JPH0332787B2 - - Google Patents

Description

【図面の簡単な説明】 第１図は現像器が停止しているときの現像スリ
ーブの現像剤の穂立ちの様子を示す概略断面図、
第２図は現像器が動作しているときの現像スリー
ブ上の現像剤の穂立ちの様子を示す概略断面図、
第３図は第２図における現像層の拡大断面図、第
４図は感光体潜像面と現像層の当り具合によるコ
ピー濃度の変化を示す特性図、第５図は現像層の
穂立ち高さの測定方法を示す概略図、第６図は現
像スリーブとマグネツトロールの回転比と回転方
向ならびに規制ブレードの材質の変化による規制
ブレードギヤツプと現像層の穂立ち高さの変化を
示す特性図、第７図は従来の方法と本発明の方法
で得られるコピー画像中のキヤリヤ付着量の比較
の一例を示す特性図である。

１…マグネツトロール、２…現像スリーブ、３
…磁性現像剤、６…規制ブレード。

【図面の簡単な説明】

本発明は電子写真複写機などに適用しうる乾式
の現像方法に関するものである。 従来から磁性を有する現像剤を用いて感光体の
表面の静電潜像を現像する方法として、たとえば
特開昭52−17881号公報に記載されているように、
回転可能な非磁性体製の現像スリーブ内に固定し
た磁極を配し、上記現像スリーブを回転させて現
像剤を搬送することによつて形成される磁気ブラ
シで感光体に形成された静電潜像を現像するスリ
ーブ回転式のものが知られている。あるいは特開
昭52−67336号公報に記載されているように、非
磁性体製の現像スリーブを固定し、現像スリーブ
内に配したマグネツトロールを回転させて潜像を
現像するマグネツトロール回転式のものも知られ
ている。 さらに、最近になつて特開昭54−116233号公報
や特開昭54−119935号公報に記載されているよう
に、現像スリーブとマグネツトロールを互いに同
方向に回転させて現像する方式が提案されてい
る。 しかしながら、これら３つの方式もそれぞれ次
のような問題を有している。たとえば、スリーブ
回転式あるいはマグネツト回転式のものは、均一
な画像が得られにくい欠点がある。それに、これ
らの装置に用いる現像剤は微細なため、粉体の流
動性が悪く、湿度，圧力，紙粉等の異物に対して
敏感であり、現像スリーブ上で均一に現像剤の搬
送が出来にくくなるため、均一な画像が得られな
いことである。 また、上記スリーブ回転式，マグネツトロール
回転式のものでは、現像濃度が上りにくい、エツ
ジ効果が出やすい、かぶりが除去しにくい、鮮明
さが悪い、高速現像に適用できないなどの問題を
有している。 この点、最近提案されている現像スリーブとマ
グネツトロールを同方向に回転させる方法は、前
述の問題を解消し得る。すなわち、均一な現像剤
の搬送、安定画像の点で著しく改善されたものと
いえる。しかしながら、現像スリーブとマグネツ
トロールを同方向に回転させる方法の欠点は、現
像スリーブと、その表面に形成される現像層の穂
立ちの高さを規制するための規制ブレードとの間
隙（ブレードギヤツプ）と、現像スリーブと感光
体との間隙（現像ギヤツプ）のバランスが非常に
微妙な上、ブレードギヤツプ自体が非常に小さく
なる欠点を有している。 このことは実用上の問題としては非常に大き
い。すなわち、ブレードギヤツプと現像ギヤツプ
の精度を出すために、感光体，現像スリーブ，ド
クターブレードの部品精度のみならず、これら部
品を取り付けている各種部品精度および取り付け
精度を極力上げることが必要となるからである。 ここで、ブレードギヤツプと現像ギヤツプの最
適値の考え方について説明する。 第１図は、回転可能なマグネツトロール１を内
蔵した回転可能な現像スリーブ２の上に、磁性現
像剤３を付着させた時の穂立ちの状態を表わした
概念図である。現像スリーブ２とマグネツトロー
ル１が静止した状態では、第１図に示すように、
磁極の上の現像剤はａで示すように高い穂を作
り、磁極間ではｂで示すように現像剤は低い穂を
作る。 第２図は、第１図の現像器の現像スリーブとマ
グネツトロールを回転させた時の概念図、第３図
は第２図の現像層をｃの方向から顕微鏡で観察し
た時の断面拡大図である。第３図に示すように、
現像スリーブ２，マグネツトロール１が回転する
場合には、現像スリーブ２に近い側では現像剤密
度の大きい現像層４と現像層表面に近い側では密
度の小さい現像層５の二層より成つている。な
お、第３図中のd₃，d₄は各々現像スリーブからの
現像層４，５の穂立ちの高さである。 第４図の曲線とは感光体表面と現像スリー
ブとの間隙（現像ギヤツプ）を変化させたときの
コピー濃度の変化をしたものである。第４図の横
軸のd₃，d₄は第３図におけるd₃，d₄に相当する長
さである。すなわち、現像ギヤツプが、d₃の穂立
ちの高さになると現像剤と静電潜像の接触が始ま
るもので現像が開始される。現像ギヤツプがd₄と
d₃の間ではギヤツプが小さいほど高濃度のコピー
が得られる。現像ギヤツプがd₄の付近で最高濃度
が得られるようになるが、あまり小さくなると逆
に濃度は低下するようになる。これは、密度の大
きな現像層４の中の部分まで感光体が入り込むよ
うになると、現像器によつて搬送される現像剤
が、現像ギヤツプを通過できなくなる結果、現像
溜りが出来たり、さらにひどい場合には現像ギヤ
ツプ間で現像剤に過大の圧力がかかり、正常な現
像が出来なくなるからである。 すなわち、この種の現像方法においては、ブレ
ードギヤツプと現像ギヤツプの最適値は、d₄付辺
の非常に範囲の狭い領域に限られる宿命を持つて
いる。 次に規制ブレードギヤツプと現像層の穂立ちの
高さの関係について考察すると、これは後述する
ように規制ブレードの材質、現像スリーブとマグ
ネツトロールの回転化、現像スリーブとマグネツ
トロールの回転方向に依存している。実用上、規
制ブレードギヤツプに要求される特性は、一定の
現像ギヤツプに対して、ブレードギヤツプが大き
く設定できることである。ブレードギヤツプが小
さいと、規制ブレードと現像スリーブの間で現像
剤のつまりを生じやすくなり、実用上、大きな問
題となる。 本発明は、前述の現像スリーブとマグネツトロ
ールを同方向に回転させる現像方法の欠点をさら
に改良したものであり、磁性成分を有する現像剤
を、回転可能なマグネツトロールを内蔵した回転
可能な非磁性体製の現像スリーブの表面に磁力に
よつて付着せしめ、前記現像剤によつて形成され
る磁気ブラシによつて、感光ドラムなどの感光体
に形成された静電潜像を現像するに際して、マグ
ネツトロールの回転方向と現像スリーブの回転方
向を異ならせ、かつ、現像スリーブ上の現像層の
穂立ち高さを規制する規制ブレードと現像スリー
ブとの間隙をd₁とし、現像スリーブと感光体との
間隙をd₂としたとき、d₁≧d₂となるように設定し
たことを骨子とするものである。 本発明は、従来法、とくに現像スリーブとマグ
ネツトロールを同方向に回転させる現像方法と比
較して、次のような特長を有している。すなわ
ち、本発明の第１の特長は、従来法と比較して、
規制ブレードギヤツプと現像ギヤツプのバランス
する範囲が広いことである。前述したように、最
適画像は第３図における現像層４と現像層５の境
界近くの極く限られた範囲内に感光ドラム上の潜
像を位置させたとき得られる。すでに説明した第
４図の曲線と曲線は、従来法と本発明の比較
を示すものである。第４図で明らかな様に、従来
法では現像ギヤツプの範囲は第４図にl₁で示す
ようにd₄あるいは、それより少し小さい所に限定
されるが、本発明によるではに比較して第４
図の横軸d₃〜d₄の範囲で高濃度となるので、現像
ギヤツプの設定範囲は第４図にl₂で示すように広
くなる。 この理由は、従来法と本発明法における現像剤
の搬送速度の差に基づくものである。現像スリー
ブとマグネツトロールの回転による現像剤の搬送
速度は、おおよそ次式で求まる。 現像スリーブによる搬送速度はVsは、 Vs＝πD／πD−hP・NsπD／60 ……(1) マグネツトロールによる搬送速度Vmは、 Vm＝hP／πD−hP・Nm・πD／60 ……(2) ここで、Ｄ：現像スリーブの外径〔cm〕 ｈ：現像剤の穂立ち高さ〔cm〕 Ｐ：マグネツトロールの磁極数 Ns，Nm：スリーブとマグネツトロー
ルの回転数〔rpm〕 従来法の現像剤の搬送速度は、VsとVmは逆方
向であるので、 Vtotal＝Vs−Vm ……(3) となる。本発明法では、VsとVmは同方向となる
ので、 Vtotal＝Vs＋Vm ……(4) となる。 例として、Ｄ＝３cm，ｈ＝0.05cm，Ｐ＝８，
Ns＝100rpm，Nm＝1000rpmとして計算すると、
従来法では搬送速度は15.7cm／secとなるのに対
し、本発明では38.9cm／secとなる。 また例としてＤ＝３cm，ｈ＝0.05cm，Ｐ＝８，
Ns＝50rpm，Nm＝1000rpmの場合には、従来法
では2.1cm／secとなるのに対し、本発明では25.3
cm／secとなり、いずれの場合においても本発明
による現像剤の搬送速度は従来法と比較して非常
に有利であることがわかる。 本発明の第２の特長は、従来法と比較して、感
光体のプロセス速度を大にすることが可能となる
点である。一般に磁気ブラシ現像法では現像剤の
搬送速度が速くなれば画像濃度は高くなる。第１
の特長で比較説明したように、本発明による現像
剤の搬送速度は従来法に比較して大であるため、
高速に適用できる現像方法であることは明らかで
ある。 本発明の第３の特長は、現像ギヤツプを一定と
したとき、従来のいかなる方法に比較しても、現
像層の穂立ち高さ規制用の規制ブレードのギヤツ
プを大にすることが出来ることである。 現像ギヤツプを一定にしたとき、規制ブレード
を調節して、現像層と感光体との当りを最適にす
る必要がある。 エツジ効果がなく、原稿に忠実で鮮明な現像を
望む場合、現像ギヤツプを0.5mm以下にしなけれ
ばならない。従来法では現像ギヤツプを0.4〜0.5
mmとすると、ブレードギヤツプは0.20〜0.25mmに
設定しなければならない。現像剤が新鮮な初期状
態においては、上記設定条件で良画像を得ること
は可能であるが、多数枚のコピーをした後では現
像剤中に混入する紙粉，異物，現像剤のブロツキ
ング物によつて0.20〜0.25mmのブレードギヤツプ
では、ブレード，スリーブ間で混入粗大異物によ
り現像剤のつまりを生じる問題があつた。ここ
で、まず規制ブレードギヤツプと現像層の穂立ち
の高さの関係について説明する。第５図は実験に
用いた装置の概略図である。同図において、現像
スリーブ２の表面に現像剤を置き、現像スリーブ
２，マグネツトロール１の回転数や回転方向，規
制ブレード６と現像スリーブ２とのブレードギヤ
ツプd₁を変化させたとき、現像位置点ｅ上に形成
される高密度現像層４と低密度現像層５の穂立ち
の高さを測定した。この場合、第５図に示すラン
プ７の照明によつて、目盛付き顕微鏡８で現像層
の穂立ち高さを測定した。その測定結果を第６図
に示す。 第６図で、横軸はマグネツトロールと現像スリ
ーブの回転数の比を表わし、縦軸はブレードギヤ
ツプd₁を基準とした現像層４，５の穂立ちの高さ
を表わしている。 第６図から明らかなように、穂立ち高さはマグ
ネツトロールと現像スリーブの回転比によつて決
められる。 第６図に実線で示した線は非磁性材質のブレー
ドを使用した場合、点線で示した線は強磁性材質
のブレードを使用した場合の測定結果である。こ
こで、従来法における現像層４の穂立ち高さを線
A₁，A₂で、また、現像層５の穂立ち高さを線
B₁，B₂で表わしている。一方、本発明における
現像層４の穂立ち高さを線C₁，C₂で、また、現
像層５の穂立ち高さを線D₁，D₂で表わしている。 第６図から明らかなように、回転比による穂立
ち高さの変化はマグネツトロールと現像スリーブ
の相互の回転方向によつて全く異なる変化を示
す。従来例では穂立ち高さはブレードギヤツプよ
りも大きく、しかも回転比が大になると穂立ち高
さはさらに大となる。これに対して、本発明法で
は穂立ち高さは回転比の増大に伴つて減少する変
化を示す。このことから、第４図で説明したよう
に、ブレードギヤツプをd₁に設定したとき、第６
図の現像層４の変化を示す線から適性ギヤツプを
推察することができる。これは、適性ギヤツプが
現像層４と５の境界近くに存在するからである。 具体的に数値によつて、この関係を示すなら
ば、マグネツトロールと現像スリーブの回転比が
20で、ブレードギヤツプd₁＝0.5mmのときの適性
現像ギヤツプは、第６図に示す如く、従来法によ
る非磁性ブレードでは、ｆ点〜1.0mm，磁性ブレ
ードでは、ｇ点〜0.7mmとなるが、本発明によれ
ば、非磁性ブレードでは、ｈ点〜0.5mm，磁性ブ
レードでは、ｉ点0.3mmとなる。 すなわち、逆の見方をすれば、現像ギヤツプを
一定としたとき、従来のいかなる方法に比較して
も規制ブレードのギヤツプを最大にすることが可
能な現像方法であることがわかる。特に特開昭53
−125844号公報に記載の強磁性体製規制ブレード
と併用すれば、さらに著しい効果が得られる。 本発明の第４の特長は、現像したコピー画像が
非常に良好なことである。この理由の１つは、前
述したように本発明では現像剤の搬送速度が大で
あり、十分に現像がなされること、および現像剤
の搬送方向が一方向のみであるので規制ブレード
で一定化され、現像点における現像層の厚さは常
に一定していることにあるように考えられる。こ
れに対して従来法は、現像剤の搬送速度が遅い
上、現像剤の搬送方向が両方向であるので規制ブ
レードのみでは一定化できる。現像点における現
像層の厚さは不安定である。 従来法と比較して画像面で優れている点は、か
ぶりが少ないこと、ガンマ値が小さいこと、中間
調再現性が良いこと、ソリツド画像四辺のエツジ
の切れ具合が良好な上、キヤリヤ付着が少ないこ
となどである。 キヤリヤ付着とは、感光体の静電潜像の画像部
分と非画像部の境界の電位コントラストの強い部
分にキヤリヤが付着する現像であり、コピー画質
が著しく損なわれる。通常の二成分現像剤のキヤ
リヤの場合は粒子が大きく、しかも鉄粉のように
密度が大きく磁化されやすいものであつたため、
トナー濃度が極端に低下した場合以外は、ほとん
ど問題にならなかつた。ところが、特開昭53−
33152号，特開昭53−33633号，特開昭57−10150
号の各公報に記載されているような、粒径が小さ
なキヤリヤを使用する系では、従来の現像法では
往々にしてキヤリヤ付着によつて画像が損なわれ
ることが多かつたが、本発明によつてこの問題は
完全に解決された。例えば、第７図に従来法と本
発明法によつて得られたコピー画像中のキヤリヤ
付着量の比較の一例を示す。縦軸は一定画像中に
付着するキヤリヤ粒子の数、横軸は直流現像バイ
アス値である。 第７図に示すようにキヤリヤ付着量は、現像バ
イアスに大きく依存する。低バイアスではキヤリ
ヤ付着は問題にはならない。しかし、感光体の残
留電位のため、低バイアスではかぶりの除去が困
難である。このかぶりは感光体の光特性によるも
のであるので、露光量を大としても、かぶりを完
全除去することはできない。かぶりを完全に除去
するためには、少なくとも100〜150V程度の現像
バイアスを印加する必要がある。 第７図の曲線Ｅは従来法、曲線Ｆは本発明法で
得られる画像中のキヤリヤ付着量である。従来法
では、80Vのバイアスが限界であり、かぶりは感
光ドラムの残留電位のばらつき、感光ドラムの光
疲労に対して敏感である安定してかぶりのない画
像を得ることは困難であつた。また、従来法で
は、かぶりを除去するためにやゝ露光を多い目に
設定する必要があるため、細線がとび気味になる
欠点があつたが、本発明法では、第７図の曲線Ｆ
に見るように、170〜180Vのバイアス印加が可能
であり、細線の鮮明度が良く、かぶりのない画像
を安定して得ることが可能となつた。 本発明の第５の特長は、現像器からの現像剤の
飛散が少ないことである。従来法ではスリーブ上
を逆方向に移動しようとする２つの現像層の流れ
のために、現像器からの現像剤の飛散が多かつた
が、本発明では現像剤の一方向のみに搬送される
ので現像器からの現像剤の飛散は少ない。 以上の説明から明らかなように、本発明は数々
のすぐれた特長を有するもので、特に静電転写型
の電子写真複写機に応用して多大の効果もたらす
ものである。 なお、マグネツトロールと現像スリーブを互い
に逆方向に回転させることは抵抗力が生じて現像
スリーブに生じる渦電流による発熱が無視できな
いのではと想像されるが、しかし、これは、感覚
的に感じとられる心配事であり、実験して見る
と、長期間の複写実験においてなんら問題がない
ことが確認できた。 反対に、現像スリーブとマグネツトロールを同
方向に回転させると、現像スリーブ上の現像剤の
搬送の流れを正，逆方向にすることが却つて不自
然であると見做すことができた。 なお、本発明において現像剤の搬送方向と感光
体の回転方向は順方向でも逆方向でも良好な現像
を行なうことができることはもちろんである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 磁性成分を有する現像剤を、回転可能なマグ
   ネツトロールを内蔵した回転可能な非磁性体製の
   現像スリーブの表面に磁力によつて付着せしめ、
   前記現像剤によつて形成される磁気ブラシによつ
   て、感光体に形成された静電潜像を現像するに際
   して、前記マグネツトロールの回転方向と現像ス
   リーブの回転方向を異ならせ、かつ、前記現像ス
   リーブ上の現像層の穂立ち高さを規制するために
   現像スリーブの近傍に設けた磁性体よりなる規制
   ブレードと前記現像スリーブとの間隙をd₁、前記
   現像スリーブと感光体との間隙d₂としたとき、d₁
   ≧d₂となるように設定し、現像剤密度の大きい現
   像層の穂立ち高さがほゞd₂となるように、マグネ
   ツトロールと現像スリーブの回転比を設定するこ
   とを特徴とする現像方法。 ２ 磁性成分を有する現像剤として、キヤリヤと
   トナーより成る現像剤を使用することを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載の現像方法。