JPS5948386B2 - 現像方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は画像形成装置の現像技術に関し、更に詳細には
磁性物質を含む現像剤を磁気手段を該磁気手段の周囲を
回動する非磁性体円筒により搬送し、潜像担持体の静電
潜像を現像するための現像方法に関する。

なお、本発明の説明において上記非磁性体円筒はスリー
ブ、また磁気手段はマグネットとも称する。一般に磁気
刷子現像方法において磁気刷子と潜像担持体との相対位
置関係が、現像特性に重要な影響を与える事は良く知ら
れている。

第１図は。この相対位置関係について説明したものであ
る。第１図において、アルミニウム等の非磁性体で円筒
状に構成したスリーブ１が矢印Ａの方向に、また感光体
のようなドラム状潜像担持体２が矢印Ｂの方向に回転し
，一方該スリーブ１の内部に配置された円筒状マグネツ
ト３のもつ現像用磁極Ｎによつて現像剤４のブラシ４ａ
が形成される。ここで磁気刷子と潜像担持体との位置関
係による現像特性変化に関する実験結果を第１図の装置
を例に説明する。上記装置において６潜像担持体２及び
スリーブ１の回転速度を一定とし．マグネツト３の磁極
Ｎの位置をある角度α回動させ６磁気刷子部４ａをＩか
ら■位置に変化させてみた。なお，各場合において担持
体上の潜像電位は同一であり６角度αはスリーブ１の回
転中心点及び潜像担持体２の回転中心点を結んだ線を原
点とした磁極Ｎの角度を示す。図のＩ，Ｈ，■位置の如
く角度αをα〉約２０°又はαく約５°となるように設
定した場合６刷子部４ａが潜像面から逃げる状態となる
ため，現像状態は現像不足気昧となり画像濃度が著しく
低下する。また角度αが５°くαく２００の範囲でも角
度αが１００前後より小さい領域では，線画の現像には
適すが黒画での現像むらが目立ち６逆に角度αが１５°
前後より大きい領域では黒画の多い画像１こは適するが
、線画に対しては現像過剰気味となることがわかつた。
次にスリーブを上記実験とは逆方向、即ち矢印Ａとは逆
方向に回転させた場合は、上記１から■位置を逆の関係
にしたことになり，各位置に対応した同様な現像結果を
得る傾向にあることがわかつた。このように磁気刷子の
位置を変えることにより現像特性を調節でき，更に該磁
気刷子を潜像担持体から外すことにより現像を行なわな
いことも可能となる。

周知の如く現像装置が常に現像動作を行なつている場合
．潜像担持体の磁気刷子に対応する部分が非画像部であ
つても、該担持体の表面電位に応じて現像剤（一般の二
成分系現像剤であればトナーとキヤリア）の一部が担持
体表面に付着して行く。潜像担持体表面に付着した不要
な現像剤はクリ−ニング装置により担持体から除去され
るため６不用意に消費され、現像剤の無駄使いとなる。
上記のような現像特性を調節したり又は不必要な現像を
行なわないための方法としては６上記磁気Ａ１１仔と潜
像担持体の位置を相対的に変化させれば良いが．潜像担
持体側を移動することは駆動機構の構成等の点で困難で
ある。

そこで磁気刷子の位置を変えることが考えられる。その
ためには、第１図の実施例のようにマグネツトを第１図
の如く回動すれば良いが６実際にマグネツトを回動しよ
うとすると比較的大きな駆動力を必要とする。この理由
としてはマグネツトを回動しようとするとき、スリーブ
表面にある現像剤をも共に搬送しなければならないため
である。また特に現像作動を止める方法としては、実公
昭４６−２２１６号公報、特公昭４０−９４６６号公報
、又は米国特許第３１８３８０５号明細書等に記載があ
るように、マグネツト全体を現像位置から移動させたり
、現像装置と潜像担持体間に遮蔽手段を配設するものが
あり、その他磁気刷子の高さを制御するものもある。し
かし、これらの従来の方法・製造においては、マグネツ
トやスリーブ等の部材を作動させるのに従来の現像装置
に必要な駆動機構の外に特別な駆動機構を要したり，ま
た現像装置か複雑化するという欠点を有していた。本発
明の目的は従来の方法の欠点を取除き，非常に簡単な構
成で且つ特別な駆動機構を用いることなく６磁気刷子と
潜像担持体との相対位置関係を変化させ６現像特性の調
整や現像動作の制御等を可能にする現像方法を提供する
ことにある。

上記目的を達成する本発明とは、回動自在に支持した磁
気手段と、上記磁気手段の周囲を回転可能な非磁性円筒
とを有し，磁非磁性円筒の回転に伴なう磁性物質を含む
現像剤の移動により上記円筒内の磁気手段を回動させる
構成の現像方法である。上記方法の構成により非磁性円
筒の回転速度に応じて磁気手段の磁極と潜像担持体との
相対位置関係を選択的に設定することが可能となる。な
お、本発明方法で用いる現像剤とは磁気により搬送され
るため６磁性物質を有するもので．例えば一成分系現像
剤の場合は磁性トナー、また二成分系現像剤の場合は磁
性キヤリヤとトナーを混合したものである。本発明方法
で述べる磁気手段とは着磁により６ロール磁極を形成し
たマグネツトロールや、磁石をロール中に埋設して形成
したマグネツトロール、または電磁石等の手段をも用い
得る。なお，上記磁気手段の回動量を制御する手段とし
ては、該磁気手段自身の重心によるトルクＴ，と非磁性
円筒の回転による現像剤の移動で生じるトルクＴ２との
バランスにより決定したり．又は磁気手段に対し弾性手
段や鍾等により積極的にトルクＴ１を与え，上記トルク
Ｔ２とのバランスで磁気手段の回動量を設定することが
できる。更に磁気手段の回動量は，規制手段により機械
的又強制的に回動量を制限して設定することも可能であ
る。特に上記規制手段により回動量を複数設定するよう
にすれば６現像特性の調節から現像動作の制御までを上
記円筒を回転させたままで行なうことも可能である。以
下本発明を図面に従つて更に詳細に説明する。第２図は
本発明の原理を説明するための現像装置の一部を模式的
に示したものである。

図において５は円筒状マグネツトで９０度の角度ごとに
磁極を配置してある。上記マグネツト５は回転自在に軸
支されており．該軸６には非磁性体より成るスリーブ７
が充分小さい回転抵抗で回転自在に軸支されている。な
おスリーブ７に関しては図示しない駆動手段により矢印
Ｃの方向に回転される。スリーブ７の表面には上記マグ
ネツト５により搬送される現像剤８が．マグネツトより
出る磁力線の方向及び磁力線密度に応じてスリーブ７を
覆つている。上記回転軸６の一端にはレバ−９が固定さ
れており６該レバ−９の他端には鍾１０が取付けられて
いる。上記装置においてスリーブ７の回転速度力叶分に
低いか停止している状態では、上記マグネツト５は主に
鍾１０の重さによりレバー９がほぼ鉛直方向を向く位置
に静止している（実線位置）。しかし、スリーブ７が矢
印Ｃ方向に回転を始めると６スリーブ７と共に回転する
現像剤とマグネツト５との間に作用する磁力により、該
マグネツト５をスリーブと同方向に回転させようとする
トルクＴ２が発生する。実験例を述べると，スリーブ７
がアルミニウム合金製で外径５０ｍｍ．厚さ１．５ｍ７
！Ｌ．またマグネツト５は外径４６２Ｆ！ｌ，磁極数４
で各磁極の磁束密度が約５００カウスの条件で、上記ス
リーブ７を９〜２５ｒａｄ／秒の角速度で回転させた場
合．Ｔ２の大きさは１．５×１０−１から３Ｘ１０−１
〔Ｎ−ｍ〕であつた。レバー９の中心軸６と鍾取付位置
間の距離Ｌは５０ｍｍ，また鍾の重さは７００１であつ
た。ところで鍾１０がレバ゜−９に及ぼす力をＦＣＮ〕
，上記レバ−９の長さＬＣｍ′）．更にレバ−９が鉛直
方向となす角度をθとすれば．該鍾１０がマグネツト５
に対し矢印Ｔ１方向に与えるトルクＴ，の大きさはＴ１
＝Ｆ−Ｌｓ１ｎθとなる。スリーブ７の角速度が一定で
あればトルクＴ２の大きさは一定であるため、力Ｆ及び
長さＬを適当に設定することで．ある角度θでトルクＴ
１＝トルクＴ２の関係となり，マグネツト５は静止する
。図において鎖線位置がトルクの均合による静止状態を
示す。なお上記実施例では角度θが約４５°の位置でト
ルクＴ１＝トルクＴ２となり，マグネツト５は図の位置
で静止した。即ちスリーブ７の回転速度の高低（停止状
態も含む）及び回転方向によつてマグネツト５の静止位
置を設定することが可能となる。上記説明においてはト
ルクＴ１の発生源として鍾１０を用いているが６マグネ
ツト５の偏心自重を利用しても良いし、又は引張ばね，
圧縮ばね、ねじりばね等のばね手段を用いても良い。

上記本発明によりスリーブの回転速度により自動的に内
部のマグネツト５が回動し、磁極の移動を行なう。よつ
て特別な駆動手段やスリーブの移動等の大がかりな機構
を要さず、装置が複雑化しないため従来装置の欠点を解
決するものである。ところで，マグネツトの移動により
磁極位置は移動し、磁気刷子が該磁極移動に伴ない移動
する。

例えば第２図においては実線位置の磁気刷子が矢印Ｃ方
向に鎖線位置に移動する。この移動量を利用することに
より現像特性を調節したり、又は潜像担持体面より磁気
刷子を外してスリーブを駆動したままでも６該刷子と担
持体面とを接触させないようにすることも可能となる。
次に本発明を電子写真磁気刷子現像装置に適用した実施
例を第３図と第４図により説明する。

第３図は現像装置の断面図を示し、正面図である第４図
の３−３線断面図である。第３図において上記の如き円
筒マグネツト１１及びスリーブ１２は回転軸１３，１４
に対し軸支されている。マグネツト１１は軸１４に固設
されているが，軸１３に対してはべアリング等の軸受１
７を介して回転自在に支持されている。またスリーブ１
２は軸１４に対しては軸受１６を介して回転自在に支持
され、他端は駆動軸となる軸１３にピン２７により固設
されている。これら軸１３，１４は更に軸受１５，１８
を介して現像装置の前壁１９及び後壁２０に軸支されて
おり６スリーブ１２を固定した軸１３の一端には，スリ
ーブを駆動するための歯車２１がピン２８により固定さ
れ，マグネツ卜１１の回転軸１４の端部１こはねじ２２
によりレバ−２３が固定されている。該レバ−２３はマ
グネツト１１の位置を定めるために所定のトルクを与え
るための一部材であり後述する。上記構成により歯市２
１の回転による軸１３の回転に対し６スリーブ１２は軸
１３と同一回転数で回転するのに対し、マグネツトは軸
支されているだけで何の影響も受けない。そしてマグネ
ツトはスリーブの回転とは独立し，しかも回転自在に軸
支されているため６図の構成からは任意にスリーブの回
転と独立して回動することが可能である。第４図は実施
例現像装置の正面図であり６上記レバ−２３及びその近
傍の構成を示すものである。

図のようにレパ−２３の一端は、現像装置の前壁１９に
一端を固定部材２９により固定された引張ばね２４によ
つて引かれ、同前壁１９に固定されたストツパ−２５に
当接して実線位置で停止している。なお図中３０はレバ
−２３側のばね２４の固定部材である。上記構成の現像
装置において、電磁クラツチ等の駆動伝達匍脚手段を介
して歯車２１に駆動力が伝わると、スリーブ１２は矢印
方向に回転する。

そして図示しないスリーブ１２表面を覆つている現像剤
との間の磁力により，上記マグネツト１１に及ぼされる
トルクのためマグネツト１１は，上記ばね２４の引張り
力に抗して矢印方向に回動する。そしてこのばね２４の
引張り力と磁力によるトルクとが釣り合つた状態でマグ
ネツト１１は静止する。第４図の鎖線は力の釣り合いの
もとに静止したレバ−２３の位置を示す。即ちレバーの
実線位置と鎖線位置とでは、内部のマグネツトが回動し
ており、その結果磁極の移動が行なわれている。上記第
４図の鎖線の状態で１駆動力が断たれて，上記歯車２１
が停止し、スリーブ１２が停止すれば６マグネツト１１
はばね２４の引張り力により始動位置である実線位置に
復帰し、当然のことながら磁極も始動位置に復帰する。
第５図は上記現像装置の一部を改良した装置実施例であ
る。

本実施例ではマグネツト１１の回動量をより積極的に設
定することを可能とするものである。なお第４図装置と
回一部材は同一図番を付してある。図において２６は停
止時側ストツパ一，３４は作動時側ストツパーを示し６
各ストツパーには当接部３１，３５と長穴３２，３６、
及び該長穴部に設けられ６任意の位置でストツパーを固
定するためのねじ３３，３７が設けられている。本実施
例の如き構成とすることにより、マグネツトの回動範囲
を正確に設定することができ，しかも回転量の微調整も
可能となる。次に上記の如き現像装置を複写機や記録機
等の電子写真画像形成装置に適用した場合の使用例の一
つを第６図と第７図により説明する。

第６図と第７図は現像装置部の略画的な断面図であり，
図において３８は円筒状マグネツトで，本実施例では各
々９０°の位置に４つの磁極が着磁されている。

またスリーブ３９の周囲には現像剤の搬送量を規制する
ためのドクターブレード４０，現像剤撹拌用のスクリユ
−４１，４２及びスリーブ３９より現像剤をかき落すた
めのブレード４３が配設されている。また現像装置の近
傍には、矢印方向に回転する感光ドラム４４があり、現
像位置に至る間に公知の潜像形成手段（図示せず）によ
り静電像が形成される。上記装置において第６図は感光
ドラム４４を現像しない状態を示す。このときスリーブ
３９は回転しておらず，マグネツト３８の現像用磁極４
６とこれに隣接する磁極４７との間の現像剤層の厚みが
薄い部分が．上記感光ドラム４４に対向しており，スリ
ーブ３９上の現像剤がドラム４４に対して接触すること
はない。なおこのときのマグネツトの位置は，上記第５
図のストツパ−２６の位置により調整することが可能と
なる。次に感光ドラム４４の潜像部４５を現像しようと
するときは、上記スリーブ３９を矢印方向に回転するこ
とにより，マグネツト３８はスリーブ３９上の現像剤に
より引張られ回動し、第７図の如く現像に適した磁極配
置の状態で静止する。

なおマグネツト３８の回動量は第４図又は第５図のばね
２４の強さ６又は第５図のストツパ−３４の位置により
調整することができる。潜像部４５の現像後は、スリー
ブ３９を停止すれば，上記機構によりマグネツト３８は
自動的に始動位置に復帰し，第６図の状態となる。この
ため感光ドラム４４が回転を続けていても６該感光ドラ
ム４４を磁気刷子が摺擦することはない。ところで、上
記説明ではスリーブ３９の停止と回転によりマグネツト
３８を回動させることを例示したが，使用方法としては
スリーブの回転速度を変化させ６速度に応じてマグネツ
ト３８を回動することにより２現像と非現像の２つの位
置を設定することも可能である。

次にマグネツトの回動量を積極的に複数設定する実施例
を第８図から第１０図により説明する。

即ち本実施例は第５図に示した実施例のマグネツ卜回動
量規制側のストツパ−３４を、微小調整が可能な手段に
置換したものである。第８図は現像装置の正面図で６上
記現像装置において微小調整手段とは可動ストツパ−４
８と該ストツパ−４８の駆動用ソレノイド４９及び戻し
ばね５０を有している。図において５３はストツパ−４
８の移動を案内するための案内ピンで２ストツパ−４８
の長穴部５４に嵌合している。５５は戻しばね５０の一
端を固定するピンを示す。

上記構成の現像装置において、スリーブ１２が停止して
いる状態ではマグネツト及びレバ−２３は図の実線の位
置にある。その後スリーブ１２が矢印の方向に規定の速
度で回転すると、レバ−２３は可動ストツパー４８の面
Ｅに当接し静止する。なおこの時ソレノイド４９には通
電されておらず、可動ストツパー４８は戻しばね５０の
力によつて図の位置にある。次にソレノイド４９に通電
すると可動ストツパー４８がソレノイドにより移動し（
第９図），レパ゛ー２３は可動ストツパ−４８の面Ｆに
当接し、静止する。上記の作動によるマグネツトの回動
に伴なう磁気刷子の移動状態を第１０図により説明する
。

図において刷子５１のＩ位置はスリーブ１２が停止して
いるとき、■位置はレバ−２３がストツパー４８のＥ面
と，また■位置はストツパ−４８のＦ面とそれぞれ接触
している場合を示す。なお上記のように磁気刷子５１が
Ｉ位置にある場合，磁気刷子５１と感光ドラム５２とは
離れており、実質的に現像は行われない。また■位置で
は，磁気刷子５１の方向がドラム５２とスリーブ１２の
中心を結ぶ線より右に約１５°程傾いており，写真の入
つた黒い部分の多い原稿像を現像する場合に最適である
。更に■位置では上述の傾きが約１０°程であり、線画
が主体の原稿に用いる良い現像結果を得る。本実施例に
おいては６可動ストツパー４８の移動をレバ−２３がＩ
位置にあるときに行えば，ソレノイド４９及び戻しバ゜
ネ５０の力は僅かなもので十分作動することが可能とな
る。もしこれらの力が比較的大きくなるのを容認するな
らば、可動ストツパ−４８の形状を適当に設計したり，
レバ−２３の先端部にコロを取付けたりすることにより
、スリーブ１２が規定の速度で回転している間に■，■
位置の切換えが可能である事は勿論である。以上説明の
ように本発明は，スリーブの回転系とマグネツトの回転
系とを独立して構成し、スリ一ブの回転により自動的に
マグネツトが回動し６その結果、潜像担持体と磁気手段
の磁極との相対関係を選択的に変化させることにより、
従来装置の問題点を解決し，簡単な構成で担持体上の潜
像と現像装置の磁気刷子側との関係を制御するのを可能
とした。

特に本発明ではマグネツトの位置がスリーブ上の現像剤
の移動により自動的に定まるため、特別な駆動機構を要
さない゜ため不要な騒音の発生の心配はないし，また空
間を有効に使用することをも可能ならしめる。また上記
本発明装置は現像特性の微調節や現像動作の遮断等につ
いてもスリーブの回転によりのみ行なうことも可能であ
り，その効果は大きい。本発明は６上記のように現像装
置の構成を簡略化し、現像作動の制御及び現像特性の調
節等が可能となるため，複数の現像装置を有したカラー
複写機や多色記録機等に適用すると、各色別の現像動作
の制御を容易にし且つ構成の簡略化に大きな効果を得る
。

ところで本発明の実施例の中ではスリーブに関しては非
磁性円筒として総称していたが、応用例としてはべルト
状のものや６現像剤の搬送能を向上するため表面に凹凸
を設けたもの等の適用も可能であり，この意昧において
上述のべルト状のもの等も本発明の非磁性体円筒に含ま
れるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は現像特性における潜像担持体と磁気刷子との関
係を示す説明図６第２図は本発明の原理を示す説明図６
第３図は本発明方法を適用した一実施例装置の断面図、
第４図は第３図装置の正面図６第５図は第４図の他の実
施例を示す正面図６第６図と第７図は本発明を電子写真
装置に適用したときの断面図、第８図と第９図は第５図
装置の変形実施例を示す正面図、第１０図は第８図、第
９図装置ｌこよる磁気刷子の移動状態を示す説明図であ
る。 図において，１・・・・・・スリーブ，２・・・・・・
潜像担持体，３・・・・・・マグネツト，４・・・・・
・現像剤、５・・・・・・マグネツト、７・・・・・・
スリーブ、８・・・・・・現像剤、９・・・・・ルバー
，１０・・・・・・鍾， １１・・・・・・マグネツト
，１３，１４・・・・・・回転軸６１９・・・・・・前
壁６２４・・・・・・引張りばね，２５，２６，２４・
・・・・・ストツパー，３８・・・・・・マグネツト，
３９・・・・・・スリーブ．４４・・・・・・感光ドラ
ム．４８・・・・・・可動ストツパー．４９・・・・・
・ソレノイド，５０・・・・・・戻しばねを表わす。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 磁性物質を含む現像剤を磁気手段と該磁気手段の周
   囲を取り囲む非磁性体円筒により搬送して潜像担持体の
   潜像を現像するための現像方法において、磁気手段を回
   動可能に支持し、非磁性体円筒を回転させ、この回転に
   伴なつて上記磁性物質を含む現像剤を移動させ、現像剤
   と磁気手段との間に働く磁力によつて磁気手段を回動さ
   せて磁気手段の磁極と潜像担持体との相対位置関係を変
   化させると共に、磁気手段を所定の位置に静止させて現
   像を行なうことを特徴とする現像方法。 ２ 特許請求の範囲１に記載の発明において、上記磁気
   手段に対し、上記非磁性体円筒の現像時の回転方向とは
   逆方向のトルクＴ＿１を予め付与し、また現像時の上記
   円筒の回転に伴ない磁気手段に上記Ｔ＿１とは逆方向の
   トルクＴ＿２を作用させ、｜Ｔ＿１｜＝｜Ｔ＿２｜の関
   係において上記磁気手段を静止させることを特徴とする
   現像方法。 ３ 特許請求の範囲１に記載の発明において、上記非磁
   性体円筒の回転速度の高低に応じて磁気手段の磁極と潜
   像担持体との相対位置関係を選択的に変化させることを
   特徴とする現像方法。 ４ 特許請求の範囲１に記載の発明において、上記磁気
   手段に対し、上記非磁性体円筒の現像時の回転方向とは
   逆方向のトルクＴ＿１を予め付与しておき、また現像時
   の上記円筒の回転に伴ない回動する磁気手段の回動量を
   規制する規制手段を設け、上記円筒の回転に伴なつて磁
   気手段に作用する上記トルクＴ＿１とは逆方向のトルク
   Ｔ＿２が、｜Ｔ＿２｜＞｜Ｔ＿１｜の関係にある状態の
   所定位置で、上記規制手段によつて磁気手段の回動を規
   制することを特徴とする現像方法。 ５ 特許請求の範囲４に記載の発明において、上記規制
   手段により磁気手段の回動量を任意に規制し、磁気手段
   の磁極と潜像担持体との相対位置関係を複数の中から任
   意に設定することを特徴とする現像方法。