JPH06214463A

JPH06214463A - 二成分現像装置

Info

Publication number: JPH06214463A
Application number: JP2075693A
Authority: JP
Inventors: Yoshikazu Okamoto; 佳和岡本; Tomoyoshi Chihara; 朋義千原
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1993-01-14
Filing date: 1993-01-14
Publication date: 1994-08-05

Abstract

(57)【要約】【目的】現像剤の磁気ブラシと潜像担持体との非接触状
態を確実に維持することができ、潜像担持体上で複数色
のトナー像を多重形成する色重ね現像法に最適な二成分
現像装置を提供する。【構成】現像剤担持体3の周面に磁気吸着した現像剤の
磁気ブラシ11によって潜像担持体2上の静電潜像を現像
する二成分現像装置において、上記現像剤担持体3の内
側で且つ上記潜像担持体2と対向する位置に現像主極S₂
を設ける一方、上記潜像担持体2の内側で上記現像主極S
₂と対向する位置には、上記現像主極S₂と同一極性の制
御極S₀を設け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、現像剤の磁気ブラシに
よって静電潜像を可視像化する二成分現像装置に係り、
詳細には、磁気ブラシを感光体等の静電潜像担持体に接
触させることなく静電潜像の現像を行う現像装置の改良
に関する。

【０００２】

【従来の技術】カラー画像の形成方法の一つとして、感
光体等の潜像担持体上に複数色のトナー像を重ねて現像
する色重ね現像法が提案されている。この現像法では既
にトナー像が形成されている潜像担持体に再度静電潜像
を書き込み、この静電潜像を現像することによってトナ
ー像を潜像担持体上に重ねて形成している。このため、
2色目以降のトナー像を形成するに当たっては、既に潜
像担持体上に形成されているトナー像を乱すことなく静
電潜像の現像を行い得る現像装置が必要である。

【０００３】従来、この種の現像装置としては、特公平
2-4903号公報所載のものが知られている。具体的には、
現像剤担持体(現像ロール)の周囲に形成した二成分現像
剤の磁気ブラシを感光体と非接触の状態で保持し、直流
電界に交流電界を重畳した現像電界を潜像担持体と上記
現像ロールとの間に印加して静電潜像の現像を行うよう
に構成されている。つまり、この現像装置にあっては、
磁気ブラシと潜像担持体とを接触させずに静電潜像の現
像を行うことで、既に潜像担持体上に形成されているト
ナー像の画質保護を図っている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、この公報所載
の現像装置では、二成分現像剤の磁気ブラシが常に潜像
担持体と非接触となるように現像ロールを保持する必要
があり、その確実性を期すために磁気ブラシ穂立ちの先
端と潜像担持体との間の距離を大きく設定すると、静電
潜像の現像性が低下するという問題点があった。一方、
現像性を高めるために磁気ブラシ穂立ちの先端を潜像担
持体に近接させると磁気ブラシが感光体に接触してしま
う場合もあり、2色目以降の現像装置が既に潜像担持体
上に形成されているトナー像をかき乱してしまうという
問題点もあった。従って、高い現像性を確保し且つ安定
した非接触状態を得るためには、磁気ブラシの穂立ちを
所定の高さに規制しなければならないが、実際には現像
剤のトナー濃度、湿度及び現像剤の劣化状態等により磁
気ブラシの穂立ち高さは変化するので、これを一定に保
つことは困難であった。

【０００５】本発明はこのような問題点に鑑みなされた
ものであり、その目的とするところは、現像剤の磁気ブ
ラシと潜像担持体との非接触状態を確実に維持すること
ができ、潜像担持体上で複数色のトナー像を多重形成す
る色重ね現像法に最適な二成分現像装置を提供すること
にある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、現像剤担持体の周面に磁気吸着した現像
剤の磁気ブラシによって潜像担持体上の静電潜像を現像
する二成分現像装置において、上記現像剤担持体の内側
で且つ上記潜像担持体と対向する位置に現像主極を設け
る一方、上記潜像担持体の内側で上記現像主極と対向す
る位置には、上記現像主極と同一極性の制御極を設けた
ことを特徴とするものである。

【０００７】このような技術的手段において、上記制御
極としては、現像剤担持体の内側に設けられた現像主極
と同一極性の磁極を有し、潜像担持体と現像剤担持体と
が対向する現像領域において現像主極と相俟って反発磁
界を形成するものであれば、その配設位置や形状、磁束
密度等を適宜設計変更して差し支えない。但し、潜像担
持体の表面位置における制御極の磁束密度が当該位置に
おける現像主極の磁束密度よりも大きい場合には、現像
剤が潜像担持体側に剥離してしまうので、潜像担持体の
表面位置における制御極の磁束密度をB₁、この位置にお
ける現像担持体の磁束密度をB₂としたとき、B₁<B₂であ
ることが好ましい。

【０００８】また、本発明において、上記磁気ブラシを
形成する現像剤の穂の長さは任意の長さとして差し支え
ない。特公平2-4903号公報に開示される従来技術におい
ては、磁気ブラシと潜像担持体とを非接触の状態に保持
するため、現像剤の穂の長さを潜像担持体と現像剤担持
体との隙間以下に規制する必要があった。しかし、本発
明においては潜像担持体と現像剤担持体との間に反発磁
界が形成されるため、現像主極の磁力線に沿って形成さ
れる現像剤の穂が潜像担持体に接触することはない。従
って、現像剤の穂の長さは潜像担持体と現像剤担持体と
の隙間以上であっても差し支えなく、このようにすれば
その分だけ現像領域に対する単位時間当たりの現像剤の
充填量が増加するので、ベタ黒画像等のように高い現像
効率を必要とする画像に対しても十分に対応することが
できる。

【０００９】更に、上記制御極については、これを現像
剤担持体と離間する方向に進退可能に配設するのが好ま
しい。このように制御極を配設すれば、制御拠磁界と現
像主極磁界との反発の度合いを調整することができ、結
果的に現像領域における現像剤の穂と潜像担持体との近
接度合いを調整することができるので、制御極を進退さ
せることで現像効率を任意に調整することが可能とな
る。

【００１０】

【作用】上記技術的手段によれば、互いに対向する現像
主極と制御極とが現像剤担持体と潜像担持体との間に反
発磁界を形成するので、現像主極の形成する磁力線は制
御極の形成する磁力線を避けるようにして現像主極の両
側方向へ曲折する。このため、現像主極の磁力線に沿っ
て形成される現像剤の穂は潜像担持体に接触することな
く安定した穂立ちとなり、現像剤担持体と潜像担持体と
が対向する現像領域において磁気ブラシが潜像担持体を
摺擦することがない。

【００１１】

【実施例】以下、添付図面に基づいて本発明の二成分現
像装置を詳細に説明する。図1は本発明が適用される二
成分現像装置の第一実施例を示している。この現像装置
1は、ベルト状の感光体(潜像担持体)2と対向して配置さ
れた現像剤担持体3と、ハウジング5内に堆積している現
像剤4を上記現像剤担持体3に供給するパドル6と、図示
外のトナーボックスから補給されたトナーをハウジング
5内の現像剤4と混合撹拌するスクリューオーガ7と、上
記潜像担持体2を挟んで上記現像剤担持体3と対向配置さ
れた現像剤穂立ち調整用磁石8とから構成されている。
尚、この実施例において上記感光体2はドラム状のもの
であっても差し支えない。

【００１２】上記現像剤担持体3は円筒状スリーブ31の
内部に複数の磁極を備えたマグネットロール32を配設し
たものであり、マグネットロール32の磁力で現像剤4を
スリーブ31の表面に吸着して現像剤4の磁気ブラシを形
成する。上記スリーブ31はアルミニウムあるいはステン
レス鋼から形成され、その表面にはサンドブラスト加工
等の粗面処理や軸方向に平行な溝の刻設がなされ、現像
剤の搬送性の向上が施されている。また、このスリーブ
31には交流電源33及び直流電源34が接続され、上記感光
体2とスリーブ31との間に直流重畳交流電界が形成され
るようになっている。一方、上記マグネットロール32の
磁極は、パドル6によってハウジング5の下部から汲み上
げられた現像剤4を吸着して搬送する搬送極S₁及びN
₁と、上記感光体2と現像剤担持体3とが対向する現像領
域において磁気ブラシを保持する現像主極S₂と、現像領
域を通過してトナー濃度の低下した現像剤をスリーブ31
から剥離する剥離極N₂及びN₃とから構成されており、ス
リーブの回転に伴い磁気ブラシの形成、搬送及び剥離が
行われるようになっている。

【００１３】また、上記現像剤穂立ち調整用磁石8は、
上記現像主極S₂と同極性となる制御極S₀が現像剤担持体
3と対向するようにガイド部材9に固定されており、現像
主極S₂が形成する現像磁界に対して反発磁界を形成して
いる。上記ガイド部材9は感光体2をその裏面側から支持
し、感光体2と現像剤担持体3との距離を一定に保つ役割
を果たす他、現像剤穂立ち調整用磁石8と現像主極S₂と
の間隔を一定に保持し、上記現像主極S₂及び制御極S₀の
磁力バランスによって形成された現像領域の磁界を一定
に保持する役割を果たす。

【００１４】次に、本実施例で用いた現像剤4について
説明すると、この現像剤4はトナーとキャリアを混合し
た二成分系であり、上記トナーとしては、平均粒径約10
μmのスチレンアクリル系樹脂バインダに顔料及び帯電
制御剤が分散され、上記キャリアと共に撹拌した際に負
極性に摩擦帯電するものを用いた。一方、上記キャリア
としては、10Kエルステッドの磁場中において磁化が30
〜70EMUを示す平均粒径約50μmの球形状フェライト系キ
ャリアを用い、上記トナーの帯電を安定化するためにキ
ャリアの表面を帯電制御剤でコートした。

【００１５】以上のような構成の本実施例では、上記現
像剤4をハウジング5の略図示のレベルまで堆積し、これ
を矢線A方向へ回動するパドル6によって汲み上げて現像
剤担持体3へ供給する。汲み上げられた現像剤4は搬送極
S₁,N₁の磁力によってスリーブ31の表面に磁気ブラシと
なって吸着され、上記スリーブ31の矢線B方向への回動
に伴って現像領域へ搬出される。その際、磁気ブラシは
ハウジング5に立設されたトリマーブレード10によって
その穂高さを規制され、常に一定量の現像剤が現像領域
へ搬送される。このときの上記スリーブ31の周速は感光
体2の移動速度の1.5倍〜4倍であり、感光体2の移動方向
は図示のようにスリーブ31の移動方向と対向するアゲイ
ンストモードであっても良いし、スリーブ31の移動方向
と同方向のウィズモードであっても良い。

【００１６】現像領域に搬出された現像剤4は現像主極S
₂の磁力線に沿って穂立ちを形成する。ここで、現像主
極S₂から発する磁力線は図2に示すものとなる。すなわ
ち、現像領域では現像主極S₂の形成する磁界と制御極S₀
の形成する磁界とが互いに反発し合っているので、現像
主極S₂の発する磁力線は制御極S₀の発する磁力線と反発
して現像主極S₂の両側方向へ歪んでおり、感光体2へ真
っ直ぐにむかうような磁力線は発生していない。従っ
て、図3に示すように、現像領域における磁気ブラシは
その穂立ち11が現像主極S₂の両側へ押し戻されるように
形成され、磁気ブラシが感光体2と接触するのを効果的
に防止することができる。

【００１７】一方、図4は従来の現像装置における現像
主極S₂の磁力線を示している。従来の現像装置は本実施
例の制御極S₀を備えておらず、現像主極S₂の形成する磁
界と反発する磁界がないので、現像主極S₂から発する磁
力線はその一部が真っ直ぐ感光体2を透過してしまう。
このため、現像主極S₂の磁力線に沿って形成される現像
剤4の穂立ちが感光体2と接触してしまう危険性が高い。

【００１８】感光体2と現像剤担持体3との間隔を500μm
に設定した場合、現像領域における現像剤の穂立ち11の
長さの限界は、制御極S₀を備えていない従来の現像装置
で約200〜450μmである。これは、穂立ち長さが200μm
以下になると現像領域に搬出されるトナー量が極端に少
なくなり、また、穂立ち長さが450μm以上になると穂立
ちの先端が感光体2に接触してしまうためである。これ
に対して制御極S₀を最適な条件で設けた場合、現像領域
における現像剤の穂立ち11の長さの限界は約200〜800μ
mであり、感光体2と現像剤担持体3との間隔以上に穂立
ちの長さを設定しても、穂立ち11の先端が感光体2を摺
擦することはなかった。

【００１９】本発明において、現像主極S₂の磁力線に沿
って形成された現像剤の穂立ち11が感光体2に接触せ
ず、且つ、現像領域に搬送された現像剤4が制御極S₀の
磁力に吸引されて感光体2に付着しないようにするため
には、制御極S₀及び現像主極S₂の磁界を適切に設定する
必要がある。本実施例では現像剤担持体3と対向した感
光体2の表面位置に磁束密度計をセットし、現像主極S₂
及び制御極S₀の双方について感光体2の垂直方向、水平
方向の磁束密度を測定した。制御極S₀の磁束密度B₁は現
像主極S₂を取り去った状態で測定する一方、現像主極S₂
の磁束密度B₂も制御極S₀を取り去った状態で測定した。
その結果、現像領域近傍の感光体2上のどの位置におい
てもB₂×0.5<B₁<B₂の関係式を満たすように現像主極S₂
と制御極S₀の磁界の強さを設定すれば、上記効果がより
一層安定して発揮されることを確認した。

【００２０】また、本実施例では感光体2として負帯電
の有機感光体を用い、その表面を-700Vに一様に帯電し
た後、画像部に相当する部分を波長780ナノメータのレ
ーザ光で露光して表面電位を-100Vに低下させた。この
とき、バイアス電圧として直流分が-450V、交流分がピ
ーク・トゥ・ピーク電圧1300V、周波数4kHzの正弦波か
らなる直流重畳交流電圧を現像剤担持体3のスリーブ31
に印加したところ、高品位のトナー像を感光体2上に形
成することができた。

【００２１】尚、上記実施例ではを感光体2の裏面側に
固定配置したが、感光体2の表面位置における制御極S₀
の磁界の強さや方向を調整可能にするという観点からす
れば、当該磁石8は感光体2の裏面側において移動あるい
は回転可能に配設することもできる。例えば、に示すよ
うに現像剤穂立ち調整用磁石8を現像剤担持体3と離間す
る方向に進退可能に配設すれば、当該磁石8を現像剤担
持体3から引き離すにつれて感光体2の表面位置における
制御極S₀の磁界は弱まるので、これに伴って現像領域に
おける現像剤の穂立ち11は感光体2に向かって徐々に立
ち上がっていく。また、これとは逆に当該磁石8を現像
剤担持体3に近づけてゆけば、感光体2の表面位置におけ
る制御極S₀の磁界は強まるので、これに伴って現像領域
における現像剤の穂立ち11はスリーブの表面に向かって
倒れ込んでいく。

【００２２】従って、現像剤穂立ち調整用磁石8すなわ
ち制御極Sを進退させれば、現像剤の穂立ちと感光体の
表面との間隔を任意に調整することができ、トナー像の
濃度の微調整を手軽に行うことも可能である。

【００２３】

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明の二成
分現像装置によれば、互いに対向する現像主極と制御極
とが現像剤担持体と潜像担持体との間に反発磁界を形成
するので、現像主極の磁力線に沿って形成される現像剤
の穂は潜像担持体に接触することなく安定した穂立ちと
なり、現像剤の磁気ブラシと潜像担持体との非接触状態
を確実に維持しながら静電潜像の現像を行うことができ
る。

【００２４】また、現像剤の磁気ブラシと潜像担持体と
の非接触状態を確実に維持しながら静電潜像の現像を行
うことができるので、潜像担持体上に既に形成されてい
るトナー像の上に重ねて他のトナー像を形成するのに最
適であり、この現像装置を複数色のトナー像を多重形成
する色重ね現像法に適用すれば、混色や画像の乱れがな
い高品位のカラー画像を形成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の二成分現像装置の第一実施例を示す
概略図である。

【図２】第一実施例に係る現像領域の磁界の様子を示
す説明図である。

【図３】第一実施例に係る現像領域の現像剤の穂立ち
を示す説明図である。

【図４】従来の現像装置の現像領域における磁界の様
子を示す説明図である。

【符号の説明】

1…現像装置、2…感光体(潜像担持体)、3…現像剤担持
体、4…現像剤、S₀…現像主極、S₂…制御極

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】現像剤担持体の周面に磁気吸着した現像
剤の磁気ブラシによって潜像担持体上の静電潜像を現像
する二成分現像装置において、上記現像剤担持体の内側で且つ上記潜像担持体と対向す
る位置に現像主極を設ける一方、上記潜像担持体の内側
で上記現像主極と対向する位置には、上記現像主極と同
一極性の制御極を設けたことを特徴とする二成分現像装
置。
【請求項２】潜像担持体の表面位置における制御極の
磁束密度の絶対値をB₁、潜像担持体の表面位置における
現像主極の磁束密度の絶対値をB₂としたとき、B₁<B₂で
あることを特徴とする請求項1記載の二成分現像装置。
【請求項３】磁気ブラシを形成する現像剤の穂の長さ
が、潜像担持体と現像剤担持体との隙間よりも大きいこ
とを特徴とする請求項1記載の二成分現像装置。
【請求項４】制御極は現像剤担持体と離間する方向に
進退可能に配設されることを特徴とする請求項1記載の
二成分現像装置。