JPH10319724A - 現像剤のスピン室を備える現像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 現像剤の自転を積極的に利用する構成の現像
装置を提供する。 【解決手段】 キャリアとトナーの混合物である現像剤
を、極間隔λの円筒状の永久磁石により構成される現像
ローラ４０表面に吸着させ、現像ローラ４０を回転させ
て現像剤を静電潜像に接触または近接させることで、静
電潜像を顕像化させる構成において、現像剤が静電潜像
に接触または近接する上流に、ドクターブレード５０を
有し、ドクターブレード５０に隣接した上流側に現像剤
が自転自在とした空洞状のスピン室５１を有し、スピン
室５１と現像ローラ４０の最大距離ρが磁気極間隔λの
２分の１以上〜３倍以下に構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、画像形成装置に具
備される現像装置に関し、とりわけ現像剤のスピン室を
備える現像装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、画像形成装置として複写機やプリ
ンター、ファクシミリ等が広く使用されている。これら
の画像形成装置のうち、電子写真方式や静電記録方式に
よる装置では、感光体面上に形成された静電潜像を、感
光体に近接して設けた現像剤搬送機構から供給されるト
ナーの付着によって顕在画像とする方法が採用されてい
る。

【０００３】さらに、画像品質の向上と、画像形成装置
の低価格、小型化を目的として、現像剤を磁気的に吸着
保持するため採用されていた、磁石体の周囲に設けられ
たスリーブを設けない構成、すなわちスリーブレス現像
の構成が提案され、適用されるに至っている。

【０００４】このようなスリーブレス現像構成の公知例
として、特開平７−２３４５８８号公報において開示さ
れたものをはじめ、複数の例が開示されている。これら
構成に共通するものとして、スリーブレス構成の磁石ロ
ーラを現像ローラとして用い、磁石ローラに吸着保持さ
れる、トナーを含んだ現像剤を一定層厚に規制するため
のドクターブレード（以下、ドクターと略記する）を具
備していた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記の
ような従来の構成においては、ドクターは直線的な部材
でできており、現像剤の自転を積極的に利用する構成に
はなっていなかった。そのため、トナー濃度が不安定に
なったり、トナーの帯電量が不足して、地汚れ、トナー
飛散が発生するといった不都合が生じる場合があった。

【０００６】さらにトナー（及び現像剤）の帯電は、ド
クター先端部分で現像ローラに吸着された過分な現像剤
を所定量に削ぎ落とす過程で主に行われるのであるが、
このドクター先端部の力は狭い領域に集中する傾向があ
り、そのため現像剤を劣化させるという問題があった。

【０００７】本発明は、前記のような従来技術における
問題点を解決するためなされたもので、現像剤の自転を
積極的に利用する構成の現像装置を提供することを目的
とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
本発明の請求項１に係る現像装置は、強磁性体を含みキ
ャリアとして機能する粉体と、着色料を含みトナーとし
て機能する粉体の混合物である現像剤を、極間隔λの円
筒状の永久磁石により構成される現像ローラの表面に吸
着させ、該現像ローラを回転させることで前記現像剤を
静電潜像に接触または近接させて、該静電潜像を顕像化
させる現像装置において、前記現像剤が前記静電潜像に
接触または近接する上流に、前記現像ローラ上の前記現
像剤量をほぼ一定に規制する部材としてドクターを有
し、該ドクターに隣接した上流側に前記現像剤が自転自
在とした空洞状のスピン室を有し、該スピン室と現像ロ
ーラの最大距離ρが磁気極間隔λの２分の１以上〜３倍
以下であることを特徴とする。

【０００９】前記の構成によれば、ドクターに塞き止め
られた現像剤に回転運動をさせる力が付与され、これに
より現像剤を劣化させることなくトナーを摩擦帯電させ
ることが可能になる。

【００１０】本発明の請求項２に係る現像装置は、請求
項１の構成において、スピン室への現像剤の入り口と現
像ローラとの距離（スピン室入り口ギャップＧｉ）がド
クターと現像ローラのギャップより大きく、スピン室と
現像ローラの最大距離ρより小さいことを特徴とする。

【００１１】前記の構成によれば、現像剤がスピン室の
入り口から外へ出にくくなり、スピン室内での現像剤の
回転がよりスムーズになり、スピン室内の現像剤の圧力
が高まり、よって現像剤を劣化させることなくトナーを
摩擦帯電させることが可能になる。

【００１２】本発明の請求項３に係る現像装置は、請求
項１の構成において、スピン室の入り口が現像剤で覆わ
れていることを特徴とする。

【００１３】前記の構成によれば、スピン室入り口が現
像剤で覆われていることで、スピン室へのトナーの塊の
混入が防がれ、よって摩擦帯電していないトナーが現像
領域へ運ばれるのが防がれる。

【００１４】本発明の請求項４に係る現像装置は、強磁
性体を含みキャリアとして機能する粉体と、着色料を含
みトナーとして機能する粉体の混合物である現像剤を、
極間隔λの円筒状の永久磁石により構成される現像ロー
ラの表面に吸着させ、該現像ローラを回転させることで
前記現像剤を静電潜像に接触または近接させて、該静電
潜像を顕像化させる現像装置において、前記現像剤が前
記静電潜像に接触または近接する上流に、前記現像ロー
ラ上の前記現像剤量をほぼ一定に規制する部材としてド
クターを有し、該ドクターに隣接した上流側に前記現像
剤が自転自在とした空洞状のスピン室を有し、前記スピ
ン室の入り口が前記スピン室の下方に位置し、スピン室
入り口ギャップが前記スピン室に入る前記現像剤の層厚
より大であることを特徴とする。

【００１５】前記の構成によれば、スピン室の入り口が
スピン室の下方に位置することで、磁力で現像ローラに
保持できないキャリアや、現像ローラに吸着されたキャ
リアに電気的に付着していないトナーが重力によって落
下し、スピン室外へ排出される。これにより、スピン室
内のトナーは一定値以上の帯電量を保つことが可能にな
る。

【００１６】本発明の請求項５に係る現像装置は、請求
項４記載の構成において、ドクターからスピン室の入り
口までの長さが、スピン室と現像ローラの最大距離より
長いことを特徴とする。

【００１７】前記の構成によれば、スピン室の上部のド
クターで現像ローラから削り取られた現像剤がスピン室
の出口までの長い距離を落下する間に、現像ローラに吸
着されて上がってくる現像剤を摩擦し帯電させる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を説
明する。図１は、本発明に係る現像剤のスピン室を備え
る現像装置の第１実施形態における要部模式断面図であ
る。また図２は、図１の現像装置におけるドラム周辺部
の模式断面図である。

【００１９】図１に示されるように、本発明に係る現像
装置１は、ドクターブレード（ドクター）５０にスピン
室５１が設けられている。スピン室５１は、現像ローラ
４０の回転方向上流側に位置して凹状にへこみを形成し
ており、その形状は図示されるように円周の約８分の１
程度の円弧となっている。このスピン室５１は、内部で
現像剤が回転するのを補助するようになっている。本実
施形態の形状のスピン室５１は、十分に現像剤を包む形
状ではないが、効果的なスピン発生をさせることが可能
である。

【００２０】現像ローラ４０の磁荷によって、現像ロー
ラ４０周囲には磁場が形成されている。これを固定位
置、例えばドクター５０の先端位置において観察する
と、現像ローラ４０の回転に伴い、磁場が回転している
ように見える。ここで現像ローラ４０の周速をＶｒとす
ると、磁場の回転の早さｆｒは ｆｒ＝λ／Ｖｒ で与えられる。

【００２１】この磁場の回転により、ドクター５０に塞
き止められた現像剤に回転運動をさせる力が付与され
る。また一方、現像ローラ４０による磁場はローラ表面
から離れるに従い、急速に減少する。このように磁場が
実効的に現像剤に作用できる距離は、現像ローラ４０の
磁荷の大きさや現像剤の飽和磁荷をはじめ多くのパラメ
ータによって決まるが、現像剤を構成するキャリアまで
が現像時に感光体３０側へ移動することがなく、かつ、
ドクター５０で現像ローラ４０上の現像剤４１の量をほ
ぼ一定に規制する際に過大な負荷が発生しない強度とす
るには、磁極間隔λの３倍程度が好ましい。

【００２２】動作時に、ドクターブレード５０を通過
し、現像ローラ４０上に保持された現像剤４１は、感光
体３０と接触または、近接した段階でトナー分の少なく
とも一部を感光体３０上に与え、感光体３０上に形成さ
れた潜像をトナー分で顕像化させる。これにより、トナ
ーの一部が消費される。

【００２３】前記のように、感光体３０と接触または近
接してトナー分を与えることにより現像を終えた現像剤
４１は、現像ローラ４０の動きに伴って現像器３９のな
かに戻り、トナーと接触しこれを吸着する。

【００２４】しかし、この段階では新たに吸着されたト
ナーはトナー同士が凝集した状態で固まっている場合も
あり、まだほとんど電荷を持っていない。このトナー
が、スピン室５１に入ると、現像剤の激しい自転によっ
てトナーの凝集塊がほぐされ、微粒子化したトナーは現
像剤を構成しているキャリアに擦り付けられ、ソフトに
摩擦帯電する。現像剤は、スピン室５１から出てドクタ
ー５０を通過する段階で強いせん断力を受け、十分に帯
電する。このようにして、現像剤を劣化させないでトナ
ーを摩擦帯電させることができる。

【００２５】図２は、第１実施形態の装置のドラム周り
の全体図である。感光体３０には、画像イメージが載っ
たレーザ書込光Ｌｒによる照射ならびに帯電ローラによ
る帯電によって、静電画像が付与される。現像ローラ４
０により現像され、トナーにより顕在化された画像は出
力紙に転写される。転写後の感光体３０表面はクリーニ
ングブレード１５により清掃される。

【００２６】図３は、本発明に係る現像剤のスピン室を
備える現像装置の第２実施形態における要部模式断面図
である。図３に示すように、本発明の第２実施形態の現
像装置２は、スピン室への現像剤の入口と現像ローラと
の距離、すなわちスピン室入口ギャップＧｉが、ドクタ
ー５０と現像ローラ４０間のギャップよりも大きく、ス
ピン室５２と現像ローラ４０の最大距離ρよりも小さく
構成される。

【００２７】このようにスピン室入口ギャップＧｉを、
スピン室５２と現像ローラ４０の最大距離ρよりも小さ
めに設定することで、スピン室５２が十分に現像剤を包
む形になり、しかも器壁と現像剤の間の摩擦抵抗は、現
像剤の内部せん断摩擦より小さく、よってスピン室５２
のなかで現像剤が回転するのを補助して、現像剤をより
スムーズに大きく回転させることができる。このような
スピン室５２内での現像剤の回転をよりスムーズにする
効果に加え、スピン室５２の入口から現像剤が外へ出に
くくなり、これによりスピン室５２内の現像剤の圧力が
高まって、摩擦帯電をより効果的に行うことができる。

【００２８】図４は、本発明に係る現像剤のスピン室を
備える現像装置の第３実施形態における要部模式断面図
である。図４に示すように、本発明の第３実施形態の現
像装置３は、スピン室５３の入り口５３ａを現像剤Ｄが
覆う形になっていて、トナーが直接スピン室５３に入る
ことができない構成となっている。

【００２９】現像を終えた現像剤は現像ローラ４０の動
きに伴って現像器３９に戻り、トナーと接触しこれを吸
着して、消費されたトナーを補充する。しかし、この段
階では前述したように、新たに吸着されたトナーはまだ
トナー同士が凝集して固まっている場合もあり、ほとん
ど電荷を持っていない。よってトナーは現像剤の上に柔
らかく乗っている状態である。これが、スピン室５３を
覆う現像剤溜り３８に侵入すると、トナーは現像剤にブ
ロックされ、現像ローラ４０に吸着された現像剤の表層
に付着したトナーのみ現像剤溜り３８のなかへ潜り込
む。これにより、スピン室５３に過剰なトナーが侵入す
るのを防ぐことができる。

【００３０】図５は、本発明に係る現像剤のスピン室を
備える現像装置の第４実施形態における要部模式断面図
である。図５に示すように、本発明の第４実施形態の現
像装置４は、スピン室５４の入り口５４ａがスピン室５
４の下方に位置し、スピン室入り口ギャップがスピン室
に入る現像剤の層厚より大である構成とされる。

【００３１】スピン室５４の手前でパドルホイール６０
によって現像ローラ４０近傍まで持ち上げられた現像剤
（トナーを十分に含んでいる）は、磁場によって吸着さ
れる。スピン室５４の下方に位置するスピン室入り口５
４ａで、現像ローラ４０に吸着した現像剤が、現像ロー
ラ４０の回転に伴ってスピン室５４へ入ることになる。

【００３２】ここでドクター５０で掻き落とされた現像
剤は、スピン室５４で自転するが、この時現像剤に十分
な力で付着していないトナーは、遠心力などで現像剤よ
り剥ぎ取られ、重力にしたがってスピン室入り口５４ａ
からスピン室５４の外へ落下する。すなわち、スピン室
入り口５４ａがスピン室５４の下方に位置しているた
め、磁力で現像ローラ４０に保持できないキャリアや、
現像ローラ４０に吸着されたキャリアに電気的に付着し
ていないトナーが重力によって落下し、スピン室５４の
外へ出て行く。これにより、摩擦帯電していないトナー
が現像領域へ運ばれず、またスピン室内のトナーは一定
値以上の帯電量を保つ。

【００３３】図６は、本発明に係る現像剤のスピン室を
備える現像装置の第５実施形態における要部模式断面図
である。図６に示すように、本発明の第５実施形態の現
像装置５は、ドクター５０からスピン室５５の入り口５
５ａまでの長さが、スピン室５５と現像ローラ４０間の
最大距離より長い構成とされる。

【００３４】スピン室の入り口５５ａの手前でパドルホ
イール６０によって現像ローラ４０近傍まで持ち上げら
れた現像剤（トナーを十分に含んでいる）は磁場によっ
て吸着される。スピン室５５の下方に位置するスピン室
入り口５５ａで、現像ローラ４０に吸着した現像剤が、
現像ローラ４０の回転に伴ってスピン室５５へ入ること
になる。

【００３５】ドクター５０が現像ローラ４０の上方に位
置するため、ドクター５０で掻き取られた現像剤はスピ
ン室５５で自転しながら、現像ローラ４０表面に吸着さ
れた現像剤層の上を、重力によってスピン室入り口５５
ａ方向に落下する。すなわち、現像ローラ４０表面に吸
着された現像剤層の進行方向（上方向）とは逆方向に落
下する。この間、スピン室入り口５５ａまでの長い距離
を落下する間に、現像ローラ４０表面に吸着されて上が
ってくる現像剤を摩擦し、帯電させる。このようにし
て、次々に入ってくる現像剤と落下する現像剤が摩擦し
てトナーを帯電させる。

【００３６】このようにして、現像剤を劣化させないで
トナーを摩擦帯電させ、かつ摩擦帯電していないトナー
が現像領域へ運ばれるのを防止できる。この結果、地汚
れ、トナー飛散が発生しにくくなる。

【００３７】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明の請求項１
の構成にすることで、回転磁場による力を、現像剤の回
転運動に有効に利用することができ、スピン室で現像剤
が激しく回転運動する間に、現像剤同士の摩擦や、スピ
ン室入り口で出入りする現像剤との摩擦でトナーを摩擦
帯電させることができる。しかも、この摩擦は現像ロー
ラから比較的離れた場所で行われるため摩擦面の圧力は
弱く、現像剤を劣化させることがないという効果を奏す
る。

【００３８】本発明の請求項２は、請求項１の構成にお
いてスピン室入り口ギャップを小さめに設定すること
で、現像剤のスピン室入口から外への流出を出難くし、
またスピン室内での現像剤の回転をよりスムーズにで
き、スピン室内の現像剤の圧力を高めて摩擦帯電をより
効果的にし、現像剤を劣化させることなくトナーを摩擦
帯電させることが可能になる。

【００３９】本発明の請求項３は、請求項１においてス
ピン室入口を現像剤で覆う構成にすることで、スピン室
へのトナー凝集塊の混入を阻止でき、よって摩擦帯電し
ていないトナーが現像領域へ運ばれるのを防ぐことがで
きるという効果を奏する。

【００４０】本発明の請求項４の構成にすることで、磁
力で現像ローラに保持できないキャリアや、現像ローラ
に吸着されたキャリアに電気的に付着していないトナー
を重力によって落下させ、スピン室外へ排出できるか
ら、スピン室内のトナーを一定値以上の帯電量に保つこ
とができるいう効果を奏する。

【００４１】本発明の請求項５は、スピン室の上部のド
クターで現像ローラから削り取られた現像剤がスピン室
の出口までの長い距離を落下する間に、現像ローラに吸
着されて上がってくる現像剤を摩擦し帯電させる構成と
することで、現像剤を劣化させないでトナーを摩擦帯電
させることができ、摩擦帯電していないトナーを現像領
域へ運ばない構成にできる。これにより、地汚れ、トナ
ー飛散が発生しにくくなるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の現像装置の第１実施形態における要部
模式断面図である。

【図２】図１の現像装置におけるドラム周辺部の模式断
面図である。

【図３】本発明の現像装置の第２実施形態における要部
模式断面図である。

【図４】本発明の現像装置の第３実施形態における要部
模式断面図である。

【図５】本発明の現像装置の第４実施形態における要部
模式断面図である。

【図６】本発明の現像装置の第５実施形態における要部
模式断面図である。

【符号の説明】

１ 本発明の現像装置 １０ 転写ベルト １５ クリーニングブレード ２０ 帯電ローラ ３０ 感光体 ３９ 現像器 ４０ 現像ローラ ４１ 現像ローラ上の現像剤 ５０ ドクターブレード ５１ スピン室 ρ スピン室と現像ローラの最大距離 λ 現像ローラの磁極間隔

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 強磁性体を含みキャリアとして機能する
   粉体と、着色料を含みトナーとして機能する粉体の混合
   物である現像剤を、極間隔λの円筒状の永久磁石により
   構成される現像ローラの表面に吸着させ、該現像ローラ
   を回転させることで前記現像剤を静電潜像に接触または
   近接させて、該静電潜像を顕像化させる現像装置におい
   て、 前記現像剤が前記静電潜像に接触または近接する上流
   に、前記現像ローラ上の前記現像剤量をほぼ一定に規制
   する部材としてドクターを有し、 該ドクターに隣接した上流側に前記現像剤が自転自在と
   した空洞状のスピン室を有し、 該スピン室と現像ローラの最大距離ρが磁気極間隔λの
   ２分の１以上〜３倍以下であることを特徴とする現像装
   置。
2. 【請求項２】 スピン室への現像剤の入り口と現像ロー
   ラとの距離（スピン室入り口ギャップＧｉ）がドクター
   と現像ローラのギャップより大きく、スピン室と現像ロ
   ーラの最大距離ρより小さいことを特徴とした請求項１
   記載の現像装置。
3. 【請求項３】 スピン室の入り口が現像剤で覆われてい
   ることを特徴とした請求項１記載の現像装置。
4. 【請求項４】 強磁性体を含みキャリアとして機能する
   粉体と、着色料を含みトナーとして機能する粉体の混合
   物である現像剤を、極間隔λの円筒状の永久磁石により
   構成される現像ローラの表面に吸着させ、該現像ローラ
   を回転させることで前記現像剤を静電潜像に接触または
   近接させて、該静電潜像を顕像化させる現像装置におい
   て、 前記現像剤が前記静電潜像に接触または近接する上流
   に、前記現像ローラ上の前記現像剤量をほぼ一定に規制
   する部材としてドクターを有し、 該ドクターに隣接した上流側に前記現像剤が自転自在と
   した空洞状のスピン室を有し、 前記スピン室の入り口が前記スピン室の下方に位置し、
   スピン室入り口ギャップが前記スピン室に入る前記現像
   剤の層厚より大であることを特徴とした現像装置。
5. 【請求項５】 ドクターからスピン室の入り口までの長
   さが、スピン室と現像ローラの最大距離より長いことを
   特徴とする請求項４記載の現像装置。