JPH10282791A - 現像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 磁気ブラシを用いて現像剤を完全にシールす
ることができる現像装置を提供すること。 【構成】 現像容器と、反発磁極を形成する磁界発生手
段を有して現像剤を担持して回転する現像剤担持体１０
と、該現像剤担持体１０の端部に現像剤担持体１０周面
との間に所定の間隙を有して設けられた磁性部材２１を
有する現像装置において、前記磁性部材２１より端部側
に現像剤担持体１０の一部の周面と所定の空隙を形成し
て複数の磁極Ｎ，Ｓを表面に交互に着磁した板状磁石２
６を配置し、該板状磁石２６の各磁極Ｎ，Ｓをその境界
線の向きが現像剤の搬送方向を示すベクトルと現像剤担
持体１０の回転の軸方向に平行で現像容器内側へ向かう
ベクトルの和の方向で、且つ、現像剤搬送方向に対する
傾きが５°以上４５°以下である方向になるように配置
するとともに、反発磁界領域中央位相の軸方向の端部で
あって、且つ、磁性部材２１近傍に現像剤担持体１０と
板状磁石２６との間で磁気ブラシが形成されるように板
状磁石２６を配置する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真方式或は
静電記録方式を採用する画像形成装置に設けられる現像
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子写真方式或は静電記録方式によって
像担持体上に形成された静電潜像を１成分現像剤或は２
成分現像剤を用いて現像するための現像装置としては従
来から種々のものが提案されているが、その代表的なも
のを図９に示す。

【０００３】即ち、図９は従来の現像装置１の断面図で
あり、該現像装置１は現像容器２を備え、この現像容器
２内にはスクリュー４，６が配設されており、これらの
スクリュー４，６によって現像剤８が現像容器２内で往
復循環される。

【０００４】又、現像装置１は現像剤担持体１０を有し
ており、像担持体１００上に形成された静電潜像を現像
するために現像容器２内の現像剤８が現像剤担持体１０
によって像担持体１００へと搬送される。この現像剤担
持体１０は、磁化された固定の磁石ローラ１０ａと、該
磁石ローラ１０ａの周囲に図示矢印方向に回転自在に取
り付けられて現像剤８を像担持体１００の方へと搬送す
る現像スリーブ１０ｂとで構成されている。現像スリー
ブ１０ｂは、図１０に示すように、その軸１０ｃが軸受
１２を介して現像容器２の両側壁２ａ（図１０には片側
の側壁２ａのみが図示されている）に回転自在に支持さ
れている。

【０００５】而して、現像スリーブ１０ｂの回転によっ
てＮ₂ 極で汲み上げられた現像剤８はＳ₂ 極→Ｎ₁ 極→
Ｓ₁ 極と搬送され、規制ブレード３０によってその層厚
が規制されて現像剤薄層が形成される。ここで、Ｓ₁ 極
は現像主極であり、このＳ₁極で穂立ちした現像剤８が
像担持体１００上の静電潜像を現像し、その後、現像ス
リーブ１０ｂ上の現像剤８はＮ₃ 極及びＮ₂ 極の反発磁
極によって現像容器２内へ落下する。

【０００６】ところで、以上の構成を有する現像装置１
においては、現像容器２内を前述のように循環移動する
現像剤８が現像スリーブ１０ｂの表面に沿って前記軸受
１２部へと移送され、該軸受１２を通過して現像容器２
へ漏れ出たり、或は軸受１２内に溜って該軸受１２の機
能を阻害し、このために現像スリーブ１０ｂの円滑な回
転が不可能となる。

【０００７】そこで、図１０に示すように、現像スリー
ブ１０ｂの両端部に磁気ブラシを構成する板状磁性部材
２１と磁石２５等の現像剤８のシール手段が現像スリー
ブ１０ｂの周囲を覆うように設けられている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図９及
び図１０に示した従来の現像装置１においては、前記磁
性部材２１が対向する現像剤担持体１０の磁束密度が小
さい場合には磁気ブラシ効果が弱く、現像剤８が現像容
器２外へ漏れ出てしまうという問題があった。

【０００９】又、磁石ローラ１０ａの例えば前記Ｎ₃ 極
とＮ₂ 極間の反発磁界領域の現像剤担持体１０の軸方向
磁束密度分布において、図１１（ｂ）に示すように端部
の逆極反転が大きい場合には、前記磁石２５を用いても
現像剤担持体１０のスラスト方向の磁界が支配的となっ
て現像剤８が現像容器２外へ漏れ出してしまうという問
題があった。

【００１０】本発明は上記問題に鑑みてなされたもの
で、その目的とする処は、磁気ブラシを用いて現像剤を
完全にシールすることができる現像装置を提供すること
にある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１記載の発明は、磁性粒子を含む現像剤を収
容する現像容器と、該現像容器の開口部に設けられた反
発磁極を形成する磁界発生手段を有して現像剤を担持し
て回転する現像剤担持体と、該現像剤担持体の端部に現
像剤担持体周面との間に所定の間隙を有して設けられた
磁性部材を有する現像装置において、前記磁性部材より
端部側に現像剤担持体の一部の周面と所定の空隙を形成
して複数の磁極を表面に交互に着磁した板状磁石を配置
し、該板状磁石の各磁極をその境界線の向きが現像剤の
搬送方向を示すベクトルと現像剤担持体の回転の軸方向
に平行で現像容器内側へ向かうベクトルの和の方向で、
且つ、現像剤搬送方向に対する傾きが５°以上４５°以
下である方向になるように配置するとともに、反発磁界
領域中央位相の軸方向の端部であって、且つ、磁性部材
近傍に現像剤担持体と板状磁石との間で磁気ブラシが形
成されるように板状磁石を配置したことを特徴とする。

【００１２】又、請求項２記載の発明は、請求項１記載
の発明において、反発極領域中央位相の軸方向端部であ
って、且つ、磁性部材近傍の現像剤担持体表面の磁極と
板状磁石の磁極の極性を逆にしたこと特徴とする。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を添付
図面に基づいて説明する。

【００１４】図１は本発明に係る現像装置の断面図、図
２は同現像装置端部の部分断面図である。

【００１５】本実施の形態に係る現像装置１はカラー画
像形成装置に設けられるものであって、これは現像剤
（磁性粒子が樹脂に混練された１成分磁性現像剤又は磁
性粒子を主成分とする磁性キャリアとトナーが混合され
た２成分現像剤）を収容する現像容器２を備えており、
該現像容器２内には不図示の現像剤を往復循環させるた
めのスクリュー４，６が配設されている。

【００１６】又、現像装置１は現像剤担持体１０を有し
ており、像担持体１００上に形成された静電潜像を現像
するために現像容器２内の現像剤が現像剤担持体１０に
よって像担持体１００へと搬送される。この現像剤担持
体１０は、磁化された固定の磁石ローラ１０ａと、該磁
石ローラ１０ａの周囲に図示矢印方向に回転自在に取り
付けられて現像剤を像担持体１００の方へと搬送する現
像スリーブ１０ｂとで構成されている。現像スリーブ１
０ｂは、図２に示すように、その軸１０ｃが軸受１２を
介して現像容器２の両側壁２ａ（図２には片側の側壁２
ａのみが図示されている）に回転自在に支持されてい
る。

【００１７】そして、図２に示すように、現像容器２の
側壁２ａには現像スリーブ１０ｂを包囲する板状磁性部
材２１が取り付けられている。

【００１８】而して、現像スリーブ１０ｂの回転によっ
てＮ₂ 極で汲み上げられた現像剤はＳ₂ 極→Ｎ₁ 極→Ｓ
₁ 極と搬送され、規制ブレード３０によってその層厚が
規制されて現像剤薄層が形成される。ここで、Ｓ₁ 極は
現像主極であり、このＳ₁ 極で穂立ちした現像剤が像担
持体１００上の静電潜像を現像し、その後、現像スリー
ブ１０ｂ上の現像剤はＮ₃ 極及びＮ₂ 極の反発磁極によ
って現像容器２内へ落下する。

【００１９】ところで、磁性部材２１は、厚さ（ｔ）が
０．２〜１ｍｍ程度の鉄板、ニッケル板、コバルト板又
はそれらの合金製板等の強磁性材料で作製されるのが好
ましい。これらの材料は（１／２）・（ＢＨ）max が
０．７Ｊ／ｍ² 以下である。

【００２０】ここで、（ＢＨ）max とは、Ｂを残留磁束
密度、Ｈを保磁力とした場合のＢ×Ｈの最大値であっ
て、最大エネルギー積を示す。

【００２１】又、磁性部材２１と現像スリーブ１０ｂの
周面との間の空隙（ｇ）は、限定されるものではない
が、０．３〜２ｍｍの範囲で適当に設定される。

【００２２】本実施の形態では、磁性部材２１と現像ス
リーブ１０ｂの周面との間に一様な空隙（ｇ）を形成す
るため、磁性部材２１は現像スリーブ１０ｂと同中心を
有した幅（ｗ）を有した環状に成形されるが、その形状
は図示される形状に限定されるものではなく、必要に応
じて種々の形状とすることができる。重要なことは、磁
性板２１が非接触状態にて現像スリーブ１０ｂの周面に
沿って配置されることである。又、磁性部材２１の側面
が現像スリーブ１０ｂ周面の法線に対してなす角度は現
像剤の漏出をより確実に防ぐ点から４５°以下が好まし
い。

【００２３】又、磁性部材２１は、現像スリーブ１０ｂ
の周面全部に亘って配置されるのが好ましいが、図１に
示すように、現像スリーブ１０ｂの全周に亘って形成し
なくとも良い。

【００２４】このように、現像スリーブ１０ｂの両端部
に磁性部材２１を配置することにより、現像スリーブ１
０ｂの内部に設けられた磁石ローラ１０ａの磁力によっ
て磁性部材２１が磁化されて該磁性部材２１と磁石ロー
ラ１０ａとの間に磁気回路が形成され、磁性部材２１の
現像スリーブ１０ｂ側先端部に磁界が集中し、これによ
って該磁性部材２１と現像スリーブ１０ｂとの間の空隙
部に現像剤による密な磁気ブラシが形成される。そし
て、この磁気ブラシは、現像スリーブ１０ｂに沿って現
像容器２の側壁２ａと現像スリーブ１０ｂ表面との間の
隙間を通って軸受１２へと進入する現像剤を阻止する作
用をなす。つまり、磁性部材２１と現像スリーブ１０ｂ
との間の空隙部に形成される現像剤による磁気ブラシは
端部シール部材としての機能を果たす。

【００２５】図３は不図示の非接触式磁束密度測定器で
現像剤担持体１０のほぼ中央表面の磁束密度を周方向に
測定した結果を示すもので、図示のようにＳ₁ 〜Ｓ₂ 及
びＮ₁ 〜Ｎ₃ の磁極とＮ₂ 極とＮ₃ 極の間の反発磁界領
域の中心位置Ｒが存在する。

【００２６】又 図４には各磁極の軸方向の磁束密度分
布の一例としてＮ₃ 極位相と反発磁極領域の中心位置Ｒ
のデータを示す。尚、図４においては、現像剤担持体１
０の端部で磁性部材２１に対向する位置を破線にて示
す。

【００２７】磁性部材２１に対向する部分は反発磁界領
域の中心位置Ｒの部分では元々磁力が弱い部分であるこ
とに加え、磁力が端部で反転して逆極性の磁力が発生す
るため、磁性部材２１に対向する部分の磁束密度はほぼ
０となる。このため、反発磁界領域の中心位置Ｒに隣接
した空隙部においては現像剤による磁気ブラシの形成が
他の部分に比べて弱くなるか、或は磁気ブラシが形成さ
れない部分が発生し、この部分から現像剤若しくはトナ
ーが漏れてしまう場合がある。

【００２８】又、反発磁極領域の中心位置Ｒ以外では磁
性部材２１と磁石ローラ１０ａとの間で磁気ブラシが形
成されるが、現像剤担持体１０の更に端部で逆極が発生
するために現像剤が現像容器２外に漏れてしまう場合も
あった。

【００２９】以上のトナー及び現像剤漏れ対策として従
来は図１０に示すように磁石２５を配置していたが、単
に磁石２５を配置したのみでは前述したように不十分で
あった。

【００３０】そこで、本実施の形態では、図５に示すよ
うに、磁石２６として複数の着磁された板状磁石を磁性
部材２１の近傍に配置した。磁石２６は複数の磁極Ｎ，
Ｓを表面に交互に着磁した板状磁石を使用し、各々の磁
極Ｎ，Ｓはその境界の向きが現像剤の搬送方向を示すベ
クトルと現像剤担持体１０の回転の軸方向に平行で現像
容器２の内側へ向かうベクトルの和の方向で、且つ、現
像剤搬送方向に対する傾き角θが５°≦θ≦４５°とな
る方向に向くよう配置されている。図５に示す例ではθ
＝３０°としている。

【００３１】以上のような構成を採用することによっ
て、磁性部材２１の外側に現像剤が漏れても、現像剤担
持体１０の回転に伴って現像剤は現像容器２の内部へと
向かって搬送されるため、現像容器２の外側へ現像剤が
漏れてしまうことは全くなくなった。

【００３２】ここで、上述のように現像剤担持体１０の
回転に伴って現像剤が現像容器２の内側へ向かって搬送
される理由を図６に基づいて説明する。

【００３３】板状磁石上の現像剤に対する拘束力はａ方
向に対しては磁力上で同一ポテンシャルであり、殆ど働
かない。それに対して磁極Ｎ，Ｓの境界線に垂直なｃ方
向に対しては拘束力が働く。

【００３４】そこで、現像剤に対してｂ方向に搬送され
る力がＦｂが加わった場合にはｃ方向にはＦｂの分力と
して現像剤の搬送方向にＦｃの力が働くが、それに対し
て見掛け上の拘束力Ｆｃ’が働いて打ち消されてしま
う。そのため、現像剤を搬送する力はａ方向のＦａとな
る。ａ方向に現像剤が搬送されることにより、外側に漏
れた現像剤も現像容器２内に回収されることとなる。但
し、この条件のみでは、Ｎ₂ ，Ｎ₃ の極間の反発磁界の
中心位置Ｒに隣接した空隙部分には磁気ブラシが形成さ
れないため、現像容器２内で飛散したトナーがその空隙
部分を抜け出る場合がある。

【００３５】そこで、本実施の形態では、磁性部材２１
の近傍で、且つ、反発磁界領域の中心位置Ｒ（図７のＡ
部分）に板状磁石と現像剤担持体１０間で磁気ブラシを
形成することによりトナーの飛散を防ぐようにした。具
体的には、現像剤担持体１０の内側の磁極、板状磁石の
磁極の極性がその部分で逆になるように磁石を配置し
た。

【００３６】図７は板状磁石の周方向での位置付けを説
明する図である。

【００３７】図７の左側には板状磁石２６がある部分の
周方向の現像剤担持体１０のほぼ中央周面上の磁束密度
の測定データを示し、右側にはＮ₂ ，Ｒ，Ｎ₃ の軸方向
の磁束密度のデータとその部分での板状磁石の配置を示
している。

【００３８】図７から分かるように、反発磁界領域の中
心位置Ｒの磁性部材２１と板状磁石２６の間のＡの部分
の現像剤担持体１０上の磁極はＳ極（磁力の絶対値がマ
イナス）であり、そこに対向する板状磁石がＮ極となる
ように配置した。このように構成することによりＡの部
分で磁気ブラシが形成され、従来、問題であった反発磁
界領域の中心位置Ｒの空隙部からのトナー漏れもなくな
り、安定した端部シールが得られた。

【００３９】比較として、Ａの部分をＳ極にした場合、
現像剤漏れは完全になくなったが、トナーが沢山漏れて
しまい、シールとしての効果は十分でなかった。

【００４０】本実施の形態では、磁石２６としては例え
ばフェライト磁性粉とゴムとを練り合わせたシート状ラ
バーマグネットを用いたが、弾力性に富む材質であれ
ば、これに限定されることはない。

【００４１】又、磁極ピッチは２〜６ｍｍ程度の範囲に
設定され、磁力として１００〜５００ガウスが得られる
よう磁石ローラ１０ａの磁極配置及び磁束密度が設定さ
れ、磁石２６は現像スリーブ１０ｂの外径寸法等の条件
に応じて適切な形状が選択されることが好ましい。又、
現像スリーブ１０ｂと板状磁石２６の距離は、少なくと
も磁石２６上に穂立ちする現像剤の頂点が現像スリーブ
１０ｂの外周と接触して現像剤が搬送力Ｆｂを受けるこ
とが可能な範囲として０．３〜２ｍｍの間で選択される
ことが好ましい。

【００４２】更に、磁石２６は現像スリーブ１０ｂの周
面全域に亘って配設されても良いが、図１に示すよう
に、現像容器２の範囲内で少なくともＮ₃ 極とＮ₂ 極間
の反発磁界形成付近の磁性部材２１による現像剤の磁気
ブラシ形成が弱い領域に対向して部分的に配設しても十
分な効果が得られる。

【００４３】尚、図８に示すように、反発磁界領域の中
心位置Ｒの端部のＡ部分における現像スリーブ１０表面
の磁極がＮ極である場合には、その部分の板状磁石２６
の極性をＳ極にすれば磁石２６と現像剤担持体１０間で
磁気ブラシが形成され、安定したシールが得られた。

【００４４】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明に
よれば、磁性粒子を含む現像剤を収容する現像容器と、
該現像容器の開口部に設けられた反発磁極を形成する磁
界発生手段を有して現像剤を担持して回転する現像剤担
持体と、該現像剤担持体の端部に現像剤担持体周面との
間に所定の間隙を有して設けられた磁性部材を有する現
像装置において、前記磁性部材より端部側に現像剤担持
体の一部の周面と所定の空隙を形成して複数の磁極を表
面に交互に着磁した板状磁石を配置し、該板状磁石の各
磁極をその境界線の向きが現像剤の搬送方向を示すベク
トルと現像剤担持体の回転の軸方向に平行で現像容器内
側へ向かうベクトルの和の方向で、且つ、現像剤搬送方
向に対する傾きが５°以上４５°以下である方向になる
ように配置するとともに、反発磁界領域中央位相の軸方
向の端部であって、且つ、磁性部材近傍に現像剤担持体
と板状磁石との間で磁気ブラシが形成されるように板状
磁石を配置したため、磁気ブラシを用いて現像剤を完全
にシールすることができるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る現像装置の断面図である。

【図２】本発明に係る現像装置の部分断面図である。

【図３】本発明に係る現像装置における現像スリーブの
周方向磁束密度分布図である。

【図４】本発明に係る現像装置における現像スリーブの
軸方向磁束密度分布図である。

【図５】本発明に係る現像装置における現像スリーブと
磁性部材との関係を示す図である。

【図６】本発明に係る現像装置における現像剤の磁性部
材上の動作を説明するための図である。

【図７】本発明に係る現像装置における磁性部材と磁束
密度との関係を示す図である。

【図８】本発明に係る現像装置における磁性部材と磁束
密度との関係を示す図である。

【図９】従来の現像装置の断面図である。

【図１０】従来の現像装置の部分断面図である。

【図１１】従来の現像装置における現像スリーブの軸方
向磁束密度分布図である。

【符号の説明】

１ 現像装置 ２ 現像容器 １０ 現像剤担持体 １０ａ 磁石ローラ（磁界発生手段） １０ｂ 現像スリーブ ２１ 磁性部材 ２６ 板状磁石

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大熊 啓子 東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノ ン株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 磁性粒子を含む現像剤を収容する現像容
   器と、該現像容器の開口部に設けられた反発磁極を形成
   する磁界発生手段を有して現像剤を担持して回転する現
   像剤担持体と、該現像剤担持体の端部に現像剤担持体周
   面との間に所定の間隙を有して設けられた磁性部材を有
   する現像装置において、 前記磁性部材より端部側に現像剤担持体の一部の周面と
   所定の空隙を形成して複数の磁極を表面に交互に着磁し
   た板状磁石を配置し、該板状磁石の各磁極をその境界線
   の向きが現像剤の搬送方向を示すベクトルと現像剤担持
   体の回転の軸方向に平行で現像容器内側へ向かうベクト
   ルの和の方向で、且つ、現像剤搬送方向に対する傾きが
   ５°以上４５°以下である方向になるように配置すると
   ともに、反発磁界領域中央位相の軸方向の端部であっ
   て、且つ、磁性部材近傍に現像剤担持体と板状磁石との
   間で磁気ブラシが形成されるように板状磁石を配置した
   ことを特徴とする現像装置。
2. 【請求項２】 反発極領域中央位相の軸方向端部であっ
   て、且つ、磁性部材近傍の現像剤担持体表面の磁極と板
   状磁石の磁極の極性が逆であること特徴とする請求項１
   記載の現像装置。