JPS63278082A - 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】 １監立１ 本発明は、電子写真法静電記録法などによって形成され
た潜像を、トナー粒子と磁性粒子が混合された二成分現
像剤を用いて交互電界下で現像する非接触現像装置に関
する。

Ｌｔ韮」 従来、この種の現像方法としては、磁性粒子をキャリア
とし、これを樹脂から成る非磁性粒子であるトナーと混
合した二成分現像剤を採用し、背面に磁界発生手段を有
する現像剤相持体表面に上記現像剤を層状に担持して、
該現像剤層を潜像相持体表面に直接接触させて現像する
いわゆる二成分接触現像方法が一般に広く行なわれてい
る。しかし該現像方法は現像剤層にて機械的に直接、潜
像を摺擦するために、いわゆる“刷毛あと”、“掃き寄
せ“等の画像欠陥が生じるという欠点を有していた。

そこでこれに対処すべく、現像剤層と潜像担持体表面と
が非接触状態で現像を行なう方法が近年多数提案されて
いる。

例えば特開昭５９−１３１８６２等では、現像領域に磁
極を配置し、磁石の回りを回転するスリーブにより現像
剤を現像領域まで搬送する、もしくは、スリーブを固定
し、内部の磁石を回転させて、現像剤を現像領域まで搬
送する。スリーブ上の現像剤層は、現像領域ではその層
厚がスリーブと潜像担持体間の距離よりも小さくなる様
にし、現像領域において、ＤＣ重畳されたＡＣバイアス
による交互電界を印加して現像を行なう、しかしながら
、現像領域に磁極を配置した構成では、磁界の作用によ
り、現像剤が穂立ちし、現像剤層の厚さを小さくして、
薄層を維持しつづける事が非常に難かしくなる。この場
合、非接触を達成するためには、スリーブと潜像担持体
間の距離を広げる必要がある。この距離を広げた場合に
は、得られる現像像は、ぼけた不鮮明なものとなり穂立
ちによるムラも生じ、さらに現像領域に高圧の電圧を印
加しなければならないという問題がある。また、磁石を
回転する方法では、ムラのない画像を得るためには磁石
体を高速で回転する必要があり、大きな回転力が要求さ
れ振動が生じ易い、それらを押える為には回転機構を複
雑で、強固かつ大型にしなければならないという問題が
ある。

特開昭５９−９１４５３、特開昭６０−１７６０６９や
特開昭６０−２４２４６９等では、現像領域において磁
界の接線（スリーブ表面の接線方向）成分の作用により
現像剤の穂を寝かせ（スリーブ表面に合わせ）て、スリ
ーブ表面に合わせて、現像剤層を均一な薄層とし、それ
によって鮮明な画像を実現しようとするものである。

この方法では、現像位置を２つの異極性磁極間に配置す
る。この方法で、現像領域において薄層とするためには
、一方の磁極部分をした位置で規制ブレードで現像剤層
を適正層厚に規制し、現像領域へ搬送することが有効で
あると考えられていた。ここで重要なことは、規制ブレ
ードを現像剤が通過した後には、現像位置まで磁極が存
在しないということである。これは、規制ブレードを通
過後に、現像位置まで現像剤が搬送される間に磁極位置
を通過しなければ現像剤層は磁界の作用で穂立ちしたり
、乱される様な事はないからである。さらに現像位置は
２つの異極性磁極間にあるので、主に磁界の接線方向成
分が現像剤に作用するため、現像剤に適当な保持力が働
きしかも均一な薄層となる。

しかしながら、この構成を実現しようとすると次の様な
問題がある。

まず現像剤中のキャリアを保持するには、磁極間の接線
方向成分の磁力は強い必要がある。このためにこれら磁
極の磁力を強くする必要がある。

磁力を上げた場合には磁極間で安定した薄層を得ようと
すると、磁極の間の間隔（角度）は小さくする必要があ
る。磁力を強くして、この距離を大きくすると一方の磁
極の近傍から、他の磁極の近傍へ現像剤が飛び移る現象
が起こり、２つの磁極間の現像位置では安定した薄層が
形成されない。

又、均一な薄層を形成するためには、２つの磁極間に規
制ブレードと現像位置の両方を配置させることが好まし
い、ところが、磁極間距離を大きくしなければ、規制ブ
レードを２つの磁極間に配置できず、確実に固定して安
定な構成とすることは困難である。

ｌ豆皮１１ 本発明は、現像領域で均一で安定した薄層が得られ、濃
度ムラのない高画質画像が得られる現像装置を提供する
ことを目的とする。

１１立皇１ 本発明によれば、静電潜像担持体上の静電潜像を現像す
る現像装置であって、トナー粒子と磁性粒子とを有する
現像剤を収容する現像剤容器と、前記静電潜像担持体と
対向して、トナー粒子を該静電潜像担持体に供給する現
像部を形成するとともに、前記容器から現像剤を該現像
部に担持搬送する現像剤担持部材と、該現像部に搬送さ
れ前記現像剤担持部材表面に担持されたトナー粒子を静
１潜像担持体に転移させる交互電界を前記現像部に形成
する交互電界形成手段と、前記現像剤担持部材の前記潜
像担持体と反対側であって、該現像部に対向して設けら
れ且つ互いに近接する複数の磁極を有する磁界発生手段
と、を有することを特徴とする現像装置が提供されるの
で、現像領域で安定した現像剤薄層を形成することがで
きる。

え五」 第１図は本発明の実施例による現像装置で１は像担持体
を示し、現像されるべ！ｌ潜像を担持する。現像装置は
現像剤容器１１、現像スリーブ１２、該スリーブ１２内
に固定磁石１３、容器１１内部で現像剤１０と搬送する
搬送スクリュー１４．１５、現像剤規制ブレード１６な
どを有する。

像担持体ｌとスリーブ１２は矢印方向に回動する。

スリーブ２にはＤＣを重畳されたＡＣバイアスがバイア
ス電源２３によフて印加されている。現像剤１０はトナ
ーと磁性キャリアとの混合体から成り、Ｓ磁極Ｓ、、Ｎ
磁極Ｎｓ％Ｓ磁極Ｓ６にてスリーブ１２上を保持され、
スリーブ１２の回転によってスリーブ上を搬送され、ブ
レード１６にて適正層厚にカットされ現像部まで搬送さ
れる。

ここで、現像領域とは、スリーブ・像担持体を固定した
ままで通常の現像時に使用する交互電界をスリーブ像担
持体間に印加した時に像担持体の画像部に現像剤が耐着
する部分の両端と現像スリーブの中心を結ぶ平面が現像
スリーブ表面を横切る範囲にはさまれた部分のスリーブ
表面の円周方向部分である。この長さはスリーブ径や、
交互電界の強さによって異なるか通常は３〜１０１１１
１程度である。

本発明では、第１図に示すように、現像領域に複数の磁
極を配置している。すなわち、磁石１３は現像領域に対
向した位置に複数の磁極（Ｓ極Ｓ１％Ｎ極Ｎ２．Ｓ極Ｓ
２、Ｎ極Ｎ、、Ｓ極Ｓｓ）を有し、隣接する磁極の極性
は異なっている。これにより磁極位置でのトナーの穂立
ちは極端に減少し、穂立ちによりトナーが乱されるとい
う現象は、規制磁性ＮＩの下流側に磁極が存在するにも
かかわらず、発生しない。

これらの隣接磁極間のピッチ（磁極の中心同志の間隔）
は２ｍｍ以下が好ましく、この場合スリーブ上でのトナ
一層厚はほぼ均一となり、複数磁性配置によるトナ一層
のむらはほとんど発生しない、特に、このピッチを１■
■以下とすることにより、トナ一層の均一性は確実に達
成される。この間隔がｉｎｍ以下であると、磁極群のス
リーブ表面における磁束密度分布は、垂直成分がほとん
ど水平成分となり、垂直成分がほとんどなくなり、水平
成分が均一に且つ強力に達成されるので、現像剤層の乱
れは全くなくなり、キャリア粒子の拘束状態を極めて高
度に安定化できる。従って、現像剤層を像担持体に対し
て非接触にする非接触２成分交互電界現像方法に特に適
することになる。

また、接触現像の場合でも接触域を安定化でき、画質を
向上できる。

磁極間の間隔が２ｏ＋ａより大きい場合には、磁極位置
での磁束密度を上げると、スリーブ１２の表面に垂直な
方向の磁界成分の占める割合が高くなり、しかも磁力線
がスリーブ表面に対して垂直な方向に向く部分の巾も広
くなる。このために、現像剤は磁極位置で穂立ちし、均
一な薄層を乱すことになる。

磁極間隔を狭くし、スリーブ表面の間隔で２１Ｉ１１以
下とすることにより、１つの磁極の極めて近傍に次の磁
極があるために、磁束密度を上げても、垂直成分の占め
る割合はそれほど増加せず、また磁力線がスリーブ表面
に垂直な方向に向く部分の力のムラもほとんどないので
、現像剤層を乱すことはない。

さらに、現像位置では複数の磁極が像担持体に対向して
いるので、現像剤には磁力の接線方向成分とそれに垂直
な成分との両方が作用する。これにより、接線方向成分
のみが作用している従来例に比較して、磁極位置での磁
束密度を小さくできる。すなわち、磁束密度を小さくし
ても、現像剤中のキャリアが像担持体に現像像の一部と
して付着して消費されることを防止できる。

現像領域に複数の磁極を設けることにより、現像剤の搬
送性が向上し、規制ブレード域のカット極磁極Ｎｌと現
像容器内の回収域の搬送極Ｓ４との間隔（従来の２つの
異なる極）を５０°〜１２０°に広げても、現像剤が飛
び散って層形成を妨げることはない、このため現像域の
現像剤状態が、従来のような２つの異なる極のみに左右
されることがないので、これら磁極間を大きくとれ、装
置の構成が容易になる。

また、現像領域においてトナーが交互電界によりキャリ
アの表面と像担持体１の表面との間を往復運動し、キャ
リアは、この現像間陣内で振動運動する。少なくともキ
ャリア粒子の振動によってキャリアに保持されたトナー
のうち現像剤層表面側のトナーのみが現像に寄与するだ
−けでなく、現像剤層内のキャリアのスリーブ側表面に
近いトナーも現像に寄与することができる。このため、
スリーブにて像担持体１とを同一周速で同一方向に移動
させた条件でも十分な現像像濃度が得られる。

上記現像現象は、上述したように現像剤層自体が極めて
安定した層状態であるので、２成分現像剤であるにもか
かわらず、キャリア粒子は、−ｆｆｆｉの現像スリーブ
又は現像電極として安定して挙動することになるため、
所定長さの現像領域内の現像像の濃度を安定化できる。

また、キャリア粒子の大部分は、像担持体１の表面に接
しないように磁界拘束できるので、キャリアが像担持体
に付着して損失することは大幅に改善できた０本実施例
は非接触現像に関するが、接触現像に適用した場合でも
、キャリア粒子が接触する像担持体領域は安定するので
、その領域から確実にキャリア粒子を除去できる磁力分
布を隣接磁極群に与えれば、キャリア付着は簡単に防止
できる。つまり、従来のようなキャリア粒子の担持体へ
の接触が不安定でバラツキがあったことによるキャリア
付着は防止できる。なお、像担持体１とスリーブ１２の
回転は同一周方向移動で同一速度とすることが好ましい
が、逆方向としてもよい。

複数の前記現像磁極群の中央をスリーブ１２と像担持体
１とが最近接する位置に対向させてもよいし、ずらして
もよい。

本構成において均一な薄層を得るためにはキャリアの平
均粒径が小さいことが好ましい、しかし、小さすぎると
キャリア粒子が像担持体上に転穆する。逆に粒径が大き
すぎると、安定した薄層が得られない。

そして、好ましい平均粒径は現像中のキャリア（磁性粉
）含有率と関係する０表１は磁性粒子の好ましい平均粒
径を示す。

表１ 第１表の縦覧には磁性粒子の個数平均粒径を、横覧には
磁性粒子中に含まれる磁性粉含有率を重量％で示してい
る０表中ｘ印は不可を、Ｏ印は実用上使用可能な結果が
得られた組合せを、◎印は更に好ましい結果の得られた
ことを示している。

したがって、磁性粒子の個数平均粒径は３０μｍ以上、
好ましくは４０μ履以上で１００μｌ以下、さらに好ま
しくは４０μｍ以上で８０μｍ以下が良い、また、磁性
粒子の磁性粉含有率は４０重量％以上が好ましい。磁性
粒子全体が磁性体で形成されているものも使用できる。

また磁性体を核として、その周囲に樹脂を被覆したもの
は、球形の粒子とし易く、かつトリボ帯電電荷を均一に
付与できる。また磁性粒子を構成している樹脂に顔料や
染料等の荷電制御剤を混入して、非磁性粒子（トナー）
を目的の極性かつ帯電量に帯電できるようにすると、よ
り良い高画質の現像が可能となる。

−またトナーと磁性粒子の混合比の適正範囲はトナーキ
ャリアの粒径によって異なるが、例えばキャリア平均粒
径５０μ■トナ一平均粒径１０μｍの場合は１５ｗｔ％
〜４５ｗｔ％の非常に広い範囲で地かぶりのない現像濃
度の高い画像が得られた。

またキャリア平均粒径５０μｍトナー平均粒径４μｍの
場合は１０ｗｔ％〜２０ｗｔ％の範囲で高解像で高濃度
の画像が得られた。使用するトナーは平均粒径２μｍ〜
２０μＩが良く適正濃度範囲を選べば常に高画質でかぶ
りのない画像が得られた。

現像時には現像領域に交互電界を形成するため、スリー
ブ１２と感光ドラム１の背面電極との間に交互電圧を印
加して現像を行なう、このとき直流電源による直流電圧
と、交流電源による交流電圧を重畳して現像を行なう、
またバイアス電圧を用いるのが最適である。また交流電
圧のみをバイアスとして用いてもよい、交流電圧は必ず
しも正弦波である必要はなく、矩形波であってもよい、
用いる交流のピーク対ピーク値はＶｐ−ｐ−２００〜４
ＫＶ、周波数はｆ　＝　１００〜４ＫＨｚがよい。

（実施例１） 上述実施例の現像装置を実際に作成して、以下の条件で
現像を行なったところ、“刷毛跡”かぶり”濃度ムラ”
等のない鮮明かつ緻密な印刷のようなの高精細な高画質
が安定して得られた。

像担持体静電潜像電位　　　２００〜６００Ｖ現像ギヤ
ツプ　　　　　　　　　　３００μ園現像剤層圧（現像
位置）　　　　　　２５０μ現像バイアス ｖｐｐ　　　　　　　　　　　１３００Ｖｆ　　　　　
　　　　　　　３５００ＨｚＶＤＣ２００Ｖ 磁性キヤリヤ　東洋インキ製レジンキャリア粒径３０〜
５０μ トナー　スチレン・アクリル懸濁重合トナー、粒径２〜
５μ プロセススピード　　　　　　　２７０　ａｍ／ｓｅｃ
現像スリーブ条件・・・・・・外径　　　　　３２φ■
内部磁石径　　３ｏφｌ■ 現像部磁極開角度θ２３゜８゜ スリーブ表面磁束密度 （Ｓ＋　Ｎｒ　５２等の極位置）７００Ｇ磁極間距離ｎ
ｏ、１５８履− 二の条件での現像領域は前記の定義で、スリーブ表面で
約３．５１でありこの現像領域には極は３個存在させた
。

以上の様な構成で実験を行なったところ、安定してカブ
リのない画像が長期に亘って得られ、また、キャリアが
像担持体に付着して消費されることもなかった。

（実験例２） 現像スリーブ条件で 現像部磁極開角度θｉ＝１．９゜ 距離ｊ！ｍｏ、０７９ａ＋ｍ スリーブ表面磁束密度　４００Ｇ （Ｓ＋Ｎ＋Ｎｚ等の極位置） と変更した以外は実験例１と同様の構成で実験を行なっ
た。この場合には現像領域に極は６個存在させた。この
場合も均一な薄層が得られ、安定した画像が長期に亘っ
て得られた。

本実験例２と実験例１とを比較してわかるように、隣接
磁極間を狭くして各磁極の強さをも小さくできるので、
一層安定した現像剤層を形成できる。

又、上述の隣接磁極群は、規制ブレードから現像域終了
部まで設ければ良く、規制ブレード付近は、わずかに異
なる角度でも他の隣接磁極間は等しいことが良い、又、
キャリア付着防止をさらに安定させ回収行程での飛散を
一層防止するためには、現像容器から出ているスリーブ
表面、即ち本例では、規制ブレードから回収域までの全
体にわたって上述の隣接磁極群を設けることが好ましい
構成である。

第２図は本発明の他の実施例を示すもので、現像領域の
みを示している。その他の構成は第１図の場合と同一で
ある。

本実施例においては、感光体１と現像スリーブ１２との
最接近部が異極性の磁極間に対向している。すなわち、
最接近部を避けて磁極を配置しているので、現像剤層を
安定した状態で非接触に維持できるのでさらに好ましい
、さらに、本実施例では、キャリア粒子を、交互電界下
、において、現像電極として作用させる際、安定な現像
電極の形成ができるので現像効率を高めるだけでなく、
キャリア付着を防止できる。

ｉＪ」し１玉 以上説明した様に、現像領域に複数の極を設けることに
より、安定した均一な薄層が提供され、かつ、キャリア
付着等も起こらず、濃度ムラのない安定した高画質画像
が得られる様になフた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明現像装置実施例の断面図、第２図は、本
発明の他の現像域の略断面図である。 １・・・像担持体 ２・・・現像スリーブ ３・・・磁石 ４．５・・・搬送スクリユー ＮＩ＋　Ｓｔ　＋　Ｎｚ　＊　５２　、Ｓｓ　＊　Ｎ４
は隣接磁極群の各磁極である。 第１図 第２図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）静電潜像担持体上の静電潜像を現像する現像装置
   であって、 トナー粒子と磁性粒子とを有する現像剤を収容する現像
   剤容器と、 前記静電潜像担持体と対向して、トナー粒子を該静電潜
   像担持体に供給する現像部を形成するとともに、前記容
   器から現像剤を該現像部に担持搬送する現像剤担持部材
   と、 該現像部に搬送され前記現像剤担持部材表面に担持され
   たトナー粒子を静電潜像担持体に転移させる交互電界を
   前記現像部に形成する交互電界形成手段と、 前記現像剤担持部材の前記潜像担持体と反対側であって
   、該現像部に対向して設けられ且つ互いに近接する複数
   の磁極を有する磁界発生手段を有することを特徴とする
   現像装置。
2. （２）上記複数磁極は、その磁極間隔が２ｍｍ以下であ
   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。