JP2002365919A - 電子写真現像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電子写真現像装置においてトナー層厚を常に
適正に保って画像不良が生じることのないようにする。 【解決手段】 非磁性の回転現像スリーブ内には複数の
磁極を備える固定マグネットローラが内包されており、
感光体ドラム上に形成された静電潜像に最も近接する位
置より回転現像スリーブの回転方向上流側に固定マグネ
ットローラの磁極の一つと対向して磁性ブレードが配置
されている。磁性ブレードと対向する固定マグネットロ
ーラの磁極と同極性の磁極を有するマグネットが磁性ブ
レードに装着されており、磁性ブレードと対向する固定
マグネットローラの磁極の磁束密度（ｍＴ）をＴ_Ａ、磁
性ブレードに装着されたマグネットの磁束密度（ｍＴ）
をＴ _Ｂ、回転現像スリーブの十点表面粗さ（μｍ）をＲ
_Ｚ、磁性ブレードと回転現像スリーブとの間のギャップ
（ｍｍ）をＧ_ＢＳとした際、Ｔ_Ａ＞Ｔ_Ｂとするととも
に、Ｔ_Ａ、Ｔ_Ｂ、Ｒ_Ｚ、及びＧ_ＢＳの関係を、０．０１
７≦（Ｒ_Ｚ×Ｇ_ＢＳ）／（Ｔ_Ａ＋Ｔ_Ｂ）≦０．０２５と
する。これによって、トナー層厚を常に適正に保つこと
ができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、一成分磁性現像剤
（トナー）を用いて電子写真現像法によって現像を行う
現像装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、感光体ドラムその他の像担持
体のポジ潜像（正現像の場合）又はネガ潜像（反転現像
の場合）に選択的にトナーを付着させて現像を行う電子
写真現像装置（乾式電子写真現像装置）が知られてい
る。そして、乾式現像には、現像剤としてトナーのみを
用いる一成分現像法があり、さらに、トナーの磁性の有
無に応じて磁性一成分現像法と非磁性一成分現像法とに
分類される。

【０００３】磁性一成分現像法の一つに、例えば、磁性
ジャンピング１成分現像方式があり、この現像方式で
は、静電潜像が形成された感光体ドラム等の像担持体に
非接触で対向する現像剤担持体（例えば、複数の磁極を
備える固定マグネットローラを内包する現像スリーブ）
上にトナー層を形成した後、両者の間に交流バイアスを
印加して、現像剤担持体上に形成されたトナーに対して
像担持体へ向かう電界を作用させる。これによって、ト
ナーを静電潜像に飛翔させて、現像を行う。

【０００４】この際、トナーに作用する力（飛翔力）の
大きさは、前述の電界の大きさとトナーが有する帯電量
の積に比例することになり、トナーが有する帯電量はそ
の表面上に存在する電荷によるものである。

【０００５】ところで、トナーはかなりの高抵抗であ
り、トナー粒径が小さい程、トナーの電荷を保持する能
力である静電容量が大きくなる。このため、トナー粒径
が小さいと、トナーはその表面に電荷を保持する能力が
大きくなる。加えて、トナー粒径が小さい程、その質量
が小さくなる。このため、像担持体と現像剤担持体との
間に交番電界を印加した際、トナー粒径が小さい程、ト
ナーは飛翔しやすくなる。

【０００６】前述の説明から明らかなように、磁性一成
分現像法を用いた現像装置においては、粒径の小さなト
ナーから消費される結果、画像形成、つまり、現像を繰
り返し行うと、粒径の大きいトナーは現像装置（現像
器）に残る傾向がある（一般に、これを選択現像とい
う）。

【０００７】そして、現像を繰り返し行うにつれて、粒
径の大きなトナーが徐々に消費されることになるが、粒
径の大きなトナーは、比帯電量が小さいため現像しにく
く、その結果、現像を繰り返し行うにつれて、画像濃度
が低下するばかりでなく、かぶりが発生してしまう。

【０００８】特に、プロセスユニットの長寿命化のため
にトナーを補給する手段としてトナーコンテナを用い、
現像装置にトナーセンサを用いてトナー補給を制御して
現像を行う場合、現像枚数が多くなると、上述の画像濃
度の低下及びかぶりが観察される。

【０００９】上述のような不具合を防止するため、例え
ば、特開平１０−３３３４３７号公報に記載された現像
装置が知られている（以下単に従来例と呼ぶ）。従来例
では、回転現像スリーブに内包された固定マグネット
（固定マグネットローラ）の一つの磁極に対向して磁性
ブレードが配置されており、さらに、磁性ブレードには
上述の対向磁極と対向する磁極が同極であるマグネット
が装着されている。

【００１０】従来例では、磁性ブレードに集中する磁界
と現像スリーブへのトナーの静電付着力とにより、トナ
ー層の厚さを規制して、現像スリーブ上に均一なトナー
層を形成する。同時に、トナーは回転する現像スリーブ
との摩擦によって帯電電荷（摩擦帯電）が付与される。
さらに、磁性ブレードに装着されたマグネットと磁性ブ
レードと対向する磁極との間で反発磁界が形成される結
果、トナーに対してシェアがかけられて、摩擦帯電がよ
り促進される。

【００１１】上述のように、従来例では、トナーの摩擦
帯電を促進する結果、長期間にわたってトナーの比帯電
量が安定し、従って、長期間にわたって画像濃度の低下
及びかぶり等がない良好な現像を行うことが可能とな
る。

【００１２】いま、磁性ブレードに前述のマグネットを
装着した現像器をＡとし、磁性ブレードに前述のマグネ
ットを装着しない現像器をＢとして、その耐久性及びト
ナー帯電量とを比較した。その結果を図３及び図４に示
す。まず、耐久性を示す図３から明らかなように、現像
器Ａでは、現像枚数（印字枚数）が増加しても、画像濃
度の低下が少ないのに対して（０枚で画像濃度が１．４
であり、１００×１０ ^３枚（１００ｋｐａｇｅｓ）でも
画像濃度は１．３５程度である）、現像器Ｂでは、画像
濃度が大きく低下することが分かる（１００ｋｐａｇｅ
ｓで画像濃度は約１．２２である）。

【００１３】さらに、図４に示すように、トナー帯電量
においても、現像器Ａでは、帯電量にほとんど変化がな
い（１００ｋｐａｇｅｓで４．８μＣ／ｇ程度）のに対
して、現像器Ｂでは、トナー帯電量が大きく低下する
（１００ｋｐａｇｅｓで３．５μＣ／ｇ程度）。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、固定マグネ
ットの対向磁極と同極性のマグネットを磁性ブレードに
装着すると、現像の際の画像濃度及びトナー帯電量が安
定して画像安定性が増すものの、前述の固定マグネット
には複数の磁極が形成されている関係上、固定マグネッ
トにおいて、磁性ブレードに対向する固定マグネットの
一磁極（対向磁極）とその極性が異なると、つまり、磁
性ブレードに対向する固定マグネットの一磁極（対向磁
極）とその磁極が逆極性であると、現像スリーブ上のト
ナー層厚が影響を受け、トナー層厚を適正な状態に保つ
ことが難しくなってしまう。

【００１５】さらに、現像スリーブの表面粗さ及び現像
スリーブと磁性ブレードとの間のギャップに起因して、
現像スリーブ上のトナー層厚が影響を受け、この結果、
トナー層厚を適正な状態に保つことができないことがあ
る。

【００１６】上述のように、固定マグネットの対向磁極
と同極性のマグネットを磁性ブレードに装着しても、ト
ナー層厚を適正な状態に保てないことがあり、このた
め、現像を繰り返すにつれて（つまり、耐久時に）、現
像スリーブにトナー付着現象（トナー層乱れ）等が発生
して、画像不良が発生することがある。

【００１７】本発明の目的は、トナー層厚を常に適正に
保って画像不良の生じることのない電子写真現像装置を
提供することにある。

【００１８】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、現像剤
担持体が非磁性の回転現像スリーブと該現像スリーブ内
に内包され複数の磁極を備える固定マグネットローラを
有し、感光体上に形成された静電潜像に最も近接する位
置より前記現像剤担持体の回転方向上流側に前記固定マ
グネットローラの磁極の一つと対向して磁性ブレードが
配置され、前記磁性ブレードと対向する前記固定マグネ
ットローラの磁極と同極性の磁極を有するマグネットが
前記磁性ブレードに装着されており、前記磁性ブレード
と対向する固定マグネットローラの磁極の磁束密度（ｍ
Ｔ）をＴ_Ａ、前記マグネットの磁束密度（ｍＴ）を
Ｔ_Ｂ、前記回転現像スリーブの十点表面粗さ（μｍ）を
Ｒ_Ｚ、前記磁性ブレードと前記回転現像スリーブとの間
のギャップ（ｍｍ）をＧ_ＢＳとした際、Ｔ_Ａ＞Ｔ_Ｂであ
るとともに、（Ｒ_Ｚ×Ｇ_ＢＳ）／（Ｔ_Ａ＋Ｔ_Ｂ）が予め
規定された範囲にあることを特徴とする電子写真現像装
置が得られる。

【００１９】例えば、（Ｒ_Ｚ×Ｇ_ＢＳ）／（Ｔ_Ａ＋
Ｔ_Ｂ）は、０．０１７≦（Ｒ_Ｚ×Ｇ_ＢＳ）／（Ｔ_Ａ＋Ｔ
_Ｂ）≦０．０２５の範囲であり、この関係を保つことに
よって、長期間にわたって現像スリーブ上のトナー層厚
が常に適正に保たれ、画像不良が生じることがなくな
る。

【００２０】このようにすることにより、常にトナー層
厚を適正に保つことができると共に、長期間にわたって
画像濃度ムラ、及び層乱れ等の画像不良がない良好な画
像を得ることができる。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下本発明について図面を参照し
て説明する。なお、図示の例に記載された構成部品の寸
法、材質、形状、その相対的配置等は特に限定的な記載
がない限り、この発明の範囲をそれに限定する趣旨では
なく、単なる説明例にすぎない。

【００２２】まず、図１を参照して、本発明による現像
装置が用いられる画像形成装置の一例について説明す
る。図示の画像形成装置は、電子写真感光体材料として
アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）系材料を用いた感光
体ドラム（以下ａ−Ｓｉ感光体ドラムと呼ぶ）１を備え
ており、ａ−Ｓｉ感光体ドラム１の周囲には、帯電器
（コロトロン、スコロトロン等）８、露光ユニット９、
現像装置（現像器）１０、転写器（転写ローラ）１１、
及びクリーナ１２等が配置されている。

【００２３】現像器１０は、現像容器１０ａを備えてお
り、現像容器１０ａには一成分トナーが収納されてい
る。現像容器１０ａ内には攪拌機（ミキサー）が配設さ
れており、現像容器１０ａのドラム開口側には、複数の
磁極を有する固定マグネットローラ１３を内包する非磁
性の回転現像スリーブ２が配置されている。

【００２４】現像容器１０ａには、磁性ブレード３が取
り付けられ、この磁性ブレード３は回転現像スリーブ２
に垂下している。つまり、回転現像スリーブ２が図中実
線矢印で示す方向に回転するとすると、磁性ブレード３
は、回転現像スリーブ２がａ−Ｓｉ感光体ドラム１に最
も近接する位置から回転現像スリーブ２の回転方向上流
側に位置することになる。

【００２５】そして、磁性ブレード３は、固定マグネッ
トローラ１３の一磁極と対向し（以下この磁極を対向磁
極という）、磁性ブレード３の先端部と回転現像スリー
ブ２との表面には僅かな間隔（ギャップ）が形成されて
いる。図示のように、磁性ブレード３にはマグネット１
４が装着されており、このマグネットは、固定マグネッ
トローラ１３の対向磁極と対向する磁極が同極であるよ
うに、磁性ブレード３に装着される。

【００２６】いま、ａ−Ｓｉ感光体ドラム１は、図中の
矢印の方向に回転しているものとする。まず、帯電器８
によって、ａ−Ｓｉ感光体表面を均一に帯電させる（例
えば、約２４０Ｖに均一に帯電させる）。次に、露光ユ
ニット９によってａ−Ｓｉ感光体表面に選択的に光を照
射して、ａ−Ｓｉ感光体表面上に静電潜像を形成する。
なお、露光後の感光体表面電位は、約１０Ｖである。現
像器１０においては、トナーを潜像に付着させて可視像
とする。

【００２７】具体的には、磁性ブレード３に集中する磁
界と、回転現像スリーブ２へのトナーの静電付着力とに
よって、現像スリーブ２上に形成されるトナー層の厚さ
が規制され、回転現像スリーブ２上に均一なトナー層が
形成されることになる。さらに、トナーには回転してい
る現像スリーブ２との摩擦によって帯電電荷が付与され
る。

【００２８】回転現像スリーブ２と感光体ドラム１との
間隔はトナー層の厚さより広く設定されており、両者の
間には、交流バイアス電源（図示せず、例えば、Ｖｄｃ
＝１６０Ｖ、Ｖｐｐ＝１．８ｋＶ、ｆ＝２．４ｋＨｚ）
によって、交番電界（ＤＣ成分に、例えば、矩形波、三
角波、又は正弦波等のＡＣ成分が重畳されたもの）が印
加されている。これによって、回転現像スリーブ２から
感光体ドラム１にトナーが飛翔して、静電潜像にトナー
を付着させる。

【００２９】上述のようにして、静電潜像にトナーを付
着させた後、つまり、現像を行った後、転写ローラ１１
によって記録紙（図示せず）に感光体ドラム１上のトナ
ーを転写する。この際、転写ローラ１１には、環境、記
録紙の種類・抵抗等により異なるが、反転現像の場合に
は、負極性の高圧バイアスを印可する。（つまり、ロー
ラ転写法によってトナーを記録紙に転写する）。記録紙
に転写されたトナーは、定着器（図示せず）によって熱
又は圧力が加えられて、記録紙に融着・定着される。

【００３０】いま、固定マグネットローラ１３の対向磁
極（磁性ブレード３と対向する磁極）の磁束密度（ｍ
Ｔ）をＴ_Ａ、マグネット１４の磁束密度（ｍＴ）を
Ｔ_Ｂ、回転現像スリーブ３の十点表面粗さ（μｍ）をＲ
_Ｚ、磁性ブレード３と回転現像スリーブ２とのギャップ
（ｍｍ）をＧ_ＢＳとして、これらＴ_Ａ、Ｔ_Ｂ、Ｒ_Ｚ、及
びＧ _ＢＳを変えて、前述のようにして、画像形成を行っ
た。

【００３１】具体的には、図２に示すように、実験１乃
至１４に示すように、Ｔ_Ａ、Ｔ_Ｂ、Ｒ_Ｚ、及びＧ_ＢＳを
設定して、繰り返して画像形成を行って、耐久性を試験
した（つまり、耐久時の画像形成を試験した）。この
際、実験１乃至１４について、（Ｒ_Ｚ×Ｇ_ＢＳ）／（Ｔ
_Ａ＋Ｔ_Ｂ）を算出した。この試験の結果、図２に示すよ
うに、実験７乃至９及び実験１１乃至１４で良好な結果
が得られた。

【００３２】図２を参照すると、実験７乃至９では、
（Ｒ_Ｚ×Ｇ_ＢＳ）／（Ｔ_Ａ＋Ｔ_Ｂ）はそれぞれ０．０１
８、０．０１７、及び０．０２５であり、実験１１乃至
１４では、（Ｒ_Ｚ×Ｇ_ＢＳ）／（Ｔ_Ａ＋Ｔ_Ｂ）はそれぞ
れ０．０２２、０．０２１、０．０１８、及び０．０１
７である。一方、良好な結果が得られなかった実験１乃
至６では、（Ｒ_Ｚ×Ｇ_ＢＳ）／（Ｔ_Ａ＋Ｔ_Ｂ）はそれぞ
れ０．０２７、０．０２８、０．０１１、０．０２８、
０．０１６、及び０．０１６であり、同様に、実験１０
では、（Ｒ_Ｚ×Ｇ_ＢＳ）／（Ｔ_Ａ＋Ｔ_Ｂ）は０．０１６
である。尚、本実験では、Ｓ_１〜Ｓ_３、Ｎ_１〜Ｎ_３を夫
々３００〜１２００［Ｇ］にして実験したものである。

【００３３】上述の試験結果から、（Ｒ_Ｚ×Ｇ_ＢＳ）／
（Ｔ_Ａ＋Ｔ_Ｂ）が予め規定された範囲、例えば、０．０
１７から０．０２５の範囲にあれば、繰り返し画像形成
を行っても良好な画像が得られることが分かる。つま
り、０．０１７≦（Ｒ_Ｚ×Ｇ_{Ｂ Ｓ}）／（Ｔ_Ａ＋Ｔ_Ｂ）≦
０．０２５とすれば、現像の際、トナー層厚を常に適正
に保って画像不良の生じることがない。そして、（Ｒ_Ｚ
×Ｇ_ＢＳ）／（Ｔ_Ａ＋Ｔ _Ｂ）＜０．０１７であると、耐
久時において画像濃度の低下があった。また、（Ｒ_Ｚ×
Ｇ_ＢＳ）／（Ｔ_Ａ＋Ｔ_Ｂ）＞０．０２５であると、耐久
時においてトナー層乱れが確認された。

【００３４】なお、Ｔ_Ａ≦Ｔ_Ｂとすると、耐久時に良好
な画像が得られないことがあることが分かった。つま
り、Ｔ_Ａ＞Ｔ_Ｂとする必要がある。

【００３５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明では、磁性
ブレードと対向する固定マグネットローラの磁極と同極
性の磁極を有するマグネットを磁性ブレードに装着し
て、磁性ブレードと対向する固定マグネットローラの磁
極の磁束密度（ｍＴ）をＴ_Ａ、磁性ブレードに装着され
たマグネットの磁束密度（ｍＴ）をＴ_Ｂ、回転現像スリ
ーブの十点表面粗さ（μｍ）をＲ_Ｚ、磁性ブレードと回
転現像スリーブとの間のギャップ（ｍｍ）をＧ_ＢＳとし
た際、Ｔ_Ａ＞Ｔ_Ｂとするとともに、（Ｒ_Ｚ×Ｇ_ＢＳ）／
（Ｔ_Ａ＋Ｔ_Ｂ）の範囲を予め規定された範囲としたか
ら、常にトナー層厚を適正に保つことができるという効
果がある。

【００３６】例えば、０．０１７≦（Ｒ_Ｚ×Ｇ_ＢＳ）／
（Ｔ_Ａ＋Ｔ_Ｂ）≦０．０２５とするようにすれば、長期
間にわたって画像濃度ムラ及び層乱れ等の画像不良がな
い良好な画像を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明による現像装置の一例を用いた画像形
成装置を概略的に示す断面図である。

【図２】 図１に示す現像装置において予め定められた
パラメーターを変更して耐久試験を行った結果を示す図
である。

【図３】 磁性ブレードにマグネットを装着した現像器
とマグネットを装着しない現像器との画像濃度を比較し
て示す図である。

【図４】 磁性ブレードにマグネットを装着した現像器
とマグネットを装着しない現像器とのトナー帯電量を比
較して示す図である。

【符号の説明】

１ 感光体ドラム ２ 現像スリーブ ３ 磁性ブレード ８ 帯電器 ９ 露光ユニット １０ 現像装置 １１ 転写ローラ １２ クリーナ １３ 固定マグネットローラ １４ マグネット １５ トナー層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H031 AB01 AC10 AC19 AC31 AC34 AD03 AD09 BA03 BB01 CA10 CA11 DA01

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 現像剤担持体が非磁性の回転現像スリー
   ブと該現像スリーブ内に内包され複数の磁極を備える固
   定マグネットローラを有し、感光体上に形成された静電
   潜像に最も近接する位置より前記現像剤担持体の回転方
   向上流側に前記固定マグネットローラの磁極の一つと対
   向して磁性ブレードが配置され、前記磁性ブレードと対
   向する前記固定マグネットローラの磁極と同極性の磁極
   を有するマグネットが前記磁性ブレードに装着されてお
   り、前記磁性ブレードと対向する固定マグネットローラ
   の磁極の磁束密度（ｍＴ）をＴ_Ａ、前記マグネットの磁
   束密度（ｍＴ）をＴ_Ｂ、前記回転現像スリーブの十点表
   面粗さ（μｍ）をＲ_Ｚ、前記磁性ブレードと前記回転現
   像スリーブとの間のギャップ（ｍｍ）をＧ_ＢＳとした
   際、Ｔ_Ａ＞Ｔ_Ｂとするとともに、（Ｒ_Ｚ×Ｇ_ＢＳ）／
   （Ｔ_Ａ＋Ｔ_Ｂ）が予め規定された範囲にあることを特徴
   とする電子写真現像装置。
2. 【請求項２】 （Ｒ_Ｚ×Ｇ_ＢＳ）／（Ｔ_Ａ＋Ｔ_Ｂ）が、
   ０．０１７≦（Ｒ_Ｚ×Ｇ_ＢＳ）／（Ｔ_Ａ＋Ｔ_Ｂ）≦０．
   ０２５の範囲にあることを特徴とする請求項１に記載の
   電子写真現像装置。