JPH0535084A - 現像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 ［目的］ 小粒径トナーを使用し弾性体からなるトナー
の層厚規制部材を使用した場合でも、トナーの過剰帯電
に起因して画像に濃度低下等を生じさせることのない現
像装置を提供するにある。 ［構成］ 磁気ロール１２は層厚規制部材１３の現像剤
担持体１１の当接部Ｃ側に磁極を有さず、且つ前記当接
部Ｃから現像器本体１０の内方側に１２０度の範囲で、
磁気ロール１２による現像剤担持体１１表面の磁束密度
のピーク値が４００〜７００ガウス間に保持されている
と共に、前記当接部Ｃに対し磁気ロール１２の最近接磁
極の位置が２０度以上離れていることである。かくし
て、小粒径トナーを使用しても、該トナーが現像剤担持
体１１や層厚規制部材１３により過剰に摩擦帯電される
ことはなく、画像に濃度低下を生じさせることはないと
共に、層厚規制部材１３近傍に磁極はないため、トナー
の詰まりも生じない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は複写機やレーザビームプ
リンタ等の画像形成装置に用いられる現像装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、電子写真複写機やレーザビームプ
リンタ等の画像形成装置の普及に伴ない、その用途も多
種多様に広がり、画像形成装置に対する要求も厳しくな
ってきている。このため、小粒径トナーを使用して細線
再現性及び階調性に優れた画像を安定して供給できる画
像形成装置への要求も強くなってきている。

【０００３】一方、小粒径トナーは一般に現像装置内の
機器（現像スリーブや弾性ブレード）との摩擦によって
過剰に帯電される場合が多く、この過剰帯電されたトナ
ーを使用して現像作業を行なえば、現像時画像の濃度低
下やスリーブゴーストを生じてしまうという問題があ
る。

【０００４】そこで、小粒径トナーを使用しても上記問
題が生じず、細線再現性や階調性に優れた現像装置も提
案されている（特開平２−３０６２７４号公報）。かか
る現像装置１００は図７で示される如く、感光ドラム３
０に対向して配設される現像剤担持体としての現像スリ
ーブ１０２と、該現像スリーブ１０２内に固定状態で配
設される複数磁極を有する磁気ロール１０３と、現像ス
リーブ１０２に当接してトナーの層厚を規制する弾性ブ
レード１０４と、小粒径の磁性トナー（５μｍ以下の粒
径のものを１７〜６０個数％有し、トナーの体積平均粒
径が６〜９μｍのトナー）を有する現像器本体１０１等
とから構成されている。

【０００５】そして、現像スリーブ１０２の外周面には
合成樹脂に対してカーボンブラック及び／又はカーボン
グラファイトを配合した導電性被膜材がコーティングさ
れていて、小粒径トナーを使用した場合でも通常環境下
においては連続プリント時に画像に濃度低下やスリーブ
ゴーストが生じないようになっている。

【０００６】尚、磁気ロール１０３には現像スリーブ１
０２上の磁束密度が例えば８００ガウスの４極の磁極Ｎ
１，Ｎ２，Ｓ１，Ｓ２が設けられており、磁極Ｎ１，Ｓ
２はトナーの汲み上げ搬送用、磁極Ｓ１は現像時におけ
るトナーのカブリ防止用、磁極Ｎ２はトナーの飛散防止
用のものである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、以上の
現像装置１００においても小粒径トナーを使用した場
合、間欠プリント時等に画像の濃度低下が生じ易いとい
う問題がある。

【０００８】現像器本体１０１内のトナーは現像スリー
ブ１０２との摺擦による摩擦や弾性ブレード１０４との
強い摩擦によってトリボ（帯電電荷）が付与されるが、
現像スリーブ１０２により感光ドラム３０側に移動した
トナーは全て消費されず、現像スリーブ１０２とともに
循環するものも多く、その度に現像スリーブ１０２や弾
性ブレード１０４により更なるトリボを受けることとな
る。この場合でも通常環境下の連続プリントの場合には
上記現像装置１００によって特に問題は生じないが、低
湿低温環境下、印字率の少ない画像を間欠的にプリント
した場合、トナーの帯電量が通常より大きくなるため、
上記現像装置１００では対処しきれず、画像の濃度低下
を生じさせる。

【０００９】これは、低湿低温環境下においてはトナー
にトリボが付与され易く、且つ印字比率の少ない画像を
間欠的にプリントすれば、現像スリーブ１０２とともに
循環するトナー量も多くなり、循環のたびにトナーにト
リボが付与されるからである。また、間欠プリントは連
続プリントに比べプリント当りの現像スリーブ１０２の
回転数が増加し、トナーと現像スリーブ１０２の摺擦も
増え、トナーにトリボが多く与えられるからである。

【００１０】尚、画像の出力スピードが速い装置でプリ
ントした場合も、現像スリーブ上でのトナー粒子の循環
速度が速くなり、トナーの循環時におけるトリボ付与効
果が大きくなるため、かかる場合、間欠プリント時には
更に画像の濃度低下を生じさせ易くなる。

【００１１】また、上記現像装置１００においてはプリ
ント枚数が増加すればいわゆるベタ黒画像の出力時に画
像ムラが発生しやすいという問題がある。

【００１２】これは、弾性ブレード１０４の現像スリー
ブ１０２との当接部に磁気ロール１０３の磁極Ｎ１があ
るため、該磁極Ｎ１の影響で弾性ブレード１０４と現像
スリーブ１０２間にトナーが詰まり、このため、弾性ブ
レード１０４による現像スリーブ１０２へのトナーの薄
層コートが十分になされないことによって生じる。尚、
この現象は環境条件によらず発生し、特に弾性ブレード
１０４を使用した場合に顕著となる。

【００１３】本発明は上記問題に鑑みてなされたもの
で、その目的とする処は、小粒径トナーを使用し、弾性
体からなるトナーの層厚規制部材を使用した場合でも、
画像に濃度低下を生じさせることはなく、且つ、ベタ黒
画像に白抜け等の画像不良をも生じさせることのない画
像装置を提供するにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成すべく本
発明は、粒径５μｍ以下のものが１７〜６０個数％、粒
径6.35〜10.08 μｍ以下のものが５〜５０個数％、粒径
12.70 μｍ以上のものが２体積％以下の粒度分布を有
し、体積平均粒径が６〜９μｍで、且つ、粒径５μｍ以
下の粒子群に対して、Ｎを粒径５μｍ以下の粒子の個数
％、Ｖを粒径５μｍ以下の粒子の体積％、Ｋを4.6 〜6.
7 間の数、Ｍを１７〜６０間の数とした場合、Ｎ／Ｖ＝
ー0.05Ｍ＋Ｋを満たす磁性トナーが使用され、現像器本
体内から円筒状非磁性部材からなる現像剤担持体の外表
面上に、該現像剤担持体の内部に固定状態で配設される
複数磁極を有した磁気ロールの作用で吸着保持されたト
ナーが、この現像剤担持体の回転に伴ない該現像剤担持
体に当接してその層厚を規制する弾性部材からなる層厚
規制部材にて薄層に規制されつつ像担持体側に移動され
る現像装置において、前記磁気ロールは層厚規制部材の
現像剤担持体当接部側に磁極を有さず、且つ現像剤担持
体の回転中心を基準にして前記当接部から現像器本体内
方側に１２０度の範囲で、磁気ロールによる現像剤担持
体表面の磁束密度のピーク値が、径方向及び周方向共に
４００〜７００ガウス間に保持されていると共に、前記
当接部に対し磁気ロールの最近接磁極の位置が現像剤担
持体の回転中心を基準にして２０度以上離されているこ
とを特徴とする。

【００１５】

【作用】所定の小粒径トナーを現像装置で使用する場
合、特に低湿低温環境下間欠プリント等を行なえば、こ
のトナーの帯電量が過剰となり、画像に濃度低下を生じ
させる。そこで、層厚規制部材の現像担持体との当接部
から現像器本体内方側に１２０度の範囲で、磁気ロール
による現像剤担持体表面の磁束密度を、径方向及び周方
向ともピーク値で４００〜７００ガウス間に保持させる
ようにし、現像器本体内でトナーが過剰に帯電されるの
を防止した。

【００１６】また、層厚規制部材の現像剤担持体との当
接部近傍に磁気ロールの磁極を配設すれば、トナーの詰
まりを生じることに鑑み、前記当接部に対し最接近磁極
の位置を２０度以上離し、磁極の影響によってこの当接
部にトナーの詰まりが生じないようにした。

【００１７】

【実施例】以下に本発明の実施例を添付図面に基づいて
説明する。

【００１８】先ず、本発明の第１実施例を図１乃至図５
により説明する。

【００１９】図１は画像形成装置の像担持体である感光
ドラム３０の一側に小粒径磁性トナーＴ（粒径５μｍ以
下のものを１７〜６０個数％含有し、体積平均粒径が４
〜９μｍのトナー）を有する現像装置１が位置決めされ
ている状態を示している。該現像装置１はトナーＴを有
する現像器本体１０と、該現像器本体１０に枢支され、
図１中矢印方向に回転される円筒状の非磁性材からなる
現像担持体としての現像スリーブ１１と、該現像スリー
ブ１１内に固定状態で位置決めされ、その外面側に４つ
の磁極Ｎ１，Ｎ２，Ｓ１，Ｓ２を有する磁気ロール１２
と、ウレタンゴムやシリコンゴム等の弾性体から構成さ
れ、現像スリーブ１１に当接して、現像スリーブ１１上
のトナーＴの層厚を薄層に規制する弾性ブレード１３等
から構成されている。

【００２０】現像スリーブ１１はその外周面上に結着性
樹脂とカーボングラファイト及び／又はカーボンブラッ
クとの複合材料が薄くコートされており、通常環境下に
おける連続プリント時の画像の濃度低下及びスリーブゴ
ーストが防止されている。

【００２１】磁気ロール１２の磁極Ｓ１は感光ドラム３
０との現像域側に設けられ、これにより現像域における
トナーＴのカブリが防止され、磁極Ｎ２は現像器本体１
０の下部側に設けられ、これによりトナーＴの飛散が防
止されている。また、磁気ロール１２の磁極Ｓ２は現像
器本体１０の中程側に配設され、磁極Ｎ１は弾性ブレー
ド１３の現像スリーブ１１への当接点Ｃと磁極Ｓ２との
間に配設されていて、これ等の磁極Ｎ１，Ｓ２により現
像スリーブ１１側へのトナーＴの汲み上げ搬送等がなさ
れる。

【００２２】即ち、感光ドラム３０側で画像形成作業が
開始されると、磁気ロール１２の磁極Ｎ１，Ｓ２の作用
でその外周面にトナーＴを吸着保持した現像スリーブ１
１が回転され、トナーＴを弾性ブレード１３側に移動さ
せる。そして、現像スリーブ１１とともに弾性ブレード
１３側に移動されたトナーＴは、該弾性ブレード１３に
より均一な薄層にその層厚が規制された後、感光ドラム
３０側の現像域側に移動される。そして、感光ドラム３
０の潜像とのタイミングを合せた現像スリーブ１１への
バイアス電圧の印加により、現像スリーブ１１上のトナ
ーＴは感光ドラム３０の潜像側へ供給され、該潜像をト
ナー像として顕像化する。この場合、磁気ロール１２の
磁極Ｓ１にて、現像スリーブ１１側へのトナーＴの一部
引きもどしが行なわれ、いわゆるトナーＴのカブリが防
止される。

【００２３】上記現像作業にて消費されなかったトナー
Ｔは現像スリーブ１１の回転と共に現像器本体１０側に
移動され現像スリーブ１１の回転と共に循環することと
なるが、この場合、磁気ローラ１２の磁極Ｎ２によって
現像装置１外へのトナーＴの飛散が防止される。そし
て、不足トナーＴが再び磁極Ｎ１，Ｓ２を介して補充さ
れつつ現像スリーブ１１上のトナーＴは順次感光ドラム
３０側へ移動され、連続的に現像作業がなされる。この
場合、現像器本体１０内のトナーＴは、現像スリーブ１
１との摺擦による摩擦や弾性ブレード１３との強い摩擦
によってトリボ（帯電電荷）が付与されるため、現像ス
リーブ１１への現像バイアスの印加によて、容易に感光
ドラム３０側に移動できることとなる。

【００２４】さて、従来技術の項でも述べた如く、低湿
低温環境下において、間欠プリント等を行なえば、小粒
径トナーＴの帯電量が通常の場合より増加するため、現
像時トナーＴのチャージアップにより画像の濃度低下を
生じるという不都合があるが、このため、本発明におい
てはトナーの汲み上げ循環を行なう磁気ローラ１２の磁
極Ｎ１，Ｓ２による現像スリーブ１１上の磁束密度のピ
ーク値を共に６００ガウス以下に押えるようにした。

【００２５】即ち、図２で示される如く、磁極Ｎ１，Ｓ
２による現像スリーブ１１上の径方向の磁束密度（即
ち、図３で示される如く、現像スリーブ１１の中心Ｏか
らＡなる距離にある現像スリーブ１１外表面におけるａ
方向の磁束密度）のピーク値を６００ガウス以下に押え
ると共に、図４で示される如く、磁極Ｎ１，Ｓ２による
現像スリーブ１１上の周方向の磁束密度（即ち、図５で
示される如く、現像スリーブ１１の中心ＯからＡなる距
離にある現像スリーブ１１外表面におけるｂ方向の磁束
密度）のピーク値を６００ガウス以下に押えるようにし
た。

【００２６】而して、弾性ブレード１３近傍の現像器本
体１０内の磁束密度をピーク値で６００ガウス以下とす
ることで、現像スリーブ１１とともに循環するトナーＴ
へのトリボの付与を押えることができ、間欠プリント中
においける現像器本体１０内の循環トナーＴのチャージ
アップによる画像の濃度低下を防止できることとなる。
特に、磁気ローラ１２の磁極Ｎ１，Ｓ２による現像スリ
ーブ１１の周方向の磁束密度が大きくなると、現像スリ
ーブ１１によるトナーＴの搬送力が大きくなって、トナ
ーＴへのトリボの付与量が大きくなるため、この値を６
００ガウス以下に押えることはトナーＴのチャージアッ
プによる画像の濃度低下を防止する上で大きな効果があ
る。

【００２７】また、弾性ブレード１３を使用した現像装
置１において、プリント枚数が増加した場合いわゆるベ
タ黒画像の出力時に画像にムラが生じ易いという不都合
があるが、このため、弾性ブレード１３の現像スリーブ
１１への当接点Ｃから、現像スリーブ１１の中心Ｏを中
心として、磁極Ｎ１は現像器本体１０内方側に３０度、
磁極Ｓ２は現像器本体１０内方側に７０度離間させ、弾
性ブレード１３の当接点Ｃ近傍に磁気ローラ１２の磁極
を配設しないようにした。

【００２８】而して、弾性ブレード１３の当接点Ｃに磁
束密度のピークがこないため、小粒径トナーＴがこの磁
束密度により拘束されることもなく、弾性ブレード１３
の当接点ＣにトナーＴが詰まることはない。従って、多
数枚のプリント時においても、弾性ブレード１３によっ
て現像スリーブ１１上には均一薄層なトナーＴのコート
が可能となり、ベタ黒画像の形成等があっても該画像に
帯状の白抜け等を生じさせることはない。

【００２９】以上の結果をふまえた更なる実験や検討の
結果、間欠プリント中における小粒径トナーＴのチャー
ジアップによる画像の濃度低下を防止するには、弾性ブ
レード１３近傍の磁気ローラ１２の汲み上げ搬送用の磁
極Ｎ１，Ｓ２による現像スリーブ１１上の磁束密度のピ
ーク値が径方向、周方向とも４００〜７００ガウスの間
にあればよいことが判明した。そして、現像器本体１０
内の現像スリーブ１１上の磁束密度の規制範囲（磁束密
度のピーク値が径方向、周方向とも４００〜７００ガウ
スの間にある範囲）は、弾性ブレード１３の現像スリー
ブ１１との当接点Ｃから現像器本体１０側に現像スリー
ブ１１の中心Ｏを中心として１２０度の範囲にあればよ
いことも判明した。

【００３０】また、ベタ黒画像の出力時に画像ムラを生
じさせないためには、弾性ブレード１３の現像スリーブ
１１への当接点Ｃから、磁気ローラ１２の最接近磁極を
現像スリーブ１１の中心Ｏを中心として２０度以上離し
て配設すればよいことが判明した。

【００３１】ここで、本実施例で使用した小粒径磁性ト
ナーＴの詳細を説明すれば、その粒度分布は粒径５μｍ
以下のものが１７〜６０個数％、粒径6.35〜10.08 μｍ
以下のものが５〜５０個数％、粒径12.70 μｍ以上のも
のが２体積％以下のものであり、体積平均粒径が６〜９
μｍのものである。また、粒径５μｍ以下の粒子群に対
して Ｎ／Ｖ＝ー0.05Ｍ＋Ｋ が成りたつトナーＴである。

【００３２】ここで、Ｎは粒径５μｍ以下の粒子の個数
％、Ｖは粒径５μｍ以下の粒子の体積％、Ｋは４．６〜
６．７間の数、Ｍは１７〜６０間の数である。

【００３３】次に、本発明の第２実施例を図６により説
明する。尚、第１実施例に係るものと同一機能を有する
ものについては同一符号を付しその説明を省略する。

【００３４】第１実施例における磁気ローラ１２では磁
極Ｎ１，Ｎ２，Ｓ２が現像器本体１０内に配設され、磁
気ローラ１２に対して各磁極が非対称に位置決めされて
るため、現像装置１を小型化して磁気ローラ１２も小型
化した場合、この磁気ローラ１２で十分な磁力を出そう
とすれば、磁気ローラ１２の製造時の量産率は低下して
しまい、現像装置１のコスト高を招いてしまう。即ち、
小型軽量を狙った低価格の画像形成装置にはかかる磁気
ローラ１２を有する現像装置１は不都合である。

【００３５】また、第１実施例の磁気ローラ１２では弾
性ブレード１３の現像スリーブ１１への当接点Ｃから現
像領域にある磁極Ｓ１までの間に磁極が存在しないた
め、この間の現像スリーブ１１上のトナーＴに対する磁
力は小さくなり、現像スリーブ１１の外周面におけるト
ナーＴの吸着保持には十分でない場合も生じる。このた
め、プリント枚数が増加した場合に現像スリーブ１１上
のトナーＴが現像装置１から外方に飛散し、画像形成装
置内やプロセスカートリッジ内をトナーＴで汚してしま
うという不都合が生じる虞れがある。特にメンテナンス
フリーのプロセスカートリッジ等の場合、内部を清掃す
るのは主としてユーザーであり、機器内のトナー汚染に
よりユーザーの手を煩わし、ユーザーに負担をかけるの
は好ましくない。

【００３６】そこで、本実施例では磁気ローラ１２の磁
極Ｎ１を、現像器本体１０内部側から、現像器本体１０
外方で弾性ブレード１３の当接点Ｃから現像スリーブ１
１の中心Ｏを中心に磁極Ｓ１側に（現像スリーブ１１の
回転方向下流側）に５０度だけ隔たった位置に設けた。
尚、磁気ローラ１２の磁極Ｎ１，Ｓ２の現像スリーブ１
１上での磁束密度等は第１実施例のものと同様とする。

【００３７】而して、磁気ローラ１２の磁極Ｎ１を以上
の如く配設することにより、磁気ローラ１２の各磁極が
この磁気ローラ１２に対して略対称に配設されることと
なるため、現像装置１の小型化により磁気ローラ１２が
小径となっても、該磁気ローラ１２製造時の量産率は上
がり、現像装置１のコストダウンが可能となる。

【００３８】また、磁極Ｎ１を弾性ブレード１３の当接
点Ｃと磁極Ｓ１間に配設したため、現像スリーブ１１に
よるトナーＴの吸着保持はトナーＴ自身の鏡映力とこの
磁極Ｎ１によって十分になされ、プリント枚数が増加し
ても、弾性ブレード１３の当接点Ｃと磁極Ｓ１間の現像
スリーブ１１上からトナーＴが外方に飛散することはな
い。

【００３９】更に、磁極Ｎ１を弾性ブレード１３の当接
点Ｃから現像スリーブ１１の中心に対して２０度以上離
しており、且つ、磁極Ｎ１，Ｓ２の現像スリーブ１１上
の径方向及び周方向の磁束密度のピーク値を４００〜７
００ガウス以下に押えていることから、第１実施例と同
様にベタ黒画像に帯状の白抜け等が生じることはないと
共に、間欠プリント時等にトナーＴのチャージアップに
よる画像の濃度低下を生じさせることもない。

【００４０】

【発明の効果】以上の説明で明らかな如く本発明によれ
ば、所定の小粒径トナーを使用した場合でも、現像器本
体内の所定範囲におかる現像剤担持体上の磁束密度のピ
ーク値を４００〜７００ガウスに抑えたため、トナーの
帯電過剰が押えられ、低湿低温環境下等において間欠プ
リントを行なっても画像に濃度低下を生じさせることは
ない。

【００４１】また、層厚規制部材の現像剤担持体との当
接部から所定の範囲間には磁気ロールの磁極を配設しな
いようにしたため、磁極の影響を受けてこの当接部でト
ナーの詰まりは生じることはなく、ベタ黒画像を形成し
ても帯状の白抜け等の画像不良を生じさせることはな
い。

【００４２】即ち、本現像装置で小粒径のトナーを使用
すれば、細線再現性があり、階調性も優れた画像を常時
形成できることとなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例に係る現像装置の断面図である。

【図２】同現像装置の磁気ローラの径方向の磁束密度の
大きさを示す図である。

【図３】図２で示される磁束密度の測定位置及び測定方
向を説明するための図である。

【図４】同現像装置の磁気ローラの周方向の磁束密度の
大きさを示す図である。

【図５】図４で示される磁束密度の測定位置及び測定方
向を説明するための図である。

【図６】第２実施例に係る現像装置の断面図である。

【図７】従来技術に係る現像装置を説明するための図で
ある。

【符号の説明】

１０ 現像器本体 １１ 現像スリーブ（現像剤担持体） １２ 磁気ロール １３ 弾性ブレード（層厚規制部材） ３０ 感光ドラム（像担持体） Ｃ 当接点（当接部）

フロントページの続き (72)発明者 佐藤 博 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 (72)発明者 尾島 磨佐基 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 (72)発明者 大久保 正晴 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 (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 粒径５μｍ以下のものが１７〜６０個数
   ％、粒径6.35〜10.08 μｍ以下のものが５〜５０個数
   ％、粒径12.70 μｍ以上のものが２体積％以下の粒度分
   布を有し、体積平均粒径が６〜９μｍで、且つ、粒径５
   μｍ以下の粒子群に対して、Ｎを粒径５μｍ以下の粒子
   の個数％、Ｖを粒径５μｍ以下の粒子の体積％、Ｋを4.
   6 〜6.7 間の数、Ｍを１７〜６０間の数とした場合、Ｎ
   ／Ｖ＝ー0.05Ｍ＋Ｋを満たす磁性トナーが使用され、現
   像器本体内から円筒状非磁性部材からなる現像剤担持体
   の外表面上に、該現像剤担持体の内部に固定状態で配設
   される複数磁極を有した磁気ロールの作用で吸着保持さ
   れたトナーが、この現像剤担持体の回転に伴ない該現像
   剤担持体に当接してその層厚を規制する弾性部材からな
   る層厚規制部材にて薄層に規制されつつ像担持体側に移
   動される現像装置において、前記磁気ロールは層厚規制
   部材の現像剤担持体当接部側に磁極を有さず、且つ、現
   像剤担持体の回転中心を基準にして前記当接部から現像
   器本体内方側に１２０度の範囲で、磁気ロールによる現
   像剤担持体表面の磁束密度のピーク値が、径方向及び周
   方向共に４００〜７００ガウス間に保持されていると共
   に、前記当接部に対し磁気ロールの最近接磁極の位置が
   現像剤担持体の回転中心を基準にして２０度以上離され
   ていることを特徴とする現像装置。
2. 【請求項２】 前記磁気ロールは現像担持体による像担
   持体の現像領域側に磁極を有し、且つ、前記層厚規制部
   材の現像剤担持体への当接部と現像領域との間にも磁極
   を有することを特徴とする請求項１記載の現像装置。