JPH05249821A - 2成分系現像システム - Google Patents

2成分系現像システム

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JPH05249821A
JPH05249821A JP4051740A JP5174092A JPH05249821A JP H05249821 A JPH05249821 A JP H05249821A JP 4051740 A JP4051740 A JP 4051740A JP 5174092 A JP5174092 A JP 5174092A JP H05249821 A JPH05249821 A JP H05249821A
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JP
Japan
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developing
developer
developing sleeve
component
sleeve
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JP4051740A
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English (en)
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Takeshi Imamura
剛 今村
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Ricoh Co Ltd
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Ricoh Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】現像後の現像剤の剤切れを良好に行なうことの
できる2成分系現像システムを提供する。 【構成】円筒状の現像スリーブ2と、該現像スリーブ内
に配置され所定の磁力分布を形成するための磁石体3と
から成る現像ローラ1を備え、現像ローラ1の汲み上げ
位置Aの磁極の磁力によってキャリアとトナーとからな
る2成分系現像剤を現像スリーブ上に汲み上げ、現像ス
リーブ2の回転によって現像剤を潜像担持体との対向位
置である現像領域Cに搬送し、該現像領域において現像
ローラの現像極により現像剤を穂立ちさせ、潜像担持体
4上の潜像を現像剤中のトナーにより現像する2成分系
現像システムにおいて、現像スリーブ2上の現像剤に作
用する半径方向の磁気力Fmr、重力Fg、遠心力Fsを現
像スリーブの円周上の少なくとも1点で、Fmr<Fg+
Fsとなるように設定したことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は電子写真方式の画像形成
装置に用いられる2成分系現像システムに関する。
【0002】
【従来の技術】複写機、ファクシミリ等の電子写真方式
の画像形成装置に用いられる2成分系現像システムが良
く知られている。従来、2成分系現像システムにおいて
は、円筒状の現像スリーブと、該現像スリーブ内に配置
され所定の磁力分布を形成するための磁石体とから成る
現像ローラを備え、現像ローラの汲み上げ極の磁気力に
よってキャリアとトナーとからなる2成分系現像剤を現
像スリーブ上に汲み上げ、現像スリーブの回転によって
現像剤を潜像担持体との対向位置である現像領域に搬送
し、該現像領域において現像ローラの現像極により現像
剤を穂立ちさせ、潜像担持体上の潜像を現像剤中のトナ
ーにより現像するシステムとなっており、現像後の現像
剤は、現像極から汲み上げ極に至る間の剤切れ位置で現
像スリーブから落下され、現像ユニット内に戻される。
このように、2成分系現像システムでは、現像剤の汲み
上げ、搬送、現像、剤切れのサイクルを繰り返し行なっ
ている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記2成分
系現像システムにおいては、上記サイクルのうち、剤切
れ位置では、現像後の低濃度の現像剤を現像スリーブ上
からユニット内に確実に落下させ(剤切れさせ)、汲み
上げ時に新現像剤と混ざらないようにすることが必要で
ある。従来から用いられている現像システムでは、現像
ローラの現像極から汲み上げ極に至る間のスリーブ法線
方向の磁力を低く設定することで剤切れを行なっている
が、現像剤の特性、現像ローラの特性、ローラ回転数な
どの条件設定は実機評価結果のみによって判定している
ため、以下に示す問題点があった。 1.剤切れの良好な条件設定のため、現像ローラの磁気
特性、現像剤特性値(磁気特性、粒径等)などの条件を
変えて施策、実機評価する必要があり、製品化に多くの
費用、時間がかかる。 2.現像スリーブの製造工程の変更またはバラツキによ
り、剤切れ不良が発生し得る。特に剤切れ極の特性をピ
ーク磁力のみで規定している場合(従来はこの場合が多
い)、工程変更した時、ピーク磁力が規格内でも磁界分
布が変化し、不良を生じる場合がある。 3.上記2の場合とは逆に、必要以上に厳しい規格値を
設定した場合は、現像ローラの製造工程で現像極と汲み
上げ極の間を磁気遮蔽板(鉄系金属等)を用いてシール
ドするなどの必要があり、現像ローラの製造コストが多
くかかる。 本発明は、以上の問題点を解決するためになされたもの
であって、現像後の現像剤の剤切れを良好にするため
に、現像ローラの磁気特性等の特性値間の関係を明確に
した2成分系現像システムを提供するものである。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項1の発明は、円筒状の現像スリーブと、該現
像スリーブ内に配置され所定の磁力分布を形成するため
の磁石体とから成る現像ローラを備え、現像ローラの汲
み上げ極の磁力によってキャリアとトナーとからなる2
成分系現像剤を現像スリーブ上に汲み上げ、現像スリー
ブの回転によって現像剤を潜像担持体との対向位置であ
る現像領域に搬送し、該現像領域において現像ローラの
現像極により現像剤を穂立ちさせ、潜像担持体上の潜像
を現像剤中のトナーにより現像する2成分系現像システ
ムにおいて、現像スリーブ上の現像剤に作用する半径方
向の磁気力Fmr、重力Fg 、遠心力Fs を現像スリーブ
の円周上の少なくとも1点で、 Fmr<Fg+Fs となるように設定したことを特徴とする。
【0005】請求項2の発明では、請求項1の2成分系
現像システムにおいて、Fmr<Fg+Fs となる範囲
が、現像ローラの現像極と汲み上げ極の間で且つ水平線
より下側にあることを特徴とする。
【0006】
【作用】2成分系現像システムにおいて、現像スリーブ
上の現像剤に作用する半径方向の磁気力Fmr、重力Fg
、遠心力Fs を現像スリーブの円周上の少なくとも1
点で、Fmr<Fg+Fsとなるように設定したことによ
り、上記条件式を満たす点においては、磁気力より重力
と遠心力との合力が大きくなり、現像剤は現像スリーブ
上から確実に離脱(剤切れ)される。
【0007】
【実施例】以下、本発明についてより詳細に説明する。
図1は2成分系現像システムの一構成例を示す図であ
る。図1において、この2成分系現像システムは、円筒
状の非磁性現像スリーブ2と、該現像スリーブ2内に配
置され所定の磁力分布(磁界分布)を形成するためのマ
グネットローラ3とから成る現像ローラ1を備えてお
り、現像ローラ1内のマグネットローラ3には、汲み上
げ極や搬送極、現像極等の複数極の磁極が着磁されてい
る。そして、現像ローラ1のA位置に形成された汲み上
げ極の磁力によってキャリアとトナーとからなる2成分
系現像剤が現像スリーブ2上に汲み上げられ、現像スリ
ーブ2の回転によって現像剤は感光体ドラム等の潜像担
持体4との対向位置である現像領域Cに搬送され、該現
像領域Cにおいて現像ローラ1の現像極により現像剤は
穂立ちされ、潜像担持体4上の潜像を現像剤中のトナー
により現像し可視像化する。
【0008】このような2成分系現像システムにおいて
は、図1のA点に汲み上げ極、C点に現像極があり、A
からC点に至るB区間には搬送用の磁極が設けられてい
る。また、図1に示す現像システムの中で、D点が剤切
れ位置となるが、D点で現像剤がスリーブから離れる
(剤切れを起こす)条件は、以下のように設定できる。
すなわち、現像スリーブ2上の現像剤に作用する半径方
向の磁気力をFmr、重力をFg 、遠心力をFs としたと
き、現像スリーブ2の円周上のD点における磁気力の条
件を、 Fmr<Fg+Fs ・・・(1) となるように設定する。
【0009】ここで、上記磁気力Fmr、重力Fg 、遠心
力Fs は、以下の式で表すことができる。 Fmr=μ0G(μse−1)(Hr(∂Hr/∂r)+He(∂He/∂r))・・・(2-1) Fg =mg ・・・(2-2) Fs =mrω2 ・・・(2-3) 但し、μ0:真空の透磁率、G:現像剤の体積、μse
現像剤の比実効透磁率、Hr:半径方向の磁界、He:円
周方向の磁界、m現像剤重量、r:現像スリーブの半
径、ω:現像スリーブの角回転数である。以上のパラメ
ータのうち、μseは以下の式で表せる。 μse=1/(N+(1/μr))≒1/N,(μr≫1) ・・・(3) 但し、N:反磁界係数、μr :現像剤の比透磁率であ
る。上記の反磁界係数Nについては、現像剤が現像スリ
ーブ上で穂を形成した時の寸法比m(=l/d,l:穂
の長さ,d:穂の直径)によって決まり、図2のグラフ
に示す関係で表される(通常は実測値で寸法比4〜1
0)。
【0010】従って、現像ローラ1(現像スリーブ表
面)の磁界分布(Hr,He)、現像剤の大きさ、透磁率
等のパラメータを上記(1) 式の関係に設定することで剤
切れの良い現像システムを構成することが可能となる。
すなわち、以下の方法により、現像ローラの磁気特性等
の特性値を設定することが可能である。 1.先ず、現像ローラの磁力分布(半径方向磁力分布H
r)、現像剤のキャリア寸法等の特性値を仮設定し、以下
に示す(4-1)式と上記(2-1),(2-2,)(2-3)式から、Fmrと
Fg+Fsの関係を求める。但し、Fmrの計算方法は以下
の〜に示す通りである。 現像スリーブ内のマグネットローラ表面上に磁極σ、 σ=Σσncos(nθ+δn) ・・・(4-1) が分布していると過程する。 現像スリーブ上の磁界(Hr,He)は次式のように表
せる。
【数1】 但し、r:現像スリーブ半径、α:マグネットローラ半
径である。 (4-2)、(4-3)式を連立方程式化し、(θ,Hr(θ))の実
測値を代入することで、He(θ)を求めることができ
る。 Hr(θ),He(θ)が計算できれば、(∂Hr/∂r),
(∂He/∂r)が計算できる((4-2)、(4-3)式をrで微分
する)。 上記〜により、Hr,He,(∂Hr/∂r),(∂H
e/∂r)が計算できるので、現像剤の特性を式(2-1)に代
入し、Fmrを計算することができる。尚、図1の実施例
に用いたマグネットローラ3では、図5に示すように、
実測と計算は非常に良い一致を示している。
【0011】2.上記1.で求めたFmrとFg+Fsの関
係から、Fmr>Fg+Fsとなる場合には、各特性を製造
工程上可能な範囲で変更し、再計算を行なう。 3.そして、上記2.の計算を、Fmr<Fg+Fsの関係
を満たすまで行ない、各特性値を設定する。 実施例として、剤切れ位置(図1のD点)付近における
現像スリーブ上での磁気特性を図3の試料A,Bのよう
に制御した現像ローラA,B(現像スリーブ径φ41m
m、マグネットローラ径φ37mm)及び現像剤として
φ100μmの鉄粉を用いて、スリーブ回転数187R
PMで評価した場合を示す。尚、Fmr,Fg,Fsの計算
結果は図4に示す。図4に示すように、Fmr<Fg+Fs
となる範囲を有する試料Aは実機評価上、剤切れが良好
であり、全域でFmr>Fg+Fsとなる試料Bは実機評価
上、剤切れ不良を生じている。このように、現像ローラ
の剤切れ位置(図1のD点)においては、Fmr<Fg+
Fsの関係を満たすことが剤切れを確実に行なう上で重
要である。
【0012】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の2成分系
現像システムにおいては、現像スリーブ上の現像剤に作
用する半径方向の磁気力Fmr、重力Fg 、遠心力Fs を
現像スリーブの円周上の少なくとも1点で、Fmr<Fg
+Fsとなる条件を満足するように、現像ローラの磁気
特性(磁石体による磁極配置、磁界強度等)、現像スリ
ーブの回転数、現像剤の透磁率、外形、重量、等のパラ
メータを設定することで、上記条件式を満たす点におい
ては、磁気力より重力と遠心力との合力が大きくなり、
現像剤は現像スリーブ上から確実に離脱(剤切れ)され
る。従って、本発明によれば、剤切れ特性に優れ、常に
一定濃度の現像剤を現像領域に供給することのできる2
成分系現像システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】2成分系現像システムの一構成例を示す説明図
である。
【図2】現像スリーブ上に穂立された現像剤の穂の寸法
比mと反磁界係数N、比実効透磁率μseとの関係を示す
図である。
【図3】2種類の現像ローラ試料A,Bの剤切れ位置
(図1のD点)付近における磁気特性(磁力分布)を示
す図である。
【図4】図3に示す磁気特性を有する現像ローラ試料
A,Bの剤切れ位置付近での磁気力Fmr、重力Fg、遠
心力Fsをキャリアに作用する力として示した図であ
る。
【図5】図1に示す現像ローラの剤切れ位置付近での磁
気特性(磁力分布)の実測値と計算値を示す図である。
【符号の説明】
1・・・現像ローラ 2・・・現像スリーブ 3・・・マグネットローラ(磁石体) 4・・・潜像担持体

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】電子写真方式の画像形成装置に用いられる
    2成分系現像システムであって、円筒状の現像スリーブ
    と、該現像スリーブ内に配置され所定の磁力分布を形成
    するための磁石体とから成る現像ローラを備え、現像ロ
    ーラの汲み上げ極の磁力によってキャリアとトナーとか
    らなる2成分系現像剤を現像スリーブ上に汲み上げ、現
    像スリーブの回転によって現像剤を潜像担持体との対向
    位置である現像領域に搬送し、該現像領域において現像
    ローラの現像極により現像剤を穂立ちさせ、潜像担持体
    上の潜像を現像剤中のトナーにより現像する2成分系現
    像システムにおいて、現像スリーブ上の現像剤に作用す
    る半径方向の磁気力Fmr、重力Fg 、遠心力Fs を現像
    スリーブの円周上の少なくとも1点で、 Fmr<Fg+Fs となるように設定したことを特徴とする2成分系現像シ
    ステム。
  2. 【請求項2】請求項1記載の2成分系現像システムにお
    いて、Fmr<Fg+Fsとなる範囲が、現像ローラの現像
    極と汲み上げ極の間で且つ水平線より下側にあることを
    特徴とする2成分系現像システム。
JP4051740A 1992-03-10 1992-03-10 2成分系現像システム Pending JPH05249821A (ja)

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