JPH11161020A

JPH11161020A - 現像装置

Info

Publication number: JPH11161020A
Application number: JP9326334A
Authority: JP
Inventors: Yutaka Kanai; 豊金井; Shigeru Inaba; 繁稲葉; Yasuaki Watanabe; 靖晃渡辺; Migaku Fukuhara; 琢福原
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1997-11-27
Filing date: 1997-11-27
Publication date: 1999-06-18

Abstract

(57)【要約】【課題】カブリやトナー飛散が防止され均一な画像を
得ることのできる現像装置を提供することを目的とす
る。【解決手段】一対のオーガ７，８の回転軸７ｂ，８ｂ
が水平方向を向くように互いに並べて配置され、回転に
より現像剤を回転軸方向かつ互いに逆方向に搬送して現
像剤を撹拌するとともに、回転軸方向の現像剤撹拌領域
全域にわたって相互に現像剤の移動が自在であって、か
つ現像剤が受ける、相手の回転軸に向かう方向への分力
Ｆ１，Ｆ２が互いに逆向きとなるように設定されてい
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、電子写真方式のプ
リンタや複写機などの画像形成装置に使用される現像装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、電子写真方式の画像形成装置に用
いられる二成分方式の現像装置としては、像担持体に近
接もしくは接触するように配置された、内部に複数の磁
極からなる固定磁石を有する、回転可能な現像剤担持体
上にトナーと磁性キャリアからなる二成分現像剤を供給
して現像剤担持体上に現像剤による磁気ブラシを形成
し、現像剤担持体の回転によりこの磁気ブラシを現像領
域に搬送し、像担持体に印加されたバイアス電圧の作用
により像担持体上の静電潜像を現像する方式のものが一
般に使用されている。

【０００３】像担持体に印加されるバイアス電圧は、現
像剤担持体上の磁気ブラシと像担持体上の静電潜像との
間で磁気ブラシ中のトナーを画像部へ飛翔させるように
作用する電界を形成する。この電界は、現像の進行につ
れてトナーの持つ電荷により徐々に弱まっていき、バイ
アス電圧と静電潜像で形成される現像方向の電界と、現
像されたトナーの電荷により形成される逆方向の電界と
が釣り合ったところで現像が終了する。つまり、現像さ
れたトナーの総電荷量がある値に達したところで現像が
終了するということであり、現像トナー量はトナー電荷
量に影響される。

【０００４】トナーを帯電する方法としては、トナーと
キャリアを撹拌する際の摩擦帯電による電荷付与方法が
一般に広く採用されている。摩擦帯電による電荷付与で
は、ある一定時間の撹拌によりほぼ一定の電荷量を得る
ことができる。しかし、キャリアがトナーを帯電させる
能力には一定の限界があり、現像剤中のトナー濃度が高
くなればトナー帯電量は低下する。

【０００５】図１６は、トナー濃度とトナー帯電量との
関係を示すグラフである。図１６に示すように、現像剤
の撹拌開始後一定の時間経過後にトナー帯電量は一定値
に達するが、トナー濃度が高いとトナー帯電量は低くな
る。このことから、一定の画像濃度を得るためには、現
像剤担持体上の現像剤のトナー濃度を均一にし、トナー
の電荷量を一定にする必要がある。十分な電荷量に達し
ていないトナーが現像領域に搬送されると、得られる画
像にカブリが生じたり、現像領域でトナー飛散を起こし
たりすることがある。

【０００６】従来の現像装置では、実際に現像装置が稼
動している間は、静電潜像へのトナー付着によるトナー
濃度の低下を補うために一定量の無帯電トナーが順次供
給されるため、トナー濃度やトナー帯電量を一定の状態
に保つことは非常に難しい。これらの問題を解決するた
めに、磁気ブラシ現像法において、キャリアとトナーの
撹拌による摩擦帯電を十分に行わせるための方法がいく
つか提案されている。例えば、複数のパドルを回転さ
せ、パドルの回転による撹拌を複数回繰り返すことによ
り長手方向の撹拌を促し、現像剤が現像剤担持体に到達
する時には、トナー濃度、トナー帯電量とも均一化する
ようにした方法や、また、無帯電トナーの補給を一箇所
で行わずに長手方向にわたって行う方法や、また、予備
撹拌室を設けて、そこである程度帯電量を高めてから現
像装置内の現像剤容器へ投入する方法などが知られてい
る。しかしながらこれらの方法は、現像剤に十分な攪拌
を与え均一なトナー濃度分布と一定のトナー帯電量を付
与するためには、大型の装置が必要であり、小型の装置
では長手方向のトナーの拡散が十分に行えず、トナー濃
度の不均一が生じて画像濃度が不均一となり、カブリや
トナー飛散を発生させるなどの問題がある。

【０００７】このほかに上記の問題を解決する方法とし
て、特開昭６２−１５３８８２号公報には、オーガを用
いる方法が提案されている。この方法はオーガのフィン
の傾斜面により、現像剤を常に流動させて攪拌を行うも
のであり、パドルのように大きな空間を必要としない利
点がある。また、現像剤は現像装置の撹拌部を常に循環
しているので、一方のオーガ回転軸方向のみに偏ること
もない。しかし、現像剤はオーガの回転に伴って搬送さ
れるため、トナー補給が行われるとその部分のトナー濃
度だけが高くなり、オーガ回転軸方向へのトナーの拡散
が遅れるという欠点を有している。このようにオーガ回
転軸方向のトナー濃度分布が不均一になると、得られる
画像の画像濃度が不均一になったり、トナーが十分に帯
電されていないため画像にカブリが発生したり、トナー
飛散を生じたりする恐れがある。

【０００８】これらの問題点を解決するために、オーガ
の長手方向全域にわたって隣り合うオーガ相互間で現像
剤が移動自在な構造とすることにより、オーガ回転軸方
向のトナー濃度を均一化する現像装置が考えられる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この現
像装置にも、以下に述べるような問題が発生する可能性
がある。すなわち、高印字密度のパターンを連続して印
字する場合には、現像装置に多量の未帯電トナーが補給
されることになるが、オーガの回転方向によっては、得
られる画像にカブリが発生する場合がある。この原因に
ついては次のように考えられる。現像剤は、オーガの回
転によりオーガ回転軸方向の作用力だけを受けるわけで
はなく、オーガ回転軸に直交する方向への分力の作用も
受ける。カブリが発生した時のオーガの回転方向は、こ
の直交する方向への分力の方向が、双方のオーガとも
に、現像剤担持体側に向かう方向であった。このような
状態で多量の未帯電トナーが補給されると、補給された
未帯電トナーが十分に撹拌される前に、この分力の作用
で現像剤担持体に到達して直ちに現像に供されることと
なってしまうために、カブリを引き起こす原因となるの
ではないかと考えられる。この現象は、特に、現像剤の
帯電能力が低下する高温高湿環境下で発生することが多
い。

【００１０】本発明は、上記の事情に鑑み、カブリやト
ナー飛散が防止され均一な画像を得ることのできる現像
装置を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成する本
発明の現像装置は、それぞれの回転軸が水平方向を向く
ように互いに並べて配置され、回転によりトナーとキャ
リアからなる現像剤を回転軸方向かつ互いに逆方向に搬
送して現像剤を撹拌するとともに、回転軸方向の現像剤
撹拌領域全域にわたって互いの間での現像剤の移動が自
在であって、かつ現像剤が受ける、相手の回転軸に向か
う方向への分力が互いに逆向きとなるように設定された
一対のオーガを有する現像剤攪拌部と、静電潜像を担持
して所定の方向に移動する像担持体に所定の現像領域に
おいて近接もしくは接触するように配置され、上記現像
剤攪拌部から現像剤を受け取り表面に担持して上記現像
領域を経由した搬送経路に沿って搬送する現像剤担持体
とを備えたことを特徴とする。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
説明する。図１は、本発明の現像装置の第１の実施形態
の概略構成図である。図１には、現像剤を撹拌する現像
剤攪拌部１と、静電潜像を担持して矢印Ａ方向に移動す
る像担持体２に現像領域Ｄにおいて近接もしくは接触す
るように配置され、現像剤攪拌部１から現像剤を受け取
り表面に担持して現像領域Ｄを経由した搬送経路に沿っ
て搬送する現像剤担持体３と、現像剤の層厚を所定の厚
さに規制する層厚規制部材６とを備えた現像装置１０が
示されている。

【００１３】現像剤攪拌部１は、それぞれの回転軸が水
平方向を向くように互いに並べて配置された一対のオー
ガ７，８が備えられている。オーガ７，８は、回転によ
り現像剤を回転軸方向かつ互いに逆方向に搬送して現像
剤を撹拌するとともに、回転軸方向の現像剤撹拌領域全
域にわたってオーガ相互間の現像剤の移動が自在であっ
て、かつ現像剤が受ける、相手の回転軸に向かう方向へ
の分力が互いに逆向きとなるように設定されている。

【００１４】現像剤担持体３は、導電性非磁性材料、例
えば、アルミニウムなどからなる現像スリーブ４と、現
像スリーブ４の内側に収容された固定磁石５により構成
される。現像スリーブ４の表面は、ブラスト処理によっ
て十点平均表面粗さＲＺが数ミクロン程度の微小な凹凸
が形成されている。

【００１５】固定磁石５は、現像磁極Ｓ１と、剥離磁極
Ｎ３，Ｎ４と、吸着磁極Ｓ３と、層形成磁極Ｓ２と、搬
送磁極Ｎ１，Ｎ２から構成される。現像磁極Ｓ１は、像
担持体２と現像剤担持体３が対向する現像領域Ｄにおい
て現像剤の磁気ブラシを形成（穂立ち）させるためのも
のであり、同極性磁極が隣接配置された剥離磁極Ｎ３，
Ｎ４は、現像領域Ｄを通過した後の現像剤を現像スリー
ブ４表面から剥離するとともに現像スリーブ４表面の画
像履歴を消去するためのであり、吸着磁極Ｓ３は、現像
剤攪拌部１においてオーガ７，８の回転により撹拌され
た現像剤を現像スリーブ４表面に磁気的に吸引するため
のものであり、層形成磁極Ｓ２は、層厚規制部材６の近
傍で現像剤の穂立ちを形成するためのものであり、搬送
磁極Ｎ１，Ｎ２は、現像スリーブ４表面の現像剤を搬送
するためのものである。

【００１６】なお、現像スリーブ４の表面上での現像磁
極Ｓ１の磁束密度は９５０ガウス、搬送磁極Ｎ１の磁束
密度は７００ガウス、層形成磁極Ｓ２の磁束密度は８０
０ガウス、搬送磁極Ｎ２の磁束密度は６００ガウス、剥
離磁極Ｎ３の磁束密度は６００ガウス、吸着磁極Ｓ３の
磁束密度は６５０ガウス、剥離磁極Ｎ４の磁束密度は５
００ガウスの磁束密度にそれぞれ設定されている。

【００１７】また、現像スリーブ４は、表面速度３００
ｍｍ／ｓｅｃの速度で矢印Ｂ方向に回転している。現像
スリーブ４には、図示しない電源から、Ｖｐ−ｐ＝１．
５ＫＶ、周波数ｆ＝６ＫＨｚの交流成分と、Ｖｄｃ＝−
５００Ｖの直流成分が重畳された現像バイアス電圧が印
加されている。現像スリーブ４上の層形成磁極Ｓ２に対
向する位置には層厚規制部材６が、現像スリーブ４との
間に０．７ｍｍの間隙を隔てて配備されている。

【００１８】像担持体２は、現像領域Ｄにおいて、現像
スリーブ４との間に０．５ｍｍの間隙を隔てて対向配置
されており、表面速度１５０ｍｍ／ｓｅｃで矢印Ａ方向
に回転している。像担持体２上には、通常の電子写真プ
ロセスにより、露光部電位−２００Ｖ、非露光部電位−
６５０Ｖの静電潜像が形成される。現像剤としては、富
士ゼロックス（株）製Ａ−Ｃｏｌｏｒ６３５複写機用の
トナーおよびキャリアを用いている。トナーは、ポリエ
ステルをバインダーとする平均粒径７μｍの非磁性トナ
ーであり、外添剤としてＳｉＯ₂ ，ＴｉＯ₂ が添加され
ている。キャリアには、平均粒径５０μｍのフェライト
キャリアが用いられている。

【００１９】オーガ７，８は、直径が２４ｍｍ、フィン
のピッチが２０ｍｍの同一形状のものであり、オーガ７
は、図１に向かって反時計方向Ｃ’に回転し、オーガ８
は、時計方向Ｃに回転している。従って、オーガ７，８
は、現像剤に対して互いに逆向きの力Ｆ１，Ｆ２を作用
させている。この作用力Ｆ１，Ｆ２はそれぞれオーガの
搬送方向への分力Ｆ１ａ、Ｆ２ａと回転軸に直交する方
向への分力Ｆ１ｂ、Ｆ２ｂとに分けられる。

【００２０】図２は、図１に示した現像装置におけるオ
ーガの動作説明図である。図２に示すように、一対のオ
ーガ７，８は、現像剤が受ける、相手の回転軸に向かう
方向への分力が互いに逆向きとなるように設定されてい
る。すなわち、オーガ７，８は、現像剤に対して回転軸
７ｂ，８ｂに直交する方向の分力Ｆ１ｂ，Ｆ２ｂは互い
に逆向きで、かつ対向する向きに設定されている。

【００２１】次に、この現像装置１０の動作を図１およ
び図２を参照しながら説明する。オーガ７および８の回
転により撹拌された現像剤は、吸着磁極Ｓ３の作用によ
り現像スリーブ４表面に吸着され、現像スリーブ４の矢
印Ｂ方向への回転に伴い層形成領域Ｅに搬送される。層
形成領域Ｅにおいて現像剤は層厚規制部材６により規定
の層厚に規制されて現像スリーブ４上に現像剤層が形成
される。現像剤層は、像担持体２と現像剤担持体３が対
向する現像領域Ｄまで搬送され、現像バイアスの作用に
より現像剤中のトナーが像担持体２上の静電潜像の画像
部に付着して現像が行われる。現像終了後の現像スリー
ブ４上の現像剤層は現像領域Ｄから現像剤攪拌部１に向
けて搬送され、剥離磁極Ｎ３，Ｎ４の作用により現像ス
リーブ４から剥離され、現像剤攪拌部１のオーガ７，８
へ戻される。

【００２２】現像剤中のトナー濃度を一定に保つため
に、現像により消費した分に見合う量の新しいトナーが
図２に示すトナー補給部Ａから補給される。補給された
新しいトナーは図２に矢印で示した経路をたどりオーガ
７，８で十分に攪拌・混合されてから現像剤担持体３の
固定磁石の吸着磁極Ｓ３の作用により現像スリーブ４表
面に吸着され、層形成領域Ｅを経て現像領域Ｄに搬送さ
れる。このようにして現像剤中のトナー濃度分布は一定
に保たれるため、カブリやトナー飛散がなく、均一な画
像濃度を得ることができる。

【００２３】次に、図１および図２に示す現像装置１０
の性能を確認するために行った実験について説明する。＜実験１＞先ず、補給された未帯電トナーの流れを観察
するため、トナー濃度５重量％でマゼンタトナーとキャ
リアを混合した現像剤６５０ｇを現像装置１０に入れ、
２ｇの未帯電のシアントナーをオーガ８の回転軸方向の
搬送方向上流側のトナー補給部Ａに追加してから、現像
装置１０を作動させた。シアントナーをトナー補給部Ａ
に追加した時点では、シアントナーは、すでに撹拌され
ている現像剤の上に乗っかった状態になっているが、オ
ーガ８の回転とともに、オーガ８の搬送方向への分力Ｆ
２ａと、オーガ７の回転軸７ｂに向かう方向への分力Ｆ
２ｂとにより、回転軸方向に撹拌されるとともに搬送さ
れながら徐々にオーガ７に向かって移動する。オーガ７
に向かって移動したシアントナーは、オーガ８の側から
オーガ７の回転軸７ｂに向かって移動してくる現像剤と
撹拌され、現像剤中に取り込まれていって、やがてオー
ガ７とオーガ８の間において識別できない状態となる。

【００２４】次に比較例として、オーガ７を、オーガ７
とはフィンの向きが逆であるオーガ９と交換して、上記
と同様の実験を行った。図３は、比較例の現像装置にお
けるオーガの動作説明図である。図３に示すように、オ
ーガ９の回転方向は、回転軸方向の搬送方向をオーガ８
とは逆方向とするために、オーガ８と同じ時計方向Ｃ
（図１参照）に回転させる。このとき、オーガ８および
９が現像剤に及ぼす力Ｆ２，Ｆ３の、相手の回転軸９
ｂ，８ｂに向かう方向への分力Ｆ２ｂ，Ｆ３ｂはとも
に、現像剤担持体３へ向かう同一の方向を向いている。

【００２５】図２におけると同様、トナー補給部Ａから
追加された未帯電のシアントナーは、オーガ８の回転軸
方向に撹拌されつつ搬送されながら分力Ｆ２ａの作用に
よりオーガ９の回転軸９ｂに向かって移動するが、オー
ガ９が現像剤に及ぼす力Ｆ３の、オーガ９の回転軸に直
交する方向の分力Ｆ３ｂは、オーガ８が現像剤に及ぼす
力Ｆ２の、オーガ８の回転軸に直交する方向の分力Ｆ２
ｂと同じ方向を向いているため、未帯電のシアントナー
のうちには、現像剤中に取り込まれる前に現像剤担持体
３に到達してしまうものが多く観察される。このよう
に、補給された未帯電トナーが現像剤と十分に撹拌され
ないうちに現像領域Ｄに供給されてしまうと、現像剤中
には十分な帯電を受けないトナーが混在することとな
り、カブリやトナー飛散を惹き起こし画像濃度も不均一
となる恐れがある。

【００２６】なお、従来の現像装置においては、前述の
第１の実施形態の現像装置１０における一対のオーガ
７，８は隔壁で仕切られて、２つの独立した現像剤攪拌
部が形成されている。このように構成された従来の現像
装置と、本発明の第１の実施形態の現像装置１０との現
像剤撹拌効果を比較した試験結果について、以下に説明
する。

【００２７】図４は、一対のオーガ間に隔壁を有する従
来の現像装置の断面図である。図４に示す従来の現像装
置４０は、図１に示した本発明の第１の実施形態の現像
装置１０と類似の構成を有しているが、現像剤を撹拌す
る現像剤攪拌部は、隔壁４９により２つの独立した現像
剤攪拌部４１ａ，４１ｂに分割されており、現像剤攪拌
部４１ａ，４１ｂには、それぞれ、回転軸が水平方向を
向くように配置されたオーガ４７，４８が備えられてい
る。オーガ４７は反時計方向Ｃ’に回転し、オーガ４８
は時計方向Ｃに回転する。

【００２８】隔壁４９の長手方向の両端部には、一方の
オーガから他方のオーガへ現像剤を受け渡すための切り
欠き部が設けられている。従って、この現像装置４０で
は、一対のオーガ４７，４８間に配置された隔壁４９に
よりそれぞれ独立した、互いに逆方向を向いた現像剤搬
送路が形成されている。現像スリーブ４４と固定磁石４
５よりなる現像剤担持体４３および層厚規制部材４６
は、現像装置１０における現像スリーブ４と固定磁石５
よりなる現像剤担持体３および層厚規制部材６と同様で
ある。

【００２９】上記のように構成された従来の現像装置４
０と、本発明の第１の実施形態の現像装置１０（図１参
照）とについて、トナー補給後のトナー濃度均一性およ
び画像濃度の比較測定を行った。補給するトナー量は、
攪拌性能の違いが大きく現れるように、６．５ｇとし
た。図５は、本発明の第１の実施形態の現像装置におけ
る現像スリーブ上のトナー濃度均一性（ａ）、およびベ
タ部画像濃度の測定結果を示すグラフである。

【００３０】図６は、従来の現像装置における現像スリ
ーブ上のトナー濃度均一性（ａ）、およびベタ部画像濃
度の測定結果を示すグラフである。図７は、図１に示し
た現像装置における一対のオーガの現像剤に与える回転
軸に交わる方向への分力を同一方向とした場合の、現像
スリーブ上のトナー濃度均一性（ａ）、およびベタ部画
像濃度の測定結果を示すグラフである。

【００３１】測定個所は、図２および図３の現像剤担持
体３の回転軸方向の両端部ＩＮ，ＯＵＴ、および中央部
ＣＥＮＴＥＲの３点である。なお、ＩＮは図１および図
４の紙面に向かって奥側の端部であり、ＯＵＴは図１お
よび図４の紙面に向かって手前側の端部である。図５に
示した本発明の第１の実施形態の場合は、図６に示した
従来の現像装置の測定結果と比較して格段に優れた現像
剤撹拌性能を有しており、その結果、安定した画像濃度
が得られる。これは、第１の実施形態の現像装置１０で
は、オーガ７，８の回転軸方向の現像剤撹拌領域全域に
わたって相互に現像剤の受け渡しが行われるため、現像
領域でのトナー消費に伴い新たに補給されたトナーが速
やかに現像剤全体に行き渡り、トナー濃度分布が短時間
で均一化され、一定のトナー帯電量が得られるためと考
えられる。

【００３２】また、図７（ａ）に示したように、現像剤
がオーガから受けるオーガ回転軸と直交する方向への分
力Ｆ２ｂ，Ｆ３ｂ（図３参照）が互いに同一方向を向い
ている場合には、図５に比べて、特に、補給トナー追加
直後のＯＵＴ側のトナー濃度が高濃度となり、また、図
７（ｂ）に示したように、画像濃度のバラツキが大き
い。これは、各オーガそれぞれにおいて、現像剤は、オ
ーガ回転軸と直交する方向に関して同一方向を向く力を
受けるため、現像剤担持体側あるいは反対側に現像剤が
偏ることになるためである。現像剤担持体側に偏る場合
には、新たに補給された未帯電トナーは、キャリアと十
分に撹拌されず、十分な帯電量が付与される前に現像領
域に供給され、カブリやトナー飛散を発生させる原因と
なる。現像剤担持体と反対側に偏る場合には、現像剤担
持体に現像剤を供給する部分の現像剤が少なくなり、安
定した層形成ができなくなる。

【００３３】これに対し、本実施形態の現像装置１０で
は、オーガから現像剤が受ける、オーガ回転軸と直交す
る方向への分力Ｆ１ｂ，Ｆ２ｂ（図２参照）が互いに向
き合う方向を向いているので、現像剤が一方向に偏るこ
とがなく、上述した問題が解決されている。すなわち、
現像剤が受ける、相手の回転軸に向かう方向への分力が
互いに逆向きとなるように一対のオーガが設定されてい
るため、新たに補給されたトナーは、オーガ回転軸方向
に関して互いに逆方向に搬送されるものと、オーガ間に
滞留して徐々にオーガ全域に拡散していくものとの２つ
に分かれ、十分に撹拌されてから、現像領域に供給され
るようになるので、カブリやトナー飛散の発生がなく、
均一な画像濃度が得られる。また、現像剤担持体に現像
剤を供給する部分に、現像剤が十分に存在しているの
で、層形成も安定して行われる。

【００３４】なお、図２における、現像剤が受ける、相
手の回転軸に向かう方向への分力が互いに遠ざかる方向
に向くように一対のオーガを設定した場合は、新たに補
給されたトナーは、現像剤担持体から遠い側のオーガと
現像装置の内壁との間で撹拌されつつオーガ回転軸方向
に搬送され、徐々にオーガ全域に拡散していくため、ト
ナーの帯電が十分になされてから、現像領域に供給され
るようになるので、カブリやトナー飛散の発生がなく均
一な画像濃度を得ることができる。

【００３５】次に、本発明の第２の実施形態について説
明する。図８は、本発明の現像装置の第２の実施形態の
概略構成図である。図８には、現像剤を撹拌する現像剤
攪拌部２１と、静電潜像を担持して矢印Ａ方向に移動す
る像担持体２２に現像領域Ｄにおいて近接もしくは接触
するように配置され、現像剤攪拌部２１から現像剤を受
け取り表面に担持して現像領域Ｄを経由した搬送経路に
沿って搬送する現像剤担持体２３と、現像剤を所定の層
厚に規制する層厚規制部材２６とを備えた現像装置２０
が示されている。

【００３６】この現像装置２０は、現像剤攪拌部２１
が、現像剤担持体２３よりも上方に配置されたものであ
って、現像剤担持体２３から、現像領域Ｄを経由した後
の現像剤を受け取って現像剤攪拌部２１に汲み上げる汲
み上げ機構を備えている。すなわち、この現像装置２０
には、第１の実施形態の現像装置１０と異なり、現像剤
担持体２３から剥離された現像剤を磁気的に吸着し現像
剤担持体２３の上方に配置された現像剤攪拌部２１へ汲
み上げる搬送ロール３１，３２が、現像剤担持体２３の
斜め上方に設けられている。

【００３７】このような汲み上げ機構を備えることによ
り、現像装置全体を縦長の装置として構成することが可
能となり、現像装置の横幅を狭めることができるので、
フルカラーのタンデム型画像形成装置に好適な現像装置
を得ることができる。この現像装置２０の現像剤攪拌部
２１には、それぞれの回転軸が水平方向を向くように互
いに並べて配置された一対のオーガ２７，２８が備えら
れている。オーガ２７，２８は、回転により現像剤を回
転軸方向かつ互いに逆方向に搬送して現像剤を撹拌する
とともに、回転軸方向の現像剤撹拌領域全域にわたって
互いの間での現像剤の移動が自在であって、かつ現像剤
が受ける、相手の回転軸に向かう方向への分力が互いに
逆向きとなるように設定されている。

【００３８】現像剤担持体２３は、第１の実施形態にお
けると同様、導電性非磁性材料からなる現像スリーブ２
４と、現像スリーブ２４の内側に収容された固定磁石２
５により構成されている。固定磁石２５の磁極構成も第
１の実施形態における固定磁石５と同様である。現像剤
攪拌部２１に配置されている一対のオーガ２７，２８の
うち、オーガ２７の回転方向は反時計方向Ｃ’であり、
オーガ２８の回転方向は時計方向Ｃである。また、オー
ガ２７，２８のフィン２７ａ，２８ａの向きは、現像剤
が互いに対向する方向を向いた力を受けるように設定さ
れている。

【００３９】搬送ロール３１，３２により現像剤攪拌部
２１へ汲み上げられた現像剤の量が増加して、現像剤攪
拌部２１の側壁２９を越える高さになると、現像剤はこ
の側壁２９を乗り越えて案内部材３０上に落下する。通
常の使用状態では、現像剤撹拌部２１には一定量の現像
剤が貯溜され、搬送ロール３１，３２により汲み上げら
れた現像剤とほぼ等量の現像剤が側壁２９を乗り越えて
落下するようになり定常状態が形成される。

【００４０】現像剤は案内部材３０に沿って現像剤担持
体２３上の、層厚規制部材２６の配置位置よりも現像剤
担持体２３の回転方向上流側に落下し、層厚規制部材２
６の手前側に現像剤が滞留する。層厚規制部材２６の手
前に滞留した現像剤は、層厚規制部材２６により所定の
層厚に規制されて現像剤担持体２３上に現像剤層を形成
して現像領域Ｄへと搬送されるものと、搬送ロール３１
内に配備された固定磁石の磁力により搬送ロール３１に
吸着されて搬送ロール３２を経て現像剤撹拌部２１へ戻
るものとに分かれる。現像領域Ｄへと搬送された現像剤
層は現像領域Ｄにおいて現像に供された後、現像剤担持
体２３の現像スリーブ２４から剥離され、搬送ロール３
１に吸着されて搬送ロール３２を経て現像剤撹拌部２１
へ戻される。

【００４１】図９は、図８に示した現像装置におけるオ
ーガの動作説明図である。図９に示すように、オーガ２
７，２８の回転方向、および、オーガ２７，２８のフィ
ン２７ａ，２８ａの向きは、第１の実施形態の現像装置
１０のオーガ７，８と同様である。この現像装置２０で
は、現像剤中のトナー濃度分布を一定に保つため、現像
により消費した分に相当する量のトナーが、図９に示す
トナー補給部Ｂから補給される。補給されたトナーは十
分に撹拌された後、案内部材３０および層厚規制部材２
６を経て現像領域Ｄに供給されるので、得られる画像に
はカブリが発生せず、トナー飛散が起こらないため画像
濃度の均一な画像が得られる。＜実験２＞次に、図８および図９に示す現像装置２０の
撹拌性能を確認するために、実験１と同様の実験を行っ
た。

【００４２】実験２においても、新たに追加された未帯
電のシアントナーは、オーガ２８の回転による回転軸方
向の分力と回転軸と直交する方向の分力とにより、回転
軸方向に沿って撹拌されつつ搬送されながら徐々にオー
ガ２７の回転軸に向かう方向に移動し、オーガ２７の回
転によりオーガ２８の回転軸に向かう方向に移動してく
る現像剤と撹拌されて、現像剤層中に取り込まれてい
き、オーガ２８とオーガ２７との間において識別できな
くなる。

【００４３】図１０は、図８に示した現像装置を用い、
補給用トナーを追加して印字を行った場合の画像濃度測
定結果を示すグラフである。図１１は、一対のオーガが
隔壁で仕切られた現像剤撹拌部を有する従来の現像装置
における画像濃度測定結果を示すグラフである。図１２
は、図８に示した現像装置における一対のオーガの現像
剤に与える回転軸に交わる方向への分力を互いに同一方
向とした場合の画像濃度測定結果を示すグラフである。

【００４４】図１０に示した本発明の第２の実施形態の
現像装置の場合は、図１１に示した従来の現像装置の測
定結果と比較して格段に優れた現像剤撹拌性能を有して
おり、その結果、安定した画像濃度が得られる。これ
は、第２の実施形態の現像装置２０では、オーガ２７，
２８の回転軸方向の現像剤撹拌領域全域にわたって相互
に現像剤の受け渡しが行われるため、現像領域Ｄでのト
ナー消費に伴い新たに補給されたトナーが速やかに現像
剤全体に行き渡り、トナー濃度が短時間で均一化され、
一定のトナー帯電量が得られるためと考えられる。

【００４５】また、図１２に示したように、現像剤がオ
ーガから受けるオーガ回転軸と直交する方向への分力を
双方のオーガで互いに同一方向とした場合には、図１０
に比べて画像濃度のバラツキが大きい。これは、現像剤
が一対のオーガにより、オーガ回転軸と直交する方向に
関して同一方向の力を受けるため、現像剤担持体側また
は反対側に現像剤が偏ることになるためである。現像剤
担持体側に偏る場合には、新たに補給された未帯電トナ
ーは、キャリアと十分に撹拌されず、十分な帯電量が付
与される前に現像領域に供給され、カブリやトナー飛散
を発生させる原因となる。現像剤担持体と反対側に偏る
場合には、現像剤担持体に現像剤を供給する部分の現像
剤が少なくなり、安定した層形成ができなくなる。

【００４６】これに対して、本実施形態の現像装置２０
では、オーガから現像剤が受ける、オーガ回転軸と直交
する方向への分力が、図２におけると同様、互いに逆方
向となっているので、格段の現像剤撹拌性能を有してお
り、その結果安定した画像濃度を得ることができる。次
に、現像剤のキャリアの電気抵抗を１０⁸ Ω・ｃｍ以下
とした場合の画像濃度への影響について実験を行った。＜実験３＞この実験では、本発明の第１の実施形態の現
像装置１０を用い、キャリアとしては、平均粒径５０μ
ｍのマグネタイト（富士電気化学社製、ＭＸ０３０Ａ）
を低抵抗磁性コアとし、その表面に、被覆層樹脂として
のスチレン−メタクリレート共重合体（共重合比２０：
８０）に導電粉としてカーボンブラック（キャボット社
製、ＶＸＣ７２）を１０体積％分散させたものを０．８
μｍの膜厚で被覆してキャリアを作製した。

【００４７】このように構成したキャリアおよびマグネ
タイト単体の抵抗は以下のようにして測定した。本実施
例の現像装置１０を、アルミニウム板に０．５ｍｍの間
隙を隔てて対向配置し、現像装置１０とアルミニウム板
の間に直流電圧を印加した時の電流値を測定し、その電
流値、および電界Ｅと電流密度Ｊとの間の一般式、ｌｏｇＪ＝Ｅ^1/2 から抵抗を求めた。１０⁴ Ｖ／ｃｍの電界での抵抗は、
キャリアとして１０⁸ Ω・ｃｍ、マグネタイト単体では
１０^-5Ω・ｃｍであった。

【００４８】また、導電基板上に０．８μｍの厚さに導
電紛を分散させた樹脂層を被覆し、その上に金属電極を
蒸着し、電流−電圧特性から求めた被覆層単体の抵抗
は、１００Ｖ／ｃｍの電界下で１０⁵ Ω・ｃｍであっ
た。図１３は、低電気抵抗のキャリアを用いた場合の画
像濃度変化の測定結果を示すグラフである。

【００４９】図１３に示すように、無帯電トナーを投入
した直後においても、画像濃度のばらつきは見られず良
好な結果が得られた。図１４は、低電気抵抗のキャリア
を用い、図４に示した、オーガ間に隔壁を有する従来の
現像装置により画像濃度を測定した結果を示すグラフで
ある。前述の実験１における図６（ｂ）のグラフより
も、画像濃度のバラツキがさらに大きくなっており、安
定化するまで長時間を要していることがわかる。

【００５０】この実験では、磁気ブラシ先端のキャリア
に付着しているトナーのみが現像されるので、現像コン
トラストに対して現像トナー量が飽和特性を示し、安定
した画像が得られる。この場合、仮想現像電極位置が像
担持体に近づき、磁気ブラシ先端のキャリアは、ほぼ完
全にトナーが離脱された状態となる。トナーが離脱され
たキャリアは、現像剤剥離磁極の位置で現像剤担持体上
から剥離されて、前方のオーガに取り込まれ再撹拌が開
始される。トナーが完全に離脱した状態においては、再
撹拌で均一なトナー濃度およびトナー帯電量に戻すため
には一定の時間が必要である。このことが画像濃度のば
らつきを大きくする原因であろうと考えられる。これに
対して本発明の現像装置で撹拌が十分に行われる場合に
は、図１３に示したように、画像濃度への影響はほとん
どなく、均一な画像濃度を得ることができる。

【００５１】従って、本発明の現像装置には、磁性キャ
リアが、導電性の芯材と、導電剤を含む被覆層とからな
り、１０⁸ Ω・ｃｍ以下の電気抵抗を有するものである
ことが好ましい。図１５は、低電気抵抗のキャリアを用
い、かつ、図３に示したオーガを使用した現像装置によ
る画像濃度変化を示すグラフである。

【００５２】図１５に示すように、一対のオーガの現像
剤に与える、回転軸に交わる方向への分力を互いに同一
方向とした場合（図３参照）は、低抵抗のキャリアを用
いた現像剤を使用しても、撹拌開始初期にＯＵＴ側（ト
ナー供給口Ａ側）の画像濃度が高濃度になってしまい、
低抵抗キャリアの効果が発揮されていないことが明らか
である。

【００５３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の現像装置
によれば、現像剤攪拌部に配備された一対のオーガが、
現像剤が受ける、相手の回転軸に向かう方向への分力が
互いに逆向きとなるように設定されているので、現像剤
は十分に撹拌され均一な画像濃度の画像が得られる。低
抵抗磁性キャリアを用いた場合には、さらに高い撹拌性
能が得られ、カブリやトナー飛散もなく、均一な画像濃
度の画像が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の現像装置の第１の実施形態の概略構成
図である。

【図２】図１に示した現像装置におけるオーガの動作説
明図である。

【図３】比較例の現像装置におけるオーガの動作説明図
である。

【図４】一対のオーガ間に隔壁を有する従来の現像装置
の断面図である。

【図５】本発明の第１の実施形態の現像装置における現
像スリーブ上のトナー濃度均一性（ａ）、およびベタ部
画像濃度の測定結果を示すグラフである。

【図６】従来の現像装置における現像スリーブ上のトナ
ー濃度均一性（ａ）、およびベタ部画像濃度の測定結果
を示すグラフである。

【図７】図１に示した現像装置における一対のオーガの
現像剤に与える回転軸に交わる方向への分力を同一方向
とした場合の、現像スリーブ上のトナー濃度均一性
（ａ）、およびベタ部画像濃度の測定結果を示すグラフ
である。

【図８】本発明の現像装置の第２の実施形態の概略構成
図である。

【図９】図８に示した現像装置におけるオーガの動作説
明図である。

【図１０】図８に示した現像装置を用い、補給用トナー
を追加して印字を行った場合の画像濃度測定結果を示す
グラフである。

【図１１】一対のオーガが隔壁で仕切られた現像剤撹拌
部を有する従来の現像装置における画像濃度測定結果を
示すグラフである。

【図１２】図８に示した現像装置における一対のオーガ
の現像剤に与える回転軸に交わる方向への分力を互いに
同一方向とした場合の画像濃度測定結果を示すグラフで
ある。

【図１３】低電気抵抗のキャリアを用いた場合の画像濃
度変化の測定結果を示すグラフである。

【図１４】低電気抵抗のキャリアを用い、図４に示し
た、オーガ間に隔壁を有する従来の現像装置により画像
濃度を測定した結果を示すグラフである。

【図１５】低電気抵抗のキャリアを用い、かつ、図３に
示したオーガを使用した現像装置による画像濃度変化を
示すグラフである。

【図１６】トナー濃度とトナー帯電量との関係を示すグ
ラフである。

【符号の説明】

１現像剤攪拌部２像担持体３現像剤担持体４現像スリーブ５固定磁石６層厚規制部材７，８，９オーガ７ａ，８ａ，９ａフィン７ｂ，８ｂ，９ｂ回転軸１０，２０，４０現像装置２１現像剤攪拌部２２像担持体２３現像剤担持体２４現像スリーブ２５固定磁石２６層厚規制部材２７，２８オーガ２７ａ，２８ａフィン２９側壁３０案内部材３１，３２搬送ロール４１ａ，４１ｂ現像剤攪拌部４３現像剤担持体４４現像スリーブ４５固定磁石４６層厚規制部材４７，４８オーガ４９隔壁

フロントページの続き (72)発明者福原琢神奈川県足柄上郡中井町境430 グリーンテクなかい富士ゼロックス株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】それぞれの回転軸が水平方向を向くよう
に互いに並べて配置され、回転によりトナーとキャリア
からなる現像剤を回転軸方向かつ互いに逆方向に搬送し
て現像剤を撹拌するとともに、回転軸方向の現像剤撹拌
領域全域にわたって互いの間での現像剤の移動が自在で
あって、かつ現像剤が受ける、相手の回転軸に向かう方
向への分力が互いに逆向きとなるように設定された一対
のオーガを有する現像剤攪拌部と、静電潜像を担持して所定の方向に移動する像担持体に所
定の現像領域において近接もしくは接触するように配置
され、前記現像剤攪拌部から現像剤を受け取り表面に担
持して前記現像領域を経由した搬送経路に沿って搬送す
る現像剤担持体とを備えたことを特徴とする現像装置。
【請求項２】前記現像剤攪拌部が、前記現像剤担持体
よりも上方に配置されたものであって、前記現像剤担持体から前記現像領域を経由した後の現像
剤を受け取って前記現像剤攪拌部に汲み上げる汲み上げ
機構を備えたことを特徴とする請求項１記載の現像装
置。
【請求項３】前記磁性キャリアが、導電性の芯材と、
導電剤を含む被覆層とからなり、１０⁸ Ω・ｃｍ以下の
電気抵抗を有するものであることを特徴とする請求項１
記載の現像装置。