JPS6218578A - 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〕 本発明は像形成体上に形成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１．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成分系現像
剤ご用いる現像装置と・しては、例えば第７図に示され
るような磁気ブラシ現像装置が用いられる。図において
１は矢示方向に回転する像形成体で、例えばＺｎＯ１Ｓ
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りを現像領域Ｅ
へと搬送す記現像スリーブ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、
６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う方式と、磁石ロー
ル３も回転して現像を行う方式とがある。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３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。

また現像スリーブの回転方向に関しても、現像領域にお
いて回転する像形成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
濃度低下が出やすいこと、現像領域での現像剤の安定し
た搬送がし難いこと（現像側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。

〔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４０〜５０醋程度
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。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
、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感光体に対向する主磁極３含む５極
の固定磁石体と、該磁石体の外周を前記感光体面と順方
向に回転して現像剤流を形成する小径の現像スリーブを
有する現像装置に於て主磁極と異極の２つの磁極を主磁
極の下流側に設け、該２つの磁極の含む中心角θをｄく
θ＜１８６′の範囲としたことな特徴とする現像装置に
より達成される。

〔作用〕

本発明者らは９〜２５ｍｆｆ１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”−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極等ゐ多数磁極を
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３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゜３０ｍ
ｍ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、３０龍Φでは現像剤の搬送性が
低下し、コピー濃度も低下することが認められた。即ち
現像スリーブを小径化する場合磁石ロールの極数を少な
くすることが可能であって、逆に磁石ロールの極数を５
極とすると、現像スリーブ外径は２５１１１１１以下、
好ましくは２０　ｍｍとすることにより十分な現像剤の
搬送性が得られる。

（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２０　ｍｍ　、磁石ロールは５極）（ｂ）第
４図は現像領域で像形成体と対向する主磁極■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７００ガウス以上
では有意差は認められなかった。６００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１４０
０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磁力測定は、横
河北辰電機製のガウスメータ（ガウスメータ３２５１　
、プローブ３２５２−０１）を用い、現像スリーブ表面
から２朋離れた位置にホール素子をセンサにもつプロー
ブを設けて磁束密度の測定を行った。

（Ｃ）第５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（Ｖｒ／Ｖｐ）と像形成
体上へのトナー付着の状況を示したもので、■ｒ／■ｐ
〉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１１ぞれ現像領域及び穂切規制板部分でのギヤ
ツブ３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
要があり、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
バ（第７図で７はスクレーバを示す）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
。

本発明者らは第１図に示すような現像装置で、現像領域
での現像をおえだ現像剤をスクレーバを用いないで、下
側位置に同極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企おえた現像
剤企は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６図はその
磁石ロールを示すもので、主磁極Ｎ１はスリーブ表面で
７５０ガウスの磁力とし、搬送用の副磁極は６００〜６
５０ガウスとした。また主磁極Ｎ、と下流側の副磁極Ｓ
３とのなす含み角θ（Ｓ、−Ｎ＋　）は７０°とし、反
発磁界とする副磁極Ｓ、と８２　とのなす含み角θ（Ｓ
２−Ｓ３）は４０°ないし１８０°にわたって１８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に付着
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
コピー原稿とじて一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（ｓ２−８．　）と、その
際の現像剤交換率及び画像の濃度ムラの乎スト結果を示
すものである。

上表の濃度ムラからθ（Ｓ２　３３）は印以上を必要と
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Ｓ２は攪拌槽の現
像剤に埋れた状態としてテストを行った。従ってθ（Ｓ
２−８．　）を１８０以上にとることは、副磁極Ｓ２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（Ｓ２　　Ｓｓ）は６００以上１８０°以下が必
要で、好ましい条件としてけ７００〜ｑＯ°の聞Ｃ：θ
（Ｆ、、　−８，）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５０關Φ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５０ｘｔｘΦ
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重量％分散含有し、 かつ疎水性シリカを０．４重量％外 添した平均粒径１２μｍの負帯電性 ト　す　−　。

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重量％の前記キャリアと
５重量％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５図に示したデータにもとすいて
約３．３Ｖｐの周速度で回転する。

艶は磁石ロールで固定し、アルミ製のロール３１にＮ極
を外方にもった主磁石Ｎ１と下流方向に外方にＮ３、Ｎ
２、Ｎ２、Ｓｌの磁極をもった副磁石を一体成形したも
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Ｎ１が７５０ガウス、副磁極でＳ、が４５０ガウス
、Ｓ、が６５０ガウス、Ｎ２が６００ガウース、Ｓｌが
４５０ガウスである。

主磁極Ｎ、はマグネットアングル十″５°（上流側）で
感光体に対向し、θ（ｓｓ　−Ｎｌ　）が７０°、反発
磁界部のθ（Ｎ２−Ｎ３）が８０°、θ（Ｎ２　８２）
がｉ、θ（Ｓｔ　−Ｎ２　）が７０、θ（Ｎｔ　−８ｔ
　）がピの配分位置となっている。（第６図参照） ここで主磁極Ｎ、は幅８　ｍｔｔｔ　％厚み６順の断面
形状のもので、副磁極Ｓ１、Ｎ２、Ｎ８、Ｎ２は幅５顛
、厚み４酊の断面形状のものである。

４０は穂立規制部材で、現像スリーブ加周面と０．５１
＋ｕの間隙３もってセットされる。一方、像形成体１０
と現像スリーブ加との現像領域Ｅ−における間隙は０．
５１ｍｍとなっている。穂立規制部材４０は副磁石Ｎ２
、Ｓｌの間にあって、水平軸に対して約７０″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と現像スリーブ頒との間隙）
（ｃｕｔ　　を各種（０，４〜０．７龍）変化させでも
、良好な現像剤密度をもって現像剤の搬送がなされる。

現像スリーブ加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ヘ一と搬送される。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ＩＣＰ程度のゆるヂが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１４２内へはいる。

現像によって消費され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
、落下口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３２朋の楕円羽根で
、現像スリーブ加と同方向に２００　、′ｐｍで回転し
、磁極Ｓｓ　、８２間で現像スリーブ加からはかされた
旧現像剤と、落下口４２　ｂより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新たに副磁極Ｓ２、Ｎ２によっ
て吸引され、磁極Ｓ３．８２間ではがされた旧現像剤に
代って現像スリーブ加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間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ｉ！器、６２は原稿台
ガラス、６３は集束性光伝送体、６４は光源、６５は転
写前震“光源、６６は転写器、６７は分離用除電器、６
８は熱ローラ定着器、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上の原稿り。

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間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
よりベタ黒原稿号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いて、その下端位
置５３　ａを０％、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
は７０％〜１００％にあることが必要であるとの結論を
得た。

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　、ＡＡ！　、　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ダー樹脂中に分散した感光層、
Ｓｅ、ＳｉもしくはＳｅとＴｅ　、　Ｓｂ　、Ｂｉ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り樹脂中に分散
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ノ化合物
、ポリビニルカルバゾール等を必要により儒脂中に溶解
または分散した電荷輸送層とから成る、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〜’２．０　ｍｍ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、装置は
従来になくコンパクトで低コストとなり、キャリア付着
はほとんど認められないで、しかも高濃度で連続コピー
を行っても良質の複写画像が継続して得られる等の効果
が生じることとなった。

【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図はスリーブ径とコピー濃度の関係を示すグラフ。 第４図は磁束密度と付着キャリアとの関係を示すグラフ
。 第５図はＶ　ｒ　／　Ｖ　ｐとトナー付着量の関係を示
すグラフ。 第６図は磁石ロールの断面配置図。 第７図は従来の現像装置の断面図。 １０・・・・・・像形成体　　　　冗・・・・・・現像
スリーブ３０・・・・・・磁石ロール　　　３１・・・
・・・主磁石３２．３３・・・副磁石　　　　　４０・
・・・・・穂立規制部材５１・・・・・・ケーシング　
　　５３・・・・・・攪拌手段１）ｅ　　・・・現像剤
　　　　　Ｅ・・・・・・現像領域出願人　　小西六写
真工業株式会社 第１図 Ｊ 第３図 スリーブ硅 第４図 ｒｖ／Ｑ 第６図 第７図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）回転する感光体に対向する主磁極を含む５極の固
   定磁石体と、該磁石体の外周を前記感光体面と順方向に
   回転して現像剤流を形成する小径の現像スリーブを有す
   る現像装置において、主磁極と異極の２つの磁極を主磁
   極の下流側に設け、該２つの磁極の含む中心角θを６０
   °＜θ＜１８０°の範囲としたことを特徴とする現像装
   置。
2. （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。