JPH09138583A - 現像装置 - Google Patents
現像装置Info
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- JPH09138583A JPH09138583A JP7319818A JP31981895A JPH09138583A JP H09138583 A JPH09138583 A JP H09138583A JP 7319818 A JP7319818 A JP 7319818A JP 31981895 A JP31981895 A JP 31981895A JP H09138583 A JPH09138583 A JP H09138583A
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Abstract
が形成する磁力線が集中した拘束領域において、現像ス
リーブ上の磁性トナーへの十分な帯電電荷の付与と、帯
電が十分なトナーの選択的塗布とを両立させることがで
き、高品質な現像画像を得ることを可能とした現像装置
にある。 【解決手段】 現像スリーブ1内磁石10の磁極N1、
規制スリーブ2内磁石11の磁極S1は、現像、規制ス
リーブ1、2の対向部の近傍に設置され、現像、規制ス
リーブ1、2の中心を結ぶ直線gよりも、磁性トナー搬
送方向の上流側に配置される。そして、磁極N1の磁束
密度分布の半値幅の角度をαとし、直線gに対して磁極
N1がなす角度をθ、磁極S1がなす角度をφとし、現
像スリーブの半径をR、規制スリーブの半径をrとした
ときに、式(1):0<θ≦α/2、式(2):0≦r
・sinφ≦R・sinθを満たす。
Description
形成装置や静電記録装置等に用いられる現像装置に関す
る。
用いられる現像方法として、米国特許第2874063
号明細書に記載の磁気ブラシ現像法等、多数の方式が提
案されている。その中で、1成分現像剤の磁性トナー
(磁性1成分トナー)を用いる現像方法として、特開昭
54−43036号公報に記載の、いわゆるジャンピン
グ現像法として知られている現像方式があり、すでに実
用化されている。
磁性トナーを規制して、磁性トナーを極めて薄く塗布
し、摩擦帯電した後に、磁界の作用下で静電潜像に接触
させることなく極く近接させて対向させ、現像を行なう
ものである。すなわち、トナーを極めて薄く塗布する構
成をとることにより、トナーと現像スリーブの接触の機
会を増加させ、トナーに現像に必要な摩擦帯電量を付与
することを重視するものである。
ゆる磁気カット方式と呼ばれる現像装置を示す。本現像
装置は、磁性トナーを収容した現像容器5内に、磁性ト
ナーを表面に担持する現像スリーブ1、現像スリーブ1
上に担持したトナーの層厚を規制する磁性ブレード6、
トナーの撹拌および現像スリーブ1への供給を行なう搬
送部材4を備えて構成される。
からなり、現像容器5の図示しない感光ドラムに対面し
た開口部に、矢印方向に回転可能に配設される。現像ス
リーブ1の内部には、ローラ状の永久磁石10が非回転
に配置される。磁性ブレード6は現像スリーブ1に対し
て、これと間隙Wが一定になるように配置される。間隙
Wの大きさは、一般に100〜1000μmの範囲内の
値に設定されることが多い。
トナー規制について簡単に説明する。現像スリーブ1と
磁性ブレード6との対向部において、磁石10の磁極P
と磁性ブレード6とがほぼ相対するように位置され、こ
れらが協働して形成する磁場により、現像スリーブ1と
ブレード6との対向部の近辺に、図16に示すように、
磁束密度の集中した領域Gが形成される。図17に、領
域Gの拡大図を示す。
容器5から搬送部材4により現像スリーブ1に供給され
たもので、トナーTは永久磁石10の磁場によって磁化
され、近接するトナー同士の磁気的相互作用により、図
17に示すように、これらが連なったトナーの穂Bを形
成し、この状態で領域Gに搬送されて磁気的な拘束力を
受ける。すなわち、磁束密度の集中領域Gはトナー拘束
領域として機能する。拘束されたトナーTは、回転する
現像スリーブ1との摩擦帯電により電荷が付与される。
の電荷により現像スリーブ1からの鏡像力を受けて、現
像スリーブ1上に保持され、保持されたトナーは現像ス
リーブ1の回転により、その回転と同方向の搬送力を受
けることとなる。このトナーに対する搬送力が、領域G
におけるトナーの磁気的な拘束力に打ち勝つところ、す
なわち、一点鎖線で示すように、現像スリーブ1、磁性
ブレード6間の現像スリーブ1の周面に沿ったカットラ
インHのところで、トナーの穂Bがちぎれて、その現像
スリーブ1側のトナーがそのまま現像スリーブ1上に残
る。この現像スリーブ1上に残ったトナーが、現像スリ
ーブ1の回転にともない領域Gを脱出し、現像スリーブ
1上に広げられて、薄層に塗布される。
要請に応ずるためにトナー粒子を小粒径化すると、トナ
ー1個当たりの飽和磁化が小さくなるので、上記の磁気
カット方式では、トナーに対して作用する磁気的拘束力
が弱まる場合がある。その結果、帯電が不十分なトナー
までもが領域Gの拘束を抜けて、現像スリーブ1上に漏
出してしまうことがあった。また、磁性ブレード6の近
傍に帯電が不十分なトナーが溜るが、この帯電不十分な
トナーの溜りCが大きくなると、トナー溜りC中に領域
Gによる磁気的拘束力が弱い部分が生じ、そのトナー溜
りCの一部の帯電が不十分なトナーが、溜りCから脱落
して現像スリーブ1上へ漏出してしまうことがあった。
が不十分なトナーが拘束領域Gを抜けて出て現像スリー
ブ1上へ漏出することがあり、良好な画像形成を行なう
のに支障を来す場合があった。
制部材で逆方向搬送力を与えることにより、帯電不十分
な磁性トナーを現像容器内に戻し、帯電不十分なトナー
が拘束領域Gを抜け出て現像スリーブ上へ漏出すること
を抑制し、帯電が十分なトナーを選択的に現像スリーブ
上へ塗布する現像装置を考案した。
ーブ1の近傍に、磁気カット方式の磁性ブレードに代え
て、内部に永久磁石11を有する非磁性部材製の規制ス
リーブ2を回転自在に設置した。規制スリーブ2内の磁
石11は、その磁極Qが現像スリーブ1内磁石10の磁
極Pにほぼ対向するように配置される。規制スリーブ2
には、スクレーパ3が当接される。
の間隔Wを持って対向設置され、現像スリーブ1と対向
部で逆方向、つまり、現像スリーブ1によるトナーの搬
送方向と逆方向に回転する。この規制スリーブ2内磁石
11と現像スリーブ1内磁石10とが協働して、現像ス
リーブ1と規制スリーブ2との対向部一帯に、上述の磁
気カット方式と同じような、磁束密度が集中したトナー
の拘束領域Gを形成する。
リーブ1上へ供給された磁性トナーは、上記の領域Gに
おいて磁気的に拘束され、現像スリーブ1との摩擦帯電
によって帯電電荷を付与される。帯電電荷を付与された
トナーは、その電荷によって受ける鏡像力により現像ス
リーブ1に拘束され、現像スリーブ1の回転により、そ
の回転方向への搬送力を受ける。同時に、領域G内で磁
気的に拘束されたトナーは、規制スリーブ2の磁石11
の磁極Qの磁力によって規制スリーブ2へも拘束され、
規制スリーブ2の回転にともない、現像容器5内へ戻さ
れる方向の搬送力(逆方向搬送力)を受ける。
ナーは、現像スリーブ1の回転方向の搬送力が大きく、
規制スリーブ2から受ける現像容器5方向に戻す逆方向
搬送力に打ち勝つことができるため、拘束領域Gを脱し
て現像スリーブ1上に薄層に塗布される。一方、帯電が
不十分なトナーは、現像スリーブ1の回転方向の搬送力
が小さいので、規制スリーブ2から受ける逆方向搬送力
によって、容器5内へ戻されることになる。従って、十
分に帯電したトナーが現像スリーブ1上に選択的に塗布
され、現像領域に搬送されることになる。
として磁石を内包した逆方向回転する規制スリーブ2を
設けて、逆方向搬送力を与えることにより、帯電が不十
分なトナーが拘束領域Gを抜け出て現像スリーブ1上へ
漏出するのを抑え、帯電が十分なトナーを選択的に拘束
領域Gを抜け出させて、現像スリーブ1上に塗布するこ
とを実現することができた。
来例のように、現像スリーブ1、規制スリーブ2のそれ
ぞれから、拘束された現像剤に対し搬送力を与える構成
においては、拘束領域Gの磁場を協働して形成する現像
スリーブ1内磁石10と、規制スリーブ2内磁石11の
各磁極の相対的な位置や組み合わせによっては、領域G
における磁性トナーへの電荷付与と、帯電が十分なトナ
ーの選択的な塗布とを両立することができず、現像スリ
ーブ上へのトナーの塗布が安定しなかったり、帯電が不
十分なトナーが領域Gを抜け出て、現像スリーブ上へ漏
出するのを十分に抑制することができないことがあっ
た。
ーの小粒径化は、トナー粒子1個あたりの帯電量の増加
をもたらして、トナー粒子同士の静電凝集等を引き起こ
すことがあり、トナーの均一帯電、現像スリーブ1への
均一かつ薄層の塗布を困難にすることがあった。
制スリーブ内磁石とが協働して形成する磁力線が集中し
た拘束領域において、磁性トナーへの十分な帯電電荷の
付与と、帯電が十分なトナーの現像スリーブ上への選択
的塗布とを両立させることができ、そのトナーによる現
像によって高品質な画像を得ることを可能とした現像装
置を提供することである。
かる現像装置にて達成される。要約すれば、本発明は、
磁性を有する現像剤を担持して搬送する回転可能な円筒
状現像剤担持体と、現像剤担持体の内側に配設した磁石
と、現像剤担持体上の現像剤を規制して薄層に塗布す
る、現像剤担持体に対向して回転可能に配設した円筒状
現像剤規制部材と、該規制部材の内側に配設した磁石と
を有し、現像剤担持体の磁石の一つの磁極Aと該規制部
材の磁石の一つの磁極Bとが協働して形成する磁場によ
って現像剤が拘束され、同時に、拘束された現像剤が、
現像剤担持体と現像剤規制部材のそれぞれから搬送力を
受ける構成を有する現像装置において、前記磁極Aと前
記磁極Bは、前記現像剤担持体と前記現像剤規制部材の
中心を結ぶ直線よりも現像剤搬送方向の上流に配置さ
れ、しかも、磁極Aの磁束密度分布の半値幅の角度をα
とし、前記直線に対して磁極Aがなす角度をθ、磁極B
がなす角度をφとし、現像剤担持体の半径をR、現像剤
規制部材の半径をrとしたときに、下記の式(1)およ
び(2) 0<θ≦α/2 ・・・・・(1) 0≦r・sinφ≦R・sinθ ・・・・・(2) を満たすことを特徴とする現像装置である。
であってもよい。また、前記現像剤規制部材の回転方向
が、現像剤搬送方向と逆方向であってもよい。
施例を詳細に説明する。
である。本現像装置は、磁性トナーを収容した現像容器
5内に現像スリーブ1、規制スリーブ2、スクレーパ3
および搬送部材4を備えて構成される。
性のシリンダからなり、外径32mmに形成されてい
る。現像スリーブ1の内部にローラ状の永久磁石10が
配置され、この磁石10は、規制スリーブ2との対向部
の近傍に位置された磁極N1と、図示しない5つの磁極
の6極を周方向に有している。規制スリーブ2は現像ス
リーブと同径の外径32mmの非磁性のシリンダからな
り、現像スリーブ1とWの間隙を開けて対向配置されて
いる。規制スリーブ2の内部にはローラ状の永久磁石1
1が配置され、この磁石11は、現像スリーブ1との対
向部の近傍に位置された磁極S1と、図示しない1つの
磁極の2極を有する。
リーブ1と規制スリーブ2の対向部の近傍において、そ
れぞれ極性の異なる磁極N1、S1を有することによ
り、これら磁極が協働して形成する磁場により、対向部
の一帯に磁力線が集中したトナー拘束領域Gが形成され
る。
リーブ1上に供給された磁性トナーは、上記の領域Gに
おいて磁気的に拘束され、現像スリーブ1との摩擦帯電
により帯電電荷を付与される。帯電電荷を付与されたト
ナーは、その電荷により鏡像力を受けて現像スリーブ1
に拘束され、現像スリーブ1の回転にともない、その回
転方向への搬送力を受ける。同時に、領域G内で磁気的
に拘束されたトナーは、規制スリーブ2の磁石11の磁
極S1の磁力によって規制スリーブ2へも拘束され、規
制スリーブ2の回転にともない、現像容器5内へ戻され
る方向の搬送力を受ける。
は、その電荷による鏡像力に起因した現像スリーブ回転
方向への搬送力と、規制スリーブ2から受ける磁力の拘
束による現像容器5へ戻される逆方向搬送力の2つが作
用する。そして、十分に帯電しているトナーは、現像容
器5へ戻される逆方向搬送力に打ち勝つだけの現像スリ
ーブ回転方向の搬送力を持つことができ、十分に帯電し
たトナーのみが拘束領域Gを抜け出て現像スリーブ1上
に塗布され、現像領域へ搬送される。帯電が不十分なト
ナーは、規制スリーブ2から受ける逆方向搬送力によっ
て、現像容器5内へ戻される。
において、磁性トナーへの電荷付与と、帯電が十分なト
ナーの現像スリーブ1上への選択的塗布とを両立させる
ために、拘束領域Gをつくる磁場を協働して形成する磁
石10の磁極N1と磁石11の磁極S1の配置が、特定
の位置関係をとるところにある。
と、規制スリーブ2の中心(それぞれ磁石10と磁石1
1の中心でもある)を結ぶ直線をgとし、現像スリーブ
1の中心から引いた磁極N1を通る直線をgn 、規制ス
リーブ2の中心から引いた磁極S1を通る直線をgs と
すると、磁極N1の配置は、直線gとgnのなす角度θ
で表され、同様に、磁極S1の配置は、直線gとgsの
なす角度φで表すことができる(いずれの角度も、現像
容器5内方向を正にとる)。
おいて磁性トナーへの電荷付与を行なうには、磁極N1
の配置は、磁極N1の磁束密度分布の半値幅の角度をα
とすると、次の式(1)で表される範囲に限定されるこ
とが分かった。
れる場合には、拘束領域Gを形成するのに十分な磁場
を、磁極S1と協働して形成することができず、θ≦0
なる位置に、磁極N1が配置される場合には、磁極N1
は、規制スリーブ1との対向位置よりも、現像剤搬送方
向で下流側に位置することになり、拘束領域Gに搬送さ
れるトナーは、現像スリーブ1との摩擦帯電を行なう以
前に、規制スリーブからの逆搬送力によって、現像容器
5内方向に戻されるため、現像スリーブへの塗布に至ら
ない。
は、式(1):0<θ≦α/2なる位置に配置されてい
る。
への電荷付与と、帯電が十分なトナーの現像スリーブ1
上への選択的塗布とを両立させるために、現像スリーブ
1の半径をR、規制スリーブ2の半径をrとすると、本
現像装置における磁極S1は、次の式(2)を満たすよ
うな角度φで表される配置となっている。
が1000ガウス、半値幅αが40°のものを使用し、
磁石11には、磁束密度S1の磁束密度が1000ガウ
ス、半値幅αが30°のものを使用した。
されるためには、磁極N1、S1は、いずれも600ガ
ウス以上の磁束密度を有することが望ましく、少なくと
も一方が800ガウス以上の磁束密度を有する場合が最
も望ましい。磁束密度が600ガウス未満の場合には、
トナーの拘束を行なうのに十分な磁場の形成ができず、
トナーに対しての十分な電荷付与ができないことがあっ
たり、帯電不十分なトナーの漏出を招くことがある。
性トナーからなる現像剤で、重量平均粒径が9μmと
6.5μmの2種類のものを用いた。
1の配置と、磁極S1の配置の位置関係を示し、図3
(b)および図4(a)、(b)は、それ以外の配置の
位置関係を比較例として示したものである。それぞれの
位置関係におけるトナー塗布状態と、トナーへの電荷付
与性を一覧にして表1に示す。
9μmのトナーを使用した際の評価であり、下段は、重
量平均粒径が6.5μmのトナーを使用した際の評価で
ある。トナーの塗布状態の評価は、薄層かつ均一に塗布
された状態を○、薄層にならなかったり、不均一に塗布
されてしまう状態を×として表記した。
ーブ上に塗布されたトナーに占める反転トナーの比率に
よって評価した。反転トナー比率は、トナー中に含まれ
る、所望の極性とは逆極性に帯電したトナーの分布比率
であり、本発明者等の検討によれば、その比率が小さい
ほど、塗布されたトナーには、現像に供されない帯電が
不十分なトナーや、出力画像の背景部の「かぶり」の原
因となる逆極性に帯電したトナーの割合が少なくなり、
良好な画像形成を行なうことができることが分かってい
る。そこで、図15で示したような磁気カット方式の現
像装置において、同一のトナーを使用した場合に、現像
スリーブ上に塗布されるトナーの反転トナー比率を1と
して、反転トナー比率が1未満のものを○、1と同程度
のものを△、1以上のものを×として表記した。なお、
反転トナー比率の計測には、粉体帯電量分布測定装置
「E−spart analyzer」(ホソカワミク
ロン社製)を用いた。
置で用いられている配置であり、磁極N1の配置を、角
度θが、磁極N1の半値幅の角度αの2分の1の範囲内
になるような位置とし、しかも、現像スリーブ1と規制
スリーブ2の対向部よりもトナーの搬送方向上流におい
て、磁極S1の配置を磁極N1よりも下流とするもので
ある。
に、トナーへの電荷付与は良好で、しかも塗布状態も、
薄層かつ均一であった。これは、磁極N1と磁極S1と
が協働して形成する磁場の最適化がはかられたため、ト
ナーへの電荷付与に十分な拘束状態が形成され、しかも
拘束されたトナーへ作用する現像スリーブ1、ならびに
規制スリーブ2からの搬送力のバランスが、トナーの選
択的塗布に適した状態になったと考えられる。従って、
トナーへの電荷付与と、帯電が十分なトナーの現像スリ
ーブ1上への選択的塗布との両立がはかられている。
Aにおいて、磁極S1の配置が、現像スリーブ1と規制
スリーブ2の対向部よりもトナーの搬送方向下流側に位
置する比較例である。位置関係Bの状態では、表1に示
すように、トナーの塗布状態は不均一で悪く、しかも帯
電が不十分なトナーまでもが、現像スリーブ1上に塗布
されていた。これは、磁極S1が対向部よりも下流側に
位置するために、形成された拘束領域Gの下流側の部分
でトナーの拘束が急激に弱まり、拘束しきれなかったト
ナーが現像スリーブ1上に漏出したからと考えられる。
従って、磁極S1を対向部よりも上流側に位置させるこ
とが望ましい。
Aにおける磁極N1、磁極S1の配置を逆とし、磁極S
1を磁極N1よりも上流側に位置させた比較例である。
位置関係Cの状態では、表1に示すように、重量平均粒
径が9μmのトナーを使用した場合には、良好な塗布状
態を得ることができるものの、塗布されるトナー量が少
なく、しかも塗布されるトナーには、帯電が不十分なも
のも含まれていた。また、重量平均粒径が6.5μmの
トナーを使用した場合では、トナー塗布量の変動や不均
一化といった塗布状態の悪化が見られた。これは、トナ
ーへ作用する逆搬送力が拘束領域Gの上流側で強くなっ
ているために、トナーが現像スリーブ1の表面と摩擦帯
電して十分な電荷付与を受ける前に、現像容器5内方向
へ戻されてしまうため、塗布量が少なくなり、しかも塗
布されるトナーへの電荷付与も不十分となっているから
と考えられる。また、使用するトナーが小粒径である場
合に、塗布状の悪化が見られるのは、前述のように、ト
ナー1個当たりの飽和磁化の減少、帯電量の増加等の影
響と考えられる。
Aにおいて、磁極N1の位置を、角度θが、磁極N1の
半値幅の角度αの2分の1の範囲外になるような位置と
した比較例である。この位置関係Dの状態では、表1に
示すように、重量平均粒径が9μmのトナーを使用した
場合には、良好な塗布状態を得ることができるものの、
塗布されるトナー量は少なく、しかも不安定で、塗布さ
れるトナーには、帯電が不十分なものが多くを占めてい
た。また、重量平均粒径6.5μmのトナーを使用した
場合では、トナーへの電荷付与、トナー塗布状態のいず
れも悪化した。これは、前述した通り、磁極N1が、拘
束領域Gを形成するのに十分な磁場を、磁極S1と協働
して形成することができないためである。また、使用す
るトナーが小粒径である場合に、塗布状態の悪化が見ら
れるのは、前述のように、トナー1個当たりの飽和磁化
の減少、帯電量の増加等の影響と考えられる。従って、
磁極N1の配置は、角度θが、磁極N1の半値幅の角度
αの2分の1の範囲内になるような位置にすることが望
ましい。
て、磁極N1の配置を、角度θが、 0<θ≦α/2 ・・・・・(1) の式を満足する位置とし、磁極S1の配置を 0≦r・sinφ≦R・sinθ ・・・・・(2) の式を満足する角度φで表される位置とすることによ
り、磁極N1と磁極S1が協働して形成する磁場が最適
となり、拘束領域Gにおいて磁性トナーへの電荷付与
と、帯電が十分なトナーの現像スリーブ1への選択的塗
布とを両立させることができた。
1、規制スリーブ2の外径がいずれも20mmのものを
使用した場合でも、磁極N1と磁極S1を上述と全く同
様に配置することにより、磁極N1と磁極S1が協働し
て形成する磁場を最適とし、拘束領域Gにおいて磁性ト
ナーへの電荷付与と、帯電が十分なトナーの現像スリー
ブ1への選択的塗布とを両立させることができた。
図6は、図5の現像装置の現像スリーブ磁石と規制スリ
ーブ内磁石の最適な磁極配置を示す説明図である。
は、規制スリーブ2が現像スリーブ1よりも小径であ
り、拘束領域Gにおいて磁性トナーへの電荷付与と、帯
電が十分なトナーの現像スリーブ1への選択的塗布とを
両立させるために、拘束領域Gをつくる磁場を協働して
形成する磁石10の磁極N1、ならびに磁石11の磁極
S1の配置が、特定の位置関係をとるところにある。そ
れ以外の構成については、先の図1によって示した実施
例1と同様である。
に規制スリーブ2には、3種の組み合わせがある。
外径16mmの規制スリーブ2を用いるものを「組み合
わせ1」、外径32mmの現像スリーブ1に対して、外
径20mmの規制スリーブ2を用いるものを「組み合わ
せ2」、外径32mmの現像スリーブ1に対して、外径
16mmの規制スリーブ2を用いるものを「組み合わせ
3」とする。
制スリーブ2との対向部の近傍に位置する磁極N1と、
図示しない3つの磁極を有する4極とした。規制スリー
ブ2内の磁石11は、対向部の近傍に位置する磁極S1
と、図示しない1つの磁極を有する2極とした。
00ガウス、半値幅αが60°のものを使用し、磁石1
1には、磁極S1の磁束密度が800ガウス、半値幅α
が40°のものを使用した。
性トナーからなる現像剤で、重量平均粒径が6.5μm
のものを用いた。
(1):0<θ≦α/2なる位置に配置されている。こ
れは、θ>α/2なる位置に、磁極N1が配置される場
合には、拘束領域Gを形成するのに十分な磁場を、磁極
S1と協働して形成することはできず、θ≦0なる位置
に、磁極N1が配置される場合には、磁極N1は、規制
スリーブ1との対向位置よりも、トナー搬送方向で下流
側に位置することになり、拘束領域Gに搬送されるトナ
ーは、現像スリーブとの摩擦帯電を行なう以前に、規制
スリーブからの逆搬送力によって、現像容器5内方向へ
戻されるために、塗布に至らないためである。
心から引いた磁極N1を通る直線gnが現像スリーブ1
の表面と交わる点からの直線gへの距離をLn、規制ス
リーブ2の中心から引いた磁極S1を通る直線gsが現
像スリーブ1の表面と交わる点からの直線gへの距離を
Lsとし、現像スリーブ1の半径をR、規制スリーブ2
の半径をrとすれば、Ln=R・sinθ、Ls=r・
sinφと表される。
付与と、帯電が十分なトナーの現像スリーブ1上への選
択的塗布とを両立させるために、本現像装置における磁
極S1の配置は、このLn、Lsを用いれば、(0≦)
距離Ls≦距離Lnを満足する位置、すなわち、次の式
(2)を満たすような角度φで表される配置となってい
る。
1の配置と、磁極S1の配置の位置関係を示し、図7
(b)および図8(a)、(b)は、それ以外の配置の
位置関係を比較例として示したものである。
置で用いられている配置であり、磁極N1の配置を、角
度θが、磁極N1の半値幅αの2分の1の範囲内になる
ような位置とし、しかも、現像スリーブ1と規制スリー
ブ2の対向部よりもトナーの搬送方向上流において、磁
極S1の配置を磁極N1よりも下流とするものである。
Aにおいて、磁極S1の配置が、現像スリーブ1と規制
スリーブ2の対向部よりも、トナーの搬送方向下流側に
位置する比較例である。
与、ならびにトナーの塗布状態のいずれも不良であっ
た。これは、磁極S1が、対向部よりも下流側に位置す
るために、形成された拘束領域Gの下流側の部分でトナ
ーの拘束が急激に弱まり、拘束しきれなかったトナー
が、現像スリーブ1上に漏出したからと考えられる。
Aにおける磁極N1、磁極S1の配置の位置関係を逆と
し、磁極S1を磁極N1よりも上流側に位置させた比較
例である。位置関係Cの状態では、トナーへの電荷付
与、ならびにトナーの塗布状態のいずれも良好なもので
はなかった。これは、トナーへ作用する逆搬送力が拘束
領域Gの上流側で強くなっているために、トナーが現像
スリーブ表面と摩擦帯電し、十分な電荷付与を受ける前
に、現像容器5内方向へ戻されてしまうため、塗布量が
少なくなり、しかも塗布されるトナーへの電荷付与も不
十分となっているからと考えられる。
Aにおいて磁極N1の位置を、角度θが、磁極N1の半
値幅αの2分の1の範囲外になるような位置とした比較
例である。この位置関係Dの状態では、トナーへの電荷
付与、ならびにトナーの塗布状態のいずれも不良であっ
た。理由は前述した通りである。
2」および「組み合わせ3」における位置関係Aおよび
Cの状態について、距離Ln、Lsとトナー塗布状態お
よび塗布されたトナーの反転比率との関係を、図9によ
って示す。
≦α/2なる位置に磁極N1を配置し、距離Lnを一定
としたときの距離LsとLnの比を横軸にとっている。
すなわち、0≦Ls/Ln≦1となるときには、磁極S
1は、磁極N1よりも下流に配置される位置関係Aを意
味し、Ls/Ln>1なるときには、磁極S1は、磁極
N1よりも上流側に配置される位置関係Cを意味する。
また、縦軸の反転トナー比率は、先の図15で示した磁
気カット方式の現像装置において、同一トナーを使用し
た場合に現像スリーブ上に塗布されるトナーの反転比率
を1にとって示した。図中、トナー塗布状態が不良の領
域は、網掛け部分として示した。
は、反転トナー比率はほぼ1未満であり、塗布状態も良
好であった。これは、磁極N1と磁極S1とが協働して
形成する磁場の最適化がはかられれたため、トナーへの
電荷付与に十分な拘束状態が形成され、しかも拘束され
たトナーへ作用する現像スリーブならびに規制スリーブ
からの搬送力のバランスが、トナーの選択的塗布に適し
た状態になったからと考えられる。従って、トナーへの
電荷付与と、帯電が十分なトナーの現像スリーブ1上へ
の選択的塗布との両立がはかられている。
トナー比率は1を上回り、塗布状態も不良であった。
極N1の配置を、角度θが、 0<θ≦α/2 ・・・・・(1) の式を満足する位置とし、磁極S1の配置を 0≦r・sinφ≦R・sinθ ・・・・・(2) の式を満足する角度φで表される位置とすることによ
り、磁極N1と磁極S1が協働して形成する磁場が最適
となり、拘束領域Gにおいて磁性トナーへの電荷付与
と、帯電が十分なトナーの現像スリーブ1上への選択的
塗布とを両立させることができた。
よりも小径としたことにより、現像装置の長寿命化をは
かることが可能となった。これは、以下の理由による。
らの逆搬送力によって現像容器5内方向へ戻される帯電
の不十分なトナーの一部は、規制スリーブ2内の磁石1
1の磁場を受け、規制スリーブ2の表面に担持される。
このトナーは、規制スリーブ2に当接するスクレーパ3
により容器5内へ掻き落とされるが、本現像装置のよう
に、規制スリーブ2を小径にしていると、スクレーパ3
との当接部における曲率半径が小さくなり、トナーの掻
き落としが容易になる。従って、スクレーパ3の当接圧
を低減させても、十分なトナーの掻き落としが可能であ
る。これにより、スクレーパの当接部における負荷によ
って生じるトナーの損傷を軽減させることが可能とな
り、トナーの劣化を抑制でき、長寿命化をはかることが
可能となった。また、スクレーパ3の当接圧を低減させ
ることにより、規制スリーブ2の駆動トルクも低減され
る。
ーブ1よりも小径とすることにより、現像装置の小型化
およびコストダウン化も果たすことができる。
構成図、図11は、図10の現像装置の現像スリーブ内
磁石と規制スリーブ内磁石の最適な磁極配置を示す説明
図である。
施例2とは逆に、規制スリーブ2を現像スリーブ1より
も大径とすることであり、拘束領域Gにおいて磁性トナ
ーへの帯電付与と、帯電が不十分なトナーの現像スリー
ブ1上への選択的塗布とを両立させるために、拘束領域
Gをつくる磁場を協働して形成する磁石10の磁極N
1、ならびに磁石11の磁極S1の配置が、特定の位置
関係をとるところにある。
をはかるものであり、それ以外の構成は、先に図1によ
って示した実施例1と同様である。
ーブ1に対して、外径20mmの規制スリーブ2を用い
る。なお、現像スリーブ1内の磁石10は、規制スリー
ブ2との対向部の近傍に位置する磁極N1と、図示しな
い3つの磁極を有する4極とした。規制スリーブ2内の
磁石11は、対向部の近傍に位置する磁極S1と、図示
しない1つの磁極を有する2極とした。
が800ガウス、半値幅αが45°のものを使用し、磁
石11には、磁極S1の磁束密度が800ガウス、半値
幅αが30°のものを使用した。
(1):0<θ≦α/2なる位置に配置されている。こ
れは、θ>α/2なる位置に、磁極N1が配置される場
合には、拘束領域Gを形成するのに十分な磁場を、磁極
S1と協働して形成することはできず、θ≦0なる位置
に、磁極N1が配置される場合には、磁極N1は、規制
スリーブ1との対向位置よりも、トナー搬送方向で下流
側に位置することになり、拘束領域Gに搬送されるトナ
ーは、現像スリーブとの摩擦帯電を行なう以前に、規制
スリーブからの逆搬送力によって、現像容器5内方向へ
戻されるために、塗布に至らないためである。
の電荷付与と、帯電が十分なトナーの現像スリーブ1上
への選択的塗布とを両立させるために、本現像装置にお
ける磁極S1の配置は、図11において、(0≦)距離
Ls≦距離Lnを満足する位置、すなわち、次の式
(2)を満たすような角度φで表される配置となってい
る。
N1の配置と、磁極S1の配置の位置関係を示し、図1
2(b)および図13(a)、(b)は、それ以外の配
置の位置関係を比較例として示したものである。
装置で用いられている配置であり、磁極N1の配置を、
角度θが、磁極N1の半値幅の角度αの2分の1の範囲
内になるような位置とし、しかも、現像スリーブ1と規
制スリーブ2の対向部よりもトナーの搬送方向上流にお
いて、磁極S1の配置を磁極N1よりも下流とするもの
である。
与、ならびにトナーの塗布状態のいずれも良好であっ
た。これは、磁極N1と磁極S1とが協働して形成する
磁場の最適化がはかられたため、トナーへの電荷付与に
十分な拘束状態が形成され、しかも拘束されたトナーへ
作用する現像スリーブ、ならびに規制スリーブからの搬
送力のバランスが、トナーの選択的塗布に適した状態に
なったからと考えられる。従って、トナーへの電荷付与
と、帯電が十分なトナーの現像スリーブ1上への選択的
塗布の両立がはかられている。
係Aにおいて、磁極S1の配置が、現像スリーブ1と規
制スリーブ2の対向部よりも、トナーの搬送方向下流側
に位置する比較例である。位置関係Bの状態では、トナ
ーへの電荷付与、ならびにトナーの塗布状態のいずれも
不良であった。これは、磁極S1が、対向部よりも下流
側に位置するために、形成された拘束領域Gの下流側の
部分でトナーの拘束が急激に弱まり、拘束しきれなかっ
たトナーが、現像スリーブ1上に漏出したからと考えら
れる。
係Aにおける磁極N1、磁極S1の配置の位置関係を逆
とし、磁極S1を磁極N1よりも上流側に位置させた比
較例である。位置関係Cの状態では、トナーへの電荷付
与、ならびにトナーの塗布状態のいずれも良好なもので
はなかった。これは、トナーへ作用する逆搬送力が拘束
領域Gの上流側で強くなっているために、トナーが現像
スリーブ表面と摩擦帯電し、十分な電荷付与を受ける前
に、現像容器5内方向へ戻されてしまうため、塗布量が
少なくなり、しかも塗布されるトナーへの電荷付与も不
十分となっているからと考えられる。
係Aにおいて磁極N1の位置を、角度θが、磁極N1の
半値幅の角度αの2分の1の範囲外になるような位置と
した比較例である。この位置関係Dの状態では、トナー
への電荷付与、ならびにトナーの塗布状態のいずれも不
良であった。理由は前述した通りである。
て、磁極N1の配置を、角度θが、 0<θ≦α/2 ・・・・・(1) の式を満足する位置とし、磁極S1の配置を 0≦r・sinφ≦R・sinθ ・・・・・(2) の式を満足する角度φで表される位置とすることによ
り、磁極N1と磁極S1が協働して形成する磁場が最適
となり、拘束領域Gにおいて磁性トナーへの電荷付与
と、帯電が十分なトナーの現像スリーブ1上への選択的
塗布とを両立させることができた。
よりも大径としたことにより、トナー塗布状態の均一化
がはかられ、安定した画像形成を行なうことが可能とな
った。これは、以下に示す理由による。
は、トナーに対して作用する摩擦帯電より付与された電
荷による、鏡像力に起因した現像スリーブからの搬送力
と、磁極S1が及ぼす磁場による拘束に起因した規制ス
リーブからの逆方向搬送力によって行なわれている。従
って、選択的塗布が均一かつ安定して行なわれるために
は、トナーに対する電荷付与の安定化が重要である。そ
のためには、拘束領域Gの安定化が必要となる。
ために、現像スリーブ1および規制スリーブ2に、小径
のものを使用する場合には、その内部に配置される磁石
10、11の大きさに制約があるため、大きな磁束密度
を有する磁極を設けることが困難になる。従って、拘束
領域Gを形成する磁場の磁束密度を高めることによっ
て、さらなる安定化をはかるのは容易でない。
制スリーブ2の対向部一帯に形成される拘束領域Gで
は、その空間的な制約から、拘束領域G内で拘束される
トナー量は限られた量になる。従って、例えば連続した
画像形成によってトナーが著しく消費される場合や、現
像容器5から現像スリーブへ供給されるトナーに、現像
スリーブ長手方向での供給量のむらが生じた場合などの
ように、拘束領域Gへのトナー供給量のわずかな変動が
あっても、その影響力は大きく、拘束状態の不安定化を
招きやすい。
ブ2を現像スリーブ1より大径としたことにより、トナ
ー拘束領域Gを拡大させ、拘束領域G内で拘束されるト
ナー量を増加させることが可能となった。
3種の組合せの各々における拘束領域Gの拡大図を示
す。図14(a)は、外径が共に16mmの現像スリー
ブ1と規制スリーブ2とを用いた場合の比較例である。
図14(b)は本現像装置の場合であり、外径が16m
mの現像スリーブ1と、外径が20mmの規制スリーブ
2を用いた。図14(c)は、外径が共に20mmの現
像スリーブ1と規制スリーブ2とを用いた場合の比較例
である。
外径が共に20mmの現像スリーブと規制ブレードを用
いた場合と同程度の拘束領域Gを形成することが可能で
ある。従って、小径の現像スリーブおよび規制スリーブ
を用いた場合でも、拘束領域Gの安定化を実現できたこ
とにより、トナー塗布状態の均一化がはかられ、安定し
た画像形成を行なうことが可能となった。
使用する場合に顕著である。
て磁性一成分現像剤(磁性トナー)を用いて説明した
が、本発明はこれに限定されることなく、磁性を有する
現像剤を使用する場合に、同様の効果が得られる。
は、磁性を有する現像剤を担持して搬送する、内側に磁
石を内包した現像剤担持体と、内側に磁石を内包した現
像剤規制部材とを対向配置し、その対向部の近傍におい
て、現像剤担持体の磁石一つの磁極N1と、該規制部材
の磁石の一つの磁極S1とが協働して形成する磁場によ
って現像剤が拘束され、同時に、拘束された現像剤が、
現像剤担持体と現像剤規制部材のそれぞれから搬送力を
受ける構成を有する現像装置である。
N1の配置を、角度θが、磁極N1の半値幅αの2分の
1の範囲内となるような位置とし、しかも、現像剤担持
体と現像剤規制部材の対向部よりも現像剤搬送方向上流
において、磁極S1の配置を磁極N1よりも下流に位置
させたので、磁極N1と磁極S1が協働して形成する磁
場が最適となり、拘束領域Gにおいて、現像剤への電荷
付与と、帯電が十分な現像剤の現像剤担持体上への選択
的塗布とを両立させることができる。従って、良好な画
像形成を行なって高品質な画像を得ることができる。
である。
リーブ内磁石の最適な磁極配置を示す説明図である。
スリーブ内磁石の磁極N1と規制スリーブ内磁石の磁極
S1の配置関係を示す説明図である。
磁極N1と規制スリーブ内磁石の磁極S1の配置関係を
示す説明図である。
リーブ内磁石の最適な磁極配置を示す説明図である。
スリーブ内磁石の磁極N1と規制スリーブ内磁石の磁極
S1の配置関係を示す説明図である。
磁極N1と規制スリーブ内磁石の磁極S1の配置関係を
示す説明図である。
の磁極N1に関する距離Ln、磁極S1に関する距離L
sと、トナー塗布状態および塗布されたトナーの反転比
率との関係を示す説明図である。
である。
制スリーブ内磁石の最適な磁極配置を示す説明図であ
る。
現像スリーブ内磁石の磁極N1と規制スリーブ内磁石の
磁極S1の配置関係を示す説明図である。
の磁極N1と規制スリーブ内磁石の磁極S1の配置関係
を示す説明図である。
による拘束領域Gの大きさを示す拡大図である。
ードとの対向部を示す説明図である。
域を示す拡大図である。
ある。
Claims (3)
- 【請求項1】 磁性を有する現像剤を担持して搬送する
回転可能な円筒状現像剤担持体と、現像剤担持体の内側
に配設した磁石と、現像剤担持体上の現像剤を規制して
薄層に塗布する、現像剤担持体に対向して回転可能に配
設した円筒状現像剤規制部材と、該規制部材の内側に配
設した磁石とを有し、 現像剤担持体の磁石の一つの磁極Aと該規制部材の磁石
の一つの磁極Bとが協働して形成する磁場によって現像
剤が拘束され、同時に、拘束された現像剤が、現像剤担
持体と現像剤規制部材のそれぞれから搬送力を受ける構
成を有する現像装置において、 前記磁極Aと前記磁極Bは、前記現像剤担持体と前記現
像剤規制部材の中心を結ぶ直線よりも現像剤搬送方向の
上流に配置され、 しかも、磁極Aの磁束密度分布の半値幅の角度をαと
し、前記直線に対して磁極Aがなす角度をθ、磁極Bが
なす角度をφとし、現像剤担持体の半径をR、現像剤規
制部材の半径をrとしたときに、下記の式(1)および
(2) 0<θ≦α/2 ・・・・・(1) 0≦r・sinφ≦R・sinθ ・・・・・(2) を満たすことを特徴とする現像装置。 - 【請求項2】 前記現像剤が、磁性トナーからなる請求
項1の現像装置。 - 【請求項3】 前記現像剤規制部材の回転方向が、現像
剤搬送方向と逆方向である請求項1または2の現像装
置。
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