JP4359516B2 - 現像装置 - Google Patents

Description

本発明は、複写機、プリンター、又はファクシミリ装置等の画像形成装置で用いられる現像装置に関し、特に、キャリア及びトナーを有する二成分現像剤を用いる現像装置に関するものである。

一般に、画像形成装置においては、像担持体である感光体ドラム上に静電潜像が形成され、この静電潜像は現像装置によって現像されてトナー像となる。そして、感光体ドラム上のトナー像は記録用紙に転写され、記録用紙上のトナー像は定着装置によって定着される。このような現像装置において、キャリア及びトナーを有する二成分現像剤を用いて感光体ドラム上の静電潜像を現像するものがあり、現像装置は感光体ドラムと対峙する現像ローラ（現像剤担持体）を備えて、磁気ローラによって現像ローラ上にトナー層を形成し、感光体ドラム上の静電潜像を現像する。

ところで、上述のような現像装置では、感光体ドラム上の静電潜像を現像した際、現像ローラ上ではトナー消費されて無くなった部分（領域）とトナーが消費されずに残った部分とが発生して、次回現像の際に現像に差が生じてしまうことになる。つまり、連続的に現像を行うと前段階の現像履歴現象が発生してしまう（言い換えると、画像乱れなどが生じてしまう）。

このような不具合を防止するため、現像ローラの表面に形成されるトナー層を磁気ローラ側に剥離されるように電界を形成して、現像履歴現象を防止するようにしたものがある（特許文献１参照）。

さらに、前段階の現像の履歴現象を防止するため、磁気ローラを、現像剤層を搬送する非磁性回転スリーブと、回転スリーブ内に配置された磁極とで構成して、現像ローラと磁気ローラとの対向位置において、磁気ローラ内部の磁極は、磁極中央部における磁極の落ち込み量をその両側のピーク値が反発磁極とならないように設定したものがある。（特許文献２）。

特開平６−１３０７９７号公報（第４頁〜第６頁、第４図〜第６図） 特開平６−１３０８１９号公報（第４頁〜第６頁、第４図）

上述のように、特許文献１に記載された現像装置では、電界によって現像ローラ表面上のトナー層を磁気ローラ側に剥離してトナーの入れ替えを行うようにしているものの、トナー入れ替えを行うとその際にはプリント動作を一旦停止しなければならず、連続的にプリント動作を行う際、プリント動作に時間が掛かってしまうという課題がある。

一方、特許文献２に記載された現像装置では、現像履歴現象を防止するため、磁気ローラ内部の磁極は、磁極中央部における磁極の落ち込み量をその両側のピーク値が反発磁極とならないように設定して、現像ローラ上のトナー層厚を一定に保とうとしているものの、トナー層厚が一定であっても、トナー帯電量が異なると、現像性に差異が生じてしまい、結果的に現像履歴現象を防止することが難しいという課題がある。

従って、本発明はかかる従来技術の問題に鑑み、プリント動作を短縮してしかも現像履歴現象を確実に防止することのできる現像装置を提供することを目的とする。

そこで、本発明はかかる課題を解決するために、少なくともキャリア及びトナーを有する二成分現像剤が用いられ、静電潜像が担持される像担持体に対向して配置され前記トナーによって前記静電潜像を現像してトナー像とする現像ローラと、該現像ローラと対向して配置され前記二成分現像剤を保持して前記トナーを前記現像ローラに供給する磁気ローラとを有する現像装置において、
前記現像ローラと前記磁気ローラとはその対向位置において互いに反対方向に回転駆動され、
前記磁気ローラには磁気ローラ磁極が備えられ、
前記現像ローラには前記対向位置よりも前記磁気ローラの回転方向下流側で前記磁気ローラ磁極と対向して配置され前記磁気ローラ磁極と異磁極の現像ローラ磁極が備えられていることを特徴とするものである。

本発明では、例えば、前記磁気ローラ磁極は前記対向位置を挟んでその両側に磁気的ピークを有し、前記現像ローラ磁極は前記磁気ローラの回転方向下流側に位置する磁気的ピークに対向して配置されている。また、本発明では、電磁石を用いて前記現像ローラ磁極を形成するようにしてもよく、さらには、前記電磁石への通電をオンオフ制御するようにしてもよい。

さらに、本発明では、少なくともキャリア及びトナーを有する二成分現像剤が用いられ、静電潜像が担持される像担持体に対向して配置され前記トナーによって前記静電潜像を現像してトナー像として現像ローラと、該現像ローラと対向して配置され前記二成分現像剤を保持して前記トナーを前記現像ローラに供給する磁気ローラとを有する現像装置において、
前記現像ローラと磁気ローラ磁極を有する前記磁気ローラとはその対向位置において互いに反対方向に回転駆動され、
前記現像ローラには前記対向位置よりも前記磁気ローラの回転方向下流側に前記磁気ローラと対向する電磁石を有するとともに、該電磁石は前記磁気ローラ磁極と対向配置されていることを特徴とする現像装置が得られる。

ここでは、前記電磁石への通電をオンオフ制御するスイッチ手段を有することが望ましく、また、前記電磁石に流す電流の方向を交互に反転させるようにしてもよい。また、前記磁気ローラに前記対向位置を挟んでその両側に磁気的ピークを有する磁気ローラ磁極を備えて、前記電磁石を前記磁気ローラの回転方向下流側に位置する前記磁気的ピークに対向して配置する。

以上のように、本発明の現像装置は、現像ローラと磁気ローラとをその対向位置において互いに反対方向に回転駆動して、現像ローラに、磁気ローラの回転方向下流側で磁気ローラの磁気ローラ磁極と対向して、磁気ロール磁極と異磁極の現像ローラ磁極を備えるようにしたので、磁気ローラの回転方向下流側における磁気ブラシの拘束力が強くなり、良好な磁気ブラシが形成される結果、現像ローラ上の残ったトナーを確実に磁気ローラ側に回収できることになって、現像履歴現象を確実に防止できるという効果があるばかりでなく、プリント動作の一時停止を行う必要がない。

さらに、本発明では、電磁石を用いて現像ロール磁極を形成し、この電磁石に流す電流をオンオフ制御するか又は電磁石に流す電流を交互に反転させているから、磁気ローラ回転方向下流側に形成される磁気ブラシの拘束力が変化することになって、あたかも現像ローラ上に残ったトナーに振動が与えられる結果、良好にトナーを磁気ローラ側に回収できるという効果がある。

以下、図面を参照して本発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。但しこの実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。

図１は、本発明による現像装置の一実施例を示す図であり、図示の現像装置１０は、複写機等の画像形成装置（図示せず）で用いられ、磁性キャリアとトナーとを有する二成分現像剤を用いて像担持体である感光体ドラム上に形成された静電潜像を現像する。画像形成装置は、例えば、アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）系材料を用いた感光体ドラム２１を備えており、感光体ドラム２１の周囲には、帯電器２２、現像装置１０、転写器（転写ローラ）２３及びクリーニングユニット２４等が配置されている。

感光体ドラム２１の表面を帯電器２２で均一に帯電した後、画像データに応じて感光体ドラム２１の表面が露光ユニット２５によって露光されて、感光体ドラム２１上に静電潜像が形成される。感光体ドラム２１上の静電潜像は現像装置１０によって現像されてトナー像となり、転写ローラ２３と感光体ドラム２１とのニップ部に搬送された記録用紙Ｓ上にトナー像が転写される。そして、記録用紙Ｓは定着装置（図示せず）に搬送されて、ここでトナー像が記録用紙Ｓ上に定着された後、例えば、排紙トレイに排紙される。

現像装置１０は、現像容器１１を備えており、現像容器１１には二成分現像剤が収納されている。現像容器１１内には複数の攪拌ローラ（ミキサー）１２ａ及び１２ｂが配設されており、現像容器１１内において、攪拌ローラ１２の上側には磁気ローラ１３が配置され、磁気ローラ１３と対面して現像ローラ１４が配置されている。そして、現像ローラ１４は現像容器１１のドラム開口側に面している。

磁気ローラ１３は、複数の磁極を有する固定マグネットローラ体１３ａを内包する非磁性の回転スリーブ１３ｂを有しており、例えば、回転スリーブ１３ｂは図中実線矢印で示す方向に回転駆動される。図示の例では、固定マグネットローラ１３ａは２つのＮ極（Ｎ１極及びＮ２極）と三つのＳ極（Ｓ１極〜Ｓ３極）を有しており、回転スリーブ１３ｂの回転方向において、Ｎ１極とＮ２極との間にＳ１極が配置され、Ｎ２極とＮ１極との間にＳ２極及びＳ３極が互いに近接して配置されている（以下Ｓ２極及びＳ３極を磁気ローラ極と総称することもある）。

現像ローラ１４は１つの磁極を有する固定マグネットローラ体１４ａを内包する非磁性の回転スリーブ１４ｂを有しており、回転スリーブ１４ｂは磁気ローラ１３との対面位置（対向位置）において回転スリーブ１３ｂとその回転方向が逆向きとなっている（回転スリーブ１４ｂの回転方向は図中実線矢印で示されている）。

前述の固定マグネットローラ体１３ａのＳ２極及びＳ３極は対向位置近傍に位置付けられ、Ｓ２極及びＳ３極間のギャップが対向位置に位置している。固定マグネットローラ体１４ａは、Ｓ２極及びＳ３極と逆極性の磁極（Ｎ極：以下このＮ極を現像ローラ極と呼ぶ）を有しており、現像ローラ極はＳ３極と対向している。

前述のように、Ｓ２極及びＳ３極との間にはギャップが形成されているから、磁気ローラ極によって形成される磁力波形はその中央部（つまり、ギャップの位置）で磁気分布が落ち込み、磁気ローラ極の両端で磁気分布のピークが存在することになる。そして、現像ローラ極は回転スリーブ１３ｂの回転方向下流側に位置する磁気分布ピークに対応していることになる。

なお、現像容器１１には、トナー層厚規制部材であるドクターブレード１５が回転スリーブ１３ｂの長手方向（図１において紙面の表側から裏側に延びる方向）に沿って取り付けられており、回転スリーブ１３ｂが図中実線矢印で示す方向に回転すると、ドクターブレード１５は対向位置よりも上流側に位置付けられている。そして、ドクターブレード１５の先端部と回転スリーブ１３ｂとの表面には僅かな隙間（ギャップ）が形成されている。

図１に示す現像装置１０においては、攪拌ローラ１２ａ及び１２ｂによって二成分現像剤が攪拌されつつ現像容器１１内を循環してトナーを帯電させ、攪拌ローラ１２ｂ上の二成分現像剤は上側に位置する磁気ローラ１３に吸引搬送される。磁気ロール１３上には磁気ブラシ（図示せず）が形成され、磁気ローラ１３上の磁気ブラシはドクターブレード１５によって層規制されて、磁気ローラ１３と現像ローラ１４との間の電位差によって現像ローラ１４にトナー層を形成する。そして、現像ローラ１４上のトナー層によって感光体ドラム２１上の静電潜像が現像される。

上述のようにして現像が行われた後、残留トナー層を有する現像ローラ１４は前述の対向位置において二成分現像剤層を有する磁気ローラ１３と最接近し、この対向位置では、磁気ブラシによる機械的な力によって、現像ローラ１４上のトナー層が掻き取られるとともに、磁気ローラ１３と現像ローラ１４との間に形成される電位差（つまり、電界）に応じて磁気ローラ１３上の現像剤層からトナーが現像ローラ１４側に供給されることになる。

前述のように、対向位置において回転スリーブ１３ａ及び１４ａの回転方向は互いに反対方向であり、さらに磁気ローラ磁極においてはその中央部で磁力分布（磁力波形）が落ち込み、両端で磁気的ピークが存在するから、これら両端にそれぞれ磁気ブラシが形成されて、回転スリーブ１３ａの回転方向上流側に位置する磁気的ピークでは、磁気ブラシによって磁気ローラ１３上の現像剤層からトナーが現像ローラ１４側に供給され、一方、回転スリーブ１３ａの回転方向下流側に位置する磁気的ピークでは、磁気ブラシによって現像ローラ１４上のトナーを磁気ローラ１３側に引き戻すことになる（掻き取ることになる）。

ところが、前述のように、現像ローラ１４上のトナー層を掻き取る際には、磁気ブラシの機械的力が用いられる関係上、回転スリーブ１３ａの回転方向下流側で形成される磁気ブラシの拘束力が弱いと、現像ローラ１４上のトナー層を十分に掻き取ることができず、その結果、現像ローラ１４上に残ったトナー層上に新たなトナー層が形成されるという事態が生じ、たとえ、トナー層が一定厚であったともしても、現像履歴現象が生じてしまう。

ここで、図２を参照すると、図１で説明したように、本実施例１では、回転スリーブ１３ａの回転方向下流側の磁気的ピークに対向して異磁極の現像ローラ磁極が存在するから、Ｓ３極と現像ローラ極（Ｎ極）との間に磁界が形成されることになって、下流側に位置する磁気ブラシ３１の拘束力が強くなって、つまり、磁気ブラシ３１が良好に形成されることになって、現像ローラ１４上のトナー３２がキャリア３３による磁気ブラシ３１によって機械的に掻き取られて、磁気ローラ１３側に引き戻される。一方、上流側に位置する磁気ブラシ３４からは電界に応じて、磁気ローラ１３上のトナー３２が現像ローラ１４に新たに供給されることになる。

このようにして、下流側に形成される磁気ブラシ３１によるトナー掻き取り力を強くしたから、現像ローラ１４上に残ったトナーを確実に磁気ローラ１３側に回収することができ、現像履歴現象が生じることがない。しかも、トナー回収は磁気ブラシによって行われるから、別に電界を印加して現像ローラ表面上のトナー層を磁気ローラ側に剥離してトナーの入れ替えを行う必要がなく、プリント動作を一旦停止する必要がない。

なお、図１に示す例では、攪拌ローラ１２ｂの上側に磁気ローラ１３を配置する例について説明したが、図３に示すように、攪拌ローラ１２ｂの斜め下側に磁気ローラ１３を配置して、磁気ローラ１３の斜め下側に現像ロール１４を配置するようにしてもよい。このようにすれば、トナーコンテナ１６を現像装置１０の上側に設けて容易に二成分現像剤を現像容器１１に補給することができる（図３においては、クリーニングユニット２４は省略されている）。

次に図４を参照して、本発明による現像装置１０の他の実施例について説明する。なお、図４において、図１に示す構成要素と同一の構成要素について同一の参照番号を付し説明を省略する（図４においては、露光ユニット２５は省略されている）。

図４に示す例では、永久磁石を用いた現像ローラ磁極の代わりに、現像ローラ磁極として電磁石４１が用いられている、図示はしないが、電磁石４１にはスイッチを介して直流電源から電流が流れ、Ｓ３極と対向する電磁石端にはＮ極が形成され、図１で説明したようにして、現像に際して、現像ローラ１４からのトナーの掻き取り及び磁気ローラ１３からのトナーの供給が行われることになる。

図４に示す例においては、スイッチをオンオフ制御すれば、つまり、電磁石４１への通電を制御すれば、Ｓ３極と対向する電磁石端にＮ極がオンオフに応じて形成されることになり、このオンオフ制御に応じて磁気ブラシの拘束力が変化することになって、現像ローラ１４上のトナーを掻き取る力が変化し、あたかも現像ローラ１４上のトナーに振動が与えられることになって、良好に現像ローラ１４に残ったトナーを回収することができることになる。

さらに、図４に示す例において、電磁石４１に流す電流を交互に反転させれば、Ｓ３極と対向する電磁石端にＮ極及びＳ極が交互に現れることになって、電磁石端にＳ３極と異極性の磁極（ここではＮ極）が現れた際に磁気ブラシが形成されることになって、電磁石端にＳ３極と同極性の磁極が表れた際には反発磁界が発生することになって、現像ローラ１４上のトナーを掻き取る力が変化し、あたかも現像ローラ１４上のトナーに振動が与えられることになって、良好に現像ローラ１４に残ったトナーを回収することができることになる。

この現像装置では、現像ローラと磁気ローラとをその対向位置において互いに反対方向に回転駆動して、現像ローラに、磁気ローラの回転方向下流側で磁気ローラの磁気ローラ磁極に対向して、磁気ロール磁極と異磁極の現像ローラ磁極を備えるようにしたので、磁気ローラの回転方向下流側における磁気ブラシの拘束力が強くなり、良好な磁気ブラシが形成される結果、現像ローラ上の残ったトナーを確実に磁気ローラ側に回収できることになって、現像履歴現象を確実に防止でき、複写機、プリンター、又はファクシミリ装置等の画像形成装置における現像装置に適用できる。

本発明による現像装置の実施例１の一例を感光体ドラムとともに概略的に示す断面図である。 図１に示す現像装置における磁気ブラシの形成、トナー供給、及びトナー掻き取りを説明するための図である。 本発明による現像装置の実施例１の他の例を感光体ドラムとともに概略的に示す断面図である。 本発明による現像装置の実施例２を感光体ドラムとともに概略的に示す断面図である。

符号の説明

１０ 現像装置
１１ 現像容器
１２ａ、１２ｂ 攪拌ローラ（ミキサー）
１３ 磁気ローラ
１４ 現像ローラ
１５ ドクターブレード
２１ 感光体ドラム
２２ 帯電器
２３ 転写ローラ
２４ クリーニングユニット

Claims (8)

1. 少なくともキャリア及びトナーを有する二成分現像剤が用いられ、静電潜像が担持される像担持体に対向して配置され前記トナーによって前記静電潜像を現像してトナー像とする現像ローラと、該現像ローラと対向して配置され前記二成分現像剤を保持して前記トナーを前記現像ローラに供給する磁気ローラとを有する現像装置において、
   前記現像ローラと前記磁気ローラとはその対向位置において互いに反対方向に回転駆動され、
   前記磁気ローラには磁気ローラ磁極が備えられ、
   前記現像ローラには前記対向位置よりも前記磁気ローラの回転方向下流側で前記磁気ローラ磁極と対向して配置され前記磁気ローラ磁極と異磁極の現像ローラ磁極が備えられていることを特徴とする現像装置。
2. 前記磁気ローラ磁極は、前記対向位置を挟んでその両側に磁気的ピークを有しており、
   前記現像ローラ磁極は前記磁気ローラの回転方向下流側に位置する前記磁気的ピークに対向して配置されていることを特徴とする請求項１記載の現像装置。
3. 電磁石を用いて前記現像ローラ磁極を形成するようにしたことを特徴とする請求項１又は２記載の現像装置。
4. 前記電磁石への通電をオンオフ制御するスイッチ手段を有することを特徴とする請求項３記載の現像装置。
5. 少なくともキャリア及びトナーを有する二成分現像剤が用いられ、静電潜像が担持される像担持体に対向して配置され前記トナーによって前記静電潜像を現像してトナー像として現像ローラと、該現像ローラと対向して配置され前記二成分現像剤を保持して前記トナーを前記現像ローラに供給する磁気ローラとを有する現像装置において、
   前記現像ローラと磁気ローラ磁極を有する前記磁気ローラとはその対向位置において互いに反対方向に回転駆動され、
   前記現像ローラには前記対向位置よりも前記磁気ローラの回転方向下流側に前記磁気ローラと対向する電磁石を有するとともに、該電磁石は前記磁気ローラ磁極と対向配置されていることを特徴とする現像装置。
6. 前記電磁石への通電をオンオフ制御するスイッチ手段を有することを特徴とする請求項５記載の現像装置。
7. 前記電磁石に流す電流の方向を交互に反転させるようにしたことを特徴とする請求項５記載の現像装置。
8. 前記磁気ローラには前記対向位置を挟んでその両側に磁気的ピークを有する磁気ローラ磁極が備えられ、
   前記電磁石は前記磁気ローラの回転方向下流側に位置する前記磁気的ピークに対向して配置されていることを特徴とする請求項５〜７いずれか１項記載の現像装置。

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