JP2901197B2 - 現像装置 - Google Patents

現像装置

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JP2901197B2
JP2901197B2 JP2286445A JP28644590A JP2901197B2 JP 2901197 B2 JP2901197 B2 JP 2901197B2 JP 2286445 A JP2286445 A JP 2286445A JP 28644590 A JP28644590 A JP 28644590A JP 2901197 B2 JP2901197 B2 JP 2901197B2
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【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は像担持体の表面に形成された静電荷像を絶縁
性を有する磁性トナーによって可視像化する電子写真法
における現像装置に関するものであり,特に磁性キャリ
アと磁性トナーとを混合してなる現像剤をスリーブ回転
によって現像領域まで搬送して現像を行うように構成し
た現像装置に関するものである。
〔従来の技術〕 電子写真法は,感光体表面に静電荷像を形成しこの静
電荷像をトナーと呼ばれる着色粒子により可視像化し,
この可視像化したトナー像を転写部材上に転写後熱的手
段により定着しハードコピーを得るものに代表される。
この電子写真法における現像方式はこれまで種々提案さ
れているが,現像剤として非磁性トナーと磁性キャリア
の混合粉体である二成分現像剤を用いて磁気ブラシ法に
より行う方式,あるいは磁性トナーのみを用いて行う方
式が主流となっている。従来これら粉体現像剤を用いる
場合,非磁性金属スリーブと,当該非磁性金属スリーブ
内に配置された磁石ロールとを相対的に回転させ,非磁
性金属スリーブ表面に吸着した現像剤を現像装置内部か
ら現像領域まで搬送し,再び現像装置内に回収する方式
がとられる。一般的にこれら現像剤の搬送速度は画質の
向上あるいは画像濃度を高くするため,比較的高速に設
定される。特に一成分方式ではこの傾向が強く,代表的
な公知例としては米国特許第4,121,931号明細書に記載
される絶縁性磁性トナーを用いた現像方式が知られてい
る。
しかしながら上記の方式においては現像剤を高速で搬
送させるため,トナーの現像装置外への飛散や,一成分
方式ではトナーへ加わる力が大きくなり,トナーの凝集
が発生しやすいというような問題,また二成分方式では
キャリア表面にトナーを構成する樹脂成分の付着を促進
し,現像剤の寿命を短くするような問題がある。従っ
て、信頼性を考慮すると現像剤の搬送速度は出来るかぎ
り低く設定することが理想であるが,十分な画像濃度す
なわち十分な現像性を得るために,現像剤を比較的高速
で搬送することが必要となっている。
また近年,特開昭59−162563号,同59−216149号およ
び同62−184474号公報に記載されるように磁性キャリア
と磁性トナーとの混合物を現像剤として使用することも
提案され,前述の二成分方式と一成分方式の長所を共有
するものとされている。
〔発明が解決しようとする課題〕
上記のような磁性キャリアと磁性トナーとの混合物を
現像剤として使用する方式においては,高品質の画像が
得られ易い点から現像剤の磁気的搬送手段を構成する金
属スリーブと磁気ロールの両者が回転する方式が主流で
あった。またこの方式において使用する現像剤を構成す
る磁性キャリアとしては比較的導電性の良好なものが使
用されると共に,現像装置の構造を複雑化しないように
するため,トナー濃度については特にそれを制御する手
段を設けていない。このため現像領域におけるトナー濃
度は60重量%以上の高濃度になることが多い。従って電
気抵抗の高いトナー成分が多くなるため現像剤全体とし
ての電気抵抗が大きくなり,効率的な静電荷像の現像を
行うために現像剤の搬送速度を大きくする必要があっ
た。この結果,現像剤の搬送手段である金属スリーブお
よび磁石ロールは高速で回転され,このような現像装置
においては,現像剤にも悪影響を及ぼすのみならず駆動
系における騒音が大となるため事務環境を悪化させると
共に,構造が複雑になる等の問題点があった。従ってそ
の対策として,現像装置を磁石ロール固定,スリーブの
みの回転という構造とすることが考えられる。また前記
のようにこの方式においては,通常磁性トナーとして一
方向極性に荷電能力を有するトナーを使用するが,トナ
ー中の磁性粉量が多くなると,トナーの電荷保持能力が
低下し,あるいはスリーブに吸着される力が強くなっ
て,一方向極性の荷電能力を持ったトナーとすることが
困難となる。そのため最近は磁性粉含有量が10〜50重量
%(σで8〜40emu/g位)のような低磁力トナーを使
用することが多い。そこでスリーブのみを回転させ,か
つ低磁力トナーを使用することにより,良好な画像を形
成することができるわけであるが,このような条件の下
では,画質の点から金属スリーブ上の現像領域における
トナー濃度を10〜50重量%,好ましくは15〜40重量%に
制御する必要があることがわかった(特開平1−309774
号,同2−48823号明細書)。しかしながら磁性キャリ
アと磁性トナーとを混合してなる現像剤を使用する方式
の従来装置(例えば実開昭63−150963号公報参照)にお
いては,前記のようにトナー濃度制御手段を使用してい
ないため,トナー濃度を適正に保持することが困難であ
り,特に現像剤の搬送速度を遅くした場合,良好な画像
を安定して得ることができにくいという問題点があっ
た。
本発明は上記従来技術に存在する問題点を解決し,ト
ナー濃度を適正に制御し得ると共に,現像剤の搬送速度
が低速であるのに拘らず良好な画像を安定して形成し得
る現像装置を提供することを目的とする。
〔課題を解決するための手段〕
上記目的を達成するために、本発明においては、非磁
性材料により中空円筒状に形成したスリーブと、このス
リーブ内に同軸的に設けられかつ外周に軸方向に延びる
複数個の磁極を設けてなる永久磁石部材と、前記スリー
ブと永久磁石部材とを収容しかつ保持する現像槽と、磁
性トナーを収容し、前記現像槽と仕切板で仕切られたト
ナー槽とを備え、磁性キャリアと磁性トナーとを混合し
てなる現像剤をスリーブ表面に付着させ、現像領域まで
搬送して現像を行うように構成した現像装置において、 スリーブのみを回転自在に形成し、トナー槽は磁性粉
を10〜50重量%を含有する磁性トナーのみを収容可能に
形成し、前記スリーブ表面に磁性キャリアのみを吸着保
持後において前記トナー槽内に設けられた磁性トナーの
供給手段を介して磁性トナーを前記現像槽に供給可能に
形成することにより、現像剤の層厚を規制するようにス
リーブの外周に臨ませて設けたドクター部材のスリーブ
回転方向上流側およびトナー槽内の磁性トナーのレベル
より上方にキャリアリッチな現像剤溜りを形成し、現像
領域における現像剤のトナー濃度を10〜50重量%に維持
するように構成する、という技術的手段を採用した。
〔作 用〕
上記の構成により,現像槽またはトナー槽のスリーブ
表面に臨む開口部の少なくともドクターギャップ部は,
キャリアリッチの現像剤の領域で覆われる。従ってトナ
ー槽からスリーブ表面に向かってトナーが供給される場
合,そのトナーは上記領域に送り込まれ,次いで上記領
域の中にあるトナーの一部がスリーブ表面の磁気ブラシ
中に取り込まれ,スリーブの回転により現像領域に搬送
されるので,現像領域におけるトナー濃度が低目にコン
トロールされ得るのである。要するに本発明によれば,
トナー槽からスリーブ表面に向かって供給されたトナー
が直接スリーブ表面に到達することなく,少量宛現像領
域に送られるので,高画質を得るために必要な低いトナ
ー濃度を確保することができる。
〔実施例〕
第1図は本発明の実施例を示す要部横断面図である。
第1図において1は現像装置であり,磁性トナー2を収
容するトナー槽3と磁気的搬送手段4を保持する現像槽
5とを隣接させて形成する。3aは仕切板であり,トナー
槽3と現像槽5との間に設け,磁性トナー2のレベルよ
り上方に突出するように形成する。トナー槽3内には磁
性トナー2の供給手段6を矢印方向に回動自在に設け
る。供給手段6は例えば小径の丸棒をU字状に折り曲げ
て形成することができる。磁気的搬送手段4は,アルミ
ニウム合金若しくはステンレス鋼等の非磁性材料により
中空円筒状に形成したスリーブ7と,スリーブ7内に同
軸的に設けられかつ外周に軸方向に延びる複数個の磁極
を設けてなる永久磁石部材8とから構成する。なお永久
磁石部材9は複数個の磁極のうちの例えば特定のN極を
像担持体9と対向させて(間隙0.2〜0.6mm)固定し,ス
リーブ7を回転自在に形成する。次に10はドクター部材
であり,スリーブ7の上方に間隙(0.2〜0.6mm)を介し
て固定し,スリーブ7上の現像剤11の層厚を所定の値に
規制可能に形成する。
上記の構成により,まず磁気的搬送手段4に所定量の
磁性キャリアを供給しながらスリーブ7を矢印方向に回
転させ,スリーブ7の表面に層状に吸着させる。スリー
ブ7上の磁性キャリアはドクター部材10によって層厚を
規制される結果,ドクター部材10の回転方向上流側に溜
り11aが形成される。次にトナー槽3内にトナーカート
リッジ(図示せず)等を介して磁性トナー2を供給し,
供給手段6を作動させ,仕切板3aを越えてスリーブ7の
表面に磁性トナー2を供給する。供給された磁性トナー
2はスリーブ7上および溜り11aにおいて磁性キャリア
と混合されて現像剤11となる。この場合現像領域Zにお
ける磁性トナー2の濃度は,当初に供給される磁性キャ
リアの量によって定まるから,磁性キャリアの量を所定
量に選択することにより最適トナー濃度10〜50重量%あ
るいはキャリア量を適正化することにより15〜40重量%
に制御することができる。すなわちドクター部材10のス
リーブ7回転方向上流側にキャリアリッチな溜り(現像
剤溜り)11aを形成してあるため、供給手段6を介して
過剰の磁性トナー2が供給されても一定量以上はスリー
ブ7に供給されず,現像剤11のトナー濃度を上記最適範
囲に制御することができるのである。
上記の実施例においては,磁性トナーの供給手段とし
て小径の丸棒をU字状に折り曲げて形成したものを示し
たが,他の公知の供給手段を使用しても作用は同一であ
る。また上記夫々の実施例においてスリーブと同軸的に
設ける永久磁石部材を中実円柱状に形成した例を示した
が,永久磁石部材の形状はこれに限定されず,例えばブ
ロック状の永久磁石をシャフトの周囲に固着して形成し
てもよい。
〔実験例〕
第1図に示す現像装置1により,磁性トナー2の投入
量と現像領域におけるトナー濃度との関係を測定した。
なお比較例として第3図に示す従来の現像装置1を使用
して同様の測定を行った。なお第3図においては同一部
分は前記第1図と同一の参照符号で示してある。
上記各現像装置1において,外径24mmのSUS304製のス
リーブ7の内部に,外径22mm,6極対称着磁を施した永久
磁石部材8を設けて磁気的搬送手段4とした。スリーブ
7上の磁束密度は800Gである。またドクターギャップを
0.3mm,現像ギャップを0.25mmに調整した。次にスリーブ
7上にフェライトキャリア(日立金属製KBN−100,粉径7
4〜149μm)40gを付着させ均一に穂立たせた後,磁性
トナー2(平均粉径10μm,比抵抗1015Ω・cm(D.C.4kv/
cmの電場における測定値),ブローオフ摩擦帯電量−20
μc/g,マグネタイト含有量40重量%,σS36emu/g)を所
定量宛トナー槽3内に投入し,磁性トナー2の投入毎に
現像領域におけるトナー濃度を測定した。
第2図は磁性トナー投入量とトナー濃度との関係を示
す図である。第2図において曲線A,Bは各々第1図およ
び第3図に示す現像装置1における測定値を示してい
る。第2図から明らかなように,本発明の現像装置によ
れば,曲線Aによって示されるように,磁性トナー投入
量,すなわち,スリーブ7上に供給される磁性トナー2
の量が増加するに従ってトナー濃度は増加するが,約40
%のトナー濃度で飽和することがわかる。一方,従来の
現像装置によれば,曲線Bによって示されるように磁性
トナー2の投入量が増加するに従ってトナー濃度はかな
り大幅に増加し,約80%のトナー濃度に達することがわ
かる。
上記の結果から,本発明の現像装置によれば,現像領
域におけるトナー濃度を低い値に制御できるので,高品
質の画像を従来のものよりも容易に得られることがわか
る。
〔発明の効果〕
本発明は以上記述のような構成および作用であるか
ら,スリーブ回転のみによってかつ比較的低速度で現像
剤を搬送することができるため,装置の構造が簡単であ
ると共に,スリーブ上のトナー濃度が低い範囲で制御さ
れ,現像剤の電気抵抗が比較的小さくなるため,スリー
ブ回転数を低くすることができ,騒音を発しない。また
スリーブ上の現像領域におけるトナー濃度を低濃度かつ
適正な濃度に制御することができるため,チリ,かぶり
のない良好な画像を安定してかつ長期間に亘って形成す
ることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例を示す要部横断面図、第2図は
磁性トナー投入量とトナー濃度との関係を示す図、第3
図は従来の現像装置を示す要部横断面図である。 7:スリーブ,8:永久磁石部材,10:ドクター部材,11a:現像
剤溜り。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平2−226279(JP,A) 特開 昭63−187262(JP,A) 特開 平2−211456(JP,A) 特開 平2−1882(JP,A) 特開 昭62−275280(JP,A) 特開 昭61−53677(JP,A) 特開 昭62−135863(JP,A) 実開 昭60−159452(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G03G 15/09

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】非磁性材料により中空円筒状に形成したス
    リーブと、このスリーブ内に同軸的に設けられかつ外周
    に軸方向に延びる複数個の磁極を設けてなる永久磁石部
    材と、前記スリーブと永久磁石部材とを収容しかつ保持
    する現像槽と、磁性トナーを収容し、前記現像槽と仕切
    板で仕切られたトナー槽とを備え、磁性キャリアと磁性
    トナーとを混合してなる現像剤をスリーブ表面に付着さ
    せ、現像領域まで搬送して現像を行うように構成した現
    像装置において、 スリーブのみを回転自在に形成し、トナー槽は磁性粉を
    10〜50重量%を含有する磁性トナーのみを収容可能に形
    成し、前記スリーブ表面に磁性キャリアのみを吸着保持
    後において前記トナー槽内に設けられた磁性トナーの供
    給手段を介して磁性トナーを前記現像槽に供給可能に形
    成することにより、現像剤の層厚を規制するようにスリ
    ーブの外周に臨ませて設けたドクター部材のスリーブ回
    転方向上流側およびトナー槽内の磁性トナーのレベルよ
    り上方にキャリアリッチな現像剤溜りを形成し、現像領
    域における現像剤のトナー濃度を10〜50重量%に維持す
    るように構成したことを特徴とする現像装置。
JP2286445A 1990-10-24 1990-10-24 現像装置 Expired - Lifetime JP2901197B2 (ja)

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JPH02226279A (ja) * 1989-02-28 1990-09-07 Fujitsu Ltd 印刷装置の現像器

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