JPH07261557A

JPH07261557A - 現像装置

Info

Publication number: JPH07261557A
Application number: JP5210394A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Tokimatsu; 宏行時松; Kazuo Yasuda; 和夫安田
Original assignee: Konica Minolta Inc
Current assignee: Konica Minolta Inc
Priority date: 1994-03-23
Filing date: 1994-03-23
Publication date: 1995-10-13

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は現像装置に関し、複雑な現像剤循環
用の機構を設けることなく現像剤の循環性を向上すると
共に、現像剤搬送量の安定化を図ることができる現像装
置を提供することを目的としている。【構成】非磁性トナーと磁性キャリアからなる現像剤
を担持搬送する、内部に固定された磁界発生手段を有す
る現像剤担持体と、該現像剤担持体上の現像剤の層厚を
規制する現像剤層厚規制部材とを有する現像装置におい
て、前記現像剤層厚規制部材は磁性部材で、前記現像剤
担持体の移動方向上流側で、前記磁界発生手段の静止磁
界が及ぶ範囲で、下流側で静止磁界が及ばない範囲でか
つ前記現像剤担持体と非接触な位置に配置して構成す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は現像装置に関し、更に詳
しくは画像形成装置に用いる現像装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】２成分現像剤（トナーとキャリア）で
は、現像剤の循環をよりスムーズに行なう必要がある。
現像剤層厚規制部分では、その性質上、搬送されてくる
現像剤量に比べ、現像剤層厚規制部分を通過する現像剤
量は少なく設定されている。このために、特にこの部分
の現像剤の循環をスムーズにし、現像剤層厚規制部分を
通過しない現像剤を次なる位置（例えば撹拌部）に送り
出す必要がある。この部分に現像剤が溜まってしまう
と、現像剤が現像剤同士もしくは側壁と衝突を繰り返
し、現像剤の劣化が促進される。また、現像剤がパッキ
ング状態となりやすく、搬送量が安定しない。

【０００３】図８は従来の現像装置の概念図で、（ａ）
と（ｂ）２種類の装置を示している。（ａ）において、
７０は容器に入った２成分現像剤である。現像剤はトナ
ーが粒径８．５μｍの非磁性絶縁性の粒子と、キャリア
が粒径５０μｍの磁性体粒子より構成されている。７１
は現像剤担持体としての現像スリーブである。該現像ス
リーブ７１の材料としては例えばアルミニウムが用いら
れ、その表面はサンドブラスト処理されている。７２は
現像剤層厚規制部材としてのブレードである。該ブレー
ド７２は、非磁性の材料でできている。７３は現像スリ
ーブ７１内に設けられた固定磁界発生手段としての多極
永久磁石（固定マグネットロール）、７４は現像剤７０
を収容する容器である。１はトナー層が形成される感光
体ドラムである。

【０００４】（ｂ）において、（ａ）と同一のものは、
同一の符号を付して示す。図において、７５は２成分現
像剤７０を収容する容器、７６，７７は２成分現像剤７
０が固まらないように撹拌する撹拌スクリューである。
その他の構成、及び構成要素の材料、２成分現像剤７０
は（ａ）に示す例と同じである。

【０００５】このように、構成された現像装置の搬送量
の安定性，トナーの帯電性，画像品質について評価し
た。先ず搬送量の安定性については、以下の４段階で評
価した。（レベル１）静止状態で搬送ムラが確認できる（レベル２）回転状態で搬送ムラが確認できる（レベル３）マイクロスコープで搬送ムラが確認でき
る（レベル４）搬送ムラが確認できず均一である図９は従来装置の特性例を示す図である。（ａ）は搬送
ムラ特性を、（ｂ）はトナーの電荷量をそれぞれ示して
いる。（ａ）において、縦軸は前記定義によるレベル、
横軸はプリント枚数である。図８の（ａ）の現像装置を
現像器Ａ、図８の（ｂ）に示す現像装置を現像器Ｂとし
て示している。プリント枚数が５０ｋ（５００００）枚
を越えると、著しい搬送ムラが発生する。

【０００６】（ｂ）において、縦軸はトナーの電荷量
（μＣ／ｇ）を、横軸はプリント枚数をそれぞれ示して
いる。現像剤はプリント枚数が増大するにつれて、スト
レスを受け、帯電量が低下していることが分かる。トナ
ー飛散等の問題を生じる。

【０００７】また、現像剤の劣化度については、ＳＥＭ
（走査電子顕微鏡）で観察すると、５０ｋプリントで破
砕したトナーやキャリアに固着したトナー等が観察され
た。更に、画像の品質については、現像性の不均一によ
る濃度ムラや、現像器Ａでは４０ｋプリント以後、現像
器Ｂでは５０ｋプリント以後に地カブリが発生してい
た。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】前述したように、従来
の装置ではプリント枚数が増大するにつれて、現像剤搬
送量のムラが発生し、現像剤も劣化してくるという問題
があった。

【０００９】本発明はこのような課題に鑑みてなされた
ものであって、複雑な現像剤循環用の機構を設けること
なく現像剤の循環性を向上すると共に、現像剤搬送量の
安定化を図ることができる現像装置を提供することを目
的としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】前記した課題を解決する
第１の発明は、非磁性トナーと磁性キャリアからなる現
像剤を担持搬送する、内部に固定された磁界発生手段を
有する現像剤担持体と、該現像剤担持体上の現像剤の層
厚を規制する現像剤層厚規制部材とを有する現像装置に
おいて、前記現像剤層厚規制部材は磁性部材で、前記現
像剤担持体の移動方向上流側で、前記磁界発生手段の静
止磁界が及ぶ範囲で、下流側で静止磁界が及ばない範囲
でかつ前記現像剤担持体と非接触な位置に配置されてい
ることを特徴とし、第２の発明は、非磁性トナーと磁性
キャリアからなる現像剤を担持搬送する、内部に固定さ
れた磁界発生手段を有する現像剤担持体と、前記現像剤
担持体上の現像剤の層厚を規制する現像剤層厚規制部材
とを有する現像装置において、前記現像剤担持体と現像
剤層厚規制部材の少なくとも一方にバイアスを印加する
と共に、前記現像剤層厚規制部材は導電性部材で、前記
現像剤担持体との間に、前記現像剤担持体の移動方向上
流側で電界が及ぶ範囲で、下流側では電界が及ばない範
囲でかつ前記現像剤担持体と非接触な位置に配置されて
いることを特徴としている。

【００１１】

【作用】

（第１の発明）磁性体の現像剤規制部材（ブレード）
を、現像剤担持体（現像スリーブ）の上流側で磁界発生
手段の静止磁界が及ぶ範囲で、下流側では静止磁界が及
ばない範囲に配置するようにした。これにより、現像ス
リーブ上流側では磁界の影響が及び、現像剤は磁力線に
沿って集まるので、隙間が生じ現像剤のスムーズな流れ
を生ぜしめることができるようになる。

【００１２】（第２の発明）導電性の現像剤規制部材
（ブレード）を、現像剤担持体（現像スリーブ）の上流
側でバイアスによる電界が及ぶ範囲で、下流側では電界
が及ばない範囲に配置するようにした。これにより、現
像スリーブ上流側では電界の影響が及び、現像剤は電気
力線に沿って集まるので、隙間が生じ現像剤のスムーズ
な流れを生ぜしめることができるようになる。

【００１３】このように、本発明によれば複雑な現像剤
循環用の機構を設けることなく現像剤の循環性を向上す
ると共に、現像剤搬送量の安定化を図ることができる現
像装置を提供することができる。

【００１４】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細
に説明する。図１は第１の発明の一実施例を示す構成図
である。図８と同一のものは、同一の符号を付して示
す。図において、７０は非磁性トナーと磁性キャリアか
らなる２成分現像剤（以下単に現像剤という）、７１は
２成分現像剤７０を担持搬送する、内部に固定された磁
界発生手段（多極永久磁石）８１を有する現像剤担持体
（現像スリーブ）、８０は前記現像スリーブ７１上の現
像剤の層厚を規制する現像剤層厚規制部材としてのブレ
ードである。

【００１５】前記ブレード８０は磁性材料でできてお
り、前記現像スリーブ７１の移動方向上流側で、前記多
極永久磁石８１の静止磁界が及ぶ範囲で、下流側で静止
磁界が及ばない範囲でかつ前記現像スリーブ７１と非接
触な位置に配置されている。多極永久磁石は６極の磁石
で、Ｎ１極をブレード８０から遠ざけた配置にしてい
る。７４は現像剤７０を収容する容器である。この実施
例は、図８の（ａ）に対応している。このように構成さ
れた装置の動作を説明すれば、以下のとおりである。

【００１６】ブレード８０と多極永久磁石８１との間に
は、図に示すような磁力線８２が発生する。下流側で
は、Ｎ１極をブレード８０から遠ざけているので、磁力
線は殆ど発生せず、磁界の影響が及ばなくなる。従っ
て、ブレード８０近辺の現像剤は磁力線８２に沿って集
まり、周囲に隙間が生じる。この結果、現像剤はまばら
に存在することとなり、動きの自由度を持つこととな
り、スムーズな流れを形成できる。従って、現像スリー
ブ７１とブレード８０から送出される現像剤は循環性が
向上すると共に、現像剤搬送量の安定化を図ることがで
きる。

【００１７】なお、上述の実施例では、Ｎ１極をブレー
ド８０から離した場合を例にとったが、本発明はこれに
限るものではなく、代わりにＮ１極の磁力を弱めてやっ
てもよい。

【００１８】図２は第１の発明の他の実施例を示す構成
図である。図１，図８と同一のものは、同一の符号を付
して示す。図において、７０は非磁性トナーと磁性キャ
リアからなる現像剤、７１は現像剤７０を担持搬送す
る、内部に固定された磁界発生手段（多極永久磁石７
３）を有する現像剤担持体（現像スリーブ）、８３は前
記現像スリーブ７１上の現像剤の層厚を規制する現像剤
層厚規制部材としてのブレードである。

【００１９】前記ブレード８３は磁性材料でできてお
り、前記現像スリーブ７１の移動方向上流側で、前記多
極永久磁石７３の静止磁界が及ぶ範囲で、下流側で静止
磁界が及ばない範囲でかつ前記現像スリーブ７１と非接
触な位置に配置されている。しかも、現像スリーブ７１
の上流側に傾けた配置にしている。

【００２０】７５は現像剤７０を収容する容器、７６，
７７は現像剤７０を撹拌する撹拌スクリューである。こ
の実施例は、図８の（ｂ）に対応している。このように
構成された装置の動作を説明すれば、以下のとおりであ
る。

【００２１】ブレード８３と多極永久磁石７３との間に
は、図に示すような磁力線８２が発生する。下流側で
は、磁束は殆ど発生せず磁界の影響が及ばなくなる。従
って、ブレード８３近辺の現像剤は磁力線８２に沿って
集まり、周囲に隙間が生じる。この結果、現像剤はまば
らに存在することとなり、動きの自由度を持つこととな
り、スムーズな流れを形成できる。従って、現像スリー
ブ７１とブレード８３から送出される現像剤は循環性が
向上すると共に、現像剤搬送量の安定化を図ることがで
きる。

【００２２】図３は第１の発明の効果を示す特性例を示
す図である。（ａ）は搬送ムラ特性を、（ｂ）はトナー
の電荷量をそれぞれ示している。（ａ）において、縦軸
は前記定義によるレベル、横軸はプリント枚数である。
（ｂ）において、縦軸はトナーの電荷量（μＣ／ｇ）
を、横軸はプリント枚数をそれぞれ示している。これら
特性は、図９に示す従来装置の特性と対応している。図
より明らかなように、搬送ムラ特性は、５０ｋプリント
枚数でもレベル３の状態を保持しており、電荷量もプリ
ント枚数が増大してもそれほど低下していない。図に示
すような非常に高いレベルで安定した推移を示してい
る。

【００２３】現像剤の劣化度をＳＥＭで観察したが、５
０ｋプリント枚数では破砕したトナーやキャリアに付着
したトナー等は殆ど観察されなかった。また、安定した
品質の画像が長時間得られた。

【００２４】図４は第２の発明の一実施例を示す構成図
である。図２と同一のものは、同一の符号を付して示
す。図において、７１は非磁性トナーと磁性キャリアか
らなる２成分現像剤（以下単に現像剤という）７０を担
持搬送する、内部に固定された磁界発生手段としての多
極永久磁石７３を有する現像剤担持体としての現像スリ
ーブ、９０は前記現像スリーブ７１上の現像剤７０の層
厚を規制する現像剤層厚規制部材としてのブレードであ
る。７５は現像剤７０を収容する容器である。

【００２５】前記現像スリーブ７１とブレード９０の少
なくとも一方にバイアスが印加されている。図では、現
像スリーブ７１に直流とＡＣ（交流）が印加されてい
る。そして、ブレード９０はＧＮＤ（グランド）に接地
されている。ブレード９０は導電性部材（例えばアルミ
ニウム）でできており、前記現像スリーブ７１との間
に、前記現像スリーブ７１の移動方向上流側で電界が及
ぶ範囲で、下流側では電界が及ばない範囲でかつ前記現
像スリーブ７１と非接触な位置に配置されている。

【００２６】現像スリーブ７１に印加されているＤＣバ
イアスとしては、例えば−５００Ｖ、このＤＣバイアス
に重畳されているＡＣバイアスは例えば周波数８ｋＨｚ
の２ｋＶｐ- ｐ程度である。そして、ブレード９０は現
像スリーブ７１の上流側に傾けられている。７６，７７
は現像剤７０を撹拌する撹拌スクリューである。このよ
うに構成された装置の動作を説明すれば、以下のとおり
である。

【００２７】現像スリーブ７１には直流と交流のバイア
スが印加されており、ブレード９０は接地されいるの
で、現像スリーブ７１の上流側とブレード９０との間に
は図に示すような電気力線９１が発生する。下流側で
は、電気力線が殆ど発生せず、電界の影響が及ばない。
従って、ブレード９０近辺の現像剤は電気力線９１に沿
って集まり、周囲に隙間が生じる。この結果、現像剤は
まばらに存在することとなり、動きの自由度を持つこと
となり、スムーズな流れを形成できる。従って、現像ス
リーブ７１とブレード９０から送出される現像剤は循環
性が向上すると共に、現像剤搬送量の安定化を図ること
ができる。

【００２８】この現像装置の特性を第１の発明と同様の
試験を行ったところ、図３に示すと同様の特性が得ら
れ、良好な現像剤循環性と現像剤搬送量の安定化を図る
ことができた。

【００２９】以上説明したような本発明の効果は、現像
剤の存在状態に起因している。図５は本発明の効果の説
明図である。（ａ）は比較例、（ｂ）は実施例である。
比較例においては、現像剤７０が高密度に詰まっていて
自由度が殆どない。これに対して、磁界や電界を作用さ
せた本発明では、現像剤７０は磁力線乃至は電気力線に
沿って集まり、まばらになる。従って、隙間ができ、現
像剤の自由度が増し、スムーズな流れを形成でき、現像
剤の劣化も減少することになる。

【００３０】本発明では、現像スリーブ７１の上流側に
磁界又は電界を発生させ、下流側には磁界又は電界が及
ばないようにしたが、それは以下のような理由による。
図６は従来例の問題点の説明図である。磁界又は電界が
現像スリーブ７１の下流側にも及ぶと、図に示すように
現像剤７０がブレード７２の方向に引っ張られ、この現
像剤７０が現像スリーブ７１から離脱する。このため、
本発明で示したように下流側には磁界又は電界の影響が
及ばないようにしているのである。

【００３１】図７は、本発明にかかる現像装置を用いた
多色像一括転写方式カラー画像形成装置の構成例を示す
図である。図において、１は像担持体である感光体ドラ
ムで、ＯＰＣ感光体をドラム上に塗布したもので、電位
的に接地されており、時計方向に駆動回転される。２は
スコロトロン帯電器で、感光体ドラム１の周面に対し、
電位ＶH の一様な帯電を、電位ＶG に保持されたグリッ
ドとコロナ放電ワイヤによるコロナ放電によって与え
る。このスコロトロン帯電器２による帯電に先立って、
前プリントまでの感光体の履歴をなくすために、発光ダ
イオード等を用いた露光器（例えばＰＣＬ）３による露
光を行って感光体周面の除電をしておく。

【００３２】感光体への一様帯電の後、像露光手段１０
により画像信号に基づいた像露光が行われる。像露光手
段１０は、図示しないレーザダイオードを発光光源と
し、回転するポリゴンミラー１１，ｆθレンズ等を経て
反射ミラー１２により光路を曲げられ走査を行なうもの
で、感光体ドラム１の回転（副走査）によって静電潜像
が形成される。ここでは、文字部に対して露光を行な
い、文字部の方が低電位ＶL となるような反転潜像を形
成する。

【００３３】感光体ドラム１の周縁にはイエロー
（Ｙ），マゼンタ（Ｍ），シアン（Ｃ），黒色（Ｋ）等
のトナーとキャリアとからなる現像剤をそれぞれ内蔵し
た現像器２０が設けられている。この現像器２０に、本
発明が用いられており、現像剤の安定な供給を可能にし
ている。そして、先ず１色目の現像がマグネットを内蔵
し現像剤を保持して回転する現像スリーブ２１によって
行われる。現像剤は、フェライトをコアとしてその周囲
に絶縁性樹脂をコーティングしたキャリアと、ポリエス
テルを主材料として色に応じた顔料と荷電制御剤，シリ
カ，酸化チタン等を加えたトナーとからなるもので、現
像剤は層形成手段によって現像スリーブ２１上に１００
μｍ〜６００μｍの層厚（現像剤）に規制されて現像域
へと搬送される。

【００３４】現像域における現像スリーブ２１と感光体
ドラム１との間隙は層厚（現像剤）よりも大きい０．２
ｍｍ〜１．０ｍｍとして、この間に電圧値ＶACのＡＣバ
イアスと、電圧値ＶDCのＤＣバイアスが重畳して印加さ
れる。ＶDCとＶH ，トナーの帯電は同極性であるため、
ＶACによってキャリアから離脱する契機を与えられたト
ナーは、ＶDCより電位の高いＶH の部分には付着せず、
ＶDCより電位の低いＶL 部分に付着し、顕像化（反転現
像）が行われる。

【００３５】１色目の顕像化が終わった後、２色目の画
像形成工程に入り、再びスコロトロン帯電器２による一
様帯電が行われ、２色目の画像データによる静電潜像が
像露光手段１０によって形成される。この時、１色目の
画像形成工程で行われた露光器３による除電は、１色目
の画像部に付着したトナーが周囲の電位の急激な低下に
より飛び散るため行わない。

【００３６】再び、感光体ドラム１周面の全面にわたっ
てＶH の電位となった感光体のうち、１色目の画像のな
い部分に対しては１色目と同様の静電潜像が作られ、現
像が行われるが、１色目の画像がある部分に対して再び
現像を行なう部分では、１色目の付着したトナーにより
遮光とトナー自身のもつ電荷によって電位ＶM の静電潜
像が形成され、ＶDCとＶM の電位差に応じた現像が行わ
れる。この１色目と２色目の画像の重なりの部分では、
１色目の現像をＶL の静電潜像を作って行なうと、１色
目と２色目とのバランスが崩れるため、１色目の露光量
を減らしてＶH ＞ＶM ＞ＶL となる中間電位とすること
もある。

【００３７】３色目，４色目についても２色目と同様の
画像形成工程が行われ、感光体ドラム１周面上には４色
の顕像が形成される。一方、給紙カセット１５より半月
ローラ１６を介して搬出された記録紙Ｐは、一旦停止
し、転写のタイミングの整った時点で、給紙ローラ１７
の回転作動により転写域へと給紙される。

【００３８】転写域においては、転写のタイミングに同
期して感光体ドラム１の周面に転写ローラ１８が圧接さ
れ、給紙された記録紙Ｐを挟着して多色像が一括して転
写される。

【００３９】次いで、記録紙Ｐはほぼ同時に圧接状態と
された分離ブラシ１９によって除電され、感光体ドラム
１の周面により分離して定着装置３０に搬送され、熱ロ
ーラ３１と圧着ローラ３２の加熱，加圧によってトナー
を溶着した後、排紙ローラ４１を介して装置外部に排出
される。なお、前記の転写ローラ１８及び分離ブラシ１
９は、記録紙Ｐの通過後、感光体ドラム１の周面より待
避離間して次なるトナー像の形成に備える。

【００４０】一方、記録紙Ｐを分離した感光体ドラム１
は、クリーニング装置５０のブレード５１の圧接により
残留トナーを除去，清掃し、再び露光器３による除電と
スコロトロン帯電器２による帯電を受けて、次の画像形
成のプロセスに入る。なお、前記ブレード５１は感光体
面のクリーニング後直ちに移動して感光体ドラム１の周
面より待避する。

【００４１】なお、図に示す画像形成装置は自動給紙機
構による給紙の他に、手差しによる給紙もできるように
なっている。手差し給紙台６０により手差しされた記録
紙Ｐはピックアップローラ６１の回転により搬送され、
前述した給紙カセット１５からの給紙と同様のプロセス
を経て転写域に給紙される。

【００４２】

【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
よれば現像スリーブの上流側に磁界又は電界の影響が及
び、現像スリーブの下流側には磁界又は電界の影響が及
ばないようにすることにより、複雑な現像剤循環用の機
構を設けることなく現像剤の循環性を向上すると共に、
現像剤搬送量の安定化を図ることができる現像装置を提
供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の発明の一実施例を示す構成図である。

【図２】第１の発明の他の実施例を示す構成図である。

【図３】第１の発明の効果を示す特性例を示す図であ
る。

【図４】第２の発明の一実施例を示す構成図である。

【図５】本発明の効果の説明図である。

【図６】従来例の問題点の説明図である。

【図７】本発明にかかる現像装置を用いた多色像一括転
写方式カラー画像形成装置の構成例を示す図である。

【図８】従来の現像装置の概念図である。

【図９】従来装置の特性例を示す図である。

【符号の説明】

７０２成分現像剤７１現像スリーブ７４容器８０ブレード８１多極永久磁石８２磁力線

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】非磁性トナーと磁性キャリアからなる現
像剤を担持搬送する、内部に固定された磁界発生手段を
有する現像剤担持体と、該現像剤担持体上の現像剤の層
厚を規制する現像剤層厚規制部材とを有する現像装置に
おいて、前記現像剤層厚規制部材は磁性部材で、前記現像剤担持
体の移動方向上流側で、前記磁界発生手段の静止磁界が
及ぶ範囲で、下流側で静止磁界が及ばない範囲でかつ前
記現像剤担持体と非接触な位置に配置されていることを
特徴とする現像装置。
【請求項２】非磁性トナーと磁性キャリアからなる現
像剤を担持搬送する、内部に固定された磁界発生手段を
有する現像剤担持体と、前記現像剤担持体上の現像剤の
層厚を規制する現像剤層厚規制部材とを有する現像装置
において、前記現像剤担持体と現像剤層厚規制部材の少なくとも一
方にバイアスを印加すると共に、前記現像剤層厚規制部
材は導電性部材で、前記現像剤担持体との間に、前記現
像剤担持体の移動方向上流側で電界が及ぶ範囲で、下流
側では電界が及ばない範囲でかつ前記現像剤担持体と非
接触な位置に配置されていることを特徴とする現像装
置。