドラ
ム表面の潜像に帯電トナーを付着することでトナー像を
形成する現像装置4、形成されたドラム上のトナー像を
記録紙へ転写するための転写装置5、ドラム上の残留ト
ナーを除去するためのクリーニング装置7、ドラム上の
残留電位を除去するための除電装置8が順に配設されて
いる。このような構成において、帯電装置2の帯電ロー
ラによって表面を一様に帯電された感光体1は、露光3
によって静電潜像を形成され、現像装置4によってトナ
ー像を形成される。当該トナー像は、転写ベルトなどで
なる転写装置5によって、感光体ドラム1表面から、不
図示の給紙トレイから搬送された記録紙へ転写される。
この転写の際に感光体ドラムに静電的に付着した記録紙
は、分離爪によって感光体ドラム1から分離される。そ
して未定着の記録紙上のトナー像は定着器によって記録
紙に定着される。一方、転写されずに感光体ドラム上に
残留したトナーは、クリーニング装置7によって除去さ
れ回収される。残留トナーを除去された感光体ドラム1
は除電ランプ8で初期化され、次回の画像形成プロセス
に供される。
【0016】上記現像装置4の構成を図2に基づいて説
明する。現像装置4内には、現像剤担持体である現像ロ
ーラ41が感光体ドラム1に近接するように配置されて
いて、双方の対向部分に現像領域が形成される。現像ロ
ーラ41では、アルミニウム、真鍮、ステンレス、導電
性樹脂などの非磁性体を円筒形に形成してなる現像スリ
ーブ43が不図示の回転駆動機構によって時計回り方向
に回転されるようになっている。本例においては、感光
体ドラム1のドラム径が60mmで、ドラム線速が24
0mm/秒に設定され、現像スリーブ43のスリーブ径
が20mmで、スリーブ線速が600mm/秒に設定さ
れている。したがって、ドラム線速に対するスリーブ線
速の比は2.5である。また感光体ドラム1と現像スリ
ーブ43との間隔である現像ギャップは0.4mmに設
定されている。現像ギャップは、従来ではキャリア粒径
が50μmであれば0.65mmから0.8mm程度、
言い換えれば、現像剤粒径の10倍前後に設定されてい
たが、本発明では現像剤粒径の30倍程度に設定するこ
とすら可能である。これより広くすると望ましいとされ
る画像濃度が出にくくなる。スリーブ線速のドラム線速
に対する比は最低1.1にまで下げてもなお必要な画像
濃度を得ることができる。
【0017】現像剤の搬送方向(図で見て時計回り方
向)における現像領域の上流側部分には、現像剤チェー
ン穂の穂高さ、即ち、現像スリーブ上の現像剤量を規制
するドクタブレード45が設置されている。このドクタ
ブレード45と現像スリーブ43との間隔であるドクタ
ギャップは0.4mmに設定されている。更に現像ロー
ラの感光体ドラムとは反対側領域には、現像ケーシング
46内の現像剤を攪拌しながら現像ローラ41へ汲み上
げるためのスクリュー47が設置されている。
【0018】上記現像スリーブ43内には、当該現像ス
リーブ43の周表面に現像剤を穂立ちさせるように磁界
を形成する磁石ローラ体44が固定状態で備えられてい
る。この磁石ローラ体から発せられる法線方向磁力線に
沿うように、現像剤のキャリアが現像スリーブ43上に
チェーン状に穂立ちされ、このチェーン状に穂立ちされ
たキャリアに帯電トナーが付着されて、磁気ブラシが構
成される。当該磁気ブラシは現像スリーブ43の回転に
よって現像スリーブ43と同方向(図で見て時計回り方
向)に移送されることとなる。上記磁石ローラ体44
は、複数の磁極(磁石)を備えている。具体的には、現
像領域部分に現像剤を穂立ちさせる現像主磁石P1b、
現像主磁極磁力の形成を補助する主磁極磁力形成補助磁
石P1a,P1c、現像スリーブ43上に現像剤を汲み
上げるための磁石P4、汲み上げられた現像剤を現像領
域まで搬送する磁石P5,P6、現像後の領域で現像剤
を搬送する磁極P2,P3を備えている。これら各磁石
P1b,P1a,P1c,P4,P5,P2及びP3
は、現像スリーブ43の半径方向に向けて配置されてい
る。本例では、磁石ローラ体44を8極の磁石によって
構成しているが、汲み上げ性、黒ベタ画像追従性を向上
させるためにP3極からドクタブレード45の間に磁石
(磁極)を更に増やして10極や12極で構成してもよ
い。
【0019】特に図2に示されるように、上記現像主極
群P1は、P1a,P1b,P1cの順で上流側から並
ぶ横断面の小さな磁石から構成されている。横断面の小
さいこれら磁石は希土類金属合金により作製されている
が、サマリウム合金磁石、特にサマリウムコバルト合金
磁石などを用いることもできる。希土類金属合金磁石の
うち代表的な鉄ネオジウムボロン合金磁石では最大エネ
ルギー積が358kJ/mであり、鉄ネオジウムボロ
ン合金ボンド磁石では最大エネルギー積が80kJ/m
前後である。このような磁石によって従来の磁石と異
なり、相当に小サイズ化しても必要な現像ローラ表面磁
力を確保できる。従来の通常フェライト磁石やフェライ
トボンド磁石などでは最大エネルギー積が36kJ/m
前後、20kJ/m前後である。スリーブ径を大き
くすることが許容される場合には、フェライト磁石やフ
ェライトボンド磁石を用いて形状を大きくとり、あるい
はスリーブ側に向いた磁石先端を細く形成することで半
値中央角を狭くすることが可能である。
【0020】本例では、現像主磁石P1bと、現像スリ
ーブ43上に現像剤を汲み上げるための磁石P4と、汲
み上げられた現像剤を現像領域まで搬送する磁石P6
と、現像後の領域で現像剤を搬送する磁極P2,P3が
N極をなし、現像主磁極磁力の形成を補助する主磁極磁
力形成補助磁石P1a,P1cと、汲み上げられた現像
剤を搬送する磁石P5がS極をなしている。磁力詳細を
示す図3で理解できるように、主磁石P1bとして、現
像ローラ上で85mT以上の法線方向磁力を有する磁石
が用いられた。当該主磁石P1bより回転下流側の主磁
極磁力形成補助磁石P1cと共に例えば60mT以上の
磁力を有すれば、キャリア付着などの異常画像の発生が
無いことが確認されている。これよりも小さい磁力の場
合にはキャリア付着が発生した。キャリア付着に関係す
る磁力は接線磁力であり、この接線磁力を大きくするた
めにはP1b,P1cの磁力を大きくする必要がある
が、どちらかを十分に大きくすることでキャリア付着の
発生を抑えることができる。磁石P1a,P1b,P1
cの磁石幅は2mmであった。この時のP1bの半値中
央角は16°であった。この場合、主磁極磁力形成補助
磁石P1a,P1cを有して現像主極群P1を形成して
も(図3の構成)、主磁石P1bの下流側のみに主磁極
磁力形成補助磁石P1cを配置しても(図4の構成)、
主磁石P1bでの半値中央角は変わりなく、主磁極(P
1b部分)の磁力が数%低下するだけである。上流側に
主磁極磁力形成補助磁石(P1a)が無いためにP1a
部分の磁力は低下し、30mT程度になったことが確認
されたが、この箇所は入口シールによって覆われるべき
部分であり、作像部に露出しないので、画像に影響せ
ず、主磁極に現像剤を提供することが可能である。更に
磁石の幅を狭くすることで、半値中央角は更に細くなる
ことが確認された。1.6mm幅を用いた際の主磁極の
半値中央角は12°であった。主磁極の半値中央角は2
5°を境に、それより大きくすると異常画像の発生があ
ることが確認された。対照のため、図5に従来の磁石ロ
ーラでの磁力詳細を概略的に示す。
【0021】主磁極磁力形成補助磁石P1a,P1cの
半値中央角は35°以下に形成する。この部分での半値
中央角は外側に位置するP2やP6の半値中央角が大き
いために主磁極(P1b)でのように半値中央角を相対
的に狭く設定することができない。
【0022】また主磁石P1bと主磁極磁力形成補助磁
石P1a,P1cの位置関係を図6に示す。主磁石P1
bの両側にある主磁極磁力形成補助磁石P1a,P1c
による挟角を30°以下に形成する。上記の例では、主
磁極での半値中央角を16°に設定するために当該挟角
は25°とした。更に主磁極磁力形成補助磁石P1a,
P1cと当該補助磁石の外側にある磁石P2,P6とに
よる変極点(0mT:磁力がN極からS極、S極からN
極に変わる点)の挟角を120°以下にする。
【0023】以上の条件を満たすことにより、主磁極で
の磁気ブラシが感光体に接触して現像するやり方では、
現像ニップが現像剤粒径以上で2mm以下となり、後端
白抜けがなく、横細線や1ドットのように小さい画像で
あっても十分に形成することができる。そのイメージを
図7に示し、図13と比較する。
【0024】主磁石P1bの磁力によって形成されるス
リーブ表面の磁気ブラシは、穂立ちし始める部分(根元
部分の幅)を2mm以下にすることによって、感光体と
磁気ブラシが接触する部分の現像ニップ幅を2mm以下
に形成することが可能である。
【0025】このような構成での現像にあっては、現像
ローラ41に対して、現像ケーシング46内に蓄えられ
た現像剤が攪拌・帯電された上で磁極P4によって汲み
上げられる。現像スリーブ43上に現像剤を汲み上げら
れた現像剤は磁極P5及びP6によって現像領域まで搬
送され、現像主極P1bによって現像領域部分に現像剤
が穂立ちされるようになる。
【0026】その際のメカニズムは図15に示されたと
類似の流れで説明可能である。即ち、画像濃度の低い感
光体上のトナー像(付着量の少ないトナー像)を、本例
の磁気ブラシを使用して現像する場合、現像ニップ幅が
小さいため、感光体上を摺擦する磁気ブラシの接触量
(時間)が少なくなり、磁気ブラシ先端部に発生するカ
ウンターチャージの発生量が低下する。結果として、カ
ウンターチャージをもったキャリアがトナー像を引き付
けることで画像後端部が白く抜ける現象を抑えることが
可能となる。したがって、画像濃度の低い感光体上のト
ナー像(付着量の少ないトナー像)の再現性を向上する
ことが可能となった。また画像濃度が高くなる理由とし
ては、本例の磁石ローラを使用することにより、P1b
の磁気ブラシの長さが小さくなり、現像ニップ幅を小さ
くすることが可能となり、したがって、現像スリーブが
回転移動し、P1bを通過する際の短くなった磁気ブラ
シが立ち始め現像ニップ間を通過する時間が早くなり
(対感光体線速比がこの部分だけ早くなる現象が起こっ
ている)、感光体に摺擦する現像剤の量が増加するため
に画像濃度が高くなるのである。更に現像ニップ幅が小
さいので現像ニップ領域前の現像剤滞留部の現像剤量が
少なく、カウンターチャージの発生を抑えることが可能
となったために画像濃度の低下を抑えることができ、結
果として、後端白抜けの無い画像能力の向上した現像装
置を提供することができる。
【0027】改めて図3に示された本発明での磁石ロー
ラによる法線磁力パターンに戻り、図14と比較する。
実線は現像スリーブ表面上の法線方向の磁束密度を測定
した円チャートグラフであり、図6で表したものに一致
する。破線は現像スリーブ表面から1mm離れたところ
での法線方向の磁束密度を測定した円チャートグラフで
あり、本図での目盛りは図14と同じく20mT毎にな
っている。使用した計測装置も図14の場合と同じで、
ADS社製ガウスメーター(HGM-8300)、AD
S社製A1型アキシャルプローブである。本例での磁石
ローラでは、主磁極P1bのスリーブ表面上の法線方向
の磁束密度は117mTを示し、スリーブ表面から1m
m離れた部分での法線方向磁束密度は54.4mTであ
り、磁束密度の変化量は62.5mTの磁力差を観測し
た。この時の法線方向磁束密度の減衰率(スリーブ表面
上の法線方向磁束密度のピーク値からとスリーブ表面か
ら1mm離れたところでの法線方向磁束密度のピーク値
の差をスリーブ表面上の法線方向磁束密度のピーク値で
割った比率)は53.5%である。主磁極P1bの上流
側に位置する主磁極磁力形成補助磁石P1aのスリーブ
表面上の法線方向磁束密度は106.2mTを示し、ス
リーブ表面上から1mm離れた部分での法線方向磁束密
度は56.6mTであり、磁束密度の変化量は49.6
mTの磁力差を測定した。この時の法線方向磁束密度の
減衰率は46.7%である。主磁極P1bの下流側に位
置する主磁極磁力形成補助磁石P1cのスリーブ表面上
の法線方向磁束密度は55.9mTを示し、スリーブ表
面上から1mm離れた部分での法線方向磁束密度は5
5.9mTであり、磁束密度の変化量は43.5mTの
磁力差を測定した。この時の法線方向磁束密度の減衰率
は43.8%である。本例では、磁石ローラ上に発生し
た磁力線に沿って現像剤で形成された磁気ブラシは、主
磁極P1bに形成されるブラシ部分のみが感光体に接
し、感光体上の静電潜像を顕像化する。この際、感光体
が接しない状態とすると当該箇所での磁気ブラシの長さ
は約1mmで、従来の磁石ローラで形成される磁気ブラ
シよりも穂立ちが短く、密になった状態を作り出すこと
が可能となった。現像剤規制部材と現像スリーブの間の
距離が従来と同じである場合には、現像剤規制部材を通
過する現像剤量が同じであるので、現像領域にある磁気
ブラシは短く、密になっていることが確認できた。この
現象は図3の法線磁力パターンからも理解でき、現像ス
リーブ表面から1mm離れたところでの法線磁束密度が
大きく減少しているので、磁気ブラシは現像スリーブよ
り離れたところではブラシチェーンを形成することがで
きず、磁気ブラシが短く現像スリーブ表面に密に形成す
ることとなる。ちなみに従来の磁石ローラでは主磁極の
スリーブ表面上の法線方向磁束密度は90mTを示し、
スリーブ表面上から1mm離れた部分での法線方向磁束
密度は63.9mTであり、磁束密度の変化量は26.
1mTの磁力差を測定した。この時の法線方向磁束密度
の減衰率は29%である。
【0028】上記のような法線磁力を構成することによ
って現像ニップ幅の狭い状態を形成でき、現像ニップ上
流側の現像剤溜りの発生を抑え、安定した現像ニップを
形成することが可能となり、画像後端白抜けや横細線画
像の細りのない画像が得られ、ひいてはドット均一性の
高い美しい画像を提供することができるようになった。
【0029】図8に本例で使用した磁石ローラによる実
験値を示す。この図は上記画像後端白抜けと主磁極(P
1b)の法線方向磁束密度の減衰率との関係を表してい
る。縦軸のランクは後端白抜け具合を表すランク付けで
あり、ランクが低い(数字が小さい)ものほど画像程度
が悪い。後端白抜けを認識し始めるランクを4(80
%)とした。従来の磁石ローラではランク3を示し、画
像後端白抜けがはっきりと認識された。本発明での磁石
ローラではランクが5若しくは5に近いランクを示し、
画像後端白抜けのない高画質が得られた。
【0030】図9は1dot縦横ラインの線幅の比率と主
磁極(P1b)の法線方向磁束密度の減衰率との関係を
示している。縦軸の1dot縦横ラインの線幅の比率が1
であれば縦線と横線の各幅は同等である。80%のライ
ンはこれ以下だと横線細りが目立つボーダーラインであ
る。言い換えれば、上記ラインより上であれば実用上問
題ない。このグラフから、本例で使用した磁石ローラで
は横線細りがなくなっていることが分かる。したがって
法線方向磁束密度の減衰率が40%以上であれば、画像
後端白抜け並びに横細線細りが解消される。また主磁極
と隣り合う磁極に関しても、40%以上の法線方向磁束
密度の減衰率によって画像後端白抜け並びに横細線細り
がなくなっていることが確認された。
【0031】上記磁束密度を測定した測定方法を示す。
図10に示された実験装置を用いて測定を行った。AD
S社製ガウスメーター(HGM-8300)及びADS
社製A1型アキシャルプローブで測定し、円チャートレ
コーダにて記録した。現像スリーブ表面上の法線方向磁
束密度を測定する際には、現像スリーブ上に接触する様
にアキシャルプローブを取り付け、磁石ローラを回転さ
せ、360度を0.1度のステップで測定し、円チャー
トレコーダに記録する。次にアキシャルプローブの先端
を現像スリーブ表面より1mm上げて固定し、上記と同
じように磁石ローラを360度回転させて磁束密度を測
定した。
【0032】図11は画像後端白抜けと本例での主磁極
(P1b)の半値中央角(角度幅)との関係を表してい
る。縦軸のランクは図8と同じく後端白抜け具合を表す
ランク付けである。また図12は1dot縦横ラインの線
幅の比率と主磁極(P1b)の半値中央角との関係を示
している。これまた図9と同じく縦軸の1dot縦横ライ
ンの線幅の比率が1であれば縦線と横線の各幅は同等
で、80%のラインはこれ以下だと横線細りが目立つボ
ーダーラインである。
【0033】
【発明の効果】本発明によれば、非磁性体のスリーブと
当該スリーブ内に固定配置され複数の磁極を備えた磁石
ローラとを備えて構成され、前記スリーブを回転させ、
その外周面に磁性を有した現像剤を磁気吸着させて磁気
ブラシを形成し、対向する潜像担持体に当該磁気ブラシ
を摺擦させ、その摺擦領域で潜像担持体上の潜像を可視
化する現像装置において、上記摺擦領域の法線方向磁束
密度の減衰率を40%以上とすることで、主磁極に磁力
線に沿って形成される磁気ブラシが短く、密に形成さ
れ、潜像担持体に接する磁気ブラシ幅を狭く形成するこ
とが可能となるので、カウンターチャージの影響を受け
難く、潜像担持体上に現像されたトナーが再び磁気ブラ
シ、即ち、現像剤に戻ることがなく、画像後端白抜けが
なく、細線再現性の良い画像を提供することが可能とな
る。
【0034】摺擦領域に係る主磁極と隣り合う磁極の法
線方向磁束密度の減衰率を40%以上としたり、あるい
は摺擦領域に係る主磁極と隣り合う磁極との角度間隔が
30度以内であり、それら磁極がなす法線方向磁束密度
の減衰率を共に40%以上としても、上記と同様な効果
を奏することとなる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る現像装置を含む感光体ユニットの
概略構成図である。
【図2】図1における現像装置の詳細構成図である。
【図3】本発明に係る現像装置での磁石ローラの法線磁
力分布とその大きさ程度を示す図である。
【図4】磁石P1aが欠けた場合の磁力分布を示す図で
ある。
【図5】比較のために従来公知の磁石ローラの磁力分布
を示す図である。
【図6】主磁石と主磁極磁力形成補助磁石の位置関係を
表す図である。
【図7】現像領域での現像ギャップやニップの大きさを
示すイメージ図である。
【図8】画像後端白抜けと本発明での磁石ローラの主磁
極法線方向磁束密度の減衰率との関係を示すグラフであ
る。
【図9】1ドット縦横ラインの線幅の比率と本発明での
磁石ローラの主磁極法線方向磁束密度の減衰率との関係
を示すグラフである。
【図10】磁束密度を測定するための装置を示す概略図
である。
【図11】画像後端白抜けと本発明での磁石ローラの主
磁極の半値中央角との関係を示すグラフである。
【図12】1ドット縦横ラインの線幅の比率と本発明で
の磁石ローラの主磁極の半値中央角との関係を示すグラ
フである。
【図13】比較のために従来公知の現像ギャップやニッ
プの大きさを示すイメージ図である。
【図14】従来の現像装置での磁石ローラによる法線磁
力パターンを示す図である。
【図15】潜像担持体上を現像ローラが摺擦する際の白
抜けを説明する図で、aからcに摺擦が進んで白抜けが
発生する。
【符号の説明】
1 感光体ドラム 4 現像装置 41 現像ローラ 43 現像スリーブ 44 磁石ローラ体 45 ドクタブレード 47 スクリュー

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 非磁性体のスリーブと当該スリーブ内に
    固定配置され複数の磁極を備えた磁石ローラとを備えて
    構成され、前記スリーブを回転させ、その外周面に磁性
    を有した現像剤を磁気吸着させて磁気ブラシを形成し、
    対向する潜像担持体に当該磁気ブラシを摺擦させ、その
    摺擦領域で潜像担持体上の潜像を可視化する現像装置に
    おいて、 上記摺擦領域の法線方向磁束密度の減衰率が40%以上
    であることを特徴とする現像装置。
  2. 【請求項2】 非磁性体のスリーブと当該スリーブ内に
    固定配置され複数の磁極を備えた磁石ローラとを備えて
    構成され、前記スリーブを回転させ、その外周面に磁性
    を有した現像剤を磁気吸着させて磁気ブラシを形成し、
    対向する潜像担持体に当該磁気ブラシを摺擦させ、その
    摺擦領域で潜像担持体上の潜像を可視化する現像装置に
    おいて、 上記摺擦領域に係る主磁極と隣り合う磁極の法線方向磁
    束密度の減衰率が40%以上であることを特徴とする現
    像装置。
  3. 【請求項3】 非磁性体のスリーブと当該スリーブ内に
    固定配置され複数の磁極を備えた磁石ローラとを備えて
    構成され、前記スリーブを回転させ、その外周面に磁性
    を有した現像剤を磁気吸着させて磁気ブラシを形成し、
    対向する潜像担持体に当該磁気ブラシを摺擦させ、その
    摺擦領域で潜像担持体上の潜像を可視化する現像装置に
    おいて、 上記摺擦領域に係る主磁極と隣り合う磁極との角度間隔
    が30度以内であり、それら磁極がなす法線方向磁束密
    度の減衰率が共に40%以上であることを特徴とする現
    像装置。
  4. 【請求項4】 上記請求項1〜3のいずれか一項に係る
    現像装置を備えた画像形成装置。
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DE60031189T DE60031189T2 (de) 1999-02-17 2000-02-16 Verfahren und Gerät zur Bildentwicklung mit einer Magnetbürste
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