JPH0511617A

JPH0511617A - 現像装置

Info

Publication number: JPH0511617A
Application number: JP16694891A
Authority: JP
Inventors: Satoru Haneda; 哲羽根田; Masakazu Fukuchi; 真和福地
Original assignee: Konica Minolta Inc
Current assignee: Konica Minolta Inc
Priority date: 1991-07-08
Filing date: 1991-07-08
Publication date: 1993-01-22

Abstract

(57)【要約】【目的】現像領域に向かって搬送される現像スリーブ
上の現像剤の層厚を一定に規制して濃度ムラのない現像
を行う現像装置を提供する。【構成】磁性キャリアとトナーＴとからなる２成分の
現像剤Ｄを使用する現像装置において、現像スリーブ２
内に固定磁石体３を設け、前記現像スリーブ２からの間
隔が0.2〜0.7mmになるように磁石体からなる現像剤規制
手段である規制ブレード４を設け、前記固定磁石体３の
該規制ブレード４の磁極に対向する部分には同極の２つ
の磁極を配置して反発磁界を形成し、前記磁性キャリア
は重量平均粒径が20〜60μm、磁化の強さが15〜70emu／
ｇであることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子写真複写装置等に
おいて、磁性キャリア粒子とトナー粒子とを混合した２
成分現像剤を用いて静電潜像あるいは磁気潜像を現像す
る現像装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、電子写真複写装置等においては、
２成分現像剤を用いた磁気ブラシ現像方式の現像装置が
用いられている。この現像装置は、内部に複数の磁極を
有する磁石体からなる磁石ロールを備え回転可能に支持
された円筒状の現像スリーブを有し、この現像スリーブ
表面にトナー粒子を付着させた磁性キャリアを保持し現
像領域に搬送して現像を行うもので、トナー粒子の摩擦
帯電制御が比較的容易で、トナー粒子の凝集が起こりに
くく、磁気ブラシの穂立ちがよくて、像担持体面の摩擦
性に優れ、クリーニングとの兼用においても十分なクリ
ーニング効果が発揮される等の特長を有し、像担持体面
と非接触で現像する非接触現像に適していることから、
キャリア粒子に対するトナー粒子の量の管理を必要とす
るにも拘わらず、多く用いられている。

【０００３】なお、この現像方式には、従来一般に平均
粒径が数十〜数百μmの磁性キャリアと平均粒径が10μm
前後の非磁性トナー粒子からなる現像剤が用いられてい
た。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前記磁気ブラシ現像方
式の現像装置において、濃度ムラのない一様な現像を行
うためには、現像スリーブ上で現像領域へ搬送される現
像剤層の厚みが薄く一定に保持されることが必要であ
り、このことは非接触現像においては特に重要である。
１成分磁性トナーに対しては実開昭57-79863号公報や特
開昭58-21772号公報に記載のように複数のピークを有す
る磁界を形成させ、そのピークとピークの間に現像剤層
規制部材を設けるようにする提案があるが、これのみで
は２成分磁性現像剤に対する層厚規制の効果は少ない。

【０００５】２成分磁性現像剤を用いる現像装置では、
磁性キャリアの粒径が大きく磁力が強いと、現像剤が層
厚の規制部を通過することが困難となり均一な現像剤の
層厚を得ることができない。また、磁性キャリアの粒径
が小さく、磁化の強さが下がると磁力が弱く層厚の規制
効果が小さくなり均一な層厚を得ることができないとい
う問題点がある。

【０００６】本発明は、上記問題点を解決し、現像領域
に向かって搬送される現像スリーブ上の現像剤の層厚を
一定に規制して濃度ムラのない現像を行うことの可能な
現像装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的は、磁性キャリ
アとトナーとからなる２成分現像剤を使用する現像装置
において、現像スリーブ内に設けた固定磁石体と、前記
現像スリーブからの間隔が0.2〜0.7mmになるよう設置し
た現像剤規制手段とによって同極磁極による反発磁界を
形成するようにし、前記磁性キャリアは重量平均粒径が
20〜60μｍ、磁化の強さが15〜70emu/ｇとし、前記現像
スリーブの表面には凹凸を設け、該表面のあらさはJIS
のＲz値が0.1〜10μm、好ましくは0.5〜５μmとしたこ
とを特徴とする現像装置によって達成される。

【０００８】

【実施例】図１は、本発明装置の１実施例の断面図であ
って、１は矢示方向に回転し、表面にＳe、ＣdＳあるい
は有機光導電体等の感光体層を有し、図示しない帯電
器、露光装置によって表面に静電潜像を形成される像担
持体である感光体ドラム、２はアルミニウム等の非磁性
材料からなる現像スリーブ、３は現像スリーブ２の内部
に固定して設けられ表面に複数のＮ,Ｓ磁極を周方向に
有する固定磁石体で、この現像スリーブ２と固定磁石体
３とで現像剤搬送担体を構成している。そして、現像ス
リーブ２は固定した固定磁石体３に対して回転可能であ
り、図は現像スリーブ２が矢示方向に回転するものであ
ることを示している。また、固定磁石体３のＮ,Ｓ磁極
は通常500〜1,500ガウスの磁束密度に磁化されており、
その磁力によって現像スリーブ２の表面に先に述べたよ
うな現像剤Ｄの層即ち、磁気ブラシを形成する。４は磁
気ブラシの高さ、量を規制するため設けられたゴム磁石
或はフェライト等の磁石体からなる現像剤規制手段であ
る規制ブレード、５は現像域Ａを通過した磁気ブラシを
現像スリーブ２上から除去するクリーニングブレードで
ある。現像スリーブ２の表面は現像剤溜まり６において
現像剤Ｄと接触するからそれによって現像剤Ｄの供給が
行われることになり、７は現像剤溜まり６の現像剤Ｄを
撹拌して成分を均一にする撹拌スクリューである。現像
剤溜まり６の現像剤Ｄは現像が行われるとその中のトナ
ーＴが消耗するので、８は補給用のトナーＴを貯溜する
トナーホッパー、９は現像剤溜まり６にトナーＴを補給
するため表面に凹部を有するトナー供給ローラ、10は保
護抵抗11を介して現像スリーブ２にバイアス電圧を印加
するバイアス電源である。なお、固定磁石体３のＮ,Ｓ
磁極の磁束密度は同じではなく、感光体ドラム１に対向
する磁極の磁束密度が他のＮ,Ｓ磁極の磁束密度より大
にしてあると現像が安定する。

【０００９】また、固定磁石体３の規制ブレード４に対
向する所には、図１に示すように同極の磁極が近接して
設けられ、その磁束密度分布は図２に示すように２つの
ピークを有している。このピークの磁束密度ＰBは実験
の結果300〜900ガウスのとき良好な結果が得られ、ピー
クの間の谷の値はピーク値ＰBの60〜90％とすることが
好ましい。また、２つのピークの現像スリーブ２の回転
中心に対する中心角θは、現像ロール径が10〜30mmの時
15°から45°の間にあるのが好ましい。上記２つの磁極
と規制ブレード４の磁極とによって反発磁界を形成し、
安定して現像剤Ｄの層厚を一定に規制する。現像スリー
ブ２と規制ブレード４の間隔を0.7mm以上にすると有効
な反発磁界は形成されなくなるので、0.2〜0.7mmに設定
される。この反発磁界の形成手段とは現像スリーブ内の
磁石体３の一部を１〜３mm程スリット状に切り欠けた
後、着磁することにより得ることができる。

【００１０】図３は規制ブレード４近傍を示す拡大側面
図である。規制ブレード４は図３Ａに示すように単独に
設けることもできるが、図３Ｂに示すようにアルミニウ
ム、黄銅等の非磁性材料からなり、規制ブレード４の支
持体を兼ねる非磁性部材４ａを用いると次のようにより
良好なものとなる。この場合規制ブレード４は非磁性部
材４ａにねじ止め又は接着剤で固着される。非磁性部材
４ａはそれがない場合現像剤Ｄが規制ブレード４の後ろ
側に回り込んで堆積し、その堆積した現像剤Ｄがときど
き崩れるなどして現像剤Ｄの層厚が次第に変化したり、
急激に変動して現像剤Ｄの層厚規制を不安定にする。非
磁性部材４ａは規制ブレード４の後ろ側に現像剤Ｄの堆
積するを防止し、現像剤Ｄの規制効果を安定にし一定の
層厚を保持するのに有効である。

【００１１】また、現像スリーブ２の表面はサンドブラ
スト等の処理を施して微細な凹凸を設けると現像剤Ｄの
搬送性が向上する。その表面のあらさは実験の結果、JI
SのＲz値で0.1〜10μmの範囲にあることが必要で、0.5
〜５μmのとき良好な結果が得られた。

【００１２】一般に磁性キャリアは平均粒径が大きく、
磁化の強さが強いと反発磁界を通過しにくくなる。ま
た、平均粒径が大きいと、現像スリーブ２上に形成され
る磁気ブラシの穂の状態が荒いために、電界により振動
を与えながら静電潜像を現像しても、トナー像にムラが
現れ易く、穂におけるトナー濃度が低くなるので高濃度
の現像が行われない等の問題点がある。この問題点を解
消するには、磁性キャリア粒子の平均粒径を小さくすれ
ばよく、実験の結果重量平均粒径が60μm以下であると
上記問題点は発生しないことが判明した。しかし、磁性
キャリアの粒径が小さ過ぎると、トナーＴと共に感光体
ドラム１表面に付着するようになったり、飛散し易くな
る。これらの現象はキャリアに作用する磁界の強さ、そ
れによるキャリアの磁化の強さにも関係するが、一般的
には、磁性キャリアの重量平均粒径が15μm以下になる
と次第に上記傾向が出始め、５μm以下で顕著に現れる
ようになる。従って、この現像装置では現像剤Ｄの磁性
キャリアには、重量平均粒径が20〜60μmでその磁化の
強さが15〜70emu／ｇのものを使用する。なお、磁性キ
ャリアが球形化されていると、トナーＴとキャリアの撹
拌性及び現像剤Ｄの搬送性を向上させ、さらにトナーＴ
の荷電制御性を向上させて、トナーＴ粒子同志やトナー
Ｔとキャリアの凝集を起こりにくくするので好ましい。

【００１３】このような磁性キャリアは、磁性体として
従来の磁性キャリアにおけると同様の、鉄，クロム，ニ
ッケル，コバルト等の金属、あるいはそれらの化合物や
合金、例えば、四三酸化鉄，γ-酸化第二鉄，二酸化ク
ロム，酸化マンガン，フェライト，マンガン-銅系合
金、といった強磁性体の粒子を球形化したり、又はそれ
らの磁性体粒子の表面をスチレン系樹脂，ビニル系樹
脂，エチル系樹脂，ロジン変性樹脂，アクリル系樹脂，
ポリアミド樹脂，エポキシ樹脂，ポリエステル樹脂等の
樹脂やパルミチン酸，ステアリン酸等の脂肪酸ワックス
で球状に被覆するか、あるいは、磁性体微粒子を分散し
て含有した樹脂や脂肪酸ワックスの球状粒子を作るかし
て得られた粒子を従来公知の平均粒径選別手段で粒径選
別することによって得られる。

【００１４】以上のような現像装置において、現像スリ
ーブ２を感光体ドラム１に対して表面間隔が数10〜1,00
0μmの範囲にあるように設定して、感光体ドラム１の静
電潜像を現像すると、現像スリーブ２の表面に形成され
た磁気ブラシは、現像スリーブ２の回転に伴ってその表
面の磁束密度が変化するから、振動しながら現像スリー
ブ２と共に移動し、感光体ドラム１との間隙を安定して
円滑に通過し、その際感光体ドラム１の表面に対し均一
な現像効果を与えることになって、安定して高いトナー
濃度の現像を可能にする。それには、かぶりの発生を防
ぎ、現像効果を向上させるために、現像スリーブ２にバ
イアス電源10によって振動する交流成分を有するバイア
ス電圧が接地した感光体ドラム１の基体１ａとの間に印
加されている。このバイアス電圧は好ましい直流電圧と
交流電圧の重畳電圧が用いられ、直流成分がかぶりの発
生を防止し、交流成分が磁気ブラシに振動を与えて現像
効果を向上させる。なお、通常直流電圧成分には非画像
部電位とほぼ等しいか、それよりも高い50〜600Ｖの電
圧が用いられ、交流電圧成分には500Ｈz〜10ＫＨz、好
ましくは１〜５ＫＨzの周波数が用いられる。なお、直
流電圧成分は、トナーが磁性体を含有している場合は非
画像部電位より低くてもよい。交流電圧成分の周波数が
低過ぎると、振動を与える効果が得られなくなり、高過
ぎても電界の振動に現像剤Ｄが追随できなくなって、現
像濃度が低下し、鮮明な高画質画像が得られなくなると
いう傾向が現れる。また、交流電圧成分の電圧値は、周
波数も関係するが、高い程磁気ブラシを振動させるよう
になってそれだけ効果を増すことになるが、その反面高
い程かぶりを生じ易くし、落雷現象のような絶縁破壊も
起こり易くする。しかし、現像剤Ｄのキャリア粒子が樹
脂等によって球形化されていると絶縁破壊を防止する
し、かぶりの発生も直流電圧成分で防止し得る。なお、
この交流電圧を印加する現像スリーブ２の表面を樹脂や
酸化被膜によって絶縁ないしは半絶縁被覆するようにし
てもよい。以上は現像スリーブ２に振動するバイアス電
圧を印加する方法を示したが、例えば現像スリーブ２と
感光体ドラム１間の現像域Ａ周辺に電極ワイヤを数本張
設して、それに振動する電圧を印加するようにしても磁
気ブラシに振動を与えて現像効果を向上させることはで
きる。その場合も、現像スリーブ２には直流バイアス電
圧を印加し、或は、異なった振動数の振動電圧を印加す
るようにしてもよい。また、本発明は反転現像にも用い
ることができる。その場合、直流電圧成分は感光体ドラ
ム１の非画像背景部における受容電位とほぼ等しい電圧
に設定される。

【００１５】以上のような現像装置に、微粒フェライト
を樹脂中に70wt％分散した重量平均粒径が35μm、磁化
の強さが30emu／ｇ、抵抗率が10¹⁴Ωcm以上の熱による
球形化処理を行った磁性キャリアを用い、トナーにスチ
レン・アクリル樹脂（三洋化成製ハイマーｕｐ110）100
重量部、カーボンブラック（三菱化成製MA-100）10重量
部、ニグロシン５重量部からなる重量平均粒径が５μm
の粉砕造粒法によって得られた非磁性粒子からなるもの
を用い、現像剤溜まり６における現像剤Ｄのトナー比率
がキャリアに対して５wt％になる条件で現像を行った。
トナーの平均帯電量は30μC／ｇであった。

【００１６】この場合の感光体ドラム１はＯＰＣ感光
体、その周速は180mm／sec、感光体ドラム１に形成され
た静電潜像の最高電位−500Ｖ、現像スリーブ２の外径2
0mm、その回転数150rpm、固定磁石体３の現像域Ａに対
向する磁極の磁束密度は1,200ガウス規制部の条件とし
ては、における間隙は0.30mm、現像スリーブ２での磁束
密度は山で700ガウス谷で400ガウス、θ＝30°対向する
規制板の磁束密度は400ガウスとすることにより現像剤
Ｄ層の厚さを0.5mmに形成した。現像スリーブ２と感光
体ドラム１との間隙0.7mm、現像スリーブ２に印加する
バイアス電圧は直流電圧成分−200Ｖ、交流電圧成分２
ＫＨz、1,000Ｖとした。この実施例では現像スリーブ２
上の現像剤Ｄは感光体ドラム１の表面に接触しない。

【００１７】以上の条件で現像を行って、それを普通紙
の転写紙にコロナ放電して転写し、表面温度140℃のヒ
ートローラ定着装置に通して定着した結果、得られた転
写紙の記録画像はエッジ効果やかぶりのない、そして濃
度が高い極めて鮮明なものであり、引き続いて５万枚の
記録を行ったが最初から最後まで安定して変わらない記
録画像を得ることができた。これに対して、キャリア粒
子に上記熱に因る球形処理を行わなかったものを用いた
場合は、印加し得る交流電圧成分の電圧が上記電圧の2/
3程度が限度であり、記録画像には荒れが認められた。

【００１８】以上の実施例において、現像スリーブ２に
印加する交流電圧成分の周波数と電圧を変化させた結果
を図４に示した。図において、横線で陰を付した範囲が
かぶりの発生し易い範囲、縦線で陰を付した範囲が絶縁
破壊の生じ易い破壊、斜線で陰を付した範囲が画質低下
を生じ易い範囲であり、陰を付していない範囲が安定し
て鮮明な画像の得られる好ましい範囲である。図から明
らかなように、かぶりの発生し易い範囲は、交流電圧成
分の変化によって変化する。なお、交流電圧成分の波形
は、正弦波に限らず、矩形波や三角波であってもよい。
また、図の散点状の陰を施した低周波領域は、周波数が
低いために現像ムラが生ずるようになる範囲であり、点
線から上の範囲は、キャリア粒子が球形でなかった場合
の絶縁破壊領域である。

【００１９】

【発明の効果】以上説明したように本発明の現像装置
は、現像スリーブ上の現像領域に向かって搬送される現
像剤の層厚を、有効確実に規制して一定の厚みに保ち濃
度ムラのない現像を行うことが可能になるという優れた
効果が得られた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の現像装置の１実施例を示す断面図であ
る。

【図２】図１の規制ブレードが対向する現像スリーブ上
の磁束密度分布を示すグラフである。

【図３】規制ブレード部の２つの実施例を示す拡大側面
図である。

【図４】図１に示す実施例においてバイアス電圧の交流
成分を変化させた場合の現像状態を示すグラフである。

【符号の説明】

１感光体ドラム（像担持体）２現像スリーブ３固定磁石体４規制ブレード（現像剤規制部材）４ａ非磁性部材５クリーニングブレード６現像剤溜まり７撹拌スクリュー８トナーホッパー９トナー供給ローラ 10 バイアス電源 11 保護抵抗Ａ現像域Ｄ現像剤ＴトナーＮ,Ｓ磁極

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】磁性キャリアとトナーとからなる２成分
現像剤を使用する現像装置において、現像スリーブ内に
設けた固定磁石体と、前記現像スリーブからの間隔が0.
2〜0.7mmになるよう設置した磁石体からなる現像剤規制
手段とによって同極の磁極による反発磁界を形成するよ
うにし、前記磁性キャリアは重量平均粒径が20〜60μ
m、磁化の強さが15〜70emu/ｇとしたことを特徴とする
現像装置。
【請求項２】前記現像スリーブの表面には凹凸を設
け、該表面のあらさはJISのＲz値が0.1〜10μm、好まし
くは0.5〜５μmであることを特徴とする請求項１の現像
装置。