JP2515970B2 - 現像装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は像形成体上に形成された静電潜像を現像剤を
用いて可視像化する、電子写真及び静電記録等に適用さ
れる現像装置の改良に関する。

［従来の技術］ 従来、磁性体を含む１成分系現像剤、あるいはトナー
と磁性体であるキャリアとを混合使用する２成分系現像
剤を用いる現像装置としては、例えば第５図に示される
ような磁気ブラシ現像装置が用いられる。図において１
は矢示方向に回転する像形成体で、例えばZnO,Se等の感
光層であり、３は非磁性の円筒体から成る現像スリーブ
で矢示方向に回転して現像剤Ｄを現像領域Ｅへと搬送す
る。３は磁石ロールで放射状に複数個の異極の磁石体を
交互に配列したもので、その磁力により前記現像剤Ｄを
前記現像スリーブ２へ付着せしめると共に穂立を形成す
る。４は現像領域Ｅの上流側に設けられた穂立規制部材
であって、穂立が最良の条件で静電潜像の現像がなされ
るよう現像剤層厚を規制する。５は現像スリーブ２へ印
加されるバイアス電源で、例えばトナー飛散や現像カブ
リ等を防止する直流バイアス、5aは保護抵抗である。

この磁気ブラシ現像装置では、磁石ロール３を固定し
現像スリーブを回転させて現像を行なう方式と、磁石ロ
ール３も回転して現像を行なう方式とがある。その何れ
の方式にあつても、穂立規制部材４によって規制された
現像剤層は現像スリーブ上に層状をなして現像領域Ｅま
で搬送され現像がなされる。

［発明が解決しようとする問題点］ 一般に現像スリーブ２としては外径が40〜50mm程度
で、磁石ロール３も６〜10極程度のものが用いられてい
た。特開昭55−18656号公報には30mmφの現像スリーブ
径の実施例もあるが、小径の現像スリーブ内に磁力が強
い８極の磁石を配列することは加工性や磁石が高価等よ
り困難で、コスト高となる欠点を有している。

しかし近時複写機業界においては、より一層小型・低
コストで手軽な普及機の出現が望まれている。本発明は
複写機等に組込まれて該複写機等のコンパクト化及びコ
スト低減に寄与する改善された現像装置で、さらに現像
剤の現像領域への搬送性がすぐれていて、高濃度で良好
な複写画像を形成できる現像装置の提供を目的とする。

［問題点を解決するための手段］ 上記目的は、固定磁石体と、該固定磁石体の外周を回
転してトナーとキャリアとを有する二成分現像剤から成
る現像剤流を形成する現像スリーブとを有する現像装置
において、該固定磁石体は主磁極とこれと異極の２つの
副磁極とからなる３極の固定磁石体であって、前記現像
スリーブは9mmないし25mmの外径を有していて、前記現
像スリーブ表面はサンドブラスト加工により粗面化した
凹凸を有した粗面であって該粗面の粗さは、使用する現
像剤のキャリアの平均粒径の0.5〜３倍であって、かつR
max値で30μｍ〜270μｍの範囲にあることを特徴とする
現像装置により達成される。

［作 用］ 本発明の特徴は、現像スリーブを25mmφ以下9mmφ以
上の小径とすると共に、磁石体ドラムを固定した３極と
し、従来技術を遥かに超える現像装置のコンパクト化及
びコスト低減を達成した点にある。

さらに前記現像スリーブの小径化と磁石体ドラムの小
数磁極化に伴ない現像剤の搬送性が低下する問題を、現
像剤の搬送性が現像スリーブ面の表面粗さが現像剤の搬
送性と密接な関係があることに着目して研究を重ねて解
決し、良好な現像剤の搬送性を得て高濃度の画像形成を
可能とした点にある。

以下、前記現像剤の搬送性に関する本発明者等の実験
例を第１図及び第２図により説明する。第１図は本実験
を説明するための現像装置の要部断面図、第２図は第１
図の現像装置の現像スリーブ表面の表面粗さと、現像剤
の搬送量を示す尺度として現像されるトナー像の最高濃
度の関係を示すグラフである。

第１図において、１は特願昭59−171741号明細書（特
開昭61−48863号公報）の実施例１に記載される正帯電
用有機感光体、Ｄは後記する二成分現像剤、２は表面を
各種の表面粗さとして比較実験を行なった表面が粗面と
された径t₀が20mmのアルミニウム製現像スリーブ、３は
固定の磁石体でＮ極の磁界の強さが750ガウスの主磁極
７、Ｓ極の磁界の強さが共に400ガウスの第１搬送磁極
８及び第２搬送磁極９がプラスチックのドラム10と一体
成形されている。４は現像装置のケーシング６内から現
像領域へ搬送される現像剤の穂立規制部材、５はバイア
ス電極、11は現像スリーブ２の回転軸である。また前記
第１搬送磁極８及び第２搬送磁極９はいずれも主磁極７
から互に反対方向に140゜回転した位置に配設され、ま
た前記感光体１と現像スリーブ２との現像領域12におけ
る間隙d2は0.6mmとされ、前記穂立規制部材４と現像ス
リーブ２との間隙d1は0.5mmとされる。また穂立規制部
材４は水平軸p0と60゜の角度位置P2に設けた。

次に本実施例に用いられる二成分現像剤は以下のよう
である。

（現像剤の構成） トナー……スチレンアクリル樹脂中にカーボンブラック
を７重量％分散含有し、かつ疎水性シリカを0.4重量％
外添した平均粒径12μｍの負帯電性トナー。

キャリア…90μｍ径のフェライト粒子にスチレンアクリ
ル樹脂をコートした平均粒径90μｍのキャリア。

現像剤……95重量％の前記キャリアと５重量％の前記ト
ナーを混合したもの。

また上記の磁界の強さは次のようにして測定してい
る。

（磁界の強さの測定法） 現像スリーブ表面から測定点の法線が２乃至3mm伸び
た場所にガウスメータ（横河北辰電機製ガウスメータ32
51）のプローブ（同社製プローブ3251−01）を設定して
測定する。なお、ガウス単位は磁束密度のｅ・ｍ・ｕ単
位であり、磁界の強さの単位はエルステッドで表現すべ
きであるが、空気中の絶対値は両者がほぼ等しいので、
本発明では前記ガウス単位を用いている。

以上説明した前記構成の現像装置においては、現像ス
リーブ２を矢印方向に約200r.p.m（線速度200mm/sec）
のスピードで回転し、感光体１をその周速が現像スリー
ブの周速の1/3となるスピードで現像スリーブの周面と
同方向に回転して像形成が行なわれる。

本発明者らはここで現像スリーブ２の周面の表面粗さ
について種々変化させたものを製作した。即ち、吹付け
るけい砂の粒度等の吹き付け条件を変え、サンドブラス
ト加工によって現像スリーブ２表面を粗面とした。そし
てこの粗円を触針式の検出器を用い、JISによる表面粗
さ（JIS B 0601）として最大高さ（記号Rmaxで表わす）
によって表示した。第２図に示したRmaxの表示はミクロ
ン単位であらわしたものである。

次に現像スリーブ２の表面粗さの相違が、現像剤の搬
送性にどう影響するかについて以下の実験を行なった。
即ち前記感光体１上に＋600Vの一様な静電荷を付与した
後濃度1.5のベタ黒原稿を用いて像露光を施してベタ潜
像を形成し、これを前記条件に設定された現像装置によ
り現像バイアスを200Vに印加して現像を行なった。

実験に用いた現像スリーブ２の表面粗さ（最大高さRm
ax）とこの現像スリーブ２を用いて現像して得られたト
ナー像の反射濃度との関係を示したのが第２図で実線で
示したカーブである。実線で示した実験結果は表面粗さ
Rmaxは18μｍ〜900μｍの間（トナー像の反射濃度1.0以
上）にあることが必要で、表面粗さRmaxは45μｍ〜270
μｍ（トナー像の反射濃度1.2以上）の間にあることが
好ましいとの結果を得た。

なお上記実験は上述のようなキャリアの平均粒径90μ
ｍの現像剤を用いての実験結果であって、本発明者らの
観察によれば現像剤の搬送は現像スリーブ上の静電的に
トナーが付着したキャリアが転動するようにして搬送さ
れることによってなされるので、上記の現像スリーブ周
面粗さと現像剤の搬送性能との間にはキャリアの粒径が
関与することが推定された。よってキャリアの平均粒径
60μｍとし、他は上記と全く同じ条件で実験を行なっ
た。その実験結果は第２図で鎖線で示している。即ち表
面粗さRmaxは12μｍ〜60μｍの間（トナー像の反射濃度
1.0以上）にあることが必要で、表面粗さRmaxは30μｍ
〜180μｍの間（トナー像の反射濃度1.2以上）にあるこ
とが好ましい。

上記実験を含め異なるキャリア平均粒径の現像剤を用
いての実験から、キャリアの平均粒径をδとするとき、
現像スリーブ表面粗さ（最大高さ）Rmaxは0.2δ〜10δ
の間にあることが必要で、0.5δ〜３δの間にあること
が望ましいとの結果を得た。

本発明に用いられる像形成体としては、金属または導
電化されたプラスチック等の基体上に必要により中間層
を設け、この上にZn,Al,Sd,Cd,Mo,Hgの酸化物，沃化
物，硫化物，セレン化物等の光導電物質をバインダー樹
脂中に分散した感光層、Se,SiもしくはSeとTe,Sb,Bi等
との合金を蒸着した感光層または有機感光層を設けたも
のがある。

前記有機感光層を有する感光体としては、ペリレン誘
導体，クロルダイアンブルー，メチルスカリリウム，ビ
スアゾ顔料，多環顔料等の有機光導電物質を必要により
樹脂中に分散した電荷発生層と、オキサジアゾール誘導
体，ピラゾリン誘導体ポリアリールアルカン系芳香族ア
ミノ化合物，ポリビニルカルバゾール等を必要により樹
脂中に溶解または分散した電荷輸送層とから成る正常電
性または負帯電性の複合感光体がある。

次に本発明の現像剤としては、例えば特願昭58−9797
3号明細書（特開昭59−223467号公報）記載のトナーと
キャリアとを有する二成分現像剤が用いられる。また現
像方法としては例えば特開昭57−139761号公報、特開昭
59−181362号公報又は特願昭58−184381号明細書（特開
昭60−76766号公報）等に記載される非接触現像法とす
るか、又は通常の磁気ブラシ現像法であってもよい。し
かし本発明においては現像法にすぐれた二成分現像剤を
用いると共に、構造簡単で低コストの磁気ブラシ現像法
とするのが好ましい。

本発明に適用可能な現像装置の断面図が第３図に示さ
れ、第１図と同一内容には同一符号が付される。図中14
は現像剤穂立規制部材４を固定する支持板、15はトナー
ホッパで、16は該ホッパ内にトナーを補給する補給蓋、
17はケーシング６内の現像剤相互間及び補給トナーを混
合するための撹拌手段で円形羽根、板羽根、楕円羽根ま
たはそれらの組合せ羽根が用いられ、現像スリーブ２に
近接して配置される。18は現像後の現像剤を撹拌手段の
方向にガイドする山形突起、19はトナーホッパ15内のト
ナーをケーシンズ６内に定量補給するローラである。第
３図の現像装置において、現像剤は好ましくは前記二成
分系現像剤が用いられ、現像スリーブ２の径は30mm以
下、好ましくは25mm以下、9mm以上の小径とされ、矢印
方向に100乃至500r.p.mのスピードで回転される。現像
スリーブ２内の磁石体３は該現像スリーブ２と相対的に
変位されてよいが好ましくは固定され、現像用主磁極
（Ｎ）と２個の現像剤搬送極（Ｓ）が配設されるが、第
３図には主磁極７の外に搬送用磁極８及び９の２ケが配
設された例が示されている。図において受磁極７の磁界
への強さは750±50ガウス、搬送用磁極８及び９の磁界
の強さは400ガウス以上とされる。また主磁極７と各搬
送用磁極間の間隙は回転角θが30度乃至180度の範囲と
される。現像剤規制部材の配設位置は水平軸POから主磁
極７迄の間（回転角180度）、好ましくは水平軸POから
回転角160度迄の間とされ、穂立規制部材４と現像スリ
ーブ２との間隙d1は0.1乃至1.2mmとされ、現像スリーブ
２と感光体１との間隙d2は0.1乃至2.0mmとされ、撹拌羽
根17（及び現像スリーブ２）とケーシング６との間隙d3
は0.1乃至5mmとされる。

現像スリーブ２はアルミ、黄銅等の非磁性又は弱磁性
金属で、0.5mm〜1.5mmの肉厚をもったパイプで表面を例
えばサンドブラスト加工により粗面としたものである。
その表面粗さは最大高さRmaxをもって表示すれば、 Rmax＝（0.5〜3.0）δ の範囲にある。δは使用する現像剤が２成分系現像剤の
ときはキャリアの平均粒径（重量基準）（μｍ）であ
る。

〔実施例〕

以下本発明を実施例により具体的に説明するが本発明
の実施の態様はこれにより限定されるものではない。

（実施例１） 第４図は本実施例を説明する複写機の断面図で、第３
図と同一内容には同一符号が付される。図中20は帯電
器、21は原稿台ガラス、22は原稿、23は集束性光伝送
体、24は光源、25は現像装置、26は転写前露光器、27は
転写器、28は分離器、29は熱ローラ定着器、30はクリー
ニング前除電装置、31はクリーニング装置で32は該装置
内のクリーニング用ブレードである。

感光体１としては前記実施例で用いられた正帯電性の
有機感光体が用いられ、該感光体１は径50mmφとされ矢
印方向に周速mm/secのスピードで回転され、まず帯電器
20により＋600Vの一様な帯電が付与される。次いで前記
帯電面には原稿台21の原稿22を光源24で光走査した反射
光を前記光伝送体23で集束して得られる像露光Ｌが施さ
れて静電像が形成される。この静電像は、低コストでコ
ンパクトに構成された前記第３図と同様に現像装置25に
より現像されたトナー像が形成される。

現像剤は前記実験例で用いられた平均粒径（以下重量
基準）90μｍの二成分系現像剤Ｄで、ここで前記現像装
置25は、以下の構成とされる。

現像スリーブ２は表面がサンドブラスト加工によって
粗面としたアルミニウム製20mmφの小径スリーブで、粗
めの表面粗さは最大高さRmaxは200μｍ（200S）とした
もので、現像域12における感光体１との間隙d1が0.51mm
で矢印方向に250r.p.mのスピードで回転される。磁石体
ドラム３は固定され、主磁極７（Ｎ）の磁界の強さは80
0ガウス、搬送磁極８及び９（Ｓ）の磁界の強さは共に5
00ガウスとされ、主磁極７と各搬送磁極８及び９との間
隔は回転角で共に140度とされる。穂立規制部材４は、
水平軸POに対する回転角θが60度の位置に配設され、現
像スリーブ２との間隙d2が0.60mmとされる。

撹拌手段17は径30mmの楕円羽根で現像スリーブ２と同
方向に200r.p.mで回転され、ケーシング内の現像剤Ｄ
（その他補給トナーＴ）を横方向及び縦方向に撹拌混合
して均一な現像剤を現像スリーブ２へと供給する。トナ
ーホッパ15内のトナーＴは補給ローラ19により１コピー
当り15〜45mgずつ定量補給するもので、ケーシング内の
現像剤Ｄと前記撹拌手段17により撹拌混合される。なお
前記撹拌手段とケーシング６との間隙d3は2.6mmとされ
る。また本装置25においては現像後の現像剤流が山形突
起18によりガイドされて前記撹拌手段17へと円滑に搬送
されるため現像剤の撹拌混合が促進される。本実施例の
該現像剤Ｄを収容した前記現像装置25により現像して得
られたトナー像は、露光器26により露光されて転写され
易くされた後、転写器27により転写紙Ｐ上に転写され、
また該転写紙Ｐは分離器28により分離された後熱ローラ
定着器31により加熱定着される。転写後の感光体１は除
電装置30により除電され、クリーニング装置31のブレー
ド32により清掃され、次の像形成に備えられる。以上の
実施例によれば、現像装置25が極めて低コスト、かつコ
ンパクトとされたため感光体１、引いては複写機全体を
小型、かつ低コストとすることができ、しかも該複写機
を用いて前記方法で多数回のくり返えし複写を行ったと
ころ高濃度で良質の複写画像をうることができた。

（実施例２） 現像例として実施例１と同じ成分の２成分系現像剤で
キャリアの平均粒径を60μｍとし、表面粗さが最大高さ
Rmax＝140μｍ（140S）にサンドブラスト加工した現像
スリーブ２を用い、他の条件は実施例１と同じとしてく
り返えし複写を行ったところ、実施例１の場合と同様、
多数回くり返えし複写においても良質の複写画像が得ら
れた。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明の現像装置によれば、装置
が従来になく低コスト、かつコンパクトとなり、小径の
現像スリーブを用いたにもかかわらず高濃度のトナー画
像が安定して得られるようになり、引いてはかかる現像
装置を装着した複写機等の低コスト及びコンパクト化が
達成され、しかも高濃度で良質の複写画像が得られる等
の効果が奏されることとなった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実験例を説明するための現像装置の要
部断面図、第２図は現像スリーブ表面の表面粗さと現像
されるトナー像の最高濃度の関係を示すグラフ、第３図
は本発明に適する現像装置の断面図、第４図は実施例を
説明するための複写機の断面図、第５図は従来の現像装
置の要部断面図である。 １……感光体、２……現像スリーブ、３……磁石体、４
……穂立規制部材、６……ケーシング、 7,8,9……磁極、12……現像領域、13……磁界、 15……トナーホッパ、17……撹拌手段、19……トナー補
給ローラ、20……帯電器、22……原稿、23……集束性光
伝送体、25……現像装置、26……転写前露光器、27……
転写器、28……分離器、29……定着器、30……クリーニ
ング前除電装置、31……クリーニング装置、32……ブレ
ード、Ｔ……トナー、Ｄ……現像剤、Ｐ……転写紙。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭58−57165（ＪＰ，Ａ) 実開 昭58−141258（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭56−142049（ＪＰ，Ｕ)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】固定磁石体と、該固定磁石体の外周を回転
   してトナーとキャリアとを有する二成分現像剤から成る
   現像剤流を形成する現像スリーブとを有する現像装置に
   おいて、 該固定磁石体は主磁極とこれと異極の２つの副磁極とか
   らなる３極の固定磁石体であって、 前記現像スリーブは9mmないし25mmの外径を有してい
   て、 前記現像スリーブ表面はサンドブラスト加工により粗面
   化した凹凸を有した粗面であって該粗面の粗さは、使用
   する現像剤のキャリアの平均粒径の0.5〜３倍であっ
   て、かつRmax値で30μｍ〜270μｍの範囲にあることを
   特徴とする現像装置。