JPH07319285A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 現像性およびクリーニング性を向上させ、地
カブリの発生を防止できる背面露光方式の画像形成装置
を提供する。 【構成】 感光体の光導電性層側に永久磁石部材を内蔵
するスリーブ回転式の現像ロールを設け、永久磁石部材
の主磁極を感光体と対向させて固定し、感光体の透光性
導電性層側に露光手段を設け、主磁極上に形成された磁
気ブラシによって感光体の表面を摺擦する構成の画像形
成装置において、感光体とスリーブとを像形成領域にお
いて同一方向に移動可能に形成し、主磁極における磁性
現像剤の移動方向の磁束波形を前記像形成領域の上流側
に反曲点がかつ下流側に極大値が存在するように形成す
ると共に、主磁極における前記磁性現像剤の移動方向の
磁気吸引力波形を前記像形成領域の上流側に谷の部分が
かつ下流側に山の部分が存在するように形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、透光性導電性層上に光
導電性層を形成した感光体の背面から光信号を照射し、
永久磁石部材とスリーブとからなる現像ロールによって
像形成領域に搬送された磁性現像剤中のトナーを、感光
体の表面に形成された静電荷像に選択的に付着させる画
像形成装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から文書若しくは図形等の情報を再
生する手段として、電子写真、静電記録若しくは静電印
刷等の手段が一般に使用されている。例えば電子写真複
写機やファクシミリにおいては、光導電体層若しくは誘
電体層上に静電的な潜像を形成した後、磁気ブラシ法に
よりキャリアとの摩擦帯電により所定の極性に帯電させ
たトナー、または結着樹脂と磁性粉とを主成分とする磁
性トナーを、前記潜像に選択的に付着させて再生画像を
得る画像形成方法が多く採用されている。しかしながら
このような画像形成方法を採用した場合には、画像形成
装置内に現像手段とは別個に、例えば感光体を予め一様
に帯電させるための帯電手段を含む静電潜像形成手段を
設ける必要があるため、装置が複雑化および大型化し易
くなる等の問題点がある。

【０００３】そこで例えば特公昭５５−３０２２８号公
報に開示されているように、導電性を有する磁性トナー
を非磁性導電性材料からなるスリーブ上に磁気的に吸着
保持し、このスリーブとそれに対向して配設した記録電
極との間にシート状の記録部材を通過させながら記録電
極に情報信号を印加して、磁性トナーに静電気力を付与
し、この磁性トナーを記録部材上に選択的に付着させる
提案がされている。

【０００４】また直接記録手段に関しては、上記の他に
多数の提案がされているが、何れも記録電極と対向電極
との間に記録部材を通過させて電気的手段のみにより記
録を行うものであるため、良好な記録画像を得るために
は上記電極間の間隙や、記録部材上へのトナーの供給量
等の種々の条件を厳密に選定する必要がある。更に記録
部材として普通紙を使用した場合には、紙の表面抵抗が
湿度、温度等の環境条件によって大きく影響されるた
め、これらの環境条件に応じて現像条件も調整する必要
があると共に、高速記録が行えない等の問題点があり、
未だ実用化されるには至っていない。

【０００５】一方透光性を有する光半導体材料からなる
感光体の背面から、原画と対応する光信号を照射し、永
久磁石部材とスリーブとからなる現像ロールによって搬
送された導電性磁性トナーを感光体の表面に選択的に付
着させて現像を行い、この再生画像を記録部材の表面に
転写し、定着するという画像形成方法も提案されてい
る。

【０００６】図６は本発明の対象である背面露光方式の
画像形成装置の例を示す要部断面説明図である。図６に
おいて１は感光体であり、例えばガラス等の透光性材料
からなる支持体２の表面に透光性導電性層３および透光
性を有する光導電性層４を被着させ、中空円筒状に形成
すると共に、例えば反時計方向に回転可能に設ける。な
お光導電性層４の表面に耐摩耗性材料からなる保護層を
設けてもよい。

【０００７】５は現像ロールであり、磁性現像剤６を収
容する現像剤槽７の端部に設けると共に、前記感光体１
と対向させて設ける。現像ロール５は、表面に複数個の
磁極を設けてなる永久磁石部材８と、アルミニウム合金
等の非磁性材料により中空円筒状に形成したスリーブ９
とを同軸的に組合せて構成し、両者の相対的回転によ
り、磁性現像剤６を現像ロール５と感光体１との間に形
成される像形成領域１０に搬送し得るようにする。なお
現像ロール５を構成するスリーブ９は、バイアス電圧源
１１と電気的に接続する。

【０００８】次に１２は光信号照射手段であり、像形成
領域１０の感光体１の背面側に設け、原画と対応する光
信号を感光体１に照射可能に設ける。１３は転写器であ
り、感光体１の表面と近接させて設ける。なお１４は記
録部材であり、矢印方向に移動可能とし、その後段に設
けられた定着手段（図示せず）へ走行可能とする。

【０００９】上記の構成により、現像ロール５により磁
性現像剤６を像形成領域１０に供給すると、磁性現像剤
６は像形成領域１０において所謂磁気ブラシを形成する
と共に、この磁気ブラシは感光体１の表面とある幅をも
って摺接する。従って感光体１の表面に摩擦帯電による
電荷若しくは電位を付与することができる。

【００１０】一方原画と対応する光信号を光信号照射手
段１２を介して、感光体１の背面から照射すると、感光
体１の表面の光を照射されない部分と現像ロール５との
間には電位差がなく、光を照射された部分と現像ロール
５との間には電位差が生ずるので、その部分に磁性現像
剤６中のトナーが付着してトナー画像として現像され
る。次にこのトナー画像は感光体１と転写器１３との間
を移動する記録部材１４上に転写され、更に定着手段に
よって定着されるのである。

【００１１】上記のような画像形成装置においては、感
光体１の表面の帯電手段および現像後の残留トナーを除
去するクリーニング手段を特に設けることなく、磁気ブ
ラシにより感光体１の表面を帯電およびクリーニングす
る方式であるため、磁気ブラシが効率よく作用する必要
がある。また永久磁石部材８を高速で回転させる方式に
おいては、永久磁石部材８の駆動手段が煩雑になると共
に、騒音が発生するという欠点がある。このため永久磁
石部材８の特定磁極を感光体１と対向させて固定し、ス
リーブ９を回転させる方式が有効である。

【００１２】図７はスリーブ回転式の現像ロールを構成
する永久磁石部材の例を示す要部端面図であり、同一部
分は前記図６と同一の参照符号で示す。図７において、
永久磁石部材８は例えば等方性フェライト磁石により中
空円筒状に形成し、軸心部にシャフト１５を固着する。
１６は磁石片であり、例えば異方性フェライト磁石によ
り横断面をかまぼこ状若しくはＤ字状に形成し、凹溝１
７内に固着し、現像用の主磁極を形成する。Ｎ₁ 〜Ｎ₃
およびＳ₁ 〜Ｓ₄ は夫々磁極を示し、図７においては非
対称７極の例を示す。Ｎ₁ が主磁極であり、前記図６に
示す感光体１と対向するように固定される。

【００１３】図８は図７における永久磁石部材８の外周
の磁束波形および磁気吸引力波形を示す説明図である。
図８において、破線ａは磁束波形を、実線ｂは磁気吸引
力波形を示し、各々極座標で示している。図８から明ら
かなように主磁極Ｎ₁ に対するものが最も大であり、現
像後の磁性現像剤を掻落す部位に相当するＳ₁ ，Ｓ₂に
対するものが最も小である。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】上記のような永久磁石
部材８の主磁極Ｎ₁ に形成される磁気ブラシの穂立ちを
良好にするためには、主磁極Ｎ₁ における磁束密度を大
にして磁性現像剤に対する磁気吸引力を大にすることが
有効である。また図６に示す感光体１の表面と磁気ブラ
シとの円周方向の接触幅を広げることも有効であり、こ
のために例えば図７および図８に示す主磁極Ｎ₁ に複数
のピークを有する磁束密度分布を発生するような永久磁
石部材を使用する提案がされている（例えば特公昭６２
−５５１４９号、特開平３−２９１６８０号公報参
照）。

【００１５】しかしながら上記提案のように形成したも
のは、現像性の向上は期待できるものの、本発明の対象
である背面露光型式のものにおいては、図６に示す像形
成領域１０において磁気ブラシによって残留トナーの除
去を併せて行うため、クリーニング性が充分でないと共
に、地カブリも発生し易いという問題点がある。

【００１６】一方クリーニング手段を併設することは、
画像形成装置の複雑化および大型化を招来することとな
り、背面露光方式のものが有する装置の特徴であるコン
パクト化を阻害することとなる。

【００１７】本発明は上記従来技術に存在する問題点を
解決し、現像性およびクリーニング性を併せて向上させ
得ると共に、地カブリの発生を防止し得る背面露光方式
の画像形成装置を提供することを目的とするものであ
る。

【００１８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明においては、透光性導電性層上に光導電性層
を形成した感光体と、この感光体の光導電性層側に設け
られ外周面に軸線方向に延びかつ円周方向に複数個の磁
極が現れるように形成した永久磁石部材とこの永久磁石
部材の外方に同軸回転可能に形成したスリーブとからな
る現像ロールと、前記感光体の透光性導電性層側に設け
られた露光手段とを有し、前記感光体と現像ロールとが
対向する像形成領域に単一の主磁極を配設し、この主磁
極上に形成された磁性現像剤からなる磁気ブラシによっ
て前記感光体の表面を摺擦するように構成した画像形成
装置において、感光体とスリーブとを像形成領域におい
て同一方向に移動可能に形成し、主磁極における前記磁
性現像剤の移動方向の磁束波形を前記像形成領域の上流
側に反曲点がかつ下流側に極大値が存在するように形成
すると共に、主磁極における前記磁性現像剤の移動方向
の磁気吸引力波形を前記像形成領域の上流側に谷の部分
がかつ下流側に山の部分が存在するように形成する、と
いう技術的手段を採用した。

【００１９】本発明において、永久磁石部材の外周に軸
線方向に延びる凹溝を設け、この凹溝内に横断面をＬ字
状に形成した磁石片を突出部および段差部が外周に臨む
ように固着して主磁極を形成すると共に、像形成領域の
上流側に前記段差部が存在するように形成することがで
きる。

【００２０】なお上記の発明において、凹溝の幅寸法を
磁石片の幅寸法より大に形成すると共に、像形成領域の
上流側において凹溝と磁石片との間に間隙を形成しても
よい。

【００２１】また上記の発明において、永久磁石部材の
外周に凹溝に沿いかつこの凹溝より上流側に他の凹溝を
設けることができる。更に本発明において、永久磁石部
材を等方性若しくは異方性の永久磁石により、および磁
石片を異方性の永久磁石によって形成することができ
る。

【００２２】本発明において、感光体は透光性の材料か
らなる支持体上に形成することができる。このような透
光性の材料としては、ガラス（パイレックスガラス、ソ
ーダガラス、ホウ珪酸ガラス等）、石英、サファイヤ等
の透明な無機材料や、フッ素樹脂、ポリエステル、ポリ
カーボネート、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレ
ート、ビニロン、エポキシ、マイラー等の透明な有機樹
脂等があり、中空円筒状、ベルト状、シート状に形成す
ることができる。

【００２３】次に透光性導電性層には、ＩＴＯ（インジ
ウム錫酸化物）、酸化錫（ＳｎＯ₂）、酸化鉛、酸化イ
ンジウム、ヨウ化銅等の透光性の導電性材料を使用する
ことができるが、Ａｌ，Ｎｉ，Ａｕ等の金属を半透光性
を保持する程度に薄く形成して使用してもよい。

【００２４】上記の透光性導電性層は、真空蒸着法、活
性反応蒸着法、ＲＦスパッタ法、ＤＣスパッタ法、ＲＦ
マグネトロンスパッタ法、ＤＣマグネトロンスパッタ
法、熱ＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法、スプレー法、塗布
法、浸漬法等の手段によって形成することができる。

【００２５】また光導電性層を形成する材料としては、
ａ−Ｓｉ系、ａ−Ｓｅ系、ａ−ＡｓＳｅ系、ＯＰＣ系、
ＣｄＳ系、ＺｎＯ系等の光導電材料を使用することがで
きるが、就中ａ−Ｓｉ系の光導電材料が、表面硬度およ
び耐環境性が高いため耐久性に富むこと、人体に無害で
あること等から好ましい材料である。

【００２６】なお光導電性層として積層されるａ−Ｓｉ
系のものは、キャリア注入阻止層として中間層や、例え
ば絶縁性若しくは高抵抗の表面層を積層することにより
望ましい特性が得られるが、これらの層は、グロー放電
分解法、スパッタ法、ＥＣＲ法、蒸着法等によって成膜
形成し、その形成に際してダングリングボンド終端用の
元素、例えば水素やハロゲンを含有させる。またこれら
各層には、電気特性その他の物性を調整するために、
Ｃ，Ｏ，Ｎ，Ｇｅ等の元素や、IIIa族元素、Ｖａ族元素
等を適宜含有させるとよい。

【００２７】上記の中間層の厚さは0.０１〜１０μｍ、
好ましくは0.１〜５μｍの範囲がよく、また表面層の厚
さは0.０５〜５μｍ、好ましくは0.１〜３μｍの範囲が
よい。更に光導電性層全体の厚さは、必要な帯電および
絶縁耐圧の確保や、露光された光の吸収や残留電位の抑
制等の点から0.５〜１５μｍ、好ましくは１〜１０μｍ
の範囲とするのがよい。

【００２８】露光手段としては、ＬＥＤ露光器をはじめ
として、レーザ、液晶シャッタ、ＥＬヘッド、蛍光ヘッ
ド、プラズマイメージバー等を使用することができる。
次に本発明における磁性現像剤は、導電性磁性キャリア
と荷電型の非磁性トナーまたは磁性トナーとを混合して
調整される。磁気キャリアの体積固有抵抗は電荷の注入
を確保するため１０¹⁰Ω・cm以下、トナーの体積固有抵
抗は転写効率確保および感光体表面への残留分を極力少
なくするため１０¹³Ω・cm以上とするのがよい。このよ
うな二成分系の磁性現像剤を使用すると、感光体への良
好かつ均一な帯電および安定した現像が可能となる。ま
た現像されたトナーが絶縁性であるため、静電転写によ
り高い画像濃度でかつ安定して普通紙等の多様な記録部
材に画像形成をすることができる。

【００２９】なお上記体積固有抵抗は、測定すべきサン
プルを数十mg採取し、ダイヤルゲージを改良した3.０５
mmφ（断面積0.０７３cm² ）のテフロン（商品名）製絶
縁シリンダ中に充填し、0.１kgf の圧力を印加した状態
で、Ｄ．Ｃ．４０００Ｖ／cmの電場でトナーに対するも
のを、またＤ．Ｃ．２００Ｖ／cmの電場で磁性キャリア
に対するものを測定して算出した。測定には横河ヒュー
レッドパッカード製絶縁抵抗計（４３２９Ａ型）を使用
した。

【００３０】上記のようなトナーは、結着樹脂および荷
電制御剤またはこれらと磁性粉とを適宜の比率で混合
し、粉砕法、スプレードライ法等の公知の手段で製造す
ることができる。なおトナー粒子の内部および／または
表面に例えばシリカ微粉末のような流動性改質剤、およ
び／または例えばカーボンブラック等の抵抗調節剤を添
加することができる。

【００３１】本発明において使用する磁性現像剤を構成
する上記トナーの平均粒径は５〜２０μｍ、好ましくは
６〜１６μｍに形成されるが、粒径が小であると地カブ
リやトナー飛散が生じるため好ましくない。一方粒径が
大であると解像度および現像性が低下するため不都合で
ある。

【００３２】次に上記トナーを構成する結着樹脂として
は、下記のようなものを使用することができる。定着方
式が加熱定着方式（オーブンまたは熱ロール）の場合
は、例えば次のような熱可塑性樹脂、すなわち、スチレ
ン類、ビニルエステル類、α−メチレン脂肪族モノカル
ボン酸のエステル類、アクリロニトリル、メタクリロニ
トリル、アクリルアミド、ビニルエーテル類、ビニルケ
トン類、Ｎ−ビニル化合物等の単量体を重合させたホモ
ポリマー、若しくは、これらの単量体を２種以上組み合
わせて共重合させたコポリマー、あるいはそれらの混合
物を使用できる。また、ビスフェノール型エポキシ樹
脂、油変性エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂、セルロー
ズ樹脂、ポリエーテル樹脂、ポリエステル樹脂等の非ビ
ニル系熱可塑性樹脂等の非ビニル系樹脂、あるいはそれ
らと前記のようなビニル系樹脂との混合物を使用でき
る。

【００３３】次に定着方式が圧力定着方式である場合に
は、例えば次のような感圧性の樹脂、すなわち、高級脂
肪酸類、高級脂肪酸誘導体、高級脂肪酸アミド類、ワッ
クス類、ロジン誘導体、アルキッド樹脂、エポキシ変性
フェノール樹脂、天然樹脂変性フェノール樹脂、アミノ
樹脂、シリコン樹脂、ユリア樹脂、アクリル酸またはメ
タクリル酸と長鎖アルキルメタクリレート、長鎖アルキ
ルアクリレートとの共重合オリゴマー、ポリオレフィ
ン、エチレン・酢酸ビニル共重合体、エチレン・ビニル
アルキルエーテル共重合体、無水マレイン酸系共重合体
等が挙げられる。

【００３４】これらの樹脂は、任意に選定し、また任意
に混合して使用できるが、トナーとした場合の流動性を
低下させないためには、ガラス転移点が４０℃を超える
樹脂、若しくは樹脂混合物が有効である。

【００３５】次に磁性トナーの場合にはトナー中に磁性
粉を含有させるが、この磁性粉としては、フェライト、
マグネタイトをはじめとする鉄、コバルト、ニッケルな
どの強磁性を示す元素を含む合金あるいは化合物が使用
できるが、トナー中に含有させるために、平均粒径を0.
１〜３μｍに形成したものが好ましい。トナー中に含有
させる量は１０〜７０重量％の範囲が適当である。この
場合、１０重量％未満ではトナーの磁力が低下し、スリ
ーブの表面から離脱し易くなり、一方７０重量％を超え
ると、それ自体が導電性であるため体積固有抵抗が低下
し、転写効率が低下すると共に、定着性が低下する。よ
り好ましい含有量は２０〜６０重量％である。

【００３６】また荷電制御剤としては、公知の染料もし
くは顔料を使用することができる。例えば、正の摩擦帯
電性を有するニグロシン染料、あるいは高級脂肪酸で変
性したニグロシン染料、負の摩擦帯電性を有する含金属
（Ｃｒ）アゾ染料等が挙げられる。この荷電制御剤の含
有量は、トナーの帯電量に応じて定められるが、一般に
１〜１０重量％の範囲が好ましい。

【００３７】また磁性キャリアの体積固有抵抗が１０¹⁰
Ω・cmを超えると、現像性が低下すると共に、画像担体
表面に残留するトナーに対する回収作用が低下するため
不都合である。このような磁性キャリアの体積固有抵抗
の調整手段としては、例えばキャリア粒子の表面の一部
若しくは全部をカーボンブラックや金属粉末などの導電
性粒子を含有する樹脂で被覆するか、あるいはキャリア
粒子の表面の一部若しくは全部を樹脂で被覆した後、導
電性粒子を添加するのが有効である。

【００３８】上記被覆層を形成する樹脂材料としては、
シリコン系樹脂、スチレン−アクリル系樹脂、ポリエス
テル樹脂、マレイン酸樹脂、アクリル酸樹脂等の単体、
共重合体、変性物等が挙げられる。また樹脂を磁性キャ
リアの表面に強固に固着するために、硬化剤を併用する
こともできる。このような硬化剤としては、メラミン、
各種アミン塩等の熱硬化性化合物が挙げられる。

【００３９】更に被覆材料として、磁性キャリアとの接
着性の向上、あるいは耐摩耗性の向上、トナーの融着防
止、トナー帯電性の制御、現像剤の流動性付与を目的と
して、上記のほかにフェノール樹脂、尿素樹脂、アルキ
ッド樹脂、その他の充填剤、希釈剤、可撓性付与剤等を
少量ブレンドすることができる。

【００４０】上記磁性キャリアのコア材としては、鉄粉
等の金属粉や、マグネタイト、フェライト等の酸化物粉
が挙げられる。上記磁性キャリアとしては、例えばフェ
ライトキャリアを使用することができる。フェライトキ
ャリアは、適当な金属酸化物と３価の鉄酸化物の焼結体
であり、具体的には、Ｂａ−Ｎｉ−Ｚｎフェライト、Ｍ
ｎ−Ｚｎフェライト、Ｎｉ−Ｚｎフェライト、Ｌｉ−Ｚ
ｎフェライト、Ｃｕ−Ｚｎフェライト、Ｃｕ−Ｚｎ−Ｍ
ｇフェライト、Ｍｇ−Ｚｎフェライト等が挙げられる。
このようなフェライトキャリアは、適当な配合比で混合
された原料を、0.５〜3.０時間仮焼し、平均粒径2.０μ
ｍ以下に微粉砕し、所定の粒径に造粒し、次に９００〜
１３５０℃の温度で３〜５時間焼成し、解砕および分級
して製造することができる。

【００４１】磁性キャリアの粒径が小であると、画像担
体の表面に付着し易く、一方粒径が大であると画像が荒
れ易くなる。従って平均粒径は１０〜１００μｍの範囲
とするのがよい。

【００４２】本発明において使用する磁性現像剤は、前
記の荷電型のトナーと上記磁性キャリアとを混合して得
られるが、トナーの配合量は、非磁性トナーの場合は、
３〜１０重量％、磁性トナーの場合は１０〜９０重量％
とするのがよい。トナーの配合量が下限の値未満である
と、磁性キャリアが凝集し易くなると共に、感光体への
付着が生じ易くなるため好ましくない。一方トナーの配
合量が上限の値を超えると、トナー飛散が生じ易くなる
と共に、スペントトナー量が増加して磁性キャリアの寿
命が短くなるため不都合である。

【００４３】上記磁性現像剤を使用して背面露光方式に
より画像形成を行う場合、例えば永久磁石部材の外方に
設けたスリーブに印加するバイアス電圧は、２５０Ｖ以
下の低バイアスにすることが好ましい。バイアス電圧が
高すぎると、トナーのみならず、磁性キャリアまでが感
光体の表面に付着し、所謂キャリア付着が発生し、画像
品質を低下させることとなる。この現象は磁性キャリア
の粒径が小である場合に顕著である。

【００４４】上記のような低バイアス電圧による現像に
は、光キャリア励起特性が良好であり、キャリア移動度
が高い等の優れた光感度特性を有するａ−Ｓｉ系の感光
体を使用することが好適である。

【００４５】次に現像ギャップ（像形成領域における感
光体とスリーブとのギャップ）は、磁気ブラシと感光体
との接触幅を確保すると共に、残留トナーの回収作用を
確実にするために、1.０mm以下とする必要があり、磁気
ブラシが感光体に軟らかく接触するために、0.２mm以上
とすることが望ましい。好ましい範囲は0.３〜0.６mmで
ある。またドクターギャップは、上記現像ギャップに応
じて設定すればよい。

【００４６】

【作用】図１は本発明の画像形成装置を構成する現像ロ
ールの永久磁石部材の外周の磁束波形および磁気吸引力
波形を示す説明図であり、前記図８と対応し、同一部分
は図８と同一の参照符号で示す。図１において、磁性現
像剤はスリーブ（何れも図示せず）上に吸着されて時計
方向に移動する。Ａは像形成領域であり、前記図６にお
ける像形成領域１０と対応している。

【００４７】主磁極Ｎ₁ における磁束波形ａは、像形成
領域Ａにおいて磁性現像剤の移動方向、すなわち時計方
向の上流側に変曲点若しくは反曲点ａ₁ が、かつ下流側
に極大値ａ₂ が存在するように形成される。そして実線
で示される磁気吸引力波形ｂは、像形成領域Ａの上記上
流側に谷の部分ｂ₁ が、かつ下流側に山の部分ｂ₂ が存
在するように形成される。他の磁極Ｎ₂ ，Ｎ₃ およびＳ
₁ 〜Ｓ₄ の構成は前記図８におけるものと同様である。

【００４８】図２は本発明の画像形成装置の像形成領域
における磁気ブラシの状態を模式的に示す要部拡大断面
図であり、同一部分は前記図１および図６と同一の参照
符号で示す。図２において、永久磁石部材８は主磁極Ｎ
₁ を感光体１と対向させて固定し、永久磁石部材８の外
方においてスリーブ９が磁性現像剤６を吸着して矢印時
計方向に回転する。なお感光体１は像形成領域Ａにおい
てスリーブ９と同一の矢印方向に回転する。Ｃはクリー
ニング領域、Ｄは現像領域である。なお光照射手段１２
は現像領域Ｄにおいて感光体１を照射するように配設す
る。

【００４９】像形成領域Ａにおいては、前記図１に示す
ように主磁極Ｎ₁ における磁束波形ａおよび磁気吸引力
波形ｂが形成されているから、スリーブ９上の磁性現像
剤６は像形成領域Ａの上流側のクリーニング領域Ｃにお
いて磁気ブラシＢ₁ を、および像形成領域Ａの下流側の
現像領域Ｄにおいて磁気ブラシＢ₂ を各々形成し、感光
体１の表面を摺擦する。Ｂ₀ は空白部であり、磁気ブラ
シＢ₁ ，Ｂ₂ 間に形成される。なお空白部Ｂ₀ は、前記
図１における磁束波形ａの反曲点ａ₁ および磁気吸引力
波形ｂの谷の部分ｂ₁ と対応している。

【００５０】感光体１およびスリーブ９が矢印方向に回
転すると、クリーニング領域Ｃにおいては磁気ブラシＢ
₁ により感光体１の表面が摺擦されるから、感光体１の
表面に付着した残留トナーが除去されるのであるが、ス
リーブ９上の磁気吸引力は磁気ブラシＢ₁ に対するもの
の方が大であるから（図１における磁気吸引力波形ｂの
山の部分ｂ₂ 参照）。磁気ブラシＢ₁ を構成する磁性現
像剤６は、空白部Ｂ₀を素早く通過して磁気ブラシＢ₂
に移行する。従って感光体１に対するクリーニング作用
を向上させることができる。

【００５１】次に現像領域Ｄにおいては、前記のように
磁気吸引力が大に形成されているため、磁気ブラシＢ₂
のスリーブ９の円周方向の幅が大に形成される。従って
磁気ブラシＢ₂ による感光体１の表面に対する帯電作用
を向上させ得ると共に、均一化が図れるのである。なお
画像形成のための露光は、現像領域Ｄにおける感光体１
の背面側（図２における上方）から行われる。

【００５２】次に本発明における磁気吸引力について記
述する。永久磁石部材の外方に配設されたスリーブ上の
磁性現像剤に作用する磁気吸引力には、永久磁石部材の
半径方向の磁界Ｂγに基づく力と共に、円周方向の磁界
Ｂθに基づく力も寄与している。すなわち永久磁石部材
の中心軸から任意の点（γ，θ）における上記磁界Ｂ
γ、Ｂθは、永久磁石部材の磁極数をｎとし、磁界分布
が正弦波状であるとすると、下記の式で表される。

【００５３】 Ｂγ＝Ｃ₁ ・exp ｛−Ｃ₂ （γ−γ₀ ）｝・cos （ｎθ／２） ……(1) Ｂθ＝Ｃ₁ ′・exp ｛−Ｃ₂ ′（γ−γ₀ ）｝・sin （ｎθ／２）……(2) 但し、γ₀ ：永久磁石部材の半径 Ｃ₁ ，Ｃ₂ ，Ｃ₁ ′，Ｃ₂ ′：永久磁石部材の寸法およ
び磁極数ｎ等により定まる定数。

【００５４】一方不均一磁界中に置かれた強磁性体に
は、図９において矢印で示す方向に力が働く。図９にお
いて（ａ）はＮＳ磁極が同一寸法である場合、（ｂ）は
ＮＳ磁極が異なる寸法である場合を示し、ｘ，ｚは直交
座標である。ここで強磁性体に作用する磁気モーメント
をＭｘ、磁界の強さをＨｘとすると、強磁性体に働くｚ
軸方向およびｘ軸方向の磁気吸引力Ｆｚ，Ｆｘは下記の
式で表される。

【００５５】Ｆｚ＝Ｍｘ・∂Ｈｘ／∂ｚ Ｆｘ＝Ｍｘ・∂Ｈｘ／∂ｘ 強磁性体の質量をｍ、質量磁化率をΧｍとすれば、Ｍｘ
＝ｍ・Χｍ・Ｈｘであるから、これを前記式に代入し
て、 Ｆｚ＝ｍ・Χｍ・Ｈｘ・∂Ｈｘ／∂ｚ ……(3) Ｆｘ＝ｍ・Χｍ・Ｈｘ・∂Ｈｘ／∂ｘ ……(4) となる。

【００５６】ところで、前記図１に示す永久磁石部材８
の中心軸から、半径方向にγ₁ 〜γ ₂ の位置にある強磁
性体（半径方向の長さ（γ₂ −γ₁ ））に働く磁気吸引
力Ｆは、前記(1),(2) 式に関連して記述したように、磁
界Ｂγによる磁気吸引力Ｆγと、磁界Ｂθによる磁気吸
引力Ｆθの合力であるから、(1) 〜(4) 式により、

【００５７】

【数１】

【００５８】が得られる。そして一般式として、 Ｆ＝１／２・Χｍ・ｍ｛Ａ cos² （ｎθ／２）＋Ｂ sin
² （ｎθ／２）｝ ＝１／４・Χｍ・ｍ｛（Ａ−Ｂ） cosｎθ＋（Ａ＋
Ｂ）｝ 但し、Ａ：Ｂγのピーク位置におけるＢγ² （γ＝
γ₂ ）−Ｂγ² （γ＝γ₁ ）の値 Ｂ：Ｂθのピーク位置におけるＢθ² （γ＝γ₂ ）−Ｂ
θ² （γ＝γ₁ ）の値を得る。

【００５９】本発明者は磁気吸引力Ｆを実際に測定し、
画質との相関関係を検討した結果、両者がよく対応する
ことがわかった。具体的には、図２におけるスリーブ９
の外周に重量0.６ｍｇ、直径0.５０８ｍｍの鉄球を配置
し（スリーブ９の表面から鉄球の中心までの距離を0.７
５ｍｍとした）、鉄球がスリーブに吸着される力を求め
ることにより、磁気吸引力を測定した。

【００６０】

【実施例】図３は本発明の実施例における永久磁石部材
を示す要部端面図である。図３において、永久磁石部材
８は、例えば等方性フェライト磁石により中空円筒状に
形成し、中心部に例えば非磁性のステンレス鋼からなる
シャフト１５を固着する。１６は磁石片であり、例えば
異方性フェライト磁石により、横断面をＬ字状に形成
し、突出部１６ａおよび段差部１６ｂが外周に臨むよう
に永久磁石部材８に埋設固着する。すなわち永久磁石部
材８の外周に軸線方向に延びる凹溝１７を設け、この凹
溝１７内に磁石片１６を固着する。

【００６１】なお磁石片１６は、永久磁石部材８の外方
に同軸的に設けられるスリーブ（図示せず）の回転方向
の上流側に段差部１６ｂが存在するように形成する。そ
して磁石片１６は厚さ方向（図３において上下方向）に
着磁され、例えば突出部１６ａの側にＮ極が現れるよう
に着磁され、前記図１および図２に示す主磁極Ｎ₁ を形
成する。その他の磁極については表示を省略したが、前
記図１に示すものと同様に着磁して永久磁石部材８を形
成する。

【００６２】上記の構成により、永久磁石部材８に中空
円筒状のスリーブ（図示せず）を嵌挿した場合に、スリ
ーブ上に形成される磁束波形および磁気吸引力波形を、
前記図１に示すように形成することができる。すなわ
ち、磁石片１６の段差部１６ｂに対応する前記波形に、
各々図１に示す反曲点ａ₁ および谷の部分ｂ₁ を、およ
び突出部１６ａに対応する前記波形に、各々図１に示す
極大値ａ₂ および山の部分ｂ₂ を形成することができ
る。従って前記図２に示すような磁気ブラシＢ₁ および
Ｂ₂ を形成し、クリーニング作用および帯電作用を向上
させ得るのである。

【００６３】図４は本発明の実施例における永久磁石部
材の他の例を示す要部端面図であり、同一部分は前記図
３と同一の参照符号で示す。図４において１８は間隙で
あり、磁石片１６の上流側、すなわち段差部１６ｂに隣
接して形成される。このような間隙ｇ₁ を形成するに
は、凹溝１７の幅寸法を磁石片１６の幅寸法より大に形
成し、磁石片１６の突出部１６ａ側の側面を凹溝１７の
内側面に密着させて磁石片１６を固着すればよい。

【００６４】図５は本発明の実施例における永久磁石部
材の更に他の例を示す要部端面図であり、同一部分は前
記図３および図４と同一の参照符号で示す。図５におい
て１９は凹溝であり、凹溝１７の上流側に設ける。

【００６５】上記図４および図５に示すように間隙１８
および凹溝１９を設けることにより、前記図１に示す反
曲点ａ₁ および谷の部分ｂ₁ の位置および磁束若しくは
磁気吸引力の値を調整することができると共に、磁束波
形ａおよび磁気吸引力波形ｂの形状を調整することがで
きる。なお図４および図５に示す間隙１８の幅寸法ｇ ₁
ならびに凹溝１９の位置および幅寸法ｇ₂ は、永久磁石
部材８に要求される磁気的性能その他を勘案して適宜に
選定される。

【００６６】上記の実施例においては、永久磁石部材８
および磁石片１６を各々フェライト系磁石によって形成
した例について説明したが、金属磁石、希土類磁石等の
他の系の磁石によって形成してもよく、また焼結磁石の
みに限らず、有機質材料を結合剤とするプラスチック磁
石によって形成してもよい。また複数個の磁石をシャフ
トの外周に固着した型式の永久磁石部材（例えば米国特
許第４，５５８，２９４号明細書参照）としてもよい。

【００６７】

【発明の効果】本発明は以上記述のような構成および作
用であるから、帯電手段を省略した背面露光方式の画像
形成装置において、画像形成領域における残留トナーの
クリーニング性を向上させ得ると共に、地カブリの発生
を防止することができ、高画質の画像を形成し得るとい
う効果を奏し得る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の画像形成装置を構成する現像ロールの
永久磁石部材の外周の磁束波形および磁気吸引力波形を
示す説明図である。

【図２】本発明の画像形成装置の像形成領域における磁
気ブラシの状態を模式的に示す要部拡大断面図である。

【図３】本発明の実施例における永久磁石部材を示す要
部端面図である。

【図４】本発明の実施例における永久磁石部材の他の例
を示す要部端面図である。

【図５】本発明の実施例における永久磁石部材の更に他
の例を示す要部端面図である。

【図６】本発明の対象である背面露光方式の画像形成装
置の例を示す要部断面説明図である。

【図７】スリーブ回転式の現像ロールを構成する永久磁
石部材の例を示す要部端面図である。

【図８】図７における永久磁石部材８の外周の磁束波形
および磁気吸引力波形を示す説明図である。

【図９】不均一磁界中に置かれた強磁性体に働く力を示
す図であり、（ａ）はＮＳ磁極が同一寸法である場合を
示し、（ｂ）はＮＳ磁極が異なる寸法である場合を示
す。

【符号の説明】

１ 感光体 ８ 永久磁石部材 １６ 磁石片

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 透光性導電性層上に光導電性層を形成し
   た感光体と、この感光体の光導電性層側に設けられ外周
   面に軸線方向に延びかつ円周方向に複数個の磁極が現れ
   るように形成した永久磁石部材とこの永久磁石部材の外
   方に同軸回転可能に形成したスリーブとからなる現像ロ
   ールと、前記感光体の透光性導電性層側に設けられた露
   光手段とを有し、前記感光体と現像ロールとが対向する
   像形成領域に単一の主磁極を配設し、この主磁極上に形
   成された磁性現像剤からなる磁気ブラシによって前記感
   光体の表面を摺擦するように構成した画像形成装置にお
   いて、 感光体とスリーブとを像形成領域において同一方向に移
   動可能に形成し、主磁極における前記磁性現像剤の移動
   方向の磁束波形を前記像形成領域の上流側に反曲点がか
   つ下流側に極大値が存在するように形成すると共に、主
   磁極における前記磁性現像剤の移動方向の磁気吸引力波
   形を前記像形成領域の上流側に谷の部分がかつ下流側に
   山の部分が存在するように形成したことを特徴とする画
   像形成装置。
2. 【請求項２】 永久磁石部材の外周に軸線方向に延びる
   凹溝を設け、この凹溝内に横断面をＬ字状に形成した磁
   石片を突出部および段差部が外周に臨むように固着して
   主磁極を形成すると共に、像形成領域の上流側に前記段
   差部が存在するように形成したことを特徴とする請求項
   １記載の画像形成装置。
3. 【請求項３】 凹溝の幅寸法を磁石片の幅寸法より大に
   形成すると共に、像形成領域の上流側において凹溝と磁
   石片との間に間隙を形成したことを特徴とする請求項２
   記載の画像形成装置。
4. 【請求項４】 永久磁石部材の外周に凹溝に沿いかつこ
   の凹溝より上流側に他の凹溝を設けたことを特徴とする
   請求項２記載の画像形成装置。
5. 【請求項５】 永久磁石部材を等方性若しくは異方性の
   永久磁石により、および磁石片を異方性の永久磁石によ
   って形成したことを特徴とする請求項２ないし４何れか
   に記載の画像形成装置。