(57)【要約】【課題】現像ローラ表面から磁性体である現像剤を剥離させることが容易で、回収して混合撹拌部へ搬送できるようなコア回転型現像機を提供することを課題とする。【解決手段】本発明は、現像ローラは内部のコア磁石である磁気ローラが回転するコア磁石回転方式の現像ローラであり、この現像ローラに隣接し、かつ内部に複数の磁石を有し、この磁石により表面上に現像剤を保持すると共にかい離が可能である現像剤剥離装置を付属したことを特徴とする。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁性成分を有する現像剤を用いて、円筒状のスリーブとその内部の磁気ローラからなる現像ローラを備えた現像装置でトナーを現像し画像を形成する電子写真装置において、前記現像ローラは内部のコア磁石である磁気ローラが回転するコア磁石回転方式の現像ローラであり、この現像ローラに隣接し、かつ内部に複数の磁石を有し、この磁石により表面上に現像剤を保持すると共にかい離が可能である現像剤剥離装置を付属したことを特徴とする現像機。
【請求項２】
前記現像剤剥離装置は、固定式または従動式の磁気ローラと、回転式スリーブと、スクレーパと、により構成したことを特徴とする請求項１に記載の現像機。
【請求項３】
現像剤剥離装置は、可動式の磁石により構成したことを特徴とする請求項１に記載の現像機。
【請求項４】
前記剥離装置に用いる磁石は、前記現像ローラに用いる前記コア磁石よりも強い磁力を発生させるものであることを特徴とする請求項１、２または３に記載の現像機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、プリンタ、ファクシミリ、複写機等のトナー等の着色粒子を用いて画像を顕像化させる電子写真方式の記録装置に係り、特に記録体の表面にトナー画像を形成させる現像工程における現像機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
以下、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記録装置は、着色粒子を記録体表面に画像として顕像化させる現像工程と顕像化された着色粒子画像を記録体に固着させる定着工程から成る。着色粒子には電子写真専用のトナーと呼ばれる粉末が用いられる。
【０００３】
感光体はその表面の全面が一旦帯電され、続いて光を照射することにより部分的な電荷放電が行われる。ここに、感光体表面には帯電領域と放電領域による電位コントラストが形成され、これを静電潜像と呼ぶ。
【０００４】
現像工程では、まず、現像剤を用いて着色粒子であるトナー粒子を帯電させる。現像剤にはトナーと磁性粒子であるキャリアビーズの混合粉体からなる二成分系の場合とトナーのみから成る一成分系の場合とがある。現像剤は現像装置の中に封じ込められそこで攪拌される。その際、二成分現像剤の場合、トナーはキャリアビーズとの摩擦により帯電する。一成分現像剤の場合、部材などとの摩擦によりトナーの帯電が行なわれる。一成分現像剤には磁性トナーを用いる方法と非磁性トナーを用いる方法があるが、本明細書では非磁性トナーによる一成分現像については問題にしない。現像剤は感光体表面の静電潜像に対向する現像位置まで現像ローラと呼ばれる磁石を用いた回転ローラにより搬送される。この時、感光体と対向する位置に現像剤が磁力線に沿ってブラシ状に配列する「磁気ブラシ」を形成する。このように、現像ローラによって現像剤を感光体の静電潜像まで運ぶ方法を用いた現像方法を磁気ブラシ現像と呼ぶ。
【０００５】
一方、静電潜像の顕像化の方式として、バイアス現像と呼ばれる方法がよく用いられる。バイアス現像では、現像ローラ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ラとの間に発生する電界の作用により帯電されたトナー粒子を現像ローラ表面の現像剤から分離して感光体表面に移動させることにより作像が行われる。潜像電位（すなわち感光体の像形成部分の電位）として、前述の帯電電位を用いてもよいし、放電電位を用いてもよい。一般に、潜像電位として帯電電位を用いる方法を正規現像法、放電電位を用いる方法を反転現像法と呼ぶ。帯電電位と放電電位のうち潜像電位として用いられない側の電位を背景電位と呼ぶ。現像ローラのバイアス電圧は帯電電位と放電電位の中間に設定され、潜像電位との差を現像電位差と呼ぶ。同様に、背景電位との差を背景電位差と呼ぶ。通常、背景電位差より現像性能そのものを左右する現像電位差の方を大きく設定する。現像電位差が大きければ形成される電界（現像電界と呼ぶ）が強くなるので現像性能（トナー現像量）が高くなることは言うまでもない。現像ローラと感光体との現像ローラの回転速度を上げる方法、距離を狭くする方法、現像剤の電気抵抗を低下させる方法によってもこれと同様に現像電界を強める効果があり、トナー現像量を高くすることができる。
【０００６】
現像剤の搬送方法に磁気ブラシ現像を用い、かつ静電潜像の顕像化にバイアス現像を用いる方法は広く一般的に用いられる現像方法である。この現像方式を本明細書では磁気ブラシバイアス現像と呼ぶ。現像ローラと感光体の相対的な移動方向は同方向の場合と逆方向の場合がある。また、１つの現像機で複数本の現像ローラを用いることもある。複数の現像ローラが同一方向に回転する現像装置もあるし、回転方向が異なる現像装置もある。この場合、隣り合った現像ローラの回転方向を各々現像ローラの対向位置から感光体に向かうように２つの現像ローラの回転方向を異ならせ、現像ローラの対抗位置から現像剤があたかも噴水のように感光体に向かって分岐して搬送される現像機も知られている。このような現像機は例えば特公昭５４−１０８６９号公報等に見られる。特公昭５４−１０８６９号公報では、このような現像機を噴水型現像機と呼ぶ。磁気ブラシバイアス現像では、現像ローラの回転方向に向かって画像の端部が現像されにくくなるという問題がある。これは、磁気ブラシが感光体表面を摺擦するという機械的要因と磁気ブラシが接する感光体の電位が非画像部の背景電位から画像部の現像電位へと急に変化するため、現像剤の電気的特性がこの変化に追従できないために発生する。噴水型現像機を用いれば、２つの現像ローラの回転方向が異なり、各々のローラが補完しあうのでこの問題は発生しない。
【０００７】
現像ローラは磁石から成る磁気ローラであるコア部とその外殻を成す金属製のスリーブから成る。コアを固定してスリーブを回転させて現像剤を搬送させる方法とコア・スリーブともに回転させる方法とがある。本明細書では前者の方法をスリーブ回転方式、後者をコア回転方式と呼ぶ。コア回転方式はスリーブ回転方式に比較して感光体との対向部の現像領域において現像剤を撹乱する効果が高いので、トナー現像量を高くすることができる。そのため、スリーブの回転速度を低下させても十分なトナー現像量が得られる。これにより現像ローラ自体の機械的な摺擦による感光体上のトナー像の掻き取りを減らすことが出来るので画質を上げることができる。なお、コア回転現像機は例えば特開昭５８−１４２３５８号等に見られる。
【０００８】
コア回転式現像ローラの問題はスリーブ表面から磁性体である現像剤を剥離させるのが困難なことである。感光体表面を摺擦し現像に寄与した現像剤はトナーを消失しており、回収してキャリアとトナーの混合撹拌により再度トナーを十分に蓄えて現像ローラ上に搬送する必要がある。すなわち、現像剤は混合撹拌部と現像ローラ上の間を循環するように流れなければならず、現像ローラ上（スリーブ上）に常に同じ現像剤が存在していてはすぐにトナーが消費されてしまう。画質の安定性にも欠ける。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
以上述べた従来のコア回転型現像では、現像ローラ表面から磁性体である現像剤を剥離させるのが困難であるという問題があった。
【００１０】
本発明の目的は、現像ローラ表面から磁性体である現像剤を剥離させることが容易で、回収して混合撹拌部へ搬送できるようなコア回転型現像機を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、現像ローラは内部のコア磁石である磁気ローラが回転するコア磁石回転方式の現像ローラであり、この現像ローラに隣接し、かつ内部に複数の磁石を有し、この磁石により表面上に現像剤を保持すると共にかい離が可能である現像剤剥離装置を付属したことを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施例を図１、図２、図３、図４、図５を用いて説明する。図１は本実施例のコア回転噴水型現像機を用いた電子写真装置の断面側面図である。１は感光体ドラム、２は帯電器、３はトナー、４は現像機、５は用紙、６は転写機、７は定着機、８はクリーナ、９は露光装置である。帯電器２により一様に帯電された感光体ドラム１表面に、レーザドライバ等から成る露光制御手段により発光を制御された半導体レーザおよび光学系から成る露光装置９によって静電潜像が形成される。この後、現像機４により静電潜像をトナー３で現像する。トナー３は、転写機６によって用紙５に転写される。この後、転写されたトナー画像は定着機７で加熱融解され用紙５に定着する。また、転写されずに感光体ドラム１表面に残存したトナー３はクリーナ８により回収され、一連のプロセスを終了する。なお、本実施例の現像方式は二成分現像剤による磁気ブラシバイアス現像が用いられている。また、潜像電位には放電電位が用いられ、反転現像となっている。
【００１３】
図２は従来のコア回転式現像機の詳細を示す断面側面図である。４０は現像剤、４１は上現像ローラ、４２は下現像ローラ、４３はドクターブレード、４４はキャリアキャッチローラ、４５はスクレーパ、４６はオーガスクリュー、４７は現像剤搬送ローラ、４８はトナー濃度センサ、４９はトナーホッパである。
【００１４】
トナーホッパ４９からトナー３が現像機４内に供給される。トナー３は先ずオーガスクリュー４６にてキャリアとトナーとから成る現像剤４０と混ざり、攪拌されキャリアとの摩擦により適当な水準にまで帯電される。帯電したトナー３は現像剤４０の一部となって現像剤搬送ローラ４７によってドクターブレード４３の背面部分に到達する。その後ドクターブレード４３と上下現像ローラ４１、４２とが成す各々の隙間（ドクターギャップと呼ぶ）を介して、上現像ローラ４１に沿って搬送される流れと下現像ローラ４２に沿って搬送される流れに分流される。現像機４は噴水型現像機となっており、分流された現像剤４０は感光体との対向部において感光体にトナー３を現像する。上下現像ローラ４１、４２はそれぞれコア回転方式である。
【００１５】
コア回転方式はスリーブ回転方式に比較して感光体との対向部の現像領域において現像剤を撹乱する効果が高いので、トナー現像量を多くすることができる。そのため、スリーブの回転速度を低下させても十分なトナー現像量が得られる。これにより現像ローラ自体の機械的な摺擦による感光体上のトナー像の掻き取りを減らすことが出来るので画質を上げることができる。画像の端部欠けが無いことを特長とする噴水型現像機の現像ローラをコア回転方式にするとコアの回転により機械的要因によるトナー像の掻き取りが無くなるので乱れの少ない極めて高品質な画像が得られる。
【００１６】
従来のコア回転現像機ではスクレーパ４５により、現像ローラ上の現像剤をはぎ取り、オーガスクリュー４６の配置される混合撹拌部へと搬送しているが、磁性体である現像剤をコアの磁力からはぎ取ることは困難である。また、スクレーパをスリーブ表面に押し付けるため現像剤に大きな負荷をかけ、現像剤の寿命が著しく短くなる等の欠点もあった。
【００１７】
一方、図３に示すようなコア固定スリーブ回転の従来の現像機においては、コアの磁極は通常開放極と呼ばれるＮＮ、ＳＳのような同極の並びの磁極配置が設定されており、この磁極の間で磁力が弱くなるため、容易にスクレーパ等により現像ローラ上の現像剤を剥離させることが出来ていた。
【００１８】
本発明はコア回転現像ローラ上からまず磁気ローラを用いて現像剤を剥離させ、さらにこの磁気ローラが有する開放極において磁気ローラ上から完全に現像剤をかい離させ、混合撹拌部へと搬送させるためのものである。
【００１９】
図４は本発明の具体的実施例である。また、図５は図４の下側の現像ローラに取付けた現像剤剥離装置部の拡大図である。
【００２０】
現像に寄与した後、コア回転現像ローラのスリーブ上を磁力に引き付けられながら搬送されてきた現像剤は、図５に示す磁気ローラの磁力により、まずこの磁気ローラ上へと移動する。この際、図示したスクレーパを用いるとさらに効果的であり、ほぼ完全に現像ローラ上から現像剤をはぎ取ることが出来る。磁気ローラはコア固定かつスリーブ回転であるためこのスリーブ上にはぎ取られた現像剤はその回転とともに搬送され、開放極の位置でスクレーパにより磁気ローラから離れ、混合撹拌部へと搬送される。
【００２１】
一方、図４の上側の現像ローラに取付けた現像剤剥離装置においても同様の作用により現像剤が混合撹拌部へと搬送されるが、開放極の位置でスクレーパにより磁気ローラから一度離れた現像剤が再び磁気ローラ上に戻ることのないように、仕切り板などを設置してもよい。
【００２２】
このような現像剤剥離用の磁気ローラはコア回転現像ローラのコア磁石よりも強い磁力を有していることが望ましく、また当然のことながら開放極も有していなければならない。そのために図６のような強力な棒磁石２本を内包するような構成であってもよい。また、図７のＳＮＳの様な３極の磁気ローラであってもよい。
【００２３】
また、図５、６、７で用いた現像剤剥離用の磁気ローラは固定式である必要はなく、コア回転現像ローラのコア磁石から受ける磁力により従動して回転するものであってもよい。コア回転現像ローラに近接して強い磁石を固定するとコア磁石の回転に伴い磁力干渉して回転のムラを起こすことがある。現像剤剥離用の磁気ローラを従動とすることでこれを低減することが出来る。この磁気ローラが従動しながら回転してもスクレーパの両側で同極となる際に現像剤を剥離することが出来る。
【００２４】
以上により、コア回転現像ローラ上から容易に現像剤を剥離させ、回収して混合撹拌部へ搬送できるため、現像においては常に新しい現像剤が供給されて均一で高品質の画質が得られる。
【００２５】
本実施例では現像剤剥離用の磁気ローラについて述べたが、磁石によって現像剤をはぎ取ること、さらに磁力を開放することでその磁石から容易に現像剤がかい離できることを特徴とする磁石構成の現像剤剥離装置を考案することも可能である。
【００２６】
例えば、図８、９に示すようにカバーに覆われた中の前後にピストン駆動する棒磁石によりコア回転現像ローラのスリーブ上からはぎ取られた現像剤は内部の棒磁石が遠ざかると磁力を受けなくなり、重力落下して完全に棒磁石からかい離する。この例でもスクレーパを設けることにより剥離はさらに効果的である。
【００２７】
【発明の効果】
以上述べた本発明によれば、コア回転型の現像ローラを用いても、スリーブ表面から容易に現像剤を剥離させることが可能になり、トナー消費された現像剤を混合撹拌部へと戻すことが出来る。そのため、現像においては常に新しい現像剤が供給されて均一で高品質のコア回転型現像機および電子写真装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の現像機の実施例を備えた電子写真装置の断面図である。
【図２】従来のコア回転現像機の断面図である。
【図３】従来のコア固定スリーブ回転現像機の断面図である。
【図４】本発明のキャリア剥離装置を伴う現像機の実施例を示す断面図である。
【図５】本発明の現像機の実施例におけるキャリア剥離装置の部分拡大図である。
【図６】本発明の現像機の実施例におけるキャリア剥離装置の部分断面図である。
【図７】本発明の現像機の実施例におけるキャリア剥離装置の部分断面図である。
【図８】本発明の現像機の他の実施例を示す部分断面図である。
【図９】本発明の現像機の他の実施例を示す部分断面図である。
【符号の説明】
１…感光体ドラム、２…帯電器、３…トナー、４…現像機、４０…現像剤、４１…上現像ローラ、４２…下現像ローラ、４３…ドクターブレード、４４…キャリアキャッチローラ、４５…スクレーパ、４６…オーガスクリュー、４７…現像剤搬送ローラ、４８…トナー濃度センサ、４９…トナーホッパ、５…用紙、６…転写機、７…定着機、８…クリーナ、９…露光装置、１０１…回転式磁気ローラ、１０２…固定磁気ローラ、１０３…スリーブ、１０４…スクレーパ、１０５…現像剤、１０６…感光体表面、１０７…棒磁石、１０８…可動式磁石。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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