| 【発明の名称】 |
現像装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】玉井 靖高
【住所又は居所】大阪府門真市大字門真１００６番地 松下電器産業株式会社内
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| 【要約】 |
【課題】小型で現像剤の寿命が長く、しかも濃度むらや濃度低下が防止され均一な画像を得ることのできる現像装置を提供することを目的とする。
【解決手段】内部に複数の磁極を持つ固定された磁石を有し、回転して現像剤を担持搬送する現像ロール１と、回転して現像剤２を攪拌して現像ロール１に供給する攪拌供給部材３と、現像ロール１に供給された現像剤２を均一化する規制部材５とを有し、磁石の磁極の一つ（Ｎ３）を攪拌供給部材３と規制部材５との間に配置する構成。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 トナーと磁性キャリアからなる２成分現像剤と、内部に複数の磁極を持つ固定された磁石を有し、非接触で対峙する潜像担持体上の静電潜像を現像する現像領域へ、回転して現像剤を担持搬送する現像ロールと、回転して現像剤を攪拌して現像ロールに供給する攪拌供給部材と、現像ロールに供給された現像剤を均一化する規制部材とを有し、攪拌供給部材と規制部材との間に、前記磁石の複数の磁極のうち、単一の磁極が配置されることを特徴とする現像装置。
【請求項２】 現像ロールの回転中心に対し、水平線から上下２０度以内に攪拌供給部材の回転中心を配置し、攪拌供給部材の回転中心から６０度以内で攪拌供給部材の上方に規制部材を配置した請求項１記載の現像装置。
【請求項３】 規制部材は磁石により形成される現像ロール表面上の磁力が最小となる位置に配置した請求項１または２記載の現像装置。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真方式のプリンタや複写機などの画像形成装置に使用される現像装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、電子写真方式の画像形成装置に用いられる２成分方式の現像装置としては、潜像担持体に近接もしくは接触するように配置された、内部に複数の磁極からなる固定磁石を有する、回転可能な現像ロール上にトナーと磁性キャリアからなる２成分現像剤を供給して、現像ロールの回転によりこの現像剤を現像領域に搬送し、現像ロールに印加されたバイアス電圧の作用により潜像担持体上の静電潜像を現像する方式のものが一般に使用されている。
【０００３】従来例として、２成分現像装置を図４および図５に示す。
【０００４】現像ロールは内部に順に現像磁極Ｎ１、剥離磁極Ｓ１、汲み上げ磁極Ｓ２、ブレード磁極Ｎ２、搬送磁極Ｓ３を配置した５極の固定磁石を有し、矢印Ａ方向に回転することによって、現像剤を担持搬送する。剥離磁極Ｓ１から一定の距離を離して、剥離磁極Ｓ１の同じ極性の汲み上げ磁極Ｓ２が配置され、剥離磁極Ｓ１と汲み上げ磁極Ｓ２の間は反発磁界が形成されるので、現像ロール上に搬送された現像剤は剥離磁極Ｓ１で落下し、新たに汲み上げ磁極Ｓ２で現像剤が現像ロールに供給される。現像ロール内の固定磁石の磁極の間隔は４５度〜７０度が現像剤を安定に搬送する上で適切である。ただし、剥離磁極Ｓ１と汲み上げ磁極Ｓ２の間隔は剥離性向上のため、他の磁極間隔より広くとられ８０度以上であることが多い。
【０００５】攪拌供給部材として、現像ロール中心を通る水平線から４５度下方に、回転して軸方向に現像剤を搬送攪拌し、スクリューを有する攪拌スクリューが設置され、攪拌スクリューと平行に配置され攪拌スクリューと逆方向に現像剤を搬送する攪拌スクリューによって、現像剤を循環搬送する。
【０００６】規制部材として、ブレード磁極Ｎ２に向かう位置に、ブレードが現像ロールと所定の隙間を持って設置され、現像剤の層厚を一定量に規制する。規制ブレードは攪拌スクリューから８５°上方に配置されている。
【０００７】攪拌スクリュー内の現像剤の量つまり現像剤の上面の高さは、攪拌スクリューが回転時に見え隠れする程度つまり、スクリュー外周の上限と同じ高さになる程度まで入れられる。これ以上に現像剤量が増えると、攪拌が不足してトナー濃度むらや帯電量むら帯電不足が生じたり、現像剤の循環搬送が遅くなるという問題がある。また少ないと、汲み上げ磁極への汲み上げ量が不足するという問題がある。
【０００８】攪拌スクリューにより現像剤が攪拌搬送され、汲み上げ磁極Ｓ２で攪拌スクリューから現像ロールへ磁力により現像剤が供給される。現像ロールに供給された現像剤は規制ブレードにより層規制された後、現像領域で現像され、その後剥離極Ｓ１で現像ロールから落下し、攪拌スクリューにより現像に供していない現像剤と混合攪拌され、攪拌スクリュー内を循環搬送される。そして汲み上げ極Ｓ２で新たに現像剤が攪拌スクリューから磁力によって現像ロールへ供給される。
【０００９】現像領域では、現像ロールにバイアス電圧が印加され、生じた現像電界により、帯電したトナーが潜像担持体に移動して現像される。現像されたトナーにより生じる電界は現像電界をうち消すので、現像トナー量が増加しその電界が現像電界と釣り合うと、その時点で現像が終了する。従って、帯電量の高いトナーはトナーにより生じる電界が大きいので、現像可能なトナー量が少なく、画像濃度が低くなる。逆に帯電量の低いトナーはトナーにより生じる電界が小さいので、現像可能なトナー量が多く、画像濃度が高くなる。
【００１０】現像剤のトナー帯電量は攪拌時間に応じて増加し、一定時間で飽和するが、トナー濃度が低い現像剤はトナーの帯電量が高くなり、逆にトナー濃度が低い現像剤はトナーの帯電量が低くなる傾向がある。
【００１１】従って現像剤のトナー濃度を一定に保ち、帯電量を一定にすることが、画像濃度を一定にするために必要である。特に２成分現像装置においては、剥離磁極、汲み上げ磁極において現像剤の入れ替えが不完全であると、一度現像されたトナー濃度の低い現像剤が再度現像に使用されることになり、画像濃度が低下したり、画像濃度むらが生じる。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら従来構成においては、現像後の現像剤が剥離磁極で重力により落下し、その後汲み上げ磁極において新たに現像剤が攪拌スクリューから磁力により吸い上げ、搬送磁極上の規制ブレードで層規制する構成のため、攪拌スクリューの位置設定が困難で、トルクアップや供給不足が生じやすいという問題がある。
【００１３】すなわち、攪拌スクリューの位置が上方になると、現像剤上面の高さもあがるので、汲み上げ極や搬送極に多量の現像剤が付着し、トルクの増大や現像剤の劣化が速くなるという問題があった。また逆に攪拌スクリューの位置が下方になると、現像剤上面の高さも下がるので、汲み上げ磁極からの距離が遠くなり、汲み上げ量が不足するという問題があった。
【００１４】また、規制ブレードは、次のブレード磁極Ｎ２に置かれており、規制ブレードは攪拌スクリューから距離を置いて（例では攪拌スクリューから８５度上方）配置することになるので、装置が大型になる。また汲み上げ磁極Ｓ２とブレード磁極Ｎ２上の現像ロール表面に現像剤が多量に付着するので、現像ロールの回転トルクが大きく、現像剤に加わる圧縮力や揃断力が大きいので、現像剤の劣化も早い。
【００１５】このように従来の構成は、攪拌スクリュー、規制ブレードの位置が限定され、装置の小型化が困難であり、しかも画像の濃度低下や濃度むらが生じやすいという問題があった。のみならず、規制ブレードがブレード磁極にあるので、現像ロールに付着する現像剤量が多くその結果現像ロールの回転トルクが大きくなり、しかも現像剤に加わる負荷が大きくなるので、現像剤の劣化が速く、現像剤を頻繁に交換する必要があるという問題があった。
【００１６】また現像剤の剥離性を改善する他の手段として、一端が現像ロール近傍または当接する位置に剥離板を設け、現像剤を機械的に掻き取るという方法もあるが、やはり装置が大型化するという問題があった。
【００１７】本発明は、上記の事情に鑑み、小型で現像剤の寿命が長く、しかも濃度むらや濃度低下が防止され均一な画像を得ることのできる現像装置を提供することを目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するため、本発明の現像装置は、トナーと磁性キャリアからなる２成分現像剤と、内部に複数の磁極を持つ固定された磁石を有し、非接触で対峙する潜像担持体上の静電潜像を現像する現像領域へ、回転して現像剤を担持搬送する現像ロールと、回転して現像剤を攪拌して現像ロールに供給する攪拌供給部材と、現像ロールに供給された現像剤を均一化する規制部材とを有し、前記磁石の複数の磁極のうち、単一の磁極が配置されることを特徴とする。
【００１９】さらに、本発明は、現像ロールの回転中心に対し、水平線から上下２０度以内に攪拌供給部材の回転中心を配置し、攪拌供給部材の回転中心から６０度以内で攪拌供給部材の上方に規制部材を配置しても良い。
【００２０】また、本発明は、規制部材は磁石により形成される現像ロール表面上の磁力が最小となる位置に配置しても良い。
【００２１】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について、図１〜図３を用いて説明する。
【００２２】図１は本発明の現像装置の実施形態の概略構成図である。また図２は図１に示した現像装置における攪拌スクリューの概略構成図である。図３は図１に示した現像装置における現像ロール表面の磁力分布と現像剤の概略分布図である。
【００２３】現像ロール１は内部に順に現像磁極Ｎ１、搬送磁極Ｓ１、剥離磁極Ｎ２、汲み上げ磁極Ｎ３、搬送磁極Ｓ２の５極の磁極を配置した固定磁石を有し、矢印Ａ方向に回転することによって、現像剤２を担持搬送する。剥離磁極Ｎ２から一定の距離を離して、剥離磁極Ｎ２と同じ極性の汲み上げ磁極Ｎ３を配置し、剥離磁極Ｎ２と汲み上げ磁極Ｎ３は同極で、この間のスリーブ表面は反発する磁界を形成している。
【００２４】現像ロール１は外径がφ１４で、表面に数μｍの凹凸を付けたアルミスリーブからなり、内部の固定磁石の磁力はＮ１磁極が９５ｍＴその他の磁極は６０ｍＴである。
【００２５】回転して軸方向に現像剤を搬送攪拌する攪拌供給部材として、スクリューを有する攪拌スクリュー３が、現像ロール中心の水平線から１０度下方に、その回転中心が位置するように設置されている。そして、この攪拌スクリュー３と平行に配置し、攪拌スクリュー３と逆方向に現像剤を搬送する攪拌スクリュー４によって、現像剤２を攪拌スクリュー３、４内で循環搬送する。
【００２６】規制部材として、規制ブレード５が、汲み上げ磁極Ｎ３と搬送磁極Ｓ２の間に、現像ロール１と０．３ｍｍの隙間を持って、現像ロール１中心に対し、攪拌スクリュー３から５０度上方で、剥離磁極と搬送磁極の間で磁力が最小になる位置に配置している。規制ブレード５は厚み１．５ｍｍのアルミからなる。
【００２７】上記の通り、規制部材５と攪拌スクリュー３との間には、磁石１における複数の磁極のうち、汲み上げ磁極Ｎ３の１極のみが配置されている。
【００２８】現像剤２の量は、その上面の高さが攪拌スクリューが回転時に見え隠れする程度つまり、スクリュー外周の上限と同じ高さになる程度に入れている。現像剤は磁性キャリアとトナーからなり、磁性キャリアは表面にコートされたフェライトで平均粒径３５μｍ、トナーはポリエステル製で平均粒径７μｍである。
【００２９】また現像ケース７の底面形状は、現像ロール１と攪拌スクリュー３のそれぞれ同心円を接線で結んだ線に沿うように形成している。
【００３０】攪拌スクリュー３、４により現像剤２が攪拌搬送され、汲み上げ磁極Ｎ３で攪拌スクリュー３から現像ロール１へ現像剤２が供給される。このとき、現像剤２の上面の高さが汲み上げ磁Ｎ３とほぼ同じ高さなので、現像剤が不足することなく確実に汲み上げ磁極に供給される。
【００３１】その後、搬送磁極Ｓ２の手前に位置する規制ブレード５により層規制され、現像領域に搬送される。従って従来のように搬送磁極Ｓ２にまで現像剤が付着しないので、現像ロール１の回転トルクは小さく、また現像剤に加わる圧縮力や揃断力も小さいので、従来に比べ、現像剤の劣化も少なく、現像剤の交換時期が長くなる。
【００３２】現像領域に搬送された現像剤は現像領域で静電潜像担持体６に現像され、その後剥離磁極Ｎ２で現像ロール１から離れる。剥離した現像剤は現像ロール１の回転力により、現像ケース７の底面に沿って攪拌スクリュー３の中へ移動し、攪拌スクリュー３で現像に使用されていない現像剤と混合攪拌され、攪拌スクリュー３、４内を搬送循環される。そして新たに現像剤が汲み上げ磁極で現像ロール１に供給される。
【００３３】このようにして安定して確実に現像剤の剥離、供給、攪拌搬送がなされるので、画像の濃度低下やムラがなく、現像剤が受ける圧縮力や揃断力が小さいので現像剤の寿命も長い。また装置の大きさも小型になる。
【００３４】また攪拌スクリュー３が現像ロール中心に対し２０度以上下方に配置すると装置が大きくなるだけでなく、攪拌スクリュー３の距離が汲み上げ磁極Ｎ３から遠くなり、現像剤の汲み上げ量が不足する。また規制ブレード５が攪拌スクリュー３から６０度以上上方に配置すると、装置が大きくなり、汲み上げ磁極Ｎ３も上方に位置するので、やはり汲み上げ量が不足する。
【００３５】従って、攪拌スクリュー３の位置は水平に対し２０度以内、規制ブレード５は攪拌スクリュー３に対し６０度以内が適切であり、装置の小型化が可能である。
【００３６】なお本実施形態では、規制ブレード５は磁力の最小位置に配置したが、それに限らず、最小位置の近傍であればよい。また攪拌スクリュー３と規制ブレード５の位置も本実施形態はそれぞれ水平線から下方１０度、攪拌スクリュー３から上方５０度であるが、それに限らず攪拌スクリュー３は水平から２０度以内、規制ブレード５は攪拌スクリューから６０度以内であればよい。
【００３７】また本実施形態では、現像磁極の次の磁極を剥離磁極としたが、従来の現像装置のように、現像磁極と剥離磁極の間に搬送磁極を設けた構成であってもよい。
【００３８】また本実施形態は攪拌部材としてスクリューを有する攪拌スクリュー３を用い、攪拌スクリュー４と共に現像剤が循環搬送される構成であるが、これに限らず、攪拌部材として複数のパドルを有する回転軸でもよく、回転軸は１本でもかまわない。
【００３９】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の現像装置によれば、磁石の複数の磁極のうち、単一の磁極を攪拌供給部材と規制部材との間に配置したので、濃度むらや濃度低下が防止され、均一な画像が得られる。
【００４０】さらに、実施の形態に記載した現像装置によれば、磁石の複数の磁極のうち、単一の磁極を攪拌供給部材と規制部材との間に配置し、さらに現像ロールの回転中心に対し、水平線から上下２０度以内に攪拌供給部材の回転中心を配置し、攪拌供給部材から６０度以内で攪拌供給部材の上方に規制部材を配置したので、現像剤の現像ロールからの剥離と供給が確実に行われ安定した均一な画像が得られ、しかも現像剤の寿命が長く、装置の大きさが小型化できる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００５８２１
【氏名又は名称】松下電器産業株式会社
【住所又は居所】大阪府門真市大字門真１００６番地
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| 【出願日】 |
平成１３年９月２７日（２００１．９．２７） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００９７４４５
【弁理士】
【氏名又は名称】岩橋 文雄 （外２名）
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| 【公開番号】 |
特開２００３−１０７９０９（Ｐ２００３−１０７９０９Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１５年４月１１日（２００３．４．１１） |
| 【出願番号】 |
特願２００１−２９６８２７（Ｐ２００１−２９６８２７） |
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