(57)【要約】      （修正有）【課題】  現像装置の初期使用の段階で特に起き易いカブリの原因となっているトナーの過剰帯電を防止できる現像装置を提供する。また、このような現像装置を備えることにより、現像装置の初期使用の段階で多く発生するカブリを防止して、初期使用の段階から安定した画像品質を得ることが可能な画像形成装置を提供する。【解決手段】  現像装置内に設けられる、スリーブ部材２２とスリーブ部材内部に配置される磁石部材２３とから成る現像ローラ２４の表面には、磁性粉が均一に全領域に保持されている。この磁性粉は、磁石部材からの磁力の影響を受けている。この現像装置を備えれば、磁性１成分現像方式の画像形成装置の初期使用段階で多く見られるカブリを防止できる画像形成装置が得られる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナーを収容するハウジングと、回転可能に設けられたスリーブ部材と前記スリーブ部材の内部に配置される磁石部材とから成り、前記ハウジング内に設けられる現像ローラと、を備える現像装置において、
前記現像ローラの表面には磁性粉が保持されていることを特徴とする現像装置。
【請求項２】
前記磁性粉は、前記現像ローラ表面の画像形成可能な領域の全体に保持されていることを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
【請求項３】
前記磁性粉は、前記トナーの内添剤として用いられる磁性粉であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の現像装置。
【請求項４】
前記磁性粉は、前記磁石部材の磁力により前記現像ローラ表面に吸着されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の現像装置。
【請求項５】
前記スリーブ部材は表面が粗面処理されており、前記トナーは磁性１成分トナーであることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の現像装置。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の現像装置を備えることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、デジタル複写機、レーザプリンタ等の画像形成装置に含まれる現像装置に関し、特に磁性１成分現像装置において、現像装置の初期使用時に発生する画像不良を防止できる現像装置に関する。また、本発明は、そのような現像装置を備える画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
磁性トナーを用いた１成分現像方式おいては、トナー粒子に電荷を帯びさせ、画像形成装置の感光体に形成された静電潜像が形成する電界によって、帯電したトナー粒子を潜像へ移動させることで潜像の可視化を図っている。この際、トナー粒子への帯電は、現像スリーブにブレードを対向配置させ、現像スリーブ表面を搬送されてきたトナー粒子が、現像スリーブ表面とブレードとの隙間をすり抜ける際に摩擦されることで発生する摩擦電荷により得ている。
【０００３】
そして、現像スリーブ表面のトナーにばらつきのない一定の摩擦電荷を与えるために、従来、現像装置の設計において、例えば、現像スリーブをガラスビーズ等の球体を用いてブラスト処理を行うことにより、現像スリーブ表面を粗面処理して、トナーの搬送効果と摩擦帯電付与効果を所望の範囲に調節している。なお、ブラスト処理を施されたアルミ又はステンレス製の現像スリーブ表面は、凹凸の形状を形成している。
【０００４】
ところが、このような処理を施された現像スリーブを備える現像装置を使用する場合、特に、新品の現像装置を使用した時に、本来白紙部となるべき地肌部分にトナーが付着して黒くなる現象であるカブリが生じることがある。そして、このようなカブリが発生する部分では、現像ローラ上に過剰帯電されたトナーの凝集が発生すると言われており、これは、新品の現像スリーブは通常の表面粗さでは計測できない微小な凹凸が存在するために、トナー粒子が現像スリーブ表面とブレードとの隙間をすり抜ける際に発生する摩擦電荷が使用初期の段階で高くなることと関係していると言われている。
【０００５】
このようなカブリが一端発生すると、その後、カブリは簡単に解消されないため、このようなカブリの問題を早期に解決することが望まれている。このため、特許文献１においては、現像装置の最初の使用時に発生するカブリを解消するために、トナー消費量の少ない画像領域両端に対応した現像スリーブ表面にステアリン酸亜鉛などの金属石鹸を塗布することによって、ブレードと現像スリーブ表面の隙間をすり抜ける際のトナーの過剰帯電を抑制してトナーの凝集を抑制し、その結果、現像装置の使用開始直後に発生する初期カブリを防止する技術を提案している。
【０００６】
しかしながら、特許文献１の現像装置の場合、現像スリーブ表面に塗布されるステアリン酸亜鉛などの金属石鹸は、画像領域両端に対応した一部にしか塗布されていないために上述のカブリを十分に防止するものとは言えない。すなわち、トナー現像量が少ないことと、現像ローラの回転により現像ローラに付着した過剰のトナーが両端側に流れやすいこと等の影響で、トナーが画像領域両端で過剰になるために、上述のカブリは、特許文献１で述べられているように、画像領域両端側で発生し易いが、その他の部分でも発生することがあり、画像領域両端側に金属石鹸を塗布しただけでは十分とは言えない。
【０００７】
このため、ステアリン酸亜鉛などの金属石鹸を現像スリーブ表面全体に塗布することも考えられるが、金属石鹸をスリーブ表面全体に塗布した場合、塗りムラが発生しやすく、塗りムラがあると、トナー層の均一性が失われたりして、画像領域に影響を及ぼすといった問題が生じることがある。
【特許文献１】特開平２００３−１６２１４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上記問題点を鑑み、現像装置の初期使用の段階で特に多く発生するカブリ、の原因となっているトナーの過剰帯電を防止できる現像装置を提供することである。また、本発明の他の目的は、前述のトナーの過剰帯電を、画質に影響を及ぼすことなく、現像ローラの画像形成可能な領域の全体で防止できる現像装置を提供することである。更に、本発明の他の目的は、上記の現像装置を備えることにより、現像装置の初期使用の段階で多く発生するカブリを防止して、初期使用の段階から安定した画像品質を得ることが可能な画像形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために本発明は、トナーを収容するハウジングと、回転可能に設けられたスリーブ部材と前記スリーブ部材の内部に配置される磁石部材とから成り、前記ハウジング内に設けられる現像ローラと、を備える現像装置において、前記現像ローラの表面には磁性粉が保持されていることを特徴としている。
【００１０】
また、本発明は、上記構成の現像装置において、前記磁性粉は、前記現像ローラ表面の画像形成可能な領域の全体に保持されていることを特徴としている。
【００１１】
また、本発明は、上記構成の現像装置において、前記磁性粉は、前記トナーの内添剤として用いられる磁性粉であることを特徴としている。
【００１２】
また、本発明は、上記構成の現像装置において、前記磁性粉は、前記磁石部材の磁力により前記現像ローラ表面に吸着されていることを特徴としている。
【００１３】
また、本発明は、上記構成の現像装置において、前記スリーブ部材は表面が粗面処理されており、前記トナーは磁性１成分トナーであることを特徴としている。
【００１４】
また、本発明は、上記構成の現像装置を備える画像形成装置であることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の第１の構成によれば、現像ローラの表面に磁性粉を保持しているために、磁性粉がトナーの過剰帯電を抑制する役目を果たし、現像ローラに付着するトナーの過剰帯電を防止できる。
【００１６】
また、本発明の第２の構成によれば、上記第１の構成の現像装置において、磁性粉が現像ローラの画像形成可能な領域の全体に保持されているために、現像ローラの画像形成可能な領域の全ての領域で、現像ローラに付着するトナーの過剰帯電の発生を防止することが可能となる。
【００１７】
また、本発明の第３の構成によれば、上記第１又は第２の構成の現像装置において、現像ローラに保持する磁性粉として、トナーの内添材に用いる磁性粉を用いているため、新規な成分が混ざる虞がないため、画像品質の維持が可能となる。
【００１８】
また、本発明の第４の構成によれば、上記第１乃至第３の構成の現像装置において、現像ローラに保持される磁性粉は、スリーブ部材に内蔵された磁石部材の磁力で現像ローラ表面に吸着されているために、剥がれ落ちることがほとんどなく、画像品質へ影響を及ぼす虞がない。更に、磁性粉が容易に剥がれないことから、トナーの過剰帯電防止効果を長期間維持できる。
【００１９】
また、本発明の第５の構成によれば、上記第１乃至第４の構成の現像装置において、現像装置の初期使用の段階で発生するカブリは、現像ローラのスリーブに粗面処理されたスリーブ部材を用いる磁性１成分の現像方式において顕著に発生する現象であるため、カブリ防止の効果が最も顕著に得られる。
【００２０】
また、本発明の第６の構成によれば、上記第１乃至第５の構成の現像装置を備える画像形成装置において、現像装置の初期使用の段階で多く発生するカブリを防止して、初期使用の段階から安定した画像品質を得ることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下に本発明の実施形態を、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の現像装置４が適用された画像形成装置１００を示す概略断面図であり、ここでは、一例として磁性１成分現像方式の電子写真システムを採用したデジタル複合機を示している。画像形成装置１００では、コピー動作を行う場合、複合機本体内の搬送ベルト８の上方に配置された画像形成部Ｐにおいて、帯電、露光、現像及び転写の各工程により画像読取部５で読み取られた原稿画像データに基づく所定の画像を形成する。
【００２２】
画像読取部５は、複写時に原稿を照明するスキャナランプや原稿からの反射光の光路を変更するミラーが搭載された走査光学系、原稿からの反射光を集光して結像する集光レンズ、及び結像された画像光を電気信号に変換するＣＣＤ等から構成される。画像読取部５で読み取られた画像信号はデジタル信号に変換された後、記憶部（図示せず）内の画像メモリに送出される。
【００２３】
画像形成部Ｐには、可視像（トナー像）を担持する感光体ドラム１が配設されており、感光体ドラム１上に形成されたトナー像が、画像形成部に隣接して移動する搬送ベルト８によって担持・搬送されるシート（記録媒体）６上に転写され、さらに、定着装置７においてシート６上に定着された後、装置本体より排出される構成となっている。感光体ドラム１を図１において時計回りに回転させながら、感光体ドラム１に対する画像形成プロセスが実行される。
【００２４】
次に、画像形成部Ｐについて詳細に説明する。回転自在に配設された感光体ドラム１の周囲及び上方には、感光体ドラム１を帯電させる帯電器２と、感光体ドラム１に画像情報を露光する露光ユニット３と、感光体ドラム１上にトナー像を形成する現像装置４と、感光体ドラム１上に残留した現像剤（トナー）を除去するクリーニング部９が設けられている。
【００２５】
先ず、帯電器２によって感光体ドラム１の表面を一様に帯電させ、次いで露光ユニット３によって光照射し、感光体ドラム１上に画像信号に応じた静電潜像を形成する。現像装置４には、トナーがトナーコンテナ１０によって所定量充填されている。このトナーは、現像装置４により感光体ドラム１上に供給され、静電的に付着することにより、露光ユニット３からの露光により形成された静電潜像に応じたトナー像が形成される。
【００２６】
トナー像が転写されるシート６は、用紙を収納する複数の給紙カセット１１ａ、１１ｂ、１１ｃと、その上方に設けられるスタックバイパス（手差しトレイ）１１ｄから成るシート収容部１１に収容されており、給紙ローラ１２、レジストローラ１３を介して搬送ベルト８上へ供給され、感光体ドラム１の位置へと搬送される。搬送ベルト８には誘電体樹脂製のシートが用いられ、その両端部を互いに重ね合わせて接合しエンドレス形状にしたベルトや、継ぎ目を有しない（シームレス）ベルトが用いられる。
【００２７】
搬送ベルト８は、下流側の駆動ローラ１４と、上流側の従動ローラ１５とに掛け渡されており、搬送ベルト８が反時計回りに回転を開始すると、シート６がレジストローラ１３から搬送ベルト８上へ搬送される。このとき画像書き出し信号がＯＮとなり、所定のタイミングにより感光体ドラム１上に画像形成を行う。そして、感光体ドラム１と、感光体ドラム１の下部において所定の転写電圧が印加された転写ローラ１６とのニップ部Ｎ１で、感光体ドラム１上のトナー像がシート６上に転写される。このシート６は、搬送ベルト８上に静電吸着力で保持されている。
【００２８】
トナー像が転写されたシート６は、搬送ベルト８から離脱し、定着装置７へと搬送される。また、トナー像が転写された後の感光体ドラム１は、引き続き行われる新たな静電潜像の形成に備え、その表面に残留したトナーがクリーニング部９により除去される。搬送ベルト８から定着装置７に搬送されたシート６は、定着ローラ対１７により加熱及び加圧されてトナー像がシート６の表面に定着され、所定の画像が形成される。画像が形成されたシート６は、その後搬送ローラ対１８、１９を通過し、排出ローラ２０より排出トレイ２１上に排出される。
【００２９】
図２は、図１における現像装置４の周辺を拡大して示した概略断面図である。また、図３は図２の上方向から現像装置４の内部を見たときの模式図である。以下、図２及び図３を用いて現像装置４について説明する。
【００３０】
感光体ドラム１にトナー像を形成する現像ローラ２４は、スリーブ部材２２と磁石部材２３により構成されている。ハウジング３０の感光体ドラム１側の開口部に設けられるスリーブ部材２２は、図２の紙面方向に延びる円筒状の構造をしている。スリーブ部材２２は、図示しない駆動手段によって、図２において反時計周り方向に回動される。また、スリーブ部材２２の外周面は、感光体ドラム１の外周面と一定の隙間を設けて対向配置されており、スリーブ部材２２の外周面と感光体ドラム１の外周面とは、相互に協働して現像領域Ｑを規定する。
【００３１】
スリーブ部材２２の内部には磁石部材２３が固定して設けられている。磁石部材２３は、現像領域Ｑに配置されトナーをスリーブ部材２２の外周面に保持して、トナーによるジャンピング現像を安定して行うための主極と、主極の回転方向下流側に配置される第１搬送極と、第１搬送極の下流側であって後述の規制ブレード２５の上流側近傍に配置される第２搬送極（いずれも図示せず）からなる。第１の搬送極は、現像後のトナーをハウジング３０内に引き込み、第２の搬送極は、ハウジング３０内のトナーを適切な量だけスリーブ部材２２の外周面に保持させる役割を果たす。
【００３２】
ハウジング３０内には、規制ブレード２５が、スリーブ部材２２の外周面に対して一定の隙間を設けて配置されている。そして、この規制ブレード２５は、図３に示すように、スリーブ部材２２に対して平行に配置されている。規制ブレード２５は、スリーブ部材２２の外周面に保持されて現像領域Ｑに搬送されるトナーの量を所定の層厚に規制し、かつ、スリーブ部材２２の回転動作と協働してトナーに所定の電荷を帯電させる。
【００３３】
また、ハウジング３０内には、現像ローラ２４と平行に第１搬送路２７と第２搬送路２９が設けられている。また、各搬送路２７、２９には、回転軸とその周囲に設けられた回転羽根とで構成される搬送手段２６、２８が備えられている。トナーコンテナ１０（図１参照）から第２搬送路２９に供給されたトナーは、搬送手段２６の駆動により第１搬送路２７に繰り出され、第１搬送路２７に運び込まれたトナーは、搬送手段２８の駆動により、スリーブ部材２２に汲み上げられて現像に供給される。なお、トナーコンテナ１０から第２搬送路２９へのトナーの供給は、図示しないトナーセンサにより第２搬送路２９内のトナー量の検出により調節されている。また、本実施形態では、トナーとして磁性１成分トナーが用いられている。
【００３４】
本実施形態におけるスリーブ部材２２の表面は、トナーの搬送効果と摩擦帯電付与効果を所望の範囲に調節できるように粗面処理されている。この粗面処理は、例えば、ガラスビーズ等の球体を用いるブラスト処理によって行われる。
【００３５】
スリーブ部材２２がブラスト処理を施された現像ローラ２４の表面には、現像ローラ２４表面の全領域に均一に、磁性粉がパフや綿布等によって塗りつけられている。なお、現像ローラ２４表面へ塗りつけられる磁性粉は、必ずしも、現像ローラ２４表面の全領域に均一に塗られている必要はないが、カブリの発生を確実に防止するために、現像ローラ２４表面の画像形成可能な領域の全体に均一に塗りつけられているのが好ましい。また、現像ローラ２４表面に塗りつけられる磁性粉は粉体のまま塗りつけてもよいし、揮発性の溶媒に磁性粉体を分散させた溶液を塗りつけても構わない。
【００３６】
現像ローラ２４表面に塗りつけられる磁性粉は、トナーの内添剤として用いられる磁性粉が好ましく、例えば、マグネタイト粉や鉄粉等が挙げられる。トナーの内添剤として用いられる磁性粉であれば、現像ローラから磁性粉が剥がれ落ちたとしても問題とならないからである。更に、電荷を流すことができる電気伝導体や半導体の磁性粉であることがより好ましい。なお、磁性粉の飽和磁化は、低すぎると現像ローラ２４から剥がれ落ちてしまう場合がり、一方高すぎると現像ローラ２４上で磁性粉が磁気凝集を行い、トナーの均一な薄層形成を阻害することがある。このため、本実施形態で用いる磁性粉としては、測定磁場７９．６ｋＡ／ｍ（１ｋＯｅ）における飽和磁化が、５０Ａｍ2／ｋｇ以上８０Ａｍ2／ｋｇ以下の磁性粉が好ましい。
【実施例】
【００３７】
以下に実施例及び比較例を挙げて本発明を更に具体的に説明する。まず、実施例について説明する。
【００３８】
〔スリーブ部材の粗面調整〕
現像ローラに用いるスリーブ部材は、ガラスビーズによってブラスト処理を施し、その表面に凹凸を形成した。得られた表面粗さは、ＪＩＳ（日本工業規格）Ｂ０６０１−２００１のＲｚｊｉｓ（十点平均粗さ）に規定されている十点平均粗さで約７μｍであった。
【００３９】
〔磁性粉の準備〕
磁性粉としては、磁性トナーに使用する平均粒子径が０．２μｍのマグネタイト粉を用いた。なお、磁性粉の平均粒子径は、透過型電子顕微鏡により撮影した写真（倍率１万倍）を４倍に拡大し、３００個の粒子それぞれについて求めたマーチン径の平均値である。マグネタイト粉の飽和磁化は、マグネタイト粉中にアルミニウムやケイ素を含有させたり、マグネタイト粒子表面をアルミニウム、ケイ素、マンガン、亜鉛で被覆させたりすることによって調整し、４０、５０、５９、６３、７０、８０，１００Ａｍ2／ｋｇの７種類のマグネタイト粉を準備した。なお、磁性粉の飽和磁化は、各磁性粉を５０ｍｇ程度取り分けて、振動試料型磁力計（ＶＳＭ−Ｐ７−１５型、東英工業製）を用いて測定磁場７９．６ｋＡ／ｍ（１ｋＯｅ）の下で測定した時の値である。また、本実施例に用いた磁性粉の電気抵抗は、１０6Ωｍから１０8Ωｍの間であった。
【００４０】
〔現像ローラ表面への磁性粉の塗布〕
現像ローラに用いるスリーブ部材の表面をエアブロー等によりクリーニングした後、パフ若しくは綿布といった塗布部材を用いて、準備した磁性粉をそれぞれ別のスリーブ部材表面に塗布した。磁性粉を塗布後、各スリーブ部材について、その表面をエアブローでブローすることにより磁性粉をスリーブ部材表面全体に均一となる様に分散させた。
【００４１】
〔評価〕
各種磁性粉を表面に塗布した７種類の現像ローラを上述した本実施形態の磁性１成分方式のデジタル複合機の現像装置に搭載し、稼動初期の現像ローラ表面を観察することによって評価した。評価に際しては、トナーコンテナから現像装置に初期のトナーを補給し、現像ローラ等の駆動部を全て駆動して、トナーを現像装置に馴染ませるトナーインストールを行い、現像ローラ表面にトナーの凝集が観察されるか否かで判断した。そして、全くトナー凝集が観察されなかった場合には○とし、僅かにトナー凝集が見られたものについては△、トナー凝集が観察されたものについては×とした。以上の観察の結果を図４に示す。
【００４２】
次に、比較例について説明する。比較例についても、実施例の場合と同様に、現像ローラに用いるスリーブ部材にブラスト処理を施し、現像ローラ表面に凹凸を形成した。その後、現像ローラ表面に何も塗布しない未処理を比較例１とし、実施例の場合と同様の方法で銅粉、樹脂粉を塗布する場合をそれぞれ比較例２、比較例３とした。評価については、実施例と同様に各現像ローラを上述した本実施形態の磁性１成分方式のデジタル複合機の現像装置に搭載し、稼動初期の現像ローラ表面を観察することによって評価した。評価結果については、図５に示す。
【００４３】
磁性粉を塗布しない比較例１〜３については、いずれもトナー凝集が観察されたが、磁性粉を塗布した実施例１〜７については、トナー凝集が全く観察されないか、又は僅かにトナー凝集が観察されるという結果であった。比較例２及び比較例３では、現像ローラ表面に塗布された銅粉及び樹脂粉が、スリーブの回転や移動時の振動によって剥がれ落ちているのが確認できた。また、飽和磁化が４０Ａｍ2／ｋｇ（測定磁場７９．６ｋＡ／ｍ）の磁性粉を塗布した実施例１の現像ローラについては、磁性粉の一部が剥がれ落ちていることが観察できた。
【００４４】
更に、飽和磁化１００Ａｍ2／ｋｇの磁性粉を塗布した実施例７の現像ローラについては、現像ローラ上で、一部の磁性粉体が磁気凝集しているのが観察され、トナーの過剰帯電によるトナーの凝集とは別の原因でトナーの凝集が発生したと考えられた。
【００４５】
以上の実施例のうち、トナー凝集が全く観察されなかった実施例２から実施例６の現像装置を用いて、実際に用紙に現像を行ってみたが、この場合、カブリも発生しなかった。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明においては、トナーを収容するハウジングと、スリーブ部材とスリーブ部材の内部に配置される磁石部材とから成り、ハウジング内に回転可能に設けられる現像ローラと、を備える現像装置において、現像ローラの表面には磁性粉が保持されている。
【００４７】
このように構成した場合、現像ローラの駆動に伴って発生するトナーの摩擦電荷が過剰となるのを防止できる。
【００４８】
また、このような構成とした場合、現像ローラに保持される磁性粉は、現像ローラのスリーブ部材の内部に配置される磁石部材の磁力によって吸着することが可能となる。このため、現像ローラ表面に保持される磁性粉は、簡単に現像ローラ表面から剥がれ落ちることが少なく、現像ローラの画像形成可能な領域の全体に磁性粉を保持させても、画像品質に影響を及ぼさない。
【００４９】
更に、磁性粉としてトナーの内添剤に用いる磁性粉を用いれば、他の成分が混入する虞もなく、画像品質の維持が高い水準で可能となる。
【００５０】
また、特に、初期使用の段階で発生することが多い、現像ローラの駆動に伴って発生するトナーの過剰帯電は、磁性１成分現像方式の現像装置を採用する画像形成装置で顕著である。このため、上述の現像ローラに磁性粉を保持する構成は、磁性１成分方式の現像装置において効果的である。
【００５１】
また、上記の現像装置を備える画像形成装置は、特に初期使用の段階で発生するカブリを防止し、初期段階から安定した画質の提供が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】は、本発明の現像装置が適用された画像形成装置の構成を示す概略断面図である。
【図２】は、図１の画像形成装置について、現像装置周辺を拡大して示した図である。
【図３】は、図２の現像装置内部を上面からみた場合の模式図である。
【図４】は、実施例の評価結果を示す表である。
【図５】は、比較例の評価結果を示す表である。
【符号の説明】
【００５３】
１                            感光体ドラム
４                            現像装置
２２                          スリーブ部材
２３                          磁石部材
２４                          現像ローラ
２５                          規制ブレード
３０                          ハウジング
１００                        画像形成装置
【図１】
2006308652.tif 000003
【図２】
2006308652.tif 000004
【図３】
2006308652.tif 000005
【図４】
2006308652.tif 000006
【図５】
2006308652.tif 000007