JP5255772B2 - 画像形成装置 - Google Patents
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Description
一成分現像方式は、キャリアを含まないため、キャリアおよびトナーから形成される磁気ブラシによって感光体の静電潜像が乱されることがなく、高画質化に適している。しかし、一成分現像方式は、トナーの帯電量を安定して維持することが難しい。また、カラートナーの場合、透過性が求められるため、非磁性トナーである必要がある。そのため、フルカラー画像形成装置においては、トナーを帯電および搬送する媒体としてキャリアを用いる二成分現像方式を採用する場合が多い。
本発明の課題は、タッチダウン現像方式の現像装置を具備する画像形成装置において、トナー飛散を抑制し、回収トナーのストレスを低減することで、トナーの劣化を抑制し、長期に亘って安定した現像特性を維持し、安定した画像を得ることのできる画像形成装置を提供することにある。
すなわち、本発明の画像形成装置は、以下の構成を有する。
前記トナー回収ローラの磁性部材は前記トナー回収ローラの回転軸と前記二成分現像剤担持体の回転軸の中心を結ぶ直線よりも前記トナー回収ローラのスリーブの回転方向上流側に磁力のピークがくるように配置され、前記二成分現像剤担持体の磁性部材は前記直線よりも前記二成分現像剤担持体のスリーブの回転方向上流側に磁力のピークがくるように配置されていることを特徴とする画像形成装置。
(2)前記トナー回収ローラは、前記二成分現像剤担持体と前記トナー担持体の最近接位置よりも前記二成分現像剤担持体の回転方向下流側で、且つ前記二成分現像剤担持体と前記ハウジング壁の間に配置したことを特徴とする(1)に記載の画像形成装置。
(3)前記トナー回収ローラおよび前記二成分現像剤担持体のスリーブは互いに対向する位置で周方向に同一の方向に回転駆動されることを特徴とする(1)または(2)に記載の画像形成装置。
(4)前記トナー回収ローラに設けられた前記磁性部材の表面磁束密度は、前記二成分現像剤担持体に設けられた前記磁性部材の表面磁束密度よりも、少なくとも前記トナー回収ローラと前記二成分現像剤担持体の最近接位置において小さいことを特徴とする(1)〜(3)のいずれかに記載の画像形成装置。
(5)前記トナー回収ローラに、前記飛散トナーを回収するためのバイアス電圧を印加するバイアス手段を設けたことを特徴とする(1)〜(4)のいずれかに記載の画像形成装置。
(6)前記静電潜像担持体の周速が180mm/sec以上であることを特徴とする(1)〜(5)のいずれかに記載の画像形成装置。
本発明の画像形成装置は、磁性キャリア4とトナー5からなる二成分現像剤を用いて磁気ローラ1上に担持された二成分現像剤により現像ローラ2上にトナー薄層9を形成し、感光体3(静電潜像担持体)上に形成された静電潜像を現像する、所謂タッチダウン現像方式による画像形成装置である。図1に示すように、該画像形成装置は、前記感光体3を備え、この感光体3の周囲には帯電手段8、露光手段16、現像手段18、一次転写手段22、二次転写手段25、定着手段26およびクリーニング手段24等が配置されている。
本発明に係るトナー回収ローラ14は、前記飛散トナーを捕集し、それを磁気ローラ1に戻すためのものであり、図1に示すように、感光体3、現像ローラ2、磁気ローラ1、および攪拌スクリュー40、44の配置構成において、前記磁気ローラ1と前記現像ローラ2の最近接位置よりも前記磁気ローラ1の回転方向下流側で、磁気ローラ1とハウジング46壁との隙間を塞ぐようにして磁気ローラ1に対向して配設される。
上記構成とすることにより、前記現像ローラ2と前記磁気ローラ1の近傍に浮遊する飛散トナーや前記磁気ローラ1の下部側の隙間を通して図1中の矢印方向Aに移動して前記画像形成装置内に飛散する飛散トナーを分子間力や静電引力等によりトナー回収ローラ14表面に付着させることができる。
図3に本発明にかかる現像手段の一例を模式的に示す。以下に、現像方法について説明する。
磁気ローラ1に内包されている固定マグネットで磁気的に拘束されているキャリア4(磁性体粒子)と、その表面と帯電保持しているトナー5とからなる磁気ブラシ6が、磁気ローラ1表面を回動し現像ローラ2へ搬送される。磁気ローラ1の表面はブラスト処理や溝加工を施したものを用いることで磁気ブラシ6の搬送をよりスムーズに行える。
トナー体積平均粒子径はマルチサイザーIII(ベックマン・コールター社製)を用い、アパチャー径100μm(測定範囲2.0〜60μm)で測定することができる。
また、トナー帯電量は、QMメータ(TREK社製、MODEL 210HS)で測定することができる。
キャリア4の飽和磁化は、TOEI社製「VSM−P7」を用いて、磁場79.6kA/m(1kOe)で測定することができる。
以下に示す仕様により、図1に示す本発明の画像形成装置を作製した。感光体3はアモルファスシリコンからなる径30mmの感光ドラムを用い、現像ローラ2はアルマイト処理したアルミニウムからなる径20mmのスリーブを用い、磁気ローラ1はアルミニウムからなる径25mmのスリーブを用い、そして回収ローラ14はアルミニウムからなる径16mmのスリーブを使用した。感光体3のドラム線速は300mm/secであった。
なお、磁力測定は、テスラメータGX-100(日本電磁側器(株)社製)を用いて、回収ローラ14表面上の磁力を測定した。
感光体表面電位:+310V
現像剤中のトナー(プラス帯電)のQ/m:20μC/g
トナー粒径(体積平均粒子径):6.7μm
キャリア粒径(重量平均粒子径):45μm
磁気ローラと現像ローラ間距離:350μm
磁気ローラと回収ローラ間距離:250μm
現像ローラ印加電圧:Vdc2=100V、VP-P=1.6kV,周波数f=2.7kHz、Duty比=27%
磁気ローラ印加電圧:Vdc1=300V、現像ローラと同周期で逆位相のVP-P=300V,f=2.7kHz、Duty比=73%
回収ローラ印加電圧:Vdc3=200V(直流電圧のみ印加)
回収ローラ14について、表1に示すような、その設置の有無、磁性部材M3の取付角αおよび磁力とした以外は、実施例1と同様にして実施例2〜12、比較例1,2の画像形成装置を作製した。
上記で作製した画像形成装置を用いて、トナー飛散を評価した。評価は、図1に示す部材47(ハウジングと同じABS樹脂製)を現像装置18から脱着可能に改造し、印字率6%の原稿を1000枚出力した時の、前記部材47の内壁部に付着した単位面積あたりのトナー量を比較した。また、回収ローラ14のキャリア引きについても評価した。
なお、TREK社製のQMメータ(MODEL 210PS)を用い、前記部材47に付着したトナーを吸引してその重量を測定した。
得られた結果を表1に示した。
トナー飛散についての評価基準は以下に示す通りである。
○:0.06mg/cm2未満
△:0.06〜0.09mg/cm2未満
×:0.09mg/cm2以上
キャリア引きについては、回収ローラ14上にキャリア4が存在するかどうかを磁石を近づけて目視で確認した。評価基準は以下に示す通りである。
○:磁石を近づけても、付着が確認されない。
△:磁石を近づけた時、付着がわずかに認められる。
▲:磁石なしで、付着がわずかに確認される。
これに対して、磁性部材M3を用いなかった場合は、トナー飛散量は0.1mg/cm2となり、多くのトナー飛散が発生した(比較例1)。また、回収ローラ14を設置しなかった場合には、0.5mg/cm2となり、さらに多くのトナー飛散が発生した(比較例2)。
2 トナー担持体(現像ローラ)
3 静電潜像担持体(感光体)
4 キャリア
5 トナー
6 磁気ブラシ
7 規制ブレード
8 帯電手段
9 トナー薄層
11a 交流電源
11b 直流電源
12a 交流電源
12b 直流電源
13 直流電源
14 トナー回収ローラ
16 露光手段
22 一次転写手段
24 クリーニング手段
25 二次転写手段
26 定着手段
Claims (6)
- 内部に磁性部材を配置しキャリアとトナーからなる現像剤を磁気的に保持する二成分現像剤担持体と、該二成分現像剤担持体よりトナーを移送してその表面にトナー薄層を担持するトナー担持体とをハウジング内に少なくとも備え、前記トナー担持体および/または前記二成分現像剤担持体に現像バイアスを印加して、静電潜像担持体表面に形成された静電潜像の現像を行う画像形成装置であって、
前記トナー担持体および前記二成分現像剤担持体の近傍に浮遊する飛散トナーを回収するトナー回収ローラを前記二成分現像剤担持体に対向して前記トナー担持体と非接触に配置し、前記トナー回収ローラ内部に前記二成分現像剤担持体の磁性部材と極性が異なる磁性部材を、前記二成分現像剤担持体の磁性部材に対向する位置近傍のみに配置し、浮遊する飛散トナーを分子間力や静電引力によりトナー回収ローラ表面に付着させると共に、
前記トナー回収ローラの磁性部材は前記トナー回収ローラの回転軸と前記二成分現像剤担持体の回転軸の中心を結ぶ直線よりも前記トナー回収ローラのスリーブの回転方向上流側に磁力のピークがくるように配置され、前記二成分現像剤担持体の磁性部材は前記直線よりも前記二成分現像剤担持体のスリーブの回転方向上流側に磁力のピークがくるように配置されていることを特徴とする画像形成装置。 - 前記トナー回収ローラは、前記二成分現像剤担持体と前記トナー担持体の最近接位置よりも前記二成分現像剤担持体の回転方向下流側で、且つ前記二成分現像剤担持体と前記ハウジング壁の間に配置したことを特徴とする請求項1記載の画像形成装置。
- 前記トナー回収ローラおよび前記二成分現像剤担持体のスリーブは互いに対向する位置で周方向に同一の方向に回転駆動されることを特徴とする請求項1または2記載の画像形成装置。
- 前記トナー回収ローラに設けられた前記磁性部材の表面磁束密度は、前記二成分現像剤担持体に設けられた前記磁性部材の表面磁束密度よりも、少なくとも前記トナー回収ローラと前記二成分現像剤担持体の最近接位置において小さいことを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の画像形成装置。
- 前記トナー回収ローラに、前記飛散トナーを回収するためのバイアス電圧を印加するバイアス手段を設けたことを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の画像形成装置。
- 前記静電潜像担持体の周速が180mm/sec以上であることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の画像形成装置。
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