(57)【要約】【課題】  センターフィード方式の現像装置において、現像剤詰りによる現像の劣化、尾引きや細線のかすれを防止した現像装置を提供する。【解決手段】  上側現像ロール２と感光体１の中心を結んだ線を０°とし、当該上側現像ロール２の現像に寄与する現像主極の位置と当該上側現像ロール２の中心を結んだ線との角度をθ１、下側現像ロール３の現像主極の位置と、当該下側現像ロール３と感光体1の中心を結ぶ線との角度をθ２とすると、下記の式を満足する条件に調整される。                  ０°≦θ２−２θ１≦５°                  −０．０６（θ２−２θ１）＋１．３≦G/D≦１．８２                  ただし、θ２−θ１＝２．５°                          G≧D        ０．４ｍｍ≦G≦０．６ｍｍ【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
感光体回転方向と逆方向に回転する上側現像ロールを感光体回転方向上流側に感光体との間に所定の現像ギャップを保って配置し、感光体回転方向と同方向に回転する下側現像ロールを感光体回転方向下流側に感光体との間に所定の現像ギャップを保って配置して、
前記上側現像ロールと下側現像ロールにより、感光体に形成された静電潜像をトナーとキャリアを含んだ２成分現像剤で顕像化する現像装置において、
前記上側現像ロールと感光体の中心を結んだ線を０°とし、当該上側現像ロールの現像に寄与する現像主極の位置と当該上側現像ロールの中心を結んだ線との角度をθ１、前記下側現像ロールの現像主極の位置と、当該下側現像ロールと前記感光体の中心を結ぶ線との角度をθ２とすると、下記の式を満足する条件に調整されたことを特徴とする現像装置。
０°≦θ２−２θ１≦５°
−０．０６（θ２−２θ１）＋１．３≦G/D≦１．８２
ただし、θ２−θ１＝２．５°
G≧D
０．４ｍｍ≦G≦０．６ｍｍ
θ１、θ２は現像ロール回転方向上流側に回転する場合を＋とする。
Dは現像剤規制版と現像ロールの間僚であるドクタギャップ
Gは現像ギャップ。
【請求項２】
感光体と、その感光体上を一様に帯電する帯電装置と、前記感光体に静電潜像を形成する光学系と、感光体上の静電潜像を２成分現像剤を使用して顕像化する現像装置と、顕像化したトナー像を記録媒体上に転写する転写装置と、記録媒体上のトナー像を加熱して定着する定着装置とを備えた画像形成装置において、前記現像装置が請求項１記載の現像装置であ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、プリンタ、ファクシミリ、複写機等のトナーを用いて静電潜像を顕像化させる画像形成装置に係り、特に現像装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の現像方法と現像装置について説明する。電子写真方式を用いた画像形成プロセスは、感光体上に帯電、露光により静電潜像を形成し、トナーと呼ばれる着色粒子を用いて現像して、記録媒体に転写し、定着させる工程からなる。感光体はその表面が帯電され、光を照射することにより、部分的な電荷放電が行われ、帯電領域と露光領域をもつ静電潜像ができる。現像工程では、着色粒子であるトナーと磁性粒子であるキャリアからなる２成分現像剤を現像装置により撹拌しトナーを帯電させる。
【０００３】
現像剤は現像ロールにより感光体表面の静電潜像の位置まで運ばれ、磁気ブラシを形成する。静電潜像の顕像化の方法としてバイアス現像がある。現像ロールにバイアス電圧を印加し、感光体表面に形成された潜像電位と現像ロールのバイアス電位の間で電界が形成され、その作用によりトナーが現像ロールから感光体上の潜像に移動する。現像方法としては潜像電位に露光電位を用いる反転現像と帯電電位を用いる正規現像がある。
【０００４】
現像剤の搬送方法に磁気ブラシ現像を用い、静電潜像を顕像化するためにバイアス電圧を用いる方法は一般的に用いられる方法である。
【０００５】
近年、画像形成装置は、小型化と同時に高速化することが求められている。現像装置も小型化する傾向にあり、高速化するにつれ、現像方式は１本ロールでは、現像力が限界になってきており、複数の現像ロールを使う多段式の磁気ブラシ方式が使われてきている。多段式の磁気ブラシ方式には、複数の現像ロールを感光体回転方向と同方向に回転させる方式と、回転方向が感光体周速度方向と逆方向のロールを有するセンターフィード方式がある。
【０００６】
特公昭６２−４５５５２号公報に記載されているように、感光体に対向させて２本の現像ロールを配置し、現像剤が感光体に向かって互いに逆方向に移動するようにしたものや、特開平６−２０２４８４号公報に記載されるセンターフィード方式の磁気ブラシ現像装置が知られている。センターフィード方式の現像装置は1本現像ロールの方式に比較すると高い現像力があり、現像剤中のトナー濃度を薄くでき、トナー飛散防止にも有利である。
【０００７】
【特許文献１】特公昭６２−４５５５２号公報
【特許文献２】特開平６−２０２４８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、近年、高画質化志向により、使用する現像剤、トナーが小粒径化し、現像ロールと感光体の間隙である現像ギャップと、現像ロールの現像剤量を規制する規制部材と現像ロールの間隙であるドクターギャップが狭くなり、センターフィード方式の場合、感光体周速度方向と逆回転する現像ロールは、現像力は強いが、現像剤漏れやベタの現像ロール回転方向下流側に尾引きによるトナー汚れ、カキトリによる細線かすれのバランスをとるのが難しいという問題があった。
【０００９】
本発明は、センタフィード方式における尾引きや細線かすれがなく、高画質な画像を形成することのできる現像装置及びそれを備えた画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記目的を達成するため本発明の第１の手段は、感光体回転方向と逆方向に回転する上側現像ロールを感光体回転方向上流側に感光体との間に所定の現像ギャップを保って配置し、感光体回転方向と同方向に回転する下側現像ロールを感光体回転方向下流側に感光体との間に所定の現像ギャップを保って配置して、前記上側現像ロールと下側現像ロールにより、感光体に形成された静電潜像をトナーとキャリアを含んだ２成分現像剤で顕像化する現像装置を対象とするものである。
【００１１】
そして、前記上側現像ロールと感光体の中心を結んだ線を０°とし、当該上側現像ロールの現像に寄与する現像主極の位置と当該上側現像ロールの中心を結んだ線との角度をθ１、前記下側現像ロールの現像主極の位置と、当該下側現像ロールと前記感光体の中心を結ぶ線との角度をθ２とすると、下記の式を満足する条件に調整されたことを特徴とするものである。
【００１２】
０°≦θ２−２θ１≦５°  
−０．０６（θ２−２θ１）＋１．３≦G/D≦１．８２
ただし、θ２−θ１＝２．５°
G≧D
０．４ｍｍ≦G≦０．６ｍｍ
θ１、θ２は現像ロール回転方向上流側に回転する場合を＋とする。
【００１３】
Dは現像剤規制版と現像ロールの間僚であるドクタギャップ
Gは現像ギャップ。
【００１４】
本発明の第２の手段は、感光体と、その感光体上を一様に帯電する帯電装置と、前記感光体に静電潜像を形成する光学系と、感光体上の静電潜像を２成分現像剤を使用して顕像化する現像装置と、顕像化したトナー像を記録媒体上に転写する転写装置と、記録媒体上のトナー像を加熱して定着する定着装置とを備えた画像形成装置において、前記現像装置が前記第１の手段による現像装置であることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明により、現像剤詰りによる現像の劣化、尾引きや細線のかすれを防止し、高画質な現像装置及びそれを用いた画像形成装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
次に本発明の実施形態を図とともに説明する。図1は本発明の実施形態に係るセンターフィード方式の現像装置における現像ロールの磁極角を説明するための図、図２はそのセンターフィード方式の現像装置の概略構成図である。
【００１７】
ドラム状の感光体１に対して、現像剤を搬送するための現像ロール２、３が２本が現像ギャップを隔てて配置されている。現像ロール２、３は、感光体１側に現像に寄与するN極である現像主極Nの磁極を有している。
【００１８】
その現像主極位置を表す指標として、感光体１の中心Oと感光体回転方向と逆方向に回転する現像ロール２の中心M１を結ぶ線を０°として、OM１と現像主極の位置とM１を結ぶ線との角度を磁極角θ1２５、感光体回転方向と同方向に回転する現像ロール３の中心M２と感光体の中心Oを結ぶ線と、現像主極とM２を結ぶ線との角度を磁極角θ２２６といい、上側現像ロール２は時計方向に回転し、回転上流側を＋方向、下流側を−方向とする。下側現像ロール３は、反時計回りに回転し、感光体1の中心Oと下側現像ロールの中心M２を結ぶ線を０°として回転上流側を＋方向、回転下流側を−方向とする。
【００１９】
図２により現像装置の動作について説明する。現像容器内の現像開口部に静電潜像を保持した感光体１の表面に近接して２本の現像ロール２、３が設けられている。感光体１と現像ギャップにおいて感光体回転方向と反対方向に回転する上側現像ロール２は固定磁石とスリーブで構成されており、時計方向に回転する。感光体１と現像ギャップにおいて感光体回転方向と同方向に回転する下側現像ロール３は、反時計方向に回転する。
【００２０】
よって互いに反対方向でしかも供給された現像剤が現像容器の中から現像容器の開口に向かって流れるように、すなわちスリーブ間を現像剤が感光体１の潜像保持面に向かって流れ出るように回転する。
【００２１】
現像剤溜部からオーガスクリュー８、９と羽根車７によって下側現像ロール３に供給された現像剤は、現像ロール３の磁気吸引力によりその表面に付着し、スリーブの回転により２本の現像ロール２、３の間に搬送される。両現像ロール間で現像ロール２、３上の現像剤は現像ロール２、３の磁気吸引力によってその一部が現像ロール２、３上に供給される。現像ロール２、３の現像剤付着量は規制部材であるドクタブレード１１によって制御され、現像領域に搬送される。
【００２２】
上側現像ロール２に付着した現像剤は上側アッパースクレーパ６でオーガスクリュー８上に戻される。下側現像ロール３に付着した現像剤は羽根車１０にてオーガスクリュー８に戻される。ドクタブレード１１に規制された現像剤は下側アッパースクレーパ７によってオーガスクリュー８に戻される。感光体１に付着したキャリアはキャッチアップロール５によって下側現像ロール3上に戻される。現像ギャップ１２、１３は現像ユニットと感光体ユニットを嵌合すると決まり、ドクタギャップ１４，１５はギャップゲージを挟んで所望の値に調整できるようになっている。図ではドクタギャップ調整機構は省略する。
【００２３】
図３は、前記現像装置を備えた画像形成装置の概略構成図である。感光体１を帯電装置１８により所望の表面電位に帯電し、光学系１７でレーザーを照射することにより、静電潜像が形成される。現像装置１９により静電潜像を現像し、転写装置２４により記録媒体２０に感光体１上のトナー像を転写する。転写後の感光体１上のトナー像はクリーナーブラシ２２とブレード２１によって清掃される。記録媒体２０に転写されたトナー像は定着装置２３により加熱、加圧され、記録媒体２０上に定着される。
【００２４】
請求項１記載の発明は、センターフィード方式の現像装置における現像主極の設定方法で、感光体回転方向と逆方向に回転する現像ロールは現像剤が詰り、横線のかすれ、尾引きなどの問題を起こしやすく、それらの問題を防止するための現像主極位置設定方法を示す。θ2−２θ1が５０°より大きいと、ハーフトーンのガサツキが大きくなり、0 °より小さくなると現像剤詰りや細線かすれが起きる。
【００２５】
図３に示す画像形成装置において、表面電位５００V、現像バイアス３５０V、現像剤は、キャリア平均粒径６５μｍ、スチレンアクリルトナー平均粒径８．５μｍ、トナー濃度４．７％で実験を行った。
【００２６】
現像ギャップとドクタギャップと現像主極位置を決める磁極を振って、画質と現像剤詰りの関係を調べた。図２に示すように感光体回転方向と反対方向に回転する現像ロールを上側現像ロール２、感光体回転方向と同方向に回転する現像ロールを下側現像ロール３とする。図２の上側現像ロール２は、回転上流側にθ1＝２．５°ずれた状態、下側現像ロール３は回転上流側にθ2＝５．０°ずらした状態を保ったまま、上下同時２．５°(θ２−２θ1)毎に回す。
【００２７】
上側現像ロール２.５°下側現像ロール５.０°の状態を磁極を回す角度０°とし、磁極をずらすときは上下現像ロール同時に２．５°づつずらし、上側現像ロール２を時計回り、下側現像ロール３を反時計周りに同時に回す方向を＋とし、上側現像ロールを反時計回り、下側現像ロールを時計周りに同時に回す方向を−とし、そのときのベタ画像の印刷濃度と細線のかすれを評価した。
【００２８】
ドクタギャップはギャップゲージにて調整した一つの現像ギャップとドクタギャップの組み合わせにつき、磁極角（＝θ２−２θ1）を−５°から１５°まで変化させた。上下現像ロールの２．５°、５°の関係は上側現像ロール２と下側現像ロール３の磁極角をそれぞれ０°、２．５°、５．０°と変化させて、画質の良いところを選んだ結果である。印刷濃度はマクベス濃度計で測定した。細線かすれがなかった場合○、かすれて線が細っている場合には×をつけた。現像剤詰りは、現像ギャップに現像剤がつまって、現像ロールがロックするか、尾引きといって、ベタの後に黒い汚れが出る現象を示す。結果は表１に示す。
【００２９】
印刷濃度は１．３５以上を○レベルとした。画質については細線かすれ、詰り、尾引きが発生する領域は×とし、表には前記の内容に全部○がつく場合には○、1つでも×があれば×とした。
【００３０】
【表１】
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【００３１】
比較例１
磁極位置θ２−２θ1＝−５°で現像ギャップ、ドクタギャップを変化させた、現像ギャップ０．４０ｍｍに対して、上側ドクタギャップが０．４０ｍｍでは詰りが発生した。画質は印刷濃度は○レベルだが、細線がかすれて、画質は×レベルであった。現像ギャップ０．５０ｍｍでは、ドクタギャップ０．４４ｍｍで詰り、画質は×レベルであった。現像ギャップ０．６０ｍｍでは、ドクタギャップ０．５２ｍｍで詰り、画質はかきとりが多く×レベルであった。ドクタギャップ０．３０ｍｍは、印刷濃度は×レベルであった。
比較例２
磁極位置θ２−２θ1＝７．５°では、現像ギャップ０．４０ｍｍのとき、０．１７ｍｍ以下だと印刷濃度は×レベル。現像ギャップ０．５０ｍｍのとき、ドクタギャップ０．２３ｍｍのとき印刷濃度は×レベル。現像ギャップ０．６０ｍｍのとき、ドクタギャップ０．３０ｍｍ以下であると、印刷濃度は×レベルになる。画質についても、全域細線かすれ気味で×レベルであった。
比較例３
磁極位置θ２−２θ1＝１０°になると、現像ギャップ０．４０ｍｍのとき、ドクタギャップ０．１７ｍｍ以下だと印刷濃度は×レベル。現像ギャップ０．５０ｍｍのとき、ドクタギャップ０．２３ｍｍのとき印刷濃度は×レベル。現像ギャップ０．６０ｍｍのとき、ドクタギャップ０．３４ｍｍ以下であると、印刷濃度は×レベルになる。画質がガサガサで×レベルであった。
比較例４
磁極位置θ２−２θ1＝１５°になると、印刷濃度は現像ギャップ、ドクタギャップ全領域で×レベルで、画質がガサガサで×レベルあった。
実施例１
磁極位置θ２−２θ1＝０°では、現像ギャップが０．４０ｍｍのとき、ドクタギャップ０．４０ｍｍでは現像剤が詰まった。ドクタギャップ０．１７ｍｍのときは印刷濃度は○レベルだが、欠けにより細線がかすれていたので、画質は×レベルであった。それ以外の条件では印刷濃度も○レベルで、画質も○レベルであった。
【００３２】
現像ギャップ０．５０ｍｍの時は、ドクタギャップ０．４４ｍｍで現像剤詰りが発生したが、ドクタギャップ０．３５ｍｍ以下では印刷濃度も○レベルで、画質も○レベルであった。現像ギャップ０．６０ｍｍのときは、ドクタギャップ０．５２ｍｍのときにつまり、ドクタギャップ０．３０ｍｍで印刷濃度が×レベル。それ以外のドクタギャップ０．３４ｍｍ、０．４３ｍｍでは、印刷濃度も○レベルで、画質も○レベルであった。
実施例２
磁極位置θ２−２θ1＝２．５°は現像ギャップ０．４０ｍｍのときは、ドクタギャップ０．１７ｍｍで印刷濃度は×レベル、０．２２ｍｍ、０．３１ｍｍのドクタギャップでは印刷濃度は○レベルで、画質も○レベルであった。しかし、ドクタギャップ０．４０ｍｍでは、現像剤詰り（尾引き）が発生した。現像ギャップ０．５０ｍｍの時は、ドクタギャップ０．２３ｍｍで印刷濃度は×レベル、ドクタギャップ０．３５ｍｍ、０．４４ｍｍでは印刷濃度は○レベルで、画質も○レベルであった。現像ギャップ０．６０ｍｍのときは、ドクタギャップ０．３０ｍｍのとき、印刷濃度は×レベル、ドクタギャップ０．３４ｍｍ、０．４３ｍｍ、０．５２ｍｍでは印刷濃度も○レベルで、画質も○レベルであった。
実施例３
磁極位置θ２−２θ1＝５．０°は、現像ギャップ０．４０ｍｍのときは、ドクタギャップ０．１７ｍｍで印刷濃度は×レベルで、０．２２ｍｍ、０．３１ｍｍのドクタギャップでは印刷濃度は○レベルで、画質も○レベルであった。現像ギャップ０．５０ｍｍの時は、ドクタギャップ０．２３ｍｍで印刷濃度は×レベル、ドクタギャップ０．３５ｍｍ、０．４４ｍｍでは印刷濃度は○レベルで、画質も○レベルであった。現像ギャップ０．６０ｍｍのときは、ドクタギャップ０．３０ｍｍのとき、印刷濃度不足、ドクタギャップ０．３４ｍｍ、０．４３ｍｍ、０．５２ｍｍでは印刷濃度も○レベルで、画質も○レベルであった。
【００３３】
以上の結果から、表1の現像ギャップをドクターギャップで割った値G/Dを縦軸に、現像ロール２と、現像ロール３の相対的な磁極位置θ２―２θ１を横軸にし、縦軸G/D、横軸θ２―２θ１のグラフとしてみると、画質が良好な範囲はθ２―２θ１は０°以上５°以下で、G/Dの上限は１．８２以下で、下限は(０、１．２９)、（２．５、１．１５）、（５．０、１．００）の３点を通る近似直線となる。下の式に表す範囲が有効になり、図４のような範囲で画質良好となる。ドクターギャップは現像ギャップ以下とする。
【００３４】
０°≦θ２−２θ１≦５°  
−０．０６（θ２−２θ１）＋１．３≦G/D≦１．８２
ただし、θ２−θ１＝２．５°
G≧D
０．４ｍｍ≦G≦０．６ｍｍ
θ１、θ２は現像ロール回転方向上流側に回転する場合を＋とする。
【００３５】
Dは現像剤規制版と現像ロールの間僚であるドクタギャップ
Gは現像ギャップ。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明のセンターフィード方式の現像装置の現像ロールの磁極角を示す図である。
【図２】本発明のセンターフィード方式の現像装置を示す図である。
【図３】本発明のセンターフィード方式の現像装置を使用した画像形成装置を示す図である。
【図４】本発明のセンターフィード方式の現像装置を使用した画像形成装置の現状条件の最適値の範囲を示す図である。
【符号の説明】
【００３７】
１・・・感光体、２・・・上側現像ロール、３・・・下側現像ロール、４・・・ケーシング、５・・・キャッチロール、６・・・上側アッパースクレーパ、７下側アッパースクレーパ、８・・・オーガスクリュウＡ、９・・・オーガスクリューＢ、１０・・・羽根車、１１・・・ドクタブレード、１２・・・上側現像ギャップ、１３・・・下側現像ギャップ、１４・・・上側ドクタギャップ、１５・・・下側ドクタギャップ、１６・・・現像剤、１７・・・光学系、１８・・・帯電器、１９・・・現像装置、２０・・・記憶媒体、２１・・・ブレード、２２・・・クリーナブラシ、２３・・・定着機、２４・・・転写器、２５・・・磁極角１、２６・・・磁極角２。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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