JPH0561332A - 一成分現像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 現像剤担持体上の現像剤を振動電界内で静
電潜像保持体上の静電潜像に付着させて可視化する一成
分現像装置であって、画像履歴に起因する画像欠陥の発
生を防止し、画像濃度の一定した現像を行うことができ
る一成分現像装置を得る。 【構成】 現像剤担持体９表面の移動方向における現
像剤供給部１１の上流側に、磁石ロール３の磁極の一つ
と対向し、現像剤担持体９表面と近接して回転する磁性
部材８を設け、この磁性部材８表面と現像剤担持体９表
面とがその対向位置で同方向に移動するように、前記磁
性部材８の回転方向を設定する。これにより、現像剤担
持体表面に固着した残留トナーは強制的に攪乱され、現
像剤供給部で新たなトナーが供給されてトナーの薄層が
形成される。そのため、画像履歴による現像濃度差の発
生が防止され、均一な濃度の画像が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子写真複写機、プリ
ンタ等の画像形成装置において用いられ、現像剤を静電
潜像に付着させて可視化する現像装置に係り、特に静電
潜像保持体と現像剤担持体との間で発生させた交番電界
内で一成分現像剤を転移させて静電潜像を現像する一成
分現像装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、静電潜像保持体上の静電潜像
を現像し可視像を形成する現像装置として、使用する現
像剤の種類に応じて各種タイプが提案されている。この
うち、トナーのみからなる一成分現像剤を使用する一成
分現像装置としては、例えば図３に示すものが知られて
いる。この現像装置では、回転可能な円筒状スリーブ２
２内に、複数の磁石を配置した磁石ロール２３を回転し
ないように固定支持し、上記スリーブ２２表面にトナー
２７を吸着して搬送することができる現像剤担持体２９
と、この円筒状スリーブ２２に圧接するように配置さ
れ、表面に吸着したトナーを規制し薄層化するとともに
トナーに所望の電荷を付与する現像剤規制部材２４と
が、ホッパー３０内に収容されている。また、現像剤担
持体２９には交流電源２５及び直流電源２６が接続さ
れ、直流重畳交流電圧を印加できるようになっている。
この現像装置は、電子写真複写機、静電プリンタ等の画
像形成装置において用いられ、像光の照射によって表面
に帯電電位の差による静電潜像を形成することができる
静電潜像保持体２１と前記現像剤担持体２９とが対向す
るように配置されている。

【０００３】このような現像装置によって静電潜像保持
体上の静電潜像を現像するときには、ホッパー３０内に
貯蔵されるトナー２７が現像剤供給部３１において現像
剤担持体２９の表面に供給され、さらにこのトナーは、
現像剤規制部材２４により通過量を規制され一様な厚さ
のトナー層が形成される。このときトナー粒子は前記現
像剤規制部材２４と現像剤担持体２９表面のスリーブ２
２との間で摩擦され、帯電する。この帯電したトナーの
薄層は、スリーブ２２内に固定配置された磁石ロール２
３の作用によってスリーブ２２の表面に吸着され、回転
とともに静電潜像保持体２１との対向位置である現像領
域へ搬送される。現像領域では静電潜像保持体２１と現
像剤担持体２９との間に生じる交番電界によってトナー
が静電潜像保持体２１へ転移し、静電潜像が現像され
る。この現像領域を通過するとき現像に寄与しなかった
現像剤担持体２９上の残留トナーは、スリーブ２２の回
転によって再び現像装置内へ搬送され、ホッパー内に貯
留される新たなトナーと混在しながら再び現像剤規制部
材２４を通過してトナーの薄層が形成される。このトナ
ーの薄層はスリーブ２２の回転によって再び現像領域に
搬送され次の現像が行われる。

【０００４】このような現像工程をくり返し行う際に現
像剤担持体表面に形成されるトナーの薄層の画像履歴が
問題となることがある。これは以下に説明するものであ
る。現像剤担持体表面に付着して搬送されたトナーの薄
層は、静電潜像保持体との対向位置で静電潜像に応じて
現像に寄与するが、現像領域を通過したトナーは一様な
薄層ではなく、現像によってトナーが消費される部分
と、可視化すべき静電潜像がなくトナーが消費されない
部分とを生じる。特に、静電潜像保持体上の潜像が高濃
度画像部と背景部とからなる場合には、高濃度画像部で
は多量のトナーが消費され、背景部ではトナーの消費が
ないため上記のような部分差がより顕著となる。つまり
現像領域においてトナーが消費された部分には、現像剤
担持体表面のスリーブの回転によって現像剤供給部を通
過する際に新たなトナーが供給され、現像剤規制部材に
より新たなトナーの薄層が形成される。一方、トナーが
消費されない部分では、一度形成されたトナーの薄層
が、新たなトナーの供給をわずかに受けるだけで再度現
像剤規制部材を通過することになる。

【０００５】現像剤担持体上のトナーが消費された部分
にわずかに残留するトナーは、既に現像剤規制部材を通
過し、帯電されているトナーではあるが、新たに供給さ
れるトナーはその平均帯電量が低い場合があり、現像に
寄与しにくい帯電の低い又は逆極性帯電のトナーの混入
する割合が、前の現像工程でトナーの消費があまりなか
った部分に比較すると多くなる。これは、前の現像工程
でトナーが消費された部分に新たに形成されるトナーの
薄層の帯電量が、トナーの消費がなく再度現像領域に搬
送されるトナーの薄層の帯電量よりも低くなることであ
る。従って、高濃度画像部の現像が行われる場合に、前
の現像工程で高濃度画像部の現像を行ったか或は背景部
の現像を行ったかにより次の画像再現濃度に差を生じる
ことがあり、前の現像工程が高濃度画像部の現像であっ
た部分が次の現像工程で低濃度現像となることがある。

【０００６】このような画像履歴による画像欠陥の発生
を根本的に解決するために、現像剤担持体上に形成され
るトナー層の状態を分析して画像履歴の発生原因につい
て検討した結果、現像剤担持体上のトナーが消費された
部分に再び新たなトナーが供給されトナー層が形成され
た場合は、トナーの消費がなく連続してトナー層が形成
された場合と比較して、トナーの付着量には差は認めら
れないが、トナーの粒度分布を測定したところ、粒径の
大きいトナーがより多く含まれていることが判明した。
このような実験結果から、画像履歴を解消するために
は、トナー層を形成するトナーの粉度分布を均一化する
ことが必要になると考えられる。

【０００７】一方、前の現像工程で、高濃度画像部の現
像を行った部分が、次の現像工程で先の現像で背景部で
あった部分より濃度が濃くなる場合もある。これは現像
剤の消費がほとんどない背景部では一度現像剤規制部材
で摺擦されたトナーの薄層が再度現像剤規制部材によっ
て摺擦されることになり、必要以上にトナー帯電量が高
くなりすぎて現像剤担持体に対する付着力が大きくなっ
ている場合等に生じる。即ち、電界によって静電潜像に
トナーを付着させて現像する際に、現像剤担持体からは
がし難くなるためである。

【０００８】このような画像履歴を解消するための手段
として、現像領域を通過した後に現像剤担持体表面に残
留したトナーをいったん現像剤担持体から除去し、再度
新たなトナーを供給してトナーの薄層を形成する方法お
よび装置が検討されており、例えば現像剤担持体の回転
方向における現像領域の下流側に、現像剤担持体の内部
で複数の同極性の磁石を配置した反発磁界を設け、この
部分を通過させることによって現像剤担持体表面に残留
するトナーを除去する方法、現像剤担持体表面に押圧さ
れる板状部材を配設し、現像工程の後にこの板状部材に
よって残留トナーを掻き落す方法が知られている。さら
に、特開昭５６−５１７６５には、現像領域を通過した
後に現像剤担持体内に固定された磁極の一つと対向さ
せ、磁性部材を現像剤担持体と近接して設けることによ
り、強制的に現像剤担持体上のトナーを剥離する現像装
置が提案されている。これは、現像剤担持体内部の磁極
と対向する磁性部材との間の磁界によってトナーを攪乱
し、現像剤担持体上のトナーを剥離し、新たなトナー層
を形成するものである。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来から知ら
れている手段では次に示すような問題点を有している。
現像剤担持体内部の磁石によって反発磁界を設ける方法
では、残留トナーを完全に除去することは難しく、画像
履歴を完全に解消できない。また、現像剤担持体表面に
押圧される板状部材を設ける方法では、板状部材が現像
剤担持体表面を傷つけ易く、トナーも大きな負荷を受け
て劣化することになる。特開昭５６−５１７６５に開示
される現像装置では、現像剤担持体上のトナー層を攪乱
するために、上記磁性部材を現像剤担持体表面にかなり
接近させなければその効果は薄く（通常１〜２ｍｍまで
近づける必要がある）、磁性部材を現像剤担持体に接近
させると、現像剤密度が高くなりすぎてトナー詰まりを
生じ、トナーの塊が現像剤担持体と接触して大きな金属
音等の異音が発生したり、現像剤担持体との摩擦によっ
て現像剤担持体の回転ムラを引き起こすという問題を生
じる。本発明は上記のような問題点に鑑みてなされたも
のであり、画像履歴に起因する画像欠陥の発生を防止
し、画像濃度の一定した現像を行うことができる一成分
現像装置を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに、本発明は、 位置が固定された複数の磁極を内部
に有し、一成分現像剤を表面に付着して搬送する現像剤
担持体と、 現像剤の貯留部から前記現像剤担持体に現
像剤が供給される現像剤供給部と、 前記現像剤担持体
表面の移動方向における前記現像剤供給部の下流側で、
前記現像剤担持体表面の現像剤量を規制し、現像剤の薄
層を形成する現像剤規制部材とを有し、前記現像剤担持
体が静電潜像保持体と近接して対向する現像領域で前記
現像剤担持体表面の現像剤を静電潜像保持体に付着させ
て静電潜像を現像する一成分現像装置において、 前記
現像剤担持体表面の移動方向における前記現像剤供給部
の上流側に、前記複数の磁極の一つと対向し、前記現像
剤担持体表面と近接して回転する磁性部材を備え、 こ
の磁性部材の回転方向が、前記現像剤担持体表面とこれ
と対向する前記磁性部材表面とが同方向に移動するよう
に設定されているものとする。

【００１１】上記現像剤供給部は、磁性部材の設置位置
と現像剤規制部材の設置位置との間において、現像剤担
持体表面が現像剤の貯留部から現像剤の供給を受けるこ
とができるようにした領域であり、この領域の現像剤担
持体内部に吸着磁極を設けることができ、さらに現像剤
担持体外部に近接してトナー供給部材を設けることもで
きる。

【００１２】上記磁性部材は、現像剤担持体の回転軸と
平行に配設された円筒状又は棒状部材とするのが望まし
く、鉄、ニッケル、クロム鋼等、磁石との間で磁界を発
生する材質のものが使用できる。また現像剤担持体の回
転軸と平行に配設した部材に磁性部材からなる線材を放
射状に多数植設したブラシ状部材とすることもできる。

【００１３】

【作用】上記のような構成の一成分現像装置では、現像
剤担持体表面の移動方向における現像領域を通過して現
像剤供給部に至るまでの間に、前記現像剤担持体内部に
固定配置された磁石と対向して磁性部材が設けられてい
るので、この磁性部材と現像剤担持体内部の磁石との間
に生じる磁界により、現像剤担持体表面に固着した残留
トナーが強制的に立ち上げられるいわゆる磁界カーテン
現象が生じ、トナー層は攪乱され表面からはがされる。
そして、現像剤供給部で、新たなトナーが供給されてト
ナーの薄層が形成されるので、トナー層の粒度分布は画
像履歴に関係なく常にほぼ均一となる。従って、画像履
歴によって画像の再現濃度に差を生じることがなく、均
一な濃度の現像が行われる。

【００１４】また、前記磁界カーテン現象の効果を上げ
ることができる程度まで、現像剤担持体表面と磁性部材
表面とを近づけても、その対向する面が同方向に移動す
るように回転しているので、磁性トナーを現像剤担持体
回転方向の下流側に送り出し、トナー詰まりの発生は防
止され、塊状トナーが現像剤担持体表面と接触すること
により生じる金属音等の異音や回転ムラの発生は防止さ
れる。

【００１５】

【実施例】以下本発明の実施例を図に基づいて説明す
る。図１は本発明の第１の実施例である一成分現像装置
の構成を示す概略断面図であり、現像を行う画像の幅方
向と直角方向の断面を示す図である。この一成分現像装
置は、静電潜像保持体１と対向して回転する円筒形状の
現像剤担持体９と、この現像剤担持体上のトナー付着量
を規制するとともにトナーの薄層を形成する現像剤規制
部材４とから構成され、これらがトナー７を収容するホ
ッパー１０内に配設されている。

【００１６】上記現像剤担持体９は、極性及び磁力の異
なる複数の磁極が着磁され、フレーム（図示せず）に回
転しないように固定支持された磁石ロール３と、この磁
石ロール３の周囲を図中に示す矢印Ａの方向に回転する
円筒状のスリーブ２とからなり、スリーブ２の回転に伴
ってトナー７の吸着、搬送、及びスリーブ２からの開放
が磁石ロール３の磁気パターンに応じて行われるように
なっている。なお、この実施例において上記スリーブ２
は、比抵抗５×１０⁹ Ω・ｃｍの種々の添加剤を含むフ
ェノール樹脂を肉厚１．０ｍｍの円筒状に形成し、その
表面をＪＩＳの１０点平均粗さでＲｚ＝４．１μｍとな
るよう長手方向に研磨した半導電性樹脂スリーブが用い
られている。上記現像剤規制部材４は、厚さ０．１ｍｍ
程度のステンレススチールの板バネに、幅１０ｍｍ厚さ
１ｍｍ程度でゴム硬度５０°のシリコンゴムを加硫接着
したものであり、現像剤担持体９への接触圧力は２０〜
２００ｇ／ｃｍ程度に設定されている。これにより、現
像剤担持体表面に吸着されたトナーは、２０〜３０μｍ
程度のトナーの薄層とされるとともに、所望の電荷が付
与されるようになっている。

【００１７】また、上記現像剤担持体９には、現像バイ
アス電圧を印加するための交流高圧電源５と直流電源６
が接続されており、静電潜像保持体１と近接する位置に
形成される電界によって電荷を有するトナーが静電潜像
保持体上の静電潜像に付着するようになっている。上記
ホッパー１０は、現像剤担持体９を覆うように配設され
ており、収容した磁性トナー７が現像剤担持体９の背面
側に堆積して、現像領域通過後のスリーブ２の表面に対
し現像剤供給部１１から連続的に磁性トナーを供給でき
る構造となっている。

【００１８】上記ホッパー１０内には、上記スリーブ２
の回転方向における現像剤規制部材４よりも上流側であ
って、ホッパー内の現像剤が現像剤担持体９に供給され
る現像剤供給部１１よりもさらに上流側に、現像剤担持
体と近接して円筒状の磁性部材８が設けられており、こ
の磁性部材８と現像剤担持体９との互いに対向する面が
同方向に移動するように回転方向が設定されている。ま
た、この磁性部材８は、現像剤担持体９の内部の磁石ロ
ール３に固定された磁石の一つと対向する位置に配設さ
れており、この磁性部材８と現像剤担持体９との間に磁
界を生じるようになっている。

【００１９】なお、この実施例において、磁性部材８は
ＳＵＳ３０４材からなる直径８ｍｍの円筒体をスリーブ
２表面との間隙ｄが２ｍｍとなるように配置したもので
あり、磁性部材８の回転による表面移動速度と現像剤担
持体のスリーブ９の表面移動速度との比が１：１になる
ように設定されている。上記間隙ｄは、トナーの薄層か
ら磁界によって剥離された粒度の大きいトナーが新たな
トナーと充分に混ざり合うためになるべく多くとる必要
があり、一方、磁界による効果を充分に発揮させるため
には間隙を小さくして大きな磁気力が作用するようにす
る必要があり、双方の効果を考慮して適切な値として設
定されたものである。また、磁性部材８の回転速度は、
遅すぎるとトナー詰まりの発生を防止することができ
ず、速すぎると磁性部材８の周辺部で接触するトナーと
の摩擦熱を発生するため、このような問題が生じること
のない適切な速度となるように設定されたものである。

【００２０】このような現像装置において、ホッパー内
に貯留されるトナー７は現像剤供給部１１から現像剤担
持体９に供給され、円筒状スリーブ２の回転によって搬
送される。現像剤規制部材４は現像剤担持体上のトナー
量を規制し、トナーの薄層を形成するとともにトナー粒
子に電荷を付与する。さらにこのトナーの薄層は、現像
剤担持体９と静電潜像保持体１とが対向する現像領域ま
で搬送され、静電潜像保持体１上に形成された静電潜像
にトナーが付着し、静電潜像の可視化が行われる。

【００２１】現像に寄与しなかったトナーは、現像剤担
持体９に吸着されたままスリーブ２の回転とともにホッ
パー１０内まで戻り、磁性部材８と現像剤担持体９とが
対向する位置を通過する際に、現像剤担持体９内の磁石
が磁性部材８との間に形成する磁界によってトナーが立
ち上がる磁気カーテン現象が生じ、現像剤担持体９から
トナーが剥離される。この剥離されたトナーはスリーブ
２と磁性部材８の回転によって対向位置から押し出さ
れ、ホッパー内に貯留されるトナー７と混合される。現
像剤供給部１１から現像剤担持体９には充分に混合され
た新たなトナーが供給され、現像剤規制部材７を通過す
ることにより新たなトナーの薄層が形成される。

【００２２】したがって、現像領域を通過した後、現像
剤担持体上に残留したトナー層がそのまま次の現像に寄
与するということがなく、残留トナーはいったん攪拌・
剥離されその都度新たなトナー層が形成される。したが
って、トナー層を形成するトナーの粒度分布及び平均帯
電量は常にほぼ均一となり、画像履歴によって次の現像
工程の画像再現濃度が影響されるということがなく、常
に一定の画像濃度で現像を行うことが可能となる。ま
た、スリーブ２と磁性部材８とが対向する位置において
双方の対向面が同方向に移動するように回転しているの
で、対向位置の間隙が狭くてもトナー詰まりの発生は防
止される。

【００２３】この現像装置を市販のＦＸ５０１２複写機
（富士ゼロックス社製）に装着してプリントテストを行
った結果、画像履歴が次の現像工程に影響を与えること
がなく良好な画質が得られることが確認され、また、現
像剤担持体と磁性部材との間でトナーが擦れ合うような
金属音の発生もないことが確認された。

【００２４】図２は、本発明の他の実施例である一成分
現像装置を示す概略構成図である。この一成分現像装置
では、前記実施例において現像剤担持体内に近接して配
置された円筒状磁性部材の代わりに、ブラシ状磁性部材
１８がほぼ同位置に配置されたものである。このブラシ
状磁性部材１８は円筒状回転体の表面に、径０．０５ｍ
ｍで長さ３ｍｍの磁性ＳＵＳ３０４材からなる線材を回
転体の周面から放射状に多数植設したものであり、線材
の先端における直径が８ｍｍとなっている。またこの一
成分現像装置の他の構成は前記実施例と同様である。本
実施例においては回転する磁性部材１８がブラシ状とな
っており、現像剤担持体の内部に設けられた磁石との間
に生じる磁力線はブラシの線材の先端から磁石との間に
生じる。このブラシが回転することによって磁力線の生
じる位置が揺らぎ、残留トナーを効率よく攪拌すること
ができる。この現像装置を前記実施例と同様に市販のＦ
Ｘ５０１２複写機（富士ゼロックス社製）に装着してプ
リントテストを行ったところ、金属音等の障害もなく、
画像履歴のない良好な画像が得られた。

【００２５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の一成分現
像装置では現像剤担持体内部に固定配置された磁石の一
つと対向する位置に現像剤担持体表面と近接して磁性部
材が設けられているので、現像剤担持体上の残留トナー
層はこの対向位置で攪乱・剥離され、画像履歴による現
像濃度差を生じることなく、均一な濃度の画像が得られ
る。また、前記磁性部材と現像剤担持体とは対向する互
いの表面の移動方向が同方向となるように回転方向が設
定されているので、現像剤詰まりによる異音の発生や現
像剤担持体の回転ムラの発生が防止され、良好な画像が
得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例である一成分現像装置を示す
概略構成図である。

【図２】本発明の他の実施例である一成分現像装置を示
す概略構成図である。

【図３】従来の一成分現像装置を示す概略構成図であ
る。

【符号の説明】

１ 静電潜像保持体 ２ スリーブ ３ 磁石ロール ４ 現像剤規制部材 ５ 交流高圧電源 ６ 直流電源 ８ 磁性部材 ９ 現像剤担持体 １０ ホッパー １１ 現像剤供給部 １８ ブラシ状磁性部材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藤田 徹也 神奈川県海老名市本郷2274番地 富士ゼロ ツクス株式会社海老名事業所内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 位置が固定された複数の磁極を内部に
   有し、一成分現像剤を表面に付着して搬送する現像剤担
   持体と、 現像剤の貯留部から前記現像剤担持体に現像剤が供給さ
   れる現像剤供給部と、 前記現像剤担持体表面の移動方向における前記現像剤供
   給部の下流側で、前記現像剤担持体表面の現像剤量を規
   制し、現像剤の薄層を形成する現像剤規制部材とを有
   し、 前記現像剤担持体が静電潜像保持体と近接して対向する
   現像領域で前記現像剤担持体表面の現像剤を静電潜像保
   持体に付着させて静電潜像を現像する一成分現像装置に
   おいて、 前記現像剤担持体表面の移動方向における前記現像剤供
   給部の上流側に、前記複数の磁極の一つと対向し、前記
   現像剤担持体表面と近接して回転する磁性部材を備え、 この磁性部材の回転方向が、前記現像剤担持体表面とこ
   れと対向する前記磁性部材表面とが同方向に移動するよ
   うに設定されていることを特徴とする一成分現像装置。