JP2003066725A - 現像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】印刷速度を高速化しても画像濃度が高く、画像
背景部の汚れが少ない良好な画質を安定して得ることの
できる複数の現像ロールを用いた現像装置を提供する。 【解決手段】感光体移動速度が約１６００〜２２００ｍ
ｍ／ｓｅｃの範囲では、現像極に単極の現像磁石を有
し、感光体移動方向と逆方向に移動する第１現像ロール
群５,６を感光体移動方向上流側に配置し、現像に寄与
する現像極に複数の同極の磁石を有し、感光体移動方向
と同方向に移動する第２現像ロール群７,８を感光体移
動方向下流側に配置した現像装置において、第２現像ロ
ール群の同極磁極間の落ち込み磁力を現像ロール７では
２５０〜６００ガウス、現像ロール８では２５０〜４０
０ガウスとし、第１現像ロール５と感光体１の周速比を
０．８〜１．３、第２現像ロール群６、７と感光体１の
周速比を１．２〜１．４とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【発明の属する技術分野】本発明は、複数の現像ロール
を用いた電子写真装置の現像装置に関するものである。

【従来の技術】電子写真を用いた記録装置は、一方向に
回転する感光体に現像装置からトナーと呼ばれる像可視
化剤を供給して画像を顕在化する現像工程と、顕在化さ
れたトナー画像を記録体に固着させる定着工程からな
る。従来、この電子写真方式に適用される現像装置とし
ては、トナーとキャリアと呼ばれる磁性粉からなる二成
分現像剤を用いた現像装置が多用されている。現像工程
では、現像剤は現像装置の中で攪拌され、そのときトナ
ーはキャリアとの摩擦で帯電する。そして、現像装置の
感光体表面の静電潜像に対向する位置まで現像剤を現像
ロールと呼ばれる磁石ロールの回転によって搬送する。
現像工程では、通常バイアス現像と呼ばれる方法が用い
られる。前記現像ロール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ルとの間に発生
する電界の作用によって、トナー粒子を現像ロール表面
の現像剤から分離して現像が行われる。感光体の移動速
度が速い場合、１本の現像ロールでは現像時間が短いた
めに充分な現像性能が得られない。現像ロール表面の移
動方向に関して、感光体対向部において感光体表面の移
動方向と同じ方向に移動することを「感光体と同方向に
移動」と定義し、感光体表面の移動方向と逆の方向に移
動することを「感光体と逆方向に移動」と定義すると、感
光体移動方向と同方向に移動する現像ロールの移動速度
が感光体の移動速度と同じである場合、静電潜像に供給
されるトナー量が少ないために現像性能が不充分であ
る。このため、複数の現像ロールを有した現像装置とし
て、例えば特公昭６２―２３１３では、感光体が５００
ｍｍ／ｓｅｃで移動するときに感光体移動方向に対し同
方向に回転する現像ロールを２本有し、感光体と現像ロ
ールの相対速度差が感光体移動速度の２０％以内である
現像装置が提案されている。しかし、感光体移動速度が
６００ｍｍ／ｓｅｃ以上となると２本の現像ロールでも
充分な現像性能が得られない。また、感光体移動方向に
対し同方向に回転する現像ロールだけで現像すると、ベ
タ黒部の感光体移動方向下側に白抜けが出やすい。そこ
で、特願平８―２４８７７３では、感光体移動方向に対
し逆方向に回転する現像ロール１本と、感光体移動方向
に対し同方向に回転する現像ロール２本を有した現像装
置が提案されている。現像装置が回転方向の異なる現像
ロールを有することで、ベタ黒部の欠けがなくなる。ま
た、感光体移動方向に対し逆方向に回転する現像ロール
を含んだ３本の現像ロール構成の現像装置によって、充
分な現像性能が得られる。また、上記従来技術では現像
ロールの現像磁極に同磁極を隣接して配置することで、
現像部に生じる反発磁界によって現像剤を飛翔させ、現
像ニップ幅を広げることでも現像性能を高めている。

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術では、感
光体移動速度が１６００ｍｍ／ｓｅｃ以下であれば高濃
度な画像が得られた。しかし、それ以上の感光体移動速
度では更に現像時間が短いために、現像性能が確保でき
ない問題が発生した。また、感光体移動速度が速くなる
に伴い、画像背景部の汚れであるカブリが多くなる問題
が発生した。本発明の目的は、上記従来技術の問題点を
解決するためになされたものであり、感光体移動速度が
１６００〜２２００ｍｍ／ｓｅｃの範囲であるときに、
画像濃度が高く、画像背景部の汚れの少ない良好な画像
が得られる現像装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】上記の目的は、光導電性
を有する感光体に近接して配置された磁気吸引力を有す
る複数の現像ロールによって対向する感光体に現像剤を
供給し、磁気ブラシ現像を行う現像装置において、前記
感光体の移動速度が約１６００〜２２００ｍｍ／ｓｅｃ
であり、現像に寄与する現像極に単極の現像磁石を有し
且つその移動方向は前記感光体移動方向と逆方向に移動
する現像ロール２本からなる第１現像ロール群と、現像
に寄与する現像極に複数の同極の磁石を有しかつその移
動方向は前記感光体移動方向と同方向に移動する現像ロ
ール２本からなる第２現像ロール群とを有することによ
り達成される。

【発明の実施の形態】（実施例１）以下、本発明の実施
例を図面を参照して説明する。図１は本発明となる現像
装置の一実施例を示す縦断図面である。光導電性を有す
る感光体１の移動方向に対し、上流側には感光体１と逆
方向に移動する第１現像ロール群５,６が、下流側には
感光体１と同方向に移動する２本の第２現像ロール群
７,８が、それぞれ感光体１に対向しかつ近接して設け
られている。現像容器２底部のキャリアとトナーからな
る現像剤３ａは、現像容器２の底部に配置されている回
動可能な搬送部材４の磁気吸引力により搬送され、搬送
部材４に近接している第２現像ロール群８の表面に受け
渡される。受け渡された現像剤３ａは第２現像ロール群
８の磁気吸引力によりその表面に付着し、スリーブ１２
の回動により、第２現像ロール群８の感光体と接し現像
する側とは反対側を上流に向かって移動し、第２現像ロ
ール群７に受け渡される。受け渡された現像剤３ｂは、
第２現像ロール群７の磁気吸引力によりその表面に付着
し、スリーブ１１の回動により搬送された現像剤３ｂは
現像剤規制部材１７で一定量に規制される。その後、現
像剤３ｃは感光体１と第２現像ロール群７,８の間に搬
送されて、感光体１と接し現像に寄与する。一方、前記
現像剤規制部材１７での規制から漏れた現像剤３ｂは、
現像剤規制部材１７の背面を上流側に搬送され、感光体
１と逆方向に移動する第１現像ロール群６の磁気吸引力
によりその表面に付着し、スリーブ１０の回動により第
１現像ロール群６と現像材規制部材１７の間に搬送され
た現像剤３ｄは現像剤規制部材１７で再び一定量に規制
される。その後、現像剤３ｄは感光体１と第１現像ロー
ル群５,６の間に搬送されて感光体１と接し現像に寄与
する。第２現像ロール群７,８と感光体１とに接し現像
を終えた現像剤３ｅは、スクレーパ１９により掻き落と
される。この現像剤３ｅの一部はトナー濃度検出器２０
に入り、現像剤中のトナー濃度を検出する。その後、搬
送部材４の下部に戻される。このとき、トナー濃度検出
器２０で検出したトナー濃度が一定の値以下であれば、
トナーフィードロール１５を回転させ、トナーホッパ１
３からトナー１４を現像機下部に落下させる。一方、再
び現像剤規制部材１７での規制から漏れた現像剤３ｆ
は、現像剤規制部材１７の下部に設けられた現像剤を搬
送部材４軸方向に振り分け移動させるガイド板からなる
クロスミキサ１６に落下し、攪拌混合されて搬送部材４
の下部に戻される。また、この時に、現像を終了して第
１現像ロール群５の表面上に残った現像剤３ｄは、スク
レーパ１８により掻き落とされ、トナーホッパ１３から
トナーフィードロール１５の回転により落下してきたト
ナー１４と混合しながら、クロスミキサ１６に落下し、
攪拌混合されて搬送部材４の下部に戻される。本実施例
では平均粒径９μｍのポリエステル系トナー、平均粒径
１００μｍのフェライトキャリアを用いており、トナー
の帯電量の絶対値は２０μＣ／ｇである。次に、本発明
の動作について説明する。感光体移動速度が１６００ｍ
ｍ／ｓｅｃ以上では、現像ロール本数が３本以下では現
像時間が短いために充分な現像性能が得られない。現像
時間を長くして充分な現像性能を得ることは、現像ロー
ルの本数を増やすことで可能である。現像装置として
は、感光体移動方向に対し逆方向に移動する現像ロール
と、同方向に移動する現像ロールの両方を有すること
で、画像の先端や後端に白抜けが生じないようにした現
像装置が望ましい。また、感光体移動方向に対して同方
向に移動する現像ロールには画像背景部の汚れを清掃す
る効果があることから、感光体移動方向に対して同方向
に移動する現像ロールは感光体移動方向からみて下流側
に配置するのが望ましい。図３に示すように、４本の現
像ロールを有した現像装置の構成としては、感光体移動
方向に対し逆方向に移動する現像ロール２本と、感光体
移動方向に対し同方向に移動する現像ロール２本の構成
が他の構成と比較して最も画像濃度が高い。噴水型現像
の場合、同方向に移動する現像ロールでは、現像剤が搬
送される方向に対し下流側の現像ロール上には上流側の
現像ロール上で現像に用いられた現像剤が搬送されるた
めに、下流側の現像ロール上の現像剤のトナー濃度が低
くなる。このため、同一方向に回転する現像ロールの３
本目以降からは、充分な現像性能が得られない。この結
果から、第１現像ロール群は現像に寄与する現像極が単
極の現像ロール２本とし、第２現像ロール群は現像に寄
与する現像極に同極の磁極を２つ以上設けることにし
た。第１現像ロール群を単極とするのは感光体移動方向
に対し逆方向に移動する現像ロールが感光体表面を清掃
する能力を保持するためである。図２に示すように第２
現像ロール群６,７の現像極に同極の磁石を２つ以上設
けることにより、現像ニップ幅が広がることで現像時間
が長くなり、また現像極部での現像剤の擾乱効果によっ
て、トナー供給能力が大きくなるために現像性能が向上
する。このように、現像極が複数の同磁極である現像ロ
ールを含む４本の現像ロールを有した現像装置によっ
て、１６００ｍｍ／ｓｅｃ以上の印刷速度で１．３以上
の高い画像濃度が得られる。 （実施例２）次に、本発明の他の実施例を示す。現像ロ
ールに同極の磁石を隣接して使用した場合、各磁極の最
大値と最大値との間に磁力の落ち込みが発生する。この
ため、図４に示すように現像ロール上に現像剤が隣接し
て穂立ちする。現像ロールの回転によってこの穂と穂の
間を現像剤が飛翔して搬送されることで、トナーを感光
体表面に現像する効果が単極よりも大きくなる。また、
感光体移動方向下流側の穂が感光体表面を摺擦すること
で画像背景部の汚れが清掃され、汚れを小さくすること
ができる。同極磁極間の落ち込み磁力が大きいと同極磁
極間の反発磁力も大きくなり、現像剤が感光体表面に飛
翔して現像する効果が大きくなる。しかし、それに伴い
同極磁極間で飛翔する現像剤により画像背景部に付着す
るトナーの量も多くなる。同極磁極間の落ち込み磁力を
大きくすることで画像背景部に付着するトナーの量が、
感光体移動方向下流側の穂が清掃できる量よりも多くな
ると、印刷終了時の画像背景部の汚れが多くなる。現像
ロール７,８の同極磁極間の落ち込み磁力を同じ磁力と
して、図５に同極磁極間の落ち込み磁力と画像濃度の関
係、図６に同極磁極間の落ち込み磁力と画像背景部の汚
れの関係について調べた結果を示す。図５に示すよう
に、同極磁極間の落ち込み磁力を大きくすることで、画
像濃度が高くなる。しかし、それに伴い図６に示すよう
に画像背景部の汚れが多くなることが分かる。印刷終了
時の画像背景部の汚れは、感光体移動方向に対して最も
下流側にある現像ロールが画像背景部に付着したトナー
を清掃できる量に大きく依存する。このため、感光体移
動方向に対し最下流の現像ロールの同極磁極間の落ち込
み磁力は、画像背景部の汚れを低減するために４００ガ
ウス以下であることが望ましい。この結果から、同極磁
極間の落ち込み磁力を第２現像ロール群の感光体移動方
向に対し上流側の現像ロールで２５０〜６００ガウス、
下流側の現像ロールで２５０〜４００ガウスとしたとこ
ろ、感光体移動速度が１６００〜２２００ｍｍ／ｓｅｃ
の範囲において、現像性能を維持しつつ、画像背景部の
汚れの少ない画像を得ることができた。 （実施例３）また、本発明の他の実施例を図７を用いて
説明する。図７は現像ロールと感光体の周速比と、画像
背景部の汚れの関係を示した説明図である。感光体移動
方向に対し逆方向に移動する現像ロールを用いた現像で
は、図７の実線に示すように現像ロールと感光体の周速
比が０．９以下の場合は画像背景部の汚れが少ないが、
現像ロールと感光体の周速比が０．９以上の場合、感光
体と現像ロール上の現像剤の衝突により飛散するトナー
が増加するため、画像背景部の汚れが許容値以上に増加
する。図１のように感光体移動方向上流側に感光体移動
方向に対し逆方向に移動する現像ロールを配置し、感光
体移動方向下流側に感光体移動方向に対し同方向に移動
する現像ロールを配置した現像装置を用いた現像では、
図７の破線で示すように現像ロールと感光体の周速比が
１．０以上では、感光体移動方向に対し同方向に移動す
る現像ロールが、感光体移動方向に対し逆方向に移動す
る現像ロールによって生じたカブリを清掃するために、
カブリが減少する。この結果から、感光体移動方向に対
し逆方向に移動する現像ロールと感光体の周速比は、充
分な現像性能が得られる範囲において、カブリを低減す
るために小さい方が望ましい。また、感光体移動方向に
対し同方向に移動する現像ロールと感光体の周速比は、
現像ロールが画像背景部の汚れを清掃する効果を得るた
めに１．０以上とするのが望ましい。この結果から、感
光体移動方向に対し逆方向に回転する現像ロールと感光
体の周速比を０．８〜１．３、感光体移動方向に対し同
方向に回転する現像ロールと感光体の周速比を１．０〜
１．４とすることで、高い画像濃度でかつ画像背景部の
汚れの少ない画像を得ることができた。なお、トナーは
平均粒径６〜１２μｍのポリエステル、スチレン・アク
リル、スチレンブタジエン系トナーを用いても良く、キ
ャリアには平均粒径８０〜１３０μｍの球状のマグネタ
イトキャリアもしくはフェライトキャリアを用いること
ができる。トナーの帯電量の絶対値は１０μＣ／ｇ以下
ではカブリが生じやすく、２５μＣ／ｇ以上ではトナー
が現像されにくいために充分な画像濃度が得られないた
め、帯電量の絶対値が１０〜２５μＣ／ｇの現像剤を用
いることが好ましい。

【発明の効果】本発明によれば、第２現像ロール群の現
像ロールの現像磁極に同極の磁石を２つ以上配置した現
像ロールを用い、同極磁極間の落ち込み量を感光体移動
方向に対し上流側の現像ロールでは２５０〜６００ガウ
ス、感光体移動方向に対し下流側の現像ロールでは２５
０〜４００ガウスとすることで、高速印刷時においても
高濃度で安定した画質が長期にわたり得られる。

【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概略構成
図。

【図２】第２現像ロール群の現像磁極の配置を示す説明
図。

【図３】現像機の構成と画像濃度の関係を示す説明図。

【図４】現像ロール上の現像剤の状態を示す説明図。

【図５】同極磁極間の落ち込み磁力と画像濃度の関係を
示す説明図。

【図６】同極磁極間の落ち込み磁力と画像背景部の汚れ
の関係を示す説明図。

【図７】現像ロールと感光体の周速比と画像背景部の汚
れの関係を示す説明図。

【符号の説明】

１…感光体、２…現像容器、３ａ,３ｂ,３ｃ,３ｄ,３
ｅ,３ｆ…現像剤、４…搬送部材、５,６…第１現像ロー
ル群、７,８…第２現像ロール群、９,１０,１１,１２…
スリーブ、１３…トナーホッパ、１４…トナー、１５…
トナーフィードロール、１６…クロスミキサ、１７…現
像剤規制部材、１８,１９…スクレーパ、２０…トナー
濃度検出器。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】光導電性を有する感光体に近接して配置さ
   れた磁気吸引力を有する複数の現像ロールによって対向
   する感光体に現像剤を供給し、磁気ブラシ現像を行う現
   像装置において、前記感光体の移動速度が約１６００〜
   ２２００ｍｍ／ｓｅｃであり、現像に寄与する現像極に
   単極の現像磁石を有し且つその移動方向は前記感光体移
   動方向と逆方向に移動する現像ロール２本からなる第１
   現像ロール群と、現像に寄与する現像極に複数の同極の
   磁石を有しかつその移動方向は前記感光体移動方向と同
   方向に移動する現像ロール２本からなる第２現像ロール
   群とを有することを特徴とする現像装置。
2. 【請求項２】前記第２現像ロール群の現像極の、同極磁
   石間の磁力の最大値と同極磁極間の落ち込んだ値との差
   が、感光体移動方向に対し上流側の現像ロールでは２５
   ０〜６００ガウス、感光体移動方向下流側の現像ロール
   では２５０〜４００ガウスであることを特徴とする請求
   項１記載の現像装置。
3. 【請求項３】前記第１現像ロール群と感光体の周速比が
   ０．８〜１．３、第２現像ロール群と感光体の周速比が
   １．０〜１．４で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。
4. 【請求項４】前記現像剤は、粒径８０〜１３０μｍの磁
   性キャリアと、粒径６〜１２μｍのトナーを含み、前記
   現像剤の電荷量の絶対値が１０〜２５μＣ／ｇであるこ
   とを特徴とする請求項１乃至３いずれかの項に記載の現
   像装置。