JP2004004220A - 現像装置、及び画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】現像スリーブ232表面から現像ニップ進入位置までの磁気ブラシ長さをLf[mm]、現像スリーブ表面から感光体最近接位置までの磁気ブラシ長さをLn[mm]とする。0.3<Ln/Lf<0.7の関係を満たすようにし、現像ニップにおける現像剤の圧縮程度を適度にする。これにより、トナー飛散抑制と画像品質(高画像濃度維持、画像劣化の防止)の維持とを共に実現する。
【選択図】 図1
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置、及びこれに用いられる現像装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、トナーとキャリアからなる二成分現像剤を用いて、像担持体上の静電潜像を現像する二成分現像装置が広く用いられている。二成分現像装置では、十分な画像濃度を得るために、ある程度トナー濃度を高くすることが必要とされる。しかしながら、トナー濃度が高くなるほど、キャリア表面に対してトナーが接触している部分の割合(以下、トナー被覆率という)が増加する。このため、トナーとキャリアとの安定した摩擦帯電が行われなくなり、トナー飛散がおこりやすい。
【0003】
そこで、トナー飛散を低減させるために、トナーの平均帯電量を上昇させて、帯電が不充分な弱帯電トナーあるいは逆帯電トナー等の存在する確率を減らすことが考えられる。
また、キャリア表面のトナー被覆率[%]に着目し、これを適正に制御することも考えられる。
【0004】
キャリア表面のトナー被覆率[%]に着目した提案としては、特開平10−312105号公報、特開平11−194525号公報がある。
特開平10−312105号公報では、現像剤攪拌質のトナー濃度を次式で表されるキャリア被覆率Tnが130[%]以下になるよう設定し、剤攪拌室におけるトナー濃度を制御する現像装置を提案している。
Tn=100C√3/{2π(100−C)・(1+r/R)2・(r/R)・(ρt/ρc)}
ここで、Cはトナー濃度、rはトナー半径、Rは磁性キャリアの半径、ρtはトナーの真比重、ρcは磁性キャリアの真比重である。この現像装置によれば、上記キャリア被覆率Tnの範囲になるよう攪拌室のトナー濃度を制御することで、トナー飛散を低減できる。
また、特開平11−194525号公報では、トナーおよびキャリアの平均粒径で計算したキャリア表面上のトナーの被覆率を30〜65[%]とし、かつ導電性シリカ粒子を外添する現像剤が提案されている。これの現像装置によれば、弱帯電トナーの発生を防止することによって、トナー飛散を防止できる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、現像剤担持体上に磁気ブラシを担持させ、磁気ブラシを像担持体に接触させて潜像を現像する磁気ブラシ方式の現像装置では、次のようなトナー飛散が発生する恐れがあった。
現像剤担持体と像担持体との対向位置である現像ニップにおいて、両表面を同じ方向に移動させる現像装置と反対方向に移動させる現像装置とがある。このうち、同じ方向に移動させる構成の方が像担持体上の潜像に与えるストレスが小さいため、一般的に多く用いられている。このような現像ニップDで現像剤担持体と像担持体の両表面を同じ方向に移動させる構成の装置においては、現像ニップ上流から下流に向かって連れ回る方向に気流(以下連れ回り気流という)が発生する。この連れ回り気流に乗って現像ニップ下流から飛散するのである。以下に、連れ回り気流に起因するトナー飛散の発生メカニズムについて説明する。
図5は、現像ニップでの連れ回り気流発生状態を示した説明図である。図に示すように、現像剤担持体としての感光体表面と像担持体としての現像ローラは、現像ニップで両表面が同じ方向に移動するよう駆動されている。このような駆動が行われると、現像ニップ領域Dには矢印Aで示すような現像ニップ内を両表面移動方向と同じ方向に連れ回るように流れる気流が発生する。この気流は、現像ニップ下流でニップから出るとき、空間に広がるように吹き出す。一方、飛散するトナーの発生原因は、2つ考えられる。1つは、現像ローラ表面に担持されている磁気ブラシが現像ニップに入る直前の領域(図中B領域)で穂立つとき、キャリアから離脱するトナーである。このようなトナーは連れ回り気流に乗って現像ニップに侵入する。もう1つは、特に高画像濃度を低電位現像するとき(感光体への現像トナーが多く、しかし電界による制御が利きにくい場合)等に現像ニップ中で発生する、電界に応答して感光体に飛翔するトナーである。このようなトナーは、現像ニップ領域Dでの空隙が多いため連れ回り気流に乗って現像ニップに隣接したニップ下流の領域(図中C領域)から気流と共に吹き出る。これが連れ回り気流に起因するトナー飛散である。即ち、ニップ入り口部、ニップ領域中でキャリアから離脱したトナーが、現像スリーブ232と感光体の連れ回り気流によって、ニップ下流部からのトナー飛散となりやすいのである。このような連れ回り気流に起因するトナー飛散は、感光体や現像ローラ表面の線速が大きい場合により顕著となる。
【0006】
そして、上記公報はいずれも、このような連れ回り気流によって生じるトナー飛散に着目した発明ではなかった。
また、トナー飛散防止のために現像剤の平均帯電量を上げトナーとキャリア間の静電的付着量を増加させる構成では、キャリアのトナー保持力が適正以上に強まり、現像能力が低下してしまう。このため、トナー飛散は防止できても画像濃度が不十分となってしまう。上記公報の装置についても、トナーとキャリア間の静電的付着量を増加させる場合があり、その場合には同様に画像濃度が不十分となってしまう。
【0007】
ここで、十分な画像濃度を得るために現像能力が高い現像方法として、例えば、特開昭62−112172号公報が提案されている。この公報では、現像スリーブ232上に0.05×10−3[g/cm2]以上1.0×10−3[g/cm2]以下のトナー粒子の層を担持させ、交番電界を印加することで現像を行う。更にこの公報においては、十分な画像濃度を得ると共に画像品質を安定させるために、現像ニップ中の磁性粒子の体積比率が重要に影響することも記載されている。その現像ニップ中の磁性粒子の体積比率の範囲は、5〜30[%]、好ましくは2.6〜26[%]とされている。
しかしながら、特開昭62−112172号公報では、トナー飛散防止の課題については言及されておらず、十分な画像濃度が得られてもトナー飛散が発生する恐れがある。
【0008】
本発明は以上の問題点に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、二成分現像剤を用いた磁気ブラシ方式の現像装置及びこの現像装置を用いた画像形成装置において、次のことを可能にすることである。即ち、十分な画像濃度を得ることができると共に、現像ニップ近傍でのトナー飛散を防止できる現像装置及びこの現像装置を用いた画像形成装置を提供することである。
【0009】
【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の現像装置は、トナーとキャリアとを含む二成分現像剤の磁気ブラシを表面に担持し、像担持体と対向する現像ニップに搬送する現像剤担持体を備え、該現像ニップにおいて該現像剤担持体表面を該像担持体表面移動方向と同じ方向に移動させて該磁気ブラシを該像担持体に接触させながら該像担持体上の静電潜像を現像する現像装置において、上記現像ニップにおける上記磁気ブラシの圧縮程度の範囲を、上記現像ニップにおける連れ回り気流の通過の規制と、現像によって得られる画像の濃度維持とが共に可能となるような範囲に設定したことを特徴とするものである。
また、請求項2の現像装置は、請求項1の現像装置において、上記磁気ブラシが上記現像ニップ上流部で上記像担持体に初めて接する位置での該磁気ブラシの長さLfと、該現像ニップにおける該像担持体と該現像剤担持体との最近接位置での該磁気ブラシの長さLnとの関係を、
0.3<Ln/Lf<0.7
とすることにより、上記圧縮程度の範囲を設定したことを特徴とするものである。
請求項3の現像装置は、請求項2の現像装置において、上記キャリアの平均体積粒径Dcと、上記現像ニップにおける上記像担持体と上記現像剤担持体との最近接位置での上記磁気ブラシの長さLnとが、
Dc/Ln<0.13
の関係を満たすことを特徴とするものである。
請求項1,2,及び3の現像装置においては、現像ニップにおける上記磁気ブラシの圧縮程度の範囲を以下のようにする。連れ回り気流が現像ニップ内を通過することを適度に遮断できる程度でかつ、トナーが静電潜像へ十分供給される程度に像ニップで磁気ブラシを圧縮して密にできる程度にする。そして、現像ニップ入り口部、現像ニップ領域中でそれぞれキャリアから離脱したトナーに連れ回り気流の影響を受けにくくし、現像ニップ領域内に留まりやすくすると共に、潜像へのトナー供給量不足を回避する。これによって、連れ回り気流に起因する現像ニップ下流からのトナー飛散が発生しないようにすると共に、画像濃度不足の防止を実現する。一方、圧縮程度が過度にならないように控え、磁気ブラシを圧縮しすぎて現像ニップに入りきらない磁気ブラシが像担持体と衝突しその衝撃によってトナーがキャリアから離脱しないようにする。これによって、現像ニップ上流側で像担持体と衝突した磁気ブラシから離脱したトナーが現像ニップ上流部で飛散しない。
請求項4の画像形成装置は、静電潜像を担持する像担持体と、該像担持体上の静電潜像を現像する現像装置とを有する画像形成装置において、上記現像装置として、請求項1,2,又は3の現像装置を用いることを特徴とするものである。請求項5の画像形成装置は、請求項4の画像形成装置において、上記像担持体上の静電潜像を現像するために、上記現像ニップに現像バイアスを印加するバイアス印加手段を設け、上記静電潜像の非画像部電位と該現像バイアスとの差である地肌部ポテンシャル|Vp1|と、該静電潜像の画像部電位と該現像バイアスとの差である現像ポテンシャル|Vp2|とが、
|Vp1|<0.45|Vp2|
の関係を満たすことを特徴とするものである。
請求項6の画像形成装置は、請求項4又は5の画像形成装置において、異なる2以上の色に対応した潜像をそれぞれ現像する2以上の現像装置を備え、カラー画像を形成可能に構成したものである。
請求項4,5,及び6の画像形成装置においては、十分な画像濃度を得ることができると共に、連れ回り気流によって生じるトナー飛散を防止できる現像装置を用いて静電潜像の現像を行う。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を画像形成装置である湿式電子写真複写機に適用した一実施形態について説明する。
【0011】
以下、本発明を画像形成装置である電子写真方式のカラー複写機(以下、カラー複写機という)に適用した一実施形態について説明する。
まず、本実施形態に係るカラー複写機の基本的な構成について説明する。図2は同カラー複写機の概略構成を示す正面図である。図2において、カラー複写機は、カラー画像読取装置(以下、カラースキャナという)1、カラー画像記録装置(以下、カラープリンタという)2、給紙バンク3等で構成されている。
【0012】
上記カラースキャナ1は、コンタクトガラス101上の原稿4の画像を照明ランプ102、ミラー群103a、103b、103c、レンズ104を介してカラーセンサ105に結像する。そして、原稿4のカラー画像情報を、例えばRed:赤、Green:緑、Blue:青(以下、それぞれR、G、Bという)の色分解光毎に読み取り、電気的な画像信号に変換する。本カラー複写機は、R、G、Bの色分解手段と、CCD等の光電変換素子で構成されたカラーセンサ105によって、原稿4の画像を色分解した3色のカラー画像を同時に読み取る。そして、このカラースキャナ1で得たR、G、Bの色分解画像信号強度レベルを基に、図示しない画像処理部で色変換処理を行う。これによって、Black:黒(以下、Bkという)、Cyan:シアン(以下、Cという)、Magenta:マゼンタ(以下、Mという)、Yellow:イエロー(以下、Yという)のカラー画像データを得る。
【0013】
上記カラープリンタ2は、像担持体としての感光体ドラム200、露光手段としての書き込み光学ユニット220、2次転写ユニット260、紙搬送装置270を備えている。更には、定着ローラ対を用いた281、282を用いた定着ユニット280等も備えている。また、感光体ドラム200は、図中の矢印で示すように反時計方向に回転し、その周囲には次のものを備えている。クリーニングブレード及びファーブラシからなる感光体クリ−ニング装置201、除電ランプ202、帯電手段としての帯電チャージャ203等を備えている。更には、現像手段としてのリボルバ現像ユニット230、電位センサ204、基準画像濃度センサ205、中間転写ユニット240などが配設されている。ここで、上記書き込み光学ユニット220、帯電チャージャ203等により、感光体ドラム200の表面に潜像を形成する潜像形成手段が構成されている。
【0014】
上記帯電チャージャ203はタングステン製の帯電ワイヤ及びステンレス製のグリッド電極からなり、図示しない定電流電源により帯電ワイヤへ、定電圧電源によりグリッド電極へ高電圧がそれぞれ印加される。
また、上記書き込み光学ユニット220は、カラースキャナ1からのカラー画像データを光信号に変換する。そして、帯電チャージャ203によって一様に帯電された感光体ドラム200の表面に、原稿の画像に対応したレーザ光Lを照射して光書き込みを行い、感光体ドラム200の表面に静電潜像を形成する。
【0015】
また、上記リボルバ現像ユニット230は、現像器と現像ユニット全体を反時計方向に回転させる図示しない現像リボルバ駆動部などによって構成されている。現像器は、Bkトナーを用いるBk現像器231K,Cトナーを用いるC現像器231C、Mトナーを用いるM現像器231M,Yトナーを用いるY現像器231Yからなっている。
【0016】
図3は各現像器231K〜231Yのうちの1つを示した概略構成図、図4は、各現像器231K〜231Y内で用いられている現像剤担持体の内部構成を示す断面図である。各現像器は、トナー及びキャリアとしてのフェライトキャリアを含む二成分系の現像剤を表面に担持する現像剤担持体として非磁性の現像スリーブ232を備えている。この現像スリーブ232は、図示しない駆動装置により、感光体ドラム200と対向する現像ニップDにおいて現像剤を下方に移動させる向きに回転駆動可能になっている。また、現像スリーブ232の内部には、磁界発生手段としての固定磁石群からなるマグネットローラ233が固定配置されている。
【0017】
各現像器231K〜231Y内のトナーはフェライトキャリアとの攪拌によって負極性に帯電される。また、各現像器231K〜231Y内の現像スリーブ232には現像バイアス印加手段としての現像バイアス電源234により現像バイアス電圧が印加されている。現像バイアス電圧は、負の直流電圧Vdc(直流成分)に交流電圧Vac(交流成分)が重畳された電圧で、各現像スリーブ232が感光体ドラム200の金属基体層に対して所定電圧にバイアスされている。
【0018】
上記マグネットローラ233の表面部には、該ローラの回転中心軸方向に沿った方向に延在する磁極が径方向外側に向けて複数形成されるように、複数の磁石が設けられている。具体的には、具体的には、上記現像ニップ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の磁力と極性の異なる補助磁極P1a,P1cと、現像スリーブ232上に現像剤を汲み上げるための磁極P4がある。更に、現像スリーブ232上に現像剤を汲み上げられた現像剤を現像ニップ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とを備えている。これらの磁極P1a,P1b,P1c,P2,P3,P4,P5,P6は、現像スリーブ232の半径方向に向けて配置されている。なお、図示の磁石ローラは、8極の磁極を備えている。磁石ローラ41による現像剤の汲み上げ性、黒ベタ画像の現像時の追従性を向上させるために、P3極からドクタブレード219までの間に、2個乃至4個の磁極を更に増設した10極や12極の磁極を備えた構成としてもよい。
なお、図3及び図4中の現像スリーブ232の周囲に点線で示した曲線は、各磁極によって形成された、現像スリーブ232の軸方向中央部における現像スリーブ232表面上の法線方向磁束密度分布を示している。
【0019】
現像器231は、トナー及び磁性キャリアよりなる二成分現像剤(以下、現像剤という)を用いるニ成分現像装置である。現像器231は、現像スリーブ232と、現像スリーブ232に担持されて感光体ドラム200との対向する現像ニップまで搬送される現像剤量を規制するドクタブレード219とを有する。更に、現像スリーブ232に供給する現像剤を貯留する現像剤収容部214と、現像剤収容部214内に設けられ、現像剤収容部214内の現像剤を攪拌するアジテータ215と、現像剤収容部214と連通する現像剤収容部216と、現像剤収容部216内に設けられ、現像剤収容部216内の現像剤を攪拌するアジテータ217とを備えている。
【0020】
上記構成の現像器231では、アジテータ215,217が回転することにより、現像剤収容部214,216内に収容されている現像剤が、撹拌されながら現像スリーブ232近傍へ搬送される。ここで、現像剤中のトナーは磁性キャリアとの撹拌によって摩擦帯電している。この現像剤は、現像スリーブ232内部のマグネットの磁力により、現像スリーブ232上に汲み上げられる。現像スリーブ232上の現像剤は、ドクタブレード219で規制されながら、さらに電荷を付与され、薄層化された状態で、現像ニップまで搬送される。現像スリーブ232には図示しない現像バイアス電源によって現像バイアスが印加されている。現像ニップにおける現像スリーブ232と感光体ドラム200との間に現像電界が形成されることで、現像スリーブ232上の帯電したトナーを感光体ドラム200に向けて供給する。現像終了後の現像剤は現像スリーブ232によって搬送され、再び現像剤収容部214内に戻される。
【0021】
また、現像剤収容部214,216内の現像剤のトナー濃度は、感光体ドラム200上に基準画像を形成し、この基準画像の光学濃度を図示しない光学濃度検出手段によって検出する。そして、感光体ドラム200地肌部の光学濃度との比をとり、この比に基づいて推測する。これに基づき、充分な画像濃度が得るためにトナー濃度が適当な範囲になるよう、トナー補給部218を制御する。このトナー補給部218を介して図示しないトナーカートリッジ内のトナーを現像剤収容部216内の現像剤に補給する。
【0022】
以上の構成のカラー複写機を用いたカラー画像形成工程を説明する。
カラー複写機本体の待機状態では、リボルバ現像ユニット230はBk現像器231Kが現像位置の手前30度に位置するホームポジションで停止しておいる。コピースタートキーが押されると、原稿画像データの読み取りを開始し、そのカラー画像データに基づいて、レーザ光Lによる光書き込みすなわち静電潜像形成が始まる(以下、Bk画像データによる静電潜像を「Bk静電潜像」という。C、M、Yについても同様である)。このBk静電潜像の先端部から現像可能にすべく、現像位置にBk静電潜像の先端部が到達する前に、Bk現像器231Kの現像スリーブ232の回転を開始してBk静電潜像をBkトナーで現像する。そして、以後Bk静電潜像の現像動作を続けるが、Bk静電潜像の後端部が現像位置を通過した時点で、速やかに次の色の現像器が現像位置に来るまで、リボルバ現像ユニット230が回転する。これは少なくとも、次の画像データによる静電潜像の先端部が現像位置に到達する前に完了させる。
【0023】
上記中間転写ユニット240は、後述する複数のローラに張架された中間転写体である中間転写ベルト241などで構成されている。この中間転写ベルト241の周りには、2次転写ベルト261、2次転写バイアスローラ265、ベルトクリーニングブレード250、潤滑剤塗布ブラシ252などが対向するように配設されている。この中間転写ベルト241は、1次転写バイアスローラ247、ベルト駆動ローラ242、ベルトテンションローラ243、2次転写対向ローラ244,クリーニング対向ローラ245、及びアースローラ246に張架されている。各ローラは導電性材料で形成され、1次転写バイアスローラ247以外の各ローラは接地されている。
【0024】
上記1次転写バイアスローラ247には、定電流または定電圧制御された1次転写電源248により、トナー画像の重ね合わせ数に応じて所定の大きさの電流又は電圧に制御された転写バイアスが印加されている。また、中間転写ベルト241は、図示しない駆動モータによって矢印方向に回転駆動されるベルト駆動ローラ242により、矢印方向に駆動される。また、この中間転写ベルト241は、半導体、または絶縁体で、単層または多層構造となっている。
【0025】
感光体ドラム200上のトナー画像を中間転写ベルト241に転写する転写部(以下「1次転写部」という)では、次のようにして感光体ドラム200と中間転写ベルト241との間に所定幅のニップ部を形成している。即ち、1次転写バイアスローラ247及びアースローラ246で中間転写ベルト241を感光体ドラム200側に押し当てるように張架することにより、所定幅のニップ部を形成している。
【0026】
上記潤滑剤塗布ブラシ252は、板状に形成された潤滑剤としてのステアリン酸亜鉛251を研磨し、この研磨された微粒子を中間転写ベルト241に塗布するものである。この潤滑剤塗布ブラシ252も、中間転写ベルト241に対して隣接可能に構成され、所定のタイミングで中間転写ベルト241に接触するように制御される。
【0027】
上記2次転写ユニット260は、3つの支持ローラ262、263、264に張架された2次転写ベルト261などで構成され、中間転写ベルト241の支持ローラ262と263間の張架部が2次転写対向ローラ244に対して圧接可能になっている。3つの支持ローラ262,263,264の一つは、図示しない駆動手段によって回転駆動される駆動ローラであり、その駆動ローラにより2次転写ベルト261が図中に矢印で示す反時計方向に駆動される。2次転写バイアスローラ265は、2次転写手段であり、2次転写対向ローラ244との間に中間転写ベルト241と2次転写ベルト261を挟持するように配設されている。そして、定電流制御される2次転写電源269によって所定電流の転写バイアスが印加されている。また、上記2次転写ベルト261及び2次転写バイアスローラ265が、2次転写対向ローラ244に対して圧接する位置と離間する位置とを取り得るように、離接機構が設けられている。この接離機構は、支持ローラ262及び2次転写バイアスローラ265を矢印方向に駆動するものである。その離間位置にある2次転写ベルト261及び支持ローラ262を、2点鎖線で示している。
【0028】
また、レジストローラ対301は、2次転写バイアスローラ265と2次転写対向ローラ244とに挟持された中間転写ベルト241と2次転写ベルト261の間に所定のタイミングで転写紙Pを送り込むためのものである。
【0029】
以上のように構成したカラー複写機において、画像形成サイクルが開始されると、感光体ドラム200は、図示しない駆動モータによって矢印で示す反時計方向に回転される。そして、中間転写ベルト241はベルト駆動ローラ242によって矢印で示す時計方向に回転される。その中間転写ベルト241の回転に伴ってBkトナー画像形成、Cトナー画像形成、Mトナー画像形成、Yトナー画像形成が1次転写バイアスローラ247に印加される電圧による転写バイアスにより1次転写が行われる。最終的にBk、C、M、Yの順に中間転写ベルト241上に重ねてトナー画像が形成される。
例えばBkトナー画像形成は次のように行われる。帯電チャージャ203は、コロナ放電によって感光体ドラム200の表面を負電荷で所定電位に一様に帯電する。そして、書き込み光学ユニット220により、Bkカラー画像信号に基づいてレーザ光によるラスタ露光を行う。このラスタ像が露光されたとき、当初一様帯電された感光体ドラム200の表面の露光された部分は、露光光量に比例する電荷が消失し、Bk静電潜像が形成される。このBk静電潜像に、Bk現像器231KのBk現像ローラ上の負帯電されたBkトナーが接触することにより、Bkトナー画像が形成される。このとき、感光体ドラム200の電荷が残っている部分にはトナーが付着せず、電荷の無い部分つまり露光された部分にはトナーが吸着し、静電潜像と相似なBkトナー画像が形成される。この感光体ドラム200上に形成されたBkトナー画像は、感光体ドラム200と接触状態で等速駆動している中間転写ベルト241の表面に1次転写される。
上記ベルト転写後の感光体ドラム200の表面に残留している若干の未転写残留トナーは、感光体ドラム200の再使用に備えて、感光体クリーニング装置201で清掃される。
感光体ドラム200側ではBk画像形成工程の次にC画像形成工程に進み、所定のタイミングでカラースキャナによるC画像データの読み取りが始まる。そのC画像データによるレーザ光書き込みによって、感光体ドラム200の表面にC静電潜像を形成する。そして、先のBk静電潜像の後端部が通過した後で、且つC静電潜像の先端部が到達する前にリボルバ現像ユニット230の回転動作が行われ、C現像器231Cが現像位置にセットされ、C静電潜像がCトナーで現像される。
以後、C静電潜像領域の現像を続けるが、C静電潜像の後端部が通過した時点で、先のBk現像器231Kの場合と同様にリボルバ現像ユニット230の回転動作を行い、次のM現像器231Mを現像位置に移動させる。これもやはり次のM静電潜像の先端部が現像位置に到達する前に完了させる。なお、M及びYの画像形成工程については、それぞれのカラー画像データ読み取り、静電潜像形成、現像の動作が上述のBk、Cの工程と同様であるので説明は省略する。
中間転写ベルト241上には、感光体ドラム200上に順次形成されるBk、C、M、Yのトナー画像が、同一面に順次位置合わせされて転写される。それにより、中間転写ベルト241上には最大で4色が重ね合わされたトナー画像が形成される。
【0030】
一方、上記画像形成動作が開始される時期に、転写紙Pは転写紙カセット320、330、340、350又は手差しトレイ310などの給紙部から給紙ローラ321、331、341、351、311によって給送される。そして、レジストローラ対301のニップで待機している。2次転写対向ローラ244及び2次転写バイアスローラ265によりニップが形成された2次転写部に中間転写ベルト241上のトナー画像の先端がさしかかるときに、レジストローラ対301が駆動される。これによって、ちょうど転写紙Pの先端がこのトナー画像の先端に一致するようにレジストローラ対301が駆動され、転写紙Pとトナー画像とのレジスト合わせが行われる。そして、転写紙Pが中間転写ベルト241上のトナー画像と重ねられて2次転写部を通過する。このとき、2次転写電源269によって2次転写バイアスローラ265に印加される電圧による転写バイアスにより、中間転写ベルト241上の4色重ねトナー画像が転写紙P上に一括して2次転写される。
また同時に、転写紙Pにトナー画像を転写した後の中間転写ベルト241の表面に残留したトナーは、図示しない離接機構によって中間転写ベルト241に押圧されるベルトクリーニングブレード250によってクリーニングされる。転写紙Pは、2次転写ベルト261の移動方向における2次転写部の下流側に配置した転写紙除電チャージャ266との対向部を通過するときに除電され、2次転写ベルト261から剥離して定着ローラ対281、282に向けて送られる。この定着ローラ対281、282のニップ部でトナー画像が溶融定着され、排出ローラ対290で装置本体外に送り出され、図示しないコピートレイに表向きにスタックされ、フルカラーコピーを得る。
上記ベルト転写後の感光体ドラム200の表面は、感光体クリーニング装置201でクリーニングされ、除電ランプ202で均一に除電される。
【0031】
次に、本発明に用いられるトナー、キャリア、および現像剤について説明する。
トナーとして、以下に示す組成を有するものを用いた。
・スチレン−n−ブチルアクリレート共重合体(共重合比83/17) 90部
(Mn=12000、Mw/Mn=24、Tg=54℃)
・カーボンブラック 10部
・フェノール誘導体(ボントロンE89、オリエント化学社製) 2部
・ポリプロピレンワックス(サンワックス660P、三洋化成社製) 2部
これらの混合物をヘンシェルミキサー中で十分攪拌混合した後、ロールミルで約30分間加熱溶融し、室温まで冷却後得られた混練物を粉砕分級し、分級品を得た。この分級品100部に対し、シリコーンオイル処理をしたシリカ微粒子0.8部と酸化チタン微粒子0.2部を添加混合し、トナーを得た。トナー粒子については平均粒径が10[μm]以下のものを使用し、しかし過度に小径すぎるとトナー飛散等の制御が難しくなるので、本発明の適用においては、高画質化に対応して、平均粒径が5.0〜8.0[μm]とするのが好ましい。
また、キャリアは次のようにして得た。フェライトコア材に対し、シリコン樹脂溶液(信越化学社製)200部、カーボンブラック(キャボット社製)3部をトルエン中にて溶解分散させたコート液を流動層式スプレー法にて塗布する。そして、コア材表面を被覆した後、300℃の電気炉で2時間焼成しシリコン樹脂コートキャリアを得る。また、トナー粒子に外部添加される添加剤としては、酸化チタン、シリカ等の無機微粉体が好ましく、より効率的な帯電付与を与える効果がある。本発明においてもこれを使用した。なお、キャリア粒径については、粒径分布が比較的シャープで平均粒径が20〜60[μm]のものを用いるのが好ましい。
上記のトナーとキャリアを混合し、以下の実施例及び比較例用いる現像剤を得た。この際、トナー濃度は5[%]〜10[%]程度、帯電量の平均値は−10〜30μC/gとなるよう調整した。トナーの重量比、および帯電量の測定は従来より公知のブローオフ測定器を常温常湿の環境で測定した。
【0032】
ところで、上記構成のプリンタにおいては、感光体ドラム200と現像スリーブ232の表面を現像ニップで同じ方向に移動させている。これは、逆方向に移動させるのに比して感光体ドラム200上の静電潜像に与えるストレスが小さいため有用性の高いものであり、一般的に多く用いられている。しかしながら、現像ニップで両表面を同じ方向に移動させると、図5に示すように現像ニップ上流から下流に向かって連れ回り気流が発生し、この気流に乗ってトナーが飛散するという不具合が生じることがわかった。この飛散するトナーは、磁気ブラシが現像ニップ上流部(図中B領域)で穂立つときにキャリアから離脱するものや、高画像濃度を低電位現像するとき等に現像ニップ領域D中で電界に応答して感光体ドラム200に飛翔するものがある。そこで、本実施形態においては、このような連れ回り気流によるトナー飛散を含めた現像ニップ近傍でのトナー飛散を防止すると共に、画像濃度低下も防止できるよう構成した。以下に、本実施形態の特徴とその効果について説明する。
【0033】
図1は、本発明に適用されるプリンタの「現像ニップ領域」周辺を示した図である。図1において、現像スリーブ232と感光体ドラム200の回転方向は現像ニップで現像スリーブ232と感光体ドラム200が順方向となるように設定されている。現像スリーブ232上には現像剤による磁気ブラシが形成され、これが感光体ドラム200に接触する構成となっている。磁気ブラシが感光体ドラム200に接触する点から磁気ブラシが感光体ドラム200から離れる点までの距離を「現像ニップ領域D」と定義する。また、磁気ブラシが感光体ドラム200に最も近接する点を境として、それより上側を「現像ニップ上流部」、下側を「現像ニップ下流部」と定義する。また図中において、磁気ブラシが現像ニップ上流部で感光体ドラム200に最初に接する点(ニップ進入位置)と現像スリーブ232中心とを結ぶ直線上における現像スリーブ232表面から感光体ドラム200表面までの磁気ブラシ長さをLf[mm]とする。磁気ブラシが現像ニップ領域D中で感光体ドラム200に最近接となる点(ニップ最近接位置)の現像スリーブ232表面から感光体ドラム200表面までの磁気ブラシ長さをLn[mm]とする。
尚、磁気ブラシの長さは、マグネットの磁極の設定等によっては感光体ドラム200に撓んで当接することもある。本実施形態では、代用的に直線的に測定した結果を磁気ブラシの長さLf、Lnとした。
【0034】
本発明者らは研究の結果、連れ回り気流に起因するトナー飛散は、現像ニップ中における磁気ブラシの圧縮程度の範囲が大きく影響することを発見した。これは、簡易的にニップ進入位置での磁気ブラシの長さLfに対するニップ最近接位置での磁気ブラシの長さLn(=Ln/Lf)であらわすことができることも発見した。Ln/Lfをやや低めに設定すると、現像ニップで磁気ブラシが圧縮されて現像剤が詰まりぎみになる。これによって、現像ニップ上流部や現像ニップ領域D中でキャリアから離れたトナー紛が発生しても、連れ回り気流の影響を受けにくくなる。一方、Ln/Lfが低すぎると、現像ニップで磁気ブラシが圧縮され過ぎ、現像ニップに入りきらない磁気ブラシが感光体ドラム200と衝突しその衝撃によってトナーがキャリアから離脱してしまう。なお、以上説明した現像ニップの磁気ブラシの挙動の確認には、実体顕微鏡(オリンパス社製:SZH10)とハイスピードカメラ(フョトロン社製:FASTCAM−XOWLPD−12)を用いた。これらを用いて、9000〜40500[コマ/秒]の撮影速度で撮影した映像により確認されるものである。撮影された、現像スリーブ232と感光体ドラム200に介在する磁気ブラシの断面方向からの状態を静止画像として取りこみ、画像処理により、各磁気ブラシの長さを実測した。
【0035】
そして、Ln/Lfを種々変化させ、トナー飛散と画像品質を調べた。尚、画像品質には画像濃度を含んでいる。表1は、ニップ進入位置での磁気ブラシの長さLfとニップ最近接位置での磁気ブラシの長さLnとの設定を変えることによってLn/Lfを種々変化させたときの代表的な実験例を示したものである。
また、トナー飛散量の測定は、粉塵量測定装置(例えば、レーザーダストモニター(日立電子エンジニアリング製))により、ニップ下流部からの飛散トナーを直接吸引し、体積総量として算出した。具体的には、あらかじめ複写機内の現像ニップ下流部に粉塵量測定装置からの測定用チューブを設置し、Ricoh製の従来複写機にて画像面積率25[%]チャートの複写を0〜1.0Kまで行う。その間0.1Kの間隔毎で、上記測定を2分間ずつ行った。これに基づき、総合的なトナー飛散量レベルを○、×、(または△)で評価した。○はトナー飛散が少なく「許容」とみなせる場合、×はトナー飛散が多く「非許容」とみなす場合とした。「許容」の中でも、トナー飛散が○と比較すれば多い場合を、さらに△として区別した。画像品質は、画像濃度及び画像品質が均一で良好な状態のものを○、画像濃度が低すぎたり均一な画像が得られなかったりした場合は×、それらが許容範囲の場合は△で評価した。
また、表1に示す実施例及び比較例における現像装置の各条件は次のようにしている。現像スリーブ232径がφ18[mm]、感光体ドラム200径がφ60[mm]、また、現像スリーブ232と剤規制部材との間隔距離は0.65[mm]、現像スリーブ232と感光体ドラム200との距離は0.60[mm]である。また現像スリーブ232の線速は214[mm/秒]であり、感光体ドラム200線速に対するスリーブ線速の比は1.4である。本実施例で用いたキャリア平均粒径は50[μm]、磁化の強さは60[emu/g]、トナー平均粒径は7[μm]、トナー濃度約7wt[%]、トナー帯電量−22[μC/g]であった。現像条件は帯電電位−700[V]、画像部電位−100[V]、非画像部電位−650[V]、であり現像バイアスは−480[V]とした。従って地肌ポテンシャル|Vp1|(=非画像部電位−現像バイアス電位)が170[V](=|(−650)−(−480)|)、現像ポテンシャル|Vp2|(=現像バイアス電位−画像部電位)が380[V](=|(−480)−(−100)|)ということになる。以上の条件下で実験を行い、現像ニップ下流部から発生するトナー飛散量を、上に記載した評価法に基づき評価した。
尚、それぞれの場合に、現像ニップ中の磁性粒子とトナーを含めた磁気ブラシの体積充填率(現像剤の詰まり具合)を測定した結果も記載している。体積充填率とは以下式で表現される値である。
体積充填率=(現像剤の見かけ比重)/(現像剤の真比重)
ただし、(現像剤の見かけ比重)は現像スリーブ232の曲面と感光体ドラム200表面とによって包囲される現像剤の空間体積と、その空間体積中に存在する現像剤の重量から導かれる値である。また、(現像剤の真比重)とは適正なトナー濃度、具体的にはトナー補給装置の作用により一定に維持されるべき現像剤のトナー濃度時の現像剤の真比重である。具体的な数値としては、(現像剤の見かけ比重)が0〜2[g/cm3]、(現像剤の真比重)が4〜5[g/cm3]であるため、体積充填率は0〜0.40程度の範囲の値をとることになる。
【0036】
【表1】
実施例1〜実施例5において、Ln/Lfが、0.3<Ln/Lf<0.7の関係を満たすことで、トナー飛散及び画像品質が○、一部△で許容範囲の評価となった。トナー飛散及び画像品質が△となったのは、実施例3で、これら実施例中でLn/Lfが下限0.3に最も近い0.31である場合である。
一方、比較例1乃至3において、Ln/Lfが上記範囲を外れるとトナー飛散又は画像品質の少なくとも一方が×の評価となった。Ln/Lfが0.7以上である比較例1及び2では、いずれもトナー飛散が発生して×の評価となり、特にLn/Lfが0.8である比較例1は、画像濃度が低すぎて画像品質が×の評価であった。Ln/Lfが0.7である比較例2は、画像濃度がやや低めで画像品質が△の評価であった。また、Ln/Lfが0.3以下である比較例3では、画像にかすれが生じ、均一な画像が形成できずに画像品質が×の評価であった。また、トナー飛散は評価できないため、「−」で記載している。
よって、0.3<Ln/Lf<0.7を満たす範囲では、トナー飛散抑制のみならず画像品質(高画像濃度維持、画像劣化の防止)にとって最適であることが確認された。
【0037】
上記結果を考察する。Ln/Lfが0.7以上となると磁気ブラシがさほど圧縮されず、現像ニップ中での現像剤密度が不足する。これによって、現像ニップ内を連れ回り気流が通過しやすくなり、連れ回り気流に起因する現像ニップ下流からのトナー飛散が発生しやすくなる。また、現像剤密度が低下するため、画像濃度不足となることがわかった。一方、Ln/Lfが0.3未満となると、現像ニップ中での磁気ブラシの圧縮が過剰な状態となる。これによって、現像ニップに入りきらない磁気ブラシ部分が像担持体と衝突し、その衝撃によってキャリアから離脱したトナーが現像ニップ上流部で飛散しやすくなってしまう。また、現像ニップで画像が予期せぬストレスを受け、かすれや不均一な画像となる。
Ln/Lfを0.7より小さくする、即ち、磁気ブラシが現像ニップ最近接位置ではもとのブラシの長さの7割未満まで圧縮されるようにする。これによって、現像ニップ入り口部、現像ニップ領域D中でそれぞれキャリアから離脱したトナーが連れ回り気流の影響を受けにくくなり、現像ニップ領域D内に留まりやすくなる。よって、連れ回り気流に起因する現像ニップ下流からのトナー飛散が抑制される。また、画像濃度不足を防止できる。Ln/Lfを0.3より大きくすることによって、現像ニップ上流部でのトナー飛散やかすれ及び不均一な画像の発生を防止する。尚、トナー飛散を防止しつつ、より良好は画像品質を得るためには、Ln/Lfが上記範囲の中でより小さい値となることが好ましい。
【0038】
ところで、上記表1の実験結果よると、Ln/Lfの値は、現像ニップ中の体積充填率に対応した値をとる。この、Ln/Lf値が小さくなる(磁気ブラシのニップ時の圧縮率が大きい)と、体積充填率の値は大きくなる相関関係があることが確認された。上記表1の中で、0.3<Ln/Lf<0.7の範囲は、体積充填率では0.10〜0.30の範囲となる。よって、体積充填率の範囲を限定することによっても、トナー飛散抑制のみならず画像品質(高画像濃度維持、画像劣化の防止)の安定化を実現できると考えられる。以下、体積充填率に関して考察する。
画像品質は体積充填率が0.10未満では比較例1のように、線画像の再現性に劣り画像濃度の低下が顕著となる。逆に0.30を越えると比較例3のように、画像にかすれが生じ、均一な画像が形成できずに画像品質が×の評価となると共に、磁気ブラシが密に詰まりすぎて感光体ドラム200を傷つける恐れがある。従って、好ましくは、体積充填率が0.10〜0.30の範囲の中において、より大きい値となる(密となる)ことが画質に対して良い方向となる。
これは、体積充填率が大きいと、磁気ブラシの感光体ドラム200表面に対する摺擦力が適度に強くなり高画像濃度が得られやすい、現像でのエッジ効果が軽減することで画像品質維持されることによるものである。また、トナー飛散への影響に関しては、体積充填率が0.10未満では、現像ニップ中の磁気ブラシ状態が疎であるがゆえに連れ回り気流の影響によるニップ下流部からのトナー飛散が増加しやすい。逆に0.30を越えると、磁気ブラシが密に詰まり過ぎて現像ニップの縦方向の幅が広がる傾向がある。それにともない上記のLf値(現像スリーブ232表面から感光体ドラム200表面までの磁気ブラシ長さ)が大きくなりLn/Lf値がLn/Lf≦0.3となりやすくなる。従って、現像ニップ上流部からのトナー飛散量が増大しやすくなる。以上をまとめると、高画像品質を維持した上で現像ニップ下流部からのトナー飛散抑制するためには、体積充填率が0.10〜0.30の範囲内となることが望まれる。そして更に好ましくは、この範囲内で体積充填率がより大きい値となることが望まれることになる。
【0039】
また、磁気ブラシの長さを表すLfとLnが、0.3<Ln/Lf<0.7の関係を満たすことを実現する具体的手段としては次のような方法がある。例えば、現像スリーブ232内のマグネットローラ233の磁極配置の設定条件を0.3<Ln/Lf<0.7の関係が容易に実現されるようにあらかじめ調整しておくこと等が有効である。現像スリーブ232内のマグネットローラ233の磁極配置の設定条件としては、例えば現像主磁極の磁束密度、半値幅、主極角度、あるいは、主磁極に対する上流磁極の磁束密度、半値幅、上流極角度などがある。現像主磁極の主極角度設定を例にとって説明する。現像主磁極の現像スリーブ232上における法線方向の磁気力のピーク位置が、感光体ドラム200と現像スリーブ232が最も近接する位置と合致するようにマグネットローラ233の磁石があらかじめ設定されているとする。すると、磁気ブラシが本来最も穂立つ個所と磁気ブラシが感光体ドラム200に最近接する地点が一致する。このため、十分な磁気ブラシの圧縮効果がもたらされ、現像ニップ領域Dが適度に密になりやすくなり、トナー飛散を低減するのに優位となる。このように現像スリーブ232内のマグネットローラ233の磁極配置をあらかじめ施しておくことにより、現像ニップ通過時の磁気ブラシ挙動が制御することができ、上記関係式をより容易に実現することが可能となる。このような磁極配置設定の他にも次のような手段がある。例えば、現像スリーブ232表面とドクタブレード219との隙間距離(ドクターギャップ)の設定条件をあらかじめ調整しておくことによって、0.3<Ln/Lf<0.7の関係が容易に実現されるようにする等の手段がある。
【0040】
以上のように、本実施形態においては、Ln/Lfの範囲を0.3<Ln/Lf<0.7とした。ところで、これらの磁気ブラシの穂を形成する各キャリアの平均体積粒径も影響を与えることになる。各種実験により、次のことが確認された。磁気ブラシが現像ニップ領域D中で感光体ドラム200に最近接となる際の磁気ブラシ長さLnに対して、磁気ブラシを形成するキャリアの平均体積粒径が比較的小さい場合についてである。この場合、現像ニップ領域D中の現像剤が密になり、体積充填率が大きくなる。この結果、現像スリーブ232と感光体ドラム200の回転による連れ回り気流の影響を受けにくくなってトナー飛散が抑制されるのである。具体的には、磁気ブラシが現像ニップ領域D中で感光体ドラム200に最近接となる際の磁気ブラシ長さをLn[mm]、キャリア平均粒径をDc[mm]を用いて表現する。このとき、Dc/Lnという値が、0.13未満の関係を満たすことで、トナー飛散が低減されることが判明した。その実験結果を表2に示し、以下に説明する。
【表2】
【0041】
表2において、実施例6、9、10は、Dc/Lnが上記範囲を満たしている。この場合、トナー飛散の評価が「許容」の中でも良好な○の評価となった。これに対して実施例7、8、11に示すように、Dc/Lnが0.13未満の範囲を満たさない、即ち0.13以上の場合はトナー飛散の評価が「許容」ではあるが程度の悪い△の評価となった。実施例6、9、10の上記範囲を満たす場合においては、磁気ブラシを形成する一つひとつのキャリア平均体積粒径のLn値に対する大きさが実施例7、8、11に比して比較的小さい。このため、実施例7、8、11に比して現像ニップ領域Dがキャリア穂からなる磁気ブラシ(現像剤)で密に詰まった状態となり、現像ニップ領域Dが現像スリーブ232と感光体ドラム200の連れまわり気流の影響を受けにくくなる。このことで、トナー飛散が抑制される。
【0042】
また、現像ニップ下流部からのトナー飛散量は、電界条件によってもその発生レベルが異なることが判明した。具体的には、地肌ポテンシャル|Vp1|(=非画像部電位−現像バイアス電位)が現像ポテンシャル|Vp2|(=現像バイアス電位−画像部電位)に対して常に|Vp1|<0.45|Vp2|の関係を満たすことによって、トナー飛散の抑制、さらには画像品質低下の防止が実現されることが確認された。その実験結果を表3に示し、以下に説明する。
【表3】
【0043】
表3に示した実施例は、上記実施例の実験条件と現像条件を同様(現像条件:帯電電位−700[V]、画像部電位−100[V]、非画像部電位−650[V]、現像バイアス−480[V])にしている。そしてこの条件に加えて新たに、電界形成条件、地肌ポテンシャル|Vp1|、交番電界印加条件、を変化させて実験を行った場合のトナー飛散、および画像品質を評価した結果を示す。上記電界形成条件は、直流成分のみ、もしくは交流成分を重畳させたものである。上記交番電界印加条件は、交流成分としてVp−pが1000[V]、周波数は1、2、4kHzの矩形波を重畳させたものである。なお、この場合の現像ポテンシャル|Vp2|は380[V]となる。また、表3に示した実施例では、磁気ブラシ長さはLf=1.3[mm]、Ln=0.6[mm]、従ってLn/Lf=0.46、体積充填率は0.24であった(実施例4の条件に同じ)。トナー飛散の評価法は上記表1と同様であり、画像品質の評価は任意のテストチャートを通紙した後の、画像上の地肌汚れ、キャリア付着、のレベルを目視判断し、それらを総合して○、△、×の評価とした。各実験結果を一覧にしてに示す。現像ポテンシャル|Vp2|が380[V]に対して、実施例4で地肌ポテンシャル|Vp1|が170[V](現像ポテンシャルに対しての割合比が170/380≒0.447)である場合、トナー飛散が○の評価であり、また画像品質も○の評価となった。これが地肌ポテンシャル|Vp1|が220[V](現像ポテンシャルに対しての割合比が220/380≒0.458)である実施例12になると、トナー飛散は○の評価のままである。しかしながら、電界ポテンシャルが大きくなったがゆえに地汚れレベルとキャリア付着レベルの余裕度が低下し、画像品質が△の評価となった。これは即ち、|Vp1|<0.45|Vp2|の関係を満たすことで、画像品質低下が防止されることを意味している。さらに、交流成分を重畳した実施例13〜15については、画像品質については評価が○であるものの、トナー飛散の評価が△と悪くなった。特に交流成分の周波数を上げていくと、同じ△の評価でもそのレベルが悪化する傾向があった。これは、交流電界を重畳した交番電界印加時において、現像ニップ領域D中のトナーが電界に応答して振動運動することで、キャリアからトナーが離脱しやすくなったことを示している。これにより、現像ニップ下流部からのトナー飛散を起こしやすい現象が発生したものである。中でも交流成分の周波数が大きくなると、現像ニップ領域D内で振動する回数が増えるので、トナー飛散が増加しやすくなるのである。なお、こうした現象は上記載の高速ビデオカメラにより確認した。
【0044】
更に、上述した実施形態においては、リボルバ形式のカラープリンタに本発明の現像装置を搭載する例について説明したがこれに限るものではない。他の方式のカラープリンタ、単色のプリンタ、その他現像装置を用いる種々の装置に適用できるものである。
【0045】
以上本実施形態においては、Ln/Lfを、0.3<Ln/Lf<0.7の範囲内となるようにしている。Ln/Lfを0.7より小さくすることによって、現像ニップ入り口部、現像ニップ領域中Dでそれぞれキャリアから離脱したトナーが連れ回り気流の影響を受けにくくなり、現像ニップ領域D内に留まりやすくなる。よって、連れ回り気流に起因する現像ニップ下流からのトナー飛散が抑制される。更に、画像濃度不足を防止できる。Ln/Lfを0.3より大きくすることによって、現像ニップ中での磁気ブラシの圧縮が過剰な状態となることが抑制される。よって、現像ニップ上流部でのトナー飛散やかすれ及び不均一な画像の発生が防止される。従って、トナー飛散を防止しつつより良好は画像品質を得ることができる。Ln/Lfを0.7未満にし、画像濃度不足を防止すると共に連れ回り気流に起因する現像ニップ下流からのトナー飛散を抑制する。また、Ln/Lfを0.3より大きくし、トナーが現像ニップ上流部で飛散しやすくなることを抑制する。これによって、十分な画像濃度を得ることができると共に、連れ回り気流に起因するトナー飛散を含めた現像ニップ周辺へのトナー飛散を防止することができる。
また、実施例6、9、10は、現像ニップ最近接位置での磁気ブラシ長さLnに対するキャリアの体積平均粒径Dcが、0.13未満となるようにしている。即ち、磁気ブラシがニップ領域中で最近接となる長さLnに対して平均体積粒径が比較的小さいキャリアを用いることで、現像ニップ領域D中で磁気ブラシが密に詰まりやすくなる。これによって、で現像ニップ領域D中の現像剤の体積充填率を、0.1以上0.3以下の範囲内で容易に大きくすることができ、感光体ドラム200の回転による連れ回り気流に起因するトナー飛散の低減をより確実に行うことができる。
また、実施例4、13,14,15は、地肌ポテンシャル|Vp1|と現像ポテンシャル|Vp2|との関係を|Vp1|<0.45|Vp2|となるようにしている。これによって、キャリア付着発生による画像品質低下を抑制することができる。更に、交番電界印加時のトナー振動運動によるトナー飛散増大を比較的抑制し、また、地肌ポテンシャルが大きい場合の地汚れも比較的抑制することができる。
また、上記実施形態は、黒、シアン、マゼンタ、イエローの4色に対応した4つの現像装置を備えたカラープリンタを採用している。カラープリンタに、トナー飛散の生じにくい本発明の現像装置を搭載することによって、トナー飛散による装置機内外の汚染の防止に加え、カラー混色による画像品質劣化の防止も実現することができる。
【0046】
【発明の効果】
請求項1乃至3の現像装置によれば、現像ニップにおける磁気ブラシの圧縮程度をある程度強くして画像濃度不足を防止すると共に連れ回り気流に起因する現像ニップ下流からのトナー飛散を抑制する。また、圧縮程度を強くする程度にも制限を加え、トナーが現像ニップ上流部で飛散しやすくなることを抑制する。これによって、十分な画像濃度を得ることができると共に、現像ニップ近傍でのトナー飛散を防止できるという優れた効果がある。
また、請求項4乃至6の画像形成装置によれば、十分な画像濃度を得ることができると共に、現像ニップ近傍での連れ回り気流によって生じるトナー飛散を防止できるという優れた効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施形態に係る画像形成装置の要部の説明図。
【図2】同カラー複写機の概略構成を示す正面図。
【図3】各現像器231K〜231Yのうちの1つを示した概略構成図。
【図4】各現像器231K〜231Y内で用いられている現像スリーブの内部構成を示す断面図。
【図5】現像ニップでの連れ回り気流発生状態を示した説明図。
【符号の説明】
200 感光体ドラム
203 帯電チャージャ
203a 帯電用電源
219 ドクタブレード
220 書き込み光学ユニット
230 リボルバ現像ユニット
231 現像器
232 現像スリーブ
240 中間転写ユニット
241 中間転写ベルト
242 駆動ローラ
242a ベルト駆動モータ
260 2次転写ユニット
Claims (6)
- トナーとキャリアとを含む二成分現像剤の磁気ブラシを表面に担持し、像担持体と対向する現像ニップに搬送する現像剤担持体を備え、該現像ニップにおいて該現像剤担持体表面を該像担持体表面移動方向と同じ方向に移動させて該磁気ブラシを該像担持体に接触させながら該像担持体上の静電潜像を現像する現像装置において、
上記現像ニップにおける上記磁気ブラシの圧縮程度の範囲を、上記現像ニップにおける連れ回り気流の通過の規制と、現像によって得られる画像の濃度維持とが共に可能となるような範囲に設定したことを特徴とする現像装置。 - 請求項1の現像装置において、
上記磁気ブラシが上記現像ニップ上流部で上記像担持体に初めて接する位置での該磁気ブラシの長さLfと、該現像ニップにおける該像担持体と該現像剤担持体との最近接位置での該磁気ブラシの長さLnとの関係を、
0.3<Ln/Lf<0.7
とすることにより、上記圧縮程度の範囲を設定したことを特徴とする現像装置。 - 請求項2の現像装置において、
上記キャリアの平均体積粒径Dcと、上記現像ニップにおける上記像担持体と上記現像剤担持体との最近接位置での上記磁気ブラシの長さLnとが、
Dc/Ln<0.13
の関係を満たすことを特徴とする現像装置。 - 静電潜像を担持する像担持体と、該像担持体上の静電潜像を現像する現像装置とを有する画像形成装置において、
上記現像装置として、請求項1,2,又は3の現像装置を用いることを特徴とする画像形成装置。 - 請求項4の画像形成装置において、
上記像担持体上の静電潜像を現像するために、上記現像ニップに現像バイアスを印加するバイアス印加手段を設け、
上記静電潜像の非画像部電位と該現像バイアスとの差である地肌部ポテンシャル|Vp1|と、該静電潜像の画像部電位と該現像バイアスとの差である現像ポテンシャル|Vp2|とが、
|Vp1|<0.45|Vp2|
の関係を満たすことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項4又は5の画像形成装置において、
異なる2以上の色に対応した潜像をそれぞれ現像する2以上の現像装置を備え、カラー画像を形成可能に構成した画像形成装置。
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