JPH0332790B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、磁性現像剤現像装置に関する。磁性
トナー等の磁性現像剤を用いて、感光ドラム等の
潜像担体の潜像を現像する装置は公知である。

従来、感光ドラム上の静電潜像を磁性トナーで
現像する現像装置では、現像スリーブとマグネツ
トロールの一方もしくは双方を回転させることに
よつて、磁性トナーを層状に現像領域へ搬送す
る。そして、所望の磁性トナー層の厚さで現像す
るためには、トナーホツパ等の磁性現像剤容器の
開口部にはドクタブレードが設けられ、トナー層
の厚さに対応して、現像スリーブ表面との間隔を
0.2mm〜0.5mm程度に設定し、トナー層の層さを規
制している。

しかし、トナーの流れをせきとめる構成である
ため、トナーに大きな圧力がかかり、トナーの塊
集が発生し易く、この塊集がドクターブレード部
に詰つて、均一な厚さのトナー層を安定に形成す
ることが妨げられることがある。この現像はブロ
ツキングと呼ばれている。ブロツキングを防止す
る目的でホツパと現像スリーブを分離した構成と
し、現像スリーブ上のトナー量を検出し、ホツパ
ーより現像スリーブ上へトナーを搬送する手段を
前記検出信号により制御する方式が提案されてい
る。しかし、実用上この方式はトナー量検出精度
が悪く、搬送手段が複雑な構成となる欠点を有す
る。

本発明の目的は、このようなブロツキングの問
題を解決することにあり、これを、非磁性の現像
スリーブの回転軸方向に沿つて現像スリーブの表
面に当接もしくは近接してストツパを現像領域の
上流に設けることによつて、搬送領域すなわち磁
性現像剤層形成領域を規制し、且つ、現像スリー
ブとマグネツトロールとを共に、潜像担体の潜像
を現像する領域から、磁性現像剤容器と現像スリ
ーブとで形成される開口部へ向けて回転させ、磁
性現像剤層の所望の厚さに応じて現像スリーブと
マグネツトロールとの回転数を設定することによ
つて達成したものである。

本発明においては、現像スリーブに拘束されて
開口部へ向かう磁性現像剤とマグネツトロールに
よつてストツパへ向かう磁性現像剤とがあり、両
者の回転数によつて磁性現像剤層の厚さが決定さ
れるものであり、従つて開口部は主に磁性現像剤
の供給のために存在し、そのため、磁性現像剤層
の所望の厚さに比べて十分大きな間隙を持つもの
でよく、逆に、磁性現像剤層の所望の厚さよりも
小さい間隙に設定しておいても、現像スリーブに
拘束されて動く磁性現像剤は搬送領域から磁性現
像剤容器へ入る方向であるため、磁性現像剤へか
かる圧力は小さく塊集は発生しにくい。また、現
像剤の搬送領域が、現像領域を間に含んで前記開
口部とストツパとの間の限定された領域に規制さ
れるため、現像剤の飛散及び現像剤へのゴミの混
入が少ない。次に実施例を用いて説明する。

第１図は本発明の実施例を示す側断面図であ
り、１は静電潜像を担持し且つ回転する感光ドラ
ム、２はトナーホツパ、２ａはその開口部の側
板、３は磁性材とプラスチツクとを主成分とする
磁性トナー、４はゴム板の（あるいは金属板をス
ポンジゴムで被覆した）ホツパ側板、５は感光ド
ラム１の現像領域から開口部に向う方向に回転す
る非磁性の金属の現像スリーブ、６は現像スリー
ブ５内にあつてＳ極とＮ極とが交互に配置された
ものであつて現像スリーブと同一方向に回転する
マグネツトロール、７は現像スリーブの回転軸方
向に沿つて現像スリーブの表面に当接もしくは近
接して設けられ、磁性トナーの搬送領域を規制す
るものであり、当接する場合はゴム材で構成され
たものを用い、微小間隔で近接する場合は金属で
構成されたものを用いるものである。

又、ホツパ側板４は現像スリーブ５の表面に当
接しており、トナーホツパ２内の磁性トナー３が
現像スリーブの回転に伴なつてトナーホツパ２の
外へ漏れることを防止している。

又、開口部の側板２ａは、現像スリーブ５の表
面と適当な間隔をもつて現像スリーブ５の回転軸
方向に沿つて設けられ、その間隔をトナーホツパ
の開口部とする。その開口部は後に説明する如く
磁性トナー３の厚さを規制するドクタブレードの
作用を有せず、磁性トナー３がトナーホツパ２外
へ搬送される出入口となる機能をもつ。よつて開
口部間隔は0.2mm〜２mm程度の適当な値に決めら
れうる。

次に現像スリーブ５とマグネツトロール６の回
転方向と磁性トナー３の搬送方向について説明す
る。

現像スリーブ５は矢印ａ方向へ回転する。つま
り、トナーをホツパ２内へ引き戻す搬送を行う。
マグネツトロール６は矢印ｂ方向へつまり現像ス
リーブ５と同方向へ回転する。マグネツトロール
６の回転に伴なつて磁力線の略回転が発生し、磁
性トナー３はマグネツトロール６の回転方向と逆
の方向へ搬送される。つまりマグネツトロール６
による搬送方向はトナーホツパ２から搬出する方
向であり、現像スリーブ５による搬送方向と相対
する方向である。

次に具体的な数値で説明する。飽和磁化
52emu／ｇの粒径10〜20μｍの磁性トナーを使い、
直径37mmの現像スリーブと16極600ガウスの磁束
密度を有するマグネツトロールで現像スリーブ回
転数60rpm、マグネツトロール回転数1800rpmで
回転したとき、トナー高さ0.4mmを安定して得る
ことができた。

第２図は、本発明における磁性トナー層の厚さ
を、現像スリーブ回転数及びマグネツトロール回
転数との関係で説明する図である。

測定に使用した現像スリーブ５は直径37mm、長
さ300mmであり、マグネツトロール６はスリーブ
表面で各極の最高値が600ガウスの磁束密度を有
する12極構成である。使用した磁性トナー３は粒
度分布10〜20μｍ、飽和磁化60emu／ｇである。
トナー厚さの測定にはチエンマー社製光学微小変
位計を使用した。後に詳しく説明するが、マグネ
ツトロール６の極上では磁性トナーで形成された
連鎖が磁力線に沿つて立ち上がるため、トナー層
は山部となり逆に極の間では磁性トナー連鎖が倒
れ谷部となる。

第２図ではトナー厚さは谷部を測定したもので
あり、Ａ，Ｂの２曲線はマグネツトロール回転数
を1000rpmと1500rpmで固定し、スリーブ回転数
を変動させたときのトナー厚さの関係を示す。

測定の結果、次の事柄が判明した。

(A) マグネツトロール回転数を固定した場合、ト
ナー厚さはスリーブ回転数が増加すると略反比
例の関係で減少し、さらに増加すると最終的に
は磁性トナー３はトナーホツパ２内へ全て回収
されてトナーホツパ２の外には磁性トナー３は
存在しなかつた。

(B) トナー厚さはマグネツトロール回転数とスリ
ーブ回転数によつて決まり、再現性と長時間の
安定が確認できた。

さらに実験によつて次の事柄が判明した。

(C) トナーホツパ２内の磁性トナー３の量を増減
してもトナー高さは変動しなかつた。

(D) 搬送中の磁性トナー３を現像スリーブ５上か
ら外部へ取り去つても、トナー高さは一度減少
するが、すみやかにトナーホツパ２から磁性ト
ナー３が供給されて元のトナー厚さに戻つた。

(E) トナー厚さはトナーホツパ２の出口近傍から
ストツパ７の近傍まで均一の高さが形成され
た。

(F) 他の市販品の磁性トナー（飽和磁化52emu／
ｇ、粒度分布10〜20μｍ）に変更した場合も先
の第２図の測定値とほぼ同一の測定結果を得
た。

次に第３図を用いて本発明の搬送作用について
説明する。第３図は説明の簡略化のため、直線的
に展開して示している。

本発明者等は、本発明のトナー搬送の状態を観
測したところ、トナー層の下層は主として現像ス
リーブ５の回転に依存する搬送（以下、該搬送を
スリーブ搬送という）に、上層は主としてマグネ
ツトロール６の回転に依存する搬送（以下、該搬
送をマグネツトロール搬送という）に分離してい
た。一般に知られている如く、スリーブ搬送は現
像スリーブ５の回転方向と速度が等しい。スリー
ブ搬送の拘束力はマグネツトロール６への磁気吸
引力の現像スリーブ面に垂直な成分に対応する摩
擦力と解釈される。該拘束力は現像スリーブ５表
面と磁性トナー３の間、及び磁性トナー３の間に
も作用するから、スリーブ搬送の能力は高く、十
分に厚い磁性トナー層を搬送できる。第３図では
現像スリーブ回転方向が矢印ａ方向であり、スリ
ーブ搬送方向は矢印ｃ方向となる。これに対して
マグネツトロール搬送は、一般に知られる如く磁
力線の略回転に伴なつた磁性トナーの連鎖の自転
運動であり、搬送速度はマグネツトロールの極数
とマグネツトロールの回転数及び磁性トナーの連
鎖の長さの三者の積とおおよそ等しいと説明され
うる。マグネツトロール搬送の搬送方向は先に説
明した如く第３図でマグネツトロールの回転方向
が矢印ｂ方向であるから、その反対方向であつて
矢印ｄで示される。マグネツトロール搬送に拘束
されるトナー厚さ、つまり上述した磁性トナーの
連鎖の長さは磁性トナーの磁気特性とマグネツト
ロールの磁束密度で決まると解釈される。

一般にマグネツトロール搬送に拘束される磁性
トナーの厚さは小さい。

第３図で本発明の磁性トナーの搬送状態を具体
的に説明すると、マグネツトロール搬送に拘束さ
れた磁性トナーはスリーブ搬送速度よりマグネツ
トロール搬送速度がわずかながら大であるためス
リーブ搬送に拘束されるトナー層の上を両者の差
の速度で矢印ｄ方向へ進む。次にトナーストツパ
７に衝き当たると、当然マグネツトロール搬送は
速度が落ち、その結果スリーブ搬送速度より小と
なる。このためマグネツトロール搬送に拘束され
ていた磁性トナーはスリーブ搬送に拘束される。
よつて下層をｃ方向へ搬送される。

次に、ホツパ側板４によつてトナー溜りがトナ
ーホツパ２内に発生しているからｃ方向へ進んだ
磁性トナーはトナー溜りに吸収される。あるいは
再びマグネツトロール搬送に拘束されて矢印ｄ方
向へ搬送される。以上、説明した如くに磁性トナ
ー３は連続に搬送されるからそのときのトナー厚
さはマグネツトロール搬送に拘束されるトナー厚
さと両搬送速度、つまりマグネツトロール搬送速
度とスリーブ搬送速度で決まることになる。

換言すればマグネツトロール搬送で搬出された
磁性トナーはスリーブ搬送で回収される。一方、
スリーブ搬送の拘束力が十分に高いために磁性ト
ナー３はスリーブ搬送を停止するホツパ側板４に
よつてトナー溜りを形成する。これを数式的に説
明すると、マグネツトロール搬送に拘束されるト
ナー厚さをl_n、トナー層全体の厚さをｌとする。
よつてスリーブ搬送に拘束されるトナー厚さは
（ｌ−l_n）となる。さらにマグネツトロール搬送
速度をv_n、スリーブ搬送速度をv_sとすると次式が
成立する。

l_n（v_n−v_s）＝（ｌ−l_n）v_s 左辺はマグネツトロール搬送による搬送量を示
し、右辺はスリーブ搬送による搬送量である。

上式を変形すると容易に次式となる。

ｌ＝l_n（v_n／v_s） この式はトナー層の高さｌはマグネツトロール
搬送に拘束されるトナー厚さl_nが一定のときマグ
ネツトロール搬送速度とスリーブ搬送速度の比で
決まることを示す。これは第２図で説明した本発
明者等の実験で求めた傾向と一致している。ただ
し、実験で判明した結果ではマグネツトロール搬
送に拘束されるトナー厚さl_nはマグネツトロール
搬送速度l_nの変数になることを注意する必要があ
る。磁性トナーによる現像では感光ドラム１と現
像スリーブ５との間隙に対してトナー層の厚さを
適当にとることは現像画像の品質、濃度にとつて
重要である。本発明では磁性トナーの磁気特性や
マグネツトロールの磁束密度は現像特性に大きな
影響をもつ要因であり、容易に変更できないので
固定しておき、マグネツトロール回転数とスリー
ブ回転数を適当に選ぶことによつて所望のトナー
層の厚さを決めることができる。

次に本発明ではトナーホツパの開口部の間隙は
トナー層の高さを決める要因とはならないことは
上記の搬送の説明で明らかであるが、本発明者等
は開口部の間隙が所望のトナー層の厚さより狭い
場合でも、開口部からマグネツトロール搬送によ
る搬出が発生し、開口部の間隙が十分に広い場合
と同じトナー厚さを形成し、長時間の現像を行な
つてもトナー補給に問題のないことを確認した。
ホツパ２の側板２ａによる開口部を0.2mm程度に
設置しても長時間安定した現像が行なえた。これ
はマグネツトロール搬送力は弱く、この流れをせ
き止める如く障害物が存在してもトナー塊集が発
生しないためと解釈できる。これは、トナーホツ
パへゴミが混入し易い環境で使用する場合には有
利となる。もちろん、開口部間隔が極端に狭くな
つた場合は、マグネツトロール搬送による搬送は
停止される。これはマグネツトロール搬送速度が
磁性トナーの連鎖に比例するため微小間隙によつ
て磁性トナーの連鎖が短くなり、マグネツトロー
ル搬送速度が低下する。この結果スリーブ搬送速
度より小さくなつたときこの微小間隙を通過でき
ないと説明される。

実験では、この間隔は0.1mm程度であつた。こ
のことは又、ストツパ７を現像スリーブ５の表面
に必ずしも当接させる必要がないことを説明し得
る根拠でもあり、両者の間に0.1mm程度以下の間
隔で近接させておくことにより、磁性トナーがス
トツパ７から外へ漏れないようにすることができ
る。

なお、以上の説明では、磁性トナーを使用した
場合について説明したが、他の磁性現像剤、例え
ば、非磁性トナーと鉄粉キヤリヤとの混合剤、磁
性トナーとキヤリヤとの混合剤、あるいは非磁性
トナーと磁性トナーとの混合剤を用いる、磁性現
像剤現像装置に適用し得る。

また、ストツパ７とホツパ側板４とを設けた例
で説明したが、両者を兼用させて、ホツパ側板４
の外壁にストツパの機能を持たせるか、又はホツ
パが現像スリーブを大きく取りまくようにして、
ストツパ７にホツパ側板４の機能を持たせてもよ
い。

以上の説明から明らかなように、本発明では磁
性現像剤の搬送領域を開口部とストツパとの間に
規制し、現像スリーブ搬送とマグネツト搬送との
均衡によつて所望の現像剤厚さを設定しているた
め、大きな圧力を受けずに現像剤を搬出でき、塊
集発生を防止し得る効果を有する。また本発明で
はストツパの位置により現像剤の搬送領域を規制
しているため現像領域からみて現像スリーブ及び
マグネツトロールの回転方向上流側に設けたスト
ツパの位置を現像領域側へ近づけることにより前
記搬送領域をせばめ、現像剤の飛散や現像剤への
ゴミ混入を防止する効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す側断面図、第
２図は、本発明におけるトナー厚さと回転数との
関係を示す説明図、第３図は本発明における搬送
作用を説明するために示した展開図である。 １…感光ドラム、２…トナーホツパ、２ａ…開
口部のホツパ側板、３…磁性トナー、４…当接部
のホツパ側板、５…現像スリーブ、６…マグネツ
トロール、７…ストツパ、ａ…現像スリーブ回転
方向、ｂ…マグネツトロール回転方向。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 現像スリーブとこの現像スリーブに内蔵され
   たマグネツトロールとを、共に潜像担体の潜像の
   現像領域から現像剤容器に向かう方向に回転さ
   せ、前記現像スリーブと前記マグネツトロールの
   各々の回転数を、前記現像領域における現像剤層
   の所望の厚さに応じて設定する磁性現像剤現像装
   置であつて、 前記現像剤容器の外側でかつ前記現像領域から
   みて、現像スリーブ及びマグネツトロールの回転
   方向上流側の位置に磁性現像剤の搬送を規制する
   部材を現像スリーブの表面に当接または近接して
   設け、 前記回転方向下流側の位置に、現像剤を現像剤
   容器外へ供給する開口部を設けたことを特徴とす
   る磁性現像剤現像装置。