JPH11258912A - 現像ローラ及び現像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 現像剤の薄層を形成するのに機械的な層規制
が必要なく、その結果、現像剤の劣化が抑制され、良好
な画像を安定して与えることのできる現像ローラ及び現
像装置を提供する。 【解決手段】 スリーブ外周面に、二成分磁性現像剤を
担持して、画像形成体に供給し、可視画像を形成させる
機能を有するものであって、該スリーブが、その外周面
に、磁性粒子の表面に導電性粒子が固定化された複合粒
子からなる磁気形成層を有し、かつその表面に周方向に
沿ってＳ極とＮ極とが交互に近接して配置されている現
像ローラ、及びこの現像ローラを有する現像装置であ
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、現像ローラ及び現
像装置に関し、さらに詳しくは、電子写真装置や静電記
録装置などにおける現像機構部などに好適に使用され、
かつ現像剤の機械的な層規制が必要なく、その結果とし
て現像剤の劣化が抑制され、良好な画像を安定して与え
ることのできる現像ローラ及び現像装置に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】従来、複写機，プリンタ，ファクシミリ
などの電子写真装置や静電記録装置などにおいて、感光
ドラムなどの潜像保持体上の静電潜像を可視化するため
の現像ローラとして、回転するスリーブ内にボンド磁石
により成形されたマグネットローラを配設し、スリーブ
表面に保持した磁性現像剤（トナー）を、該マグネット
ローラの磁力特性により、潜像保持体上に飛翔させるい
わゆるジャンピング現像によって、潜像保持体表面に該
現像剤を供給し、静電潜像を可視化する方法が知られて
いる。上記マグネットローラは、主にナイロンやポリプ
ロピレンなどの熱可塑性樹脂のバインダーにフェライト
などの磁性粉体を混合したペレット形状のボンド磁石組
成物を、キャビティーの周囲に磁場を形成した金型を用
いて射出成形又は押出成形することによって、ローラ状
に成形すると共に、所望の磁力特性に着磁させることに
より、製造されている。

【０００３】このようなマグネットローラには、通常磁
性現像剤をスリーブ表面に担持させ、該現像剤を所定の
厚さの薄層に整える層規制極と、このスリーブ表面に担
持された現像剤を画像形成体（潜像保持体）に飛翔させ
る現像極を含む２極以上の磁極が形成されており、上記
層規制極部分で外周に沿って配設されたスリーブ表面に
磁性現像剤を担持させ、薄層に整え、スリーブの回転に
よって、これを画像形成体近傍へと運び、上記現像極に
よって現像剤を画像形成体へ飛翔させるものである。こ
のようなマグネットローラを有する現像装置としては、
例えば以下に示すものを挙げることができる。

【０００４】図１は、従来の現像装置の一例の概略構成
図であって、磁性現像剤５を供給するための現像剤塗布
用ローラ３と静電潜像を保持した画像形成体４との間
に、スリーブ１とマグネットローラ２とからなる現像ロ
ーラが、そのスリーブ１の外周面を画像形成体４の表面
に近接させた状態で配設されている。スリーブ１、画像
形成体４及び現像剤塗布用ローラ３を、それぞれ図中矢
印方向に回転させることにより、磁性現像剤５が現像剤
塗布用ローラ３により、スリーブ１の表面に供給され、
この現像剤がマグネットローラ２の磁気特性によってス
リーブ１表面に担持されて搬送され、成層ブレード６に
より、均一な薄層に整えられる。この状態でスリーブ１
が回転して現像剤が画像形成体４と近接する部分に搬送
されると、薄層に形成された現像剤が、マグネットロー
ラ２の磁気特性によってスリーブ１の表面から、画像形
成体４上の潜像に飛翔して付着し、該画像形成体４の静
電潜像が可視化される。

【０００５】しかしながら、このような現像装置におい
ては、スリーブ上に担持された現像剤を均一に薄層化す
るために、成層ブレードが用いられるが、現像剤搬送方
向の上流側で現像剤が過度に充填された状態となり、そ
の結果、現像剤に強い圧縮力が作用する。また、現像剤
が成層ブレードとスリーブとの間隙を通過する際には、
現像剤に強い摩擦力が作用する。したがって、このよう
な力によって、現像剤が劣化するのを免れないという欠
点がある。上記現像剤の劣化は、二成分磁性現像剤にお
いては、トナーの劣化と磁性キャリアの劣化とに大別さ
れ、いずれも上記圧縮力や摩擦力によって劣化が生じ
る。磁性現像剤が劣化すると画像濃度が低下したり、背
景部へのカブリが発生するなど、好ましくない事態を招
来する。

【０００６】また、成層ブレードを用いて層規制する場
合には、現像剤の搬送量は、成層ブレードとスリーブ表
面との間隙やスリーブの磁極の位置関係に依存するた
め、成層ブレードの寸法精度及び設定精度が画質に大き
く影響を及ぼす。したがって、良好な画像を得るために
は、上記間隙を高精度に設定する必要があり、その結果
製造コストの増大をもたらすという問題もある。特に、
近年の画像形成装置では、解像性や細線再現性などの優
れた現像を行うこと、電位が低い潜像の現像を行うこ
と、さらに高速プロセスにおいて高い現像効率を得るこ
とが要求されており、このような場合には上記問題点は
より顕著となる。つまり、上記のような場合には、現像
間隙すなわちスリーブと画像形成体との間隙を狭く設定
することが望ましく、この場合の現像剤層は、より搬送
量が少ない薄い層としなければならない。このため、成
層ブレードとスリーブ表面との間隙をより狭く設定する
必要があるが、この間隙が狭くなるほど、成層ブレード
の寸法精度及び設定精度の画質への影響が大きくなる。
また、間隙を狭くするほど現像剤に作用する圧縮力や摩
擦力が大きくなるため、現像剤の劣化が促進されること
になる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
状況下で、機械的に現像剤層の層厚を規制することな
く、均一な現像剤の薄層を形成しうるとともに、現像剤
の劣化を低減し、良好な画像を安定して与えることがで
きる現像ローラ及び現像装置を提供することを目的とす
るものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記目的
を達成するために鋭意研究を重ねた結果、回転自在に配
設された円筒状スリーブを有する現像ローラにおいて、
該スリーブの外周面に、特定の複合粒子を含有する磁気
形成層を設け、周方向に沿ってＳ極とＮ極とを交互に近
接して配置させることにより、ほぼ一層のキャリアを該
スリーブの外周面上にほぼ均一に担持させることがで
き、その目的を達成しうることを見出した。本発明は、
かかる知見に基づいて完成したものである。

【０００９】すなわち、本発明は、（１）回転自在に配
設された円筒状のスリーブを有し、その磁気特性によっ
て、外周面に二成分磁性現像剤からなる薄層が形成され
たスリーブを画像形成体表面に接触又は近接させ、該ス
リーブ上の現像剤を画像形成体表面に転移させることに
より、該画像形成体表面に可視画像を形成させる現像ロ
ーラにおいて、上記スリーブが、その外周面に、磁性粒
子の表面に導電性粒子が固定化された複合粒子からなる
磁気形成層を有し、かつその表面に周方向に沿ってＳ極
とＮ極とが交互に近接して配置されていることを特徴と
する現像ローラ、及び（２）回転自在に配設された円筒
状のスリーブを有し、その磁気特性によって、外周面に
二成分磁性現像剤からなる薄層が形成されたスリーブを
画像形成体表面に接触又は近接させ、該スリーブ上の現
像剤を画像形成体表面に転移させることにより、該画像
形成体表面に可視画像を形成させる現像ローラを有する
現像装置において、上記スリーブが、その外周面に、磁
性粒子の表面に導電性粒子が固定化された複合粒子から
なる磁気形成層を有し、かつその表面に周方向に沿って
Ｓ極とＮ極とが交互に近接して配置されていることを特
徴とする現像装置を提供するものである。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明の現像ローラは、回転自在
に配設された円筒状のスリーブを有し、その磁気特性に
よって、外周面に二成分磁性現像剤からなる薄層が形成
されたスリーブを画像形成体表面に接触又は近接させ、
該スリーブ上の現像剤を画像形成体表面に転移させるこ
とにより、該画像形成体表面に可視画像を形成させる機
能を有するものである。本発明の現像ローラにおいて用
いられるスリーブとしては特に制限はなく、例えばアル
ミニウム合金，ステンレス鋼，銅合金などの金属材料か
らなるものが好ましく用いられるが、軽量性，透磁率，
防錆性，耐食性，コストなどの面から、特にアルミニウ
ム合金が好適である。

【００１１】本発明においては、上記スリーブの外周面
に磁気形成層が設けられる。この磁気形成層は、磁性粒
子の表面に導電性粒子が固定化された複合粒子からなる
層であって、上記磁性粒子としては、特に制限はなく、
等方性磁性粒子及び異方性磁性粒子のいずれを用いるこ
ともできる。このような磁性粒子の例としては、γ−Ｆ
ｅ₂ Ｏ₃ ，ストロンチウムフェライト，バリウムフェラ
イトなどのフェライト粒子、ＣｒＯ₂ 粒子，Ｎｄ−Ｆ−
Ｂ合金，Ｓｍ−Ｃｏ合金，Ｃｅ−Ｃｏ合金などの希土類
系合金粒子などが挙げられる。これらは単独で用いても
よく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。このよう
な磁性粒子の平均粒径は、0.１〜0.３ｍｍの範囲が好ま
しく、0.１５〜0.２５ｍｍの範囲がより好ましい。

【００１２】一方、導電性粒子としては特に制限はない
が、例えばカーボンブラック，導電性金属酸化物粒子，
金属粒子などが好ましく用いられ、これらは単独で用い
てもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。これ
らの導電性粒子の平均粒径は、0.１〜2.０μｍの範囲が
好ましく、0.２〜1.０μｍの範囲がより好ましい。本発
明においては、粒径の大きな磁性粒子を母粒子とし、そ
の表面に、粒径の小さな導電性粒子を、衝撃力を主と
し、圧縮，摩擦，剪断力などの機械的作用により衝突さ
せ、固定化してなる複合粒子が用いられる。このような
複合粒子を形成させる装置としては、例えば市販のハイ
ブリタイザーなどを使用することができる。

【００１３】このような複合粒子からなる磁気形成層を
スリーブ外周面に設けるには、例えば該複合粒子を接着
剤により、スリーブ表面に接着させるのが有利である。
この際、使用する接着剤としては、例えばシアノアクリ
ル系，エポキシ系，ゴム系などが挙げられる。また、導
電性接着剤を用いることもできる。このような複合粒子
を用いることにより、磁性粒子の粒径を、二成分磁性現
像剤のキャリア粒子の粒径とほぼ同程度のものを選択す
ることによって、磁極間の距離を容易に制御することが
でき、また、磁性粒子の表面に固定化された導電性粒子
により、現像ローラ（スリーブ）の表面に、容易に導電
性を付与することができる。本発明においては、このよ
うな複合粒子からなる磁気形成層の厚さは、通常0.１〜
0.４ｍｍ、好ましくは0.１５〜0.２５ｍｍの範囲であ
る。

【００１４】本発明においては、スリーブの外周面に、
上記磁気形成層を設けるが、この磁気形成層との密着性
を向上させるなどの目的で、予め、該スリーブの外周面
にブラスト処理を施したり、あるいはその他の前処理を
施すことができる。ブラスト処理としては、例えば加圧
式又は吸引式のエアーブラスト法，バキュームブラスト
法，ウォーターブラスト法，遠心ブラスト法など、いず
れの方法も用いることができる。このブラスト処理に用
いられる研磨材としては、例えば鋳鉄グリッド，スティ
ールグリッド，鋼スラグ，ニッケルスラグ，溶融アルミ
ナ，炭化ケイ素などが挙げられる。このようなブラスト
処理により、スリーブの外周面に微小な凹凸が形成さ
れ、磁気形成層との密着性が向上する。また、その他の
前処理としては、例えば溶剤洗浄，酸・アルカリ洗浄，
水洗浄，フレーム処理，コロナ放電処理，プラズマ処理
などが挙げられるが、これらの中で、処理硬化がよく、
かつ廃液処理の必要がない点から、水洗浄処理及びプラ
ズマ処理が好適である。

【００１５】本発明においては、スリーブの外周面に設
けられた上記磁気形成層は、周方向に沿ってＳ極とＮ極
とが交互に近接して配置されるように、着磁される。こ
のように、狭い間隔で配置された磁極による磁力線は、
隣接する極性の異なる磁極へと向かうために、スリーブ
表面に垂直な方向の磁界成分は、スリーブ表面の近傍に
おいて急激に減衰する。また、磁性キャリアの層が周面
に形成されると磁力線がスリーブの周面と接触する磁性
キャリアの層内を通り、その外側にほとんど分布しない
状態となる。したがって、キャリアは磁極上の部分に集
中して付着することなく、磁界に沿った状態でほぼ一層
だけが整然と並んだ状態で吸着される。このため、スリ
ーブ上には現像剤の未付着部がなく、かつ山谷構造をも
たない薄い現像剤層が形成され、磁力により保持されて
現像領域へ搬送される。本発明の現像ローラにおいて
は、周方向において、隣り合うＳ極とＮ極間の中心距離
は、２５〜２５０μｍの範囲が好ましい。このような磁
極間距離では、一般に用いられる粒径が２５〜２００μ
ｍ程度のキャリアをほぼ均一に、かつ実質上一層だけ吸
着することができる。

【００１６】このように、スリーブの外周面に設けられ
た磁極の作用によって、成層ブレードを用いずに、均一
な現像剤の薄層を形成しうるので、現像剤に大きな負荷
をかける必要がなく、現像剤の劣化を防止することがで
きる。また、スリーブの磁力のみにより現像剤層を形成
するので、現像剤搬送量が部品精度に依存せず、かつ経
時変化も発生しない。さらに、磁極の間隔が充分に狭く
設定されているため、磁極パターンによる影響は発生せ
ず、均一性の高い画像が得られる。また、この現像ロー
ラのスリーブにおいては、前記磁極は、通常周方向の全
域にわたってほぼ均等に設けられるが、現像剤層を形成
する部位以外では、任意の磁気パターンにすることで
き、画質や画像形成速度などの要求性能に対して、適宜
最適な磁気パターンによる対応が可能である。

【００１７】本発明の現像ローラにおいては、スリーブ
表面の磁気形成層に周方向に沿ってＳ極とＮ極とが交互
に近接して配置されるように着磁するには、例えば以下
に示す方法を用いることができる。図２は、本発明の現
像ローラにおける着磁方法の一例を示す説明図であっ
て、着磁はスリーブ７の周面に近接して配置された磁気
形成用ヘッド１０によって行われる。この磁気形成用ヘ
ッド１０は、軟磁性材料からなり、両端部が間隔をおい
て並列する形状のコア１１とこのコア１１に巻回された
コイル１２とを有し、該コア１１の両端部がスリーブ７
の周面に近接するように配置される。コイル１２には磁
化信号発生装置を介して電源から磁化電流が供給される
ようになっており、コイル１２に電流が流れると、コア
１１内に磁束１３が発生し、この磁束はコア１１の先端
から磁気形成層７ｂを通る。これにより、磁気形成層７
ｂが磁化される。コイル１２へ供給される磁化電流は磁
化信号発生装置を介して断続的又は適宜電流の方向を変
えて供給され、図２に示すように回転駆動されるスリー
ブ７の周面が所定の着磁パターンに磁化される。

【００１８】本発明の現像ローラにおいては、所望によ
り、スリーブ表面と磁気形成層との間に、導電層及び／
又は軟磁性体層を介在させてもよく、またスリーブの内
側に所望の磁力パターンを有するマグネットローラを配
設することができる。本発明の現像装置は、回転自在に
配設された円筒状のスリーブを有し、その磁気特性によ
って、外周面に二成分磁性現像剤からなる薄層が形成さ
れたスリーブを画像形成体表面に接触又は近接させ、該
スリーブ上の現像剤を画像形成体表面に転移させること
により、該画像形成体表面に可視画像を形成させる現像
ローラを有するものであって、該現像ローラとしては、
前述の本発明の現像ローラが用いられる。この現像装置
において用いられる二成分磁性現像剤は、非磁性トナー
と磁性キャリアとを均質に混合したものが用いられる。
該トナーとしては、従来二成分磁性現像剤において慣用
されているものの中から任意のものを選択して用いるこ
とができるが、一般的には重量平均粒径が３〜１５μｍ
程度の負帯電性のポリエステル系トナーが好適である。

【００１９】一方、キャリアとしては、従来二成分磁性
現像剤において慣用されているもの、例えば結着樹脂中
に磁性粉を分散させた、いわゆる磁性粉分散型樹脂キャ
リア又は球形フェライト粒子に樹脂被覆を施した、いわ
ゆるフェライトキャリアなどを用いることができる。次
に、本発明の現像装置について、添付図面に従って説明
する。図３は、本発明の現像装置の一例の概略構成図で
あって、現像装置２１は、現像剤が収容される現像ハウ
ジング２２の画像形成体４との対向部位に現像用の開口
部を設け、この開口部にスリーブ７を配設するととも
に、その後方に二つのスクリューオーガー２３，２４を
設けたものである。また、スリーブ７上に付着した現像
剤を剥離するスクレーパ２５がスリーブ７と接触するよ
うに設けられている。上記スクリューオーガー２３，２
４は、現像ハウジング２２の仕切り壁２６で仕切られた
二つの現像剤攪拌搬送室内に設けられ、それぞれ逆方向
に現像剤を搬送するように回転駆動されるものである。
この二つの現像剤攪拌搬送室は両端部で連通しており、
該スクリューオーガー２３，２４によって搬送される現
像剤は、攪拌されながら、二つの現像剤攪拌搬送室内を
循環移動するようになっている。

【００２０】スリーブ７は、外周面に、周方向に沿って
Ｓ極とＮ極とが、好ましくは中心距離２５〜２５０μｍ
の間隔で交互に配置された磁気形成層が設けられてい
る。現像装置２１においては、現像剤５がスリーブ７に
供給されると、該磁気形成層の磁界に基づいてスリーブ
７の外周面にトナーを電気的に吸着したキャリアが実質
上一層だけ付着した状態となり、成層ブレードを用いず
に現像剤の薄層が形成される。そして、この現像剤層
は、スリーブ７の回転に伴って画像形成体４と対向する
領域へ搬送され、画像形成体４の静電潜像の現像に供さ
れる。

【００２１】

【実施例】次に、本発明を実施例によりさらに詳しく説
明するが、本発明は、これらの例によってなんら限定さ
れるものではない。 実施例１ アルミニウム合金〔６０６３〕を用いて、内径１８ｍｍ
のパイプを作成し、その外周面をアランダム＃４６を用
いて、加圧式エアーブラスト処理して、表面の粗度を、
ＪＩＳ１０点平均粗さＲｚで7.０μｍに調整し、スリー
ブを製造した。次に、平均粒径約１００μｍのストロン
チウムフェライト粒子の表面に、平均粒径約２μｍのカ
ーボンブラック粒子を固定化してなる複合粒子を、接着
剤で上記スリーブ外周面に接着し、厚さ約１００μｍの
磁気形成層を設けた。次いで、このスリーブ表面を常法
に従ってパルス着磁することにより、磁気形成層の表面
に、周方向に沿ってＳ極とＮ極とが交互に配置された現
像ローラを得た。なお、隣り合う磁極間の中心距離は１
００μｍであった。このようにして得られた現像ローラ
を、二成分磁性現像剤（キャリアの平均粒径１００μ
ｍ）を用いた現像装置に装着して、５０００枚連続して
プリントしたが、現像剤の劣化は認められず、良好な画
像が得られた。

【００２２】

【発明の効果】本発明の現像ローラは、スリーブ外周面
の磁気形成層に設けられた磁極の作用によって、成層ブ
レードを用いずに、均一な現像剤の薄層を形成しうるの
で、現像剤に大きな負荷をかける必要がなく、現像剤の
劣化を防止することができる。また、現像ローラの磁力
のみにより現像剤層を形成するので、現像剤搬送量が部
品精度に依存せず、かつ経時変化も発生しない。さら
に、磁極の間隔が充分に狭く設定されているため、磁極
パターンによる影響は発生せず、均一性の高い画像が得
られる。また、磁気形成層に複合粒子を用いることによ
り、磁性粒子の粒径を、二成分磁性現像剤のキャリア粒
子の粒径とほぼ同程度のものを選択することで、磁極間
の距離を容易に制御することができ、また磁性粒子の表
面に固定化された導電性粒子により、現像ローラ（スリ
ーブ）の表面に、容易に導電性を付与することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 従来の現像装置の一例を示す概略構成図であ
る。

【図２】 本発明の現像ローラにおける着磁方法の一例
を示す説明図である。

【図３】 本発明の現像装置の一例を示す概略構成図で
ある。

【符号の説明】

１： スリーブ ２： マグネットローラ ３： 現像剤塗布用ローラ ４： 画像形成体 ５： 磁性現像剤 ６： 成層ブレード ７： スリーブ ７ｂ：磁気形成層 １０：磁気形成用ヘッド １１：コア １２：コイル １３：磁束 ２１：現像装置 ２２：現像ハウジング ２３：スクリューオーガー ２４：スクリューオーガー ２５：スクレーパ ２６：仕切り壁

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転自在に配設された円筒状のスリーブ
   を有し、その磁気特性によって、外周面に二成分磁性現
   像剤からなる薄層が形成されたスリーブを画像形成体表
   面に接触又は近接させ、該スリーブ上の現像剤を画像形
   成体表面に転移させることにより、該画像形成体表面に
   可視画像を形成させる現像ローラにおいて、上記スリー
   ブが、その外周面に、磁性粒子の表面に導電性粒子が固
   定化された複合粒子からなる磁気形成層を有し、かつそ
   の表面に周方向に沿ってＳ極とＮ極とが交互に近接して
   配置されていることを特徴とする現像ローラ。
2. 【請求項２】 磁性粒子の平均粒径が0.１〜0.３ｍｍで
   あり、かつ導電性粒子の平均粒径が0.１〜2.０μｍであ
   る請求項１記載の現像ローラ。
3. 【請求項３】 周方向において隣り合うＳ極とＮ極間の
   中心距離が２５〜２５０μｍである請求項１記載の現像
   ローラ。
4. 【請求項４】 回転自在に配設された円筒状のスリーブ
   を有し、その磁気特性によって、外周面に二成分磁性現
   像剤からなる薄層が形成されたスリーブを画像形成体表
   面に接触又は近接させ、該スリーブ上の現像剤を画像形
   成体表面に転移させることにより、該画像形成体表面に
   可視画像を形成させる現像ローラを有する現像装置にお
   いて、上記スリーブが、その外周面に、磁性粒子の表面
   に導電性粒子が固定化された複合粒子からなる磁気形成
   層を有し、かつその表面に周方向に沿ってＳ極とＮ極と
   が交互に近接して配置されていることを特徴とする現像
   装置。
5. 【請求項５】 磁性粒子の平均粒径が0.１〜0.３ｍｍで
   あり、かつ導電性粒子の平均粒径が0.１〜2.０μｍであ
   る請求項４記載の現像ローラ。
6. 【請求項６】 周方向において隣り合うＳ極とＮ極間の
   中心距離が２５〜２５０μｍである請求項４記載の現像
   装置。