JPS62196686A

JPS62196686A - 現像装置

Info

Publication number: JPS62196686A
Application number: JP4010486A
Authority: JP
Inventors: Masakazu Fukuchi; 真和福地; Yukio Okamoto; 岡本　行雄; Shinobu Soma; 相馬　しのぶ
Original assignee: Konica Minolta Inc
Current assignee: Konica Minolta Inc
Priority date: 1986-02-24
Filing date: 1986-02-24
Publication date: 1987-08-31

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は像形底体上に形底された静電潜像を現像剤を用
いて可視像化する、電子写真及び静電記録等に適用され
る現像装置の改良に関する。

〔従来の技術〕

従来、磁性体を含む１成分系現像剤、あるいはトナーと
磁性体であるキャリアとを混合使用する２底分系現像剤
を用いる現像装置としては、例えば第８図に示されるよ
うな磁気ブラシ現像装置が用いられる０図において１は
矢示方向に回転する像形成体で、例えばＺｎｏ　、　Ｓ
ｅ　　等の感光層であり、２は非磁性の円筒体から成る
現像スリーブで矢示方向に回転して現像剤Ｄｅ　を現像
領域Ｅへと搬送する。３は磁石ロールで放射状に複数個
の異極の磁石体を交互に配列したもので、その磁力によ
り前記現像剤Ｄｅ　　を前記現像スリーブ２へ付着せし
めると共に穂立を形成する。４は現像領域Ｅの上流側に
設けられた穂立規制部材であって、穂立が最良の条件で
７静電潜像の現像がなされるよう現像剤層厚を規制する
。５は現像スリーブ２へ印加されるバイアス電源で、例
えばトナー飛散や現像カブリ等を防止する直流バイアス
、５ａは保護抵抗である。

この磁気ブラシ現像装置では、磁石ロール３を固定し現
像スリーブ２を回転させて現像を行なう方式と、磁石ロ
ール３も回転して現像を行なう方式とがある。

しかし現像剤搬送に必要とする磁極の磁束密度と磁界分
布と現像領域で良好な現像を行うに必要な磁極の磁束密
度と磁界分布とは一般に相異すること、また磁石ロール
回転型は固定型に比べ駆動機構等が複雑になることなど
不利な点があるのでかかる意味から相違した磁力の磁石
を配列するようにした磁石ロール固定方式が有利である
。

また現像スリーブ２０回転方向に関しても、現像領域Ｅ
において回転する像形底体面と回転する現像スリーブ面
とが同方向（順方向）に回転しながら現像を行う方式と
、逆方向に回転しながら現像を行う方式とがある。しか
し逆方向回転による現像は、画像先端（特にベタ部先端
）の炭塵低下が出やすいこと、現像領域Ｅでの現像剤の
安定した搬送がし難いこと（現偉剤留りが出来易いこと
）から、順方向回転による現像が多く行われている。

上記の何れの方式にあっても、穂立規制部材４によって
規制された現像剤層は現像剤流を形成して現像スリーブ
上を搬送され、現像領域Ｅまで搬送され現像がなされる
。そして現像をおえた現像剤流は現像スリーブ２に付着
した形で現像剤の溜部へと搬送されるが、現像を終えた
現像剤が現像スリーブ２に付着したまま重ねて現像領域
Ｅへと搬送されないようにするため、現像スリーブ２に
摺接させ現像剤をはぎ取るよう作用するスクレーパ７が
設けである。

〔発明が解決しようとする問題点〕

一般に現像スリーブ２としては外径が４０〜５Ｑ　ｍｍ
程度で、磁石ロール３も６〜１０極程度のものが用いら
れていた°、しかし近時複写機業界においては、より一
層小型・低コストで手軽な普及機の出現が望まれている
０本発明は複写機等に組込まれて該複写機等のコンパク
ト化及びコスト低減に寄与するよう改善された現像装置
で、現像スリーブは小径とし、現像剤の現像領域への搬
送性がすぐれていて、かつ新旧現像剤の交換が充分にな
されて、高濃度で現像ムラのない良好な複写画像が形成
できる現像装置の提供を目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的は回転する像形底体に対向する主磁極を含む５
極の固定磁石体と、該磁石体の外周を回転して現像剤流
を形成する小径の現像スリーブとを有し、該現像スリー
ブには之と摺接するスクレーバを設けないことを特徴と
する現像装置によシ達氏される。

〔作用〕

本発明者らは９〜２５　ｍｍ外径の小径現像スリーブを
もった現像装置について研究を行った。小径現像スリー
ブには次のような事項が存在した。

（１）現像剤の搬送長すなわち現像スリーブの外周長さ
が短いこと。

（２）現像領域で像形成体に対向する主磁石の幅即ち穂
立ち部分の幅は広くとれないこと。

（３）現像領域では゛像形成体と現像スリーブとの最短
間隙位置から急激に間隙が広がること。

（１）に関して、磁石ロールは６〜８極等の多数磁極を
必ずしも必要とせず、３極ないし５極の磁石ロールが適
当であるとの結論を得た。

（ａ）第４図は現像スリーブ径と現像性との関係を示す
グラフである。磁石ロールを５極とし、同条件としなが
ら現像スリーブ直径を９．１５，２０．２５゜３Ｑｍｍ
の５種について比較テストを行った。その結果同一回転
数条件で比較すると、・９〜３Ｑｍｍφでコピー濃度は
実用化に適する値が得られることがわかった。即ち現像
スリーブを小径化する場合であっても磁石ロールの極数
を５極“とすることが可能である。逆に言えば磁石ロー
ルの極数を５極とすると、現像スリーブ外径は２５ｍｍ
以下とすることによっても十分なコピー濃度が得られる
ことが明らかとなった。

次表は現像スリーブ直径を９　、１５　、２０　、２５
　ｍｍの４種とし、現像ロールを３極、４極、５極（主
磁極は７５０．ガウス、副磁極は何れも４００ガウス）
としたときの現像性能、特に現像剤の搬送性を比較した
もので、５極は現像スリーブ直径９〜２５ｍｒｒＩ前記
事項（２）、（３）はいずれも現像条件をシビアにする
もので、従って小径現像スリーブを用いての現像につい
て、多くの実験を行った。（以下のデータはいずれも現
像スリーブ外径２Ｑｍｍ、磁石ロールは５極）（ｂｌ第５図は現像領域で像形成体と対向する主磁極Ｃ
Ｎｌの磁束密度と現像性との関係を示したもので、現像
性の指標として現像時に像形成体に付着したキャリア個
数をもって表示した。現像バイアスを変化させても主・
磁石位置でのスリーブ表面の最大磁束密度が６００ガウ
ス位上では有意差は認められなかった。主磁石位置での
スリーブ表面の最大磁束密度が５５０ガウスでは有意差
は認められたが、許容内にあった。実験では１４００　
　ガウスまでのテストを行っているが、有意差はなく必
要以上の磁力とすることは徒らにコストアップとなるも
のである。なお本発明のテストにおける現像スリーブ）
面の磁界の強さの測定は次のようにして行なった。

（磁界の強さの測定法）現像スリーブ表面にガウスメータ（横河北辰電機製ガウ
スメータ３２５１　）　　のグローブ（同社製プ０−７
’３２５１−０１　）を接触させて測定する。値はすべ
て法線方向取分のピーク値である。なおガウス単位は磁
束密度のｅ　、ｍ、　ｕ単位であり、磁界の強さの単位
はエルステッドで表現すべきであるが、空気中の絶対値
は両者がほぼ等しいので、本発明では前記ガウス単位を
用いて説明する。

（Ｃ１第６図は現像スリーブの線速度（Ｖｒ）と像形成
体の線速度（Ｖｐ　）との速度比（Ｖ　ｒ　／　Ｖ　ｐ
　）と像形成体上へのトナー付着の状況を示したもので
、Ｖ　ｒ／Ｖｐ＞３では飽和状態にある。なおこの実験
では像形成体と現像スリーブとの回転方向は同方向とし
た。複数本のカーブはそれぞれ現像領域及び穂切規制板
部分でのギャップを異にしての比較である。

小径の現像スリーブで現像スリーブ外周の線速度を一定
以上に保持するには、現像スリーブの回転数をあげる必
要があシ、従って現像スリーブ周縁に付着した新旧現像
剤の交換のために現像スリーブと常に摺接するスクレー
パ（＠８図で７はスクレーパを示す）を小径の現像スリ
ーブに設けることは大きな摩擦抵抗が生じることとなる
。

本発明者らは５粒の磁石ロールについて、現像領域での
現像をおえた現像剤をスクレーパを用いないで、下側又
は横位置に同匝の磁極を隣接して設け、その間の反発磁
界によって現像スリーブ周縁に付着した現像をおえた現
像剤をけがして新たな現像剤を付着させることについて
、数種類の磁石ロールを試作して検討した。第７図はそ
の磁石ロールを示すもので、主磁極Ｎ、はスリーブ表面
で７５０ガウスの磁力とし、搬送用の副磁極すべて４０
０ガウスとした。ここで主磁極Ｎ、に対して現像スリー
ブの反対位置に反発磁界を設けることとし、反発磁界と
する副磁極Ｎ、とＮ、とのなす含み角θ（Ｎ２−Ｎｘ）
は４０°　ないし１１０°にわたって１０゜おきに試作
し、試作した磁石スリーブを第１図に示した現像装置に
交換して取付はテストを行った。

実験は各種磁石スリーブについて直接スリーブ上だ付着
した現像剤に対しての攪拌槽内の現像剤が交換する比率
すなわち現像剤の交換率を計測した。またこれと併せて
コピー原稿としてベタ黒原稿を用意し、このコピーをと
ることでテストを行った。新旧現像剤の交換が不充分の
場合には転写紙上のトナー像は後端に向って白っぽくな
ることが認められる。

次表は反発磁界部の含み角θ（Ｎｔ−Ｎｓ）と、その際
の現像剤交換率及び画像の濃度ムラのテスト結果を示す
ものである。

以′下余白上表の濃度ムラからθ（Ｎｓ−Ｎｓ）は６０’以上を必
要とした。但しテストはそれぞれについて現像剤の充填
度に注意を払ってなされたもので、副磁極Ｎ、、Ｎ、は
攪拌槽の現像剤に埋れた状態としてテストを行った。

このような現像剤の充填度と穂立規制部材等との関係か
らθ（Ｎ、−Ｎ、）を１８０°以上にとることは、副磁
極Ｎ、の位置が現像スリーブ上方に位置することとなり
、穂立規制部材等との関係からも好ましくない。反発磁
界部の含み角θ（Ｎ２−Ｎ、）は６０°以上が必要で、
好ましい条件としては７０°〜９０°の間にθ（Ｎ、−
Ｎ、）があることが実験から明らかとなった。

〔実施例〕

第１図は本発明の実施例を示す現像装置の要部断面図で
、第２図は第１図の現像装置を取付けた複写機を示して
いる。

１０は像形成体で、次の構成をもった径５Ｑｍｍφの有
機感光体で矢示方向に２００　ｒｐｍで回転する。

（有機感光体の構成）支持体・・・アルミニウム製５０ｍｍやドラム中間層・
・・塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体（０，１μｍ厚）電荷輸送層・・・トリフェニルアミノスチリルをポリカ
ーボネートに分散した層（２０μｍ厚）電荷発生層・・・ビスアゾ顔料をポリカーボネートに分
散した層（１μｍ厚）以上の各層を順次積層してなる正帯電性感光体りは２成
分系現像剤で下記の構成をもつ。

（現像剤の構成）トナー・・・スチレンアクリル樹脂中にカーボンブラッ
クを７重数係分散含有し、かつ疎水性シリカを０．４重Ｗｋ％外添した平均粒径１２
μｍの負帯電性トナー。

キャリア・・・７０μｍ径のフェライト粒子にスチレン
アクリル樹脂をコートした平均粒径７０μｍのキャリア。

現像剤・・・９５重１％の前記キャリアと５重ｉｌｌの
前記トナーを混合したもの。

加はアルミニウムを材料とする肉厚１ｍｍの薄肉円筒の
現像スリーブで、外面はサンドブラスト（＃３０）によ
って粗面としたものである。矢示方向に像形成体１０の
線速度Ｖｐに対し、第６図に示したデータにもとすいて
約３．３　Ｖ　ｐの周速度で回転する。

３０は磁石ロールで先のテストにもとすいて、次のよう
に設定した。即ち磁石ロール３０は固定し、アルミ製の
ロール３１にＮ極を外方にもった主磁石Ｎ、と、主磁石
Ｎ１から下流方向に外方にＳ、、Ｎ。

、Ｎ、、Ｎ２　　の副磁極を一体底形したものである。

各磁極の現像スリーブ加表面での磁力は、主磁極Ｎ、が
７５０ガウス、副磁極Ｓ、　、Ｎ２．Ｎｓ、Ｎ２　は何
れも４００ガウスである。

主磁極Ｎ、　　はマグネットアングル＋５°　（上流側
）で像形底体１０に対向し、第６図に示す磁石の配分位
置で含み角θ（Ｎ＋　−８＋　）が７０°、θ（ＳＩ−
Ｎ、　）が８０°５反発磁界部のθ（Ｎｓ　−Ｎｓ　）
が８０’、θ（Ｎｓ　−８ｔ　）が６５°、θ（Ｓ、　
−Ｎ、　）が６５°の配分位置となっている。ここで主
磁極Ｎ、は幅３ｍｍ。

厚み５ｍｍの断面形状のもので、副磁極Ｓ、　、Ｎ２．
Ｎ。

、Ｎ２は幅５ｍｍ　、厚み４ｍｍの断面形状のものであ
る。

４０は穂立規制部材で、現噴スリーブ２０周面と０．５
１　ｍｍの間隙をもってセットされる。一方、像形成体
１０と現像スリーブ２０との現像領域Ｅにおける間隙は
０．５１　ｍｍとなっている。穂立規制部材４０は副磁
石Ｎ、　、　８．の間にあって、水平軸に対して約゛７
０°で半径方向に設けである。

なお上記の角度位置は、その前後に穂立規制部材４０を
移動させて設けた時との対比において最良の角度位置で
あって、穂立規制部材４０と現像スリーブ２０との間隙
Ｈｃｕｔを各種Ｃ０，４〜０．７　ｍｍ　）変化させて
も、良好な現像剤密度をもって現像剤の搬送がなされる
。

現像スリーブ２０周面上に付着した現像剤は穂立規制部
材４０によって規制され、一定厚となって現像スリーブ
加に付着して現像領域Ｅへと搬送される。一方穂立規制
部材４０で搬送を阻止された余剰の現像剤は水平に対し
て約１０°程度のゆるやかな傾斜をもった案内板４１上
に載って移動し、トナー補給スクリュ４２の流入口４２
　ａからトナー補給スクリュ４２内へはいる。

現像によって消費さハたトナーに相当する量だけトナー
補給スクリュ４２から補給され、トナー濃度が一定に保
たれるようになっている。スクリュ上を搬送された新し
いトナーは流入口４２　ａから流入した現像剤と混合し
、落下０．４２　ｂより攪拌槽５２内へと落下する。

ケーシング５１内には外壁と数ｍｍ　の間隔をもって攪
拌手段５３がある。攪拌手段５３は径３２ｍｍの楕円羽
根で、現像スリーブ２ｏと同方向に２００　ｒｐｍで回
転する。現像スリーブ頷に沿って現像領ＩＥに搬送され
、現像を終えた現像剤は磁極８１部を経て反発磁界部に
いたシ、副磁極Ｎ２．Ｎ、の間で現像スリーブ２０から
はがされる。はがされた旧現像剤と、落下口４２　ｂよ
シ落下した補給用のトナーと、攪拌槽５２内の現像剤と
は攪拌・混合される。攪拌混合された現像剤は、反発磁
界部の下流側の副磁極Ｎｓ　　によって吸引され、副磁
極Ｎ！、　Ｎ、間ではがされた旧現像剤に代って現像ス
リーブ２０周面に付着して現像領域Ｅに向けて搬送され
、現像領域Ｅにおいて現像がなされる。

以上説明した現像装置５０を取付けた複写機の断面図を
示したのが第２図で、図中６１は帯電器、６２は原稿台
ガラス、６３け集束性光伝送体、６４は光源、６５は転
写前露光源、６６は転写器、６７け分離用除電器、６８
ｔｄ熱ロ一ラ定着器、６９はクリーニング前除電装置、
７０はクリーニング装置で、７１は該装置内のクリーニ
ング用ブレードである。゛矢示方向に回転する像形成体１０はまず帯電器６１によ
って＋６００ｖの一様な帯電が付与される。次いで前記
帯電面には原稿台ガラス６２上の原稿ＤＯを光源６４で
光走査した反射光を前記光伝送体６３で集束して得られ
る像露光が施されて静電像が形成される。この静電像は
前記の現像装置５０により現像されてトナー像となる。

像形成体１０上に形成されたトナー像は、転写器６６に
よって転写紙Ｐ上に転写され、転写紙Ｐは分離用除電器
６７によって像形成体１０から分離し、熱ローラ定着器
で定着されたのち機外に排出される。

以上説明した本発明による現像装置を装着した複写機に
よりベタ黒原稿を対象とした連続コピーを行っても、長
手方向及び転写紙進行方向についてともに濃度ムラのな
いかつ黒味のノリも充分な高濃度の現像がなされた。勿
論細字原稿等のコピーについても良好な現像結果が得ら
れた。

但し、上記のベタ黒原稿を対象とした連続コピーを行っ
て良好な現像を維持するには、必要かつ充分な現像剤が
ケーシング５１内にあることで、第１図に示す現像装置
で攪拌手段５３の深さ方向の直径につ°ハて、その下端
位置５３　ａを０１、上端位置５３　ｂを１００％とし
、これを仮に現像剤充填率と名付けると、現像剤充填率
ηけ７０％〜１００％にあることが必要で、かつ反発磁
界を形成する副磁極Ｎ２及びＮ、は現像剤に埋れた形で
位置することが必要である。

第３図は、本発明の現像装置の他の実施例を示す要部断
面図である。この実施例においては磁石ロール１３０に
Ｎ極を外方にもった磁石Ｎ、と主磁石Ｎ、から下流方向
に外方にＳ、、Ｓ２の磁極をもった副磁石と、更に下流
方向にＮ２．Ｓ、で両極をなす１個の副磁石とをアルミ
製のロール１３１に一体成形したものである。各磁極の
現像スリーブ２０表面での磁力は、主磁極Ｎ１　が７５
０ガウス、副磁極で反発磁界を形成するＳ、、Ｓ２が４
００ガウス、一体の副磁極Ｎ２．Ｓ、が共に４００ガウ
スである。

各磁極の配分位置については、主磁極Ｎ１はマグネット
アングル＋５°　（上流側）で感光体に対向し、θ（Ｎ
＋−８＋）が９０°、反発磁界部のθ（５ｓ−８２）が
８０’、θ（Ｓｔ−Ｎｚ）が６５°、θ（Ｎｔ−８，）
が６０°、θ（Ｓｓ−Ｎ＋）が６５°の配分位置となっ
ている。

この磁石ロール１３０を用いた実施例においても、スク
レーバを設けることなしに第１の実施例と同様良好な現
像結果が得られた。。

以上、本発明による現像装置の説明を行ったが、本発明
に用いられる像形成体としては、金属または導電化され
たプラスチック等の基体上に必要により中間層を設け、
この上にＺｎ　、　ｋｌ　、　Ｓｂ　、　Ｃｄ、。

Ｍｏ　、　Ｈｇの酸化物、沃化物、硫化物、セレン化物
等の光導電物質をバイングー樹脂中に分散した感光層、
Ｓｅ　、　ＳｉもしくはＳｅとＴｅ　、　Ｓｂ　、　Ｂ
ｉ等との合金を蒸着した感光層または有機感光層を設け
たものがある。

また前記有機感光体としては、ペリレン誘導体、クロル
ダイアンブルー、メチルスカリリウム、ビスアゾ顔料、
多環顔料等の有機光導電物質を必要によシ樹脂中に分散
した電荷発生層と、オキサジアゾール誘導体、ピラゾリ
ン誘導体、ボリアリールアルカン系芳香族アミン化合物
、ポリビニルカルバゾール等を必要により樹脂中に溶解
または分散した電荷輸送層とから放る、正帯電性または
負帯電性の複合感光体がある。本発明はこれらのいずれ
の感光体にも適用されるものである。

また現像剤に関しても前記のものに限定されるものでは
なく、１成分系現像剤に対しても適用されるものである
。

また穂立規制部材と現像スリーブとの間隙及び現像スリ
ーブと像形成体との間隙についても本実施例に限定され
るものではない、これらに関しても最適の間隙値は０．
１〜１．２ｍｍ及び０．３〜２．Ｑｍｍの範囲にあるこ
とが好ましい。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明の現像装置によれば、小径の
スリーブが用いられるので、装置はコンパクトで低コス
トのものとなった。また小径スリーブであっても現像剤
の搬送性能け３極の磁極配列に比して更に向上され、安
定した画像濃度が得られるようになった。！た本発明に
あっては現像スリーブに摺接するスクレーパが設けてな
いので、摺接に伴なう抵抗が除去されて、必要とする駆
動動力は大幅に低減することとなった。そして一度感光
体上の潜像を現像剤け、磁石ロールの同極配列した磁極
によシ攪拌槽内で現像スリーブより解除され、新たな現
像剤が供給されることとなって、連続した高濃度画像に
対しても濃度ムラの出ない良好な現像特性をもった現像
装置が提供されることとなった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す現像装置断面図。第２図は第１図の現像装置を取付けた複写機の断面図。第３図は本発明の他の実施例を示す現像装置の要部断面
図。第４図は現像スリーブ径と現像性との関係を示すグラフ
。第５図は磁束密度と付着キャリアとの関係を示すグラフ
。第６図は現像スリーブ及び像形成体の線速度比とトナー
付着との関係を示すグラフ。第７図は第１図に示した磁石ロールの断面配置図。第８図は従来の現像装置の要部断面図。１０．１１０・・・像形成体　２０，１２０・・・現像
スリーブ３０．１３０・・・磁石ロール３１．１３１・・・ロール部（磁石ロール）４０・・・
穂立規制部材　５１・・・ケーシング５３・・・攪拌手
段　　　Ｄｅ・・・現像剤Ｂ　・・・現像領域出願人　小西六写真工業株式会社第１図工第４図ス＋＋−１２圭第５図虚経斐（八７σｏ（０填６図第７図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）回転する像形成体に対向する主磁極を含む５極の
固定磁石体と、該磁石体の外周を回転して現像剤流を形
成する小径の現像スリーブとを有し、該現像スリーブに
は之と摺接するスクレーパを設けないことを特徴とする
現像装置。
（２）前記小径の現像スリーブは９ｍｍないし２５ｍｍ
の外径を有することを特徴とする特許請求の範囲第１項
記載の現像装置。