(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
潜像担持体に対向配置したローラ状の現像剤担持体を有し、該現像剤担持体上に非磁性トナーと磁性キャリアとからなる現像剤によって形成した磁気ブラシを該潜像担持体に接触させて、該潜像担持体上の潜像を現像する現像装置において、
上記潜像担持体と上記現像剤担持体との間で、現像剤担持体の移動方向に平行になるように該現像剤担持体の曲率に沿って湾曲する線状部材が該現像剤担持体の全幅にわたって複数配設された電極部材を、該現像剤担持体上に形成された磁気ブラシが複数の該線状電極の間を通過するように、設けたことを特徴とする現像装置。
【請求項２】
請求項１の現像装置において、
上記線状部材が、現像領域に比して現像領域上流側で上記現像剤担持体に近接するように湾曲していることを特徴とする現像装置。
【請求項３】
請求項１の現像装置において、
上記線状部材の電位を、上記現像剤担持体と同電位に設定することを特徴とする現像装置。
【請求項４】
請求項１又は２の現像装置において、
上記線状部材の電位を、上記現像剤担持体の電位と上記潜像担持体の電位との間に設定することを特徴とする現像装置。
【請求項５】
請求項１又は２の現像装置において、
上記線状部材に交流成分を重畳したバイアスを印可することを特徴とする現像装置。
【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用いる現像装置に係り、詳しくは、潜像担持体に対向配置したローラ状の現像剤担持体を有し、該現像剤担持体上に非磁性トナーと磁性キャリアとからなる現像剤により磁気ブラシを形成して該潜像担持体上の潜像を現像する現像装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、トナーとキャリアとからなる二成分現像剤を用いた二成分現像方式は、高速現像時においても安定したトナー搬送が可能であることが知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、二成分現像方式は、細線再現性が悪く、解像力を高めることが困難であるという問題点があった。
【０００４】
また、二成分現像方式は、一成分現像方式に比して現像効率が低く、トナー搬送量が不十分であるために画像濃度むらが発生するという問題点があった。そして、トナー搬送量を増加させるために従来の二成分現像装置のままでトナー濃度を上昇させたり、現像ポテンシャルを増加させたり、現像剤担持体の潜像担持体に対する線速比を上昇させたりすると、次のような不具合が生じる。トナー濃度を上昇させると、トナー飛散が顕著になるという不具合が生じる。また、現像ポテンシャルを増加させると、高圧電源を必要とすることに伴い、装置が大型化してスペース効率が低下したり、コストが上昇したりするという不具合が生じる。さらに、現像剤担持体の帯電電位の上昇に伴い、潜像担持体の寿命が短くなったり、オゾン発生を助長したりするおそれもある。また、現像剤担持体の潜像担持体に対する線速比を上昇させると、潜像担持体上のトナー付着量が増加する一方で、スキャベンジが顕著になり、横線削れや後端抜けなどの異常画像が発生するという不具合が生じる。
【０００５】
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、従来の二成分現像装置に比して解像力を向上でき、且つ、トナー飛散などの不具合を生じることなくトナー搬送量を増加させて画像濃度むらを防止できる現像装置を提供することである。
【０００６】
【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の発明は、潜像担持体に対向配置したローラ状の現像剤担持体を有し、該現像剤担持体上に非磁性トナーと磁性キャリアとからなる現像剤によって形成した磁気ブラシを該潜像担持体に接触させて、該潜像担持体上の潜像を現像する現像装置において、上記潜像担持体と上記現像剤担持体との間で、現像剤担持体の移動方向に平行になるように該現像剤担持体の曲率に沿って湾曲する線状部材が該現像剤担持体の全幅にわたって複数配設された電極部材を、該現像剤担持体上に形成された磁気ブラシが複数の該線状電極の間を通過するように、設けたことを特徴とするものである。
【０００７】
請求項１の現像装置においては、現像剤担持体上に形成された磁気ブラシが、現像領域において潜像担持体と現像剤担持体との間に設けられた電極部材としての複数の線状部材の間を通過して、潜像担持体上の潜像を直接現像する。この線状部材は、潜像担持体と現像剤担持体との間に等電位面を形成し、実質的な現像電極が近接した状態を実現している。これにより、潜像担持体上の潜像のエッジ部や潜像担持体端部における電界の乱れが防止されて潜像追従性が向上する。また、線状部材は現像剤担持体上の磁気ブラシとの接触により該現像剤担持体とほぼ同電位となる（実際は、磁気ブラシの抵抗分だけの電圧降下が生じるため現像剤担持体より多少低電位となる）ため、線状部材を設けない場合に比して、実質的な現像電極が潜像担持体側に近接した状態、すなわち、実質的な現像電界強度が強くなった状態を実現している。これにより、トナー粒子が潜像担持体の画像部へ移行しやすくなるため、トナー濃度を上昇させたり、現像ポテンシャルを増加させたり、現像剤担持体の潜像担持体に対する線速比を上昇させたりすることなくトナー搬送量を増加させることができる。
【０００８】
なお、線状部材を現像剤担持体の軸方向に平行に設けると、磁気ブラシが現像領域を通過する際に大きなストレスを受けて切断され、キャリア付着、キャリア落ち、トナー飛散などが発生するおそれがあるため、線状部材を現像剤担持体の移動方向に平行に設けて磁気ブラシへのストレスを低減している。
【０００９】
請求項２の発明は、請求項１の現像装置において、上記線状部材が、現像領域に比して現像領域上流側で上記現像剤担持体に近接するように湾曲していることを特徴とするものである。
【００１０】
請求項２の現像装置においては、線状部材が、現像領域に比して現像領域上流側で現像剤担持体に近接するように湾曲している。この線状部材は、現像剤担持体上の磁気ブラシとの接触により現像剤担持体より多少低電位となり、現像剤担持体との間に電位差を生じさせる。そして、この低電位側は現像領域に近づくほど潜像担持体側へ移動するため、現像剤担持体の回転に伴って磁気ブラシが現像領域上流側から現像領域に移動する過程で、磁気ブラシ根元付近のトナー粒子から、順次、磁気ブラシ先端へと移行する。
【００１１】
請求項３の発明は、請求項１の現像装置において、上記線状部材の電位を、上記現像剤担持体と同電位に設定することを特徴とするものである。
【００１２】
請求項３の現像装置においては、線状部材の電位を現像剤担持体と同電位に設定することにより、実質的な現像電極が潜像担持体側に近接した状態、すなわち、実質的な現像電界強度が強くなった状態を実現している。
【００１３】
請求項４の発明は、請求項１又は２の現像装置において、上記線状部材の電位を、上記現像剤担持体の電位と上記潜像担持体の電位との間に設定することを特徴とするものである。
【００１４】
請求項４の現像装置においては、線状部材の電位を現像剤担持体の電位と潜像担持体の電位との間に設定することにより、トナー粒子を現像剤担持体側から線状部材側へ、且つ、線状部材側から潜像担持体の画像部へ移動させる電界を形成する。この電界は、線状部材が現像剤担持体の移動方向に平行になるように湾曲しているため、現像領域及び現像領域上流側で形成される。これにより、現像領域では、潜像担持体の画像部へのトナー粒子の移行が促進されるとともに、現像領域上流側では、現像領域でトナー粒子が潜像担持体の画像部へ移行しやすいように予め磁気ブラシ先端のトナー密度を上昇させて、現像準備を行う。
特に、線状部材が現像領域に比して現像領域上流側で現像剤担持体に近接するように湾曲している場合は、現像剤担持体の回転に伴って磁気ブラシが現像領域上流側から現像領域に移動する過程で、磁気ブラシ根元付近のトナー粒子から、順次、該ブラシ先端へ移行する。
【００１５】
請求項５の発明は、請求項１又は２の現像装置において、上記線状部材に交流成分を重畳したバイアスを印可することを特徴とするものである。
【００１６】
請求項５の現像装置においては、線状部材に交流成分を重畳したバイアスを印加することにより、振動電界を発生させる。この振動電界は、線状部材が現像剤担持体の移動方向に平行になるように湾曲しているため、現像領域及び現像領域上流側で発生する。これにより、現像領域では、潜像担持体の画像部へのトナー粒子の飛翔が促進されるとともに、現像領域上流側では、現像領域でトナー粒子が潜像担持体の画像部へ飛翔しやすいように予めトナー粒子を活性化して、現像準備を行う。
特に、線状部材が現像領域に比して現像領域上流側で現像剤担持体に近接するように湾曲している場合は、現像剤担持体の回転に伴って磁気ブラシが現像領域上流側から現像領域に移動する過程で、活性化されるトナー粒子の磁気ブラシ上での位置が、該ブラシ根元付近から、順次、該ブラシ先端へ移行する。
【００１７】
なお、上記交流成分が大きいと、トナー飛散やキャリア落ちなどが発生するおそれがあるため、線状部材を設けて実質的な現像電極が近接した状態を実現することにより、小さい交流成分でのトナーの活性化を可能にしている。
【００１８】
【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）の現像装置に適用した一実施形態について説明する。
図１は、本実施形態に係る現像装置１３の概略構成を示す正面図、図２は同装置の平面図である。この現像装置１３は、潜像担持体としての感光体ドラム７表面に向けた開口を有するハウジング１と、ローラ状の現像剤担持体としての現像ローラ５と、磁気ブラシが通過可能な電極部材としての電極ワイヤ６と、ハウジング１内の非磁性トナーと磁性キャリアとからなる二成分現像剤（以下、現像剤という）９を撹拌すると共に現像ローラ５側に搬送する第１、２現像剤撹拌搬送ローラ２、３と、仕切板８と、現像ローラ５上の現像剤の厚みを均一にならすように規制するブレード４とを備えている。また、電極ワイヤ６には電極ワイヤ用電源１０、現像ローラ５には現像ローラ用電源１１が設けられ、それぞれに所定の直流バイアスを印可する。なお、電極ワイヤ６には、交流バイアスを印可してもよい。
【００１９】
上記現像ローラ５は、固定の磁極と、その周囲に設けられた円筒状の回転可能な非磁性スリーブとにより構成されている。
【００２０】
上記第１、２現像剤撹拌搬送ローラ２、３、現像ローラ５、及び、感光体ドラム７は、ハウジング１内で平行に配設されており、図１に示す矢印方向にそれぞれ回転可能である。
【００２１】
上記電極ワイヤ６は、現像ローラ５の移動方向に平行になるように該ローラ５の曲率に沿って湾曲している。また、電極ワイヤ６は、図２に示すように、感光体ドラム７と現像ローラ５との間に、該ローラ５及び該ドラム７の軸方向全幅にわたって設けられ、図示しない上下のフレームで固定されている。また、電極ワイヤ６の隣り合うワイヤの間隔は、キャリア粒径（約５０μｍ）以上である。
【００２２】
次に、上記現像装置１３の基本的な現像工程を説明する。
ハウジング１に貯留されている現像剤９は、第１、２現像剤撹拌搬送ローラ２、３により撹拌されながら、現像ローラ５側へ順次搬送される。この間に、ネガ・ポジ現像方式を採用している本実施形態においては、現像剤９中のトナーは、キャリアとの摩擦により、負極性に帯電した感光体ドラム７と同極性、すなわち、負極性に帯電する。なお、第１、２現像剤撹拌搬送ローラ２、３にはスパイラル状の溝が形成されており、これらのローラによる現像剤９の搬送方向は、それぞれ図２に示す矢印方向、すなわち、互いに逆方向に設定されている。現像ローラ５へ搬送された現像剤９は、該ローラ５内部の磁極によりスリーブ表面に吸着後、ブレード４により層厚を一定に制限され、磁気ブラシ（穂立ち）１２を形成する。この磁気ブラシ１２は、現像ローラ５の回転により電極ワイヤ６の設けられている感光体ドラム７との対向位置に搬送される。そして、現像領域において、現像ローラ５と感光体ドラム７との間に形成された静電界により、磁気ブラシ１２のトナー粒子が感光体ドラム７上の潜像に引きつけられ、該潜像を現像する。
【００２３】
ここで、上記電極ワイヤ６は、感光体ドラム７と現像ローラ５との間に等電位面を形成し、実質的な現像電極が近接した状態を実現している。また、上記電極ワイヤ６は、磁気ブラシ１２との接触により、現像ローラ５とほぼ同電位（実際は、磁気ブラシ１２の抵抗分だけの電圧降下が生じるため現像ローラ５より多少低電位）となり、実質的な現像電極が感光体ドラム７側に近接した状態、すなわち、実質的な現像電界強度が強くなった状態を実現している。
【００２４】
以上のように、本実施形態は、上記電極ワイヤ６を感光体ドラム７と現像ローラ５との間に配設することにより、感光体ドラム７と現像ローラ５との間に等電位面を形成し、実質的な現像電極が近接した状態を実現している。これにより、感光体ドラム７上の潜像のエッジ部や該ドラム７端部における電界の乱れが防止されて潜像追従性が向上するため、従来の二成分現像装置に比して解像力を向上できる。
【００２５】
また、本実施形態は、上記電極ワイヤ６を設けることにより実質的な現像電界強度が強くなった状態を実現して、トナー濃度を上昇させたり、現像ポテンシャルを増加させたり、現像剤担持体の潜像担持体に対する線速比を上昇させたりすることなくトナー搬送量を増加させることができる。よって、トナー飛散、スペース効率の低下やコスト上昇、横線削れや後端抜けなどの異常画像の発生などの不具合を生じることなく画像濃度むらを防止できる。
【００２６】
また、本実施形態は、上記電極ワイヤ６を現像ローラ５の移動方向に平行に設けて磁気ブラシ１２へのストレスを低減しているため、磁気ブラシの切断によるキャリア付着、キャリア落ち、トナー飛散などの発生も抑制できる。また、上記電極ワイヤ６は固定式であるため、該電極ワイヤ６が感光体ドラム７に接触して該ドラム７を損傷させることがない。
【００２７】
なお、本実施形態においては、負帯電トナーを用いたネガ・ポジ現像方式を用いた現像装置について説明を行ったが、ポジ・ポジ現像方式を採用した現像装置に本発明を適応しても、同様の効果を得ることができる。
【００２８】
ここで、図３乃至５を用いて、上記電極ワイヤ６の変形例を説明する。
図３は、上記電極ワイヤ６を現像領域に比して現像領域上流側で現像剤担持体に近接するように湾曲させた場合の変形例を示すものである。この場合、電極ワイヤ６と現像ローラ５との間に生じる電位差の低電位側が、現像領域に近づくほど感光体ドラム７側へ移動するため、現像ローラ５の回転に伴って磁気ブラシ１２が現像領域上流側から現像領域に移動する過程で、磁気ブラシ根元付近のトナー粒子から、順次、磁気ブラシ先端へと移行する。これにより、図１のように電極ワイヤ６を現像ローラ５の曲率に沿って湾曲させた場合に比して、磁気ブラシ根元付近のトナー粒子の感光体ドラム７画像部への移行を促進することができる。なお、図３では、電極ワイヤ６を抵抗Ｒを介してフロートに設定している。
【００２９】
図４は、電極ワイヤ６の電位を、現像ローラ５と同電位に設定した場合の変形例を示すものである。この場合は、実質的な現像電極が感光体ドラム７側に近接した状態、すなわち、実質的な現像電界強度が強くなった状態が実現される。よって、電極ワイヤを設けない場合に比して、同様の現像効率を得るために現像ローラ５に印可するバイアス値を低く設定できる。
【００３０】
図５は、電極ワイヤ６の電位を、現像ローラ５の電位と感光体ドラム７の電位との間に設定した場合の変形性を示すものである。この場合は、電極ワイヤ６の配設されている現像領域上流側及び現像領域に、トナー粒子を現像ローラ５側から電極ワイヤ６側へ、且つ、電極ワイヤ６側から感光体ドラム７の画像部へ移動させるような電界が形成される。この電界により、現像領域では、感光体ドラム７の画像部へのトナー粒子の移行が促進されるとともに、現像領域上流側では、現像領域でトナー粒子が感光体ドラム７の画像部へ移行しやすいように予め磁気ブラシ先端のトナー密度を上昇させて、現像準備を行うことができる。よって、感光体ドラム７の画像部にトナーを十分に供給できる。
【００３１】
さらに、図６は、電極ワイヤ６に印可する直流バイアスに交流成分を重畳した場合の変形例を示すものである。この場合は、現像領域上流側及び現像領域に振動電界が発生する。この振動電界により、現像領域では、感光体ドラム７の画像部へのトナー粒子の飛翔が促進されるとともに、現像領域上流側では、現像領域でトナー粒子が感光体ドラム７の画像部へ飛翔しやすいように予めトナー粒子を活性化して、現像準備を行うことができる。なお、電極ワイヤ６は、現像領域に比して現像領域上流側で現像ローラ５に近接するように湾曲しているため、現像ローラ５の回転に伴って磁気ブラシが現像領域上流側から現像領域に移動する過程で、活性化されるトナー粒子の磁気ブラシ上での位置が、該ブラシ根元付近から、順次、該ブラシ先端へ移行する。これにより、磁気ブラシ先端の活性化されたトナーの密度が上昇するため、感光体ドラム７にトナーが飛翔しやすくなり、現像効率が上昇する。
【００３２】
ここで、上記交流成分が大きいと、トナー飛散やキャリア落ちなどが発生するおそれがあるため、電極ワイヤ６を設けて実質的な現像電極が近接した状態を実現することにより、小さい交流成分でのトナーの活性化を可能にしている。よって、トナー飛散やキャリア落ちなどの発生を抑制できる。
【００３３】
【発明の効果】
請求項１乃至５の発明によれば、潜像担持体上の潜像のエッジ部や潜像担持体端部における電界の乱れが防止されて潜像追従性が向上するため、従来の二成分現像装置に比して解像力を向上できるという優れた効果がある。また、トナー濃度を上昇させたり、現像ポテンシャルを増加させたり、現像剤担持体の潜像担持体に対する線速比を上昇させたりすることなくトナー搬送量を増加させることができるため、トナー飛散、スペース効率の低下やコスト上昇、横線削れや後端抜けなどの異常画像の発生などの不具合を生じることなく画像濃度むらを防止できる。また、線状部材を現像剤担持体の移動方向に平行に設けて磁気ブラシへのストレスを低減しているため、磁気ブラシの切断によるキャリア付着、キャリア落ち、トナー飛散などの発生も抑制できる。
（以下、余白）
【００３４】
なお、請求項１の現像装置と同様に、潜像担持体と現像剤担持体との間に電極部材を配置するものとして、例えば、特開平３−１１３４７４号公報、特開平６−１９２８９号公報、特開平６−６７５１９号公報、特開平７−２１９３１９号公報などが開示されている。これらの現像装置は、磁気ロールを内蔵する現像剤担持体により二成分現像剤を感光体と近接配置されたドナーロール側へ供給し、その現像剤のトナー成分のみからなる層をドナーロール表面に形成することにより、一成分現像方式を用いて現像を行うものであり、磁気ブラシにより直接現像する請求項１の現像装置とは異なる。また、これらの公知の現像装置において、電極部材を設ける狙いは、トナー雲の形成であり、請求項１の現像装置において上記電極部材を設ける狙いとは異なる。また、上記公知の現像装置は、トナー雲形成に伴ってトナー飛散のおそれがあるのに対し、請求項１の現像装置は、トナー飛散のおそれが少ない。さらに、請求項１の現像装置は、磁気ブラシで直接現像する方式であるため、高速現像が可能で、現像時間を短縮でる。また、機構的に簡易で、構造及び条件設定の簡略化やコストの低減をはかることもできる。
【００３５】
特に、請求項２の発明によれば、現像剤担持体の回転に伴って磁気ブラシが現像領域上流側から現像領域に移動する過程で、磁気ブラシ根元付近のトナー粒子から、順次、磁気ブラシ先端へと移行するため、磁気ブラシ根元付近のトナー粒子の潜像担持体画像部への移行を促進することができるという優れた効果がある。
【００３６】
特に、請求項３の発明によれば、実質的な現像電界強度が強くなった状態を実現しているため、線状部材を設けない場合に比して、同様の現像効率を得るために現像剤担持体に印可するバイアス値を低く設定できるという優れた効果がある。
【００３７】
特に、請求項４の発明によれば、現像領域では、潜像担持体の画像部へのトナー粒子の移行が促進されるとともに、現像領域上流側では、現像領域でトナー粒子が潜像担持体の画像部へ移行しやすいように予め磁気ブラシ先端のトナー密度を上昇させて、現像準備を行うため、潜像担持体の画像部にトナーを十分に供給できるという優れた効果がある。
【００３８】
特に、請求項５の発明によれば、現像領域では、潜像担持体の画像部へのトナー粒子の飛翔が促進されるとともに、現像領域上流側では、現像領域でトナー粒子が潜像担持体の画像部へ飛翔しやすいように予めトナー粒子を活性化して、現像準備を行うため、潜像担持体の画像部にトナーが飛翔しやすくなり、現像効率が上昇するという優れた効果がある。また、小さい交流成分でのトナーの活性化が可能であるため、トナー飛散やキャリア落ちなどの発生を抑制できるという優れた効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態に係る現像装置の概略構成を示す正面図。
【図２】同現像装置の平面図。
【図３】図１の変形例に係る現像装置の概略構成を示す正面図。
【図４】他の変形例に係る現像装置の概略構成を示す正面図。
【図５】他の変形例に係る現像装置の概略構成を示す正面図。
【図６】他の変形例に係る現像装置の概略構成を示す正面図。
【符号の説明】
１      ハウジング
２      第１現像剤撹拌搬送ローラ
３      第２現像剤撹拌搬送ローラ
４      ブレード
５      現像ローラ
６      電極ワイヤ
７      感光体ドラム
８      仕切板
９      現像剤
１０    電極ワイヤ用バイアス電源
１１    現像ローラ用バイアス電源
１２    磁気ブラシ
１３    現像装置
【図１】
0003541203.tif 000002
【図２】
0003541203.tif 000003
【図３】
0003541203.tif 000004
【図４】
0003541203.tif 000005
【図５】
0003541203.tif 000006
【図６】
0003541203.tif 000007