JP2002062736A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】２成分現像方式の現像装置を備えた画像形成装
置において、球形トナーを含んだ現像剤を用いる場合で
も、画質低下の問題点を解消し、高画質な画像が得られ
る画像形成装置を提供することを目的とする。 【解決手段】２成分現像方式の現像装置を備えた画像形
成装置において、現像装置が、回転しながら、二成分現
像剤を表面に担持して像担持体に対向した現像位置に搬
送する、回転方向に交互に異なる極性の複数の磁極が配
置されてなる中空の現像ロールと、現像ロール内部に配
置され現像位置を向いた磁極を有する磁石とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、２成分現像方式の
現像装置を備えた、複写機やプリンタなどに用いられる
電子写真方式の画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、複写機やプリンタなどに用いられ
る電子写真方式の画像形成装置の乾式現像プロセスに
は、１成分現像方式と２成分現像方式があり、２成分現
像方式は、トナーとキャリヤを混合して攪拌することに
より摩擦帯電させ、帯電したトナーを感光体上の静電潜
像に付着させて可視化する方式である。

【０００３】２成分現像方式で用いられる現像剤を構成
するトナーとキャリヤは、流動性の観点からいずれもが
球形であることが望ましく、特にトナーは、ドット再現
性など画質向上の観点から球形度や粒径が一定範囲内に
あることが望ましい。

【０００４】図１は、２成分現像方式の現像装置の概略
構成図である。

【０００５】図１に示す２成分現像方式の現像装置１
は、回転方向Ａに回転しながら、２成分現像剤を表面に
担持して、像担持体２に対向した現像位置３に搬送する
中空の現像ロール４と、現像ロール４の内部に配置さ
れ、現像ロール４の表面に２成分現像剤を担持するため
の磁力を形成する固定マグネットロール５と、２成分現
像剤を混合し、攪拌するスクリューオーガ６と、現像剤
を貯留する現像剤槽７とを備えている。また、現像位置
３の回転方向Ａの上流には、現像ロール４の表面に担持
された現像剤層の厚みを一定厚に規制する層規制部材８
が設けられている。

【０００６】この２成分現像方式において球形トナーを
含んだ現像剤を採用した場合、現像ロール４上を現像剤
がスリップしやすくなり、重力に逆らって現像ロール４
上で現像剤を搬送することが難しくなる。このため、従
来、球形トナーを含んだ現像剤を搬送するために現像ロ
ール上で現像剤がスリップしないレベルまで現像ロール
４の表面粗度を上げることで対応している。

【０００７】しかし、現像ロール４の表面粗度を上げた
場合、現像ロール４の表面の磨耗による表面粗度の経時
変化に起因する現像剤搬送量の低下が顕著となり、特に
球形トナーを含んだ現像剤を採用する画像形成装置にお
いては画質低下の問題が大きくクローズアップされてい
る。

【０００８】これに対し、現像ロールの表面粗度に頼ら
ない現像剤の搬送方法として、特開平１１−２５８９１
０号公報に、現像ロールにファインピッチの磁極を形成
し、その磁力により現像剤を保持・搬送する技術が開示
されている。

【０００９】この方法によれば、現像ロール表面の磨耗
による表面粗度の経時変化は起こりにくく、現像剤搬送
量が安定するという利点がある。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかし、特開平１１−
２５８９１０号公報で開示されている技術によれば、像
担持体と対向する現像位置で、充分な磁気ブラシが形成
されないため、プリント濃度の低下を起こしやすい。

【００１１】また、現像ローラ表面の現像剤保持力が小
さいため、キャリヤが像担持体側に転移してしまい、転
写不良を起こしたり、像担持体を損傷して、接触式帯電
器と組み合わせた場合のリークの原因ともなる。

【００１２】本発明は、上記事情に鑑み、２成分現像方
式において、球形トナーを含んだ現像剤を用いる場合で
も、画質低下の問題点を解消し、高画質な画像が得られ
る画像形成装置を提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の画像形成装置は、静電潜像が形成される像担持体上
に形成された静電潜像を、トナーとキャリヤとを含む２
成分現像剤を用いて現像する現像装置により現像して該
像担持体上にトナー像を形成し、該トナー像を最終的に
記録媒体に転写および定着することにより該記録媒体上
に定着トナー像からなる画像を形成する画像形成装置に
おいて、上記現像装置が、回転しながら、二成分現像剤
を表面に担持して上記像担持体に対向した現像位置に搬
送する、回転方向に交互に異なる極性の複数の磁極が外
周面に配置されてなる中空の現像ロールと、上記現像ロ
ール内部に配置され上記現像位置を向いた磁極を有する
磁石とを備えたものであることを特徴とする。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の画像形成装置の
実施形態について説明する。

【００１５】図２は、本発明の画像形成装置の第１の実
施形態を示す概略構成図である。

【００１６】図２に示すように、像担持体１１は回転方
向Ｂに回転する光導電性のドラムであり、接触帯電装置
１０は像担持体１１に接触して像担持体１１を帯電さ
せ、露光装置１２はその像担持体１１に露光光を照射し
て静電潜像を形成し、現像装置１３はキャリヤとトナー
からなる２成分現像剤を用いてその静電潜像を可視化し
てトナー像とし、転写ロール１４はそのトナー像を用紙
１５に転写し、定着装置１６は用紙１５上の未定着トナ
ー像を用紙１５に定着させ、クリーナ１７は用紙１５に
転写した後の像担持体１１に残留するトナーを除去す
る。

【００１７】図３は、本発明の画像形成装置の第１の実
施形態の主要部である２成分現像方式の現像装置を示す
概略図である。

【００１８】図３に示す２成分現像方式の現像装置１３
は、回転方向Ａに回転しながら、表面に配置された互い
に異なる極性の複数の磁極により、二成分現像剤を担持
して像担持体１１に対向した現像位置２０に搬送する中
空の現像ロール２１と、現像ロール２１内部に配置され
現像位置を向いたＮ極２３を有する棒磁石２２と、２成
分現像剤を混合し、攪拌するスクリューオーガ２４と、
２成分現像剤を貯留する現像剤槽２５とを備えている。

【００１９】ここで、現像ロール２１は、アルミニウム
の引抜管の表面にＮ極とＳ極を２ｍｍピッチで交互に着
磁して磁束密度が８ｍＴのラバーマグネットを貼り付け
たものをスリーブとすることが望ましい。あるいは、ラ
バーマグネットの代わりに、フェライト磁石粉を５０〜
９０重量部、カーボンブラックを５〜４０重量部配合し
た樹脂塗料により導電性の磁性塗膜をスリーブ表面に形
成した後、その塗膜に着磁させてもよい。

【００２０】また、樹脂塗料に用いる樹脂は、アクリ
ル、ポリエステル、ウレタン、フェノールなど、硬質塗
膜を形成するものであればよく、塗装方法としてはスプ
レーコート、デイップコート等のほか粉体塗装を用いて
もよい。さらに、樹脂塗装の代わりに、スリーブの表面
に押出被覆してもよく、押出被覆用材料としては、ポリ
アミド、ＡＢＳ、アイオノマ等の基材に、フェライト磁
石粉５０〜９０重量部、カーボンブラック５〜４０重量
部配合したものを用いることが望ましい。

【００２１】図４は、図３に示した現像ロールの一部Ｃ
を拡大して示した拡大図である。

【００２２】図４に拡大して示す現像ロール２１には、
その外周面に回転方向ＡにＮ極とＳ極の複数の磁極が交
互に配置されている。

【００２３】現像ロール２１の外周面に配置された複数
の磁極が現像ロール２１の表面に磁力を形成し、その磁
力によって２成分現像剤は、回転する現像ロール２１の
表面に担持されて現像位置に搬送される。

【００２４】なお、現像剤には、上述の磁力のほか、現
像ロールの回転による遠心力や重力が作用している。ま
た、現像剤に作用する磁力は使用するキャリヤの磁気特
性によっても相違する。

【００２５】したがって、現像ロールに担持されて搬送
される現像剤の量は、現像ロールの回転半径、回転速
度、現像ロール表面の磁束密度、現像剤の質量、大き
さ、飽和磁化などによって変化する。

【００２６】なお、特定の現像剤を用いた特定の現像装
置において、現像ロールの回転速度と磁束密度から、現
像ロールが搬送しうる現像剤量を求める方法については
後述する。

【００２７】再び、図３に戻って説明する。現像ロール
２１の内部には、Ｎ極２３を現像位置２０に向けた棒磁
石２２が配置されている。

【００２８】ここで、現像ロール２１の内部に配置する
棒磁石２２は、ストロンチウムフェライトの焼結磁石で
あり、像担持体１１と対向する現像位置２０で、現像ロ
ール２１の表面上の磁束密度は１２ｍＴであるが、これ
に限定されるものではない。

【００２９】また、像担持体１１の電位は、画像部が−
３００Ｖ、非画像部が−７００Ｖであり、現像ロール２
１に印加されるバイアスは、直流成分が−５６０Ｖ、交
流成分が１０００Ｖpp、その周波数は９ＫＨｚで、この
電位条件により、像担持体１１にトナー像が形成される
が、これに限定されるものではない。

【００３０】また、このように配置された棒磁石２２の
磁力線は、現像位置２０においては像担持体１１の回転
軸に略垂直であり、この棒磁石２２による磁束密度は現
像ロール２１の表面の磁極による磁束密度よりも大きく
なるように設定されているので、現像剤中の磁性キャリ
ヤは棒磁石２２の磁力に助勢され、現像位置２０に形成
されたいわゆる穂立ちにより十分な濃度のトナー像が得
られたことを確認している。さらに、像担持体１１への
キャリヤの転移は見られないことも確認している。

【００３１】一方、帯電したトナーは、穂立ちにより像
担持体１１と接触若しくはより接近するので、確実に像
担持体１１に転移することができる。

【００３２】このように、磁性キャリヤは棒磁石の強い
磁力により吸引されるので、磁性キャリヤが像担持体に
転移することにより生じる転写不良は防止されるととも
に、帯電トナーは静電作用により確実に像担持体に転移
してトナー像の濃度低下は生じない。

【００３３】図５は、特定の現像剤を用いる特定の現像
装置において、現像ロールの回転速度と磁束密度とか
ら、現像ロールが搬送しうる現像剤量を求めるシュミレ
ーション結果を示す図である。

【００３４】図５において、縦軸は現像ロール表面に担
持されて搬送される現像剤搬送量（ｇ/ｍ² ）をあらわ
し、横軸は現像ロールの回転速度（ｍｍ/ｓ）をあらわ
す。

【００３５】図中のグラフは、現像ロール表面の磁束密
度（ピーク値）を一定にして、現像ロールの回転速度を
変化させたときに、現像ロールが担持して搬送する現像
剤量がどのように変化するかを示している。

【００３６】このグラフを用いれば、特定の回転速度で
回転する現像ロールにおいて、現像ロールが担持する現
像剤搬送量を所望の量とするための現像ロール表面の磁
束密度を求めることができる。

【００３７】例えば、回転速度が４００（ｍｍ／ｓ）
で、現像剤搬送量が３５０（ｇ／ｍ²）必要な場合は、
磁束密度を８（ｍＴ）とする必要がある。

【００３８】次に、本発明の画像形成装置の第２の実施
形態について説明する。

【００３９】本実施形態は、第１の実施形態の現像ロー
ルの内周面に別の磁極を設けたものであり、２成分現像
方式の現像装置を除けば第１の実施形態と同一であるか
ら、２成分現像方式の現像装置に限って説明する。

【００４０】図６は、本発明の画像形成装置の第２の実
施形態の主要部である２成分現像方式の現像装置を示す
概略図である。

【００４１】図６に示す２成分現像方式の現像装置１３
は、回転方向Ａ方向に回転しながら、表面に配置された
異なる極性の複数の磁極により、二成分現像剤を担持し
て像担持体１１に対向した現像位置２０に搬送する中空
の現像ロール２１と、その現像ロール２１の内部に、現
像位置を向いたＮ極２３とそのＮ極２３より現像ロール
２１の回転方向Ａの下流にＳ極２６とを有する固定磁石
１９とを備えて、また、２成分現像剤を混合し、攪拌す
るスクリューオーガ２４と、２成分現像剤を貯留する現
像剤槽２５とを備えている。

【００４２】現像位置２０で所要のトナーを像担持体１
１に付着させた後は、トナーの含有量の少ない現像剤が
現像ロール２１の表面に担持されているので、その現像
剤を現像剤槽に回収し、再びトナーと混合して攪拌する
必要がある。

【００４３】そこで、固定磁石１９に設けられたＳ極２
６により、現像位置２０を通過し役目を終えた現像剤
は、現像位置２０周辺から現像ロール２１の回転方向の
下流側に向けてスムースに搬送され、現像剤槽２５に回
収される。

【００４４】次に、本発明の画像形成装置の第３実施形
態について説明する。

【００４５】本実施形態は、第２の実施形態に履歴解消
ロールを設けたものであり、２成分現像方式の現像装置
を除けば、第２の実施形態と同一であるから第２の実施
形態と相違する２成分現像方式の現像装置に限って説明
する。

【００４６】図７は、本発明の画像形成装置の第３実施
形態における主要部である２成分現像方式の現像装置を
示す概略図である。

【００４７】図７に示す２成分現像方式の現像装置１３
は、回転方向Ａ方向に回転しながら、表面に配置された
異なる極性の複数の磁極により、二成分現像剤を担持し
て像担持体１１に対向した現像位置２０に搬送する中空
の現像ロール２１と、その現像ロール２１の内部に、現
像位置を向いたＮ極２３とそのＮ極２３より現像ロール
２１の回転方向Ａの下流にＳ極２６とを有する固定磁石
１９とを有し、２成分現像剤を混合し、攪拌するスクリ
ューオーガ２４と、２成分現像剤を貯留する現像剤槽２
５とを備えている。

【００４８】また、現像ロール２１とスクリュウオーガ
２４との中間の、現像ロール２１およびスクリュウオー
ガ２４のそれぞれと対向する位置に現像ロール２１と同
方向に回転する履歴解消ロール２８が設けられ、その履
歴解消ロール２８の内部には、スクリュウオーガ２４と
対向する位置の両側に２つのＳ極２６、現像ロール２１
と対向する位置に１つのＮ極２３がある固定磁石２７が
備えられている。

【００４９】ここで、履歴解消ロール２８は表面をブラ
スト処理または全周面にわたって軸方向に溝を設けたア
ルミニウム製スリーブであることが望ましいが、これに
限定されるものではない。

【００５０】現像ロールと対向する位置にある、固定磁
石２７のＮ極２３により、トナー含有量の少ない現像剤
は現像ロール２１から引き離され、スクリュウオーガ２
４と対向する位置にある固定磁石２７のＳ極２６によ
り、現像剤槽２５内に回収される。

【００５１】トナー含有量の少ない現像剤は、スクリュ
ウオーガ２４によりトナーと混合し攪拌され、摩擦帯電
した、充分なトナーを含有する現像剤が履歴解消ロール
２８のＮ極２３の磁力に吸引され、再び現像ロール２１
に供給される。

【００５２】このようなプロセスを繰り返すことによ
り、現像位置で像担持体を可視化して役目を終わった現
像剤は、現像剤槽２５に回収されて使用履歴が解消さ
れ、所定量の球形トナーを含有する現像剤が現像ロール
２１に担持されて絶えず現像位置に搬送されるので、良
好な現像を維持することができる。

【００５３】

【発明の効果】以上、説明したように、本発明の画像形
成装置によれば、２成分現像方式の現像装置において、
所定量の球形トナーを含有する現像剤を現像位置に搬送
するとともに、現像位置で充分な穂立ちが形成されるの
で、高画質な画像を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】２成分現像方式の現像装置の概略構成図であ
る。

【図２】本発明の画像形成装置の第１の実施形態を示す
概略構成図である。

【図３】本発明の画像形成装置の第１の実施形態の主要
部である２成分現像方式の現像装置を示す概略図であ
る。

【図４】図３における現像ロールの一部を拡大した拡大
図である。

【図５】所定の現像剤を用いた現像装置において、現像
ロールの回転速度と磁束密度から、現像ロールが搬送し
うる現像剤量を求めるシュミレーション結果を示す図で
ある。

【図６】本発明の画像形成装置の第２の実施形態におけ
る主要部である２成分現像方式の現像装置を示す概略図
である。

【図７】本発明の画像形成装置の第３の実施形態におけ
る主要部である２成分現像方式の現像装置を示す概略図
である。

【符号の説明】

１，１３ 現像装置 ２，１１ 像担持体 ３，２０ 現像位置 ４，２１ 現像ロール ５ マグネットロール ６，２４ スクリューオーガ ７，２５ 貯留槽 ８ 層規制部剤 １０ 接触帯電装置 １２ 露光装置 １４ 転写ロール １５ 用紙 １６ 定着装置 １７ クリーナ １９，２７ 固定磁石 ２２ 棒磁石 ２３ Ｎ極 ２６ Ｓ極 ２８ 履歴解消ロール

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鰻田 恭典 神奈川県南足柄市竹松1600番地 富士ゼロ ックス株式会社内 (72)発明者 鴇田 好美 神奈川県南足柄市竹松1600番地 富士ゼロ ックス株式会社内 Ｆターム(参考） 2H031 AB02 AC00 AC15 AC18 AC19 AE01 BA04 CA11

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】静電潜像が形成される像担持体上に形成さ
   れた静電潜像を、トナーとキャリヤとを含む２成分現像
   剤を用いて現像する現像装置により現像して該像担持体
   上にトナー像を形成し、該トナー像を最終的に記録媒体
   に転写および定着することにより該記録媒体上に定着ト
   ナー像からなる画像を形成する画像形成装置において、 前記現像装置が、回転しながら、二成分現像剤を表面に
   担持して前記像担持体に対向した現像位置に搬送する、
   回転方向に交互に異なる極性の複数の磁極が外周面に配
   置されてなる中空の現像ロールと、前記現像ロール内部
   に配置され前記現像位置を向いた磁極を有する磁石とを
   備えたものであることを特徴とする画像形成装置。