JPH0535112A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 ［目的］ 磁気ブラシ現像法を用いた現像手段に遊離飛
散容易なトナーを用いる場合であっても、装置内を飛散
トナーで汚すことのない画像形成装置を提供することで
ある。 ［構成］ 現像手段１０による現像位置イより像担持体
１の回転方向上流側に像担持体１の長手方向に向かう電
極２０を像担持体１の周方向に沿って複数個配設し、各
電極２０間に位相をずらして印加される交番電圧によ
り、現像位置イに向かって電界による進行波を形成し
た。従って、現像時飛散した正負のいずれの極性に帯電
されたトナーも複数の電極２０間に形成された現像位置
イ側への電界による進行波によって、電気的に現像位置
イ側へ引き戻され、現像手段１０等の外方へ飛散するこ
とはない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電子写真法を採用する複
写機やプリンタの如き画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】複写機等の画像形成装置においては像担
持体である感光ドラム上の潜像を現像器によって現像す
る必要があるが、該現像器にはトナーとキャリアとから
なる２成分現像剤等を使用した磁気ブラシ現像法を採用
しているものも多い。この磁気ブラシ現像法は現像器に
よる感光ドラムへの現像位置にて、現像剤担持体である
現像スリーブと感光ドラム間に穂立（マグネットブラ
シ）を形成し、該穂立を介して現像剤中のトナーを感光
ドラムの潜像に供給しようとするものである。

【０００３】以上の磁気ブラシ現像法を用いた現像器が
使用される画像形成装置の一例を図４で説明すれば、図
中１は矢印方向に回転する感光ドラムであり、該感光ド
ラム１の左側にトナーとキャリアからなる２成分現像剤
Ｔを有す現像器１０が配設されている。該現像器１０内
にはその外周部に磁力の作用で現像剤Ｔを吸着しつつ回
転し、この現像剤Ｔ中のトナーを感光ドラム１の方へ供
給する現像スリーブ１１が設けられていて、この現像ス
リーブ１１の感光ドラム１側に最も近接する位置に現像
位置イが形成されている。

【０００４】この現像位置イにおいて現像スリーブ１１
と感光ドラム１間に現像剤Ｔの穂立が形成され、該穂立
を介して現像剤中のトナーのみが感光ドラム１の潜像の
方へ供給されると共に、トナー濃度の減少した現像剤Ｔ
は現像器１０内に回収されてトナーが補給され、再び現
像スリーブ１１によって現像位置イまで移動されること
となる。

【０００５】ここで、近年画像の高精細化を図るべく粒
径の小さなトナーが多く用いられるようになると共に、
多色のカラー画像を形成する場合に、加熱溶融定着時に
混色を向上すべく、ポリエステル樹脂等を結着材とした
トナーが多く用いられるようになってきている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、小粒径
トナーにはキャリアによる拘束力の小さいものが多く混
在すると共に、相互に融着凝集しやすいという問題を有
している。特にポリエステル樹脂等を結着材としたトナ
ーは環境の影響を受けやすく、高湿時にはトナー粒子が
遊離飛散しやすい。

【０００７】従って、現像位置イの感光ドラム１の回転
方向上流側にてトナー粒子の遊離飛散が生じれば、感光
ドラム１や現像器１０の上方にトナーが舞い上がってし
まい、帯電器、光学系、電位センサー等の機器をトナー
で汚してしまい、画像不良を生じさせる原因となってし
まうとうい問題があった。この問題は機器の長寿命化が
進む程大きくなる。

【０００８】本発明は上記問題に鑑みてなされたもの
で、その目的とする処は、磁気ブラシ現像法を用いた現
像手段に遊離飛散容易なトナーを用いる場合であって
も、装置内を飛散トナーで汚すことのない画像形成装置
を提供するにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成すべく本
発明は、磁気ブラシ現像法が用いられる現像手段により
像担持体上の静電潜像の現像がなされる画像形成装置に
おいて、現像手段による現像位置より像担持体の回転方
向上流側に像担持体の長手方向に向かう電極を像担持体
の周方向に沿って複数個配設し、各電極間に位相をずら
して印加される交番電圧により、現像位置に向かって電
界による進行波を形成したことを特徴とする。

【００１０】

【作用】磁気ブラシ現像法では現像手段による像担持体
への現像位置に現像剤の穂立が形成されるが、遊離飛散
容易な小粒径のトナーを使用した現像剤では現像時に現
像位置からトナーの遊離飛散が生じ易い。特に現像位置
より像担持体の回転方向上流側でトナーの飛散が生じれ
ば、該飛散トナーが装置全体に広がり、装置内のトナー
汚染の問題をひきおこす。

【００１１】そこで、現像手段による現像位置より像担
持体の回転方向上流側に像担持体の長手方向に向かう電
極を像担持体の周方向に沿って複数個配設し、各電極間
に位相をずらした交番電圧を印加することにより、現像
位置に向かって電界による進行波を形成して、飛散した
トナーを電気の力によって現像位置に戻すようにした。
この場合、特に電極から離れ像担持体側に接近したトナ
ーは像担持体の回転によって生じる風の力でも現像位置
側に移動される。

【００１２】

【実施例】以下に本発明の実施例を添付図面に基づいて
説明する。

【００１３】先ず、本発明の第１実施例を図１により説
明する。

【００１４】図１は画像形成装置の現像器１０周りの詳
細を示したもので、該現像器１０は一定方向に回転する
像担持体である感光ドラム１の左側に配設されている。
この現像器１０は内部に非磁性トナーと磁性キャリアと
からなる２成分現像剤Ｔを有し、感光ドラム１との間に
形成される現像位置イにおいて、この感光ドラム１上の
潜像に磁気ブラシ現像法によってトナーを供給する働き
を有するものである。

【００１５】現像器１０は感光ドラム１との間に現像位
置イを有し、その外周部に磁力の作用で現像剤Ｔを吸着
しつつ回転し、該現像剤Ｔ中のトナーを感光ドラム１側
に供給する現像スリーブ１１と、該現像スリーブ１１内
に固定状態で配設され、その外周部に複数の磁極Ｓ１，
Ｓ２，Ｎ１，Ｎ２，Ｎ３を有する磁石１２と、現像スリ
ーブ１１上の現像剤Ｔの層厚を規制する現像ブレード１
３と、現像剤Ｔをその軸方向に撹拌しつつ搬送するスク
リュータイプの第１、第２撹拌搬送部材１４，１５と、
現像スリーブ１１の現像位置イにおける現像剤Ｔの穂立
をよくする磁性部材１６と、以上の部材等を有すと共
に、現像剤Ｔを有し、且つ第２撹拌搬送部材１５の上方
に補給用のトナーを収容するトナー溜１７ａを有する現
像器本体１７等から構成されている。

【００１６】非磁性材から構成される現像スリーブ１１
内の磁石１２には５つの磁極Ｓ１，Ｓ２，Ｎ１，Ｎ２，
Ｎ３が設けられており、現像スリーブ１１の現像位置イ
においては、磁石１２の現像磁極Ｓ１の作用により感光
ドラム１側に現像剤Ｔの穂立が形成され、該穂立によっ
て現像剤Ｔ中のトナーが感光ドラム１の方へ移動しやす
くなっていると共に、取り込み磁極Ｎ１が配設される現
像スリーブ１１の位置においては、トナー濃度の低下し
た現像剤Ｔが汲み上げ磁極Ｎ２との反発作用によって現
像スリーブ１１から第１撹拌搬送部材１４側へ落下され
る。また、汲み上げ磁極Ｎ２が配設される現像スリーブ
１１の位置で該現像スリーブ１１に現像剤Ｔが吸着保持
されると共に、現像スリーブ１１上の現像剤Ｔは搬送磁
極Ｓ２に保持されつつ現像ブレード１３まで移動し、該
現像ブレード１３によってその層厚が規制された後、搬
送磁極Ｎ３に保持されつつ現像位置イまで移動される。

【００１７】第１、第２、撹拌搬送部材１４，１５は現
像スリーブ１１と平行に現像器本体１７の下部に配設さ
れ、現像剤Ｔを撹拌搬送すると共に、現像剤Ｔ中のトナ
ーを例えばプラスに摩擦帯電させ、キャリアをマイナス
に摩擦帯電させる働きも有している。第１、第２撹拌搬
送部材１４，１５間には現像器本体１７の隔壁１７ｂが
配設されているが、該隔壁１７ｂの両端部側は切り欠か
れているため、第１撹拌搬送部材１４により撹拌搬送さ
れた現像剤Ｔはつぎに第２撹拌搬送部材１５により撹拌
搬送されて現像器本体１７内で循環されることとなる。

【００１８】即ち、現像スリーブ１１から落下されたト
ナー濃度の低下した現像剤Ｔは第１撹拌搬送部材１４を
介して第２撹拌搬送部材１５側に送られ、ここでトナー
溜１７ａより新たなトナーが補給されて、再び第１撹拌
搬送部材１４側へ送られ、現像スリーブ１１に汲み上げ
られることとなる。そして、現像スリーブ１１に汲み上
げられた現像剤Ｔは現像位置イにて穂立を形成し、該穂
立内のトナーがこの現像スリーブ１１に印加されるバイ
アス電圧によって感光ドラム１の潜像の方へ供給される
こととなる。

【００１９】尚、現像剤Ｔ中のトナーはポリエステル系
樹脂又はスチレン−アクリル酸エステル系樹脂を母体と
したカラー複写機用のトナーであり、その平均体積粒径
は８μｍであり、キャリア等との摩擦によって正（プラ
ス）に帯電される。またキャリアは重量平均体積粒径は
５０μｍのものが使用されている。

【００２０】さて、以上の如き磁気ブラシ方式の現像器
１０においては、トナーが小粒径で且つポリエステル系
樹脂等を母体としたものにあっては、現像時現像位置イ
においてトナーの遊離飛散が生じ易く、特に現像位置イ
より上方にこの遊離飛散したトナーが移動すれば画像形
成装置内のトナーによる汚れの問題を生じさせることと
なる。

【００２１】そこで、本発明では感光ドラム１の現像位
置イより上方のその回転方向上流側に、感光ドラム１の
長手方向に向かう電極２０を感光ドラム１の周方向に沿
って複数個配設することにより、トナーの現像器１０や
感光ドラム１外方への飛散を防止するようにした。

【００２２】具体的には、現像位置イより上方の感光ド
ラム１の回転方向上流側に現像位置イ近傍から、感光ド
ラム１とやや離間した状態で該感光ドラム１の外面を覆
う支持部材２１を現像器１０の現像器本体１７に支持さ
せるように設け、この支持部材２１の感光ドラム１の対
向面に該感光ドラム１の長手方向に向かう電極２０を感
光ドラム１の周方向に沿って所定のピッチで複数個配設
した。

【００２３】この複数の電極２０には隣り合うものどう
し、少しずつ位相がずれた交番電圧が印加され、上方の
電極２０から下方の現像位置イに近い電極２０に向かっ
て、交番電界による進行波が形成されるようになってい
る。例えば、図１で示される如き三相交流電源２２を使
用した場合は、一相目の電極２２ａからの交番電圧を現
像位置イに最も近い電極２０Ａから２つおきの電極２０
Ｂ，２０Ｃに印加し、二相目の電源２０ｂからの交番電
圧を上記電極２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃの上方に隣接する
電極２０に印加し、三相目の電源２０Ｃからの交番電圧
を二相目の電源２０ｂから電圧を印加される電極２０の
上方に隣接する電極２０に印加するようにする。

【００２４】かくすれば、例えば図１中紙面の上方から
下方に向かって、プラスの電圧部（マイナスの電圧部で
も可）が現像位置イ側に順次配設される各電極２０間に
１２０度ずつ位相が異なった位置に形成され、これ等の
電極２０により交番電界による進行波が形成されること
となる。

【００２５】而して、現像時に現像位置イにて遊離飛散
したトナーは複数の電極２０と感光ドラム１間を該感光
ドラム１の回転方向上流側である装置の上方へ移動しよ
うとするが、この複数の電極２０に現像位置イへと向か
う進行波を形成する三相交流の交番電圧を印加すれば、
飛散トナーは電極２０からの電界による進行波の影響を
受けて、マイナス又はプラスのいずれの極性に帯電され
たトナーも現像位置イに戻されることとなり、現像器１
０や感光ドラム１の外方にトナーが飛散することはなく
なる。

【００２６】一方、感光ドラム１は図１中矢印方向（下
向き）に回転しているため、この感光ドラム１近傍には
該感光ドラム１の回転方向に沿った風Ｋが発生してお
り、該風Ｋは感光ドラム１の現像位置イの上流側におい
ては、上方から現像位置イ側に吹いていることとなる。
従って、電極２０から離れ感光ドラム１に接近して電極
２０の電界の影響を受けにくい飛散トナーも、上記風Ｋ
の作用により現像剤Ｔの穂立が形成されている現像位置
イに戻されることとなり、現像器１０や感光ドラム１上
方にトナーが飛散することはない。

【００２７】ここで、本実施例では電極２０と感光ドラ
ム１間の距離を２mmとしたが、この距離は感光ドラム１
と電極２０とが接触しない範囲であれば、０．２mm〜５
mm程度までが選択されうる。但し、５mm以上となると電
極２０と感光ドラム１間の風路が変化するため、５mm以
上は好ましくない。また電極２０に印加する交番電圧は
本実施例ではその大きさを約１ＫＶとしたが、この交番
電圧は放電が生じない範囲で数百Ｖから数ＫＶの範囲で
選択可能であると共に、周波数も本実施例では６０Ｈｚ
としたが放電が生じず効果が得られる範囲で数＋Ｖ〜数
ＫＶの範囲で選択可能である。更に、電極２０の大きさ
は０．１mm〜２．０mm、配設ピッチは０．１〜２．０mm
の範囲で選択可能である。

【００２８】次に、本発明の第２実施例を図２により説
明する。尚、第１実施例に係るものと同一機能を有する
ものについては同一符号を付しその説明を省略する。

【００２９】本実施例では電極２０に印加する電圧を第
１実施例の交番電圧にトナーの帯電極性（本実施例の場
合プラス極性）と同極性の直流電圧（直流電源２３にて
印加される）を重畳したバイアス電圧とすると共に、支
持部材２１の感光ドラム１の対向面をトナーに対する帯
電付与部材（本実施例の場合トナーをプラスに帯電さる
もの）で覆った。

【００３０】而して、現像位置イで遊離飛散し該現像位
置イの上方に移動したトナーのうち正規に帯電（プラス
帯電）しているトナーは感光ドラム１の方向に向かう力
を受け、直接現像作業に供されるか、又は交番電界によ
る進行波の作用や感光ドラム１近傍の風Ｋの流れにより
現像位置イに戻されて現像作業に供される。

【００３１】一方、逆極性に帯電しているトナーは直流
電圧の影響で電極２０の近傍に引き寄せられ該電極２０
によって発生される交番電界による進行波の作用で現像
位置イへと搬送される。この場合、電極２０には直流電
圧の影響を受けたバイアス電圧が印加されているため、
逆極性に帯電されているトナーは電極２０や支持部材２
１の表面にぶつかりつつ搬送されるが、支持部材２１の
表面がトナーに対する帯電付与部材で覆われているた
め、ほとんどのトナーは搬送中に正規の帯電電荷（プラ
ス電荷）を得ることとなり、途中で現像作業に供される
こととなる。

【００３２】以上の如く本実施例においても第１実施例
と同様な効果を得ることができると共に、本実施例では
特に、正規帯電でなく逆極性に帯電している飛散トナー
を現像位置イに引き戻している間に、これ等のトナーを
正規帯電させ現像作業に供することができるという効果
も有している。

【００３３】次に、本発明の第３実施例を図３により説
明する。尚、第１実施例に係るものと同一機能を有する
ものについては同一符号を付しその説明を省略する。

【００３４】本実施例では支持部材２１を超音波励振手
段２４により超音波振動させることにより、電極２０に
超音波振動を与えて、電極２０からの交番電界による進
行波の作用で飛散トナーが現像位置イに、より円滑に搬
送されるようにした。このため、本実施例では飛散トナ
ーの上方への飛散や電極２０近傍での滞留がなくなる分
だけ、第１実施例以上の効果を得ることができることと
なる。

【００３５】尚、超音波励振手段２４は圧電性の振動素
子２４ａと、これを駆動する高周波電源２４ｂ等により
構成される以上第１乃至第３実施例についてはトナーと
キャリアとからなる２成分現像剤Ｔについて説明した
が、本発明はこれに限らず磁気ブラシ方式で現像可能な
トナーであればどのようなものでもよく、例えば現像剤
Ｔが磁性１成分トナーでもよいのは勿論である。

【００３６】ここで、本発明の適用について効果の大き
い現像剤Ｔについて説明すれば、トナーの体積平均粒径
は１２μｍ以下（好ましくは１０μｍ以下）のものが好
ましく、キャリアはその重畳平均粒径が３０〜８０μｍ
（好ましくは４０〜７０μｍ）で抵抗値が１０⁷Ω・cm
以上（好ましくは１０⁸Ω・cm以上）の樹脂コーティン
グしたフェライト粒子（最大磁化６０ｅｍｕ／ｇ）のも
のが好ましい。また、トナーの最適の体積平均粒径を
Ｍ、トナーの実際の粒径をＤとした場合、１／２Ｍ＜Ｄ
＜３／２Ｍの範囲に９０体積％以上のトナー粒子を含
み、０＜Ｄ＜２Ｍの範囲に９９体積％以上のトナーの粒
子を含むトナーが好ましい。

【００３７】尚、トナーの体積分布及び体積平均粒径の
測定は例えばコールター社製の装置（コールターカウン
ターＴＡ−２型）等によってなされたものである。

【００３８】

【発明の効果】以上の説明で明らかな如く本発明によれ
ば、現像位置より像担持体の回転方向上流側に遊離飛散
したトナーは電極等を介して現像位置側に戻されるた
め、装置内を飛散トナーで汚してしまうことはない。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例に係る画像形成装置の現像器周りの
断面図である。

【図２】第２実施例に係る画像形成装置の現像器周りの
断面図である。

【図３】第３実施例に係る画像形成装置の現像器周りの
断面図である。

【図４】従来技術に係る画像形成装置の現像器周りの断
面図である。

【符号の説明】

１ 感光ドラム（像担持体） １０ 現像器（現像手段） ２０ 電極 イ 現像位置

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 磁気ブラシ現像法が用いられる現像手段
   により像担持体上の静電潜像の現像がなされる画像形成
   装置において、現像手段による現像位置より像担持体の
   回転方向上流側に像担持体の長手方向に向かう電極を像
   担持体の周方向に沿って複数個配設し、各電極間に位相
   をずらして印加される交番電圧により、現像位置に向か
   って電界による進行波を形成したことを特徴とする画像
   形成装置。
2. 【請求項２】 上記電極に印加される電圧が交番電圧に
   現像手段のトナーの帯電極性と同極性の直流電圧が重畳
   されたバイアス電圧であることを特徴とする請求項１記
   載の画像形成装置。