JP4600529B2 - 現像装置及び画像形成装置 - Google Patents
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Description
現像剤の穂(磁気ブラシ)(1) 〜(6) は、現像極等の磁極により現像スリーブDSの表面に形成される磁性キャリア粒子Cpからなるキャリアチエーンとこれに付着したトナーtとからなる。
カブリ現象発生を抑制しつつ、そして同極着磁の現像極における該同極着磁部分の間の中央部を静電潜像担持体からの現像剤離れ際位置に設定する場合と比べるとキャリア粒子の静電潜像担持体への付着を抑制しつつ、効率よく静電潜像を現像できる現像装置を提供することを第1の課題とする。
(a)現像極を同極着磁の現像極とすると、隣り合う同極着磁部分の間で磁力が急激に低下し、それにより現像剤の攪乱が生じ、トナー飛散量が多くなり、画像カブリが発生しやすくなる。
(b)従って、現像剤のこのようなカブリ現象をもたらす攪乱を防止するために現像極は単一の磁極とすることが好ましい、と言える。
(c)しかし、現像極を単一磁極で形成する場合、該現像極の磁力分布を図19(B)に例示するように現像極中心に関してほぼ対称のものとすると、既述のとおり、現像剤搬送方向において下流側へ向かうにつれ短く太った磁気ブラシが形成され、太った短い磁気ブラシによる現像ではトナーtの自由度が奪われ、現像効率が低くなる。
(d)現像極による現像スリーブ表面に対する法線方向の磁束密度のピーク値を示す磁石体における位置(中心角度位置)を現像極の中心位置より、現像領域における静電潜像担持体表面の移動方向において下流側へずらす。
(e)該磁束密度ピーク値の予め定めた割合分(例えばピーク値の50%分)の磁束密度を示す該磁石体における中心角度位置は該磁束密度ピーク値を示す中心角度位置から静電潜像担持体表面の移動方向において上流側及び下流側へそれぞれ等中心角度離れた位置とする。
(f)さらに、前記磁束密度ピーク値を示す磁石体における中心角度位置から静電潜像担持体表面の移動方向において下流側で前記法線方向の磁束密度が0になる位置までの中心角度Xと、上流側で前記法線方向の磁束密度が0になる位置までの中心角度Yとの間にY>Xの関係を成立させる。
しかも単一磁極の現像極を採用するので、同極着磁の現像極を採用する場合に比べてカブリ現象の発生を抑制しつつ、そして同極着磁の現像極における該同極着磁部分の間の中央部を静電潜像担持体からの現像剤離れ際位置に設定する場合と比べるとキャリア粒子の静電潜像担持体への付着を抑制しつつ、現像効率を向上させることができる。
(1)現像装置
固定配置された磁石体と、該磁石体に回転可能に外嵌された現像スリーブとを含み、トナーと磁性キャリア粒子を含む現像剤からなる現像剤穂を該磁石体の磁力により該現像スリーブ表面上に形成し保持し、該現像剤穂を回転駆動される静電潜像担持体の表面に形成される静電潜像を現像する現像領域へ搬送し、該現像剤穂を該静電潜像担持体表面に接触させて該静電潜像を現像する現像装置であり、
前記磁石体は前記現像領域に臨む単一の磁極である現像極を含む、環状に配列された磁極群を有しており、
該現像極による前記現像スリーブ表面に対する法線方向の磁束密度のピーク値を示す該磁石体における中心角度位置が、前記現像領域において該現像スリーブが対向する静電潜像担持体表面の移動方向において該現像極の中心の該磁石体における中心角度位置より下流側へ偏っており、
前記磁束密度ピーク値の予め定めた割合分の磁束密度を示す該磁石体における中心角度位置は該磁束密度ピーク値を示す中心角度位置から前記静電潜像担持体表面の移動方向において上流側及び下流側へそれぞれ等中心角度離れた位置であり(該等中心角度には等中心角度と見做して差し支えない略等中心角度も含まれる。)、
前記磁束密度ピーク値を示す磁石体における中心角度位置から前記静電潜像担持体表面の移動方向において下流側で前記法線方向の磁束密度が0になる位置までの中心角度Xと、上流側で前記法線方向の磁束密度が0になる位置までの中心角度YとがY>Xの関係にある現像装置。
本発明に係る現像装置を含んでおり、回転駆動される静電潜像担持体上に形成される静電潜像を該現像装置により現像してトナー像を形成できる画像形成装置。
カブリ現象の発生を抑制しつつ、そして同極着磁の現像極における該同極着磁部分の間の中央部を静電潜像担持体からの現像剤離れ際位置に設定する場合と比べるとキャリア粒子の静電潜像担持体への付着を抑制しつつ、効率よく静電潜像を現像できる現像装置を提供することができる。
図1は画像形成装置の1例PRの構成の概略を示している。画像形成装置PRはタンデム型のフルカラープリンタである。
記録媒体収容カセット10に収容された記録媒体Sは、媒体供給ローラ101にて1枚ずつ引き出してタイミングローラ対TRへ供給することができる。
露光装置3は、図示省略のパーソナルコンピュータ等から提供される画像情報に応じて、レーザービームの点滅により感光体1にドット(点)露光で画像露光を施せるものである。
各画像形成部における帯電器2は、本例ではスコロトロン帯電器であり、所定のタイミングで図示省略の電源から帯電用の電圧が印加される。なお、帯電器2は帯電ローラを用いるもの等であってもよい。
画像形成部Y、M、C及びKのすべてを用いてフルカラー画像を形成する場合を例にとると、先ず、イエロー画像形成部Yにおいてイエロートナー像を形成し、これを転写ベルト8に1次転写する。
かくして転写ベルト8上に形成された多重トナー像は転写ベルト8の回動により2次転写ローラ9へ向け移動する。
現像スリーブ41の左側の端部材e1の外面側にも段落とし凹所が形成されている。シールリングsrが該凹所に嵌め込まれているとともに磁石体42の軸部421に外嵌されている。
図2及び図3(A)に示すように、磁石体42の軸部421が感光体1を支持している図示省略の部材に設けられた軸部位置決め装置PS1に嵌め込み支持されるとともに、現像スリーブ41の駆動軸部410が、感光体1を支持している図示省略の部材に設けられた軸部位置決め装置PS2に嵌め込み支持されている。かくして、現像スリーブ41は感光体1に対し固定的に定位置に設けられ、感光体1に対し、決められた現像ギャップDgをおいて臨む。
なお、図3(A)では軸部位置決め装置PS1を簡略図示しているが、装置PS1は図2及び図3(B)に示すように、軸部421の端部の一部を、その断面形状がD字様形状となるように、軸部中心線と平行に平坦に切除して、所謂Dカット面Dcを形成し、該Dカット面Dcに位置決めスプリングを当接させるものである。磁石体42における各磁極の位置は、該Dカット面Dcの、軸部円周方向における中心ceを基準位置として、図2において反時計まわりに磁極へ至るための中心角度量に相当する中心角度位置とされる。
例えば、図7に示すように、現像スリーブの軸部に現像スリーブ41より現像ギャップDgの2倍分大径のコロrを嵌め、現像装置全体を感光体側へ付勢するか、又は現像スリーブ41をガイドに沿って感光体側へ付勢することで該コロrを感光体1の周面に当接させて現像ギャップDgを得るようにしてもよい。
供給スクリュー44には、その送り出し端側からトナー補給供給スクリュー441が同軸に連設されており、図示省略のトナー補給ホッパからトナー補給口TSへ予め定めたタイミングで供給される補給トナーが隔壁開口h1へ送られ、既に装置4内にある現像剤に混合され、現像に供されていく。
この磁束密度分布について説明すると、現像極Dpによる現像スリーブ41表面に対する法線方向の磁束密度Brのピーク値Brpを示す磁石体における中心角度位置p1が、現像領域Daにおける感光体1表面移動方向において、現像極Dpの中心の位置p2(現像極中心の磁石体における角度位置p2)より下流側へ予め定めた角度D1偏っている。 本例では、現像極Dpの中心位置p2は、現像スリーブ41が感光体1に最も接近する位置に対応している。
なお、位置p2と位置p5との間の角度D3と、位置p2と位置p6との間の角度D3’とは、等しいか、或いは等しい見做して差し支えない略等しい角度である。
また、この例では現像極Dpによる法線方向磁束密度のピーク値の位置p1は基準位置から中心角度にして290度の位置である。
さらに、図8に示す角度量D1に相当する角度量は略6度であり、角度量D2(D2’)に相当する角度量は略15度であり、角度量D3(D3’)に相当する角度量は略30度である。
現像領域Daにおける感光体1表面の移動方向において現像極Dpの上流側部分(現像極上流側端部を含む現像極における上流側寄りの部分)による磁力線分布(Br、Bθそれぞれの分布)が現像極Dpの下流側寄り部分による磁力線分布より少ない割合で構成される。しかし該上流側部分による磁力線の向きは、法線方向磁束密度のピーク値を示す位置を感光体1表面の移動方向において下流側へずらさない従来の単極の現像極における上流側部分での磁力線の向きと同じ、或いはほぼ同じままである(換言すれば、磁力線の向きは変わらない或いは殆ど変わらない)。このように磁力線の向きが同じ、或いはほぼ同じままで、感光体1表面の移動方向において上流側の部分での磁力ベクトルの大きさを小さくすることができる。
なお、図12において、縦軸の数値は角度〔度〕を示しており、「0」は法線方向を示している。
図13の横軸の「0」位置は現像極Dpの位置P1であり、縦軸の「0」は現像スリーブ法線に沿った方向を示しており、後述する図14において傾角β=傾角αとなる状態である。
なお、図15においてd1は現像領域における現像スーリブ41表面の移動方向(現像剤搬送方向)を示しており、d2は現像領域における感光体1表面の移動方向を示している。
現像領域における現像スリーブ表面の移動方向と感光体表面の移動方向は逆方向とし、スリーブ周速と感光体周速の比θは1.85とした。
図16、図17において、横軸は静電潜像現像のための感光体表面と現像スリーブとの間の電位差である。
図17から、磁石体42の現像極Dpによると、従来型の単極の現像極による静電潜像現像の場合と比べて現像効率が向上することが分かる。
図18(A)〜図18(C)の各磁石体は全体が一体的に成形されたものであり、図18(D)〜図18(G)の各磁石体は各磁極を有する断面形状が略扇形状の磁石部材を環状に組み合わせてなるものである。
これら磁石体においても、図18(B)、図18(E)及び図18(G)の各磁石体と同様に、現像極における上流側部分と下流側部分との間に十分な磁力差を得ることができ、それにより、該上流側部分による磁力ベクトルの大きさを低下させ、キャリア粒子チェーンを立たせる偶力を、図18(A)や図18(D)に示す磁石体よりも確実に得ることができる。
Y イエロー画像形成部
M マゼンタ画像形成部
C シアン画像形成部
K ブラック画像形成部
1、PC 感光体
2 帯電装置 3 画像露光装置
4 現像装置
40 現像装置ケース
40L ケース蓋体
41 現像スリーブ
42 磁石体
Dp 現像極
Br 法線方向磁束密度
Brp 法線方向磁束密度のピーク値
Bθ 接線方向磁束密度
f 磁力
p1〜p6 磁石体における(現像極における)角度位置
ra 希土類系磁石
fe フェラント系磁石
rab 希土類系磁性粉を含むボンド磁石
feb フェラント系磁性粉を含むボンド磁石
43 現像剤規制部材
Da 現像領域
Dg 現像ギャップ
d1 現像領域における現像スリーブ表面移動方向
d2 現像領域における感光体表面移動方向
5 1次転写ローラ
6 クリーニング装置
8 中間転写ベルト
81 駆動ローラ
82 対向ローラ
83 クリーニング装置
9 2次転写ローラ
10 記録媒体供給カセット
101 記録媒体供給ローラ
TR タイミングローラ対
FX 定着装置
DR 記録媒体排出ローラ対
DT 記録媒体排出トレイ
S 記録媒体
Claims (12)
- 固定配置された磁石体と、該磁石体に回転可能に外嵌された現像スリーブとを含み、トナーと磁性キャリア粒子を含む現像剤からなる現像剤穂を該磁石体の磁力により該現像スリーブ表面上に形成し保持し、該現像剤穂を回転駆動される静電潜像担持体の表面に形成される静電潜像を現像する現像領域へ搬送し、該現像剤穂を該静電潜像担持体表面に接触させて該静電潜像を現像する現像装置であり、
前記磁石体は前記現像領域に臨む単一の磁極である現像極を含む、環状に配列された磁極群を有しており、
該現像極による前記現像スリーブ表面に対する法線方向の磁束密度のピーク値を示す該磁石体における中心角度位置が、前記現像領域において該現像スリーブが対向する静電潜像担持体表面の移動方向において該現像極の中心の該磁石体における中心角度位置より下流側へ偏っており、
前記磁束密度ピーク値の予め定めた割合分の磁束密度を示す該磁石体における中心角度位置は該磁束密度ピーク値を示す中心角度位置から前記静電潜像担持体表面の移動方向において上流側及び下流側へそれぞれ等中心角度離れた位置であり、
前記磁束密度ピーク値を示す磁石体における中心角度位置から前記静電潜像担持体表面の移動方向において下流側で前記法線方向の磁束密度が0になる位置までの中心角度Xと、上流側で前記法線方向の磁束密度が0になる位置までの中心角度YとがY>Xの関係にあり、
前記磁束密度ピーク値の予め定めた割合分の磁束密度は該磁束密度ピーク値の25%〜75%の範囲における何れかの磁束密度であることを特徴とする現像装置。 - 前記磁束密度ピーク値を示す前記中心角度位置から前記静電潜像担持体表面の移動方向において上流側で前記法線方向の磁束密度が0になる位置へ至るまでの磁束密度の変化は、該上流側で前記磁束密度ピーク値の予め定めた割合分の磁束密度を示す前記位置から該法線方向の磁束密度が0になる位置へ至るまでの間に変曲点を含んでいる請求項1記載の現像装置。
- 前記磁石体の現像極は前記静電潜像担持体表面の移動方向において該現像極の中心より上流側寄りの切欠部を有している請求項1又は2記載の現像装置。
- 前記磁石体の現像極は、希土類系磁石とフェライト系磁石とで構成されており、該希土類系磁石は主として前記静電潜像担持体表面の移動方向において下流側に位置している請求項1から3のいずれかに記載の現像装置。
- 前記磁石体の現像極は、希土類系磁性粉を含むボンド磁石とフェライト系磁性粉を含むボンド磁石とで構成されており、該希土類系磁性粉を含むボンド磁石が主として前記静電潜像担持体表面の移動方向において下流側に位置している請求項1から3のいずれかに記載の現像装置。
- 前記磁石体において、前記静電潜像担持体表面の移動方向において前記現像極の下流側に隣り合う磁極による前記現像スリーブ表面に対する法線方向の磁束密度は60mT〜100mTの範囲のものであり、該現像極の下流側に隣り合う該磁極と該現像極とは磁極中心間の中心角度間隔が15度〜45度の範囲内にある請求項1から5のいずれかに記載の現像装置。
- 前記現像剤のキャリア粒子は、粒径が20μm〜40μmの範囲のものであり、磁力が20emu/g〜80emu/gの範囲のものである請求項1から6のいずれかに記載の現像装置。
- 前記現像剤における前記磁性キャリア粒子は球形のキャリア粒子であり、前記トナーは球状トナーである請求項1から7のいずれかに記載の現像装置。
- 請求項1から8のいずれかに記載の現像装置を含んでおり、回転駆動される静電潜像担持体上に形成される静電潜像を該現像装置により現像してトナー像を形成できることを特徴とする画像形成装置。
- 前記静電潜像担持体上の静電潜像を現像する現像領域において、該静電潜像担持体表面の移動方向は前記現像装置の現像スリーブ表面の移動方向とは逆方向である請求項9記載の画像形成装置。
- 前記静電潜像担持体の周速度と前記現像装置の現像スリーブの周速度との周速比は1.0〜2.2の範囲にある請求項9又は10記載の画像形成装置。
- 前記静電潜像担持体はドラム型感光体であり、該感光体の外径は20mm〜60mmであり、前記現像装置の現像スーリブの外径は10mm〜30mmである請求項9、10又は11記載の画像形成装置。
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