JP2000293035A - 現像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ２成分現像剤の小粒径化によってトナー凝集
体が発生しても、そのトナーの凝集体を現像剤中から回
収して、転写時にトナー凝集体による転写抜けを起こす
ことがない画像を得ることを可能とした現像装置にあ
る。 【解決手段】 トナー凝集体が混じった２成分現像剤
が、現像スリーブ４２上に担持されて現像剤規制部に搬
送されると、ブレード４３先端の磁性板５１とスリーブ
４２との隙間（規制部の隙間）Ａを通過して、スリーブ
内磁石５０の磁極Ｓ２と磁性板５１との磁気規制から現
像剤が開放されるとき、現像剤のばたつきによりトナー
凝集体が、隙間Ａのスリーブ回転方向下流側に飛び出し
てくる。その隙間Ａの下流側の位置に、隙間Ａ側が開口
した回収函５３を設けて、現像剤中から飛び出してくる
トナー凝集体６０を回収函５３内に回収して、トナー凝
集体が現像スリーブ４２上に落下することにより、再び
現像剤中に取り込まれるのを防いだ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真方式もし
くは静電記録方式などの複写機、プリンタ等の画像形成
装置において、像担持体上に形成された静電潜像を現像
剤を用いて可視化するのに使用される現像装置に関し、
特に非磁性トナーと磁性キャリアを主成分とした２成分
現像剤を用いる現像装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】電子写真方式や静電記録方式の画像形成
装置、特に電子写真方式によりフルカラーやマルチカラ
ーの画像を形成する画像形成装置では、ほとんどの現像
装置が、発色性や混色性の点から、非磁性トナーと磁性
キャリアを主成分とした２成分現像剤を用いている。

【０００３】周知のように、この２成分現像剤を用いた
現像装置では、キャリア粒子とトナー粒子の間で生じる
摩擦帯電によりトナーに電荷を付与し、電荷の付与され
たトナーが像担持体上の静電潜像に付着して、潜像を可
視化する現像法を採る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、近年、
高画質化のためにトナーとキャリアを小粒径化すること
が行われており、このため、機械的な力または静電的な
力で現像剤中のトナーが凝集しやすく、またそれがキャ
リアによって崩されづらくなっている。

【０００５】現像によって、このようなトナー凝集体、
たとえば直径１００〜３００μｍのトナー凝集体が像担
持体の表面に付着すると、現像で得られたトナー像を転
写する次行程の転写時に、トナー凝集体の近傍のトナー
が転写されず、いわゆる転写中抜けが生じて、画像品質
を著しく劣化させるという問題があった。

【０００６】本発明の目的は、２成分現像剤の小粒径化
によってトナー凝集体が発生しても、そのトナーの凝集
体を現像剤中から回収して、トナー凝集体のない現像剤
を現像に供することができ、現像により転写時にトナー
凝集体による転写抜けを起こすことがない画像を得るこ
とを可能とした現像装置を提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的は本発明に係る
現像装置にて達成される。要約すれば、本発明は、磁石
を非回転に内蔵した回転する現像剤担持体の表面に、少
なくとも先端部が磁性部材の現像剤規制部材を、前記磁
石の規制磁極の近傍において間隙をあけて配置し、前記
現像剤担持体上に担持された非磁性トナーと磁性キャリ
アとを混合した２成分現像剤の層厚を、前記規制磁極お
よび磁性部材とにより協同して磁気的に規制する現像装
置において、前記現像剤担持体と現像剤規制部材との間
の間隙よりも、前記現像剤担持体の回転方向下流側の近
接位置に、前記現像剤の前記間隙の通過により現像剤中
から飛び出してくるトナー凝集体を回収する回収部材を
設置したことを特徴とする現像装置である。

【０００８】本発明によれば、前記回収部材は、前記近
接位置に設置した前記間隙側が開口した函体からなるこ
とができる。前記規制磁極の磁束密度における前記現像
剤担持体表面の法線方向成分が６００ガウス以上、８０
０ガウス以下とすることができる。前記回収部材に、前
記回収されたトナー凝集体を吸引する機構を設けること
ができる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る実施例を図面
に則して更に詳しく説明する。

【００１０】実施例１ 図１は、本発明の現像装置の一実施例を示す断面図であ
る。本現像装置は、図２に示したような画像形成装置の
現像器４ｙ〜４ｋとして使用されている。

【００１１】まず、図２の画像形成装置について説明す
る。図２の画像形成装置は、デジタル方式の４色のフル
カラー複写機に構成されている。

【００１２】本画像形成装置は、上部にデジタルカラー
画像リーダ部を、下部にデジタルカラー画像プリンタ部
を有し、リーダ部で読み取った原稿の画像に基づき、プ
リンタ部で記録材に画像を形成する。

【００１３】リーダ部において、原稿３０を原稿台ガラ
ス３１上に載せ、露光ランプ３２で露光走査した原稿３
０からの反射光像を、レンズ３３によりフルカラーセン
サ３４に集光し、カラー色分解画像信号を得る。このカ
ラー色分解画像信号に、増幅回路（図示せず）を経てビ
デオ処理ユニット（図示せず）により処理を施し、プリ
ンタ部に送出する。

【００１４】プリンタ部において、像担持体である感光
ドラム１を矢印Ｒ１方向に回転自在に担持し、この感光
ドラム１の周囲に、前露光ランプ１１、コロナ帯電器
２、露光光学系３、電位センサ１２、４個の現像器４
（４ｙ、４ｃ、４ｍ、４ｋ）、ドラム上トナー検知手段
１３、転写装置５、クリーング器６等が配置されてい
る。

【００１５】露光光学系３は、リーダ部からの画像信号
が入力され、これをレーザ出力部（図示せず）で光信号
に変換して、光像Ｅのレーザ光が形成される。光像Ｅ
は、ポリゴンミラー３ａで反射し、レンズ３ｂおよびミ
ラー３ｃを通って、感光ドラム１の表面を線状に走査
（ラスタスキャン）する。

【００１６】画像形成時には、まず、感光ドラム１を矢
印Ｒ１方向に回転させ、前露光ランプ１１で除電した
後、帯電器２により感光ドラム１の表面を一様帯電し、
ついで各分解色ごとに光像Ｅを照射し、感光ドラム１の
表面上に各色の静電潜像を形成する。

【００１７】つぎに、各静電潜像ごとに所定の現像器４
ｙ〜４ｋを動作させて、感光ドラム１上の潜像を現像
し、樹脂を基体とした各色のトナー像に形成する。各現
像器４ｙ、４ｃ、４ｍ、４ｋは、偏心カム２４ｙ、２４
ｃ、２４ｍ、２４ｋの動作により、各潜像に応じた色の
現像器が択一的に感光ドラム１に接近されるようにして
いる。

【００１８】感光ドラム１上に形成されたトナー像は、
記録材カセット７から搬送系および転写装置５を介して
感光ドラム１と対向した転写位置に供給された記録材に
転写される。転写装置５は、本例では、転写ドラム５
ａ、転写帯電器５ｂ、記録材を転写ドラム５ａに静電吸
着するための吸着帯電器５ｃ、およびこれと対向する吸
着ローラ５ｇ、内側帯電器５ｄ、外側帯電器５ｅを有
し、回転駆動されるように軸支された転写ドラム５ａの
周面開口域には、誘電体からなる記録材担持シート５ｆ
を円筒状に一体的に張設している。記録材担持シート５
ｆは、ポリカーボネートフィルム等の誘電体シートを使
用している。

【００１９】転写ドラム５ａを回転するに従って、感光
ドラム１上のトナー画像は、転写帯電器５ｂにより記録
材担持シート５ｆ上に担持された記録材に転写される。
このようにして、記録材担持シート５ｆに担持して搬送
される記録材には、所望巣の色のトナー像が転写され、
カラー画像が形成される。

【００２０】４色モードの場合、このようにして４色の
トナー像の転写が終了すると、記録材を転写ドラム５ａ
から分離爪８ａ、分離押し上げコロ８ｂおよび分離帯電
器５ｈの作用によって分離し、熱ローラ定着器９を介し
てトレイ１０に排出する。他方、転写が終了した感光ド
ラム１は、表面の残留トナーをクリーニング器６で清掃
除去した後、再度、画像形成工程に供する。

【００２１】記録材の両面に画像を形成する場合は、記
録材が定着器９を出た後、直ぐに搬送パス切り換えガイ
ド１９を駆動して、記録材Ｐ搬送縦パス２０を経て反転
パス２１ａに一旦導いた後、反転ローラ２１ｂの逆転に
より、送り込まれた際の後端を先頭にして、送り込まれ
た方向と反対向きに退出させ、記録材を裏返して中間ト
レイ２２に収納する。その後、再度、上述の画像形成工
程によって記録材のもう一方の面に画像を形成した後、
排紙トレイ１０上に排出する。

【００２２】転写ドラム５ａの記録材担持シート５ｆ
は、感光ドラム１、現像器４ｙ〜４ｋ、クリーニング器
６等からのトナー粉体の飛散付着、また記録材のジャム
（紙つまり）時にトナーが付着すること、両面画像形成
時に記録材上のオイルが付着する場合があること等によ
り汚染されるが、記録材担持シート５ｆを介して対向す
るファーブラシ１４とバックアップブラシ１５、および
オイル除去ローラ１６とバックアップブラシ１７によっ
て清掃した後、再度画像形成工程に供される。このよう
な清掃は、前回転時、後回転時に行い、また、ジャム発
生時には随時行う。

【００２３】本例では、転写ドラム偏心カム２５を動作
させ、転写ドラム５ａと一体化しているカムフォロワ５
ｉを作動させることにより、記録材担持シート５ｆと感
光ドラム１とのギャップを所定タイミングで所定間隔に
設定可能な構成としている。たとえばスタンバイ中また
は電源のオフ時には、転写ドラムと感光ドラムの間隔を
離し、感光ドラムの回転駆動から転写ドラムの回転を独
立させることが可能である如くである。

【００２４】この一連の画像形成動作において、現像器
および現像剤濃度制御装置は、次のように動作してい
る。原稿画像をＣＣＤにより読み取って、各プロセスを
経て感光ドラム上に静電潜像を形成し、その潜像が現像
位置に達するときに、図示しない現像電源により、ＡＣ
電圧とＤＣ電圧が重畳された現像バイアスが現像器４
（４ｙ〜４ｋ）の現像スリーブ４０に印加し、駆動装置
により現像スリーブ４０を所定方向に回転し、これを現
像加圧カム２４（２４ｙ〜２４ｋ）により加圧して、こ
れにより潜像を現像する。

【００２５】同時にＡ／Ｄ変換された入力画像信号は、
その１画素ごとにビデオカウンタ（図示せず）によって
濃度レベルがカウントされ、ＣＰＵ（図示せず）からの
その積算値によってトナー補給量を決定し、現像器への
トナーの供給が行われる。

【００２６】また、画像濃度の変動をセンサの出力電圧
で検知する制御を併用した場合には、所定の現像剤濃度
検知用パッチ画像の潜像を形成し、現像バイアスを現像
スリーブ４０に印加し、現像スリーブを回転駆動して現
像し、得られたパッチ画像の濃度をセンサ１３によって
読み取り、濃度制御に使用する。通常の画像形成時に
は、非画像域にパッチ画像を形成し、その濃度が常に一
定になるように、現像剤濃度を制御し、適正画像を得る
ようにしている。

【００２７】本実施例の現像装置について説明する。

【００２８】図１に示すように、本現像装置４は、内部
が隔壁４４によって現像室（第１室）４５と撹拌室（第
２室）４６とに区画された現像容器４１を有し、現像室
４５および撹拌室４６には現像剤（図示せず）が収容さ
れ、また現像室４５には、現像剤担持体としての現像ス
リーブ４２を備えている。現像剤は、粉砕法によって製
造された平均粒径６μｍの非磁性トナーと平均粒径３５
μｍの磁性キャリア（磁性粒子）とからなる２成分現像
剤である。

【００２９】上記の現像室４５および撹拌室４６には、
それぞれスクリュータイプの第１および第２の現像剤撹
拌搬送部材４７および４８が配置されている。隔壁４４
には図１の紙面の垂直方向手前側と奥側の端部に、現像
室４５と撹拌室４６とを相互に連通させる現像剤通路
（図示せず）が設けられており、第１の撹拌搬送部材４
７は現像室４５内の現像剤を撹拌しながらその長手方向
に搬送し、その搬送過程で、現像剤の一部が現像スリー
ブ４２に担持され、残りの現像剤が隔壁４４の現像剤通
路を通って撹拌室４６に受け渡される。第２の撹拌搬送
部材４８は撹拌室４６内の現像剤を撹拌しながら上記と
逆方向に搬送し、隔壁４４の他方の現像剤通路を通って
現像室４５に受け渡す。これにより現像剤が現像容器４
１内を循環される。

【００３０】撹拌室４６内には、現像剤濃度制御装置の
制御の下で図示しないトナー補給槽から、第２の撹拌搬
送部材４８の上流側の位置にトナーが補給される。現像
室４５内の現像でトナー濃度が低下した現像剤は、撹拌
室４６内に受け渡された後、第２撹拌搬送部材４８によ
る撹拌によって、撹拌室４６内の現像剤および補給トナ
ーと混合され、このようにして所定のトナー濃度とされ
た現像剤が現像室４５に戻される。

【００３１】現像容器４１の現像室４５の部分には、図
２の感光ドラム１に対面した現像領域に相当する位置に
開口部４９が設けられており、この開口部４９に前記の
現像スリーブ４２が、一部を感光ドラム１方向に露出す
るようにして配置される。現像スリーブ４２は非磁性材
料から形成され、感光ドラム１の図２の矢印Ｒ１方向の
回転に対して、図１の矢印方向に回転駆動される。

【００３２】現像スリーブ４２の内部には、磁界発生手
段であるローラ状の磁石５０が非回転に配置され、本実
施例では、磁石５０は、現像領域に磁界を形成する現像
磁極Ｓ１、取り込み磁極Ｎ３、汲み上げ極Ｎ２、現像剤
規制磁極Ｓ２および現像剤搬送磁極Ｎ１を有する。

【００３３】また現像スリーブ４２の略頂部上には、現
像スリーブ４２の表面と所定の間隙をあけてブレード４
３が配置されている。ブレード４３はＳＵＳ等の非磁性
材料により形成され、ブレード４３の先端近傍には磁性
板５１が取り付けてある。ブレード４３は、磁極Ｓ２よ
りも現像スリーブ４２の回転方向下流側に角度１０゜の
位置に配置される。

【００３４】現像室４５内に収容された２成分現像剤
は、第１の撹拌搬送部材４７による撹拌搬送の過程で、
一部が磁石５０の磁極Ｎ２の磁力により現像スリーブ４
２の表面に汲み上げられ、現像スリーブ４２の回転にと
もないブレード４３を設けた現像剤規制部に搬送され
る。そして現像剤、つまり磁性キャリアとこれに付着し
たトナーが、現像スリーブ４２とブレード４３先端の磁
性板５１との間の隙間Ａを通過する際、磁性キャリアに
磁界を及ぼす磁極Ｓ２と磁性板５１との協同作用により
規制され、所定の現像剤層厚に形成される。

【００３５】層厚を規制された現像剤は、現像スリーブ
４２の回転にともない磁極Ｎ１の作用下に、図２の感光
ドラム１と対向した現像領域へ搬送され、現像領域に搬
送された現像剤は、磁極Ｓ１より穂立ちして磁気ブラシ
に形成され、感光ドラム１の表面に接触しながら、感光
ドラム１の表面に形成された静電潜像を現像する。現像
効率、すなわち潜像へのトナーの付与効率を向上させる
ために、現像時、現像スリーブ４２には図示しない現像
電源から直流電圧と交流電圧を重畳した現像バイアスが
印加される。

【００３６】現像領域での現像を終えた現像剤は、現像
スリーブ４２の回転に従って現像容器４１内に戻され、
磁石５０の磁極Ｎ３のところを通過した後、同極性の磁
極Ｎ３と磁極Ｎ２が形成する反撥磁界によって、現像ス
リーブ４２の表面から剥離されて現像室４５内に回収さ
れる。回収された現像剤は、第１の撹拌搬送部材４７に
より現像室４５内を撹拌搬送された後、前記したよう
に、撹拌室４６内に受け渡される。

【００３７】さて、高画質化のために現像剤のトナーと
キャリアを小粒径化することが行われるが、この現像剤
中のトナーは、以上のような現像剤の循環過程で機械的
な力や静電的な力により凝集して、トナー凝集体を形成
しやすい。このトナー凝集体が現像によって感光ドラム
の表面に付着すると、現像で得られたトナー像の転写時
に、トナー凝集体の近傍のトナーが転写されず、いわゆ
る転写中抜けが生じて、画像品質を著しく劣化させる。
そこで、トナー凝集体による転写中抜けを防止するため
には、トナー凝集体を現像剤中から回収することが必要
である。

【００３８】本発明では、トナー凝集体の回収を簡易的
に行うために、つぎの現象を利用した。すなわち、トナ
ー凝集体が混じった現像剤が、現像スリーブ４２上に担
持されて現像剤規制部に搬送されると、ブレード４３先
端の磁性板５１と現像スリーブ４２との隙間（規制部の
隙間）Ａを通過して、磁石５０の磁極Ｓ２と磁性板５１
との磁気規制から現像剤が開放されるとき、現像剤のば
たつきにより現像剤中からトナー凝集体が、規制部の隙
間Ａの現像スリーブ４２の回転方向下流側に飛び出して
くる。

【００３９】従来の現像装置であると、現像剤中から飛
び出したトナー凝集体６０は、再び現像スリーブ４２上
に落下して、現像スリーブ４２上の現像剤中に取り込ま
れ、現像に使用されることがあった。

【００４０】本実施例では、図１に示すように、規制部
の隙間Ａの現像スリーブ回転方向下流側の位置に、隙間
Ａ側が開口したトナー凝集体回収函５３を設けて、現像
剤中から飛び出してくるトナー凝集体６０を回収函５３
内に回収するようにした。従って、現像スリーブ４２上
の現像剤にトナー凝集体６０が混じったまま、現像に使
用されることがなく、現像によりトナー凝集体による転
写中抜けを生じることがない画像を得ることができる。

【００４１】本実施例の現像装置と従来の現像装置とを
現像に使用して、画像形成を行い、トナー凝集体による
画像の転写抜けの発生を調査比較したところ、本実施例
によれば、トナー凝集体による転写抜けの発生頻度を従
来の１／５に大きく減少できた。

【００４２】実施例２ 本実施例では、現像剤からのトナー凝集体の回収量を多
くするために、図１の現像器において、磁石５０の規制
磁極Ｓ２の磁束密度における現像スリーブ４２の表面法
線方向成分Ｂｒを７００ガウスと大きくした。本実施例
のその他の構成は、実施例１と基本的に同じである。

【００４３】本実施例によれば、磁極Ｓ２の磁束密度の
法線方向成分Ｂｒを大きくしたので、磁極Ｓ２とブレー
ド４３先端の磁性板５１との間の磁気規制力を強めて、
現像剤が規制部の隙間Ａを離れる瞬間のばたつきを大き
くでき、現像剤中からより多くのトナー凝集体６０を飛
び出させることができる。従って、現像剤中のトナー凝
集体をより多く回収して、現像剤を現像に供することが
できた。

【００４４】本実施例では、磁極Ｓ２の磁束密度の法線
方向成分Ｂｒを７００ガウスとしたが、現像剤が規制部
の隙間Ａを離れる際のばたつきを大きくするためには、
最低６００ガウス以上にすればよい。Ｂｒは大きくすれ
ばするほど、それにともない効果は大きくなるが、現像
剤の使用による劣化が大きくなるので、上限で８００ガ
ウス以下とすることが好ましい。

【００４５】実施例３ 本実施例では、図２の現像器において、トナー凝集体回
収函５３に図示しないエアーダクト等の吸引機構を設け
た。本実施例のその他の構成は、実施例１と基本的に同
じである。

【００４６】本実施例によれば、現像剤のばたつきによ
り現像剤中から飛び出してくるトナー凝集体６０を、吸
引機構により回収函５３を介して吸引するので、現像剤
中からのトナー凝集体の回収効率がさらに向上した。

【００４７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
２成分現像剤中のトナー集合体を回収するに際し、現像
剤担持体内の磁石の規制磁極と、その近に配設された少
なくとも先端部が磁性部材からなる現像剤規制部材とに
より、現像剤担持体上に担持された現像剤の層厚を磁気
的に規制する現像剤規制部において、現像剤担持体と現
像剤規制部材との間の間隙を現像剤が通過するときに、
現像剤中からトナー凝集体が飛び出してくる現象を利用
するので、規制部の間隙よりも現像剤担持体回転方向下
流側の近接位置に函状の回収部材を設置することによ
り、現像剤中からトナー凝集体を簡易に回収して、トナ
ー凝集体のない現像剤を現像に供することができる。従
って、２成分現像剤のトナーにトナー凝集体を生じやす
い小粒径化トナーを用いても、現像により転写時にトナ
ー凝集体による転写抜けを起こすことがない画像を得る
ことができる。

【００４８】さらに、規制磁極の磁束密度における現像
剤担持体表面の法線方向成分を６００ガウス〜８００ガ
ウスとすることにより、現像剤中からのトナー凝集体の
飛び出しを多くして、現像剤中からのトナー凝集体の回
収量を増大することができ、また回収部材に吸引機構を
設けて、回収したトナー凝集体を吸引することにより、
現像剤中からのトナー凝集体の回収量を増大することが
でき、より一層効果的にできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の現像装置の一実施例を示す断面図であ
る。

【図２】図１の現像装置が設置される画像形成装置を示
す概略構成図である。

【符号の説明】

４ 現像装置 ４１ 現像容器 ４２ 現像スリーブ ４３ ブレード ５０ 磁石 ５１ 磁性板 ５３ トナー凝集体回収函 ６０ トナー凝集体 Ａ 規制部の隙間 Ｓ２ 規制磁極

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 長谷川 和弘 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 Ｆターム(参考） 2H077 AB02 AB15 AD06 AD13 AD32 AD36 CA01 CA19 EA03 GA13

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 磁石を非回転に内蔵した回転する現像剤
   担持体の表面に、少なくとも先端部が磁性部材の現像剤
   規制部材を、前記磁石の規制磁極の近傍において間隙を
   あけて配置し、前記現像剤担持体上に担持された非磁性
   トナーと磁性キャリアとを混合した２成分現像剤の層厚
   を、前記規制磁極および磁性部材とにより協同して磁気
   的に規制する現像装置において、 前記現像剤担持体と現像剤規制部材との間の間隙より
   も、前記現像剤担持体の回転方向下流側の近接位置に、
   前記現像剤の前記間隙の通過により現像剤中から飛び出
   してくるトナー凝集体を回収する回収部材を設置したこ
   とを特徴とする現像装置。
2. 【請求項２】 前記回収部材は、前記近接位置に設置し
   た前記間隙側が開口した函体からなる請求項１の現像装
   置。
3. 【請求項３】 前記規制磁極の磁束密度における前記現
   像剤担持体表面の法線方向成分が６００ガウス以上、８
   ００ガウス以下である請求項１または２の現像装置。
4. 【請求項４】 前記回収部材に、前記回収されたトナー
   凝集体を吸引する機構を設けた請求項１〜３のいずれか
   の項に記載の現像装置。