JP2008225356A - 現像装置および画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】二成分現象によるトナー帯電量の安定化と、一成分現像による高画質化とを図れる現像装置および画像形成装置を提供する。
【解決手段】本発明に係る現像装置は、所定方向に回転駆動される現像スリーブと、現像スリーブの内部に配置され、現像スリーブと同方向に回転駆動される磁気ローラと、トナーと磁性キャリアを含む現像剤が現像スリーブに供給される供給領域から回転方向下流側に延伸し、かつ、現像スリーブとの間に間隔を空けて配置される現像剤搬送ガイド部材と、現像剤搬送ガイド部材の端部から所定間隔離れた位置に、現像スリーブとの間に隙間を形成するように配置される現像剤堰き止め部材と、現像スリーブと現像剤搬送ガイド部材との間に、所定極性に帯電したトナーを現像スリーブ上に電気的に付着させる供給電界を形成する電界形成手段と、現像スリーブの外周面から現像残トナーを回収する回収部材とを備えている。
【選択図】図1
【解決手段】本発明に係る現像装置は、所定方向に回転駆動される現像スリーブと、現像スリーブの内部に配置され、現像スリーブと同方向に回転駆動される磁気ローラと、トナーと磁性キャリアを含む現像剤が現像スリーブに供給される供給領域から回転方向下流側に延伸し、かつ、現像スリーブとの間に間隔を空けて配置される現像剤搬送ガイド部材と、現像剤搬送ガイド部材の端部から所定間隔離れた位置に、現像スリーブとの間に隙間を形成するように配置される現像剤堰き止め部材と、現像スリーブと現像剤搬送ガイド部材との間に、所定極性に帯電したトナーを現像スリーブ上に電気的に付着させる供給電界を形成する電界形成手段と、現像スリーブの外周面から現像残トナーを回収する回収部材とを備えている。
【選択図】図1
Description
本発明は、電子写真方式の画像形成装置、及びこの画像形成装置に使用される現像装置に関する。
電子写真方式の画像形成装置に採用されている現像方式として、現像剤の主成分としてトナーのみを用いる一成分現像方式と、現像剤の主成分としてトナーとキャリアを用いる二成分現像方式が知られている。
一成分現像方式の現像装置は、トナーを担持して搬送するトナー担持部材と該トナー担持部材のトナー担持面に接触する摩擦荷電部材を備えている。トナー担持部材に担持されているトナーは、摩擦荷電部材の接触位置を通過する際、摩擦荷電部材と摩擦接触して薄層化されると共に所定の極性に帯電される。このように、一成分現像装置は、トナーの帯電を摩擦荷電部材との摩擦接触によって行っているため、構成が簡単・小型・安価であるという利点がある。しかし、摩擦荷電部材の接触位置で強いストレスを受けることからトナーが劣化し易く、そのためにトナーの帯電性が比較的早期に損なわれる。また、トナー担持部材と摩擦荷電部材との接触圧によって両者にトナーが付着してトナーを帯電する能力が低下し、結果的に、現像装置の寿命が比較的短くなる。
二成分現像方式の現像装置は、現像剤担持体上に保持された現像剤の磁気ブラシからトナーを像担持体上の静電潜像に供給して現像するものである。現像剤を構成するトナーとキャリアは現像装置内で摩擦接触させることによって両者を所定の極性に荷電するため、トナーの受けるストレスは一成分現像装置に比べて少ない。キャリアも、その表面積はトナーに比べて大きいことから、トナーが付着して汚れることも少ない。しかし、二成分現像方式では、磁気ブラシを直接に像担持体に接触させて現像する際に、磁気ブラシによる掃きムラが生じて摺擦ノイズが画像に現れるという不都合があった。
上述したような一成分現像方式と二成分現像方式の双方の利点を生かすという観点から、トナーの帯電はストレスの小さい二成分方式で行い、静電潜像の現像はかぶりの問題が比較的小さい一成分現像で行う、いわゆるハイブリッド現像方式の現像装置が特許文献1に提案されている。
しかしながら、このハイブリッド現像方式では、現像剤を搬送するための現像担持体と、現像剤担持体上の現像剤からトナーのみを受け取って静電潜像担持体との対向位置まで搬送するトナー担持体とを用いる必要があり、現像装置が大型化するという課題が残る。
また、前記ハイブリッド現像方式では、比較的大粒径のトナーが選択的にトナー担持体から静電潜像に供され易いために、連続印刷を行うと高電位に帯電した比較的小粒径のトナーが現像ローラ上に堆積して選択現像が起こり易く、形成される画像に濃度低下が生じる傾向があった。そのため、トナー担持体上においてトナーが現像に供されなかった部分(現像残部)と現像に供されて消費された部分(現像部)があると、現像残部のトナーのうち現像剤担持体上の磁気ブラシによって機械的に掻き取られ易い低帯電トナーのみが回収され高帯電トナーが残ったままになる一方で、現像部に対しては前記磁気ブラシから平均的な帯電量のトナーがトナー担持体に新たに供給されるために、前回の現像画像の一部が次回の現像時に残像(画像メモリ)として現れる現象、いわゆる履歴現象が発生し易いという不具合がある。具体例で説明すると、図7Aに示すように小さい矩形黒ベタ画像3に続けてこれを包含する大きさの矩形グレーハーフトーン画像5を形成する場合、トナー担持体上でトナーの消費領域と非消費領域が生じることで、図7Bに示すように黒ベタ画像3のトナー消費領域に対応した残像7がハーフトーン画像5に現れてしまう。
このような画像メモリの発生を防止するためにトナー担持体からの現像残トナーの回収をより確実に行うために、トナー担持体へのトナー供給機能とトナー担持体からの現像残トナーの回収機能を分離すべく、特許文献2に開示されるように回収専用部材を設けることが考えられる。しかしながら、このような構成を前記ハイブリッド現像方式の現像装置に採用すると更に装置を大型化させることになる。
また、現像装置を大型化させることなく、磁性粒子の作用を用いてトナーをトナー担持体上に供給した後、トナーのみを通過させて一成分現像を行わせる構成が例えば特許文献3において提案されている。しかしながら、この構成では、磁性粒子が装置外に漏出するという問題があるのに加え、磁性粒子によってトナーを十分に荷電できないままトナー担持体に供給されることや、磁性粒子によるトナー担持体上の現像残トナーの回収作用が小さいことなどに起因して、画像品質上の問題が生じてしまう。
そこで、本発明は、現像装置の大型化や画像メモリといった問題を生じることなく、二成分現像剤によるトナー帯電量の安定化と一成分現像による高画質化を図ることができる現像装置および画像形成装置を提供することを目的とする。
この目的を達成するため、本発明は、トナーと磁性キャリアを含む現像剤を用いて、静電潜像担持体上の静電潜像を可視像化する現像装置であって、
前記トナーと前記キャリアは相互の摩擦接触によって前記トナーが第1の極性に帯電されると共に上記キャリアが上記第1の極性とは異なる第2の極性に帯電される現像剤と、
前記静電潜像担持体に対向または接触して配置され、所定方向に回転駆動される現像スリーブと、
前記現像スリーブの内部に配置され、前記現像スリーブと同方向に回転駆動される磁気ローラと、
前記現像スリーブに現像剤が供給される供給領域から前記回転方向下流側に延伸して設けられ、前記現像スリーブとの間に所定間隔を空けて配置される現像剤搬送ガイド部材と、
前記現像剤搬送ガイド部材の前記前記回転方向下流側の端部から所定間隔離れた位置に、前記現像スリーブとの間に所定隙間を形成するように配置される現像剤堰き止め部材と、
前記現像スリーブと前記現像剤搬送ガイド部材との間に、前記第1の極性に帯電した前記トナーを前記現像スリーブの外周面上に電気的に付着させて供給する供給電界を形成する電界形成手段と、
前記静電潜像担持体との対向領域から前記回転方向下流側の位置で、前記現像スリーブの外周面から前記トナーを回収する回収部材と、を備えたものである。
前記トナーと前記キャリアは相互の摩擦接触によって前記トナーが第1の極性に帯電されると共に上記キャリアが上記第1の極性とは異なる第2の極性に帯電される現像剤と、
前記静電潜像担持体に対向または接触して配置され、所定方向に回転駆動される現像スリーブと、
前記現像スリーブの内部に配置され、前記現像スリーブと同方向に回転駆動される磁気ローラと、
前記現像スリーブに現像剤が供給される供給領域から前記回転方向下流側に延伸して設けられ、前記現像スリーブとの間に所定間隔を空けて配置される現像剤搬送ガイド部材と、
前記現像剤搬送ガイド部材の前記前記回転方向下流側の端部から所定間隔離れた位置に、前記現像スリーブとの間に所定隙間を形成するように配置される現像剤堰き止め部材と、
前記現像スリーブと前記現像剤搬送ガイド部材との間に、前記第1の極性に帯電した前記トナーを前記現像スリーブの外周面上に電気的に付着させて供給する供給電界を形成する電界形成手段と、
前記静電潜像担持体との対向領域から前記回転方向下流側の位置で、前記現像スリーブの外周面から前記トナーを回収する回収部材と、を備えたものである。
本発明において、トナーはキャリアとの摩擦帯電によって十分な帯電量を得ることができ、かつ、現像ローラには供給電界の作用によって第1の極性に帯電したトナーのみが供給されて静電潜像の現像に供される一成分現像が行われる。また、現像ローラ上の現像残トナーは回収部材によって確実に回収されるので、画像メモリの発生も防止できる。よって、本発明によれば、装置の大型化や画像メモリといった問題を生じることなく、二成分現像剤によるトナーの十分な帯電性能と、一成分現像による高画質化を兼ね備えた現像装置および画像形成装置を得ることができる。
以下、添付図面を参照して本発明の好適な実施形態を説明する。なお、以下の説明では、特定の方向を意味する用語(例えば、「上」、「下」、「左」、「右」、およびそれらを含む他の用語、「時計回り方向」、「反時計回り方向」)を使用するが、それらの使用は図面を参照した発明の理解を容易にするためであって、それらの用語の意味によって本発明は限定的に解釈されるべきものでない。また、以下に説明する画像形成装置及び現像装置では、同一又は類似の構成部分には同一の符号を用いている。
〔1.画像形成装置〕
図1は、本発明に係る電子写真式画像形成装置の画像形成に関連する部分を示す。画像形成装置は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、およびそれらの機能を複合的に備えた複合機のいずれであってもよい。画像形成装置1は、静電潜像坦持体である感光体12を有する。実施形態において、感光体12は円筒体で構成されているが、本発明はそのような形態に限定されるものでなく、代わりに無端ベルト式の感光体も使用可能である。感光体12は、図示しないモータに駆動連結されており、モータの駆動に基づいて矢印14方向に回転するようにしてある。感光体12の周囲には、感光体12の回転方向に沿って、帯電ステーション16、露光ステーション18、現像ステーション20、転写ステーション22、およびクリーニングステーション24が配置されている。
図1は、本発明に係る電子写真式画像形成装置の画像形成に関連する部分を示す。画像形成装置は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、およびそれらの機能を複合的に備えた複合機のいずれであってもよい。画像形成装置1は、静電潜像坦持体である感光体12を有する。実施形態において、感光体12は円筒体で構成されているが、本発明はそのような形態に限定されるものでなく、代わりに無端ベルト式の感光体も使用可能である。感光体12は、図示しないモータに駆動連結されており、モータの駆動に基づいて矢印14方向に回転するようにしてある。感光体12の周囲には、感光体12の回転方向に沿って、帯電ステーション16、露光ステーション18、現像ステーション20、転写ステーション22、およびクリーニングステーション24が配置されている。
帯電ステーション16は、感光体12の外周面である感光体層を所定の電位に帯電する帯電装置26を備えている。実施形態では、帯電装置26は円筒形状のローラとして表されているが、これに代えて他の形態の帯電装置(例えば、回転型又は固定型のブラシ式帯電装置、ワイヤ放電式帯電装置)も使用できる。露光ステーション18は、感光体12の近傍又は感光体12から離れた場所に配置された露光装置28から出射された画像光30が、帯電された感光体12の外周面に向けて進行するための通路32を有する。露光ステーション18を通過した感光体12の外周面には、画像光が投射されて電位の減衰した部分とほぼ帯電電位を維持する部分からなる、静電潜像が形成される。実施形態では、電位の減衰した部分が静電潜像画像部、ほぼ帯電電位を維持する部分が静電潜像非画像部である。現像ステーション20は、粉体現像剤を用いて静電潜像を可視像化する現像装置34を有する。現像装置34の詳細は後に説明する。転写ステーション22は、感光体12の外周面に形成された可視像を紙やフィルムなどのシート38に転写する転写装置36を有する。実施形態では、転写装置36は円筒形状のローラとして表されているが、他の形態の転写装置(例えば、ワイヤ放電式転写装置)も使用できる。クリーニングステーション24は、転写ステーション22でシート38に転写されることなく感光体12の外周面に残留する未転写トナーを感光体12の外周面から回収するクリーニング装置40を有する。実施形態では、クリーニング装置40は板状のブレードとして示されているが、代わりに他の形態のクリーニング装置(例えば、回転型又は固定型のブラシ式クリーニング装置)も使用できる。
このような構成を備えた画像形成装置1の画像形成時、感光体12はモータ(図示せず)の駆動に基づいて時計周り方向に回転する。このとき、帯電ステーション16を通過する感光体外周部分は、帯電装置26で所定の電位に帯電される。帯電された感光体外周部分は、露光ステーション18で画像光30が露光されて静電潜像が形成される。静電潜像は、感光体12の回転と共に現像ステーション20に搬送され、そこで現像装置34によって現像剤像として可視像化される。可視像化された現像剤像は、感光体12の回転と共に転写ステーション22に搬送され、そこで転写装置36によりシート38に転写される。現像剤像が転写されたシート38は図示しない定着ステーションに搬送され、そこでシート38に現像剤像が固定される。転写ステーション22を通過した感光体外周部分はクリーニングステーション24に搬送され、そこでシート38に転写されることなく感光体12の外周面に残存する現像剤が回収される。
〔2.現像装置〕
現像装置34は、比較的小さな黒丸で図示される非磁性トナーと比較的大きな白丸で図示される磁性キャリアを含む二成分現像剤と以下に説明する種々の部材を収容するハウジング42を備えている。図面を簡略化することで発明の理解を容易にするため、ハウジング42の一部は削除してある。ハウジング42は感光体12に向けて開放された開口部44を備えており、この開口部44に現像ローラ48が設けてある。現像ローラ48は、円柱状の部材であり、感光体12と平行に且つ感光体12の外周面と所定の現像ギャップ50を介して対向配置されている。なお、本実施形態では、現像ローラ48が、現像ギャップ50を介して感光体12に対向しているが、感光体12に対して接触して配置されてもよい。
現像装置34は、比較的小さな黒丸で図示される非磁性トナーと比較的大きな白丸で図示される磁性キャリアを含む二成分現像剤と以下に説明する種々の部材を収容するハウジング42を備えている。図面を簡略化することで発明の理解を容易にするため、ハウジング42の一部は削除してある。ハウジング42は感光体12に向けて開放された開口部44を備えており、この開口部44に現像ローラ48が設けてある。現像ローラ48は、円柱状の部材であり、感光体12と平行に且つ感光体12の外周面と所定の現像ギャップ50を介して対向配置されている。なお、本実施形態では、現像ローラ48が、現像ギャップ50を介して感光体12に対向しているが、感光体12に対して接触して配置されてもよい。
現像ローラ48は、円筒状の部材からなり矢印52方向に比較的低速で回転駆動される現像スリーブ54と、現像スリーブ54の内部に配置されて現像スリーブ54と同方向である矢印56方向に比較的高速で回転駆動される円柱状の磁気ローラ58とからなる。磁気ローラ58は、現像スリーブ54の内径よりも若干小径に形成され、その外周面が現像スリーブ54の内周面に対して摺動しつつ回転するようになっていてもよいし、あるいは、現像スリーブ54の内周面に対して一定のギャップを保持しつつ回転するようになっていてもよい。現像スリーブ54の上方には、ハウジング42に固定され、現像スリーブ54の中心軸と平行に延びる現像剤堰き止め部材62が、現像スリーブ60との間に所定隙間64を形成して対向配置されている。
現像スリーブ54は、表面処理が施された例えばアルミニウム等の金属製導電性ローラで構成される。前記表面処理としては、例えば、ポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ウレタン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリスルホン樹脂、ポリエーテルケトン樹脂、塩化ビニル樹脂、酢酸ビニル樹脂、シリコーン樹脂、フッ素樹脂等の樹脂コーティングや、シリコーンゴム、ウレタンゴム、ニトリルゴム、天然ゴム、イソプレンゴム等のゴムコーティングが用いられるが、これらに限定されない。また、前記コーティングの内部または表面に導電剤が添加されてもよい。前記導電剤としては、電子導電剤またはイオン導電剤が使用可能である。前記導電剤としては、ケッチェンブラック、アセチレンブラック、ファーネスブラック等のカーボンブラック粒子や、金属粉、金属酸化物の微粒子等が例示されるが、これらに限定されない。また、前記イオン導電剤としては、四級アンモニウム塩等のカチオン性化合物、両性化合物、そのたのイオン性高分子材料等が例示されるが、これらに限定されない。
磁気ローラ58は、現像スリーブ54の内面に対向し、現像スリーブ54の中心軸方向にそれぞれ伸びる複数の磁極を有する。本実施形態では、複数の磁極は、4つのN極と4つのS極の合計8つの磁極であり、N極とS極とが円周方向に交互に均等配置されている。
現像ローラ48の背後には、現像剤攪拌室66が形成されている。攪拌室66は、現像ローラ48の近傍に形成された前室68と現像ローラ48から離れた後室70を有する。前室68には図面の表面から裏面に向かって現像剤を攪拌しながら搬送する前攪拌搬送部材である前スクリュー72が回転可能に配置され、後室70には図面の裏面から表面に向かって現像剤を攪拌しながら搬送する後攪拌部材搬送部材である後スクリュー74が回転可能に配置されている。図示するように、前室68と後室70は、両者の間に設けた隔壁76で分離してもよい。この場合、前室68と後室70の両端近傍にある隔壁部分は除かれて連絡通路が形成されており、前室68の下流側端部に到達した現像剤が連絡通路を介して後室70へ送り込まれ、また後室70の下流側端部に到達した現像剤が連絡通路を介して前室68に送り込まれるようにしてある。
現像装置34のハウジング42の上部には、補給用トナーを収容するトナー補給部98が設けられている。また、現像装置34には、ハウジング42に収容されているトナーとキャリアの混合比を測定する図示しない測定手段を備えている。トナー補給部98の底部には開口部102が形成されており、この開口部102に補給ローラ104が配置されている。補給ローラ104は図示しないモータに駆動連結されており、トナーとキャリアの混合比を測定する測定手段の出力に基づいてモータが駆動されることで補給ローラ104が回転して、トナーが後室70に落下補給されるようにしてある。
ハウジング42内において、現像剤搬送ガイド部材80が、前スクリュー72によって前方に送られた現像剤が現像スリーブ54に供給される供給領域78から、現像スリーブ54の回転方向に関して下流側に例えば約70度の角度範囲にわたって延伸し、かつ、現像ローラ48の軸方向にわたって平行に設けられている。現像剤搬送ガイド部材80は、現像ローラ48と同心円状に湾曲した例えば金属製の導電性板材で構成されている。現像剤搬送ガイド部材80と現像スリーブ54との間に所定間隔(例えば、0.5mm)が現像スリーブ54の外周面に沿って空くように、現像剤搬送ガイド部材80が配置されている。また、現像剤搬送ガイド部材80は、前記下流側の端部81が現像剤堰き止め部材62から所定間隔(例えば、1.5mm)だけ離れた位置になるように設けられている。
ハウジング42内において供給領域78の下方には、回収ローラ(回収部材)82が矢印84方向に回転駆動可能に設けられている。回収ローラ82の少なくとも外周部は、導電性の発泡材(例えば、発泡ウレタン)で構成されており、現像スリーブ54の外周面に圧接されている。回収ローラ82の回転方向は、現像スリーブ54上の現像残トナーを掻き取る作用の点から、現像スリーブ54の表面に対して回収ローラ82の表面がカウンター移動するように、図示する矢印84方向(すなわち半時計回り方向)であることが好ましい。なお、回収部材は、上述した発泡材からなるローラに限定されず、トナー回収作用を有する他の部材(例えば、ブラシローラ、スクレーパ等)であってもよい。
現像スリーブ54には、現像バイアスを印加するための第1の電源106が電気的に接続されている。また、現像剤搬送ガイド部材80には、第2の電源108が電気的に接続されている。これら第1および第2の電源106,108は、現像スリーブ54と現像剤搬送ガイド部材80との間に、所定の極性(例えば、負極性)に帯電したトナーを現像スリーブ54の外周面上に電気的に付着させて供給する供給電界を形成するための電界形成手段を構成する。さらに、回収ローラ82には、現像残トナーの現像スリーブ54からの剥離を促進して回収し易くするための回収バイアスを印加する第3の電源110が電気的に接続されている。なお、回収ローラ82への回収バイアスの印加は本発明において必須の構成用件ではなく、回収ローラ82による機械的な掻き取り作用だけに頼ってもよい。
続いて、上記のように構成された現像装置34の動作を説明する。画像形成時、図示しないモータの駆動に基づいて、現像ローラ48の現像スリーブ54および磁気ローラ58はそれぞれ矢印52,56方向に回転する。前スクリュー72と後スクリュー74は、それぞれ矢印方向(半時計回り方向)に回転する。これにより、現像剤攪拌室66に収容されている現像剤は、前室68と後室70を循環搬送されながら、攪拌される。その結果、現像剤に含まれるトナーとキャリアが摩擦接触し、互いに逆の極性に帯電される。本実施形態では、キャリアは正極性、トナーは負極性に帯電されるものとする。キャリアはトナーに比べて相当大きい粒子であるため、正極性に帯電したキャリアの周囲に、負極性に帯電したトナーが、主として両者の電気的な吸引力に基づいて付着している。
帯電された現像剤2は、前スクリュー72によって前室68を搬送される過程で、供給領域78において現像ローラ48に供給される。前スクリュー72から現像ローラ48に供給された現像剤は、矢印112で示すように、回転する現像スリーブ54によって現像剤搬送ガイド部材80との間の隙間を搬送される。この搬送過程において、現像剤は現像スリーブ54と現像剤搬送ガイド部材80との間に形成された供給電界の作用を受けて、負極性に帯電したトナーだけが現像スリーブ54上に電気的に付着して供給される。
現像スリーブ54の回転によって現像ローラ48の上方まで搬送された現像剤は、現像剤堰き止め部材62によって堰き止められて滞留する。一方、現像スリーブ54の表面にトナーが付着して形成されたトナー層は、現像剤堰き止め部材62との間の隙間64を通過して、現像スリーブ54の回転に伴って感光体12との最近接領域である現像領域96に搬送される。この現像領域96において、感光体12の外周面に形成されている静電潜像画像部に現像スリーブ54上のトナーが飛翔して付着する。本実施形態の画像形成装置では、感光体12の外周面は帯電装置26で負極性の所定の電位VH(例えば、−550V)が付与され、露光装置28で画像光30が投射された静電潜像画像部が所定の電位VL(例えば、−60V)まで減衰し、露光装置28で画像光30が投射されていない静電潜像非画像部はほぼ帯電電位VHを維持している。したがって、現像領域96では、感光体12と現像ローラ48との間に形成されている電界の作用を受けて、負極性に帯電したトナーが静電潜像画像部に付着し、この静電潜像を現像剤像として可視像化する。
なお、現像方式は、反転現像方式であってもよいし正規現像方式であってもよい。また、現像方式は、本実施形態のような非接触現像方式に限らず、接触現像方式であってもよい。
現像領域96において静電潜像の現像に供されることなく現像スリーブ54上に留まっている現像残トナーは、現像スリーブ54の回転に伴って回収ローラ82の位置に至る。そこで、現像スリーブ54上の現像残トナーは、回収ローラ82による摺擦によって現像スリーブ54から掻き取られて回収される。また、このとき回収ローラ82には、現像スリーブ54からの現像残トナーの剥離を促進するための回収バイアスが第3の電源110から印加されていることで、回収ローラ82によって現像残トナーを効率良く回収することができる。ここで、回収バイアスは、負極性帯電した現像残トナーを現像スリーブ54から引き離す方向に作用する回収電界を現像スリーブ54との間に形成できるものであれば、直流バイアスおよび振動バイアスのいずれであってもよい。
回収ローラ82によって現像スリーブ54から回収された現像残トナーは、矢印116で示すように回収ローラ82の回転にしたがって移動し、ハウジング42内の現像剤と擦れ合うことで回収ローラ82から離脱して、ハウジング42内の現像剤に取り込まれる。
一方、現像剤堰き止め部材62によって堰き止められて滞留した現像剤は、現像スリーブ54内で現像スリーブ54よりも高速で回転駆動される磁気ローラ58の磁力の作用を磁性キャリアが受けることで、矢印114で示すように現像剤搬送ガイド部材80の背面に沿って搬送されて、ハウジング42内の前室68へと戻される。このような現像剤の戻し搬送作用については、下記において詳述する。
感光体12上の静電潜像の現像によってトナーが消費されると、消費された量に見合う量のトナーが現像剤に補給されることが好ましい。そのために、現像装置34では、トナーとキャリアの混合比を測定する測定手段の出力に基づいて図示しないモータを駆動して補給ローラ104を回転させ、これにより補給部98内に収容されたトナーが後室70に落下補給される。
上述したように、現像装置34においては、トナーはキャリアとの摩擦帯電によって十分な帯電量を得ることができ、かつ、現像スリーブ54には供給電界の作用によって負極性に帯電したトナーのみが供給されて静電潜像の現像に供される一成分現像が行われる。また、現像スリーブ54上の現像残トナーは回収ローラ82によって確実に回収されるので、画像メモリの発生も防止できる。よって、本実施形態の現像装置34および画像形成装置1によれば、現像装置の大型化や画像メモリといった問題を生じることなく、二成分現像剤によるトナーの十分な帯電性能と、一成分現像による高画質化を兼ね備えた現像装置および画像形成装置を得ることができる。
ここで、前記現像装置34内における現像剤の流れについて詳細に説明する。
現像スリーブ54を所定方向に比較的低速で回転させるとともに磁気ローラ58を前記現像スリーブ54と同方向に比較的高速で回転させることで、現像スリーブ54上の現像剤は、現像スリーブ54の回転に基づく該回転方向への搬送速度と、磁気ロール58の磁力作用により回転方向とは逆方向の搬送速度を有することが知られている。
現像スリーブ54を所定方向に比較的低速で回転させるとともに磁気ローラ58を前記現像スリーブ54と同方向に比較的高速で回転させることで、現像スリーブ54上の現像剤は、現像スリーブ54の回転に基づく該回転方向への搬送速度と、磁気ロール58の磁力作用により回転方向とは逆方向の搬送速度を有することが知られている。
具体的には、例えば特公平6−64373号公報に記載されるように、現像スリーブ54の回転に基づく現像剤の搬送速度VSL(mm/秒)は、次の式1で表される。
<式1>
VSL=D・π・WSL/60
D:現像スリーブ直径
WSL:現像スリーブ回転数(rpm)
<式1>
VSL=D・π・WSL/60
D:現像スリーブ直径
WSL:現像スリーブ回転数(rpm)
一方、磁石ローラ58の回転に基づく搬送速度VMG(mm/秒)は、次に式2で表される。
<式2>
VMG=h・p・WMG/60
h;現像スリーブ上に形成される磁気ブラシの穂高(mm)
p:磁気ローラの磁極数
WMG:磁気ロール回転数(rpm)
<式2>
VMG=h・p・WMG/60
h;現像スリーブ上に形成される磁気ブラシの穂高(mm)
p:磁気ローラの磁極数
WMG:磁気ロール回転数(rpm)
したがって、図1に示す構成の現像装置34における現像ローラ48での全体としての現像剤搬送速度VDEV(mm/秒)は、次の式3で表される。
<式3>
VDEV=VSL−VMG
<式3>
VDEV=VSL−VMG
現像スリーブ54と現像剤搬送ガイド部材80との間の隙間をh1(mm)とすると、この隙間を通過するにあたって穂高はh1に規制されることから、現像スリーブ54上の現像剤は、次の式4で表される速度VDEV1(mm/秒)で前記隙間を搬送されることになる。
<式4>
VDEV1=D・π・WSL/60−h1・p・WMG/60
<式4>
VDEV1=D・π・WSL/60−h1・p・WMG/60
前記隙間を搬送されてきた現像剤は、現像剤堰き止め部材62によって機械的に堰き止められる。これによって、現像スリーブ54上の穂高はh1よりも高いh2となり、そのときの搬送速度VDEV2(mm/秒)は次の式5で表される。
<式5>
VDEV2=D・π・WSL/60−h2・p・WMG/60
<式5>
VDEV2=D・π・WSL/60−h2・p・WMG/60
ここで、VDEV1>0>VDEV2となる条件を選択することで、現像剤堰き止め部材62によって堰き止められた現像剤が現像剤搬送ガイド部材80の背面に沿って現像剤攪拌室66の前室68へと戻す搬送作用を得ることができる。
例えば、現像スリーブ54について直径20mm、回転数200rpmとし、磁気ローラ58について磁極数8、回転数1000rpmとすると、現像スリーブ54と現像剤搬送ガイド部材80との間の隙間h1=0.5mmの場合、現像剤はVDEV1=143mm/秒の速度で前記隙間を現像剤堰き止め部材62に向かって搬送される。そして、前記隙間を通過して搬送されてきた現像剤が現像剤堰き止め部材で堰き止められて滞留したときに形成される現像剤の穂高がh2=2.64mmになると、この滞留した現像剤はVDEV2=−143mm/秒の速度で現像剤搬送ガイド部材80の背面に沿って戻り搬送される。ここで示したh2の穂高になる場合、現像剤堰き止め部材62に向かって搬送される現像剤の搬送速度と、現像剤の戻り搬送速度とが一致していることが分かる。一方、現像剤堰き止め部材62による堰き止め量が少なく穂高h2が上記数値よりも小さい場合には、VDEV2の絶対値が大きくなる結果として、堰き止められて滞留した現像剤がより多く現像剤攪拌室66に戻され、穂高h2を減少させることになる。すなわち、現像剤堰き止め部材62近傍における穂高に関しては、自己安定化作用があると言える。
このような作用があることによって、現像剤堰き止め部材62近傍に滞留した現像剤が圧密状態になることがないため、現像剤へのストレスを低減できるという効果も併せて奏することができる。
図2は、図1に示す現像装置34の変形例を示す。この変形例の現像装置では、現像ローラ48を構成する現像スリーブ54および磁気ローラ58の回転方向が前記現像装置34とは反対方向になっている。また、これに応じて現像ローラ48に対する現像剤搬送ガイド部材80および回収ローラ82の配置関係が前記現像装置34とは入れ替わっている。
〔3.現像剤〕
上述したように現像剤は、トナーと磁性キャリアを主成分とする二成分現像剤である。本実施形態では、トナーとキャリアとの摩擦接触によりトナーは負極性、キャリアは正極性に帯電されるものである。しかしながら、本発明に用いるトナーおよびキャリアの帯電性は、そのような組み合わせに限るものでない。具体的に、トナーとキャリアとの摩擦接触によりトナーが正極性、キャリアが負極性にそれぞれ帯電されてもよい。
上述したように現像剤は、トナーと磁性キャリアを主成分とする二成分現像剤である。本実施形態では、トナーとキャリアとの摩擦接触によりトナーは負極性、キャリアは正極性に帯電されるものである。しかしながら、本発明に用いるトナーおよびキャリアの帯電性は、そのような組み合わせに限るものでない。具体的に、トナーとキャリアとの摩擦接触によりトナーが正極性、キャリアが負極性にそれぞれ帯電されてもよい。
〔4.具体的な材料〕
トナー、キャリア、および現像剤に含まれる他の粒子の具体的な材料を説明する。
トナー、キャリア、および現像剤に含まれる他の粒子の具体的な材料を説明する。
〔トナー〕
トナーには、画像形成装置で従来から一般に使用されている公知のトナーを使用できる。トナー粒径は、例えば約3〜15μmである。バインダー樹脂中に着色剤を含有させたトナー、荷電制御剤や離型剤を含有するトナー、表面に添加剤を保持するトナーも使用できる。
トナーには、画像形成装置で従来から一般に使用されている公知のトナーを使用できる。トナー粒径は、例えば約3〜15μmである。バインダー樹脂中に着色剤を含有させたトナー、荷電制御剤や離型剤を含有するトナー、表面に添加剤を保持するトナーも使用できる。
トナーは、例えば、粉砕法、乳化重合法、懸濁重合法等の公知の方法で製造できる。
〔バインダー樹脂〕
トナーに使用されるバインダー樹脂は、限定的ではないが、例えば、スチレン系樹脂(スチレンまたはスチレン置換体を含む単重合体または共重合体)、ポリエステル樹脂、エポキシ系樹脂、塩化ビニル樹脂、フェノール樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリウレタン樹脂、シリコーン樹脂、またはそれらの樹脂を任意に混ぜ合わせたものである。バインダー樹脂は、軟化温度が約80〜160℃の範囲、ガラス転移点が約50〜75℃の範囲であることが好ましい。
トナーに使用されるバインダー樹脂は、限定的ではないが、例えば、スチレン系樹脂(スチレンまたはスチレン置換体を含む単重合体または共重合体)、ポリエステル樹脂、エポキシ系樹脂、塩化ビニル樹脂、フェノール樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリウレタン樹脂、シリコーン樹脂、またはそれらの樹脂を任意に混ぜ合わせたものである。バインダー樹脂は、軟化温度が約80〜160℃の範囲、ガラス転移点が約50〜75℃の範囲であることが好ましい。
〔着色剤〕
着色剤は、公知の材料、例えば、カーボンブラック、アニリンブラック、活性炭、マグネタイト、ベンジンイエロー、パーマネントイエロー、ナフトールイエロー、フタロシアニンブルー、ファーストスカイブルー、ウルトラマリンブルー、ローズベンガル、レーキーレッド等を用いることができる。着色剤の添加量は、一般に、バインダー樹脂100重量部に対して、2〜20重量部であることが好ましい。
着色剤は、公知の材料、例えば、カーボンブラック、アニリンブラック、活性炭、マグネタイト、ベンジンイエロー、パーマネントイエロー、ナフトールイエロー、フタロシアニンブルー、ファーストスカイブルー、ウルトラマリンブルー、ローズベンガル、レーキーレッド等を用いることができる。着色剤の添加量は、一般に、バインダー樹脂100重量部に対して、2〜20重量部であることが好ましい。
〔荷電制御剤〕
荷電制御剤は、従来から荷電制御剤として知られている材料が使用できる。具体的に、正極性に帯電するトナーには、例えばニグロシン系染料、4級アンモニウム塩系化合物、トリフェニルメタン系化合物、イミダゾール系化合物、ポリアミン樹脂が荷電制御剤として使用できる。負極性に帯電するトナーには、Cr、Co、Al、Fe等の金属含有アゾ系染料、サリチル酸金属化合物、アルキルサリチル酸金属化合物、カーリックスアレーン化合物が荷電制御剤として使用できる。荷電制御剤は、バインダー樹脂100重量部に対して、0.1〜10重量部の割合で用いることが好ましい。
荷電制御剤は、従来から荷電制御剤として知られている材料が使用できる。具体的に、正極性に帯電するトナーには、例えばニグロシン系染料、4級アンモニウム塩系化合物、トリフェニルメタン系化合物、イミダゾール系化合物、ポリアミン樹脂が荷電制御剤として使用できる。負極性に帯電するトナーには、Cr、Co、Al、Fe等の金属含有アゾ系染料、サリチル酸金属化合物、アルキルサリチル酸金属化合物、カーリックスアレーン化合物が荷電制御剤として使用できる。荷電制御剤は、バインダー樹脂100重量部に対して、0.1〜10重量部の割合で用いることが好ましい。
〔離型剤〕
離型剤は、従来から離型剤として使用されている公知のものを使用できる。離型剤の材料には、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、カルナバワックス、サゾールワックス、又はそれらを適宜組み合わせた混合物が用いられる。離型剤は、バインダー樹脂100重量部に対して、0.1〜10重量部の割合で用いることが好ましい。
離型剤は、従来から離型剤として使用されている公知のものを使用できる。離型剤の材料には、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、カルナバワックス、サゾールワックス、又はそれらを適宜組み合わせた混合物が用いられる。離型剤は、バインダー樹脂100重量部に対して、0.1〜10重量部の割合で用いることが好ましい。
〔その他の添加剤〕
その他、現像剤の流動化を促進する流動化剤を添加してもよい。流動化剤には、例えば、シリカ、酸化チタン、酸化アルミニウム等の無機微粒子や、アクリル樹脂、スチレン樹脂、シリコーン樹脂、フッ素樹脂等の樹脂微粒子が使用できる。特にシランカップリング剤、チタンカップリング剤、およびシリコーンオイル等で疎水化した材料を用いるのが好ましい。流動化剤は、トナー100重量部に対して、0.1〜5重量部の割合で添加させることが好ましい。これら添加剤の個数平均一次粒径は9〜100nmであることが好ましい。
その他、現像剤の流動化を促進する流動化剤を添加してもよい。流動化剤には、例えば、シリカ、酸化チタン、酸化アルミニウム等の無機微粒子や、アクリル樹脂、スチレン樹脂、シリコーン樹脂、フッ素樹脂等の樹脂微粒子が使用できる。特にシランカップリング剤、チタンカップリング剤、およびシリコーンオイル等で疎水化した材料を用いるのが好ましい。流動化剤は、トナー100重量部に対して、0.1〜5重量部の割合で添加させることが好ましい。これら添加剤の個数平均一次粒径は9〜100nmであることが好ましい。
〔キャリア〕
キャリアは、従来から一般に使用されている公知のキャリアを使用できる。バインダー型キャリアやコート型キャリアのいずれを用いてもよい。キャリア粒径は、限定的ではないが、約15〜100μmが好ましい。
キャリアは、従来から一般に使用されている公知のキャリアを使用できる。バインダー型キャリアやコート型キャリアのいずれを用いてもよい。キャリア粒径は、限定的ではないが、約15〜100μmが好ましい。
バインダー型キャリアは、磁性体微粒子をバインダー樹脂中に分散させたものであり、表面に正極性または負極性に帯電する微粒子又はコーティング層を有するものが使用できる。バインダー型キャリアの極性等の帯電特性は、バインダー樹脂の材質、帯電性微粒子、表面コーティング層の種類によって制御できる。
バインダー型キャリアに用いられるバインダー樹脂としては、ポリスチレン系樹脂に代表されるビニル系樹脂、ポリエステル系樹脂、ナイロン系樹脂、ポリオレフィン系樹脂などの熱可塑性樹脂、フェノール樹脂等の硬化性樹脂が例示される。
バインダー型キャリアの磁性体微粒子としては、マグネタイト、ガンマ酸化鉄等のスピネルフェライト、鉄以外の金属(Mn、Ni、Mg、Cu等)を一種または二種以上含有するスピネルフェライト、バリウムフェライト等のマグネトプランバイト型フェライト、表面に酸化層を有する鉄や合金の粒子を用いることができる。キャリアの形状は、粒状、球状、針状のいずれであってもよい。特に高磁化を要する場合には、鉄系の強磁性微粒子を用いることが好ましい。化学的な安定性を考慮すると、マグネタイト、ガンマ酸化鉄を含むスピネルフェライトやバリウムフェライト等のマグネトプランバイト型フェライトの強磁性微粒子を用いることが好ましい。強磁性微粒子の種類及び含有量を適宜選択することにより、所望の磁化を有する磁性樹脂キャリアを得ることができる。磁性体微粒子は磁性樹脂キャリア中に50〜90重量%の量で添加することが適当である。
バインダー型キャリアの表面コート材としては、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、フッ素系樹脂等が用いられる。これらの樹脂をキャリア表面にコートし硬化させてコート層を形成することにより、キャリアの電荷付与能力を向上できる。
バインダー型キャリアの表面への帯電性微粒子あるいは導電性微粒子の固着は、例えば、磁性樹脂キャリアと微粒子とを均一混合し、磁性樹脂キャリアの表面にこれら微粒子を付着させた後、機械的・熱的な衝撃力を与えることにより微粒子を磁性樹脂キャリア中に打ち込むことで行われる。この場合、微粒子は、磁性樹脂キャリア中に完全に埋設されるのではなく、その一部が磁性樹脂キャリア表面から突出するように固定される。帯電性微粒子には、有機、無機の絶縁性材料が用いられる。具体的に、有機系の絶縁性材料としては、ポリスチレン、スチレン系共重合物、アクリル樹脂、各種アクリル共重合物、ナイロン、ポリエチレン、ポリプロピレン、フッ素樹脂およびこれらの架橋物などの有機絶縁性微粒子がある。電荷付与能力および帯電極性は、帯電性微粒子の素材、重合触媒、表面処理等に調整できる。無機系の絶縁性材料としては、シリカ、二酸化チタン等の負極性に帯電する無機微粒子や、チタン酸ストロンチウム、アルミナ等の正極性に帯電する無機微粒子が用いられる。
コート型キャリアは、磁性体からなるキャリアコア粒子を樹脂で被覆したキャリアであり、バインダー型キャリア同様に、キャリア表面に正極性または負極性に帯電する帯電性微粒子を固着することができる。コート型キャリアの極性等の帯電特性は、表面コーティング層の種類や帯電性微粒子の選択により調整できる。コーティング樹脂は、バインダー型キャリアのバインダー樹脂と同様の樹脂が使用可能である。
トナーとキャリアの混合比は所望のトナー帯電量が得られるよう調整されれば良く、トナー比はトナーとキャリアとの合計量に対して3〜50重量%、好ましくは6〜30重量%が好ましい。
〔実験例1〕
図1の現像装置を有する画像形成装置を用いて、トナー帯電性能や画像品質に関する実験を行った。この実験用に下記のトナーとキャリアを用意した。
図1の現像装置を有する画像形成装置を用いて、トナー帯電性能や画像品質に関する実験を行った。この実験用に下記のトナーとキャリアを用意した。
〔トナー〕
トナーAの製造方法は以下のとおりである。湿式造粒法で作成された体積平均粒径約6.5μmのトナー母材100重量部に、複数の添加剤−第1の疎水性シリカ0.2重量部、第2の疎水性シリカ0.5重量部、疎水性酸化チタン0.5重量部−を添加した。次に、三井鉱山社製のヘンシェルミキサを用い、添加剤が添加されたトナー母材を攪拌して添加剤をトナー母材の表面に付着させ、負極帯電性のトナーAを得た。ミキサの回転速度は40m/秒、攪拌時間は3分間であった。第1の疎水性シリカは、個数平均一次粒径16nmのシリカ(#130:日本アエロジル社製)を疎水化剤のヘキサメチルジラザン(HMDS)で表面処理して得たものである。第2の疎水性シリカは、固体平均一次粒径20nmのシリカ(#90:日本アエロジル社製)をHMDSで表面処理して得たものである。疎水性酸化チタンは、個数平均一次粒径30nmのアナターゼ型酸化チタンを、水系湿式環境で、疎水化剤のイソブチルトリメトキシシランにより表面処理して得たものである。
トナーAの製造方法は以下のとおりである。湿式造粒法で作成された体積平均粒径約6.5μmのトナー母材100重量部に、複数の添加剤−第1の疎水性シリカ0.2重量部、第2の疎水性シリカ0.5重量部、疎水性酸化チタン0.5重量部−を添加した。次に、三井鉱山社製のヘンシェルミキサを用い、添加剤が添加されたトナー母材を攪拌して添加剤をトナー母材の表面に付着させ、負極帯電性のトナーAを得た。ミキサの回転速度は40m/秒、攪拌時間は3分間であった。第1の疎水性シリカは、個数平均一次粒径16nmのシリカ(#130:日本アエロジル社製)を疎水化剤のヘキサメチルジラザン(HMDS)で表面処理して得たものである。第2の疎水性シリカは、固体平均一次粒径20nmのシリカ(#90:日本アエロジル社製)をHMDSで表面処理して得たものである。疎水性酸化チタンは、個数平均一次粒径30nmのアナターゼ型酸化チタンを、水系湿式環境で、疎水化剤のイソブチルトリメトキシシランにより表面処理して得たものである。
〔キャリア〕
実験に用いたキャリアは、コニカミノルタビジネステクノロジーズ社製bizhub C350キャリア(個数平均粒径約33μm)である。このキャリアは、磁性体からなるキャリアコア粒子にアクリル系樹脂をコーティングしたコート型キャリアである。
実験に用いたキャリアは、コニカミノルタビジネステクノロジーズ社製bizhub C350キャリア(個数平均粒径約33μm)である。このキャリアは、磁性体からなるキャリアコア粒子にアクリル系樹脂をコーティングしたコート型キャリアである。
本実験において、現像剤は、現像剤中のトナー比率を8%に調整した。トナー比率は、現像剤全体の重量に対する、トナーと添加材(例えば、荷電制御剤、離型剤、および流動化剤)との合計重量の割合である。
図3に、各部材に印加したバイアスの電位関係を示す。現像スリーブには、直流電圧−300Vに、振幅1600V、回収側(マイナス側)デューティ比40%、周波数2kHzの矩形波の振動電圧を重畳した現像バイアスを印加した。現像剤搬送ガイド部材には、−500Vの直流電圧を印加した。これにより、現像スリーブと現像剤搬送ガイド部材との間には、現像剤中の負極性帯電したトナーを、現像剤搬送ガイド部材から現像スリーブ方向に供給する作用の電位差が1000Vで、逆に現像スリーブから現像剤搬送ガイド部材80側に回収する作用の電位が600Vである振動電界が形成されることになる。なお、感光体上における静電潜像非画像部の電位は−550Vで、静電潜像画像部の電位(潜像部電位)は−60Vである。
現像スリーブには、表面にアルマイト処理を施したアルミローラを用いた。現像スリーブと現像剤搬送ガイド部材との間の間隔は0.5mmとした。また、現像剤搬送ガイド部材の下流側端部と現像剤堰き止め部材との間の間隔は1.5mmとし、現像剤堰き止め部材と現像スリーブとの間の隙間は0.2mmとした。さらに、現像スリーブと感光体との間の現像ギャップは0.15mmとした。
以上のような条件の下で、画像面積比率5%の画像を50k枚耐久印刷する実験を行ったところ、トナーについては二成分現像剤中でのキャリアとの摩擦帯電によって十分な帯電量を維持することができ、静電潜像の現像についてはトナーのみでの一成分現像によるキャリアノイズのない良質な画像を得ることができることを確認できた。また、一成分現像における課題であった耐久によるトナー劣化の問題については、二成分帯電による低ストレス化によって解消することができた。さらに、従来の所謂ハイブリッド現像方式における課題であった画像メモリについても、本実験での耐久印刷を通じて未発生であったことが確認できた。
〔5.現像剤の別形態〕
上記実施形態における現像装置34では、トナーとキャリアを主成分とする二成分現像剤を用いた。このような二成分現像剤では、トナーは現像装置34内においてキャリアと摩擦接触することにより所定の極性に帯電されるが、このトナーの帯電性能を補助および維持する役割を果たす荷電粒子(インプラント粒子)が添加された二成分現像剤を用いてもよい。
上記実施形態における現像装置34では、トナーとキャリアを主成分とする二成分現像剤を用いた。このような二成分現像剤では、トナーは現像装置34内においてキャリアと摩擦接触することにより所定の極性に帯電されるが、このトナーの帯電性能を補助および維持する役割を果たす荷電粒子(インプラント粒子)が添加された二成分現像剤を用いてもよい。
図4〜6を参照して具体的に説明すると、この別形態の現像剤2は、トナー6とキャリア4の他に、トナー6との摩擦接触によりトナー6を正規の極性(例えば負極性)に帯電する、トナー6よりも小径の荷電粒子8を含む。荷電粒子8は、トナー6の外周面に離脱可能に保持されており、トナー補給部98からトナー6と共に補給される。
画像形成時、荷電粒子8はトナー6やキャリア4とともに、ハウジング42の中を搬送された後、現像スリーブ54によって現像剤搬送ガイド部材80との間の隙間を搬送される。この搬送過程において、トナー6の表面に保持されて例えば正極性に帯電している荷電粒子8は、現像スリーブ54と現像剤搬送ガイド部材80との間に形成される供給電界中に置かれると、トナー6に作用する電気的な力とは逆の方向の電気的な力を受けてトナー6の外周面から離脱する。離脱した荷電粒子8は、該分離した荷電粒子8とキャリア4との間に作用するストレスによってキャリア4の外周面に保持されるか又は打ち込まれる。図6に示すように、キャリア4の外周面の一部又は全体がスペント10で覆われている場合、荷電粒子8はスペント10に打ち込まれる。キャリア4の外周面に保持され又は打ち込まれた荷電粒子8は、トナー6との摩擦接触によりトナー6と逆の極性に帯電する。本実施形態では、トナー6は負極性に帯電されるため、荷電粒子8は正極性に帯電される。その結果、荷電粒子8が打ち込まれたキャリア4は、たとえその外周面の少なくとも一部がスペント10に被覆されていても、スペント10の無い状態と同様の荷電性を維持し、トナー6を所定の極性に帯電する。
上述のように、荷電粒子8は、トナー6と逆の極性に帯電される。そのため、現像スリーブ54によって現像剤が現像剤搬送ガイド部材80との間の隙間を通って搬送される過程で、供給電界による電気的作用に基づいてトナー6は現像スリーブ54上に付着する。一方、前記搬送過程においてトナー6から分離した荷電粒子8は、前記供給電界による電気的作用によって現像剤搬送ガイド部材80側に移動することで現像剤2中のキャリア4に付着した状態又は保持された状態になる。したがって、トナー6と共に現像スリーブ54上に供給されることがない、または現像スリーブ54に供給されるとしてもその量は極めて僅かである。なお、現像スリーブ54と現像剤搬送ガイド部材80との間でトナー6からの荷電粒子8の離脱を促進するために、供給電界はトナー6に振動を与え得る振動電界であることが好ましい。
〔荷電粒子〕
好適に使用される荷電粒子は、トナーの帯電極性に応じて適宜選択される。荷電粒子の個数平均粒径は、例えば、100〜1000nmである。キャリアとの摩擦接触により負極性に帯電するトナーを用いる場合、荷電粒子は、トナーとの接触により正極性に帯電する微粒子が用いられる。そのような微粒子は、例えば、チタン酸ストロンチウム、チタン酸バリウム、チタン酸カルシウム、アルミナ等の無機微粒子やアクリル樹脂、ベンゾグァナミン樹脂、ナイロン樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂等の、熱可塑性樹脂あるいは熱硬化性樹脂で構成できる。微粒子を構成する樹脂にトナーとの接触により正極性に帯電する正荷電制御剤を含有させてもよい。正荷電制御剤には、例えば、ニグロシン染料、四級アンモニウム塩等が使用できる。荷電粒子は含窒素モノマーで構成してもよい。含窒素モノマーを構成する材料には、例えば、アクリル酸2−ジメチルアミノエチル、アクリル酸2−ジエチルアミノエチル、メタクリル酸2−ジメチルアミノエチル、メタクリル酸2−ジエチルアミノエチル、ビニールピリジン、N−ビニールカルバゾール、ビニールイミダゾールがある。
好適に使用される荷電粒子は、トナーの帯電極性に応じて適宜選択される。荷電粒子の個数平均粒径は、例えば、100〜1000nmである。キャリアとの摩擦接触により負極性に帯電するトナーを用いる場合、荷電粒子は、トナーとの接触により正極性に帯電する微粒子が用いられる。そのような微粒子は、例えば、チタン酸ストロンチウム、チタン酸バリウム、チタン酸カルシウム、アルミナ等の無機微粒子やアクリル樹脂、ベンゾグァナミン樹脂、ナイロン樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂等の、熱可塑性樹脂あるいは熱硬化性樹脂で構成できる。微粒子を構成する樹脂にトナーとの接触により正極性に帯電する正荷電制御剤を含有させてもよい。正荷電制御剤には、例えば、ニグロシン染料、四級アンモニウム塩等が使用できる。荷電粒子は含窒素モノマーで構成してもよい。含窒素モノマーを構成する材料には、例えば、アクリル酸2−ジメチルアミノエチル、アクリル酸2−ジエチルアミノエチル、メタクリル酸2−ジメチルアミノエチル、メタクリル酸2−ジエチルアミノエチル、ビニールピリジン、N−ビニールカルバゾール、ビニールイミダゾールがある。
キャリアとの摩擦接触により正極性に帯電するトナーの場合、荷電粒子は、トナーとの接触により負極性に帯電する微粒子が用いられる。このような微粒子は、例えば、シリカ、酸化チタン等の無機微粒子、また、フッ素樹脂、ポリオレフィン樹脂、シリコーン樹脂、ポリエステル樹脂等の、熱可塑性樹脂あるいは熱硬化性樹脂で構成された微粒子が使用できる。トナーとの接触により負極性に帯電する負荷電制御剤を、荷電粒子を構成する樹脂に含有させてもよい。負荷電制御剤には、例えば、サリチル酸系、ナフトール系のクロム錯体、アルミニウム錯体、鉄錯体、亜鉛錯体等を使用できる。荷電粒子は、含フッ素アクリル系モノマーや含フッ素メタクリル系モノマーの共重合体であってもよい。
荷電粒子の帯電性および疎水性を制御するために、無機微粒子の表面をシランカップリング剤、チタンカップリング剤、シリコーンオイル等で表面処理してもよい。特に、無機微粒子に正極帯電性を付与する場合、アミノ基含有カップリング剤で表面処理することが好ましい。微粒子に負極性帯電性を付与する場合、フッ素基含有カップリング剤で表面処理することが好ましい。
1:画像形成装置、2:現像剤、4:キャリア、6:トナー、8:荷電粒子、10:スペント、12:感光体、16:帯電ステーション、18:露光ステーション、20:現像ステーション、22:転写ステーション、24:クリーニングステーション、26:帯電装置、28:露光装置、30:画像光、32:通路、34:現像装置、36:転写装置、38:シート、40:クリーニング装置、42:ハウジング、44:開口部、48:現像ローラ、50:現像ギャップ、54:現像スリーブ、58:磁気ローラ、62:現像剤堰き止め部材、64:隙間、66:現像剤攪拌室、68:前室、70:後室、72:前スクリュー、74:後スクリュー、76:隔壁、78:供給領域、80:現像剤搬送ガイド部材、82:回収ローラ(回収部材)、96:現像領域、98:トナー補給部、102:開口部、104:補給ローラ、106:第1の電源、108:第2の電源、110:第3の電源。
Claims (5)
- トナーと磁性キャリアを含む現像剤を用いて、静電潜像担持体上の静電潜像を可視像化する現像装置であって、
前記トナーと前記キャリアは相互の摩擦接触によって前記トナーが第1の極性に帯電されると共に前記キャリアが前記第1の極性とは異なる第2の極性に帯電される現像剤と、
前記静電潜像担持体に対向または接触して配置され、所定方向に回転駆動される現像スリーブと、
前記現像スリーブの内部に配置され、前記現像スリーブと同方向に回転駆動される磁気ローラと、
前記現像スリーブに現像剤が供給される供給領域から前記回転方向下流側に延伸して設けられ、前記現像スリーブとの間に所定間隔を空けて配置される現像剤搬送ガイド部材と、
前記現像剤搬送ガイド部材の前記回転方向下流側の端部から所定間隔離れた位置に、前記現像スリーブとの間に所定隙間を形成するように配置される現像剤堰き止め部材と、
前記現像スリーブと前記現像剤搬送ガイド部材との間に、前記第1の極性に帯電した前記トナーを前記現像スリーブの外周面上に電気的に付着させて供給する供給電界を形成する電界形成手段と、
前記静電潜像担持体との対向領域から前記回転方向下流側の位置で、前記現像スリーブの外周面から前記トナーを回収する回収部材と、
を備えた現像装置。 - 前記回収部材は、前記現像スリーブに付着した前記トナーを機械的に掻き落とす回収ローラであることを特徴とする請求項1に記載の現像装置。
- 前記回収部材には、前記トナーを電気的に吸引する回収バイアスが印加されていることを特徴とする請求項1または2に記載の現像装置。
- 前記現像剤は更に荷電粒子を含み、前記荷電粒子は、前記トナーの表面に離脱可能に保持された状態で供給され、前記トナーの表面から分離した後に前記キャリアの表面に保持されると、前記トナーとの摩擦接触によって前記トナーを前記第1の極性に帯電することを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載の現像装置。
- 請求項1ないし4のいずれかに記載の現像装置を含む画像形成装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007067147A JP2008225356A (ja) | 2007-03-15 | 2007-03-15 | 現像装置および画像形成装置 |
Applications Claiming Priority (1)
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JP2007067147A JP2008225356A (ja) | 2007-03-15 | 2007-03-15 | 現像装置および画像形成装置 |
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JP2008225356A true JP2008225356A (ja) | 2008-09-25 |
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ID=39844011
Family Applications (1)
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JP2007067147A Pending JP2008225356A (ja) | 2007-03-15 | 2007-03-15 | 現像装置および画像形成装置 |
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JP (1) | JP2008225356A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013077004A (ja) * | 2011-09-14 | 2013-04-25 | Ricoh Co Ltd | 現像装置および画像形成装置 |
JP2015152628A (ja) * | 2014-02-10 | 2015-08-24 | 株式会社リコー | 現像装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置 |
-
2007
- 2007-03-15 JP JP2007067147A patent/JP2008225356A/ja active Pending
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