JPH11202625A

JPH11202625A - 現像装置

Info

Publication number: JPH11202625A
Application number: JP10003110A
Authority: JP
Inventors: Yutaka Kanai; 豊金井; Yasuaki Watanabe; 靖晃渡辺
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1998-01-09
Filing date: 1998-01-09
Publication date: 1999-07-30

Abstract

(57)【要約】【課題】長期間にわたって十分なトナー帯電量が維持
され、良好な画質を安定して得ることができる現像装置
を提供することを目的とする。【解決手段】トナーおよび磁性キャリアからなる現像
剤を表面に担持して現像領域Ｄに搬送する現像剤担持ロ
ール３、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一対のスクリューオーガ７ａ，７ｂ
と、これらスクリューオーガの回転軸方向の全域にわた
って２本のスクリューオーガ間での現像剤の相互移動を
許容するスクリューオーガ槽７ｃとを有する現像剤攪拌
部８、スクリューオーガ槽７ｃにトナーおよび磁性キャ
リアをそれぞれ供給する現像剤供給部１０、現像剤の一
部を外部に排出する現像剤排出部１３、現像剤担持ロー
ル３に供給された現像剤を所定の厚さの現像剤層に形成
する現像剤層形成部材６、および現像領域Ｄを通過した
後の現像剤担持ロール３上の現像剤を現像剤担持ロール
３から剥離する剥離磁極Ｎ３，Ｎ４を備えた。

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に用いられる現像装置に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】従来、電子写真方式のプリンタや複写機
などに用いられる二成分現像装置は、像担持体に所定の
現像領域において近接もしくは接触して配置され、内部
に複数の磁極を有する固定磁石を配備した現像剤担持ロ
ールを備え、その現像剤担持ロールに供給されたトナー
および磁性キャリアから成る現像剤を磁気ブラシの状態
で担持して現像領域に搬送し、この磁気ブラシを像担持
体上の静電潜像に近接もしくは摺擦させ、現像剤担持ロ
ールに印加されるバイアス電圧の作用により像担持体上
の静電潜像をトナーで現像する方式の現像装置が広く用
いられている。

【０００３】この方式の現像装置においては、像担持体
と現像剤担持ロールとが対向する現像領域に搬送される
現像剤の量を調整するための現像剤層形成部材が、現像
剤担持ロールとの間に所定の間隙を隔てて配備されてい
る。このような現像装置においては、現像剤層形成部材
の上流側に滞留する現像剤が過度に充填された状態とな
るため現像剤は強い圧縮力を受けやすい。また、この強
い圧縮力のために、現像剤層形成部材と現像剤担持ロー
ルとの間の狭い間隙を通過して現像領域に搬送される現
像剤と、現像剤層形成部材の上流側に充填された状態で
滞留している現像剤との間に強い摩擦力が働く。このよ
うな現像剤への圧縮力および摩擦力によって、トナーあ
るいはトナーの帯電性および流動性向上のためにトナー
表面に塗布されている外添剤などが磁性キャリア表面に
固着して磁性キャリアを劣化させることがあり、磁性キ
ャリアの劣化が進むとトナー帯電の低下を招き画質の劣
化を惹き起こすという問題がある。

【０００４】この問題を解決する従来例として、特公平
２−２１５９１号公報には、現像装置の上方から新たな
磁性キャリアを徐々に補給するとともに現像装置のハウ
ジング側壁に設けた現像剤溢出部から劣化した磁性キャ
リアを徐々に排出することにより、補給される磁性キャ
リア量と排出される磁性キャリア量とをバランスさせて
現像装置内の現像剤の劣化度合いを一定に保たせるよう
にした現像装置が開示されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記のような
従来の現像装置には次に説明するような問題がある。図
９は、新しい磁性キャリアと劣化した磁性キャリアとの
トナー帯電性能の比較試験結果を示すグラフである。こ
の比較試験では、新しい磁性キャリアとトナーから成る
現像剤をＩＮＶＥＲＳＩＮＡ製シェーカーミキサーに入
れて３分間攪拌した場合のトナー帯電量と、これと同じ
現像剤を従来の現像装置に使用して１００００枚および
２００００枚の印字を行った後、その使用後の現像剤を
ブローオフして磁性キャリアのみを取り出し、その磁性
キャリアに新しいトナーを加えて上記と同様の攪拌を行
った場合のトナー帯電量を測定している。ここで現像剤
中のトナー濃度は８ｗｔ％である。

【０００６】図９に示すように、現像装置で使用した後
の磁性キャリアのトナー帯電量は、新しい磁性キャリア
のトナー帯電量より大幅に低下していることがわかる。
前述の従来例のように新しい磁性キャリアが逐次補給さ
れる現像装置においては、新たに補給された磁性キャリ
アのトナー帯電量と、すでに現像装置内にある劣化した
磁性キャリアのトナー帯電量との間には差が生じるの
で、現像装置内の磁性キャリアのトナー帯電量を均一化
するためには、新たに補給された磁性キャリアと、すで
に現像装置内にある磁性キャリアとを速やかに均一化す
る必要がある。

【０００７】しかし、従来技術においては、現像装置内
における磁性キャリア均一化性能が不十分であるため、
トナー帯電量が不均一となり、その結果画像濃度が不均
一となるという問題がある。本発明は、上記の事情に鑑
み、長期間にわたって十分なトナー帯電量が維持され、
良好な画質を安定して得ることができる現像装置を提供
することを目的とする。

【０００８】

【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、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、トナーおよび磁性キャリアか
らなる現像剤を表面に担持して上記現像領域を経由する
搬送経路に沿って搬送する現像剤担持ロール、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一対のスクリューオーガと、
この一対のスクリューオーガを収納し一対のスクリュー
オーガの回転軸方向の現像剤撹拌領域全域にわたって２
本のスクリューオーガ間での現像剤の相互移動を許容す
るスクリューオーガ槽とを有する現像剤攪拌部、上記ス
クリューオーガ槽にトナーおよび磁性キャリアを供給す
る現像剤供給部、現像剤の一部を外部に排出する現像剤
排出部、上記現像剤担持ロールに供給された現像剤を所
定の厚さの現像剤層に形成する現像剤層形成部材、およ
び上記現像領域を通過した後の上記現像剤担持ロール上
の現像剤を現像剤担持ロールから剥離する剥離手段を備
えたことを特徴とする。

【０００９】

【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、本発明の第１の実施形態を示す概略
構成図である。図１に示すように、この現像装置１は、
現像剤担持ロール３、現像剤層形成部材６、現像剤攪拌
部８、磁性キャリア補給装置９、現像剤供給部１０、現
像剤排出部１３を備えている。

【００１０】現像剤担持ロール３は、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、トナーおよび
磁性キャリアからなる現像剤を表面に担持して現像領域
Ｄを経由する搬送経路に沿って搬送するものである。現
像剤担持ロール３は、導電性非磁性材料、例えばアルミ
ニウムからなり、回転自在に支持された現像スリーブ４
と、現像スリーブ４の内部に配備された固定磁石５とか
ら成る。

【００１１】現像スリーブ４は、現像剤層形成部材６と
の間に０．７ｍｍの間隙を隔てて配置されており、表面
速度３００ｍｍ／ｓｅｃで反時計方向Ｂに回転してい
る。さらに現像スリーブ４には、図示しない電源から現
像バイアスとしてＶｐ−ｐ＝１．５ＫＶ、周波数ｆ＝６
ＫＨｚの交流成分と、Ｖｄｃ＝−５００Ｖの直流成分と
が重畳された電圧が印加されている。現像スリーブ４の
表面には、ブラスト処理により十点平均粗さＲＺで数ミ
クロンの微小凹凸が形成されている。

【００１２】固定磁石５は、像担持体２と対向する現像
領域Ｄに面して配置され、現像スリーブ４上に現像剤の
穂立ちを形成する現像磁極Ｓ１と、現像領域Ｄを通過し
た後の現像剤を現像スリーブ４表面から剥離し、画像履
歴を解消するための同極性磁極が隣接配置された剥離磁
極Ｎ３，Ｎ４と、現像剤攪拌部８においてスクリューオ
ーガ７ａ，７ｂの回転により混合・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吸着磁極Ｓ
３と、現像剤が所定の厚さの現像剤層として形成される
ように現像剤層形成部材６の近傍で現像剤の穂立ちを形
成する層形成磁極Ｓ２と、現像スリーブ４表面の現像剤
を磁気吸引して搬送するための搬送磁極Ｎ１，Ｎ２とか
ら構成される。

【００１３】なお、現像スリーブ４表面での各磁極の磁
束密度は、磁極Ｓ１が９５０ガウス、磁極Ｎ１が７００
ガウス、磁極Ｓ２が８００ガウス、磁極Ｎ２が６００ガ
ウス、磁極Ｎ３が６００ガウス、磁極Ｓ３が６５０ガウ
ス、磁極Ｎ４が５００ガウスにそれぞれ設定されてい
る。なお、本実施形態における磁極Ｎ３，Ｎ４は、本発
明にいう剥離手段に相当するものである。

【００１４】現像剤層形成部材６は、現像剤担持ロール
３に供給された現像剤を所定の厚さの現像剤層に形成す
る。現像剤攪拌部８には、一対のスクリューオーガ７
ａ，７ｂとスクリューオーガ槽７ｃとが備えられてい
る。スクリューオーガ７ａ，７ｂ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。スクリューオーガ槽７ｃは、一対のス
クリューオーガ７ａ，７ｂを収納しスクリューオーガ７
ａ，７ｂの回転軸方向の現像剤撹拌領域全域にわたって
２本のスクリューオーガ間での現像剤の相互移動を許容
するように構成されており、２本のスクリューオーガ間
には隔壁は存在しない。

【００１５】磁性キャリア補給装置９は、補給用の磁性
キャリアを収納する磁性キャリア収納部１１と、磁性キ
ャリアを磁性キャリア収納部１１から現像剤攪拌部８の
上壁部に開口している磁性キャリア補給口１０ａまで搬
送し現像剤攪拌部８に新しい磁性キャリアを補給する磁
性キャリア搬送部１２とから構成されている。磁性キャ
リア搬送部１２は円筒形であり、その内部には磁性キャ
リアを搬送するためのスクリューオーガ１２ａが配置さ
れている。

【００１６】現像剤供給部１０には、上記の磁性キャリ
ア補給口１０ａのほかに、現像剤攪拌部８に新しいトナ
ーを補給するトナー補給口１０ｂが設けられている。現
像剤排出部１３は、劣化した現像剤を外部に排出するた
めの、現像装置１の側壁に設けられた開口である。像担
持体２は、現像スリーブ４との間に０．５ｍｍの間隙を
隔てて配置され、表面速度１５０ｍｍ／ｓｅｃで時計方
向Ａに回転している。像担持体２表面は、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ている。

【００１７】トナーとしては、富士ゼロックス（株）社
製Ａ−Ｃｏｌｏｒ６３５用トナーとキャリアが用いられ
る。トナーは平均粒径が７μｍでポリエステルをバイン
ダとする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。キャリアとしては、平均粒
径５０μｍのフェライトキャリアが用いられる。スクリ
ューオーガ７ａ，７ｂは直径２４ｍｍ、ピッチ２０ｍｍ
の同一形状のものが互いに逆向きに取り付けられてお
り、スクリューオーガ７ａは反時計方向に、スクリュー
オーガ７ｂは時計方向に回転している。

【００１８】次に、この現像装置１の動作について説明
する。スクリューオーガ７ａ，７ｂの回転により混合・
攪拌された現像剤は、吸着磁極Ｓ３の作用により現像ス
リーブ４表面に吸着されて現像スリーブ４の回転に伴い
矢印Ｂ方向に搬送される。現像剤は現像剤層形成部材６
により規定の厚さの現像剤層に形成された後、像担持体
２と現像剤担持ロール３が対向する現像領域Ｄまで搬送
される。現像領域Ｄでは、現像剤層中のトナーは現像バ
イアスの作用により像担持体２上の静電潜像に移行し、
静電潜像はトナーにより現像されて像担持体２上にトナ
ー像が形成される。現像領域Ｄを通過した現像剤はさら
に矢印Ｂ方向に搬送され、剥離磁極Ｎ３，Ｎ４の作用に
より現像スリーブ４から剥離されて現像剤攪拌部８に戻
される。このように現像動作が繰り返されることにより
現像剤は徐々に劣化していきトナー帯電量が低下してい
く。

【００１９】本実施形態の現像装置１では、画像形成装
置の印字枚数が所定の枚数に到達したタイミングでスク
リューオーガ１２ａの回転が開始され、磁性キャリア収
納部１１から一定量の新しい磁性キャリアが現像剤攪拌
部８に補給される。磁性キャリアが補給されるとその補
給量に相当する量の劣化した現像剤が、現像剤排出部１
３から現像装置外に排出される。補給された磁性キャリ
アはスクリューオーガ７ａ，７ｂの回転によりスクリュ
ーオーガ槽７ｃ内にある現像剤と混合され均一化される
ことにより現像剤のトナー帯電量は回復する。

【００２０】磁性キャリアが補給されるタイミングは、
上記のように所定の印字枚数に到達した時のほかに、規
定のトナー量が消費された時、あるいは画像濃度が規定
範囲から外れた時などとしてもよい。また、現像剤排出
部１３の開口部にシャッタなどを設け、シャッタを開閉
することにより排出される現像剤量を制御するようにし
てもよい。＜実験１＞次に、第１の実施形態の現像装置の性能を確
認するために行った実験について説明する。

【００２１】先ず、磁性キャリアの均一化性能を調べる
ため、現像装置１の現像剤攪拌部８のスクリューオーガ
槽７ｃのスクリューオーガ回転軸方向の一端にはトナー
濃度７．５ｗｔ％の現像剤３２５ｇを入れ、他端には
８．５ｗｔ％の現像剤３２５ｇを入れて現像装置１の動
作を開始させ、上記２種類のトナー濃度の現像剤が動作
時間の経過とともにどのように混合されてゆくかを測定
した。

【００２２】次に、比較例１として、従来方式の現像装
置１４を用いて同様の測定を行った。図２は、比較例１
として用いた、２本のスクリューオーガの間に隔壁を有
する現像装置の概略構成図である。図２に示すようにこ
の比較例１の現像装置１４では、一対のスクリューオー
ガ３７ａ，３７ｂの間には隔壁３７ｅが設けられてお
り、スクリューオーガ３７ａ，３７ｂはそれぞれのスク
リューオーガ槽３７ｃ，３７ｄに別々に収納されてい
る。つまり、この現像装置１４には２つの独立した現像
剤攪拌部３８ａ，３８ｂが設けられている。隔壁３７ｅ
のスクリューオーガ軸方向両端部には、一方のスクリュ
ーオーガから他方のスクリューオーガへと現像剤を受け
渡すための切欠き部が設けられており、現像剤は２つの
スクリューオーガ間を一方向に循環移動するようになっ
ている。

【００２３】図３は、第１の実施形態の現像装置、およ
び比較例１の現像装置による現像剤均一化実験の結果を
示すグラフである。図３に実線で示したグラフは、第１
の実施形態の現像装置１による現像剤攪拌の実験結果を
示すものであり、破線で示したグラフは比較例１の現像
装置１４による現像剤攪拌の実験結果を示すものであ
る。なお、図２における●印、■印、および▲印はそれ
ぞれスクリューオーガ回転軸方向の両端部および中央部
の３個所から採取したサンプルのトナー濃度を示してい
る。なお、この実験では印字は行っておらず、従ってト
ナーは消費されていない。

【００２４】図３は、２種類のトナー濃度の異なる現像
剤がどれだけ早く均一化されるか、すなわち現像剤の均
一化性能を表しており、第１の実施形態の現像装置１
は、比較例１の現像装置１４に比較して格段に優れた均
一化性能を有するものであることが明らかである。次
に、上記の現像装置１および比較例１の現像装置１４を
用いた印字実験を行い、画像濃度の変化について比較測
定した。現像装置１および現像装置１４には、トナー濃
度８ｗｔ％に調整した現像剤６００ｇと、補給用の磁性
キャリア５０ｇを入れた状態から現像装置を動作開始さ
せて実験を行った。

【００２５】図４は、第１の実施形態の現像装置、およ
び比較例１の現像装置を用いた画像形成装置による画像
濃度の比較測定結果を示すグラフである。図４に示すよ
うに、比較例１の現像装置では安定した画像濃度が得ら
れていないが、第１の実施形態の現像装置では、１枚目
の印字から安定した画像濃度が得られており本発明の効
果が明瞭に示されている。

【００２６】次に、本発明の現像装置の第２の実施形態
について説明する。図５は、本発明の第２の実施形態を
示す概略構成図である。図５に示す現像装置１５は、次
の点で、図１に示した第１の実施形態の現像装置１と相
違している。すなわち、この現像装置１５では、現像剤
攪拌部１９が現像剤担持ロール１８よりも上方に配置さ
れており、かつ、現像剤担持ロール１８から剥離された
現像剤を現像剤攪拌部１９に汲み上げる搬送ロール２
０，２１と、現像剤攪拌部１９で撹拌された現像剤を現
像剤担持ロール１８上の現像剤層形成部材２５よりも上
流側に案内する案内部材２４とを備えており、現像剤排
出部２８が、スクリューオーガ槽２２ｃよりも下方に配
置されている。

【００２７】本実施形態における搬送ロール２０，２１
は、本発明にいう汲上げ部材に相当するものである。搬
送ロール２０は、回転自在な非磁性体のスリーブ２０＿
１と、スリーブ２０＿１の内部に配備された、複数の磁
極２０＿２ａを有する固定磁石２０＿２とからなり、同
様に、搬送ロール２１は、回転自在な非磁性体のスリー
ブ２１＿１と、スリーブ２１＿１の内部に配備された、
複数の磁極２１＿２ａを有する固定磁石２１＿２とから
なる。

【００２８】上記以外の構成要素は第１の実施形態の現
像装置１におけるとほぼ同様である。すなわち、現像剤
担持ロール１８は、現像装置１における現像剤担持ロー
ル３と同様、導電性非磁性材料からなり、回転自在に支
持された現像スリーブ１７と、現像スリーブ１７の内部
に配備された固定磁石１６とから成る。固定磁石１６
は、現像装置１における固定磁石５とは磁極配置が若干
異なるものの、同様の機能を有する現像磁極Ｓ１、層形
成磁極Ｓ２、剥離磁極Ｎ３，Ｎ４、およびその他のいく
つかの磁極から構成される。なお、上記の剥離磁極Ｎ
３，Ｎ４は、本発明にいう剥離手段に相当するものであ
る。

【００２９】現像剤担持ロール１８よりも上方に配置さ
れた現像剤攪拌部１９は、現像装置１における現像剤攪
拌部８と同様、一対のスクリューオーガ２２ａ，２２ｂ
とスクリューオーガ槽２２ｃとを備えている。現像剤攪
拌部１９に備えられたスクリューオーガ２２ａの回転方
向は時計方向であり、スクリューオーガ２２ｂの回転方
向は反時計方向である。スクリューオーガ２２ａ，２２
ｂを収納するスクリューオーガ槽２２ｃは、スクリュー
オーガ２２ａ，２２ｂの回転軸方向の現像剤撹拌領域全
域にわたって２本のスクリューオーガ間での現像剤の相
互移動を許容するような構造となっており、２本のスク
リューオーガ間には隔壁は存在しない。

【００３０】本実施形態の現像剤攪拌部１９において
は、一対のスクリューオーガ２２ａ，２２ｂの回転によ
り現像剤が受ける、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。そのた
め、磁性キャリア補給口２３ａ、トナー補給口２３ｂか
ら現像剤攪拌部１９に供給された磁性キャリアおよびト
ナーはスクリューオーガ２２ａ，２２ｂにより、すでに
現像剤攪拌部１９内にある現像剤と極めて迅速に混合・
撹拌される。

【００３１】本実施形態の現像装置１５は、通常の使用
状態では、現像剤攪拌部１９には一定量の現像剤が溜め
られ、搬送ロール２０，２１により汲み上げられた現像
剤とほぼ等量の現像剤がスクリューオーガ槽２２ｃの側
壁を乗り越えて下方に落下することにより定常状態が維
持されるように構成されている。スクリューオーガ槽２
２ｃの側壁を乗り越えて落下した現像剤は案内部材２４
に導かれて現像剤担持ロール１８上の現像剤層形成部材
２５の上流側の層形成領域Ｌに導かれてそこに滞留す
る。層形成領域Ｌに滞留した現像剤は、現像剤層形成部
材２５により所定の層厚の現像剤層に形成されて現像領
域Ｄへと搬送されるものと、搬送ロール２０内に配備さ
れた固定磁石２０＿２の磁力により搬送ロール２０のス
リーブ２０＿１上に吸着され、さらに、搬送ロール２０
から搬送ロール２１に搬送され、最後に現像剤攪拌部１
９へと戻されるものとの２通りに分かれる。現像領域Ｄ
へと搬送された現像剤は、像担持体２上の静電潜像の現
像に供された後、現像剤担持ロール１８の剥離磁極Ｎ
３，Ｎ４により現像スリーブ１７から剥離され、搬送ロ
ール２０に吸着され、搬送ロール２１を経て現像剤攪拌
部１９へと戻される。

【００３２】現像剤攪拌部１９から落下し案内部材２４
に案内されて層形成領域Ｌに達した現像剤のうちの一部
分は現像剤排出部２８から現像装置外に排出される。現
像剤排出部２８は、現像装置１における現像剤排出部１
３に代わるものであり、現像剤攪拌部１９、搬送ロール
２０，２１、および案内部材２４で囲まれる領域の形状
が略三角形となるような位置に配置されており、回転軸
方向に沿ったスリット状の開口２９ａを有する回動自在
の円筒状のスリーブ２９と、スリーブ２９内に配置され
たスクリューオーガ３０とから構成されている。

【００３３】現像剤を現像剤排出部２８から現像装置外
に排出する時には、開口２９ａが上方を向く位置までス
リーブ２９を回動させることにより、案内部材２４に沿
って落下し層形成領域Ｌに滞留している現像剤の一部を
開口２９ａから内部に取り込み、スクリューオーガ３０
により外部に排出する。また、現像剤を排出しない時に
は、開口２９ａが下方を向く位置までスリーブ２９を回
動させて、スリーブ２９内に現像剤が入り込まないよう
にする。

【００３４】このようにスリーブ２９の回動を制御する
ことにより現像装置１５内の劣化した現像剤の一部が逐
次現像装置外に排出され、トナー帯電が一定に保たれ
る。磁性キャリア補給装置２６は、補給用の磁性キャリ
アを収納する磁性キャリア収納部２６ａと、磁性キャリ
アを現像剤攪拌部１９に搬送するスクリューオーガ２７
ａを有する磁性キャリア搬送部２７とから成る。磁性キ
ャリア搬送部２７の先端は現像剤攪拌部１９の上壁部に
設けられた現像剤供給部２３の磁性キャリア補給口２３
ａに接続されている。なお、現像剤供給部２３には、上
記の磁性キャリア補給口２３ａのほかに、現像剤攪拌部
１９に新しいトナーを補給するトナー補給口２３ｂが設
けられている。＜実験２＞次に、図５に示した第２の実施形態の現像装
置１５の性能を確認するために行った実験について説明
する。

【００３５】先ず、補給された磁性キャリアが、すでに
現像装置１５内にある磁性キャリアと均一化される前に
現像剤排出部２８から排出されているか否かを確認する
テストを行った。現像装置１５にトナー濃度８ｗｔ％の
現像剤を６００ｇ入れ、次いで５０ｇの磁性キャリアを
追加して現像装置１５を動作させた。現像剤排出部２８
の開口２９ａから排出される現像剤量が５０ｇになった
ところで現像装置の動作を終了させ、排出された現像剤
の５個所から抽出しトナー濃度を測定した。

【００３６】比較例２として、第２の実施形態の現像装
置１５における現像剤攪拌部１９の側壁に開口を設けた
もの、および図２に示した比較例１の現像装置について
同様の測定を行った。図６は、第２の実施形態の現像装
置、および比較例１，２の現像装置における磁性キャリ
アの均一化性能についての実験結果を示すグラフであ
る。

【００３７】図６に示すように、第２の実施形態の現像
装置（ケースＡ）においては、トナー濃度はほぼ一定で
あり、新たに補給された磁性キャリアと、すでに現像装
置内にある現像剤とが完全に均一になったとした時のト
ナー濃度の計算値とほぼ一致している。これに対して、
比較例２の現像装置（ケースＢ）ではトナー濃度が若干
ばらついており、補給された磁性キャリアが十分に均一
化される前に排出されてしまっているものと考えられ
る。また、比較例１の現像装置（ケースＣ）では、トナ
ー濃度は大きくばらついており、均一化能力が不十分で
あると考えられる。

【００３８】以上説明したように、第２の実施形態の現
像装置は、現像剤攪拌部１９が現像剤担持ロール１８よ
りも上方に配置されているため、現像装置を小型化する
上で有利である。近年、フルカラーディジタル画像形成
装置における画像形成の高速化の要求に対応するため、
複数色に対応する、像担持体、帯電装置、露光装置、お
よび現像装置からなる画像形成ユニットを並列に配置し
た、いわゆるタンデム方式が採用されているが、画像形
成ユニットに組み込こまれる現像装置のサイズが大きい
と画像形成装置が大型化してしまう。第２の実施形態の
現像装置は、現像剤担持ロール１８よりも上方に現像剤
攪拌部１９を配置して現像装置１５を縦型構造としたの
で画像形成装置を小型化する上で有利である。

【００３９】また、第２の実施形態の現像装置は、現像
剤排出部２８が、スクリューオーガ槽２２ｃよりも下方
に配置されており、現像剤攪拌部１９、搬送ロール２
０，２１、および案内部材２４で囲まれる領域の形状が
略三角形となるように配置されているため、現像剤は現
像剤攪拌部２８で十分に均一化された後に現像装置１５
外に排出されるので、補給された磁性キャリアがすぐに
排出されてしまうことがなく、現像装置１５内の磁性キ
ャリアのトナー帯電能力を定常状態に保つことができ
る。＜実験３＞次に、図１に示した第１の実施形態の現像装
置１における、スクリューオーガの回転方向が現像剤均
一化に及ぼす影響を調べるためにスクリューオーガを逆
向きに取り付けた現像装置（比較例３）を用意して現像
剤の均一化実験を行った。

【００４０】この比較例３の現像装置に、トナー濃度８
ｗｔ％の現像剤６００ｇを入れた後、磁性キャリア５０
ｇを追加した。磁性キャリアの補給は、スクリューオー
ガ７ｂ（図１参照）の、図１の紙面に向かって手前側か
ら行った。この現像装置を１０秒間動作させた後、現像
スリーブ４上の現像剤担持ロール３の回転軸方向のほぼ
５等分した個所の現像剤をサンプリングしそのトナー濃
度を測定した。

【００４１】この時のスクリューオーガ７ａの回転軸方
向の現像剤搬送方向をスクリューオーガ７ｂの回転軸方
向の現像剤搬送方向と逆方向とするため、スクリューオ
ーガ７ａの回転方向はスクリューオーガ７ｂと同じ時計
方向とした。図７は、比較例３の現像装置による現像剤
の均一化実験の結果を示すグラフである。

【００４２】図７に示すように、スクリューオーガ７ａ
を逆回転させた場合は、現像スリーブ上の現像剤のうち
図１の紙面に向かって手前側のトナー濃度が低くなって
いる。これは新たに補給された磁性キャリアが、すでに
現像装置内にある現像剤と十分に均一化される前に現像
スリーブ上に供給されてしまっていることを示してい
る。

【００４３】この原因は、一対のスクリューオーガ７
ａ，７ｂの回転により現像剤が受ける、相手のスクリュ
ーオーガ軸に向かう方向への分力が同方向となっている
ためである。このように上記分力が同方向となっている
場合には、現像剤は一対のスクリューオーガにより、同
じ方向の力を受けることになるので、現像剤は現像剤担
持ロール３に近い方のスクリューオーガ７ａ側またはそ
の反対に現像剤担持ロール３から遠い方のスクリューオ
ーガ７ｂ側に偏ることになる。

【００４４】現像剤がスクリューオーガ７ａ側に偏った
場合には、新たに補給された磁性キャリアが、すでに現
像装置内にある磁性キャリアと十分に混合される前に現
像領域Ｄに供給されてしまい、補給された磁性キャリア
によって摩帯電されたトナーは、高い帯電量を持つこと
となり、画像濃度にムラが生じる。また、この反対に、
現像剤がスクリューオーガ７ｂ側に偏った場合には、現
像剤担持ロール３に現像剤を供給する部分の現像剤が少
なくなって現像剤層を安定して形成することができなく
なる。

【００４５】これに対し、第１の実施形態の現像装置１
では、一対のスクリューオーガ７ａ，７ｂの回転により
現像剤が受ける、相手のスクリューオーガの回転軸に向
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、新たに補給された磁性キャリアは、スクリ
ューオーガ回転軸方向に互いに逆方向に搬送されるもの
と、スクリューオーガ間に滞留して徐々にスクリューオ
ーガ部全体に拡散していくものとに分かれ、これらが互
いに混合・攪拌され十分に均一化されてから、現像領域
Ｄに供給される。

【００４６】このように、新たに補給された磁性キャリ
アと、すでに現像装置内にある磁性キャリアとが十分に
均一化されるので、トナー帯電量も均一となり画像濃度
のムラは発生しない。また、現像剤担持ロール３に現像
剤を供給する部分に十分な量の現像剤が存在しているの
で、層形成も安定して行われる。さらに、上記の分力が
外向きの方向、すなわち互いに遠ざかる方向を向いてい
る場合には、新たに補給された磁性キャリアは、現像剤
担持ロール３から遠い方のスクリューオーガ７ｂと、ス
クリューオーガ槽７ｃの、現像剤担持ロール３から遠い
方の側壁との間で混合・攪拌されつつスクリューオーガ
回転軸方向に搬送され、徐々にスクリューオーガ槽７ｃ
全体に拡散していくため、磁性キャリアは十分に均一化
されてから現像領域Ｄに供給されるので、ムラのない画
像濃度を得ることができる。＜実験４＞次に、図１に示した第１の実施形態の現像装
置１および図２に示した比較例１の現像装置１４を用い
て以下に述べる導電性の磁性キャリアを用いた現像剤に
より、実験１と同様の印字実験を行った。

【００４７】磁性キャリアとしては、導電性の芯材と、
導電剤を含む被覆層とから成る磁性キャリアを使用し
た。すなわち、導電性の芯材としては、平均粒径５０μ
ｍのマグネタイト（ＭＸ０３０Ａ、富士電気化学社製）
を用い、その表面に導電層形成用樹脂としてスチレン−
メタクリレート共重合体（共重合比２０：８０）に導電
粉としてのカーボンブラック（ＶＸＣ７２、キャボット
社製）を１０体積％分散させたものを０．８μｍの膜厚
で被覆した。

【００４８】なお、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。本実施形態の現像装
置１の現像剤担持ロール３を、アルミニウム板と０．５
ｍｍの間隙を隔てて対向させて配置し、現像剤担持ロー
ル３とアルミニウム板との間に直流電圧を印加しその時
の電流値を測定する。得られた電流値から、電界Ｅと電
流密度Ｊの間の、一般に知られている関係、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。

【００４９】また、導電基板上に、導電粉を分散させた
樹脂を０．８μｍの厚さに被覆し、この上に金属電極を
蒸着して電流値を測定し、その測定値と電流−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８は、第１の実施形態
の現像装置および比較例１の現像装置に導電性の磁性キ
ャリアを用いた場合の画像濃度の測定結果を示すグラフ
である。

【００５０】図８に示すように、比較例１の現像装置の
場合には、図４に示した、比較例１の現像装置に富士ゼ
ロックス（株）製Ａ−Ｃｏｌｏｒ６３５用キャリアを用
いた時よりも、画像濃度ムラは悪化している。これは、
導電性の磁性キャリアを用いた場合は、仮想電極位置が
現像剤穂立ちの先端近傍まで近付き、そこから先のトナ
ーのみが像担持体に移動するようになるため、画像濃度
はトナー帯電量の影響をあまり受けなくなるが、その一
方でトナー濃度の影響を強く受けるようになるためであ
る。

【００５１】これに対して、第１の実施形態の現像装置
では、導電性の磁性キャリアを使用した場合においても
均一な画像濃度が得られている。このように、磁性キャ
リアを、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とした
場合は、仮想現像電極位置が像担持体に近付き、磁気ブ
ラシの先端にあるトナーのみが現像され、磁気ブラシの
先端部分のトナーが全て像担持体に移動し終わった時に
現像が終了するようになるので、使用環境の変化によっ
てトナー帯電量に変化が生じても、安定した画像濃度を
得ることが可能となるので好ましい。

【００５２】

【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、磁性キャリアを均一化させる性能が高いた
め、長期間に渡って十分なトナー帯電量が維持され、良
好な画質を安定して得ることのできる現像装置を実現す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態を示す概略構成図であ
る。

【図２】比較例１として用いた、２本のスクリューオー
ガの間に隔壁を有する現像装置の概略構成図である。

【図３】第１の実施形態の現像装置、および比較例１の
現像装置による現像剤均一化実験の結果を示すグラフで
ある。

【図４】第１の実施形態の現像装置、および比較例１の
現像装置を用いた画像形成装置による画像濃度の比較測
定結果を示すグラフである。

【図５】本発明の第２の実施形態を示す概略構成図であ
る。

【図６】第２の実施形態の現像装置、および比較例１，
２の現像装置における磁性キャリアの均一化性能につい
ての実験結果を示すグラフである。

【図７】比較例３の現像装置による現像剤の均一化実験
の結果を示すグラフである。

【図８】第１の実施形態の現像装置および比較例１の現
像装置に導電性の磁性キャリアを用いた場合の画像濃度
の測定結果を示すグラフである。

【図９】新しい磁性キャリアと劣化した磁性キャリアと
のトナー帯電性能の比較試験結果を示すグラフである。

【符号の説明】

１現像装置２像担持体３現像剤担持ロール４現像スリーブ５固定磁石６現像剤層形成部材７ａ，７ｂスクリューオーガ７ｃスクリューオーガ槽８現像剤攪拌部９磁性キャリア補給装置１０現像剤供給部１０ａ磁性キャリア補給口１０ｂトナー補給口１１磁性キャリア収納部１２磁性キャリア搬送部１２ａスクリューオーガ１３現像剤排出部１４，１５現像装置１６固定磁石１７現像スリーブ１８現像剤担持ロール１９現像剤攪拌部２０，２１搬送ロール２０＿１スリーブ２０＿２固定磁石２０＿２ａ磁極２１搬送ロール２１＿１スリーブ２１＿２固定磁石２１＿２ａ磁極２２ａ，２２ｂスクリューオーガ２２ｃスクリューオーガ槽２３現像剤供給部２３ａ磁性キャリア補給口２３ｂトナー補給口２４案内部材２５現像剤層形成部材２６磁性キャリア補給装置２６ａ磁性キャリア収納部２７磁性キャリア搬送部２７ａスクリューオーガ２８現像剤排出部２９スリーブ２９ａ開口３０スクリューオーガ３７ａ，３７ｂスクリューオーガ３７ｃ．３７ｄスクリューオーガ槽３７ｅ隔壁３８ａ．３８ｂ現像剤攪拌部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】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、トナーおよび磁性キャリアからな
る現像剤を表面に担持して前記現像領域を経由する搬送
経路に沿って搬送する現像剤担持ロール、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一対のスクリューオー
ガと、該一対のスクリューオーガを収納し該一対のスク
リューオーガの回転軸方向の現像剤撹拌領域全域にわた
って２本のスクリューオーガ間での現像剤の相互移動を
許容するスクリューオーガ槽とを有する現像剤攪拌部、前記スクリューオーガ槽にトナーおよび磁性キャリアを
供給する現像剤供給部、現像剤の一部を外部に排出する現像剤排出部、前記現像剤担持ロールに供給された現像剤を所定の厚さ
の現像剤層に形成する現像剤層形成部材、および前記現
像領域を通過した後の前記現像剤担持ロール上の現像剤
を該現像剤担持ロールから剥離する剥離手段を備えたこ
とを特徴とする現像装置。
【請求項２】前記現像剤攪拌部が、前記現像剤担持ロ
ールよりも上方に配置されており、かつ、前記剥離手段により剥離された現像剤を前記現像剤攪拌
部に汲み上げる汲上げ部材と、前記現像剤攪拌部で撹拌された現像剤を、前記現像剤担
持ロール上の、前記現像剤層形成部材よりも上流側に案
内する案内部材と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】前記現像剤排出部が、前記スクリューオ
ーガ槽よりも下方に配置されてなることを特徴とする請
求項２記載の現像装置。
【請求項４】前記現像剤攪拌部が、前記一対のスクリ
ューオーガの回転により現像剤が受ける、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
されたものであることを特徴とする請求項１記載の現像
装置。
【請求項５】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。