JP3959155B2

JP3959155B2 - 現像装置

Info

Publication number: JP3959155B2
Application number: JP18308197A
Authority: JP
Inventors: 信貴竹内; 尚史庄司; 昌彦赤藤; 宏克鈴木
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1997-06-24
Filing date: 1997-06-24
Publication date: 2007-08-15
Anticipated expiration: 2017-06-24
Also published as: JPH1115266A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンター等の画像形成装置の現像装置に係り、詳しくは、キャリアとトナーよりなる二成分現像剤を用いる現像装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種の現像装置においては、現像装置内に収容されたトナーとキャリアより成る二成分現像剤を現像剤撹拌部材により撹拌することにより、現像剤のトナー濃度を所望の濃度にすると共に現像剤中のトナーを帯電させた後、該現像剤を現像剤担持体上に担持して現像をおこなうものが知られている。
【０００３】
このような現像装置では、高温高湿の環境条件のとき、現像装置内に収容された現像剤中のキャリアの凝集がおこりやすい。また、常温常湿の環境条件のときでも、現像剤撹拌部材の高速回転により現像装置内で熱を発生した場合、熱によりキャリアの凝集がおこりやすい。キャリアの凝集がおこると、キャリアの表面積が減少し、キャリアに付着できるトナーの数が減少するので、トナー濃度の部分的減少が発生する。また、凝集したキャリアに付着したトナーの帯電量は、凝集していないキャリアに付着したトナーの帯電量と異なるため、現像剤に含まれるトナーの帯電量にばらつきが生じる。
【０００４】
キャリアの凝集によりひきおこされた、トナー濃度の部分的減少は画像濃度不足、濃度むら等の異常画像の原因となる。また、帯電量のばらつきは、画像チリ、地汚れ、トナー飛散等の原因となる。
【０００５】
さらに、現像剤中のキャリアの凝集は、現像剤中のトナー濃度の部分的減少、またはトナー帯電量のばらつきをひきおこすばかりでなく、凝集した部分において、キャリア同士が摩擦し、キャリア表面のコーティング層を削り、キャリアを劣化させる要因となる。
【０００６】
一方、現像剤中のキャリア粒経にばらつきがあると、トナーの帯電量にばらつきが生じる。そこで、帯電量を均一にするためには、キャリア粒径のばらつきを狭い範囲にすることが望まれる。また、粒径の大きいキャリアが存在すると、キャリアの体積に対してキャリアの表面積が減少するので、トナーがキャリアと摩擦する確率が減少し、帯電量の著しく低いトナーが現像剤中に含まれるようになる。前述のように、帯電量のばらつきは、画像チリの原因となり、特に、帯電量の著しく低いトナーが含まれると、地汚れ、トナー飛散等の原因となる。さらに、粒径の大きいキャリアが存在すると、粒径の大きいキャリアは現像時の微細潜像再現性に乏しく、また現像バイアスの追従性が悪いという傾向があった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように、キャリアの凝集、または大粒径キャリアの存在は良好な画像を得るのを妨げる要因であった。
【０００８】
本発明は上記の問題点に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、現像剤担持体上に担持される現像剤に、凝集したキャリア、大粒径キャリア、およびこれらに付着したトナーが含まれることを防止し、良好な画像を得る現像装置を提供することである。
【０００９】
なお、現像装置内に２つの空間を設け、該空間を分離する状態でキャリア保持部材を設けるもの（特開平３−１０２３７６号公報参照）、または現像装置内にトナーを通過させるフィルターを設けるもの（特開平６―２３６１０５号公報参照）等が提案されている。しかし、これらの現像装置では、現像剤担持体に担持される現像剤に、凝集したキャリア、大粒径キャリア、およびこれらに付着したトナーが含まれることを防止することについては、何ら示唆されていない。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、トナーとキャリアより成る二成分現像剤を現像剤撹拌部材により撹拌し、該撹拌された現像剤を現像剤担持体上に担持し、現像剤担持体上に担持された現像剤より静電潜像が形成された像担持体上にトナーを供給し現像をおこなう現像装置において、現像剤担持体と現像剤撹拌部材との間に、現像剤撹拌部材により撹拌した現像剤中の大粒径のキャリア、凝集したキャリア、およびこれらのキャリアに付着したトナーの通過は規制し、現像剤撹拌部材により撹拌した現像剤中の、表面にトナーが付着した平均粒径近傍のキャリアは通過させる大きさの小穴を多数備えた現像剤規制部材を設け、該現像剤規制部材が振動するよう構成したことを特徴とするものである。
【００１１】
請求項１の現像装置においては、現像剤担持体と現像剤撹拌部材との間に設けられた現像剤規制部材により、現像剤中に含まれる凝集したキャリア、大粒径キャリア、およびこれらに付着したトナーの現像剤担持体近傍への移動を規制し、凝集したキャリア、大粒径キャリア、およびこれらに付着したトナーが現像剤担持体に担持されることを防止する。また、現像剤規制部材を振動させることにより、凝集したキャリアに振動を加え、キャリアの凝集を緩和する。また、現像剤規制部材を振動させることにより、現像剤規制部材への現像剤の堆積を防止する。
【００１２】
請求項２の発明は、請求項１の現像装置において、上記現像剤規制部材はキャリアの平均粒径に対し１．２〜１．６の大きさの穴径を有するメッシュであることを特徴とするものである。
【００１３】
請求項２の現像装置においては、現像剤担持体と現像剤撹拌部材との間に設けられたメッシュにより、凝集してメッシュの穴径より大きな塊となったキャリア、メッシュの穴径より大きい大粒径キャリア、およびこれらのキャリアに付着したトナーの通過を規制し、凝集したキャリア、大粒径キャリア、およびこれらに付着したトナーが現像剤担持体に担持されることを防止する。メッシュの穴径をキャリアの平均粒径に対し１．２〜１．６の大きさとすることで、平均粒径に対し１．２〜１．６以上大きいキャリアの通過を規制し、良質な画像を得るのに適当な、メッシュの穴径より小さいキャリアおよび該キャリアに付着したトナーを含む現像剤を現像剤担持体に供給する。また、凝集して塊となったキャリアがメッシュに接触する時の抵抗で、キャリアの凝集を緩和する。
【００１４】
請求項３の発明は、請求項１の現像装置において、上記現像剤規制部材に交流電圧を印加するよう構成したことを特徴とするものである。
【００１５】
請求項３の現像装置においては、現像剤規制部材に交流電圧を印加し、該現像剤規制部材を振動させ、凝集したキャリアに振動を加え、キャリアの凝集を緩和する。交流電圧の印加よりおこる現像規制部材の振動は、機械的にあたえられる振動に較べ、高周波の振動になる。高周波の振動は凝集したキャリアに対し、大きなエネルギーをあたえるので、キャリアの凝集を緩和しやすい。さらに、現像剤規制部材に交流電圧を印加することで、現像剤規制部材と現像剤担持体との間に振動電界が発生する。この振動電界により、現像剤が現像剤規制部材と現像剤担持体との間を振動して移動していくため、ストレスなく現像剤担持体上に付着することができる。この結果、現像剤担持体上には、軸方向に均一な磁気ブラシを形成することができる。
【００１６】
請求項４の発明は、請求項１の現像装置において、上記現像剤規制部材のすくなくとも一部が弾性部材で支持されることを特徴とするものである。
【００１７】
請求項４の現像装置においては、現像剤規制部材のすくなくとも一部が弾性部材で支持することで、現像剤規制部材に一度に大量の現像剤が搬送され、現像剤規制部材に過剰な力がかかったとき、該過剰な力の衝撃を吸収する。
【００１８】
請求項５の発明は、請求項１の現像装置において、現像剤規制部材と現像剤撹拌部材との対向部において、現像剤撹拌部材の回転する方向が鉛直方向下向きになるよう構成したことを特徴とするものである。
【００１９】
請求項５の現像装置においては、現像剤撹拌部材と現像剤規制部材とが対向する空間に、現像剤規制部材により現像剤担持体への搬送を規制された現像剤が堆積するのを防止する。現像剤規制部材により現像剤担持体への搬送を規制された凝集したキャリア、大粒径キャリア、およびこれらに付着したトナーを含む現像剤は、現像剤撹拌部材と現像剤規制部材とが対向する空間を、上方から下方に向かって移動し堆積する。この移動方向と現像剤撹拌部材の回転方向を同方向とし、現像剤撹拌部材により堆積した現像剤を再度搬送する。
【００２０】
請求項６の発明は、請求項１の現像装置において、該現像剤規制部材の下方ほど現像剤撹拌部材に接近して配置されるよう構成したことを特徴とするものである。
【００２１】
請求項６の現像装置は、現像剤規制部材により現像剤担持体への搬送を規制された現像剤が、現像剤規制部材の上方から下方に移動する間に、再度、現像剤規制部材と接触することが可能である。現像剤規制部材と再度接触することにより、キャリアの凝集を緩和する機会が増加する。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を現像装置に適用した一実施形態について説明する。
図１は本実施形態に係る現像装置の概略断面図である。この現像装置は、現像装置のケーシング１、内部に磁極を固定しその周囲に回転可能な円筒状の非磁性スリーブを有する現像剤担持体５、現像剤撹拌部材としての第一現像剤撹拌回転軸２および第二現像剤撹拌回転軸３、現像剤層厚規制部材４、仕切り板７、第二現像剤撹拌回転軸３と現像剤担持体５との間に設けられた現像剤規制部材としてのメッシュ１０とから構成されている。
【００２３】
第一現像剤撹拌回転軸２および第二現像剤撹拌回転軸３は、現像装置のケーシング１内に貯留されているトナーとキャリヤとからなる二成分現像剤８を混合撹拌する。このとき、二成分現像剤８中のトナーはキャリアとの摩擦により所定の極性に帯電する。また、第一現像剤撹拌回転軸２と第二現像剤撹拌回転軸３の間に配置された仕切板７は、図８の現像装置の概略上面図に示すように、軸方向に第一現像剤撹拌回転軸２および第二現像剤撹拌回転軸３より短く、端部に空間を有するよう配置されている。第一現像剤撹拌回転軸２および第二現像剤撹拌回転軸３の回転方向は、現像剤を互いに逆向きに搬送するように設定され、第一現像剤撹拌回転軸２および第二現像剤撹拌回転軸３で撹拌された現像剤は互いにこの空間等を経由して搬送される。さらに、第二現像剤撹拌回転軸３は二成分現像剤８を混合撹拌しながらメッシュ１０に搬送する。メッシュ１０に搬送された現像剤が、メッシュ１０を通過する工程については、後で詳細に説明する。メッシュを通過した現像剤は現像剤担持体５上に搬送される。現像剤担持体５上に搬送された現像剤は、現像剤担持体５の内部の磁極により、非磁性スリーブ表面に担持された後、現像剤層厚規制部材４により、所定の厚みに規制され、磁気ブラシを形成する。現像剤担持体５上に形成された磁気ブラシは、感光体ドラム６との対向部の現像領域へと搬送される。現像領域においては、現像バイアス電源９より印加される現像バイアスにより形成された電界により、現像剤担持体５上の磁気ブラシよりトナーが感光体ドラム６上に転移し、現像をおこなう。現像領域を通過した現像剤担持体５上の現像剤は、現像剤担持体５の回転に従いメッシュとの対向部に搬送される。現像剤担持体５上の現像剤は、現像剤担持体５とメッシュ１０との対向部下部で現像剤担持体５上から離れ、メッシュ１０の下部を通過し、第二現像剤撹拌回転軸３側に移動する。
【００２４】
ここで、メッシュ１０に搬送された現像剤が、メッシュ１を通過する工程について、図２に基づき説明する。第二現像剤撹拌回転軸３と現像剤担持体５との間に設けられた現像剤規制部材としてのメッシュ１０は、表面にトナーが付着した平均粒径近傍のキャリアを通過させる大きさの小穴を多数備えている。例えば、平均粒径が５０μのキャリアを現像剤として用いた時、メッシュの穴径は６０〜８０μとする。この時、現像剤中に含まれる表面にトナーが付着したキャリア２０のうち、メッシュの穴径より小さい粒径のキャリア、および該キャリアの表面に付着したトナーはメッシュを通過し、現像剤担持体５に供給される。一方、メッシュの穴径より大きい粒径のキャリア、および該キャリアの表面に付着したトナーはメッシュを通過せず、現像剤担持体５には供給されない。また、キャリアが凝集して大きな塊となった場合も、該大きな塊はメッシュを通過しないので、凝集したキャリアおよび該キャリアに付着したトナーは現像剤担持体５には供給されない。
【００２５】
また、キャリアが凝集し大きな塊となったものが、メッシュに接触すると、メッシュに接触した衝撃により、塊が崩れやすくなる。この結果、キャリアの凝集が緩和される。
【００２６】
さらに、メッシュ１０は振動するよう構成されている。図３に示すように、第二現像剤撹拌回転軸３に樹脂製の突起部１１を設け、現像装置のケーシング１のメッシュ１０近傍に突起部１２を設ける。第二現像剤撹拌回転軸の回転に伴い、突起部１１が突起部１２にあたりメッシュ１０を振動させる。キャリアが凝集し大きな塊となったものが、振動するメッシュ１０に接触すると、該メッシュの振動の影響を受け、塊が更に崩れやすくなる。この結果、効果的にキャリアの凝集が緩和される。
また、メッシュが振動することにより、メッシュへのキャリアの目詰まりを防止する。
【００２７】
メッシュ１０を振動させる手段としては、図３に示すもののほか、メッシュ１０を外部モーターに接続し、外部モーターにより振動をあたえるもの等、他の方法でもよい。また、図３に示す構成では、メッシュ１０がその面に対して平行に振動するが、面に対して垂直に振動してもよい。
【００２８】
このとき、メッシュを通過するキャリアと該キャリアに付着したトナーは電気的に中和された状態にであるので、静電的にメッシュに付着することはない。
【００２９】
次に、メッシュ１０に交流電圧を印加するよう構成したものについて説明する。図４に示すように、メッシュ１０に交流電圧を印加する交流電源１３を設ける。この時、現像剤担持体５に現像バイアス電源９より印加される現像バイアスは直流とする。印加された交流電圧は、メッシュ１０を振動させ、メッシュ近傍の凝集したキャリアに振動を加え、キャリアの凝集を緩和する。さらに、メッシュ１０と現像剤担持体５との間には振動電界が発生する。この振動電界により、メッシュ１０と現像剤担持体５との間を振動して移動していくため、ストレスなく現像剤担持体５上に付着することができる。この結果、現像剤担持体５上には、軸方向に均一な磁気ブラシを形成することができる。
【００３０】
また、図５に示すように、メッシュ１０の上部を、弾性部材である板ばね１４を用いて、現像装置のケーシング１に支持する。現像装置が停止状態から現像状態になる時など、メッシュ１０には一度に大量の現像剤が搬送される。メッシュ１０に一度に大量の現像剤が搬送され、過剰な力がかかると、板ばね１４に支持されたメッシュ１０は現像剤担持体５側へ移動し、過剰な力の衝撃を緩和する。
【００３１】
また、図６に示すように、メッシュ１０と第二現像剤撹拌回転軸３との対向部において、第二現像剤撹拌回転軸３の回転する方向が鉛直方向下向きになるよう構成する。メッシュ１０により通過を規制された凝集したキャリア、大粒径キャリア、およびこれらに付着したトナーを含む現像剤がメッシュ１０に沿って上方から下方に移動し、メッシュ１０と第二現像剤撹拌回転軸３とが対向する空間に堆積する。該現像剤が上方から下方へ移動するのと同方向に第二現像剤撹拌回転軸３を回転させ、該現像剤を第二現像剤撹拌回転軸３により撹拌搬送する。
【００３２】
また、図７に示すように、メッシュ１０の下方ほど第二現像剤撹拌回転軸３に接近して配置されるよう構成する。メッシュ１０により通過を規制された凝集したキャリア、大粒径キャリア、およびこれらに付着したトナーを含む現像剤が、メッシュ１０の上方から下方に傾斜に沿って移動する間に、再度、メッシュと接触することが可能である。メッシュと再度接触することにより、キャリアの凝集を緩和する機会が増加することができる。
【００３３】
【発明の効果】
請求項１乃至請求項６の発明によれば、現像剤担持体上に担持される現像剤に、凝集したキャリア、大粒径キャリア、およびこれらに付着したトナーが含まれることを防止し、良好な画像を得ることができるという優れた効果がある。
【００３４】
請求項２の発明によれば、メッシュの穴の大きさより大きいキャリア、凝集したキャリア、およびこれらに付着したトナーの通過を規制する。また、凝集して塊となったキャリアの凝集を緩和するという優れた効果がある。
【００３５】
請求項３の発明によれば、凝集して塊となったキャリアの凝集緩和を、請求項１または請求項２に較べより効果的にできるという優れた効果がある。また、現像剤担持体上の軸方向に均一な磁気ブラシを形成することができ、むらのない画像を得ることができるという優れた効果がある。
【００３６】
請求項４の発明によれば、現像剤規制部材にかかる過剰な力の衝撃を吸収し、現像剤規制部材の破損を防止できるという優れた効果がある。
【００３７】
請求項５の発明によれば、現像剤規制部材が長期間に渡り、適正な現像剤を通過させることができるという優れた効果がある。
【００３８】
請求項６の発明によれば、キャリアの凝集を緩和する機会を増やすという優れた効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態に係る現像装置の概略平面図。
【図２】実施形態に係る現像剤規制部材の説明図。
【図３】実施形態に係わる現像剤規制部材を振動させる手段の説明図。
【図４】実施形態に係る現像装置の概略平面図。
【図５】実施形態に係る現像装置の概略平面図。
【図６】実施形態に係る現像装置の概略平面図。
【図７】実施形態に係る現像装置の概略平面図。
【図８】実施形態に係る現像装置の概略上面図。
【符号の説明】
２第一現像剤撹拌回転軸
３第二現像剤撹拌回転軸
４現像剤層厚規制部材
５現像剤担持体
６感光体
８二成分現像剤
９現像バイアス印加電源
１０メッシュ
１３現像剤規制部材用バイアス印加電源
１４板ばね

Claims

トナーとキャリアより成る二成分現像剤を現像剤撹拌部材により撹拌し、該撹拌された現像剤を現像剤担持体上に担持し、現像剤担持体上に担持された現像剤より静電潜像が形成された像担持体上にトナーを供給し現像をおこなう現像装置において、
現像剤担持体と現像剤撹拌部材との間に、現像剤撹拌部材により撹拌した現像剤中の大粒径のキャリア、凝集したキャリア、およびこれらのキャリアに付着したトナーの通過は規制し、現像剤撹拌部材により撹拌した現像剤中の、表面にトナーが付着した平均粒径近傍のキャリアは通過させる大きさの小穴を多数備えた現像剤規制部材を設け、該現像剤規制部材が振動するよう構成したことを特徴とする現像装置。
請求項１の現像装置において、
上記現像剤規制部材はキャリアの平均粒径に対し１．２〜１．６の大きさの穴径を有するメッシュであることを特徴とする現像装置。
請求項１の現像装置において、
上記現像剤規制部材に交流電圧を印加するよう構成したことを特徴とする現像装置。
請求項１の現像装置において、
上記現像剤規制部材のすくなくとも一部が弾性部材で支持されるよう構成したことを特徴とする現像装置。
請求項１の現像装置において、
現像剤規制部材と現像剤撹拌部材との対向部において、現像剤撹拌部材の回転する方向が鉛直方向下向きになるよう構成したことを特徴とする現像装置。
請求項１の現像装置において、
該現像剤規制部材の下方ほど現像剤撹拌部材に接近して配置されるよう構成したことを特徴とする現像装置。