JPH02219076A - 乾式現像装置 - 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、潜像担持体に対置されて回転駆動される非磁
性の現像スリーブと、該現像スリーブ内部の周方向に配
列された複数の磁極とを具備し、前記現像スリーブの周
面に二成分系現像剤を磁力で担持して搬送し、該現像剤
によって、潜像担持体に形成された静電潜像を可視像化
する乾式現像装置であって、潜像担持体と現像スリーブ
との対向した現像領域において、潜像担持体の静電潜像
と現像スリーブとの間に、現像剤中のトナー粒子が潜像
担持体側へ引かれる向きの電界が形成され、かつ静電潜
像以外の地肌部と現像スリーブとの間には、現像剤中の
ｌ・ナー粒子が現像スリーブ側へ引かれる向きの電界が
形成されるように、現像スリーブにバイアス電圧を印加
すると共に、該現像領域において前記現像剤が潜像担持
体の表面に対して相対的に移動する乾式現像装置に関す
る。

〔従来の技術〕

電子複写機、プリンタ或いはファクシミリ等の画像形成
装置に用いられる上記形式の乾式現像装置は従来より周
知である。

磁性キャリアとトナーより成る二成分系現像剤を用いる
この種の現像装置においては、現像スリーブ内に、該現
像スリーブを介して潜像担持体と略対向するように配置
された磁極（主極又は現像極とも言う）によって、現像
剤の磁気ブラシを形成し、これにより潜像担持体に形成
された静電潜像を可視像化している。すなわち二成分系
現像剤中のトナーを潜像に移行させて現像を行うのであ
る。

〔発明が解決しようとする課題〕 ところがこの形式の現像装置によると、現像スリーブ上
の現像剤の進行方向と平行しない線画像や、べた画像の
、現像剤移動方向における端縁部に、一般に白抜けと称
されている画像の欠けた部分ができ、これにより画質が
低下するという問題があった。

上記不具合を解消、ないしは抑制するには、現像スリー
ブだけでなく、その内部の複数の磁極も該スリーブの周
方向に回転させることが有利であり、より高画質化を達
成するには、磁極を高速回転させることが望ましい。

ところが、現像スリーブ内の磁極を回転させると、導電
性の現像スリーブに渦電流が発生し、該スリーブが発熱
する。この点についてはｒ日本応用磁気学会誌Ｊ　ＶＯ
Ｌ、４　Ｎｏ、４　１９８１の第１４０頁にも詳しく説
明されている。このように現像スリーブが発熱すると、
これに担持された二成分系現像剤中のトナー粒子が溶融
し、これが現像スリーブの表面に経時的に固着するとい
う問題が発生する。

本発明の目的は、現像スリーブへのトナーの固着を防止
しつつ、画像の白抜は現象を効果的に抑制できる冒頭に
記載した形式の現像装置を提供することである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、上記目的を達成するため、現像スリーブ内に
位置する磁極のうち、潜像担持体とほぼ対向する位置に
ある磁極が、潜像担持体に対して接近又は離間する方向
に往復動するように、これを駆動する駆動手段を設け、
該磁極以外の磁極を固定配置した構成を提案する。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面に従って説明し、併せて前
述の白抜けが発生する原因等につき１図面を参照して詳
しく説明する。

第１図において、符号１で示すものは潜像担持体の一構
成例であるドラム状の感光体であり、この感光体１に対
向して乾式現像袋＠１００が配置されている。

現像装置１００は１反時計方向に回転開動される現像ス
リーブ２を有し、該スリーブ２は感光体１に対して所定
の間隙を隔てて対向配置されている。現像スリーブ２は
、非磁性で導電性を有する例えばアルミニウム又はステ
ンレス鋼等により構成されている。

現像装置１００の現像スリーブ２には、斜線を付して示
したように磁性キャリアとトナーより成る二成分系現像
剤りが収容され、該現像剤りはそのトナーとキャリアが
所定の割合に混合され、図示していないパドルホイール
等によって撹拌され、現像スリーブ２の周面に供給され
る。尚、トナーはトナー粒子のみから成るものと、これ
に添加剤を加えたものとがあることは周知の通りである
。

現像スリーブ２の内部には、その内周面に対向するよう
にして、複数の１図の例では５個の磁石Ｐ工〜Ｐｓが現
像スリーブ２の周方向に配列されている。各磁石の、現
像スリーブ２と対向する磁極Ｓ、Ｎは図に例示する如く
設定され、これらのうち、感光体１と対向する磁石Ｐ１
の磁極が現像極又は主極と称せられているものである。

なお、この磁極は、感光体１に対して完全に対向してい
てもよいが、現像スリーブ２の周方向にわずかに位置を
ずらして配置してもよい。いずれにしても感光体１側を
向いた磁石Ｐ１の磁極、すなわち主極は感光体１とほぼ
対向して位置するものである。

かかる磁石Ｐ工に対して、他の磁石Ｐ２〜Ｐ５は、マグ
ネットホルダ３に図示する如き配列間隔で固定されてい
る。現像スリーブ２は前述のように矢印方向に回転駆動
されるようになっているが、これに対し、各磁石Ｐ工〜
Ｐｓは不回転状態に保持されている。

現像スリーブ２が矢印方向に回転するのに伴って、同現
像スリーブに供給された二成分系現像剤（以下、単に現
像剤と言う）Ｄは、各磁石の磁界により磁気的に引き付
けられて現像スリーブ周面上に担持されつつ、その回転
方向に搬送される。

磁石Ｐ４とＰ、の間のスリーブ局面には、ドクタブレー
ド５が近接対向するように配置され、これにより、担持
現像剤りの余分なものが掻き取られ、その搬送量が現像
に適するように規制される。

このようにして規制された現像剤りが、磁石Ｐ１の近く
にまで搬送されたとき、同現像剤は磁石Ｐ２の磁力によ
ってブラシ状になり、現像剤りの磁気ブラシが形成され
る。

一方、感光体１は矢印方向に回転駆動されるようになっ
ていて、この感光体１の表面は図示していない潜像形成
手段によって静電潜像が形成されている。

感光体１は前述のように磁石Ｐ１によって形成された磁
気ブラシのところ、すなわち現像領域Ａを通過し、この
とき、磁気ブラシが感光体１の静電潜像に擦り付けられ
、ブラシを構成する現像剤中のトナーが静電的に潜像に
移行して、この静電潜像を可視像化する。

現像スリーブ２には、電源１０１によって、感光体１上
の静電潜像以外の地肌部の表面電位よりも、絶体値で高
電圧のバイアス電圧が印加されている。−例を示すと、
感光体１に形成された静電潜像の平均的な表面電位を−
５ｏｏｖ、地肌部の平均的な表面電位を一１００ｖとし
たとき、現像スリーブ２には一３００ｖのバイアス電圧
が印加されている。この例では、現像剤り中のトナー粒
子とキャリア粒子はこれらの摩擦帯電により、トナー粒
子はプラス極性に、キャリア粒子はマイナス極性に帯電
し、プラス極性のトナー粒子がマイナス極性の静電潜像
に静電的に付着して現像が行われると共に、地肌部に対
向した現像剤中のトナー粒子は、現像スリーブ２の側に
静電的に引かれ、地肌部へのトナーの付着が防止される
。すなわち。

感光＃−１と現像スリーブ２の対向した現像領域Ａにお
いて、感光体１の静電潜像と現像スリーブ２との間に、
現像剤り中のトナー粒子が感光体１側へ引かれる向きの
電界が形成され、かつ静電潜像以外の地肌部と現像スリ
ーブ２との間には、現像剤り中のトナー粒子が現像スリ
ーブ２側へ引かれる向きの電界が形成されるように、現
像スリーブ２にバイアス電圧が印加されているのである
。

また現像効率を高めるため、図示した例では現像スリー
ブ２の線速が感光体１の線速よりも高速となっていて、
現像スリーブ２に担持されつつ現像領域を通る現像剤が
、感光体表面の移動速さよりも速く移動するように構成
されている。すなわち、現像領域Ａにおいて、現像剤り
が感光体表面に接触しながら、該表面に対して相対的に
移動するのである。

ここで、後に詳しく説明するように、感光体１と対向す
る位置に設けられる磁石Ｐ、は、他の磁石とは違ってマ
グネットホルダ３には設けられておらず、それとは独立
したものとなっていて、かつ、本例においては、現像ス
リーブ２の周面の法線方向に往復動するようになってい
る。

これに対して、現像スリーブを回転駆動し、かつ磁石を
不回転状態に支持した従来の乾式現像装置においては、
感光体に対向する磁石を含めた全ての磁石、従ってその
各磁極が不動に固定されていた。このため、先にも説明
したように、現像された画像の端縁部に白抜けが発生し
ていたのである。

これを第５図（ａ）、（ｂ）を参照して少し詳しく説明
する。

第５図（ａ）、（ｂ）は、感光体１に対向した磁石Ｐ１
の磁力によって形成された現像剤りの磁気ブラシが感光
体１に接する現像領域Ａを示す説明図である。Ｃは現像
スリーブ２に磁力で担持された現像剤の、チェーン状と
なったキャリア粒子の一部を取り出して模式的に示した
ものであり、この例ではこれらのキャリアＣは、トナー
粒子Ｔとの摩擦によってマイナスに帯電し、これに付着
したトナー粒子Ｔはプラスに帯電している。

一方、先にも説明したように感光体１の表面には例えば
−８００Ｖの表面電位の静電潜像りが形成され、その地
肌部（非画像部）Ｌｌの平均的な表面電位は例えば−１
００Ｖである。これに対し。

現像スリーブ２には例えば−３００ｖのバイアス電圧が
印加されている。

上記静電潜像りは現像領域Ａを通るとき、現像剤中のト
ナーによって、第５図（ａ）に示すように、可視像化さ
れる。感光体１に付着した１−ナー粒子には、キャリア
粒子Ｃに付着したトナー粒子Ｔと識別するため、Ｔ１の
符号を付しである。

ここで、トナー粒子Ｔ１により可視像化された画像の後
端縁部Ｌ２が、例えば第５図（ａ）のように現像領域Ａ
の中間部分まで至った場合を考えると、このとき現像ス
リーブ２上の現像剤りは感光体１よりも速いスピードで
搬送されるので、第５図（ａ）の時点で画像後端縁部Ｌ
２よりも後方に位置するキャリア粒子Ｃは画像を追いか
けるように移動する。このとき、感光体１に近いキャリ
ア粒子は感光体１上の地肌部Ｌ１を摺接するが、地肌部
Ｌ２における表面電位は低く　（−１００Ｖ）、これに
対して現像スリーブ２には一３００Ｖのバイアス電圧が
印加されているので、先にも説明したように地肌部Ｌ１
を摺接するキャリア粒子Ｃ上のトナー粒子Ｔは、現像ス
リーブ２の側に静電的に引かれる。すなわち、感光体１
と現像スリーブ２の間には、通常の現像が行われるとき
と逆向きの逆電界がかけられることになる。これが地肌
部Ｌ１へのトナーの付着を防止するのである。このよう
にキャリア粒子Ｃ上のトナー粒子が現像スリーブ２側に
引かれると、地肌部Ｌ１に対向するキャリア粒子Ｃの表
面には、第５図（ａ）に示す如く、トナー粒子Ｔが全く
、或いはほとんど存在しない状態となっていて、マイナ
スに帯電したキャリア粒子Ｃの表面が感光体１に対して
むき出しの状態となっている。

このようなキャリア粒子Ｃが、第５図（ｂ）に示すよう
に感光体１上の画像後端縁部Ｌ２に追いつくと、感光体
１上の静電潜像りに付着したプラス極性のトナー粒子、
すなわち画像後端縁部を槽成するトナー粒子Ｔ１がむき
出しとなったキャリア粒子Ｃのマイナスの電荷に引かれ
、矢印を付して示したようにキャリア粒子Ｃに付着する
。このため、画像後端のトナーが欠けた状態となり、こ
れが白抜は画像となるのである。

画像後端縁部Ｌ２に隣接する地肌部Ｌ１の部分は、所謂
エツジ効果によって、前述の逆電界が特に顕著となるた
め、この部分を通るキャリア粒子上の１〜ナ一粒子は強
く現像スリーブ２の側に引かれ、感光体表面から大きく
離れようとする。このため、第６図に示す如く十字状の
画像のＸで示した部分、すなわち横方向の画像Ｇ１の後
端縁部であって、縦方向の画像Ｇ２の近傍の部分に特に
白抜けが発生しやすく、かかる白抜けはべたクロス白抜
けとも称せられている。

以上、感光体１と現像スリーブ２が現像領域Ａにおいて
同じ方向、すなわち順方向に移動し、しかも現像剤りの
方が、感光体１の表面よりも速く移動する場合について
説明したが１両者が順方向に移動し、現像剤の移動スピ
ードが感光体表面よりも遅い場合、或いは感光体と現像
スリーブが現像領域において逆方向に移動する場合にも
、同じ理由によって画像の端縁部（前端縁部の場合もあ
る）に白抜けが発生する。要は、感光体と現像スリーブ
が順方向に等速で移動する場合以外は、白抜けが発生す
る恐れがあるのである。

上述の白抜は現象を抑制するには、現像スリーブ２上の
現像剤りが感光体１の表面に接触する、現像スリーブ周
方向における幅（現像領域Ａの幅）Ｗを短かくすればよ
い（第２図参照）。このようにすれば、現像剤に作用す
る前述の逆電界の影響が少なくなり、白抜けの発生を抑
えることができる。ところがこのように現像領域Ａの＠
Ｗを狭くすると、現像能力自体が低下し、可視像全体の
トナー濃度が低下し１画質が劣化する欠点を免れない。

そこで、現像スリーブだけでなく、その内部の磁石、従
ってその磁極を現像スリーブの周方向に回転させ、現像
剤をより効率良く静電潜像に接触させて現像能力を高め
ると共に、現像領域の幅Ｗを狭めて白抜けを防止する方
法が考えられる。ところがこの構成によると、先にも説
明したように磁極の回転によって現像スリーブに渦電流
が発生し、その熱によってトナーが溶融し、これが現像
スリーブに固着する恐れがある。

そこで、本発明は、感光体とほぼ対向する磁石Ｐ工の磁
極を、感光体に対して接近又は離間する方向に往復動さ
せる構成を提案する。本実施例では、第１図及び第２図
に示すように、磁石Ｐ１を現像スリーブ２の周面の法線
方向に往復動させ、磁石Ｐ□を、第１図に示した感光体
１に近づいた位置と、第２図に示した感光体１から離れ
た位置との間を、現像動作時に往復動させるように構成
されている。

第２図のように磁石Ｐ４が感光体１から離れた位置を占
めたとき、現像スリーブ２の表面における磁束密度は、
第１図の場合に比べて変化し、磁石Ｐ１により形成され
る磁気ブラシの穂立ちの高さ及びスリーブ２の周方向に
おける穂立ちの幅が第１図の場合よりも小さくなる。す
なわち感光体１に接する磁気ブラシの幅、換言すれば現
像領域Ａの幅Ｗが小さくなるのである。これにより、第
５図（ａ）に示した如く、画像後端縁部Ｌ２を追いかけ
るように移動する現像剤（キャリア粒子Ｃ）は、感光体
１の表面から雛され、ここに空気層ができる。このため
このキャリア粒子上のトナー粒子が受ける前述の逆電界
の影響が弱められ、トナー粒子Ｔが付着せずに表面をむ
き出しにしたキャリア粒子の存在確率が低くなる。しか
も磁気ブラシの穂立状態が第１図の状態から第２図のよ
うに変化することによって、同一のキャリア粒子が感光
体表面に接触し続ける時間が短かくなり、トナー粒子Ｔ
の付着していなかったキャリア粒子を他の現像剤部分に
混入させ、トナー粒子Ｔの充分に付着したキャリア粒子
を一画像後端縁部Ｌ２に接触させることが可能となる。

このようにしてトナー粒子Ｔの欠除したキャリア粒子が
、画像後端縁部Ｌ２のトナー粒子Ｔ１を取り去る現象を
確実に抑制することができる。しかも、磁気ブラシは第
２図の状態から直ぐに第１図の状態に戻り、現像領域Ａ
の幅Ｗ、すなわち感光体１に接触する磁気ブラシの幅が
大きくなるので、現像能力の低下も防止でき、可視像の
トナー濃度低下を阻止できる。

また磁気ブラシを第１図に示した状態と第２図に示した
状態に交互に変化させることによって、現像剤中のトナ
ーとキャリアをランダムに撹拌させる効果が高まり、こ
れにより表面にトナー粒子の欠除キャリア粒子を少なく
シ１画像後端縁部からトナーＴ１を取り去る現象を抑制
すると考えることもできる。

白抜は現象を防止できる理由は、上述のように各種考え
られるが、その理由がいかなるものであるにせよ、磁石
Ｐ工を感光体から離間させ、又は接近させる動作を繰返
すことによって、現像能力の低下を防止しつつ、白抜は
現象の発生を抑制でき、磁石を回転させたときと同様な
効果が得られることは、多くの実験によって確認されて
いる。

しかも、磁石Ｐ工具外の磁石Ｐ２〜Ｐ５は不動に固定さ
れたままであるため、全ての磁石を回転駆動する場合の
ように、各磁石に対向する現像スリーブ部分に渦電流が
形成されることはなく、往復動する磁石Ｐ１に対向する
現像スリーブ２の部分、すなわち現像隼域Ａのみで渦電
流が発生するにすぎない。しかも現像スリーブ２は回転
しているため、該スリーブの一部だけが発熱するような
こともなく、現像スリーブ全体の発熱量はわずかに留ま
り、トナーが溶融して現像スリーブ表面に固着する不具
合は発生しない。

なお、現像スリーブ２の発熱に対する対策として、該ス
リーブ２を比較的抵抗の高いステンレス鋼によって構成
する方法が公知であるが１本発明に係る構成を採用すれ
ば、現像スリーブ２をアルミニウムによって構成しても
問題はない。アルミニウムはステンレス鋼に比べて加工
しゃすく、しかも安価であるため、アルミニウムの現像
スリーブを用いれば、現像装置のコストダウンを達成で
きる。

次に、磁石Ｐｉを上述の如く繰返し往復動させるための
駆動手段の一構成例を説明する。

第３図において、現像スリーブ２は、その各端部に固装
されたフランジ板２２，２２ａが、！！像装置の各側板
２１，２１ａにベアリングを介して回転自在に支持され
ている。現像スリーブ２は、そのフランジ板２２ａに固
定されたギア３０ａ。

及びこれに噛み合うギア（図示せず）等を介して、図示
していない駆動装置によって第１図における反時計方向
に回転駆動される。

現像スリーブ２の内部に設けられたマグネットホルダ３
の軸１１は、図示は省略したが、各側板２１．２１ａに
対して不動に固定され、該ボルダ３に固定された磁石Ｐ
２〜Ｐｓ（第３図には示さず）が前述のように不動に支
持されている。

一方のフランジ板２２の中空部には、カム部材２３の筒
状ボス部３２が、ベアリング１５を介して回転自在に挿
入され、またこのカム部材２３と、他側のフランジ板２
２ａの中空部にマグネットホルダ軸１１の各端部が挿入
されている。軸１１の各端部に対して、カム部材２３と
フランジ板２２ａが、ベアリング１４．１４ａによって
回転自在となっている。

カム部材２３の筒状ボス部３２にはギア１７が固定され
、このギア１７に入カギ７１６が噛み合っている。現像
スリーブ２内に位置するカム部材２３のカム部３４は、
主極を構成する前述の磁石Ｐ４の軸２４に、第４図にも
示すように当接している。その際、マグネットホルダ３
の軸１１の各端部に固定された保持部材１２，１２ａと
、軸２４の各端部とに係合した弾性部材１３．１３ａと
によって、軸２４はカム部３４のカム面に圧接している
。弾性部材１３，１３ａは例えば保持部材１２．１２ａ
と軸２４との巻き付けられた輪ゴムの如きリング状のゴ
ム、或いはリング状のコイルばね等から成り、軸２４を
保持部材１２．１２ａノ中心側に引き寄せている。

保持部材１２，１２ａには現像スリーブ２の局面の法線
方向に延びる長孔３５，３５ａが形成され、これらに軸
２４の各端部が摺動自在に嵌合している。

現像動作時に、入力ギア１６は即動装置がら直接的に、
又は現像装置の他の回転部材（例えば前述のパドルホイ
ール）からの回転の伝達を受けて回転する。この回転は
ギア１７を介してカム部材２３に伝えられる。これによ
りカム部３４は軸２４に圧接しながら回転し、軸２４、
従って磁石Ｐ１を、長孔３５，３５ａによってガイドさ
せつつ。

カム部３４の高さの差分（Ｈ−ｈ）（第４図）だけ、第
１図と第２図に示した位置の間を往復動させる。

なお、第７図に示すように、現像スリーブ２の内部に設
けた。感光体１と対向する磁石Ｐを、Ｓ。

Ｎ極を交互に着磁した回転磁石とし、これを高速回転さ
せるようにしたものがある（例えば実公昭５９−１６９
３６号公報）。この構成によっても前述の白抜は現象の
発生を防止することが可能である。

ところがこの例においては、磁石Ｐが回転するとき、隣
接する磁石、例えば磁石Ｐ′に対して。

回転磁石の反発する磁極が対向するとき、磁石Ｐの回転
トルクは小さくなり、反対に、吸引する磁極が対向する
とき、そのトルクは増すようになる。

すなわちトルク変動が大きくなるのである。このような
点に対処するためには、慄動用モータを一段と大容量の
ものとする必要があるが、第１図乃至第４図に示した構
成においては、現像極である磁石が回転式ではないので
、このような対策を講じる必要がない。

また、第７図に示す例では、隣接磁石Ｐ”に対して、回
転磁石Ｐの反発する磁極が対向するとき、その反発磁界
によって現像剤がスリーブ２から離れ易くなり、現像ケ
ーシング４′と感光体１との間から落下し易くなる。こ
のため、この種の現像装置では、かかる現像装置を感光
体ｌの下部側に配置せざるを得ないというレイアウト上
の制約条件があったが、第１図乃至第４図に示した構成
においては、そのような意味での制約条件はない。

なお、本発明は、潜像担持体として、ベルト状感光体を
用いる画像形成装置や、そのような感光体以外の潜像担
持体を用いる画像形成装置等における現像装置にも広く
適用できることは勿論である。

〔発明の効果〕 本発明によれば、現像能力の低下を防止しつつ、現像さ
れた画像の白抜は現象の発生を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る乾式現像装置の一例を示す断面図
、第２図は感光体に対向する磁石が第１図におけるより
も離れたときの状態を示す断面図、第３図は感光体に対
向する磁石を現像スリーブの法線方向に往復動させるた
めの駆動手段の一例を示す断面図、第４′図はカム部材
の正面図、第５図（ａ）、（ｂ）は白抜は現象の発生メ
カニズムを説明する模式説明図、第６図は白抜けができ
た画像の一例を示す斜視図、 である。 ２・・・現像スリーブ Ｄ・・・二成分系現像剤 Ｌｌ・・・地肌部

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 潜像担持体に対置されて回転駆動される非磁性の現像ス
   リーブと、該現像スリーブ内部の周方向に配列された複
   数の磁極とを具備し、前記現像スリーブの周面に二成分
   系現像剤を磁力で担持して搬送し、該現像剤によって、
   潜像担持体に形成された静電潜像を可視像化する乾式現
   像装置であって、潜像担持体と現像スリーブとの対向し
   た現像領域において、潜像担持体の静電潜像と現像スリ
   ーブとの間に、現像剤中のトナー粒子が潜像担持体側へ
   引かれる向きの電界が形成され、かつ静電潜像以外の地
   肌部と現像スリーブとの間には、現像剤中のトナー粒子
   が現像スリーブ側へ引かれる向きの電界が形成されるよ
   うに、現像スリーブにバイアス電圧を印加すると共に、
   該現像領域において前記現像剤が潜像担持体の表面に対
   して相対的に移動する乾式現像装置において、 前記磁極のうち、潜像担持体とほぼ対向する位置にある
   磁極が、潜像担持体に対して接近又は離間する方向に往
   復動するように、これを駆動する駆動手段を設け、該磁
   極以外の磁極を固定配置したことを特徴とする乾式現像
   装置。