JP2002278287A

JP2002278287A - 現像装置

Info

Publication number: JP2002278287A
Application number: JP2001081256A
Authority: JP
Inventors: Nobutaka Takeuchi; 信貴竹内; So Kai; 創甲斐
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2001-03-21
Filing date: 2001-03-21
Publication date: 2002-09-27

Abstract

(57)【要約】【課題】現像剤の画像形成装置内への飛散を抑え、同
時にトナー溜まりの発生を抑えることによって初期のみ
ならず経時においても安定した画像を得ることができる
現像装置を提供する。【解決手段】現像ローラ２１に内設される磁石ローラ
２４が感光体ドラム１に近接する現像主磁極Ｐ１ｂと、
この現像主磁極Ｐ１ｂに隣接して現像主磁極Ｐ１ｂの磁
力の半値幅を調整する補助磁極Ｐ１ａ，Ｐ１ｃとを有す
る現像装置２において、現像主磁極Ｐ１ｂの上流側に入
口シールである現像剤飛散防止部材２９を設置する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真方式を用
いる静電複写機，プリンタ，ファクシミリ等の画像形成
部に装備される現像装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年の静電複写機，プリンタ，ファクシ
ミリ等においては高画質を求められると同時に、高耐久
性も望まれている。つまり環境変動による画質の変化が
少なく、また常に安定した画像を経時において提供して
いかなければならない。

【０００３】従来、電子写真方式を用いる静電複写機，
プリンタ，ファクシミリ等の画像形成部に装備される現
像装置において、非磁性トナーと磁性キャリヤからなる
２成分現像剤を現像剤担持体上に保持し、現像剤担持体
に内包される磁極によって磁気ブラシを形成させ、該現
像剤担持体に像担持体（感光体）と対向する位置で現像
バイアスを印加することにより現像を行う現像装置が広
く知られている。

【０００４】この現像装置では、ドクタブレードで現像
剤層厚を規制した後、現像剤担持体に内包された固定磁
極により現像剤担持体上に拘束された２成分現像剤を現
像剤担持体の回転に伴い像担持体と対向する位置まで移
動させる。その際、現像剤は遠心力あるいは現像装置内
の気流の影響を受け、キャリヤの飛散あるいはトナーの
飛散を引き起こす。これらの対策として、ドクタブレー
ド通過後の現像剤層を覆うように現像剤飛散防止部材が
取りつけられるのが一般的である。

【０００５】図５は前記のような従来の現像装置の概略
断面図であり、この従来の現像装置はドクタブレード３
５を通過した後の現像剤層を覆うように現像剤担持体３
１に対向して現像剤飛散防止部材３９が設置されてい
る。この従来の現像装置は現像剤飛散防止部材３９を設
置することにより、トナーの飛散あるいはキャリヤの飛
散を抑えることができる。

【０００６】しかしながら、このような従来の現像装置
では初期的には効果があっても、経時においては、図６
に示すように、現像剤飛散防止部材３９の裏にトナーＴ
が付着して、トナー溜まりができるという不具合が発生
した。このようなトナー溜まりは、現像剤担持体３１の
回転開始直後あるいは画像形成中の何等かの衝撃などに
より、凝集したトナーＴの塊として現像領域に落下す
る。この凝集したトナーＴが像担持体（感光体）１上の
非画像領域および画像領域に付着すると、出力画像上に
汚れを生ずる。また、凝集トナーの転写性の悪さから、
およびその周辺での転写電界の乱れから、出力画像上に
白抜けを生ずる場合もある。

【０００７】さらには、現像領域を通過して、例えば転
写紙の搬送ガイドなどに堆積すると、転写紙の汚れを生
じさせたりするという不具合を発生する。また、現像剤
飛散防止部材３９の裏にトナー溜まりが発生することに
より、現像剤飛散防止部材３９と像担持体１において接
触部分の押圧変化が起こる。これにより押圧の低い部分
から画像装置内にトナーＴが飛散するという不具合も発
生する。

【０００８】また、現像剤飛散防止部材３９の最下流位
置で磁気ブラシが立った状態であると、磁気ブラシの穂
立ちの作用により現像剤飛散防止部材３９を現像領域上
方に押し上げようとする力が常に働く。その結果、現像
剤飛散防止部材３９の端部は上方に押し上げられるか、
あるいは磁気ブラシの穂立ちから切断されたキャリヤが
現像剤飛散防止部材３９の上方に移動することになる。
その結果、特定位置でのキャリヤと像担持体１との摩擦
により、画像出力を重ねるに従って像担持体１に深い傷
が形成され、黒スジなどの異常画像を引き起こしたり、
クリーニング不良を発生させたりする。また、それによ
り発生する隙間からトナーが現像装置の上方に向かって
飛散することになる。

【０００９】また、特開平１０−２６８６３９号公報に
開示された現像装置を備えた画像形成装置は、現像剤担
持体の現像領域上流側における蓋体と像担持体との隙間
を塞ぐ弾性シートと、現像剤担持体の回転軸と平行する
方向の両端部の非画像形成領域に圧接して現像装置の両
端部の隙間を塞ぐ弾性シール部材とから成る現像剤漏出
防止手段を設けることにより、現像剤が現像装置外に漏
出するのを防止し画像形成装置内が汚染されることを防
止するものである。

【００１０】しかしながら、上記公報に記載されている
画像形成装置では、上方の蓋体から延長したシール部材
によって現像領域上方の像担持体と現像剤担持体の空隙
をシールするというものであるため、初期的にはトナー
の飛散およびトナー落ちを防止することができるが、様
々な使用状況が想定される経時ではその性能を発揮する
ことができない。

【００１１】また、特開平１１−２６５１１８号公報に
開示された現像装置を備えた画像形成装置は、静電潜像
担持回転体（感光体）の回転方向の上流側のトナーケー
ス壁面と静電潜像担持回転体（感光体）周面の間の隙間
を塞ぐためにシール用シートを配置し、シール用シート
の片側端部をトナーケース壁面で支持し、シール用シー
トに電圧を印加することでシール用シートを静電潜像担
持回転体（感光体）に静電吸着させて隙間を塞ぐことに
より、トナーが現像装置から画像形成装置内に飛散する
ことを防止するものである。

【００１２】しかしながら、上記公報に記載されている
画像形成装置では、シール用シートに印加する電圧の管
理が非常に複雑であるし、コスト的な上昇も避けられな
い。また、このシール用シートに印加する電圧は、本
来、静電潜像担持回転体（感光体）の帯電電位、あるい
は周囲の環境（湿度），シール用シートの抵抗変化によ
り逐次変化させなければ狙いとする効果は得られにくい
ため、電子写真方式のようなシステムには最適とは言い
難い。

【００１３】また、特開平２−３０８２７９号公報に開
示された現像装置は、層厚規制部材よりも下流側の現像
スリーブと現像装置ケーシングの最小間隙を１〜３ｍｍ
の範囲とすることにより現像スリーブの回転に伴う層流
風が弱められてトナーの吹き出しが防止され、さらに、
現像装置ケーシングの層厚規制部材に近い層厚規制部材
よりも下流側に通風孔を設けたことによって層厚規制部
材の下流に存在し浮遊しているトナーの逆流が防止さ
れ、したがって、トナーが層厚規制部材の下流側壁面あ
るいはケーシング内面等に堆積することが防止されるも
のである。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記公
報に具体的に記載されている現像装置では、現像スリー
ブ上方の現像装置ケーシングの下面にホルダを介して単
純に先端部分が尖った形状の層厚規制部材を固定し、現
像スリーブの上方を現像装置ケーシングで覆うだけの構
造をしている。そして、層厚規制部材の現像領域側の側
面部から現像装置ケーシングの内面にかけては、くぼん
だ形状となっている。そのため、このくぼんだ部分にト
ナーが堆積するおそれがある。

【００１５】そこで、本発明では、前記従来の問題を解
決し、現像剤飛散防止部材を最適に設置することによ
り、現像剤の画像形成装置内への飛散を抑え、同時にト
ナー溜まりの発生を抑えることによって初期のみならず
経時においても安定した画像を得ることができる現像装
置を提供することを目的とするものである。

【００１６】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、請求項１記載の発明は、現像剤担持体に内包される
磁石ローラが像担持体に近接する現像主磁極と該現像主
磁極に隣接して該現像主磁極の磁力の半値幅を調整する
補助磁極を有する現像装置において、前記現像主磁極の
上流側に現像剤飛散防止部材を設置するものである。こ
の構成によって、現像剤の画像形成装置内への飛散を抑
え、同時にトナー溜まりの発生を抑えることによって初
期のみならず経時においても安定した画像を得ることが
できる。

【００１７】請求項２記載の発明は、請求項１記載の現
像装置において、現像剤飛散防止部材の端部が像担持体
に接するものである。この構成によって、現像装置上方
へのトナー飛散がなくなり、画像品質が確保されるとと
もに、画像装置内の汚れを防止することができる。

【００１８】請求項３記載の発明は、請求項１または２
記載の現像装置において、現像剤飛散防止部材の背面に
おいて少なくとも磁気ブラシの穂立ちが１回あるもので
ある。この構成によって、現像剤飛散防止部材の裏のト
ナー汚れを常に清掃し、現像剤飛散防止部材の裏が汚れ
なくなるため、地汚れやトナー落ちがなくなる。

【００１９】請求項４記載の発明は、請求項３記載の現
像装置において、現像剤飛散防止部材の背面の磁極によ
り一旦穂立ちした磁気ブラシの穂が現像剤飛散防止部材
の端部において寝た状態であるものである。この構成に
よって、トナー飛散および地汚れがなくなる。

【００２０】請求項５記載の発明は、請求項３または４
記載の現像装置において、前記現像剤飛散防止部材の端
部が現像主磁極による磁気ブラシの穂立ちに接触しない
ものである。この構成によって、現像駆動モータのロッ
クが発生せず、また、磁気ブラシの乱れによるハーフト
ーン領域の画像劣化や現像能力不足が発生しない。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
について図面を参照しながら説明する。

【００２２】図１は本発明の実施の形態に係る現像装置
の概略断面図であり、この現像装置２を構成する現像剤
担持体としての現像ローラ２１は、像担持体としての感
光体ドラム１に近接するように配置されており、両者の
対向部分に現像領域が形成されるようになっている。こ
の現像ローラ２１には、アルミニウム，真鍮，ステンレ
ス，導電性樹脂などの非磁性体を円筒状に形成してなる
現像スリーブ２３が図示を省略した回転駆動機構によっ
て時計回り方向に回転されるように備えられている。

【００２３】現像スリーブ２３内には、この現像スリー
ブ２３の表面上に現像剤を穂立ちさせるように磁界を形
成する磁石ローラ２４が固定状態で備えられている。こ
のとき、現像剤を構成するキャリヤは、磁石ローラ２４
から発せられる磁力線に沿うようにして現像スリーブ２
３上にチェーン状に穂立ちされるとともに、このチェー
ン状に穂立ちされたキャリヤに対して帯電トナーが付着
されて磁気ブラシが形成されるようになっている。形成
された磁気ブラシは、現像スリーブ２３の回転移送にと
もなって現像スリーブ２３と同方向、すなわち時計回り
方向に移送されることになる。現像剤の搬送方向すなわ
ち時計回り方向における現像領域の上流側部分には、現
像剤チェーン穂の穂高さすなわち現像剤の量を規制する
ドクタブレード２５が設置されている。さらに、現像ロ
ーラ２１の後方領域には、現像ケーシング２６内の現像
剤を撹拌させながら現像ローラ２１側に汲み上げるスク
リュ２７が設置されている。

【００２４】磁石ローラ２４は、複数の磁極を備えてい
る。具体的には、現像領域部分に現像剤を穂立ちさせる
現像主磁極Ｐ１ｂと、現像主磁極Ｐ１ｂの両側に配置さ
れた現像主磁極Ｐ１ｂと極性の異なる補助磁極Ｐ１ａ，
Ｐ１ｃと、現像スリーブ２３上に現像剤を汲み上げるた
めの磁極Ｐ４と、現像スリーブ２３上に汲み上げられた
現像剤を現像領域まで搬送させる磁極Ｐ５，Ｐ６と、現
像後の領域で現像剤を搬送させる磁極Ｐ２，Ｐ３とが、
現像スリーブ２３における半径方向に向けて配置されて
いる。この磁石ローラ２４は、８極の磁石によって構成
されているが、汲み上げ性，黒ベタ画像追従性を向上さ
せるために磁極Ｐ３からドクタブレード２５間に磁極を
さらに増やし、１０極あるいは１２極で構成される磁石
ローラとしてもよい。

【００２５】以上のように、現像ローラ（現像剤担持
体）２１を構成することにより、現像主磁極Ｐ１ｂの半
値幅が小さくなり、その結果、ニップが小さくなった。
このように、本実施の形態においては、感光体ドラム
（像担持体）１上を摺擦する磁気ブラシのニップが短く
なるため、磁気ブラシの先端部でトナードリフトが起こ
りにくくなり、結果として、「後端部白抜け」を低減さ
せることが可能になる。また、補助磁極Ｐ１ａ，Ｐ１ｃ
の存在により、現像主磁極Ｐ１ｂの磁力線の回り込みが
強くなり、その結果、ニップ部のおける法線方向の磁力
密度の減衰率が高くなるため、ニップ内で磁気ブラシが
密に形成される。このため、磁気ブラシはニップ部にお
いて現像ローラ（現像剤担持体）２１の長手方向にばら
つかず充分均一になり、長手方向にわたる全領域で「後
端部白抜け」が低減される。

【００２６】さらに、本実施の形態に係る現像装置２に
おいては、現像ケーシング２６に取り付けたモールド基
体２８から現像領域に向かって伸びるポリエチレンテレ
フタラート（ＰＥＴ）などの弾性シール体からなる現像
剤飛散防止部材２９（入り口シールともいう）を設置し
ている。現像剤飛散防止部材２９は、ＰＥＴ樹脂の他に
はポリウレタン樹脂等で成形されてもよい。

【００２７】現像剤飛散防止部材２９を設置すること
は、近年の高画質化と高速化を両立するための手段とし
て有効である。なぜならば、高画質化（ハーフトーンの
ザラツキ感のない画像）を達成するためにはトナー濃度
は高めで制御し、且つ小粒径トナーを用いて潜像忠実再
現性を向上させることが必要であるが、このどちらの条
件もトナー飛散に対しては不利な条件と言えるからであ
る。さらに、高速化達成のためには、感光体ドラム１と
現像スリーブ２３を高速回転することを余儀なくされ
る。その際には、高いトナー濃度での制御あるいは小粒
径トナーの使用は現像剤飛散、特にトナー飛散に対して
より厳しい条件となってしまう。そのため、最も注意し
なくてはならない課題の一つである。

【００２８】一方、高速化、特に高線速比化に対して懸
念される画質劣化の項目としては、「後端部白抜け」な
どの異常画像が考えられるが、本実施の形態は、上記し
たように、現像主磁極Ｐ１ｂと補助磁極Ｐ１ａ，Ｐ１ｃ
を配置した磁石ローラ２４を使用することにより解決す
ることができる。

【００２９】しかしながら、上記のような磁極構成の磁
石ローラ２４を使用する現像装置２においては、高速化
により、現像主磁極Ｐ１ｂ上流側の磁気ブラシの穂立ち
から現像装置２の上方、あるいは感光体ドラム１に向か
って、現像剤の飛散が発生する可能性があることが実験
により明らかとなった。

【００３０】なお、本実施の形態に基づく構成による実
験の条件は次のとおりである。・現像ギャップＧｐ：０．４ｍｍ・現像剤汲み上げ量ρ：９０ｍｇ／ｃｍ² ・現像剤のトナー粒径：６．５μｍ，キャリヤ粒径：５
０μｍ・感光体線速Ｖｓ：３３０ｍｍ／ｓｅｃ・感光体径：φ１００・対感光体スリーブ線速比：２．０・スリーブ径：φ２５ｍｍ具体的には、現像スリーブの回転線速２５０ｍｍ／ｓま
では現像剤飛散は発生しないが、それ以上の領域では、
若干量の現像剤飛散が発生する。これらは、高画質化以
前の問題であり、早急に解決しなければならない課題で
あった。これらを解決するために発明者らは、現像剤飛
散防止部材２９を現像領域上流に設置することが最も効
果的であるという結論に至った。

【００３１】本実施の形態の磁石ローラ２４の磁極構成
において、特に現像剤の飛散を発生させるのは、現像主
磁極Ｐ１ｂ上流側の磁気ブラシの穂立ち部である。メカ
ニズム的には、穂が寝た（横になったような状態）状態
から立つ状態に遷移する際に、その遠心力と磁気的拘束
力のバランスの崩れにより飛散を発生するものである。
現像剤飛散防止部材２９を現像領域上流側に設置し、上
流の補助磁極Ｐ１ａを覆うことにより、現像剤飛散の問
題は解決される。

【００３２】現像剤飛散防止部材２９の具体的な設置方
法としては、現像剤飛散防止部材２９の先端部を感光体
ドラム１に接するように設置し、トナーが現像装置２の
上方に飛散するのを防止する構成とする。上記したよう
に、現像剤飛散防止部材２９を設置することにより、現
像剤特にキャリヤの飛散は防止されるが、小粒径であ
り、比重の小さいトナーの飛散を防止するためには、現
像剤飛散防止部材２９の先端部を感光体ドラム１に接す
るように配置することが望まれる。

【００３３】さらに、本実施の形態のように、現像剤飛
散防止部材２９の裏側に磁気ブラシの穂立ち部を設ける
ことにより、磁気ブラシの立ち上がり部の押圧により現
像剤飛散防止部材２９の先端部が感光体ドラム１側に押
され、感光体ドラム１との密着性をさらに高めることが
できる。この作用により、トナー飛散の問題が解決され
る。

【００３４】図６に示すように、現像剤飛散防止部材の
裏面（現像スリーブ側）は経時により、トナー溜まりが
発生しやすく、従来からの課題となっていた。このトナ
ー溜まりによる画質劣化は従来技術の項で説明したが、
経時によって画像を劣化させるため、解決しなくてはな
らない課題である。

【００３５】本実施の形態においては、図４に示すよう
な構成により、経時においても、トナー溜まりを発生さ
せず、安定した画像を出力することを可能とした。具体
的には、現像剤飛散防止部材２９の裏に磁極を配置した
ものである。このように、現像剤飛散防止部材２９の裏
に磁極を配置し、磁気ブラシを現像剤飛散防止部材２９
の裏において穂立ちさせることにより、常に現像剤飛散
防止部材２９の裏を清掃する効果が得られる。つまり、
現像剤飛散防止部材２９の裏に静電的あるいは物理的な
付着力で付着したトナーを磁気ブラシの摺擦力により剥
ぎ取るという効果が得られる。

【００３６】次に、（表１）に現像剤飛散防止部材２９
の端部位置と画像品質の関係を示す。

【００３７】

【表１】

【００３８】（表１）中では、現像主磁極位置Ｐ１ｂを
原点とし、上流側の磁極位置をαとする。また○は結果
が良好であり、△は普通、×は不良であることを示す。

【００３９】図３に示すような位置に入口シールとして
の現像剤飛散防止部材２９の裏に磁気ブラシの穂立ちを
形成させると（表１ではＮＯ．５の状態である。）、図
３中のＸ部分のように現像剤飛散防止部材２９の端部に
トナーＴ（キャリア）の回り込みが発生し、そのことに
よる不具合が発生しやすくなる。具体的には、キャリヤ
飛散，地肌汚れ、さらには経時により、現像装置２外へ
のトナー飛散が発生する。これは現像剤飛散防止部材２
９で拘束されていた磁気ブラシが、現像剤飛散防止部材
２９の端部により急激に開放され、同時に磁気ブラシの
再形成が行われる。このような状態での磁気ブラシの穂
立ちの再形成時は磁気ブラシの挙動が不安定になる。そ
のためキャリヤまたはトナーが感光体ドラム１に付着し
やすいと考えられる。

【００４０】前記理由により、現像剤飛散防止部材２９
の裏の磁極による磁気ブラシの穂立ちの位置は、穂の立
った部分が現像剤飛散防止部材２９の端部にかからない
ように設定するのがよい（表１ではＮＯ．２，３の状
態）。望ましくは、図２に示すように、現像剤飛散防止
部材２９の裏において一旦穂立ちした磁気ブラシは、現
像剤飛散防止部材２９の端部において、寝た状態で現像
領域まで搬送されるのが理想的である。

【００４１】次に、現像剤飛散防止部材２９の端部にお
ける位置であるが、図２に示すように、現像剤飛散防止
部材２９の端部が現像主磁極Ｐ１ｂにより穂立ちする磁
気ブラシに接触しないのが望ましい。現像主磁極Ｐ１ｂ
による穂立ちに現像剤飛散防止部材２９が接触すると、
磁気ブラシが乱され画像の均一感が損なわれるためであ
る。特に本実施の形態のように、現像主磁極Ｐ１ｂを感
光体ドラム１の回転中心と現像ローラ２１の回転中心と
を結んだ直線Ｌ上に位置させ、同時に現像ニップ幅を狭
く設定した現像装置２においては、磁気ブラシの穂の乱
れの影響を受けやすい。

【００４２】さらには、前記のように、現像主磁極Ｐ１
ｂの位置を設定しているため、感光体ドラム１と現像ス
リーブ２３の最近接点で磁気ブラシの穂が形成される。
そのため、現像ニップ領域での圧力が比較的高くなりや
すい。このような状態で現像剤飛散防止部材２９の端部
が現像ニップ領域を形成する磁気ブラシに接触すると、
現像剤飛散防止部材２９を現像領域に巻き込み画像品質
を劣化させる。さらには巻き込んだ現像剤飛散防止部材
２９により現像駆動モータがロックして機械そのものの
故障となる場合がある。

【００４３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
現像剤担持体に内包される磁石ローラが像担持体に近接
する現像主磁極と該現像主磁極に隣接して該現像主磁極
の磁力の半値幅を調整する補助磁極を有する現像装置に
おいて、前記現像主磁極の上流側に現像剤飛散防止部材
を設置することにより、現像剤の画像形成装置内への飛
散を抑え、同時にトナー溜まりの発生を抑えることによ
って初期のみならず経時においても安定した画像を得る
ことができるという効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係る現像装置の断面図

【図２】図１の現像装置の好ましい例の要部拡大断面図

【図３】図１の現像装置の好ましくない例の要部拡大断
面図

【図４】現像剤飛散防止部材の裏面の清掃効果について
の説明図

【図５】従来の現像装置の一部概略断面図

【図６】現像剤飛散防止部材の裏面のトナー溜りについ
ての説明図

【符号の説明】

１感光体ドラム（像担持体）２現像装置２１現像ローラ（現像剤担持体）２３現像スリーブ２４磁石ローラ２９現像剤飛散防止部材Ｐ１ａ，Ｐ１ｃ補助磁極Ｐ１ｂ現像主磁極Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４，Ｐ５，Ｐ６磁極

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 2H031 AC08 AC11 AC19 AC30 AC38 AD01 AD11 BA05 BA09 2H077 AC02 AD06 AD13 AD23 CA02 CA11 EA03 GA03

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】現像剤担持体に内包される磁石ローラが
像担持体に近接する現像主磁極と該現像主磁極に隣接し
て該現像主磁極の磁力の半値幅を調整する補助磁極を有
する現像装置において、前記現像主磁極の上流側に現像
剤飛散防止部材を設置することを特徴とする現像装置。
【請求項２】前記現像剤飛散防止部材の端部が像担持
体に接することを特徴とする請求項１記載の現像装置。
【請求項３】前記現像剤飛散防止部材の背面において
少なくとも磁気ブラシの穂立ちが１回あることを特徴と
する請求項１または２記載の現像装置。
【請求項４】前記現像剤飛散防止部材の背面の磁極に
より一旦穂立ちした磁気ブラシの穂が前記現像剤飛散防
止部材の端部において寝た状態であることを特徴とする
請求項３記載の現像装置。
【請求項５】前記現像剤飛散防止部材の端部が現像主
磁極による磁気ブラシの穂立ちに接触しないことを特徴
とする請求項３または４記載の現像装置。