JPH0990758A

JPH0990758A - 現像装置

Info

Publication number: JPH0990758A
Application number: JP24120595A
Authority: JP
Inventors: Masahisa Ochiai; 正久落合; Keitaro Yamashita; 恵太郎山下
Original assignee: Hitachi Metals Ltd; Hitachi Metals Kiko Co Ltd
Current assignee: Neomax Kiko Co Ltd; Proterial Ltd
Priority date: 1995-09-20
Filing date: 1995-09-20
Publication date: 1997-04-04

Abstract

(57)【要約】【課題】スリーブを省略した形態の現像ロールを使用
して磁気ブラシ現像を行う場合に、濃度ムラのない高画
質の画像が得られる現像装置を提供する。【解決手段】静電荷像を担持して移動する像担持体４
と対向して配置された、表面に異極性の磁極が円周方向
に等間隔で形成された円筒状永久磁石部材を有する現像
ロール３と、この現像ロールの表面に保持される磁性ト
ナーの厚さを規制するドクター部材５とを有する現像装
置において、前記現像ロールの表面粗さを下記式の範囲
内とする。Ｒ1＝（０．５〜３）×ｄ1 ［式中、Ｒ1は現像ロール表面の十点平均粗さＲz（μ
ｍ）、ｄ1（μｍ）は磁性トナーの体積平均粒径を示
す。］

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、静電荷像を担持し
て移動する像担持体と対向して、表面に異極性の磁極が
円周方向に等間隔で配置された円筒状永久磁石部材から
なる現像ロールを設け、この現像ロールの表面に磁性現
像剤剤を供給して前記静電荷像を現像する現像装置に関
するものであり、特に像担持体の移動方向に沿う画像濃
度の濃度ムラを解消し、高品質の画像が得られる現像装
置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】電子写真や静電気録を利用した画像形成
方法においては、光導電体または誘電体等の像担持体の
表面に静電荷像が形成される。一方、現像ロール表面に
は磁性現像剤が吸着保持され、現像ロール表面と一定の
間隔をもって対向配置されたドクター部材を通過する際
に一定の厚さに均されると同時に摩擦帯電される。この
磁性現像剤を介して像担持体の表面の静電荷像を磁気ブ
ラシ法により現像する。得られたトナー像を普通紙など
の転写部材表面に転写後定着することにより最終画像を
得ている。上記現像ロールは、非磁性材料で形成された
現像剤支持部材すなわちスリーブと、その内部に配設さ
れかつ表面に複数個の磁極を設けた永久磁石部材とを有
し、スリーブが像担持体との間に現像領域を形成するよ
うに像担持体表面と一定の間隔を置いて対向配置されて
いる。そしてスリーブと永久磁石部材との相対的回転に
より、スリーブ上に保持された磁性現像剤を現像領域に
搬送することにより、磁性現像剤中に含まれるトナーが
静電荷像に付着してトナー像が得られる。

【０００３】一方、複写機やプリンターに代表される電
子写真装置においては、装置の低価格化および小型化が
強く望まれ、この要求に応えるために現像ロールの構造
も変化している。すなわち現像ロールを構成するスリー
ブを省略し、永久磁石部材の表面に直接磁性現像剤を吸
着し、永久磁石部材の回転によって磁性現像剤を現像領
域に搬送することが提案されている。（例えば特開昭６
２−２０１４６３号参照）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記のようなスリーブ
を省略した形態の現像ロールを使用して磁気ブラシ現像
を行う場合は、現像ロール表面に吸着保持された磁性現
像剤が、ドクター部材を通過する際に現像ロール表面に
対しスリップを起こしやすい。その結果、現像領域への
現像剤の搬送供給量が変化し、像担持体の移動方向に沿
う画像濃度の濃淡、即ち濃度ムラを生じ、特に中間調の
再現性が低下するという問題がある。本発明の目的は、
上記の問題を解決し、濃度ムラのない高品質の画像が得
られる現像装置を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に第１の発明においては、静電荷像を担持して移動する
像担持体と対向して配置された、表面に異極性の磁極が
円周方向に等間隔で形成された円筒状永久磁石部材を有
する現像ロールと、この現像ロールの表面に保持される
磁性トナーの厚さを規制するドクター部材とを有する現
像装置において、前記現像ロールの表面粗さを下記式を
満足するものとするという技術的手段を採用した。Ｒ1＝（０．５〜３）×ｄ1 ［式中、Ｒ1は現像ロール表面の十点平均粗さＲz（μ
ｍ）、ｄ1（μｍ）は磁性トナーの体積平均粒径を示
す。］

【０００６】第２の発明においては、静電荷像を担持し
て移動する像担持体と対向して配置された、表面に異極
性の磁極が円周方向に等間隔で形成された円筒状永久磁
石部材を有する現像ロールと、この現像ロールの表面に
保持される磁性キャリアとトナーからなる磁性現像剤の
厚さを規制するドクター部材とを有する現像装置におい
て、前記現像ロールの表面粗さを下記式を満足するもの
とするという技術的手段を採用した。Ｒ2＝（０．２〜１）×ｄ2 ［式中、Ｒ2は現像ロール表面の十点平均粗さＲz（μ
ｍ）、ｄ2（μｍ）はキャリアの体積平均粒径を示
す。］

【０００７】前述の式を満足する表面粗さを有する現像
ロールを用いることで、現像ロール表面と現像剤粒子と
の摩擦力が現像剤粒子同士の摩擦力より大きくなるた
め、現像剤がドクター部材を通過する際に現像ロール表
面に対してスリップを起こすことを防止できる。その結
果、現像領域への現像剤の搬送供給量が常に一定にな
り、濃度ムラのない高品質の画像が得られる。現像ロー
ルの表面粗さが前述の式で示す値より小さい場合は、現
像ロール表面と現像剤粒子との摩擦力が現像剤粒子同士
の摩擦力より小さくなるため、現像剤がドクター部材を
通過する際に現像ロール表面に対してスリップを起こし
やすい。また、大きい場合は、現像ロールの振れの管理
が難しくなり、現像ロールの回転周期に対応した画像濃
度ムラができやすくなる。現像ロールの表面粗さ（十点
平均粗さＲz(μｍ)）の測定は、表面粗さ計（例えば東
京精密社製ｓｕｒｆｃｏｍ型）を使って行うことがで
きる。

【０００８】前述のように電子写真装置においては、装
置の低価格化および小型化が強く望まれ、この要求に応
えるために現像ロールを構成するスリーブとともに円筒
状永久磁石部材のシャフトを省略した現像ロールが更に
有利である。本発明はシャフトの有無に関わらず適用可
能であるが、シャフトを省略した円筒状永久磁石部材を
現像ロールに用いる場合、ロール径は１０〜２０ｍｍと
する。１０ｍｍ未満では表面磁束密度が低下し、２０ｍ
ｍを超えると現像装置の小型化が不十分である。

【０００９】円筒状永久磁石部材表面に円周方向に等間
隔で配置される異極性の磁極のピッチは、０．５〜１０
ｍｍとする。０．５ｍｍ未満では磁極の形成が困難であ
り、かつ表面磁束密度の値が小となり現像ロール表面へ
の磁性現像剤の吸着保持量が少なくなる。その結果、カ
ブリが発生するとともに現像性が低下するため好ましく
ない。１０ｍｍを超えると永久磁石部材表面の磁極上と
磁極間とで、磁性現像剤の厚さが異なるとともに、その
差が大きくなり画像に濃度ムラが発生するため不都合で
ある。磁極間ピッチの好ましい範囲は１．５〜４ｍｍで
ある。

【００１０】現像ロールの表面磁束密度は前記の磁極間
ピッチで１００〜８００Ｇに形成する。１００Ｇ未満で
あると磁性現像剤の現像ロール表面への吸着保持力が不
足して飛散するため好ましくない。８００Ｇを超えると
磁性トナーの場合、トナーが像担持体の表面に形成され
た静電荷像に付着しにくくなり画質を低下させる。更
に、現像ロールに吸着された磁性現像剤層の厚さが過剰
になり現像ロールの駆動トルクが増大するとともに、広
い現像ギャップが必要となり強い現像電界が得にくくな
る。現像ロールの表面磁束密度の好ましい範囲は２００
〜６００Ｇである。

【００１１】次に現像ロールの使用条件について述べ
る。現像ロール表面と像担持体表面とが対向する現像領
域において、双方の移動方向が同じになるように回転さ
せる現像（ウイズ現像）方式の場合、現像ロールの周速
Ｖm（mm／sec）と像担持体の周速Ｖp（mm／sec）との比
を１ ≦ Ｖm／Ｖp ≦ ２とする。Ｖm／Ｖpが２を超
えると現像ロールの駆動トルクが増大し、騒音の発生が
あるとともに、磁性現像剤が飛散したり、磁性キャリア
の摩耗が発生するため好ましくない。Ｖm／Ｖpが１未満
であると現像領域において像担持体上の静電荷像に、現
像ロール上の磁極と磁極間とが均等に遭遇せず、また
は、像担持体へのトナー供給能力が不足して画像に濃度
ムラが発生するため不都合である。

【００１２】ウイズ現像では、現像ロールとドクター部
材との間隙Ｇdは０．２〜０．４ｍｍとすることがで
き、現像ロールと像担持体との間隙ＧpもＧdとほぼ同様
とすることができる。

【００１３】現像ロール表面と像担持体表面とが対向す
る現像領域において、双方の移動方向が逆方向になるよ
うに回転させる現像（カウンター現像）方式の場合、同
様の理由で２ ≦ Ｖm／Ｖp ≦ ５とする。Ｇdは０．
２〜０．４ｍｍとすることができ、Ｇpは（Ｇd＋０．１
ｍｍ）とすることができる。

【００１４】本発明において、円筒状永久磁石部材は等
方性ハードフェライト磁石、プラスチック磁石、ゴム磁
石、少なくとも磁性現像剤を搬送する面を被覆したこれ
らの磁石のうちのいづれでもよい。しかし、プラスチッ
ク磁石またはゴム磁石の場合は、硬度が比較的低く摩耗
し易いこと、表面磁束密度の点から磁場中成形して異方
性化した成形体を作製する必要があるので、磁極数を多
くできないこと、円筒状永久磁石部材をシャフトなしで
用いるシャフトレス現像ロールでは、撓みを防ぐため円
筒状永久磁石部材自体に剛性が必要になることなどの理
由から、円筒状永久磁石部材には等方性ハードフェライ
ト磁石が最も適している。

【００１５】本発明で使用する円筒状等方性ハードフェ
ライト磁石は次のようにして得られる。まず、フェライ
ト粉末（ＭＯ・ｎＦｅ₂Ｏ₃（Ｍ：Ｂａ,Ｓｒ,Ｐｂの一種
以上、ｎ＝５〜６））を含む原料を使用して、例えばラ
バープレス法または押し出し成形法のような手法によ
り、無磁場中で円筒状成形体を作製する。得られた成形
体を焼結した後、所定長さに加工する。加工後、シャフ
トを通し接着固定する。次いで外周研削により磁石の仕
上げ加工を行う。このとき用いる研削砥石の粗さなどの
研削条件により外周面に所望の表面粗さを与えることが
できる。続いて、所定の磁極間ピッチおよび表面磁束密
度で着磁する。シャフトレス現像ロールでもシャフトの
接着固定がないことを除いて同様の工程である。

【００１６】本発明において、現像剤に例えば反転現
像、かぶり防止等を目的としてバイアス電圧を印加する
場合、現像ロールの表面に吸着した磁性現像剤と接触す
るように、例えば導電性金属材料からなるドクター部材
その他の電極部材を設け、この電極部材を介して行うこ
とができる。この手段は現像ロールがハードフェライト
磁石のような高電気抵抗材料ないしは電気絶縁材料によ
って形成されている場合に有利である。更に、現像ロー
ルの少なくとも表面を導電性に形成し、現像ロールを介
して磁性現像剤にバイアス電圧を印加することもできる
が、この場合耐摩耗性の高い導電性材料で前述の表面粗
さをもった表面を形成する。

【００１７】次に本発明において使用する磁性現像剤と
しては、磁性トナーのみからなるものは勿論、磁性トナ
ーと磁性キャリアとの混合粉体（トナー濃度１０〜９０
重量％）および非磁性トナーと磁性キャリアとの混合粉
体（トナー濃度５〜７０重量％）を使用できる。このよ
うに広いトナー濃度範囲で使用可能である理由は、現像
ロール吸着支持された磁性現像剤が現像ロールに対して
相対運動をせずそのままの状態で像担持体に供給される
ため、トナー飛散力が極端に小さいためと考えられる。
このことからトナー濃度制御は一般には不要である。

【００１８】トナーは転写性を向上させるために体積固
有抵抗が１０¹⁴Ω・ｃｍ以上の絶縁性のものが好まし
く、キャリアとドクターブレード（ドクター部材）との
摩擦により帯電し易いもの（摩擦帯電量が絶対値で１０
μｃ／ｇ以上）が好ましい。体積平均粒径は高精細画像
を得るために、５〜１０μｍが好ましい。キャリアは体
積固有抵抗が１０³〜１０¹³Ω・ｃｍのものが好ましい。
１０³Ω・ｃｍ未満であると像担持体への付着が発生しや
すく、１０¹³Ω・ｃｍを超えると画像濃度が低くなるた
め不都合である。飽和磁化σsは２０emu/gを超えるもの
がよい。それ以下であるとキャリア付着を生じやすく好
ましくない。体積平均粒径は１０〜５０μｍが好まし
い。

【００１９】尚、上記磁化の値の測定は、振動試料型磁
力計（東英工業製ＶＳＭ−３型）を使用し、平均粒径
（体積）は、粒度分析計（コールターエレクトロニクス
社製コールターカウンターモデルＴＡ−ＩＩ）を使用し
て測定した。また体積固有抵抗の値は、試料を適当量
（１０数ｍｇ）秤取し、ダイヤルゲージを改良した内径
３．０５ｍｍテフロン（商品名）製シリンダー中に充填
し、０．１ｋｇの荷重下、磁性キャリアの場合はＤＣ１
００Ｖ／ｃｍの電場を、そしてトナーの場合はＤＣ４０
００Ｖ／ｃｍの電場を印加して測定し、抵抗値を算出し
た。抵抗の測定には横川ヒューレットパッカード製４３
２９型絶縁抵抗計を使用した。また、摩擦帯電量は、ト
ナー濃度５重量％に調整した磁性現像剤をよく混合し、
ブロー圧１．０ｋｇｆ／ｃｍ²でトナーをブローし、こ
れをブローオフ粉体帯電量測定器（東芝ケミカル製Ｔ
Ｂ２００型）により測定した。

【００２０】

【発明の実施の形態】図１は本発明の実施例における現
像装置の例を示す要部横断面図である。１は現像剤槽で
あり、磁性現像剤２を収容するとともに、その下方に永
久磁石部材からなる現像ロール３を矢印方向に回転自在
に設ける。現像ロール３の表面には異極性の磁極が円周
方向に等間隔に配置されている。４は像担持体である感
光体ドラムであり、矢印方向に回転自在に設け現像ロー
ル３と間隙Ｇpを介して対向している。５はドクターブ
レードであり現像剤槽１に設けられ現像ロール３と間隙
Ｇdを介して対向し、現像ロール３上に吸着される磁性
現像剤２の層厚を規制するものである。

【００２１】図２は図１で示した装置の縦断面図であ
る。同一部分は図１と同一の符号で示す。現像ロール３
は全体が永久磁石部材（例えば等方性フェライト磁石）
により、軸方向全長にわたって等径に形成されている。
現像ロール３の外周面のうち現像幅Ｂに対応する中間部
分にのみ磁極が設けられている。磁極部の両端部には、
磁性現像剤２が漏洩するのを防ぐため、例えばフェルト
からなるシール部材７が設けられ、更にシール部材７の
外側には感光体ドラム４の端面に当接して現像ギャップ
Ｇpを形成するためのリング状スペーサ８が固着されて
いる。リング状スペーサ８は、例えばポリエステル樹脂
やフッ素樹脂のような自己潤滑性を有する材料によって
形成することが好ましい。上記現像ロール３の両端部
は、軸受６、６を介して現像剤槽１を構成する側板１
０、１０に回転可能に支承されるとともに、一方の端部
には駆動手段（図示せず）と連結される駆動歯車９が固
着されている。ドクターブレード５は現像剤槽１の下部
に設けられている。このような構成とすることにより現
像ロール３の製作が容易であり、特に小径のものであっ
ても剛性を保有することができるとともに、ギャップＧ
p、Ｇdの形成が容易かつ正確に行える。

【００２２】

【実施例】

（例１）使用した現像ロールと現像条件を示す。＜現像ロール＞材質：等方性ハードフェライト磁石（日立金属製ＹＢＭ
-３）、直径：２０ｍｍ、磁極数：３２、表面磁束密
度：４００Ｇ、周速：６２．５ｍｍ／ｓｅｃ＜現像条件＞像担持体：有機光導電体（ＯＰＣ）、表面電位−６００
Ｖ、周速２５ｍｍ／ｓｅｃドクターブレード：ＢＳ、バイアス電圧−５００Ｖ
（Ｄ.Ｃ）ギャップ：現像ロール／ト゛クターフ゛レート゛間０．３ｍｍ、現
像ロール／像担持体間０．４ｍｍ回転方向：カウンター

【００２３】次にトナーは、・スチレンーアクリル共重合体（結着樹脂）５０重量部・マグネタイト（磁性粉）４５重量部（戸田工業製ＥＰＴ５００）・ポリプロピレン（離型剤）３重量部（三洋化成製ＴＰ３２）・帯電制御剤２重量部（オリエント化学製ホ゛ントロンＥ８１）上記を配合し、加熱混練、冷却固化、粉砕および分級し
て体積平均粒径１０μｍの粒子を得た。この粒子１００
重量部の表面に、・疎水性シリカ（流動化剤）０．５重量部（日本アエロジル製Ｒ９７２）を外添して磁性トナーとした。体積固有抵抗は６×１０
¹⁵Ω・ｃｍ、摩擦帯電量は−２４μｃ／ｇであった。

【００２４】この磁性トナーを現像剤とし、表面粗さを
変えた上記の現像ロールを用い上記の現像条件にて画像
形成した。その結果を表１に示す。尚、画像濃度はマク
ベス濃度計によりベタ黒部の反射光学濃度を測定した。
地カブリは色差計により印字のカブリと白紙との差を測
定した。濃度ムラは印字率２０％のハーフトーン画像に
て、画像濃度のムラを目視して判断した。均一な濃度の
場合を○、所々に濃度の濃い部分や淡い部分のある場合
を×とした。

【００２５】

【表１】表１から明らかなように、現像ロール表面粗さＲｚ（μ
ｍ）が５〜３０μｍである場合のみ、画像濃度、地カブ
リ、濃度ムラにおいて良好な画像が得られる。

【００２６】（例２）使用した現像ロールと現像条件を
示す。＜現像ロール＞材質：等方性ハードフェライト磁石（日立金属製ＹＢＭ
-３）、直径：２０ｍｍ、磁極数：３２、表面磁束密
度：４００Ｇ、周速：６２．５ｍｍ／ｓｅｃ＜現像条件＞像担持体：有機光導電体（ＯＰＣ）、表面電位−６００
Ｖ、周速２５ｍｍ／ｓｅｃドクターブレード：ＢＳ、バイアス電圧−５００Ｖ
（Ｄ.Ｃ）ギャップ：現像ロール／ト゛クターフ゛レート゛間０．３ｍｍ、現
像ロール／像担持体間０．４ｍｍ回転方向：カウンター

【００２７】次にトナーは、・スチレンーアクリル共重合体（結着樹脂）８７重量部・シアン（着色剤）１０重量部・ポリプロピレン（離型剤）２重量部（三洋化成製ＴＰ３２）・帯電制御剤１重量部（オリエント化学製ホ゛ントロンＥ８１）上記を配合し、加熱混練、冷却固化、粉砕および分級し
て体積平均粒径１０μｍの粒子を得た。この粒子１００
重量部の表面に、・流動化剤０．５重量部（日本アエロジル製Ｒ９７２）を外添してトナーとした。体積固有抵抗は２×１０¹⁴Ω
・ｃｍ、摩擦帯電量は−２１μｃ／ｇであった。

【００２８】磁性キャリアは、フェライトキャリア（日
立金属製ＫＢＮ-１００）を用いた。体積平均粒径は
５０μｍ、体積固有抵抗は１×１０⁸Ω・ｃｍであった。

【００２９】このトナーと磁性キャリアをトナー濃度３
０重量％に混合して現像剤とし、表面粗さを変えた上記
の現像ロールを用い上記の現像条件にて画像形成した。
その結果を表２に示す。

【００３０】

【表２】表２から明らかなように、現像ロール表面粗さＲz（μ
ｍ）が１０〜５０μｍである場合のみ、画像濃度、地カ
ブリ、濃度ムラにおいて良好な画像が得られる。

【００３１】

【発明の効果】本発明の現像装置を用いることで、現像
ロール表面と現像剤粒子との摩擦力が現像剤粒子同士の
摩擦力より大きくなるため、現像剤がドクター部材を通
過する際に現像ロール表面に対してスリップを起こすこ
とを防止できる。その結果、現像領域への現像剤の搬送
供給量が常に一定になり、濃度ムラのない高品質の画像
が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例における現像装置の例を示す要
部横断面図である。

【図２】図１で示した装置の縦断面図である。

【符号の説明】

１現像剤槽、２磁性現像剤、３現像ロール、
４感光体ドラム、５ドクターブレード、６軸
受、７シール部材、８リング状スペーサ、９
駆動歯車、１０側板

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】静電荷像を担持して移動する像担持体と
対向して配置された、表面に異極性の磁極が円周方向に
等間隔で形成された円筒状永久磁石部材を有する現像ロ
ールと、この現像ロールの表面に保持される磁性トナー
の厚さを規制するドクター部材とを有する現像装置にお
いて、前記現像ロールの表面粗さが下記式を満足することを特
徴とする現像装置。Ｒ1＝（０．５〜３）×ｄ1 ［式中、Ｒ1は現像ロール表面の十点平均粗さＲz（μ
ｍ）、ｄ1（μｍ）は磁性トナーの体積平均粒径を示
す。］
【請求項２】静電荷像を担持して移動する像担持体と
対向して配置された、表面に異極性の磁極が円周方向に
等間隔で形成された円筒状永久磁石部材を有する現像ロ
ールと、この現像ロールの表面に保持される磁性キャリ
アとトナーからなる磁性現像剤の厚さを規制するドクタ
ー部材とを有する現像装置において、前記現像ロールの表面粗さが下記式を満足することを特
徴とする現像装置。Ｒ2＝（０．２〜１）×ｄ2 ［式中、Ｒ2は現像ロール表面の十点平均粗さＲz（μ
ｍ）、ｄ2（μｍ）はキャリアの体積平均粒径を示
す。］