JP2005077494A - 現像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 現像濃度の低下の抑制と像担持体側への磁性キャリアの付着の抑制との両立が図られた現像装置を提供する。
【解決手段】 回転する現像スリーブと、現像スリーブ内部に現像スリーブとは独立に固定された、現像スリーブの周回方向に複数の磁極が配列されたマグネットロールとを備え、現像スリーブの表面にトナーと磁性キャリアとからなる二成分現像剤で像担持体上の静電潜像をトナー現像する現像装置において、
マグネットロールが、現像スリーブが像担持体に最近接する現像点よりも現像スリーブ周回方向上流側および下流側にそれぞれ、相互に隣接すると共に相互に極性の異なる、第１の磁極および第１の磁極よりも磁力の強い第２の磁極を備えた。
【選択図】 図４

Description

本発明は、トナーと磁性キャリアとからなる二成分現像剤を用い、像担持体上の静電潜像をトナーで現像する現像装置に関する。

従来より、プリンタや、複写機などの画像形成装置に用いられる現像装置として、例えば感光体ロール上に形成された静電潜像に近接配置され、回転駆動するスリーブ上に、所定のトナー濃度に撹拌調整された磁性トナーおよび磁性キャリアからなる二成分現像剤を保持して感光体ロールと対向する現像領域に搬送し、トナーの転移によって上記静電潜像の現像を行なうものが知られている。

このスリーブの内側には、永久磁石が配設されたマグネットロールがそのスリーブとは独立に固定されており、画像品質の向上のために、これら複数の永久磁石の配設については様々なパターンが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

図１は、従来における一般的な現像装置の概略構成図である。

図１には、回転する現像スリーブ５と、この現像スリーブ５の内部に、この現像スリーブ５とは独立に固定されたマグネットロール４と、現像剤を収容する現像剤ハウジング９と、現像スリーブ５上に保持された現像剤３の層厚を規制する層厚規制部材６とが示されており、マグネットロール４には、複数の磁極７が配列されている様子が示されている。また、図１には、現像装置１と、現像領域２を挟んで対向する感光体ロール８も示されている。

図１に示すマグネットロール４には、感光体ロール８との間に形成された現像領域２の近傍に２つのＮ極が配置されている。

図２は、マグネットロール内の、現像領域の近傍に配設された永久磁石の磁力強さの分布図である。

図２には、これら２つのＮ極の磁力強さのピークａが１００ｍＴで、２つのピークａの間の谷間ｂで８０ｍＴであることが示されている。
特開平５―１００５００号公報

ところが、上記の現像装置１では磁性キャリアが像担持体に付着する場合があり、これを抑制するために、図２に示す永久磁石７を磁力の強いものと交換する事が考えられる。

しかし、そうしてしまうと、上述の現像装置のように磁性トナーを用いている場合には、磁性キャリアはマグネットロール側に強く引きつけられることに加え、トナーもマグネットロール側に引きつけられることとなるため、これらトナーと磁性キャリアとの結びつきが強固となり、現像領域２での感光体ロール８へのトナーの飛翔が妨げられ現像濃度が低下してしまうおそれがある。

尚、この現像濃度の低下は、トナーが磁性粉を含有する磁性トナーを用いた場合に限って発生するものではなく、トナーが非磁性トナーであっても、磁性キャリアがマグネットロール側に強く引きつけられることで磁性キャリアどうしの結びつきが強くなるため、磁性キャリアに付着したトナーの飛翔は少なからず影響を受けるおそれがある。

本発明は上記問題点を解決し、現像濃度の低下の抑制と像担持体側への磁性キャリアの付着の抑制との両立が図られた現像装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するための本発明の現像装置は、
静電潜像が形成される像担持体近傍に配備されて回転する中空円筒形状の現像スリーブと、この現像スリーブ内部にこの現像スリーブとは独立に固定された、この現像スリーブの周回方向に複数の磁極が配列されたマグネットロールとを備え、この現像スリーブの表面にトナーと磁性キャリアとからなる二成分現像剤を担持して回転し上記像担持体に対向した現像領域を通過させることによりこの像担持体上の静電潜像をトナーで現像する現像装置において、
上記マグネットロールが、上記現像スリーブが上記像担持体に最近接する現像点よりもこの現像スリーブ周回方向上流側および下流側にそれぞれ、相互に隣接すると共に相互に極性の異なる、第１の磁極およびこの第１の磁極よりも磁力の強い第２の磁極を備えたことを特徴とする。

本発明の現像装置には、マグネットロールの、現像点よりも上流側に第１の磁極と、マグネットロールの、現像点よりも下流側に、第１の磁極と異なる極で、かつ第１の磁極よりも磁力の強い第２の磁極とが配設されている。つまり、本発明の現像装置によれば、マグネットロールの、現像点よりも現像スリーブ周回方向上流側に磁力の弱い第１の磁極を配設することで、現像スリーブ上に担持されている現像剤、すなわちトナーと磁性キャリアとの双方が像担持体側に飛翔しやすい状態が作り出され、これにより現像濃度の低下の抑制が可能となり、マグネットロールの、現像点よりも現像スリーブ周回方向下流側に磁力の強い第２の磁極を配設することで、上流側の第１の磁極の磁力が弱いために一旦像担持体側に飛翔してしまった磁性キャリアの回収が可能となる。したがって、本発明の現像装置によれば、現像濃度の低下の抑制と像担持体側への磁性キャリアの付着の抑制との両立を図ることができる。

ここで、上記像担持体が円筒形状のものであり、
上記第１の磁極と上記第２の磁極が、
上記像担持体の直径をＲｍｍ、上記現像スリーブの直径をｒｍｍとしたときに、
この第１の磁極による磁力のピークとこの第２の磁極による磁力のピークとの成す角θが
（ｒｓｉｎ（θ／２）²＋（Ｒ＋ｒ（１−ｃｏｓ（θ／２））²）^(1/2)−Ｒ≦１．５
を満たすように上記現像スリーブの周回方向の各位置に配備されて成るものであることが好ましい。

このようにすると、現像濃度の低下の抑制と像担持体側への磁性キャリアの付着の抑制との両立をより高いレベルで図ることができる。

また、上記トナーが、５０重量％以下の割合で磁性粉を含有する磁性トナーであることも好ましい態様である。

このように、用いるトナーの磁性を規定することでも、現像濃度の低下の抑制と像担持体側への磁性キャリアの付着の抑制との両立をより高いレベルで図ることができる。

本発明の現像装置によれば、現像濃度の低下の抑制と像担持体側への磁性キャリアの付着の抑制との両立を図ることができる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。

図３は、本発明の現像装置の一実施形態の概念図である。尚、ここに示されているもので、図１に示されているものと同じ機能を有するものには、図１において付されている符号と同じ符号が付されている。

図３に示す現像装置１０は、矢印Ａ方向に回転する現像スリーブ５と、現像スリーブ内部に、同心円でかつ現像スリーブ５とは独立に固定された、複数の磁極７が配列されたマグネットロール４と、現像スリーブ上に保持された現像剤３の層厚を規制する層厚規制部材６とを備え、感光体ロールなどの像担持体の表面に形成された静電潜像を、現像スリーブ上に保持した磁性粉を含有する磁性トナーと磁性キャリアとから成る現像剤を用いて現像するタイプのものであり、また図３には、現像領域２を挟んで対向する、矢印Ｂ方向に回転する感光体ロール８や、マグネットロール４の、現像領域２に面する部分にはＳ極（以下、このＳ極を第１磁極７ａと称呼する。）とＮ極（以下、このＮ極を第２磁極７ｂと称呼する。）との２つの異なる磁極も示されている。尚、磁極は、現像領域２に面する部分以外にも配設されているが、図３ではそれらの図示を省略している。

図４は、図３に示す現像装置のマグネットロールの、現像領域に対向する部分に配置されたＳ極とＮ極との双方の磁力強さの分布を示す図である。

図４には、感光体ロール８の中心と、現像スリーブ５およびマグネットロール４の中心とを結ぶ点線Ｘが示され、この点線Ｘ上には、感光体ロール８と現像スリーブ５とが最も近接した点（以下、この点を現像点と称呼する。）２０も示されている。

図４からは、現像点２０よりも現像スリーブ周回方向上流側に位置するＳ極である第１磁極７ａの磁力が、現像点２０よりも現像スリーブ周回方向下流側に位置するＮ極である第２磁極７ｂよりも弱いことが読みとれる。

この現像装置１０では、第１磁極７ａおよび第１磁極よりも磁力の強い第２磁極７ｂが、それぞれの磁力のピークが現像点２０よりも現像スリーブ５の周回方向上流側と下流側とのそれぞれに存在するように配設されており、さらに、これら第１磁極７ａおよび第２磁極７ｂは、現像スリーブ５およびマグネットロール４の同心円を中心とした第１磁極７ａのピークと第２磁極７ｂのピークとの成す角をθ、感光体ロールの直径をＲｍｍ、現像スリーブの直径をｒｍｍ、
γ＝（ｒｓｉｎ（θ／２）²＋（Ｒ＋ｒ（１−ｃｏｓ（θ／２））²）^(1/2)−Ｒとしたときに、
γ≦１．５
を満たすように配設されている。

次に、この第１磁極７ａおよび第２磁極７ｂの配設におけるγについて説明する。

図５は、値γと現像濃度との関係を表すグラフである。

図５には、この現像装置１０において、第１磁極７ａおよび第１磁極よりも磁力の強い第２磁極７ｂが、それぞれの磁力のピークが現像点２０よりも現像スリーブ５の周回方向上流側と下流側とのそれぞれに存在するように配設された上でγの値を変化させた場合に得られる現像濃度の変化がグラフで示されており、γが１．５以下であると、より好ましい現像濃度が得られることが示されている。

図６は、本実施形態の現像装置において用いるトナーに含まれる磁性粉の量と現像濃度との関係を表すグラフである。

図６には、トナーに含有される磁性粉の割合が５０重量％未満であると、より好ましい現像濃度が得られることが示されている。これは、現像剤に用いられるトナーの磁性が強くなりすぎると、現像スリーブ上に保持された現像剤の中のトナーの、感光体ロール側への飛翔がマグネットロールの磁力によって阻害されてしまうからである。

以下、本実施形態の現像装置１０における実施例について、比較例を挙げながら説明する。

図７は、マグネットロールに配設された複数の磁極の磁力強さの分布図である。

図７の左側上段には、比較例１として、現像点（図４参照）にＮ極のみが配列された、従来タイプのマグネットロールにおける磁力強さの分布（以下では、これをマグパターンと称呼する。）が示されている。

また、図７の右側上段には、比較例２として、現像点２０よりも現像スリーブ周回方向上流側および下流側それぞれＳ極およびＮ極が配設されてはいるものの、双方の磁力強さが等しいマグネットロールにおけるマグパターンが示されている。

図７の左側下段には、実施例１として、本実施形態の現像装置１０において、現像スリーブ周回方向上流側の磁極の磁力のピークが７０ｍＴ、下流側の磁力のピークが１１０ｍＴとした場合のマグパターンが示されている。

図７の右側下段には、実施例２として、本実施形態の現像装置１０において、現像スリーブ周回方向上流側の磁極の磁力のピークが７０ｍＴ、下流側の磁極の磁力のピークが９０ｍＴとなっている場合のマグパターンが示されている。

図８および図９は、図７に示す４つの例に示されるマグロールを用いた現像装置における現像性能を示す図である。尚、現像剤の条件および実験の条件は以下の通りであり、トナーの磁性粉含有量は１５重量％、キャリアはフェライトキャリアを用いている。また、現像スリーブはアルミ製（表面粗さＲａ＝１５μｍ）で、感光体ロールと現像スリーブとの間の距離は３５０μｍである。感光体ロールと現像スリーブとの回転速度比は１：２で、感光体ロールの回転速度は２００ｍｍ/ｓｅｃである。

静電潜像の電位は、ＶＨが−６００ＶでＶＬが−１００Ｖ、現像電位は、矩形波で、デューティ比が＋６０％、周波数が３．０ｋＨｚ、Ｖｐｐが１．５ｋＶ、Ｖｄｃが−５００Ｖである。

図８には、比較例１を除き、最低限必要な現像性能が確保されていることが示されている。これは、現像点２０よりも現像スリーブ周回方向上流側の磁力強さが比較例１を除き弱いことから、現像剤が感光体ロール側に飛翔しやすいためである。

図９には、各例ごとの、感光体ロールへの磁性キャリアの付着度が示されており、ここには、比較例２を除き、感光体ロールへの磁性キャリアの付着は抑制されている様子が示されている。

つまり、図８および図９に示される結果からは、実施例１と実施例２でのみ、現像性能の維持と、感光体ロールへの磁性キャリアの付着の抑制との両立が図られていることが読みとれる。

以上説明したように、本実施形態の現像装置１０では、相互に極性の異なる、第１磁極７ａおよびこの第１磁極７ａよりも磁力の強い第２磁極７ｂが、マグネットロール４の、感光体ロール８に最近接する現像点２０よりも上流側と下流側とにそれぞれ配設されている。つまり、本発明の現像装置１０によれば、マグネットロール４の、現像スリーブ周回方向上流側に磁力の弱い第１磁極７ａを配設することで、現像スリーブ上に担持されている現像剤、すなわちトナーと磁性キャリアとの双方が感光体ロール８側に飛翔しやすい状態が作り出され、これにより現像濃度の低下の抑制が可能となり、マグネットロール４の、現像スリーブ周回方向下流側に磁力の強い第２磁極７ｂを配設することで、上流側の第１磁極７ａの磁力が弱いことで一旦感光体ロール側に飛翔してしまった磁性キャリアの回収が可能となる。したがって、本発明の現像装置１０によれば、現像濃度の低下の抑制と像担持体側への磁性キャリアの付着の抑制との両立を図ることができる。

尚、以上の実施形態では、トナーの磁性粉含有量が、５０％以下である１５％である場合を例に挙げて説明したが、本発明では、磁性粉含有量が５０重量％未満であることでより効果があるため好ましいとしているだけで、磁性粉含有量が５０重量％を超えるトナーを用いるものであってもよい。

また、以上の実施形態では、マグネットロール４において、現像スリーブ５が感光体ロール８に最近接する現像点２０よりも現像スリーブ周回方向上流側および下流側それぞれに相互に極性の異なる第１磁極７ａおよびこの第１磁極７ａよりも磁力の強い第２磁極７ｂをγが１．５以下となるように配設している場合を例に挙げて説明しているが、本発明は、互いに極性が異なる、第１磁極７ａおよびこの第１磁極７ａよりも磁力の強い第２磁極７ｂが、現像スリーブ５が感光体ロール８に最近接する現像点２０よりも現像スリーブ周回方向上流側および下流側にそれぞれ配設されていればよく、これら２つの磁極７ａ、７ｂが、γが１．５を超える各位置に配設されるものであってもよい。

従来における一般的な現像装置の概略構成図である。 マグネットロール内の、現像領域の近傍に配設された永久磁石の磁力強さの分布図である。 本発明の現像装置の一実施形態の概念図である。 図３に示す現像装置のマグネットロールの、現像領域に対向する部分に配置されたＳ極とＮ極との双方の磁力強さの分布を示す図である。 値γと現像濃度との関係を表すグラフである。 本実施形態の現像装置において用いるトナーに含まれる磁性粉の量と現像濃度との関係を表すグラフである。 マグネットロールに配設された複数の磁極の磁力強さの分布図である。 図７に示す４つの例に示されるマグロールを用いた現像装置における現像性能を示す図である。 図７に示す４つの例に示されるマグロールを用いた現像装置における現像性能を示す図である。

符号の説明

１、１０ 現像装置
２ 現像領域
３ 現像剤
４ マグネットロール
５ 現像スリーブ
６ 層厚規制部材
７ａ 第１磁極
７ｂ 第２磁極
８ 感光体ロール
９ 現像剤ハウジング
２０ 現像点

Claims (3)

1. 静電潜像が形成される像担持体近傍に配備されて回転する中空円筒形状の現像スリーブと、該現像スリーブ内部に該現像スリーブとは独立に固定された、該現像スリーブの周回方向に複数の磁極が配列されたマグネットロールとを備え、該現像スリーブの表面にトナーと磁性キャリアとからなる二成分現像剤を担持して回転し前記像担持体に対向した現像領域を通過させることにより該像担持体上の静電潜像をトナーで現像する現像装置において、
   前記マグネットロールが、前記現像スリーブが前記像担持体に最近接する現像点よりも該現像スリーブ周回方向上流側および下流側にそれぞれ、相互に隣接すると共に相互に極性の異なる、第１の磁極および該第１の磁極よりも磁力の強い第２の磁極を備えたことを特徴とする現像装置。
2. 前記像担持体が円筒形状のものであり、
   前記第１の磁極と前記第２の磁極が、
   前記像担持体の直径をＲｍｍ、前記現像スリーブの直径をｒｍｍとしたときに、
   該第１の磁極による磁力のピークと該第２の磁極による磁力のピークとの成す角θが
   （ｒｓｉｎ（θ／２）²＋（Ｒ＋ｒ（１−ｃｏｓ（θ／２））²）^(1/2)−Ｒ≦１．５
   を満たすように前記現像スリーブの周回方向の各位置に配備されて成るものであることを特徴とする請求項１記載の現像装置。
3. 前記トナーが、５０重量％以下の割合で磁性粉を含有する磁性トナーであることを特徴とする請求項１記載の現像装置。

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