JPH09218574A - 現像装置及びプロセスカートリッジ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明の目的とするところは、現像スリーブ
表面の強帯電トナー層を、より簡単な構成で確実に剥ぎ
取る手段を有する現像装置を提供し、ゴースト画像や濃
度ムラのない高品位な画質の出力を可能とすることであ
る。 【解決手段】 現像スリーブ１に対向するように、非磁
性の金属で成型された現像剤剥ぎ取り電極２を配設し、
該剥ぎ取り電極２の内部には、周方向に複数の磁極を着
磁したマグネットローラ３を、現像スリーブ１と連動し
て回転可能に設置する。また、高圧発生回路９及び電源
９’によって現像スリーブ１と剥ぎ取り電極２との間に
電界を生じさせる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複写機、ファクシ
ミリ、レーザプリンタ等の電子写真方式の記録装置に関
し、特には、現像剤担持体上の残現像剤を電界によって
剥ぎ取る手段を有する現像装置及びプロセスカートリッ
ジに関する。

【０００２】

【従来の技術】まず、図６を参照して、一般的な電子写
真方式の画像形成装置の構成について説明する。

【０００３】図６において１は中空の非磁性部材で形成
された現像剤担持体としての現像スリーブであり、該現
像スリーブ１には、該現像スリーブ１上のトナー層厚を
規制する現像剤規制部材４が弾性的に当接されている。
また、現像スリーブ１の内部にはマグネットローラ５が
配設されており、現像容器としてのホッパー７内のトナ
ー６を磁力により現像スリーブ１上に担持する。

【０００４】このホッパー７内のトナー６は、一成分磁
性トナー、あるいは磁性キャリアと磁性または非磁性ト
ナーの混合体である。

【０００５】そして、以上のように構成される現像装置
１０は、潜像担持体としての感光ドラム２０に対向配設
されており、上記現像スリーブ１の回転によって搬送さ
れたトナー６が、感光ドラム２０との対向位置に至る
と、高圧発生回路９により発生する電界の作用で、感光
ドラム２０上の静電潜像へ転移し、現像を行う。

【０００６】一方、この現像動作に先立って、感光ドラ
ム２０の表面は帯電装置２１により一様に帯電されてお
り、露光装置２２による露光を受けて静電潜像が形成さ
れる。そして、上述した現像動作に同期して、転写材２
３が給紙ローラ２４により搬送され、上記現像動作によ
り感光ドラム２０上に形成された可視像を、転写装置２
５により転写材２３に転写する。

【０００７】その後、転写材２３上に転写された可視像
は定着装置２６により転写材２３上に定着されるが、転
写材２３に転写されなかったトナー６は感光ドラム２０
からクリーニングブレード２８により取り除かれ、排ト
ナー容器２９内に収容される。

【０００８】以上のような電子写真方式を用いた画像形
成装置においては、現像スリーブ１によりトナー６の現
像領域への搬送と現像領域からの回収を繰り返しつつ画
像形成を行っているため、現像スリーブ１上のトナー６
の帯電量に差異を生じ画像に悪影響を与える場合があっ
た。

【０００９】例えば、白地の多い画像を続けて現像した
後に異なるパターンを現像すると、前の画像の履歴が現
像スリーブ１の一周分遅れて後の画像に現出してしまう
ゴーストと呼ばれる現象が生じることがあった。以下、
この現象が発生する原因について詳しく説明する。

【００１０】まず、白地画像部が連続した場合は現像ス
リーブ１上の現像残留トナーが多いため、トナーが現像
スリーブ１上を何周もしているうちに、過度に帯電して
現像スリーブ１表面に静電的に強く吸着する。特に、微
粉トナーは、比表面積が大きいので、静電的な付着力が
強くなり、現像スリーブ表面に強固に付着し易い。

【００１１】次に、この白地の多い画像の後に異なるパ
ターンを現像すると、トナーが消費される画像部と消費
されない非画像部で強帯電トナー層の分布が異なること
となる。

【００１２】その結果、この現像スリーブ表面に吸着し
た強帯電トナーの層は、感光ドラムに現像されにくい上
に、強帯電トナー層の上に新たに供給された新鮮なトナ
ーと現像スリーブとの正常な摩擦帯電を妨害するため、
新たに供給、帯電される現像スリーブ１上のトナーの電
荷量に差が生じてしまい、これが、ゴースト現象や濃度
ムラの生じる原因になると考えられる。

【００１３】そこで、このようなゴースト現象を解消す
るために、現像スリーブ表面の強帯電トナー層を剥ぎ取
ることを目的として、現像スリーブに弾性ローラ等の部
材を押し当てて機械的に剥ぎ取る方法が用いられること
があった。

【００１４】しかし、この方法は、弾性ローラ自体のほ
つれや、発泡体内部へのトナーの侵入による硬度の変化
等により、安定した性能を維持することが困難であり、
また適正な材料の選定幅が狭かった。また、トナーが受
ける機械的なダメージが大きく、トナー劣化を促進する
という問題もあった。

【００１５】そこで、機械的な剥ぎ取り手段以外の方法
として、現像スリーブ近傍に電極を設置してトナーとは
相対的に逆極性となる電位差を持たせることによって、
トナーを静電的に除去する方法等が提案されている。こ
の方法はトナーに機械的なダメージを与えることなく、
スリーブ表面から強帯電トナー層を剥ぎ取ることができ
るというメリットがある。

【００１６】この電界による剥ぎ取り方法の場合、剥ぎ
取り電極と現像スリーブは狭い間隔で近接配置されるた
め、剥ぎ取り電極と現像スリーブの間のトナーを安定し
て搬送せさることが難しい。そのため、例えば特開昭６
３−１２３０７２号公報では、剥ぎ取り電極を回転可能
なローラ形状として回転させることにより、剥ぎ取り電
極と現像スリーブの間のトナーを搬送する構成としてい
る。

【００１７】図５は、現像スリーブ上の強帯電トナー層
を剥ぎ取るための剥ぎ取り電極ローラを備えた現像装置
の断面図である。上記図６と同一の部材には同一の符号
を配し、重複する説明は省略する。

【００１８】図５において１２は、現像スリーブ１に平
行に近接配置された、現像剤剥ぎ取り電極としての剥ぎ
取り電極ローラであり、現像スリーブ１と連動して順方
向に回転する。剥ぎ取り電極ローラ１２には、現像スリ
ーブ１に対してトナーとは相対的に逆極性となる電位差
を持たせてあり、現像スリーブ１上の強帯電トナー層を
静電的に除去し、剥ぎ取り電極ローラ１２の回転によっ
てトナー６を搬送して、スクレーパ１１で回収し、トナ
ー６をホッパー７内に戻す。

【００１９】このように、剥ぎ取り電極をローラ形状と
して、電極自身を回転させることにより、現像スリーブ
から剥ぎ取ったトナーを、現像スリーブと電極の間に滞
らせることなく搬送することが可能となる。

【００２０】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の剥ぎ取
り電極ローラによる方法では、剥ぎ取り電極ローラを現
像スリーブと微小間隔を保って回転させなくてはならな
いため、装置の構成が複雑になり易く、また装置の構成
に精度が要求されるため、製造工程が複雑になることが
あった。

【００２１】また、静電的な付着力のみで剥ぎ取り電極
ローラに付着しているトナーを、電極自身の回転により
搬送しなければならないため、トナーの搬送性能が不安
定であり、また電極の回転トルクも大きくなって駆動装
置等の構成も複雑になり易い場合があった。

【００２２】また、剥ぎ取り電極は電界強度を一定に保
つために、現像スリーブと予め設定された間隔を常に保
つ必要があるが、剥ぎ取り電極自身の回転によりトナー
を搬送させる構成のため、剥ぎ取り電極の形状は円柱形
に限られていた。そのため、剥ぎ取り電極の形状を、他
に都合の良いように変更することができないことがあっ
た。

【００２３】そこで、本発明は、現像スリーブ表面の強
帯電トナー層を、より簡単な構成で確実に剥ぎ取る手段
を有する現像装置を提供し、ゴースト画像や濃度ムラの
ない高品位な画質の出力を可能とすることを目的として
いる。

【００２４】

【課題を解決するための手段】本出願に係る第１の発明
によれば、上記目的は、現像剤を担持搬送する現像剤担
持体と、該現像剤担持体に対して微小間隔を有して配設
された現像剤剥ぎ取り電極とを備え、現像終了後に上記
現像剤担持体上に残留する現像剤を、上記現像剤担持体
と上記現像剤剥ぎ取り電極との間の電界によって剥ぎ取
り、回収を行う現像装置において、上記現像剤剥ぎ取り
電極は中空の非磁性部材より形成されており、該現像剤
剥ぎ取り電極の内部には、周囲に複数の磁極を有する円
柱状の回転自在なマグネットローラが配設されており、
該マグネットローラを回転させることによって、上記現
像剤剥ぎ取り電極上の現像剤を搬送することにより達成
される。

【００２５】また、本出願に係る第２の発明によれば、
上記目的は、上記第１の発明において、現像剤剥ぎ取り
電極の形状は現像剤担持体との対向部の曲率半径が他の
部分より大きい形状であることにより達成される。

【００２６】さらに、本出願に係る第３の発明によれ
ば、上記目的は、潜像担持体と、帯電装置と、転写装置
と、クリーナのうち少なくとも一つ以上を現像装置と一
体化し、画像形成装置本体から着脱自在にしたプロセス
カートリッジにおいて、現像装置が上記第１の発明また
は第２の発明の現像装置であることにより達成される。

【００２７】つまり、本出願に係る第１の発明において
は、従来のように剥ぎ取り電極ローラを回転させる場合
に比べて、現像剤剥ぎ取り電極自体は非回転なので、現
像剤担持体との間隔を保つことが容易であり、製造が容
易となる。また、回転するのはマグネットローラである
ため、回転トルクが低減される。また、磁力を使用して
現像剤剥ぎ取り電極上の現像剤を搬送するので、搬送性
能が安定し現像剤担持体と現像剤剥ぎ取り電極間で現像
剤が滞ることがない。

【００２８】また、本出願に係る第２の発明において
は、上記第１の発明の現像剤剥ぎ取り電極の形状が、現
像剤担持体との対向部の曲率半径が他の部分より大きい
形状なので、現像剤剥ぎ取り電極が円柱形状のものと比
較して、現像剤担持体と現像剤剥ぎ取り電極間の近接領
域が広くなり、電界による剥ぎ取りをより確実に行う。

【００２９】さらに、本出願に係る第３の発明において
は、上記第１の発明または第２の発明の現像装置をプロ
セスカートリッジ化することにより、製造が容易で低ト
ルクの現像剤剥ぎ取り電極により確実に現像剤の剥ぎ取
りを行うと共に、構成部品を容易に交換することが可能
となり、メンテナンス性を向上させる。

【００３０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面に基づいて説明する。

【００３１】（第１の実施形態）まず、本発明の第１の
実施形態を図１及び図２に基づいて説明する。図１は本
発明の第１の実施形態における現像装置の断面図であ
る。

【００３２】図１において１は現像剤担持体としての現
像スリーブであり、該現像スリーブ１にはアルミニウム
等の非磁性の金属で成型された現像剤剥ぎ取り電極２が
配設されている。該剥ぎ取り電極２の内部には、周方向
に複数の磁極を着磁したマグネットローラ３が、現像ス
リーブ１と連動して回転可能に設置されており、磁力に
より剥ぎ取り電極２上のトナーを搬送するようになって
いる。

【００３３】また、上記現像スリーブ１には、現像剤規
制部材としての現像ブレード４が弾性当接しており、現
像スリーブ１内に配設されたマグネットローラ５により
現像スリーブ１上に担持されたトナー層厚を規制するよ
うになっている。

【００３４】つまり、現像容器たるホッパー７内の磁性
一成分現像剤であるトナー６は、撹拌棒８により撹拌さ
れながら、現像スリーブ１へと供給され、マグネットロ
ーラ５の磁力により現像スリーブ１上に担持されて、潜
像担持体としての感光ドラム２０との対向部へ搬送され
る途中で現像ブレード４により所定の層厚に規制され、
所定の摩擦帯電電荷を付与され、現像に供される。

【００３５】しかし、非画像部に相当する現像スリーブ
１上のトナーは消費されないので、現像領域を通過した
後も現像スリーブ１上に残留したままホッパー７内に戻
ってくる。

【００３６】そして、ホッパー７に戻ってきたトナー
は、高圧発生回路９及び電源９’によって形成された現
像スリーブ１と剥ぎ取り電極２との間の電界の作用によ
り、剥ぎ取り電極２上に移動する。

【００３７】さらに、剥ぎ取り電極２上のトナーは、マ
グネットローラ３の回転により搬送され、剥ぎ取り電極
２上に圧接配置された除去部材としてのスクレーパ１１
により、剥ぎ取り電極２の表面から除去される。

【００３８】このマグネットローラ３には、図２に示す
ような着磁パターンを有するものを用いた。即ち、この
マグネットローラ３は、周方向に均等間隔となるように
１６極着磁されており、磁力は剥ぎ取り電極の表面で垂
直方向に約７０ｍＴとなるものを使用した。

【００３９】また、マグネットローラ３はトナーの搬送
方向とは逆方向に回転させれば良く、回転速度は特に制
約はないが、マグネットローラ３の回転速度を早くする
ほどトナーの搬送力を増すことができる。本実施形態に
おいては、現像スリーブ１とカウンター回転方向に現像
スリーブ１とほぼ同等の周速度で回転させた。

【００４０】剥ぎ取り電極２は、３００μｍの間隔をお
いて現像スリーブ１と平行に配置されている。剥ぎ取り
電極２と現像スリーブ１の間隔は、１００〜１０００μ
ｍの間に設定することが望ましい。本発明者等の検討に
より、間隔が小さ過ぎると電極と現像スリーブ間のトナ
ーが滞ることがあり、また間隔が大き過ぎると効果が十
分に得られないことが分かっている。

【００４１】また、剥ぎ取り電極２は、現像スリーブ１
に対して、トナーと相対的に逆極性となる電位差を持た
せることにより、トナーの剥ぎ取りを行う。剥ぎ取り電
極２と現像スリーブ１との電位差を大きくする程、トナ
ーを剥ぎ取る効果は大きくなる傾向がある。例えば、反
転現像による画像形成装置を使用した場合には、トナー
は負に帯電するので、剥ぎ取り電極２には、現像スリー
ブ１に対して正の電位差を持たせれば良い。本実施形態
では、高圧発生回路９により現像スリーブ１にＡＣを重
畳したＤＣバイアスを印加しているので、剥ぎ取り電極
２には同じＡＣ成分を含み、かつＤＣ成分で現像スリー
ブに対して＋４００ボルトの電位差を持つようなバイア
ス電圧を電源９’により印加した。

【００４２】以上説明したように、本発明による現像装
置では、現像領域で消費されなかった残留トナーを速や
かに剥ぎ取り電極で除去するため、現像残トナーがスリ
ーブ上に何周も居続けることによる過剰帯電を防ぎ、こ
の強帯電トナーが現像スリーブ表面に層状に付着するこ
とを防止することができる。従って、新たに現像スリー
ブに供給されたトナーは、全てのトナーが現像スリーブ
と均一に接触帯電することができ、電荷分布が均一なト
ナーコートが形成されるため、ゴースト画像や濃度ムラ
のない高品位な画質の出力が得られる。

【００４３】また、剥ぎ取ったトナーを、剥ぎ取り電極
内部に設置したマグネットローラの磁力により搬送する
ため、剥ぎ取り電極自体を回転させてトナーを搬送して
いた従来の構成に比べて、トナーの搬送性が確実で安定
しており、剥ぎ取り電極と現像スリーブの間にトナーが
滞るようなこともない。

【００４４】また、本発明による構成によれば、剥ぎ取
り電極自体は回転することなく現像容器内に固定配置さ
れているため、現像スリーブとの間隔を一定に保つこと
が容易であり、装置の構成が簡単で済み、勿論製造工程
においても有利である。

【００４５】また、表面にトナーの付着した剥ぎ取り電
極ローラを回転させる従来の方法よりも、内部のマグネ
ットを回転させる本発明による構成の方が、回転トルク
が小さくて済むというメリットもある。

【００４６】なお、本発明は上記の実施形態の構成に限
られるものではなく、例えば、電極の形状を変更した
り、また、電極にバイアスを印加する代わりに、電極を
接地する構成にしても構わない。いずれの構成において
も、本実施形態で説明した効果を得ることができること
は言うまでもない。

【００４７】また、画像形成装置は本実施形態で説明し
た反転現像方式のレーザープリンタに限るものではな
く、ワープロ、ファックスや正規現像方式による複写機
等の電子写真方式の画像形成装置一般で使用することが
可能である。

【００４８】（第２の実施形態）次に、本発明による第
２の実施形態を図３を参照して説明する。なお、第１の
実施形態との共通箇所には同一符号を付して、説明を省
略する。

【００４９】本実施形態は、剥ぎ取り電極の形状が、現
像スリーブ１との対向部において曲率半径が大きくなる
ような形状に成型されていることが第１の実施形態と異
なる。

【００５０】本実施形態の構成において、現像装置の動
作、作用については第１の実施形態で説明したものと同
等の効果を得ることができることは当然であるが、さら
に、以下に説明する効果を追加することができる。

【００５１】剥ぎ取り電極は、現像装置内の容積効率等
の面から小型であることが望ましいが、剥ぎ取り電極を
ただ小型化するだけでは、剥ぎ取り電極と現像スリーブ
の近接部分も小さくなり、トナーの剥ぎ取り効率等の面
から不利になる。

【００５２】しかし、剥ぎ取り電極の形状を本実施形態
のような形状とすることで、剥ぎ取り電極全体の大きさ
を差程大型化することもなく、現像スリーブと剥ぎ取り
電極との近接部分を広く取ることができる。従って、現
像スリーブ上のトナーに剥ぎ取り電極の電界の作用する
時間が長くなり、トナーの剥ぎ取り効果を更に向上させ
ることができる。

【００５３】以上説明したように、本発明による現像装
置では、剥ぎ取り電極を現像装置内に固定できるため、
剥ぎ取り電極の形状を自由に変更することができる。従
って、剥ぎ取り電極の形状も本実施形態に挙げた形状に
限られるものではなく、例えば剥ぎ取り電極の表面形状
を現像スリーブの曲率に沿わせるような構成にしても構
わない。

【００５４】（第３の実施形態）次に、本発明の第３の
実施形態を図４に基づいて説明する。なお、第１の実施
形態との共通箇所には同一符号を付して説明を省略す
る。

【００５５】本施形態は、少なくとも第１、第２の実施
形態に記載した現像装置と、感光ドラムに作用するプロ
セス手段としての帯電装置、クリーニング装置、クリー
ニングされた現像剤を収納する排トナー容器のうちのい
ずれかをプロセスカートリッジとして画像形成装置本体
に対して着脱可能としたことを特徴とする。

【００５６】次に、図４を参照して本実施形態によるプ
ロセスカートリッジについて説明する。これは第１の実
施形態に記載した現像装置１０と、感光ドラム２０、帯
電装置２１、クリーナたるクリーニング装置２７を一体
型プロセスカートリッジとした例である。

【００５７】上記の構成をとることによって、これらの
構成部品の交換及び排トナーの処理をトナーで周りを汚
すことなく容易に行うことができるため、メンテナンス
性が向上する。また、カートリッジを交換することで、
電子写真の重要な構成部品が新品に交換されるため、常
に高品質な画像が保つことができる。

【００５８】

【発明の効果】以上説明したように、本出願に係る第１
の発明によれば、現像剤剥ぎ取り電極を中空の非磁性部
材により形成し、現像剤剥ぎ取り電極の内部に周囲に複
数の磁極を有する円柱状の回転可能なマグネットローラ
を設置し、該マグネットローラを回転させることによっ
て、現像剤剥ぎ取り電極上の現像剤を搬送する構成とし
たことにより、従来のように剥ぎ取り電極ローラを回転
させる構成と比較して、現像剤剥ぎ取り電極自体は非回
転なので、現像剤担持体との間隔を保つことが容易であ
り、製造時にも有利である。また、回転も低トルクで簡
単な構成とすることができる。また、磁力を使用して現
像剤剥ぎ取り電極上の現像剤を搬送するので、搬送性能
が安定して現像剤担持体と現像剤剥ぎ取り電極間で現像
剤が滞ることもない。

【００５９】また、本出願に係る第２の発明によれば、
上記第１の発明の現像装置において、剥ぎ取り電極の形
状が、現像剤担持体との対向部の曲率半径が他の部分よ
り大きい形状としたことにより、剥ぎ取り電極が円柱形
状のものと比較して、現像剤担持体と剥ぎ取り電極間の
近接領域を広くとれるので、電界による剥ぎ取りをより
効果的に行うことができる。

【００６０】さらに、本出願に係る第３の発明によれ
ば、潜像担持体、帯電装置、転写装置、クリーナのうち
少なくとも一つ以上を現像装置と一体化し、画像形成装
置本体から着脱自在に配設したプロセスカートリッジに
おいて、現像装置は上記第１の発明のまたは第２の発明
の現像装置であるので、これらの構成部品を容易に交換
することが可能となり、メンテナンス性を向上させるこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態における現像装置の断
面図である。

【図２】本発明の第１の実施形態における剥ぎ取り電極
内のマグネットローラの磁気特性チャートである。

【図３】本発明の第２の実施形態の現像装置の断面図で
ある。

【図４】本発明の第３の実施形態のプロセスカートリッ
ジの断面図である。

【図５】従来の現像装置の断面図である。

【図６】従来の画像形成装置の構成図である。

【符号の説明】 １ 現像スリーブ（現像剤担持体） ２ 剥ぎ取り電極（現像剤剥ぎ取り電極） ３ マグネットローラ １０ 現像装置 ２０ 感光ドラム（潜像担持体） ２１ 帯電装置 ２７ クリーニング装置（クリーナ）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 現像剤を担持搬送する現像剤担持体と、
   該現像剤担持体に対して微小間隔を有して配設された現
   像剤剥ぎ取り電極とを備え、現像終了後に上記現像剤担
   持体上に残留する現像剤を、上記現像剤担持体と上記現
   像剤剥ぎ取り電極との間の電界によって剥ぎ取り、回収
   を行う現像装置において、上記現像剤剥ぎ取り電極は中
   空の非磁性部材より形成されており、該現像剤剥ぎ取り
   電極の内部には、周囲に複数の磁極を有する円柱状の回
   転自在なマグネットローラが配設されており、該マグネ
   ットローラを回転させることによって、上記現像剤剥ぎ
   取り電極上の現像剤を搬送することを特徴とする現像装
   置。
2. 【請求項２】 現像剤剥ぎ取り電極の形状は現像剤担持
   体との対向部の曲率半径が他の部分より大きい形状であ
   ることとする請求項１に記載の現像装置。
3. 【請求項３】 潜像担持体と、帯電装置と、転写装置
   と、クリーナのうち少なくとも一つ以上を現像装置と一
   体化し、画像形成装置本体から着脱自在にしたプロセス
   カートリッジにおいて、現像装置は請求項１または請求
   項２に記載の現像装置であることを特徴とするプロセス
   カートリッジ。