JP2002341663A - 現像ユニットと画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 像担持体上の画像部を現像する際に、紙粉を
多く含んだ低帯電トナーを像担持体上に付着させること
がなく、経時的にも良好な画像を形成することができる
ようにする。 【解決手段】 現像主極Ｐ１の現像剤搬送方向上流側に
位置する現像剤搬送極Ｐ５と現像剤搬送方向下流側に位
置する現像剤搬送極Ｐ２とが存在し、これら隣り合う３
極のうち法線方向磁束密度についてＰ１が最も高く、且
つ半値幅についてもＰ１が最も狭く構成され、Ｐ１の現
像剤搬送方向上流側で現像剤担持体と像担持体の間に現
像剤飛散防止部材が設置された現像ユニットにおいて、
上記３極を有した現像ローラの回転中心と、Ｐ１とＰ５
の各法線方向磁束密度の変極点とを結んだ直線に対し、
上記現像剤飛散防止部材の自由先端が現像剤搬送方向上
流側に位置する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、現像剤担持体表面
に形成した磁気ブラシによって潜像担持体（像担持体と
もいう）上の潜像を可視像化する形式の複写機、プリン
タ、ファクシミリなどの画像形成装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】近年の画像形成装置においては、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、また経時的にも常
に安定した画像を提供していかなければならない。

【０００３】従来、現像剤を現像剤担持体上に保持し
て、内包される磁極によって磁気ブラシを形成させ、当
該現像剤担持体に潜像担持体と対向する領域で現像バイ
アスを印加することにより現像を行う方法が広く知られ
ている。

【０００４】このような方法では、ドクタ（ブレード）
で現像ローラ（現像剤担持体）上の現像剤層厚を規制し
た後、内包された固定磁極により現像ローラ上に拘束さ
れた磁性現像剤を、現像ローラの回転に伴い感光体（潜
像担持体）と対向する位置まで移動させるが、その際、
現像剤は遠心力や、あるいは現像器内の気流の影響を受
け、キャリア飛散やトナー飛散を引き起こす。

【０００５】これらの対策として、ドクタ通過後の現像
剤層を覆うように現像剤飛散防止部材（所謂シール部
材）を取り付けるのが一般的である。このような部材を
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と認識されている。すなわち
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、トナー濃度を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、これら条件はトナー飛散に対しては不利な条
件である。また更なる高画質を狙うのであれば、同時に
キャリア粒径も小径化する必要がある。そのため、キャ
リア飛散、キャリア付着に対して余裕度を持たせなくて
はならない。一方、高速化達成のためには、感光体と現
像ローラを高速回転することが余儀なくされる。その
際、高いトナー濃度での制御や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、より厳しい条件とな
る。また小粒径キャリアの使用はキャリア飛散やキャリ
ア付着を助長する。そのため、現像剤飛散防止部材を設
置して、これらの問題を抑えるようにするのである。

【０００６】例えば図７は磁気ブラシ現像方式の従来例
に係る２成分系現像装置１を示すものである。当該現像
装置１は、ハウジング３内に、スリーブ５と磁石ローラ
６とでなる現像ローラ４、及び現像剤を攪拌搬送するパ
ドル２を収容して構成されている。感光体９に近接する
ように配置され且つ双方の対向部分に現像領域が形成さ
れる現像ローラ４では、アルミニウムなどの非磁性体を
円筒形に形成してなるスリーブ５が不図示の回転駆動機
構によって時計回り方向に回転する。当該スリーブの周
表面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６がスリーブ内に固定状態で備えられている。こ
の磁石ローラから発せられる法線方向磁力線に沿うよう
に、現像剤のキャリアがスリーブ５上にチェーン状に穂
立ちされ、このチェーン状に穂立ちされたキャリアに帯
電トナーが付着されて、磁気ブラシが構成される。当該
磁気ブラシはスリーブ５の回転によってスリーブ５と同
方向（図で見て時計回り方向）に移送されることとな
る。

【０００７】上記磁石ローラ６は、複数の磁極（磁石）
を備えている。具体的には、現像領域部分に現像剤を穂
立ちさせる現像磁石Ｐ１、スリーブ５上に現像剤を汲み
上げるための磁石Ｐ４、汲み上げられた現像剤を現像領
域まで搬送する磁石Ｐ５、現像後の領域で現像剤を搬送
する磁極Ｐ２，Ｐ３を備えている。これら各磁石Ｐ１，
Ｐ４，Ｐ５，Ｐ２及びＰ３は、スリーブ５の半径方向に
向けて配置されている。

【０００８】現像剤の搬送方向（図で見て時計回り方
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、即ち、現像スリーブ上の現像剤量を規制
するドクタブレード７が設置されている。更に現像ロー
ラ４と感光体９の間に、現像剤飛散防止部材１０が存在
している。そしてドクタブレード通過後から現像領域ま
でドクタギャップよりも広い隙間（８）が保持設定され
ている。このような隙間と現像剤飛散防止部材の設定に
より、トナー飛散やキャリア飛散を抑えることが可能と
なる。

【０００９】しかしながら、このような構成では初期的
には効果があっても、経時的に現像剤飛散防止部材１０
のシール裏にトナーが付着し、特にリサイクルトナ−を
使用する現像装置においては紙粉を多く含んだトナーが
溜まるという不具合が発生した。特に現像剤飛散防止部
材１０の先端が現像領域近傍に位置している場合は、磁
気ブラシが感光体上の画像部を現像する際に、図８から
認識できるように、シール裏に溜まっていた紙粉を多く
含んだ低帯電トナ−も同時に感光体上に現像してしま
い、紙粉を多く含んだ低帯電量のトナ−が画像領域周辺
に散ったように付着するという不具合を生じた。

【００１０】特に現像剤飛散防止部材先端部で現像剤の
穂が寝ていると、現像剤飛散防止部材１０と現像ローラ
表面との間で舞ったトナ−が付着しやすい。また現像剤
飛散防止部材先端で穂立ちが十分でない場合も同様であ
る。特にＰ１極の半値幅を狭くしたタイプの現像装置で
は、十分な穂立ちの部分まで現像剤飛散防止部材先端を
延ばそうとすると現像ローラと感光体との間のニップ付
近に極めて近づき、巻込みの危険性すらある。ここで半
値幅とは、法線方向の磁力分布曲線の最高法線磁力（頂
点）の半分の値（例えばＮ極によって作製されている磁
石の最高法線磁力が１２０ｍＴ（ミリテスラ）であった
場合、半値５０％というと６０ｍＴである）を指す部分
の角度幅のことである。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】本発明では、経時的に
現像剤飛散防止部材の先端に、紙粉を多く含んだ低帯電
トナーが溜まっても、像担持体上の画像部を現像する際
に、そのような低帯電トナーを像担持体上に付着させる
ことがなく、経時的にも良好な画像を形成することがで
きるようにすることを課題とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、上記課
題は、現像剤担持体表面に現像剤を磁気吸着させて現像
のための磁気ブラシを形成する現像主極を有する現像装
置と当該現像装置に対向する像担持体とを備えた現像ユ
ニットにして、上記現像主極Ｐ１の現像剤搬送方向上流
側に位置する現像剤搬送極Ｐ５と現像剤搬送方向下流側
に位置する現像剤搬送極Ｐ２とが存在し、これら隣り合
う３極のうち法線方向磁束密度についてＰ１が最も高
く、且つ半値幅についてもＰ１が最も狭く構成され、現
像主極Ｐ１の現像剤搬送方向上流側で現像剤担持体と像
担持体の間に現像剤飛散防止部材が設置された現像ユニ
ットにおいて、上記３極を有した現像ローラの回転中心
と、現像主極Ｐ１と現像剤搬送極Ｐ５の各法線方向磁束
密度の変極点（磁束密度＝０）とを結んだ直線に対し、
上記現像剤飛散防止部材の自由先端が現像剤搬送方向上
流側に位置していることによって、解決される。

【００１３】また、現像剤担持体表面に現像剤を磁気吸
着させて現像のための磁気ブラシを形成する現像主極を
有する現像装置と当該現像装置に対向する像担持体とを
備えた現像ユニットにして、上記現像主極Ｐ１の現像剤
搬送方向上流側に位置する現像剤搬送極Ｐ５と現像剤搬
送方向下流側に位置する現像剤搬送極Ｐ２とが存在し、
これら隣り合う３極のうち法線方向磁束密度についてＰ
１が最も高く、且つ半値幅についてもＰ１が最も狭く構
成され、現像主極Ｐ１の現像剤搬送方向上流側で現像剤
担持体と像担持体の間に現像剤飛散防止部材が設置され
た現像ユニットにおいて、上記３極を有した現像ローラ
の回転中心と、現像主極Ｐ１の法線方向磁束密度分布曲
線とＰ５-Ｐ１間の接線方向磁束密度分布曲線の交点と
を結んだ直線に対し、上記現像剤飛散防止部材の自由先
端が現像剤搬送方向下流側に位置すれば、清掃効果によ
って、現像剤飛散防止部材の先端に、紙粉を多く含んだ
低帯電トナーが経時的に溜まることが防止でき、常に良
好な画像を形成することができる。ここで、夫々の磁束
密度は現像剤担持体表面で測定して得られるものであ
り、その分布曲線も同じである。現像主極Ｐ１のピーク
位置が、現像剤担持体中心と像担持体中心とを結んだ直
線に対し、現像剤搬送方向上流側に位置していれば、好
適である。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明の詳細を、図に示す例に基
づいて説明する。先ず本発明に係る現像装置を含む感光
体ユニット全体について説明する。図１において、静電
潜像担持体である感光体ドラム９の周囲には、当該ドラ
ム表面を帯電するための帯電装置２２、ドラムの一様帯
電処理面に潜像を形成するためのレーザー光線でなる露
光２３、ドラム表面の潜像に帯電トナーを付着すること
でトナー像を形成する現像装置１、形成されたドラム上
のトナー像を記録紙へ転写するための転写装置２５、転
写後のドラム上残留トナーを除去するためのクリーニン
グ装置２７、ドラム上の残留電位を除去するための除電
装置２８が順に配設されている。

【００１５】このような構成において、帯電装置２２の
帯電ローラによって表面を一様に帯電された感光体９
は、露光２３によって静電潜像を形成され、現像装置１
によってトナー像を形成される。当該トナー像は、転写
ベルトなどでなる転写装置２５によって、感光体ドラム
９表面から、不図示の給紙トレイより搬送された記録紙
へ転写される。この転写の際に感光体ドラムに静電的に
付着した記録紙は、分離爪によって感光体ドラム９から
分離される。そして未定着の記録紙上のトナー像は定着
器によって記録紙に定着される。一方、転写されずに感
光体ドラム上に残留したトナーは、クリーニング装置２
７によって除去され回収される。残留トナーを除去され
た感光体ドラム９は除電ランプ２８で初期化され、次回
の画像形成プロセスに供される。

【００１６】現像装置１の構成を図２に基づき説明す
る。現像剤担持体としての現像ローラ４は、感光体ドラ
ム９に近接するようにして配置されており、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。上記現
像ローラ４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５が不図示の回転駆動機構によって矢印方向、す
なわち時計回り方向に回転するようにして備えられてい
る。

【００１７】現像スリーブ５内には、当該現像スリーブ
５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６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アは、上記磁石ローラ６から発
せられる磁力線に沿うようにして現像スリーブ５上にチ
ェーン状に穂立ちされ、このチェーン状に穂立ちされた
キャリア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５の回転移送に伴って現像スリーブ５
と同方向、すなわち時計回り方向に移送されることとな
る。

【００１８】この磁石ローラ６は、複数の磁極（磁石）
を備えているが、本例において特に問題となるのは、現
像領域部分に現像剤を穂立ちさせる現像磁石Ｐ１、スリ
ーブ５上に汲み上げられた現像剤を現像領域まで搬送す
る磁石Ｐ５、現像後の領域で現像剤を搬送する磁極Ｐ２
である。Ｐ１の法線方向磁束密度はＰ２、Ｐ５と比較し
て高く設定されている。具体的には現像主極であるＰ１
極の磁束密度は現像スリーブ上で１２０±５ｍＴ（ミリ
テスラ）発生する。Ｐ２極、Ｐ５極はそれぞれ６０±５
ｍＴ、４５±５ｍＴである。また、Ｐ１極の半値幅もＰ
２、Ｐ５と比較して狭く設定されている。

【００１９】現像剤の搬送方向、すなわち時計回り方向
における前記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７が設置されている。更に上記現像ローラ４の後
方領域には、現像ケーシング３内の現像剤を撹拌させな
がら現像ローラ４側に汲み上げるパドル（スクリュー）
２が設置されている。そして現像ローラ４と感光体９の
間には、現像剤飛散防止部材が存在している。

【００２０】現像剤飛散防止部材としては、例えば、樹
脂モールド基体にポリウレタン（PUR）あるいはポリエ
チレンテレフタラート（PET）などの弾性シールを貼り
付けたものが知られている。このシールはモールド基体
から現像領域に向かって延びており、この飛び出し部
（入口シールと称する）１０ａの長さを、以下のように
設定する。

【００２１】第一の態様として、入口シール１０ａの先
端を現像領域外におく構成を考える。Ｐ１極の法線方向
の磁束密度が０となる変極点Ａ_１及びＡ_２の間に現像領
域がある。現像ローラ４の回転中心とＡ_１を結ぶ直線Ｘ
に対し、現像剤搬送方向上流側にシール先端が位置する
ように入口シール１０ａを配置する。この状態での現像
領域近傍を図３に示す。シール先端の感光体９側とは反
対側裏面には、経時的に紙粉を多く含んだ低帯電トナ−
が溜まる。しかしながら当該シール先端は現像領域から
離れており、磁気ブラシの穂立ちに際して、シール先端
に溜まったトナ−は感光体９に現像されず画像領域周辺
のチリは発生しない。

【００２２】第二の態様として、入口シール１０ｂの先
端を現像領域内におく構成を考える。図４において、Ｐ
１法線方向磁束密度分布曲線とＰ５-Ｐ１間の接線方向
磁束密度分布曲線の交点をＢとする。この交点Ｂを正確
な位置を図５に示す。現像ローラ回転中心と当該交点Ｂ
を結ぶ直線Ｙに対し、現像剤搬送方向下流側にシール先
端が位置するように入口シール１０ｂを配置する。図６
に示すように、直線Ｙと現像剤担持体表面との交点Ｂ１
では法線方向及び接線方向の磁束密度が等しいので、穂
の立ち上がり角度は４５°となる。本例では、この穂の
立ち上がりを利用する。穂の先端がシール先端裏側に常
時接触することになるため清掃効果が得られ、シール先
端はトナ−で汚れない。当然ながら紙粉を多く含んだ低
帯電のトナ−も溜まることがなく、画像領域周辺のチリ
も発生しない。

【００２３】更に現像ローラ４と感光体９の各回転中心
を結んだ直線をＺとし、直線Ｙとのなす角をθとすると
き、主極Ｐ１の磁力角度を上流側に傾けてゆくと上記交
点Ｂも上流側にシフトしてゆく。したがって、上記のよ
うに現像剤搬送方向下流側に先端を位置させて配置され
た入口シール１０ｂの先端は、現像ローラ４と感光体９
との最近接部から遠ざかることとなり、現像ローラ／感
光体間のニップ部からの入口シール１０ｂの巻込みを防
止することができる。

【００２４】

【発明の効果】本発明によれば、現像ローラの回転中心
と、現像主極Ｐ１と現像剤搬送極Ｐ５の各法線方向磁束
密度の変極点（磁束密度＝０）とを結んだ直線に対し、
現像剤飛散防止部材の自由先端が現像剤搬送方向上流側
に位置していることによって、経時的に現像剤飛散防止
部材の自由先端に紙粉を多く含んだ低帯電トナーが溜ま
っても、その自由先端が現像領域外にあるため画像部を
現像するときに上記低帯電トナーが現像に関与すること
がなく、常に良好な画像を提供することができる。

【００２５】また、現像ローラの回転中心と、現像主極
Ｐ１の法線方向磁束密度分布曲線とＰ５-Ｐ１間の接線
方向磁束密度分布曲線の交点とを結んだ直線に対し、現
像剤飛散防止部材の自由先端が現像剤搬送方向下流側に
位置すれば、清掃効果によって、現像剤飛散防止部材の
先端に、紙粉を多く含んだ低帯電トナーが経時的に溜ま
ることが防止でき、常に良好な画像を形成することがで
きる。その際、現像主極Ｐ１のピーク位置が、現像剤担
持体中心と像担持体中心とを結んだ直線に対し、現像剤
搬送方向上流側に位置していれば、現像剤飛散防止部材
の自由先端が現像剤担持体と像担持体との最近接部から
遠ざかることになるので、これらニップ部での巻き込み
を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る画像形成装置としての複写機の概
略構成図である。

【図２】図１の複写機に装着される現像装置の概略構成
図である。

【図３】入口シール先端に溜まる低帯電トナーが現像に
悪影響を与えないことを示す概念図である。

【図４】現像主極Ｐ１の法線方向磁束密度分布曲線とＰ
５-Ｐ１間の接線方向磁束密度分布曲線の交点とを結ん
だ直線に対し、入口シールの自由先端が現像剤搬送方向
下流側に位置することを示す概略構成図である。

【図５】図４における現像主極Ｐ１の法線方向磁束密度
分布曲線とＰ５-Ｐ１間の接線方向磁束密度分布曲線の
交点とを結んだ直線を説明する概念図である。

【図６】入口シール先端に低帯電トナーが溜まらない状
態を説明する概念図である。

【図７】従来公知の磁気ブラシタイプの現像装置を示す
図である。

【図８】図７の装置において、入口シール先端に溜まる
低帯電トナーが現像に悪影響を与える理由を説明する概
念図である。

【符号の説明】

１ 現像装置 ２ パドル ４ 現像ローラ ５ 現像スリーブ ６ 磁石ローラ ７ ドクタブレード ９ 感光体ドラム

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 現像剤担持体表面に現像剤を磁気吸着さ
   せて現像のための磁気ブラシを形成する現像主極を有す
   る現像装置と当該現像装置に対向する像担持体とを備え
   た現像ユニットにして、 上記現像主極Ｐ１の現像剤搬送方向上流側に位置する現
   像剤搬送極Ｐ５と現像剤搬送方向下流側に位置する現像
   剤搬送極Ｐ２とが存在し、これら隣り合う３極のうち法
   線方向磁束密度についてＰ１が最も高く、且つ半値幅に
   ついてもＰ１が最も狭く構成され、現像主極Ｐ１の現像
   剤搬送方向上流側で現像剤担持体と像担持体の間に現像
   剤飛散防止部材が設置された現像ユニットにおいて、 上記３極を有した現像ローラの回転中心と、現像主極Ｐ
   １と現像剤搬送極Ｐ５の各法線方向磁束密度の変極点
   （磁束密度＝０）とを結んだ直線に対し、上記現像剤飛
   散防止部材の自由先端が現像剤搬送方向上流側に位置し
   ていることを特徴とする現像ユニット。
2. 【請求項２】 現像剤担持体表面に現像剤を磁気吸着さ
   せて現像のための磁気ブラシを形成する現像主極を有す
   る現像装置と当該現像装置に対向する像担持体とを備え
   た現像ユニットにして、 上記現像主極Ｐ１の現像剤搬送方向上流側に位置する現
   像剤搬送極Ｐ５と現像剤搬送方向下流側に位置する現像
   剤搬送極Ｐ２とが存在し、これら隣り合う３極のうち法
   線方向磁束密度についてＰ１が最も高く、且つ半値幅に
   ついてもＰ１が最も狭く構成され、現像主極Ｐ１の現像
   剤搬送方向上流側で現像剤担持体と像担持体の間に現像
   剤飛散防止部材が設置された現像ユニットにおいて、 上記３極を有した現像ローラの回転中心と、現像主極Ｐ
   １の法線方向磁束密度分布曲線とＰ５-Ｐ１間の接線方
   向磁束密度分布曲線の交点とを結んだ直線に対し、上記
   現像剤飛散防止部材の自由先端が現像剤搬送方向下流側
   に位置していることを特徴とする現像ユニット。
3. 【請求項３】 現像主極Ｐ１のピーク位置が、現像剤担
   持体中心と像担持体中心とを結んだ直線に対し、現像剤
   搬送方向上流側に位置していることを特徴とする請求項
   ２に記載の現像ユニット。
4. 【請求項４】 請求項１〜３のいずれか一項に記載の現
   像ユニットを備えることを特徴とする画像形成装置。