JPH0313978A - 現像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、電子写真もしくは静電記録等の画像記録装置
におけるトナー粒子とキャリア粒子を有する二成分現像
剤を用いる現像装置に関する。

〔従来の技術〕

一般に、電子写真もしくは静電記録等の画像形成装置に
用いられる二成分現像剤はトナー粒子とキャリア粒子を
主成分にしている。この現像剤のトナー粒子とキャリア
粒子の混合比はトナー濃度と呼ばれ、画像品質の安定化
において極めて重要な要素である。現像剤のトナー粒子
は現像時に消費され、トナー濃度は変化する。トナー濃
度制御装置は適時トナー濃度を検出し、その変化に応じ
てトナー補給を行い現像剤濃度を一定に制御し、画像の
品位を保っている。

第３図は従来例を示す図である。ｌＯは現像容器、１１
は現像剤を現像部に担持搬送する現像剤担持体であると
ころのスリーブ、１２は４極構成のマグネットローラー
、１３は現像剤コート量規制板、１４、．１４□は現像
剤撹拌搬送スクリュウ、１５は補給トナー、２０はトナ
ー濃度検出部である。

現像スリーブは３０の回転方向に回転し、現像容器ｌＯ
より現像剤１６を汲み上げる。スリーブに担持された現
像剤は、検出部２０を通り現像剤規制部１３を通過して
スリーブ１２が電子写真感光体等の像保持体に対向し、
静電潜像を現像する現像領域３１に至る。現像にかかわ
った現像剤は更に搬送され現像容器内に戻り、撹拌部３
２においてスクリュウ１４、で新しい現像剤と混ぜられ
、再びスリーブに汲み上げられる。

この検出部２０を通過した現像剤は、例えば光学的検知
方法（現像剤を光で照射し、その反射光の光量によりト
ナー濃度を検出する）でそのトナー濃度を測定され、現
像によりトナーが消費され規定値より濃度が低かった場
合は、ただちに公知の制御回路２１によって補給ローラ
９を駆動して補給トナー１５が現像剤撹拌部３６に補給
され現像容器内の現像剤濃度を一定に保つ制御をしてい
る。

〔発明が解決しようとしている課題〕

しかし、従来のこのような構成の現像装置では、次のよ
うな欠点が生じていた。

現像部３１において現像された場合の現像剤は、トナー
粒子のみを消費されるために、そのトナー濃度は検知部
２０で検知された時よりかなり低くなっている。この劣
化した現像剤は３２の撹拌部に送られ、ここで多量の新
しい現像剤と混ぜられ再び搬送されていく。ところで、
現像領域３１において現像が行われた場合と、現像が行
われなかった場合の検知部２０におけるトナー濃度信号
の差は、現像容器全体の平均トナー濃度の差よりはるか
に大きく、現像が行われている場合には常に実際の必要
量よりはるかに過剰な量のトナー補給をしてしまう。こ
れは現像スリーブと検知面にある現像剤よりはるかに高
濃度の現像剤が現像容器内にある状態で、この後現像が
行われなかった場合に、高濃度の現像剤が現像スリーブ
周辺に流れ込み、現像スリーブ上で、現像が行われた場
合と行われなかった場合で、激しい現像剤濃度の差を生
じてしまう。これでは現像された際の画像濃度を一定に
保つことが出来ず、画質の不安定を生む結果となる。

更に、高画質化のために体積平均粒径１０μｍ以下のト
ナー粒子を使用した場合は、キャリアに対する付着力の
弱いトナーが多く存在する為トナー飛散が大きな問題と
なる。その対策として、制御目標、即ち基準トナー濃度
を４〜８％（キャリアに対するトナーの重量比）と低く
し、また現像剤のなじみを良くするためにキャリア粒径
を重量平均粒径３０〜８０μｍとすることが必要となる
。こうした場合、現像剤の濃度差は、トナーの絶対量が
少ないために助長され、トナー濃度の誤検知がひどく頻
繁に起きてしまう。かくして必要量より多めのトナーを
補給してしまうことになって、益々トナー飛散が生じや
すくなる。また、トナーを小粒径化することで高画質を
得る現像装置では特に劣化現像剤がスリーブにつれて回
り込むことにより、画質の不安定をまねいてしまう。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の現像装置は、前述の問題点を解決する為に、ト
ナーと磁性キャリアを有する二成分現像剤を、内部に磁
石の固定された現像剤担持部材で担持搬送する現像装置
で、現像剤担持部材に対向してトナー濃度検出素子を配
置した現像装置に於いて、前記磁石は現像剤担持部材移
動方向に関して現像領域と上記検出素子の間に、反撥磁
界を形成する隣り合った同極性の磁極を有することを特
徴とする現像装置である。

上記現像、剤担持部材が、現像領域を通過した現像剤を
直接検出素子に搬送しないための反発極を、検出素子の
現像剤搬送方向上流側に持つことを特徴とする現像装置
であり、現像領域においてトナー粒子のみを消費されて
劣化した現像剤を、反発極で撹拌部に落とし、現像スリ
ーブ及び検出素子周辺に常に新しい現像剤を供給し正確
なトナー濃度検知をすることにより、現像容器全体のト
ナー濃度を一定に保ち、トナー飛散を防止し、安定した
画像濃度を維持することが出来るものである。

〔実施例１〕 以下における現像装置において、現像容器１０、現像剤
濃度検出部２０、スクリュウ１４．．１４゜などの基本
構成は同じであり、現像剤の濃度の検出方法、現像剤濃
度の制御方法は従来例と同じ場合である。

第１図は本実施例を表す図である。スリーブ１１はアル
ミ製での直径は３２　ｍ　ｍ　、第１図においてスリー
ブと検出部２０との距離は４　ｍ　ｍ　、検出部２０の
現像剤移動方向の大きさは１０ｍｍでその中点とスリー
ブ１１の中心をつなぐ線に対し垂直になっている。また
、１３は現像剤コート量規制板でスリーブ１１との隙間
は８００μｍである。

スリーブの内部には磁界発生手段として、マグネットロ
ーラー１２がある。本実施例に用いられたマグネットロ
ーラーは５極から構成されており、現像領域で現像剤磁
気ブラシを形成する現像極であるＳ１極は１００ＯＧ、
以降反時計層りにＮｌ極＝４５０Ｇ。

Ｓ２極＝８００Ｇ、　Ｎ２極＝５５０Ｇ１Ｎ３極＝７０
０Ｇの磁力である。Ｎ２極、Ｎ３極は同極で、容器１０
内に対向しており、反撥磁界を形成している。

現像剤１６としては、ポリエステル系のネガトナー粒子
とフェライトキャリア粒子を重量比５：９５で混ぜ合わ
せ撹拌したものを用いた。

トナー粒子としては、１０μｍ以下の体積平均粒径を有
するものを使用した。体積平均粒径の測定は、コールタ
−カウンターＴＡ−ＩＩを用い、個数平均分布、体積平
均分布を出力するインターフェイス（日科機製）及びＣ
Ｘ−１パーソナルコンピユータ（キャノン製）を接続し
電解液は１級塩化ナトリウムを用いて１％ＮａＣ１水溶
液を調整する。

測定方法としては前記電解水溶液１００〜１５０ｍ１中
に分散剤として界面活性材、好ましくはアルキルベンゼ
ンスルホン酸塩を０．１〜５ｍＡ’加え、更に測定資料
を０．５〜５０ｍ１加える。資料を懸濁した電解液は超
音波分散機で約１〜３分間分散処理を行い、前記コール
タ−カウンターにより、１００μｍのアパーチャーを使
用し２〜４０μｍの粒子の粒度分布を求める。これらか
ら求めた体積平均分布より、体積平均粒径を得る。

キャリア粒子としては、重量平均粒径が３０〜８０μｍ
１好ましくは４０〜７０μｍで、抵抗値が１０７Ωｃｍ
以上、好ましくは１０６Ωｃｍ以上のフェライト粒子（
最大磁化６０ｅｍｕ／ｇ）へ樹脂コーティングしたもの
を使用した。なお、磁性粒子の抵抗値の測定には、測定
電極面積Ｊ　ｃ　ｒｄ　Ｓ電極間隔０．４ｃｍのサンド
イッチタイプのセルを用い、片方の電極に１Ｋｇ重量の
加圧下で、両電極間の印加電圧Ｅ（Ｖ　／　ｃ　ｍ　）
を印加して、回路に流れた電流から磁性粒子の抵抗値を
得るという方法をとっている。

現像剤汲み上げ部３４から汲み上げられた現像剤は、現
像部までは従来例と同じ搬送をされたが、現像部を過ぎ
反発極に達すると速やかに現像剤回収部３５からスクリ
ュウ下部に取り込まれた。その際にスリーブ上では常に
新しい現像剤を汲み上げ、劣化した現像剤がスリーブに
担持されたまま汲み上げ部３４に搬送されてくることは
なかった。この劣化剤は搬送スクリュウ１４．によって
搬送され、容器後ろ側の撹拌部３６で補給トナーと混ぜ
られた。

即ち、現像領域３１を通過して容器１０内に戻って来た
現像剤は、Ｎ３極の若干下流側の位置で反撥磁界の作用
でスリーブ１１からほとんど全て除去され、スクリュウ
１４．に落下する。この落下した現像剤はスクリュウ１
４．によって図面土臭に向って搬送され、その際濃度低
下のない現像剤と撹拌混合され、トナー濃度を十分回復
した状態で、スクリュウ１４．から、磁極Ｎ２の若干上
流側に於いて磁極Ｎ２の磁力によりスリーブ１１に汲み
上げられる。

スクリュウ１４１とスクリュウ１４□による現像剤搬送
方向とは逆方向、即ち図面上手前に搬送するスクリュウ
１４□との間には隔壁８があるが、図面上奥側にはスク
リュウ１４、からスクリュウ１４□側へ現像剤が移動す
る通路があり、この通路を通って室３６に入った現像剤
にはトナー１５がローラ９により補給され、スクリュウ
１４゜によって撹拌されつつ手前に搬送される。そして
図面上手前にはスクリュウ１４□からスクリュウ１４．
側へ現像剤が移動する通路があり、かくして現像剤は循
環運動する。

本実施例の現像装置を使用し、実際の画像を出力してみ
たところ、画像濃度のことなるサンプルの現像を行って
も、常に画像濃度の再現性が確保され、安定した現像を
行うことが出来た。

上記実施例においては、磁界発生手段として５極を有し
た現像スリーブについて記したが、本発明はこれに限定
されるものではなく、反発磁界を用いた構成の現像スリ
ーブすべてに適用できるものである。第３図に７極の例
をあげる。

本発明は特番子カラートナーを使った現像装置について
有効であるのでその実施例を述べる。カラートナーとし
ては定着に於いてカラー発色を良好にする為のシャープ
メルト性を考慮するとトナー結着樹脂としてポリエステ
ル樹脂を使用するのが特に好ましい。シャープメルト性
ポリエステル樹脂はジオール化合物とジカルボン酸とか
ら合成される分子の主鎖にエステル結合を有する高分子
である。

ポリエステル系樹脂は負帯電能が強く帯電が過大になり
やすいのでその制御のために、また高画質高精細カラー
現像のためのシャープメルト性小粒径トナーを使用する
場合ではトナー同士の付着力が強くなり、凝集体が生じ
やすくなるので流動性を上げるために、低帯電性無機酸
化物微粒子（例えば、酸化アルミ、酸化チタン、酸化ス
ズ等）の添加（外添）が必要である。添加剤を添加され
た小粒径のシャープメルト性小粒径トナーは結果として
流動性の良いよく飛散するトナーであるのでこれを現像
剤として扱うためには、トナー濃度を低（保つ必要があ
る。

本実施例では、体積平均粒径１０μｍ以下のシャープメ
ルト性ポリエステルトナー粒子と重量平均粒径３０μｍ
〜８０μｍのフェライト製磁性粒子（キャリア）をキャ
リア重量に対するトナー重量が重量パーセントで４〜１
２％の現像剤（上記外添剤添加）を使用したが、８％よ
り大のトナー濃度の現像剤はスリーブの回転力でトナー
が遊離飛散してしまった。また８％以下の現像剤では特
に本発明による効果が太き（、本発明を入れない例では
動作直後から正確なトナー濃度検知が行われなくなり、
更に飛散を助長してしまった。

第４図を参照すると、本発明の適用できる画像形成装置
の一実施例としてのフルカラー電子写真複写機の全体的
な概略構成が示されており、この第４図を参照すると、
複写機の概略中央部には、表面に電子写真感光層を有し
た像担持体としての感光ドラム１が配設され、矢印Ｘ方
向（反時計方向）に回転駆動される。

この感光ドラム１の略真上位置には一吹寄電器Ａが配設
され、感光ドラムｌの左側には回転式現像装置Ｂが配設
され、感光ドラムｌの略真下位置には転写装置（転写ド
ラム）５が配設され、そして感光ドラム１の右側にはク
リーニング装置Ｃが配設されている。

また、電子写真複写機の上方部には、光学系りが配設さ
れ、この光学系りは、ガラス板等の透明プラテン７上の
原稿Ｏの画像を、前記−成帯電器Ａと回転式現像装置Ｂ
との間に位置した露光部３にて感光ドラム１上に投影（
スリット露光）するように構成される。このような光学
系りは、任意の光学系を利用し得るが、本実施例では、
第１走査ミラー１１１゜この第１走査ミラー１１１に対
して半分の速度で同方向に移動する第２及び第３走査ミ
ラーＥ及び１１３、結像レンズＦ１第４固定ミラー１５
を備えている。

かかる光学系りは、周知のスリット露光方式の光学系で
あるから、ここでは詳細な説明を省略する。

原稿照明光源Ｇは、第１走査ミラー１１１と共に運動す
るように構成し、また、色分解フィルタ１７は、第４固
定ミラー１５と露光部３との間に配置される。

第１・第２・第３走査ミラー１１１−Ｅ−１１３によっ
て走査された原稿Ｏの反射光像は、レンズＦを通過後、
第４固定ミラー１５を経て色分解フィルタ１７により色
分解され、露光部３にて感光ドラム１上に結像される。

また、フルカラー電子写真複写機内の右側には、定着装
置■及び給紙装置Ｊが配置され、また、前記転写装置５
と前記定着装置Ｉ及び給紙装置Ｊとの間には、それぞれ
、転写材搬送系２５が配設されている。

上記構成にて、感光ドラムｌは、色分解フィルタ１７に
よって、色分解された色毎に帯電、露光、現像、転写及
びクリーニング工程等の一連の画像形成プロセスが、−
成帯電器Ａ１光学系Ｄ１回転式現像装置Ｂ１転写装置５
及びクリーニング装置Ｃによって施される。

ここで、上記した回転式現像装置Ｂは、回転支持体３０
０と、この回転支持体３００に略９０°の角度間隔で、
それぞれ、着脱自在に保持させた前述現像器とを具備し
く本実施例の場合には、イエロー現像器ユニットｌ０Ｉ
Ｙ、マゼンタ現像器ユニット１０１Ｍ、シアン現像器ユ
ニットｌ０ＩＣ及びブラック現像器ユニット１ｏＩＢｋ
の４個の現像器ユニットが具備されている）、色分解さ
れて感光ドラム１面に形成された各色の潜像を、それぞ
れ対応する現像器ユニットの現像剤によって顕像化する
。すなわち、回転支持体３００の略９０’ずつの回転角
制御により、所要の現像器ユニットの現像ローラが感光
ドラムｌと対向する所定の現像位置に位置移動して、こ
の現像器ユニットによる現像が実行される。

現像時、現像スリーブには交流、或いは直流電圧を重畳
した交流等、サイン波、矩形波等の振動電圧が現像バイ
アス電圧として現像スリーブに印加され、感光ドラムに
トナーを繰り返し付着、離脱させる工程を経て潜像を現
像している。なお、第４図は、感光ドラムｌに対してブ
ラック現像器ユニット１０１Ｂが感光ドラム１に対向位
置している状態を示しているものである。

このようにして現像された顕画像は、転写装置５にて、
給紙装置Ｊから供給される転写材Ｐに転写される。すな
わち、転写装置５は、典型的には、その周面に転写材Ｐ
１すなわち転写紙を把持するためのグリッパ５ａを有し
た転写ドラム５ｂを備えており、この転写装置５は、給
送装置Ｊの転写材カセット３１または３２から転写材搬
送系３５を経て給紙された転写材Ｐの先端をグリッパ５
ａで把持し、感光ドラム１上の各色毎の顕画像を転写す
るべく回転移送せしめる。なお、転写域には、転写帯電
器５ｃが転写ドラム５の内部に配置されている。

か（して、各色の顕画像、すなわち現像剤によるトナー
画像が順次転写された転写材Ｐは、グリッパ５ａから解
放され、分離爪８にて転写ドラム５ｂから剥離される。

次いで、転写ドラム５ｂから剥離された転写材Ｐは、転
写材搬送系２５によって加熱定着装置■へと送られ、こ
の定着装置Ｊによって転写材Ｐ上のトナー画像は転写材
Ｐ上に加熱溶融定着され、その後、転写材Ｐは、トレー
に上へと放出される。

〔効果〕

本発明によれば、現像剤のトナー濃度を目標値により近
いトナー濃度に維持できるので、安定した画像濃度を維
持でき、また小粒径トナーを使用した場合もトナー飛散
を防止できるようにトナー濃度維持できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明における実施例１の現像装置を示す図で
ある。 第２図は本発明における実施例２の現像装置を示す図で
ある。 第３図は従来例における現像装置を示す図である。 第４図は本発明が適用できるカラー複写機の説明図であ
る。 １１はスリーブ、１２はマグネット、２．０はトナー濃
度検知素子である。 １ １４−ｚ−ｆ乙２　　　　イ４ヒイ １ １４−２ ｂ イ卆イ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）トナーと磁性キャリアを有する二成分現像剤を、
   内部に磁石の固定された現像剤担持部材で担持搬送する
   現像装置で、現像剤担持部材に対向してトナー濃度検出
   素子を配置した現像装置に於いて、前記磁石は現像剤担
   持部材移動方向に関して現像領域と上記検出素子の間に
   、反撥磁界を形成する隣り合った同極性の磁極を有する
   ことを特徴とする現像装置。
2. （２）反撥磁界によって現像剤担持部材から離脱した現
   像剤を撹拌する撹拌部材を有する請求項（１）に記載の
   現像装置。
3. （３）トナー粒子の体積平均粒径は１０μｍ以下である
   請求項（１）又は（２）に記載の現像装置。