JPS63244082A - 現像装置 - Google Patents

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、画像担体に形成された静電潜像を磁性現像剤
を用いて顕像化するための現像装置に係り、特にスリー
ブ回転式の現像装置に関する。

〔従来の技術〕

電子写真装置や静電記録装置においては、画像担体（感
光体、誘電体）の表面に形成された静電潜像を現像し、
得られたトナー像を直接定着するかあるいはトナー像を
並通祇等の転写部材上に転写後定着して最終画像を得て
いる。

この種装置に使用される現像装置としては、磁性キャリ
ア（鉄粉、ソフトフェライト粉末￥ｆｉ）と着色樹脂粉
末（一般にトナーと称される）との混合粉体である２成
分現像剤を保持するための非磁性体からなるスリーブ（
以下単にスリーブともいう）と、スリーブ内に配置され
ており複数個の磁極を有する磁石体とを備えた、スリー
ブ回転式の磁気ブラシ現像装置が多用されている。

磁気ブラシ現像装置の基本的構造は従来から殆んど変化
していないが、画質向上のために種々の改良が提案され
ている。例えば特開昭５０−１）６０４２号は、現像主
極に複数個の同極性磁極を配置させることにより、感光
体に対して磁気ブラシを幅広く一様に接触させることを
開示している。特開昭５１−４３１５１号は、被現像面
に対向する位置における磁石の極・性を、同極性が隣り
合うように配置し、反発磁界部分においてカスケード的
パウダークラウド的現像を行なうことを開示している。

また特開昭５４−１２２１３１号は、実質的に一つの磁
石によって現像作用位置に比較的弱い磁場と比較的強い
磁場を与えるようにした現像装置を開示している。

上述した２成分現像剤を用いる磁気ブラシ現像法は、キ
ャリアとの摩擦により所定の極性に帯電したトナーのみ
を画像担体表面に付着させるもので、転写が容易である
等の利点がある。しかし、現像中トナー濃度を一定に保
つためのトナー濃度制御装置が必要となるので現像装置
の構造が複雑になる等の難点がある。

このような難点を解消すべ（近年、現像剤として樹脂と
磁性粉を主成分とする１成分系の磁性トナーが使用され
るようになった。磁性トナーを用いるブラシ現像法にお
いては、導電性磁性トナーを使用する方法（特公昭５６
−２７０５号）では鮮明な転写画像が得られないので、
現在はトナーの電気抵抗を高めた絶縁性磁性トナーを用
いることが多い。しかるに絶縁性磁性トナーを用いｈ通
紙への転写は容易となるが、現像性が良くないので、こ
れの対策として、少なくともスリーブを高速で回転する
ことにより、スリーブやドクターブレード等の電極から
トナーに電荷を注入する方法（特開昭５３−３１）５６
号）が提案されている。

しかしこの現像方法では非荷電型磁性トナーを用いてい
るので一般にトナーが帯電しづらく、感光体の表面電位
を高目に設定する必要があり、感光体の寿命が短かくな
るという不具合がある。

そこでトナーに電荷制御剤を添加した荷電型磁性トナー
を用いる方法（特開昭５５−４８７５４号等）が提案さ
れ、この方法では２成分現像剤を用いる場合と同様の感
光体の表面電位で現像を行なうことができる。この荷電
型磁性トナーを用いる現像装置においては、現像装置の
構造を簡単にできるのでスリーブ回転方式が多用されて
いる。

また荷電型磁性トナーを使用した場合、スリーブ上でト
ナーが帯電凝集を起こし易いという傾向があるので、こ
れを解消するために、荷電型磁性トナーと磁性キャリア
とを混合した現像剤を用いる方法（特開昭５９−１８２
４６４号等）も提案され、−構造の簡略化の点では有利
である。

更に、上述した荷電型磁性トナーを用いる場合、磁気ブ
ラシ現像ではな（、画像担体面の非画像部にトナーを接
する事なく画像部のみを現像する、いわゆるジャンピン
グ現像法（米国特許第４．３５６，２４５号等）が提案
され、実用化されている。

この現像方法でも、スリーブ回転方式が適用されている
。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上述したように、種々の磁性現像剤を用いて静電潜像を
顕像化するための現像装置においては、現像剤の搬送方
式としてはスリーブ回転方式が構造的には有利である。

スリーブ回転方式の現像装置においては、スリーブ上の
現像剤の穂立ちが、磁石を回転させる場合に比べてスリ
ーブ上の磁力の強さやその分布の影響を受は易い。すな
わちわずかな磁力のバラツキや磁束密度分布の乱れによ
って、画質が大きく低下してしまうことが多い。

このような理由で、従来は現像条件に応じた磁束密度分
布を設定することで画質の向上を図ってきた。

しかしながら、従来より一般的に行なわれている、径方
向の磁束密度及びその分布の単純な評価と画質とは必ず
しも対応せず、これらのみの変更では高品質の画像を得
られないケースも生じて来た。

したがって本発明の目的は、磁束密度及びその分布以外
に磁気的な吸引力を設定することにより良好な現像を安
定して行なうことのできるスリーブ回転式の現像装置を
提供することである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明者は、スリーブ回転方式の現像装置において、ス
リーブ上に保持される磁性現像剤に作用する磁気吸引力
に注目し、この磁気吸引力を特定の範囲とすることによ
り良好な現像が行なえることを見出し、本発明に到達し
たものである。

すなわち、本発明の現像装置は、静電潜像を保持し所定
方向に移動する画像担体に対向して配置されていて、一
方向に回転する非磁性体からなるスリーブと、スリーブ
の内部に固定されていて現像領域に位置する主磁極を含
む複数個の磁極を有する磁石体と、スリーブ上に供給さ
せる磁性現像剤を収容する現像剤容器とを備えており、
磁石体によりスリーブ上に、（ａ）主磁極の中央部付近
で極小値（Ｆ１）を示し、（ｂ）スリーブの回転方向か
らみて画像担体とスリーブとの最近接位置の下流側よう
な磁気吸引力を主磁極付近に生ぜしめたことを特徴とす
るものである。

〔実施例〕

以下本発明の詳細を図面により説明する。

第１図は本発明の一実施例に係る現像装置の概略断面図
である。

同図において、現像装置ｌは、図示矢印Ｙ方向に回転す
る感光体ドラム９に対向して配置され、駆動手段（図示
せず）により図示矢印Ｘ方向に回転される非磁性体から
なるスリーブ２と、その内部に固定して設けられた磁石
ロール３とを有している。磁石ロール３は、表面に複数
個の磁極を有する円筒状の永久磁石４と、永久磁石４を
支持する軸５とを有している。永久磁石４の磁極のうち
一磁極（図中Ｓ、で示し、以下主磁極という）は、感光
体ドラム９とスリーブ２とが対向する領域（以下現像領
域という）１０に位置している。他の磁極Ｓ、、Ｎ、、
Ｎ、は磁性現像剤（以下単に現像剤という）８を搬送す
るための磁極である。

現像剤８は現像剤容器６に収容され、現像剤容器６には
ドクターブレード７が取着されている。

上記の現像装置によれば、スリーブ２上に吸着された現
像剤８はドクターブレード７により一定厚さに規制され
た後現像領域ｌＯに搬送され、該領域において形成され
た磁気ブラシが感光体ドラム９の表面を摺擦することに
より静電潜像（図示せず）が現像される。

良好な磁気ブラシ現像を行なうためには、現像剤の見掛
の密度が小さくソフトな磁気ブラシが現像領域に形成さ
れることが必要となる。このようなソフトな磁気ブラシ
を形成するために、通常は主磁極Ｓ１が、現像ギャップ
付近に位置するような磁極配置とされる。またスリーブ
上の磁界により安定した磁気ブラシを得るためには、磁
界強度の勾配が必要であり、スリーブ上の磁界分布によ
り磁気ブラシの形状・性状が影響される。そこで主磁極
Ｓ、における磁界のピークが感光体ドラムとスリーブと
の最近接位置（図中０１とＯｔを結ぶ線上にある）に向
くようにし、かつ、現像に影響を与える種々の要因（現
像剤の種類・特性、感光体の種類、現像速度、スリーブ
の周速等）を考慮して最適な磁界分布を定めるのが一般
的であった。

周知の如く、静電潜像の現像においては、現像剤を構成
する一成分磁性トナー粒子には潜像電荷に吸引される力
（静電吸引力）と、磁界によりスリーブ上に磁気的に束
縛する力（磁気吸引力）とは磁気吸引力（以下Ｆともい
う）によっても太きく左右される。すなわちＦが大きす
ぎるとトナーの付着力が減少して現像速度を遅くする必
要かあり、一方Ｆが小さすぎるとトナーの付着力が増し
て地力ブリが発生するので、Ｆが適当な値になるように
スリーブ上の磁界分布、通常は半径方向の磁界（Ｂｒ）
の分布を調整していた。

しかしながら、磁気吸引力には、半径方向の磁界Ｂｒに
基く力とともに、円周方向の磁界Ｂθに基く力も寄与し
ている。詳述すると、磁石ロールの中心軸から任意の点
（ｒ＋　θ）におけるＢｒ、Ｂθは磁石ロールの磁極数
をｎとし、磁界分布が正弦波状とすると、下記（１）、
　（２１式で表わされる。

ｎθ Ｂｒ＝Ｃ，・ｅｘｐ　（−Ｃｔ（ｒ−ｒｅ）　）　　φ
ｃｏｓ　　−＝（１）但し、ｒｏ　　：１ｍ石ロールの
半径 ＣＩ＋Ｃ２＋自ＺＣ，／、磁石ロールの寸法及び磁極数
等により定まる定数 ある寸法（軸方向よりｒｌからｒｇまでの長さを有する
）の強磁性体に働く磁気吸引力Ｆは、Ｂｒによる吸引力
とＢａによる吸引力との合力なので、下記（３）式のよ
うに表わされる。

但し、ｘに強磁性体の質量磁化率 ｍ：強磁性体の質量 Ａ：Ｂｒのピーク位置におけるＢｒ”　（ｒ＝ｒ、）　
−Ｂｒ”（ｒ−ｒ＋）の値 Ｂ：　Ｂａのピーク位置におけるＢｏｚ（ｒ＝ｒｔ）−
８０”（ｒ＝ｒ１）の値したがって単純にＢｒの分布を
調整するのみでは、良好な現像が行なえるとは限らない
。

そこで本発明者は磁気吸引力Ｆを実際に測定し、Ｆの分
布と画質との相関関係を検討した結果、Ｆの分布と画質
とがよく対応することがわかった。

ここで磁気吸引力は、スリーブの外周に鉄球（重ｆｆ１
０．６■、直径０．５０８ｎｖ）を配置しくスリーブ表
面から鉄球の中心までの距離＝０．７５ｍｍ）、鉄球が
スリーブに吸着される力を求めることにより測定した。

第２図に本発明に従って４極着磁された磁石ロールの磁
界分布（図中一点鎖′ｆａ）と磁気吸引力Ｆの分布（図
中実線）を示す。第３図に従来の磁石ロールの磁界分布
く図中一点鎖線）と磁気吸着力の（図中実線）分布を示
す。従来の磁石ロールは、第３図に示すように、Ｓ１極
付近のＦの分布をみると、スリーブの回転方向からみて
主磁極ＳＩの中央近傍に極大値（Ｆｚ’）が表われ、極
小値（Ｆｌ’）はＳｌ極とＮ、極の略中間に表われる。

これに対して本発明の磁石ロールは、ＳＩ極付近のＦの
分布をみると、スリーブの回転方向からみてＳ、極の下
流側に尖鋭なピークをもった極大値（Ｆ２）が表われ、
極小値（Ｆ１）はＳ１極の略中央に表われる。更に従来
の磁石ロールは、極大値と極小値との比（Ｆ２’／Ｆｌ
’）は約１．６であるのに対し、本発明の磁石ロールは
Ｆｚ／Ｆ＋　の値が約１．７となっている。そしてこれ
らの磁石ロールを使用して磁気ブラシ現像を行なったと
ころ、第２図の磁石ロールの方が第３図のものよりも良
好な画像が得られることがわかった。

第２図のような磁気吸引力分布をもった磁石ロールによ
り良好な現像が行なる理由は、詳細は不明であるが、次
のようなことであると推察される。

前述した第（３）式から明らかなように、Ｆは円周方向
において磁束密度の２倍の周期で変化し、Ａ−Ｂが正の
時はＢｒに起因する力が勝って、磁極上にピークが表わ
れ、一方Ａ−Ｂが負の時はＢａに起因する力が勝って磁
極間にピークが表われる。すなわち第２図の場合、Ｓｌ
極の中心でＦは極小値を示すので、磁気ブラシは感光体
にソフトに接触し、よって良好な現像が行なえる。しか
も磁気ブラシと感光体との接触が終了する位置でＦが極
大値を示すので、磁気ブラシのクリーニング効果が次に
、本発明を実験例によって更に具体的に説明する。

〔実験例〕

周速１５０　鶴で回転するＳｅドラム（外径８０鶴）の
表面をコロナ帯電器により＋７２０■に一様帯電後露光
して静電潜像を形成した。この静電潜像を第１に示す現
像装置で現像し、得られたトナー像を普通紙にコロナ転
写し、次いでヒートロール定着（定着温度１９０℃、定
着圧力１．０　ｋｇ　／　ｃｍ、ニップ幅４．０鶴）を
行ないハードコピーを得た。

現像装置１において、スリーブ２として外径２０鰭の５
ＵＳ３０４製円筒を、磁石ロール３として外径１８ｎの
Ｂａフェライト磁石を軸に固着したものを用い、スリー
ブの回転数を２０　Ｏｒ、ｐ、ｍ、とじ、又現像ギャッ
プは０，３龍に、ドクターギャップはび磁気吸引力分布
の異なる３種ＩＡ、Ｂ、Ｃのも−ルの磁気吸引力の分布
と磁石ロールＡの磁束密度分布（曲線Ｈ）を極座標で表
示する。なお磁石ロールＡの分布は第２図のものと同一
である。

現像剤１０としては、次のようにして製造した磁性トナ
ーを用いた。

スチレン−アクリル系共重合体（三洋化成製ハイマーＳ
ＢＭ１００）　　５８重量部とマグネタイト（戸田工業
製ＥＰＴ５００）　　４０重量部と負の荷電制御剤（オ
リエント化学製ボントロンＥ８１）　　２重量部とを乾
式混合し、ニーダで加熱混練した。混練物を冷却固化後
ジェットミルにて２０μｍ以下の粒子に粉砕した。粉砕
粉をスーパーミキサーに投入し、更に微粉末シリカ（日
本アエロジル製Ｒ９７２）　０．５重量部を加えて乾式
混合した。混合粉を１２０℃の熱気流中に導入して熱処
理を行なった後分級して、５〜２０μｍの粒度分布を有
する磁性トナーを得た。このトナーの帯電量は一１０Ｉ
Ｉｃ／ｇ、比抵抗は５Ｘ１０”Ω・印であった。帯電量
は、キャリア（日本鉄粉製Ｚ２００）　１０　ｇとトナ
ー０．５ｇとをプラスチック容器内に投入して１０分間
回転させ、得られた混合物の中から２０Ｏｎ＋ｇの試料
を採取し、３２５メツシユの篩を備えた容器に投入し、
そしてブローオフ摩擦帯電量測定器（東芝ケミカル製７
８２００型）にて測定した。比抵抗は、試料を適当料（
数１０■）秤取し、ダイアルゲージを改良した内径３．
０５　ｍｍのテフロン（商品名）製中空シリンダー内に
充填し、１００ｇの荷重下、Ｄ、Ｃ４ｋＶ／ｃ３の電場
を印加して抵抗値を読みとり（横河ヒユーレットパンカ
ード製４３２９Ａ型絶縁抵抗計による）、算出した。

以上の条件で得られた画像の評価結果を第１表に示す。

第１表 ニョ ＊単位：本／龍 第１表から、本発明に従う磁気吸引力を有する磁石ロー
ル（Ａ）を使用することにより、他の磁石ロール（Ｂ）
　、　（Ｃ）よりも貰品質の画像が得られることがわか
る。

以上の実施例及び具体例では、磁気ブラシ現像装置を例
示して説明したが、本発明はこれに限らずジャンピング
現像を行なう現像装置にも適用できることは勿論である
。すなわちジャンピング現像においても、現像領域にお
いてトナーの穂立ちが生し、トナーにはクーロン力と磁
気吸引力が作用するので、上述した考え方は十分適用し
ろる。

また現像剤も、−成分の磁性トナーのみならず、磁性ト
ナーもしくは非磁性トナーと磁性キャリアとを混合した
２成分現像剤が用い得ることはもちろんである。また磁
石ロールの磁気吸引力の分布は、上述した着磁条件の変
更以外にも、磁石ロールの構造を変えることなどによっ
て調整することもできる。例えば、実公昭５２−２４４
０号に開示されるような一磁極部分のみ他の部分よりも
強力な磁石を埋めこんだ磁石ロールや複数個の磁石ブロ
ックを貼合せて円筒状にした磁石ロール（例えば米国特
許第４，５５８．２９４号参照）を用いればよい。

〔発明の効果〕

本発明によれば、現像装置を構成する磁石ロールとして
特定の磁気吸引力を有するものを用いるので、良好な現
像を行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る現像装置の概略断面図
、第２図は本発明に従う磁石ロールの磁界分布と磁気吸
引力分布を示す図、第３図は従来の磁石ロールの磁界分
布と磁気吸引力の分布を示す図、第４図は各種磁石ロー
ルの磁気吸引力の分布を示す図である。 ｌ：現像装置、２ニスリーブ、３：磁石ロール第１図 第２図 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）静電潜像を保持し所定方向に移動する画像担体に
   対向して配置されていて、一方向に回転する非磁性体か
   らなるスリーブと、上記スリーブの内部に固定されてい
   て現像領域に位置する主磁極を含む複数個の磁極を有す
   る磁石体と、上記スリーブ上に供給される磁性現像剤を
   収容する現像剤容器とを備えた現像装置において、上記
   磁石体により上記スリーブ上に（ａ）主磁極の中央部付
   近で極小値（Ｆ＿１）を示し、（ｂ）上記スリーブの回
   転方向からみて上記画像担体と上記スリーブとの最近接
   位置の下流側であってかつ上記磁性現像剤の穂立ちの終
   端近傍に極大値（Ｆ＿２）を示す ような磁気吸引力を主磁極付近 に生じせしめたことを特徴とする現像装置。