JP3624101B2 - ２成分系現像装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プリンタ、ファクシミリ、複写機等の画像形成装置において像担持体上に形成された静電潜像を２成分現像剤で現像する現像装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、画像形成装置の小型化、小スペース化に伴って現像装置を含む画像形成のための各ユニットの小型化が必須になってきている。
一方、電子写真法、静電記録法等によって形成された潜像を現像するにあたり、転写性、ハーフトーンの再現性、温度・湿度に対する現像特性の安定性などの観点から、トナーとキャリアからなる２成分現像剤を用いた磁気ブラシ現像方式が主流となってきている。
【０００３】
ところが、上記のように現像装置が小型化すると、現像装置ユニット内には、対向する静電潜像担持体にトナーを供給するための現像剤担持体（剤担持体、現像スリーブ）、当該現像剤担持体に現像剤を攪拌しながら供給するための現像剤攪拌搬送部材、現像剤担持体上の層厚を規制するための現像剤規制部材を備えながら、収容する現像剤の量を極力減らすようにしてユニット体積を抑制し、消費されるトナーの補給は外付けのトナーマガジンから行うような構成が採用されるようになる。このように小型化された現像装置では、補給されるトナーと現像剤の間で攪拌が十分に行われにくく、現像剤のトナー濃度に偏りが生じ、画像濃度ムラや濃度勾配を生じがちである。またユニットが小さいために収容されるキャリアの量も少なく、経時的な劣化が早く、濃度低下を引き起こしやすい。更に高画質なフルカラー画像を得る目的でポリエステル樹脂等のシャープメルトな樹脂を含むトナーを使用する場合、特に画質向上の目的で小さめのトナーを使用すると、現像剤劣化が生じてしまい、長期にわたって画像形成を行うと濃度低下やカブリが生じるという問題がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
そのため例えば特許第２６６００５０号では、現像剤攪拌搬送部材（剤搬送部材）と剤担持体の回転方向及び磁力分布を規定することが提案されている。これは、第１磁極と当該第１磁極の剤担持体移動方向下流側に隣接し当該第１磁極と同極性の第２磁極との間の剤担持体表面上に法線方向の磁界の強さ及び接線方向の磁界の強さともに５０ガウス以下の低磁界領域を有し、この低磁界領域中央の水平方向位置を剤搬送部材の回転域内で且つ剤搬送部材の回転中心より潜像担持体側として、剤搬送部材の回転方向を剤担持体の回転方向と同方向とすることを内容とするものである。
【０００５】
しかしながら、この提案技術においては剤担持体への現像剤汲み上げが容易でない。剤担持体に対向する剤搬送部材の一方の片側を現像剤の回収に、他方の片側を現像剤の供給に当てるため、多くの現像剤を剤担持体に供給するためには、磁石配置に精度が要求される。そこで本発明は、上述の困難に鑑み、厳密な精度を要しない磁極配置で、現像剤攪拌搬送部材や現像剤担持体の配置の適正化を実現し、安定した品質の画像を得ることができる現像装置を提供することを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題は、本発明にしたがって、潜像を可視像化するための現像剤担持体と当該現像剤担持体に現像剤を供給するための攪拌供給部材とを備えてなる２成分系現像装置において、上記攪拌供給部材に対して４０度〜７０度斜め上方であるように現像剤担持体が位置し且つ現像剤担持体と攪拌供給部材の隔たりが２ｍｍ〜５ｍｍになるように現像剤担持体と攪拌供給部材が配置され、上記現像剤担持体と攪拌供給部材の各中心を結ぶ線を挟んで異極の磁極を現像剤担持体に設け、当該異極の磁極よりも回転方向上流側に水平方向及び法線方向の磁力が１０ｍＴ（ミリテスラ）以下の磁場を現像剤担持体が有することによって、解決される。
【０００７】
上記異極の磁極のうち回転方向上流側の磁極の法線方向磁力が３０ｍＴ以上、６０ｍＴ以下であれば好適である。また上記異極の磁極のうち回転方向下流側の磁極の法線方向磁力が５０ｍＴ以上、８０ｍＴ以下であることも好都合である。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明の詳細を、図に示す例に基づいて説明する。
先ず本発明に係る現像装置を含む感光体ユニット全体について説明する。図１において、静電潜像担持体である感光体１は帯電ローラ２によって表面を一様に帯電され、露光４によって静電潜像を形成され、現像部３によってトナー像を形成されるようになっている。当該トナー像は感光体１表面から転写紙へ、本図では不図示の転写分離部で転写される。この転写の際に感光体に静電的に付着した転写紙は、転写分離部の分離放電、あるいは分離爪６によって感光体１から分離される。そして未定着の転写紙上のトナー像は不図示の定着器によって転写紙に定着される。
【０００９】
一方、転写されずに感光体上に残留したトナーは、クリーニングブレード５によって掻き取られ、搬出スクリュ７を介して現像部３又は不図示の廃トナーボトルに回収される。残留トナーを掻き取られた感光体１は除電ランプ８で初期化され、次回の画像形成プロセスに供される。なお感光体シャッター９は開閉可能な構成となっていて、画像形成装置本体に感光体ユニットがセットされている状態以外においては感光体１を覆い保護するようになっている（図１は感光体を覆っている状態である）。
【００１０】
上記現像部３の構成を図１と図２に基づいて説明する。現像部３は現像剤担持部３１と現像剤収容部３２から構成されており、未使用状態では現像剤担持部３１と現像剤収容部３２とは、それらの間に設けられたシール部材３３によって空間的に隔てられている（図２ではシール部材を除去した状態で示す）。現像剤担持部３１は、剤担持体である現像ローラ３４と感光体への現像剤の供給量を制御する現像ドクタ３５とから構成されている。現像剤収容部３２は、現像剤を攪拌し、また現像ローラ３４に現像剤を供給する第１攪拌部材３６、第２攪拌部材３７と、現像剤中のトナーとキャリアの混合比を磁気的に検知（透磁率検知）するトナー濃度センサ３８とから構成され、所定の現像剤を収容している。本例では、現像剤として５０μｍのキャリア粒子と９μｍのトナー粒子からなるものを使用したが、キャリア粒子としては３０〜９０μｍ、トナー粒子としては５〜１０μｍの大きさのものを用いても同様の結果が導かれる。
【００１１】
次いで上記感光体ユニットを画像形成装置に装着した状態における感光体近傍について説明する。図３に示されるように、感光体ユニットの側方には消費されたトナー分を補給するためのトナーホッパー部１０とトナー補給部１１が配置され、感光体ユニットを挟んでこれらトナー補給用パーツとは反対側で、上記した転写分離部１２が感光体１に対向する。この転写分離部１２は基本的に転写ローラと除電針とから構成されている。転写分離部１２より現像ローラ３４寄りにはトナー濃度検知センサであるＰセンサ１３が配置され、感光体１上に作成された濃度パターンの反射率により現像部へのトナー補給を制御するようになっている。したがって、感光体ユニットに配設された透磁率検知センサ３８で検知された値とＰセンサ１３での値とによってトナー補給の制御が行われ、トナー補給部１１よりトナーホッパー部１０を介してフレッシュトナーが現像部に補給される。
【００１２】
磁力詳細を示す図４によって、本発明の特徴部分の構成を例示的に説明する。現像ローラ３４は第１攪拌部材３６に対して水平面から角度θだけ立ち上がった位置で、当該第１攪拌部材３６と距離δだけ隔たって配置されている。内蔵する磁界発生手段（磁石）による現像ローラ３４の法線方向の磁力は、感光体上の潜像を現像すべく現像剤を供給するためのＰ１極（現像磁極、Ｎ極）と、現像剤収容部に現像剤を搬送するＰ２極（Ｓ極）、水平方向、法線方向ともに１０ｍＴ以下の磁力とし現像ローラ上の現像剤を剥ぎ取るＰ３極と、第１攪拌部材３６から現像剤を現像ローラ３４上に吸着するためのＰ４極（Ｓ極）、規制磁極Ｐ５（Ｎ極）、上記Ｐ１極に現像剤を搬送するためのＰ６極（Ｓ極）から構成されている。
【００１３】
以下に本実施例における各種条件を記す：
感光体１：ＯＰＣドラム φ３０、回転速度：１２５ｍｍ／秒
現像ローラ３４：φ１６、回転数：３８０ｒｐｍ
攪拌部材３６：スクリュ型、φ１９、回転数：４２０ｒｐｍ、１２ｍｍピッチ
磁力分布：
Ｐ１：磁力８３ｍＴ、角度７°
Ｐ２：磁力５４ｍＴ、角度６３°
Ｐ３：磁力４ｍＴ、角度１１４°
Ｐ４：磁力５０ｍＴ、角度１６７°
Ｐ５：磁力６０ｍＴ、角度２３５°
Ｐ６：磁力６６ｍＴ、角度３０６°
【００１４】
上記の磁力配置、即ち、現像剤攪拌部材と現像ローラの各中心を結ぶ線に対して異極の磁極（本実施例ではＰ４極、Ｐ５極）を設け、その磁極の現像ローラの回転上流側に水平、法線方向ともに１０ｍＴ以下の磁力を設けることと、現像ローラと現像剤攪拌部材の配置として、互いの距離δが２〜５ｍｍ、傾斜角度θが４０度〜７０度で、現像ローラ上の現像剤を剥ぎ取り再び汲み上げるという現像剤の循環を効率良くできる関係を見出した。
【００１５】
上記磁力配置において、現像ローラと現像剤攪拌部材の距離が２ｍｍ未満となると互いの位置が近すぎて攪拌部材の現像剤供給ムラが画像に現れた。また５ｍｍより遠くなると現像ローラに現像剤を十分に供給しにくくなり、画像濃度の低下が確認された。
【００１６】
同様に、傾斜角度が４０度より小さいと現像ローラ上の現像剤が十分に離れず、画像濃度が低下する。また角度が７０度より大きいと現像ローラへの現像剤の引き付け量が少なくなり、画像濃度が低下する。これらの関係を図５に示す。
【００１７】
上記条件に対して更に余裕度のアップを図るために、攪拌部材に対向するＰ４極、Ｐ５極の磁力に着目し、検討を行った。その結果、Ｐ４極の磁力を３０ｍＴ〜６０ｍＴにすることによって余裕度が向上した。Ｐ４の磁力が低すぎると、現像剤収容部の壁との距離を広めにすることで（上記実施例２ｍｍに対して例えば３ｍｍ以上）従来同様に現像剤の汲み上げが不足気味になり、また６０ｍＴより高いとＰ３極の現像剤を吸着して共に画像濃度（ＩＤ）が低下し若しくはピッチムラが出やすくなる。
【００１８】
Ｐ５極に関しては５０ｍＴ〜８０ｍＴにすることで余裕度が向上する。Ｐ５の磁力が低すぎると前述の通り現像剤の汲み上げ量が不足気味となり、また８０ｍＴより高いと剤規制部材（ドクタ）とのストレスが大きく、帯電量があがって共に結果として画像濃度の低下若しくはピッチムラが出やすくなる。
【００１９】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、現像剤担持体に現像剤を供給するための攪拌供給部材に対して４０度〜７０度斜め上方であるように現像剤担持体が位置し且つ現像剤担持体と攪拌供給部材の隔たりが２ｍｍ〜５ｍｍになるように現像剤担持体と攪拌供給部材が配置され、上記現像剤担持体と攪拌供給部材の各中心を結ぶ線を挟んで異極の磁極を現像剤担持体に設け、当該異極の磁極よりも回転方向上流側に水平方向及び法線方向の磁力が１０ｍＴ以下の磁場を現像剤担持体が有するようになっていることで、従来のように磁力を厳しく規制しなくとも安定した画像を得ることができる。
【００２０】
上記異極の磁極のうち回転方向上流側の磁極の法線方向磁力を３０ｍＴ以上、６０ｍＴ以下としたり、回転方向下流側の磁極の法線方向磁力を５０ｍＴ以上、８０ｍＴ以下とすることで、現像剤収容部壁部との距離等、他の因子に左右されずに上記効果を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る現像装置を含む感光体ユニットの概略構成図である。
【図２】図１における現像装置の詳細構成図である。
【図３】図１の感光体ユニットを画像形成装置に装着した場合の感光体近傍の詳細図である。
【図４】現像ローラの磁力分布を示す図である。
【図５】攪拌搬送部材と現像ローラの角度と距離の関係を示す図である。
【符号の説明】
１ 感光体
３１ 現像剤担持部
３２ 現像剤収容部
３４ 現像ローラ
３５ 現像ドクタ
３６ 第１攪拌部材
３７ 第２攪拌部材

Claims (3)

1. 潜像を可視像化するための現像剤担持体と当該現像剤担持体に現像剤を供給するための攪拌供給部材とを備えてなる２成分系現像装置において、
   上記攪拌供給部材に対して４０度〜７０度斜め上方であるように現像剤担持体が位置し、且つ現像剤担持体と攪拌供給部材の隔たりが２ｍｍ〜５ｍｍになるように現像剤担持体と攪拌供給部材が配置され、
   上記現像剤担持体と攪拌供給部材の各中心を結ぶ線を挟んで異極の磁極を現像剤担持体に設け、当該異極の磁極よりも回転方向上流側に水平方向及び法線方向の磁力が１０ｍＴ以下の磁場を現像剤担持体が有すること
   を特徴とする現像装置。
2. 前記異極の磁極のうち回転方向上流側の磁極の法線方向磁力が３０ｍＴ以上、６０ｍＴ以下であることを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
3. 前記異極の磁極のうち回転方向下流側の磁極の法線方向磁力が５０ｍＴ以上、８０ｍＴ以下であることを特徴とする請求項１に記載の現像装置。

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