JPH05158352A

JPH05158352A - 現像装置

Info

Publication number: JPH05158352A
Application number: JP31940791A
Authority: JP
Inventors: Satoru Haneda; 哲羽根田; Masakazu Fukuchi; 真和福地
Original assignee: Konica Minolta Inc
Current assignee: Konica Minolta Inc
Priority date: 1991-12-03
Filing date: 1991-12-03
Publication date: 1993-06-25

Abstract

(57)【要約】【目的】現像領域に向かって搬送される現像スリーブ
上の現像剤に無理な力を与えることなくその層厚を一定
に規制して濃度ムラのない現像を行う現像装置を提供す
る。【構成】平均粒径20〜60μm、磁化15〜70emu/ｇの磁
性キャリアとトナーＴとからなる２成分の現像剤Ｄを使
用する現像装置において、現像スリーブ２内に磁石ロー
ル３を設け、断面がＬ字状の非磁性体からなる現像剤層
規制手段である規制部材４を、その角部４ｃと現像スリ
ーブ２表面との間隙が0.1〜0.5mmとなるよう設け、規制
部材４の背後に磁界発生手段である磁石体５を設け、規
制部材４の近傍には前記磁石ロール３の磁極が存在しな
いようにして、現像剤Ｄに無理な力を与えないで現像剤
層厚を規制することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子写真複写装置等に
おいて、磁性キャリア粒子とトナー粒子とを混合した２
成分現像剤を用いて静電潜像あるいは磁気潜像を現像す
る現像装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、電子写真複写装置等においては、
２成分現像剤を用いた磁気ブラシ現像方式の現像装置が
用いられている。この現像装置は、内部に複数の磁極を
有する磁石体からなる磁石ロールを備え回転可能に支持
された円筒状の現像スリーブを有し、この現像スリーブ
表面にトナー粒子を付着させた磁性キャリアを保持し現
像領域に搬送して現像を行うもので、トナー粒子の摩擦
帯電制御が比較的容易で、トナー粒子の凝集が起こりに
くく、接触現像や、像担持体面と非接触で現像する非接
触現像に適していることから、キャリア粒子に対するト
ナー粒子の量の管理を必要とするにも拘わらず、多く用
いられている。

【０００３】なお、この現像方式には、従来一般に平均
粒径が数十〜数百μｍの磁性キャリアと平均粒径が10μ
m前後の非磁性トナー粒子からなる現像剤が用いられて
いた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前記磁気ブラシ現像方
式の現像装置において、濃度ムラのない一様な現像を行
うためには、現像スリーブ上で現像領域へ搬送される現
像剤層の厚みが一定に保持されることが必要であり、こ
のことは非接触現像においては特に重要である。１成分
磁性トナーに対しては実開昭57-79863号公報や特開昭58
-21772号公報に記載のように複数のピークを有する磁界
を形成させ、そのピークとピークの間に現像剤層規制部
材を設けるようにする提案があるが、これのみでは２成
分磁性現像剤に対する層厚規制の効果は少ない。

【０００５】２成分磁性現像剤を用いる現像装置では、
磁性キャリアの粒径が大きく磁力が強いと、現像剤が層
厚の規制部を通過することが困難となり均一な現像剤の
層厚を得ることができない。また、磁性キャリアの粒径
が小さく、磁化の強さが下がると磁力が弱く層厚の規制
効果が小さくなり均一な層厚を得ることができない。ま
た、従来の現像剤層規制部材により現像剤の通過間隙を
規制して機械的に層厚を規制しようとすると、現像剤に
無用の応力を加えキャリアを破壊し現像剤の劣化と像担
持体へのキャリア付着を起こすという問題点がある。

【０００６】本発明は、上記問題点を解決し、現像領域
に向かって搬送される現像スリーブ上の現像剤の層厚を
現像剤に無理な力を加えず一定に規制して濃度ムラのな
い現像を行うことの可能な現像装置を提供することを目
的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的は、平均粒径20
〜60μｍ、磁化15〜70ｅｍｕ／ｇの磁性キャリアとトナ
ーとからなる２成分現像剤を使用する現像装置におい
て、現像スリーブに対して傾斜させて設けられた非磁性
の現像剤層規制手段と、該現像剤層規制手段の背面に設
けられた磁界発生手段と、該磁界発生手段に対向した部
分に磁極を有しない磁石ロールを内部に備えた現像スリ
ーブと、からなる現像剤層形成部を有することを特徴と
する現像装置によって達成される。

【０００８】

【実施例】図１は、本発明装置の１実施例の断面図であ
って、１は矢示方向に回転し、表面にＳe、ＣdＳあるい
は有機光導電体等の感光体層を有し、図示しない帯電
器、露光装置によって表面に静電潜像を形成される像担
持体である感光体ドラム、２はアルミニウム等の非磁性
材料からなる現像スリーブ、３は現像スリーブ２の内部
に固定して設けられ表面に複数のＮ,Ｓ磁極を周方向に
有する磁石体からなる磁石ロールで、この現像スリーブ
２と磁石ロール３とで現像剤搬送担体を構成している。
そして、現像スリーブ２は固定した磁石ロール３に対し
て回転可能であり、図は現像スリーブ２が矢示方向に回
転するものであることを示している。また、磁石ロール
３のＮ,Ｓ磁極は通常500〜1,500ガウスの磁束密度に磁
化されており、その磁力によって現像スリーブ２の表面
に先に述べたような現像剤Ｄの層すなわち、磁気ブラシ
を形成する。４は磁気ブラシの高さ、量を規制するため
設けられたアルミニウム、黄銅等の非磁性材からなり断
面がＬ字形の現像剤層規制手段である規制手段で、基部
４ａ、折り曲げ部４ｂからなり４ｃは折り曲げの角部で
ある。折り曲げ部４ｂは後述する現像剤Ｄの磁石体５へ
の回り込みを防止するため設けられたものである。５は
規制手段４の背後に設けた磁界発生手段である磁石体、
６は現像域Ａを通過した現像スリーブ２上の現像剤Ｄを
除去するスポンジ材からなるスポンジローラである。現
像スリーブ２の表面は現像剤溜まり10において現像剤Ｄ
と接触するからそれによって現像剤Ｄの供給が行われる
ことになり、７は現像剤溜まり10の現像剤Ｄを撹拌して
成分を均一にする撹拌部材である。現像剤溜まり10の現
像剤Ｄは現像が行われるとその中のトナーＴが消耗する
ので、８は補給用のトナーＴを貯溜するトナーホッパ
ー、８ａは現像剤溜まり10にトナーＴを補給するため表
面に凹部を有するトナー供給ローラである。９は現像装
置のケーシングである。上記現像スリーブ２上に上記規
制手段４および磁石体５によって現像剤層形成部Ｂが構
成される。

【０００９】なお、磁石ロール３のＮ,Ｓ磁極は均等に
配置されているのではなく、規制手段４に対向する部分
には磁極は存在しないようにしてある。すなわち、図２
に示すように、現像スリーブ２の外径が10〜30mmの場
合、現像スリーブ２の中心と磁石体５の先端中心とを結
ぶ中心線Ｃ₁に対し、その左右、角度にしてθ₂、θ₃離
れた位置に磁極を配置してある。

【００１０】θ₂，θ₃の値は、 θ₂ ≧ 20°で好ましくは、θ₂ ≧ 30°であり、さらに
θ₂≦60° θ₃ ≧ 10°で好ましくは、θ₃ ≧ 15°であり、さらに
θ₁≦45°である。

【００１１】また、磁石体５の磁極を結ぶ中心線Ｃ₂の
中心線Ｃ₁に対してなす角度すなわち磁石体５の傾斜角
θ₁は、20°から70°の間にあるのが良く、特に好まし
いのは 30°≦ θ₁ ≦ 60° である。

【００１２】現像スリーブ上流側の磁極は、規制する磁
石体５と異極に設定する。このことにより規制手段４の
上流側で現像剤を規制できる。又現像スリーブ下流部の
磁極は、規制する磁石体５と同極に設定する。このこと
により、規制手段４との狭い間隙で反発磁界を形成さ
れ、現像剤のつまりを防止できる。

【００１３】磁石体５による磁束密度は規制手段４の基
部４ａ上で300〜800Gauss、現像スリーブ上で100〜300G
aussであるのが好ましい。

【００１４】また、規制手段４の角部４ｃと現像スリー
ブ２との間隙は0.1〜0.5mmに、規制手段４の基部４ａの
延長線とその延長線が現像スリーブ２周面と交わる点に
おける接線とのなす角度αは、 30°≦ α ≦ 60° で、規制手段４の角部４ｃはθ₃の角度内に、すなわち
磁極のない領域にあるように設定される。

【００１５】さらに、磁石ロール３の磁極の磁束密度は
同じではなく、感光体ドラム１に対向する磁極の磁束密
度が他のＮ,Ｓ磁極の磁束密度より大にしてあると現像
が安定する。

【００１６】現像スリーブ２の表面はサンドブラスト等
の処理を施して微細な凹凸を設けると現像剤Ｄの搬送性
が向上する。その表面のあらさは実験の結果、JISの値
で１Ｓ〜５Ｓの範囲にあるとき良好な結果が得られた。

【００１７】一般に磁性キャリアは平均粒径が大きく、
磁化の強さが強いと現像剤層形成部Ｂの間隙を通過しに
くくなる。また、平均粒径が大きいと、現像スリーブ２
上に形成される磁気ブラシの穂の状態が荒いために、電
界により振動を与えながら静電潜像を現像しても、トナ
ー像にムラが現れ易く、穂におけるトナー濃度が低くな
るので高濃度の現像が行われない等の問題点がある。こ
の問題点を解消するには、磁性キャリア粒子の平均粒径
を小さくすればよく、実験の結果重量平均粒径が60μm
以下であると上記問題点は発生しないことが判明した。
しかし、磁性キャリアの粒径が小さ過ぎると、トナーＴ
と共に感光体ドラム１表面に付着するようになったり、
飛散し易くなる。これらの現象はキャリアに作用する磁
界の強さ、それによるキャリアの磁化の強さにも関係す
るが、一般的には、磁性キャリアの重量平均粒径が15μ
m以下になると次第に上記傾向が出始め、５μm以下で顕
著に現れるようになる。従って、この現像装置では現像
剤Ｄの磁性キャリアには、重量平均粒径が20〜60μmで
その磁化の強さが15〜70emu／ｇのものを使用する。な
お、磁性キャリアが球形化されていると、トナーＴとキ
ャリアの撹拌性及び現像剤Ｄの搬送性を向上させ、さら
にトナーＴの荷電制御性を向上させて、トナーＴ粒子同
士やトナーＴとキャリアの凝集を起こりにくくするので
好ましい。

【００１８】このような磁性キャリアは、磁性体として
従来の磁性キャリアにおけると同様の、鉄，クロム，ニ
ッケル，コバルト等の金属、あるいはそれらの化合物や
合金、例えば、四三酸化鉄，γ-酸化第二鉄，二酸化ク
ロム，酸化マンガン，フェライト，マンガン−銅系合
金、といった強磁性体ないしは常磁性体の粒子を球形化
したり、又はそれらの磁性体粒子の表面をスチレン系樹
脂，ビニル系樹脂，エチル系樹脂，ロジン変性樹脂，ア
クリル系樹脂，ポリアミド樹脂，エポキシ樹脂，ポリエ
ステル樹脂等で球状に被覆するか、あるいは、磁性体微
粒子を分散して含有した樹脂の球状粒子を作るかして得
られた粒子を従来公知の平均粒径選別手段で粒径選別す
ることによって得られる。

【００１９】以上のような現像装置によって感光体ドラ
ム１の静電潜像を現像すると、現像スリーブ２の表面に
形成された磁気ブラシは、現像スリーブ２の回転に伴っ
てその表面の磁束密度が変化するから、振動しながら現
像スリーブ２と共に移動し、感光体ドラム１との間隙を
安定して円滑に通過する。その際、現像スリーブ２に振
動する交流成分を有するバイアス電圧を印加することに
より、感光体ドラム１の表面に対し均一な現像効果を与
え、安定して高いトナー濃度の現像を可能にする。この
バイアス電圧は好ましい直流電圧と交流電圧の重畳電圧
が用いられ、直流成分がかぶりの発生を防止し、交流成
分が磁気ブラシに振動を与えて現像効果を向上させる。
なお、通常直流電圧成分には非画像部電位とほぼ等しい
か、それよりも高い50〜600Ｖの電圧が用いられ、交流
電圧成分には100Ｈz〜10ＫＨz、好ましくは１〜５ＫＨz
の周波数が用いられる。なお、直流電圧成分は、トナー
が磁性体を含有している場合は非画像部電位より低くて
もよい。交流電圧成分の周波数が低過ぎると、振動を与
える効果が得られなくなり、高過ぎても電界の振動に現
像剤Ｄが追随できなくなって、現像濃度が低下し、鮮明
な高画質画像が得られなくなるという傾向が現れる。ま
た、交流電圧成分の電圧値は、周波数も関係するが、高
い程磁気ブラシを振動させるようになってそれだけ効果
を増すことになるが、その反面高い程かぶりを生じ易く
し、落雷現象のような絶縁破壊も起こり易くする。しか
し、現像剤Ｄのキャリア粒子が樹脂等によって球形化さ
れていると絶縁破壊を防止するし、かぶりの発生も直流
電圧成分で防止し得る。なお、この交流電圧を印加する
現像スリーブ２の表面を樹脂や酸化被膜によって絶縁な
いしは半絶縁被覆するようにしてもよい。以上は現像ス
リーブ２に振動するバイアス電圧を印加する方法を示し
たが、例えば現像スリーブ２と感光体ドラム１間の現像
域Ａ周辺に電極ワイヤを数本張設して、それに振動する
電圧を印加するようにしても磁気ブラシに振動を与えて
現像効果を向上させることはできる。その場合も、現像
スリーブ２には直流バイアス電圧を印加し、或は、異な
った振動数の振動電圧を印加するようにしてもよい。ま
た、本発明は反転現像にも用いることができる。その場
合、バイアス電圧の直流成分は感光体ドラム１の非画像
背景部における受容電位とほぼ等しい電圧に設定され
る。

【００２０】以上のような現像装置に、微粒フェライト
を樹脂中に50wt％分散した重量平均粒径が40μm、磁化
の強さが30emu／ｇ、抵抗率が10¹⁴Ωcm以上の熱による
球形化処理を行った磁性キャリアを用い、トナーにスチ
レン・アクリル樹脂（三洋化成製ハイマーｕｐ110）100
重量部、カーボンブラック（三菱化成製MA-100）10重量
部、ニグロシン５重量部からなる重量平均粒径が５μm
の粉砕造粒法によって得られた非磁性粒子からなるもの
を用い、現像剤溜まり10における現像剤Ｄのトナー比率
がキャリアに対して５wt％になる条件で現像を行った。
トナーの平均帯電量は20μC／ｇであった。

【００２１】現像剤層形成条件としては、θ₁＝α＝45
°、θ₂＝45°、θ₃＝20°磁石５の磁束密度は基部４ａ
上で700ガウス、現像スリーブ上で250ガウスである。現
像スリーブ２の磁束密度は現像部では800ガウス、他の
磁極では400ガウスである。規制部材４と現像スリーブ
２との間隔は0.3mmである。

【００２２】この場合の感光体ドラム１はＯＰＣ感光
体、その周速は180mm／sec、感光体ドラム１に形成され
た静電潜像の最高電位−500Ｖ，現像スリーブ２の外径3
0mm、その回転数150rpm、磁石ロール３の現像域Ａに対
向する磁極の磁束密度は1,200ガウス、現像剤Ｄ層の厚
さは0.4mm、現像スリーブ２と感光体ドラム１との間隙
0.7mm、現像スリーブ２に印加するバイアス電圧は直流
電圧成分−200Ｖ、交流電圧成分２ＫＨz、1,000Ｖとし
た。この実施例では現像スリーブ２上の現像剤Ｄは感光
体ドラム１の表面に接触しない。

【００２３】以上の条件で現像を行って、それを普通紙
の転写紙にコロナ放電して転写し、表面温度140℃のヒ
ートローラ定着装置に通して定着した結果、得られた転
写紙の記録画像はエッジ効果やかぶりのない、そして濃
度が高い極めて鮮明なものであり、引き続いて５万枚の
記録を行ったが最初から最後まで安定して変わらない記
録画像を得ることができた。

【００２４】図３は本発明の他の実施例の現像剤層形成
部Ｂ近傍を示す拡大断面図である。図において、41はア
ルミニウム、黄銅等の非磁性材料からなり次に説明する
磁石体51を収容する凹部を有する現像剤層規制手段であ
る規制部材、51は棒状のゴム磁石体からなる磁界発生手
段である磁石体で、図３に示すように周面の直径上に磁
極を対向させるよう着磁してある。磁石体51の磁極の規
制部材41側の極性はこの磁極に最も近い磁石ロール３の
磁極と反対の極性とする。他の条件は図１に示す実施例
と全く同様である。

【００２５】図４は本発明のさらに他の実施例を示す現
像剤層形成部Ｂ近傍の拡大断面図である。図において、
42は断面がＪの字状で現像剤層形成部Ｂにおいて曲線状
で鋭利な角部がないように形成された規制部材である。
他の条件は図１に示す実施例と全く同様である。

【００２６】以上図３、図４に示す規制部材41,42およ
び磁石体51,５を用いた現像装置によって現像した結
果、図１に示す現像装置と同様の効果を得ることができ
た。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように本発明の現像装置
は、現像スリーブ上の現像領域に向かって搬送される現
像剤に現像剤層形成部において、磁力その他による無用
の応力を与えることがなく、その層厚を有効確実に規制
して一定の厚みに保ち濃度ムラのない現像を行うことが
可能になり、現像剤には無理な力を与えないので磁性キ
ャリアを破損させて劣化させることがなく現像剤の寿命
を長くすることができるという優れた効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の現像装置の一実施例を示す断面図であ
る。

【図２】図１の現像剤層形成部の拡大断面図である。

【図３】本発明の他の実施例の現像剤層形成部の拡大断
面図である。

【図４】本発明のさらに他の実施例の現像剤層形成部の
拡大断面図である。

【符号の説明】

１感光体ドラム（像担持体）２現像スリーブ３磁石ロール４,41,42 規制手段（部材）５,51 磁石体６スポンジローラＡ現像域Ｂ現像剤層形成部Ｄ現像剤ＴトナーＮ,Ｓ磁極

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】平均粒径20〜60μｍ、磁化15〜70ｅｍｕ
／ｇの磁性キャリアとトナーとからなる２成分現像剤を
使用する現像装置において、現像スリーブに対して傾斜させて設けられた非磁性の現
像剤層規制手段と、該現像剤層規制手段の背面に設けら
れた磁界発生手段と、該磁界発生手段に対向した部分に
磁極を有しない磁石ロールを内部に備えた現像スリーブ
と、からなる現像剤層形成部を有することを特徴とする
現像装置。
【請求項２】該磁界発生手段に対し、現像スリーブ内
に現像スリーブ上流部に同極の磁性を、下流部に異極の
磁性を有することを特徴とする請求項１の現像装置。