JPH0465379B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 発明が属する技術分野 本発明は電子複写の分野、とくに静電画像を現
像するための磁気ブラシ装置とに関する。

従来技術及びその問題点 同じ出願人に譲渡された米国特許第4473029号
において、磁気ブラシ塗布器（アプリケータ）と
２成分現像剤とからなる電子複写現像装置が開示
されている。磁気ブラシ塗布器は円筒形多極磁気
コア部品を有する円筒スリーブからなる。磁気コ
ア部品を比較的高速（例えば1000−3000回転／
分）で回転させる手段と、任意ではあるがスリー
ブを低速（たとえば50−100回転／分）で回転さ
せる手段とが設けられている。現像剤は熱可塑性
トナー粒子と、高保磁性（ｘ＞500ガウス）と高
誘導磁気モーメントとの性質を有する「硬質」磁
気キヤリア（担体）粒子とからなる。トナー粒子
は摩擦電気力によりキヤリヤ粒子に付着する。磁
気コア部品の回転中、現像剤はスリーブの外表面
に沿つて貯槽から現像領域へ搬送される。現像領
域で現像剤は静電潜画像と接触し、トナーはキヤ
リア粒子から剥脱されて画像を現像する。画像の
現像の後、トナーを一部剥脱されたキヤリア粒子
はスリーブから剥離され現像剤貯槽に戻されてト
ナーが補給される。

上記特許に記載のような電子複写現像方法にお
いては、現像剤キヤリヤ粒子の各々はそれ自身微
細な永久磁石であつてブラシスリーブ表面上でも
永久磁石として挙動する。したがつて磁気コア部
品がスリーブ内で高速回転をするとき、スリーブ
外表面上の各キヤリヤ粒子は急速に変化する磁場
に応答しようとして連続的にフリツプフロツプす
なわち方向転換を繰返す。この急変磁場とそれに
よるキヤリヤのフリツプ動作とにより現像剤はブ
ラシスリーブ表面上で搬送されながらよく混合さ
れるけれども、一方では現像剤自体の好ましくな
い温度上昇が発生するという欠点がある。高速複
写機では複写シートへトナーを急速に溶着させる
ことが必要で、そのために比較的ガラス転位温度
が低いトナーが使用されるが、現像剤がこのよう
な性質のトナーを含む場合現像剤の温度上昇によ
りトナーが凝集するのでトナー補給上かえつて不
都合で最終的には画像品質に悪影響を与えること
になる。

上記の現像剤の過熱問題は、現像剤が回転コア
部品により形成される高い磁場勾配の影響を受け
るときにますます悪化する。もし現像剤が現像領
域のすぐ上流側の点でブラシスリーブに供給さ
れ、現像後ただちに現像剤をブラシから除去する
ことが可能であれば、現像剤の過熱問題はかなり
低減されるであろう。種々の点を検討した結果、
現像領域の上流側約60°以内の位置で現像剤を供
給し、現像領域の下流側約60°以内でできるだけ
早く、現像剤を除去することは不幸にも不可能で
ある。現像領域で良好な現像を行うために必要な
この高い磁場勾配に現像剤が曝露される。この
120°（またはそれ以上）の範囲内では、残念なが
ら現像剤過熱問題が発生する。

回転コア／硬質磁気キヤリヤ型の現像方式に関
連した他の技術的問題は、高い所要トルクと現像
剤掻取りの困難さとである。上記のように磁性現
像剤本体はコア回転の少なくとも120°の角範囲に
わたりコア部品に比較的接近しているので、この
現像剤本体内でコア部品を高速で回転するのに必
要な所要トルクは高くなる。コア部品と現像剤と
の間の磁場はコア上へのけん引力として働らくの
でコアを回転させるのに必要な仕事量を増大し、
したがつて、複写機全体としての所要電力は増加
する。良好な画像現像を行うのに必要な同様に高
い磁場勾配の存在のもとで現像剤が、フラシスリ
ーブから物理的に剥離されなければならないの
で、（たとえばトナーを供給するために行われる）
現像剤の掻取りはむずかしくなる。

上記の問題のすべての苛酷度は回転コア部品に
より形成される磁場強度に密接に関連するので、
この解決法は明らかにコア磁石による磁場を低減
することであろう。しかしながら複写速度が増加
してくると、この方法では他の技術的問題、いわ
ゆる「キヤリヤ拾上げ」、すなわち現像画像内へ
のキヤリヤ粒子の好ましくない堆積が起こつてく
るのがわかる。キヤリヤ拾上げは記録媒体や他の
複写機部品（たとえば溶着ローラおよび／または
複写ローラ）掻き傷形状を形成して損傷させるこ
とがある。キヤリヤ拾上げを最小にするには、現
像領域における磁場を最低1000ガウスに維持する
ことが望ましく、この磁場強度であると上記の欠
点がまた現われてくる。

1982年11月24日付日本特開昭57−1909743号に
は、回転駆動磁気コア部品が周囲の円筒スリーブ
に対し非同心に配置された磁気ブラシ構造が開示
されている。この配置によりスリーブ周縁上で現
像領域において他の領域より磁場はより強力にな
る。しかしながらこのブラシ構造の配置ではキヤ
リヤ拾上げの技術的問題は解決されない。

問題点を解決するための手段 以上の説明から、本発明の目的は、 (a) 所要トルクおよび所要電力が低く； (b) 混合現像剤内への熱エネルギ導入が小さく； (c) トナー補給のための現像剤の掻取りを容易に
し；および (d) キヤリヤ拾上げを起こしにくい； ような前記の型の電子複写磁気ブラシ現像装置を
提供することである。

上記の目的は独得の形状を有する磁気ブラシ塗
布器を設けることにより達成される。回転駆動磁
気コア部品が非磁性円筒スリーブ内に同心に配置
された従来の同様なすべての塗布器に反して、本
発明のブラシ塗布器の磁気コアはその周縁スリー
ブに対して非同心に配置されている。すなわち磁
気コア軸は、スリーブ軸から変位されている。さ
らに本発明によればコア軸はスリーブ軸から現像
領域のほうに接近し、かつ記録媒体がこの領域に
はいり込む付近への方向よりもむしろ記録媒体が
この領域から出る付近の方向へ接近している。こ
の形状によれば、最も重要な付近、すなわち現像
領域の付近でこの領域の下流側、すなわち記録媒
体の進行方向に少し寄つた付近のスリーブ外側に
のみ強力な磁場が形成される。スリーブ外側のそ
の他の領域ではコアにより形成される磁場は、実
質的に低減され、現像剤の掻取りが容易になり、
コアを回転させるための所要トルクも小さくな
る。また、現像領域の上流側および下流側の両方
では低減された磁場に曝露されるので、現像剤本
体内に導入される熱エネルギも小さくなる。

実施例 本発明の実施例に先立ち、説明の便宜上、本発
明の開発の元となつた装置を第１図及び第２図を
参照して説明する。この装置は、非磁性スリーブ
に対しおの中の回転コア部品が現像領域に向かつ
て偏心しているもので、これによりまず偏心の効
果について理解されたい。第１図は、２成分現像
剤Ｄと、この現像剤を電子複写記録媒体即ち静電
画像記録媒体Ｅの静電画像支持面に塗布するため
の磁気ブラシ塗布器１２とからなる電子複写現像
装置１０を示す。記録媒体はたとえば、その上に
光導電性のすなわち誘電層１６を有する導電性基
体１４からなる。記録媒体により支持される帯電
画像は種々の通常の電子複写技術または電子写真
技術のいずれかで形成可能である。記録媒体が磁
気ブラシ塗布器１２を越えて矢印の方向に前進さ
れると、層１６上で負に帯電された帯電画像は現
像領域Ｚに現われ、ここで磁気ブラシ塗布器の上
面は帯電画像と接触し、それに現像剤を塗布す
る。

２成分現像剤Ｄは貯槽ハウジングＨ内に収容さ
れ、矢印方向に回転するバケツト群供給機構Ｂに
より磁気ブラシ塗布器に供給される。バケツト群
が回転するとパドル（掻き具）１８は現像剤を貯
槽から拾上げてそれを装填領域Ｌに搬送し、ここ
で現像剤は以下に述べるように磁力によりブラシ
塗布器へ転送される。定量掻取器１９は塗布器に
より現像領域へ搬送される現像剤の層厚を制御す
る。現像領域を通過した後現像剤は貯槽に戻り、
ここで現像剤は、1984年４月６日出願の本出願に
譲渡された米国特許願第597323号に開示されてい
るリボン混合器Ｒのようなもので新現像剤と混合
される。

現像剤Ｄは1982年11月８日出願の本出願人に譲
渡された米国特許出願第440146号「硬質磁気キヤ
リヤを含む２成分乾式電子複写現像剤成分とその
使用方法」（発明者MiskinisおよびJadwin）に開
示された型が最良である。現像剤は顔料を含む熱
可塑性粒子（通常トナーとして知られる）とトナ
ー粒子が摩擦電気力によりそれに付着するキヤリ
ヤ粒子との混合物からなる。キヤリヤ粒子の各々
はそれ自身微細な磁石であり、比較的正方形の履
歴ループを示す。このようなキヤリヤ粒子は、磁
気的に飽和したとき少なくとも500ガウスの保持
力を示し、1000ガウスの磁場の存在下で少なくと
も5^EMU／ｇｍの誘導磁気モーメントを示すものが
好ましい。このような粒子は使用前にあらかじめ
磁化されるか、またはその代替として、使用中
に、磁気ブラシ塗布器で形成される磁場に曝露さ
れると磁化されるものである。しかしながら本発
明の実施においては、現像領域において良好な現
像剤混合物を形成して、かつ記録媒体によるキヤ
リヤ拾上げを防止するのに必要な値より実質的に
弱い、磁場の存在下においてさえも現像剤は磁気
ブラシ塗布器に強力に吸引されることが重要であ
る。

磁気ブラシ塗布器１２は基本的には、回転駆動
される磁気コア部品２２を中に配置する非磁性材
料の円筒スリーブ２０からなる。図示のようにス
リーブ２０は円筒断面と、たて方向中心軸Ａとを
有する。スリーブ非磁性材料で製作され、ステン
レス鋼、アルミニウムまたはプラスチツクが好ま
しい。磁気コア部品２２は、円柱コア２４の周縁
上に配置された複数の伸長磁気ストリツプ２３か
らなる通常設計のものであり、これらのストリツ
プの個々の露出極の極性は、コアの周縁上で交互
になつている（たとえばＮ−Ｓ−Ｎ−など）。コ
ア部品は第１図をみて、時計方向にその回転軸
A′のまわりに回転される。コア部品の時計方向
の運動は反時計方向、すなわち（矢印で示すよう
に）記録媒体の運動方向と同一方向への運動を現
像剤に与えるであろう。円筒スリーブ２０もまた
その軸Ａのまわりに回転駆動してもよいが、これ
は任意である。スリーブ２０の回転方向はコア部
品の回転方向とは逆方向、すなわち第１図をみて
反対計方向であることが好ましい。

上記のように磁気ブラシ塗布器１２の配置が、
本発明のキーポイントである。種々の回転コアを
有する通常の磁気ブラシ塗布器とは異なり、第１
図に示す塗布器は、外周円筒スリーブの中心軸に
平行してはいるがそれからある距離だけ離れた軸
のまわりに磁気コア部品を回転させる手段を有し
ている。コアとスリーブとの間のこの非同心性、
すなわちコア回転軸A′は回転軸Ａから現像領域
Ｚの方向に変位されているという事実により、コ
ア部品によつて形成される磁場は現像領域におい
て最も強く、この領域からスリーブの周縁に沿つ
て、その上流側および下流側の両方向へ行くにつ
れて次第に弱くなつていく。軸ＡとA′との間の
許容変位量は、コア磁石とキヤリヤ粒子の磁気特
性と、コア２２とスリーブ２０との相対直径と、
コア部品を構成する磁気ストリツプの数と、およ
びコア部品の回転速度とによつて異なる。機能的
には、コア部品／スリーブ形状は、現像領域にお
ける磁場強度が現像領域を通じてキヤリヤ粒子を
搬送して現像中に記録媒体によるキヤリヤ拾上げ
を最小とするのに十分であるようなものでなけれ
ばならない。前述のMiskinisほかによる特許出
願に開示された磁性粒子に対しては、前述のよう
に1000ガウスの磁場強度はこれらの基準を満足さ
せるのに通常十分である。さらに、バケツト群Ｂ
により現像剤が塗布器スリーブに装填される装填
領域Ｌにおける磁場強度は、スリーブとバケツト
群とを分離する間隙を横切つて現像剤を吸引する
のに十分でなければならない。さらに、コア部品
と現像剤との間の磁気吸引力は、現像により一部
トナーを剥脱されたキヤリヤ粒子が使用後スリー
ブから自重で落下可能か、または代替として掻取
リバー４０で容易にスリーブから剥離可能な程度
に十分弱くなければならない。

第２図に示す磁力線図はスリーブ２０の周縁の
磁場の相対強度を示す。コアとスリーブとの間の
非同心配置により、スリーブに侵入し現像領域に
はいり込む磁力線の数で示されるように、現像領
域で磁場はかなり強くなつている。現像剤装填領
域Ｌにおいては、磁場は相対的に弱いが、しかし
現像剤をバケツト群供給機構から塗布器スリーブ
の外面に移動させてそれに付着させるのには十分
な強さは有している。現像剤剥離領域Ｓにおいて
も磁場は現像領域における磁場よりかなり弱く、
この磁場強度の低減により現像剤はスリーブから
容易に剥離可能である。非同心コア／スリーブ配
置はまた、使用後現像剤を塗布器スリーブから剥
離するのに必要な仕事量を低減するばかりでな
く、またコア部品に強力な磁石を使用できる利点
を提供する。同心配置においては、コア部品の磁
場はしばしば、キヤリヤ拾上げを最小にして現像
剤の良好な搬送とかく拌とを形成するのに十分な
強さを有する磁石と、トナー補給のために現像剤
を塗布器スリーブから剥離可能な程度に十分な弱
さを有する磁石とのかね合いとなる。第１図に示
すようにコア部品の回転軸A′を現像領域の方向
へ偏心させることにより、このかね合いの考慮の
必要はなくなる。

第３図に本発明の実施例における好ましいスリ
ーブ／コア形状が示されているが、この場合はコ
アの回転軸A′は現像領域の方向へ変位されてい
るがしかも上死点、すなわちスリーブ２０と記録
媒体との最接近接触点から下流方向へ小さな角α
だけ角方向に変位されている。角αの好ましい範
囲は20°以下の範囲であるが、とくに5°と15°との
範囲が好ましい。この配置により記録媒体上では
回転コアにより比較的強い磁場が形成されるの
で、現像工程中現像領域においてキヤリヤが記録
媒体により拾上げられる傾向は低減される。

第４図には、スリーブ２０と磁気コア部品２２
とを、間隔をなす平行な軸ＡとA′とのまわりに
回転可能なように支持する装置が示されている。
図示のようにスリーブ２０はフランジ付端縁キヤ
ツプ３２で支持され、キヤツプ３２のほうは間隔
をなす一対の軸受３６を介して円筒部材３４に支
持される。部材３４のたて方向中心軸はスリーブ
２０の中心軸Ａと一致する。コア部品２２の駆動
軸４０を受入れるために部材３４内に孔３８が形
成される。孔３８の軸は軸Ａから距離ｄだけ変位
されるが、この距離は軸Ａ，A′の所定変位量に
対応する。非同心に配置された孔３８にはコア部
品２２の駆動軸４０を回転可能に支持するための
一対の軸受４２が設けられる。軸４０を軸受４２
内で回転駆動するために（図示されていない）駆
動手段が設けられ、またプーリ４４などを介して
スリーブ２０を軸受部材３６のまわりにコア部品
と同一または逆方向に回転させるための駆動手段
も設けてもよいが、これのほうは任意である。

上述の非同心磁気ブラシ塗布器の温度上昇を通
常の同心設計のものの温度上昇と比較する試験を
実施した。両塗布器とも中に同一の回転駆動コア
部品を有する固定（例えば非回転）ステンレス鋼
スリーブからなる。スリーブ上に現像剤をつけて
１時間の運転後、非同心塗布器のスリーブの温度
はわずか2.78℃（5°F）しか上昇しなかつたが、
通常の同心塗布器のスリーブの温度は19.4℃
（35°F）も上昇した。この試験により、非同心塗
布器は通常の同心設計塗布器より実質的により低
い温度で運転することがわかつた。

本発明の塗布器ブラシの磁気コアの駆動所要ト
ルクを通常の同心塗布器の駆動所要トルクと比較
する試験を実施した。各塗布器は固定胴と、同じ
速度で駆動される同一磁気コア部品とを有してい
た。スリーブ上に現像剤がないときのコアの駆動
所要トルクは同じで約18−36gｍ／cmであつた。
通常の同心ブラシ上に20grの裸キヤリヤが置かれ
たときトルクは約７倍上昇した。本発明の非同心
塗布器上に20grの裸キヤリヤが置かれたとき、キ
ヤリヤは遠地点（すなわちスリーブ上で現像領域
から最も遠い地点）でブラシから落下したので、
トルク測定は行えなかつた。有意性のある測定値
を得るために非同心塗布器を現像ステーシヨンに
装着して、現像剤がブラシに連続的に供給可能で
あつた。磁気コアの駆動所要トルクは現像剤なし
で前に測定した値とほぼ同じであつた。これらの
トルク測定結果から、本発明の非同心ブラシ塗布
器は磁気コア駆動所要トルクを数倍のオーダで減
少させることがわかつた。

効 果 磁気コア軸をブラシスリーブと記録媒体との間
の最接近接触点の下流方向に変位させることによ
つて、現像中に磁気キヤリヤが記録媒体により拾
上げられて現像領域から運び去られたりする傾向
は減少する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を開発する元になつた磁気ブラ
シ装置を含む電子複写現像装置を示す断面図、第
２図は第１図の磁気ブラシ装置における非同心配
置の磁気コア部品とスリーブとにより得られる磁
力線図、第３図は本発明による磁気ブラシ装置に
おける磁気コア部品とスリーブとの好ましい配置
を示す略図、第４図は磁気ブラシ装置のスリーブ
と内側の磁気コア部品とを間隔をあけた平行軸の
まわりに回転する装置の断面図である。 １０……電子複写現像装置、１２……磁気ブラ
シ、２０……ブラシスリーブ、２２……磁気コア
部品、Ａ……スリーブ軸、A′……コアの回転軸、
α……角変位、Ｄ……現像剤、Ｅ……記録媒体、
Ｚ……現像領域。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 静電画像記録媒体Ｅが有する像を現像するた
   め移動する静電画像記録媒体に対して現像領域Ｚ
   において、磁気的に吸引される性質を有した現像
   剤Ｄを塗布するための磁気ブラシ装置１２におい
   て、該装置が、非磁性材料の円筒スリーブ２０
   と、該スリーブの中に設けられた単一の磁気コア
   部品２２とを有し、該磁気コア部品は円筒形で回
   転軸A′を有しこの回転軸は前記スリーブ２０の
   中心軸Ａから平行に離れており、これらのコア部
   品の回転軸A′とスリーブ２０の中心軸Ａとを含
   む第１の平面は、スリーブと前記静電画像記録媒
   体Ｅとの最も密に近づいている位置と前記スリー
   ブの中心軸Ａとを含む第２の平面に対して前記静
   電画像記録媒体の移動方向に関して下流側に角度
   的に変位しており、その変位は最大20度であるこ
   とを特徴とする磁気ブラシ装置。 ２ 特許請求の範囲第１項に記載の装置におい
   て、前記スリーブ２０を前記中心軸Ａの回りに回
   転させる装置をさらに含む磁気ブラシ装置。 ３ 特許請求の範囲第２項に記載の装置におい
   て、前記スリーブの回転は、前記磁気コア部品の
   回転に対し反対方向である磁気ブラシ装置。