JP2000019845A - 現像装置、現像方法及び画像形成装置 - Google Patents
現像装置、現像方法及び画像形成装置Info
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Abstract
の発生を防止し、高画質の画像を形成可能にするととも
に、現像剤劣化、現像スリーブの擦傷痕発生、現像剤の
帯電量不足、画像濃度の低下、放置混色の増加、細線再
現性の低下等の問題を解消する。 【解決手段】 現像スリーブ41の外周とパドルホイー
ル44の回転軌跡との最近接距離A[mm]と、キャリ
アの体積平均粒径D[μm]とが、D≦A≦150×D
の関係式を満たし、かつ、現像スリーブ41の回転軸中
心とパドルホイール44の回転軸中心とを結ぶ共通法線
nが、現像スリーブ41の回転軸中心を通る水平線mに
対して成す角度ψで重力方向に向けて設置角度10°〜
90°の範囲内にあるようにパドルホイール44を配置
した現像装置。
Description
写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に備え
られる現像装置、現像方法及び画像形成装置に関する。
子写真複写機等に用いられる正規現像方式と、デジタル
プリンタやデジタル電子写真複写機等に用いられる反転
現像方式とが知られている。反転現像方式は、像担持体
として感光体を用い、一般にレーザーダイオード、発光
ダイオード(LED)等を光源として用い、帯電、露光
により感光体上に形成された潜像を、感光体の帯電極性
と同極性に帯電したトナーにより現像してトナー像とす
る方式である。例えば、感光体の帯電極性が負の場合、
トナーの極性も負であり、露光により生じた電位差を利
用して現像し、感光体上にトナー像を形成する方式であ
る。
体に近接して、回転する現像剤担持体が配置されてい
る。該現像剤担持体は中空円筒体状に形成されて、前記
感光体に対向する側に開口部を有する現像器本体に収納
されている。該現像剤担持体には、例えば−650Vの
直流電圧に、2700V、8000Hzの交流電圧が重
畳された現像バイアス電圧が印加される。該現像剤担持
体は、その内部に磁石を有し、現像剤担持体の外周表面
にトナー粒子と磁性粒子(キャリア)とを混合した二成
分現像剤を担持している。
から成る二成分現像剤を収容する現像器本体、磁石から
成る磁界発生手段を内部に有する現像剤担持体、該現像
剤担持体に現像剤を搬送して供給する現像剤供給部材、
前記現像剤担持体上の現像剤層厚を所定量に規制する現
像剤層厚規制部材、現像剤を攪拌して現像剤供給部材に
搬送する現像剤攪拌搬送部材から構成されている。
あるトナー補給口部を通して、トナーカートリッジから
前記現像器本体内に補給されたトナーは、回転する前記
現像剤攪拌搬送部材により前記現像器本体内に収容され
た現像剤と攪拌、混合されて均一なトナー濃度になり、
回転する前記現像剤供給部材により前記現像剤担持体の
外周面上に供給され、現像剤担持体上の現像剤のうち、
トナーのみが現像領域で感光体上に付着する。
は、画像の履歴が現像剤担持体上に残り、所定濃度の画
像パターンを現像しているにもかかわらず、「ゴース
ト」と呼ばれる濃度差が生じる画像欠陥を引き起こすこ
とがある。このゴーストを改善する対策として、従来技
術ではスクレーパと呼ぶゴム材料等を現像剤担持体に当
接して、現像後に現像剤担持体上に残留する現像剤を掻
き取り、新たに攪拌された現像剤を現像剤担持体上に付
着させることで、画像の履歴をなくし、ゴーストを防い
でいる。
た従来技術のスクレーパ方式は、現像剤担持体とスクレ
ーパ間を現像剤が擦り抜けたり、掻き取られる時に生じ
る現像剤劣化や、現像スリーブに擦傷痕が発生する等の
問題がある。
を隣接させる「剥ぎ取り極」と呼ばれる部分を設けるこ
とで、ある程度の現像剤が剥ぎ取り極の反発磁界でスリ
ーブから剥ぎ取ることができる。しかしながら、現像剤
担持体と現像剤担持体に隣接する現像剤供給部材の位置
関係が最適化されてない条件では、完全に現像剤担持体
から現像剤を剥ぎ取ることができず、未だ、ゴーストの
改善は満足できるレベルではない。
なされたものであり、本発明の目的は、ゴーストの発生
を防止し、高画質の画像を形成可能にするとともに、現
像剤劣化や、現像剤担持体の擦傷痕発生を防止する現像
装置、現像方法及び画像形成装置を提供することにあ
る。
を最適化することで、かなり高いレベルまでゴーストを
改善するものである。
発明により達成される。
して配置され回転可能に支持された現像剤担持体と、前
記現像剤担持体内に配置された複数個の磁極のうち互い
に隣接する少なくとも2極が同極性に配置された磁界発
生手段と、前記現像剤担持体に近接して配置され、トナ
ーとキャリアを含む現像剤を前記現像剤担持体に供給す
る現像剤供給部材とを備えた現像装置において、前記現
像剤担持体の外周と前記現像剤供給部材の回転軌跡との
最近接距離A[mm]と、前記キャリアの体積平均粒径
D[mm]とが、関係式D≦A≦150×Dを満たし、
かつ、前記現像剤担持体の回転軸中心と前記現像剤供給
部材の回転軸中心とを結ぶ共通法線が、前記現像剤担持
体の回転軸中心を通る水平線に対して成す角度で重力方
向に向けて設置角度10°〜90°の範囲内にあるよう
に前記現像剤供給部材を配置したことを特徴とする現像
装置(請求項1)。
配置された現像剤担持体と、前記現像剤担持体に現像剤
を供給する現像剤供給部材と現像剤攪拌搬送部材とを有
し、現像装置内に収容された現像剤と、補給されたトナ
ーとを攪拌、搬送して前記現像剤担持体に供給し、前記
像担持体と現像剤担持体が対向する現像領域において静
電潜像を現像して顕像化する現像方法において、請求項
1に記載の現像装置の現像剤供給部材により現像剤を搬
送して、前記現像剤担持体に供給し、前記像担持体と前
記現像剤担持体とが対向する現像領域において、前記像
担持体上の静電潜像を前記現像剤担持体上に担持された
現像剤により現像してトナー像を形成し、現像処理後の
現像剤を前記磁界発生手段の同極性の磁極近傍に形成さ
れた反発磁界により前記現像剤担持体上から剥ぎ取り、
前記現像剤担持体の近傍の前記角度範囲及び前記最近接
距離に設置された前記現像剤供給部材により、前記現像
剤担持体上から剥ぎ取られた現像剤を現像剤攪拌搬送部
材に搬送することを特徴とする現像方法(請求項5)。
配置された現像剤担持体と、前記現像剤担持体に現像剤
を供給する現像剤供給部材と、補給トナーと現像剤とを
攪拌して前記現像剤供給部材に搬送する現像剤攪拌搬送
部材とを備えた現像装置により、前記像担持体と現像剤
担持体が対向する現像領域において静電潜像を現像して
顕像化し、前記顕像を被転写材に転写して画像を形成す
る画像形成装置において、前記(1)に記載の現像剤担
持体及び現像剤供給部材を配置した現像装置により、前
記像担持体上に形成された静電潜像を現像してトナー像
を形成することを特徴とする画像形成装置(請求項
6)。
し、前記像担持体上に形成された均一帯電面から光ビー
ムにより電荷が除去された潜像部分に現像剤を付着させ
る反転現像によりトナー像を形成することを特徴とする
画像形成装置。
し、前記現像剤担持体上に、直流成分に交流成分を重畳
させるバイアス電界を印加し、前記現像剤担持体上の二
成分現像剤のトナーを前記像担持体上の静電潜像上へ飛
翔させる非接触現像によりトナー像を形成することを特
徴とする画像形成装置。
た複数の現像装置により、像担持体上に複数色のトナー
像を重ね合わせて形成し、該重ね合わせトナー像を転写
手段により被転写材に転写してカラー画像を形成する画
像形成装置において、前記(1)に記載の現像装置を複
数組配置し、前記(4)に記載の反転現像及び前記
(5)に記載の非接触現像により、カラー画像を形成す
ることを特徴とする画像形成装置(請求項9)。
って、本発明の現像装置を複数組搭載した画像形成装置
の一例であるカラープリンタの構成とその作用を図1の
断面構成図によって説明する。
現像装置を搭載した画像形成装置であるカラープリンタ
を示す断面構成図である。
撓性の無端ベルト状の感光体(以下、ベルト感光体と称
す)1の周囲に、4組のスコロトロン帯電器(以下、帯
電器と称す)2Y,2M,2C,2K、4組の像露光装
置(走査光学装置)3Y,3M,3C,3K、4組の現
像器4Y,4M,4C,4Kとから成る画像形成ユニッ
ト(図示の4組)を縦列に配設したものである。なお、
像露光装置3(Y,M,C,K)としてレーザビーム走
査光学装置を使用したものである。
ローラ12、上ローラ13に張架され、テンションロー
ラ14の作用により緊張状態にされ、内周面に設けられ
たバックアップ部材15により局部的に当接しながら、
図示の時計方向に回動する。バックアップ部材15は、
ベルト感光体1の背面に当接して、現像器4(Y,M,
C,K)の現像剤担持体(以下、現像スリーブと称す)
41(Y,M,C,K)の現像領域及び像露光装置3
(Y,M,C,K)の結像位置にベルト感光体1を規制
している。
とする。トナーは、バインダー樹脂、顔料を含有し、必
要により離型剤、荷電制御剤等をも含有する。カラー画
像形成装置に使用される二成分現像剤のトナーは、上記
の顔料として、イエロー、マゼンタ、シアン等の顔料又
は染料から成る着色剤剤及びカーボンブラック等の黒色
顔料等を含有する。トナーの粒径は4〜10μmであ
る。キャリアとしては、フェライト、マグネタイト、鉄
粉等の強磁性粒子を用い、望ましくは、前記強磁性粒子
の表面をフッソ系、シリコーン系等の樹脂でコーティン
グしたものが良い。キャリアの粒径は10〜80μmで
ある。トナーとキャリアの混合比は、トナーが3〜20
重量%である。
(図示せず)が回動して駆動ローラ11を介してベルト
感光体1は図示の時計方向へと回動し、帯電器2Yの帯
電作用によりベルト感光体1への電位の付与が開始され
る。ベルト感光体1は電位を付与されたあと、像露光装
置3Yにおいて第1の色信号すなわちイエロー(Y)の
画像信号に対応する電気信号による露光が開始され、ベ
ルト感光体1の回動(副走査)によってその表面の感光
層に現像画像のイエロー(Y)の画像に対応する静電潜
像を形成する。この潜像は現像器4Yにより現像スリー
ブ41Y上に付着搬送された現像剤が、現像領域におい
て非接触の状態で反転現像され、イエロー(Y)のトナ
ー像となる。
トナー像の上にさらに帯電器2Mの帯電作用により電位
が付与され、像露光装置3Mの第2の色信号すなわちマ
ゼンタ(M)の画像信号に対応する電気信号による露光
が行われ、現像器4Mによる非接触の反転現像によって
前記のイエロー(Y)のトナー像の上にマゼンタ(M)
のトナー像が重ね合わせて形成される。
装置3C及び現像器4Cによってさらに第3の色信号に
対応するシアン(C)のトナー像が形成される。さらに
帯電器2K、像露光装置3K及び現像器4Kによって第
4の色信号に対応する黒色(K)のトナー像が順次重ね
合わせて形成され、ベルト感光体1の一回転以内にその
周面上にカラーのトナー像が形成される。
像作用に際しては、それぞれ現像スリーブ41Y,41
M,41C及び41Kに対し、ベルト感光体1の帯電と
同極性の直流バイアス、あるいは直流バイアスに交流を
加えた現像バイアスが印加され、現像スリーブ41
(Y,M,C,K)上に付着した二成分現像剤による非
接触反転現像が行われて、導電層を接地したベルト感光
体1上の静電潜像形成部にトナーを付着させる。
されたカラーのトナー像は帯電器2Fによって付着トナ
ーの電位が揃えられたのち、転写部において、給紙装置
である給紙カセット20A,20B或いは手差し給紙部
20Cから、それぞれ給紙手段21A,21B,21C
により送り出され、レジストローラ対23へと搬送さ
れ、レジストローラ対23の駆動によってベルト感光体
1上のトナー像領域と同期して給紙される転写紙上に、
ベルト感光体1の駆動用の駆動ローラ11の下部に対向
して配置された転写装置(転写ローラ)7により転写さ
れる。
は、駆動ローラ11の曲率に沿ったベルト感光体1周面
より分離されたのち、定着装置24へ搬送される。定着
装置24によりトナー像は熔融され、転写紙に定着され
る。定着処理終了後の転写紙は、排紙ローラ対25A,
25B,25Cにより搬送されて、上部に設けられた排
紙トレイ26に転写紙上のトナー像面を下面にして排出
される。
は、クリーニング装置8のクリーニングブレード81に
よって摺擦され、残留トナーを除去し、清掃される。な
お、次の原稿画像のトナー像の形成が続いて行われると
きは、帯電前除電器9によるベルト感光体1の感光体面
への露光が行われて前歴の除去がなされる。
前記複数の現像器4Y,4M,4C,4Kは、ほぼ同じ
構成をなすから、以下、これらの現像器を代表して現像
装置4と称して説明する。
から成る二成分現像剤を収容する現像器本体、41は現
像剤担持体である現像スリーブ、42は現像スリーブ4
1の内部に配置され現像器本体40に固定された磁界発
生手段(マグネットロール)、43は現像スリーブ41
上の現像剤層厚を所定量に規制する現像剤層厚規制部
材、44は現像スリーブ41に現像剤を供給するパドル
形状の現像剤供給部材(以下、パドルホイールと称
す)、45,46はスクリュー形状をなす現像剤攪拌搬
送部材(以下、攪拌スクリューと称す)である。なお、
パドルホイール44は複数の部材が回転軸に立設された
パドルホイールに限定されるものではなく、現像剤を効
率良く搬送する他の形状でもよい。図示の矢印は各回転
部材(41,44,45,46)の回転方向を示し、白
抜き矢印は現像剤の流れを示す。E1はAC電源、E2
はDC電源である。
は、図2に示すような5極の磁極S1,S2、N1〜N
3が配置されている。これらの磁極のうち互いに隣接す
る同極性の磁極N2,N3は反発磁界を形成して、現像
スリーブ41上の現像処理後の現像剤を剥ぎ取り、現像
スリーブ41上の画像履歴を消去する。
パドルホイール44は、同極性の磁極N2,N3の反発
磁界により現像スリーブ41上から剥ぎ取られた現像剤
を搬送して攪拌スクリュー45側に移送する。
とは、現像器本体40の底部から直立した仕切り壁40
aを挟んで両側に形成された第1の搬送室40b及び第
2の搬送室40c内にそれぞれ平行に配置され、互いに
同方向に駆動回転される。第1の搬送室40b及び第2
の搬送室40cの上部は、天板48により閉蓋されてい
る。49は第2の搬送室40c又は第1の搬送室40b
の底部に設置されたトナー濃度検出装置である。
M,5C,5Kから補給されたトナーは、現像器4
(Y,M,C,K)の各天板48(図2参照)に穿設さ
れたトナー補給口部(図示せず)から第1の搬送室40
b内に投入、補給される。
上、φ60mm以下が望ましい。外径が、φ8mm以下
であると、画像形成に必要な磁極N1,S2、現像剤層
厚規制部材43に対向する磁極N3、剥ぎ取り磁極N
2,N3及び磁極S1から成る少なくとも5極の磁極を
有し所定の磁界強度を有するマグネットロール42を形
成することが困難である。また、現像スリーブ41の外
径がφ60mm以上であると、現像装置が大型化する。
特に、複数組の現像装置(例えば現像器4(Y,M,
C,K))を有するカラープリンタ(図1参照)におい
ては、複数の現像装置4が大型化すると、ベルト感光体
1を短くすることが困難になり、画像形成部が大型化す
る。
ル44との配置関係を示す部分拡大断面図である。
Aを立設したパドルホイールであり、現像スリーブ41
に現像剤を搬送するとともに、現像処理後に現像スリー
ブ41から剥ぎ取られた現像剤を攪拌スクリュー45側
に搬送する。
ール44の羽根部44Aの先端部の回転軌跡との最近接
距離A[mm]を、D≦A≦150×Dの関係式を満た
すように設定、配置することが、ゴーストの発生防止に
有効である。式中、Aは現像スリーブ41の外周面とパ
ドルホイール44の回転軌跡との最近接距離[mm]、
Dはキャリアの体積平均粒径[mm]である。
ドルホイール44の回転軸中心440とを結ぶ共通法線
nが、現像スリーブ41の回転軸中心410を通る水平
線mに対して成す角度ψが、水平線mから重力方向に向
けて設置角度10°から90°範囲内にあるように配置
することが、ゴーストの発生防止に有効である。
内にあるとき、現像特性に有効であることは、後述の実
施例により確認された。
軸中心440が、現像スリーブ41の回転軸中心410
を通る水平線mより下方に角度ψ=10°に設定された
状態の配置を示す断面図である。マグネットロール42
の反発磁界を形成する同極性の磁極(剥ぎ取り磁極)N
2,N3の中間部Nuの近傍は、パドルホイール44に
対向して最近接距離Aを形成する。
軸中心440が、現像スリーブ41の回転軸中心410
を通る水平線mより下方に角度ψ=90°に設定された
垂直状態の配置を示す断面図である。マグネットロール
42の反発磁界を形成する同極性の磁極(剥ぎ取り磁
極)S1,S3の中間部Nuの近傍は、パドルホイール
44に対向して最近接距離Aを形成する。
ースト評価用画像パターンを示す図である。このパター
ンは、画像形成用信号発生装置により作成した。図示の
黒色で塗りつぶした部分は、透過濃度約1.4の被転写
材の黒ベタ部分A1その他の余白部分は白色部分Cであ
る。
onica KL−2010カラープリンタ(コニカ
(株)製)実験機を使用し黒色現像剤によりプリントア
ウトし、転写材上に形成されたパターンの透過濃度を、
透過濃度計X−Rite310(米国X−Rite社
製)で測定した。
部分A1の透過濃度測定位置を示す。中央の部分
はそれ以前の白色部分Cで現像剤消耗がないから、現像
処理時に充分な画像濃度が得られる。しかし、その左側
部分の、右側部分のはそれ以前の黒色部分
A1現像剤消耗が多いから現像処理時に画像濃度が低下
する。従って、左側部分の、右側部分のの
各画像濃度は、中央の部分より低下して濃度差を
生じ、画像が薄くなる。これらの濃度差が発生した画像
をゴーストと呼ぶ。
像ACバイアス(E1,E2)や、現像スリーブ41表
面と像担持体(感光体ドラム又はベルト感光体)1表面
との距離を変化させることで透過濃度の異なる画像サン
プルを出力する。これらの各画像サンプルを上記の測定
方法で透過濃度差Δを求める。
囲に、5点以上出力し、透過濃度差Δを測定し、図6の
特性図を作成した。
濃度差Δの特性図を示す。各画像サンプルの透過濃度d
の1〜2の範囲内で、測定された透過濃度差Δをプロッ
トすると、透過濃度差Δは、ほぼ、Δ=a×d+eの式
で示される傾斜角θの直線L上に配置される。aはこの
直線Lのx軸との傾き(勾配、tanθ)、eはこの特
性直線のy軸上の切片である。
は、透過濃度差Δ=0、すなわち、a=0となることで
ある。つまり、傾きa(tanθ)が小さいほど、ゴー
ストレベルが良いことを意味する。ゴーストレベルが良
いこととは、目視でゴーストが判らないレベルをいい、
a<0.1の範囲内である。
ホイール44の配置位置を規定した本発明による現像装
置における透過濃度差Δの特性図を示す。図示のよう
に、各透過濃度差Δの特性直線の傾きaは0.1以下の
範囲内で、ゴーストのない良好な画像が得られる。
による現像性について説明する。
ング磁性キャリアと非磁性樹脂トナーの組み合わせによ
るいわゆる二成分現像剤が好ましく用いられる。また、
磁性粒子を樹脂中に分散した樹脂分散磁性キャリアと非
磁性樹脂トナーの組み合わせによる二成分現像剤も好ま
しく用いられる。
ィングキャリアの場合は芯材粒子)としては、鉄、フェ
ライト、マグネタイト等の金属、それらの金属とアルミ
ニウム、鉛等の金属との合金等の従来から公知の材料を
用いることができる。上記芯材粒子を被覆したキャリア
の体積平均粒径としては10μm以上、50μm以下、
特に20μm以上、40μm以下のものが好ましい。
く、樹脂にカーボンなどの導電性物質を添加してもよ
い。また磁性体芯材にコーティング樹脂が密着するよう
シランカップリング剤などを添加してもよい。
には湿式分散機を備えたレーザ回折式粒度分布測定装置
「ヘロス(HELOS)」(シンパチィク(SYMPA
TEC)社製)により測定される。
lter TA−II(コールター社製)を用い、測定は
トナーを電界液ISOTONE−II((株)日科機製)
に溶解、分散した状態で、前述のコールターカウンター
で行った。
いて、現像スリーブ41とパドルホイール44の配置を
以下のように設定した。
の金属でも可) 磁極配置:5極 回転数:350rpm ・パドルホイール(水車)44の諸元 外径:φ14mm 回転軸直径:φ6mm 羽根部44Aの羽根数:4枚 材質:ABS樹脂(その他の樹脂、ガラス添加樹脂、金
属でも可) 回転数:250rpm ・攪拌スクリュー45,46の諸元 外径:φ16mm 回転軸直径:φ6mm ピッチ:14mm 材質:エフライト(樹脂+ガラス添加;日本FTB
(株)製) 回転数:200rpm ・ベルト感光体1の構成:OPCベルト ・各回転部材の外径比 現像スリーブの外径:パドルホイール44の外径:攪拌
スクリューの外径=1:0.7:0.8 〔実施例1〕 ゴーストの検討1(パドルホイール44
の最近接距離Aの確認)現像スリーブ41とパドルホイ
ール44の最近接距離Aを0.5D〜200Dの範囲で
種々変更させて実験検討し、図6に示す透過濃度差Δの
直線Lの傾斜角θ及び傾きa(ゴースト傾き)aを求め
た結果を表1に示す。
い範囲):a<0.1 パドルホイール44の設置角度:ψ=30° キャリア粒子の直径:D=0.03mm トナー粒子の直径:10μm Aは現像スリーブ41の外周面とパドルホイール44の
回転軌跡との最近接距離[mm]、Dはキャリアの体積
平均粒径[mm]である。
積平均粒径Dを0.03mmに設定したときの最近接距
離A[mm]を示す。
ドルホイール44の最近接距離Aを、1D〜150D、
即ち、D=0.03mmのキャリアを選択して最近接距
離Aを0.03〜4.50mmの範囲内に設定したと
き、ゴースト傾きaの許容範囲がa<0.1で、図5で
説明したゴーストの発生が目視では判らない良好な高画
質の画像が形成された。A>150×Dの範囲内では画
像にゴーストが現れた。
型に設計する場合、特に、複数の現像装置を近接して配
置するカラー画像形成装置においては、現像装置の小型
化、薄型化が要望されるから、この距離Aを2mm以下
にすることが好ましい。最近接距離が150Dを越える
と、ゴースト傾きaは急速に増大して、画質が低下す
る。なお、最近接距離Aを0.2mmの至近距離にする
ことは、現像スリーブ41及びパドルホイール44の各
回転誤差を考慮すると、機械精度上からみて難しいが、
精度が維持できればゴーストレベルは良好である。
ホイール44の角度ψの確認) 次に、前記の実施の形態で説明した現像装置において、
図4に示すように、現像スリーブ41の回転軸中心とパ
ドルホイール44の回転軸中心との成す設置角度ψを水
平先端部mに対して0°〜110°の角度範囲内で種々
変更させて実験検討し、図6に示す透過濃度差Δの特性
直線Lの傾斜角θ即ちゴースト傾きa(a=tan
θ)を求めた結果を表2に示す。
ー45,46の諸元は前記の通りである。
離:A=20×D キャリア粒子の直径をD=0.03mmとしたときの最
近接距離:A=0.6mm 表2及び図3、図4に示すように、現像スリーブ41の
回転軸中心410とパドルホイール44の回転軸中心4
40とを結ぶ共通法線nが、現像スリーブ41の回転軸
中心410を通る水平線mに対して成す角度ψで重力方
向に向けて角度10°から90°範囲内にあるようにパ
ドルホイール44を配置したとき、表2に示すように、
ゴーストレベルの許容範囲がa<0.1で、図5で説明
したゴーストの発生のない良好な高画質の画像が形成さ
れた。これに対して、パドルホイール44の設置角度ψ
が10°未満、及び90°を越える場合は、画像にゴー
ストが現れた。
電量不足、連続現像時に帯電量低下を発生する。また、
連続プリント画像形成時に、画像濃度の低下、画像線幅
の低下を発生する。さらに、カラー画像形成装置におい
ては、長時間画像形成を中断した後に画像形成を再開し
た時にトナー像の混色(放置混色)を発生する。
置混色の計測は、以下の実施例において説明する。比較
検討した実施例及び比較例を以下に示す。
4の設置角度ψ=30° パドルホイール44と現像スリーブ41との最近接距離
A=200D キャリア粒子の直径D=0.03mmを使用したときの
最近接距離A=6mm ・比較例2の現像装置:パドルホイール44の設置角度
ψ=0° パドルホイール44と現像スリーブ41との最近接距離
A=20D キャリア粒子の直径D=0.03mmを使用したときの
最近接距離A=0.6mm ・実施例の現像装置:パドルホイール44の設置角度ψ
=30° パドルホイール44と現像スリーブ41との最近接距離
A=20D キャリア粒子の直径D=0.03mmを使用したときの
最近接距離A=0.6mm 〔実施例3〕 画像濃度の変化 〈プリント画像の反射濃度の測定〉マクベス反射濃度計
を用いて測定した。
パドルホイール44を備えた比較例1の現像装置、比較
例2の現像装置、及び実施例の現像装置をそれぞれ所定
方向に回転させて現像剤を攪拌、搬送し、図1の画像形
成装置を使用して、連続プリントを実施し、上記の濃度
計を用いて画像の反射濃度を測定して比較した結果を、
表3及び図7の特性図に示した。何れも5万枚プリント
までのテストを実施した。図7は5万枚連続プリントに
おけるプリント画像の反射濃度の変動を示す特性図であ
る。
で、画像濃度は殆ど変化がなかった。即ち、1.4±
O.02の濃度範囲内の小変化に止まった。これに対し
て、比較例1及び比較例2の現像装置では、画像濃度が
次第に低下し、5万枚プリント時には、濃度値1.39
から0.71(比較例1)、濃度値1.40から1.0
5(比較例2)まで低下した。
れぞれ所定方向に回転させて現像剤を攪拌、搬送し、図
1の画像形成装置を使用して、連続プリントを実施し、
下記の帯電量の測定方法により現像剤の帯電量の変動を
測定した。
図に示した。何れも5万枚プリントまでのテストを実施
した。
を混合した現像剤試料を、ステンレス鋼製のメッシュス
クリーンをセットした測定用セルに入れ、窒素ガスを用
いて内圧が、0.2kg/cm2となる圧力で6秒間ブ
ローオフし、飛散した粉体の電荷と質量から測定する
(ブローオフ法)。
ト画像の帯電量の変動を示す特性図である。
置では、図8に示すように、多数枚連続現像処理したと
きの、帯電量低下が大きい。実施例の現像装置は、多数
枚、長時間連続現像処理したときの帯電量低下は少なか
った。即ち、5万枚プリント間の帯電量の変動は、25
±1(−μc/g)の範囲内の小変化に止まった。
間画像形成を中断した後に画像形成を再開した時にトナ
ー像の混色(放置混色)を発生する。先ず、イエロー色
のパッチ画像を現像器14Yにより現像したのち、現像
バイアスが印加された現像器14Kを通過するときに、
イエロー色パッチ画像上に分散された黒色トナーの混色
を、マイクロスコープにより拡大観察し、任意10点の
1mm2当たりの混色トナー数を測定計測し、平均値を
とって混色を評価した。
ント画像の混色の変動を示す特性図である。
及び図9に示した。何れも5万枚プリントまでのテスト
を実施した。
で、混色数は33個/mm2以下の少数で、かつ、プリ
ント数が増大しても混色数の変化が少なく、良好な画質
が得られた。比較例1及び比較例2では、混色数が48
〜287個/mm2と多く、特に、プリント数の増大に
従って、混色数が著しく増加し、画質の低下が目立っ
た。
m/ラインを出力して、その画像をマイクロスコープで
拡大してライン幅を計測した。
び図10に示した。何れも5万枚プリントまでのテスト
を実施した。
リント画像の細線再現性の変動を示す特性図である。
で、細線幅の変動は、上記の170μm/ラインを基準
としたとき、170±2μm/ラインの範囲内で、か
つ、プリント枚数が増大しても細線幅の変化が少なく、
鮮鋭で良好な画質が得られた。比較例1及び比較例2で
は、細線幅が127〜170μm/ラインと変動が大き
く、特に、プリント枚数の増大に従って、細線幅の減少
が著しく、細線再現性の低下が目立った。
装置を搭載したカラープリンタの他の実施の形態を示す
断面構成図である。なお、図面に使用されている符号に
ついて、図1と同じ機能を有する部分には、同符号を付
している。以下、前記の実施の形態と異なる点を説明す
る。
と、1個の像露光装置3と、4個の現像器4(Y,M,
C,K)とにより、像担持体(感光体ドラム)1上に順
次形成される各色トナー像を重ね合わせたのち、転写部
で記録紙上に一括して1回で転写してカラー画像を形成
し、その後、分離手段により像担持体面から剥離する方
式のカラー画像形成装置である。
体ドラムで、OPC感光体(有機感光体)をドラム基体
上に塗布形成したもので、接地されて図示の時計方向に
駆動回転される。2は帯電器で、グリッドとコロナ放電
ワイヤによるコロナ放電によって感光体ドラム1周面に
対し一様な高電位を与える。この帯電器2による帯電に
先だって、前プリントまでの感光体の履歴をなくすため
に発光ダイオード等を用いた帯電前除電器(PCL)9
による露光を行って感光体周面の除電をしておく。上記
の感光体の履歴とは、先行した画像形成時の帯電、画像
露光で作像した感光体上に残留した画像パターンをい
い、感光体メモリーとも称す。
光装置3により画像信号に基づいた像露光が行われる。
像露光装置3は図示しないレーザーダイオードを発光光
源とし回転するポリゴンミラー、fθレンズ、シリンド
リカルレンズを経て反射ミラーにより光路を曲げられ走
査がなされるもので、感光体ドラム1の回転によって潜
像が形成される。本実施の形態では文字部に対して露光
を行い、露光部電位の方が帯電電位よりも低電位となる
ような反転潜像を形成する。
(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、黒色(K)等
のトナーとキャリアとから成る二成分現像剤をそれぞれ
内蔵した現像器4Y,4M,4C,4Kから成る現像装
置4が設けられている。現像器4Y,4M,4C,4K
内には、パドルホイール44(Y,M,C,K)が現像
スリーブ41(Y,M,C,K)に対して所定の最近接
距離A及び角度ψに設置されている。
ラープリンタの更に他の実施の形態を示す断面構成図で
ある。なお、図面に使用されている符号について、図1
と同じ機能を有する部分には、同符号を付している。以
下、前記の実施の形態1と異なる点を説明する。
は、例えば、透明アクリル樹脂の透明部材によって形成
される円筒状の透明樹脂基体を内側に設け、透明の導電
層及び有機感光体層(OPC)を該基体の外周に形成し
たものであり、接地された状態で図12の矢印で示す方
向に回転される。
光体ドラム1の外周側に複数の帯電器2(Y,M,C,
K)と複数の現像器4(Y,M,C,K)を、感光体ド
ラム1の内周側に複数の像露光装置3(Y,M,C,
K)を配置した画像形成ユニットを備えたカラープリン
タである。
ラム1の前述した有機感光体層に対し所定の電位に保持
されたグリッドと放電ワイヤによるコロナ放電とによっ
て帯電作用を行い、感光体ドラム1に対し一様な電位を
与える。
いた像露光を行う4組の像露光装置で、感光体ドラム1
の軸方向に配列したLEDと等倍結像系であるセルフォ
ックレンズとから構成される露光光学系で、別体の画像
読み取り装置によって読み取られた各色の画像信号がメ
モリーより順次取り出されて前記の各像露光装置3
(Y,M,C,K)にそれぞれ電気信号として入力さ
れ、感光体ドラム1の回転(副走査)によって潜像を形
成する。各像露光装置3(Y,M,C,K)は何れも光
学系支持手段として設けた支持部材30に取り付けられ
て前記感光体ドラム1の透明基体内部に収容される。
現像及び反転現像する。各現像器4(Y,M,C,K)
内には、パドルホイール44(Y,M,C,K)が現像
スリーブ41(Y,M,C,K)に対して所定の最近接
距離A及び角度ψに設置されている。
作用に際しては、それぞれ現像スリーブ41(Y,M,
C,K)に対して直流或いは更に交流を加えた現像バイ
アスが印加され、各現像器4(Y,M,C,K)に収容
された二成分現像剤により感光体ドラム1に対して非接
触の反転現像が行われるようになっている。
ーのトナー像は、一旦、中間転写手段として設けた中間
転写ベルト50の周面に転写される。
53及び54の間に張架され、ローラ54に伝達される
動力により感光体ドラム1の周速度に同期して時計方向
に循環して搬送される。
より転写材Pが搬出されてタイミングローラ23に給送
され、中間転写ベルト50上のカラートナー像の搬送に
同期して転写ローラ7の転写域へと給紙される。
度に同期して反時計方向に回動されていて、給紙された
転写材Pは転写ローラ7と接地状態にあるローラ53の
間のニップ部の形成する転写域において中間転写ベルト
50上のカラートナー像に密着され転写ローラ7への1
〜2kVのトナーと反対極性のバイアス電圧の印加によ
り順次カラートナー像は転写材P上に転写される。
除電され、定着装置24に搬送、加熱され、トナーを溶
着して定着がなされたのち排紙ローラ25Aを介して装
置外部に排出される。
の形態を示し、本発明の現像装置4(Y,M,C,K)
を搭載し、中間転写ドラム60を備えたカラー画像形成
装置の断面構成図である。
は、回動する感光体ドラム1上に形成された静電潜像を
現像器4Yにより現像してY色トナー像を形成し、この
Y色トナー像を感光体ドラム1から中間転写ドラム60
に転写し、同様にして、感光体ドラム1上に形成された
静電潜像を現像器4Mにより現像してM色トナー像を形
成し、このM色トナー像を感光体ドラム1から中間転写
ドラム60に転写し、以下同様にして、C色トナー像及
びK色トナー像を感光体ドラム1から中間転写ドラム6
0に順次転写する。更に、中間転写ドラム60と転写ロ
ーラ7とが接する転写部において、多色トナー像(Y,
M,C,K)を転写材Pに一括して静電転写したのち、
分離手段61により分離して、定着装置24により画像
を定着する。
パドルホイール44(Y,M,C,K)が現像スリーブ
41(Y,M,C,K)に対して所定の最近接距離A及
び角度ψに設置されている。
を備えたカラー画像形成装置に限定されず、現像装置1
個のモノクロ画像形成装置にも適用可能である。
置、現像方法及び画像形成装置は、現像スリーブに対す
るパドルホイールの設置位置、即ち、最近接距離A及び
設置角度ψを所定位置に設定することによりゴーストの
発生を防止し、かつ現像剤の劣化防止、現像スリーブの
擦傷痕の発生防止により、高解像度の画像、調和のとれ
た鮮明なカラー画像が得られた。
化、現像剤の帯電量不足、画像濃度の低下、放置混色の
増加、細線再現性の低下等の問題が解消された。
方式の画像形成装置、請求項8に記載の非接触現像方式
の画像形成装置、請求項9に記載の像担持体上に複数色
のトナー像を重ね合わせカラートナー像を形成し、該カ
ラートナー像を転写装置により被転写材上に一括転写し
てカラー画像を形成するカラー画像形成装置において、
上記の現像装置により、現像性が向上し、連続多数枚プ
リントしても、トナー帯電量が低下することはなく、画
像濃度が低下することもなく、混色の少なく、細線再現
性に優れた高画質のカラー画像が得られる。
例であるカラープリンタの断面構成図。
示す部分拡大断面図。
角度範囲内に設定された状態の配置を示す断面図。
射濃度の変動を示す特性図。
電量の変動を示す特性図。
色の変動を示す特性図。
細線再現性の変動を示す特性図。
の他の実施の形態を示す断面構成図。
の更に他の実施の形態を示す断面構成図。
の更に他の実施の形態を示す断面構成図。
の最近接距離 m 現像剤担持体の回転軸中心を通る水平線 n 現像剤担持体の回転軸中心と現像剤搬送部材の回転
軸中心とを結ぶ共通法線 ψ パドルホイールの設置角度
Claims (9)
- 【請求項1】 静電潜像を担持する像担持体に対向して
配置され回転可能に支持された現像剤担持体と、前記現
像剤担持体内に配置された複数個の磁極のうち互いに隣
接する少なくとも2極が同極性に配置された磁界発生手
段と、前記現像剤担持体に近接して配置され、トナーと
キャリアを含む現像剤を前記現像剤担持体に供給する現
像剤供給部材とを備えた現像装置において、前記現像剤
担持体の外周と前記現像剤供給部材の回転軌跡との最近
接距離Aと、前記キャリアの体積平均粒径Dとが、下記
の関係式を満たし、かつ、前記現像剤担持体の回転軸中
心と前記現像剤供給部材の回転軸中心とを結ぶ共通法線
が、前記現像剤担持体の回転軸中心を通る水平線に対し
て成す角度で重力方向に向けて設置角度10°〜90°
の範囲内にあるように前記現像剤供給部材を配置したこ
とを特徴とする現像装置。 D≦A≦150×D 式中、最近接距離Aの単位は[mm] キャリアの体積平均粒径Dの単位は[mm] - 【請求項2】 前記現像剤担持体と前記現像剤供給部材
とは、前記最近接する部位において、互いに反対方向に
回転することを特徴とする請求項1に記載の現像装置。 - 【請求項3】 前記現像剤担持体の外径が8mm以上、
60mm以下であることを特徴とする請求項1または2
に記載の現像装置。 - 【請求項4】 前記現像剤供給部材は、駆動回転する回
転軸体上に、複数のパドル部を放射状に立設して一体に
形成したものであることを特徴とする請求項1又は2に
記載の現像装置。 - 【請求項5】 静電潜像を担持する像担持体に対向配置
された現像剤担持体と、前記現像剤担持体に現像剤を供
給する現像剤供給部材と現像剤攪拌搬送部材とを有し、
現像装置内に収容された現像剤と、補給されたトナーと
を攪拌、搬送して前記現像剤担持体に供給し、前記像担
持体と現像剤担持体が対向する現像領域において静電潜
像を現像して顕像化する現像方法において、請求項1に
記載の現像装置の現像剤供給部材により現像剤を搬送し
て、前記現像剤担持体に供給し、前記像担持体と前記現
像剤担持体とが対向する現像領域において、前記像担持
体上の静電潜像を前記現像剤担持体上に担持された現像
剤により現像してトナー像を形成し、現像処理後の現像
剤を前記磁界発生手段の同極性の磁極近傍に形成された
反発磁界により前記現像剤担持体上から剥ぎ取り、前記
現像剤担持体の近傍の前記角度範囲及び前記最近接距離
に設置された前記現像剤供給部材により、前記現像剤担
持体上から剥ぎ取られた現像剤を現像剤攪拌搬送部材に
搬送することを特徴とする現像方法。 - 【請求項6】 静電潜像を担持する像担持体に対向配置
された現像剤担持体と、前記現像剤担持体に現像剤を供
給する現像剤供給部材と、補給トナーと現像剤とを攪拌
して前記現像剤供給部材に搬送する現像剤攪拌搬送部材
とを備えた現像装置により、前記像担持体と現像剤担持
体が対向する現像領域において静電潜像を現像して顕像
化し、前記顕像を被転写材に転写して画像を形成する画
像形成装置において、請求項1に記載の現像剤担持体及
び現像剤供給部材を配置した現像装置により、前記像担
持体上に形成された静電潜像を現像してトナー像を形成
することを特徴とする画像形成装置。 - 【請求項7】 請求項1に記載の現像装置を使用し、前
記像担持体上に形成された均一帯電面から光ビームによ
り電荷が除去された潜像部分に現像剤を付着させる反転
現像によりトナー像を形成することを特徴とする画像形
成装置。 - 【請求項8】 請求項1に記載の現像装置を使用し、前
記現像剤担持体上に、直流成分に交流成分を重畳させる
バイアス電界を印加し、前記現像剤担持体上の二成分現
像剤のトナーを前記像担持体上の静電潜像上へ飛翔させ
る非接触現像によりトナー像を形成することを特徴とす
る画像形成装置。 - 【請求項9】 異なる色の現像剤をそれぞれ収容した複
数の現像装置により、像担持体上に複数色のトナー像を
重ね合わせて形成し、該重ね合わせトナー像を転写手段
により被転写材に転写してカラー画像を形成する画像形
成装置において、前記請求項1に記載の現像装置を複数
組配置し、請求項7に記載の反転現像及び請求項8に記
載の非接触現像により、カラー画像を形成することを特
徴とする画像形成装置。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10191501A JP2000019845A (ja) | 1998-07-07 | 1998-07-07 | 現像装置、現像方法及び画像形成装置 |
US09/339,335 US6249664B1 (en) | 1998-06-29 | 1999-06-23 | Developing apparatus having two rotors for agitating and conveying developer |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10191501A JP2000019845A (ja) | 1998-07-07 | 1998-07-07 | 現像装置、現像方法及び画像形成装置 |
Publications (1)
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JP2000019845A true JP2000019845A (ja) | 2000-01-21 |
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ID=16275711
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP10191501A Pending JP2000019845A (ja) | 1998-06-29 | 1998-07-07 | 現像装置、現像方法及び画像形成装置 |
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