JP2003307923A

JP2003307923A - 画像形成装置

Info

Publication number: JP2003307923A
Application number: JP2002114595A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Tokimatsu; 宏行時松; Satoshi Takahashi; 智高橋; Wataru Watanabe; 渉渡辺; Toru Yamaguchi; 徹山口
Original assignee: Konica Minolta Inc
Current assignee: Konica Minolta Inc
Priority date: 2002-04-17
Filing date: 2002-04-17
Publication date: 2003-10-31

Abstract

(57)【要約】【課題】現像剤交換における犠牲のない手段によっ
て、かぶりのない画像を得るようにする。【解決手段】画像形成時には現像装置内の現像剤が、
現像装置外側から磁界を１カ所以上において帯びる構成
とし、現像剤交換時には現像装置内の現像剤の磁界が解
除されている撹拌補助磁界発生手段を設ける。

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により
転写紙に画像を形成する画像形成装置に関し、特に２成
分現像剤を用いて現像を行う画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子写真方式により画像を形成する画像
形成工程の一例では、感光体等の潜像担持体上に静電潜
像を形成し、形成した静電潜像を現像手段により現像し
て潜像担持体上にトナー像を形成し、形成したトナー像
を転写手段により転写紙に転写し、転写したトナー像を
定着手段により転写紙に定着して転写紙上に画像を形成
する。また、他の例では、感光体等の像形成体上のトナ
ー像を像担持体としての中間転写体に転写し、中間転写
体から転写手段により転写紙に転写し定着することによ
り、転写紙に画像を形成する。

【０００３】前記画像形成工程における現像工程では、
非磁性トナーと磁性キャリアを含む２成分現像剤を用い
た現像が多く用いられ、ＤＣバイアスの現像バイアス電
圧を印加することが行われている。

【０００４】２成分現像剤を用いての現像では、現像に
よってトナーのみが消費されるので、消費分に相当する
適度の新しいトナーの補給を行う必要があり、トナー補
給が行われる。

【０００５】新たに補給されたトナーは、現像装置内の
撹拌手段、例えば撹拌搬送スクリュや水車状の回転パド
ルによって磁性キャリアと撹拌され、相互摩擦によって
トナーには摩擦帯電によるトナー電荷が与えられる。従
って撹拌が十分行われないで所定値の電荷にまで達しな
いトナーが静電潜像の顕像化に携わると、潜像担持体の
白部にトナーが移って付着し、いわゆるかぶり画像が生
じてしまう。

【０００６】特に、リサイクル方式を採用している装置
の場合、リサイクルトナーは補給トナーに比べ、劣化の
進んだトナーが多く、上記の不具合な現象を引き起こし
やすい。また、小粒径トナーや粒径分布のシャープな重
合法により製造されたトナーの場合、その画質（解像
度、階調性、文字再現性等）の高さから、上記の不具合
な現象が顕著に目立ちやすい。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、現像装置内
でのトナーとキャリアとの撹拌効果が十分に得られてか
ぶりのない画像が得られる手段を設けた画像形成装置
で、特にかかる手段を設けることによっても、現像剤の
交換時において何等支障の生じない画像形成装置を提供
することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的は、下記の画像
形成装置によって達成される。

【０００９】１．潜像を担持する潜像担持体と、潜像
担持体上の潜像を、非磁性トナーと磁性キャリアとから
なる現像剤を担持した内部に固定磁石を有する現像剤担
持体で顕像化する現像装置と、潜像担持体上の顕像を転
写紙に転写する転写装置と、潜像担持体上の非磁性トナ
ーをクリーニングする、転写装置の下流側に配置したク
リーニング装置と、を有する画像形成装置において、画
像形成時には前記現像装置内の現像剤が、現像装置外側
から磁界を１カ所以上において帯びる構成とし、現像剤
交換時には前記現像装置内の現像剤の磁界は解除されて
いる撹拌補助磁界発生手段を有することを特徴とする画
像形成装置。

【００１０】

【発明の実施の形態】図面を用いて本発明の画像形成装
置について説明する。

【００１１】（１）図１の断面構成図に示す画像形成
装置は、本発明が適用されるモノクロ画像を形成する電
子写真プロセスを利用した複写機の画像形成部を図示し
たものである。但し、本発明は図１に示した構成に限定
されるものではない。

【００１２】１は潜像担持体のドラム状した感光体であ
って、マイナス帯電する有機半導体層としてフタロシア
ニン顔料をポリカーボネイトに分散したものを接地され
た金属製のシリンダ状の基板上に塗布してあり、電荷輸
送層を含めた感光体層の膜厚３０μｍであって、ドラム
径φ８０ｍｍで矢示方向に２８０ｍｍ／ｓの周速（Ｖ
ｐ）で駆動回転される。

【００１３】２は回転する感光体１の周囲を所定の極性
・電位に一様に帯電処理するスコロトロン帯電手段で、
ワイヤ〜グリッド間距離７．５ｍｍ、グリッド〜感光体
間距離１ｍｍ、ワイヤ〜バックプレート間距離１２ｍｍ
の帯電極構成をしていて、グリッド印加電圧を−７３０
Ｖとし、帯電電流値−８００μＡをもってバイアス電圧
を印加し、感光体１の帯電電位を−７５０Ｖとしてい
る。

【００１４】３はレーザ走査方式をとった像露光手段
で、レーザ波長７００ｎｍの半導体レーザ（ＬＤ）を用
い、その出力パワーは３００μＷである。像露光手段３
はレーザビームを出射して感光体１の一様に帯電した表
面を走査露光し、静電潜像を形成する。

【００１５】現像装置４は、感光体１に対向して回転す
る現像剤担持体４１により感光体１上の静電潜像をトナ
ー像として現像する。接触或いは非接触による現像が、
イメージ露光と反転現像との組み合わせで２成分現像剤
を用いての現像が行われる。現像剤担持体４１はマグネ
ットロールの周囲にステンレス溶射表面加工を施したア
ルミ製のスリーブを被せた構成とし、現像剤担持体４１
のローラ径φ４０ｍｍ、線速（Ｖｓ）５６０ｍｍ／ｓで
回転し、感光体１との線速比（Ｖｓ／Ｖｐ）は２として
いる。現像剤担持体４１には直流成分の現像バイアスに
よって現像が行われるが、直流成分としては−６００Ｖ
の現像バイアスを印加して反転現像が行われる。

【００１６】非磁性トナーと磁性キャリアを含有する２
成分現像剤のトナーとしては、体積平均粒径が３〜９μ
ｍの重合トナーが好ましい。重合トナーを用いることに
より、高解像力であり、濃度が安定しかぶりの発生が極
めて少ない画像形成装置が可能となる。

【００１７】重合トナーは次のような製造方法により製
造される。トナー用バインダー樹脂の生成とトナー形状
とがバインダー樹脂の原料モノマー又はプレポリマーの
重合及びその後の化学的処理により形成されて得られ
る。より具体的には、懸濁重合又は乳化重合等の重合反
応と必要によりその後に行われる粒子同士の融着工程を
経て得られ、重合トナーでは、原料モノマー又はプレポ
リマーを水系で均一に分散した後に重合させトナーを製
造することから、トナーの粒度分布及び形状の均一な球
形トナーが得られる。

【００１８】トナーは球形の度合いを示す形状係数ＳＦ
−１が１００〜１４０、凹凸の度合いを示す形状係数Ｓ
Ｆ−２が１００〜１２０の間にあることが好ましい。な
お、形状係数ＳＦ−１、ＳＦ−２は下記の式で与えられ
る。

【００１９】ＳＦ−１＝（Ｌｍａｘ²／Ａ）×（π／
４）×１００ＳＦ−２＝（Ｌａｒｏｕｎｄ²／Ａ）×（１／４π）×
１００Ｌｍａｘ；最大直径Ｌａｒｏｕｎｄ；周長Ａ；トナ
ー投影面積トナーは体積平均粒径が３μｍを下回ると、かぶりの発
生やトナー飛散が起こりやすくなる。上限９μｍは本実
施の形態が目標とする高画質を形成することを可能する
粒径の上限である。

【００２０】キャリアとしては、体積平均粒径が３０〜
６５μｍで磁化量が２０〜７０ｅｍｕ／ｇの磁性粒子か
らなるフェライトコアのキャリアが好ましい。３０μｍ
よりも粒径の小さなキャリアではキャリア付着が生じや
すくなる。また、６５μｍよりも粒径の大きなキャリア
では、均一な濃度の画像が形成されない場合が生じう
る。

【００２１】５はトナー像の転写性を高めるために照射
する転写前露光光源で、光波長７００ｎｍのＬＥＤで、
光出力１０ｌｕｘをもって照射する。

【００２２】６はコロトロンの転写極で、ワイヤ〜感光
体１間距離８ｍｍ、ワイヤ〜バックプレート間距離１２
ｍｍの構成となっていて、転写電流２００μＡの定電流
制御によって感光体１上のトナー像の転写紙上への転写
を行う。

【００２３】７はコロトロンの分離極で、ワイヤ〜感光
体１間距離８ｍｍ、ワイヤ〜バックプレート間距離１２
ｍｍの構成となていて、ＡＣ成分１００μＡ、ＤＣ成分
−２００μＡの分離電流によって転写紙の感光体１から
の分離を促す。

【００２４】給紙部より給紙された転写紙Ｐは、レジス
トローラ２１によって感光体１上に形成されたトナー像
と同期して給紙がなされ、転写ニップ部において転写極
６によってトナー像の転写を受ける。転写ニップ部を通
過した転写紙Ｐは、感光体１の面から分離極７によって
分離され、搬送ベルト２２によって定着装置２３へ搬送
される。

【００２５】定着装置２３は内部にヒータを配置した加
熱ローラ２３ａと加圧ローラ２３ｂとより成り、トナー
像を保持した転写紙Ｐは加熱ローラ２３ａと加圧ローラ
２３ｂとの間で加熱・加圧がなされて定着し、トナー像
が定着された転写紙Ｐは排紙ローラ２４によって機外の
排紙トレイ上に排出される。

【００２６】一方、転写紙Ｐへのトナー像の転写後の感
光体１の表面はクリーニング装置８により転写残トナー
の清掃が行われる。本実施例においてはクリーニング手
段としてウレタンゴム製のブレードが用いられ、クリー
ニングブレードはカウンタタイプに感光体１周面に摺接
して清掃を行っている。クリーニング装置８を通過して
表面が清掃された感光体１周面は、光波長７００ｎｍ、
光出力１０ｌｕｘ光源を用いた帯電前露光（ＰＣＬ）手
段９によって照射がなされ、残留電位を低下して次の画
像形成サイクルへと移行する。

【００２７】クリーニング装置８によって回収されたト
ナーは搬送スクリュ等を用いてトナー搬送するトナーリ
サイクル手段８１によって現像装置４に回収される。現
像装置４への回収動作は感光体１の回転動作と同時に併
行して行われる。

【００２８】（２）本発明の画像形成装置は、上記に
説明した画像形成装置で、画像形成時には現像装置内の
現像剤が、現像装置外側から磁界を１カ所以上において
帯びる構成とし、現像剤交換時には現像装置内の現像剤
の磁界は解除されているようにした撹拌補助磁界発生手
段を有する構成となっている。

【００２９】現像装置内の例えば撹拌搬送スクリュによ
って現像剤が撹拌、搬送される場所で磁界を帯びさせる
と、トナーと混合状態にあるキャリアは磁界によって磁
力線に沿って吸引される。この状態で撹拌搬送スクリュ
での撹拌が加わるとより現像剤は強力に相互摩擦が行わ
れて、短時間内にトナーは所定の帯電量をもつようにな
る。

【００３０】現像装置内の現像剤が磁界内にあると、現
像剤交換時には磁界に沿って吸引された現像剤が現像装
置内に残り、現像剤交換時には磁界に沿って吸引された
現像剤が現像装置内に残り、現像剤の交換は十分に行う
ことができない。この磁力線に沿って残った現像剤を除
去するには、例えば強力な掃除器で吸い取ったり、より
強力な磁石によって剥がし取ったりする手間が必要とな
る。

【００３１】本発明において設けた撹拌補助磁界発生手
段は、画像形成時には現像装置内に磁界が生じて現像剤
の撹拌効果を顕著にすると共に、現像剤交換時には磁界
がない状態として、現像剤の全量交換を容易にする。

【００３２】（実施例１）図２には実施例１の現像装置
４の断面構成図を示している。

【００３３】内部に現像用固定磁石４２を有し、矢示方
向に回転する現像剤担持体４１には、相互摩擦によって
帯電しキャリアの周りにトナーが付着した状態となった
現像剤が磁力によって付着し、層厚規制部材４５によっ
て現像剤の層厚が規制されて感光体１と対向した現像領
域へと搬送されて現像が行われる。

【００３４】現像容器４６内には１対の撹拌搬送スクリ
ュ４３Ａ、４３Ｂと回転パドル４４があって、新たに供
給されるトナーＮＴやリサイクルトナーＲＴを容器内の
現像剤と混合・撹拌しながら現像剤担持体４１へと搬送
する。撹拌搬送スクリュ４３Ａ、４３Ｂは共に棒状のス
クリュ部材であって、一方は紙面の手前方向から後方向
に、他方は紙面の後方向から手前方向に現像剤を撹拌し
ながら搬送する。トナーＮＴ、ＲＴは撹拌搬送スクリュ
４３Ａ、４３Ｂによって巡回する現像剤上に落下し、混
合・撹拌されて回転パドル４４方向へと排出される。排
出されたトナーＮＴ、ＲＴと混合・撹拌状態にある現像
剤は、水車状の回転パドル４４によって更に撹拌されて
現像剤担持体４１へと供給される。

【００３５】現像装置４はドラムカートリッジ枠体１０
Ａに取り付けられていて、取り付けられた状態で画像形
成が行われる。また、現像剤交換を行うときは現像装置
４をドラムカートリッジ枠体１０Ａから取り外した状態
で行われる。

【００３６】現像装置４は感光体１と共にドラムカート
リッジ枠体１０Ａに取り付けられてドラムカートリッジ
を構成し、画像形成装置本体に対して引き出し、或いは
取り外すことが可能となっている。

【００３７】本実施例では、撹拌補助磁界発生手段とし
て例えば焼結フェライト磁石等の固定磁石４０Ａを用
い、固定磁石４０Ａを現像容器４６に対向したドラムカ
ートリッジ枠体１０Ａに固設している。現像容器４６
は、アルミ材や工業用樹脂等の非磁性材料をもって構成
されていて、固定磁石４０Ａに対向した、現像容器４６
の内面位置は現像用固定磁石４２の磁力の及ばない容器
内面位置であって、現像剤部分では０．０１Ｔ以上０．
１Ｔ以下の磁界となるような磁力が画像形成時には固定
磁石４０Ａによって存在している。０．０１Ｔ以下の磁
界ではトナーとキャリアとの間での撹拌時での相互摩擦
が強力に行われる固定磁石４０Ａを設けたことによる効
果は認められず、また０．１Ｔ以上では現像剤は磁力に
よって団塊状態となって容器内面に付着し、かえって撹
拌・搬送を阻害することとなる。

【００３８】本実施例においては、かかる磁力をもった
固定磁石４０Ａを、現像剤交換時には現像装置４と離間
する部材に固設することによって、画像形成時には地か
ぶりのない良好な現像が行われ、現像剤交換時には現像
剤全量が容易に交換されることとなる。

【００３９】（実施例２）図３には実施例２の現像装置
４の断面構成図を示している。

【００４０】内部に現像用固定磁石４２を有し、矢示方
向に回転する現像剤担持体４１には、相互摩擦によって
帯電しキャリアの周りにトナーが付着した状態となった
現像剤が磁力によって付着し、層厚規制部材４５によっ
て現像剤の層厚が規制されて感光体１と対向した現像領
域へと搬送されて現像が行われる。

【００４１】現像容器４６内には１対の撹拌搬送スクリ
ュ４３Ａ、４３Ｂと回転パドル４４があって、新たに供
給されるトナーＮＴやリサイクルトナーＲＴを容器内の
現像剤と混合・撹拌しながら現像剤担持体４１へと搬送
する。撹拌搬送スクリュ４３Ａ、４３Ｂは共に棒状のス
クリュ部材であって、一方は紙面の手前方向から後方向
に、他方は紙面の後方向から手前方向に現像剤を撹拌し
ながら搬送する。トナーＮＴ、ＲＴは撹拌搬送スクリュ
４３Ａ、４３Ｂによって巡回する現像剤上に落下し、混
合・撹拌されて回転パドル４４方向へと排出される。排
出されたトナーＮＴ、ＲＴと混合・撹拌状態にある現像
剤は、水車状の回転パドル４４によって更に撹拌されて
現像剤担持体４１へと供給される。

【００４２】本実施例は撹拌補助磁界発生手段に電磁波
を使用するもので、内部にコイルを持った電磁シート４
０Ｂを現像容器４６の底部外側に貼付けている。現像容
器４６は、アルミ材や工業用の樹脂等の非磁性材料をも
って構成されていて、電磁シート４０Ｂは現像用固定磁
石４２の磁力の及ばない位置に貼付けられる。画像形成
時には例えば１０ｋＨｚ、１．０ｋＶｐｐの交流電圧を
電磁シート４０Ｂに印加する。交流電圧が印加されるこ
とによって電磁シート４０Ｂ近傍の現像剤は振動状態と
なり、撹拌に振動が加わってトナーとキャリアとの間で
の相互摩擦は更に強力に行われることとなる。なお、電
磁シート４０Ｂには直流電圧を印加することも可能であ
って、この場合には、撹拌・搬送される現像剤に対して
磁力による抵抗が与えられてトナーとキャリアとの間で
の相互摩擦が強力に行われることとなる。

【００４３】本実施例においては、画像形成時には電磁
シート４０Ｂに電圧を印加することにより地かぶりのな
い良好な現像が行われ、現像剤交換時には電磁シート４
０Ｂへの電圧印加を停止することによって、現像剤全量
が容易に交換されることとなる。

【００４４】

【発明の効果】本発明の撹拌補助磁界発生手段を設ける
ことにより、画像形成時にはトナーに十分なトナー電荷
が与えられて、地かぶりのない良好な現像が行われ、現
像剤交換時には現像剤全量が容易に交換することが可能
となった。

【００４５】なお、リサイクル方式を採用して回収トナ
ーを再使用したり、小粒径の重合トナーを使用するとき
は、摩擦帯電によるトナー電荷が不十分となって地かぶ
りが生じ易い傾向にあったが、本発明によるときは、こ
れらの条件に関係なく良質な画像が現像されることとな
った。

【図面の簡単な説明】

【図１】画像形成装置の断面構成図。

【図２】実施例１の現像装置の断面構成図。

【図３】実施例２の現像装置の断面構成図。

【符号の説明】

１感光体４現像装置１０Ａドラムカートリッジ枠体４０Ａ固定磁石４０Ｂ電磁シート４１現像剤担持体４３Ａ（Ｂ）撹拌搬送スクリュ４４回転パドル４６現像容器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者山口徹東京都八王子市石川町2970番地コニカ株式会社内Ｆターム(参考） 2H005 AA00 EA05 2H077 AA37 AB02 AB03 AB06 AB14 AB15 AB22 AC02 AC12 AC16 AD02 AD06 AD35 BA08 BA09 EA03 EA15 EA16 GA17 2H134 GA01 GB02 HD01 HD19 JA02 JA11

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】潜像を担持する潜像担持体と、潜像担持
体上の潜像を、非磁性トナーと磁性キャリアとからなる
現像剤を担持した内部に固定磁石を有する現像剤担持体
で顕像化する現像装置と、潜像担持体上の顕像を転写紙
に転写する転写装置と、潜像担持体上の非磁性トナーを
クリーニングする、転写装置の下流側に配置したクリー
ニング装置と、を有する画像形成装置において、画像形成時には前記現像装置内の現像剤が、現像装置外
側から磁界を１カ所以上において帯びる構成とし、現像
剤交換時には前記現像装置内の現像剤の磁界は解除され
ている撹拌補助磁界発生手段を有することを特徴とする
画像形成装置。
【請求項２】前記撹拌補助磁界発生手段が対向する現
像剤を内蔵した現像装置の容器部分は非磁性材料を用い
ることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】前記現像装置内の現像剤が磁界を帯びる
位置は、前記現像剤担持体内部の固定磁石の磁力の及ば
ない位置であることを特徴とする請求項１又は２に記載
の画像形成装置。
【請求項４】前記撹拌補助磁界発生手段は固定磁石で
あって、現像装置を取り外す際には現像装置から離脱す
ることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の
画像形成装置。
【請求項５】前記撹拌補助磁界発生手段は電磁石であ
ることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の
画像形成装置。
【請求項６】前記クリーニング装置により回収された
トナーを前記現像装置に搬送するトナーリサイクル手段
を有することを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に
記載の画像形成装置。
【請求項７】前記非磁性トナーは体積平均粒径９μｍ
以下３μｍ以上の重合トナーであることを特徴とする請
求項１〜６の何れか１項に記載の画像形成装置。