(57)【要約】【課題】現像ロール端部の電界強調を低減せしめてトナーが感光体の非印字領域へ飛翔することを防止できる画像形成機の現像装置を提供する。【解決手段】非磁性トナーと磁性キャリアとを有する２成分現像剤を周表面に保持して搬送する磁気ブラシロールと、該磁気ブラシロールおよび静電潜像担持体にそれぞれ所定の隙間を有して配設された現像ロールを具備し、磁気ブラシロールに保持された現像剤中のトナーを現像ロールに静電的に付着させるよように構成された画像形成機の現像装置であって、磁気ブラシロールの軸方向の現像剤保持領域は現像ロールの軸方向長さより長く形成されており、現像ロールの外周端縁には面取りが施されている。【選択図】        図３
2004205983.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
非磁性トナーと磁性キャリアとを有する２成分現像剤を周表面に保持して搬送する磁気ブラシロールと、該磁気ブラシロールおよび静電潜像担持体にそれぞれ所定の隙間を有して配設された現像ロールを具備し、該磁気ブラシロールに保持された現像剤中のトナーを該現像ロールに静電的に付着させるよように構成された画像形成機の現像装置において、
該磁気ブラシロールの軸方向の現像剤保持領域は該現像ロールの軸方向長さより長く形成されており、該現像ロールの外周端縁には面取りが施されている、
ことを特徴とする画像形成機の現像装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真方式を利用したプリンタ、複写機、ファクシミリ等の画像形成機の現像装置に、更に詳しくは非磁性トナーと磁性キャリアとを有する２成分現像剤を用い、磁性キャリアによって非磁性トナーを帯電し、帯電したトナーのみを現像ロールの周表面に付着させ、現像ロールの周表面に付着されたトナーを飛翔させることにより静電潜像を現像する非接触現像方式の画像形成機の現像装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
多色画像形成機の現像装置として、トナーの色に対応した複数の感光体を用い、該感光体上に転写部材の送りに同期させてカラー画像を形成し、転写部材上で色重ねを行う所謂タンデム現像方式の現像装置が提案されている。この種の現像装置は、非磁性トナーと磁性キャリアとを有する２成分現像剤を周表面に保持して搬送する磁気ブラシロールと、該磁気ブラシロールおよび静電潜像担持体にそれぞれ所定の隙間を有して配設された現像ロールと、磁気ブラシロールの周表面に保持された現像剤中のトナーを現像ロールに静電的に付着させるような電界を磁気ブラシロールと現像ロールとの間に形成される電圧印加手段とを具備している。この種の現像装置を備えた画像形成機においては、連続現像時に残像（ゴースト）として現れる画像、所謂履歴現像が発生するという問題がある。このような問題は、多色画像形成機における所謂タンデム現像方式の現像装置に限らず、モノクロ画像形成機の現像装置においても発生する。
【０００３】
上述した所謂履歴現像が発生を防止するために、非画像形成時に画像形成時とが逆の電位差が生ずるように、即ち磁気ブラシロールと現像ロール間に電圧を印加し、現像ロール上の残留トナーを磁気ブラシロール側に回収するようにした技術が提案されている。（例えば、特許文献１、特許文献２参照。）
【０００４】
【特許文献１】
特開平６−６７５４６号公報
【特許文献２】
特開平７−９２８０４号公報
【０００５】
しかるに、磁気ブラシロール上のトナーを電位差で現像ロールの周表面に静電的に付着させる際に、磁気ブラシロールに形成される磁気ブラシ領域外の現像ロール上にもトナーが付着するため、現像ロール上に付着している磁気ブラシ領域外のトナーは磁気ブラシロール側に回収することができなくなるという問題がある。この問題を解消するために本出願人は、磁気ブラシロールの軸方向の現像剤保持領域を現像ロールの軸方向長さより長く形成した現像装置を特願２００１−２２１４１３号として提案した。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
而して、磁気ブラシロールの軸方向の現像剤保持領域を現像ロールの軸方向長さより長く形成した現像装置においては、現像ロールの両端部に付着せしめられたトナーが、現像ロール端部の電界強調により、感光体の非印字領域に飛翔してしまうという問題がある。
【０００７】
本発明は、上記事実に鑑みてなされたもので、その主たる技術課題は、現像ロール端部の電界強調を低減せしめてトナーが感光体の非印字領域へ飛翔することを防止できる画像形成機の現像装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記主たる技術課題を解決するために、本発明によれば、非磁性トナーと磁性キャリアとを有する２成分現像剤を周表面に保持して搬送する磁気ブラシロールと、該磁気ブラシロールおよび静電潜像担持体にそれぞれ所定の隙間を有して配設された現像ロールを具備し、該磁気ブラシロールに保持された現像剤中のトナーを該現像ロールに静電的に付着させよように構成された画像形成機の現像装置において、
該磁気ブラシロールの軸方向の現像剤保持領域は該現像ロールの軸方向長さより長く形成されており、該現像ロールの外周端縁には面取りが施されている、
ことを特徴とする画像形成機の現像装置が提供される。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に従って構成された画像形成機の現像装置の好適な実施形態について、添付図面を参照して説明する。
【００１０】
図１には、本発明に従って構成された現像装置を備えたタンデム型画像形成機の概略構成断面図が示されている。
図示のタンデム型画像形成機は、合成樹脂によって形成された直方体形状のハウジング２を備えている。ハウジング２内にはブラック用プロセスユニット３ａとシアン用プロセスユニット３ｂとマゼンタ用プロセスユニット３ｃおよびイエロー用プロセスユニット３ｄが図において左右方向に配設されている。これらのプロセスユニット３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄは、それぞれ静電潜像担持体としての感光体ドラム４、帯電器５、露光器６、現像装置７を具備している。各プロセスユニットの下側にはそれぞれ転写装置８が配設されているとともに、各プロセスユニットの感光体ドラム４と転写装置８との間を通して給紙カセット９から送られた記録紙を搬送する搬送ベルト機構１０が配設されている。また、搬送ベルト機構１０の図１において左側には、定着装置１１が配設されている。このように構成されたタンデム型画像形成機は、図示しない制御手段にプリント信号が入力されると、給紙カセット９から記録紙が送り出されて搬送ベルト機構１０に送られ、その記録紙が各プロセスユニット３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄの感光体ドラム４に達するタイミングに合うように、各帯電器５による感光体ドラム４への帯電、各露光器６による画像信号に基づく感光体ドラム４への露光（静電潜像の形成）が行われるとともに、各感光体ドラム４に形成された静電潜像に各現像装置７によって後述するように現像が行われる。そして、現像が行われた感光体ドラム４の転写位置に記録紙が達すると、転写装置８によって転写バイアス電圧が印加されることにより、記録紙にはトナー像が転写される。このようにしてトナー像が転写された記録紙は、定着装置１１を通過することによりトナー像が定着されて排出せしめられる。なお、上述したタンデム型画像形成機そのものは現像装置６を除いて従来周知の構成でよく、本発明と直接関係がないので、これ以上の説明は省略する。
【００１１】
以下、上記現像装置６について、図２乃至図５を参照して説明する。
現像装置７は現像ハウジング７１を具備している。適宜の合成樹脂から形成することができる現像ハウジング７１は、上記感光体ドラム４と対向する端面が開口されており、この現像ハウジング７１内には非磁性トナーと磁性キャリアとを有する２成分現像剤が収容されている。現像ハウジング７１内には、２成分現像剤を周表面に磁気的に吸引保持して搬送する磁気ブラシロール７２と、この磁気ブラシロール７２および上記感光体ドラム４にそれぞれ所定の隙間を有して配置され非磁性トナーのみを付着せしめる現像ロール７３がそれぞれ回転可能に支持されている。磁気ブラシロール７２は、位置が固定された永久磁石の外周に配転可能なアルミニウム等の非磁性材からなる円筒状のスリーブを備え、このスリーブの周表面に２成分現像剤を磁気的に吸引保持して磁気ブラシを形成するとともに、スリーブが回転して現像剤を搬送する。この磁気ブラシロール７２には、第１の直流電源装置７４によって所定のバイアス電圧Ｖ１が印加されるようになっている。現像ロール７３は、アルミニウム等の非磁性材からなる円筒状部材によって構成されている。この現像ロール７３には、第２の直流電源装置７５によって所定のバイアス電圧Ｖ２が印加されるとともに、交流電源装置７６によって交流成分（周波数１〜３ｋＨｚ、ピーク電圧ＶＰ−Ｐ  ５００〜２０００Ｖ）が重畳して印加されるようになっている。
【００１２】
ここで、磁気ブラシロール７２および現像ロール７３の軸方向長さについて説明する。現像ロール７３の軸方向長さＬ１は、上記感光体ドラム４に形成される最大静電潜像領域に対応する値に設定されている。この現像ロール７３の両外周端縁には面取り７３０が施されていることが重要である。面取り７３０は、図４に示すようにｃ０．３〜ｃ５．０のチャンファ７３１または図５に示すようにｒ０．３〜ｒ５．０ｍｍの円弧面７３２によって形成することができる。このように構成された磁気ブラシロール７２と現像ロール７３との隙間は、０．３〜１．５ｍｍに設定されている。また、現像ロール７３と感光体ドラム４との隙間は、１５０〜４００μｍ好ましくは２００〜３００μｍに設定されている。磁気ブラシロール７２と現像ロール７３との隙間が１５０μｍより小さいとカブリの原因となり、４００μｍより大きいとトナーを感光体ドラム４に飛翔させることが困難となり、十分な画像濃度を得ることができない。
【００１３】
上述した磁気ブラシロール７２および現像ロール７３は、図示しない回転駆動手段によって図２において矢印で示す方向に回転せしめられる。なお、磁気ブラシロール７２の周速度と現像ロール７３の周速度は、磁気ブラシロール７２の周速度が現像ロール７３の周速度に対して１．０〜２．０倍に設定されている。
【００１４】
なお、上記現像ハウジング６１には、上記磁気ブラシロール７２の周表面に保持される現像剤（磁気ブラシ）の厚さを規制する穂切りブレード７７と、上記磁気ブラシロール７２と隣接する位置に配置されたパドルミキサー７８と、該パドルミキサー７７と仕切り板７９を挟んで配置された攪拌ミキサー８０と、トナーとキャリアの混合割合を検出するためのトナー濃度検出センサ８１が配設されている。なお、穂切りブレード７７と磁気ブラシロール７２の周表面との隙間は、０．３〜１．５ｍｍに設定されている。
【００１５】
上述した現像ハウジング７１内には、非磁性トナーと磁性キャリアとを有する２成分現像剤が収容されている。非磁性トナーとしては、平均粒径が７μｍ程度のものが用いられる。なお、磁性キャリアとしては、体積固有抵抗が１０６  〜１０９  Ωｃｍ、飽和磁化が７０ｅｍｕ／ｇ、平均粒径が４０μｍ以下のものが用いられる。磁性キャリアは、現像ロール７３と磁気ブラシロール７２間のニップ部において、現像ロール７３の周表面に強固に付着したトナーを磁気ブラシロール７２の周表面に形成された磁気ブラシで引き剥がして回収するとともに、この回収したトナーを新規な現像剤と入れ替えする役割を有している。従って、磁性キャリアとしては、トナーとの接点を増やすために粒径が４０μｍ以下の小さいものを用い、表面積を高めることが望ましい。また、体積固有抵抗が１０６  Ωｃｍより小さい回収を重視した低抵抗値キャリアは、現像ゴースト対策には有効であるが、正確な帯電をトナーに付与しカブリの発生のない現像を維持することは困難であり、更に長時間運転した場合に現像ロール７３の周表面からトナーが飛散し帯電器５、露光器６の汚染するという不具合が発生する。一方、体積固有抵抗が１０９  Ωｃｍより大きい抵抗値キャリアは、帯電性能を付与することは可能であるが、帯電が上昇し易いという問題がある。キャリアの体積固有抵抗値を適正にすることで、現像ロール７３の周表面に付着したトナーを回収しつつ、確実に帯電させたトナーを現像ロール７３の周表面に再度付着せしめることが可能となる。なお、高磁力でしかも低抵抗キャリアとしては、フェライトキャリア（Ｍｎ系フェライト、Ｍｎ−Ｍｇ系フェライト）、マグネタイトキャリア等があり、これらのキャリアをそのまま用いてもよいが、抵抗を上げない範囲で表面処理を施して用いることも可能である。以上のような非磁性トナーと磁性キャリアの混合割合は、非磁性トナーおよび磁性キャリアの合計に対してトナーが２〜４０重量％、好ましくは３〜４０重量％、より好ましくは４〜２５重量％である。トナーの混合割合が２重量％未満であるとトナー帯電量が高くなって十分な画像濃度が得られなくなり、トナーの混合割合が４０重量％を越えると十分な帯電量が得られなくなるためトナーが現像装置７から飛散して画像形成機ないを汚染したり画像上にトナーカブリが生ずる。
【００１６】
図示の実施形態における現像装置は以上のように構成されており、以下その作用について説明する。
先ず、図２において矢印で示す方向に回転する磁気ブラシロール７２の周表面に非磁性トナーと磁性キャリアとからなる２成分現像剤を保持させ、攪拌ミキサー７８およびパドルミキサー７７を作動して、現像剤を攪拌してトナーを適正なレベルに帯電させる。磁気ブラシロール７２の周表面に保持された現像剤は、穂切りブレード７７を通過することにより所定の厚さに形成される。このようにして磁気ブラシロール７２の周表面に保持された現像剤は、一定の厚さで現像ロール７３の周表面に接触する。磁気ブラシロール７２には第１の直流電源装置７４によって所定のバイアス電圧Ｖ１が印加されており、現像ロール７３には第２の直流電源装置７５によって所定のバイアス電圧Ｖ２が印加されているので、磁気ブラシロール７２と現像ロール７３の電位差（Ｖ１−Ｖ２）によって現像ロール７３の周表面にトナーのみが吸着され薄層が形成される。この現像ロール７３の周表面に形成されるトナーの薄層の厚さは、６〜７０μｍ、好ましくは３０〜７０μｍに設定される。このトナーの薄層の厚さは、トナーが５〜１０層に形成される程度が望ましい。なお、トナーの薄層の厚さは、現像剤の抵抗や現像ロール７３と磁気ブラシロール７２の周速度差等によっても変化するが、上記電位差（Ｖ１−Ｖ２）によっても制御することが可能である。上記電位差（Ｖ１−Ｖ２）を大きくすると上記トナーの薄層の厚さは厚くなり、上記電位差（Ｖ１−Ｖ２）を小さくすると上記トナーの薄層の厚さは薄くなる。上記電位差（Ｖ１−Ｖ２）の範囲は、一般に１００〜２５０Ｖ程度が好適である。
【００１７】
現像ロール７３の周表面に付着されたトナーは、現像ロール７３に直流と交流が重畳されたバイアス電圧が印加されることにより、感光体ドラム４の周表面に形成された静電潜像に飛翔して現像される。なお、トナーの飛散を防ぐために、現像ロール７３への交流の印加は現像の直前に行う。このとき、図示の実施形態においては、現像ロール７３の両外周端縁には面取り７３０が施されているので、現像ロール端部の電界強調が低減され、該端部からトナーが飛翔することがない。従って、感光体ドラム４の非印字部をトナーで汚すことなく、良好な画像を得ることができる。
【００１８】
上述した現像後に現像ロール７３の周表面に付着している残留トナーは、掻き取りブレード等の特別な装置を設けることなく回収される。即ち、磁気ブラシロール７２上の磁気ブラシが現像ロール７３の周表面に付着している残留トナーに接触することにより、磁気ブラシロール７２と現像ロール７３との周速度差によるブラシ効果によって回収されるとともに、磁気ブラシロール７２に回収されたトナーはキャリアとともにパドルミキサー７７によって攪拌されている現像剤と入れ替えられる。このとき、磁気ブラシロール７２の軸方向の現像剤保持領域Ｌ１は現像ロール７３の軸方向長さＬ２より長く形成されているので、現像ロール７３の未回収領域はなく周表面に付着している残留トナーを確実に回収することができる。なお、上述した残留トナーの回収と現像剤の入れ替えを促進するためには、磁気ブラシロール７２の周速度を現像ロール７３の周速度に対して１．８倍程度に設定することが望ましい。また、均一な画像濃度を維持するためにはトナーの劣化を防ぐことが重要であり、現像タイミング以外の時間（非画像形成時）において上記磁気ブラシロール７２と現像ロール７３の電位差（Ｖ１−Ｖ２）を零（０）、即ち磁気ブラシロール７２と現像ロール７３を同電位にすることで、トナーに負担をかけずに現像ロール７３の周表面に付着している残留トナーを磁気ブラシロール７２に回収することができる。
【００１９】
【発明の効果】
本発明による画像形成機の現像装置は以上のように構成され、現像ロールの両外周端縁には面取りが施されているので、現像ロール端部の電界強調が低減され、該端部からトナーが飛翔することがない。従って、感光体ドラムの非印字部をトナーで汚すことなく、良好な画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に従って構成された現像装置を装着する画像形成機の一実施形態を示す概略構成図。
【図２】本発明に従って構成された現像装置の断面図。
【図３】図２に示す現像装置の平面図。
【図４】図２に示す現像装置を構成する現像ロールの一実施形態を示す平面図。
【図５】図２に示す現像装置を構成する現像ロールの他の実施形態を示す平面図。
【符号の説明】
２：画像形成機のハウジング
３ａ：ブラック用プロセスユニット
３ｂ：シアン用プロセスユニット
３ｃ：マゼンタ用プロセスユニット
３ｄ：イエロー用プロセスユニット
４：感光体ドラム
５：帯電器
６：露光装置
７：現像装置
７１：現像ハウジング
７２：磁気ブラシロール
７３：現像ロール
７３０：面取り
７４：第１の直流電源装置
７５：第２の直流電源装置
７６：交流電源装置
７７：穂切りブレード
７８：パドルミキサー
７９：仕切り板
８０：攪拌ミキサー
８１：トナー濃度検出センサ
８：転写装置
９：給紙カセット
１０：搬送ベルト機構
１１：定着装置
【図１】
2004205983.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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