JPH08220882A - 現像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 現像槽内の内圧上昇、現像領域の下方で発生
する種々の要因等による現像剤飛散を防止することので
きる現像装置を提供することにある。 【構成】 像担持体11に対向して現像剤担持体110を配
置し、像担持体11に形成した潜像を現像剤担持体110に
担持した現像剤から磁気ブラシで顕像化する。現像剤担
持体110を収容する現像槽180の底壁に沿って通気口184
を形成し、当該通気口184に形成したダクト185からトナ
ーフィルタ187ｆを介して空気を吸引する現像サクショ
ンファン188を設けた。現像サクションファン188で発生
する風速を0.2〜2.0ｍ／ｓとする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子写真方法を採用す
る現像装置に関し、特に現像剤の飛散を防止できるよう
にした現像装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】複写機等の画像形成装置に採用する現像
装置は、像担持体に対向して配設された内部に磁石を設
けた現像スリーブと、現像スリーブ上の現像剤の穂高さ
を整える規制ブレードと、現像スリーブの下方部及び側
方部を包囲する現像槽から構成し、現像剤の磁気ブラシ
としての穂を形成し、現像スリーブの回転或いは現像ス
リーブと磁石体の相対的回転によって撹拌されながら搬
送され、現像領域において、現像剤が像担持体表面に近
接或いは接触して像担持体表面に担持した静電潜像を現
像することは良く知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、かかる
現像装置では現像剤の穂が磁気ブラシとして回転してい
るため、一種のファンの作用をし、像担持体と現像装置
との間隙から空気を吸い込む現象を生じる。現像装置内
の内圧の吸気量が多くなるにしたがい、現像槽内の内圧
が上昇し、その際の現像槽内の現像剤が空気と共に現像
槽と像担持体との間のシール部等から飛散することにな
る。現像剤が現像槽外に飛散すると、複写機内を汚した
り、光センサ等にも汚れを生じ、誤動作を起こす原因に
もなる。かかる現像槽内の内圧上昇を回避するために、
圧抜き穴を設け、空気の通過を許すフィルタでの圧抜き
穴を塞ぐことを特開昭60-39861号公報に開示してある。

【０００４】又、上記構成によれば、現像剤が現像領域
の直下やその周辺にまで飛散してそれらを汚してしまう
という問題点があった。かかる問題点は以下の理由で生
じる。即ち、現像剤は磁石体の磁気引力によって現像ス
リーブ上に保持されているが、現像領域においては、現
像スリーブと像担持体との間隙の電位差による電界が生
じるため、静電気力による像担持体の引力が現像剤に働
く。そのため、現像剤の中で像担持体に近い側に位置す
るものは像担持体への吸引力が磁石体による現像スリー
ブへの引力に勝るため、像担持体の表面に吸着されて現
像が行われる。

【０００５】一方、現像スリーブ表面に近い側に位置す
る現像剤に対して磁石体による現像スリーブへの引力の
方が勝るため、現像剤は現像スリーブ上に保持されたま
ま現像領域を通過する。ところが、像担持体表面と現像
スリーブ表面の間隙のどこかに像担持体からの引力と磁
石体からの引力のバランスが釣り合う場所が必ず存在す
るため、その付近に位置している現像剤は不安定な状態
に置かれている。

【０００６】更に、そこには現像スリーブの回転による
影響、現像剤自身の自重等種々の力が作用している。そ
れらが複雑に作用しあって現像領域に存在している現像
剤の一部は現像領域の下方やその周辺に飛散してしま
う。

【０００７】本発明は、上記技術的課題に鑑み、現像槽
内の内圧上昇、現像領域の下方で発生する種々の要因等
による現像剤飛散を防止することのできる現像装置を提
供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する手段
としては、以下の構成をとることによって達成される。

【０００９】（１） 像担持体に対向して現像剤担持体
を配置し、前記像担持体に形成した潜像を前記現像剤担
持体に担持した現像剤から磁気ブラシで顕像化する現像
装置において、前記現像剤担持体を収容する現像槽の底
壁に沿って通気口を形成し、当該通気口に形成したダク
トからトナーフィルタを介して空気を吸引する吸引手段
を設けたことを特徴とする現像装置。

【００１０】（２） 前記吸引手段で発生する風速を0.
2〜2.0ｍ／ｓとしたことを特徴とする（１）の現像装
置。

【００１１】

【作用】上記構成によって、現像領域から飛散したり、
像担持体から飛び移ったりする現像剤を像担持体と現像
槽の底壁に沿って形成した通気口を流れる気流にのせて
トナーフィルタ内に捕獲することができる。

【００１２】

【実施例】本発明の詳細を図に示す実施例に基づいて説
明する。

【００１３】説明に先立って、画像形成装置の一例とし
てレーザプリンタの概略を説明すると図１の如くなる。
図１はレーザプリンタの概略を示した模式図である。

【００１４】原稿１がコンタクトガラス２の上に載置さ
れ、原稿１からの反射光がミラー４、レンズ５、別のミ
ラー６を有する光学系により光電変換素子７、例えばＣ
ＣＤに投射される。ＣＣＤ７により読み取られた画像光
は画像処理回路８により電気的に処理され、処理された
電気信号がレーザスキャナ９に送られる。

【００１５】像担持体11は図示する矢印方向に回転する
間に帯電器12によって帯電され、画像処理回路８により
処理された原稿１の画像情報がレーザスキャナ９により
像担持体11上に露光されて静電潜像を形成する。像担持
体11上に形成された静電潜像は現像装置100により顕像
化される。当該顕画像は転写コロナ放電器15による転写
電界の作用のもとに転写材上に転写される。転写終了後
の記録紙は分離コロナ放電器16の作用により像担持体11
から分離されて図示しない定着装置で定着される。転写
後の像担持体11はクリーニング装置17によって残留トナ
ーを除去し、再び帯電器12による帯電からの画像形成工
程を繰り返す。

【００１６】なお、像担持体11は例えばアルミニュウム
等から構成した導電基材の表面に感光層を形成したもの
である。感光層は膜厚15〜30μm、誘電率2.0〜5.0であ
り、導電基材は接地してあり、所定の線速度で矢示方向
に回転する（−）帯電の塗布型ＯＰＣから成る直径80mm
のドラム状の感光体であり、像担持体11の回転軸に位相
を検出するためのエンコーダＥＫ（図示せず）を設けて
あり、エンコーダＥＫは像担持体11の位相を示す位相信
号を電子写真プロセス制御部（図示せず）に送出してい
る。

【００１７】次に本実施例の現像装置の構造を図１及び
図２を参照して説明する。

【００１８】図２は本発明の現像装置の一実施例を示す
断面図である。

【００１９】現像装置100は、現像槽180内に像担持体11
と所定の間隙を保つ現像剤担持体110を備え、像担持体1
1上の潜像を非接触の反転現像法により顕像化するもの
であり、現像時に現像剤担持体110の回転と共に所定の
基準電位に接地してある像担持体11と直流電源（図示せ
ず）と交流電源（図示せず）により保護抵抗（図示せ
ず）を介して直流に交流を重畳した電圧を印加してお
り、他に撹拌スクリュー140，150、規制ブレード120及
び磁性キャリア粒子とトナー粒子とを混合した２成分現
像剤Ｄとからなり、回転可能に支持された非磁性材料か
ら成形した現像スリーブ111表面に二成分現像剤Ｄの磁
気ブラシを形成し、当該磁気ブラシを像担持体11と接触
させた状態で現像スリーブ111を回転することにより、
現像剤Ｄを現像領域に搬送して所定に現像バイアス下で
像担持体11上に形成してある潜像をトナー粒子で顕像化
するものである。この現像法を採用する現像装置をいわ
ゆる２成分の接触現像装置と略称する。

【００２０】現像槽180は上壁181ａと下壁181ｂ及び側
壁181ｃ（図示せず）とから形成した現像槽180と当該現
像槽180を収納して支持する支持壁182から構成してあ
る。支持壁182は現像槽180を形成する下壁181ｂとの間
に通気口184を形成している。

【００２１】現像槽180の開口部を形成して現像スリー
ブ111の両端部分に対応する位置は、下壁181ｂの先端部
183が現像スリーブ111に近接配置してあるので、現像ス
リーブ111に担持した磁気ブラシと接触して密封作用を
する。現像スリーブ111に担持してある磁気ブラシの一
部が現像槽180の開口において露出している。現像槽180
の開口における下壁181ｂの先端部183は、像担持体11の
回転方向出側の縁部で像担持体11に接触させると、像担
持体11の上のトナー像を乱してしまうので、像担持体11
に接触しないようにできるだけ像担持体11に近接させる
ようにする。このような構成により現像槽180を形成す
る下壁181ｂの先端部183と像担持体11との間隙を生じ
る。

【００２２】かかる先端部183と像担持体11との間に間
隙が生じたために、現像スリーブ111が回転し、現像ス
リーブ111の表面に形成された磁気ブラシが共に回転す
ることにより、磁気ブラシが一種のファンの作用をな
し、現像槽180側が減圧状態となり、空気が間隙を通っ
て現像槽180内へ流入する。このようにして先端部183と
像担持体11との間隙を通して吸気が行われるので、トナ
ーの外部への飛散が防止される。

【００２３】現像槽180の開口を形成する上壁181ａは現
像スリーブ111との間に間隔を形成してあるので、前述
のように磁気ブラシの回転により間隙を通して吸気が行
われると、上壁181ａと現像スリーブ111との間隙より空
気が矢印ａ，ｂ方向に吹き出し、その際トナーも吹き出
される。現像スリーブ111の回転数を小さくすれば吸気
量も次第に少なくなり、この部分におけるトナー飛散防
止効果も低くなる。

【００２４】支持壁182の先端部は像担持体11と現像ス
リーブ111との間隙の下流にまで延びているので、例え
ば、像担持体11と現像スリーブ111との間隙で像担持体1
1からの引力と磁石体112からの引力のバランスが釣り合
う場所から自重による重力で落下するトナーを補集する
ようにしてある。又、支持壁182の先端部182ｂに光学式
反射型濃度センサＰＳを配置してある。図示してないレ
ーザスキャナ９を含む光学系等の光学系により、記録紙
が変わる毎に像担持体11の印字領域外にトナーマークと
呼ぶパターンを露光し、これを現像装置100で現像し可
視像のトナー濃度を光学式反射濃度センサＰＳで測定
し、測定値がある基準値より低くなるとトナーを一定量
現像槽180に補給してトナー濃度を最適値に入れるよう
に制御している。光学式濃度センサＰＳはブラケット18
2ａに固定してその検知面は像担持体11の中心に向かっ
ている。ブラケット182ａは光学式濃度センサ検知面と
測定面（ドラム面）との距離が適正な状態になるように
固定してある。

【００２５】支持壁182は現像槽180を形成する下壁181
ｂとの間に形成する通気口184は長方形状のダクト185を
形成し、当該ダクト185にトナーを吸引するトナーフィ
ルタ187 ｆを通気パイプ186を介して現像サクションフ
ァン188を設けてある。これにより、通気口184内部の空
気を吸引し装置外部に排気し、この際に発生する気流で
支持壁182の先端部182ｂに堆積するトナーをトナーフィ
ルタ187ｆに吸着して補集することができる。なお、矢
印ａの気流に乗って飛散するトナーを防止するためには
所定の風速を要するので、図３を参照して後述する。

【００２６】トナーフィルタ187ｆは、例えばトナー粒
子を吸着可能なメッシュを有するものであり、トナーフ
ィルタケース187に取り付けてある。

【００２７】現像サクションファン188は通気口184に滞
留する空気を吸引するものであり、プロペラ型ブラシレ
スＤＣモータからなる（日本電産製：Ｄ06Ｔ−24ＴＧ 1
3ＢＨ５）を装置外部に面した位置に設けてある。

【００２８】現像剤Ｄは、一般に平均粒径が60μmの磁
性キャリア粒子と平均粒径が8.5μmの非磁性トナー粒子
からなり、トナー粒子やキャリア粒子が細かいので、繊
細な線や点或いは濃淡差を高画質で再現できるという長
所がある。

【００２９】しかしながら、トナー粒子及びキャリア粒
子の微粒子化は、トナー粒子の凝集現象、キャリア粒子
の付着という副作用の顕著化により、鮮明な画像が得ら
れなくなるので、トナー粒子及びキャリア粒子を微粒子
化することは実際に困難である。具体的には、トナー粒
子を平均粒径が20μm以下、特に10μm以下の微粒子にす
ると、現像時のクーロン力に対して相対的にファンデル
ワールス力の影響が現れて、像背景の地部分にもトナー
粒子が付着する所謂かぶりが生ずるようになり、現像ス
リーブへの直流バイアス電圧を印加することによっても
かぶりを防止できにくくなる。又、トナー粒子の摩擦帯
電制御が難しくなって凝集が起こり易くなる。一方、キ
ャリア粒子を微粒子化していくと、キャリア粒子も像担
持体の静電像部分に付着するようになる。又、バイアス
電圧が大きくなると、像背景の地部分にもキャリア粒子
が付着するようになる。この原因としては、磁気の力が
低下して、キャリア粒子がトナー粒子と共に像担持体11
側に付着したためと考えられる。本実施例においては、
キャリアは絶縁性、具体的には比抵抗10⁸ΩcmＳ以上で
あることが好ましい。更に、トナー、キャリア粒径が0.
1〜100μmの範囲内であることが好ましい。

【００３０】現像スリーブ111は40mmφのステンレスや
アルミニウム等の非磁性材料から円筒状に形成し、内包
する磁石体112に対して回転可能にしてある。磁石体112
は表面に複数のＮ，Ｓ磁極を周方向に有してある。ま
た、現像スリーブ111は図示した矢示左方向に回転す
る。更に、現像部の磁石体112のＮ，Ｓ磁極は通常500〜
1,500ガウスの磁束密度に磁化されており、その磁力に
よって現像スリーブ111の表面にトナー粒子とキャリア
粒子とからなる現像剤Ｄの層即ち、磁気ブラシを形成す
る。当該磁気ブラシは現像スリーブ111の回転によって
現像スリーブ111の回転と同方向に移動し、現像領域に
搬送される。この現像スリーブ111上に形成される磁気
ブラシは現像装置の近傍に配置したＮ，Ｓ磁極によって
寝た穂の状態となり、像担持体11の表面に柔らかく接触
させるように、現像スリーブ111と規制ブレード120の間
隙及び現像スリーブ111と像担持体11の間隙Ｄ_sd（以
下、これをＤ_sdと略称することもある。）を調整する。
本実施例においてはＤ_sdが１mm以下であることが好まし
い。

【００３１】撹拌スクリュー140，150は現像剤Ｄを図中
前後に現像剤を循環して撹拌して成分を均一にする。

【００３２】規制ブレード120は磁気ブラシの高さ及び
量を規制するため設けられた非磁性体や磁性材料から成
形したものである。

【００３３】像担持体11の感光層表面を−750（Ｖ）に
帯電した場合、直流電源は−600Ｖの電圧を出力するこ
とにより反転現像時のカブリを防止するものであり、交
流電源は周波数500Hz〜20KHzで200〜4000Ｖ_p-pの交流電
圧を出力する交流電源であり、これらの電圧は直列に配
設されて現像スリーブ111に印加してある。

【００３４】なお、交流電源から供給される交流成分は
正弦波に限らず、矩形波や三角波等であってもよい。そ
して周波数も関係するが、電圧値は高い程現像剤の磁気
ブラシを振動させるようになって、トナー粒子にキャリ
ア粒子からの分離飛翔が行われ易くなるが、反面、かぶ
りや落雷現象のような絶縁破壊が発生し易くなる。かぶ
りの発生は直流成分で防止し、絶縁破壊は、現像スリー
ブ111の表面を樹脂や酸化皮膜等により絶縁ないしは半
絶縁にコーティングすること、あるいは現像剤のキャリ
ア粒子に球形で絶縁性のキャリア粒子を用いること等に
よって防止することができる。

【００３５】次に現像剤の搬送動作を加えて振動電界の
交流成分によるトナー粒子の動作から現像動作を説明す
る。

【００３６】図１に示すように現像剤担持体110を配置
する現像槽180と、トナーホッパ190とを有し、トナーホ
ッパ190内のトナーＴは補給ローラ191により補給され、
補給ローラ191はモータ22により回転される。

【００３７】トナーホッパ190内のトナーＴはアジテー
タ（図示せず）により撹拌され補給ローラ191の回転に
より、撹拌羽根等（図示せず）を介して現像槽180内へ
補給する。現像槽180内に供給されたトナーは撹拌スク
リュウ140，150により現像剤Ｄと十分撹拌された後パド
ルホイール130により撹拌されて現像スリーブ111に汲み
上げられる。

【００３８】現像スリーブ111は現像槽180に設けた現像
開口において露出し、像担持体11に対向する。

【００３９】現像スリーブ111の周面にはキャリアとト
ナーよりなる現像剤の穂が形成され、現像領域に搬送さ
れて、像担持体11の表面に形成された静電潜像を現像
し、可視像化する。

【００４０】具体的には、像担持体11は感光層の表面電
位Ｖ_sを例えば−750（Ｖ）に帯電してあり、現像スリー
ブ111に−600（Ｖ）の直流成分と周波数50Hz〜20KHz、
好ましくは500Hz〜20KHzで200〜4000Ｖ_p-pの交流成分が
印加したとすれば、像担持体11と現像スリーブ111との
間に像担持体11に振動する電界が形成されることにな
る。これが像担持体11である感光層に形成した潜像を顕
像化するのに寄与する振動する振動電界である。現像時
には、現像スリーブ111はトナー粒子とキャリアからな
る磁気ブラシを搬送することになる。磁気ブラシの形成
するトナー粒子は振動電界により像担持体11と現像スリ
ーブ111との間を交番移動しながら、像担持体11上の潜
像に向う飛翔を助けられ均一なトナー像に顕像化する。

【００４１】なお、現像スリーブ111の表面の現像剤は
規制ブレード120により一定量に規制される。規制ブレ
ード120により除去された現像剤は現像槽180内に戻され
るが、一部は撹拌スクリュウ140，150により横方向に送
られ撹拌される。

【００４２】前述した現像動作を行っている際には、現
像スリーブ111が矢印方向に回転して現像が行われてい
る間、現像サクションファン188が作動し、通気口184の
空気を排気している。このため、常に像担持体11の表面
と支持壁182等から形成した通気口184を通って外気が吸
引されている。現像動作中、前述したように現像領域か
ら下方に落下するトナーを生じるが、このトナーは通気
口184から侵入する気流に捕獲される。更に、現像領域
で像担持体11表面に付着し、その後像担持体11の回転に
よって支持壁182の先端部182ｂに接近した際に現像槽18
0を構成する下壁181ｂの先端部183に飛び移ろうとする
トナーも通気口184を通る気流に捕獲される。かくし
て、現像槽180を形成する下壁181ｂの先端部183と像担
持体11との間を通って外部に飛散するトナーを防止する
ことができる。

【００４３】図３は通気口の風速とトナー飛散との関係
を示したグラフである。

【００４４】グラフにおいて、縦軸は10cm²当たりのト
ナー飛散量（mg／10KC）をとっており、横軸は通気口18
4の風速を通気ホース186の任意の位置ｂにおける風速
（ｍ／ｓ）をとってある。位置ｂにおける風速（ｍ／
ｓ）は風速測定器（製品名：アネモマスタMODEL6611）
で測定したものである。パラメータとして現像スリーブ
回転数は最大値375.0（rpm）である。□は図２に示すＢ
点付近におけるトナーの飛散量（mg／10KC）を示してお
り、○は図２に示すＡ点付近におけるトナーの飛散量を
示したものである。

【００４５】かかるグラフから読み取れることは、風速
0.2（ｍ／ｓ）とした際に吹き出し流れＡによるトナー
飛散を抑制することができる。風速2.0（ｍ／ｓ）を越
えた付近から吹き出し流れＣによる飛散が増加すること
が分かる。従って、本実施例の現像装置においては、任
意の点ｂにおける風速を0.2〜2.0（ｍ／ｓ）とすること
が好ましい。

【００４６】以上に説明した磁気ブラシ現像法を採用す
る現像装置100は、２成分現像剤の磁気ブラシを像担持
体11に対して接触させ、振動電界によって飛翔トナーを
発生させ、像担持体11への分離飛翔させ高画質のトナー
像で顕像化することができ、しかも上述したトナー飛散
もみられなかった。

【００４７】なお、１成分非磁性現像剤や一成分磁性現
像剤に対しても、磁気ブラシ現像法を用いた構成は適用
しうる。本実施例では現像装置100は潜像を顕像化する
ものとして説明したが、これに限定されるものでなく、
例えば磁気潜像も顕像化することができるのは自明であ
る。

【００４８】

【発明の効果】本発明は、上記構成を備えることによ
り、現像槽内の内圧上昇、現像領域の下方で発生する種
々の要因等による現像剤飛散を防止することのできる現
像装置を提供することができた。

【図面の簡単な説明】

【図１】レーザプリンタの概略を示した模式図である。

【図２】本発明の現像装置の一実施例を示す断面図であ
る。

【図３】通気口の風速とトナー飛散との関係を示したグ
ラフである。

【符号の説明】

11 像担持体 100 現像装置 111 現像スリーブ 112 磁石体 180 現像槽 181ａ 上壁 181ｂ 下壁 182 支持壁 183 先端部 184 通気口 186 通気パイプ 187 トナーフィルタケース 188 現像サクションファン

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 西田 聡 東京都八王子市石川町2970番地コニカ株式 会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 像担持体に対向して現像剤担持体を配置
   し、前記像担持体に形成した潜像を前記現像剤担持体に
   担持した現像剤から磁気ブラシで顕像化する現像装置に
   おいて、前記現像剤担持体を収容する現像槽の底壁に沿
   って通気口を形成し、当該通気口に形成したダクトから
   トナーフィルタを介して空気を吸引する吸引手段を設け
   たことを特徴とする現像装置。
2. 【請求項２】 前記吸引手段で発生する風速を0.2〜2.0
   ｍ／ｓとしたことを特徴とする請求項１記載の現像装
   置。