JPH11327305A - 現像装置および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 小粒径化によって搬送力の低下した二成分現
像剤を長期に亘って均一に現像剤スリーブ上にコートす
ることを可能とした現像装置を提供する。 【解決手段】 現像剤量を規制するＳ２極のブレード５
位置における磁束密度が、現像スリーブ４表面における
法線方向成分Ｂｒと接線方向成分Ｂｓとを有し、これら
の値が、０＜Ｂｓ／Ｂｒ＜２／３ となるように設定す
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、例えば複写機ある
いはプリンタなどとされる電子写真方式や静電記録方式
を利用した画像形成装置、およびトナーとトナーに電荷
を付与する磁性キャリアを主成分とした二成分現像剤を
用いた、前記画像形成装置に具備される現像装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】電子写真方式や静電記録方式の画像形成
装置、特に電子写真方式によりフルカラーやマルチカラ
ー画像を形成するカラー画像形成装置では、発色性や混
色性といった点から、ほとんどの現像装置が非磁性トナ
ー粒子と磁性キャリアを混合した二成分現像剤を使用し
ている。

【０００３】周知のように、この二成分現像剤を用いた
現像法はキャリア粒子とトナー粒子の間で生じる摩擦帯
電によりトナーに電荷が付与され、電荷が付与されたト
ナーが像担持体上に形成された潜像に対して静電的に付
着することにより画像を形成する方法である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、近年、
高画質化のためにトナーとキャリアを小径化することに
よって現像剤の搬送力が弱まり、現像スリーブである回
転現像剤担持体上の現像剤層厚規制部近傍の現像剤が十
分圧縮されないため、粗密の部分ができて均一な現像剤
のコートができなくなるという現象が生じ、その結果、
長手方向および周方向の画像濃度ムラが発生し、画像全
体の画質が著しく低下してしまうという問題があった。

【０００５】従って、本発明の目的は、小粒径化によっ
て搬送力の低下した二成分現像剤を長期に亘って均一に
回転現像剤担持体上にコートすることを可能とした現像
装置および該現像装置を備えた画像形成装置を提供する
ことである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的は本発明に係る
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、トナーと磁性キャリアとを混合した二成
分現像剤を担持して搬送する回転現像剤担持体と、該回
転現像剤担持体の内部に不動に設けられた、現像領域に
搬送する現像剤量を規制する磁極を含む複数の磁極を有
する磁界発生手段と、前記回転現像剤担持体に対向し前
記現像剤量を規制するための現像剤層厚規制部材と、を
備えた現像装置において、前記現像剤量を規制する磁極
の前記現像剤層厚規制部材位置における磁束密度は、前
記回転現像剤担持体表面における法線方向成分Ｂｒと接
線方向成分Ｂｓとを有し、これらの値が、０＜Ｂｓ／Ｂ
ｒ＜２／３ であることを特徴とする現像装置である。

【０００７】本発明による他の態様によれば、潜像を担
持する像担持体を有し、トナーと磁性キャリアとを混合
した二成分現像剤を担持して搬送する回転現像剤担持体
と、該回転現像剤担持体の内部に不動に設けられた、現
像領域に搬送する現像剤量を規制する磁極を含む複数の
磁極を有する磁界発生手段と、前記回転現像剤担持体に
対向し前記現像剤量を規制するための規制部材と、を備
え、前記潜像を前記二成分現像剤により現像するための
現像装置を有する画像形成装置において、前記現像剤量
を規制する磁極の前記現像剤層厚規制部材位置における
磁束密度は、前記回転現像剤担持体表面における法線方
向成分Ｂｒと接線方向成分Ｂｓとを有し、これらの値
が、０＜Ｂｓ／Ｂｒ＜２／３ であることを特徴とする
画像形成装置である。

【０００８】上記発明において、前記現像剤量を規制す
る磁極の前記法線方向成分ｂｒの値は、４５０Ｇ＜｜Ｂ
ｒ｜＜７５０Ｇ であることが好ましい。また、前記現
像剤層厚規制部材の位置を、前記現像剤量を規制する磁
極よりも前記回転現像剤担持体の回転方向下流側３゜〜
１３゜の間に配置させることが好ましい。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る現像装置およ
び画像形成装置を図面に則して更に詳しく説明する。な
お、つぎに説明する実施例にては、本発明は、例えば図
４に示されるような電子写真画像形成装置に具現化され
るものとして説明するが、これに限定されるものではな
い。

【００１０】図４にて、電子写真画像形成装置は、電子
写真感光体などの像担持体１を回転自在に設け、該像担
持体１を一次帯電器２０で一様に帯電し、次に例えばレ
ーザのような発光素子２２によって情報信号を露光して
静電潜像を形成し、現像装置２で可視像化する。次に該
可視像を転写帯電器２３により転写紙２４に転写し、更
に定着装置２５にて定着して永久画像を得る。又、像担
持体１上の転写残トナーはクリーニング装置２６により
除去する。

【００１１】実施例１ 本発明の第１実施例について図１〜図３により説明す
る。

【００１２】まず、図１を参照して第１実施例の現像装
置２について説明する。図示するように、静電潜像が形
成される電子写真感光体などの像担持体１に対向して配
置された現像装置２は、現像剤を収容する現像容器３、
像担持体に対向するように延設された回転現像剤担持体
としての現像スリーブ４、および現像スリーブ４に対向
して配置された現像剤層厚規制部材としてのブレード５
を有している。

【００１３】現像容器３の内部は隔壁６によって現像室
（第１室）７と攪拌室（第２室）８とに区画されてい
る。現像室７および攪拌室８には現像剤１１が収容され
ている。

【００１４】現像剤１１は粉砕法によって製造された平
均粒径６μｍのトナーと平均粒径３５μｍの磁性粒子
（キャリア）とからなる２成分現像剤である。

【００１５】現像室７および攪拌室８にはそれぞれスク
リュータイプの第１および第２の現像剤攪拌搬送手段１
６、１７が配置されている。第１の攪拌・搬送手段１６
は現像室７内の現像剤を攪拌搬送し、また第２の攪拌・
搬送手段１７は、現像剤濃度制御装置の制御のもとでト
ナー補給槽（図示せず）からこの攪拌・搬送手段１７の
上流側に供給されるトナーとすでに攪拌室８内にある現
像剤とを攪拌搬送し、トナー濃度を均一化する。

【００１６】隔壁６には図１における手前側と奥側の端
部において現像室７と攪拌室８とを相互に連通させる現
像剤通路（図示せず）が形成されており、攪拌・搬送手
段１６、１７の互いに反対方向の搬送力により、現像に
よってトナーが消費されてトナー濃度の低下した現像室
７内の現像剤が他方の通路から現像室７内へ移動するよ
うに構成されている。

【００１７】現像容器３の現像室７は像担持体１に対面
した現像領域に相当する位置が開口しており、この開口
部１３に一部露出するようにして現像スリーブ４が回転
可能に配置されている。現像スリーブ４は非磁性材料で
構成され、現像動作時には図示矢印方向に回転し、その
内部には、磁界発生手段である磁石１４が非回転に固定
されている。現像スリーブ４はブレード５によって層厚
規制された二成分現像剤の層を担持搬送し、像担持体１
と対向する現像領域で現像剤を像担持体１に供給して潜
像を現像する。

【００１８】現像効率、すなわち潜像へのトナーの付与
率を向上させるために、現像スリーブ４には図示しない
電源から直流電圧と交流電圧を重畳した現像バイアス電
圧が印加される。

【００１９】磁石１４は、本実施例では、図１に示すよ
うに現像スリーブ４の回転方向に、現像領域に磁界を形
成する現像磁極Ｎ１（１０００Ｇ）、磁極Ｓ１（７００
Ｇ）、Ｎ３（５００Ｇ）、Ｎ２（５００Ｇ）、Ｓ２（８
００Ｇ）を有する。なお、括弧内のＧ（ガウス）は磁束
密度の現像スリーブ表面における法線方向成分Ｂｒのピ
ーク値である。

【００２０】また、ブレード５は、ＳＵＳ等の非磁性材
料にて構成され、先端近傍に磁性板９が取り付けてあ
り、磁極Ｓ２よりも現像スリーブ４の回転方向下流側へ
α１＝１８度の位置に配置されており、現像スリーブ４
の表面との間の隙間と、ここに磁界を及ぼす磁極Ｓ２と
の協動により現像スリーブ４上を現像領域へと搬送され
る現像剤１１の厚さを規制する。

【００２１】したがって、本実施例においては、ブレー
ド５の先端部と現像スリーブ４との間を非磁性トナーと
磁性キャリアの両方が通過して現像領域へと送られる。
現像領域にて像担持体１へ搬送されずに残った現像剤は
現像スリーブ４にて再び現像室７へと搬送され、同極性
の隣り合った磁極Ｎ３、Ｎ２により形成される反発磁界
により現像スリーブ４上から現像室７内へ掻き落とされ
て回収される。

【００２２】一方、第１の攪拌・搬送手段１６の回転に
伴い攪拌・搬送された現像剤は上記同極性磁極Ｎ３、Ｎ
２の片側の磁極Ｎ２にて現像スリーブ４へ汲み上げら
れ、現像剤規制部まで搬送される。

【００２３】この現像剤規制部は、ブレード５と現像容
器３内の現像室７の上部に配置された現像剤反転案内部
材２１とからなり、案内部材２１の部分で現像剤は図に
太い矢印で示したような動きをなし、現像剤規制部から
現像領域へと搬送される部分と、案内部材２１により押
し戻されて進行方向を反転され、現像室７内へ再び落下
する部分とに分けられる。現像室７へ落ちた現像剤はこ
の現像室７内の現像剤と混合され、再度現像剤規制部ま
で搬送される。

【００２４】つぎに、現像剤規制部近傍の現像剤の様子
を図２と図３を用いて説明する。

【００２５】例えば、図２に示すように、現像スリーブ
４表面のブレード５に最も近い位置を通るＳ２極（カッ
ト極）の磁力線Ｍの向きが、その位置における現像スリ
ーブ４の接線方向となす角度、例えば、α２＝４０゜の
場合について説明すると、現像剤１１は矢印Ｙ方向にブ
レード５側へ順次搬送されてくるが、Ｓ２極の磁束密度
と磁性板９との影響により、図２に示すような形、つま
りＳ２極から磁性板９に向かう、現像スリーブ表面に対
して略平行にブレード５近傍が穂立ちするため、粗の部
分１０ができる。この状態でブレード５と現像スリーブ
４との間で現像剤層厚を規制しようとすると、層厚が厚
い部分と薄い部分ができ均一なコートができなかった。

【００２６】そこで本発明者らは、ブレード５近傍の現
像剤１１の穂立ちの方向をできるだけ、現像スリーブ表
面の法線方向にして、現像剤１１を密な状態にするべく
以下の条件を見出した。

【００２７】現像スリーブ４表面のブレード５に最も近
い位置における磁力線Ｍの方向が６０度以上９０度未
満、すなわちブレード５位置の磁束密度のスリーブ表面
法線方向成分Ｂｒと接線方向成分Ｂｓの値が、 ０＜Ｂｓ／Ｂｒ＜２／３ とすることである。

【００２８】例えば図３に示すように、現像スリーブ４
表面のブレード５に最も近い位置を通るＳ２極（カット
極）の磁力線Ｍの向きが、その位置における現像スリー
ブ４の接線方向となす角度、例えば、α３＝７０゜の場
合、ブレード５近傍の現像剤１１は完全に密な状態にな
り、安定した現像剤のコートができるようになる。

【００２９】これらの条件下で１５万枚の複写を行った
ところ、現像剤のコート不良が生じず、常に安定して良
好な画像が得られた。

【００３０】実施例２ 上記のように、第１実施例の構成において１５万枚の複
写を行ったところ、現像剤のコート不良が生じずに常に
安定して良好な画像が得られたが、さらに長期の３０万
枚の複写を行ったところ、現像剤のコートは安定してい
るが、現像剤の劣化が発生し画質が悪化してきた。

【００３１】そこで第２実施例では、第１実施例の構成
に加えて、磁極Ｓ２のブレード５位置のＢｒの値を、 ４５０Ｇ＜｜Ｂｒ｜＜７５０Ｇ として、３０万枚の複写を行った。その結果、現像剤の
コート不良が生じず、現像剤の劣化もなく、常に安定し
て良好な画像が得られた。

【００３２】実施例３ 上記のように第２実施例の構成において、３０万枚の複
写を行ったところ、現像剤のコート不良が生じず、現像
剤の劣化もなく、常に安定して良好な画像が得られた
が、特殊な環境下、例えば温度３０℃、湿度８５％の高
温高湿環境や、温度１５℃、湿度５％の低温低湿環境で
は十分な現像のコートを長期間維持できない場合があっ
た。

【００３３】そこで本実施例では、第２実施例の構成に
加えて、ブレード５の位置を磁極Ｓ２よりも現像スリー
ブ４の回転方向下流側３゜〜１３゜の間に配置させた。

【００３４】この構成において、上記の特殊の環境下に
おいて３０万枚の複写を行ったところ、現像剤のコート
不良が生じず、現像剤の劣化もなく、常に安定して良好
な画像が得られた。

【００３５】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の現像装置および画像形成装置によれば、現像剤量を規
制する磁極の現像剤層厚規制部材位置における磁束密度
が、回転現像剤担持体表面における法線方向成分Ｂｒと
接線方向成分Ｂｓとを有し、これらの値が、０＜Ｂｓ／
Ｂｒ＜２／３ であることにより、小粒径化によって搬
送力の低下した二成分現像剤を長期に亘って均一に回転
現像剤担持体上にコートすることができ、良好な画像を
得ることができる。

【００３６】上記の構成に加えて、前記現像剤量を規制
する磁極の前記法線方向成分ｂｒの値が、４５０Ｇ＜｜
Ｂｒ｜＜７５０Ｇ であることにより、長期の画像形成
に亘って、二成分現像剤のコート不良や劣化が発生せ
ず、さらに、前記現像剤層厚規制部材の位置を、前記現
像剤量を規制する磁極よりも前記回転現像剤担持体の回
転方向下流側３゜〜１３゜の間に配置させたことによ
り、高温高湿環境や低温低湿環境などの特殊の環境下に
おいても、長期の画像形成に亘って、二成分現像剤のコ
ート不良や劣化が発生せず、良好な画像を得ることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例と第２実施例に係る二成分
現像装置を示す構成図である。

【図２】図１の現像装置において、ブレードの近傍にお
けるトナーに粗密状態が発生していることを示すための
説明図である。

【図３】第１実施例において、ブレードの近傍のトナー
状態と、Ｓ２極の磁力線の向きを示すための説明図であ
る。

【図４】本発明が適用される電子写真画像形成装置の一
例を示す概略構成図である。

【符号の説明】

１ 感光ドラム（像担持体） ２ 現像装置 ４ 現像スリーブ（回転現像剤担持体） ５ ブレード（現像剤層厚規制部材） １１ 二成分現像剤

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 長谷川 和弘 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 トナーと磁性キャリアとを混合した二成
   分現像剤を担持して搬送する回転現像剤担持体と、該回
   転現像剤担持体の内部に不動に設けられた、現像領域に
   搬送する現像剤量を規制する磁極を含む複数の磁極を有
   する磁界発生手段と、前記回転現像剤担持体に対向し前
   記現像剤量を規制するための現像剤層厚規制部材と、を
   備えた現像装置において、 前記現像剤量を規制する磁極の前記現像剤層厚規制部材
   位置における磁束密度は、前記回転現像剤担持体表面に
   おける法線方向成分Ｂｒと接線方向成分Ｂｓとを有し、
   これらの値が ０＜Ｂｓ／Ｂｒ＜２／３ であることを特徴とする現像装置。
2. 【請求項２】 前記現像剤量を規制する磁極の前記法線
   方向成分ｂｒの値が ４５０Ｇ＜｜Ｂｒ｜＜７５０Ｇ であることを特徴とする請求項１の現像装置。
3. 【請求項３】 前記現像剤層厚規制部材の位置を、前記
   現像剤量を規制する磁極よりも前記回転現像剤担持体の
   回転方向下流側３゜〜１３゜の間に配置させたことを特
   徴とする請求項１または２の現像装置。
4. 【請求項４】 潜像を担持する像担持体を有し、トナー
   と磁性キャリアとを混合した二成分現像剤を担持して搬
   送する回転現像剤担持体と、該回転現像剤担持体の内部
   に不動に設けられた、現像領域に搬送する現像剤量を規
   制する磁極を含む複数の磁極を有する磁界発生手段と、
   前記回転現像剤担持体に対向し前記現像剤量を規制する
   ための現像剤層厚規制部材と、を備え、前記潜像を前記
   二成分現像剤により現像するための現像装置を有する画
   像形成装置において、前記現像剤量を規制する磁極の前
   記規制部材位置における磁束密度は、前記回転現像剤担
   持体表面における法線方向成分Ｂｒと接線方向成分Ｂｓ
   とを有し、これらの値が ０＜Ｂｓ／Ｂｒ＜２／３ であることを特徴とする画像形成装置。
5. 【請求項５】 前記現像剤量を規制する磁極の前記法線
   方向成分ｂｒの値が ４５０Ｇ＜｜Ｂｒ｜＜７５０Ｇ であることを特徴とする請求項４の画像形成装置。
6. 【請求項６】 前記現像剤層厚規制部材の位置を、前記
   現像剤量を規制する磁極よりも前記回転現像剤担持体の
   回転方向下流側３゜〜１３゜の間に配置させたことを特
   徴とする請求項４または５の画像形成装置。