JPH0934258A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 現像スリーブ上に良好なトナー塗布ができ、
均一、且つ安定した画像形成が可能な現像装置を提供す
る。 【構成】 内部に永久磁石１ａを固定配置した現像スリ
ーブ１ａに所定の間隔Ｗをおいて磁性体の丸棒からなる
現像剤規制部材２を配置し、現像剤容器４内に現像剤搬
送手段３ａ、３ｂを設ける。搬送手段３ａを、永久磁石
１ａと丸棒２との間に形成される磁場において、磁性ト
ナーの密度がほぼ一定で、磁力線の密度が粗で、ほぼ等
間隔の位置に配置する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えばプリンタ或いは
複写機等とされる電子写真式画像形成装置、或いは静電
記録装置等に関し、現像装置に特徴を有する。

【０００２】

【従来の技術】これまで、電子写真式画像形成装置に用
いられる現像方式として、米国特許第２８７４０６３号
明細書記載の磁気ブラシ現像法等、多数の現像方式が提
案されてきている。

【０００３】例えば、磁性トナーを含む現像剤を用いる
現像方式として、特開昭５４−４３０３６号公報記載
の、所謂「ジャンピング現像法」として知られる現像方
式が提案され、実用化されている。これは、現像スリー
ブ上に磁性トナーを極めて薄く塗布し、これを摩擦帯電
した後に、磁界の作用下で静電潜像に極めて近接させ、
且つ接触させることなく対向させ、現像を行なうもので
ある。即ち、トナーを極めて薄く塗布する構成をとるこ
とで、トナーと現像スリーブとの接触機会を増加させ、
現像に供するのに必要な摩擦帯電量をトナーに与えるこ
とを目的としたものである。

【０００４】上記現像方式を用いた従来例として、磁性
１成分トナーを用いた現像装置を図９に示す。本現像装
置は、感光ドラム１５に対向配置され、磁性トナーを表
面に担持する現像剤担持体である現像スリーブ１、トナ
ー層厚を規制する現像剤規制部材である磁性部材からな
るブレード２、トナーの撹拌、ならびに現像スリーブ１
へトナーを供給する搬送部材３ａ、３ｂを内部に備えた
現像剤容器４から構成されている。

【０００５】上記現像スリーブ１は、その内部に固定さ
れた永久磁石１ａと、図９に示した矢印方向に回転可能
に配設された非磁性部材からなるシリンダ１ｂとからな
っている。また、ブレード２は、現像スリーブ１との間
隙が一定になるように配設されており、その距離Ｗは、
一般に１００μｍ〜１ｍｍの範囲内の値に設定される場
合が多い。

【０００６】上記現像方式の電荷付与に関して、図９に
示した従来例に即して簡単に説明する。永久磁石１ａの
磁極Ｐと、その近傍に対向して配置された磁性部材より
なるブレード２とが協働して形成する磁場により、現像
スリーブ１とブレード２との近接部一帯に図１０におい
て示されるように磁束密度の集中した領域Ｇが形成され
る。

【０００７】図１１に領域Ｇの拡大図を示す。磁性トナ
ーＴは、現像剤容器４より搬送部材３ａ、３ｂによって
現像スリーブ１上へ供給される。現像スリーブ１上のト
ナーＴは、現像スリーブ１内部の永久磁石１ａのつくる
磁場によって磁化され、近接するトナー同士の磁気的相
互作用により、穂（状態Ｂ）を形成して搬送され、領域
Ｇにおいて磁気的な拘束を受ける。即ち、領域Ｇとはト
ナー拘束領域である。拘束されたトナーＴには、回転す
る現像スリーブ１との摩擦帯電により電荷の付与が行な
われることが知られている。

【０００８】上記の摩擦帯電により電荷を付与された磁
性トナーＴは、自身の得た電荷によって現像スリーブ１
からの鏡映力を受ける。このトナーは、現像スリーブ１
の回転に伴い、現像スリーブ１の回転方向と同方向の搬
送力を受けることとなる。帯電した磁性トナーＴに作用
する搬送力が、拘束領域Ｇに磁気的な拘束力に打ち勝つ
ところ、即ち、カットラインＬで示したところでトナー
の穂はちぎれ、現像スリーブ１上に残ったトナーが、現
像スリーブ１の回転方向に搬送されることで、トナーの
塗布が行なわれる。

【０００９】しかしながら、上記従来例において、昨今
の高品位の画像形成の要請に応えるべく、トナー粒径の
小粒径化を図るに当たって、トナー１個当たりの磁化が
減少するため、トナーに対して作用する磁気的拘束力が
弱まる場合がある。その結果帯電不十分なトナーが、領
域Ｇにおける拘束を抜けて現像スリーブ１上へ漏出して
しまうことがあった。また、ブレード２近傍に生じる帯
電不十分なトナーの溜りＣが大きくなると、領域Ｇへの
磁気的拘束力が弱まり、トナー溜りＣの一部の帯電不十
分なトナーが現像スリーブ１上へ漏出してしまうことが
あった。

【００１０】以上で述べたように、上記従来例において
は、帯電不十分なトナーが現像剤担持体である現像スリ
ーブ上へ漏出することで、良好な画像形成に支障を来す
場合があった。

【００１１】そこで、本発明者等は、上記問題を解決す
るために、現像剤規制部材により帯電不十分な磁性トナ
ーを現像剤容器内に戻し、帯電十分な磁性トナーを安定
して現像剤担持体上へ塗布する現像装置を創出した。

【００１２】即ち、図１２に示すように、現像スリーブ
１近傍に、磁性部材からなる現像剤規制部材２を回転自
在に設ける構成とした。以下に詳しく説明する。

【００１３】本現像装置は、内部に固定配置された永久
磁石１ａを持ち、磁性トナーを表面に担持する現像スリ
ーブ１、トナー塗布量を規制する磁性部材からなる現像
剤規制部材２、現像剤規制部材に当接して配置されたス
クレーパ５、トナーの撹拌、ならびに現像スリーブ１へ
トナーを供給する搬送部材３ａ、３ｂを内部に備えた、
現像剤容器４から構成されている。

【００１４】磁性部材からなる現像剤規制部材２は、現
像スリーブ１内の永久磁石１ａの磁極Ｐの近傍に一定の
距離Ｗをおいた間隙を経て、対向して配設されることに
より、現像スリーブ１と現像剤規制部材２との近接部近
傍に磁束密度の集中したトナー拘束領域Ｇが形成され
る。また、現像剤規制部材２は、図１２において示され
るように、現像スリーブ１の回転方向と同方向に回転す
る。

【００１５】現像剤容器４内の磁性トナーは、図１２に
おいて示される矢印方向に回転する搬送部材３ａ、３ｂ
により現像スリーブ１へと供給される。現像スリーブ１
上へ供給された磁性トナーには、上記の領域Ｇに至り、
磁気的に拘束された状態で、回転する現像スリーブ１と
の摩擦帯電により電荷の付与が行なわれる。以上の摩擦
帯電により電荷を付与された磁性トナーＴは、自身の得
た電荷によって現像スリーブ１からの鏡映力を受ける。
これがトナーへの搬送力となり、トナーは現像スリーブ
１の回転に伴い搬送される。

【００１６】ところで、磁性部材からなる現像剤規制部
材２は、磁極Ｐの近傍に配設されることで、磁極Ｐによ
る磁場を受け磁化される。従って、トナーの拘束領域Ｇ
内の磁性トナーは現像剤規制部材２からの磁力を受け、
その回転に伴い、現像剤容器内へ戻される方向の搬送力
を受ける。

【００１７】その一方で、トナー拘束領域Ｇにおいて、
現像スリーブとの摩擦帯電により電荷付与を受けた磁性
トナーは、先にも述べたが、自身の得た電荷によって現
像スリーブ１からの鏡映力を受け、現像スリーブ１の回
転に伴い、現像スリーブ回転方向への搬送力を受けるこ
ととなる。

【００１８】従って、十分に帯電した磁性トナーのみ
が、現像剤規制部材２から受ける現像剤容器内へ戻され
る方向の搬送力に打ち勝ち、現像スリーブ１上に塗布さ
れ、現像領域へ搬送され、帯電不十分な磁性トナーは、
現像剤容器４内へ戻されることになる。

【００１９】以上により帯電十分な磁性トナーを安定し
て現像剤担持体上へ塗布する現像装置が提供された。

【００２０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、磁性ト
ナーを含む現像剤を収容する現像剤容器と、内部に静止
配置された磁場発生手段を持ち、その表面に現像剤を担
持する回転自在に配置された現像剤担持体と、現像剤容
器から現像剤担持体へ現像剤を供給する搬送部材と、現
像剤担持体と間隙を持ち、回転自在に配置された磁性を
有する現像剤規制部材と、を備え、現像剤が、磁場発生
手段と現像剤規制部材とが協働して形成する磁場により
規制され、且つ、現像剤規制部材と現像剤担持体のそれ
ぞれから搬送力を受ける構成を持つ現像装置において、
現像剤を現像剤担持体へ供給する搬送部材の配置位置に
より、現像剤担持体上への現像剤の塗布量の不均一を生
じたり、帯電不十分なトナー漏出を生じて、均一、且つ
安定した画像形成が難しい場合が生じることがあった。

【００２１】その原因として、搬送部材が、その配置位
置並びに、その駆動によってトナー拘束領域Ｇにおける
トナーの拘束状態に変動をあたえることが挙げられる。

【００２２】本発明者等の検討によれば、搬送部材の配
置位置並びに、その駆動によって、トナー拘束領域Ｇに
おけるトナー密度が変化する場合が生じる、との結果を
得られた。

【００２３】例えば、拘束領域Ｇにおけるトナー密度の
減少時には、現像スリーブへ押付けられるトナーの圧力
が減少し、トナーに対する摩擦帯電が不十分となる。従
って、上記構成の現像装置においては、帯電不十分なト
ナーが、現像剤容器へ戻されるために、現像スリーブ上
のトナー塗布量が著しく減少する場合や、現像剤容器内
へ戻される搬送量が追い付かなくなり、帯電不十分なト
ナーの漏出を生じる場合がある。

【００２４】逆に、拘束領域Ｇにおけるトナー密度の増
加時には、現像スリーブ１の回転トルクの増加を引き起
こし、現像スリーブの駆動ムラが生じたり、過度に帯電
したトナーが現像スリーブ上に凝集塊を形成する、との
知見を得た。

【００２５】従って、本発明の目的は、現像剤担持体上
に良好な現像剤塗布ができ、均一、且つ安定した画像形
成が可能な現像装置を備えた画像形成装置を提供するこ
とである。

【００２６】

【課題を解決するための手段】上記目的は本発明に係る
画像形成装置にて達成される。要約すれば、本発明は、
磁性トナーを含む現像剤を収容する現像剤容器と、内部
に静止配置された磁場発生手段を有し、その表面に現像
剤を担持する、回転自在に配置された現像剤担持体と、
前記現像剤容器から前記現像剤担持体へ現像剤を供給す
る搬送部材と、前記現像剤担持体と間隙を持ち、回転自
在に配置された磁性を有する現像剤規制部材と、を備
え、現像剤が、前記磁場発生手段と前記現像剤規制部材
とが協働して形成する磁場により規制され、且つ、前記
現像剤規制部材と前記現像剤担持体とのそれぞれから搬
送力を受ける構成を有する現像装置を備えた画像形成装
置において、前記搬送部材が、前記現像剤容器内におけ
る現像剤密度が均一な場所に配置されることを特徴とす
る画像形成装置である。

【００２７】前記搬送部材と、前記現像剤規制部材との
最近接距離Ｌ１、前記現像剤担持体との最近接距離Ｌ２
とするとき、Ｌ１≧Ｌ２を満足することが好ましい。ま
た、前記搬送部材は非磁性体で構成されることが好まし
い。

【００２８】

【実施例】以下、本発明に係る画像形成装置を図面に則
して更に詳しく説明する。本発明は、例えば図８に示さ
れるような電子写真画像形成装置に具現化するものとし
て説明するが、これに限定されるものではない。尚、前
出の部材と同一の部材には同一の符号を付す。

【００２９】図８において、電子写真画像形成装置は、
静電潜像担持体としての感光ドラム１５を回転自在に設
け、この感光ドラム１５を帯電器１２で一様に帯電し、
次に、例えばレーザーのような発光素子１３によって、
情報信号を露光し、静電潜像を形成し、現像装置１０で
可視化する。次に、転写帯電器１４で転写材１６へ転写
し、更に定着装置１７により定着する。また、感光ドラ
ム１５上の転写残トナーはクリーニング装置１１により
除去される。

【００３０】実施例１ 本実施例における現像装置１０は、図１に示されるよう
に、図中の矢印方向に回転し、その内部に磁場発生手段
である永久磁石１ａを備え、静電潜像に対して磁性トナ
ーを供給する現像剤担持体たる現像スリーブ１、現像ス
リーブ１との一定の距離をおき、現像スリーブ１と同方
向に回転自在に配置された現像剤規制部材たる磁性体か
らなる丸棒２、丸棒に当接して配設されたスクレーパ
５、現像剤の撹拌並びに現像スリーブ１へトナーを供給
する搬送部材３ａ、３ｂと現像剤容器４により構成され
る。

【００３１】本実施例に使用される現像スリーブ１はφ
２０の外径をもつ非磁性体からなるシリンダ１ｂと、そ
の内部に４極を有する永久磁石１ａからなり、丸棒２
は、φ１０の径をもつ磁性部材を用いた。丸棒２は、現
像スリーブ１内に固定された永久磁石の磁極Ｓ１の近傍
に現像スリーブ１と一定の距離Ｗをおいて配置されるこ
とで、磁極Ｓ１から丸棒２への磁力線が集中し、トナー
拘束領域Ｇが形成される。なお、上記の磁極Ｓ１は、磁
束密度１０００ガウス、半値幅３０°である。

【００３２】また、図２に、本実施例の現像装置におけ
る永久磁石１ａと丸棒２が協働して形成する磁場の磁力
線の様子を示す。なお、図２は磁場解析ソフト「ＭＡＸ
ＷＥＬＬ」（アンソフトコーポレーション：Ａｎｓｏｆ
ｔ ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ製）により作成した。

【００３３】本実施例において、搬送部材３ａ、３ｂ
は、図１に示されるように、搬送部材３ａが現像スリー
ブ１に隣接配置され、搬送部材３ｂが現像剤容器４の奥
側に配置されている（これらを配置Ａとする）。これ
は、図２に示す磁場の解析図から、磁性トナーの密度が
ほぼ均一になるように、磁力線の密度が粗で、ほぼ等間
隔であり、搬送部材３ａの回転する軌跡上での、磁束密
度の回転方向の変化率が２０％以内に収まる領域を選択
して搬送部材３ａを配置したものである。

【００３４】また、図３に示すように、搬送部材３ａ
を、図１で示す配置位置（破線）から現像スリーブ１に
近づけ、磁力線の密度が密で、その間隔が挟まり、搬送
部材３ａの回転する軌跡上での、磁束密度の回転方向の
変化率が２０％をこえる領域にかかるような位置に搬送
部材を配置した、配置Ｂと、図４において一点鎖線で示
すように、搬送部材３ａを、配置Ａと同様な磁力線の分
布の位置で、現像スリーブ１よりも丸棒２に近接するよ
うに、配置Ａよりも上方にした配置Ｃも検討した。その
結果を下記の表１に示す。

【００３５】

【表１】

【００３６】表１において示されるように、良好なトナ
ー塗布が行なわれたのは、配置Ａ、並びに配置Ｃであ
り、配置Ｂにおいては、搬送部材３ａの回転周期毎に現
像スリーブ１上へのトナー塗布量が変動し、安定した塗
布を行なうことはできなかった。

【００３７】これは、配置Ｂでは、搬送部材３ａの回転
軸から現像スリーブ１にかけて、磁力線の密度が密にな
る位置に搬送部材３ａが配置されているため、その回転
に伴い、現像スリーブ１へ供給されるトナーが著しく増
し、拘束領域Ｇのトナー密度に変動が生じるためと考え
られる。

【００３８】また、配置Ａの方が、配置Ｃよりも良好な
塗布が行なわれるのは、配置Ｃでは、搬送部材３ａが、
丸棒２に近接して配置されているため、丸棒２からの搬
送力を受けて現像剤容器４内へ戻される帯電不十分なト
ナーの流れの障害となり、拘束領域Ｇのトナー密度に影
響を与えるためと考えられる。

【００３９】以上に述べた通り、搬送部材を、現像剤容
器内における現像剤密度が均一な場所に配置したとこ
ろ、現像剤担持体上への磁性トナーの良好な塗布を行な
うことが可能となった。また、上記現像装置において、
搬送部材を現像剤規制部材よりも現像剤担持体へ近接さ
せて配置することが望ましい。

【００４０】実施例２ 次に本発明に係る現像装置の実施例２について、図５〜
図７により説明する。

【００４１】本実施例における現像装置は、図５に示す
ように、図中の矢印方向に回転し、その内部に永久磁石
１ａを備え、静電潜像に対して磁性トナーを供給する現
像剤担持体たる現像スリーブ１、その内部に永久磁石２
ａを備え、現像スリーブ１と一定の距離Ｗをおき、現像
スリーブ１と同方向に回転自在に配置された現像剤規制
部材たる規制スリーブ２、規制スリーブ２に当接して配
設されたスクレーパ５、現像剤の撹拌並びに現像スリー
ブ１へトナーを供給する搬送部材３ａ、３ｂと、現像剤
容器４により構成される。

【００４２】本実施例で使用される現像スリーブ１は、
φ２０の外径を持つ非磁性体からなるシリンダ１ｂと、
その内部に４極を有する永久磁石１ａからなり、規制ス
リーブ２は、φ２０の外径を持つ非磁性体からなるシリ
ンダ２ｂと、その内部に２極を有する永久磁石２ａから
なるものを用いた。また、現像スリーブ１の内部に固定
された永久磁石１ａの磁極Ｓ１と、規制スリーブ２の内
部に固定された磁場発生手段たる永久磁石２ａの磁極Ｎ
１が協働して形成する磁場によって、現像スリーブ１と
規制スリーブ２との近接部一帯に拘束領域Ｇが形成され
る。尚、上記の磁極Ｓ１は、磁束密度１０００ガウス、
半値幅６０°、磁極Ｎ１は、磁束密度１０００ガウス、
半値幅３０°である。

【００４３】本実施例の現像装置における永久磁石１
ａ、２ａが協働して形成する磁場の磁力線の様子を図６
において示す。尚、図６は、磁場解析ソフト「ＭＡＸＷ
ＥＬＬ」（アンソフトコーポレーション：Ａｎｓｏｆｔ
ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ製）により作成した。

【００４４】本実施例において、搬送部材３ａ、３ｂ
は、図５に示されるように、搬送部材３ａが現像スリー
ブ１に隣接配置され、搬送部材３ｂが現像剤容器４の奥
側に配置されている（これらを配置Ｄとする）。これ
は、図６に示す磁場の解析図から、磁性トナーの密度が
ほぼ均一になるように、磁力線の密度が粗で、ほぼ等間
隔であり、搬送部材３ａの回転する軌跡上での、磁束密
度の回転方向の変化率が２０％以内に収まる領域を選択
して搬送部材３ａを配置したものである。

【００４５】また、図７に示すように、搬送部材３ａを
配置Ｄと同様な磁力線の分布の位置で、現像スリーブ１
よりも規制スリーブ２に近接するように、配置Ｄよりも
上方にした配置Ｅも検討した。それと同時に、磁性部材
でつくられた搬送部材と、非磁性体でつくられた搬送部
材についても検討した。その結果を下記の表２に示す。

【００４６】

【表２】

【００４７】表２に示されるように、良好なトナー塗布
が行なわれたのは、配置Ｄのみである。配置Ｅにおいて
は、現像スリーブ１上へのトナー塗布量の変動が著し
く、磁性部材でつくられた搬送部材を使用した場合に
は、全く塗布されないこともあり、安定した塗布を行な
うに至らなかった。

【００４８】配置Ｅにおいては、磁極Ｓ１と、磁極Ｎ１
が協働して形成する磁場によって形成される拘束領域Ｇ
が搬送部材３ａのすぐ近傍まで達しており、搬送部材３
ａが拘束領域Ｇの近傍を通過する際の現像スリーブ１の
駆動トルクの増加が観測されることから、搬送部材３ａ
の回転が、拘束領域Ｇのトナー密度の変動を引き起こし
拘束状態に影響を及ぼしていると考えられる。更に、磁
性体でつくられた搬送部材は、拘束領域Ｇ近傍での磁場
を受け、磁化されることで、磁性トナーに対して新たな
搬送力を作用し、拘束状態を不安定にしていると考えら
れる。

【００４９】また、配置Ｄにおいて、搬送部材の材質の
差が見られないのは、磁力線の密度が粗で、ほぼ等間隔
な位置に搬送部材が配置されるため、磁場の影響は無視
できる程度に小さい、もしくは、均一な作用のため、悪
影響を及ぼすに至らないと考えられる。

【００５０】以上で述べた通り、搬送部材を、現像剤容
器内における現像剤密度が均一な場所に配置したところ
で、現像剤担持体上への磁性トナーの良好な塗布を行な
うことが可能となった。また、上記現像位置において、
搬送部材を非磁性部材により構成することが望ましい。

【００５１】尚、本発明は、以上に示した実施例のみに
限定されるものではなく、広く一般的な現像装置を備え
た画像形成装置に応用可能である。

【００５２】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
による画像形成装置は、搬送部材が、現像剤容器内にお
ける現像剤密度が均一な場所に配置されることにより、
現像剤担持体上に良好な現像剤塗布ができ、均一、且つ
安定した画像形成を可能とすることができ、従って、高
品質画像を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る実施例１の現像装置の構成の概略
ならびに、搬送部材の配置Ａを示す説明図である。

【図２】実施例１の現像装置において形成される磁場の
解析図である。

【図３】実施例１の現像装置における搬送部材の配置Ｂ
を示す説明図である。

【図４】実施例１の現像装置における搬送部材の配置Ｃ
を示す説明図である。

【図５】実施例２の現像装置における、構成の概略なら
びに、搬送部材の配置Ｄを示す説明図である。

【図６】実施例２の現像装置において形成される磁場の
解析図である。

【図７】実施例２の現像装置における搬送部材の配置Ｅ
を示す説明図である。

【図８】本実施例が具現化され得る電子写真画像形成装
置の一例を示す概略構成図である。

【図９】従来の現像装置の一例を示す概略構成図であ
る。

【図１０】図９の現像装置のトナー拘束領域Ｇの説明図
である。

【図１１】図１１のトナー拘束領域Ｇの拡大説明図であ
る。

【図１２】従来の現像装置の他の例であって、且つ本発
明における基本的構成を有する現像装置を示す概略構成
図である。

【符号の説明】

１ 現像スリーブ（現像剤担持体） １ａ 永久磁石（磁場発生手段） １ｂ シリンダ ２ 丸棒（現像剤規制部材） ２ａ 永久磁石（磁場発生手段） ３ａ、３ｂ 搬送手段 ４ 現像剤容器 １０ 現像装置

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 磁性トナーを含む現像剤を収容する現像
   剤容器と、内部に静止配置された磁場発生手段を有し、
   その表面に現像剤を担持する、回転自在に配置された現
   像剤担持体と、前記現像剤容器から前記現像剤担持体へ
   現像剤を供給する搬送部材と、前記現像剤担持体と間隙
   を持ち、回転自在に配置された磁性を有する現像剤規制
   部材と、を備え、現像剤が、前記磁場発生手段と前記現
   像剤規制部材とが協働して形成する磁場により規制さ
   れ、且つ、前記現像剤規制部材と前記現像剤担持体との
   それぞれから搬送力を受ける構成を有する現像装置を備
   えた画像形成装置において、 前記搬送部材が、前記現像剤容器内における現像剤密度
   が均一な場所に配置されることを特徴とする画像形成装
   置。
2. 【請求項２】 前記搬送部材と、前記現像剤規制部材と
   の最近接距離Ｌ１、前記現像剤担持体との最近接距離Ｌ
   ２とするとき、Ｌ１≧Ｌ２を満足することを特徴とする
   請求項１の画像形成装置。
3. 【請求項３】 前記搬送部材が、非磁性体で構成される
   ことを特徴とする請求項１又は２の画像形成装置。