JPH06149059A

JPH06149059A - 現像装置

Info

Publication number: JPH06149059A
Application number: JP30232792A
Authority: JP
Inventors: Tomoaki Yokoyama; 知明横山; Makoto Takase; 誠高瀬
Original assignee: Minolta Co Ltd
Current assignee: Minolta Co Ltd
Priority date: 1992-11-12
Filing date: 1992-11-12
Publication date: 1994-05-27

Abstract

(57)【要約】【構成】磁石体７の感光体対向部に同一極性の２つの
磁極Ｎ₁，Ｎ₂を隣接配置し、これらにより形成される磁
界分布が、それぞれの磁極対向部に極大磁界Ｍ
Ｆ_LMAX1，ＭＦ_LMAX2、これらの間に極小磁界ＭＦ_LMINを
有し、上流側極大磁界ＭＦ_LMAX1と極小磁界ＭＦ_LMINと
の磁束密度差△Ｂｒが２００ガウス以上となり、極小磁
界ＭＦ_LMINから下流側極大磁界ＭＦ_LMAX2までの磁束密
度変化率（Ｂｒ_LMAX2−Ｂｒ_LMIN）／θが１０ガウス／
°以下となるように設定した。【効果】十分必要な画像濃度を確保でき、トナー画像
の掻き取りや白筋状の画像欠損のない高品質の画像を得
ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、複写機やプリンタなど
の画像形成装置において、感光体上の静電潜像にトナー
を供給してこれを可視像化する現像装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、上記現像装置として、外周部に複
数の磁極を有し、回転状態に固定された磁石体と、この
磁石体に回転駆動可能に外装されたスリーブとからなる
現像ローラを感光体に対向配置するとともに、上記磁石
体の感光体対向部には単一の磁極だけを設け、上記磁石
体の磁力によってスリーブの外周に２成分現像剤を保持
し、この現像剤をスリーブの回転と共に搬送しながら、
上記単一の磁極に保持された現像剤を感光体に接触させ
て静電潜像を現像するものが知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記現
像装置では、上記単一の磁極に保持されている現像剤だ
けを感光体に接触させているので、スリーブ回転方向に
関する感光体と現像剤の接触幅が狭く、そのため環境の
変動によってトナーの帯電量が変化すると画像濃度も対
応して変化する（低湿度環境に変化したときは画像濃度
が低下する。）という欠点があった。

【０００４】また、画像濃度を確保するために、感光体
と現像ローラの対向部に高密度状態で現像剤を保持する
ものとすれば感光体から離れて行く現像剤穂によって感
光体上へ付着したトナーが掻き取られ、画像上に掻き取
り模様が表れて画質不良を招来するという欠点があっ
た。

【０００５】さらに、スリーブの外周に微小ギャップを
隔てて対向する穂高規制板を設け、この穂高規制板でス
リーブと感光体の対向部に搬送する現像剤量を規制する
ようにした現像装置では、上記穂高規制板とスリーブと
の間にバリやトナーの塊などの大径異物が詰まると、こ
の異物によって現像剤が退けられ、画像上に白筋状の画
像欠損部が表れるという欠点があった。

【０００６】そこで、本発明は、トナー帯電量の変化に
かかわらず安定した画像濃度を確保でき、また、トナー
画像の掻き取りや白筋状の画像欠損のない高品質の画像
を得ることを目的とするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】そこで、本発明は上記目
的を達成するためになされたもので、外周部に軸方向へ
延びる磁極を複数有し、非回転状態に固定された磁石体
と、この磁石体に回転駆動可能に外装されたスリーブと
を備え、上記磁石体の磁力によって上記スリーブの外周
に現像剤を保持し、上記スリーブの回転に基づいて該ス
リーブに対向する感光体の外周面に上記現像剤を接触さ
せるようにした現像装置において、上記磁石体の感光体
対向部に同一極性の２つの磁極を隣接配置し、これらの
磁極により形成される磁界分布が、それぞれの磁極対向
部に極大磁界、これら極大磁界の間に極小磁界を有し、
上記スリーブの回転方向に関して上流側の極大磁界と上
記極小磁界との磁束密度差が２００ガウス以上となり、
上記極小磁界からスリーブの回転方向に関して下流側の
極大磁界までの磁束密度変化率が１０ガウス／°以下と
なるように設定したものである。

【０００８】

【作用】上記構成を有する現像装置では、スリーブの回
転と共に搬送される現像剤は、スリーブ回転方向上流側
の極大磁界と極小磁界との磁束密度差に基づいて、上流
側極大磁界に対応して現像剤溜まりを形成し、ここで現
像剤は撹乱され、この撹乱されている現像剤が感光体に
効率良く接触して静電潜像を現像する。上記現像剤溜ま
りの現像剤は、順次この現像剤溜まりに搬送されてくる
現像剤により押し出されて下流側極大磁界に対応する位
置に移動し、感光体に再び接触して静電潜像を現像す
る。また、上記現像装置では、極小磁界からスリーブの
回転方向に関して下流側の極大磁界までの磁束密度変化
率が１０ガウス／°以下に設定されているので、下流側
の磁極に保持されている現像剤の穂は柔らかく、感光体
に対する摺擦力が弱いので、離れ際に感光体に付着した
トナーを掻き取ることもない。

【０００９】

【実施例】以下、添付図面を参照して本発明の実施例に
ついて説明する。図１において、１は感光体、２は本発
明に係る現像装置である。上記感光体１は、外周面に有
機感光体層を有する円筒体で、図示しない光学系からイ
メージ光が露光されて静電潜像が形成されるようになっ
ており、図示しない駆動モータによって周速１８０ｍｍ
／ｓｅｃで矢印ａ方向に回転するようになっている。

【００１０】上記現像装置２は、下部ケーシング３と上
部ケーシング４とからなる空間内に、感光体１側から順
次後方に現像ローラ８、撹拌ローラ１２、供給ローラ１
７を収容している。

【００１１】上記現像ローラ８は、非回転状態に固定さ
れた磁石体７と、この磁石体７に回転駆動可能に外装さ
れたスリーブ６とからなる。上記スリーブ６は、非磁性
導電材、例えばアルミニウムを外径２４．５ｍｍの円筒
体に形成したもので、外周面にはサンドブラスト処理に
て微小凹凸が形成され、感光体１とＤｓ＝０．６ｍｍの
現像ギャップを隔てて対向し、矢印ｂ方向に回転数２２
６ｒｐｍで回転駆動可能としてある。また、スリーブ６
の上部には、上部ケーシング４に設けた穂高規制板９が
Ｄｂ＝０．５ｍｍの穂高規制ギャップを隔てて対向させ
てある。さらに、スリーブ６と下部ケーシング３との間
にはＤ＝１．０ｍｍのギャップが設けてある。さらにま
た、上部ケーシング４の感光体対向部にはポリエチレン
フィルムからなる粉煙防止マイラ１０が取り付けてあ
り、その自由端部が感光体１の外周面に接触させてあ
る。

【００１２】上記磁石体７は外周部に軸方向に延びる複
数の磁極Ｎ₁，Ｎ₂，Ｓ₁，Ｎ₃，Ｎ₄，Ｓ₂が設けてある。
なお、“Ｎ”，“Ｓ”はそれぞれ磁極の極性を示す。そ
して、上記磁極Ｎ₁，Ｎ₂はスリーブ６と感光体１の対向
領域１８（以下「現像領域１８」という。）に隣接して
対向させてあり、これら磁極Ｎ₁，Ｎ₂の対向部に磁界Ｈ
₁とＨ₂が反発し合って反発磁界Ｈ₀が形成されている
（図２参照）。上記複数の磁極Ｎ₁，…，Ｓ₃によって形
成される磁界の分布は、図３に示すように、磁極Ｎ₁に
対応して極大磁界ＭＦ_LMAX1、磁極Ｎ₂に対応して極大磁
界ＭＦ_LMAX2がそれぞれ形成され、これら極大磁界ＭＦ
_LMAX1とＭＦ_LMAX2との間に極小磁界ＭＦ_LMINが形成され
ている。また、極大磁界ＭＦ_LMAX1，ＭＦ_LMAX2、極小磁
界ＭＦ_LMINの磁束密度をそれぞれＢｒ_LMAX1，Ｂ
ｒ_LMAX2，Ｂｒ_LMINとすると、極大磁界ＭＦ_LMAX1と極小
磁界ＭＦ_LMINとの磁束密度差△Ｂｒ（＝Ｂｒ_LMAX1−Ｂ
ｒ_LMIN）が２００ガウス以上とし、極大磁界ＭＦ_LMAX2
と極小磁界ＭＦ_LMINとの磁束密度差δＢｒ（＝Ｂｒ
_LMAX2−Ｂｒ_LMIN）が上記磁束密度差△Ｂｒよりも小さ
くしてあり、磁界ＭＦ_LMINから極大磁界ＭＦ_LMAX2まで
の磁束密度変化率（Ｂｒ_LMAX2−Ｂｒ_LMIN）／θ（θ：
極小磁界ＭＦ_LMINから極大磁界ＭＦ_LMAX2までの中心
角）が１０ガウス／°以下に設定されている。さらに、
磁極Ｎ₃，Ｎ₄は撹拌ローラ１２の対向部に配置されてお
り、これらの間に反発磁界が形成されている。さらにま
た、磁極Ｓ₁は磁極Ｎ₂と磁極Ｎ₃の間、磁極Ｓ₂は磁極Ｎ
₄と磁極Ｎ₁の間に配置されている。

【００１３】上記撹拌ローラ１２は、支軸１３と、この
支軸１３に嵌挿した複数の羽根部１４と、この羽根部１
４の周囲に設けた複数バケット１５とからなるバケット
ローラで、外径３６ｍｍを有し、現像剤撹拌搬送路１１
（以下「撹拌路１１」という。）に矢印ｃ方向に回転数
２４０ｒｐｍで回転駆動可能に設けてある。

【００１４】上記供給ローラ１７は現像剤供給搬送路１
６（以下「供給路１６」という。）に設けてあり、矢印
ｄ方向に回転数１９２ｒｐｍで回転駆動可能としてあ
る。なお、撹拌路１１と供給路１６の間には下部ケーシ
ング３を上方に延設して仕切壁５が形成されており、こ
の仕切壁５の両端に設けた通路（図示せず）を介して撹
拌路１１と供給路１６が連通されている。

【００１５】上記構成からなる現像装置２では、トナー
とキャリアとからなる２成分現像剤が撹拌路１１と供給
路１６に収容される。上記キャリアは平均粒径６０μｍ
のバインダ型キャリアが使用されている。上記トナーは
絶縁性非磁性トナーで、キャリアと摩擦接触することに
より負極性に帯電し、キャリアを正極性に帯電するもの
が使用されている。なお、トナーはスチレンアクリル共
重合体１００重量部、負帯電用荷電制御剤４重量部およ
び顔料５重量部を溶融混合した後冷却し、粉砕、分級し
て平均粒径１０μｍとしたものである。これらキャリア
とトナーは、キャリア９５重量部、トナー５重量部の割
合で混合されている。

【００１６】そして、供給路１６の現像剤は供給ローラ
１７の回転に基づいて混合撹拌されながら手前側から奥
側に搬送され、仕切壁５の奥側通路を介して撹拌路１１
に送り込まれる。一方、撹拌路１１の現像剤は撹拌ロー
ラ１２の回転に基づいて混合撹拌されながら奥側から手
前側に搬送され、仕切壁５の手前側通路を介して供給路
１６に送り戻される。すなわち、現像剤は撹拌路１１と
供給路１６を循環搬送されながら混合され、その混合過
程でトナーとキャリアが摩擦接触して所定の極性、電位
に帯電される。また、撹拌路１１の現像剤はバケット１
５に掬われ、磁極Ｎ₄の対向部で現像ローラ８に供給さ
れる。

【００１７】現像ローラ８に供給された現像剤は、磁石
体７の磁力によってスリーブ６の外周に保持され、スリ
ーブ６の回転と共に矢印ｂ方向に搬送され、穂高規制板
９で搬送量が規制される。穂高規制板９の先端を通過し
た現像剤は引き続きスリーブ６の回転により矢印ｂ方向
に搬送され、現像領域１８において磁極Ｎ₁とＮ₂の対向
部で矢印ａ方向から移動して来る感光体１の外周面と順
次に接触し、この感光体１の外周に形成されている静電
潜像にトナーを供給して可視像化する。現像領域１８に
おける現像剤の動きは後に詳述する。現像領域１８を通
過した現像剤は、スリーブ６の回転と共に矢印ｂ方向に
搬送され、磁極Ｎ₃とＮ₄との間でこれらの磁極Ｎ₃，Ｎ₄
で形成された反発磁界によりスリーブ６から剥離され、
撹拌路１１を搬送されている現像剤に混合される。

【００１８】現像領域１８における現像剤の動きについ
て説明する。まず、磁極Ｎ₁，Ｎ₂の対向領域では、上述
の通り、磁極Ｎ₁，Ｎ₂の間で磁界Ｈ₁とＨ₂が反発してこ
れらの間に反発磁界Ｈ₀が形成されている。また、極大
磁界Ｐ_MAX1と極小磁界Ｐ_LMとの磁束密度差△Ｂｒ（Ｍ
_MAX1−Ｍ_LM）を２００ガウス以上としてある。さらに、
極大磁界ＭＦ_LMAX1と極小磁界ＭＦ_LMINとの磁束密度差
△Ｂｒ（＝Ｂｒ_LMAX1−Ｂｒ_LMIN）が、極大磁界ＭＦ
_LMAX2と極小磁界ＭＦ_LMINとの磁束密度差δＢｒ（＝Ｂ
ｒ_LMAX2−Ｂｒ_LMIN）よりも大きくしてあり、磁界ＭＦ
_LMINから極大磁界ＭＦ_LMAX2までの磁束密度変化率（Ｂ
ｒ_LMAX2−Ｂｒ_LMIN）／θが１０ガウス／°以下に設定
されている。ところで、磁気吸引力は下記する式により
表され、磁束密度の変化率に比例することが知られてい
る。Ｆ∝Ｂｒ・（∂Ｂ／∂ｒ）Ｆ：磁気吸引力Ｂｒ：磁束密度 ∂Ｂ／∂ｒ：半径方向の磁束密度変化率したがって、極大磁界ＭＦ_LMAX1から極小磁界ＭＦ_LMIN
の領域の磁気吸引力は、極小磁界ＭＦ_LMINから極大磁界
ＭＦ_LMAX2の領域の磁気吸引力よりも強くなっている。

【００１９】そのため、図１，４に示すように、現像領
域１８に搬送されてきた現像剤は、上記反発磁界Ｈ₀に
規制されて磁極Ｎ₁の対向部で現像剤溜まり１９を形成
し、ここで現像剤は撹乱され、スリーブ回転方向のみな
らずスリーブ軸方向にも移動する。したがって、スリー
ブ６と穂高規制板９との間にトナーの塊などの異物が詰
まり、この異物によって現像剤が退けられることにより
スリーブ表面に現像剤不存在部が出来ても、現像剤溜ま
り１９における現像剤の移動により現像剤不存在部が消
去されるので、画像上に白筋模様の無い画像が安定的に
得られる。また、現像剤溜まり１９の現像剤は、その撹
乱によってトナーとキャリアが接触してトナーの帯電量
が向上するとともに、感光体１に効率良く接触して高濃
度のトナー像が形成され、高濃度（画像濃度１．４以
上）の画像が得られる。

【００２０】次に、現像剤溜まり１９の現像剤は、この
現像剤溜まり１９に順次送られてくる現像剤により押し
出されて矢印ｂ方向に移動する。また、磁極Ｎ₂の対向
部に移動した現像剤は、ここでの磁気吸引力は上記の通
り弱くなっているので柔らかい穂を形成し、これが感光
体１に軽く接触している。したがって、現像剤溜まり１
９の現像剤により可視像化されたトナー像は、磁極Ｎ₂
の対向部に保持された現像剤に掻き取られることなく現
像領域１８を通過していく。

【００２１】また、磁極Ｎ₁とＮ₂の間には反発磁界Ｈ₀
が形成されているので、図４に示すように、現像剤は飛
翔しながら、または飛翔することなくスリーブ６の保持
されながら、低密度の疎状態で移動する。このときトナ
ーがキャリアから分離して飛散することがあるが、現像
剤溜まり１８と磁極Ｎ₂の対向部でそれぞれ現像剤は感
光体１に接触しており、飛散トナーの漏れを遮断してい
るので、現像剤から分離したトナーが現像装置から落下
することはない。

【００２２】なお、極大磁界ＭＦ_LMAX1と極小磁界ＭＦ
_LMINの磁束密度差△Ｂｒと画像濃度との関係について実
験したところ、図５に示すように、磁束密度差△Ｂｒの
増加とともに画像濃度が上昇する傾向を示し、磁束密度
差△Ｂｒが２００ガウス以上の場合は画像濃度１．４以
上の画像が安定的に得られ、磁束密度差△Ｂｒが２００
ガウスよりも小さくなるにつれて画像濃度は１．４より
も低くなった。

【００２３】また、極小磁界ＭＦ_LMAX2から極大磁界Ｍ
Ｆ_LMINまでの磁束密度変化率（Ｂｒ_LMAX2−Ｂｒ_LMIN）
／θを変化させて低濃度線画像（原稿濃度０．４，幅１
２０μｍ）の掻き取り性について実験した。その結果、
図６に示すように、磁束密度変化率が大きくなるほど低
濃度細線の掻き取りが多くなり、磁束密度変化率が１０
ガウス／°以下のときはほぼ完全に低濃度線は再現され
たが、磁束密度変化率が１０ガウス／°を越えると徐々
に低濃度線が掻き取られるようになり、２０ガウス／°
以上になると低濃度線は掻き取りが多くなり再現性が極
めて悪くなった。

【００２４】表１の条件に設定した２つの現像ローラを
それぞれ現像装置に装着して、画像濃度、白筋状の画像
欠損、トナーのこぼれについて実験した。なお、表１
中、θ₁は極大磁界ＭＦ_LMAX1から極小磁界ＭＦ_LMINまで
の中心角、θ₂は極小磁界ＭＦ_LMINから極大磁界ＭＦ
_LMAX2までの中心角、Ｇはガウスを意味する。また、磁
極Ｎ₃，Ｎ₄は５００ガウス、磁極Ｓ₁は９００ガウス、
磁極Ｓ₂は８００ガウスに設定した。さらに、現像ロー
ラの磁極Ｎ₂の対向部に保持された現像剤はともに感光
体と接触状態に保持した。使用したトナーは帯電量−３
０μｃ／ｇのものであった。

【００２５】

【表１】

【００２６】実験の結果、両現像ローラとも画像濃度
１．４以上の高濃度画像が得られた。これに対して、感
光体の対向部に単一の磁極だけを配置した従来の現像装
置では、画像濃度は１．２５と低めであった。また、環
境を低温低湿状態から高温高湿状態、またはその逆に途
中で切り換えて１０万枚の耐刷試験を行ったところ、画
像濃度は常に１．４以上を確保でき、画像の掻き取りも
無かった。白筋状の画像欠損については、穂高規制板の
先端に幅約３ｍｍの異物を詰めて画像上に白筋が発生す
るか否か観察したが、両現像装置とも画像上に白筋模様
は表れなかった。トナーのこぼれについては現像装置の
下方に容器を設けて落下するトナーを捕獲するようにし
たが、容器にはまったくトナーが捕獲されなかった。

【００２７】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明に
かかる現像装置では、磁石体の感光体対向部に同一極性
の２つの磁極を隣接配置し、これらの磁極により形成さ
れる磁界分布が、それぞれの磁極対向部に極大磁界、こ
れら極大磁界の間に極小磁界を有し、上記スリーブの回
転方向に関して上流側の極大磁界と上記極小磁界との磁
束密度差が２００ガウス以上となり、上記極小磁界から
スリーブの回転方向に関して下流側の極大磁界までの磁
束密度変化率が１０ガウス／°以下となるように設定し
ている。

【００２８】したがって、上記同一極性の２つの磁極に
形成された反発磁界によって、上流側極大磁界に対応し
て現像剤溜まりが形成され、ここで現像剤は撹乱され、
この撹乱されている現像剤が効率良く感光体に接触して
静電潜像を現像するので高濃度の画像が得られる。ま
た、現像剤溜まりで現像剤が撹乱されることにより、穂
高規制板とスリーブとの間に詰まった異物により現像剤
不存在部がスリーブ上に出来ても、この現像剤不存在部
は上記現像剤溜まりで消去され、白筋模様の無い画像が
得られる。さらに、極小磁界からスリーブの回転方向に
関して下流側の極大磁界までの磁束密度変化率が１０ガ
ウス／°以下の関係に設定されているので、下流側の磁
極に保持されている現像剤穂は柔らかく、感光体との離
れ際において感光体に付着しているトナーが掻き取られ
ることがなく、掻き取り模様の無い画像が得られる。さ
らにまた、現像剤溜まりで現像剤から分離したトナーは
下流側磁極に保持されて感光体に接触している現像剤に
捕獲されるので、トナーこぼれが無くなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】現像装置の断面図である。

【図２】現像領域における磁界の分布状態を示す図で
ある。

【図３】現像領域における磁界の分布状態を示す図で
ある。

【図４】現像領域における現像剤の状態を示す図であ
る。

【図５】上流側極大磁界と極小磁界の磁束密度差と画
像濃度との関係を示す図である。

【図６】極小磁界から下流側極大磁界までの磁束密度
変化率と低濃度線の掻き取り程度との関係を示す図であ
る。

【符号の説明】

１…感光体、２…現像装置、６…スリーブ、７…磁石
体、８…現像ローラ、９…穂高規制板。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】外周部に軸方向へ延びる磁極を複数有
し、非回転状態に固定された磁石体と、この磁石体に回
転駆動可能に外装されたスリーブとを備え、上記磁石体
の磁力によって上記スリーブの外周に現像剤を保持し、
上記スリーブの回転に基づいて該スリーブに対向する感
光体の外周面に上記現像剤を接触させるようにした現像
装置において、上記磁石体の感光体対向部に同一極性の２つの磁極を隣
接配置し、これらの磁極により形成される磁界分布が、
それぞれの磁極対向部に極大磁界、これら極大磁界の間
に極小磁界を有し、上記スリーブの回転方向に関して上
流側の極大磁界と上記極小磁界との磁束密度差が２００
ガウス以上となり、上記極小磁界からスリーブの回転方
向に関して下流側の極大磁界までの磁束密度変化率が１
０ガウス／°以下となるように設定したことを特徴とす
る現像装置。