JP3093167B2 - 画像形成装置の乾式現像装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、回転駆動される現
像スリーブ内に、潜像担持体に対応するように配置され
ていて、該潜像担持体に形成された静電潜像の可視像化
に供せられる二成分系の現像剤の磁気ブラシを現像スリ
ーブ上に形成する磁極を有し、且つ前記現像スリーブの
回転方向を、その表面が、当該現像スリーブと潜像担持
体との最近接部において、潜像担持体表面の移動方向と
同方向に移動する向きに設定すると共に、潜像担持体に
対向した現像スリーブ上に担持されて搬送される現像剤
の移動速さが、潜像担持体表面の移動速さよりも速くな
るように、現像スリーブの回転速度を設定した画像形成
装置の乾式現像装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子複写機、プリンタ或いはファクシミ
リ等の画像形成装置に用いられる上記形式の乾式現像装
置は従来より周知である。磁性キャリアとトナーより成
る二成分系現像剤を用いるこの種の現像装置において
は、現像スリーブ内に該現像スリーブを介して潜像担持
体に対応するように配置された磁極（主極又は現像極と
も言う）によって現像剤による磁気ブラシを形成し、こ
れにより、潜像担持体に形成された静電潜像を可視像化
している。すなわち、トナーを潜像に移行させて現像を
行うようにしているのである。

【０００３】従来においては、かかる磁極が、画像上の
地汚れなどを防止するために現像スリーブと潜像担持体
との最近接部よりも、現像スリーブ上の現像剤の移動方
向の上流側に配置されていた。ところが、この構成の乾
式現像装置では、現像スリーブ上の現像剤の進行方向と
平行しない線画像や、べた画像の縁の部分（例えば潜像
担持体移動方向における後端縁部）が「ギザギザ状」に
白抜けしてしまい、画質が低下するという問題があっ
た。なお、かかる点については本発明実施例の説明のと
ころでさらに具体的に述べる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、現像
極である磁極の設置姿勢を変えることによって、上述の
如き品質を落とす画像の発生を防止ないしは減少させる
ようにした画像形成装置の乾式現像装置を提供すること
にある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は前述の目的を達
成するため、冒頭に記載した形式の乾式現像装置におい
て、前記現像スリーブの周方向における磁界強さが最大
となる磁極部分を、現像スリーブと潜像担持体との最近
接部よりも、現像スリーブ上の現像剤の移動方向上流側
に配置し、且つ、磁界強さが最大となる磁極部分からの
磁力線の方向が、該磁力線が通る現像スリーブ周面上の
法線に対して、現像剤進行方向側へ傾くように、当該磁
極の設置姿勢を定めたことを特徴とする画像形成装置の
乾式現像装置を提案する。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施形態例について説明する。

【０００７】図１に示すように、潜像担持体としての感
光体ドラム１が図示を省略した駆動機構により矢印方
向、すなわち時計回りの方向へ回転駆動されている。こ
の感光体ドラム１は、その表面が例えば有機感光体（Ｏ
ＰＣ）からなり、該感光体ドラム１は、図示を省略した
帯電チャージャにより例えば−７８０Ｖに初期帯電され
るようになっている。

【０００８】さらに、上記感光体ドラム１の近傍には、
乾式現像装置２が近接配置されている。この現像装置２
のケーシング３内には、上記感光体ドラム１に対向する
開口部から一部が露出するように円筒状の現像スリーブ
４が配設されている。上記現像スリーブ４は、図示を省
略した駆動機構により矢印方向、すなわち反時計回りの
方向へ回転駆動されると共に、感光体ドラム１に対して
所定のギャップ量を有するように配置されており、両部
材の対向部分に現像領域が形成されるようになってい
る。このように、現像スリーブ４の回転方向は、その表
面が、当該現像スリーブ４と感光体ドラム１より成る潜
像担持体との最近接部において、潜像担持体表面の移動
方向と同方向に移動する向きに設定されている。円筒状
の現像スリーブ４は、アルミニウム等からなる非磁性体
から形成されている。

【０００９】一方、上記現像スリーブ４の内部には、複
数の異なる磁極が後述する配置関係により交互に配置さ
れてなる固定現像磁石ローラ５が、上記現像スリーブ４
の内面側から一定間隔を隔てて設けられている。そし
て、この固定現像磁石ローラ５から発せられる磁力によ
って、上記現像スリーブ４の表面上に、磁性のキャリア
とトナーより成る二成分系現像剤の磁気ブラシ６が形成
されるようになっている。トナーは、トナー粒子のみ、
又はこれに添加剤を加えたものから成る。この現像剤
は、上記現像スリーブ４が回転されることによって同方
向、つまり反時計回りの向きに移動される。また、上記
円筒状の現像スリーブ４には、電源回路７を通して例え
ば−４５０Ｖの現像バイアス電圧Ｖsが印加されてい
る。なお、最終的な現像バイアス値は、原稿濃度あるい
は使用者の所望に応じて定められることとなる。

【００１０】さらにまた、前記円筒状の現像スリーブ４
の現像領域と反対側領域、すなわち現像スリーブ４の後
方側領域には、トナー補給手段としてのトナー補給ロー
ラ８が、上記現像スリーブ４に対して所定のギャップ量
にて設置され、その対向領域にトナー補給領域が形成さ
れるようになっている。上記トナー補給ローラ８は、そ
の上部側に設置されたトナーホッパー９内に一部が露出
されるように設置されており、そのホッパー側露出部分
が常時トナーに接触しながら図示を省略した回転駆動機
構によって矢印方向、すなわち反時計回りの方向に回転
駆動されている。これにより、トナーホッパー９内に蓄
えられたトナーが現像剤中に送られていくようになって
いる。なお、該トナー補給ローラ８は、制御装置により
トナー消費量に対応して間欠的に回転駆動される。この
ようなトナー補給ローラ８としては、ＮＢＲもしくはシ
リコーン等のゴム類や、テフロン等の樹脂材から全体も
しくは表層が形成されてなるもの、あるいはアルミ、ス
テンレス等の金属ローラから形成されてなるものが採用
されていると共に、例えば−６００Ｖのトナー補給用バ
イアス電圧ＶHが、電源回路１１を通して印加されてい
る。

【００１１】また、上記トナー補給ローラ８の表面上に
は、トナー層規制ブレード１２の一端縁部が、軸方向に
ほぼ均一状態となるように圧接されている。一方、この
トナー層規制ブレード１２の基端部分は、不動状態に保
持されたホルダ１０に固定されており、該トナー層規制
ブレード１２によって、前記トナー補給ローラ８上のト
ナーが均一薄層状に被着されるとともに、トナー粒子の
摩擦帯電が行われるようになっている。このようなトナ
ー層規制ブレード１２の材質としては、炭素鋼等の薄板
金属や、シリコーン等のゴムあるいはテフロン等の樹脂
のように適度の弾性を有する材料が採用される。

【００１２】さらに、上記トナー補給ローラ８近傍のト
ナーホッパー９内におけるトナー埋設部分には、トナー
を摩擦帯電する機能をより発揮させ、かつ、トナー補給
ローラ８にトナーをむら無く付着せしめるように、スポ
ンジローラ等からなるトナー供給ローラ１３が、上記ト
ナー補給ローラ８の表面側に所定の食い込み量をもって
圧接されるように設置されている。このトナー供給ロー
ラ１３としては、金属製からなる芯金に対して、カーボ
ン分散等の導電処理が行われた発泡ウレタンを巻き付け
て形成されてなるものが採用されている。また、このト
ナー供給ローラ１３は、図示を省略した回転駆動機構に
よって矢印方向、すなわち反時計回りの方向に回転駆動
されている。

【００１３】また、前記トナーホッパー９の底部部分に
は、トナーの流出を防止する板状のシール材１４が前記
トナー補給ローラ８の表面に圧接するように配置されて
いる。

【００１４】つぎに、現像領域の上流側直前部分には、
現像領域へ移送される現像剤の量、すなわち磁気ブラシ
６の穂高を規制するドクターブレード１５が設置されて
いる。これにより、ドクターブレード１５の上流側に現
像剤の剤溜りＧが形成されるようになっている。

【００１５】さらに、上記ドクターブレード１５と前記
トナー補給領域との間部分の現像剤搬送領域、すなわち
上記剤溜り領域には、現像剤を撹拌してトナーの軸方向
（図面垂直方向）分布を均一化せしめる第１スクリュー
１６及び第２スクリュー１７が順次並設されている。上
記第１スクリュー１６は、ドクターブレード１５の直前
部分において前記現像スリーブ４側に近接して配置され
ており、その回転軸１６ａの回りには、現像剤を図面奥
側から手前側へ送る螺旋体１６ｂが装着されている。一
方、上記第２スクリュー１７は、第１スクリュー１６の
やや上流側に配置されており、その回転軸１７ａの回り
には、現像剤を図面手前側から奥側へ送る螺旋体１７ｂ
が装着されている。さらに、上記螺旋体１７ｂは、その
現像スリーブ４側に対面する側部分が、断面Ｕ字状のス
クリューカバー１７ｃにより覆われている。このスクリ
ューカバー１７ｃの図面手前側端部分及び奥側端部分に
は、図示を省略した開口部がそれぞれ切り欠き形成され
ており、その各開口部から現像剤が出し入れされて現像
剤が循環されるようになっている。

【００１６】なお、感光体ドラム１に近接対応するよう
にして像濃度検出センサ１８が設けられ、このセンサ１
８により、感光体ドラム１上に予め形成されたテストパ
ターンの濃度が検出されるようになっていて、その濃度
が予め定められた基準濃度よりも低いと検出された場合
は、トナー補給ローラ８が回転を始め、トナーが補給さ
れるようになっている。

【００１７】ここで、図１において、現像スリーブ４の
内部には先にも述べたように固定現像磁石ローラ５が設
けられているのであるが、この例では、その固定磁石ロ
ーラ５は５個のマグネットを設けたものとなっていて、
各マグネットの現像スリーブ内周面を向いた方の磁極Ｐ
_１乃至Ｐ_５の極性Ｓ，Ｎは図１に例示する如く設定さ
れ、これらのうち、感光体ドラム１に略対応したマグネ
ットの磁極Ｐ_１が現像極となっている。

【００１８】すなわち、現像スリーブ４の周面に担持さ
れた現像剤は現像スリーブ４と共に、この回転方向に搬
送されるのであるが、これが磁極Ｐ_１の近くにまで搬送
されたとき、この磁極Ｐ_１の磁力によってブラシ状にな
り、すなわち、現像剤による磁気ブラシ６になり、これ
が感光体ドラム１上の静電潜像に擦り付けられることに
より、ブラシを構成する現像剤中のトナーでその静電潜
像が可視像化されるのである。このように、図示した乾
式現像装置２は、回転駆動される現像スリーブ４内に、
該現像スリーブ４を介して感光体ドラム１より成る潜像
担持体に対応するように配置されていて、その潜像担持
体に形成された静電潜像の可視像化に供せられる二成分
系の現像剤の磁気ブラシ６を現像スリーブ４上に形成す
る磁極Ｐ_１を有している。かかる磁極Ｐ_１を、以下、必
要に応じて現像極と呼ぶこととする。また、後述するよ
うに、感光体ドラム１より成る潜像担持体に対向した現
像スリーブ４上に担持されて搬送される現像剤の移動速
さは、潜像担持体表面の移動速さよりも速くなるよう
に、現像スリーブ４の回転速度が設定されている。

【００１９】ここで、図３は従来例の現像構成部を示
し、線ｌ_１は固定現像磁石ローラ５′の中心Ｃ_１と感光
体ドラム１の中心Ｃ_２（図１）とを結ぶ線であり、この
線ｌ_１上において感光体ドラム１の周面と、現像スリー
ブ４の周面とが最も近接する「最近接部」となる。

【００２０】図３において、感光体ドラム１と現像スリ
ーブ４との各対向部が同じ方向に移動するように、感光
体ドラム１と現像スリーブ４とがそれぞれ回転し、且
つ、現像スリーブ４が、感光体ドラム１に対する線速比
１以上で現像剤を担持搬送する場合を考えると、地肌部
のかぶリ（地汚れ）や現像スリーブからのトナー飛散
（現像装置外に飛散する場合もある）などを防止するた
めに現像極Ｐ_１′は、前述した最近接部よりも、担持現
像剤の移動方向の上流側の位置に数mm程度ずらして配置
するようにしている（このずらし量は、現像スリーブ４
の径や現像極のスリーブ周方向における幅によって異な
る）。すなわち、線ｌ_１よりも角度θだけ上流側へ傾け
た線ｌ_２上に現像極の、現像スリーブ周方向における幅
の中心を合わせるように、現像極Ｐ_１′を設置し、現像
スリーブ４の周方向における磁界強さが最大となる磁極
部分を、現像スリーブ４と感光体ドラムとの最近接部よ
りも、現像スリーブ上の現像剤の移動方向上流側に配置
しているのである。尚、線ｌ_２は、現像極Ｐ_１′の幅中
心を通る現像スリーブ周面に対する法線（以下、極上法
線と言う）と言うことになる。

【００２１】上述のように、現像極Ｐ_１′の磁界強さが
最大となる部分を、感光体ドラム１と現像スリーブ４と
の最近接部よりも現像剤移動方向上流側に配置すると、
地汚れを防止できるという利点が得られるものの、かか
る構成を採用すると共に、感光体ドラム１に対する現像
スリーブの回転方向を前述のように定め、かつ感光体ド
ラム表面の移動速さよりも現像剤の移動速さを速くする
と、現像剤の移動方向と平行しない傾いた線画やべた画
像などの縁部分（感光体ドラムの表面の移動方向におけ
る後端縁部）がギザギザ状に白抜けとなることがある。
以下、このようなことを「ラジィドになる」と言う。

【００２２】現像がいかようにして行われるかを種々の
方法で観察してみると、感光体ドラムと現像スリーブ上
の現像剤との相対向する各部分が同じ方向に移動する所
謂、ウィズモードの場合、現像は、現像剤が感光体ドラ
ムに接触した直後から始まり、現像極の穂立ちの中心部
で略終了し、それ以降は逆に感光体上のトナーが現像ス
リーブ上の現像剤の方へ回収されてしまうということが
確認された。そして、横線やべた画像の後端縁がラジィ
ドになるのも、その段階である。

【００２３】このような点から、感光体ドラム上からト
ナーが現像スリーブ上の現像剤の方へ回収されてしまっ
て、ラジィドになると考えることができる。すなわち、
図３において、現像スリーブ周面のうち、最も現像電界
が強くなるのは、現像剤の穂立ちが起こるところ、つま
りこの穂を形成する磁性キャリアによるチェーンが感光
体ドラムと現像スリーブの間に架け渡される、極上法線
ｌ_２の位置する前後のＡで示す部分であり、この部分で
潜像に対する現像が行われるものと考えられる。そし
て、現像スリーブ４上の現像剤が感光体ドラム１に接触
する、現像スリーブ周方向の幅（所謂、現像ニップ部）
の、キャリアチェーンが立つ部位（Ａの部分）を除いた
残りの現像領域については、感光体ドラム１に付着した
トナーをむしろ掻き取ってしまうという、所謂スキャベ
ンジング作用が行われる所であると考えられる。すなわ
ち、Ａ領域の端から、現像スリーブ上の現像剤が感光体
ドラム表面から離れようとする部位までの領域Ｂで示す
ところが、かかるスキャベンジング領域となるのであ
る。

【００２４】ここで、前述のように、現像極Ｐ_１′の磁
界強さが最大となる部分を、感光体ドラム１と現像スリ
ーブ４の最近接部よりも上流側に配置すると、現像極Ｐ
_１′の極上法線ｌ_２から、現像スリーブ４上の現像剤が
感光体ドラム１の表面から離れる部分（現像領域の終る
ところ）までの距離が長くなり、この距離が長くなれば
なる程、上述のスキャベンジング領域も長くなり、現像
極上（線ｌ_２上）で現像を終えた横線やべた画像の後端
縁部（感光体表面移動方向上の後端縁部）が現像領域を
出るまでの間に、感光体上の上記端縁側に付着したトナ
ーが逆に掻き取られてしまう傾向となって、前述のラジ
ィドを生じることとなる。

【００２５】これを、図４（ａ），（ｂ）を参照して少
し詳しく説明する。図４（ａ），（ｂ）におけるＣは現
像スリーブ４に担持された現像剤の、チェーン状となっ
たキャリアの粒子を取り出して模式的に示したものであ
り、この例では、キャリア粒子Ｃがマイナスに帯電し、
これに付着したトナー粒子Ｔがキャリア粒子Ｃとの摩擦
帯電によってプラスに帯電している。

【００２６】一方、感光体ドラム１の表面には、マイナ
スの電荷による静電潜像Ｌが形成され、この潜像Ｌに
は、これが先に説明したＡの部分を通るとき、プラス極
性のトナー粒子が付着し、べた画像状に可視像化され
る。感光体ドラム１に付着したトナー粒子をＴ１で示
す。

【００２７】ここでトナー粒子Ｔ１により形成された画
像の後端縁部Ｌ１がＡの部分を通過し終えた状態が図４
（ａ），（ｂ）であるが、現像スリーブ４上の現像剤は
感光体ドラム１よりも速いスピードで搬送されるので、
キャリア粒子Ｃは図４（ａ）のように、画像を追いかけ
るように移動し、遂には図４（ｂ）のように画像の後端
縁部Ｌ１に追いつく。このようにキャリア粒子Ｃが画像
後端縁部Ｌ１に追いつく前は、図４（ａ）に示す如く、
キャリア粒子Ｃは感光体ドラム上の地肌部Ｌ２のところ
を摺接する。その際、この地肌部Ｌ２における表面電位
は低く、これに対して現像スリーブ４にはマイナスのバ
イアス電圧が印加されているため、地肌部Ｌ２を摺接す
るキャリア粒子Ｃ上のトナー粒子Ｔは、現像スリーブ４
側に静電的に引かれている。このため、地肌部Ｌ２に対
向するキャリア粒子Ｃの表面には、トナー粒子Ｔが存在
しない状態となっていて、マイナスに帯電したキャリア
粒子Ｃの表面が感光体ドラム１に対してむき出しの状態
となっている（図４（ａ））。このようなキャリアＣが
画像の後端縁部Ｌ１に追いつくと、感光体ドラム１の潜
像Ｌに付着したプラス極性のトナー粒子Ｔ１は、むき出
しとなったキャリア粒子Ｃのマイナスの電荷に引かれ、
これがキャリアＣに付着する。これがラジィドとなって
現われる。このようなラジィドは前述のスキャベンジン
グ領域Ｂが長い程生じやすい。逆に言えば、この領域Ｂ
を短かくすれば、ラジィドを防止、ないしは抑制するこ
とができる。

【００２８】そこで本例の特徴とするところは、従来と
同様に、現像スリーブ４の周方向における磁界強さが最
大となる磁極Ｐ_１の部分を、現像スリーブ４と感光体ド
ラム１より成る潜像担持体との最近接部よりも、現像ス
リーブ上の現像剤の移動方向上流側に配置すると共に、
磁界強さが最大となる磁極部分からの磁力線の方向が、
図２に線ｌ_３で示すように、当該磁力線が通る現像スリ
ーブ周面上の法線ｌ_２に対して、現像剤進行方向側へα
だけ傾くように、当該磁極の設置姿勢を定めた点にあ
る。磁極（現像極）Ｐ_１を、現像スリーブ４と感光体ド
ラム１との最近接部（線ｌ_１のところ）よりも、現像ス
リーブ４上の現像剤の移動方向上流側に偏倚するように
配置すると共に、当該磁極Ｐ_１が作る磁場が、法線ｌ_２
に対して、現像スリーブ４上の現像剤の進行方向側へ角
度αだけ傾くように、当該磁極Ｐ_１の設置姿勢を定め、
現像極Ｐ_１の磁界強さが最大となる磁極部分からの磁力
線方向を現像スリーブ上の法線の方向とはせず、感光体
ドラム１と現像スリーブ４との最近接部側へ傾けるよう
にしたのである。

【００２９】この構成により、現像スリーブ４は円筒状
であるので、スキャベンジング領域Ｂは著しく狭くな
り、ラジィドが発生しにくくなり、画質の改善が一段と
図られることとなる。

【００３０】本発明は、前述した如きトナー薄層補給式
の乾式現像装置のみならず、トナー補給ローラなどで、
トナーをトナー補給室から現像剤収容室へと補給し、こ
の補給された現像剤をパドルホイールなどで汲み上げつ
つ、現像スリーブへ供給するようにした乾式現像装置に
も適用が可能である。そのほか、潜像担持体としてべル
ト状感光体を用いる画像形成装置や、そのような感光体
以外の潜像担持体を用いる画像形成装置等における乾式
現像装置にも広く適用できることは勿論である。

【００３１】

【発明の効果】本発明によれば、潜像担持体上に現像さ
れたトナーが現像スリーブ上の現像剤の側へ戻されるス
キャベンジング領域が減少するので、横線や傾いた線の
画像並びにべた画像などの端縁部分がギザギザ状に白抜
けしたりすることを防止し、ないしは減少させることが
でき、画質を一段と向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明一実施形態例の断面図である。

【図２】同上実施形態例における現像部の構成を示す模
式図である。

【図３】従来例における現像部の構成を示す模式図であ
る。

【図４】従来の現像装置においてラジィドが生じていた
理由の一例を模式的に示した説明図である。

【符号の説明】

４ 現像スリーブ ６ 磁気ブラシ Ｐ_１ 磁極

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 三浦 哲郎 東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株 式会社リコー内 (56)参考文献 特開 平１−102588（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−89750（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−4967（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−91266（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−225273（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−217081（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−35470（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−17775（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−217082（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−230177（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転駆動される現像スリーブ内に、潜像
   担持体に対応するように配置されていて、該潜像担持体
   に形成された静電潜像の可視像化に供せられる二成分系
   の現像剤の磁気ブラシを現像スリーブ上に形成する磁極
   を有し、且つ前記現像スリーブの回転方向を、その表面
   が、当該現像スリーブと潜像担持体との最近接部におい
   て、潜像担持体表面の移動方向と同方向に移動する向き
   に設定すると共に、潜像担持体に対向した現像スリーブ
   上に担持されて搬送される現像剤の移動速さが、潜像担
   持体表面の移動速さよりも速くなるように、現像スリー
   ブの回転速度を設定した画像形成装置の乾式現像装置に
   おいて、 前記現像スリーブの周方向における磁界強さが最大とな
   る磁極部分を、現像スリーブと潜像担持体との最近接部
   よりも、現像スリーブ上の現像剤の移動方向上流側に配
   置し、且つ、磁界強さが最大となる磁極部分からの磁力
   線の方向が、該磁力線が通る現像スリーブ周面上の法線
   に対して、現像剤進行方向側へ傾くように、当該磁極の
   設置姿勢を定めたことを特徴とする画像形成装置の乾式
   現像装置。