JP2711507B2

JP2711507B2 - 現像装置

Info

Publication number: JP2711507B2
Application number: JP5234903A
Authority: JP
Inventors: 誠司助友
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1993-09-21
Filing date: 1993-09-21
Publication date: 1998-02-10
Anticipated expiration: 2013-02-10
Also published as: DE4421993A1; DE4421993C2; US5479246A; JPH0792809A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、感光体の表面に形成さ
れた静電潜像の現像に際し、磁性体製のキャリアにトナ
ーを混合してなる２成分現像剤を用いる現像装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】複写機、プリンタ等の電子写真装置にお
いては、その表面の露光により感光体に所望の画像に対
応する静電潜像を形成する露光工程と、この静電潜像に
トナーを付着せしめて顕像化する現像工程と、この現像
により感光体表面に得られたトナー像を所定の転写用紙
に転写する転写工程と、転写されたトナー像に熱を加え
て定着せしめる定着工程とを経て画像形成がなされる。
前記感光体としては、一般的に、外周面に感光層を備
え、軸心回りに回転する筒状の感光ドラムが用いられて
おり、露光、現像及び転写の各工程は、前記感光ドラム
の周囲に並設された露光部、現像部及び転写部におい
て、該感光ドラムの回転に応じて順次実行されるように
なしてある。

【０００３】近年の電子写真装置においては、複雑な図
形イメージの出力に対応するため、細密な線の再現、む
らのないべた塗り部分の実現等、高精画及び高画質を実
現することが要求されている。この要求に応えるには、
現像工程におけるトナーの付着密度を高める必要があ
り、前記トナーを微細な磁性粒子であるキャリアと混ぜ
合わせ、該キャリアの周囲に多数のトナーを保持させて
なる２成分現像剤が用いられている。

【０００４】この種の現像剤を用いる現像装置は、感光
ドラムの周囲に、回転方向に沿って現像器と回収器とを
並設してなる。現像器は、感光ドラムと平行をなす軸回
りに回転する非磁性体製の外筒の内側に複数個の固定磁
石を周方向に並設したロール状の形態をなし、外筒の一
側を感光ドラムの表面に近接対向せしめ、また他側を前
記現像剤の収納部に臨ませて配設されている。

【０００５】而して、現像剤中のトナーは、前記固定磁
石の磁力によりキャリアと共に現像器の外筒に吸着さ
れ、複数の固定磁石が周方向に形成する磁界の作用によ
り吸着状態を保ち、外筒の回転に伴って周方向に搬送さ
れる。トナーとキャリアとは、前記混ぜ合わせに際し相
互の摩擦により発生する静電力により結び付いているに
過ぎず、外筒の回転によりキャリアと共に搬送されるト
ナーは、感光ドラムとの対向部において、該感光ドラム
の外表面に形成された静電潜像に引き付けられて付着
し、該潜像が顕像化される。一方、外筒上に残されたキ
ャリア及び一部のトナーは、外筒の回転により更に搬送
され、固定磁石の配列により周方向の一部に生成された
磁界の非形成部分において外筒表面から離脱して回収さ
れ、新たに補給されるトナーと混ぜ合わされ、現像剤と
して再生する。

【０００６】このように２成分現像剤を用いた現像にお
いては、現像器によるトナーの搬送が、粒状をなすキャ
リアの周囲に多数保持された状態でなされることから、
感光ドラム上の静電潜像における単位面積当たりのトナ
ーの付着密度を高くでき、高精画及び高画質の要求に応
えることができる。ところが一方、現像器に吸着されて
トナーを搬送するキャリアの一部は、前記外筒の回転に
伴う遠心力の作用、又は感光ドラムへのトナーの移行に
伴って現像器から離反し、トナーと共に感光ドラムの表
面に付着する虞があり、この付着キャリアを放置した場
合、以下の如き不都合を招来する。

【０００７】まず、前記付着キャリアが存在する場合、
現像後における転写部において、感光ドラムと転写用紙
との間に隙間が生じ、転写不良による画像の欠落が生
じ、画質の低下を招く。また、転写後の感光ドラムの表
面に残る付着物は、露光部の前段に配されたクリーナに
おいて、クリーニングブレードの摺接により除去される
が、この除去は樹脂製のトナーを対象とするものであ
り、付着キャリアが存在する場合、該キャリアがクリー
ニングブレードと感光ドラムとの摺接部に噛み込まれて
両者に損傷を及ぼし、これ以降、クリーニング不良に伴
う画質の低下、感光ドラムの疵に伴う画質の低下が定常
的に発生することになる。

【０００８】前記回収器は、感光ドラムの表面に付着し
たキャリアを、転写部への到達前に磁力により回収し、
前述した不都合を解消しようとするものである。図８
は、一般的な回収器の構成を示す模式図である。図中１
は感光ドラム、２は現像器である。回収器８は、感光ド
ラム１と平行をなす軸回りに逆方向に回転する非磁性体
製の外筒80の内側に回収磁石81と搬送磁石82とを固定的
に備えてなり、感光ドラム１の回転方向に現像器２の下
流側に並設され、外筒80の一側を感光ドラム１の表面に
近接対向せしめてある。

【０００９】回収磁石81は、斜め上方に向けた一方の磁
極（例えばＮ極）を感光ドラム１との対向位置に臨ま
せ、また搬送磁石82は、回収磁石81の磁極と異なる極性
の磁極（例えばＳ極）を下方に向けて位置決めされてい
る。搬送磁石82の回転方向下流側には、その先端を外筒
80の外周面に摺接せしめてスクレーパ83が配され、この
摺接位置の下方に回収部84が設けてある。

【００１０】この回収器８を備えた場合、現像器２の近
傍において感光ドラム１の表面に付着するキャリアＣ
は、該表面に対向する回収磁石81の磁力により外筒80に
吸着され、搬送磁石82との間に形成される磁界の作用に
よりこの吸着状態を保ちつつ、外筒80の回転に伴って搬
送される。この搬送により搬送磁石82の配設位置近傍に
達したキャリアＣは、前記スクレーパ83により外筒80の
表面から剥ぎ取られられて下方に落下し、回収部84に回
収される。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】ところが、以上の如く
構成された従来の回収器８においては、回収磁石81及び
搬送磁石82を内蔵する外筒80の大径化が避けられず、こ
の配設位置の確保のために現像装置全体の大型化を招来
するという問題がある。また、搬送中のキャリアＣを外
筒80の表面に保持するための手段として、回収磁石81及
び搬送磁石82間に形成される磁界を利用しており、両磁
石81，82の磁力を高めたとしても保持能力の向上に限界
があり、キャリアＣの一部が搬送中に脱落し、離脱した
キャリアＣが感光ドラム１に再付着して、また転写部へ
の搬送中の転写用紙に付着して、画質の低下を招くとい
う難点がある。更には、外筒80に吸着されたキャリアＣ
の剥ぎ取りのためのスクレーパ83が外筒80の周面に常に
摺接しており、この摺接部においてスクレーパ83及び外
筒80の経時的な損傷が避けられず、摺接状態の変化に伴
って異音が発生する等の難点がある。

【００１２】特開昭63−163475号公報には、感光ドラム
と対向する位置に回収磁石を内蔵する外筒の表面に、該
外筒の回転により軸長方向に進行する螺旋溝を形成する
と共に、この溝を外筒の一側に回収磁石の長さ範囲を超
えて延設してなる回収器を備えた現像装置が開示されて
いる。この現像装置においては、回収磁石の磁力により
外筒に吸着されたキャリアは、前記螺旋溝の内部に捕捉
され、これの螺進に応じて軸長方向に搬送されて、前記
延設部に到達した時点で回収磁石の磁力から解放されて
離脱し、この位置に設けた回収部に回収される。

【００１３】この構成によれば、外筒の内部に単一の磁
石を必要とするのみであり、回収器の小型化が図れ、ま
た、回収キャリアの剥ぎ取りのためのスクレーパが不要
となる。ところが、前記螺旋溝内に捕捉される前のキャ
リアは、外筒の回転に伴って外周面上を転動することに
なり、この間のキャリアの保持は、図８に示す一般的な
回収器と同様、回収磁石の磁力に頼っており、一部のキ
ャリアが脱落して感光ドラム又は転写用紙に付着し、画
質の低下を招来するという難点が残る。更に、螺旋溝内
への捕捉後の保持を安定して行わせるためには、外筒の
軸方向に対する螺旋溝の傾斜角度を小さく、即ち、螺旋
溝のピッチを大きくする必要があり、このような螺旋溝
の形成には、特殊な加工方法又は多大の加工工数を要す
るという実用上の難点がある。

【００１４】本発明は斯かる事情に鑑みてなされたもの
であり、感光体から回収したキャリアを、脱落の虞なく
安定して保持し、所定の回収位置に確実に搬送し得る回
収器を備え、感光体へのキャリアの付着に起因する難点
を有効に解消する現像装置を提供することを目的とす
る。

【００１５】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
の本発明の現像装置は、感光体の表面に形成された静電
潜像を、磁性体製のキャリアを含む現像剤を用いて現像
する現像器と、この現像に伴って前記感光体の表面に付
着するキャリアを磁力により回収する回収器とを、前記
感光体の表面に近接対向させ、該表面の移動方向に沿っ
て並設してなる現像装置において、前記回収器は、前記
感光体の表面と略平行をなす軸回りに回転し、その外周
面の略全域に形成された凹凸を有する非磁性体製の外筒
と、該外筒の内側に前記感光体との対向側に一磁極を向
けて配された回収磁石と、該回収磁石の他磁極側の磁界
を封止する手段とを備え、前記一磁極の磁力により前記
外筒の外周面に吸着されたキャリアを前記凹凸により捕
捉し、前記外筒の回転に応じて周方向に搬送する構成と
してあることを特徴とする。

【００１６】またこれに加えて、前記外筒の外周面と前
記感光体の表面との間の間隔は、前記回収磁石の磁力に
応じて設定してあり、また前記回収磁石の磁力は、前記
外筒の周速に応じて設定してあること、前記回収磁石の
磁力の方向は、前記感光体の表面と直交する線上に略一
致させてあること、並びに、前記外筒は、前記感光体の
表面を斜め上方に臨む位置に配設してあり、該外筒の回
転方向は、前記凹部による捕捉キャリアの搬送が下向き
に生じる方向に設定してあることを夫々特徴とする。

【００１７】

【作用】本発明においては、感光体の表面に近接対向
し、この表面と平行をなす軸回りに回転する非磁性体製
の外筒の内側に回収磁石を配し、感光体との対向側に一
磁極を向けると共に、磁性体製の心材への埋設等の手段
により他磁極を封止する一方、前記外筒の外表面の略全
域に凹凸を形成して回収器を構成し、感光体表面の付着
キャリアを、回収磁石の磁力により、感光体と対向する
外筒の外表面に吸着し、前記凹凸により捕捉して、回収
磁石の磁力に抗して外筒の回転により周方向に搬送す
る。この搬送を吸着位置から下方に向かう回転により行
わせ、適宜の回転位置にて重力の作用により脱落するキ
ャリアを回収する。外筒と感光体との対向部間の間隔を
回収磁石の磁力に応じて設定し、外筒へのキャリアの吸
着を確実に行わせ、また、外筒の周速を回収磁石の磁力
に応じて設定し、外筒の回転によるキャリアの搬送を確
実に行わせる。

【００１８】

【実施例】以下本発明をその実施例を示す図面に基づい
て詳述する。図１は、本発明に係る現像装置の要部を示
す模式図、図２は、現像装置の全体構成を示す模式図で
ある。図２に示す如く本発明に係る現像装置は、感光体
たる感光ドラム１の一側に面して配されたハウジング20
の内部に、感光ドラム１の回転方向に沿って、現像器２
と回収器３とをこの順に並設してなる。

【００１９】現像器２は、非磁性体製の外筒の内側に複
数個の固定磁石を周方向に並設した公知の構成を有して
いる。現像器２の外筒は、図示しない駆動手段からの伝
動により、感光ドラム１と平行をなす軸回りに、該感光
ドラム１と同方向に回転駆動されるようになしてあり、
前記外筒の一側は、ハウジング20の内部を臨む感光ドラ
ム１の表面に近接対向させてある。ハウジング20の内部
には現像剤の収納部21が設けてあり、現像器２の外筒の
他側は、この収納部21に臨ませてある。

【００２０】収納部21に収納された現像剤は、該収納部
21内に配された攪拌スクリュー22の回転により、磁性粒
子であるキャリアＣ（図１参照）にトナーを混ぜ合わ
せ、キャリアＣの周囲に多数のトナーを保持させてなる
２成分現像剤である。この現像剤は、前記固定磁石の磁
力により現像器２の外筒に吸着され、複数の固定磁石が
形成する磁界の作用により現像器２の回転に伴って周方
向に搬送される。現像剤中のトナーは、感光ドラム１と
の対向位置において該感光ドラム１の表面に形成された
静電潜像に引き付けられて付着し、該潜像を顕像化する
作用をなす。このとき磁性体であるキャリアＣは、前記
磁界の作用により現像器２側に残り、一部のトナーと共
に更に搬送され、周方向の一部に生成された磁界の非形
成部分において離脱し、収納部21に回収されて新たに補
給されるトナーと混ぜ合わされ、現像剤として再生す
る。

【００２１】以上の如き現像器２の動作中、トナーの搬
送のためのキャリアＣの一部は、前記外筒の回転に伴う
遠心力の作用によって、また感光ドラム１へのトナーの
引き付けに伴って現像器２から離脱し、離脱したキャリ
アＣの一部が感光ドラム１の表面に付着する場合があ
る。感光ドラム１の回転方向下流側に現像器２に並設さ
れた回収器３は、感光ドラム１の表面に付着したキャリ
アＣを磁力の作用により回収するものであり、本発明の
特徴は、この回収器３の構成にある。

【００２２】図１に示す如く回収器３は、感光ドラム１
と平行をなす軸回りに逆方向に回転する非磁性体製の外
筒４の内側に回収磁石５を固定的に備え、前記感光ドラ
ム１を斜め上方に臨む位置に、該感光ドラム１の表面に
外筒４の周面を近接対向せしめて配設されている。この
配設位置の下方には、現像装置のハウジング20の一部を
延長して、回収部23が構成されている。

【００２３】回収磁石５は、斜め上方に向けた一方の磁
極（例えばＮ極）を感光ドラム１との対向側に臨ませ、
他方の磁極（例えばＳ極）側を外筒４の軸心部に配され
た鉄心６に埋設して取り付けられている。この構成によ
り、回収磁石５のＳ極側の磁界は、磁性体である鉄心６
内に封止され、外筒４の表面には、Ｎ極により形成され
る磁界が感光ドラム１との対向部近傍に生じるのみであ
る。

【００２４】図３は、回収器３の軸方向の断面図であ
る。前記鉄心６は、外筒４の内側に全長に亘って延設さ
れ、長手方向両側に嵌着された軸受61，61を介して外筒
４を回動自在に枢支している。回収器３は、外筒４の一
側への延長部40と、他側に突出する鉄心６の延長部60と
により支持されており、図示しない駆動手段からの延長
部40への伝動により、外筒４のみが回転駆動されるよう
になしてある。

【００２５】図４は、外筒４の一部の拡大断面図であ
る。図示の如く外筒４は、アルミニウム等の非磁性材料
製の素管40の外表面の略全面に、人為的に形成された凹
凸７を備えた構成となっている。この凹凸７は、例え
ば、アルミニウム製の素管40の外表面にサンドブラスト
加工を施し、この表面に溶融状態にあるステンレス綱の
細粒を連続的に吹き付け、その後冷却して、素管40の表
面にステンレス粒を定着せしめる処理、所謂、メトコロ
イ処理により容易に得られる。なお、素管40表面のサン
ドブラスト加工は、冷却後のステンレス粒の定着性を高
めるために必要なものである。

【００２６】以上の如く構成された回収器３によるキャ
リアＣの回収は、以下の如くに行われる。図１に示す如
く、現像器２から離脱して感光ドラム１の表面に付着す
るキャリアＣは、該感光ドラム１の回転に伴って回収器
３の配設位置に達し、感光ドラム１との対向部に向けた
回収磁石５の磁力により引き付けられて外筒４に吸着さ
れる。外筒４の外周面には、全面に亘って前記凹凸７が
形成してあり、外筒４に吸着されたキャリアＣは凹凸７
のいずれかに捕捉される。

【００２７】一方外筒４は、図中に矢符に示す向きに回
転しており、この回転に伴って前記キャリアＣは、凹凸
７に捕捉された状態のまま、回収磁石５の磁力に抗して
周方向下向きに搬送され、所定の回転位置にて重力の作
用により脱落し、回収器３の下側に構成された回収部23
に回収される。

【００２８】即ち、外筒４の外表面に形成された凹凸７
は、回収磁石５の磁力により外筒４に吸着されたキャリ
アＣを捕捉し、周方向に搬送する作用をなす。この搬送
を確実に行わせるためには、凹凸７の大きさ、即ち、外
筒４の表面粗さを、回収対象となるキャリアＣのサイズ
に応じて設定し、該キャリアＣを凹凸７内に確実に拘束
する必要がある。前記メトコロイ処理を採用する場合、
凹凸７の大きさは、吹き付けるステンレス粒の大きさ、
吹き付け温度等、処理条件の如何に応じて適宜に設定で
き、一般的なサイズのキャリアＣを対象とする場合、外
筒４の表面粗さＲ_Zが60〜80μｍとなるようにすればよ
い。

【００２９】なお、キャリアＣを搬送するための前記凹
凸７の形成方法は、前述したメトコロイ処理に限らず、
他の表面処理法を採用してもよい。また、機械加工によ
り外筒４の軸長方向に沿う多数の溝を形成し、この溝を
凹凸７として利用してもよいが、このような溝の形成に
は多大の加工工数を要することから、前記凹凸７の形成
手段としては、前記メトコロイ処理等の表面処理を採用
するのが望ましい。

【００３０】図５は、以上の如き回収器３と図８に示す
従来の回収器８との間にてキャリア回収能力を比較した
結果を示すグラフである。図の横軸は、感光ドラム１の
表面と外筒４又は80との間の間隔Ｇ（図１参照）であ
り、縦軸は、転写用紙上に散在するキャリアの量（個／
ページ）である。図中の×印は回収器３を備えた場合、
同じく○印は、回収器８を備えた場合であり、両者の比
較により、回収器３を備えた場合、転写用紙上でのキャ
リアの量が全般的に少なく、良好な回収がなされている
ことが明らかである。

【００３１】またこの図から、前記間隔Ｇの増大に伴っ
て転写用紙上のキャリア量が増大すること、換言すれ
ば、キャリアの回収量が減少することがわかる。これ
は、キャリアＣの吸引力となる感光ドラム１の表面上で
の回収磁石５の磁力が間隔Ｇの増大に伴って減少するこ
とによるものであり、良好な回収状態を得るためには、
感光ドラム１の表面と外筒４の外周面と間隔Ｇを、回収
磁石５の磁力に応じて設定する必要がある。

【００３２】図６は、外筒４の周速及び回収磁石５の磁
力とキャリア回収量との関係を調べた結果を示すグラフ
である。図の横軸は、外筒４の周速、縦軸は、回収部23
における回収キャリアの量であり、単位時間（20時間）
当たりのグラム数で示してある。図中の○印、×印及び
△印は、回収磁石５の磁力を、1500（Ｇauss）、1000
（Ｇauss）及び 500（Ｇauss）とした場合の結果を夫々
示しており、本図に明らかな如く、大なるキャリア回収
量を得るためには、外筒４の周速と回収磁石５の磁力と
の関係を適正に設定することが必要である。

【００３３】これは、外筒４表面の凹凸７に捕捉された
キャリアＣは、外筒４の回転により回収磁石５の磁力に
抗して搬送されることから、外筒４の周速に対して回収
磁石５の磁力が相対的に大きい場合（○印にて示すグラ
フの左半部に相当する）、キャリアＣは回収磁石５によ
る吸着位置に滞留し、良好な搬送がなされないためであ
り、逆に、外筒４の周速に対して回収磁石５の磁力が相
対的に小さい場合（△印にて示すグラフの右半部に相当
する）、搬送中のキャリアＣが下位置に達する前に脱落
し、回収部23に回収されなくなるためである。

【００３４】つまり、図６に示す如き関係に従い、回収
磁石５の磁力を外筒４の周速に応じて設定することによ
り良好な回収状態を保証することができる。例えば、外
筒４の周速を 100（mm/sec）とする場合、回収磁石５の
適正磁力は、1000（Ｇauss）となる。なお図６に示す結
果は、外筒４の表面粗さＲ_Zが80μｍであり、感光ドラ
ム１の表面と外筒４の外周面と間隔Ｇが１mmである場合
の結果であり、これらが異なる場合には、外筒４の周速
と回収磁石５の磁力との関係も異なる。

【００３５】図７は、回収キャリア量の累積値を比較し
た結果を示すグラフである。図５と同様、図中の×印は
回収器３を備えた場合、同じく○印は、回収器８を備え
た場合であり、本発明に係る現像装置においてキャリア
Ｃの回収が有効になされることは、本図から明らかであ
る。

【００３６】

【発明の効果】以上詳述した如く本発明に係る現像装置
においては、現像に伴って感光体の表面に付着する磁性
体製のキャリアを回収するための回収器を、感光体の表
面に近接対向する外筒の内側に感光体との対向側に一磁
極を向けて回収磁石を配し、この回収磁石の磁力により
外筒に吸着したキャリアを、この外筒の外表面に形成さ
れた凹凸により捕捉して周方向に搬送する構成としたか
ら、回収器の小型化が図れると共に、キャリアを脱落の
虞なく安定して保持し、所定の回収位置に確実に搬送し
得るようになり、感光体へのキャリアの付着に起因する
難点を有効に解消することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る現像装置の要部を示す模式図であ
る。

【図２】本発明に係る現像装置の模式図である。

【図３】回収器の軸方向の断面図である。

【図４】回収器の外筒の拡大断面図である。

【図５】キャリア回収能力を比較したグラフである。

【図６】外筒の周速及び回収磁石の磁力とキャリア回収
量との関係を示すグラフである。

【図７】回収キャリア量の累積値を比較したグラフであ
る。

【図８】従来の現像装置の要部を示す模式図である。

【符号の説明】

１感光ドラム２現像器３回収器４外筒５回収磁石６鉄心７凹凸Ｃキャリア

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】感光体の表面に形成された静電潜像を、
磁性体製のキャリアを含む現像剤を用いて現像する現像
器と、この現像に伴って前記感光体の表面に付着するキ
ャリアを磁力により回収する回収器とを、前記感光体の
表面に近接対向させ、該表面の移動方向に沿って並設し
てなる現像装置において、前記回収器は、前記感光体の
表面と略平行をなす軸回りに回転し、その外周面の略全
域に形成された凹凸を有する非磁性体製の外筒と、該外
筒の内側に前記感光体との対向側に一磁極を向けて配さ
れた回収磁石と、該回収磁石の他磁極側の磁界を封止す
る手段とを備え、前記一磁極の磁力により前記外筒の外
周面に吸着されたキャリアを前記凹凸により捕捉し、前
記外筒の回転に応じて周方向に搬送する構成としてある
ことを特徴とする現像装置。
【請求項２】前記外筒の外周面と前記感光体の表面と
の間の間隔は、前記回収磁石の磁力に応じて設定してあ
る請求項１記載の現像装置。
【請求項３】前記回収磁石の磁力は、前記外筒の周速
に応じて設定してある請求項１又は請求項２記載の現像
装置。
【請求項４】前記回収磁石の磁力の方向は、前記感光
体の表面と直交する線上に略一致させてある請求項１な
いし請求項３のいずれかに記載の現像装置。
【請求項５】前記外筒は、前記感光体の表面を斜め上
方に臨む位置に配設してあり、該外筒の回転方向は、前
記凹部に捕捉されたキャリアの搬送が下向きに生じる方
向に設定してある請求項１ないし請求項４のいずれかに
記載の現像装置。