JPH04336563A - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、潜像担持体上に形成さ
れた潜像を現像する現像装置、特に現像剤担持体上に現
像剤の薄層を形成して現像剤の搬送を行う現像装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来の現像装置は、特開昭５８−１００
８６７に開示されるように、現像剤担持体を弾性を有す
る部材で構成し、弾性ブレードで規制された薄層のトナ
ー層を該現像剤担持体上に形成し、潜像担持体に圧接し
て潜像担持体上の静電潜像を現像し顕像化する、いわゆ
る圧接現像を行うものであった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
従来技術で現像剤担持体上にトナー薄層を形成し、潜像
担持体までトナーを保持搬送して圧接現像を行ったとこ
ろ、現像剤担持体のシャフトが潜像担持体との付勢力に
よりたわむため、現像剤担持体の潜像担持体に対する圧
接圧力及び現像ニップ幅が軸方向について不均一なもの
となり、従って全面ソリッドの画像を形成したところ、
現像剤担持体のシャフトの両端を支持する軸受に近い部
分とシャフトの略中央部分で形成された画像濃度が異な
り良好な印字画像が得られないという問題点を有してい
た。

【０００４】そこで本発明はこのような問題点を解決す
るもので、その目的とするところは画像形成領域全幅に
渡って濃度ムラの無い印字が可能な現像装置を提供する
ところにある。更に他の目的は、磁性トナーを現像する
のに好適な現像装置を提供するところにある。更に他の
目的は、トナー残量によらず画像濃度が安定した印字を
行うことが可能な現像装置を提供するところにある。更
に他の目的は、印字履歴による濃度ムラが少なく高画質
の画像を形成可能な現像装置を提供するところにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の現像装置は、現
像剤担持体上に現像剤の薄層を形成し、潜像担持体上に
形成された潜像を現像剤により現像する現像装置におい
て、現像剤担持体上に形成する現像剤の層厚を現像剤担
持体の軸方向について変化させたことを特徴とする。

【０００６】また、本発明の現像装置は、現像剤担持体
上に形成する現像剤の層厚が、現像剤担持体の端部近傍
に比較して略中央部分で厚くなるようにしたことを特徴
とする。

【０００７】さらに、本発明の現像装置は、現像剤担持
体が磁性薄層を有し、磁性薄層が微小ピッチで形成され
た磁極を有し、磁極が現像剤担持体の一部分のみに形成
されていることを特徴とする。

【０００８】さらに、本発明の現像装置は、現像剤担持
体が磁性薄層を有し、磁性薄層に形成された磁極から発
生する漏洩磁束密度分布が現像剤担持体の軸方向につい
て変化するように着磁を施したことを特徴とする。

【０００９】

【作用】本発明の上記の構成によれば、現像剤担持体上
にトナー薄層を形成して圧接現像を行う際に、圧接力に
よる現像剤担持体のシャフトのたわみや弾性層の不均一
な変形に起因する圧接圧力の変動要因が生じても、現像
剤担持体上のトナー層厚を圧接圧力が一定となるように
設定すれば、画像領域全幅に渡って濃度ムラの少ない印
字画像を形成することが可能になる。

【００１０】また、本発明の上記の構成によれば、現像
剤担持体の一部分のみに磁極を形成することにより磁性
トナーの層厚を正確に制御できるので、現像剤担持体の
潜像担持体への圧接圧力を容易に一定にすることが可能
となり、画像領域全幅に渡って濃度ムラの少ない印字を
形成できるほか、ホッパ内の磁性トナー残量によらず安
定した画像濃度を維持することが可能になる。

【００１１】以下、実施例により本発明を詳細に説明す
る。

【００１２】

【実施例】

（実施例１）図１は本発明の実施例に於ける現像剤担持
体の断面概観図であって、弾性ブレードにより規制され
た薄層のトナー層８を現像剤担持体９の外周表面に保持
し、潜像担持体１との対向位置まで搬送し現像するもの
で、現像剤担持体９はシャフトを支持する軸受１７に加
えられた力により潜像担持体１に付勢され圧接現像が行
われている。図１（ａ）に於いて現像剤担持体９上に形
成されたトナー層８の層厚は、現像剤担持体の略中央部
分で最も厚く現像剤担持体の端部に近づく程薄くなるよ
うに形成されている。これは、圧接現像行う場合に現像
剤担持体を潜像担持体に付勢すれば、付勢力によるシャ
フト１０のたわみや弾性層の不均一な変形等によって現
像剤担持体の軸方向に圧接圧力のバラツキを生じるが、
現像剤担持体上に形成するトナー層の層厚を圧接圧力の
低い部分では厚くし、圧接圧力の高い部分では薄くする
ことにより圧接圧力が現像剤担持体の軸方向についてほ
ぼ一定となり、画像形成領域全幅に渡って濃度ムラの少
ない印字を可能としている。

【００１３】図１（ｂ）は、図１（ａ）の現像剤担持体
９を潜像担持体１に圧接し現像しているもので、シャフ
ト１０は潜像担持体との圧接力によりたわんでいるが、
潜像担持体上に形成されたトナー層厚がシャフト中央部
分で厚く軸受１７近傍で薄くなるように設定されている
ため、圧接力によりシャフトがたわんだ状態でも現像剤
担持体と潜像担持体が対向する部分においては圧接圧力
及び現像ニップ幅が画像形成幅全域について一定となり
、画像領域全幅に渡って濃度ムラの少ない印字を形成す
ることができる。

【００１４】図１において、シャフト１０はステンレス
やアルミ等の剛性の高い金属等が使用でき、外形はたわ
みを低減するために直径６〔ｍｍ〕以上が望ましい。ま
た、弾性層１１にはポリウレタン、フッソゴム、ＮＢＲ
、天然ゴム、シリコンゴム等がゴム、発泡体あるいは発
泡体の表面にスキン層を形成した形態で使用できる。 さらに、磁界発生層１２は、磁気記録材料や磁石材料と
して公知のものを用いることができ、より詳しくはＦｅ
、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｍｎのうち少なくとも一種類の元素を含
有する磁性材料、例えばγ−Ｆｅ２Ｏ３、Ｂａ−Ｆｅ等
が使用可能で樹脂に分散させて磁界発生層を形成すると
可撓性を向上することができ、膜厚は１００〔μｍ〕以
下望ましくは１０〔μｍ〕前後に薄膜化し、最小磁化反
転ピッチを１００〔μｍ〕以下にしてトナー搬送量の変
動を微小量に抑えて濃度変動を低減している。

【００１５】尚、図１においては圧接圧力が現像剤担持
体９の軸方向に変化する場合について説明したが、圧接
圧力の変動が現像剤担持体の周方向について発生する場
合においても上記と同様に、圧接圧力が低下する部分の
トナー層厚を増加することにより画像濃度の変動を低減
することが可能になる。また、図１に示されるような現
像剤担持体の層構成は最も簡略化したものであり、導電
層や絶縁層や保護層を付加して、それぞれ電極効果や絶
縁効果や耐摩効果を出すことができる。さらに、磁界発
生層と弾性層の間に無端状スリーブ等を配設して、弾性
層と磁界発生層の密着性の向上や磁界発生層の下地平滑
性を増して磁界発生層の仕上げ精度の向上を図ることが
できる。

【００１６】（実施例２）図２は本発明の他の実施例に
於ける現像剤担持体の断面概観図及び硬度分布の説明図
であって、図１と略同一機能、同一名称の部材には同一
番号を付して説明を省略する。図２（ａ）に於いて、現
像剤担持体９はシャフト１０の外周に弾性層１１を配設
したローラーであり、弾性層１１はシャフト１０の外周
に導電性のシリコンゴムを発泡させて一体成形したもの
で、表面にはスキン層２１を有し、セル密度はシャフト
外周及び弾性層の成形型近傍で高くなっている。また、
弾性層１１の硬度はアスカーＡ型硬度計（高分子計器株
式会社製）で３０度以下の低硬度にして、付勢力の現像
剤担持体端部への集中を弾性変形により解放し、シャフ
トのたわみを低減している。シャフト１０はステンレス
鋼などの剛体で形成した場合に於いても、１〔ｋｇ〕程
度の付勢荷重に対して数十〔μｍ〕のたわみを生じるた
め、シャフト最小径ｄを６〔ｍｍ〕以上にしている。図
２（ｂ）は図２（ａ）の現像剤担持体上に形成されたト
ナー層厚分布を示すもので、弾性部材中央から距離Ｘの
位置におけるトナー層厚Ｔｘは次式により示されるなだ
らかな分布を有している。

【００１７】

【数１】Ｔｘ＝Ｃ〔１−（２Ｘ／Ｌ）２〕＋ＴｂＴｘ：
Ｘ点のトナー層厚　　　　　　　　，　　Ｔｂ：最小ト
ナー層厚 Ｃ　　：最大トナー層厚差　　　　　　　　，　　Ｘ　
　：弾性部材中央からの位置 Ｌ　　：弾性部材の長さ 上式に於いて、最小トナー層厚Ｔｂはトナー粒径の９〔
μｍ〕程度が望ましく、最大トナー層厚差Ｃはシャフト
のたわみ量と弾性層の弾性変形量に応じて現像ニップ幅
が一定になるように設定するもので、ここでは２０〔μ
ｍ〕としている。トナー層厚に分布を付与する手段とし
ては、トナーの搬送量を規制する弾性ブレードの規制圧
力に分布を持たせたり、サンドブラスト等でブレードの
表面状態を部分的に変化させたり、弾性層の硬度が現像
剤担持体中央部で低くなるように硬度分布を付与するな
ど、ブレードあるいは弾性層の硬度、表面状態、形状等
を変化させることにより行っている。図２に示す現像剤
担持体９を用いて圧接現像を行えば、現像剤担持体を潜
像担持体に付勢する際に付勢力によるシャフトのたわみ
で現像剤担持体の軸方向に圧接圧力のバラツキを生じて
も、潜像担持体上に形成されたトナー層厚がシャフト中
央部分で厚く軸受１７近傍で薄くなるように設定されて
いるため、現像剤担持体と潜像担持体が対向する部分に
おいては圧接圧力がほぼ２〔ｇ／ｍｍ２〕、現像ニップ
幅がほぼ２〔ｍｍ〕と画像形成領域全幅ついて一定とな
り、濃度ムラの少ない印字を形成することができた。

【００１８】尚、トナー層８の層厚を与える式として２
次式を示したが、これに限定されるものではなく４次式
やサイン関数等様々な数学式が適用可能であり、またト
ナー層厚が階段状に変化する等の定式化の困難な分布で
もよい。

【００１９】（実施例３）図３は本発明の他の実施例に
おける現像剤担持体の概観図であって、図１と略同一名
称同一機能の部材には同一番号を付して説明を省略する
。図３に於いて、磁界発生層１２は１００〔μｍ〕ピッ
チで現像剤担持体の周方向に分割着磁されており、着磁
は圧接現像を行った際に現像剤担持体のシャフト１０の
たわみ量が大きくなる現像剤担持体の中央部のみに施さ
れており、着磁が施されていない現像剤担持体の端部近
傍に対して着磁が施された領域の磁性トナー層厚は磁気
吸引力により３０〔μｍ〕程度厚いため、圧接現像を行
った際に現像剤担持体のシャフトが付勢力でたわんでも
、現像剤担持体と潜像担持体が対向する部分においては
圧接圧力及び現像ニップ幅が画像形成幅全域について一
定となり、画像領域全幅に渡って濃度ムラの少ない印字
が行える。

【００２０】図３に於ける磁界発生層１２への着磁方法
としては、現像剤担持体９が弾性変形可能であるため、
磁気ヘッドを現像剤担持体表面に圧接して、ヘッドギャ
ップに交番磁界を発生させた状態で現像剤担持体を回転
させながら磁気ヘッドを現像剤担持体の軸方向に走査し
て、周方向に磁化方向を持つ微小ピッチの着磁を現像剤
担持体の略中央部分にスパイラル状に施している。

【００２１】尚、図３に於いて、現像剤担持体の中央部
のみに磁極を形成する方法としては、弾性層表面に薄層
の磁界発生層を一様に形成した後中央部のみ着磁を施す
ほか、磁界発生層全体に着磁を施した後端部を消磁した
り、現像剤担持体の中央部のみに磁界発生層を配設して
着磁を施す等してもよい。

【００２２】（実施例４）図４は本発明の他の実施例に
於ける現像剤担持体上の漏洩磁束密度分布の説明図であ
って、弾性層の外周に薄層の磁界発生層を一様に形成し
た後現像剤担持体の周方向に微小ピッチの着磁を施して
、磁極から発生する最大漏洩磁束密度を現像剤担持体の
軸方向について測定したものである。磁極の形成には磁
気ヘッドを磁界発生層に圧接した状態で交番磁界を発生
させながら磁気ヘッドと磁界発生層を相対移動させなが
ら行うが、ヘッドギャップに発生させる交番磁界の強さ
を現像剤担持体の軸方向の位置に応じて変化させながら
着磁を施しており、その結果周方向については略均一な
漏洩磁束密度分布でかつ軸方向には現像剤担持体の中央
部で最も大きな漏洩磁束密度を持つような着磁状態が得
られている。従って、漏洩磁束密度の小さい現像剤担持
体の端部に対して漏洩磁束密度の大きい中央部では磁性
トナーの磁気吸引力が強く働くのでトナー層厚を厚くで
きるため、圧接現像を行った際に現像剤担持体のシャフ
ト中央部がたわんでも、現像剤担持体と潜像担持体が対
向する部分においては圧接圧力及び現像ニップ幅が画像
形成幅全域について一様となり、画像領域全幅に渡って
濃度ムラの少ない印字が行える。また、現像剤担持体か
らの最大漏洩磁束密度を１００〔Ｇａｕｓｓ〕以下とす
れば、磁極からの漏洩磁束により磁性トナーを現像剤担
持体に保持し搬送性能を向上することが出来るが、現像
領域に於いては該磁気拘束力が磁性トナーの受けるクー
ロン力に比較して小さいため磁気拘束力を無視すること
ができ、現像領域全幅に渡って現像特性の一様な印字が
安定して行える。

【００２３】（実施例５）図５は本発明の他の実施例に
おけるトナー担持体を使用した画像形成装置の断面概略
図であって、潜像担持体１は、導電性の支持部２の上に
有機または無機の光導電性を有する感光層３を塗膜した
ものであって、感光層３をコロナ帯電器や帯電ローラー
等の帯電器４を用いて帯電した後に、レーザーやＬＥＤ
等の光源から出た光を結像光学系６を通して感光層３に
画像に応じて選択的に光照射して電位コントラストを得
て静電潜像を形成する。一方、現像装置７は磁性のトナ
ー８を搬送し現像するものであって、トナー８を搬送す
る現像剤担持体９は、シャフト１０の外周に弾性層１１
及び磁界発生層１２をそれぞれ同心円状に配設したもの
で、磁界発生層１２の外周の漏洩磁束により磁性のトナ
ー８をトナー担持体９上に直接保持し、非磁性または磁
性の金属や樹脂で構成される板状のブレード１３で適量
に規制した状態でトナー担持体９を回転させて薄層のト
ナー８を搬送するものである。トナー層８の層厚は現像
剤担持体の略中央部分で３０〔μｍ〕で、端部では１０
〔μｍ〕になるように分布をもたせて薄層形成されてい
る。トナー担持体９は潜像担持体１に所定の圧力で圧接
されており、現像剤担持体９上のトナー８が圧接部に搬
送されると、潜像担持体１の電位コントラスト及び現像
バイアス印加手段１４による現像電界に応じて帯電した
トナー８が潜像担持体１に付着し静電潜像が顕像化され
る。さらに、コロナ帯電器や転写ローラー等の転写器１
５を用いて記録紙１６上にトナーによる像を転写し、熱
や圧力を用いてトナーを記録紙上に定着し所望の画像を
記録紙上に得るものである。

【００２４】図５に示されるような画像形成装置を用い
て、６００〔ＤＰＩ〕のライン画像及び文字画像及びソ
リッド画像を１００００枚にわたり連続形成したところ
、６００〔ＤＰＩ〕のライン画像が線太りすることなく
安定して形成され、画像端部の尾引きや地カブリがなく
、ＯＤ値１．４以上の高濃度なソリッド画像を濃度ムラ
なく安定して形成することができ、記録紙上に地カブリ
がないのはもちろん潜像担持体上にも地カブリがなく廃
トナー量を大幅に低減することができた。また、トナー
層厚を現像剤担持体の略中央部分で厚く端部程薄くなる
ように分布を持たせて形成しているため、圧接現像を行
った際に現像剤担持体のシャフトが付勢力でたわんでも
、現像剤担持体と潜像担持体が対向する部分においては
圧接圧力及び現像ニップ幅が画像形成幅全域について一
定となり、画像領域全幅に渡って濃度ムラの少ない印字
が行える。さらに、磁界発生層１２の発生する磁気力に
より磁性トナー８を効果的に保持することが出来るため
、現像装置内のトナー残量が５０〔ｇ〕以下の少ない状
態でも安定的なトナー搬送が行われ、経時的な濃度変動
が少ない画像を得ることができた。

【００２５】尚、図５において、矢印はそれぞれの部材
の回転方向を示す。また、本発明の現像剤担持体に好適
なトナーとしては、一成分磁性トナーとして公知のすべ
てのトナーを使用することができるほか、非磁性トナー
と微量の磁性粒子を混合した１．５成分系トナー等も使
用することができる。

【００２６】（比較例１）図６は従来の現像装置に於け
る現像剤担持体の断面概観図であって、シャフト１０の
外周に弾性層１１及び周方向に微小ピッチで分割着磁さ
れた磁界発生層１２がそれぞれ同心円状に配設されてお
り、磁界発生層の外周の漏洩磁束により磁性のトナー８
を現像剤担持体９の外周表面に保持し、潜像担持体１と
の対向位置まで搬送し現像するもので、現像剤担持体９
はシャフトを支持する軸受１７に加えられた力により潜
像担持体１に付勢され圧接現像が行われている。シャフ
ト１０は現像剤担持体に加えられた付勢力のためにシャ
フト１０を支持する軸受１７を支点としてたわんでおり
、たわみの最も大きくなるシャフトの略中央部分では潜
像担持体との良好な圧接状態が保てずまた現像ニップ幅
も減少してしまうため画像濃度が薄くなってしまう。 そこで、画像中央部の濃度を十分にするために現像剤担
持体に加える付勢力を増すと画像の両端で地カブリが発
生しやすくなり十分な画像品質を得ることができなかっ
た。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、現
像剤担持体上に形成するトナー層の層厚を現像剤担持体
と潜像担持体の圧接圧力が画像形成領域全幅に渡って一
定となるように設定することにより、潜像担持体へのト
ナーの圧接圧力や現像ニップ幅が一定とできるので、濃
度変動の少ない画像を安定して形成することが可能にな
る。

【００２８】また本発明によれば、現像剤担持体に着磁
を施すことによりトナー層厚の制御が精度よく所望の領
域に行えるので、現像剤担持体と潜像担持体の圧接圧力
の分布に応じてトナー層厚に変化を持たせ、両者の圧接
圧力を一定にすることができる。

【００２９】さらに、磁界発生層からの漏洩磁束密度を
１００〔Ｇａｕｓｓ〕以下とすれば、磁気力により磁性
トナーを現像剤担持体上に保持することができるのでト
ナー搬送性能が大きく改善され、かつ現像領域において
は磁気拘束力がトナーの受ける現像力に比べて無視でき
る程小さくできるので、着磁により現像特性を劣化させ
ることなく搬送性能を向上して高速の印字にも対応させ
ることが可能になる。

【００３０】従って、本発明は現像剤担持体と潜像担持
体の圧接圧力及び現像ニップ幅が現像剤担持体の軸方向
について略均一になり、画像形成領域全幅に渡って濃度
ムラの少ない画像が形成できるというすぐれた効果を有
する。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明の実施例に於ける現像剤担持体の
断面概観図。

【図２】図２は本発明の他の実施例に於ける現像剤担持
体の断面概観図。

【図３】図３は本発明の他の実施例における現像剤担持
体の概観図。

【図４】図４は本発明の他の実施例に於ける現像剤担持
体上の漏洩磁束密度分布の説明図。

【図５】図５は本発明の他の実施例におけるトナー担持
体を使用した画像形成装置の断面概略図。

【図６】図６は従来の現像装置に於ける現像剤担持体の
断面概観図。

【符号の説明】

１　　潜像担持体 ８　　トナー ９　　現像剤担持体 １０　　シャフト １１　　弾性層 １２　　磁界発生層

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　現像剤担持体上に現像剤の薄層を形成
   し、潜像担持体上に形成された潜像を前記現像剤により
   現像する現像装置において、前記現像剤担持体上に形成
   する現像剤の層厚を現像剤担持体の軸方向について変化
   させたことを特徴とする現像装置。
2. 【請求項２】　　前記現像剤担持体上に形成する現像剤
   の層厚が、前記現像剤担持体の端部近傍に比較して略中
   央部分で厚くなるようにしたことを特徴とする請求項１
   記載の現像装置。
3. 【請求項３】　　前記現像剤担持体が磁性薄層を有し、
   前記磁性薄層が微小ピッチで形成された磁極を有し、前
   記磁極が前記現像剤担持体の一部分のみに形成されてい
   ることを特徴とする請求項１もしくは請求項２記載の現
   像装置。
4. 【請求項４】　　前記現像剤担持体が磁性薄層を有し、
   前記磁性薄層に形成された磁極から発生する漏洩磁束密
   度分布が現像剤担持体の軸方向について変化するように
   着磁を施したことを特徴とする請求項１もしくは請求項
   ２もしくは請求項３記載の現像装置。