JP2001066886A - 現像装置とそれを有した画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 現像装置とそれを有した画像形成装置におい
て、粉煙トナーの飛散を効率的に防止して、粉煙トナー
の現像装置外への漏出による機内汚染を低減する。 【解決手段】 電極板２２を、現像ローラ１１上の現像
剤磁気ブラシ運動の最も激しくなる箇所の一つである、
磁極Ｓ１により形成される磁界２５における磁極Ｓ１の
法線方向磁束密度変化が略最大となる領域を含む位置に
配置する。これにより、現像ローラ１１上の現像剤磁気
ブラシ運動の最も激しくなる箇所における粉煙トナーを
電極板２２の電界で現像ローラ１１側に押し戻すことが
できるので、粉煙トナーの飛散を効率的に防止すること
ができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、現像装置とそれを
有した画像形成装置に関わり、特に、粉煙トナーの飛散
を防止する技術に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のプリンタ、複写機等の画像形成装
置では、特に高速機、カラー機の分野を中心に、現像ユ
ニット内で発生した粉煙トナーの現像ユニット外への漏
出による機内汚染を低減するために、現像ユニット近傍
にクリーナ等の吸引手段を設けて、現像ユニット内で発
生した粉煙トナーを回収するようにしたものがある。

【０００３】また、このようなクリーナ等の吸引手段を
用いることなく、粉煙トナーの飛散防止を図る技術とし
て、現像主極と下流極により形成される磁界の範囲内に
感光体に対向する電極を設置し、この電極にキャリアと
逆極性の電圧を印加することにより、飛散した粉煙トナ
ーを吸引回収するようにしたものがある（例えば、特開
平８−３６８０号公報等参照）。また、現像ローラ上の
現像領域より下流側の磁極の形成する磁界の範囲内に対
向電極を配置して、この電極にキャリアと同極性の電圧
を印加することにより、粉煙トナーを現像スリーブ側に
押し戻すようにしたものがある（例えば、特開平７−１
７５３２０号公報、特開平８−１７１２８２号公報等参
照）。また、現像ローラ上の現像領域下流側でその法線
方向磁束密度が接線方向磁束密度よりも小さくなる領域
にかかるように対向電極を配して、この電極にキャリア
と同極性の電圧を印加することにより、上記と同様に、
粉煙トナーを現像スリーブ側に押し戻すものがある（例
えば、特開平７−２７１１９３号公報等参照）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ようなクリーナ等の吸引手段を用いて粉煙トナーを回収
する装置では、装置が大型化し、また、コスト増が避け
られない。さらには、吸引手段の吸引経路の確保のため
に装置の内部構成上の制約が生じるという問題や、現像
ユニット外に漏出していないトナーまでも吸引して回収
してしまうことによりトナー消費量が増加するという問
題や、吸引手段の吸引経路に設けられるフィルタ部の耐
久信頼性の確保が困難であるという問題があった。

【０００５】また、上記特開平８−３６８０号公報に示
される装置では、上記と同様に、現像ユニット外に漏出
していないトナーまでも吸引して回収してしまうことに
よりトナー消費量が増加するという問題があった。さら
にまた、上記特開平７−１７５３２０号公報、特開平８
−１７１２８２号公報及び特開平７−２７１１９３号公
報に示される装置では、現像ローラ上の現像剤磁気ブラ
シ運動の最も激しくなる箇所における粉煙トナーの飛散
を効率的に防止することができないという問題があっ
た。

【０００６】本発明は、上述した問題点を解決するため
になされたものであり、現像ローラ上の現像剤磁気ブラ
シ運動の最も激しくなる箇所における粉煙トナーの飛散
を効率的に防止することができるようにして、粉煙トナ
ーの現像装置外への漏出による機内汚染を低減すること
が可能な現像装置とそれを有した画像形成装置を提供す
ることを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項１の発明は、現像剤を担持し現像領域に搬送す
る現像剤担持体を有する現像装置において、現像剤担持
体は、現像剤を表面側に保持し移動する基体と、この基
体の内側に固定配置され複数の磁極を有する磁性体とか
らなり、現像剤担持体を保持するケーシングと、現像剤
担持体と対向するケーシングに配置された電極とを備
え、電極は、磁性体の所定の磁極により形成される法線
方向磁束密度変化が略最大となる領域を含む位置に配置
されるものである。

【０００８】上記構成においては、磁性体の所定の磁極
により形成される法線方向磁束密度変化が略最大となる
領域は、現像剤担持体上の現像剤磁気ブラシ運動の最も
激しくなる箇所であり、この最も激しくなる箇所におけ
る粉煙トナーを電極の電界で形成した電界シールにより
現像剤担持体側に押し戻すことができるので、粉煙トナ
ーの飛散を効率的に防止することができる。

【０００９】また、基体は、ハードローラ又はベルトと
することができる。これにより、基体としてハードロー
ラ又はベルトのいずれを用いた装置においても、上記と
同様な作用を得ることができる。

【００１０】また、基体に交番電界を含む現像バイアス
を印加したものとすることができる。これにより、直流
電界のみからなる現像バイアスを印加した場合と比べ
て、現像効率、すなわち潜像へのトナー付与率を向上さ
せることができる。

【００１１】また、請求項４の発明は、請求項１に記載
の現像装置を有する画像形成装置である。この構成にお
いては、粉煙トナーの飛散を効率的に防止して、粉煙ト
ナーの現像装置外への漏出を防ぐことができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態による
現像剤担持体とそれを有した現像装置及び画像形成装置
について図面を参照して説明する。図１に、第１の実施
形態による画像形成装置の要部を示す。この画像形成装
置は、電子写真方式により感光体１に形成したトナー像
を用紙等の転写媒体Ｐに転写して画像形成を行うプリン
タである。この画像形成装置は画像を担持するための感
光体１を有しており、感光体１の周辺には、感光体１を
帯電するための帯電ローラ３、感光体１上の静電潜像を
現像する現像装置２、感光体１上のトナー像を転写する
ための転写ローラ４、及び感光体１上の残留トナー除去
用のクリーニングブレード５が、感光体１の回転方向Ａ
に沿って順に配置されている。

【００１３】感光体１は、帯電ローラ３で帯電された後
に、図中のＥ点の位置で不図示の露光装置により露光さ
れて、その表面上に静電潜像が形成される。現像装置２
は、この静電潜像をトナー像に現像する。転写ローラ４
は、この感光体１上のトナー像を転写媒体Ｐに転写した
後、図中の矢印Ｃ方向に排出する。クリーニングブレー
ド５は、転写後の感光体１上の残留トナーを、その機械
的な力で除去する。

【００１４】次に、現像装置２の構成について説明す
る。現像装置２は、現像バイアスが印加される現像ロー
ラ１１（請求項に言う現像剤担持体）、トナーとキャリ
アから成る２成分の現像剤２４を収容する現像槽１６、
現像部６で消費した分のトナーを現像槽１６内に補給す
る補給部７、及び現像剤薄層化用の規制ブレード１５よ
り構成される。現像ローラ１１は、固定配置された磁石
ローラ１３（請求項に言う磁性体）と、これを内包する
回転自在なスリーブローラ１２（請求項に言う基体）と
から構成される。現像槽１６は、ケーシング１８より形
成されており、内部に現像ローラ１１への現像剤供給用
のバケットローラ１７を収納している。ケーシング１８
のバケットローラ１７に対向する位置には、トナー濃度
検出用のＡＴＤＣ（Automatic Toner Density Control)
センサ２０が配設されており、また、ケーシング１８の
現像剤取り込み口付近には、現像ローラ１１に対向して
粉煙トナー飛散防止用の電極板２２が設けられている。
補給部７は、補給トナー２３を収納したホッパ２１と、
現像槽１６内へのトナー補給用の補給ローラ１９とから
構成される。

【００１５】次に、現像ローラ１１内の磁石ローラ１３
の構成について説明する。磁石ローラ１３は、スリーブ
ローラ１２の回転方向Ｂに沿ってＮ１，Ｓ１，Ｎ３，Ｎ
２，Ｓ２の５つの磁極を有する。これらの磁極のうち、
主磁極Ｎ１は、感光体１と対向する現像部６の位置に配
されており、また、スリーブローラ１２上の現像剤２４
を剥離するための反発磁界を発生させる同極部Ｎ３，Ｎ
２は、現像槽１６内のバケットローラ１７に対向した位
置に配置されている。

【００１６】上記構成の現像装置２において、現像槽１
６内の現像剤２４は、バケットローラ１７の回転により
混合攪拌され摩擦帯電した後、バケットローラ１７によ
って汲み上げられて現像ローラ１１表面のスリーブロー
ラ１２へと供給される。この現像剤２４は、現像ローラ
１１内部の磁石ローラ１３の磁力によってスリーブロー
ラ１２の表面側に保持され、スリーブローラ１２と共に
回転移動して、現像ローラ１１に対向して設けられた規
制ブレード１５で通過量を規制された後、感光体１と対
向する現像部６へと搬送される。そして、現像部６にお
いて、磁石ローラ１３の主磁極Ｎ１の磁力によって穂立
ちが形成される。現像部６では、感光体１上の静電潜像
と現像バイアスの印加された現像ローラ１１との間に形
成された電界がトナーに与える力により、トナーが感光
体１上の静電潜像側へと移動して、この静電潜像が顕像
へと現像される。現像部６でトナーを消費した現像剤２
４は、現像槽１６に向けて搬送され、バケットローラ１
７に対向して設けられた磁石ローラ同極部Ｎ３，Ｎ２の
反発磁界によって現像ローラ１１上から剥離され、現像
槽１６内へと回収される。補給部７に設けられた不図示
の補給制御部は、ＡＴＤＣセンサ２０の出力値から現像
剤２４中のトナー濃度が画像濃度確保のための最低トナ
ー濃度以下になったことを検出すると、トナー補給ロー
ラ１９の駆動手段に駆動開始信号を送る。そして、トナ
ー補給ローラ１９の回転が始まり、この回転に伴って、
ホッパ２１内に貯蔵された補給トナー２３が現像槽１６
内へ供給される。

【００１７】現像ローラ１１のスリーブローラ１２上に
おける現像剤の動きについて図２を参照して説明する。
スリーブローラ１２の表面側には、その内側に固定配置
された磁石ローラ１３の磁力によって磁性のキャリアを
含む現像剤２４が保持される。この現像剤２４は、スリ
ーブローラ１２の回転に伴って、その回転方向に向かっ
て搬送される。スリーブローラ１２上ではトナーをその
表面に保持した磁性のキャリアがチェーンを成し、磁性
ローラ１３上の各磁極１４が形成する磁界に対応して、
各磁極１４上では現像ローラ１１の法線方向に向かって
伸び、高さはあるが粗に分布しており、隣り合う磁極１
４の間では、接線方向に向かって伸び、高さはないが密
に存在している。磁極１４上の法線方向に向かって伸び
た現像剤２４のチェーンは、磁極１４の磁力に保持され
つつ、回転するスリーブローラ１２表面の持つ摩擦力に
よって倒れ込むように移動してゆき、その後、次の磁極
１４に向かって起き上がってゆく。この現像剤磁気ブラ
シ運動は、各磁極１４が形成する法線方向磁束密度の変
化が最大になる地点において最も激しくなっている。図
３に磁極と法線方向磁束密度の相関を示す。同図に示さ
れるように、各磁極Ｎ１，Ｓ１における法線方向磁束密
度の変化は、磁極間において最大となり、現像剤磁気ブ
ラシ運動も最大となる。

【００１８】本実施形態は、上記の現像剤磁気ブラシ運
動を利用して粉煙トナー飛散の防止を図るものであり、
現像極Ｎ１の下流側の磁極Ｓ１が形成する磁界２５にお
いて、磁極Ｓ１の法線方向磁束密度変化の極大位置に対
応して、現像ローラ１１と対向する現像装置２のケーシ
ング１８上にトナーの帯電極性と同極の電圧（-1000V）
が印加された電極板２２を配設する。これにより、現像
剤２４の取り込み口付近において現像剤磁気ブラシ運動
の最も激しくなる箇所である磁極Ｓ１の法線方向磁束密
度変化の極大位置における粉煙トナーを、電極板２２側
からスリーブローラ１２側に向かう電界の力でスリーブ
ローラ１２側に押し戻すことができるので、粉煙トナー
の現像装置外への飛散を効率的に防止することができ
る。この場合の現像条件として、例えば、現像バイアス
を-500V のＤＣ（直流）電圧、トナー帯電量を-25 μ
ｇ、制御ＴＣ（Toner Concentration:トナー混合比）を
５％とする。また、現像バイアスとしては、ピーク間電
圧が2000V 、周波数が2000HZ程度のＡＣ（交流）電圧が
重畳されたものを用いることが望ましい（請求項３に対
応）。これにより、交番電界が生じるので、直流電界の
みからなる現像バイアスを印加した場合と比べて、現像
効率、すなわち潜像へのトナー付与率を向上させること
ができる。

【００１９】上述したように、第１の実施形態では、電
極板２２を、現像剤取り込み口付近において現像剤磁気
ブラシ運動の最も激しくなる箇所である、磁極Ｓ１によ
り形成される法線方向磁束密度変化が略最大となる領域
を含む位置に配置するようにしたので、現像剤磁気ブラ
シ運動の最も激しくなる箇所における粉煙トナーを電極
板２２の電界で現像ローラ１１側に押し戻すことができ
る。これにより、現像剤取り込み口付近における粉煙ト
ナーの飛散を効率的に防止することができるので、粉煙
トナーの現像装置外への漏出による機内汚染を低減する
ことができる。

【００２０】次に、第２の実施形態による現像装置につ
いて図４を参照して説明する。第２の実施形態では、粉
煙トナー飛散防止用の電極板２２を、現像極Ｎ１の上流
側磁極Ｓ２と下流側磁極Ｓ１のそれぞれの法線方向磁束
密度変化が最大になる地点に対向してケーシング１８上
に設ける。電極板２２にはトナーの帯電極性と同極の電
圧（-1000V）が印加される。これにより、磁極Ｓ２，Ｓ
１が形成する磁界２５内で現像剤磁気ブラシ運動の最も
激しくなる箇所において、それぞれの電極板２２の電界
の力で粉煙トナーをスリーブローラ１２側に押し戻すこ
とができるので、トナーが漏出しやすいこれらの箇所に
おける粉煙トナーの飛散を効率的に防止することができ
る。

【００２１】次に、第３の実施形態による現像装置につ
いて図５を参照して説明する。第３の実施形態では、上
流側から下流側に向かって電圧値が小さくなるように設
定された複数の電極板２２を現像ローラ１１と対向する
ケーシング１８上に配設して、これらの電極板２２によ
り生じるスリーブローラ１２の回転方向に沿った電界の
力によって、磁極Ｓ１周辺における粉煙トナーを現像槽
１６内へ回収する。具体的には、磁極Ｓ１の法線方向磁
束密度変化の極大位置を含む位置に対向したケーシング
１８上に電極板２２を３個配設して、これらの電極板２
２に印加する電圧値を、現像剤搬送方向上流側から下流
側に向かって小さくなるように設定する。これらの電圧
値は、例えば、上流側から下流側に向かって、それぞれ
-1000V,-850V,-700Vに設定する。これにより、これら３
つの電極板２２とスリーブローラ１２との間には、上述
した電極板２２側からスリーブローラ１２側に向かう電
界と共に、スリーブローラ１２の回動方向下流側に向か
う電界が生じる。電極板２２の配設された付近には、現
像剤２４の滞留や現像槽１６内へ取り込まれる際の衝撃
等で粉煙トナーが発生し、現像装置２外に飛散しようと
する。しかしながら、この粉煙トナーは、電極板２２側
からスリーブローラ１２側に向かう電界によりスリーブ
ローラ１２に押し付けられると共に、スリーブローラ１
２の回動方向下流側に向かう電界により現像剤搬送方向
下流側に運ばれる。従って、粉煙トナーを効率的に現像
槽１６内へ回収して、粉煙トナーの現像装置外への飛散
を防止することができる。

【００２２】次に、第４の実施形態による現像装置と画
像形成装置について図６及び図７を参照して説明する。
図６は本実施形態による現像装置を適用したタンデム方
式によるフルカラー画像形成装置の要部構成図、図７は
現像ローラ−対向電極板間の静電容量と現像電源トラン
ス容量の関係を示す図である。図６に示されるように、
この画像形成装置の内部には、ブラック、イエロー、マ
ゼンタ、シアンの各色毎に、感光体１、帯電チャージャ
３４、露光ＬＥＤ３６、現像装置２、画像濃度安定化用
のＡＩＤＣ（Automatic Image Density Control)センサ
３７、一次転写ローラ３８、感光体１上の転写残トナー
清掃用のクリーナユニット３３、及び感光体除電用の光
イレーサ３５の各エレメントからなる作像ユニットが共
通構造で４色分用意されており、これらが転写ベルト３
１に対向して並列に配置されている。各現像装置内の現
像ローラ１１周辺の構成は第１の実施形態の場合と同様
であり、現像ローラ１１と対向するケーシング上には電
極板（図示なし）が設けられている。

【００２３】この画像形成装置では上記の電極板用の電
源を現像バイアス印加用の高圧電源と共通化しているた
め、他の条件を一定とすると、図７に示されるように、
現像ローラ１１−電極板間の静電容量の増加に応じて、
現像バイアス印加用の高圧電源のトランス容量を大きく
する必要がある。従って、例えば、各現像ローラ１１と
各感光体１間の静電容量を３０ｐＦ、各現像ローラ１１
と各電極板間の静電容量を１５ｐＦとし、各現像ローラ
１１と各電極板間の静電容量を、各現像ローラ１１と各
感光体１間の静電容量よりも小さくなるように設定する
ことで、特にタンデム方式の画像形成装置において問題
となる現像バイアス印加用の高圧電源のトランス容量増
大を抑制することができる。

【００２４】本発明は、上記実施形態に限られるもので
はなく、様々な変形が可能である。例えば、上記第１の
実施形態では、現像剤２４の現像槽１６内への取り込み
口付近に位置する磁極Ｓ１の法線方向磁束密度変化の極
大位置にのみ粉煙トナー飛散防止用の電極板２２を配設
したが、現像極以外の全ての磁極の法線方向磁束密度変
化の極大位置に電極板を配設してもよい。また、現像剤
を担持する基体は、スリーブに限らず、ベルトであって
もよい（請求項２に対応）。さらにまた、磁性ローラ
は、５極構成のものに限らず、例えば７極構成のもので
あってもよい。

【００２５】

【発明の効果】以上のように請求項１の発明によれば、
電極を、現像剤担持体内部の磁性体の所定の磁極により
形成される法線方向磁束密度変化が略最大となる領域を
含む位置に配置するようにしたことにより、現像剤担持
体上の現像剤磁気ブラシ運動の最も激しくなる箇所にお
ける粉煙トナーを、電極の電界で形成した電界シールに
より現像剤担持体側に押し戻すことができる。これによ
り、粉煙トナーの飛散を効率的に防止することができる
ので、粉煙トナーの現像装置外への漏出による機内汚染
を低減することができる。

【００２６】また、基体をハードローラ又はベルトとす
ることにより、基体としてハードローラ又はベルトのい
ずれを用いた装置においても、上記と同様の効果を得る
ことができる。

【００２７】また、基体に交番電界を含む現像バイアス
を印加したものとすることにより、直流電界のみからな
る現像バイアスを印加した場合と比べて、現像効率の向
上と画像の高品位化を図ることができる。

【００２８】また、請求項４の発明によれば、画像形成
装置であって、請求項１に記載の現像装置を有するもの
としたことにより、粉煙トナーの飛散を効率的に防止す
ることができるので、粉煙トナーの現像装置外への漏出
による機内汚染を低減して、画像汚れ等を防ぐことがで
きる。また、従来の現像装置近傍にクリーナ等の吸引手
段を設けた画像形成装置に比べて、装置を小型化するこ
とができ、しかも、生産コストの削減を図ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１の実施形態による画像形成装置
の要部断面図である。

【図２】 上記画像形成装置の現像ローラ周辺の断面図
である。

【図３】 上記現像ローラ内部の磁性ローラの法線方向
磁束密度変化を示す図である。

【図４】 本発明の第２の実施形態による画像形成装置
の現像ローラ周辺の断面図である。

【図５】 本発明の第３の実施形態による画像形成装置
の現像ローラ周辺の断面図である。

【図６】 本発明の第４の実施形態による画像形成装置
の要部断面図である。

【図７】 現像ローラ−対向電極板間の静電容量と現像
電源トランス容量の関係を示す図である。

【符号の説明】

２ 現像装置 １１ 現像ローラ（現像剤担持体） １２ スリーブローラ（基体） １３ 磁石ローラ（磁性体） １８ ケーシング ２２ 電極板（電極）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 村内 淳二 大阪市中央区安土町二丁目３番13号 大阪 国際ビル ミノルタ株式会社内 (72)発明者 戸谷 謙三 大阪市中央区安土町二丁目３番13号 大阪 国際ビル ミノルタ株式会社内 (72)発明者 服部 好弘 大阪市中央区安土町二丁目３番13号 大阪 国際ビル ミノルタ株式会社内 Ｆターム(参考） 2H031 AC08 AC19 AC20 AC38 BA04 CA07 CA13 2H073 AA10 BA02 BA15 CA03 2H077 AD06 AD13 AD18 AD35 BA08 CA11 EA03 FA19

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 現像剤を担持し現像領域に搬送する現像
   剤担持体を有する現像装置において、 前記現像剤担持体は、現像剤を表面側に保持し移動する
   基体と、この基体の内側に固定配置され複数の磁極を有
   する磁性体とからなり、 前記現像剤担持体を保持するケーシングと、 前記現像剤担持体と対向する前記ケーシングに配置され
   た電極とを備え、 前記電極は、前記磁性体の所定の磁極により形成される
   法線方向磁束密度変化が略最大となる領域を含む位置に
   配置されることを特徴とする現像装置。
2. 【請求項２】 前記基体は、ハードローラ又はベルトで
   あることを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
3. 【請求項３】 前記基体に交番電界を含む現像バイアス
   を印加したことを特徴とする請求項１に記載の現像装
   置。
4. 【請求項４】 前記請求項１に記載の現像装置を有する
   ことを特徴とする画像形成装置。