説明

現像装置及び画像形成装置

【課題】画像濃度の均一性を向上し、高画質の画像を形成する現像装置及び画像形成装置を提供する。
【解決手段】像担持体1に対向して配置され現像剤を担持して現像領域に搬送する現像ローラ41と、現像ローラ41上の現像剤搬送量を規制する現像剤量規制部材51と、現像剤攪拌しながら搬送する現像剤攪拌搬送部材43,44と、を有する現像装置4において、現像ローラ41上に現像剤を保持する汲上磁極N3の法線方向の磁力成分がほぼ零の磁力立ち上がり部Xから、現像剤搬送方向上流側の近傍に磁性部材46Aの少なくとも一部を対向させ、且つ、磁性部材46Aの現像剤搬送方向上流側に非磁性部材46Bを磁性部材46Aに近接して配置した現像装置。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、及び複合機能を有する画像形成装置等に用いられ、像担持体上の静電潜像を現像する現像装置、及び該現像装置を備えた画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【0002】
従来の現像装置においては、回転する像担持体に近接して、回転する現像ローラが配置されている。現像ローラは像担持体に対向する側に開口部を有する現像装置本体に収納されている。現像ローラは、その内部に磁石を有し、現像ローラの外周表面にトナー粒子と磁性粒子(キャリア)とを混合した二成分現像剤を担持している。
【0003】
この現像装置は、トナーとキャリアとから成る二成分現像剤を収容する現像装置本体、磁石から成る磁界発生手段を内部に有する現像ローラ、現像ローラに現像剤を搬送して供給する現像剤供給部材、現像ローラ上の現像剤層厚を所定量に規制する現像剤層厚規制部材、現像剤を撹拌して現像剤搬送部材に搬送する現像剤撹拌部材から構成されている。
【0004】
現像装置本体の上部に設けられたトナー補給口部を通して、トナーカートリッジから現像装置本体内に補給されたトナーは、回転する現像剤撹拌搬送部材により現像装置本体内に収容された現像剤と撹拌、混合されて均一なトナー濃度になり、回転する現像剤搬送部材により現像ローラの外周面上に供給され、現像ローラ上の現像剤のうち、トナーのみが現像領域で像担持体上に付着する。
【0005】
現像ローラと現像剤供給部材とが対峙する構成の現像装置においては、現像ローラと現像剤供給部材との対向近接点を挟んで反発磁界を形成する事により、現像後の現像剤を現像ローラから除去すると共に、現像に供される現像剤を現像ローラに供給している。
【0006】
このような構成の現像装置において、現像ローラと現像剤供給部材との間隙が小さい場合、現像剤供給部材の螺旋状リブに起因する濃度むら、所謂スクリューピッチむらが発生する。即ち、現像ローラの近傍に配置したスクリュー等で形成された現像剤供給部材は、現像ローラに現像剤が吸い上げられるとき、スクリューの山と谷とにより粗密が生じ、現像ローラ上の現像剤に密度差ができ、これが像担持体対向点での磁気ブラシの粗密となり、画像むらとなる。
【0007】
特許文献1に開示された現像装置は、現像ローラ内に配置された磁界発生手段の複数個の磁極のうち互いに隣接する2磁極を同極性に配置して現像剤剥ぎ取り磁界を形成し、現像ローラと非接触状態に対向して磁性体(磁石)を配置し、磁性体の現像ローラに対向する側の極性を、磁界発生手段の同極性の2磁極とは異なる極性に配置したものである。これによって現像処理済みの現像剤を現像ローラ上から除去するものである。
【特許文献1】特開2000−221771号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
近年、画像の高画質化に対して、トナーやキャリアを小粒径化してきているが、それに伴い、現像剤の流動化が低下してきたため、現像に使用した現像剤を現像ローラから確実に剥がし、充分に攪拌混合された現像剤を現像ローラに供給する事が非常に難しくなっている。
【0009】
更に、ベタ黒画像を連続して形成する場合や、カラー画像形成装置によってカラー画像を連続して形成する場合には、記録紙1枚当たりのトナー消費量が多いため、消費した分のトナーが均一に補充され、充分に攪拌混合された後、現像ローラに供給する場合に、頁内や頁間の画像の均一性を確保する事が困難になってきた。
【0010】
上記の問題に対して、現像剤攪拌搬送部材のスクリュー径やスクリューピッチを大きくし、更にスクリュー回転数を高く設定することで、多量に補給されたトナーを早い時間で分散し、混合攪拌する事が出来るが、現像装置の小型化に伴い、スクリューからの現像ローラへの現像剤受け渡し機能に使用してきた十字型のパドル等を使用せず、スクリューから現像剤を直接現像ローラに供給するような構成になってきた事により、現像ローラへの現像剤供給が難しくなり、画質濃度の不均一の問題が発生する。
【0011】
現像ローラと2本の現像剤搬送スクリューで構成された現像装置は、小型化が可能であるが、現像ローラに対向する現像剤搬送スクリューで現像剤を供給するとともに、現像ローラからの現像剤を回収しながら回転軸方向に搬送するとき、スクリューピッチによる画像ムラを発生することがある。特に、カラー画像形成装置においては、写真、グラフ等のベタ画像の印刷を行う場合が多く、画質濃度の不均一が問題となる。
【0012】
この問題を解決するため、現像ローラより下方に現像剤搬送スクリューを配置する現像装置が提案されているが、トナーの小粒径化や耐久による現像剤の流動性の悪化によって、現像剤搬送スクリューから現像ローラへの現像剤供給が不安定になり、やはりベタ画像の連続印刷時に画質濃度の不均一(スクリューピッチムラや濃度傾斜等)が問題となる。また、現像ローラに対して下方向にスペースを取られるため、現像装置の全高が増し、縦型タンデム構成のカラー画像形成装置が大型化するという欠点がある。
【0013】
特許文献1の現像装置では、現像処理済みの現像剤を同極性の剥ぎ取り磁極と、異なる極性を有する磁性体とにより現像ローラ上から剥離して除去するものであり、現像ローラと現像剤層厚規制部材の近傍には、現像ローラに現像剤を確実に搬送させて付着させる手段を有せず、高印字率の画像を現像処理するとき、現像剤供給不足を生じ、ゴーストが発生しやすく、画像の均一性を確保する事が困難である。
【0014】
本発明は、上述の問題点を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、現像ローラへの現像剤の供給不足による現像濃度不良を防止する事により、画像濃度の均一性を向上し、高画質の画像を形成可能にする現像装置及び画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0015】
上記の課題は、本発明の下記に記載の現像装置及び画像形成装置により解決される。
【0016】
(1) 像担持体に対向して配置され現像剤を担持して現像領域に搬送する現像ローラと、該現像ローラ上の現像剤搬送量を規制する現像剤量規制部材と、現像剤を攪拌しながら搬送する現像剤攪拌搬送部材と、を有する現像装置において、前記現像ローラ上に現像剤を保持する汲上磁極の法線方向の磁力成分がほぼ零の磁力立ち上がり部から、現像剤搬送方向上流側の近傍に磁性部材の少なくとも一部を対向させ、且つ、前記磁性部材の現像剤搬送方向上流側に非磁性部材を前記磁性部材に配置したことを特徴とする現像装置。
【0017】
(2) 前記磁性部材及び非磁性部材を、前記現像ローラ上に現像剤を保持する汲上磁極の法線方向の磁力成分がほぼ零の磁力立ち上がり部から、現像剤搬送方向上流側に角度5°までの領域に配置したことを特徴とする(1)に記載の現像装置。
【0018】
(3) 像担持体に対向して配置され現像剤を担持して現像領域に搬送する現像ローラと、該現像ローラ上の現像剤搬送量を規制する現像剤量規制部材と、現像剤を攪拌しながら搬送する現像剤攪拌搬送部材と、を有する現像装置において、前記現像剤攪拌搬送部材の上方に配置した現像剤供給ローラと前記現像ローラとの間に架設され、前記現像剤供給ローラにより搬送される現像剤を前記現像ローラに案内する現像剤案内部材と、前記現像ローラ、前記現像剤供給ローラ、前記現像剤案内部材により囲まれ、現像剤を満たすように形成した現像剤整流空間と、を設けるとともに、前記現像ローラ上に現像剤を保持する汲上磁極の法線方向の磁力成分がほぼ零の磁力立ち上がり部から、現像剤搬送方向上流側に角度5°までの領域に磁性部材の少なくとも一部を対向させ、且つ、前記磁性部材の現像剤搬送方向上流側に非磁性部材を前記磁性部材に近接して配置したことを特徴とする現像装置。
【0019】
(4) 像担持体上に形成された静電潜像を、(1)乃至(3)の何れか1項に記載の現像装置によりトナー像として可視像化し、該トナー像を記録媒体に転写することを特徴とする画像形成装置。
【0020】
(5) 異なる色の現像剤をそれぞれ収容する(1)乃至(3)の何れか1項に記載の複数の現像装置により複数色のトナー像を形成し、記録媒体に転写することを特徴とする画像形成装置。
【発明の効果】
【0021】
本発明によれば、現像ローラ上に現像剤を保持する汲上磁極の法線方向の磁力成分がほぼ零の磁力立ち上がり部から、現像剤搬送方向上流側の近傍に磁性部材の少なくとも一部を対向させ、且つ、磁性部材の現像剤搬送方向上流側に非磁性部材を磁性部材に近接して配置したことにより、現像剤攪拌搬送部材により搬送される現像剤が磁性部材上の現像剤整流空間に大量堆積されて、現像ローラに現像剤を供給する事が可能であるから、現像ローラ上の現像剤搬送量が安定し、ゴーストやスクリューピッチ斑の発生が防止され、画像濃度の均一性が向上するから、高画質の画像が得られる。
【0022】
また、像担持体上に形成された静電潜像を現像装置によりトナー像として可視像化し、可視化されたトナー像を記録媒体に転写する画像形成装置において、連続大量プリント時や高速プリント時に発生する画像濃度低下等の問題が解消され、高品質のプリント画像を出力する事が可能である。
【0023】
さらに、異なる色の現像剤をそれぞれ収容する複数の現像装置を有するカラー画像形成装置において、各色の画像濃度を均一に保持し、高画質のカラー画像を得る事ができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0024】
以下、本発明の実施の形態を説明する。なお、本欄の記載は請求項の技術的範囲や用語の意義を限定するものではない。
【0025】
[画像形成装置]
図1は、本発明に係る画像形成装置の構成図である。
【0026】
画像形成装置Aは、タンデム型カラー画像形成装置と称せられるもので、複数組の画像形成手段10Y,10M,10C,10Kと、ベルト状の中間転写体6と給紙装置20及び定着装置30とから構成されている。
【0027】
原稿台11上に載置された原稿は画像読取装置SCの原稿画像走査露光装置の光学系により画像が走査露光され、ラインイメージセンサに読み込まれる。ラインイメージセンサにより光電変換されたアナログ信号は、画像処理部において、アナログ処理、A/D変換、シェーディング補正、画像圧縮処理等を行った後、光書込手段3Y,3M,3C,3Kに入力される。
【0028】
イエロー(Y)色の画像を形成する画像形成手段10Yは、像担持体1Yの周囲に配置された帯電手段2Y、光書込手段3Y、現像装置4Y及びクリーニング手段5Yを有する。マゼンタ(M)色の画像を形成する画像形成手段10Mは、像担持体1M、帯電手段2M、光書込手段3M、現像装置4M及びクリーニング手段5Mを有する。シアン(C)色の画像を形成する画像形成手段10Cは、像担持体1C、帯電手段2C、光書込手段3C、現像装置4C及びクリーニング手段5Cを有する。黒(K)色の画像を形成する画像形成手段10Kは、像担持体1K、帯電手段2K、光書込手段3K、現像装置4K及びクリーニング手段5Kを有する。
【0029】
帯電手段2Yと光書込手段3Y、帯電手段2Mと光書込手段3M、帯電手段2Cと光書込手段3C及び帯電手段2Kと光書込手段3Kとは、潜像形成手段を構成する。
【0030】
4Y,4M,4C,4Kは、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)及び黒(K)の小粒径トナーとキャリアからなる二成分現像剤を収容する現像装置である。
【0031】
中間転写体6は、複数のローラにより巻回され、回動可能に支持されている。
【0032】
画像形成手段10Y,10M,10C,10Kより形成された各色の画像は、回動する中間転写体6上に一次転写手段7Y,7M,7C,7Kにより逐次転写されて、合成されたカラー画像が形成される。
【0033】
給紙装置20の給紙カセット21内に収容された記録紙Pは、給紙手段(第1給紙部)22により給紙され、給紙ローラ23,24,25,26、レジストローラ(第2給紙部)27等を経て、二次転写手段9に搬送され、記録紙P上にカラー画像が転写される。
【0034】
なお、画像形成装置Aの下部に鉛直方向に縦列配置された3段の給紙カセット21は、ほぼ同一の構成をなす。また、3段の給紙手段22も、ほぼ同一の構成をなす。給紙カセット21、給紙手段22を含めて給紙装置20と称す。
【0035】
カラー画像が転写された記録紙Pは、定着装置30において記録紙Pが挟持され、熱と圧力とを加えることにより記録紙P上のカラートナー像(或いはトナー像)が定着されて記録紙P上に固定され、排紙ローラ28に挟持されて機外の排紙トレイ29上に載置される。
【0036】
一方、二次転写手段9により記録紙Pにカラー画像を転写した後、記録紙Pを曲率分離した中間転写体6は、クリーニング手段8により残留トナーが除去される。
【0037】
なお、画像形成装置Aの説明においては、カラー画像形成にて説明したが、モノクロ画像を形成する場合も本発明に含まれるものである。
【0038】
以下、像担持体1Y,1M,1C,1Kを像担持体1と称し、現像装置4Y,4M,4C,4Kを現像装置4と称す。
【0039】
[現像装置の構成]
図2は、本発明に係る現像装置の実施の形態を示す断面図である。
【0040】
現像装置4の筐体は下方の下部ケーシング40と、上方の上部ケーシング50とから成る二分割構成をなし、開閉可能である。
【0041】
現像装置4の下部ケーシング40内には、現像ローラ41、第1現像剤攪拌搬送部材(以下、第1攪拌部材と称す)43、第2現像剤攪拌搬送部材(以下、第2攪拌部材と称す)44、現像剤供給ローラ(以下、供給ローラと称す)45、現像剤案内部材(以下、ガイド部材と称す)46等が配置されている。
【0042】
下部ケーシング40は、第1攪拌部材43を収容する現像剤供給室401と、第2攪拌部材44を収容する現像剤攪拌室402とから成る。現像剤供給室401と現像剤攪拌室402とは、下部ケーシング40の底部から直立した隔壁部403を挟んで両側に形成されている。
【0043】
現像ローラ41は回転可能な現像スリーブ41Aと固定された磁界発生手段(マグネットロール)41Bとから構成されている。
【0044】
現像スリーブ41Aと第1攪拌部材43との対向近接点において、現像スリーブ41Aは図示の反時計方向に回動し、第1攪拌部材43は反時計方向に回動する。
【0045】
上部ケーシング50の内部の天井部には、現像剤量規制部材51を保持する上蓋部材52が固定されている。ガイド部材46の上方と、上部ケーシング50の内部の天井部に固定された上蓋部材52の下方との間には、広い空間部が形成され、現像剤整流空間Wを形成している。
【0046】
ガイド部材46の一方の端部と供給ローラ45の外周面とが対向する部分には第1間隙G1が形成され、ガイド部材46の他方の端部と現像ローラ41の外周面とが対向する部分には第2間隙G2が形成されている。
【0047】
現像ローラ41は、静電潜像を担持する像担持体1に対向して配置され、図示しない駆動源により駆動回転される。現像スリーブ41Aには、現像バイアスとして交流電源E1による交流電圧と、直流電源E2による直流電圧とが重畳される。
【0048】
磁界発生手段41Bは、現像スリーブ41Aの内方に配置され、7極の磁極N1,N2,N3,N4,S1,S2,S3を有する。磁極N1は主磁極、磁極N2は剥取磁極、磁極N3は現像ローラ41上の現像剤搬送量を規制する汲上磁極(規制磁極)である。7極の磁極N1,N2,N3,N4,S1,S2,S3によって、図示の磁力分布が形成される。
【0049】
現像剤量規制部材51の先端部は、磁界発生手段41Bの汲上磁極N3の近傍に配置されている。現像剤量規制部材51の先端部と現像スリーブ41Aの外周面との間には、現像剤量規制間隙Gが設定されている。
【0050】
磁界発生手段41Bの複数個の磁極のうち互いに隣接する2磁極N2,N3は、同極性に配置され反発磁界を形成している。現像剤剥ぎ取り用の剥取磁極N2は、現像スリーブ41A上の現像剤を剥ぎ取り飛散させる。現像剤受け入れ用の汲上磁極N3は、供給ローラ45により供給された現像剤を汲み上げて現像スリーブ41A上に付着させる。
【0051】
第1攪拌部材43は、第2攪拌部材44から搬送された現像剤を攪拌して搬送し、現像ローラ41に均一に供給する。第1攪拌部材43、第2攪拌部材44は何れも螺旋状のスクリュー部材である。
【0052】
第2攪拌部材44は第1攪拌部材43に平行配置され、トナー補給手段47から補給される新規トナーと現像スリーブ41Aから還流された現像剤とを混合、攪拌して第1攪拌部材43の上流部に搬送する。
【0053】
第1攪拌部材43は回転軸方向に現像剤を搬送するとともに、回転軸のほぼ直角方向に現像剤を放出する。
【0054】
現像剤量規制部材51は磁性体より成り、汲上磁極N3に対向し、現像スリーブ41A上の現像剤の層厚を規制する。供給ローラ45は5極の固定磁石n1,n2.n3.s1,s2を有する磁界発生手段を備え、第1攪拌部材43から搬送される現像剤を保持して搬送し、現像剤整流空間Wに送り込む。
【0055】
現像スリーブ41Aと第1攪拌部材43との対向近接点の近傍に、ガイド部材46を傾斜状に配置した。ガイド部材46は、現像スリーブ41Aから剥ぎ取られて図2に示す白抜き矢印方向に搬送される下方の現像剤と、現像スリーブ41Aに供給される上方の現像剤とを隔てるとともに、供給ローラ45により搬送される現像剤を堆積して現像ローラ41に案内する。ガイド部材46は磁性部材46Aと非磁性部材46Bとから構成されている。磁性部材46Aを、第2間隙G2における現像ローラ41の現像剤搬送方向上流側の近傍に配置した。好ましくは、磁性部材46Aの一方の端部を現像ローラ41に対向させ、現像ローラ41上に現像剤を保持する汲上磁極N3の法線方向の磁力成分がほぼ零の磁力立ち上がり部Xから、現像剤搬送方向上流側に至る角度θが5°までの領域に配置した。磁性部材46Aは磁性を有するステンレス鋼材により形成される。
【0056】
磁性部材46Aの現像剤搬送方向上流側に非磁性部材46Bを磁性部材46Aに密接または近接して配置した。非磁性部材46Bは、非磁性材料、例えば、ABS樹脂等の合成樹脂、非磁性ステンレス鋼、アルミニウム合金、銅合金、セラミクス等により形成される。
【0057】
[現像剤の供給]
第1攪拌部材43の回転により掻き上げられた現像剤は、磁極を内蔵する供給ローラ45の回転によって搬送され、現像剤整流空間Wに移送されて収容された後、ガイド部材46上を整流状に一方向に移動して、回転する現像ローラ41上によって搬送され、現像剤量規制部材51により現像剤高さが規制されて、像担持体1に対向する現像領域に搬送される。
【0058】
現像剤整流空間Wには大量の現像剤を収容する事が可能であるから、ベタ画像を連続して大量に高速で現像処理する場合でも、現像ローラへの現像剤の供給不足による現像濃度不良が防止されて画像濃度の均一性が向上するから、高画質の画像が得られる。
【0059】
供給ローラ45により供給される現像剤搬送量Ma、ガイド部材46を通過して現像剤整流空間Wから現像ローラ41上に搬送される現像剤搬送量Mbとし、Ma>Mbの関係を有するように現像剤搬送量を設定する事により、ガイド部材46上の広い現像剤整流空間Wには、常に大量の現像剤が堆積され、現像ローラへの現像剤の供給不足を生じる事はない。
【0060】
また、供給ローラ45とガイド部材46との間に第1間隙G1を、現像ローラ41とガイド部材46との間に第2間隙G2を設け、ガイド部材46上に過剰な現像剤が堆積すると、現像剤の一部は第1間隙G1、第2間隙G2を通過して現像剤整流空間Wから流出して第1攪拌部材43に戻される。このとき、第1間隙G1、第2間隙G2を通過する現像剤搬送量Mc、としたとき、Ma>Mb+Mcの関係を有する。即ち、供給ローラ45から現像ローラ41に搬送される現像剤搬送量の差(Ma−Mb)は、第1間隙G1、第2間隙G2を通過して現像剤整流空間Wから流出する現像剤搬送量Mcより大きく、現像剤整流空間W内の現像剤量は増加傾向にあり、減少する事はない。
【0061】
更に、現像剤整流空間Wが現像剤で満たされたとき、供給ローラ45から余剰に供給された現像剤は現像剤整流空間Wの入口部の供給ローラ45から溢れ出して第1攪拌部材43にもどされる。
【0062】
[現像剤の循環搬送]
図3は現像装置4における現像剤の循環を示す模式図である。以下、現像剤の循環を説明する。
【0063】
(1) 現像剤攪拌室402の上流側において、現像剤供給室401から還流される現像剤と、トナー補給手段47から補給される新規トナーとが搬入され、第2攪拌部材44により攪拌、混合され、矢印V1で示す現像剤移動方向に搬送される。
【0064】
(2) 混合された現像剤は、現像剤攪拌室402の下流側の第1開口部404を通過して、矢印V2で示すように搬送され、現像剤供給室401の上流側に導入される。現像剤供給室401内において、現像剤は第1攪拌部材43により現像剤移動方向に搬送されつつ、矢印V3で示すように搬送される。
【0065】
(3) 第1攪拌部材43は回転軸方向に現像剤を搬送しつつ、矢印V4に示すように現像剤を供給ローラ45に放出する。
【0066】
(4) 供給ローラ45上に担持された現像剤は、ガイド部材46の傾斜面上に堆積される。
【0067】
(5) ガイド部材46上に堆積された現像剤は、回転する現像スリーブ41Aに担持されて、現像剤量規制部材51によって現像剤層厚が規制されて通過し、矢印V5で示すように搬送される。
【0068】
(6) 現像スリーブ41Aに担持された現像剤は、像担持体1と対向する現像剤領域において現像処理される。現像処理後にトナー濃度が低下した現像剤は、剥取磁極N2により、現像ローラ41から剥ぎ取られる。
【0069】
(7) 剥ぎ取られた現像剤は、矢印V6に示すように現像剤供給室401内に搬入される。
【0070】
(8) 現像剤供給室401内に搬送された現像剤は、第1攪拌部材43によって矢印V7に示すように搬送され、第2開口部405を通過して、矢印V8に示すように現像剤攪拌室402の上流側に導入される。
【0071】
(9) 現像剤攪拌室402において、図示しないトナー濃度センサのトナー濃度検知信号によりトナー補給手段47によるトナー補給が行われ、現像剤は矢印V1に合流する。
【0072】
現像剤は上述のような循環系で搬送されるが、一部の現像剤は現像剤供給室401と現像剤攪拌室402間を矢印V1,V2,V3,V6,V7,V8で示すように循環する。
【0073】
[現像装置の他の実施の形態]
図4は現像装置4の他の実施の形態を示す断面図である。なお、この図面に使用されている符号について、図2に示す現像装置4と同じ機能を有する部分には、同符号を付している。また、図2と異なる点を説明する。
【0074】
図に示す現像装置4は、供給ローラ45を配置せず、現像スリーブ41の外周面と、第1攪拌部材43の回転外周との間にガイド部材46を配置したものである。ガイド部材46は磁性部材46Aと非磁性部材46Bとから構成されている。現像ローラ41と磁性部材46Aとの間に第2間隙G2を設け、磁性部材46Aを第2間隙G2における現像ローラ41の現像剤搬送方向上流側の近傍に配置した。好ましくは、磁性部材46Aの一方の端部を現像ローラ41に対向させ、現像ローラ41上に現像剤を保持する汲上磁極N3の法線方向の磁力成分がほぼ零の磁力立ち上がり部Xから、現像剤搬送方向上流側に至る角度θが5°までの領域に配置した。
【0075】
[画像形成装置の他の実施の形態]
図5は画像形成装置Aの他の実施の形態を示す断面図である。なお、この図面に使用されている符号について、図1に示す画像形成装置Aと同じ機能を有する部分には、同符号を付している。また、図1と異なる点を説明する。
【0076】
図示の画像形成装置Aは、像担持体1、帯電手段2、光書込手段3、現像装置4、転写手段7A、除電手段7B、クリーニング手段8等から成る画像形成部と、定着装置30と記録紙搬送系とから構成されたモノクロ複写装置である。
【0077】
画像形成装置Aは、画像形成部において像担持体1上に形成された静電潜像を図2又は図4に示す現像装置4によりトナー像として可視像化し、トナー像を記録紙Pに転写する。現像装置4内には、磁性部材46Aと非磁性部材46Bとから成るガイド部材46が配置されている。
【実施例】
【0078】
[画像形成条件]
画像形成装置:A4判用紙、フルカラー、毎分51枚出力、タンデム型フルカラー複写機(コニカミノルタ8050(登録商標)、図1参照)
像担持体のVH電位:−250〜−900V、VL電位:−40〜−150V
像担持体の回転線速:100〜400mm/sec
[現像条件]
現像スリーブ41A:直径φ30mm、回転数382rpm
供給ローラ45:直径φ16mm、回転数200rpm
磁界発生手段41Bの磁極配置:7極(図2参照)
第1攪拌部材43、第2攪拌部材44:外径φ30mm、回転軸の直径φ8mm、回転数:600rpm、螺旋羽根の高さH:11mm
[現像バイアス印加手段]
DCバイアス(直流電源E2):−200〜−700V、
ACバイアス(交流電源E1):0.5〜−2.0kvpp、2〜7kHz
ガイド部材46に対向する現像ローラ41及び供給ローラ45の磁力:5mT
[現像剤]
キャリアの平均粒径:20〜60μm
重合トナーの平均粒径:3〜7μm
現像剤量:600〜1100g
現像剤嵩密度:1.4〜1.9g/cm3
[現像ゴーストの定義]
図6(a)は、現像ゴースト評価用画像パターンを示す図である。図示の黒色で塗りつぶした部分は、記録紙Pの黒ベタ部分Z1、その他の余白部分は白色部分Z2である。
【0079】
上記の現像ゴースト評価用画像パターンを、図1に示す画像形成装置を実験機として使用し、黒色現像剤によりプリントアウトし、記録紙P上に形成されたパターンの透過濃度を透過濃度計で測定した。
【0080】
図示のa,c部分は上記の黒ベタ部分Z1の濃度測定位置を示す。b部分はそれ以外の白色部分Z2で現像剤消耗がないから、現像処理時に充分な画像濃度が得られる。しかし、a,c部分はそれ以前の黒ベタ部分Z1で現像剤消耗が多いから現像処理時に画像濃度が低下する。従って、a,c部分の各画像濃度は、b部分より低下して濃度差を生じ画像が薄くなる。これらの濃度差が発生した画像をゴーストと呼ぶ。
【0081】
図6(b)は、現像ゴーストが発生して濃度測定位置a,c部分の画像濃度が低下した状態を示す画像濃度の特性図。
【0082】
[現像ゴーストの評価]
現像スリーブ41Aとガイド部材46との相対位置(配置角度X、最近接距離G2)、磁界発生手段41Bの汲上磁極N3の位置、及び現像スリーブ41Aに印加するAC電圧、DC電圧等を変化させる事で透過濃度の異なる画像サンプルを出力する。これらの画像サンプルを上記の測定方法でa〜cの各部分の透過濃度を透過濃度計を用いて測定する。
【0083】
次に、透過濃度が適正なb部分の平均濃度と、現像ゴーストを発生しやすいa,c部分の平均濃度との差により、透過濃度差を求めて画像を評価する。
【0084】
[実施例1]
表1は、ガイド部材46を有しない現像装置の従来例と、磁性部材46Aのみを備えた本発明の現像装置のゴースト値の実験データである。
【0085】
【表1】

【0086】
図7は、磁性部材46Aの磁性位置θ(°)とゴースト値との関連を示す表1をグラフ化した特性図である。
【0087】
図2に示す現像装置4に、非磁性部材46Bのみを装着した従来例と、磁性部材46Aのみを装着した本発明とのゴースト値を比較検討した。ここで磁性部材46Aの厚さを1mm、第2間隙G2を1mmに設定した。
【0088】
汲上磁極N3の法線方向の磁力成分がほぼ零の磁力立ち上がり部Xを基準にして、ガイド部材46の磁性部材46Aの上面を現像スリーブ41Aの正逆回転方向(角度θ)に振った時のゴースト値を実測した。
【0089】
現像ローラ41上に現像剤を保持する汲上磁極N3の法線方向の磁力成分がほぼ零の磁力立ち上がり部Xから、現像剤搬送方向上流側に至る角度θが−2.5°から+5.0°までの領域(表1の*で示した範囲)に磁性部材46Aを配置した場合に、ゴースト値が0.03以下でゴーストの発生が比較的に少なく良好な画像が得られた。
【0090】
磁性部材46Aの配置位置が、角度θが−5°以下、又は+7.5°以上の領域ではゴースト値が増大して、良好な画像が得られない。
【0091】
[実施例2]
表2は、ガイド部材46を有しない現像装置の従来例と、ガイド部材46として磁性部材46Aのみを備えた本発明の現像装置のゴースト値の実験データである。
【0092】
【表2】

【0093】
図8は、磁性部材46Aの磁性位置θ(°)とゴースト値との関連を示す表2をグラフ化した特性図である。
【0094】
図4に示す現像装置4に、非磁性部材46Bのみを装着した従来例と、磁性部材46Aのみを装着した本発明とのゴースト値を比較検討した。ここで磁性部材46Aの厚さを1mm、第2間隙G2を1mmに設定し、前述と同様に磁性部材46Aを角度θに振った時のゴースト値を実測した。
【0095】
図4に示す現像装置4においては、何れもゴースト値が0.10以上となり、ゴーストの発生が著しく表れた。
【0096】
[実施例3]
表3は、磁性部材46Aと非磁性部材46Bとを備えた本発明の現像装置のゴースト値の実験データである。
【0097】
【表3】

【0098】
図9は、磁性部材46Aの磁性位置θ(°)とゴースト値との関連を示す表3をグラフ化した特性図である。
【0099】
図4に示す現像装置4に、磁性部材46Aと非磁性部材46Bとを装着した場合のゴースト値を検討した。ここで磁性部材46Aの厚さを1mm、非磁性部材46Bの厚さを1mm、第2間隙G2を1mmに設定した。
【0100】
汲上磁極N3の法線方向の磁力成分がほぼ零の磁力立ち上がり部Xを基準にして、ガイド部材46の磁性部材46Aの上面を現像スリーブ41Aの正逆回転方向(角度θ)に振った時のゴースト値を実測した。
【0101】
現像ローラ41上に現像剤を保持する汲上磁極N3の法線方向の磁力成分がほぼ零の磁力立ち上がり部Xから、現像剤搬送方向上流側に至る角度θが−2.5°から+5.0°までの領域(表3の*で示した範囲)に磁性部材46Aを配置した場合に、ゴースト値が0.05以下でゴーストの発生が比較的に少なく良好な画像が得られた。
【0102】
[実施例4]
表4は、磁性部材46Aと非磁性部材46Bとを備えた本発明の現像装置のゴースト値の実験データである。
【0103】
【表4】

【0104】
図10は、磁性部材46Aの磁性位置θ(°)とゴースト値との関連を示す表4をグラフ化した特性図である。
【0105】
図4に示す現像装置4に、磁性部材46Aと非磁性部材46Bとを装着した場合のゴースト値を検討した。ここで磁性部材46Aの厚さを1.6mm、非磁性部材46Bの厚さを0.4mm、第2間隙G2を1mmに設定した。
【0106】
汲上磁極N3の法線方向の磁力成分がほぼ零の磁力立ち上がり部Xを基準にして、ガイド部材46の磁性部材46Aの上面を現像スリーブ41Aの正逆回転方向(角度θ)に振った時のゴースト値を実測した。
【0107】
現像ローラ41上に現像剤を保持する汲上磁極N3の法線方向の磁力成分がほぼ零の磁力立ち上がり部Xから、現像剤搬送方向上流側に至る角度θが−5.0°から+5.0°までの領域(表4の*で示した範囲)に磁性部材46Aを配置した場合に、ゴースト値が0.05以下でゴーストの発生が比較的に少なく良好な画像が得られた。
【図面の簡単な説明】
【0108】
【図1】本発明に係る画像形成装置の構成図。
【図2】本発明に係る現像装置の実施の形態を示す断面図。
【図3】現像装置における現像剤の循環を示す模式図。
【図4】現像装置の他の実施の形態を示す断面図。
【図5】画像形成装置の他の実施の形態を示す断面図。
【図6】現像ゴースト評価用画像パターンを示す図、及び画像濃度の特性図。
【図7】磁性部材の磁性位置とゴースト値との関連を示す特性図
【図8】磁性部材の磁性位置とゴースト値との関連を示す特性図
【図9】磁性部材の磁性位置とゴースト値との関連を示す特性図
【図10】磁性部材の磁性位置とゴースト値との関連を示す特性図
【符号の説明】
【0109】
1,1Y,1M,1C,1K 像担持体
4,4Y,4M,4C,4K 現像装置
41 現像ローラ
41A 現像スリーブ
41B 磁界発生手段(マグネットロール)
43 第1現像剤攪拌搬送部材(第1攪拌部材)
44 第2現像剤攪拌搬送部材(第2攪拌部材)
45 現像剤供給ローラ(供給ローラ)
46 現像剤案内部材(ガイド部材)
46A 磁性部材
46B 非磁性部材
51 現像剤量規制部材
A 画像形成装置
G1 第1間隙
G2 第2間隙
N3 汲上磁極(規制磁極)
W 現像剤整流空間
X 磁力立ち上がり部
Z1 黒ベタ部分
Z2 白色部分
θ 角度

【特許請求の範囲】
【請求項1】
像担持体に対向して配置され現像剤を担持して現像領域に搬送する現像ローラと、該現像ローラ上の現像剤搬送量を規制する現像剤量規制部材と、現像剤を攪拌しながら搬送する現像剤攪拌搬送部材と、を有する現像装置において、
前記現像ローラ上に現像剤を保持する汲上磁極の法線方向の磁力成分がほぼ零の磁力立ち上がり部から、現像剤搬送方向上流側の近傍に磁性部材の少なくとも一部を対向させ、且つ、前記磁性部材の現像剤搬送方向上流側に非磁性部材を前記磁性部材に配置したことを特徴とする現像装置。
【請求項2】
前記磁性部材及び非磁性部材を、前記現像ローラ上に現像剤を保持する汲上磁極の法線方向の磁力成分がほぼ零の磁力立ち上がり部から、現像剤搬送方向上流側に角度5°までの領域に配置したことを特徴とする請求項1に記載の現像装置。
【請求項3】
像担持体に対向して配置され現像剤を担持して現像領域に搬送する現像ローラと、該現像ローラ上の現像剤搬送量を規制する現像剤量規制部材と、現像剤を攪拌しながら搬送する現像剤攪拌搬送部材と、を有する現像装置において、
前記現像剤攪拌搬送部材の上方に配置した現像剤供給ローラと前記現像ローラとの間に架設され、前記現像剤供給ローラにより搬送される現像剤を前記現像ローラに案内する現像剤案内部材と、
前記現像ローラ、前記現像剤供給ローラ、前記現像剤案内部材により囲まれ、現像剤を満たすように形成した現像剤整流空間と、を設けるとともに、
前記現像ローラ上に現像剤を保持する汲上磁極の法線方向の磁力成分がほぼ零の磁力立ち上がり部から、現像剤搬送方向上流側に角度5°までの領域に磁性部材の少なくとも一部を対向させ、且つ、前記磁性部材の現像剤搬送方向上流側に非磁性部材を前記磁性部材に近接して配置したことを特徴とする現像装置。
【請求項4】
像担持体上に形成された静電潜像を、請求項1乃至3の何れか1項に記載の現像装置によりトナー像として可視像化し、該トナー像を記録媒体に転写することを特徴とする画像形成装置。
【請求項5】
異なる色の現像剤をそれぞれ収容する請求項1乃至3の何れか1項に記載の複数の現像装置により複数色のトナー像を形成し、記録媒体に転写することを特徴とする画像形成装置。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【図8】
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【図9】
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【図10】
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【公開番号】特開2007−121708(P2007−121708A)
【公開日】平成19年5月17日(2007.5.17)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2005−314226(P2005−314226)
【出願日】平成17年10月28日(2005.10.28)
【出願人】(303000372)コニカミノルタビジネステクノロジーズ株式会社 (12,802)
【Fターム(参考)】