JP2001042642A

JP2001042642A - 現像装置

Info

Publication number: JP2001042642A
Application number: JP22122399A
Authority: JP
Inventors: Fumitake Hirobe; 文武廣部; Yuji Sakami; 裕二酒見
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1999-08-04
Filing date: 1999-08-04
Publication date: 2001-02-16

Abstract

(57)【要約】【課題】２成分現像剤に規制部で大きな圧力がかかる
のを防止し、長期間の使用によっても現像剤の劣化等が
ない現像装置を提供することである。【解決手段】現像装置は、マグネットローラ１１を内
蔵した回転する現像スリーブ１０に対し、マグネットロ
ーラ３１を内蔵した回転する現像剤規制スリーブ３０を
備える。マグネットローラ１１は、現像部よりも現像ス
リーブ回転方向下流の現像容器２内位置に反発磁極Ｎ
２、Ｎ３を有し、そのうちの下流側の磁極Ｎ２との対向
部近傍に、マグネットローラ３１のこれと異極の磁極Ｓ
１１を配置し、磁極Ｎ２により現像剤を汲み上げると同
時に、磁極Ｓ１１により汲み上げた現像剤を規制する。
またマグネットローラ３１に磁極Ｓ１１と反発極を形成
する磁極Ｓ１２を設け、規制で余った現像剤を回収す
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、電子写真法等の画
像形成装置において、像担持体上に形成した静電潜像を
可視化するのに用いる現像装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から、電子写真方式の画像形成装置
では、像担持体上に形成した静電潜像を現像装置により
現像して、可視化することを行っている。この現像を２
成分現像剤の磁気ブラシにより行う現像装置は、図４に
示すような構成がとられている。

【０００３】この現像装置は、磁性キャリアと非磁性ト
ナーとを混合した２成分現像剤を収容した現像容器２を
備え、像担持体としての感光ドラム１００と対面した現
像器２の開口部に、現像剤担持体である現像スリーブ１
０が感光ドラム１００と所定の間隙を開けて回転自在に
設置されている。現像スリーブ１０は非磁性材料の円筒
からなり、矢印ａ方向に回転する感光ドラム１００に対
し、対向部が同方向に移動する向きの矢印ｂ方向に回転
される。この現像スリーブ１０の内側には磁界発生手段
のマグネットローラ１１が、現像スリーブ１０の回転に
対して非回転に配置されている。マグネットローラ１１
は５つの磁極Ｓ１、Ｎ１、Ｓ２、Ｎ２、Ｎ３を有してい
る。

【０００４】現像スリーブ１０上方には現像剤規制ブレ
ード２０が取り付けられ、この規制ブレード２０は、マ
グネットローラ１１の鉛直方向最大点に略位置した磁極
Ｓ２の近傍に向けて、現像スリーブ１０と非接触に配置
されている。現像容器２内下部には現像剤搬送スクリュ
ー４、６が設置されている。

【０００５】現像容器２内に収容された２成分現像剤
は、搬送スクリュー４、６による攪拌、搬送により、容
器２内を循環されながら現像スリーブ１０に供給され
る。現像スリーブ１０に供給された現像剤は、マグネッ
トローラ１１の磁極Ｎ２（汲み上げ極）により現像スリ
ーブ１０上に汲み上げられ、現像スリーブ１０の回転に
ともない、現像スリーブ１０上を磁極Ｓ２→磁極Ｎ１と
搬送され、現像スリーブ１０と感光ドラム１００とが対
向した現像部に至る。その搬送途上で現像剤は、現像剤
規制ブレード２０により磁極Ｓ２と協同して磁気的に層
厚を規制され、現像スリーブ１０上に現像剤の薄層が形
成される。

【０００６】現像部に位置された磁極Ｓ１は現像主極で
あり、現像部に搬送された現像剤は、現像主極Ｓ１の磁
力によって穂立ちして磁気ブラシに形成され、感光ドラ
ム１００の表面に接触して、感光ドラム１００の表面に
形成された静電潜像を現像する。潜像を現像した現像剤
は、現像スリーブ１０の回転によりともない、現像部を
通過して現像容器２内に戻され、磁極Ｎ３、Ｎ２の反撥
磁界により現像スリーブ１０から除去され回収される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の現像装置においては、現像剤規制ブレード２
０による規制で現像スリーブ１０から除去されて余った
現像剤が、磁極Ｓ２とＮ３の２極により発生する磁力に
より、規制ブレード２０の現像スリーブ１０の回転方向
上流側付近に保持され大量に溜まる。

【０００８】さらにこの現像剤規制ブレード２０付近に
溜まった現像剤に対して、現像スリーブ１０によって現
像剤がつぎつぎと搬送されてくるので、この溜まった現
像剤に大きな圧力がかかり、現像剤の磁性キャリアとト
ナーが加圧されて、トナーに外添した酸化チタン等の微
粒子がトナー中に埋め込まれるといった現象が生じる。
さらにトナーと磁性キャリアとの摩擦によって、トナー
自体の粒子形状も角が取れて丸みを帯びてくる。また長
時間使用すると、磁性キャリアの表面にトナーが付着し
てとれなくなる、いわゆるスペイント現象が生じる。

【０００９】このような現像剤の劣化が生じると、トナ
ーの摩擦帯電量（トリボ）が使用時間とともに変化し、
トナーの現像性が変わって画像濃度が変化したり、磁性
キャリアや感光ドラムに対するトナーの機械的付着力が
増大し、電界に対応した現像や転写が行われにくくなっ
て、画像にトナーの部分的欠落（ムラ）が発生してしま
い、初期の画像と比べると、使用にともない極めて印象
の悪い画像になってしまった。

【００１０】この現像剤の溜りを防止する方法として、
現像スリーブ１０の周方向上の接線方向ｔに対し、現像
スリーブ回転方向下流方向（図で反時計方向）へ現像剤
規制ブレード２０の角度αを９０°から増大して、α＝
１５０°〜１８０°で現像剤規制ブレード２０を配置す
ることが提案されている。

【００１１】たとえば、図５に示すようにα＝１８０°
で配置する。すると、現像剤規制ブレード２０での規制
で余った現像剤は、現像剤規制ブレード２０に沿って送
られるので、磁極Ｓ２、Ｎ２の磁力により、現像剤規制
ブレード２０の現像スリーブ１０回転方向上流側付近に
溜まりにくくなる。しかし、余った現像剤は現像スリー
ブ１０によって現像ブレード２０上に、滞留領域を符号
Ｓで示すように、次第に滞留し加圧される。このため長
期間使用するうちに加圧により現像剤が劣化し、現像剤
の劣化を大幅に軽減できなかった。

【００１２】そこで最近、さらなる現像剤の長寿命化を
目的として、現像剤の規制を現像スリーブ１０において
汲み上げ極（Ｎ２）で汲み上げと同時に行う技術が提案
されている。具体的には、図６に示すように、現像剤規
制ブレード２０を反発極Ｎ２、Ｎ３の一方の汲み上げ極
Ｎ２と対向させる構成とした。その結果、現像剤の劣化
を大幅に減少することができた。

【００１３】すなわち、現像剤規制ブレード２０の現像
スリーブ回転方向上流側面の先端で規制され排除された
現像剤は、現像剤規制ブレード２０の上流側面に沿って
流れて落下するので、現像剤規制ブレード２０の上流側
に大量の現像剤が溜まることはなく、現像剤が大きな圧
力を受けることはないが、現像剤規制ブレード２０の現
像スリーブ回転方向上流側面の先端での規制後に現像ス
リーブ１０上に残って搬送される現像剤は、少量ではあ
るが強く圧迫される。このため現像装置を長期間使い続
けると、現像剤中に劣化した現像剤が増加していくこと
が分かった。

【００１４】さらに現像剤搬送手段である搬送スクリュ
ー４は、現像剤を攪拌することによって汲み上げ極Ｎ２
に跳ね上げて、現像剤を現像スリーブ１０へ供給してい
るので、搬送スクリュー４の回転方向の位相によって現
像剤の供給ムラが生じる。

【００１５】この図６の新しい構成では、上述した現像
剤溜り部となる領域が非常に少ないため、この供給ムラ
が現像スリーブ１０上での現像剤の層厚ムラとして現
れ、画像欠陥を生じやすかった。したがって層厚ムラを
軽減しなければならず、このため現像スリーブ１０と現
像剤規制ブレード２０間距離（Ｓ−Ｂ距離）の位置出し
など、設計ラチュチュードが非常に狭くなる問題があっ
た。

【００１６】本発明の目的は、２成分現像剤に大きな圧
力がかかるのを防止し、長期間の使用によっても現像剤
の劣化等がない現像装置を提供することである。

【００１７】

【課題を解決するための手段】上記目的は本発明に係る
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２成分現像剤を、磁界発生手段を内蔵
した回転する現像剤担持体上に担持し、担持された現像
剤の層厚を前記現像剤担持体に対して配置された現像剤
規制部材で規制しながら、像担持体と対向した現像部へ
搬送し、現像部で現像剤により像担持体上に形成された
静電潜像を現像する現像装置において、前記現像剤規制
部材は、磁界発生手段を内蔵した回転する現像剤規制部
材であり、前記現像剤担持体内の磁界発生手段は、前記
現像部よりも現像剤担持体の回転方向下流側でかつ現像
容器内に第１の磁極と、これよりも下流で第１の磁極と
隣接する第２の磁極とを有し、これら第１、第２の磁極
間に反発極を形成し、前記現像剤規制部材を前記第２の
磁極の対向位置の近傍に配置することを特徴とする現像
装置である。

【００１８】本発明によれば、前記現像剤規制部材によ
る規制で余分となった現像剤を、前記現像剤規制部材は
回転することによって搬送し、前記現像容器内に回収す
る。前記現像剤規制部材内の磁界発生手段は、少なくと
も１つの反発極を有する。前記現像剤担持体内の磁界発
生手段の反発極は、現像剤担持体表面の垂直方向の磁束
密度が８０ガウス以下でかつ水平方向の磁束密度が８０
ガウス以下であり、前記現像剤規制部材内の磁界発生手
段の反発極は、現像剤規制部材表面の垂直方向の磁束密
度が８０ガウス以下でかつ水平方向の磁束密度が８０ガ
ウス以下である。前記現像剤担持体と現像剤規制部材の
対向部近傍に配置された、前記現像剤担持体内磁界発生
手段の磁極と前記現像剤規制部材内磁界発生手段の磁極
とは異極であり、さらに前記現像剤規制部材内磁界発生
手段の、前記磁極とその現像剤規制部材回転方向上流側
の磁極とは同極である。前記現像剤担持体および現像剤
規制部材は、それぞれ非磁性スリーブからなる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る実施例を図面
に則して更に詳しく説明する。

【００２０】図１は、本発明の現像装置の一実施例を示
す断面図である。

【００２１】本実施例の現像装置は、図４に示した従来
の現像装置と同様、磁性キャリアと非磁性トナーとから
なる２成分現像剤を収容した現像容器２を備え、この現
像器２の感光ドラム１００と対面した開口部に、現像剤
担持体である現像スリーブ１０が感光ドラム１００と所
定の間隙を開けて回転自在に設置されている。現像スリ
ーブ１０はＳＵＳ等の非磁性材料からなっており、矢印
ａ方向に回転する感光ドラム１００に対して矢印ｂ方向
に回転される。この現像スリーブ１０の内側には、磁界
発生手段としてマグネットローラ１１が非回転に設けら
れている。

【００２２】現像容器２内は、現像スリーブ１の軸方向
両端部に図示しない開口を有する隔壁２ａにより２つに
分けられ、その一方の現像スリーブ１０が配置された側
に現像剤搬送スクリュー４が、他方の側には現像剤搬送
スクリュー６が配置されている。また隔壁２ａの上方、
現像スリーブ１０の右方の部分に現像剤規制部材である
スリーブ３０が設置されている。

【００２３】この現像剤規制スリーブ３０は、現像スリ
ーブ１０と所定の間隙を開けて回転自在に配置されてい
る。現像剤規制スリーブ３０はＳＵＳ等の非磁性材料か
らなっており、現像スリーブ１０に対して順方向（図中
では矢印ｃ方向）に回転される。この現像剤規制スリー
ブ３０の内側には磁界発生手段としてマグネットローラ
３１が非回転に設けられている。

【００２４】現像スリーブ１０内のマグネットローラ１
１は、５つの磁極（Ｓ１、Ｓ２、Ｎ１、Ｎ２、Ｎ３）を
有し、このうち磁極Ｓ１は現像主極であり、感光ドラム
１００と現像スリーブ１０とが対向した現像部に位置す
る。同極であるＮ２、Ｎ３は反発磁極であり、現像スリ
ーブ１０の回転方向に関して現像部よりも下流の現像容
器２内に位置し、磁極Ｎ３よりもＮ２が下流側に配置さ
れている。それ以外の磁極Ｎ１、Ｓ２は現像剤を搬送す
るために設けてある。

【００２５】本発明によれば、反発磁極Ｎ２、Ｎ３の磁
極間に、現像スリーブ表面の垂直方向の磁界の強さＢｒ
が８０ガウス以下で、かつ水平方向の磁界の強さＢθが
８０ガウス以下の中心領域を有する反発磁界領域を形成
させる。

【００２６】本例では、上流側の磁極Ｎ３の最大磁束密
度を現像スリーブ表面で５００ガウス、磁束密度の半値
幅を３５°とし、下流側の磁極Ｎ２の最大磁束密度を現
像スリーブ表面で５５０ガウス、磁束密度の半値幅を３
０°とすることにより、これら磁極Ｎ２、Ｎ３間に、現
像スリーブ表面の垂直方向の磁界の強さＢｒが８０ガウ
ス以下で、かつ水平方向の磁界の強さＢθが８０ガウス
以下の中心領域を有する反発磁界領域を形成させた。

【００２７】また現像剤規制スリーブ３０内のマグネッ
トローラ３１は、３つの磁極（Ｓ１１、Ｓ１２、Ｎ１
１）を有し、このうち磁極Ｓ１１は現像剤規制極であ
り、現像スリーブ１０内の磁極Ｎ２の対向部近傍位置に
配設されている。またＳ１１、Ｓ１２は反発磁極を形成
し、現像剤規制スリーブ３０の回転方向に関し、現像剤
規制極Ｓ１２よりもＳ１１が下流側に配設されている。

【００２８】本発明によれば、反発磁極Ｓ１１、Ｓ１２
の磁極間に、現像スリーブ表面の垂直方向の磁界の強さ
Ｂｒが８０ガウス以下で、かつ水平方向の磁界の強さＢ
θが８０ガウス以下の中心領域を有する反発磁界領域を
形成させる。そして現像剤規制スリーブ３０の現像剤規
制極Ｓ１１を現像スリーブ１０内の磁極Ｎ２の対向部近
傍位置に、現像スリーブ１０から３００〜２０００μｍ
の距離で配置する。

【００２９】本例では、上流側の磁極Ｓ１２の最大磁束
密度を現像スリーブ表面で５００ガウス、磁束密度の半
値幅を３５°とし、下流側の磁極Ｓ１１の最大磁束密度
を現像スリーブ表面で５５０ガウス、磁束密度の半値幅
を３０°とすることにより、これら磁極Ｓ１１、Ｓ１２
間に、現像スリーブ表面の垂直方向の磁界の強さＢｒが
８０ガウス以下で、かつ水平方向の磁界の強さＢθが８
０ガウス以下の中心領域を有する反発磁界領域を形成さ
せた。また現像剤規制スリーブ３０の現像スリーブ１０
との最近接部は、磁極Ｎ２と磁極Ｓ１１とが対向するよ
うな位置に、現像スリーブ１０から８００μｍの距離で
形成した。

【００３０】本発明によれば、現像容器２内に収容され
た２成分現像剤は、搬送スクリュー４により撹拌しなが
ら、図の紙面の奥側から手前側に搬送され、この搬送過
程で一部の現像剤が、マグネットローラ１１の磁極Ｎ２
およびマグネットローラ３１の磁極Ｓ１１により現像ス
リーブ１０上に汲み上げられ、汲み上げられた現像剤
は、現像スリーブ１０と５００μｍの間隔で位置させた
現像剤規制スリーブ３０により、約４０ｍｇ／ｃｍ²の
層厚に規制される。

【００３１】現像剤規制スリーブ３０の規制により現像
スリーブ１０上で余った現像剤は、現像剤規制スリーブ
の回転により現像剤規制スリーブ上を搬送され、現像剤
規制スリーブ３０内の反発磁極Ｓ１２、Ｓ１１により、
速やかに搬送スクリュー６上に落下する。したがって、
現像剤規制スリーブ３０の現像スリーブ回転方向上流側
近傍はも勿論のこと、下流近傍にも現像剤の大きな溜り
が発生することはなく、また規制で余った現像剤が現像
剤規制スリーブ３０上で連れ回ることがないため、現像
剤劣化を防止することができる。

【００３２】現像剤規制ブレード３０により層厚が規制
された現像スリーブ１０上の現像剤は、現像スリーブ１
０の回転にともない磁極Ｓ２→Ｎ１→Ｓ１と搬送され、
現像主極である磁極Ｓ１において穂立ちして、感光ドラ
ム１００上に形成された静電潜像を現像する。現像を終
了した現像剤は、磁極Ｓ１→Ｎ３と搬送されることによ
り、現像容器２内へ戻される。そして反発磁極Ｎ２とＮ
３間の反発磁界領域の、現像スリーブ１０上の垂直方向
の磁界の強さＢｒが８０ガウス以下、かつ水平方向の磁
界の強さＢθが８０ガウス以下の領域で、現像スリーブ
１０から搬送スクリュー４上に落下する。

【００３３】したがって、本発明の構成をとることによ
り、現像剤規制スリーブ３０の現像スリーブ回転方向上
流側は、磁極Ｎ２と磁極Ｓ１１で保持できない現像剤を
速やかに搬送スクリュー上に落下するので、従来の負う
な大きな現像剤溜りが発生することがなく、このため現
像剤が規制部で圧迫されて劣化したり、ストレスを受け
ることにより外添剤がトナーへ埋め込まれるというよう
なことがなく、現像剤の劣化をさらに低減して、現像剤
の寿命を向上することができる。

【００３４】さらにまた、汲み上げ極Ｎ２に現像剤規制
ブレードを対向させた系で発生しやすいスクリューピッ
チムラに関しても、汲み上げ極と現像剤規制極とを異極
性とすることにより、現像剤の汲み上げ性を今まで以上
に向上することができる。このため現像スリーブ１０上
の現像剤コート安定性を達成でき、スクリューピッチム
ラを改善できた。これによりＢ−Ｓラチチュードが広く
なり、大幅に設計ラチチュードを改善することもでき
た。

【００３５】本発明において、現像剤の劣化の判断を以
下の２つの方法で評価した。

【００３６】まず、トナーへの外添剤の埋め込み量を調
べるために、図１の現像器の現像スリーブ１０、現像剤
規制スリーブ３０等を低湿環境下で１時間空回転させ、
ある時間ごとにトナーの摩擦帯電電荷量（トリボ）をブ
ローオフ法を用いて測定した。結果を図２に示す。

【００３７】図２に示されるように、本実施例の現像装
置によれば、空回転による外添剤のトナーへの埋め込み
劣化が、従来の現像装置に比べて１／４まで低下してい
ることがわかった。

【００３８】つぎに画像形成装置の実機に現像装置を用
いて実機耐久試験を行い、磁性キャリアに付着したトナ
ースペイント量を調べた。試験は磁性キャリアにとって
一番条件が厳しいと考えられる全面ベタ黒画像を原稿と
して、マゼンタの２成分現像剤による全面ベタの画像形
成を連続１００００枚行った。耐久試験後、トナースペ
イント量を定量化するために２成分現像剤を水洗し、つ
いで溶剤としてキシレンを使用して磁性キャリアのコー
ト剤を剥がし、コート剤に付着したマゼンタトナーをキ
シレンに溶出して、トナー量を島津製作所（株）製の自
記分光光度計（ＵＶ−２２００）を用いて吸光光度法に
より測定した。トナー量はトナーの吸光度から検量線に
より計算で求めた。

【００３９】このようにして求めたトナー量を磁性キャ
リアに対する重量比（ｗｔ％）で表したのが、図３のト
ナースペイント量である。

【００４０】図３からわかるように、本実施例の現像装
置によれば、トナースペイント量が従来の現像装置に比
べて１／３まで低減することが可能となった。

【００４１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
現像剤担持体の像担持体と対向した現像部よりも現像剤
担持体の回転方向下流でかつ現像容器内の位置に、現像
剤担持体内の磁界発生手段の反撥磁極を形成するように
規定し、反発磁極の下流側の磁極と回転可能な現像剤規
制部材の磁極を対向位置近傍に配置することにより、２
成分現像剤に大きな圧力がかかるのを防いで、長期間の
使用によっても現像剤の劣化を防止することができ、ま
た現像剤担持体と現像剤規制部材の対向部近傍位置の磁
極を異極性にし、現像剤規制部材内の磁界発生手段に反
発極を形成することにより、２成分現像剤の汲み上げ性
と搬送性の安定化、さらには現像剤の連れ回りを防止で
き、このため現像剤の層厚をより安定して規定すること
ができる。その結果、画像村を大幅に軽減できた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の現像装置の一実施例を示す断面図であ
る。

【図２】図１の現像装置と従来の現像装置とにおける低
湿環境下での現像装置空回転によるトナーの摩擦帯電電
荷量の推移を示す図である。

【図３】図１の現像装置と従来の現像装置とにおける耐
久試験後のトナースペイント量を示す図である。

【図４】従来の現像装置を示す断面図である。

【図５】従来の現像装置の他の例を示す断面図である。

【図６】従来の現像装置のさらに他の例を示す断面図で
ある。

【符号の説明】

２現像容器１０現像スリーブ１１マグネットローラ３０現像剤規制ブレード３１マグネットローラ１００感光ドラム

フロントページの続きＦターム(参考） 2H031 AB02 AC01 AC14 AC19 AC20 AC33 AD03 AD11 AD13 2H077 AB02 AC02 AD05 AD13 CA02 EA03 EA16

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】現像容器に収容された２成分現像剤を、
磁界発生手段を内蔵した回転する現像剤担持体上に担持
し、担持された現像剤の層厚を前記現像剤担持体に対し
て配置された現像剤規制部材で規制しながら、像担持体
と対向した現像部へ搬送し、現像部で現像剤により像担
持体上に形成された静電潜像を現像する現像装置におい
て、前記現像剤規制部材は、磁界発生手段を内蔵した回転す
る現像剤規制部材であり、前記現像剤担持体内の磁界発
生手段は、前記現像部よりも現像剤担持体の回転方向下
流側でかつ現像容器内に第１の磁極と、これよりも下流
で第１の磁極と隣接する第２の磁極とを有し、これら第
１、第２の磁極間に反発極を形成し、前記現像剤規制部
材を前記第２の磁極の対向位置の近傍に配置することを
特徴とする現像装置。
【請求項２】前記現像剤規制部材による規制で余分と
なった現像剤を、前記現像剤規制部材は回転することに
よって搬送し、前記現像容器内に回収する請求項１の現
像装置。
【請求項３】前記現像剤規制部材内の磁界発生手段
は、少なくとも１つの反発極を有する請求項１または２
の現像装置。
【請求項４】前記現像剤担持体内の磁界発生手段の反
発極は、現像剤担持体表面の垂直方向の磁束密度が８０
ガウス以下でかつ水平方向の磁束密度が８０ガウス以下
であり、前記現像剤規制部材内の磁界発生手段の反発極
は、現像剤規制部材表面の垂直方向の磁束密度が８０ガ
ウス以下でかつ水平方向の磁束密度が８０ガウス以下で
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】前記現像剤担持体と現像剤規制部材の対
向部近傍に配置された、前記現像剤担持体内磁界発生手
段の磁極と前記現像剤規制部材内磁界発生手段の磁極と
は異極であり、さらに前記現像剤規制部材内磁界発生手
段の、前記磁極とその現像剤規制部材回転方向上流側の
磁極とは同極である請求項１〜４のいずれかの項に記載
の現像装置。
【請求項６】前記現像剤担持体および現像剤規制部材
は、それぞれ非磁性スリーブからなる請求項１〜５のい
ずれかの項に記載の現像装置。