JPH0284679A

JPH0284679A - 現像装置

Info

Publication number: JPH0284679A
Application number: JP9501789A
Authority: JP
Inventors: Takao Honda; 本田　孝男; Katsuaki Kobayashi; 克彰小林
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1988-04-15
Filing date: 1989-04-14
Publication date: 1990-03-26

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］本発明は静電潜像を現像する装置、特に現像領域に於い
て現像剤層の厚みが像担持体と現像剤支持体との間隙よ
りも薄い現像剤層を像担持体に対向させて〈替像を現像
する現像装置に関する。

［従来技術と問題点］従来、この種の現像装置は像担持体に外周面を対向して
配置され、その外周面に磁性を有する現像剤を支持する
非磁性の回転体を有している。そして像担持体と回転体
の最近接部を含む現像域に於いて、回転体から像担持体
に現像剤が飛翔転移し、これによって静電潜像が現像さ
れる。

この場合、上記回転体の表面に現像剤を磁気的に吸引す
る手段として、回転体の内部に磁極を複数有する磁石が
固定設置されている。そして、この複数の磁極のうち一
磁極は、現像領域の範囲内にあって像担持体と回転体と
の近接部に対応する位置の近傍に配設され、現像領域の
略中央部で法線方向磁界成分（上記回転体の表面に対す
る法線方向の磁界成分）の最大密度点を有するように磁
化設定されている。この法線方向磁界成分か、現像領域
の範囲内で回転体外周面に現像剤を磁気的に拘束してい
わゆる「゛穂立ち」を形成させ、上記像担持体へ現像剤
を移行せしめている。

ところが、現像領域の両端側へと向うにしたがい上記法
線方向磁界成分の密度が徐々に減少し、逆に接線方向磁
界成分（上記回転体の外周面に対する接線方向の磁界成
分）の密度が徐々に増す。

その結実現像領域の両端側になるほど現像剤の穂か回転
体側に傾斜してしまい、そのためその部分での現像がな
された画像には種々の障害が生じる。例えば第９図（Ａ
）に示されるように、「尾引き」と称され、像担持体の
移動方向とは逆方向に画像から現像剤が線状に延びて尾
を引いているように見える状態や、「飛び散り」と称さ
れ上記「尾引き」がさらに悪化して複写画像の周近部に
まで現像剤の粒子が飛び敗る状態などの画像形成に悪影
響を与える。

このときの現像領域を拡大し、現像剤の穂立ちの様子を
示したのが第８図（Ａ）である。同図において現像剤相
持体としての現像スリーブ２上に現像剤１０が担持され
ている。また、像担持体としての感光ドラムｉ上には静
電潜像（第８図では参照符号１１のマイナス極性として
表わされている）が担持されている。そして感光ドラム
１と現像スリーブ２との最近接部（図示の場合、現像領
域の中央部）では現像スリーブ２上で穂立ちした現像剤
ｌＯが電気的吸引力を受けて感光ドラム１側へ移動する
。しかし、現像領域中央部から両端側の非現像領域へと
向うにしたがい、水平磁界成分の影響を受けて穂が徐々
に傾斜するようになってくる。この傾向は、参照符号１
２で示されるごとく現像領域両端部においてはかなり顕
著に表われている。例えば、第８図（Ａ）に示された現
像領域の左側部分においては、現像スリーブ２上で傾斜
している現像剤１０の穂の一部が、感光ドラム１と現像
スリーブ２との間隔が大きくなる傾向にあるにも拘らず
、矢印Ｗ方向に電気的に感光ドラム１へ吸引されていく
ために、回転している感光ドラム１上では感光ドラム回
転方向Ｂとは逆方向に現像剤１０のずれが生じてしまう
。この現像剤１０のずれか複写画像上では後方に線状と
なって延びる上述の１尾引き」である。また、上記穂の
一部が飛行中、或いはドラムに衝突した衝撃でばらばら
になると、前記「飛びちり」現象が生ずる。

［発明の［１的と概要コ本発明の目的は、前述の「尾引き」、「飛びちり」の発
生を防止できる現像装置の提供を目的とする。

本発明に於いては、現像領域に於いて現像剤の穂を現像
剤支持部材上で起立させるｌｌ１１極を有する固定磁石
が設けられ、そして上記磁極は、現像剤支持円筒表面で
の法線方向磁界成分の支持円筒回転方向についての変化
率の絶対値が、３０ガウス／度以上の極大値を有する磁
界を形成する。

［実施例］第３図に於いて、電子写真感光ドラム１は矢印方向Ｂに
回転し、ドラム１に形成された静電潜像が、ドラム１と
円筒状のアルミニウム、ステンレス絹等の非磁性スリー
ブ２とが微小間＋４１を間にして対向する現像域りに到
来する。スリーブ２は矢印六方向に回転する。即ち、現
像域りに於いてドラム１とスリーブ２は同方向に回転す
る。スリーブ２は現像剤を支持して現像域Ｏに搬送する
。現像領域りに於いて現像剤が感光トラムｌに供給され
る。

スリーブ２が回転可能に設けられている容器８には一成
分磁性現像剤（磁性トナー）１０が収容されている。撹
拌棒６は現像剤１０を現像スリーブ２の方向へ、搬送す
るべく矢印Ｐ方向に回転運動している。補助撹拌棒７は
、撹拌棒６方向へ現像剤を搬送すべく矢印Ｑ方向に回転
運動する。

スリーブ２に供給された現像剤は、スリーブ２の中に固
定配置された磁石３の磁力により、スリーブ２の外周面
上に吸引される。磁石３には図では４つの磁石部ａ、ｂ
、ｃ、ｄが設けられていて、各磁石部の各１つの磁極（
図にＮ、Ｓで示されている）は、磁石の外周部に存在す
る。そして磁極３１は現像領域りに対向して配置された
現像１ｉｆｌ　４４であり、６Ａ１極３２は現像剤の層
Ｊ７を規制する鉄等の磁・ヒ［ブ１ノート４にス４向す
る現像剤層厚規制磁極であり、６ハ極３３，３４は現像
剤搬送磁極である。

磁性ブレート４には社１極３２からの磁界が集中し、こ
れによっ°Ｃ磁性現像剤１０の薄層がスリーブ２上に形
成される。（特公、昭５９−８８３１号公報参照）スリ
ーブ２上に形成された現像剤層は、現像領域りに於いて
、トラムｌとスリーブ２の最小間隙より薄い層厚を有し
ている。尚、スリーブ２上に上記現像剤薄層を形成する
手段としては、特公昭６３−１６７３６号公報に記載の
ように、スリーブ２に当接した弾性プレートも使用でき
る。また磁性ブレード４の代りに非ＩＩｕ性ブレードを
使用してもよい。

現像剤は現像領域りに於いては磁８ｉ３１の形成する磁
界の法線方向成分によりスリーブ表面上にその穂が起立
せしめられる。即ち磁気ブラシが形成される。そして現
像領域りに於いて現像剤はスリーブ２から飛翔し、ドラ
ム１に付着して静電潜像を現像する。この飛翔を助ける
為に、′心証５によってスリーブ２に直流バイアス電圧
（好ましくは光の露光された潜像部の電位、即ち明部電
位と、光が露光されなかつた潜像部の電位、即ち暗部電
位の間の値の電圧）を印加することが好ましい。或いは
、更に画質を改善する為に、′７ｆｆ、源５によりスリ
ーブ２に交番バイアス電圧を印加し、現像領域りに撮動
電界を形成してもよい。この振動電界中で現像剤がドラ
ム１に繰り返して付着、離脱する工程を経て、最終的に
高画質画像が得られる。（特公昭５８−３２３７７号公
報参照）尚、交番バイアス電圧は、前記明部電位と暗部
電位の間の値の直流電圧成分を含んだものであることが
好ましい。

第４図で、現像スリーブ２の回転中心２ａ、感光ドラム
１の回転中心１ａを結ぶ線部を基準線りとし、現像スリ
ーブ２上の点をＸとする。この基準Ｐｊ！　Ｌと現像ス
リーブ２の外周面及び感光ドラム１の外周面との交点を
それぞれＸｏ、　Ｙｏとする。距１１ｆＸｏＹｏは現像
スリーブ２と感光ドラム１が対向した最短距菌であり、
ＸＯは現像領域の略中夫に位置することとなる。

現像スリーブ２上の現像剤により感光ドラムｌ上の静電
潜像を現像可能とする限界としての、現像スリーブと感
光ドラムとの最長距離を１１　ｍａｙ、とする。

このＩｔ　ｍａｘと等しい長さで、線分Ｘ。ＹＯと平行
な、現像スリーブ２と感光体ｌの表面を結ぶ線分をＸ、
Ｙ、とする。この線分ＸＩＹ、は、第４図に示されるご
とくｘ。を挟む二位置に存在し、現像可能範囲内では対
向する現像スリーブ２と感光ドラム１の対向距離の最長
である。すなわち、この２本の線分に！Ｙｌ−ＸＩＹＩ
に挟まれた周方向範囲が現像領域りとして設定し得る範
囲といえる。ここで、Ｉｔ　ｒａａｘの値は磁界強度等
の設計条件によって変わるので、現像領域として設定し
得る最大範囲（周方向での範囲）もこれに伴ない変動す
ることになるが、本発明者の試験結果によると通常は１
１　ｗａｘ≦２０００μｍである。上記した第４図の現
像スリーブ２上の周方向の任意位置Ｘと現像スリーブ２
の回転中心２ａを結んだ線分か、基ＩＶ線りとのなず角
度をαとする。また、このときの位置Ｘ、の基準線から
の角度をαＩ＋ｌａｘとする。ここで、現像領域りは、
角度αによって表わすならばｌαｍａｘ　　ｌ以下の範
囲内である。

第５図にスリーブ２外周面上での６Ｒ界強度、即ち磁束
密度の分イＤを極座標的に示した。即ち、スリーブ２の
回転中心２ａを中心とした極座標グラフの各角度位置に
、その位置の磁束密度を半径方向にプロットしたもので
ある。但し、円Ｚは０ガウス線を示す。而して曲線３ａ
、３ｂ、３ｃ、３ｄは夫々磁極３１，３２，３３．３４
に対応する法線方向磁界成分の強度分布を示す。

第５図にも示されているように、磁極３１による法線方
向磁界成分の最大値となる位置、即ち磁極３１の中心は
、直線り上、又はこの近傍に位置している。そして、法
線方向磁界成分の強度は上記最大値となる位置から、ス
リーブ回転方向についての上流側、及び下流側に向けて
、夫々次第に弱くなって行く。

占うまでもなく　、　６Ａ１極３１に対応する法線方向
６７１界成分か最大重１°ｌとなる位置は現像域り内に
存在する。

尚、参考までに、第６図にスリーブ外周を位置座標ｆｑ
ｂとし、直線りを磁界強度座標１１ｉｌＩ＋とした場合
の、磁極３１にス・ｉ応する法線方向けｌ異成分の強度
分イ１を摸式的に示した。

さて、前述したように、１尾引き」、「飛び敗り」の発
生は、現像剤の穂がスリーブ上でゆっくりと傾斜して行
くこと、或いはゆっくりと起立して行くことに起因する
ことをつきとめた。そして現像剤の穂の傾斜して行く場
合、起立して行く度合は、法線方向磁界成分の強度の変
化率に対応する。というのは、法線方向磁界成分が現像
剤の穂をスリーブ上に起立させるのに寄与するからであ
る。

而して、発明者の種々実験の結果次の事が判明した。即
ち、第７図に示すように、スリーブ回転中心から見た単
位中心角度当りのスリーブ表面に於ける法線方向磁界成
分の強度（磁束密度）の変化量が絶対値で３０ガウス／
度より小ではｒ１弓き」、「飛び散り」の発生が多く、
画質が劣化する場合が多かった。

そこで、６ｎ８ｉ３１に対応する法線方向磁界成分の変
化率の絶対値に極大値を与λ、かつこの極大値を３０ガ
ウス／度以上とすることにより、この極大値の存在する
位置近傍で、現像剤はスリーブ上に急激に穂立ち、或い
は急激に倒れ、前述のｒ尾引き」、「飛び散り」のない
第９図（Ｂ）のような画像が得られた。

以下では、さらに詳しく本実鹿例装置の現像６Ｂ極３１
が形成する法線方向磁界成分の磁束密度分布状態を図を
もって具体的に説明する。第２図は、法線方向磁界成分
の磁束密度分布を、本発明実施例装置の現像磁極につい
ては実線３ａで、従来装置の現像極については二点鎖線
ｅでそれぞれ示した図である。横軸は、第３図に示され
る磁極３１と、現像スリーブ２の回転方向Ａにおいて上
流側に位置する磁極３２との中間位置にあって、磁極３
１の現像極の法線方向磁界成分の密度が０ガウスとなる
位置をノ、（型位置θ０とし、現像スリーブ２の回転中
心２ａに対して下流側へｆ、（＋度θをもって示されて
いる。縦軸は現像スリーブ２の表面での法線方向磁界成
分磁束密度Ｇ（ガウス）で表わしている。同図において
、本実施例と従来装置の両者を比較すると本実施例の場
合（実線３ａ）の方が従来装置（二欝」ｆ１線ｅ）より
も磁極中央位置（角度θ＝５０度近辺）の最大磁束密度
点Ｓの近傍では密度の変化率が比較的安定しており、中
央値Ｉｓから両側へ所定距列となる位置で変化率が大き
くなっている。−上記の関係をより明らかにするため第
２図のＭｉ１袖の垂直磁界成分の磁束密度（Ｇ（ガウス
））を上記角度θで微分し、角度θに対する変化率を縦
軸にとったものが第１図である。３ａ’が曲線３ａの変
化率、ｅｏが曲線ｅの変化率である。この両者を比較す
ると、中央位置Ｓから両側へ所定距離となる位置で、変
化率が大きく、極大値Ｎ及び極小値Ｎ２（絶対値で見る
と極大値となる）が明瞭となっている。そして極大値Ｎ
１．及び極小値Ｎ２の絶対値ｌＮ２１はいずれも３０ガ
ウス／度より大である。従って、第８図（Ｂ）に示され
ているように、Ｎ、、　Ｎ２の位置近傍に於いて、現像
剤の穂はスリーブ２上に急激に起立する、換言すれば起
立領域の外側で穂はスリーブ２上に急激に倒れる。この
ように穂がスリーブ２Ｌに起立した領域とスリーブ外周
面に対する接線方向の磁界成分により穂がスリーブ２に
沿って寝た領域との境界部が相対的に明瞭になる。そし
てスリーブ２に沿って穂が寝た領域の現像剤は感光ドラ
ムに向けての飛翔が抑制されるので、第８図（Ｂ）の状
態に於いては、スリーブ回転方向に関しＮ３点の上流側
、Ｎ２点の下流側の現像剤の感光ドラムへの飛翔は生じ
にくい。一方、Ｎ１点、Ｎ２点の間の領域では現像剤の
穂はスリーブに対して大きな、或いはスリーブに対し垂
直に近角度をもって起立していて現像剤の個々の粒子が
整然と配列されているので、この領域では現像剤はドラ
ム１に向って飛翔、付着しやすく、かつ「尾引き」や「
飛び散り」となるような飛翔、付着の仕方は抑制される
。

而してＮ、点は現像域りの入口側端部Ｅ近傍、即ち現像
域りのスリーブ回Ｉｌｉム方向上流側の端部の近傍に、
Ｎ２点は現像域りの出口側端部Ｆ近傍、即ち現像域りの
スリーブ回転方向下流側の端部の近傍に配置するのが好
ましい。Ｎ３点を現像域りの入口側端部Ｅを中心に、ス
リーブ回転方向上流側、下流側に夫々１ｍｍ以内の範囲
に位置させ、またＮ２点は現像域りの出口側端部Ｆを中
心に、スリーブ回転方向上流側、下流側に夫々ＩＩ以内
の範囲に位置させると、「尾引き」　「飛び散り」防止
に良好な結果が得られる。

また、Ｎ３点、Ｎ７点は、磁極３１の中心Ｓから、スリ
ーブ回転方向に関して上流側、下流側に夫々３０度以内
に設けることが好ましい。また、現像剤を感光ドラムに
対して飛翔、付着させるにはドラムとスリーブ間の間隙
が一般的に２０００μｍ以下であることが好ましいので
、Ｎ３点ｓ　Ｎ２点はドラムとスリーブ間の間隙が２０
００μｍ以下となる領域に位置させることが好ましい。

ところで、現像領域の入口側近傍の現像剤は出口側近傍
の現像剤に比へて感光ドラムに対して相対的に飛翔しに
くい。従って入口近傍に於いて現像剤か第８図（Ａ）に
示す状態であっても、それに起因する「尾引き」、「飛
び敗り」は比較的軽微である。それ故、現像領域りの出
口側端部Ｆの近傍にのみ、法線方向磁界成分の強度の変
化率の絶対値が極大値（３０ガウス／度以上）が存在す
るように、磁石を磁化させてもよい。この場合、現像域
りの入口近傍では第２図（Ａ）のような現像剤の穂の状
態となり、出口近傍では第８図（Ｂ）に示すような穂の
状態となる。

次に、本発明の他の実施例装置として現像スリーブ２と
感光ドラムｌの間に隔絶板を設けた装置について説明す
る。ただし、本実施例装置は上述第一の実施例装置とそ
の多くを共通とするので、第４図に本実施例の特徴であ
る隔絶板１４を同図において二点鎖線で示し、他の部分
については説明を省略する。本実施例装置は、現像領域
両端部の傾斜した現像剤が現像に関与せぬよう隔絶板１
４を設けた。この隔絶板１４は、少なくともＸ、Ｘ、の
範囲内に先Ｈ，ｉＭかイ装置するように現像スリーブ２
と感光体１との間でスリーブ２の長平方向に配設されて
いる。その材質は使用する現像剤の性質や周辺部材によ
り非磁性、磁性、絶縁性、導伝性等について選択が可能
である。またその形状についても第４図に示されるごと
く先端部を尖状形と１／−ｒもよいし、矩形としてもよ
い。第４図のごとく隔絶板１４を先端部を現像領域の出
口端部Ｆ近傍に設置した場合には、例えば（ｌｒｎａｙ
、＝２０００μｍの場合基部での厚さが５〜１５００　
ｌｉｍのポリエチレン　テレフタレートやステンレス鋼
板が使用できる。第４図では隔絶板１４を現像領域出口
端部Ｆにのみ設けたが、入口端部Ｅのみに設けることも
可能であるし、両方に設けることも可能である。以上の
ような本実施例装置によるならば現像領域の端部での傾
斜が大きい現像剤の穂立ちによる現像をざらに確実に防
止できる。

なお、以上説明した本発明装置に使用する磁石としては
貼り合せタイプ、埋め込みタイプ、フェライト焼結タイ
プ、磁性粉含有樹脂の一体成形タイブ等広く適用可能で
ある。特に一体成形樹脂磁石は小径化か可１ヒであり、
廉価、軽量でもあるので有用である。

また、現像磁極磁化設定も、法線方向磁界成分の強度分
布がその最大磁束密度点を中央とし左右対称である必要
はなく、非対称であっても、また歪んだ形状のものであ
るようにしてもよい。

また、−成分磁性現像剤のみならず、磁性キャリアとト
ナーを有する二成分現像剤を使用する装置にも本発明は
適用できる。

［効果］本発明では、現像剤の穂を急激に寝かせることによって
、画像上に１尾引き」、「飛び散り」が発生するのを防
止できるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は法線方向磁界成分の変化率の説明図、第２図は
現像スリーブ表面上での法線方向磁界成分分布の説明図
、第３図は本発明の一実施例の説明図、第４図は現像領
域の説明図、第５図は法線方向磁界成分の強度分布の説
明図、第６図は法線方向６点１界成分の強度分布の他の
説明図、第７図は効果の説明図、第８図（Ａ）・は従来
例に於ける現像剤の状態の説明図、第８図（Ｂ）に本発
明に於ける現像剤の状態の説明図、第９図（Ａ）は従来
例による現像画像の説明図、第９図（Ｂ）は本発明によ
る現像画像の説明図、である。１は電子写真感光体ドラム、２は現像スリーブ、３は磁
石、３１，３２，３３．３４は磁極、Ｎ２は極小値であ
る。（θ、ノＰ１２０ｌ良す θ １０　　ご　３０　　ω　タ　１ｔ１１ｄクー１弘鐵’
７頗ＡＬに族′分の厖矛τ崖斐化宰０糸已灯を黒５ｆＥ
ｌ（Ａ）第６図（已）

Claims

【特許請求の範囲】

（１）現像領域に於いて像担持体に対向し、磁性を有す
る現像剤を支持して現像領域に搬送する可回転現像剤支
持部材と、上記現像剤支持部材上の現像剤層の厚みを、それが現像
領域に於いて、像担持体と現像剤支持部材間の最小間隙
よりも薄くなるように規制する層厚規制部材と、上記現像剤支持部材の内側に固定配置され、上記現像領
域に於いて現像剤の穂を現像剤支持部材上で起立させる
磁石と、を有し、上記磁石は、現像剤支持部材表面での法線方向磁界成分
の現像剤支持部材回転方向についての変化率の絶対値が
極大値となる位置が上記現像領域の出口側端部近傍であ
るような磁界を形成し、かつ前記極大値は３０ガウス／
度以上であることを特徴とする現像装置。
（２）現像領域に於いて像担持体に対向し、磁性を有す
る現像剤を支持して現像領域に搬送する可回転現像剤支
持部材と、上記現像剤支持部材上の現像剤層の厚みを、それが現像
領域に於いて、像担持体と現像剤支持部材間の最小間隙
よりも薄くなるように規制する層厚規制部材と、上記現像剤支持部材の内側に固定配置され、上記現像領
域に於いて現像剤の穂を現像剤支持部材上で起立させる
磁石と、を有し、上記磁石は、現像剤支持部材表面での法線方向磁界成分
の現像剤支持部材回転方向についての変化率の絶対値が
、上記現像領域の入口側端部近傍で第１の極大値をとり
、出口側端部近傍で第２の極大値をとるような磁界を形
成し、かつ前記第１と第２の極大値は夫々３０ガウス／
度以上であることを特徴とする現像装置。
（３）現像領域に於いて像担持体に対向し、磁性を有す
る現像剤を支持して現像領域に搬送する可回転現像剤支
持円筒と、上記現像剤支持円筒上の現像剤層の厚みを、それが現像
領域に於いて、像担持体と現像剤支持部材間の最小間隙
よりも薄くなるように規制する層厚規制部材と、上記現像剤支持円筒の内側に固定配置され、上記現像領
域に於いて現像剤の穂を現像剤支持円筒上で起立させる
磁極を有する磁石と、を有し、上記磁極は、現像剤支持円筒表面での法線方向磁界成分
の支持円筒回転方向についての変化率の絶対値が、３０
ガウス／度以上の極大値を有する磁界を形成することを
特徴とする現像装置。
（４）前記極大値の存在する位置は、前記磁極の中心に
対して現像剤支持円筒回転方向についての下流側の位置
である請求項（３）に記載の現像装置。
（５）前記磁極の形成する磁界の法線方向成分の強さは
、前記磁極の中心から現像剤支持円筒回転方向下流側に
向けて減少して行く請求項（４）に記載の現像装置。
（６）前記磁極は、法線方向磁界成分の現像剤支持円筒
回転方向についての変化率の絶対値が３０ガウス／度以
上の第２の極大値を、磁極の中心に対して現像剤支持円
筒回転方向についての上流側の位置に有する磁界を形成
する請求項（４）に記載の現像装置。
（７）前記磁極の形成する磁界の法線方向の強さは、前
記磁極の中心から現像剤支持円筒回転方向についての上
流側、下流側に向けて、夫々減少して行く請求項（６）
に記載の現像装置。
（８）前記現像剤支持円筒に交番バイアス電圧を印加す
る手段、を有する請求項（３）乃至（７）のいずれかに
記載の現像装置。
（９）前記現像剤支持円筒に直流バイアス電圧を印加す
る手段、を有する請求項（３）乃至（７）のいずれかに
記載の現像装置。