JP3092415B2

JP3092415B2 - 現像装置

Info

Publication number: JP3092415B2
Application number: JP05258869A
Authority: JP
Inventors: 隆渕脇; 佳和岡本
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd; Fujifilm Business Innovation Corp
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1993-09-24
Filing date: 1993-09-24
Publication date: 2000-09-25
Anticipated expiration: 2015-09-25
Also published as: JPH0792808A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電子写真法を利用する複
写機、プリンターなどの現像装置に係り、特に充分な濃
度で高画質の画像を得ることができる現像装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来の電子写真装置や静電記録装置にお
いて、非磁性トナー及び磁性キャリアからなる二成分現
像剤を用い、静電潜像保持体上の潜像を可視化する方法
がよく知られている。この方法は、現像ロール上に磁性
キャリアが穂状に連なった磁気ブラシを形成し、現像ロ
ールの表面のスリーブを回転させることにより、静電潜
像保持体と対向する位置に磁気ブラシを移動させ、非磁
性トナーを静電潜像保持体上の潜像に転移させるもので
ある。

【０００３】このような現像装置で用いられる現像ロー
ルとしては、図８に示されるようなものが一般的であ
り、磁石ロール６１とそれに対して回転可能なスリーブ
６０とで主要部が構成される。磁石ロール６１は、例え
ばハードフェライトのような粉末の強磁性体もしくは強
磁性体の粉末材料と結合材料との混合物を円筒状に成形
することにより得られ、その外周面には軸方向に一様な
磁極が円周方向に複数個設けられている。また、磁石ロ
ール６１の中心部には支持軸が磁石ロールと同軸的に固
着され、この支持軸の両端部は現像装置のハウジンクに
固定支持される。一方、スリーブ６０はアルミ合金もし
くはステンレス鋼など非磁性材料を中空円筒状に形成し
たものであり、上記支持軸に回転自在に装着された支持
部材によって支持され、回転駆動される。

【０００４】このような構成により、磁石ロール６１が
持つ磁気的な作用でスリーブ６０の外周面に二成分現像
剤が吸着され、磁気ブラシを形成する。スリーブ６０が
回転駆動されることにより上記磁気ブラシが現像領域に
搬送され、静電潜像の現像が行なわれる。この時、スリ
ーブ６０上の磁気ブラシは、図９に示すように、現像ロ
ール内の磁石ロール６１のＳ極、Ｎ極によって生じる磁
力線に沿ってスリーブ６０上に形成される。この図では
静電潜像保持体４０と対向する磁極部のみの磁力線の分
布を示したが、他も同様の分布を持っている。磁界は磁
極の中心位置が最も強いため、図９に示される様に、ス
リーブ６０上の磁気ブラシ６３の穂立ちは、磁極の中心
位置が最も高く、磁極と磁極の中間が最も低く形成され
る。従って通常は穂立ちの最も高い部分、またはその近
傍で現像を行う様に磁石ロール６１の磁極が配置されて
いる。

【０００５】上記の様な現像工程において、現像される
画像の濃度を高くするためには現像ロールを高速で回転
させる方法、現像ロールと静電潜像保持体の間隔を狭く
する方法、現像領域を広くする方法などが挙げられる。
これらの方法のうち、現像ロールを高速で回転させる方
法では、トナーの飛散による機内汚れが生じやすいとい
う問題点があり、現像ロールと静電潜像保持体の間隔を
狭くする方法では、現像剤が圧力を受けて固化し易いと
いう不都合がある。一方、現像領域を広くする方法では
このような派生する不都合が少ないという利点がある。

【０００６】現像領域を広くする具体的な方法として
は、現像ロールを複数本用いる方法、磁極の幅を広げる
方法などもあるが、装置を大型化することなく、装置の
製造コストも極力アップさせない方法として、現像領域
内で磁界の強さが複数のピークを有するように現像ロー
ル内に磁極を設ける方法がある。これは、現像ロール内
の静電潜像保持体と対向する位置に二つの磁石を、磁極
の向きを同じにして平行に間隔を置いて配置したり、特
公昭６２−５５１４９号公報に開示されているように現
像領域に配置された磁石に少なくとも一つの窪みを設け
ることなどによって具体化されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記のよ
うな従来の、現像領域内に複数の磁界のピークを設ける
方法には、次のような問題点がある。二つの磁石を平行
に配設する場合には、磁石を所定位置に固定するのに手
間がかかり、コストアップにつながったり、また二つの
磁石の間の空隙には本来意図する磁界と逆向きの磁界が
発生し、これによって本来現像されるべきでない部分に
トナーが付着してしまい、鮮明な画像が得られなくな
る。また特公昭６２−５５１４９号公報に開示されてい
る手段では、磁石ロールに窪みを設けた位置で、スリー
ブ表面での磁界強度が急激に変化する。つまり、図７に
示すように周面に沿って磁界強度の勾配が大きくなり、
このためスリーブ上に形成された磁気ブラシは急激に攪
乱されてトナーの飛散が生じ易いという問題点がある。
また、窪みの寸法や形状により磁界の強度分布が大きく
変化し、このため所定の強度分布が得られるように窪み
をつけるのに高精度の加工技術が必要となり、加工コス
トが増大してしまうという問題もある。

【０００８】本発明は上記の様な問題点を鑑みてなされ
たものであり、その目的は現像領域を広くすることによ
り、画像濃度を高くすることが可能であるとともに、製
造が簡単な現像装置を提供するものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記問題を解決するため
に請求項１に記載の現像装置は、静電潜像保持体と対
向するように設けられ、円周方向に回転駆動される中空
円筒状のスリーブと、このスリーブの内側に固定支持さ
れた円筒状の磁石ロールとからなる現像ロールを備え、
前記スリーブ上に二成分現像剤の磁気ブラシを形成
し、前記スリーブの回転により静電潜像保持体と対向す
る現像領域に二成分現像剤を搬送して静電潜像保持体上
の潜像を可視化する現像装置において、前記磁石ロー
ルは、磁石材料をほぼ円筒状に成形してなり、前記静
電潜像保持体と対向する位置の周面より内部に空洞が設
けられ、該空洞の周辺部が単一の極性に磁化されてい
るものとする。

【００１０】また、請求項２に記載の現像装置は、
静電潜像保持体と対向するように設けられ、円周方向に
回転駆動される中空円筒状のスリーブと、このスリーブ
の内側に固定支持された円筒状の磁石ロールとからなる
現像ロールを備え、前記スリーブ上に二成分現像剤の
磁気ブラシを形成し、前記スリーブの回転により静電潜
像保持体と対向する現像領域に二成分現像剤を搬送して
静電潜像保持体上の潜像を可視化する現像装置におい
て、前記磁石ロールは、磁石材料をほぼ円筒状に成
形してなり、前記静電潜像保持体と対向する位置の周
面より内部に、前記円筒部分を構成する磁石材料より磁
化されにくい材料からなる埋設片を有し、前記埋設片周
辺部が単一の極性に磁化されているものとする。

【００１１】上記請求項１に記載の発明において、磁石
ロールに設けられた空洞は該磁石ロールの軸線と平行に
ほぼ全幅にわたって設けられ、軸線方向に等しい断面を
有するものである。また、空洞の断面形状は円形、矩
形、長円形等適宜設計が可能である。上記空洞の周辺部
の単一の極性に磁化される範囲は現像磁極として必要な
範囲である。

【００１２】請求項２に記載の発明において、埋設片は
上記空洞と同様に円筒部の軸線と平行に均一な断面でほ
ぼ全幅にわたって設けられる。また、この埋設片は円筒
部を構成する材料より磁化されにくい材料からなる必要
がある。ここで、磁化されにくい材料とは、磁化率の低
い材料を意味し、たとえば粉状の磁性体を含む材料を固
化したものでもよく、磁性粉の混合率を低くすることに
よって円筒部を構成する材料より磁化されにくくするこ
とができる。また、金属片、合成樹脂などの非磁性体片
を選択することもできる。

【００１３】

【作用】請求項１に記載の現像装置によれば磁石ロール
の前記静電潜像保持体と対向する位置に磁極を有し、こ
の位置の周面より内部に空洞を有しているので、スリー
ブの表面で形成される磁界強度分布は、例えば図２の実
線Ｂで示される様に複数のピークを形成し、磁界強度の
ピークが単一の場合（図２中に破線Ａで示す）に比べて
現像領域を広くすることができる。また磁界強度のピー
クとピークの間に磁界の弱い部分があるため、ここで一
時的に磁気ブラシが攪乱される。したがって、すでに現
像で穂先付近に付着したトナーを消費した磁気ブラシも
磁性キャリアの連鎖が組み替えられ、磁気ブラシの根元
付近にあるトナーも現像に寄与することになって十分な
画像濃度が得られる。さらに、磁石ロールの周面に窪み
を設けた場合に比べ、磁界強度の分布が緩やかな勾配と
なり、軸ブラシが急激に攪乱されることによるトナー飛
散が防止される。

【００１４】請求項２に記載の現像装置によれば、上記
磁石ロールの前記静電潜像保持体と対向する位置に、前
記円筒部を構成する材料よりも磁化されにくい材料から
なる埋設片を有しているので、上記請求項１に記載の現
像装置と同様に作用するとともに、製造工程で埋設片を
埋め込んで一体とすることができ、切削工程等が不要で
製造工程が簡略化される。また埋設片を磁石ロールの静
電潜像保持体と対向する位置に配設しているので、埋設
片の寸法、位置、形状や埋設片と円筒部の材質、またこ
れらの組み合わせを変えることにより、容易に所定の強
度分布を有する磁界を得ることができる。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の実施例を図に基づいて説明す
る。図１は請求項１に記載の発明の一実施例である現像
装置を示す概略構成図である。この現像装置１は、表面
に帯電電位の差による静電潜像を形成することができる
静電潜像保持体４０と対向して設けられており、ハウジ
ング２内に、静電潜像保持体４０に近接して対向し表面
に現像剤を吸着して搬送することができる円筒状の現像
ロール１５と、現像ロール１５上の現像剤量を規制する
現像剤規制部材４とを有している。また、ハウジング２
内には、前記現像ロール１５の軸方向に沿って第１の攪
拌室７と、第２の攪拌室８とが設けられており、第１の
攪拌室７内及び第２の攪拌室８内にはそれぞれ現像剤を
攪拌しながら搬送する第１のオーガー５及び第２のオー
ガー６が備えられている。

【００１６】上記静電潜像保持体４０は表面に高分子化
合物からなる感光体（ｏｐｃ感光体）を有しており、一
旦一様に帯電させ画像部分を露光して静電潜像を形成で
きるものである。上記現像ロール１５は、周方向に複数
の磁極を有する磁石ロール１１と、この周囲で回転自在
に支持された非磁性の中空円筒状のスリーブ１０からな
るものである。上記磁石ロール１１は、粉状のフェライ
トを結合剤である合成樹脂材料に混合したものによって
円筒状に形成され、静電潜像保持体と対向する位置の周
面より内側に空洞１２が設けられている。この空洞１２
は磁石ロール１１の軸線と垂直な断面において円形をな
して軸線方向に均一な形状および寸法となっており、こ
の空洞１２の周辺部は単一の極性に磁化されて現像磁極
となっている。また磁石ロール１１は隣接する磁極間で
形成される磁界によって磁性キャリアとトナーを混合し
た二成分現像剤の磁気ブラシをスリーブ１０の表面に形
成する様になっており、スリーブ１０は回転することに
より、上記磁気ブラシを現像領域に搬送できる。このよ
うな現像ロール１５は静電潜像保持体４０と近接して配
置され、互いの表面の近接した部分が現像領域となる。

【００１７】上記現像剤規制部材４は一端がスリーブ１
０の表面に近接する様に突き出して取りつけられてお
り、スリーブ１０の表面に吸着されている現像剤量を規
制し均一な現像剤の層を形成するものである。前記第１
の攪拌室７は現像ロール１５に面する位置において現像
ロール１５とほぼ平行に設けられており、第１のオーガ
ー５の回転によって現像剤を現像ロール１５に供給する
事ができるようになっている。第２の攪拌室８は第１の
攪拌室７と現像ロール軸方向の両端部で連通しており、
第２のオーガー６は第１のオーガー５と逆方向に現像剤
を搬送するものである。

【００１８】上記のような現像装置では、現像剤が第１
の攪拌室７及び第２の攪拌室８内を循環するように搬送
され、磁性キャリアとトナーとが充分に攪拌される。こ
れにより、トナーに十分な電荷が付与され、現像ロール
１５の表面に供給される。現像ロール１５に供給された
現像剤は、磁石ロール１１の磁界により、スリーブ１０
上で磁気ブラシを形成する。この磁気ブラシはスリーブ
１０の回転により搬送され、現像剤規制部材４によって
現像剤量が規制された後、現像領域へ送られる。現像領
域では画像部に対してはトナーが静電潜像保持体４０に
転移し、現像が行われる。

【００１９】本実施例において、磁石ロール１１の静電
潜像保持体４０と対向する位置には、その周面より内部
に空洞１２が設けられているので、空洞１２のある位置
で磁界強度が小さくなり、現像領域で磁界強度の分布は
複数のピークを持つことになる。すなわち、従来から用
いられている一般的な円筒形状の磁石ロールの現像磁極
での磁界強度分布は図２中の破線Ａで示されるようにひ
とつのピークを持つものであるのに対し、本実施例では
磁界の強度分布が図２中の実線Ｂで示されるような二つ
のピークを持った形となる。従って、現像ロールが静電
潜像保持体４０と対向する位置では図３（ａ）に示され
るような磁力線が形成され、現像に適した強度を有する
磁界を従来のものより広範囲で形成させることが可能と
なる。その結果、図３（ｂ）に示すような磁気ブラシが
形成され、磁気ブラシと静電潜像保持体との接触幅が広
くなり現像領域を広くすることができる。

【００２０】また、現像領域内で、磁界強度分布は二つ
の大きなピークを持つ一方で、その中央部では磁界の弱
い部分があるため、この部分から両側のピーク側に向け
て磁界の勾配が生じる。従ってスリーブ１０上の磁気ブ
ラシがこの磁界の弱い部分を通過する時に一時的に崩れ
［図３（ｂ）中に符号Ｃで示す部分］、すでに現像で穂
先付近に付着したトナーを消費した磁気ブラシが撹乱さ
れるため、穂先付近以外に付着しているトナーも現像に
寄与することが可能となり、画像濃度は一層向上する。
なお、このとき磁界強度分布の二つのピーク間の勾配は
図７に示す従来例（特公昭６２−５５１４９号）より緩
やかとなり、急激な磁気ブラシの攪乱によるトナー飛散
は生じない。

【００２１】次に上記現像装置の製造方法の一例を説明
する。まず、円形断面を有する棒状片を磁石ロール形成
のためのほぼ円筒状型内に配置する。この棒状片は空洞
１２の大きさに対応した断面形状を有しており、現像磁
極が設けられる所定位置に固定し、型内のその他の部分
に粉状フェライトを結合剤である樹脂に混合した材料を
充填してほぼ円筒状の磁性材を成型する。

【００２２】その後、棒状片を抜き取り、図４に示すよ
うにほぼ円筒状の磁性材の周面外側から複数の着磁翼５
１を接近させ、円筒状に成型された材料の周方向に添っ
て複数の磁極が軸線方向に一様に形成されるように着磁
する。このとき空洞１２の周辺部がひとつの磁極を形成
するように磁化する。このように磁化されると空洞１２
の部分が磁化されないために、磁石ロールとしたときに
空洞のある位置を挟んで磁界強度が２つのピークを有す
る。したがって、このような磁石ロールを中空円筒状の
スリーブ内に配置すると、図２の実線Ｂのような磁界強
度の分布を現像ロール表面のスリーフ１０上に形成する
ことができる。

【００２３】なお、着磁する工程は棒状片を抜き取る前
に行なってもよいし、円筒状に成型する樹脂材料が硬化
する前に行うこともできる。樹脂材料が硬化する前に着
磁する場合にはフェライト粉が未硬化の樹脂内で磁力線
の方向に向きが整えられ、強く磁化することができる。
上記のようにして得られた現像ロールを現像装置のハウ
ジング内に配設し、現像装置を組み立てる。現像装置を
製造するためのその他の工程は従来の方法を用いること
ができる。

【００２４】上記実施例において、空洞の断面形状は円
形に限定されず、矩形や図５に示されるような半径方向
に長い形状であっても、本発明の現像装置に必要な二つ
のピークを有する磁力線の分布が得られる。さらに、空
洞の形状、大きさ、材質により二つのピークの高さ、二
つのピークの幅、落ち込みの大きさを自由に設定するこ
とができるとともに、空洞の数により自由にピーク数も
選択することができる。

【００２５】その他、磁石ロールは、型内に棒状片を配
置し、型内のその他の部分に粉状フェライトと結合剤と
を混合した材料を充填した後、燒結して円筒状に成型し
たもなどであってもよい。

【００２６】図６は請求項２に記載の発明の一実施例で
ある現像装置を示す概略構成図である。この現像装置１
０１は、図１に示す現像装置と同じハウジング１０２、
現像剤規制部材１０４、攪拌室１０７、１０８、オーガ
ー１０５、１０６を備えている。ただし、この現像装置
１０１では磁石ロール１１１が、静電潜像保持体４０と
対向する位置の周面より内部に埋設片１１２を有してい
る。この磁石ロール１１１は、粉状のフェライトを結合
剤である合成樹脂材料に混合したもので形成され、埋設
片１１２も同様にフェライト粉を含む合成樹脂である
が、磁石ロールよりも磁化されにくくなるようにフェラ
イト粉の量が調整されている。なお、スリーブ１１０は
図１に示す実施例と同じものである。

【００２７】このような現像装置１０１では、磁石ロー
ル１１１の静電潜像保持体４０と対向する位置に埋設片
１１２が配されており、この周辺部分が現像磁極となっ
ているが、埋設片１１２はその回りの磁石ロールを構成
する材料より磁化されにくいので、埋設片１１２のある
位置で磁界強度が小さくなり、現像領域で磁界強度の分
布は複数のピークを持つ。したがって図１に示す現像装
置と同様に現像領域が広くなり、トナーの飛散等を生じ
ることなく、高濃度の画像が得られる。さらに、本実施
例のように磁石ロールが埋設片を有することにより、埋
設片の形状、大きさの他、材質を選択してスリーブ表面
付近の磁界強度の分布を調整することができる。なお、
本実施例で用いる磁石ロールは、図１に示す実施例の磁
石ロールと同様に、埋設片を型内に配置し、その他の部
分に磁石材料を充填して埋設片が一体となったほぼ円筒
状の磁石ロールを成型することができる。このような方
法によれば、後加工で表面を切削することにより凹部を
設ける従来の方法に比べ製造時間の短縮が図られ、製造
コストが低減される。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る現像
装置では、磁石ロールの静電潜像保持体と対向する位置
に、空洞もしくは円筒部を構成する材料より磁化されに
くい材料からなる埋設片を有し、かつ空洞もしくは埋設
片の周辺部が現像磁極となるように単一の極性に磁化さ
れているので、現像ロールの静電潜像保持体と対向する
位置では、磁界強度分布が複数のピークを形成する。こ
のため現像領域を広くすることができ、またピークとピ
ークの間で、磁気ブラシが撹乱及び再編成されることに
より、現像濃度を高くすることが可能となる。

【００２９】従って、現像ロールを高速で回転させるこ
となく現像濃度を上げることができるため、一層高画質
の画像を得るために粒径の小さいトナーを使用しても、
かぶりやトナーの飛散による機内汚れを生じることなく
優れた画像が得られる。また、空洞もしくは埋設片の大
きさや位置、埋設片の材質などを適宜選択することによ
って、現像領域における磁界強度のピークの大きさや間
隔なども容易に調節できるため、これらの現像装置はコ
ストを上げることなく製造できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１に記載の発明の一実施例である現像装
置を示す概略構成図である。

【図２】上記図１に示す現像装置の現像領域における磁
界強度の分布を示す図である。

【図３】上記図１に示す現像装置の現像領域における磁
力線の分布及び磁気ブラシの形成状態を示す図である。

【図４】前記図１に示す現像装置の製造工程において、
磁石ロールに着磁する状態を示す図である。

【図５】請求項１に記載の発明の他の実施例である現像
装置の磁石ロールを示す部分拡大図である。

【図６】請求項２に記載の発明の一実施例である現像装
置を示す概略構成図である。

【図７】従来の現像装置であって現像領域で磁界強度が
二つのピークを有するものの磁界強度の分布を示す図で
ある。

【図８】従来の現像装置の現像領域における磁力線分布
を示す図である。

【図９】従来の現像装置の現像領域に形成される磁気ブ
ラシの形成状態を示す図である。

【符号の説明】

１、１０１現像装置２、１０２ハウジング４、１０４現像剤規制部材５、１０５第１のオーガー６、１０６第２のオーガー７、１０７第１の撹拌室８、１０８第２の撹拌室１０、３０、１１０スリーブ１１、３１、１１１磁石ロール１２、３２空洞１５、１１５現像ロール４０静電潜像保持体６３磁気ブラシ１１２埋設片

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G03G 15/08 - 15/09 H01F 7/02

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】静電潜像保持体と対向するように設け
られ、円周方向に回転駆動される中空円筒状のスリーブ
と、このスリーブの内側に固定支持された円筒状の磁石
ロールとからなる現像ロールを備え、前記スリーブ上に二成分現像剤の磁気ブラシを形成し、
前記スリーブの回転により静電潜像保持体と対向する現
像領域に二成分現像剤を搬送して静電潜像保持体上の潜
像を可視化する現像装置において、前記磁石ロールは、磁石材料をほぼ円筒状に成形してなり、前記静電潜像保持体と対向する位置の周面より内部に空
洞が設けられ、該空洞の周辺部が単一の極性に磁化されていることを特
徴とする現像装置。
【請求項２】静電潜像保持体と対向するように設け
られ、円周方向に回転駆動される中空円筒状のスリーブ
と、このスリーブの内側に固定支持された円筒状の磁石
ロールとからなる現像ロールを備え、前記スリーブ上に二成分現像剤の磁気ブラシを形成し、
前記スリーブの回転により静電潜像保持体と対向する現
像領域に二成分現像剤を搬送して静電潜像保持体上の潜
像を可視化する現像装置において、前記磁石ロールは、磁石材料をほぼ円筒状に成形してなり、前記静電潜像保持体と対向する位置の周面より内部に、
前記円筒部分を構成する磁石材料より磁化されにくい材
料からなる埋設片を有し、前記埋設片周辺部が単一の極性に磁化されていることを
特徴とする現像装置。