JPH0466511B2

JPH0466511B2 -

Info

Publication number: JPH0466511B2
Application number: JP25162887A
Authority: JP
Inventors: Hatsuo Tajima; Takahiro Kubo
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1987-10-07
Filing date: 1987-10-07
Publication date: 1992-10-23
Also published as: JPH0194369A

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、フアクシミリ電子写真装
置の種々の装置に適用可能な現像装置に関する。

（従来の技術及び問題点）回転可能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
によつ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つて所定
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
磁気力によつ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つていた。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極数
を減らすことができる。しかし単なる小径化によ
る極数の減少を行なつても磁気力が低下してしま
い、そのため現像剤の搬送性が悪くなつたり、ま
たカブリなどの現象が生じてしまう。

以上のように、多極性磁石ローラを用いる従来
の現像装置では、良質な画像を得るための十分な
磁気力を発生するため、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
気力が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、小型で安価な現像装置を製
造する上で大きな問題点があつた。

（問題点を解決するための手段）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つて小型でしかも安価、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
装置を例にとつ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１は、矢印Ａ方向に回転自在に軸支され
ており、該感光体ドラム１の外縁部近傍には現像
器が配設されている。上記感光体ドラム１の表層
の感光体には、例えばOPC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
つている帯電手段及び画像露光手段等によつて静
電潜像が形成されるようになつている。

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１に間隙をもつて上
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
なり弾力をもつて該現像スリーブ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
リーブ２内には、二つの極性３ａ，３ｂをもつ磁
界発生手段としてのマグネツトロール３が固定配
置されている。かかる二極のマグネツトロール
は、複数の磁石を張り合せて造るような多極性マ
グネツトロールとは違い、単一の磁石から造るこ
とができるので、製造方法も容易であり、磁極で
発揮される磁気力が、同径の多極性マグネツトロ
ールの磁極で発揮される磁気力に比べて非常に強
い。

上記のご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、上記マグネツトロール
３の磁力によつて上記現像スリーブ２の表面に一
成分系の現像剤が付着し、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つている。
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
ているが、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、現像バイアス電源が
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
によつて、該現像スリーブ２の上記感光体ドラム
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
１上に移行せしめ、該感光体ドラム１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ツトロール、特にその磁
極位置について説明する。

マグネツトロール３の二つの極３ａ，３ｂのう
ち３ｂは、感光体ドラム１との最近接部たる現像
部に位置しているが、３ａは現像剤容器４の開口
４ａに位置している。すなわち、両極３ａ，３ｂ
は、マグネツトロール３の中心を挟んで反対側に
位置しているが、好ましくはマグネツトロール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つてし
まう。

しかし、上記のような二極性のマグネツトロー
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
グネツ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、上記二極性マグネツ
トロールでは、それに相当する磁極が一つしかな
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、二極のマグネツトロール３であ
つ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５〜25mm
において優れていることが確認された。

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
の電荷量を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、 4.5×10^-9≦Ｇ・Ｑ≦15×10^-9（Coul／cm²） (1) ３×10^-6≦Ｑ≦15×10^-6（Coul／ｇ） (2) 0.5×10^-3≦Ｇ≦３×10^-3（ｇ／cm²） (3) 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
単位面積当りの重量Ｇ（ｇ／cm²）と同じく単位重
量当りの電荷量（Coul／ｇ）とを測定したグラ
フである。

曲線Ｉは黒カートリツジで使用した現像剤を外
径10mm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，，が描かれている。したがつて、一
つのＧ・Ｑ値を示す曲線、例えば曲線におい
て、Ｑが増大すればＧが減少し、またＱが減少す
ればＧが増大し、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は次の方法によつて測定
されたものである。Ｑについては、一般的に用い
られる吸引式フア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
れを所定のフア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については上記フア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つて得られ
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
ヤンピング現象法によつた。

先ず、複写画像の地カ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≦
３×10^-6Coul／ｇでは目立つ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
増大を生じ現像性を低下させ、その結果画像濃度
が薄くなる。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≧15
×10^-6Coul／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つた。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
像剤に異常な圧力が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、複数画像の最高濃度（Dmax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≦0.5×10^-3ｇ／cm²ではDmax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≧３×10^-3ｇ／cm²だと、コピー濃度
は十分とれるがラインのつぶれが目立つてくる。
また、カブリ、飛散などもトナー層が厚くなるの
で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
ラインのつぶれが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３×10^-6≦Ｑ≦15×16^-6（Coul／ｇ） 0.5×10^-3≦Ｇ≦３×10^-3（ｇ／cm²）が適正であり、好ましくは４×10^-6≦Ｑ≦12×10^-6（Coul／ｇ）１×10^-3≦Ｇ≦2.5×10^-3（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図における曲線で示される
Ｇ・Ｑ＝4.5×10^-9（Coul／cm²）よりもＧ・Ｑの値
が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つたり、現像スリー
ブへの現像剤の塗布が現像スリーブ一回転では飽
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≧4.5×10^-9（Coul／cm²）が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５mm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＝15×10^-9（Coul／cm²）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。したがつて、本発明に係る現像器構成にお
いてはＧ・Ｑ≦15×10^-9（Coul／cm²）が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、本実施例装置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う行な
つたので、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ＤをマクベスRD514（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、現像はジヤンピング現像法
を用いて行なつた。

ジヤ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300μmに保
ち、現像スリーブと感光体ドラムとの間に、−
250Vの直流に1.3KVで1.5KHzの交流バイアスを
重畳することにより、現像剤である例えば一成分
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：現像スリーブの外径が32mm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
極のマグネツ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
800G（ガウス）の外部磁場を発する四極
のマグネツ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
500G（ガウス）の外部磁場を発する四極
のマグネツトロールが固定されている。

破曲線：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
750G（ガウス）の外部磁場を発する二極
のマグネツトロールが固定されている。

すなわち、曲線〜が従来の多極（四極）の
マグネツ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ツトロールを用いた現像装
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0Vにおいて、曲線は他の曲
線と比べて濃度が高い。

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
現像剤の付着が目立つてきて、使用上問題があ
る。

また上記の現象は、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、画像の階調性が出しにくいわけで、これに対
して該図における破曲線は、傾きが緩やかであ
り、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、飛散やカブリかなく、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
れると結言できる。なお、この傾向は現像スリー
ブの外径が５〜25mm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、間隔をもつて配された規制部
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が現像スリーブの回
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、飛散やカブリがなく、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ツトロ
ールを用いることなく、小径の二極マグネツトロ
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だけでなく、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、二極マグネツ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ができる現
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ツ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、
現像剤への摩擦帯電付与も安定する。

【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。１……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（マグネツトロール）、３ａ，３ｂ……磁
極、４……現像剤容器、４ａ……開口、５……規
制部材。

Claims

【特許請求の範囲】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。