JPH0934261A

JPH0934261A - 画像形成装置

Info

Publication number: JPH0934261A
Application number: JP20656695A
Authority: JP
Inventors: Tsutomu Imai; 力今井; Akira Asami; 彰浅見; Makoto Hasegawa; 真長谷川; Chiemi Kaneko; 千恵美兼子
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1995-07-19
Filing date: 1995-07-19
Publication date: 1997-02-07

Abstract

(57)【要約】【課題】クリーニング効果を向上させるためにできる
だけ低い摩擦係数を持った潜像担持体を採用するととも
に、この条件下で生じる恐れのある異常画像の発生を防
止することができる画像形成装置を提供することであ
る。【解決手段】感光体ドラム１の表面を、ＪＩＳＬ０８
０３に示される綿３号に対する静止摩擦係数が０．２乃
至０．４となるようにし、感光体ドラム１と現像ニップ
部を介して対向するように、現像スリーブ９内部に、隣
り合う同極性の磁極によって反発磁界を形成するように
構成したマグネットＰ１を配設する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複写機、ファクシ
ミリ、プリンター等の画像形成装置に係り、詳しくは、
潜像を保持する潜像担持体と、内部に磁界発生手段を収
容した非磁性現像スリーブの上に、磁性粉末を含む現像
剤を吸着させ、該潜像担持体上に形成された潜像を、該
現像スリーブ上の現像剤により現像位置で現像する現像
装置と、を備えた画像形成装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の画像形成装置の複写工程
においては、潜像担持体表面のクリーニング性能を向上
させるために、多くの場合、固体潤滑剤（例えば、テフ
ロン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ステアリン酸亜
鉛、などのような低表面エネルギー物質）の微粉末を現
像剤中、又はクリーニングブラシなどを介して潜像担持
体表面に添加ないしは供給する手段がとられている。こ
うした手段が採用されているのは、固体潤滑剤が潜像担
持体表面に被覆されると該表面の摩擦抵抗が減少するの
で、該表面に付着した付着物を該表面から容易に除去す
ることができ、クリーニング性能の向上、該表面に対す
る傷の発生防止という効果が認められるためである。な
お、ＪＩＳＬ０８０３に示される綿３号に対する静止摩
擦係数では、０．４以下、望ましくは０．３以下になる
と良好にクリーニングできるという効果がある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、この構成に
おいては、低表面エネルギー物質である微粉末状の固体
潤滑剤が潜像担持体表面に付着又は過剰に付着するよう
になると、トナー現像をしたときに、トナーが潜像担持
体の潜像上へ着座することを妨げてしまうという弊害が
顕著に現れてくるようになる。この結果、特に、該固体
潤滑剤が潜像担持体表面に過剰に付着した場合、具体的
には上記摩擦係数が０．３以下となる場合には、画像黒
部に白スジ状の乱れが生じたり、画像の後端が白く抜け
たり、また、細線が切れたりするといった不具合が発生
してしまう。そこで、先に本出願人は、前記不具合を防
止するために、潜像担持体上のトナー濃度に応じて固体
潤滑剤の塗布量を細かく制御するようにした画像形成装
置を提案している。また、同出願人は、表面を粗面化す
ることによってトナー粒子の滑り現象を防止することが
できる潜像担持体を提案している（特公平１−１５８６
４号公報参照）。更に、同出願人は、表面を粗面化した
金属ローラを潜像担持体表面に接触させることによって
該表面に過剰に付着した固体潤滑剤を除去するようにし
た画像形成装置も提案している（実公昭６２−３９４０
６号公報参照）。しかしながら、これらの装置を適用し
た場合には、製造コストが上がったり、構成が複雑にな
ってしまうという不具合があった。また、上述したよう
に、潜像担持体表面のクリーニング効果を向上させると
いう点からは、該表面の摩擦係数はできるだけ低い方が
望ましいが、穂跡のような異常画像を発生させないとい
う点からは、該表面の摩擦係数はできるだけ高い方が望
ましく、このような相反する条件の両立が困難であると
いう問題点があった。

【０００４】本発明は以上の問題点に鑑みなされたもの
であり、その目的とするところは、クリーニング効果を
向上させるためにできるだけ低い摩擦係数を持った潜像
担持体を採用するとともに、この条件下で生じる恐れの
ある異常画像の発生を防止することができる画像形成装
置を提供することである。

【０００５】

【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の画像形成装置は、潜像を保持する潜像担
持体と、内部に磁界発生手段を収容した非磁性現像スリ
ーブの上に、磁性粉末を含む現像剤を吸着させ、該潜像
担持体上に形成された潜像を、該現像スリーブ上の現像
剤により現像位置で現像する現像装置と、を備えた画像
形成装置において、前記潜像担持体の表面を、ＪＩＳＬ
０８０３に示される綿３号に対する静止摩擦係数が０．
２乃至０．４となるようにし、前記磁界発生手段を、隣
り合う同極性の磁極によって現像位置で反発磁界を形成
するように構成したことを特徴とするものである。

【０００６】ここで、上記潜像担持体は、表面の摩擦係
数が０．２乃至０．４となるような材質で構成しても良
いし、一般に用いられているセレンやＯＰＣなどからな
る潜像担持体表面に、前述の固体潤滑剤を所望の量塗布
することによって前記摩擦係数の範囲となるようにして
も良い。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、本発明を画像形成装置であ
る電子写真複写機（以下、複写機という）に適用した一
実施形態について説明する。図１は本実施形態に係る複
写機の概略構成図である。図１に示す複写機は、感光体
ドラム１の周囲に除電ランプ２、帯電チャージャ３、光
学系４、現像装置５、転写チャージャ６、クリーニング
ブラシ７、クリーニングブレード８などで構成されてい
る。こうした装置によって複写物を得るには、まず感光
体ドラム１の表面に帯電チャージャ３により帯電を施
し、光学系４で光像照射（画像露光）して潜像を形成さ
せた後、現像装置５の現像スリーブ９上に担持されたト
ナーで現像して可視像を作像し、次いで、このトナー像
を転写チャージャ６の作用によって転写紙１０上に転写
し、更に転写紙１０上のトナーを、図示しない定着手段
によって転写紙１０に熱融着、圧力定着させる。そし
て、転写紙１０へトナー像を転写した後の感光体ドラム
１の表面は、クリーニングブラシ７、クリーニングブレ
ード８によりクリーニングされ、更に、除電ランプ２に
よって除電され、再び帯電チャージャ３により帯電を施
され、以後、同様の工程を繰り返す。

【０００８】図２は、本実施形態の複写機に適用される
現像装置の概略構成図である。図２において、現像装置
５は、トナーとキャリアからなるいわゆる２成分系現像
剤（以下、単に現像剤とする）を用いる２成分乾式現像
装置であり、現像容器１１とホッパ部１２とから構成さ
れる。ホッパ部１２の現像容器１１に連通する開口部に
は、該ホッパ部１２に収納されたトナーを現像部へ補給
する補給ローラ１３が設けられていて、また、ホッパ部
１２の内部には、ホッパ部１２から現像容器へのトナー
補給を容易にするための撹拌器１４が設けられている。

【０００９】現像容器１１内部には、固定部材としての
現像容器１１の底部に沿って、パドル１５と撹拌用羽根
車１６とが設けられている。また、現像容器１１の感光
体ドラム１表面に対向する開口部には、感光体ドラム１
と所定の線速比をもって矢印ｂ方向に回転することで、
感光体ドラム１に現像剤を供給する現像スリーブ９が設
けられている。この現像スリーブ９の内部には、特開昭
５４−９５２４３号公報で提案されている反発磁界を形
成する磁界発生手段としてのマグネット（以下、カット
マグという）Ｐ１が現像ニップ部を介して感光体ドラム
１と対向する位置に配設されており、この他に、スリー
ブの周方向に複数の磁石を備えている。そして、パドル
１５がスリーブ９表面に現像剤を供給する位置よりも回
転方向下流側には、現像スリーブ９表面に保持される現
像剤の穂の高さを一定とするために、該表面の現像剤を
掻き落すドクタ１７が、その先端部が現像スリーブ９と
所定のギャップを有する状態で設けられている。また、
ドクタ１７が配設されている位置の近傍には、ドクタ１
７により現像スリーブ９の表面から掻き落された現像剤
を、現像スリーブ９の回転軸方向（以下、横方向とす
る）に撹拌する搬送スクリュウ１８を回転自在に保持し
つつ、該現像剤を撹拌用羽根車１６近傍へ搬送する、複
数の案内板１９を備えたセパレータ２０が設けられてい
る。

【００１０】次に、以上のように構成された現像装置５
の動作を、図２を用いて説明する。この実施形態の現像
装置５では、例えば、感光体ドラム１表面に一定条件で
形成されたトナー像の濃度を、図示しないフォトセンサ
ーで読み取る等の方法で、現像剤中のトナー濃度が低く
なったことが判断されると、図示しないクラッチがＯＮ
して複写機本体から回転駆動力が補給ローラ１３に伝達
され、補給ローラ１３が回転を開始する。また、撹拌器
１４も現像剤中のトナー濃度が低くなったことが判断さ
れると、回転を開始する。この補給ローラ１３の回転
と、撹拌器１４の回転とによってホッパ部１２から現像
容器１１内へトナーが補給される。現像容器１１内に補
給されたトナーは、現像容器１１の側壁と撹拌用羽根車
１６の各羽根１６ａとで囲まれる空間ｄに運ばれ、該空
間であらかじめ現像容器１１内に存在していた現像剤と
混じりあう。また、撹拌用羽根車１６は矢印ｃ方向に回
転するので、この回転により、新たに補給されたトナー
とあらかじめ現像容器１１内に存在していた現像剤と
が、撹拌されながら、現像容器１１の底壁と各羽根１６
ａとで囲まれる空間ｅへと搬送される。

【００１１】そして、撹拌用羽根車１６により摩擦帯電
された現像剤はパドル１５へ搬送される。ここで、パド
ル１５へ搬送される現像剤は帯電はなされているものの
充分に撹拌されておらずトナー分布にムラがあるため、
このパドル１５を、例えば１００ｒｐｍ以上の高速で回
転させることによって、回転による遠心力で該現像剤を
跳ね飛ばしつつ、現像剤を撹拌してトナー分布を均一に
するようにしている。

【００１２】そして、パドル１５により、跳ね飛ばされ
撹拌された現像剤は、現像スリーブ９に内蔵されたカッ
トマグＰ１の作用により現像スリーブ９の表面に付着
し、現像スリーブ９の回転とともに連れ回ることによ
り、現像スリーブ９とセパレータ２０とのなす空間ｇに
搬送される。この現像剤は、現像スリーブ９の回転方向
に徐々に間隔が狭くなる空間ｇを通過することにより圧
力が加えられて、再び摩擦帯電がなされる。

【００１３】空間ｇを通過した現像剤は、更に、現像ス
リーブ９の回転とともに連れ回ることにより、現像スリ
ーブ９と感光体ドラム１とのニップ部Ｎ方向へと搬送さ
れ、その途中で、ドクタ１７により一部分が掻き落され
て一定の高さの穂となる。この一定の高さとなった現像
剤穂は、ニップ部Ｎに搬送されて、感光体ドラム１の表
面に形成された潜像を現像してトナー像を形成する。

【００１４】一方、ドクタ１７に掻き落された余分な現
像剤は、セパレータ２０の上面に配設されている案内板
１９に規制されながら、セパレータ２０の上面を滑り落
ちる。この案内板１９は、奥側から手前側に向かって斜
めに設けられており、現像剤は奥側から手前側へ送られ
横方向に撹拌される。また、セパレータ２０上面の手前
側の一部には穴が設けられていて、前記の余分な現像剤
の一部は該穴から搬送スクリュウ１８近傍に至り、該現
像剤は搬送スクリュウ１８により手前側から奥側へ搬送
される。この案内板１９による奥側から手前側への搬送
と、搬送スクリュウ１８による手前側から奥側への搬送
により、現像剤は横方向に均一に撹拌される。そして、
横方向に均一に撹拌された現像剤は、さらにセパレータ
２０を滑り落ち、現像容器１１の側壁と各羽根１６ａと
で囲まれる空間ｄに搬送され、その後、以上説明した動
作を繰り返す。

【００１５】ここで、上記感光体ドラム１表面の摩擦係
数（μ）は、上記図１に示した固体潤滑剤２１の感光体
ドラム１表面への付着量が増加するにしたがって低下す
る。そして、摩擦係数が低下すると、これに起因して上
述したような穂跡による異常画像が生じてしまう。な
お、潤滑剤２１が付着していない場合の感光体ドラム１
表面の摩擦係数（μ）は、一般的に用いられているセレ
ン系感光体やＯＰＣ系感光体では０．４乃至０．５程度
である。

【００１６】そこで、本発明者らは、感光体ドラム１表
面の摩擦係数（μ）と、上記不具合との関係について鋭
意検討したところ、図３に示すような結果が得られた。
図３は、現像ニップ部を介して感光体ドラム１に対向す
る位置に、通常の１ピークを有するマグネットを用いた
場合と、２ピークを有するカットマグＰ１を用いた場合
のそれぞれについて、感光体ドラム１の摩擦係数（μ）
を変化させたときの穂跡（画像黒部に縦白スジが出た
り、画像後端が白く抜けたり、細線が切れたりする現
象）の程度、及び感光体ドラム１の地肌汚れの程度を示
したグラフである。なお、現像スリーブ９の線速度ｖｒ
と感光体ドラム１の線速度ｖｐとの線速比（ｖｒ／ｖ
ｐ）を２．０、感光体ドラム１の回転速度ｖｐを４３０
mm／ｓｅｃとしている。図３の縦軸は、現像剤磁気ブラ
シによる穂跡の程度、及び感光体ドラム１の地肌汚れの
程度を示しており、数値が小さくなるほど、これら程度
が強まることを意味している。すなわち、ノイズがなく
良好な程度をランク５、ノイズはあっても気にならない
ような程度をランク４、ノイズはあるが実用範囲内であ
る程度をランク３、ノイズが実用に支障をきたすような
程度をランク２、ノイズがひどく実用には全く使えない
ような程度をランク１としている。また、横軸は感光体
ドラム１の摩擦係数（μ）を示している。また、１ピー
クを有するマグネットを用いた場合の穂跡及び地肌汚れ
の特性線をそれぞれａ，ｂで示し、カットマグＰ１を用
いた場合の穂跡及び地肌汚れの特性線をａ’，ｂ’で示
している。

【００１７】図３によれば、特性線ａ，ａ’はともに、
摩擦係数（μ）が小さくなるほど穂跡ランクは低くなる
が、カットマグＰ１を用いた方が、穂跡ランクが低下し
にくくなることがわかる。しかしながら、カットマグＰ
１を用いた方は、摩擦係数（μ）が０．４以上のところ
では、通常のマグネットを用いた場合の特性線ｂよりも
カットマグＰ１を用いた場合の特性線ｂ’の方が地肌汚
れのランクが低下してしまう。

【００１８】また、通常のマグネットでは現像ニップ部
での現像剤穂のチェーンが強いが、感光体ドラム１との
摩擦力によりチェーンが切れたりキャリアが回転したり
して、穂跡の現象が目立たなくなるため画質には影響し
ないが、摩擦係数（μ）が低下してくると、このチェー
ンが切れず、キャリアの回転も減ることから穂跡の現象
が目立ち、画質が低下する。一方、カットマグＰ１で
は、チェーンの繋がりが弱く、また現像ニップ部内に空
隙ができやすく、現像剤の動きが比較的自由になるた
め、現像能力が高まり、特にラインの再現性が良くな
る。本発明者等は、通常のマグネットを用いた場合より
もカットマグＰ１を用いた場合の方が、穂跡ランクが良
好になるという効果が、特に摩擦係数の低い領域（０．
３以下）で得られることを見い出した。特に、カットマ
グＰ１を用いる場合においては、摩擦係数（μ）が高い
ときに、図示のように地肌汚れが出やすくなる傾向にあ
るので、摩擦係数を低くすることによって、地肌汚れに
対する余裕度を増すことができる。

【００１９】図４は、現像スリーブ９上の磁束密度分布
を示したものである。図中実線は、カットマグＰ１を用
いた場合の特性を示し、破線は、通常の１ピークを有す
るマグネットを用いた場合の特性を示している。なお、
図中括弧内に示した数値は、カットマグＰ１の磁束密度
のピーク値である。ここで、現像ニップ部において、図
４に示したようなカットマグＰ１の他にも、同極性のブ
ロックマグネットを並置したもの、あるいは円筒形の磁
性体に同極性の磁性体を近接して着磁させたものなどを
用いることができるが、特にカットマグは、小型化、磁
束密度の精度維持などにおいて他のマグネットよりも有
利であるため、本実施形態でも、Ｐ１の位置には、図
１、図２に示したような、カットマグを用いている。

【００２０】以上より、感光体ドラム１表面の摩擦係数
を０．２乃至０．４にすることによって、感光体ドラム
１表面のクリーニング性能を向上させることができる。
また、上記摩擦係数を０．２以上としていることによ
り、Ｐ１の位置に、反発磁界を形成するカットマグを用
いることによって、穂跡防止の点で顕著な効果を得るこ
とができ、形成された画像に白筋、画像後端の白抜け、
横線の細りなどの異常画像の発生を防止することができ
る。また、上記摩擦係数を０．４以下としていることに
より、カットマグを用いる場合に発生しやすい地肌部へ
のトナー付着も抑えることができる。よって、良好な画
像を得ることができる。また、顕像化したトナー像を転
写紙１０に転写した後の感光体ドラム１表面をクリーニ
ングブラシ７やクリーニングブレード８でクリーニング
するときに、感光体ドラム１との摩擦力が低下するの
で、これらのクリーニング部材及び感光体ドラム１表面
が経時の摩耗で劣化することが抑えられ、それぞれ長寿
命化を図ることができる。また、本実施形態では、摩擦
係数を低下させるのに固体潤滑剤を用いているので、感
光体ドラム上に残留するボケ物質を容易に除去すること
ができ、ボケ画像の発生を防止することができる。

【００２１】

【実施例】下記の条件で複写テストを行った結果、良好
な画像が得られた。感光体ドラム１の線速ｖｐ：４３０mm／ｓｅｃトナー濃度：１．５乃至２．５％／ｗトナー帯電量：２０乃至３０μｃ／ｇキャリア平均粒径：７０μｍトナー平均粒径：９μｍ感光体ドラムの種類及び感光体径：ＯＰＣ，１００mm 現像スリーブ径：２５mm

【００２２】図５は、現像スリーブと感光体ドラム１と
の線速比（ｖｒ／ｖｐ）と、穂跡及び地肌汚れとの関係
を、０．２及び０．４５の摩擦係数（μ）について示し
たグラフである。ここで、摩擦係数が０．４５のときの
穂跡及び地肌汚れの特性線をそれぞれｃ，ｄで示し、摩
擦係数が０．２のときの穂跡及び地肌汚れの特性線をそ
れぞれｃ’，ｄ’で示している。この図によれば、穂跡
及び地肌汚れのランクの基準を例えば３．５以上とする
と、摩擦係数（μ）が０．４５の感光体ドラム１では、
線速比（ｖｒ／ｖｐ）が１．５乃至２．５の範囲で良好
となり、特性線ｃ，ｄのランクがともに一致する２．０
近辺が好適である。また、摩擦係数（μ）が０．２程度
では、１．２乃至２．０の範囲で良好となり、特性線
ｃ’，ｄ’のランクがともに一致する１．５近辺が好適
である。

【００２３】

【発明の効果】請求項１の画像形成装置によれば、潜像
担持体表面の摩擦係数を０．２乃至０．４となるように
することで、潜像担持体表面のクリーニング性能を向上
させることができるとともに、クリーニング手段と潜像
担持体表面とが相互に摺擦することによって生じる摩耗
を抑え、それぞれ長寿命化を図ることができる。また、
上記摩擦係数を０．２以上としていることにより、現像
主極に位置する磁石として、現像位置で反発磁界を形成
する磁石を用いることによって、穂跡防止の点で顕著な
効果を得ることができ、形成された画像に白筋、画像後
端の白抜け、横線の細りなどの異常が発生することを防
止できる。また、上記摩擦係数を０．４以下としている
ことにより、現像位置で反発磁界を形成する磁石を用い
る場合に発生しやすい地肌部へのトナー付着も抑えるこ
とができる。以上より、良好な画像を得ることができる
という優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施形態に係る電子写真複写機の概略構成を
示す正面図。

【図２】図１の複写機に適用される現像装置の概略構成
を示す正面図。

【図３】感光体ドラムの摩擦係数と、地肌汚れ及び穂跡
の程度との関係を示す説明図。

【図４】現像スリーブ内部に収容されるカットマグの磁
束密度分布を示す説明図。

【図５】現像スリーブと感光体ドラムとの線速比（ｖｒ
／ｖｐ）と、地肌汚れ及び穂跡の程度との関係を示す説
明図。

【符号の説明】

１感光体ドラム２除電ランプ３帯電チャージャ４光学系５現像装置６転写チャージャ７クリーニングブラシ８クリーニングブレード９現像スリーブ１０転写紙１１現像容器１２ホッパ部１３補給ローラ１４撹拌器１５パドル１６撹拌用羽根車１６ａ羽根１７ドクタ１８搬送スクリュウ１９案内板２０セパレータ２１固体潤滑剤Ｐ１カットマグ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者兼子千恵美東京都大田区中馬込１丁目３番６号株式会社リコー内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】潜像を保持する潜像担持体と、内部に磁界発生手段を収容した非磁性現像スリーブの上
に、磁性粉末を含む現像剤を吸着させ、該潜像担持体上
に形成された潜像を、該現像スリーブ上の現像剤により
現像位置で現像する現像装置と、を備えた画像形成装置
において、前記潜像担持体の表面を、ＪＩＳＬ０８０３に示される
綿３号に対する静止摩擦係数が０．２乃至０．４となる
ようにし、前記磁界発生手段を、隣り合う同極性の磁極によって現
像位置で反発磁界を形成するように構成したことを特徴
とする画像形成装置。