JPS6255149B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、電子写真装置または静電記録装置
における磁気ブラシ現像装置に関する。

磁気ブラシ現像装置とは、内側に磁石を配置し
た非磁性担体上に磁性粉末を含む現像剤を吸着さ
せ、この担体上の現像剤を現像位置において潜像
担持体上に形成された静電潜像に接触させ、これ
を現像する装置をいう。非磁性担体上の現像剤
が、磁石の磁気力によりブラシ状に穂立てされる
ため、この名称がある。

磁気ブラシ現像装置に使用される現像剤として
は、非磁性トナーおよび磁性キヤリアからなる二
成分現像剤と、磁性トナーのみからなる一成分現
像剤とがある。一成分現像剤においては、さらに
導電性トナーと絶縁性トナーの区別がある。

現像は、静電潜像とは逆極性に帯電されたトナ
ーが静電潜像に静電的に吸着されることにより行
なわれる。二成分現像剤においては、トナーはキ
ヤリアとの摩擦により帯電され、粒径のより小さ
なトナーが粒径のより大きなキヤリアに付着して
磁気ブラシを形成する。一成分現像剤において、
導電性トナーは、電荷の注入または静電誘導によ
り帯電され、絶縁性トナーは、現像容器内でまた
は搬送中にこのトナーと接触する部材によつて摩
擦帯電される。

二成分現像剤は、トナーの帯電が確実に行なわ
れる反面、現像濃度を一定に維持するための方策
として、トナーとキヤリアの混合比すなわちトナ
ー濃度を一定に保つための手段が必要となる。一
方、一成分現像剤は、トナーの帯電が十分とはい
えないが、トナー濃度の管理が必要なく、取扱い
も簡便である。

現像剤を吸着して磁気ブラシを形成させるため
の非磁性担体には、スリーブ状またはシリンダー
状のものと無端ベルト状のものとがある。この担
体の中に配置される磁石には、いくつかの磁石片
を放射状に並べたものと、一本の棒磁石の周面に
磁極を配置したものとがある。また、潜像担持体
には、電子写真装置に用いられる感光体や、静電
記録装置に用いられる誘電体などがあり、その形
状は、ドラム状、無端ベルト状、プレート状、シ
ート状などがある。

磁気ブラシを保持する非磁性担体とその内側に
配置された磁石とは、いずれか一方がまたは両方
が移動することにより、担体上の磁気ブラシを移
動させる。また、潜像担持体も一定速度で移動し
ており、担体上の磁気ブラシは、非磁性担体と潜
像担持体とが最も近接する特定の位置すなわち現
像位置において、潜像担持体表面に接触して、潜
像担持体上の静電潜像を連続的に現像する。

非磁性担体上の磁気ブラシは、第１図に示すよ
うに、非磁性担体１の中の隣接する磁石２，３，
４，５の間の非磁性担体１上に分布する磁力線に
沿つて形成される。この図においては、磁石２，
３，４の間の磁力線分布だけが示されている。磁
力線は、磁極Ｎから出発して磁極Ｓに終り、磁界
は、磁極部分が最も強い。したがつて、磁気ブラ
シの穂は、磁極部分において最も高く、磁極と磁
極の中間で最も低く形成される。この磁気ブラシ
を全体的にみると、第２図の符号６で示すよう
に、磁極部分が山形に盛り上がつた形になつてい
る。このため、通常は、磁気ブラシの穂の最も高
い部分で現像を行なうように、現像位置に磁石の
磁極部分を配置する。

ところで、一般に、現像画像の濃度は、現像時
間に大きく左右される。現像時間とは、現像剤が
潜像担持体に接触している時間である。したがつ
て、磁気ブラシ現像装置においては、磁気ブラシ
が現像位置において潜像担持体に接触している時
間をいう。

上記したように、潜像担持体は、一定速度で移
動しているので、磁気ブラシが潜像担持体に接触
する時間は、磁気ブラシが潜像担持体に接触する
幅Ｗに関係する。したがつて、現像効率すなわち
単位時間当りの現像濃度を高めるためには、この
接触幅Ｗを大きくすればよいことになる。

この接触幅を大きくするための従来知られてい
る技術の一つに、磁気ブラシを保持するための非
磁性担体を潜像担持体表面に複数個近接させて設
ける装置がある。これによつて、実質的に接触幅
を大きくすることができるが、装置が大型にな
り、コストが高くなる欠点がある。このような欠
点を除去するためには、一つの非磁性担持体で接
触幅Ｗを大きくとる工夫が必要となる。

磁気ブラシ現像装置において、磁気ブラシの潜
像担持体に対する接触幅Ｗは、第２図に示すよう
に、現像位置における潜像担持体７と非磁性担体
１とのギヤツプｄに関係する。これは、磁極位置
における磁気ブラシの形状が、山形になつている
からである。その頂部よりも裾野で潜像担持体７
に接触する方が、接触幅Ｗはより大きくなる。し
たがつて、ギヤツプｄが小さいほど接触幅Ｗが大
きくなる。

しかしながら、ギヤツプｄを小さくすることに
は限界がある。何故なら、ギヤツプｄを小さくす
ると、それだけギヤツプｄにおいてトナーが圧力
を受け、トナーが固化すなわちブロツキングを起
こすからである。トナーがブロツキングを起こす
と、潜像担持体上の静電潜像を擦つたり、潜像担
持体表面を傷つけたりする。したがつて、ギヤツ
プｄは、トナーがブロツキングを起こさない程度
に小さくすることが、現像効率を高めることの一
つの要素となる。

ギヤツプｄは、このように、接触幅Ｗひいては
現像時間に関係してくるので、現像中にこれが変
動すると、濃度にむらのある画像ができあがる。
従来の装置においては、このギヤツプの変動を防
止するためおよび最小ギヤツプdminを確保する
ために、スリーブと感光体との間にスペーサーコ
ロを設けていた。

しかしながら、上記したように、ギヤツプｄを
小さくして現像効率を高めるためには限界がある
ので、現像効率を高めるためには、別の方法によ
つて接触幅Ｗを大きくする必要がある。また、接
触幅Ｗがある程度大きくなれば、ギヤツプｄが少
し程度変動しても、画像濃度にむらを生じさせな
いことが分かつている。したがつて、別の方法で
接触幅Ｗを大きくする方が得策である。

接触幅Ｗを大きくする別の方法として、現像位
置における磁石の幅を大きくすることが考えられ
る。しかしながら、磁石を大きくすると、それだ
け磁束密度も大きくなつて磁気ブラシの穂も強く
なり、これが感光体を擦ると、潜像を乱して画像
を壊してしまう恐れがある。

別の方法として、第３図に示すように、現像位
置に、極性の向きを同じくした二つの磁石８，９
を間隔を置いて設ける方法が知られている。この
方法は、二つの磁石８，９のそれぞれの直上部に
ピークをもつた磁界強度分布を持ち、このため第
４図に示すように、磁気ブラシ６の感光体７に対
する接触幅Ｗが従来のものより、かなり広がつた
ものになつている。

しかし、極性の向きを同じくした二つの磁石を
近接して平行に配設する方法では、二つの磁石間
に磁気的相互作用による反撥力が作用するため、
二つの磁石を平行に所定の間隔を置いて配設する
には専用のホルダを必要とし、また製造組立に手
間がかかり部品コストや製造コストが増大する。
また、互いに反撥し合う二つの磁石を近接して配
置する場合、各磁石の磁化は反撥力の作用によつ
て減磁し易くなる。

また、現像位置における二つの磁石間には、所
定間隔の空隙が存在するため、磁石間の空隙内に
おける磁界の方向が空隙外における磁界の方向に
対して、磁界の方向が逆転するので、その部分の
磁性トナー又は磁性キヤリヤが他の部分のトナー
又はキヤリヤとは逆向きに磁化され、トナー又は
キヤリアの連鎖の一様性が損なわれる等の欠点が
ある。

ここで、磁界の方向が逆転するとは、第５図に
示すように、二つの磁石の間に空隙が存在し、こ
の空隙内を二つの磁石のＮ極から出発した磁力線
がそれぞれのＳ極に向かうため、空隙内における
磁力線の向きが、各Ｎ極から外側に向かう磁力線
に対して逆向きになることである。

すなわち、空隙を隔てて配設された二つの磁石
８，９の磁力線には、それぞれのＮ極から出てそ
れぞれのＳ極へ向かうものと、それぞれのＮ極か
ら出て互いに反撥しながら磁極から遠ざかるもの
とがある。従つて、それぞれ独立した二つの磁石
８，９の空隙を隔てたＮ極間を通過する現像剤の
うち、磁力線の方向がちようど逆転する領域を通
過する現像剤には、空隙内の逆向きの磁界によつ
て磁極から離れる向き（潜像担持体に向かう方
向）に飛び出す向きの力を受けることになる。本
来、現像剤は、現像剤と磁極間に作用する磁力
と、現像剤と潜像担持体との間に作用する静電的
クーロンカとの力関係に応じて潜像担持体へ移動
するのであるが、上記磁極間の空隙上部で磁界方
向が逆向きとなる領域が存在すると、上記力関係
とは別に逆向きの磁界による反撥力を受けてむし
ろ積極的に潜像担持体に向かつて飛び出すことに
なる。そのために、本来現像されるべきでない部
分、所謂非画像部特に画像周辺に現像剤が付着し
てしまい、画像の縁端がにじんだようになる「に
じみ」の異常現像が発生する。かかる現像は、現
像位置に二つの磁石による二つの同極の磁極が空
隙を隔てて存在するからである。

この発明による磁気ブラシ現像装置では、非磁
性担体内に配設された磁石の、潜像担持体と対向
する位置の磁極部磁極面に少なくとも一つの窪み
部を形成し、該磁極部が複数のピークを有する磁
界強度分布を発生するように構成したことを特徴
とする。

この発明によれば、現像位置に二つの磁石を配
置する装置に比べて、構造及び製造組立が簡単で
あり、且つ、磁性トナー又は磁性キヤリアが一様
な方向に磁化されるので現像効率が良い磁気ブラ
シ現像装置を提供することができる。

従つて、この発明の目的は、磁気ブラシの潜像
担持体に対する接触幅を広げて、現像効率の良
い、そして現像むらを防止した上記装置を提供す
ることにある。

この発明のさらにその上の目的は、構造及び製
造組立の簡単な上記装置を提供することにある。

以下、本発明を図示の実施例に基づいて詳細に
説明する。

この発明は、内側に磁石を配置した非磁性担体
上に磁性粉末を含む現像剤を吸着させ、この担体
上の現像剤を現像位置において潜像担持体に形成
された静電潜像に接触させ、これを現像する装置
において、上記潜像担持体と対向する上記磁石の
単一磁極部の磁極面に少なくとも一つの窪み部を
形成し、該磁極部が複数のピークを有する磁界強
度分布を発生するように構成したことを特徴とす
る。

すなわち、この発明では、磁石のＮ，Ｓ極何れ
か一方の単一磁極部の磁極面に少なくとも一つの
窪み部を形成することによつて、磁石自身の磁極
により磁石内部に発生する、よく知られた反磁界
の強さを窪み部分のみ大きくなるように構成し、
この反磁界の作用によつて磁極の発生する磁界の
強度分布に複数のピークを持たせるようにしたこ
とに特徴がある。

より詳しく説明すると、通常の磁石では、磁化
方向に対して必ず一対のＮ，Ｓ極の磁極を有する
磁気双極子を形成しているが。このような磁気双
極子磁石では、自身の磁極によつて、磁石内部に
磁化方向とは逆向きの反磁界が形成される。この
反磁界の大きさ（強さ）は、よく知られているよ
うに、磁極間の距離すなわち磁石の磁極間方向の
長さによつて変化し、磁石の長さが長い程小さく
なる。このため、一つの磁気双極子磁石であつて
も、磁極面に凹部や凸部を形成し、磁石の磁極間
（Ｎ−Ｓ極間）の長さを部分的に変えると、磁石
の長短部分において反磁界の強さが異なり、磁石
の長さが長尺の部分と短尺の部分とでは、反磁界
は短尺の部分で大きくなる。このため、磁極面部
に凹部（窪み部）が形成された磁石では、凹部部
分が外部に発生する磁界強度が反磁界の作用によ
つて他の部分より小さくなる。従つて、少なくと
も一つの凹部をその磁極面に形成された磁石の磁
極が発生する磁界の強度分布には、凹部を挟さん
で少なくとも２つのピークが現れる。

すなわち、この発明は、磁気ブラシを形成する
磁石の磁極面に少なくとも一つの窪み部を形成す
ることによつて、上記反磁界の作用を利用し、Ｎ
極若しくはＳ極何れか一方の単一磁極部であつて
も複数のピークを有する磁界強度分布が発生し得
るように構成したことを特徴とするものである。

しかも、この発明によれば、現像に供される磁
極部は単一磁極で構成されているため、二つの磁
石を空隙を介して平行に配設した場合に問題とな
るところの空隙内を逆方向へ流れる磁力線は存在
せず、前述した二つの磁石を用いたときの問題が
解消される。また、二つの磁石を用いる代りに、
磁石の一様な面部に二つの同極磁極を着磁して磁
界強度分布に複数ピークを形成する方法が提案さ
れているが、この場合には、二つの同極間に磁気
的相互作用による斥力が作用し、磁極の移動や減
磁等が生ずることがあり、磁界強度分布が不安定
となり好ましくない。本発明は、一つの磁気双極
子の何れか一方の磁極部の磁極面に窪み部を形成
した磁石を用いることによりこの問題をも解決し
たものである。

従つて、この発明による磁気ブラシ現像装置に
具備される磁石は、第６図に示すように、非磁性
担体１０側の磁極部が、その両側部を突出させ、
中央部を平らに窪ませた凹型形状の磁石１１とし
て実現される。または、第７図に示すように、非
磁性担体１０側の磁極部が、その両側部を突出さ
せ、中央部を円弧面に窪ませた凹型形状の磁石１
２として実現される。このような形状の磁石によ
つて生じる非磁性担体上の磁界強度分布は、第８
図に示される。すなわち、従来のフラツトな形状
の磁石の磁界強度分布が、一点鎖線１３で示され
るように一つのピークをもつているのに対し、こ
の発明の特徴をなす磁石の磁界強度分布は、実線
１４で示されるように二つのピークをもつ。すな
わち、本発明の特徴をなす磁極面に窪み部を形成
された磁石においては、窪み部とその両側に位置
する突出部とでＮ極−Ｓ極間の距離が異なり、磁
石内部に生じる反磁界の強さに違いが生じ、窪み
部分が外部に発生する磁界強度は突出部分の発生
する磁界強度より低い。このため、相対的に磁極
部の突出部分の磁界強度は窪み部より強くなり、
前述したように磁界強度分布に二つのピークが発
生する。この二つのピークの形は、磁石に設けた
窪みの大きさによつて異なる。すなわち窪みの幅
をａとして深さをｂとしたとき、ａが一定ならば
ｂが深いほど、またｂが一定ならばａが広いほ
ど、磁界強度分布の中央の落ち込みが深く、そし
てピークの高さが低くなる。例えばａ：ｂが４：
１の場合は実線１４で示す分布になり、ａ：ｂが
４：２の場合は、破線１５で示す分布になる。

上記例では、磁石に窪みを一つ設けた例を示し
たが、この窪みは複数個設けることができ、これ
によつて磁界強度分布の形を変えることができ
る。例えば、第９図に示すように、磁石１６に幅
ａ、深さｂの窪みを二つ設け、両側の土手の幅を
c₁、中央の土手の幅をc₂としたとき、ａ：ｂ：
c₁：c₂を２：２：２：４の割合で形成すると、第
１０図の破線１７に示すように、窪みが一つの場
合の磁界強度分布１４に対して、中央の落ち込み
が小さくて均一な、幅の広い磁界強度分布が得ら
れる。さらに形状を変えることによつて三つ以上
のピークをもたせることができる。このように、
この発明による磁石は、非磁性担持体と対向する
側の磁極面の形状を変えることによつて、非磁性
担体上に種々の異なる磁界強度分布を発生させる
ことができる。

この発明による磁石は、種々の方法によつて製
造することができる。最も容易な製造方法は、磁
石片を成形着磁してから、所定の窪みをダイヤモ
ンドカツターによつて成形することである。また
は、強磁性体に予め窪みを設けてから着磁しても
よい。または、いくつかの磁極間の長さが異なる
磁石片を接着して形成してもよく、突起部に当る
部分を強磁性体を接着して形成してもよい。され
にまた、上記実施例はすべて磁石片で示されてい
るが、これを一本の棒磁石とし、所定のまたは任
意の磁極部分に所定の窪みを形成してもよい。

この発明による磁石は、第１１図に示す例のよ
うに、そのＮ極から発する磁力線が非磁性担体１
０に対し、ほぼ全体的に垂直に分布しているた
め、非磁性担体上の磁性トナーまたは磁性キヤリ
アが磁化される方向も一様になり、磁気ブラシの
穂の状態が安定する。

ところで、この発明における磁気ブラシの穂
は、非磁性担体１０及び磁石１１が静止している
とき、通常、磁極部分においてなだらかな山形を
形成するが、磁極面の窪み部分を深く形成する
と、磁極部の発生する磁界強度分布が、両側に二
つの大きなピークを持ち中央部が大きく窪んだ状
態となり、このため、磁界強度分布の中央から両
側のピーク側に向けて磁界に勾配が生じる。この
磁界の勾配すなわち磁界傾度が生じると、磁気ブ
ラシの穂には、グラデイエント力が作用し、磁界
傾度によるこのグラデイエント力により、わずか
な衝撃によつても、第１２図に示すように磁気ブ
ラシの穂が両側に分かれてしまうことがある。し
かしながら、このような状態も、非磁性担体１０
または磁石１１を移動させれば、磁界強度の変化
が非磁性担体上の磁性トナーまたは磁性キヤリア
に連続的に及ぶので、元どおりの山形の穂とな
る。この穂は密度的にも小さく、現像ギヤツプが
狭くなつた場合にも、トナーのブロツキングを起
こすことがない。以上説明したように、この発明
では、磁気ブラシを形成する非磁性担体内の磁石
の、潜像担持体と対向する側の磁極部の磁極面に
少なくとも一つの窪み部を形成することによつ
て、磁石内部の反磁界分布を窪み部のみ強くし、
該磁極部が形成する磁界の強度分布が複数のピー
クを形成するように構成したことにより、上記磁
界によつて形成される非磁性担体上の磁気ブラシ
の潜像担持体に対する接触幅を広げて、現像効率
の良い、そして現像むらや、にじみを防止した磁
気ブラシ現像装置を提供することができる。

この発明による磁気ブラシ現像装置は、潜像担
持体がドラム状の場合に限らず、特にベルト状、
プレート状、シート状の潜像担持体を使用する装
置に良い効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来の磁気ブラシ現像装置における
磁気ブラシの形成状態を微視的に見た図、第２図
は、第１図に示す磁気ブラシを巨視的に見た図、
第３図は、従来における改良された磁気ブラシ現
像装置における磁気ブラシの形成状態を微視的に
見た図、第４図は、第３図に示す磁気ブラシを巨
視的に見た図、第５図は、第３図の部分拡大図、
第６図および第７図は、この発明に使用される磁
石のそれぞれ異なる例を示す図、第８図は、この
発明に使用される磁石によつて生じる非磁性担体
上の磁界強度分布を示す図、第９図は、この発明
に使用される磁石の別の例を示す図、第１０図
は、第９図に示す磁石によつて生じる磁界強度分
布を示す図、第１１図は、この発明における磁気
ブラシの形成状態を拡大して見た図、第１２図お
よび第１３図は、この発明における磁気ブラシの
静止状態と移動状態を示す図である。 １……非磁性担体、６……磁気ブラシ、７……
潜像担持体、Ｗ……磁気ブラシの潜像担持体に対
する接触幅、ｄ……非磁性担体と潜像担持体との
間の現像位置におけるギヤツプ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 内側に磁石を配置した非磁性担体上に磁性粉
   末を含む現像剤を吸着させ、この担体上の現像剤
   を現像位置において潜像担持体上に形成された静
   電潜像に接触させ、これを現像する磁気ブラシ現
   像装置において、 上記現像位置の潜像担持体と対向する単一磁極
   部の磁極面に少なくとも一つの窪み部を有し、該
   磁極部が複数のピークを持つた磁界強度分布を発
   生する磁石を具備したことを特徴とする磁気ブラ
   シ現像装置。