JPH0194369A - 現像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は電子複写装置に用いられる現像装置の技術分野
において利用され、特に画像記録形成用の表示装置、プ
リンタ、ファクシミリ電子写真装この種々の装置に適用
可ず砒な現像装置に関する。

（従来の技術及び問題点） 回転可使な非磁性体からなる円筒状の現像剤担持体の内
部に固定された磁界発生手段を配し、該現像剤担持体上
に上記磁界発生手段による磁気力によって保持されなが
ら現像部方向に搬送される現像剤を、ゴム薄板等による
接触圧によって所定の層厚に規制した後、該現像部で静
電潜像担持体に移行せしめて該像担持体上の静電潜像を
現像する現像装置が知られている。

この種の装置では、現像剤担持体はその回転により現像
部通過後に現像剤容器内の現像剤を再び磁気力によって
保持して上記現像部に搬送することとなる。その際、現
像部に到るまでの間、現像剤の保持を確実なものとする
には、現像剤担持体の全周囲、少なくとも現像剤容器か
ら現像部に到る範囲で磁界域を形成せねばならない。

そこで、従来通常の場合、磁界発生手段を四極あるいは
それ以上の多極のものとしていた。そのため高価なもの
となっていた。現像剤担持体を小径にすれば、当然磁界
発生手段も小径となり８ｉ数を減らすことかできる。し
かし単なる小径化による極数の減少を行なっても磁気力
か低下してしまい、そのため現像剤の搬送性か悪くなり
たり、またカブリなどの現象が生してしまう。

以−１；のように、多極性磁石ローラな用いる従来の現
像装置ては、良質な画像を得るための十分な磁気力を発
生ずるため、ある程度以上径の大きい磁界発生手段を用
いるか、少極数の場合には、磁気力かきわめて強い高価
な磁石を用いた磁界発生手段とするしかなく、小型て安
価な現像装置を製造する上て大きな問題点かあった。

（問題点を解決するための丁段） 本発明の目的は、上述のごとくの多極性磁界発生手段を
もつ現像装置の問題点を解決し、二極性の磁界発生手段
によって小型てしかも安価、かつ良好な画像を得られる
現像装置を提供することにある。

本発明は、上記目的の達成のために、 内部空間に固定配置された磁界発生手段の磁気力により
現像剤を表面にて搬送する回転可能な現像剤担持体を、
磁性を有する一成分系の現像剤が収容せられている現像
剤容器の前部開口より一部突出するように該容器内に配
し、上記現像剤担持体の上記突出部分を静電潜像担持体
に近接もしくは接触させて該現像剤層り体と静電潜像担
持体とを平行設置した現像装置において、 現像剤担持体は、５ミリメートル以上２５ミリメートル
以下の円筒外径をなし、 上記磁界発生手段は周囲の二位置に磁極を有し、一極は
上記静電潜像担持体に対向する位置に、他極は現像剤容
器の内部空間の位置に配され、 上記現像剤容器の開口における、現像剤担持体の出口側
部分に、該現像剤担持体の表面上の現像剤層の厚さを規
制する規制部材を備え、規制後の現像剤塗布層における
、単位グラム当りの電荷量を３マイクロクーロ〉以上１
５マイクロクーロン以下とし、単位平方センチメートル
当りの塗布型にを０．５ミリグラム以−ヒ３ミリグラム
以下とし、さらに単位グラム当りの電荷量と単位平方セ
ンチメートル当りの塗布重量の積か１０の９乗分の４．
５ないし１５のそれぞれ範囲を満足するように設定され
ている、 ことにより構成される。

（実施例） 以下、添付図面により本発明の一実施例について説明す
る。

第１図は、本発明の最も好ましい一実施例による現像装
置を示したものである。本実施例による現像装置は、カ
ールソン電子写真法を用いた現像装置を例にとって説明
することとし、その全体構成は既に周知であるので、本
発明に係る静電潜像担持体たる感光体ドラムと、該感光
体ドラムの外周部近傍に設けられている現像器等につい
て詳細に図示し、カールソンプロセスにおける一次帯電
手段、露光手段、クリーニング手段等の図示は省略した
。

第１図において、静電潜像担持体すなわち感光体ドラム
ｌは、矢印六方向に回転自在に軸支されており、該感光
体ドラムｌの外縁部近傍には現像器か配設されている。

上記感光体ドラムｌの表層の感光体には、例えば叶Ｃ等
の公知のものが使用されており、上記感光体上には、既
に公知となっている帯電手段及び画像露光手段等によっ
て静電潜像が形成されるようになっている。

現像器は、前面に開口４ａが設けられ内部に、磁性を有
する一成分系の現像剤を収容せる現像剤容器４を有し、
感光体ドラムｌに間隙をもって上記現像剤容器４から一
部突出配置されて上記開口に臨んだ回転自在な現像剤担
持体たる現像スリーブ２と、例えばウレタンゴム等の非
磁性薄板からなり弾力をもって該現像スリーブ２と接触
もしくは非接触の規制部材５を有し、さらに上記現像ス
リープ２内には、二つの磁極３ａ、　３ｂをもつ磁界発
生手段としてのマグネットロール３が固定配置されてい
る。かかる二極のマクネットロールは、複数の磁石を張
り合せて造るような多極性マグネットロールとは違い、
単一の磁石から造ることができるのて、製造力υ：！：
）容易てあり、磁極て発揮される磁気力か、同径の多極
性マグネットロールの磁極て発揮される磁気力に比べて
非常に強い。

」；記のことくの現像スリーブ２は、矢印Ｂ方向（反時
計方向）に回転し、上記マグネットロール３の磁力によ
って上記現像スリーブ２の表面に一成分系の現像剤か付
着し、現像器の外部に向け、すなわち現像領域へ搬出す
るようになっている。

なお、本実施例では、現像スリーブと感光体ドラムとの
間に所定間隙が設定されている例で説明しているか、両
者が接触している場合、いわゆる弾性現像スリーブを用
いたときにも適用可能である。

上記現像スリーブ２には、現像バイアス′を源か接続さ
れている。すなわち、直流成分が重畳されている交互電
界を上記現像スリーブ２と静電潜像担持体の少なくとも
画像部との間に形成することによって、該現像スリーブ
２の上記感光体トラム１の外周面と近接対向している現
像部位（領域）に拘束されている上記現像剤を上記感光
体ドラムｌ上に移行せしめ、該感光体ドラムｌ上に形成
されている静電潜像を現像するように構成されている。

次に、現像スリーブ２内に固定配置されている磁界発生
手段たるマグネットロール、特にその磁極位置について
説明する。

マグネットロール３の二つの極３ａ、　３ｂのうち３ｂ
は、感光体ドラムｌとの最近接部たる現像部に位置して
いるか、３ａは現像剤容器４の開口４ａに位置している
。すなわち１両極３ａ、　３ｂは、マクネットロール３
の中心を挟んで反対側に位置しているが、好ましくはマ
グネットロール３のほぼ一直径線上に位置していること
である。こうすることにより、両磁極による磁界範囲は
最大限有効に活かされ、現像スリーブ２には十分なる現
像剤が付着されることとなる。仮に、上記磁極３ａが容
器４の開口４ａ内にない場合には、現像スリーブに付着
する現像剤の量が不足してしまい、現像時に画像ムラ等
を起こす原因となってしまう。

しかし、上記のような二極性のマクネットロール３を従
来のごとくの比較的大径のものに採用しても、その現像
装置には、現像剤の搬送性が悪化する傾向を示す。なぜ
なら、従来は、多極性のマグネットロールを採用するこ
とにより、現像部に対する磁極以外に、現像剤の搬送性
に寄与する磁極が複数存在するのに対し、上記二極性マ
グネットロールでは、それに相当する磁極か一つしかな
いからである。

しかし、この問題点も上記現像スリーブ２の径を小さく
すれば、二極のマグネットロール３であっても十分現像
剤が搬送されて良質な画像が得られることが判明した。

この点が本発明の特徴の一つである。特に、現像スリー
ブの外径が５〜２Ｓａ＋ｍにおいて優れていることか確
認された。

また、本実施例では、層厚の規制後の現像スリーブ２上
の現像剤について、その単位グラム当りの電荷量なＱ（
クーロン）そして単位平方センチメートル当りの塗布重
量をＧ（グラム）とした場合、 ４．５Ｘ　１０−’≦Ｇ−Ｑ≦１５Ｘ　１０−’（Ｃｏ
ｕｌ／ｃｍ２）　（１）３　Ｘ　１０−’≦　Ｑ　≦１
５ｘ　１０−’（Ｃｏｕｌ／ｇ）　　　（２）０．５ｘ
　１０−３≦　Ｇ　≦３　Ｘ　１０−’（ｇ／ｃｍ２）
　　　　（：ｌ）なる条件を設定した。

ここで、上記条件設定について詳述しておく。

第２図は、第１図に示した現像装置を用いて現像スリー
ブ上の一成分系の磁性現像剤の塗布層の単位面請出りの
重量Ｇ　（ｇ／ｃｍ２）と同じく単位重量当りの電荷ｊ
ｉ（Ｃｏｕｌ／ｇ）とを測定したグラフである。

曲線Ｉは黒カートリッジで使用した現像剤を外径１０ｍ
ｍの現像スリーブを用いたものである。

規制部材としては、ゴム硬度６５″のウレタンゴム板を
現像スリーブに対して腹当り接触させた。

ただし、ここで規制部材は必ずしも現像スリーブに接触
させる必要はない。要はいづれの場合においても、上記
Ｑ、Ｇ、Ｇ−Ｑの相関関係が問題となる。

第２図において、現像剤の摩擦条件を変えることにより
Ｑを変化せしめ、現像剤容器に指向する磁石の強度を変
えることによりＧを変化せしめ、そして両者の積すなわ
ちＧ−Ｑ値を各種選択した曲線Ｉ、ＩＩ、ＩＩＩが描か
れている。したかって、一つのＧ−Ｑ値を示す曲線、例
えば曲線Ｉにおいて、Ｑが増大すればＧが減少し、また
Ｑが減少すればＧか増大し、常にＧ−Ｑが一定値となる
関係にある。

ところで、上記ＱとＧは次の方法によって測定されたも
のである。Ｑについては、一般的に用いられる吸引式フ
ァラデーゲージ法の変形であり、規制部材通過後の現像
スリーブ表面の現像剤層を吸引手段により現像スリーブ
表面から剥離させこれを所定のファラデーゲージ用のセ
ルに補集する。補集された現像剤による誘起電荷量をエ
レクトロメーター等で測定し電荷量Ｑを得る。一方、Ｇ
については上記ファラデーゲージ用のセルに補集された
重量を電子天秤等で測定する。また、現像スリーブ上の
吸引部の面積を測定し、単位当りの塗布量を得る。

上述のような関係にあるＱ、Ｇ、Ｇ−Ｑを、現像器構成
要素の条件を変えることによって得られたＧ−Ｑ座標上
での各場合について、複写画像を評価した。なお、現像
法は、後述するいわゆるジャンピング現象法によった。

先ず、複写画像の地力ブリ及びラインの現像性（現像に
よる飛び散り）現象については、現像スリーブ上の現像
剤塗布層の帯電電荷量が小さいとき発生しやすく、Ｇよ
りＱに大きく依存し、Ｑ≦３ｘｌ口′″’Ｇｏｕ　Ｉ／
ｇでは目立って増加することが判明した。

また、現像スリーブ上の塗布層の摩擦帯電電荷量の増大
は、現像スリーブ上への現像剤の付着力増大を生し現像
性を低下させ、その結果画像濃度か薄くなる。本発明に
おいては、現像器の連続使用また低温環境下での耐久テ
ストも含めてＱ≧１５Ｘ　１０−’Ｃｏｕｌ／ｇでは、
上記画像濃度が淡くなる現象が生じやすいということが
判かった。また、Ｑを増加させる方法として、弾性体の
規制圧を増加させると、弾性体と現像スリーブとの接触
部の現像剤に異常な圧力か加わり現像剤の凝集を発生さ
せ、現像スリーブ上の塗布層にスジムラを発生して好ま
しくない。

次に、複写画像の最高濃度（Ｄ■ａｘと称す）及びライ
ンのつぶれはＱよりもＧに大きく依存する。

すなわち、Ｇ≦０．５　Ｘ　１０−’ｇ／ｃｍ２ではＤ
ｔａａｘは十分とれず、上述の適正範囲のＱが得られて
いてもコピー濃度は淡い。現像スリーブを感光体ドラム
の移動速度よりも数倍以上速く回転させて現像剤の供給
量を増加させないと濃度は濃くならない。逆に、Ｇ≧３
　Ｘ　１０−３ｇ／ｃｍまたと、コピー濃度は十分とれ
るがラインのつぶれが目立ってくる。また、カブリ、飛
散などもトナー層が厚くなるのて現像スリーブへのトナ
ー付着力が低下し増加傾向が出てくる。この場合も感光
体ドラムの移動速度よりも現像スリーブの回転を極端に
遅くすればラインのつぶれか目立ちにくくなるが、前述
の場合も含めて感光体ドラムの移動速度と大きく違う現
像スリーブの回転速度に設定することは本発明の現像器
構成上、画質上「はきよせ」などの現象を目立ちやすく
して好ましいことではない。

以上の結果から、本発明において、Ｇ及びＱについての
それぞれの範囲は ３Ｘ　　１０−６≦Ｑ≦１５　ｘ　　１６−’（Ｃｏｏ
ｌ／ｇ）０．５　Ｘ　　１０−”≦Ｇ≦３×ｌロー″（
ｇ／ｃｍ２）が適正であり、好ましくは ４Ｘ　１０−１″≦Ｑ≦１２　ｘ　　１Ｏ−６（Ｃｏｕ
ｌ／ｇ）ＩＸＩＯ’−’≦Ｇ≦２．５　ｘ　１０−’（
ｇ／ｃｍ２）の場合、さらに良好な画質を得られる。

次に、ＧとＱの積の値、すなわちＧ−Ｑ特性についてみ
ると、第２図における曲線ＩＩで示されるＧ−Ｑ　＝　
４．５　Ｘ　１Ｏ−９（Ｇｏｕｔ／ｃｍ２）よりもＧ−
Ｑの値か小さいと前述のように画質上不利になることは
勿論、小径スリーブでの磁力低下自体による現像剤の搬
送性も悪くなり、現像器からの現像剤の飛散、漏れなど
も生じやすくなったり、現像スリーブへの現像剤の塗布
が現像スリーブ−回転では飽和せず、いわゆるネガ・ス
リーブ・ゴーストを発生する。かくして、本発明に係る
現像器構成においては Ｇ−Ｑ≧４．５　ｘ　　１Ｏ−９（Ｃｏｕｌ／ｃｍ２）
か必要であることが判明した。上記曲線■は、下限特性
として、直径５■の現像スリーブを用い得られたもので
ある。

次に、Ｇ−Ｑの上限特性を、直径２５ｍｍの現像スリー
ブを用いて得た。その結果、第２図の曲線■で示される
Ｇ　−Ｑ　＝　１５ｘ　１０−’（Ｃｏｕｌ／ａｍ２）
よりもＧ−Ｑの値が大きいと前述のように画質上不利に
なる。したがって、本発明に係る現像器構成においては Ｇ−Ｑ≦Ｉｓ　Ｘ　　１Ｏ−９（Ｃ：ｏｕｌ／ｃｍ２）
か必要であることが判明した。

以上から、Ｇ、Ｑ、Ｇ−Ｑの値は既述した（１）、（２
）、（３）式の範囲が適正という結論を得た。

第２図では斜線で示される範囲である。

さらには、本実施例装鐙を他の従来のものと比較しつつ
、その画像階調性についても実験を行なったので、その
結果を第３図を参照して示すこととする。

第３図は、現像スリーブに印加した直流成分電圧値を差
し引いたドラムの表面電圧値（以下ＳＤバイアスと略記
）を横軸に、コピー後の画像濃度値りをマクベスＲＤ５
１４　（登録商標）を用いて反射濃度を測定した結果を
縦軸に、現像スリーブの外径をパラメータとして示した
ものである。なお、この実験においては、現像はジャン
ピング現像法を用いて行なった。

ジャンピング現像法とは、現像スリーブと感光ドラムと
の間隔を、例えば本例では約３００川層に保ち、現像ス
リーブと感光体ドラムとの間に、−２５０Ｖ　（７）直
流ニ１．３ＫＶ　”ｔ’　１．５ＫＨ，（７）交流バイ
アスを重畳することにより、現像剤である例えば−成分
磁性トナーを現像スリーブから感光体ドラム上の静電潜
像へと飛ばして現像する方式である。

第３図に示された各曲線についての実験条件は以下の通
りである。

曲線Ｉ：現像スリーブの外径が３２履層であり、その内
空間には、該現像スリーブ表面上で １０００Ｇ　（ガウス）の外部磁場を発する四極のマク
ネットロールが固定されてい る。

曲線■：現像スリーブの外径が２０ｍｍであり、その内
空間には、該現像スリーブ表面上で ８００　Ｇ　（ガウス）の外部磁場を発する四極のマグ
ネットロールが固定されてい る。

曲線■：現像スリーブの外径が１０ｍｍであり、その内
空間には、該現像スリーブ表面上で ５００　Ｇ　（ガウス）の外部磁場を発する四極のマグ
ネットロールが固定されてい る。

破曲線■：現像スリーブの外体が１０−一であり、その
内空間には、該現像スリーブ表面上で７５０　Ｇ　（ガ
ウス）の外部磁場を発する二極のマグネットロールが固
定されてい る。

すなわち、曲線Ｉ〜頂が従来の多極（四極）のマクネッ
トロールを用いたもので、破曲線■が本実施例の二極の
マグネットロールな用いた現像装置についての実験結果
である。

第３図の結果から、 ■　ＳＤバイアスがＯｖにおいて、曲線■は他の曲線と
比べ濃度が高い。

■　曲線■と破曲線■は他の曲線に比べて緩やかである
。

という点が明らかに言える。

上記■の現象は、いわゆるカブリであり、曲線■での画
質においては、コピー画像の白地部分に現像剤の付着か
目立ってきて、使用上問題がある。

また上記＠の現像は、階調性の良さを表わすものである
。曲線の立ち上がりが急であればある程、画像の階調性
か出しにくいわけで、これに対して故国における破曲線
■は、傾きが緩やかであり１画像の階調を出すのに優れ
ているといえる。

以上の実験結果から総合して、曲線■の場合には、飛散
やカブリかな（、Ｄｍａｘが十分に出る上にムラもなく
階調性にも非常に富んだ画像が得られると緒言できる。

なお、この傾向は現像スリーブの外径が５〜２５ｔｗの
範囲でも同様であることも確認された。

さらに、本発明実施例では、弾力性を有する非磁性薄板
５をその一面が現像スリーブに接触するように設けてお
り、間隔をもって配された規制部材の場合に比して現像
剤容器開口部を広くする構成をとることができ、現像器
構成の設計仕様範囲を広げることができる。その結果、
規制部材までの現像スリーブ上の現像剤の搬送距離も十
分とることができるため、現像剤の摩擦帯電付与も十分
かつ安定したものとなる。

本発明は、上述した実施例にもとづいたような、非磁性
薄板の接触の形態か現像スリーブの回転方向に対して従
方向である場合の他に、現像スリーブの回転方向に対し
て逆方向に接触している場合でも適用できる。第４図は
、このような現像スリーブの回転方向に対して逆方向に
非磁性薄板を接触させた一実施例である。この実施例に
おいても、非磁性薄板の接触の形態をスリーブの回転方
向に対して従方向である場合と同様な効果を示し、飛散
やカブリかなく、Ｄｍａｘも十分に出るうえにムラもな
く階調性にも非常に富んだ画像が得られる。

また、上記非磁性薄板は、りん青銅やステンレス鋼の薄
板を用いたり、またこれらに現像スリーブとの接触部に
ゴムを固着したものとしてもよい。

（発明の効果） 以上のごとく、本発明によれば、磁界発生手段として、
径が大きなもしくは高価なマグネットロールを用いるこ
となく、小径の二極マグネットロールを使うことにより
、飛散やカブリのない階調性の優れた画像を得られるた
けでなく、現像部と逆側の位置に現像剤取込みの磁極を
配置することとなり、二極マグネットロールの磁気力を
最大限有効に生かした現像剤供給が行なわれて、さらに
ムラの全くない良好な画像を得ることかできる現像装置
を提供できる。しかも装置全体の小型化に貢献する。ま
た、現像剤収納容器の開口部に、現像スリーブ内のマグ
ネットロールの一つの磁極を配置しているため、該磁極
に対して規制部を配置する方法よりも該開口部を十分広
くとることができ、現像器設計上の自由度がとれる。そ
の結果、現像剤への摩擦帯重付ケム安定する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の概要構成を示す縦断面図、
第２図は第１図装置によるＱ、Ｇ、Ｇ・Ｑについての実
験結果を示す図、第３図は第１図装置による画像階調性
に関しての実施結果を従来のものと比較して示す図、第
４図は本発明の他の実施例の概要構成を示す縦断面図で
ある。 ■・・・・・・・・・静電潜像担持体（感光体ドラム）
２・・・・・・・・・現像剤担持体（現像スリーブ）３
・・・・・・・・・磁界発生手段（マクネ・ントロール
）：ｌａ、：ｌｂ・・・磁極 ４・・・・・・・・・現像剤容器 ４ａ・・・・・・・・・開口 ５・・・・・・・・・規制部材 特許出願人　　　　　　　　キャノン株式会社代　理　
人　　　弁理士　　藤　　岡　　　徹第　　１　　図 第　　２　　図 Ｇ（Ｘ１０ｇ肩） 第　　３　　図 感光体ドラムの表面電圧　（Ｖ） 第　　４　　図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）内部空間に固定配置された磁界発生手段の磁気力
   により現像剤を表面にて搬送する回転可能な現像剤担持
   体を、磁性を有する一成分系の現像剤が収容せられてい
   る現像剤容器の前部開口より一部突出するように該容器
   内に配し、上記現像剤担持体の上記突出部分を静電潜像
   担持体に近接もしくは接触させて該現像剤担持体と静電
   潜像担持体とを平行設置した現像装置において、 現像剤担持体は、５ミリメートル以上２５ミリメートル
   以下の円筒外径をなし、 上記磁界発生手段は周囲の二位置に磁極を有し、一極は
   上記静電潜像担持体に対向する位置に、他極は現像剤容
   器の内部空間の位置に配され、 上記現像剤容器の開口における、現像剤担持体の出口側
   部分に、該現像剤担持体の表面上の現像剤塗布層の厚さ
   を規制する規制部材を備え、規制後の現像剤塗布層にお
   ける、単位グラム当りの電荷量を３マイクロクーロン以
   上１５マイクロクーロン以下とし、単位平方センチメー
   トル当りの塗布重量を０．５ミリグラム以上３ミリグラ
   ム以下とし、さらに単位グラム当りの電荷量と単位平方
   センチメートル当りの塗布重量の積が１０の９乗分の４
   ．５ないし１５のそれぞれの範囲を満足するように設定
   されている、 ことを特徴とする現像装置。
2. （２）磁界発生手段の二極は、現像剤担持体のほぼ一直
   径線の上に位置していることを特徴とする特許請求の範
   囲第（１）項記載の現像装置。
3. （３）規制部材は、弾力を有する非磁性薄板で形成され
   ていることを特徴とする特許請求の範囲第（１）項記載
   の現像装置。