JP4106678B2

JP4106678B2 - 現像装置

Info

Publication number: JP4106678B2
Application number: JP2002014516A
Authority: JP
Inventors: 昌義山田; 俊紀西村; 英司落合
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2002-01-23
Filing date: 2002-01-23
Publication date: 2008-06-25
Anticipated expiration: 2022-01-23
Also published as: JP2003215925A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電子写真方式を用いた複写機、プリンタ、ファクシミリ、それらの複合機などの画像形成装置における現像装置に関し、特に、磁性一成分ジャンピング現像装置内部に生じ易いトナーの溜りを防止し、画像不良を生じないようにした現像装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
磁性一成分ジャンピング現像装置２０は、一例を図２に示したように、静電潜像担持体（感光体ドラム）２１と非接触で対向し、内部に複数の磁極を持つ固定マグネット集成体２２と、回転する現像スリーブ２３とで構成された現像剤（トナー）担持体２４、現像剤容器２５内の現像剤を攪拌する攪拌棒２６、現像剤担持体２４中の固定マグネット集成体２２と対向する位置に設けられて磁界を形成し、現像スリーブ２３上のトナーの層厚規制を行って現像スリーブ２３上にトナーの薄層を作る磁性ブレード２７、トナーを補給するためのトナーコンテナ２８、現像剤容器２５内のトナーが少なくなったことを検出してトナーをトナーコンテナ２８から補給させる制御をおこなわせるためのトナーセンサ２９などで構成される。そして現像剤容器２５内のトナーは攪拌棒２６で攪拌されて帯電され、磁性ブレード２７によって層厚規制されながら現像スリーブ２３上にトナーの薄層を形成する。
【０００３】
そして画像形成に当たっては、まず帯電器３０で感光体ドラム２１を帯電し、露光ユニット３１で静電潜像を形成する。そして感光体ドラム２１と現像剤担持体２４との間に交番電界を印加し、現像スリーブ２３上のトナーに感光体ドラム２１の電界を作用させることによって両者の間隙を飛翔させ、感光体ドラム２１上の潜像の現像を行う。そして現像された画像は転写ローラ３２と感光体ドラム２１との間に送り込まれた記録媒体に転写ローラ３２によって転写され、その後図示しない定着装置で定着して排出されると共に、感光体ドラム２１上に残ったトナーはクリーナー３３で掻き落とされて次の画像形成に備える。
【０００４】
このような磁性一成分ジャンピング現像装置２０におけるトナーを現像剤担持体２４から感光体ドラム２１に飛翔させる力の大きさは、そのトナーの存在する電界の大きさとトナー自身の持つ帯電量の積に比例し、トナー自身の持つ帯電量はその表面上に存在する電荷によって決定される。トナー自体はかなりの高抵抗であり、粒径が小さいほどトナー自体の電荷を保持する能力である静電容量が大きくなるため、その表面に電荷を保持する能力は大きくなる。加えて、トナー粒径が小さいほどその質量が小さくなるため、交番電界を印加した際に飛翔しやすくなる。
【０００５】
そのため、一般に磁性一成分トナーを用いた現像装置においては、画像形成を繰り返し行うことによって粒径の小さなトナーから消費され、粒径の大きいトナーは現像装置２０に残る傾向がある。これを選択現像と言うが、こうして残った粒径の大きなトナーは比帯電量が小さく、現像しにくいために画像濃度の低下やかぶりの原因となる。特に、プロセスユニットの長寿命化のためにトナーを補給する手段としてトナーコンテナ２８を用い、また、現像装置にトナーセンサ２９を用いてトナー補給制御をおこなう現像方式では、印字枚数が多くなった場合によく観察される。
【０００６】
こういったことに対処するため例えば特開平１０−３３３４３７号公報には、磁性ブレードと対向する固定マグネット集成体の磁極と同極性のマグネットを磁性ブレードに装着し、磁性ブレードと対向する固定マグネット集成体との間に反発磁界を形成してトナーに対して適度にシェアをかけ、摩擦帯電を促進することでトナーヘの帯電を促進し、長期にわたってトナーの比帯電量を安定させて良好な画像を得るようにした現像装置が示されている。このようにすることにより、例えば磁性ブレードにマグネットを装着した現像装置Ａと、装着していない現像装置Ｂとの画像濃度推移とトナーの比帯電量の推移を示した、図３の（ａ）グラフ１現像器Ａ、Ｂの耐久性比較、及び図３の（ｂ）グラフ２現像器Ａ、Ｂのトナー帯電量推移比較からも分かるように、マグネットを装着したことによって画像安定性を増すことができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このように磁性ブレード２７にマグネットを装着することによって画像安定性を増すことはできるが、一方で現像装置２０内部におけるトナーは、攪拌棒２６などによるトナーの攪拌が現像剤容器２５の端部まで行き渡らずに現像剤担持体２４の両端部側で滞留が発生し易く、そのためトナー同士の接触が増えて逆極性のトナーが発生し、また、現像剤担持体２４の両端部におけるトナーへの表面処理にも負荷（ストレス）がかかって中央部に比べて劣化の程度が早い。
【０００８】
また、現像剤担持体２４内部の固定マグネット集成体２２として、感光体ドラムに近接したＮ１極、磁性ブレードに対向したＳ２極、現像スリーブにトナーを搬送するＳ１極とＮ２極の４極を用いた場合、Ｎ２極の存在によって更にトナーの溜りが発生し易くなり、前記した逆極性トナーの発生、トナーの外添剤のはがれなどによる比帯電量の低下、濃度低下、カブリなどに加え、耐久時に現像スリーブ２３にトナーの付着現象（以下トナー層乱れとする）等が起こり、画像不良となることがあった。
【０００９】
そのため本発明においては、現像装置端部（現像剤担持体端部）におけるトナーの溜りを防止し、逆極性トナーの発生や耐久時におけるトナー層の乱れ等を防ぎ、かつ、現像剤担持体端部における表面処理に対するトナーによるストレスを防止して、長期にわたって安定した画像を形成できる現像装置を提供することが課題である。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
そのため本発明においては、請求項１に記載したように、電子写真方式により画像を形成する感光体ドラムに対向して設けられ、複数の磁極を有する固定マグネット集成体を内包した現像スリーブで構成され、前記固定マグネット集成体の周囲を、現像スリーブが回転するよう構成したトナーを含む現像剤担持体と、現像位置上流側の現像スリーブ上に設けられ、該現像スリーブ上に形成される磁性現像剤層の層厚規制をおこなう磁石ブレードとを有してなる現像装置において、
前記固定マグネット集成体の磁極を、前記現像スリーブ回転方向に沿って感光体ドラムに近接位置に配置した現像磁極Ｎ１、現像後の残留トナーを回収するために、現像容器底側に配した回収電極Ｓ１、現像容器内の攪拌手段によりトナーを攪拌しながら磁石ブレード側に導くトナー搬送磁極Ｎ２と、Ｓ極の磁石により着磁された磁石ブレードに対向する位置に配し該磁石ブレードと同極性の層厚規制磁極Ｓ２からなる磁極４極構造の固定マグネット集成体で構成し、
前記現像スリーブ上の磁石ブレードと同極性の層厚規制磁極Ｓ２との間には反発磁界が形成され且つ前記層厚規制磁極Ｓ２と現像スリーブ回転方向上流側に位置する搬送磁極Ｎ２との間に逆極性の磁極同士による磁場が形成され、
トナー搬送磁極Ｎ２の現像スリーブ回転軸と平行な軸方向両端の磁束密度を中央部より小さくするとともに、該トナー搬送磁極Ｎ２の磁束密度Ｔ４を前記層厚規制極Ｓ２の磁束密度Ｔ２に対し、磁極軸方向中央部の磁束密度を略同一とし且つ軸方向両端部よりＬ／４以下の領域の磁束密度を１／２（Ｌ：トナー搬送磁極Ｎ２の軸方向両端までの長さ）以下に設定することにより、長期にわたってトナーの比帯電量を安定させて画像安定性を増すように構成したことを特徴とする現像装置を提案する。
【００１１】
なおマグネットの極配置は、以上説明してきた配置に限定することなく、ＳとＮを逆にしても同様な効果を得られることは自明である。
そこで、請求項２に記載の発明は、電子写真方式により画像を形成する感光体ドラムに対向して設けられ、複数の磁極を有する固定マグネット集成体を内包した現像スリーブで構成され、前記固定マグネット集成体の周囲を、現像スリーブが回転するよう構成したトナーを含む現像剤担持体と、現像位置上流側の現像スリーブ上に設けられ、該現像スリーブ上に形成される磁性現像剤層の層厚規制をおこなう磁石ブレードとを有してなる現像装置において、
前記固定マグネット集成体の磁極を、前記現像スリーブ回転方向に沿って感光体ドラムに近接位置に配置した現像磁極Ｓ１、現像後の残留トナーを回収するために、現像容器底側に配した回収電極Ｎ１、現像容器内の攪拌手段によりトナーを攪拌しながら磁石ブレード側に導く搬送磁極Ｓ２と、Ｎ極の磁石により着磁された磁石ブレードに対向する位置に配し該磁石ブレードと同極性の層厚規制磁極Ｎ２からなる磁極４極構造の固定マグネット集成体で構成し、
前記現像スリーブ上の磁石ブレードと同極性の層厚規制磁極Ｎ２との間には反発磁界が形成され且つ前記層厚規制磁極Ｎ２と現像スリーブ回転方向上流側に位置する搬送磁極Ｓ２との間に逆極性の磁極同士による磁場が形成され、
トナー搬送磁極Ｓ２の現像スリーブ回転軸と平行な軸方向両端の磁束密度を中央部より小さくするとともに、該トナー搬送磁極Ｓ２の磁束密度Ｔ４を前記層厚規制極Ｎ２の磁束密度Ｔ２に対し、磁極軸方向中央部の磁束密度を略同一とし且つ軸方向両端部よりＬ／４以下の領域の磁束密度を１／２以下に設定することにより、長期にわたってトナーの比帯電量を安定させて画像安定性を増すように構成したことを特徴とする現像装置を提案する。
【００１２】
このようにすることにより、現像剤担持体端部においてもトナーの溜りが発生せず、逆極性トナーの発生や耐久時におけるトナー層の乱れ等を防ぐと共に、現像剤担持体端部における表面処理に対するトナーによるストレスを防止し、長期にわたって安定した画像を形成できる現像装置を提供することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を例示的に詳しく説明する。但し、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りはこの発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。
【００１４】
図１は本発明の実施の形態を示した装置の概略断面図である。同図において、１は本発明に係わる現像装置、２は定形、あるいは不定形粒子によるブラスト処理を施した表面を有して回転する現像スリーブ３と、感光体ドラム１２に近接する磁極をＮ１極（極１）、磁性ブレード５に対向する磁極をＳ２極（極２）、現像スリーブ３にトナーを搬送する磁極をそれぞれＳ１極（極３）、Ｎ２極（極４）とし、それぞれの磁束密度をＴ_１、Ｔ_２、Ｔ_３、Ｔ_４［ｍＴ］とした複数の磁極を有する固定マグネット集成体４を内包する現像剤担持体、５は現像スリーブ３の現像位置上流側にマグネット６を有して取り付けられ、前記現像スリーブ３上に形成される磁性一成分トナー層の層厚規制をおこなう磁性ブレード、７は現像剤容器、８は現像剤容器７内のトナーを攪拌する攪拌棒、９はトナーを補給するためのトナーコンテナ、１０は現像剤容器７内のトナーが少なくなったことを検出してトナーをトナーコンテナ９から補給させる制御をおこなわせるためのトナーセンサ、１２は感光体ドラム（静電潜像担持体）、１３は帯電器、１４は露光ユニット、１５は転写ローラ、１６は感光体ドラム１２上の残留トナーをクリーニングするクリーナーである。
なお、現像剤担持体２は、現像スリーブ３と固定マグネット集成体４とで構成するよう説明した。
【００１５】
本発明においては、このような現像装置１における前記現像剤担持体２の軸方向全長をＬとしたとき、現像剤担持体２の軸方向両端部からＬ／４以下の領域における磁束密度を、中央部の磁束密度より小さくなるよう現像剤担持体２に内包された固定マグネット集成体４の磁束密度をレイアウトしたものである。すなわちより詳細には、現像スリーブ３にトナーを搬送する２つの磁極Ｓ１極（極３）、Ｎ２極（極４）のうちのＮ２極（極４）につき、現像剤担持体の両端部からＬ／４以下の領域における磁束密度Ｔ_４［ｍＴ］を、
Ｔ_４＜１／２（Ｔ_１、Ｔ_２、Ｔ_３）
とし、かつ、中央部については他の磁極の磁束密度と略同一、すなわち
Ｔ_４ ≒ Ｔ_１、Ｔ_２、Ｔ_３
としたものである。
【００１６】
このようにすることにより、従来、固定マグネット集成体４のＮ２極（極４）における両端で捕捉されて滞留していたトナーは、本発明においてはＮ２極（極４）の両端における磁束密度が小さいから拘束力が弱くなって滞留が防止され、また現像剤担持体２の回転方向上流側に磁性材料でつくられた磁性ブレード５と、この磁性ブレード５に対向する磁極と同極性のマグネット６が取付けてあるから、磁性ブレード５と対向する固定マグネット集成体Ｓ２極（極２）との間に反発磁界が形成されてトナーに対して適度にシェアをかけ、摩擦帯電を促進することでトナーヘの帯電を促進し、選択現像を起こさないようにして長期にわたってトナーの比帯電量を安定させて画像安定性を増し、良好な画像を得ることができる。
【００１７】
このように、固定マグネット集成体４におけるＮ２極（極４）の軸方向両端部からＬ／４以下の領域の磁束密度Ｔ_４［ｍＴ］を中央部と異ならせる方法としては、単一マグネットにおける軸方向中央部と両端部からＬ／４以下の領域とで磁力を異ならせる方法、Ｎ２極（極４）の軸方向中央部と両端部からＬ／４以下の領域とを異なったマグネットで構成し、それぞれの磁力を異ならせる方法などがあり、また、例えば磁力はマグネットの高さ方向の幅に比例するため、高さを調整するようにしても良い。
【００１８】
なお、このように磁束密度を異ならせたマグネットを使うことについては、例えば特開平１１−１０２１１７号公報に、現像剤担持体上のトナーの層厚を規制する部材を両端で保持したとき、中央部と両端部で層厚規制のための圧接圧力分布が異なるのを補正するため、層厚規制部材に現像剤担持体内部の磁性体と同一極性、かつ、中央で極大で端部に行くに従って減少する分布を有する磁力を持たせ、層厚規制部材中央部で最大の圧接力分布を実現できるようにした装置が示されている。
【００１９】
しかしながらこの特開平１１−１０２１１７号公報に示された装置は、前記したように層厚規制部材における中央部と端部における圧接力の差を均一にするために磁力を用いているだけであり、本発明のように、現像装置内のトナーの滞留を防止できるようにするため、現像剤担持体の軸方向両端部からＬ／４以下の領域における磁束密度を中央部の磁束密度より小さくなるよう構成する、といったことについては何ら言及されていない。
【００２０】
このように構成した本発明の現像装置１を備えた画像形成装置において、通常の画像形成動作は、まず現像剤容器７内のトナーが十分に攪拌されて帯電され、磁性ブレード５によって層厚規制されながら現像スリーブ３上にトナーの薄層が形成される。そして画像形成に当たっては、まず帯電器１３で矢印の方向に回転する例えばａ−Ｓｉで構成された感光体ドラム１２上を一例として約２４０（Ｖ）に均一に帯電し、露光ユニット１４によって感光体ドラム１２上に静電潜像の形成を行なう。このとき露光後の感光体ドラム１２の表面電位は約１０（Ｖ）となる。そして感光体ドラム１２と現像スリーブ３の間には、例えば約１６０（Ｖ）の直流Ｖｄｃと矩形波、三角波、正弦波等などの交番電界（Ｖｐｐ＝１．８（ｋＶ）、ｆ＝２．４（ｋＨｚ））を重畳させたバイアスを作用させ、現像スリーブ３上の薄層のトナーを感光体ドラム１２との間に飛翔させて感光体ドラム１２上の露光部分を現像させる。
【００２１】
そして現像された感光体ドラム１２上のトナー像は、反転現像の場合、負極性の転写バイアスを印加された転写ローラ１５と感光体ドラム１２の間に送り込まれてくる記録媒体にこの転写バイアスで転写され、図示していない定着装置で定着されて排出される。そして感光体ドラム１２上に残った残トナーは、クリーナー１６で掻き落とされて次の画像形成に備える。なお、上記帯電電圧、表面電位、直流バイアス、交番電界の各値は一例であり、これらの値に限定されないことは自明である。
【００２２】
そして前記したように、現像剤担持体２内部の固定マグネット集成体４におけるＮ２極（極４）の軸方向両端の磁束密度を中央部より小さくしたから、トナーを拘束する力が軸方向中央部より弱くなって滞留が防止され、また、現像剤担持体２の回転方向上流側に設けられた磁性ブレード５、及び対向する磁極と同極性のマグネット６の存在により、磁性ブレード５と対向する固定マグネット集成体Ｓ２極（極２）との間に反発磁界が形成されてトナーに対して適度なシェアがかけられ、摩擦帯電が促進されてトナーヘの帯電が促進される。そのため選択現像も防止され、長期にわたってトナーの比帯電量が安定して画像安定性が増し、良好な画像を得ることができる。なおマグネットの極配置は、以上説明してきた配置に限定することなく、ＳとＮを逆にしても同様な効果を得られることは自明である。
【００２３】
このように構成した本発明の現像装置１を用い、耐久時における画像の状態を実験した結果を表１に示す。この表１における実験１は、固定マグネット集成体４のＮ１極（極１）、Ｎ２極（極４）、Ｓ１極（極３）、Ｓ２極（極２）における軸方向中央部の磁束密度を略同一とし、軸方向両端より約１５［ｍｍ］（Ｌ／４）の位置における磁束密度をＮ１極（極１）ではＴ_１＝８０［ｍＴ］、Ｓ１極（極３）ではＴ_３＝８５［ｍＴ］、Ｓ２極（極２）ではＴ_２＝７５［ｍＴ］、Ｎ２極（極４）ではＴ_４＝３０［ｍＴ］とし、Ｎ２極（極４）の磁束密度Ｔ_４をＴ_４＜１／２（Ｔ_１、Ｔ_３、Ｔ_２）とした。一方実験２は、この固定マグネット集成体４のＮ２極（極４）の両端部における磁束密度Ｔ_４も他の極と略同じとなる８０［ｍＴ］したものである。
【００２４】
【表１】

【００２５】
この表１の結果から分かるとおり、固定マグネット集成体４のＮ２極（極４）における両端の磁束密度Ｔ_４をＴ_４＜１／２（Ｔ_１、Ｔ_３、Ｔ_２）とした実験１においては、この部分も略同一の磁束密度とした実験２に比較してトナーの溜りが発生せず、耐久時に現像スリーブ３にトナーの付着現象（トナー層乱れ）等が起こらずに、安定した画像を提供できる事がわかる。
【００２６】
【発明の効果】
以上記載の如く本発明によれば、現像剤担持体端部においてもトナーの溜りが発生せず、逆極性トナーの発生や耐久時におけるトナー層の乱れ等を防ぐと共に、現像剤担持体端部における表面処理へのトナーによるストレスを防止し、長期にわたって安定した画像を形成できる現像装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わる現像装置の構成を示す概略断面図である
【図２】従来の磁性一成分ジャンピング現像装置の構造を説明するための図である。
【図３】磁性一成分ジャンピング現像装置における磁性ブレードに、マグネットを装着した場合（ａ）と装着しない場合（ｂ）の画像濃度推移とトナーの帯電量の推移を示したグラフである。
【符号の説明】
１現像装置
２現像剤担持体
３現像スリーブ
４固定マグネット集成体
５磁性ブレード
６マグネット
７現像剤容器
８攪拌棒
９トナーコンテナ
１０トナーセンサ
１２感光体ドラム（静電潜像担持体）
１３帯電器
１４露光ユニット
１５転写ローラ
１６クリーナー

Claims

電子写真方式により画像を形成する感光体ドラムに対向して設けられ、複数の磁極を有する固定マグネット集成体を内包した現像スリーブで構成され、前記固定マグネット集成体の周囲を、現像スリーブが回転するよう構成したトナーを含む現像剤担持体と、現像位置上流側の現像スリーブ上に設けられ、該現像スリーブ上に形成される磁性現像剤層の層厚規制をおこなう磁石ブレードとを有してなる現像装置において、
前記固定マグネット集成体の磁極を、前記現像スリーブ回転方向に沿って感光体ドラムに近接位置に配置した現像磁極Ｎ１、現像後の残留トナーを回収するために、現像容器底側に配した回収電極Ｓ１、現像容器内の攪拌手段によりトナーを攪拌しながら磁石ブレード側に導くトナー搬送磁極Ｎ２と、Ｓ極の磁石により着磁された磁石ブレードに対向する位置に配し該磁石ブレードと同極性の層厚規制磁極Ｓ２からなる磁極４極構造の固定マグネット集成体で構成し、
前記現像スリーブ上の磁石ブレードと同極性の層厚規制磁極Ｓ２との間には反発磁界が形成され且つ前記層厚規制磁極Ｓ２と現像スリーブ回転方向上流側に位置する搬送磁極Ｎ２との間には逆極性の磁極同士による水平磁場が形成され、
トナー搬送磁極Ｎ２の現像スリーブ回転軸と平行な軸方向両端の磁束密度を中央部より小さくするとともに、該トナー搬送磁極Ｎ２の磁束密度を前記層厚規制極Ｓ２の磁束密度に対し、磁極軸方向中央部の磁束密度を略同一とし且つ軸方向両端部よりＬ／４以下の領域の磁束密度を１／２（Ｌ：トナー搬送磁極Ｎ２の軸方向両端までの長さ）以下に設定することにより、長期にわたってトナーの比帯電量を安定させて画像安定性を増すように構成したことを特徴とする現像装置。
電子写真方式により画像を形成する感光体ドラムに対向して設けられ、複数の磁極を有する固定マグネット集成体を内包した現像スリーブで構成され、前記固定マグネット集成体の周囲を、現像スリーブが回転するよう構成したトナーを含む現像剤担持体と、現像位置上流側の現像スリーブ上に設けられ、該現像スリーブ上に形成される磁性現像剤層の層厚規制をおこなう磁石ブレードとを有してなる現像装置において、
前記固定マグネット集成体の磁極を、前記現像スリーブ回転方向に沿って感光体ドラムに近接位置に配置した現像磁極Ｓ１、現像後の残留トナーを回収するために、現像容器底側に配した回収電極Ｎ１、現像容器内の攪拌手段によりトナーを攪拌しながら磁石ブレード側に導く搬送磁極Ｓ２と、Ｎ極の磁石により着磁された磁石ブレードに対向する位置に配し該磁石ブレードと同極性の層厚規制磁極Ｎ２からなる磁極４極構造の固定マグネット集成体で構成し、
前記現像スリーブ上の磁石ブレードと同極性の層厚規制磁極Ｎ２との間には反発磁界が形成され且つ前記層厚規制磁極Ｎ２と現像スリーブ回転方向上流側に位置する搬送磁極Ｓ２との間に逆極性の磁極同士による磁場が形成され、
トナー搬送磁極Ｓ２の現像スリーブ回転軸と平行な軸方向両端の磁束密度を中央部より小さくするとともに、該トナー搬送磁極Ｓ２の磁束密度を前記層厚規制極Ｎ２の磁束密度に対し、磁極軸方向中央部の磁束密度を略同一とし且つ軸方向両端部よりＬ／４以下の領域の磁束密度を１／２以下に設定することにより、長期にわたってトナーの比帯電量を安定させて画像安定性を増すように構成したことを特徴とする現像装置。