JP3951125B2 - 現像装置及びこれを用いた画像形成装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、像担持体上に形成される静電潜像を可視像化する現像装置に係り、特に、トナーとキャリアとが含まれる二成分現像剤を用い、かつ、トナー濃度検知手段を用いずにトナー濃度を自律的に制御可能な現像装置及びこれを用いた画像形成装置の改良に関する。
【0002】
【従来の技術】
一般に、電子写真方式等の画像形成装置で用いられる現像装置としては、感光体ドラム等の像担持体上に形成された静電潜像を現像剤にて可視像化するものが知られている。
この種の現像装置には、現像剤として、トナー及びキャリアが含まれる二成分現像剤を用いる態様、あるいは、トナーのみが含まれる一成分現像剤を用いる態様があるが、二成分現像剤を使用する態様にあっては、トナーの消費量が進むにつれてトナー濃度が低下するため、トナー濃度を維持する上で定期的にトナー補給が行われる。
このようなトナー補給は、例えばトナー濃度検知センサによりトナー濃度を検知し、この検知情報に基づいてトナー濃度が低下したと判断したときに行われる。
【0003】
ところが、この種の方式にあっては、トナー濃度検知センサによりトナー濃度を検知しなければならないため、トナー濃度検知センサが必要不可欠であるばかりか、検知対象の濃度パッチを作成する等、トナー濃度の検知システムが面倒であるという不具合がある。
そこで、このような不具合を解決する先行技術として、トナー濃度検知センサを用いずに、現像剤の動きによってトナーを取り込み、トナー濃度を自律的に制御するようにした現像装置が既に提供されている。
【0004】
この種の先行技術の代表的態様としては、例えば特許文献1所載のものがある。
これは、現像スリーブ上に磁性粒子層を形成し、容器内のトナー供給部においてこの磁性粒子層に接触するようにトナーを収容し、現像スリーブの回転に伴う磁性粒子層の磁性粒子の移動によって上記トナー供給部で磁性粒子層内にその外側のトナー層からトナーを取り込み、トナーと磁性粒子の混合された現像剤を規制部材で層厚規制して現像部に搬送する現像装置である。
ここで、現像スリーブ内に固定された磁石は上記トナー供給部に対向する磁極を持たず、現像スリーブ回転方向に関して上記トナー供給部の下流側、かつ、上記規制部材の上流側に磁極を持ち、上記磁極の磁界が及ぶ範囲内の位置に現像スリーブと対向して設けられ、現像スリーブとの間に磁性粒子層の充満した領域を形成する遮蔽部材を有することを特徴としている。
【0005】
また、特許文献2では、内部に磁界発生手段を有し、トナーとキャリアとを含む二成分現像剤を担持搬送する現像剤担持体と、この現像剤担持体上の現像剤量を規制する第1の規制部材と、第1の規制部材よりも上流側に設けられ且つトナー濃度の上昇に伴う現像剤層厚の増加分を通過させる第2の規制部材と、第1の規制部材と第2の規制部材との間に設けられる現像剤収容部と、この現像剤収容部に隣接し、現像剤担持体にトナーを供給するトナー収容部とを備え、現像剤担持体上のトナー濃度の変化により、該現像剤とトナーとの接触状態を変化させ、現像剤担持体上の現像剤のトナーの取り込み状態を変化させ、トナー供給を常時一定に自己制御する技術が開示されている。
【0006】
更に、特許文献3では、内部に磁界発生手段を有し、トナーとキャリアとを含む二成分現像剤を担持して搬送する現像剤担持体と、該現像剤担持体上の現像剤量を規制する規制部材と、該規制部材で掻き取られた該現像剤を収容する現像剤収容部と、該現像剤収容部に隣接し、該現像剤担持体上の該現像剤に接触して取り込まれるようにトナーを収容するトナー収容部とを備え、更に、該現像剤収容部に、該現像剤担持体に接触又は近接して該現像剤担持体と同一回転方向に回転する回転部材を備え、該回転部材を該現像剤収容部内の該現像剤担持体の表面移動方向で最も上流側の位置に配設し、上流側のトナー収容部からのトナー供給を安定化させる技術が開示されている。
【0007】
更にまた、特許文献4では、現像剤担持体と、この現像剤担持体上の現像剤量を規制する第1の規制部材と、この第1の規制部材の上流側に設けられて現像剤担持体上に現像剤量を規制する第2の規制部材と、第1及び第2の規制部材間に設けられて第1の規制部材で掻き落とされた現像剤を収納する現像剤収納部と、この現像剤収納部に隣接し、前記現像剤担持体に補給するトナーを収納するトナー収納部と、このトナー収納部と前記現像剤収納部とを連絡して、前記トナー収納部内のトナーを取り込んでトナー濃度を適性化する現像剤循環部を形成するトナー補給路と、そのトナー補給路に設けて前記現像剤循環部を攪拌する攪拌部材とを備え、トナー濃度による現像剤の嵩変動を利用し、トナー濃度の適性化を図る技術が開示されている。
また、特許文献5では、現像剤担持体と、この現像剤担持体上の現像剤量を規制する規制部材と、該規制部材で阻止された現像剤が滞留する現像剤滞留部と、この現像剤滞留部と連通する空間であるトナー補給口と、このトナー補給口を介して現像剤滞留部に隣接するトナー収容部とを備え、前記トナー補給口内にトナー攪拌部材を設け、現像剤中に安定的にトナーを供給する技術が開示されている。
【0008】
【特許文献1】
特公平5−67233号公報(発明の概要,第1図)
【特許文献2】
特開平9−197833号公報(課題を解決するための手段,第1図)
【特許文献3】
特開2001−117370号公報(課題を解決するための手段,第2図)
【特許文献4】
特開2000−66497号公報(課題を解決するための手段,第1図)
【特許文献5】
特開2000−275939号公報(課題を解決するための手段,第1図)
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献1〜3にあっては、トナーの取り込み方式は現像剤担持体(又は現像スリーブ)上の現像剤層にトナーを接触させてトナーを供給するものであるため、以下のような技術的課題がある。
例えば特許文献1にあっては、確かに、トナー濃度の調整を容易に行うことは可能かも知れない。
ところが、現像スリーブ上の現像剤層が厚いと、供給されたトナーが現像剤に均一に拡散し分散するまでに時間がかかり、トナー消費量の急激な変化に対して安定的なトナー供給攪拌ができず、地肌汚れや濃度維持が出来なくなる虞れがある。
【0010】
また、特許文献2にあっても、トナー濃度の均一化を図るため、現像剤の循環によりトナーが拡散されるが、全体が均一になるまでの時間がある程度必要とされるために、急激なトナー消費量の変化(画像濃度変化)に対してトナー取り込みと停止動作との切り替わりの応答性が遅い場合がある。応答性が遅いと、トナー消費側でトナー消費量が急激に増加した場合にはトナー濃度が低下して、高い画像面積の濃度を確保できず、画像濃度が薄くなる虞れがある。また、トナー消費量が急激に減少した場合にはトナー濃度が上昇して、地肌汚れ、濃度過多になる虞れがある。
【0011】
更に、特許文献3にあっては、確かに、トナーの取り込みの応答性についてはある程度改善されているが、トナーの均一分散が不十分になる虞れがある。
つまり、層規制された現像剤は現像剤担持体により現像部に運ばれ再び現像装置内に搬送され、トナー供給部でトナーに接触しトナーを取り込み、現像剤収容部に戻るが、層規制された現像剤層は磁力により強く現像剤担持体に吸着しているため、現像剤収容部の現像剤との入れ替わりが不十分となる。このため、取り込まれたトナーとキャリアとの攪拌による摩擦帯電が充分でなく、ハーフトーンなどの画像を形成する場合には、もやもやした濃度ムラが発生し易くなってしまう。
いずれにせよ、トナー濃度が低下してトナーを取り込む際には、現像剤担持体上の現像剤層に直接トナーが供給され、供給されたトナーが充分に攪拌されずに現像部に再度搬送される蓋然性が高く、濃度ムラがより発生し易いという虞れがある。
【0012】
また、特許文献4にあっては、現像剤担持体とトナー収納部との間にトナー濃度を適正化する現像剤循環部として形成されるトナー補給路を設け、このトナー補給路内に攪拌部材を配設しているため、以下のように作動する。
すなわち、例えば現像剤中のトナー濃度が適正範囲内であれば、トナー補給路内に現像剤滞留部を形成し、現像剤とトナーとが接しているところで、トナーの取り込みを阻止する。
一方、トナーが消費されて現像剤中のトナー濃度が適正範囲外になると、現像剤の嵩が減少して現像剤滞留部を減少し、その分、トナーを現像剤循環部に取り込む。そして、次第に現像剤の嵩を増大し、再び現像剤滞留部を形成してトナーの取り込みを中断する。
このとき、攪拌部材は、現像剤循環部を一様に活発な循環状態に保ち、また、現像剤滞留部にブリッジが形成されるのを阻止し、更に現像剤が局部的に消費されるのを防ぐ。
【0013】
この特許文献4においては、現像剤担持体に均一にトナーを取り込む工夫があるが、トナーが消費されて再び第1の規制部材と第2の規制部材との間に形成される現像剤収容部の現像剤中のトナー濃度が適正範囲外となると、該現像剤の嵩が減少してトナー補給路の入口の現像剤滞留部を減少させ、トナーを第2の規制部材の手前に空間を設けて形成する現像剤循環部に取り込む。そして、次第に現像剤の嵩が増大すると、再び現像剤滞留部を形成してトナーの取り込みを中断する。
このように、現像剤収容部と現像剤循環部の現像剤は第2の規制部材により実質上隔てられており、急激なトナー消費が起きた場合に、トナーの取り込み応答性が悪くなるという虞れがある。
【0014】
また、特許文献5においては、現像剤滞留部とトナー収容部とを連結するトナー補給口でトナーを攪拌するため、現像剤滞留部に面したトナーが供給し易くなってはいるが、現像剤滞留部中のトナー濃度変化に対してトナーが迅速に取り込まれる事はなく、急激なトナー消費に対しては、トナーの取り込み応答性が不充分になり易いという技術的課題が見られる。
【0015】
このような不具合を改善するために、本件出願人は、先に、現像剤担持体に隣接し且つ規制部材の上流側にて現像剤を収容する現像剤収容部と、この現像剤収容部を介して現像剤担持体と連通して設けられ且つトナーを供給可能に収容するトナー収容部と、前記現像剤収容部内に設けられて現像剤担持体に接触又は近接して回転し且つ現像剤収容部内の現像剤に対し回転力を与えた状態でトナー収容部からのトナーを現像剤収容部に取り込む回転部材とを備え、回転部材による現像剤搬送力によりトナーを回転部材の搬送方向に沿って取り込むものを提案した(例えば特願2002−079234号参照)。
【0016】
ところが、この提案において、更に回転部材近傍の現像剤搬送力について検討したところ、回転部材近傍の現像剤搬送力は回転部材に略対向する現像剤担持体内部の磁極配置に大きく依存することが判明した。
具体的には、回転部材に略対向する現像剤担持内部の磁極配置によっては、現像剤搬送力が不十分になる懸念があり、例えば現像剤搬送力が不十分であると、トナー消費量の急激な変化に対して供給されたトナーが現像剤に均一に拡散し分散するまでに時間がかかり、安定的なトナー供給攪拌ができず、地肌汚れや濃度維持が出来なくなる虞れがある。
【0017】
本発明は、以上の技術的課題を解決するためになされたものであって、現像剤中のトナー濃度及び帯電の自律的制御に関する応答性を改善し、しかも、濃度ムラのない均一な現像性が得られる現像装置及びこれを用いた画像形成装置を提供するものである。
【0018】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明は、図1に示すように、内部に磁界発生手段10を具備し且つトナーTと磁性キャリアC(図2,図3参照)とが含まれる二成分現像剤Gを搬送担持する現像剤担持体1と、この現像剤担持体1に対向して設けられ且つ現像剤担持体1の現像域に搬送される現像剤量を規制する一つの規制部材2と、前記現像剤担持体1に隣接し且つ前記規制部材2の上流側にて現像剤Gを収容する現像剤収容部3と、この現像剤収容部3を介して前記現像剤担持体1と連通して設けられ且つトナーTを供給可能に収容するトナー収容部4と、前記現像剤収容部3内に設けられて前記現像剤担持体1に接触又は近接し且つ前記現像剤担持体1との対向位置にて当該現像剤担持体1と同一方向に回転し、現像剤収容部3内の現像剤Gが磁気的に吸着されて所定回転方向に流動させられる回転力を与えると共に前記回転力にて当該現像剤収容部3内で流動する現像剤Gに対し前記トナー収容部4からのトナーTを取り込む一つの回転部材5とを備え、前記磁界発生手段10の磁極11(例えば11a〜11d)のうち、回転部材5に最近接する磁極11(例えば11c)による磁力パターンが、前記現像剤収容部3に面した部位にて現像剤担持体1と回転部材5との対向位置Qに対して現像剤担持体1上の現像剤搬送方向下流側に偏位配置されることを特徴とするトナー濃度自律制御式の現像装置である。
【0019】
このような技術的手段において、現像剤担持体1は、内部に磁界発生手段10を具備し、二成分現像剤Gを担持搬送するものであれば適宜選定して差し支えなく、代表的には、回転可能な非磁性スリーブと、このスリーブ内に固定的に配設される磁石部材とを具備した態様が多く用いられる。
また、規制部材2は、現像剤担持体1上の現像剤量を規制するものであれば、ブレード、ロール等適宜選定して差し支えなく、そのレイアウトについても任意に選定することができる。
更に、トナー収容部4には、通常はトナーTのみが収容されるが、トナーTを供給可能という要件を満たすのであれば、例えば現像剤収容部3に収容されるトナー濃度よりも高いトナー濃度の現像剤Gを収容した態様も含む。
【0020】
また、現像剤収容部3とトナー収容部4とは連通していればどのような位置関係にあってもよい。
但し、トナー収容部4は「トナーを供給可能」であることを要件としており、内部にトナー供給部材を設ける態様に限らず、例えばトナー収容部4を現像剤収容部3より上方に配置し、自重によりトナーTを下方へ移動させる態様をも含む。
この場合、そもそもトナーTとキャリアは比重が異なるので、トナーTは重力に対して上方に浮いてしまう。このため、特に非磁性の場合には、現像剤GにトナーTを接触させ取り込ませるにはトナー収容部4から適度な押し圧を必要とする。
尚、押し圧が足らない場合には、重力でトナーTは現像装置内壁に自重で溜まり、現像剤Gとの接触は不安定である。一方、押し圧が強すぎると、ブロッキングと呼ばれるトナーTの固まりが生じ、トナー供給阻害、現像剤G中への分散不良による画質異常が発生する。
【0021】
更にまた、トナー収容部4は「現像剤収容部3のうち規制部材2と回転部材5との間の領域を介して前記現像剤担持体1と連通して設けられる」ということを要するが、これは、トナー収容部4が現像剤担持体1と隣接しておらず、両者間に現像剤収容部3が介在していることを意味する。
これにより、トナー収容部4のトナーTが直接現像剤担持体1上のごく近傍の現像剤Gに接触せず、あくまで、現像剤収容部3内の現像剤Gを介して現像剤担持体1側に供給される。
この場合において、現像剤収容部3内には回転部材5が配設されているため、トナー収容部4のトナーTは回転部材5近傍の現像剤Gと接触し、回転部材5による現像剤搬送力でもってトナーTが回転部材5の搬送方向に沿って取り込まれる。
【0022】
また、回転部材5としては、近傍の現像剤Gを回転方向に搬送するものであれば、ロール、ブラシ、パドル等適宜選定してよい。
但し、例えば画像欠陥であるバンディング防止という観点からすれば、回転部材5はロール状であることが好ましい。
この回転部材5の働きは、回転部材5の近傍の現像剤Gを回転方向に搬送することであるが、該現像剤Gはトナー濃度に応じて流動挙動が変化し、この流動挙動の変化を利用して、該現像剤Gと接触するトナーTを取り込むものである。
【0023】
更に、回転部材5の好ましい態様としては、回転部材5が磁性を有するものである態様が挙げられ、代表的には磁性ロール(軟磁性部材を使用するものが好ましい)であるが、磁性ブラシ、磁性パドルをも含まれる。
このような磁性回転部材5を使用すると、現像剤担持体1内の磁界発生手段10により磁性回転部材5が磁化され、磁性回転部材5の回転に伴って現像剤Gのキャリアチェーンによる回転をより促進させることができる。
この結果、現像剤Gの回転搬送挙動をより活発にすることができる。
【0024】
また、回転部材5の好ましい他の態様としては、回転可能な非磁性スリーブと、このスリーブ内に固定的に配設される磁石部材とを具備した磁石ロールであるものが挙げられる。
本態様においては、回転部材5の磁化のため、現像剤担持体1の磁界発生手段10からの磁界、及び、回転部材5からの磁界の相互作用により、回転部材5の回転に伴って現像剤Gのキャリアチェーンによる回転をより促進させることができる。
【0025】
また、トナー収容部4の構造については適宜選定して差し支えないが、トナー収容部4が現像剤収容部3と水平方向に並設される態様において、トナー収容部4の好ましい態様としては、トナー収容部4から現像剤収容部3に向けてトナーTを供給するために、収容トナーTを送り出すための要素が通常必要であり、例えば、トナー収容部4には現像剤収容部3に向けてトナーTが押圧せしめられる押圧搬送部材を配設することが好ましい。
【0026】
更に、回転部材5の回転方向については、現像剤収容部3への現像剤Gの溜まり状態を確保するという観点からすれば、回転部材5の表面移動方向は、現像剤担持体1の対向部にて現像剤担持体1の表面移動方向と同一方向であることが好ましく、本発明ではこの方式が採用されている。
また、現像剤収容部3の好ましい態様としては、回転部材5にて搬送される現像剤Gの搬送量が規制せしめられる補助規制部材6を具備させることが好ましい。
この補助規制部材6は、現像剤収容部3に現像剤溜まりを形成し易くする、現像剤担持体1と回転部材5との間の現像剤ジャミングを防止する、未帯電トナーTが直ちに現像剤担持体1に搬送される事態を回避する、という各種働きをする。
更に、補助規制部材6の好ましいレイアウトとしては、回転部材5と補助規制部材6との間のギャップは、現像剤担持体1と回転部材5との間のギャップよりも小さく設定されていることが好ましい。
このように、ギャップの大小関係は、現像剤収容部3での現像剤溜まりをより確実に形成する上で好ましい。
【0027】
また、回転部材5がロール状部材である際の好ましい態様としては、ロール状部材の表面を粗面化したものであることが好ましい。
ここでいう「粗面化」は、サンドブラスト等各種の手法を採用したもので差し支えなく、粗面化することで、表面部での現像剤Gのすべりを抑え、現像剤Gの搬送性を確保することができる。
更に、現像剤担持体1へのトナーTの供給性を高めるという観点、また、回転部材5のトナー固着からすれば、回転部材5には現像剤担持体1側へトナーTが転移せしめられる方向のバイアスを印加したことが好ましい。
【0028】
更にまた、現像剤収容部3における現像剤Gの挙動としては、回転部材5による現像剤Gの回転搬送に加えて、規制部材2による現像剤Gの掻き取りに伴う挙動があるが、後者の現像剤G挙動に伴って、現像剤収容部3の現像剤Gがトナー収容部4のトナーTに混入しないように、現像剤収容部3の規制部材2に隣接した箇所にせき止め部材を具備させることが好ましい。
特に、例えば規制部材2により掻き取られる現像剤Gの挙動が激しく、現像剤GへのトナーTの取り込みが過剰になるような条件下では、現像剤収容部3の規制部材2に隣接した箇所には、回転部材5に対向するせき止め部材を具備させ、規制部材2により掻き取られた現像剤Gの挙動に基づくトナーTの取り込み過剰を抑制するようにすることが好ましい。
【0029】
また、磁界発生手段10の磁極11のうち、回転部材5に最近接する磁極11(例えば11c)による磁力パターンには、磁束密度の法線方向成分、接線方向成分のいずれをも含む。
このような対象磁極11(11c)の磁力パターンが現像剤担持体1と回転部材5との対向位置Qに対して現像剤搬送方向下流側に偏位配置されると、前記磁力パターンが回転部材5によるトナー供給の応答性をアシストするものと推測される。
ここで、対象磁極11(11c)による磁力パターンの代表的態様としては、対象磁極11(11c)による磁力パターンの磁束密度の法線方向成分がピークである位置が現像剤担持体1と回転部材5との対向位置Qよりも下流側に位置する態様や、あるいは、対象磁極11(11c)による磁力パターンの磁束密度の接線方向成分が0である位置が現像剤担持体1と回転部材5との対向位置Qよりも下流側に位置する態様が挙げられる。
【0030】
更に、本件は、上述した現像装置に限られるものではなく、画像形成装置をも対象とする。
この場合、本発明は、像担持体7と、この像担持体7上の静電潜像Zを可視像化する現像装置8とを備えた画像形成装置において、前記現像装置8として、上述した現像装置8を使用するようにすればよい。
【0031】
次に、本発明に係る現像装置の動作原理を図2〜図4に基づいて説明する。
今、図2(a)に示すように、回転部材5(例えば磁性ロール又は磁石ロール)近傍の現像剤溜まりのトナー濃度TCが高い場合、透磁率が低下し、キャリアチェーンCCが短くなる。
このとき、回転部材5近傍の現像剤Gは回転部材5による回転力にて搬送/攪拌されるが、搬送/攪拌される現像剤Gの層厚が小さくなる。
すなわち、キャリアチェーンCCにおいては、図3に示すように、キャリアC間にあるトナーTがコロの役目をし、剪断力が伝わり難いため、回転部材5近傍の現像剤層(図3中mで示す内側に位置する現像剤層)は流動するが、この流動層G1の更に外側の現像剤層は磁力の影響を受けづらく搬送されない。これにより、トナー収容部4近傍の現像剤Gが停滞して不動層G2となり、現像剤GとトナーTが接触していてもトナーTの取り込みが発生しなくなる。
また、トナー濃度TCが高い場合、現像剤Gの嵩密度の上昇により現像剤Gの体積が上昇し、現像剤溜まり近傍空間を現像剤Gが埋め、トナーTの供給を阻害する効果も手伝っている。
【0032】
一方、回転部材5近傍の現像剤溜まりのトナー濃度TCが低い場合には、図2(b)に示すように、現像剤Gの透磁率が上昇し、キャリアチェーンCCが長くなる。
このとき、回転部材5近傍の現像剤Gは回転部材5による回転力にて搬送/攪拌されるが、搬送/攪拌される現像剤Gの層厚が前記場合に比べ大きくなる。
すなわち、キャリアチェーンCCにおいては、図4に示すように、キャリアC間にあるトナーTが少ないため、コロとしての役目が弱く、キャリアC間に剪断力が伝わり易い。このため、回転部材5近傍のみならず、図4中mで示すように、回転部材5からある程度離間した部位まで現像剤層は流動する。
ここで、現像剤Gのトナー濃度TCに応じ流動層G1が現像剤GとトナーT界面まで、及び、トナー収容部4近傍の現像剤Gは回転部材5の回転方向に流動し、現像剤Gと接触するトナーTが現像剤Gに取り込まれる。尚、流動層G1の外側の現像剤層は不動層G2である。
また、現像剤Gの嵩密度の低下により現像剤Gの体積が減少し、現像剤溜まり近傍空間が空き、空いた空間にトナーTが供給され埋まり、トナーTは取り込み易くなる効果も手伝っている。
以上のメカニズムで現像剤Gのトナー濃度TCが自律的に制御される。
【0033】
次に、磁界発生手段10の磁極11(例えば11a〜11d)のうち、回転部材5に最近接する磁極11(例えば11c)による磁力パターンが、現像剤担持体1と回転部材5との対向位置Qに対して現像剤担持体1上の現像剤搬送方向下流側に偏位配置されている態様によるトナー取込み応答性が向上する原理について説明する。
今、比較の態様として、磁界発生手段10の磁極11(11a,11b,11c’,11d)のうち、対象磁極11(例えば11c’)による磁力パターンが前記対向位置Qに対して現像剤搬送方向上流側に偏位配置される場合を想定すると、図5(b)に示すように、回転部材5の回転により回転部材5近傍の現像剤Gが搬送され、現像剤担持体1と回転部材5との対向位置Qを通過する際、前記対象磁極11(11c’)の磁場(太実線:磁束密度の法線方向成分,太点線:磁束密度の接線方向成分)により、通過現像剤Gは磁極11(11c’)に引き付けられる力を受ける。
このため、回転部材5の搬送力を打ち消しあうような力が働き、結果として現像剤搬送量が著しく低下してしまう。また、この効果はトナー濃度TCが低い場合に、現像剤Gの透磁率が上昇するためにより顕著に現れる。
これにより、特にトナー濃度TCが低いとき、現像剤搬送力よってトナーTを回転部材5の搬送方向に沿って取り込むことが阻害される。
【0034】
一方、本発明の態様にあっては、磁界発生手段10の磁極11(11a〜11d)のうち、対象磁極11(例えば11c)による磁力パターンが前記対向位置Qに対して現像剤搬送方向下流側に偏位配置されるため、例えば図5(a)に示すように、回転部材5の回転により回転部材5近傍の現像剤Gが搬送され、現像剤担持体1と回転部材5との対向位置Qを通過する際、前記対象磁極11(11c)の磁場により、通過現像剤Gは対象磁極11(11c)に引き付けられ、現像剤Gの搬送方向に向かう力を受ける。
このため、回転部材5の搬送力との合力で、前記対向位置Qでの現像剤Gの通過が促進され、結果として現像剤搬送量が向上する。また、この効果はトナー濃度TCが低い場合に、現像剤Gの透磁率が上昇するためにより顕著に現れる。
これにより、特にトナー濃度TCが低いとき、現像剤搬送力によってトナーTを回転部材5の搬送方向に沿って取り込む応答性が向上する。
【0035】
尚、例えば図5(b)において、対象磁極11(11c’)による磁力分布が前記対向位置Qを中心に略均等配分されている態様にあっては、この対象磁極11(11c’)による磁場により、対向位置Qを通過する通過現像剤Gは対象磁極11(11c’)に引き付けられるが、現像剤Gの通過を促進する方向には寄与しないものである。
【0036】
また、対象磁極11(例えば11c)による磁力パターンを規定する上で、磁束密度の法線方向成分若しくは接線方向成分に着目することが好ましい理由を以下に述べる。
すなわち、現像剤担持体1と回転部材5との対向部近傍では、図1及び図5(a)に示すように、現像剤担持体1内の磁界発生手段10の磁極11(例えば11c)が略対向して配置されている。
ここで、現像剤担持体1の代表的態様として、周囲に複数の磁極11が配列されて固定設置される磁石ロールと、この磁石ロールの周囲に回転する非磁性スリーブとを備えたものを例に挙げると、現像剤担持体1上に磁気的に吸着している現像剤Gが受ける力には、磁気吸引力(磁力)、現像剤担持体1(具体的にはスリーブ)の搬送に伴う摩擦力(現像剤担持体1表面直上にある現像剤Gの場合)、重力がある。
また、現像剤担持体1直上から現像剤粒子を介して磁気的に吸着している現像剤Gでは、現像剤担持体1(具体的にはスリーブ)からの摩擦力による搬送力ではなく、現像剤担持体1直上の現像剤粒子との摩擦力による搬送力を受ける。
尚、磁気吸引力は、現像剤粒子の磁気モーメントをmで、磁束密度をBで表わすと、磁気吸引力F=(m・∇)B(但し、m,Bはベクトル)で表わせる。
【0037】
図7(a)は現像剤担持体1(具体的にはスリーブ)上の磁束密度分布で、法線方向成分Bnと接線方向成分Btとを表わしている。尚、横軸xは現像剤担持体1(具体的にはスリーブ)表面の周方向の距離である。
このとき磁気吸引力(磁力)は、図6(a)に示すように、(1)式、(2)式で表される。
ここで、n,tはそれぞれx方向、y方向、即ち、スリーブ表面の接線方向と法線方向の磁束密度成分を表わす。
また、粒子の磁気モーメントは現像剤粒子が軟磁性体とみなせるので磁束密度に比例すると仮定してもよく、図6(a)に示す(1)式、(2)式は、図6(b)に示すように、(3)式、(4)式で表される。
【0038】
従って、接線方向の磁気吸引力Ftは、例えば図6(b)(3)式に示すように、二つの項で決まる。
第1項は、図7(b)に示すように、磁束密度の接線方向成分曲線の傾きに比例し、磁束密度の接線方向成分が0となるポイントから遠ざかる方向に力が作用する。
第2項は、図7(c)に示すように、磁束密度の接線方向成分における法線方向の変化率に比例し、磁束密度の接線方向成分が0となるポイントに向かって力が作用する。
通常の使用範囲では、第2項の寄与が大きく、現像剤は磁束密度の接線方向成分が0となるポイントに向かって集まる傾向を示す。
【0039】
一方、法線方向の磁気吸引力Fnも同様に二つの項で決まる(図6(b)(4)式参照)。
第1項は磁束密度の法線方向成分曲線の傾きに比例し、磁束密度の法線方向成分がピーク値となるポイントから遠ざかるほど大きな力がスリーブに吸着する向きに作用する。
第2項は、磁束密度の法線方向成分における法線方向の変化率に比例し、磁束密度の法線方向成分がピーク値となるポイントでスリーブに向かって最大の力が作用する。
通常の使用範囲では、第2項の寄与が大きく、現像剤Gは磁束密度の法線方向成分がピーク値となるポイントでスリーブに吸着する向きに最大の力が作用する。
【0040】
現像剤粒子とスリーブ表面との摩擦力の影響により、法線方向の磁気吸引力Fnはスリーブ回転に伴う現像剤Gの搬送力に相関付けられる。
以上より、接線方向の磁気吸引力Ftの方向を議論するには、磁束密度の接線方向成分の分布が支配的であり、接線方向の磁気吸引力Ftの制御には磁束密度の接線方向成分を規定することが重要であることがわかる。
一方、搬送力という観点からは、磁束密度の法線方向成分を規定することが重要であることがわかる。
【0041】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に示す実施の形態に基づいて本発明を詳細に説明する。
◎実施の形態1
図8は本発明が適用される画像形成装置の実施の形態1を示す説明図である。
同図において、画像形成装置は、例えば電子写真方式を採用したものであって、感光体ドラム20と、この感光体ドラム20上に形成された静電潜像を可視像化する現像装置30とを備えている。
【0042】
本実施の形態において、現像装置30は、図8及び図9に示すように、感光体ドラム20に向かって開口する現像ハウジング31を有し、この現像ハウジング31の開口に面して現像ロール32を配設し、現像ハウジング31の開口上縁には現像ロール32上の二成分現像剤Gの層厚が規制せしめられる規制部材33を設け、前記現像ハウジング31のうち、現像ロール32に隣接した部位には現像剤Gが収容される現像剤収容部34と、この現像剤収容部34を介して前記現像ロール32に連通し且つトナーTが収容されるトナー収容部35とを形成したものである。
尚、本実施の形態では、現像剤GのトナーTは例えば磁性トナーを用いるが、非磁性トナーを用いても差し支えない。
【0043】
本実施の形態において、現像ロール32は、図10に示すように、回転可能な非磁性スリーブ321と、このスリーブ321の内部に固定的に配設された磁極ロール322とを備えている。
そして、磁極ロール322にはロール本体の周囲に所定角度間隔で複数の磁極(本例では4極:S1(現像極),S2(搬送極),N1(トリミング極),N2(搬送極))が配設されており、トナーT及びキャリア(磁性粉)が含まれる二成分現像剤Gが現像ロール32の外周に磁気的に付着するようになっている。尚、磁極構成は任意であり、現像剤収容部34に対向する部位に反発磁極を設け、現像ロール32上の現像剤層を一旦剥離するようにしてもよい。
そして更に、スリーブ321には所定の現像バイアスVBを印加するためのバイアス電源323が接続されている。
【0044】
更に、規制部材33は、例えばSUS304製の板材からなり、現像ロール32との間に現像剤Gの層厚規制用ギャップg0(例えば300〜600μm)だけ離間配置されている。
そして、この規制部材33のレイアウトについては適宜選定して差し支えないが、本実施の形態では、規制部材33はトリミング極(本例ではN1)より僅かに上流側に配置されている。
【0045】
また、現像剤収容部34は現像剤Gが収容されるスペースを有し、現像剤収容部34内のうち現像ロール32に近接(又は接触)した部位に磁性ロール40が回転自在に配設されている。
そして、本実施の形態では、現像剤収容部34の底部形状は現像ロール32及び磁性ロール40に沿った湾曲形状を有しており、現像ロール32、磁性ロール40との間に所定間隔の現像剤搬送路を確保している。
特に、本実施の形態では、磁性ロール40は軟磁性体(例えばSUM,SUS430等)を用いたロールからなり、その表面粗さを例えばRz10〜30μm(本例ではRz20μm)程度に粗面化したものになっている。
そして、この磁性ロール40は、現像ロール32の現像極S1の略反対側に位置する搬送極S2に略対向した部位に所定のギャップg1(例えば0.8〜1.2mm)だけ離間して配設されており、この磁性ロール40の回転移動方向は、現像ロール32(正確にはスリーブ321)の対向部にて現像ロール32の回転移動方向と同一方向に設定されている。
【0046】
特に、本実施の形態では、磁性ロール40に最近接する磁極である搬送極S2による磁力パターンは、現像ロール32と磁性ロール40との対向位置Qに対し現像ロール32上の現像剤搬送方向下流側に偏位配置されている。
具体的には、搬送極S2による磁力パターンは、その磁束密度の法線方向成分のピーク値が前記対向位置Qよりも下流側に位置する態様、あるいは、その磁束密度の接線方向成分が0になる位置が前記対向位置よりも下流側に位置する態様の少なくともいずれかを満たすものであればよい。
【0047】
更に、本実施の形態において、現像剤収容部34の底部のうち、磁性ロール40の近傍で現像ロール32の反対側には、例えばSUS304製の板材からなる補助規制部材50が取り付けられており、磁性ロール40と補助規制部材50との間のギャップg2(例えば0.4〜0.8mm)は前記ギャップg1よりも狭く設定されている。
更にまた、磁性ロール40には必要に応じて所定のバイアスを印加するためのバイアス電源41が接続される。ここでいうバイアス電源41とはトナーTを現像ロール32側に転移させるような電界が形成されるようなバイアスを意味する。
【0048】
更に、トナー収容部35には収容トナーTが攪拌搬送せしめられるアジテータ351(図8参照)を有しており、このアジテータ351は例えば回転体に弾性フィルムを付けたもので、トナー収容部35の底壁面に沿ってトナーTを掃き出すようにしたものである。
そして、このトナー収容部35の底部形状はアジテータ351の移動回転軌跡に沿う湾曲形状を有しており、現像剤収容部34とトナー収容部35との間の連結部には連通口36が設けられ、この連通口36の下端縁はアジテータ351の中心位置より僅かに低く設定されている。
一方、前記連通口36の上端縁付近には塞き止めブロック37が設けられており、現像剤収容部34の現像剤Gがトナー収容部35側に混入する事態が有効に防止されている。
【0049】
更に、現像ロール32、磁性ロール40及びアジテータ351の駆動系については適宜選定して差し支えないが、例えば図9に示すように、現像ロール32及びアジテータ351は、第1の駆動モータ61及び駆動伝達系(伝達ベルト、プーリ、ギアなど)62にて連動駆動されており、一方、磁性ロール40は、第2の駆動モータ63及び駆動伝達系(伝達ベルト、プーリ、ギアなど)64にて駆動されている。
【0050】
次に、本実施の形態に係る画像形成装置の作動を現像装置を中心に説明する。
今、図10において、現像ロール32上の現像剤層のトナー濃度TCが充分に高い場合を想定すると、現像ロール32の回転に伴って現像剤Gが再び現像ハウジング31に戻った場合、現像剤収容部34中の現像剤Gはトナー濃度TCが高いから、透磁率が低くなり、図2(a)及び図3に示す現像剤挙動(流動性不良)を示す。
このとき、磁性ロール40は現像ロール32内の磁極ロール322による磁界にて磁化され、その表面に現像剤Gが磁気的に吸着し、磁性ロール40の回転方向に現像剤Gが搬送される。
このため、磁性ロール40の近傍に位置する現像剤Gが流動層G1として流動するが、その外側の多くの現像剤層が不動層G2として移動せず、現像剤溜まりが形成される。
それゆえ、トナー収容部35からのトナーTは現像剤G中に取り込まれることなく、現像剤溜まりのところに滞留している。
【0051】
一方、トナーTが急激に消費される場合を想定すると、現像ロール32上の現像剤層のトナー濃度TCが低くなるため、現像ロール32の回転に伴って現像剤Gが再び現像ハウジング31に戻った場合、現像剤収容部34中の現像剤Gはトナー濃度TCが低いから、透磁率が高くなり、図2(b)及び図4に示す現像剤挙動(流動性良好)を示す。
このとき、磁性ロール40は現像ロール32内の磁極ロール322による磁界にて磁化され、その表面に現像剤Gが磁気的に吸着し、磁性ロール40の回転方向に現像剤Gが搬送される。
このため、磁性ロール40から離れた部分までの多くの現像剤層が流動層G1として流動するため、その外側に不動層G2が形成されない。
【0052】
また、磁性ロール40近傍の現像剤Gは、磁性ロール40の回転に伴い、現像ロール32と磁性ロール40との対向部に搬送されて通過する際、搬送極S2による磁力パターンは、現像ロール32と磁性ロール40との対向位置Qよりも下流側に偏位配置されるため、磁性ロール40の磁化分布も現像剤搬送方向下流側で強くなり、これにより、前記現像ロール32と磁性ロール40との対向部下流側に磁気的な吸引力が働く。
それゆえ、磁性ロール40の周囲には現像剤Gに大きな回転搬送力が作用するため、トナー収容部35からのトナーTは回転搬送挙動の現像剤G中に逐次取り込まれることになり、磁性ロール40の回転により搬送される現像剤G中のトナー濃度が直ちに上昇する。
【0053】
このようにトナーTが取り込まれた現像剤Gは磁性ロール40の回転に伴って強制的に移動せしめられるが、このような回転搬送挙動の現像剤Gの中にトナーTが順次拡散していき、キャリアチェーンの移動と共に充分に帯電され、現像ロール32側へと搬送される。
それゆえ、トナー収容部35から供給されたトナーTは直ちに現像ロール32側に搬送されるのではなく、充分に帯電されながら現像ロール32側に移動していく。
よって、現像ロール32上の現像剤層のトナー濃度は直ちに自律的に制御される。
【0054】
特に、本実施の形態では、磁性ロール40に補助規制部材50が配置されており、この補助規制部材50にて磁性ロール40上を搬送する現像剤Gは層規制される。
このため、規制部材(第1の規制部材)33で掻き落とされた現像剤Gと補助規制部材50(第2の規制部材)で掻き落とされた現像剤Gとは溜まりを形成しており、トナー収容部35の連通口36から供給されるトナーTと接触する。
このように、補助規制部材50は有効に現像剤溜まりを形成するほか、現像ロール32と磁性ロール40との間での現像剤Gのジャミングや現像剤劣化を抑える作用や、磁性ロール40近傍の現像剤Gが磁性ロール40の回転より搬送されるが、過剰なトナーTは磁性ロール40上の現像剤Gの穂立ちを規制することで掻き落とされるため、トナーTが現像ロール32に直ぐに運ばれないようにし、未帯電のトナーTによる画質ムラを防ぐ作用をする。
【0055】
◎変形形態
また、上記実施の形態では、磁性ロール40を用いているが、これに限られるものではなく、図11に示すように、例えば回転可能なスリーブ81と、このスリーブ81内に固定的に配設される磁極ロール(磁石部材)82とを備えた磁石ロール80を用いるようにしてもよい。
本態様において、磁極ロール82の磁極数や磁極配置については適宜選定しても差し支えないが、例えば2極(本例ではS,N)配置するようにすればよい。
また、磁石ロール80近傍に補助規制部材50を設けたり、スリーブ81の表面を粗面化したり、また、このスリーブ81に所定のバイアスを印加するためのバイアス電源83を必要に応じて設けるようにする等、適宜選定して差し支えない。
【0056】
本態様によれば、実施の形態1と略同様な作用を奏するが、実施の形態に比べて、磁石ロール80はもともと磁化されており、しかも、現像ロール32からの磁界による影響が重畳するため、この磁石ロール80による現像剤Gの保持搬送力が実施の形態1よりもより強化されることになり、磁石ロール80の回転に伴う現像剤Gの回転搬送挙動がより強力に現れる。
このため、現像剤G中のトナー濃度及び帯電の自律的制御はより確実に行われる。
【0057】
◎実施の形態2
図12は本発明が適用された画像形成装置の実施の形態2を示す説明図である。
同図において、画像形成装置は、実施の形態1と略同様(但し、規制部材33の形状や現像剤収容部の形状は実施の形態1と若干相違する。)な現像装置30を備えているが、この現像装置は実施の形態1と異なる塞き止めブロック38を備えている。
この塞き止めブロック38は下方に向かって突出する断面V字状に形成されている。
また、現像剤収容部34の底部は斜め方向に向かう傾斜面341を有しており、前記塞き止めブロック38の一方の斜面381と前記現像剤収容部34の傾斜面341との間に斜め方向に傾斜したトナー取込路39が形成される。
このトナー取込路39は、トナー収容部35からのトナーTが自重で現像剤収容部34へ向かう力を受けるような形状になっており、その分、トナー取込みの応答性を向上させることができる。
【0058】
【実施例】
◎実施例
本実施例は、実施の形態2に係る現像装置を具現化したものを用い、トナーの取り込み特性を測定したものである。
本実施例のテスト条件は以下のようである。
・二成分現像剤G:
キャリアの平均粒径が35μm、使用量が40g、また、トナーTとしては磁性粉15wt%含有の磁性トナー、トナーTの平均粒径は10μmを用いた。搬送現像剤量MOSは45〜55mg/cm2である。
・現像ロール32:
4極構成で、図13に示すような磁力パターンを具備している。尚、図13は図12の現像ロール32を奥側から見たときの磁力パターンである。
MSA(Magnet Set Angle)は+3°である。
周速は416rpmである。
・S2極(搬送極):
磁性ロール40の対向位置から磁性ロール40回転方向下流側に、現像ロール32中心から見て7.5°の位置に磁束密度の法線方向成分のピーク値を位置させたものであり、そのピーク磁力は64mTである。
・規制部材33:
T/G(トリミングギャップ)は0.4mm
・磁性ロール40:
材質SUSで、外径φ7mm、更に、サンドブラスト#60にてRz10〜15μmの粗面化処理を施す。そして、周速は916rpmである。
【0059】
このような現像ロール32において、スリーブ321上の磁束密度の法線方向成分、接線方向成分を測定したところ、図14に示す結果が得られた。
ここで、磁束密度の測定器としてはガウスメータが用いられるが、例えば株式会社エーデーエス製 GAUSS METER MODEL HGM-8300LWGP(本体)、FX-95A(センサ)を用いた。
測定法としては、スリーブ321表面にセンサを当接し、内部のマグネットロールを360°回転させ、スリーブ法線方向、接線方向の磁束密度を測定するようにした。
尚、センサ、現像ロール32は専用治具にて、センサ内のホール素子の2軸が現像ロール32の軸線に対して夫々直角、平行となるように固定されている。
【0060】
また、磁束密度分布は、現像ロール32表面における法線方向と接線方向の磁束密度から磁界発生手段(磁極)の磁化分布を推定し、磁化分布から有限要素法により磁束密度分布を算出した。
更に、磁気吸引力(磁力)はキャリア粒子を比透磁率12の粒径35μmの球形とし、磁気吸引力F=(m・∇)B(但し、m,Bはベクトル)を求める数式から算出した。尚、mはキャリア粒子の磁気双極子モーメント〔Am2〕、Bは磁束密度〔Wbm-2〕であり、粒子の比重は5mg/cm2とおいた。
【0061】
図14において、実線が磁力パターンのうち磁束密度の法線方向成分、点線が磁力パターンのうち磁束密度の接線方向成分を示す。
ここで、現像ロール32と磁性ロール40との対向位置Q(図中1点鎖線で示す)は本例では232°の位置であり、当該対向位置Qでは磁束密度の接線方向成分が負の値であることが理解される。
これは、磁束密度の接線方向成分が現像ロール32の回転方向を向いていることを示すものであり、現像ロール32と磁性ロール40との対向部にて現像剤Gの搬送を促進させるものと推測される。
【0062】
現に、上述したテスト条件で、実施例に係る現像装置を動作させ、トナー濃度TCの時間的変化を調べたところ、図17に示すようにトナー取込み特性が得られた。
同図においては、t=0では、現像剤収容部にはキャリアのみ、トナー収容部には40gのトナーが収容された状態で、現像ロール、磁性ロール、アジテータを所定回転数で駆動させ、所定時間間隔で現像ロール上の現像剤のサンプリングを行い、ブローオフ法にて現像剤のトナー濃度TCを測定したものである。
同図によれば、トナー取込み時の立ち上がり特性が急激であり、現像装置動作開始直後には所定のトナー濃度TCに到達していることが理解される。
このことは、トナーが急激に消費され、トナー濃度TCが低下したとしても、直ちにトナーが補給されてトナー濃度TCが所定レベルに復帰することを示すものである。
【0063】
◎比較例1
これは、S2極の配設位置以外は実施例と同様に構成されている。
ここで、S2極は、磁性ロール40の対向位置から磁性ロール40回転方向上流側に、現像ロール32中心から見て2.5°の位置に磁束密度の法線方向成分のピーク値を位置させたものであり、そのピーク磁力は64mTである。
【0064】
この比較例1についても、実施例と同様に、現像ロール32において、スリーブ321上の磁束密度の法線方向成分、接線方向成分を測定したところ、図15に示す結果が得られた。
同図において、現像ロール32と磁性ロール40との対向位置Q(図中1点鎖線で示す)は本例では232°の位置であり、当該対向位置Qでは磁束密度の接線方向成分が正の値であることが理解される。
これは、磁束密度の接線方向成分が現像ロール32の反回転方向を向いていることを示すものであり、現像ロール32と磁性ロール40との対向部にて現像剤Gの搬送を阻害する方向に働くものである。
【0065】
実際に、実施例と同様のテスト条件で、比較例1に係る現像装置を動作させ、トナー濃度TCの時間的変化を調べたところ、図18に示すようにトナー取込み特性が得られた。
これによると、比較例1は、実施例に比べて、トナーの取込み特性が遅くなることが理解される。
【0066】
◎比較例2
これは、S2極の配設位置以外は実施例と同様に構成されている。
ここで、S2極は、磁性ロール40の対向位置から磁性ロール40回転方向上流側に、現像ロール32中心から見て10°の位置に磁束密度の法線方向成分のピーク値を位置させたものであり、そのピーク磁力は64mTである。
【0067】
この比較例2についても、実施例と同様に、現像ロール32において、スリーブ321上の磁束密度の法線方向成分、接線方向成分を測定したところ、図16に示す結果が得られた。
同図において、現像ロール32と磁性ロール40との対向位置Q(図中1点鎖線で示す)は本例では232°の位置であり、当該対向位置Qでは磁束密度の接線方向成分が正の値(比較例1より大きい値)であることが理解される。
これは、磁束密度の接線方向成分が現像ロール32の反回転方向を向いていることを示すものであり、現像ロール32と磁性ロール40との対向部にて現像剤Gの搬送を阻害する方向に働くものである。
【0068】
実際に、実施例と同様のテスト条件で、比較例2に係る現像装置を動作させ、トナー濃度TCの時間的変化を調べたところ、図19に示すようにトナー取込み特性が得られた。
これによると、比較例2は、実施例は勿論、比較例1に比べて、トナーの取込み特性が更に悪くなることが理解される。
【0069】
以上のように、実施例と比較例1,2を比較すれば、実施例のトナーの取込みスピードは、比較例1,2に比べ所定のトナー濃度TCに到達する立ち上がりの傾きが約5倍程度に達していることが理解される。
このことは、トナーが急激に消費され、トナー濃度TCが低下したとしても、直ちにトナーが補給されてトナー濃度TCが所定レベルに復帰することを示すものであり、実施の形態2の性能を裏付けるものである。
【0070】
【発明の効果】
以上説明してきたように、本発明によれば、現像剤担持体に隣接し且つ一つの規制部材の上流側に現像剤収容部を設けると共に、この現像剤収容部を介して現像剤担持体に連通するトナー収容部を設け、この現像剤収容部内に現像剤担持体に接触又は近接して回転し且つ前記現像剤担持体との対向位置にて当該現像剤担持体と同一方向に回転する一つの回転部材を設け、この回転部材によって、現像剤収容部内の現像剤が磁気的に吸着されて所定回転方向に流動させられる回転力を与えると共に前記回転力にて当該現像剤収容部内で流動する現像剤に対し前記トナー収容部からのトナーを取り込むようにし、更に、磁界発生手段の磁極のうち、回転部材に最近接する磁極による磁力パターンを工夫することで、現像剤担持体と回転部材との対向位置を通過する現像剤に対し現像剤搬送方向へ向かう移動促進力を与えるようにしたので、以下のような基本的効果を奏する。
第一に、現像剤中のトナー濃度及び帯電の自律的制御を安定させることができる。
具体的には、急激なトナー消費があっても、回転部材及び回転部材に最近接する磁極の配置によるトナー供給の応答性がよいため、現像剤担持体上の現像剤層のトナー濃度を迅速且つ正確に制御することができる。
また、回転部材近傍の現像剤に対しトナーが供給され、回転部材の回転力により現像剤中にトナーが積極的に分散されるため、急激なトナー消費に対応するトナー供給があっても、回転部材による現像剤の搬送によりトナーの摩擦帯電が充分になされ、その分、画像形成に適した帯電状態が得られる。
【0071】
第二に、濃度ムラのない均一な現像性が得られる。
つまり、供給トナーが一旦回転部材による搬送中の現像剤中に供給されるので、帯電不良のトナーが現像剤担持体上の現像剤層に直接的に乗ることはない。また、現像剤収容部近傍のトナーが回転部材で崩されながら取り込まれるので、現像剤中へのトナーの拡散が良好となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係る現像装置及びこれを用いた画像形成装置の概要を示す説明図である。
【図2】 (a)はトナー濃度が高く透磁率が低い状態における現像装置の回転部材周辺における現像剤の挙動を示す説明図、(b)はトナー濃度が低く透磁率が高い状態における現像装置の回転部材周辺における現像剤の挙動を示す説明図である。
【図3】 トナー濃度が高く流動性が悪い状態における回転部材周辺の現像剤の挙動を示す拡大説明図である。
【図4】 トナー濃度が低く流動性が良い状態における回転部材周辺の現像剤の挙動を示す拡大説明図である。
【図5】(a)は本発明に係る現像装置の現像剤担持体と回転部材との対向部周辺を示す説明図、(b)は比較の態様に係る現像装置の現像剤担持体と回転部材との対向部周辺を示す説明図である。
【図6】 (a)は接線方向の磁気吸引力Ft,法線方向の磁気吸引力Fnに関する関係式を示す説明図、(b)は現像剤粒子の磁気モーメントを磁束密度に比例するとした場合の関係式を示す説明図である。
【図7】(a)は接線方向の磁気吸引力Ftと、法線方向の磁気吸引力Fnとを示すグラフ図、(b)は図6(b)の(3)式における第1項変化を示すグラフ図、(c)は図6(b)の(3)式における第2項変化を示すグラフ図である。
【図8】 実施の形態1に係る画像形成装置の全体構成を示す説明図である
【図9】 その要部拡大図である。
【図10】 本実施の形態における現像装置の駆動系を示す説明図である。
【図11】 本実施の形態に係る現像装置の変形形態を示す説明図である。
【図12】 実施の形態2に係る画像形成装置の全体構成を示す説明図である。
【図13】 実施例で用いられる現像ロールの磁極パターン例を示す説明図である。
【図14】 実施例で用いられる現像ロールの磁束密度の法線方向及び接線方向変化を示す説明図である。
【図15】 比較例1で用いられる現像ロールの磁束密度の法線方向及び接線方向変化を示す説明図である。
【図16】 比較例2で用いられる現像ロールの磁束密度の法線方向及び接線方向変化を示す説明図である。
【図17】 実施例に係る現像装置のトナー取込み特性を示す説明図である。
【図18】 比較例1に係る現像装置のトナー取込み特性を示す説明図である。
【図19】 比較例2に係る現像装置のトナー取込み特性を示す説明図である。
【符号の説明】
1…現像剤担持体,2…規制部材,3…現像剤収容部,4…トナー収容部,5…回転部材,6…補助規制部材,7…像担持体,8…現像装置,10…磁界発生手段,11(11a〜11d)…磁極,G…二成分現像剤,Q…現像剤担持体と回転部材との対向位置,Z…静電潜像
Claims (6)
- 内部に磁界発生手段を具備し且つトナーと磁性キャリアとが含まれる二成分現像剤を搬送担持する現像剤担持体と、
この現像剤担持体に対向して設けられ且つ現像剤担持体の現像域に搬送される現像剤量を規制する一つの規制部材と、
前記現像剤担持体に隣接し且つ前記規制部材の上流側にて現像剤を収容する現像剤収容部と、
この現像剤収容部を介して前記現像剤担持体と連通して設けられ且つトナーを供給可能に収容するトナー収容部と、
前記現像剤収容部内に設けられて前記現像剤担持体に接触又は近接し且つ前記現像剤担持体との対向位置にて当該現像剤担持体と同一方向に回転し、現像剤収容部内の現像剤が磁気的に吸着されて所定回転方向に流動させられる回転力を与えると共に前記回転力にて当該現像剤収容部内で流動する現像剤に対し前記トナー収容部からのトナーを取り込む一つの回転部材とを備え、
前記磁界発生手段の磁極のうち、回転部材に最近接する磁極による磁力パターンが、前記現像剤収容部に面した部位にて現像剤担持体と回転部材との対向位置に対して現像剤担持体上の現像剤搬送方向下流側に偏位配置されることを特徴とするトナー濃度自律制御式の現像装置。 - 請求項1記載の現像装置において、
前記磁界発生手段の磁極のうち、回転部材に最近接する磁極による磁力パターンは、その磁束密度の法線方向成分がピークである位置が現像剤担持体と回転部材との対向位置よりも下流側に位置するものであることを特徴とするトナー濃度自律制御式の現像装置。 - 請求項1記載の現像装置において、
前記磁界発生手段の磁極のうち、回転部材に最近接する磁極による磁力パターンは、その磁束密度の接線方向成分が0である位置が現像剤担持体と回転部材との対向位置よりも下流側に位置するものであることを特徴とするトナー濃度自律制御式の現像装置。 - 請求項1記載の現像装置において、
回転部材は磁性を有することを特徴とするトナー濃度自律制御式の現像装置。 - 請求項1記載の現像装置において、
回転部材がロール状部材で、その表面を粗面化したものであることを特徴とするトナー濃度自律制御式の現像装置。 - 像担持体と、この像担持体上の静電潜像を可視像化する現像装置とを備えた画像形成装置において、
前記現像装置として、請求項1記載のトナー濃度自律制御式の現像装置を使用したことを特徴とする画像形成装置。
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