JPH0990759A

JPH0990759A - 現像装置

Info

Publication number: JPH0990759A
Application number: JP24265095A
Authority: JP
Inventors: Masumi Asanae; 益実朝苗
Original assignee: Hitachi Metals Ltd
Current assignee: Proterial Ltd
Priority date: 1995-09-21
Filing date: 1995-09-21
Publication date: 1997-04-04

Abstract

(57)【要約】【課題】小型化かつ低コストの製作ができ、高品質の
画像が得られる現像装置を提供する。【解決手段】磁性現像剤を現像ロールの表面に磁気的
に吸着搬送して画像担体表面の静電荷像を現像する現像
装置において、現像ロールを永久磁石材料により円筒状
に形成すると共に、表面に軸方向に延びる複数個の磁極
を円周方向に異極が交互に現れるように等間隔に設け、
現像剤槽内に前記現像ロールに近接させて磁性現像剤を
構成する磁性キャリアを収容する磁性キャリア収容域を
設け、この磁性キャリア収容域の磁性現像剤移動方向上
流側に、前記現像ロールに近接させてスクレーパを設け
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は電子写真や静電記録
等において、画像担体の表面に形成された静電荷像を可
視像化する現像装置に関するものであり、特に磁性キャ
リアと磁性トナーとを混合してなる磁性現像剤を使用す
る現像装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】電子写真法は、画像担体の表面に形成さ
れた静電荷像を、例えば磁気ブラシ法によって摺擦して
現像し、得られたトナー像を直接定着するか、若しくは
このトナー像を転写部材上に転写した後定着して、最終
画像を得るように構成された画像形成プロセスである。

【０００３】上記の磁気ブラシ現像法において使用され
る現像剤としては、鉄粉、フェライト粉末等の磁性キャ
リアと、樹脂中に着色剤等を分散させた非磁性トナーと
の混合粉体である二成分現像剤が多用されている。この
ような二成分現像剤を使用する磁気ブラシ現像法におい
ては、キャリアとトナーとを、通常は３〜５重量％のト
ナー濃度となるように混合し、キャリアとの摩擦帯電に
よってトナーを所定の極性に帯電させ、トナーのみを画
像担体の表面に形成された静電荷像に付着させるのであ
る。

【０００４】上記の現像法においては、トナーが明確な
静電荷を持っているため、忠実な画像が得られ易いが、
安定した現像を行なうためには、トナー濃度を厳密に制
御すること、およびキャリアとトナーとの混合手段を現
像装置に設けることが必要となる。

【０００５】これに対して、キャリアを使用せずに樹脂
と磁性粉を主成分とする磁性トナーからなる一成分現像
剤を使用する手段が提案されており、近年においては転
写性の点から、絶縁性の磁性トナーを使用し、これを帯
電させて現像する手段が主流を占めている。しかしなが
ら例えば特開昭５３−３１１３６号公報に開示されてい
るような非荷電型の磁性トナーでは、トナーが帯電しに
くいので、画像担体の表面電位を通常のものより高電位
に設定する必要があり、この結果画像担体の寿命が短く
なるという問題点がある。

【０００６】そこでトナーの帯電を助長させるために、
荷電制御剤を添加した荷電型磁性トナーが提案されてい
る。この荷電型磁性トナーは、現像手段を構成するスリ
ーブやドクターブレードとの接触およびトナー相互の接
触により、前記二成分現像剤を構成するトナーと同程度
に帯電するため、通常の画像担体におけるレベルの表面
電位で現像できる。しかしながら上記のような荷電型磁
性トナーを使用すると、スリーブ上においてトナーが帯
電凝集し易くなり、塊状化したトナーがドクターブレー
ドに堆積し、スリーブ上のトナーが不足することに起因
する白筋等の現像不良が発生することがある。

【０００７】上記のような問題点を解決するために、例
えば特公平２−３１３８３号および同４−３１５８３号
公報に開示されているような磁性キャリアと荷電型磁性
トナーとを混合した現像剤が提案され、実用化されてい
る。このような現像剤を使用して磁気ブラシ法により静
電荷像を現像する場合には、中間調の画像の再現性の点
からフェライトやマグネタイト等の酸化鉄を主体とする
キャリアが使用される。また現像剤中のトナー濃度が高
くなるとトナーが飛散し易くなり、一方キャリア量が多
くなると画像担体の表面にキャリア付着を生じ易くなる
ので、トナー濃度は１０〜９０％の範囲が好ましいこと
が確認されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記のような磁性キャ
リアと磁性トナーとを混合してなる現像剤を使用する
と、前記二成分現像剤および一成分現像剤の長所を併有
するという効果があり、近年において特に注目されてい
る。一方このような現像剤を使用する現像装置におい
て、現像剤を画像担体の表面に搬送し、かつ磁気ブラシ
の形成により静電荷像を現像するのに使用される現像ロ
ールとしては、例えば非磁性材料により中空円筒状に形
成したスリーブ内に、磁界発生部材を内蔵させ、両者を
相対回転可能に構成したものが一般に使用されている。

【０００９】図３は従来の現像装置の例を示す要部断面
説明図である。図３において、１は現像剤槽であり、磁
性キャリアと磁性トナーとを混合してなる磁性現像剤２
を収容すると共に、現像剤槽１の下端部に、画像担体３
と対向させて現像ロール４を回転可能に設ける。現像ロ
ール４は非磁性材料により中空円筒状に形成したスリー
ブ５内に、永久磁石材料により円筒状に形成し表面に軸
方向に延びる複数個の磁極を円周方向に異極が交互に現
れるように等間隔に設けた磁界発生部材６を内蔵させて
構成し、かつスリーブ５と磁界発生部材６とを相対回転
可能に構成する。７はドクターブレード、８はバイアス
電圧源である。

【００１０】上記構成の現像ロール４は、スリーブ５上
の表面磁束密度を均一にするために、磁界発生部材６と
同軸性を保持することと、画像担体３との間の現像ギャ
ップを定寸法に保持するために、スリーブ５の表面の振
れを極力小に形成する必要がある。このためスリーブ５
の加工には高精度を要し、また磁界発生部材６と相対回
転可能とするために軸受を介装させる必要がある。従っ
て現像ロール４の加工組立に要する費用が高くなるとい
う問題点がある。

【００１１】一方スリーブ５を省略して磁界発生部材６
の表面に磁性現像剤２を直接吸着して画像担体３に搬送
するように構成した現像装置が提案されている（例えば
特公昭５４−３９１３９号、特開昭６０−１１３２７１
号公報参照）。このような構成とすることにより、現像
装置を小型化することができると共に、現像ロールの製
作コストを低減することができる。

【００１２】しかしながら、図３におけるスリーブ５を
省略した磁界発生部材６の表面に吸着された磁性現像剤
２は、スリーブ５上に吸着された場合と異なり、磁界発
生部材６の表面を転動することがない。従って画像担体
３の表面の静電荷像を摺擦して磁性トナーを消費した
後、現像剤槽１内に移動した場合においても、新規の磁
性トナーの補充が円滑に行なわれず、また現像を阻害す
る極性の静電荷を有する磁性トナーが残留し、現像ムラ
や、画質の低下を招来するという問題点がある。

【００１３】本発明は上記従来技術に存在する問題点を
解決し、小型化かつ低コストの製作ができると共に、高
品質の画像を得ることができる現像装置を提供すること
を目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、まず第１の発明においては、静電荷像を表面に担
持して移動する画像担体と対向させて、磁性現像剤を収
容する現像剤槽に現像ロールを回転可能に設け、この現
像ロールにより前記磁性現像剤を前記画像担体に接近若
しくは接触させることによって静電荷像を可視像化する
ように構成した現像装置において、現像ロールを永久磁
石材料により円筒状に形成すると共に、表面に軸方向に
延びる複数個の磁極を円周方向に異極が交互に現れるよ
うに等間隔に設け、現像剤槽内に前記現像ロールに近接
させて磁性現像剤を構成する磁性キャリアを収容する磁
性キャリア収容域を設け、この磁性キャリア収容域の磁
性現像剤移動方向上流側に、前記現像ロールに近接させ
てスクレーパを設ける、という技術的手段を採用した。

【００１５】次に第２の発明においては、静電荷像を表
面に担持して移動する画像担体と対向させて、磁性現像
剤を収容する現像剤槽に現像ロールを回転可能に設け、
この現像ロールにより前記磁性現像剤を前記画像担体に
接近若しくは接触させることによって静電荷像を可視像
化するように構成した現像装置において、現像ロールを
永久磁石材料により円筒状に形成すると共に、表面に軸
方向に延びる複数個の磁極を円周方向に異極が交互に現
れるように等間隔に設け、現像剤槽内に前記現像ロール
に近接させて磁性現像剤を構成する磁性キャリアを収容
する磁性キャリア収容域を設け、この磁性キャリア収容
域内に前記現像ロールに近接させて磁性材料からなる掻
取部材を設ける、という技術的手段を採用した。

【００１６】上記の発明において、現像ロールの構成材
料としては、フェライト磁石を初めとする焼結磁石およ
び強磁性粉末材料と導電性物質を樹脂材料中に分散させ
た樹脂磁石を使用することができる。なお焼結磁石によ
って現像ロールを構成した場合には、地カブリ防止また
は反転現像のためのバイアス電圧印加を可能とするため
に、表面に導電性材料からなる薄層若しくは薄膜を、メ
ッキ、蒸着その他の手段によって形成してもよい。

【００１７】但し、表面が絶縁性であっても、磁性現像
剤と当接若しくは接触する導電部材、例えばドクターブ
レードにバイアス電圧を印加することによって代用する
こともできる。なおドクターブレードにバイアス電圧を
印加する場合には、上記樹脂磁石は絶縁性であってもよ
い。また現像ロールの表面に設けるべき磁極数は、現像
ムラを防止するために、磁極間ピッチが0.５〜１０mm
（より好ましくは１〜５mm) となるように設定すればよ
く、具体的には現像ロールの外径が例えば２０mmである
場合に１６極以上とするのが好ましく、より好ましくは
３２極以上とするのがよい。

【００１８】現像ロールの表面磁束密度（Ｂ₀）は、１
００〜１０００Ｇの範囲がよい。Ｂ ₀が１００Ｇより小
さいと、磁性現像剤の現像ロール上への吸着力が不足し
て飛散し易くなり、１０００Ｇより大きくなると、磁性
トナーの場合、静電荷像に付着しにくくなり、画像濃度
が低下する。

【００１９】上記の構成により、現像ロールの表面に吸
着された磁性現像剤は画像担体表面に搬送され、磁性現
像剤を画像担体の表面に形成された静電荷像に付着させ
て現像を行なうことができる。現像終了後においては、
現像剤槽内に設けられたスクレーパ若しくは掻取部材に
よって現像ロールの表面の磁性現像剤を剥離させ、現像
剤槽内の新たな磁性現像剤を再び現像ロールの表面に吸
着させ、次の現像に供されるのである。

【００２０】

【実施例】図１は本発明の実施例を示す要部断面説明図
であり、同一部分は前記図３と同一の参照符号で示す。
図１において現像ロール４は、フェライト磁石によって
円筒状に形成し、表面に軸方向に延びる例えば１８個の
磁極を円周方向に異極が交互に現れるように設け、画像
担体３と現像ギャップｇを介して対向させ、反時計方向
に回転可能に設ける。９は隔壁であり、現像剤槽１内に
現像ロール４に近接させて例えば弧状に設け、磁性現像
剤２を構成する磁性キャリアを収容する磁性キャリア収
容域１０を形成する。

【００２１】次に１１はスクレーパであり、例えば黄
銅、ステンレス鋼のような非磁性材料によって板状に形
成し、磁性キャリア収容域１０の磁性現像剤２の移動方
向上流側に、現像ロール４に近接させて設ける。なお現
像ロール４と各々ドクターブレード７およびスクレーパ
１１との間隙ｔ（ドクターギャップ）、ｔ₁は、ｔ≒ｔ
₁とするのがよい。また現像ギャップｇは0.２〜0.６mm
の範囲とし、ドクターギャップとの差（ｇ−ｔ）＝0.１
〜0.３mmとなるように設定することが好ましい。１２は
攪拌ロールである。

【００２２】上記の構成により、磁性キャリアと磁性ト
ナーとを混合してなる磁性現像剤２は現像ロール４の表
面に吸着されて搬送され、この磁性現像剤２によって形
成された磁気ブラシの先端部が画像担体３の表面に接触
することによって、画像担体３の表面に形成された静電
荷像を可視像化することができる。現像終了後磁性現像
剤２は現像ロール４の表面に吸着されて現像剤槽１内に
返戻されるが、磁性キャリア収容域１０の手前に設けら
れたスクレーパ１１によって、上記磁気ブラシの先端部
が現像ロール４の表面から除去される。そして磁性キャ
リア収容域１０内において新たな磁性現像剤２が現像ロ
ール４に吸着搬送されるのである。除去された磁性現像
剤２は現像剤槽１内において攪拌ロール１２によって混
合され、磁気ブラシ中に新たな磁性トナーを取り込んで
トナー濃度が所定の値を保持するように回復される。

【００２３】図２は本発明の他の実施例を示す要部断面
説明図であり、同一部分は前記図１と同一の参照符号で
示す。図２において１３は掻取部材であり、例えば軟鉄
のような軟磁性材料により例えば丸棒状に形成され、磁
性キャリア収容域１０内に現像ロール４と近接させて設
けられる。なお掻取部材１３と現像ロール４との間隙ｔ
₂は、ｔ₂≒ｔに形成するのがよい。

【００２４】上記の構成により、現像終了後の磁性現像
剤２は現像ロール４に吸着されて現像剤槽１内に返戻さ
れるが、掻取部材１３の位置において、現像ロール４に
よる磁気誘導によって掻取部材１３に生成された逆極性
の磁極の作用により、現像ロール４の表面から剥離され
る。すなわち、現像ロール４と対向して設けた掻取部材
１３上には、現像ロール４とは異極の誘導磁極を生じ、
両磁極間には磁性現像剤２がブラシ状に吸着し、現像ロ
ール４の回転によって下流側へ移動する。

【００２５】そしてこの移動に伴って現像ロール４と掻
取部材１３の磁極間距離が拡大するので、上記ブラシ状
の磁性現像剤２は途中から分断される。従って掻取部材
１３による物理的掻取作用と併せて、大部分の磁性現像
剤２が現像ロール４の表面から除去される。掻取部材１
３の下流側の磁性キャリア収容域１０内において新たな
磁性現像剤２が現像ロール４に吸着されて搬送される態
様は、前記実施例におけるものと同様である。

【００２６】上記の現像装置により、磁性トナーと磁性
キャリアとを混合してなる磁性現像剤２を使用して画像
形成した結果について記述する。現像ロール４は等方性
フェライト磁石（日立金属製ＹＢＭ−３）により外径
２０mmの円筒状に形成すると共に、３２極着磁を施し
（表面磁束密度４００Ｇ）、周速２５mm／秒とした。ま
た画像担体３は、ＯＰＣにより直径３０mmに形成し、周
速２５mm／秒とし、表面電位−６００Ｖとした。

【００２７】次に磁性トナーは、重量比でスチレン−ア
クリルｎブチルメタクリレート共重合体（Ｍｗ＝２１
万、Ｍｎ＝１万６千）５７部、磁性粉（戸田工業製Ｅ
ＰＴ５００）４０部、ポリプロピレン（三洋化成製Ｔ
Ｐ３２）２部、帯電制御剤（オリエント化学製ボント
ロンＥ８１）１部を配合し、加熱混練、冷却固化、粉
砕および分級して平均粒径１０μｍに形成し、表面に流
動化剤（日本アエロジル製Ｒ９７２）0.５部を外添し
た。体積固有抵抗は５×１０¹⁴Ω・cm、摩擦帯電量は−
２２μｃ／ｇであった。

【００２８】また磁性キャリアとしては、フェライトキ
ャリア（日立金属製ＫＢＮ−１００）を使用し、表面
にシリコーン樹脂を被覆して、平均粒径５０μｍ、体積
固有抵抗１０⁸Ω・cmに形成し、前記磁性トナーと混合
してトナー濃度５０重量％の磁性現像剤とした。現像後
トナー像を普通紙にコロナ転写し、１８０℃の温度、１
kg／cmの線圧で熱ロール定着した。

【００２９】

【表１】

【００３０】表１において、Ｎo.４は比較例であり、前
記図１および図２においてスクレーパ１１および掻取部
材１３を欠如するものである。表１から明らかなよう
に、Ｎo.４においては、現像の初期においては良質の画
像が得られるが、連続１０万枚後においては、画像濃度
が低下するのみならず、若干のカブリが発生すると共
に、細線ムラの発生が認められる。

【００３１】これに対してＮo.１〜３のものにおいて
は、初期においては勿論のこと、連続１０万枚現像後に
おいても、カブリ、細線ムラのない高品質の画像が得ら
れている。これは図１または図２に示すスクレーパ１１
または掻取部材１３によって、現像ロール４の表面の現
像後の磁性現像剤２を剥離させ、現像剤槽１内の新たな
磁性現像剤２を供給するような構成にした結果による。

【００３２】上記の実施例においては、磁性キャリアと
磁性トナーとを混合してなる磁性現像剤の例について説
明したが、非磁性トナーと磁性キャリアを使用する二成
分磁性現像剤の場合にも適用可能であることは勿論であ
る。

【００３３】

【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、現像ロールをスリーブを使用することな
く構成したことにより、低コストで製作し得ると共に小
型化が可能である。また現像後の磁性現像剤をスクレー
パ若しくは掻取部材によって現像ロール表面から剥離除
去し、新たな磁性現像剤を供給できるため、高品質の画
像を安定して形成できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示す要部断面説明図である。

【図２】本発明の他の実施例を示す要部断面説明図であ
る。

【図３】従来の現像装置の例を示す要部断面説明図であ
る。

【符号の説明】

４現像ロール１１スクレーパ１３掻取部材

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】静電荷像を表面に担持して移動する画像
担体と対向させて、磁性現像剤を収容する現像剤槽に現
像ロールを回転可能に設け、この現像ロールにより前記
磁性現像剤を前記画像担体に接近若しくは接触させるこ
とによって静電荷像を可視像化するように構成した現像
装置において、現像ロールを永久磁石材料により円筒状に形成すると共
に、表面に軸方向に延びる複数個の磁極を円周方向に異
極が交互に現れるように等間隔に設け、現像剤槽内に前
記現像ロールに近接させて磁性現像剤を構成する磁性キ
ャリアを収容する磁性キャリア収容域を設け、この磁性
キャリア収容域の磁性現像剤移動方向上流側に、前記現
像ロールに近接させてスクレーパを設けたことを特徴と
する現像装置。
【請求項２】静電荷像を表面に担持して移動する画像
担体と対向させて、磁性現像剤を収容する現像剤槽に現
像ロールを回転可能に設け、この現像ロールにより前記
磁性現像剤を前記画像担体に接近若しくは接触させるこ
とによって静電荷像を可視像化するように構成した現像
装置において、現像ロールを永久磁石材料により円筒状に形成すると共
に、表面に軸方向に延びる複数個の磁極を円周方向に異
極が交互に現れるように等間隔に設け、現像剤槽内に前
記現像ロールに近接させて磁性現像剤を構成する磁性キ
ャリアを収容する磁性キャリア収容域を設け、この磁性
キャリア収容域内に前記現像ロールに近接させて磁性材
料からなる掻取部材を設けたことを特徴とする現像装
置。