JP2000029305A - 多段現像ローラ型現像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】画像欠陥のない良好な画像を得ることが可能な
多段現像ローラ型現像装置を提供する。 【解決手段】感光体表面に対向して軸支され、感光体表
面の移動方向と同方向に回転駆動される第１現像ローラ
313と、感光体表面に対向して軸支され、感光体表面の
移動方向と逆方向に回転駆動される第２現像ローラ312
とを備えた多段現像ローラ型現像装置において、第１現
像ローラの外径を第２現像ローラの外径と異ならせた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、感光体表面に対向
して軸支され、前記感光体表面の移動方向と同方向に回
転駆動される第１現像ローラと、前記感光体表面に対向
して軸支され、前記感光体表面の移動方向と逆方向に回
転駆動される第２現像ローラとを備えた多段現像ローラ
型現像装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子写真方式を用いた画像形成装置で
は、着色粒子を感光体等の画像担持体表面に可視化画像
として付着させる現像工程、画像として付着した着色粒
子を画像支持体に転写する転写工程および着色粒子を画
像支持体上に固着させる定着工程により画像を形成して
いる。感光体はその表面が一様に帯電され、帯電領域に
光を照射することにより、電荷放電が行われ静電潜像が
形成される。現像工程では、着色粒子であるトナーが磁
性粒子であるキャリアと摩擦し帯電する。キャリアとト
ナーの混合流体を現像剤と呼ぶが、現像剤は感光体表面
の静電潜像に対向する現像位置まで磁力を有する現像ロ
ーラにて搬送される。この時、現像剤は感光体と対向す
る方向に現像ローラの磁力線に沿ってブラシ状に配向す
る。この方式を磁気ブラシ現像と呼んでいる。

【０００３】一方、静電潜像の可視化の方法として、バ
イアス現像と呼ばれる方法が一般的に用いられる。バイ
アス現像では、現像ローラにバイアス電圧を印加し、感
光体表面に形成された潜像電位と現像ローラとの間に発
生する電界の効果により帯電したトナーを現像ローラ表
面の現像剤から分離して感光体表面に移動させ可視化画
像が形成される。

【０００４】現像ローラのバイアス電圧と感光体の像形
成部分の電位の差を現像電位差と呼ぶ。現像電位差が大
きければ形成される電界が強くなるので、現像性能が高
くなる。現像剤の搬送方法に磁気ブラシ現像を用い、か
つ静電潜像の可視化にバイアス現像を用いる方法は広く
一般的に用いられる現像方法である。この現像方式を本
明細書では磁気ブラシバイアス現像と呼ぶ。現像ローラ
と感光体の相対的な移動方向は同方向の場合と逆方向の
場合がある。また、一つの現像機装置で、複数本の現像
ローラを用いることもある。複数の現像ローラが同一方
向に回転する場合も、回転方向が異なる場合もある。こ
の場合、特公昭６２−４５５５２号公報に見られるよう
に隣り合った現像ローラの対向位置から感光体に向かう
ように２つの現像ローラの回転方向を異ならせ、現像ロ
ーラの対向位置から現像剤が噴水状に感光体に向かって
分岐して搬送される現像機も知られている。

【０００５】このような現像機を多段現像ローラ型現像
装置と呼んでいる。本明細書では、複数本の現像ローラ
の内、感光体の移動方向と現像ローラの回転方向が同一
の現像ローラを順ローラ、感光体の移動方向と現像ロー
ラの回転方向が逆の現像ローラを逆ローラと呼ぶことに
する。

【０００６】磁気ブラシバイアス現像では、現像ローラ
の回転方向に向かって画像の端部が現像されにくいとい
う問題がある。これは、磁気ブラシが感光体表面を擦る
という機械的要因と磁気ブラシが接する感光体の電位
が、非画像部の背景電位から画像部の現像電位へと急激
に変化するため、現像剤の電気的特性がこの変化に追従
できず発生する。通常の磁気ブラシバイアス現像では、
現像効率を上げてこれによる弊害が発生しないようにす
る。現像ローラと感光体との距離を小さくする方法、現
像剤の電気抵抗を低下させる方法によってもこれと同様
に現像電界を強める効果があり、現像性能を高くするこ
とができる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】一般に一本の現像ロー
ラのみを有する現像機においては、現像ローラの回転方
向が感光体の移動方向と同じである場合、現像ローラ上
の現像剤から感光体表面へのキャリア付着が現像ローラ
の回転方向が感光体の移動方向と異なる場合に比べて多
いことが実験的に判っている。これは、感光体表面上の
潜像の移動速度と現像剤の移動速度が大きく異なる場合
に現像効率を大きくすると、電界の急激な方向の変化に
トナーの移動が追従できず、現像剤はキャリアの表面が
露出し、キャリア表面が露出した現像剤は、感光体が保
持している極性の逆極性の為に感光体に転移しやすくな
る現象であると解釈することができる。同一の現像条件
にて比較すると現像ローラの回転方向が感光体の移動方
向と同じ場合は、現像ローラの回転方向と感光体の移動
方向が異なる場合と比較して、１０〜１００倍個のキャ
リア付着が認められる。

【０００８】ところで、多段現像ローラ型現像装置は、
隣り合う現像ローラの内、感光体の移動方向と同一回転
方向の現像ローラ、つまり順ローラを用いて現像効率を
上昇させた場合、感光体への付着トナーの量は増加する
が、それに伴い感光体へのキャリア付着の量が増加す
る。感光体に付着するキャリアの量が多くなると転写時
にキャリアが感光体上から飛散し、その周囲のトナーが
キャリアと共に飛び散る。その結果、画像支持体上への
トナーの付着量が低下するという現象が発生することが
ある。

【０００９】多段現像ローラ型現像装置において現像ロ
ーラを同じ外径で搭載し、順ローラと逆ローラの回転速
度を同じにし、順ローラおよび逆ローラと感光体のそれ
ぞれの間隙を同一、順ローラと逆ローラへ印加するバイ
アスを同一にして印刷を実施したところ、順ローラが感
光体の移動方向の下流側にあり、画像上は下流側の順ロ
ーラの影響が大きく現れ、順ローラから感光体表面へ付
着するキャリアの量が多くなることが避けられず、キャ
リア付着の影響により画像上のトナー飛散が発生し、そ
の結果画像濃度が確保できないという結果を生じた。こ
の現象は現像剤が感光体に多量に付着した場合に、キャ
リアはトナーと逆極性であるので現像剤から剥離したト
ナーと感光体上で接触し転写工程でキャリアと同極性の
電荷を受けるとキャリアが反発して、接触したトナーと
ともに飛散する現象であり、結果的にはトナーが一部画
像上より離脱する、いわゆる脱字という重大な印刷品質
障害となる。順ローラを用いると画像濃度が高くなる傾
向になるが、一般的には、誘導帯電によるキャリア付着
や除電作用による画像劣化をおこしやすい。キャリアの
導電性が高い場合にその傾向が顕著であり、キャリアの
導電性を低くしてキャリア付着を低減する方法が考えら
れる。しかし、キャリアの導電性を低くすると、画像濃
度が低下し、特に多段現像ローラ型現像装置の場合は、
逆ローラの現像と順ローラの現像双方での画像濃度低下
となり、現像後の画像濃度低下は避けられない。

【００１０】従って、２本の現像ローラを用いた現像機
で少なくとも１本が順ローラを用いる場合は、キャリア
付着の低減と画像濃度の増加の両立には、２本の現像ロ
ーラの現像効率を故意に変えることが必要不可欠であ
る。先に述べた多段現像ローラ型現像装置においては、
現像効率の向上とキャリア付着の低減を同時に達成する
のは困難である。従来の技術では順ローラと逆ローラを
有する現像機における現像効率の差に関する考慮が欠け
ている。

【００１１】本発明の目的は、画像欠陥のない良好な画
像を得ることが可能な多段現像ローラ型現像装置を提供
することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記の目的は、感光体表
面に対向して軸支され、前記感光体表面の移動方向と同
方向に回転駆動される第１現像ローラと、前記感光体表
面に対向して軸支され、前記感光体表面の移動方向と逆
方向に回転駆動される第２現像ローラとを備えた多段現
像ローラ型現像装置において、第１現像ローラの外径を
第２現像ローラの外径と異ならせることにより達成され
る。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図１〜図
５を用いて説明する。図１は本発明を用いた画像形成装
置の一例を示す構成図である。１は感光体ドラム、２は
帯電器、３は現像機、３１は現像ローラ、４は用紙、５
は転写器、６は定着機、７はクリーナ、８は露光装置、
９はトナー、１０はキャリアである。帯電器２により一
様に帯電された感光体ドラム１表面に、露光装置８によ
り静電潜像が形成される。この後、現像機３により静電
潜像をトナー９にて現像する。現像された感光体ドラム
１表面上のトナー９は用紙４上に転写器５により転写さ
れ、転写されたトナー９が定着機６にて加熱溶融され、
用紙４上に固着され定着する。また、転写されずに感光
体ドラム１上に残ったトナー９はクリーナ７にて回収さ
れ、一連のプロセスは終了する。

【００１４】図２は本発明を用いた一実施例の現像機の
概略図である。１は感光体ドラム、３は現像機、９はト
ナー、１０はキャリア、３１１は磁気ブラシ、３１２は
逆ローラ、３１３は順ローラ、３２は規制部材、３３は
キャリア捕集ローラ、３４は搬送部材、３５は撹拌部
材、３６はトナー補給ローラ、３７はトナーホッパであ
る。図２の逆ローラ３１２と順ローラ３１３を合わせて
図１で示す現像ローラ３１と呼ぶ。以後、感光体の移動
方向とは逆方向の回転をする現像ローラを逆ローラ３１
２、感光体の移動方向と同一方向の回転をする現像ロー
ラを順ローラ３１３と呼ぶことにする。また、トナー９
とキャリア１０の混合粉体を現像剤と呼ぶ。

【００１５】トナーホッパ３７に蓄えられたトナー９
は、現像剤のトナー濃度を一定にするため、制御された
トナー補給ローラ３６の回転に応じて現像機３に投入さ
れる。投入されたトナー９は撹拌部材３５によって現像
剤と攪拌混合された後、搬送部材３４により逆ローラ３
１２および順ローラ３１３まで搬送される。逆ローラ３
１２、順ローラ３１３の感光体ドラム１と反対側の背面
を搬送された現像剤は規制部材３２により逆ローラ３１
２、順ローラ３１３にほぼ等量に分配される。隣合った
逆ローラ３１２と順ローラ３１３の回転方向を各々の規
制部材３２の位置から感光体ドラム１に向かうように回
転方向を異ならせ、逆ローラ３１２と順ローラ３１３の
対向位置から現像剤が噴水状に感光体ドラム１に向かっ
て搬送される。

【００１６】逆ローラ３１２と順ローラ３１３の表面の
感光体ドラム１に最も接近する位置において、現像剤か
らなる磁気ブラシ３１１が形成され、この領域で現像が
行われる。逆ローラ３１２と順ローラ３１３の磁気ブラ
シ３１１により、一つの静電潜像に対して、各々一回づ
つ現像が行われる。

【００１７】次に、多段現像ローラ型現像装置（以下、
「噴水型現像機」とも記載する。）において同じ径の現
像ローラ３１用いることによるキャリア１０付着発生の
原理を図３を用いて説明する。図３は逆ローラ３１２に
より現像を行った場合のトナー９画像ならびにキャリア
付着の状態を示す図である。９はトナー、１０はキャリ
ア、２１と２３は帯電電位部、２２は放電電位部、３１
１は磁気ブラシ、３１２は逆ローラ、２２１はベタ画
像、２２２は後端欠けである。また、矢印Aは感光体ド
ラム１の移動方向、図中Ｂは逆ローラ３１２の回転方向
である。磁気ブラシ３１１が帯電電位部２１と放電電位
部２２の間の大きな電位差を通り過ぎる。感光体ドラム
１は図中矢印Ａの方向に移動する。逆ローラ３１２は感
光体ドラム１の表面を相対的に右から左に向かって回転
しながら移動する。このとき、感光体ドラム１の移動速
度より逆ローラ３１２の回転速度の方が早い。従って、
逆ローラ３１２が図３に示した潜像を現像する際、磁気
ブラシ３１１が最初に出会う潜像の画像部と背景部の境
界では、帯電電位部２３を摩擦した後、放電電位部２２
を現像しベタ画像２２１を得る。この後磁気ブラシ３１
１は、放電電位部２２と帯電電位部２１の境界を通過す
る。この場合、磁気ブラシ３１１の特性が大きな電位の
変化に瞬時に追従できない場合がある。トナー９は、急
激な力の作用方向の変化に対して一定の移動量になるま
で加速期間を必要とする。いずれにせよ磁気ブラシ３１
１が通過した際、現像トナー９量が少ない領域、一般に
後端欠け２２２と言われる画像欠陥が発生する。また、
逆ローラを用いた現像では、可視化像として用いられる
実効トナー９の量は順ローラ３１３に比べると少なく、
画像濃度が低めである。放電電位部２２と帯電電位部２
１の境界を通過した磁気ブラシ３１１は、帯電電位部２
１に向かって移動することになるが、磁気ブラシ３１１
が放電電位部２２と帯電電位部２１の境界を通過した際
には若干のトナー９が剥ぎ取られた状態になって、トナ
ー９と逆の極性を有するキャリア１０の表面が露出する
ことになる。磁気ブラシ３１１において表面に現れたキ
ャリア１０が帯電電位部２１と摩擦することになる。一
般的にキャリア１０と帯電電位部２１は異極の電荷を有
しているため互いに引力が発生する。キャリア１０には
逆ローラ３１２から離れる方向の力、つまり現像する方
向の力が働き、その結果、キャリア１０は感光体ドラム
１上に現像され、キャリア付着となる。

【００１８】図４は、順ローラ３１３により、現像を行
った場合のトナー９画像ならびにキャリア１０付着の状
態を示す図である。９はトナー、１０はキャリア、２１
と２３は帯電電位部、２２は放電電位部、３１１は磁気
ブラシ、３１３は順ローラ、２２３はベタ画像、２２４
は先端欠けである。また、矢印Ａは感光体ドラム１の移
動方向、図中Ｃは順ローラ３１３の回転方向である。図
３と同様に考えるてみるが、順ローラ３１３の回転速度
は、感光体ドラム１の移動速度より大きく、いつも磁気
ブラシ３１１が感光体ドラム１上の静電潜像を追い抜
き、感光体ドラム１の表面を左から右に摩擦することに
なる。従って、順ローラ３１３が静電潜像を現像する
際、磁気ブラシ３１１が最初に出会う帯電電位部２３と
放電電位部２２の境界では、帯電電位部２３を摩擦した
後、放電電位部２２を現像する。この場合も逆ローラ３
１２と同様、ベタ画像２２３が得られ、先端欠け２２４
が発生することがある。

【００１９】その後、磁気ブラシ３１１は図３と同様の
理由で背景部２１にキャリア１０付着を発生させる。順
ローラ３１３の現像工程で発生する帯電電位部２１への
キャリア１０の付着は逆ローラ３１２に比べ、１０〜１
００倍程度多い。それは、順ローラ３１３の現像は、逆
ローラ３１２の現像と比較し、実効トナー９の量が多
く、トナー９の現像量が多いためである。従って、噴水
型現像機について考えてみると、逆ローラ３１２での画
像濃度の欠損が仮りに発生したとしても順ローラ３１３
の現像で補完できると同時に、順ローラ３１３の現像で
の画像欠損部は現像効率の上昇で画像欠損として認識さ
れない場合が多い。

【００２０】順ローラ３１３を用いると画像濃度が高く
なる傾向になるが、誘導帯電によるキャリア１０の付着
や除電作用による画像劣化をおこしやすくなる。キャリ
ア１０の導電性が高い場合にその傾向が顕著である。キ
ャリア１０の抵抗を変更することによりキャリア１０の
導電性を低くしてキャリア１０の付着を低減する方法が
考えられる。しかし、キャリア１０の導電性を低くする
と、画像濃度が低下し、特に噴水型現像機の場合は、逆
ローラ３１２の現像と順ローラ３１３の現像双方での画
像濃度低下となり、現像後の画像の画像濃度低下は避け
られない。

【００２１】従って、２本の現像ローラ３１を用いた現
像機３で順ローラ３１３を用いる場合には、キャリア付
着の低減と画像濃度の増加の両立には、２本の現像ロー
ラの現像効率を意図的に変えることが必要不可欠であ
る。そこで、本実施例では、順ローラ３１３の外径を逆
ローラ３１２の外径と比べて小さくした。具体的には２
本の現像ローラの内、逆ローラ３１２の外径を２５ｍ
ｍ、順ローラ３１３の外径を２０ｍｍにした。ここで、
噴水型現像機を用いることによる画像欠陥防止の原理を
図３ならびに図５を用いて更に説明する。

【００２２】逆ローラ３１２を用いた現像ならびにキャ
リア１０付着の原理は図３で述べた通りである。図５
は、小径の順ローラ３１４により、現像を行った場合の
トナー９画像ならびにキャリア１０の付着の状態を示
す。９はトナー、１０はキャリア、２１と２３は帯電電
位部、２２は放電電位部、３１１は磁気ブラシ、３１４
は小径順ローラ、２２５はベタ画像、２２6は先端欠け
である。また、矢印Ａは感光体ドラム１の移動方向、図
中Ｃは小径順ローラ３１４の回転方向である。小径順ロ
ーラ３１４での現像時の挙動は基本的には図４と同様で
ある。しかし、小径順ローラ３１４が逆ローラ３１２よ
りも小さくなった影響により、逆ローラ３１２で磁気ブ
ラシと感光体ドラム１との間に搬送される現像剤量と比
較して、小径順ローラ３１４の磁気ブラシ３１１と感光
体ドラム１との間に搬送される現像剤量が少なくなる為
に見かけの動抵抗が増加し、キャリア１０の付着の絶対
量が低減する。

【００２３】従って、放電電位部２２に付着するトナー
９の絶対量は低減し、従来の順ローラ３１３を用いた場
合よりも全体として少なくなる。この際、小径順ローラ
３１４上の見かけの現像剤搬送量は小さくなり、画像濃
度の低下が危惧される。小径順ローラ３１４は元々現像
に寄与するトナー９量が多いので、噴水型現像機を用い
る場合には、逆ローラ３１２での放電電位部２２に付着
するトナー９の量と小径順ローラ３１４での放電電位部
２２に付着するトナー９を合わせると十分に画像濃度を
確保することができる。

【００２４】以上述べた本実施例によれば、逆ローラ３
１２と小径順ローラ３１４により、互いにの画像欠陥を
補完することができ、キャリア１０付着等の画像欠損を
防止する効果がある。なお、本実施例では、先に逆ロー
ラ３１２を後に小径順ローラ３１４を用いたが、この実
施例で得られるのと同様の効果は小径順ローラ３１４と
逆ローラ３１２の順序にはよらない。また、３本以上の
現像ローラを用いた場合でも、現像ローラの回転方向な
らびに外径が少なくとも１本異なっていれば、本実施例
と同様の効果が得られる。

【００２５】また、順ローラから感光体ドラムへのキャ
リア付着を低減するためには、順ローラ側の現像効率を
逆ローラに比べて小さくしておけばよいことは上述の通
りである。従って、逆ローラと感光体ドラムの間隙と順
ローラと感光体ドラムの間隙に差を設けたり、逆ローラ
と順ローラに印加する電圧を異なる値として現像電界に
差を生じさせることによっても本実施例と同様の効果が
得られる。

【００２６】

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、感
光体表面に対向して軸支され、感光体表面の移動方向と
同方向に回転駆動される第１現像ローラと、感光体表面
に対向して軸支され、感光体表面の移動方向と逆方向に
回転駆動される第２現像ローラとを備えた多段現像ロー
ラ型現像装置において、第１現像ローラの外径を第２現
像ローラの外径と異ならせ、両現像ローラ間で現像ロー
ラ上の現像剤の動抵抗を変え画像欠陥が異なることを利
用して、互いに画像欠陥を補完しあうことができるの
で、画像欠陥のない良好な画像を得ることが可能な多段
現像ローラ型現像装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】画像形成装置の概略構成図。

【図２】本発明の一実施例を示す概略構成図。

【図３】逆方向現像ローラにより現像を行った場合のト
ナーとキャリア付着の状態を示す説明図。

【図４】順方向現像ローラにより現像を行った場合のト
ナーとキャリア付着の状態を示す説明図。

【図５】小径順方向現像ローラにより現像を行った場合
のトナーとキャリア付着の状態を示す説明図。

【符号の説明】

１…感光体ドラム、２…帯電器、３…現像機、４…用
紙、５…転写器、６…定着機、７…クリーナ、８…露光
装置、９…トナー、１０…キャリア、３１…現像ロー
ラ、３２…規制部材、３３…キャリア捕集ローラ、３４
…搬送部材、３５…撹拌部材、３6…トナー補給ロー
ラ、３７…トナーホッパ、３１２…逆ローラ、３１３…
順ローラ、３１４…小径順ローラ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H073 BA13 BA45 CA03 2H077 AD02 AD06 AD35 BA07 BA10 EA03

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】感光体表面に対向して軸支され、前記感光
   体表面の移動方向と同方向に回転駆動される第１現像ロ
   ーラと、前記感光体表面に対向して軸支され、前記感光
   体表面の移動方向と逆方向に回転駆動される第２現像ロ
   ーラとを備えた多段現像ローラ型現像装置において、第
   １現像ローラの外径を第２現像ローラの外径と異ならせ
   たことを特徴とする多段現像ローラ型現像装置。
2. 【請求項２】前記第１現像ローラの外径を、第２現像ロ
   ーラの外径よりも小さく設定したことを特徴とする請求
   項１記載の多段現像ローラ型現像装置。
3. 【請求項３】前記感光体表面および第１現像ローラ間に
   形成される間隙を、前記感光体表面および第２現像ロー
   ラ間に形成される間隙と異ならせたことを特徴とする請
   求項１または２記載の多段現像ローラ型現像装置。
4. 【請求項４】前記第１現像ローラに印加する現像バイア
   スを、前記第２現像ローラに印加する現像バイアスと異
   ならせたことを特徴とする請求項１乃至３いずれかの項
   に記載の多段現像ローラ型現像装置。
5. 【請求項５】前記第２現像ローラに印加する現像バイア
   スを、前記第１現像ローラに印加する現像バイアスより
   も大きい値に設定したことを特徴とする請求項４記載の
   多段現像ローラ型現像装置。