(57)【要約】【課題】  ２成分系現像剤を用いる画像形成装置において、連続プリント時の濃度維持性の低下や画像濃度ムラの発生が防止された画像形成装置を提供する。【解決手段】  像担持体１１２上の静電潜像を現像装置１３０内の２成分系現像剤で現像して像担持体１１２上にトナー像を形成し、最終的に記録媒体に転写し定着する画像形成装置において、現像装置１３０が、現像剤を撹拌し、トナーを磁性キャリアに静電的に吸着させる撹拌室１３２、現像剤を撹拌室１３２から表面に移行させる移行領域１３４、静電潜像をトナーで現像する現像領域１３５、および移行領域における方向とは逆方向の磁力が働く反撥領域１３６の３つの領域を循環移動する現像ロール１３３と、反撥領域１３６から移行領域１３４までの間に配備され、反撥領域１３６を通過した部分に残留した現像剤の移行領域１３４への到達を妨げるしきり部材１３７とを備えた。【選択図】        図２
2005250018.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の像担持体に形成された静電潜像を、磁性キャリア粒子と該磁性キャリア粒子に静電的に吸着されるトナー粒子とを含む現像剤を内部に保持した現像装置を用いて該現像剤中のトナー粒子で現像して該像担持体上にトナー像を形成し、該トナー像を最終的に所定の記録媒体に転写および定着することにより該記録媒体上に定着トナー像からなる画像を形成する画像形成装置において、
前記現像装置が、
前記現像剤を撹拌し前記トナー粒子を前記磁性キャリア粒子に静電的に吸着させる撹拌室と、
前記磁性キャリア粒子を表面に移行させる方向に作用する磁界によって前記撹拌室から前記現像剤を該表面に移行させる移行領域、前記像担持体に形成された静電潜像を該表面に移行した現像剤中のトナー粒子で現像する現像領域、および前記方向とは逆方向に作用する磁界が働く反撥領域の３つの領域をこの記載順に経由して循環移動する現像ロールと、
前記反撥領域から前記移行領域までの間で前記撹拌室に向けて配備され、前記現像ロールの、前記反撥領域を通過した部分に残留した現像剤が前記移行領域に到達することを妨げるしきり部材とを備えたものであることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記現像装置が、前記移行領域において前記表面に移行した現像剤の該表面での層厚を規制する層規制部材を備え、
前記しきり部材が、前記現像ロール表面から０．５ｍｍ以上３ｍｍ以下のギャップを隔てて前記撹拌室に向けて配備されたものであることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プリンタや複写機などの電子写真方式の画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子写真方式の画像形成装置に用いられる現像装置において、現像ロール上に形成された現像剤層のうち現像領域を通過した後の現像ロール上に残留した現像剤を撹拌室に戻し、新たな現像剤と混合撹拌して再使用する方式の現像装置が広く用いられている。
【０００３】
図５は、従来の画像形成装置における現像装置の一例を示す図である。
【０００４】
この現像装置９０は、磁性キャリア粒子およびトナー粒子を含む２成分系の現像剤を用いる現像装置であり、図５に示すように、像担持体９１に対向する現像ロール９２と、この現像ロール９２に所定の間隔を隔てて設けられた層規制部材９４と、撹拌室９５内に設けられたオーガ９５ａ，９５ｂとからなる。
【０００５】
現像ロール９２は、極性および磁力の異なる複数の磁極（Ｎ…，Ｓ…）が円周方向に順次形成されてなる固定のマグネットロール９２ａと、マグネットロール９２ａの周囲を回転する円筒状のスリーブ９２ｂとからなり、スリーブ９２ｂの回転に伴い、現像剤の吸着、搬送、及び解放がマグネットロール９２ａの磁気パターンに応じて行なわれるようになっている。撹拌室９５内の現像ロール９２から遠い方のオーガ９５ｂの軸方向端部にはトナー供給部（図示せず）が設けてあり、このトナー供給部から供給されたトナーはオーガ９５ｂに供給され、オーガ９５ａ，９５ｂの回転により撹拌室９５内の現像剤と混合撹拌されて現像ロール室９３へと移送される。現像ロール室９３へ移送された現像剤はマグネットロール９２ａの磁力によりスリーブ９２ｂに吸着され、層規制部材９４により所定の層厚に規制されてスリーブ９２ｂ上に現像剤層が形成される。現像剤層はスリーブ９２ｂの回転に伴い像担持体９１と対向する現像領域へと搬送され、現像領域において現像剤中のトナーが像担持体９１上の静電潜像に付着することにより像担持体９１上にトナー像が形成される。
【０００６】
この現像装置９０では、現像時にスリーブ９２ｂ上の現像剤中のトナーが一様に消費されるわけではなく、現像領域において、現像ロールに対向する像担持体９１上の静電潜像の濃度に対応した量のトナーが消費される。その結果、現像領域を通過した後のスリーブ９２ｂ上には、トナーがほとんど消費つくされた現像剤から、トナーが全く消費されていない現像剤まで様々なトナー濃度の現像剤が残留している。この残留現像剤はスリーブ９２ｂの回転に伴い現像ロール室９３に向かって搬送され、ピッキングオフ極Ｎ３においてマグネットロールの磁力から解放され、現像ロール９２下方の空間に落下し、やがて撹拌室９５に戻され、オーガ９５ａ，９５ｂにより新たなトナーと混合撹拌された後、現像ロール室９３に移される。
【０００７】
しかし、最近の画像形成装置の小型化の要請に応じて現像装置も小型化され、現像ロール下方に上記の残留現像剤を受け入れるに十分な空間を確保することが難しくなっている。また、現像ロールも小径化のためにマグネットロールも小型化されピッキングオフ極での磁気反撥力も弱くなる傾向にある。そのため、残留現像剤の一部は、スリーブ９２ｂから解放されずにスリーブ９２ｂの回転に伴われて現像ロール室９３に搬送されてしまう。
【０００８】
こうして、残留現像剤が現像ロール室９３内の新たな現像剤と合流するが、十分に混合撹拌されないまま現像ロールに供給されるので、連続プリント時の濃度維持性が低下したり、画像に濃度ムラが発生して画像ディフェクトを招く恐れがある。
【０００９】
一方、１成分系現像剤方式の画像形成装置の分野では、現像領域を通過した後の現像ロールに担持されて現像ロール室に戻った戻り現像剤が撹拌室側に移動するのを防止するための仕切り板を設け、現像ロール室に戻った戻り現像剤を再び現像ロールの表面に付着させて像担持体へ供給し消費されるようにした現像装置が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。
【００１０】
上記特許文献１の現像装置では、撹拌室に備えられたアジテータの回転により、新たな現像剤は奥側、すなわち軸方向の一方の端部に送られるが、現像領域を通過して戻ってきた戻り現像剤の一部が撹拌室側へ混入してくると、この戻り現像剤もアジテータにより新たな現像剤と同様、奥側へ送られる。そのため、撹拌室内における新たな現像剤と戻り現像剤との現像ロール軸方向の分布にアンバランスが生じ、撹拌室の奥側から現像ロール室側へ供給される現像剤中の戻り現像剤の割合が高くなる。この現像剤は、層規制部材で層厚を規制された時に強いストレスを受けているため、新たな現像剤よりも現像機能が低くなっているので、現像ロール軸方向での現像機能はアンバランスとなり、長時間にわたるコピー動作により奥側の現像濃度が低くなって現像不良が生じることがある。そこで、この特許文献１の現像装置では、現像ロール軸方向での現像機能のアンバランスを防止するため、戻り現像剤が撹拌室内へ移動することのないようにマグネットロールの磁力範囲内に仕切り板を設け、戻り現像剤は現像ロール室より再び現像ロールの表面に吸着させ像担持体の静電潜像により消費されるようにして現像機能の安定を図っている。
【特許文献１】特開平０４−２７０３６７号公報（第２−３頁、図１−７）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
上記特許文献１の現像装置では、１成分系の現像剤を用いているため、戻り現像剤が直接現像ロールに供給されても何ら問題はない。むしろ、１成分系の現像剤の場合はトナーのみなので現像ロールの回りにはいくらかの量のトナーが存在していないと画像に白抜けなどの欠陥が発生することがある。そこで、上記特許文献１の現像装置では、戻り現像剤が撹拌室に移動しないように上記の仕切り板を設けることにより、撹拌室内における新たな現像剤と戻り現像剤との現像ロール軸方向の分布のアンバランスを防止している。
【００１２】
一方、２成分系の現像剤を用いる現像装置の場合は、現像後の像担持体上に残留した残留現像剤は、像担持体上の静電潜像の濃度に応じてさまざまな程度にトナーが消費されてキャリアに対するトナーの濃度は変動しており、このような残留現像剤を、撹拌室内で所定のトナー濃度に調整された上で現像ロール室に供給されてきた新たな現像剤といきなり混合すると、前述のように、連続プリント時の濃度維持性が低下したり画像濃度ムラが発生したりするおそれがあるので、上記特許文献１におけるような、戻り現像剤の撹拌室への移動を仕切り板で遮断するという方法はむしろ逆効果を招くことになるので採用するわけにはいかない。
【００１３】
本発明は、上記事情に鑑み、２成分系現像剤を用いる画像形成装置において、連続プリント時の濃度維持性の低下や画像濃度ムラの発生が抑えられ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】
【００１４】
上記目的を達成する本発明の画像形成装置は、
所定の像担持体に形成された静電潜像を、磁性キャリア粒子とその磁性キャリア粒子に静電的に吸着されるトナー粒子とを含む現像剤を内部に保持した現像装置を用いて現像剤中のトナー粒子で現像して像担持体上にトナー像を形成し、そのトナー像を最終的に所定の記録媒体に転写および定着することにより記録媒体上に定着トナー像からなる画像を形成する画像形成装置において、
上記現像装置が、
上記現像剤を撹拌し上記トナー粒子を上記磁性キャリア粒子に静電的に吸着させる撹拌室と、
上記磁性キャリア粒子を表面に移行させる方向に作用する磁界によって上記撹拌室から上記現像剤を上記表面に移行させる移行領域、上記像担持体に形成された静電潜像を上記表面に移行した現像剤中のトナー粒子で現像する現像領域、および上記方向とは逆方向に作用する磁界が働く反撥領域の３つの領域をこの記載順に経由して循環移動する現像ロールと、
上記反撥領域から上記移行領域までの間で上記撹拌室に向けて配備され、上記現像ロールの、上記反撥領域を通過した部分に残留した現像剤が上記移行領域に到達することを妨げるしきり部材とを備えたものであることを特徴とする。
【００１５】
本発明の画像形成装置によれば、上記のしきり部材を備えたことにより、現像領域でトナーを消費し現像ロール上に残留した現像剤が撹拌室の方に誘導され移行領域に到達することを妨げることができる。その結果、移行領域において、現像ロールに供給される新たな現像剤への残留現像剤の混入が抑制される。
【００１６】
ここで、上記現像装置が、上記移行領域において上記表面に移行した現像剤の該表面での層厚を規制する層規制部材を備え、
上記しきり部材が、現像ロール表面から３ｍｍ以上１０ｍｍ以下のギャップを隔てて上記撹拌室に向けて配備されたものであることが好ましい。
【００１７】
本発明の画像形成装置を上記のように構成した場合は、移行領域における現像ロールに供給される新たな現像剤への残留現像剤の混入抑制効果を高めるとともに、現像ロールの、上記しきい部材との摩擦劣化を防止することができる。
【発明の効果】
【００１８】
以上説明したように、本発明によれば、２成分系現像剤を用いる画像形成装置において、現像後に現像ロール上に残留した現像剤が新たな現像剤と混合されずに現像ロールに供給されることによる濃度維持性の低下や画像濃度ムラの発生が抑えられた画像形成装置を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【００２０】
図１は、本発明の画像形成装置の一実施形態を示す概略構成図である。
【００２１】
図１に示すように、この画像形成装置１００は、それぞれが帯電器１１１、像担持体１１２、露光装置１１３、現像装置１３０、およびクリーナ１１５からなる画像形成エンジン１１０Ｙ，１１０Ｍ，１１０Ｃ，１１０Ｋと、２つの一次中間転写ドラム１２１，１２２およびそれら各一次中間転写ドラム用のクリーナ１２１ａ，１２２ｂと、１つの二次中間転写ドラム１２３およびその二次中間転写ドラム１２３用のクリーナ１２３ａと、転写ロール１２４、給紙装置１２５と、定着ロール１２６とを備えたフルカラー画像形成装置であり、像担持体１１２に形成された静電潜像を、磁性キャリア粒子と磁性キャリア粒子に静電的に吸着されるトナー粒子とを含む現像剤を内部に保持した現像装置１３０を用いて現像剤中のトナー粒子で現像して像担持体１１０上にトナー像を形成し、そのトナー像を最終的に所定の記録媒体Ｐに転写および定着することにより記録媒体Ｐ上に定着トナー像からなる画像を形成する装置である。
【００２２】
４つの画像形成エンジン１１０Ｙ，１１０Ｍ，１１０Ｃ，１１０Ｋは、それぞれＹ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、Ｋ（ブラック）の各色の画像形成を行うものであり、これらの各画像形成エンジン１１０では、帯電器１１１により一様に帯電された像担持体１１２表面に、露光装置１１３からの露光光が照射され像担持体１１２上にそれぞれの色に対応した静電潜像が形成される。静電潜像は現像装置１３０によりそれぞれの色の現像剤で現像され像担持体１１２上にそれぞれの色のトナー像が形成される。
【００２３】
イエローの画像形成エンジン１１０Ｙおよびマゼンタの画像形成エンジン１１０Ｍによりそれぞれの像担持体１１２上に形成されたイエローおよびマゼンタのトナー像は一次中間転写ドラム１２１上で重ね合わされ、同様に、シアンの画像形成エンジン１１０Ｃおよびブラックの画像形成エンジン１１０Ｋによりそれぞれの像担持体１１２上に形成されたシアンおよびブラックのトナー像は一次中間転写ドラム１２２上で重ね合わされる。
【００２４】
こうして一次中間転写ドラム１２１，１２２上にそれぞれ形成されたトナー像は二次中間転写ドラム１２３上で重ね合わされて最終的に４色の多重トナー像となる。この多重トナー像は、給紙装置１２５から送られてきた記録媒体Ｐが二次中間転写ドラム１２３と転写ロール１２４とのニップＮに供給されるタイミングに合わせて、ニップＮに搬送され、ニップＮにおいて記録媒体Ｐ上に転写される。記録媒体Ｐ上に転写された多重トナー像は定着ロール１２６により記録媒体Ｐ上に定着され、記録媒体Ｐ上に、定着トナー像からなる画像が形成される。
【００２５】
なお、トナー像を一次中間転写ドラム１２１，１２２に転写した後の像担持体１１２上に残留したトナーはクリーナ１１２により除去され、また、トナー像を二次中間転写ドラム１２３に転写した後の一次中間転写ドラム１２１，１２２上に残留したトナーはクリーナ１２１ａ，１２２ｂにより除去され、また、多重トナー像を記録媒体Ｐに転写した後の二次中間転写ドラム１２３上に残留したトナーはクリーナ１２３ａにより除去される。
【００２６】
図２は、本実施形態の画像形成装置の現像装置の概略構成図である。
【００２７】
図２に示すように、この現像装置１３０は、磁性キャリア粒子およびトナー粒子を含む２成分系の現像剤１３１を、極性および磁力の異なる複数の磁極が円周方向に順次形成されてなる固定のマグネットロール１３３ａ、およびマグネットロール１３３ａの周囲を回転する円筒状のスリーブ１３３ｂからなる現像ロール１３３に担持させて矢印Ａ方向に搬送し、像担持体１１２上に形成された静電潜像をトナーで現像して像担持体１１２上にトナー像を形成するものである。
【００２８】
現像ロール１３３には、磁性キャリア粒子を現像ロール１３３のスリーブ１３３ｂの表面に移行させる方向に作用する磁界によって現像剤１３１を撹拌室１３２からスリーブ１３３ｂの表面に移行させる移行領域１３４、像担持体１１２に形成された静電潜像をスリーブ１３３ｂの表面に移行した現像剤中のトナー粒子で現像する現像領域１３５、および磁性キャリア粒子をスリーブ１３３ｂの表面に移行させる方向とは逆方向に作用する磁界が働く反撥領域１３６の３つの領域が形成され、スリーブ１３３ｂはこの３つの領域をこの記載順に経由して循環移動するようになっている。
【００２９】
この現像装置１３０には、上記現像ロール１３３のほかに、現像剤１３１を撹拌しトナー粒子を磁性キャリア粒子に静電的に吸着させる撹拌室１３２と、移行領域１３４で現像ロール１３３表面に移行した現像剤１３１の層厚を規制する層規制部材１３８と、反撥領域１３５から移行領域１３４までの間で撹拌室１３２に向けて配備され、現像ロール１３３の、反撥領域１３５を通過した部分に残留した現像剤１３１が移行領域１３４に到達するのを妨げるしきり部材１３７とが備えられている。
【００３０】
撹拌室１３２には、互いに反対方向に回転し現像剤１３１を混合撹拌する２つのオーガ１３９ａ，１３９ｂが設けられており、現像ロール１３３から遠い方のオーガ１３９ｂの軸方向の一方の端部から新たなトナー粒子が補給される。補給されたトナー粒子はオーガ１３９ｂおよび１３９ａにより撹拌室１３２内の現像剤１３１と混合撹拌され帯電されて、やがてスリーブ１３３ｂの表面に移行する。
【００３１】
このような現像装置１３０において、移行領域１３４でスリーブ１３３ｂの表面に移行した現像剤１３１は、層規制部材１３８で所定の層厚に規制された後、現像領域１３５において現像剤中のトナー粒子が像担持体１１２上の静電潜像に吸引されて静電潜像を現像し、像担持体１１２上にトナー像が形成される。こうして、現像剤中のトナー粒子は像担持体１１２上の静電潜像によって消費されるので、現像領域１３５を通過した後にスリーブ１３３ｂ上に残留した残留現像剤中のトナー濃度は、オーガ１３９ａ，１３９ｂで所定のトナー濃度に調整された新たな現像剤のトナー濃度とは異なっている。
【００３２】
この残留現像剤がスリーブ１３３ｂの回転に伴い反撥領域１３６に搬送されてくると、その大部分は磁極の反撥力によりスリーブ１３３ｂから離れるが、現像剤１３１の一部分は反撥領域１３６を通過した部分でも慣性によりスリーブ１３３ｂの回転に伴われて移行領域１３４にまで搬送される。
【００３３】
そこで、本実施形態の現像装置１３０には、反撥領域１３６から移行領域１３４までの間で撹拌室１３２に向けて配備され、現像ロール１３３の、反撥領域１３６を通過した部分に残留した現像剤が移行領域１３４に到達することを妨げるしきり部材１３７が備えられている。そのため、残留現像剤は、反撥領域１３６から移行領域１３４までの間で撹拌室１３２に向けて配備されたしきり部材１３７によってオーガ１３９ａの方へ導かれるので、移行領域１３４の方まで到達することが防止され、その結果、オーガ１３９ａから現像ロール１３３に供給される現像剤への残留現像剤の混入により発生する、連続プリント時の濃度維持性の低下や画像濃度ムラなどを未然に防止することができる。
【００３４】
図３は、本実施形態におけるしきり部材を示す図である。
【００３５】
図３（ａ）および図３（ｂ）に示すように、これらのしきり部材１３７ａ，１３７ｂは、長方形の板状の部材であり、このような形状のしきり部材１３７が、図２に示すように、現像ロール１３３の反撥領域１３６から移行領域１３４までの間で撹拌室１３２に向けて配備されている。
【００３６】
しきり部材１３７の材質は特に限定されるものではないが、例えば、３ｍｍ以下の樹脂または非磁性金属の板を用いることができる。なお、金属板の場合、板厚が３ｍｍを超えるとマグネットロールの動作に影響を及ぼす恐れがあるので注意が必要である。
【００３７】
しきり部材の長辺の長さは、例えば、像担持体の有効外径が２０ｍｍ〜３０ｍｍで、軸方向長さが２５７ｍｍ（Ａ４サイズ）の場合は、約２１６ｍｍ程度、軸方向長さが３２１ｍｍ（Ａ３サイズ）の場合は、約３００ｍｍ程度でよい。しきり部材の短辺の長さは、しきり部材の強度の観点から最低約２ｍｍは必要である。なお、撹拌室１３２（図２参照）の現像ロール寄りのオーガ１３９ａとの間に余裕があれば短辺の長さを８ｍｍ程度としてもよい。
【００３８】
また、図３（ｂ）に示すしきり部材１３７ｂは、長方形の板状の部材に空所１３７ｃを複数開口させたものであり、これらの空所１３７ｃは、短辺の長さを長くすることにより強度を高めるとともに、しきり部材の重量を減らすために設けたものであり、各空所１３７ｃの大きさは約２５０ｍｍ2〜２８０ｍｍ2程度である。
【００３９】
なお、しきり部材１３７ｂの長辺および短辺の長さは、しきり部材１３７ａとほぼ同様の長さでよい。
【００４０】
しきり部材１３７ｂの空所１３７ｃの現像ロール１３３側の端縁の幅１３７ｄは部材の公差およびしきり部材のしきり効果を考慮して決めればよいが約１．５ｍｍ程度でよい。また、しきり部材１３７ｂの長手方向の両端縁の幅１３７ｅは部材の公差を考慮して決めればよいが約０．５ｍｍ程度でよい。
【００４１】
これらのしきり部材１３７ａ，１３７ｂは、現像ロール１３３の表面から０．５ｍｍ以上３ｍｍ以下のギャップＧを隔てて配備されることが望ましい。
【００４２】
図４は、本実施形態におけるしきり部材と現像ロールとのギャップが画像濃度再現性に及ぼす影響を示すグラフである。
【００４３】
画像濃度再現性の指標としては、画像濃度測定器で測定した画像からの反射率を濃度に換算して表したＣｉｎ１００％濃度を用いた。
【００４４】
図４に示すように、しきり部材と現像ロールとのギャップＧが約３ｍｍを超えると、Ｃｉｎ１００％濃度は低下し始めていることからギャップＧは３ｍｍ以下であることが好ましい。また、ギャップＧの下限は、現像剤の穂立ちを壊さない距離で、かつ振動などによりしきり部材が現像ロールに接触する恐れのない距離：約０．５ｍｍであることが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の画像形成装置の一実施形態を示す概略構成図である。
【図２】本実施形態の画像形成装置の現像装置の概略構成図である。
【図３】本実施形態におけるしきり部材を示す図である。
【図４】本実施形態におけるしきり部材と現像ロールとのギャップが画像濃度再現性に及ぼす影響を示すグラフである。
【図５】従来の画像形成装置における現像装置の一例を示す図である。
【符号の説明】
【００４６】
９０    現像装置
９１    像担持体
９２    現像ロール
９２ａ    マグネットロール
９２ｂ    スリーブ
９３    現像ロール室
９４    層規制部材
９５ａ，９５ｂ    オーガ
１００    画像形成装置
１１０Ｙ，１１０Ｍ，１１０Ｃ，１１０Ｋ    画像形成エンジン
１１１    帯電器
１１２    像担持体
１１３    露光装置
１１４    現像装置
１１５    クリーナ
１２１，１２２    一次中間転写ドラム
１２１ａ，１２２ｂ    クリーナ
１２３    二次中間転写ドラム
１２３ａ    クリーナ
１２４    転写ロール
１２５    給紙装置
１２６    定着ロール
１３０    現像装置
１３１    現像剤
１３２    撹拌室
１３３    現像ロール
１３３ａ    マグネットロール
１３３ａ    スリーブ
１３４    移行領域
１３５    現像領域
１３６    反撥領域
１３７，１３７ａ，１３７ｂ    しきり部材
１３７ｃ    空所
１３７ｄ，１３７ｅ    幅
１３８    層規制部材
１３９ａ，１３９ｂ    オーガ
【図１】
2005250018.tif 000003
【図２】
2005250018.tif 000004
【図３】
2005250018.tif 000005
【図４】
2005250018.tif 000006
【図５】
2005250018.tif 000007