JP4623695B2 - 現像装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、現像装置に係り、特に、電子写真方式を用いた複写機、ファクシミリ、プリンタ、ダイレクタデジタル装置等の画像形成装置に使用される現像装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、上記画像形成装置については、小型かつ高性能・高画質で安価な装置が期待されている。特に、装置の小型化の要請に対応するためには、各ユニットの小型化が必須であり、現像装置についても、もちろん例外ではない。
【０００３】
現像装置の小型化を図るため、例えば、特開平１０−３１３６２号公報に記載の現像装置のように、現像装置内に剤担持体と剤搬送部材のみを含む構成となっているものも多い。また、特開２０００−６６５１１号公報に記載の２成分系現像装置のように、現像剤収容部の小型化に伴う剤搬送部材の配置構成において、複数の搬送部材を並べることによって現像剤を循環して剤担持体に送り渡すものも多い。
【０００４】
しかしながら、上記のような現像ユニットの小型化に伴い、ユニット内の剤の循環不足・循環比均一による画像濃度むらが発生したり、現像剤の劣化による経時の画像濃度低下、地汚れ（カブリ）等の不具合が発生することがある。
【０００５】
これらの不具合を解決するため、特許第２６６００５０号公報に記載の現像装置では、搬送部材と剤担持体の回転方向、磁力分布を規定しているが、この特許発明に係る現像装置では、剤の搬送部材の片側を剤の回収に、片側を剤の供給に充てるため、多くの現像剤を剤担持体に供給するには磁極配置に精度が要求されるという問題がある。
【０００６】
そこで、特開２０００−６６５１１号公報に記載の２成分系現像装置では、精度を要求されない磁極配置を、搬送部材、剤担持体の配置を含めて構成した。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、時代の流れによって市場は、装置の小型化を図りつつ、より高速印刷を要求しており、高速化とユニットの小型化とを両立する上で上記不具合はより顕著になりつつあり、上記従来の技術では不具合が解消しきれない場合も存在する。
【０００８】
そこで、本発明は、高速化とユニットの小型化とを両立させた上で、剤の循環不足・循環比均一による画像濃度むら，現像剤の劣化による経時の画像濃度低下，地汚れ（カブリ）等の不具合を解消した現像装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため請求項１記載の発明は、トナー粒子と磁性粒子からなる現像剤と、該現像剤を収容する現像剤収容部と、像担持体の潜像を現像する剤担持体と、該剤担持体に前記現像剤を供給するために平行に並んだ２本の剤撹拌部材とからなり、一方の剤撹拌部材に対して４０度〜７０度斜め上方でかつ該剤撹拌部材との距離が２ｍｍ〜５ｍｍ離れた位置に前記剤担持体が設けられ、前記剤担持体と前記剤撹拌部材の中心を結ぶ線を挟んで異極の磁極を前記剤担持体に設けた現像装置において、前記異極の磁力のうち回転方向の下流側の磁極は、前記像担持体上の現像剤を規制する規制部材と対向する位置よりも上流側に設けられ、当該磁極が有する法線方向の磁力について、前記剤担持体の長手方向位置によって該磁力を端部側よりも長手中央部が小さくなるように変えたことを特徴とし、この構成によって、二軸剤撹拌部材を備えた現像装置を備えた画像出力装置の画像出力速度の高速度化に付随する画像左右部と中央部の濃度差を解消して、全体的な濃度均一性を向上させることができる。
【００１０】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の現像装置において、剤担持体の長手方向の位置によって、回転方向の下流側の法線方向の磁力を変える際の変化率を連続的にしたことを特徴とし、この構成によって、両端に比べてなだらかに中央に向かって濃度が低くなる傾向を防止することができる。
【００１１】
請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の現像装置において、回転方向の下流側の法線方向の磁力の最小値を５０ｍＴとしたことを特徴とし、この構成によって、濃度むらが無く、かつ地汚れの少ない高画像を提供することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００１３】
図１は本発明に係る実施形態の現像装置を備えた感光体ユニットを示し、感光体（静電潜像担持体）１が帯電ローラ２により一様に帯電された後、露光ビーム４により静電潜像が形成され、現像部（現像装置）３によりトナー像が形成される。そして転写分離部１０によって転写紙にトナー像が感光体１より転写され、感光体１に静電的に付着した転写紙が転写分離部１０からの放電、または分離爪６によって感光体１より離れ、図示しない定着器によって、転写紙上のトナーが転写紙に定着される。
【００１４】
尚、転写されず感光体１に残留したトナーは、クリーニングブレード７−１によりかき取られ、排出スクリュー７−２により現像器、または廃トナーボトルに回収される。一方、感光体１は除電ランプ８により初期化される。
【００１５】
現像部３は、剤担持体部３−１と剤収容部３−２とで構成され、未使用状態では、剤担持体部３−１と剤収容部３−２との間に設けられたシール部材３−２−１により隔離されている。
【００１６】
剤担持体部３−１は、剤担持体である現像ローラ３−１−１と、感光体１への剤の供給量を制御する現像ドクタブレード３−１−２とで構成されている。剤収容部３−２は、剤を撹拌し、また現像ローラ３−１−１に剤を供給するための第１、第２剤撹拌部材３−２−２，３−２−４と、剤中のトナーとキャリアの混合比を磁気的（透磁率）に検知するトナー濃度センサ３−２−３と、図示されない現像剤より構成される。
【００１７】
図２は本実施形態における現像部を示す詳細図であって、転写分離部１０は、転写ローラ１０−１と除電針１０−２とより構成されている。Ｐセンサー９は、トナーの濃度を検知するために備えられ、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３へのトナーの補給量を制御する。図１に示したトナー濃度センサ３−２−３が検知した値とＰセンサー９が検知した値とにより、トナーの補給制御が行われ、図示しないトナー補給部よりトナーが剤収容部３−２の第２剤撹拌部材３−２−４における剤送り方向の上流側に補給される。
【００１８】
そして、補給されたトナーは、第２剤撹拌部材３−２−４によって送られながら、剤中のキャリアと混合・帯電され、ギヤを介して第２剤撹拌部材３−２−４と連動する第１剤撹拌部材３−２−２によって、現像ローラ３−１−１に供給される。
【００１９】
図３に本実施形態における現像部の磁極の磁力線図を示す。現像ローラ３−１−１は、第１剤撹拌部材３−２−２に対してθの角度をもって配置されている。また、現像ローラ３−１−１と第１剤撹拌部材３−２−２とはδの距離だけ離間している。
【００２０】
尚、本実施形態では、感光体１はＯＰＣドラム（φ３０）で、かつ回転速度１２５ｍｍ／ｓｅｃ、現像ローラ３−１−１は（φ１６）で、かつ回転数が３８０ｒｐｍ、第１剤撹拌部材３−２−２はスクリュー形状（φ１９）で、かつ回転数４２０ｒｐｍである。
【００２１】
（表１）は各磁極の磁力および位置を示す。
【００２２】
【表１】

現像ローラ３−１−１の法線方向の磁力は、感光体１上の潜像を現像するための現像剤を供給するＰ１極（Ｎ極）と、剤収容部３−２に剤を搬送するＰ２極（Ｓ極）と、水平方向および法線方向ともに１０ｍＴ以下の磁力とし、現像ローラ３−１−１上の剤を離すためのＰ３極と、第１剤撹拌部材３−２−２から現像剤を現像ローラ３−１−１上に吸着するためのＰ４（Ｓ極）およびＰ５（Ｎ極）と、Ｐ１極に剤を搬送するＰ６（Ｓ極）とで構成される。
【００２３】
また、特開２０００−６６５１１号公報により、距離δを２〜５ｍｍ、角度θを４０度〜７０度に設定することで、剤の循環（現像ローラ３−１−１上の剤を離し、再度供給すること）を効率よくできることが解っている。例えば、前述の磁力配置において、距離δが２ｍｍ未満には、第１剤撹拌部材３−２−２と現像ローラ３−１−１の位置が近すぎて第１剤撹拌部材３−２−２の剤の供給むらが画像に現われ、距離δが５ｍｍより離れると現像ローラ３−１−１に十分に現像剤が供給されず、画像濃度の低下が発生する。
【００２４】
同様に、角度θが４０度より小さいと現像ローラ３−１−１上の剤が十分に離れずに画像濃度が低下し、角度θが７０度より大きすぎると、現像ローラ３−１−１に剤を引きつける量が少なくなり、画像濃度が低下する。またＰ４極，Ｐ５極の磁力については、Ｐ４極を３０ｍＴ〜６０ｍＴに、Ｐ５極を５０ｍＴ〜８０ｍＴにすることによりさらに余裕度が向上することが解っている。
【００２５】
ここで、例えば、感光体速度を１５０ｍｍ／ｓｅｃにして、画像出力速度を上記の１．２倍にする。すると、画像左右部と中央部で濃度差が生じ、全体的な濃度むらとなる。これは、第２剤撹拌部材３−２−４から第１剤撹拌部材３−２−２への現像剤の受け渡し部、および第１剤撹拌部材３−２−２から第２剤撹拌部材３−２−４への現像剤の受け渡し部の剤送り速度が、それぞれの剤撹拌部材による剤送り速度に比べて遅くなり、上記受け渡し部での現像剤量が他の位置に比べて多めになることによる。この傾向は、感光体速度が早いほど、また現像剤の帯電量が高いほど顕著になる傾向がある。
【００２６】
Ｐ５極で吸着した現像剤は、現像ドクタブレード３−１−２を通過する際にしごかれて、ある帯電量を持ってＰ１極へ吸着する。このときの現像剤の帯電量が感光体１上に形成された潜像を現像するトナー量に大きく影響する。現像ドクタブレード３−１−２を通過した後の現像剤帯電量が高いほど、現像されるトナー量は少なく、ひいては画像濃度が低くなる。反対に現像ドクタブレード３−１−２通過後の現像剤帯電量が低いほど、現像されるトナー量は多く、ひいては画像濃度が高くなる。
【００２７】
そこで、本実施形態では、Ｐ５極の長手方向中央部の磁力を、両端の磁力に比べて下げることによって、二軸剤撹拌部材を備えた小型現像ユニットを要する画像出力装置の画像出力速度の高速度化に付随する画像左右部と中央部の濃度差を解消している。
【００２８】
上記効果の確認実験の結果を（表２）に示す。
【００２９】
【表２】

試験器Ｉは、現状の磁力分布を持つ長さ３００ｍｍの剤担持体を用いた場合であって、Ｐ５極磁力は６５ｍＴである。試験器ＩＩは、Ｐ５極の長手方向中央部約５０ｍｍの磁力を５５ｍＴ下げた場合であって、それ以外の条件は、試験器Ｉに等しい。ＭＭ環境は２３℃，５０％、ＨＨ環境は２７℃，８０％、ＬＬ環境は１０℃，１５％であって、各環境ともＡ４サイズ横にて連続１０００枚通紙した場合の結果を示す。尚、判定用画像は、Ａ３サイズで前後×左中右の計６点の黒パッチ濃度をマクベス社ＲＤ９１４にて測定した際の「最大値−最小値」である。判定は、０．２０以上を不良●、０．２０未満を良好○とした。
【００３０】
（表２）より明らかなように、試験器Ｉと試験器ＩＩとを比較すると、試験器ＩＩの方が全体的な濃度均一性に優れていることがわかる。
【００３１】
また、図４は、全面黒画像を出力した際の画像上各部位の濃度を測定した結果である。このように、両端に比べてなだらかに中央に向かって濃度が低くなる傾向があるので、Ｐ５極中央部の磁力を下げる際に、両端の磁力から連続的に下げる方法も効果的である。
【００３２】
但し、本実験装置において、地汚れに対して不利な条件、すなわち剤収容部３−２内のトナー帯電量１０（−μＣ／ｇ）、現像ギャップを該実験装置の下限値である０．４０（ｍｍ），２７℃，８０％環境下での２５枚／ｄａｙランニングによって、Ｐ５極中央部の磁力を変化させて画像出力すると、図５に示すように、Ｐ５極中央部の磁力が４５ｍＴを下回ると、継時で地汚れが悪くなる傾向が認められた。そのため、Ｐ５極中央部の磁力を５０ｍＴ以上に設定することによって、濃度むらが無く、かつ地汚れの少ない高画像を提供することができる。
【００３３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、高速化とユニットの小型化とを両立させた上で、画像出力速度の高速度化に付随する画像左右部と中央部の濃度差を解消して、全体的な濃度均一性を向上させること等が可能な現像装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る実施形態の現像装置を備えた感光体ユニットの断面図
【図２】本発明に係る実施形態における現像部を示す詳細図
【図３】本発明に係る実施形態における現像部の磁極の磁力線図
【図４】本発明に係る実施形態の効果確認実験において、全面黒画像を出力した際の画像上各部位の濃度測定結果を示すグラフ
【図５】本発明に係る実施形態の効果確認実験において、Ｐ５極中央部の磁力を変化させて画像出力した結果を示すグラフ
【符号の説明】
１ 感光体（静電潜像担持体）
３ 現像部（現像装置）
３−１ 剤担持体部
３−１−１ 現像ローラ
３−１−２ 現像ドクタブレード
３−２ 剤収容部
３−２−２ 第１剤撹拌部材
３−２−３ トナー濃度センサ
３−２−４ 第２剤撹拌部材

Claims (3)

1. トナー粒子と磁性粒子からなる現像剤と、該現像剤を収容する現像剤収容部と、像担持体の潜像を現像する剤担持体と、該剤担持体に前記現像剤を供給するために平行に並んだ２本の剤撹拌部材とからなり、一方の剤撹拌部材に対して４０度〜７０度斜め上方でかつ該剤撹拌部材との距離が２ｍｍ〜５ｍｍ離れた位置に前記剤担持体が設けられ、前記剤担持体と前記剤撹拌部材の中心を結ぶ線を挟んで異極の磁極を前記剤担持体に設けた現像装置において、
   前記異極の磁力のうち回転方向の下流側の磁極は、前記像担持体上の現像剤を規制する規制部材と対向する位置よりも上流側に設けられ、当該磁極が有する法線方向の磁力について、前記剤担持体の長手方向位置によって該磁力を端部側よりも長手中央部が小さくなるように変えたことを特徴とする現像装置。
2. 前記剤担持体の長手方向の位置によって、前記回転方向の下流側の法線方向の磁力を変える際の変化率を連続的にしたことを特徴とする請求項１記載の現像装置。
3. 前記回転方向の下流側の法線方向の磁力の最小値を５０ｍＴとしたことを特徴とする請求項１または２記載の現像装置。

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