JPH11184223A

JPH11184223A - 現像装置および画像形成装置

Info

Publication number: JPH11184223A
Application number: JP9365014A
Authority: JP
Inventors: Shigeo Kimura; 木村　　茂雄
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1997-12-19
Filing date: 1997-12-19
Publication date: 1999-07-09

Abstract

(57)【要約】【課題】二成分現像剤を用いた一成分現像方式によ
り、ゴーストや掃き目ムラ、かぶり、濃度ムラの少ない
画像を得ることが可能な現像装置にある。【解決手段】現像器５は磁性キャリアとして、個数平
均粒径が２０〜４５μｍ、比抵抗が１０¹²〜１０¹⁵Ωｃ
ｍ、１キロエールステッドの磁界中の磁化が２０〜３５
ｅｍｕ／ｇのキャリアを用いた二成分現像剤６を使用す
る。トナー担持体１１との対向部Ａで逆方向移動の現像
剤担持体７上に現像剤６を担持して、内側の磁石１６に
より現像剤の穂を形成させ、トナー担持体１１と現像剤
担持体７との間でバイアスを印加した下で、対向部Ａに
おいて現像剤の穂をトナー担持体１１に接触させて、ト
ナー担持体１１上の現像残りのトナーを攪乱しつつ現像
剤担持体７に除去し、トナー担持体１１に現像剤の穂か
ら新たなトナーを転移してトナー層１０を形成させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、像担持体上に形成
した静電潜像を現像し、その可視像を転写材に転写して
画像を得る画像形成装置、特に色の異なる現像剤を各々
収容した複数の現像装置を備え、像担持体上に各色の可
視画像を形成し、その各色の可視画像を一括して転写し
て、フルカラーを含む多色画像を得る画像形成装置、お
よびその現像装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、電子写真方式で多色画像を形成す
る画像形成装置として、色の異なる現像剤を各々収容し
た複数の現像装置を備え、像担持体としての感光ドラム
上に各色のトナー像を形成し、その各色のトナー像を一
括して転写して、転写材上に多色（フルカラーを含む）
画像を得る方式のものが知られている。

【０００３】この方式では、感光ドラム上に上流の現像
器で現像して形成されたトナー像が、下流の現像器によ
る現像で乱されないようにするために、下流の現像器は
非接触現像方式を採ることが必要である。

【０００４】下流の現像器に一成分現像方式を使用する
場合、上流の現像器に二成分現像方式を用いていると、
上流の現像器の二成分現像剤に由来するキャリアが感光
ドラムに付着して、下流の現像器にキャリアが混入し、
これが原因で下流の現像器の現像スリーブへの一成分現
像剤のコート不良等の問題を生じることがあった。

【０００５】従って、このような問題を生じないように
するためには、上流の現像器に一成分非接触現像方式を
採用することが好ましい。たとえば上流の現像器に黒ト
ナーを用いる場合、黒トナーの磁性トナーによるジャン
ピング現像方式を使用することが、一般的である。しか
し、鮮やかな色が必要な色トナーを用いる場合は、トナ
ーに磁性体を含有させるのが困難であるため、非磁性一
成分現像方式を採用する。

【０００６】一般に、非磁性一成分現像方式は、ブレー
ド等の摩擦帯電部材との摩擦により、トナーを帯電しつ
つ規制することにより、現像スリーブ上にトナーの薄層
を形成する方法が採られている。

【０００７】この方法では、（１）帯電したトナーの帯
電量にバラツキが生じ、カブリや濃度ムラが生じやす
い、（２）トナーが摩擦帯電部材に融着、凝集するた
め、形成したトナー層に層厚のムラが生じ、濃度ムラが
発生しやすい、（３）長期使用により摩擦帯電部材が摩
耗し、トナー層厚が変化する、等の問題があった。

【０００８】これら非磁性一成分現像方式の問題を解決
する方法としては、キャリアとトナーとからなる二成分
現像剤を現像剤担持体上に担持し、電界によりこの現像
剤からトナーをトナー担持体上に移行することにより、
トナー担持体上にトナー層を形成し、現像に供する方法
が提案されている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
二成分現像剤を用いた一成分現像方式では、トナー担持
体上のトナーにより像担持体上の潜像を現像することに
よって、トナー担持体上にトナーが残る部分と残らない
部分が生じると、現像剤担持体から再びトナーを供給し
たときに、トナー担持体上に形成されるトナー層は厚み
にムラが生じたり、新しく供給されたトナーと残ってい
たトナーの帯電量が異なって、このため現像画像にいわ
ゆるゴースト現象が生じることがあった。

【００１０】ゴーストを防止する方法としては、現像後
にトナー担持体に残ったトナーをブレード等により剥離
し、剥離したトナーを再度キャリアと混合する方法が提
案されている。

【００１１】しかし、このようにブレード等で圧力をか
けてトナーを剥離すると、トナーを劣化させるだけでな
く、トナーの凝集体を形成してしまい、このトナーの凝
集体が、再度キャリアと混合させても残存してしまうと
いう問題があった。

【００１２】またトナー担持体上の現像残りのトナーが
何度も現像剤担持体上の二成分現像剤の穂と摺擦して、
トナーが過剰に帯電し（いわゆるチャージアップ）、現
像に寄与しにくくなるという問題があった。

【００１３】従って、本発明の目的は、二成分現像剤を
用いた一成分現像方式により、ゴーストや掃き目ムラ、
かぶり、濃度ムラの少ない画像を得ることができ、像担
持体へのキャリア付着もほとんど生じることのない現像
装置、およびその現像装置を備えた画像形成装置を提供
することである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記目的は、本発明にか
かる現像装置および画像形成装置にて達成される。要約
すれば、本発明は、磁性キャリアと非磁性トナーとから
なる二成分現像剤を収容した現像容器内に、静電潜像が
形成される回転する像担持体と間隙をあけて現像部を形
成するように配置された回転するトナー担持体と、前記
トナー担持体と間隙をあけて配置され、内側に磁界発生
手段が非回転に配置された、トナー担持体との対向部が
逆方向に移動する向きに回転する現像剤担持体とを備
え、現像剤担持体上に現像剤を担持して現像剤の穂を形
成させ、前記対向部においてトナー担持体と現像剤担持
体との間でバイアスを印加した下で、現像剤の穂をトナ
ー担持体に接触させることにより、前記現像部での潜像
の現像でトナー担持体上に残ったトナーを攪乱しつつ現
像剤担持体に除去するとともに、現像剤の穂からトナー
をトナー担持体に転移して、トナー担持体上にトナー層
を形成させる現像装置において、前記現像剤の磁性キャ
リアの個数平均粒径が２０μｍ以上、４５μｍ以下、比
抵抗が１０¹²Ωｃｍ以上、１０¹⁵Ωｃｍ以下、１キロエ
ールステッドの磁界中の磁化が２０ｅｍｕ／ｇ以上、３
５ｅｍｕ／ｇ以下であることを特徴とする現像装置であ
る。

【００１５】本発明によれば、前記磁界発生手段は、前
記トナー担持体との対向部よりも現像剤担持体の回転方
向下流側に位置した、現像剤担持体上の現像剤を落下さ
せる低磁束密度領域と、その下流側に位置した、現像剤
担持体上に現像剤を汲み上げるこうじ即密度領域とを有
し、前記低磁束密度領域の下方に現像剤撹拌搬送手段が
設置される。前記トナー担持体および／または現像剤担
持体に印加するバイアスを非現像時に変化させることに
より、前記トナー担持体に残ったトナーを現像剤担持体
に移行させるようにすることができる。

【００１６】また、本発明は、複数の静電潜像が順次形
成される回転する像担持体と、像担持体の回転方向に沿
って設けられた、像担持体上に順次形成された潜像を順
々に現像する複数個の現像装置とを少なくとも備えた画
像形成装置において、前記複数個の現像装置のうちの下
流側の現像装置が、上記のいずれかの現像装置からなる
ことを特徴とする画像形成装置である。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図面に即
して詳細に説明する。

【００１８】実施例１図１は、本発明の画像形成装置の一実施例における要部
を示す断面図である。

【００１９】本画像形成装置は、図１に示すように、像
担持体である感光ドラム１の周囲にその回転方向に第現
像器２と、第２現像器５とを有している。第１現像器２
は一成分非接触現像器で、黒の磁性トナーを用いた一成
分ジャンピング現像方式を採っている。第２現像器５
は、二成分現像剤を使用した一成分非接触現像方式を採
っており、現像剤は赤色トナーと磁性キャリアとを混合
して形成されている。

【００２０】感光ドラム１は、図示しない第１帯電器に
よる帯電、露光装置による第１露光よって表面に第１潜
像が形成され、その潜像が第１現像器２によってジャン
ピング現像方式により現像され、第１トナー像に形成さ
れる。ついで、感光ドラム１は再帯電器（第２帯電器）
３により帯電され、露光装置により第２露光４が施され
て、表面に第２潜像が形成され、この第２潜像は、第２
現像器５により赤色トナーを用いて現像され、赤トナー
像に形成される。

【００２１】このようにして感光ドラム１上に形成され
た２色のトナー像は、感光ドラム１に送られた図示しな
い紙（転写材）上に転写帯電器により一括して転写され
た後、図示しない定着装置で定着処理を受け、これによ
り、２色またはそれ以上の色の所望の多色画像を形成し
た紙が画像形成装置の機外に排出される。

【００２２】上記の画像形成装置において、下流側にあ
る第２現像器５は、第１現像器２で形成した黒トナー像
を乱さないことが必要である。そこで、本実施例では、
第２現像器５を図２に示すように構成した。

【００２３】第２現像器５は、図２に示すように、二成
分現像剤６を収容した現像容器１５と、その現像剤６を
撹拌しつつ搬送するスクリュー１２および１３と、現像
剤６を保持する現像剤担持体７と、現像剤担持体７上に
担持した現像剤６を規制して、現像剤層９に形成する規
制ブレード８と、現像剤担持体７との対向部Ａにおいて
現像剤層９からトナーが移行され、そのトナーの移行に
より形成されたトナー層１０を保持する現像スリーブ１
１とから構成されている。現像剤担持体７と現像スリー
ブ１１とは、対向部Ａにおいて互いに逆方向に移動する
向きに回転されている。

【００２４】現像剤６は、平均粒径３５μｍ、磁化率が
３０ｅｍｕ／ｇ、抵抗値が１０¹³Ωｃｍである樹脂キャ
リアと、ポリエステルを主成分とする赤色顔料を含む粒
径６μｍのトナーとを混合してなっており、現像剤６中
のトナーの含有量は約６〜８ｗｔ％である。トナーはキ
ャリアと撹拌混合することにより、負極性の帯電量を獲
得する。

【００２５】以下、トナーの搬送行程およびトナー層形
成行程を説明する。

【００２６】現像容器１５の上部にはスクリュー１３の
手前側の位置に図示しないトナー補給口があり、この補
給口を経て現像容器１５内に消費されたトナー量に見合
った量のトナーが補給され、スクリュー１３上に落下す
る。補給されたトナーは、スクリュー１３により現像剤
６と撹拌されつつ、スクリュー１３の軸方向奥方に搬送
され、そこでスクリュー１２に受け渡される。このスク
リュー１３による撹拌で、トナーはキャリアとの摺擦に
より均一に帯電される。

【００２７】スクリュー１２に受け渡された現像剤は、
スクリュー１２により手前側に送られつつ、一部が現像
剤担持体７中に配置された磁石１６の汲み上げ極Ｎ３に
より、現像剤担持体７上に磁気的に汲み上げられ、非磁
性スリーブとされた現像剤担持体７の凹凸を有する表面
に保持される。保持された現像剤６は、ＳＵＳからなる
ブレード８により規制され、略均一な厚さ（現像剤量で
約４０ｍｇ／ｃｍ２）の現像剤層９に形成される。現像
剤層９は現像剤担持体１１の回転にともない、現像スリ
ーブ１１との対向部Ａに搬送される。

【００２８】現像スリーブ１１は表面が平滑（表面粗さ
Ｒｚが１μｍ以下）なアルミニウム材からなり、現像剤
担持体７との対向部Ａの最近接位置において４００μｍ
のギャップとなるように配置されている。この４００μ
ｍのギャップは、約４０ｍｇ／ｃｍ２に相当する厚さの
現像剤層９が対向部Ａにおいて、確実に現像スリーブ１
１に接触する間隔である。現像スリーブ１１の回転方向
は、上記したように、対向部において現像剤担持体と７
と逆方向に移動する向きである（同一方向回転）。

【００２９】現像スリーブ１１には、−４００ＶのＤＣ
電圧に周波数２．０ｋＨz 、ピーク間電圧２．０ｋＶの
矩形波の交流電圧を重畳したバイアスが、また現像剤担
持体７には−５００ＶのＤＣ電圧のみが印加されてい
る。このバイアスによって生じる電界により、現像剤担
持体７上の現像剤層９中からトナーが現像スリーブ１１
に移行して、現像スリーブ１１上にほぼ均一なトナー層
１０が形成される。

【００３０】このトナー層１０は、現像スリーブ１１の
回転により感光ドラム１との対向部Ｂに搬送され、その
対向部のギャップ３００μｍの最近接部で、感光ドラム
１上の表面電位が−１５０Ｖ〜−５５０Ｖの潜像を非接
触に現像する。

【００３１】現像により現像スリーブ１１上に残留した
現像残りのトナー層は、感光ドラム１の画像部に対応し
ていたか、非画像部に対応していたかの相違により厚さ
に大きなムラを生じるが、再び現像剤担持体７との対向
部Ａに入ると、逆方向に移動する現像剤担持体７上の現
像剤の穂に摺擦されつつ、振動バイアスによりトナーが
振動運動して撹拌および回収され、さらに現像剤担持体
７上の現像剤からの新たなトナーの転移を受けることに
より、現像スリーブ１１上に再びほぼ均一なトナー層が
形成される。もちろん、穂による掃き目ムラはない。従
って、現像により得られる画像には従来のようなゴース
トは生じない。

【００３２】また現像スリーブ１１上のトナーは、現像
剤６中でキャリアからほぼ均一な帯電量を付与されたト
ナーにより形成されているので、濃度ムラやカブリのな
い画像が得られる。

【００３３】対向部Ａを経た現像残りのトナーの一部を
回収した現像剤担持体７上の現像剤１４は、現像剤担持
体７により現像容器１５内に搬送されて、現像剤担持体
７内の磁石１６の反発磁極Ｎ２、Ｎ３に至り、その磁極
Ｎ２、Ｎ３間の磁力の小さい部分で現像剤担持体７から
剥がれて、スクリュー１２上に落下し、スクリュー１２
によりそこにある現像剤と混合されて図の手前側に搬送
され、スクリュー１３に受け渡される。

【００３４】本発明者の実験によると、磁性キャリアと
して磁化量が３５ｅｍｕ／ｇ以上、または粒径が４５μ
ｍ以上のものを用いると、現像剤の穂による掃き目が現
像スリーブ１１上のトナー層に生じて、現像後の画像に
も掃き目の模様が現れた。

【００３５】また磁性キャリアの磁化量を２０ｅｍｕ／
ｇ未満、または抵抗値を１０¹¹Ωｃｍ以下にすると、現
像剤担持体７上にキャリアを保持できず、現像スリーブ
１１にキャリアが移行してしまう。またキャリアの抵抗
が１０¹¹Ωｃｍ以下のときは、現像剤担持体７と現像ス
リーブ１１の間に電流が流れ、トナーを移行させるのに
十分なバイアスの印加が行えなかった。

【００３６】以上では、第１現像器２に黒トナーを用い
た磁性一成分ジャンピング現像方式を、第２現像器５に
赤色トナーを有する二成分現像剤による一成分現像方式
を用いたが、第１現像器２に二成分現像剤による一成分
現像方式を、第２現像器５に磁性一成分ジャンピング現
像方式を採用することもできる。

【００３７】本発明に従った二成分現像剤による一成分
現像方式の第１現像器によれば、感光ドラム１にキャリ
アがほとんど付着することがないので、第２現像器にキ
ャリアが混入してコート不良を生じる等の問題を起こす
ことがない。この場合、第１現像器による現像で、第１
トナー像として光透過性の良好な赤色トナー像を形成す
るようにすれば、第２露光４を第１トナー像上から重ね
て行うことができ、解像度の高い２色画像を得ることが
可能になる。

【００３８】以上は、２色画像形成装置について説明し
たが、本発明はこれに限られず、現像器を４色分配置す
ることにより、フルカラーの画像形成装置にも適用する
ことが可能である。

【００３９】実施例２前記の実施例１では、現像スリーブ１１上の現像残りの
トナーは、カウンター回転する現像剤担持体７上の現像
剤の穂により攪乱され、ゴーストが発生しない程度には
回収されるが、現像スリーブ１１上の現像残りのトナー
が新しいトナーと完全に入れ替わるわけではない。

【００４０】この回収されずに現像スリーブ１１上に残
留した現像残りのトナーは、再び現像部Ｂを経て対向部
Ａへ戻って来、現像剤担持体７上の現像剤の穂と摺擦さ
れる。このようにして摺擦が何度も繰り返されると、ト
ナーの過剰帯電、つまりチャージアップが生じて、現像
されにくくなるという問題が生じることがある。

【００４１】本実施例では、この問題を解決するため
に、いわゆる紙間、後回転等の非画像形成中にも、現像
剤担持体７および現像スリーブ１１の回転を続け、現像
剤担持体７に印加するバイアスを変え、現像スリーブ１
１上のトナーが現像剤担持体７に移行する行程を設け
た。

【００４２】すなわち、図３に示すように、１枚目の現
像行程が終了すると直ぐに、現像剤担持体７の印加バイ
アスを−５００Ｖから−２００Ｖにシフトする。これに
より、現像スリーブ１１上の現像残りのトナーは、ほと
んどが現像剤担持体７上の現像剤に移行し、実施例１で
述べたように、現像容器１５内に戻され回収される。

【００４３】現像剤担持体７に印加したバイアスは、つ
ぎの２枚目の現像行程が開始される前に再び−５００Ｖ
に戻され、現像スリーブ１１上には新しいトナー層が形
成されて、２枚目の現像が行われる。

【００４４】このような行程を設けることにより、トナ
ーのチャージアップを防止でき、常に安定した濃度の画
像が得られる。

【００４５】上記において、現像スリーブ１１上のトナ
ーを現像剤担持体７に移行させるバイアスは、紙間の時
間にもよるが、少なくとも現像スリーブ１１が１周する
のに要する時間よりも長い方が好ましい。

【００４６】また現像剤担持体７に印加するＤＣバイア
スを変化させたが、現像スリーブ１１に印加するＤＣバ
イアスやＡＣバイアスの波形等を変化させて、現像スリ
ーブ１１上のトナーを現像剤担持体７に移行させてもよ
い。

【００４７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
現像装置に使用する二成分現像剤のうちの磁性キャリア
として、個数平均粒径が２０μｍ以上、４５μｍ以下、
比抵抗が１０¹²Ωｃｍ以上、１０¹⁵Ωｃｍ以下、１キロ
エールステッドの磁界中の磁化が２０ｅｍｕ／ｇ以上、
３５ｅｍｕ／ｇ以下のキャリアを用い、トナー担持体と
の対向部が逆方向に移動する向きに回転する現像剤担持
体上にこの二成分現像剤を担持して、現像剤担持体内の
磁石により現像剤の穂を形成させ、トナー担持体との対
向部において、トナー担持体と現像剤担持体との間でバ
イアスを印加した下で、現像剤の穂をトナー担持体に接
触させることにより、像担持体との現像部における現像
でトナー担持体上に残ったトナーを、攪乱しつつ現像剤
担持体に除去し、現像剤の穂からトナーをトナー担持体
に転移して、トナー担持体上にトナー層を形成させるよ
うにしたので、ゴーストや掃き目ムラ、かぶり、濃度ム
ラの少ない画像を得ることができ、かつ像担持体へのキ
ャリアの付着もほとんどない非接触現像が可能となっ
た。また非現像時にトナー担持体上のトナーを現像剤担
持体に移行させるバイアスを印加することにより、画像
の濃度をより安定することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の本発明の画像形成装置の一実施例にお
ける要部を示す断面図である。

【図２】図１の画像形成装置に設置された第２現像器を
示す断面図である。

【図３】本発明の他の実施例で設けた、第２現像器の現
像スリーブ上トナーの現像剤担持体への移行行程におけ
る印加バイアスを示す説明図である。

【符号の説明】

１感光ドラム２第１現像器３第２帯電器４第２露光５第２現像器６二成分現像剤７現像剤担持体８規制ブレード１１現像スリーブ１６磁石

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】磁性キャリアと非磁性トナーとからなる
二成分現像剤を収容した現像容器内に、静電潜像が形成
される回転する像担持体と間隙をあけて現像部を形成す
るように配置された回転するトナー担持体と、前記トナ
ー担持体と間隙をあけて配置され、内側に磁界発生手段
が非回転に配置された、トナー担持体との対向部が逆方
向に移動する向きに回転する現像剤担持体とを備え、現
像剤担持体上に現像剤を担持して現像剤の穂を形成さ
せ、前記対向部においてトナー担持体と現像剤担持体と
の間でバイアスを印加した下で、現像剤の穂をトナー担
持体に接触させることにより、前記現像部での潜像の現
像でトナー担持体上に残ったトナーを攪乱しつつ現像剤
担持体に除去するとともに、現像剤の穂からトナーをト
ナー担持体に転移して、トナー担持体上にトナー層を形
成させる現像装置において、前記現像剤の磁性キャリア
の個数平均粒径が２０μｍ以上、４５μｍ以下、比抵抗
が１０¹²Ωｃｍ以上、１０¹⁵Ωｃｍ以下、１キロエール
ステッドの磁界中の磁化が２０ｅｍｕ／ｇ以上、３５ｅ
ｍｕ／ｇ以下であることを特徴とする現像装置。
【請求項２】前記磁界発生手段は、前記トナー担持体
との対向部よりも現像剤担持体の回転方向下流側に位置
した、現像剤担持体上の現像剤を落下させる低磁束密度
領域と、その下流側に位置した、現像剤担持体上に現像
剤を汲み上げるこうじ即密度領域とを有し、前記低磁束
密度領域の下方に現像剤撹拌搬送手段が設置される請求
項１の現像装置。
【請求項３】前記トナー担持体および／または現像剤
担持体に印加するバイアスを非現像時に変化させること
により、前記トナー担持体に残ったトナーを現像剤担持
体に移行させる請求項１または２の現像装置。
【請求項４】複数の静電潜像が順次形成される回転す
る像担持体と、像担持体の回転方向に沿って設けられ
た、像担持体上に順次形成された潜像を順々に現像する
複数個の現像装置とを少なくとも備えた画像形成装置に
おいて、前記複数個の現像装置のうちの下流側の現像装
置が、請求項１〜３のいずれかの現像装置からなること
を特徴とする画像形成装置。