JPH09329948A

JPH09329948A - 現像装置

Info

Publication number: JPH09329948A
Application number: JP8170597A
Authority: JP
Inventors: Katsuhiro Aoki; 勝弘青木
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1996-06-10
Filing date: 1996-06-10
Publication date: 1997-12-22

Abstract

(57)【要約】【課題】トナーの帯電立ち上げが急速に行われるよう
にして、トナー落ちによる装置内の汚染並びに地汚れ等
の発生しない高品質の画像が形成される現像装置を提供
することを目的にしている。【解決手段】潜像担持体１の現像領域２にトナー３を
搬送する現像スリーブ４と、現像スリーブ４上のトナー
３を掻き落すドクタブレード５と、現像スリーブ４上に
トナー３を供給するトナー供給口６と、現像スリーブ４
の上方に形成されたトナー供給口６から供給されたトナ
ー３とキャリア７を撹拌する撹拌領域８と、上記撹拌領
域８内の現像スリーブ４の上記表面４ａに対向して配置
された３次元格子９と、上記３次元格子９に形成された
３次元構造の複数の開口９ａを設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は電子写真方式を用い
た複写機、レーザビームプリンタ、ファクシミリ装置、
あるいはこれらの機能を併有した複合機等の画像形成装
置に用いられる現像装置の改良に関し、特に現像スリー
ブを介して潜像担持体上に供給されるトナーとキャリア
からなる現像剤を撹拌する機構を備えた現像装置に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】電子写真方式を用いた電子写真複写機等
の画像形成装置においては、現像装置により潜像担持体
上の静電潜像にトナーを供給することによって潜像を可
視像化し、この可視像を転写紙上に転写した後で定着す
ることにより画像形成を行っている。現像装置において
は、潜像担持体と対面する位置に現像スリーブを配置
し、現像ケース内のトナーとキャリアからなる現像剤を
現像スリーブ上に供給してから、この現像スリーブ上の
トナーを静電潜像上に付着させるようにしている。この
ような現像装置として、磁性トナー出口近傍の貯留容器
内部側で、現像スリーブの現像剤担持体ロールに対向し
た位置に、現像剤担持体ロールの周面に対して立った状
態で多数の棒状部材を規則的に配設することにより、現
像剤担持体ロールの軸方向でのトナー濃度の均一化を図
るようにした技術が知られている（特開平３−２８８１
８０号の公報を参照）。また、磁性キャリア粒子及びト
ナー粒子の粒径より大である開口径の複数個の開口を有
する網状部材を、内部に磁気ローラを有する現像スリー
ブの磁界の及ぶ領域内に設け、磁性キャリア又は磁性キ
ャリアとトナーとからなる現像剤を、網状部材が磁性キ
ャリア内または現像剤内に埋没するように投入し、網状
部材の開口を通してトナーの消費量に応じて磁性キャリ
アの移動を行わせ、同時に磁性キャリアに帯電吸着した
トナーを移動させてトナー濃度の調節を行うようにした
技術も公知である（特開昭６３−８３７４９号の公報を
参照）。然し、この従来例にあっては、網状部材が現像
スリーブの磁界の及ぶ領域内に設けられているから、現
像剤と網状部材の相互作用により帯電量が増加し、ドク
タブレードから還流する現像剤のトナーの帯電量が増加
を続けて現像能力の低下を来し、網状部材が現像スリー
ブから離れると網状部材を通過して出入する量が規制さ
れて、網状部材を通過して出入りしないものが多く存在
すると言う不具合が生じていた。また、撹拌領域の下方
のトナー供給口側に撹拌領域に連続しかつ現像スリーブ
側が開放された空隙部を設けることにより、撹拌中のト
ナー粒子濃度の上昇を防止すると共にトナー粒子の充分
な帯電を可能にした技術も周知である（特開平１−２０
５１８６号の公報を参照）。

【０００３】図７に基づいて従来例を更に詳しく説明す
る。この従来例は現像スリーブの周辺にのみキャリアが
存在するタイプの現像装置であり、この現像装置に於て
は、潜像担持体１０１の表面１０１ａが現像スリーブ１
０４と対向する現像領域１０２に、トナー１０３を現像
スリーブ１０４によって搬送する際に、ドクタブレード
１０５によって現像スリーブ１０４上の余分なトナー１
０３を掻き落すと共に、トナー供給口１０６から現像ス
リーブ１０４の表面１０４ａに供給されたトナー１０３
と、現像スリーブの周辺にのみ位置するキャリア１０７
を、撹拌領域１０８で撹拌するようになっている。この
ようにキャリア１０７が現像スリーブ１０４の表面１０
４ａの周辺にしか存在しないタイプの現像装置では、ト
ナー１０３と磁性粒子であるキャリア１０７からなる現
像剤の量が絶対的に少ないから、高黒化率の画像を現像
する際には、現像剤の供給が追いつかずに濃度が低下し
たり、トナー帯電が充分に立ち上がらなくなって低濃度
で且つ地汚れが発生すると言う不具合が生じていた。他
の一般的な現像装置では現像剤の量が２００ｇ以上であ
るのに対し、上記タイプの現像装置では現像剤の量が３
０ｇ〜６０ｇであり少ない。

【０００４】現像剤の供給が追いつかなくなり濃度が低
下すると言う不具合については、充分にトナー帯電の立
ち上がったトナーを含む現像剤を余裕のあるトナーホッ
パからの物理的な供給量を増加させることで充分に対応
することが可能である。然し、トナー帯電量が充分に立
ち上がらないために、低濃度となり且つ地汚れが発生す
ると言う不具合については、撹拌時間が少なく、対応す
ることが困難であった。このようにトナー帯電が充分に
立ち上がらない理由は、トナーとキャリアを混合、撹拌
する場合に、キャリアの外周面には既にトナーが緊密に
付着しているため、未付着のトナーが他のキャリアに接
触することが非常に難しいことと、撹拌時にトナー対ト
ナーの接触の頻度が多くなるために、摩擦帯電による帯
電の増加を鈍くしていることと、更に撹拌されるのがト
ナーとキャリアのみであるためにその嵩密度が低く、各
粒子が比較的自由状態であり、その結果として撹拌時の
接触圧がかなり弱いものになること等にある。更に、磁
性トナーを使用した時には、トナーは、現像スリーブに
よる磁界の影響によって常に現像スリーブに付着しよう
としてキャリアと混合、撹拌することができるが、カラ
ー対応の非磁性トナーを使用したタイプの現像器にあっ
てはこのような作用の実現が不可能であるから、トナー
帯電が充分に立ち上がらなくなって低濃度で且つ地汚れ
が顕著に発生すると言う不具合が生じる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】前述した従来の、キャ
リアが現像スリーブの表面の周辺のみにしか存在せず、
しかも現像剤の量が比較的少量の現像装置にあっては、
現像動作によるトナーの消費量が比較的少ない時には現
像剤中のトナー濃度は安定しているが、トナーと磁性粒
子であるキャリアからなる現像剤の量が絶対的に少ない
ため、画像の濃度が高い高黒化率の画像を連続的に現像
してトナーを消費する際には、トナーの帯電立上りが遅
い為に、現像剤の供給が追いつかなくなり、トナー濃度
が不均一な状態で過剰となって濃度が低下し、トナーの
帯電が充分に立ち上がらなくなって低濃度に低下して、
トナー落ちによる装置内の汚染並びに地汚れ等が発生し
て高品質の画像が形成出来ないと言う問題があった。そ
こで本発明の課題は、このような問題点を解決するもの
である。即ち、本発明は、現像剤が比較的少量で濃度が
高い高黒化率の画像を連続的に現像してトナーを消費す
る際にも、トナーの帯電立ち上げが急速に行われるよう
にして、トナー落ちによる装置内の汚染並びに地汚れ等
の発生しない高品質の画像が形成される現像装置を提供
することを目的にしている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１の発明は、現像スリーブ上に供給されたト
ナーとキャリアからなる現像剤を撹拌して潜像担持体に
形成された静電潜像を可視像化する現像装置において、
潜像担持体の表面に形成される現像領域にトナーを搬送
する現像スリーブと、上記現像スリーブ上のトナーを掻
き落すドクタブレードと、上記現像スリーブ上に上記ト
ナーを供給するトナー供給口と、上記現像スリーブの上
方に形成された上記トナー供給口から供給された上記ト
ナーとキャリアを撹拌する撹拌領域と、上記撹拌領域内
の上記現像スリーブの表面に対向して配置された３次元
格子と、上記３次元格子に形成された３次元構造の複数
の開口とからなる現像装置であることを最も主要な特徴
とする。請求項２の発明は、請求項１記載の現像装置に
おいて、上記３次元格子は、上記現像スリーブの上記表
面に対して垂直方向（法線方向）に移動可能に配置した
現像装置であることを特徴とする。請求項３の発明は、
請求項１又は２記載の現像装置において、上記開口径
は、上記キャリア径の１０倍乃至１００倍とした現像装
置であることを特徴とする。請求項４の発明は、請求項
１、２又は３記載の現像装置において、上記開口は、上
記ドクタブレードに対向する開口面積と上記現像スリー
ブの上記表面に対向する開口面積とが異なるようにした
現像装置であることを特徴とする。請求項５の発明は、
請求項１、２、３又は４記載の現像装置において、上記
３次元格子は、上記キャリアと逆極性に帯電する材料を
含有する現像装置であることを特徴とする。請求項６の
発明は、請求項１、２、３、４又は５記載の現像装置に
おいて、上記３次元格子は、上記潜像担持体の上記表面
の画像濃度に対応して上記現像スリーブの上記表面に対
して垂直方向（法線方向）に移動するようにした現像装
置であることを特徴とする。請求項７の発明は、請求項
１、２、３、４、５又は６記載の現像装置において、上
記３次元格子は、上記現像スリーブの上記表面に上記ト
ナーと上記キャリアを介して当接するようにした現像装
置であることを特徴とする。請求項８の発明は、請求項
１、２、３、４、５、６又は７記載の現像装置におい
て、上記３次元格子は、磁性材料を含有する現像装置で
あることを特徴とする。請求項９の発明は、請求項１、
２、３、４、５、６、７又は８記載の現像装置におい
て、上記３次元格子と上記現像スリーブとの間に電界を
形成するようにした現像装置であることを特徴とする。

【０００７】

【作用】上記のように構成された現像装置は、請求項１
においては、撹拌領域内の現像スリーブ表面に対向して
配置された、３次元構造の複数の開口を有する３次元格
子を介して、トナーとキャリアの接触確率を押圧と撹拌
によって増加して現像するようにしたので、現像剤が比
較的少量で濃度が高い高黒化率の画像を連続的に現像し
てトナーを消費する際にも、トナーの帯電立ち上げが急
速に行われ、トナー落ちによる装置内の汚染並びに地汚
れ等の発生しない高品質の画像が形成される現像装置を
提供することが出来る。請求項２においては、撹拌領域
内の現像スリーブ表面に対向して垂直方向に移動可能に
配置された、３次元構造の複数の開口を有する３次元格
子を介して、トナーとキャリアの接触確率を押圧と撹拌
によって増加して現像するようにしたので、現像剤が比
較的少量で濃度が高い高黒化率の画像を連続的に現像し
てトナーを消費する際にも、画像面積率等に対応してト
ナーの帯電立ち上げが急速に行われ、トナー落ちによる
装置内の汚染並びに地汚れ等の発生しない高品質の画像
が形成される現像装置を提供することが出来る。

【０００８】請求項３においては、撹拌領域内の現像ス
リーブ表面に対向して配置された、使用するキャリア径
の１０倍乃至１００倍の開口径を有する３次元構造の複
数の開口を有する３次元格子を介して、トナーとキャリ
アの接触確率を押圧と撹拌によって増加して現像するよ
うにしたので、現像剤が比較的少量で濃度が高い高黒化
率の画像を連続的に現像してトナーを消費する際にも、
確実に効率良くトナーの帯電立ち上げが急速に行われ、
トナー落ちによる装置内の汚染並びに地汚れ等の発生し
ない高品質の画像が形成される現像装置を提供すること
が出来る。請求項４においては、撹拌領域内の現像スリ
ーブ表面に対向して配置された、ドクタブレードに対向
する開口面積と現像スリーブの表面に対向する開口面積
とが異なる３次元構造の複数の開口を有する３次元格子
を介して、トナーとキャリアの接触確率を押圧と撹拌に
よって増加して現像するようにしたので、現像剤が比較
的少量で濃度が高い高黒化率の画像を連続的に現像して
トナーを消費する際にも、短時間でトナーの帯電立ち上
げが急速に行われると共に低帯電量のトナーが確実に除
去され、トナー落ちによる装置内の汚染並びに地汚れ等
の発生しない高品質の画像が形成される現像装置を提供
することが出来る。

【０００９】請求項５においては、撹拌領域内の現像ス
リーブ表面に対向して配置された、キャリアと逆極性に
帯電する材料を含有する３次元構造の複数の開口を有す
る３次元格子を介して、トナーとキャリアの接触確率を
押圧と撹拌によって増加して現像するようにしたので、
現像剤が比較的少量で濃度が高い高黒化率の画像を連続
的に現像してトナーを消費する際にも、短時間でトナー
の帯電立ち上げが急速に行われると共に３次元格子への
トナーの付着を防止し、トナー落ちによる装置内の汚染
並びに地汚れ等の発生しない高品質の画像が形成される
現像装置を提供することが出来る。請求項６において
は、撹拌領域内の現像スリーブ表面に対向して潜像担持
体に形成される画像の画像濃度に対応して垂直方向に移
動可能に配置された、３次元構造の複数の開口を有する
３次元格子を介して、現像剤のトナーとキャリアを押圧
と撹拌によって接触確率を増加して現像するようにした
ので、現像剤が比較的少量で濃度が高い高黒化率の画像
を連続的に現像してトナーを消費する際にも、画像濃度
に正確に対応して、トナーの帯電立ち上げが急速に行わ
れ、トナー落ちによる装置内の汚染並びに地汚れ等の発
生しない高品質の画像が形成される現像装置を提供する
ことが出来る。

【００１０】請求項７においては、撹拌領域内の現像ス
リーブ表面に対向して現像スリーブの表面にトナーとキ
ャリアを介して当接するように配置された、３次元構造
の複数の開口を有する３次元格子を介して、現像剤のト
ナーとキャリアを押圧と撹拌によって接触確率を更に増
加して現像するようにしたので、現像剤が比較的少量で
濃度が高い高黒化率の画像を連続的に現像してトナーを
消費する際にも、短時間でトナーの帯電立ち上げが急速
に行われ、トナー落ちによる装置内の汚染並びに地汚れ
等の発生しない高品質の画像が形成される現像装置を提
供することが出来る。請求項８においては、撹拌領域内
の現像スリーブ表面に対向して配置された、磁性材料を
含有する３次元構造の複数の開口を有する３次元格子を
介して、現像剤のトナーとキャリアを押圧と撹拌によっ
て接触確率を増加して現像するようにしたので、現像剤
が比較的少量で濃度が高い高黒化率の画像を連続的に現
像してトナーを消費する際にも、短時間でトナーの帯電
立ち上げが急速に行われ、トナー落ちによる装置内の汚
染並びに地汚れ等の発生しない高品質の画像が形成され
る現像装置を提供することが出来るようにる。請求項９
においては、撹拌領域内の現像スリーブ表面に対向して
配置された、現像スリーブとの間に電界を形成する３次
元構造の複数の開口を有する３次元格子を介して、現像
剤のトナーとキャリアを押圧と撹拌によって接触確率を
増加して現像するようにしたので、現像剤が比較的少量
で濃度が高い高黒化率の画像を連続的に現像してトナー
を消費する際にも、短時間でトナーの帯電立ち上げが急
速に行われ、トナー落ちによる装置内の汚染並びに地汚
れ等の発生しない高品質の画像が形成される現像装置を
提供することが出来る。

【００１１】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。図１は本発明の一形態例の
現像装置の概略構成説明図、図２は使用する現像剤の説
明図、図３は本現像装置の要部拡大斜視図である。図１
乃至図３において、本発明の現像装置Ｄは潜像担持体１
と対向しており、この潜像担持体１は、図示しない駆動
手段によって図示の矢印Ａ方向に回転可能に支持されて
図示しない帯電器により均一に帯電された表面１ａに図
示しない露光手段によって潜像が形成されるように構成
されている感光体ドラムである。潜像担持体１の表面１
ａに現像スリーブ４が対向する位置は現像領域２であ
り、潜像担持体１の表面１ａに形成された静電潜像が、
現像スリーブ４によって搬送されたトナー３によって顕
像化される。トナー３を収容する現像ホッパ１０は、仕
切り１０ａ，１０ｂによって形成された狭いトナー供給
口６を介して現像スリーブ４が配置された領域と連通し
ている。潜像担持体１の表面１ａに形成される現像領域
２に上記トナー３を回転する現像スリーブ４によって搬
送する際に、ドクタブレード５によって現像スリーブ４
上の余分なトナー３を掻き落すと共に、トナー供給口６
から現像スリーブ４の表面４ａに供給されたトナー３と
キャリア７からなる現像剤を撹拌領域８で撹拌する。こ
の攪拌領域８は、ドクタブレード５と現像スリーブ４の
対向部の上流側に形成される。

【００１２】上記撹拌領域８内の現像スリーブ４の表面
４ａには、３次元格子９が対向配置されている。３次元
格子９は、立体的なメッシュ構造を備え、３次元構造の
複数の開口９ａを有し、現像スリーブ４の表面４ａに所
定の間隔に保持されたドクタブレード５によって掻き取
られたトナー３とキャリア７からなる現像剤が、３次元
格子９の複数の開口９ａを通過する。各開口９ａは、３
次元構造であって、キャリア径の１０倍乃至１００倍の
開口径を有するため、キャリアを３次元格子の内外へ通
過させることができる。現像ホッパ１０内には、図示し
ない補給容器等からトナー３が所定量供給されており、
トナーをトナー供給口６を介して現像スリーブ４に向け
て随時補給できるようになっている。トナー３は、カラ
ー対応可能な非磁性体であり、メイン樹脂として、ポリ
エステル、ポリオール等の材料を採用し、帯電制御剤及
び外添剤として、シリカ等が含有されている。トナー３
の粒径は４μｍ〜１０μｍであり、特にその体積固有抵
抗が１０¹²Ω・ｃｍ以上の高抵抗タイプのものを採用し
ているが、システムの構成等により低抵抗トナー等を使
用しても良い。アジテータ１１は、現像装置の駆動時に
は常に作動し、その回動によりトナー３を機械的にトナ
ー供給口６へ供給するようになっている。

【００１３】所定の高さに保持されたトナー供給口６の
左側（外側）には、現像スリーブ４が配置されている。
現像スリーブ４は、その表面４ａに数ミリピッチの凹凸
形状、又は、サンドブラスト等で細かく荒されている粗
面を有した非磁性金属製の筒であり、アルミ合金等の材
料で構成されている。現像スリーブ４の内部には、図示
しない固定又は回転する磁石が配設されている。この磁
石は、単一の磁石に複数の着磁が行われているものであ
っても良く、現像スリーブ４上のトナー３とキャリア７
からなる現像剤の搬送にかかわる磁界の形成条件により
種々のものが使用される。トナー３とキャリア７からな
る現像剤は、基本的には、現像スリーブ４の表面４ａ上
の周辺と撹拌領域８のみに存在するものである。キャリ
ア７は、トナー３と接触摩擦することによってトナー３
を帯電すると共に互いに吸着して、現像領域２まで搬送
されるものであり、キャリアの材料としては、径が１０
μｍ〜５０μｍの球形であり、磁性を有するフェライト
剤の芯材に、特定の帯電特性と抵抗値を得る為のシリコ
ン等の樹脂がコートされた構成を備えている。樹脂の組
成とコート厚の調整により、その体積固有抵抗を１０2
Ω・ｃｍ〜１０ 12 Ω・ｃｍの範囲で変化させることが
できるが、ここでは１０8Ω・ｃｍのものを採用してい
る。

【００１４】現像スリーブ４の磁界によって搬送された
キャリア７は、トナー供給口６から供給されたトナー３
と混合され、トナー３とキャリア７からなる現像剤とな
って搬送中に撹拌されることにより、トナー３とキャリ
ア７とは互いに摩擦すると共にドクタブレード５を通過
した後に最終的に現像領域２において現像に供される
が、サンプリングすると所定の帯電量が得られている。
この実施例では、トナーの帯電極性がマイナスの極性を
有していて、その値は、−１０μｃ／ｇ〜−３０μｃ／
ｇの範囲である。現像スリーブ４の表面４ａ上のトナー
３とキャリア７からなる現像剤は、ドクタブレード５の
当接により所定の厚さに制限される。現像スリーブ４の
表面４ａとドクタブレード５の先端との間隔は、０．４
ｍｍ〜０．６ｍｍに設定されており、ドクタブレード５
の先端を通過したトナー３とキャリア７からなる現像剤
によって、潜像担持体１の表面１ａの静電潜像が現像さ
れる。即ち、潜像担持体の表面は、図示しない帯電器に
より均一に帯電されて、図示しない露光手段により書き
込みが行われて静電潜像が形成され、この潜像に対して
トナー３を付着させることにより顕像が形成され、図示
しない転写器、定着器を経て画像形成が終了する。他
方、ドクタブレード５により掻き取られた現像剤３、７
は、撹拌領域８内において、現像スリーブ４の磁界の作
用範囲を越えて、現像スリーブ４による搬送とは逆方向
に循環すると共に、更に撹拌されて重力により再び現像
スリーブ４の磁界の作用範囲内に戻り搬送される。

【００１５】図４は上記現像装置の動作を示す要部拡大
図であり、３次元格子９は、撹拌領域８内の現像スリー
ブ４の表面４ａに対向して配置されている。３次元格子
９は、通常は図示のように現像スリーブ４の表面と所定
の距離を隔てて配置されており、ドクタブレード５から
の距離は５ｍｍ〜１０ｍｍ程度であり、トナー３とキャ
リア７からなる現像剤がドクタブレード５から図示の矢
印Ｂのように還流する際に支障を来さないようにしてあ
る。現像スリーブ４とドクターブレード５との間の距離
は、比較的画像面積率の低い画像を形成する場合には固
定されるが、画像面積率の高いベタ画像が続く時には、
図示しない制御部は、そのようなベタ画像についての画
像情報に基づいて、帯電立ち上げを促進するために、３
次元格子９を移動手段１２によって現像スリーブ４の表
面４ａに対して図示の矢印Ｃの軸方向に進退させる。即
ち、この移動手段１２はこの３次元格子９を、例えば、
１０ｍｍ〜３０ｍｍの距離の位置に近づくように移動す
ることにより、最短で１０ｍｍまで近づかせるが、新た
な画像情報を得ることにより、帯電立ち上げの促進が必
要で無くなった時には、現像スリーブ４の表面４ａに対
して、元の位置に戻らせるように制御する。

【００１６】上記移動手段１２は、３次元格子９の両端
（紙面と直交する方向の両端部）を保持するアーム１２
ａと、各アーム１２ａに対して筒部材１２Ａを介して同
軸状に支持されたロッド１２ｃと、筒部材１２Ａ内に於
てアーム１２ａとロッド１２ｃとを一体的に接続する定
圧スプリング１２ｂと、外周面にネジ部を有したロッド
１２ｃと螺合する雌螺子部を内周面に有した螺子歯車対
１２ｅと、螺子歯車対１２ｅを回転させるステッピング
モータ１２ｄとを有する。ステッピングモータ１２ｄの
回転駆動力が螺子歯車対１２ｅを回転させることによ
り、ロッド１２ｃ及びアーム１２ａが現像スリーブの表
面４ａに向けて進退する。ロッド１２ｃとアーム１２ａ
とは定圧スプリング１２ｂを介して連結しているので、
アーム１２ａ先端に枢支された３次元格子９を現像スリ
ーブ４の表面４ａに対して直交する方向（半径方向）に
移動させることができ、３次元格子９が現像スリーブ４
の表面４ａに当接する時は、定圧スプリング１２ｂによ
って緩衝し、所定の押圧力で当接させるようになってい
る。

【００１７】図１に示す様に感光体ドラムである潜像担
持体１の表面１ａであって現像領域２の下流側位置に
は、反射型濃度センサ１３が潜像担持体表面に対して所
定の間隙を有して対向配置されている。図示しない制御
部は、この反射型濃度センサ１３により潜像担持体１の
表面１ａに形成されたトナー３によるトナー像の反射率
を得て、この反射率からトナー濃度を判定し、この反射
型濃度センサ１３により検出した検出値に基づいて、移
動手段１２を起動又は停止させる。つまり、像担持体上
のトナー濃度の値に基づいて移動手段１２を作動させ
て、３次元格子９を現像スリーブ４の表面４ａに対して
図示の矢印Ｃ方向に移動させる。連続ベタ画像現像時
に、基準パッチ（基準トナー像）の反射濃度が１．０以
下になった場合には、３次元格子９が現像スリーブ４の
表面４ａに当接してトナー３の帯電量の増加を促進させ
るようになっているが、基準パッチの反射濃度が１．０
以上になった場合には、３次元格子９を現像スリーブ４
の表面４ａに当接した位置から隔離させて帯電量を増加
させないようにしている。

【００１８】３次元格子９の材料は、非磁性金属又は樹
脂等の繊維状に成形できるものであって、線径は１０μ
ｍ〜５０μｍで、上記開口９ａの開口径は、キャリア７
の径の１０倍乃至１００倍であり、キャリア７の径を１
０μｍ〜５０μｍとすると０．１ｍｍ〜５ｍｍとなり、
所定の形状をしているが可撓性の高い樹脂材料を使用す
ることにより、作動時に伸ばしたりしてその体積を増や
したり、必要に応じて変化させることも可能になってい
る。３次元格子９は、非磁性金属又は樹脂等の繊維状に
成形できる繊維材料を３次元（立体的）に張り巡らすこ
とにより、トナー３とキャリア７からなる現像剤との接
触確率を高めるようになっている。即ち、比較的弱い付
着力で互いに付着しているトナー３とキャリア７からな
る現像剤は、３次元格子９が接触した時の衝撃力によっ
て容易に分離する。一方、比較的強い付着力で互いに付
着しているトナー３とキャリア７からなる現像剤は、３
次元格子９が接触した時の衝撃力では決して離れない
が、互いに付着した位置又はその領域が移動する。

【００１９】従って、トナー３とキャリア７を混合、撹
拌する場合に、３次元格子９との接触時の衝撃力に起因
して離れたトナー３とキャリア７は、他のトナー３とキ
ャリア７に接触する機会が格段に増大し、撹拌時にトナ
ー３とキャリア７の接触の頻度が多くなって、摩擦帯電
による帯電の増加を促進し、更に、撹拌時の３次元格子
９との接触時の衝撃力によりトナー３とキャリア７の接
触圧が高くなるので、その嵩密度が高くなるから、３次
元格子９の開口をトナー３とキャリア７が通過すること
によって、トナー３の帯電を必要充分に早く立ち上げる
ことができる。３次元格子９としては、繊維材料と異な
る発泡性ポリウレタンを発泡させた時のセル径を変化さ
せて、所謂、連泡と言われるセルが連なった形にしたも
のを一回で成形したものであっても良い。この場合、完
全には格子状にならないが、３次元構造の複数の均一な
開口面積を得ることができ、３次元格子９として十分に
活用することができる。

【００２０】３次元格子９の個々の開口９ａの面積は全
体に渡って均一である必要はなく、ドクタブレード５と
対向する部分の開口径を２５０μｍとし、現像スリーブ
４と対向する部分の開口径である１５０μｍに比べて大
きくしてもよい。従って、ドクタブレード５から還流し
てきたトナー３とキャリア７の現像剤が上記開口９ａを
通過して３次元格子９内に移動するときには３次元格子
９の内部に進入しやすい。また、現像剤が３次元格子９
内部から現像スリーブ４へ向けて出て来る時には、キャ
リア７に付着しているトナー３が充分に帯電している場
合には容易に通過できるが、充分に帯電していない場合
にはトナーが掻き落されてキャリア７のみが通過して出
て来るので、トナー３の濃度（ＴＣ）が下がったとして
も帯電量が−１０μＣ／ｇ以下のトナー３が現像スリー
ブ側に存在することがなくなり、地汚れ、現像スリーブ
４からのトナー３の落ちを避けることができるようにな
る。このため、トナー落ちによる装置内の汚染並びに地
汚れ等の発生しない高品質の画像が形成される現像装置
を提供することができるようになった。３次元格子９
は、プラスの極性に帯電するキャリア７とは逆極性に帯
電する材料９ｂであって、シリカ若しくはフッ素系の材
料でコートして、トナー３の付着を防止するようになっ
ている。

【００２１】図５は本発明の他の形態例の現像装置の要
部構成図であり、上記形態例では、３次元格子９が、現
像スリーブ４の停止時には撹拌領域８内の現像スリーブ
４の表面４ａに自重若しくは移動手段１２からの付勢に
より圧接しているが、現像スリーブ４の駆動時には、ト
ナー３とキャリア７からなる現像剤は所定の当接圧を受
けつつ３次元格子９を通過して現像スリーブに向かい、
ドクタブレード５で掻き取られたトナー３とキャリア７
からなる現像剤も戻り方向で通過することを説明した。
これに対して本形態例では、現像スリーブ４の駆動時
に、３次元格子９が現像スリーブ４の表面４ａに対し
て、移動手段１２により、所定圧力でトナー３とキャリ
ア７からなる現像剤を介して当接させる。３次元格子９
の下側端部は、トナー３とキャリア７からなる現像剤の
図示の矢印Ｄ方向の搬送方向に対して、トナー３とキャ
リア７が進入しやすいようにガイドする楔形状になって
いる。

【００２２】従って、現像スリーブ４の表面４ａと３次
元格子９の間に進入したトナー３とキャリア７からなる
現像剤は、現像スリーブ４の表面４ａと３次元格子９の
両者からの圧力で、トナー３とキャリア７の付着点の位
置が移動しつつ搬送されると共に、ドクタブレード５で
トナー３とキャリア７からなる現像剤を規制する前に、
３次元格子９によってドクタブレード５によるギャップ
より大きい間隙を通過させてトナー３の充分な帯電を早
く立ち上がらせるようになっており、所謂プレドクタブ
レードの効果を発揮するようになっている。３次元格子
９は、磁性材料９ｃを含有しているから、移動している
トナー３を引き寄せることができるようになっている。
従って、トナー３と３次元格子９との相互作用が促進さ
れて、トナー３の帯電量を早く立ち上がらせることがで
きる。３次元格子９は、その電気抵抗を下げるためにカ
ーボンブラックに代表される導電性材料９ｄを含有させ
てもよく、このような構成の３次元格子９に電圧を印加
すると、現像スリーブ４と３次元格子９との間に電界を
形成する。従って、３次元格子９と現像スリーブ４との
間を近接させて、現像バイアスとの電位差を−５０ｖ〜
−１００ｖとすることでキャリア７を引き寄せることが
できるようになっているから、更に、トナー３の帯電量
を早く立ち上がらせることが可能となる。

【００２３】図６は本発明の現像装置による攪拌時間と
トナー帯電量との関係を示す図であり、同図において、
本件発明の現像装置は、前述したように、撹拌領域８内
の現像スリーブ４の表面４ａに対向して３次元構造の複
数の開口９ａを有する３次元格子９を配置したから、従
来の現像装置と比較しても明らかなように、トナー３と
キャリア７からなる現像剤が比較的少量の現像装置で画
像の濃度が高い高黒化率の画像を連続的に現像してトナ
ー３を消費する際にも、トナー３の帯電立ち上げが急速
に行われ、トナー３の落下による装置内の汚染並びに地
汚れ等の発生しない高品質の画像が形成される現像装置
を提供することができるようになった。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１の発明に
よれば、撹拌領域内の現像スリーブ表面に対向して配置
された、３次元構造の複数の開口を有する３次元格子を
介在させた状態で、現像剤を構成するトナーとキャリア
を押圧と撹拌することによって両者の接触確率を増加し
て現像するようにしたので、現像剤が比較的少量で濃度
が高い高黒化率の画像を連続的に現像してトナーを消費
する際にも、トナーの帯電立ち上げが急速に行われ、ト
ナー落ちによる装置内の汚染並びに地汚れ等の発生しな
い高品質の画像が形成される現像装置を提供することが
できるようになった。請求項２の発明によれば、撹拌領
域内の現像スリーブ表面に直交する方向に移動可能に配
置された、３次元構造の複数の開口を有する３次元格子
を介在させた状態で、現像剤を構成するトナーとキャリ
アを押圧と撹拌によって接触確率を増加して現像するよ
うにしたので、現像剤が比較的少量で濃度が高い高黒化
率の画像を連続的に現像してトナーを消費する際にも、
画像面積率等に対応したトナーの帯電立ち上げが急速に
行われ、トナー落ちによる装置内の汚染並びに地汚れ等
の発生しない高品質の画像が形成される現像装置を提供
することができるようになった。

【００２５】請求項３の発明によれば、撹拌領域内の現
像スリーブ表面に対向して配置された、使用するキャリ
ア径の１０倍乃至１００倍の開口径を有する３次元構造
の複数の開口を有する３次元格子を介して、現像剤を構
成するトナーとキャリアを押圧と撹拌によって接触確率
を増加して現像するようにしたので、現像剤が比較的少
量で濃度が高い高黒化率の画像を連続的に現像してトナ
ーを消費する際にも、確実に効率良くトナーの帯電立ち
上げが急速に行われ、トナー落ちによる装置内の汚染並
びに地汚れ等の発生しない高品質の画像が形成される現
像装置を提供することができるようになった。請求項４
の発明によれば、撹拌領域内の現像スリーブ表面に対向
して配置され、ドクタブレードに対向する開口面積と現
像スリーブの表面に対向する開口面積とが異なる３次元
構造の複数の開口を有する３次元格子を介して、現像剤
を構成するトナーとキャリアを押圧と撹拌によって接触
確率を増加して現像するようにしたので、現像剤が比較
的少量で濃度が高い高黒化率の画像を連続的に現像して
トナーを消費する際にも、短時間でトナーの帯電立ち上
げが急速に行われると共に低帯電量のトナーが確実に除
去され、トナー落ちによる装置内の汚染並びに地汚れ等
の発生しない高品質の画像が形成される現像装置を提供
することができるようになった。

【００２６】請求項５の発明によれば、撹拌領域内の現
像スリーブ表面に対向して配置された、キャリアと逆極
性に帯電する材料を含有する３次元構造の複数の開口を
有する３次元格子を介して、現像剤を構成するトナーと
キャリアを押圧と撹拌によって接触確率を増加して現像
するようにしたので、現像剤が比較的少量で濃度が高い
高黒化率の画像を連続的に現像してトナーを消費する際
にも、短時間でトナーの帯電立ち上げが急速に行われる
と共に３次元格子へのトナーの付着を防止し、トナー落
ちによる装置内の汚染並びに地汚れ等の発生しない高品
質の画像が形成される現像装置を提供することができる
ようになった。請求項６の発明によれば、撹拌領域内の
現像スリーブ表面に対向し、潜像担持体に形成される画
像の画像濃度に対応して、スリーブ面と直交する方向に
移動可能に配置された、３次元構造の複数の開口を有す
る３次元格子を介して、現像剤を構成するトナーとキャ
リアを押圧と撹拌によって接触確率を増加して現像する
ようにしたので、現像剤が比較的少量で濃度が高い高黒
化率の画像を連続的に現像してトナーを消費する際に
も、画像濃度に正確に対応して、トナーの帯電立ち上げ
が急速に行われ、トナー落ちによる装置内の汚染並びに
地汚れ等の発生しない高品質の画像が形成される現像装
置を提供することができるようになった。

【００２７】請求項７の発明によれば、撹拌領域内の現
像スリーブ表面に対向配置され、現像スリーブの表面に
トナーとキャリアを介して当接するように配置された、
３次元構造の複数の開口を有する３次元格子を介して、
現像剤を構成するトナーとキャリアを押圧と撹拌によっ
て接触確率を更に増加して現像するようにしたので、現
像剤が比較的少量で濃度が高い高黒化率の画像を連続的
に現像してトナーを消費する際にも、短時間でトナーの
帯電立ち上げが急速に行われ、トナー落ちによる装置内
の汚染並びに地汚れ等の発生しない高品質の画像が形成
される現像装置を提供することができるようになった。
請求項８の発明によれば、撹拌領域内の現像スリーブ表
面に対向して配置された、磁性材料を含有する３次元構
造の複数の開口を有する３次元格子を介して、現像剤を
構成するトナーとキャリアを押圧と撹拌によって接触確
率を増加して現像するようにしたので、現像剤が比較的
少量で濃度が高い高黒化率の画像を連続的に現像してト
ナーを消費する際にも、短時間でトナーの帯電立ち上げ
が急速に行われ、トナー落ちによる装置内の汚染並びに
地汚れ等の発生しない高品質の画像が形成される現像装
置を提供することができるようになった。請求項９の発
明によれば、撹拌領域内の現像スリーブ表面に対向して
配置された、現像スリーブとの間に電界を形成する３次
元構造の複数の開口を有する３次元格子を介して、現像
剤を構成するトナーとキャリアを押圧と撹拌によって接
触確率を増加して現像するようにしたので、現像剤が比
較的少量で濃度が高い高黒化率の画像を連続的に現像し
てトナーを消費する際にも、短時間でトナーの帯電立ち
上げが急速に行われ、トナー落ちによる装置内の汚染並
びに地汚れ等の発生しない高品質の画像が形成される現
像装置を提供することができるようになった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態例を示す現像装置の概略を
説明する説明図である。

【図２】本発明の実施の形態例を示す現像装置に使用さ
れる現像剤の概略を説明する拡大説明図である。

【図３】本発明の実施の形態例を示す現像装置の要部を
説明す拡大斜視図である。

【図４】本発明の実施の形態例を示す現像装置の他の要
部を説明する説明図である。

【図５】本発明の他の実施の形態例を示す現像装置の要
部を説明す説明図である。

【図６】本発明の現像装置による撹拌時間とトナー帯電
量との特性を説明す説明図である。

【図７】従来の現像装置の概略を説明する説明図であ
る。

【符号の説明】

１潜像担持体、１ａ表面、２現像領域、３トナ
ー、４現像スリ−ブ、４ａ表面、５ドクタブレー
ド、６トナー供給口、７キャリア、８撹拌領域、
９３次元格子、９ａ開口、９ｂキャリア７と逆極
性に帯電する材料、９ｃ磁性材料、９ｄ導電性材
料、１０現像ホッパ、１１アジテータ、１２移動
手段、１２ａアーム、１２ｂ定圧スプリング、１２
ｃロッド、１２ｄステッピングモータ、１２ｅ螺
子歯車対、１３反射型濃度センサ、１０１潜像担持
体、１０１ａ表面、１０２現像領域、１０３トナ
ー、１０４現像スリ−ブ、１０４ａ表面、１０５
ドクタブレード、１０６トナー供給口、１０７キャ
リア、１０８撹拌領域、１１１アジテータ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】現像スリーブ上に供給されたトナーとキ
ャリアからなる現像剤を撹拌して潜像担持体に形成され
た静電潜像を可視像化する現像装置において、潜像担持
体の表面に形成される現像領域にトナーを搬送する現像
スリーブと、上記現像スリーブ上のトナーを掻き落すド
クタブレードと、上記現像スリーブ上に上記トナーを供
給するトナー供給口と、上記現像スリーブの上方に形成
され上記トナー供給口から供給された上記トナーとキャ
リアを撹拌する撹拌領域と、上記撹拌領域内の上記現像
スリーブの表面に対向して配置された３次元格子と、上
記３次元格子に形成された３次元構造の複数の開口とか
らなることを特徴とする現像装置。
【請求項２】請求項１記載の現像装置において、上記
３次元格子は、上記現像スリーブの表面に対して現像ス
リーブの半径方向に移動可能に配置されていることを特
徴とする現像装置。
【請求項３】請求項１又は２記載の現像装置におい
て、上記開口径を、上記キャリア径の１０倍乃至１００
倍としたことを特徴とする現像装置。
【請求項４】請求項１、２又は３記載の現像装置にお
いて、上記ドクタブレードに対向する個々の開口の開口
面積と、上記現像スリーブの上記表面に対向する個々の
開口の開口面積とが異なるようにしたことを特徴とする
現像装置。
【請求項５】請求項１、２、３又は４記載の現像装置
において、上記３次元格子は、上記キャリアと逆極性に
帯電する材料を含有することを特徴とする現像装置。
【請求項６】請求項１、２、３、４又は５記載の現像
装置において、上記３次元格子は、上記潜像担持体の表
面の画像濃度に対応して、上記現像スリーブの表面に対
して現像スリーブの半径方向に移動するようにしたこと
を特徴とする現像装置。
【請求項７】請求項１、２、３、４、５又は６記載の
現像装置において、上記３次元格子は、上記現像スリー
ブの上記表面に上記トナーと上記キャリアを介して当接
するようにしたことを特徴とする現像装置。
【請求項８】請求項１、２、３、４、５、６又は７記
載の現像装置において、上記３次元格子は、磁性材料を
含有することを特徴とする現像装置。
【請求項９】請求項１、２、３、４、５、６、７又は
８記載の現像装置において、上記３次元格子と上記現像
スリーブとの間に電界を形成することを特徴とする現像
装置。